JP2023033002A - 測定システムおよび測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナのＩＭの推定を簡易的な構成の測定システムで実現することができる。【解決手段】第１測定システムのＩＭ測定器は、送信した信号と、受信した信号とに基づいて、ＩＭ発生装置の特性を推定することとを実行し、第２測定システムの前記ＩＭ測定器は、受信した信号と、前記第１測定システムの前記ＩＭ測定器が推定した前記ＩＭ発生装置の特性とに基づいて、アンテナとセンシングアンテナとの間の結合損失を推定することとを実行し、第３測定システムの前記ＩＭ測定器は、受信した信号と、前記第２測定システムの前記ＩＭ測定器が推定した前記結合損失とに基づいて、前記アンテナにおいて発生した非線形性に起因するノイズを推定することとを実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、測定システムおよび測定方法に関する。

電圧と電流とが比例関係にある線形性を有する装置として設計した場合であっても、周波数の異なる２つの信号から前記２つの周波数と異なる周波数の信号（すなわち、ＩＭ（ＩｎｔｅｒＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれるノイズ、以下、ＩＭという）が発生することがある。
特許文献１、および非特許文献１～６には、関連する技術として、ＩＭの測定方法に関する技術が開示されている。

特開２０１２－０７８３６１号公報

Ｈ．ＯＧＵＲＡ ａｎｄ Ｎ．ＫＵＧＡ、"Ｎｏｎ－Ｃｏｎｔａｃｔ ＰＩＭ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇａ Ｓｔａｎｄｉｎｇ－Ｗａｖｅ Ｃｏａｘｉａｌ－Ｔｕｂｅ"、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ａｓｉａ－Ｐａｃｉｆｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ２００７． 石橋大二郎、外３名、"定在波同軸管を用いたプリント基板の相互変調ひずみ測定の高感度化"、電子情報通信学会論文誌２０１２／１１ Ｖｏｌ．Ｊ９５－Ｃ Ｎｏ．１１ ｐｐ．３７２－３８０． IＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＣＯＭＭＩＳＳＩＯＮ、"ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＮＤＡＲＤ"、ＩＥＣ ６２０３７－１、Ｅｄｉｔｉｏｎ １．０ ２０１２－０５． Ｊｏｎａｔｈａｎ Ｒ． Ｗｉｌｋｅｒｓｏｎ、ｅｔ ａｌ．、"Ｐａｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｉｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ"、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＮＴＥＮＮＡＳ ＡＮＤ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ、ＶＯＬ．６３、ＮＯ．２、ＦＥＢＲＵＡＲＹ ２０１５、ｐｐ．４７４－４８２． Ｈ．Ｓｕｚｕｋｉ ａｎｄ Ｎ．Ｋｕｇａ、"Ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔ ＰＩＭ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｓａｍｐｌｅｓ ｕｓｉｎｇ ａ Ｓｍａｌｌ Ａｎｅｃｈｏｉｃ Ｂｏｘ"、２０１６ ＵＲＳＩ Ａｓｉａ－Ｐａｃｉｆｉｃ Ｒａｄｉｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ａｕｇｕｓｔ ２１－２５、２０１６／Ｓｅｏｕｌ、Ｋｏｒｅａ、ｐｐ．１３３２－１３３３． Ｒ．Ｏｋａｗａ ａｎｄ Ｎ．Ｋｕｇａ、"Ｒｅｖｅｒｓｅ－ＰＩＭ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｎｏｎ－Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎｔｅｎｎａ－ＰＩＭ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ"、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ２０１７ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ｐｐ．１１６３－１１６６． 君野理哉、外２名、"低電力ＰＩＭテスタを複数用いたアレーアンテナの非接触ＰＩＭ測定法"、Ｂ－１． アンテナ・伝播Ｃ（アンテナシステム） ３月９日 ９：００～１１：４５ Ｍｅｅｔｉｎｇ ２３ 座長 紀平一成（三菱電機）、２０２１年 総合大会Ｗｅｂプログラム．

受動回路のＩＭを測定する方法としては、測定器と測定対象とをコネクタなどを介して直接接続してＩＭを測定する直接測定と、測定器と測定対象を非接触で接続して（例えば、アンテナどうしを電波を介して接続して）ＩＭを測定する非接触測定とがある。アンテナにおいて発生するＩＭを例えば上述の特許文献や非特許文献に記載の直接測定や非接触測定で実現する場合を考えると、直接測定ではコネクタの着脱を繰り返し行う必要があり、同一の状態での測定が困難である。そのため、測定の再現性が低下する可能性がある。よって、アンテナのＩＭの測定は、非接触測定で実現するのが一般的には望ましい。しかしながら、例えば、アンテナのＩＭを非特許文献５および６に記載の非接触測定で実現する場合、ＩＭを測定するための測定器であるＩＭ測定器のほかに、ネットワークアナライザが必要になる。また、ＩＭ測定器とネットワークアナライザの両方の機能を有する測定器も存在し、その測定器を使用すれば、ＩＭの非接触測定を１つの測定器で実現することが可能であるが、そのような測定器は非常に高価である。そのため、アンテナのＩＭの推定を簡易的な構成の測定システムで実現することのできる技術が求められている。

この発明は、上記の課題を解決することのできる測定システムおよび測定方法を提供することを目的としている。

本開示の第１の態様によれば、測定システムは、ＩＭ測定器と、センシングアンテナと、測定対象であるアンテナと、ＩＭ発生装置とを備え、前記ＩＭ測定器、および当該ＩＭ測定器に接続される前記ＩＭ発生装置を有する第１測定システムと、前記ＩＭ測定器、当該ＩＭ測定器に接続される前記センシングアンテナ、前記アンテナ、および当該前記ＩＭ発生装置を有する第２測定システムと、前記ＩＭ測定器、当該ＩＭ測定器に接続される前記センシングアンテナ、および前記アンテナを有する第３測定システムとを構成可能な測定システムであって、前記第１測定システムの前記ＩＭ測定器は、周波数の異なる２つの信号を前記ＩＭ発生装置に送信する第１送信部と、前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記ＩＭ発生装置において発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を受信する第１受信部と、前記第１送信部が送信した信号と、前記第１受信部が受信した信号とに基づいて、前記ＩＭ発生装置の特性を推定する第１推定部と、を備え、前記第２測定システムの前記ＩＭ測定器は、前記周波数の異なる２つの信号を前記センシングアンテナおよび前記アンテナを介して前記ＩＭ発生装置に送信する第２送信部と、前記第２送信部が送信した前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記ＩＭ発生装置において発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を、前記アンテナおよび前記センシングアンテナを介して受信する第２受信部と、前記第２受信部が受信した信号と、前記第１推定部が推定した前記ＩＭ発生装置の特性とに基づいて、前記アンテナと前記センシングアンテナとの間の結合損失を推定する第２推定部と、を備え、前記第３測定システムの前記ＩＭ測定器は、前記周波数の異なる２つの信号を前記センシングアンテナを介して前記アンテナに送信する第３送信部と、前記第３送信部が送信した前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記アンテナにおいて発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を、前記センシングアンテナを介して受信する第３受信部と、前記第３受信部が受信した信号と、前記第２推定部が推定した前記結合損失とに基づいて、前記アンテナにおいて発生した非線形性に起因するノイズを推定する第３推定部と、を備える。

本開示の第２の態様によれば、本開示の第１の態様の測定システムにおいて、前記ＩＭ発生装置は、電流が流れた場合に非線形性に起因するノイズを発生させるダイオードを備えるものであってもよい。

本開示の第３の態様によれば、本開示の第２の態様の測定システムにおいて、前記ＩＭ発生装置における終端状態および前記ＩＭ発生装置における前記ダイオードの配置は、前記周波数の異なる２つの信号が前記ＩＭ発生装置に入力された場合に、前記ダイオードに電流が流れるように決定されるものであってもよい。

