JP2020122678A - アンテナ装置及び測定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電波暗箱の大型化、及び被試験対象と測定用アンテナ間の距離に依存した電力ロスの増大を回避しつつ効率的なスプリアス測定を実現可能なアンテナ装置及び測定方法を提供する。【解決手段】アンテナ装置１は、ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１内に、アンテナ１１０を有するＤＵＴ１００を基準点中心に全球面走査するＤＵＴ走査機構５６と、基準点から近傍界測定範囲内の距離に配置される複数のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄと、全球面走査の実行中、規定の周波数帯の無線信号を送受信中のアンテナ１１０から放射されるスプリアス周波数帯の無線信号のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄによる受信信号に基づいて、ＴＲＰ（全球面放射電力）関する近傍界測定処理をそれぞれ行う信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと、を備えて構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＴＡ（Over The Air）環境下での試験中に被試験対象のアンテナから放射されるスプリアス信号の近傍界測定を行うアンテナ装置及び測定方法に関する。
近年、マルチメディアの進展に伴い、セルラ、無線ＬＡＮ等の無線通信用のアンテナが実装された無線端末（スマートフォン等）が盛んに生産されるようになっている。今後は、特に、ミリ波帯の広帯域な信号を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａｄや５Ｇセルラ等に対応した無線信号を送受信する無線端末が求められている。
無線端末の製造工場においては、無線端末が備えている無線通信用のアンテナに対して、通信規格ごとに定められた送信電波の出力レベルや受信感度を測定し、所定の基準を満たすか否かを判定する性能試験が行われる。
無線端末の世代移行に伴いその試験方法も変わりつつある。例えば、５Ｇ ＮＲシステム（New Radio System）用の無線端末（以下、５Ｇ無線端末）を被試験対象（Device Under Test：ＤＵＴ）とする性能試験においては、周囲の電波環境に影響されないコンパクト・アンテナ・テスト・レンジ（Compact Antenna test Range：以下、ＣＡＴＲ）と称する電波暗箱（ＯＴＡチャンバ）を用いたＯＴＡ試験が実施される。
ＯＴＡ試験においては、ＣＡＴＲ内に、ＤＵＴ及び試験用アンテナを収容し、試験用アンテナからＤＵＴに対する試験信号の送信と、試験信号を受信したＤＵＴのアンテナ（以下、被試験対象アンテナ）から送信される被測定信号の試験用アンテナでの受信を無線通信により行いつつ、被試験対象アンテナが使用する周波数帯域（目的周波数帯）の無線信号の測定が行われる。
特に、５Ｇ無線端末を対象とするＯＴＡ試験については、目的周波数帯の無線信号の測定の他、スプリアス測定を行うことも義務付けられている。スプリアス測定とは、試験中にＤＵＴのアンテナから放射される目的外周波数信号、すなわち、スプリアス周波数帯の無線信号（スプリアス信号）を測定する処理である。
無線端末の性能試験に係る従来の測定方法の一つとして、電磁波がシールド可能なルーム内に配置した測定対象の無線モジュールを対象とし、回転機構を構成する回転シート、モジュール回転アームを第１の回転軸及び第２の回転軸を中心にそれぞれ１８０度、３６０度回転させつつ、アンテナから送信した無線信号に対する無線モジュールの３次元の放射パターンを測定装置で測定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、５Ｇ無線端末の性能試験のために従来の測定方法としては、近傍界領域（Reactive Near Fieldを除く）のＥＩＲＰ（Equivarent Isotropically Radiated Power：等価等方性放射電力）サンプルに基づいてＴＲＰ（Total Radiated Power：全球面放射電力）を測定する技術も知られている（例えば、非特許文献１参照）。
米国特許第９，３７７，４９５号明細書 3GPP TR 38.803 V14.2.0(2017-09)技術仕様書 （3GPP(Third Generation Partnership Project) 2017年9月発行、10.2.2.5章 OTA measurements in the radiative near field欄(第159頁から第161頁)）
ＯＴＡ環境下で５Ｇ無線端末をＤＵＴとして目的周波数信号とスプリアス信号の測定を行う場合、ＣＡＴＲは、被試験対象アンテナを有するＤＵＴと、試験用アンテナと、スプリアス測定用のアンテナ（以下、測定用アンテナ）を収容する構成をとる。スプリアス信号を複数の周波数帯域に分けて測定する場合は、複数の測定用アンテナが必要となる。
ＣＡＴＲを用いる従来の測定装置では、被試験対象アンテナが使用する目的周波数帯の無線信号、あるいは目的外周波数帯の無線信号（スプリアス信号）のいずれの測定についても遠方界（Far Field）での測定を行うことが一般的であった。
遠方界測定では、例えば測定用アンテナをＤＵＴからの遠方界領域に配置する必要があるという第１の特徴と、ＤＵＴと測定用アンテナ間の距離が大きくなるほど該測定用アンテナに対する放射電力の減衰（以下、電力ロス）が増大する、つまり、放射電力は、ＤＵＴと測定用アンテナとの間の距離に依存するという第２の特徴が知られている。
第１の特徴については、ＣＡＴＲのコンパクト化の観点から、Direct Far Field（ＤＦＦ）方式のものに代えて、ＤＵＴのアンテナと試験用アンテナとの間の信号伝搬路中に回転放物面を有する反射器（リフレクタ）を配置したIndirect Far Field（ＩＦＦ）方式のものを採用する動きもみられる。
また、第２の特徴については、例えば、図１５の表図に示す例では、太枠で囲まれた部分の値に着目すると、最大直線サイズが１５ｃｍ、使用周波数が２８ＧＨｚ（ミリ波帯）のＤＵＴをアンテナから４２０ｃｍ離して配置した場合と、同サイズで使用周波数が１００ＧＨｚのＤＵＴをアンテナから１５００ｃｍ離して配置した場合とでは、後者の方の電力ロス（Path Loss）が大きいことが分かる。
一方、近傍界（Near Field）測定については、非特許文献１に、「波が平面でないという事実に関する測定アンテナの影響は、プローブの補償により処理される。ＴＲＰの場合、球面全体の全放射電力は、試験対象と測定アンテナとの間の距離に依存しない。」という記載があり、近傍界でのＴＲＰ測定においては、ＤＵＴと測定用アンテナとの間の距離に依存しない全球面放射電力が得られることが示唆されている。
しかしながら、従来のＩＦＦ方式の測定装置では、ＣＡＴＲ内で、ＤＵＴからリフレクタを介した遠方界領域内に測定用アンテナを配置し、該測定用アンテナの受信信号に基づいてスプリアス信号の遠方界測定を行うものはあったが、ＤＵＴから近傍界領域内の距離に測定用アンテナを配置したものは存在しなかった。
このため、従来の測定装置では、被試験用アンテナが放射するスプリアス信号を測定するには遠方界測定による方法しかなく、ＣＡＴＲの小型化維持には限界があり、しかも、ＤＵＴと測定用アンテナ間の距離に依存して電力ロスが生じる測定結果しかを得ることができなかった。また、従来は、スプリアス信号を複数の周波数帯に分けて測定するためには、各周波数帯を使用する複数の測定用アンテナを用意し、該各測定用アンテナを付け替えて使用する必要があり、スプリアス測定が煩雑になるという問題点があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、電波暗箱の大型化、及び被試験対象と測定用アンテナ間の距離に依存した電力ロスの増大を回避しつつ効率的なスプリアス測定を実現可能なアンテナ装置及び測定方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るアンテナ装置は、周囲の電波環境に影響されない内部空間（５１）を有する電波暗箱（５０）と、前記内部空間内で、球座標系の中心を基準点とし、被試験用アンテナ（１１０）を有する被試験対象（１００）を、前記球座標系の予め設定された全ての方位を順次向くように前記基準点を中心に回転駆動する全球面走査を実行する走査手段（５６）と、前記基準点から近傍界測定範囲内の距離に配置される測定用アンテナ（６）と、前記全球面走査の実行中、規定の周波数帯の無線信号を送受信中の前記被試験対象アンテナから放射されるスプリアス周波数帯の無線信号を前記測定用アンテナで受信し、前記測定用アンテナの受信信号に基づいて、前記スプリアス周波数帯の無線信号の電力に関する近傍界測定処理を行う近傍界測定処理手段（３０）と、を有する構成である。
この構成により、本発明の請求項１に係るアンテナ装置は、測定用アンテナを被試験対象が配置される基準点から近傍界測定範囲内の距離に配置することで、電波暗箱の大型化を回避できる。また、近傍界測定範囲内の距離に配置した測定用アンテナの受信信号に基づく近傍界測定処理によれば、測定用アンテナと被試験対象間の距離に依存せず、電力ロスが少なく、測定時間が短縮されたスプリアス測定を実現できる。
また、本発明の請求項２に係るアンテナ装置は、前記近傍界測定処理手段は、前記測定用アンテナの受信信号に基づいて前記全ての方位についてのＥＩＲＰ（等価等方性放射電力）を測定するとともに、前記全ての方位の前記ＥＩＲＰの総和であるＴＲＰ（全球面放射電力）を測定する構成である。
この構成により、本発明の請求項２に係るアンテナ装置は、球座標系の全ての方位についてそれぞれＥＩＲＰを測定し、当該各ＥＩＲＰの総和を求める演算によってＴＲＰを求めることができ、近傍界測定処理手段におけるスプリアス測定処理を簡略化できる。
また、本発明の請求項３に係るアンテナ装置は、複数の前記測定用アンテナ（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）を有し、前記各測定用アンテナは、前記規定の周波数帯より低い周波数帯から高い周波数帯までを含む前記スプリアス周波数帯の予め区分された複数の区分周波数帯の無線信号をそれぞれ使用し、前記近傍界測定処理手段は、前記全球面走査の実行中、前記各測定用アンテナの受信信号に基づいて、前記スプリアス周波数帯の予め区分された複数の区分周波数帯ごとに前記近傍界測定処理を行う構成である。
この構成により、本発明の請求項３に係るアンテナ装置は、複数の測定用アンテナを用いる場合でも、電波暗箱のコンパクト化を維持しつつ、各測定用アンテナを切り替える手間を要せずに被試験対象の１回の全球面走査によってＤＵＴについて広範な周波数帯域の効率的なスプリアス測定を実現できる。
