(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃引型周波数発生器と、特性測定対象のアンテナを電気的に絶縁状態で保持し前記掃引型周波数発生器からの掃引周波数信号を磁界ループまたは電界プローブにより前記特性測定対象のアンテナに疎結合印加する疎結合印加手段と該アンテナに誘起される共振電流または共振電圧を抽出用磁界ループまたは電界プローブで抽出する疎結合抽出手段とが設けられた半波長共振測定治具と、前記掃引型周波数発生器の掃引に同期して前記治具によって抽出した信号の周波数特性から前記アンテナの共振周波数とＱを求めて該アンテナの長さ及び導体抵抗値を演算出力する受信器とを備えたアンテナの特性測定装置において、
複数のアンテナエレメントが互いに電気的絶縁状態で一体化形成された複合アンテナを測定対象とするために、
前記掃引型周波数発生器の出力を複数出力に分配する分配器を設け、
前記治具は、前記分配器から出力される複数の掃引周波数信号をそれぞれ独立して前記複合アンテナの各々のアンテナエレメントに疎結合印加する複数の疎結合印加手段と、該各々のアンテナエレメントの共振電流または共振電圧を抽出する複数の疎結合抽出手段とが設けられ、
該複数の疎結合抽出手段によって抽出された信号を合成して前記受信器に入力する合成器を設けて、
前記複合アンテナの前記複数のアンテナエレメントの特性を同時に測定できるように構成したことを特徴とする複合アンテナの特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯小形無線機などに使用されるアンテナの特性測定装置に関し、特に、直線／ヘリカル複合アンテナのように、複数のエレメントが組み合わされた複合アンテナの特性測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯小形無線機に用いられる線状アンテナまたはヘリカルアンテナの特性測定は、アンテナの適用周波数毎に、個別に製作されたアンテナインピーダンス整合回路を用いた専用の測定装置によって行われていた。
その測定装置は、アンテナの片端の給電点からみた２端子特性を測定し、所定の周波数範囲の反射係数（ＶＳＷＲ：電圧定在波比）を測定して共振周波数を求めるものであった。
【０００３】
しかし、上記従来の測定装置では、アンテナの構造によっては反射係数が小さく測定値のばらつきが大きいという問題があり、さらに、アンテナ適用周波数毎に整合回路を準備したり取り替えたりする手間がかかり、治具の保管，管理に場所と費用が嵩むという問題があった。
【０００４】
そこで、本願発明者の１人は、上記従来の問題点を解決し、整合回路を用いなくてもアンテナの性能，特性を容易に測定することのできるホイップアンテナなど線状アンテナの測定方法及び装置を先に提案した（特願平９−６１７３０号参照）。
【０００５】
図６は上記の先に提案した直線状アンテナの特性測定装置を示す基本構成図である。掃引型周波数発生装置１から出力された高周波信号は半波長共振測定治具３のアンテナに磁界ループ結合で印加される。共振状態のアンテナ４から磁界ループ結合で抽出した信号は半波長共振測定治具３の出力として前記掃引型周波数発生装置１の掃引に同期して信号を受信する受信器２に入力される。受信器２は半波長共振測定治具３の中のアンテナの通過電力特性を出力する。
【０００６】
ここで半波長共振測定治具３について説明する。携帯電話等に使われている線状アンテナすなわちホイップアンテナ４は、その片端で給電されているものが多いが、この装置ではアンテナ４を、図９のように、絶縁ホルダ１４で空中に浮かせておき、掃引型周波数発生器１から出力される高周波信号をこのアンテナ４に粗結合し、アンテナ４の全長とその形状で規定される共振を生じさせ、この特性に影響しないようにこのアンテナの共振エネルギを粗結合で抽出した出力を受信器２に与える構造になっている。この共振周波数はアンテナの全長がおよそ半波長となる周波数である。
【０００７】
この時のアンテナの電流，電圧密度分布を図７に示す。左側は電流密度Ｉの分布を表し、右側は電圧密度Ｖの分布を表す。アンテナの中心部分では電流密度が大きく粗整合させる方法としては磁界結合（ループ結合）が適していることがわかる。また、アンテナの両端では電圧が高く粗結合させる方法としては電界結合（プローブ結合）が適していることがわかる。
