WR90(Xバンド)の校正キットにおいて、メーカー(KeysightやAnritsuなど)が採用しているシム(Offset / Shim)の厚みは、単なる「キリの良い数字」ではなく、「使用帯域の全域で精度を維持できる位相角」から逆算されています。
具体的には、「中心周波数(約 10 GHz)付近で 1/4 波長(90°)」、あるいは 「1/8 波長(45°)と 3/8 波長(135°)」 となるように設計されています。
1. キーサイト(Keysight)製品の具体例
WR90用メカニカル校正キット(例:X11644A)では、以下のような厚みのシム(Offset Short用)が標準的です。
1/4 波長シム(約 7 mm 前後):
多くの場合、帯域中心付近で 90° 程度の位相差を作る厚みが選ばれます。
1/8 波長 & 3/8 波長シム(約 3.5 mm と 10.5 mm 前後):
「1/4波長」一点のみだと、帯域の両端(8.2 GHz や 12.4 GHz)で位相角が 0° や 180° に近づきすぎてしまい、数学的な解が不安定(不確かさが増大)になることがあります。そのため、高精度キットでは、厚みの異なる2つのシムを組み合わせて使用する仕様になっています。
2. 管内波長(λg)による厚みの計算
導波管内の波長は、自由空間波長(λ0)よりも長くなります。WR90(幅 a = 22.86 mm)で、中心周波数 10 GHz の場合:
※実際には、メーカーは帯域全体(8.2~12.4 GHz)での位相の「重なり」を最適化するため、この 9.9 mm そのものではなく、少しずらした値や、複数の厚みの組み合わせを推奨値としてキットに同梱しています。
3. 校正キット付属の「定義ファイル」の重要性
メーカーの校正キットを使う際、シムの厚みを物理的に測るだけでなく、VNAに校正キット定義(Cal Kit Definition)を読み込ませる必要があります。
物理厚み vs 電気長: 定義ファイルには、シムの物理的な厚みだけでなく、金属の表面粗さや導電率に起因する微小な損失(Loss)や、フランジ接合部の浮遊容量成分が数値化されて含まれています。
METAS VNA Tools での扱い: メーカーの定義値をそのまま使うこともできますが、METAS VNA Tools を使う場合は、シムの厚みの「不確かさ(例:9.92 mm ± 0.005 mm)」をパラメータとして入力することで、より厳密な評価が可能になります。
4. 現場での注意点
シムの「向き」と「面」: シムには表裏や向きがある場合があります。特に高精度なものは、フランジの「アライメントピン」との嵌合精度が命です。
ボルトの締め付け: 微細な外乱を気にするレベルの測定では、ボルトの締め付けトルクの不均一による「シムのわずかな傾き」さえも、高域(12 GHz付近)での位相エラーとして現れます。
グラフ化する方法も非常に簡単で、単一のファイルを選べばもちろん1つのファイルのデータをグラフ化できますし、複数のファイルを選択すると同じグラフ上に複数のデータを描画することもできます。
ZNA-K50 Sパラメータのリアルタイム測定の不確かさ
METASへのトレーサビリティーを確保した校正サポートと検証テストを含む
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 | SMM3000Xシリーズ 高精度ソースメジャーユニット・表示桁数:6½桁(2,100,000カウント) ・最大サンプリングレート:100,000ポイント/秒 ・プログラミング/測定の最小分解能:10 fA / 100 nV ・最大出力:±210 V / ±3.03 A(DC)/ ±10.5 A(パルス) ・DC、パルス、スキャン、リスト出力に対応。最小パルス幅は50μs ・グラフ表示とデジタル表示を備えた5インチのタッチスクリーン ・SMM3311X(1ch) / SMM3312X(2ch) ・価格:90万円~ |
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 | SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches. ・AFR |
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