JP2776097B2 - アンテナ測定方法 - Google Patents
アンテナ測定方法Info
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- JP2776097B2 JP2776097B2 JP30871391A JP30871391A JP2776097B2 JP 2776097 B2 JP2776097 B2 JP 2776097B2 JP 30871391 A JP30871391 A JP 30871391A JP 30871391 A JP30871391 A JP 30871391A JP 2776097 B2 JP2776097 B2 JP 2776097B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はフレネル領域の放射パ
ターンの測定値をもとに、遠方界放射パターンを求める
アンテナ測定方法に関する。
ターンの測定値をもとに、遠方界放射パターンを求める
アンテナ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来知られているアンテナ測定
装置を示す構成図であり、図において、１は素子アンテ
ナ、２は合成器、３は素子アンテナ１と合成器２とから
成るアレーアンテナ、４は送信源、５は対向アンテナ、
６は受信機、８は回転台である。本図は測定系を上から
見た図であり、供試アンテナであるアレーアンテナ３は
回転台８の上に設置されている。対向アンテナ５と、ア
レーアンテナ３との間は、充分長い距離Ｒが確保されて
いる。通常、上記距離Ｒは、式１で与えられる。 Ｒ≧２（Ｄ1 ＋Ｄ2 ）2 ／λ （１） ここで、Ｄ1 は対向アンテナ５の開口寸法、Ｄ2 はアレ
ーアンテナ３の開口寸法、λは波長である。
装置を示す構成図であり、図において、１は素子アンテ
ナ、２は合成器、３は素子アンテナ１と合成器２とから
成るアレーアンテナ、４は送信源、５は対向アンテナ、
６は受信機、８は回転台である。本図は測定系を上から
見た図であり、供試アンテナであるアレーアンテナ３は
回転台８の上に設置されている。対向アンテナ５と、ア
レーアンテナ３との間は、充分長い距離Ｒが確保されて
いる。通常、上記距離Ｒは、式１で与えられる。 Ｒ≧２（Ｄ1 ＋Ｄ2 ）2 ／λ （１） ここで、Ｄ1 は対向アンテナ５の開口寸法、Ｄ2 はアレ
ーアンテナ３の開口寸法、λは波長である。
【０００３】上記式１に示すＲを境界の目安として、電
界パターンが距離によって変化しない領域を遠方領域、
一方、電界パターンが距離によって変化する領域（但
し、開口面のごく近傍を除く）をフレネル領域と定義
し、以下の説明では、遠方領域及びフレネル領域の電界
をそれぞれの領域の遠方界及びフレネル界と呼ぶ。
界パターンが距離によって変化しない領域を遠方領域、
一方、電界パターンが距離によって変化する領域（但
し、開口面のごく近傍を除く）をフレネル領域と定義
し、以下の説明では、遠方領域及びフレネル領域の電界
をそれぞれの領域の遠方界及びフレネル界と呼ぶ。
【０００４】次に図５の動作について説明する。送信源
４を動作させ、対向アンテナ５より電波を送信する状態
にする。アレーアンテナ３を回転させ、このときのアレ
ーアンテナ３の合成電力の変化を受信機６で測定する。
４を動作させ、対向アンテナ５より電波を送信する状態
にする。アレーアンテナ３を回転させ、このときのアレ
ーアンテナ３の合成電力の変化を受信機６で測定する。
【０００５】また、他の従来のアンテナ測定装置とし
て、供試アンテナのの近傍領域での電界分布をプローブ
アンテナを走査することにより求め、これを基に遠方界
放射パターンを求める近傍界測定について、例えば電子
情報通信学会技術研究報告Ａ・Ｐ７８−１４に示された
ものがある。
て、供試アンテナのの近傍領域での電界分布をプローブ
アンテナを走査することにより求め、これを基に遠方界
放射パターンを求める近傍界測定について、例えば電子
情報通信学会技術研究報告Ａ・Ｐ７８−１４に示された
ものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ測定装
置では、供試体がアンテナ素子数を数百あるいは数千個
有する大開口のアレーアンテナの場合、遠方界放射パタ
ーンの測定を行なおうとすると、充分広い測定場を必要
とするという課題に対して、供試アンテナの近傍領域で
の電界分布をプローブアンテナを走査することにより求
め、これを基に遠方界放射パターンを求める近傍界測定
の提案がなされているが、プローブアンテナを走査する
際の位置設定に精度を要すること、供試アンテナとプロ
ーブアンテナが密に結合している影響を取り除くための
計算が複雑で時間を要する等の課題があった。
置では、供試体がアンテナ素子数を数百あるいは数千個
有する大開口のアレーアンテナの場合、遠方界放射パタ
ーンの測定を行なおうとすると、充分広い測定場を必要