本開示の第４の態様によれば、本開示の第３の態様の測定システムにおいて、前記ＩＭ発生装置における前記ダイオードの配置は、前記ＩＭ発生装置における終端に前記ダイオードの第１端子を接続し、前記ダイオードの第２端子を短絡するように決定されるものであってもよい。

本開示の第５の態様によれば、本開示の第１の態様から第４の態様の何れか１つの測定システムにおいて、前記アンテナは、アレーアンテナであってもよい。

本開示の第６の態様によれば、本開示の第５の態様の測定システムにおいて、前記センシングアンテナは、前記アンテナにおける各アンテナ間の最大距離がＤである場合、前記最大距離Ｄの２乗に２を乗算し電波の波長で除算した値以上、前記アンテナから離れた位置に配置されるものであってもよい。

本開示の第７の態様によれば、本開示の第５の態様の測定システムにおいて、前記センシングアンテナは、回転中心に対して前記アンテナと対称な構造を有するアンテナであってもよい。

本開示の第８の態様によれば、本開示の第５の態様から第７の態様の何れか１つの測定システムにおいて、前記センシングアンテナは、分岐点に分配器を備えるものであってもよい。

本開示の第９の態様によれば、本開示の第１の態様から第８の態様の何れか１つの測定システムにおいて、前記ＩＭ測定器は、送信と受信とを切り替えて信号の送受信を実現するデュプレクサと、前記デュプレクサの送信信号または受信信号の少なくとも一方の位相を変更可能な移相器と、を備えるものであってもよい。

本開示の第１０の態様によれば、測定方法は、ＩＭ測定器と、センシングアンテナと、測定対象であるアンテナと、ＩＭ発生装置とを備え、前記ＩＭ測定器、および当該ＩＭ測定器に接続される前記ＩＭ発生装置を有する第１測定システムと、前記ＩＭ測定器、当該ＩＭ測定器に接続される前記センシングアンテナ、前記アンテナ、および当該前記ＩＭ発生装置を有する第２測定システムと、前記ＩＭ測定器、当該ＩＭ測定器に接続される前記センシングアンテナ、および前記アンテナを有する第３測定システムとを構成可能な測定システムが実行する測定方法であって、前記第１測定システムの前記ＩＭ測定器は、周波数の異なる２つの信号を前記ＩＭ発生装置に送信することと、前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記ＩＭ発生装置において発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を受信することと、送信した信号と、受信した信号とに基づいて、前記ＩＭ発生装置の特性を推定することと、を実行し、前記第２測定システムの前記ＩＭ測定器は、前記周波数の異なる２つの信号を前記センシングアンテナおよび前記アンテナを介して前記ＩＭ発生装置に送信することと、送信した前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記ＩＭ発生装置において発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を、前記アンテナおよび前記センシングアンテナを介して受信することと、受信した信号と、前記第１測定システムの前記ＩＭ測定器が推定した前記ＩＭ発生装置の特性とに基づいて、前記アンテナと前記センシングアンテナとの間の結合損失を推定することと、を実行し、前記第３測定システムの前記ＩＭ測定器は、前記周波数の異なる２つの信号を前記センシングアンテナを介して前記アンテナに送信することと、送信した前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記アンテナにおいて発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を、前記センシングアンテナを介して受信することと、受信した信号と、前記第２測定システムの前記ＩＭ測定器が推定した前記結合損失とに基づいて、前記アンテナにおいて発生した非線形性に起因するノイズを推定することと、を実行する。

本発明の各態様によれば、アンテナのＩＭの推定を簡易的な構成の測定システムで実現することができる。

本開示の第１実施形態による測定システムの構成の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態によるＩＭ測定器の構成の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態における第１測定システムの構成の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による第１測定システムが行う第１処理の処理フローの一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による第１測定システムが行う記憶部における記録の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による送信部が送信した信号の電力と受信部が受信した信号の電力およびパワースロープとの関係を示す図である。 本開示の第１実施形態による第２測定システムの構成の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による第２測定システムが行う第２処理の処理フローの一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による第２測定システムによる結合損失の推定値の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による第３測定システムの構成の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による第３測定システムが行う第３処理の処理フローの一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による第３測定システムのＩＭ発生装置の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態の実施例における比較結果を示す図である。 本開示の第１実施形態の変形例によるＩＭ発生装置の第１の例を示す図である。 本開示の第１実施形態の変形例による測定システムの第１の例を示す図である。 本開示の第１実施形態の変形例による測定システムの第１の例に対する結合損失の推定値と他の測定システムに対する結合損失の実験値との比較結果を示す図である。 本開示の第１実施形態の変形例によるＩＭ発生装置の第２の例を示す図である。 本開示の第１実施形態の変形例による測定システムの第２の例を示す図である。 本開示の第２実施形態による測定システムの構成の一例を示す図である。 本開示の第３実施形態による測定システムの構成の一例を示す図である。 本開示の第４実施形態による測定システムの構成の一例を示す図である。 本開示の第４実施形態による測定システムの測定における具体的な構成の第１の例を示す図である。 本開示の第４実施形態による測定システムの測定における具体的な構成の第２の例を示す図である。 本開示の第４実施形態による測定システムの測定における具体的な構成の第３の例を示す図である。 本開示の第４実施形態による測定システムの推定値の一例を示す図である。 本開示の第４実施形態による測定システムの推定値と実測値との比較の一例を示す図である。 本開示の第５実施形態による測定システムの構成の一例を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について説明する。まず、本開示の第１実施形態による測定システムについて説明する。

（測定システムの構成）
図１は、本開示の第１実施形態による測定システム１の構成の一例を示す図である。測定システム１は、図１に示すように、ＩＭ（ＩｎｔｅｒＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）測定器１０、センシングアンテナ２０、アンテナ３０、ＩＭ発生装置４０、終端器５０、および有線ＬＮを備える。ＩＭは、素子の非線形特性に起因して発生する信号であり、例えば、素子に周波数の異なる２つの信号が入力された場合に発生する、それら２つの周波数と異なる周波数を有する信号のことである。有線ＬＮの例としては、コネクタ、ケーブル、半田などが挙げられる。

測定システム１は、測定対象であるアンテナ３０において発生するＩＭを、非接触測定の測定結果から推定することのできる簡易的な構成のシステムである。これを実現するために、測定システム１は、第１測定、第２測定、第３測定を実施する。第１測定、第２測定は、ＩＭの測定対象であるアンテナ３０の非接触測定である第３測定を実現するための準備段階の測定である。第１測定、第２測定、第３測定の詳細については後述する。測定システム１は、第１測定、第２測定、第３測定を実施するために、それぞれ異なる構成の測定システムを実現する。以降、第１測定を実現する測定システム１を、第１測定システム１ａと呼ぶ。また、第２測定を実現する測定システム１を、第２測定システム１ｂと呼ぶ。また、第３測定を実現する測定システム１を、第３測定システム１ｃと呼ぶ。

ＩＭ測定器１０は、アンテナ３０において発生するＩＭを測定するための測定器である。図２は、本開示の第１実施形態によるＩＭ測定器１０の構成の一例を示す図である。ＩＭ測定器１０は、図２に示すように、送信部１０１、受信部１０２、推定部１０３、および記憶部１０４を備える。

送信部１０１は、周波数の異なる２つの信号を外部に送信する。受信部１０２は、外部から信号を受信する。推定部１０３は、受信部１０２が外部から受信した信号、後述するパワースロープＣ（Ｐ）、後述する測定範囲における線形近似可能な領域、および下記の式（１）に基づいて、後述する結合損失Ｓｃを推定し、推定した結合損失Ｓｃに基づいて、外部で発生したＩＭを推定する。なおこの式（１）は基本波２波で励振された３次ＩＭを導出する式の例であり、条件が異なる場合には適宜係数を変更する必要がある。３次ＩＭを導出する式（１）における２／３および１／３という係数は、一般式では、それぞれｍ／（ｍ＋ｎ）、ｎ／（ｍ＋ｎ）となる。条件が異なる場合には、ｍおよびｎが変化することにより係数を変更することになる。式（１）は、例えば、ｍが２、ｎが１の１つの条件（すなわち、３次ＩＭが励振される条件）について成り立つ式である。

