(57)【要約】【課題】従来のアンテナ測定装置では、供試アンテナと測定用アンテナとの相対位置を変えながら遠方界放射パターンを測定するため、スキャナあるいは回転台が必要となり、装置構成が複雑となる問題があった。【解決手段】素子アンテナごとに移相器を有するアレーアンテナと測定用アンテナとの相対的な位置関係を固定させたまま、測定用アンテナにおいてアレーアンテナの遠方界放射電界強度が測定されるように素子アンテナごとの位相を求める制御部を備えたアンテナ測定装置を用いて、アレーアンテナの放射電界を模擬的に測定する。【選択図】  図１
2014163716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子アンテナごとに移相器を有するアレーアンテナとの相対的な位置関係を固定させた測定用アンテナと、
所望の方向における前記アレーアンテナの遠方界放射電界強度が前記測定用アンテナで測定されるような前記素子アンテナごとの位相を求め、前記求められた位相に基づいて前記移相器を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記素子アンテナと前記測定用アンテナの間の距離に対応した位相を算出する第１の位相算出部と、
前記所望の方向の電波に対応した前記素子アンテナの間の位相差を算出する第２の位相算出部とを備え、
第１の位相算出部と第２の位相算出部における算出結果を用いて前記素子アンテナごとの位相を求めることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記素子アンテナと前記測定用アンテナ間の距離に対応した振幅値を算出する第１の振幅算出部を備え、
第１の振幅算出部における算出結果を用いて前記素子アンテナごとに設けられた振幅調整器を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記素子アンテナと前記測定用アンテナ間の距離および前記素子アンテナと前記測定用アンテナ間の総合的なアンテナ利得に基づき振幅値を算出する第２の振幅算出部を備え、
第２の振幅算出部における算出結果を用いて前記振幅調整器を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ測定装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記所望の方向の電波に対応した前記素子アンテナごとに異なる素子アンテナの放射界に基づき振幅値を算出する第３の振幅算出部を備え、
第２の振幅算出部と第３の振幅算出部における算出結果を用いて前記振幅調整器を制御することを特徴とする請求項４に記載のアンテナ測定装置。
【請求項６】
素子アンテナごとに移相器を有するアレーアンテナからの電波を前記アレーアンテナとの相対的な位置関係を固定させた測定用アンテナにおいて測定するアンテナ測定方法であって、
所望の方向における前記アレーアンテナの遠方界放射電界強度が前記測定用アンテナで測定されるような前記素子アンテナごとの位相を求めるステップと、
前記求められた位相に基づいて前記移相器を制御する制御ステップと、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアレーアンテナにおけるアンテナ放射パターンの測定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの遠方界放射パターンを測定する方法として、一般に、供試アンテナを回転台に乗せ、パターンを測定する方法が広く用いられている（例えば、非特許文献１）。この場合、回転台上で供試アンテナを回転させながら、遠方にある測定用アンテナで信号の振幅と位相を測定する。
【０００３】
また、特許文献１では、遠方界放射パターンをより短い観測距離で測定する方法が示されている。特許文献１では、供試アンテナと測定用アンテナとの相対位置を変えながら、供試アレーアンテナの位置に応じて供試アレーアンテナから送信する信号の位相を適切に変化させることで、遠方界放射パターンを測定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】アンテナ工学ハンドブック（第２版）、電子情報通信学会編、オーム社、平成２０年７月２５日発行、第７３０頁．
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術では、供試アンテナと測定用アンテナとの相対位置関係を変化させるために、スキャナや回転台が必要となる。特に、供試アンテナが大口径のアンテナの場合には、大型のスキャナあるいは回転台が必要となり、大規模な回転台と測定装置を要するため装置構成が複雑となる問題があった。
