JP2008116369A - パラメータ算出装置、方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】デバイス毎に用意されるパラメータの周波数が異なることによって制限される特性評価の実施が可能な周波数に適切に対応するための技術を提供する。
【解決手段】周波数選択部２２は、ユーザの指示に応じて、データ取得部２５がＳパラメータを取得したデバイス毎に、Ｓパラメータを算出すべき周波数を選択する。パラメータ算出部２３は、データ取得部２５がデバイス毎に取得したＳパラメータを用いて、周波数選択部２２が選択した周波数のＳパラメータを必要に応じてデバイス毎に算出する。パラメータ変換部２４は、パラメータ算出部２３が算出したＳパラメータのＴパラメータへの変換、或いは行列演算部２６による行列演算によって得られたＴパラメータのＳパラメータへの変換を行う。その変換によって得られた、或いはパラメータ算出部２３が算出したＳパラメータは出力制御部２７を介して記憶部２８に保存される。
【選択図】図１

Description

本発明は、周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出するための技術に関する。

図１１は、電気製品開発の一般的な流れを説明する図である。図１１に示すように、その開発は、設計→解析・性能評価→試作→実測・性能確認を段階的に進めていくことで行われる。それにより、実測・性能確認で適切と確認できたものが製品として出荷されるようになっている。

電気製品では近年、高速伝送化が進み、製品に採用するデバイスの特性評価は、そのデバイスを集中定数回路ではなく、分布定数回路と見なして行うようになっている。その特性評価は、解析・性能評価時に行われる。分布定数回路の周波数特性を表現するＳ（Scattering（散乱））パラメータは、その特性評価に広く用いられている。解析・性能評価では他に、アイパターン（eye pattern）、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法なども広く用いられている。アイパターンは信号波形を確認するためのものであり、ＴＤＲ法は伝送路の特性インピーダンスを測定するためのものである。

Ｓパラメータは、回路の入力と出力の関係を表すパラメータであり、実測、或いは３次元電磁場解析によって求められるのが普通である。４ポート（端子）回路は、例えば図１２に示すようなブラックボックスのブロック１２０１で表現できる。ここでは、そのブロック１２０１は４ポート回路を表現していることから、４ポート回路とも呼ぶことにする。図中に表記の「１」〜「４」は、便宜的にポートに割り当てた番号である。このことから、特定のポートに言及する場合は、「ポート１」というように番号を付して表記することとする。これは他の図でも同様である。

図１２に示す４ポート回路１２０１では、各ポートで入力と出力の関係があり、例えばポート１に信号を入力すると、ポート１には反射、ポート３には透過、ポート２及び３にはクロストークによりそれぞれ信号が出力される。このようなことから、図１３に示すように、ポート毎に信号の入出力が考慮される。図１３において、「ａ」は入力信号、「ｂ」は出力信号を示し、添字として表記された「１」〜「４」はポート番号を示している。それにより、例えば「ａ₁」はポート１の入力信号を示している。これは他のシンボルでも同様である。ａ_ｉ、ｂ_ｉ（ここではｉは１〜４の間の整数）は、電圧／Ｚ_０ ^１／２または電流×Ｚ_０ ^１／２で定義される。Ｚ_０は特性インピーダンスである。

Ｓパラメータを要素とする複素行列は、図１３に示すように入出力を考慮した場合、以下の式で表される。

（１）式において、Ｓは複素行列を示し、複素行列を構成するＳパラメータはＳに２桁の数字を付して表記している。２桁の数字のうち左側に位置している数字は信号が出力されるポートの番号、右側に位置している数字は信号が入力されるポートの番号をそれぞれ示している。それにより例えば図１２に示すように信号の入出力を想定した場合、つまりポート１とポート３、及びポート２とポート４のみがそれぞれ線路で導通し、それら以外は直接的な導通は存在しない場合、各Ｓパラメータは以下のようなものを表現していることになる。幾つか例にとって具体的に説明する。

「Ｓ１１」「Ｓ２１」「Ｓ３１」及び「Ｓ４１」はポート１に信号が入力されたときに考慮されるパラメータである。「Ｓ１１」は反射（入力信号に対して返ってくる信号の度合い）、「Ｓ２１」は近端クロストーク（ポート２から出力される信号の度合い）、「Ｓ３１」は透過（ポート１からポート３へ信号が透過する度合い（通過損失））、及び「Ｓ４１」は遠端クロストーク（ポート４から出力される信号の度合い）をそれぞれ示している。

「Ｓ２２」「Ｓ１２」「Ｓ３２」及び「Ｓ４２」はポート２に信号が入力されたときに考慮されるパラメータである。「Ｓ２２」は反射（入力信号に対して返ってくる信号の度合い）、「Ｓ１２」は近端クロストーク（ポート１から出力される信号の度合い）、「Ｓ３２」は遠端クロストーク（ポート３から出力される信号の度合い）、及び「Ｓ４２」は透過（ポート２からポート４へ信号が透過する度合い（通過損失））をそれぞれ示している。このようなことから、各Ｓパラメータはポート間の電力の絶対値（Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の関係を表現している。また、同様にしてポート間の位相（Ｐｈａｓｅ）の関係を表現している。

複素行列Ｓは、各ポートの特性インピーダンスに依存する。その特性インピーダンスは信号の周波数によって変化する。このことから複素行列Ｓ（Ｓパラメータ）は、周波数別に用意される。図１４は、周波数別に用意されたＳパラメータ例を説明する図である。そのＳパラメータは、図１３に示すように入出力を考慮した４ポート回路１２０１のものであり、１個のテキスト形式（Ｔｏｕｃｈｓｔｏｎｅ形式）のファイルとして保存されている。

図１４において、先頭に表記された「＃ＨＺ Ｓ ＭＡ Ｒ５０」はブランクによって分けられるシンボル毎に以下のような意味を表している。
「ＨＺ」は周波数の単位を示している。周波数を示す数値は、左側に「１．００００００ｅ＋００７」「２．００００００ｅ＋００７」「３．００００００ｅ＋００７」と表記
されている。それにより例えば「１．００００００ｅ＋００７」は周波数が１０ＭＨｚであることを示している。

