JP2004077336A - 電磁波放射パターン測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定時間を短縮できて、空間分解能の向上を図る。
【解決手段】被測定物２と間隔を介して配置されたアンテナ６でもって被測定物２から放射された電磁波を受信し、当該受信情報に基づいて被測定物２の電磁波放射パターンを検出する電磁波放射パターン測定装置１において、アンテナ６として、複数のアンテナ素子１２が少なくともλ／２の間隔を介して配列されたアレーアンテナを用いる。これにより、測定時間が短縮する。アンテナ素子１２の配列方向にアレーアンテナ６を移動させる移動手段７を設ける。アレーアンテナ移動制御部８の制御による移動手段７の駆動によってアレーアンテナ６をλ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位させ該変位毎にアレーアンテナ６により被測定物２の放射電磁波の測定を行う。隣り合うアンテナ素子１２の限界最小間隔に起因した空間分解能よりも空間分解能を向上できる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の電磁波放射パターンを検出する電磁波放射パターン測定装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
アンテナなどから放射された電磁波の放射パターンを測定する装置には様々なものが提案されている。例えば、その中の一つに、特開平８−１２２３７８号公報に記載されている装置がある。この装置では、図６に示されるように、複数のアンテナ素子４０が配列形成されたアレーアンテナ４１と間隔を介して１個の測定用のアンテナ素子４２が配置される。そして、測定用のアンテナ素子４２が基準線４３に沿って移動しながら、当該アンテナ素子４２がアレーアンテナ４１から放射された電磁波を受信し、この受信情報に基づいてアレーアンテナ４１の電磁波の放射パターンが算出される。
【０００３】
また、特開２００１−１９４４０１号公報に記載の装置は、特開平８−１２２３７８号公報に記載の装置と同様に、アレーアンテナの電磁波を１個の測定用のアンテナ素子が受信し当該受信情報に基づいてアレーアンテナの電磁波放射パターンを検出するものであるが、特開２００１−１９４４０１号公報に記載の装置では、図７（ａ）に示すように、被測定物であるアレーアンテナ４５と、１個の測定用のアンテナ素子４６とを間隔を介して配置し、回転手段４７によって、アレーアンテナ４５の放射面に沿う中心軸Ｏを回転軸としてアレーアンテナ４５を回転させながら、測定用のアンテナ素子４６によりアレーアンテナ４５の放射電磁波を測定する。また、この特開２００１−１９４４０１号公報には、図７（ｂ）に示すような、アレーアンテナ４５を回転させるのではなく、測定用のアンテナ素子４６をアレーアンテナ４５を中心とした円周に沿う経路でもって移動させる装置も示されている。
【０００４】
特開平８−１２２３７８号公報や、特開２００１−１９４４０１号公報に記載の装置では、１個のアンテナ素子で被測定物の放射電磁波を測定しているので、多くの測定時間を要するものである。
【０００５】
測定時間を短縮することができる装置として、例えば、図５に示すような放射パターン測定装置３０がある（特開平５−１４２２７６号公報参照）。この放射パターン測定装置３０は、電磁波放射パターンの測定対象の被測定物から放射された電磁波の放射パターンを被測定物の近傍のフレネル領域（放射パターンが距離によって変化する領域）で測定し、この測定結果に基づいてフレネル領域よりも遠い遠方界（放射パターンが距離によって変化しない領域）での放射パターンを算出するものである。
【０００６】
すなわち、放射パターン測定装置３０では、被測定物であるアンテナ３１の近傍（フレネル領域）に配置された測定用のアレーアンテナ３２を回転手段３３により回転させながら、アンテナ３１から放射された電磁波をアレーアンテナ３２で受信する。アレーアンテナ３２は、間隔を介して配列配置されている複数のアンテナ素子３４と、これら複数のアンテナ素子３４の受信信号を合成して出力する合成器３５とを有して構成されている。受信機３６は、回転手段３３によるアレーアンテナ３２の回転に起因した合成器３５の出力信号（複数のアンテナ素子３４の合成信号）の変化を測定する。演算回路３７は、受信機３６から出力された信号に基づいて、被測定物であるアンテナ３１の遠方界での放射パターンを算出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
