(57)【要約】【課題】アレーアンテナの入力インピーダンス又は遠方界指向性を測定してその測定値から各アンテナ素子間のアドミタンス値を計算する。【解決手段】アレーアンテナ装置１００の無給電素子Ａｍに接続された各可変リアクタンス素子１２−ｍに所定の基準リアクタンス値と、基準リアクタンス値からの変動値で示された第１と第２の偏移リアクタンス値とを設定し、アレーアンテナ装置１００の複数の入力インピーダンス値を測定する。測定された各入力インピーダンス値に基づいて、各入力インピーダンス値と、第１及び第２の偏移リアクタンス値と、アレーアンテナの各アンテナ素子Ａ０−Ａ６間のアドミタンス値と基準リアクタンス値とを含むように変数変換された複数の変数変換アドミタンス値との関係式を用いて複数の変数変換アドミタンス値を計算する。計算された各変数変換アドミタンス値を逆変数変換して各アンテナ素子Ａ０−Ａ６間のアドミタンス値を計算する。【選択図】図１
2005164567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を送受信するための給電素子と、
上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、
上記各無給電素子にそれぞれ接続された少なくとも１本の可変リアクタンス素子とを備え、
上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定装置であって、
上記各可変リアクタンス素子に対してそれぞれ少なくとも３つの制御電圧を印加するように設定し、上記各可変リアクタンス素子に対する当該制御電圧についてのすべての組み合わせのうちの複数の第１の制御状態において上記アレーアンテナの入力インピーダンスを測定する手段と、
上記測定された入力インピーダンスと、上記各第１の制御状態における各無給電素子からそれぞれ見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値とに基づいて、上記アレーアンテナの給電素子及び少なくとも１本の無給電素子を含む複数のアンテナ素子のうちの各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記各無給電素子からそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの入力インピーダンスとの関係を示す関係式を用いて、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナの電気的特性の測定装置。
【請求項２】
無線信号を送受信するための給電素子と、
上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、
上記各無給電素子にそれぞれ接続された少なくとも１本の可変リアクタンス素子とを備え、
上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定装置であって、
上記各可変リアクタンス素子に対してそれぞれ少なくとも３つの制御電圧を印加するように設定し、上記各可変リアクタンス素子に対する当該制御電圧についてのすべての組み合わせのうちの複数の第２の制御状態において上記アレーアンテナの入力インピーダンス及び遠方界指向特性を測定する手段と、
上記測定された入力インピーダンス及び遠方界指向特性と、上記各第２の制御状態における各無給電素子からそれぞれ見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値とに基づいて、上記アレーアンテナの給電素子及び少なくとも１本の無給電素子を含む複数のアンテナ素子のうちの各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトルと、上記各無給電素子からそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの入力インピーダンス及び遠方界指向特性との関係を示す関係式を用いて、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトルと、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナの電気的特性の測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のアレーアンテナの電気的特性の測定装置において、
１つの無給電素子に接続された可変リアクタンス素子に対して、可変リアクタンス素子のインピーダンス値が未知である制御電圧を印加するように設定し、当該設定したときの第３の制御状態における上記アレーアンテナの入力インピーダンスを測定する手段と、
上記第３の制御状態において測定された入力インピーダンスと、上記計算された上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値とに基づいて、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記各無給電素子のポートからそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの入力インピーダンスとの関係を示す関係式を用いて、上記第３の制御状態における当該可変リアクタンス素子に接続された無給電素子から見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナの電気的特性の測定装置。
【請求項４】
請求項２記載のアレーアンテナの電気的特性の測定装置において、
１つの無給電素子に接続された可変リアクタンス素子に対して、可変リアクタンス素子のインピーダンス値が未知である制御電圧を印加するように設定し、当該設定したときの第４の制御状態における上記アレーアンテナの所定方向の遠方界指向特性を測定する手段と、
上記第４の制御状態において測定された上記アレーアンテナの所定方向の遠方界指向特性と、上記測定された上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトル及び上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値とに基づいて、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトル及び遠方界指向特性と、上記各無給電素子のポートからそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値との関係を示す関係式を用いて、上記第４の制御状態における当該可変リアクタンス素子に接続された無給電素子から見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナの電気的特性の測定装置。
【請求項５】
無線信号を送受信するための給電素子と、
上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、
上記各無給電素子にそれぞれ接続された少なくとも１本の可変リアクタンス素子とを備え、
上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定装置であって、
請求項１又は２記載のアレーアンテナの電気的特性の測定装置を用いて測定された上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、請求項３又は４記載のアレーアンテナの電気的特性の測定装置を用いて測定された上記第３の制御状態又は上記第４の制御状態における当該可変リアクタンス素子に接続された無給電素子から見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値とに基づいて、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記各無給電素子からそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの入力インピーダンスとの関係を示す関係式を用いて、上記各無給電素子にそれぞれ所定の各制御電圧が設定された第５の制御状態における入力インピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナの電気的特性の測定装置。
【請求項６】
無線信号を送受信するための給電素子と、
上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、
上記各無給電素子にそれぞれ接続された少なくとも１本の可変リアクタンス素子とを備え、
上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定装置であって、
請求項２記載のアレーアンテナの電気的特性の測定装置を用いて測定された上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトル及び上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、請求項４記載のアレーアンテナの電気的特性の測定装置を用いて測定された上記第４の制御状態における当該可変リアクタンス素子に接続された無給電素子から見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値とに基づいて、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトルと、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記各無給電素子からそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの遠方界指向特性との関係を示す関係式を用いて、上記各無給電素子にそれぞれ所定の各制御電圧が設定された第６の制御状態におけるアレーアンテナの遠方界指向特性を計算する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナの電気的特性の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子からなり、指向特性が可変であるアレーアンテナの電気的特性を高精度で計算することができるアレーアンテナの電気的特性の測定装置に関し、特に、電子制御導波器アレーアンテナ装置（Electronically Steerable Passive Array Radiator Antenna）の指向特性を変化させることができるアレーアンテナの電気的特性の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の電子制御導波器アレーアンテナ装置は、例えば、特許文献１や、非特許文献１乃至４において提案されている。このアレーアンテナ装置は、無線信号が給電される給電素子と、この給電素子から所定の間隔だけ離れて設けられ、無線信号が給電されない少なくとも１個の無給電素子と、この無給電素子に接続された可変リアクタンス素子とから成るアレーアンテナを備え、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記アレーアンテナの指向性を変化させることができる。この電子制御導波器アレーアンテナ装置においては、可変リアクタンス素子として安価な可変容量ダイオードを使用でき、また１つの給電系で構成できるため、小型、軽量、低コストの適応型アンテナが実現可能である。また、可変容量ダイオードを逆バイアス電圧で用いるので低消費電力であり、空間ビームを形成するため、回路の損失がなく高いダイナミックレンジが得られる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４４３１号公報。
【非特許文献１】大平孝ほか，「アンテナの指向性を電子的に制御する：高周波ハードウェア設計の観点から見たアダプティブアレー」，電子情報通信学会論文誌，電子情報通信学会発行，８３，１２，ｐｐ．９２０−９２６，２０００年１２月。
【非特許文献２】大平孝，「エスパアンテナの等価ウェイトベクトルとアレーファクタ表現」，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２０００−４４，ＳＡＴ２０００−４１，ＭＷ２０００−４４，ｐｐ．７−１２，２０００年７月。
【非特許文献３】飯草恭一ほか，「エスパアンテナの有限地板を考慮した等価ステアリングベクトルと等価ウェイトベクトル」，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００３−１３，ｐｐ．７３−８０，２００３年４月。
【非特許文献４】飯草恭一ほか，「エスパアンテナの構造パラメータを遠方界より計算する方法」，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００３−３５，ｐｐ．５３−６０，２００３年５月。
【非特許文献５】大平孝ほか，「エスパアンテナのビーム形成とリアクタンスドメイン信号処理の基本的定式化」，電子情報通信学会研究技術報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００３−１１２，ｐｐ．９９−１０４，２００３年８月。
【非特許文献６】飯草恭一ほか，「遠方界測定によるエスパアンテナの等価ステアリングベクトルモデルパラメータ抽出とバラクタ制御特性校正」，電子情報通信学会研究技術報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００３−４０，ｐｐ．１１１−１１６，２００３年８月。
【非特許文献７】韓青ほか，「極近傍界測定によるエスパアンテナの等価ウェイトベクトルモデルパラメータ抽出とバラクタ制御特性校正」，電子情報通信学会研究技術報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００３−１１３，ｐｐ．１０５−１１０，２００３年７月。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載されたように、電子制御導波器アレーアンテナ装置は、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を制御することによって指向性を変化させることが可能なアンテナである。指向性や入力インピーダンス等のアンテナ特性はモーメント法やＩＣＴ（Improved Circuit Theory）法により計算できるが、リアクタンス値が変わる度に計算をやり直す必要がある。しかし、リアクタンス値とは独立にアンテナ構造で決まる構造パラメータが存在するので、それを一度求めておけば、リアクタンス値のみを変化量として指向性や入力インピーダンス等を簡単に計算することができる。このような計算法の基になる数学モデルか幾つか提案されている（非特許文献２及び３を参照）。すべてのリアクタンス値の組み合わせのもとでアンテナ特性を正確に計算するには、アンテナの構造特性をすべて考慮できる数学モデルが必要である。等価ステアリングベクトルモデルは、素子ポート間のアドミタンス値（あるいはインピーダンス値）と等価ステアリングベクトルを構造パラメータとし、有限面積の接地導体等の影響を考慮できる正確な数学モデルである（非特許文献３を参照）。構造パラメータはモーメント法などの解析法によって計算することができる。しかし、電子制御導波器アレーアンテナ装置は可変リアクタンス素子を装荷するための回路基板を有し、その回路基板やレドーム等のアンテナ筐体を精度良く寸法取りして考慮することは難しい。従って、寸法取り等の煩雑な作業が不要であり、かつ対象のアンテナを１度測定するだけで任意のリアクタンス値セットが設定されたときのアンテナ測定を計算可能な、アンテナの構造パラメータの測定方法及び測定装置を提供することが望ましい。
【０００５】
また、電子制御導波器アレーアンテナ装置では、各アンテナ素子に可変リアクタンス素子が装荷されるため、素子ばらつきや取り付けばらつきによりアンテナの対称性が電気的に崩れ、個体差も生じる。従って、上記のばらつきを考慮して実装状態の可変リアクタンス素子の制御特性を測定できる、アンテナの構造パラメータの測定方法及び測定装置を提供することが望ましい。
【０００６】
さらに、非特許文献４では、７素子の電子制御導波器アレーアンテナ装置の機械的対称性を利用して、構造パラメータを１２個の測定データから計算する方法を提案したが、実測値に等しい指向性を計算できるまでに至っていない。アンテナでは電気的対称性が崩れているためと考えられる。従って、アンテナの電気的対称性を仮定しない、構造パラメータの測定方法及び測定装置を提供することが望ましい。さらに、上記構造パラメータに基づいて計算される当該アレーアンテナ装置の入力インピーダンスや遠方界指向性の計算値をより正確にすることが望ましい。
【０００７】
本発明の第１の目的は以上の問題点を解決し、電子制御導波器アレーアンテナ装置中の各アンテナ素子間のアドミタンス値からなるアドミタンス行列や、アレーアンテナ装置の電界指向性を表すための等価ステアリングベクトルを含むアレーアンテナ装置の構造パラメータを簡単かつ正確に計算することができる、アレーアンテナの電気的特性の測定装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、電子制御導波器アレーアンテナ装置の各無給電素子に装荷された可変リアクタンス素子のインピーダンス値を測定できる、アレーアンテナの電気的特性の測定装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の第３の目的はさらに、以上測定されたアレーアンテナ装置の構造パラメータに基づいて、当該アレーアンテナ装置の入力インピーダンス及び／又は電界指向性を計算することができる、アレーアンテナの電気的特性の測定装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の第４の目的はさらに、以上測定されたアレーアンテナ装置の構造パラメータに基づいて、当該アレーアンテナ装置の入力インピーダンス及び／又は電界指向性をさらに簡単に計算することができる、アレーアンテナの電気的特性の測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の第１の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置は、無線信号を送受信するための給電素子と、
上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、
上記各無給電素子にそれぞれ接続された少なくとも１本の可変リアクタンス素子とを備え、
上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定装置であって、
上記各可変リアクタンス素子に対してそれぞれ少なくとも３つの制御電圧を印加するように設定し、上記各可変リアクタンス素子に対する当該制御電圧についてのすべての組み合わせのうちの複数の第１の制御状態において上記アレーアンテナの入力インピーダンスを測定する手段と、
上記測定された入力インピーダンスと、上記各第１の制御状態における各無給電素子からそれぞれ見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値とに基づいて、上記アレーアンテナの給電素子及び少なくとも１本の無給電素子を含む複数のアンテナ素子のうちの各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記各無給電素子からそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの入力インピーダンスとの関係を示す関係式を用いて、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本願の第２の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置は、無線信号を送受信するための給電素子と、
上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、
上記各無給電素子にそれぞれ接続された少なくとも１本の可変リアクタンス素子とを備え、
上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定装置であって、
上記各可変リアクタンス素子に対してそれぞれ少なくとも３つの制御電圧を印加するように設定し、上記各可変リアクタンス素子に対する当該制御電圧についてのすべての組み合わせのうちの複数の第２の制御状態において上記アレーアンテナの入力インピーダンス及び遠方界指向特性を測定する手段と、
上記測定された入力インピーダンス及び遠方界指向特性と、上記各第２の制御状態における各無給電素子からそれぞれ見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値とに基づいて、上記アレーアンテナの給電素子及び少なくとも１本の無給電素子を含む複数のアンテナ素子のうちの各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトルと、上記各無給電素子からそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの入力インピーダンス及び遠方界指向特性との関係を示す関係式を用いて、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトルと、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本願の第３の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置は、第１又は第２の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置において、
１つの無給電素子に接続された可変リアクタンス素子に対して、可変リアクタンス素子のインピーダンス値が未知である制御電圧を印加するように設定し、当該設定したときの第３の制御状態における上記アレーアンテナの入力インピーダンスを測定する手段と、
上記第３の制御状態において測定された入力インピーダンスと、上記計算された上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値とに基づいて、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記各無給電素子のポートからそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの入力インピーダンスとの関係を示す関係式を用いて、上記第３の制御状態における当該可変リアクタンス素子に接続された無給電素子から見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
またさらに、本願の第４の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置は、第２の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置において、
１つの無給電素子に接続された可変リアクタンス素子に対して、可変リアクタンス素子のインピーダンス値が未知である制御電圧を印加するように設定し、当該設定したときの第４の制御状態における上記アレーアンテナの所定方向の遠方界指向特性を測定する手段と、
上記第４の制御状態において測定された上記アレーアンテナの所定方向の遠方界指向特性と、上記測定された上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトル及び上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値とに基づいて、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトル及び遠方界指向特性と、上記各無給電素子のポートからそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値との関係を示す関係式を用いて、上記第４の制御状態における当該可変リアクタンス素子に接続された無給電素子から見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本願の第５の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置は、無線信号を送受信するための給電素子と、
上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、
上記各無給電素子にそれぞれ接続された少なくとも１本の可変リアクタンス素子とを備え、
上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定装置であって、
第１又は第２の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置を用いて測定された上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、第３又は第４の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置を用いて測定された上記第３の制御状態又は上記第４の制御状態における当該可変リアクタンス素子に接続された無給電素子から見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値とに基づいて、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記各無給電素子からそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの入力インピーダンスとの関係を示す関係式を用いて、上記各無給電素子にそれぞれ所定の各制御電圧が設定された第５の制御状態における入力インピーダンス値を計算する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
またさらに、本願の第６の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置は、無線信号を送受信するための給電素子と、
上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、
上記各無給電素子にそれぞれ接続された少なくとも１本の可変リアクタンス素子とを備え、
上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定装置であって、
第２の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置を用いて測定された上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトル及び上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、第４の発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置を用いて測定された上記第４の制御状態における当該可変リアクタンス素子に接続された無給電素子から見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値とに基づいて、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトルと、上記各アンテナ素子間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、上記各無給電素子からそれぞれ見た各可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、上記アレーアンテナの遠方界指向特性との関係を示す関係式を用いて、上記各無給電素子にそれぞれ所定の各制御電圧が設定された第６の制御状態におけるアレーアンテナの遠方界指向特性を計算する手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置によれば、アレーアンテナの入力インピーダンスを測定することによって、当該アレーアンテナの各アンテナ素子間のアドミタンス値を高精度で計算することができる。
【００１８】
また、本発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置によれば、アレーアンテナの電界を測定することによって、当該アレーアンテナの等価ステアリングベクトルを高精度で計算することができる。
【００１９】
本発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置によれば、アレーアンテナの入力インピーダンスを測定することによって、当該アレーアンテナの各アンテナ素子間のアドミタンス値を高精度でかつより簡単に計算することができる。
【００２０】
