(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のグランドと第１の信号線から構成される第１の同軸線路における上記第１の信号線をアンテナグランドに接続し、
第２のグランドと第２の信号線から構成される第２の同軸線路における上記第２の信号線を第１の被測定アンテナの信号線に接続し、
上記第１の同軸線路の上記第１のグランドにおける上記アンテナグランド側端部付近と、上記第２の同軸線路の上記第２のグランドにおける上記第１の被測定アンテナ側端部付近とを第１の接続点として、上記第１のグランドと上記第２のグランドを電気的に接続し、
第３のグランドと第３の信号線から構成される第３の同軸線路における上記第３の信号線を上記アンテナグランドに接続し、
第４のグランドと第４の信号線から構成される第４の同軸線路における上記第４の信号線を第２の被測定アンテナの信号線に接続し、
上記第３の同軸線路の上記第３のグランドにおける上記アンテナグランド側端部付近と、上記第４の同軸線路の上記第４のグランドにおける上記第２の被測定アンテナ側端部付近とを第２の接続点として、上記第３のグランドと上記第４のグランドを電気的に接続している状況下で、
上記第１の同軸線路の一端に設けられた第１の高周波測定用ポートと、上記第２の同軸線路の一端に設けられた第２の高周波測定用ポートと、上記第３の同軸線路の一端に設けられた第３の高周波測定用ポートと、上記第４の同軸線路の一端に設けられた第４の高周波測定用ポートとの間の散乱係数を測定する測定ステップと、
上記第１から第４の同軸線路上の漏洩電流が零となる条件下で、上記測定ステップによって測定された散乱係数から、上記第１の被測定アンテナ及び上記第２の被測定アンテナの反射特性とアンテナ間相互結合を算出する算出ステップと
を備えたアンテナ測定方法。
【請求項２】
第１のグランドと第１の信号線から構成される第１の同軸線路における上記第１の信号線を第１のアンテナグランドに接続し、
第２のグランドと第２の信号線から構成される第２の同軸線路における上記第２の信号線を第１の被測定アンテナの信号線に接続し、
上記第１の同軸線路の上記第１のグランドにおける上記第１のアンテナグランド側端部付近と、上記第２の同軸線路の上記第２のグランドにおける上記第１の被測定アンテナ側端部付近とを第１の接続点として、上記第１のグランドと上記第２のグランドを電気的に接続し、
第３のグランドと第３の信号線から構成される第３の同軸線路における上記第３の信号線を第２のアンテナグランドに接続し、
第４のグランドと第４の信号線から構成される第４の同軸線路における上記第４の信号線を第２の被測定アンテナの信号線に接続し、
上記第３の同軸線路の上記第３のグランドにおける上記第２のアンテナグランド側端部付近と、上記第４の同軸線路の上記第４のグランドにおける上記第２の被測定アンテナ側端部付近とを第２の接続点として、上記第３のグランドと上記第４のグランドを電気的に接続している状況下で、
上記第１の同軸線路の一端に設けられた第１の高周波測定用ポートと、上記第２の同軸線路の一端に設けられた第２の高周波測定用ポートと、上記第３の同軸線路の一端に設けられた第３の高周波測定用ポートと、上記第４の同軸線路の一端に設けられた第４の高周波測定用ポートとの間の散乱係数を測定する測定ステップと、
上記第１から第４の同軸線路上の漏洩電流が零となる条件下で、上記測定ステップによって測定された散乱係数から、上記第１の被測定アンテナ及び上記第２の被測定アンテナの反射特性とアンテナ間相互結合を算出する算出ステップと
を備えたアンテナ測定方法。
【請求項３】
上記測定ステップでは、上記第１の同軸線路、上記第２の同軸線路、上記第３の同軸線路及び上記第４の同軸線路が接続された測定器を用いて、上記散乱係数を測定することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ測定方法。
【請求項４】
上記測定ステップでは、上記第１の同軸線路、上記第２の同軸線路、上記第３の同軸線路及び上記第４の同軸線路の中から、２つの同軸線路が選択されて接続された測定器を用いて、上記散乱係数を測定することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ測定方法。
【請求項５】
上記測定ステップでは、上記第１の同軸線路、上記第２の同軸線路、上記第３の同軸線路及び上記第４の同軸線路の中から、２つの同軸線路を選択する切り替え装置と、上記切り替え装置により選択された２つの同軸線路が接続された測定器とを用いて、上記散乱係数を測定することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ測定方法。
【請求項６】
第１のグランドと第１の信号線から構成されており、上記第１の信号線がアンテナグランドと接続されている第１の同軸線路と、
第２のグランドと第２の信号線から構成されており、上記第２の信号線が第１の被測定アンテナの信号線と接続されている第２の同軸線路と、
上記第１の同軸線路の上記第１のグランドにおける上記アンテナグランド側端部付近と、上記第２の同軸線路の上記第２のグランドにおける上記第１の被測定アンテナ側端部付近との間で、上記第１のグランドと上記第２のグランドを電気的に接続する第１の接続点と、
