JP2019109055A - アンテナ測定システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ特性を短時間で正確に測定できるアンテナ測定システム及びその方法を提供する。【解決手段】アンテナ測定システム１は、被測定用のアンテナ１２０を載置し、アジマス方向及びエレベーション方向の組み合わせの方向に回転する回転装置１４と、測定に用いられる測定用アンテナ２２０と、回転装置１４の回転方向を示す値を測定するロータリエンコーダ１４６，１４８と、アンテナ１２０からの測定用信号を受信する受信装置２２４と、受信された測定用信号をディジタル形式の信号に変換するＡ／Ｄ２２６と、測定用信号と、この測定用信号が受信されたときの回転方向と、を対応づけて記憶する特性メモリ２４４と、記憶された信号に基づいて、アンテナ１２０の特性を求めて出力する特性出力装置２４６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ測定システム及びその方法に関する。

被測定用アンテナをターンテーブルに載置し、ターンテーブルを回転させながら、被測定用アンテナから送信された無線信号の電界強度を測定するアンテナ測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このアンテナ測定装置は、ターンテーブルが予め定められた角度だけ回転する度に、被測定用アンテナからの無線信号の電界強度を測定することにより、例えば、被測定用アンテナの指向性パターン等を測定する。

特開２００４−３０１５１４号公報

このようなアンテナ測定装置により被測定用アンテナのアンテナパターンを測定すると、検出角度と測定値との間に同期ずれが生じ、高精度な測定ができないという問題がある。同期ずれを小さくするために、例えば、ターンテーブルの回転速度を遅くすること、ターンテーブルを停止させてから、測定を行うこと等が考えられる。しかし、この手法では、測定に多大な時間が必要になる。

本発明は、上述の実状に鑑みてなされたものであって、アンテナの特性を高精度且つ高速に測定できるアンテナ測定システム及びその方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のアンテナ測定システムは、回転装置と、測定用アンテナと、指向角度測定装置と、受信装置と、記憶装置と、出力手段と、を備える。回転装置は、被測定アンテナを載置し、アジマス方向及びエレベーション方向に回転する。測定用アンテナは、被測定アンテナの特性の測定に用いられる。指向角度測定装置は、回転装置に載置された被測定アンテナの指向方向の測定用アンテナの位置を基準とするアジマス方向及びエレベーション方向それぞれの角度を測定する。受信装置は、被測定アンテナと測定用アンテナの一方から送信され、被測定アンテナと測定用アンテナの他方により受信された測定用信号を受信する。記憶装置は、受信装置により受信された測定用信号の強度を示す指標値とこの測定用信号が受信されたときに指向角度測定装置で測定された被測定アンテナの指向方向のアジマス方向及びエレベーション方向の角度とを対応付けて順次記憶する。出力手段は、記憶装置に対応付けて記憶された強度を示す指標値とアジマス方向及びエレベーション方向の角度との複数の組み合わせを出力する。

上記構成のアンテナ測定システムによれば、被測定アンテナの指向方向を変更しながら測定することにより、指向方向とその指向方向での受信強度を示す指標値とが対応付けて記憶装置に記憶される。従って、指向方向と指標値との間の同期ずれを抑えることができる。また、この記憶データを使用することにより、アンテナ特性を高速で正確に求めることができる。

本発明の実施の形態１に係るアンテナ測定システムと被測定アンテナの構成を示す図 図１に示した測定方向メモリに記憶され、複数の測定方向それぞれにおけるアジマス方向の角度及びエレベーション方向の角度との組み合わせと、これらを読み出す順番の第１の例を示す図 図１に示した測定方向メモリに記憶され、複数の測定方向それぞれにおけるアジマス方向の角度およびエレベーション方向の角度との組み合わせと、これらを読み出す順番の第２の例を示す図 図１に示した特性メモリに記憶される回転装置の複数の測定方向それぞれにおけるアジマス方向及びエレベーション方向の回転角の組み合わせと、アンテナの指向性を示す値とを例示する図 図１に示したアンテナ測定システムのアンテナ特性測定処理のフローチャート 本発明の実施の形態２に係るアンテナ測定システムの構成を示す図 図６に示したアンテナ測定システムのアンテナ特性測定処理のフローチャート

以下、実施の形態に係るアンテナ測定システムを、図面を参照しつつ説明する。以下の実施の形態において、同一の構成部分には同一の符号を付す。

［実施の形態１］
［アンテナ測定システムの構成］
実施の形態１に係るアンテナ測定システム１の構成を図１を参照して説明する。

なお、以下の説明では、被測定アンテナとして、静止軌道に投入予定の静止衛星１２のアンテナ１２０を例として説明する。アンテナ１２０は、測位情報、画像情報、放送・通信情報等を電波で送信及び受信するための鏡面を有するパラボラアンテナである。アンテナ１２０は、給電部１２４を介して衛星本体１２２に取り付けられている。なお、アンテナ測定システム１によりアンテナ１２０の指向性が測定されるときには、給電部１２４を介して測定用の信号がアンテナ１２０に供給され、アンテナ１２０から無線送信される。

