1,0 1,5 2 3 4 5 6 8 10 20 50 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 2 3 4 5 6 8 10 20 50 00 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,5 2 3 4 5 6 10 20 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0, 50 0 ,49 0,4 8 0,47 0,46 0,45 0,44 0,43 0 ,42 0,41 0,40 0,39 0,38 0,37 0,36 0,35 0,34 0,33 0,32 0,31 0,30 0,29 0,2 8 0,2 7 0,26 0,2 5 0,25 0 ,2 4 0 ,2 3 0 ,2 2 0,2 1 0,2 0 0,1 9 0,1 8 0,1 7 0,1 6 0,1 5 0,1 4 0,1 3 0,1 2 0,1 1 0,1 0 0,0 9 0,0 8 0,0 7 0, 06 0, 05 0, 04 0 ,0 3 0 ,0 2 0, 0 1 0, 49 0 ,4 8 0, 47 0, 46 0, 45 0, 44 0,4 3 0,4 2 0,4 1 0,01 0, 02 0,0 3 0,04 0,05 0,06 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0 ,21 0 ,20 0,19 0,22 0,2 3 0,24 0,2 6 0 ,2 7 0, 2 8 0,2 9 0,3 0 0,3 1 0,3 3 0,3 2 0,3 7 6 0,3 0,3 5 0,3 4 0,3 8 0,3 9 0,4 0
S
11S
22S
21S
12ベクトルネットワークアナライザ
の基礎セミナー
ローデ・シュワルツ・ジャパン株式会社
日時: 2006年06月21日(水)13:00~16:00
場所:ローデ・シュワルツ・ジャパン神奈川オフィス
ローデ・シュワルツ・ジャパン株式会社
東京オフィス
〒
160-0023 東京都新宿区西新宿7-11-18
711ビルディング
Phone:03-5925-0721
FAX: 03-5925-1285
E-mail:
Tomoyuki.Hiro@rsjp.rohde-schwarz.com
Internet:www.rohde-schwarz.co.jp
サービス受付
0120-138-065
E-mail:service.rsjp@rohde-schwarz.com
廣 智之
シニア・エンジニア
セミナーの前に
近年ネットワークアナライザ(以下ネットアナ)の技術は目覚しく発達して来ました。 つい10年位前までは、Sパラメータテストセットが内蔵され便利になってきたと思ったら 2ポートのネットアナのはずがいつの間にか、3ポート、4ポート、8ポートと今までの 常識を覆すようなネットアナが市場に出てきました。 また、ネットアナを校正する校正キットに関しても、マニュアル校正キットから、2ポート の自動校正キット、4ポートの自動校正キット、さらには8ポートの校正キットと校正キットも 進化をしてきています。 このセミナーではネットアナの歴史や内部構造から、周辺機器に関することまで 基礎的なことを紹介していきます。目次
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナ基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.タイムドメイン
1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
コネクタの歴史
1950年代-BNC、TNC、SMA
1960年代-14mmコネクタ、APC-7mm
1970年代-APC3.5mm (HP社、アンフェノール社共同開発)
1972年-2.92mm
(Maury社の開発)
1983年-Kコネクタ(2.92mm)
(Wiltron社
*②
のKとして登録)
1986年-APC-2.4mm *①
、2.4mm *①
、1.85mm *①
1988年-Vコネクタ(1.85mm)
(HP社特許を放棄、Wiltron社として登録)
1989年-1.0mmコネクタ
(HP社の開発)
*①HPとアンフェノール社の共同開発 *②Wiltron社は1991年アンリツに買 収されアンリツアメリカとなる。 5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
周波数と波長
3×10
33×10
63×10
91×10
11[Hz]
3k
3M
3G
100G
周波数
10cm
3mm
100km
100m
波長
例題1:携帯電話で使用される800MHz
この周波数の波長は?