とするという課題に対して、供試アンテナの近傍領域で
の電界分布をプローブアンテナを走査することにより求
め、これを基に遠方界放射パターンを求める近傍界測定
の提案がなされているが、プローブアンテナを走査する
際の位置設定に精度を要すること、供試アンテナとプロ
ーブアンテナが密に結合している影響を取り除くための
計算が複雑で時間を要する等の課題があった。
【０００７】この発明は上記のような課題が解消するた
めになされたもので、アレーアンテナについて、対向ア
ンテナの距離が短いいわゆるフレネル領域での放射パタ
ーン測定をもとに、遠方界放射パターンを容易に算出し
求めることができるアンテナ測定方法を得ることを目的
とする。また、連続波源の開口面アンテナについても、
その開口を仮想的に格子状に分けて不連続な波源とみな
し、対向アンテナの距離が短いいわゆるフレネル領域で
の放射パターン測定をもとに、遠方界放射パターンを容
易に算出し求めることができるアンテナ測定方法を得る
ことを目的とする。
めになされたもので、アレーアンテナについて、対向ア
ンテナの距離が短いいわゆるフレネル領域での放射パタ
ーン測定をもとに、遠方界放射パターンを容易に算出し
求めることができるアンテナ測定方法を得ることを目的
とする。また、連続波源の開口面アンテナについても、
その開口を仮想的に格子状に分けて不連続な波源とみな
し、対向アンテナの距離が短いいわゆるフレネル領域で
の放射パターン測定をもとに、遠方界放射パターンを容
易に算出し求めることができるアンテナ測定方法を得る
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明に係るアンテナ測定方法は、複数
個の素子アンテナと各素子アンテナにつながれる合成器
から成る装置を用いてアレーアンテナの放射パターンを
測定するアンテナ測定方法において、対向アンテナを上
記アレーアンテナのフレネル領域に設定して、放射パタ
ーンを測定し、上記放射パターン測定結果の電力値と、
各素子アンテナの励振振幅と位相を与えた時の放射パタ
ーン計算結果の電力値とが一致するような励振分布を非
線形計画法により求め、その励振分布から距離を無限遠
として遠方界パターンを算出するようにしたものであ
る。
めに、請求項１の発明に係るアンテナ測定方法は、複数
個の素子アンテナと各素子アンテナにつながれる合成器
から成る装置を用いてアレーアンテナの放射パターンを
測定するアンテナ測定方法において、対向アンテナを上
記アレーアンテナのフレネル領域に設定して、放射パタ
ーンを測定し、上記放射パターン測定結果の電力値と、
各素子アンテナの励振振幅と位相を与えた時の放射パタ
ーン計算結果の電力値とが一致するような励振分布を非
線形計画法により求め、その励振分布から距離を無限遠
として遠方界パターンを算出するようにしたものであ
る。
【０００９】請求項２の発明に係るアンテナ測定方法
は、連続波源の開口面アンテナの開口を仮想的に格子状
に分けて不連続な波源とみなし、対向アンテナを上記開
口面アンテナのフレネル領域に設定して、放射パターン
を測定し、上記放射パターン測定結果の電力値と、上記
の各格子の中心位置にアレーアンテナの素子アンテナが
あると想定し、その励振振幅と位相を与えた時の放射パ
ターン計算結果の電力値とが一致するような励振分布を
非線形計画法により求め、その励振分布から距離を無限
遠として遠方界パターンを算出するようにしたものであ
る。
は、連続波源の開口面アンテナの開口を仮想的に格子状
に分けて不連続な波源とみなし、対向アンテナを上記開
口面アンテナのフレネル領域に設定して、放射パターン
を測定し、上記放射パターン測定結果の電力値と、上記
の各格子の中心位置にアレーアンテナの素子アンテナが
あると想定し、その励振振幅と位相を与えた時の放射パ
ターン計算結果の電力値とが一致するような励振分布を
非線形計画法により求め、その励振分布から距離を無限
遠として遠方界パターンを算出するようにしたものであ
る。
【００１０】
【作用】上記のように構成されたこの発明のアンテナ測
定方法では、フレネル領域で放射パターンを測定し、そ
のフレネル放射パターン測定結果から電力指向性合成法
により、各アンテナ素子の励振分布を求め、この励振分
布から遠方界放射パターンを算出することができる。
定方法では、フレネル領域で放射パターンを測定し、そ
のフレネル放射パターン測定結果から電力指向性合成法
により、各アンテナ素子の励振分布を求め、この励振分
布から遠方界放射パターンを算出することができる。
【００１１】
【実施例】実施例１． 以下、この発明の実施例１を図を参照して説明する。図
１は、この発明のアンテナ測定装置が供試アレーアンテ
ナを測定する状況を示す図である。図１において、１は
アンテナ素子数がＮ個あるアンテナ素子、２は合成器、
３はアンテナ素子１と合成器２とにより構成されたアレ
ーアンテナ、４は送信源、５は対向アンテナ、６は受信
