(57)【要約】【課題】本発明は、近傍界・遠方界変換についての演算処理を省略することができるとともに、被測定アンテナの遠方での放射パターンを近傍距離にて測定する際に、被測定アンテナを固定した状態で精度よく測定することができるアンテナ測定装置を提供する。【解決手段】移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎは、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎのそれぞれへの励振信号の位相を調整可能になっている。可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎは、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎのそれぞれへの励振信号の振幅を調整可能になっている。計測器制御装置３は、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎのそれぞれへの励振位相及び励振振幅を制御することによって、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎの遠方界領域においては所望の角度方向へピークをもち、かつアンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎの近傍界領域においては平面状になるように、合成放射波をアンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎから発生させる。【選択図】図１
2010256154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定アンテナに対向配置され、複数の放射波を合成してなる合成放射波を全体として発する複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子を励振するための励振信号を発振する信号発振部と、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれへの前記励振信号の位相を調整可能な複数の位相調整手段と、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれへの前記励振信号の振幅を調整可能な複数の振幅調整手段と、
前記複数の位相調整手段及び前記複数の振幅調整手段を介して、前記複数のアンテナ素子のそれぞれへの前記励振信号の位相及び振幅を制御する測定制御部と、
前記被測定アンテナに接続され、前記被測定アンテナが前記複数のアンテナ素子からの前記合成放射波を受信したことによる受信信号を前記被測定アンテナから受け、その受信信号に基づいて前記被測定アンテナの放射パターンを測定する受信処理部と
を備え、
前記測定制御部は、前記複数のアンテナ素子のそれぞれへの前記励振信号の位相及び振幅を制御することによって、前記複数のアンテナ素子の遠方界領域においては所望の角度方向へピークをもち、かつ前記複数のアンテナ素子の近傍界領域においては平面状になるように、前記合成放射波を前記複数のアンテナ素子から発生させる
ことを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項２】
前記受信処理部に接続され、前記受信処理部が受けた前記受信信号を周波数領域から時間領域に変換し、所定の窓関数を乗じて所望波の成分を抽出し、その後、抽出した前記所望波の成分を時間領域から周波数領域に変換する変換処理部
をさらに備え、
前記受信処理部は、前記所望波の成分についての周波数領域に変換後の信号を前記変換処理部から受け、前記被測定アンテナからの前記受信信号に代えて、前記変換処理部からの前記信号に基づいて前記被測定アンテナの放射パターンを測定する
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被測定アンテナの放射パターンを測定可能なアンテナ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に示すような従来のアンテナ測定装置では、複数のアンテナ素子が被測定アンテナに対向配置されており、この複数のアンテナ素子が、制御計算機によって順に切換駆動される。そして、制御計算機は、複数のアンテナ素子の切換駆動によって、被測定アンテナの全サンプルデータを取得し、被測定アンテナの近傍界の放射特性を検出する。
【０００３】
また、例えば、特許文献２に示すような従来のアンテナの特性測定方法では、近傍距離で微小アンテナからの平面波が合成され、その合成された平面波によって、被測定アンテナの指向性等が測定される。具体的には、複数の微小アンテナが縦横に配列され、それぞれの微小アンテナから同位相及び等振幅で電波が放射され、それらの電波合成によって平面波が生成される。そして、その平面波の中に被測定アンテナが設置され、その指向性等が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２６２０８４号公報
【特許文献２】特開平９−７２９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示すような従来のアンテナ測定装置は、主に、被測定アンテナの近傍界での放射パターンを測定するものである。このため、被測定アンテナの遠方での放射パターンを求めるためには、計算機を用いて近傍界・遠方界変換を行う必要があり、演算処理負担が増加していた。
【０００６】
