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Agilent PNA-Xシリーズ マイクロ波ネットワーク・アナライザ

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Agilent PNA-Xシリーズ
マイクロ波ネットワーク・
アナライザ
線形/非線形コンポーネントの
詳細な特性評価を
1台の測定器で実現
最高性能を実現
ネットワーク解析のリーダー
業界で最も高度な
RFテスト・
ソリューション
最高性能を実現
PNA-Xシリーズ・マイクロ波ネットワーク・アナライザは、Agilentの40年間に
わたる技術と革新の歴史を集大成した製品です。PNA-Xは単なるベクトル・ネッ
トワーク・アナライザではなく、増幅器、ミキサ、周波数コンバータなどのアクティ
ブ・デバイスを測定するための、世界で最も多機能で柔軟性の高いマイクロ波テ
スト・エンジンです。
2個の内蔵信号源、信号コンバイナ、Sパラメータ/ノイズ・レシーバ、パルス変
調器/ジェネレータ、スイッチおよびRFアクセス・ポイントの柔軟なセットによ
り、被試験デバイス
(DUT)と1回接続するだけでさまざまな種類の線形/非線形
測定が行える強力なハードウェアです。
評価の対象がアクティブ・デバイスの場合、速度と性能をバランス良く組み合わ
せることが重要です。研究開発では、PNAシリーズの高い測定品質によりDUTの
理解が深まり、より優れたデザインを実現できます。製造ラインでは、PNAは、
優れたデザインから競争力のある製品を製造するために必要なスループットと再
現性を提供します。AgilentのVNAはすべて、線形/非線形デバイスの特性評価
に関するAgilentの専門知識を結集した究極のアナライザです。PNAを選択すれ
ば、最高性能の測定およびデザインを実現できます。
業界で最も豊富な測定アプリケーション
PNA-Xのアプリケーションは、同軸、フィクスチャ、オンウェーハ環境での一般
的なRF測定に適した高速で正確なツールを提供します。以下のアプリケーション
が用意されています。
• Sパラメータ(CW/パルスド)
• 雑音指数
• 利得圧縮
• 相互変調歪みと高調波歪み
• 変換利得/損失
• 真の差動信号
• 非線形波形/Xパラメータ*の評価
• アンテナ・テスト
ナノスケールまでのネットワーク解析テクノロジー
PNA-Xは、Agilentの以下の測定ソリューションとも組み合わせて使用できます。
• 物理層テスト・システム(PLTS)ソフトウェア:ケーブル、コネクタ、バックプレー
ン、プリント回路基板などのリニア・パッシブ・インターコネクトの校正、測定、
解析に使用できます。
• 材料テスト機器/アクセサリ:材料の誘電率と透磁率を計算して、材料と電磁
界の相互作用を調べることができます。
• 走査型マイクロ波顕微鏡:ナノスケールでの校正済みキャパシタンスおよびドー
パント密度のトポグラフィ測定のための強力でユニークなツールとなります。
PNA-Xの強力な測定アプリケーションはすべ
て、オンウェーハ・デバイスに使用できます。
アプリケーションに適した周波数
N5249A 10 MHz∼8.5 GHz
N5241A
10 MHz∼13.5 GHz
10 MHz∼26.5 GHz
N5242A
N5244A
10 MHz∼43.5 GHz
N5245A
10 MHz∼50 GHz
N5247A
*Xパラメータは、Agilent Technologiesの登録商標です。
Xパラメータのフォーマットと基礎となる式は公開さ
れ、文書化されています。詳細については、下記をご
覧ください。
http://www.agilent.co.jp/find/eesof-x-parameters-info
10 MHz∼67 GHz
PNA-X+ミリ波モジュール
10 MHz∼1.05 THz
デバイス・テストに応じた周波数レンジを選択でき、余分なコストをかけずに、
最適なテスト・システムを構築可能
2
ラック・アンド・スタックの置き換え
高度に統合された汎用性の高いハードウェアと、構成変更可能な測定経路によ
り、PNA-Xはラック内の複数の機器を1台の測定器に置き換えることができま
す。1台のPNA-Xが、以下のテスト機器すべての役割を果たします。
さまざまな測定を
1台の測定器で実行
• ネットワーク・アナライザ
• スペクトラム・アナライザ
• 2個の信号源
• 雑音指数メータ/アナライザ
• パワー・メータ
• スイッチ・マトリクス
• デジタル電圧計
PNA-Xベースのソリューションの利点
• テスト・システムの簡素化による利点:
ハードウェア/ソフトウェア・コストの削減
減
開発時間と製造までの時間の短縮
ダウンタイムとメンテナンス・コストの削減
小型で低消費電力
• テスト時間の短縮による利点:
スループットの向上
• 確度の向上による利点:
歩留まりと仕様の向上
• 柔軟なハードウェアによる利点:
将来のテスト要件への適応性の向上
PNA-Xを使えば、増幅器や周波数コンバータに1回接続す
るだけで、CW/パルスドSパラメータ、相互変調歪み、利
得/位相圧縮対周波数、雑音指数などを測定できます。
3
結果による検証:
PNA-Xの
ケーススタディ
ケース・スタディ 1
航空宇宙/防衛コンポーネント・メーカのテスト時間を95 %削減
課題
このお客様は、4600種類以上のRFコンポーネントを製造しており、任意の時点
で通常1000種類のデバイスが製造プロセス中に存在します。デバイスの種類は、
フィルタ、逓倍器、増幅器、スイッチなどで、周波数は10 MHz ∼ 60 GHzです。
このお客様は、ある特定のマルチポート・デバイス用のテスト・システムを簡素
化する必要があり、オペレータから独立した自動テスト・システム
(ATS)の開発
を決定しました。主な課題は以下のとおりでした。
• ラック何台分もの機器と大量のテスト・ケーブルで構成された複雑で高価なテ
「AgilentのPNA-Xを選択した理由は、測
定ごとにケーブルを交換する必要がな
いことと、市販のネットワーク・アナ
ライザの中で一番アクティブ測定の種
類が多いことです。これまで、Sパラ
メータ、ベクトル信号、雑音指数の測
定にそれぞれ別のテスト機器を使って
きました。PNA-Xなら、必要なアクティ
ブ測定をすべて1台で実行できます」
テスト・エンジニアリング・マネージャ
スト・システム
• ケーブルの交換や再校正のための人件費やダウンタイムのコスト
• デバイスの再テストとシステムのダウンタイムの多さ
結果
市販のどの製品よりも多くのアクティブ測定を1台の測定器で行えるPNA-Xによ
り、以下の成果が得られました。
• テスト時間の短縮:従来のATSに比べて、温度あたりのテスト時間を4時間か
ら24分に短縮することにより、テスト時間を95 %削減できました。
• 機器数の減少:ラック9台分の機器を、3台の12ポートPNA-Xネットワーク・
アナライザで置き換えることができました。
• オペレータの生産性の向上:オペレータが4台のテスト・ステーションを同時に
モニタできるようになり、専任のオペレータが1人必要なテスト・ステーション
が不要になりました。
• 再テストとケーブル交換の減少
ケース・スタディ 2
衛星デザイン/製造企業のテスト時間を3時間から3分に短縮
課題
この航空宇宙企業は、あるパネル・レベルのテストを行っており、テスト・シス
テムを更新して、テストの生産性とスループットを改善することを望んでいまし
た。従来の衛星ペイロード・テスト・システムは、ラック・アンド・スタック型
の機器を多数使用し、大きなテスト・オーバヘッドを伴っていました。この企業は、
テスト・システムのプログラムと保守に、多大な時間と労力を費やしていました。
結果
この航空宇宙企業は、初めに4台のPNA-X
(26.5 GHzと50 GHzのモデル)を購入
しました。スループットとテストの生産性が大幅に改善されたので、その後さら
に8台のアナライザを購入しました。あるテスト・ケースでは、改善のレベルが
予想をはるかに超え、20分かかっていた利得/伝達テストがわずか1分以内で終
了しました。従来のテスト・システムをPNA-Xに置き換えることで、テスト・シ
ステムの更新と簡素化が実現され、以下の成果が得られました。
• テスト時間の短縮:テスト・スイート全体の測定時間が3時間から3分に短縮さ
れました。
• 機器数の減少:ラック2台分のペイロード・テスト・システムを1台の4ポート
PNA-Xに置き換えることができました。
• 小規模なテスト・システム:機器の専有面積と消費電力を減らすことができま
した。
4
ケース・スタディ 3
無線ネットワーク・システム・メーカのスループットを30分から10分に短縮
課題
このメーカは、新しい広帯域無線ネットワーク・システムを開発していて、よ
り高速なテスト・システムが必要でした。既存のテスト・システムは、2台の信