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、供試アンテナと測定用アンテナの相対的な位置関係を固定させたまま、供試アンテナと測定用アンテナの距離よりも長い距離におけるアレーアンテナの放射電界のパターンを模擬的に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明におけるアンテナ測定装置では、素子アンテナごとに移相器を有するアレーアンテナとの相対的な位置関係を固定させた測定用アンテナと、所望の方向における前記アレーアンテナの遠方界放射電界強度が前記測定用アンテナで測定されるような前記素子アンテナごとの位相を求め、前記求められた位相に基づいて前記移相器を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるアンテナ測定装置では、供試アレーアンテナと測定用アンテナの相対的な位置関係を固定させたまま、供試アレーアンテナの遠方界放射パターンを短い観測距離で模擬測定することが可能となり、供試アレーアンテナを動かす必要がなく簡単な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置。
【図２】本発明の実施の形態１のアレーアンテナにおける素子アンテナ１２−１〜Ｎと測定用アンテナ２の位置関係。
【図３】本発明の実施の形態１に係る球面波位相と平面波模擬位相の概要。
【図４】本発明の実施の形態１に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作のフローチャート。
【図５】本発明の実施の形態１のアンテナ遠方界放射パターン模擬測定を行ったシミュレーション結果。
【図６】本発明の実施の形態２に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置。
【図７】本発明の実施の形態２に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作のフローチャート。
【図８】本発明の実施の形態３におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置。
【図９】本発明の実施の形態３におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作のフローチャート。
【図１０】本発明の実施の形態４におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置。
【図１１】本発明の実施の形態４におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置を示している。図１において、１は供試アレーアンテナ装置、２は測定用アンテナ、３は移相器制御部、４は励振位相算出部、５は平面波模擬位相算出部、６は球面波位相算出部、７は初期位相算出部、８は遠方界放射パターン模擬装置、９は送信機、１０は分配・合成回路、１１−１〜Ｎは移相器、１２−１〜Ｎは素子アンテナ、１３は受信機、１４は位相制御部を表す。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１３】
以降、供試アレーアンテナ装置１を供試アレーアンテナ１と呼ぶ。また、位相制御部１４は移相器制御部３、励振位相算出部４、平面波模擬位相算出部５、球面波位相算出部６、初期位相算出部７を内部に含む。移相器１１−１〜Ｎは特に区別する必要がない場合には移相器１１、素子アンテナ１２−１〜Ｎは特に区別する必要がない場合には素子アンテナ１２と以降まとめて表記する。区別する場合には、移相器１１−ｎ、素子アンテナ１２−ｎ、ただし、ｎ＝１〜Ｎと表記する。また、「アンテナ遠方界放射パターン」は、「供試アレーアンテナ１と測定アンテナ２の距離よりも長い距離における供試アレーアンテナ１の放射電界のパターン」を意味する。
【００１４】
アンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置は、供試アレーアンテナ１から送信された信号を測定用アンテナ２において測定することで放射パターンの測定を行う。供試アレーアンテナ１では、送信機９が高周波信号を出力し、分配・合成回路１０はアレーアンテナの各素子アンテナ１２−１〜Ｎに対応した複数の高周波信号に分配する。分配された高周波信号は移相器１１−１〜Ｎにおいて位相制御され、位相制御された高周波信号は素子アンテナ１２−１〜Ｎから電波として空間に放射される。
【００１５】
位相制御部１４は移相器１１−１〜Ｎにおいて設定される位相値を制御する。具体的には、平面波模擬位相算出部５、球面波位相算出部６、及び初期位相算出部７において個別の位相計算が行われ、励振位相算出部４において計算された位相値は統合される。統合された位相値に基づき移相器制御部３が移相器１１−１〜Ｎの位相状態を制御する。
【００１６】
