(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円偏波給電回路における円偏波の出力ポートが無反射終端された状態で、前記円偏波給電回路における円偏波の入力ポートでの反射特性を測定するステップと、
前記出力ポートが短絡終端された状態で、前記出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときの前記入力ポートでの反射特性をそれぞれ測定するステップと、
前記出力ポートが無反射終端された状態および前記出力ポートが短絡終端された状態のそれぞれで測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出するステップと、
を備えたことを特徴とする軸比測定方法。
【請求項２】
前記出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときに測定された前記入力ポートでの反射特性の測定値の最大値から、前記出力ポートが無反射終端された状態で測定された前記入力ポートでの反射特性の測定値および当該入力ポートに入力される円偏波とは逆旋回の円偏波が入力される前記入力ポートでの反射特性の測定値を減算し、減算された値を２で除算した値である交差偏波識別度を算出して、当該交差偏波識別度を用いて円偏波の軸比を算出すること
を特徴とする請求項１記載の軸比測定方法。
【請求項３】
円偏波給電回路における円偏波の出力ポートが短絡終端された状態で、当該出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときの円偏波の入力ポートでの反射特性をそれぞれ測定するステップと、
前記出力ポートが短絡終端された状態で測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出するステップと、
を備えたことを特徴とする軸比測定方法。
【請求項４】
前記出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときに測定された前記入力ポートでの反射特性の測定値から、これらの測定値の平均値をそれぞれ減算し、減算された値の最大値と最小値との差を４で除算した値である交差偏波識別度を算出して、当該交差偏波識別度を用いて円偏波の軸比を算出すること
を特徴とする請求項３記載の軸比測定方法。
【請求項５】
前記出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときに測定された前記入力ポートでの反射特性の測定値から、これらの測定値の平均値を減算した値を既知数に含み、交差偏波識別度を未知数に含んだ連立方程式を解くことにより前記交差偏波識別度を算出し、当該交差偏波識別度を用いて円偏波の軸比を算出すること
を特徴とする請求項３記載の軸比測定方法。
【請求項６】
前記出力ポートと短絡終端位置との距離を変えたときに測定された前記入力ポートでの反射特性の測定値を既知数に含み、交差偏波識別度を未知数に含んだ連立方程式を解くことにより前記交差偏波識別度を算出し、当該交差偏波識別度を用いて円偏波の軸比を算出すること
を特徴とする請求項３記載の軸比測定方法。
【請求項７】
円偏波給電回路における円偏波の出力ポートが無反射終端された状態で、前記円偏波給電回路における円偏波の入力ポートでの反射特性を測定し、前記出力ポートが短絡終端された状態で、前記出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときの前記入力ポートでの反射特性をそれぞれ測定する反射測定器と、
前記反射測定器によって前記出力ポートが無反射終端された状態および前記出力ポートが短絡終端された状態のそれぞれで測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出する演算装置と、
を備えたことを特徴とする軸比測定装置。
【請求項８】
円偏波給電回路における円偏波の出力ポートが短絡終端された状態で、当該出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときの円偏波の入力ポートでの反射特性の測定値をそれぞれ測定する反射測定器と、
前記反射測定器によって前記出力ポートが短絡終端された状態で測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出する演算装置と、
を備えたことを特徴とする軸比測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円偏波の軸比を測定する軸比測定方法および軸比測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、円偏波アンテナの軸比を測定する従来の軸比測定方法が記載されている。この軸比測定方法において、円偏波アンテナである被測定アンテナが、直線偏波を放射する送信アンテナの主ビーム方向に適当な距離を隔てて配置されており、送信アンテナから空間に放射された直線偏波を受信する。送信アンテナは、回転装置によって主ビーム方向と垂直な面で回転している。この送信アンテナの回転に伴って周期的に変化する被測定アンテナの受信電力測定値から、受信電力測定値の最大値および最小値が選別され、選別された最大値と最小値の差分が軸比として算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−０９４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された軸比測定方法は、送信アンテナから空間に放射された直線偏波を利用するため、軸比の測定精度が周囲環境の影響を受けやすいという課題があった。【０００５】
