(57)【要約】  【課題】  一の給電素子及び複数の無給電素子を有するアレーアンテナに対して、希望波及び妨害波に対する適応制御の際に、希望波及び妨害波用のアンテナの設置及び位置の変更に対する困難性を解消し、電磁波の方向の精度の向上させ、設置するアンテナの数を任意に設定することが可能で、検査に要する空間の空間的及び経済的な問題点を解消するアンテナ特性算出方法、アンテナ特性算出システム及びアンテナ特性算出装置を提供する。  【解決手段】  アレーアンテナ１に対し、無給電素子１１−１，１１−２，…に接続された可変容量ダイオード１２−１，１２−２，…の容量を調整し、給電素子１０及び無給電素子１１−１，１１−２，…の近傍のＲＦ磁界を測定し、測定したＲＦ磁界を換算した電流値並びに希望波及び妨害波を示す電磁波関数から出力信号関数を算出し、更に規範関数を用いて算出した指標から好適な条件を算出する。【選択図】      図１
2005269382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有するアンテナの特性を算出するアンテナ特性算出方法において、
少なくとも一つのアンテナ素子に給電することにより各アンテナ素子の近傍に発生するＲＦ磁界に基づく電流値を取得し、
該電流値と、前記アンテナへ向かう電磁波を示す電磁波関数とに基づいて、給電したアンテナ素子からの出力信号を示す出力信号関数を算出する
ことを特徴とするアンテナ特性算出方法。
【請求項２】
一の給電素子と、該給電素子から離隔した位置に配置され、且つ夫々可変容量デバイスが接続された複数の無給電素子とを有し、各可変容量デバイスの容量に応じて指向性が変化するアンテナの特性を算出するアンテナ特性算出方法において、
各可変容量デバイスの容量を調整し、
給電素子に給電することにより、給電素子及び無給電素子の近傍に発生するＲＦ磁界に基づく電流値を取得し、
該電流値と、前記アンテナへ向かう電磁波を示す電磁波関数とに基づいて、給電素子からの出力信号を示す出力信号関数を算出する
ことを特徴とするアンテナ特性算出方法。
【請求項３】
前記電磁波を示す電磁波関数は、希望波を示す電磁波関数及び妨害波を示す電磁波関数を含み、
所定の条件に合致する出力信号関数が算出されるまで、各可変容量デバイスの容量の調整、電流値の取得及び出力信号関数の算出を繰り返す
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ特性算出方法。
【請求項４】
一の給電素子、及び夫々可変容量デバイスが接続された複数の無給電素子を有するアンテナと、
該アンテナが有する給電素子に給電する手段と、
前記アンテナが有する無給電素子に接続された可変容量デバイスの容量を調整する手段と、
前記アンテナが有する給電素子及び無給電素子の近傍に発生するＲＦ磁界に基づく電流値を取得する取得手段と、
取得した電流値、及び前記アンテナへ向かう電磁波を示す予め設定された電磁波関数に基づいて、給電素子からの出力信号を示す出力信号関数を算出する手段と
を備えることを特徴とするアンテナ特性算出システム。
【請求項５】
前記アンテナが有する給電素子及び無給電素子の近傍に発生するＲＦ磁界を測定する測定手段と、
前記アンテナ及び測定手段を収容する箱体と
を備え、
前記取得手段は、測定手段に電気的に接続され、測定手段が測定したＲＦ磁界を電流値に換算することで取得すべくなしてあり、
前記箱体は、内壁に電磁波吸収手段を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ特性算出システム。
【請求項６】
一の給電素子と、該給電素子から離隔した位置に配置され、且つ夫々可変容量デバイスが接続された複数の無給電素子とを有し、各可変量デバイスの容量に応じて指向性が変化するアンテナの特性を算出するアンテナ特性算出装置において、
各可変容量デバイスの容量を調整する手段と、
給電素子に給電することにより、給電素子及び無給電素子の近傍に発生するＲＦ磁界に基づく電流値を受け付ける手段と、
受け付けた電流値、及び前記アンテナへ向かう電磁波を示す電磁波関数に基づいて、給電素子からの出力信号を示す出力信号関数を算出する手段と
を備えることを特徴とするアンテナ特性算出装置。
