JP2019132836A - Ｅｓａ計測学の方法とシステム - Google Patents

Abstract

【課題】フェーズドアンテナアレイを試験する方法及びシステムを提供する。【解決手段】フェーズドアンテナアレイ１０６とプローブアンテナ１０８ａ〜１０８ｃとを互いに対する相対位置に位置決めする。ここで、これらの一方が送信器として動作し、他方が受信器として動作し得る。送信器が、複数の電磁波を順次に放射することができる一方、フェーズドアンテナアレイ１０８ａ〜１０８ｃは、各放射電磁波に対して異なるように操舵又は構成される。受信器は、放射された各電磁波に応答して、対応受信無線周波数（ＲＦ）信号を受信することができる。プロセッサは、受信ＲＦ信号を使用してフェーズドアンテナアレイ１０６の一以上の性能パラメータを決定する。【選択図】図１

Description

アンテナは典型的に、使用される前に試験を受ける。アンテナの試験は、当該アンテナの性能パラメータの正確な測定値を与えるべく重要である。非常に一般的かつ頻繁なことだが、アンテナが所望どおりに又は理論上予測されるように動作することはない。それゆえ、アンテナの試験は、現場で使用される前にアンテナの実際の性能測定指標又はパラメータを測定又は評価する役割を果たす。

フェーズドアンテナアレイにとって、性能パラメータは、動作可能帯域幅及び温度を介して測定されるのが典型的である。性能パラメータを測定することには、遠距離場で行われるのが典型的な無線試験が含まれる。伝統的なアンテナ計測学は、例えば遠距離場無響室又はコンパクトレンジのような高価かつ大きな試験ステーションを必要とする。工場出荷試験を行う伝統的なアプローチは、少量市場（例えば射撃統制戦闘機レーダーフェーズドアレイ）では十分であるが、大量市場（例えば５Ｇ基地局フェーズドアレイ）又は中程度の市場（例えば航空機搭載衛星通信フェイズドアレイ）では全く十分とはいえない。特に、伝統的な試験技法のほとんどは高価であり、相対的に大きな試験空間を必要とするので、いくつかの性能測定を行うには十分とはいえないことがある。

フェーズドアンテナアレイ等のアンテナを試験するときに一般に使用される無響室は、高コストとなり得る。コストは通常、当該室のサイズに伴い増加する。さらに、ほとんどの試験機器は、制御又はモニタリングするには高コストかつ困難である。かかる困難性により、試験プロセスが遅延するので、全体的なコストが増えることとなる。

一側面において、ここに開示される本発明概念は、フェーズドアンテナアレイを試験する方法に関する。方法は、フェーズドアンテナアレイ及びプローブアンテナを、互いに対する相対位置に位置決めすることを含む。フェーズドアンテナアレイは、複数のアンテナ素子を含み得る。フェーズドアンテナアレイが送信アンテナとして作用してプローブアンテナが受信アンテナとして作用するか、又はプローブアンテナが送信アンテナとして作用してフェーズドアンテナアレイが受信アンテナとして作用するかのいずれかとなり得る。方法は、送信アンテナに複数の電磁波を順次に放射させることを含み得る。方法は、複数の電磁波の各電磁波の送信中にフェーズドアンテナアレイに、対応構成スキームに従って動作させることを含み得る。対応構成スキームは、電磁波の送信中にアクティブなそれぞれのセットのアンテナ素子、又は当該電磁波の送信中に複数のアンテナ素子に適用されるそれぞれの位相符号化スキーム、を定義することができる。方法は、各放射電磁波に応答して、受信アンテナが対応受信無線周波数（ＲＦ）信号を受信することを含み得る。方法は、受信ＲＦ信号を使用して、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対し、対応する振幅パラメータ及び位相パラメータを決定することを含み得る。方法は、複数のアンテナ素子に対して決定された振幅パラメータ及び位相パラメータを使用して、フェーズドアンテナアレイの一以上の性能パラメータを決定することを含み得る。

さらなる側面において、アンテナサブアレイは、対応アンテナ素子がそれぞれのサイズを有してそれぞれの周波数サブ帯域をサポートする一群のアンテナサブアレイを含み得る。アンテナサブアレイは、異なるサイズを有して異なる周波数サブ帯域をサポートする対応アンテナ素子を備えた他群のアンテナサブアレイを含み得る。

さらなる側面において、方法は、プローブアンテナを、フェーズドアンテナアレイに対する近距離場箇所に位置決めすることを含み得る。一以上の性能パラメータは、共偏波アンテナ利得、交差偏波アンテナ利得、共偏波アンテナ指向性、交差偏波アンテナ指向性、アンテナビーム幅、放射電力、交差偏波弁別、アンテナ利得対雑音温度、エラーベクトル振幅、隣接チャネル電力比、パルス品質、一以上のサイドローブレベル、信号対雑音比（ＳＮＲ）、又はこれらの組み合せ、を含み得る。

さらなる側面において、方法は、複数のアンテナ素子それぞれに対して決定された振幅パラメータ及び位相パラメータを使用して、フェーズドアンテナアレイの遠距離場応答を決定することを含み得る。さらなる側面において、フェーズドアンテナアレイを対応構成スキームに従うように動作させることは、複数のアンテナ素子を一回に一つずつアクティブにすることを含み得る。各アンテナ素子は、複数の電磁波の一の電磁波を送信するべくアクティブにすることができ、プローブアンテナは、当該アンテナ素子の電磁波の送信に応答して対応受信ＲＦ信号を受信することができる。各アンテナ素子は、プローブアンテナによる複数の電磁波の一の電磁波の送信に応答して、対応受信ＲＦ信号を受信するべく、アクティブにすることができる。方法はさらに、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対し、当該アンテナ素子がアクティブになっている間に受信された対応受信ＲＦ信号を使用して、対応振幅パラメータ及び位相パラメータを決定することができる。

さらなる側面において、フェーズドアンテナアレイを対応構成スキームに従うように動作させることは、複数のアンテナ素子を、複数の電磁波の各電磁波の送信中に、それぞれの位相符号化スキームに従って位相操舵することを含み得る。各位相符号化スキームは、複数の電磁波の対応電磁波の送信中に複数のアンテナ素子に適用される対応セットの位相シフト又は対応セットの時間遅延を定義することができる。方法はさらに、複数の電磁波の各電磁波を、対応セットの位相シフト又は対応セットの時間遅延に従って位相操舵される複数のアンテナ素子によって送信することを含み得る。アンテナプローブは、複数のアンテナ素子による電磁波の送信に応答して対応受信ＲＦ信号を受信することができる。方法は、プローブアンテナにより複数の電磁波の各電磁波を送信することを含み得る。フェーズドアンテナアレイは、アンテナプローブによる電磁波の送信に応答して対応受信ＲＦ信号を受信することができる。

さらなる側面において、フェーズドアンテナアレイを対応構成スキームに従うように動作させることは、複数の電磁波の各電磁波の送信中に複数のアンテナ素子の一群のアクティブなアンテナ素子を、それぞれの位相符号化スキームに従って位相操舵することを含み得る。

さらなる側面において、方法はさらに、アンテナプローブ又はフェーズドアンテナアレイを、複数の電磁波の送信中に所定経路に沿って動かすことにより、当該相対位置を修正することを含み得る。

さらなる側面において、方法は、別々の偏波の少なくとも２つのアンテナプローブを位置決めすること、又は一つの二重偏波アンテナプローブを位置決めすることを含み得る。さらなる側面において、方法は、異なる中心周波数で動作する複数のプローブアンテナを、フェーズドアンテナアレイに対する様々な位置に位置決めすることを含み得る。

さらなる側面において、方法は、所定の位相オフセットを複数のアンテナ素子に適用することと、受信アンテナの主要ローブに対して一定角度オフセットにある一以上の付加的受信信号を受信することとを含み得る。

一側面において、ここに開示される本発明概念は、フェーズドアンテナアレイを試験する方法に関する。方法は、互いに対した相対位置にある複数のアンテナ素子とプローブアンテナとを含むフェーズドアンテナアレイを位置決めすることを含み得る。フェーズドアンテナアレイが送信アンテナとして作用してプローブアンテナが受信アンテナとして作用するか、又はプローブアンテナが送信アンテナとして作用してフェーズドアンテナアレイが受信アンテナとして作用するかのいずれかとなり得る。方法は、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対し、プローブアンテナと当該複数のアンテナ素子それぞれとの間の信号伝播時間の差を補償するべく、対応位相シフト又は対応時間遅延を適用することを含み得る。方法は、送信アンテナに電磁波を放射させることを含み得る。方法は、受信アンテナが、電磁波の放射に応答に応答して受信無線周波数（ＲＦ）信号を受信することを含み得る。方法は、受信ＲＦ信号を使用してフェーズドアンテナアレイの一以上の性能パラメータを決定することを含み得る。

さらなる側面において、方法は、プローブアンテナを、フェーズドアンテナアレイに対する近距離場箇所に位置決めすることを含み得る。さらなる側面において、一以上の性能パラメータは、共偏波アンテナ利得、交差偏波アンテナ利得、共偏波アンテナ指向性、交差偏波アンテナ指向性，アンテナビーム幅、放射電力、交差偏波弁別，アンテナ利得対雑音温度、エラーベクトル振幅、隣接チャネル電力比、パルス品質、一以上のサイドローブレベル、及び信号対雑音比（ＳＮＲ）を含み得る。

さらなる側面において、方法は、別々の偏波の少なくとも２つのアンテナプローブを位置決めすること、又は一つの二重偏波アンテナプローブを位置決めすることを含み得る。さらなる側面において、方法は、異なる中心周波数で動作する複数のプローブアンテナを、フェーズドアンテナアレイに対する一以上の位置に位置決めすることを含み得る。

一側面において、ここに開示される本発明概念は、フェーズドアンテナアレイを試験するシステムに関する。システムは、フェーズドアンテナアレイに通信可能に結合された信号生成器回路を含み得る。フェーズドアンテナアレイに対する相対位置に位置決めされた複数のアンテナ素子又は一のプローブアンテナを含む。信号生成器回路は、フェーズドアンテナアレイ又はプローブアンテナが送信する一以上の送信無線周波数（ＲＦ）信号を生成することができる。フェーズドアンテナアレイが送信アンテナとして作用してアンテナプローブが受信アンテナとして作用するか、又はアンテナプローブが送信アンテナとして作用してフェーズドアンテナアレイが受信アンテナとして作用するかのいずれかとなり得る。システムは、信号生成器回路、フェーズドアンテナアレイ及びプローブアンテナに通信可能に結合されたプロセッサを含み得る。プロセッサは、一以上の送信ＲＦ信号に関連付けられた複数の電磁波を順次に送信アンテナに放射させることを含み得る。プロセッサは、フェーズドアンテナアレイを、複数の電磁波の各電磁波の送信中に、対応構成スキームに従って動作させることを含み得る。対応構成スキームは、電磁波の送信中にアクティブなそれぞれのセットのアンテナ素子、又は当該電磁波の送信中に複数のアンテナ素子に適用されるそれぞれの位相符号化スキーム、を定義することができる。プロセッサは、受信アンテナから、各放射電磁波に応答して、対応受信ＲＦ信号を取得することができる。受信ＲＦ信号は、当該放射電磁波に応答して当該受信アンテナが受信する。プロセッサは、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対し、対応する振幅パラメータ及び位相パラメータを、受信ＲＦ信号を使用して決定することができる。プロセッサは、複数のアンテナ素子に対して決定された振幅及び位相パラメータを使用してフェーズドアンテナアレイの一以上の性能パラメータを決定することができる。