また、本発明に係るアレーアンテナの電気的特性の測定装置によれば、アレーアンテナの電界を測定することによって、当該アレーアンテナの等価ステアリングベクトルを高精度でかつより簡単に計算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係る第１の実施形態である電子制御導波器アレーアンテナ装置であるアレーアンテナ装置１００を備えたアレーアンテナの制御装置の構成を示すブロック図である。この実施形態のアレーアンテナの制御装置は、図１に示すように、１つの給電素子Ａ０と、可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６がそれぞれ装荷された６個の無給電素子Ａ１乃至Ａ６と、接地導体１１とを備えてなるアレーアンテナ装置１００と、適応制御型コントローラ２０とを備えて構成される。
【００２３】
本発明に係る第１の実施形態の第１の実施例であるアレーアンテナの電気的特性の測定方法によれば、図１１の測定計算システムを用いてアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンスを測定することによって、当該アレーアンテナ装置１００の給電素子Ａ０及び無給電素子Ａ１乃至Ａ６を含む各アンテナ素子間のアドミタンス値を高精度で計算する。また、本発明に係る第１の実施形態の第２の実施例であるアレーアンテナの電気的特性の測定方法によれば、図１６の測定計算システムを用いてアレーアンテナ装置１００の遠方界の指向性（電界）を測定することによって、アレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子Ａ０乃至Ａ６の指向特性を表す展開関数を要素とする等価ステアリングベクトルを高精度で計算する。
【００２４】
ここで、適応制御型コントローラ２０は、例えばコンピュータなどのディジタル計算機で構成され、受信時において、復調器４による無線通信を開始する前に、相手先の送信機から送信される無線信号に含まれる学習シーケンス信号を上記アレーアンテナ装置１００の給電素子Ａ０により受信したときの受信信号ｙ（ｔ）と、上記学習シーケンス信号と同一の信号パターンを有して学習シーケンス信号発生器２１で発生された学習シーケンス信号ｒ（ｔ）とに基づいて、例えば最急勾配法による適応制御処理を実行する。この適応制御処理では、上記アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための、各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に印加されるバイアス電圧値を探索する。制御電圧コントローラ３０は、例えばコンピュータなどのディジタル計算機で構成され、適応制御型コントローラ２０からの制御信号に基づき、制御電圧テーブルメモリ３１を参照して、探索されたバイアス電圧値に対応する直流の制御電圧信号を各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に出力して設定する。以上の説明においては最急勾配法を用いているが、これに限らず他の適応制御方法を用いてもよい。
【００２５】
図１において、アレーアンテナ装置１００は、接地導体１１上に設けられた７本のアンテナ素子、すなわち給電素子Ａ０及び無給電素子Ａ１乃至Ａ６から構成され、給電素子Ａ０は、半径ｒの円周上に設けられた６本の無給電素子Ａ１乃至Ａ６によって囲まれるように配置されている。好ましくは、各無給電素子Ａ１乃至Ａ６は上記半径ｒの円周上に互いに等間隔（すなわち、給電素子Ａ０を中心として互いに等角度で離間して）を保って設けられる。各給電素子Ａ０及び無給電素子Ａ１乃至Ａ６は、例えば、所望波の波長λに対して約λ／４の長さのモノポール素子になるように構成され、また、上記半径ｒはλ／４になるように構成される。また、各アンテナ素子の直径は０．０２λである。給電素子Ａ０の給電点は、同軸ケーブル５及びサーキュレータ６を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）１に接続され、また、無給電素子Ａ１乃至Ａ６はそれぞれ可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に接続され、これら可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６は、制御電圧コントローラ３０からの制御電圧信号に応答してそのリアクタンス値を変化させる。
【００２６】
図２は、アレーアンテナ装置１００の縦断面図である。給電素子Ａ０は接地導体１１と電気的に絶縁され、各無給電素子Ａ１乃至Ａ６は、可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６を介して、接地導体１１に対して高周波的に接地される。可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６の動作を説明すると、例えば給電素子Ａ０と無給電素子Ａ１乃至Ａ６の長手方向の長さが実質的に同一であるとき、例えば、可変リアクタンス素子１２−１がインダクタンス性（Ｌ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１２−１は延長コイルとなり、無給電素子Ａ１乃至Ａ６の電気長が給電素子Ａ０に比較して長くなり、反射器として働く。一方、例えば、可変リアクタンス素子１２−１がキャパシタンス性（Ｃ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１２−１は短縮コンデンサとなり、無給電素子Ａ１の電気長が給電素子Ａ０に比較して短くなり、導波器として働く。また、他の可変リアクタンス素子１２−２乃至１２−６に接続された無給電素子Ａ２乃至Ａ６についても同様に動作する。
【００２７】
従って、図１のアレーアンテナ装置１００において、各無給電素子Ａ１乃至Ａ６に接続された可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に印加するバイアス電圧値を変化させて、その接合容量値であるリアクタンス値を変化させることにより、アレーアンテナ装置１００の平面指向特性を変化させることができる。
【００２８】
アレーアンテナ１００で受信される無線信号を送信する送信局は、学習シーケンス信号発生器２１で発生される所定の学習シーケンス信号と同一の信号パターンを有する学習シーケンス信号を含む所定のシンボルレートのディジタルデータ信号に従って、無線周波数の搬送波信号を、例えばＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどのディジタル変調法を用いて変調し、当該変調信号を電力増幅して受信局のアレーアンテナ装置１００に向けて送信する。本実施形態においては、データ通信を行う前に、送信局から受信局に向けて学習シーケンス信号を含む無線信号が送信され、受信局では、適応制御型コントローラ２０による適応制御処理が実行される。
【００２９】
アレーアンテナ装置１００は送信局からの無線信号を受信し、上記受信された信号は、給電用同軸ケーブル５及びサーキュレータ６を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）１に入力されて増幅され、次いで、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）２は増幅された信号を所定の中間周波数の信号（ＩＦ信号）に低域変換する。さらに、Ａ／Ｄ変換器３は低域変換されたアナログ信号をディジタル信号にＡ／Ｄ変換し、そのディジタル信号を適応制御型コントローラ２０及び復調器４に出力する。次いで、適応制御型コントローラ２０は、入力される受信信号ｙ（ｔ）と学習シーケンス信号ｒ（ｔ）とに基づいて、各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を、順次所定の差分幅だけ摂動させ、各リアクタンス値に対して所定の評価関数値（例えば、受信信号の電力）を計算し、上記計算された評価関数値に基づいて、最急勾配法を用いて、当該評価関数値が最大となるように、各リアクタンス値を反復して計算することにより、当該アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定するように制御する。これにより、当該評価関数値が最大となるように、上記アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のバイアス電圧値を探索し、探索された各バイアス電圧値を有する制御電圧信号を各可変リアクタンス素子に出力して設定する。
【００３０】
また、無線送信機７は入力される送信ベースバンド信号に基づいて無線搬送波を所定の変調方式で変調し、変調された無線搬送波である無線信号をサーキュレータ６、給電用同軸ケーブル５を介してアレーアンテナ装置１００の給電素子Ａ０に出力され、これにより当該アレーアンテナ装置１００から無線信号が放射される。
【００３１】
以下、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータを測定して計算する方法について説明する。
【００３２】
最初に、アレーアンテナ装置１００の等価ステアリングベクトルモデルについて概説し、この等価ステアリングベクトルモデルに基づいて、当該アレーアンテナ装置１００の構造パラメータを導入する。図３は、本実施形態のアレーアンテナ装置の電気的特性の測定及び計算方法と、従来の電流測定プローブ３００を用いた極近傍界測定法との比較を示す概略図である。電子制御導波器アレーアンテナ装置であるアレーアンテナ装置１００では、無給電素子Ａｍ（ｍ＝１，２，…，６）に装荷される可変リアクタンス素子１２−ｍのリアクタンス値Ｘｍを、直流のバイアス電圧（以下、制御電圧という。）ＶＤＣｍで制御することにより、アンテナの指向性（すなわち、遠方界の電界）Ｅ（θ，φ）を変化させる。ゆえに、各アンテナ素子Ａ０乃至Ａ６に流れる電流は、直接に制御できない未知数である。
【００３３】
図３では、等価ステアリングベクトルモデルで表したパラメータの関係を示している。図示されたポート電流ｉｍは、アレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子上において給電用同軸ケーブル５や可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６等の回路素子が接続される端子対（すなわちポート）における電流値である。リアクタンス値Ｘｍとポート電流ｉｍの関係は、ポート間インピーダンス値Ｚｍｎと給電回路のインピーダンス値Ｚｓにより決まる。ポート電流ｉｍと指向性（すなわち、遠方界の電界）Ｅ（θ，φ）との関係は、後に詳しく記す等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（θ，φ）により決まる。インピーダンス値Ｚｍｎ及びＺｓと、等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（θ，φ）とは、リアクタンス値Ｘｍに依存しない構造パラメータである。また、各可変リアクタンス素子１２−ｍのリアクタンス値Ｘｍの制御電圧値ＶＤＣｍに対する依存性は、その可変リアクタンス素子１２−ｍの特性により決まる。これらの固有パラメータを測定により求めることが本実施形態の目的である。
【００３４】
従来の測定法として、ポート電流ｉｍを直接測定することにより、インピーダンス値Ｚｍｎと可変リアクタンス値Ｘｍを求めることができる。しかしながら、この従来の測定法では電流測定プローブ３００が必要である。本実施形態では、図１１及び図１６のネットワークアナライザ４０による入力インピーダンス値Ｚｉｎの測定と、遠方界指向性測定を実行する図１６の測定計算システム等のパターン測定装置による指向性（すなわち遠方界の電界）Ｅ（θ，φ）の測定から、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータを計算する方法を提案する。ただし、各可変リアクタンス素子１２−ｍに関して、２つの制御電圧値がそれぞれ入力されたときにおける各リアクタンス値の、所定の基準リアクタンス値に対する相対的な値は既知であるとする。
【００３５】
図４は、図３に示された本実施形態のアレーアンテナ装置の電気的特性の測定及び計算方法と、従来の極近傍界測定法（すなわち電流測定法）とを比較した表である。本実施形態の入力インピーダンス値を測定データとする測定及び計算方法では、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータとして、アレーアンテナ装置１００のインピーダンス行列［Ｚｍｎ］（又はインピーダンス行列［Ｚｍｎ］の逆行列であるアドミタンス行列［Ｙｍｎ］）を計算できる。また、本実施形態の遠方界データを測定データとする測定及び計算方法では、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータとして、アレーアンテナ装置１００の等価ステアリングベクトル［ｕｍｉ（φ）］を計算できる。
【００３６】
次いで、アレーアンテナ装置１００のポートを仮想的に短絡するための変数変換を導入する。詳細後述するように、本実施形態では、指向性（すなわち、遠方界の電界）を表す関数Ｅ（θ，φ）を、アンテナ構造に固有の展開関数で展開した表現形式を用いる。この表現形式では、指向性は、各アンテナ素子Ａｍ（ｍ＝１，２，…，６）上のポート電流ｉｍ又はポート電圧ｖｍを展開係数とする複数の展開関数を線形結合した関数として表現される。展開係数としてポート電流やポート電圧を用いることができる。ポート電流ｉｍを係数とする展開関数ｕｍｉ（θ，φ）（ｍ＝１，２，…，６）は、各ポートのみに１Ａの電流を流し他のポートを開放した場合の指向性関数である。一方、ポート電圧ｖｍを係数とする展開関数ｕｍｖ（θ，φ）は、各ポートのみに１Ｖの電圧をかけ他のポートを短絡した場合の指向性関数である。ポート電流ｉｍを展開係数とするとき、ポート電流ｉｍがウェイトの働きをするので、展開関数ｕｍｉ（θ，φ）は形式的にステアリングベクトルの要素と見ることもできる（ゆえに、本願明細書では、複数の展開関数にてなるベクトル［ｕｍｉ（θ，φ）］を等価ステアリングベクトルという。）。
【００３７】
ここで、非特許文献３等に開示された従来の等価ウェイトベクトルモデルでは、アンテナ素子上の点をポートとするが、各ポートは、アレーアンテナ装置１００中の各アンテナ素子Ａｍに対して固定されていれば、アンテナ素子以外の部分にあってもよい。以下に、図５乃至図８を参照して、ポート位置の任意性と可変リアクタンス素子制御特性について説明する。
【００３８】
図５は、図１のアレーアンテナ装置１００の無給電素子Ａｍにおけるポート位置ｐ１を示す概略図である。等価ウェイトベクトルモデルの一般的なポート位置ｐ２は、無給電素子Ａｍ上で、接地導体１１に近い側の端部に設けられる。等価ステアリングベクトルモデルの一般的なポート位置ｐ３は、可変リアクタンス素子１２−ｍと同じ位置に設けられるが、本実施形態の等価ステアリングべクトルモデルにおいて、ポートの位置は任意である。図５において、可変リアクタンス素子１２−ｍと無給電素子Ａｍの間に接続線路（例えば分布定数線路Ｌ１）が存在する場合、ポート位置ｐ１をその線路上のどこに設定しても良い。ただし、ポート位置ｐ１は固定して考える必要がある。ポート位置ｐ１を変化させることにより、可変リアクタンス素子１２−ｍ側のインピーダンスがずれるだけでなく、接続線路が分布定数線路Ｌ１の場合、ポートから可変リアクタンス素子１２−ｍを見たインピーダンス値の、可変なリアクタンス値に対する依存性も変化するためである。その様子を図６乃至図８に示す。図６乃至図８はそれぞれ、図５のポート位置ｐ１とｐ３の間の距離δ＝λ／１０のときと、δ＝λ／２０のときと、δ＝０のときのリアクタンス値対インピーダンス値特性を示すグラフである。
【００３９】
従って、通常のアレーアンテナの場合は、各アンテナ素子の給電コネクタ部をポートとすれば、開放や短絡を実現することができるので、等価ステアリングベクトルを直接測定することができる。しかし、電子制御導波器アレーアンテナ装置であるアレーアンテナ装置１００では、無給電素子Ａ１乃至Ａ６に可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６が装荷されているため、ポートを開放あるいは短絡にすることができない。そこで、適当なリアクタンス値セットの指向性から、等価ステアリングベクトルを計算により求める必要がある。ポートの短絡を仮想的に実現して計算を簡単にするために、変数変換を導入する。この変数変換は、図３の破線で囲った部分で示された変換を行う。この方法については非特許文献４に記述しているが（等価ステアリングベクトルの要素ｕａｉｍとｕａｖｍの定義は本願明細書とは逆である）、以降の計算の基本となるので以下に整理して記す。
【００４０】
この変数変換では、前提条件として、各可変リアクタンス素子１２−ｍ毎に、２つのリアクタンス変動値を既知であるとする。詳細後述するアレーアンテナの構造パラメータの測定計算処理において、各可変リアクタンス素子１２−ｍを制御するために３つの制御電圧値を用い、これら３つの制御電圧値のうち、１つの電圧における可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値（以下、可変リアクタンス素子自身の素子のインピーダンス値を素子インピーダンス値という。）を基準値として、残りの２つの制御電圧における可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値をそれぞれ基準値からの変動値として表し、この２つの変動値が、各可変リアクタンス素子１２−ｍに対してそれぞれ既知であるとする。
【００４１】
ただし、計算では、各無給電素子Ａｍに装荷された可変リアクタンス素子１２−ｍをはずして直接測定できないので、同型の可変リアクタンス素子１２−ｍを測定した値を用いる。よって、この値を用いた場合には、すべての可変リアクタンス素子１２−ｍに関して共通の値を用いる。
【００４２】
可変リアクタンス素子１２−ｍの取り付けばらつきがある場合、それは基準値のばらつきとして表れるが、可変リアクタンス素子１２−ｍの素子性能にばらつきがなければ、可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値の変動値は均一と考えられる。すなわち、変動値が既知とする仮定は、素子インピーダンス値そのものを既知とする仮定より、制限が弱く、可変リアクタンス素子１２−ｍの取り付けばらつきに対して自由度を残している。
【００４３】
以下の説明では、簡単化のために、可変リアクタンス素子の素子インピーダンス値として、そのリアクタンス値のみを考慮する。
【００４４】
給電素子Ａ０に接続されたコネクタ部を給電素子のポートと考え、無給電素子Ａ１乃至Ａ６に装荷される可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に近接した各接続点を無給電素子Ａ１乃至Ａ６の各ポートと考える（図５を参照）。さらに、無給電素子Ａｍの個数をＭ個（ｍ＝１，２，…，Ｍ）に一般化して、各アンテナ素子を示す番号をｍやｎ、ｋで表す。給電素子Ａｍを示す番号をｍ＝ｎ＝ｋ＝０とする。アンテナ素子Ａｍのポートに流れる電流ｉｍは、アレーアンテナ装置のポート間のインピーダンス値Ｚｍｎを要素とするインピーダンス行列［Ｚｍｎ］と、可変なリアクタンス値Ｘｍとを用いて数１のように表される。
【００４５】
【数１】
2005164567.tif 000003
【００４６】
ここで、リアクタンス行列［Ｘｍｎ］は数２の対角行列であり、ベクトル［ｖｓｎ］はＭ＋１個の要素を持つ数３のベクトルである。
【００４７】
【数２】
2005164567.tif 000004
【数３】
2005164567.tif 000005
【００４８】
ここで、ｖｓは給電回路の開放電圧である。数１において、アンテナ部のインピーダンス行列［Ｚｍｎ］と回路部のリアクタンス行列［Ｘｍｎ］は対当であることが分かる。そこで、次式のような変数変換を導入することにより、変数変換された変数変換リアクタンス値Ｘａｍ及び変数変換された変数変換インピーダンス値Ｚａｍを定義する。なお、当該変数変換の逆処理を逆変数変換という。
【００４９】
【数４】
2005164567.tif 000006
【数５】
2005164567.tif 000007
【００５０】
本願明細書では、Ｘｍ（０）を基準リアクタンス値という。基準リアクタンス値Ｘｍ（０）は、リアクタンスが変化可能な範囲内（最小値Ｘｍ（ｍｉｎ）と最大値Ｘｍ（ｍａｘ）を有する）の任意の値であり、その値自体は未知でも構わない。
【００５１】
【数６】
2005164567.tif 000008
【００５２】
本実施形態に係るアレーアンテナ装置１００の電気的特性の測定及び計算方法では、各可変リアクタンス素子１２−ｍ毎に、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）とは異なる第１及び第２のリアクタンス値Ｘｍ（a），Ｘｍ（b）を、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）からの変動値として用いる。本願明細書ではまた、Ｘａｍを偏移リアクタンス値といい、これは、リアクタンス値Ｘｍが、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）からの偏移（変動）で表されたことを意味する。従って、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）は偏移リアクタンス値の表現では０になり、リアクタンス値Ｘｍ（a），Ｘｍ（b）は偏移リアクタンス値の表現ではそれぞれＸａｍ（ａ），Ｘａｍ（ｂ）（第１及び第２の偏移リアクタンス値ともいう。）になる。また、同様に、Ｚａｍを変数変換インピーダンス値という。
【００５３】
数４及び数５の変数変換より、数１は数７乃至数９のように変形できる。ここで、行列［Ｘａｍｎ］は、偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）を、数２の右辺のリアクタンス値Ｘｍに代入することによって得られる偏移リアクタンス行列であり、行列［Ｚａｍｎ］は、対角要素Ｚ１１，Ｚ２２，…，ＺＭＭのみが数５の変数変換インピーダンス値Ｚａｍｍに置換されたインピーダンス行列［Ｚｍｎ］に等しい変数変換インピーダンス行列である。
【００５４】
【数７】
2005164567.tif 000009
【数８】
2005164567.tif 000010
【数９】
2005164567.tif 000011
【００５５】
電圧ベクトル［ｖａｎ］は、偏移リアクタンス値Ｘａｍの関数であり、その要素ｖａｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）を本願明細書では偏移電圧値という。
【００５６】
図９は、アレーアンテナ装置１００の無給電素子Ａｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）におけるポート部の集中定数回路モデルと、電圧ｖａｍの仮想的なポートｐ４とを示す概略図である。上記の変数変換を行っても、ポート電流ｉｍは影響を受けないので、変数変換はポート位置ｐ１の変更を意味するのではない。しかしながら、図９のように、ポートの部分を仮想的に集中定数回路で表す（電流値は場所によらず一定とする。）場合、偏移電圧値ｖａｍは、可変リアクタンス素子１２−ｍを、基準リアクタンス値ｊＸｍ（０）に対応する部分１２−ｍ１と、偏移リアクタンス値ｊＸａｍに対応する部分１２−ｍ２とに分割した点ｐ４における電圧値と見ることができる。すなわち、偏移電圧値ｖａｍや偏移リアクタンス値Ｘａｍのような変数変化されたパラメータ表現は、このポート電圧を展開係数としたものといえる。
【００５７】
数７乃至数９より、変数変換されたポート電圧ｖａｎはポート電流ｉｍの関数であり未知数であるが、偏移リアクタンス値Ｘａｍ＝０とできるので、そのポート電流値ｉｍによらず変数変換されたポート電圧値ｖａｎ＝０（すなわちポートが短絡した状態）にできる。ゆえに、無給電素子Ａｍの偏移リアクタンス値Ｘａｍのみ有限の値を持ち、他のすべての偏移リアクタンス値がＸａｎ＝０（ｎ≠ｍ）の場合のポート電流ｉｍ（ｐ）は、数７のｍ＋１列目の関係より次式で表される。
【００５８】
【数１０】
2005164567.tif 000012
【００５９】
ここで、変数変換されたアドミタンス値（以下、変数変換アドミタンス値という。）Ｙａ０ｍは、変数変換インピーダンス行列［Ｚａｍｎ］の逆行列である変数変換アドミタンス行列［Ｙａｍｎ］の要素である。
【００６０】
【数１１】
2005164567.tif 000013
【００６１】
また、無給電素子Ａｍ及びＡｎ（ｎ≠ｍ）の可変リアクタンス素子１２−ｍ，１２−ｎのみに有限の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｑ）とＸａｎ（ｑ）を与えた場合のポート電流ｉｍ（ｑ）は、数７のｍ＋１列目とｎ＋１列目の関係より次式で表される。
【００６２】
【数１２】
2005164567.tif 000014
【数１３】
2005164567.tif 000015
【００６３】
無給電素子Ａｋ（ｋ≠ｍ，ｋ≠ｎ）上の電流も有限の値を有するが、可変リアクタンス素子１２−ｋの偏移リアクタンス値Ｘａｋが０であるために、偏移電圧値ｖａｋは０となる。よって、数８の右辺の変数変換された電圧ベクトル［ｖａｎ］は、数１２の電流ｉｍ（ｑ）やｉｎ（ｑ）のみにより与えることができるので、左辺の電流ベクトル［ｉｍ］は解ける。
【００６４】
次いで、本発明の実施形態に係るアレーアンテナの電気的特性の測定及び計算方法の第１の実施例である、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値を測定することによる当該アレーアンテナ装置１００の構造パラメータの計算について説明する。この実施例では、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンスを測定することによって、当該アレーアンテナ装置１００のアドミタンス行列を計算する。
【００６５】
アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値は、給電素子Ａ０の給電ポートであるコネクタ部にネットワークアナライザ４０（図１１又は図１６を参照）を接続することにより測定できる。この状態の電流等の変数を、ポートに送受信機を接続した状態と区別するため、「’」をつけて表示する。入力インピーダンス値Ｚｉｎは給電素子Ａ０のポート電流ｉ０’と次式の関係を有する。
【００６６】
【数１４】
2005164567.tif 000016
【００６７】
ここで、ｖｓ’及びＺｓ’は、それぞれネットワークアナライザ４０の内部電圧と回路インピーダンスである。アレーアンテナ装置１００の給電素子Ａ０の給電ポートに接続する装置の電圧ｖｓ’によって、ポート電流ｉ０’は変化するが、それらの比は変らない。ポート電流ｉ０’は数７の１列目の関係から次式で表される。
【００６８】
【数１５】
2005164567.tif 000017
【００６９】
すべての可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）の偏移リアクタンス値Ｘａｍを０とした場合の入力インピーダンスをＺｉｎ（０）と表すと、数１４及び数１５より、次式の変数変換アドミタンス値Ｙａ００が計算される。
【００７０】
【数１６】
2005164567.tif 000018
【００７１】
可変リアクタンス素子１２−ｍの偏移リアクタンス値のみ第１の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）と設定し、他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値を０と設定した場合に測定された入力インピーダンス値をＺｉｎｍ（ａ）とし、さらに、可変リアクタンス素子１２−ｍの偏移リアクタンス値のみ第２の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）と設定し、他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値を０と設定した場合に測定された入力インピーダンス値をＺｉｎｍ（ｂ）とすると、数１０、数１４及び数１５より、次式の変数変換アドミタンス値Ｙａｍｍ及びＹａ０ｍが計算される。
【００７２】
【数１７】
2005164567.tif 000019
【数１８】
2005164567.tif 000020
【００７３】
可変リアクタンス素子１２−ｍ及び１２−ｎ（ｎ≠ｍ）のみにそれぞれ第１の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）、Ｘａｍ（ａ）の偏移リアクタンス値を与え、他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値を０とした場合に測定された入力インピーダンスをＺｉｎｍｎ（ａ）とすると、数１２、数１４及び数１５より、次式の変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎが計算される。
【００７４】
【数１９】
2005164567.tif 000021