アンテナ測定システム１は、静止衛星１２のアンテナ１２０の指向性パターン、即ち、アンテナパターンを、地上で測定するシステムである。

アンテナ測定システム１は、電波放射部分がラッパ形状を有するホーンアンテナから構成された測定用アンテナ２２０を備える。また、アンテナ１２０と測定用アンテナ２２０とは、例えば、４０ｍ程度離されている。

アンテナ測定システム１は、アンテナ１２０を載置し、アンテナ１２０の指向方向を様々な方向に向ける回転装置１４を備える。アンテナ１２０の指向方向は、アジマス方向とエレベーション方向の組み合わせにより定義される。静止衛星１２は回転装置１４の載置台１４０に載置され、固定される。なお、以下、アジマス方向とエレベーション方向の組み合わせにより定義されるアンテナ１２０の指向方向、即ち、測定用信号の送信の中心方向を、測定方向と呼ぶことがある。

載置台１４０は、鉛直面に沿って矢印Ａ１方向に回転し、アンテナ１２０をエレベーション方向に回転させる垂直回転板１４２の上に固定されている。垂直回転板１４２は、水平面に沿って矢印Ａ２方向に回転し、載置台１４０及び垂直回転板１４２をアジマス方向に回転させる水平回転板１４４の上に固定されている。

理解を容易にするため、水平面上の一方向をＸ軸方向、水平面上でＸ軸方向に直角な方向をＺ方向、鉛直方向を−Ｙ方向とするＸＹＺ直交座標系を設定し、図１に示す。

垂直回転板１４２の回転軸には、回転方向に応じた位相で回転角に応じたパルス数を有するパルス信号を出力するロータリエンコーダ１４６が配置されている。また、水平回転板１４４の回転軸には、回転方向に応じた位相で回転角に応じたパルス数を有するパルス信号を出力するロータリエンコーダ１４８が配置されている。なお、垂直回転板１４２及び水平回転板１４４を回転させる駆動装置の図示は省略される。

アンテナ測定システム１は、オペレータの入力操作を受け付け、また、アンテナ測定システム１による測定結果をオペレータに報知する入出力装置２４８を備える。入出力装置２４８は、例えば、オペレータの入力操作を受け付けるキーボード、オペレータに情報を報知する表示装置、印刷装置を備える。

また、アンテナ測定システム１は、オペレータの操作に従ってアンテナ測定システム１の各構成要素を制御し、アンテナ１２０の指向性の測定を行わせる全体制御装置１０を備える。さらに、アンテナ測定システム１は、それぞれ全体制御装置１０に接続された、回転制御装置１６２、送信制御装置２００、受信制御装置２２２、及び記憶制御装置２４２を備える。

また、アンテナ測定システム１は、回転制御装置１６２を介して全体制御装置１０により設定された複数の測定方向、即ち、アンテナ１２０の指向方向をテーブル形式で記憶する測定方向メモリ１６０を備える。

アンテナ測定システム１は、測定方向メモリ１６０に接続された同期検出装置１８２及び角度計算装置１８４をさらに備える。また、アンテナ測定システム１は、ロータリエンコーダ１４６，１４８に接続されたパルス計数装置１８０を備える。

アンテナ測定システム１は、送信制御装置２００の制御に従って送信信号をアンテナ１２０に供給する送信装置２０２をさらに有する。また、アンテナ測定システム１は、受信制御装置２２２の制御に従って動作する受信装置２２４及びアナログ／ディジタル変換装置（以下、Ａ／Ｄ）２２６をさらに有する。

アンテナ測定システム１は、記憶制御装置２４２の制御に従って動作する特性検出装置２４０、特性メモリ２４４（記憶装置）及び特性出力装置２４６をさらに有する。

アンテナ１２０と送信装置２０２との間、及び、測定用アンテナ２２０と受信装置２２４との間は、静止衛星１２において用いられる信号に対する損失の少ない高周波用のケーブルにより接続される。また、アンテナ測定システム１においては、これら以外の各構成要素の間はＬＡＮケーブルにより接続される。

［アンテナ測定システム１の各構成要素］
以下、アンテナ測定システム１の各構成要素を説明する。図２は、図１に示した測定方向メモリ１６０に記憶され、複数の測定方向それぞれにおけるアジマス方向の角度ＡＺｓ〜ＡＺｅ（単位：degree）及びエレベーション方向の角度ＥＬｓ〜ＥＬｅ（単位：degree）との組み合わせと、これらが読み出される順番を例示する。図２に模式的に示されるように、測定方向メモリ１６０は、アンテナ測定システム１の複数の測定方向それぞれにおけるアジマス方向の回転角ＡＺｓ〜ＡＺｅとエレベーション方向の回転角度ＥＬｓ〜ＥＬｅとの組み合わせにより定まる全ての測定方向を記憶する。

なお、測定方向メモリ１６０に記憶されるアジマス方向の角度は、例えば、−７°〜＋５°の範囲、エレベーション方向の角度は３．２５°〜８．３５°の範囲である。また、測定方向メモリ１６０に記憶されるアジマス方向の角度のステップは、例えば、０．０１°であり、エレベーション方向の角度のステップは例えば０．００５°である。