放射パターン測定装置３０では、アレーアンテナ３２を利用している。このアレーアンテナ３２は複数のアンテナ素子３４が同時にアンテナ３１の放射電磁波を受信するので、アンテナ素子を１個だけ用いてアンテナ３１の放射パターンを検出するよりも、アレーアンテナ３２を用いることにより、測定時間を短縮することができる。しかしながら、アレーアンテナ３２の隣接するアンテナ素子３４間の間隔は、カップリング等の問題を抑制するためにλ／２以上の間隔が必要である。このアンテナ素子３４間の限界最小間隔に起因して、放射パターン測定装置３０の空間分解能は最良でλ／２であった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、アレーアンテナを利用して被測定物の測定時間を短縮できて、λ／２よりも高い空間分解能を得ることができる電磁波放射パターン測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、電磁波放射パターンの測定対象の被測定物と間隔を介して配置されたアンテナでもって被測定物の放射電磁波を受信し、当該受信情報に基づいて被測定物の電磁波放射パターンを検出する電磁波放射パターン測定装置において、アンテナは、複数のアンテナ素子が少なくともλ／２の間隔を介して配列されているアレーアンテナと成しており、このアレーアンテナをアンテナ素子の配列方向に移動させるための移動手段と、この移動手段を制御してアレーアンテナをλ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位させるアレーアンテナ移動制御部とが設けられており、アレーアンテナを間欠変位させる毎にアレーアンテナによる被測定物の放射電磁波の測定を行うことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
第１実施形態例の電磁波放射パターン測定装置が図１に模式的に示されている。この電磁波放射パターン測定装置１は、被測定物２を載置する被測定物用載置台３と、当該被測定物用載置台３を回転させる回転手段４と、回転手段４の回転動作を制御する回転制御部５と、アレーアンテナ６と、アレーアンテナ６を変位させるための移動手段７と、移動手段７を制御するアレーアンテナ移動制御部８と、受信機９と、演算回路１０とを有して構成されている。
【００１２】
回転手段４は、被測定物２が載置されている被測定物用載置台３の載置面３ａに垂直な中心軸Ｏを回転軸として被測定物用載置台３を回転させるものであり、回転制御部５の制御動作に従って回転動作を行う。回転制御部５は、電磁波放射パターン測定装置１の全体の動作を制御する集中制御部（図示せず）の指令に従って、回転手段４の駆動開始と駆動停止を制御したり、回転駆動中の回転手段４の回転数制御等を行う。
【００１３】
アレーアンテナ６は、複数のアンテナ素子１２と、これら複数のアンテナ素子１２が受信した信号を合成して出力する合成器１３とを有して構成されている。複数のアンテナ素子１２は、λ／２以上の予め定めた間隔を介し例えば等間隔で１列に配列配置されている。なお、λは被測定物２から放射される電磁波の１波長を表す。また、図１では、アンテナ素子１２は６個だけ図示されているが、アンテナ素子１２の数は６個に限定されるものではなく、２以上の適宜な数のアンテナ素子１２を配列配置してアレーアンテナ６を構成してよいものである。
【００１４】
移動手段７は、走査レール１４による移動経路に従ってアレーアンテナ６を移動させる構成を有する。この第１実施形態例では、走査レール１４は、被測定物用載置台３の被測定物の載置面３ａに垂直な方向（ここでは、ｚ方向とする）に延設されており、この走査レール１４上に、アレーアンテナ６が、複数のアンテナ素子１２の配列方向を走査レール１４の延設方向（ｚ方向）に一致させて、搭載されている。これにより、アレーアンテナ６は、移動手段７によって、走査レール１４の延設方向（つまり、複数のアンテナ素子１２の配列方向（ｚ方向））に移動できる。
【００１５】
アレーアンテナ移動制御部８は移動手段７の動作を制御するものであり、このアレーアンテナ移動制御部８は、前記集中制御部から移動指令を受け取ると、その度毎に、移動手段７を動作させて、アレーアンテナ６を、λ／２よりも短い予め定められた間隔ずつｚ方向に移動させる。
【００１６】