ここで、
【数２０】
2005164567.tif 000022
【数２１】
2005164567.tif 000023
【数２２】
2005164567.tif 000024
【数２３】
2005164567.tif 000025
【００７５】
変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎをすべて計算するために必要な入力インピーダンス値測定項目を模式的に図１０の表の左側の欄に示すように分類する。分類（０）の測定では、数１６の計算に必要な測定値を取得し、同様に、分類（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）の測定ではそれぞれ、数１７乃至数１９の計算に必要な測定値を取得する。計算されるべき（測定して計算されるべき）変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎは（Ｍ＋１）（Ｍ＋２）／２個存在し、必要な測定回数も１＋Ｍ＋Ｍ＋Ｍ（Ｍ−１）／２＝（Ｍ＋１）（Ｍ＋２）／２回である。
【００７６】
なお、測定して計算される変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎは、数１６乃至数２３中のインピーダンス値Ｚｓ’に依存するが、アドミタンス値Ｙｍｎは給電側の特性とは独立であるためインピーダンス値Ｚｓ’には依存しない。測定に用いるネットワークアナライザ４０（図１１を参照）の入力インピーダンスは５０Ωと考えられるので、計算にはこの値を用いる。
【００７７】
以上説明したように、本実施例に係るアレーアンテナの電気的特性の測定及び計算方法によれば、次のステップでアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値を高精度で測定して計算できる。
（１−１）すべての可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）の偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）を測定し、数１６より変数変換アドミタンス値Ｙａ００を計算する。（１回の測定）
（１−２）各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−Ｍに関して、可変リアクタンス素子１２−ｍのみに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（a）とＸａｍ（b）を与え残りの可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときのそれぞれの入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ａ），Ｚｉｎｍ（ｂ）を測定し、数１７より変数変換アドミタンス値Ｙａｍｍを計算し、数１８より変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍを計算する。（Ｍ回＋Ｍ回の測定）
（１−３）可変リアクタンス素子１２−ｍ及び１２−ｎ（ｎ≠ｍ）の偏移リアクタンス値をそれぞれＸａｍ（ａ），Ｘａｍ（ａ）とし、残りの偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの入力インピーダンス値Ｚｉｎｍｎ（ａ）を測定し、数１９乃至数２３より変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎを計算する。（Ｍ（Ｍ−１）／２回の測定）
（１−４）変数変換されていない（すなわち基準リアクタンス値Ｘｍ（０）に対する相対的な値ではない）アドミタンス行列あるいはインピーダンス行列を計算するためには、先の可変リアクタンス素子のインピーダンスの基準値である、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）を用いて数４、数５、数１１及び数２４より計算する。
【００７８】
なお、変数変換された（すなわち基準リアクタンス値Ｘｍ（０）に対する相対的な値として表された）パラメータからアンテナ特性は計算できるので、変数変換されていないパラメータを計算する必要は必ずしも無い。すなわち、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）は未知数でもアンテナ特性は計算できる。
【００７９】
ここで、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータの測定及び計算における、リアクタンス値の任意性について述べる。各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）について、偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とＸａｍ（ｂ）の２つの値は既知である必要がある。これらは基準リアクタンス値Ｘｍ（０）からの相対的なリアクタンス値であるので、接続部の影響により集中定数的なインピーダンスにより、実際のリアクタンス値Ｘｍ（０）が入力する値からずれていても、変数変換インピーダンス値Ｚａｍｎ（ａ）や変数変換リアクタンス値Ｚａｍ（ｂ）は変化しない。この場合、数４及び数５より、このずれは放射部の特性である変数変換インピーダンス値Ｚａｍｎに含まれることになる。すなわち、各可変リアクタンス素子１２−ｍの可変範囲のずれにばらつきがある場合、そのずれは変数変換インピーダンス値Ｚａｍｎの非対称性として反映される。ただし、ポートと可変リアクタンス素子１２−ｍ間に配線が存在する場合、分布定数的な影響を受け、定義するポート位置により偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とＸａｍ（ｂ）も変化する（図５乃至図８を参照）。
【００８０】
従って、所定の制御電圧ＶＤＣｍにおいて、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）からのリアクタンス変動値として単体の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）が得られているためには、ポート位置ｐ１は可変リアクタンス素子１２−ｍに近接していなければならない。逆に可変リアクタンス素子１２−ｍ単体のリアクタンス変動値が偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）から少しずれている場合には、計算に偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）を用いる時点で変動値が偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）となるような点をポートに選んでいることになる。すなわち、ポート位置ｐ１の自由度は、リアクタンス変動値が実際に偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）となる点をポートにすることに使われる。
【００８１】
本実施形態では、ポート位置の変化による偏移リアクタンス値の変動を避けるために、ポートを可変リアクタンス素子１２−ｍに近接させて設ける。
【００８２】
一方、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）は、測定値から導出された構造パラメータである変数変換インピーダンス値Ｚａｍｎから、数５に従ってインピーダンス値Ｚｍｎを計算する時に必要である。しかし、数５によって（すなわち変数変換されていない）インピーダンス値Ｚｍｎや、数４によってリアクタンス値Ｘｍが分からなくても、変数変換インピーダンス値Ｚａｍｎと偏移リアクタンス値Ｘａｍにより、数７を用いて正しくポート電流ｉｍを計算でき、さらにアンテナ特性を計算できる。すなわち、アレーアンテナ装置１００に関する基準リアクタンス値Ｘｍ（０）は任意（未知）で良い。基準リアクタンス値Ｘｍ（０）を各無給電素子の自己入力インピーダンス値Ｚｍｍの一部と見なしても、可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）のリアクタンス値Ｘｍの一部と見なしても、数７からわかるように、アンテナ特性に影響が無いためである。
【００８３】
一方、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）を用いて、（変数変換されていない）インピーダンス値Ｚｍｎが計算されると、さらに、次式を用いて、アドミタンス値Ｙｍｎ（すなわち、アドミタンス行列［Ｙｍｎ］の要素）を計算できる。
【００８４】
【数２４】
2005164567.tif 000026
【００８５】
次に、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値を測定することによる、当該アレーアンテナ装置１００の可変リアクタンス素子１２−ｍの制御特性の測定方法について説明する。
【００８６】
１つの可変リアクタンス素子１２−ｍの可変リアクタンス値の制御電圧のみを変化させたときの入力インピーダンス値を測定することにより、装荷された可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍを計算する。装荷された可変リアクタンス素子１２−ｍは実際にはリアクタンス値Ｘｍの成分の他に抵抗成分Ｒｍを持つので、これも合わせて測定して計算される。これにより、装荷された可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍが、制御パラメータ（ここでは制御電圧）に対してどのような依存性を有するかが分かる。
【００８７】
変数変換アドミタンス行列の各要素Ｙａｍｎ（ｎ，ｍ＝１，２，…，Ｍ）が決まると、可変リアクタンス素子１２−ｍ以外の偏移リアクタンス値Ｘａｎ（ｎ≠ｍ）を０とした場合の入力インピーダンスの測定値Ｚｉｎｍ（ｐ）から、可変リアクタンス素子１２−ｍのポートから見た変数変換された素子インピーダンス値（以下、変数変換素子インピーダンス値という。）Ｒａｍ＋ｊＸａｍを次式により計算することができる。
【００８８】
【数２５】
2005164567.tif 000027
【００８９】
制御電圧を変えながら入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ｐ）を測定することにより、可変リアクタンス素子１２−ｍの変数変換素子インピーダンス値（Ｚａｍ＝）Ｒａｍ＋ｊＸａｍの制御電圧依存性を測定することができる。
【００９０】
さらに、次式の可変リアクタンス素子１２−ｍのインピーダンス値の実数部（すなわち抵抗成分）Ｒｍに関する変数変換を用いると、得られた可変リアクタンス素子１２−ｍの変数変換素子インピーダンス値（Ｚａｍ＝）Ｒａｍ＋ｊＸａｍから、変数変換されていない素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍを計算することができる。
【００９１】
【数２６】
2005164567.tif 000028
【００９２】
ここで、Ｒｍ（０）は、数４と同様に設定される可変リアクタンス素子１２−ｍの基準抵抗値である。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態のアレーアンテナの電気的特性の測定及び計算方法によれば、以下の手順により、可変リアクタンス素子１２−ｍの制御電圧対素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍ特性を高精度で測定できる。
（２−１）無給電素子Ａｍに装荷されている可変リアクタンス素子１２−ｍの制御特性を調べるためには、その制御パラメータ（制御電圧）を与え、残りの可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの、入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ｐ）を測定し、上記で計算した変数変換アドミタンス値を用いて、数２５より、可変リアクタンス素子の変数変換素子インピーダンス値Ｒａｍ＋ｊＸａｍを求める。
（２−２）可変リアクタンス素子１２−ｍの制御パラメータ（制御電圧ＶＤＣｍ）を変化させ、変化させる毎に入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ｐ）を測定し、可変リアクタンス素子の変数変換素子インピーダンス値Ｒａｍ＋ｊＸａｍの制御特性を求める。
（２−３）基準抵抗値Ｒｍ（０）及び基準リアクタンス値Ｘｍ（０）を用いて、数４及び数２６より、求められた制御特性を、変数変換されていない素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍで表された制御特性に変換する。
それによって、アレーアンテナ装置１００中の可変リアクタンス素子１２−ｍの制御電圧対素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍ特性を測定できる。
【００９４】
次に、上記のごとく測定して計算されたアレーアンテナ装置１００の構造パラメータに基づいた、当該アレーアンテナ装置のリアクタンス値対入力インピーダンス値特性の計算について説明する。
【００９５】
アレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子Ａ０乃至Ａ６間のインピーダンス行列［Ｚｍｎ］を上述の方法で測定及び計算し、任意の制御電圧が印加されたときの各可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋jＸｍを、上述の方法にしたがい測定して計算する。その素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋jＸｍのときのアンテナ特性を以下のステップの計算によって求める。
【００９６】
（３−１）可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値における抵抗成分を考慮するため、数１及び数２のリアクタンス値ｊＸｍの代わりに複素数の素子インピーダンス値Ｒｍ＋ｊＸｍを代入した数２７及び数２８と、数３とを用いて、ポート電流ｉｍを計算する。
【００９７】
【数２７】
2005164567.tif 000029
【数２８】
2005164567.tif 000030
【００９８】
（３−２）数１４のプライム「’」を除いた次式の電流ｉ０に、ステップ（３−１）で求めた値を代入して入力インピーダンス値Ｚｉｎを計算する。なお、ポートに図１１のネットワークアナライザ４０が接続された場合を「’」を付けて表記した。
【００９９】
【数２９】
2005164567.tif 000031
【０１００】
なお、数３のｖｓは給電部の開放電圧であるが、任意の値を用いても計算結果は同じである。また、本実施形態では、ポート電流ｉｍを計算するために、数２７及び数２８により、可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍ（すなわち、実数部と虚数部の両方を含む。）を用いたが、数１及び数２によって可変リアクタンス素子１２−ｍのリアクタンス値Ｘｍを用いてポート電流ｉｍを計算してもよい。
【０１０１】
さらに、数４及び数５の変数変換に代わって、可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値の実数部と虚数部の両方（すなわち、抵抗値Ｒｍとリアクタンス値Ｘｍ）を考慮した次式の変数変換を実行してもよい。
【０１０２】
【数３０】
2005164567.tif 000032
【数３１】
2005164567.tif 000033
【数３２】
2005164567.tif 000034
【０１０３】
このような変数変換を実行した後で、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンスを測定することによって当該アレーアンテナ装置１００の構造パラメータを計算することは、上記で説明した方法と同様に可能である。
【０１０４】
次いで、本発明の第１の実施形態に係るアレーアンテナの電気的特性の測定及び計算方法の第２の実施例である、アレーアンテナ装置１００の遠方界指向性を測定することによる当該アレーアンテナ装置１００の構造パラメータの計算について説明する。
【０１０５】
等価ステアリングベクトルモデルによると、アレーアンテナ装置１００の方位角をφとして、仰角（すなわち鉛直方向からの傾き角）をθとするとき、遠方における電界Ｅ（θ，φ）は次式で表される（非特許文献３を参照）。
【０１０６】
【数３３】
2005164567.tif 000035
【０１０７】
ここで、偏移電圧ベクトル［ｖａｍ］や変数変換アドミタンス行列［Ｙａｍｎ］を用いた表現では、数３３は次式のように表される。
【０１０８】
【数３４】
2005164567.tif 000036
【数３５】
2005164567.tif 000037
【０１０９】
非特許文献４では、展開関数を要素とするベクトル（すなわち、等価ステアリングベクトル）［ｕａｍｖ（θ，φ）］を、［ｕａｍｉ（θ，φ）］と表した。本願明細書では、以下、仰角θの表記を省略し、断りのない限り仰角θ＝９０度である。また、方位角φは、アレーアンテナ装置１００の給電素子Ａ０に対して無給電素子Ａ１が位置する方向を０度とする。
【０１１０】
すべての可変リアクタンス素子１２−ｍの偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）を０とした場合の指向性をＥ（０）（φ）＝Ｅ（０）（θ，φ）とすると、数３４より次式が得られる。
【０１１１】
【数３６】
2005164567.tif 000038
【０１１２】
可変リアクタンス素子１２−ｍの偏移リアクタンス値のみＸａｍ（ａ）として他の可変リアクタンス素子１２−ｎ（ｎ≠ｍ）の偏移リアクタンス値を０とした場合のアレーアンテナ装置１００の指向性（すなわち遠方界の電界）をＥｍ（ａ）（φ）＝Ｅｍ（ａ）（θ，φ）とし、可変リアクタンス素子１２−ｍの偏移リアクタンス値のみＸａｍ（ｂ）として他の可変リアクタンス素子１２−ｎ（ｎ≠ｍ）の偏移リアクタンス値を０とした場合の方位角φ＝φ０方向の電界をＥｍ（ｂ）（φ０）＝Ｅｍ（ｂ）（θ，φ０）とすると、数１０と数３４の関係より、次式の変数変換アドミタンス値Ｙａｍｍと途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍが計算される。
【０１１３】
【数３７】
2005164567.tif 000039
【数３８】
2005164567.tif 000040
【０１１４】
数３８より、ある仰角面内（θ＝θ０）の変数変換等価ステアリングベクトルの各要素ｕａｍｖ（θ０，φ）（ｍ＝１，２，…，Ｍ）はその面内の指向性Ｅ（θ０，φ）から計算可能であり、他の仰角面内の指向性とは独立に決定されることが分かる。
【０１１５】
可変リアクタンス素子１２−ｍと可変リアクタンス素子１２−ｎ（ｎ≠ｍ）のみに有限の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とＸａｎ（ａ）をそれぞれ与えた場合の方位角φ＝φ０方向の指向性をＥｍｎ（ａ）（φ０）＝Ｅｍｎ（ａ）（θ，φ０）とすると、数１２と数３４より、次式の変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎが計算される。
【０１１６】
【数３９】
2005164567.tif 000041
ここで、
【数４０】
2005164567.tif 000042
【数４１】
2005164567.tif 000043
【数４２】
2005164567.tif 000044
【数４３】
2005164567.tif 000045
【０１１７】
途中計算値Ｑ３及びＱ４（数２２及び数２３を参照）は、数３７を用いて計算される。
【０１１８】
入力インピーダンス値を測定してアレーアンテナ装置１００の構造パラメータを計算した前述の実施例と同様に、偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とＸａｍ（ｂ）は既知とする必要がある。対応する測定項目を模式的に図１０の表の右の欄に示すように分類する。分類（０）の測定では、数３６の計算に必要な測定値を取得し、同様に、分類（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）の測定ではそれぞれ、数３８と、数３７と、数３９乃至数４３の計算に必要な測定値を取得する。遠方界指向性の測定回数は入力インピーダンス値を測定する場合に等しく、（Ｍ＋１）（Ｍ＋２）／２回である。
【０１１９】
数３８の途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍは、アドミタンス値を繰り込んだ等価ステアリングベクトルとみなすことができる。ここで、途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍから、変数変換等価ステアリングベクトルの要素ｕａｍｖ（φ）を導出する方法について説明する。
【０１２０】
数３８は変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍと変数変換等価ステアリングベクトルの要素ｕａｍｖ（φ）との積を与え、アンテナの指向性はこの積から計算することができる。すなわち、等価ステアリングベクトルの要素ｕａｍｖ（φ）に変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍを繰り込んで考えることができる。しかし、各々の値を決める式が無い。また、数３６乃至数４３には変数変換アドミタンス値Ｙａ００を決める式が無い。数４及び数５を用いて、変数変換されていないパラメータを計算するために、変数変換アドミタンス値Ｙａ００、Ｙａ０ｍが必要である。変数変換アドミタンス値Ｙａ００は、すべての偏移リアクタンス値Ｘａｍを０にした場合の入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）を測定し数１６により求めることができる。また、変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍは、Ｍ個の可変リアクタンス素子１２−ｍに関して、各可変リアクタンス素子１２−ｍに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）を与えて他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値を０にした場合の入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ａ）を測定し、数３７から計算できる変数変換アドミタンス値Ｙａｍｍを数１８に代入して計算できる。すなわち、入力インピーダンス値測定に関する分類（０）と分類（ｉ）の測定項目を追加すれば良い。それによって、次の除算を行って、等価ステアリングベクトルの要素ｕａｍｖ（φ）を計算できる。
【０１２１】
【数４４】
2005164567.tif 000046
【０１２２】
次いで、送受信機回路インピーダンス値Ｚｓを計算する方法を説明する。変数変換アドミタンス値Ｙａ００、Ｙａ０ｍを計算するためには、数１６及び数１８のインピーダンス値Ｚｓ’を送受信機部のインピーダンス値Ｚｓに変えた次式を用いる。
【０１２３】
【数４５】
2005164567.tif 000047
【数４６】
2005164567.tif 000048
【０１２４】
インピーダンス値Ｚｓは、数３７により変数変換アドミタンス値Ｙａｋｋが与えられるので決まる。インピーダンス値Ｚｓを算出するために、可変リアクタンス素子１２−ｋのみに偏移リアクタンス値Ｘａｋ（ｂ）を与えて他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値を０にした場合の入力インピーダンス値測定をさらに１回実行する。その測定された入力インピーダンス値をＺｉｎｋ（ｐ）として、インピーダンス値Ｚｓを次式により計算する。
【０１２５】
【数４７】
2005164567.tif 000049
ここで、
【数４８】
2005164567.tif 000050
【数４９】
2005164567.tif 000051
【０１２６】
以上説明したように、本実施形態に係るアレーアンテナの電気的特性の測定及び計算方法によれば、アレーアンテナ装置１００の遠方界の電界を測定することによって、当該アレーアンテナ装置１００の等価ステアリングベクトルを計算できる。等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（θ，φ）を計算するためには、遠方界指向性の測定をＭ＋２個追加する。
【０１２７】
以上説明したように、本実施形態の測定及び計算方法によれば、以下のステップでアレーアンテナ装置１００の構造パラメータを測定して計算することができる。
（４−１）各可変リアクタンス素子１２−ｍのすべてに上記基準リアクタンス値が設定されたときのアレーアンテナ装置１００の遠方界の電界Ｅ（０）（θ，φ）を測定する。
（４−２）各可変リアクタンス素子１２−ｍの１つに第１の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）を設定して他の可変リアクタンス素子に基準リアクタンス値を設定したときと、第１の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）を設定する可変リアクタンス素子を順次に変化させたときのアレーアンテナ装置１００の遠方界の電界Ｅｍ（ａ）（θ，φ）をそれぞれ測定する。
（４−３）各可変リアクタンス素子１２−ｍの１つに第２の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）を設定して他の可変リアクタンス素子に基準リアクタンス値を設定したときと、第２の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）を設定する可変リアクタンス素子を順次に変化させたときのアレーアンテナ装置１００の所定の方位角φ０における遠方界の電界Ｅｍ（ｂ）（θ，φ０）をそれぞれ測定する。
（４−４）各可変リアクタンス素子１２−ｍのうちの２つに第１の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）を設定して他の可変リアクタンス素子に基準リアクタンス値を設定したときと、第１の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）を設定する２つの可変リアクタンス素子１２−ｍ，１２−ｎ（ｎ≠ｍ）を、各可変リアクタンス素子のすべての組み合わせを含むように順次に変化させたときのアレーアンテナ装置１００の所定の方位角φ０における遠方界の電界Ｅｍｎ（ａ）（θ，φ０）を測定する。
（４−５）各可変リアクタンス素子１２−ｍのすべてに上記基準リアクタンス値が設定されたときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）を測定する。
（４−６）各可変リアクタンス素子１２−ｍの１つに第１の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）を設定して他の可変リアクタンス素子に基準リアクタンス値を設定したときと、上記第１の偏移リアクタンス値を設定する可変リアクタンス素子を順次に変化させたときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ａ）をそれぞれ測定する。
（４−７）各可変リアクタンス素子１２−ｍの１つに第２の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）を設定して他の可変リアクタンス素子に基準リアクタンス値を設定したときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｋ（ｂ）を測定する。
（４−８）測定された各遠方界の電界Ｅ（０）（θ，φ）、Ｅｍ（ａ）（θ，φ）、Ｅｍ（ｂ）（θ，φ０）及びＥｍｎ（ａ）（θ，φ０）と、上記測定された各入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）、Ｚｉｎｍ（ａ）及びＺｉｎｋ（ｂ）とに基づいて、上記遠方界の電界と、上記入力インピーダンス値と、上記第１及び第２の偏移リアクタンス値と、アレーアンテナ装置１００の給電素子Ａ０と各無給電素子Ａ１乃至Ａ６を含む各アンテナ素子間のアドミタンス値との関係式（すなわち、数３７、数３９乃至数４３、数４７乃至数４９、数１６及び数１８）を用いて、偏移リアクタンス値に関連付けられたアレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子間のアドミタンス値である変数変換アドミタンス値を計算する。
