(57)【要約】【課題】アンテナに接続されたケーブル、基板の線路で生じる位相を測定可能とする位相測定方法を提供すること。【解決手段】位相測定器１０１は、内導体２０１と外導体２０３を絶縁体２０２を介して同軸構造となっており、コネクタＢ１１１を介してパルス送受信機１０５と接続することで、内導体に波長λのパルス信号を印加する。（１）内導体２０１に接続された内導体線２０４と、外導体２０３に接続された外導体線２０６の先端を接続し、パルス送受信機１０５にてパルス信号の反射時間ｔ１を測定する。（２）内導体線２０４と、外導体線２０６の先端を被測定体であるアンテナ部品上の所望の２点に接続し、パルス送受信機１０５にてパルス信号の反射時間ｔ２を測定する。（３）位相ｐをｐ＝ｃ・ｔ／（２λ）（ｃは光速３．０×１０８ｍ／ｓ）から計算することで、被測定体であるアンテナ部品の位相を求める。【選択図】図１
2008058072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内導体と外導体が絶縁体を介して配置された同軸構造部材と、
前記同軸部材の一端で内導体と一端が電気的に接続され他端が開放された第１の導線と、
前記同軸部材の一端で外導体と一端が電気的に接続され他端が開放された第２の導線と、
前記同軸部材の他端で前記内導体と接続されたパルス信号入力端子と、を有する位相測定器を用いたアンテナ部品の位相測定方法であって、
以下の工程（Ａ）から（Ｄ）を含むアンテナ部品の位相測定方法。
（Ａ）第１の導線の開放端と第２の導線の開放端を接続し、前記パルス信号入力端子から波長λのパルス信号を印加してパルス信号の反射時間ｔ１を測定する。
（Ｂ）第１の導線の開放端と第２の導線の開放端のどちらか一方を前記アンテナ部品上の第１の接点に接続し、かつ他方を前記アンテナ部品の第２の接点に接続し、前記パルス信号入力端子から波長λのパルス信号を印加してパルス信号の反射時間ｔ２を測定する。
（Ｃ）（数１）から反射時間ｔ１、ｔ２に対応する位相ｐ１、ｐ２を求める。
【数１】
2008058072.tif 000010
（Ｄ）前記アンテナ部品上の第１と第２の接点間の位相を位相ｐ１とｐ２の差から求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位相測定に関し、特にアンテナに接続されたケーブルおよび基板の線路で生じる位相測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の無線装置には複数のアンテナが搭載されるようになっている。現行の無線装置では各アンテナが単独に動作するシステムであるが、今後、アダプティブアレーやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ)では複数のアンテナが同時に動作するシステムとなる。そのため、アンテナの評価指標はこれまでの振幅特性に加えてアンテナ間の位相差が非常に重要となる。無線装置のアンテナ間の位相測定には次のような課題がある。
【０００３】
無線装置に搭載したアンテナの特性評価を行う場合、アンテナの給電部に同軸ケーブルを接続し、この同軸ケーブルを介してアンテナからの受信信号を無線装置外部の受信機に伝達して性能評価を行っている。同軸ケーブルは無線装置外部の受信機との接続を行うのが目的で接続される。ここで、送信機と接続することで送信系での評価も可能となる。この操作により無線機の試作段階からアンテナの特性評価を行うことができる。これまでは振幅特性のみを評価指標としていたため問題は生じなかったが、位相測定を行うと同軸ケーブルにより生じる位相が測定位相に含まれる。この同軸ケーブルによる位相は、商品としての無線機には生じないものであるため位相の誤差となる。
【０００４】
ケーブル等の電気長測定の一例として、図７に示す同軸構造を持つ長さＬoのケーブル７０１に対する電気長を計測する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記方法では、ケーブルＡの近端Ａａにおいて、ケーブルの内導体と外導体との間に抵抗Ｒ７０４を介して正弦波を出力する発振器７０２を接続する。また、ケーブルＡの遠端Ａｂでは内導体と外導体との間にスイッチ７０３を接続する。ここで、ケーブル７０１のインピーダンスＺは、図７のＥ１、Ｅ２の電位及び抵抗Ｒの値からＥ１とＥ２は位相差を持つが、近似的に（数１）で求められる。
【０００６】
【数１】
2008058072.tif 000003