さらなる側面において、プロセッサは、フェーズドアンテナアレイの中に埋め込むことができる。

ここに開示される本発明概念の実装が、以下の詳細な説明を考慮する場合に良好に理解され得る。かかる説明は、必ずしも縮尺通りではない含まれる図面を参照する。誇張される特徴もあれば、省略される特徴、又は明確性のために模式的に表現される特徴もある。図面において同じ参照番号は、同じ又は類似の要素、特徴又は機能を表し及び参照する。

本開示の発明概念に係るフェーズドアンテナアレイ試験環境の一実施形態例を例示する図を示す。 本開示の発明概念に係る別々の例のビーム形成器回路を備えた様々なＷＳＡアンテナアレイの例の実施形態を例示するブロック図を示す。 本開示の発明概念に係るビーム形成器回路を備えた様々なＷＳＡアンテナアレイの実施形態例を例示するブロック図を示す。 本開示の発明概念に係るビーム形成器回路を備えた様々なＷＳＡアンテナアレイの実施形態例を例示するブロック図を示す。 本開示の発明概念に係るフェーズドアンテナアレイを試験する方法を例示するフローチャートを示す。 本開示の発明概念に係る、フェーズドアンテナアレイの各アンテナ素子の振幅／位相応答に基づいてフェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答を決定するアプローチを例示するブロック図を示す。 本開示の発明概念に係る、フェーズドアンテナアレイのアンテナ素子の位相／振幅応答を例示するシミュレーション結果の例を示す。 本開示の発明概念に係る、図５に示されるアンテナ素子の位相／振幅応答を使用して決定されたフェーズドアンテナアレイの遠距離場応答の例を示す。 本開示の発明概念に係るフェーズドアンテナアレイを試験する他の方法７００を例示するフローチャートを示す。 本開示の発明概念に係るフェーズドアンテナアレイ試験システムのブロック図を示す。 本開示の発明概念に係る他のフェーズドアンテナアレイ試験システムのブロック図を示す。

方法及びシステムの様々な実施形態の詳細が、添付図面及び以下の説明に記載される。

ここに開示される本発明概念を詳細に述べる前に認められるべきことだが、ここに開示される本発明概念は、コンポーネント及び回路の新規な構造的組み合せを含むがこれらに限られないし、特定の詳細な構成にも限られない。したがって、コンポーネント及び回路の構造、方法、機能、制御及び配列は、大部分が、当業者には容易に明らかとなる本開示の構造的な詳細を不明りょうにすることのないように、ここでの記載の利点を有する容易に理解可能なブロック表現及び模式的な図によって図面に例示されている。さらに、ここに開示される本発明概念は、本開示において与えられる図に描かれた特定の実施形態に限られず、特許請求の範囲における文言に従って解釈されるべきである。

ここに記載の方法及びシステムにより、正確な、相対的に速い（例えば従来の試験技法と比べて）、効率的なフェーズドアンテナアレイ試験方法が許容される。従来のアンテナの試験方法が、一日当たり一つの又は極めて少数のフェーズドアンテナアレイ試験を許容する一方、ここに記載の方法及びシステムは、一日当たり多くのフェーズドアンテナアレイの試験を許容する。例えば、図３及び図７に関して以下に記載される方法により、数時間の代わりに約７秒でフェーズドアンテナアレイの放射パターンを決定することが許容される。試験速度の増加により、相対的に少数の試験システム（又は試験機器）により所与数（例えば数千）のフェーズドアンテナアレイを試験することが許容されるので、使用される試験空間が低減される。無響室が非常に高コストでありそのコストはサイズに応じて増加するので、使用される試験機器の数が低減されることにより試験コストが低減され、試験空間も低減される。

また、従来のアンテナの試験方法及びシステムは通常、メンテナンスを必要とする動く機械的部品（例えばモータ）を用いる。こうした動く機械的部品は、試験方法の複雑さを増加させ、試験プロセスを遅延させる。特に、ローブアンテナ又はフェーズドアンテナアレイを回転又は動かすべくモータを使用することは、一セットのｆ時間遅延又は位相シフトを適用することによってフェーズドアンテナアレイのアンテナ素子を操舵することと比べ、遅くかつ不正確になり得る。

ここで図面を参照する。図１は、本開示の発明概念に係るフェーズドアンテナアレイ試験環境１００の、一実施形態例を例示する図を示す。簡単に概観すると、フェーズドアンテナアレイ試験環境１００は、アンテナ試験室１０２、アンテナ試験制御システム１０４、フェーズドアンテナアレイ１０６、及び一以上のプローブアンテナを含み得る。プローブアンテナは例えば、個別又は組み合わせのいずれかでプローブアンテナ１０８と以下で称されるプローブアンテナ１０８ａ〜１０８ｃである。アンテナ試験制御システム１０４、フェーズドアンテナアレイ１０６及び一以上のプローブアンテナ１０８は、アンテナ試験室１０２の中に配列することができる。アンテナ試験制御システム１０４、及び一以上のプローブアンテナ１０８は、フェーズドアンテナアレイ１０６の試験を目的とするフェーズドアンテナアレイ試験システム１１０を形成するとみなせる。図１は一つのフェーズドアンテナアレイ１０６の試験を示しているが、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、以下に詳述するように複数のフェーズドアンテナアレイ１０６を試験するべく使用することができる。

アンテナ試験室１０２は、無線周波数（ＲＦ）無響室を含み得る。ＲＦ無響室は、フェーズドアンテナアレイ１０６又は一以上のプローブアンテナ１０８によって放射された電磁波の反射を完全に又は実質的に吸収するように設計された部屋としてよい。例えば、ＲＦ無響室の壁、天井及び床は、電磁波吸収材料から作られ又は当該材料によりライニングされる。ＲＦ無響室壁及び天井はまた、周囲環境における電磁波が無響室に侵入するのをブロックするように設計することもできる。試験室１０２は、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０及び被試験フェーズドアンテナアレイ１０６を受け入れるサイズとすることができる。例えば、試験室１０２のサイズは、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０のコンポーネントのサイズ、被試験フェーズドアンテナアレイ１０６のサイズ、（例えば所与の継続時間当たりの）被試験フェーズドアンテナアレイの数、フェーズドアンテナアレイ１０６とプローブアンテナ１０８との間の距離、又はこれらの組み合せに基づいて画定することができる。

いくつかの実装において、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０及び被試験フェーズドアンテナアレイ１０６は、開空間（又は屋外）に配列してよい。特に、本開示に記載のフェーズドアンテナアレイを試験する実施形態は、（試験室１０２の中にはない）開空間環境で行うことができる。例えば、電磁波吸収材料は、地面の反射を防止又は軽減するべく、フェーズドアンテナアレイ１０６とプローブアンテナ１０８との間にある地面の一部の上に置くことができる。開空間試験環境内のバックグラウンド雑音をなくし又は軽減するべく、他の技法も用いることができる。

オペレータは、フェーズドアンテナアレイ１０６の一以上の性能パラメータを測定することによりフェーズドアンテナアレイ１０６を試験するべく、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０を使用することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、電子走査アレイ（ＥＳＡ）アンテナ又はアクティブＥＳＡ（ＡＥＳＡ）アンテナとしてよい。フェーズドアンテナアレイ１０６は、一アレイを形成する複数のアンテナ素子（放射素子とも称する）１１２を含んでよい。アンテナ素子１１２のアレイは、一次元（１Ｄ）アレイ、二次元（２Ｄ）アレイ、又は三次元（３Ｄ）アレイとしてよい。アンテナ素子１１２はそれぞれが、無線周波数（ＲＦ）信号を受信し、送信し、又は当該送信及び受信を交互に行う別個のアンテナとして作用することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、複数のアンテナ素子１１２に通信可能に結合されたＲＦ増幅器及びフェーズシフタ（又は時間遅延素子）のネットワークを含み得る。ＲＦ増幅器及びフェーズシフタ（又は時間遅延素子）のネットワークにより、フェーズドアンテナアレイ１０６が受信又は送信するビームを操舵することができる。

製造時、フェーズドアンテナアレイ１０６は、利得（Ｇ）、指向性、放射パターン、ビーム幅、放射電力（又は実効輻射電力（ＥＩＲＰ））、相互相関弁別、利得対雑音温度（Ｇ／Ｔ）、エラーベクトル振幅（ＥＶＭ）、隣接チャネル電力比（ＡＣＰＲ）、パルス品質、サイドローブレベル、信号対雑音比（ＳＮＲ）、又はこれらの組み合せのような、特定の性能パラメータ（又は無線特性）を有するように設計することができる。しかしながら、製造及び／又は設計のエラーゆえに、フェーズドアンテナアレイ１０６は所望どおりに動作し、フェーズドアンテナアレイ１０６の実際の性能パラメータが、例えばフェーズドアンテナアレイ１０６の設計プロセス中に画定された対応する理論上の性能パラメータとは異なることがある。ここに記載のフェーズドアンテナアレイ試験プロセスによれば、フェーズドアンテナアレイ１０６の実際の性能パラメータ（又は無線特性）を測定することが許容される。

ここに記載の試験プロセス中、フェーズドアンテナアレイ１０６が送信アンテナとして動作（又は作用）する一方でプローブアンテナ１０８は受信アンテナとして動作し、又はプローブアンテナ１０８が送信アンテナとして動作する一方でフェーズドアンテナアレイ１０６は受信アンテナとして動作（又は作用）することができる。例えば、アンテナ試験制御システム１０４がプローブアンテナ１０８に電磁波を放射させ、フェーズドアンテナアレイ１０６は当該電磁波の送信に応答して、対応ＲＦ信号を受信することができる。アンテナ試験制御システム１０４がフェーズドアンテナアレイ１０６に特定の電磁波を放射させ、プローブアンテナ１０８は当該電磁波の送信に応答して、対応受信ＲＦ信号を受信することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、受信ＲＦ信号に基づいてフェーズドアンテナアレイ１０６の一以上の実際の性能パラメータを決定（又は計算）することができる。

プローブアンテナ１０８は、ホーンアンテナ、ループプローブアンテナ、矩形アンテナ、ダイポールアンテナプローブ、又は当業者に知られた他のタイプのアンテナを含んでよい。プローブアンテナ１０８は、一重偏波又は二重偏波となり得る。一以上のプローブアンテナ１０８は、フェーズドアンテナアレイ１０６に対して固定された位置に配列することができる。一以上のプローブアンテナ１０８は、フェーズドアンテナアレイ１０６の、アンテナ素子１１２が配列される前面（平面又は曲面）に直交する軸１１４に対して異なる角度に配列又は位置決めすることができる。例えば、プローブアンテナ１０８ａを角度θ_０＝０°に配列し、プローブアンテナ１０８ｂを角度θ_１＝４５°に配列し、プローブアンテナ１０８ｂを角度θ_２＝６０°に配列することができる。点１１６は、一以上のプローブアンテナ１０８が配列され得る様々な角度又は位置を示し得る。軸１１４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の中心点を向く（又は当該中心点を通過する）。プローブアンテナ１０８が位置決めされ得る軸１１４に対する角度（又は点１１６）は、三次元（３Ｄ）空間内に画定することができる。プローブアンテナ１０８の位置決め又は配列が可能な軸１１４に対する潜在的な角度を画定する点１１６は、半球又は二次元（２Ｄ）平面を形成することができる。