（４−９）各測定された各遠方界の電界Ｅ（０）（θ，φ）及びＥｍ（ａ）（θ，φ）と、上記計算された変数変換アドミタンス値とに基づいて、上記遠方界の電界と、上記第１の偏移リアクタンス値と、上記変数変換アドミタンス値と、アレーアンテナ装置１００の上記各アンテナ素子の指向特性関数との関係式（すなわち、数３６、数３８及び数４４）を用いて、偏移リアクタンス値に関連付けられたアレーアンテナ装置１００の上記各アンテナ素子の指向特性関数を要素とする等価ステアリングベクトルを計算する。
（４−１０）変数変化されていない等価ステアリングベクトルを計算するときには、計算された偏移リアクタンス値に関連付けられたアレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子Ａ０乃至Ａ６の指向特性関数を要素とする等価ステアリングベクトルと、上記計算された変数変換アドミタンス値とに基づいて、上記変数変換アドミタンス値と等価ステアリングベクトルとの関係式（数３５）を用いて、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトルを計算する。
【０１２８】
また、本実施形態の測定及び計算方法によれば、変形例として、以下のステップでアレーアンテナ装置１００の構造パラメータを測定して計算することもできる。
（４−１’）すべての偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの指向性Ｅ（０）（φ）を測定し、数３６より等価ステアリングベクトルの要素ｕａ０（φ）を計算する。（１回の測定）
（４−２’）可変リアクタンス素子１２−ｍのみに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）を与え、残りの偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの遠方界指向性Ｅｍ（ａ）（φ）を測定し、この測定を、各可変リアクタンス素子１２−ｍに関して繰り返す（Ｍ回の測定）。
（４−３’）１つの可変リアクタンス素子１２−ｋのみに関して、可変リアクタンス素子１２−ｋのみに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）を与え、残りの偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの、特定の方位角φ０における遠方界の電界Ｅｋ（ｂ）（φ０）を測定する。（１回の測定）
（４−４’）数３７においてｍ＝ｋとした式にステップ（４−２’）及び（４−３’）の測定値を代入して、変数変換アドミタンス値Ｙａｋｋを計算する。
（４−５’）上記で測定した入力インピーダンス値Ｚｉｎｋ（０），Ｚｉｎｋ（ａ），Ｚｉｎｋ（ｂ）と、ステップ（４−４’）で求めた変数変換アドミタンス値Ｙａｋｋを用いて、数４７より、送受信機部のインピーダンス値Ｚｓを計算する。
（４−６’）上記の入力インピーダンス値測定の測定値を用い、数１６乃至数２３のインピーダンス値Ｚｓ’の代わりにステップ（４−５’）で求めたインピーダンス値Ｚｓを代入して、変数変換アドミタンス値Ｙａ００，Ｙａｍｍ，Ｙａ０ｍ，Ｙａｍｎを計算する。ｍ＝ｋに関する変数変換アドミタンス値Ｙａｋｋはステップ（４−４’）で求めているので、計算は不要である。
（４−７’）ステップ（４−２’）の測定値である電界Ｅｍ（ａ）（φ）を用いて、数３８より、途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍを計算する。
（４−８’）ステップ（４−６’）で求めた変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍより、ステップ（４−７）の途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍより、変数変換等価ステアリングベクトルの要素ｕａｍｖ（φ）を計算する。
（４−９’）変数変換されていない等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（φ）を計算するには、変数変換等価ステアリングベクトルの要素ｕａｍｖ（φ）から数３５により計算する。
【０１２９】
次に、アレーアンテナ装置１００の遠方界指向性を測定することによる、当該アレーアンテナ装置１００の可変リアクタンス素子１２−ｍの制御特性の測定方法について説明する。
【０１３０】
１つの可変リアクタンス素子１２−ｍの可変リアクタンス値の制御電圧のみを変化させたときのある方向の遠方界の電界より、装荷された可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍを測定する。（装荷された可変リアクタンス素子１２−ｍは実際にはリアクタンス値Ｘｍの成分の他に抵抗成分Ｒｍを持つので合わせて測定される。）これにより、装荷された可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍが、制御電圧に対してどのような依存性を有するかが分かる。
【０１３１】
アレーアンテナ装置１００の変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎがすべて計算されれば、１つの可変リアクタンス素子１２−ｍのリアクタンス値を制御したときの指向性Ｅｍ（ｐ）（φ０）の測定から可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）の変数変換素子インピーダンス値Ｒａｍ＋ｊＸａｍを次式で計算することができる。
【０１３２】
【数５０】
2005164567.tif 000052
【０１３３】
制御電圧を変えながら遠方界の電界Ｅｍ（ｐ）（φ）を測定することにより、可変リアクタンス素子の変数変換素子インピーダンス値の制御電圧依存性を測定することができる。さらに、数４及び数２６を用いて、変数変換素子インピーダンス値Ｚａｍで表された数５０の制御電圧依存性から、変数変換されていない素子インピーダンス値Ｚｍで表された制御電圧依存性を計算することができる。
【０１３４】
以上説明したように、可変リアクタンス素子の制御電圧対素子インピーダンス値（又は素子リアクタンス値）特性の測定方法によれば、以下の手順で当該特性を測定できる。
（５−１）無給電素子Ａｍに装荷されている可変リアクタンス素子１２−ｍの制御特性を調べるためには、その制御パラメータ（制御電圧）を与え、残りの可変リアクタンス素子のリアクタンス値Ｘａｎ（ｎ≠ｍ）を０としたときの、特定の方位角φ０における遠方界の電界Ｅｍ（ｐ）（φ０）を測定し、上記で求めた変数変換アドミタンス値を用いて、数５０より、可変リアクタンス素子の変数変換素子インピーダンス値Ｒａｍ＋ｊＸａｍを求める。
（５−２）可変リアクタンス素子１２−ｍの制御パラメータ（制御電圧）を変えながら遠方界の電界Ｅｍ（ｐ）（φ０）を測定し、可変リアクタンス素子の変数変換素子インピーダンス値Ｒａｍ＋ｊＸａｍの制御特性を求める。
（５−３）基準リアクタンス値Ｘｍ（０）を用いて、数４及び数２６より、変数変換されていない素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍに変換する。
それによって、アレーアンテナ装置１００中の可変リアクタンス素子１２−ｍの制御電圧対素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋ｊＸｍ特性を高精度で測定できる。
【０１３５】
次に、以上測定して計算されたアレーアンテナ装置１００の構造パラメータに基づいた、当該アレーアンテナ装置のリアクタンス値対遠方界指向性の計算について説明する。
【０１３６】
予め、アレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子Ａ０乃至Ａ６間のインピーダンス値Ｚｍｎと、アレーアンテナ装置１００の等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（θ，φ）とを、上述のように求める。さらに、任意の制御電圧が印加されたときの各可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋jＸｍを、上述の方法にしたがい測定して計算する。その素子インピーダンス値（Ｚｍ＝）Ｒｍ＋jＸｍのときのアンテナ特性を以下のステップの計算によって求める。
（６−１）可変リアクタンス素子１２−ｍの抵抗成分を考慮するため、数３、数２７及び数２８を用いて、ポート電流ｉｍを計算する。
（６−２）数３３の電流ｉｍにステップ（６−１）で求めた値を代入して指向性Ｅ（θ，φ）を計算する。
遠方界指向性測定を用いた構造パラメータの計算において、等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（θ，φ）は、数３の電圧ｖｓとの積の形で計算できる（ｖｓ＝１とする）ので、上述の指向性の計算結果は、電圧ｖｓの値に依存しない。
【０１３７】
以上説明した第１の実施例と第２の実施例に係るアレーアンテナの電気的特性の測定及び計算方法において、測定方法が含む自由度といくつかの変形例について説明する。
【０１３８】
図１０の各測定分類（０），（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）において、入力インピーダンス値と遠方界指向性の測定項目は交換可能である。また、図１０のすべての入力インピーダンス値測定を（Ｍ＋１）（Ｍ＋２）／２回だけ実行し、分類（０）と分類（ｉ）の指向性測定Ｍ＋１回と、インピーダンス値Ｚｓを求めるための分類（ｉｉ）の測定を１回だけ実行することにより、すべての構造パラメータ｛Ｙａｍｎ，ｕａｍ，ｕａ０，Ｚｓ｝を計算できる。構造パラメータの個数も測定回数と同じ（Ｍ＋２）（Ｍ＋３）／２個である。分類（ｉｉ）の遠方界指向性測定を行う素子に関しては、変数変換アドミタンス値Ｙａｋｋは数３７より計算し、その値を用いて数４７よりインピーダンス値Ｚｓを計算する。本実施形態の変形例では、この測定項目の組み合わせを用いる。７素子の電子制御導波器アレーアンテナ装置は可変リアクタンス素子の個数Ｍ＝６なので３６回の測定を行うことになる。
【０１３９】
測定項目の交換が可能なのは、数１５と、数３４及び数３５とが同じ形をしているためである。指向性（すなわち遠方界の電界）Ｅ（φ）は角度依存性を有するが、ある方位角φ０の電界Ｅ（φ０）に固定して考えた場合、この電界Ｅ（φ０）と入力インピーダンス値Ｚｉｎは、偏移リアクタンス値Ｘａｍに対して同じ依存性を示す。従って、これら２つの値を測定しても、偏移リアクタンス値Ｘａｍに関する情報は２倍に増えない。増えるようであれば、測定を行う偏移リアクタンス値Ｘａｍの数を増やすことにより、すべての偏移リアクタンス値Ｘａｍを容易に解くことができる。これができないため、本実施形態の測定及び計算方法では偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とＸａｍ（ｂ）とは既知とする。一方、従来の各アンテナ素子上の電流を測定する方法では、例えばＭ＋１個の素子数と同じ個数の電流値が測定できるので、リアクタンス値を変えて幾つかの測定を行うことにより、すべてのリアクタンス値Ｘｍを未知数として解くことができる（図４の表を参照）。
【０１４０】
入力インピーダンス値測定と、特定方向の遠方界指向性測定との交換に関して幾つかの組み合わせがあるが、ここに２つの例を示す。第１の例として、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値による変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎを計算するためのステップ（１−３）を、次の指向性測定処理で代用する。
（１−３’）可変リアクタンス素子１２−ｍ及び１２−ｎ（ｎ≠ｍ）の偏移リアクタンス値をそれぞれＸａｍ（ａ），Ｘａｎ（ａ）とし、残りの偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの、特定の方位角φ０における遠方界の電界Ｅｍｎ（ａ）（φ０）を測定し、上記で求めた変数変換アドミタンス値を用いて、数３９より変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎを計算する。これによれば、Ｍ（Ｍ−１）／２回の測定がさらに必要になる。
【０１４１】
次いで、第２の例として、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値測定による変数変換アドミタンス値Ｙａｍｍを計算するためのステップ（１−２）を、次の遠方界指向性測定で代用する。
（１−２’）各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−Ｍに関して、可変リアクタンス素子１２−ｍのみに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（a）を与え残りの可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの指向性Ｅｍ（ａ）（φ）を測定し（Ｍ回の測定）、可変リアクタンス素子１２−ｍのみに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（b）を与え残りの可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの特定の方位角φ０における遠方界の電界Ｅｍ（ｂ）（φ０）を測定し（Ｍ回の測定）、数３７より変数変換アドミタンス値Ｙａｍｍを計算し、数３８より途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍを計算する。数３７及び数３８の計算に必要な電界Ｅ（０）（φ）は測定により求める必要がある。
【０１４２】
また、途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍから、変数変換等価ステアリングベクトルの要素ｕａｍｖ（φ）を求めるためには、変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍが必要である。そのためには、ステップ（１−２）の一部である下記のステップ（１−２）”の測定を行う。
（１−２）”  各可変リアクタンス素子１２−ｍに関して、可変リアクタンス素子１２−ｍのみに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（a）を与え残りの可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値Ｘａｍを０としたときの入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ａ）を測定し、数１８より変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍを計算する。
【０１４３】
これより、以上説明した第１の実施例及び第２の実施例に係るアレーアンテナの電気的特性の測定及び計算方法に係る処理を実行するシステムをそれぞれ示す。
【０１４４】
図１１は、本発明の第１の実施形態に係る第１の実施例に係る、入力インピーダンス値測定を用いたアレーアンテナ装置１００の構造パラメータ測定計算システムの構成を示すブロック図である。
【０１４５】
図１１の測定計算システムにおいて、電波暗室２００の内部には、測定対象としてのアレーアンテナ装置１００が、支持台１０１上に取り付けられて設置されている。アレーアンテナ装置１００の給電素子Ａ０の給電ポート（図示せず。）は同軸ケーブル５を介してネットワークアナライザ４０に接続され、ネットワークアナライザ４０は、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値を測定し、測定された入力インピーダンス値を測定コンピュータ５０に出力する。測定コンピュータ５０は、例えばディジタル計算機で構成され、制御電圧コントローラ３０を制御してアレーアンテナ装置１００に所望のビームパターンを設定させる。制御電圧コントローラ３０は、図１と同様に、制御電圧テーブルメモリ３１を参照して、測定コンピュータ５０が指定したバイアス電圧値に対応する制御電圧信号を各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に出力して設定する。
【０１４６】
測定コンピュータ５０は、制御電圧コントローラ３０を用いて、６個の制御電圧にてなる異なるセットを可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６にそれぞれ設定させ、これらの制御電圧セットを設定する毎にアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値を測定して、処理メモリ５４に記憶する。測定コンピュータ５０は、測定された入力インピーダンス値に基づいて、アレーアンテナ装置１００に固有の構造パラメータを、前述された方法を用いて計算して、処理メモリ５４に記憶する。
【０１４７】
ユーザは、初期設定として、各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の基準リアクタンス値Ｘｍ（０）と、基準リアクタンス値とは異なる第１及び第２のリアクタンス値Ｘｍ（ａ），Ｘｍ（ｂ）とを含むパラメータを、それらを記憶した初期値メモリ５２を測定コンピュータ５０に接続することによって、測定コンピュータ５０に設定することができる。測定コンピュータ５０は、リアクタンス値Ｘｍ（０），Ｘｍ（ａ），Ｘｍ（ｂ）を初期値メモリ５２から読み出して、これらを偏移リアクタンス値０，Ｘａｍ（ａ），Ｘａｍ（ｂ）に変換する。それに代わって、初期値メモリ５２には、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）と、偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ），Ｘａｍ（ｂ）とを記憶しておいてもよい。測定コンピュータ５０はまた、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータの測定結果等をＣＲＴディスプレイ５３に出力して表示する。
【０１４８】
図１２乃至図１５は、図１１の測定コンピュータ５０によって実行される、アレーアンテナ装置の構造パラメータの測定計算処理を示すフローチャートである。
【０１４９】
図１２のステップＳ１において、各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の基準リアクタンス値Ｘｍ（０）と、各可変リアクタンス素子１２−ｍに対する１対の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）、Ｘａｍ（ｂ）（ｍ＝１，２，…，６）とを初期値メモリ５２から読み出す。ステップＳ２において、制御電圧コントローラ３０を用いてすべての可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の各偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、ネットワークアナライザ４０を用いて、このときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）を測定する。ステップＳ３では、測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）に基づいて数９を用いて変数変換アドミタンス値Ｙａ００を計算する。
【０１５０】
ステップＳ４乃至ステップＳ７では、１つの可変リアクタンス素子１２−ｍに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）が設定されて他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値が０に設定されたときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ａ）が測定される。ステップＳ４においてパラメータｓを１に初期化し、ステップＳ５において、制御電圧コントローラ３０を用いて可変リアクタンス素子１２−ｓの偏移リアクタンス値をＸａｓ（ａ）に設定して他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、ネットワークアナライザ４０を用いてこのときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｓ（ａ）を測定する。ステップＳ６において、パラメータｓが６に達したと判断されるとステップＳ８に進む。そうでないときはステップＳ７でパラメータｓを１だけインクリメントし、ステップＳ５に戻る。同様に、ステップＳ８乃至ステップＳ１１では、１つの可変リアクタンス素子１２−ｍに偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）が設定されて他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値が０に設定されたときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ｂ）が測定される。
【０１５１】
ステップＳ１２において、測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）、Ｚｉｎｍ（ａ）、Ｚｉｎｍ（ｂ）（ｍ＝１，２，…，６）に基づいて数１７及び数１８を用いて変数変換アドミタンス値Ｙａｍｍ、Ｙａ０ｍを計算する。
【０１５２】
図１３のステップＳ１３乃至ステップＳ１９では、２つの可変リアクタンス素子１２−ｍ，１２−ｎに偏移リアクタンス値Ｘａｍｎ（ａ）が設定されて他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値が０に設定されたときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｍｎ（ａ）が測定される。ステップＳ１３で第１のパラメータｓを１に初期化し、ステップＳ１４で第２のパラメータｔをｓ＋１に設定する。ステップＳ１５において、制御電圧コントローラ３０を用いて２つの可変リアクタンス素子１２−ｓ、１２−ｔの偏移リアクタンス値をそれぞれＸａｓ（ａ）、Ｘａｔ（ａ）に設定して他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、ネットワークアナライザ４０を用いてこのときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｓｔ（ａ）＝Ｚｉｎｔｓ（ａ）を測定する。ステップＳ１６においてパラメータｔが６に達したと判断されると、ステップＳ１８に進む。そうでないときはステップＳ１７でパラメータｔを１だけインクリメントし、ステップＳ１５に戻る。ステップＳ１８においてパラメータｓが５に達したと判断されると、ステップＳ２０に進む。そうでないときはステップＳ１９でパラメータｓを１だけインクリメントし、ステップＳ１４に戻る。
【０１５３】
ステップＳ２０において、測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）、Ｚｉｎｍ（ａ）、Ｚｉｎｍ（ｂ）、Ｚｉｎｍｎ（ａ）（ｍ，ｎ＝１，２，…，６；ｍ≠ｎ）に基づいて、数１９を用いて変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎを計算する。ステップＳ２１において、計算された変数変換アドミタンス値Ｙａ００、Ｙａ０ｍ、Ｙａｍｍ、Ｙａｍｎに基づいて、数１１を用いて変数変換インピーダンス行列［Ｚａｍｎ］を計算する。ステップＳ２２において、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）（ｍ＝１，２，…，６）に基づいて、数５を用いて、インピーダンス行列［Ｚｍｎ］を計算し、数２４を用いてアドミタンス行列［Ｙｍｎ］を計算する。次いで、ステップＳ２３において図１４の可変リアクタンス素子の測定処理を実行し、ステップＳ２４において図１５のアレーアンテナ装置のリアクタンス値対入力インピーダンス値特性の計算処理を実行して当該測定計算処理を終了する。
【０１５４】
図１４は、図１３のサブルーチンである可変リアクタンス素子の測定処理（Ｓ２３）を示すフローチャートである。処理を実行する前に、予め、測定対象の各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の基準抵抗値Ｒｍ（０）と基準リアクタンス値Ｘｍ（０）とを設定する。
【０１５５】
図１４のステップＳ３１ではパラメータｓを１に初期化し、ステップＳ３２では制御電圧ＶＤＣｓをその最小値に初期化する。ステップＳ３３において、制御電圧コントローラ３０を用いて可変リアクタンス素子１２−ｓに制御電圧ＶＤＣｓを印加するとともに他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定する制御電圧セットを各可変リアクタンス素子に印加し、ネットワークアナライザ４０を用いてこのときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｓ（ｐ）を測定する。ステップＳ３４において、測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎｓ（ｐ）に基づいて、数２５を用いて制御電圧ＶＤＣｓが印加されたときの可変リアクタンス素子１２−ｓの変数変換インピーダンス値Ｒａｓ＋ｊＸａｓを計算する。次いで、ステップＳ３５において制御電圧ＶＤＣｓを所定のステップサイズだけインクリメントし、ステップＳ３６において制御電圧ＶＤＣｓがその最大値に達したと判断されたときはステップＳ３７に進む。そうでないときはステップＳ３３に戻る。ステップＳ３７においてパラメータｓを１だけインクリメントし、ステップＳ３８においてパラメータｓが６を超えたと判断されたときは、ステップＳ３９に進む。そうでないときはステップＳ３２に戻る。
【０１５６】
ステップＳ３９において、計算された変数変換素子インピーダンス値Ｒａｍ＋ｊＸａｍ（ｍ＝１，２，…，６）に基づいて各可変リアクタンス素子１２−ｍの制御電圧対変数変換素子インピーダンス値特性を求める。ステップＳ４０において、基準抵抗値Ｒｍ（０）及び基準リアクタンス値Ｘｍ（０）（ｍ＝１，２，…，６）に基づいて、数２６及び数４を用いて、素子インピーダンス値Ｒｍ＋ｊＸｍで表された各可変リアクタンス素子１２−ｍの制御電圧対素子インピーダンス値特性を計算した後、元のメインルーチンに戻る。
【０１５７】
図１５は、図１３のサブルーチンであるアレーアンテナ装置のリアクタンス値対入力インピーダンス値特性の計算処理（Ｓ２４）を示すフローチャートである。図１５のステップＳ５１において、各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の素子インピーダンス値Ｒｍ＋ｊＸｍに基づいて、数２７を用いて給電素子Ａ０のポート電流ｉ０を計算する。ステップＳ５２において、計算されたポート電流ｉ０に基づいて、数２９を用いてアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎを計算した後、元のメインルーチンに戻る。
【０１５８】
以上説明したように、本実施例に係るアレーアンテナ装置の構造パラメータの測定及び計算方法によれば、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値を測定することによって、当該アレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子Ａ０乃至Ａ６間のアドミタンス値（又はその逆行列である各アンテナ素子Ａ０乃至Ａ６間のインピーダンス値）を高精度で計算することができる。
【０１５９】
図１６は、本発明の第１の実施形態に係る第２の実施例である、遠方界指向性測定を用いたアレーアンテナ装置１００の構造パラメータ測定計算システムの構成を示すブロック図である。本実施例に係る測定計算システムは、図１１の測定計算システムの構成に加えて、無線送信機４１と、無線受信機４２と、ホーンアンテナ装置４３と、方位角及び仰角コントローラ５１とをさらに備えたことを特徴としている。
【０１６０】
図１６の測定計算システムにおいて、電波暗室２００の内部には、支持台１０２のプラットフォーム上に取り付けられた送信用アンテナとしてのアレーアンテナ装置１００と、受信用アンテナとしてのホーンアンテナ装置４１とが、互いに所定距離だけ離間されて設置されている。アレーアンテナ装置１００は無線送信機４１からの無線信号を送信し、ホーンアンテナ装置４３において受信されたこの無線信号は、無線受信機４２において復調され、アレーアンテナ装置１００に対する遠方界の電界として測定コンピュータ６０に入力される。アレーアンテナ装置１００が取り付けられた支持台１０２は、方位角及び仰角コントローラ５１により制御されて、給電素子Ａ０を回転軸としてアレーアンテナ装置１００を回転させて所定の方位角φの位置で停止させるとともに、さらに、ホーンアンテナ装置４１が位置する方向に向けてこの回転軸を水平方向（接地導体１１の水平面の方向）から傾き角θ（本実施形態において、仰角という。）だけ傾けることができる。本願明細書中の表記において、傾き角θは、特に必要がない場合には省略する。
【０１６１】
