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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024044584
(43)【公開日】2024-04-02
(54)【発明の名称】計測装置及び計測システム
(51)【国際特許分類】
G01R 27/28 20060101AFI20240326BHJP
【ＦＩ】
G01R27/28 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022150203
(22)【出願日】2022-09-21
(71)【出願人】
【識別番号】506209422
【氏名又は名称】地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター
(71)【出願人】
【識別番号】501474450
【氏名又は名称】株式会社シーデックス
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
(74)【代理人】
【識別番号】100171583
【弁理士】
【氏名又は名称】梅景 篤
(72)【発明者】
【氏名】時田 幸一
(72)【発明者】
【氏名】藤原 康平
(72)【発明者】
【氏名】吉田 信
(72)【発明者】
【氏名】矢加部 利幸
【テーマコード（参考）】
2G028
【Ｆターム（参考）】
2G028AA01
2G028CG18
2G028CG20
2G028DH11
2G028HN12
(57)【要約】
【課題】ダイナミックレンジを拡張しつつ、計測精度を向上させることが可能な計測装置及び計測システムを提供すること。
【解決手段】計測装置１０は、入力信号ａ１と入力信号ａ２との振幅比及び位相差を計測する装置であって、入力信号ａ１が入力されるポートＰ１と、入力信号ａ２が入力されるポートＰ２と、電力計測用のポートＰ３～Ｐ６と、入力端子１３ａ，１３ｂを有する位相コリレータ１３と、ポートＰ１をポートＰ３及び入力端子１３ａのいずれかと選択的に接続するスイッチ１１と、ポートＰ２をポートＰ４及び入力端子１３ｂのいずれかと選択的に接続するスイッチ１２と、を備え、位相コリレータ１３は、入力信号ａ１と入力信号ａ２とに基づいて、出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６を生成し、出力信号ｂ５をポートＰ５に出力するとともに、出力信号ｂ６をポートＰ６に出力する。
【選択図】図２
【解決手段】計測装置１０は、入力信号ａ１と入力信号ａ２との振幅比及び位相差を計測する装置であって、入力信号ａ１が入力されるポートＰ１と、入力信号ａ２が入力されるポートＰ２と、電力計測用のポートＰ３～Ｐ６と、入力端子１３ａ，１３ｂを有する位相コリレータ１３と、ポートＰ１をポートＰ３及び入力端子１３ａのいずれかと選択的に接続するスイッチ１１と、ポートＰ２をポートＰ４及び入力端子１３ｂのいずれかと選択的に接続するスイッチ１２と、を備え、位相コリレータ１３は、入力信号ａ１と入力信号ａ２とに基づいて、出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６を生成し、出力信号ｂ５をポートＰ５に出力するとともに、出力信号ｂ６をポートＰ６に出力する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１入力信号と第２入力信号との振幅比及び位相差を計測する計測装置であって、
前記第１入力信号が入力される第１ポートと、
前記第２入力信号が入力される第２ポートと、
電力計測用の第３ポートと、
電力計測用の第４ポートと、
電力計測用の第５ポートと、
電力計測用の第６ポートと、
第１入力端子及び第２入力端子を有する位相コリレータと、
前記第１ポートを前記第３ポート及び前記第１入力端子のいずれかと選択的に接続する第１スイッチと、
前記第２ポートを前記第４ポート及び前記第２入力端子のいずれかと選択的に接続する第２スイッチと、
を備え、
前記位相コリレータは、前記第１入力信号と前記第２入力信号とに基づいて、前記位相差を計測するための第１出力信号及び第２出力信号を生成し、前記第１出力信号を前記第５ポートに出力するとともに、前記第２出力信号を前記第６ポートに出力する、計測装置。
前記第１入力信号が入力される第１ポートと、
前記第２入力信号が入力される第２ポートと、
電力計測用の第３ポートと、
電力計測用の第４ポートと、
電力計測用の第５ポートと、
電力計測用の第６ポートと、
第１入力端子及び第２入力端子を有する位相コリレータと、
前記第１ポートを前記第３ポート及び前記第１入力端子のいずれかと選択的に接続する第１スイッチと、
前記第２ポートを前記第４ポート及び前記第２入力端子のいずれかと選択的に接続する第２スイッチと、
を備え、
前記位相コリレータは、前記第１入力信号と前記第２入力信号とに基づいて、前記位相差を計測するための第１出力信号及び第２出力信号を生成し、前記第１出力信号を前記第５ポートに出力するとともに、前記第２出力信号を前記第６ポートに出力する、計測装置。
【請求項2】
前記位相コリレータは、
前記第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、
前記第２入力信号の電力を分配することによって第１分割信号と第２分割信号とを生成する電力分配器と、
前記第１位相信号と前記第１分割信号とを合成することによって前記第１出力信号を生成する第１電力合成器と、
前記第２位相信号と前記第２分割信号とを合成することによって前記第２出力信号を生成する第２電力合成器と、
を備える、請求項１に記載の計測装置。
前記第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、
前記第２入力信号の電力を分配することによって第１分割信号と第２分割信号とを生成する電力分配器と、
前記第１位相信号と前記第１分割信号とを合成することによって前記第１出力信号を生成する第１電力合成器と、
前記第２位相信号と前記第２分割信号とを合成することによって前記第２出力信号を生成する第２電力合成器と、
を備える、請求項１に記載の計測装置。
【請求項3】
前記位相コリレータは、
前記第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、
前記第１出力信号及び前記第２出力信号を生成する電力合成器と、
前記第１位相信号及び前記第２位相信号を選択的に前記電力合成器に出力する第３スイッチと、
を備え、
前記電力合成器は、前記第３スイッチから前記第１位相信号が出力されている場合には、前記第１位相信号と前記第２入力信号とを合成することによって前記第１出力信号を生成し、前記第３スイッチから前記第２位相信号が出力されている場合には、前記第２位相信号と前記第２入力信号とを合成することによって前記第２出力信号を生成する、請求項１に記載の計測装置。
前記第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、
前記第１出力信号及び前記第２出力信号を生成する電力合成器と、
前記第１位相信号及び前記第２位相信号を選択的に前記電力合成器に出力する第３スイッチと、
を備え、
前記電力合成器は、前記第３スイッチから前記第１位相信号が出力されている場合には、前記第１位相信号と前記第２入力信号とを合成することによって前記第１出力信号を生成し、前記第３スイッチから前記第２位相信号が出力されている場合には、前記第２位相信号と前記第２入力信号とを合成することによって前記第２出力信号を生成する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項4】
前記第１入力信号の信号レベルを調整する第１可変利得部を更に備える、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項5】
前記第２入力信号の信号レベルを調整する第２可変利得部を更に備える、請求項４に記載の計測装置。
【請求項6】
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の計測装置と、
前記計測装置から出力される信号の電力を計測する電力計測器と、
前記計測装置及び前記電力計測器を制御する制御装置と、
を備える計測システム。
前記計測装置から出力される信号の電力を計測する電力計測器と、