また、本発明の請求項４に係るアンテナ装置は、前記規定の周波数帯の無線信号を使用する試験用アンテナ（５）と、前記全球面走査時、前記試験用アンテナを介して前記被試験対象に試験信号を出力するとともに、前記試験信号が入力された前記被試験対象から出力される被測定信号を前記試験用アンテナで受信し、受信した前記被測定信号に基づき前記規定の周波数帯の無線信号に対する測定を行う模擬測定装置（２０）と、をさらに備える。
この構成により、本発明の請求項４に係るアンテナ装置は、被試験対象アンテナの性能試験に合わせて、各区分周波数帯ごとのスプリアス測定を効率的に実施できる。
また、本発明の請求項５に係るアンテナ装置は、前記被試験対象の最大直線サイズをＤ、前記被試験用アンテナが使用する無線信号の波長をλとするとき、前記測定用アンテナは、前記基準点から下式で表わされるラジエィティブ近傍界の領域内の距離Ｒの位置に配置される構成である。
Figure 2020122678
この構成により、本発明の請求項５に係るアンテナ装置は、測定系の基準点から近すぎる距離に測定用アンテナを配置したときのスプリアス測定に関する精度低下を低減することができ、測定用アンテナの受信信号に基づく正確なスプリアス測定が実現できる。
また、本発明の請求項６に係るアンテナ装置は、前記走査手段は、アジマス軸を中心に回転可能なターンテーブル（５６ａ）と、前記ターンテーブル上に垂直方向に設置される支柱部材（５６ｂ）と、前記支柱部材に対して前記ターンテーブルと平行に配置され、ロール軸を中心に回転可能な被試験対象載置部（５６ｄ）と、前記アジマス軸を回転駆動する第１の回転駆動手段（５６ｆ）、及び前記ロール軸を回転駆動する第２の回転駆動手段（５６ｇ）を有する駆動手段（５６ｅ）と、を有する。
この構成により、本発明の請求項６に係るアンテナ装置は、走査手段の簡略な構成を維持しつつ、第１及び第２の回転駆動手段を適宜駆動する制御により、被試験対象の全球面走査を容易に行うことができる。
また、本発明の請求項７に係るアンテナ装置は、前記内部空間に収容され、所定の回転放物面を有し、前記被試験対象アンテナ及び前記試験用アンテナにより送信あるいは受信される無線信号が前記回転放物面を介して反射されるリフレクタ（７）をさらに有する。
この構成により、本発明の請求項７に係るアンテナ装置は、被試験対象の性能試験のための試験用アンテナと被試験対象アンテナ間の距離を短縮でき、基準点から近傍界測定領域内の距離への測定用アンテナの配置と相俟って電波暗箱の大型化を回避することができる。
また、本発明の請求項８に係る測定方法は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のアンテナ装置を用いる測定方法であって、前記被試験対象を、前記電波暗箱（５０）内における前記走査手段（５６）の被試験対象載置部（５６ｄ）に載置する載置ステップ（Ｓ１）と、前記模擬測定装置（２０）により、前記試験用アンテナ（５）を介して前記被試験対象に試験信号を出力させる試験信号出力ステップ（Ｓ４）と、前記被試験対象載置部（５６ｄ）に載置された前記被試験対象に対する前記走査手段による前記全球面走査を実行する全球面走査ステップ（Ｓ５）と、前記全球面走査の実行中、前記試験信号が入力された前記被試験対象から前記被測定信号とともに出力される前記スプリアス周波数帯の無線信号を前記測定用アンテナにより受信する信号受信ステップ（Ｓ６）と、前記信号受信ステップにおける前記各測定用アンテナの受信信号に基づいて、前記スプリアス周波数帯の無線信号の電力に関する近傍界測定処理を行う近傍界測定処理ステップ（Ｓ７）と、を含む構成である。
この構成により、本発明の請求項８に係る測定方法は、測定用アンテナを被試験対象が配置される基準点から近傍界測定範囲内の距離に配置し、近傍界測定処理を行うことで、電波暗箱の大型化を回避しつつ、測定用アンテナと被試験対象間の距離に依存せず、かつ、電力ロスが少なく、測定時間が短縮されたスプリアス測定を行うことができる。
本発明は、電波暗箱の大型化、及び被試験対象と測定用アンテナ間の距離に依存した電力ロスの増大を回避しつつ効率的なスプリアス測定を実現可能なアンテナ装置及び測定方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る測定装置全体の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置の統合制御装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置におけるＮＲシステムシミュレータ及び信号解析装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置のＯＴＡチャンバに採用される複数の測定用アンテナの使用周波数分類を示す表図である。 アンテナと無線端末間の電波伝搬における近傍界及び遠方界を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置のＯＴＡチャンバに採用されるリフレクタと同様の回転放物面を有するパラボラの信号経路構造を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置のＯＴＡチャンバに採用されるリフレクタと同様の回転放物面を有するオフセットパラボラの信号経路構造を示す模式図である。 無線端末から遠方界測定領域に配置されるアンテナにおける電力ロスの特性を示す図である。 本実施形態に係る測定装置におけるスプリアス信号の近傍界測定を実現するための測定用アンテナの配置態様を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置のＯＴＡチャンバにおけるＤＵＴとスプリアス測定用のアンテナの配置に係る領域を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置のＯＴＡチャンバ内におけるスプリアス測定用のアンテナの配置態様を立体的に示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置におけるスプリアス信号の近傍界測定原理を説明するための模式図であり、（ａ）はＤＵＴの全球面走査に係る球座標系を示す図であり、（ｂ）は球座標系における角度標本点の分布を示す図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置の統合制御装置によるＤＵＴのスプリアス測定処理のための制御動作を示すフローチャートである。 ＤＵＴのサイズ、使用周波数、及び測定領域区間と電力ロスとの関係を示す表図である。
以下、本発明に係る測定装置及び測定方法の実施形態について図面を用いて説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る測定装置１の構成について、図１〜図１３を参照して説明する。測定装置１は、本発明のアンテナ装置に相当する。本実施形態に係る測定装置１は、全体として図１に示すような外観構造を有し、かつ、図２に示すような機能ブロックにより構成されている。但し、図１、図２において、ＯＴＡチャンバ５０についてはその側面から透視した状態における各構成要素の配置態様を示している。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る測定装置１は、統合制御装置１０、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号処理部２５、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、スプリアス信号処理部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、ＯＴＡチャンバ５０を有している。
統合制御装置１０は、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄに対して、例えばイーサネット（登録商標）等のネットワーク１９を介して相互に通信可能に接続されている。また、統合制御装置１０は、ＯＴＡチャンバ５０における被制御系要素、例えば、ＤＵＴ走査制御部１６にもネットワーク１９を介して接続されている。
統合制御装置１０は、ネットワーク１９を介して、ＮＲシステムシミュレータ２０、複数の信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、及びＤＵＴ走査制御部１６を統括的に制御するものであり、例えば、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）により構成される。なお、ＤＵＴ走査制御部１６は、ＯＴＡチャンバ５０に付随して独立に設けられる（図２参照）他、図３に示すように、統合制御装置１０に設けられていてもよい。以下では、統合制御装置１０が図３に示す構成を有するものとして説明する。
測定装置１は、例えば、図１に示す構造を有するラック構造体９０の各ラック９０ａに前述したそれぞれの構成要素を載置した態様で運用される。図１においては、ラック構造体９０の各ラック９０ａに、それぞれ、統合制御装置１０、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、ＯＴＡチャンバ５０を載置した例を示している。
統合制御装置１０、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの構成は後で詳述するものとし、ここではまず、ＯＴＡチャンバ５０の構成について説明する。ＯＴＡチャンバ５０は、５Ｇ用の無線端末の試験に際してのＯＴＡ試験環境、及びスプリアス測定環境を実現するものであって、上述したＣＡＴＲの一例として用いられる。
図１、図２に示すように、ＯＴＡチャンバ５０は、例えば、長方体形状の内部空間５１を有する金属製の筐体本体部５２により構成され、内部空間５１に、アンテナ１１０を有するＤＵＴ１００、試験用アンテナ５、複数のスプリアス測定用のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ（以下、アンテナ６と呼称することもある。）、リフレクタ７、ＤＵＴ走査機構５６を収容している。
ＯＴＡチャンバ５０の内面全域、つまり、筐体本体部５２の底面５２ａ、側面５２ｂ及び上面５２ｃ全面には、電波吸収体５５が貼り付けられている。これにより、ＯＴＡチャンバ５０は、内部空間５１内に配置される各要素（ＤＵＴ１００、試験用アンテナ５、複数のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、リフレクタ７、ＤＵＴ走査機構５６）が外部からの電波の侵入及び外部への電波の放射を規制する機能が強化されたものとなっている。このように、ＯＴＡチャンバ５０は、周囲の電波環境に影響されない内部空間５１を有する電波暗箱を実現している。本実施形態で用いる電波暗箱は、例えば、Anechoic型のものである。
ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１に収容されるもののうち、ＤＵＴ１００は、例えばスマートフォンなどの無線端末である。ＤＵＴ１００の通信規格としては、セルラ（ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ、Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ等）、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａ／ｎ／ａｃ／ａｄ等）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ等）、ＦＭ、及びデジタル放送（ＤＶＢ−Ｈ、ＩＳＤＢ−Ｔ等）が挙げられる。また、ＤＵＴ１００は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄや５Ｇセルラ等に対応したミリ波帯の無線信号を送受信する無線端末であってもよい。
本実施形態において、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０は、例えば、５Ｇ ＮＲ規格に準拠した規定の周波数帯の無線信号を使用するものである。具体的には、アンテナ１１０は、規定の周波数帯として、例えば、図５の表図中の番号２、３に跨る周波数帯域中、例えば、２４．２５ＧＨｚ〜４３．５ＧＨｚの周波数帯を使用するものであってもよい。ＤＵＴ１００、アンテナ１１０は、それぞれ、本発明における被試験対象、被試験対象アンテナを構成する。
ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１において、ＤＵＴ１００は、ＤＵＴ走査機構５６の一部機構により保持されている。ＤＵＴ走査機構５６は、ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１における筐体本体部５２の底面５２ａに、鉛直方向に延在して設けられている。ＤＵＴ走査機構５６は、性能試験を行うＤＵＴ１００を保持しつつ、該ＤＵＴ１００に対する後述の全球面走査を実施するものである。
ＤＵＴ走査機構５６は、図１に示すように、ターンテーブル５６ａ、支柱部材５６ｂ、ＤＵＴ載置部５６ｃ、駆動部５６ｅを有している。ターンテーブル５６ａは、円盤形状を有する板部材で構成され、アジマス軸（鉛直方向の回転軸）を中心に回転する構成（図３参照）を有する。支柱部材５６ｂは、ターンテーブル５６ａの板面上に垂直方向に延びるように配置される柱状部材により構成されている。
ＤＵＴ載置部５６ｃは、支柱部材５６ｂの上端近傍にターンテーブル５６ａと平行に配置され、ＤＵＴ１００を載置する載置トレイ５６ｄを有している。ＤＵＴ載置部５６ｃは、ロール軸（水平方向の回転軸）を中心に回転可能な構成（図３参照）を有している。
駆動部５６ｅは、例えば、図３に示すように、アジマス軸を回転駆動する駆動モータ５６ｆと、ロール軸を回転駆動する駆動モータ５６ｇと、を有する。駆動部５６ｅは、駆動モータ５６ｆと駆動モータ５６ｇとによって、アジマス軸とロール軸とをそれぞれの回転方向に回転させる機構を備えた２軸ポジショナにより構成されている。このように、駆動部５６ｅは、載置トレイ５６ｄに載置されたＤＵＴ１００を、載置トレイ５６ｄごと２軸（アジマス軸とロール軸）方向に回転させることができるものである。以下、駆動部５６ｅを含むＤＵＴ走査機構５６全体を２軸ポジショナと称することもある（図３参照）。駆動部５６ｅ、駆動モータ５６ｆ、５６ｇは、それぞれ、本発明における駆動手段、第１の回転駆動手段、第２の回転駆動手段を構成する。載置トレイ５６ｄは、本発明における被試験対象載置部を構成する。
ＤＵＴ走査機構５６では、載置トレイ５６ｄに載置（保持）されているＤＵＴ１００を、例えば、球体（図１２の球体Ｂ参照）の中心Ｏ１に配置したと仮定し、球体表面の全ての方位に対してアンテナ１１０が向く状態にＤＵＴ１００の姿勢を順次変化させる全球面走査を行うものである。ＤＵＴ走査機構５６におけるＤＵＴ走査の制御は、後述するＤＵＴ走査制御部１６よって行われる。ＤＵＴ走査機構５６、及びＤＵＴ走査制御部１６は、本発明における走査手段を構成する。
試験用アンテナ５は、ＯＴＡチャンバ５０の筐体本体部５２の底面５２ａの所要位置に、適宜な保持具（図示せず）を用いて取り付けられている。試験用アンテナ５の取り付け位置は、底面５２ａに設けられた開口６７ａを介してリフレクタ７から見透しが確保できる位置となっている。試験用アンテナ５は、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０と同じ規定の周波数帯（２４．２５ＧＨｚ〜４３．５ＧＨｚ）の無線信号を使用するものである。
試験用アンテナ５は、ＯＴＡチャンバ５０内でのＤＵＴ１００の性能試験に際し、ＤＵＴ１００に対する試験信号の送信、及び該試験信号を受信したＤＵＴ１００から送信される被試験信号の受信を行う。試験用アンテナ５は、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０と同様、規定の周波数帯の無線信号を使用する。試験用アンテナ５は、その受光面がリフレクタ７の焦点位置Ｆとなるように配置されている。
複数のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、ＤＵＴ１００の性能試験中にＤＵＴ１００のアンテナ１１０から放射されるスプリアス信号を受信するものである。複数のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、それぞれ、所定のアンテナ取付具６１を用いてＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１内に固定して取り付けられている。アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、試験用アンテナ５とＤＵＴ１００のアンテナ１１０が使用する規定の周波数帯より低い周波数帯から高い周波数帯までの所定のスプリアス周波数帯の予め設定（区分）された複数の区分周波数帯（区分周波数帯）の無線信号を各々使用する。アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、本発明における複数の測定用アンテナを構成する。
図５は、本実施形態に係るＯＴＡチャンバ５０内に配置される複数のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの使用周波数分類を示す表図である。図５においては、複数のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが使用する６ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの全周波数帯域が、例えば、番号１、２、３、４、・・・に対応して、６ＧＨｚ〜２０ＧＨｚ、２０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ、４０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚ、６０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ、・・・という複数の帯域（区分周波数帯域）に区分されている。本実施形態に係るＯＴＡチャンバ５０において、内部空間５１に配置される４つのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、例えば、図５における使用周波数分類中、番号１、２、３、４にそれぞれ対応する区分周波数帯を使用するものである。
リフレクタ７は、ＯＴＡチャンバ５０の側面５２ｂの所要位置にリフレクタ保持具５８を用いて取り付けられている。リフレクタ７は、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０により送受信される無線信号（試験信号、及び被測定信号）を、試験用アンテナ５の受光面へと折り返す電波経路を実現する。
リフレクタ７は、試験用アンテナ５から送信される試験信号、及びＤＵＴ１００のアンテナ１１０から送信される被測定信号を回転放射面に入射することができる位置及び姿勢で取り付けられている。これにより、リフレクタ７は、試験用アンテナ５から送信される試験信号を回転放物面で受けてＤＵＴ１００に向けて反射させる一方で、該試験信号を受信したＤＵＴ１００が送信する被測定信号を回転放物面で受け、該回転放物面の焦点位置Ｆに配置されている試験用アンテナ５に向けて反射させることを可能にする。本実施形態において、リフレクタ７は、例えば、オフセットパラボラ（図８参照）型の構造を有するものである。
ここで、ＯＴＡチャンバ５０にリフレクタ７を搭載することのメリット、及びリフレクタ７の好ましい形態について図６〜図８を参照して説明する。図６は、例えば、試験用アンテナ５と同等のアンテナＡＴから放射された電波の無線端末１００Ａに対する電波の伝わり方を示す模式図である。無線端末１００Ａは、ＤＵＴ１００と同等のものである。図６において、（ａ）は、電波がアンテナＡＴから無線端末１００Ａへ直接伝わる場合（Direct FAR Field：ＤＦＦ）の例を示し、（ｂ）は、電波がアンテナＡＴから回転放物面を有する反射鏡７Ａを介して無線端末１００Ａへ伝わる場合（Indirect FAR Field：ＩＦＦ）の例を示している。
図６（ａ）に示すように、アンテナＡＴを放射源とする電波は、放射源を中心にして波面が球状に拡がりながら伝搬する性質がある。また、放射源から近い距離では、波の同位相の点を結んだ面（波面）は湾曲した球面（球面波）であるが、放射源から遠くなると波面は平面（平面波）に近くなることも知られている。一般に、波面を球面と考える必要のある領域が近傍界（NEAR FIELD）と呼ばれ、波面を平面とみなしてよい領域が遠方界（FAR FIELD）と呼ばれている。図６（ａ）に示す電波の伝搬にあって、無線端末１００Ａは、良好な性能試験結果を得るために、球面波を送受信するよりも、平面波を送受信することが好ましい。
平面波の送受信を行うためには、無線端末１００ＡをアンテナＡＴから見た遠方界に設置する必要がある。ここで、無線端末１００Ａの最大直線サイズをＤ、波長をλとするとき、遠方界は、アンテナＡＴから２Ｄ２／λ以遠の距離となる。これにより、例えば、Ｄ＝０．４メートル（ｍ）、波長λ＝０．０１ｍ（２８ＧＨｚ帯の無線信号に相当）とした場合には、アンテナＡＴからおおよそ３０ｍの位置が近傍界と遠方界との境界となり、それより遠い位置に無線端末１００Ａを置く必要が生じる。なお、本実施形態では、最大直線サイズＤが、例えば、５ｃｍ（センチメートル）から３３ｃｍ程度のＤＵＴ１００の測定を想定している。
図６（ａ）に示すＤＦＦ方式の配置構造にあっては、アンテナＡＴと無線端末１００Ａ間の伝搬距離が大きく、それに伴って電力ロスも大きい値とならざるを得ない。そこで、電力ロスを低減するための対処法として、例えば、図６（ｂ）に示すように、アンテナＡＴの電波を反射させて無線端末１００Ａの導入し得る位置に回転放物面を有する反射鏡７Ａを配置するＩＦＦ方式がある。このＩＦＦ方式の配置構造によれば、アンテナＡＴと無線端末１００Ａ間の距離を短縮し得るのみならず、反射鏡７Ａの鏡面での反射後直ぐの距離から平面波の領域が拡がるため、電力ロスの低減効果も見込むことができる。電力ロスは、同位相の波の位相差で表すことができる。電力ロスとして許容し得る位相差は、例えば、λ／１６である。位相差は、例えば、ベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）で評価することを前提としている。
