(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
副反射鏡および被測定アンテナを備えた反射鏡アンテナの位相分布を測定するために、
被測定アンテナに対して副反射鏡がオンフォーカス位置にあるときのオンフォーカス振幅分布を測定する工程と、
上記副反射鏡を上記被測定アンテナに対してアンテナ開口での振幅分布が変化しないような微少量デフォーカスしたデフォーカス位置に移動させる工程と、
上記被測定アンテナに対して上記副反射鏡がデフォーカス位置にあるときのデフォーカス振幅分布を測定する工程と、
上記両振幅分布に基づいてフェーズリトリーバル法による演算処理をして被測定アンテナの開口位相分布を得る工程とを備えた反射鏡アンテナ位相分布測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の反射鏡アンテナ位相分布測定方法に於いて、上記演算処理が、以下の手順により行われることを特徴とする反射鏡アンテナ位相分布測定方法。
ＳＴＥＰ０：オンフォーカスで測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）と初期位相分布（Ｐ０）とを用意する、
ＳＴＥＰ１：測定面から被測定アンテナ開口上へフィールド変換を行い、開口面に変換された振幅分布（Ａ１Ａ）と開口面に変換された位相分布（Ｐ１Ａ）とを得る、
ＳＴＥＰ２：測定アンテナ開口面に変換された位相分布（Ｐ１Ａ）に、デフォーカスによる開口位相分布の変化量（ΔＰ）を加える、
ＳＴＥＰ３：被測定アンテナ開口面の振幅分布（Ａ１Ａ）ならびに相対変化を加えた開口位相分布（Ｐ１Ａ＋ΔＰ）を用いて、測定面にフィールド変換を行い、測定面に変換された振幅分布（Ａ２Ｚ’）と位相分布（Ｐ２Ｚ）とを得る、
ＳＴＥＰ４：測定面に変換された振幅・位相分布の内、振幅分布（Ａ２Ｚ’）をデフォーカス時に測定された振幅分布（Ａ２Ｚ）により置き換える、
ＳＴＥＰ５：振幅測定値ならびにＳＴＥＰ３で得られた位相分布を用いて、再び被測定アンテナ開口面にフィールド変換を行い、開口面に変換された振幅分布（Ａ２Ａ）と開口面に変換された位相分布（Ｐ２Ａ）とを得る、
ＳＴＥＰ６：被測定アンテナ開口面に変換された位相分布（Ｐ２Ａ）から、デフォーカスによる開口位相分布の相対変化量（ΔＰ）を差し引いて変化量を減算した位相分布（Ｐ２ＡーΔＰ）を得る、
ＳＴＥＰ７：被測定アンテナ開口面の振幅分布（Ａ２Ａ）および相対変化を減じた開口位相分布（Ｐ２ＡーΔＰ）を用いて測定面にフィールド変換を行い，測定面に変換された振幅分布（Ａ１Ｚ’）と位相分布（Ｐ１Ｚ）とを得る、
ＳＴＥＰ８：測定面に変換された振幅・位相分布の内、振幅分布（Ａ１Ｚ’）をオンフォーカス時に測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）により置き換える、
ＳＴＥＰ９：測定面に変換された振幅分布（Ａ１Ｚ’）と実際に測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）との差を比較し、差が十分に小さい場合にはこの位相分布（Ｐ１Ｚ）を解として手順を終了し，収束していない場合はＳＴＥＰ１に戻る。
【請求項３】
上記被測定アンテナの開口位相分布を得る工程の後に、  上記被測定アンテナを鏡軸回りに回動させて元の回動位置とは別の新たな回動位置にする工程と、
上記別の回動位置の上記被測定アンテナに対して請求項１記載の反射鏡アンテナ位相分布測定方法を再度実行する工程と、
上記元の回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布と上記新たな回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布との平均をとり、上記副反射鏡の鏡面誤差を補正する工程とを備えた請求項１あるいは２記載の反射鏡アンテナ位相分布測定方法。
【請求項４】
副反射鏡および被測定アンテナを備えた反射鏡アンテナの位相分布を測定する反射鏡アンテナ位相分布測定装置であって、
上記副反射鏡を上記被測定アンテナに対してオンフォーカス位置あるいはアンテナ開口での振幅分布が変化しないような微少量デフォーカスしたデフォーカス位置に保持する移動支持装置と、
上記被測定アンテナの振幅を測定するためのプローブと、
上記プローブを上記被測定アンテナに対して相対的に移動させて上記被測定アンテナの鏡軸と直角で同軸の測定面を走査させる走査装置と、
上記プローブからの振幅信号から上記オンフォーカス振幅分布およびデフォーカス振幅分布を得、これら両振幅分布に基づいてフェーズリトリーバル法による演算処理をして被測定アンテナの開口位相分布を得る演算処理装置とを備えた反射鏡アンテナ位相分布測定装置。