「Ｓ」はパラメータの種類がＳパラメータであることを示している。Ｓパラメータに代えて、Ｚ、或いはＹパラメータ等を格納することもできる。「ＭＡ」はＳパラメータ自体の種類を示している。具体的には「Ｍ」はＭａｇｎｉｔｕｄｅ（絶対値）、「Ａ」はＡｎｇｌｅ（位相）を示している。それらは共に、例えば予め定めた電力値、或いは位相を基準として表現したものである。他の組み合わせを示すシンボルとしては、Ｒｅａｌ（実部）とＩｍａｇｉｎａｒｙ（虚部）の組み合わせを示す「ＲＩ」、ｄＢ単位で表したＭａｇｎｉｔｕｄｅとＡｎｇｌｅの組み合わせを示す「ＤＢ」などがある。「Ｒ５０」は終端抵抗の値を示している。ここでは、その抵抗値が５０オームであることを示している。

図１４中に表記の「！」はコメント文の存在を示すシンボルである。周波数別のＳパラメータは、コメント文以降に格納される。上記したように、そのＳパラメータとして絶対値、位相を示すものが存在するため、周波数毎に１６組の数値がそれぞれＳパラメータとして格納されている。

ＳパラメータとＴパラメータは双方向の変換が可能である（特許文献１）。図１５に示すように、Ｓパラメータは、デバイスにおける信号の入出力の関係を示すのに対し、Ｔパラメータはデバイスのポートの位置に着目して、デバイスの左側（通常、入力側）と右側（通常、出力側）間における信号の入出力の関係を示す。このため、Ｔパラメータでは、例えば図１６に示すように、共に４ポート回路であるＡ回路１６０１とＢ回路１６０２を接続した接続回路の特性評価をすることができる。図１６に示す例では、それらの回路１６０１、及び１６０２を接続して得られる接続回路を特性評価するために、Ａ回路１６０１のポート３及び４とＢ回路１６０２のポート１及び２間において、一方からの出力信号は他方の入力信号として扱うことを表している。それにより、その接続回路における信号の入出力の関係は、以下の式により求めることができる。その式、及び図１６において、「Ｔ_A」及び「Ｔ_B」はそれぞれＡ回路１６０１及びＢ回路１６０２のＴパラメータを要素とする４×４の複素行列を示している。

（２）式、及び図１６から明らかなように、Ｔパラメータを用いると、より多くの回路の接続、複数の回路からの１つ以上の回路の分離は行列計算により対応できるようになる。例えば４ポート回路であるＣ回路を追加し、Ｂ回路１６０２と接続させる場合には、回路全体のＴパラメータ（複素行列Ｔ）は以下のようにして求めることができる。

Ｔ＝Ｔ_A・Ｔ_B・Ｔ_C ・・・（３）
従来のパラメータ算出装置のなかには、このことに着目し、複数の回路を接続して得られる接続回路のＴパラメータを求め、求めたＴパラメータをＳパラメータに変換することにより、その接続回路のＳパラメータを算出するものがある。その従来のパラメータ算出装置は例えば特許文献１に記載されている。接続回路のＳパラメータについては、デバイスのものと区別するために「合成Ｓパラメータ」と呼ぶことにする。

ＳパラメータとＴパラメータ間には、図１５に示すような関係が存在する。このため、それらの間の変換は、要素毎に、行列式からＳパラメータとＴパラメータ間の関係式を導出して行われる。

その関係式は、次元が高くなるほど複雑なものとなる。式の簡単化のために、図１８のような２ポート回路１８０１を例にとって、上記関係式を示すこととする。
この場合、Ｔパラメータを要素とする２×２の復素行列は、以下の式で表される。

一方、Ｓパラメータを要素とする２×２の復素行列は、以下の式で表される。

（４）、及び（５）式に示す各Ｔ、Ｓパラメータは、それぞれ以下のような関係式で求めることができる。

特開２００５−２７４３７３号公報 特開２００２−３１８２５６号公報

上述したように、複素行列Ｓ（Ｓパラメータ）は、デバイスに設けられた各ポートの特
性インピーダンスに依存することから、複素行列Ｓは周波数別に用意される。周波数別に用意されたＳパラメータを用いて、図１７に示すようなＭａｇｎｉｔｕｄｅ（電力の絶対値）とＦｒｅｑｕｅｎｃｙ（周波数）の関係を示すグラフを描くことができる。そのグラフは、例えば図１３に示す４ポート回路１２０１におけるＳパラメータＳ３１から得られるものであり、横軸はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ、縦軸はＭａｇｎｉｔｕｄｅをそれぞれ示している。そのグラフからは、共振点の存在や信号の損失具合を読み取ることができる。

当然のことながら、各ポートの特性インピーダンスはデバイス（回路）によって異なる。このため、デバイスの製造メーカ等は、購入者に対して、購入したデバイスのＳパラメータを提供するようになっている。現在では、インターネットを介して提供可能としている製造メーカも存在する。

Ｓパラメータを提供する側は、自身の判断でデバイス毎にＳパラメータを用意する周波数を決定する。このため、Ｓパラメータが用意された周波数はデバイスによって異なるのが普通となっている。

図１４に示すように、Ｓパラメータは周波数によって変化する。このため、デバイスの特性評価は周波数別に行わなくてはならない。しかし、製品に採用するデバイスでＳパラメータが用意される周波数はデバイスによって異なるのが普通である。接続回路では、それを構成する回路のＳパラメータの周波数は全て同じとする必要がある。このようなことから、デバイス毎に用意されるＳパラメータの周波数によっても、特性評価を行うことが可能な周波数は制限される。

