誤差の要因
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Network Analyzer Basics
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システマティック誤差
l 測定器とセットアップの不完全による誤差
l 時間応答特性を持たないと仮定（予測可能）
l 校正によって定量化され、測定値から数学的に取り除かれる
ランダム誤差
l 時間応答特性を持つランダム変動（予測不可）
l 校正によって除去不可能
l 主な原因:
è雑音(信号源位相雑音, IFノイズフロア,他)
èスイッチの再現性
èコネクタの再現性
ドリフト誤差
l 校正後の測定システムの状態変化による誤差
l 主に温度変動による
l 再校正によって除去可能
被測定物の 値（未知）
測定値
システマティック ランダム
ドリフト
誤差:
測定誤差のモデリング
測定誤差の3つの基本的要因であるシステマティック誤差、ランダム誤差、ドリフト誤差について見 てみましょう。
システマティック誤差は、アナライザやテスト・セットアップの不完全さに起因します。システマティッ ク誤差には再現性があり(したがって予測可能)、時間的に不変と仮定されます。システマティック 誤差は校正プロセスで定量化され、測定の際に計算によって除去されます。
ランダム誤差は、時間と共にランダムに変化するため、予測が不可能です。このため、校正によっ て除去することはできません。ランダム誤差の主な要因として、機器ノイズ(信号源の位相ノイズ、
サンプラのノイズ・フロア)、およびケーブルの湾曲や再現性のない接続による機械的誤差が挙げ られます。
ドリフト誤差は、校正後に測定器やテスト・システムの性能が変化することによって起こります。ドリ フトは主に温度変動に起因するため、再び校正を行えば除去できます。どれだけの期間校正の正 確さが保たれるかは、ユーザのテスト環境でテスト・システムに生じるドリフトの速度に依存します。
ドリフトを最小化するには、周囲温度を安定化するのが効果的です。
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A B
ソースマッチ ロードマッチ クロストーク
方向性
DUT
周波数応答
l
反射トラッキング (A/R)
l
伝送トラッキング (B/R) R
システマティック測定誤差
ここでは、回路測定に付随する主なシステマティック誤差について説明します。信号の漏れに関係 する誤差には、方向性とクロストークがあります。信号反射に関係する誤差には、信号源とロード の整合があります。もう1つの種類の誤差は、関連する全ハードウェアの周波数レスポンスに関係 します。システム・コンポーネントはすべて有限の周波数レスポンスを持ちます。基準経路と測定 経路の周波数レスポンスが等しければ、これらの影響は比の計算によって最終結果から除去され るはずです。しかし、実際には経路は同一でなく、互いに完全には「トラッキング」(一致)しません。
このため、経路間の周波数レスポンスの違いは、反射トラッキング誤差および伝送トラッキング誤 差と呼ばれることがあります。
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アダプタ DUT ロード
システムの 方向性の
最悪値
28 dB 17 dB 14 dB
APC-7 to SMA (m) SWR:1.06
APC-7 to N (f) + N (m) to SMA (m) SWR:1.05 SWR:1.25
APC-7 to N (m) + N (f) to SMA (f) + SMA (m) to (m) SWR:1.05 SWR:1.25 SWR:1.15 APC-7 からSMA (m)への変換アダプタ
カプラの方向性 = 40 dB もれの信号
測定する信号 アダプタからの
反射
DUT SMA (f) コネクタ measured =
r
カプラの方向性+ r adapter + r DUT
アダプタに関する注意事項
ネットワーク・アナライザ・システムの方向性には、方向性結合器内部からの浮遊反射だけでなく、
DUT以外のすべてのものからの反射が含まれます。DUTと方向性結合器の結合出力との間にあ るケーブルやアダプタはすべて反射の原因となり、システムの方向性を悪化させます。したがって、
こうした付加ハードウェアはできるだけ取り除くか、必要な場合は最高品質のものを使用する必要 があります。
スライドに示すように、SWR(反射)が小さい高品質アダプタを付加した場合でも、システムの全体 の方向性は大きく影響を受けます。
アダプタが誤差信号を生成し、それがDUTからの信号に対して加算、減算されるおそれがありま す。
アダプタのSWRが1.5程度の場合(比較的低価格のもの)、カプラ自体の方向性が無限大であって も、カプラの実効的な方向性は最悪の場合で約14 dBまで下がります。すなわち、アダプタの出力 に理想的なZoロードを接続しても、結合出力に現れる反射信号は、ショートまたはオープン回路か らの反射よりも14 dB小さくなるだけです。上の図に示すように、アダプタを重ねると問題がさらに 大きくなります。結論として、測定システムでは高品質のアダプタを使用する(あるいは、できるだ けアダプタを使用しない)ことが、システムの方向性を大幅に悪化させないために重要です。テスト・
ポートのアダプタの影響は誤差補正によって軽減できますが、生の(補正する前の)方向性が悪化 した状態ではドリフトの影響をシステムが受けやすくなります。
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A B
ソースマッチ ロードマッチ クロストーク
方向性
DUT
周波数応答
l
反射トラッキング (A/R)
l
伝送トラッキング (B/R) R
２ポートデバイス測定では、順方向 6 つ、逆方向 6 つの合計１２ターム誤 差を測定
システマティック測定誤差
復習として、反射測定と伝送測定に影響を与えるシステマティック誤差をもう一度示します。1ポー ト反射測定の場合の主な誤差は、方向性、信号源整合、反射トラッキングです。伝送測定では、
方向性、反射トラッキング、信号源の不整合に加えてロードの不整合、クロストーク、伝送トラッキ ング誤差に対処する必要があります。したがって、順方向で合計6個の誤差があります。信号を切 り換えて逆方向でDUTをドライブする場合、これらの誤差は別の値を取ります。各信号周波数にお いて、これら固有の誤差ベクトル12個をすべて考慮する必要があります。
こうした理由から、2ポート校正を12項誤差補正と呼ぶ場合があります。
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理想的なシステムの特性
• アイソレーション無限大 ü Crosstalk
ü Directivity
• インピーダンスの不整合は無い
• 周波数応答は均一
測定における誤差の原因を理解すれば、理想的なシステムの特性を定義することが可能です。理 想的なシステムとは、こうした誤差が存在しないシステムです。