JP3886491B2 - 単一の自己補対アンテナを用いる無線端末試験装置 - Google Patents

単一の自己補対アンテナを用いる無線端末試験装置 Download PDF

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Description

【０００１】
＜技術分野＞
本発明は単一の自己補対アンテナを用いる無線端末試験装置に係り、特に、携帯電話機等の無線端末(portable radio terminal) を試験する際に、結合用アンテナ（couplling antenna)に自己補対アンテナ(self-complementaly antenna)を用いることにより、簡単な構成で広帯域に使用可能とするための技術を採用した無線端末試験装置に関する。
【０００２】
＜背景技術＞
近時、携帯電話機や携帯情報端末機等の無線端末の普及により、その故障診断等の要求が非常に多くなっている。
【０００３】
これにより、診断要求のあった無線端末をメーカ側へ送って、メーカ側の設備で診断する従前の方法では対処できなくなってきている。
【０００４】
このために、少なくとも利用者に迷惑がかからないように、販売店等で試験を行い、故障の有無を確認する方法がとられている。
【０００５】
このように無線端末の試験を販売店等のように電磁的に遮蔽(shielding) されていない場所で行うために、図１５に示すようなアンテナ結合器(antenna coupler) １０が用いられている。
【０００６】
このアンテナ結合器１０は、試験対象の無線端末１を収容するための開閉自在なシールドボックス(shield box)１１と、シールドボックス１１内に固定され、無線端末１のアンテナ１ａと空間的に結合する結合用アンテナ１２と、シールドボックス１１の外表部に取り付けられ、シールドボックス１１内で結合用アンテナ１２と接続され、外部からシールドボックス１１内の結合用アンテナ１２にケーブル１６を接続するための端子１３とを有している。
【０００７】
このようなアンテナ結合器１０を用いて無線端末１の試験を行う場合、シールドボックス１１を開いて、試験対象の無線端末１をシールドボックス１１内の所定位置にセットしてからシールドボックス１１を閉じて、端子１３と測定装置１５との間をケーブル１６で接続し、測定装置１５から無線端末１に対する発呼・着信・感度等の試験が行われる。
【０００８】
このような目的で使用されるアンテナ結合器１０の結合用アンテナ１２としては、試験対象の無線端末１に割り当てられた周波数帯域をカバーしている必要がある。
【０００９】
ところが、無線端末１は、その方式毎に周波数帯が異なり、例えば、従来方式では８００ＭＨｚや１．５ＧＨｚ帯が用いられてきたのに対し、最近運用が開始された第３世代のＷ−ＣＤＭＡ方式では２．２ＧＨｚ帯が用いられている。
【００１０】
さらに、これらの周波数帯でも逼迫が予想されるため、新たに５ＧＨｚ帯の割り当てが検討されており、今後、無線端末について広帯域にわたる測定や試験が求められる。
【００１１】
このため、一台のアンテナ結合器１０で、これら方式の異なる無線端末１に対応できるようにするには、結合用アンテナ１２の広帯域特性が要求される。
【００１２】
これを解決する方法として、米国特許第６，２２９，４９０号公報に開示されているアンテナ結合器では、周波数範囲が異なる２つのアンテナ素子(antenna element) をダイプレクサ(diplexer)で結合して用いるようにしている。
【００１３】
そして、このアンテナ結合器では、これら２つのアンテナ素子に対して測定対象の無線端末を固定手段によって所定位置にしっかりと固定(secured) することにより、無線端末とアンテナ素子との結合度(coupling attenuation)を一定にして受信感度等の測定を行うようにしている。
【００１４】
しかしながら、上記のように周波数帯域が異なる２つのアンテナ素子をダイプレクサで結合する方法で、例えば、前記したように現行の無線端末に割り当てられている８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯の他に第３世代の無線端末に割り当てられている２．２ＧＨｚ帯をカバーするためには、さらに帯域の異なるアンテナ素子を追加してそれらをダイプレクサで結合しなければならない。
