CN107024621A - Massive‑MIMO天线测量装置及其指向性测量方法 - Google Patents

Abstract

提供Massive‑MIMO天线测量装置及其指向性测量方法。波束方向检测构件(33)以被测天线(1)的电磁波辐射面(1a)朝向正对测量平面(P)的基准方向的状态使探针天线(12)进行大致扫描，根据其接收信号检测被测天线(1)辐射的波束的方向。天线方向变更构件(34)变更被测天线(1)的方向，以使检测的波束的方向朝向测量平面(P)中央。在该状态下，临时指向性计算构件(35)使探针天线(1)对测量平面整体进行精密扫描，根据其接收信号，求出被测天线(1)的临时指向性。指向性校正构件(36)被测对求出的临时指向性进行相当于被测天线(1)方向的角度的变更量的校正，求出被测天线(1)朝向基准方向时的远场指向性。

Description

Massive-MIMO天线测量装置及其指向性测量方法

技术领域

本发明涉及一种利用近场测量法测量用于Massive-MIMO的基站侧的天线特性的技术，所述Massive-MIMO作为用于更有效进行移动电话或智能手机等移动终端与基站之间的通信的技术而提出。

背景技术

Massive-MIMO是利用许多天线元件，进行多用户MIMO传输的技术，并设计有控制这些许多天线元件来数字化作出天线的指向性的构成和利用模拟的相位器来控制波束方向的构成等多个构成。

作为如用于该Massive-MIMO的天线，具有较强指向性的天线的测量法，已知有通过电磁场理论，从天线的近场电磁场计算远场指向性的近场测量法(NFM：Near FieldMeasurement)。

近场测量法在天线附近测量电磁场，因此具有如下优点：因空间导致的电磁波的损失较小，除了指向性，还能通过天线的近场分布进行天线的诊断。

通常，如图8所示，从天线开口面辐射的电磁场的区域中，接近天线开口的区域是对辐射没有帮助的电磁场成分为主的无功近场区域(极近)，指向性不因离天线开口的距离而变化的区域称为辐射远场区域(远场)。一般表示的天线指向性是在该辐射远场区域测量的指向性。

远场规定为，相对于天线的最大径D(开口尺寸)，远离满足

R＞2D²/λ……(1)

的距离R以上的位置。其中，λ是自由空间波长。并且，将发射天线的增益设为Gt，将接收天线的增益设为Gr，将发射电力设为Wt时，在自由空间接收天线可接收的最大电力Wa为，

Wa＝(λ/4πR)²·Gt·Gr·Wt……(2)。

因此，增益较高的开口面较大的天线中距离R变大，而空间中的衰减变大。进一步地，毫米波段中，自由空间波长λ变小，因此存在減衰量进一步增加，低电平的旁瓣的测量困难的问题。

作为无功近场区域与辐射远场区域之间的区域的辐射近场区域(近场)是指向性随着距离变化的区域。所述的NFM在该辐射近场区域测量电磁场，通过计算求出远场的指向性。

具体而言，通过探针天线对供给规定信号的天线附近进行扫描，由通过该探针天线接收到的信号求出每个扫描位置的振幅与相位的分布，由该分布通过数据处理能够得到无限远处的指向性。由于是天线附近进行的测量，因此空间的衰减量较小，与远场测量相比可以进行高精度的测量。

NFM根据对被测天线附近进行扫描的范围分成多个种类，但广泛应用对增益较高的天线有利且数据处理容易的平面NFM。

图9示出利用平面NFM求出被测天线1的指向性的测量装置10的构成。该测量装置10具有：支撑体11，以该辐射面朝向规定方向的状态支撑被测天线1；探针天线12，用于接收由被测天线1输出的电磁波；以及探针扫描机构13，使探针天线12在相对于被测天线1的辐射面的附近的测量平面内在X、Y方向上移动。