一方、測定用アンテナ２は、供試アレーアンテナ１の近傍に位置する。測定用アンテナ２は、供試アレーアンテナ１からの電波を受信して高周波信号に変換する。受信機１３はその高周波信号の受信電力強度を計測した後、その受信電力強度を遠方界放射パターン模擬装置８に出力する。遠方界放射パターン模擬装置８は、その受信電力強度と供試アレーアンテナ１の模擬測定角度を対応付けることで、供試アレーアンテナ１の遠方界放射パターンを模擬したパターンを出力する。このような処理により、送信機９から送信された高周波信号を受信機１３で受信し、アンテナの放射パターンを測定することができる。
【００１７】
本発明の実施の形態１はアンテナ遠方界放射パターンに近い放射パターンを供試アレーアンテナ１の近傍に位置する測位用アンテナ２で模擬的に測定することを目的としている。そこで、この測定を実現する原理について次に説明する。
【００１８】
まず、電界強度を表現するため、３次元空間における素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の位置関係を図２に示す。ここでは、供試アレーアンテナ１における素子アンテナ１２―ｎの位置座標を(xn,yn,zn)、測定用アンテナ２の位置座標を(x0,y0,z0)としている。
【００１９】
また、素子アンテナ１２−ｎから放射される電波の測定用アンテナ２方向の電界成分を(exn,eyn,ezn)、測定用アンテナ２から放射される電波の素子アンテナ１２−ｎ方向の電界成分を(gxn,gyn,gzn)とする。これは、素子アンテナ１２−ｎ及び測定用アンテナ２がそれぞれ持つ指向性を示している。
【００２０】
このとき、供試アレーアンテナ１から放射された信号の測定用アンテナ２におけるアレー合成電界強度Ｐは、次式で表される。
2014163716.tif 000003
ここで、Ｋは電波の周波数で決まる定数、kは電波の波数、Ａnは各素子アンテナ１２−ｎの励振振幅、Φnは各素子アンテナ１２−ｎの励振位相、jは虚数単位を表す。また、ronは各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の間の距離を表し、次式で与えられる。
2014163716.tif 000004
パラメータfnは素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の指向性アンテナパターンにより定まる素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の間での総合的なアンテナ利得を表し、次式で与えられる。
2014163716.tif 000005
【００２１】
これまでは測定用アンテナ２におけるアレー合成電界強度について説明したが、次に、十分遠方で信号を受信する遠方界放射について説明する。これは図２に示すように、供試アレーアンテナ１から十分遠方に位置する点Ｐで信号を受信する状態に相当する。
【００２２】
供試アレーアンテナ１の素子アンテナ１２−ｎにおいて励振振幅Ａon及び励振位相Φonで信号を励振して放射したとすると、式（１）において受信点が十分遠方にある状態を想定することで、その遠方界放射電界強度は次式で表される。
2014163716.tif 000006
ここで、Ｒは原点と点Ｐとの距離、ρnは各素子アンテナ１２−ｎの位置座標を表す位置ベクトル、
2014163716.tif 000007
は原点から点Ｐ方向を示す単位ベクトル、
2014163716.tif 000008
は素子アンテナ１２−ｎの遠方界素子パターンを示す。
【００２３】
アンテナ遠方界放射パターンを供試アレーアンテナ１の近傍の測定用アンテナ２で模擬的に測定するためには、測定用アンテナ２での受信強度（式（１））が遠方界放射パターンの受信強度（式（３））と同一または類似した形となることが必要となる。
【００２４】
そこで、式（１）と式（３）を比較すると、供試アレーアンテナ１における励振振幅に関わるパラメータＡnｆn／ｒonおよび励振位相Φnを
2014163716.tif 000009
2014163716.tif 000010
と設定したとき、式（１）と式（３）は同一の形となる。従って、アンテナ遠方界放射パターンを供試アレーアンテナ１の近傍で模擬的に測定するためには、式（４）及び式（５）の条件を満たすような励振振幅Ａn及び励振位相Φnを供試アレーアンテナ１に設定するようにすればよい。
【００２５】
本発明の実施の形態１では、特に式（５）の励振位相に着目し、適切な励振位相を与えることにより、測定用アンテナ２において遠方界放射と同じ位相で受信できる状態を開示する。
【００２６】
式（５）において、右辺第２項は各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の間の距離に基づく位相を表しており、球面波位相と呼ぶ。また、右辺第３項は供試アレーアンテナ１から平面波を放射した際の素子アンテナ１２間の位相差を表しており、平面波模擬位相と呼ぶ。