前記計測装置及び前記電力計測器を制御する制御装置と、
を備える計測システム。
【請求項7】
前記制御装置は、
前記第１スイッチに、前記第１ポートを前記第３ポートに接続させ、前記第２スイッチに、前記第２ポートを前記第４ポートに接続させた状態で、前記第３ポートから出力される前記第１入力信号の電力と前記第４ポートから出力される前記第２入力信号の電力とを前記電力計測器に計測させる振幅比計測処理と、
前記第１スイッチに、前記第１ポートを前記第１入力端子に接続させ、前記第２スイッチに、前記第２ポートを前記第２入力端子に接続させた状態で、前記第５ポートから出力される前記第１出力信号の電力と前記第６ポートから出力される前記第２出力信号の電力とを前記電力計測器に計測させる位相差計測処理と、
を実施する、請求項６に記載の計測システム。
前記第１スイッチに、前記第１ポートを前記第３ポートに接続させ、前記第２スイッチに、前記第２ポートを前記第４ポートに接続させた状態で、前記第３ポートから出力される前記第１入力信号の電力と前記第４ポートから出力される前記第２入力信号の電力とを前記電力計測器に計測させる振幅比計測処理と、
前記第１スイッチに、前記第１ポートを前記第１入力端子に接続させ、前記第２スイッチに、前記第２ポートを前記第２入力端子に接続させた状態で、前記第５ポートから出力される前記第１出力信号の電力と前記第６ポートから出力される前記第２出力信号の電力とを前記電力計測器に計測させる位相差計測処理と、
を実施する、請求項６に記載の計測システム。
【請求項8】
基準信号を生成する発振器と、
被測定物の一方のポートに接続される第１テストポートと、
前記被測定物の他方のポートに接続される第２テストポートと、
計測モードを切り替え可能な切替部と、
を更に備え、
前記切替部は、前記基準信号を前記第１ポート及び前記第１テストポートに供給するとともに、前記第２テストポートに入力された被測定信号を前記第２ポートに供給する第１計測モードと、前記基準信号を前記第２ポート及び前記第２テストポートに供給するとともに、前記第１テストポートに入力された被測定信号を前記第１ポートに供給する第２計測モードとを切り替える、請求項６に記載の計測システム。
被測定物の一方のポートに接続される第１テストポートと、
前記被測定物の他方のポートに接続される第２テストポートと、
計測モードを切り替え可能な切替部と、
を更に備え、
前記切替部は、前記基準信号を前記第１ポート及び前記第１テストポートに供給するとともに、前記第２テストポートに入力された被測定信号を前記第２ポートに供給する第１計測モードと、前記基準信号を前記第２ポート及び前記第２テストポートに供給するとともに、前記第１テストポートに入力された被測定信号を前記第１ポートに供給する第２計測モードとを切り替える、請求項６に記載の計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、計測装置及び計測システムに関する。
【背景技術】
【0002】
基準信号と被測定信号との振幅比及び位相差を計測するための６ポート型コリレータが知られている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載の６ポート型コリレータの振幅計測部は、電力分配器によって入力信号を出力ポートに分配することで、入力信号のみに依存する電力を計測可能に構成されている。位相計測部は、基準信号と被測定信号とを合成した２つの出力を電力計測する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】矢加部利幸，吉田信，花澤理宏，“簡明６ポートコリレータ－校正法および２ポート被測定デバイス計測法”，2021年7月8日発行，信学技報，vol.121，no.107，MW2021-14，pp.11-15
【非特許文献2】Kohei Fujiwara，Kouichi Tokita，Toshiyuki Yakabe，“Six-port typereflectometer based on reflection measurement system using a standing wavedetector in the V-band”，IEICE Electronics Express，Publicized September 1, 2021，Vol.18，No.19，1-5
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
非特許文献１に記載の６ポート型コリレータでは、電力分配器において各信号の電力が半分に減衰されるので、振幅計測部及び位相計測部において計測される電力がノイズフロアに近づく。さらに、電力分配器において、他方の信号が漏れ込むことがある。したがって、計測精度が低下するおそれがあるので、ダイナミックレンジが制限され得る。
【0005】
本開示は、計測のダイナミックレンジを拡張しつつ、計測精度を向上させることが可能な計測装置及び計測システムを説明する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一側面に係る計測装置は、第１入力信号と第２入力信号との振幅比及び位相差を計測する装置である。この計測装置は、第１入力信号が入力される第１ポートと、第２入力信号が入力される第２ポートと、電力計測用の第３ポートと、電力計測用の第４ポートと、電力計測用の第５ポートと、電力計測用の第６ポートと、第１入力端子及び第２入力端子を有する位相コリレータと、第１ポートを第３ポート及び第１入力端子のいずれかと選択的に接続する第１スイッチと、第２ポートを第４ポート及び第２入力端子のいずれかと選択的に接続する第２スイッチと、を備える。位相コリレータは、第１入力信号と第２入力信号とに基づいて、位相差を計測するための第１出力信号及び第２出力信号を生成し、第１出力信号を第５ポートに出力するとともに、第２出力信号を第６ポートに出力する。
【0007】
この計測装置では、第１スイッチによって第１ポートが第３ポートに接続され、第２スイッチによって第２ポートが第４ポートに接続される。したがって、各信号の電力がほとんど減衰されることなく、第１入力信号が第３ポートから出力され、第２入力信号が第４ポートから出力される。このため、第３ポートから出力される第１入力信号の電力及び第４ポートから出力される第２入力信号の電力がノイズフロアに近づく可能性を低減することができる。さらに、電力分配器と比較して、第１スイッチ及び第２スイッチでは信号の漏れ込みが軽減される。以上のことから、計測のダイナミックレンジを拡張しつつ、計測精度を向上させることが可能となる。
【0008】
いくつかの実施形態において、位相コリレータは、第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、第２入力信号の電力を分配することによって第１分割信号と第２分割信号とを生成する電力分配器と、第１位相信号と第１分割信号とを合成することによって第１出力信号を生成する第１電力合成器と、第２位相信号と第２分割信号とを合成することによって第２出力信号を生成する第２電力合成器と、を備えてもよい。この構成では、同じタイミングで第１位相信号及び第２位相信号が生成される。このため、第１入力信号の振幅が時間変動したとしても、同じ振幅値の第１入力信号を基準として、第１出力信号及び第２出力信号が生成され得る。したがって、計測精度を向上させることが可能となる。
【0009】
いくつかの実施形態において、位相コリレータは、第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、第１出力信号及び第２出力信号を生成する電力合成器と、第１位相信号及び第２位相信号を選択的に電力合成器に出力する第３スイッチと、を備えてもよい。電力合成器は、第３スイッチから第１位相信号が出力されている場合には、第１位相信号と第２入力信号とを合成することによって第１出力信号を生成してもよく、第３スイッチから第２位相信号が出力されている場合には、第２位相信号と第２入力信号とを合成することによって第２出力信号を生成してもよい。この構成では、第１位相信号と第２位相信号とが選択的に電力合成器に出力されることによって、第１出力信号と第２出力信号とを１つの電力合成器で生成することが可能となる。したがって、計測装置の回路規模を低減することが可能となる。
【0010】
