JP3479311B2 - 空中線指向特性測定方法および測定装置 - Google Patents

空中線指向特性測定方法および測定装置

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JP3479311B2
JP3479311B2 JP05845192A JP5845192A JP3479311B2 JP 3479311 B2 JP3479311 B2 JP 3479311B2 JP 05845192 A JP05845192 A JP 05845192A JP 5845192 A JP5845192 A JP 5845192A JP 3479311 B2 JP3479311 B2 JP 3479311B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空中線指向特性測定方法
および測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】空中線の指向特性を測定する方法、すな
わち、空中線からの遠距離点での放射エネルギーを測定
する方法は、数多く知られている。一の方法としては、
平面波に対する空中線の応答を測定するものであるた
め、遠距離に位置していなくてはならない。この場合、
遠距離からの測定は、一定かつ遠方の電波源による電磁
場内において、受信モードで空中線を回転させること
と、空中線で捕えられた信号を方向の関数として記録す
ることによって実現される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、扱い
やすい程度の大きさの装置にはならないという重大な欠
点を負っている。
【０００４】繰り返すならば、測定は小型ベースを用い
た遠方の電界内で実行可能であって、それには、電波源
をフォーカシングシステムにおける焦点位置に、そして
空中線をフォーカシングシステム中のクワイアットゾー
ンに配置することである。
【０００５】この方法では短距離内でも、遠方に対する
電磁界の状態をシミュレーションできる。空中線指向特
性はクワイアットゾーンの平面波の方向に対する空中線
の方向を変化させることにより測定される。結果とし
て、空中線は二次元方向の動きを可能にする適切な複合
機械手段である支持体に備え付けられねばならない。し
かも、全空中線指向特性の測定には各位置で、それぞれ
（電子式掃引アンテナ、アダプティブアンテナ、レード
ーム付アンテナなど）のパターン配置ごとに、空中線の
応答を測定する必要がある。従って、これは著しく時間
がかかり、単調で退屈である。
【０００６】その上、空中線に対する平面波の方向を変
えるために、フォーカシングシステムの焦点ゾーン中の
電磁波源の位置を変更するということも既に提案されて
いる。しかしこのような装置は、電磁波源の位置を変更
できる機械装置をも必要とする。さらに、この装置は空
中線軸についてほんの僅かな度数の揺れしか許容しな
い。概して、大変小さな角度内にあって空中線指向特性
があまり意味を持たない低周波の場合などは特に、より
一層の揺れの少なさが必要とされる。繰り返して言う
が、計測は各位置ごとに行われねばならないのである。
【０００７】ファーフィールド測定に関する上記の欠点
を軽減するため、ニアフィールドにおいて空中線伝送を
利用し、空中線付近の異なった方向へ放射された放射電
磁界を測定するということも提案されている。
【０００８】この場合、ニアフィールドからファーフィ
ールドへの換算処理により、平面波に対する空中線の応
答は求められ、同様の方法により、その送信空中線指向
特性も求められる。
【０００９】しかしながら、この方法では受信機を空中
線の全方位に対して、１ステップごとに動かし、その全
てのステップにおいて検出された電磁界を測定しなくて
はならない。そのうえ、ファーフィールドにおける空中
線のふるまいは、ニアフィールドを全て計測した後でし
か確かめられないので、リアルタイムでの空中線指向特
性の記録はできない。
【００１０】本発明の目的は、計算なしに最低限の機械
装置によって空中線指向特性がほぼ即時に確認できる空
中線指向特性測定方法および該装置を作り出すことによ
って、上記の欠点を軽減するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第1の態様では、電磁波を焦点面上に収束
させるフォーカシングシステムと、前記焦点面に設置さ