【請求項５】
上記走査装置が、上記プローブを上記被測定アンテナの鏡軸に対して直角な平面上で走査させるスキャナを備えた請求項４記載の反射鏡アンテナ位相分布測定装置。
【請求項６】
上記走査装置が、上記プローブを上記平面内で上記鏡軸を通る直線に沿って移動させるスキャナと、上記被測定アンテナを上記直線と平行な軸芯回りに回転させる回転装置とを備えた請求項４記載の反射鏡アンテナ位相分布測定装置。
【請求項７】
上記走査装置が、上記プローブを上記鏡軸上に固定支持する支持装置と、上記被測定アンテナを上記鏡軸を通る直線と平行な軸芯回りに回転させ、上記直線に直角な軸芯回りに回転させる回転装置とを備えた請求項４記載の反射鏡アンテナ位相分布測定装置。
【請求項８】
上記被測定アンテナを鏡軸回りに回動させて少なくとも２つの回動位置にし得る回動装置を備え、上記演算処理装置が上記少なくとも２つの回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布の平均をとる平均演算装置を備えた請求項４乃至７のいずれか記載の反射鏡アンテナ位相分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射鏡アンテナの位相分布測定方法および装置に関し、特に高周波数帯で使用される反射鏡アンテナの位相分布を測定する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サブミリ波などの高周波数帯域で用いられるアンテナは、放射特性等のアンテナ特性を測定するには、遠方界測定においては、その使用される波長が短いために、十分なダイナミックレンジが確保できないという問題がある。それを解決するために、電波暗室内において、アンテナの開口の近傍の電界の振幅・位相分布を測定することにより、そのアンテナの開口分布を測定し、その開口分布を用いて演算により放射特性を得る近傍界測定法がある。しかしながら、この近傍界測定法は位相を測定することが必要であり、サブミリ波の場合、測定器の誤差、ケーブルの温度変化、設置アライメント誤差等により、その位相分布を正確に測定するのは困難であるため、アンテナの放射特性が正確には求められなかった。
【０００３】
この問題を解決するために、異なる２面の振幅分布を測定し、それらを用いて数値計算により位相分布を推定するフェーズリトリーバル法がある。振幅分布のみの測定は、位相分布に比べ高精度な測定を必要としない。従来のこの種のアンテナ位相分布測定方法としては、例えば、O.M.Bucci et al "Far-field pattern determination from the near-field amplitude on two surfaces", IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Vol.38, No.11, Nov. 1990に開示されたものが知られている。
【０００４】
図７は、上記文献に示された従来のアンテナ位相分布測定装置を概略的に示した図である。図において、１は位相分布を測定すべき被測定アンテナ、５は位相分布測定のためにアンテナ近傍の電界の振幅・位相を測定するためのプローブ、７はプローブ５をｘｙ方向に走査させるｘｙスキャナ、８はプローブ５からの測定結果を表す信号を送受信する送受信器、９は送受信器８からの出力信号を演算処理して位相分布を得るための演算処理器、１５はアンテナ１を支持してｘ軸方向回りに回転させる回転台を示す。また、図８は、図７に示すアンテナ位相分布測定装置で用いられる従来のフェーズリトリーバルによる位相推定アルゴリズムのフローチャートを示す。
【０００５】
図７に示すように、被測定アンテナ１の開口上に電波の放射される方向をｚ軸とするＯ-ｘｙｚ座標系を定義し、異なるｚ=Ｒ１、Ｒ２の面上の電波の振幅分布のみを測定する。これらの振幅分布を用い、図８に示すアルゴリズムによって位相を推定する。
Ｓ０では、初期値としてｚ＝Ｒ１において測定された振幅分布と適当な位相分布を用いて、ｚ＝Ｒ２にフィールド変換する。
Ｓ１では、ｚ＝Ｒ２にフィールド変換された振幅・位相分布から、振幅分布のみをｚ＝Ｒ２で測定された振幅分布におきかえ、ｚ＝Ｒ１にフィールド変換を行う。
Ｓ２では、ｚ＝Ｒ１にフィールド変換された振幅・位相分布から、振幅分布のみをｚ＝Ｒ１で測定された振幅分布におきかえ、再びｚ＝Ｒ２にフィールド変換を行う。
Ｓ３では、ｚ＝Ｒ２においてフィールド変換された振幅分布と実際に測定された振幅分布の差が十分小さい場合には終了、それ以外の場合はＳ１に戻る。