また、特許文献２に示すような従来のアンテナの特性測定方法では、被測定アンテナの指向性測定の際に、被測定アンテナを回転させて測定する必要がある。このため、被測定アンテナが比較的大きい場合や重量物である場合、被測定アンテナを回転させることによって、測定誤差が生じる可能性がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、近傍界・遠方界変換についての演算処理を省略することができるとともに、被測定アンテナの遠方での放射パターンを近傍距離にて測定する際に、被測定アンテナを固定した状態で精度よく測定することができるアンテナ測定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るアンテナ測定装置は、被測定アンテナに対向配置され、複数の放射波を合成してなる合成放射波を全体として発する複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子を励振するための励振信号を生成する信号発振部と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれへの前記励振信号の位相を調整可能な複数の位相調整手段と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれへの前記励振信号の振幅を調整可能な複数の振幅調整手段と、前記複数の位相調整手段及び前記複数の振幅調整手段を介して、前記複数のアンテナ素子のそれぞれへの前記励振信号の位相及び振幅を制御する測定制御部と、前記被測定アンテナに接続され、前記被測定アンテナが前記複数のアンテナ素子からの前記合成放射波を受信したことによる受信信号を前記被測定アンテナから受け、その受信信号に基づいて前記被測定アンテナの放射パターンを測定する受信処理部とを備え、前記測定制御部は、前記複数のアンテナ素子のそれぞれへの前記励振信号の位相及び振幅を制御することによって、前記複数のアンテナ素子の遠方界領域においては所望の角度方向へピークをもち、かつ前記複数のアンテナ素子の近傍界領域においては平面状になるように、前記合成放射波を前記複数のアンテナ素子から発生させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るアンテナ測定装置によれば、測定制御部は、複数のアンテナ素子のそれぞれへの励振信号の位相及び振幅を制御することによって、複数のアンテナ素子の遠方界領域においては所望の角度方向へピークをもち、かつ複数のアンテナ素子の近傍界領域においては平面状になるように、合成放射波を複数のアンテナ素子から発生させるので、近傍界・遠方界変換についての演算処理を省略することができるとともに、被測定アンテナの遠方での放射パターンを近傍距離にて測定する際に、被測定アンテナを固定した状態で精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１によるアンテナ測定装置を示す構成図である。
【図２】図１の複数のアンテナ素子から放射される平面波を説明するための説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるアンテナ測定装置を示す構成図である。
【図４】図３の被測定アンテナの受信信号を周波数領域から時間領域に変換した結果を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるアンテナ測定装置を示す構成図である。
図１において、実施の形態１のアンテナ測定装置は、計測ビーム送信ユニット１、信号発振部としての信号発振器２、測定制御部としての計測器制御装置３、及び受信処理部としての受信器４を有している。
【００１２】
計測ビーム送信ユニット１は、複数のアンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎと、複数の位相調整手段としての複数の移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎと、複数の振幅調整手段としての複数の可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎとを含んでいる。アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎは、それぞれ被測定アンテナ１０（の開口面）に対向配置され、かつ二次元的にアレー化されて配列されている。また、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎは、それぞれの放射波を合成してなる合成放射波を全体として放射可能となっている。
【００１３】
移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎは、それぞれアンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎに電気的に接続されている。可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎは、それぞれ移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎに電気的に接続されている。アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎと、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎと、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎとは、それぞれ１：１：１の関係で対応しており、対応関係にあるアンテナ素子Ａ、移相器Ｂ及び可変アッテネータＣは、一連の信号経路上に配置されている。なお、図１では、一連の信号経路上に配置されたアンテナ素子Ａ、移相器Ｂ及び可変アッテネータＣについて、同一の添字（１１〜ｍｎ）で示す。
【００１４】
信号発振器２は、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎのそれぞれに電気的に接続されている。また、信号発振器は、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎを励振するための励振信号を発振する。さらに、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎ、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎ、及び信号発振器２は、それぞれ計測器制御装置３と通信可能になっている。
【００１５】