【００１５】
このため、このようなアンテナ結合器では、その結合部分の設計が容易でなく、高い製造精度が要求され、アンテナ結合器全体として安価に実現することができないという問題がある。
【００１６】
また、このアンテナ結合器では、無線端末を固定手段にしっかりと固定するための操作が必要となり、操作が煩雑化するとともに、無線端末の姿勢が固定手段で規制されてしまうので、形状やアンテナの位置が異なる種々の無線端末には対応することができないという問題がある。
【００１７】
＜発明の開示＞
本発明の目的は、以上のような問題を解決し、簡単な構成で現行および今後予定されている周波数帯域を含めて広帯域に使用でき、且つ操作が簡単で形状やアンテナの位置が異なる種々の無線端末に対応できるものとして、結合用アンテナに単一の自己補対アンテナを用いる無線端末試験装置を提供することにある。
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によると、
試験時に、試験対象の無線端末をその上に任意の姿勢を取り得るように載置するための載置部材と、前記載置部材に載置された前記試験対象の無線端末のアンテナと電磁的に結合可能に配置される結合用アンテナとを備えるアンテナ結合器と、
前記結合用アンテナに電磁的に結合される前記試験対象の無線端末のアンテナを介して前記試験対象の無線端末に対する発呼、着信、感度を含む試験を行う測定装置と、
前記結合用アンテナと前記測定装置とを接続する接続手段とからなる無線端末試験装置であって、
前記結合用アンテナは、さらに
誘電体基板に互いに対向して自己補対アンテナを構成するために形成される第１及び第２の導電体パターンと、
前記誘電体基板において前記第１及び第２の導電体パターンの間に互いに対向して前記自己補対アンテナを構成するために形成されている前記誘電体基板でなる第１及び第２の空隙パターンと、
それぞれ前記誘電体基板に互いに対向して前記自己補対アンテナを構成するために形成されている前記第１及び第２の導電体パターン及び前記第１及び第２の空隙パターンとを含む平面アンテナ構造を有し、前記第１及び第２の導電体パターンのそれぞれの内側の対向部に第１及び第２の給電点が形成されている第１及び第２のアンテナ素子とを備え、
前記第１及び第２の導電体パターンの部分と前記第１及び第２の空隙パターンの部分とは、前記誘電体基板において、前記第１及び第２の導電体パターンまたは前記第１及び第２の空隙パターンの中心の周りに９０度回転させたときに、相互に入れ代わることが可能な形状を有する前記自己補対アンテナとして形成されていると共に、
前記結合用アンテナは、前記自己補対アンテナとして形成されていることにより、前記第１及び第２のアンテナ素子の大きさによって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数まで略一定のインピーダンスを有し、
前記接続手段は、前記誘電体基板に形成されている前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の給電点に電気的に接続される接続部材を含み、
前記測定装置は、前記結合用アンテナの動作周波数範囲として前記第１及び第２のアンテナ素子の大きさによって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数までの間の所望の動作周波数範囲で前記試験を行うことが可能となされており、
前記結合用アンテナが前記無線端末のアンテナの向きに関わらず結合度がほぼ一定となる円偏波型の自己補対アンテナからなることを特徴とする無線端末試験装置が提供される。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の第２の態様によると、
前記接続手段は、さらに、前記測定装置に接続される所定のインピーダンスを有する第２の接続部材とインピーダンス変換器とを含み、
前記インピーダンス変換器は、前記結合用アンテナの前記略一定のインピーダンスと前記第２の接続手段の前記所定のインピーダンスとを整合させるためのインピーダンス変換を行うことが可能となるように構成されていることを特徴とする第１の態様に従う無線端末試験装置が提供される。
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の第３の態様によると、
