(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管、及び前記供試ホーンアンテナを回転させる回転台を持つ第１のアンテナ装置と、
前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、
前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電界を受信して測定する受信アンテナ／電界受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置と
を備えたことを特徴とするホーンアンテナ測定システム。
【請求項２】
オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管、及び前記供試ホーンアンテナを回転させる回転台を持つ第１のアンテナ装置と、
前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、
前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電力を受信して測定する受信アンテナ／電力受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置と
を備えたことを特徴とするホーンアンテナ測定システム。
【請求項３】
オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、及び前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管を持つ第１のアンテナ装置と、
前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、
前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電界を受信するプローブ、前記プローブを走査するスキャナ、前記放射電界を測定する電界受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置と
を備えたことを特徴とするホーンアンテナ測定システム。
【請求項４】
オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、及び前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管を持つ第１のアンテナ装置と、
前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、
前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電力を受信するプローブ、前記プローブを走査するスキャナ、前記放射電力を測定する電力受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置と
を備えたことを特徴とするホーンアンテナ測定システム。
【請求項５】
前記供試ホーンアンテナの開口上の不要高次モードを抑圧するために、算出された前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を用いて、散乱行列の算出に使用した前記ＴＭ１１モード合成器とは異なる第２のＴＭ１１モード合成器を接続した場合のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量チルダＴ２を算出し、この算出したＴＭ１１モードの発生量チルダＴ２を０とする、前記ＴＭ１１モード合成器に必要なＴＭ１１モードの合成量を算出する調整用演算装置
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のホーンアンテナ測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーバサイズである喉元にＴＭ11モード合成器を設け、これにより不要高次モードを抑制する形式のホーンアンテナにおいて、このホーンアンテナから放射される放射電界、あるいは放射電力を測定するホーンアンテナ測定システムに関するものであり、特に、上記放射電界、あるいは放射電力からホーンアンテナの散乱行列を算出でき、また、開口上の不要高次モードを抑圧するためにＴＭ11モード合成器に必要なＴＭ11モードの合成量を算出できるホーンアンテナ測定システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のホーンアンテナ測定システムについて図面を参照しながら説明する。図６は、例えば『内藤、他、「最小二乗法を用いた多モード導波管の近傍放射界によるモード分析」、昭６１関西連大、Ｇ１１−８、１９８６』に示された従来のホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【０００３】
図６において、１はオーバサイズな喉元を有する供試ホーンアンテナ、２は供試ホーンアンテナ１の喉元に接続されたテーパ導波管、３は供試ホーンアンテナ１を励振する送信装置、４は供試ホーンアンテナ１の放射電界を受信するプローブ、５は電界受信装置、６は測定された放射電界分布から供試ホーンアンテナ１の開口上のモード発生量を算出するモード発生量演算装置、７はプローブ４を走査するスキャナ、８はＴＭ11モード結合器である。
【０００４】
つぎに、前述した従来のホーンアンテナ測定システムの動作について図面を参照しながら説明する。図７は、従来のホーンアンテナ測定システムの供試ホーンアンテナの開口上の各モードの発生量算出の原理説明図である。
【０００５】
図６（ａ）に示されたホーンアンテナ測定システムにおいて、供試ホーンアンテナ１のＴＥ11モードが入射した場合の散乱行列を測定するためにその放射電界分布を用いる。送信装置３により励振された電波は、供試ホーンアンテナ１の喉元にＴＥ11モードのみが入射するよう設けられたテーパ導波管２を通過し、供試ホーンアンテナ１から放射される。
【０００６】