本発明は上記課題を解決するものであり、軸比測定に対する周囲環境の影響を低減することができる軸比測定方法および軸比測定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る軸比測定方法は、円偏波給電回路における円偏波の出力ポートが無反射終端器された状態で、円偏波給電回路における円偏波の入力ポートでの反射特性を測定するステップと、出力ポートが短絡終端された状態で、出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときの入力ポートでの反射特性をそれぞれ測定するステップと、出力ポートが無反射終端された状態および出力ポートが短絡終端された状態のそれぞれで測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出するステップを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、円偏波給電回路における円偏波の出力ポートが無反射終端された状態で、円偏波の入力ポートでの反射特性を測定し、出力ポートが短絡終端された状態で出力ポートと短絡終端位置との間の距離を変えたときの入力ポートでの反射特性を測定し、これらの反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出する。空間を伝搬させた電波を利用せず、入力ポートでの反射特性の測定値を軸比測定に用いるので、軸比測定に対する周囲環境の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】軸比測定対象の円偏波給電回路を示す図である。
【図２】出力ポートに無反射終端器が接続された円偏波給電回路と、実施の形態１に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。
【図３】出力ポートが短絡終端された円偏波給電回路と、実施の形態１に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る軸比測定方法を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳＴ４の詳細な処理を示すフローチャートである。
【図６】出力ポートが短絡終端された円偏波給電回路と、実施の形態２に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。
【図７】実施の形態２に係る軸比測定方法を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップＳＴ２ａの詳細な処理を示すフローチャートである。
【図９】出力ポートが短絡終端された円偏波給電回路と、実施の形態３に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。
【図１０】実施の形態３に係る軸比測定方法における軸比算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】出力ポートが短絡終端された円偏波給電回路と、実施の形態４に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。
【図１２】実施の形態４に係る軸比測定方法における軸比算出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、軸比測定対象の円偏波給電回路１を示す図である。図１において、円偏波給電回路１は、円偏波をアンテナに給電する給電回路であり、入力ポート１１、入力ポート１２、出力ポート１３および出力ポート１４を備えている。入力ポート１１は、右旋円偏波（以下、ＲＨＣＰと記載する）が入力されるポート♯１であり、入力ポート１２は、左旋円偏波（以下、ＬＨＣＰと記載する）が入力されるポート♯２である。出力ポート１３は、ＲＨＣＰが出力されるポート♯３であり、出力ポート１４は、ＬＨＣＰが出力されるポート♯４である。
【００１０】
なお、図１において、円偏波給電回路１が導波管型である場合を示すが、軸比測定対象は、導波管型以外の円偏波給電回路であってもよい。一般的な導波管型の円偏波給電回路１において、入力ポート１１および入力ポート１２がそれぞれ別々の方形導波管であり、出力ポート１３および出力ポート１４が１つの円形導波管である場合が多い。また、出力ポート１３および出力ポート１４は、正方形導波管であってもよい。以下、円偏波給電回路１におけるＲＨＣＰの軸比を測定する方法を説明するが、ＬＨＣＰの軸比の測定も同様である。
【００１１】
円偏波給電回路１の散乱行列は、パラメータＳ１１、パラメータＳ４４およびパラメータＳ４１を要素に含んでいる。パラメータＳ１１は、ＲＨＣＰが入力される入力ポート１１での反射特性を示すパラメータであり、パラメータＳ４４は、ＬＨＣＰが出力される出力ポート１４での反射特性を示すパラメータである。パラメータＳ４１は、交差偏波識別度に相当するパラメータであり、円偏波給電回路１の軸比に変換可能である。交差偏波識別度は、ＲＨＣＰとＬＨＣＰとを識別できる度合いである。
【００１２】