前記接続手段は、前記誘電体基板に形成されている前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の給電点部分と対向する前記誘電体基板の他面側部分とを貫通接続する第１及び第２の貫通接続部をさらに有し、
前記インピーダンス変換器は、前記第１及び第２の貫通接続部に接続された状態で前記誘電体基板の他面側に実装されていることを特徴とする第２の態様に従う無線端末試験装置が提供される。
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明の第４の態様によると、
前記結合用アンテナの動作周波数範囲が、８００ＭＨｚ乃至２．５ＧＨｚを含んでいることを特徴とする第１乃至第３の態様のいずれか一に従う無線端末試験装置が提供される。
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明の第５の態様によると、
前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の導電体パターンの部分と前記第１及び第２の空隙パターンの部分とがスパイラル状のパターンで形成されていることを特徴とする第１乃至第４の態様のいずれか一に従う無線端末試験装置が提供される。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明の第６の態様によると、
前記無線端末試験装置は、シールドボックスをさらに具備し、
前記アンテナ結合器は前記シールドボックス内に収納されていると共に、前記測定装置は前記シールドボックスの外部に設けられたおり、
前記接続手段は、前記シールドボックス内に収納されている前記アンテナ結合器と、前記シールドボックスの外部に設けられる前記測定装置とを電気的に接続するケーブルを有することを特徴とする第１乃至第５の態様のいずれか一に従う無線端末試験装置が提供される。
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明の第７の態様によると、
前記無線端末試験装置はシールドルームをさらに具備し、
前記アンテナ結合器と、前記接続手段と、前記測定装置とは、前記シールドルーム内にそれぞれ収納されて使用されることを特徴とする第１乃至第５の態様のいずれか一に従う無線端末試験装置が提供される。
【００２５】
＜発明を実施するための最良の形態＞
以下、本発明の各実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による無線端末試験装置としてシールドボックスを用いる場合に、シールドボックスの一部を切り欠いて全体の構成を示す側断面図である。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施形態による無線端末試験装置としてシールドボックスを用いる場合に、測定装置と接続手段とを除き、かつシールドボックスの一部を切り欠いて要部の構成を示す斜視図である。
【００２８】
そして、この図２においては、特に、図１において破線による枠で取り囲んで示されている本発明が適用される無線端末試験装置に用いられるアンテナ結合器（以下、単にアンテナ結合器と記す）２０の部分を示している。
【００２９】
このアンテナ結合器２０は、外部に対して電磁的に遮蔽された空間を形成するためのシールドボックス２１内に備えられている。
【００３０】
このシールドボックス２１は、金属（例えば、アルミニウム）からなり、上部側が開口した中空箱型の下ケース２２と、この下ケース２２の上面側を隙間無く覆う開閉自在な上ケース２３とによって構成されている。
【００３１】
なお、図示していないが、このシールドボックス２１には、電波吸収材(radiowave absorber)がその内壁に沿って設けられている。
【００３２】
また、図示していないが、下ケース２２に対して上ケース２３を開閉させるための開閉機構（蝶番等）と、シールドボックス２１を閉じた状態に維持するロック機構とが設けられている。
【００３３】
シールドボックス２１の下ケース２２の底部には複数のスペーサ２４が立設され、これらのスペーサ２４によって結合用アンテナ２５が支持されている。
【００３４】