供試ホーンアンテナ１の放射電界分布は、プローブ４をスキャナ７により走査し、電界受信装置５により受信して測定される。ここで任意の観測方向ｒnでの供試ホーンアンテナ１からの放射電界ドットＥnは、ドットａmをｍ番目の励振モードの複素振幅として、次の式（１）のように、また、図７に示すように、供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードによる放射電界ドットｅmnの和で表現される。
【０００７】
【数１】
0004430148.tif 000002
【０００８】
開口上の各モードの発生量は、次の式（２）で定義される放射電界の測定値ドットＦnと、供試ホーンアンテナ１からの放射電界ドットＥnとの重み付き残差の二乗和εが最小となるよう、最小二乗法を用いて算出を行なう。
【０００９】
【数２】
0004430148.tif 000003
【００１０】
開口上の各モードの発生量は、次の連立方程式（３）を解くことにより一意に推定できる。
【００１１】
【数３】
0004430148.tif 000004
【００１２】
但し、上記の式（２）において、ｗnは観測方向ｎに対する重み係数である。このような演算処理により、供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードの発生量が算出され、これが供試ホーンアンテナ１にＴＥ11モードが入射した場合の散乱行列に対応する。
【００１３】
また、供試ホーンアンテナ１にＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列を求めるときには、図６（ｂ）に示すようなホーンアンテナ測定システムが用いられる。同図において、１および３〜７は図６（ａ）に示したものと同様のものであり、同様の動作をする。なお、８は供試ホーンアンテナ１の喉元に接続されたＴＭ11モード結合器である。
【００１４】
図６（ｂ）に示されたホーンアンテナ測定システムにおいて、供試ホーンアンテナ１にＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列を測定するためにその放射電界分布を用いる。送信装置３により励振された電波は、供試ホーンアンテナ１の喉元にＴＭ11モードのみが入射するよう設けられたＴＭ11モード結合器８を通過し、供試ホーンアンテナ１から放射される。
【００１５】
供試ホーンアンテナ１の放射電界分布は、プローブ４をスキャナ７により走査し、電界受信装置５により受信して測定される。ここで、上記の原理と同様にして供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードの発生量が算出され、これが供試ホーンアンテナ１にＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列に対応する。
【００１６】
つづいて、従来の他のホーンアンテナ測定システムについて図面を参照しながら説明する。図８は、例えば『蛭子井、他、「複モードホーンアンテナの高次モード合成比の測定法」、１９８９信学秋大、Ｂ−７０、１９８９』に示された従来の他のホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【００１７】
図８において、１、２、３、６及び８は図６に示したものと同様のものであり、同様の動作をする。また、９は供試ホーンアンテナ１の放射電界を受信する受信アンテナ、１０は供試ホーンアンテナ１を回転させる回転台、１１は電力受信装置である。
【００１８】
図８（ａ）に示されたホーンアンテナ測定システムにおいて、供試ホーンアンテナ１にＴＥ11モードが入射した場合の散乱行列を測定するためにその放射電力パターンを用いる。送信装置３により励振された電波は、供試ホーンアンテナ１の喉元にＴＥ11モードのみが入射するよう設けられたテーパ導波管２を通過し、供試ホーンアンテナ１から放射される。
【００１９】
供試ホーンアンテナ１の放射電力は、受信アンテナ９および電力受信装置１１により受信して測定される。ここで、任意の観測方向ｒnでの供試ホーンアンテナ１からの放射電界ドットＥnは、ドットａmをｍ番目の励振モードの複素振幅として、次の式（４）のように、また、図７に示すように、供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードによる放射電界ドットｅmnの和で表現される。
【００２０】
【数４】
0004430148.tif 000005
【００２１】
ここでは、開口上の各モードの発生量は、放射電力の測定値｜ドットＦn｜を用いて、次の式（５）で定義される供試ホーンアンテナ１からの放射電力｜ドットＥn｜との重み付き残差の二乗和εbが最小（極小）となるよう、非線形最適化手法を用いた繰り返し演算により算出を行なう。
【００２２】
【数５】
0004430148.tif 000006
【００２３】
但し、上記の式（５）において、ｗnは観測方向ｎに対する重み係数である。このような演算処理により、供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードの発生量が算出され、これが供試ホーンアンテナ１にＴＥ11モードが入射した場合の散乱行列に対応する。
【００２４】
また、供試ホーンアンテナ１にＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列を求める場合には、図８（ｂ）に示すようなホーンアンテナ測定システムが用いられる。同図において、１、３、６、９、１０及び１１は、図８（ａ）に示したものと同様のものであり、同様の動作をする。なお、８は供試ホーンアンテナ１の喉元に接続されたＴＭ11モード結合器である。
【００２５】
図８（ｂ）に示されたホーンアンテナ測定システムにおいて、供試ホーンアンテナ１のＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列を測定するためにその放射電力パターンを用いる。送信装置３により励振された電波は、供試ホーンアンテナ１の喉元にＴＭ11モードのみが入射するよう設けられたＴＭ11モード結合器８を通過し、供試ホーンアンテナ１から放射される。
【００２６】