【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を有するアンテナの特性を算出するアンテナ特性算出方法、該アンテナ特性算出方法を適用したアンテナ特性算出システム、及び該アンテナ特性算出システムに用いられるアンテナ特性算出装置に関し、特にアレーアンテナの指向特性を算出し適応制御を実現するアンテナ特性算出方法、アンテナ特性算出システム及びアンテナ特性算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一の給電素子と、該給電素子から等距離に離隔した位置に等配されたパラサイト素子と呼ばれる複数の無給電素子とを備える電子制御導波器アレーアンテナ装置（以下、アレーアンテナという）が注目されている。アレーアンテナが備える各無給電素子には、夫々可変容量ダイオード（以下、バラクタという）が接続されており、バラクタに印加する電圧を制御することで、バラクタの容量を調整し、これにより指向特性を制御することが可能となる。
【０００３】
図６は従来のアレーアンテナの適応制御を検査するシステムの構成を概念的に示す説明図である。図６中１００は、アレーアンテナであり、アレーアンテナ１００へ向けて、希望波を送信する第１送信アンテナ２０１及び夫々妨害波を送信する複数の第２送信アンテナ２０２，２０２が配置されている。さらにアレーアンテナ１００には、受信した電磁波を解析する受信回路１０１が接続されており、受信回路１０１の解析結果は計算機１０２へ送られる。計算機１０２では、解析結果に基づきアレーアンテナ１００の主ビームが希望波の方向へ向き、妨害波の方向がヌルとなるようにすべく、各バラクタに印加する電圧値を算出し、算出した電圧値を電圧制御回路１０３へ送る。電圧制御回路１０３では送られた値の電圧を印加して各バラクタの容量を調整する。そしてバラクタの容量の調整によるアレーアンテナ１００の指向特性の制御の状況並びに希望波及び妨害波の受信状況から、配置された希望波及び妨害波に適応するアレーアンテナ１００の制御方法の判定及びアレーアンテナ１００の検査を行う。なおアレーアンテナ１００、第１送信アンテナ２０１、第２送信アンテナ２０２，２０２等の機材は、他の電磁波の影響を避けるべく、外部からの電磁波の影響及び内部での電磁波の反射の影響を抑制する電波暗室３００内に設置され、電波暗室３００内にて上述した検査等が実施される。このような適応制御は、非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】程俊(Jun CHENG)、他２名，「最急勾配法に基づくエスパアンテナの適応ビーム制御(Adaptive Beamformingof ESPAR Antenna Based on Steepest Gradient Algorithm)」，電子情報通信学会英文論文誌(IEICE transactions on communications)，２００１年７月，ＶＯＬ．Ｅ８４−Ｂ，ＮＯ．７，ｐ．１７９０−１８００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の方法では、電波暗室に設置される各設備が大掛かりとなるため、アレーアンテナへ向けて希望波及び妨害波を送信するためのアンテナを設置すること及びその設置した位置を変更することは容易ではなく、またアレーアンテナに対して送信する電磁波の方向の精度を高めるべく送信用のアンテナを配置することは困難であり、更に設置するアンテナの数には限度があるという問題がある。しかも電波暗室に要する空間は大規模なものとなり、電波暗室の設置に際しては空間的及び経済的な問題が生じる。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、希望波、妨害波等の電磁波を示す電磁波関数により、アレーアンテナに対して電磁波を仮想的に入力し、また各バラクタの容量を調整すると共に、アレーアンテナを送信モードにすることで、給電素子及び無給電素子の近傍に誘起されるＲＦ磁界に基づく電流値を取得し、取得した電流値からアレーアンテナの指向特性を示す出力信号関数を算出する。そして仮想的に入力する希望波及び妨害波並びに各バラクタの容量と、アレーアンテナの出力信号との関係とを把握し、その希望波及び妨害波に適応するアレーアンテナの制御方法の判定及びアレーアンテナの検査を行う。