第３のグランドと第３の信号線から構成されており、上記第３の信号線が上記アンテナグランドと接続されている第３の同軸線路と、
第４のグランドと第４の信号線から構成されており、上記第４の信号線が第２の被測定アンテナの信号線と接続されている第４の同軸線路と、
上記第３の同軸線路の上記第３のグランドにおける上記アンテナグランド側端部付近と、上記第４の同軸線路の上記第４のグランドにおける上記第２の被測定アンテナ側端部付近との間で、上記第３のグランドと上記第４のグランドを電気的に接続する第２の接続点と、
上記第１の同軸線路の一端に設けられた第１の高周波測定用ポートと、
上記第２の同軸線路の一端に設けられた第２の高周波測定用ポートと、
上記第３の同軸線路の一端に設けられた第３の高周波測定用ポートと、
上記第４の同軸線路の一端に設けられた第４の高周波測定用ポートと、
上記第１の高周波測定用ポートと、上記第２の高周波測定用ポートと、上記第３の高周波測定用ポートと、上記第４の高周波測定用ポートとの間の散乱係数を測定する測定手段と、
上記第１から第４の同軸線路上の漏洩電流が零となる条件下で、上記測定手段により測定された散乱係数から、上記第１の被測定アンテナ及び上記第２の被測定アンテナの反射特性とアンテナ間相互結合を算出する算出手段と
を備えたアンテナ測定装置。
【請求項７】
第１のグランドと第１の信号線から構成されており、上記第１の信号線が第１のアンテナグランドと接続されている第１の同軸線路と、
第２のグランドと第２の信号線から構成されており、上記第２の信号線が第１の被測定アンテナの信号線と接続されている第２の同軸線路と、
上記第１の同軸線路の上記第１のグランドにおける上記第１のアンテナグランド側端部付近と、上記第２の同軸線路の上記第２のグランドにおける上記第１の被測定アンテナ側端部付近との間で、上記第１のグランドと上記第２のグランドを電気的に接続する第１の接続点と、
第３のグランドと第３の信号線から構成されており、上記第３の信号線が第２のアンテナグランドと接続されている第３の同軸線路と、
第４のグランドと第４の信号線から構成されており、上記第４の信号線が第２の被測定アンテナの信号線と接続されている第４の同軸線路と、
上記第３の同軸線路の上記第３のグランドにおける上記第２のアンテナグランド側端部付近と、上記第４の同軸線路の上記第４のグランドにおける上記第２の被測定アンテナ側端部付近との間で、上記第３のグランドと上記第４のグランドを電気的に接続する第２の接続点と、
上記第１の同軸線路の一端に設けられた第１の高周波測定用ポートと、
上記第２の同軸線路の一端に設けられた第２の高周波測定用ポートと、
上記第３の同軸線路の一端に設けられた第３の高周波測定用ポートと、
上記第４の同軸線路の一端に設けられた第４の高周波測定用ポートと、
上記第１の高周波測定用ポートと、上記第２の高周波測定用ポートと、上記第３の高周波測定用ポートと、上記第４の高周波測定用ポートとの間の散乱係数を測定する測定手段と、
上記第１から第４の同軸線路上の漏洩電流が零となる条件下で、上記測定手段により測定された散乱係数から、上記第１の被測定アンテナ及び上記第２の被測定アンテナの反射特性とアンテナ間相互結合を算出する算出手段と
を備えたアンテナ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波長と比べて小さい小形アンテナや、その小形アンテナが搭載された無線装置のアンテナ特性を測定するアンテナ測定方法及びアンテナ測定装置に関するものである。特に、２つのアンテナが１つのグランド上に近接して配置される場合のアンテナ反射特性及びアンテナ間相互結合を測定するアンテナ測定方法及びアンテナ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線端末の小形化の要求から、アンテナやアンテナを実装するグランドが、波長と比べて小さい場合が多くなっている。
このような小形アンテナの特性を測定するために、給電用の同軸ケーブル等を接続すると、同軸ケーブルの外導体に電流が漏洩する。
電流の漏洩が発生すると、測定対象のアンテナのインピーダンス特性や放射特性が、アンテナ本来の特性と異なる問題が生じる。
【０００３】
この問題を解決しているアンテナ測定方法が、例えば、以下の非特許文献１に開示されている。
以下の非特許文献１に開示されているアンテナ測定方法は、ダイポールアンテナのそれぞれの素子を別の同軸ケーブルで給電して、アンテナを２ポート回路網に置き換えた状態でＳパラメータを求めるものであって、同軸ケーブルの外導体を流れる漏洩電流が０となる条件下において、Ｓパラメータの演算を行うことにより、外導体を流れる漏洩電流の影響を低減した状態でのアンテナのインピーダンス特性を求めるものである。
また、以下の非特許文献２には、バランを使用して漏洩電流を抑圧するアンテナ測定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】R. Meys and F. Janssens, “Measuring the impedance of balanced antennas by an S-parameter method,” IEEE Antennas Propagat. Mag., vol.40, no.6, pp.62-65, 1998.