図６（ｂ）に示す反射鏡７Ａとして用い得るものとして、例えば、パラボラ（図７参照）、あるいはオフセットパラボラ（図８参照）がある。パラボラは、図７に示すように、アンテナ中心Ｏを通る軸に対して対称な鏡面（回転放物面）を有し、その回転放物面から定まる焦点位置Ｆに回転放物面の方向に指向性を有する一次放射器を設置することで、一次放射器から放射された電波を上記軸方向と平行な方向に反射する機能を有する。逆に、パラボラは、焦点位置Ｆに例えば本実施形態に係る試験用アンテナ５を配置することで、上記軸方向と平行な方向に回転放物面に対して入射する電波（例えば、ＤＵＴ１００が送信した無線信号）を反射させ、試験用アンテナ５へと導くことができることが理解できる。しかしながら、パラボラは、正面（Ｚ方向）から見た平面形状が真円であって、構造が大きく、ＯＴＡチャンバ５０のリフレクタ７として配置するには不向きである。
これに対し、オフセットパラボラは、図８に示すように、回転放射面の軸に対して非対称な鏡面（真円型のパラボラ（図７参照）の回転放物面の一部を切り出した形状）を有し、一次放射器を、そのビーム軸が回転放射面の軸に対して、例えば、角度α傾いた状態で設置することで、一次放射器から放射された電波を回転放射面の軸方向と平行な方向に反射する機能を有する。このオフセットパラボラは、焦点位置Ｆに例えば本実施形態に係る試験用アンテナ５を置くことで、回転放射面の軸方向と平行な方向に回転放物面に対して入射する電波（例えば、ＤＵＴ１００が送信した無線信号）を反射させ、試験用アンテナ５へと導くことができることが理解できる。オフセットパラボラは、鏡面が垂直に近づくような配置が可能であり、パラボラ（図７参照）よりも構造が大幅に小さくて済む。
上述した検討結果に基づき、本実施形態に係るＯＴＡチャンバ５０では、図１に示すように、オフセットパラボラ（図８参照）を用いたリフレクタ７を、ＤＵＴ１００と試験用アンテナ５との間の電波伝搬経路に配置している。リフレクタ７は、図１中、符号Ｆで示す位置が焦点位置となるように筐体本体部５２の側面５２ｂに取り付けられている。
リフレクタ７と、試験用アンテナ５とは、リフレクタ７の軸ＲＳ１に対して試験用アンテナ５のビーム軸ＢＳ１が所定の角度α傾いたオフセット状態となっている。リフレクタ７は、試験用アンテナ５のビーム軸ＢＳ１上に焦点位置Ｆを有し、試験用アンテナ５は、リフレクタ７の焦点位置Ｆを通過できるようになっている。上述した傾き角度αは、例えば、３０度に設定することができる。この場合、試験用アンテナ５は、仰角３０度でリフレクタ７に対向するように、すなわち、リフレクタ７に対向し、試験用アンテナ５の受信面が無線信号のビーム軸に対して直角となる角度で保持されることになる。オフセットパラボラ型のリフレクタ７を採用することで、リフレクタ７自体が小さくて済むうえに、鏡面が垂直に近づくような姿勢での配置が可能となり、ＯＴＡチャンバ５０の構造を縮減させ得るというメリットが生まれる。
ここで、図６（ａ）に示すＤＦＦ方式の配置構造、及び図６（ｂ）に示すＩＦＦ方式の配置構造における電力ロスについて検証してみる。図９は、例えば図６に示すように、アンテナＡＴを無線端末１００Ａから遠方界測定領域内の距離に配置したときの電力ロスの特性を示している。図９において、Ｐ１が１ＧＨｚ帯の無線信号を使用するアンテナＡＴによる電力ロスの特性を示し、Ｐ２がミリ波帯（２８ＧＨｚ帯）の無線信号を使用するアンテナＡＴによる電力ロスの特性を示している。
図９に示す特性、その中でも特に、本実施形態に係る測定装置１での測定対象であるＤＵＴ１００のアンテナ１１０が使用するミリ波帯の無線信号の電力ロスの特性（図９におけるＰ２で示される特性）に着目すると、図６（ａ）に示すＤＦＦ方式の配置構造において、無線端末１００Ａからその遠方界領域の距離、例えば、３０ｍの位置にアンテナＡＴが配置された場合の電力ロスは、例えば、１００ｄＢ程度の値となる。
これに対し、図６（ｂ）に示すＩＦＦ方式の配置構造において、無線端末１００Ａからその遠方界領域の距離、例えば、１ｍの位置にアンテナＡＴが配置された場合の電力ロスは、例えば、６２ｄＢ程度の値となる。このことから、ＩＦＦ方式の配置構造は、ＤＦＦ方式の配置構造に比べて電力ロスを抑えられることは明らかである。
図６、図９に基づく電力ロスの説明からも分かるように、ＩＦＦ方式の配置構造（図６（ｂ）参照）によれば、ＤＦＦ方式の配置構造（図６（ａ）参照）に比べて電力ロスは例えば６２ｄＢ程度まで低減し得るものの、依然として電力ロスが大きいことが分かる。要するに、遠方界領域内での測定では、アンテナＡＴと無線端末１００Ａのアンテナ１１０間の距離を短くするには限界があり、それによって、ある程度の電力ロスの発生が避けられないことも明らかである。
そこで、本願の発明者等は、ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１において、スプリアス測定用のアンテナ６を、例えば、図１０に示すように、ＤＵＴ１００から近傍界測定領域の距離に配置することとした。そして、アンテナ６の具体的な配置位置については、例えば図１１に示すような位置に決定した。
図１１は、本実施形態に係る測定装置１のＯＴＡチャンバ５０におけるＤＵＴ１００とアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ間の領域を説明するための模式図である。図１１に示すように、ＤＵＴ１００からの距離に応じて区分し得る領域としては、ＤＵＴ１００に隣接したリアクティブ近傍界（Reactive Near Field）領域と、該リアクティブ近傍界領域を超え遠方界（Far-Field）領域未満の距離までのラジエィティブ近傍界（Radiative Near Field）領域とが存在する。
本実施形態に係る測定装置１のＯＴＡチャンバ５０（図１、図２参照）では、スプリアス測定用のアンテナ６を、ＤＵＴ１００から図１１におけるリアクティブ近傍界領域を超えかつ遠方界領域の距離未満のラジエィティブ近傍界（Radiative Near Field）の領域内に配置するものとしている。しかも、配置する数は、例えば、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの４つとしている。
図１１において、ＤＵＴ１００の最大直線サイズをＤ、アンテナ１１０が使用する無線信号の波長をλとすると、リアクティブ近傍界（Reactive Near Field）領域は、ＤＵＴ１００から
Figure 2020122678
 の距離までの領域に相当する。このときの遠方界領域は、前述したように、２Ｄ２／λの距離までの領域に相当する。
本実施形態に係る測定装置１のＯＴＡチャンバ５０では、４つのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを、いずれも、ＤＵＴ１００からそれぞれ等距離の下式（１）に示す条件を満足する距離Ｒの位置に配置されることが望ましい（図１１参照）。
Figure 2020122678
図１２は、本実施形態に係る測定装置１のＯＴＡチャンバ５０内におけるアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの配置態様を立体的に示す模式図である。図１２において、球体Ｂは、後述する球座標系（γ，θ，φ）（図１３参照）を規定し得るものであり、球体Ｂの表面のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが配置された各点は該球座標系（γ，θ，φ）の中心Ｏ１から一定の距離Ｒの位置に存在している。距離Ｒは、上記（１）式を満足する値である。このように、ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１において、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０の位置が図１２における球体Ｂの中心Ｏ１に相当する位置であるとするとき、該中心Ｏ１から近傍界測定領域内の各距離に配置されている。
図１３は、本実施形態に係る測定装置１のＯＴＡチャンバ内で性能試験中のＤＵＴ１００が放射するスプリアス信号の近傍界測定原理を説明するための模式図である。図１３（ａ）は、ＤＵＴ１００の全球面走査に係る球座標系を示す図であり、図１３（ｂ）はその球座標系における角度標本点ＰＳの分布を示す図である。
一般に、ＤＵＴ１００を対象とする放射電力測定に関しては、等価等方輻射電力（ＥＩＲＰ）を測定する方法と、全放射電力（ＴＲＰ）を測定する方法が知られている。ＥＩＲＰは、例えば、図１３（ａ）に示す球座標系（γ，θ，φ）の各測定点（θ，φ）で測定した電力値である。これに対し、ＴＲＰは、上記球座標系（γ，θ，φ）の全ての方位、すなわち、ＤＵＴ１００の全球面走査の中心Ｏ１（以下、基準点）から等距離にある球面（図１２の球体Ｂの表面に相当）上の予め規定した複数の角度標本点ＰＳ（図１３（ｂ）参照）でのＥＩＲＰを測定し、その総和を求めたものであり、例えば、Ｐtrpで表す。
全放射電力Ｐtrpは、上記球座標系（γ，θ，φ）のθ及びφ方向の分割数をそれぞれＮθ及びＮφとして、例えば下式（２）により表すことができる。
Figure 2020122678
 また、上記（２）式に基づき全放射電力Ｐtrpを算出し得る角度標本数（Ｎ）は、下式（３）により求めることができる。
Ｎ＝（Ｎθ−１）×Ｎθ ・・・ （３）
本実施形態において、全放射電力Ｐtrpを算出するための分割数Ｎθ及びＮφは、それぞれ、例えば、１２に設定されている。これにより、本実施形態においては、上記角度標本数（Ｎ）は、上記式（３）により、Ｎ＝１３２（＝（１２−１）×１２）として求められる。こうして求められた１３２個の角度標本点ＰＳは、球体Ｂの表面上に表すと図１３（ｂ）に示すような位置となる。
本実施形態に係る測定装置１において、角度標本点ＰＳとしては、例えば、図１３（ｂ）に示すような１３２（＝（１２−１）×１２）が与えられ、上記球座標系（γ，θ，φ）の基準点から等距離の１３２ポイントの位置でそれぞれＥＩＲＰが測定され、さらに全てのポイント位置でのＥＩＲＰが加算される。そして、上記各ＥＩＲＰの加算結果、すなわち、１３２ポイントの全ての角度標本点ＰＳでのＥＩＲＰの総和に基づいて、ＤＵＴ１００の全放射電力Ｐtrpを求めるスプリアス測定が行われることになる。
スプリアス測定に際し、統合制御装置１０は、ＤＵＴ走査機構５６を駆動制御することでＤＵＴ１００の全球面走査を実施する。ＤＵＴ１００の全球面走査において、統合制御装置１０は、駆動モータ５６ｆの駆動／非駆動を繰り返しつつターンテーブル５６ａをアジマス軸中心に回転駆動する一方で、駆動モータ５６ｇの駆動／非駆動を繰り返しつつ載置トレイ５６ｄをロール軸中心に回転駆動させる。その際、統合制御装置１０は、アンテナ１１０のアンテナ面が１つの角度標本点ＰＳを向くタイミングごとに駆動モータ５６ｆ及び駆動モータ５６ｇを非駆動とするように制御する。このＤＵＴ１００の全球面走査制御により、載置トレイ５６ｄに載置されているＤＵＴ１００は、アンテナ１１０が球座標系（γ，θ，φ）を規定する球体Ｂの中心である基準点の位置に保たれたまま、アンテナ１１０のアンテナ面が球体Ｂの全ての角度標本点ＰＳを順次向く（指向する）ように、基準点を中心に回転駆動される。