【０００８】
電界プローブ結合による測定装置の基本構成例図を図８に示した。この考え方から入力と出力の結合方法を電界と磁界結合で組み合わせる方法もあることは明白である。
【０００９】
この方法がアンテナの品質を評価するのに適している原理について詳しく説明する。
図１０は従来の測定装置の構成例図であり、一般に市販されている掃引型周波数発生装置とこの掃引に同期して受信する装置が一つの筐体に組み合わされ、さらに通過電力特性がＣＲＴ表示されるネットワークアナライザを用いて半波長共振測定治具３で得られた通過電力特性を示したものである。
ＩＬはスル−校正時と伝送特性の最大値との差である。ｆ0 は伝送特性の伝送量が最大値を示すときの周波数、ｆ1 ，ｆ2 はｆ0 より電力が半分（−３ｄＢ）になった周波数である。アンテナを共振導体素子としたこの共振特性のＱは次式で与えられる。
【００１０】
【数１】
0004030645.tif 000002
【００１１】
この方法でＩＬを３０ｄＢ以上とすると、Ｑ0 （無負荷Ｑ）とＱL （負荷Ｑ）の差は３．２％となり、Ｑ0 ≒ＱL とみなしてよい。
【００１２】
無負荷Ｑを決める要素は、アンテナの形状と構造で決まり、等価インダクタンスと等価キャパシタンスを与える特性インピーダンス、放射抵抗とアンテナ素子で熱になる導体抵抗を加算した抵抗分である。ｆ0 の偏差は、アンテナ素子の寸法偏差に対応し、Ｑの偏差は、アンテナの置き方を一定にすると放射抵抗は同一であるから、導体抵抗の偏差によって測定することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構造には次の欠点がある。
近年の携帯小形端末のホイップアンテナは一見１本のアンテナに見えるが、これには２つのアンテナが複合されており、図１１の内部構成図に示すように、伸長時には線状アンテナ４ａが使用され、収納時にはアンテナトップに埋め込まれているヘリカルアンテナ４ｂが使用されるようになっている構造のものが多い。また、これら２つのアンテナには電気的導通はなく、お互いにナイロンワイヤにより絶縁／接続されている。これは、アンテナ伸長時と収納時とで独立してインピーダンスを調整できるというメリットを持たせるためである。
【００１４】
このような構成の複合アンテナの場合、先に提案した装置では、作業者が手でアンテナ素子を移動してやらないと、２つのアンテナ素子のそれぞれのＱとｆ0 を測定することができないという問題がある。これは時間がかかる作業なので直接製造コストが上がる原因になる。
【００１５】
本発明の目的は、複合アンテナを測定するとき、従来の人手でアンテナ位置を変えていたために発生していた工数をなくし、従来の単一アンテナの測定と同様の工程で複合された２つのアンテナの特性を位置を変えないでそれぞれ測定することのできる複合アンテナの特性測定装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は２つのアンテナエレメントの各近傍に２組の結合用素子を配置し、２個の電力分配器を用いて、アンテナエレメントの物理的な移動なしで２つのアンテナのＱとｆ0 を測定することができることを特徴とする特性測定装置である。電気的作用（原理）は従来例と同じである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。
図１に本発明の実施例の基本構成図を示す。本発明で測定対象とする図１１で示した２つのエレメント４ａ，４ｂを持つ複合ホイップアンテナをそれぞれ２組の磁界結合により、Ｑとｆ0 を測定している。図１１の例だと、実際に携帯機で運用する周波数は同一だが、この装置で測定するときは等価半波長が異なるので、それぞれ異なる周波数に共振点が現れることを利用している。
【００１８】
この測定装置の作用は次の通りである。
（１）まず、掃引型周波数発生器１より高周波信号を発生させる。
（２）この高周波信号出力を２分配器により２分配する。
（３）この２分配された信号を出力線に導き、各アンテナ素子に磁界結合させる。
（４）アンテナ共振エネルギを結合ループの磁界結合により取り出す。
（５）この信号を２合成器により合成する。
（６）合成出力を受信器２により受信し、掃引型周波数発生器１に同期した電力通過特性を表示させる。