【非特許文献２】新井（著）、新アンテナ工学、総合電子出版、1996．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のアンテナ測定方法は以上のように構成されているので、非特許文献１の場合、１つのアンテナに対する漏洩電流の影響を低減して、インピーダンス特性を求めることができるが、２つのアンテナが同一のグランド上に実装されている場合には適用することができない課題があった。最近では、通信性能の改善を図るために、ダイバーシチやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）を用いる通信装置が増加しており、複数のアンテナの特性を測定する必要がある場合が多くなっている。
また、非特許文献２に開示されている方法では、共振を利用しているため動作が狭帯域であり、広帯域のアンテナの測定には不向きである。また、バランの大きさとして約１／４波長が必要であり、それ自体がアンテナ特性に影響を及ぼすことがある課題があった。
【０００６】
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、２つのアンテナが１つのグランド上に実装される場合でも、給電ケーブルの外導体を流れる漏洩電流の影響を低減して、各アンテナの反射特性やアンテナ間相互結合を精度よく測定することができるアンテナ測定方法及び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】
【０００７】
この発明に係るアンテナ測定方法は、第１のグランドと第１の信号線から構成される第１の同軸線路における第１の信号線をアンテナグランドに接続し、第２のグランドと第２の信号線から構成される第２の同軸線路における第２の信号線を第１の被測定アンテナの信号線に接続し、第１の同軸線路の第１のグランドにおけるアンテナグランド側端部付近と、第２の同軸線路の第２のグランドにおける第１の被測定アンテナ側端部付近とを第１の接続点として、第１のグランドと第２のグランドを電気的に接続し、第３のグランドと第３の信号線から構成される第３の同軸線路における第３の信号線をアンテナグランドに接続し、第４のグランドと第４の信号線から構成される第４の同軸線路における第４の信号線を第２の被測定アンテナの信号線に接続し、第３の同軸線路の第３のグランドにおけるアンテナグランド側端部付近と、第４の同軸線路の第４のグランドにおける第２の被測定アンテナ側端部付近とを第２の接続点として、第３のグランドと第４のグランドを電気的に接続している状況下で、第１の同軸線路の一端に設けられた第１の高周波測定用ポートと、第２の同軸線路の一端に設けられた第２の高周波測定用ポートと、第３の同軸線路の一端に設けられた第３の高周波測定用ポートと、第４の同軸線路の一端に設けられた第４の高周波測定用ポートとの間の散乱係数を測定する測定ステップと、第１から第４の同軸線路上の漏洩電流が零となる条件下で、測定ステップによって測定された散乱係数から、第１の被測定アンテナ及び第２の被測定アンテナの反射特性とアンテナ間相互結合を算出する算出ステップとを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、第１の同軸線路の一端に設けられた第１の高周波測定用ポートと、第２の同軸線路の一端に設けられた第２の高周波測定用ポートと、第３の同軸線路の一端に設けられた第３の高周波測定用ポートと、第４の同軸線路の一端に設けられた第４の高周波測定用ポートとの間の散乱係数を測定する測定ステップと、第１から第４の同軸線路上の漏洩電流が零となる条件下で、測定ステップによって測定された散乱係数から、第１の被測定アンテナ及び第２の被測定アンテナの反射特性とアンテナ間相互結合を算出する算出ステップとを備えるように構成したので、２つのアンテナが１つのグランド上に実装される場合でも、給電ケーブルの外導体を流れる漏洩電流の影響を低減して、各アンテナの反射特性やアンテナ間相互結合を精度よく測定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】この発明の実施の形態１による他のアンテナ測定装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるアンテナ測定方法を示すフローチャートである。
【図４】図１における高周波測定用ポート２４〜２７付近の拡大図である。
【図５】高周波測定用ポート２４と高周波測定用ポート２５を１つにまとめて高周波測定用ポートＡとし、高周波測定用ポート２６と高周波測定用ポート２７を１つにまとめて高周波測定用ポートＢとする場合のアンテナ測定装置を示す構成図である。
【図６】数値計算に用いたアンテナの模式図である。
【図７】アンテナ１，２に測定用同軸線路４１，４２を直接接続した場合の反射係数及び透過係数の計算結果を示す説明図である。
【図８】アンテナ１，２に測定用同軸線路４１，４２を直接接続した場合の反射係数及び透過係数の計算結果を示す説明図である。
