CN108872723A - 无线终端的天线指向特性测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

指向特性获取单元(51)通过终端保持旋转机构(30)使测量对象的无线终端(1)以基准点(O)为中心旋转，并通过电波强度测量单元(40)按该每一旋转角测量测量用天线(21)所接收的电波的电场强度，以求出无线终端(1)内的终端天线(1a)的临时指向特性。误差信息输出单元(60)由通过天线位置输入单元(52)输入的天线的位置(A0)计算出伴随无线终端(1)的旋转而产生的接收角度误差传播损失误差(E1)及增益误差(E2)，通过校正单元(70)利用这些误差对临时指向特性进行校正，由此求出假定成在基准点(O)的位置上旋转了无线终端(1)的终端天线(1a)时的指向特性(Hc)。

Description

无线终端的天线指向特性测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于准确地测量手机、智能手机、平板电脑及无线路由器等无线终端的天线的远场指向特性的技术。

背景技术

对于被称为第3代、第4代的无线终端中所使用的频率(例如800MHz/2000MHz等)，下一代(第5代)无线终端中所使用的频率已被确定分配例如24.25GHz/28GHz/39GHz等的毫米波带，从而要求用于测量使用该毫米波带的无线终端的天线指向特性的技术。

通常，天线指向特性的测量为远场中的电场强度或辐射功率的大小(以下，称为电波强度)的测量，远场的距离条件在收发天线之间的距离R满足以下条件的状态下进行测量。

R≥2D²/λ

其中，λ为使用电波的自由空间波长(m)，D为收发天线的开口的最大直径中直径更大一方的直径(m)。

若将D设为波长λ的4倍，则成为

R≥2D²/λ＝2(16λ²)/λ＝32λ，

若将电波的频率设为30GHz，则成为λ＝10mm，远场测量中所需的距离R成为32cm以上。

当实际测量远场时，在电波暗室等的环境下，将收发天线仅分开距离R，且设为使其收发电波并能够测量该电波强度的状态，使固定于旋转自如的天线设置部的一侧的测量对象的天线以其相位中心为中心例如以规定角度步距沿水平方向及垂直方向旋转，测量该每一旋转角的电波强度，由此全方位求出一侧天线的指向特性。

另外，天线的相位中心是指电波的发射及入射中虚拟地视为电波集中点的点，该位置取决于天线的形式。例如，只要是偶极类天线，则供电点附近成为相位中心，喇叭类天线中在喇叭开口部的中心线上喇叭的稍微内侧存在相位中心。理想的天线中该相位中心定为一点，但实际天线中因各种原因而散乱。在此，将其平均位置定义为天线的相位中心，关于天线自身的相位中心的位置散乱，视为足够小到与测量系统的其他误差相比能够忽视的程度。并且，以下说明中，关于“天线的位置”，若无特别说明，不是指具有立体或平面宽度的天线的物理位置，而是指发挥天线的电气功能的相位中心。

另外，关于上述远场测量的距离条件，以下非专利文献1、2等中有记载。

非专利文献1：1989年12月30日第1版第5次印刷发行Ohmsha、Ltd.天线工学手册电子信息通信学会著pp.439-446

非专利文献2：昭和54年3月30日第1版第1次印刷发行Ohmsha、Ltd.电子通信手册电子信息通信学会著pp.1534

然而，最近的手机及智能手机等无线终端的终端天线设置于终端壳体内，若能够以使该终端天线的位置(严格来说所述的相位中心；下同)与保持并旋转无线终端的终端保持旋转机构的旋转中心一致的方式设置无线终端则没有问题，但成为试验对象的无线终端根据机种而外形及大小有所不同，而且设置于内部的终端天线的位置也没有统一性。

因此，为了进行这些各种无线终端的测量，须以使该终端天线的位置成为终端保持旋转机构的旋转中心的方式设置无线终端，例如需要如XYZ工作台那样的极为复杂且大型的位置对准机构，而且无法避免因将该位置对准机构设置于无线终端附近而引起的对电波的影响。

作为应对这些的方法，也可以考虑相对于从终端保持旋转机构的旋转中心至终端天线的距离，从旋转中心取足够长的与指向特性测量用天线的距离R，以减少由终端天线的位置偏离旋转中心而引起的对测量的影响。例如，只要将距离R设定为相对于从旋转中心至终端天线的距离(普通的智能手机等的无线终端中最大为数十毫米左右)足够长的数米，则颇能减少由终端天线的位置偏离旋转中心而引起的对测量的影响。

但是，如图8所示，与800MHz带及2GHz带相比，毫米波带(28GHz)的自由空间的传播损失特别大，如上所述，若将距离R设为数米以上，则传播损失成为70dB以上，从而难以以高精度地进行指向特性的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决该问题，即便试验对象的无线终端与测量用天线之间的距离满足远场的测量条件且为其之间的传播损失不会变大的较近的距离，也不会产生由终端天线的位置偏离终端保持旋转机构的旋转中心而引起的对测量的影响，而能够进行准确的指向特性测量的无线终端的天线指向特性测量系统及测量方法。