上記球座標系（γ，θ，φ）における特定の４つの角度標本点ＰＳの位置には、それぞれ、４つのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが、互いに角度φの方向に適宜離間して配置されている（図１２参照）。上述した全球面走査において、ＤＵＴ１００は、アンテナ１１０のアンテナ面が、４つのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの各受光面に順次に向くように駆動（走査）される。これにより、４つのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、全球面走査が行われるＤＵＴ１００のアンテナ１１０から放射される（但し、性能試験中）スプリアス周波数帯の無線信号を、それぞれ、受信することが可能となる。
また、統合制御装置１０は、ＤＵＴ１００の全球面走査に合わせて各信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを駆動し、当該各３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄにそれぞれ対応する４つのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄから入力するそれぞれの受信信号に基づいて近傍界測定処理を実行するように制御する。
その際、統合制御装置１０では、図１３（ｂ）に示す球座標系（γ，θ，φ）において、ＤＵＴ１００があるθの角度を保ったままφ方向の各角度標本点ＰＳを通過するように走査されるのに合わせて、各角度標本点ＰＳで順次ＥＩＲＰを測定するように各信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを制御する。こうしたＥＩＲＰの測定制御を、θの角度を変えて全ての角度標本点ＰＳを通過するＤＵＴ１００の全球面走査に合わせ実施することで、各信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄでは、球座標系（γ，θ，φ）の全ての角度標本点ＰＳについてのＥＩＲＰを測定することができる。また、統合制御装置１０は、全ての角度標本点ＰＳについてのＥＩＲＰ測定値の総和であるＴＲＰ（Ｐtrp）を求めることができる。
以上の説明を踏まえ、図３及び図４に戻り、改めて、本実施形態に係る測定装置１の機能構成について説明する。本実施形態に係る測定装置１において、統合制御装置１０は、例えば、図３に示す機能構成を有し、ＮＲシステムシミュレータ２０及び信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、それぞれ、例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に示す機能構成を有する。
図３に示すように、統合制御装置１０は、制御部１１、操作部１２、表示部１３を有している。制御部１１は、例えば、コンピュータ装置によって構成される。このコンピュータ装置は、測定装置１の機能を実現するための所定の情報処理や、ＮＲシステムシミュレータ２０及び信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを対象とする統括的な制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１１ａと、ＣＰＵ１１ａを立ち上げるためのＯＳ（Operating System）やその他のプログラム及び制御用のパラメータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）１１ｂと、ＣＰＵ１１ａが動作に用いるＯＳやアプリケーションの実行コードやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１１ｃと、所定の信号が入力される入力インターフェース機能と所定の信号を出力する出力インターフェース機能を有する外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１ｄと、図示しないハードディスク装置などの不揮発性の記憶媒体と、各種入出力ポートとを有する。
外部Ｉ／Ｆ部１１ｄは、ネットワーク１９を介して、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、及びＤＵＴ走査機構（２軸ポジショナ）５６の駆動部５６ｅとそれぞれ通信可能に接続されている。入出力ポートには、操作部１２、表示部１３が接続されている。操作部１２は、コマンドなど各種情報を入力するための機能部であり、表示部１３は、上記各種情報の入力画面や測定結果など、各種情報を表示する機能部である。
上述したコンピュータ装置は、ＣＰＵ１１ａがＲＡＭ１１ｃを作業領域としてＲＯＭ１１ｂに格納されたプログラムを実行することにより制御部１１として機能する。制御部１１は、図３に示すように、呼接続制御部１４、信号送受信制御部１５、ＤＵＴ走査制御部１６、信号解析装置制御部１７を有している。呼接続制御部１４、信号送受信制御部１５、ＤＵＴ走査制御部１６、信号解析装置制御部１７も、ＣＰＵ１１ａがＲＡＭ１１ｃの作業領域でＲＯＭ１１ｂに格納された所定のプログラムを実行することにより実現されるものである。
呼接続制御部１４は、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号処理部２５を介して試験用アンテナ５を駆動してＤＵＴ１００との間で制御信号（無線信号）を送受信させることにより、ＮＲシステムシミュレータ２０とＤＵＴ１００との間に呼（無線信号を送受信可能な状態）を確立する制御を行う。
信号送受信制御部１５は、操作部１２におけるユーザ操作を監視し、ユーザによりＤＵＴ１００の送信及び受信特性の測定に係る所定の測定開始操作が行われことを契機に、呼接続制御による呼の確立後のＮＲシステムシミュレータ２０に対して信号送信指令を送信し、ＮＲシステムシミュレータ２０から試験用アンテナ５を介して試験信号を送信させる制御、及び信号受信指令を送信し、試験用アンテナ５を介して被測定信号を受信させる制御を行う。
ＤＵＴ走査制御部１６は、ＤＵＴ走査機構５６の駆動モータ５６ｆ及び５６ｇを駆動制御することにより、ＤＵＴ載置部５６ｃの載置トレイ５６ｄに載置されているＤＵＴ１００の全球面走査を行わせるものである。この制御を実現するために、例えば、ＲＯＭ１１ｂには、予め、ＤＵＴ走査制御テーブル１６ａが用意されている。ＤＵＴ走査制御テーブル１６ａは、例えば、ＤＵＴ１００の全球面走査に係る球座標系（図１３（ａ）参照）における各角度標本点ＰＳ（図１３（ｂ）参照）の座標、各角度標本点ＰＳの座標に対応付けられた駆動モータ５６ｆ及び５６ｇの駆動データ、及び各角度標本点ＰＳでの停止時間（測定時間）などが関係付けられた制御データを格納している。駆動モータ５６ｆ及び５６ｇが例えばステッピングモータの場合には、上記駆動データとして例えば駆動パルス数が格納される。
ＤＵＴ走査制御部１６は、ＤＵＴ走査制御テーブル１６ａをＲＡＭ１１ｃの作業領域に展開し、該ＤＵＴ走査制御テーブル１６ａに記憶されている制御データに基づき、ＤＵＴ走査機構５６の駆動モータ５６ｆ及び５６ｇを駆動制御する。これにより、ＤＵＴ載置部５６ｃに載置されるＤＵＴ１００の全球面走査が行われる。全球面走査では、球座標系における角度標本点ＰＳごとにＤＵＴ１００のアンテナ１１０のアンテナ面が該角度標本点ＰＳに向いて規定の時間（上記停止時間）だけ停止し、その後、次の角度標本点ＰＳに移動する動作（ＤＵＴ１００の走査）が、全ての角度標本点ＰＳを対象にして順次実施される。
信号解析装置制御部１７は、ＤＵＴ１００の全球面走査時に、各アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが受信した無線信号に基づき、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０から放射されるスプリアス周波数帯の無線信号の近傍界測定処理を行わせるように信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄをそれぞれ制御する。
ＮＲシステムシミュレータ２０は、図４（ａ）に示すように、信号測定部２１、制御部２２、操作部２３、表示部２４を有している。信号測定部２１は、信号発生部２１ａ、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２１ｂ、変調部２１ｃ、ＲＦ部２１ｄの送信部２１ｅにより構成される信号発生機能部と、ＲＦ部２１ｄの受信部２１ｆ、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）２１ｇ、解析処理部２１ｈにより構成される信号解析機能部とを有している。
信号測定部２１の信号発生機能部において、信号発生部２１ａは、基準波形を有する波形データ、具体的には、例えば、Ｉ成分ベースバンド信号と、その直交成分信号であるＱ成分ベースバンド信号を生成する。ＤＡＣ２１ｂは、信号発生部２１ａから出力された基準波形を有する波形データ（Ｉ成分ベースバンド信号及びＱ成分ベースバンド信号）をデジタル信号からアナログ信号に変換して変調部２１ｃに出力する。変調部２１ｃは、Ｉ成分ベースバンド信号と、Ｑ成分ベースバンド信号とのそれぞれに対してローカル信号をミキシングし、さらに両者を合成してデジタル変調の周波数として出力する変調処理を行う。ＲＦ部２１ｄは、変調部２１ｃから出力されたデジタル変調の周波数を各通信規格の周波数に対応した試験信号を生成し、生成した試験信号を送信部２１ｅにより信号処理部２５へと出力する。信号処理部２５は、送信部２１ｅから入力する試験信号に対し、周波数変換（例えば、アップコンバート）、増幅、周波数選択等の各処理を施したうえで、該試験信号を試験用アンテナ５によりＤＵＴ１００に向けて出力する。
その後、試験用アンテナ５は、試験信号を受信したＤＵＴ１００が送信する被測定信号を受信し、該受信した被測定信号を信号処理部２５に出力する。信号処理部２５は、試験用アンテナ５から入力する被測定信号に対し、周波数変換（例えば、ダウンコンバート、増幅、周波数選択等の各処理を施したうえで、該被測定信号をＮＲシステムシミュレータ２０に出力する。
ＮＲシステムシミュレータ２０では、信号処理部２５から送られてくる被測定信号を信号測定部２１の信号解析機能部により処理する。この処理においてまず、ＲＦ部２１ｄは、上記被測定信号を受信部２１ｆで受信したうえで、該被測定信号をローカル信号とミキシングすることで中間周波数帯の信号（ＩＦ信号）に変換する。ＡＤＣ２１ｇは、ＲＦ部２１ｄの受信部２１ｆでＩＦ信号に変換された被測定信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して解析処理部２１ｈに出力する。