図２Ａ〜２Ｃを参照すると、本開示の発明概念に係る様々な配列のプローブアンテナ１０８が例示される。図２Ａに例示されるように、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、水平偏波プローブアンテナ１０８−１及び垂直偏波プローブアンテナ１０８−２、又はさらに一般には少なくとも２つの異なる偏波のプローブアンテナを含み得る。プローブアンテナ１０８−１及び１０８−２はまた、以下では個別に又はまとめてプローブアンテナ１０８と称する。異なる偏波のプローブアンテナ１０８−１及び１０８−２は、（例えば０°〜３°又は０°〜５°だけ異なる軸１１４に対する対応角度で）互いに相対的に近くなるように、又は（例えば１０°以上だけ異なる軸１１４に対する対応角度で）互いから実質的に離間するように、配列又は位置決めすることができる。異なる偏波のプローブアンテナ１０８−１及び１０８−２は、（例えば地面、又はアンテナ試験室１０２の床に対して）異なる高度に、又は同じ高度に沿って位置決めすることができる。異なる偏波のプローブアンテナ１０８−１及び１０８−２により、二重偏波電磁波の放射又は受信が許容され、ひいてはフェーズドアンテナアレイ１０６の別々の偏波コンポーネントに関連付けられる性能パラメータを測定することが許容される。フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、複数対の異なる偏波のプローブアンテナを含んでよい。

図２Ｂを参照すると、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、異なる中心周波数ｆ_１，ｆ_２，…，ｆ_ｎに関連付けられた異なる周波数帯域で動作する複数のプローブアンテナ１０８−１〜１０８−ｎ（ここで別個に又は組み合せでプローブアンテナ１０８と称する）を含み得る。ここで、ｎは１よりも大きい整数である。各プローブアンテナ１０８−ｉ（ここで、ｉ＝１，２，…，ｎ）は、周波数ｆ_１，ｆ_２，…，ｆ_ｎの対応する中心周波数ｆ_ｉで動作するように構成することができる。プローブアンテナ１０８−１〜１０８−ｎは、（例えば０°〜３°又は０°〜５°だけ異なる軸１１４に対する対応角度で）互いに相対的に近くなるように、又は（例えば１０°以上だけ異なる軸１１４に対する対応角度で）互いから実質的に離間するように、配列又は位置決めすることができる。プローブアンテナ１０８−１〜１０８−ｎは、（例えば地面、又はアンテナ試験室１０２の床に対して）異なる高度に、又は同じ高度に沿って位置決めすることができる。フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、複数のｎタプルのプローブアンテナ（例えばｎタプル１０８−１〜１０８−ｎ）を含み得る。例えば、複数のｎタプルのプローブアンテナの少なくとも２つを、異なる偏波とすることができる（例えば一方のｎタプルを水平偏波とし、他方を垂直偏波とすることができる）。所与の中心周波数ｆｉで動作するプローブアンテナ１０８−ｉを、異なる箇所に（例えば軸１１４に対して異なる角度で）位置決めすることができる。別々の周波数帯域で動作するプローブアンテナ１０８−１〜１０８−ｎを使用することにより、異なる周波数の電磁波を放射又は受信し、広い周波数帯域（例えばプローブアンテナ１０８−１〜１０８−ｎが動作する周波数帯域の組み合せ）にわたってフェーズドアンテナアレイ１０６の性能パラメータを評価することが許容される。別々の周波数帯域で動作するプローブアンテナ１０８−１〜１０８−ｎの使用により、フェーズドアンテナアレイ１０６の動作周波数帯域を決定することを許容することができる。

図２Ｃを参照すると、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、フェーズドアンテナアレイ１０６に対して動くように構成されたプローブアンテナ１０８を含み得る。位置決めシステム（図１及び図２Ａ〜２Ｃには示さず）が、プローブアンテナ１０８を、例えば所定経路（例えば一以上の直線又は曲線）に沿って、又は所定位置（例えば図１に点１１６により示された位置）間で、動かすことができる。位置決めシステムは、フェーズドアンテナアレイ１０６を、又はプローブアンテナ１０８及びフェーズドアンテナアレイ１０６の双方を、対応する所定経路に従って又は対応する所定位置間で動かすことができる。動くプローブアンテナ１０８及び／又は動くフェーズドアンテナアレイ１０６を使用することにより、複数のフェーズドアンテナアレイ１０６の性能パラメータを測定すること、又はフェーズドアンテナアレイ１０６の付加的な性能パラメータ（例えば放射パターン又は一以上のサイドローブレベル）を測定することが容易となる。例えば、複数のフェーズドアンテナアレイ１０６を試験するとき、アンテナ試験制御システム１０４は、複数のフェーズドアンテナアレイ１０６を一回に一つずつアクティブにして、プローブアンテナ１０８又は複数のフェーズドアンテナアレイ１０６が所定の動きパターンに従って動くようにする。例えば、アクティブなフェーズドアンテナアレイ１０６が、プローブアンテナ１０８に対して所定の箇所に位置決めされるようにする。例えば、アンテナ試験制御システム１０４は、（１）フェーズドアンテナアレイ１０６が所定経路に沿って特定の距離ごとに配置されるようにし、（２）特定の位置に配置されたフェーズドアンテナアレイ１０６をアクティブにし、（３）アクティブなフェーズドアンテナアレイとプローブアンテナ１０８との間に電磁波の放射を引き起こし、（４）すべてのフェーズドアンテナアレイ１０６が試験に対してアクティブになるまでステップ（１）〜（４）を繰り返す。他の例において、アンテナ試験制御システム１０４は、プローブアンテナ１０８を複数の所定変位に従って動かし、各変位の後に別々のフェーズドアンテナアレイ１０６を、すべてのフェーズドアンテナアレイ１０８が試験されるまでアクティブにしてよい。

他の配列のプローブアンテナ１０８もまた、本開示によって考慮される。例えば、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、図２Ａ〜２Ｃに関して上述された配列の組み合せに従う一以上のプローブアンテナ１０８を含み得る。例えば、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、フェーズドアンテナアレイ１０６に対して動くように構成された少なくとも一対の異なる偏波のプローブアンテナ１０８を含み得る。フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、異なる周波数帯域で動作するとともにフェーズドアンテナアレイ１０６に対して動くように構成されたｎタプルのプローブアンテナ１０８を含み得る。フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０は、異なる偏波の（例えば一つのｎタプルが水平偏波を有し、他のｎタプルが垂直偏波を有する）少なくとも２つのｎタプルのプローブアンテナ（各ｎタプルのプローブアンテナ１０８が異なる周波数帯域で動作する）を含み得る。少なくとも２つのｎタプルのプローブアンテナは、フェーズドアンテナアレイ１０６に対して動くように構成することができる。

図１に戻ると、アンテナ試験制御システム１０４が、フェーズドアンテナアレイ１０６及びプローブアンテナ１０８に通信可能に結合され得る。アンテナ試験制御システム１０４は、一以上の電子デバイスと一以上の電気／電子回路との組み合せを含んでよい。例えば、アンテナ試験制御システム１０４は、信号生成器回路、ネットワーク分析器、信号分析器、コントローラ、プロセッサ、メモリ、コンピューティングデバイス、又はこれらの組み合せを含んでよい。アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６又はプローブアンテナ１０８による電磁波放射を制御することができる。例えば、アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６又はプローブアンテナ１０８により電磁波として送信されるＲＦ信号を生成して与えることができる。アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の構成スキーム（又はビーム操舵）を制御することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、構成スキーム（又は位相構成スキーム）を示す命令をフェーズドアンテナアレイ１０６に送信することができる。構成スキーム（又は位相構成スキーム）は、アクティブにされるフェーズドアンテナアレイ１０６の一群のアンテナ素子１１２、様々なアンテナ素子１１２（例えばアクティブにされるアンテナ素子１１２又は一群のアンテナ素子すべて）の位相シフト（又は時間遅延）、様々なアンテナ素子１１２の減衰値又は電力増幅値、又はこれらの組み合せを示すことができる（又は定義することができる）。アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６により位相構成スキームが実装される順序及びタイミングを制御することができる。

アンテナ試験制御システム１０４は、受信アンテナ（プローブアンテナ１０８又はフェーズドアンテナアレイ１０６）が受信するＲＦ信号を取得し、受信したＲＦ信号を、フェーズドアンテナアレイ１０６の性能パラメータを決定又は計算するべく処理することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の性能パラメータを計算し、計算された性能パラメータを、フェーズドアンテナアレイ試験システム１１０に通信可能に結合されたメモリ若しくは遠隔データベースに格納するべく、又はディスプレイデバイスに表示するべく、与えることができる。フェーズドアンテナアレイ１０６及びプローブアンテナ１０８の位置を制御する位置決めシステムに通信可能に結合することもできる。

アンテナ試験制御システム１０４はさらに、位置決めシステム（図１に図示せず）を含み得る。位置決めシステムは、アンテナ試験制御システム１０４に通信可能に結合される。位置決めシステムは、フェーズドアンテナアレイ１０６又はプローブアンテナ１０８を機械的に支持する一以上の機械的構造物を含み得る。位置決めシステムは、フェーズドアンテナアレイ１０６又はプローブアンテナ１０８を、異なる位置間で又は所定の経路に沿って自動的に動かすモータ、ホイール、又は他の機械的コンポーネントを含み得る。例えば、位置決めシステムは、アンテナ試験制御システム１０４から命令（又は命令を示す信号）を受信し、フェーズドアンテナアレイ１０６又はプローブアンテナ１０８を、例えば上述したように、異なる所定位置間で又は所定経路に沿って動かすことができる。

図３を参照すると、本開示の発明概念に係る、フェーズドアンテナアレイを試験する方法３００を例示するフローチャートが示される。簡単に概観すると、方法３００は、フェーズドアンテナアレイ及びアンテナプローブを、これらの一方が送信アンテナとして作用し、他方が受信アンテナとして作用するように、互いに対する相対位置に位置決めすることと（ブロック３０２）、送信アンテナに複数の電磁波を順次に放射させることと（ブロック３０４）を含み得る。方法３００は、複数の電磁波の各電磁波の送信中に、対応構成スキームに従ってフェーズドアンテナアレイを動作させることと（ブロック３０６）、放射された電磁波それぞれに応答して、受信アンテナによって一以上の対応受信無線周波数（ＲＦ）信号を受信することと（ブロック３０８）を含み得る。方法３００は、受信ＲＦ信号を使用して対応信号を、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対して決定することと（ブロック３１０）、決定された信号応答を使用して当該複数のアンテナ素子に対しフェーズドアンテナアレイの一以上の性能パラメータを決定することと（ブロック３１２）を含み得る。

方法３００は、フェーズドアンテナアレイ１０６及びアンテナプローブ１０８を、これらの一方が送信アンテナとして作用し、他方が受信アンテナとして作用するように、互いに対する相対位置に位置決めすること（ブロック３０２）を含み得る。フェーズドアンテナアレイ１０６を試験するプロセス中、フェーズドアンテナアレイ１０６は、（プローブアンテナ１０８が受信アンテナとして作用することができる間）送信アンテナとして又は（プローブアンテナ１０８が送信アンテナとして作用することができる間）受信アンテナとして作用することができる。相互性の原理のもと、フェーズドアンテナアレイ１０６の受信特性と送信特性とは同一である。例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６の放射パターンは、送信モードと受信モードとでは同じである。したがって、フェーズドアンテナアレイ１０６の性能パラメータを測定するとき、当該フェーズドアンテナアレイは、送信アンテナ又は受信アンテナとして動作するように配列してよい。