【０００７】
続いて、ケーブルの遠端Ａｂ開放時と遠端Ａｂ短絡時のインピーダンスＺからケーブルの等価回路のキャパシタンスＣとインダクタンスＬを測定する。
【０００８】
上記操作により、（数２）よりケーブルの長さＬｃ、キャバシタンスＣおよびインダクタンスＬより電気長ｖを求めることができる。
【０００９】
【数２】
2008058072.tif 000004
【特許文献１】特開平６−１６７５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、遠端Ａｂを開放にした状態でのインピーダンス測定を行う必要がある。そのため、アンテナを取り付けたケーブルのように遠端Ａｂを開放に出来ない場合、電気長を求めることは出来ない。
【００１１】
更に、ケーブルの長さＬｃが既知でなければならない。携帯電話用アンテナの評価に使用するケーブル長は試作機ごとに異なり決まっていない上、端末内部の隙間に沿って配線するため長さを求めることが困難である。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アンテナに接続されたケーブル、基板の線路で生じる位相を測定可能とする位相測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題点を解決するために、第1の本発明は、内導体と外導体が絶縁体を介して配置された所定の長さＬの同軸構造部材と、
前記同軸部材の一端で内導体と一端が電気的に接続され他端が開放された第１の導線と、
前記同軸部材の一端で外導体と一端が電気的に接続され他端が開放された第２の導線と、
前記同軸部材の他端で前記内導体と接続されたパルス信号入力端子と、を有する位相測定器を用いたアンテナ部品の位相測定方法であって、
以下の工程（Ａ）から（Ｄ）を含むアンテナ部品の位相測定方法である。
（Ａ）第１の導線の開放端と第２の導線の開放端を接続し、前記パルス信号入力端子から波長λのパルス信号を印加してパルス信号の反射時間ｔ１を測定する。
（Ｂ）第１の導線の開放端と第２の導線の開放端のどちらか一方を前記アンテナ部品上の第１の接点に接続し、かつ他方を前記アンテナ部品の第２の接点に接続し、前記パルス信号入力端子から波長λのパルス信号を印加してパルス信号の反射時間ｔ２を測定する。
（Ｃ）（数３）から反射時間ｔ１、ｔ２に対応する位相ｐ１、ｐ２を求める。
【００１４】
【数３】
2008058072.tif 000005
【００１５】
（Ｄ）前記アンテナ部品の第１と第２の接点間の位相を位相ｐ１とｐ２の差から求める。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のアンテナ部品の位相測定方法によれば、被測定体の電気長を測定することなく、位相測定器の内導体から印加したパルス信号の波長λと、パルス信号の反射時間から位相を求めることができ、携帯電話の筐体内部の配線のように電気長の測定が困難な被測定体についても非破壊で位相を測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態は一例を示したものであり、本発明は各実施形態のみに限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、位相測定器１０１を用いてアンテナ１０２に接続された基板１０３と同軸ケーブル１０４からなるアンテナ部品によって生じる位相、すなわち、基板１０３上に形成されたストリップ線路の線路長と同軸ケーブル１０４によって生じる位相を測定する方法を示す説明図である。また、図２は位相測定器の構造図である。
【００１９】
位相測定器１０１は、内導体２０１と外導体２０３を絶縁体２０２を介して同軸構造にしたもので、内導体２０１と外導体２０３は完全に絶縁されている。
【００２０】
位相測定器１０１の端部ＢにはコネクタＢ１１１が接続されており、このコネクタＢ１１１を介してパルス送受信機１０５と接続される。また、コネクタＢ１１１と外導体２０３は絶縁されており、コネクタＢ１１１を介して内導体２０１とパルス送受信機１０５を接続することで、内導体２０１から波長λのパルス信号を印加することができる。
【００２１】
また、端部Ａからは内導体２０１と電気的に接続された導電性の内導体線２０４と、外導体２０３と電気的に接続された導電性の外導体線２０６が引き出されており、内導体線２０４の先端にはアンテナ１０２の給電位置の基板１０３を挟むことが可能な導電性のクリップ２０５が接続されている。
