(57)【要約】着目する移相器の位相変化時に生じる各移相器の振幅誤差、位相誤差を考慮し、高精度に各アンテナ素子の励振振幅、位相を測定可能なアンテナ測定装置を得る。  フェーズドアレイアンテナ５の対向アンテナ６に接続された送信機７と、フェーズドアレイアンテナ５に接続された受信機８と、着目する素子アンテナ以外の移相器の位相を同一量に設定し、着目する素子アンテナの移相器の設定を順次的に変化させる移相器制御手段１と、着目する移相器の設定を変化させたときのフェーズドアレイアンテナ５の合成電力変化を測定する第１の演算手段９と、第１の演算結果に基づき各移相器の振幅誤差および位相誤差を推定して各素子アンテナ４１〜４Ｎの放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算手段１０とを設けた。
2004013644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の素子アンテナを有し、且つ前記各素子アンテナに個別に移相器が接続されたフェーズドアレイアンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナに対向配置された対向アンテナと、
前記対向アンテナに接続された送信機と、
前記フェーズドアレイアンテナに接続された受信機とを備え、
前記フェーズドアレイアンテナによる受信信号を用いて、前記フェーズドアレイアンテナの振幅および位相を測定するアンテナ測定装置であって、
前記各移相器のうち、着目する素子アンテナに接続された移相器以外の他の移相器の位相を同一量に設定するとともに、前記着目する素子アンテナに接続された移相器の設定を順次的に変化させる移相器制御手段と、
前記着目する移相器の設定を変化させたときの前記フェーズドアレイアンテナの合成電力変化を測定する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段による測定結果に基づいて、前記各移相器の振幅誤差および位相誤差を演算処理により推定し、前記各素子アンテナについて放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算手段と
をさらに備えたことを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項２】
複数個の素子アンテナを有し、且つ前記各素子アンテナに個別に移相器が接続されたフェーズドアレイアンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナに対向配置された対向アンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナに接続された送信機と、
前記対向アンテナに接続された受信機とを備え、
前記対向アンテナによる受信信号を用いて、前記フェーズドアレイアンテナの振幅および位相を測定するアンテナ測定装置であって、
前記各移相器のうち、着目する素子アンテナに接続された移相器以外の他の移相器の位相を同一量に設定するとともに、前記着目する素子アンテナに接続された移相器の設定を順次的に変化させる移相器制御手段と、
前記着目する移相器の設定を変化させたときの前記フェーズドアレイアンテナの合成電力変化を測定する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段による測定結果に基づいて、前記各移相器の振幅誤差および位相誤差を演算処理により推定し、前記各素子アンテナについて放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算手段と
をさらに備えたことを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項３】
前記対向アンテナは、前記フェーズドアレイアンテナの遠方界領域に配置され、
前記第１および第２の演算手段は、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、前記フェーズドアレイアンテナの遠方界領域の空間的分布を測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ測定装置。
【請求項４】
前記対向アンテナは、前記フェーズドアレイアンテナの有限距離に配置され、
前記第１および第２の演算手段は、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、前記フェーズドアレイアンテナの有限距離における空間的分布をデフォーカス法により測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアンテナ測定装置。
【請求項５】
前記対向アンテナは、前記フェーズドアレイアンテナの近傍で前記フェーズドアレイアンテナに対して同一方向に並列配置され、
前記第１および第２の演算手段は、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相互結合を測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアンテナ測定装置。
【請求項６】
前記対向アンテナは、前記フェーズドアレイアンテナの近傍界領域に配置され、
前記第１および第２の演算手段は、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、フェーズドアレイアンテナの近傍界領域の空間的分布を測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアンテナ測定装置。
【請求項７】
前記対向アンテナは、前記フェーズドアレイアンテナの近傍界領域に配置されるとともに、１次元または２次元に複数個設けられ、