【図９】実施の形態１のアンテナ測定方法を用いた場合の反射係数及び透過係数の計算結果を示す説明図である。
【図１０】実施の形態１のアンテナ測定方法を用いた場合の反射係数及び透過係数の計算結果を示す説明図である。
【図１１】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１２】この発明の実施の形態３によるアンテナ測定装置を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態３によるアンテナ測定装置の切り替え装置６１を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、アンテナ１は第１の被測定アンテナであり、アンテナ２は第２の被測定アンテナである。
アンテナグランド３は無線機器の筐体や基板を模擬した形状のグランドである。
第１の信号線である同軸線路４はグランド５（第１のグランド）と信号線６（第１の信号線）から構成されており、信号線６がアンテナグランド３と接続されている。
第２の信号線である同軸線路７はグランド８（第２のグランド）と信号線９（第２の信号線）から構成されており、信号線９がアンテナ１の信号線１ａと接続されている。
【００１１】
短絡点１０は同軸線路４のグランド５におけるアンテナグランド３側端部付近と、同軸線路７のグランド８におけるアンテナ１側端部付近との間で、グランド５とグランド８を電気的に接続している第１の接続点である。
なお、短絡点１０は同軸線路４と同軸線路７の間を導通して共振を防ぐものであり、測定結果への悪影響を及ぼさないようにするために設けられているが、短絡点１０の他にも、使用する周波数の波長と比べて十分小さい間隔で、複数の短絡点１１，１２，１３が設けられている。
【００１２】
第３の信号線である同軸線路１４はグランド１５（第３のグランド）と信号線１６（第３の信号線）から構成されており、信号線１６がアンテナグランド３と接続されている。
第４の信号線である同軸線路１７はグランド１８（第４のグランド）と信号線１９（第４の信号線）から構成されており、信号線１９がアンテナ２の信号線２ａと接続されている。
【００１３】
短絡点２０は同軸線路１４のグランド１５におけるアンテナグランド３側端部付近と、同軸線路１７のグランド１８におけるアンテナ２側端部付近との間で、グランド１５とグランド１８を電気的に接続している第２の接続点である。
なお、短絡点２０は同軸線路１４と同軸線路１７の間を導通して共振を防ぐものであり、測定結果への悪影響を及ぼさないようにするために設けられているが、短絡点２０の他にも、使用する周波数の波長と比べて十分小さい間隔で、複数の短絡点２１，２２，２３が設けられている。
【００１４】
高周波測定用ポート２４は同軸線路４の一端に設けられた第１の高周波測定用ポートである。
高周波測定用ポート２５は同軸線路７の一端に設けられた第２の高周波測定用ポートである。
高周波測定用ポート２６は同軸線路１４の一端に設けられた第３の高周波測定用ポートである。
高周波測定用ポート２７は同軸線路１７の一端に設けられた第４の高周波測定用ポートである。
【００１５】
ネットワークアナライザ２８は同軸線路４，７，１４，１７が接続されており、高周波測定用ポート２４〜２７の間の散乱係数を測定する測定器である。
また、ネットワークアナライザ２８は短絡点１０で、グランド５を流れる電流と信号線６を流れる電流の不平衡電流と、短絡点１０で、グランド８を流れる電流と信号線９を流れる電流の不平衡電流とが相殺され、かつ、短絡点２０で、グランド１５を流れる電流と信号線１６を流れる電流の不平衡電流と、短絡点２０で、グランド１８を流れる電流と信号線１９を流れる電流の不平衡電流とが相殺される条件下での測定結果である散乱係数から、被測定アンテナ１，２の反射係数（反射特性）と透過係数（アンテナ間相互結合）を算出する処理を実施する。測定した散乱係数の演算において、不平衡電流が０となる条件を課すことによって、不平衡電流の影響を除去するものである。
なお、ネットワークアナライザ２８は測定手段及び算出手段を構成している。
ここでは、ネットワークアナライザ２８が被測定アンテナ１，２の反射係数と透過係数を算出する例を示しているが、図示せぬパソコンなどが、被測定アンテナ１，２の反射係数と透過係数を算出するようにしてもよい。
【００１６】
図１のアンテナ測定装置では、アンテナグランド３の形状が、無線機器の筐体や基板を模擬した形状であるものを示したが、ダイポールアンテナのように、アンテナの信号線とグランドが対称な構造でもよい。
この場合、図２に示すように、アンテナグランドは、アンテナ１と対称な構造のアンテナグランド３Ａと、アンテナ２と対称な構造のアンテナグランド３Ｂとに分けられる。
また、実際の無線機器においては、アンテナ１が実装される基板とアンテナ２が実装される基板がそれぞれ異なっている場合がある。この場合、アンテナグランド３Ａとアンテナ１は対称な構造でなくてもよく、アンテナグランド３Ｂとアンテナ２は対称な構造でなくてもよい。