なお、単位がデシベルで表現される式（１）において、ＩＭ（非接触測定）は、本開示の第１実施形態による測定システム１の非接触測定によりＩＭ測定器１０で測定されるＩＭである。ＩＭ（ＩＭ発生装置）は、ＩＭ発生装置４０において発生するＩＭである。Ｃ（Ｐ）は、パワースロープであり、送信部１０１が送信した信号の電力Ｐに対し、受信部１０２が受信した電力の増加率を表している。Ｓｃ．ｆ１は、周波数ｆ１の送信波の結合損失である。Ｓｃ．ｆ２は、周波数ｆ２の送信波の結合損失である。Ｓｃ．ｆＩＭは、ＩＭ発生装置４０において発生するＩＭの結合損失である。

記憶部１０４は、ＩＭ測定器１０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。例えば、記憶部１０４は、送信部１０１が送信する周波数の異なる２つの信号、パワースロープＣ（Ｐ）、後述する測定範囲における線形近似可能な領域、式（１）、後述する結合損失Ｓｃの推定値などを記憶する。

センシングアンテナ２０は、送信部１０１が周波数の異なる２つの信号を外部に送信する場合、それら２つの信号に対応する電波を空間に放出する。また、センシングアンテナ２０は、アンテナ３０から空間に放出される電波を受信する。

アンテナ３０は、測定対象のアンテナである。アンテナ３０は、センシングアンテナ２０から空間に放出される電波を受信する。また、アンテナ３０は、ＩＭ発生装置４０において発生するＩＭに対応する電波を空間に放出する。

ＩＭ発生装置４０は、ハイレベルのＩＭを意図的に発生させる装置である。ＩＭ発生装置４０は、例えば、ショットキーバリアダイオードなどのダイオードを用いてＩＭを発生させる。ただし、ＩＭ発生装置４０は、ダイオードを用いてＩＭを発生させる装置に限定するものではない。例えば、ＩＭ発生装置４０は、ニッケルメッキなどの磁性体の特性を用いてＩＭを発生させるものであってもよい。

終端器５０は、ＩＭ発生装置４０を含む信号が伝播する経路におけるインピーダンスを整合させる。

具体的には、ＩＭ測定器１０の第１端子とセンシングアンテナ２０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。アンテナ３０の第１端子とＩＭ発生装置４０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。ＩＭ発生装置４０の第２端子と終端器５０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。この構成の測定システム１場合、センシングアンテナ２０とアンテナ３０との間は非接触となるが、空間に放射される電波の一部しか伝播しない。つまり、センシングアンテナ２０とアンテナ３０との間で生じる損失が、結合損失である。なお、センシングアンテナ２０とアンテナ３０との間の距離はｄ［ｍｍ］である。

なお、測定システム１における装置や機器間の有線ＬＮを用いた接続では、以下に示すＩＭが発生する原因を可能な限り抑制することが望ましい。有線ＬＮを用いた接続では、機械的な金属接点が不安定なＩＭ源となる。具体的には、有線ＬＮを用いた接続では、金属の種類が違う場合に（異種金属が接触する場合に）接触電位差が生じる。この接触電位差がＩＭが発生する原因の１つである。また、有線ＬＮを用いた接続では、点接触により電流密度が上がった場合にＩＭが発生することが知られている。そのため、点接触がＩＭが発生する原因の１つである。また、点接触により電流密度が上がった場合に発熱が生じる。この発熱もＩＭが発生する原因の１つである。また、有線ＬＮを用いた接続では、金属の表面に、酸化膜や硫化膜が形成され、その膜を介してコンデンサが形成される場合がある。そのため、金属の表面に形成される酸化膜や硫化膜がＩＭが発生する原因の１つである。また、有線ＬＮを用いた接続では、金属の表面に、水の膜が形成される。大気中では、瞬間的にこの水の膜が形成される場合があり、この形成を回避することは困難である。この水の膜は非常に薄いため、トンネル効果が起き、トンネル電流が流れてＩＭが発生する。そのため、金属の表面に形成される水の膜がＩＭが発生する原因の１つである。また、有線ＬＮを用いた接続では、コネクタの表面に腐食しないように金メッキをする場合がある。金メッキをする場合、通常その金メッキの下にニッケルメッキをする。このニッケルは磁性体であり、弱い磁性を持っており、磁気ヒステリシスを有する。この磁気ヒステリシスがＩＭが発生する原因の１つである。また、有線ＬＮを用いた接続では、金属における錆や腐食などでもＩＭが発生する。そのため、金属における錆や腐食がＩＭが発生する原因の１つである。よって、有線ＬＮを用いた接続は、注意深く行われるべきである。例えば、有線ＬＮを用いた接続では、コネクタなどの接続をしっかりつけることにより、接触点数を増加させ、電流経路の電流密度を低減すれば、非線形性が低減するのでＩＭの発生を抑制することができる。

（第１測定システム１ａの構成）
非接触による測定の測定結果からアンテナ３０において発生したＩＭを推定する場合、測定システム１により実現される第１測定システム１ａは、アンテナ３０において発生したＩＭを推定する準備として、ＩＭ発生装置４０の特性を測定する第１測定を実行する。図３は、本開示の第１実施形態における第１測定システム１ａの構成の一例を示す図である。第１測定システム１ａは、ＩＭ発生装置４０の特性を測定する場合、図３に示す構成となる。具体的には、ＩＭ測定器１０の第１端子とＩＭ発生装置４０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。ＩＭ発生装置４０の第２端子と終端器５０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。この場合、ＩＭ発生装置４０および前述の有線ＬＮによる接続で発生するＩＭよりも十分に大きなＩＭを発生するものを選択することが望ましい。

（第１測定システム１ａが行う処理）
次に、本開示の第１実施形態による第１測定システム１ａが行う処理について図を参照して説明する。図４は、本開示の第１実施形態による第１測定システム１ａが行う第１処理の処理フローの一例を示す図である。第１処理は、アンテナ３０において発生したＩＭを推定する準備として図３に示す構成の第１測定システム１ａが行うＩＭ発生装置４０の特性を測定する処理である。

第１測定システム１ａにおいて、送信部１０１は、周波数の異なる２つの信号をＩＭ発生装置４０に送信する（ステップＳ１）。ＩＭ発生装置４０は、周波数の異なる２つの信号に基づいてＩＭを発生させる（ステップＳ２）。ＩＭ発生装置４０は、ＩＭ測定器１０と終端器５０のそれぞれに等しい電力で、発生させたＩＭを出力する（ステップＳ３）。受信部１０２は、ＩＭ発生装置４０からＩＭを受信する（ステップＳ４）。この操作を送信部１０１から送信される電力を測定が可能な範囲内でスイープさせ繰り返し行う。記憶部１０４は、例えば図５のように送信部１０１が送信する信号の強度（Ｐ１０１，ｎ）、受信部１０２が受信するＩＭ信号の強度（Ｐ１０２，ｎ）、それぞれを対応付けて記憶する。また送信された電力に対するパワースロープ（Ｃｎ）も有限差分等によって計算し、前述の電力と対応させて記憶する（ステップＳ５）。