【００２７】
図３に球面波位相と平面波模擬位相の概要を示す。供試アレーアンテナ１の近傍におかれた測定用アンテナ２において信号を測定する場合、各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の距離は各素子アンテナ１２−ｎごとに異なる。式（５）の右辺第２項である球面波位相はこの各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の間の距離ronに相当する位相を表し、素子アンテナ１２−ｎごとの異なる位相を表している。
【００２８】
一方、各素子アンテナ１２−ｎから十分遠方で電界を測定する場合、各素子アンテナ１２−ｎの間の経路差
2014163716.tif 000011
により発生する位相差が平面波模擬位相となる。すなわち、式（５）の右辺第３項である平面波模擬位相は、素子アンテナ１２−ｎの間の経路差を表している。
【００２９】
式（５）は、右辺第１項である供試アレーアンテナ１の遠方界放射としての励振位相に、右辺第２項である球面波模擬位相と、右辺第３項である平面波模擬位相を加えることで、測定用アンテナ２において供試アレーアンテナ１の遠方界放射と同じ受信強度を得るための励振位相を導けることを示している。このように、遠方界放射を想定した励振位相に適切な補正を与えることによって、遠方界放射に近い受信強度を供試アレーアンテナ１の近傍にある測定アンテナ２において得ることが可能となる。
【００３０】
具体的には、各移相器１１−ｎに式（５）の左辺の位相値Φｎを設定することで、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２の位置関係を固定したまま、供試アレーアンテナ１の遠方界放射パターンを模擬的に測定できる。また、供試アレーアンテナ１の放射電界の模擬測定方向によって式（５）右辺第３項の平面波模擬位相は変化するが、位相制御部１４がアレーアンテナ１の放射電界の模擬測定方向
2014163716.tif 000012
に応じて素子アンテナ１２−ｎごとの移相器１１−ｎを制御することにより、さまざまな測定方向の遠方界放射電界を測定することが可能となる。
【００３１】
本実施の形態の方法では、試供アレーアンテナ１に対して回転台などを用いることなく、試供アレーアンテナ１を固定させた状態で遠方界放射パターンの計測を行うことができる。
【００３２】
これまでは本発明の実施の形態１の原理を示したが、次にアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作について説明する。図４にアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作のフローチャートを示す。
【００３３】
まず、初期位相算出部７は、式（５）の右辺第１項に相当する所定の初期励振位相を算出する（ステップＳＴ４０１）。この初期励振位相は、例えば、各素子アンテナ１２−ｎの素子毎のばらつきを補正する位相であったり、供試アレーアンテナ１を所定の方向にビーム走査する位相であったり、供試アレーアンテナ１の遠方界放射パターンにおいて所定の方向にヌルを形成する位相であったり、さまざまな位相値に設定できる。
【００３４】
初期励振位相が算出されると、式（５）の右辺第２項の位相補正値を算出するため、球面波位相算出部６は、各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の間の距離に対応して式（５）の右辺第２項の球面波位相を算出する（ステップＳＴ４０２）。続いて、平面波模擬位相算出部５は、放射電界の模擬測定方向と各素子アンテナ１２−ｎの位置座標から、式（５）の右辺第３項で表される平面波模擬位相を算出する（ステップＳＴ４０３）。
【００３５】
この結果を踏まえ、励振位相算出部４は励振位相である式（５）の左辺第１項を導出するため、平面波模擬位相算出部５、球面波位相算出部６、及び初期位相算出部７において算出された位相値の和を算出し、移相器制御部３に通知する（ステップＳＴ４０４）。一方、送信機９は高周波信号を生成・出力し（ステップＳＴ４０５）、分配・合成回路１０は高周波信号を各移相器１１に分配する（ステップＳＴ４０６）。
【００３６】
移相器制御部３は式（５）の左辺第１項の位相値となるよう移相器１１を制御し、移相器１１は高周波信号の位相を変化させる（ステップＳＴ４０７）。その後、高周波信号は各素子アンテナ１２−ｎから電波として放射される（ステップＳＴ４０８）。測定用アンテナ２は空間に放射された電波を受信した後、受信機１３において受信電界強度を算出し、遠方界放射パターン模擬装置８に受信電界強度を出力する（ステップＳＴ４０９）。
【００３７】