并且，测量装置10具有：信号发生器21，向被测天线1供给测量用信号；振幅相位检测器22，由探针天线12的接收信号检测振幅、相位的信息；测量控制部24，控制探针扫描机构13，使探针天线12的位置在测量平面P内以规定间距进行扫描，且接收振幅相位检测器22的输出，由测量平面P内的振幅相位的分布求出被测天线1的远场指向性；以及显示部25，显示得到的被测天线1的指向性。另外，作为信号发生器21和振幅相位检测器22，能够利用具有这些功能的网络分析仪，作为测量控制部24，能够使用个人电脑。

在此，利用NFM的情况下，探针天线12在从被测天线1远离测量信号的3波长左右的附近的测量平面P内进行扫描，来检测该电场的振幅和相位。

该测量平面P中的振幅与相位的分布呈由被测天线1的指向性和探针天线12的指向性定义的函数的傅立叶变换的形态，在测量控制部24中，通过逆傅立叶变换求出该函数之后，进行去除探针天线的指向性的运算处理(探针校正)，从而能够求出被测天线1的指向性。测量控制部24能够通过高速傅立叶变换(FFT)进行数据处理，因此能够高速地计算被测天线1的远场指向性。

如上述，测量平面P中的振幅与相位的分布呈由被测天线的指向性和探针天线的指向性定义的函数的傅立叶变换的形状，通过逆傅立叶变换求出该函数之后，进行去除探针天线的指向性的运算处理(探针校正)，由此能够求出被测天线的指向性，关于这一点如非专利文献1所公开，通常被公知。

如此求出天线的指向性的NFM相对于远场测量(FFM：Far Field Measurement)，有如下优点。

NFM是近距离测量，因此不使用电波暗室也可以进行测量，不需要大规模的装置。并且，毫米波段中装置会变得比较紧凑，因此能够使用设置在室内的简易的电波暗箱进行测量，能够大幅缩减在电波暗室进行的测量时成为问题的测量系统的构建所需的时间。进一步地，由于在自由空间损失较小的区域进行测量，因此能够得到精度优异的测量结果。

进一步地，通过NFM可以得到天线附近的振幅/相位分布,因此在未得到设计的指向性的情况下，可以诊断其原因。这对于如Massive-MIMO天线等相控阵天线成为较大的优点。

非专利文献1：日本OHMSHA出版社平成20年7月25日发行天线工学手册(第2版)电子信息通信学会著p730～p733

通过上述的平面NFM实际测量Massive-MIMO时，考虑以下的2个应解决的问题。

第1问题为近场扫描范围的增大。NFM的近场扫描范围由被测天线的大小、测量频率等对于被测天线的条件和测量结果所希望的指向性的角度范围决定。

例如，如图10所示，将离测量平面P的距离设为R，将被测天线1的开口设为D，将所希望的指向性的测量范围设为±θc时，扫描电磁场的范围Lx表示为，

Lx＝D+2Rtanθc……(2)。

其中，作为实际的例子，如图11所示，关于24GHz及60GHz的天线AUT1、AUT2，示出所需要的扫描范围。

将各个天线假设为Massive-MIMO天线，并假设为以λ/2间隔纵8列横8列排列天线元件。并且，开口分布设为相同的分布，通过开口尺寸，计算出的理想的增益与波束的电力半峰宽如图11所示。

上述的2个天线ATU1、ATU2的理论指向性为如图12所示，大致一致。测量距离R设为4λ。其中，若设为θc＝60°，则

AUT1：Lx＝57+2×50tan60＝230mm……(3)

AUT2：Lx＝23+2×20tan60＝92mm……(4)。

通过图12可知，关于ATU1、ATU2，能够评价至第3旁瓣。进一步地，为了评价至下一个旁瓣，若设为θc＝80°，则

AUT1：Lx＝57+2×50tan80＝624mm……(3′)

AUT2：Lx＝23+2×20tan80＝250mm……(4′)，

可知会大大增加所需要的扫描范围。缩小扫描范围，只要缩小距离R即可，但根据探针天线的种类，可能在被测天线之间产生多重反射，影响测量结果，根据从经验，优选在3～5λ左右的距离测量。