前記各対向アンテナに個別に接続された受信用移相器と、
前記受信用移相器を介して前記各対向アンテナの出力端子に接続された合成器と、
前記受信用移相器の設定を変化させる受信用移相器制御手段とを備え、
前記第１および第２の演算手段は、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相対位置を変化させ、且つ前記受信用移相器の設定位相を変化させたときの、前記対向アンテナの位置における前記フェーズドアレイアンテナの近傍界領域の空間的分布を測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ測定装置。
【請求項８】
複数個の素子アンテナを有し、且つ前記各素子アンテナに個別に移相器が接続されたフェーズドアレイアンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナに対向配置された対向アンテナと、
前記対向アンテナに接続された送信機と、
前記フェーズドアレイアンテナに接続された受信機とを備え、
前記フェーズドアレイアンテナによる受信信号を用いて、前記フェーズドアレイアンテナの振幅および位相を測定するアンテナ測定方法であって、
前記各移相器のうち、着目する素子アンテナに接続された移相器以外の他の移相器の位相を同一量に設定するとともに、前記着目する素子アンテナに接続された移相器の設定を順次的に変化させる移相器設定ステップと、
前記着目する移相器の設定を変化させたときの前記フェーズドアレイアンテナの合成電力変化を測定する第１の演算ステップと、
前記第１の演算ステップによる測定結果に基づいて、前記各移相器の振幅誤差および位相誤差を演算処理により推定し、前記各素子アンテナについて放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算ステップとを含み、
前記他の移相器の位相を可変設定しながら前記移相器設定ステップを繰り返すことを特徴とするアンテナ測定方法。
【請求項９】
複数個の素子アンテナを有し、且つ前記各素子アンテナに個別に移相器が接続されたフェーズドアレイアンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナに対向配置された対向アンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナに接続された送信機と、
前記対向アンテナに接続された受信機とを備え、
前記対向アンテナによる受信信号を用いて、前記フェーズドアレイアンテナの振幅および位相を測定するアンテナ測定方法であって、
前記各移相器のうち、着目する素子アンテナに接続された移相器以外の他の移相器の位相を同一量に設定するとともに、前記着目する素子アンテナに接続された移相器の設定を順次的に変化させる移相器設定ステップと、
前記着目する移相器の設定を変化させたときの前記フェーズドアレイアンテナの合成電力変化を測定する第１の演算ステップと、
前記第１の演算ステップによる測定結果に基づいて、前記各移相器の振幅誤差および位相誤差を演算処理により推定し、前記各素子アンテナについて放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算ステップとを含み、
前記他の移相器の位相を可変設定しながら前記移相器設定ステップを繰り返すことを特徴とするアンテナ測定方法。
【請求項１０】
前記対向アンテナを、前記フェーズドアレイアンテナの遠方界領域に配置し、
前記第１および第２の演算ステップにおいて、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、前記フェーズドアレイアンテナの遠方界領域の空間的分布を測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のアンテナ測定方法。
【請求項１１】
前記対向アンテナを、前記フェーズドアレイアンテナの有限距離に配置し、
前記第１および第２の演算ステップにおいて、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、前記フェーズドアレイアンテナの有限距離における空間的分布をデフォーカス法により測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載のアンテナ測定方法。
【請求項１２】
前記対向アンテナを、前記フェーズドアレイアンテナの近傍で前記フェーズドアレイアンテナに対して同一方向に並列配置し、
前記第１および第２の演算ステップにおいて、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相互結合を測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載のアンテナ測定方法。
【請求項１３】
前記対向アンテナを、前記フェーズドアレイアンテナの近傍界領域に配置し、
前記第１および第２の演算ステップにおいて、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、フェーズドアレイアンテナの近傍界領域の空間的分布を測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載のアンテナ測定方法。
【請求項１４】
前記対向アンテナを、前記フェーズドアレイアンテナの近傍界領域に配置するとともに、１次元または２次元に複数個設け、
前記各対向アンテナに個別に受信用移相器を接続し、
前記受信用移相器を介して前記各対向アンテナの出力端子に合成器を接続し、
前記受信用移相器の設定を変化させる受信用移相器制御手段を設け、