図２は、出力ポート１３，１４に無反射終端器２０が接続された円偏波給電回路１と、実施の形態１に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。図３は、出力ポート１３，１４が短絡終端された円偏波給電回路１と、実施の形態１に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。図２および図３に示す軸比測定装置は、円偏波給電回路１が給電する円偏波の軸比を測定する装置であり、反射測定器３０と演算装置３１を備えている。図２において、円偏波給電回路１の出力ポート１３，１４には、無反射終端器２０が接続されている。無反射終端器２０は、例えば、出力ポート１３および出力ポート１４を短絡し、電波吸収体を装荷したものである。
【００１３】
図３において、円偏波給電回路１の出力ポート１３，１４には短絡板２１が接続されている。また、出力ポート１３，１４と短絡板２１の位置との間の距離ｓは変化させることができる。例えば、出力ポート１３，１４が円形導波管または正方形導波管である場合、出力ポートと同じ断面形状を有した導波管を、出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着することで、距離ｓを変化させることができる。出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着する導波管は、距離ｓを変化させる範囲に応じて様々な長さのものを用意してもよい。以降では、出力ポート１３，１４に接続された短絡板２１の位置を短絡終端位置と記載する。
【００１４】
反射測定器３０は、例えばネットワークアナライザであり、図２に示すように、出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で入力ポート１１での反射特性を測定し、入力ポート１２での反射特性を測定する。ここで、入力ポート１２での反射特性は、散乱行列の要素であるパラメータＳ４４で近似される。パラメータＳ１１および入力ポート１２での反射特性を示すパラメータＳ４４は、振幅および位相を用いた複素数で表すことができる。
なお、以降の説明では、パラメータＳ１１およびＳ４４を表す振幅のみが測定可能であるものと仮定する。
【００１５】
反射測定器３０は、図３に示すように、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で入力ポート１１での反射特性を測定し、入力ポート１２での反射特性を測定する。また、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、反射測定器３０は、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときの入力ポート１１での反射特性をそれぞれ測定する。
【００１６】
演算装置３１は、例えばコンピュータであり、反射測定器３０によって測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出する。例えば、演算装置３１は、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えて測定された入力ポート１１での反射特性を示すパラメータＳ１１，ｓの測定値の最大値Ｓ１１，ｓ，ｍａｘから、出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で測定された入力ポート１１での反射特性を示すパラメータＳ１１の測定値と入力ポート１２での反射特性を示すパラメータＳ４４の測定値を減算し、減算された値を２で除算した値であるパラメータＳ４１を算出し、算出されたパラメータＳ４１を用いてＲＨＣＰの軸比を算出する。
【００１７】
次に動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係る軸比測定方法を示すフローチャートである。
反射測定器３０は、円偏波給電回路１における出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で、円偏波給電回路１における、互いに旋回方向が異なる円偏波が入力される入力ポート対の一方を測定対象とし、測定対象とした入力ポートでの反射特性を測定する（ステップＳＴ１）。ここで、互いに旋回方向が異なる円偏波が入力される入力ポート対は、入力ポート１１および入力ポート１２である。例えば、入力ポート１１が測定対象であるものとする。このとき、入力ポート１２は無反射終端される。すなわち、反射測定器３０は、出力ポート１３，１４に無反射終端器２０が接続され、入力ポート１２に無反射終端器が接続された状態で、入力ポート１１での反射特性を測定する。これにより、パラメータＳ１１の測定値が得られる。
【００１８】
続いて、反射測定器３０は、円偏波給電回路１における出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で、円偏波給電回路１における入力ポート対の他方を測定対象とし、測定対象とした入力ポートでの反射特性を測定する（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ１にて入力ポート１１が測定対象であった場合、ステップＳＴ２においては、逆旋回の円偏波が入力される入力ポート１２が測定対象とされる。このとき、入力ポート１１は無反射終端される。すなわち、反射測定器３０は、出力ポート１３，１４に無反射終端器２０が接続され、入力ポート１１に無反射終端器が接続された状態で、入力ポート１２での反射特性を測定する。これにより、パラメータＳ４４の測定値が得られる。
【００１９】