また、ビームを所定の範囲内で走査するため、現在のビームの模擬測定方向が所定の模擬測定方向範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳＴ４１０）、所定の範囲内であれば模擬測定方向を所定の量だけ更新する（ステップＳＴ４１１）。ビームの新たな模擬測定方向に対して再びステップＳＴ４０３からステップＳＴ４１１を処理し、所定のビームの模擬測定方向範囲に対して繰り返し処理する。
【００３８】
最後に、ビームの模擬測定範囲についてすべて測定を終えたら、遠方界放射パターン模擬装置８はビームの模擬測定方向と受信電界強度を１対１で関連付け、放射パターンを出力する（ステップＳＴ４１２）。
【００３９】
図５に８素子アレーアンテナを供試アレーアンテナとして、本実施の形態のアンテナ遠方界放射パターン模擬測定を行ったシミュレーション結果を示す。ここで、測定用アンテナ２は、遠方条件距離の０．４５倍の観測距離に供試アレーアンテナ１と対向するように固定設定される。この観測距離は供試アレーアンテナ１の寸法と高周波信号の波長から求まる遠方条件強度に対し、定められる。
【００４０】
図５では、本発明の実施の形態１に示す測定アンテナ２において得られる模擬測定による放射パターンと、供試アレーアンテナ２の遠方界放射パターンを表す。図５では、模擬測定による放射パターンと供試アレーアンテナの遠方界放射パターンとが概ね対応しており、本発明の実施の形態１の模擬測定によって遠方界放射パターンが測定可能であることが確認できる。
【００４１】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２の相対的な位置関係を固定させたまま、つまりスキャナや回転台を用いることなく、供試アレーアンテナの遠方界放射パターンを短い観測距離で模擬測定することが可能となる。
【００４２】
なお、上記では供試アレーアンテナ１に送信機９を、測定用アンテナ２に受信機１３及び遠方界放射パターン模擬装置８を接続する構成としたが、送信側と受信側を入れ替えて、供試アレーアンテナ１に受信機１３及び遠方界放射パターン模擬装置８を接続し、測定用アンテナ２に送信機９を接続する構成としても同様の効果を得ることが可能である。
【００４３】
実施の形態２．
実施の形態１では、供試アレーアンテナ１の近傍に置かれた測定アンテナで遠方界放射パターンを模擬測定するために式（５）を満たす励振位相を設定したのに対して、本実施の形態ではさらに式（４）を概ね満たす励振振幅を設定する構成を開示する。
【００４４】
図６に本発明の実施の形態２におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置を示す。図６に示すように、本発明の実施の形態２におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置は、図１の本発明の実施の形態１に係る装置構成に、振幅調整器１５−１〜Ｎと、振幅調整器制御部１６及び距離差補償励振振幅算出部（第一の励振振幅算出部）１７を含む振幅制御部１８を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、振幅調整器１５−１〜Ｎは特に区別する必要がない場合には、以降まとめて振幅調整器１５と表記する。
【００４５】
振幅調整器１５は、移相器１１と素子アンテナ１２の間に接続され、移相器１１から出力される高周波信号の振幅を調整し、各素子アンテナ１２に出力する。距離差補償励振振幅算出部（第一の励振振幅算出部）１７は適切な励振振幅値を算出し、振幅調整器制御部１６は算出された励振振幅値に基づいて、振幅調整器１５における振幅の調整度合いを制御する。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態２におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定の基本原理について説明する。
【００４７】
本発明の実施の形態１に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置は、式（４）の条件が概ね成立する場合に遠方界放射パターンの模擬測定を精度よく実行できる。しかし、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２との距離が短い場合には、各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２との間の距離は素子アンテナ１２−ｎごとに大きく異なり、式（４）は厳密には成立しない。そのため、遠方界放射パターンの模擬が不十分となる。
【００４８】
そこで、本発明の実施の形態２におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置は、各素子アンテナ１２−ｎの励振振幅を式（６）のように調整することで、各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２との間の距離差を補償する。