アンテナ試験制御システム１０４は、試験スケジュール（又は試験計画）を含み、又はそれにアクセスすることができる。試験スケジュールは、フェーズドアンテナアレイ１０６及びプローブアンテナ１０８のうちどのエンティティが送信アンテナとして作用するか、どのエンティティが受信エンティティとして作用するか、使用されるプローブアンテナ１０８の数、フェーズドアンテナアレイ１０６とプローブアンテナ１０８との相対位置、（例えば放射電磁波として）送信される一連の送信ＲＦ信号、タイミング情報（例えば各送信ＲＦ信号の送信時刻、若しくは送信ＲＦ信号の連続送信間の時間間隔）、フェーズドアンテナアレイの複数の構成スキーム、動き情報（例えばプローブアンテナ１０８又はフェーズドアンテナアレイ１０６が動かされる場所及び／又は時刻）、又はこれらの組み合せの指示を含み得る。アンテナ試験制御システム１０４は、プローブアンテナ１０８の特性（例えば性能パラメータ、サイズ及び形状のような幾何学的パラメータ、プローブアンテナ１０８のタイプ、又はこれらの組み合せ）の指示を含み、又はそれにアクセスすることができる。アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の設計上の特性の指示、例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６におけるアンテナ素子１１２の数、アンテナ素子１１２の配列（例えば当該アレイにおける列及び行の数、各列又は各行におけるアンテナ素子の数）、アンテナ素子１１２間の間隔、三次元空間におけるアンテナ素子の位置、アンテナ素子の配向、フェーズドアンテナアレイ１０６の形状（例えば平面又は曲面）、又はこれらの組み合せ、を含み又はそれにアクセスすることができる。

フェーズドアンテナアレイ１０６を試験するプロセスの開始時、ユーザ（例えば技師）は手動で、フェーズドアンテナアレイ１０６及びプローブアンテナ１０８を対応機械的支持素子上に位置決めし又は取り付けることができる。機械的支持素子は、所定の試験位置に位置決め（例えば固定）することができる。機械的支持素子の位置は、調整可能とすることができるので、アンテナ試験制御システム１０４は、位置決めシステムに対し、プローブアンテナ１０８、フェーズドアンテナアレイ１０６又は対応機械的支持素子を、フェーズドアンテナアレイ１０６及びプローブアンテナ１０８が試験されるべき所定位置へと動かすように命令することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、プローブアンテナ１０８（又は２つ以上が使用される場合はプローブアンテナ１０８の一つ）に面するように、例えば図１に例示されるように、位置決めすることができる。

プローブアンテナ１０８を位置決めすることは、プローブアンテナ１０８を、フェーズドアンテナアレイ１０６に対する近距離場箇所に位置決めすることを含み得る。例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６とプローブアンテナ１０８との間の距離を、送信ＲＦ信号（又は放射電磁波）の主波長λ未満、２×λ未満、３×λ未満、又は５×λ未満としてよい。このような配列により、相対的に小さなアンテナ試験室１０２を使用することを許容することができる。いくつかの場合、ユーザ又は位置決めシステムは、プローブアンテナ１０８を、フェーズドアンテナアレイ１０６に対する遠距離場箇所に位置決めすることができる。かかる場合、フェーズドアンテナアレイ１０６とプローブアンテナ１０８との間の距離は、例えば、５×λ超過、１０×λ超過、又はそれ以外の所定距離超過としてよい。

プローブアンテナ１０８を位置決めすることは、図２Ａに関して上述したように、一つの二重偏波プローブアンテナ１０８を位置決めすること、又は別々の偏波（例えば一つの水平偏波プローブアンテナ及び一つの垂直偏波プローブアンテナ）を備えた少なくとも２つのプローブアンテナ１０８を位置決めすることを含み得る。例えば、ユーザ又は位置決めシステムは、図２Ａに関して上述したように、別々に偏波される一対のアンテナ１０８−１及び１０８−２、又は複数のそのような対を、位置決めすることができる。図２Ａのプローブアンテナ１０８−１及び１０８−２のような、二重偏波プローブアンテナ１０８又は一対の別々の偏波のプローブアンテナを使用することにより、フェーズドアンテナアレイ１０６の共偏波及び交差偏波の応答又は性能の評価を許容することができる。

プローブアンテナ１０８を位置決めすることは、図１に関して上述したように、複数のプローブアンテナ１０８を、フェーズドアンテナアレイ１０６に対して異なる位置に位置決めすることを含み得る。複数のプローブアンテナは、図２Ｂを参照して上述されたように、それぞれが別々の動作中心周波数ｆ_１，ｆ_２，…，ｆ_ｎに関連付けられた一以上のｎタプルを含み得る。様々な中心周波数で動作する複数のプローブアンテナを使用することにより、フェーズドアンテナアレイ１０６の性能パラメータを、相対的に広い周波数帯域にわたって評価することが許容される。例えば、一つのプローブアンテナ１０８が使用されるとき、フェーズドアンテナアレイ１０６の試験は、当該プローブアンテナ１０８の動作周波数帯域に拘束される。いくつかの場合、プローブアンテナ１０８及び／又はフェーズドアンテナアレイ１０６は、図２Ｃに関して上述されたように動くべく構成することができる。

方法３００は、送信アンテナに複数の電磁波を順次放射させること（ブロック３０４）を含み得る。アンテナ試験制御システム１０４は、送信アンテナに複数の電磁波のそれぞれを、例えば試験スケジュールに従って放射させる命令を、送信アンテナ（フェーズドアンテナアレイ１０６又はプローブアンテナ１０８）に送ることができる。アンテナ試験制御システム１０４は、各電磁波が送信アンテナにより放射されるように別個の命令若しくは指令を送ること、又は送信アンテナに対して特定の時間スケジュールに従って電磁波を送信若しくは放射するように指令する一つの命令を送ることができる。複数の電磁波は、一つの送信ＲＦ信号又は複数の別々の送信ＲＦ信号（例えば、別々の帯域幅又は中心周波数に関連付けられた送信ＲＦ信号）に対応し得る。例えば、複数の電磁波を放射することは、送信アンテナが一つの送信ＲＦ信号を複数の時間インスタンスで繰り返し送信すること、一つの送信ＲＦ信号の時間シフトバージョンを複数の時間インスタンスで送信すること、又は別々の送信ＲＦ信号を複数の時間インスタンスで送信すること、を含み得る。一般に、アンテナ試験制御システム１０４は、送信アンテナにより送信される送信ＲＦ信号、各電磁波の放射時間、当該複数の電磁波が送信される順序、又はこれらの組み合せを制御することができる。

送信アンテナとして作用する複数のプローブアンテナ１０８が（例えば図１、２Ａ及び２Ｂに関して説明したように）使用される場合、プローブアンテナ１０８の送信は、同時に又は一回に一つずつ順次にすることができる。さらに、（例えば図２Ｃに関して述べたような）動くプロービングアンテナ１０８が送信アンテナとして使用される場合、プローブアンテナ１０８は、一の箇所に存在する間に一以上の送信を行い、他の箇所へと動いて一以上の他の送信を行い、その後第３の箇所へと動いて等というようにすることができる。プローブアンテナ１０８は、動いている間に電磁波を送信（又は放射）することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、電磁波が送信アンテナにより放射され又は受信アンテナにより受信される各インスタンスにおいて、動くプローブアンテナ１０８の箇所（又は動くフェーズドアンテナアレイ１０６の箇所）にアクセスすることができる。

方法３００は、フェーズドアンテナアレイ１０６を、複数の電磁波の各電磁波の送信中に、対応構成スキームに従って動作させること（ブロック３０６）を含み得る。各構成スキームは、アクティブにされるべきフェーズドアンテナアレイ１０６のアンテナ素子１１２（例えばアンテナ素子１１２のすべて又はサブセット）、各アンテナ素子に適用されるべき位相シフト（又は時間遅延）、各アンテナ素子１１２に適用されるべき電力増幅、又はこれらの組み合せ、を示すことができる。各構成スキームは、送信アンテナが放射する対応電磁波に関連付けることができる。アンテナ試験制御システム１０４は、（例えば送信アンテナが対応電磁波を放射する前に）適用されるべき各構成スキームのための別個の命令をフェーズドアンテナアレイ１０６に送ることができ、又は当該複数の構成スキーム及び当該構成スキームのそれぞれが適用される時間スケジュールを示す一つの命令を送ることができる。

フェーズドアンテナアレイ１０６が送信アンテナとして動作する場合、フェーズドアンテナアレイ１０６は、対応電磁波を放射する前に各構成スキームを適用又は実装することができる。例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６は、送信ＲＦ信号の指示及び構成スキームの指示を受信することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、構成スキームを（例えば一以上のアンテナ素子１１２をアクティブにすること、一以上のアンテナ素子１１２に対応位相シフト若しくは時間遅延を適用すること、一以上のアンテナ素子１１２に対応電力増幅を適用すること、又はこれらの組み合せにより）適用し、アクティブなアンテナ素子１１２のそれぞれによって当該送信ＲＦ信号を送信することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６が放射又は送信する電磁波は、アクティブなアンテナ素子１１２が放射／送信する当該波の合計となり得る。フェーズドアンテナアレイ１０６はその後、他の構成スキームを適用して、今回のアクティブなアンテナ素子１１２のそれぞれが同じ（又は他の）送信ＲＦ信号を送信するときに新たな電磁波を放射することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、各電磁波が送信／放射されるように異なる構成スキームを適用することができる。

フェーズドアンテナアレイ１０６が受信アンテナとして動作する場合、フェーズドアンテナアレイ１０６は、プローブアンテナ１０８が対応電磁波を放射する前に（又は間に）各構成スキームを適用又は実装することができる。例えば、アンテナ試験制御システム１０４は、（例えば送信ＲＦ信号の指示を与えることによって）電磁波を送信又は放射するようにプローブアンテナ１０８に指示するとともに、構成スキームを適用するようにフェーズドアンテナアレイ１０６に指示することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、プローブアンテナ１０８による電磁波の送信又は放射の前に、（例えば一以上のアンテナ素子１１２をアクティブにすること、一以上のアンテナ素子１１２に対応位相シフト又は時間遅延を適用すること、一以上のアンテナ素子１１２に対応電力増幅を適用すること、又はこれらの組み合せによって）構成スキームを適用することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６（又はアクティブなアンテナ素子１０８）は、放射された電磁波を、適用された構成スキームに従って動作している間に受信することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６はその後、プローブアンテナ１０８が放射又は送信した他の電磁波を受信するべく他の構成スキームを適用することができる。このプロセスは、毎回フェーズドアンテナアレイ１０６が適用する異なる（又は別個の）構成スキームによって繰り返すことができる。プローブアンテナ１０８は、（例えば送信ＲＦ信号に対応する）同じ電磁波を繰り返して放射又は送信することができる。換言すれば、プローブアンテナ１０８が送信する複数の電磁波は、異なる時間インスタンスにおける同じ送信ＲＦ信号の複数回送信を含み得る（又は表し得る）。

複数の電磁波の各電磁波の送信中に、フェーズドアンテナアレイ１０６を対応構成スキームに従うように動作させることは、複数のアンテナ素子１１２を、各アンテナ素子が当該複数の電磁波の対応電磁波の送信中にアクティブにされるように、一回に一つずつアクティブにすることを含み得る。各構成スキームは、アクティブにされるべきフェーズドアンテナアレイ１０６の複数のアンテナ素子の対応アンテナ素子１１２を示すことができる。例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６は、送信アンテナとして動作するときに第１アンテナ素子１１２をアクティブにし、アクティブにされた第１アンテナ素子１１２に、アンテナ素子１１２のリセットがアクティブ解除にされている間に送信ＲＦ信号を送信させることができる。フェーズドアンテナアレイ１０６はその後、（第１アンテナ素子１１２をアクティブ解除にしている間に）第２アンテナ素子１１２をアクティブにし、第２アンテナ素子１１２に送信ＲＦ信号（又は他の送信ＲＦ信号）を送信させることができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６のすべてのアンテナ素子１１２がアクティブにされて送信ＲＦ信号を送信し終えるまで、続けてアンテナ素子１１２を一回に一つずつアクティブにし、アクティブにされたアンテナ素子１１２に、送信ＲＦ信号（又は対応送信ＲＦ信号）を送信させることができる。