次に、反射測定器３０は、距離ｓの値の個数分繰り返されるループ処理（ステップＳＴ３）に移行する。このループ処理において、反射測定器３０は、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との間が距離ｓであり、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、測定対象の入力ポートでの反射特性を測定する（ステップＳＴ３−１）。ＲＨＣＰの軸比を測定する場合、測定対象の入力ポートは、入力ポート１１である。このとき、入力ポート１２は無反射終端される。すなわち、反射測定器３０は、出力ポート１３，１４が短絡終端され、入力ポート１２に無反射終端器が接続された状態で、入力ポート１１での反射特性を測定する。これにより、距離ｓに対応するパラメータＳ１１，ｓの測定値が得られる。なお、ＬＨＣＰの軸比を測定する場合、入力ポート１２が測定対象となる。
【００２０】
続いて、距離ｓが変更される（ステップＳＴ３−２）。例えば、出力ポート１３，１４が円形導波管または正方形導波管である場合、出力ポートと同じ断面形状を有し、互いに長さが異なる複数の導波管を用意しておく。これらの導波管を順に出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着することで距離ｓが変化する。導波管の装着は手動で行うことを想定しているが、駆動機構を用いて自動で行ってもよい。距離ｓの範囲は、測定周波数で０から半波長となるように設定する。ステップＳＴ３のループ処理において、変化させた距離ｓの値の個数分のパラメータＳ１１，ｓが測定される。
【００２１】
演算装置３１は、反射測定器３０によって得られたパラメータの測定値を用いて、軸比を算出する（ステップＳＴ４）。演算装置３１によって算出された軸比は、例えば、図２および図３に図示を省略した表示装置などに出力されてユーザに提示される。
演算装置３１は、反射測定器３０によって測定された、パラメータＳ１１、パラメータＳ４４、および、変化させた距離ｓの値の個数分のパラメータＳ１１，ｓを用いて、ＲＨＣＰの軸比を算出する。
【００２２】
次に、演算装置３１による軸比算出処理の詳細について説明する。
図５は、図４のステップＳＴ４の詳細な処理を示すフローチャートである。
演算装置３１は、反射測定器３０によって出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えて測定された複数のパラメータＳ１１，ｓの測定値から、最大値Ｓ１１，ｓ，ｍａｘを選別する（ステップＳＴ１ａ）。例えば、演算装置３１は、変化させた距離ｓの値の個数分のパラメータＳ１１，ｓから、最大値Ｓ１１，ｓ，ｍａｘを選別する。
【００２３】
パラメータＳ１１，ｓは、パラメータＳ１１およびＳ４４を用いた下記式（１）で表すことができる。下記式（１）において、βは短絡板２１までの導波管の伝搬定数であり、既知の値であるものとする。
Ｓ１１，ｓ＝Ｓ１１＋２Ｓ４１ｅ−ｊ２βｓ＋Ｓ４４ｅ−ｊ４βｓ  ・・・（１）
【００２４】
次に、演算装置３１は、反射測定器３０によって測定されたパラメータＳ１１の測定値およびパラメータＳ４４の測定値と、最大値Ｓ１１，ｓ，ｍａｘとを用いて、交差偏波識別度に相当するパラメータＳ４１を算出する（ステップＳＴ２ａ）。上記式（１）において、変化させる距離ｓの範囲を測定周波数で０から半波長となるように設定すると、ｅ−ｊ２βｓ＝ｅ−ｊ４βｓ＝１となる距離ｓで最大値Ｓ１１，ｓ，ｍａｘが得られ、最大値Ｓ１１，ｓ，ｍａｘは、下記式（２）で表すことができる。
Ｓ１１，ｓ，ｍａｘ＝Ｓ１１＋２Ｓ４１＋Ｓ４４                ・・・（２）
【００２５】
パラメータＳ１１およびパラメータＳ４４は反射測定器３０によって既に測定されているので、パラメータＳ４１は、下記式（３）から算出することができる。パラメータＳ１１、パラメータＳ４４およびパラメータＳ１１，ｓは、位相と振幅を用いた複素数で表されるが、反射測定器３０は、これらのパラメータを表す位相の測定は不要であり、振幅のみを測定する。
Ｓ４１＝（Ｓ１１，ｓ，ｍａｘ−Ｓ１１−Ｓ４４）／２        ・・・（３）
【００２６】
演算装置３１は、反射測定器３０によって測定されたパラメータＳ１１およびＳ４４の値と最大値Ｓ１１，ｓ，ｍａｘを上記式（３）に代入して、パラメータＳ４１を算出する。
この後、演算装置３１は、上記式（３）を用いて算出したパラメータＳ４１を下記式（４）に代入して、軸比ＡＲを算出する（ステップＳＴ３ａ）。
ＡＲ＝（１＋Ｓ４１）／（１−Ｓ４１）                    ・・・（４）
【００２７】
以上のように、実施の形態１に係る軸比測定方法は、円偏波給電回路１における出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で、円偏波の入力ポート１１，１２での反射特性を示すパラメータＳ１１およびＳ４４を測定し、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときの入力ポート１１での反射特性を示すパラメータＳ１１，ｓを測定し、これらパラメータの測定値から円偏波の軸比ＡＲを算出する。空間を伝搬させた電波を利用せず、入力ポート１１，１２での反射特性の測定値を軸比測定に用いるので、軸比測定に対する周囲環境の影響を低減することができる。また、パラメータＳ１１、パラメータＳ４４およびパラメータＳ１１，ｓを表す位相の測定が不要であり、振幅の測定のみで軸比を求めることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図６は、出力ポート１３，１４が短絡終端された円偏波給電回路１と、実施の形態２に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。図６に示す軸比測定装置は、円偏波給電回路１の円偏波の軸比を測定する装置であり、反射測定器３０Ａと演算装置３１Ａを備えている。以下、円偏波給電回路１におけるＲＨＣＰの軸比を測定する方法を説明するが、ＬＨＣＰの軸比の測定も同様である。