受信機９は、合成器１３から出力された信号に基づいて、被測定物２から放射された電磁波の電界と磁界の一方又は両方の振幅と位相を検出する。演算回路１０は、受信機９から出力された電磁波の振幅および位相の情報を受け取り、また、アレーアンテナ移動制御部８からアレーアンテナ６の変位情報を、さらに、回転制御部５から被測定物２の回転情報をそれぞれ受け取ると、それら受け取った情報に基づいて、被測定物２の遠方界での電磁波放射パターンを算出する。なお、フレネル領域で測定された電磁波情報に基づいて遠方界での電磁波放射パターンを算出する手法には様々な手法が考えられ、ここでは、遠方界での電磁波放射パターンの算出手法は特に限定されるものではなく、適宜な手法を採用してよく、その説明は省略する。
【００１７】
この第１実施形態例の電磁波放射パターン測定装置１では、回転制御部５の制御動作による回転手段４の回転動作によって被測定物２を回転させながら、アレーアンテナ移動制御部８の制御に基づいた移動手段７の動作によってアレーアンテナ６をλ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位させ、その変位毎にアレーアンテナ６により被測定物２の放射電磁波の測定を行う。この測定により受信機９から演算回路１０に出力された被測定物２の放射電磁波の振幅および位相の情報と、アレーアンテナ移動制御部８と回転制御部５の各々の制御情報とに基づいて、演算回路１０が被測定物２の遠方界での電磁波放射パターンを算出する。
【００１８】
この第１実施形態例では、アレーアンテナ６を利用することにより、被測定物２の放射電磁波の測定時間の短縮を図ることができる。また、アレーアンテナ６をアンテナ素子１２の配列方向にλ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位させ、その変位毎にアレーアンテナ６による被測定物２の放射電磁波の測定を行うので、複数のアンテナ素子１２がλ／２よりも短い間隔でもって配列配置している状態と等価な測定結果をカップリング等の問題無く得ることができて、λ／２よりも高い空間分解能を得ることができる。さらに、回転手段４によって被測定物２を回転させながら被測定物２の放射電磁波の測定を行うので、アレーアンテナ６を前記回転軸Ｏを中心とした円周に沿う経路で移動させることなく、被測定物２の全周に渡る放射電磁波の情報を得ることができることとなり、これにより、被測定物２の立体的な電磁波放射パターンを得ることができる。
【００１９】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２０】
この第２実施形態例では、アレーアンテナ６は、図２に示すように、複数のアンテナ素子１２がマトリクス状に配列配置されて成る平面状のアレーアンテナと成している。このアレーアンテナ６は、アンテナ素子１２の列Ｌがｚ方向（つまり、被測定物用載置台３の被測定物の載置面３ａに垂直な方向）に、また、アンテナ素子１２の複数の列Ｌの配列方向がｘ方向にそれぞれ沿うように配置されて、被測定物２と対向するように配設される。この第２実施形態例においても、平面状のアレーアンテナ６は、アレーアンテナ移動制御部８の制御動作による移動手段７によって、ｚ方向にλ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位し、変位する毎に、アレーアンテナ６による被測定物２の放射電磁波の測定が行われる。
【００２１】
この第２実施形態例では、上記したアレーアンテナ６に関する構成以外の構成は、第１実施形態例とほぼ同様である。なお、アレーアンテナ６を構成するアンテナ素子１２の数は、図２の例に限定されるものではなく、アンテナ素子１２の大きさや、アレーアンテナ６に対して要求されている大きさ等を考慮して、適宜設定してよいものである。
【００２２】
この第２実施形態例では、アレーアンテナ６は、複数のアンテナ素子１２がマトリクス状に配列配置されて成る平面状のアレーアンテナとしたので、被測定物２の放射電磁波の測定時間をより短縮させることができるし、また、電磁波放射パターン測定装置１の精密さを向上させることが可能である。
【００２３】
以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２４】
この第３実施形態例では、図３や図４に示すように、被測定物用載置台３上に載置された被測定物２を中心として被測定物２の上方側を通る円弧状の走査レール１４が敷設されている。アレーアンテナ６は、アレーアンテナ移動制御部８の制御による移動手段７の動作によって、走査レール１４により規制された移動経路に従って、λ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位する。