2014163716.tif 000013
これにより、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２との距離が短い場合においても、式（４）の条件が概ね成立し、より高精度な遠方界放射パターンの模擬測定が可能となる。
【００４９】
図３を用いて本実施の形態における基本原理の概要を示す。供試アレーアンテナ１の近傍にある測定用アンテナ２で測定を行う場合、各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の距離ronは素子アンテナ１２−ｎごとに異なり、励振振幅値に差が生じる。本発明の実施の形態２は、式（６）に基づき振幅を補正することで、各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２との間の距離ronの差に伴う励振振幅の違いを調整している。
【００５０】
図７に本発明の実施の形態２におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作を示す。図７においてステップＳＴ７０１、ＳＴ７０２、ＳＴ７０４〜ＳＴ７０８、及びＳＴ７１０〜ＳＴ７１４は、それぞれ図４のステップＳＴ４０１、ＳＴ４０２、ＳＴ４０３〜ＳＴ４０７、及びＳＴ４０８〜ＳＴ４１２における処理と同様であるため、その説明を省略する。
【００５１】
本発明の実施の形態２におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置は、ステップＳＴ７０１及びＳＴ７０２の処理の後、距離差補償励振振幅算出部（第一の励振振幅算出部）１７にて、各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２との間の距離差に伴う振幅差を補償する式（６）の励振振幅値を算出する（ＳＴ７０３）。
【００５２】
その後、ステップＳＴ７０４〜ＳＴ７０８の処理を実行し、振幅調整器制御部１６は距離差補償励振振幅算出部（第一の励振振幅算出部）１７にて算出された励振振幅値にしたがって、振幅調整器１５の振幅調整度合いを制御し、移相器１１から出力された高周波信号の振幅を変化させる（ステップＳＴ７０９）。その後、ステップＳＴ７１０〜ＳＴ７１４を処理する。
【００５３】
以上のように、本発明の実施の形態２によれば、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２との位置関係を固定したまま、スキャナや回転台を用いることなく、供試アレーアンテナの遠方界放射パターンを供試アレーアンテナ１の近傍に位置する測定用アンテナ２で高精度に模擬測定できる。
【００５４】
なお、ここでは供試アレーアンテナ１に送信機９を、測定用アンテナ２に受信機１３及び遠方界放射パターン模擬装置８を接続する構成としたが、送信側と受信側を入れ替えて、供試アレーアンテナ１に受信機１３及び遠方界放射パターン模擬装置８を接続し、測定用アンテナ２に送信機９を接続する構成としても同様の効果を得ることが可能である。
【００５５】
実施の形態３．
実施の形態２では、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２との距離の違いに起因する信号の振幅の違いを制御したのに対して、本実施の形態では、各素子アンテナ１２−ｎの持つアンテナパターンの違いにより生じる信号の振幅の違いを制御する構成を示す。
【００５６】
図８は本発明の実施の形態３におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置を示す。図８に示すように、本発明の実施の形態３におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置は、本発明の実施の形態２に係る図５のアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の距離差補償励振振幅算出部（第一の励振振幅算出部）１７を第二の励振振幅算出部１９に置き換えたものである。振幅調整制御部１６と第二の励振振幅算出部１９を含む制御部を振幅制御部２０として表記する。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
本発明の実施の形態３におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定の測定原理について説明する。
【００５８】
