JP3094756B2 - アンテナ測定法 - Google Patents
アンテナ測定法Info
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Description
から成り、各素子に可変移相器をつなぎ、これらの移相
器の位相を制御して電子的にビーム走査、あるいはパタ
ーン成形を行うアレーアンテナ、すなわちフェーズドア
レーアンテナにおいて、全素子アンテナの動作状態にお
ける各素子アンテナの励振振幅位相を精度良く測定でき
るアンテナ測定法に関するものである。
的に図6の様な構成に成っている。すなわち、図6にお
いて1は素子アンテナ、2は移相器、3は電力分配回
路、4は送信器、5は計測用のピックアップアンテナ、
6は計測用の受信器、8はフェーズドアレーアンテナで
ある。
例であり、送信機4より発生した信号電力は電力分配回
路3により所望の分配比に分配されて、各移相器2に送
られる。そして、所望の移相量にコントロールされた移
相器2により位相が変えられ、素子アンテナ1から放射
され、所望のアンテナ特性を得る。受信の場合も送信機
と受信機が入れ替わるだけで送信の場合と同一である。
おいて、各構成のところで特性のバラツキが存在する。
所望のアンテナ特性を得るためには、これらのバラツキ
を含んだ各素子アンテナ1の励振振幅位相を正確に知る
事が必要である。
て、フェーズドアレーアンテナの合成電界をピックアッ
プアンテナ5で測定し、その電界レベルの変化の最大対
最小比r2 と最大値を与える位相変化量Δ0 を求め、全
アレー動作状態で各素子アンテナの振幅位相を求める方
法があった。従来のこの方法を図6を用いて説明する。
まず図6の全アレー動作状態において、ピックアップア
ンテナ5で受信される合成電界ベクトルE0 exp(j
φ0 )は図2に示すように各素子アンテナ1による電界
ベクトルの和で表される。ここで第n番目の素子アンテ
ナ1(以下第n素子)の電界ベクトルをEn exp(j
φn )としてこの位相φn を変化させれば、全アレー合
成の電界ベクトルは第n素子の電界ベクトルの回転に従
って、変化する。この合成電界ベクトルの振幅の変化の
み測定することによって第n素子の相対振幅位相En /
E0 ,φn −φ0 が以下のようにして求められる。第n
素子の位相をΔだけ変化させたときの合成電界ベクトル
は“数1”で表される。
ば、次のようになる。
ると次式が導かれる。
示す。
電力レベルは“数5”のようにcosineで変化す
る。ここで、cosineの変化の最大値と最小値の比
をr2とすれば“数5”より
ine変化の最大値を与える位相変化量である。これら
rとΔ0 は“数5”の相対電力の測定により求められる
量であり、このrとΔ0 より第n素子の相対振幅(K=
En /E0 )と相対位相(X=φn −φ0 )が以下の様
にして決定される。“数8”より
合を考えると、次式が成り立つ。
つ。
2”よりYを消去すればKとXに関する次の連立方程式
が得られる。
幅Kと相対振幅Xの解が次式の様に得られる。
次式で与えられる。
るが、同じく負符号の場合については同様にして次式が
得られる。
って変化させて合成電力レベルの変化をピックアップア
ンテナ5で測定すれば位相変化に対するcosine状
のレベル変化(“数5”に対応)が得られ、そのデータ
より最大/最小比r及び最大点Δ0 が求められる。これ
らrとΔ0 を用いて“数15”、“数16”または“数
18”、“数19”を計算すれば位相変化させた素子ア
ンテナ1の相対振幅、位相が決定されることになる。初
期設定を同じにしてすべての素子アンテナ1について同
様の測定とデータ処理と計算を繰り返し行えばすべての
素子アンテナ1の相対振幅位相を知ることができる。ま
た、“数15”、“数16”と“数18”、“数19”
の二組の解のいずれかを採るべきかについては、初期設
定の位相分布を変えてもう一度全ての素子アンテナにつ
いて上記の測定を行ってKとXを求め1回目の結果と比
較してKが同じとなる解を選ぶことで決めることができ
る。
以上のような測定法により、素子アンテナの励振振幅お
よび位相を測定するものであり、合成放射電界の振幅測
定値のみで解が求められる反面、“数15”、“数1
6”と“数18”、“数19”の二組の解のいずれかを
採るべきかについては、初期設定の位相分布を変えても
う一度全ての素子アンテナについて上記の測定を行って
KとXを求め1回目の結果と比較してKが同じとなる解
を選ぶ必要があり、同一の計測を2回以上繰り返す必要
があった。
めになされたもので、合成放射電界の振幅測定値のみで
はなく位相測定値も使用して計算する事で、従来の方法
では2回以上繰り返し測定する必要が有ったものを一回