前記第１および第２の演算ステップにおいて、前記フェーズドアレイアンテナと前記対向アンテナとの相対位置を変化させ、且つ前記対向アンテナに接続された移相器の設定位相を変化させたときの、前記対向アンテナの位置における前記フェーズドアレイアンテナの近傍界領域の空間的分布を測定することにより、前記各素子アンテナの指向特性を求めることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、複数個の素子アンテナからなるアンテナの測定装置および方法に関し、特に、アンテナに可変移相器を接続し、これら移相器の位相を制御して電子的にビーム走査または指向特性（放射パターン）成形を行うフェーズドアレイアンテナ（以下、単に「フェーズドアレイ」ともいう）において、全ての素子アンテナの動作状態における各素子アンテナの励振振幅および位相を高精度に測定することのできるアンテナ測定装置および方法に関するものである。
【背景技術】  図９はたとえば特公平１−３０１１２号公報に記載された従来のアンテナ測定装置を概略的に示すブロック構成図である。
図９において、２１は送信機、２２は送信機２１の出力端子に接続された電力分配器である。
８１、８２、８３、・・・、８ＮはＮ個の移相器であり、電力分配器２２の出力端子に並列に接続されている。
９１、９２、９３、・・・、９ＮはＮ個の素子アンテナであり、移相器８１〜８Ｎの出力端子にそれぞれ個別に接続されている。
２５はフェーズドアレイであり、電力分配器２２、移相器８１〜８Ｎおよび素子アンテナ９１〜９Ｎにより構成されている。
２６は素子アンテナ９１〜９Ｎに対向配置された測定用のプローブアンテナ（対向アンテナ）、２７はプローブアンテナ２６の出力端子に接続された受信機、２８は受信機２７を介した受信信号を取り込む計算機である。
プローブアンテナ２６、受信機２７および計算機２８は、フェーズドアレイ２５からなるアンテナの合成電界を測定するための測定装置を構成している。
図１０は従来装置によるフェーズドアレイ２５の合成電界ベクトルを示す説明図であり、図９に示したアンテナ測定装置の初期状態での振幅および位相をベクトルで示している。
図１０において、横軸Ｒｅは実数成分、縦軸Ｉｍは虚数成分であり、Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｎは各素子アンテナ９１〜９Ｎからの電界の絶対値、Ｅｏは合成電界の絶対値を示している。
次に、図９および図１０を参照しながら、従来のアンテナ測定装置による振幅および位相の測定動作について説明する。
なお、各移相器８１、８２、・・・、８Ｎは、ある基準の励振位相状態（たとえば、全ての移相器８１〜８Ｎが位相０°）に設定されているものとする。また、プローブアンテナ２６は、所定の位置Ｐ１に配置されているものとする。
このとき、各素子アンテナ９１、９２、・・・、９Ｎからの放射電界ｅ１、ｅ２、・・・、ｅｎが合成された合成電界ｅｏがプローブアンテナ２６によって受信される。
ここで、各放射電界ｅ１〜ｅｎおよび合成電界ｅｏは、図１０内の電界ベクトルＥ１・ｅｘｐ（ｊφ１）〜Ｅ１・ｅｘｐ（ｊφｎ）および合成電界ベクトルＥｏ・ｅｘｐ（ｊφｏ）に、それぞれ対応する。
プローブアンテナ２６からの受信信号は、受信機２７に入力され、さらに計算機２８に入力されて、演算処理される。
ここで、１つの素子アンテナ、たとえば、素子アンテナ９Ｎに着目し、素子アンテナ９Ｎに接続されている移相器８Ｎの設定位相を０°から変化させていくと、プローブアンテナ２６により受信される合成電界ｅｏ（図１０内の○印参照）は、素子アンテナ９Ｎの放射電界の位相変化Δにしたがって変化する。
このとき、受信機２７は、合成電界ｅｏの振幅Ａの変化を測定し、計算機２８は、振幅Ａの最大値と最小値との比ｐと、振幅Ａを最大にする位相変化量Δｏとを求め、各素子アンテナ９１〜９Ｎの指向特性（励振振幅および位相）を算出する。
従来のアンテナ測定装置は以上のように、全素子アンテナ９１〜９Ｎの動作状態において、各素子アンテナの移相器８１〜８Ｎの位相を変化させて各素子アンテナ９１〜９Ｎの励振振幅および位相を測定しているものの、各移相器８１〜８Ｎの位相変化の際に生じる移相器８１〜８Ｎの振幅誤差および位相誤差が考慮されていないので、指向特性を高精度に測定することができないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、着目する移相器の位相変化の際に生じる各移相器の振幅誤差および位相誤差を考慮して、高精度に各アンテナ素子の励振振幅および位相を測定することのできるアンテナ測定装置および方法を得ることを目的とする。
【発明の開示】
この発明に係るアンテナ測定装置は、複数個の素子アンテナを有し、且つ各素子アンテナに個別に移相器が接続されたフェーズドアレイアンテナと、フェーズドアレイアンテナに対向配置された対向アンテナと、対向アンテナに接続された送信機と、フェーズドアレイアンテナに接続された受信機とを備え、フェーズドアレイアンテナによる受信信号を用いて、フェーズドアレイアンテナの振幅および位相を測定するアンテナ測定装置であって、各移相器のうち、着目する素子アンテナに接続された移相器以外の他の移相器の位相を同一量に設定するとともに、着目する素子アンテナに接続された移相器の設定を順次的に変化させる移相器制御手段と、着目する移相器の設定を変化させたときのフェーズドアレイアンテナの合成電力変化を測定する第１の演算手段と、第１の演算手段による測定結果に基づいて、各移相器の振幅誤差および位相誤差を演算処理により推定し、各素子アンテナについて放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算手段とをさらに備えたものである。