図６は、本開示の第１実施形態による送信部１０１が送信した信号の電力と受信部１０２が受信した信号の電力およびパワースロープＣ（Ｐ）との関係を示す図である。図６において横軸は、送信部１０１が送信した信号の電力を示している。また、左側の縦軸はＩＭ測定器１０が検出したＩＭ（すなわち、受信部１０２が受信した信号の電力）である。なお、ここでは、２．０５ＧＨｚの送信周波数ｆ１、２．２ＧＨｚの送信周波数ｆ２に対してｆＩＭが１．９ＧＨｚで発生する３次のＩＭを評価した例を示す。図６において左側の縦軸で表すＩＭ発生装置４０による直接測定（図６ではＨＩＭＳ ＩＭ－ｌｅｖｅｌと記載）による測定結果は、ここに示す例では、送信した信号の電力を大きくし、送信部１０１が送信した信号の電力が－２ｄＢｍを超えると、グラフの線形性が劣化する。つまり、送信部１０１が送信した信号の電力が－２ｄＢｍ以下となるような、送信部１０１が送信する電力が低い領域は、送信部１０１が送信した電力に対してパワースロープＣ（Ｐ）を定数Ｃ０として扱うことができる測定範囲と考えることができる。例えば、図６の場合では、送信部１０１が送信した信号の電力が－２［ｄＢｍ／ｔｏｎｅ］以下、受信部１０２が受信した信号の電力が－６２［ｄＢｍ］以下の領域であり、この場合のパワースロープＣ（Ｐ）は定数Ｃ０＝３と見なすことができる。この場合、式（１）は、下記の式（２）のように書き直すことができる。

一方で、送信部１０１が送信した信号の電力が－２［ｄＢｍ／ｔｏｎｅ］より大きくなる場合には、送信部１０１が送信した電力に対してパワースロープＣ（Ｐ）を定数と見なすことはできなくなる。すなわち、受信部１０２が受信した電力は送信部１０１が送信した電力に関する非線形関数として表されることになり、このような場合でも式（１）を用いれば、測定範囲全体で統一して取り扱うことができる。また測定範囲内で前述の線形近似が可能な範囲では式（２）を用い、それ以外の領域では式（１）を用いることも可能である。例えば、これを有限差分を用いてグラフ化したものが、図６のＰｏｗｅｒ ｓｌｏｐｅ Ｃで表される曲線であり、その値は図６の右側の縦軸により表される。送信部１０１が送信した信号の電力が－２［ｄＢｍ／ｔｏｎｅ］以下の領域ではパワースロープＣ（Ｐ）がＣ０＝３とほぼ一定値であり、それ以外の領域では、パワースロープＣ（Ｐ）が送信部１０１が送信した信号の電力に依存して変化していることがわかる。

上述のＩＭを推定する際、パワースロープＣ（Ｐ）が定数と見なせる測定範囲、すなわち線形近似可能な測定範囲は、実際に図６のようなグラフを作成し、人が測定範囲や測定範囲における電力の上限を判定して決定するものであってもよい。この場合、人が判定して決定した測定範囲および測定範囲における線形近似可能な領域を、人がリーダライタなどの装置を操作して、記憶部１０４に書き込むものであってもよい。

また、上述のＩＭを推定する際のパワースロープＣ（Ｐ）が定数と見なせる線形近似可能範囲は、人ではなく、ＩＭ測定器１０が特定するものであってもよい。例えば、図５のように、第ｎ回目の試行において、推定部１０３は、記憶部１０４が１対１で関連付けて記憶する送信部１０１が送信した信号の電力Ｐ１０１，ｎと、受信部１０２が受信した信号の電力Ｐ１０２，ｎとを読み出す。そして、推定部１０３は、例えば、受信部１０２が受信した信号の電力Ｐ１０２，ｎの電力のデータを、図６に示すグラフと同様に対数として扱い、例えば、送信部１０１が送信した信号の電力に対する前進差分等を計算すると、受信部１０２が受信した信号の電力の変化率を求めることができる。これがパワースロープＣｎとなる。パワースロープＣｎの試行回数に対する変化量が無視できない場合には、式（１）を用いればよい。なお、パワースロープＣｎの変化量が小さい場合には、パワースロープＣ（Ｐ）を定数近似した式（２）を用いることができる。

推定部１０３は、パワースロープＣｎを記憶部１０４に記録する（ステップＳ６）。そして、推定部１０３は、図６におけるＨＩＭＳ ＩＭ－ｌｅｖｅｌで示される曲線において、送信部１０１が送信した信号の電力が小さい領域の曲線部分を外挿し、その外挿した曲線から所定値以内にあると判定した電力までをＩＭを推定する際の線形近似が可能な測定範囲と判定する。また、推定部１０３は、判定した測定範囲における電力の上限値である受信部１０２が受信した信号の電力－６２［ｄＢｍ］と、その時の送信部１０１が送信した信号の電力－２［ｄＢｍ］を特定する（ステップＳ７）。そして、推定部１０３は、判定した測定範囲における電力の上限値（この場合、受信部１０２が受信した信号の電力－６２［ｄＢｍ］と、その時の送信部１０１が送信した信号の電力－２［ｄＢｍ］）を記憶部１０４に記録するものであってもよい（ステップＳ８）。

（第２測定システム１ｂの構成）
図７は、本開示の第１実施形態による第２測定システム１ｂの構成の一例を示す図である。測定システム１は、第２測定を行うために、図７に示す第２測定システム１ｂの構成を実現する。具体的には、ＩＭ測定器１０の第１端子とセンシングアンテナ２０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。アンテナ３０の第１端子とＩＭ発生装置４０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。ＩＭ発生装置４０の第２端子と終端器５０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。

（第２測定システム１ｂが行う処理）
次に、本開示の第１実施形態による第２測定システム１ｂが行う処理について図を参照して説明する。図８は、本開示の第１実施形態による第２測定システム１ｂが行う第２処理の処理フローの一例を示す図である。第２処理は、非接触による測定の測定結果から、結合損失を推定する処理である。

送信部１０１は、周波数の異なる２つの信号をセンシングアンテナ２０に送信する（ステップＳ１１）。このとき、送信部１０１は、送信した周波数の異なる２つの信号の強度を記憶部１０４に記録する。送信部１０１が周波数の異なる２つの信号をセンシングアンテナ２０に送信する場合、センシングアンテナ２０は、それら２つの信号に対応する電波を空間に放出する（ステップＳ１２）。アンテナ３０は、センシングアンテナ２０から空間に放出される電波を受信する（ステップＳ１３）。アンテナ３０は、受信した電波を電気信号に変換し（ステップＳ１４）、その電気信号をＩＭ発生装置４０に出力する（ステップＳ１５）。ＩＭ発生装置４０は、その電気信号を受信する（ステップＳ１６）。ＩＭ発生装置４０は、その電気信号からハイレベルのＩＭを発生させる（ステップＳ１７）。ＩＭ発生装置４０は、アンテナ３０と終端器５０のそれぞれに等しい電力で、発生させたＩＭを出力する（ステップＳ１８）。アンテナ３０は、ＩＭ発生装置４０において発生するＩＭに対応する電波を空間に放出する（ステップＳ１９）。センシングアンテナ２０は、アンテナ３０から空間に放出される電波を受信する（ステップＳ２０）。センシングアンテナ２０は、受信した電波を電気信号に変換し（ステップＳ２１）、その電気信号をＩＭ測定器１０に出力する（ステップＳ２２）。

受信部１０２は、センシングアンテナ２０から電気信号を受信する（ステップＳ２３）。推定部１０３は、受信部１０２がセンシングアンテナ２０から受信した電気信号、記憶部１０４が記憶するパワースロープＣ（Ｐ）、および式（１）に基づいて、結合損失Ｓｃを推定する（ステップＳ２４）。