の計測で解が求められるアンテナ測定法を提供するもの
である。
放射電界の振幅位相測定値から移相器の故障の有無及び
故障箇所を特定できるアンテナ測定法を提供するもので
ある。
測定法は着目する上記素子アンテナの移相器の設定位相
ΔをΔ=2πm/M(Mは移相器の形式等で決まる自然
数、m=0、・・・、M−1)の様に0から2π(ラジ
アン)の間の等間隔にM回設定して上記フェーズドアレ
ーアンテナの合成放射電界の振幅と位相を測定し、複素
合成電界ベクトルEm を求め、上記M個の複素合成電界
ベクトル測定値Em から着目する素子アンテナの励振振
幅および位相を算出するものである。
子アンテナの移相器の設定位相ΔをΔ=2πm/M(M
は移相器の形式等で決まる自然数、m=0、・・・、M
−1)の様に0から2π(ラジアン)の間に等間隔にM
回設定して上記フェーズドアレーアンテナの合成電界の
振幅と位相を測定し、複素合成電界ベクトルEmを求
め、上記M個の複素合成電界ベクトル測定値Em にex
p(−j2πm/M)(exp()は指数関数、j2 =
−1)を掛け合わせ、M個のEm ・exp(−j2πm
/M)の算術平均を求める事で着目する素子アンテナの
振幅および位相を算出する事で、従来は初期設定の位相
分布を変えて2回以上繰り返し測定し、解の判定を行う
必要が有ったのに対し一回の計測で解が求められるもの
である。
る。図1において1は素子アンテナ、2は移相器、3は
電力分配回路、4は送信機、5はピックアップアンテ
ナ、7は振幅位相受信器である。
ー動作状態において、ピックアップアンテナ5で受信さ
れる合成電界ベクトルは図2に示すように各素子アンテ
ナ1による電界ベクトルの和で表される。ここで第n番
目の素子アンテナ1(以下第n素子)の電界ベクトルを
En exp(jφn )としてこの位相φn を変化させれ
ば、全アレー合成の電界ベクトルは第n素子の電界ベク
トルの回転に従って、変化する。第n素子の位相をΔだ
け変化させたときの合成電界ベクトルは“数1”で表さ
れる。“数1”におけるΔを次の様に0から2πの間の
等間隔に設定する。
定し、合成電界を振幅位相受信器7で測定することで、
M個の複素合成電界ベクトルEm を測定する事ができ
る。このM個のEm に対しexp(−j2πm/M)を
掛け合わせ、次の演算を行う。
φn を知る事ができる。ここで、“数23”はEm ・e
xp(−j2πm/M)の算術平均値を求める事に相当
する。全ての素子アンテナ1について同様の測定とデー
タ処理と計算を繰り返し行えば全ての素子アンテナの振
幅、位相を知る事ができる。
電界の振幅変動の測定を行い、求められる2つの解の組
み合わせ“数15”・“数16”と“数18”・“数1
9”のいずれかを採るべきかについて判定するために初
期設定の位相分布を変えてもう一度全ての素子アンテナ
について測定を行い、二つの解の比較から解を選ぶ必要
が有るのに対し、この発明によれば1回の計測で所望の
解を得る事ができるため、計測時間が短縮でき、2つの
解の判定に伴う計測結果の曖昧さを取り除く事ができ
る。
“数23”はEm (m=1・・・M−1)を時系列デー
タと見なした場合、周波数1の成分のスペクトルを求め
る事に等しい。従って高次周波数成分のスペクトルを求
める事により、移相器の故障の有無及び故障箇所を特定
することができる。以下その原理を説明する。
図3は5ビット移相器の場合である。図3において9は
180度可変移相回路、10は90度可変移相回路、1
1は45度可変移相回路、12は22.5度可変移相回
路、13は11.25度可変移相回路であり、14は上
記各可変移相回路を制御する制御回路である。以下図3
を用いて説明する。移相器2の故障が無い場合、制御回
路14への設定位相に対する実際の位相設定値は図4
(a)に示すように変化する。
20”に示す値に設定し、合成電界を振幅位相受信器7
で測定することで、M個の複素合成電界ベクトルEm を
測定する事ができる。このM個のEm に対しexp(−
j2πmk/M)(k=1・・・M−1)を掛け合わ
せ、次の演算を行う。
1・・・M−1)を時系列データと見なした場合、周波
数kの成分のスペクトルを離散的フーリエ変換により求
めた事に等しい。
合、スペクトルE(k)の振幅は図5(a)に示す様
に、k=1において素子アンテナ1の振幅En となり、
その他のkに対しては0となる。
ば45度可変移相回路11が故障した場合、制御回路1
4への設定位相に対する実際の位相設定値はたとえば図
4(b)に示すように変化する。図4(b)の場合に
“数24”によりスペクトルE(k)の振幅は図5
(b)に示す様に、k=5、13、21、29にスペク
トルが現れる。
因するスペクトルE(k)(k≠1)の発生位置と振幅
