JP2012117959A - Antenna measurement device and antenna measurement method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna measurement method and an antenna measurement device that can simplify measurement of an elementary electric field of a phased array antenna.SOLUTION: The antenna measurement method includes: a high frequency signal generation step for generating high frequency signals; an amplitude phase change step for changing an amplitude and a phase of the high frequency signal corresponding to an element antenna to be a measurement object by relating the amplitude and the phase to each other, of the high frequency signals generated in the high frequency signal generation step; a high frequency signal radiation step for radiating the high frequency signals including the high frequency signal having the amplitude and the phase changed in the amplitude phase change step from a plurality of element antennas corresponding to the respective high frequency signals; a high frequency signal reception step for receiving the radiated high frequency signals by an antenna for measurement; and an elementary electric field calculation step for calculating the elementary electric field of the element antenna to be the measurement object based on the high frequency signals received in the high frequency signal reception step.

Description

この発明は、フェーズドアレーアンテナを構成する素子アンテナ(以下、適宜、素子と略記する)から送信または受信される高周波信号の電界(以下、素子電界と略記する)を測定するアンテナ装置およびアンテナ測定方法に関する。   The present invention relates to an antenna device and an antenna measurement method for measuring an electric field (hereinafter abbreviated as an element electric field) of a high-frequency signal transmitted or received from an element antenna (hereinafter abbreviated as an element as appropriate) that constitutes a phased array antenna. About.

フェーズドアレーアンテナを構成する各素子アンテナの素子電界の振幅および位相を測定するアンテナ測定方法として、フェーズドアレーアンテナを構成する任意の一つの素子の励振位相を0度から360度まで変化させ、そのときのアレーアンテナの合成電力(以下、アレー合成電力と略記する)の振幅の変化を計測し、得られた計測結果を演算処理する方法がある(例えば、特許文献1参照)。この測定方法によれば、アレー合成電力の振幅変化が余弦状となる性質を利用して、測定対象となる素子アンテナの可変移相器を変化させて合成電力レベルを測るという単純な方法で、測定対象となる素子の素子電界の振幅および位相を算出することができる。   As an antenna measurement method for measuring the amplitude and phase of the element electric field of each element antenna constituting the phased array antenna, the excitation phase of any one element constituting the phased array antenna is changed from 0 degrees to 360 degrees, There is a method of measuring a change in the amplitude of the combined power of the array antenna (hereinafter abbreviated as array combined power) and processing the obtained measurement result (see, for example, Patent Document 1). According to this measurement method, a simple method of measuring the combined power level by changing the variable phase shifter of the element antenna to be measured using the property that the amplitude change of the array combined power is cosine-like, The amplitude and phase of the element electric field of the element to be measured can be calculated.

特許平1−37882号公報(第2頁〜第4頁、図2)Japanese Patent Laid-Open No. 1-37882 (pages 2 to 4, FIG. 2)

しかしながら、特許文献1記載のアンテナ測定方法では、以下の点から測定が煩雑であるという問題があった。第一に、1つの素子の素子電界を測定するために、測定対象となる素子の励振位相を0度から360度まで変化させる必要があるため、多くの測定時間が必要となる。例えば、励振位相を変化させる手段として5ビットのディジタル移相器を用いると32通りの移相状態があるため、1素子あたり32回のアレー合成電力の計測が必要である。   However, the antenna measurement method described in Patent Document 1 has a problem that the measurement is complicated from the following points. First, in order to measure the element electric field of one element, it is necessary to change the excitation phase of the element to be measured from 0 degrees to 360 degrees, which requires a lot of measurement time. For example, if a 5-bit digital phase shifter is used as a means for changing the excitation phase, there are 32 phase shift states, and therefore it is necessary to measure array combined power 32 times per element.

第二に、特許文献1記載のアンテナ測定方法では、特許文献1に記載のように各素子電界の測定値として2組の解が存在するため、適切な解を選択するための工程が必要となる。特許文献1では、その選択についての複数の判定方法が開示されているが、判定のための事前情報が必要、あるいは再度の測定を必要となる。   Secondly, in the antenna measurement method described in Patent Document 1, two sets of solutions exist as measured values of each element electric field as described in Patent Document 1, and thus a process for selecting an appropriate solution is required. Become. In Patent Document 1, a plurality of determination methods for the selection are disclosed, but prior information for determination is necessary or re-measurement is required.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、フェーズドアレーアンテナの素子電界の測定を簡素化することのできるアンテナ測定方法およびアンテナ測定装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna measurement method and an antenna measurement apparatus that can simplify the measurement of the element electric field of a phased array antenna.

この発明に係るアンテナ測定方法は、フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定方法であって、高周波信号を生成する高周波信号生成ステップと、高周波信号生成ステップにおいて生成された高周波信号のうち、測定対象とする素子アンテナに対応する高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化ステップと、高周波信号生成ステップで生成された高周波信号であって、振幅位相変化ステップにおいて振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を、それぞれ対応する複数の素子アンテナから放射する高周波信号放射ステップと、高周波信号放射ステップにおいて複数の素子アンテナから放射された高周波信号を、測定用アンテナで受信する高周波信号受信ステップと、高周波信号受信ステップで受信した高周波信号に基づいて、測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出ステップと、を備える。   An antenna measurement method according to the present invention is an antenna measurement method for measuring an element electric field of an element antenna to be measured among a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, wherein a high frequency signal generation step for generating a high frequency signal Of the high-frequency signal generated in the high-frequency signal generation step, the amplitude phase change step for changing the amplitude and phase of the high-frequency signal corresponding to the element antenna to be measured in association with each other, and the high-frequency signal generation step A high-frequency signal radiating step for radiating a high-frequency signal including a high-frequency signal whose amplitude and phase are changed in the amplitude phase changing step from a plurality of corresponding element antennas, and a plurality of elements in the high-frequency signal radiating step High frequency signal radiated from antenna Comprises a high frequency signal receiving step of receiving the measurement antenna, based on the radio frequency signal received by the radio frequency signal receiving step, an element field calculating step of calculating the element field of element antennas to be measured, a.

また、この発明に係るアンテナ測定方法は、フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定方法であって、高周波信号を生成する高周波信号生成ステップと、高周波信号生成ステップで生成された高周波信号を、測定用アンテナから放射する高周波信号放射ステップと、高周波信号放射ステップで放射された高周波信号を、複数の素子アンテナでそれぞれ受信する高周波信号受信ステップと、受信ステップで受信した高周波信号のうち、測定対象とする素子アンテナで受信した高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化ステップと、高周波信号受信ステップにおいて対応する複数の素子アンテナで受信された高周波信号であって、振幅位相制御ステップにおいて振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を合成する高周波信号合成ステップと、高周波信号合成ステップにおいて合成された高周波信号に基づいて、測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出ステップと、を備える。   An antenna measurement method according to the present invention is an antenna measurement method for measuring an element electric field of an element antenna to be measured among a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, the high-frequency signal generating a high-frequency signal Generating step, high-frequency signal radiating step for radiating the high-frequency signal generated in the high-frequency signal generating step from the antenna for measurement, and high-frequency signal for receiving the high-frequency signal radiated in the high-frequency signal radiating step with a plurality of element antennas A reception step, an amplitude phase changing step for changing the amplitude and phase of the high frequency signal received by the element antenna to be measured among the high frequency signals received in the reception step, and a plurality of corresponding steps in the high frequency signal receiving step High-frequency signal received by element antenna A high frequency signal synthesis step for synthesizing a high frequency signal including a high frequency signal whose amplitude and phase are changed in the amplitude phase control step, and an element of the element antenna to be measured based on the high frequency signal synthesized in the high frequency signal synthesis step An element electric field calculation step for calculating an electric field.

また、この発明に係るアンテナ測定装置は、フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定装置であって、高周波信号を生成する高周波信号生成手段と、高周波信号生成手段により生成され、複数の素子アンテナから放射される高周波信号のうち、測定対象とする素子アンテナから放射される高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化手段と、複数の素子アンテナから放射された高周波信号を受信する測定用アンテナと、測定用アンテナで受信した高周波信号に基づいて、測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出手段と、を備える。   An antenna measuring apparatus according to the present invention is an antenna measuring apparatus that measures an element electric field of an element antenna to be measured among a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, and generates a high-frequency signal. Amplitude phase change that changes the amplitude and phase of the high-frequency signal radiated from the element antenna to be measured among the high-frequency signals generated by the generation means and the high-frequency signal generation means and radiated from the plurality of element antennas Means, a measurement antenna for receiving high-frequency signals radiated from a plurality of element antennas, and an element electric field calculation means for calculating the element electric field of the element antenna to be measured based on the high-frequency signals received by the measurement antenna .

また、この発明に係るアンテナ測定装置は、フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定装置であって、高周波信号を生成する高周波信号生成手段と、高周波信号生成手段により生成された高周波信号を放射する測定用アンテナと、測定用アンテナにより放射され、複数の素子アンテナで受信された高周波信号のうち、測定対象とする素子アンテナで受信された高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化手段と、複数の素子アンテナで受信された高周波信号であって、振幅位相変化手段により振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を合成する高周波信号合成手段と、高周波信号合成手段により合成された高周波信号に基づいて、測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出手段と、を備える。   An antenna measuring apparatus according to the present invention is an antenna measuring apparatus that measures an element electric field of an element antenna to be measured among a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, and generates a high-frequency signal. Generating means, a measurement antenna that radiates a high-frequency signal generated by the high-frequency signal generating means, and a high-frequency signal that is radiated by the measurement antenna and received by a plurality of element antennas, received by the element antenna to be measured Amplitude phase changing means for changing the amplitude and phase of the received high-frequency signal in association with each other, and a high-frequency signal received by a plurality of element antennas, the amplitude and phase of which are changed by the amplitude phase changing means The high frequency signal synthesis means for synthesizing the high frequency signal and the high frequency signal synthesis means Based on the frequency signal, and a device field calculating means for calculating an element field of element antennas to be measured.

この発明によれば、フェーズドアレーアンテナの素子電界の測定を簡素化することができる。   According to the present invention, the measurement of the element electric field of the phased array antenna can be simplified.