例えば、推定部１０３は、記憶部１０４からパワースロープＣ（Ｐ）、および式（１）を読み出す。図９は、本開示の第１実施形態による第２測定システム１ｂによる結合損失Ｓｃの推定値の一例を示す図である。図９では、結合損失Ｓｃと共に受信部１０２が受信した信号の電力も示されている。図７に示す第２測定システム１ｂによる受信部１０２が受信した信号の電力の測定結果が、図９のＩＭ－ｌｅｖｅｌで表される測定結果であり、ここでは送信２波とＩＭ波が近接した比較的狭帯域な通信、すなわちシングルバンド通信であると仮定している。シングルバンド通信であると仮定した場合、式（１）において、結合損失は、Ｓｃ．ｆ１≒Ｓｃ．ｆ２≒Ｓｃ．ｆＩＭとみなすことができる。よって、結合損失Ｓｃ．ｆ１＝Ｓｃ．ｆ２＝Ｓｃ．ｆＩＭ＝Ｓｃとして、式（１）を離散化すると、下記の式（３）のように、結合損失Ｓｃに関する超越方程式Ｆ（Ｓｃ）が得られる。なお、式（３）におけるΔＰ１０１，ｎは、式（４）のように定義される。また、式（３）におけるＣｎは、式（５）のように定義される。さらに測定範囲においてパワースロープＣ（Ｐ）が一定値Ｃ０と見なせる場合には、結合損失は下記の式（６）に示す様に、代数的に求めることもできる。

このようにして推定部１０３が推定した結合損失Ｓｃが、図９のＳｃで示される曲線である。推定部１０３は、結合損失Ｓｃの推定値を記憶部１０４に記録する。なお、図９のＶＮＡ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔで示される３つのプロットは、ベクトルネットワークアナライザを用いて測定した結合損失Ｓｃであり、本開示の手法により求めた推定値と近い値となっていることが確認できる。

（第３測定システム１ｃの構成）
図１０は、本開示の第１実施形態による第３測定システム１ｃの構成の一例を示す図である。測定システム１は、第３測定を行うために、図１０に示す第３測定システム１ｃの構成を実現する。具体的には、ＩＭ測定器１０の第１端子とセンシングアンテナ２０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。アンテナ３０の第１端子と終端器５０の第１端子とは、有線ＬＮを用いて接続される。

（第３測定システム１ｃが行う処理）
次に、本開示の第１実施形態による第３測定システム１ｃが行う処理について図を参照して説明する。図１１は、本開示の第１実施形態による第３測定システム１ｃが行う第３処理の処理フローの一例を示す図である。第３処理は、非接触による測定の測定結果から、アンテナ３０のＩＭを推定する処理である。

送信部１０１は、周波数の異なる２つの信号をセンシングアンテナ２０に送信する（ステップＳ３１）。送信部１０１が周波数の異なる２つの信号をセンシングアンテナ２０に送信する場合、センシングアンテナ２０は、それら２つの信号に対応する電波を空間に放出する（ステップＳ３２）。アンテナ３０は、センシングアンテナ２０から空間に放出される電波を受信する（ステップＳ３３）。アンテナ３０は、受信した電波を電気信号に変換し（ステップＳ３４）、その電気信号により発生したＩＭを電波に変換し（ステップＳ３５）、電波を空間に放出する（ステップＳ３６）。センシングアンテナ２０は、アンテナ３０から空間に放出される電波を受信する（ステップＳ３７）。センシングアンテナ２０は、受信した電波を電気信号に変換し（ステップＳ３８）、その電気信号をＩＭ測定器１０に出力する（ステップＳ３９）。

受信部１０２は、センシングアンテナ２０から電気信号を受信する（ステップＳ４０）。推定部１０３は、受信部１０２がセンシングアンテナ２０から受信した電気信号、記憶部１０４が記憶する結合損失Ｓｃに基づいて、アンテナ３０で発生したＩＭを推定する（ステップＳ４１）。

例えば、推定部１０３は、記憶部１０４から結合損失Ｓｃを読み出す。図１０に示すように、ＩＭ測定器１０から外部へ送信する送信信号の電力をＰｉｎ、アンテナ３０が受信する電波の電力をＰａｎｔとすると、電力Ｐａｎｔは、単位をデシベルで表した場合には、下記の式（７）のように表すことができる。

したがって、推定部１０３は、式（７）を用いて、アンテナ３０が受信する電力Ｐａｎｔを予測することができる。

また、ＩＭ測定器１０によりアンテナ３０を直接測定した場合のＩＭの測定結果をＩＭ（アンテナ直接測定）とすると、図１０に示す第３測定システム１ｃにおいて、ＩＭ測定器１０の受信部１０２が受信した信号の電力の測定結果をＩＭ（非接触測定）とすると、推定部１０３は、ＩＭ（非接触測定）と結合損失Ｓｃとを用いて、単位をデシベルとした場合には、下記の式（８）に示すように、直接測定した場合のＩＭの測定結果ＩＭ（アンテナ直接測定）を推定することができる。

（実施例）
上述した式（８）を用いた推定部１０３によるアンテナ３０のＩＭの推定が正しいことを確認するために、ＩＭ測定器１０によるアンテナ３０の直接測定の測定結果ＩＭ（アンテナ直接測定）と、図１０に示す第３測定システム１ｃによる非接触測定によるアンテナ３０のＩＭの推定結果ＩＭ（アンテナ非接触測定）との比較を行った。

図１２は、本開示の第１実施形態による第３測定システム１ｃのＩＭ発生装置４０の一例を示す図である。本実施例におけるＩＭ発生装置４０は、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、プリント基板）４０ａ上の特性インピーダンス（例えば、５０オーム）を有する伝送線４０ｂの途中に１つのダイオード４０ｃを直列に挿入した回路である。

また、本実施例におけるアンテナ３０内部のＩＭ源としては、図１２に示した１つのダイオードの代わりに、並列接続された２つのダイオードを用いた回路（後述する図２３、２４参照）を用いている。２つのダイオードを並列接続することにより、ＩＭ発生装置４０よりもレベルの低いＩＭを発生させることのできる回路とし、ＩＭを発生させるアンテナ３０を模している。

図１３は、本開示の第１実施形態の実施例における比較結果を示す図である。非接触測定では、センシングアンテナ２０とアンテナ３０との間の距離が１１０［ｍｍ］、１５０［ｍｍ］、２１０［ｍｍ］の３つの異なる条件の測定を行った。この結果を図１３のＮＣＭで示される曲線として示す。また、この結果と本開示で示す手法により推定した直接測定の結果を、図１３のＥＮＣＭで示される曲線として示す。図１３が示すように、直接測定による測定結果（ＤＭ）と、非接触測定による測定結果（ＥＮＣＭ）は良好に一致することがわかる。

よって、本開示の第１実施形態による測定システム１によって第１測定システム１ａ、第２測定システム１ｂ、第３測定システム１ｃを実現し、第１測定、第２測定、第３測定を含む非接触測定を行うことにより、直接測定と同等の結果を推定することができる。測定システム１による第１測定、第２測定、第３測定を含む非接触測定は、図１０からわかるように、測定対象であるアンテナ３０を他のアンテナ３０に変更する場合、終端器５０との接続を変更すればよく、ＩＭ測定器１０とセンシングアンテナ２０との接続は変更する必要がない。よって、非接触測定の場合、アンテナ３０を変更してもＩＭ測定器１０とアンテナ３０との接続関係は一定に保たれる。それに対して、直接測定の場合、アンテナ３０を変更する度に、ＩＭ測定器１０とアンテナ３０との接続を変更する必要がある。そのため、直接測定の場合、ＩＭ測定器１０とアンテナ３０との接続関係を一定に保つことは困難であり、ＩＭ測定器１０とアンテナ３０との接続状態が測定結果に対して大きく影響する結果となってしまう。