上述考察中为如图13(a)所示，假设为被测天线1的电磁波辐射面正对测量平面P，波束(主瓣)朝向测量平面P的中央的状态，但如上述，在Massive-MIMO天线假设为，天线的方向固定不动，利用对于多个天线元件的移相供电，将天线整体的波束方向变更为不同的方向来使用。

由此，例如，如图13(b)所示，需要求出波束方向向下方倾斜的状态下的天线的指向性，为此，如图13(b)所示，必需大幅扩大测量平面P的范围。

并且，作为第2问题，存在测量精度的降低。即、如上述，NFM中，由近场电场分布利用FFT来计算指向性，但根据该计算的特性，计算被测天线的指向性的间隔具有如下性质：在中心(E面0°、H面0°)附近最密，随着角度变大，指向性的计算点的间隔变粗。因此，如上所述，在波束相对于辐射面倾斜而不辐射到测量平面的中央部，且波束宽度较窄的状态下测量指向性的情况下，该测量精度有可能劣化。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述课题，提供一种能够将测量范围抑制在最小限度，能够防止测量精度劣化的Massive-MIMO天线测量装置及其指向性测量方法。

为了达到所述目的，本发明的技术方案1的Massive-MIMO天线测量装置，其具备：

被测天线支撑部31，将Massive-MIMO天线作为被测天线，支撑该被测天线；

探针天线12，用于接收由所述被测天线输出的电磁波；

探针扫描机构13，用于使所述探针天线在所述被测天线的近场区域的规定测量平面内移动；

信号发生器21，向所述被测天线供给测量用信号；

振幅相位检测器22，从所述探针天线的接收信号检测振幅和相位；以及

测量控制部32，控制所述探针扫描机构，使所述探针天线的位置在所述测量平面内扫描且接收所述振幅相位检测器的输出，而求出所述被测天线的远场指向性，

所述Massive-MIMO天线测量装置的特征在于，

以将所述被测天线的电磁波辐射面正对所述测量平面的方向设为基准方向，能够从所述基准方向变更所述被测天线的方向的方式构成所述被测天线支撑部，

所述Massive-MIMO天线测量装置具备天线方向变更构件34，所述天线方向变更构件控制所述被测天线支撑部来变更所述被测天线的方向，以使所述被测天线辐射的波束的方向朝向所述测量平面的中央。

并且，根据技术方案1所述的Massive-MIMO天线测量装置中，本发明的技术方案2的Massive-MIMO天线测量装置的特征在于，

所述测量控制部还具备波束方向检测构件33、临时指向性计算构件35以及指向性校正构件36，

所述波束方向检测构件33在所述被测天线朝向所述基准方向的状态下，使所述探针天线以通过所述测量平面局部的方式进行扫描，由通过该扫描得到的振幅、相位的信息求出所述被测天线辐射的波束的方向，

所述天线方向变更构件34控制所述被测天线支撑部来变更所述被测天线的方向，以使通过所述波束方向检测构件检测的波束方向朝向所述测量平面的中央，

所述临时指向性计算构件35在通过所述天线方向变更构件以波束方向朝向所述测量平面的中央的方式变更所述被测天线方向的状态下，使所述探针天线在所述测量平面上进行扫描，求出所述被测天线的临时指向性，

所述指向性校正构件36对通过所述临时指向性计算构件得到的临时指向性进行相当于所述天线方向变更构件变更的角度量的校正，求出所述被测天线朝向所述基准方向时的指向性。

并且，本发明的技术方案的Massive-MIMO天线测量装置的指向性测量方法，其具有：

被测天线支撑部31，将Massive-MIMO天线作为被测天线，支撑该被测天线；

探针天线12，用于接收由所述被测天线输出的电磁波；

探针扫描机构13，用于使所述探针天线在所述被测天线的近场区域的规定测量平面内移动；

信号发生器21，向所述被测天线供给测量用信号；以及

振幅相位检测器22，由所述探针天线的接收信号检测振幅和相位，

且控制所述探针扫描机构，使所述探针天线的位置在所述测量平面内扫描且接收所述振幅相位检测器的输出，而求出所述被测天线的远场指向性，

该方法的特征在于，

以将所述被测天线的电磁波辐射面正对所述测量平面的方向设为基准方向，能够从所述基准方向变更所述被测天线的方向方式构成所述被测天线支撑部，

所述Massive-MIMO天线测量装置的指向性测量方法具备以下步骤：控制所述被测天线支撑部来变更所述被测天线的方向，以使所述被测天线辐射的波束的方向朝向所述测量平面的中央。