必要な周波数のＳパラメータの提供を製造メーカ等に要求することはできる。しかし、実際にＳパラメータを提供できるようになるには、比較的に長い時間が必要なのが実情である。製品開発は、要求したＳパラメータが提供されるまでの時間に応じて遅れることになる。図１７に示すように、デバイスによっては採用すべきでない周波数も存在する。このようなことを考慮すれば、より迅速な製品開発を支援するためにも、上記制限に適切に対応できるようにすることが重要と考えられる。これは、特性評価用に周波数別に用意される他のパラメータでも言えることである。

本発明は、デバイス毎に用意されるパラメータの周波数が異なることによって制限される特性評価の実施が可能な周波数に適切に対応するための技術を提供することを目的とする。

本発明のパラメータ算出装置は、周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出することを前提とし、周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、パラメータを算出すべき周波数を選択する周波数選択手段と、パラメータ取得手段が取得した周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、周波数選択手段により選択した周波数でパラメータを算出するパラメータ算出手段と、を具備する。

なお、上記パラメータ取得手段は、回路毎にパラメータを取得し、周波数選択手段は、回路毎にパラメータ取得手段がパラメータを取得した周波数を基に、該回路毎に周波数を選択する、ことが望ましい。

または、上記パラメータ取得手段は、回路毎にパラメータを取得し、パラメータ算出手段は、パラメータとして、回路のなかの複数の回路を接続させて得られる接続回路のパラメータである合成パラメータを算出し、周波数選択手段は、複数の回路を構成する回路毎にパラメータ取得手段がパラメータを取得した周波数を基に、合成パラメータを算出すべ
き周波数を選択する、ことが望ましい。

また、上記周波数選択手段は、複数の回路を構成する回路毎にパラメータ取得手段がパラメータを取得した周波数のなかで共通する共通周波数を抽出し、合成パラメータを算出すべき周波数として選択する、ものであっても良い。その場合、周波数選択手段は、複数の回路を構成する回路毎にパラメータ取得手段がパラメータを取得した周波数のなかで共通する共通周波数を複数、抽出して、合成パラメータを算出すべき第１の周波数としてそれぞれ選択し、該回路毎に該パラメータ取得手段が該パラメータを取得した周波数のなかで共通していない周波数を、該合成パラメータを別に算出すべき第２の周波数として選択し、パラメータ算出手段は、第１の周波数の合成パラメータをそれぞれ算出し、該算出により得られる複数の合成パラメータを用いて、第２の周波数の合成パラメータを算出する、ようにしても良い。パラメータは、回路の特性を示す散乱パラメータである、ことが望ましい。

本発明のパラメータ算出方法は、周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出するための方法であって、周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得し、パラメータを算出すべき周波数を選択し、取得した周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、選択した周波数でパラメータを算出する。

本発明のプログラムは、周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出するパラメータ算出装置として用いることが可能なコンピュータに実行させるプログラムであって、周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得する機能と、パラメータを算出すべき周波数を選択する機能と、取得する機能により取得した周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、選択する機能により選択した周波数でパラメータを算出する機能と、を実現させる。

本発明では、周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得し、パラメータを算出すべき周波数を選択し、取得した周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、選択した周波数でパラメータを算出する。それにより、既存のパラメータを取得した回路（デバイス）、及びその回路を複数、接続して得られる接続回路のパラメータを新たに生成する。回路で用意されていない周波数のパラメータ、及び接続回路で用意すべきパラメータのうちの少なくとも一方を新たに生成する。

回路で用意されていない周波数のパラメータを生成する場合には、パラメータを生成した周波数での特性評価を迅速に行うことができるようになる。接続回路で用意すべきパラメータを生成した場合には、その接続回路の特性評価を迅速に行うことができるようになる。このようなことから、何れにしてもユーザにとっては、デバイス毎に用意されるパラメータの周波数が異なることによって制限される特性評価の実施が可能な周波数に適切に対応できるようになる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施の形態によるパラメータ算出装置の機能構成を説明する図である。そのパラメータ算出装置（以下「算出装置」と略記）２は、既存のＳパラメータを用いて異なるＳパラメータを算出（生成）するものである。本実施の形態では、入力装置１を操作して行ったユーザ（特性評価を行う評価者、或いはオペレータ）の指示に応じて、算出すべきＳパラメータを算出して表示装置３上に表示させることができるものとして実現されている。

その算出装置２に接続された入力装置１は、例えばマウス等のポインティング・デバイス、及びキーボードを含むものである。表示装置３は、例えば液晶表示装置等の表示装置である。算出装置２自体は、入力制御部２１、周波数選択部２２、パラメータ算出部２３、パラメータ変換部２４、データ取得部２５、行列演算部２６、出力制御部２７、及び記憶部２８を備えている。それら各部２１〜２８は以下のようなものである。

入力制御部２１は、入力装置１に対してユーザが行った操作を検出して、そのユーザからの指示を認識する。周波数選択部２２は、Ｓパラメータを算出すべき周波数を選択する。パラメータ算出部２３は、周波数選択部２２が選択した周波数のＳパラメータを算出する。パラメータ変換部２４は、ＳパラメータとＴパラメータ間の双方向の変換を行えるものである。データ取得部２５は、デバイス毎に既存のＳパラメータを取得することを含め、各種データを取得する。出力制御部２７は、表示装置３上への画像の表示や記憶部２８へのアクセスを行うものである。記憶部２８は、データを格納する不揮発性の記憶装置である。

図１０は、上記算出装置２を実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。図１についての詳細な説明の前に先ず、算出装置２を実現できるコンピュータの構成について具体的に説明する。混乱を避けるために以降、算出装置２は図１０に構成を示す１台のコンピュータによって実現されていることを前提として説明することとする。

図１０に示すコンピュータは、ＣＰＵ６１、メモリ６２、入力装置６３、出力装置６４、外部記憶装置６５、媒体駆動装置６６、及びネットワーク接続装置６７を有し、これらがバス６８によって互いに接続された構成となっている。同図に示す構成は一例であり、これに限定されるものではない。

ＣＰＵ６１は、当該コンピュータ全体の制御を行う。
メモリ６２は、プログラム実行、データ更新等の際に、外部記憶装置６５（あるいは可搬型の記録媒体６９）に記憶されているプログラムあるいはデータを一時的に格納するＲＡＭ等のメモリである。ＣＰＵ６１は、プログラムをメモリ６２に読み出して実行することにより、全体の制御を行う。