为了实现所述目的，本发明的技术方案1无线终端的天线指向特性测量系统，具备：

已知指向特性的测量用天线21，固定于来自外部的电波的进入及内部的电波的反射得到抑制的测量空间内的规定位置；

终端保持旋转机构30，在所述测量空间内保持测量对象的无线终端1，且使该保持的所述无线终端旋转；及

电波强度测量单元40，测量对保持于所述终端保持旋转机构的所述无线终端内的终端天线输出的电波的所述测量用天线所接收的电波的电场强度或功率，无线终端的天线指向特性测量系统的特征在于，

所述终端保持旋转机构(30)将自所述测量用天线的相位中心仅分离规定距离的点设为基准点，在该基准点的附近保持测量对象的无线终端(1)，并在从所述测量用天线满足远场测量的距离条件的区域内使该保持的所述无线终端以所述基准点为中心旋转，

所述无线终端的天线指向特性测量系统还具备：

指向特性获取单元51，控制所述终端保持旋转机构而使所述无线终端从基准位置旋转，并按该每一旋转角从由所述电波强度测量单元获得的测量值获取所述终端天线的临时指向特性；

天线位置输入单元52，用于输入在所述测量空间内所述无线终端位于所述基准位置时的所述终端天线的位置；

误差信息输出单元60、60’，根据所述输入的所述终端天线的位置，输出表示从所述测量用天线的相位中心的所述终端天线的方向相对于所述基准点的方向的偏离的所述无线终端的每一旋转角的接收角度误差、因从所述测量用天线的相位中心至所述基准点的距离与至所述终端天线的距离之差而产生的所述无线终端的每一旋转角的自由空间的传播损失误差、及由所述接收角度误差及所述测量用天线的指向特性决定的所述无线终端的每一旋转角的所述测量用天线的增益误差；及

校正单元70，根据从所述误差信息输出单元输出的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差对所述终端天线的临时指向特性进行校正，并求出假定成在所述基准点的位置上旋转了所述终端天线时的指向特性。

并且，本发明的技术方案2的无线终端的天线指向特性测量系统的特征在于，在技术方案1所述的无线终端的天线指向特性测量系统中，

所述误差信息输出单元包含：

接收角度误差计算单元61，根据所述输入的所述终端天线的位置，计算出所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差；

传播损失误差计算单元62，根据所述输入的所述终端天线的位置，计算出所述无线终端的每一旋转角的所述自由空间的传播损失误差；及

增益误差计算单元63，由通过所述接收角度误差计算单元计算出的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差及所述测量用天线的指向特性，计算出所述无线终端的每一旋转角的所述测量用天线的增益误差。

并且，本发明的技术方案3的无线终端的天线指向特性测量系统的特征在于，在技术方案1所述的无线终端的天线指向特性测量系统中，

所述误差信息输出单元包含：

接收角度误差存储单元65，在所述测量空间内设定测量对象候选的无线终端位于所述基准位置时能够成为终端天线的位置的多个候选位置，且分别对该多个候选位置存储有预先求出的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差；

传播损失误差存储单元66，分别对所述多个候选位置存储有预先求出的所述无线终端的每一旋转角的所述自由空间的传播损失误差；

增益误差存储单元67，分别对所述多个候选位置存储有根据所述接收角度误差存储单元中所存储的所述接收角度误差及所述测量用天线的指向特性而预先求出的所述无线终端的每一旋转角的所述测量用天线的增益误差；及

误差信息读出单元68，读出在所述多个候选位置中对与通过所述天线位置输入单元输入的位置对应的候选位置预先存储于所述接收角度误差存储单元、所述传播损失误差存储单元及所述增益误差存储单元中的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差并提供至所述校正单元。

并且，本发明的技术方案4的无线终端的天线指向特性测量系统的特征在于，

所述相位中心为电波的发射及入射中虚拟地视为电波集中点的点。

并且，本发明的技术方案5的无线终端的天线指向特性测量系统的特征在于，

所述无线终端中所使用的频率为毫米波带。

并且，本发明的技术方案6的无线终端的天线指向特性测量方法，在来自外部的电波的进入及内部的电波的反射得到抑制的测量空间内，使测量对象的无线终端1旋转，并按该每一旋转角测量对从所述无线终端内的终端天线输出的电波的所述测量用天线所接收的电波的电场强度或功率，所述无线终端的天线指向特性测量方法的特征在于，包含：