号源、スペクトラム・アナライザ、パワー・メータから構成されていました。
新製品をこのシステムでテストするには30分かかると予想されましたが、目標
とするテスト時間は15分でした。より高速なテスト・ソリューションの他に、
このメーカはより高品質な雑音指数測定と歪み測定も必要であり、アップコン
バータとダウンコンバータの両方の測定を1回の接続で実行することも望んでい
ました。
結果
既存の複数の測定器で構成されたテスト・システムを1台の4ポート50 GHz
PNA-Xに置き換えることで、以下の成果が得られました。
• テスト時間の短縮:テスト・スイート全体のテスト・スループットを、予想
された30分から10分以下に短縮できました。
• ダウンタイムとメンテナンス・コストの削減:機器の数を減らしたことで、セッ
トアップ時間が短縮され、複数の機器の故障に対処する手間が減少し、年間
校正コストも削減されました。
• 機器コストの節約:4ポートのPNA-Xは、従来の複数の測定器で構成されたテ
スト・システムよりも大幅に安価でした。
ケース・スタディ 4
グローバル・セキュリティ企業のテストの高速化と測定確度の改善
「PNA-Xを選んだ理由は、1回の接続で
いくつもの測定を実行できるという独自
の機能です。また、PNA-Xは、拡張NVNA
ソフトウェア・オプションを使用するこ
とで、正確な非線形測定を実行できる唯
一のソリューションでした。これにより、
デザイン時間を驚くほど短縮できまし
た。デバイスの非線形動作を、信じられ
ないような高いパワー・レベルでも、す
ばやく正確に評価できたからです」
テスト・エンジニアリング・マネージャ
問題
この会社は、大規模なスイッチ・マトリクスとネットワーク・アナライザから
構成された既存のテスト・システムの更新が必要でした。異なる測定を実行す
るたびに、複数の測定器に被試験デバイス(DUT)を接続し、つなぎ替えるために、
何人もの作業者が必要でした。この方法は、時間とコストがかかり、確度の低
下につながりやすく、さまざまなユーザ操作と追加ハードウェアが必要でした。
この会社は、セットアップと使用が簡単で、テスト時間とコストを削減でき、
測定の不確かさを最小化でき、占有面積が小さなソリューションを求めていま
した。
結果
この会社は、既存のテスト機器メーカのコード互換性のある新しい代替測定器
に単にアップグレードするのではなく、PNA-Xを購入することを決定しました。
この決定は、既存のソフトウェアを大幅に書き換える必要があるにも関わらず
行われました。この会社は、既存のテスト・ソリューションに比べて時間を節
約し、以下の成果を実現できました。
• 容易なセットアップと使用:作業者は、DUTとの接続が容易に行え、すべて
のパラメータを1回のパスで、追加ハードウェアなしで測定できました。
• より高速で正確なテスト:1台の測定器だけを使用することで、作業者は必要
なテストを非常に短時間でしかも高確度で行えました。
• 小規模なテスト・システム:1台の4ポートPNA-Xを使用することで、初期購
入コスト、機器数、フロア・スペース、消費電力を削減し、テスト・コスト
全体を削減できました。
5
使いやすさと高速化のための機能
柔軟なユーザ・インタ
フェース:ハードキー、
ソフトキー、プルダウ
ン・メニュー、タッチ・
スクリーン
トレース1個あ
た り 最 大10個
のマーカ
最先端の
校正機能
すべてのモデルで
リニア、ログ、
拡張可能テスト・ パワー、CW、位相、
セットが使用可能
セグメント掃引
200個の測定
チャネルと無制
限のトレース
数式エディタと
タイム・ドメイン
解析
6
オンライン・
ヘルプ
ECalやその
他のUSB
デバイスへの
すばやい
アクセス
優れた柔軟性を実現するハードウェア
信号源、パワー・
メータなどの測
定器を
制御するための
2つめのGPIB
インタフェース
外部変調器の制御や内
蔵パルス・ジェネレー
タの同期のための
パルスI/Oコネクタ
シグナル・
コンディショ
ニング・ハー
ドウェアやそ
の他のテスト
機器を追加す
るためのRF
ジャンパ
アンテナ・レン
ジのリモート・
ミキシングのた
めのダイレクト
IFアクセス
外部マルチポート・
テスト・セットや
ミリ波テスト・セット
の制御のための
テスト・セット用I/O
GPIBの代わりに
リモート・
プログラミングに
使用できるLAN
およびデバイス側
USBインタフェース
測定の制御や
外部信号源などの
外部測定器との
同期のための
トリガ・ポート
7
セキュア環境用
のリムーバブル・
ハードディスク・
ドライブ
PAEなどの測定の
ためのアナログ
入出力を提供する
パワー I/Oコネクタ
1
柔軟な
アーキテクチャ
2
3
+28 V
J11
各テスト・ポートには、テスト/基準カプラ/レシーバ、信号源/レシーバ・
アッテネータ、バイアス・ティーが装備され、高い確度と柔軟性を実現し
ています。
内蔵信号コンバイナにより、相互変調歪みやXパラメータ測定のセットアッ
プを大幅に簡素化できます。
内蔵パルス変調器により、測定器の全周波数レンジにわたるパルスドRFテ
ストを実行でき、高価で場所を取る外部変調器が不要です。
J10
J9
J8
リア・パネル
J7
信号コンバイナ
+
–
2
信号源2
信号源1
3
出力2
出力1
R1
出力1
出力2
パルス
変調器
パルス
変調器
R3
A
C
1
テスト・ポート1
8
テスト・ポート3
4
5
6
リア・パネルのジャンパにより、テスト・ケーブルを移動することなく、シグナル・
コンディショニング・ハードウェアを追加したり、他のテスト機器をDUTにルーティ
ングできます。
パルス変調器や内部IFゲートのパルス・タイミングの設定は、内蔵パルス・ジェネレー
タにより容易に行えます。
内蔵低雑音レシーバと、高度な校正/測定アルゴリズムにより、業界最高確度の雑
音指数測定が行えます。
J4
リア・パネル
J3
3
5
パルス・
ジェネレータ
1
2
3
4
J2
J1
4
LO
ノイズ・レシーバ
レシーバへ
6
8.5/13.5/26.5
43.5/50 GHz
R2
R4
D
B
テスト・ポート4
9
テスト・ポート2
パルスドRF測定の問題
• パルスドRF測定にはパルス・ジェネレータと変調器が必要で、テスト・セッ
革新的な
アプリケーション
トアップが複雑化
• 高速パルスの場合:
−アナライザの最大IF帯域幅が広帯域検波には狭すぎる
−狭帯域検波は低速であり、デューティ・サイクルが小さいパルスでは測定
ノイズが大きくなる
シンプル、高速、
高確度のパルスド
RF測定
PNA-XパルスドRF測定の特長:
• シンプルなユーザ・インタフェースにより、2個の内蔵パルス変調器(オプショ
ン021、022)および4個の内蔵独立パルス・ジェネレータ
(オプション025)を
制御可能
(オプション008、021、022、
• 最小パルス幅20 nsのポイントインパルス測定、最小分解能10 nsのパルス・
025)
プロファイル測定(オプション008)
1990年代には、HP
8510がパルスドRFベ
クトル・ネットワー
ク・アナライザの業
界標準でした。
• ハードウェア・フィルタと特許取得済みのスペクトラム・ヌル手法とソフト
ウェアIFゲーティング手法による、狭帯域検波の測定速度と確度の向上
• 最小100 nsのパルス幅による広帯域検波を使用した測定
• 外部機器やDUTとの同期のためのリア・パネルのパルスI/Oコネクタ
• 利得圧縮、周波数/パワー掃引IMD、雑音指数のための独自のアプリケーショ
ン測定を使用した正確なアクティブ・コンポーネントの特性評価
PNAシリーズは、パルス
ド8510をベンチトップ・
ソリューションに置き換
えました。
PNA-Xは初めてのワンボックス・パ
ルスドRFテスト・システムであり、
シンプル、高速、高確度の新しい標
準になっています。
パルスドRF測定アプリケーションは、指定されたパルス条件に対して内部
ハードウェア構成を自動的に最適化することにより、テスト・セットアッ
プを大幅に簡素化します。また、固有のテスト要件に合わせて手動でハー
ドウェアをセットアップすることもできます。
狭帯域検波法を使用したパルス・プロファイル測定では、300 nsのパルス
内に、10 nsのタイミング分解能で、30個の測定ポイントを配置できます。
10
専門家からのヒント
5 MHzのIFBWでは300 ns、1 MHzのIFBWでは1.44 μsです。特
定のIFBWでの最小パルス幅を扱う場合、パルス変調とデー
タ収集周期を正確に一致させるために、測定遅延を
(10 nsの
• 広帯域検波を使用した測定で、ノイズの低減と確度の向上
のためにアベレージングが必要な場合、掃引アベレージン
グよりもポイント・アベレージングの方が通常は高速です。
分解能で)正確に設定することが重要です。
• 信号源の出力を校正する際に、パワー・センサは平均パワー
を読み取るのに対して、アナライザはパルスド信号のピー
ク・パワーを設定します。ピーク・パワーと平均パワーの