この発明の実施の形態1に示すアンテナ測定装置の構成図である。It is a block diagram of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 1 of this invention. この発明に実施の形態1に示すアンテナ測定方法の処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the process of the antenna measuring method shown in Embodiment 1 in this invention. この発明に実施の形態1に示すアンテナ測定装置の励振振幅の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the excitation amplitude of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 1 in this invention. この発明に実施の形態1に示すアンテナ測定装置の励振位相の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the excitation phase of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 1 in this invention. この発明に実施の形態1に示すアンテナ測定装置のアレー合成電力の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the array synthetic | combination power of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 1 in this invention. この発明に実施の形態1に示す素子電界振幅の測定結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the element electric field amplitude shown in Embodiment 1 of this invention. この発明に実施の形態1に示す素子電界位相の測定結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the element electric field phase shown to Embodiment 1 in this invention. この発明の実施の形態1に示すアンテナ測定装置の構成図である.It is a block diagram of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に示すアンテナ測定装置の励振振幅の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the excitation amplitude of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に示すアンテナ測定装置の励振位相の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the excitation phase of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係るアンテナ測定装置の構成図である。It is a block diagram of the antenna measuring apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に示すアンテナ測定装置の励振振幅の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the excitation amplitude of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に示すアンテナ測定装置の励振位相の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the excitation phase of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に示すアンテナ測定装置のアレー合成電力の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the array synthetic | combination power of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に示す素子電界振幅の測定結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the element electric field amplitude shown in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に示す素子電界位相の測定結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the element electric field phase shown in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に示すアンテナ測定装置の構成図である。It is a block diagram of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に示すアンテナ測定装置の構成図である。It is a block diagram of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6に示すアンテナ測定装置の構成図である。It is a block diagram of the antenna measuring apparatus shown in Embodiment 6 of this invention.

実施の形態1.
実施の形態1に係るアンテナ測定装置について、図1〜8を用いて説明する。まず、供試アンテナ側から高周波信号を送信し、測定用アンテナで受信する場合、すなわち、供試アンテナが送信アンテナとして動作する場合のアンテナ測定装置について説明する。図1に、この発明の実施の形態1に係る供試アンテナを含むアンテナ測定装置の構成図を示す。図1において、供試アンテナは、測定対象とする素子アンテナを含む複数の素子アンテナから構成されるフェーズドアレーアンテナであり、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−M、可変減衰器2−1,2−2,…,2−M、ディジタル移相器3−1,3−2,…,3−M、電力分配合成回路4を備えている。ここで、Mはフェーズドアレーアンテナの素子数である。なお、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mは、どのような方式のアンテナでもよく、例えば、パッチアンテナ、ホーンアンテナ等である。可変減衰器2−1,2−2,…,2−Mは、それぞれ素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに接続されており、対応する素子アンテナの励振振幅を変化させる。ディジタル移相器3−1,3−2,…,3−Mは、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに接続されており、対応する素子アンテナの励振位相を変化させる。ここでは、例えば、5ビットのディジタル移相器とする。電力分配合成回路4は、入力された高周波信号を素子数に応じて分配し、対応する(分配された高周波信号が放射される)素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに対して給電する。
Embodiment 1 FIG.
An antenna measurement apparatus according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. First, an antenna measurement apparatus in the case where a high frequency signal is transmitted from the test antenna side and received by the measurement antenna, that is, when the test antenna operates as a transmission antenna will be described. FIG. 1 shows a configuration diagram of an antenna measurement apparatus including a test antenna according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a test antenna is a phased array antenna composed of a plurality of element antennas including an element antenna to be measured, element antennas 1-1, 1-2, ..., 1-M, variable attenuators. , 2-M, digital phase shifters 3-1, 3-2,..., 3-M, and a power distribution and synthesis circuit 4. Here, M is the number of elements of the phased array antenna. The element antennas 1-1, 1-2,..., 1-M may be any type of antenna, such as a patch antenna or a horn antenna. The variable attenuators 2-1, 2-2, ..., 2-M are connected to the element antennas 1-1, 1-2, ..., 1-M, respectively, and change the excitation amplitude of the corresponding element antennas. . The digital phase shifters 3-1, 3-2, ..., 3-M are connected to the element antennas 1-1, 1-2, ..., 1-M, and change the excitation phase of the corresponding element antennas. . Here, for example, a 5-bit digital phase shifter is used. The power distribution / combination circuit 4 distributes the input high-frequency signal according to the number of elements, and supplies it to the corresponding element antennas 1-1, 1-2,..., 1-M (to which the distributed high-frequency signal is radiated). In contrast, power is supplied.

可変減衰器制御回路5は、各可変減衰器2−1,2−2,…,2−Mの減衰量、すなわち振幅を制御し、移相器制御回路6はディジタル移相器3−1,3−2,…,3−Mの移相状態を制御する。振幅位相制御指令回路7は、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−
Mの任意の1素子の励振振幅と励振位相とを関連付けて制御、すなわち、可変減衰器制御回路5と移相器制御回路6を同期動作させる。送信機8は電力分配合成回路4に高周波信号を送信する。
The variable attenuator control circuit 5 controls the attenuation amount, that is, the amplitude of each variable attenuator 2-1, 2-2, ..., 2-M, and the phase shifter control circuit 6 is a digital phase shifter 3-1, 3,..., 3-M control the phase shift state. The amplitude phase control command circuit 7 includes element antennas 1-1, 1-2,.
Control is performed in association with the excitation amplitude and excitation phase of any one element of M, that is, the variable attenuator control circuit 5 and the phase shifter control circuit 6 are operated synchronously. The transmitter 8 transmits a high frequency signal to the power distribution and synthesis circuit 4.

測定用アンテナ9−aは、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに対向する位置に設置され、供試アンテナから送信された高周波信号を受信する。測定用アンテナ9−aにより受信された高周波信号は、受信機10に測定用アンテナ9−aが受信した高周信号を受信する。平均値演算回路11は、受信機10の受信電力の変化から平均値を算出し、2倍波フーリエ係数演算回路12は受信機10の受信電力の変化をフーリエ級数展開し、2倍波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数を算出する。第1の素子電界演算回路13は、平均値演算回路11が算出した平均値と、2倍波フーリエ係数演算回路12が算出した2倍波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数から、素子電界の振幅および位相を求める。   The measurement antenna 9-a is installed at a position facing the element antennas 1-1, 1-2,..., 1-M, and receives a high-frequency signal transmitted from the antenna under test. The high frequency signal received by the measurement antenna 9-a receives the high frequency signal received by the measurement antenna 9-a in the receiver 10. The average value calculation circuit 11 calculates an average value from the change in the received power of the receiver 10, and the second harmonic Fourier coefficient calculation circuit 12 expands the change in the received power of the receiver 10 by Fourier series to obtain the second harmonic component. Calculate Fourier cosine coefficient and Fourier sine coefficient. The first element electric field calculation circuit 13 calculates the element electric field from the average value calculated by the average value calculation circuit 11 and the Fourier cosine coefficient and Fourier sine coefficient of the second harmonic component calculated by the second harmonic Fourier coefficient calculation circuit 12. Find the amplitude and phase.

次に、動作について説明する。ここでは、素子アンテナ1−mを測定対象として説明を行う。   Next, the operation will be described. Here, description will be made with the element antenna 1-m as a measurement target.

実施の形態1に係るアンテナ測定方法全体の流れを図2に示すフローチャートを用いて説明する。まず、送信機8により生成、送信された高周波信号は(ステップST1)、電力分配合成回路4に入力され、供試アンテナの素子数に対応して分配される(ステップST2)。分配された高周波信号は、ディジタル移相器3−1,3−2,…,3−Mにより、それぞれ所定の移相変化量が与えられる。その後、この高周波信号は、可変減衰器2−1,2−2,…,2−Mにより、可変減衰器の減衰量に応じた所定の振幅値に設定された後(ステップST3)、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mから空間に放射される(ステップST4)。空間に放射された高周波信号は、空間で電力合成され測定用アンテナ9−aにて受信される(ステップST5)。測定用アンテナ9−aにて受信されたアレー合成電力は受信機10にて検出される。これらの工程を、測定対象とする素子アンテナに対応するディジタル移相器の移相変化量および可変減衰器の減衰量を変化させて所定の回数実施し(ステップST6)、得られたアレー合成電力から測定対象とする素子アンテナの素子電界を算出する演算処理を行う(ステップST7)。本発明の特徴となる工程について以下で詳細に説明する。   The overall flow of the antenna measurement method according to Embodiment 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the high-frequency signal generated and transmitted by the transmitter 8 (step ST1) is input to the power distribution / combination circuit 4 and distributed according to the number of elements of the antenna under test (step ST2). The distributed high-frequency signal is given a predetermined amount of phase shift by the digital phase shifters 3-1, 3-2,. Thereafter, the high frequency signal is set to a predetermined amplitude value corresponding to the attenuation amount of the variable attenuator by the variable attenuators 2-1, 2-2,..., 2-M (step ST3), and then the element antenna. 1-1, 1-2,..., 1-M are emitted into space (step ST4). The high-frequency signal radiated into the space is combined with power in the space and received by the measurement antenna 9-a (step ST5). The array combined power received by the measurement antenna 9-a is detected by the receiver 10. These steps are performed a predetermined number of times by changing the amount of phase shift change of the digital phase shifter and the amount of attenuation of the variable attenuator corresponding to the element antenna to be measured (step ST6), and the obtained array combined power Then, a calculation process for calculating the element electric field of the element antenna to be measured is performed (step ST7). The processes that characterize the present invention will be described in detail below.