【００２５】
アレーアンテナ６は、図３に示すように、複数のアンテナ素子１２が、１列に、走査レール１４による移動経路の円弧状に沿って配列配置されている構成を有する。あるいは、アレーアンテナ６は、図４に示すように、移動経路の円弧状に沿うアンテナ素子１２の複数の列Ｌが間隔を介して並設された曲面状のアレーアンテナと成していてもよい。
【００２６】
上記以外の構成は第１や第２の各実施形態例と同様であり、この第３実施形態例においても、回転制御部５の制御動作による回転手段４の回転駆動によって、被測定物２を回転させながら、アレーアンテナ移動制御部８の制御動作による移動手段７の動作によってアレーアンテナ６をλ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位させ、変位させる毎に、アレーアンテナ６による被測定物２の放射電磁波の測定を行う。この第３実施形態例においても、第１や第２の実施形態例と同様の優れた効果を得ることができる。
【００２７】
なお、この発明は第１〜第３の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１〜第３の各実施形態例では、被測定物２は、放射電磁波の測定中には、回転手段４により回転していたが、例えば、被測定物２よりもアレーアンテナ６側の電磁波放射パターンのみを測定する構成とする場合には、被測定物２よりもアレーアンテナ６の反対側の電磁波放射パターンは測定しなくてよく、この場合には回転手段４による被測定物２の回転は不要である。このような場合には、回転手段４とアレーアンテナ移動制御部８を省略してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、被測定物の放射電磁波を受信する測定用のアンテナとして、複数のアンテナ素子が配列形成されているアレーアンテナを用いたので、測定用のアンテナ素子が１個だけしか設けられていない場合に比べて、被測定物の放射電磁波の測定に要する時間の短縮を図ることができる。
【００２９】
また、アレーアンテナの隣り合うアンテナ素子間の間隔は、カップリング等の問題を防止するために、λ／２以上の長さが必要であり、従来例の装置では、そのアンテナ素子間の限界最小間隔に起因して、空間分解能をλ／２よりも向上させることができなかった。これに対して、この発明では、アレーアンテナをアンテナ素子の配列方向にλ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位させ、変位させる度にアレーアンテナによる被測定物の放射電磁波の測定を行う構成とした。これにより、アンテナ素子がλ／２よりも短い間隔でもって配列されている状態と等価な測定結果をアンテナ素子間のカップリング等の問題無く得ることができる。このため、電磁波放射パターン測定装置の空間分解能をλ／２よりも向上させることができる。具体的には、例えば、アレーアンテナをアンテナ素子の配列方向にλ／４ずつ間欠的に変位させる構成とした場合には、電磁波放射パターン測定装置の空間分解能をλ／４に向上させることができて、非常に精度の良い装置を提供することができる。
【００３０】
さらに、被測定物を載置する被測定物用載置台と、この被測定物用載置台を回転させる回転手段とが設けられ、回転手段により被測定物用載置台を回転させて被測定物を回転させながら、アレーアンテナによって被測定物の放射電磁波の測定を行う構成のものにあっては、アレーアンテナが被測定物の周囲を周回しなくとも、被測定物の全周に渡って当該被測定物から放射された電磁波を測定することができる。これにより、被測定物の立体的な電磁波放射パターンを容易に得ることができる。
【００３１】
被測定物が載置されている載置面に垂直な方向にアレーアンテナを移動させる移動手段が設けられている場合には、アレーアンテナは、被測定物の載置面に垂直な方向に沿ってアンテナ素子が直線状に配列形成されている構成を有し、また、被測定物を中心として被測定物の上方側を通る円弧状の経路に沿わせてアレーアンテナを移動させる移動手段が設けられている場合には、アレーアンテナは、その円弧状の経路に沿ってアンテナ素子が配列形成されている構成とすることにより、各アンテナ素子から出力された被測定物の放射電磁波の受信情報の処理を簡易化することができる。