これにより実際に希望波及び妨害波を送信するアンテナを必要としないため、アンテナの設置及び位置の変更を必要とせず、またアレーアンテナが受信する電磁波の方向及び数を任意に配置することが可能で、更に電磁波を受信する方向の測定精度も高くすることが可能であり、しかも大規模な電波暗室を必要とせず小規模な電波暗箱で対応することができるので設置が容易なアンテナ特性算出方法、該アンテナ特性算出方法を適用したアンテナ特性算出システム、及び該アンテナ特性算出システムに用いられるアンテナ特性算出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係るアンテナ特性算出方法は、複数のアンテナ素子を有するアンテナの特性を算出するアンテナ特性算出方法において、少なくとも一つのアンテナ素子に給電することにより各アンテナ素子の近傍に発生するＲＦ磁界に基づく電流値を取得し、該電流値と、前記アンテナへ向かう電磁波を示す電磁波関数とに基づいて、給電したアンテナ素子からの出力信号を示す出力信号関数を算出することを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係るアンテナ特性算出方法は、一の給電素子と、該給電素子から離隔した位置に配置され、且つ夫々可変容量デバイスが接続された複数の無給電素子とを有し、各可変容量デバイスの容量に応じて指向性が変化するアンテナの特性を算出するアンテナ特性算出方法において、各可変容量デバイスの容量を調整し、給電素子に給電することにより、給電素子及び無給電素子の近傍に発生するＲＦ磁界に基づく電流値を取得し、該電流値と、前記アンテナへ向かう電磁波を示す電磁波関数とに基づいて、給電素子からの出力信号を示す出力信号関数を算出することを特徴とする。
【０００８】
第３発明に係るアンテナ特性算出方法は、第２発明において、前記電磁波を示す電磁波関数は、希望波を示す電磁波関数及び妨害波を示す電磁波関数を含み、所定の条件に合致する出力信号関数が算出されるまで、各可変容量デバイスの容量の調整、電流値の取得及び出力信号関数の算出を繰り返すことを特徴とする。
【０００９】
第４発明に係るアンテナ特性算出システムは、一の給電素子、及び夫々可変容量デバイスが接続された複数の無給電素子を有するアンテナと、該アンテナが有する給電素子に給電する手段と、前記アンテナが有する無給電素子に接続された可変容量デバイスの容量を調整する手段と、前記アンテナが有する給電素子及び無給電素子の近傍に発生するＲＦ磁界に基づく電流値を取得する取得手段と、取得した電流値、及び前記アンテナへ向かう電磁波を示す予め設定された電磁波関数に基づいて、給電素子からの出力信号を示す出力信号関数を算出する手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第５発明に係るアンテナ特性算出システムは、第４発明において、前記アンテナが有する給電素子及び無給電素子の近傍に発生するＲＦ磁界を測定する測定手段と、前記アンテナ及び測定手段を収容する箱体とを備え、前記取得手段は、測定手段に電気的に接続され、測定手段が測定したＲＦ磁界を電流値に換算することで取得すべくなしてあり、前記箱体は、内壁に電磁波吸収手段を有することを特徴とする。
【００１１】
第６発明に係るアンテナ特性算出装置は、一の給電素子と、該給電素子から離隔した位置に配置され、且つ夫々可変容量デバイスが接続された複数の無給電素子とを有し、各可変量デバイスの容量に応じて指向性が変化するアンテナの特性を算出するアンテナ特性算出装置において、各可変容量デバイスの容量を調整する手段と、給電素子に給電することにより、給電素子及び無給電素子の近傍に発生するＲＦ磁界に基づく電流値を受け付ける手段と、受け付けた電流値、及び前記アンテナへ向かう電磁波を示す電磁波関数に基づいて、給電素子からの出力信号を示す出力信号関数を算出する手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、実際に希望波及び妨害波を送信することがないので、希望波及び妨害波を送信するアンテナの設置及び位置の変更を必要としない。またアレーアンテナが受信する電磁波の方向及び数を数式として仮想的に入力するので、電磁波の方向及び数を任意に配置することが可能で、更に電磁波を受信する方向を高精度に設定することが可能である。しかも実際のアンテナの設置を必要としないため、広大な空間を必要とする電波暗室を設置する必要が無く、通常の実験室に容易に配備することが可能な電波暗箱にて検査等を実施することができるので設置が容易である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るアンテナ特性算出方法、アンテナ特性算出システム及びアンテナ特性算出装置では、一の給電素子及び複数の無給電素子を有するアレーアンテナ等のアンテナの特性を算出すべく、無給電素子に接続されている可変容量ダイオード等の可変容量デバイスの容量を、印加する電圧を制御することで調整し、更に給電素子に対して給電することで給電素子の近傍にＲＦ磁界を発生させ、発生したＲＦ磁界との干渉により無給電素子に流れる誘起電流により生じるＲＦ磁界を、プローブ等の測定手段にて測定して電流値に換算し、換算により取得した電流値、並びに希望波及び妨害波となる電磁波を示す電磁波関数により、アンテナの出力信号のビームパターンを示す出力信号関数を算出する。