以上の装置により、それぞれのアンテナエレメントのＱとｆ0 を同時に測定することができる。
【００１９】
また、ネットワークアナライザには測定チャンネルが２つあり、それぞれ独立した周波数でスイープすることができるので、上記の測定が可能である。
【００２０】
また、２分配器と２合成器は名称は異なるが実際は同じ物である。さらに、この代用として３ｄＢカプラを用いることも可能である。ただし、この場合は出力側（又は入力側）の位相がお互いに９０度ずれているので注意を要する。９０度シフトした信号を入力したアンテナエレメント側から取り出す信号は、９０度シフトした３ｄＢカプラの端子に出力しなければならない。
詳しい測定原理は従来例と同様である。
【００２１】
図２に本発明の測定装置の概要構成例を示す。２チャンネルの測定をそれぞれ独立した周波数で掃引可能なネットワークアナライザを用いて構成した実施例である。
それぞれのアンテナエレメントのＱは次式により求めることができる。
【００２２】
【数２】
0004030645.tif 000003
【００２３】
この２つのアンテナエレメントのＱとｆ0 を測定することにより２つのアンテナの導体抵抗と寸法の偏差データを得ることができる。
【００２４】
以上の説明による実施例の他に、以下の構成の場合も同等の効果を得ることができる。
（１）以上の説明ではヘリカル／線状複合アンテナについて述べたが、線状アンテナを２つ用いる場合等、各種アンテナが複合された複合アンテナ場合の特性測定も同様に行うことができる。
（２）ネットワークアナライザが２台あるが、２分配／合成器がない場合は、図３に示すように、それぞれの測定端子をそれぞれのネットワークアナライザに接続すればよい。
（３）ｎ個（３個以上）のアンテナエレメントが一体化された複合アンテナを測定する場合は、図４に示すように、ｎ個のネットワークアナライザや、図５に示すように、ｎ個の２分配／合成器とｎ／２（ｎが奇数の場合は小数点以下切り捨て）個のネットワークアナライザがあれば測定可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明のように、従来例の場合は一度に１つのエレメントの特性測定しかできなかったが、本発明を実施することによって一度に複数のアンテナエレメントの特性測定が可能になったので、複数のエレメントを持つ複合アンテナの検査工程における作業工数を減らすことが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例（磁界ループ結合）を示す基本構成例図である。
【図２】本発明の測定装置の概要構成例図である。
【図３】本発明の２分配／合成器を用いない場合の基本構成例図である。
【図４】本発明のｎ個のアンテナエレメントを持つ複合アンテナの場合で２分配／合成器を用いない場合の基本構成例図である。
【図５】本発明のｎ個のアンテナエレメントを持つ場合で２分配／合成器を用いる場合の基本構成例図である。
【図６】従来の磁界ループ結合による測定装置の基本構成例図である。
【図７】１つのアンテナの電流電圧密度分布例図である。
【図８】従来電界ループ結合による測定装置の基本構成例図である。
【図９】従来の半波長共振測定治具の斜視図である。
【図１０】従来の測定装置の構成例図である。
【図１１】２つのエレメントを持つ複合ホイップアンテナの内部構成例図である。
【符号の説明】
１  掃引型周波数発生器
２  受信器
３  半波長共振測定治具
４  アンテナ
５，６  半波長共振測定治具
１１  入力コネクタ
１２  出力コネクタ
１３  接地板
１４  ホルダ
【図１】
0004030645.tif 000004
【図２】
0004030645.tif 000005
【図３】
0004030645.tif 000006
【図４】
0004030645.tif 000007
【図５】
0004030645.tif 000008
【図６】
0004030645.tif 000009
【図７】
0004030645.tif 000010
【図８】
0004030645.tif 000011
【図９】
0004030645.tif 000012
【図１０】
0004030645.tif 000013
【図１１】
0004030645.tif 000014