发明效果

如此，本发明中，在被测天线朝向基准方向的状态下，使探针天线进行扫描来检测被测天线辐射的波束的方向，变更被测天线的方向，以使该被检测的波束的方向朝向测量平面中央之后，使探针天线在测量平面上扫描，求出被测天线的临时指向性，对该求出的临时指向性进行相当于被测天线的方向的角度量的校正，求出被测天线朝向基准方向时的指向性。

因此，即使朝向基准方向的被测天线的波束方向偏离测量表面中央的情况下，也能够通过最小限度大小的测量平面求出指向性。

并且，变更被测天线的方向，以便被测天线的波束朝向能够高精度地得到指向性计算结果的测量平面，之后求出指向性，进行相当于该天线方向的变更量的校正，由此不管波束方向如何均能求出高精确度的指向性。

附图说明

图1是本发明实施方式的结构图。

图2是表示本发明实施方式的主要部分的处理步骤的流程图。

图3是用于说明本发明实施方式的动作的图。

图4是用于说明本发明实施方式的动作的图。

图5是用于说明本发明实施方式的动作的图。

图6是用于说明本发明实施方式的动作的图。

图7是用于说明本发明实施方式的动作的图。

图8是天线的测量区域的说明图。

图9是以往装置的结构图。

图10是表示天线的指向性与测量范围之间的关系的图。

图11是表示用于求出测量范围的2个天线的参数的图。

图12是表示2个天线的指向性的图。

图13是表示天线的波束方向与测量范围之间的关系的图。

图中：1-被测天线，13-探针扫描机构，21-信号发生器、22-振幅相位检测器，25-显示部，30-测量装置，31-被测天线支撑部，32……测量控制部、33-波束方向检测构件，34-天线方向变更构件，35-临时指向性计算构件，36-指向性校正构件。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图1示出应用本发明的Massive-MIMO天线测量装置(以下，简称为测量装置)30的结构。

该测量装置30除了记载于上述以往装置10的探针天线12、探针扫描机构13、信号发生器21、振幅相位检测器22、显示部25以外，具有被测天线支撑部31、测量控制部32。

该测量装置30是测量用作Massive-MIMO天线的被测天线1的指向性的装置，在此，将被测天线1设为多个天线元件纵横排列的平面形阵列天线，并设为通过从外部输入的波束方向控制信号控制相对于各天线元件的供电相位，变更作为天线整体输出的波束的方向的天线。

被测天线支撑部31将该电磁波辐射面1a(作为天线的开口面)正对测量平面P的方向作为基准方向，以该电磁波辐射面1a从基准方向相对于测量平面P倾斜的状态变更的方式支撑被测天线1。另外，在此，基准方向是指被测天线1的电磁波辐射面1a与测量平面P平行对置，并且在测量平面P的原点位置与X轴及Y轴正交的Z轴通过电磁波辐射面1a的中心位置C的状态。

例如，如图1所示，被测天线支撑部31具有：方位角变更机构部31a，以与测量平面P的Y轴平行且通过被测天线1的电磁波辐射面1a的中心位置C的Y′轴为中心旋转；以及仰角变更机构部31b，固定于方位角变更机构部31a上，在方位角变更机构部31a的旋转轴上支撑被测天线1，并且以与测量平面P的X轴平行且通过被测天线1的电磁波辐射面1a的中心位置C的X′轴为中心使被测天线1旋转。基于方位角变更机构31a的被测天线1的方位角0°(基准角)是与Z轴平行的方向，以该方向为基准，以Y′轴为中心，能够以任意角度α变更方位角。同样地，基于仰角变更机构31b的被测天线1的仰角0°(基准角)也是与Z轴平行的方向，以该方向为基准，以X′轴为中心能够以任意角度β变更仰角。