将自固定于规定位置的已知指向特性的测量用天线21的相位中心分离规定距离的点设为基准点，在从所述测量用天线满足远场测量的距离条件的区域内使该基准点的附近所保持的所述测量对象的无线终端1从基准位置以所述基准点为中心旋转，并按该每一旋转角测量对从所述无线终端内的终端天线输出的电波的所述测量用天线所接收的电波的电场强度或功率，以求出所述终端天线的临时指向特性的阶段；

输入在所述测量空间内所述无线终端位于所述基准位置时的所述终端天线的位置的阶段；

根据所述输入的所述终端天线的位置，输出表示从所述测量用天线的相位中心观察的所述终端天线的方向相对于从所述测量用天线的相位中心观察的所述基准点的方向的偏离的所述无线终端的每一旋转角的接收角度误差、因从所述测量用天线的相位中心至所述基准点的距离与从所述测量用天线的相位中心至所述终端天线的距离之差而产生的所述无线终端的每一旋转角的自由空间的传播损失误差、及由所述接收角度误差及所述测量用天线的指向特性决定的所述无线终端的每一旋转角的所述测量用天线的增益误差的各误差的阶段；及

根据所述输出的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差而对所述终端天线的临时指向特性进行校正，并求出假定成在所述基准点的位置上旋转了所述终端天线时的指向特性的阶段。

并且，本发明的技术方案7的无线终端的天线指向特性测量方法的特征在于，在技术方案6所述的无线终端的天线指向特性测量方法中，

所述输出各误差的阶段，

通过使用了所述输入的所述终端天线的位置的运算，计算出所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差。

并且，本发明的技术方案8的无线终端的天线指向特性测量方法的特征在于，在技术方案6所述的无线终端的天线指向特性测量方法中，

包含在所述测量空间内设定测量对象候选的无线终端位于所述基准位置时能够成为终端天线的位置的多个候选位置，且分别对该多个候选位置求出所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述自由空间的传播损失误差及所述测量用天线的增益误差而预先存储的阶段，

所述输出各误差的阶段，

读出在所述多个候选位置中对与所述输入的终端天线的位置对应的候选位置预先存储的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差。

发明效果

如此，在本发明中，使测量对象的无线终端以基准点为中心旋转，按该每一旋转角测量测量用天线所接收的电波的电场强度或功率而求出无线终端内的终端天线的临时指向特性，并通过根据伴随无线终端的旋转而产生的接收角度误差、传播损失误差及增益误差对该临时指向特性进行校正，求出假定成在基准点的位置上旋转了无线终端的终端天线时的指向特性。

因此，即便试验对象的无线终端与测量用天线之间的距离满足远场的测量条件且为其之间的传播损失不会变大的较近的距离，也不会产生由终端天线的位置偏离旋转中心而引起的对测量的影响，从而能够进行准确的指向特性的测量。

附图说明

图1是本发明的实施方式的整体结构图。

图2是用于说明接收角度误差的图。

图3是用于说明传播损失误差及接收角度误差的图。

图4是用于说明伴随接收角度误差的测量天线的增益误差的图。

图5是表示实施方式的主要部分的处理的图。

图6是本发明的另一实施方式的整体结构图。

图7是表示本发明的另一实施方式的主要部分的数据存储例的图。

图8是表示相对于频率的自由空间传播损失的一例的图。

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中示出了本发明的实施方式的天线指向特性测量系统(以下，简记为测量系统)20的结构。

该测量系统20由测量用天线21、终端保持旋转机构30、电波强度测量单元40及计算机结构的运算处理部50构成。

测量用天线21为固定于来自外部的电波的进入及内部的电波的反射得到抑制的测量空间(未图示)内的规定位置上的已知指向特性的天线，且接收从同样配置于测量空间内的测量对象的无线终端1输出的电波。在毫米波带中，能够使用如图1所示那样的喇叭天线及包含在印制电路板上图案形成有天线元件的天线(例如锥形槽天线)等的各种天线。

关于终端保持旋转机构30，在测量空间内，将从测量用天线21的相位中心Q沿其指向特性的基准方向(通常为与开口正交的最大增益方向)仅分离规定距离R的位置设为基准点O，并在该基准点O的附近保持测量对象的无线终端1，在从测量用天线21满足远场测量的距离条件的区域内使所保持的无线终端1以基准点O为中心旋转。

在该实施方式中，将测量空间设为由以基准点O为原点的XYZ直角坐标系来表示的空间，测量用天线21的相位中心Q位于X轴上，在图1中，将Z轴设为铅垂方向，将Y轴设为与X轴、Z轴正交的方向。终端保持旋转机构30设为如下结构，即，使所保持的无线终端以基准点O为中心在3个正交轴XYZ中至少绕Z轴及Y轴旋转。另外，也能够设为包含绕X轴旋转在内的3轴结构。