入力装置６３は、例えば、キーボード、マウス等の入力装置１と接続されたインターフェース、或いはそれらを全て有するものである。入力装置１に対するユーザの操作を検出し、その検出結果をＣＰＵ６１に通知する。

出力装置６４は、例えば図１の表示装置３と接続された表示制御装置、或いはそれらを有するものである。ＣＰＵ６１の制御によって送られてくるデータを図１の表示装置３上に出力させる。

ネットワーク接続装置６７は、例えばイントラネットやインターネット等のネットワークを介して、外部装置と通信を行うためのものである。外部記憶装置６５は、例えばハードディスク装置である。主に各種データやプログラムの保存に用いられる。

記憶媒体駆動装置６６は、光ディスクや光磁気ディスク等の可搬型の記録媒体６９にアクセスするものである。
算出したＳパラメータは、単独で、或いは既存のＳパラメータと併せて例えばメモリ６２、或いは外部記憶装置６５上に格納される。既存のＳパラメータは、例えば媒体駆動装置６６により記録媒体６９から、或いはネットワーク接続装置６７を介して外部装置から取得され、外部記憶装置６５、或いは媒体駆動装置６６がアクセス可能な記録媒体６９上
に保存される。ここでは便宜的に何れのＳパラメータも外部記憶装置６５上に保存されると想定する。

本実施の形態による算出装置２は、それに必要な機能を搭載したプログラム（以降「パラメータ算出ソフト」と呼ぶ）をＣＰＵ６１が実行することで実現される。その算出ソフトは、記録媒体６９に記録して配布しても良く、或いはネットワーク接続装置６７により取得できるようにしても良い。ここでは、外部記憶装置６５上に格納されていると想定する。

上述したような想定では、入力制御部２１は例えばＣＰＵ６１、メモリ６２、入力装置６３、外部記憶装置６５、及びバス６８によって実現される。周波数選択部２２、パラメータ算出部２３、パラメータ変換部２４、及び行列演算部２６は、例えばＣＰＵ６１、メモリ６２、外部記憶装置６５、及びバス６８によって実現される。データ取得部２５は、例えばＣＰＵ６１、メモリ６２、外部記憶装置６５、媒体駆動装置６６、ネットワーク接続装置６７、及びバス６８によって実現される。出力制御部２７は、例えばＣＰＵ６１、メモリ６２、出力装置６４、外部記憶装置６５、及びバス６８によって実現される。記憶部２８は外部記憶部６５に相当する。

本実施の形態では、以下のようにして、Ｓパラメータを算出すべき周波数を選択し、その選択した周波数のＳパラメータを算出する。図２〜図６にそれぞれ示す説明図を参照しつつ、ケース別に具体的に説明する。

図２は、デバイス毎にＳパラメータが用意された既存の周波数を説明する図である。デバイスＡ〜Ｃの３つを例にとって、デバイスＡでは０〜１ＧＨｚの周波数範囲内でＳパラメータが１０ＭＨｚ毎に用意されていることを示し、同様にデバイスＢは５０ＭＨｚ毎、デバイスＣは２０ＭＨｚ毎にそれぞれ既存のＳパラメータが用意されていることを示している。以降は混乱を避けるために、特に断らない限り、３つのデバイスＡ〜ＣにそのようにＳパラメータが用意されていることを前提とした説明を行うこととする。

図２に示すように、Ｓパラメータが用意される周波数はデバイスによって異なるのが普通である。このことから本実施の形態では、考慮すべきデバイス（ここではデバイスＡ〜Ｃ）のうちの１つ以上でＳパラメータが用意されていない周波数を選択し、その周波数のＳパラメータが用意されていないデバイスでＳパラメータを算出できるようにしている。それにより、考慮すべきデバイスのうちの１つ以上でＳパラメータが用意されている周波数では全てのデバイスのＳパラメータが存在する状態を実現できるようにしている。その実現を実現させるべきか否かの判定は、入力装置１を介してユーザが行った指示内容を認識する入力制御部２１が行う。

図３は、各デバイスでＳパラメータが算出される周波数を説明する図である。その図３において、Ｓパラメータが算出される周波数は網掛けで示し、既存のＳパラメータが存在する周波数は網掛けせずに示している。既存のＳパラメータは、製造メーカ等から提供された、或いは過去に算出したものである。それらは図中「測定ｏｒ計算済みＳパラメータ」と表記し、算出されるＳパラメータは「補間されるＳパラメータ」と表記している。それにより図３は、デバイスＡでは何れの周波数でもＳパラメータが算出されない、デバイスＢでは２０〜４０、及び６０ＭＨｚでＳパラメータが算出される、デバイスＣでは１０、３０、及び５０ＭＨｚでＳパラメータが算出される、ということを示している。６０ＭＨｚより高い周波数でも同様に、１００×ｎ（ｎ：１〜１００の間の整数）ＭＨｚの周波数を除き、デバイスＡでＳパラメータが用意されている周波数でデバイスＢ、及びＣのうちの少なくとも一方のＳパラメータが算出される。

このようにＳパラメータを算出することにより、Ｓパラメータが用意されている周波数がデバイス毎に異なるために特性評価が行えない周波数が生じることは確実に回避される。このため、デバイスＡ〜Ｃのうちの少なくとも一つで既存のＳパラメータが用意されていた全ての周波数で特性評価を実施できるようになる。それにより、製造メーカ等に必要なＳパラメータの提供を要求しなくとも済むようになることから、より迅速な製品開発を支援することとなる。

データ取得部２５は、図１４に示すようなファイルでデバイス毎にＳパラメータを取得する。周波数選択部２２は、データ取得部２５が取得したファイルを参照して、デバイス毎にＳパラメータを算出すべき周波数を選択し、その選択結果をパラメータ算出部２３に通知する。それにより、算出部２３は、デバイス毎に通知される周波数でＳパラメータを算出する。