【０００６】
上記の繰り返し演算を行い、終了時のそれぞれｚ＝Ｒ１、ｚ＝Ｒ２における位相分布が推定された位相分布となる。なお、ある面での電界の振幅・位相分布が存在する場合には、それを任意の位置にフィールド変換できることは言うまでもない。よって、推定された位相分布および測定値の振幅分布を用いて、被測定アンテナの開口分布および放射パターン等の諸特性を計算することができる。
【０００７】
なお、被測定アンテナの振幅分布の近傍界測定には、異なる２面の振幅分布を測定できる場合には、例えば、プローブをｘｙ平面走査可能なスキャナを用いた平面走査近傍界測定装置、もしくは上下に走査可能なプローブと１軸回転可能な回転台を用いた円筒走査近傍界測定装置、もしくは２軸回転可能な回転台を用いた球面近傍界測定装置を用いて測定することができる。さらに、上記測定装置を用いたいかなる測定値を用いてもフィールド変換は可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置は、例えば平面走査近傍界測定装置の場合、被測定アンテナをｚ軸方向に移動して、異なる２面の測定を行わねばならず、アンテナ移動の際に設置アライメントの誤差を考慮する必要があるという問題があった。また、z軸方向に移動可能なアンテナ測定装置を用いるために、大掛かりな装置が必要であり、コストがかかるという問題があった。
【０００９】
また、円筒走査近傍界測定装置、球面走査近傍界測定装置の場合には、プローブをそれぞれ走査の中心軸、中心点から動径方向に移動する必要があるため、上述の平面走査近傍界測定装置よりも更に大掛かりな装置が必要であるという問題があった。
【００１０】
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、簡易な構成によりサブミリ波反射鏡アンテナの位相分布の測定を行うことのできる反射鏡アンテナの位相分布の測定方法および装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【発明を解決するための手段】
この発明の反射鏡アンテナ位相分布測定方法によれば、副反射鏡および被測定アンテナを備えた反射鏡アンテナの位相分布を測定するために、被測定アンテナに対して副反射鏡がオンフォーカス位置にあるときのオンフォーカス振幅分布を測定する工程と、上記副反射鏡を上記被測定アンテナに対してアンテナ開口での振幅分布が変化しないような微少量デフォーカスしたデフォーカス位置に移動させる工程と、上記被測定アンテナに対して上記副反射鏡がデフォーカス位置にあるときのデフォーカス振幅分布を測定する工程と、上記両振幅分布に基づいてフェーズリトリーバル法による演算処理をして被測定アンテナの開口位相分布を得る工程とを備えている。
【００１２】
上記演算処理は、以下の手順により行なうことができる。
ＳＴＥＰ０：オンフォーカスで測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）と初期位相分布（Ｐ０）とを用意する、
ＳＴＥＰ１：測定面から被測定アンテナ開口上へフィールド変換を行い、開口面に変換された振幅分布（Ａ１Ａ）と開口面に変換された位相分布（Ｐ１Ａ）とを得る、
ＳＴＥＰ２：測定アンテナ開口目に変換された位相分布（Ｐ１Ａ）に、デフォーカスによる開口位相分布の変化量（ΔＰ）を加える、
ＳＴＥＰ３：被測定アンテナ開口面の振幅分布（Ａ１Ａ）ならびに相対変化を加えた開口位相分布（Ｐ１Ａ＋ΔＰ）を用いて、測定面にフィールド変換を行い、測定面に変換された振幅分布（Ａ２Ｚ’）と測定面に位相分布（Ｐ２Ｚ）とを得る、
ＳＴＥＰ４：測定面に変換された振幅・位相分布の内、振幅分布（Ａ２Ｚ’）をデフォーカス時に測定された振幅分布（Ａ２Ｚ）により置き換える、
ＳＴＥＰ５：振幅測定値ならびにＳＴＥＰ4で得られた位相分布を用いて、再び被測定アンテナ開口面にフィールド変換を行い、開口面に変換された振幅分布（Ａ２Ａ）と開口面に変換された位相分布（Ｐ２Ａ）とを得る、
ＳＴＥＰ６：被測定アンテナ開口面に変換された位相分布（Ｐ２Ａ）から、デフォーカスによる開口位相分布の相対変化量（ΔＰ）を差し引いて変化量を減算した位相分布（Ｐ２ＡーΔＰ）を得る、
ＳＴＥＰ７：被測定アンテナ開口面の振幅分布（Ａ２Ａ）および相対変化を減じた開口位相分布（Ｐ２ＡーΔＰ）を用いて測定面にフィールド変換を行い，測定面に変換された振幅分布（Ａ１Ｚ’）と位相分布（Ｐ１Ｚ）とを得る、
ＳＴＥＰ８：測定面に変換された振幅・位相分布の内、振幅分布（Ａ１Ｚ’）をオンフォーカス時に測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）により置き換える、