図１のアンテナ測定装置では、ネットワークアナライザ２８が、４つの高周波測定用ポート２４〜２７の同時測定が可能な４つの入出力端子を備えているものを想定しているが、２つの入出力端子を持つネットワークアナライザと、２つの入出力端子を持つＳパラメータテストセットとを組み合わせたものであってもよい。
【００１７】
次に動作について説明する。
図３はこの発明の実施の形態１によるアンテナ測定方法を示すフローチャートである。
ネットワークアナライザ２８は、図１又は図２に示すように、同軸線路４，７，１４，１７が接続されている状況下で、高周波測定用ポート２４〜２７の間の散乱係数Ｓｉｊを測定する（ステップＳＴ１）。ただし、ｉ＝１，２，３，４、ｊ＝１，２，３，４である。
【００１８】
ネットワークアナライザ２８は、高周波測定用ポート２４〜２７の間の散乱係数Ｓｉｊを測定すると、その散乱係数Ｓｉｊを用いて、下記の式（１）に示すように、アンテナ１の反射係数Ｒ１を算出する（ステップＳＴ２）。
また、ネットワークアナライザ２８は、下記の式（２）に示すように、アンテナ１からアンテナ２への透過係数Ｔ１（アンテナ間相互結合）を算出する（ステップＳＴ３）。
ここでは、ネットワークアナライザ２８がアンテナ１の反射係数Ｒ１と透過係数Ｔ１を算出する例を示しているが、図示せぬパソコンなどが、アンテナ１の反射係数Ｒ１と透過係数Ｔ１を算出するようにしてもよい。
【００１９】
0005858792.tif 000002
ここで、係数Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は次式により表される。
0005858792.tif 000003
0005858792.tif 000004
【００２０】
また、ネットワークアナライザ２８は、散乱係数Ｓｉｊを用いて、下記の式（１０）に示すように、アンテナ２の反射係数Ｒ２を算出する（ステップＳＴ４）。
また、ネットワークアナライザ２８は、下記の式（１１）に示すように、アンテナ２からアンテナ１への透過係数Ｔ２（アンテナ間相互結合）を算出する（ステップＳＴ５）。
ここでは、ネットワークアナライザ２８がアンテナ２の反射係数Ｒ２と透過係数Ｔ２を算出する例を示しているが、図示せぬパソコンなどが、アンテナ２の反射係数Ｒ２と透過係数Ｔ２を算出するようにしてもよい。
【００２１】
0005858792.tif 000005
ここで、係数Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２は次式により表される。
0005858792.tif 000006
0005858792.tif 000007
【００２２】
式（１）、（２）、（１０）、（１１）により反射係数Ｒ１，Ｒ２及び透過係数Ｔ１，Ｔ２を求めることで、ケーブルの外導体を流れる漏洩電流の影響を低減した状態での測定結果を得ることができる。
【００２３】
次に、動作原理について説明する。
図４は図１における高周波測定用ポート２４〜２７付近の拡大図である。
同軸線路４を伝搬する波に関して、高周波測定用ポート２４の方向へ進行する波（前進波）をａ１、ネットワークアナライザ２８の方向へ進行する波（後進波）をｂ１と定義する。
同様に、同軸線路７を伝搬する前進波をａ２、後進波をｂ２、同軸線路１４を伝搬する前進波をａ３、後進波をｂ３、同軸線路１７を伝搬する前進波をａ４、後進波をｂ４と定義する。
【００２４】
また、グランド５に対する信号線６の電位をＶ１、グランド８に対する信号線９の電位をＶ２、グランド１５に対する信号線１６の電位をＶ３、グランド１８に対する信号線１９の電位をＶ４とする。
さらに、信号線６を流れる電流をＩ１、信号線９を流れる電流をＩ２、信号線１６を流れる電流をＩ３、信号線１９を流れる電流をＩ４とする。
このとき、前進波ａ１〜ａ４、後進波ｂ１〜ｂ４と散乱係数Ｓｉｊには次の関係がある。
0005858792.tif 000008
【００２５】
また、同軸線路４、同軸線路７、同軸線路１４及び同軸線路１７の特性インピーダンスは等しく、それぞれ１となるように規格化すると、下式のようになる。
0005858792.tif 000009
【００２６】
このとき、同軸線路４及び同軸線路７の外導体に漏洩電流が流れない条件は、下記の式（２３）の通りである。
0005858792.tif 000010
また、同軸線路１４及び同軸線路１７の外導体に漏洩電流が流れない条件は、下記の式（２４）の通りである。
0005858792.tif 000011
このため、式（２１）、（２３）、（２４）を用いると、下記の式（２５）、（２６）が得られる。
0005858792.tif 000012
【００２７】
ここで、高周波測定用ポート２４と高周波測定用ポート２５を１つにまとめて高周波測定用ポートＡとし、高周波測定用ポート２６と高周波測定用ポート２７を１つにまとめて高周波測定用ポートＢとする場合を考える。