可変減衰制御回路5および位相制御回路6による、素子アンテナの励振振幅及び励振位相の制御方法(ステップST3)について図3および図4を参照して説明する。素子アンテナの励振振幅及び励振位相の制御は、ステップST1〜ステップST5を所定回数実施する工程において、測定対象とする素子アンテナについては励振振幅及び励振位相を関連づけて変化させ、測定対象とする素子アンテナ以外の素子アンテナについては、励振振幅および励振位相を一定として測定を行う。図3は、可変減衰制御回路5により制御する励振振幅の変化、図4は移相器制御回路6により制御する励振位相の変化を示している。図3において、横軸は励振振幅を変化させる回数を表し、縦軸はその回数に対応する励振振幅(ここでは、説明の便宜上、規格化した電圧値として説明する)を表している。図3中の、14−aは本実施の形態1で想定する励振振幅の変化を表しており、励振振幅を−1.0〜1.0まで余弦状に変化させる。図4の横軸は励振位相を変化させる回数を表し、図3で示した励振振幅の変化させる回数と対応している。縦軸は変化させる回数に対応する励振位相(度)を表している。図3中の15−aは本実施の形態1で想定する励振位相の変化を表し、0〜360度まで線形に変化させる。   A control method (step ST3) of the excitation amplitude and the excitation phase of the element antenna by the variable attenuation control circuit 5 and the phase control circuit 6 will be described with reference to FIG. 3 and FIG. In the step of performing steps ST1 to ST5 a predetermined number of times, the excitation amplitude and the excitation phase of the element antenna are controlled by changing the excitation amplitude and the excitation phase in association with the measurement target element antenna. For the other element antennas, measurement is performed with the excitation amplitude and the excitation phase being constant. FIG. 3 shows a change in the excitation amplitude controlled by the variable attenuation control circuit 5, and FIG. 4 shows a change in the excitation phase controlled by the phase shifter control circuit 6. In FIG. 3, the horizontal axis represents the number of times the excitation amplitude is changed, and the vertical axis represents the excitation amplitude corresponding to the number of times (herein, described as a standardized voltage value for convenience of explanation). In FIG. 3, 14-a represents a change in the excitation amplitude assumed in the first embodiment, and the excitation amplitude is changed in a cosine form from −1.0 to 1.0. The horizontal axis of FIG. 4 represents the number of times of changing the excitation phase, and corresponds to the number of times of changing the excitation amplitude shown in FIG. The vertical axis represents the excitation phase (degrees) corresponding to the number of changes. 15-a in FIG. 3 represents a change in the excitation phase assumed in the first embodiment, and is linearly changed from 0 to 360 degrees.

可変減衰器制御回路5および移相器制御回路6は、可変減衰器2−mとディジタル移相器3−mを制御し、素子アンテナ1−mの励振振幅および励振位相がそれぞれ図3および図4記載のプロファイルと一致するように変化させる。例えば、初期状態(図3および図4で横軸が0)では、励振振幅が1.0、励振位相が0[度]となるように、16回変化させた場合(図3および図4で横軸が16)では、励振振幅が−1.0、励振位相が180[度]となるように、可変減衰器2−mとディジタル移相器3−mを制御する。すなわち、ここでは、振幅位相制御指令回路7により可変減衰器制御回路5と移相器制御回路6を制御させ、測定対象となる素子アンテナの励振振幅と励振位相を同期させて変化させる。励振位相および励振振幅を変化させた高周波信号を含む高周波信号は、それぞれ対応する素子アンテナから放射される。   The variable attenuator control circuit 5 and the phase shifter control circuit 6 control the variable attenuator 2-m and the digital phase shifter 3-m, and the excitation amplitude and the excitation phase of the element antenna 1-m are shown in FIGS. 4. Change to match the profile described in 4. For example, in the initial state (the horizontal axis is 0 in FIGS. 3 and 4), when the excitation amplitude is 1.0 and the excitation phase is 0 [degrees], it is changed 16 times (in FIGS. 3 and 4). When the horizontal axis is 16), the variable attenuator 2-m and the digital phase shifter 3-m are controlled so that the excitation amplitude is -1.0 and the excitation phase is 180 degrees. That is, here, the variable attenuator control circuit 5 and the phase shifter control circuit 6 are controlled by the amplitude phase control command circuit 7, and the excitation amplitude and the excitation phase of the element antenna to be measured are changed in synchronization. High-frequency signals including high-frequency signals whose excitation phase and excitation amplitude are changed are radiated from the corresponding element antennas.

次に、測定アンテナで受信されるアレー合成電力(ステップST5)について説明する。図5に、励振振幅および励振位相を変化させる素子を素子アンテナ1−mとし、図3および図4記載のプロファイルにしたがって励振振幅および励振位相を変化させたときに受信機10で計測されるアレー合成電力の変化の例を実線で示す。図5において、横軸は素子アンテナ1−mの励振振幅および励振位相を変化させる回数であり図3および図4の横軸に対応している。縦軸はアレー合成電力である。また、図5に特許文献1に示すような、測定対象とする素子アンテナの励振振幅を一定とし、励振位相を図5にように0度から360度まで線形に変化させた場合のアレー合成電力の変化17を破線で併記している。   Next, the array combined power (step ST5) received by the measurement antenna will be described. FIG. 5 shows an array measured by the receiver 10 when the element for changing the excitation amplitude and the excitation phase is an element antenna 1-m, and the excitation amplitude and the excitation phase are changed according to the profiles shown in FIGS. An example of the change in the combined power is shown by a solid line. In FIG. 5, the horizontal axis represents the number of times the excitation amplitude and the excitation phase of the element antenna 1-m are changed, and corresponds to the horizontal axes of FIGS. The vertical axis represents the array combined power. Further, as shown in Patent Document 1 in FIG. 5, the array combined power when the excitation amplitude of the element antenna to be measured is constant and the excitation phase is linearly changed from 0 degrees to 360 degrees as shown in FIG. The change 17 in FIG.

図5より、上述の特許文献1に記載されたアンテナ測定方法では、アレー合成電力の変化17は、特許文献1の記載通り余弦状の変化をすることがわかる。一方、本発明の実施の形態1によるアレー合成電力の変化16は、同じ32回の変化回数で余弦状の変化を2回繰り返す、すなわち2倍の余弦状変化をすることがわかる。したがって、この2倍の余弦状変化の最大値、最小値、および最大値を与える励振位相がわかれば、特許文献1と同様の原理に基づき、素子アンテナ1−mの素子電界の振幅および位相を求めることができる。   From FIG. 5, it can be seen that in the antenna measurement method described in Patent Document 1 described above, the change 17 in the array combined power changes in a cosine manner as described in Patent Document 1. On the other hand, it can be seen that the change 16 of the array combined power according to the first embodiment of the present invention repeats the cosine change twice with the same 32 change times, that is, doubles the cosine change. Therefore, if the maximum value, the minimum value, and the excitation phase that gives the maximum value of the double cosine change are known, the amplitude and phase of the element electric field of the element antenna 1-m can be calculated based on the same principle as in Patent Document 1. Can be sought.

次に、素子電界の振幅および位相の算出方法(ステップST7)について説明する。図5に示す本発明の実施の形態1おけるアレー合成電力の変化16は、初期状態からの相対値として数式1で表すことができる。ここで、初期状態からの相対値とは図5の横軸0におけるアレー合成電力を1としたときの相対値であることを意味する。   Next, a method for calculating the amplitude and phase of the element electric field (step ST7) will be described. The change 16 of the array combined power in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 5 can be expressed by Equation 1 as a relative value from the initial state. Here, the relative value from the initial state means a relative value when the array combined power on the horizontal axis 0 in FIG.

Figure 2012117959
数式1において、f0,iはアレー合成電力、kは素子アンテナ1−mの素子電界振幅値である。Δφはディジタル移相器の最小移相量であり、ここでは5ビットのディジタル移相器を想定しているので11.25度である。iは励振振幅および励振位相を変化させる回数であり、図3、図4、図5の横軸に相当する。また、YとΦm,0は定数であり、それぞれ数式2と数式3で与えられる。
Figure 2012117959
In Equation 1, f 0, i is the array combined power, k m is the element field amplitude of the antenna elements 1-m. Δφ is the minimum phase shift amount of the digital phase shifter, and is 11.25 degrees because a 5-bit digital phase shifter is assumed here. i is the number of times the excitation amplitude and the excitation phase are changed, and corresponds to the horizontal axis of FIGS. 3, 4, and 5. Y and Φ m , 0 are constants and are given by Equation 2 and Equation 3, respectively.

Figure 2012117959
Figure 2012117959

Figure 2012117959
ここで、Xは素子アンテナ1−mの素子電界位相値である。
Figure 2012117959
Here, Xm is an element electric field phase value of the element antenna 1-m.

数式1からわかるように、本実施の形態1のアレーアンテナの合成電力の変化は余弦状に変化するが、iに対し2倍の変化となることがわかる。これは図4に示したように、2倍の余弦状変化をすることに対応する。また、数式1〜数式3記載の式は、特許文献1記載の式と同形式となっている。したがって、特許文献1と同様に位相Φm,0と、アレー合成電力の最大値と最小値の比rから素子電界振幅kと素子電界位相Xを求めることができる。
数式1よりアレー合成電力の最大値と最小値の比rは数式4で与えられる。
As can be seen from Equation 1, the change in the combined power of the array antenna according to the first embodiment changes in a cosine manner, but it becomes twice as large as i. This corresponds to a double cosine change as shown in FIG. In addition, the expressions described in Expressions 1 to 3 have the same format as the expression described in Patent Document 1. Therefore, it is possible to obtain a phase [Phi m, 0 similarly to Patent Document 1, an element field amplitude from the ratio r 2 k m and the element field phase X m of the maximum value and the minimum value of the array combined power.
From Expression 1, the ratio r 2 between the maximum value and the minimum value of the array combined power is given by Expression 4.

Figure 2012117959
数式4より、rは数式5に示す2つの値をとる。
Figure 2012117959
From Equation 4, r takes two values as shown in Equation 5.

Figure 2012117959
数式5の右辺の符号により、素子電界振幅kと素子電界位相Xも2つの値をとる。数式5右辺の符号が正の場合には、素子電界振幅kは数式6で与えられ、素子電界位相Xは数式7で与えられる。一方、数式5右辺の符号が負の場合には、素子電界振幅kは数式8で与えられ、素子電界位相Xは数式9で与えられる。
Figure 2012117959
The sign of the right side of Equation 5, also element field amplitude k m and the element field phase X m take two values. Equation 5 When the right side of the sign is positive, the element field amplitude k m is given by Equation 6, element field phase X m is given by Equation 7. On the other hand, when the sign is negative formula 5 right-hand side, the element field amplitude k m is given by Equation 8, element field phase X m is given by Equation 9.