供試ホーンアンテナ１の放射電力は、受信アンテナ９および電力受信装置１１により受信して測定される。ここで、上記の原理と同様にして供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードの発生量が算出され、これが供試ホーンアンテナ１にＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列に対応する。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のホーンアンテナ測定システムでは、ＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列を求めるにはＴＭ11モード結合器８を用いることが必要である。このＴＭ11モード結合器８は、導波管の内壁に導波管の管軸方向に沿って使用する波長に応じた間隔で多数の結合孔を設け、これがＴＭ11モードに変換されるような構造となっている。
【００２８】
従って、ＴＭ11モード結合器８は、測定を行なう周波数帯によっては非常に寸法が大きく、また重量も大きいものとなるためホーンアンテナ測定システムそのものが大がかりとなってしまうという問題点があった。
【００２９】
また、ＴＭ11モード結合器８は、ＴＭ11モードのみが変換されるわけではなく、ＴＥ11モードも多少は生じてしまうため、供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードの発生量は厳密にはＴＭ11モードのみが入射した場合の散乱行列には対応せず、ＴＥ11モードが混入してしまうことによる誤差を生じてしまうという問題点があった。
【００３０】
さらに、これにより各モードが入射した場合の散乱行列が精度良く得られないため、開口上の不要高次モードを抑圧するためにＴＭ11モード合成器に必要なＴＭ11モードの合成量を求めることができず、試行錯誤的に種々のＴＭ11モードの合成量を有するＴＭ11モード合成器を接続し、その度に放射パターンを測定することにより最良のＴＭ11モード合成器を選定しなければならないという問題点が生じる。
【００３１】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、オーバサイズである喉元にＴＭ11モード合成器を設け、これにより不要高次モードを抑制する形式のホーンアンテナにおいて、これにＴＥ11モードあるいはＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列を精度良く測定することを可能にし、またこの散乱行列を用いてＴＭ11モード合成器に必要なＴＭ11モード合成量を算出できるホーンアンテナ測定システムを得ることを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るホーンアンテナ測定システムは、オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管、及び前記供試ホーンアンテナを回転させる回転台を持つ第１のアンテナ装置と、前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電界を受信して測定する受信アンテナ／電界受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置とを備えたものである。
【００３３】
また、この発明の請求項２に係るホーンアンテナ測定システムは、オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管、及び前記供試ホーンアンテナを回転させる回転台を持つ第１のアンテナ装置と、前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電力を受信して測定する受信アンテナ／電力受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置とを備えたものである。
【００３４】
また、この発明の請求項３に係るホーンアンテナ測定システムは、オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、及び前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管を持つ第１のアンテナ装置と、前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電界を受信するプローブ、前記プローブを走査するスキャナ、前記放射電界を測定する電界受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置とを備えたものである。
【００３５】
また、この発明の請求項４に係るホーンアンテナ測定システムは、オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、及び前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管を持つ第１のアンテナ装置と、前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電力を受信するプローブ、前記プローブを走査するスキャナ、前記放射電力を測定する電力受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置とを備えたものである。
【００３６】
さらに、この発明の請求項５に係るホーンアンテナ測定システムは、前記供試ホーンアンテナの開口上の不要高次モードを抑圧するために、算出された前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を用いて、散乱行列の算出に使用した前記ＴＭ１１モード合成器とは異なる第２のＴＭ１１モード合成器を接続した場合のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量チルダＴ２を算出し、この算出したＴＭ１１モードの発生量チルダＴ２を０とする、前記ＴＭ１１モード合成器に必要なＴＭ１１モードの合成量を算出する調整用演算装置をさらに備えたものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るホーンアンテナ測定システムについて図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３８】