これは、図５に示すように、アンテナ１とアンテナ２をそれぞれ１つの同軸線路で給電する場合に相当する。ただし、この構成は動作原理を説明するためのものであり、実際の測定における構成ではない。
図５において、同軸線路３１はグランド３２と信号線３３から構成されており、高周波測定用ポートＡには信号線３３が接続され、グランド３２はアンテナグランド３に接続される。
同軸線路３４はグランド３５と信号線３６から構成されており、高周波測定用ポートＢには信号線３６が接続され、グランド３５はアンテナグランド３に接続される。
【００２８】
同軸線路３１を伝搬する前進波をａＡ、後進波をｂＡと定義する。同様に、同軸線路３４を伝搬する前進波をａＢ、後進波をｂＢと定義する。
また、グランド３２に対する信号線３３の電位をＶＡ、グランド３５に対する信号線３６の電位をＶＢとする。
さらに、信号線３３を流れる電流をＩＡ、信号線３６を流れる電流をＩＢとする。
このとき、図４と図５の対応から、次式が成立する。
0005858792.tif 000013
【００２９】
したがって、式（２１）、（２２）を用いると、下記の式（２８）〜（３１）に示すように、電位ＶＡ，ＶＢ、電流ＩＡ，ＩＢが求められる。
0005858792.tif 000014
さらに、前進波、後進波の定義から、前進波ａＡ，ａＢ、後進波ｂＡ，ｂＢが求められる。
0005858792.tif 000015
【００３０】
この実施の形態１におけるアンテナ測定装置の目的は、アンテナ１及びアンテナ２の反射係数（反射特性）及び透過係数（アンテナ間相互結合）の測定である。
これは、高周波測定用ポートＡと高周波測定用ポートＢの間の散乱係数ＳＡＡ，ＳＡＢ，ＳＢＡ，ＳＢＢを求めることに等しく、Ｒ１＝ＳＡＡ、Ｔ１＝ＳＢＡ，Ｒ２＝ＳＢＢ、Ｔ２＝ＳＡＢである。ＳＡＡとＳＢＡはａＢ＝０として、下記の式（３３）から求められる。
0005858792.tif 000016
ａＢ＝０を満足するための条件は、式（３２）、（２９）、（３１）より、下記の式（３４）のようになる。
0005858792.tif 000017
【００３１】
以上より、式（１７）〜（２０）、（２５）、（２６）、（３３）、（３４）を用いてａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４を消去すると、次式が得られる。
0005858792.tif 000018
ここで、係数Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は次式により表される。
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【００３２】
また、ＳＢＢとＳＡＢはａＡ＝０として、下記の式（４４）から求められる。
0005858792.tif 000021
ａＡ＝０満足するための条件は、式（３２）、（２８）、（３０）より、下記の式（４５）のようになる。
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【００３３】
以上より、式（１７）〜（２０）、（２５）、（２６）、（４４）、（４５）を用いてａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４を消去すると、次式が得られる。
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ここで、係数Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２は次式により表される。
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【００３４】
式（３５）、（３６）、（４６）、（４７）は同軸線路上の漏洩電流が０となる条件の下で導出される式であるから、式（１）、（２）、（１０）、（１１）はアンテナ漏洩電流が０となる条件下でのアンテナ１及びアンテナ２の反射係数、アンテナ１−アンテナ２の間の透過係数である。
【００３５】
この実施の形態１におけるアンテナ測定方法の効果を確認するため、電磁界及びアンテナ解析に広く用いられているＦＤＴＤ法による数値計算を行った結果を明示する。
図６は数値計算に用いたアンテナの模式図である。
図６において、４１は第１の測定用同軸線路、４２は第２の測定用同軸線路である。本来測定したいアンテナ特性は第１の測定用同軸線路４１及び第２の測定用同軸線路４２がない状態のものである。これを参照解とする。
【００３６】
まず、アンテナ１に第１の測定用同軸線路４１を直接接続し、アンテナ２に第２の測定用同軸線路４２を直接接続した場合の反射係数及び透過係数の振幅と位相の計算結果を明示する。
図７（ａ）はアンテナ１における反射係数Ｒ１と、アンテナ１からアンテナ２への透過係数Ｔ１の振幅を示し、図７（ｂ）は反射係数Ｒ１と透過係数Ｔ１の位相を示している。