（利点）
非特許文献５ないし６に記載されているように、一般的な非接触測定では、ＩＭ測定器の他にネットワークアナライザが必要となる。また、ＩＭ測定器とネットワークアナライザの両方の機能を有する１つの測定器が存在するが非常に高価である。それに対して、本開示の第１実施形態による測定システム１により実現される非接触測定では、ネットワークアナライザや高価な測定器は不要であり、簡易的な構成の測定システムにより、直接測定よりも高い再現性を有する測定結果を得ることができる。つまり、アンテナのＩＭの推定を簡易的な構成の測定システムで実現することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
次に、本開示の第１実施形態の変形例による測定システム１について説明する。本開示の第１実施形態による測定システム１では、ＩＭ発生装置４０は、非線形素子であるダイオードを用いてＩＭを発生させる場合、図１２に示したように、伝送線４０ｂの途中にダイオードを挿入するものとして説明した。また、ＩＭ発生装置４０は、終端器５０で終端されるものとして説明した。しかしながら、ＩＭ発生装置４０においてダイオードを用いてＩＭを発生させる場合、必ずしも終端器５０でＩＭ発生装置４０を終端させる必要はなく、ダイオードに電流が流れ、ＩＭが発生すればよい。つまり、ダイオード４０ｃが伝送線４０ｂに直列に設けられる場合、アンテナ３０が接続されるＩＭ発生装置４０の端子と逆側の端子に近いダイオード４０ｃの端子またはそのダイオード４０ｃの端子側の伝送線４０ｂのどこかに短絡状態を作り出せばよい。

図１４は、本開示の第１実施形態の変形例によるＩＭ発生装置４０の第１の例を示す図である。図１５は、本開示の第１実施形態の変形例による測定システム１の第１の例を示す図である。図１５では、本開示の第１実施形態の変形例による測定システム１の具体例として、第３測定システム１ｃを示している。例えば、図１４、図１５に示すように、ダイオード４０ｃが伝送線４０ｂの途中ではなくアンテナ３０が接続されるＩＭ発生装置４０の端子と逆側の端子に接続される場合、ダイオード４０ｃを短絡することでダイオードに電流を流すことができる。この場合、ダイオード４０ｃの特性に依存せず（すなわち、整合を気にすることなく）、ＩＭ発生装置４０を容易に作製することができる。図１６は、本開示の第１実施形態の変形例による測定システム１の第１の例に対する結合損失Ｓｃの推定値と他の測定システムに対する結合損失Ｓｃの実験値との比較結果を示す図である。図１６に示すように、結合損失Ｓｃの推定値と結合損失Ｓｃの実験値とは良好に一致し、図１４に示すＩＭ発生装置４０および図１５に示す測定システム１が有効であることがわかる。

図１７は、本開示の第１実施形態の変形例によるＩＭ発生装置４０の第２の例を示す図である。図１８は、本開示の第１実施形態の変形例による測定システム１の第２の例を示す図である。図１８では、本開示の第１実施形態の変形例による測定システム１の具体例として、第３測定システム１ｃを示している。例えば、図１７に示すように、ダイオード４０ｃが伝送線４０ｂの途中に挿入される場合であっても、アンテナ３０が接続されるＩＭ発生装置４０の端子と逆側の端子に近いダイオード４０ｃの端子側の伝送線４０ｂの長さＬを調整することにより、アンテナ３０が接続されるＩＭ発生装置４０の端子と逆側の端子に近いダイオード４０ｃの端子またはそのダイオード４０ｃの端子側の伝送線４０ｂのどこかに短絡状態を作り出すことができる。例えば、ダイオード４０ｃ付近に電流定在波の腹が発生する様に長さＬを設定すれば、図１７におけるダイオード４０ｃの右側の端子を短絡状態にすることができる。なお、長さＬを、ダイオード４０ｃ付近に電流定在波の節が発生する様な長さに設定すると、ダイオードからＩＭが発生しなくなるので、長さＬは、このような現象を避けるように決定する必要がある。

＜第２実施形態＞
次に、本開示の第２実施形態による測定システム１について説明する。本開示の第１実施形態による測定システム１では、測定対象のアンテナ３０は１つであるが、本開示の第２実施形態による測定システム１では、測定対象のアンテナ３０は複数である。ここでは本開示の第２実施形態による測定システム１における測定対象のアンテナ３０は、基地局などで使用されるアレーアンテナであるものとし、本開示の第１実施形態による測定システム１について説明した非接触測定をアレーアンテナであるアンテナ３０に適用することを考える。

図１９は、本開示の第２実施形態による測定システム１の構成の一例を示す図である。図１９では、本開示の第２実施形態による測定システム１の具体例として、第２測定システム１ｂを示している。アンテナ３０がアレーアンテナであり、センシングアンテナ２０がアンテナ３０の近傍にある場合、センシングアンテナ２０でアンテナ３０の全体をセンシングすることは困難である。そこで、アレーアンテナが点波源としてみなすことのできる距離ｄ１まで離れることで、本開示の第１実施形態によるアンテナ３０に対して行った非接触測定を、本開示の第２実施形態によるアレーアンテナであるアンテナ３０でも可能にする。アレーアンテナが点波源とみなすことのできる距離ｄ１は、アレーアンテナを構成する各アンテナのうち、互いに最も離れたアンテナ間の距離をＤ、電波の波長をλとすると、例えば、下記の式（９）によって表すことができる。

なお、センシングアンテナ２０は、高利得アンテナであることが望ましい。

（利点）
以上、本開示の第２実施形態による測定システム１について説明した。本開示の第２実施形態による測定システム１によれば、アンテナ３０がアレーアンテナのように複数のアンテナを備える場合であっても、アンテナ３０が点波源とみなすことができる距離ｄ１以上にセンシングアンテナ２０とアンテナ３０とを離すことにより、本開示の第１実施形態による測定システム１と同様に非接触測定を行うことができる。

＜第３実施形態＞
次に、本開示の第３実施形態による測定システム１について説明する。本開示の第２実施形態による測定システム１では、アンテナ３０が点波源とみなすことができる距離ｄ１以上にセンシングアンテナ２０とアンテナ３０とを離す必要があるため、距離ｄ１を確保することのできる広い測定環境が必要になる。また、距離ｄ１は大きい値となることが考えられるため、その分電波強度が弱くなり感度が落ちることが考えられる。そのため、センシングアンテナ２０を高利得アンテナにするなど、本開示の第１実施形態による測定システム１の構成に比べて、より高価な測定システムが必要になる。本開示の第３実施形態による測定システム１は、アンテナ３０がアレーアンテナのように複数のアンテナである場合であっても、本開示の第２実施形態による測定システム１に比べて、省スペース化および高感度化を実現することのできるシステムである。

図２０は、本開示の第３実施形態による測定システム１の構成の一例を示す図である。図２０では、本開示の第３実施形態による測定システム１の具体例として、第２測定システム１ｂを示している。本開示の第３実施形態による測定システム１は、回転中心に対してアレーアンテナであるアンテナ３０と対称な構造を有するセンシングアンテナ２０を備える。センシングアンテナ２０をこのような構造にすることにより、センシングアンテナ２０とアンテナ３０の対称性から、非接触測定（図２０の左側からの測定）と、直接測定（図２０の右側からの測定）とで、センシングアンテナ２０とアンテナ３０が同様の挙動となる。また、センシングアンテナ２０とアンテナ３０の対称性から、アンテナ３０においてＩＭの発生源がどこにあろうと、非接触測定においてその発生源にかかる電力と、直接測定においてその発生源にかかる電力との差は、結合損失Ｓｃによって生じる差となる。そのため、本開示の第３実施形態による測定システム１では、式（７）および式（８）を用いて、非接触測定によるＩＭの推定値と、直接測定によるＩＭの測定値との間の換算が可能になる。

（利点）
以上、本開示の第３実施形態による測定システム１について説明した。本開示の第３実施形態による測定システム１によれば、センシングアンテナ２０を回転中心に対してアレーアンテナであるアンテナ３０と対称な構造とすることにより、本開示の第２実施形態による測定システム１の非接触測定に比べて、省スペース化および高感度化を実現することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本開示の第４実施形態による測定システム１について説明する。本開示の第３実施形態による測定システム１では、アンテナ３０とセンシングアンテナ２０との間の干渉によりアンテナ３０の特性が劣化することが考えられる。そこで、本開示の第４実施形態による測定システム１では、センシングアンテナ２０を微小素子化（非共振化）することで、アンテナ３０の特性への影響を低減している。また、センシングアンテナ２０内で縦方向に並んでいるセンシング素子間の干渉を抑制する目的でウィルキンソン分配器６０が設けられる。つまり、本開示の第４実施形態による測定システム１では、本開示の第３実施形態による測定システム１のセンシングアンテナ２０として、微小ダイポールアンテナを適用するとともに、センシングアンテナ２０内の隣接するセンシング素子間の給電回路側の干渉を低減する為に、センシングアンテナ２０における分岐点にウィルキンソン分配器を備える。