【００２９】
図３と同様に、出力ポート１３，１４には短絡板２１が接続されており、出力ポート１３，１４と短絡板２１の位置との間の距離ｓは変化させることができる。例えば、出力ポート１３，１４が円形導波管または正方形導波管である場合、出力ポートと同じ断面形状を有した導波管を、出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着することで、距離ｓを変化させることができる。出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着する導波管は、距離ｓを変化させる範囲に応じて様々な長さのものを用意してもよい。
【００３０】
反射測定器３０Ａは、例えば、ネットワークアナライザである。ＲＨＣＰの軸比を測定するので、反射測定器３０Ａは、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときの入力ポート１１での反射特性をそれぞれ測定する。なお、ＬＨＣＰの軸比を測定する場合は、反射測定器３０Ａが、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときの入力ポート１２での反射特性をそれぞれ測定する。
【００３１】
演算装置３１Ａは、例えば、コンピュータであり、反射測定器３０Ａによって測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出する。例えば、演算装置３１Ａは、反射測定器３０Ａによって出力ポート１３，１４と短絡終端位置との間の距離ｓを変えたときに測定された入力ポート１１での反射特性を示すパラメータＳ１１，ｓの測定値から、これらの測定値の平均値Ｓ１１，ａｖｅをそれぞれ減算し、減算された値の最大値と最小値との差を４で除算した値であるパラメータＳ４１を算出し、算出されたパラメータＳ４１を用いてＲＨＣＰの軸比を算出する。
【００３２】
次に動作について説明する。
図７は、実施の形態２に係る軸比測定方法を示すフローチャートである。
反射測定器３０Ａは、距離ｓの値の個数分繰り返されるループ処理（ステップＳＴ１ｂ）を実行する。このループ処理において、反射測定器３０Ａは、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との間が距離ｓであり、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、測定対象の入力ポートでの反射特性を測定する（ステップＳＴ１ｂ−１）。
【００３３】
ＲＨＣＰの軸比を測定する場合、測定対象の入力ポートは入力ポート１１である。このとき、入力ポート１２は、無反射終端される。すなわち、反射測定器３０Ａは、出力ポート１３，１４が短絡終端され、入力ポート１２に無反射終端器が接続された状態で、入力ポート１１での反射特性を測定する。これにより、距離ｓに対応するパラメータＳ１１，ｓの測定値が得られる。なお、ＬＨＣＰの軸比を測定する場合、入力ポート１２が測定対象となる。
【００３４】
続いて、距離ｓが変更される（ステップＳＴ１ｂ−２）。例えば、出力ポート１３，１４が円形導波管または正方形導波管である場合、出力ポートと同じ断面形状を有し、互いに長さが異なる複数の導波管を用意しておく。これらの導波管を１つずつ出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着することで距離ｓが変化する。導波管の装着は手動で行うことを想定しているが、駆動機構を用いて自動で行ってもよい。変化させる距離ｓの範囲は、測定周波数で０から半波長となるように設定する。ステップＳＴ１ｂのループ処理において、変化させた距離ｓの値の個数分のパラメータＳ１１，ｓが測定される。
【００３５】
演算装置３１Ａは、反射測定器３０Ａによって得られたパラメータの測定値を用いて、軸比を算出する（ステップＳＴ２ｂ）。演算装置３１Ａによって算出された軸比は、例えば、図２および図３に図示を省略した表示装置などに出力されてユーザに提示される。
演算装置３１Ａは、反射測定器３０Ａによって測定された、パラメータＳ１１、パラメータＳ４４、および、変化させた距離ｓの値の個数分のパラメータＳ１１，ｓを用いて軸比を算出する。
【００３６】
次に、演算装置３１Ａによる軸比算出処理の詳細について説明する。
図８は、図７のステップＳＴ２ｂの詳細な処理を示すフローチャートである。
演算装置３１Ａは、下記式（５）を用いて、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えて測定された複数のパラメータＳ１１，ｓの測定値の平均値Ｓ１１，ａｖｅを算出する（ステップＳＴ１ｃ）。下記式（５）において、Ｎは、パラメータＳ１１，ｓの測定値の個数である。
Ｓ１１，ａｖｅ＝（ΣＳ１１，ｓ）／Ｎ                    ・・・（５）
【００３７】
上記式（１）の右辺の第２項および第３項が０であるので、平均値Ｓ１１，ａｖｅはパラメータＳ１１で近似される。パラメータＳ１１，ｓは、反射測定器３０Ａによって測定された位相と振幅を用いた複素数で表され、複素数として平均が算出される。なお、距離ｓを変えたときの相対的な位相測定は可能である。平均値Ｓ１１，ａｖｅが、パラメータＳ１１で近似されるので、上記式（１）を用いて下記式（６）が得られる。
Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ＝２Ｓ４１ｅ−ｊ２βｓ＋Ｓ４４ｅ−ｊ４βｓ
・・・（６）
【００３８】
演算装置３１Ａは、距離ｓを変えて測定された複数のパラメータＳ１１，ｓからそれぞれ平均値Ｓ１１，ａｖｅを減算し、減算して得られた複数の値から、最大値ｍａｘ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）と最小値ｍｉｎ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）を選別する（ステップＳＴ２ｃ）。
【００３９】
上記式（６）の右辺の第２項のｅ−ｊ４βｓの位相回転角は、第１項におけるｅ−ｊ２βｓの位相回転角の２倍である。例えば、ｅ−ｊ２βｓの位相回転角が０度から１８０度になるとき、ｅ−ｊ４βｓの位相回転角は３６０度となる。変化させる距離ｓの範囲を測定周波数で０から半波長になるように設定すると、ｅ−ｊ２βｓは、半波長でｅ−ｊ２βｓ＝ｅ−ｊ２（２π／λ）（λ／２）＝ｅ−ｊ２πとなって１周分であり、ｅ−ｊ４βｓは、半波長（λ／２）でｅ−ｊ４βｓ＝ｅ−ｊ４（２π／λ）（λ／２）＝ｅ−ｊ４πで２周分である。ｅ−ｊ２π＝ｅ−ｊ４π＝１のときに、ｍａｘ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）が得られ、上記式（６）から、ｍａｘ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）は、下記式（７）で表される。ｅ−ｊπ＝−１およびｅ−ｊ２π＝１となるときに、ｍｉｎ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）が得られ、上記式（６）から、ｍｉｎ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）は、下記式（８）で表される。
ｍａｘ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）＝２Ｓ４１＋Ｓ４４    ・・・（７）
ｍｉｎ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）＝−２Ｓ４１＋Ｓ４４  ・・・（８）
【００４０】
続いて、演算装置３１Ａは、上記式（７）に従って算出した最大値と、上記式（８）に従って算出した最小値とを用いて、パラメータＳ４１を算出する（ステップＳＴ３ｃ）。
上記式（７）および上記式（８）から、パラメータＳ４１は下記式（９）で表される。
この後、演算装置３１Ａは、下記式（９）を用いて算出したパラメータＳ４１を上記式（４）に代入して、軸比ＡＲを算出する（ステップＳＴ４ｃ）。
Ｓ４１＝（ｍａｘ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）−ｍｉｎ（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ））／４                                    ・・・（９）
【００４１】
以上のように、実施の形態２に係る軸比測定方法は、円偏波給電回路１における円偏波の出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との間の距離ｓを変えたときの円偏波の入力ポート１１での反射特性をそれぞれ測定し、測定された反射特性の測定値から円偏波の軸比を算出する。空間を伝搬させた電波を利用せず、入力ポート１１での反射特性の測定値を軸比測定に利用するので、軸比測定に対する周囲環境の影響を低減することができる。
【００４２】
また、実施の形態２に係る軸比測定方法は、出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で入力ポート１１，１２での反射特性を測定する必要がなく、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態での測定のみでよい。従って、実施の形態２に係る軸比測定方法による軸比の測定結果は、出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で測定された反射特性の測定誤差に影響されないため、実施の形態１に比べて軸比の測定精度が向上する。
【００４３】
実施の形態３．
図９は、出力ポート１３，１４が短絡終端された円偏波給電回路１と、実施の形態３に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。図９に示す軸比測定装置は、円偏波給電回路１の円偏波の軸比を測定する装置であり、反射測定器３０Ａと演算装置３１Ｂを備えている。以下、円偏波給電回路１におけるＲＨＣＰの軸比を測定する方法を説明するが、ＬＨＣＰの軸比の測定も同様である。
【００４４】
図３と同様に、出力ポート１３，１４には短絡板２１が接続されており、出力ポート１３，１４と短絡板２１の位置との間の距離ｓは変化させることができる。例えば、出力ポート１３，１４が円形導波管または正方形導波管である場合、出力ポートと同じ断面形状を有した導波管を、出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着することで、距離ｓを変化させることができる。出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着する導波管は、距離ｓを変化させる範囲に応じて様々な長さのものを用意してもよい。