また、図８（ａ）はアンテナ２における反射係数Ｒ２と、アンテナ２からアンテナ１への透過係数Ｔ２の振幅を示し、図８（ｂ）は反射係数Ｒ２と透過係数Ｔ２の位相を示している。
図７及び図８において、点線が参照解、実線が測定用同軸線路を直接した場合の計算結果である。
図７及び図８から明らかなように、参照解と測定用同軸線路を直接した場合の一致度は低く、特に共振周波数（Ｒ１、Ｒ２の振幅が小さくなる周波数）付近での誤差が大きいことがわかる。これは第１の測定用同軸線路４１及び第２の測定用同軸線路４２の外導体に漏洩電流が流れている影響によるものである。
【００３７】
次に、この実施の形態１のアンテナ測定方法を適用した場合の計算結果を明示する。
図９（ａ）はアンテナ１における反射係数Ｒ１と、アンテナ１からアンテナ２への透過係数Ｔ１の振幅を示し、図９（ｂ）は反射係数Ｒ１と透過係数Ｔ１の位相を示している。
また、図１０（ａ）はアンテナ２における反射係数Ｒ２と、アンテナ２からアンテナ１への透過係数Ｔ２の振幅を示し、図１０（ｂ）は反射係数Ｒ２と透過係数Ｔ２の位相を示している。
図９及び図１０において、点線が参照解、実線がこの実施の形態１のアンテナ測定方法を適用した場合の計算結果である。
図７及び図８と比べて、参照解と実施の形態１のアンテナ測定方法を適用した場合の計算結果の一致度が改善しており、本来測定したいアンテナ特性に近い結果が得られていることが確認できる。
【００３８】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ネットワークアナライザ２８が、高周波測定用ポート２４〜２７の間の散乱係数を測定し、短絡点１０で、グランド５を流れる電流と信号線６を流れる電流の不平衡電流と、短絡点１０で、グランド８を流れる電流と信号線９を流れる電流の不平衡電流とが相殺され、かつ、短絡点２０で、グランド１５を流れる電流と信号線１６を流れる電流の不平衡電流と、短絡点２０で、グランド１８を流れる電流と信号線１９を流れる電流の不平衡電流とが相殺される条件下で、ネットワークアナライザ２８により測定された散乱係数から、被測定アンテナ１，２の反射特性とアンテナ間相互結合を算出する（測定した散乱係数の演算において、不平衡電流が０となる条件を課すことによって、不平衡電流の影響を除去する）ように構成したので、２つのアンテナ１，２が１つのアンテナグランド３上に実装される場合でも、同軸線路４，７，１４，１７の外導体を流れる漏洩電流の影響を低減して、アンテナ１，２の反射特性やアンテナ間相互結合を精度よく測定することができる効果を奏する。
ここでは、ネットワークアナライザ２８がアンテナ１，２の反射係数Ｒ１，Ｒ２と透過係数Ｔ１，Ｔ２を算出する例を示しているが、図示せぬパソコンなどが、アンテナ１，２の反射係数Ｒ１，Ｒ２と透過係数Ｔ１，Ｔ２を算出するようにしてもよい。
【００３９】
なお、この実施の形態１のアンテナ測定方法の動作原理は、アンテナの形状には無関係であるから、アンテナ１，２の形状によらず、任意の２つのアンテナに対して、この実施の形態１のアンテナ測定方法を適用することができる。
また、この実施の形態１のアンテナ測定方法では、バランのように、帯域を制限する構成要素がないため、広帯域にわたって漏洩電流を低減することができる利点がある。
【００４０】
実施の形態２．
図１１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り、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ネットワークアナライザ５１は２つの同軸線路間の散乱係数を測定することが可能な２つの入出力端子を有しており、図１１の例では、同軸線路７と同軸線路１７が入出力端子に接続されている。
無反射終端５２，５３は同軸線路４，７，１４，１７の中で、ネットワークアナライザ５１の入出力端子に接続されない同軸線路を終端する部材であり、図１１の例では、同軸線路４，１４を終端している。
この実施の形態２では、ユーザが接続対象の同軸線路を手動でネットワークアナライザ５１の入出力端子に接続することを想定しているが、ネットワークアナライザ５１の内部に、接続対象の同軸線路を切り替える切替スイッチなどを搭載するようにしてもよい。
【００４１】
図１１に示すように、同軸線路７と同軸線路１７がネットワークアナライザ５１の入出力端子に接続されている状態では、高周波測定用ポート２４〜２７の間の散乱係数Ｓｉｊ（ｉ，ｊは１から４までの整数）のうち、Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ４２，Ｓ４４を測定することができる。
ネットワークアナライザ５１の入出力端子に接続する同軸線路を切り替えれば、他の散乱係数についても同様に測定することが可能である。
ネットワークアナライザ５１の入出力端子に接続する同軸線路を切り替えることによって、Ｓ１１〜Ｓ４４までのすべての散乱係数を測定すれば、上記実施の形態１で説明した動作原理に基づき、同軸線路の外導体を流れる漏洩電流の影響を低減した状態でのアンテナ１，２の反射特性及びアンテナ間相互結合を算出することができる。