AM
ラジオ
1000kHz
FMラジオ
80-90MHz
TV
100-400MHz
携帯電話
800MHz
BS放送
12GHz
λ[m]=v[m/s]/f[Hz]
波長
:λ [m]
周波数 :f [Hz]
v=3×10
8[m/s]
(真空中の光の速度)
λ [m]= 3×10
8/800× 10
6携帯電話
2GHz帯
車間通信
76GHz帯
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
コネクタの周波数とインピーダンス
D
d
特性インピーダンスは内部導体と外部導体径の比で決定
Z=60/εr*ln(D/d)
外導体の内径:D 内導体の外径:dカットオフ周波数は同軸の太さで決定
F=19/εr^0.5*(d+D)
εr
εr :誘電率 (空気=約1)
コネクタやケーブルのインピーダンス、
カットオフ周波数は中心ピンの外形
(d)、外部導体の内径(D)、中心導体
と外部導体の間にある、誘電体( εr)
で決まります。
コネクタの名称(**mm)は外部導体
の内径(D)の長さをあらわしています。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
コネクタの種類と周波数対応
コネクタの周波数対応
2.7 3 4 8 18 18 18 34 40 50 65 110 0 20 40 60 80 100 120 F(75Ω) N(75Ω) BNC 7/16DIN N PC-7 SMA PC-3.5mm PC-2.92mm PC-2.4mm PC-1.85mm PC-1.0mm コ ネ ク タ タ イ プ 対応周波数(GHz) 周波数(GHz) 2.7 3 4 8 18 18 18 34 40 50 65 110 F(75 Ω) N(7 5Ω) BNC 7/16 DIN N PC-7 SM A PC-3.5 mm PC-2.92 mm PC-2.4 mm PC-1.85 mm PC-1.0 mm 5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
コネクタタイプの呼び方について
オス(プラグ)タイプコネクタ
表現方法
MALE(m)、PLUG(P) 、オス、プラグ
コネクタをのぞくとピンが突き出ています。
海外では通常MALEを使用しています。
メス(ジャック)タイプコネクタ
表現方法
FEMALE(f)、JACK(J) 、メス、ジャック
コネクタをのぞくと、中心ピンが受け入れられるように
穴が開いています。
海外では通常FEMALEを使用しています。
メス オス 5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
コネクタ間の接続について
コネクタ接続互換のあるもの
SMA
PC-2.92mm
(Kコネクタ)
PC-3.5mm
PC-2.4mm
PC-1.85mm
(Vコネクタ)
注意点
上記のコネクタ群は接続可能です。
接続した場合、上限周波数は、下位のコネクタの周波数範囲となります。
例)
SMAコネクタとPC-2.92mmを接続した場合は上限周波数が18GHzとなります。
1.0mm
1.1mm
W1コネクタ
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
コネクタの名称
APC、GPC、PCの違いについて
・APC:
Amphenol Precision Connector
(アンフェノール社登録商標)
・GPC:
General Precision Connector
(一般的に使われている名前)
アンフェノール社の商標を使用できないメーカが、A(Amphenorl)の部分を
G(General)(一般)の名前をつけて使用しています。
・PC:
Precision Connector
(R&Sでの呼び方)
R&SではこのGを取り除きPCとしてコネクタの
名前を使用しています。
K,V,Wコネクタについて
・Kコネクタ:アンリツ㈱(旧Wiltron社登録商標)
(2.92mmコネクタ)
・Vコネクタ:アンリツ㈱(旧Wiltron社登録商標)
(1.85mmコネクタ)
・W1コネクタ:アンリツ㈱(アンリツ社登録商標)
(1.1mmコネクタ)
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
BNCコネクタ
周波数範囲:DC~4GHz
NWAで使用している周波数範囲:DC~500MHz
インピーダンス:50Ω、75Ω
50Ω型:ケーブルに3D
-2Vもしくは
RG58と記述されています。
75Ω型:ケーブルに3C
-2Vもしくは
RG59と記述されています。
特長
リファレンス信号接続、トリガ信号、画像信号など
注意点
BNCコネクタの50Ωと75Ωは接続しても壊れませんが
信号レベルが落ちるなどの、影響が出ますので、十分
気をつけて、使用しなければなりません。
コネクタの上限周波数は4GHzですが、実際の測定系でこのコネクタは
使用しません。上限周波数は数100MHzです。
BNC(50Ω)
BNC(75Ω)
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
F型コネクタ
周波数範囲:DC~2.7GHz
インピーダンス:75Ω
特長
使用用途:TVの周辺機器には
よく使用されている。
注意点
NWA、SPAでの要求がたまにありますが、このコネクタのままでは
使用できません。
まず、周波数変換パッドを使用し、N型(50Ω)からN型(75Ω)へ変換、
その後、N型(75Ω)-F型(75Ω)の変換アダプタを装着して
測定を行います。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
7/16DINコネクタ
周波数範囲:DC~8GHz
インピーダンス:50Ω
特長
携帯電話用の基地局など、
ハイパワーで使用する時に
使います。