いくつかの実施形態において、第１入力信号の信号レベルを調整する第１可変利得部を更に備えてもよい。位相コリレータでは、第１入力信号と第２入力信号とに基づいて、第１出力信号及び第２出力信号が生成される。このため、第１入力信号の信号レベルと第２入力信号の信号レベルとの差が大きいと、計測精度が低下するおそれがある。上記構成によれば、第１入力信号の信号レベルが調整され得るので、第１入力信号の信号レベルと第２入力信号の信号レベルとの差を小さくすることができる。したがって、計測精度を向上させることが可能となる。
【0011】
いくつかの実施形態において、第２入力信号の信号レベルを調整する第２可変利得部を更に備えてもよい。この構成によれば、第２入力信号の信号レベルが更に調整され得るので、第１入力信号の信号レベルと第２入力信号の信号レベルとの差をより確実に小さくすることができる。したがって、計測精度を一層向上させることが可能となる。
【0012】
本開示の別の側面に係る計測システムは、上記計測装置と、計測装置から出力される信号の電力を計測する電力計測器と、計測装置及び電力計測器を制御する制御装置と、を備える。この計測システムは上記計測装置を備えているので、計測のダイナミックレンジを拡張しつつ、計測精度を向上させることが可能となる。
【0013】
いくつかの実施形態において、制御装置は、第１スイッチに、第１ポートを第３ポートに接続させ、第２スイッチに、第２ポートを第４ポートに接続させた状態で、第３ポートから出力される第１入力信号の電力と第４ポートから出力される第２入力信号の電力とを電力計測器に計測させる振幅比計測処理と、第１スイッチに、第１ポートを第１入力端子に接続させ、第２スイッチに、第２ポートを第２入力端子に接続させた状態で、第５ポートから出力される第１出力信号の電力と第６ポートから出力される第２出力信号の電力とを電力計測器に計測させる位相差計測処理と、を実施してもよい。この構成によれば、振幅比計測処理と位相差計測処理とが独立に実施される。したがって、振幅の計測精度を向上させることができる。さらに、振幅比計測処理が実施されてから位相差計測処理が実施される場合には、振幅の情報を用いることで、位相の計算における未知数を削減することができる。したがって、計算負荷を軽減することが可能となる。
【0014】
いくつかの実施形態において、計測システムは、基準信号を生成する発振器と、被測定物の一方のポートに接続される第１テストポートと、被測定物の他方のポートに接続される第２テストポートと、計測モードを切り替え可能な切替部と、を更に備えてもよい。切替部は、基準信号を第１ポート及び第１テストポートに供給するとともに、第２テストポートに入力された被測定信号を第２ポートに供給する第１計測モードと、基準信号を第２ポート及び第２テストポートに供給するとともに、第１テストポートに入力された被測定信号を第１ポートに供給する第２計測モードとを切り替えてもよい。この構成によれば、被測定物を付け替えることなく、被測定物の一方のポートに基準信号を供給した場合の特性と、被測定物の他方のポートに基準信号を供給した場合の特性とを計測することが可能となる。
【発明の効果】
【0015】
本開示によれば、ダイナミックレンジを拡張しつつ、計測精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。なお、図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。
【0018】
（第１実施形態）
まず図１を参照しながら、第１実施形態に係る計測装置を含む計測システムを説明する。図１は、第１実施形態に係る計測装置を含む計測システムの概略構成図である。図１に示される計測システム１は、被測定物（Device Under Test：ＤＵＴ）２の透過特性及び反射特性を計測するシステムである。被測定物２の例としては、ケーブル、フィルタ、及び減衰器が挙げられる。計測システム１は、発振器ＯＣと、スイッチＳＷ１～ＳＷ３と、カプラＣＰ１～ＣＰ４と、計測装置１０と、パワーセンサ２０と、制御装置５０と、テストポートＴＰ１，ＴＰ２と、を含む。
まず図１を参照しながら、第１実施形態に係る計測装置を含む計測システムを説明する。図１は、第１実施形態に係る計測装置を含む計測システムの概略構成図である。図１に示される計測システム１は、被測定物（Device Under Test：ＤＵＴ）２の透過特性及び反射特性を計測するシステムである。被測定物２の例としては、ケーブル、フィルタ、及び減衰器が挙げられる。計測システム１は、発振器ＯＣと、スイッチＳＷ１～ＳＷ３と、カプラＣＰ１～ＣＰ４と、計測装置１０と、パワーセンサ２０と、制御装置５０と、テストポートＴＰ１，ＴＰ２と、を含む。
【0019】
テストポートＴＰ１（第１テストポート）は、被測定物２のポート２ａ（一方のポート）に接続される。テストポートＴＰ２（第２テストポート）は、被測定物２のポート２ｂ（他方のポート）に接続される。
【0020】
発振器ＯＣは、基準信号を生成する。基準信号としては、例えば、予め設定された周波数を有する正弦波が用いられる。発振器ＯＣは、基準信号をスイッチＳＷ１に出力する。
【0021】
スイッチＳＷ１～ＳＷ３は、計測モードを選択的に切り替える回路要素である。スイッチＳＷ１～ＳＷ３のそれぞれは、例えば、半導体スイッチである。スイッチＳＷ１は、端子Ｔ１ａ～Ｔ１ｃを有する。端子Ｔ１ａは、発振器ＯＣに接続されている。端子Ｔ１ｂは、カプラＣＰ１及びカプラＣＰ２を介してテストポートＴＰ１に接続されている。端子Ｔ１ｃは、カプラＣＰ３及びカプラＣＰ４を介してテストポートＴＰ２に接続されている。スイッチＳＷ１は、制御装置５０からの切替信号に応じて、端子Ｔ１ａと端子Ｔ１ｂとが接続されている状態と、端子Ｔ１ａと端子Ｔ１ｃとが接続されている状態とを選択的に切り替える。
【0022】
スイッチＳＷ２は、端子Ｔ２ａ～Ｔ２ｃを有する。端子Ｔ２ａは、計測装置１０のポートＰ１（第１ポート）に接続されている。端子Ｔ２ｂは、カプラＣＰ１を介して端子Ｔ１ｂに接続されている。端子Ｔ２ｃは、カプラＣＰ２を介してテストポートＴＰ１に接続されている。スイッチＳＷ２は、制御装置５０からの切替信号に応じて、端子Ｔ２ａと端子Ｔ２ｂとが接続されている状態と、端子Ｔ２ａと端子Ｔ２ｃとが接続されている状態とを選択的に切り替える。
【0023】
スイッチＳＷ３は、端子Ｔ３ａ～Ｔ３ｃを有する。端子Ｔ３ａは、計測装置１０のポートＰ２（第２ポート）に接続されている。端子Ｔ３ｂは、カプラＣＰ３を介して端子Ｔ１ｃに接続されている。端子Ｔ３ｃは、カプラＣＰ４を介してテストポートＴＰ２に接続されている。スイッチＳＷ３は、制御装置５０からの切替信号に応じて、端子Ｔ３ａと端子Ｔ３ｂとが接続されている状態と、端子Ｔ３ａと端子Ｔ３ｃとが接続されている状態とを選択的に切り替える。
【0024】
つまり、スイッチＳＷ１～ＳＷ３及びカプラＣＰ１～ＣＰ４は、計測モードを切り替え可能な切替部を構成している。計測モードには、第１計測モードと第２計測モードが含まれる。第１計測モードは、基準信号をポートＰ１及びテストポートＴＰ１に供給するとともに、テストポートＴＰ２に入力された被測定信号をポートＰ２に供給する計測モードである。第２計測モードは、基準信号をポートＰ２及びテストポートＴＰ２に供給するとともに、テストポートＴＰ１に入力された被測定信号をポートＰ１に供給する計測モードである。
【0025】
計測装置１０は、入力信号ａ１（第１入力信号）と入力信号ａ２（第２入力信号）との振幅比及び位相差を計測するための装置である。計測装置１０は、６ポート型コリレータとも称される。計測装置１０は、ポートＰ１～Ｐ６を有する。ポートＰ１は、スイッチＳＷ２の端子Ｔ２ａに接続されている。ポートＰ１には、入力信号ａ１が入力される。ポートＰ２は、スイッチＳＷ３の端子Ｔ３ａに接続されている。ポートＰ２には、入力信号ａ２が入力される。
【0026】
ポートＰ３～Ｐ６は、電力計測用のポートである。ポートＰ３（第３ポート）は、出力信号ｂ３を出力する。ポートＰ４（第４ポート）は、出力信号ｂ４を出力する。ポートＰ５（第５ポート）は、出力信号ｂ５（第１出力信号）を出力する。ポートＰ６（第６ポート）は、出力信号ｂ６（第２出力信号）を出力する。出力信号ｂ３及び出力信号ｂ４は、入力信号ａ１と入力信号ａ２との振幅比を計測するための信号である。出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６は、入力信号ａ１と入力信号ａ２との位相差を計測するための信号である。計測装置１０の詳細については後述する。
【0027】