本発明の実施の形態２における測定原理において述べたように、本発明の実施の形態２に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置では、式（６）のように各素子アンテナ１２−ｎの励振振幅を制御することで、式（４）で表される条件が概ね成立するようにした。しかし、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２との距離が短い場合には、素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２の指向性による総合的なアンテナ利得を表すfnの値は素子アンテナ１２−ｎごとに異なる。その結果、式（６）のように振幅を制御しても式（４）の条件は厳密には成立せず、遠方界放射パターンの模擬が不十分となってしまう。
【００５９】
そこで、本発明の実施の形態３におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置では、各素子アンテナ１２−ｎの励振振幅を式（７）のように調整する。
【００６０】
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式（７）を用いると、各素子アンテナ１２−ｎと測定用アンテナ２との間の距離差ron、及び、素子アンテナ１２−ｎごとに異なる総合的なアンテナ利得fnを補償することができる。これにより、素子アンテナ１２−ｎごとに総合的なアンテナ利得が異なる場合においても、式（４）の条件が概ね成立し、より高精度に遠方界放射パターンを模擬測定することが可能となる。
【００６１】
これまでは本発明の実施の形態３の基本原理を示したが、次にアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作について説明する。図９にアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作のフローチャートを示す。図９においてステップＳＴ９０１、ＳＴ９０２、及びＳＴ９０４〜ＳＴ９１４はそれぞれ、図７のステップＳＴ７０１、ＳＴ７０２、及びＳＴ７０４〜ＳＴ７１４における処理と同様であるため、その説明を省略する。
【００６２】
本発明の実施の形態３におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置では、ステップＳＴ９０１及びＳＴ９０２の処理の後、第二の励振振幅算出部１９において、式（７）で表される励振振幅値を算出する（ＳＴ９０３）。
【００６３】
その後、ステップＳＴ９０４〜ＳＴ９１４を処理する。
【００６４】
このような動作により、振幅調整器制御部１６は第二の励振振幅算出部１９において算出される励振位相値にもとづいて、振幅調整器１５−１〜Ｎにおける振幅の調整度合いを制御する。
【００６５】
以上のように、本発明の実施の形態３によれば、供試アレーアンテナ１の近傍にある測定用アンテナ２において、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２の相対的な位置関係を固定させたまま、つまりスキャナや回転台を用いることなく、供試アレーアンテナ１の遠方界放射パターンを高精度に模擬測定できる。
【００６６】
なお、ここでは供試アレーアンテナ１に送信機９を、測定用アンテナ２に受信機１３及び遠方界放射パターン模擬装置８を接続する構成としたが、送信側と受信側を入れ替えて、供試アレーアンテナ１に受信機１３及び遠方界放射パターン模擬装置８を接続し、測定用アンテナ２に送信機９を接続する構成としても同様の効果を得ることが可能である。
【００６７】
実施の形態４．
実施の形態３では、素子アンテナ１２の持つアンテナパターンの違いにより生じる信号の振幅の違いを制御したのに対して、本実施の形態ではアンテナ遠方界放射パターンを測定する際に素子アンテナ１２−ｎごとに異なるアンテナパターンを補正するための信号振幅の違いを制御する方法を示す。
【００６８】
図１０に本発明の実施の形態４におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置を示す。図１０に示すように、本発明の実施の形態４におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置は、図８に示す本発明の実施の形態３に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置における第二の励振振幅算出部１９と振幅調整器制御部１６の間に、第三の励振振幅算出部２１を追加したものである。振幅調整制御部１６と第二の励振振幅算出部１９と第二の励振振幅算出部２１を含む制御部を振幅制御部２２として表記する。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