変換可能なコネクタ
PC-7mm、N型コネクタ
注意点
基地局メンテナンスをする時にこのコネクタになっているので、
ネットアナなどの測定器を使用する場合は入力コネクタを
7/16DINに変更する必要があります。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
PC-7mmコネクタ
周波数範囲:DC~18GHz
インピーダンス:50Ω
特長
このコネクタはオス、メスの違いが無いフラットな
コネクタです。
変換可能なコネクタ
PC-3.5mm、N型コネクタ
注意点
オス、メスが無いコネクタのため、接続に気をつけないと、中心ピンが
接触せず、信号を通さないことがあります。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
N型コネクタ
周波数範囲:DC~18GHz(50Ω)
:DC~3GHz(75Ω)
インピーダンス:50Ω、75Ω
変換可能なコネクタ
N型からSMAに変換(50Ωのみ)
N型からBNCに変換(50Ω、75Ω)
N型からF型に変換(75Ωのみ)
注意点
N型コネクタの50Ωと75Ω接続をすると、75Ω型のN型コネクタが
壊れます。コネクタをのぞいて見ますと、75Ωの中心ピンが、50Ωに比べて
細くなっています。RAMやRAZを使用する際には十分注意してください。
周波数限界は18GHzですが、メーカによっては8GHzのものや12GHz
までのものもあります。
N型(50Ω)
N型(75Ω)
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
SMA型コネクタ
周波数範囲:DC~18GHz
インピーダンス:50Ω
特長
誘電体(中心ピンと外部導体の間)に
テフロン(白いプラスチックのようなもの)
で覆われています。
変換可能なコネクタ
SMAからN型に変換
SMAからBNCに変換
注意点
周波数限界は18GHzですが、メーカによっては8GHzのものや12GHz
までのコネクタもあります。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
PC-3.5mm型コネクタ
周波数範囲:DC~34GHz
インピーダンス:50Ω
特長
以前は上限周波数が26.5GHzだったが、現在
は34GHzまで使用することが可能です。
変換可能なコネクタ
PC-1.85mmからPC-3.5mmに変換
PC-2.4mmからPC-3.5mmに変換
注意点
上限周波数は34GHzまで延びてきましたが、メーカによっては上限
周波数が26.5GHzのものや、30GHzのものがあるため、使用する
時には、コネクタの上限周波数を確認してから使用することが必要です。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
PC-2.92mm(K)コネクタ
周波数範囲:DC~40GHz
インピーダンス:50Ω
特長
コネクタの周波数は46GHですが、R&S、アン
リツ社のNWAが40GHzのNWAで対応したため
、コネクタの上限周波数が40GHzと勘違いし
ているかもしれませんが実際は46GHzまで使
用することが可能です。
注意点
SMA、PC-3.5mmとのコネクタ互換性があり、
PC-2.92mm(K)とSMA、PC-3.5mmを直接接続しての測定も可能です。
ただしこの場合の上限周波数は接続している低い周波数のコネクタの
周波数になります。
アジレント社のNWA(40GHz)はGPC-2.4mmを使用しているため、
SMA、PC-3.5mmへの直接接続が出来ないため低い周波数を使用する場合には
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
PC-2.4mmコネクタ
PC-2.4mm コネクタ PC-2.92mmコネクタ周波数範囲:DC~50GHz
インピーダンス:50Ω
特長
R&Sの50GHz FSU 50 でも使用されています。
アジレント40GHz、50GHzNWAではこの2.4mmコ
ネクタを使用しています。
変換可能なコネクタ
PC-3.5mmに変換できます。
注意点
SMA、PC-3.5mm、PC-2.92mmとのコネクタ互換性が無いため、
使用する際は変換アダプタが必要となります。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
PC-1.85mm(V)コネクタ
周波数範囲:DC~65(67)GHz
インピーダンス:50Ω
R&S:SMR50、SMR60で使用
変換可能なコネクタ
PC-3.5mmに変換できます。
注意点
SMA、PC-3.5mm、PC-2.92mmとのコネクタ互換性が無いため、
使用する際は変換アダプタが必要となります。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
1.0mm、1.1mm(W1)コネクタ
周波数範囲:DC~110GHz
インピーダンス:50Ω
特長
通常110GHzのNWAミリ波システムで使用され
ています。
アンリツ社ではW1(1.1mm)
アジレント社では1mmを提供しています。
注意点
この1mm、1.1mmコネクタの着脱回数は100回程度を保証していますが
実際に使用する際には中心ピン接続に気をつけないと、すぐに壊れてしまいます。
5. まとめ 4. トルクレンチ1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長 5. まとめ 4. トルクレンチ
トルクレンチについて
使用するコネクタタイプ
SMA、PC3.5mm、K、PC2.4mm、V、
PC1.85mm、PC1mm、PC1.1mm
(ただしSMA、PC3.5mm、K、PC2.4mm、V、PC1.85mmは外 形寸法が同じなので同じトルクレンチを使用します。)どれくらいのトルクなのか?