【００２２】
また、外導体線２０６の先端にはアンテナ１０２に接続された同軸ケーブルの内導体１０４ａとの接続するためのコネクタＡ１１０が接続されている。このコネクタＡ１１０は非金属性のプラスティック等で構成され、外導体線２０６を同軸ケーブルの内導体１０４ａのみで接続させることができる構成となっている。
【００２３】
以下に、図３のフローチャートを用いて被測定体の位相測定方法を説明する。
（１）クリップ２０５と外導体線２０６の先端を接続し、かつ位相測定器１０１をコネクタＢ１１１を介してパルス送受信機１０５、演算器１０６、記録部１０７、比較器１０８、表示器１０９と接続する。パルス送受信機１０５から位相測定器１０１に波長λのパルス信号を印加し、パルス送受信機１０５にてパルス信号の反射時間ｔ1を測定する（Ｓ３０１）。
（２）反射時間ｔ１から演算部１０６で（数４）より位相ｐ１（ｄｅｇ）を計算し、記録部１０７に格納する（Ｓ３０２）。
【００２４】
上記Ｓ３０１とＳ３０２のステップにより、位相測定器１０１により生じる位相ｐ１を測定することができる。
【００２５】
【数４】
2008058072.tif 000006
【００２６】
（３）クリップ２０５とコネクタＡ２０７の間に被測定体を接続する。図１において基板１０３上のストリップ線路と該ストリップ線路に接続された同軸ケーブル１０４が被測定体となる。そしてＳ３０１と同様にパルス送受信機１０５から波長λのパルス信号を印加し、パルス送受信機１０５にてパルス信号の反射時間ｔ２を測定する(ステップＳ３０３)。
（４）演算器１０６で位相ｐ２（ｄｅｇ）を（数５）で算出した後に記録部１０７に格納する(ステップＳ３０４)。
【００２７】
【数５】
2008058072.tif 000007
【００２８】
（５）比較器１０８で位相ｐ１とｐ２の比較を行う(ステップＳ３０５)。
（６）ステップＳ３０５の結果を表示器１０９に表示する(ステップＳ３０６)。
【００２９】
以上の操作により、被測定体の位相を測定することができる。
【００３０】
本実施の形態による位相測定器ならびに位相測定方法を用いることで、被測定体の電気長を測定することなく、位相測定器の内導体から印加したパルス信号の波長λと、パルス信号の反射時間から位相を求めることができ、携帯電話の筐体内部の配線のように電気長の測定が困難な被測定体についても非破壊で位相を測定することが可能になる。
【００３１】
なお、本実施の形態では被測定体として基板の線路や同軸ケーブルを挙げたが、これに限定されるものではなく、整合回路(抵抗、インダクタンス、キャパシタンス)により生じる位相測定を行えることは言うまでもない。
【００３２】
なお、本実施の形態ではコネクタＢ１１１と外導体２０３が絶縁され、コネクタＢ１１１を介して内導体２０１とパルス送受信機１０５を接続し、内導体２０１から波長λのパルス信号を印加する構成としたがこれに限定されるものではない。例えば、コネクタＢ１１１と内導体２０１を絶縁し、かつコネクタＢ１１１と外導体２０３を電気的に接続し、コネクタＢ１１１を介して外導体２０３とパルス送受信機１０５を接続し、外導体２０１から波長λのパルス信号を印加する構成としてもよい。
【００３３】
（実施の形態２）
実施の形態２では、図４を用いて２つのアンテナを備えた無線装置のアンテナ間の位相を測定する方法を説明する。
【００３４】
図４において、無線装置４０１に搭載したアンテナ４０２a、４０２ｂの給電部に同軸ケーブルＡ４０４ａ、同軸ケーブルＢ４０４ｂが接続されている。本実施の形態では、同軸ケーブルＡ４０４ａと同軸ケーブルＢ４０４ｂを介してアンテナ４０２a、４０２ｂの受信信号を無線装置外部の受信機に伝達し、無線装置の性能評価を行うことでアンテナの特性評価を行う方法を説明する。
【００３５】
例えば、無線装置のおけるアンテナ部品の開発段階では、図４のアンテナ４０２ａ、４０２ｂの給電部に同軸ケーブルＡ４０４a、同軸ケーブルＢ４０４ｂを接続し、無線装置外部の送受信機との接続を行うことで、アンテナの性能評価を行っている。
【００３６】
図４において、同軸ケーブルＡ４０４a、同軸ケーブルＢ４０４ｂは無線装置外部の送受信機（図示せず）との接続に用いられる。実施の形態１の方法を用いて位相測定を行う際、同軸ケーブルＡ４０４a、同軸ケーブルＢ４０４ｂや基板４０３ａ上のストリップ線路４０５ａ、基板４０３ｂ上のストリップ線路４０５ｂにより生じる位相が測定位相に含まれる。
【００３７】