図２１は、本開示の第４実施形態による測定システム１の構成の一例を示す図である。図２１では、本開示の第４実施形態による測定システム１の具体例として、第２測定システム１ｂを示している。本開示の第４実施形態による測定システム１は、本開示の第３実施形態による測定システム１のセンシングアンテナ２０における分岐点にウィルキンソン分配器６０を備え、センシングアンテナ２０として微小ダイポールアンテナを適用した測定システムである。センシングアンテナ２０における分岐点にウィルキンソン分配器６０を備えることにより、センシングアンテナ２０における各アンテナ間の干渉を低減することができる。また、センシングアンテナ２０として微小ダイポールアンテナを適用することで、共振の発生を低減した測定系とすることができ、センシングアンテナ２０によるアンテナ３０の整合状態への影響を低減することができる。その結果、アンテナ３０の特性を劣化させずに測定することができ、本開示の第４実施形態による測定システム１は、本開示の第３実施形態による測定システム１に比べて、ＩＭをより正確に測定することができる。

図２２は、本開示の第４実施形態による測定システム１の測定における具体的な構成の一例を示す図である。図２２では、本開示の第４実施形態による測定システム１の具体例として、第２測定システム１ｂを示している。図２３は、図２２に示す測定システム１において用いられるアンテナ３０とセンシングアンテナ２０のみを抽出した第１の図である。また、図２４は、図２２に示す測定システム１において用いられるアンテナ３０とセンシングアンテナ２０のみを抽出した第２の図である。各図の異なる点は、第３測定システム１ｃとして評価する場合の被測定アンテナ内のＩＭ源の存在する位置である。図２３と図２４とでは、共通して、アンテナ３０内に存在するＩＭ源として、２本のダイオードを並列配置したモデルを用いている。図２３は、アンテナ３０内のＩＭ源が、アンテナ素子７０の給電線路７０ａ内に存在する場合を示している。アンテナ素子７０の例としては、プリントダイポールアンテナなどが挙げられる。これをｍｏｄｅｌ－２Ａと呼ぶこととする。図２４は、アンテナ３０内のＩＭ源が、アンテナ３０内給電回路基部、すなわち、終端器５０の左端に存在する場合を示している。これをｍｏｄｅｌ－２Ｃと呼ぶこととする。図２５は、本開示の第４実施形態による測定システム１の推定値の一例を示す図である。本開示の第４実施形態による測定システム１の効果を確認するために、図２２に示す測定システム１の構成で、第１実施形態で説明した非接触測定を実行した。測定システム１の測定における具体的な構成は、図２２に示すように、ウィルキンソン分配器６０とともに、アンテナ３０の各アンテナ素子７０、さらに、アンテナ３０における分岐点にＴ型分配器８０を備える。また、アンテナ素子７０の裏面には、例えば、図２２において符号７０ａによって示されるパターンのアンテナが実装されている。図２２に示すセンシングアンテナ２０とアンテナ３０のそれぞれが２つのアンテナを備える測定システム１について、結合損失Ｓｃの推定を行った結果が、図２５に示す測定システム１の第１の測定結果である。
式（３）を用いて結合損失Ｓｃを求める場合、測定結果を式（３）に代入して図２５のように超越方程式がゼロとなる結合損失Ｓｃを求めることになる。そして、このように推定した結合損失Ｓｃとベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）による実測値（Ｍｅａ．）とを比較した結果、図２５の表に示すように、良好に一致し、図２１に示す測定システム１が有効であることがわかる。

図２６は、ｍｏｄｅｌ－２Ａとｍｏｄｅｌ－２Ｃについて、ＨＩＭＳを用いた非接触測定と直接測定（ＤＭ）の結果を比較した図である。両モデルとも、ＨＩＭＳを用いた非接触測定により得られたＩＭ測定結果と、直接測定ＤＭにより求められたＩＭ測定結果は良く一致していることが確認できる。このように、本開示の手法の有効性が確認できる。

（利点）
以上、本開示の第４実施形態による測定システム１について説明した。本開示の第４実施形態による測定システム１によれば、各アンテナ間の干渉を低減することができる。その結果、ウィルキンソン分配器６０のような経路を分離し干渉を低減する機器や、微小ダイポールアンテナのような共振の発生を低減した測定系を実現可能なアンテナを用いない測定システムに比べて、本開示の第４実施形態による測定システム１は、アンテナ３０により発生するＩＭをより精度よく推定することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本開示の第５実施形態による測定システム１について説明する。図２７は、本開示の第５実施形態による測定システム１の構成の一例を示す図である。図２７では、本開示の第５実施形態による測定システム１の具体例として、第２測定システム１ｂを示している。本開示の第５実施形態による測定システム１は、図２７に示すように、アンテナ３０における各アンテナごとに、ＩＭ測定器１０とセンシングアンテナ２０とを備える。ＩＭ測定器１０のそれぞれは、２つの信号発生器９０、３つの移相器１００、２つのパワーアンプ１１０、１つのデュプレクサ１２０、および１つのローノイズアンプ１３０を備える。なお、測定システム１は、各ＩＭ測定器１０に共通の受信機１４０を備える。

第１の信号発生器９０は、周波数ｆ１の送信信号を生成する。第２の信号発生器９０は、周波数ｆ２の送信信号を生成する。第１の移相器１００は、周波数ｆ１の送信信号の位相を調整する。なお、第１の移相器１００による位相の調整量は、後述する第２の移相器１００により位相の調整量と同一とする。第２の移相器１００は、周波数ｆ２の送信信号の位相を調整する。第１のパワーアンプ１１０は、第１の移相器１００により位相が調整された送信信号を増幅する。第２のパワーアンプ１１０は、第２の移相器１００により位相が調整された送信信号を増幅する。

デュプレクサ１２０は、送信系統と受信系統が互いに干渉なくセンシングアンテナ２０を共用できるように用いられる。デュプレクサ１２０は、信号の送信時にセンシングアンテナ２０に信号を出力する。また、デュプレクサ１２０は、信号の受信時に第３の移相器１００に信号を出力する。第３の移相器１００は、デュプレクサ１２０の受信時の信号の位相を調整する。ローノイズアンプ１３０は、第３の移相器１００により位相が調整された信号を増幅し、受信機１４０に出力する。受信機１４０からは、各ＩＭ測定器１０から得た信号のベクトル和が出力される。よって、測定から結合損失Ｓｃを推定し、その結合損失Ｓｃと受信機１４０が得たＩＭと組み合わせることで、直接測定と非接触測定との間の換算が可能になる。また、デュプレクサ１２０の前段に第１の移相器１００および第２の移相器１００が存在するため、ＩＭ測定器１０におけるＩＭの発生を抑制することができる。

（利点）
以上、本開示の第５実施形態による測定システム１について説明した。本開示の第５実施形態による測定システム１によれば、直接測定と非接触測定との間の換算が可能となり、ＩＭ測定器１０におけるＩＭの発生も抑えることができる。また、本開示の第５実施形態による測定システム１によれば、１つのＩＭ測定器１０から複数のアンテナを有するアンテナ３０に電力を供給する場合に比べて、１つのＩＭ測定器１０におけるシステムノイズ仕様を緩和することができ、結果的に低コストでシステムを実現することができる。

＜第５実施形態の変形例＞
次に、本開示の第５実施形態の変形例による測定システム１について説明する。図２７に示す測定システム１では、第３の移相器１００による位相の調整量が未知である可能性がある。そのような場合、受信機１４０の入力点Ｐ（図２７における点Ｐ）における電力をモニターしながら第３の移相器１００により位相を調整し、入力点Ｐにおける電力が最大になる位相に調整すればよい。