ＳＴＥＰ９：測定面に変換された振幅分布（Ａ１Ｚ’）と実際に測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）との差を比較し、差が十分に小さい場合にはこの位相分布（Ｐ１Ｚ）を解として手順を終了し，収束していない場合はＳＴＥＰ１に戻る。
【００１３】
また、反射鏡アンテナ位相分布測定方法は、上記被測定アンテナの開口位相分布を得る工程の後に、上記被測定アンテナを鏡軸回りに回動させて元の回動位置とは別の新たな回動位置にする工程と、上記別の回動位置の上記被測定アンテナに対して請求項１記載の反射鏡アンテナ位相分布測定方法を再度実行する工程と、上記元の回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布と上記新たな回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布との平均をとり、上記副反射鏡の鏡面誤差を補正する工程とを備えることもできる。
【００１４】
本発明の反射鏡アンテナ位相分布測定装置は、副反射鏡および被測定アンテナを備えた反射鏡アンテナの位相分布を測定する反射鏡アンテナ位相分布測定装置であって、上記副反射鏡を上記被測定アンテナに対してオンフォーカス位置あるいはアンテナ開口での振幅分布が変化しないような微少量デフォーカスしたデフォーカス位置に保持する移動支持装置と、上記被測定アンテナの振幅を測定するためのプローブと、上記プローブを上記被測定アンテナに対して相対的に移動させて上記被測定アンテナの鏡軸に対して直角で同軸の測定面を走査させる走査装置と、上記プローブからの振幅信号から上記オンフォーカス振幅分布およびデフォーカス振幅分布を得、これら両振幅分布に基づいてフェーズリトリーバル法による演算処理をして被測定アンテナの開口位相分布を得る演算処理装置とを備えている。
【００１５】
上記走査装置は、上記プローブを上記被測定アンテナの鏡軸に対して直角な平面上で走査させるスキャナを備えたものでも良い。
【００１６】
また、上記走査装置では、上記プローブを上記平面内で上記鏡軸を通る直線に沿って移動させるスキャナと、上記被測定アンテナを上記直線と平行な軸芯回りに回転させる回転装置とを備えたものでも良い。
【００１７】
また、上記走査装置は、上記プローブを上記鏡軸上に固定支持する支持装置と、上記被測定アンテナを上記鏡軸を通る直線と平行な軸芯回りに回転させ、上記直線に直角な軸芯回りに回転させる回転装置とを備えたものでも良い。
【００１８】
また、上記被測定アンテナを鏡軸回りに回動させて少なくとも２つの回動位置にし得る回動装置を備え、上記演算処理装置が上記少なくとも２つの回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布の平均をとる平均演算装置を備えたものでも良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
図１はこの発明の実施の形態１の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置を概略的に示す図で、図１において図７と同じ番号を付したものは図７のものと対応するものあるいは相当のもので、図７と同様の動作をする。図１において、２は被測定アンテナ１の一次放射器、４は副反射鏡、４ａは副反射鏡４を被測定アンテナ１に対して所定位置に支持する支柱である。副反射鏡４は被測定アンテナ１に対してｚ軸方向の位置を変えることができるように公知の適当な位置可変機構を介して支柱４ａに取り付けられている。図示の例では位置可変機構はモーターで駆動されるネジジャッキ等の副反射鏡駆動装置３であるが、単純なリンク機構を用いても、ねじとねじ穴との組み合わせの選択によって位置を変えるものでも良い。６はプローブ５を駆動するためのスキャナ７の駆動装置を示す。また、図２にはこの発明の実施の形態１の位相推定アルゴリズムのフローチャートを示す。また、図３には副反射鏡４の移動による位相分布の変化の説明図を示す。図３において、図１を同じ番号を付したものは図１相当のもので、図１と同様の動作をする。
【００２０】