測定方向メモリ１６０に記憶された測定方向は、回転制御装置１６２、同期検出装置１８２及び角度計算装置１８４における処理に用いられる。なお、図２〜図４に示された測定方向の数は例示であって、アンテナ測定システム１の実装時と異なることがある。

図１に示す回転制御装置１６２は、測定方向メモリ１６０に記憶された測定方向を、図２又は図３に矢印を付して例示する順番に順次、読み出す。なお、図２には、（ＡＺｓ，ＥＬｓ）→（ＡＺｅ，ＥＬｓ）→（ＡＺｅ，ＥＬｅ）→（ＡＺｓ，ＥＬｅ）→（ＡＺｓ，ＥＬｓ＋１）・・・の順番で測定方向が読み出される場合が例示される。つまり、図２には、測定方向のテーブルが、渦巻き状に読み出される場合が例示される。

また、図３には、（ＡＺｓ，ＥＬｓ）→（ＡＺｅ，ＥＬｓ）→（ＡＺｅ，ＥＬｅ＋１）→（ＡＺｓ，ＥＬｅ＋１）→（ＡＺｓ，ＥＬｓ＋２）・・・の順番で測定方向が読み出される場合が例示される。つまり、図３には、測定方向のテーブルが、ジグザグ状に読み出される場合が例示される。

回転制御装置１６２は、回転装置１４を制御して、アンテナ１２０が、測定方向メモリ１６０から読み出された測定方向を向くように、垂直回転板１４２及び水平回転板１４４を一定の回転速度で回転させる。さらに、回転制御装置１６２は、測定方向メモリ１６０から測定方向を同期検出装置１８２に出力する。

ロータリエンコーダ１４６，１４８は、垂直回転板１４２及び水平回転板１４４が回転すると、これらの回転方向及び回転角を示すパルスを活性化してパルス計数装置１８０に出力する。パルス計数装置１８０は、ロータリエンコーダ１４６，１４８からの活性化されたパルス信号の位相とパルス数とに基づいて、垂直回転板１４２及び水平回転板１４４が、それぞれ、いずれの方向にどれだけの回転角だけ回転したかを示す検出値を求め、角度計算装置１８４に出力する。

角度計算装置１８４は、アンテナ１２０の指向性の測定を開始する際に、受信制御装置２２２を介して全体制御装置１０により、回転装置１４の測定方向の初期値が設定される。角度計算装置１８４は、パルス計数装置１８０の検出値と、回転装置１４の測定方向の初期値とから、各時点における回転装置１４の測定方向を計算する。角度計算装置１８４は、この計算の結果として得られた回転装置１４の測定方向を、同期検出装置１８２、受信制御装置２２２及び記憶制御装置２４２に出力する。

なお、ロータリエンコーダ１４６，１４８と、パルス計数装置１８０と、角度計算装置１８４とは、載置台１４０上の静止衛星１２のアンテナ１２０の指向方向、即ち、測定方向のアジマス方向の角度及びエレベーション方向の角度を測定する指向角度測定装置として機能する。なお、アジマス方向の角度及びエレベーション方向の角度は、測定用アンテナ２２０の方向を基準とする角度である。

同期検出装置１８２は、角度計算装置１８４から入力された各時点における回転装置１４の測定方向と、回転制御装置１６２から入力された測定方向とを比較する。同期検出装置１８２は、角度計算装置１８４から入力された測定方向と、各時点において回転装置１４に設定された測定方向とが予め決められた範囲内にあると、同期信号を活性化する。同期検出装置１８２は、この同期信号を受信制御装置２２２及び記憶制御装置２４２に出力する。なお、アンテナ測定システム１における各構成要素は、信号を活性化すると、その信号の出力先の構成要素の処理のために十分な時間が経過するまでその信号を活性化したままの状態に保つ。

送信制御装置２００は、全体制御装置１０からアンテナ１２０の指向性の測定開始の指示を受けると、送信装置２０２を制御して、予め出力値が決められた４０ＧＨｚ帯のＫａバンドその他の測定用信号をアンテナ１２０に給電部１２４を介して出力させる。また、送信制御装置２００は、全体制御装置１０からアンテナ１２０の指向性の測定終了の指示を受けると、送信装置２０２を制御して、測定用信号の出力を停止させる。

静止衛星１２のアンテナ１２０は、送信装置２０２から供給された測定用信号を、測定用アンテナ２２０に送信する。また、受信制御装置２２２は、全体制御装置１０からアンテナ１２０の指向性の測定開始の指示を受けると、受信装置２２４を制御して、測定用アンテナ２２０が受けたアナログ形式の測定信号を受信させ、受信した測定信号をＡ／Ｄ２２６に出力させる。

受信制御装置２２２は、同期検出装置１８２からの同期信号が活性化されると、Ａ／Ｄ２２６を制御して、受信装置２２４からの受信信号をディジタル形式の電力値に変換させ、特性検出装置２４０に出力させる。