如上所述，在此，将测量空间由以基准点O为原点的XYZ直角坐标系来表示，但定义测量空间的坐标系的原点位置可以是任意，除了基准点O以外，例如也可以将测量用天线21的相位中心Q等设为原点，并且不仅直角坐标系，还能够使用将基准点O或测量用天线21的相位中心Q等设为原点的极坐标系。

对终端保持旋转机构30的具体机构不进行详述，但例如，如图1所示，只要是通过步进马达及伺服马达等旋转装置32、33使保持无线终端1的保持台31以基准点O为中心以规定角度步距绕Z轴及Y轴旋转的机构，则能够采用任何结构。这些旋转角的控制由运算处理部50进行。保持台31的材质、形状包含该保持机构在内采用不易对无线终端1的天线的辐射特性造成影响的材料及形状。

电波强度测量单元40测量对保持于终端保持旋转机构30的无线终端1的终端天线1a输出的电波表示测量用天线21所接收的电波强度的电场强度Pr并输出至运算处理部50。另外，在以下说明中，作为表示电波强度的测量值使用电场强度，也可以代替电场强度而测量接收波的功率。具体而言，由功率计或电流表等构成。

运算处理部50执行该测量系统20中所需的各种控制及运算处理，但在此，通过对所述的终端保持旋转机构30的控制，进行按无线终端1的每一旋转角获取由电波强度测量单元40获得的电场强度Pr而求出临时指向特性的处理、由伴随无线终端1的旋转的终端天线的位置变化而引起的测量系统的各种误差的计算及校正这些误差量而计算出终端天线1a的标准指向特性的处理。运算处理部50通过对各处理执行规定程序而构成为软件架构。

运算处理部50的指向特性获取单元51控制终端保持旋转机构30而使无线终端1从基准位置旋转，并按该每一旋转角获取由电波强度测量单元40测量的电场强度而求出无线终端1的终端天线1a的临时指向特性在此，关于对终端保持旋转机构30的具体的旋转控制，基于未图示的操作部等的测量开始命令而使保持于终端保持旋转机构30的保持台31上的无线终端1从基准位置(基准姿势)以基准点O为中心绕Z轴及Y轴分别以规定步距Δθ来旋转。并且，在此，关于围绕Z轴的旋转角在0°～360°(0°±180°)范围内以步距来旋转，关于围绕Y轴的旋转角θ，在0°～180°(0°±90°)范围内以Δθ步距来旋转，由此设为以基准点O为中心覆盖全方位。指向特性获取单元51通过执行规定程序而构成为软件架构。操作部为用于进行基于用户的操作输入的部分，包含键盘、触控面板或如鼠标那样的输入设备而构成。

该旋转控制的顺序可以是任意，例如重复将其中一个改变1个步距之后使另一个以规定步距例如360°(或±180°)旋转这一动作。若设为则终端天线1a的位置成为围绕Z轴的360/5＝72点与在围绕Y轴除θ＝±90°(上下2个极点)以外的180/5-1＝35点的乘积加以上下2个极点的2522处。

并且，在此，如图1所示，以能够适用后述的坐标变换式的方式，将保持台31的终端保持面与XY平面平行且在其上无线终端1的显示操作面保持为大致成为水平状态(倒伏状态)，并且该无线终端1内的终端天线1a位于X轴上且位于与测量用天线21最近的位置的状态设为基准位置。在该情况下，基准点O位于通过比保持台31的终端保持面更高的位置的线上且位于无线终端内部的情况较多。另外，当将终端天线1a的位置位于比X轴更高的位置(或更低的位置)的状态设为基准位置时，只要以与该高度方向的偏离相应的角度来对围绕Y轴的旋转角θ进行偏移校正，则能够适用后述的坐标变换式。并且，无线终端1的基准位置为确定测量开始时的无线终端1的姿势的位置，并不限定于上述位置，如上所述，不仅无线终端1的显示操作面与XY平面平行的状态(倒伏状态)，还可以将与YZ平面平行的状态(竖起状态)及与XZ平面平行的状态设为基准位置(基准姿势)。

由指向特性获取单元51获得的临时指向特性只要是终端天线1a的位置位于基准点O的理想状态，则准确地表示该终端天线1a的指向特性，但实际上因终端天线1a的位置不在基准点O上而出现误差，因此作为用于防止这些的单元，在运算处理部50中设置有天线位置输入单元52、误差信息输出单元60及校正单元70。

天线位置输入单元52输入在以基准点O为原点的XYZ直角坐标系来表示的测量空间内无线终端1位于基准位置时确定终端天线1a的位置的坐标。例如，通过未图示的操作部等，向测试者输入无线终端1保持于基准位置时的终端天线1a的坐标(以下，记述为初始坐标)A0＝(X、Y、Z)，如前述，若将保持台31的终端保持面成为与XY平面平行，在其上保持为大致水平状态的无线终端1内的终端天线1a位于X轴上且位于与测量用天线21最近的位置的状态设为基准位置，则终端天线1a的初始坐标A0成为(L,0,0)。在此，L为从基准点O至终端天线1a的距离(与旋转半径相等)。天线位置输入单元52为用于进行基于用户的操作输入的部分，包含键盘、触控面板或如鼠标那样的输入设备而构成。