フェーズドアンテナアレイ１０６は、受信アンテナとして動作するとき、（例えばアンテナ試験制御システム１０４からの命令又は指令に基づいて）アンテナ素子１１２をアクティブにし、アクティブにされたアンテナ素子１１２に、プローブアンテナ１０８が放射した第１電磁波を受信させることができる。フェーズドアンテナアレイ１０６はその後、（先にアクティブにされたアンテナ素子１１２をアクティブ解除にしている間に）他のアンテナ素子１１２をアクティブにし、今回アクティブにされたアンテナ素子１１２に、プローブアンテナ１０８が放射した第２電磁波を受信させることができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６のすべてのアンテナ素子１１２がアクティブにされるまで、アンテナ素子１１２を一回に一つずつアクティブにし、それぞれのアクティブにされたアンテナ素子１１２に、プローブアンテナ１０８が放射した電磁波を受信させることができる。

複数の電磁波の各電磁波の送信中に、フェーズドアンテナアレイ１０６を対応構成スキームに従うように動作させることは、フェーズドアンテナアレイ１０６が（例えばアンテナ試験制御システム１０４からの命令又は指令に基づいて）複数のアンテナ素子１１２を、各電磁波の送信中に、それぞれの位相符号化スキームに従って位相操舵することを含み得る。各位相符号化スキームは、対応電磁波の送信中に複数のアンテナ素子１１２に適用される位相シフトの対応セット（又は時間遅延の対応セット）を定義することができる。すなわち、各位相符号化スキームは、各アンテナ素子１１２に対し、当該アンテナ素子１１２が動作することとなる対応位相シフト（又は対応時間遅延）を定義することができる。各位相符号化スキームはまた、対応電磁波の送信中に複数のアンテナ素子１１２に適用される一セットの電力増幅を定義することもできる。すなわち、各位相符号化スキームは、各アンテナ素子１１２に対し、当該アンテナ素子１１２が動作することとなる対応電力増幅を定義することができる。

例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６は、送信アンテナとして動作するとき、アンテナ素子１１２を第１位相符号化スキームに従うように位相操舵し、当該アンテナ素子１１２に、第１位相符号化スキームに従って動作している間に送信ＲＦ信号を送信させることができる。このように、アンテナ素子１１２は、送信ＲＦ信号の様々な時間遅延（又は位相シフト）バージョンを同時に送信することができる。これらのバージョンは合計されて、フェーズドアンテナアレイにより放射される電磁波を形成する。フェーズドアンテナアレイ１０６は、第２位相符号化スキームに従ってアンテナ素子１１２を位相操舵し、当該アンテナ素子１１２に、第２位相符号化スキームに従って動作している間に送信ＲＦ信号（又は他の送信ＲＦ信号）を送信させることができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、すべての位相符号化スキームがアンテナ素子１１２に適用されるまで、続けてアンテナ素子１１２を位相操舵し、当該アンテナ素子１１２に送信ＲＦ信号を送信させることができる。送信ＲＦ信号の送信時に様々な位相符号化スキームを適用することにより、フェーズドアンテナアレイ１０６は、複数の電磁波を順次に放射することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６が放射する電磁波は、例えば、別々の位相符号化スキームがアンテナ素子１１２に適用される場合、互いに異なり得る。

フェーズドアンテナアレイ１０６は、受信アンテナとして動作するとき、プローブアンテナ１０８が放射する電磁波を受信するべく、第１位相符号化スキームに従ってアンテナ素子１１２を位相操舵することができる。異なる位相シフト（又は時間遅延）が別個のアンテナ素子１１２に適用できるとの前提のもと、すべてのアンテナ素子１１２が（プローブアンテナ１０８が放射する）同じ電磁波にさらされている間、アンテナ素子１１２は、電磁波（又は対応ＲＦ信号）の、異なる位相シフト（又は時間遅延）バージョンを受信することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、プローブアンテナ１０８が放射する他の電磁波を受信するべく、第２位相符号化スキームに従ってアンテナ素子１１２を位相操舵することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、プローブアンテナ１０８が順次に放射した複数の電磁波を受信するべく、（例えば所定のセットの符号化スキームの）すべての位相符号化スキームが順次にアンテナ素子１１２に適用されるまで、続けてアンテナ素子１１２を位相操舵することができる。プローブアンテナ１０８が順次に放射した複数の電磁波は、プローブアンテナ１０６が繰り返し送信した一つの送信ＲＦ信号に関連付けることができ、又は別々の送信ＲＦ信号に関連付けることもできる。

いくつかの例において、複数の電磁波の各電磁波の送信中に、フェーズドアンテナアレイ１０６を対応構成スキームに従うように動作させることは、複数のアンテナ素子１１２の一群のアンテナ素子をアクティブにして当該アクティブにされた群のアンテナ素子を位相操舵することを含み得る。例えば、（送信アンテナ又は受信アンテナのいずれかとして動作する）フェーズドアンテナアレイ１０６は、複数のアンテナ素子１１２を一群（例えば一ブロックのアンテナ素子）として一度にアクティブにすることができる。フェーズドアンテナアレイ１０６は、アクティブにされた各群のアンテナ素子に、対応する複数の位相符号化スキームを順次に適用することができる。例えば、４つの別々の位相符号化スキームを、一群の４つのアクティブにされたアンテナ素子１１２に順次に適用することができる。各符号化スキームは、対応群のアクティブなアンテナ素子の当該アンテナ素子に適用される位相シフト（又は時間遅延）及び／又は電力増幅を定義する。各構成スキームは、アクティブにされるべき一群のアンテナ素子と、当該一群のアンテナ素子に適用されるべく位相符号化スキームとを定義することができる。各構成スキームが、アクティブにされるべき対応群（又はブロック）のアンテナ素子と当該群のアクティブなアンテナ素子に適用されるべき対応位相符号化スキームとを定義するこのアプローチにより、複数ブロックのアンテナ素子を別個に試験することが許容される。

方法３００は、受信アンテナ（フェーズドアンテナアレイ１０６又はプローブアンテナ１０８）が、送信アンテナが放射する各電磁波に応答して対応受信ＲＦ信号を受信すること（ブロック３０８）を含み得る。フェーズドアンテナアレイ１０６が受信アンテナとして動作するとき、受信ＲＦ信号は、アクティブなアンテナ素子１１２が受信する信号の合計となり得る。例えば、アンテナ素子１１２が一回に一つずつアクティブにされる場合、各受信ＲＦ信号は、アクティブなアンテナ素子１１２に関連付けられた任意の位相シフト（時間遅延）値により位相遅延された（又は時間遅延された）対応するアクティブなアンテナ素子が受信する信号、及び／又は当該アクティブなアンテナ素子に関連付けられた振幅／電力増幅値により増幅された信号となり得る。アンテナ素子１１２が一回に一群ずつアクティブにされる場合、各受信ＲＦ信号は、対応アクティブ群のアンテナ素子が受信した信号の、（例えば当該群のアンテナ素子に適用された位相符号化スキームに従って）位相シフトされた（時間遅延された）及び／又は増幅されたバージョンの合計となり得る。別個の位相符号化スキームがすべてのアンテナ素子１１２に、一回に一つの位相符号化スキームずつ適用されると、各受信ＲＦ信号は、フェーズドアンテナアレイ１０６の複数のアンテナ素子１１２が受信した信号の（例えば適用される位相符号化スキームに従って）位相シフトされた（又は時間遅延された）及び／又は増幅されたバージョンの合計となり得る。これらの位相シフト（又は時間遅延）及び／又は増幅は、フェーズドアンテナアレイ１０６のＲＦ増幅器及びフェーズシフタ（又は時間遅延素子）のネットワークによって、又はフェーズドアンテナアレイ１０６のプロセッサ（又はコントローラ）によって、適用することができる。

フェーズドアンテナアレイ１０６が送信アンテナとして動作するとき、各受信ＲＦ信号は、プローブアンテナアレイ１０８に関連付けられた任意の振幅／電力増幅により増幅された（フェーズドアンテナアレイ１０６が放射した対応電磁波に応答して）プローブアンテナ１０８が受信した信号を表し得る。（例えば図１、２Ａ及び２Ｂに関して述べたように）受信アンテナとして作用する複数のプローブアンテナ１０８が使用される場合、プローブアンテナ１０８は、電磁波を同時に又は順次に（例えば一回に、アクティブにされた一つずつ）受信することができる。さらに、（例えば図２Ｃに関して述べたような）動くプロービングアンテナ１０８が受信アンテナとして使用される場合、プローブアンテナ１０８は、一の箇所に存在する間に一以上の放射電磁波を受信し、他の箇所へと動いて受信一以上の他の波を受信し、その後第３の箇所へと動いて等というようにすることができる。プローブアンテナ１０８は、動いている間に電磁波を受信することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、電磁波が送信アンテナにより放射され又は受信アンテナにより受信される各インスタンスにおいて、動くプローブアンテナ１０８の箇所（又は動くフェーズドアンテナアレイ１０６の箇所）にアクセスすることができる。

方法３００は、受信ＲＦ信号を使用して、複数のアンテナ素子１１２の各アンテナ素子１１２に対し、対応信号応答を決定すること（ブロック３１０）ができる。アンテナ試験制御システム１０４は、受信アンテナから複数の受信ＲＦ信号を取得することができる。上述したように、複数の受信ＲＦ信号のそれぞれは、（送信器として又は受信器として作用する）対応アンテナ素子１１２、（送信器として又は受信器として作用する）対応群のアクティブなアンテナ素子、及び、当該群のアクティブなアンテナ素子に適用される対応位相符号化スキーム、又は当該フェーズドアンテナアレイの（送信器として又は受信器として作用する）複数のアンテナ素子１１２に適用される対応位相符号化スキーム、に関連付けることができる。

フェーズドアンテナアレイ１０６がＫ個の（Ｋは整数）アンテナ素子を有することと、Ｎ個の（Ｎは整数）受信ＲＦ信号がアンテナ試験制御システム１０４によって取得されることとを仮定すると、（周波数領域にある）各受信ＲＦ信号Ｙ_ｉ（ω）は以下のように記述することができる。
整数ｉは、送信アンテナ（又は受信アンテナ）による信号送信（又は受信）事象の一指標、又は受信ＲＦ信号の一指標を表す。整数ｋは、フェーズドアンテナアレイ１０６のアンテナ素子１１２の一指標を表す。信号Ｘ（ω）は、送信アンテナが使用する（周波数領域にある）送信ＲＦ信号を表す。ωは角度周波数である。パラメータＷ_ｉ，ｋはそれぞれが、ｋ番目のアンテナ素子に関連付けられて、例えば、ｉ番目の送信／受信事象中に適用された位相符号化スキームによって定義された複素重みパラメータとなる。例えば、複素重みパラメータＷ_ｉ，ｋは、ｉ番目の送信／受信事象中にｋ番目のアンテナ素子により送信又は受信された信号に対し、フェーズドアンテナアレイ１０６により適用される時間遅延（又は位相シフト）及び／又は電力増幅を示すことができる。ここで使用されるように、送信又は受信事象とは、送信アンテナ（又は受信アンテナ）による電磁波の送信（又は受信）を言及する。すべてのｋ＝１，…，Ｋ及びすべてのｉ＝１，…，Ｎに対する複素重みパラメータＷ_ｉ，ｋは、これらのパラメータが、様々な送信／受信事象中にフェーズドアンテナアレイ１０６に適用される構成スキーム（又は位相符号化スキーム）において所定とされるので、アンテナ試験制御システム１０４にとって既知である。各パラメータＡ_ｋは、ｋ番目のアンテナ素子に関連付けられて、ｋ番目のアンテナ素子とフェーズドアンテナアレイとの間の距離、送信若しくは受信の方向におけるプローブアンテナ１０８の利得、送信若しくは受信の方向におけるｋ番目のアンテナ素子の利得、又はこれらの組み合せ、に起因する位相シフト及び信号減衰を示すことができる複素重みパラメータとなる。例えば、複素重みパラメータＡ_ｋは、ｉ番目の送信／受信事象中にｋ番目のアンテナ素子が送信又は受信する信号に対し、フェーズドアンテナアレイ１０６により適用される時間遅延（又は位相シフト）及び／又は電力増幅を示すことができる。ｋ＝１，…，Ｋに対する複素重みパラメータＡ_ｋは、式（１）のセットにおいて未知である。