上記した同軸ケーブルＡ４０４a、同軸ケーブルＢ４０４ｂによる位相は、商品としての無線機には生じないものであるため位相の誤差となる。
【００３８】
ところで、図４において、基板４０３ａ上のストリップ線路４０５ａ、基板４０３ｂ上のストリップ線路４０５ｂは測定時に追加される場合と、無線装置４０１に最初から搭載されている場合がある。
（ａ）測定時に基板４０３ａ上のストリップ線路４０５ａ、基板４０３ｂ上のストリップ線路４０５ｂが追加される場合、単純にストリップ線路４０５ａ、４０５ｂの線路長で生じる位相成分が付加されることになる。
（ｂ）無線装置に最初から基板４０３ａ上のストリップ線路４０５ａ、基板４０３ｂ上のストリップ線路４０５ｂが搭載されている場合、アンテナ４０２a、４０２ｂと同軸ケーブルＡ、Ｂ４０４ａ、４０４ｂの接続部までに生じる位相成分が付加されることになる。
【００３９】
したがって、アンテナ４０２ａの位相を∠Ａ１、アンテナ４０２ｂの位相を∠Ａ２、基板４０３a上のストリップ線路４０５ａと同軸ケーブルＡ４０４aで生じる位相を∠Ｂ１、基板４０３ｂ上のストリップ線路４０５ｂと同軸ケーブルＢ４０４ｂで生じる位相を∠Ｂ２とすると、アンテナ４０２ａとアンテナ４０２ｂの位相差∠Ａ１２は（数６）で表わされる。
【００４０】
【数６】
2008058072.tif 000008
【００４１】
したがって、∠Ｂ１と∠Ｂ２が求まれば∠Ｂ１２が決まり、アンテナ４０２ａ、４０２ｂのみの位相角∠Ａ１２を求めることができる。すなわち、位相測定器１０１を用いて、∠Ｂ１と∠Ｂ２の位相測定を行えばよい。
【００４２】
以下に、図５に示すフローチャート、図２、図４を用いてアンテナのみの位相角∠Ａ１２を測定する方法を説明する。なお、実施の形態１のＳ３０１（Ｓ５０１と同じ）、Ｓ３０２（Ｓ５０２と同じ）は本実施の形態においても実施する。
（１）クリップ２０５と外導体線２０６の先端を接続し、かつ位相測定器１０１をコネクタＢ１１１を介してパルス送受信機１０５、演算器１０６、メモリ１０７、比較器１０８、表示器１０９と接続する。パルス送受信機１０５から位相測定キット１０１にパルスを印加し、パルスの反射時間ｔ1を測定する（Ｓ５０１）。
（２）反射時間ｔ１から演算部１０６で（数４）より位相ｐ１（ｄｅｇ）を計算し、記録部１０７に格納する（Ｓ５０２）。
【００４３】
上記Ｓ５０１とＳ５０２のステップにより、位相測定器１０１により生じる位相ｐ１を測定することができる。
（３）クリップ２０５をアンテナ４０２ａの給電点に接続し、かつコネクタＡ１１０と同軸ケーブルＡ４０４aを接続し、外導体線２０６と同軸ケーブルＡ４０４aの内導体とを接続する（Ｓ５０３）。
（４）Ｓ５０１と同様にパルス送受信機１０５から波長λのパルス信号を印加し、パルス送受信機１０５にてパルス信号の反射時間ｔ２を測定する(ステップＳ５０４)。
（５）演算器１０６で位相ｐ２（ｄｅｇ）を（数５）で算出した後に記録部１０７に格納する(ステップＳ５０５)。
（６）比較器１０８でＳ５０２で得られた位相ｐ１とＳ５０５で得られた位相ｐ２から位相差∠B１を計算し、記録部１０７に格納する(ステップＳ５０６)。
（７）Ｓ５０６で得られた位相差∠Ｂ１を表示部１０９に表示する(ステップＳ５０７)。
（８）クリップ２０５をアンテナ４０２ｂの給電点に接続し、かつコネクタＡ１１０と同軸ケーブルＢ４０４ｂを接続し、外導体線２０６と同軸ケーブルＢ４０４ｂの内導体とを接続する（Ｓ５０８）。
（９）Ｓ５０１と同様にパルス送受信機１０５から波長λのパルス信号を印加し、パルス送受信機１０５にてパルス信号の反射時間ｔ３を測定する(ステップＳ５０９)。
（１０）演算器１０６で位相ｐ３（ｄｅｇ）を（数７）で算出した後に記録部１０７に格納する(ステップＳ５１０)。
【００４４】
【数７】
2008058072.tif 000009
【００４５】
（１１）比較器１０８でＳ５０２で得られた位相ｐ１とＳ５１０で得られた位相ｐ３から位相差∠B２を計算し、記録部１０７に格納する(ステップＳ５１１)。
（１２）Ｓ５１１で得られた位相差∠Ｂ２を表示部１０９に表示する(ステップＳ５１２)。
（１３）Ｓ５０７で得られた位相∠Ｂ１とS５１１で得られた位相∠Ｂ２の比較により位相∠B１２を計算し、記録部１０７に格納する（ステップＳ５１３）。
（１４）Ｓ５１３で得られた位相差∠Ｂ１２を表示部１０９に表示する(ステップＳ５１４)。
【００４６】
以上の操作により、アンテナ４０２ａ、４０２ｂ間の位相を測定することができる。
【００４７】