如上所述，探针天线12用于接收由被测天线1输出的电磁波，在几十GHz频带中使用方形波导管等。

关于进行近场扫描的探针天线12，所要求的主要的特性为以下(a)～(c)这3个。

(a)尽可能具有较宽的波束宽度。等方性天线较理想，但实际存在的天线中存在指向性。因此，由于探针天线的指向性，需要对通过NFM计算的被测天线1的指向性进行校正的探针校正。将波束宽度较窄的天线作为探针天线的情况下，指向性的动态范围变小，存在不能准确地测量低电平旁瓣的可能性。

(b)交差极化小。天线的指向性需要按极化进行评价。线性极化的天线通过垂直/水平极化，圆极化天线通过左旋极化/右旋极化进行评价。NFM中的极化依赖于探针天线的极化，因此为了精度良好的测量，需要尽可能使用交差极化较小的探针天线。

(c)多重反射对于测量结果影响小。这能够通过使天线小型化，以电波吸收体覆盖周围来实现。另外，为了减小反射带来的影响，还可使用利用光电场转换的光探针。

在此，作为在毫米波段满足上述条件的探针天线，使用前端开放的波导管。使用该波导管的探针天线12的天线开口面较小，因此波束较宽，并且能够将交差极化相对于主极化抑制到-20dB左右。进一步地，能够简单地实现通过电波吸收体覆盖周围的结构，容易进行多重反射措施。

另外，虽然图1中未示出，但实施方式的探针天线12上实施有上述多重反射措施，并且，探针天线12以外，在被测天线支撑部31、探针扫描机构13的表面以及从被测天线1到探针天线12之间的空间覆盖有电波吸收体(简易电波暗箱)，通过小规模的环境，防止内部不必要的反射或来自外部的电磁波混入导致的影响。

探针扫描机构13使探针天线12在测量平面P内向X、Y方向以规定间距移动。该探针扫描机构13和被测天线支撑部31由测量控制部32控制。

信号发生器21向被测天线1供给测量用信号，振幅相位检测器22接收探针天线12的接收信号，检测探针天线12每个位置的振幅、相位的信息，将该信息输出至测量控制部32。另外，信号发生器21及振幅相位检测器22有时由具有这些功能的网络分析仪等构成。

测量控制部32与所述的以往的测量装置10相同地，由个人电脑等构成，基本上进行如下处理：控制探针扫描机构13，在测量平面P内以规定间距对探针天线12的位置进行扫描，且接收振幅相位检测器22的输出，由测量平面内的振幅相位的分布求出被测天线1的远场指向性，但在此，具有应对如下构成：通过相对于各天线元件的移相供电控制等，由此用作Massive-MIMO天线的被测天线1的波束方向不仅在电磁波辐射面正交的方向，还能在较广角度范围内变更。

即、测量控制部32除了在功能上控制探针扫描机构13及被测天线支撑部31，用于接收振幅相位检测器22的输出的界面(未图示)以外，具有波束方向检测构件33、天线方向变更构件34、临时指向性计算构件35、指向性校正构件36，并根据图2所述的流程图进行处理。以下，对测量控制部32的功能及处理步骤进行具体说明。

波束方向检测构件33在被测天线1的电磁波辐射面1a朝向基准方向的状态(S1)下使探针天线12以通过测量平面P的局部的方式进行扫描(S2)，由通过该扫描得到的振幅、相位的信息求出被测天线1辐射的波束(主瓣)的方向(S3)。该波束方向检测处理如通常的指向性计算处理一样，通过逆傅立叶变换求出该函数来求出远场指向性，但不需要精确的指向性，因此能够省略探针校正。

该波束方向检测用于对被测天线1实际辐射的波束的方向进行大致的检测，无需对测量平面整体进行扫描，作为最小限度的扫描，在沿X轴的方向上进行1次，在沿Y轴的方向上进行1次即可。