そして規範関数を用いて出力信号関数を数値として評価し、評価結果として算出される数値が例えば所定値以上、所定値以下、最大値又は最小値等の所定の条件を満足するまで、各可変容量デバイスの容量の調整、電流値の取得及び出力信号関数の算出を繰り返し、所定の条件を満足する可変容量デバイスの容量のセットを算出する。
【００１４】
この構成により、実際に希望波及び妨害波を送信する必要がないので、希望波及び妨害波を送信するアンテナの設置及び位置の変更を必要としない等、優れた効果を奏する。またアレーアンテナが受信する電磁波の方向及び数を数式として仮想的に入力するので、電磁波の方向及び数を任意に配置することが可能で、更に電磁波を受信する方向を高精度に設定することが可能である等、優れた効果を奏する。しかも実際のアンテナの設置を必要としないため、広大な空間を必要とする電波暗室を設置する必要が無く、通常の実験室に容易に配備することが可能な電波暗箱にて検査等を実施することができるので、空間的及び経済的な優位性が高く、従って設置が容易である等、優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１はアレーアンテナの適応制御を検査する本発明のアンテナ特性算出システムの構成を概念的に示す説明図である。図１中１は、電子制御導波器アレーアンテナ装置（以下、アレーアンテナという）であり、アレーアンテナ１は、複数のアンテナ素子として、給電素子１０と、該給電素子１０から等距離に離隔した位置に等配されたパラサイト素子と呼ばれる複数の無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６とを備えており、電磁波を吸収する四角錐形状の吸収部材２１，２１，…を内壁に固着させた小型の電波暗箱２内に収容されている。
【００１７】
給電素子１０及び複数の無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６の近傍には、ＲＦ磁界（エバネッセント磁界）を測定する低擾乱磁界プローブ等の測定手段２２−０，２２−１，２２−２，…，２２−６が配設されており、測定手段２２−０，２２−１，２２−２，…，２２−６が測定したＲＦ磁界は、電波暗箱２外の取得手段２３にて電流値に換算され、アレーアンテナ１の特性を検知する汎用型コンピュータ等のコンピュータを用いたアンテナ特性算出装置３へ送られる。
【００１８】
アンテナ特性算出装置３には、各無給電素子１１−１，１１―２，…，１１−６に夫々接続された可変容量ダイオード等の可変容量デバイス（以下、バラクタという）１２−１，１２−２，…，１２−６の容量を調整すべく、バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−６に印加する電圧を制御する電圧制御手段４が接続されている。
【００１９】
図２は本発明のアンテナ特性算出システムにて用いられるアレーアンテナ１を概念的に示す斜視図である。棒状をなす給電素子１０は、円盤状をなす基盤１３の中心に、基盤１３に対して垂直に配設されており、基盤１３における、給電素子１０を中心とする円の円周を等配する位置に、棒状をなす複数の無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６が基盤１３に対して垂直に配設されている。図２では、６本の無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６が、給電素子１０から夫々距離ｄを隔てて配設されている例を示しているが、無給電素子の数は６本に限るものではない。なおアレーアンテナ１が受信すべき希望波の波長をλとした場合、距離ｄ＝λ／４となる。また以降の説明において、基盤１３上で給電素子１０が配置された位置Ａ0 を位相中心とする球座標系を想定し、基盤１３の円周方向の角度を、図２中の無給電素子１１−１の方向を基準とする方位角φを用いて示し、仰角を、仰角θを用いて示すものとする。
【００２０】