ここで、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎは、内部を通過する信号に対する移相量を調整可能になっている。即ち、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎは、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎのそれぞれへの励振信号の位相を調整可能になっている。また、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎは、内部を通過する信号に対する減衰量を調整可能になっている。即ち、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎは、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎのそれぞれへの励振信号の振幅を調整可能になっている。
【００１６】
計測器制御装置３は、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎのそれぞれの移相量と、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎのそれぞれの減衰量と、信号発振器２の励振信号の発生タイミングとを制御する。また、計測器制御装置３は、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎから所望の角度方向に平面波が放射されるように、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎの移相量と、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎの減衰量とを設定する。
【００１７】
従って、計測器制御装置３からの指令に従い、信号発振器２が励振信号を発振する。そして、所望の角度方向に平面波が放射されるように、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎの移相量と、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎの減衰量とが計測器制御装置３によって設定される。つまり、所望の角度方向に平面波が放射されるように、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎのそれぞれへの励振信号の位相である励振位相と、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎのそれぞれへの励振信号の振幅である励振振幅とが計測器制御装置３によって設定される。
【００１８】
受信器４は、被測定アンテナ１０に電気的に接続されており、被測定アンテナ１０が合成放射波を受信したことによる受信信号を受ける。また、受信器４は、被測定アンテナ１０からの受信信号（被測定アンテナ１０の受信レベル）に基づいて被測定アンテナ１０の放射パターンを測定する。なお、被測定アンテナ１０の放射パターン及び入射パターンは、被測定アンテナ１０の可逆性により、互いに一致している。
【００１９】
ここで、計測器制御装置３及び受信器４は、それぞれ演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスク等）及び信号入出力部を持ったハードウェア（図示せず）により構成することができる。計測器制御装置３及び受信器４のそれぞれのハードウェアの記憶部には、計測器制御装置３又は受信器４の機能を実現するためのプログラムが格納されている。
【００２０】
次に、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎから発せられる合成放射波について具体的に説明する。ここでは、図１のアンテナ測定装置の所望の角度方向を、図２に示す極座標における［θ，φ］方向とした場合について説明する。このとき、アンテナ素子Ａのｘ軸方向の位置をＸとし、アンテナ素子Ａのｙ軸方向の位置をＹとしたときに、励振位相Ｐ（Ｘ，Ｙ）が例えば次の式（１）の関係を満たすように、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎに設定される移相量が決定される。
【００２１】
【数１】
2010256154.tif 000003
但し、ｋは波数であり、Ｌ（Ｘ，Ｙ）は、信号発振器２からアンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎまでの経路長である。
【００２２】
また、励振振幅が同一となるように、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎのそれぞれには、同一の減衰量が設定される。このように、計測器制御装置３が移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎの移相量と、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎの減衰量とを設定することにより、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎの全体としての合成放射波は、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎの遠方界領域（無限遠方）では、［θ，φ］方向にピークを持つ。このような合成放射波は、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎの近傍界領域では、ほぼ平面な波面を持ち、その波面の進行方向は［θ，φ］を向く。
【００２３】
次に、動作について説明する。信号発振器２から発せられた励振信号は、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎのそれぞれへ分波される。そして、その励振信号は、可変アッテネータＣ１１〜Ｃｍｎ及び移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎによって、所望の角度方向に平面波が放射されるように設定された励振振幅及び励振位相となる。
【００２４】