解析処理部２１ｈは、ＡＤＣ２１ｇが出力するデジタル信号である被測定信号を、デジタル処理によって、Ｉ成分ベースバンド信号とＱ成分ベースバンド信号とにそれぞれ対応する波形データを生成したうえで、該波形データに基づいてＩ成分ベースバンド信号及びＱ成分ベースバンド信号を解析する処理を行う。
制御部２２は、上述した統合制御装置１０の制御部１１と同様、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、各種入出力インターフェースを含むコンピュータ装置によって構成される。ＣＰＵは、信号発生機能部、信号解析機能部、操作部２３及び表示部２４の各機能を実現するための所定の情報処理や制御を行う。
操作部２３、表示部２４は、上記コンピュータ装置の入出力インターフェースに接続されている。操作部２３は、コマンドなど各種情報を入力するための機能部であり、表示部２４は、上記各種情報の入力画面や測定結果など、各種情報を表示する機能部である。上述した構成を有するＮＲシステムシミュレータ２０、及び信号処理部２５は、本発明における模擬測定装置を構成する。
また、本実施形態に係る測定装置１において、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、図４（ｂ）に示すように、それぞれ、信号解析部３１、制御部３２、操作部３３、表示部３４を有している。信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、いずれも同じ構成を有する。また、入力する信号（アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの各受信信号）の種別は同じであり、その処理動作も同じである。以下においては、代表として信号解析装置３０Ａを挙げ、その構成（図４（ｂ）参照）及び動作について説明する。
図４（ｂ）に示すように、信号解析装置３０Ａにおいて、信号解析部３１は、ＲＦ部３１ａ、ＡＤＣ３１ｂ、解析処理部３１ｃを有し、スプリアス信号処理部２５Ａから入力されるスプリアス信号に対して信号解析処理を施す。ここで、スプリアス信号処理部２５Ａから入力されるスプリアス信号は、ＯＴＡチャンバ５０内のアンテナ６Ａによる受信信号である。信号解析装置３０Ａは、信号解析部３１において、スプリアス信号処理部２５Ａから入力されるアンテナ６Ａの受信信号に対する測定処理を実施する。同様に、信号解析装置３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄも、スプリアス信号処理部２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄからそれぞれ入力されるアンテナ６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの各受信信号に対する測定処理を行う。
なお、スプリアス信号処理部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄは、それぞれ、ダウンコンバータ、増幅器、周波数フィルタを有している。スプリアス信号処理部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄは、それぞれ、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが受信した各区分周波数帯の無線信号（スプリアス信号）に対して、周波数変換、増幅、周波数選択の各処理を施したうえで、該無線信号を信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄにおける信号解析部３１のＲＦ部３１ａにそれぞれ送信するようになっている。信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、それぞれ、スプリアス信号処理部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄを組み込んだ構成であってもよい。信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、及びスプリアス信号処理部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄは、本発明における近傍界測定処理手段を構成する。
従来ではＯＴＡチャンバ５０内にはアンテナを１つしか配置できず、区分周波数ごとにアンテナの交換作業が発生して、信号解析装置とスプリアス信号処理部が一つであったため、４つの区分周波数ごとに４回の全球面走査を繰り返して測定を行っていた。本実施形態では、このようにスプリアス信号処理部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ及び信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを区分周波数ごとに複数備えることにより、１回の全球面走査にて４つの区分周波数のスプリアス信号を同時に測定することができる。このようにして、従来よりも測定時間が１／４となり、測定時間の短縮が実現できる。
次に、本実施形態に係る測定装置１におけるスプリアス測定処理について、図１４を参照して説明する。図１４においては、４つのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを用いて当該各アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄに対応するそれぞれ異なる区分周波数帯のスプリアス信号を測定する場合について説明する。また、図１４においては、スプリアス測定を開始することを指示するスプリアス測定開始操作を統御制御装置１０の操作部１２で行う場合について説明する。スプリアス測定開始操作は、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのそれぞれの操作部３３で行うようにしてもよい。
測定装置１において、スプリアス測定を行うためには、まず、ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１内にＤＵＴ１００をセットする必要がある。これにより、測定装置１では、スプリアス測定の最初の処理として、ユーザにより、ＯＴＡチャンバ５０のＤＵＴ走査機構５６のＤＵＴ載置部５６ｃに対して試験対象となるＤＵＴ１００をセットする作業が行われる（ステップＳ１）。
ＤＵＴ１００のセット作業が行われた後、統合制御装置１０では、例えば、呼接続制御部１４が、操作部１２においてスプリアス測定開始操作が行われたか否かを監視する（ステップＳ２）。
ここで、スプリアス測定開始操作が行われていないと判定された場合（ステップＳ２でＮＯ）、呼接続制御部１４は上記ステップＳ１の監視を続行する。これに対し、スプリアス測定開始操作が行われたと判定された場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、呼接続制御部１４は、試験用アンテナ５を使用し、ＤＵＴ１００との間で制御信号（無線信号）を送受信することにより呼接続制御を実施する（ステップＳ３）。
ここでＮＲシステムシミュレータ２０は、ＤＵＴ１００に対して試験用アンテナ５を介して制御信号（呼接続要求信号）を無線送信させる一方で、該呼接続要求信号を受信したＤＵＴ１００が接続要求された周波数を設定したうえで送信してくる制御信号（呼接続応答信号）を受信する呼接続制御を行う。この呼接続制御により、ＮＲシステムシミュレータ２０とＤＵＴ１００との間には、リフレクタ７の焦点位置Ｆに配置された試験用アンテナ５、及びリフレクタ７を介して規定の周波数帯の無線信号を送受信可能な状態が確立される。これ以後、ＮＲシステムシミュレータ２０とＤＵＴ１００とは、ＤＵＴ１００の能力試験のための無線信号を送受信できるようになる。
なお、上記能力試験のための無線信号の送受信については、ＤＵＴ１００側ではＮＲシステムシミュレータ２０から試験用アンテナ５及びリフレクタ７を介して送られてくる無線信号を受信する処理がダウンリンク（ＤＬ）処理とされ、逆に、リフレクタ７及び試験用アンテナ５を介してＮＲシステムシミュレータ２０に対して無線信号を送信する処理がアップリンク（ＵＬ）処理とされる。試験用アンテナ５は、リンク（呼）を確立する処理、ならびにリンク確立後のダウンリンク（ＤＬ）及びアップリンク（ＵＬ）の処理を実行するために用いられるものであり、リンクアンテナと称されることもある。
ステップＳ３での呼接続の確立後、信号送受信制御部１５は、ＮＲシステムシミュレータ２０に対して信号送信指令を送信する。ＮＲシステムシミュレータ２０では、上記信号送信指令に基づき、ＤＵＴ１００に対し、試験用アンテナ５を介して試験信号を送信させる制御を行う（ステップＳ４）。
ここでの試験信号送信制御は、ＮＲシステムシミュレータ２０により以下のように実施される。ＮＲシステムシミュレータ２０（図４（ａ）参照）において、上記信号送信指令を受けた制御部２２は、信号発生機能部を制御し、信号発生部２１ａで試験信号を生成するための信号を発生させる。その後、この信号をＤＡＣ２１ｂでデジタル／アナログ変換処理し、さらに変調部２１ｃで変調処理を行った後、ＲＦ部２１ｄで該デジタル変調された周波数を各通信規格の周波数に対応した試験信号を生成し、当該試験信号を送信部２１ｅから信号処理部２５、試験用アンテナ５を介してＤＵＴ１００に向けて出力する。なお、信号送受信制御部１５は、ステップＳ４で試験信号送信の制御を開始した後、測定対象のスプリアス周波数帯の各区分周波数帯に対応するスプリアス測定が終了するステップＳ９までの間、試験信号を送信し続けるように制御する。
ステップＳ４で試験信号の送信を開始した後、ＮＲシステムシミュレータ２０では、制御部２２によって、上記試験信号を受信したＤＵＴ１００がアンテナ１１０から送信する被測定信号を測定する制御を行う。この制御に際しては、試験用アンテナ５を介して受信された被測定信号が、ＮＲシステムシミュレータ２０（図４（ａ）参照）におけるＲＦ部２１ｄの受信部２１ｆに入力する。ＮＲシステムシミュレータ２０において、制御部２２は、信号発生機能部を制御して、まず、ＲＦ部２１ｄの受信部２１ｆに入力した被測定信号をＩＦ信号に変換する。次いで、ＡＤＣ２１ｇによりアナログ信号からデジタル信号に変換して解析処理部２１ｈに入力し、該解析処理部２１ｈにより、Ｉ成分ベースバンド信号とＱ成分ベースバンド信号とにそれぞれ対応する波形データを生成し、該波形データに基づいてＩ成分ベースバンド信号及びＱ成分ベースバンド信号を解析する処理を行う。