【００４５】
反射測定器３０Ａは、実施の形態２と同様に、例えばネットワークアナライザである。ＲＨＣＰの軸比を測定する場合、反射測定器３０Ａは、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときの入力ポート１１での反射特性をそれぞれ測定する。
なお、ＬＨＣＰの軸比を測定する場合は、反射測定器３０Ａが、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときの入力ポート１２での反射特性をそれぞれ測定する。
【００４６】
演算装置３１Ｂは、例えば、コンピュータであり、反射測定器３０Ａによって測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出する。例えば、演算装置３１Ｂは、反射測定器３０Ａによって出力ポート１３，１４と短絡終端位置との間の距離ｓを変えたときに測定された入力ポート１１での反射特性を示すパラメータＳ１１，ｓの測定値から、これらの測定値の平均値Ｓ１１，ａｖｅを減算した値を既知数とし、交差偏波識別度に相当するパラメータＳ４１を未知数とした連立方程式を解くことによりパラメータＳ４１を算出して、パラメータＳ４１を用いてＲＨＣＰの軸比を算出する。
【００４７】
次に動作について説明する。
反射測定器３０ＡがパラメータＳ１１，ｓを測定する処理は、図７に示したステップＳＴ１ｂのループ処理と同じであるので説明を省略する。
図１０は、実施の形態３に係る軸比測定方法における軸比算出処理を示すフローチャートであり、図７に示したステップＳＴ２ｂの処理に相当する。
演算装置３１Ｂは、上記式（５）を用いて、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えて測定された複数のパラメータＳ１１，ｓの測定値の平均値Ｓ１１，ａｖｅを算出する（ステップＳＴ１ｄ）。
【００４８】
上記式（１）の右辺の第２項および第３項が０であるので、平均値Ｓ１１，ａｖｅはパラメータＳ１１で近似される。パラメータＳ１１，ｓは、反射測定器３０Ａによって測定された位相と振幅を用いた複素数で表され、複素数として平均が算出される。なお、距離ｓを変えたときの相対的な位相測定は可能である。平均値Ｓ１１，ａｖｅが、パラメータＳ１１で近似されるので、パラメータＳ１１，ｓから平均値Ｓ１１，ａｖｅを減算した値に関する上記式（６）が得られる。
【００４９】
続いて、演算装置３１Ｂは、上記式（６）の左辺の（Ｓ１１，ｓ−Ｓ１１，ａｖｅ）と右辺の伝搬定数βおよび距離ｓを既知数とし、パラメータＳ４１，Ｓ４４を未知数とした連立方程式を生成して、これらの連立方程式を解いてパラメータＳ４１を算出する（ステップＳＴ２ｄ）。
【００５０】
反射測定器３０ＡによってパラメータＳ４１，Ｓ４４を表す位相および振幅が測定されるので、パラメータＳ４１，Ｓ４４は位相および振幅を用いた複素数として算出する必要がある。従って、パラメータＳ４１を求めるための連立方程式は、距離ｓの値の個数以上必要となる。これらの連立方程式は最小２乗法を用いて解くことができる。なお、距離ｓの値の個数を増やして、パラメータＳ４１を求めるための連立方程式の数を多くすることで、軸比の測定誤差が軽減される。
【００５１】
この後、演算装置３１Ｂは、連立方程式を解いて求めたパラメータＳ４１を上記式（４）に代入して軸比ＡＲを算出する（ステップＳＴ３ｄ）。
【００５２】
以上のように、実施の形態３に係る軸比測定方法は、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との間の距離ｓを変えたときに測定された入力ポート１１での反射特性を示すパラメータＳ１１，ｓの測定値から、これらの測定値の平均値Ｓ１１，ａｖｅを減算した値を既知数とし、交差偏波識別度に相当するパラメータＳ４１を未知数とした連立方程式を解いてパラメータＳ４１を算出し、パラメータＳ４１を用いて円偏波の軸比を算出する。空間を伝搬させた電波を利用せず、入力ポート１１での反射特性の測定値を軸比測定に利用するので、軸比測定に対する周囲環境の影響を低減することができる。
【００５３】
また、実施の形態３に係る軸比測定方法は、出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で入力ポート１１，１２での反射特性を測定する必要がなく、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態での測定のみでよい。従って、実施の形態３に係る軸比測定方法による軸比の測定結果は、出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で測定された反射特性の測定誤差に影響されないため、実施の形態１に比べて軸比の測定精度が向上する。さらに、距離ｓの値の個数を増やして、パラメータＳ４１を求めるための連立方程式の数を多くすることで、軸比の測定誤差が軽減される。
【００５４】
実施の形態４．
図１１は、出力ポート１３，１４が短絡終端された円偏波給電回路１と、実施の形態４に係る軸比測定装置の構成とを示すブロック図である。図１１に示す軸比測定装置は、円偏波給電回路１が給電する円偏波の軸比を測定する装置であり、反射測定器３０Ａと演算装置３１Ｃを備えている。以下、円偏波給電回路１におけるＲＨＣＰの軸比を測定する方法を説明するが、ＬＨＣＰの軸比の測定も同様である。
【００５５】