パワーセンサ２０は、計測装置１０から出力される信号の電力を計測する電力計測器である。パワーセンサ２０は、４チャネルのパワーセンサである。パワーセンサ２０は、例えばスカラ型のセンサである。パワーセンサ２０は、ポートＰ３～Ｐ６に接続されており、出力信号ｂ３～ｂ６の各電力を計測する。パワーセンサ２０は、各電力の計測値を制御装置５０に出力する。
【0028】
制御装置５０は、計測システム１（発振器ＯＣ、スイッチＳＷ１～ＳＷ３、計測装置１０、及びパワーセンサ２０）を統括制御する装置（コントローラ）である。制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリと、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置と、ディスプレイ等の出力装置と、ネットワークカード等の通信装置と、を含むコンピュータシステムとして構成されてもよい。メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、制御装置５０の機能が実現される。
【0029】
制御装置５０は、例えば、スイッチＳＷ１～ＳＷ３に切替信号を出力することによって、計測モードを切り替える。制御装置５０は、発振器ＯＣに制御信号を出力することによって、基準信号の周波数の設定を行う。
【0030】
次に、図２を参照しながら、計測装置１０を詳細に説明する。図２は、図１に示される計測装置の概略構成図である。図２に示されるように、計測装置１０は、スイッチ１１（第１スイッチ）と、スイッチ１２（第２スイッチ）と、入力端子１３ａ（第１入力端子）及び入力端子１３ｂ（第２入力端子）を有する位相コリレータ１３と、を含む。
【0031】
スイッチ１１は、ポートＰ１をポートＰ３及び入力端子１３ａのいずれかと選択的に接続する回路要素である。スイッチ１１は、例えば、半導体スイッチである。スイッチ１１は、端子１１ａ～１１ｃを有する。端子１１ａは、ポートＰ１に接続されている。端子１１ｂは、ポートＰ３に接続されている。端子１１ｃは、入力端子１３ａに接続されている。スイッチ１１は、制御装置５０からの切替信号に応じて、端子１１ａと端子１１ｂとが接続されている状態と、端子１１ａと端子１１ｃとが接続されている状態とを選択的に切り替える。端子１１ａと端子１１ｂとが接続されている状態では、入力信号ａ１はポートＰ３に出力信号ｂ３として供給される。端子１１ａと端子１１ｃとが接続されている状態では、入力信号ａ１は、入力端子１３ａに供給される。
【0032】
スイッチ１２は、ポートＰ２をポートＰ４及び入力端子１３ｂのいずれかと選択的に接続する回路要素である。スイッチ１２は、例えば、半導体スイッチである。スイッチ１２は、端子１２ａ～１２ｃを有する。端子１２ａは、ポートＰ２に接続されている。端子１２ｂは、ポートＰ４に接続されている。端子１２ｃは、入力端子１３ｂに接続されている。スイッチ１２は、制御装置５０からの切替信号に応じて、端子１２ａと端子１２ｂとが接続されている状態と、端子１２ａと端子１２ｃとが接続されている状態とを選択的に切り替える。端子１２ａと端子１２ｂとが接続されている状態では、入力信号ａ２はポートＰ４に出力信号ｂ４として供給される。端子１２ａと端子１２ｃとが接続されている状態では、入力信号ａ２は、入力端子１３ｂに供給される。
【0033】
位相コリレータ１３は、入力端子１３ａに入力された信号（ここでは、入力信号ａ１）と、入力端子１３ｂに入力された信号（ここでは、入力信号ａ２）と、に基づいて、出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６を生成する。位相コリレータ１３は、出力信号ｂ５をポートＰ５に出力するとともに、出力信号ｂ６をポートＰ６に出力する。位相コリレータ１３は、位相差付き電力分配器３１と、電力分配器３２と、電力合成器３３（第１電力合成器）と、電力合成器３４（第２電力合成器）と、を含む。
【0034】
位相差付き電力分配器３１は、入力信号ａ１から互いに位相が異なる位相信号ａ１１（第１位相信号）及び位相信号ａ１２（第２位相信号）を生成する回路要素である。本実施形態では、位相差付き電力分配器３１は、９０度ハイブリッドによって構成されている。この場合、位相信号ａ１１は入力信号ａ１に対して９０度遅れ、位相信号ａ１２は入力信号ａ１に対して１８０度遅れる。したがって、位相信号ａ１１と位相信号ａ１２との位相差は９０度である。位相信号ａ１１の電力及び位相信号ａ１２の電力は、入力信号ａ１の半分である。位相差付き電力分配器３１は、位相信号ａ１１を電力合成器３３に出力し、位相信号ａ１２を電力合成器３４に出力する。
【0035】
電力分配器３２は、入力信号ａ２の電力を分配することによって、分割信号ａ２１（第１分割信号）と分割信号ａ２２（第２分割信号）とを生成する回路要素である。電力分配器３２としては、公知の電力分配器が用いられる。電力分配器３２は、入力信号ａ２の電力を均等に分配する。分割信号ａ２１の電力及び分割信号ａ２２の電力は、入力信号ａ２の半分である。電力分配器３２は、分割信号ａ２１を電力合成器３３に出力し、分割信号ａ２２を電力合成器３４に出力する。
【0036】
電力合成器３３は、位相信号ａ１１と分割信号ａ２１とを合成することによって出力信号ｂ５を生成する回路要素である。本実施形態では、電力合成器３３は、９０度ハイブリッドによって構成されている。電力合成器３３は、出力信号ｂ５をポートＰ５に出力する。
【0037】
電力合成器３４は、位相信号ａ１２と分割信号ａ２２とを合成することによって出力信号ｂ６を生成する回路要素である。本実施形態では、電力合成器３４は、９０度ハイブリッドによって構成されている。電力合成器３４は、出力信号ｂ６をポートＰ６に出力する。
【0038】
次に、図１～図３を参照しながら、計測システム１における計測方法を説明する。図３は、図１に示される計測システムにおける計測方法の一例を示すフローチャートである。まず、ユーザが所望の周波数範囲及び計測粒度を制御装置５０に設定する。周波数範囲としては、例えば、開始周波数と終了周波数とが設定される。計測粒度としては、例えば、単位周波数が設定される。ユーザによって上記設定が行われ、計測開始操作が行われると、図３に示される一連の処理が開始される。
【0039】
まず、制御装置５０は、計測システム１を第１計測モードに設定する（ステップＳ１）。具体的には、制御装置５０は、端子Ｔ１ａと端子Ｔ１ｂとが接続され、端子Ｔ２ａと端子Ｔ２ｂとが接続され、端子Ｔ３ａと端子Ｔ３ｃとが接続されるように、スイッチＳＷ１～ＳＷ３に切替信号を出力する。この設定により、基準信号がスイッチＳＷ１、カプラＣＰ１、及びスイッチＳＷ２を順に通ってポートＰ１に供給される。さらに、基準信号がスイッチＳＷ１、カプラＣＰ１、及びカプラＣＰ２を順に通って、被測定物２のポート２ａに供給される。これにより、被測定物２のポート２ｂから被測定信号が出力され、カプラＣＰ４及びスイッチＳＷ３を順に通ってポートＰ２に供給される。つまり、第１計測モードでは、入力信号ａ１は、基準信号であり、入力信号ａ２は、被測定信号である。
【0040】
続いて、制御装置５０は、発振器ＯＣに制御信号を出力することによって、基準信号の周波数を開始周波数に設定する（ステップＳ２）。
【0041】
続いて、制御装置５０は、振幅比計測処理を実施する（ステップＳ３）。具体的には、制御装置５０は、端子１１ａと端子１１ｂとが接続され、端子１２ａと端子１２ｂとが接続されるように、スイッチ１１，１２に切替信号を出力する。この設定により、入力信号ａ１がポートＰ３に出力信号ｂ３として供給されてポートＰ３から出力され、入力信号ａ２がポートＰ４に出力信号ｂ４として供給されてポートＰ４から出力される。そして、制御装置５０は、パワーセンサ２０に計測指令を出力し、パワーセンサ２０に出力信号ｂ３及び出力信号ｂ４の電力を同時に計測させる。すなわち、ステップＳ３において、制御装置５０は、スイッチ１１に、ポートＰ１をポートＰ３に接続させ、スイッチ１２に、ポートＰ２をポートＰ４に接続させた状態で、ポートＰ３から出力される出力信号ｂ３（入力信号ａ１）の電力とポートＰ４から出力される出力信号ｂ４（入力信号ａ２）の電力とをパワーセンサ２０に計測させる。そして、制御装置５０は、出力信号ｂ３の電力の計測値と出力信号ｂ４の電力の計測値とから、振幅比Ｗを算出する。
【0042】