また、この発明に係るアンテナ測定装置は、複数個の素子アンテナを有し、且つ各素子アンテナに個別に移相器が接続されたフェーズドアレイアンテナと、フェーズドアレイアンテナに対向配置された対向アンテナと、フェーズドアレイアンテナに接続された送信機と、対向アンテナに接続された受信機とを備え、対向アンテナによる受信信号を用いて、フェーズドアレイアンテナの振幅および位相を測定するアンテナ測定装置であって、各移相器のうち、着目する素子アンテナに接続された移相器以外の他の移相器の位相を同一量に設定するとともに、着目する素子アンテナに接続された移相器の設定を順次的に変化させる移相器制御手段と、着目する移相器の設定を変化させたときのフェーズドアレイアンテナの合成電力変化を測定する第１の演算手段と、第１の演算手段による測定結果に基づいて、各移相器の振幅誤差および位相誤差を演算処理により推定し、各素子アンテナについて放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算手段とをさらに備えたものである。
また、この発明に係るアンテナ測定装置の対向アンテナは、フェーズドアレイアンテナの遠方界領域に配置され、第１および第２の演算手段は、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、フェーズドアレイアンテナの遠方界領域の空間的分布を測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定装置の対向アンテナは、フェーズドアレイアンテナの有限距離に配置され、第１および第２の演算手段は、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、フェーズドアレイアンテナの有限距離における空間的分布をデフォーカス法により測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定装置の対向アンテナは、フェーズドアレイアンテナの近傍でフェーズドアレイアンテナに対して同一方向に並列配置され、第１および第２の演算手段は、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相互結合を測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定装置の対向アンテナは、フェーズドアレイアンテナの近傍界領域に配置され、第１および第２の演算手段は、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、フェーズドアレイアンテナの近傍界領域の空間的分布を測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定装置の対向アンテナは、フェーズドアレイアンテナの近傍界領域に配置されるとともに、１次元または２次元に複数個設けられ、各対向アンテナに個別に接続された受信用移相器と、受信用移相器を介して各対向アンテナの出力端子に接続された合成器と、受信用移相器の設定を変化させる受信用移相器制御手段とを備え、第１および第２の演算手段は、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相対位置を変化させ、且つ受信用移相器の設定位相を変化させたときの、対向アンテナの位置におけるフェーズドアレイアンテナの近傍界領域の空間的分布を測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定方法は、複数個の素子アンテナを有し、且つ各素子アンテナに個別に移相器が接続されたフェーズドアレイアンテナと、フェーズドアレイアンテナに対向配置された対向アンテナと、対向アンテナに接続された送信機と、フェーズドアレイアンテナに接続された受信機とを備え、フェーズドアレイアンテナによる受信信号を用いて、フェーズドアレイアンテナの振幅および位相を測定するアンテナ測定方法であって、各移相器のうち、着目する素子アンテナに接続された移相器以外の他の移相器の位相を同一量に設定するとともに、着目する素子アンテナに接続された移相器の設定を順次的に変化させる移相器設定ステップと、着目する移相器の設定を変化させたときのフェーズドアレイアンテナの合成電力変化を測定する第１の演算ステップと、第１の演算ステップによる測定結果に基づいて、各移相器の振幅誤差および位相誤差を演算処理により推定し、各素子アンテナについて放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算ステップとを含み、他の移相器の位相を可変設定しながら移相器設定ステップを繰り返すものである。
また、この発明に係るアンテナ測定方法は、複数個の素子アンテナを有し、且つ各素子アンテナに個別に移相器が接続されたフェーズドアレイアンテナと、フェーズドアレイアンテナに対向配置された対向アンテナと、フェーズドアレイアンテナに接続された送信機と、対向アンテナに接続された受信機とを備え、対向アンテナによる受信信号を用いて、フェーズドアレイアンテナの振幅および位相を測定するアンテナ測定方法であって、各移相器のうち、着目する素子アンテナに接続された移相器以外の他の移相器の位相を同一量に設定するとともに、着目する素子アンテナに接続された移相器の設定を順次的に変化させる移相器設定ステップと、着目する移相器の設定を変化させたときのフェーズドアレイアンテナの合成電力変化を測定する第１の演算ステップと、第１の演算ステップによる測定結果に基づいて、各移相器の振幅誤差および位相誤差を演算処理により推定し、各素子アンテナについて放射電界の相対振幅および相対位相を求める第２の演算ステップとを含み、他の移相器の位相を可変設定しながら移相器設定ステップを繰り返すものである。