例如，如图3所示，在波束B从正对测量平面P的被测天线1以某一角度辐射的状态下，进行上述运算处理时，水平面(H面)的指向性如图4(a)那样，在方位角θ成为最大强度，垂直面(E面)的指向性如图4(b)那样，在仰角Φ成为最大强度。另外，比起振幅最大的位置，指定该两侧的振幅极小的位置(主瓣与旁瓣的边界)较容易时，也可以将最大的极大值位置两侧的2个极小值位置的中间值作为特定波束方向的角度来求出。

这样，若波束方向通过较偏离测量平面P的中心的位置时，想求出包括3阶左右的旁瓣的该指向性，则测量平面P的大小不足。并且，在该状态下使探针天线12进行精密扫描求出指向性，由于该FFT的指向性计算性质，主瓣附近的测量精度也会降低。因此，通过该测量装置30，控制被测天线支撑部31来变更被测天线1的方向，以使该波束方向从如上述求出的波束方向成为在水平面及垂直面上均在0°附近(通过测量平面P的中央附近的状态)(S4)。另外，在此，还可以判定被检测的波束方向是否在测量平面P的中央附近，在附近时，如以往，遍及测量平面整体使探针天线12进行扫描来计算指向性，不在附近时，进行以下的天线方向变更处理(S4)。

在此，对于被检测的被测天线1的波束B的方位角θ、仰角Φ，如图5，若使被测天线1通过方位角变更机构部31a以Y′轴为中心从α＝0旋转至α＝-θ，通过仰角变更机构部31b以X′轴为中心从β＝0旋转至β＝-Φ，则能够将从被测天线1的电磁波辐射面1a辐射的波束B的远场中的方位角及仰角设为几乎0°(通过测量平面P的中央附近的状态)。

如此，若波束方向以朝向测量平面P的中央的方式变更，则通过临时指向性计算构件35控制探针扫描机构13，探针天线12以规定间距对测量平面整体进行扫描，得到各扫描位置的电场的振幅和相位的信息，由该分布计算出被测天线1的远场的临时指向性(S5、S6)。

该运算记载于所述的非专利文献1，在此不进行详细说明，但如果简单地进行说明，探针天线12的接收输出由成为被测天线1的向量发射函数与探针天线12的向量接收函数的内积的结合积的傅立叶变换表示，因此测量测量平面P上的各扫描位置的探针接收输出来求出振幅与相位的分布，将其进行逆傅立叶变换来求出结合积。而且，对于该结合积，对由探针天线12的指向性(设为已知)得到的向量接收函数进行除法运算，去除探针天线12的指向性影响(探针校正)，求出被测天线1的向量发射函数，根据该向量发射函数通过规定运算(例如非专利文献1的式子11·70、11·71)计算指向性。

另外，已知近场扫描中的采样间隔(探针天线12的移动间隔)对转换为远场时求出的角度范围有影响，若扩大采样间隔，则求出的角度范围变窄，若缩小，则角度范围变宽。然而，由平面NFM进行的指向性原理上只对±90°范围的数据有意义，因此无需设为角度范围成为±90°的采样间隔＝λ/2以下。但是，由于数据处理的问题，通常大多设为0.45λ左右的采样间隔。并且，若只需测量正面方向的特定角度范围为止，还能考虑通过扩大采样间隔(减少测量点数)，实现测量的高速化。

图6(a)、图6(b)示出通过上述运算处理求出的水平面(H面)与垂直面(E面)的指向性的例子。在此，得到的指向性是以被测天线1的波束方向朝向测量平面的中央的方式变更天线的方向来测量的，因此没有正确地表示被测天线1的方向正对测量平面时的指向性。

为了消除该问题，指向性校正构件36以相当于通过天线方向变更构件34变更的角度(-θ、-Φ)的量对通过临时指向性计算构件35得到的临时指向性的数据进行校正，求出被测天线1的方向朝向基准方向时的远场指向性(S7)。

图7(a)、图7(b)示出通过指向性校正构件36校正的水平面(H面)与垂直面(E面)的指向性的例子，相对于图6所示的指向性，水平面(H面)的指向性仅位移θ，垂直面(E面)的指向性仅位移Φ。

