(57)【要約】【課題】円柱形状の表面で電磁波を簡易にかつ高密度に測定する技術を提供する。【解決手段】保持部２０は、被測定アンテナ１０を保持する。そのような状態において、保持部２０は、回転軸を中心に回転可能である。複数の測定アンテナ３０は、被測定アンテナ１０から放射された電磁波を受信する。さらに、複数の測定アンテナ３０は、保持部２０の回転軸の方向に並んで配置されるとともに、保持部２０の回転軸の方向に移動可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定アンテナを保持する保持部と、
前記被測定アンテナから放射された電磁波を受信する複数の測定アンテナとを備え、
前記保持部は、回転軸を中心に回転可能であり、
前記複数の測定アンテナは、前記保持部の回転軸の方向に並んで配置されるとともに、前記保持部の回転軸の方向に移動可能であることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記複数の測定アンテナは、隣接した２つの測定アンテナ間の距離よりも短い間隔で移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記複数の測定アンテナのうちの隣接した２つの測定アンテナは、互いに異なった種類の偏波特性を有することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記複数の測定アンテナは、同一の種類の偏波特性を有する２つの測定アンテナ間の距離よりも短い間隔で移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定技術に関し、被測定アンテナから放射された電磁波を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定アンテナから放射される電磁波を球面状に測定するために、被測定アンテナを中心とする円弧状に測定アンテナを測定させるとともに、被測定アンテナを円弧の中心において回転させている。しかしながら、測定アンテナを円弧状に走査するためには大掛かりな走査機構が必要になる。これに対応するため、被測定アンテナを略中心とする円上に複数の測定アンテナが設けられ、円の法線方向と略垂直な方向を回転軸として被測定アンテナが回転される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５０２８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被測定アンテナから放射される電磁波を円柱形状の表面で測定することが求められることがある。これは、例えば、携帯電話の基地局のアンテナのようなファンビームアンテナに対して求められる。円柱形状の表面で電磁波を測定する場合において簡易にかつ高密度にデータを集めることが求められる。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、円柱形状の表面で電磁波を簡易にかつ高密度に測定する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の測定装置は、被測定アンテナを保持する保持部と、被測定アンテナから放射された電磁波を受信する複数の測定アンテナとを備える。保持部は、回転軸を中心に回転可能であり、複数の測定アンテナは、保持部の回転軸の方向に並んで配置されるとともに、保持部の回転軸の方向に移動可能である。
【０００７】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、円柱形状の表面で電磁波を簡易にかつ高密度に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る測定システムの構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｄ）は、図１の移動板の動作概要を示す図である。
【図３】図３（ａ）−（ｃ）は、本発明の変形例に係る測定システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例は、被測定アンテナから放射される電磁波を円柱形状の表面で測定するための測定システムに関する。１つの測定アンテナを操作させながら測定する場合、当該測定アンテナを操作させるための構造が複雑になる。この構造の複雑化を抑制するためには複数の測定アンテナを使用すればよいが、測定ポイントの間隔を短くするためには、隣接した２つの測定アンテナの間隔を短くしなければならない。しかしながら、隣接した２つの測定アンテナの間隔を短くすると、測定アンテナ間におけるカップリングによって相互に影響を受ける。これにより測定精度が悪化するので、隣接した２つの測定アンテナの間隔はある程度離間すべきである。このような状況下において、構造の複雑化を抑制しながら、測定ポイントの間隔を短くするために、本実施例に係る測定システムは次のように構成される。