Figure 2012117959
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Figure 2012117959
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Figure 2012117959
Figure 2012117959

Figure 2012117959
ここで、Γは数式10で与えられる。
Figure 2012117959
Here, Γ is given by Equation 10.

Figure 2012117959
Figure 2012117959

以上に示したように、素子電界振幅kと素子電界位相Xは、位相Φm,0と、アレー合成電力の最大値と最小値の比rから求められる。なお、素子電界振幅kと素子電界位相Xには、数式6と数式7、あるいは数式8と数式9の2組の解が存在する。この解の判定は、特許文献1に記載のように、素子電界振幅の設計値と比較して一致する解、あるいは各素子の位相分布を変化させた測定を再度行い振幅値が同一になる解を選択することにより可能である。 As shown above, the element field amplitude k m and the element field phase X m, the phase [Phi m, 0, is determined from the ratio r 2 of the maximum value and the minimum value of the array combined power. Incidentally, in the element field amplitude k m and the element field phase X m, there are two sets of solutions of Equation 6 and Equation 7 or Equation 8 and Equation 9,. As described in Patent Document 1, this solution is determined by a solution that matches the design value of the element electric field amplitude, or a solution that changes the phase distribution of each element and makes the amplitude value the same. This is possible by selecting.

次に、Φm,0とrを求める方法を説明する。Φm,0とrは、受信機10が計測したアレー合成電力の変化、すなわち、測定対象となる素子アンテナの励振振幅および励振位相を変化させて、アレー合成電力の振幅値のみを計測することにより、素子電界振幅kと素子電界位相Xを算出することができる。ここでは、一例として、フーリエ級数展開を用いたΦm,0とrの算出方法について示す。まず、平均値演算回路11によりアレー合成電力の変化16の平均値を求める。この平均値をaとする。また、2倍波フーリエ級数展開演算回路によりアレー合成電力の変化16をフーリエ級数展開したときの2倍波のフーリエ余弦係数および2倍波のフーリエ正弦係数から算出する。このアレー合成電力の2倍波のフーリエ余弦係数をa2、アレー合成電力の2倍波のフーリエ正弦係数をbとする。a、a、bは、それぞれ数式11、数式12、数式13により求めることができる。 Next, a method for obtaining Φ m, 0 and r 2 will be described. Φ m, 0 and r 2 measure only the amplitude value of the array combined power by changing the array combined power measured by the receiver 10, that is, changing the excitation amplitude and excitation phase of the element antenna to be measured. it makes it possible to calculate the element field amplitude k m and the element field phase X m. Here, as an example, a calculation method of Φ m, 0 and r 2 using Fourier series expansion is shown. First, the average value calculation circuit 11 obtains the average value of the change 16 in the array combined power. The average value and a 0. Further, the change 16 of the array composite power is calculated from the Fourier cosine coefficient of the second harmonic and the Fourier sine coefficient of the second harmonic when the Fourier series expansion is performed by the second harmonic Fourier series expansion arithmetic circuit. The Fourier cosine coefficient of the second harmonic of the array combined power is a 2 , and the Fourier sine coefficient of the second harmonic of the array combined power is b 2 . a 0 , a 2 , and b 2 can be obtained from Equation 11, Equation 12, and Equation 13, respectively.

Figure 2012117959
Figure 2012117959

Figure 2012117959
Figure 2012117959

Figure 2012117959
ここで、f0,iは、iに対応したアレー合成電力の計測結果である。また、Nはアレー合成電力の1周期分の余弦状変化を得るために必要なアレー合成電力の計測回数であり、ここでは16である。すなわち、特許文献1と比べて半分の測定回数で、Φm,0とrを算出することが可能となる。Φm,0は、これらの演算回路により求めた結果から数式14で求められ、rは数式15で求めることができる。
Figure 2012117959
Here, f 0, i is the measurement result of the array combined power corresponding to i. N is the number of times the array combined power is measured to obtain a cosine change for one cycle of the array combined power, and is 16 here. That is, Φ m, 0 and r 2 can be calculated with half the number of measurements compared to Patent Document 1. Φ m, 0 can be obtained from Equation 14 from the results obtained by these arithmetic circuits, and r 2 can be obtained from Equation 15.

Figure 2012117959
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Figure 2012117959
Figure 2012117959

したがって、本発明の実施の形態1では、第1の素子電界演算回路において、平均値aと、2倍波のフーリエ余弦係数aと、2倍波のフーリエ正弦係数b2とから、数式14と数式15により、それぞれΦm,0とrを求めることができる。さらに、Φm,0とrから、素子電界振幅kと素子電界位相Xを数式6〜10により求めることができる。ここでは、アレー合成電力の変化をフーリエ級数展開することにより、Φm,0とrを算出する場合について示したが、アレー合成電力の変化について、例えば、最小2乗法を用いて近似式を算出し、Φm,0とrを算出する構成としても良い。 Therefore, in the first embodiment of the present invention, in the first element electric field calculation circuit, from the average value a 0 , the Fourier cosine coefficient a 2 of the second harmonic, and the Fourier sine coefficient b 2 of the second harmonic, 14 and Equation 15 can be used to obtain Φ m, 0 and r 2 , respectively. Furthermore, [Phi m, 0 and r 2, the element field amplitude k m and the element field phase X m can be obtained by the equation 6-10. Here, the case where Φ m, 0 and r 2 are calculated by Fourier series expansion of the change of the array combined power has been shown. However, for the change of the array combined power, for example, an approximate expression can be obtained using the least square method. calculated, Φ m, 0 and r 2 may be configured to calculate the.

以上の説明では、素子アンテナ1−mに対して本発明を適用した場合を述べたが、これを全ての素子に対して繰り返すことにより、全ての素子の素子電界振幅および素子電界位相を求めることができる。例えば、図6と図7に20素子のフェーズドアレーの全素子に対して本発明を適用し、素子電界振幅kと素子電界位相Xを求めた結果を示す。図6は素子電界振幅kの測定結果、図7は素子電界位相Xの測定結果である。図6、図7においてそれぞれの横軸は素子の番号を表し、縦軸は振幅あるいは位相を表している。また、各図の実線は素子電界振幅あるいは素子電界位相の真値、プロットは本発明により求めた測定結果である。これより、本発明により求めた測定結果は、真値と良く一致していることがわかる。また、複数個の素子アンテナについて励振振幅および励振位相を変化させ、同様の測定を行うこともでき、当該複数個の素子アンテナを1つの素子アンテナとみなした素子電界振幅および素子電界位相を求める事ができる。 In the above description, the case where the present invention is applied to the element antenna 1-m has been described. By repeating this for all elements, the element electric field amplitude and element electric field phase of all elements are obtained. Can do. For example, the invention is applied to all the elements of the phased array of 20 elements in FIGS. 6 and 7 show the results of obtaining the element field amplitude k m and the element field phase X m. Figure 6 shows the measurement results of the element field amplitude k m, FIG. 7 is a measurement result of the element field phase X m. 6 and 7, the horizontal axis represents the element number, and the vertical axis represents the amplitude or phase. In each figure, the solid line indicates the true value of the element electric field amplitude or element electric field phase, and the plot indicates the measurement result obtained by the present invention. From this, it can be seen that the measurement result obtained by the present invention is in good agreement with the true value. Further, the same measurement can be performed by changing the excitation amplitude and the excitation phase for a plurality of element antennas, and the element electric field amplitude and the element electric field phase can be obtained by regarding the plurality of element antennas as one element antenna. Can do.

以上のように、本発明の実施の形態1によれば、アレー合成電力の振幅変化16を計測し、その結果を演算処理することにより、各素子の素子電界振幅および素子電界位相を求めることができる。位相計測が不要であり、振幅計測のみにより素子電界振幅および素子電界位相を求めることができるので、安定かつ精度の高い測定が可能であるという効果がある。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the element electric field amplitude and the element electric field phase of each element can be obtained by measuring the amplitude change 16 of the array combined power and calculating the result. it can. Since phase measurement is not required and the element electric field amplitude and element electric field phase can be obtained only by amplitude measurement, there is an effect that stable and highly accurate measurement is possible.

また、本発明の実施の形態1におけるアレー合成電力の変化は、励振振幅および励振位相を互いに関連付けて変化させることにより、2倍の余弦状変化をするため、半分のアレー合成電力の計測回数で、上述のΦm,0とrを算出することができ、特許文献1と比べると素子電界の測定時間を半分にすることができるという効果がある。したがって、フェーズドアレーアンテナを構成する素子の素子電界の測定を簡素化することができる。 In addition, since the array combined power in Embodiment 1 of the present invention changes twice as a cosine by changing the excitation amplitude and the excitation phase in association with each other, the number of times of array combined power measurement is half. The above-mentioned Φ m, 0 and r 2 can be calculated, and the measurement time of the element electric field can be halved as compared with Patent Document 1. Therefore, it is possible to simplify the measurement of the element electric field of the elements constituting the phased array antenna.

なお、ここでは、供試アンテナを送信アンテナとして用いた場合について示したが、受信アンテナとして用いた場合、すなわち、測定アンテナから放射された高周波信号を供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)で受信する場合も同様の効果が得られる。図8に、供試アンテナを受信アンテナとして動作させる場合のアンテナ測定装置の構成図を示す。図8に示すアンテナ測定装置では、図1と測定用アンテナ側に高周波信号を発生させる送信機8を設置し、供試アンテナ側に受信機10、平均演算回路11、2倍波フーリエ係数演算回路12、第1素子電界演算回路13を設置した点で異なる。   Here, the case where the antenna under test is used as the transmitting antenna is shown, but when the antenna is used as the receiving antenna, that is, when the high frequency signal radiated from the measuring antenna is received by the antenna under test (phased array antenna). The same effect can be obtained. FIG. 8 shows a configuration diagram of an antenna measuring apparatus when the antenna under test is operated as a receiving antenna. In the antenna measuring apparatus shown in FIG. 8, a transmitter 8 that generates a high-frequency signal is installed on the antenna side for measurement as shown in FIG. 1, and a receiver 10, an average arithmetic circuit 11, a second harmonic Fourier coefficient arithmetic circuit on the side of the antenna under test. 12 is different in that the first element electric field calculation circuit 13 is installed.