次に動作について説明する。図１に示す反射鏡アンテナ測定装置により、被測定アンテナ１の近傍界振幅分布を測定する。電波は被測定アンテナ１の一次放射器２より放射され、副反射鏡４、被測定アンテナ１を介して放射するが、副反射鏡４を副反射鏡駆動装置３を用いて鏡軸方向（ｚ軸方向）に駆動し、副反射鏡４が図１中Ａの状態とＢの状態の２つの状態で、被測定アンテナ１の開口からＺ１はなれた位置において、被測定アンテナの鏡軸と同軸で直角な測定面を走査装置であるスキャナ７によりプローブ５で走査して近傍界振幅分布を測定する。なお、副反射鏡４が図１中Ａのオンフォーカス状態で測定された分布をオンフォーカス振幅分布即ちオンフォーカス時の測定分布Ａ１Ｚとし、副反射鏡４が図１中Ｂのデフォーカス状態で測定された分布をデフォーカス振幅分布即ちデフォーカス時の測定分布Ａ２Ｚとする。オンフォーカス時とデフォーカス時の被測定アンテナ１の開口上での位相分布の相対的な変化は、幾何光学を用いることにより計算できるものとし、その差をΔＰとする。また、オンフォーカス時とデフォーカス時の被測定アンテナ１の開口上での振幅分布は変化しないものとする。
【００２１】
上記の測定された２つの状態の振幅分布を用いて、演算処理器９により図２に示し以下に述べるアルゴリズムで被測定アンテナ１の開口上での位相分布を求める。
ＳＴＥＰ０：オンフォーカスで測定された振幅分布Ａ１Ｚと適当な初期位相分布Ｐ０を用意する。
ＳＴＥＰ１：測定面Ｚ＝Ｚ１から被測定アンテナ開口ｚ＝０にフィールド変換を行う。
ＳＴＥＰ２：被測定アンテナ開口ｚ＝０上に変換された位相分布に、デフォーカスによる開口位相分布の相対変化ΔＰを加える。
ＳＴＥＰ３：被測定アンテナ開口ｚ＝０上の振幅分布ならびに相対変化を加えた開口位相分布を用いて、測定面ｚ＝Ｚ１にフィールド変換を行う。
ＳＴＥＰ４：ｚ＝Ｚ１に変換された振幅・位相分布の内、振幅分布をデフォーカス時に測定された振幅分布Ａ２Ｚに置きかえる。
ＳＴＥＰ５：振幅測定値Ａ２ＺならびにＳＴＥＰ４で得られた位相分布を用いて、再び被測定アンテナ開口ｚ＝０にフィールド変換を行う。
ＳＴＥＰ６：被測定アンテナ開口ｚ＝０上に変換された位相分布から、デフォーカスによる開口位相分布の相対変化ΔＰを差し引く。
ＳＴＥＰ７：被測定アンテナ開口ｚ＝０上の振幅分布ならびに相対変化を減じた開口位相分布を用いて、測定面ｚ＝Ｚ１にフィールド変換を行う。
ＳＴＥＰ８：ｚ＝Ｚ１に変換された振幅・位相分布の内、振幅分布をオンフォーカス時に測定された振幅分布Ａ１Ｚに置きかえる。
ＳＴＥＰ９：ｚ＝Ｚ１に変換された振幅分布と実際に測定された振幅分布Ａ１Ｚとの差を比較し、十分差が小さい場合にはｚ＝Ｚ１での位相分布を解として終了。収束していない場合はＳＴＥＰ１に戻る。
【００２２】
図３に示すように副反射鏡４のｚ軸方向の位置を移動量δだけ変えることにより、デフォーカス時にはオンフォーカス時に対して、副反射鏡４の移動量δに対応した位相変動が見られる。その位相差あるいは位相分布変化量ΔＰは、実際のオンフォーカス時の位相分布ならびにデフォーカス時の位相分布が不明であっても、副反射鏡４の駆動量のみが既知であれば、幾何光学を用いて計算することができる。ＳＴＥＰ２においては、この変化量ΔＰを開口位相分布に加えることになる。逆にＳＴＥＰ６においては、オンフォーカス時の位相量とするためにこの位相分布の変化量ΔＰを差し引く。
【００２３】
なお、ある面での振幅・位相分布が得られた場合には、それらの分布を用いて任意の位置、例えば開口分布にフィールド変換可能なことは言うまでもない。また、収束時の各ステップで得られている位相分布は各状態での正しく推定された位相分布であることも言うまでもない。
【００２４】
以上要約すると、本発明によれば、副反射鏡４および被測定アンテナ１を備えた反射鏡アンテナの位相分布を測定する反射鏡アンテナ位相分布測定装置は、副反射鏡４を被測定アンテナ１に対してオンフォーカス位置あるいはデフォーカス位置に保持する移動支持装置である副反射鏡駆動装置３と、被測定アンテナ１の振幅を測定するためのプローブ５と、プローブ５を被測定アンテナ１に対して相対的に移動させて被測定アンテナ１の鏡軸と同軸の測定面を走査させる走査装置であるスキャナー７と、プローブ５からの振幅信号からオンフォーカス振幅分布およびデフォーカス振幅分布を得、これら両振幅分布に基づいてフェーズリトリーバル法による演算処理をして被測定アンテナ１の開口位相分布を得る演算処理装置９とを備えたものである。
【００２５】
以上説明した実施の形態１では、従来のように被測定アンテナ１を動かすことなく、副反射鏡４のみをｚ軸方向に駆動することにより、その位相分布を測定することができ、従来に比べ大掛かりな装置を必要としないという効果を有する。また、アライメント精度も従来に比べ、高精度に設定可能であるという効果を有する。さらに、平面スキャンにおいては、フィールド変換は平面波展開となるためＦＦＴを用いることができ、高速に計算ができるという効果も有する。
【００２６】
実施の形態２.