【００１１】
測定システムにおける測定装置は、被測定アンテナを保持するための保持部と、複数の測定アンテナが設けられた移動板とを含む。保持部は、鉛直方向を回転軸として回転可能であり、移動板は、鉛直方向に長い形状を有し、複数の測定アンテナが鉛直方向に並べられる。保持部の回転によって被測定アンテナも回転するので、被測定アンテナと複数の測定アンテナとの間の相対的な角度が変わり、被測定アンテナから放射される電磁波は円柱形状の表面で測定される。ここで、移動板に配置された測定アンテナの間隔はカップリングを生じさせない程度に離して設置される。移動板は、鉛直方向において、隣接した２つの測定アンテナの距離よりも短い間隔で移動可能である。移動板を移動させることによって、測定ポイントの間隔が実質的に短くされる。
【００１２】
図１は、本発明の実施例に係る測定システム２００の構成を示す。測定システム２００は、制御装置５０、受信装置５２、測定装置１００を含む。測定装置１００は、保持部２０、回転モータ２６、移動板４０、支持部４２、ステッピングモータ４４を含み、保持部２０は、保持柱２２、保持台２４を含む。また、信号線として、第１信号線６０、第２信号線６２、第３信号線６４、第４信号線６６、第５信号線６８が含まれる。
【００１３】
図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｚ軸は鉛直方向に延び、ｘ軸とｙ軸は水平面において直交する。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。保持柱２２はｚ軸方向に延びる棒形状に形成され、ｚ軸の正方向側端において被測定アンテナ１０を保持する。また、保持柱２２の内部は中空構造になっており、制御装置５０からの第１信号線６０が中空構造の部分を通って被測定アンテナ１０に接続される。
【００１４】
保持台２４は、ｘ−ｙ平面に広がる板形状を有し、保持柱２２をｚ軸の負方向側から支持する。保持台２４には回転モータ２６が取り付けられており、回転モータ２６は第２信号線６２を介して制御装置５０に接続される。回転モータ２６は、回転軸Ｒを中心に保持柱２２を回転させるので、保持部２０は、回転軸Ｒを中心に回転可能である。この回転によって被測定アンテナ１０も回転軸Ｒを中心にｘ−ｙ平面内を回転する。
【００１５】
移動板４０は、ｘ−ｙ平面内において保持部２０から所定距離離れた位置に配置され、ｚ軸方向に延びる板である。移動板４０には、複数の測定アンテナ３０がｚ軸方向に、つまり保持部２０の回転軸Ｒの方向に並んで配置される。複数の測定アンテナ３０は、被測定アンテナ１０から放射された電磁波を受信する。ここで、被測定アンテナ１０から放射され、かつ各測定アンテナ３０において受信される電磁波の波長をλとすると、隣接した２つの測定アンテナ３０の距離は、例えば３λとされる。なお、隣接した２つの測定アンテナ３０の距離は３λに限定されず、これらの測定アンテナ３０のカップリングの影響が低減される距離であればよい。各測定アンテナ３０は、第４信号線６６を介して受信装置５２に接続される。ここでは、図面を明瞭にするために、１つの第４信号線６６だけが示される。
【００１６】
支持部４２は、移動板４０をｚ軸の負方向側から支持する。ここで、移動板４０において測定アンテナ３０が設けられた面と逆の面には、ｚ軸方向に延びる平板状の棒に歯切りがなされたラックが備えられるとともに、支持部４２には小口径の円形歯車であるピニオンが備えられる。そのため、移動板４０と支持部４２は、ラックアンドピニオンで接続される。また、支持部４２に備えられたピニオンはステッピングモータ４４に接続され。ステッピングモータ４４は第３信号線６４を介して制御装置５０に接続される。ステッピングモータ４４が駆動することによってピニオンが回転し、ラックアンドピニオンによって回転力が直線の動きに変換される。その結果、移動板４０は、ｚ軸方向に上下に移動する。つまり、複数の測定アンテナ３０は、保持部２０の回転軸の方向に移動可能である。ここで、移動板４０の上下方向の移動の間隔はステッピングモータ４４によって制御される。一例として、λ／２間隔で移動可能である。そのため、複数の測定アンテナ３０は、隣接した２つの測定アンテナ３０間の距離よりも短い間隔で移動可能である。