測定コンピュータ６０は、ネットワークアナライザ４０と無線送信機４１を制御し、さらに、ネットワークアナライザ４０と無線送信機４１のうちにいずれかを同軸ケーブル５を介してアレーアンテナ装置１００に接続するためのスイッチ６１を制御する。測定コンピュータ６０は、方位角及び仰角コントローラ５１に支持台１０２を制御させることによって、アレーアンテナ装置１００において所望の方位角と仰角の方向に無線信号を送信するように設定し、また、制御電圧コントローラ３０を制御してアレーアンテナ装置１００に所望のビームパターンを設定させる。
【０１６２】
測定コンピュータ６０は、ホーンアンテナ装置４１が位置する方向に向けたアレーアンテナ装置１００の方位角を変化させる毎に、６個のリアクタンス値にてなる異なるセットを可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６にそれぞれ設定し、これらのリアクタンス値セットを設定する毎に、ホーンアンテナ装置４３及び無線受信機４２を用いてアレーアンテナ装置１００の遠方界の電界を測定する。測定コンピュータ６０は、測定された遠方界の電界に基づいて、アレーアンテナ装置１００に固有の構造パラメータを、前述した方法を用いて計算して、処理メモリ５４に記憶する。
【０１６３】
ユーザは、初期設定として、各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の基準リアクタンス値Ｘｍ（０）と、基準リアクタンス値とは異なる第１及び第２のリアクタンス値Ｘｍ（ａ），Ｘｍ（ｂ）とを含むパラメータを、それらを記憶した初期値メモリ５２を測定コンピュータ６０に接続することによって、測定コンピュータ６０に設定することができる。測定コンピュータ６０は、リアクタンス値Ｘｍ（０），Ｘｍ（ａ），Ｘｍ（ｂ）を初期値メモリ５２から読み出して、これらを偏移リアクタンス値０，Ｘａｍ（ａ），Ｘａｍ（ｂ）に変換する。測定コンピュータ６０はまた、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータの測定結果等をＣＲＴディスプレイ５３に出力して表示する。
【０１６４】
図１７乃至図２５は、図１６の測定コンピュータ６０によって実行される、アレーアンテナ装置の構造パラメータの測定計算処理を示すフローチャートである。
【０１６５】
図１７のステップＳ６１において、各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の基準リアクタンス値Ｘｍ（０）と、各可変リアクタンス素子１２−ｍに対する１対の偏移リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）、Ｘａｍ（ｂ）（ｍ＝１，２，…，６）とを初期値メモリ５２から読み出す。ステップＳ６２において、スイッチ６１を接点ｂに接続し、それによって無線送信機４１をアレーアンテナ装置に接続する。ステップＳ６３において図２０の遠方界の電界Ｅ（０）（φ）測定処理を実行し、ステップＳ６４において、測定された電界Ｅ（０）（φ）（φ＝０，１，…，３５９）に基づいて、数３６を用いて、変数変換等価ステアリングベクトルの要素ｕａ０（φ）を計算する。ステップＳ６５において図２１の遠方界の電界Ｅｍ（ａ）（φ）測定処理を実行し、次いで、ステップＳ６６において、方位角及び仰角コントローラ５１と支持台１０２とを用いてアレーアンテナ装置１００の方位角φ０［度］の方向を、ホーンアンテナ装置４３が配置された位置に向ける。ステップＳ６７において図２２の遠方界の電界Ｅｍ（ｂ）（φ０）測定処理を実行し、ステップＳ６８において、測定された電界Ｅ（０）（φ）、Ｅｍ（ａ）（φ）、Ｅｍ（ｂ）（φ０）（φ＝０，１，…，３５９；ｍ＝１，２，…，６）に基づいて、数３７及び数３８を用いて、変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎ及び途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍを計算する。ステップＳ６９において図２３の遠方界の電界Ｅｍｎ（ａ）（φ０）測定処理を実行し、ステップＳ７０において、測定された電界Ｅ（０）（φ）、Ｅｍ（ａ）（φ）、Ｅｍ（ｂ）（φ０）、Ｅｍｎ（ａ）（φ０）（φ＝０，１，…，３５９；ｍ，ｎ＝１，２，…，６；ｍ≠ｎ）に基づいて、数３９を用いて、変数変換アドミタンス値Ｙａｍｎを計算する。次いで、ステップＳ７１において、スイッチ６１を接点ａに接続し、それによってネットワークアナライザ４０をアレーアンテナ装置１００に接続する。
【０１６６】
図１８のステップＳ７２乃至ステップＳ７７では、必要ないくつかの変数変換アドミタンス値を計算するために、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンスを測定する。ステップＳ７２において、制御電圧コントローラ３０を用いてすべての可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の各偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、ネットワークアナライザ４０を用いてこのときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）を測定する。ステップＳ７３においてパラメータｓを１に初期化し、ステップＳ７４において、制御電圧コントローラ３０を用いて可変リアクタンス素子１２−ｓの偏移リアクタンス値をＸａｓ（ａ）に設定して他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、ネットワークアナライザ４０を用いてこのときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｓ（ａ）を測定する。ステップＳ７５においてパラメータｓが６に達したと判断されたときは、ステップＳ７７に進む。そうでないときはステップ７６でｓを１だけインクリメントし、ステップＳ７４に戻る。ステップＳ７７において、制御電圧コントローラ３０を用いていずれか１つの可変リアクタンス素子１２−ｋの偏移リアクタンス値をＸａｋ（ｂ）に設定して他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、ネットワークアナライザ４０を用いてこのときのアレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎｋ（ｂ）を測定する。
【０１６７】
ステップＳ７８において、測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）、Ｚｉｎｋ（ａ）、Ｚｉｎｋ（ｂ）及び変数変換アドミタンス値Ｙａｋｋに基づいて数４７を用いて無線送信機４１の回路インピーダンス値Ｚｓを計算する。ステップＳ７９において、測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）及び計算された回路インピーダンス値Ｚｓに基づいて数１６を用いて変数変換アドミタンス値Ｙａ００を計算する。ステップＳ８０において、測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ａ）と、計算された回路インピーダンス値Ｚｓ及び変数変換アドミタンス値Ｙａｍｍ（ｍ＝１，２，…，６）とに基づいて数１８を用いて変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍを計算する。ステップＳ８１において、途中計算値ｕａｍｖ（φ）Ｙａ０ｍ及び変数変換アドミタンス値Ｙａ０ｍ（ｍ＝１，２，…，６）に基づいて、数４４を用いて変数変換等価ステアリングベクトルの要素ｕａｍｖ（φ）及び変数変換等価ステアリングベクトル［ｕａｍｖ（φ）］を計算する。ステップＳ８２において、変数変換等価ステアリングベクトル［ｕａｍｖ（φ）］及び変数変換アドミタンス行列［Ｙａｍｎ］に基づいて数３５を用いて等価ステアリングベクトル［ｕｍｉ（φ）］を計算する。
【０１６８】
図１９のステップＳ８３において、変数変換アドミタンス行列［Ｙａｍｎ］に基づいて数１１を用いて変数変換インピーダンス行列［Ｚａｍｎ］を計算する。ステップＳ８４において、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）（ｍ＝１，２，…，６）に基づいて数５を用いてインピーダンス行列［Ｚｍｎ］を計算し、数２４を用いてアドミタンス行列［Ｙｍｎ］を計算する。次いで、ステップＳ８５において図２４の可変リアクタンス素子の測定処理を実行し、ステップＳ８６において図２５のアレーアンテナ装置のリアクタンス値対遠方界指向性の計算処理を実行して、当該測定計算処理を終了する。
【０１６９】
図２０は、図１７のサブルーチンである遠方界の電界Ｅ（０）（φ）測定処理（Ｓ６３）を示すフローチャートである。
【０１７０】
図２０のステップＳ９１において、方位角のパラメータαを０に初期化し、ステップＳ９２において、方位角及び仰角コントローラ５１と支持台１０２とを用いて、アレーアンテナ装置１００の方位角α［度］の方向を、ホーンアンテナ装置４３が配置された位置に向ける。ステップＳ９３において、制御電圧コントローラ３０を用いてすべての可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の各偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、無線送信機４１を用いてアレーアンテナ装置１００から無線信号を送信し、無線受信機４２を用いて、ホーンアンテナ装置４３で受信される無線信号の電界Ｅ（０）（α）を測定する。ステップＳ９４において、パラメータαが３５９に達したと判断されると図１７のステップＳ６４に進む。そうでないときはステップＳ９５でパラメータαを１だけインクリメントして、ステップＳ９２に戻る。
【０１７１】
図２１は、図１７のサブルーチンである遠方界の電界Ｅｍ（ａ）（φ）測定処理（Ｓ６５）を示すフローチャートである。
【０１７２】
図２１のステップＳ１０１においてパラメータαを０に初期化し、ステップＳ１０２において、方位角及び仰角コントローラ５１と支持台１０２とを用いて、アレーアンテナ装置１００の方位核α［度］の方向を、ホーンアンテナ装置４３が配置された位置に向ける。ステップＳ３において、無給電素子を示すパラメータｓを１に初期化し、ステップＳ１０４において、制御電圧コントローラ３０を用いて可変リアクタンス素子１２−ｓの偏移リアクタンス値をＸａｓ（ａ）に設定して他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、無線送信機４１を用いてアレーアンテナ装置１００から無線信号を送信し、無線受信機４２を用いてホーンアンテナ装置４３で受信される無線信号の電界Ｅｓ（ａ）（α）を測定する。ステップＳ１０５において、パラメータｓが６に達したと判断されたときはステップＳ１０７に進み、そうでないときはステップＳ１０６でパラメータｓを１だけインクリメントしてステップＳ１０４に戻る。ステップＳ１０７において、パラメータαが３５９に達したと判断されたときは、図１７のステップＳ６６に進み、そうでないときはステップＳ１０８でパラメータαを１だけインクリメントしてステップＳ１０２に戻る。
【０１７３】
図２２は、図１７のサブルーチンである遠方界の電界Ｅｍ（ｂ）（φ０）測定処理（Ｓ６７）を示すフローチャートである。
【０１７４】
図２２のステップＳ１１１においてパラメータｓを１に初期化し、ステップＳ１１２において、制御電圧コントローラ３０を用いて可変リアクタンス素子１２−ｓの偏移リアクタンス値をＸａｓ（ｂ）に設定して他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、無線送信機４１を用いてアレーアンテナ装置１００から方位角φ０［度］の方向に無線信号を送信し、無線受信機４２を用いてホーンアンテナ装置４３で受信される無線信号の電界Ｅｓ（ｂ）（φ０）を測定する。ステップＳ１１３においてパラメータｓが６に達したと判断されたときは、図１７のステップＳ６８に進み、そうでないときはステップＳ１１４においてパラメータｓを１だけインクリメントして、ステップＳ１１２に戻る。
【０１７５】
図２３は、図１７のサブルーチンである遠方界の電界Ｅｍｎ（ａ）（φ０）測定処理（Ｓ６９）を示すフローチャートである。
【０１７６】
図２３のステップＳ１２１において第１のパラメータｓを１に初期化し、ステップＳ１２２において第２のパラメータｔをｓ＋１に設定する。ステップＳ１２３において、制御電圧コントローラ３０を用いて２つの可変リアクタンス素子１２−ｓ、１２−ｔの偏移リアクタンス値をそれぞれＸａｓ（ａ）、Ｘａｔ（ａ）に設定して他の可変リアクタンス素子の偏移リアクタンス値をそれぞれ０に設定し、無線送信機４１を用いてアレーアンテナ装置１００から方位角φ０［度］の方向に無線信号を送信し、無線受信機４２を用いてホーンアンテナ装置４３で受信される無線信号の電界Ｅｓｔ（α）（φ０）＝Ｅｔｓ（α）（φ０）を測定する。ステップＳ１２４において、パラメータｔが６に達したと判断されたときはステップＳ１２６に進み、そうでないときはステップＳ１２５でパラメータｔを１だけインクリメントして、ステップＳ１２３に戻る。ステップＳ１２６において、パラメータｓが５に達したと判断されたときは、図１７のステップＳ７０に進み、そうでないときはステップＳ１２７においてパラメータｓを１だけインクリメントして、ステップＳ１２２に戻る。
【０１７７】
図２４は、図１９のサブルーチンである可変リアクタンス素子の測定処理（Ｓ８５）を示すフローチャートである。処理を実行する前に、予め、測定対象の各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の基準抵抗値Ｒｍ（０）と基準リアクタンス値Ｘｍ（０）とを設定する。
【０１７８】
図２４のステップＳ１３１において、スイッチ６１を接点ｂに接続し、それによって無線送信機４１をアレーアンテナ装置１００に接続する。ステップＳ１３２において、パラメータｓを１に初期化し、ステップＳ１３３において、制御電圧ＶＤＣｓを最小値に設定する。ステップＳ１３４において、制御電圧コントローラ３０を用いて１つの可変リアクタンス素子１２−ｓに制御電圧ＶＤＣｓを印加するとともに他の可変リアクタンス素子のリアクタンス値をそれぞれ０に設定する制御電圧セットを各可変リアクタンス素子に印加し、無線送信機４１を用いてアレーアンテナ装置１００から方位角φ０［度］の方向に無線信号を送信し、無線受信機４２を用いてホーンアンテナ装置４３で受信される無線信号の電界Ｅｓ（ｐ）（φ０）を測定する。ステップＳ１３５において、測定された電界Ｅｓ（ｐ）（φ０）に基づいて、数５０を用いて、制御電圧ＶＤＣｓが印加されたときの可変リアクタンス素子１２−ｓの変数変換素子インピーダンスＲａｓ＋ｊＸａｓを計算する。ステップＳ１３６において、制御電圧ＶＤＣｓを所定のステップサイズだけインクリメントし、ステップＳ１３７において、制御電圧ＶＤＣｓが最大値を超えたと判断されたときはステップＳ１３８に進み、そうでないときはステップＳ１３４に戻る。ステップＳ１３８において、パラメータｓを１だけインクリメントし、ステップＳ１３９において、パラメータｓが６を超えたと判断されたときはステップＳ１４０に進み、そうでないときはステップＳ１３３に戻る。ステップＳ１４０において、計算された変数変換素子インピーダンス値Ｒａｍ＋ｊＸａｍ（ｍ＝１，２，…，６）に基づいて各可変リアクタンス素子１２−ｍの制御電圧対インピーダンス値特性を求める。ステップＳ１４１において、基準抵抗値Ｒｍ（０）及び基準リアクタンス値Ｘｍ（０）（ｍ＝１，２，…，６）に基づいて、数２６及び数４を用いて、素子インピーダンス値Ｒｍ＋ｊＸｍで表された各可変リアクタンス素子１２−ｍの制御電圧対素子インピーダンス値特性を計算した後、元のメインルーチンに戻る。
【０１７９】
図２５は、図１９のサブルーチンであるアレーアンテナ装置のリアクタンス値対遠方界指向性の計算処理（Ｓ８６）を示すフローチャートである。
【０１８０】
図２５のステップＳ１５１において、各可変リアクタンス素子１２−ｍ（ｍ＝１，２，…，６）の素子インピーダンス値Ｒｍ＋ｊＸｍに基づいて、数２７を用いて、ポート電流ベクトル［ｉｍ］を計算する。ステップＳ１５２において、計算されたポート電流ベクトル［ｉｍ］と等価ステアリングベクトル［ｕｍｉ（φ）］（ｍ＝１，２，…，６；φ＝０，１，…，３５９）とに基づいて、数３３を用いて、遠方界の電界Ｅ（φ）を計算した後、元のメインルーチンに戻る。
【０１８１】
以上説明したように、本実施形態に係るアレーアンテナ装置の構造パラメータの測定及び計算方法によれば、アレーアンテナ装置１００の遠方界指向性を測定することによって、当該アレーアンテナ装置１００の等価ステアリングベクトルを計算することができる。
【実施例１】
【０１８２】
以下、本発明の第１の実施形態に係るアレーアンテナの電気的特性の測定及び計算方法を用いたシミュレーション結果について説明する。
【０１８３】
最初に、非対称な構造を有するアレーアンテナ装置のモデルに対するシミュレーションを行った。図２６は、図１のアレーアンテナ装置１００に取って代わる、本発明の第３の実施例に係るアレーアンテナ装置１１０の構成を示す斜視図である。アレーアンテナ装置１１０は電子制御導波器アレーアンテナ装置であって、送受信する無線信号の波長をλとするとき、図中のｘｙ平面上に原点Ｏを中心として配置された半径５λの円形の接地導体１１１を備え、接地導体１１１上において、原点Ｏから０．２５λの距離に、互いに等間隔（距離０．２５λ）を有して無給電素子Ａ１１乃至Ａ１６を備えている。一方、給電素子Ａ１０は、原点Ｏから＋ｘ方向と＋ｙ方向とにそれぞれλ／６ずれている。各アンテナ素子Ａ１０乃至Ａ１６の素子長は０．２５波長とし、各アンテナ素子Ａ１０乃至Ａ１６の半径は０．０１波長とする。各無給電素子Ａ１１乃至Ａ１６には、図１と同様に可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６（図示せず。）が接続される。従って、このシミュレーションでは、構造的に非対称な７素子の電子制御導波器アレーアンテナ装置の構造パラメータを計算する。
【０１８４】
図２７は、アレーアンテナ装置１１０に係るシミュレーションにおいて、アレーアンテナ装置１１０の各可変リアクタンス素子１２−ｍに設定されるリアクタンス値を示す表である。可変リアクタンス素子１２−ｍの可変幅は均一であるが、図２７の表のように非対称な可変範囲であるとする。前述した３６個の入力インピーダンスと遠方界指向性をモーメント法で算出し、それらを測定データとして、数１６乃至数２３、数３６、及び数３８を用いて構造パラメータを計算した。有限面積の接地導体１１１の影響を見るため、仰角θ＝６０度の面内の指向性を調べた。
【０１８５】
図２８は、アレーアンテナ装置１１０に係るシミュレーション結果であって、計算されたアレーアンテナ装置１１０の各アンテナ素子間におけるアドミタンス値Ｙｍｎを示す表である。図２８の表の中のアドミタンス値はＹｍｎ＝Ｙｎｍを満たすので、表の左下半分は省略している。このアドミタンス値Ｙｍｎは、基準リアクタンス値Ｘｍ（０）を既知量として計算された。
【０１８６】
図２９及び図３０は、アレーアンテナ装置１１０に係るシミュレーション結果であって、測定して計算されたアレーアンテナ装置１１０の等価ステアリングベクトルの各要素ｕｍｉ＝ｕｍｉ（φ）の振幅と位相をそれぞれ示すグラフである。太い破線が、このシミュレーションで測定及び計算された等価ステアリングベクトルの要素ｕ１ｉ，…，ｕ６ｉを示し、細い実線が、直接モーメント法を用いて計算した等価ステアリングベクトルの要素ｕ１ｉ，…，ｕ６ｉである。各々良く一致している。また、図２８のアドミタンス値Ｙｍｎに非対称性が反映されている。以上により、本実施形態の測定及び計算方法の有効性が確認できる。
【０１８７】
次に、図１のアレーアンテナ装置１００を用いたシミュレーション結果について説明する。アンテナ筐体全体の特性は、アドミタンス行列と等価ステアリングベクトルに反映される。その構造パラメータを実測により計算する。設計周波数２．４８４ＧＨｚで測定を行った。
【０１８８】
まず、可変リアクタンス素子単体の素子インピーダンス値の制御電圧ＶＤＣに対する依存性を調べた。図３１は、アレーアンテナ装置１００に使用した可変リアクタンス素子単体での、制御電圧ＶＤＣに対する素子インピーダンス値Ｚ特性を示すグラフである。第１の実施形態のアレーアンテナ装置１００に装荷されるものと同型の可変リアクタンス素子（本実施形態では東芝製１ＳＶ２８７のバラクタダイオードを用いた。）をＳＭＡコネクタ先端に付け、制御電圧ＶＤＣを変えながらネットワークアナライザで素子インピーダンス値を測定した。ＳＭＡコネクタ先端面での校正を行い、可変リアクタンス素子単体のインピーダンス値を計算した。その計算結果を図３１に示す。可変リアクタンス素子はコンデンサであるが、制御電圧ＶＤＣが０のときリアクタンス値が正になることがわかる。リアクタンス値の反動幅はカタログ値どおりであるが、その範囲は全体的に正の方向にずれており、このずれは周波数が高くなると大きくなる。その周波数依存性から約１．５ｎＨの電気誘導性が存在することが分かった。この電気誘電性の存在は、可変リアクタンス素子内部のリード線が原因と考えられる。
【０１８９】
図３１中の曲線は、次式で表される制御電圧ＶＤＣの６次関数で表すことができ、この関数は可変リアクタンス素子のリアクタンス値特性をよく表している。
【０１９０】
【数５１】
2005164567.tif 000053
【０１９１】
また、実数成分である抵抗Ｒは、次式で表される制御電圧ＶＤＣの１次関数でよく表現できている。
【０１９２】
【数５２】
2005164567.tif 000054
【０１９３】
可変リアクタンス素子１２−ｍの素子インピーダンス値の基準となる基準素子インピーダンス値Ｒｍ（０）＋ｊＸｍ（０）にばらつきがある場合は、前述したように、そのばらつきは、当該可変リアクタンス素子を装荷したアレーアンテナ装置のインピーダンス行列［Ｚｍｎ］に繰り込まれることになる。基準リアクタンス値Ｘ（０）に対応する制御電圧ＶＤＣとして、リアクタンス値が最大となる−０．５［Ｖ］とした。すなわち、各可変リアクタンス素子の基準素子インピーダンス値Ｒ（０）＋ｊＸ（０）は、０．７６２＋１４．０４j（Ω）とする。また、リアクタンス値Ｘ（ａ）の制御電圧ＶＤＣとして、リアクタンス値が最小となる２０［Ｖ］とした。素子インピーダンス値と制御電圧ＶＤＣはほぼ線形の関係を満たすので、リアクタンス値Ｘ（ｂ）の制御電圧ＶＤＣとして、これら両端の２点を結んだ直線と数５１の特性曲線との交点Ｉ１における電圧値である７．４［Ｖ］を選択した。
【０１９４】
次いで、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータ計算について説明する。図３２は、本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、測定して計算されたアレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子間におけるアドミタンス値Ｙｍｎを示す表である。図３２の表の中のアドミタンス値はＹｍｎ＝Ｙｎｍを満たすので、表の左下半分は省略している。図３２の表では、先のアレーアンテナ装置１１０のシミュレーションと同様に、３６個のデータを測定し、計算で求めたアドミタンス値Ｙｍｎを示す。また図３３及び図３４は、本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、測定して計算されたアレーアンテナ装置１００の等価ステアリングベクトルの各要素ｕｍｉ＝ｕｍｉ（φ）の振幅と位相をそれぞれ示すグラフである。図３３の縦軸の振幅｜Ｅ｜は、送信機の出力レベル情報を含んだ、測定点（すなわちホーンアンテナ装置４３が配置された位置）における電界の値である。非対称性はアドミタンス値Ｙｍｎにも見られるが、等価ステアリングベクトルの各要素ｕｍｉ（φ）においてより顕著に表れている。図２６のアレーアンテナ装置１１０に対するシミュレーション結果よりも、等価ステアリングベクトルの各要素ｕｍｉ（φ）の非対称性が顕著であることから、アレーアンテナ装置１００の筐体か、あるいは装荷されている可変リアクタンス素子１２−ｍの影響であると考えられる。なお、等価ステアリングベクトルの各要素ｕｍｉ（φ）の位相パターンは、アレーアンテナ装置１００を、測定時に回転する支持台１０２に乗せる方法（すなわち回転軸の中心位置）によって変わる。
【０１９５】
次に、実装状態の可変リアクタンス素子１２−ｍの制御電圧特性について説明する。図３５は、本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００の無給電素子Ａ３に装荷された可変リアクタンス素子１２−３の、制御電圧ＶＤＣ３に対するインピーダンス値Ｚ特性を示すグラフである。このシミュレーションでは、無給電素子Ａ３に装荷された可変リアクタンス素子１２−３に印加される制御電圧ＶＤＣ３を変えながら測定した入力インピーダンス値Ｚｉｎから、数２５と、数２６及び数４とにしたがい計算した可変リアクタンス素子の素子インピーダンス値Ｚ３＝Ｒ３＋ｊＸ３を図３５のグラフに丸印で示し、それによって、素子インピーダンス値Ｚ３の制御電圧依存性を表した。試作したアレーアンテナ装置１００のモノポールの各無給電素子には可変リアクタンス素子を並列に２個装荷したので、１個分に換算するために２倍した値を示す。なお、基準素子インピーダンス値Ｒｍ（０）＋ｊＸｍ（０）＝０．７６２＋１４．０４ｊとした。図中の線は数５１及び数５２であるが、測定結果を示す丸印はこの曲線上に非常に良く乗っており、図３１の単体測定での結果に良く一致する。
【０１９６】
最後に、アレーアンテナ装置１００の構造パラメータに係る計算値と実測値とを比較する。図３６は、本発明の第１の実施形態に係るシミュレーションにおいて、図１のアレーアンテナ装置１００の各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６にそれぞれ設定される制御電圧ＶＤＣ１乃至ＶＤＣ６のセットを示す表であり、図３７は、図３６のケース１乃至３の制御電圧セットが設定されたときにおける、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎを示す表である。計算した構造パラメータを用いて、図３６の表のようなリアクタンス値セットのときの入力インピーダンスを数１４及び数１５を用いて、仰角θ＝９０度面内の指向性を数３３を用いて計算した。入力インピーダンス値の結果を図３７の表に示す。実測した入力インピーダンス値に良く一致している。このことから、適切なアドミタンス値Ｙｍｎが計算されていることが分かる。
【０１９７】
図３８及び図３９は、本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００に図３６のケース１の制御電圧セットが設定された場合の利得と位相の指向性パターンをそれぞれ示すグラフであり、図４０及び図４１は、アレーアンテナ装置１００に図３６のケース２の制御電圧セットが設定された場合の利得と位相の指向性パターンをそれぞれ示すグラフであり、図４２及び図４３はアレーアンテナ装置１００に図３６のケース３の制御電圧セットが設定された場合の利得と位相の指向性パターンをそれぞれ示すグラフである。図３８、図４０及び図４２の利得を示すグラフの縦軸は、測定生データの値で示す。実測値を細い実線で示し、本実施形態の等価ステアリングベクトルモデルによる計算結果を細かい破線で示す。両者は良く一致しており、正しい等価ステアリングベクトルが計算できていることが分かる。対称性を仮定した非特許文献３の方法による計算結果を粗い破線で示すが、この計算結果は実測値と部分的に大きく異なり、本発明の第１の実施形態に係る方法による改善が大きいことが分かる。等価ウェイトベクトルモデルによる結果を一点鎖線で示すが、正しい指向性が計算されていないことが分かる。入力インピーダンス値が実験結果によく一致していることから、計算されたアドミタンス値は誤っていないと考えられる。
【０１９８】
また、図３２の表のアドミタンス値Ｙｍｎがモーメント法計算結果と大きく違うことから、可変リアクタンス素子１２−ｍに近接したポートに関するアドミタンス値が算出されているためと考えられる。可変リアクタンス素子１２−ｍと無給電素子Ａｍ間の線路長が無視できない場合、可変リアクタンス素子１２−ｍに近接した位置の電流は、無給電素子Ａｍに流れる電流からずれる。このことは、等価ステアリングベクトルモデルでは問題ないが、等価ウェイトベクトルモデルではポート電流が空間に放射されると考えるので問題となる。すなわち、図６乃至図８に模式的に示すように、両モデルでポートとして想定する位置が異なる。従ってポート間アドミタンスの値も異なる。
【０１９９】
以上説明したように、等価ステアリングベクトルモデルに基づき、電子制御導波器アレーアンテナ装置の構造パラメータ（アドミタンス行列と等価ステアリングベクトル）をＭ＋２回の指向性測定と（Ｍ＋１）（Ｍ＋２）／２回の入力インピーダンス値の測定により求める方法を示し、試作された電子制御導波器アレーアンテナ装置の構造パラメータを初めて計算した。これにより、任意のリアクタンス値セットときのアンテナ特性を計算することができる。また、装荷された状態における可変リアクタンス素子の素子インピーダンスの制御電圧依存性も計算できる。ただし、本方法では、各無給電素子に対してそれぞれ印加する２つの制御電圧において、リアクタンス値を基準値から変化させる量が既知とする。測定により構造パラメータを求められれば、寸法取り等の煩雑な作業が不要となり、幾つかのリアクタンス値セットが各可変リアクタンス素子に設定されたときのアンテナ特性を一度測定することにより、任意のリアクタンス値セットが可変リアクタンス素子に設定されたときのアンテナ特性を計算することができる。