误差信息输出单元60为输出根据由天线位置输入单元52输入的终端天线1a的位置，因终端天线1a的位置不在基准点O上而导致的无线终端1的每一旋转角的各误差的信息的部分，在该实施方式中，由通过使用了所输入的终端天线1a的位置的运算而计算出误差的3个误差计算单元构成，即，由接收角度误差计算单元61、传播损失误差计算单元62及增益误差计算单元63构成。接收角度误差计算单元61、传播损失误差计算单元62及增益误差计算单元63通过对各处理执行规定程序而构成为软件架构。

接收角度误差计算单元61根据所输入的终端天线1a的初始坐标A0，按围绕Z轴及围绕Y轴的每一旋转角求出表示从测量用天线21的相位中心Q观察的终端天线1a的方向相对于从测量用天线21的相位中心Q观察的基准点O方向的偏离的接收角度误差

例如，如图2中示出的简单的例子，当终端天线1a从自基准点O分离距离L的X轴上的初始坐标A0绕Z轴旋转时，从旋转后的终端天线1a的坐标Ax朝向测量用天线21的相位中心的角度成为旋转角加以

的角度成为相对于从测量用天线21观察的基准点O方向仅偏离的角度。

相同地，只要终端天线1a绕Y轴旋转了θ，则向测量用天线21的实际方向成为对旋转角θ加以误差角θ'的角度θ+θ'。

只要决定所输入的终端天线1a的初始坐标A0＝(X、Y、Z)，则通过使用以下坐标变换处理，按同一道理可求出相对于该旋转角θ、的误差角θ'、

[数式1]

上述坐标变换式为还包含围绕X轴的旋转角ψ的坐标变换式，但如实施方式，在只围绕Z轴及围绕Y轴旋转的情况下，设为ψ＝0，使用以下坐标变换处理即可。

[数式2]

例如，如图3所示，终端天线1a的位置从基准位置绕Z轴旋转了绕Y轴旋转了θ时由所述接收角度误差计算单元61求出的接收角度误差θ'、为

其中，

上述处理为求出伴随以终端天线1a的基准点O为中心的半径L的环绕移动的测量用天线21方向的角度偏离的处理，伴随该终端天线1a的环绕移动而至测量用天线21的距离也当然发生变化，相对于终端天线1a在基准点O的位置上进行旋转的理想状态，由该距离变化而引起的自由空间传播损失中出现误差。

传播损失误差计算单元62求出从无线终端1的每一旋转角的终端天线1a至测量用天线21的相位中心Q的距离Rx，并求出由该距离Rx与从测量用天线21的相位中心Q至基准点O的距离R之差而产生的自由空间的传播损失误差。

例如，如图3所示，若使用前述的坐标变换的结果，则终端天线1a的位置从初始坐标绕Z轴旋转了绕Y轴旋转了θ时的天线之间距离Rx由

来表示。

因此，自由空间的传播损失误差能够通过

来计算。

并且，增益误差计算单元63求出来自由伴随终端天线1a的环绕移动的测量用天线21方向的偏离角决定的最大增益的增益误差

关于该增益误差例如，当测量用天线21的XY平面上的θ＝0的指向特性为如图4的Hr(XY)那样时，若为理想状态，则能够根据对沿X轴传播的电波的增益(一般为最大增益)G(0,0)与对实际上相对于X轴具有偏离角而传播的电波的增益之差来求出。当将旋转角扩展到2个轴时，围绕Z轴的偏离角为围绕Y轴的偏离角为θ'时的增益误差 能够使用入射角为θ'时的测量用天线的增益并通过

的运算来求出。

校正单元70根据从误差信息输出单元60输出的每一旋转角的接收角度误差传播损失误差及增益误差对由指向特性获取单元51获得的临时指向特性进行校正，并求出假定成在基准点O的位置上以该基准点O为中心旋转了终端天线1a时的指向特性(原本求出的标准指向特性)校正单元70通过执行规定程序而构成为软件架构。

即，关于按每一旋转角获得的指向特性实际角度为而且因天线之间距离变化而包含的自由空间传播损失误差，进而因旋转角的偏离而包含的增益误差。因此，对通过测量获得的临时指向特性沿电场强度的方向进行的误差校正，而且通过增加沿角度方向对接收角度误差的校正来获得标准指向特性