れた、受信した電磁波を変調・再送信する複数のプロー
ブ(探針)を有する変調再送信プローブアレイと、前記プ
ローブアレイの近くに設けられた、前記プローブアレイ
で再送信される電磁波を送受信する検査用アンテナと、
を備えたシステムによって、空中線指向特性を有する被
検査用アンテナの指向特性を計測する、以下のような空
中線指向特性計測方法が提供される。 その空中線指向特
性計測方法は、 前記フォーカシングシステムを、前記被
検査用アンテナから放射された電磁波が前記焦点面上に
収束すると共に前記焦点面から放射された電磁波が前記
被検査用アンテナへ放射する位置であり、且つクワイエ
ットゾーンである位置に設置する第1のステップと、 前
記被検査用アンテナと前記検査用アンテナとのいずれか
一方のアンテナから、電磁波を前記プローブアレイに送
信する第２のステップと、 前記被検査用アンテナと前記
検査用アンテナとのうちの他方のアンテナにより、前記
プローブアレイから再送信された電磁波を受信する第３
のステップと、 前記検査用アンテナの位置を前記プロー
ブアレイに対して段階的に切り替えながら、前記第２お
よび第３のステップを、繰り返す第４のステップと、 前
記プローブアレイが受信した電磁波の強度を、前記プロ
ーブアレイ上の座標と共に表示する第５のステップと、
から構成される。
【００１２】（複数の）変調された再送信プローブアレ
イアンテナは、特に、マイクロ波発信源から放射された
電磁界を複数点にて計測するのに用いられることで知ら
れている。一般に、こうした装置は各ポイントにダイオ
ードを装着したアンテナ、低周波信号発信器（ジェネレ
ータ）、ジェネレータと各ダイオードとの間に配置され
た多重化手段、ダイオードの一つが低周波信号によって
バイアスをかけられ、それによって、低周波信号と受信
されたマイクロ波信号に応じて、バイアスをかけられた
ダイオードが装着されたアンテナが位置するポイントで
のマイクロ波電磁界を代表する信号が発信される、多重
化手段のためのドライバーからなる。
【００１３】引例としては、ＦＲーＡー２ ６１４ ４
１９は線状のプローブアレイアンテナを記述しており、
フランス特許文献Ａー２,５０９,０６４、フランス特許
願９０．０７ ４０６は平面の（二次元の）プローブア
レイアンテナを記述している。
【００１４】例えばフランス特許文献２,６３２,４１７
にあるように、変調された再送信プローブアレイアンテ
ナを、ファーフィールドの空中線指向特性から計算する
ために送信アンテナのニアフィールドを決定するために
用いるということは既に提案されていると思われるであ
ろう。
【００１５】しかし、後者の文献で記述されている処理
は、いわば上記のニアフィールド測定技術に類似して、
ただプローブアレイアンテナの電子式掃引によって受信
機の機械部分が置き換えられたにすぎない。ニアフィー
ルドの全計測実行の必要は、ファーフィールドの空中線
指向特性の計算による決定の前に残る。
【００１６】本発明の方法は、反対に、フォーカシング
システムの焦点面に位置する変調された再送信プローブ
のアレイアンテナを利用し、実験されるアンテナはこの
システムのクワイアットゾーンに設置され、その結果、
ファーフィールドでの空中線指向特性の即時測定を可能
にするものである。
【００１７】これ故に、本発明の方法はファーフィール
ドにある空中線の特性に関するデータをリアルタイムで
入手可能とする。
【００１８】本方法はアンテナの位置を変える必要が全
くなく、特に重要な点は、アンテナが無重力のなかで操
作されねばならないときは、その場で複雑な装置に支え
られてならなくてはならない。
【００１９】さらに、本発明の方法により迅速に実行す
ることで、温度的、機械的変形による異なったモードで
アンテナを実験することができる。
【００２０】平面のアレイアンテナは空間で直接空中線
指向特性を得るため、線状のアレイアンテナは焦点面が
掃引されたものによって用いる。後者の場合では、掃引
はフォーカシングシステムの焦点の周囲の線状アレイア
ンテナを枢動させることによって、達成されたものが好
ましい。それによって、特定の面、例えばＥ面あるいは
Ｈ面において、空中線指向特性を即時に得ることができ
る。
【００２１】本発明の実施モードは、実験されるアンテ
ナが送信中であるのが好ましい。しかし、例えば送信に
１パターン、受信に別な１パターンを持つ非相互アンテ
ナが実験される場合でも、アンテナが連続的に送受信す
るのであれば受信中のモードでも有効に機能する。