【０２００】
＜第２の実施形態＞
次いで、本発明の第２の実施形態に係るアレーアンテナの電気的特性の計算及び測定方法について以下に説明する。本発明者らは、入力インピーダンス測定と遠方界指向性測定により算出する電子制御導波器アレーアンテナ装置の構造パラメータ（インピーダンス行列と等価ステアリングベクトル）は、測定時の可変リアクタンス素子の値として算出式に代入する各可変リアクタンス素子１２に対して３つのリアクタンス値により変化するが、任意の制御状態の入力インピーダンスと指向性、給電回路の出力インピーダンスは、算出パラメータ値によらず一定であることを発見した。第２の実施形態においては、このリアクタンス値の任意性の原因と自由度について調べ、また、この任意性を利用した構造パラメータ抽出の測定回数の削減及び計算の簡単化について説明する。
【０２０１】
上述のように、電子制御導波器アレーアンテナ装置は１本の給電素子Ａ０と少なくとも１本の無給電素子（Ａ１−Ａ６など）から構成され、無給電素子Ａ０に装荷される可変リアクタンス素子１２の可変リアクタンス値の制御により指向性を変化することができる（非特許文献５参照。）。指向性や入力インピーダンスのリアクタンス値に対する依存性は等価ステアリングベクトルモデルにより表すことができる（非特許文献３参照。）。このモデルに用いられるアドミタンス行列と等価ステアリングベクトルはリアクタンス値に依存しない構造パラメータである。構造パラメータはモーメント法、有限要素法、ＩＣＴ法などの解析法により計算することができるが、アンテナ筐体の影響を含めて計算することは難しい。測定を用いれば、製作誤差の影響を含めた構造パラメータを抽出することができる。一方、可変リアクタンス値は制御により変化する量であるが、正確な制御特性（リアクタンス値のＤＣ電圧依存性）は分からない。実際の可変リアクタンス値は素子の個体差があり、個体差も考慮するためには測定を行う必要がある。構造パラメータを抽出し、可変リアクタンス素子の制御特性を校正すれば、任意の制御状態における実際のアンテナ特性を計算により求めることができる。これにより、電子制御導波器アレーアンテナ装置の指向性可変能力や、電波環境に適した指向性制御を計算機上でシミュレーションすることが可能となる。
【０２０２】
本実施形態では、測定により構造パラメータ及び可変リアクタンス値を求める方法として、入力インピーダンスや遠方界指向性測定を利用する方法（非特許文献４及び６参照。）を以下に提案している（以下、Ｉ２Ｆ２（Input Impedance and Far Field）法という。）。上述の第２の実施形態や例えば非特許文献６では、各可変リアクタンス素子に対して３つの制御状態におけるリアクタンス値を既知として、その値を基準として構造パラメータを算出し、さらにその構造パラメータをもとに、任意の制御状態における可変リアクタンス値を計算できることを示した。しかしながら、基準となる３つのリアクタンス値の求め方が課題として残っており、本実施形態では、この課題を解決することを目的に、Ｉ２Ｆ２法について検討を進める。
【０２０３】
まず、構造パラメータ、可変量及び測定量の関係について以下に説明する。構造パラメータとリアクタンス値は測定量から計算する。そこで以下では、これらの物理量の関係を整理する。電子制御導波器アレーアンテナ装置において、給電素子Ａ０に給電回路が接続される接続部（給電点）と、無給電素子（Ａ１−Ａ６など）に可変リアクタンス素子１２が装荷される接続部をポートと呼ぶことにする（どこまでを接続部と見るかには不定性がある。また、各ポートは接地導体１１とは電気的に絶縁されている。）。本実施形態では、ｍ番目の素子（無給電素子数をＭとし、給電素子をｍ＝０とする）のポート部に流れる電流をｉｍとする。無給電素子のポート電流ｉｍはポート間相互結合により励振される。その結合はｍ番目のポートとｎ番目のポート間の相互インピーダンスＺｍｎで表される。また、無給電素子には可変リアクタンス素子１２が装荷されるので、自己インピーダンスは、インピーダンスＺｍｍと可変リアクタンス素子１２のインピーダンスｊＸｍの和で表される。これを「バラクタ繰り込み自己インピーダンス」と呼ぶ（非特許文献５参照。）。ここで、Ｘｍはｍ番目の無給電素子ポートに装荷される可変リアクタンス値である。以上をまとめると、ポート電流ｉｍは次式のように可変リアクタンス値Ｘｍにより間接的に制御されることが分かる（非特許文献５参照。）。なお、以下の記載においては、数式がイメージ入力された墨付き括弧の数番号と、数式が文字入力された大括弧の数式番号とを混在して用いており、また、当該明細書での一連の数式番号として「式（１）」の形式を用いて数式番号を式の最後部に付与して（付与していない数式も存在する）用いることとする。
【０２０４】
［数１］
［ｉｍ］＝（［Ｚｍｎ］＋［Ｘｍ］）−１［ｖｓｎ］      （１）
［数２］
［Ｘｍ］≡ｄｉａｇ［Ｚｓ，ｊＸ１，ｊＸ２，…，ｊＸＭ］
［数３］
［ｖｓｎ］＝［ｖｓ，０，０，…，０］Ｔ
【０２０５】
ｖｓは給電回路の開放電圧、Ｚｓは給電回路の内部インピーダンスである。また、上付きのＴは行列の転置を表す。入力インピーダンスは給電ポート電流により次式で表される。
【０２０６】
［数４］
Ｚｉｎ＝（ｖｓ／ｉ０）−Ｚｓ      （２）
【０２０７】
一方、指向性（すなわち、遠方界の電界）Ｅ（φ，θ）はポート電流ｉｍを要素とするベクトル［ｉｍ］と等価ステアリングベクトル［ｕｍｉ（φ，θ）］の積により、次式で表される（非特許文献５及び６参照。）。
【０２０８】
［数５］
Ｅ（θ，φ）＝［ｕｍｉ（θ，φ）］Ｔ［ｉｍ］      （３）
【０２０９】
等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（θ，φ）は、ポートｍのみに単位電流が流れたときの指向性であり、ポートｎに生ずる電圧がインピーダンスＺｍｎである。同様に、ポートｍのみに単位電圧が生じたときにポートｎに流れる電流をアドミタンスＹｍｎとし、遠方界の電界である指向性をｕｍｖ（θ，φ）として定義する。アドミタンス行列［Ｙｍｎ］はインピーダンス行列［Ｚｍｎ］の逆行列になる。［ｕｍｖ（θ，φ）］を等価ステアリングベクトルとした場合はポート電圧ｖｍをウェイト（重み付け係数）として、指向性Ｅ（φ，θ）を表すことができる（非特許文献４及び６参照。）。
【０２１０】
［数６］
Ｅ（θ，φ）＝［ｕｍｖ（θ，φ）］Ｔ［ｖｍ］      （４）
【０２１１】
各パラメータＺｍｎ、ｕｍｉ（θ，φ）とＹｍｎ、ｕｍｖ（θ，φ）は、それらの定義より各ポートのみをそれぞれ開放又は短絡にすることにより直接に測定することができる。しかしながら、電子制御導波器アレーアンテナ装置ではポートに可変リアクタンス素子１２が半田付けなどにより装荷されているため、ポートを開放又は短絡するには加工が必要となる。
【０２１２】
一方、可変リアクタンス素子１２を取り外して測定すれば、個体差（製品ばらつき）を含めて可変リアクタンス素子１２の印加電圧対容量特性を求めることができる。しかしながら、実装状態の特性は、半田付けやリード線などの影響を受けており、その影響も一定ではない（取り付けのばらつき）。この取り付けのばらつきを含んだ特性は、実装した状態で測定する必要がある。そこで、可変リアクタンス素子を装荷したまま、幾つかの可変リアクタンス素子の制御状態で測定を行い、その測定値から構造パラメータと可変リアクタンス値を算出する。
【０２１３】
構造パラメータ、リアクタンス値及び測定量の関係を図４４に示す。構造パラメータであるインピーダンスＺｍｎと等価ステアリングベクトルｕｍｉ（θ，φ）及び給電回路の回路インピーダンスＺｓは固定パラメータである。一方、リアクタンス値は可変量であり、この値により測定量の値も変わる。構造パラメータと可変リアクタンス値はともに未知数である。ポート電流ｉｍを測定量とすれば、式（１）の関係より、構造パラメータＺｍｎやリアクタンス値Ｘｍを求めることができる（非特許文献７参照。）。しかしながら、電流を測定するには電流プローブが必要である。Ｉ２Ｆ２法では、より汎用の測定装置を用いて入力インピーダンスＺｉｎや遠方電界の指向性Ｅ（φ，θ）を測定することができる。
【０２１４】
次いで、自己インピーダンスに関する任意性について以下に説明する。以下では、アドミタンス行列とともに可変リアクタンス値を未知数とする場合に表れる任意性について記す。アンテナ特性はポート電流［ｉｍ］により表されるが、式（１）より［ｉｍ］から決定されるのは次式の行列［Ｅｍｎ］
［数７］
［Ｅｍｎ］＝［Ｚｍｎ］＋［Ｘｍ］
であり、インピーダンス行列［Ｚｍｎ］と可変リアクタンスの行列［Ｘｍ］の各々は決まらないことが分かる。行列［Ｘｍ］は対角行列であるから、対角成分のＺｍｍとｊＸｍの和は決まるが、それらの分け方には任意性があることになる。その任意性を表すために、ある制御状態（０）におけるリアクタンス値をＸｍ（０）で表す。式（５）を満たす特別な解を「ａ」付きのパラメータで表すことにする。
【０２１５】
［数８］
Ｘａｍ（０）＝０      （５）
【０２１６】
上記のように設定すると、次式で表される任意のインピーダンスＺｍｍとリアクタンスＸｍも式（１）の解となる。
【０２１７】
［数９］
Ｘｍ＝Ｘａｍ＋Ｘｍ（０）      （６）
［数１０］
Ｚｍｍ＝Ｚａｍｍ−ｊＸｍ（０）
【０２１８】
ここで、リアクタンスＸｍ（０）は未知数でなく、任意パラメータである。すなわち、未知数は無給電素子数Ｍ個分少なくなる。「ａ」付きのパラメータに関する式（１）、（３）は、チルダ付のポート電圧ｖａｍを次式のように定義すると、整理して表すことができる。
【０２１９】
［数１１］
［ｉｍ］＝（［Ｚａｍｎ］＋［Ｘａｍ］）−１［ｖｓｎ］
［数１２］
［Ｚａｍｎ］［ｉｍ］＝［ｖｓｎ］−［Ｘａｍ］［ｉｍ］＝［ｖａｎ］      （７）
［数１３］
［ｖａｎ］＝［ｖｓ，−ｊＸａ１ｉ１，−ｊＸａ２ｉ２，…，−ｊＸａＭｉＭ］Ｔ
［数１４］
Ｅ（θ，φ）＝［ｕａｍｖ（θ，φ）］［ｖａｍ］      （８）
［数１５］
［ｕａｍｖ（θ，φ）］＝［ｕｍｉ（θ，φ）］［Ｙａｍｎ］
【０２２０】
なお、ポート電流ｉｍはそのままである。「ａ」付きのパラメータでは状態（０）のとき、Ｘａｍ（０）＝０なので、ｖａｍ＝０、すなわち短絡状態とみることができる。これにより、短絡された素子に関するパラメータを消去できるので、式（７）や（８）の計算が簡単になる。
【０２２１】
次いで、測定数の評価について以下に説明する。未知数を解くためには、それより多くの測定量を得る必要がある。以下では、未知数の数と測定量の数の関係について記す。無給電素子数をＭとすると、インピーダンスＺｍｎ又はアドミタンスＹｍｎの数は｛（Ｍ＋１）（Ｍ＋２）／２｝個である。また、等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（θ，φ）又はｕｍｖ（θ，φ）は（Ｍ＋１）個存在する。さらに、送受信機の内部インピーダンスＺｓは固定の未知数であるので、全部で｛（Ｍ＋２）（Ｍ＋３）／２｝個の構造パラメータが存在する。なお、「ａ」付きのパラメータで考えても未知数は同数である。リアクタンス値が既知であるとすれば、必要な回数まで測定を増やすことによりすべての構造パラメータを算出することができる。例えば第１の実施形態や非特許文献６では、各無給電素子に対してＸｍ（０）以外に２つの状態のリアクタンス値Ｘｍ（ａ）とＸｍ（ｂ）を既知とすることにより、入力インピーダンス測定と、遠方電界の指向性の測定を合わせて｛（Ｍ＋２）（Ｍ＋３）／２｝回行えば、すべての構造パラメータを抽出できることを示した。
【０２２２】
一方、すべての可変リアクタンス素子１２のリアクタンス値が既知でない場合は、測定量を増やそうとすると、測定時に設定するリアクタンス値の数も増えるので、未知数も増えてしまう。電流測定では、あるリアクタンス値セットの状態において、素子数Ｍ＋１個の電流を測定することができる。一方、Ｉ２Ｆ２法では、測定可能なのは入力インピーダンスと遠方界指向性の２つのみである。入力インピーダンスＺｉｎは式（２）で表される。また、式（２）中の給電ポート電流ｉ０は次式で表される。
【０２２３】
［数１６］
ｉ０＝［Ｙａ０ｍ］［ｖａｍ］      （９）
【０２２４】
式（３）と式（９）を比較すると、ポート電圧ｖａｍに対する依存性は等しく、リアクタンス値Ｘｍはポート電圧ｖａｍのみに含まれるので、入力インピーダンスＺｉｎと、遠方電界Ｅ（φ，θ）はリアクタンスＸｍ依存性に関して独立でない。故に、未知数のリアクタンス値Ｘｍを解く立場から、測定量は１つだけと考えられる。なお、遠方電界Ｅ（φ，θ）は方向依存性を有するが、方向依存性とリアクタンスＸｍ依存性とは無関係である。測定量が１つだけなので、未知のリアクタンス値Ｘｍを１つ増やしても、測定量も１つしか得られない。しかしながら、式（７）又は式（９）のように、測定量が無給電素子数Ｍ個のリアクタンス値の関数であるため、リアクタンス値の組み合わせで複数の測定量を得ることができる。各無給電素子に関してＸｍ（０）以外の未知のリアクタンス値の数をＮ個とした場合、可変リアクタンス素子の未知数の数はＮＭ個、測定可能な測定量の数は（Ｎ＋１）Ｍである。入力インピーダンスの測定において、アドミタンスＺｍｎを｛（Ｍ＋１）（Ｍ＋２）／２｝個を求める場合の未知数の数と測定量の数との関係を図４５に示す。
【０２２５】
電流測定法では、各無給電素子の未知リアクタンス値の数Ｎ＝１でも任意の場合に未知数より多くの測定量を得ることができる。一方、Ｉ２Ｆ２法では、Ｎ＝１で未知数より多くの測定量を得るには無給電素子数Ｍが４以上の場合である。ただし、Ｉ２Ｆ２法では、電流と未知数の関係が電流測定法に比べて複雑であるので、１つの方程式に含まれる未知数の数Ｍが多いと計算が難しくなる。そこで、式（６）を満たさないリアクタンス値を有する無給電素子が２個以下となる場合に測定を限定する。測定量の数は｛Ｍ（Ｍ−１）Ｎ２／２＋ＮＭ＋１｝個となり、図４５に示すように、Ｍ＝６の場合にはＮ＝２とすれば、未知数より多くの測定量を得ることができる。
【０２２６】
次いで、任意性について以下に説明する。上記において、未知数より多くの測定量を得る方法について記したが、測定量が独立でなければ未知数は解けない。以下では、この点を調べる。第１の実施形態や非特許文献６の結果を整理すると、「ａ」付きのアドミタンスの相互アドミタンスＹａｍｎは入力インピーダンスＺｉｎの測定値から以下のように計算される。
【０２２７】
【数５３】
2005164567.tif 000055
【０２２８】
【数５４】
2005164567.tif 000056
【０２２９】
【数５５】
2005164567.tif 000057
【０２３０】
【数５６】
2005164567.tif 000058
【０２３１】
ここで、Ｚｉｎｍｎ（ｐｑ）はｍ番目の無給電素子１２のリアクタンス値がＸａｍ（ｐ）で、ｎ番目の無給電素子１２のリアクタンス値がＸａｎ（ｑ）で、残りの無給電素子１２のリアクタンス値がＸａｋ（０）のときの入力インピーダンスである。式（１０）よりリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）はパラメータＱｍ（ａ）にのみに含まれ、式（１０）よりアドミタンスＹａｍｎはパラメータＱｍ（ａ）とパラメータＱｎ（ａ）の積で表されることが分かる。故に、ｍ番目の無給電素子１２のリアクタンスＸａｍ（ａ）を変動させる効果はｎ番目の無給電素子１２のリアクタンス値Ｘａｎ（ａ）に依存しない。故に、リアクタンス値Ｘａｎ（ａ）を変えて、幾つかのリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）で入力インピーダンスＺｉｎｍｎ（ｐｑ）を測定しても、リアクタンス値Ｘａｎ（ａ）の個数分の独立な測定結果が得られない。すなわち、上述のようなリアクタンス値の組み合わせによる入力インピーダンス測定値は独立とはならない。逆に言えば、パラメータＱｍ（ａ）を０以外の任意の値とすることができる。さらに、式（１１）よりパラメータＹａｍｎとリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）も任意の値に選ぶことができることになる。
【０２３２】
次いで、任意性の原因について以下に説明する。アドミタンスＹａｍｎとリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）に任意性がある理由を以下で考察する。電流測定法では各ポートの電流は測定されるが、Ｉ２Ｆ２法では測定されない。また、この測定法の基となる等価ステアリングベクトルモデルでは、ポートは固定されていれば、位置は任意で良い。故に、ポート位置は不定である。ポート位置が変われば、リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とインピーダンスＺａｍｎは変化する（第１の実施形態及び非特許文献６参照。）。この不定性により、リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とインピーダンスＺａｍｎは１つの自由度を有する。インピーダンスＺａｍｎの代わりにアドミタンスＹａｍｎが自由であると考えることができる。アドミタンスＹａｍｎとリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）がそれぞれ任意性を有するためにはもう１つの自由度が必要である。その自由度は、Ｉ２Ｆ２法では無給電素子のポート電流が測定されないため、許容される以下のような不定性により説明できる。
【０２３３】
次式の式（１１）が成り立つとき、各無給電素子Ａｍのリアクタンス値を任意の定数αｍ倍した式（１２）も成り立つ。
【０２３４】
【数５７】
2005164567.tif 000059
【０２３５】
【数５８】
2005164567.tif 000060
【０２３６】
式（１２）と式（１３）では無給電素子のポート電流は変化しても給電素子ポート電流ｉ０は一定に保たれている。式（２）から分かるように、入力インピーダンスＺｉｎを決定するのは給電素子のポート電流ｉ０のみであるので、無給電素子のポート電流が実際とは異なっても、給電素子の電流ｉ０が正しければ、入力インピーダンスに影響はない。また、等価ステアリングベクトルｕａｍｖ（φ）に関しては、遠方界測定で抽出される値は、後述される式（１７）のように、アドミタンスＹａ０ｍとの積なので、アドミタンスＹａ０ｍが定数倍になる場合、等価ステアリングベクトルｕａｍｖ（φ）がその逆数倍になれば、遠方電界に影響はない。よって、各パラメータが図４６のように定数倍変化しても、同一の入力インピーダンス遠方界測定量が得られる。
【０２３７】
次いで、任意パラメータの選択について以下に説明する。リアクタンス値Ｘｍ（０）とアドミタンスＹａｍｎ、及びリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）に任意性があることが分かったが、任意パラメータとして、アドミタンスＹａｍｎとリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）の代わりに、リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とリアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）あるいは、アドミタンスＹａ０ｍとリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）あるいは、アドミタンスＹａｍｎとアドミタンスＹａ０ｍを選ぶことも可能である。第１の実施形態及び非特許文献６では、リアクタンス値Ｘｍ（０）とリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）、及びリアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）の値を既知量として与えていたが、任意に与えても良いことに分かる。すなわち、リアクタンス値Ｘｍ（０）とリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）、及びリアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）として実際の値とは異なる値が用いられても、その誤差は任意性に吸収される。任意パラメータと測定値からアドミタンス行列を計算する式を図４７にまとめる（図４７中のルートの正負の選択に関しては不定性が残る）。また、ｍ番目の無給電素子のみ任意の状態（ｐ）に設定し他の無給電素子のリアクタンス値をＸａｋ（０）とした状態の入力インピーダンス測定値をＺｉｎｍ（ｐ）から、可変リアクタンス素子１２の値を計算する式も図４７に記す。表中のＰｍ（ｐ）は次式で定義される。
【０２３８】
【数５９】
2005164567.tif 000061
【０２３９】
上記の式に示されるように、実際の可変リアクタンス素子には抵抗成分も存在し、その値も算出される。既出の計算式において抵抗成分を考慮するためには、式中のインピーダンスｊＸｍをＲｍ＋ｊＸｍに、インピーダンスｊＸａｍをＲａｍ＋ｊＸａｍに変えればよい。また、未知の構造パラメータの数と、それを求めるのに必要な測定回数も図４７に示す。アドミタンスＹａｍｍとアドミタンスＹａ０ｍあるいは、アドミタンスＹａｍｍとリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）、アドミタンスＹａ０ｍとアドミタンスＸａｍ（ａ）を任意パラメータとして選ぶことにより、リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とリアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）を任意パラメータとする場合に比べて、測定回数をＭ回減らすことができる。アドミタンスＹａｍｍとアドミタンスＹａ０ｍを任意パラメータとする場合は、未知のアドミタンスが他の２つに比べてＭ個減るが、入力インピーダンスＺｉｎｍ（ａ）を測定する必要があるため、測定回数はＭ回減るだけである。また、アドミタンスＹａｍｍやアドミタンスＹａ０ｍを任意パラメータとするときは、計算式に常に表れるので計算しやすい値に選ぶと便利である。ただし、アドミタンスＹａｍｍ及びアドミタンスＹａ０ｍとして０は不可であり、また、リアクタンス値Ｘｍ（０）とリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）及びリアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）のどれかが等しくなるような値に設定することを避ける必要がある。なお、図４７より、アドミタンスＹａｍｎはアドミタンスＹａ０ｍのみに依存し、アドミタンスＹａｍｍには依存しないことが分かる。また、図４７には給電回路のインピーダンスＺｓが含まれるが、「ａ」が無いアドミタンスの算出結果は給電回路の入力インピーダンスＺｓに依存しない。これは、当該アンテナ装置のアドミタンスが給電回路に依存しないためである。
【０２４０】
遠方電界から構造パラメータとリアクタンス値を算出する式として、リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とリアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）を任意パラメータとした場合を記す（第１の実施形態及び非特許文献６参照。）。
【０２４１】
【数６０】
2005164567.tif 000062
【０２４２】
【数６１】
2005164567.tif 000063
【０２４３】
【数６２】
2005164567.tif 000064
【０２４４】
【数６３】
2005164567.tif 000065
【０２４５】
［数１７］
Ｑ５＝Ｙａ０ｍｕａｎｖ（φ０）＋Ｙａ０ｎｕａｍｖ（φ０）
［数１８］
Ｑ６＝２（Ｅｍｎ（ａａ）（φ０）−Ｅ（０）（φ０））／ｖｓ
［数１９］
Ｑ７＝Ｑ５２−Ｑ６Ｑ８
［数２０］
Ｑ８
＝Ｑｍ（ａ）Ｑｎ（ａ）Ｑ６
＋２ｊＹａ０ｍｕａｍｖ（φ０）Ｑｎ（ａ）
＋２ｊＹａ０ｎｕａｎｖ（φ０）Ｑｍ（ａ）      （１９）
【０２４６】
式（１６）のように、遠方電界から求まるのは、アドミタンスＹａ０ｍと等価ステアリングベクトルｕａｍｖ（φ）なので、アドミタンスＹａ００やアドミタンスＹａ０ｍを求めるために、入力インピーダンスの測定をＭ＋１回追加する必要がある。逆に、図４７の入力インピーダンスの測定において、遠方電界Ｅ（０）（φ）と遠方電界Ｅｍ（ａ）（φ）との遠方電界の測定を（Ｍ＋１）個追加すれば、式（１５）及び式（１７）より、等価ステアリングベクトルｕａｍｖをすべて求めることができる。入力インピーダンスや指向性パターン形状は給電回路のインピーダンスＺｓに依存しないが、当該インピーダンスＺｓは整合損による利得変化に影響するため抽出する必要がある。このためには、１つの無給電素子Ａｍに関して状態（ｂ）とした場合の入力インピーダンスＺｉｎｍ（ｂ）と遠方電界Ｅｍ（ｂ）（φ０）を測定し、次式により算出する。
【０２４７】
【数６４】
2005164567.tif 000066
【０２４８】
式（１８）より、給電回路のインピーダンスＺｓは、リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）及びリアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）やアドミタンス値に依存せず、測定値のみにより決まることが分かる（後述の補足説明参照。）。給電回路のインピーダンスＺｓは整合損として実際に観測できる物理量なので、任意パラメータに影響されることは許されないという事実に矛盾しない結果である。
【０２４９】
さらに、数値計算及びその計算結果について以下に説明する。一般的な電子制御導波器アレーアンテナ装置に対する評価を行うため、図４８のように、給電素子Ａ０がｘｙｚ座標系の座標中心からｘ軸とｙ軸方向にλ／６ずれ、半径が半波長の円形接地導体１１を有する構造的に非対称な７素子電子制御導波器アレーアンテナ装置の構造パラメータを抽出する。各素子長Ａ０−Ａ６と、給電素子Ａ０を中心とする無給電素子Ａ１−Ａ６の配列円半径を０．２５波長とし、各素子Ａ０−Ａ６の半径を０．０１波長とする。また、測定を行うリアクタンス値Ｘｍ（０），Ｘｍ（ａ），Ｘｍ（ｂ）として図４９のような不均一な値を与える。図５０のように、リアクタンス値Ｘ１（ａ），Ｘ１（ｂ）又はリアクタンス値Ｘ２（ａ），Ｘ２（ｂ）のみを実際とは異なる値を与えた場合に、算出されるｍ＝１番目の素子の可変リアクタンス素子１２のインピーダンスを図５１に示す。横軸に制御パラメータの代わりに本当のリアクタンス値を示す。また、すべての無給電素子に装荷する可変リアクタンス素子１２のリアクタンス値として、アドミタンスＹａｍｍ＝Ｙａ０ｍ＝０．００１を与えて計算した結果もケース５として示す。リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とＸａｍ（ｂ）の選択により、可変リアクタンス値が正しい値とは別の値が算出され、制御特性が変わることが分かる。アドミタンス値も正しくない値が算出される。なお、ケース４の結果から、無給電素子Ａ２に装荷される可変リアクタンス素子１２のリアクタンス値が正しくない値に設定されても、無給電素子Ａ１に装荷されるリアクタンス素子１２のリアクタンス値は正しい値が算出されることが分かる。また、ケース３のように、本来、リアクタンス値Ｘａｍ（０）とリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）との間の大きさにあるべきリアクタンス値Ｘａｍ（ｂ）が、その範囲にないような場合にはリアクタンス値が発散するような振る舞いを示すことが分かる。制御パラメータに対して可変リアクタンス素子１２のインピーダンスが連続に変化する場合には、補間を用いることにより、制御特性を求めるための測定ポイントを削減できるが、ケース３のような場合には発散点付近での補間が難しくなる。さらに、アドミタンスＹａｍｍ＝Ｙａ０ｍ＝０．００１とした場合には、可変リアクタンス素子１２の抵抗成分が０ではない値として算出されることが分かる。これらの実際とは異なるパラメータ値を用いて、図４９のようなリアクタンス値セットのアンテナ特性を計算した。入力インピーダンス計算結果を図５３に示し、指向性を図５４に示す。有限地板である接地導体１１の影響をみるため、仰角θ＝６０度の面内の指向性を示す。図５３及び図５４から明らかなように、両特性とも、モーメント法で計算した正しい値に良く一致している。指向性のグラフでは、各ケースの結果を表すドットが重なっており、モーメント法の計算結果の曲線の上にのっている。これにより、算出される構造パラメータとリアクタンス値は本当の値とは異なるが、正しいアンテナ特性が計算されることが確認できる。