トルクレンチの規格によって異なる
コネクタ締め付け位置から8インチ離れたところで、
1ポンド(約450g)の重さがかかったときに曲がる仕
組みになっている。
1.コネクタの歴史と 特長 2. コネクタの名称 について 3. コネクタ別の 特長
まとめ
・コネクタは周波数、インピーダンスに合ったもの
を使用してください。
・種類の違うコネクタを使用する場合は上限周波数を
確認してから使用してください。
・ケーブルとアッセンブリーした場合、上限周波数が
変わることがあります。
・ケーブルを接続する時にはトルクレンチを使用し
規定のトルクで接続してください。
5. まとめ 4. トルクレンチ目次
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナの基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.タイムドメイン
1,0 1,5 2 3 4 5 6 8 10 20 50 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 2 3 4 5 6 8 10 20 50 00 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,5 2 3 4 5 6 10 20 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0, 50 0 ,49 0,4 8 0,47 0,46 0,45 0,44 0,43 0 ,42 0,41 0,40 0,39 0,38 0,37 0,36 0,35 0,34 0,33 0,32 0,31 0,30 0,29 0,2 8 0,2 7 0,26 0,2 5 0,25 0 ,2 4 0 ,2 3 0 ,2 2 0,2 1 0,2 0 0,1 9 0,1 8 0,1 7 0,1 6 0,1 5 0,1 4 0,1 3 0,1 2 0,1 1 0,1 0 0,0 9 0,0 8 0,0 7 0, 06 0, 05 0, 04 0 ,0 3 0 ,0 2 0, 0 1 0, 49 0 ,4 8 0, 47 0, 46 0, 45 0, 44 0,4 3 0,4 2 0,4 1 0,01 0, 02 0,0 3 0,04 0,05 0,06 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0 ,21 0 ,20 0,19 0,22 0,2 3 0,24 0,2 6 0 ,2 7 0, 2 8 0,2 9 0,3 0 0,3 1 0,3 3 0,3 2 0,3 7 6 0,3 0,3 5 0,3 4 0,3 8 0,3 9 0,4 0
S
11S
22S
21S
12ネットワークアナライザの
基本概念
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について この言い方は、30年以上前から使われている言い方で、現在皆様が使用している ネットワークよりも昔から使っています。 ネットワークアナライザは日本語に直すと、“回路網解析器”となります。 ですからネットワークを現在の言葉で言うと、サーキット(回路)というような イメージになります。 ネットワークアナライザは電気回路設計をしている人すべてに必要とされている測定器です。 また最近では、この機能を応用した測定、アンテナ測定、材料測定、プローバステーションを 使用した測定などさまざまな分野で使われています。 ネットワークアナライザにはベクトルネットワークアナライザとスカラネットワークアナライザがあり 現在ネットアナと呼ばれているものはほとんどがベクトルネットワークアナライザです。 またスペアナで使用されている、TGはスカラネットワークアナライザに属します。
ネットワークアナライザとは
4. ネットアナの原理2.ネットワークアナライザの歴史
SG
SPA
Ref2-1.SG、SPAを使用した測定
・古くから使われている測定方法
・現在でも使用されています。
利点
・測定系が組みやすい。
欠点
・伝送測定もしくは反射測定しか
出来ない。(反射測定はブリッジが必要)
・位相測定が出来ない。
・インピーダンス設計が50Ωで出来ている。
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理DUT
2.ネットワークアナライザの歴史
2-2.スカラネットワークアナライザ
・SGとセンサーを組み合わせて使用
・SGの周波数とセンサーの周波数で性能が決まります。
・SGとSNAが一体型のものもあります。
・R&Sにはありません。
SG
SNA
Refセンサ
利点
・低価格である。
・オートテスタを使用することにより
伝送、反射測定が一度に出来る。
欠点
・伝送測定もしくは反射測定しか
出来ない。
・位相測定が出来ない。
・ダイナミックレンジが少ない
(センサに依存する)
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理2.ネットワークアナライザの歴史
2-3.ベクトルネットワークアナライザ(
ブリッジ無し
)
DUT
・送信系と受信系が一体型。
・初期型は受信部が1個、現在は最低2個。
・ディジタル掃引型。
・現在低周波数のNWAでは同じタイプを使用している。
(10Hz-3~500MHz)
利点
・コンパクト
・位相を測定することが出来る。
欠点
・反射測定する場合外部ブリッジが必要
・初期型は時間的安定度が低い。
NWA
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理2.ネットワークアナライザの歴史
2-4.ベクトルネットワークアナライザ(外部Sパラテストセット)
DUT
ネットアナ本体 Sパラテストセット・現在のネットアナの原型
・ネットアナ本体とSパラテストセットが分離
・スミスチャート表示の標準化
利点
・Sパラ測定が可能。
・1回の接続で伝送、反射、位相測定が可能。
・接続切り替えが不要になり、高速化!