また、この発明に係るアンテナ測定方法は、対向アンテナを、フェーズドアレイアンテナの遠方界領域に配置し、第１および第２の演算ステップにおいて、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、フェーズドアレイアンテナの遠方界領域の空間的分布を測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定方法は、対向アンテナを、フェーズドアレイアンテナの有限距離に配置し、第１および第２の演算ステップにおいて、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、フェーズドアレイアンテナの有限距離における空間的分布をデフォーカス法により測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定方法は、対向アンテナを、フェーズドアレイアンテナの近傍でフェーズドアレイアンテナに対して同一方向に並列配置し、第１および第２の演算ステップにおいて、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相互結合を測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定方法は、対向アンテナを、フェーズドアレイアンテナの近傍界領域に配置し、第１および第２の演算ステップにおいて、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相対位置を変化させたときの、フェーズドアレイアンテナの近傍界領域の空間的分布を測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
また、この発明に係るアンテナ測定方法は、対向アンテナを、フェーズドアレイアンテナの近傍界領域に配置するとともに、１次元または２次元に複数個設け、各対向アンテナに個別に受信用移相器を接続し、受信用移相器を介して各対向アンテナの出力端子に合成器を接続し、受信用移相器の設定を変化させる受信用移相器制御手段を設け、第１および第２の演算ステップにおいて、フェーズドアレイアンテナと対向アンテナとの相対位置を変化させ、且つ対向アンテナに接続された移相器の設定位相を変化させたときの、対向アンテナの位置におけるフェーズドアレイアンテナの近傍界領域の空間的分布を測定することにより、各素子アンテナの指向特性を求めるものである。
【図面の簡単な説明】  図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ測定装置を示すブロック構成図である。
図２はこの発明の実施の形態１による合成電界ベクトルを示す説明図である。
図３はこの発明の実施の形態１により計算される誤差電界の合成電界ベクトルを示す説明図である。
図４はこの発明の実施の形態２によるアンテナ測定装置を示すブロック構成図である。
図５はこの発明の実施の形態３によるアンテナ測定装置を示すブロック構成図である。
図６はこの発明の実施の形態４によるアンテナ測定装置を示すブロック構成図である。
図７はこの発明の実施の形態５によるアンテナ測定装置を示すブロック構成図である。
図８はこの発明の実施の形態６によるアンテナ測定装置を示すブロック構成図である。
図９は従来のアンテナ測定装置を示すブロック構成図である。
図１０は従来のアンテナ測定装置による合成電界ベクトルを示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ測定装置を概略的に示すブロック構成図であり、フェーズドアレイ側で受信する場合の指向特性測定状態を示している。
図１において、１は移相器制御装置、２は電力分配器、３１〜３Ｎは電力分配器２に並列に接続されたＮ個の移相器、４１〜４Ｎは各移相器３１〜３Ｎに個別に接続された素子アンテナである。
５はフェーズドアレイであり、電力分配器２、移相器３１〜３Ｎ、素子アンテナ４１〜４Ｎにより構成されている。
６は指向特性測定用の対向アンテナであり、素子アンテナ４１〜４Ｎに対向配置されている。７は対向アンテナ６に接続された送信機である。
８は電力分配器２の出力端子に接続された受信機である。
９は第１の演算手段として機能する振幅位相計算回路であり、受信機８を介して入力される受信信号を用いて、各素子アンテナ４１〜４Ｎの指向特性（励振振幅および位相）を計算する。
１０は第２の演算手段として機能する誤差計算回路であり、受信機８を介して入力される受信信号を用いて、位相変化の際に生じる各移相器３１〜３Ｎの振幅誤差および位相誤差を計算する。
１１は振幅位相計算回路９および誤差計算回路１０を有する計算機であり、受信機８から受信信号を取り込んで演算処理を実行するとともに、移相器制御装置１を制御する。
移相器制御装置１は、計算機１１の制御下で、フェーズドアレイ５内の各移相器３１〜３Ｎのうち、着目する移相器（たとえば、３Ｎ）の設定位相を順次的に変化させるとともに、このときの他の移相器（３１〜３Ｎ−１）の位相を同一量に設定するように制御する。また、続く測定処理においては、他の移相器の位相設定量をそれぞれ同一量にしつつ可変設定し、着目する移相器の設定位相を順次的に変化させる制御を繰り返す。
また、図１内の移相器制御装置１は、１つの素子アンテナ、たとえば、素子アンテナ４Ｎに着目して、素子アンテナ４Ｎに接続されている移相器３Ｎ以外の他の移相器３１〜３Ｎ−１を全て同一位相量だけ変化させ、移相器３Ｎの位相を変化させるようになっている。
図２はこの発明の実施の形態１によるフェーズドアレイ５の合成電界ベクトルを示す説明図（前述の図１０に対応）であり、○印内の電界ベクトルに対応した素子アンテナ４Ｎに着目した場合を示している。
この場合も、各素子アンテナ４１〜４Ｎの放射電界をｅ１〜ｅｎで表し、合成電界をｅｏで表すものとする。
図２においては、各象限の４つのベクトル図が、便宜的に４回の測定タイミング毎の移相器３１〜３Ｎの変化を示している。