記憶制御装置２４２は、同期検出装置１８２からの同期信号が活性化されると、角度計算装置１８４から供給された測定方向を特性メモリ２４４に出力する。記憶制御装置２４２は、同期検出装置１８２からの同期信号が活性化されると、特性検出装置２４０を制御し、Ａ／Ｄ２２６から入力された受信信号の電力値から、アンテナ１２０のその指向方向での指向性の程度を示す特性値、例えば、受信電力の利得のデシベル（ｄＢ）値を計算させ、特性メモリ２４４に出力させる。この特性値は、測定用信号の受信強度を示す指標値である。

特性メモリ２４４は、記憶制御装置２４２から供給された測定方向を示すアジマス方向およびエレベーション方向の回転角の組み合わせと、特性検出装置２４０から供給されたアンテナ１２０の指向性を示す特性値とを、対応付けて記憶する。なお、特性メモリ２４４は、受信装置２２４により受信された測定用信号の強度を示す指標値とこの測定用信号が受信されたときに指向角度測定装置で測定された被測定アンテナ１２０の指向方向のアジマス方向及びエレベーション方向の角度とを対応付けて順次記憶する記憶装置として機能するものである。

図４は、特性メモリ２４４に記憶される回転角の組み合わせと指向性を示す特性値とを例示する図である。図４においては、回転装置１４の測定方向は「実測（ＡＺｓ，ＥＬｓ）」〜「実測（ＡＺｓ，ＥＬｓ）」と記載され、これらの測定方向それぞれに対応づけられたアンテナ１２０の指向性を示す値は「特性値」と記載される。この情報は、アンテナ１２０の指向方向とその指向方向への送信能力を示す特性値のマトリクスパターンであり、アンテナパターン又はアンテナ特性パターンに相当する。

記憶制御装置２４２は、特性メモリ２４４を制御し、記憶制御装置２４２から入力された回転装置１４の測定方向と、アンテナ１２０の指向性を示す情報値とを、図４に示されるように対応づけて記憶させる。また、受信制御装置２２２は、全体制御装置１０からアンテナ１２０の指向性測定の終了の指示を受けると、記憶制御装置２４２を介して、特性出力装置２４６を制御して、下表１に例示するようなアンテナ１２０の指向性を示す情報を生成させ、入出力装置２４８を介してオペレータに出力させる。なお、特性出力装置２４６は、下表１のアジマス角の値をＸ軸とし、ＥＬの値をＹ軸とし、Ｚ軸方向に電力値をプロットすることにより、指向性を示す情報としてアンテナ１２０の指向性パターンを作成することができる。また、表１には、図３に示された順番に測定方向が読み出される場合が例示される。

このように、記憶制御装置２４２と特性出力装置２４６とは、記憶装置として機能する特性メモリ２４４に記憶されている測定用信号の強度を示す指標値と角度計算装置１８４で計算されたアジマス方向及びエレベーション方向の角度との複数の組み合わせを、アンテナパターンの形態等で出力する出力手段として機能する。

［アンテナ測定システム１の全体動作］
以下、図１に示したアンテナ測定システム１の全体的な動作を図５を参照して説明する。図５に示されるように、アンテナ１２０の指向パターンを測定する動作を開始すると、まず、ステップＳ１００において、図１に示された回転装置１４の測定方向が、人手又は回転制御装置１６２により、図２〜図４に示された初期値（ＡＺｓ，ＥＬｓ）に設定される。より具体的に説明すると、アンテナ１２０から測定用アンテナ２２０への向きが、図２或いは図３に示す測定方向メモリ１６０に記憶されている初期値（ＡＺｓ、ＥＬｓ）で特定される方向に一致するように、垂直回転板１４２と水平回転板１４４の回転角が調整される。

ステップＳ１０２において、全体制御装置１０は、初期設定を行う。つまり、全体制御装置１０は、回転制御装置１６２と、受信制御装置２２２を介して角度計算装置１８４とに、回転装置１４の測定方向の初期値（ＡＺｓ，ＥＬｓ）を設定する。また、全体制御装置１０は、送信制御装置２００を介して送信装置２０２を制御し、予め決められた通信信号の測定用信号のアンテナ１２０への出力を開始させる。また、全体制御装置１０は、受信制御装置２２２を介して受信装置２２４を制御し、測定用アンテナ２２０に受けられた測定用信号の受信を開始させる。

ステップＳ１０４において、全体制御装置１０は、回転制御装置１６２に、測定方向メモリ１６０に記憶された回転装置１４の測定方向の読み出しの順番を設定する。つまり、全体制御装置１０は、回転制御装置１６２に、測定方向メモリ１６０から図２に矢印で示した順番で測定方向を読み出させるか、測定方向メモリ１６０から図３に矢印で示した順番で測定方向を読み出させるかを設定する。

ステップＳ１０６において、回転制御装置１６２は、全体制御装置１０により設定された順番に、測定方向メモリ１６０から回転装置１４の測定方向を読み出す。さらに、回転制御装置１６２は、回転装置１４を制御し、回転装置１４を、読み出された測定方向に回転させる。即ち、回転制御装置１６２は、回転装置１４を制御し、実際の測定方向が、測定方向メモリ１６０から読み出されたエレベーション方向に一致するように、垂直回転板１４２を回転させ、読み出されたアジスマ方向に一致するように、水平回転板１４４を回転させる。