欠点
・2段重ね
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理2.ネットワークアナライザの歴史
2-5-1.ベクトルネットワークアナライザ(ブリッジ内蔵型)
3チャネルレシーバ
DUT R T2 T13チャネルレシーバの構成
T1/R=S11およびS12 T2/R=S21およびS22 1P 2P R:基準受信部 T1:測定受信部1 T2:測定受信部2 特長 受信部が3個で構成されているため、低価格。 欠点 ・基準受信部と測定受信部の間にスイッチが入って いるため、長時間の測定において 測定データにばらつきが出る。 ・TRL,TRM校正が出来ない。・一体型ネットアナの初期型構成
・現在でも廉価版のシステムには使用されている。
DUT
NWA
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理2.ネットワークアナライザの歴史
DUT
DUT a1 b2 b1 a2 4チャネルレシーバの構成 b1/a1=S11 b2/a1=S21 b1/a2=S12 1P 2P a1:基準受信部1 a2:基準受信部2 b1:測定受信部1 特長 ・受信部がレベルの変動にも対応可能なので 高角度の測定が可能 ・外部にダイレクトアクセスのコネクタをつける ことにより、色々なアプリケーションに対応可能 欠点 ・受信部が増えるため価格が高め(当時)・現在の2ポートネットアナの標準型。
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理2-5-2.ベクトルネットワークアナライザ(ブリッジ内蔵型)
4チャネルレシーバ
2.ネットワークアナライザの歴史
DUT
4チャネルレシーバの構成 b1/a1=S11 b2/a1=S21 b1/a2=S12 b2/a2=S22 a1:基準受信部1 a2:基準受信部2 b1:測定受信部1 b2:測定受信部2 特長 ・受信部がレベルの変動にも対応可能なので 高角度の測定が可能 ・ブリッジによる測定レシーバへの周波数特性を改善 ・外部にダイレクトアクセスのコネクタをつける ことにより、色々なアプリケーションに対応可能 欠点 ・受信部が増えるため価格が高め(当時)・R&Sの2ポートネットアナの標準型。
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理2-5-3.ベクトルネットワークアナライザ(カプラ内蔵)
4チャネルレシーバ
DUT a1 b2 b1 a2 1P 2P2.ネットワークアナライザの歴史
2-6.マルチポートネットワークアナライザ
・2ポートのネットアナのコンセプトを採用し
3,4ポートとテストポートを拡張した。
(R&Sは一体型で8ポートまで対応)
欠点 ・オートキャルを使用しないと、構成が困難 特長 ・ポート数の数までのデバイスを測定できる。 ・スイッチボックスを使用しないので、高速測定が可能R&Sのリフレクトメータ
測定受信部 基準受信部NWA(4ポート)
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理決まった信
号の測定
分からない信
号の測定
•
決まった周波数信号の伝送
• コンポーネント、電気回路、
デバイスを測定
• 信号源と受信部が一体となった
測定器
• 振幅と位相の比較測定を行う
• ベクトル誤差補正機能
振
幅
(相
対
測
定
)
振
幅
(絶
対
値
)
•
未知の信号に対しての信号特性
測定
• 信号特性の測定
• 受信部のみの測定器
• 複雑な信号を復調し測定が可能
• スカラーネットアナとして使用可能
(位相は測れない)
Ref -40 dBm Att0 dB RBW 10 kHz VBW 30 kHz SWT 200 ms * * Center 100 MHz 2 MHz/ Span 20 MHz 1 AP CLRWR A -140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 Date: 22.MAY.2001 09:52:553.
ネットワークアナライザ
と
スペクトラムアナライザ
の違い
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理4.なぜベクトルなのか?
ベクトルの意味とは?
ネットワークの測定において実数部(REAL)と虚数部(IMAGNALY)が発生し
これの計算によって測定が行われています。
なぜベクトルネットワークアナライザは位相が測定できるのか?