機、７は演算回路、８は回転台である。図１に示すよう
に供試アレーアンテナ３は回転台８の上に設置されてい
て、対向アンテナ５はアレーアンテナ３のフレネル領域
に設置されている。
１は、この発明のアンテナ測定装置が供試アレーアンテ
ナを測定する状況を示す図である。図１において、１は
アンテナ素子数がＮ個あるアンテナ素子、２は合成器、
３はアンテナ素子１と合成器２とにより構成されたアレ
ーアンテナ、４は送信源、５は対向アンテナ、６は受信
機、７は演算回路、８は回転台である。図１に示すよう
に供試アレーアンテナ３は回転台８の上に設置されてい
て、対向アンテナ５はアレーアンテナ３のフレネル領域
に設置されている。
【００１２】次に、動作について図１、図２を参照して
説明する。図２は電力指向性合成法によりフレネル領域
の放射パターン測定をもとに遠方界パターン算出手順を
示すフローチャートである。送信源４を動作させ、対向
アンテナ５より電波を送信する状態にする。アレーアン
テナ３を乗せた回転台８を回転させ、評価点の数をＭと
し、ｍ＝１からＭまでのうちｍ方向の角度θm のとき
の、アンテナ素子ｉ（ｉ＝１ないしＮ）の受信電力を合
成したアレーアンテナ３が受けた合成電力Ｐomの変化を
受信機６で測定する（図２のステップＳ１）。
説明する。図２は電力指向性合成法によりフレネル領域
の放射パターン測定をもとに遠方界パターン算出手順を
示すフローチャートである。送信源４を動作させ、対向
アンテナ５より電波を送信する状態にする。アレーアン
テナ３を乗せた回転台８を回転させ、評価点の数をＭと
し、ｍ＝１からＭまでのうちｍ方向の角度θm のとき
の、アンテナ素子ｉ（ｉ＝１ないしＮ）の受信電力を合
成したアレーアンテナ３が受けた合成電力Ｐomの変化を
受信機６で測定する（図２のステップＳ１）。
【００１３】次に、演算回路７で、電力指向性合成法を
用いて（図２のステップＳ２ないしＳ５に相当）フレネ
ル放射パターン測定結果Ｐ om から、各素子アンテナ１の
励振振幅ａ i 、励振位相ｐ i （以下、励振値という）を
求める。上記電力指向性合成法は、数１の式（２）に示
す評価関数Ｆを最小にするようなａ i ，ｐ i を決めるも
のである。つまり、式２の第１項、即ちフレネル放射パ
ターン計算結果の電力値と、式（２）の第２項、即ちフ
レネル放射パターン測定結果の電力値とが等しくなるよ
うに各素子アンテナｉの励振値ａi ，ｐi を決めるもの
である。ここで、式（２）の第２項に示すＥ im 、φ im は
アンテナ素子の種類、形状等により定まる値であり、図
１に示すような本発明に係るアンテナ測定装置に使用す
るアンテナ素子ｉの種類、形状等を定めれば、その使用
するアンテナ素子ｉに応じて計算により求められる既知
の値である。
用いて（図２のステップＳ２ないしＳ５に相当）フレネ
ル放射パターン測定結果Ｐ om から、各素子アンテナ１の
励振振幅ａ i 、励振位相ｐ i （以下、励振値という）を
求める。上記電力指向性合成法は、数１の式（２）に示
す評価関数Ｆを最小にするようなａ i ，ｐ i を決めるも
のである。つまり、式２の第１項、即ちフレネル放射パ
ターン計算結果の電力値と、式（２）の第２項、即ちフ
レネル放射パターン測定結果の電力値とが等しくなるよ
うに各素子アンテナｉの励振値ａi ，ｐi を決めるもの
である。ここで、式（２）の第２項に示すＥ im 、φ im は
アンテナ素子の種類、形状等により定まる値であり、図
１に示すような本発明に係るアンテナ測定装置に使用す
るアンテナ素子ｉの種類、形状等を定めれば、その使用
するアンテナ素子ｉに応じて計算により求められる既知
の値である。
【００１４】
【数１】
【００１５】 ここで、Ｎ：アンテナ素子数 Ｍ：評価点の数 Ｅim：フレネル領域での素子アンテナＮo.ｉのｍ方向の素子振幅 φ im ：フレネル領域での素子アンテナＮo.ｉのｍ方向の素子位相 ａi ：素子アンテナＮo.ｉの励振振幅 ｐi ：素子アンテナＮo.ｉの励振位相 Ｐom：ｍ方向の所望電力（フレネル測定値） Ｗm ：各評価点数の重み
【００１６】この評価関数Ｆを最小にする（収束する）
まで、非線形計画法、例えば最急降下法を用いて計算を
繰り返す（ステップＳ４）。Ｆの値が収束した時のａ
i ，ｐi が、フレネル放射パターン測定結果からの励振
値として求まる（ステップＳ５）。
まで、非線形計画法、例えば最急降下法を用いて計算を
繰り返す（ステップＳ４）。Ｆの値が収束した時のａ
i ，ｐi が、フレネル放射パターン測定結果からの励振
値として求まる（ステップＳ５）。
【００１７】上記の最急降下法は、極小点の近傍では等
高線が閉じていることを考えて、現在の地点から最大傾
斜方向に沿った直線上で最小点を探索するという手順を
繰り返して極小値を求める手法である。以上の様にして
求めた各アンテナ素子の励振（振幅と位相）値から、次
に距離を無限遠として、式３に示すアレーアンテナの指
向性の一般式により遠方界放射パターンを算出する（図