図３に示すように、結合用アンテナ２５は、略矩形の誘電体基板２６を有し、この誘電体基板２６の一面２６ａ側に自己補対アンテナまたは後述する図８に示すアンテナ素子のような自己補対アンテナに準じたアンテナ（以下、単に、自己補対アンテナと記す）を形成する一対のアンテナ素子２７、２８が形成されている。
【００３５】
すなわち、この結合用アンテナ２５は、図３に示すように、誘電体基板２６の一面側にそれぞれ第１及び第２の導電体パターン２５ａ、２５ｂと第１及び第２の空隙パターン２５ｃ、２５ｄとが、所定の点の中心に所定の角度回転させたり、所定の線に対して折り返したりしたときに、前記第１及び第２の導電体パターン２５ａ、２５ｂの部分と前記第１及び第２の空隙パターン２５ｃ、２５ｄの部分とが相互に入れ代わる形状を有して形成され、かつ前記第１及び第２の導電体パターン２５ａ、２５ｂのそれぞれの基端部に対向して第１及び第２の給電点２７ａ、２８ｂが形成された平面構造の第１及び第２のアンテナ素子２７、２８を備え、後述するように前記第１及び第２のアンテナ素子２７、２８の大きさによって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数まで略一定の所定のインピーダンス特性を有する自己補対アンテナからなる。
【００３６】
ここで、一方のアンテナ素子２７は、図３に示しているように、開き角９０度の扇形の導電体（金属板）で構成され、第１の給電点２７ａから給電される。
【００３７】
また、他方のアンテナ素子２８も、一方のアンテナ素子２７と同様に開き角が９０度の扇形の導電体（金属板）で構成され、第２の給電点２８ａから給電される。
【００３８】
この場合、一方のアンテナ素子２７と他方のアンテナ素子２８とは、誘電体基板２６上に点対象に形成されている。
【００３９】
なお、自己補対アンテナとは、アンテナ素子が導電体による金属板状の平面アンテナ構造において、そのアンテナ素子を、所定の点の中心に所定の角度回転させたり、所定の線に対して折り返したりしたときに、金属の部分と空隙（非金属、誘電体基板）の部分とが相互に入れ代わる形状を有するアンテナである。
【００４０】
また、この自己補対アンテナは、無限大の大きさのアンテナ素子を用いたとき、アンテナのインピーダンスは周波数によらず一定（６０πΩ）となるが、アンテナ素子が有限の大きさの場合には、そのアンテナ素子の大きさによって使用可能周波数が決まる。
【００４１】
また、自己補対アンテナの使用可能周波数は、実際には、後述するインピーダンス変換器を介しての給電上の制限もあって、その動作周波数が定まる。
【００４２】
いずれにしろ、このような自己補対アンテナの動作周波数範囲は、８００ＭＨｚ乃至２．５ＧＨｚを優に含む広い範囲をカバーするように構成することが可能である。
【００４３】
図３に示す結合用アンテナ２５は、アンテナ素子２７、２８を扇形の中心の回りに９０度回転させると、この扇形の半径内では金属部分（２５ａ、２５ｂ）と空隙の部分（２５ｃ、２５ｄ）が入れ替わるので、自己補対アンテナとみなすことができる。
【００４４】
したがって、この結合用アンテナ２５は、上記扇形の半径で定まる広い周波数範囲で前記６０πΩに近い一定のインピーダンスとなる。
【００４５】
このように、広い周波数範囲で定インピーダンス特性を呈するアンテナは、給電される電力が特定の周波数範囲で反射されることなく、対象物に効率的に放射されることになるので、結果的に、広い周波数範囲で動作することが可能となることを示している。
【００４６】
そして、このアンテナ素子２７、２８からなる自己補対アンテナは直線偏波型であり、アンテナ素子２７、２８の給電点２７ａ、２８ａからみたインピーダンスは、８００ＭＨｚ乃至２．５ＧＨｚの範囲で６０πΩに近い値（例えば、２００Ω）でほぼ一定となっている。
【００４７】
アンテナ素子２７、２８の給電点２７ａ、２８ａは、スルーホールメッキ加工によって基板２６の一面側から反対面側に貫通接続するように形成された貫通接続部３０ａ、３０ｂを介して、図４に示すように、誘電体基板２６の反対面２６ｂ側に実装されたインピーダンス変換器３１の一端側に接続されている。
【００４８】
ここで、インピーダンス変換器３１は、例えば、図５に示すように、コア３１ａ、３１ｂと、コイル３１ｃ乃至３１ｆで構成され、４対１でインピーダンスを変換すると共に、バラン (balun)（平衡不平衡変換器：balanced to unbalanced transformer）の作用も果たしている。