また、統合制御装置１０では、ステップＳ４で試験信号の送信開始後、ＤＵＴ走査制御部１６が、ＤＵＴ走査機構（２軸ポジショナ）５６におけるＤＵＴ載置部５６ｃの載置トレイ５６ｄに載置されたＤＵＴ１００の全球面走査のための制御を行う（ステップＳ５）。その際、ＤＵＴ走査制御部１６は、ＤＵＴ走査制御テーブル１６ａに記憶されている制御データに基づいて駆動モータ５６ｆ及び５６ｇを間欠的に駆動制御する。これにより、アンテナ１１０のアンテナ面が、球座標系（γ，θ，φ）（図１３（ａ）参照）を規定する球体Ｂ（図１３（ｂ）参照）の１つの角度標本点ＰＳに向いて規定の時間停止し、その後、次の角度標本点ＰＳに移動する動作が、全ての角度標本点ＰＳを対象にして順次繰り返し実行されるＤＵＴ１００の全球面走査が行われる。ＤＵＴ走査制御部１６によるＤＵＴ１００の全球面走査は、その後、スプリアス測定が終了するステップＳ９までに期間（全球面走査期間）中、継続して実施される。
この間、統合制御装置１０の信号解析装置制御部１７は、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを対象とするスプリアス測定制御を実行する。このスプリアス測定制御ではまず、上記ステップＳ４以降、試験用アンテナ５との間で通信中のＤＵＴ１００のアンテナ１１０が放射するスプリアス信号のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄでの受信信号を、スプリアス信号処理部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄを介して、それぞれ、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄに入力する（受信させる）ように制御する（ステップＳ６）。
引き続き、信号解析装置制御部１７は、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄにおいて、入力された各信号、すなわち、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの各受信信号に基づくスプリアス測定処理を実行させるように制御する。ここでのスプリアス測定処理は、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの各アンテナ面が指向している角度標本点ＰＳに対応するＥＩＲＰ（等価等方性放射電力）の測定処理である（ステップＳ７）。
ステップＳ７での制御により、信号解析装置３０Ａでは、アンテナ６Ａの１つの角度標本点ＰＳの受信信号に基づき、図５において番号１で識別される区分周波数帯のスプリアス信号のＥＩＲＰ値が求められる。同様に、信号解析装置３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄにおいても、アンテナ６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの１つの角度標本点ＰＳの各受信信号に基づき、それぞれ、図５において番号２、３、４で識別される各区分周波数帯のスプリアス信号のＥＩＲＰ値が求められる。信号解析装置制御部１７はまた、信号解析装置３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄがそれぞれ測定した上記４つの区分周波数帯のスプリアス信号の測定結果を、各角度標本点ＰＳに対応して、例えば、ＲＡＭ１１ｃの所定の記憶領域に記憶する制御を行う（ステップＳ８）。
次いで、信号解析装置制御部１７は、全ての角度標本点ＰＳのＥＩＲＰ測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、全ての角度標本点ＰＳのＥＩＲＰ測定が終了していないと判定された場合（ステップＳ９でＮＯ）、信号解析装置制御部１７は、ステップＳ５以降の処理を続行する。
この間、全ての角度標本点ＰＳのＥＩＲＰ測定が終了したと判定された場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、信号解析装置制御部１７は、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄに対して、それぞれ、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの全ての角度標本点ＰＳでの受信信号に基づくＥＩＲＰ測定結果を集計させる（ＥＩＲＰ測定結果の総和を算出させる）制御を実施する。次いで、信号解析装置制御部１７は、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄごとの上記全ての角度標本点ＰＳでのＥＩＲＰ測定結果の集計結果をそれぞれ取込み、該集計結果を上述した全放射電力Ｐtrpとして、例えば、ＲＡＭ１１ｃのＴＲＰ記憶領域に記憶する制御（近傍界測定処理）を実施する（ステップＳ１０）。
ステップＳ１０の処理においては、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのそれぞれで集計された全放射電力Ｐtrpは、例えば、各アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄにそれぞれ使用する区分周波数帯に対応してＴＲＰ記憶領域に記憶される。記憶された全放射電力Ｐtrpは、必要に応じて、ＴＲＰ記憶領域から読み出し、例えば、統合制御装置１０の表示部１３に適宜な表示態様で表示することができる。なお、ステップＳ１０の処理に関しては、全放射電力Ｐtrpは、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０ＤでのＥＩＲＰ測定結果に基づいて信号解析装置制御部１７が算出する構成であってもよい。
統合制御装置１０は、上記ステップＳ１０で測定された全放射電力ＰtrpをＴＲＰ記憶領域に記憶した後、上述した一連のスプリアス測定処理を終了する。
上述したように、本実施形態に係る測定装置（アンテナ装置）１は、周囲の電波環境に影響されない内部空間５１を有するＯＴＡチャンバ５０と、内部空間５１内で、球座標系の中心Ｏ１を基準点とし、アンテナ１１０を有するＤＵＴ１００を、球座標系の予め設定された全ての方位を順次向くように基準点を中心に回転駆動する全球面走査を実行する走査手段であるＤＵＴ走査機構５６及びＤＵＴ走査制御部１６と、基準点から近傍界測定範囲内の距離に配置されるアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄと、全球面走査の実行中、規定の周波数帯の無線信号を送受信中のＤＵＴ１００のアンテナ１１０から放射されるスプリアス周波数帯の無線信号をアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄで受信し、該アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの受信信号に基づいて、スプリアス周波数帯の無線信号の電力に関する近傍界測定処理を行う信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと、を有している。
この構成により、本実施形態に係る測定装置１は、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６ＤをＤＵＴ１００が配置される基準点から近傍界測定範囲内の距離に配置することで、ＯＴＡチャンバ５０の大型化を回避できる。また、近傍界測定範囲内の距離に配置したアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの受信信号に基づく近傍界測定処理によれば、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６ＤとＤＵＴ１００間の距離に依存せず、電力ロスが少なく、測定時間が短縮されたスプリアス測定を行うことができる。
また、本実施形態に係る測定装置１は、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの受信信号に基づいて球座標系の予め設定された全ての方位についてのＥＩＲＰ（等価等方性放射電力）を測定するとともに、上記全ての方位のＥＩＲＰの総和であるＴＲＰ（全球面放射電力）を測定する構成である。
この構成により、本実施形態に係る測定装置１は、球座標系の全ての方位についてそれぞれＥＩＲＰを測定し、当該各ＥＩＲＰの総和を求める演算によってＴＲＰを求めることができ、信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄにおけるスプリアス測定処理を簡略化することができる。
また、本実施形態に係る測定装置１は、複数のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを有し、各アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、規定の周波数帯より低い周波数帯から高い周波数帯までを含むスプリアス周波数帯の予め区分された複数の区分周波数帯の無線信号をそれぞれ使用する一方で、複数の信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを有し、これら信号解析装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、全球面走査の実行中、各アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの受信信号に基づいて、スプリアス周波数帯の予め区分された複数の区分周波数帯ごとに近傍界測定処理を実行する。
この構成により、本実施形態に係る測定装置１は、複数のアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを用いる場合でも、ＯＴＡチャンバ５０のコンパクト化を維持しつつ、各アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを切り替える手間を要せずにＤＵＴ１００の１回の全球面走査によって該ＤＵＴ１００のアンテナ１１０について広範な周波数帯域の効率的なスプリアス測定を実現できる。
また、本実施形態に係る測定装置１は、規定の周波数帯の無線信号を使用する試験用アンテナ５と、全球面走査時、試験用アンテナ５を介してＤＵＴ１００に試験信号を出力するとともに、試験信号が入力されたＤＵＴ１００から出力される被測定信号を試験用アンテナ５で受信し、受信した被測定信号に基づき規定の周波数帯の無線信号に対する測定を行うＮＲシステムシミュレータ２０と、をさらに備える。
この構成により、本実施形態に係る測定装置１は、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０の性能試験に合わせて、各区分周波数帯ごとのスプリアス測定を効率的に実施できる。
また、本実施形態に係る測定装置１は、ＤＵＴ１００の最大直線サイズをＤ、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０が使用する無線信号の波長をλとするとき、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、上記基準点から下式で表わされるラジエィティブ近傍界の領域内の距離Ｒの位置に配置される構成である。