通过对所有的每一旋转角的测量值进行该校正，能够求出关于假定成在基准点O的位置上旋转了终端天线1a时的全方位的标准指向特性。

例如，设为旋转了θ＝0且的范围时已得到图5的(a)所示的临时指向特性如图5的(b)所示，相对于该旋转角的变化，传播损失误差在时成为正的最大值，在时成为负的最小值，增益误差在时为0、且在0～±90°的范围内分别成为负的最小值，合并它们的电场强度方向的误差特性成为如E3那样。如图5的(c)所示，若利用该误差特性E3对由点线表示的临时指向特性 进行校正，则获得由实线表示的指向特性

并且，如图5的(d)所示，接收角度误差在时为0、且在0～±90°的范围内分别成为正的最大值，因此根据该接收角度误差进行指向特性的角度的校正，即，如图5的(e)所示，若利用角度进行使所测量的电场强度偏离至角度的位置的校正，则各角度的电场强度分别成为偏离至的角度位置的由实线表示的指向特性该指向特性成为假定成在基准点O的位置上以±180°的范围绕Z轴旋转了终端天线1a时的原本要求出的标准指向特性。

如此，在本实施方式的测量系统20中，使测量对象的无线终端1以基准点O为中心旋转，按该每一旋转角由测量用天线21的接收信号测量电场强度(电波强度)而求出无线终端内的终端天线1a的临时指向特性，并通过根据伴随无线终端1的旋转而产生的接收角度误差、传播损失误差及增益误差对该临时指向特性进行校正，求出假定成在基准点O的位置上旋转了无线终端1的终端天线1a时的指向特性。

因此，即便试验对象的无线终端1与测量用天线21之间的距离满足远场的测量条件且为其之间的传播损失不会变大的较近的距离，也不会产生由终端天线1a的位置偏离旋转中心而引起的对测量的影响，而能够进行准确的指向特性的测量。另外，当无线终端1位于基准位置时的终端天线1a的位置与基准点O的距离为0，或与从测量用天线21至基准点O的距离R相比足够短时，能够不校正临时指向特性而直接设为标准指向特性。

在上述实施方式中，通过使用了在测量空间内确定终端天线1a的位置的坐标的输入值的运算处理，计算出每一旋转角的接收角度误差、传播损失误差及增益误差，并根据这些误差对临时指向特性进行了校正，但也可以是如下方式，即，在测量空间内预先设定成为测量对象的候选的无线终端位于基准位置时能够成为终端天线的位置的多个候选位置，分别对该多个候选位置按无线终端的每一旋转角求出所述的接收角度误差、传播损失误差及增益误差并预先存储，当对成为实际测量对象的无线终端输入了该终端天线的位置时，读出对与该所输入的位置对应的候选位置预先存储的接收角度误差、传播损失误差及增益误差，并使用它们对临时指向特性进行校正。

图6是表示其他实施方式的测量系统20’的结构的图，运算处理部50’的结构与所述实施方式的测量系统20不同。

即，与前述相同地，该运算处理部50’具有指向特性获取单元51、天线位置输入单元52、误差信息输出单元60’及校正单元70，但误差信息输出单元60’由接收角度误差存储单元65、传播损失误差存储单元66、增益误差存储单元67及误差信息读出单元68构成。运算处理部50’、误差信息输出单元60’及误差信息读出单元68通过对各处理执行规定程序而构成为软件架构。接收角度误差存储单元65、传播损失误差存储单元66及增益误差存储单元67可以是内置于天线指向特性测量系统20’的存储器，也可以是能够从天线指向特性测量系统20’取出的记录介质。

接收角度误差存储单元65，例如如上所述，在由基准点O为原点的直角坐标系表示的测量空间内，设定成为测量对象的候选的无线终端位于基准位置时能够成为终端天线的位置的多个候选位置的坐标A1、A2、……，分别对该多个候选位置的坐标A1、A2、……，按无线终端1的每一旋转角预先存储有当将从测量用天线21的相位中心Q观察的基准点O的方向设为基准方向时表示从测量用天线21的相位中心Q观察的终端天线1a的方向相对于该基准方向的偏离的接收角度误差

在此，候选位置的坐标A1、A2、……可以是设定于以基准点O为中心的规定半径Lmax的球内部的任意坐标，半径Lmax只要是在成为测量候选的无线终端放置于基准位置上时从基准点至最远的终端天线的距离以下即可。但是，实际上，关于无线终端1被保持的基准位置，无线终端1的显示操作面与XY平面或YZ平面或XZ平面中的任一个平行的情况较多，由此，无线终端1的终端天线位于X、Y、Z的各轴上或其附近的区域的概率高，因此可以只将这些区域中所包含的坐标位置设为候选。

相同地，在传播损失误差存储单元66中，分别对多个候选位置的坐标A1、A2、……，按每一旋转角预先存储有因从测量用天线21的相位中心Q至基准点O的距离R与从测量用天线21的相位中心Q至终端天线1a的距离Rx之差而产生的自由空间的传播损失误差在增益误差存储单元67中，分别对多个候选位置的坐标A1、A2、……，按每一旋转角预先存储有由接收角度误差及测量用天线21的指向特性Hr求出的测量用天线21的增益误差