通过显示部25显示这样得到的指向性，从而即使利用有限大小的测量平面，也能够掌握波束方向多样变更的被测天线1的指向性(S8)。

并且，如上述，通过FFT计算近场指向性时，计算被测天线1的指向性的间隔在测量平面的中央(E面0°、H面0°)附近最密，随着角度变大，指向性的计算点的间隔变粗的特性，但在该测量装置30中，将天线方向其自身以预计切换各种方向的被测天线1的波束方向朝向测量平面的中央的方式进行变更之后，进行上述指向性的计算，因此与以波速方向不朝向测量平面中央的状态求出指向性时相比，能够非常高精确度地求出主瓣周边的指向性。

上述说明假设在测量装置30侧朝向基准方向的被测天线1的波束方向为未知的情况，并在波束方向检测构件33中，使探针天线12在测量平面的X轴(Y＝0的直线)上进行1次扫描，在Y轴(X＝0的直线)上进行1次扫面，从而对远场中的波束方向进行特定。这作为用于特定波束方向的最小限度的扫描能使测量效率化，但以通过X、Y各自1次扫描得到的信息为基础计算的远场波束的方位角及仰角较大偏离以0°为中心的规定角度范围时，通过以通过该波束方向与测量平面交叉的坐标附近的方式再次进行X方向、Y方向中至少一个方向的扫描，能够更准确地求出远场中的波束方向。

该情况下，通过第1次扫描得到的远场波束方向(θ、Φ)的至少一个的大小(绝对值)超过规定阈值γ时，以通过超过该阈值γ的波束方向与测量平面交叉的坐标方式追加至少1次扫描即可。

并且，朝向基准方向的被测天线1的远场中的波束方向能够通过测量装置30侧预测时，在波束方向检测构件33中，求出其被预测的波束方向与测量平面交叉的大概的坐标(X，Y)＝(A，B)，使探针天线12在与X轴平行的Y＝B的直线上对测量平面进行1次扫描，使探针天线12与Y轴平行的X＝A的直线上对测量平面进行1次扫描。这样，通过使探针天线12以远场中的波束方向通过预计与测量平面交叉的坐标的方式进行扫描，振幅及相位的检测精度变高，能够更准确地求出实际远场中的波束方向。

并且，若求出在波束方向检测构件33中求出的远场中的波束方向与预先预测的远场波束方向(例如由波束方向控制信号预测的波束方向)的差并进行存储，则能够用于利用被测天线1的基站装置等的移相控制用数据校正。

Claims (10)

1.一种Massive-MIMO天线测量装置，其具备：

被测天线支撑部(31)，将Massive-MIMO天线作为被测天线，支撑该被测天线；

探针天线(12)，用于接收由所述被测天线输出的电磁波；

探针扫描机构(13)，用于使所述探针天线在所述被测天线的近场区域的规定测量平面内移动；

信号发生器(21)，向所述被测天线供给测量用信号；

振幅相位检测器(22)，从所述探针天线的接收信号检测振幅和相位；以及

测量控制部(32)，控制所述探针扫描机构，使所述探针天线的位置在所述测量平面内进行扫描且接收所述振幅相位检测器的输出，而求出所述被测天线的远场指向性，

所述Massive-MIMO天线测量装置的特征在于，

以将所述被测天线的电磁波辐射面正对所述测量平面的方向设为基准方向，能够从所述基准方向变更所述被测天线的方向的方式构成所述被测天线支撑部，

所述Massive-MIMO天线测量装置具备天线方向变更构件(34)，所述天线方向变更构件控制所述被测天线支撑部来变更所述被测天线的方向，以使所述被测天线辐射的波束的方向朝向所述测量平面的中央。

2.根据权利要求1所述的Massive-MIMO天线测量装置，其特征在于，

所述测量控制部还具备波束方向检测构件(33)、临时指向性计算构件(35)以及指向性校正构件(36)，

所述波束方向检测构件(33)在所述被测天线朝向所述基准方向的状态下，使所述探针天线以通过所述测量平面局部的方式进行扫描，由通过该扫描得到的振幅、相位的信息求出所述被测天线辐射的波束的方向，