図３と同様に、出力ポート１３，１４には短絡板２１が接続されており、出力ポート１３，１４と短絡板２１の位置との間の距離ｓは変化させることができる。例えば、出力ポート１３，１４が円形導波管または正方形導波管である場合、出力ポートと同じ断面形状を有した導波管を、出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着することで、距離ｓを変化させることができる。出力ポート１３，１４と短絡板２１との間に装着する導波管は、距離ｓを変化させる範囲に応じて様々な長さのものを用意してもよい。
【００５６】
反射測定器３０Ａは、実施の形態２および３と同様に、例えばネットワークアナライザである。ＲＨＣＰの軸比を測定するので、反射測定器３０Ａは、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときの入力ポート１１での反射特性をそれぞれ測定する。
なお、ＬＨＣＰの軸比を測定する場合は、反射測定器３０Ａが、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態で、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときの入力ポート１２での反射特性をそれぞれ測定する。
【００５７】
演算装置３１Ｃは、例えば、コンピュータであり、反射測定器３０Ａによって測定された反射特性の測定値を用いて円偏波の軸比を算出する。例えば、演算装置３１Ｃは、反射測定器３０Ａによって出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときに測定された入力ポート１１での反射特性を示すパラメータＳ１１，ｓの測定値を既知数とし、交差偏波識別度に相当するパラメータＳ４１を未知数とした連立方程式を解いてパラメータＳ４１を算出し、パラメータＳ４１を用いてＲＨＣＰの軸比を算出する。
【００５８】
次に動作について説明する。
反射測定器３０ＡがパラメータＳ１１，ｓを測定する処理は、図７に示したステップＳＴ１ｂのループ処理と同じであるので説明を省略する。
図１２は、実施の形態４に係る軸比測定方法における軸比算出処理を示すフローチャートであり、図７に示したステップＳＴ２ｂの処理に相当する。
演算装置３１Ｃは、上記式（１）の左辺Ｓ１１，ｓと右辺の伝搬定数βおよび距離ｓとを既知数とし、パラメータＳ１１，Ｓ４１，Ｓ４４を未知数とした連立方程式を、距離ｓの値の個数分生成し、これらの連立方程式を解いてパラメータＳ４１を算出する（ステップＳＴ１ｅ）。
【００５９】
反射測定器３０ＡによってパラメータＳ１１，Ｓ４１，Ｓ４４を表す位相および振幅が測定された場合、パラメータＳ１１，Ｓ４１，Ｓ４４は位相および振幅を用いた複素数として算出する必要がある。この場合、距離ｓの値の個数が６個以上、すなわち、パラメータＳ４１を求めるための連立方程式は６個以上必要である。
【００６０】
また、反射測定器３０Ａが、パラメータＳ１１を表す振幅のみを測定する場合、パラメータＳ４１を求めるための連立方程式は５個以上でよい。すなわち、距離ｓの値の個数が５個以上でよい。これらの連立方程式は、最小２乗法を用いて解くことができる。
なお、距離ｓの値の個数を増やして、パラメータＳ４１を求めるための連立方程式の数を多くすることで、軸比の測定誤差が軽減される。
【００６１】
この後、演算装置３１Ｃは、連立方程式を解いて求めたパラメータＳ４１を上記式（４）に代入して軸比ＡＲを算出する（ステップＳＴ２ｅ）。
【００６２】
以上のように、実施の形態４に係る軸比測定方法は、出力ポート１３，１４と短絡終端位置との距離ｓを変えたときに測定された入力ポート１１での反射特性を示すパラメータＳ１１，ｓの測定値を既知数とし、交差偏波識別度であるパラメータＳ４１を未知数とした連立方程式を解くことでパラメータＳ４１を算出し、パラメータＳ４１を用いて円偏波の軸比を算出する。空間を伝搬させた電波を利用せず、入力ポート１１での反射特性の測定値を軸比測定に利用するので、軸比測定に対する周囲環境の影響を低減することができる。
【００６３】
また、実施の形態４に係る軸比測定方法は、出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で入力ポート１１，１２での反射特性を測定する必要がなく、出力ポート１３，１４が短絡終端された状態での測定のみでよい。従って、実施の形態４に係る軸比測定方法による軸比の測定結果は、出力ポート１３，１４が無反射終端された状態で測定された反射特性の測定誤差に影響されないため、実施の形態１に比べて軸比の測定精度が向上する。さらに、距離ｓの値の個数を増やして、パラメータＳ４１を求めるための連立方程式の数を多くすることで、軸比の測定誤差が軽減される。
【００６４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る軸比測定方法は、空間を伝搬させた電波を用いず、周囲環境の影響を受けにくい軸比の測定を行うことができるので、様々な種類の円偏波アンテナの軸比の測定に利用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  円偏波給電回路、１１，１２  入力ポート、１３，１４  出力ポート、２０  無反射終端器、２１  短絡板、３０，３０Ａ  反射測定器、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ  演算装置。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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