Ｓパラメータの算出は、本実施の形態では直線補間により行っている。それにより、例えば２０ＭＨｚ、及び４０ＭＨｚのＳパラメータから３０ＭＨｚのＳパラメータを算出する場合は、以下のようにして３０ＭＨｚのＳパラメータを算出する。２０ＭＨｚ、及び４０ＭＨｚのＳパラメータをそれぞれ要素とする複素行列Ｓ_20M、及びＳ_40Mは次式のように示す。

ＳパラメータとしてはＭａｇｎｉｔｕｄｅ（電力の絶対値）、Ｐｈａｓｅ（位相）を表すものを想定する。Ｓパラメータは複素数であるから、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚのそれぞれのＳパラメータは、例えばＳ１１を例にとると、以下のように表現する。ここではＭａｇはＭａｇｎｉｔｕｄｅ、Ｐｈａｓｅは位相をそれぞれ示し、添字の２０Ｍ、４０Ｍはそれぞれ周波数を示している。これは以降も同様である。

Ｓ１１_20M＝（Ｍａｇ１１_20M，Ｐｈａｓｅ１１_20M） ・・・（１０）
Ｓ１１_40M＝（Ｍａｇ１１_40M，Ｐｈａｓｅ１１_40M） ・・・（１１）
ｘ₁のときにｙ₁、ｘ₂のときにｙ₂の２点を通る直線は下式で表すことができる。

ｙ＝（ｙ₂−ｙ₁）・（ｘ−ｘ₁）／（ｘ₂−ｘ₁）＋ｙ₁ ・・・（１２）
（１２）式を用いると、３０ＭＨｚのときのＭａｇ１１_30mは、ｘ₁＝２０、ｘ₂＝４０
、ｘ＝３０、ｙ₁＝Ｍａｇ１１_20m、ｙ₂＝Ｍａｇ１１_40mと代入することで求めることができる。Ｐｈａｓｅ１１_30mは、代入する数値をｙ₁＝Ｐｈａｓｅ１１_20m、ｙ₂＝Ｐｈａｓｅ１１_40mに代えることで求めることができる。そのようにしてＳパラメータ毎に、３０ＭＨｚのときのＭａｇｎｉｔｕｄｅ、及びＰｈａｓｅを求める。

図４は、算出したＳパラメータの保存方法を説明する図である。
本実施の形態では、算出したＳパラメータは既存のＳパラメータと共に１個のファイルとして保存するようにしている。算出したＳパラメータは、図４に示すように、その周波数に応じた位置に配置する形で格納するようにしている。それにより、図１４に示すようなファイルの形でＳパラメータを取得した場合には、そのファイルを更新したものを新たに保存するようにしている。その保存は、パラメータ算出部２３から出力制御部２７にファイル形式でＳパラメータを送り、記憶部２８に格納させることで行われる。

上記のケースは、デバイス毎に新たにＳパラメータを用意すべき周波数を選択してＳパラメータを算出するもの（以降「個別ケース」と呼ぶ）である。そのケースでは、個別にデバイスの特性評価を行えるようにすることを想定している。しかし、図１６に示すように、デバイスを複数、接続することも多い。次に説明するケースは、複数のデバイスを接続して得られる接続回路を想定したものである。

図５は、デバイスＡとデバイスＢの接続を想定する場合にＳパラメータが算出される周波数を説明する図である。その場合には、図５に示すように、デバイスＡ、及びＢ共に既存のＳパラメータが存在する周波数（共通周波数）で、それらを接続して得られる接続回路のＳパラメータを求めるようにしている。その接続回路のＳパラメータを求めることについては以降、「Ｓパラメータを接続する」といった表現も用いる。

共通周波数では、Ｓパラメータが全てのデバイスに存在する。このため、その共通周波数ではＳパラメータを新たに算出することなく、特性評価を行うことができる。複数のデバイスの接続によって得られる接続回路のＳパラメータ（合成Ｓパラメータ）を算出することにより、その共通周波数での接続回路の特性評価はより迅速に行えるようになる。その共通周波数で特性評価を行うことを想定しているのは、新たに算出するＳパラメータには誤差が存在する可能性があるからである。つまり、より高精度に特性評価を行える周波数を重視したからである。

しかし、共通周波数以外の周波数で特性評価を実施する必要が生じる場合も多い。このことから本実施の形態では、図６に示すように、共通周波数以外の周波数の合成Ｓパラメータの算出も行えるようにしている。その算出は、デバイスのときと同様に、複数の共通周波数で得た合成Ｓパラメータを用いた直線補間により行っている。その直線補間により２０、３０、及び４０ＭＨｚの合成Ｓパラメータを算出しているのは、図２及び図３に示すように、デバイスＡ〜Ｃのうちの少なくとも一つで既存のＳパラメータが用意されていた全ての周波数で特性評価を実施できるようにするためである。つまり合成パラメータを別に算出すべき周波数として、デバイスＡ〜Ｃのうちの少なくとも一つで既存のＳパラメータが用意されていた共通周波数以外の周波数を選択したためである。デバイスＢのＳパラメータを算出し、その算出したＳパラメータを用いて合成Ｓパラメータを算出するようにしていないのは、計算によって生じる誤差をより抑えるためである。

合成Ｓパラメータから補間により別の合成Ｓパラメータを算出することから、別の合成Ｓパラメータを算出する周波数は補間により求められるものとしている。接続回路を構成するデバイス毎に特性評価を行わなくとも済むような場合には、デバイスでＳパラメータが用意されている共通周波数以外の周波数を考慮することなく、補間により求める合成Ｓパラメータの周波数を選択しても良い。

共通周波数で算出した合成Ｓパラメータは新たなファイルとして格納するようにしている。合成Ｓパラメータから別のＳパラメータを算出した場合には、それらは１つのファイル（図４）として格納するようにしている。共通周波数のみで合成Ｓパラメータを算出するケースは「第１の接続ケース」、共通周波数以外の周波数でも合成Ｓパラメータを算出するケースは「第２の接続ケース」とそれぞれ呼ぶことにする。