1つの信号源を2つに分配し、1つを基準受信部、もう1つを測定後の受信部に
信号が入るように作られています。
信号源も1ポイントごとに信号を止めて、基準受信部、測定受信部を比較して
いますので、校正を取った状態を正弦波のずれが0度でデバイスを
入れることにより測定受信部に入る正弦波が基準受信部に入る信号より
遅れてきます。
この差を比較することにより、位相を測定することが可能です。
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理DUT
b2
a2
1P 2P信号源
信号を分岐
4.1ベクトルネットアナの測定原理(1/4)
S21の測定
基準受信部 測定受信部 1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理a1
b1
4.1ベクトルネットアナの測定原理(1/4)
S21の測定
信号の分離
信号源から出力された信号を①の部分で
分岐し、分岐した1つの信号を
a1(基準受信部)に入力します。
分岐したもうひとつの信号はVNAのポート1
より出力され、ポート2よりVNA本体に入り
カプラを通ってb2(測定受信部)に入力されます。
測定
VNAではa1(基準受信部)に入力された信号に
対して、b2(測定受信部)に入力された信号の
変化を測定します。
S21=b2/a1
となります。
DUT 1P 2P 信号源 信号を分岐 基準受信部 測定受信部 ① 1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理 a1 b1 a2 b2DUT
1P 2P信号源
信号を分岐
4.1ベクトルネットアナの測定原理(2/4)
S11の測定
基準受信部 測定受信部 1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理b2
a2
a1
b1
4.1ベクトルネットアナの測定原理(2/4)
S11の測定
信号の分離
信号源から出力された信号を①の部分で
分岐し、分岐した1つの信号を
a1(基準受信部)に入力します。
分岐したもうひとつの信号はVNAのポート1
より出力され、DUTの入力コネクタで反射し
ポート1からVNAへ戻ってきます。
カプラを通ってb1(測定受信部)へ入力します。
測定
VNAではa1(基準受信部)に入力された信号に
対して、b1(測定受信部)に入力された信号の
変化を測定します。
S11=b1/a1
となります。
測定面 DUT 1P 2P 信号源 信号を分岐 基準受信部 測定受信部 ① 1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理 a1 b1 a2 b2DUT
1P 2P信号源
信号を分岐
4.1ベクトルネットアナの測定原理(3/4)
S12の測定
基準受信部 測定受信部①
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理b2
a2
a1
b1
4.1ベクトルネットアナの測定原理(3/4)
S12の測定
DUT 測定受信部 1P 2P 信号源 信号を分岐 基準受信部 ①信号の分離
信号源から出力された信号を①の部分で
分岐し、分岐した1つの信号を
a2(基準受信部)に入力します。
分岐したもうひとつの信号はVNAのポート2
より出力され、ポート1よりVNA本体に入り
カプラを通ってb1(測定受信部)に入力されます。
測定
VNAではa2(基準受信部)に入力された信号に
対して、b1(測定受信部)に入力された信号の
変化を測定します。
S12=b1/a2
となります。
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理 a1 b1 a2 b24.1ベクトルネットアナの測定原理(4/4)
S22の測定
DUT
1P 2P信号源
信号を分岐
基準受信部 測定受信部①
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理a1
b1
b2
a2
4.1ベクトルネットアナの測定原理(4/4)
S22の測定
DUT 1P 2P 信号源 信号を分岐 基準受信部 測定受信部 測定面 ①信号の分離
信号源から出力された信号を①の部分で
分岐し、分岐した1つの信号を
a2(基準受信部)に入力します。
分岐したもうひとつの信号はVNAのポート2
より出力され、DUTの入力コネクタで反射し
ポート2からVNAへ戻ってきます。
カプラを通ってb2(測定受信部)へ入力します。
測定
VNAではa2(基準受信部)に入力された信号に
対して、b2(測定受信部)に入力された信号が
どのように変化をするかを測定します。
S22=b2/a2
となります。
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理 a1 b1 a2 b2R F G en e ra to r 2 Reflektometer 2 D C B ia s Reflektometer 4 D C B ia s R F G en e ra to r 1 Reflektometer 1 D C B ia s LO Generator Reflektometer 3 R e f c h a3 M ea s ch b3 D C B ia s M ea s ch b1 R e f c h a1 M e as ch b 4 R e f ch a4 M ea s ch b2 R e f ch a2 DUT 3P 1P 4P 2P
8チャネルレシーバ
(信号源2個、受信部各ポート2個)
4ポートNWAの構造
信号源2 R1 R4 R3 R2 a3 a1 a4 a2 信号源14.2R&Sネットアナの測定原理
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理LO 信号 PORT 1 RF 信号 リフレクト メータ 1 基 準 c h a1 測 定 c h b 1 D C B ia s PORT 8 リフレクト メータ 8 基 準 ch a8 測 定 ch b 8 D C B ia s PORT 2 リフレクト メータ 2 基 準 c h a2 測 定 c h b 2 D C B ia s
....