【００４９】
そして、このインピーダンス変換器３１は、その他端側（不平衡側）からアンテナ素子２７、２８を見たインピーダンスをおよそ５０Ωに変換している。
【００５０】
このように構成されたインピーダンス変換器３１は、コア３１ａ、３１ｂの材質とコイル３１ｃ乃至３１ｆの巻き数を適切に選ぶことによって、８００ＭＨｚ乃至２．５ＧＨｚまでの広い使用周波数範囲にわたって、インピーダンスの変換と平衡不平衡の変換を安定に行うことができる。
【００５１】
そして、インピーダンス変換器３１の他端側には、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル(coaxial cable) ３２の一端側が接続されている。
【００５２】
この同軸ケーブル３２の他端側は、下ケース２２の背面側からコネクタ接続可能に取り付けられた同軸コネクタ(coaxial connector) ３３に接続されている。
【００５３】
結合用アンテナ２５の上には、シールドボックス２１内で無線端末１を結合用アンテナ２５から一定距離の面上に載置するための載置部材３５が配置されている。
【００５４】
この載置部材３５は、電磁波を少ない損失で通過させる合成樹脂からなり、その縁部が下ケース２２の内壁部に固定されて、結合用アンテナ２５の誘電体基板２６に対して平行な状態で所定の隙間をもって対向している。
【００５５】
このように構成されたアンテナ結合器２０を用いて、無線端末１の試験を行う場合には、まず、シールドボックス２１の上ケース２３を開いて、試験対象の無線端末１をシールドボックス２１内の載置部材３５上の所定位置にセットしてからシールドボックス２１を閉じる。
【００５６】
そして、図１に示すように、同軸コネクタ３３と測定装置１５との間を接続手段としてのケーブル１６で接続することにより、測定装置１５とアンテナ結合器２０との間が接続されて試験信号および測定信号の送受のための伝送が可能になる。
【００５７】
これにより、シールドボックス２１内で、結合用アンテナ２５に空間的に結合された試験対象の無線端末１に対する試験を測定装置１５によって行うことができるようになる。
【００５８】
なお、この図１に示すように、アンテナ結合器２０と測定装置１５とをケーブル１６で接続して構成される無線端末試験装置は、本発明の無線端末試験装置の第１の実施形態を示している。
【００５９】
すなわち、本発明の第１の実施形態による無線端末試験装置は、シールドボックス２１と、該シールドボックス２１内に収納されたアンテナ結合器２０と、該シールドボックス２１の外部に設けられる測定装置１５と、前記アンテナ結合器２０と前記測定装置１５とをシールドボックス２１を貫通して接続する接続手段３２とからなる。
【００６０】
そして、この場合、測定装置１５は、前記シールドボックス２１内で前記結合用アンテナ２５に電磁的に結合される前記試験対象の無線端末１のアンテナ１ａを介して前記試験対象の無線端末１に対する発呼、着信、感度を含む所定の試験を、前記シールドボックス２１外で、前記結合用アンテナ２５の動作周波数範囲として前記第１及び第２のアンテナ素子２７、２８の大きさ及び前記インピーダンス変換器３１を介しての給電上の制約によって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数までの間の任意の動作周波数範囲で行うことが可能となるように構成されている。
【００６１】
前記したように、この実施形態による無線端末試験装置に用いられる結合用アンテナ２５は、広帯域な特性を有する自己補対アンテナを用いて実質的に単体で構成され、その動作周波数範囲が、８００ＭＨｚ乃至２．５ＧＨｚを含む広帯域特性を有している。
【００６２】
したがって、この実施形態による無線端末試験装置は、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯の携帯電話機等の無線端末１だけでなく、第３世代の２．２ＧＨｚ帯の無線端末に対しても高い結合度が得られるので、周波帯が異なる種々の無線端末に対する試験を１台の無線端末試験装置のみで安定に行うことができる。
【００６３】
また、この実施形態による無線端末試験装置は、結合用アンテナ２５自体が単体構造であるので、設計が容易で、しかも、簡単な構成で広帯域なインピーダンス変換が可能なインピーダンス変換器３１によって同軸ケーブル３２のインピーダンスに整合させることができ、装置全体として容易、且つ安価に製造することができる。