【００１７】
制御装置５０は、測定装置１００の動作を制御し、受信装置５２は第５信号線６８を介して制御装置５０に接続される。以下では、測定システム２００での測定手順にしたがって、制御装置５０と受信装置５２の処理を説明する。制御装置５０は、第２信号線６２を介して、回転モータ２６の回転角度に関する情報を回転モータ２６に送信する。回転角度に関する情報は、ｘ軸からの角度φを指定するように示される。例えば、最初の段階において角度φとして「０°」が示される。回転モータ２６は、回転角度に関する情報にしたがって回転するので、保持柱２２も回転する。そのため、被測定アンテナ１０は、角度φが「０°」である方向を向く。
【００１８】
また、制御装置５０は、第３信号線６４を介して、高さｚに関する情報をステッピングモータ４４に送信する。ステッピングモータ４４は、高さｚに関する情報に応じて動作し、移動板４０の高さを合わせる。図２（ａ）−（ｄ）は、移動板４０の動作概要を示す。図２（ａ）は、最初の段階における移動板４０の配置を示す。第１測定アンテナ３０ａから第３測定アンテナ３０ｃと被測定アンテナ１０との相対的な位置関係が定められる。図２（ｂ）−（ｄ）は後述して、図１に戻る。
【００１９】
このように保持部２０の角度と複数の測定アンテナ３０の高さが固定された状況において、制御装置５０は、第１信号線６０を介して被測定アンテナ１０に信号を送信するとともに、第５信号線６８を介して受信装置５２に電磁波の受信を指示する。被測定アンテナ１０は、制御装置５０からの信号を受けつけると、電磁波を放射する。複数の測定アンテナ３０は電磁波を受信し、受信した結果を第４信号線６６経由で受信装置５２に出力する。
【００２０】
受信装置５２は、制御装置５０から指示を受けつけた状態において、受信した結果を受けつける。１つの測定アンテナ３０が１つの第４信号線６６に対応する場合、受信装置５２は、受信した結果を受けつけた第４信号線６６をもとに、どの測定アンテナ３０に対応した受信結果であるかを特定可能である。受信装置５２は、受信した結果をもとに受信強度等を測定する。なお、測定には公知の技術が使用されればよい。また、測定は、各測定アンテナ３０においてなされてもよい。受信装置５２は、測定アンテナ３０と測定結果との対応関係を第５信号線６８を介して制御装置５０に出力する。
【００２１】
制御装置５０は、対応関係を受けつける。これは、各測定アンテナ３０に対する測定結果を受けつけることに相当する。なお、制御装置５０は、複数の測定アンテナ３０のそれぞれの高さと保持部２０の角度とを認識しているので、前述の処理は、角度φと各高さｚとの組合せに対する測定結果を取得することに相当する。また、制御装置５０は、角度φと各高さｚとの組合せに対する測定結果を管理する。
【００２２】
これに続いて、制御装置５０は、第３信号線６４を介して、異なった高さｚに関する情報をステッピングモータ４４に送信する。ステッピングモータ４４は、異なった高さｚに関する情報に応じて動作し、移動板４０の高さを合わせる。図２（ｂ）は、次の段階における移動板４０の配置を示す。第１測定アンテナ３０ａから第３測定アンテナ３０ｃと被測定アンテナ１０との相対的な位置関係は、図２（ａ）の場合と比較して異なる。図２（ｃ）−（ｄ）は後述して、図１に戻る。
【００２３】
このように複数の測定アンテナ３０の高さを変えた状況において、制御装置５０と受信装置５２は、前述の処理を繰り返し実行する。それにより、受信装置５２は、高さが変えられた各測定アンテナ３０に対する測定結果を受けつける。その結果、制御装置５０は、既に管理している角度φと高さｚとの組合せとは高さｚが異なった組合せに対する測定結果も管理する。
【００２４】
その後、制御装置５０は、第３信号線６４を介して、複数の測定アンテナ３０の高さｚを順次変えていく、さらに異なった高さｚに関する情報をステッピングモータ４４に順次送信する。ステッピングモータ４４は、さらに異なった高さｚに関する情報に応じて動作し、移動板４０の高さを順次変えていく。図２（ｃ）は、その次の段階における移動板４０の配置を示し、図２（ｄ）は、さらにその次の段階における移動板４０の配置を示す。これらの第１測定アンテナ３０ａから第３測定アンテナ３０ｃと被測定アンテナ１０との相対的な位置関係は、図２（ａ）−（ｂ）の場合と比較しても異なる。図１に戻る。