第三の励振振幅算出部２１は、第二の励振振幅算出部１９において算出された各素子アンテナ１２の励振振幅値に対して、さらに各素子アンテナ１２−ｎの模擬測定方向の遠方界素子パターンを考慮した励振振幅値を算出する。振幅調整器制御部１６は、第三の励振振幅算出部２１において算出される励振振幅値にもとづいて、振幅調整器１５における振幅の調整度合いを制御する。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
次に、本発明の実施の形態４におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定の測定原理について説明する。
【００７１】
本発明の実施の形態３に係るアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置では、式（７）のように各素子アンテナ１２−ｎの励振振幅を制御することで、式（４）で表される条件が概ね成立するようにした。しかし、実際の供試アレーアンテナ１の遠方界放射パターンでは、各素子アンテナ１２−ｎの放射パターンに違いがある場合には、式（７）のように振幅を制御しても式（４）は厳密には成立せず、遠方界放射パターンの模擬が不十分となってしまう。
【００７２】
そこで、本発明の実施の形態４におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定では、模擬測定方向毎に各素子アンテナ１２−ｎの励振振幅を式（８）のように調整する。
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式（８）では式（７）と比較して、素子アンテナ１２−ｎの遠方界放射が含まれている。これにより、本発明の実施の形態４では素子アンテナ１２−ｎの遠方放射パターンに違いがある場合においても、式（４）の条件が厳密に成立し、供試アレーアンテナ１の近傍にある測定用アンテナ２において、より高精度な遠方界放射パターンの模擬測定が可能となる。
【００７３】
図１１に本発明の実施の形態４におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置の動作を示す。なお、図１１においてステップＳＴ１１０１〜ＳＴ１１０４、及びＳＴ１１０６〜ＳＴ１１１５は、それぞれ図９のステップＳＴ９０１〜ＳＴ９０４、及びＳＴ９０５〜ＳＴ９１４における処理と同様であるため、その説明を省略する。
【００７４】
本発明の実施の形態４におけるアンテナ遠方界放射パターン模擬測定装置は、ステップＳＴ１１０１〜ＳＴ１１０４の処理の後、第三の励振振幅算出部２１において、第二の励振振幅算出部１９で算出された励振振幅値と、各素子アンテナ１２−ｎの模擬測定方向に対応する遠方界素子電界値との積で表される励振振幅値を式（８）により算出する（ステップＳＴ１１０５）。
【００７５】
その後、ステップＳＴ１１０６〜ＳＴ１１１５を処理する。
【００７６】
以上のように、本発明の実施の形態４によれば、供試アレーアンテナ１の近傍に位置する測定用アンテナ２において、供試アレーアンテナ１と測定用アンテナ２の相対的な位置関係を固定したまま、つまりスキャナや回転台を用いることなく、供試アレーアンテナ１の遠方界放射パターンを、短い観測距離で高精度に模擬測定できる。
【００７７】
なお、ここでは供試アレーアンテナ１に送信機９を、測定用アンテナ２に受信機１３及び遠方界放射パターン模擬装置８を接続する構成としたが、送信側と受信側を入れ替えて、供試アレーアンテナ１に受信機１３及び遠方界放射パターン模擬装置８を接続し、測定用アンテナ２に送信機９を接続する構成としても同様の効果を得ることが可能である。
【００７８】
実施の形態１〜４に記載された供試アレーアンテナ１、平面波模擬位相算出部５、球面波位相算出部６はそれぞれアレーアンテナ、第１の位相算出部、第２の位相算出部と表記する。また、実施の形態１では位相制御部１４を制御部と呼び、実施の形態２では位相制御部１４と振幅制御部１８を制御部と呼び、実施の形態３では位相制御部１４と振幅制御部２０を制御部と呼び、実施の形態４では位相制御部１４と振幅制御部２２を制御部と呼ぶ。
【符号の説明】
【００７９】
１：供試アレーアンテナ装置、２：測定用アンテナ、３：移相器制御部、４：励振位相算出部、５：平面波模擬位相算出部、６：球面波位相算出部、７：初期位相算出部、８：遠方界放射パターン模擬装置、９：送信機、１０：分配・合成回路、１１−１〜Ｎ：移相器、１２−１〜Ｎ：素子アンテナ、１３：受信機、１４：位相制御部、１５−１〜Ｎ：振幅調整器、１６：振幅調整器制御部、１７：距離差補償励振振幅算出部（第一の励振振幅算出部）、１８：振幅制御部、１９：第二の励振振幅算出部、２０：振幅制御部、２１：第三の励振振幅算出部、２２：振幅制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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