【００６４】
また、この実施形態による無線端末試験装置は、試験対象の無線端末１を載置部材３５に載置するだけで、結合用アンテナ２５から一定距離の面上に位置させることができ、厳密な位置決めを行わなくても無線端末１の受信感度特性等の試験を再現性よく行うことができる。
【００６５】
また、この実施形態による無線端末試験装置は、試験対象の無線端末１を載置する載置部材３５によって結合用アンテナ２５に対する無線端末１の距離のみを一定に規制するだけである。
【００６６】
すなわち、この実施形態による無線端末試験装置は、試験対象の無線端末１の姿勢については何ら規制していないので、形状やアンテナ位置が異なる種々の無線端末１についても必要に応じてその面上での姿勢を調整するだけの簡単な操作で所望の結合状態が得られるようになり、無線端末１の受信感度特性等の試験を再現性よく行うことができる。
【００６７】
なお、上記のように直線偏波型の結合用アンテナ２５を用いる場合、無線端末１を載置部材３５上にセットする際に、図６Ａに示すように、無線端末１のアンテナ１ａの長さ方向が、結合用アンテナ２５のアンテナ素子２７、２８の並び方向と一致するようにセットして、両アンテナ１ａ、２５の各偏波(polarization)を揃え、結合を強くする必要がある。
【００６８】
ただし、この実施形態の無線端末試験装置に用いられる結合用アンテナ２５のアンテナ素子２７，２８では、電流が半径方向に流れる。
【００６９】
これによって、図６Ｂに示すように、仮に、無線端末１が結合用アンテナ２５のアンテナ素子２７、２８の並び方向に傾いてセットされたとしても、その半径方向に一致していれば、結合度が大きく変化することはない。
【００７０】
したがって、この実施形態の無線端末試験装置では、載置部材３５に対する試験対象の無線端末１の位置決めを厳密に行う必要がないので、大きさや形状が異なる各種の無線端末１のセッティングを容易に行うことができる。
【００７１】
また、図７に示すように、直角２等辺三角形状の２つのアンテナ素子３７、３８からなる自己補対アンテナをこの実施形態の無線端末試験装置に用いる結合用アンテナ２５とすることもできる。
【００７２】
また、図８に示すように、図７の２つのアンテナ素子３７、３８に対して角度を９０度より狭めた２つのアンテナ素子３７′、３８′からなる自己補対アンテナに準じたアンテナをこの実施形態の無線端末試験装置に用いる結合用アンテナ２５とすることも可能である。
【００７３】
なお、図７、図８に示したアンテナ素子３７、３７′、３８、３８′の給電点３７ａ、３７ａ′、３８ａ、３８ａ′は、前述した図３と同様に貫通接続部３０ａ、３０ｂを介して誘電体基板２６の反対面側に実装されているインピーダンス変換器３１に接続されている。
【００７４】
上記した実施形態の無線端末試験装置に用いられる結合用アンテナ２５は、直線偏波型のものであったが、円偏波型の自己補対アンテナを使用することもできる。
【００７５】
例えば、図９に示すような対数周期型の２つのアンテナ素子４７、４８からなる自己補対アンテナや、図１０に示すように対数スパイラル型の２つのアンテナ素子５７、５８からなる自己補対アンテナを、この実施形態の無線端末試験装置に用いる結合用アンテナ２５とすることもできる。
【００７６】
なお、図９、図１０に示したアンテナ素子４７、４８、５７、５８の給電点４７ａ、４８ａ、５７ａ、５８ａは、前述した図３と同様に貫通接続部３０ａ、３０ｂを介して誘電体基板２６の反対面側に実装されているインピーダンス変換器３１に接続されている。
【００７７】
なお、図１０に示す対数周期スパイラル型の２つのアンテナ素子５７、５８では、角度に応じて半径はもちろんスパイラルの幅も変化している。
【００７８】
これに対して、図１１に示すように、スパイラル全体を通して一定幅の導電体パターン（金属帯）２５ａ、２５ｂと空隙パターン（非金属帯、誘電体基板）２５ｃ、２５ｄとで形成したスパイラル型の２つのアンテナ素子５７′、５８′も前述したような自己補対アンテナを構成する。
【００７９】