図１（ａ）において、１はオーバサイズな喉元を有する供試ホーンアンテナ、２は供試ホーンアンテナ１の喉元に接続されたテーパ導波管、３は供試ホーンアンテナ１を励振する送信装置、５は電界受信装置、６は測定された放射電界分布から供試ホーンアンテナ１の開口上のモード発生量を算出するモード発生量演算装置、９は供試ホーンアンテナ１の放射電界を受信する受信アンテナ、１０は供試ホーンアンテナ１を回転させる回転台、２０は開口上のモード発生量から供試ホーンアンテナ１の散乱行列を算出する散乱行列演算装置である。
【００３９】
また、図１（ｂ）において、１、３、５、６、９、１０、２０は、図１（ａ）と同様のものであり、同様の動作をする。なお、２１は供試ホーンアンテナ１の喉元に接続されたＴＭ11モード合成器である。
【００４０】
つぎに、前述した実施の形態１に係るホーンアンテナ測定システムの動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係るホーンアンテナ測定システムにおいて供試ホーンアンテナの散乱行列算出の動作原理を示す図である。
【００４１】
送信装置３により励振された電波は、供試ホーンアンテナ１の喉元に接続されたテーパ導波管２、あるいはＴＭ11モード合成器２１を通過し、供試ホーンアンテナ１から放射される。供試ホーンアンテナ１の放射電界は、受信アンテナ９および電界受信装置５により受信して測定される。
【００４２】
供試ホーンアンテナ１の喉元にテーパ導波管２、あるいはＴＭ11モード合成器２１が接続された場合、それぞれの供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードの発生量は、上記の従来のホーンアンテナ測定システムと同様の原理を用いて算出する。
【００４３】
ここで、それぞれの素子が接続された場合について、図２のように散乱行列表示する。図２（ａ）は、図１（ａ）に対応し、テーパ導波管２が接続されている状態を表しており、このテーパ導波管２では高次モードが発生しないものと考える。また、図２（ｂ）は、図１（ｂ）に対応し、任意のＴＭ11モード合成器２１が接続されている状態を表す。
【００４４】
ここで、（１）供試ホーンアンテナ１の喉元での反射は無視できるものとし、（２）オーバサイズである供試ホーンアンテナ１の喉元へ入射されるモードとしてはＴＥ11モードとＴＭ11モードのみを考え、（３）喉元から入射したＴＭ11モードは供試ホーンアンテナ１内ではこれが開口上のＴＥ11モード（供試ホーンアンテナ１がコルゲートホーンの場合にはＥＨ11モード）には変換されないものと仮定する。
【００４５】
このような仮定に基づけば、図２（ａ）の場合、供試ホーンアンテナ１の開口上のＴＥ11モード（ＥＨ11モード）で規格化したＴＭ11モード（供試ホーンアンテナ１がコルゲートホーンの場合にはＨＥ12モード）の発生量Ｔ1を、以下の式（６）と与えることができる。
【００４６】
【数６】
0004430148.tif 000007
【００４７】
また、図２（ｂ）の場合、ＴＥ11モード（ＥＨ11モード）で規格化したＴＭ11モード（ＨＥ12モード）の発生量Ｔ2を、以下の式（７）と与えることができる。
【００４８】
【数７】
0004430148.tif 000008
【００４９】
以上の式（６）、（７）において、ＴＭ11モード（ＨＥ12モード）の発生量Ｔ1、Ｔ2は、ホーン開口上のモード発生量の算出結果より与えられる。また、ＴＭ11モード合成器に関する透過係数Ｓ0、Ｓ1も、実験あるいはモード整合法などの解析手法により既知であるとすれば、供試ホーンアンテナ１に関する規格化された透過係数は以下の式（８）のように求められる。
【００５０】
【数８】
0004430148.tif 000009
【００５１】
以上の関係は、他の高次モードについても同様で、開口上のモード励振係数の推定値より各モードに対応したモード発生量を与えればＴＥ11モード、あるいはＴＭ11モードが入射した場合、それぞれの散乱行列の透過係数成分を求めることができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態１によれば、ＴＭ11モード結合器のような大がかりな素子を必要とせず、またＴＭ11モードが入射した場合の散乱行列の算出にあたっては、供試ホーンアンテナ１への入射波がＴＭ11モードのみである必要がないため精度良くその値を算出できる。
【００５３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るホーンアンテナ測定システムについて図面を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係るホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【００５４】
図３において、１、２、３、６、９、１０、２０、２１は、図１に示した実施の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。なお、１１は電力受信装置である。
【００５５】
つぎに、前述した実施の形態２に係るホーンアンテナ測定システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００５６】
送信装置３により励振された電波は、供試ホーンアンテナ１の喉元に接続されたテーパ導波管２、あるいはＴＭ11モード合成器２１を通過し、供試ホーンアンテナ１から放射される。この供試ホーンアンテナ１の放射電力は、受信アンテナ９および電力受信装置１１により受信して測定される。
【００５７】
供試ホーンアンテナ１の喉元にテーパ導波管２、あるいはＴＭ11モード合成器２１が接続された場合、それぞれの供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードの発生量は、上記の従来の他のホーンアンテナ測定システムと同様の原理を用いて算出する。
【００５８】
また、これらの供試ホーンアンテナ１の開口上の各モードの発生量を用いた供試ホーンアンテナ１の散乱行列の算出については、上述した実施の形態１と全く同様である。