各無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６の一端側、図２に示す例では図中下方の側にバラクタ１２−１，１２−２，…，１２−６が夫々接続されており、各バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−６の容量は、電圧制御手段４により印加される電圧により調整される。また給電素子１０の一端側には、高周波信号を給電する給電手段１４が接続されている。そして給電手段１４から給電素子１０に高周波信号を給電することにより、給電素子１０は励振して、アレーアンテナ１は送信モードとなる。アレーアンテナ１が送信モードとなることで、給電素子１０の近傍にＲＦ磁界が発生し、発生したＲＦ磁界は、各無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６と電磁結合し、各無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６に電流を誘起させる。そして誘起電流により各無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６の近傍にＲＦ磁界が生じる。なお誘起されるＲＦ磁界によりアレーアンテナの指向特性、即ちビームパターンが決定する。
【００２１】
図３は本発明のアンテナ特性算出システムにて用いられるアンテナ特性算出装置３の構成を示すブロック図である。アンテナ特性算出装置３は、装置全体を制御するＣＰＵ等の制御手段３１、本発明のコンピュータプログラム５及びデータ等の各種情報を記録したＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から、各種情報を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ等の補助記憶手段３２、補助記憶手段３２により読み取った各種情報を記録するハードディスク等の記録手段３３、並びに一時的に発生する情報を記憶するＲＡＭ等の記憶手段３４を備えている。
【００２２】
そして記録手段３３に記録されている本発明のコンピュータプログラム５を記憶手段３４に記憶させて制御手段３１にて実行することにより、汎用型コンピュータは本発明のアンテナ特性算出装置３として動作する。
【００２３】
さらにアンテナ特性算出装置３は、取得手段２３がＲＦ磁界から換算することにより取得した電流値を受け付ける第１接続手段３５、電圧制御手段４を制御する命令を送信する第２接続手段３６、キーボード等の入力手段３７、液晶ディスプレイ等の表示手段３８を備えている。
【００２４】
次に本発明のアンテナ特性算出システムにて用いられる各種装置の処理を説明する。先ず処理の概要について説明する。本発明のアンテナ特性算出システムでは、給電素子１０に対し、給電手段１４から高周波信号を給電して給電素子１０を励振させる送信モードの状態で、アレーアンテナ１のアンテナビームの指向特性を検知する。なおアンテナビームの指向特性は、各バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−６に印加する電圧を制御し、各バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−６の容量を調整することにより行われる。ここで一般化した式にて表すためにアレーアンテナ１のバラクタ１２−１，１２−２，…の数をＭとした場合のリアクタンスベクトルｘを、バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−Ｍの夫々の容量をｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘM を用いた以下に示す式１にて定義する。
【００２５】
【数１】
2005269382.tif 000003
【００２６】
そしてアレーアンテナ１の指向特性の検知は、給電素子１０及び各無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−６の近傍に誘起されるＲＦ磁界を測定手段２２−０，２２−１，２２−２，…，２２−６にて測定し、取得手段２３にて電流値に換算することにより行う。ここで一般化した式にて表すためにアレーアンテナ１の無給電素子の数をＭとした場合の電流ベクトルｉを、測定手段２２−０，２２−１，２２−２，…，２２−６により測定した給電素子１０及び各無給電素子１１−１，１１−２，…，１１―Ｍの近傍のＲＦ磁界から換算した高周波電流値ｉ0 ，ｉ1 ，ｉ2 ，…，ｉMを用いた以下に示す式２にて定義する。このときアンテナビームの指向特性は、以下に示す式３にて表すことができる。