図１の入力制御部２１は、入力装置１を介してユーザが指示した内容を認識し、その認識結果に応じて算出装置２を動作させる。ユーザが第１の接続ケースでのＳパラメータの算出を指示したと認識した場合には、その認識結果を周波数選択部２２に通知する。その通知を受けた周波数選択部２２は、データ取得部２５が取得したファイルを参照して、共通周波数を抽出し、パラメータ算出部２３に通知する。

接続させるデバイスはユーザに指定させても良いが、デバイス間の接続関係は、設計データから自動的に特定することが可能である。このことから、接続させるデバイスは自動的に決定させても良い。或いは接続関係のあるデバイスを抽出して提示し、そのなかから所望のデバイスを複数、ユーザに選択させるようにしても良い。接続させるデバイスの決定にはそのように様々な方法が考えられることから、ここでは便宜的に、Ｓパラメータの算出するケースに関するユーザの指示にのみ着目することとする。

パラメータ算出部２３は、周波数選択部２２から通知された共通周波数のＳパラメータをファイル（デバイス）毎に抽出し、パラメータ変換部２４に送る。パラメータ変換部２４は、各Ｓパラメータ（複素行列）をそれぞれＴパラメータ（複素行列）に変換し（図１５）、行列演算部２６に送る。その演算部２６は、接続するデバイスの種類、及びその数に応じて（図１６）、共通周波数毎に例えば（２）或いは（３）式に示すような行列演算を行い、その演算によって得られるＴパラメータ（複素行列）をパラメータ変換部２４に返す。パラメータ変換部２４は、そのＴパラメータをＳパラメータ（合成Ｓパラメータ）に変換し、ファイル形式で出力制御部２７に送る。それにより、出力制御部２７を介して、共通周波数毎に算出した合成Ｓパラメータを記憶部２８に保存させる。

ＳパラメータからＴパラメータへの変換、ＴパラメータからＳパラメータへの変換、及び行列演算は、例えば特許文献１に記載の手法を用いて行うことができる。このことから、それらについての詳細な説明は省略する。

一方、ユーザが第２の接続ケースでのＳパラメータの算出を指示した場合には、大部分は第１の接続ケースをユーザが指示した場合と同様に算出装置２は動作する。このことから、異なる部分のみに着目して説明する。

パラメータ変換部２４は、行列演算部２６から返されたＴパラメータを合成Ｓパラメータに変換すると、その合成Ｓパラメータをパラメータ算出部２３に送る。周波数選択部２２は、共通周波数以外で合成Ｓパラメータを算出すべき周波数を選択してパラメータ算出部２３に通知している。このためその算出部２３は、共通周波数以外で通知された周波数毎に、合成Ｓパラメータを算出し、パラメータ変換部２４からの合成Ｓパラメータと併せてファイル形式で出力制御部２７に送る。それにより出力制御部２７を介して、算出した合成Ｓパラメータを記憶部２８に保存させる。

図７〜図９は、上述の個別ケース、第１及び第２の接続ケースでのＳパラメータの算出をユーザが指示した場合にそれぞれ実行される処理のフローチャートである。次に図７〜図９に示す各フローチャートを参照して、上記算出装置２の動作について詳細に説明する。それら何れの処理も、図１０に示すＣＰＵ６１が外部記憶装置６５に格納されたパラメ
ータ算出ソフトをメモリ６２に読み出して実行することで実現される。

図７は、第１のパラメータ算出処理のフローチャートである。その算出処理は、個別ケースでのＳパラメータの算出をユーザが指示した場合に実行されるものである。始めに図７を参照して、その算出処理について詳細に説明する。Ｓパラメータはファイルとして既に外部記憶装置６５に保存されていると想定する。これは以降でも同様である。

先ず、ステップＳ１では、外部記憶装置６５に保存されているファイルの読み込みを行い、メモリ６２に格納する。続くステップＳ２では、読み込んだファイルを参照して、ファイル（デバイス）毎にＳパラメータが用意された周波数を抽出してマージする。そのマージにより、デバイスのうちの１つ以上でＳパラメータが用意された全ての周波数が特定される。

ステップＳ２に続くステップＳ３では、ファイル毎にＳパラメータが用意された周波数、及びマージした周波数から、デバイス（ファイル）毎にＳパラメータを算出すべき周波数を選択し（図３）、ファイル毎に選択した周波数のＳパラメータを補間により算出する。次のステップＳ４では、周波数毎に、各デバイスのＳパラメータをＴパラメータに変換する。その次のステップＳ５では、Ｔパラメータを用いた行列演算を行い、接続すべきデバイスを接続して得られる接続回路（図１６）のＴパラメータを算出する。その後はステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、新たに算出された接続回路のＴパラメータを合成Ｓパラメータに変換する。次に移行するステップＳ７では、ステップＳ３で算出したＳパラメータが挿入された図４に示すようなファイル、及び算出した合成Ｓパラメータを接続回路毎に格納したファイルをそれぞれ外部記憶装置６５に保存し、表示装置３に結果を出力する。その後、一連の処理を終了する。

このように本実施の形態では、個別ケースでも接続回路の合成Ｓパラメータを算出するようにしている。合成Ｓパラメータ自体の精度は、各デバイスのＳパラメータは図３に示すようになっていることから、共通周波数で得られた合成Ｓパラメータを用いて算出する場合と比較して低くなる可能性が存在する。

図８は、第２のパラメータ算出処理のフローチャートである。その算出処理は、第１の接続ケースでのＳパラメータの算出をユーザが指示した場合に実行されるものである。次に図８を参照して、その算出処理について詳細に説明する。