【００５９】
以上のように、本実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加え、供試ホーンアンテナ１の放射電界の位相は必要とせず放射電力のみの測定を行うことにより供試ホーンアンテナ１の散乱行列の算出を算出できる。
【００６０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るホーンアンテナ測定システムについて図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態３に係るホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【００６１】
図４において、１、２、３、５、６、２０、２１は，図１に示した実施の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、４は供試ホーンアンテナ１の放射電界を受信するプローブ、７はプローブ４を走査するスキャナである。
【００６２】
つぎに、前述した実施の形態３に係るホーンアンテナ測定システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００６３】
送信装置３により励振された電波は、供試ホーンアンテナ１の喉元に接続されたテーパ導波管２、あるいはＴＭ11モード合成器２１を通過し、供試ホーンアンテナ１から放射される。この供試ホーンアンテナ１の放射電界分布は、プローブ４をスキャナ７により走査し、電界受信装置５により受信して測定される。
【００６４】
ここで、供試ホーンアンテナ１の散乱行列は、上記の実施の形態１と全く同様にして算出を行なう。
【００６５】
また、上記電界受信装置５を電力受信装置１１に置き換えれば、上述した実施の形態２と全く同様にして供試ホーンアンテナ１の散乱行列の算出を行なうことができる。
【００６６】
以上のように本実施の形態３によれば、上記の実施の形態１、２の効果に加え、受信アンテナ９と回転台１０の代わりにプローブ４とスキャナ７を用いて供試ホーンアンテナ１の放射電界あるいは放射電力を測定するため、比較的小規模なホーンアンテナ測定システムを得ることができる。
【００６７】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るホーンアンテナ測定システムについて図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態４に係るホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【００６８】
図５において、１、２、３、５、６、９、１０、２０、２１は、図１に示した実施の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、３０は調整用演算装置である。
【００６９】
つぎに、前述した実施の形態４に係るホーンアンテナ測定システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００７０】
供試ホーンアンテナ１の散乱行列は、上記の実施の形態１と全く同様にして算出を行なう。ここで、上記の式（８）により与えられた供試ホーンアンテナ１の散乱行列を用いて、散乱行列の算出に使用したＴＭ11モード合成器２１とは異なるＴＭ11モード合成器（ＴＭ11モード合成量チルダＳ1／チルダＳ0）を接続した場合のＴＥ11モード（供試ホーンアンテナ１がコルゲートホーンの場合はＥＨ11モード）で規格化したＴＭ11モード（供試ホーンアンテナ１がコルゲートホーンの場合はＨＥ12モード）の発生量チルダＴ2は次の式（９）のように算出される。
【００７１】
【数９】
0004430148.tif 000010
【００７２】
供試ホーンアンテナ１内で発生する不要高次モードの大半がＴＭ11モード（ＨＥ12モード）であり、これをＴＭ11モード合成器２１で生じたＴＭ11モードにより抑圧する場合を考える。供試ホーンアンテナ１の開口上のＴＭ11モード（ＨＥ12モード）の発生量チルダＴ2を０とするＴＭ11モード合成器２１の条件は式（１０）より、以下の式（１１）のようになる。
【００７３】
【数１０】
0004430148.tif 000011
【００７４】
【数１１】
0004430148.tif 000012
【００７５】
ＴＭ11モード（ＨＥ12モード）以外の特定の不要高次モードを抑圧する場合にも、以上と同様にしてＴＭ11モード合成器２１の条件を求めることができる。
【００７６】
以上のように、本実施の形態４によれば、上記の実施の形態１の効果に加え、オーバサイズである喉元にＴＭ11モード合成器２１を設け、これにより不要高次モードを抑制する形式のホーンアンテナにおいて、不要高次モードを抑制するためにＴＭ11モード合成器２１に必要なＴＭ11モード合成量を算出することができる。なお、上記実施の形態３及び４にも適用できるのは勿論である。
【００７７】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係るホーンアンテナ測定システムは、以上説明したとおり、オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管、及び前記供試ホーンアンテナを回転させる回転台を持つ第１のアンテナ装置と、前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電界を受信して測定する受信アンテナ／電界受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置とを備えたので、ＴＭ１１モード結合器を用いる必要が無く、その結果、供試ホーンアンテナの散乱行列を精度良く求めることができるという効果を奏する。
【００７８】