受信アンテナとして用いた場合の動作について説明する。なお、測定対象とする素子アンテナを素子アンテナ1−mとする。送信アンテナとして用いた場合と同様に、送信機8により生成された高周波信号を測定用アンテナ9−aから放射し、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mで受信する。素子アンテナ1−mで受信された高周波信号に対して、上述の送信アンテナとして動作させた場合と同様に励振振幅および励振位相を関連付けて変化させ、変化後の高周波信号を電力分配合成回路4により合成する。   The operation when used as a receiving antenna will be described. In addition, let the element antenna made into a measuring object be element antenna 1-m. Similarly to the case of using as a transmission antenna, a high frequency signal generated by the transmitter 8 is radiated from the measurement antenna 9-a and received by the element antennas 1-1, 1-2,. The high-frequency signal received by the element antenna 1-m is changed in association with the excitation amplitude and the excitation phase in the same manner as in the case of operating as the transmission antenna described above, and the high-frequency signal after the change is changed by the power distribution and synthesis circuit 4. Synthesize.

合成した高周波信号を、上述の送信アンテナとして動作させた場合と同様の演算処理を行うことにより、受信アンテナとして動作させた場合の素子電界を算出することができる。したがって、受信アンテナとして動作させた場合においても、送信アンテナとして動作させた場合と同様の効果が得られる。   An element electric field when operated as a receiving antenna can be calculated by performing a calculation process similar to that performed when the synthesized high-frequency signal is operated as the transmitting antenna described above. Therefore, even when operated as a receiving antenna, the same effect as when operated as a transmitting antenna can be obtained.

実施の形態2.
実施の形態1では、図3に示したようなプロファイルにより各素子の励振振幅を変化させていた。これより、図3記載の励振振幅のプロファイルでは、振幅値が負の値をとる場合がある。これは可変減衰器では実現できないため、負の値をとる場合にはディジタル移相器の位相値を180度オフセットさせてもよい。実施の形態2に示すアンテナ測定装置では、振幅値(電圧値)が負の値をとる場合、ディジタル移相器の位相を180度オフセットさせる構成としている。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the excitation amplitude of each element is changed by the profile as shown in FIG. Thus, in the excitation amplitude profile shown in FIG. 3, the amplitude value may take a negative value. Since this cannot be realized by a variable attenuator, the phase value of the digital phase shifter may be offset by 180 degrees when taking a negative value. In the antenna measurement apparatus shown in Embodiment 2, when the amplitude value (voltage value) takes a negative value, the phase of the digital phase shifter is offset by 180 degrees.

実施の形態2に係るアンテナ測定装置の構成は、図1に示す場合と同様である。また、動作についても測定対象となる素子の励振振幅および励振位相の制御方法を除き、実施の形態1に係るアンテナ測定装置と同様である。図9に測定対象となる素子に与えるべき励振振幅の変化を示し、図10に励振位相の変化を示す。図9において、横軸は励振振幅を変化させる回数を表し、縦軸は対応する励振振幅(ここでは、説明の便宜上、規格化した電圧値として説明する)を表し、14−bは本実施の形態2で想定する励振振幅の変化を表している。図10の横軸は励振位相を変化させる回数を表し、縦軸は対応する励振位相(度)を表し、15−bは本実施の形態2で想定する励振位相の変化を表している。   The configuration of the antenna measurement apparatus according to Embodiment 2 is the same as that shown in FIG. The operation is the same as that of the antenna measurement apparatus according to the first embodiment except for the method for controlling the excitation amplitude and the excitation phase of the element to be measured. FIG. 9 shows a change in excitation amplitude to be applied to the element to be measured, and FIG. 10 shows a change in excitation phase. In FIG. 9, the horizontal axis represents the number of times the excitation amplitude is changed, the vertical axis represents the corresponding excitation amplitude (here, described as a standardized voltage value for convenience of explanation), and 14-b represents the present embodiment. The change of the excitation amplitude assumed by the form 2 is represented. The horizontal axis in FIG. 10 represents the number of times the excitation phase is changed, the vertical axis represents the corresponding excitation phase (degrees), and 15-b represents the change in the excitation phase assumed in the second embodiment.

以上のように、実施の形態2に係るアンテナ測定装置では、励振振幅が負の値をとる場合にも、可変減衰器を用いて正しく設定でき、実施の形態1と同様に、安定かつ精度の高い測定の実現、測定の簡素化、および測定時間の短縮という効果が得られる。   As described above, in the antenna measurement apparatus according to the second embodiment, even when the excitation amplitude takes a negative value, it can be set correctly using the variable attenuator, and, as in the first embodiment, is stable and accurate. The effects of realizing high measurement, simplifying measurement, and shortening measurement time can be obtained.

実施の形態3.
実施の形態1では、測定対象となる素子アンテナの励振振幅を余弦状に変化させる構成について示したが、実施の形態3では、測定対象となる素子アンテナの励振振幅を(1+余弦状)に変化させる構成について示す。ここでは、供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)を送信アンテナとして動作させた場合について説明する。図11は、この発明の実施の形態3に係るアンテナ測定装置の構成図である。図11において、実施の形態1に示した図1と同一の符号は、同一または相当の部分を表している。基本波フーリエ係数演算回路18は受信機10の受信電力の変化をフーリエ級数展開し、基本波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数を算出する。第2の素子電界演算回路19は、基本波フーリエ係数演算回路18が算出した基本波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数から、素子電界の振幅および位相を求める。すなわち、アレー合成電力の平均値および2倍波フーリエ係数を算出する構成としていたが、実施の形態3では、アレー合成電力の基本波フーリエ係数を算出する構成としている。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the configuration in which the excitation amplitude of the element antenna to be measured is changed in a cosine shape has been described, but in the third embodiment, the excitation amplitude of the element antenna to be measured is changed to (1 + cosine shape). A configuration to be performed will be described. Here, a case where the antenna under test (phased array antenna) is operated as a transmitting antenna will be described. FIG. 11 is a configuration diagram of an antenna measurement apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 11, the same reference numerals as those in FIG. 1 shown in the first embodiment represent the same or corresponding parts. The fundamental Fourier coefficient calculation circuit 18 performs a Fourier series expansion on the change in the received power of the receiver 10 and calculates a Fourier cosine coefficient and a Fourier sine coefficient of the fundamental wave component. The second element electric field calculation circuit 19 obtains the amplitude and phase of the element electric field from the Fourier cosine coefficient and Fourier sine coefficient of the fundamental wave component calculated by the fundamental wave Fourier coefficient calculation circuit 18. That is, the average value of the array combined power and the second harmonic Fourier coefficient are calculated. In the third embodiment, the fundamental wave Fourier coefficient of the array combined power is calculated.

次に、動作について説明する。実施の形態3に係るアンテナ測定方法全体の流れは、実施の形態1に示す場合と同様であり、図2に示すフローチャートで表される。可変減衰器制御回路5と移相器制御回路6は、可変減衰器5とディジタル移相器6を制御し、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mの任意の1素子の励振振幅および励振位相がそれぞれ図12および図13記載のプロファイルと一致するように変化させる。図12において、横軸は励振振幅を変化させる回数を表し、縦軸は対応する励振振幅(ここでは、説明の便宜上、規格化した電圧値として説明する)を表し、20は本実施の形態3で想定する励振振幅の変化を表している。図13の横軸は励振位相を変化させる回数を表し、縦軸は対応する励振位相(度)を表し、15−aは本実施の形態1で想定する励振位相の変化を表している。本実施の形態3では、任意の1素子の励振振幅を、平均値を1かつ振幅を1とした余弦状に変化させ、励振位相は0度から360度まで線形に変化させる。実施の形態1において図3で示した励振振幅の変化は、−1.0〜1.0において余弦状に変化させていたのに対し、実施の形態3では、0〜2.0において余弦状に変化させる。また、振幅位相制御指令回路7により可変減衰器制御回路5と移相器制御回路6の制御を同期させ、励振振幅と励振位相を関連付けて変化させる。   Next, the operation will be described. The overall flow of the antenna measurement method according to the third embodiment is the same as that shown in the first embodiment, and is represented by the flowchart shown in FIG. The variable attenuator control circuit 5 and the phase shifter control circuit 6 control the variable attenuator 5 and the digital phase shifter 6, so that any one of the element antennas 1-1, 1-2,. The excitation amplitude and the excitation phase are changed so as to match the profiles shown in FIGS. 12 and 13, respectively. In FIG. 12, the horizontal axis represents the number of times the excitation amplitude is changed, the vertical axis represents the corresponding excitation amplitude (here, described as a normalized voltage value for convenience of explanation), and 20 is the third embodiment. Represents the change in the excitation amplitude assumed in Fig. 1. The horizontal axis in FIG. 13 represents the number of times the excitation phase is changed, the vertical axis represents the corresponding excitation phase (degrees), and 15-a represents the change in the excitation phase assumed in the first embodiment. In the third embodiment, the excitation amplitude of one arbitrary element is changed in a cosine shape with an average value of 1 and an amplitude of 1, and the excitation phase is linearly changed from 0 degrees to 360 degrees. In the first embodiment, the change in the excitation amplitude shown in FIG. 3 is changed in a cosine shape from −1.0 to 1.0, whereas in the third embodiment, the change in the cosine shape is from 0 to 2.0. To change. Further, the amplitude phase control command circuit 7 synchronizes the control of the variable attenuator control circuit 5 and the phase shifter control circuit 6 to change the excitation amplitude and the excitation phase in association with each other.