差を補正するには、パワー・オフセット機能で10 log
(デュー
ティ・サイクル)の値を使用します。
• パルス・モードにおいて、出力パワー、圧縮、相互変調歪
みなどのパワーに依存する測定では、レシーバ・レベリン
グを使用して、パワー・レベルの確度を維持することが重
要になります。
• 広帯域検波を使用したポイントインパルス測定の最小パル
ス幅は、IF帯域幅(IFBW)に必要なサンプル数によって決まり
ま す。 例 え ば、15 MHzのIFBWで の 最 小 パ ル ス 幅 は100 ns、
40 dBの改善
周波数(GHz)
PNAパルス
PNA-Xパルス(ソフトウェア・ゲート・オフ)
PNA-Xパルス
ゲート
PNA-X CW
小さいパルス幅(<267 ns)に対して用いられるPNA-Xの狭帯域検波法は、
特殊なハードウェアと特許取得済みのソフトウェア・ゲーティング法を使
用することにより、小さいデューティ・サイクルの測定に対するシステム・
ダイナミック・レンジを、PNAベースのパルスドRFシステムに比べて、
40 dB向上しています。
PNA-Xでは、パルスド動作でのアクティブ・デバイスの正確な特性評価が、
DUTを1回接続するだけで行えます。この例では、パルスドSパラメータ、
パルス・プロファイル(タイム・ドメインでの入出力パワー)、利得圧縮対
周波数、周波数掃引IMDを測定しています。
圧縮での
出力パワー
リニア入力パワーでの利得
開ループ
圧縮での利得
R1レシーバ・レベリング
圧縮での入力パワー
レシーバ・レベリングを使用することにより、パルスドRFにおける
パワー確度を±1 dBから0.05 dB未満に向上できます。
上記の測定は、パルスドRFにおける利得圧縮測定時のレシーバ・レベリン
グありとなしの結果を比較したものです。圧縮ポイントでの入出力パワー
対周波数のようなパワー依存測定では、入力信号の不正確さから大きな誤
差が生じます。
11
雑音指数測定を従来のYファクタ法で行う際の問題点
• DUTの完全な特性評価には、複数の測定器と複数の接
革新的な
アプリケーション
続が必要です。
• インフィクスチャ、オンウェーハ、自動テスト環
境では、ノイズ・ソースをDUTに直接接続でき
ないため、測定確度が低下します。
高速で正確な
雑音指数測定
• 測定は低速なので、測定データ・
ポイントの数が少なくなり、アン
ダーサンプリングにより誤った結
果が得られる可能性もあります。
(オプション028、029)
PNA-X雑音指数ソリューションの特長:
• 高度な誤差補正手法を使用した業界最高の確度の増幅器/周波数コンバータ
測定
• 高速測定:AgilentのNFAシリーズ雑音指数アナライザよりも代表的な場合で
4 ∼ 10倍高速
• Maury Microwave社製自動チューナと組み合わせた超高速ノイズ・パラメー
タ測定(200 ∼ 300倍の高速化)
5
オンウェーハ
自動テスト環境
雑音指数
(dB)
4
信号源補正を使用するPNA-Xの方法
3
2
ウェーハ・
プローブ
ンダーサンプリングされたデータ
AUT
ノイズ・ソース
0
0
5
10
15
20
25
周波数(GHz)
この不整合トランジスタの401ポイントの測定の場合、PNA-Xの方がYファ
クタ法よりもはるかにリップルが少なくなっています。NFAのデフォルト
の11個のトレース・ポイントでは、測定点不足のために増幅器の性能を正
しく測定できません。
Yファクタ測定の場合、ノイズ・ソースとDUTの間に接続されるすべての電
気回路(ケーブル、スイッチ・マトリクス、ウェーハ・プローブなど)により、
確度が大きく低下します。
「当社の機器プールには、雑音指数を測定できる測定器がいくつか(8970、
NFA、スペクトラム・アナライザなど)あります。雑音指数測定でいちばん
困るのは、結果に相関がないことでした。使う測定器によって、値が違 う
のです。PNA-Xの高い確度のおかげで、どのPNA-Xを使っても、常に正しい
値が得られることに確信が持てるようになりました」
テスト・エンジニアリング・マネージャ
12
ノイズ・パラメータ測定の時間を数日から数分に短縮
信号源
ノイズ・パラメータ対周波数
マーカ:周波数=0.80 GHz
同軸フィクスチャ内のFET 2008/8/29
周波数:0.80∼8.00 GHz
PNA-XとMaury Microwave社製自動チューナを使用すれば、ノイズ・パラメータ測定のセットアップ
と実行が簡単かつ高速に行えます。Mauryの最新ソフトウェアは、ノイズ・パラメータ測定の速度と確
度の両方を大幅に向上しています。
雑音指数測定の手法
Yファクタ:雑音指数測定に最も広く用いられている方法は、Yファクタ法です。
この手法では、被試験デバイス
(DUT)の入力にノイズ・ソースを接続します。
DUT
DUT
ノイズ・
レシーバ
ノイズ・
レシーバ
ノイズ・ソースをオフにすると、室温
(コールド)ソース終端となります。ノイズ・
ソースをオンにすると、過剰ノイズが生じ、ホット・ソース終端となります。
これら2つの条件で、DUTの出力でノイズ・パワーを測定し、増幅器のスカラ利
得と雑音指数を計算します。Yファクタ法は、AgilentのNFAシリーズや、プリ
アンプ搭載のスペクトラム・アナライザと雑音指数パーソナリティ・オプショ
ンを組み合わせて用いられています。
コールド・ソース:雑音指数を測定するもう1つの方法は、コールド・ソース法
(直
接ノイズ法)です。この手法では、増幅器の入力を室温ソース・インピーダンス
で終端して、DUTの出力でノイズ・パワーを1回だけ測定します。コールド・ソー
ス法では、増幅器の利得を別途測定する必要があります。この手法は、ベクトル・
ネットワーク・アナライザ
(VNA)に適しています。理由は、VNAはベクトル誤
差補正を利用して、
利得(S21)をきわめて正確に測定できるからです。コールド・
ソース法のもう1つの利点は、Sパラメータと雑音指数の両方の測定をDUTとの
1回の接続で実行できることです。
13
PNA-X独自の信号源補正雑音指数ソリューション
革新的な
アプリケーション
• 修正コールド・ソース法を使用することにより、DUT測定の際にノイズ・ソース
が不要
• システムのソース・マッチの不完全性をベクトル補正により不整合誤差を除去し
て補正するとともに、ECalモジュールをインピーダンス・チューナとして使用
することにより、ノイズ・パラメータから生じる誤差を除去
高速で正確な
雑音指数測定
• フィクスチャ、オンウェーハ、自動テスト環境で高い測定確度を維持
• バランやハイブリッドのベクトル・ディエンベディングにより、差動デバイスを
正確に測定
(オプション028、029)
(続き)
DUT
周波数
各テスト周波数で、既知の50 Ω以外のソース・インピーダンス
を使用して、4つ以上のノイズ測定を実行します。これらの測定
結果から、50 Ωの雑音指数が正確に計算されます。
バランやハイブリッドのディエンベ
ディングにより、差動デバイスを測定
します。
+28 V
J11
J10 J9
J8
リア・パネル
J7
+
–
J2
J1
LO
信号源2
出力1
信号源1
出力1
R1
出力2
ノイズ・レシーバ
レシーバへ
パルス
変調器
出力2
10 MHz∼
3 GHz
3∼
26.5 GHz
パルス
変調器
パルス・ジェネレータ
A
R2
B
1
2
3
4
校正専用の
ノイズ・ソース
テスト・ポート1
信号源2
出力1
信号源2
出力2
雑音指数
測定用の
インピーダンス・
チューナ
DUT
14
テスト・ポート2
2ポートN5242A PNA-X+オプション200、219、224、および雑音
指数オプション029のブロック図。標準のECalモジュールをイン
ピーダンス・チューナとして使用することにより、システムの
ソース・マッチの不完全性を除去します。N5244/45/47Aは、イ
ンピーダンス・チューナを内蔵しています。
専門家からのヒント
• 雑音指数測定は、携帯電話、無線LAN、ハンドヘルド・トランシーバなどからの
スプリアス干渉を排除するために、シールド・ルーム内で行うのが最善です。
• LNA測定はノイズの影響を受けやすいので、伝導干渉を排除するために、AC電源
の代わりにバッテリが用いられることもあります。
• 全体の測定確度は、Agilentのモンテ・カルロ・ベースの雑音指数不確かさ計算機
を使用して予測できます。
AgilentのPNA-X雑音指数不確かさ
計算機(www.agilent.co.jp/find/
nfcalc)は、システムのソース・マッ
チの不完全性から生じる不整合とノ
イズ・パラメータに起因する誤差の
影響が含まれています。
自動テスト環境(ATE)での雑音
指数測定の不確かさの例。
PNA-Xの信号源補正手法は、
Yファクタ法よりもはるかに正
確です。
増幅器:
利得=15 dB
入力/出力整合=10 dB
NF=3 dB
Γopt=0.27∠0 °
Fmin=2.7 dB
Rn=12−33