本実施の形態による位相測定方法を用いることで、被測定体のケーブルの長さを測定することなく、位相測定器の内導体から印加したパルス信号の波長λと、パルス信号の反射時間から位相を求めることができ、携帯電話の筐体内部の配線のように電気長の測定が困難な被測定体についても非破壊で位相を測定することが可能になる。
【００４８】
なお、本実施の形態ではアンテナ２本の場合について記したが、これに限定されるものではない。アンテナが２本以上であれば同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４９】
なお、本実施の形態ではクリップをアンテナの給電点に接続したが、これに限定されるものではない。クリップの接続する場所は任意であることは言うまでもない。
【００５０】
（実施の形態３）
実施の形態３では、図６を用いてアダプティブアレーやＭＩＭＯを用いた無線装置の効果検証を行う方法を説明する。
【００５１】
アダプティブアレーやＭＩＭＯはＭＭＳＥ(最小二乗誤差法)等により振幅、位相に重み付け制御を行い、通信品質、伝送容量の向上を図るシステムである。
【００５２】
上記アンテナシステムにおいて、位相差∠Ｂ１２の検出が無線装置の動作の安定に不可欠である。
【００５３】
図６では、移相器６０２ａ、６０２ｂを同軸ケーブル６０１ａ、６０１ｂと受信機６０３ａ、６０３ｂの間に接続し、移相器６０２ａで位相∠Ｂ１を、移相器６０２ｂで位相∠Ｂ２をオフセットする構成としている。かかる構成により、アンテナ４０２ａ、４０２ｂ間のみの位相を受信機に入力することができる。なお、図６において図４と機能が同じ部品については図４の符号と共通にした。
【００５４】
実施の形態２で説明したアンテナ間の位相を測定する方法（図５のフローチャート参照）を用いることで∠Ｂ１および∠Ｂ２を測定することができる。
【００５５】
すなわち、移相器６０２ａ、６０２ｂにより、位相∠Ｂ１および∠Ｂ２をそれぞれ所望のオフセット値に設定し、無線装置４０１における本来のアンテナ間の位相差を用いてアダプティブアレーやＭＩＭＯを用いた端末のスループット等の性能評価を行うことができる。
【００５６】
なお、本実施の形態ではアンテナ２本の場合について記したが、これに限定されるものではない。アンテナが２本以上であれば同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５７】
なお、本実施の形態ではクリップをアンテナの給電点に接続したが、これに限定されるものではない。クリップの接続する場所は任意であることは言うまでもない。
【００５８】
なお、この発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、任意の変更および修正が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明にかかるアンテナ部品の位相測定方法は、携帯電話の筐体内部の配線のようにケーブルの長さの測定が困難な被測定体についても非破壊で位相を測定が可能であり、携帯電話の開発に有用である。また、各種ケーブルの電気長や位相の測定にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態１の位相測定器を用いたアンテナ部品の位相測定方法の説明図
【図２】実施の形態１の位相測定器の構造図
【図３】実施の形態１の位相測定方法を示すフローチャート
【図４】実施の形態２のアンテナ間の位相測定方法を示す説明図
【図５】実施の形態２の位相測定方法を示すフローチャート
【図６】実施の形態３のアンテナ間の位相測定方法を示す説明図
【図７】従来のケーブルの電気長測定方法を示す説明図
【符号の説明】
【００６１】
１０１    位相測定器
１０２    アンテナ
１０３    基板
１０３ａ    ストリップ線路
１０４    同軸ケーブル
１０５    パルス送受信機
１０６    演算器
１０７    記憶部
１０８    比較器
１０９    表示部
２０１    内導体
２０２    絶縁体
２０３    外導体
２０４    内導体線
２０６    外導体線
【図１】
2008058072.tif 000011
【図２】
2008058072.tif 000012
【図３】
2008058072.tif 000013
【図４】
2008058072.tif 000014
【図５】
2008058072.tif 000015
【図６】
2008058072.tif 000016
【図７】
2008058072.tif 000017