所述天线方向变更构件(34)控制所述被测天线支撑部来变更所述被测天线的方向，以使通过所述波束方向检测构件检测的波束的方向朝向所述测量平面的中央，

所述临时指向性计算构件(35)在通过所述天线方向变更构件以波束方向朝向所述测量平面中央的方式变更所述被测天线方向的状态下，使所述探针天线在所述测量平面上进行扫描，求出所述被测天线的临时指向性，

所述指向性校正构件(36)对通过所述临时指向性计算构件得到的临时指向性进行相当于所述天线方向变更构件变更的角度量的校正，求出所述被测天线朝向所述基准方向时的指向性。

3.根据权利要求2所述的Massive-MIMO天线测量装置，其特征在于，

所述波束方向检测构件通过所述探针天线进行沿着所述测量平面内的正交轴的其中一个通过所述测量平面内的扫描以及沿所述正交轴的另一个通过所述平面内的扫描，求出所述被测天线辐射的波束的方向。

4.根据权利要求2或3所述的Massive-MIMO天线测量装置，其特征在于，

通过所述波束方向检测构件求出的波束方向的角度为指向性最大的极大值位置两侧的2个极小值位置的中间值。

5.根据权利要求2～4所述的Massive-MIMO天线测量装置，其特征在于，

判定通过所述天线方向变更构件(34)变更的所述被测天线辐射的波束方向是否在所述测量平面的中央附近，在中央附近的情况下，转入所述临时指向性计算构件，不在中央附近的情况下，再次转入所述天线方向变更构件。

6.根据权利要求2～5所述的Massive-MIMO天线测量装置，其特征在于，

通过所述波束方向检测构件求出的波束方向(θ、Φ)超出规定阈值的情况下，追加至少1次以通过超出其阈值的波束方向与所述测量平面交叉的坐标的方式进行的扫描。

7.根据权利要求2～6所述的Massive-MIMO天线测量装置，其特征在于，

所述波束方向检测构件能够预测通过从外部输入的波束方向控制信号朝向基准方向的被测天线(1)的波束方向的情况下，预先求出其预测的波束方向与测量平面交叉的坐标(X，Y)＝(A，B)，使所述探针天线在与X轴平行的Y＝B的直线上对测量平面进行1次扫描，使所述探针天线Y轴平行的X＝A的直线上对测量平面进行1次扫描，更准确地求出远场的波束方向。

8.根据权利要求1～7所述的Massive-MIMO天线测量装置，其特征在于，

所述探针天线为前端开放的波导管，且为周围被电波吸收体覆盖的结构。

9.根据权利要求1～8所述的Massive-MIMO天线测量装置，其特征在于，

所述被测天线支撑部固定于方位角变更机构部上，在所述方位角变更机构部旋转轴上支撑被测天线(1)，并且具有仰角变更机构部，所述仰角变更机构部使所述被测天线(1)以与所述测量平面的轴平行向通过所述被测天线的电磁波辐射面的中心位置的轴为中心旋转。

10.一种Massive-MIMO天线测量装置的指向性测量方法，其具有：

被测天线支撑部(31)，将Massive-MIMO天线作为被测天线，支撑该被测天线；

探针天线(12)，用于接收由所述被测天线输出的电磁波；

探针扫描机构(13)，用于使所述探针天线在所述被测天线的近场区域的规定测量平面内移动；

信号发生器(21)，向所述被测天线供给测量用信号；以及

振幅相位检测器(22)，由所述探针天线的接收信号检测振幅和相位，

且控制所述探针扫描机构，使所述探针天线的位置在所述测量平面内扫描且接收所述振幅相位检测器的输出，而求出所述被测天线的远场指向性，

该方法的特征在于，

以将所述被测天线的电磁波辐射面正对所述测量平面的方向设为基准方向，能够从所述基准方向变更所述被测天线的方向方式构成所述被测天线支撑部，

所述Massive-MIMO天线测量装置的指向性测量方法具备以下步骤：控制所述被测天线支撑部来变更所述被测天线的方向，以使所述被测天线辐射的波束的方向朝向所述测量平面的中央。