先ず、ステップＳ１１では、外部記憶装置６５に保存されているファイルの読み込みを行い、メモリ６２に格納する。続くステップＳ１２では、読み込んだファイルを参照して、ファイル（デバイス）毎にＳパラメータが用意されている共通周波数を抽出し、その共通周波数のＳパラメータを各ファイルから抽出する。その後、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、ファイル毎に抽出した共通周波数のＳパラメータをＴパラメータに変換する。その次のステップＳ１４では、Ｔパラメータを用いた行列演算を行い、接続すべきデバイスを接続して得られる接続回路（図１６）のＴパラメータを算出する。その後はステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、新たに算出された接続回路のＴパラメータを合成Ｓパラメータに変換する。次に移行するステップＳ１６では、変換によって得られた合成Ｓパラメータを接続回路毎に格納したファイルを外部記憶装置６５に保存し、表示装置３に結果を出力す
る。その後、一連の処理を終了する。

図９は、第３のパラメータ算出処理のフローチャートである。その算出処理は、第２の接続ケースでのＳパラメータの算出をユーザが指示した場合に実行されるものである。次に図９を参照して、その算出処理について詳細に説明する。

ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理内容は、図８におけるステップＳ１１〜Ｓ１５のそれと基本的に同じである。このことから、それらについての説明は省略し、ステップＳ２５の処理の実行によって移行するステップＳ２６以降の処理のみ詳細に説明する。

ステップＳ２６では、共通周波数以外の周波数を補間により選択し、選択した周波数毎に、ステップＳ２５で変換した合成Ｓパラメータを用いた合成Ｓパラメータの補間による算出を行う。その算出後はステップＳ２７に移行して、ステップＳ２５、及びＳ２６で得た合成Ｓパラメータを接続回路毎に格納したファイルを外部記憶装置６５に保存し、表示装置３に結果を出力する。その後、一連の処理を終了する。

Ｓパラメータを用いることにより、周波数特性（透過、反射、クロストーク）を評価できるだけでなく、伝送線路表面の電流分布密度や電界強度分布をデバイスの３次元モデルで示すことができる。そのような分布から、伝送線路に流れる電流の大きさを視覚的に把握できるようになる。また、Ｓパラメータを逆フーリエ変換により回路モデルに変換し、ＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis：カリフォルニア大学で開発された回路解析用のシミュレータ）解析を行うことで、ＴＤＲ法の測定結果と比較し、そのデバイスの特性インピーダンスや回路の接続を確認することができる。このような各種特性評価を行えることから、Ｓパラメータは特性評価において重要なパラメータとなっている。

上述したようなことから本実施の形態では、算出の対象をＳパラメータとしている。しかし、Ｓパラメータの代わりに、或いはその他に、Ｚ（open-circuit impedance）パラメータ、或いはＹ（short-circuit admittance）パラメータを算出するようにしても良い。Ｓパラメータの算出過程で求めたＴパラメータを保存するようにしても良い。

本実施の形態では、Ｓパラメータを算出する周波数は、デバイス毎にＳパラメータが用意されている周波数を考慮して自動的に選択するようにしているが、これは既に用意されているＳパラメータの利用を優先する形として、特性評価をより高精度に行えるようにするためである。任意の周波数での特性評価を行えるようにするために、周波数、周波数刻み、或いは周波数範囲等をユーザが指定できるようにして、その指定に対応可能とさせても良い。

（付記１）
周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出する装置であって、
前記周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記パラメータを算出すべき周波数を選択する周波数選択手段と、
前記パラメータ取得手段が取得した前記周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、前記周波数選択手段により選択した周波数で前記パラメータを算出するパラメータ算出手段と、
を具備することを特徴とするパラメータ算出装置。

（付記２）
前記パラメータ取得手段は、前記回路毎に前記パラメータを取得し、
前記周波数選択手段は、前記回路毎に前記パラメータ取得手段が前記パラメータを取得
した周波数を基に、該回路毎に周波数を選択する、
ことを特徴とする付記１記載のパラメータ算出装置。

（付記３）
前記パラメータ取得手段は、前記回路毎に前記パラメータを取得し、
前記パラメータ算出手段は、前記パラメータとして、前記回路のなかの複数の回路を接続させて得られる接続回路のパラメータである合成パラメータを算出し、
前記周波数選択手段は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータ取得手段が前記パラメータを取得した周波数を基に、前記合成パラメータを算出すべき周波数を選択する、
ことを特徴とする付記１記載のパラメータ算出装置。

（付記４）
前記周波数選択手段は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータ取得手段が前記パラメータを取得した周波数のなかで共通する共通周波数を抽出し、前記合成パラメータを算出すべき周波数として選択する、
ことを特徴とする付記３記載のパラメータ算出装置。

（付記５）
前記周波数選択手段は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータ取得手段が前記パラメータを取得した周波数のなかで共通する共通周波数を複数、抽出して、前記合成パラメータを算出すべき第１の周波数としてそれぞれ選択し、該回路毎に該パラメータ取得手段が該パラメータを取得した周波数のなかで共通していない周波数を、該合成パラメータを別に算出すべき第２の周波数として選択し、
前記パラメータ算出手段は、前記第１の周波数の前記合成パラメータをそれぞれ算出し、該算出により得られる複数の合成パラメータを用いて、前記第２の周波数の合成パラメータを算出する、
ことを特徴とする付記３記載のパラメータ算出装置。

（付記６）
前記パラメータは、前記回路の特性を示す散乱パラメータである、
ことを特徴とする付記１記載のパラメータ算出装置。

（付記７）
周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出するための方法であって、
前記周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得し、
前記パラメータを算出すべき周波数を選択し、
前記取得した前記周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、前記選択した周波数で前記パラメータを算出する、
ことを特徴とするパラメータ算出方法。

（付記８）
前記パラメータの取得は、前記回路毎に行い、
前記周波数の選択は、前記回路毎に前記パラメータを取得した周波数を基に、該回路毎に行う、
ことを特徴とする付記７記載のパラメータ算出方法。

（付記９）
前記パラメータの取得は、前記回路毎に行い、
前記パラメータとして、前記回路のなかの複数の回路を接続させて得られる接続回路の
パラメータである合成パラメータを算出し、
前記周波数の選択は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータを取得した周波数を基に、前記合成パラメータを算出すべき周波数を選択することで行う、
ことを特徴とする付記７記載のパラメータ算出方法。