在图7中示出对多个候选位置的坐标A1、A2、……按每一旋转角求出的各误差的例子。在该图中，误差E0(i,j,k)设为关于第k个候选位置的坐标Ak表示旋转角为时的接收角度误差θ'组。并且，误差E1(I,j,k)、E2(i,j,k)为候选位置的每个坐标的传播损失误差、增益误差。

误差信息读出单元68读出在上述多个候选位置的坐标A1、A2、……中对与通过天线位置输入单元52输入的位置对应的候选位置的坐标Ak预先存储于接收角度误差存储单元65、传播损失误差存储单元66及增益误差存储单元67中的接收角度误差E0、传播损失误差E1及增益误差E2，并提供至校正单元70。校正单元70与所述实施方式相同地，根据这些各误差E0～E2对终端天线1a的临时指向特性Ha进行校正，并求出假定成在基准点O的位置上旋转了终端天线1a时的指向特性Hc。

在该实施方式的情况下，分别对各候选位置存储有校正所需的每一旋转角的误差信息，因此通过测量获得临时指向特性，在输入了终端天线的位置的阶段，能够立刻进行校正运算，从而能够有效地求出标准指向特性。

另外，当候选位置的坐标的设定分辨率与终端天线的位置的坐标输入值的分辨率相等时，读出对与坐标输入值相等的候选位置预先存储的误差即可。并且，当候选位置的坐标的设定分辨率大于终端天线的位置的坐标输入值的分辨率时，读出对最接近坐标输入值的候选位置预先存储的误差即可，在该情况下，各误差的精度稍微下降，但能够以较少的候选位置的设定数来完成，并且能够减少误差存储所需的存储容量。

并且，将所述各误差存储单元65～67及误差信息读出单元68设置于图1的测量系统20的运算处理部50，通过未图示的判定单元判定所输入的终端天线的位置是新的位置还是已登录的位置，若已登录于所述各误差存储单元65～67，则通过误差信息读出单元68读出与该坐标对应的误差信息并提供至校正单元70，以进行临时指向特性的校正，当为新的位置时，通过所述各误差计算单元61～63重新计算出各误差并提供至校正单元70，进行临时指向特性的校正的同时，对重新计算出的各误差与所输入的终端天线的位置(新的候选位置)建立对应关联，并通过未图示的登录单元重新注册于各误差存储单元65～67，由此也能够设为依次追加各误差存储单元65～67的存储值的结构。误差信息读出单元68、判定单元及登录单元通过对各处理执行规定程序而构成为软件架构。

符号说明

20、20’-天线指向特性测量系统，21-测量用天线，30-终端保持旋转机构，40-电波强度测量单元，50、50’-运算处理部，51-指向特性获取单元，52-天线位置输入单元，60、60’-误差信息输出单元，61-接收角度误差计算单元，62-传播损失误差计算单元，63-增益误差计算单元，65-接收角度误差存储单元，66-传播损失误差存储单元，67-增益误差存储单元，68-误差信息读出单元，70-校正单元。

Claims (8)

1.一种无线终端的天线指向特性测量系统，具有：

已知指向特性的测量用天线(21)，固定于来自外部的电波的进入及内部的电波的反射得到抑制的测量空间内的规定位置；

终端保持旋转机构(30)，在所述测量空间内保持测量对象的无线终端(1)，且使该保持的所述无线终端旋转；及

电波强度测量单元(40)，测量对保持于所述终端保持旋转机构的所述无线终端内的终端天线输出的电波的所述测量用天线所接收的电波的电场强度或功率，所述无线终端的天线指向特性测量系统的特征在于，

所述终端保持旋转机构(30)将自所述测量用天线的相位中心仅分离规定距离的点设为基准点，在该基准点的附近保持所述测量对象的无线终端(1)，并在从所述测量用天线满足远场测量的距离条件的区域内使该保持的所述无线终端以所述基准点为中心旋转，

所述无线终端的天线指向特性测量系统还具备：

指向特性获取单元(51)，控制所述终端保持旋转机构而使所述无线终端从基准位置旋转，并按该每一旋转角从由所述电波强度测量单元获得的测量值获取所述终端天线的临时指向特性；

天线位置输入单元(52)，用于输入在所述测量空间内所述无线终端位于所述基准位置时的所述终端天线的位置；

误差信息输出单元(60、60’)，根据所述输入的所述终端天线的位置，输出表示从所述测量用天线的相位中心的所述终端天线的方向相对于所述基准点的方向的偏离的所述无线终端的每一旋转角的接收角度误差、因从所述测量用天线的相位中心至所述基准点的距离与至所述终端天线的距离之差而产生的所述无线终端的每一旋转角的自由空间的传播损失误差、及由所述接收角度误差及所述测量用天线的指向特性决定的所述无线终端的每一旋转角的所述测量用天线的增益误差；及