Yファクタ法でノイズ・ソースをスイッチ・マトリクス
経由でDUTに接続した場合
ノイズ・ソース:346C
(14 dB ENR)
15
利得圧縮測定の問題
革新的な
アプリケーション
高速で正確な
増幅器/コンバータ
の利得圧縮対周波数
測定
(オプション086)
利得
• 増幅器/周波数コンバータの圧縮をその動作周波数範囲全体にわたって評価
するには、多くの周波数/パワー・ポイントでの測定が必要になり、測定、
校正、データ処理の設定に時間と手間がかかります。
• 測定確度はさまざまな誤差(絶対パワー測定の際のテスト・ポートとパワー・
センサ/ DUTとの間の不整合、非線形圧縮測定へのリニアSパラメータ誤差
補正の使用など)の影響を受けます。
PNA-X利得圧縮アプリケーション(GCA:Gain Compression Application)の特長:
• SMART掃引による高速測定
• ガイド付き校正によるパワー/不整合補正による、きわめて正確な結果
• 2次元(2D)掃引による詳細なデバイス特性評価。周波数ごとにパワーを掃引
するか、パワーごとに周波数を掃引するかを選択可能
• さまざまな圧縮手法を柔軟に選択可能:リニア利得/最大利得からの圧縮、
X/Y圧縮、バックオフからの圧縮、飽和からの圧縮
利得
圧縮ポイント
Pin
Pin
周波数
利得圧縮測定には、ネットワーク・アナライザを使用して複数のCW周波
数でパワー掃引を実行する方法が広く用いられています。PNA-XのGCA
を使えば、DUTの動作周波数範囲全体の圧縮特性の評価が簡単な設定で、
きわめて高速かつ高確度で容易に行えます。
反復ポイント
圧縮ポイント
周波数
GCAのSMART掃引は、多数のポイントを使用するリニア・パワー掃引の代
わりに、適応アルゴリズムを使って、各周波数での必要な圧縮ポイントを
わずか数回のパワー測定で見つけ出すので、テスト時間を大幅に短縮でき
ます。
パワー補正のみを使用した場合、
圧縮ポイントでの入射パワーには、
DUTの不整合に起因する大きな
リップルが見られます。
GCAでは、パワー/不整合補正を使用
することにより、リップルが減少します。
デバイス・モデリング用に、2次元掃引に対する完全なデバイス応答
(利得
対周波数/パワー)を抽出できます。
16
使用可能な圧縮ポイント計算手法
リニア利得は、指定されたリニア(入力)パワー・
レベルを使って測定されます。圧縮ポイントは、
リニア利得から指定された圧縮レベルを引いた
値として計算されます。
リニア利得
圧縮ポイント
指定された圧縮レベル
利得
リニア利得からの圧縮ポイント
入力パワー
各周波数で求められた最も大きな利得値が、最
大利得として使用されます。圧縮ポイントは、
最大利得から指定された圧縮レベルを引いた値
として計算されます。
最大利得
圧縮ポイント
指定された圧縮レベル
利得
最大利得からの圧縮ポイント
入力パワー
指定されたバックオフ・レベルだけ異なる2つの
入力パワーでの利得が比較されます。
圧縮ポイントは、指定された圧縮レベルの利得
差を持つ最大の入力パワーとして求められます。
指定された圧縮レベル
圧縮ポイント
バックオフ・
レベル
利得
バックオフからの圧縮ポイント
入力パワー
飽和からの圧縮ポイント
圧縮ポイントは、最大出力パワーから“From
Max Pout”として指定された値を引いた値とし
て求められます。
デルタY
圧縮ポイント
出力パワー
指定されたデルタXだけ異なる2つの入力パワー
での出力パワーが比較されます。
圧縮ポイントは、指定されたデルタYの出力パ
ワー差を持つ最大の入力パワーとして求められ
ます。
デルタX
入力パワー
最大出力パワー
出力パワー
X/Y圧縮ポイント
“From Max Pout”
入力パワー
専門家からのヒント
SMART掃引でセーフ・モー
ドをオフにした場合(上)とオ
ンにした場合(下)のバックグ
ラウンド・データの測定値:
セーフ・モードがオンの場合、
余分なドライブ・パワーを最
小化するために、利得が1 dB
圧縮ポイントに近づくにつれ
て、より多くの反復追い込み
がなされます。
することにより、入力パワーを最初
は粗いステップ、次に細かいステッ
プで増加させて、DUTのオーバドラ
イブを防止できます。
• DUTのヒステリシスまたは温度効果
が不明な場合、周波数ごとにパワー
を掃引するのではなくパワーごとに
周波数を掃引するか、待ち時間を追
加して前の測定からの影響を小さく
することをお勧めします。
利得圧縮
• SMART掃引のセーフ・モードを使用
数
波
Pin
周
• 圧縮解析機能は、圧縮トレース上の
指定した周波数ポイントで、さまざ
まなパワーのDUT応答を抽出します。
利得圧縮
• 圧縮ポイントと同期したCompAI1お
よびCompAI2内蔵電圧計の測定値を
使用して、各周波数における圧縮での
電力付加効率
(PAE)
を測定できます。
Pin
17
数
周
波
IMD測定の問題
革新的な
アプリケーション
• 一般的に用いられる方法は、2台の信号発生器、スペ
クトラム・アナライザ、外部コンバイナを組み合わせ
たもので、すべての測定器とアクセサリを手動でセッ
トアップする必要があります。
• 周波数掃引またはパワー掃引IMDを測定する
簡単なセットアップ
の高速2トーン相互
変調歪み(IMD)測定
(オプション087)
場合、テスト時間が長くなります。
• 信号源から発生する高調波、混変調、位相雑
音や、レシーバの圧縮とノイズ・フロアなど、
測定器とテスト・セットアップから大きな測
定誤差が生じることがあります。
PNA-X+IMDアプリケーションの特長:
• 内蔵コンバイナおよび2個の内蔵信号
源を使用した増幅器や周波数コンバー
タの高速な掃引IMD測定
• 簡単なハードウェア・セットアップとわかり
やすいユーザ・インタフェースによる容易な
測定
• 校正手順を簡素化し、高い測定確度を実現す
るガイド付き校正
PNA-X+IMDアプリケーションは、
システム・ラック内の2台の信号発生
器+スペクトラム・アナライザと同
等の役割を果たし、システム構成を
簡素化するとともにテスト・スルー
プットが向上します。
• トラブルシューティングやスプリアス測定の
周波数掃引IMD
ためのスペクトラム・アナライザ・モードによ
り、個別のスペクトラム・アナライザが不要
• きわめて高品質の内蔵信号源と広いレシー
バ・ダイナミック・レンジにより、他の測定
器から生じる測定誤差を最小化
パワー掃引IMD
IMDアプリケーションは、3次IMDおよびIP3を
201個の周波数(またはパワー)ポイントで数秒以
リア・パネル
J10
J11
J9
J8
J2
J7
内に測定します。これは信号発生器とスペクトラ
ム・アナライザを使えば数分間かかる作業です。
J1
LO
信号源2
出力2
出力1
信号源1
出力2
出力1
周波数
オフセット・モード
R1
レシーバへ
パルス
変調器
パルス
変調器
R2
B
A
IMスペクトラム
テスト・ポート1
信号源2
出力1
信号源2
出力2
テスト・ポート2
DUT
周波数オフセット・モードはVNAで一般的に使
用できますが、従来のIFフィルタ応答には大きい
サイドローブが見られます。PNA-XのIMスペク
トラム・モードは、最適化されたデジタルIFフィ
ルタを使用して、真のスペクトラム測定機能を
実現しています。
大出力パワーの2個の内蔵信号源、広いALCレンジ、−60 dBcの高調波、高アイソレーションのコン
バイナを備えたPNA-Xは、2トーンIMD測定のDUTドライブ用に最適です。高い圧縮ポイントと広い
ダイナミック・レンジを備えたレシーバにより、ハイ・パワーのメイン・トーンがある場合でもロー・
パワーのIMD成分を正確に測定できます。
18
掃引IMDの掃引タイプ
fc掃引
デルタF掃引
パワー掃引
CW
LOパワー掃引
セグメント
中心周波数
掃引
固定
固定
固定
固定
掃引(セグメント・
テーブルの定義による)
トーン間隔
固定
掃引
固定
固定
固定
固定
トーン・
パワー
固定
固定
掃引
(結合または非結合)
固定
固定
固定
ダイアグラム
デルタF'
デルタF
f1
fc
デルタF
f2
f1
fc
デルタF
デルタF
f2
f1
f1
fc
デルタF
デルタF
f2
f2
f1
fc
f2
f1
fc
f2
LO
f1 fc f2
f1
fc
デルタF
f2
f1
専門家からのヒント
• すべての測定周波数での校正と中心周波数のみでの校正を選択することによ
り、生産性と確度のトレード・オフが可能
すべての周波数の校正
• PNA-Xから外部信号発生器を制御することにより、ミキサやコンバータの掃
引IMD測定を大幅に簡素化
• IMスペクトラムへのマーカ配置機能を使うことにより、掃引IMDトレース上
の指定されたポイントでのスペクトラムを表示可能
• IMスペクトラムでポイント・アベレージングを使用することにより、特に広
い分解能帯域幅を使用する場合に、最小限の速度低下で、ノイズ・フロアの