は故障部位と故障内容によって一義的に定まる。従っ
て、“数24”によりスペクトルE(k)を求める事で
移相器の故障の有無及び故障箇所を特定することができ
る。
ンテナを例にしたが、測定理論の説明で明らかなように
本発明によるアンテナ計測法は素子アンテナの形式、素
子アンテナの配列構成、給電回路の構成や形式などの種
類は一切問わず全てのフェーズドアレーアンテナに実施
可能なものである。
測で所望の解を得る事ができるので、計測時間が短縮で
き、2つの解の判定に伴う計測結果の曖昧さを取り除く
事ができる。
相測定の回路構成を示す図である。
ルの説明図である。
位相の関係を示す図である。
示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】複数の素子アンテナ、上記各素子アンテナ
につながれた移相器とを有するフェーズドアレーアンテ
ナの上記各素子アンテナの励振電流、又は励振電圧の振
幅及び、位相を測定するアンテナ測定法において、着目
する上記素子アンテナの移相器の設定位相を2πm/M
(Mは移相器の形式等で決まる自然数、m=0、・・
・、M−1)の様に0から2π(ラジアン)の間の等間
隔にM回設定して上記フェーズドアレーアンテナの合成
放射電界の振幅と位相を測定し、複素合成電界ベクトル
Emを求め、上記M個の複素合成電界ベクトル測定値E
mにexp(−j2πm/M)(exp()は指数関
数、j 2 =−1)を掛け合わせ、上記M個のEm・ex
p(−j2πm/M)の算術平均を求める事で着目する
素子アンテナの振幅および位相を算出することを特徴と
するアンテナ測定法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05276960A JP3094756B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | アンテナ測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05276960A JP3094756B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | アンテナ測定法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07128382A JPH07128382A (ja) | 1995-05-19 |
JP3094756B2 true JP3094756B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=17576813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05276960A Expired - Lifetime JP3094756B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | アンテナ測定法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3094756B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4864285B2 (ja) * | 2003-10-03 | 2012-02-01 | 三菱電機株式会社 | アンテナ測定装置 |
JP6207365B2 (ja) * | 2013-12-02 | 2017-10-04 | 三菱電機株式会社 | フェーズドアレーアンテナ装置及び通信システム |
RU2758979C1 (ru) * | 2021-04-01 | 2021-11-03 | Акционерное общество "Научно-производственный центр Тверских военных пенсионеров" (АО "НПЦ ТВП") | Способ автоматического измерения параметров диаграммы направленности антенны в дальней зоне методом облета с помощью бла |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP05276960A patent/JP3094756B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH07128382A (ja) | 1995-05-19 |
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