２のステップＳ６、Ｓ７）。評価点数Ｍのうちのｍ方向
の電力Ｐm は式３で表せる。即ち、アンテナの電界を求
める一般式である式３において、既知のＥ′ im 、φ′ im
（遠方界時）を用い、上記の求めたａ i ，ｐ i を適用し
てＰ m を求める。
高線が閉じていることを考えて、現在の地点から最大傾
斜方向に沿った直線上で最小点を探索するという手順を
繰り返して極小値を求める手法である。以上の様にして
求めた各アンテナ素子の励振（振幅と位相）値から、次
に距離を無限遠として、式３に示すアレーアンテナの指
向性の一般式により遠方界放射パターンを算出する（図
２のステップＳ６、Ｓ７）。評価点数Ｍのうちのｍ方向
の電力Ｐm は式３で表せる。即ち、アンテナの電界を求
める一般式である式３において、既知のＥ′ im 、φ′ im
（遠方界時）を用い、上記の求めたａ i ，ｐ i を適用し
てＰ m を求める。
【００１８】
【数２】
【００１９】 ここで、Ｅ′im ：遠方界での素子アンテナＮo.ｉのｍ方向の素子振幅 φ′im ：遠方界での素子アンテナＮo.ｉのｍ方向の素子位相 Ｐm ：ｍ方向の電力上述したとおり、式（３）の第２項に示すＥ′ im 、φ′
im は使用するアンテナ素子ｉの種類、形状等が定まれば
計算により求まる既知の値であり、図２のステップＳ６
で得られたこれらＥ′ im 、φ′ im の値をもとに、図２の
ステップＳ７で式（３）を算出してＰｍを求める。
im は使用するアンテナ素子ｉの種類、形状等が定まれば
計算により求まる既知の値であり、図２のステップＳ６
で得られたこれらＥ′ im 、φ′ im の値をもとに、図２の
ステップＳ７で式（３）を算出してＰｍを求める。
【００２０】実施例２． 実施例１では、アレーアンテナを受信状態にしてアンテ
ナ測定を行う場合を例に説明したが、図３に示すように
供試アンテナ３を送信状態にしても上記実施例と同様の
方法で測定することが可能である。
ナ測定を行う場合を例に説明したが、図３に示すように
供試アンテナ３を送信状態にしても上記実施例と同様の
方法で測定することが可能である。
【００２１】実施例３． 実施例１，２では、供試アンテナが不連続な波源のアレ
ーアンテナの場合について説明したが、図４に示すよう
に連続波源の開口面アンテナにおいても、開口を仮想的
に格子状に分けて各格子の中心位置にアレーアンテナの
各素子がある、即ち不連続な波源とみなすことにより、
開口面アンテナについても、上記実施例に説明したと同
様にして遠方界放射パターンを算出することができる。
ーアンテナの場合について説明したが、図４に示すよう
に連続波源の開口面アンテナにおいても、開口を仮想的
に格子状に分けて各格子の中心位置にアレーアンテナの
各素子がある、即ち不連続な波源とみなすことにより、
開口面アンテナについても、上記実施例に説明したと同
様にして遠方界放射パターンを算出することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、アレー
アンテナのフレネル領域での放射パターン測定をもとに
遠方界放射パターンを容易に算出して求めることがで
き、かつ広い測定場を必要としないアンテナ測定方法を
得ることができる。また、連続波源の開口面アンテナに
ついても、その開口面を仮想的に格子状に分けて不連続
な波源とみなし、同様にフレネル領域での放射パターン
測定をもとに遠方界放射パターンを容易に算出して求め
ることができ、かつ広い測定場を必要としないアンテナ
測定方法を得ることができる。
アンテナのフレネル領域での放射パターン測定をもとに
遠方界放射パターンを容易に算出して求めることがで
き、かつ広い測定場を必要としないアンテナ測定方法を
得ることができる。また、連続波源の開口面アンテナに
ついても、その開口面を仮想的に格子状に分けて不連続
な波源とみなし、同様にフレネル領域での放射パターン
測定をもとに遠方界放射パターンを容易に算出して求め
ることができ、かつ広い測定場を必要としないアンテナ
測定方法を得ることができる。
【図１】この発明のアンテナ測定方法を用いる装置が供
試アレーアンテナを測定する状況を示す図である。
試アレーアンテナを測定する状況を示す図である。
【図２】この発明の電力指向性合成法によるフレネル領
域の放射パターン測定をもとに遠方界パターン算出手順
を示すフローチャートである。
域の放射パターン測定をもとに遠方界パターン算出手順
を示すフローチャートである。
【図３】この発明のアンテナ測定方法が供試アレーアン
テナを送信状態にして測定する状況を示す図である。
テナを送信状態にして測定する状況を示す図である。
【図４】この発明のアンテナ測定方法が開口面アンテナ
を測定する際に開口面を仮想的に格子状に分けて不連続
な波源とみなす説明するための図である。
を測定する際に開口面を仮想的に格子状に分けて不連続
な波源とみなす説明するための図である。
【図５】従来のアンテナ測定装置が供試アレーアンテナ