Figure 2020122678
この構成により、本実施形態に係る測定装置１は、測定系の基準点から近すぎる距離に測定用アンテナを配置したときのスプリアス測定に関する精度低下を低減することができ、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの受信信号に基づく正確なスプリアス測定が実現できる。
また、本実施形態に係る測定装置１は、ＤＵＴ走査機構５６は、アジマス軸を中心に回転可能なターンテーブル５６ａと、ターンテーブル５６ａ上に垂直方向に設置される支柱部材５６ｂと、支柱部材５６ｂに対してターンテーブル５６ａと平行に配置され、ロール軸を中心に回転可能な載置トレイ５６ｄと、アジマス軸を回転駆動する駆動モータ５６ｆ、及びロール軸を回転駆動する駆動モータ５６ｇを有する駆動部５６ｅと、を有する。
この構成により、本実施形態に係る測定装置１は、ＤＵＴ走査機構５６の簡略な構成を維持しつつ、駆動モータ５６ｆ、５６ｇを駆動部５６ｅによって適宜駆動する制御により、ＤＵＴ１００の全球面走査を容易に行うことができる。
また、本実施形態に係る測定装置１は、ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１に収容され、所定の回転放物面を有し、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０及び試験用アンテナ５により送信あるいは受信される無線信号が回転放物面を介して反射されるリフレクタ７をさらに有している。
この構成により、本実施形態に係る測定装置１は、ＤＵＴ１００の性能試験のための試験用アンテナ５とアンテナ１１０間の距離を短縮でき、基準点から近傍界測定領域内の距離へのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの配置と相俟ってＯＴＡチャンバ５０の大型化を回避することができる。
また、本実施形態に係る測定方法は、上述した各構成を有する測定装置１を用いる測定方法であって、ＤＵＴ１００を、ＯＴＡチャンバ５０内におけるＤＵＴ走査機構５６の載置トレイ５６ｄに載置する載置ステップ（図１４のステップＳ１参照）と、ＮＲシステムシミュレータ２０により、試験用アンテナ５を介してＤＵＴ１００に試験信号を出力させる試験信号出力ステップ（同、ステップＳ４参照）と、載置トレイ５６ｄに載置されたＤＵＴ１００に対するＤＵＴ走査機構５６及びＤＵＴ走査制御部１６による全球面走査を実行する全球面走査ステップ（同、ステップＳ５参照）と、全球面走査の実行中、試験信号が入力されたＤＵＴ１００のアンテナ１１０から被測定信号とともに出力されるスプリアス周波数帯の無線信号をアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄにより受信する信号受信ステップ（同、ステップＳ６参照）と、信号受信ステップにおける各アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの受信信号に基づいて、スプリアス周波数帯の無線信号の電力に関する近傍界測定処理を行う近傍界測定処理ステップ（同、ステップＳ７参照）と、を含む構成である。
この構成により、本実施形態に係る測定方法は、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６ＤをＤＵＴ１００が配置される基準点から近傍界測定範囲内の距離に配置し、近傍界測定処理を行うことで、ＯＴＡチャンバ５０の大型化を回避しつつ、アンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６ＤとＤＵＴ１００（アンテナ１１０）間の距離に依存せず、かつ、電力ロスが少なく、測定時間が短縮されたスプリアス測定を行うことができる。
なお、上記各実施形態では、例えば、６ＧＨｚ〜９０ＧＨｚのスプリアス測定周波数帯（図５参照）を４つのアンテナ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄでカバーする例を挙げているが、本発明は、これに限らず、任意のスプリアス測定周波数帯を任意の数のアンテナ６でカバーする構成としてもよい。また、測定標本点ＰＳ（図１３（ａ）参照）の位置及び数は任意に設定することができるものである。なお、本発明は、電波暗箱だけではなく電波暗室にも適用できる。
以上のように、本発明に係るアンテナ装置及び測定方法は、電波暗箱の大型化、及び被試験対象と測定用アンテナ間の距離に依存した電力ロスの増大を回避しつつ効率的なスプリアス測定を実現可能であるという効果を奏し、５Ｇ用無線端末等の高速通信能力を有する無線端末のスプリアス測定を行うアンテナ装置及び測定方法全般に有用である。
１ 測定装置（アンテナ装置）
５ 試験用アンテナ
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ アンテナ（測定用アンテナ）
７ リフレクタ
１０ 統合制御装置
１６ ＤＵＴ走査制御部（走査手段）
２０ ＮＲシステムシミュレータ（模擬測定装置）
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 信号解析装置（近傍界測定処理手段）
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ スプリアス信号処理部（近傍界測定処理手段）
５０ ＯＴＡチャンバ（電波暗箱）
５１ 内部空間
５６ ＤＵＴ走査機構（走査手段）
５６ａ ターンテーブル
５６ｂ 柱状部材
５６ｄ 載置トレイ（被試験対象載置部）
５６ｅ 駆動部（駆動手段）
５６ｆ 駆動モータ（第１の回転駆動手段）
５６ｇ 駆動モータ（第２の回転駆動手段）
１００ ＤＵＴ（被試験対象）
１１０ アンテナ（被試験用アンテナ）

Claims (8)

  1. 周囲の電波環境に影響されない内部空間（５１）を有する電波暗箱（５０）と、
    前記内部空間内で、球座標系の中心を基準点とし、被試験用アンテナ（１１０）を有する被試験対象（１００）を、前記球座標系の予め設定された全ての方位を順次向くように前記基準点を中心に回転駆動する全球面走査を実行する走査手段（５６）と、
    前記基準点から近傍界測定範囲内の距離に配置される測定用アンテナ（６）と、
    前記全球面走査の実行中、規定の周波数帯の無線信号を送受信中の前記被試験対象アンテナから放射されるスプリアス周波数帯の無線信号を前記測定用アンテナで受信し、前記測定用アンテナの受信信号に基づいて、前記スプリアス周波数帯の無線信号の電力に関する近傍界測定処理を行う近傍界測定処理手段（３０）と、
    を有することを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記近傍界測定処理手段は、前記測定用アンテナの受信信号に基づいて前記全ての方位についてのＥＩＲＰ（等価等方性放射電力）を測定するとともに、前記全ての方位の前記ＥＩＲＰの総和であるＴＲＰ（全球面放射電力）を測定することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 複数の前記測定用アンテナ（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）を有し、
    前記各測定用アンテナは、前記規定の周波数帯より低い周波数帯から高い周波数帯までを含む前記スプリアス周波数帯の予め区分された複数の区分周波数帯の無線信号をそれぞれ使用し、
    前記近傍界測定処理手段は、前記全球面走査の実行中、前記各測定用アンテナの受信信号に基づいて、前記スプリアス周波数帯の予め区分された複数の区分周波数帯ごとに前記近傍界測定処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
  4. 前記規定の周波数帯の無線信号を使用する試験用アンテナ（５）と、
    前記全球面走査時、前記試験用アンテナを介して前記被試験対象に試験信号を出力するとともに、前記試験信号が入力された前記被試験対象から出力される被測定信号を前記試験用アンテナで受信し、受信した前記被測定信号に基づき前記規定の周波数帯の無線信号に対する測定を行う模擬測定装置（２０）と、をさらに備える請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ装置。
  5. 前記被試験対象の最大直線サイズをＤ、前記被試験用アンテナが使用する無線信号の波長をλとするとき、前記測定用アンテナは、前記基準点から下式で表わされるラジエィティブ近傍界の領域内の距離Ｒの位置に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
    Figure 2020122678
  6. 前記走査手段は、
    アジマス軸を中心に回転可能なターンテーブル（５６ａ）と、
    前記ターンテーブル上に垂直方向に設置される支柱部材（５６ｂ）と、
    前記支柱部材に対して前記ターンテーブルと平行に配置され、ロール軸を中心に回転可能な被試験対象載置部（５６ｄ）と、
    前記アジマス軸を回転駆動する第１の回転駆動手段（５６ｆ）、及び前記ロール軸を回転駆動する第２の回転駆動手段（５６ｇ）を有する駆動手段（５６ｅ）と、
    を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置。
  7. 前記内部空間に収容され、所定の回転放物面を有し、前記被試験対象アンテナ及び前記試験用アンテナにより送信あるいは受信される無線信号が前記回転放物面を介して反射されるリフレクタ（７）をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のアンテナ装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のアンテナ装置（１）を用いて前記被試験対象（１００）の測定を行う測定方法であって、
    前記被試験対象を、前記電波暗箱（５０）内における前記走査手段（５６）の被試験対象載置部（５６ｄ）に載置する載置ステップ（Ｓ１）と、
    前記模擬測定装置（２０）により、前記試験用アンテナ（５）を介して前記被試験対象に試験信号を出力させる試験信号出力ステップ（Ｓ４）と、
    前記被試験対象載置部（５６ｄ）に載置された前記被試験対象に対する前記走査手段による前記全球面走査を実行する全球面走査ステップ（Ｓ５）と、
    前記全球面走査の実行中、前記試験信号が入力された前記被試験対象から前記被測定信号とともに出力される前記スプリアス周波数帯の無線信号を前記測定用アンテナにより受信する信号受信ステップ（Ｓ６）と、
    前記信号受信ステップにおける前記各測定用アンテナの受信信号に基づいて、前記スプリアス周波数帯の無線信号の電力に関する近傍界測定処理を行う近傍界測定処理ステップ（Ｓ７）と、
    を含むことを特徴とする測定方法。
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