続いて、制御装置５０は、位相差計測処理を実施する（ステップＳ４）。具体的には、制御装置５０は、端子１１ａと端子１１ｃとが接続され、端子１２ａと端子１２ｃとが接続されるように、スイッチ１１，１２に切替信号を出力する。この設定により、入力信号ａ１が入力端子１３ａに供給され、入力信号ａ２が入力端子１３ｂに供給される。そして、位相コリレータ１３によって出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６が生成され、出力信号ｂ５がポートＰ５から出力され、出力信号ｂ６がポートＰ６から出力される。そして、制御装置５０は、パワーセンサ２０に計測指令を出力し、パワーセンサ２０に出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６の電力を同時に計測させる。すなわち、ステップＳ４において、制御装置５０は、スイッチ１１に、ポートＰ１を入力端子１３ａに接続させ、スイッチ１２に、ポートＰ２を入力端子１３ｂに接続させた状態で、ポートＰ５から出力される出力信号ｂ５の電力とポートＰ６から出力される出力信号ｂ６の電力とをパワーセンサ２０に計測させる。
【0043】
続いて、制御装置５０は、基準信号の周波数が終了周波数であるか否かを判定する（ステップＳ５）。基準信号の周波数が終了周波数でないと判定された場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御装置５０は、発振器ＯＣに制御信号を出力することによって、基準信号の周波数を単位周波数だけ増加する（ステップＳ６）。そして、ステップＳ３～Ｓ５が再び実施される。
【0044】
ステップＳ３～Ｓ６が繰り返されることにより基準信号の周波数が終了周波数に達すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御装置５０は、計測を終了するか否かを判定する（ステップＳ７）。例えば、フル２ポートでの計測が行われる場合には、制御装置５０は、計測を終了しないと判定し（ステップＳ７：ＮＯ）、計測モードを切り替える（ステップＳ８）。ここでは、制御装置５０は、計測システム１を第２計測モードに設定する。
【0045】
具体的には、制御装置５０は、端子Ｔ１ａと端子Ｔ１ｃとが接続され、端子Ｔ２ａと端子Ｔ２ｃとが接続され、端子Ｔ３ａと端子Ｔ３ｂとが接続されるように、スイッチＳＷ１～ＳＷ３に切替信号を出力する。この設定により、基準信号がスイッチＳＷ１、カプラＣＰ３、及びスイッチＳＷ３を順に通ってポートＰ２に供給される。さらに、基準信号がスイッチＳＷ１、カプラＣＰ３、及びカプラＣＰ４を順に通って、被測定物２のポート２ｂに供給される。これにより、被測定物２のポート２ａから被測定信号が出力され、カプラＣＰ２及びスイッチＳＷ２を順に通ってポートＰ１に供給される。つまり、第２計測モードでは、入力信号ａ１は、被測定信号であり、入力信号ａ２は、基準信号である。そして、ステップＳ２～Ｓ７が再び実施される。
【0046】
一方、ステップＳ７において、計測を終了すると判定された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、図３に示される計測方法の一連の処理が終了する。
【0047】
以上説明した計測システム１及び計測装置１０においては、スイッチ１１によってポートＰ１がポートＰ３に接続され、スイッチ１２によってポートＰ２がポートＰ４に接続され、ポートＰ３及びポートＰ４において電力が計測される。したがって、入力信号ａ１及び入力信号ａ２の電力がほとんど減衰されることなく、入力信号ａ１がポートＰ３から出力信号ｂ３として出力され、入力信号ａ２がポートＰ４から出力信号ｂ４として出力される。このため、出力信号ｂ３及び出力信号ｂ４の電力がノイズフロアに近づく可能性を低減することができる。さらに、電力分配器と比較して、スイッチ１１及びスイッチ１２では信号の漏れ込みが軽減される。具体的には、スイッチ１１では、端子１１ｂと端子１１ｃとは電気的に分離されているので、端子１１ｃからの信号が端子１１ｂに漏れ込む可能性が低減される。同様に、スイッチ１２では、端子１２ｂと端子１２ｃとは電気的に分離されているので、端子１２ｃからの信号が端子１２ｂに漏れ込む可能性が低減される。以上のことから、計測のダイナミックレンジを拡張しつつ、計測精度を向上させることが可能となる。
【0048】
位相コリレータ１３において、入力信号ａ１から互いに位相が異なる位相信号ａ１１及び位相信号ａ１２が同じタイミングで生成される。このため、入力信号ａ１の振幅が時間変動したとしても、同じ振幅値の入力信号ａ１を基準として、出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６が生成され得る。したがって、基準信号として高周波の信号が用いられたとしても、計測精度を向上させることが可能となる。
【0049】
計測システム１において、振幅比計測処理と位相差計測処理とが独立に実施される。したがって、振幅の計測精度を向上させることができる。さらに、振幅比計測処理が実施されてから位相差計測処理が実施されるので、振幅の情報を用いることで位相の計算における未知数を削減することができる。したがって、計算負荷を軽減することが可能となる。
【0050】
スイッチＳＷ１～ＳＷ３及びカプラＣＰ１～ＣＰ４は、第１計測モードと第２計測モードとを切り替え可能に構成されている。この構成によれば、テストポートＴＰ１，ＴＰ２に対して被測定物２を付け替えることなく、被測定物２のポート２ａに基準信号を供給した場合の特性と、被測定物２のポート２ｂに基準信号を供給した場合の特性とを計測することが可能となる。すなわち、いわゆるフル２ポートでの計測が可能となる。
【0051】
（第２実施形態）
図４を参照しながら、第２実施形態に係る計測装置を説明する。図４は、第２実施形態に係る計測装置の概略構成図である。図４に示されるように、第２実施形態に係る計測装置１０Ａは、位相コリレータ１３に代えて位相コリレータ１３Ａを含む点において、計測装置１０と主に相違する。位相コリレータ１３Ａは、電力分配器３２、電力合成器３３、及び電力合成器３４に代えて、スイッチ３５（第３スイッチ）及び電力合成器３６を含む点において、位相コリレータ１３と主に相違する。なお、計測装置１０Ａでは、ポートＰ５とポートＰ６とは、電力合成器３６の出力ポートに共通に接続されている。ポートＰ５とポートＰ６とは物理的に同一のポートであってもよい。
図４を参照しながら、第２実施形態に係る計測装置を説明する。図４は、第２実施形態に係る計測装置の概略構成図である。図４に示されるように、第２実施形態に係る計測装置１０Ａは、位相コリレータ１３に代えて位相コリレータ１３Ａを含む点において、計測装置１０と主に相違する。位相コリレータ１３Ａは、電力分配器３２、電力合成器３３、及び電力合成器３４に代えて、スイッチ３５（第３スイッチ）及び電力合成器３６を含む点において、位相コリレータ１３と主に相違する。なお、計測装置１０Ａでは、ポートＰ５とポートＰ６とは、電力合成器３６の出力ポートに共通に接続されている。ポートＰ５とポートＰ６とは物理的に同一のポートであってもよい。
【0052】
スイッチ３５は、位相信号ａ１１及び位相信号ａ１２を選択的に電力合成器３６に出力する回路要素である。スイッチ３５は、例えば、半導体スイッチである。スイッチ３５は、端子３５ａ～３５ｃを有する。端子３５ａは、位相差付き電力分配器３１の位相信号ａ１１を出力する出力ポートに接続されている。端子３５ｂは、位相差付き電力分配器３１の位相信号ａ１２を出力する出力ポートに接続されている。端子３５ｃは、電力合成器３６に接続されている。スイッチ３５は、制御装置５０からの切替信号に応じて、端子３５ａと端子３５ｃとが接続されている状態と、端子３５ｂと端子３５ｃとが接続されている状態とを選択的に切り替える。端子３５ａと端子３５ｃとが接続されている状態では、位相信号ａ１１が電力合成器３６に出力される。端子３５ｂと端子３５ｃとが接続されている状態では、位相信号ａ１２が電力合成器３６に出力される。
【0053】
電力合成器３６は、出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６を生成する回路要素である。本実施形態では、電力合成器３６は、９０度ハイブリッドによって構成されている。電力合成器３６は、スイッチ３５から位相信号ａ１１が出力されている場合には、位相信号ａ１１と入力信号ａ２とを合成することによって出力信号ｂ５を生成する。電力合成器３６は、スイッチ３５から位相信号ａ１２が出力されている場合には、位相信号ａ１２と入力信号ａ２とを合成することによって出力信号ｂ６を生成する。電力合成器３６は、出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６をポートＰ５，Ｐ６に出力する。