すなわち、第１象限（最初の測定タイミング）においては、移相器３１〜３Ｎ−１を、或る基準の位相状態（たとえば、全ての移相器の位相が０°）である初期値に設定し、移相器３Ｎを０°〜３６０°の範囲で位相変化させる。
また、第２象限（第２の測定タイミング）においては、移相器３１〜３Ｎ−１を第１象限の位相状態から同一位相量だけ変化させ、且つ、移相器３Ｎを０°〜３６０°の範囲で位相変化させる。
同様に、第３象限（第３の測定タイミング）および第４象限（第４の測定タイミング）においても、移相器３１〜３Ｎ−１を同一位相量だけ変化させ、且つ、移相器３Ｎを０°〜３６０°の範囲で位相変化させる。
このとき、各測定タイミングにおける移相器３１〜３Ｎ−１の位相変化量および移相器３Ｎの位相変化量Δは、各移相器の位相変化特性に対応した位相変化量に設定される。
図３はこの発明の実施の形態１により計算される誤差電界の合成電界ベクトルを示す説明図であり、着目する移相器（たとえば、３Ｎ）の位相変化の際に生じる誤差電界を示している。
次に、図２および図３を参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１によるアンテナ測定装置の動作について説明する。
なお、前述と同様に、各移相器３１〜３Ｎは、ある基準の励振位相状態（たとえば、全ての移相器が位相０°：以下、「初期状態」と記す）に設定されており、対向アンテナ６は、所定の位置Ｐ１に配置されているものとする。
このとき、各素子アンテナ４１〜４Ｎへの受信電界ｅ１、ｅ２、・・・、ｅｎは、電力分配器２によって合成され、受信信号として受信機８に入力され、さらに計算機１１に入力されて、演算処理される。
まず、移相器制御装置１は、公知（たとえば、特公平３−３８５４８号公報参照）の制御方法を用いて、着目する素子アンテナ４Ｎに接続された移相器３Ｎの設定位相を、たとえば「０°」から変化させていく。
次に、移相器３Ｎ以外の他の移相器３１〜３Ｎ−１の設定位相を、全て同一の位相量だけ変化させ、着目する移相器３Ｎの設定位相を、再び「０°」から変化させていく。
以下、上記処理動作を繰り返し実行する。
この結果、電力分配器２により合成される合成電界ｅｏは、素子アンテナ４Ｎ以外の放射電界ｅ１〜ｅｎ−１の位相変化と、素子アンテナ４Ｎの放射電界ｅｎの位相変化Δ（図２参照）にしたがって変化する。
図１内の受信機８は、合成電界ｅｏの振幅Ａの変化を測定し、計算機１１は、振幅Ａの最大値と最小値との比ｐと、振幅Ａを最大にする位相変化量Δｏとを求め、各移相器３１〜３Ｎの誤差を演算処理により推定し、各素子アンテナ４１〜４Ｎの振幅および位相を算出する。
ここで、上記特公平３−３８５４８号公報に記載された制御方法と異なる点は、着目する素子アンテナ４Ｎ以外の他の素子アンテナ４１〜４Ｎ−１に接続された移相器３１〜３Ｎ−１の設定位相を同一位相量だけ変化させるとともに、着目する素子アンテナ４Ｎに接続された移相器３Ｎの設定位相を変化させて受信し、合成電界ｅｏ振幅Ａを測定することにある。
次に、各素子アンテナ４１〜４Ｎに接続されている移相器３１、３２、・・・、３Ｎの振幅誤差および位相誤差の算出動作について説明する。
いま、第ｎ番目の素子アンテナ４Ｎに接続されている移相器３Ｎの位相をΔｊだけ変化させ、第ｎ番目の素子アンテナ４Ｎ以外の他の素子アンテナ４１〜４Ｎ−１の位相をαｉだけ変化させたとする。
このとき、Δｊに対する誤差電界ａｊ＋ｊｂｊの実部ａｊおよび虚部ｂｊと、αｉに対する誤差電界ｃｉ＋ｊｄｉの実部ｃｉおよび虚部ｄｉとの関係式は、以下の式（１）のように表される。
2004013644.tif 000003
上記式（１）において、下付文字ｉは、位相をαｉだけ変化させる位相変化の変数を示し、下付文字ｊは、位相をΔｊだけ変化させる位相変化の変数を示す。
2004013644.tif 000004
、ｄｉの補正値である。
また、係数Ａｉｊ、Ｂｉｊ、Ｃｉｊ、Ｄｉｊ、Ｆｉｊ、以下の式（２）〜（６）のように表される。
2004013644.tif 000005
2004013644.tif 000006
ただし、以下の式（７）、（８）が成り立つ。
2004013644.tif 000007
ここで、Ｅｎ、φｎは、第ｎ番目の素子アンテナ４Ｎの振幅および位相であり
2004013644.tif 000008
である。
また、δαｉは、位相αｉの補正値であり、δΔｊは、位相Δｊの補正値である。
2004013644.tif 000009
以上の式（１）〜（８）より、第ｎ番目の素子アンテナ４Ｎの移相器３Ｎの誤差電界ａｊ＋ｊｂｊは、補正値δａｊ、δｂｊと、近似値ａｊ、ｂｊとを繰り返し計算することにより、一定値に収束させて求めることができる。
これと同時に、第ｎ番目の素子アンテナ４Ｎ以外の他の移相器３１〜３Ｎ−１の誤差電界ｃｉ＋ｊｄｉは、補正値δｃｉ、δｄｉと、近似値ｃｉ、ｄｉとの繰り返し計算によって求めることができる。
このように、着目する素子アンテナ４Ｎ以外の他の素子アンテナ４１〜４Ｎ−１に接続された移相器３１〜３Ｎ−１の設定位相を同一位相量だけ変化させ、着目する素子アンテナ４Ｎに接続された移相器３Ｎの設定位相を変化させて合成電界の振幅を測定する。
これにより、各素子アンテナ４１〜４Ｎに接続されている移相器３１〜３Ｎの振幅誤差および位相誤差と、合成電界ｅｏの振幅誤差および位相誤差とが考慮されるので、計算機１１での演算処理において、各素子アンテナに接続されている各移相器３１〜３Ｎの誤差電界を考慮した各素子アンテナ４１〜４Ｎの励振振幅および位相を高精度に推定することができる。
すなわち、フェーズドアレイアンテナ５の合成電力変化の測定結果による演算処理において、移相器３１〜３Ｎの誤差電界補正値に関する連立１次方程式を解く際に、たとえば方程式の数を未知数の数よりも多く取得することにより、最小二乗法などの最適化手法を用いて、素子アンテナ４１〜４Ｎに接続されている移相器３１〜３Ｎの誤差電界を考慮した各素子アンテナ４１〜４Ｎの励振振幅および位相を推定することができる。