測定アンテナで受信されるアレー合成電力について説明する。励振振幅および励振位相を変化させる素子アンテナを素子アンテナ1−mとし、図12および図13に示すプロファイルにしたがって励振振幅および励振位相を変化させたときに受信機10で計測されるアレー合成電力の変化の例を図14に示す。図14において、横軸は素子アンテナ1−mの励振振幅および励振位相を変化させる回数であり、図10および図11の横軸に対応している。縦軸はアレー合成電力である。また図12中の21は本実施の形態3におけるアレー合成電力の変化である。   The array combined power received by the measurement antenna will be described. The element antenna that changes the excitation amplitude and the excitation phase is the element antenna 1-m, and the array combined power measured by the receiver 10 when the excitation amplitude and the excitation phase are changed according to the profiles shown in FIGS. An example of the change is shown in FIG. In FIG. 14, the horizontal axis represents the number of times the excitation amplitude and excitation phase of the element antenna 1-m are changed, and corresponds to the horizontal axes of FIGS. 10 and 11. The vertical axis represents the array combined power. Further, reference numeral 21 in FIG. 12 represents a change in the array combined power in the third embodiment.

本発明の実施の形態3では、受信機10で計測されたアレー合成電力の変化21を、基本波フーリエ係数演算回路18においてフーリエ級数展開し基本波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数を算出する。第2の素子電界演算回路19では、基本波フーリエ係数演算回路18が算出した基本波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数から、素子電界の振幅および位相を求める。以下では、素子電界の振幅および位相の算出方法の詳細を説明する。   In the third embodiment of the present invention, the change 21 of the array combined power measured by the receiver 10 is Fourier series expanded in the fundamental wave Fourier coefficient calculation circuit 18 to calculate the Fourier cosine coefficient and the Fourier sine coefficient of the fundamental wave component. . The second element electric field calculation circuit 19 obtains the amplitude and phase of the element electric field from the Fourier cosine coefficient and Fourier sine coefficient of the fundamental wave component calculated by the fundamental wave Fourier coefficient calculation circuit 18. Below, the detail of the calculation method of the amplitude and phase of an element electric field is demonstrated.

本発明の実施の形態3おけるアレー合成電力の変化21は、初期状態からの相対値として数式16のようになる。ここで、初期状態からの相対値とは図14の横軸0におけるアレー合成電力を1としたときの相対値であることを意味する。   The change 21 of the array combined power in the third embodiment of the present invention is expressed by Equation 16 as a relative value from the initial state. Here, the relative value from the initial state means a relative value when the array combined power on the horizontal axis 0 in FIG.

Figure 2012117959
Figure 2012117959

数式16において、kは素子アンテナ1−mの素子電界振幅値、Xは素子アンテナ1−mの素子電界位相値ある。Δφはディジタル移相器の最小移相量であり、ここでは5ビットのディジタル移相器を想定しているので11.25度である。iは励振振幅および励振位相を変化させる回数であり、図12〜図14の横軸に相当する。 In Equation 16, k m is the element field amplitude of the antenna elements 1-m, the X m is the element field phase values of antenna elements 1-m. Δφ is the minimum phase shift amount of the digital phase shifter, and is 11.25 degrees because a 5-bit digital phase shifter is assumed here. i is the number of times the excitation amplitude and the excitation phase are changed, and corresponds to the horizontal axis of FIGS.

数式16の右辺第4項(2kcos(iΔφ+X))はフーリエ級数の基本波成分であり、その振幅が素子電界振幅kの2倍、位相が素子電界位相となる。したがって、基本波フーリエ係数演算回路18で求めた基本波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数をそれぞれa,bとすれば、素子電界振幅kは数式17で求められ、素子電界位相Xは数式18で求めることができる。 The fourth term on the right side of Equation 16 (2k m cos (iΔφ + X m)) is a fundamental component of the Fourier series, doubling the amplitude element field amplitude k m, the phase is an element field phase. Thus, if the Fourier cosine coefficients and Fourier sine coefficients of the fundamental wave component obtained by the fundamental wave Fourier coefficient calculation circuit 18 and a 1, b 1, respectively, elements field amplitude k m is obtained in Equation 17, elements field phase X m can be obtained by Equation 18.

Figure 2012117959
Figure 2012117959

Figure 2012117959
なお、基本波成分のフーリエ余弦係数a、フーリエ正弦係数bは、アレー合成電力の振幅変化21よりそれぞれ数式19、数式20で求めることができる。
Figure 2012117959
Note that the Fourier cosine coefficient a 1 and the Fourier sine coefficient b 1 of the fundamental wave component can be obtained from Expression 19 and Expression 20, respectively, from the amplitude change 21 of the array combined power.

Figure 2012117959
Figure 2012117959

Figure 2012117959
Figure 2012117959

ここで、f0,iは、iに対応したアレー合成電力の計測結果であり、Nは、アレー合成電力の計測回数である。したがって、本発明の実施の形態3では、第2の素子電界演算回路において、基本波のフーリエ余弦係数aと基本波のフーリエ正弦係数bとから、素子電界振幅kと素子電界位相Xを数式17と18により求めることができる。 Here, f 0, i is a measurement result of array combined power corresponding to i, and N is the number of times of array combined power measurement. Therefore, in Embodiment 3 of the present invention, in the second element field operation circuit, from the Fourier cosine coefficients a 1 and a fundamental wave Fourier sine coefficients b 1 Metropolitan of the fundamental wave, element field amplitude k m and the element field phase X m can be obtained from Equations 17 and 18.

以上の説明では、素子アンテナ1−mに対して本発明を適用した場合を述べたが、これを全ての素子に対して繰り返すことにより、全ての素子の素子電界振幅および素子電界位相を求めることができる。例えば、20素子のフェーズドアレーの全素子に対して本発明を適用し、素子電界振幅kと素子電界位相Xを求めた結果を図15および図16に示す。図15は素子電界振幅kの測定結果、図16は素子電界位相Xの測定結果である。図15、図16それぞれの横軸は素子の番号を表し、縦軸は振幅あるいは位相を表している。また、各図の実線は素子電界振幅あるいは素子電界位相の真値、プロットは本発明により求めた測定結果である。これより、本発明により求めた測定結果は、真値と良く一致していることがわかる。また、複数個の素子アンテナについて励振振幅および励振位相を変化させ、同様の測定を行うこともでき、当該複数個の素子アンテナを1つの素子アンテナとみなした素子電界振幅および素子電界位相を求める事ができる。 In the above description, the case where the present invention is applied to the element antenna 1-m has been described. By repeating this for all elements, the element electric field amplitude and element electric field phase of all elements are obtained. Can do. For example, it shows the invention is applied to all the elements of the phased array of 20 elements, the result of obtaining the element field amplitude k m and the element field phase X m in FIGS. Figure 15 shows the measurement results of the element field amplitude k m, 16 is a measurement result of the element field phase X m. The horizontal axis of each of FIGS. 15 and 16 represents the element number, and the vertical axis represents the amplitude or phase. In each figure, the solid line indicates the true value of the element electric field amplitude or element electric field phase, and the plot indicates the measurement result obtained by the present invention. From this, it can be seen that the measurement result obtained by the present invention is in good agreement with the true value. Further, the same measurement can be performed by changing the excitation amplitude and the excitation phase for a plurality of element antennas, and the element electric field amplitude and the element electric field phase can be obtained by regarding the plurality of element antennas as one element antenna. Can do.

以上のように、本発明の実施の形態3によれば、アレー合成電力の振幅変化21を測定し、その結果を演算処理することにより、各素子の素子電界振幅および素子電界位相を求めることができる。位相計測が不要であり、振幅計測のみにより素子電界振幅および素子電界位相を求めることができるので、安定かつ精度の高い測定が可能であるという効果がある。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, the element electric field amplitude and the element electric field phase of each element can be obtained by measuring the amplitude change 21 of the array combined power and calculating the result. it can. Since phase measurement is not required and the element electric field amplitude and element electric field phase can be obtained only by amplitude measurement, there is an effect that stable and highly accurate measurement is possible.

また、本発明の実施の形態3では、アレー合成電力の変化をフーリエ級数展開した基本波成分のフーリエ余弦級数とフーリエ正弦級数から、素子電界振幅および素子電界位相の単一解を求めることが可能である。したがって、特許文献1や実施の形態1に示すアンテナ測定装置およびアンテナ測定方法では、2つの解が存在するため、2つの解の判定処理が必要であったが、実施の形態3に係るアンテナ測定装置および測定方法では、解の判定処理不要であり、測定を簡素化できるという効果がある。   In the third embodiment of the present invention, it is possible to obtain a single solution of the element electric field amplitude and the element electric field phase from the Fourier cosine series and Fourier sine series of the fundamental wave component obtained by Fourier series expansion of the change in the array composite power. It is. Therefore, in the antenna measurement device and the antenna measurement method described in Patent Document 1 and Embodiment 1, since there are two solutions, determination processing of two solutions is necessary. However, the antenna measurement according to Embodiment 3 is necessary. The apparatus and the measurement method do not require a solution determination process, and there is an effect that the measurement can be simplified.

なお、ここでは、供試アンテナを送信アンテナとして動作させた場合について示したが、実施の形態1に示す場合と同様に受信アンテナとして動作させた場合についても、送信アンテナとして動作させた場合と同様に解の判定処理が不要であり、測定を簡素化できるという効果が得られる。   Although the case where the antenna under test is operated as a transmitting antenna is shown here, the case where it is operated as a receiving antenna is the same as the case where it is operated as a transmitting antenna as in the case of the first embodiment. Therefore, there is no need for a solution determination process, and the effect of simplifying the measurement can be obtained.

実施の形態4.
上述の実施の形態では、測定対象となる素子アンテナの励振振幅を変化させる手段として可変減衰器および可変減衰器および可変減衰器制御回路を用いる構成について示したが、実施の形態4では、増幅器およびバイアス電圧制御回路を用いた構成について示す。ここでは、供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)を送信アンテナとして動作させた場合について説明する。図17は、この発明の実施の形態4のアンテナ測定装置の構成図である。図17において、図1と同一の符号は、同一または相当の部分を表している。増幅器22−1,22−2,…,22−Mは、それぞれ素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに接続され、入力された高周波信号を設定された励振振幅値まで振幅を変化させる。た増幅器である。また、バイアス電圧制御回路23は増幅器22−1,22−2,…,22−Mのバイアス電圧を変化させ、増幅器の利得を制御する。
Embodiment 4 FIG.
In the above-described embodiment, the configuration using the variable attenuator, the variable attenuator, and the variable attenuator control circuit as the means for changing the excitation amplitude of the element antenna to be measured has been described. A configuration using a bias voltage control circuit will be described. Here, a case where the antenna under test (phased array antenna) is operated as a transmitting antenna will be described. FIG. 17 is a configuration diagram of an antenna measurement apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 17, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. The amplifiers 22-1, 22-2,..., 22-M are connected to the element antennas 1-1, 1-2,..., 1-M, respectively, and the input high-frequency signal has an amplitude up to a set excitation amplitude value. To change. Amplifier. Further, the bias voltage control circuit 23 controls the gain of the amplifier by changing the bias voltage of the amplifiers 22-1, 22-2,.