そして、移相器Ｂ１１〜Ｂｍｎからの励振信号は、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎに伝わり、各アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎから被測定アンテナ１０へ向けて、合成放射波が放射される。この合成放射波は、被測定アンテナ１０で受信され、被測定アンテナ１０の受信信号が受信器４へ送られる。そして、受信器４は、受信信号の受信レベルを記録する。
【００２５】
この後、計測器制御装置３は、［θ，φ］方向におけるθ及びφの少なくともいずれか一方を調整して、平面波の進行方向を変更する。このような動作を繰り返すことにより、受信器４は、被測定アンテナ１０の放射パターンを測定することができる。なお、平面波の進行方向を変更することによって、計測ビーム送信ユニット１及び被測定アンテナ１０の両方を固定した状態で、被測定アンテナ１０の放射パターンの測定が可能である。
【００２６】
上記のような実施の形態１のアンテナ測定装置によれば、計測器制御装置３は、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎのそれぞれへの励振位相及び励振振幅を制御することによって、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎの遠方界領域においては所望の角度方向へピークをもち、かつアンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎの近傍界領域においては平面状になるように、合成放射波をアンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎから発生させる。この構成により、近傍界・遠方界変換についての演算処理を省略することができるとともに、被測定アンテナ１０の遠方での放射パターンを近傍距離にて測定する際に、被測定アンテナ１０を固定した状態で精度よく測定することができる。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態１のアンテナ測定装置では、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎが被測定アンテナ１０に対向配置されているため、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎと被測定アンテナ１０との間の多重反射によって測定精度が低下してしまうという問題がある。これに対して、実施の形態２のアンテナ測定装置は、このような多重反射の影響を除去するための機能を有している。
【００２８】
図３は、この発明の実施の形態２によるアンテナ測定装置を示す構成図である。図３において、実施の形態２によるアンテナ測定装置は、実施の形態１の構成に加えて、変換処理部としての変換処理装置（計算機）５を有している。変換処理装置５は、受信器４が受けた受信信号の周波数特性を時間特性に変換し、その変換後のデータに所定の窓関数を乗じ、その後、再度周波数特性に変換する。
【００２９】
なお、時間領域と周波数領域との一方から他方への変換処理には、例えばフーリエ変換及びフーリエ逆変換等の変換処理が用いられる。また、変換処理装置５は、計測器制御装置３及び受信器４と同様にハードウェアにより構成することができる。
【００３０】
ここで、受信器４が受けた受信信号（測定値）には、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎからの直接波の他に、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎと被測定アンテナ１０との間で起こる多重反射の寄与も含まれる。そして、変換処理装置５が受信器４の受信信号を周波数特性から時間特性に変換することによって、時間領域のデータでは、図４に示すように、所望波の成分としての直接波成分αと、多重反射波成分β（多重反射の寄与分）とのそれぞれが分離されてグラフ上に現れる。
【００３１】
そして、変換処理装置５がこの時間領域のデータに対して、直接波成分αのみを取り出すような所定の窓関数を乗じることにより、多重反射波の成分βが除去される。この後、変換処理装置５が、多重反射波の成分βを取り除いた時間領域データを、周波数領域に逆変換し、その信号を受信器４に送る。そして、受信器４は、変換処理装置５からの信号に基づいて、被測定アンテナ１０の放射パターンを測定する。他の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。
【００３２】
上記のようなアンテナ測定装置によれば、変換処理装置５は、受信器４の受信信号を周波数領域から時間領域に変換する。そして、変換処理装置５は、時間領域データに所定の窓関数を乗じて、直接波成分を抽出する。その後、変換処理装置５は、抽出した直接波成分を時間領域から周波数領域に変換し、その信号を受信器４に送る。そして、受信器４は、変換処理装置５からの信号に基づいて、被測定アンテナ１０の放射パターンを測定する。この構成により、アンテナ素子Ａ１１〜Ａｍｎと被測定アンテナ１０との間の多重反射の寄与を除去することができ、測定精度を向上させることができる。
【００３３】
なお、実施の形態１，２では、計測器制御装置３、受信機４及び変換処理装置５に、それぞれ異なるハードウェアを用いた例について説明した。しかしながら、計測器制御装置３、受信機４及び変換処理装置５に、同一のハードウェアを用いることもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１  計測ビーム送信ユニット、２  信号発振器（信号発振部）、３  計測器制御装置（測定制御部）、４  受信器（受信処理部）、５  変換処理装置（変換処理部）、１０  被測定アンテナ、Ａ１１〜Ａｍｎ  アンテナ素子、Ｂ１１〜Ｂｍｎ  移相器（位相調整手段）、Ｃ１１〜Ｃｍｎ  可変アッテネータ（振幅調整手段）。
【図１】
2010256154.tif 000004
【図２】
2010256154.tif 000005
【図３】
2010256154.tif 000006
【図４】
2010256154.tif 000007