【００２５】
制御装置５０と受信装置５２は、前述の処理を繰り返し実行する。その結果、制御装置５０は、角度φが「０°」である場合に対して、移動板４０の上下方向の移動の間隔、つまりλ／２間隔の測定結果を管理する。これに続いて、制御装置５０は、角度φを変えながら、同様の処理を繰り返し実行する。角度φが３６０°回転すると、制御装置５０は、被測定アンテナ１０から放射される電磁波に対する円柱形状の表面での測定結果を取得する。
【００２６】
図３（ａ）−（ｃ）は、本発明の変形例に係る測定システム２００の構成を示す。図３（ａ）は、測定システム２００の側面図であり、図３（ｂ）は、測定システム２００の正面図であり、図３（ｃ）は、測定システム２００の斜視図である。これは、図１と同様の構成を有するが、図１とは形状が異なる。なお、制御装置５０、受信装置５２、回転モータ２６、ステッピングモータ４４、第１信号線６０、第２信号線６２、第３信号線６４、第４信号線６６、第５信号線６８の図示は省略される。
【００２７】
ここで、ステッピングモータ４４は、支持部４２の下部に設置される。また、移動板４０を上下させる機構には、前述のごとく、ラックアンドピニオンが使用されてもよく、アクチュエータが使用されてもよい。この移動板４０は箱形形状を有する。移動板４０に備えられた各測定アンテナ３０は、保持部２０の回転軸Ｒの方向に並んで設置されており、それらの間に電波吸収体が配置されてもよい。測定アンテナ３０は、例えば、ホーンアンテナである。支持部４２の下部と保持台２４とは、同一平面であり、保持柱２２と移動板４０はその平面から鉛直に配置される。なお、被測定アンテナ１０から放射された電磁波の各測定アンテナ３０の位置における複素振幅を測定することを目的として、保持柱２２にリファレンス用の測定アンテナ３０が取り付けられてもよい。それの受信結果も受信装置５２に信号線経由で出力される。
【００２８】
本発明の実施例によれば、被測定アンテナが回転軸を中心に回転されるとともに、回転軸の方向に並んで配置された複数の測定アンテナが回転軸の方向に移動可能であるので、円柱形状の表面で電磁波を簡易にかつ高密度に測定できる。また、垂直に配置した複数の測定アンテナを微細に上下動させる機構を持ち、測定アンテナを上下動させながら測定を行うので、移動板上の測定アンテナの配置間隔より細かい間隔で測定結果を得ることができる。また、隣接した２つの測定アンテナ間の距離よりも短い間隔で移動可能であるので、２つの測定アンテナ間の距離よりも短い間隔で測定できる。また、隣接した２つの測定アンテナ間の距離よりも短い間隔で移動可能であるので、隣接した２つの測定アンテナ間の距離を長くできる。また、隣接した２つの測定アンテナ間の距離が長くなるので、隣接した２つの測定アンテナ間のカップリングの影響を低減できる。測定アンテナ間のカップリングの影響が低減されるので、測定精度を向上できる。
【００２９】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３０】
本発明の変形例において、移動板４０には複数の測定アンテナ３０が並んで配置されている。ここで、複数の測定アンテナ３０のそれぞれは同種の偏波特性を有することを前提としている。しかしながらこれに限らず例えば、隣接した２つの測定アンテナ３０は、互いに異なった種類の偏波特性を有していてもよい。具体的には、垂直偏波特性を有した測定アンテナ３０と、水平偏波特性を有した測定アンテナ３０とが交互に配置される。なお、偏波特性には、円偏波特性のような他の偏波特性が含まれてもよい。その際、複数の測定アンテナ３０を備えた移動板４０は、同一の種類の偏波特性を有する２つの測定アンテナ３０間の距離よりも短い間隔で移動可能であればよい。本変形例によれば、垂直偏波成分と水平偏波成分のような複数種類の偏波成分を測定できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  被測定アンテナ、  ２０  保持部、  ２２  保持柱、  ２４  保持台、  ２６  回転モータ、  ３０  測定アンテナ、  ４０  移動板、  ４２  支持部、  ４４  ステッピングモータ、  ５０  制御装置、  ５２  受信装置、  １００  測定装置、  ２００  測定システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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