回転装置１４が回転を開始すると、ロータリエンコーダ１４６，１４８は、垂直回転板１４２及び水平回転板１４４それぞれの回転方向及び回転角度を示すパルス信号を活性化してパルス計数装置１８０に出力する。

ステップＳ１０８において、パルス計数装置１８０は、ロータリエンコーダ１４６，１４８からの活性化されたパルス信号から、垂直回転板１４２及び水平回転板１４４それぞれの回転方向及び回転角度を示す計数値を角度計算装置１８４に出力する。角度計算装置１８４は、回転装置１４の測定方向の初期値と、パルス計数装置１８０から入力された計数値とから、各時点における回転装置１４の測定方向、即ち、アンテナ１２０の指向方向を計算する。

ステップＳ１１０において、同期検出装置１８２は、角度計算装置１８４から入力された各時点の回転装置１４の測定方向と、回転制御装置１６２から入力された測定方向とを比較し、予め決められた範囲内にあるか否かを判別する。同期検出装置１８２は、これら２つの測定方向同士が予め決められた範囲内にあると判別すると、同期信号を活性化する。全体制御装置１０は、同期信号が活性化したとき（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）には、Ｓ１１２の処理に進むようにアンテナ測定システム１の各構成要素を制御する。全体制御装置１０は、これ以外のとき（ステップＳ１１０：Ｎｏ）には、Ｓ１０６の処理に戻るようにアンテナ測定システム１の各構成要素を制御する。

ステップＳ１１２において、全体制御装置１０は、受信制御装置２２２を介してＡ／Ｄ２２６を制御し、受信装置２２４が受信したアナログ形式の測定用信号をディジタル形式の電力値に変換させる。また、全体制御装置１０は、記憶制御装置２４２を介して特性検出装置２４０を制御し、Ａ／Ｄ２２６から入力された受信信号の電力値からアンテナ１２０の指向性を示す情報値を生成させ、特性メモリ２４４に出力させる。さらに、全体制御装置１０は、記憶制御装置２４２を制御し、同期信号が活性化したときに角度計算装置１８４から出力された回転装置１４の測定方向を示す値ＡＺ及びＥＬと、アンテナ１２０の指向性とを示す情報値とを対応づける。記憶制御装置２４２は、特性メモリ２４４を制御して、対応づけられたこれらの値を、図４に示されたように記憶させる。

ステップＳ１１４において、全体制御装置１０は、測定方向メモリ１６０に記憶された回転装置１４の測定方向の全てにおいてＳ１１０の処理が終了したか否かを判断する。全体制御装置１０は、回転装置１４の測定方向の全てにおいてＳ１１０の処理が終了したとき（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１１６に進める。一方、全体制御装置１０は、これ以外のとき（ステップＳ１１４：Ｎｏ）にはＳ１０６の処理に戻るようにアンテナ測定システム１の各構成要素を制御する。

ステップＳ１１６において、全体制御装置１０は、記憶制御装置２４２を介して特性出力装置２４６を制御し、アンテナ１２０の指向性の特性を示す情報、例えば、アンテナ１２０のエレベーション角とアジマス角と、電力値の利得（ｄＢ）との関係を示す指向性パターンを平面パターンを生成させる。さらに、全体制御装置１０は、特性出力装置２４６に生成させた情報を、入出力装置２４８からアンテナ測定システム１のオペレータに出力する。

以上説明したアンテナ測定システム１によれば、回転装置１４を回転させ、アンテナ１２０の指向方向が、測定方向メモリ１６０に記憶されている方向に一致したタイミングで、測定方向と指向性の特性を示す情報値とを対応付けて特性メモリ２４４に自動的に記憶する。従って、測定アンテナの一例である静止衛星１２のアンテナ１２０の指向性パターンを、短時間で高精度に測定することができる。また、アンテナ１２０の指向性を、信号を送信する範囲における測定方向について細かく測定することができる。

［実施の形態２］
本願発明のアンテナ測定システム１の構成は、実施の形態１の構成に限定されるものではなく、種々の変形及び応用が可能である。例えば、回転装置１４の回転角検出の手法、同期検出の手法、データの記憶手法などは適宜変更可能である。以下、実施の形態１に係るアンテナ測定システム１とは異なる構成で同等の機能を実現する実施の形態２に係るアンテナ測定システムを説明する。

［アンテナ測定システム３の構成］
次に、アンテナ測定システム３の構成を説明する。図６に示されるように、アンテナ測定システム３の基本構成は図１に示したアンテナ測定システム１と同様である。但し、アンテナ測定システム３は、アンテナ測定システム１におけるパルス計数装置１８０、同期検出装置１８２、角度計算装置１８４、Ａ／Ｄ２２６、特性検出装置２４０、記憶制御装置２４２、及び特性メモリ２４４が除かれた構成を有する。

また、アンテナ測定システム３においては、アンテナ測定システム１における全体制御装置１０が、これとは動作が異なる全体制御装置３０に置換される。また、アンテナ測定システム３においては、図１に示した回転装置１４のロータリエンコーダ１４６，１４８の代わりに、垂直回転板１４２及び水平回転板１４４の回転方向及び回転量を示すアナログ形式の電圧信号として常に出力するアナログ出力エンコーダ３２０，３２２を備える。また、アンテナ測定システム３は、Ａ／Ｄ３４０、バッファメモリ３４２、特性検出装置３４４、角度計算装置３４６及び特性出力装置３０２の動作を、全体制御装置３０の制御に従って制御する計測制御装置３１０を備える。