【００３２】
さらに、アレーアンテナが平面状や曲面状のアレーアンテナと成しているものにあっては、被測定物の放射電磁波の測定時間をより一層短縮することができる。また、電磁波放射パターン測定装置の精密さを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例の電磁波放射パターン測定装置を説明するためのモデル図である。
【図２】第２実施形態例の電磁波放射パターン測定装置において特徴的なアレーアンテナの形態例を示すモデル図である。
【図３】第３実施形態例において特徴的な構成を備えた電磁波放射パターン測定装置の一例を説明するためのモデル図である。
【図４】第３実施形態例において特徴的な構成を備えた電磁波放射パターン測定装置の別の一例を説明するためのモデル図である。
【図５】特開平５−１４２２７６号公報に記載の電磁波放射パターン測定装置の一例を示すモデル図である。
【図６】特開平８−１２２３７８号公報に記載の電磁波放射パターン測定装置の一例を示すモデル図である。
【図７】特開２００１−１９４４０１号公報に記載の電磁波放射パターン測定装置の一例を示すモデル図である。
【符号の説明】
１　電磁波放射パターン測定装置
２　被測定物
３　被測定物用載置台
４　回転手段
５　回転制御部
６　アレーアンテナ
７　移動手段
８　アレーアンテナ移動制御部
１２　アンテナ素子

Claims (6)

1. 電磁波放射パターンの測定対象の被測定物と間隔を介して配置されたアンテナでもって被測定物の放射電磁波を受信し、当該受信情報に基づいて被測定物の電磁波放射パターンを検出する電磁波放射パターン測定装置において、アンテナは、複数のアンテナ素子が少なくともλ／２の間隔を介して配列されているアレーアンテナと成しており、このアレーアンテナをアンテナ素子の配列方向に移動させるための移動手段と、この移動手段を制御してアレーアンテナをλ／２よりも短い長さ分ずつ間欠的に変位させるアレーアンテナ移動制御部とが設けられており、アレーアンテナを間欠変位させる毎にアレーアンテナによる被測定物の放射電磁波の測定を行うことを特徴とする電磁波放射パターン測定装置。
2. 被測定物を載置する被測定物用載置台と、該被測定物用載置台の被測定物を載置する面に垂直な中心軸を回転軸として被測定物用載置台を回転させる回転手段とが設けられており、回転手段によって被測定物用載置台を回転させて被測定物を回転させながら、アレーアンテナにより被測定物の放射電磁波を測定する構成を備えていることを特徴とする請求項１記載の電磁波放射パターン測定装置。
3. 移動手段は被測定物が載置されている載置面に垂直な方向にアレーアンテナを移動させる構成を有し、アレーアンテナは、複数のアンテナ素子が、被測定物の載置面に垂直な方向に沿って直線状に配列形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁波放射パターン測定装置。
4. 移動手段は被測定物が載置されている載置面に垂直な方向にアレーアンテナを移動させる構成を有し、アレーアンテナは、複数のアンテナ素子が被測定物の載置面に垂直な方向に沿って直線状に配列形成され、さらに、そのアンテナ素子の複数の列が間隔を介し並設されて、被測定物に対向する平面状のアレーアンテナと成していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁波放射パターン測定装置。
5. 移動手段は、被測定物を中心として被測定物の上方側を通る円弧状の経路に沿わせてアレーアンテナを移動させる構成を有し、アレーアンテナは、複数のアンテナ素子が、アレーアンテナの移動経路に沿う円弧状に配列形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁波放射パターン測定装置。
6. 移動手段は、被測定物を中心として被測定物の上方側を通る円弧状の経路に沿わせてアレーアンテナを移動させる構成を有し、アレーアンテナは、複数のアンテナ素子が、アレーアンテナの移動経路に沿う円弧状に配列形成され、さらに、そのアンテナ素子の複数の列が間隔を介して並設されて、前記円弧状に沿う曲面状のアレーアンテナと成していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁波放射パターン測定装置。

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