CW 信号
TDR 対ネットワーク・アナライザ信号源
TDRのステップ・ジェネレータが生成するのは、高調波関係のある多数のスペクトル線から構成さ れる広帯域信号です。この正弦波成分のグループは同時に生成され、グループの帯域幅はステッ プの立上がり時間に比例します(立上がり時間が速いほど帯域幅が広い)。
ネットワーク・アナライザの場合、信号源が生成する正弦波の周波数は、「掃引」がスタート周波数 からストップ周波数に進むにつれて順次増加します。
これら2つの信号生成方法は、同じ結果を異なる時間枠組みで達成します。ネットワーク・アナライ ザでステップ関数をシミュレートしたければ、連続するいくつかの周波数ポイントの測定結果を累 積(積分)するだけでよいのです。
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Network Analyzer Basics
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ネットワーク・アナライザの時間ドメイン
• DUT に単一高調波信号が入力される
• それぞれの波長信号毎に反射測定が行なわれる
• 逆フーリエ変換により積分される
逆フーリエ変換
周波数 時間
測定 計算値
ネットワーク・アナライザは測定ポイント毎に未知のレスポンスを測定し、測定値の配列を周波数ド メインで表示します。
積分を利用することで、ネットワーク・アナライザはTDRをエミュレートし、時間ドメインの結果を生 成することができます。ここでは積分アルゴリズムとして、逆フーリエ変換を使用します。フーリエ 変換は、任意の波形を、異なる周波数と振幅を持つ正弦波の無限級数に分解します。これに対し て逆フーリエ変換は、個々の周波数ドメイン成分を合計して、1つの時間ドメイン・レスポンスに戻 すものです。
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TDR ベクトル・ネットワーク・アナライザ
TDR と VNA の比較
• ハードウェアがシンプルである
• 小さな反射が検波できない。
• ベクトル誤差補正ができない
• 反射と伝送の測定（TDT)ができる
• DC 経路のみの測定である
•
ハードウェアが複雑である•
小さな反射も検波可能(感度が良い)•
確度が高い•
反射と伝送の測定ができる• DC ,ハイパス、ローパスいずれも測定
できる
TDRは現在も存在し、伝送ラインやケーブルの障害を見つけるために利用されます。ハードウェア が単純なので、地中のケーブルを修理するために掘り返す場所を決めるような用途には、コスト パフォーマンスが優れています。ただし、最新の測定技術ではないので、感度、確度、柔軟性の点 で劣ります。
TDRで使用されるカプラ/サンプラは方向性に劣るので、非常に小さい反射は検波できません。ベ クトル・レシーバがないとベクトル誤差補正は不可能なので、TDRの確度は制限されます。TDRで 反射測定が可能なのはDCを通すデバイスだけであり、測定の周波数帯域を制御することもできな いので、用途も限られています。
ベクトル・ネットワーク・アナライザは、より高度なレシーバと処理能力によって、優れた方向性と感 度、および高い確度を実現しています。反射測定も伝送測定も実行できるので、アンテナの測定、
レーダの断面、表面弾性波(SAW)デバイスの解析など、新たな用途が広がります。VNAの信号源 はスパンや帯域幅が簡単に制御できるので、ハイパス・デバイスや帯域幅制限されたデバイスの 測定が可能です。
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時間ドメインを使用する理由
タイムドメインの応答 から得られる情報
故障位置
回路素子の予測
不要な応答の除去
取り除く
時間ドメインを使うことにより、デバイスの動作をより深く理解することができます。
①の例は、ある回路素子へステップ信号を入射した際の反射信号の特性を、時間ドメインで示し た例です。（実際には周波数ドメインで測定を行い、時間ドメインに変換します。）反射されるステッ プ信号の波形より回路素子の特性（誘導性、容量性、抵抗値）を予測することが可能です。
②の例では、ケーブルへインパルス信号を入射した際の、反射信号の時間ドメイン特性を示した 例です。損傷個所から信号が反射されてくるのにかかる時間から、ケーブルの損傷個所を予測す ることが可能です。
③の例では、時間ドメインで回路の不要な特性を分離して取り除いています。これには、 ネットワー クアナライザのゲーティングという機能を使用します。ゲーティング機能を使用すれば、例えば DUTの前後にあるコネクタの不要な反射特性を時間ドメインで取り除いた後、再び周波数領域に 変換する事によってDUTのみの周波数特性を表示する事が可能になります。
タイムドメインの詳細については、各ネットワークアナライザのマニュアルをご参照ください。
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ご清聴ありがとうございました。
この後、ハンズオンへ移ります。