【００２２】本発明の別な面として、第一のアンテナか
らの放射線を決定する小型ベースと、フォーカシングシ
ステムと、フォーカシングシステムのクワイアットゾー
ンにある第一のアンテナのための支持手段を含むという
点がある。ベースは以下のものによって特性付けられて
いる：フォーカシングシステムの焦点面に据え付けられ
た、変調された再送信プローブアレイアンテナ,ダイオ
ードアレイアンテナの近くに据え付けられた第二のアン
テナ,プローブアレイアンテナから放射された電磁界か
ら、一つのアンテナが他のアンテナからの電磁送信中に
認めた、プローブアレイアンテナの各ポイント上で電磁
界を表す信号の除去手段,そして信号表示手段。
【００２３】特に、第二のアンテナはホーンアンテナ、
あるいは、線状のプローブアレイアンテナ使用の際に
は、前記線状アレイアンテナに沿って配列されたガイド
（導波管）構造である。
【００２４】本発明の制限のない、実例となる具体例は
以下に図と関連して記されている。
【００２５】
【実施例】図１は実験されるアンテナ１の空中線指向特
性測定のための小型ベースを図示したものである。アン
テナ１は、焦点調節反射板３のクワイアットゾーンにあ
る支持体２に固定されている。
【００２６】この場合では、実験されるアンテナ１は一
次放射器４から電磁波の供給を受けて、マイクロ波発振
器５からのマイクロ波信号ＭＥを受信している反射型ア
ンテナである。発振器からのマイクロ波信号は、空中線
の通過帯域幅内で周波数を変更し得る単一周波数の信号
である。
【００２７】変調された再送信プローブを有する線状ア
レイアンテナ６は、支持体８上の反射板３の焦点面７に
取付けられ、反射板３の軸９周辺の平面７内で回転でき
るようになっている。
【００２８】本実施例では、線状アレイアンテナ６は導
波管１０とともにアンテナ１からの放射電磁波を収集す
るアンテナを形成する。また、アンテナ１は反射板３に
より焦点合わせが行われ、さらに、プローブアレイアン
テナ６からの電磁波の送信を受ける。
【００２９】アレイアンテナ６と導波管１０からなる手
段については、例えばフランス特許文献Ａ２,６１４,４
１９などから既知であるので、これ以上の記述を避け
る。同文献では、線状アレイアンテナ６の個々のプロー
ブは、多重送信装置１２を用いながら、ジェネレータ１
１からの低周波信号Ｂの割合に合わせて連続的にバイア
スされる。
【００３０】マイクロプロセッサによって管理される電
子回路１３は、ジェネレータ５からのＭＥ信号受信用と
導波管１０からのＭＣ信号受信用の２つのマイクロ波入
力部、信号Ｂを受信する低周波信号入力部、多重化装置
１２を駆動する信号Ｃのデジタル出力部、そして計測さ
れたマイクロ波電磁界を表し、例えばオシロスコープの
ようなディスプレイ１４にデータを供給する、ＳＩ信号
の出力部からなる。
【００３１】電子回路１３において、収集されたマイク
ロ波信号ＭＣは、マイクロ波信号ＭＥによってマイクロ
波の同期検波を行い、その後信号Ｂによって第二の低周
波信号を同期検波する。集められた全ての放射電波中、
信号Ｂによって駆動されたプローブによって送信された
放射電波のみが、この信号によって変調される。
【００３２】そのため、導波管１０からの信号ＭＣは常
に信号Ｂによって駆動されたプローブの位置での電磁界
しか示さない。なぜなら回路８のマイクロプロセッサは
各プローブの連続的バイアス付加を制御し、信号ＳＩで
制御されているオシロスコープ１４の画面は、直接１５
でプローブ６の線状のアレイアンテナに沿った横方向の
座標の関数としての電磁界の強度を示す。
【００３３】従って、曲線１５は、アンテナの偏波軸上
に向いた放射に従って、軸９の方向と線状プローブアレ
イアンテナを含む面で無限であると想定される、アンテ
ナ１の空中線指向特性の断面を構成する。
【００３４】軸９の周辺でアレイアンテナ６を回転させ
ることによって、このようにいかなる面においても空中
線指向特性の断面での特性を即時に計算を要することな
く得ることが可能となる。
【００３５】当然に面７は、軸９周辺を回転させる以外
にも、例えばプローブアレイアンテナ６をその縦方向に
垂直に置き換えることにより、掃引され得る。
【００３６】図２は変調された再送信プローブアレイア
ンテナが、反射板３の焦点面７上に位置する平面アレイ
アンテナ１６である具体例を示している。アレイアンテ
ナ１６の引例としては、フランス特許文献Ａ２,５０９,
０６４あるいはフランス特許出願９０ ０７４０６など
が挙げられる。