【0054】
次に、図３を更に参照しながら、計測装置１０Ａを含む計測システムにおける計測方法を説明する。計測装置１０Ａを含む計測システムにおける計測方法は、ステップＳ４における処理内容において、計測システム１における計測方法と主に相違する。なお、計測装置１０Ａを含む計測システムは、計測装置１０に代えて計測装置１０Ａを含む点において計測システム１と主に相違する。
【0055】
具体的に説明すると、ステップＳ４において、まず、制御装置５０は、端子１１ａと端子１１ｃとが接続され、端子１２ａと端子１２ｃとが接続されるように、スイッチ１１，１２に切替信号を出力する。そして、制御装置５０は、端子３５ａと端子３５ｃとが接続されるようにスイッチ３５に切替信号を出力する。この設定により、位相信号ａ１１が電力合成器３６に供給され、電力合成器３６によって出力信号ｂ５が生成されて出力信号ｂ５がポートＰ５から出力される。そして、制御装置５０は、パワーセンサ２０に計測指令を出力し、パワーセンサ２０に出力信号ｂ５の電力を計測させる。
【0056】
続いて、制御装置５０は、端子３５ｂと端子３５ｃとが接続されるようにスイッチ３５に切替信号を出力する。この設定により、位相信号ａ１２が電力合成器３６に供給され、電力合成器３６によって出力信号ｂ６が生成されて出力信号ｂ６がポートＰ６から出力される。そして、制御装置５０は、パワーセンサ２０に計測指令を出力し、パワーセンサ２０に出力信号ｂ６の電力を計測させる。以上により、ステップＳ４の位相差計測処理が終了する。
【0057】
計測装置１０Ａにおいても、計測装置１０と共通の構成については、計測装置１０と同様の効果が奏される。さらに、計測装置１０Ａでは、位相信号ａ１１と位相信号ａ１２とが選択的に電力合成器３６に出力されることによって、出力信号ｂ５と出力信号ｂ６とを１つの電力合成器３６で生成することが可能となる。したがって、計測装置１０Ａ（位相コリレータ１３Ａ）の回路規模を低減することが可能となる。
【0058】
なお、計測装置１０Ａでは、出力信号ｂ５と出力信号ｂ６とが異なるタイミングで生成される。このため、入力信号ａ１及び入力信号ａ２の振幅が時間変動すると、出力信号ｂ５と出力信号ｂ６とが、互いに異なる振幅値の入力信号ａ１及び入力信号ａ２を基準として生成されることがある。この場合、位相の計測誤差が生じ得る。入力信号ａ１及び入力信号ａ２が安定している場合には、位相の計測誤差が抑えられる。
【0059】
（第３実施形態）
図５及び図６を参照しながら、第３実施形態に係る計測装置を説明する。図５は、第３実施形態に係る計測装置の概略構成図である。図６は、図５に示される可変利得部の構成例を示す図である。図５に示されるように、第３実施形態に係る計測装置１０Ｂは、可変利得部１４（第１可変利得部）を更に含む点において、計測装置１０と主に相違する。
図５及び図６を参照しながら、第３実施形態に係る計測装置を説明する。図５は、第３実施形態に係る計測装置の概略構成図である。図６は、図５に示される可変利得部の構成例を示す図である。図５に示されるように、第３実施形態に係る計測装置１０Ｂは、可変利得部１４（第１可変利得部）を更に含む点において、計測装置１０と主に相違する。
【0060】
可変利得部１４は、入力信号ａ１の信号レベルを調整するための回路要素である。可変利得部１４は、スイッチ１１と入力端子１３ａとの間に設けられている。具体的には、端子１１ｃに可変利得部１４の入力端子１４ａが接続され、入力端子１３ａに可変利得部１４の出力端子１４ｂが接続されている。可変利得部１４は、利得を変更可能に構成されている。本実施形態では、可変利得部１４は、互いに異なる利得を有する複数のゲインパスを切り替えることにより、利得を変更する。
【0061】
図６に示されるように、可変利得部１４は、ゲインパスＧＰ１～ＧＰ３と、セレクタＳＬ１，ＳＬ２と、を含む。ゲインパスＧＰ１は、増幅器を含む。ゲインパスＧＰ２は、配線を含む。ゲインパスＧＰ３は、減衰器を含む。ゲインパスＧＰ１～ＧＰ３は、互いに異なる利得を有する。ゲインパスＧＰ２の利得は、１倍である。ゲインパスＧＰ１，ＧＰ３の利得は、適宜設定される。
【0062】
セレクタＳＬ１は、ゲインパスＧＰ１～ＧＰ３のうち、入力端子１４ａと接続されるゲインパスを選択する回路要素である。セレクタＳＬ２は、ゲインパスＧＰ１～ＧＰ３のうち、出力端子１４ｂと接続されるゲインパスを選択する回路要素である。セレクタＳＬ１とセレクタＳＬ２とは、同じゲインパスを選択するように、連動して動作する。セレクタＳＬ１，ＳＬ２は、制御装置５０によって制御される。
【0063】
なお、可変利得部１４は、ゲインパスＧＰ１～ＧＰ３のうち、いずれかのゲインパスを含んでいなくてもよい。可変利得部１４は、互いに異なる利得を有する４つ以上のゲインパスを含んでもよい。ゲインパスＧＰ１の増幅器は、可変増幅器であってもよく、ゲインパスＧＰ３の減衰器は、可変減衰器であってもよい。
【0064】
次に、図７を更に参照しながら、計測装置１０Ｂを含む計測システムにおける計測方法を説明する。図７は、図５に示される計測装置を含む計測システムにおける計測方法の一例を示すフローチャートである。図７に示されるように、計測装置１０Ｂを含む計測システムにおける計測方法は、信号レベルを調整するステップ（ステップＳ９）を更に含む点において、計測システム１における計測方法と主に相違する。なお、計測装置１０Ｂを含む計測システムは、計測装置１０に代えて計測装置１０Ｂを含む点において計測システム１と主に相違する。
【0065】
ステップＳ９では、制御装置５０は、入力信号ａ１と入力信号ａ２との振幅比Ｗ（＝ａ２／ａ１）に基づいて、入力信号ａ１の信号レベルを調整する。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ３において計測された出力信号ｂ３の電力の計測値と出力信号ｂ４の電力の計測値とから、振幅比Ｗを算出する。そして、制御装置５０は、振幅比Ｗが所定範囲から外れている場合には、振幅比Ｗが１に近づくように可変利得部１４の利得を設定する。例えば、振幅比Ｗが所定範囲の下限値よりも小さい場合（入力信号ａ１の信号レベルが入力信号ａ２の信号レベルよりも大きく、かつ、その差が所定値よりも大きい場合）には、制御装置５０は、ゲインパスＧＰ３を選択する。
【0066】
計測装置１０Ｂにおいても、計測装置１０と共通の構成については、計測装置１０と同様の効果が奏される。さらに、計測装置１０Ｂでは、以下の効果も奏される。
【0067】
位相コリレータ１３では、入力信号ａ１と入力信号ａ２とに基づいて、出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６が生成される。具体的には、入力信号ａ１から生成された位相信号ａ１１と入力信号ａ２から生成された分割信号ａ２１とが合成されることによって、出力信号ｂ５が生成される。同様に、入力信号ａ１から生成された位相信号ａ１２と入力信号ａ２から生成された分割信号ａ２２とが合成されることによって、出力信号ｂ６が生成される。このため、入力信号ａ１の信号レベルと入力信号ａ２の信号レベルとの差が大きいと、出力信号ｂ５及び出力信号ｂ６において信号レベルの大きい信号が支配的となる。その結果、入力信号ａ１と入力信号ａ２との位相差を正確に算出できなくなり、位相の計測精度が低下するおそれがある。上記構成によれば、入力信号ａ１の信号レベルが調整され得るので、入力信号ａ１の信号レベルと入力信号ａ２の信号レベルとの差を小さくすることができる。したがって、計測精度を向上させることが可能となる。
【0068】
（第４実施形態）
図８を参照しながら、第４実施形態に係る計測装置を説明する。図８は、第４実施形態に係る計測装置の概略構成図である。図８に示されるように、第４実施形態に係る計測装置１０Ｃは、可変利得部１５（第２可変利得部）を更に含む点において、計測装置１０Ｂと主に相違する。
図８を参照しながら、第４実施形態に係る計測装置を説明する。図８は、第４実施形態に係る計測装置の概略構成図である。図８に示されるように、第４実施形態に係る計測装置１０Ｃは、可変利得部１５（第２可変利得部）を更に含む点において、計測装置１０Ｂと主に相違する。
【0069】