式（１）のセットにおける定式化は、各受信ＲＦ信号Ｙ_ｉ（ω）が、周波数領域において送信ＲＦ信号Ｘ（ω）の加重和として表現できることを例示する。送信／受信事象のそれぞれにおいてフェーズドアンテナアレイ１０６により適用される別々の位相符号化スキームを備えたフェーズドアンテナアレイ１０６のすべてのアンテナ素子１１２がアクティブにされる場合、複素重みパラメータＡ_ｋは、すべてのｋ＝１，…，Ｋに対して非ゼロとなり、複素重みパラメータＷ_ｉ，ｋは、すべてのｉ＝１，…，Ｎ及びすべてのｋ＝１，…，Ｋに対して非ゼロとなる。アンテナ素子１１２が一回に一群ずつアクティブにされる場合、式（１）のセットは以下のように書き直すことができる。
ここで、Ｓ_ｉは、ｉ番目の送信／受信事象中のアクティブなアンテナ素子の指標のセットを表す。アンテナ素子１１２が一回に一つずつアクティブにされる場合、式（１）のセットは以下に帰着する。
ここで、整数ｑ（ｉ）は、ｉ番目の送信／受信事象中のアクティブなアンテナ素子の指標を表す。

送信ＲＦ信号Ｘ（ω）及び複素重みパラメータＷ_ｉ，ｋは既知であるから、アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６により適用又は実装される構成スキームのタイプに応じて式（１）、（２）又は（３）のセットのいずれかを使用して複素重みパラメータＡ_ｋを解くことができる。例えば、式（３）を使用して、アンテナ試験制御システム１０４は、Ａ_ｑ（ｉ）を以下のように計算することができる。
アンテナ試験制御システム１０４は、Ｎ≧Ｋ、かつ、Ｎ個の式（１）が線形独立である限りにおいて、複合重みパラメータＡ_ｋについて式（１）のセットを解くことができる。使用される位相符号化スキームは、式（１）のセットがＮ≧Ｋについて線形独立となるように（例えばアンテナ試験制御システム１０４により）選択又は設計される。式（２）のセットに対し、アンテナ試験制御システム１０４は、アクティブなアンテナ素子の各群（又はブロック）Ｓ_ｉに対する式の数が、当該群（又はブロック）におけるアンテナ素子の数以上となるとの前提のもと、対応群のアクティブにされたアンテナ素子に別個に関連付けられた式の各サブセットを解くことができる。アンテナ素子Ｓ_ｉの各群（又はブロック）に関連付けられた位相符号化スキームは、当該群（又はブロック）におけるアンテナ素子の数よりも多くなるように（例えばアンテナ試験制御システム１０４により）選択又は設計することができるので、（式（２）のセットの中の）対応式が線形独立となる。

ひとたび複素重みパラメータＡ_ｋが決定されると、アンテナ試験制御システム１０４は、各アンテナ素子１１２に対する信号応答を決定することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、各複素重みパラメータＡ_ｋから、（受信された／送信された電磁波の到着／出発の角度に沿った）プローブアンテナ利得の効果、プローブアンテナとｋ番目のアンテナ素子との間の電磁波伝播に起因する時間遅延、及びプローブアンテナとｋ番目のアンテナ素子との間の電磁波伝播に起因する電磁波減衰（もしあれば）、を除去することができる。例えば、アンテナ試験制御システム１０４が新たなセットの複素重みパラメータＢ_ｋを、以下のように計算することができる。
ここで、Ｇ_ｐ（θ，φ）は、電磁波伝播の角度に沿ったプローブアンテナ１０８の利得を表し、パラメータρ_ｋｅ^ｊωδは、プローブアンテナ１０８とｋ番目のアンテナ素子との間の電磁伝播に起因する振幅減衰及び位相シフトを表す。いくつかの例において、振幅減衰パラメータρ_ｋは１に等しくなり得る。プローブアンテナ１０８の放射パターンは、アンテナ試験制御システム１０４に先立って知ることができる。例えば、プローブアンテナ１０８の放射パターンを、アンテナ試験制御システム１０４によりアクセス可能なメモリに格納することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、（指標ｋの各アンテナ素子に対する）パラメータρ_ｋｅ^ｊωδを、プローブアンテナ１０８とｋ番目のアンテナ素子との間の距離に基づいて予め計算することができる。

アンテナ試験制御システム１０４は、各アンテナ素子に対する信号応答をＢ_ｋＸ（ω）として決定することができる。フェーズドアンテナアレイ１０６が送信アンテナとして作用している場合、信号応答Ｂ_ｋＸ（ω）は、ｋ番目のアンテナ素子に関連付けられたフェーズドアンテナアレイ１０６において重みが（例えば位相シフト及び／又は電力増幅として）適用されていないときの、ｋ番目のアンテナ素子の表面におけるＲＦ信号放射とみなすことができる。複素重みパラメータＢ_ｋは、ｋ番目のアンテナ素子の位相及び振幅応答を表すものとみなすことができる。それゆえ、各アンテナ素子に対して信号応答を決定することは、各アンテナ素子に対して位相及び振幅応答（又は位相パラメータ及び振幅パラメータ）を決定することを含み得る。複素重みパラメータＢ_ｋにより定義される位相及び振幅応答は、プローブアンテナ１０８から、及びフェーズドアンテナアレイ１０６とプローブアンテナ１０８との間の距離（又はこれらの位置）から独立である。（例えば位相シフト及び／又は電力増幅のような）複素重みＷ_ｉ，ｋがフェーズドアンテナアレイ１０６により適用されるとき、ｋ番目のアンテナ素子の表面におけるＲＦ信号放射は、Ｗ_ｉ，ｋＢ_ｋＸ（ω）と等しくなり得る。フェーズドアンテナアレイ１０６が受信アンテナとして作用している場合、信号応答Ｂ_ｋＸ（ω）は、ｋ番目のアンテナ素子に関連付けられたフェーズドアンテナアレイ１０６に（例えば位相シフト及び／又は電力増幅のような）任意の重みが適用される前にｋ番目のアンテナ素子の表面で受信されたＲＦ信号とみなすことができる。

いくつかの例において、例えば、複数のプローブアンテナ１０８を使用するとき、（式（１）と同様の）付加的な式を定式化することができる。複数のプローブアンテナ１０８は（図１に関して述べたような）別々の箇所、（図２Ａに関して述べたような）別々の偏波、（図２Ｂに関して述べたような）別々の動作中心周波数、又はこれらの組み合せ、に関連付けることができる。かかる例において、（式（１）のセットと同様の）別個のセットの式を各プローブアンテナ１０８に対して定式化することができる。したがって、アンテナ試験制御システム１０４は、複数セットの式を解いて、各アンテナ素子に対して複数の信号応答（又は複数の位相及び振幅応答）を決定することができる。例えば、所与のアンテナ素子に対し、アンテナ試験制御システム１０４は、各中心周波数に対する及び／又は各偏波（例えば水平偏波及び垂直偏波）に対する信号応答を決定することができる。

方法３００は、複数のアンテナ素子１１２に対して決定された信号応答（又は決定された位相パラメータ及び振幅パラメータ）を使用して、フェーズドアンテナアレイ１０６の一以上の性能パラメータを決定することができる。例えば、アンテナ試験制御システム１０４は、決定された振幅／位相応答（又は振幅及び位相パラメータ）を、アンテナ素子１１２のそれぞれに対してフェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答を決定するべく使用することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の性能パラメータを決定するべく、フェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答を使用することができる。

いくつかの例において、アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答（又は放射パターン）を決定するべく、アンテナ素子の位相／振幅応答、及び平均個別アンテナ素子放射パターン（例えば同様に振る舞う複数のアンテナ素子１１２を仮定して各アンテナ素子１１２の放射パターンを表す）を使用することができる。例えば、フェーズドアンテナアレイの遠距離場応答（又は放射パターン）は、アンテナ素子１１２の位相／振幅応答によりスケーリングされた平均個別アンテナ素子放射パターンの加重和として計算することができる。

図４を参照すると、本開示の発明概念に係る、アンテナ素子１１２のそれぞれに対してフェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答を振幅／位相応答（又は振幅パラメータ及び位相パラメータ）に基づいて決定するアプローチを例示するブロック図が示される。各アンテナ素子に対して位相／振幅応答を決定することにより、アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイまわりの閉じた表面４０２にわたる電場（又は磁場）及び／又は電流を決定することができる。特に、閉じた表面４０２にわたる電場（又は磁場）及び／又は電流は、閉じた表面４０２の、アンテナ素子１１２に面する（又は前方の）部分４０４のみにおいて非ゼロとなる。これは、アンテナ素子１１２が放射する電磁波は、フェーズドアンテナアレイ１０６の側面又は背面に沿っては伝播しないからである。

表面等価原理（又は表面等価定理）によれば、当該場／電流が、閉じた表面にわたって一意的に既知の場合（例えば電場Ｅ、磁場Ｈ、磁束密度Ｂベクトル又は電流密度ベクトルＪの２つ）、当該閉じた表面により画定された容量の内側又は外側の至る所の場／電流を、一意的に特定又は決定することができる。したがって、アンテナ試験制御システム１０４は、例えば、フェーズドアンテナアレイ１０６の各アンテナ素子１１２に対して決定された振幅／位相応答に基づいて、閉じた表面４０２の部分４０４に基づく電場Ｅ及び電流密度Ｊベクトルを決定することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、電場Ｅ及び電流密度Ｊベクトルを閉じた表面４０２の残りにおいてゼロに設定することができる。アンテナ試験制御システム１０４はその後、表面等価原理に従ってフェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答を決定するべく、アンテナ素子１１２の決定された位相／振幅応答にフーリエ変換を適用することができる。

図５を参照すると、本開示の発明概念に係る、フェーズドアンテナアレイ１０６のアンテナ素子１１２の位相／振幅応答を例示するシミュレーション結果の例が示される。各ダイヤモンド形状のセルが、フェーズドアンテナアレイ１０６の対応アンテナ素子１１２を表す。

図６を参照すると、本開示の発明概念に係る、図５に示されるアンテナ素子の位相／振幅応答を使用して決定されたフェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答の一例が示される。図６に示される遠距離場応答は、−１００〜１００度の方位角範囲及び−１００〜１００度の仰角範囲に沿ったフェーズドアンテナアレイ１０６の放射パターンを表す。