【００３７】コレクターアンテナは実線で示された１
７、あるいはアレイアンテナ１６が反射モードで作用す
る場合には破線で示された１７’、あるいはアレイアン
テナ１６が送信モードで作用する場合には破線で示され
た１７”のように配置されるホーンアンテナである。
【００３８】最初の具体例同様、コレクター１７は常に
アレイアンテナ１６のうち、バイアスをかけられた１つ
のプローブからの放射電波しか受信しない。アレイアン
テナ１６を掃引することにより、電界の大きさはそのす
べてのポイントごとに記録され、これらの大きさのひと
そろいはアンテナ１の空中線指向特性を直接あらわす。
【００３９】図１の具体例の電子回路と同様であるの
で、図２の細部は略す。いずれの場合も測定時のキャリ
ブレーションは同じ方法で行われる。
【００４０】ｆを反射板３の焦点距離とし、ｒをアレイ
アンテナのプローブから反射体の軸までの距離とする
と、空中線指向特性の特定の角度”ａ”は ａ＝ｒ／ｆ． によって決定される。
【００４１】当然のことながら、アレイアンテナ中のさ
まざまなプローブから計測された電磁界の計測値に、プ
ローブと反射軸との間の距離の違いに起因するパスの差
を補正するための重みづけを与えてもよい。いずれにし
ても、このような電磁波のパスの差は、実験に供される
アンテナには無関係のため、重みづけをしている要因を
与えられた周波数において一度だけ確認すればよい。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、計算なしに最低限の機
械装置によって空中線指向特性がほぼ即時に確認できる
空中線指向特性測定方法および該装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一部に遠近法を用い、一部を一区画の回路とし
た本発明の最初の具体例の概略図である。
【図２】本発明第二の具体例を上から見た図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コーネリス ジェラルドゥス ファント クロースター オランダ国、2215 ジェ フォルハウ ト、ピルクライドシュトラート 33 (56)参考文献 特開 平３−57971（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−234168（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−87259（ＪＰ，Ｕ) 仏国特許出願公開2614419（ＦＲ，Ａ １) 仏国特許出願公開2509064（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 29/10 G01R 29/08 H01Q 19/17 H01Q 21/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電磁波を焦点面上に収束させるフォーカシ
    ングシステムと、前記焦点面に設置された、受信した電
    磁波を変調・再送信する複数のプローブ(探針)を有する
    変調再送信プローブアレイと、前記プローブアレイの近
    くに設けられた、前記プローブアレイで再送信される電
    磁波を送受信する検査用アンテナと、を備えたシステム
    によって、空中線指向特性を有する被検査用アンテナの
    指向特性を計測する空中線指向特性計測方法であって、 前記フォーカシングシステムを、前記被検査用アンテナ
    から放射された電磁波が前記焦点面上に収束すると共に
    前記焦点面から放射された電磁波が前記被検査用アンテ
    ナへ放射する位置であり、且つクワイエットゾーンであ
    る位置に設置する第1のステップと、 前記被検査用アンテナと前記検査用アンテナとのいずれ
    か一方のアンテナから、電磁波を前記プローブアレイに
    送信する第２のステップと、 前記被検査用アンテナと前記検査用アンテナとのうちの
    他方のアンテナにより、前記プローブアレイから再送信
    された電磁波を受信する第３のステップと、 前記検査用アンテナの位置を前記プローブアレイに対し
    て段階的に切り替えながら、前記第２および第３のステ
    ップを、繰り返す第４のステップと、 前記プローブアレイが受信した電磁波の強度を、前記プ
    ローブアレイ上の座標と共に表示する第５のステップ
    と、を有すること を特徴とする空中線指向特性計測方