図４はこの発明の実施の形態２の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置で、図４において図１と同じ番号を付したものは図１相当のもので、図１と同様の動作をする。図４において、１０はプローブ５をｘ軸方向にだけ移動させ得るｘ軸方向駆動スキャナ、１１は被測定アンテナ１をｘ軸回りに回転させるための１軸回転台、１２は治具を示す。
【００２７】
図４に示すように、被測定アンテナ１を設置した１軸回転台１１をｘ軸回りに回転させ、各角度に対して１軸スキャナ１０を用いてプローブ５を走査することにより、動径方向にρ=z１の円筒面上での振幅分布を測定することができる。換言すれば、走査装置は、プローブ５を単にスキャナ７により被測定アンテナの鏡軸に対して直角な平面内で鏡軸を通る直線に沿って移動させ、また被測定アンテナ１を回転装置である回転台１１によりこの直線と平行な軸芯であるｘ軸回りに回転させるものである。更に、副反射鏡駆動装置３を用いて副反射鏡４を鏡軸方向（ｚ軸方向）に駆動することによりオンフォーカス時とデフォーカス時の振幅分布を得ることができる。これらの測定された振幅分布を図２に示すフローチャートに於ける測定された振幅分布Ａ１Ｚとして用いることにより、実施の形態１と同様に位相分布を推定することができる。なお、図２のＳＴＥＰ１に於ける測定面Ｚ＝Ｚ１から被測定アンテナ開口ｚ＝０へのフィールド変換には円筒波展開を用いる。
【００２８】
上述の実施の形態２では、従来のように被測定アンテナ１をｚ軸方向に移動させることなくｘ軸回りに回転させると共に、副反射鏡４のみをｚ軸方向に駆動することにより、その位相分布を推定することができ、従来に比べ大掛かりな装置を必要としないという効果を有する。また、アライメント精度も従来に比べ、高精度に設定可能であるという効果を有する。また本実施の形態においては、円筒状に振幅分布を測定するため、被測定アンテナ後方の放射特性をも推定することができる。
【００２９】
実施の形態３.
図５はこの発明の実施の形態３の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置で、図５において図１と同じ番号を付したものは図１相当のもので、図１と同様の動作をする。図５において、１２は治具、１３はプローブ５を所定位置に支持するための固定治具、１４は被測定アンテナ１をｘ軸回りにだけでなくｙ軸回りにも回転させることのできる２軸回転台である。
【００３０】
図５に示すように、被測定アンテナ１を設置した２軸回転台１４をそれぞれｘ軸およびｙ軸回りに回転させることにより、２軸回転台の回転中心を原点とした球面上での振幅分布を測定することができる。これを上記記載の測定面とし、副反射鏡駆動装置３を用いて副反射鏡４をｚ軸方向である鏡軸方向に駆動することによりオンフォーカス時とデフォーカス時の振幅分布を得ることができる。これらの測定された振幅分布を図２に於ける測定された振幅分布として用いて図２に示す手順により、実施の形態１の場合と同様に位相分布を求めることができる。なお、図２において、フィールド変換には球面波展開を用いる。この実施形態の走査装置は、プローブ５を被測定アンテナ１の鏡軸上に固定支持する支持装置１３と、被測定アンテナ１を先に述べた直線（この場合ｘ軸方向）と平行な軸芯（ｘ軸）回りに回転させ、直線に直角な軸芯（この場合ｙ軸）回りに回転させる回転装置とを備えたものである。
【００３１】
上述の実施の形態３では、従来のように被測定アンテナ１を移動せずに回転させ、副反射鏡４のみを駆動することにより、その位相分布を推定することができ、従来に比べ大掛かりな装置を必要としないという効果を有する。また、アライメント精度も従来に比べ、高精度に設定可能であるという効果を有する。また本実施の形態においては、球面状に振幅分布を測定するため、被測定アンテナ後方の放射特性をも推定することができる。
【００３２】
実施の形態４.