【００２７】
【数２】
2005269382.tif 000004
【００２８】
式３に表したように、各電流ｉ0 ，ｉ1 ，ｉ2 ，…，ｉMは、アレーアンテナにおけるウェイトベクトルと等価となっている。従って給電素子１０からの出力信号を示す出力信号関数ｙ（ｔ）は、以下に示す式４にて表すことができる。
【００２９】
【数３】
2005269382.tif 000005
【００３０】
なお式４におけるアレーマニホールドＡ（θ，φ）とは、各無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−Ｍのステアリングベクトルａ（θ1 ,φ1 ），ａ（θ2 ,φ2 ），…，ａ（θM ,φM ）を用いた以下に示す式５にて定義されるベクトル列である。
【００３１】
【数４】
2005269382.tif 000006
【００３２】
また式４において、ｓ（ｔ）とは、アレーアンテナ１へ向かう受信すべき希望波及び受信すべきでない妨害波を仮想的に示す電磁波関数であり、アレーアンテナ１へｋ個の電磁波が向かう場合には、それらのｋ個の信号波形を成分とする以下に示す式６のベクトルで定義する。
【００３３】
【数５】
2005269382.tif 000007
【００３４】
本発明のアンテナ特性算出システムでは、各バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−Ｍに印加する電圧を設定し、給電素子１０及び無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−Ｍの近傍のＲＦ磁界を測定手段２２−０，２２−１，２２−２，…，２２−Ｍにて測定し、取得手段２３にてＲＦ磁界を電流値に換算することで電流値を取得し、取得した電流値、並びに希望波及び妨害波となる電磁波を示す電磁波関数によりアレーアンテナ１の指向特性を検知するこのような処理を、各バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−Ｍの容量を調整すべく電圧を変更するたびに繰り返し、電磁波関数が示す電磁波に対して適した印加電圧のセットを算出する。なお指向特性の検知は、取得した電流値から、式３で示した出力信号関数を用いて算出し、その評価については、制御の基準となる指標を算出する規範関数を用いて算出した指標の値により行う。
【００３５】
規範関数としては、例えば、以下の式７に示すＭＣＣＣ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｃｒｏｓｓ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）関数が用いられる。なお従来のアレーアンテナの適応制御の検査においては、希望波及び妨害波の受信状況を判定するために送信パケットのヘッダに参照信号を含ませておき、アレーアンテナが受信した希望波と参照信号との相互相関に基づいて受信状況の判定を行った。しかしながら本発明では希望波及び妨害波を仮想的な電磁波関数として設定するという点に特徴がある。従って参照信号についても仮想的に設定を行う。
【００３６】
【数６】
2005269382.tif 000008
【００３７】
式７で示したＭＣＣＣ関数は、希望波と参照信号との相互相関係数を最大化するアルゴリズムであり、本発明のアンテナ特性算出システムに適用する場合には、複数回の印加電圧のセットに対して指標ρを求めた中で、指標ρが最大又は所定値以上となる印加電圧のセットが、電磁波関数として設定した電磁波に対して適したセットであると評価する。
【００３８】
次に本発明のアンテナ特性算出システムの処理の手順を説明する。図４及び図５は本発明のアンテナ特性算出装置３の処理を示すフローチャートである。なお以降の説明において希望波及び妨害波を示す電磁波関数ｓ（ｔ）は、例えば入力手段３７を用いて予め設定されており、図４及び図５にて示す処理では、アレーアンテナ１の主ビームが希望波の方向へ向き、妨害波の方向がヌルとなるようにすべく、各バラクタ１２−１，１２−２，…に印加する電圧を算出する。アンテナ特性算出装置３では、コンピュータプログラム５を記憶手段３４に記憶させ、その記憶させたコンピュータプログラム５を、制御手段３１の制御により実行することで、以下に示す処理を行う。先ずアンテナ算出装置３では、繰り返し回数ｎに初期値１を設定し、予め設定されている初期値Ｖ（１）を給電素子１０に印加する電圧として設定する初期化処理を行い（ステップＳ１）、無給電素子１１−１，１１−２，…に関連付けられる変数ｍに初期値０を設定する（ステップＳ２）。そして測定手段２２−０，２２−１，２２−２，…では、給電素子１０及び無給電素子１１−１，１１−２，…の近傍に誘起されるＲＦ磁界を測定し、取得手段２３にてＲＦ磁界から換算された高周波電流値は、取得手段２３からアンテナ特性算出装置３へ送られる。