可変利得部１５は、入力信号ａ２の信号レベルを調整するための回路要素である。可変利得部１５は、スイッチ１２と入力端子１３ｂとの間に設けられている。具体的には、端子１２ｃに可変利得部１５の入力端子１５ａが接続され、入力端子１３ｂに可変利得部１５の出力端子１５ｂが接続されている。可変利得部１５は、利得を変更可能に構成されている。本実施形態では、可変利得部１５は、複数のゲインパスを切り替えることにより、利得を変更する。可変利得部１５は、可変利得部１４と同様の構成を有しているので、詳細な説明は省略する。
【0070】
次に、図７を更に参照しながら、計測装置１０Ｃを含む計測システムにおける計測方法を説明する。計測装置１０Ｃを含む計測システムにおける計測方法は、ステップＳ９における処理内容において、計測装置１０Ｂを含む計測システムにおける計測方法と主に相違する。なお、計測装置１０Ｃを含む計測システムは、計測装置１０に代えて計測装置１０Ｃを含む点において計測システム１と主に相違する。
【0071】
具体的に説明すると、制御装置５０は、入力信号ａ１と入力信号ａ２との振幅比Ｗ（＝ａ２／ａ１）に基づいて、入力信号ａ１及び入力信号ａ２の信号レベルを調整する。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ３において計測された出力信号ｂ３の電力の計測値と出力信号ｂ４の電力の計測値とから、振幅比Ｗを算出する。そして、制御装置５０は、振幅比Ｗが所定範囲から外れている場合には、振幅比Ｗが１に近づくように可変利得部１４及び可変利得部１５の利得を設定する。
【0072】
例えば、振幅比Ｗが所定範囲の下限値よりも小さい場合（入力信号ａ１の信号レベルが入力信号ａ２の信号レベルよりも大きく、かつ、その差が所定値よりも大きい場合）には、制御装置５０は、入力信号ａ２の信号レベルが閾値よりも大きいか否かを判定する。この閾値は、ノイズフロアに近いか否かを判定するための値であり、信号の信号レベルが閾値よりも小さい場合には当該信号はノイズフロアに近いと判定される。入力信号ａ２の信号レベルが閾値よりも大きい場合には、制御装置５０は、入力信号ａ１を減衰させる。つまり、制御装置５０は、可変利得部１４のゲインパスとしてゲインパスＧＰ３を選択し、可変利得部１５のゲインパスとしてゲインパスＧＰ２を選択する。一方、入力信号ａ２の信号レベルが閾値よりも小さい場合には入力信号ａ１を減衰するとノイズフロアに近づくので、制御装置５０は、入力信号ａ２を増幅させる。つまり、制御装置５０は、可変利得部１４のゲインパスとしてゲインパスＧＰ２を選択し、可変利得部１５のゲインパスとしてゲインパスＧＰ１を選択する。
【0073】
同様に、振幅比Ｗが所定範囲の上限値よりも小さい場合（入力信号ａ１の信号レベルが入力信号ａ２の信号レベルよりも小さく、かつ、その差が所定値よりも大きい場合）には、制御装置５０は、入力信号ａ１の信号レベルが上記閾値よりも大きいか否かを判定する。入力信号ａ１の信号レベルが閾値よりも大きい場合には、制御装置５０は、入力信号ａ２を減衰させる。つまり、制御装置５０は、可変利得部１４のゲインパスとしてゲインパスＧＰ２を選択し、可変利得部１５のゲインパスとしてゲインパスＧＰ３を選択する。一方、入力信号ａ１の信号レベルが閾値よりも小さい場合には入力信号ａ２を減衰するとノイズフロアに近づくので、制御装置５０は、入力信号ａ１を増幅させる。つまり、制御装置５０は、可変利得部１４のゲインパスとしてゲインパスＧＰ１を選択し、可変利得部１５のゲインパスとしてゲインパスＧＰ２を選択する。
【0074】
計測装置１０Ｃにおいても、計測装置１０Ｂと共通の構成については、計測装置１０Ｂと同様の効果が奏される。さらに、計測装置１０Ｃでは、入力信号ａ１の信号レベルだけでなく、入力信号ａ２の信号レベルが更に調整され得るので、入力信号ａ１の信号レベルと入力信号ａ２の信号レベルとの差をより確実に小さくすることができる。したがって、計測精度を一層向上させることが可能となる。
【0075】
なお、本開示に係る計測装置及び計測システムは上記実施形態に限定されない。
【0076】
計測システム１は、フル２ポートでの計測を実施可能に構成されていなくてもよい。具体的には、計測システム１は、スイッチＳＷ１～ＳＷ３及びカプラＣＰ２～ＣＰ４を含んでいなくてもよい。発振器ＯＣから出力された基準信号が、カプラＣＰ１を介してポートＰ１とテストポートＴＰ１とに供給され、テストポートＴＰ２に入力された被測定信号がポートＰ２に供給されてもよい。
【0077】
計測装置１０Ｂ，１０Ｃは、位相コリレータ１３に代えて位相コリレータ１３Ａを含んでもよい。
【0078】
可変利得部１４は、可変減衰器であってもよい。可変利得部１５は、可変減衰器であってもよい。
【0079】
可変利得部１４は、ポートＰ１とスイッチ１１との間に設けられてもよい。具体的には、ポートＰ１に可変利得部１４の入力端子１４ａが接続され、端子１１ａに可変利得部１４の出力端子１４ｂが接続される。同様に、可変利得部１５は、ポートＰ２とスイッチ１２との間に設けられてもよい。具体的には、ポートＰ２に可変利得部１５の入力端子１５ａが接続され、端子１２ａに可変利得部１５の出力端子１５ｂが接続される。
【実施例0080】
以下、実施例を用いて本開示を更に詳しく説明する。本開示はこれらの実施例に限定されない。
【0081】
実施例１，２及び比較例の計測装置を用いて、被測定物の振幅及び位相が計測された。比較例の計測装置としてはキーサイト・テクノロジー株式会社製ネットワークアナライザＮ５２４２Ａが用いられた。実施例１の計測装置としては図２に示される計測装置１０に相当する計測装置が用いられ、実施例２の計測装置としては図５に示される計測装置１０Ｂに相当する計測装置が用いられた。実施例２の可変利得部１４としては、ゲインパスＧＰ２とゲインパスＧＰ３とを含む可変利得部が用いられ、ゲインパスＧＰ３の減衰器としては、２０ｄＢの減衰器が用いられた。被測定物としては、バンドパスフィルタが用いられた。
【0082】
実施例１の計測は、図３に示されるフローチャートに従い実施され、実施例２の計測は、図７に示されるフローチャートに従い実施された。開始周波数は８ＧＨｚに設定され、終了周波数は１２ＧＨｚに設定され、単位周波数は０．０１ＧＨｚに設定された。なお、比較例の計測装置は市販されているので、比較例の計測結果が被測定物の特性を示していると考えられる。図９の（ａ）、図９の（ｂ）、図１０の（ａ）及び図１０の（ｂ）に計測結果が示される。図９の（ａ）は、実施例１及び比較例の振幅計測結果を示す図である。図９の（ｂ）は、実施例１及び比較例の位相計測結果を示す図である。図１０の（ａ）は、実施例２及び比較例の振幅計測結果を示す図である。図１０の（ｂ）は、実施例２及び比較例の位相計測結果を示す図である。なお、各図には、重要な周波数帯である９．３ＧＨｚ～１０ＧＨｚのみ抜粋して示されている。
【0083】
図９の（ａ）、図９の（ｂ）、図１０の（ａ）及び図１０の（ｂ）に示されるように、実施例１，２の計測結果はいずれも比較例の計測結果をほぼ再現できることが確認された。さらに、位相計測結果においては、実施例１よりも実施例２の方が、比較例の計測結果に近づいていることが確認された。
【0084】
（付記）
［条項１］
第１入力信号と第２入力信号との振幅比及び位相差を計測する計測装置であって、
前記第１入力信号が入力される第１ポートと、
前記第２入力信号が入力される第２ポートと、
電力計測用の第３ポートと、
電力計測用の第４ポートと、
電力計測用の第５ポートと、
電力計測用の第６ポートと、
第１入力端子及び第２入力端子を有する位相コリレータと、
前記第１ポートを前記第３ポート及び前記第１入力端子のいずれかと選択的に接続する第１スイッチと、
前記第２ポートを前記第４ポート及び前記第２入力端子のいずれかと選択的に接続する第２スイッチと、
を備え、
前記位相コリレータは、前記第１入力信号と前記第２入力信号とに基づいて、前記位相差を計測するための第１出力信号及び第２出力信号を生成し、前記第１出力信号を前記第５ポートに出力するとともに、前記第２出力信号を前記第６ポートに出力する、計測装置。
［条項１］
第１入力信号と第２入力信号との振幅比及び位相差を計測する計測装置であって、
前記第１入力信号が入力される第１ポートと、
前記第２入力信号が入力される第２ポートと、
電力計測用の第３ポートと、
電力計測用の第４ポートと、
電力計測用の第５ポートと、
電力計測用の第６ポートと、
第１入力端子及び第２入力端子を有する位相コリレータと、
前記第１ポートを前記第３ポート及び前記第１入力端子のいずれかと選択的に接続する第１スイッチと、