    法。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の空中線指向特性計測方法
    であって、 前記変調再送信プローブアレイは、平面プローブアレイ
    であること を特徴とする空中線指向特性計測方法。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の空中線指向特性計測方法
    であって、 前記変調再送信プローブアレイは、線状プローブアレイ
    であり、 前記焦点面が、前記線状プローブアレイにより走査され
    ること を特徴とする空中線指向特性計測方法。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の空中線指向特性計測方法
    であって、 前記線状プローブアレイが、前記フォーカシングシステ
    ムの光軸回りに回転すること を特徴とする空中線指向特
    性計測方法。
  5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空
    中線指向特性計測方法であって、 前記一方のアンテナは、前記被検査用アンテナであるこ
    と を特徴とする空中線指向特性計測方法。
  6. 【請求項６】電磁波を焦点面上に収束させるフォーカシ
    ングシステムと、前記焦点面に設置された、受信した電
    磁波を変調・再送信する複数のプローブ(探針)を有する
    変調再送信プローブアレイと、前記プローブアレイの近
    くに設けられた、前記プローブアレイで再送信される電
    磁波を送受信する検査用アンテナと、表示装置と、を備
    えた、被検査用アンテナの空中線指向特性を測定する小
    型ベースであって、 前記フォーカシングシステムは、前記被検査用アンテナ
    から放射された電磁波が焦点面上に収束すると共に前記
    焦点面から放射された電磁波が前記被検査用アンテナへ
    放射する位置であり、且つクワイエットゾーンである位
    置に設置されており、 前記被検査用アンテナと前記検査用アンテナとのいずれ
    か一方のアンテナは、電磁波を前記プローブアレイに送
    信し、 前記被検査用アンテナと前記検査用アンテナとのうちの
    他方のアンテナは、前記プローブアレイから再送信され
    た電磁波を受信し、 前記検査用アンテナは、前記検査用アンテナの位置を前
    記プローブアレイに対して段階的に切り替え可能に設置
    されており、 前記表示装置は、前記プローブアレイが再送信した電磁
    波の強度を、前記プローブアレイ上の座標と共に表示す
    ることを特徴とする小型ベース。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の小型ベースであって、 前記プローブアレイは、平面プローブアレイアンテナで
    あること を特徴とする小型ベース。
  8. 【請求項８】請求項６に記載の小型ベースであって、 前記線状プローブアレイアンテナを、前記焦点面で走査
    させる走査手段を更に有し、 前記プローブアレイは、線状プローブアレイアンテナで
    あること を特徴とする小型ベース。
  9. 【請求項９】請求項８に記載の小型ベースであって、 前記走査手段は、前記線状プローブアレイアンテナを、
    前記フォーカシングシステムの光学軸の回りに回動させ
    ること を特徴とする小型ベース。
  10. 【請求項１０】請求項６乃至９のいずれか1項に記載の
    小型ベースであって、 前記検査用アンテナがホーンアンテナであること を特徴
    とする小型ベース。
  11. 【請求項１１】請求項８または９に記載の小型ベースで
    あって、 前記検査用アンテナが、前記線状アレイアンテナに沿っ
    て据え付けられた導波管構造であること を特徴とする小
    型ベース。
JP05845192A 1991-03-14 1992-03-16 空中線指向特性測定方法および測定装置 Expired - Lifetime JP3479311B2 (ja)

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FR91.03097 1991-03-14
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