VNAを用いた伝送モード分離解析（混合モードSパラメータ測定）

ベクトルネットワークアナライザ（VNA）を用いた伝送モード分離解析（混合モードSパラメータ測定）は、4ポートVNAを使用するのが一般的です。

これにより、単なる信号の反射・通過だけでなく、**「ディファレンシャル信号がどれだけコモンモードノイズに変換されたか」**を正確に数値化できます。

1. 測定の準備とセットアップ

まず、4ポートVNAの各ポートを、差動ペア（2本の信号線）の両端に接続します。

Port 1 & 3: 入力側のペア（Positive / Negative）
Port 2 & 4: 出力側のペア（Positive / Negative）

重要: 測定前には必ず**フル4ポート校正（SOLT等）**を実施してください。ケーブルやコネクタの位相差が残っていると、モード変換の解析結果に大きな誤差が生じます。

2. 具体的な測定手順

① ミックスモードSパラメータの設定

VNAのメニューから「Mixed-mode S-parameters」を選択します。VNA内部の演算機能により、標準的なSパラメータ（S₁₁, S₂₁など）が、以下のモード別パラメータに変換されます。

② 注目すべき指標の確認

解析では、特に以下の4つのブロックに注目します。

パラメータ群	意味	評価のポイント
$S_{dd}$ (Differential to Differential)	純粋な信号伝送特性	損失（挿入損失）や反射を確認。
$S_{cc}$ (Common to Common)	コモンモードの伝送特性	ノイズがどれだけ通りやすいか。
$S_{dc}$ (Common to Differential)	EMI耐性 (Susceptibility)	外来ノイズが信号に与える影響。
$S_{cd}$ (Differential to Common)	放射ノイズ原因 (Emission)	信号がどれだけノイズに変換されたか。

③ モード変換量（Imbalance）の解析

特に $S_{cd}$ を確認します。これは「ポート1から入力されたディファレンシャル信号が、ポート2でどれだけコモンモードに変換されたか」を示します。この値が高い周波数帯域は、基板の非対称性やスキュー（時間差）が発生している箇所です。

3. 解析結果の解釈と対策

測定データ（スミスチャートや振幅特性）から、以下のアクションへ繋げます。

$S_{cd}$ が高い場合: 配線長の一致（等長配線）の再確認、またはビア付近のGND配置の対称性を改善します。
TDR（時間領域反射測定）機能の併用: VNAのオプション機能で時間軸に変換し、配線のどの「位置」でインピーダンス不整合（モード変換）が起きているかを特定します。

4. 簡易的な2ポートVNAでの手法

4ポートVNAがない場合は、**180°ハイブリッドジャンクション（バラン）**という外付け部品を使用します。

ハイブリッドの差動ポートをDUT（被測定物）に接続。
「Σポート」から測定すればコモンモード、「 $\Delta$ ポート」から測定すればディファレンシャルモードとして、2ポートVNAでも分離測定が可能です。

この測定結果に基づいて、フィルタ（コモンモードチョークコイルなど）の選定や配置のシミュレーション方法についても解説が必要でしょうか？

出典：Google Gemini

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