RF 信号....
b1 a1 b2 a2 b8 a8 16チャネルレシーバ信号源1
信号源4
8ポートNWAの構造
4.3R&Sネットアナ測定原理
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理4.4ネットアナで測定できるデバイス
アクティブデバイス
・アンプ(増幅器)
・チューナー
・ミキサ
パッシブデバイス(2ポート)
・電気回路
・アンテナ
・ケーブル
・コネクタ(アダプタ)
・アイソレータ
・アッテネータ(減衰器)
・リミッター
・フィルター
パッシブデバイス(3,4ポート)
・デュプレクサ
・フィルター(バランス型)
・サーキュレーター
・ディバイダー
・スプリッター
・コンバイナー
・マルチポートスイッチ
・カプラー
・バランス回路
マルチポートデバイス
・スイッチモジュール
・マルチポートモジュール
・LANケーブル
・マルチデュプレクサ
そのほかにも色々あります。
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理5.ネットアナで使用される用語(1/4)
Sパラメータ
DUT
NWA
P1
P2
S11:ポート1から出た信号が
ポート1に帰ってくる測定
反射特性、入力インピーダンス特性
SWR、リターンロス測定、反射係数
タイムドメイン測定
S22:ポート2から出た信号が
ポート2に帰ってくる測定
出力インピーダンス特性、
反射特性、
S12:ポート2から出た信号が
ポート1に帰ってくる測定
逆伝送特性、アイソレーション
S21:ポート1から出た信号が
ポート2に帰ってくる測定
利得、挿入位相、挿入損失
伝送係数、伝送成分の分離、
Sパラを使用する場合は通常ネットアナでブリッジが内蔵されているものに使います。 お客様の中には言い易いので、それ以外でも使う人がいますので注意してください。 S11 S21 S12 S22 1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理5.ネットアナで使用される用語(2/4)
伝送特性:S21の総称!!(通過特性、振幅特性とも言う)
デバイスの入力側から出力側までの通過特性を測定
挿入損失:主にパッシブデバイス(フィルターなど)のときに使用されます。 入力信号がデバイスを通過したときに、減衰量するかを測定します。 単位は(dB)を使います。減衰特性ともいいます。 利得特性:主にアンプ(増幅器)のゲイン特性を測定するときに使います。 単位は(dB)を使います。 挿入位相:デバイスを通過したときの位相のずれを測定します。 単位は(deg)を使います。 伝送係数:伝送特性を(dB)ではなく、係数で表します。 伝送成分の分離:本来ベクトル(実数部、虚数部の合成)で本来の生データでの表示 実数部(REAL)と虚数部(IMAGNALY)に分けて表示します。S21:ポート1から出た信号が
ポート2に帰ってくる測定
利得、挿入位相、挿入損失
伝送係数、伝送成分の分離
群遅延測定、
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理5.ネットアナで使用される用語(3/4)
S11:ポート1から出た信号が ポート1に帰ってくる測定 反射特性、入力インピーダンス特性 SWR、リターンロス測定、反射係数 タイムドメイン測定、など反射特性:S11(S22) すべての総称
出された信号がどれくらい戻ってくるかを測定。
SWR:VSWR(Voltage Stand Wave Raitio)の略で日本語で電圧定在波比 人によっては“VS”、“VSWR”、“定在波比”、“SWR”、“電圧定在波比” とさまざまな呼び方があります。 これもまた、出された信号がどれくらい戻ってくるかを電圧の比較で測定します。 単位はありませんが、通常画面全体を1(U)(ユニット)を使用します。 リターンロス:これは反射特性と同じことです。 出された信号がどれくらい戻ってくるかを測定。 単位は(dB)で表示されます。 入力インピーダンス特性:R±jxで表現されます。 これはスミスチャートを使用し、DUTの入力部分のインピーダンス整合を 測定します。この判断基準として、リターンロス、SWRを使用することもあります。 出力インピーダンス特性:R±jxで表現されます。 これはスミスチャートを使用し、DUTの出力部分のインピーダンス整合を 測定します。この判断基準として、リターンロス、SWRを使用することもあります。 タイムドメイン測定:横軸を周波数から逆フーリエ変換して、距離もしくは時間に置き換えて、ケーブルの障害位置 S22:ポート2から出た信号が ポート2に帰ってくる測定 出力インピーダンス特性、 反射特性、など 1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理
5.ネットアナで使用される用語(4/4)
S12:ポート2から出た信号が
ポート1に帰ってくる測定
逆伝送特性、アイソレーション
逆伝送特性:デバイスの出力側から入力側までの
通過特性を測定。
アイソレーション:主にアクティブデバイスの測定に使用します。 送り出した信号がどれだけ戻ってくるかを測定します。 通常のS12測定で単位は(dB)です。このほかにもまだまだ色々な用語があります。
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理御質問はありませんか?