を測定する状況を示す図である。
を測定する状況を示す図である。
１ 素子アンテナ ２ 合成器 ３ アレーアンテナ ４ 送信源 ５ 対向アンテナ ６ 受信機 ７ 演算回路 ８ 回転台 ９ 分配器 １０ 一次放射器 １１ 反射鏡
Claims (2)
- 【請求項１】 複数個の素子アンテナと各素子アンテナ
につながれる合成器とから成る装置を用いてアレーアン
テナの放射パターンを測定するアンテナ測定方法におい
て、 対向アンテナを上記アレーアンテナのフレネル領域に設
定して、放射パターンを測定するステップと、 上記放射パターン測定結果の電力値と、各素子の励振振
幅と位相を与えた時の放射パターン計算結果と測定結果
の電力値との差が最小になるような励振分布を非線形計
画法を用いて計算するステップと、 その励振分布から距離を無限遠として遠方界パターンを
算出するステップとを備えたことを特徴とするアンテナ
測定方法。 - 【請求項２】 連続波源の開口面アンテナの開口を仮想
的に格子状に分けて不連続な波源とみなし、対向アンテ
ナを上記開口面アンテナのフレネル領域に設定して、放
射パターンを測定するステップと、 上記放射パターン測定結果の電力値と、上記の各格子の
中心位置にアレーアンテナの素子アンテナがあると想定
し、その励振振幅と位相を与えた時の放射パターン計算
結果と測定結果の電力値との差が最小になるような励振
分布を非線形計画法を用いて計算するステップと、 その励振分布から距離を無限遠として遠方界パターンを
算出するステップを備えたことを特徴とするアンテナ測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30871391A JP2776097B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | アンテナ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30871391A JP2776097B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | アンテナ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142276A JPH05142276A (ja) | 1993-06-08 |
| JP2776097B2 true JP2776097B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=17984384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30871391A Expired - Lifetime JP2776097B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | アンテナ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776097B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100802181B1 (ko) | 2006-04-10 | 2008-02-12 | 한국전자통신연구원 | 프레넬 영역에서의 안테나 방사 패턴 측정 시스템 및 그방법 |
| WO2007117108A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | Electronics And Telecommunications Research Institute | System and method for measuring antenna radiation pattern in fresnel region |
| CN110456167B (zh) * | 2018-05-08 | 2022-02-01 | 西安光启尖端技术研究院 | 一种测量阵列天线的波束合成方法和装置 |
| US11050496B2 (en) * | 2018-05-21 | 2021-06-29 | National Instruments Corporation | Over-the-air testing of millimeter wave integrated circuits with integrated antennas |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP30871391A patent/JP2776097B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05142276A (ja) | 1993-06-08 |
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