校正单元(70)，根据从所述误差信息输出单元输出的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差对所述终端天线的临时指向特性进行校正，并求出假定成在所述基准点的位置上旋转了所述终端天线时的指向特性。

2.根据权利要求1所述的无线终端的天线指向特性测量系统，其特征在于，

所述误差信息输出单元包含：

接收角度误差计算单元(61)，根据所述输入的所述终端天线的位置，计算出所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差；

传播损失误差计算单元(62)，根据所述输入的所述终端天线的位置，计算出所述无线终端的每一旋转角的所述自由空间的传播损失误差；及

增益误差计算单元(63)，由通过所述接收角度误差计算单元计算出的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差及所述测量用天线的指向特性，计算出所述无线终端的每一旋转角的所述测量用天线的增益误差。

3.根据权利要求1所述的无线终端的天线指向特性测量系统，其特征在于，

所述误差信息输出单元包含：

接收角度误差存储单元(65)，在所述测量空间内设定测量对象候选的无线终端位于所述基准位置时能够成为终端天线的位置的多个候选位置，且分别对该多个候选位置存储有预先求出的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差；

传播损失误差存储单元(66)，分别对所述多个候选位置存储有预先求出的所述无线终端的每一旋转角的所述自由空间的传播损失误差；

增益误差存储单元(67)，分别对所述多个候选位置存储有根据所述接收角度误差存储单元中所存储的所述接收角度误差及所述测量用天线的指向特性而预先求出的所述无线终端的每一旋转角的所述测量用天线的增益误差；及

误差信息读出单元(68)，读出在所述多个候选位置中对与通过所述天线位置输入单元输入的位置对应的候选位置预先存储于所述接收角度误差存储单元、所述传播损失误差存储单元及所述增益误差存储单元中的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差并提供至所述校正单元。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的无线终端的天线指向特性测量系统，其特征在于，

所述相位中心为电波的发射及入射中虚拟地视为电波集中点的点。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的无线终端的天线指向特性测量系统，其特征在于，

所述无线终端中所使用的频率为毫米波带。

6.一种无线终端的天线指向特性测量方法，在来自外部的电波的进入及内部的电波的反射得到抑制的测量空间内，使测量对象的无线终端(1)旋转，并按该每一旋转角测量对从所述无线终端内的终端天线输出的电波的所述测量用天线所接收的电波的电场强度或功率，所述无线终端的天线指向特性测量方法的特征在于，包含：

将自固定于规定位置的已知指向特性的测量用天线(21)的相位中心分离规定距离的点设为基准点，在从所述测量用天线满足远场测量的距离条件的区域内使该基准点的附近所保持的所述测量对象的无线终端(1)从基准位置以所述基准点为中心旋转，并按该每一旋转角测量对从所述无线终端内的终端天线输出的电波的所述测量用天线所接收的电波的电场强度或功率，以求出所述终端天线的临时指向特性的阶段；

输入在所述测量空间内所述无线终端位于所述基准位置时的所述终端天线的位置的阶段；

根据所述输入的所述终端天线的位置，输出表示从所述测量用天线的相位中心观察的所述终端天线的方向相对于从所述测量用天线的相位中心观察的所述基准点的方向的偏离的所述无线终端的每一旋转角的接收角度误差、因从所述测量用天线的相位中心至所述基准点的距离与从所述测量用天线的相位中心至所述终端天线的距离之差而产生的所述无线终端的每一旋转角的自由空间的传播损失误差、及由所述接收角度误差及所述测量用天线的指向特性决定的所述无线终端的每一旋转角的所述测量用天线的增益误差的各误差的阶段；及

根据所述输出的所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差而对所述终端天线的临时指向特性进行校正，并求出假定成在所述基准点的位置上旋转了所述终端天线时的指向特性的阶段。

7.根据权利要求6所述的无线终端的天线指向特性测量方法，其特征在于，

所述输出各误差的阶段，

通过使用了所述输入的所述终端天线的位置的运算，计算出所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差。

8.根据权利要求6所述的无线终端的天线指向特性测量方法，其特征在于，

包含在所述测量空间内设定测量对象候选的无线终端位于所述基准位置时能够成为终端天线的位置的多个候选位置，且分别对该多个候选位置求出所述无线终端的每一旋转角的所述接收角度误差、所述自由空间的传播损失误差及所述测量用天线的增益误差而预先存储的阶段，

所述输出各误差的阶段，

读出在所述多个候选位置中对与所述输入的终端天线的位置对应的候选位置预先存储的所述接收角度误差、所述传播损失误差及所述增益误差。