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• 被測定物の特性が見えるように、ベクトル・ネットワーク・アナライザをセットアップします。
• 校正前のデータをメモリに保存します。
• フル２ポート校正を実施します。
• 校正を検証します。
• 被測定物の S21 を測定します。
• フル２ポート校正後の測定結果と校正前の測定結果を比較します。
• ECAL での校正を体験します。
実習内容
ハンズオン : フル 2 ポート校正
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ハンズオン：ネットワークアナライザセットアップ
今回のハンズオンでは、バンドパスフィルタ（Center周波数947.5MHz）に 3.5mm(m-m)アダプタを接続した物をDUTとして測定します。
Port2側には、校正前と校正後の変化が認識しやすいようにアッテネータが 挿入されています。
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ハンズオン：スティミュラスの設定
・Start周波数 ：900MHz
・Stop周波数 ：1GHz
・IF Band Width ：10kHz
・Number Of Point ：201ポイント
・出力信号のレベル ：0dBm
スティミュラス設定後の測定画面
まずは測定器を初期化します：[Preset]-{OK}
スティミュラスを設定します。キー操作は下記の通りです。
•
Start周波数を900MHzに設定： [Start]-[9][0]0]-[M/μ]•Stop周波数を1GHzに設定： [Stop]-[1]-[G/n]
•
IF Band Widthを10kHzに設定：[Avg]-{IF Bandwidth}-[1][0]{k/m}•Number Of Pointを201に設定：[Sweep Set Up]- {Points}-[2][0][1]-[x1]
•出力信号のレベルを0dBmに設定：[Sweep Set Up]-{Power}-[0]-[x1]
注：[]で囲まれたキーはハードキー（フロントパネルのキー）
{}で囲まれたキーはソフトキー（画面に表示されるキー）
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ハンズオン : Trace の設定、校正前の測定結果の保存
・Traceの数を２に設定
・ 2 画面表示に設定
・左の画面を S11 に設定
・右の画面を S21 に設定
・ Scale を自動調整
・各 Trace をメモリに保存
Traceの数を2に設定。S11とS21の校正前の測定結果を表示、内部メモリへ保存します。
•
Traceの数を２に設定：[Display]-{Number Of Trace}-{２}•
２画面表示に設定：{Allocate Trace}-{上から２番目のx2と書かれたソフトキー}•左の画面をS11測定に設定：左のTraceをクリックして[Meas]-{S11}
•
Scaleを自動調整：[Scale]-{Auto Scale}•左の画面(S11)をメモリに保存：[Display]－{Data→Memory}
•右の画面をS21測定に設定：右のTraceをクリックして[Meas]-{S21}
•Scaleを自動調整：[Scale]-{Auto Scale}
•右の画面(S21)をメモリに保存：[Display]－{Data→Memory}
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ハンズオン : Full 2 Port 校正の実施
・ Open/Short/Load を各 Port に接続し反射校正を実施
・Port1と２を直結し、Thru校正を実施
Full2Port校正を実施します。
まず、DUTを取り外します。
Port1にて反射校正を実施します。
•使用する校正キットを選択：[CAL]-{CAL Kit}-{85033D}(もしくは{85052D})
•
Full２Port校正をPort1,2に対して実施することを選択：{Calibrate}-{2Port Cal}-{Select Ports}-{1-2}•Port1でOpenデバイスを測定：{Rflection}-Port1にOpenを接続-{Port1 Open}
•
Port1でShortデバイス基準を測定：Port1にShortを接続-{Port1 Short}•Port1でLoadデバイス基準を測定：Port1にLoadを接続-{Port1 Load}
Port2にて反射校正を実施します。
•
Port2でOpenデバイスを測定：Port2にOpenを接続-{Port2 Open}•
Port2でShortデバイス基準を測定：Port2にShortを接続-{Port2 Short}•Port2でLoadデバイス基準を測定：Port2にLoadを接続-{Port2 Load}
•
{Return}Thru校正を実施します。
•Thru校正を実施： Port1と２を直結-{Transmission} -{Port 1-2 Thru}
•{Return}-{Done}
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