また、この発明の請求項２に係るホーンアンテナ測定システムは、以上説明したとおり、オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管、及び前記供試ホーンアンテナを回転させる回転台を持つ第１のアンテナ装置と、前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電力を受信して測定する受信アンテナ／電力受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置とを備えたので、放射電界の位相を測定する必要が無く、また、ＴＭ１１モード結合器を用いる必要が無く、その結果、供試ホーンアンテナの散乱行列を精度良く求めることができるという効果を奏する。
【００７９】
また、この発明の請求項３に係るホーンアンテナ測定システムは、以上説明したとおり、オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、及び前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管を持つ第１のアンテナ装置と、前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電界を受信するプローブ、前記プローブを走査するスキャナ、前記放射電界を測定する電界受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電界パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置とを備えたので、ＴＭ１１モード結合器を用いる必要が無く、その結果、供試ホーンアンテナの散乱行列を精度良く求めることができるという効果を奏する。
【００８０】
また、この発明の請求項４に係るホーンアンテナ測定システムは、以上説明したとおり、オーバサイズな喉元を有し、励振された電波を放射する供試ホーンアンテナ、前記供試ホーンアンテナを励振する送信装置、及び前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モードのみが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたテーパ導波管を持つ第１のアンテナ装置と、前記第１のアンテナ装置において、前記テーパ導波管の代わりに、前記供試ホーンアンテナの喉元にＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが入射するよう前記供試ホーンアンテナの喉元に接続されたＴＭ１１モード合成器を持つ第２のアンテナ装置と、前記第１及び第２のアンテナ装置からの放射電力を受信するプローブ、前記プローブを走査するスキャナ、前記放射電力を測定する電力受信装置、前記第１のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ１を算出するとともに、前記第２のアンテナ装置から測定された放射電力パターンから前記供試ホーンアンテナの開口上のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量Ｔ２を算出するモード発生量演算装置、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ１、前記ＴＭ１１モード合成器に関する既知の透過係数、及び前記ＴＭ１１モードの発生量Ｔ２から前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を算出する散乱行列演算装置を持つ測定装置とを備えたので、ＴＭ１１モード結合器を用いる必要が無く、その結果、供試ホーンアンテナの散乱行列を精度良く求めることができるという効果を奏する。
【００８１】
さらに、この発明の請求項５に係るホーンアンテナ測定システムは、以上説明したとおり、前記供試ホーンアンテナの開口上の不要高次モードを抑圧するために、算出された前記供試ホーンアンテナの散乱行列の透過係数を用いて、散乱行列の算出に使用した前記ＴＭ１１モード合成器とは異なる第２のＴＭ１１モード合成器を接続した場合のＴＥ１１モードで規格化したＴＭ１１モードの発生量チルダＴ２を算出し、この算出したＴＭ１１モードの発生量チルダＴ２を０とする、前記ＴＭ１１モード合成器に必要なＴＭ１１モードの合成量を算出する調整用演算装置をさらに備えたので、不要高次モードを抑制することができるという効果を奏するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係るホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係るホーンアンテナ測定システムの散乱行列算出の原理を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態２に係るホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態３に係るホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態４に係るホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【図６】  従来のホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【図７】  従来のホーンアンテナ測定システムの供試ホーンアンテナの開口上の各モードの発生量算出の原理を示す図である。
【図８】  従来の他のホーンアンテナ測定システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１  供試ホーンアンテナ、２  テーパ導波管、３  送信装置、４  プローブ、５  電界受信装置、６  モード発生量演算装置、７  スキャナ、９  受信アンテナ、１０  回転台、１１  電力受信装置、２０  散乱行列演算装置、２１  ＴＭ11モード合成器、３０  調整用演算装置。
【図１】
0004430148.tif 000013
【図２】
0004430148.tif 000014
【図３】
0004430148.tif 000015
【図４】
0004430148.tif 000016
【図５】
0004430148.tif 000017
【図６】
0004430148.tif 000018
【図７】
0004430148.tif 000019
【図８】
0004430148.tif 000020