図６はこの発明の実施の形態４の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置を示すもので、図６において図１と同じ番号を付したものは図１相当のもので、図１のものと同様の動作をする。図６において、３ａは副反射鏡４をｚ軸方向に移動させることもｚ軸に平行な鏡軸回りに回転させることも可能な副反射鏡駆動装置である。
【００３３】
先に説明した図１〜５に示す実施の形態１〜３に於いては、副反射鏡４は製造誤差のない理想的な鏡面であることを前提としている。しかしながら、実際には副反射鏡４には位相分布推定誤差となる鏡面誤差が存在する。そこで、ある状態で実施の形態１において述べた手法にて位相分布を求め後、副反射鏡駆動装置３aにより副反射鏡４を鏡軸回りに回転させて、副反射鏡４の鏡軸回りの回転角度位置を異ならしめ、この位置で再び同じ手順で位相分布を求める。このようにして得た２つの位相分布の平均をとることにより副反射鏡４の鏡面誤差を補正した位相分布を得ることができる。
【００３４】
この実施の形態においては、副反射鏡４の鏡面誤差を補正した位相分布を推定できるという効果を有する。
【００３５】
上述の実施の形態４では、図１〜３に示す実施形態１の平面走査近傍界測定装置を用いるとして説明したが、図４の実施形態２の円筒走査近傍界測定装置あるいは図５の実施形態３の球面走査近傍界測定装置に用いても同様の結果を得ることができる。
【００３６】
また、先に述べた実施の形態では、被測定アンテナ１が２枚反射鏡となる構成としているが、複数枚反射鏡の任意の鏡面を駆動しても同様の結果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明した如く、この発明の反射鏡アンテナ位相分布測定方法は、副反射鏡および被測定アンテナを備えた反射鏡アンテナの位相分布を測定するために、被測定アンテナに対して副反射鏡がオンフォーカス位置にあるときのオンフォーカス振幅分布を測定する工程と、上記副反射鏡を上記被測定アンテナに対してアンテナ開口での振幅分布が変化しないような微少量デフォーカスしたデフォーカス位置に移動させる工程と、上記被測定アンテナに対して上記副反射鏡がデフォーカス位置にあるときのデフォーカス振幅分布を測定する工程と、上記両振幅分布に基づいてフェーズリトリーバル法による演算処理をして被測定アンテナの開口位相分布を得る工程とを備えている。従って、従来のように被測定アンテナを動かすことなく、副反射鏡のみを鏡軸方向に駆動することにより、その位相分布を測定することができ、従来に比べ大掛かりな装置を必要としないという効果を有する。また、アライメント精度も従来に比べ、高精度に設定可能であるという効果を有する。さらに、平面スキャンにおいては、フィールド変換は平面波展開となるためＦＦＴを用いることができ、高速に計算ができるという効果も有する。
【００３８】
また、上述の反射鏡アンテナ位相分布測定方法に於いて、上記演算処理は、以下の手順により行われる。
ＳＴＥＰ０：オンフォーカスで測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）と初期位相分布（Ｐ０）とを用意する、
ＳＴＥＰ１：測定面から被測定アンテナ開口上へフィールド変換を行い、開口面に変換された振幅分布（Ａ１Ａ）と開口面に変換された位相分布（Ｐ１Ａ）とを得る、
ＳＴＥＰ２：測定アンテナ開口面に変換された位相分布（Ｐ１Ａ）に、デフォーカスによる開口位相分布の変化量（ΔＰ）を加える、
ＳＴＥＰ３：被測定アンテナ開口面の振幅分布（Ａ１Ａ）ならびに相対変化を加えた開口位相分布（Ｐ１Ａ＋ΔＰ）を用いて、測定面にフィールド変換を行い、測定面に変換された振幅分布（Ａ２Ｚ’）と位相分布（Ｐ２Ｚ）とを得る、
ＳＴＥＰ４：測定面に変換された振幅・位相分布の内、振幅分布（Ａ２Ｚ’）をデフォーカス時に測定された振幅分布（Ａ２Ｚ）により置き換える、
ＳＴＥＰ５：振幅測定値ならびにＳＴＥＰ３で得られた位相分布を用いて、再び被測定アンテナ開口面にフィールド変換を行い、開口面に変換された振幅分布（Ａ２Ａ）と開口面に変換された位相分布（Ｐ２Ａ）とを得る、
ＳＴＥＰ６：被測定アンテナ開口面に変換された位相分布（Ｐ２Ａ）から、デフォーカスによる開口位相分布の相対変化量（ΔＰ）を差し引いて変化量を減算した位相分布（Ｐ２ＡーΔＰ）を得る、
ＳＴＥＰ７：被測定アンテナ開口面の振幅分布（Ａ２Ａ）および相対変化を減じた開口位相分布（Ｐ２ＡーΔＰ）を用いて測定面にフィールド変換を行い，測定面に変換された振幅分布（Ａ１Ｚ’）と位相分布（Ｐ１Ｚ）とを得る、
ＳＴＥＰ８：測定面に変換された振幅・位相分布の内、振幅分布（Ａ１Ｚ’）をオンフォーカス時に測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）により置き換える、
ＳＴＥＰ９：測定面に変換された振幅分布（Ａ１Ｚ’）と実際に測定された振幅分布（Ａ１Ｚ）との差を比較し、差が十分に小さい場合にはこの位相分布（Ｐ１Ｚ）を解として手順を終了し，収束していない場合はＳＴＥＰ１に戻る。従って、上述と同じ効果が得られる。
【００３９】