1.ネットアナとは ? 2. ネットワークアナ ライザの歴史 3. ベクトルとスカラ の違い 5. 用語について 4. ネットアナの原理目次
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナの基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.イムドメイン
1.なぜ校正? 2. 校正の種類 4. 校正キットの種 類 3.校正では行われ ること 5. 自動校正キット について
1.なぜネットアナは校正を行うのか?
ベクトルネットワークアナライザはスペアナやパワーメータと異なります。
SPA、PMは出力された信号をそのまま測定するため、測定値が
**dBm(
絶対値
)で表されます。
VNAは内部で発生させた信号を2つに分岐し、1つを内部の基準受信部
入力し、もうひとつの信号をDUTを通過して、測定受信部に入力します。
この時に基準受信部と測定受信部の測定値の差が測定結果となります
(測定結果は**dB(
相対値
))。
よってVNAを使用する場合は、DUTを測定する前に基準受信部と測定
受信部をあわせなければなりません。
そのためVNAでは測定前に必ずキャリブレーション(校正)を行う必要が
あります。
1.なぜ校正? 2. 校正の種類 4. 校正キットの種 類 3.校正では行われ ること 5. 自動校正キット について
1.なぜネットアナは校正を行うのか?
測定前のキャリブレーション(校正)
と
測定器の定期
校正
のちがいについて
測定前のキャリブレーション(校正)
測定器の定期校正
測定者自身 毎日もしくは測定を行う前に、測定器を校正することにより、測定用RFケーブルや コネクタの誤差補正を行います。 指定の校正機関(R&Sサービスセンター) 1年毎もしくは定期的に測定器本体の規格(出力レベル、周波数確度、など) をチェックし調整を行います。 (*R&Sの推奨は1年毎の校正です。)2.校正の種類
2.1Normalization CAL
S21校正、スルー校正、トランスミッション校正、 などさまざまな呼び方があります。 a1 b1 1P 2P 信号源 信号を分岐 基準受信部 測定受信部行っている補正
・振幅、位相のみの校正
校正面ポート1とポート2を接続する校正
測定
・伝送測定
・位相測定
コネクタ端での校正を行っていないため 反射測定は出来ません。 1.なぜ校正? 2. 校正の種類 4. 校正キットの種 類 3.校正では行われ ること 5. 自動校正キット について b2 a22.校正の種類
2.2 1ポート校正
反射校正、S11校正行っている補正
・ポート1における振幅補正
・ポート1における、位相補正
ポート1においてOPEN,SHORT,MATCH
を行うことにより、コネクター端での反射測定が行える。
測定
・リターンロス測定
・インピーダンス測定
・SWR測定など
b2 a2 1P 2P 信号源 信号を分岐 基準受信部 測定受信部 1.なぜ校正? 2. 校正の種類 4. 校正キットの種 類 3.校正では行われ ること 5. 自動校正キット について a1 b12.校正の種類
2.3 1パス2ポート校正
1P 2P 信号源 信号を分岐 基準受信部 測定受信部行っている補正
・ポート1のコネクタマッチング
・ポート1,2間の振幅、位相補正
校正面ポート1
・OPEN、SHORT、MATCH
測定
ポート1
・S11測定(リターンロス、SWRなど)
・ポート1,2間での振幅,位相測定
ポート1とポート2を接続してスルー
1.なぜ校正? 2. 校正の種類 4. 校正キットの種 類 3.校正では行われ ること 5. 自動校正キット について b2 a2 a1 1b2.校正の種類
2.4 TOSM校正
行っている補正
・ポート1,2のコネクタマッチング
・ポート1,2間の振幅、位相補正
ポート1
・OPEN、SHORT、MATCH
測定
TOSMとは: T(Through、スルー)、O(Open、オープン) S(Short、ショート)、M(Match、マッチ、終端)の校正の 省略です。 フル2ポート校正、OSLT校正、フル12ターム校正 などの呼び方をします。 ちなみにOSLTはO(Open、オープン)、S(Short、ショート) L(Load、ロード、終端)、 T(Through、スルー)の略です。ポート2
・OPEN、SHORT、MATCH
ポート1,2を接続して
スルー校正
1.なぜ校正? 2. 校正の種類 4. 校正キットの種 類 3.校正では行われ ること 5. 自動校正キット について1P 2P 信号源 信号を分岐 基準受信部 測定受信部 校正面