（利点）
以上、本開示の第５実施形態の変形例による測定システム１について説明した。本開示の第５実施形態の変形例による測定システム１によれば、給電系の構成が未知であるアレーアンテナであっても、受信するＩＭを可能な限り大きくすることができ、測定精度を向上させることができる。その結果、推定部１０３によるＩＭの推定結果の精度も向上させることができる。

なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

本発明の実施形態について説明したが、上述の測定システム１、第１測定システム１ａ、第２測定システム１ｂ、第３測定システム１ｃ、ＩＭ測定器１０、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図２８は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５は、図２８に示すように、ＣＰＵ６、メインメモリ７、ストレージ８、インターフェース９を備える。
例えば、上述の測定システム１、第１測定システム１ａ、第２測定システム１ｂ、第３測定システム１ｃ、ＩＭ測定器１０、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８に記憶されている。ＣＰＵ６は、プログラムをストレージ８から読み出してメインメモリ７に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７に確保する。

ストレージ８の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８は、コンピュータ５のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９または通信回線を介してコンピュータ５に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５が当該プログラムをメインメモリ７に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行ってよい。

１・・・測定システム
１ａ・・・第１測定システム
１ｂ・・・第２測定システム
１ｃ・・・第３測定システム
５・・・コンピュータ
６・・・ＣＰＵ
７・・・メインメモリ
８・・・ストレージ
９・・・インターフェース
１０・・・ＩＭ測定器
２０・・・センシングアンテナ
３０・・・アンテナ
４０・・・ＩＭ発生装置
４０ａ・・・ＰＣＢ
４０ｂ・・・伝送線
４０ｃ・・・ダイオード
５０・・・終端器
６０・・・ウィルキンソン分配器
７０・・・アンテナ素子
８０・・・Ｔ型分配器
９０・・・信号発生器
１００・・・移相器
１０１・・・送信部
１０２・・・受信部
１０３・・・推定部
１０４・・・記憶部
１１０・・・パワーアンプ
１２０・・・デュプレクサ
１３０・・・ローノイズアンプ
１４０・・・受信機

Claims (10)

1. ＩＭ測定器と、センシングアンテナと、測定対象であるアンテナと、ＩＭ発生装置とを備え、前記ＩＭ測定器、および当該ＩＭ測定器に接続される前記ＩＭ発生装置を有する第１測定システムと、前記ＩＭ測定器、当該ＩＭ測定器に接続される前記センシングアンテナ、前記アンテナ、および当該前記ＩＭ発生装置を有する第２測定システムと、前記ＩＭ測定器、当該ＩＭ測定器に接続される前記センシングアンテナ、および前記アンテナを有する第３測定システムとを構成可能な測定システムであって、
   前記第１測定システムの前記ＩＭ測定器は、
   周波数の異なる２つの信号を前記ＩＭ発生装置に送信する第１送信部と、
   前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記ＩＭ発生装置において発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を受信する第１受信部と、
   前記第１送信部が送信した信号と、前記第１受信部が受信した信号とに基づいて、前記ＩＭ発生装置の特性を推定する第１推定部と、
   を備え、
   前記第２測定システムの前記ＩＭ測定器は、
   前記周波数の異なる２つの信号を前記センシングアンテナおよび前記アンテナを介して前記ＩＭ発生装置に送信する第２送信部と、
   前記第２送信部が送信した前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記ＩＭ発生装置において発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を、前記アンテナおよび前記センシングアンテナを介して受信する第２受信部と、
   前記第２受信部が受信した信号と、前記第１推定部が推定した前記ＩＭ発生装置の特性とに基づいて、前記アンテナと前記センシングアンテナとの間の結合損失を推定する第２推定部と、
   を備え、
   前記第３測定システムの前記ＩＭ測定器は、
   前記周波数の異なる２つの信号を前記センシングアンテナを介して前記アンテナに送信する第３送信部と、
   前記第３送信部が送信した前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記アンテナにおいて発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を、前記センシングアンテナを介して受信する第３受信部と、
   前記第３受信部が受信した信号と、前記第２推定部が推定した前記結合損失とに基づいて、前記アンテナにおいて発生した非線形性に起因するノイズを推定する第３推定部と、
   を備える測定システム。
2. 前記ＩＭ発生装置は、
   電流が流れた場合に非線形性に起因するノイズを発生させるダイオードを備える、
   請求項１に記載の測定システム。
3. 前記ＩＭ発生装置における終端状態および前記ＩＭ発生装置における前記ダイオードの配置は、
   前記周波数の異なる２つの信号が前記ＩＭ発生装置に入力された場合に、前記ダイオードに電流が流れるように決定される、
   請求項２に記載の測定システム。
4. 前記ＩＭ発生装置における前記ダイオードの配置は、
   前記ＩＭ発生装置における終端に前記ダイオードの第１端子を接続し、前記ダイオードの第２端子を短絡するように決定される、
   請求項３に記載の測定システム。
5. 前記アンテナは、アレーアンテナである、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の測定システム。
6. 前記センシングアンテナは、
   前記アンテナにおける各アンテナ間の最大距離がＤである場合、前記最大距離Ｄの２乗に２を乗算し電波の波長で除算した値以上、前記アンテナから離れた位置に配置される、
   請求項５に記載の測定システム。
7. 前記センシングアンテナは、
   回転中心に対して前記アンテナと対称な構造を有するアンテナである、
   請求項５に記載の測定システム。
8. 前記センシングアンテナは、
   分岐点に分配器を備える、
   請求項５から請求項７の何れか一項に記載の測定システム。
9. 前記ＩＭ測定器は、
   送信と受信とを切り替えて信号の送受信を実現するデュプレクサと、
   前記デュプレクサの送信信号または受信信号の少なくとも一方の位相を変更可能な移相器と、
   を備える請求項１から請求項８の何れか一項に記載の測定システム。
10. ＩＭ測定器と、センシングアンテナと、測定対象であるアンテナと、ＩＭ発生装置とを備え、前記ＩＭ測定器、および当該ＩＭ測定器に接続される前記ＩＭ発生装置を有する第１測定システムと、前記ＩＭ測定器、当該ＩＭ測定器に接続される前記センシングアンテナ、前記アンテナ、および当該前記ＩＭ発生装置を有する第２測定システムと、前記ＩＭ測定器、当該ＩＭ測定器に接続される前記センシングアンテナ、および前記アンテナを有する第３測定システムとを構成可能な測定システムが実行する測定方法であって、
    前記第１測定システムの前記ＩＭ測定器は、
    周波数の異なる２つの信号を前記ＩＭ発生装置に送信することと、
    前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記ＩＭ発生装置において発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を受信することと、
    送信した信号と、受信した信号とに基づいて、前記ＩＭ発生装置の特性を推定することと、
    を実行し、
    前記第２測定システムの前記ＩＭ測定器は、
    前記周波数の異なる２つの信号を前記センシングアンテナおよび前記アンテナを介して前記ＩＭ発生装置に送信することと、
    送信した前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記ＩＭ発生装置において発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を、前記アンテナおよび前記センシングアンテナを介して受信することと、
    受信した信号と、前記第１測定システムの前記ＩＭ測定器が推定した前記ＩＭ発生装置の特性とに基づいて、前記アンテナと前記センシングアンテナとの間の結合損失を推定することと、
    を実行し、
    前記第３測定システムの前記ＩＭ測定器は、
    前記周波数の異なる２つの信号を前記センシングアンテナを介して前記アンテナに送信することと、
    送信した前記周波数の異なる２つの信号に起因して前記アンテナにおいて発生した前記周波数とは異なる周波数の信号を、前記センシングアンテナを介して受信することと、
    受信した信号と、前記第２測定システムの前記ＩＭ測定器が推定した前記結合損失とに基づいて、前記アンテナにおいて発生した非線形性に起因するノイズを推定することと、
    を実行する測定方法。

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