また、ここでは特に図示しないが、各素子アンテナ４１〜４Ｎは、それぞれ、サブフェーズドアレイアンテナで構成されてもよく、上述と同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、フェーズドアレイ５側で受信する場合の指向特性測定について説明したが、フェーズドアレイ５側から送信する場合に適用してもよい。
図４はフェーズドアレイ５側から送信する場合に適用したこの発明の実施の形態２によるアンテナ測定装置を概略的に示すブロック構成図である。
図４において、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態２による基本的な測定動作は、受信信号の入力方向が異なる点を除けば、前述の実施の形態１と同様である。
この場合、フェーズドアレイ５内の電力分配器２は、送信機７に接続されており、素子アンテナ４１〜４Ｎは、送信用のアンテナとして機能する。
１２は各素子アンテナ４１〜４Ｎに対向配置されたプローブアンテナであり、測定用の対向アンテナとして機能する。
プローブアンテナ１２の出力端子には、受信機８を介して計算機１１が接続されている。
Ｒ１はフェーズドアレイ５とプローブアンテナ１２との距離であり、遠方界領域に相当している。すなわち、プローブアンテナ１２は、フェーズドアレイ５から距離Ｒ１の遠方界領域に配置されている。
距離Ｒ１は、以下の式（９）の関係を満たすように設定される。
2004013644.tif 000010
ただし、式（９）において、Ｄはフェーズドアレイ５のアンテナ開口径、λはフェーズドアレイ５からの送信信号の波長である。
このように、フェーズドアレイ５の遠方距離Ｒ１にプローブアンテナ１２を対向配置し、オペレータは、上記式（９）を満たす範囲内で、フェーズドアレイ５とプローブアンテナ１２との相対位置を変化させる。
このとき、計算機１１は、プローブアンテナ１２からの受信信号を用いて、フェーズドアレイ５の遠方界分布を測定することにより、各素子アンテナ４１〜４Ｎのそれぞれについて、各移相器３１〜３Ｎの振幅誤差および位相誤差を考慮した有限距離Ｒ１でのフェーズドアレイ５の基準合成電界の変化を測定することができる。
すなわち、計算機１１は、各素子アンテナ４１〜４Ｎに接続されている移相器３１〜３Ｎの誤差電界を考慮した各素子アンテナ４１〜４Ｎの励振振幅および位相を、演算により推定することができる。
このように、フェーズドアレイ５に対向配置されたプローブアンテナ１２を遠方界領域に設け、フェーズドアレイ５の遠方界分布を測定することにより、前述と同様の作用効果を奏することができる。
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２では、プローブアンテナ１２を遠方界領域に配置したが、遠方よりも近い有限距離に配置してもよい。
図５はプローブアンテナ１２を有限距離に配置したこの発明の実施の形態３によるアンテナ測定装置を概略的に示すブロック構成図である。
図５において、前述（図４参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態３による基本的な測定動作は、前述の実施の形態２と同様である。
Ｒ２はフェーズドアレイ５とプローブアンテナ１２との距離であり、遠方界領域よりも近い領域に相当している。すなわち、プローブアンテナ１２は、フェーズドアレイ５から有限距離Ｒ２（＜Ｒ１）の領域内に配置されている。
距離Ｒ２は、以下の式（１０）の関係を満たすように設定される。
2004013644.tif 000011
この場合、プローブアンテナ１２は、遠方界領域よりも近い有限距離Ｒ２においてフェーズドアレイ５に対向配置されている。
フェーズドアレイ５とプローブアンテナ１２との相対位置は、上記式（１０）を満たす範囲内で変化される。
このとき、計算機１１は、フェーズドアレイ５の有限距離Ｒ２における分布をデフォーカス法により測定することにより、各素子アンテナ４１〜４Ｎのそれぞれについて、各移相器３１〜３Ｎの振幅誤差および位相誤差を考慮した有限距離Ｒ２でのフェーズドアレイ５の基準合成電界の変化を測定することができる。
つまり、計算機１１は、各素子アンテナ４１〜４Ｎに接続されている移相器３１〜３Ｎの誤差電界を考慮した各素子アンテナ４１〜４Ｎの励振振幅および位相を、演算により推定することができる。
このように、フェーズドアレイ５に対向配置されたプローブアンテナ１２を、遠方界領域よりも近い領域内の有限距離Ｒ２に設け、フェーズドアレイ５の有限距離Ｒ２における電界分布をデフォーカス法により測定することにより、前述と同様の作用効果を奏することができる。
実施の形態４．
なお、上記実施の形態２、３では、プローブアンテナ１２をフェーズドアレイ５（素子アンテナ４１〜４Ｎ）の放射軸方向に対向配置させたが、フェーズドアレイ５の素子アンテナ４１〜４Ｎと同一方向に向けて、プローブアンテナ１２を並列に対向配置させてもよい。
図６はプローブアンテナ１２をフェーズドアレイ５に対して並列に対向配置したこの発明の実施の形態４によるアンテナ測定装置を概略的に示すブロック構成図である。
図６において、前述（図４、図５参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態４による基本的な測定動作は、前述の実施の形態２、３と同様である。
この場合、前述と異なる点は、プローブアンテナ１２をフェーズドアレイ５に対して同一方向に向けたことのみである。