［アンテナ測定システム３の構成要素］
以下、アンテナ測定システム３の各構成要素を説明する。受信制御装置３００は、クロック機能を有する全体制御装置３０の制御に従って、受信装置２２４の動作を制御する。計測制御装置３１０は、全体制御装置３０の制御に従って、回転装置１４の測定方向の計算、及び、アンテナ１２０の指向性の測定を制御する。

Ａ／Ｄ３４０の処理は、図１に示したアンテナ測定システム１のＡ／Ｄ２２６の処理を含む。Ａ／Ｄ３４０は、回転装置１４の回転速度に応じて予め決められた時間間隔で、受信装置２２４から入力されたアナログ形式の受信信号を、ディジタル形式の電力値に変換してバッファメモリ３４２に出力する。さらに、Ａ／Ｄ３４０は、同期動作する３つのＡ／Ｄ変換器を内蔵し、受信信号のディジタル形式の電力値への変換に同期して、アナログ出力エンコーダ３２０，３２２から入力された電圧値を、ディジタル形式に変換してバッファメモリ３４２に出力する。

バッファメモリ３４２は、Ａ／Ｄ３４０から入力された受信信号の電力値と、測定方向の代わりにアナログ出力エンコーダ３２０，３２２から入力され、同じタイミングでディジタル形式に変換された電圧値とを対応づけて、図４に示されたように記憶する。角度計算装置３４６は、バッファメモリ３４２に記憶されたアナログ出力エンコーダ３２０，３２２からの電圧値を読み出し、回転装置１４の測定方向を計算して特性出力装置３０２に出力する。

特性検出装置３４４は、バッファメモリ３４２に記憶された受信信号の電力値を読み出し、アンテナ１２０の指向性を示す情報値に変換し、特性出力装置３０２に出力させる。特性出力装置３０２は、図１に示された特性出力装置２４６と同様に、特性検出装置３４４及び角度計算装置３４６から入力された指向性及び測定方向を示す情報を処理してアンテナ１２０の指向性を示す情報を生成する。特性検出装置３４４は、生成された指向性を示す情報を、入出力装置２４８を介してオペレータに出力する。

［アンテナ測定システム３の全体動作］
図７は、図１に示したアンテナ測定システム３の動作を示すフローチャートである。なお、図７に示された処理の内、図５を参照して説明された処理と実質的に同じ処理には、図５においてと同じ符号が付される。

図５に示した処理と同様の処理Ｓ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４、Ｓ１０６が実行され、回転装置１４を、次の測定方向に向けて回転させると、処理は、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００において、全体制御装置３０は、アンテナ１２０の測定のための処理が開始された直後であるか、又は、タイマが示す時刻が、直前にＳ１０６の処理が行われてから予め決められた時間が経過したことを示すか否かを判断する。全体制御装置３０は、測定のための処理が開始された直後、又は、タイマが示す時刻が、直前にＳ１０６の処理が行われてから予め決められた時間が経過したことを示すとき（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）にはステップＳ２０２の処理に進む。全体制御装置３０は、これ以外のとき（ステップＳ２０２：Ｎｏ）にはステップＳ２００の処理に留まる。

ステップＳ２０２において、全体制御装置３０は、計測制御装置３１０を介してＡ／Ｄ３４０を制御し、アナログ出力エンコーダ３２０，３２２それぞれから出力された電圧値と受信装置２２４から入力された測定信号をディジタル形式の電力値に変換させる。

ステップＳ２０４において、全体制御装置３０は計測制御装置３１０を介してバッファメモリ３４２を制御し、ステップＳ２０２の処理においてディジタル形式に変換された電圧値と測定信号とを対応づけて記憶させる。その後、測定が終了してしていなければ、ステップＳ１１４でＮｏと判別され、処理はステップＳ１０６に戻る。この結果、バッファメモリ３４２には、アナログ出力エンコーダ３２０，３２２それぞれから出力された電圧値と、受信装置２２４から入力された測定信号の電力値とが対応付けられて、ほぼ一定周期で、図４に示されたように記憶される。

ステップＳ２０６において、全体制御装置３０は計測制御装置３１０を介して特性検出装置３４４及び角度計算装置３４６を制御する。特性検出装置３４４は、バッファメモリ３４２に記憶された測定信号の電力値から、アンテナ１２０の指向性を示す情報値を計算する。また、角度計算装置３４６は、バッファメモリ３４２の処理に用いられた測定信号の電力値に対応するアナログ出力エンコーダ３２０，３２２それぞれの電圧値から、回転装置１４の測定方向を計算する。