【００３９】
アンテナ特性算出装置３では、取得手段２３から高周波電流の電流測定値ｉ（０）−ｉ（ｍ）を受け付け（ステップＳ３）、受け付けた電流値ｉ（０）−ｉ（ｍ）、並びに予め設定されている希望波及び妨害波を示す電磁波関数ｓ（ｔ）から、上述した式４により、給電素子１０からの出力信号を示す出力信号関数ｙ（ｎ）を算出し（ステップＳ４）、算出した出力信号関数ｙ（ｎ）から、上述した式６により示される規範関数により、指標ρn を算出し、算出した指標ρn を基準値としてρn (0) に設定する（ステップＳ５）。なお電流値ｉ（０）−ｉ（ｍ）とは、給電素子１０の近傍のＲＦ磁界から換算した電流値ｉ（０）及び各無給電素子１１−１，１１−２，…の近傍のＲＦ磁界から換算した電流値ｉ（１）乃至ｉ（ｍ）を示す。ここで変数ｍは、無給電素子１１−１，１１−２，…に関連付けられた変数であり、Ｍ個の無給電素子を、夫々第１の無給電素子１１−１、第２の無給電素子１１−２、…、第Ｍの無給電素子１１−Mとして示している。従って電流値ｉ（１）とは、第１の無給電素子１１−１の近傍のＲＦ磁界を換算した電流値であり、電流値ｉ（ｍ）とは、第ｍの無給電素子１１−ｍの近傍のＲＦ磁界を換算した電流値であり、電流値ｉ（０），ｉ（１），…，ｉ（ｍ）は、上述した式２におけるｉ0 ，ｉ1 ，…，ｉM に対応する。
【００４０】
アンテナ特性算出装置３では、変数ｍに１を加算し（ステップＳ６）、バラクタ１２−ｍに印加する電圧値として設定されている電圧Ｖm に摂動値ΔＶm を加算することにより、バラクタ１２−ｍに印加する電圧Ｖmを新たに設定する（ステップＳ７）。上述した様に変数ｍは、無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−Ｍに関連付けられた変数であり、Ｍ個の無給電素子を、夫々第１の無給電素子１１−１、第２の無給電素子１１−２、…、第Ｍの無給電素子１１−Ｍとして示している。従って電圧Ｖmとは、第ｍの無給電素子１１−ｍに接続された第ｍのバラクタ１２−ｍに印加する電圧値を示す。なおステップＳ６において設定された電圧値は、電圧制御手段４へ送られ、電圧制御手段４では、設定された電圧値を第ｍのバラクタ１２−ｍへ印加し、これにより第ｍのバラクタ１２−ｍの容量を調整する。そして測定手段２２は、給電素子１０及び無給電素子１１−１，１１−２，…，１１−Ｍの近傍に誘起されるＲＦ磁界を測定し、測定したＲＦ磁界から換算された高周波電流値は、取得手段２３からアンテナ特性算出装置３へ送られる。
【００４１】
アンテナ特性算出装置３では、取得手段２３から高周波電流値ｉ（０）−ｉ（ｍ）を受け付ける（ステップＳ８）。受け付けた電流値ｉ（０）−ｉ（ｍ）、及び電磁波関数ｓ（ｔ）から、上述した式４により、給電素子１０からの出力信号を示す出力信号関数ｙ（ｎ）を算出する（ステップＳ９）。算出した出力信号関数ｙ（ｎ）から、上述した式６により示される規範関数により、指標ρn を算出し（ステップＳ１０）、算出したρn とρn (0) との差を、δρn ／δVmとして記録手段３３又は記憶手段３４に記録する（ステップＳ１１）。即ちδρn ／δVmとは、指標ρの変動を示すことになる。
【００４２】
アンテナ特性算出装置３では、第ｍのバラクタ１２−ｍに印加する電圧値として設定されている電圧Ｖm から摂動値ΔＶm を減算することにより、第ｍのバラクタ１２−ｍに印加する電圧Ｖmを新たに設定する（ステップＳ１２）。これによりステップＳ７にて設定した第ｍのバラクタ１２−ｍに印加する電圧Ｖm の設定を基に戻した状態となる。
【００４３】
そしてアンテナ特性算出装置３では、変数ｍを、無給電素子１１−１，１１−２，…、１１−Ｍの個数Ｍと比較し（ステップＳ１３）、ｍがＭより小さい場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ６へ進み、以降の処理を繰り返す。即ちステップＳ７〜ステップＳ１３にて、各バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−Ｍの夫々に対し、電圧値を変更し、それによる指標ρの変動を記録していく処理を行う。