（付記１０）
前記周波数の選択は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータを取得した周波数のなかで共通する共通周波数を抽出し、前記合成パラメータを算出すべき周波数として選択することで行う、
ことを特徴とする付記９記載のパラメータ算出方法。

（付記１１）
前記周波数の選択は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータを取得した周波数のなかで共通する共通周波数を複数、抽出して、前記合成パラメータを算出すべき第１の周波数としてそれぞれ選択し、該回路毎に該パラメータを取得した周波数のなかで共通していない周波数を、該合成パラメータを別に算出すべき第２の周波数として選択することで行い、
前記パラメータの算出は、前記第１の周波数の前記合成パラメータをそれぞれ算出し、該算出により得られる複数の合成パラメータを用いて、前記第２の周波数の合成パラメータを算出することで行う、
ことを特徴とする付記９記載のパラメータ算出方法。

（付記１２）
前記パラメータは、前記回路の特性を示す散乱パラメータである、
ことを特徴とする付記７記載のパラメータ算出方法。

（付記１３）
周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出するパラメータ算出装置として用いることが可能なコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得する機能と、
前記パラメータを算出すべき周波数を選択する機能と、
前記取得する機能により取得した前記周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、前記選択する機能により選択した周波数で前記パラメータを算出する機能と、
を実現させるためのプログラム。

本実施の形態によるパラメータ算出装置の機能構成を説明する図である。 デバイス毎にＳパラメータが用意された既存の周波数を説明する図である。 各デバイスでＳパラメータが算出される周波数を説明する図である。 算出したＳパラメータの保存方法を説明する図である。 デバイスＡとデバイスＢの接続を想定する場合にＳパラメータが算出される周波数を説明する図である。 デバイスＡとデバイスＢを接続した接続回路で共通周波数以外にＳパラメータが算出される周波数を説明する図である。 第１のパラメータ算出処理のフローチャートである。 第２のパラメータ算出処理のフローチャートである。 第３のパラメータ算出処理のフローチャートである。 本実施の形態によるパラメータ算出装置を実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。 電気製品開発の一般的な流れを説明する図である。 ４ポート回路の表現例を示す図である。 ４ポート回路で考慮すべき信号の入出力を説明する図である。 周波数別に用意されたＳパラメータ例を説明する図である。 ＳパラメータとＴパラメータが示す関係の相違を説明する図である。 複数のデバイスの接続への対応方法を説明する図である。 Ｓパラメータを用いて描画可能なグラフを示す図である。 ２ポート回路の表現例を示す図である。

符号の説明

１ 入力装置
２ パラメータ算出装置
３ 表示装置
２１ 入力制御部
２２ 周波数選択部
２３ パラメータ算出部
２４ パラメータ変換部
２５ データ取得部
２６ 行列演算部
２７ 出力制御部
２８ 記憶部

Claims (9)

1. 周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出する装置であって、
   前記周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
   前記パラメータを算出すべき周波数を選択する周波数選択手段と、
   前記パラメータ取得手段が取得した前記周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、前記周波数選択手段により選択した周波数で前記パラメータを算出するパラメータ算出手段と、
   を具備することを特徴とするパラメータ算出装置。
2. 前記パラメータ取得手段は、前記回路毎に前記パラメータを取得し、
   前記周波数選択手段は、前記回路毎に前記パラメータ取得手段が前記パラメータを取得した周波数を基に、該回路毎に周波数を選択する、
   ことを特徴とする請求項１記載のパラメータ算出装置。
3. 前記パラメータ取得手段は、前記回路毎に前記パラメータを取得し、
   前記パラメータ算出手段は、前記パラメータとして、前記回路のなかの複数の回路を接続させて得られる接続回路のパラメータである合成パラメータを算出し、
   前記周波数選択手段は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータ取得手段が前記パラメータを取得した周波数を基に、前記合成パラメータを算出すべき周波数を選択する、
   ことを特徴とする請求項１記載のパラメータ算出装置。
4. 前記周波数選択手段は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータ取得手段が前記パラメータを取得した周波数のなかで共通する共通周波数を抽出し、前記合成パラメータを算出すべき周波数として選択する、
   ことを特徴とする請求項３記載のパラメータ算出装置。
5. 前記周波数選択手段は、前記複数の回路を構成する回路毎に前記パラメータ取得手段が前記パラメータを取得した周波数のなかで共通する共通周波数を複数、抽出して、前記合成パラメータを算出すべき第１の周波数としてそれぞれ選択し、該回路毎に該パラメータ取得手段が該パラメータを取得した周波数のなかで共通していない周波数を、該合成パラメータを別に算出すべき第２の周波数として選択し、
   前記パラメータ算出手段は、前記第１の周波数の前記合成パラメータをそれぞれ算出し、該算出により得られる複数の合成パラメータを用いて、前記第２の周波数の合成パラメータを算出する、
   ことを特徴とする請求項３記載のパラメータ算出装置。
6. 前記パラメータは、前記回路の特性を示す散乱パラメータである、
   ことを特徴とする請求項１記載のパラメータ算出装置。
7. 周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出するための方法であって、
   前記周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得し、
   前記パラメータを算出すべき周波数を選択し、
   前記取得した前記周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、前記選択した周波数で前記パラメータを算出する、
   ことを特徴とするパラメータ算出方法。
8. 前記パラメータは、前記回路の特性を示す散乱パラメータである、
   ことを特徴とする請求項７記載のパラメータ算出方法。
9. 周波数別に用意すべき回路の特性を示すパラメータを算出するパラメータ算出装置として用いることが可能なコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記周波数が異なる既存の複数のパラメータを取得する機能と、
   前記パラメータを算出すべき周波数を選択する機能と、
   前記取得する機能により取得した前記周波数の異なる既存の複数のパラメータを用いて、前記選択する機能により選択した周波数で前記パラメータを算出する機能と、
   を実現させるためのプログラム。