ノイズ変化を低減
中心周波数の校正
トーン間隔が広い場合、すべての周波数での校正を推奨します。
すべての周波数を校正した場合、校正時間は長くなりますが、測定速度は変わ
りません。
下のウィンドウのIMスペクトラムには、上のウィンドウのトレースの中
央にある掃引IMDマーカに対応するスペクトラムが示されています。ノ
イズ変化を最小化するために、IMスペクトラムにはポイント・アベレー
ジングが適用されています。
IMDおよびIP3対LOパワー測定により、最小のLOドライブ・パワーで最大のIP3
を実現できます。これにより、消費電力を最小にしながら最大の効率を実現す
るミキサ・セットアップを実現できます。
19
fc
f2
ミキサおよびコンバータ測定の問題
SMC+位相
• スペクトラム・アナライザと外部信号
革新的な
アプリケーション
源を使用する従来の手法は、手間と時
間がかかり、位相や群遅延の情報が得
られません。
• 従来のVNAには外部信号源が必要で
ミキサおよび
コンバータの正確な
特性評価
あり、掃引速度の低下につながります。
• 従来のVNAは、「ゴールデン」デバイ
スを基準にした位相または群遅延デー
タを提供します。
• 入力と出力の不整合に起因するリップ
ルを最小化するためにアッテネータが
多く使用されますが、ダイナミック・
レンジと校正の安定度が悪化します。
(オプション082、083、084)
オプション083のスカラ・ミキサ/コンバー
タ+位相(SMC+Phase)を使用すれば、基準
ミキサと校正ミキサが不要になり、スカラ・
ミキサ/コンバータ測定のセットアップが容
易になります。振幅標準としてのパワー・メー
タ、位相標準としてのコム・ジェネレータ、
Sパラメータ校正キット(メカニカルまたは
ECalモジュール)の3種類の広帯域標準を使用
して、校正が容易に行えます。
PNA-X周波数コンバータ・アプリケーションの特長:
• 内蔵第2信号源を局部発振器(LO)信号として使用するシンプルなセットアップ
• スペクトラム・アナライザを使用する手法に比べて、代表的な場合で測定時
間を100分の1に短縮
• 2つの特許取得済みの手法による高い測定確度:
- スカラ・ミキサ/コンバータ(SMC)は、2ポート校正とパワー・メータ校
正を組み合わせて、整合測定ときわめて正確な変換損失/利得測定を提供
(オプション082)するとともに、オプション083により、基準ミキサなし
で校正済み絶対群遅延測定を提供
VMC
- ベクトル・ミキサ/コンバータ(VMC)は、
ベクトル校正されたミキサをスルーとして
使用して、整合測定、変換損失/利得測定、
遅延測定、複数の経路/デバイス間の位相
差の測定、デバイス内の位相
シフトの測定を提供
(オプショ
ン083)
• 入出力不整合補正により、リップ
基準ミキサ
ルが減少し、アッテネータが不
要に
校正ミキサ/
フィルタ
• エンベディッドLO機能(オプショ
ン084)により、エンベディッド
LOを 持 つ コ ン バ ー タ に 対 し て、
DUT
内部タイムベースにアクセスせず
に、SMCおよびVMC測定を拡張可能
ベクトル・ミキサ/コンバータ法は、整合測
定、変換損失/利得測定、遅延測定、複数の
経路間/デバイス間の位相差の測定、デバイ
ス内の位相シフトの測定を提供します。
校正ミキサ/フィルタ・ペア
オープン
IF -
ショート
ロード
RF
IF +
IF - = RF-LO
LO
20
Agilentの特許取得済みのベクトル・ミキサ/コン
バータ校正法では、オープン/ショート/ロード標
準を使用して、特性評価済みミキサ・スルー標準を
作成します。
LO掃引
IF固定
LO固定
IF掃引
DUT
SMCとVMCは両方とも、LO内蔵のコンバータを
内蔵タイムベースにアクセスせずに測定するた
めに使用できます。
2個の内蔵信号源を備えたPNA-Xは、固定およびIF掃引応答の高速な測定が可能です。
PNA、VMC使用(アッテネータなし)
8720アッテネータあり
群遅延(ns)
8720アッテネータなし
競合他社のVNA
(アッテネータあり)
PNAアッテネータなし、SMC使用
RF周波数(Hz)
SMCの整合補正は、変換損失/利得測定の不整合誤差を大幅に低減し、
テスト・ケーブルの末端のアッテネータが不要になります。
VMCの整合補正は、群遅延測定の不整合誤差を大幅に低減し、テスト・
ケーブルの末端のアッテネータが不要になります。
専門家からのヒント
• IF帯域幅を狭めることにより、LOフィー
ドスルーやDUTからのその他のスプリアス
信号に起因するスパイクを除去できます。
• 高レベルのスプリアス出力を持つデバイス
(フィルタリングなしのミキサなど)を測定
する際に、信号源レベリングなし誤差を防
ぐには、信号源のアッテネータの値を大き
く し て、DUTとPNA-Xの 間 の ア イ ソ レ ー
ションを大きくするとよい場合があります。
• マルチステージ・コンバータに対してVMC
測定を実行する場合、基準ミキサと校正ミ
キサのドライブに使用できる単一の「メタ
LO」信号を作成するのが最良です。
• フィルタリングなしのミキサを測定する場
合、タイム・ドメイン・ゲーティングは、
スプリアス信号による不要な時間遅延応答
を除去することによりリップルを低減する
有効なツールです。
タイム・ドメイン・ゲーティングは、スプリアス信号による不要な時間遅延応答を除去
することにより、リップルを低減します。
21
差動増幅器測定の問題
革新的な
アプリケーション
• 2ポートVNAとバランを使用する従
来の方法では、コモン・モード、差
動−コモン・モード、コモン−差動
モード応答は得られません。
差動
(位相差 180 °)
• バランは本質的に帯域制限されたデ
実際の動作条件での
差動増幅器のテスト
(オプション460)
バイスなので、広い周波数範囲をカ
バーするには複数のテスト・セット
アップが必要です。
• バランの位相誤差から、不正確な差
コモン
(同相)
3
4
1
2
動応答が生じます。
• 今日の4ポートVNAには、シングル
エンド信号を使用したミックスド・
モードSパラメータ測定の機能があ
りますが、実際の動作環境での圧縮
状態では、差動増幅器が異なる応答
をする場合があります。
iTMSAは、PNA-Xの2個の内蔵信号源を使用し
て、実際の条件で差動増幅器をドライブし、あ
らゆる動作環境での正確なミックスド・モード
Sパラメータを提供します。
PNA-X iTMSA(integrated true-mode
stimulus application)の特長:
• 真の差動信号およびコモン・モード
信号でドライブされた差動増幅器の
ミックスド・モードSパラメータ測定
が可能
• DUT入力での不整合補正により、2
個の信号源の間の位相誤差を最小化
• 入力のみのドライブ・モードにより、
出力ポートへの信号入力から生じる
増幅器の損傷を防止
ミックスド・モードSパラメータ
• インフィクスチャ任意位相オフセッ
ト機能と位相オフセット掃引により、
増幅器利得が最大になるように入力
整合回路を最適化可能
信号源
不整合
不整合補正後の位相
DUT不整合
位相誤差(°
)
不整合補正なしの位相
振幅誤差
位相誤差
周波数(Hz)
不整合補正がない場合、DUTに供給される信号は、DUT入力からの反射と、
信号源からの再反射により、真の差動信号になりません。反射信号が元の
信号に重なることで、位相と振幅の不平衡が生じます。この効果は、不整
合補正により補正できます。
iTMSAは、VNAとDUTの生の整合を測定し、2つの信号の基準面での振幅
と位相を正確に調整して、理想的なトゥルーモード信号を実現することに
より、不整合誤差を補正します。
22
実際のSdd21:
−5 °の位相オフセットでピーク
パワーまたは利得
理想的なSdd21:
0 °の位相オフセットでピーク
3
4
-10
差動入力パワー
-5
0
+10
位相オフセット(完全な差動からの差)
インフィクスチャ位相オフセット掃引により、最高の増幅器利得を実現する最適な位相オフセットを
求めることができます。これは、入力整合回路のデザインに不可欠です。
1
2
位相オフセット掃引により、位相オフセット値
をフィクスチャ内で追加された場合と同様に変
更して、入力整合回路を検証できます。
Balanced DUT Topology(平衡DUTトポロジー)ダイアログではさまざまな信号や
掃引を設定でき、デバイスの評価に最適な設定が行えます。
専門家からのヒント
• 入力のみのトゥルーモード・ドライブは、DUT出力とVNAのテスト・ポー
トとの間に完全な整合があると仮定しています。これは、DUTの逆方向ア
イソレーションが高い場合にはほぼ正しい仮定です。逆方向アイソレー
ションが低い場合、出力ポートにアッテネータを追加することにより、シ
ステム整合を改善し、不整合誤差を減らすことができます。
• 同じ実効差動パワーで、シングルエンドとトゥルーモードのドライブ条件