【００４２】
上記実施の形態１の動作原理で、アンテナ１，２の反射特性及びアンテナ間相互結合を算出する場合、４ポートの測定が必要である。このため、２ポート測定のネットワークアナライザ５１を用いる場合、一般的には、追加のＳパラメータテストセットなどが必要となる。
しかし、この実施の形態２では、入出力端子に接続する同軸線路を切り替えれば、Ｓ１１〜Ｓ４４までのすべての散乱係数を測定することが可能であるため、追加のＳパラメータテストセットが不要であり、アンテナ測定装置の低コスト化を図ることができる。
【００４３】
実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３によるアンテナ測定装置を示す構成図であり、図において、図１１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
切り替え装置６１はネットワークアナライザ５１の入出力端子と接続されている同軸線路６２，６３が接続されており、同軸線路４，７，１４，１７の中から、２つの同軸線路を選択して、２つの同軸線路を同軸線路６２，６３と接続する装置である。
【００４４】
図１３はこの発明の実施の形態３によるアンテナ測定装置の切り替え装置６１を示す構成図である。
図１３の例では、切り替え装置６１は、４つのＳＰＤＴスイッチ７１〜７４と、２つのＳＰ３Ｔスイッチ７５，７６とが組み合わされて構成されている。
ただし、同軸線路４，７，１４，１７の中から、２つの同軸線路を選択して、高周波測定用ポート２４〜２７の間の散乱係数Ｓｉｊ（ｉ，ｊは１から４までの整数）を測定することができればよく、切り替え装置６１におけるスイッチの組み合わせは自由に構成可能である。
なお、選択接続時の各経路の長さは同一となるように線路をレイアウトする必要がある。
【００４５】
切り替え装置６１が、同軸線路４，７，１４，１７の中から、選択する２つの同軸線路を適宜切り替えることで、Ｓ１１〜Ｓ４４までのすべての散乱係数を測定すれば、上記実施の形態１で説明した動作原理に基づき、同軸線路の外導体を流れる漏洩電流の影響を低減した状態でのアンテナ１，２の反射特性及びアンテナ間相互結合を算出することができる  。
この実施の形態３によれば、切り替え装置６１が、同軸線路４，７，１４，１７の中から、２つの同軸線路を選択して、２つの同軸線路を同軸線路６２，６３と接続するので、ユーザが同軸線路を手動で繋ぎ変える必要がない。したがって、２ポートのネットワークアナライザを用いた測定でも測定時間を短縮することが可能である。
また、同軸線路を手動で繋ぎ変える必要がなく、同軸線路を動かさずに済むため、外導体を流れる漏洩電流の状態を一定に保つことができ、測定精度を改善することができる。
【００４６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  アンテナ（第１の被測定アンテナ）、１ａ  アンテナ１の信号線、２  アンテナ（第２の被測定アンテナ）、２ａ  アンテナ２の信号線、３，３Ａ，３Ｂ  アンテナグランド、４  同軸線路（第１の信号線）、５  グランド（第１のグランド）、６  信号線（第１の信号線）、７  同軸線路（第２の信号線）、８  グランド（第２のグランド）、９  信号線（第２の信号線）、１０  短絡点（第１の接続点）、１１，１２，１３  短絡点、１４  同軸線路（第３の信号線）、１５  グランド（第３のグランド）、１６  信号線（第３の信号線）、１７  同軸線路（第４の信号線）、１８  グランド（第４のグランド）、１９  信号線（第４の信号線）、２０  短絡点（第２の接続点）、２１，２２，２３  短絡点、２４  高周波測定用ポート（第１の高周波測定用ポート）、２５  高周波測定用ポート（第２の高周波測定用ポート）、２６  高周波測定用ポート（第３の高周波測定用ポート）、２７  高周波測定用ポート（第４の高周波測定用ポート）、２８，５１  ネットワークアナライザ（測定手段、算出手段）、Ａ  高周波測定用ポート、Ｂ  高周波測定用ポート、３１  同軸線路、３２  グランド、３３  信号線、３４  同軸線路、３５  グランド、３６  信号線、４１  第１の測定用同軸線路、４２  第２の測定用同軸線路、５２，５３  無反射終端、６１  切り替え装置、６２，６３  同軸線路、７１〜７４  ＳＰＤＴスイッチ、７５，７６  ＳＰ３Ｔスイッチ。
【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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【図１２】
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【図１３】
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