このように、フェーズドアレイ５に対して同一方向に向けられたプローブアンテナ１２を、フェーズドアレイ５の近傍に並列配置し、フェーズドアレイ５とプローブアンテナ１２との相互結合を測定することにより、各素子アンテナ４１〜４Ｎのそれぞれについて、各移相器３１〜３Ｎの振幅誤差および位相誤差を考慮したフェーズドアレイ５の基準合成電界の変化を測定することができる。
つまり、計算機１１は、素子アンテナ４１〜４Ｎに接続されている移相器３１〜３Ｎの誤差電界を考慮した各素子アンテナ４１〜４Ｎの励振振幅および位相を推定することができる。
このように、フェーズドアレイ５の近傍において、フェーズドアレイ５と同一方向に向けられたプローブアンテナ１２を設け、フェーズドアレイ５とプローブアンテナ１２との相互結合を測定することにより、前述と同様の作用効果を奏することができる。
実施の形態５．
なお、上記実施の形態３では、プローブアンテナ１２を遠方界領域よりも近い領域の有限距離Ｒ２に配置したが、さらにフェーズドアレイ５の近傍にプローブアンテナ１２を配置してもよい。
図７はフェーズドアレイ５の近傍界領域にプローブアンテナ１２を配置したこの発明の実施の形態５によるアンテナ測定装置を概略的に示すブロック構成図である。
図７において、前述（図４参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態５による基本的な測定動作は、前述の実施の形態３と同様である。
この場合、前述と異なる点は、プローブアンテナ１２をフェーズドアレイ５に対して有限距離Ｒ２よりもさらに短い近傍界領域に配置したことのみである。
この場合も、計算機１１は、フェーズドアレイ５とプローブアンテナ１２との相対位置が変化させられたときに、フェーズドアレイ５の近傍界領域での分布を測定し、各素子アンテナ４１〜４Ｎのそれぞれについて、各移相器３１〜３Ｎの振幅誤差および位相誤差を考慮したフェーズドアレイアンテナの基準合成電界の変化を測定することができる。
つまり、計算機１１は、各素子アンテナ４１〜４Ｎに接続されている移相器３１〜３Ｎの誤差電界を考慮した各素子アンテナ４１〜４Ｎの励振振幅および位相を、演算により推定することができる。
このように、フェーズドアレイ５に対向配置されたプローブアンテナ１２を、有限距離Ｒ２よりもさらに短い（フェーズドアレイ５に極めて近い）領域に配置し、フェーズドアレイ５とプローブアンテナ１２との相対位置を変化させるとともに、フェーズドアレイ５の近傍界分布を測定するにより、前述と同様の作用効果を奏することができる。
実施の形態６．
なお、上記実施の形態２〜５では、フェーズドアレイ５に対向配置された受信用のプローブアンテナ１２を、単一のアンテナで構成したが、複数のプローブ素子アンテナで構成してもよい。
図８はプローブアンテナとして複数のプローブ素子アンテナを用いたこの発明の実施の形態６によるアンテナ測定装置の要部のみを概略的に示すブロック構成図である。なお、図８に示されない構成は、たとえば図７に示した通りである。
図８において、６１、６２、６３、・・・、６ＭはＭ個のプローブ素子アンテナであり、並列構成のプローブアンテナを構成している。
７１、７２、７３、・・・、７ＭはＭ個の受信用移相器（以下、単に「移相器」と記す）であり、各プローブ素子アンテナ６１〜６Ｍに個別に接続されている。
１３は合成回路であり、移相器７１〜７Ｍを介してプローブ素子アンテナ６１〜６Ｍの出力端子に接続されている。
１４は合成回路１３の出力端子に接続された受信機であり、受信機１４の出力端子は計算機１１（図４〜図７参照）に接続されている。
この場合、プローブ素子アンテナ６１〜６Ｍは、それらの配列軸を水平軸として、フェーズドアレイ５（たとえば、図７参照）の開口前面に近接配置され、近傍界領域の測定に用いられるものとする。
また、移相器７１〜７Ｍは、移相器制御装置１により制御されるものとする。
すなわち、まず、公知（たとえば、特開昭６０−１３５７７４号公報参照）の制御方法を用いて、フェーズドアレイ５とプローブ素子アンテナ６１〜６Ｍとの相対位置を変化させるとともに、プローブ素子アンテナ６１〜６Ｍに接続された移相器７１〜７Ｍの設定位相を変化させる。
次に、計算機１１は、測定用のプローブ素子アンテナ６１〜６Ｍの位置におけるフェーズドアレイ５の近傍界分布を測定し、各素子アンテナ４１〜４Ｎのそれぞれについて、各移相器３１〜３Ｎの振幅誤差および位相誤差を考慮したフェーズドアレイ５の基準合成電界の変化を測定する。
つまり、前述と同様に、計算機１１は、各素子アンテナ４１〜４Ｎに接続されている移相器３１〜３Ｎの誤差電界を考慮した各素子アンテナ４１〜４Ｎの励振振幅および位相を、演算により推定することができる。
このように、複数個のプローブ素子アンテナ６１〜６Ｍを、それらの配列軸を水平軸としてフェーズドアレイ５の開口前面に配置し、近傍界領域の測定に用いることにより、前述と同様の作用効果を奏することができる。
なお、ここでは、プローブ素子アンテナ６１〜６Ｍ、移相器７１〜７Ｍおよび合成回路１３により構成される１組のユニットのみを配置したが、同構成のユニットを１次元（直線的）に複数組配置してもよく、または、２次元（平面的）に複数組配置してもよく、この場合も同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
【産業上の利用の可能性】
この発明は、複数の素子アンテナに可変移相器を接続し、これら移相器の位相を制御して電子的にビーム走査または指向特性（放射パターン）成形を行うフェーズドアレイアンテナにおいて、着目する移相器の位相変化の際に生じる各移相器の振幅誤差および位相誤差を考慮し、高精度に各アンテナ素子の励振振幅および位相を測定することのできるアンテナ測定装置および方法として有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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