なお、特性検出装置３４４及び角度計算装置３４６による指向性を示す情報値及び回転装置１４の回転角度の計算は、バッファメモリ３４２に記憶された電力値と、この電力値に対応づけられた測定方向を示す電圧値との組み合わせ全てについて行われる。バッファメモリ３４２に記憶された電力値と、この電力値に対応づけられた測定方向を示す電圧値との組み合わせ全てから計算された指向性を示す情報値及び回転装置１４の回転角度は、特性出力装置３０２に出力される。

ステップＳ２０８において、全体制御装置３０は計測制御装置３１０を介して特性出力装置３０２を制御し、アンテナ１２０の指向性を示す情報を生成させ、入出力装置２４８を介してオペレータに出力させる。

以上説明したアンテナ測定システム３によっても、アンテナ１２０指向性パターンを短時間で高精度に測定することができる。

［変形例］
アンテナ測定システム１，３により測定可能なアンテナ１２０は、静止衛星のアンテナに限定されず、静止衛星以外の人工衛星のアンテナでもよい。さらに、電波を放射する部分がラッパ形状のホーンアンテナ、電波を放射する素子が並列に並んだフェーズドアレーアンテナなど、多岐に渡り、限定されるものではない。

実施の形態１では、特性メモリ２４４には、測定角度と特性値の組みを記憶し、一方、実施の形態２では、バッファメモリ３４２には、測定角度と受信信号の電力値を記憶している。これに限定されず、実施形態１で、特性メモリ２４４に受信信号の電力値を記憶し、実施形態２では、バッファメモリ３４２に特性値を記憶するように構成してもよい。また、特性値も、受信信号の指向性の程度を示す指標となりうる信号強度を示す指標値ならば、振幅、電力値、利得、等、任意のパラメータを利用可能である。

アンテナ測定システム１，３は、電波暗室内に設置されてもよい。
上記実施の形態においては、アンテナ１２０を送信アンテナ、測定用アンテナ２２０を受信アンテナとして、アンテナ特性を測定したが、アンテナ１２０を受信アンテナ、測定用アンテナ２２０を送信アンテナとして、アンテナ特性を測定することも可能である。この場合、受信装置２２４をアンテナ１２０に接続し、送信装置２０２を測定用アンテナ２２０に接続して、同様の処理を実行すればよい。また、アンテナ１２０と測定用アンテナ２２０に、それぞれ、送信装置２０２と受信装置２０４を切り替えて接続し、アンテナ１２０の送信特性パターンと受信特性パターンを別個に求めるようにしてもよい。

また、アンテナ測定システム１，３の各構成要素は、ＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイス）及びロジック回路による専用のハードウェアによって実現され得る。また、アンテナ測定システム１，３の各構成要素の少なくとも一部は、その特質に応じて、ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）及びコンピュータ上で実行されるソフトウェアによっても実現され得る。また、回路設計は任意であり、アンテナ測定システム１，３の複数の構成要素が一体に構成されてもよく、また、１つの構成要素が複数の構成要素に分割されてもよい。

また、アンテナ測定システム１，３の送信装置２０２とアンテナ１２０の間及び受信装置２２４と測定用アンテナ２２０との間以外の各構成要素の間は、ＬＡＮケーブル以外の信号用ケーブルにより接続されてもよい。また、アンテナ測定システム１において、ロータリエンコーダ１４６，１４８は、回転装置１４の垂直回転板１４２及び水平回転板１４４の回転方向及び回転角をディジタル形式の信号として出力するレゾルバその他の構成要素により置換されうる。

また、アンテナ測定システム３において、アナログ出力エンコーダ３２０，３２２は、垂直回転板１４２及び水平回転板１４４の回転方向及び回転量を示すアナログ形式の信号を常に出力するアナログ出力エンコーダ以外のポテンショメータその他と置換されうる。また、アンテナ測定システム１，３において用いられる測定用信号の周波数、及び、アンテナ１２０と測定用アンテナ２２０との距離は例示であって、アンテナ測定システム１，３の測定対象などに応じて、適宜、これらは変更されうる。

また、アンテナ測定システム１，３における測定方向メモリ１６０に記憶される測定方向の範囲及びステップは例示であって、アンテナ１２０の指向性の分解能を高くしたい範囲のステップを適宜、細かくされてもよい。また、図２，図３に矢印を付して示した測定方向の読み出しの順番は例示であって、図２，図３に矢印により示された順番以外で測定方向が読み出されてもよい。また、アンテナ測定システム３において、全体制御装置３０は、アンテナ１２０の指向性の分解能を高くしたい範囲において、図７のステップＳ２００の処理における時間を、他の範囲においてよりも短縮してよい。

回転装置１４の構成と動作も、被測定アンテナを保持して、その指向方向を適切に変更できるならば任意である。

実施の形態２においては、Ａ／Ｄ３４０が受信装置２２４の受信した無線信号、アナログ出力エンコーダ３２０と３２２からの信号の３つの信号を同期してＡ／Ｄ変換する例を示した。これに限定されず、Ａ／Ｄ３４０が高速動作可能な場合には、１つのＡ／Ｄ３４０で時分割的に３つの信号をＡ／Ｄ変換して、バッファメモリ３４２に供給してもよい。