【０２５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、入力インピーダンス測定と遠方界測定により、抽出される構造パラメータと校正される可変リアクタンス素子値には任意性があることが分かった。各素子に対して３つの任意性があり、その値により算出されるパラメータは変化するが、そのパラメータから計算される入力インピーダンスと遠方界指向性及び送受信機の内部インピーダンスＺｓは一定で、正しい値が計算される。任意性の３つの自由度のうちの１自由度は、アンテナ特性がリアクタンス値と自己インピーダンスの和に依存し、その割り振りは任意であるという性質に基づく。また、１自由度は、等価ステアリングベクトルモデルにおいてポートは固定されていればその位置は任意であり、実際の測定でも不定であるためと考えられる。残りの自由度は、無給電素子に流れる電流が測定されず、測定量に対して不定性が許されるためと考えられる。この自由度のため、自己アドミタンスＹａｍｍあるいは給電素子間の相互アドミタンスＹａ０ｍを任意パラメータとすることができる。これにより、構造パラメータ算出に必要な測定回数をリアクタンス値を任意パラメータとする場合に比べてＭ回削減できる。また、アドミタンス値として適当な値を選ぶことにより計算を簡単に行うことができる。
【０２５１】
＜本発明の各種態様＞
以上の第１と第２の実施形態に基づいた本発明の幾つかの態様について以下に説明する。
【０２５２】
構造パラメータ（具体的には、ポート間アドミタンス又はインピーダンス）を求める本発明の第１の態様に係るアレーアンテナの構造パラメータの測定方法によれば、
無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、上記給電素子と上記無給電素子との間に接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化する、例えば電子制御導波器アレーアンテナ装置であるアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
上記各可変リアクタンス素子に設定する制御電圧を幾つかに限定し、その制御電圧の各無給電素子間の組み合わせのうちの幾つかの制御状態における入力インピーダンスを測定するステップと、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、入力インピーダンスとの関係式に、入力インピーダンス測定値と、上記幾つかの制御電圧設定状態における各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値を代入して、各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値を計算するステップとを含むことを特徴とする。
【０２５３】
構造パラメータ（具体的には、等価ステアリングベクトル）を求める本発明の第２の態様に係るアレーアンテナの構造パラメータの測定方法によれば、無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、上記給電素子と上記無給電素子との間に接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化する、例えば電子制御導波器アレーアンテナ装置であるアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
上記各可変リアクタンス素子に設定する制御電圧を幾つかに限定し、その制御電圧の各無給電素子間の組み合わせのうちの幾つかの制御状態における入力インピーダンスと遠方界指向性を測定するステップと、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、等価ステアリングベクトルと、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、遠方界指向性との関係式に、入力インピーダンスと遠方界指向性の測定値と、上記幾つかの制御状電圧設定態における各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値を代入して、等価ステアリングベクトルと各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値を計算するステップとを含むことを特徴とする。
【０２５４】
測定項目をより限定して記述する本発明の第３の態様に係るアレーアンテナの構造パラメータの測定方法によれば、第１の態様記載の測定方法において、各無給電素子に設定する制御電圧を３個とし、そのうち１つを基準制御電圧とし、残りのうちの１つを第１の制御電圧、もう一方を第２の制御電圧とし、入力インピーダンス測定を行う各無給電素子の制御電圧の組み合わせは、制御電圧がすべて基準電圧の場合と、１つの無給電素子のみが第１の制御電圧の場合と、２つの無給電素子のみが第１の制御電圧の場合と、１つのみの無給電素子が第２の制御電圧の場合のすべての組み合わせであることを特徴とする。
【０２５５】
測定項目をより限定して記述する本発明の第４の態様に係るアレーアンテナの構造パラメータの測定方法によれば、第２の態様記載の測定方法において、各無給電素子に設定する制御電圧を３個とし、そのうち１つを基準制御電圧とし、残りのうちの１つを第１の制御電圧、もう一方を第２の制御電圧とし、入力インピーダンスと遠方界指向性の測定を行う各無給電素子の制御電圧の組み合わせは、制御電圧がすべて基準電圧の場合と、１つの無給電素子のみが第１の制御電圧の場合のすべての組み合わせとし、２つの無給電素子のみが第１の制御電圧の場合と、１つのみの無給電素子が第２の制御電圧の場合のすべての組み合わせで、入力インピーダンス又はある一定方向の遠方界を測定することを特徴とする。
【０２５６】
入力インピーダンス測定法を用いて可変リアクタンス素子のインピーダンスを測定する本発明の第５の態様に係るアレーアンテナの構造パラメータの測定方法によれば、無線信号を送受信するための給電素子と、記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、上記給電素子と上記無給電素子との間に接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化する、例えば電子制御導波器アレーアンテナ装置であるアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
１つの無給電素子のみの可変リアクタンス素子の制御電圧を任意に設定した制御状態における入力インピーダンスを測定するステップと、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、入力インピーダンスとの関係式に、第１の態様から第４の態様までのいずれかの方法で求めたポート間アドミタンス値又はインピーダンス値と、上記入力インピーダンス測定値を代入し、任意の制御電圧を設定した無給電素子のポートから可変リアクタンスを見たインピーダンス値を計算するステップとを含むことを特徴とする。
【０２５７】
遠方電界測定を用いて可変リアクタンス素子のインピーダンスを測定する可変リアクタンス素子の電気的特性の測定方法によれば、無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、上記給電素子と上記無給電素子との間に接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
１つの無給電素子のみの可変リアクタンスの制御電圧を任意に設定した制御状態におけるある一定方向の遠方電界を測定するステップと、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、等価ステアリングベクトルと、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、遠方電界との関係式に、第２の態様又は第４の態様記載の方法で求めた等価ステアリングベクトルと、ポート間アドミタンス値又はインピーダンスと値、上記ある方向の遠方電界測定値を代入し、任意の制御電圧を設定した無給電素子のポートから可変リアクタンスを見たインピーダンス値を計算するステップとを含むことを特徴とする。
【０２５８】
補間による可変リアクタンスの制御特性を測定する本発明の第７の態様に係る可変リアクタンス素子の電気的特性の測定方法によれば、第５の態様又は第６の態様記載の測定方法において、無給電素子のポートから可変リアクタンスを見たインピーダンス値を計算する際の制御電圧を複数の値に設定し、複数の制御電圧における無給電素子のポートから可変リアクタンス素子を見たインピーダンス値の関係を計算し、可変リアクタンス素子のインピーダンスの制御電圧依存性を補間によって求めることを特徴とする。
【０２５９】
入力インピーダンスの計算方法に係る本発明の第８の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法によれば、無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、上記給電素子と上記無給電素子との間に接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、入力インピーダンスとの関係式に、第１の態様から第４の態様までのいずれかの方法で求めたポート間アドミタンス値又はインピーダンス値と、第５の態様から第７の態様までのいずれかの方法で求めた任意の制御電圧におけるポートから見た可変リアクタンスのインピーダンス値を代入し、上記各無給電素子に各制御電圧が設定された制御状態における入力インピーダンス値を計算することを特徴とする。
【０２６０】
遠方電界の指向性の計算方法である本発明の第９の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法によれば、無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、上記給電素子と上記無給電素子との間に接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、等価ステアリングベクトルと、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、遠方電界指向性との関係式に、第２の態様又は第４の態様記載の方法で求めた等価ステアリングベクトルと、ポート間アドミタンス値又はインピーダンス値と、第５の態様から第７の態様までのいずれか１つ記載の測定方法で求めた任意の制御電圧におけるポートから見た可変リアクタンス素子のインピーダンス値を代入し、上記各無給電素子に各制御電圧が設定された制御状態における遠方電界指向性を計算することを特徴とする。
【０２６１】
任意性を含んだ入力インピーダンスの計算方法である本発明の第１０の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法によれば、第８の態様記載の方法と同様のアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
ポート間アドミタンス又はインピーダンスを計算するために第３の態様記載の方法を用い、その際に、３個の制御電圧設定状態における各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値として、適当な異なる３つの値を用いて入力インピーダンスを計算することを特徴とする。
【０２６２】
任意性を含む遠方電界の指向性の計算方法である本発明の第１１の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法によれば、第９の態様記載の方法と同様のアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
等価ステアリングベクトルを計算するために、第４の態様記載の方法を用い、その際に、３個の制御電圧設定状態における各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値として、適当な異なる３つの値を用いて遠方電界の指向性を計算することを特徴とする。
【０２６３】
任意性を含む入力インピーダンスの計算方法であり、制御電圧設定値を２個とする本発明の第１２の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法によれば、無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、上記給電素子と上記無給電素子との間に接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化する、例えば電子制御導波器アレーアンテナ装置であるアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
各無給電素子に設定する制御電圧を２個とし、そのうち１つを基準制御電圧とし、各無給電素子の制御電圧の組み合わせは、基準制御電圧以外の制御電圧を設定する無給電素子数が２個以下のすべて組み合わせで入力インピーダンスを測定するステップと、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、入力インピーダンスとの関係式に、上記で測定した入力インピーダンスの測定値を代入しさらに、各無給電素子に関して２つの制御電圧状態における可変リアクタンス素子のインピーダンス値２つと無給電素子の自己アドミタンス、又は、２つの制御電圧状態における可変リアクタンス素子のインピーダンス値２つと無給電素子の給電素子間の相互アドミタンス、又は、１つの制御電圧状態における可変リアクタンス素子のインピーダンス値１つと無給電素子の自己アドミタンスと給電素子と無給電素子間の相互アドミタンスとして、適当な値を代入することにより、ポート間の仮のアドミタンス値又は仮のインピーダンス値を計算するステップと、
そのポート間の仮のアドミタンス値又は仮のインピーダンス値を用いて、第５の態様から第７の態様までのうちのいずれか１つの方法で、各無給電素子のポートから見た可変リアクタンスの仮のインピーダンス値を計算するステップと、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、入力インピーダンスとの関係式に、上記で求めたポート間の仮のアドミタンス値又は仮のインピーダンス値と各無給電素子のポートから見た可変リアクタンス素子の仮のインピーダンス値を代入し、上記各無給電素子の制御電圧の組み合わせの制御状態における入力インピーダンスを計算するステップとを含むことを特徴とする。
【０２６４】
任意性を含む遠方電界の指向性の計算方法であり、制御電圧設定値を２個とする本発明の第１３の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法によれば、無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた少なくとも１本の無給電素子と、上記給電素子と上記無給電素子との間に接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
各無給電素子に設定する制御電圧を２個とし、そのうち１つを基準制御電圧、残りを第１の制御電圧とし、すべてを基準制御電圧とした場合の遠方電界指向性と入力インピーダンス値、１つの無給電素子のみを第１の制御電圧とした場合のすべての組み合わせの遠方電界指向性と入力インピーダンス値、及び、２つの無給電素子のみに第１の制御電圧を設定した場合のある一定方向の遠方電界又は入力インピーダンス値を測定するステップと、
各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、等価ステアリングベクトルと、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、入力インピーダンス値又は遠方電界指向性との関係式に、上記で測定した入力インピーダンスと遠方電界指向性の測定を代入し、さらに、各無給電素子に関して２つの制御電圧状態における可変リアクタンス素子のインピーダンス値２つと無給電素子の自己アドミタンス値、又は、２つの制御電圧状態における可変リアクタンス素子のインピーダンス値２つと無給電素子の給電素子間の相互アドミタンス値、又は、１つの制御電圧状態における可変リアクタンス素子のインピーダンス値１つと無給電素子の自己アドミタンス値と給電素子と無給電素子間の相互アドミタンス値として、適当な値を代入することにより、ポート間の仮のアドミタンス値又は仮のインピーダンス値と仮の等価ステアリングベクトルを計算するステップと、
そのポート間の仮のアドミタンス値又は仮のインピーダンス値と仮の等価ステアリングベクトルを用いて、第５の態様から第７の態様までのいずれか記載の方法で、各無給電素子のポートから見た可変リアクタンスの仮のインピーダンス値を計算し、各アンテナ素子ポート間のアドミタンス値又はインピーダンス値と、各無給電素子のポートからみた可変リアクタンス素子のインピーダンス値と、等価ステアリングベクトルと、遠方電界指向性との関係式に、上記で求めたポート間の仮のアドミタンス値又は仮のインピーダンス値と仮の等価ステアリングベクトルと各無給電素子のポートから見た可変リアクタンスの仮のインピーダンス値を代入し、上記各無給電素子の制御電圧の組み合わせの制御状態における遠方電界指向性を計算するステップとを含むことを特徴とする。
【０２６５】
第２の実施形態に係る発明での新規性について以下に説明する。計算に際して、各素子に関して３つのリアクタンス値Ｘｍ（０）、Ｘａｍ（ａ）、Ｘａｍ（ｂ）を基準として与えていたが、正しくない値を用いると、正しくない構造パラメータ（アドミタンスＹａｍｎ又はインピーダンスＺｍｎと等価ステアリングベクトルｕｖｍ又はｕｉｍ）とリアクタンス値Ｘｍが算出されるが、それら正しくないパラメータを用いても正しい入力インピーダンスＺｉｎや遠方電界の指向性Ｅが計算される計算に際して与える各無給電素子に関して３つのパラメータを、リアクタンス値Ｘｍ（０）、Ｘａｍ（ａ）、Ｘａｍ（ｂ）に代えて、リアクタンス値Ｘｍ（０）、Ｘａｍ（ａ）、アドミタンスＹａ０ｍにしても、リアクタンス値Ｘｍ（０）、Ｘａｍ（ａ）、アドミタンスＹａｍｍにしても、リアクタンス値Ｘｍ（０）、アドミタンスＹａ０ｍ、Ｙａｍｍにしてもよい。
【０２６６】
第２の実施形態における第１の実施形態との相違点は、無給電素子ＡｍとＡｎのみを上付き（ａ）、残りの素子を上付き（０）とする状態の入力インピーダンスを、Ｚｉｎｍｎ（ａ）からＺｉｎ（ａａ）に表記変更している。
【０２６７】
次いで、第２の実施形態に係る計算方法の手順について以下に説明する。
【０２６８】
（ステップＳ１００１）各無給電素子のリアクタンス値を３つの異なる状態にして、それらの組み合わせの入力インピーダンスと遠方電界の指向性を測定する。測定はすべて上付き（０）、１つのみ上付き（ａ）で残りを上付き（０）、１つのみ上付き（ｂ）で残りを上付き（０）、２つの素子を上付き（ａ）で残りを上付き（０）で、入力インピーダンス測定はすべて上付き（０）、１つのみ上付き（ａ）で残りを上付き（０）で、遠方界指向性ある１つの素子のみに関して、１つのみ上付き（ｂ）で残りを上付き（０）とした場合のある方向の利得３つの状態のリアクタンス値と測定値から、構造パラメータ（アドミタンスＹａｍｎ又はインピーダンスＺｍｎと等価ステアリングベクトルｕｖｍ又はｕｉｍ）を計算する。
【０２６９】
（ステップＳ１００２）ある無給電素子に対して未知の状態のリアクタンス値の可変リアクタンス素子を装荷した場合の入力インピーダンス又はある方向の遠方電界を測定し、その測定値と先に求めた構造パラメータから、その状態のリアクタンス値を計算する。幾つかの制御状態のリアクタンス値を同様に求め、補間によって連続的な可変リアクタンス素子１２の制御特性（印加電圧対容量特性）を求める。
【０２７０】
（ステップＳ１００３）各無給電素子を任意の制御状態にした場合のアンテナ特性（具体的には、入力インピーダンスや遠方界指向性）を、ステップ１００１で求めた構造パラメータと、ステップＳ１００２で求めたリアクタンス値から（測定を行わなくても）計算できる。
【０２７１】
（ステップＳ１００４）ステップＳ１００１での計算で基準として用いる各素子に関して３つの制御状態のリアクタンス値として、各ポートから見た正しい実際の値が用いられれば、ステップＳ１００１により正しい構造パラメータが、さらに、ステップＳ１００２により各制御状態において正しいリアクタンス値が、そしてステップＳ１００３により正しいアンテナ特性が算出されるが、正しくない値が用いられた場合には、正しくない構造パラメータとリアクタンス値が算出されるが、それらの正しくないパラメータを用いてステップＳ１００３により算出された、アンテナ特性は正しくなる。算出される構造パラメータやリアクタンス値が想定するポートから見て正しくなくても、別のポート位置に対しては正しくなる自由度があるためである。なお、パラメータＸ，Ｙ，ｕの関係式からアドミタンスＹと等価ステアリングベクトルｕを計算するとき、リアクタンス値Ｘを適当に与えることができることが分かったが、リアクタンス値Ｘに代わりにアドミタンスＹを適当な値として与えることができる。すなわち、各無給電素子Ａｍに関して、リアクタンス値Ｘｍ（０）、Ｘａｍ（ａ）、Ｘａｍ（ｂ）に代えてそれぞれ、Ｘｍ（０）、Ｘａｍ（ａ）、Ｙａ０ｍにしても、リアクタンス値Ｘｍ（０）、Ｘａｍ（ａ）、アドミタンスＹａｍｍにしても、リアクタンス値Ｘｍ（０）、アドミタンスＹａ０ｍ、Ｙａｍｍを適当に与えても良い。この場合、測定状態（ｂ）での測定が不要となる。
【０２７２】
第２の実施形態に係る発明の特有の効果としては、構造パラメータ算出に必要な測定回数を、後の３つの方法ではＭ個減らすことができる。また、例えば、アドミタンスＹａ０ｍ、Ｙａｍｍとして計算しやすい値を選ぶことにより、計算を簡単にすることができる。なお、これらのパラメータは計算式に必ず出てくる値であるので、恩恵は大きい。
【０２７３】
以上の実施形態においては、遠方界又は遠方電界を測定しているが、本発明はこれに限らず、遠方界又は遠方の電界を直接に測定しなくても、近傍界測定（平面走査法、円筒面走査法、球面走査法などを用いて）によって遠方界又は遠方電界を得ることができるので、Ｉ２Ｆ２法を用いて遠方界又は遠方電界を測定することに代えて、近傍界測定法で測定してもよい。
【０２７４】
以下に示すように、測定量と任意パラメータの選び方が幾つかあるので、その組み合わせも可能である。具体的には以下の４つがある。
【０２７５】
（１）測定値と算出値の組み合わせも可能であり、すなわち、構造パラメータは抽出方法に依存しないから当然であるが、ステップを変えるときに測定量も変えてもよい。具体的には、入力インピーダンスＺｉｎの測定値から求めた構造パラメータを用いてリアクタンス値Ｘや遠方電界Ｅを計算したり、遠方電界Ｅの測定値から求めた構造パラメータを用いてリアクタンス値Ｘや入力インピーダンスＺｉｎを計算することができる。
【０２７６】
（２）構造パラメータに算出に用いる測定量を交換してもよく、具体的には、アドミタンスＹｍｍ（Ｘｍ（ａ）Ｘｍ（ｂ）を任意パラメータとしたときのみ）あるいはＹｍｎの算出に用いる測定値として、入力インピーダンスＺｉｎの測定値と、遠方電界Ｅの測定値とを交換してもよい。
【０２７７】
（３）無給電素子毎の使用方法（任意パラメータの選び方）の組み合わせは自由であり、すなわち、無給電素子ＡｍとＡｎに関して、ある方法（例えば、リアクタンス値Ｘｍ（ａ）とＸｍ（ｂ）を任意とする。）を、少なくとも１つの素子番号が異なる別の組み合わせである無給電素子Ａｍ’とＡｎ’に関して、別の方法（例えば、リアクタンス値Ｘｍ’（ａ）とＹ０ｍ’を任意とする）を用いてもよい。
【０２７８】
（４）無給電素子毎の測定量を交換することは自由であり、構造パラメータやリアクタンス値算出のために、無給電素子ＡｍとＡｎに関して、入力インピーダンスＺｉｎの測定値を用い、少なくとも１つの素子番号が異なる別の組み合わせである無給電素子Ａｍ’とＡｎ’に関して、遠方電界Ｅの測定値を用いてもよい。
【０２７９】
上述した実施形態について要約すると以下のようになる。本願発明の第１の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法は、無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた複数の無給電素子と、上記各無給電素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
上記各可変リアクタンス素子に所定の基準リアクタンス値が設定されたときの上記アレーアンテナの入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）を測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子の１つに、上記基準リアクタンス値からの変動値を示す第１の偏移リアクタンス値に上記基準リアクタンス値を加算した加算値である第１のリアクタンス値を設定して、他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときと、上記第１のリアクタンス値を設定する可変リアクタンス素子を順次に変化させたときの上記アレーアンテナの入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ａ）をそれぞれ測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子の１つに、上記基準リアクタンス値からの変動値を示しかつ上記第１の偏移リアクタンス値と異なる第２の偏移リアクタンス値に上記基準リアクタンス値を加算した加算値である第２のリアクタンス値を設定して、他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときと、上記第２のリアクタンス値を設定する可変リアクタンス素子を順次に変化させたときの上記アレーアンテナの入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ｂ）をそれぞれ測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子のうちの２つに上記第１のリアクタンス値を設定して他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときと、上記第１のリアクタンス値を設定する２つの可変リアクタンス素子を、上記各可変リアクタンス素子のすべての組み合わせを含むように順次に変化させたときの上記アレーアンテナの入力インピーダンス値Ｚｉｎｍｎ（ａ）を測定するステップと、
上記測定された各入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）、Ｚｉｎｍ（ａ）、Ｚｉｎｍ（ｂ）及びＺｉｎｍｎ（ａ）に基づいて、上記各入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）、Ｚｉｎｍ（ａ）、Ｚｉｎｍ（ｂ）及びＺｉｎｍｎ（ａ）と、上記第１及び第２の偏移リアクタンス値と、上記アレーアンテナの給電素子及び少なくとも１本の無給電素子を含む各アンテナ素子間のアドミタンス値と上記基準リアクタンス値とを含むように変数変換された複数の変数変換アドミタンス値との関係式を用いて、上記複数の変数変換アドミタンス値を計算するステップと、
上記計算された複数の変数変換アドミタンス値と上記基準リアクタンス値とに基づいて、上記計算された複数の変数変換アドミタンス値を逆変数変換することにより上記アレーアンテナの各アンテナ素子間のアドミタンス値を計算するステップとを含む。
【０２８０】
また、本願発明の第２の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法は、上記各可変リアクタンス素子のうちの選択された１つの可変リアクタンス素子に所定の制御電圧を印加することにより上記制御電圧に対応したリアクタンス値を設定し、他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときと、上記制御電圧を順次に変化させたときの上記アレーアンテナの入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ｐ）をそれぞれ測定するステップと、
上記測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ｐ）と、上記計算された変数変換アドミタンス値とに基づいて、上記入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ｐ）と、上記変数変換アドミタンス値と、上記選択された可変リアクタンス素子の素子インピーダンス値と上記基準リアクタンス値と所定の基準抵抗値とを含むように変数変換された可変リアクタンス素子の変数変換素子インピーダンス値との関係式を用いて、上記選択された可変リアクタンス素子の制御電圧対変数変換素子インピーダンス値特性を計算するステップと、
上記計算された選択された可変リアクタンス素子の制御電圧対変数変換素子インピーダンス値特性に基づいて、上記変数変換素子インピーダンス値を逆変数変換することにより、上記選択された可変リアクタンス素子の制御電圧対素子インピーダンス値特性を計算するステップとをさらに含む。
【０２８１】