フェーズドアンテナアレイ１０６が位相シフト（又は時間遅延）及び／又は電力増幅を、ｋ＝１，…，Ｋに対する複素重みパラメータＶ_ｋ（又はＷ_ｉ，ｋ）により定義されたアンテナ素子１１２に適用すると、アンテナ試験制御システム１０４は、これらの複素重みパラメータをアンテナ素子１１２の位相／振幅応答に、例えばＶ_ｋＢ_ｋ（又はＷ_ｉ，ｋＢ_ｋ）として組み入れることができる。閉じた表面４０２にわたる電場（又は磁場）／電流を、位相／振幅応答Ｖ_ｋＢ_ｋ（又はＷ_ｉ，ｋＢ_ｋ）に基づいて決定することにより、アンテナ試験制御システム１０４は、ｋ＝１，…，Ｋに対する複素重みパラメータＶ_ｋ（又はＷ_ｉ，ｋ）に従って位相操舵されるときのフェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答（又は放射パターン）を、フーリエ変換を使用して決定することができる。

フェーズドアンテナアレイ１０６の決定された放射パターンに基づいて、アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイの一以上の他の性能パラメータを決定することができる。これには、フェーズドアンテナアレイ利得（例えば共偏波利得及び交差偏波利得）、共偏波フェーズドアンテナアレイ指向性（例えば共偏波指向性及び交差偏波指向性）、フェーズドアンテナアレイビーム幅、放射電力、交差偏波弁別、アンテナ利得対雑音温度、エラーベクトル振幅、隣接チャネル電力比、パルス品質、一以上のサイドローブレベル、信号対雑音比（ＳＮＲ）、又はこれらの組み合せが含まれる。例えば、アンテナ試験制御システム１０４は、ピーク位相のアンテナ利得を、フェーズドアンテナアレイ１０６の放射パターンの（主要ローブにある）ピーク値に基づいて決定することができる。共偏波利得及び交差偏波利得を決定するべく、（図２Ａに関して述べた）別々の偏波の２つのプローブアンテナ１０８を使用することができる。一のプローブアンテナ１０８が、（例えば双方が水平偏波の）フェーズドアンテナアレイ１０６と同様に偏波され、他のプローブアンテナが交差偏波（例えばフェーズドアンテナアレイが水平偏波を有するときの垂直偏波）にされる。アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の共偏波遠距離場応答及び交差偏波遠距離場応答を決定することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、決定された共偏波遠距離場応答を使用して共偏波利得を決定し、フェーズドアンテナアレイの決定された交差偏波遠距離場応答を使用して交差偏波利得を決定することができる。

アンテナ試験制御システム１０４は、次式のように指向性を決定することができる。
ここで、Ｆ（θ，φ）は、仰角θ及び方位角φに沿ったフェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答を表す。共偏波指向性及び交差偏波指向性を決定するべく、アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の共偏波遠距離場応答及びフェーズドアンテナアレイ１０６の交差偏波遠距離場応答に対して別個に式（６）を評価することができる。

フェーズドアンテナアレイ１０６のアンテナビーム幅は、半電力ビーム幅又はヌル・ツー・ヌルビーム幅として定義することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、半電力ビーム幅の場合に、放射パターンの振幅が主要ローブのピークから５０％（又は３ｄＢ）だけ減少する角度分離を決定することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、ヌル・ツー・ヌルビーム幅の場合に、放射パターンの振幅が主要ローブのピークからゼロまで減少する角度分離を決定することができる。アンテナ試験制御システム１０４は、放射電力を、アンテナ素子１１２のそれぞれの放射電力の合計として決定することができる。アンテナ試験制御システム１０４はまた、フェーズドアンテナアレイの決定された放射パターン及び／又はフェーズドアンテナアレイ１０６の決定された位相／振幅応答（又は位相／振幅パラメータ）を使用して、交差偏波弁別、アンテナ利得対雑音温度、エラーベクトル振幅、隣接チャネル電力比、パルス品質、一以上のサイドローブレベル、及び信号対雑音比（ＳＮＲ）も決定することができる。

図７を参照すると、本開示の発明概念に係る、フェーズドアンテナアレイを試験する他の方法７００を例示するフローチャートが示される。簡単に概観すると、方法７００は、フェーズドアンテナアレイ及びアンテナプローブを、一方が送信アンテナとして作用し他方が受信アンテナとして作用するように互いに対する相対位置に位置決めすることと（ブロック７０２）、当該フェーズドアンテナアレイのアンテナ素子に、当該アンテナプローブと当該アンテナ素子との間の信号伝播時間の差を補償するべく位相シフトを適用することと（ブロック７０４）を含み得る。方法７００は、送信アンテナに一の電磁波を放射させることと（ブロック７０６）、当該電磁波の放射に応答してＲＦ信号を受信することと（ブロック７０８）、受信したＲＦ信号を使用してフェーズドアンテナアレイの一以上の性能パラメータを決定することと（ブロック７１０）を含み得る。

方法７００のステップ７０２は、上述した方法３００のステップ３０２と同様となり得る。方法７００はまた、アンテナ試験制御システムが、アンテナプローブ１０８とアンテナ素子１１２との間の信号伝播時間の差を補償するべく、フェーズドアンテナアレイ１０６がアンテナ素子１１２に位相シフトを適用するようにさせること（ブロック７０４）を含み得る。すなわち、アンテナ素子１１２が送信する信号が受信プローブアンテナ１０８において建設的に合計され、又はアンテナ素子１１２が受信する信号が受信フェーズドアンテナアレイ１０６において建設的に合計されるように、位相シフトが適用される。例えば、プローブアンテナと当該アンテナ素子１１２との間の伝播時間を補償するべく、各アンテナ素子に適用される位相シフト（又は時間遅延）を（例えばアンテナ試験制御システム１０４により）選択することができる。アンテナプローブ１０８とアンテナ素子１１２との間の信号伝播時間の差を補償するべく位相シフトをアンテナ素子１１２に適用することにより、フェーズドアンテナアレイ１０６の主要ローブのピークを、プローブアンテナ１０８に整列させることができる。

方法７００のステップ７０６及び７０８は、上述した方法３００のステップ３０４及び３０８と同様であるが、アンテナ試験制御システム１０４が、共通位相オフセットによりアンテナ素子１１２に既に適用されている位相シフトを、フェーズドアンテナアレイ１０６に増加（又は修正）させ、他の送信受信事象を行うことができる。かかる位相オフセットは、フェーズドアンテナアレイ０６の主要ローブのピーク（又は主要ローブ）を所定の角度だけ回転させることができる。アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の放射パターンをさらに傾斜（又は回転）させるべく、同じ（又は他の）位相オフセット値（又はオフセット較正）によりアンテナ素子１１２に適用される位相シフト（又は時間遅延）の増加又は修正を繰り返すことができる。例えば、図１に戻ると、オフセット較正により、フェーズドアンテナアレイ１０６の主要ローブのピーク（又は主要ローブ）が、各オフセット較正による新たな位置点１１６に整列することができる。かかるアプローチにより、様々な角度において遠距離場応答を決定することを許容することができる。（対応オフセット較正に関連して）各受信ＲＦ信号に対し、フェーズドアンテナアレイ１０６の利得（又は遠距離場応答）は、アンテナ素子の較正された位相に関連付けられた（フェーズドアンテナアレイ１０６の放射パターンの主要ローブのピークに対する）配向角度に沿って、以下のように決定することができる。
ここで、Ｇ_Ａは、配向角度に沿ったフェーズドアンテナアレイの利得（又は遠距離場応答）であり、Ｇ_Ｒは、基準（又は標準利得）アンテナの同じ配向角度に沿った利得（又は遠距離場応答）であり、Ｐ_Ａは、フェーズドアンテナアレイ１０６の受信電力であり、Ｐ_Ｒは当該基準アンテナの受信電力である。各配向角度に対する利得Ｇ_Ｒ及び電力Ｐ_Ｒは、アンテナ試験制御システム１０４にとって既知（又はアクセス可能）となり得るので、フェーズドアンテナアレイ１０６の電力Ｐ_Ａを、例えば、フェーズドアンテナアレイによる対応受信（又は送信）信号に基づいて、各位相較正（又はフェーズドアンテナアレイ１０６の放射パターンの配向）に対して計算することができる。したがって、アンテナ試験制御システム１０４は、位相オフセット較正を適用することによってフェーズドアンテナアレイ１０６の放射パターンをサンプリングする。

アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の放射パターン（又は遠距離場応答）の測定されたサンプルを使用してフェーズドアンテナアレイ１０６の一以上の性能パラメータを決定することができる。例えば、アンテナ試験制御システム１０４は、図３に関して上述したように測定された放射パターン（又はそのサンプル）を使用して性能パラメータを決定することができる。性能パラメータは、フェーズドアンテナアレイ利得（例えば共偏波利得及び交差偏波利得）、共偏波フェーズドアンテナアレイ指向性（例えば共偏波指向性及び交差偏波指向性）、フェーズドアンテナアレイビーム幅、放射電力、交差偏波弁別、アンテナ利得対雑音温度、エラーベクトル振幅、隣接チャネル電力比、パルス品質、一以上のサイドローブレベル、信号対雑音比（ＳＮＲ）、又はこれらの組み合せを含む。位相オフセット較正を適用することにより、アンテナ試験制御システム１０４は、フェーズドアンテナアレイ１０６の遠距離場応答を、プローブアンテナ１０８近くの任意の場所でのビーム走査の必然性なしに決定することができる。

図８を参照すると、本開示の発明概念に係るフェーズドアンテナアレイ試験システム８００のブロック図が示される。従来の試験システムが、複雑かつ高価な機器とみなされるネットワーク分析器を用いることが典型的なのに対し、システム８００は、フェーズドアンテナアレイ８０４から受信した信号を中間周波数までダウンコンバートする第１低雑音ブロック（ＬＮＢ）ダウンコンバータ８０２（例えば回路）を含み得る。システム８００は、第１ＤＶＢ−Ｔ ＵＳＢデバイス８０６及びコンピューティングデバイス８０８を含み得る。第１ＤＶＢ−Ｔ ＵＳＢデバイス８０６は、第１（ＬＮＢ）ダウンコンバータ８０２をコンピューティングデバイス８０８に結合することができる。

コンピューティングデバイス８０８は、例えば、ラップトップ、デスクトップ、ハードウェアサーバ、タブレット、携帯型デバイス、又はプリント回路基板を含み得る。コンピューティングデバイス８０８は、アンテナ試験制御システム１０４が行う上述したタスク及びプロセス、例えば、フェーズドアンテナアレイの位相操舵を制御及び監視すること、受信ＲＦ信号を処理すること、フェーズドアンテナアレイの性能パラメータを決定すること、又はこれらの組み合せ、を行うように（例えば実行可能ソフトウェア命令を介して）構成することができる。コンピューティングデバイス８０８は、第２ＤＶＢ−Ｔ ＵＳＢデバイス８１０及び第２低雑音ブロック（ＬＮＢ）ダウンコンバータ８１２（例えば回路）を介してプローブアンテナ８１４に通信可能に結合することができる。第２低雑音ブロック（ＬＮＢ）ダウンコンバータ８１２は、プローブアンテナ８１４が取得した受信信号を中間周波数までダウンコンバートすることができる。