本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，３ アンテナ測定システム、１０ 全体制御装置、１４ 回転装置、３０ 全体制御装置、１２０ アンテナ、１４６，１４８ ロータリエンコーダ、１６０ 測定方向メモリ、１６２ 回転制御装置、１８２ 同期検出装置、１８４ 角度計算装置、２２０ 測定用アンテナ、２２４ 受信装置、２２６ Ａ／Ｄ、２４０ 特性検出装置、２４２ 記憶制御装置、 ２４４ 特性メモリ、２４６ 特性出力装置、２４８ 入出力装置、３００ 受信制御装置、３０２ 特性出力装置、 ３１０ 計測制御装置、３２０，３２２ アナログ出力エンコーダ、３４０ Ａ／Ｄ、３４２ バッファメモリ、３４４ 特性検出装置、３４６ 角度計算装置

Claims (10)

1. 被測定アンテナを載置し、アジマス方向及びエレベーション方向に回転する回転装置と、
   前記被測定アンテナの特性の測定に用いられる測定用アンテナと、
   前記回転装置に載置された被測定アンテナの指向方向の前記測定用アンテナの位置を基準とするアジマス方向及びエレベーション方向それぞれの角度を測定する指向角度測定装置と、
   前記被測定アンテナと前記測定用アンテナの一方から送信され、前記被測定アンテナと前記測定用アンテナの他方により受信された測定用信号を受信する受信装置と、
   前記受信装置により受信された前記測定用信号の強度を示す指標値とこの測定用信号が受信されたときに前記指向角度測定装置で測定された被測定アンテナの指向方向のアジマス方向及びエレベーション方向の角度とを対応付けて順次記憶する記憶装置と、
   前記記憶装置に対応付けて記憶された前記強度を示す指標値と前記アジマス方向及びエレベーション方向の角度との複数の組み合わせを出力する出力手段と、
   を備えるアンテナ測定システム。
2. 前記出力手段は、前記記憶装置に対応付けられて記憶された前記強度を示す指標値と前記アジマス方向及びエレベーション方向の角度との複数の組み合わせ、に基づいて、前記被測定アンテナの指向方向と特性との関係を示すアンテナパターンを示すデータを生成して出力する、
   請求項１に記載のアンテナ測定システム。
3. 前記被測定アンテナの特性が測定されるべき指向方向のアジマス方向及びエレベーション方向の角度の組み合わせを複数個記憶する測定方向メモリと、
   前記測定方向メモリに記憶されている前記アジマス方向及びエレベーション方向の角度の組み合わせにより示される各方向に前記被測定アンテナが指向するように、前記回転装置を回転させる回転制御装置と、をさらに備え、
   前記記憶装置は、前記回転制御装置の制御による前記回転装置の回転により、前記被測定アンテナの指向方向が、前記測定方向メモリに記憶されているアジマス方向及びエレベーション方向の角度で特定される方向に一致したときに、前記強度を示す指標値と前記アジマス方向及びエレベーション方向の角度を対応付けて記憶する、
   請求項１又は２に記載のアンテナ測定システム。
4. 前記指向角度測定装置により測定された前記被測定アンテナの指向方向が、前記測定方向メモリに記憶されたアジマス方向及びエレベーション方向の角度で特定される方向に一致したか否かを判別し、一致したときに、同期信号を活性化する同期検出装置と、
   前記同期信号の活性化に応答して、その時点の前記強度を示す指標値と前記アジマス方向及びエレベーション方向の角度とを対応付けて前記記憶装置に記憶させる記憶制御装置と、をさらに備える、
   請求項３に記載のアンテナ測定システム。
5. 一定周期で、その時点の前記強度を示す指標値と前記アジマス方向及びエレベーション方向の角度とを対応付けて前記記憶装置に記憶させる記憶制御装置、をさらに備える、
   請求項１又は２に記載のアンテナ測定システム。
6. 前記記憶装置は、前記強度を示す指標値と前記アジマス方向及びエレベーション方向の角度とをディジタル形式で互いに対応づけて記憶する、
   請求項１から５の何れか１項に記載のアンテナ測定システム。
7. 前記指向角度測定装置は、前記被測定アンテナのアジマス方向およびエレベーション方向それぞれの角度をアナログ形式で測定し、
   前記受信装置が受信した測定用信号と、前記指向角度測定装置が測定したアジマス方向及びエレベーション方向の角度をアナログ／ディジタル変換して、前記記憶装置に供給する変換装置をさらに備える、
   請求項６に記載のアンテナ測定システム。
8. 前記測定用信号は、前記被測定アンテナから送られ、前記測定用アンテナにより受けられる、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のアンテナ測定システム。
9. 前記被測定アンテナは、人工衛星に取り付けられる、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のアンテナ測定システム。
10. 被測定アンテナを複数の方向に指向させ、
    前記被測定アンテナと測定用アンテナの一方から送信された測定用信号を、前記被測定アンテナと前記被測定アンテナの他方で受信し、
    受信された測定用信号の強度を示す指標値と前記測定用信号が受信されたときの前記被測定アンテナの指向方向とを対応付けて順次記憶し、
    記憶された前記強度を示す指標値と前記指向方向を示すデータとの複数の組み合わせから、前記被測定アンテナのアンテナパターンを求める、
    アンテナ測定方法。

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