次に、動作について説明する。本発明の実施の形態4の動作は、ほぼ実施の形態1に示す場合と同様であるが、バイアス電圧制御回路23と移相器制御回路6は、増幅器の利得およびディジタル移相器を制御し、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mのうち測定対象となる任意の1素子の励振振幅および励振位相を対応させて変化させる点で異なる。なお、その変化は、例えば図3および図4記載のプロファイルと一致させるものとする。また、振幅位相制御指令回路7によりバイアス電圧制御回路23と移相器制御回路6の制御を同期させ、励振振幅と励振位相を関連付けて変化させる。   Next, the operation will be described. The operation of the fourth embodiment of the present invention is almost the same as that shown in the first embodiment, but the bias voltage control circuit 23 and the phase shifter control circuit 6 control the gain of the amplifier and the digital phase shifter. .., 1-M are different in that the excitation amplitude and the excitation phase of any one element to be measured are changed correspondingly. It is assumed that the change coincides with the profiles shown in FIGS. 3 and 4, for example. Further, the amplitude phase control command circuit 7 synchronizes the control of the bias voltage control circuit 23 and the phase shifter control circuit 6 to change the excitation amplitude and the excitation phase in association with each other.

以上のように、本実施の形態4では、実施の形態1と同様に任意の1素子の励振振幅および励振位相を変化させることが可能であり、その間のアレー合成電力の振幅変化16を測定し、その結果を演算処理することにより、各素子の素子電界振幅および素子電界位相を求めることができる。したがって、実施の形態1と同様に、安定かつ精度の高い測定の実現、測定時間の短縮という効果がある。   As described above, in the fourth embodiment, the excitation amplitude and the excitation phase of any one element can be changed as in the first embodiment, and the amplitude change 16 of the array combined power during that time is measured. By computing the result, the element electric field amplitude and element electric field phase of each element can be obtained. Accordingly, as in the first embodiment, there are effects of realizing stable and highly accurate measurement and shortening the measurement time.

また、本実施の形態4では、素子の励振振幅、励振位相をそれぞれ図8、図9のように変化させることも可能である。この場合には、実施の形態2と同様の効果がある。さらに、本実施の形態3では、素子の励振振幅、励振位相をそれぞれ図12、図13のように変化させることも可能である。この場合には、実施の形態3と同様に解の判定処理不要であり、測定を簡素化できるという効果がある。   In the fourth embodiment, the excitation amplitude and the excitation phase of the element can be changed as shown in FIGS. 8 and 9, respectively. In this case, the same effect as in the second embodiment is obtained. Furthermore, in the third embodiment, the excitation amplitude and the excitation phase of the element can be changed as shown in FIGS. 12 and 13, respectively. In this case, as in the third embodiment, there is no need for a solution determination process, and the measurement can be simplified.

なお、ここでは、供試アンテナを送信アンテナとして動作させた場合について示したが、実施の形態1に示す場合と同様に受信アンテナとして動作させた場合についても、送信アンテナとして動作させた場合と同様の効果が得られる。   Although the case where the antenna under test is operated as a transmitting antenna is shown here, the case where it is operated as a receiving antenna is the same as the case where it is operated as a transmitting antenna as in the case of the first embodiment. The effect is obtained.

実施の形態5.
上述の実施の形態では、1つの素子アンテナから構成される測定用アンテナを用いた場合について示したが、実施の形態5に係るアンテナ測定装置では、複数の素子アンテナからの構成されるアレーアンテナを測定用アンテナとして用いた場合について示す。ここでは、供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)を送信アンテナとして動作させた場合について説明する。図18は、この発明の実施の形態5のアンテナ測定装置の構成図である。図18において、図1と同一の符号は、同一または相当の部分を表している。測定用アンテナ9−a,9−b,9−cは、供試アンテナに対向して配置されており、電力分配合成回路24により、測定用アンテナ9−a,9−b,9−cが受信した信号を合成する構成となっている。これより、本実施の形態では、測定用アンテナ9−a,9−b,9−cおよび電力分配合成回路24によりアレーアンテナが形成されている。したがって、受信信号の信号対雑音比を向上させることができる。
Embodiment 5 FIG.
In the above-described embodiment, the case of using a measurement antenna composed of one element antenna has been described. However, in the antenna measurement apparatus according to Embodiment 5, an array antenna composed of a plurality of element antennas is used. The case where it is used as a measurement antenna will be described. Here, a case where the antenna under test (phased array antenna) is operated as a transmitting antenna will be described. FIG. 18 is a configuration diagram of an antenna measurement apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 18, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. The measurement antennas 9-a, 9-b, 9-c are arranged opposite to the antennas under test, and the measurement antennas 9-a, 9-b, 9-c are arranged by the power distribution / combination circuit 24. The received signal is synthesized. Thus, in the present embodiment, an array antenna is formed by the measurement antennas 9-a, 9-b, 9-c and the power distribution / combination circuit 24. Therefore, the signal-to-noise ratio of the received signal can be improved.

以上のように、本実施の形態5に係るアンテナ測定装置は、実施の形態1に示す場合の効果に加えて、受信信号の信号対雑音比を向上させることができるので、測定精度が向上する効果がある。なお、ここでは、供試アンテナを送信アンテナとして動作させた場合について示したが、実施の形態1に示す場合と同様に受信アンテナとして動作させた場合についても同様の効果が得られる。   As described above, the antenna measurement apparatus according to the fifth embodiment can improve the signal-to-noise ratio of the received signal in addition to the effects shown in the first embodiment, so that the measurement accuracy is improved. effective. Although the case where the antenna under test is operated as a transmitting antenna is shown here, the same effect can be obtained when the antenna is operated as a receiving antenna as in the case of the first embodiment.

実施の形態6.
上述の実施の形態では、測定用アンテナを供試アンテナと対向する位置に配置していたが、実施の形態6に係るアンテナ測定装置では、測定用アンテナを供試アンテナと同一開口面上に配置する。ここでは、供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)を送信アンテナとして動作させた場合について説明する。図19は、この発明の実施の形態6に係るアンテナ測定装置の構成図である。図19において、図18と同一の符号は、同一または同様の部分を表す。図19に示すアンテナ測定装置では、測定用アンテナ9−aから9−dが、素子アンテナ1−1から1−Mと同一開口面上に設置される。
Embodiment 6 FIG.
In the above-described embodiment, the measurement antenna is arranged at a position facing the test antenna. However, in the antenna measurement apparatus according to the sixth embodiment, the measurement antenna is arranged on the same opening surface as the test antenna. To do. Here, a case where the antenna under test (phased array antenna) is operated as a transmitting antenna will be described. FIG. 19 is a configuration diagram of an antenna measurement apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. 19, the same reference numerals as those in FIG. 18 denote the same or similar parts. In the antenna measurement apparatus shown in FIG. 19, measurement antennas 9-a to 9-d are installed on the same opening surface as element antennas 1-1 to 1-M.

実施の形態6に係るアンテナ測定装置では、以上のような構成をしているため、実施の形態4に示す場合の効果に加えて、当該アンテナ測定装置の小型化できるとういう効果が得られる。なお、ここでは、供試アンテナを送信アンテナとして動作させた場合について示したが、実施の形態1に示す場合と同様に受信アンテナとして動作させた場合についても同様の効果が得られる。   Since the antenna measurement apparatus according to the sixth embodiment has the above-described configuration, in addition to the effect shown in the fourth embodiment, an effect that the antenna measurement apparatus can be reduced in size can be obtained. Although the case where the antenna under test is operated as a transmitting antenna is shown here, the same effect can be obtained when the antenna is operated as a receiving antenna as in the case of the first embodiment.

以上の各実施の形態では、発明の本質を逸脱しない限り、各実施の形態を相互に組み合わせてもよいことはいうまでもない。   In each of the above embodiments, it goes without saying that the embodiments may be combined with each other without departing from the essence of the invention.