のテスト結果を比較する場合、真の差動ドライブの個別ポートのパワーは、
シングルエンド・ドライブで使用するポート・パワーよりも6 dB低く設定
する必要があります。
シングルエンド・ドライブ
0 dBmポート・パワー=−3 dBmの差動パワー+−3 dBmのコモン・モー
ド・パワー
真の差動ドライブ
−3 dBmポート・パワー=−6 dBmのポート1シングルエンド・パワー+
−6 dBmのポート3シングルエンド・パワー
23
高度なAFR機能により、さまざまな測定ニーズに対応可能
• シングルエンド・デバイスと差動デバイス
• フィクスチャの右側と左側が非対称の場合
• スルーの長さを指定、またはオープン測定またはショート測定から決定可能
• 帯域制限されたデバイス用のバンドパス・タイムドメイン・モード
• 外挿による、DUTの周波数レンジへの適合
• パワー補正による、フィクスチャ損失対周波数の補正
• ディエンベディング・ファイルは、さまざまなフォーマットで保存でき、後
でPNA、ADS、PLTSで使用可能
革新的な
アプリケーション
高性能、高速、
高確度の自動
フィクスチャ除去
(AFR)
AFRにより、測定結果からフィクスチャのディエンベディングを最高速で
実行可能
(オプション007)
測定上の問題
今日のデバイスの多くは、同軸コ
ネクタを備えていないため、同軸
環境で測定するためにフィクス
チャが使用されます。被試験デバ
イスの良好な測定結果を得るには、
フィクスチャの影響を正確に除去
することが必要です。
5ステップのウィザードが、フィクスチャを評価し測定結果からその影響を除去す
るためのプロセスをガイドします。
AFRがない場合
フィクスチャを評価しその影響を除去するには、電磁界シミュレーション・ソ
フトウェアによる複雑なモデリングや、基板上に複数の校正標準を作成する必
要がありました。
AFRがある場合
最初に、フィクスチャへの入力部で基準面を使用して同軸で校正します。次に、
フィクスチャの2ポート・スルーのレプリカまたはオープン/ショートで片側が
終端されたフィクスチャのレプリカを標準として測定します。
より速く実行するには、DUTをインストールする前に、実際のフィクスチャ自
体をオープン標準として測定します。AFRが自動的にフィクスチャを評価し、
測定結果からその影響を除去します。
DUTとフィクスチャ
同軸入力
フィクスチャA
フィクスチャB
フィクスチャの左半分
フィクスチャの右半分
オープン/ショート標準
スルー標準
同軸入力
フィクスチャA
フィクスチャの左半分
同軸入力
フィクスチャB
同軸入力
フィクスチャの右半分
24
同軸入力
フィクスチャA
フィクスチャの左半分
フィクスチャB
同軸入力
フィクスチャの右半分
AFRの確度は、自作基板を使用したTRL校正に匹敵しますが、非常に容易に実現
できます。
Sパラメータ・ディエンベディング
スルー−反射−ライン(TRL)
ライン−反射−マッチ(LRM)
最も正確
自動フィクスチャ
除去
ショート−オープン−ロード−スルー(SOLT)
ノーマライゼーション
基準面校正
ポート延長
タイム・ドメイン・ゲーティング
=測定前誤差補正
最も簡単
=測定後誤差補正
さまざまなフィクスチャ誤差補正手法の相対的な比較
測定例
フィクスチャ A
フィクスチャ B
Beatty標準DUT
以下の図で、緑色のトレースはAFRによるフィクスチャ除去前のBeatty標準
DUTの測定結果です。赤色のトレースは、AFRオープン標準フィクスチャ除去
でのDUTの測定結果です。青色のトレースは、AFRスルー標準フィクスチャ除
去でのDUTの測定結果です。これらの結果から、フィクスチャの不整合と長さ
の影響が、DUTの測定結果から除去されていることがわかります。またAFRア
オープンおよびAFRスルー標準フィクスチャの特性評価の間には良好な相関が
見られます。
スルー・フィクスチャ除去使用時
オープン・フィクスチャ除去使用時
フィクスチャ除去前
周波数ドメインのS11とS21
25
PNA-X独自のハードウェア・アーキテクチャの特長:
革新的な
アプリケーション
• さまざまなシングルエンド/平衡ミリ波デバイスの測定用2ポート/4ポート・
PNA-Xのミリ波周波数への
• 高度な信号源出力校正手法により、ミリ波周波数の正確にレベリングされた
ソリューション
• 2個の内蔵信号源を使用したミリ波周波数でのトゥルーモード差動測定
• 内蔵パルス変調器、パルス・ジェネレータ、レシーバ・ゲートを使用したミ
リ波パルス測定のための一体型ソリューション
パワー
拡張
• 50 GHz PNA-XでドライブされるTHzモジュールの直接接続
• パワー・レベル制御機能搭載の10 MHz ∼ 110 GHzのシングル掃引ネットワー
ク解析(67 GHz PNA-Xとミリ波拡張モジュールを使用)
2ポート/4ポート構成
10 MHz ∼ 110 GHzの4ポート・シングル掃引
N5262Aミリ波テスト・セット・コントローラは、
4台のミリ波テスト・モジュールをPNA-Xに接続
できます。2ポート測定の場合、N5261Aミリ波テ
スト・セット・コントローラが使用できます。
PNA-Xベースの110 GHzシステムには2ポート用
と4ポート用があり、パワー・レベル制御機能、
真の差動信号入力機能、SMCによる周波数コン
バータ測定機能が備わっています。また、この
システムは8510XFシステムの後継となるベンチ
トップ型製品で性能も優れています。
4ポート・システム・アーキテクチャ
IF入力
R
A
B
C
THz測定
D
LO
信号源2
出力1
信号源1
出力1
出力2
パルス・ジェネレータ
出力2
1
2
3
4
R3
R1
R4
A
テスト・セット・
インタフェース
テスト・ポート1
IF出力 テスト・ポート4
テスト・ポート3
テスト・ポート2
ALC
ALC
RF
B
D
C
ALC
RF
R2
R
A
B
C
D
LO
モジュール電源
IFマルチプレクサ
+
-
R1 T1 R2 T2 R3 T3 R4 T4
M1
M3
M1
M2
M2
M
M3
M4
VDIモジュールを50 GHzのPNA-Xに直接接続する
ことにより、1.05 THzまでのSパラメータ測定が
可能です。
M1 M2 M3 M4
4ポート・ミリ波システムのブロック図(N5262Aミリ波テスト・セット・
コントローラにより、OMLモジュールのコヒーレント信号源を制御)。
M
M4
26
一体型パルス測定
利得圧縮
PNA-Xの内蔵パルス変調器は、ミリ波 校 正 済 み の 信 号 源 出 力 掃 引 に よ り、
モジュール用のパルスドRF信号を生成 PNA-Xは業界で最も正確なミリ波利得
し、パルスド・ミリ波測定のセットアッ 圧縮測定を実現します。
プと実行が容易になります。
PNA-Xによる
ミリ波
アプリケーション
PNA-Xの内蔵パルスド信号源およびIFゲートを
使用した77 GHzでのパルス・プロファイル
スカラ・ミキサ測定
75 ∼ 110 GHzのパッケージドPHEMTトランジス
タ増幅器の利得圧縮測定の例
ミリ波周波数でのトゥルモード
差動信号測定
2モ ジ ュ ー ル・ シ ス テ ム を 使 用 し て、
基本的なRF/LO信号をミリ波ミキサに • 高度な誤差補正手法による、業界最
供給し、変換損失を測定できます。
高の測定確度
• パワー制御機能搭載の位相掃引
IF出力
1 GHz
RF入力
77∼81 GHz
3
4
1
2
LO入力
78∼82 GHz
DUT基本波ミキサ
PNA-X、N5262Aミリ波テスト・セット・コントロー
ラ、4台のミリ波テスト・モジュールを使用した平
衡LNAの真の差動測定
2モジュール・システム
専門家からのヒント
• 4ポートのN5262Aテスト・セット・コントローラを使用して、2つの異なる2
ポート導波管バンド・セットアップを作成できます。
• ミリ波パワー・センサがない場合でも、PNA-Xの内蔵基準レシーバを使用し
てパワー校正テーブルを作成することにより、ミリ波テスト・モジュールの正
確な相対信号源出力変化を実現できます。
• テスト・セット・コントローラが不要なアプリケーションの場合、Agilentの
マクロを使えば、直接接続のミリ波セットアップを容易に構成できます。
27
ハイ・パワー・デザインの課題
革新的な
アプリケーション
非線形波形と
Xパラメータの評価
• アクティブ・デバイスは、パワー効率、情報処理能力、出力パワーの増加といっ
たデザイン上の理由により、非線形領域までドライブされることが珍しくあ
りません。
• 大信号ドライブ条件では、アクティブ・デバイスによりタイム・ドメイン波
形に歪みが生じ、高調波、相互変調歪み、スペクトラム・リグロースが生じ
ます。
• Sパラメータと制限されたノンリニア・ビヘイビア・モデルに依存する現在の
回路シミュレーション・ツールは、デバイスやシステムの非線形動作を正確
に解析して予測するにはすでに不十分です。