前記第２ポートを前記第４ポート及び前記第２入力端子のいずれかと選択的に接続する第２スイッチと、
を備え、
前記位相コリレータは、前記第１入力信号と前記第２入力信号とに基づいて、前記位相差を計測するための第１出力信号及び第２出力信号を生成し、前記第１出力信号を前記第５ポートに出力するとともに、前記第２出力信号を前記第６ポートに出力する、計測装置。
【0085】
［条項２］
前記位相コリレータは、
前記第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、
前記第２入力信号の電力を分配することによって第１分割信号と第２分割信号とを生成する電力分配器と、
前記第１位相信号と前記第１分割信号とを合成することによって前記第１出力信号を生成する第１電力合成器と、
前記第２位相信号と前記第２分割信号とを合成することによって前記第２出力信号を生成する第２電力合成器と、
を備える、条項１に記載の計測装置。
前記位相コリレータは、
前記第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、
前記第２入力信号の電力を分配することによって第１分割信号と第２分割信号とを生成する電力分配器と、
前記第１位相信号と前記第１分割信号とを合成することによって前記第１出力信号を生成する第１電力合成器と、
前記第２位相信号と前記第２分割信号とを合成することによって前記第２出力信号を生成する第２電力合成器と、
を備える、条項１に記載の計測装置。
【0086】
［条項３］
前記位相コリレータは、
前記第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、
前記第１出力信号及び前記第２出力信号を生成する電力合成器と、
前記第１位相信号及び前記第２位相信号を選択的に前記電力合成器に出力する第３スイッチと、
を備え、
前記電力合成器は、前記第３スイッチから前記第１位相信号が出力されている場合には、前記第１位相信号と前記第２入力信号とを合成することによって前記第１出力信号を生成し、前記第３スイッチから前記第２位相信号が出力されている場合には、前記第２位相信号と前記第２入力信号とを合成することによって前記第２出力信号を生成する、条項１に記載の計測装置。
前記位相コリレータは、
前記第１入力信号から互いに位相が異なる第１位相信号及び第２位相信号を生成する位相差付き電力分配器と、
前記第１出力信号及び前記第２出力信号を生成する電力合成器と、
前記第１位相信号及び前記第２位相信号を選択的に前記電力合成器に出力する第３スイッチと、
を備え、
前記電力合成器は、前記第３スイッチから前記第１位相信号が出力されている場合には、前記第１位相信号と前記第２入力信号とを合成することによって前記第１出力信号を生成し、前記第３スイッチから前記第２位相信号が出力されている場合には、前記第２位相信号と前記第２入力信号とを合成することによって前記第２出力信号を生成する、条項１に記載の計測装置。
【0087】
［条項４］
前記第１入力信号の信号レベルを調整する第１可変利得部を更に備える、条項１～条項３のいずれか一項に記載の計測装置。
前記第１入力信号の信号レベルを調整する第１可変利得部を更に備える、条項１～条項３のいずれか一項に記載の計測装置。
【0088】
［条項５］
前記第２入力信号の信号レベルを調整する第２可変利得部を更に備える、条項４に記載の計測装置。
前記第２入力信号の信号レベルを調整する第２可変利得部を更に備える、条項４に記載の計測装置。
【0089】
［条項６］
条項１～条項５のいずれか一項に記載の計測装置と、
前記計測装置から出力される信号の電力を計測する電力計測器と、
前記計測装置及び前記電力計測器を制御する制御装置と、
を備える計測システム。
条項１～条項５のいずれか一項に記載の計測装置と、
前記計測装置から出力される信号の電力を計測する電力計測器と、
前記計測装置及び前記電力計測器を制御する制御装置と、
を備える計測システム。
【0090】
［条項７］
前記制御装置は、
前記第１スイッチに、前記第１ポートを前記第３ポートに接続させ、前記第２スイッチに、前記第２ポートを前記第４ポートに接続させた状態で、前記第３ポートから出力される前記第１入力信号の電力と前記第４ポートから出力される前記第２入力信号の電力とを前記電力計測器に計測させる振幅比計測処理と、
前記第１スイッチに、前記第１ポートを前記第１入力端子に接続させ、前記第２スイッチに、前記第２ポートを前記第２入力端子に接続させた状態で、前記第５ポートから出力される前記第１出力信号の電力と前記第６ポートから出力される前記第２出力信号の電力とを前記電力計測器に計測させる位相差計測処理と、
を実施する、条項６に記載の計測システム。
前記制御装置は、
前記第１スイッチに、前記第１ポートを前記第３ポートに接続させ、前記第２スイッチに、前記第２ポートを前記第４ポートに接続させた状態で、前記第３ポートから出力される前記第１入力信号の電力と前記第４ポートから出力される前記第２入力信号の電力とを前記電力計測器に計測させる振幅比計測処理と、
前記第１スイッチに、前記第１ポートを前記第１入力端子に接続させ、前記第２スイッチに、前記第２ポートを前記第２入力端子に接続させた状態で、前記第５ポートから出力される前記第１出力信号の電力と前記第６ポートから出力される前記第２出力信号の電力とを前記電力計測器に計測させる位相差計測処理と、
を実施する、条項６に記載の計測システム。
【0091】
［条項８］
基準信号を生成する発振器と、
被測定物の一方のポートに接続される第１テストポートと、
前記被測定物の他方のポートに接続される第２テストポートと、
計測モードを切り替え可能な切替部と、
を更に備え、
前記切替部は、前記基準信号を前記第１ポート及び前記第１テストポートに供給するとともに、前記第２テストポートに入力された被測定信号を前記第２ポートに供給する第１計測モードと、前記基準信号を前記第２ポート及び前記第２テストポートに供給するとともに、前記第１テストポートに入力された被測定信号を前記第１ポートに供給する第２計測モードとを切り替える、条項６又は条項７に記載の計測システム。
基準信号を生成する発振器と、
被測定物の一方のポートに接続される第１テストポートと、
前記被測定物の他方のポートに接続される第２テストポートと、
計測モードを切り替え可能な切替部と、
を更に備え、
前記切替部は、前記基準信号を前記第１ポート及び前記第１テストポートに供給するとともに、前記第２テストポートに入力された被測定信号を前記第２ポートに供給する第１計測モードと、前記基準信号を前記第２ポート及び前記第２テストポートに供給するとともに、前記第１テストポートに入力された被測定信号を前記第１ポートに供給する第２計測モードとを切り替える、条項６又は条項７に記載の計測システム。
【符号の説明】
【0092】
１…計測システム、２…被測定物、２ａ…ポート（一方のポート）、２ｂ…ポート（他方のポート）、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…計測装置、１１…スイッチ（第１スイッチ）、１２…スイッチ（第２スイッチ）、１３，１３Ａ…位相コリレータ、１３ａ…入力端子（第１入力端子）、１３ｂ…入力端子（第２入力端子）、１４…可変利得部（第１可変利得部）、１５…可変利得部（第２可変利得部）、２０…パワーセンサ（電力計測器）、３１…位相差付き電力分配器、３２…電力分配器、３３…電力合成器（第１電力合成器）、３４…電力合成器（第２電力合成器）、３５…スイッチ（第３スイッチ）、３６…電力合成器、５０…制御装置、ａ１…入力信号（第１入力信号）、ａ２…入力信号（第２入力信号）、ａ１１…位相信号（第１位相信号）、ａ１２…位相信号（第２位相信号）、ａ２１…分割信号（第１分割信号）、ａ２２…分割信号（第２分割信号）、ｂ３…出力信号、ｂ４…出力信号、ｂ５…出力信号（第１出力信号）、ｂ６…出力信号（第２出力信号）、ＣＰ１～ＣＰ４…カプラ（切替部）、ＯＣ…発振器、Ｐ１…ポート（第１ポート）、Ｐ２…ポート（第２ポート）、Ｐ３…ポート（第３ポート）、Ｐ４…ポート（第４ポート）、Ｐ５…ポート（第５ポート）、Ｐ６…ポート（第６ポート）、ＳＷ１～ＳＷ３…スイッチ（切替部）、ＴＰ１…テストポート（第１テストポート）、ＴＰ２…テストポート（第２テストポート）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】