1−1〜1−M 素子アンテナ、2−1〜2−M 可変減衰器、3−1〜3−M ディジタル移相器、4 電力分配合成回路、5 可変減衰器制御回路、6 移相器制御回路、7 振幅位相制御指令回路、8 送信機、9−a〜9−c 測定用アンテナ、10 受信機、11 平均値演算回路、12 2倍波フーリエ係数演算回路、13 第1素子電界演算回路、14−a,14−b 励振振幅の変化、15−a 励振位相の変化、16 アレー合成電力の変化、17 アレー合成電力の変化、18 基本波フーリエ係数演算回路、19 第2の素子電界演算回路、20 励振振幅の変化、21 アレー合成電力の変化、22 増幅器、23 バイアス電圧制御回路、24 電力分配合成回路   1-1 to 1-M element antenna, 2-1 to 2-M variable attenuator, 3-1 to 3-M digital phase shifter, 4 power distribution / synthesis circuit, 5 variable attenuator control circuit, 6 phase shifter Control circuit, 7 Amplitude phase control command circuit, 8 Transmitter, 9-a to 9-c Measurement antenna, 10 Receiver, 11 Average value calculation circuit, 12 2nd harmonic Fourier coefficient calculation circuit, 13 First element electric field calculation Circuit, 14-a, 14-b Excitation amplitude change, 15-a Excitation phase change, 16 Array composite power change, 17 Array composite power change, 18 Fundamental Fourier coefficient arithmetic circuit, 19 Second element electric field Arithmetic circuit, 20 Excitation amplitude change, 21 Array composite power change, 22 Amplifier, 23 Bias voltage control circuit, 24 Power distribution synthesis circuit

Claims (14)

フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定方法であって、
高周波信号を生成する高周波信号生成ステップと、
前記高周波信号生成ステップにおいて生成された高周波信号のうち、前記測定対象とする素子アンテナに対応する高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化ステップと、
前記高周波信号生成ステップで生成された高周波信号であって、前記振幅位相変化ステップにおいて振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を、それぞれ対応する前記複数の素子アンテナから放射する高周波信号放射ステップと、
前記高周波信号放射ステップにおいて前記複数の素子アンテナから放射された高周波信号を、測定用アンテナで受信する高周波信号受信ステップと、
前記高周波信号受信ステップで受信した高周波信号に基づいて、前記測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出ステップと、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定方法。
Among a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, an antenna measurement method for measuring an element electric field of an element antenna to be measured,
A high frequency signal generating step for generating a high frequency signal;
Amplitude phase change step for changing the amplitude and phase of the high frequency signal corresponding to the element antenna to be measured among the high frequency signals generated in the high frequency signal generation step,
High-frequency signal radiation generated from the plurality of element antennas corresponding to the high-frequency signals generated in the high-frequency signal generation step and including the high-frequency signals whose amplitude and phase are changed in the amplitude phase change step Steps,
A high-frequency signal receiving step of receiving a high-frequency signal radiated from the plurality of element antennas in the high-frequency signal radiating step with a measurement antenna;
An element electric field calculating step for calculating an element electric field of the element antenna to be measured based on the high frequency signal received in the high frequency signal receiving step;
An antenna measurement method comprising:
フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定方法であって、
高周波信号を生成する高周波信号生成ステップと、
前記高周波信号生成ステップで生成された高周波信号を、測定用アンテナから放射する高周波信号放射ステップと、
前記高周波信号放射ステップで放射された高周波信号を、前記複数の素子アンテナでそれぞれ受信する高周波信号受信ステップと、
前記受信ステップで受信した高周波信号のうち、前記測定対象とする素子アンテナで受信した高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化ステップと、
前記高周波信号受信ステップにおいて対応する前記複数の素子アンテナで受信された高周波信号であって、前記振幅位相制御ステップにおいて振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を合成する高周波信号合成ステップと、
前記高周波信号合成ステップにおいて合成された高周波信号に基づいて、前記測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出ステップと、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定方法。
Among a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, an antenna measurement method for measuring an element electric field of an element antenna to be measured,
A high frequency signal generating step for generating a high frequency signal;
A high-frequency signal emission step of radiating the high-frequency signal generated in the high-frequency signal generation step from a measurement antenna;
A high-frequency signal receiving step of receiving the high-frequency signals radiated in the high-frequency signal radiating step by the plurality of element antennas, respectively;
Of the high-frequency signal received in the reception step, an amplitude phase change step for changing the amplitude and phase of the high-frequency signal received by the element antenna to be measured in association with each other;
A high-frequency signal synthesis step of synthesizing a high-frequency signal received by the plurality of element antennas corresponding to the high-frequency signal reception step, the high-frequency signal including a high-frequency signal whose amplitude and phase are changed in the amplitude phase control step; ,
An element electric field calculation step for calculating an element electric field of the element antenna to be measured based on the high frequency signal synthesized in the high frequency signal synthesis step;
An antenna measurement method comprising:
前記振幅位相変化ステップにおいて、可変減衰器または増幅器を用いて前記測定対象とする素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を変化させることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のアンテナ測定方法。   3. The antenna measurement according to claim 1, wherein in the amplitude phase changing step, the amplitude of a high-frequency signal corresponding to the element antenna to be measured is changed using a variable attenuator or an amplifier. Method. 前記振幅位相変化ステップにおいて、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を余弦状に、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の位相を0度から360度まで線形に変化させ、
素子電界算出ステップにおいて、前記素子電界の平均値と2倍波のフーリエ係数を算出すること、
を特徴する請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンテナ測定方法。
In the amplitude phase changing step, the amplitude of the high-frequency signal corresponding to the element antenna to be measured is changed to a cosine shape, and the phase of the high-frequency signal corresponding to the element antenna to be measured is linearly changed from 0 degrees to 360 degrees. Let
In the element electric field calculation step, calculating an average value of the element electric field and a Fourier coefficient of the second harmonic,
The antenna measurement method according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記振幅位相変化ステップにおいて、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を(1+余弦状)に、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の位相を0度から360度まで線形に変化させ、
素子電界算出ステップにおいて、前記素子電界の平均値と基本波のフーリエ係数を算出すること、
を特徴する請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンテナ測定方法。
In the amplitude phase changing step, the amplitude of the high-frequency signal corresponding to the element antenna to be measured is (1 + cosine), and the phase of the high-frequency signal corresponding to the element antenna to be measured is from 0 degrees to 360 degrees. Change linearly,
In the element electric field calculation step, calculating an average value of the element electric field and a Fourier coefficient of the fundamental wave,
The antenna measurement method according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記測定用アンテナは、複数個の素子アンテナと電力分配合成回路を備えるアレーアンテナであること、を特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のアンテナ測定方法。   The antenna measurement method according to claim 1, wherein the measurement antenna is an array antenna including a plurality of element antennas and a power distribution / combination circuit. 前記測定用アンテナは、前記複数の素子アンテナと同一開口面上に設置されること、を特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のアンテナ測定方法。   The antenna measurement method according to claim 1, wherein the measurement antenna is installed on the same opening surface as the plurality of element antennas. フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定装置であって、
高周波信号を生成する高周波信号生成手段と、
前記高周波信号生成手段により生成され、前記複数の素子アンテナから放射される高周波信号のうち、前記測定対象とする素子アンテナから放射される高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化手段と、
前記複数の素子アンテナから放射された高周波信号を受信する測定用アンテナと、
前記測定用アンテナで受信した高周波信号に基づいて、前記測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出手段と、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定装置。
Among a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, an antenna measurement device that measures an element electric field of an element antenna to be measured,
High-frequency signal generating means for generating a high-frequency signal;
Amplitude phase changing means for changing the amplitude and phase of the high frequency signal radiated from the element antenna to be measured among the high frequency signals generated by the high frequency signal generating means and radiated from the plurality of element antennas. When,
A measurement antenna for receiving high-frequency signals radiated from the plurality of element antennas;
An element electric field calculation means for calculating an element electric field of the element antenna to be measured based on a high-frequency signal received by the measurement antenna;
An antenna measuring device comprising:
フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定装置であって、
高周波信号を生成する高周波信号生成手段と、
前記高周波信号生成手段により生成された高周波信号を放射する測定用アンテナと、
前記測定用アンテナにより放射され、前記複数の素子アンテナで受信された高周波信号のうち、前記測定対象とする素子アンテナで受信された高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化手段と、
前記複数の素子アンテナで受信された高周波信号であって、前記振幅位相変化手段により振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を合成する高周波信号合成手段と、
前記高周波信号合成手段により合成された高周波信号に基づいて、前記測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出手段と、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定装置。
Among a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, an antenna measurement device that measures an element electric field of an element antenna to be measured,
High-frequency signal generating means for generating a high-frequency signal;
A measurement antenna that radiates a high-frequency signal generated by the high-frequency signal generating means;
Amplitude phase changing means for changing the amplitude and phase of a high frequency signal radiated from the measurement antenna and received by the plurality of element antennas and received by the element antenna to be measured in association with each other. ,
High-frequency signal synthesis means for synthesizing a high-frequency signal received by the plurality of element antennas, the high-frequency signal including a high-frequency signal whose amplitude and phase are changed by the amplitude phase change means;
An element electric field calculation means for calculating an element electric field of the element antenna to be measured based on the high frequency signal synthesized by the high frequency signal synthesis means;
An antenna measuring device comprising:
前記振幅位相変化手段は、前記測定対象とする素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を変化させる可変減衰器または増幅器を備えること、を特徴とする請求項8または9のいずれかに記載のアンテナ測定装置。   10. The antenna measurement according to claim 8, wherein the amplitude phase changing unit includes a variable attenuator or an amplifier that changes an amplitude of a high-frequency signal corresponding to the element antenna to be measured. apparatus. 前記振幅位相変化手段は、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を余弦状に、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の位相を0度から360度まで線形に変化させ、
素子電界算出手段は、前記素子電界の平均値と2倍波のフーリエ係数を算出すること、
を特徴する請求項8〜10のいずれか1項に記載のアンテナ測定装置。
The amplitude phase change means linearly changes the amplitude of the high frequency signal corresponding to the element antenna to be measured in a cosine shape and the phase of the high frequency signal corresponding to the element antenna to be measured from 0 degrees to 360 degrees. Let
An element electric field calculation means calculates an average value of the element electric field and a Fourier coefficient of a second harmonic,
The antenna measurement device according to claim 8, wherein
前記振幅位相変化手段は、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を(1+余弦状)に、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の位相を0度から360度まで線形に変化させ、
素子電界算出手段は、前記素子電界の平均値と基本波のフーリエ係数を算出すること、
を特徴する請求項8〜10のいずれか1項に記載のアンテナ測定装置。
The amplitude phase changing means sets the amplitude of the high frequency signal corresponding to the element antenna to be measured to (1 + cosine) and the phase of the high frequency signal corresponding to the element antenna to be measured from 0 degree to 360 degrees. Change linearly,
The element electric field calculation means calculates an average value of the element electric field and a Fourier coefficient of the fundamental wave,
The antenna measurement device according to claim 8, wherein
前記測定用アンテナは、複数個の素子アンテナと電力分配合成回路を備えるアレーアンテナであること、を特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載のアンテナ測定装置。   The antenna measurement apparatus according to claim 8, wherein the measurement antenna is an array antenna including a plurality of element antennas and a power distribution / combination circuit. 前記測定用アンテナは、前記複数の素子アンテナと同一開口面上に設置されること、を特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載のアンテナ測定装置。   The antenna measurement device according to claim 8, wherein the measurement antenna is installed on the same opening surface as the plurality of element antennas.
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