【００４４】
ステップＳ１３において、ｍがＭ以上である場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、当該リアクタンスベクトルについての全てのバラクタ１２−１，１２−２，…，１２−Ｍの電圧値の変更による指標ρの算出が終了したと判断し、アンテナ特性算出装置３では、以下の式８を用いてリアクタンスベクトルの設定を変更する（ステップＳ１４）。
【００４５】
【数７】
2005269382.tif 000009
【００４６】
そしてアンテナ特性算出装置３では、繰り返し回数ｎに１を加算し（ステップＳ１５）、加算後の繰り返し回数ｎを、予め設定されている繰り返し回数の上限値Ｎと比較し（ステップＳ１６）、ｎがＮ以下である場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ２へ戻り、以降の処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ１６において、ｎがＮより大きい場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、アンテナ特性算出装置３では、指標ρに基づき記録したδρn ／δＶm を比較し、最大値をとる場合の各バラクタ１２−１，１２−２，…，１２−Ｍに対する印加電圧を、電磁波関数ｓ（ｔ）が示す電磁波に対して適したセットであるとして算出する（ステップＳ１７）。なお上述した処理を所定回数（Ｍ回×Ｎ回）繰り返した後、δρn ／δＶm を比較するのではなく、δρn ／δＶm が予め設定されている所定値以上の値を取った場合、その場合の印加電圧を、電磁波関数ｓ（ｔ）が示す電磁波に対して適したセットであるとして算出し、処理を終了するようにしてもよい。
【００４８】
前記実施の形態では、Ｍ＝６である形態、即ち無給電素子が６本である形態を示したが、本発明はこれに限らず、Ｍ＝３、Ｍ＝８等適宜設定することが可能である。
【００４９】
また前記実施の形態では、指標を算出する規範関数として、ＭＣＣＣ関数を用いる形態を示したが、本発明はこれに限らず、規範関数として、ＭＭＭＣ関数等の他の規範関数を用いてもよい。そして用いられる規範関数の性質に応じてδρn ／δＶm が、最小値又は所定値以下の値をとる印加電圧のセットを算出するようにしてもよい。
【００５０】
さらに前記実施の形態では、最急勾配法を用いる形態を示したが、本発明はこれに限らず、順次ランダム法、ランダム法、高次元二分法等の繰り返しにより行われる数値解法を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】アレーアンテナの適応制御を検査する本発明のアンテナ特性算出システムの構成を概念的に示す説明図である。
【図２】本発明のアンテナ特性算出システムにて用いられるアレーアンテナを概念的に示す斜視図である。
【図３】本発明のアンテナ特性算出システムにて用いられるアンテナ特性算出装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明のアンテナ特性算出装置の処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明のアンテナ特性算出装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】従来のアレーアンテナの適応制御を検査するシステムの構成を概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  電子制御導波器アレーアンテナ装置（アレーアンテナ）
１０  給電素子
１１  無給電素子
１２  可変容量デバイス（可変容量ダイオード：バラクタ）
１３  基盤
１４  給電手段
２  電波暗箱
２１  吸収部材
２２−０，２２−１，２２−２，…，２２−６  測定手段
２３  取得手段
３  アンテナ特性算出装置
３１  制御手段
３２  補助記憶手段
３３  記録手段
３４  記憶手段
３５  第１接続手段
３６  第２接続手段
３７  入力手段
３８  表示手段
４  電圧制御手段
５  コンピュータプログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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