システム８００は、例えば、ベース帯域送信ＲＦ信号を生成する信号生成器回路８１６を含み得る。信号生成器回路８１６は、例えば、コンピューティングデバイス８０８から命令を受信するべく、及び／又は生成されたベース帯域送信ＲＦ信号の複製をコンピューティングデバイス８０８に与えるべく、コンピューティングデバイス８０８に通信可能に結合することができる。信号生成器回路（又はデバイス）８１６は、アップコンバータブロック（又は回路）８１８を介して送信アンテナ（フェーズドアンテナアレイ８０４又はプローブアンテナ８１４）に通信可能に結合することができる。アップコンバータブロック８１６は、信号生成器回路８１６が与えた信号を中間（又は高）周波数までアップコンバートし、アップコンバートされた信号を送信アンテナに与えることができる。

図９を参照すると、開示の発明概念に係る他のフェーズドアンテナアレイ試験システム９００のブロック図が示される。システム９００は、システム８００と同様であるが、システム８００におけるコンピューティングデバイス８０８が、フェーズドアンテナアレイ９０４に通信可能に結合されたＵＳＢハブ９０２によって置換され、当該フェーズドアンテナアレイが、システム８００におけるコンピューティングデバイス８０８が行うタスク又は動作を行うように構成されたプロセッサ９０６を含む点が異なる。具体的に、プロセッサ９０６は、（例えば実行可能ソフトウェア命令を介して）上述したような、アンテナ試験制御システム１０４が行うタスク及びプロセス、例えばフェーズドアンテナアレイ９０４の位相操舵を制御及び監視すること、受信ＲＦ信号を処理すること、フェーズドアンテナアレイ９０４の性能パラメータを決定すること、又はこれらの組み合せ、を行うように構成することができる。

システム及び方法の構造及び配列が図示例としてここに記載されるが、これらを制限として解釈してはならない。本開示においてわずかな数の実施形態のみが開示されたが、多くの修正例（例えば、様々なサイズ、寸法、構造、様々な要素の形状及び比率、パラメータの値、取り付け配列、材料の使用、色、配向）も可能である。例えば、要素の位置を反転又は変更することができ、個々の要素又は位置の性質又は数は、改変又は変更することができる。したがって、そのような修正はすべて、ここに開示される本発明概念の範囲内に含まれることが意図される。任意の動作フロー又は動作方法の順序又はシーケンスは、代替実施形態に従って変更又は再順序付けしてよい。典型的な実施形態の設計、動作条件及び配列において、ここに開示される本発明概念の広い範囲から逸脱することなく、他の置換、修正、変更及び省略を行うこともできる。

Claims (20)

1. フェーズドアンテナアレイを試験する方法であって、
   複数のアンテナ素子及び一のプローブアンテナを含むフェーズドアンテナアレイを、互いに対する相対位置に位置決めすることであって、前記フェーズドアンテナアレイが送信アンテナとして作用し前記プローブアンテナが受信アンテナとして作用するか、又は前記プローブアンテナが前記送信アンテナとして作用し前記フェーズドアンテナアレイが前記受信アンテナとして作用するかのいずれかであることと、
   前記送信アンテナに複数の電磁波を順次に放射させることと、
   前記複数の電磁波の各電磁波の送信中に、前記フェーズドアンテナアレイを対応構成スキームに従うように動作させることであって、前記対応構成スキームは、前記電磁波の送信中にアクティブなそれぞれのセットのアンテナ素子、又は前記電磁波の送信中に前記複数のアンテナ素子に適用されるそれぞれの位相符号化スキームを定義することと、
   前記受信アンテナが、各放射電磁波に応答して対応受信無線周波数（ＲＦ）信号を受信することと、
   前記受信ＲＦ信号を使用して、前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対し、対応振幅パラメータ及び位相パラメータを決定することと、
   前記複数のアンテナ素子に対して決定された振幅パラメータ及び位相パラメータを使用して、前記フェーズドアンテナアレイの一以上の性能パラメータを決定することと
   を含む、方法。
2. 前記プローブアンテナを、前記フェーズドアンテナアレイに対する近距離場箇所に位置決めすることを含む、請求項１の方法。
3. 前記一以上の性能パラメータは、
   共偏波アンテナ利得と、
   交差偏波アンテナ利得と、
   共偏波アンテナ指向性と、
   交差偏波アンテナ指向性と、
   アンテナビーム幅と、
   放射電力と、
   交差偏波弁別と、
   アンテナ利得対雑音温度と、
   エラーベクトル振幅と、
   隣接チャネル電力比と、
   パルス品質と、
   一以上のサイドローブレベルと、
   信号対雑音比（ＳＮＲ）と
   の少なくとも一つを含む、請求項１の方法。
4. 前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対して決定された振幅パラメータ及び位相パラメータを使用して、前記フェーズドアンテナアレイの遠距離場応答を決定することを含む、請求項１の方法。
5. 前記フェーズドアンテナアレイを対応構成スキームに従うように動作させることは、前記複数のアンテナ素子を一回に一つずつアクティブにすることを含み、
   各アンテナ素子は、前記複数の電磁波の一の電磁波を送信し、
   前記プローブアンテナが、前記アンテナ素子による前記一の電磁波の送信に応答して前記対応受信ＲＦ信号を受信するようにアクティブにされ、又は前記プローブアンテナによる前記複数の電磁波の一の電磁波の送信に応答して前記対応受信ＲＦ信号を受信するようにアクティブにされる、請求項１の方法。
6. 前記アンテナ素子をアクティブにしている間に受信した対応受信ＲＦ信号を使用して、前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対し前記対応振幅パラメータ及び位相パラメータを決定することを含む、請求項５の方法。
7. 前記フェーズドアンテナアレイを対応構成スキームに従うように動作させることは、前記複数の電磁波の各電磁波の送信中に、それぞれの位相符号化スキームに従って前記複数のアンテナ素子を位相操舵することを含み、
   各位相符号化スキームは、前記複数の電磁波の対応電磁波の送信中に前記複数のアンテナ素子に適用される対応セットの位相シフト又は対応セットの時間遅延を定義する、請求項１の方法。
8. 前記対応セットの位相シフト又は前記対応セットの時間遅延に従って位相操舵された前記複数のアンテナ素子により、前記複数の電磁波の各電磁波を送信することであって、前記アンテナプローブは、前記複数のアンテナ素子による前記電磁波の送信に応答して前記対応受信ＲＦ信号を受信することと、
   前記プローブアンテナにより、前記複数の電磁波の各電磁波を送信することであって、前記フェーズドアンテナアレイは、前記アンテナプローブによる前記電磁波の送信に応答して前記対応受信ＲＦ信号を受信することと
   を含む、請求項７の方法。
9. 前記フェーズドアンテナアレイを対応構成スキームに従うように動作させることは、前記複数の電磁波の各電磁波の送信中に、それぞれの位相符号化スキームに従って前記複数のアンテナ素子の一群のアクティブなアンテナ素子を位相操舵することを含む、請求項１の方法。
10. 前記複数の電磁波の送信中に前記アンテナプローブ又は前記フェーズドアンテナアレイを所定経路に沿って動かすことにより、前記相対位置を修正することをさらに含む、請求項１の方法。
11. 別々の偏波の少なくとも２つのアンテナプローブを位置決めすること、又は一つの二重偏波アンテナプローブを位置決めすることを含む、請求項１の方法。
12. 異なる中心周波数で動作する複数のプローブアンテナを、前記フェーズドアンテナアレイに対する様々な位置に位置決めすることを含む、請求項１の方法。
13. 所定の位相オフセットを前記複数のアンテナ素子に適用することと、
    前記受信アンテナの主要ローブに対する一定角度オフセットにおいて、一以上の付加的受信信号を受信することと
    をさらに含む、請求項１の方法。
14. フェーズドアンテナアレイを試験する方法であって、
    複数のアンテナ素子及び一のプローブアンテナを含むフェーズドアンテナアレイを、互いに対する相対位置に位置決めすることであって、前記フェーズドアンテナアレイが送信アンテナとして作用し前記プローブアンテナが受信アンテナとして作用するか、又は前記プローブアンテナが前記送信アンテナとして作用し前記フェーズドアンテナアレイが前記受信アンテナとして作用するかのいずれかであることと、
    前記プローブアンテナと前記複数のアンテナ素子のそれぞれとの間の信号伝播時間の差を補償するべく、前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対応位相シフト又は対応時間遅延を適用することと、
    前記送信アンテナに電磁波を放射させることと、
    前記受信アンテナが、前記電磁波の放射に応答して受信無線周波数（ＲＦ）信号を受信することと、
    前記受信ＲＦ信号を使用して前記フェーズドアンテナアレイの一以上の性能パラメータを決定することと
    を含む、方法。
15. 前記プローブアンテナを、前記フェーズドアンテナアレイに対する近距離場箇所に位置決めすることを含む、請求項１４の方法。
16. 前記一以上の性能パラメータは、
    共偏波アンテナ利得と、
    交差偏波アンテナ利得と、
    共偏波アンテナ指向性と、
    交差偏波アンテナ指向性と、
    アンテナビーム幅と、
    放射電力と、
    交差偏波弁別と、
    アンテナ利得対雑音温度と、
    エラーベクトル振幅と、
    隣接チャネル電力比と、
    パルス品質と、
    一以上のサイドローブレベルと、
    信号対雑音比（ＳＮＲ）と
    の少なくとも一つを含む、請求項１４の方法。
17. 別々の偏波の少なくとも２つのアンテナプローブを位置決めすること、又は一つの二重偏波アンテナプローブを位置決めすることを含む、請求項１４の方法。
18. 異なる中心周波数で動作する複数のプローブアンテナを、前記フェーズドアンテナアレイに対する一以上の位置に位置決めすることを含む、請求項１４の方法。
19. フェーズドアンテナアレイを試験するシステムであって、
    複数のアンテナ素子又は一のプローブアンテナを含むフェーズドアンテナアレイに通信可能に結合された信号生成器回路と、
    前記信号生成器回路、前記フェーズドアンテナアレイ及び前記プローブアンテナに通信可能に結合されたプロセッサと
    を含み、
    前記複数のアンテナ素子又は一のプローブアンテナは、前記フェーズドアンテナアレイに対する相対位置に位置決めされ、
    前記信号生成器回路は、前記フェーズドアンテナアレイ又は前記プローブアンテナが送信する一以上の送信無線周波数（ＲＦ）信号を生成し、
    前記フェーズドアンテナアレイが送信アンテナとして作用し前記アンテナプローブが受信アンテナとして作用するか、又は前記アンテナプローブが前記送信アンテナとして作用し前記フェーズドアンテナアレイが前記受信アンテナとして作用するかのいずれかであり、
    前記プロセッサは、
    前記一以上の送信ＲＦ信号に関連付けられた複数の電磁波を前記送信アンテナに順次に放射させることと、
    前記複数の電磁波の各電磁波の送信中に、前記フェーズドアンテナアレイを対応構成スキームに従うように動作させることであって、前記対応構成スキームは、電磁波の送信中にアクティブなそれぞれのセットのアンテナ素子、又は前記電磁波の送信中に前記複数のアンテナ素子に適用されるそれぞれの位相符号化スキームを定義することと、
    各放射電磁波に応答して、前記受信アンテナから対応受信ＲＦ信号を取得することであって、前記受信ＲＦ信号は、前記放射電磁波に応答して前記受信アンテナにより受信されることと、
    前記受信ＲＦ信号を使用して、前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子に対し、対応振幅パラメータ及び位相パラメータを決定することと、
    前記複数のアンテナ素子に対して決定された振幅パラメータ及び位相パラメータを使用して、前記フェーズドアンテナアレイの一以上の性能パラメータを決定することと
    を行うように構成される、システム。
20. 前記プロセッサは前記フェーズドアンテナアレイ内に埋め込まれる、請求項１９のシステム。