(オプション510、514、518、 • 現 在 の タ イ ム ト ゥ マ ー
ケットの要求に応える
520)
に は、 デ ザ イ ン 変 更 回
数を減らすことが重要
です。
非線形動作のSパラメータ
これまで、ハイ・パワー増幅器(HPA)を使用したシステムのデザインでは、増
幅器のSパラメータをベクトル・ネットワーク・アナライザで測定し、結果を
RFシミュレータにロードし、測定またはモデリングされた他の回路素子を追加
し、シミュレーションを実行して、さまざまな負荷条件での利得やパワー効率
などのシステム性能を予測していました。
Sパラメータは、システムのすべての素子が線形であることを仮定しているため、
実際のHPAにしばしば見られるように、増幅器が圧縮や飽和状態で動作してい
る場合には、この手法では性能をうまくシミュレートできません。特に、非線形
動作を示すデバイスを2個カスケード接続した場合の性能をシミュレートする場
合、誤差が大きくなります。エンジニアはこの不正確さを考慮して作業すること
もできますが、コストと手間のかかる経験に基づいたデザイン反復が不可避とな
り、デザインと検証のプロセスに必要な時間とコストが大幅に増加します。
28
非線形動作を正確に評価する革新的なテクノロジー
今日のハイ・パワー・デバイスのテストには、新しいソリューションが必要です。
これは、大信号条件でのデバイスの非線形動作をすばやく正確に測定し、リニ
アおよびノンリニア回路シミュレーションで使用できる正確なビヘイビア・モ
デルを提供できるものです。このようなソリューションとして、Agilentのノン
リニア・ベクトル・ネットワーク・アナライザ
(NVNA)とXパラメータ*があり
ます。
AgilentのNVNAは、以下のようなSパラメータを超える機能を提供します。
• 実際の動作条件でアクティブ・デバイスやシステムを効率的かつ正確に解析/
デザインすることにより、デザイン・サイクルを最大50 %削減
• フル・ノンリニア・コンポーネント特性評価(オプション510)により、デバイ
ス動作に関する正確な情報を取得
– 同軸、インフィクスチャ、オンウェーハ環境でDUTの入射波、反射波、伝
送波の校正済みのタイム・ドメイン波形を表示
– すべての高調波および歪みスペクトラム成分の振幅と位相を表示することに
より、最適な整合回路のデザインを実現
– ダイナミック・ロード・ラインなどのユーザ定義表示が可能
– NIST(National Institute of Science and Technology)に完全にトレーサ
ブルな測定
• XパラメータによるDUTの非線形動作の高速測定(オプション514)
– リニアSパラメータを非線形動作領域まで拡張することにより、カスケード
接続された非線形デバイスの動作を測定に基づいたデータを使用して正確に
予測可能
– NVNAのXパラメータをAgilentのADS(Advanced Design System)にイン
ポートして、ノンリニア・コンポーネント、モジュール、システムのシミュ
レーションとデザインをすばやく正確に実行可能
• セルフヒート効果や信号依存バイアス変化などのメモリ効果の測定(オプショ
ン518)
• Xパラメータと外部インピーダンス・チューナを使用した非線形コンポーネン
トの負荷依存動作の詳細な捕捉(オプション520)
ノンリニア測定
シミュレーション/デザイン
MDIF
ファイル
Xパラメータ・ブロック
Xパラメータを使えば、不整合が小さいか中程度の条件での正確な
ノンリニア・シミュレーションが可能です。
これにより、複雑な非線形回路のコンポーネントの動作を
予測できます。
Agilent NVNAで線形/非線形コンポーネントの動作を詳細に測定し、
AgilentのAdvanced Design Systemでシミュレーションと最適化を正確
に実行できます。
*Xパラメータは、Agilent Technologiesの登録商標です。
Xパラメータのフォーマットと基礎となる式は公開され、文書化されています。
AgilentのNVNAソフトウェア・オプションとアクセサリを使用すれば、
Agilentの4ポートPNA-Xネットワーク・アナライザが高性能のノンリニア・
詳細については、下記を参照してください。
ベクトル・ネットワーク・アナライザになります。
http://www.agilent.co.jp/find/eesof-x-parameters-info
29
アンテナおよびレーダ断面積(RCS)測定の問題
革新的な
アプリケーション
• 多くのデータ・ポイントを収集するために、テストに時間がかかります。
• 遠方界測定やRCS測定では、信号がテスト・レシーバのノイズ・フロアに近く、
測定のノイズが大きくなります。
• 8530Aアンテナ・レシーバ用のソフトウェアが広く使用されていますが、こ
のレシーバはすでに販売とサポートが終了しています。
高速で正確な
アンテナ測定用
RFサブシステム
AUT
デルタ
仰角
和
デルタ
方位角
スキャナ・コントローラ
B/R2
信号源2出力
A/R2
近傍界測定用に構成された
PNA-X
LAN
R1/R2
PNA-X
ネットワーク・アナライザ
PNA-Xベースのアンテナ・ソリューションの特長:
• システム・デザインの柔軟性:標準のPNA-XまたはN5264A(PNA-Xハード
ウェアをベースにした専用の低価格測定レシーバ)を選択可能
• 高速測定:400,000個/sでデータ・ポイントを5台のレシーバで同時に収集で
き、8530Aに比べてテスト時間を3 ∼ 5分の1に短縮可能
• 5億ポイントの循環FIFOデータ・バッファによる大量のデータ収集
• IF帯域幅の選択とポイント・アベレージング・モードによる優れた測定感度
• 内蔵の8530Aコード・エミュレーションによる容易な移行
コントローラ
単純化したトランシーバ
アイソレーション・
ハウジング
RFケーブル
ゲーティング PA
TR
レーダ断面積測定用に構成された
アイソレーション・
ハウジング
PNA-X
RFケーブル
30
ゲーティング
LNA
の
ユーザ提供の
アンテナ
ナ
RFケーブル
8530Aシステムを新しいPNA-X測定レシーバに移行した方がよい理由は?
• 8530Aはすでにサポートが終了しているため、既存のシステムの保守が困
難になっていきます。
• PNA-X測定レシーバの特長:
−内蔵8530Aコード・エミュレーションにより、既存の測定ソフトウェ
アをすべて再利用できます。
−既存の8530Aシステム・コンポーネントがすべて使用できます。
−データ収集時間が80分の1に短縮されます。
−オプションの内蔵大出力パワー・ソース(オプション108)を使用すれ
ば、リモート・ミキサや周波数コンバータのためのLOを実現できます。
アンテナ・レシーバとして最適な選択肢は?
ア
アプリケーション
近傍界
N5264A測定
レシーバ
不適
(外部信号源が
必要)
コンパクト・
レンジ
適
遠方界
適
パルスドRF
不適
N524xA
PNA-X
備考
適
内蔵信号源により測定スループットが向上
汎用コンポーネント・テスト用にVNAを使用可能
適
選択はアンテナ・レンジのサイズに依存
不適
(コスト高)
分散型手法により、システム・コンポーネントを戦略的
に配置して測定感度を向上
PNA-Xの内蔵パルス・ジェネレータと変調器により、
適
システム構成を簡素化
オプションの
増幅器
ソース・
アンテナ
85320A
テスト・ミキサ
85320B
PSGまたは
MXG信号源
基準
ミキサ
LO入力
85309A
LO/IF
分配ユニット
トリガ入出力
7.606
MHz
LO出力(オプション108)
ルータ・ハブ
10 MHz
トリガ入出力
遠方界測定用に構成されたPNA-X測定レシーバ
(IF入力を備えたPNA-Xオプション020も使用可能)
31
N5264Aオプション108
革新的な
アプリケーション
専門家からのヒント
高速で正確な
アンテナ測定用
RFサブシステム
(続き)
外部信号源を制御する方法は?
1. PNA-XをLANまたはGPIBで信号源に接続します。
2. External Device Configuration機能を使用します。
3. Propertiesセクションで、以下の手順を実行します。
−外部信号源の名前を入力し、Device TypeをSourceに変更し、適
切なドライバを選択します。
−Device Propertiesの下で、次の2つのトリガ・モードのどちらか
を選択します。Software CW
(トリガ・ケーブルが不要だが低速)、
またはHardware List
(高速だがTTLトリガが必要)
−PNA-Xと信号源との間の距離が長すぎてBNCトリガ・ケーブル
が使用できない場合
(>40 m)は、Agilent E5818Aトリガ・ボッ
クスとLANハブの組み合わせが適しています。
信号源とPNA-Xに一般的な10 MHz基準信号
を供給する際に、距離が長すぎてBNCケー
ブルが使用できない場合の対処方法は?