また、上述の被測定アンテナの開口位相分布を得る工程の後に、被測定アンテナを鏡軸回りに回動させて元の回動位置とは別の新たな回動位置にする工程と、上記別の回動位置の上記被測定アンテナに対して請求項１記載の反射鏡アンテナ位相分布測定方法を再度実行する工程と、上記元の回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布と上記新たな回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布との平均をとり、上記副反射鏡の鏡面誤差を補正する工程とを備えたので、副反射鏡の鏡面誤差を補正した位相分布を得ることができる。
【００４０】
更に、副反射鏡および被測定アンテナを備えた反射鏡アンテナの位相分布を測定する反射鏡アンテナ位相分布測定装置は、上記副反射鏡を上記被測定アンテナに対してオンフォーカス位置あるいはアンテナ開口での振幅分布が変化しないような微少量デフォーカスしたデフォーカス位置に保持する移動支持装置と、上記被測定アンテナの振幅を測定するためのプローブと、上記プローブを上記被測定アンテナに対して相対的に移動させて上記被測定アンテナの鏡軸と同軸の測定面を走査させる走査装置と、上記プローブからの振幅信号から上記オンフォーカス振幅分布およびデフォーカス振幅分布を得、これら両振幅分布に基づいてフェーズリトリーバル法による演算処理をして被測定アンテナの開口位相分布を得る演算処理装置とを備えている。また、上記走査装置が、上記プローブを上記被測定アンテナの鏡軸に対して直角な平面上で走査させるスキャナを備え手いる。従って、従来のように被測定アンテナを動かすことなく、副反射鏡のみをｚ軸方向に駆動することにより、その位相分布を測定することができ、従来に比べ大掛かりな装置を必要としないという効果を有する。また、アライメント精度も従来に比べ、高精度に設定可能であるという効果を有する。さらに、平面スキャンにおいては、フィールド変換は平面波展開となるためＦＦＴを用いることができ、高速に計算ができるという効果も有する。
【００４１】
また、走査装置が、上記プローブを上記平面内で上記鏡軸を通る直線に沿って移動させるスキャナと、上記被測定アンテナを上記直線と平行な軸芯回りに回転させる回転装置とを備えている。従って、円筒状に振幅分布を測定するため、被測定アンテナ後方の放射特性をも推定することができる。
【００４２】
また、走査装置が、上記プローブを上記鏡軸上に固定支持する支持装置と、上記被測定アンテナを上記直線と平行な軸芯回りに回転させ、上記鏡軸を通る直線に直角な軸芯回りに回転させる回転装置とを備えている。従って、従来のように被測定アンテナ１を移動せずに回転させ、副反射鏡４のみを駆動することにより、その位相分布を推定することができ、従来に比べ大掛かりな装置を必要としないという効果を有する。また、球面状に振幅分布を測定するため、被測定アンテナ後方の放射特性をも推定することができる。
【００４３】
また、被測定アンテナを鏡軸回りに回動させて少なくとも２つの回動位置にし得る回動装置を備え、上記演算処理装置が上記少なくとも２つの回動位置に於ける上記被測定アンテナの位相分布の平均をとる平均演算装置を備えている。従って、副反射鏡の鏡面誤差を補正した位相分布を推定できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置を示す概略説明図。
【図２】  この発明の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置に用いる演算処理手順を示すフローチャート。
【図３】  この発明の反射鏡アンテナ位相分布測定装置に於ける副反射鏡の移動による位相分布の変化を説明するための説明図。
【図４】  この発明の別の実施形態の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置を示す概略説明図。
【図５】  この発明のなお別の実施形態の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置を示す概略説明図。
【図６】  この発明の更に別の実施形態の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置を示す概略説明図。
【図７】  従来の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置を説明するための概略説明図。
【図８】  従来の反射鏡アンテナ位相分布測定方法および装置に用いる位相分布推定手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  被測定アンテナ、３  移動支持装置、４  副反射鏡、５  プローブ、
６、７、１０、１１、１２、１３、１４、  走査装置、７  スキャナ、
９  演算処理装置、Ａ  オンフォーカス位置、Ｂ  デフォーカス位置。
【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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