さらに、本願発明の第３の態様に係るアレーアンテナの電気的特性の測定方法は、無線信号を送受信するための給電素子と、上記給電素子から所定の間隔だけ離間されて設けられた複数の無給電素子と、上記各無給電素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子にそれぞれ制御電圧を設定して上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各無給電素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させることで指向特性が変化するアレーアンテナの電気的特性の測定方法であって、
上記各可変リアクタンス素子に所定の基準リアクタンス値が設定されたときの上記アレーアンテナの電界Ｅ（０）（θ，φ）を測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子の１つに、上記基準リアクタンス値からの変動値を示す第１の偏移リアクタンス値に上記基準リアクタンス値を加算した加算値である第１のリアクタンス値を設定して、他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときと、上記第１のリアクタンス値を設定する可変リアクタンス素子を順次に変化させたときの上記アレーアンテナの電界Ｅｍ（ａ）（θ，φ）をそれぞれ測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子の１つに、上記基準リアクタンス値からの変動値を示しかつ上記第１の偏移リアクタンス値とは異なる第２の偏移リアクタンス値に上記基準リアクタンス値を加算した加算値である第２のリアクタンス値を設定して、他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときと、上記第２のリアクタンス値を設定する可変リアクタンス素子を順次に変化させたときの上記アレーアンテナの所定の方位角φ０における電界Ｅｍ（ｂ）（θ，φ０）をそれぞれ測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子のうちの２つに上記第１のリアクタンス値を設定して他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときと、上記第１のリアクタンス値を設定する２つの可変リアクタンス素子を、上記各可変リアクタンス素子のすべての組み合わせを含むように順次に変化させたときの上記アレーアンテナの所定の方位角φ０における電界Ｅｍｎ（ａ）（θ，φ０）を測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値が設定されたときの上記アレーアンテナの入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）を測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子の１つに上記第１のリアクタンス値を設定して他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときと、上記第１のリアクタンス値を設定する可変リアクタンス素子を順次に変化させたときの上記アレーアンテナの入力インピーダンス値Ｚｉｎｍ（ａ）をそれぞれ測定するステップと、
上記各可変リアクタンス素子の１つに上記第２のリアクタンス値を設定して他の可変リアクタンス素子に上記基準リアクタンス値を設定したときの上記アレーアンテナの入力インピーダンス値Ｚｉｎｋ（ｂ）を測定するステップと、
上記測定された各電界Ｅ（０）（θ，φ）、Ｅｍ（ａ）（θ，φ）、Ｅｍ（ｂ）（θ，φ０）及びＥｍｎ（ａ）（θ，φ０）と、上記測定された各入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）、Ｚｉｎｍ（ａ）及びＺｉｎｋ（ｂ）とに基づいて、上記測定された電界Ｅ（０）（θ，φ）、Ｅｍ（ａ）（θ，φ）、Ｅｍ（ｂ）（θ，φ０）及びＥｍｎ（ａ）（θ，φ０）と、上記測定された入力インピーダンス値Ｚｉｎ（０）、Ｚｉｎｍ（ａ）及びＺｉｎｋ（ｂ）と、上記第１及び第２の偏移リアクタンス値と、上記アレーアンテナの給電素子及び少なくとも１本の無給電素子を含む各アンテナ素子間のアドミタンス値と上記基準リアクタンス値とを含むように変数変換された複数の変数変換アドミタンス値との関係式を用いて、上記複数の変数変換アドミタンス値を計算するステップと、
上記測定された電界Ｅ（０）（θ，φ）及びＥｍ（ａ）（θ，φ）と、上記計算された変数変換アドミタンス値とに基づいて、上記電界Ｅ（０）（θ，φ）及びＥｍ（ａ）（θ，φ）と、上記第１の偏移リアクタンス値と、上記計算された複数の変数変換アドミタンス値と、上記複数の変数変換アドミタンス値を含む上記アレーアンテナの各アンテナ素子の変数変換指向特性関数との関係式を用いて、上記アレーアンテナの各アンテナ素子の変数変換指向特性関数を要素とする変数変換等価ステアリングベクトルを計算するステップと、
上記計算された変数変換等価ステアリングベクトルと、上記計算された複数の変数変換アドミタンス値とに基づいて、上記複数の変数変換アドミタンス値と上記変数変換等価ステアリングベクトルとの関係式を用いて、上記アレーアンテナの等価ステアリングベクトルを計算するステップとを含む。
【０２８２】
＜補足説明１＞
以上の実施形態において、アレーアンテナの電気的特性の計算及び測定方法について説明しているが、その計算については、所定の処理メモリを備えたディジタル計算機（ハードウエア資源）により計算できる。なお、構造パラメータが任意であるとすると、給電回路の入力インピーダンスＺｓは次式のいずれの式でも計算できることが導出され、図４８の電子制御導波器アレーアンテナ装置の例に対して、数値計算で確認した。
【０２８３】
【数６５】
2005164567.tif 000067
【０２８４】
【数６６】
2005164567.tif 000068
【０２８５】
【数６７】
2005164567.tif 000069
【０２８６】
【数６８】
2005164567.tif 000070
【０２８７】
＜補足説明２＞
次いで、アレーアンテナの遠方電界Ｅ（θ，φ）からアレーアンテナの構造パラメータを抽出するための関係式について以下に導出する。ここで、観測量が入力インピーダンスＺｉｎであるとき、これは次式で表される。
【０２８８】
【数６９】
2005164567.tif 000071
【０２８９】
また、無給電素子Ａ０に流れるポート電流ｉ０は次式で表される。
【０２９０】
【数７０】
2005164567.tif 000072
【０２９１】
次いで、アレーアンテナの遠方電界Ｅ（θ，φ）は次式で表される。
【０２９２】
【数７１】
2005164567.tif 000073
【０２９３】
ここで、入力インピーダンスＺｉｎは、無給電素子Ａ０に流れるポート電流ｉ０から計算され、電流ｉ０はアドミタンス行列［Ｙａ０ｍ］と電圧ベクトル［ｖａｍ］の積で表される。一方、遠方電界Ｅ（θ，φ）は等価ステアリングベクトル［ｕｍ（θ，φ）］と、電圧ベクトル［ｖａｍ］の積で表される。これらの関係式における相違は構造パラメータであるアドミタンス行列［Ｙａ０ｍ］が等価ステアリングベクトル［ｕｍ（θ，φ）］に変わっただけである。ここで、電圧ベクトル［ｖａｍ］は両方の場合において以下のように表される。
【０２９４】
【数７２】
2005164567.tif 000074
【０２９５】
ここで、ポート電流ｉｍは未知数であるが、リアクタンス値Ｘａｍ以外のリアクタンス値が０のときは次式のようになる。
【０２９６】
【数７３】
2005164567.tif 000075
【０２９７】
また、リアクタンス値ＸａｍとＸａｎ以外のリアクタンス値が０であるときは次式のように簡単化できる。
【０２９８】
【数７４】
2005164567.tif 000076
【０２９９】
ここで、ポート電流ｉ０の関係式に表れるアドミタンス行列［Ｙａ０ｍ］と、遠方電界Ｅ（θ，φ）の関係式に表れる等価ステアリングベクトル［ｕａｍ（θ，φ）］との相違は、等価ステアリングベクトル［ｕａｍ（θ，φ）］が方向の関数であることと、アドミタンス行列アドミタンス行列［Ｙａ０ｍ］はアンテナ素子Ａｍのポート電流ｉｍを表す式の中に表れるパラメータである点である。方向を固定して考えれば、前者の相違は無くなる。また、後者の相違により、入力インピーダンスＺｉｎに関する関係式にはアドミタンス行列［Ｙａｍｎ］のみが表れるので、アドミタンス行列［Ｙａｍｎ］について解くことができるが、遠方電界Ｅ（θ，φ）に関する関係式には、等価ステアリングベクトル［ｕａｍ（θ，φ）］と、
アドミタンス行列［Ｙａ０ｍ］が表れるので、Ｙａ０ｍｕａｍ（θ，φ）についてのみしか解けないことになる。
【０３００】
次いで、各アンテナ素子に対してリアクタンス値Ｘｍ（ａ）とＸｍ（ｂ）を既知として、アンテナ素子Ａｍのみにリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）又はＸｍ（ｂ）の値の可変リアクタンス素子が装荷され、残りのすべてのアンテナ素子に装荷された可変リアクタンス素子のリアクタンス値Ｘａｎが０である制御状態の各入力インピーダンスＺｉｎｍ（ａ）及びＺｉｎｍ（ｂ）を測定し、さらに、アンテナ素子Ａｍにはリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）の可変リアクタンス素子に装荷され、アンテナ素子Ａｎにはリアクタンス値Ｘａｎ（ｂ）の可変リアクタンス素子に装荷され、残りのすべての可変リアクタンス素子のリアクタンス値Ｘａｎが０である制御状態の入力インピーダンスＺｉｎｍｎ（ａａ）を測定し、その値から式（２１）、（２２）、（２４）、（２５）、（２６）より、アドミタンス値Ｙａｍｎが計算される。
【０３０１】
同様にして、各アンテナ素子に対して、リアクタンス値Ｘａｍ（ａ）とＸａｍ（ｂ）を既知として、アンテナ素子Ａｍのみにはリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）又はＸａｍ（ｂ）の可変リアクタンス素子が装荷され、残りのすべての可変リアクタンス素子のリアクタンス値Ｘａｎが０である制御状態の遠方電界Ｅｍ（ａ）（θ，φ）及びＥｍ（ｂ）（θ，φ）を測定し、さらに、アンテナ素子Ａｍにはリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）の可変リアクタンス素子が装荷され、アンテナ素子Ａｎにはリアクタンス値Ｘａｎ（ｂ）の可変リアクタンス素子が装荷され、残りのすべての可変リアクタンス素子のリアクタンス値Ｘａｎが０である制御状態の遠方電界Ｅｍｎ（ａａ）（θ，φ）を測定し、その値から式（２３）、（２４）、（２５）、（２６）より、Ｙａ０ｍｕａｍ（θ，φ）が計算れる。
【０３０２】
これらのより具体的な式を下記に記載する。まず、リアクタンス値が１つ又は２つのみ０でない値を持つとき、ポート電流は次式のように解ける。
【０３０３】
【数７５】
2005164567.tif 000077
【０３０４】
ここで、
【数７６】
2005164567.tif 000078
【０３０５】
【数７７】
2005164567.tif 000079
【０３０６】
【数７８】
2005164567.tif 000080
【０３０７】
【数７９】
2005164567.tif 000081
【数８０】
2005164567.tif 000082
【０３０８】
ここで、
【数８１】
2005164567.tif 000083
【０３０９】
【数８２】
2005164567.tif 000084
【０３１０】
【数８３】
2005164567.tif 000085
【０３１１】
【数８４】
2005164567.tif 000086
【０３１２】
【数８５】
2005164567.tif 000087
【０３１３】
ここで、リアクタンス値Ｘａｍ以外の可変リアクタンス素子のリアクタンス値が０のとき以下のようになる。
【０３１４】
【数８６】
2005164567.tif 000088
【０３１５】
【数８７】
2005164567.tif 000089
【０３１６】
また、リアクタンス値Ｘａｍ及びＸａｎ以外の可変リアクタンス素子のリアクタンス値が０のときは以下のようになる。
【０３１７】
【数８８】
2005164567.tif 000090
【０３１８】
【数８９】
2005164567.tif 000091
【数９０】
2005164567.tif 000092
【０３１９】
このようなポート電流を用いて、測定量である入力インピーダンスＺｉｎと遠方電界Ｅ（θ，φ）は下記のように解ける。ここで、入力インピーダンスＺｉｎに１対１に関係する給電素子Ａ０のポート電流ｉ０は次式で表される。
【０３２０】
【数９１】
2005164567.tif 000093
【０３２１】
ここで、リアクタンス値Ｘａｍ以外のリアクタンス素子のリアクタンス値が０のときは、ポート電流ｉ０は次式のようになる。
【０３２２】
【数９２】
2005164567.tif 000094
【０３２３】
上式を用いて、アンテナ素子Ａｍのみにリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）又はＸａｍ（ｂ）を有する可変リアクタンス素子が装荷された状態における入力インピーダンスの測定値Ｚｉｎｍ（ａ）及びＺｉｎｍ（ｂ）より、アドミタンス値Ｙａ０ｍ及びＹａｍｍが解ける。
【０３２４】
ここで、リアクタンス値Ｘａｍ及びＸａｎの可変リアクタンス素子以外の可変リアクタンス素子のリアクタンス値が０のとき、ポート電流ｉ０は次式で表される。
【０３２５】
【数９３】
2005164567.tif 000095
【数９４】
2005164567.tif 000096
【０３２６】
ここで、上式を用いて、アンテナ素子Ａｍにリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）の可変リアクタンス素子が装荷され、アンテナ素子Ａｍにリアクタンス値Ｘａｎ（ｂ）の可変リアクタンス素子が装荷された状態における入力インピーダンスの測定値Ｚｉｎｍｎ（ａａ）よりアドミタンス値Ｙａｍｎが解ける。
【０３２７】
ここで、アレーアンテナの遠方電界Ｅ（θ，φ）は、リアクタンス値Ｘａｍ以外の可変リアクタンス素子のリアクタンス値が０であるとき、次式で表される。
【０３２８】
【数９５】
2005164567.tif 000097
【０３２９】
ここで、上式を用いて、アンテナ素子Ａｍのみにリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）又はＸａｍ（ｂ）を有する可変リアクタンス素子が装荷された状態におけるアレーアンテナの遠方電界の測定値Ｅｍ（ａ）（θ，φ）及びＥｍ（ｂ）（θ，φ）より、ｕａｍ（θ，φ）Ｙａ０ｍと、アドミタンス値Ｙａｍｍが解ける。上記の入力インピーダンスの測定より、アドミタンス値Ｙａ０ｍを計算すれば、等価ステアリングベクトルｕａｍ（θ，φ）を計算できる。ここで、リアクタンス値Ｘａｍ及びＸａｎ以外の可変リアクタンス素子のリアクタンス値が０であるとき、アレーアンテナの遠方電界Ｅ（θ，φ）は次式で表される。
【０３３０】
【数９６】
2005164567.tif 000098
【数９７】
2005164567.tif 000099
【０３３１】
ここで、
【数９８】
2005164567.tif 000100
【０３３２】
【数９９】
2005164567.tif 000101
【０３３３】
【数１００】
2005164567.tif 000102
【０３３４】
【数１０１】
2005164567.tif 000103
【０３３５】
ここで、上式を用いて、アンテナ素子Ａｍにはリアクタンス値Ｘａｍ（ａ）の可変リアクタンス素子を装荷され、アンテナ素子Ａｎにはリアクタンス値Ｘａｎ（ｂ）の可変リアクタンス素子を装荷された状態におけるアレーアンテナの遠方電界の測定値Ｅｍｎ（ａａ）（θ，φ）より、各パラメータＹａｍｍ、Ｙａ０ｍ、ｕａ（θ，φ）と、Ｙａｎｎ、Ｙａ０ｎ及びｕａｎ（θ、φ）の値からアドミタンス値Ｙａｍｎが解ける。
【図面の簡単な説明】
【０３３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアレーアンテナの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のアレーアンテナ装置１００の詳細構成を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態のアレーアンテナ装置の電気的特性の測定及び計算方法と、従来の電流測定プローブ３００を用いた極近傍界測定法との比較を示す概略図である。
【図４】図３に示された本実施形態のアレーアンテナ装置の電気的特性の測定及び計算方法と従来の極近傍界測定法とを比較した表である。
【図５】図１のアレーアンテナ装置１００の無給電素子Ａｍにおけるポート位置ｐ１を示す概略図である。
【図６】図５のポート位置ｐ１とｐ３の間の距離δ＝λ／１０のときのリアクタンス値対インピーダンス値特性を示すグラフである。
【図７】図５のポート位置ｐ１とｐ３の間の距離δ＝λ／２０のときのリアクタンス値対インピーダンス値特性を示すグラフである。
【図８】図５のポート位置ｐ１とｐ３の間の距離δ＝０のときのリアクタンス値対インピーダンス値特性を示すグラフである。
【図９】図１のアレーアンテナ装置１００の無給電素子Ａｍにおけるポート部の集中定数回路モデルと、電圧ｖａｍの仮想的なポートｐ４とを示す概略図である。
【図１０】図１のアレーアンテナ装置の電気的特性の測定及び計算方法における第１の実施例である入力インピーダンス値測定と、第２の実施例である遠方界指向性測定とでの測定項目と測定回数とを示す表である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る第１の実施例に係る、入力インピーダンス値測定を用いたアレーアンテナ装置１００の構造パラメータ測定計算システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の測定コンピュータ５０によって実行される、アレーアンテナ装置の構造パラメータの測定計算処理を示すフローチャートの第１の部分である。
【図１３】図１１の測定コンピュータ５０によって実行される、アレーアンテナ装置の構造パラメータの測定計算処理を示すフローチャートの第２の部分である。
【図１４】図１３の可変リアクタンス素子の測定処理Ｓ２３に係るサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】図１３のアレーアンテナ装置のリアクタンス値対入力インピーダンス値特性の計算処理Ｓ２４に係るサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る第２の実施例に係る、遠方界指向性測定を用いたアレーアンテナ装置１００の構造パラメータ測定計算システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６の測定コンピュータ６０によって実行される、アレーアンテナ装置の構造パラメータの測定計算処理を示すフローチャートの第１の部分である。
【図１８】図１６の測定コンピュータ６０によって実行される、アレーアンテナ装置の構造パラメータの測定計算処理を示すフローチャートの第２の部分である。
【図１９】図１６の測定コンピュータ６０によって実行される、アレーアンテナ装置の構造パラメータの測定計算処理を示すフローチャートの第３の部分である。
【図２０】図１７のサブルーチンである遠方界の電界Ｅ（０）（φ）測定処理（Ｓ６３）を示すフローチャートである。
【図２１】図１７のサブルーチンである遠方界の電界Ｅｍ（ａ）（φ）測定処理（Ｓ６５）を示すフローチャートである。
【図２２】図１７のサブルーチンである遠方界の電界Ｅｍ（ｂ）（φ０）測定処理（Ｓ６７）を示すフローチャートである。
【図２３】図１７のサブルーチンである遠方界の電界Ｅｍｎ（ａ）（φ０）測定処理（Ｓ６９）を示すフローチャートである。
【図２４】図１９のサブルーチンである可変リアクタンス素子の測定処理（Ｓ８５）を示すフローチャートである。
【図２５】図１９のサブルーチンであるアレーアンテナ装置のリアクタンス値対遠方界指向性の計算処理（Ｓ８６）を示すフローチャートである。
【図２６】図１のアレーアンテナ装置１００に取って代わる、本発明の第３の実施例に係るアレーアンテナ装置１１０の構成を示す斜視図である。
【図２７】図２６のアレーアンテナ装置１１０に係るシミュレーションにおいて、アレーアンテナ装置１１０の各可変リアクタンス素子１２−ｍに設定されるリアクタンス値を示す表である。
【図２８】図２６のアレーアンテナ装置１１０に係るシミュレーション結果であって、計算されたアレーアンテナ装置１１０の各アンテナ素子間におけるアドミタンス値Ｙｍｎを示す表である。
【図２９】図２６のアレーアンテナ装置１１０に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１１０の等価ステアリングベクトルの振幅を示すグラフである。
【図３０】図２６のアレーアンテナ装置１１０に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１１０の等価ステアリングベクトルの位相を示すグラフである。
【図３１】図１のアレーアンテナ装置１００に使用した可変リアクタンス素子単体での、制御電圧ＶＤＣに対するインピーダンス値Ｚ特性を示すグラフである。
【図３２】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、計算されたアレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子間におけるアドミタンス値Ｙｍｎを示す表である。
【図３３】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、計算されたアレーアンテナ装置１００の等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（φ）の振幅を示すグラフである。
【図３４】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、計算されたアレーアンテナ装置１００の等価ステアリングベクトルの要素ｕｍｉ（φ）の位相を示すグラフである。
【図３５】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、図１のアレーアンテナ装置１００の無給電素子Ａ３に装荷された可変リアクタンス素子１２−３の、制御電圧ＶＤＣ３に対するインピーダンス値Ｚ特性を示すグラフである。
【図３６】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーションにおいて、図１のアレーアンテナ装置１００の各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６にそれぞれ設定される制御電圧ＶＤＣ１乃至ＶＤＣ６のセットを示す表である。
【図３７】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、図３６のケース１乃至３の制御電圧セットが設定されたときにおける、アレーアンテナ装置１００の入力インピーダンス値Ｚｉｎを示す表である。
【図３８】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００に図３６のケース１の制御電圧セットが設定された場合の利得の指向性パターンを示すグラフである。
【図３９】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００に図３６のケース１の制御電圧セットが設定された場合の位相の指向性パターンを示すグラフである。
【図４０】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００に図３６のケース２の制御電圧セットが設定された場合の利得の指向性パターンを示すグラフである。
【図４１】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００に図３６のケース２の制御電圧セットが設定された場合の位相の指向性パターンを示すグラフである。
【図４２】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００に図３６のケース３の制御電圧セットが設定された場合の利得の指向性パターンを示すグラフである。
【図４３】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００に図３６のケース３の制御電圧セットが設定された場合の位相の指向性パターンを示すグラフである。
【図４４】本発明の第２の実施形態に係る処理を説明するための図であって、電子制御導波器アレーアンテナ装置の構造パラメータ、可変値及び測定値との関係を示すブロック図である。
【図４５】第２の実施形態における測定量の数と未知数の数の関係を示す表である。
【図４６】第２の実施形態において入力インピーダンスに影響が無いパラメータの変化を示す表である。
【図４７】第２の実施形態においてアドミタンス行列及び可変リアクタンス素子１２のインピーダンス値の計算式を示す表である。
【図４８】７素子の電子制御導波器アレーアンテナ装置において給電素子Ａ０が中心からずれたときの外観を示す斜視図である。
【図４９】第２の実施形態に係る数値計算において用いた実際のリアクタンス値を示す表である。
【図５０】第２の実施形態に係る数値計算において計算式に入力するリアクタンス値を示す表である。
【図５１】第２の実施形態における数値計算結果であって、可変リアクタンス素子の制御特性（１番目の可変リアクタンス素子１２−１）を示すグラフである。
【図５２】第２の実施形態においてアンテナ特性を計算するためのリアクタンス値を示す表である。
【図５３】第２の実施形態において導出パラメータから計算されるインピーダンス値を示す表である。
【図５４】第２の実施形態の数値計算結果であって、導出パラメータから計算される遠方界指向性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０３３７】
Ａ０，Ａ１０…給電素子、
Ａ１乃至Ａ６，Ａ１１乃至Ａ１６…無給電素子、
１…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、
２…ダウンコンバータ、
３…Ａ／Ｄ変換器、
４…復調器、
５…給電用同軸ケーブル、
６…サーキュレータ、
７…無線送信機、
１１，１１１…接地導体、
１２−１乃至１２−６…可変リアクタンス素子、
２０…適応制御型コントローラ、
２１…学習シーケンス信号発生器、
３０…制御電圧コントローラ、
３１…制御電圧テーブルメモリ、
Ｌ１…分布定数線路、
ｐ１，ｐ２，ｐ３…ポート位置、
ｐ４…仮想的なポート、
４０…ネットワークアナライザ、
４１…無線送信機、
４２…無線受信機、
４３…ホーンアンテナ装置、
５０，６０…測定コンピュータ、
５１…方位角及び仰角コントローラ、
５２…初期値メモリ、
５３…ＣＲＴディスプレイ、
５４…処理メモリ、
６１…スイッチ、
１００，１１０…アレーアンテナ装置、
１０１，１０２…支持台、
２００…電波暗室。
【図１】
2005164567.tif 000104
【図２】
2005164567.tif 000105
【図３】
2005164567.tif 000106
【図４】
2005164567.tif 000107
【図５】
2005164567.tif 000108
【図６】
2005164567.tif 000109
【図７】
2005164567.tif 000110
【図８】
2005164567.tif 000111
【図９】
2005164567.tif 000112
【図１０】
2005164567.tif 000113
【図１１】
2005164567.tif 000114
【図１２】
2005164567.tif 000115
【図１３】
2005164567.tif 000116
【図１４】
2005164567.tif 000117
【図１５】
2005164567.tif 000118
【図１６】
2005164567.tif 000119
【図１７】
2005164567.tif 000120
【図１８】
2005164567.tif 000121
【図１９】
2005164567.tif 000122
【図２０】
2005164567.tif 000123
【図２１】
2005164567.tif 000124
【図２２】
2005164567.tif 000125
【図２３】
2005164567.tif 000126
【図２４】
2005164567.tif 000127
【図２５】
2005164567.tif 000128
【図２６】
2005164567.tif 000129
【図２７】
2005164567.tif 000130
【図２８】
2005164567.tif 000131
【図２９】
2005164567.tif 000132
【図３０】
2005164567.tif 000133
【図３１】
2005164567.tif 000134
【図３２】
2005164567.tif 000135
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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