• 低価格のGPS衛星レシーバを
使用して、高確度の10 MHz基
準信号を得ることができます。
• 1つのGPSレシーバを送信信号
源の近くに、もう1つを
PNA-Xの近くに配置します。
• この手法は、数100 mから数
km以上まで、あらゆる距離で
GPS
GPS
レシーバ
レシーバ
利用できます。
10 MHz入力
10 MHz入力
Agilent N5181A
32
Agilent N5264A
優れた性能
仕様と機能の比較
周波数レンジ
N5249A
N5241A
N5242A
N5244A
N5245A
N5247A
10 MHz ∼ 8.5 GHz
10 MHz ∼ 13.5 GHz
10 MHz ∼ 26.5 GHz
N5244A 10 MHz ∼ 43.5 GHz
N5245A 10 MHz ∼ 50 GHz
10 MHz ∼ 67 GHz
システム・
ダイナミック・レンジ
(20 GHzで)
121 ∼ 130 dB
121 ∼ 125 dB
122 ∼ 129 dB
構成に依存
構成に依存
構成に依存
124 ∼ 141 dB
133 ∼ 137 dB
136 ∼ 140 dB
ダイレクト・レシーバ・アクセス使用時
(代表値) ダイレクト・レシーバ・アクセス使用時
(代表値) ダイレクト・レシーバ・アクセス使用時
(代表値)
テスト・ポートでの
最大出力パワー
(20 GHzで)
+13 dBm
(オプション200、400)
+10 dBm
(オプション219、419)
+15 dBm
(オプション224)
+10 dBm
(オプション423)
+13 dBm
(オプション200、400)
+10 dBm
(オプション219、419)
+10 dBm
(オプション224、423)
38 dB
最大パワー掃引範囲
補正後の仕様1
トレース・ノイズ
(2ポート校正、3.5 mm)
Dir 44 ∼ 48 dB
SM 31 ∼ 40 dB
LM 44 ∼ 48 dB
Refl trk±0.003 ∼±0.006 dB
Trans trk±0.015 ∼±0.104 dB
(2ポート校正、2.4 mm)
Dir 36 ∼ 42 dB
SM 31 ∼ 41 dB
LM 35 ∼ 42 dB
Refl trk±0.001 ∼±0.027 dB
Trans trk±0.020 ∼±0.182 dB
0.002 dB rms(1 kHz帯域幅)
高調波
10 MHz ∼ 2 GHz
>2 GHz
1
+11 dBm
(オプション200、400)
+8 dBm
(オプション219、419)
+7 dBm
(オプション224、423)
−51 dBc
(代表値)
−60 dBc
(代表値)
Dir=方向性、SM=ソース・マッチ、LM=ロード・マッチ、Refl trk=反射トラッキング、Trans trk=伝送トラッキング
33
(2ポート、1.85 mm)
Dir 34 ∼ 41 dB
SM 34 ∼ 44 dB
LM 33 ∼ 41
Refl trk 0.01 ∼ 0.33
Trans trk 0.061 ∼ 0.17 dB
PNA-X構成情報
PNA-Xネットワーク・アナライザ
オプション構成
概要
その他の情報
テスト・セット
オプション200
2ポート、単一信号源
オプション224
2ポート、内蔵の第2信号源、コンバイナ、メカニカル・
オプション200、オプション219またはH85のどちらか1つ、オプション080が必要
スイッチの追加
オプション400
4ポート、デュアル信号源
オプション080を推奨
オプション423
4ポート、内蔵のコンバイナ、メカニカル・スイッチの
オプション400、オプション419またはH85のどちらか1つ、オプション080が必要
追加
パワー構成
オプション219
2ポート、拡張パワー・レンジ、バイアス・ティー
オプション419
4ポート、拡張パワー・レンジ、バイアス・ティー
オプションH851
ハイ・パワー設定可能
(2または4ポート用)
測定アプリケーション
オプション007
自動フィクスチャ除去
オプション010
タイム・ドメイン測定
Windows 7 OSが必要(アップグレード・キットN8983A)およびN52xxAU-007
オプション0282
標準レシーバを使用した雑音指数測定
周波数コンバータを測定する場合、オプション082または083が必要
オプション0292
フル補正済み雑音指数測定
オプション080が必要、N5241/42Aの場合オプション219、224、419、423またはH85のいずれ
か1つが必要。N5244/45/47Aの場合、オプション224または423が必要。N5247Aでは、雑音レ
シーバは最高50 GHzでのみ動作。周波数コンバータを測定する場合、オプション082または
083が必要。
オプション080
周波数オフセット
オプション0823
スカラ校正済みコンバータ測定
オプション080が必要
オプション0833
ベクトル/スカラ校正済みコンバータ測定
オプション080が必要
オプション084
エンベディッドLO測定
少なくともオプション028、029、082、083、086、087のいずれか1つが必要。
オプション086
利得圧縮アプリケーション
オプション219、419またはH85を推奨。周波数コンバータを測定する場合、さらに
オプション082または083が必要
オプション087
相互変調歪みアプリケーション
オプション224または423が必要。周波数コンバータを測定する場合、さらに
オプション082または083が必要
オプション088
信号源位相制御
オプション460
統合トゥルーモード信号アプリケーション
オプション5514
Nポート機能
オプション400が必要
ノンリニア・ベクトル・ネットワーク解析
オプション510
ノンリニア・コンポーネントの特性評価
オプション419と080、または400とH85と080が必要
オプション514
ノンリニアXパラメータ5
オプション423または510が必要
オプション518
ノンリニア・パルス・エンベロープ・ドメイン
オプション021と025と、オプション510と514のどちらか1つが必要
オプション520
任意負荷インピーダンスXパラメータ
オプション514が必要
必要なNVNAアクセサリ
•
•
•
•
U9391C 10 MHz ∼ 26.5 GHzまたはU9391F 10 MHz ∼ 50 GHzコム・ジェネレータ(非線形測定には2台必要)
Agilentパワー・メータ/センサまたはUSBパワー・センサ
Agilent校正キット、メカニカルまたはECal
Xパラメータ抽出用のAgilent信号発生器、MXGまたはPSG(10 MHzトーン間隔のアプリケーションには内部10 MHz基準出力が使用可能)
1. 拡張パワー・レンジ、ハイ・パワー構成の場合、N524xAの代わりにスペシャル・モデル
N524xASをオーダし、2ポートの場合はアイテムN524xA-200とN524xAS-H85、4ポートの場合は
N524xA-400およびN524xAS-H85を追加します。その他の標準オプションの場合、N524xA-xxxを
オーダします。オプションH85は、拡張パワー・レンジ(オプション219および419)が含まれて
3. オプション082は、オプション083のサブセットです。この2つを同時に注文することはできま
せん。
4. オプション551とマルチポート・テスト・セットを使用してマルチポート・アナライザとして
構成する場合、オプション224または423のコンバイナ機能は一時的に使用不可になります。
いるので、これらと組み合わせてオーダすることはできません。
スタンドアロンのアナライザとして構成した場合、コンバイナ機能が使用可能になります。
テスト・セットをオーダする場合、オプションを選択し、アナライザとテスト・セットの間
の適切なインターコネクト・ジャンパ・ケーブル・セットを指定してください。
2. 信号源補正測定の場合、N5241/42/49Aのオプション028および029には、インピーダンス・チュー
ナとして使用するためにECalモジュールが必要です。N5244/45/47Aには内蔵チューナがあり
ます。校正する場合、オプション029には346シリーズ ノイズ・ソース(Agilent 346Cを推奨)ま
たはパワー・メータが必要です。また、オプション028にはパワー・メータが必要です。ミキ
5. Xパラメータは、Agilent Technologiesの登録商標です。
サとコンバータの測定には、すべてのオプションでパワー・メータが必要です。
34
PNA-X構成情報
PNA-Xネットワーク・アナライザ
オプション構成(続き)
概要
その他の情報
パルス、アンテナ、ミリ波
オプション008:
パルスドRF測定
オプション020
アンテナおよびミリ波用のIF入力の追加
オプション021
内蔵第1信号源へのパルス・モジュレータの追加
オプション022
内蔵第2信号源へのパルス・モジュレータの追加
オプション025
4台の内蔵パルス・ジェネレータの追加
オプション118
高速CW掃引
オプション025が必要
オプション224または400が必要
アクセサリ
オプション1CM:
ハンドルなしで使用する場合のラック・マウント・キット
オプション1CP
ハンドル付きで使用する場合のラック・マウント・キット
校正ソフトウェア
オプション8971
Agilentインクルーシブ校正用内蔵性能テスト・ソフトウェアの
永久ライセンス
オプション8981
規格準拠校正用の内蔵性能テスト・ソフトウェアの
永久ライセンス
校正ドキュメント
オプション1A7:
ISO 17025準拠校正
オプションUK6:
テスト・データ付き校正証明書
オプションA6J
ANSI Z540準拠校正
1. 追加ハードウェアが必要です。必要なサービス・テスト機器については、アナライザのサービス・ガイドを参照してください。
その他の情報
最新のPNA-Xアプリケーション・ノートのダウンロード:
工場の専門家にオンラインで質問:
下記のページから最新のPNA-Xアプリケーション・ノー
トをダウンロードして、測定に関する詳細情報を入手でき
ます。
Agilentのオンライン・ネットワーク・アナライザ・ディ
www.agilent.co.jp/find/pnaxapps
www.agilent.co.jp/find/na_forum
スカッション・フォーラムでは、校正、アプリケーション、
製品、プログラミングなどのテーマが扱われています。測
定やデザインに関する難しい問題について質問したり、過
去のテーマを検索できます。
35
www.agilent.co.jp
信頼性の向上
www.agilent.co.jp/find/pna
テスト対象がアクティブ・デバイスでもパッシブ・デバイスでも速度と性
能をバランス良く組み合わせることが重要です。研究開発では、ベクトル・
ネットワーク・アナライザの高い測定品質によりDUTの理解が深まり、よ
り優れたデザインを実現できます。製造ラインでは、必要なスループット
と再現性が得られるコスト・パフォーマンスの高いVNAを使用すれば、競
争力のあるコンポーネントを製造できます。フィールドでは、Agilentのハ
ンドヘルド・アナライザを使用すれば必要な場所で高品質な測定が行えま
す。AgilentのVNAはすべて、線形/非線形デバイスの特性評価に関する
Agilentの専門知識を結集した究極のアナライザです。ベンチでも、ラック
でも、フィールドでも、より高い信頼性が得られます。
myAgilent
myAgilent
http://www.agilent.co.jp/find/myAgilent
お客様がお求めの情報はアジレントがお届けします。
www.lxistandard.org
LXIは、Webへのアクセスを可能にするイーサネット・ベースのテスト・シ
ステム用インタフェースです。Agilentは、LXIコンソーシアムの設立メンバ
です。
Agilent Assurance Plans
wwww.agilent.com/find/AssurancePlans
Five years of protection and no budgetary surprises to ensure your instruments are
operating to specifications and you can continually rely on accurate measurements.
www.agilent.com/quality
Agilent Electronic Measurement Group
DEKRA Certified ISO 9001:2008
Quality Management System
契約販売店
www.agilent.co.jp/find/channelpartners
アジレント契約販売店からもご購入頂けます。お気軽にお問い合わせくだ
さい。
ソフトウェア資産の保護:
Agilentは、お客様の8753、8720、
8510ソフトウェアへの投資を保護
するために、コード変換の手間を
削減する移行ツールを提供してい
ます。
www.agilent.co.jp/find/nadisco
www.agilent.co.jp/find/pna
アジレント・テクノロジー株式会社
本社〒 192-8510 東京都八王子市高倉町 9-1
計測お客様窓口
受付時間 9:00-18:00(土・日・祭日を除く)
TEL ■■ 0120-421-345
(042-656-7832)
FAX ■■ 0120-421-678
(042-656-7840)
Email
[email protected]
電子計測ホームページ
www.agilent.co.jp
●
記載事項は変更になる場合があります。
ご発注の際はご確認ください。
© Agilent Technologies, Inc. 2014
Published in Japan, June 3, 2014
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