したがって、このようなスパイラル全体を通して一定幅を有するスパイラル型の２つのアンテナ素子５７′、５８′からなる自己補対アンテナを、この実施形態による無線端末試験装置用の結合用アンテナ２５として用いることにより、この結合用アンテナ２５が前述したような広帯域に渡り定インピーダンスを有するとともに、図１０に示す対数周期スパイラル型アンテナよりも設計、製作が容易になるという利点を有する。
【００８０】
なお、図１１に示したアンテナ素子５７′、５８′の給電点５７ａ、５８ａは、前述した図３と同様に貫通接続部３０ａ、３０ｂを介して誘電体基板２６の反対面側に実装されているインピーダンス変換器３１に接続されている。
【００８１】
このように無線端末試験装置に用いる結合用アンテナ２５として円偏波型のものを使用した場合、試験対象の無線端末１のアンテナ１ａ向きに関わらず結合度がほぼ一定となり、載置部材３５上の任意の位置に任意の向きで載置することができる。
【００８２】
すなわち、無線端末１を任意の姿勢で載置部材３５上に載置することができるので、その作業がさらに簡単になる。
【００８３】
また、シールドボックス２１内で前記した電波吸収材で吸収できずに反射される不要電波のうち、旋回方向が異なる奇数次反射波は、結合用アンテナ２５で受信されないため、結合用アンテナ２５の定インピーダンス特性が損なわれないという利点もある。
【００８４】
ただし、円偏波型のアンテナの場合、低い周波数では外周部のみが励振されて、中央部に近い位置では十分な円偏波とならないので、結合用アンテナ２５と無線端末１との距離を大きくとる必要がある。
【００８５】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態による無線端末試験装置として図１とは結合用アンテナ２５と無線端末１の配置を上下逆にした場合に、測定装置１５と接続手段３１とを除き、かつシールドボックス２１の一部を切り欠いて要部の構成を示す斜視図である。
【００８６】
前記した第１の実施形態による無線端末試験装置では、シールドボックス２１の下ケース２２の底側に結合用アンテナ２５を配置し、その上に載置部材３５を配置している。
【００８７】
これに対し、図１２に示すように、この第２の実施形態による無線端末試験装置では、シールドボックス２１の上ケース２３の内壁に沿って結合用アンテナ２５を取り付け、無線端末１を下ケース２２の底側に固定した載置部材３５の上に載置している。
【００８８】
なお、この場合、下ケース２２の底板を載置部材３５の代わりとして用い、無線端末１を下ケース２２の底板上に直に載置してもよい。
【００８９】
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３の実施形態による無線端末試験装置として遮蔽空間が広いシールドルーム (shield room)２１Ａを用いる場合の要部の構成を示す斜視図である。
【００９０】
すなわち、この第３の実施形態による無線端末試験装置は、図１３に示すように、シールドルーム２１Ａと、該シールドルーム２１Ａ内にそれぞれ収納されるアンテナ結合器２０と、接続手段３２と、測定装置１５とからな
前記した第１及び第２の実施形態による無線端末試験装置では、外部に対して電磁的に遮蔽された空間を、無線端末１とアンテナ結合器２０とを収容するのに適した大きさのシールドボックス２１によって形成している。
【００９１】
これに対し、この第３の実施形態による無線端末試験装置では、遮蔽空間はシールドボックス２１に比して十分に大きなシールドルーム２１Ａとされている。
【００９２】
このシールドルーム２１Ａは、外部と電磁的に遮蔽された空間を内部に形成し、試験対象の無線端末１を内部に出し入れするための開閉部２１Ｂ及び前記無線端末１を内部に載置するための載置部材３５を有する。
【００９３】
このような大きな遮蔽空間によるシールドルーム２１Ａがある場合には、図１３に示すように、アンテナ結合器２０を構成する結合用アンテナ２５と載置部材３５とを、スペーサ２４によって一定の間隔で平行に対向するように一体化し、無線端末１を結合用アンテナ２５に対して一定距離の面上に配置させるようにする。
【００９４】
なお、このような大きな遮蔽空間によるシールドルーム２１Ａがあって、結合用アンテナ２５と無線端末１との距離を大きくすることができる場合には、結合用アンテナ２５として前記した円偏波型の自己補対アンテナを使用する。
【００９５】
そして、この場合、前記測定装置１５は、前記シールドルーム２１Ａ内で前記結合用アンテナ２５に電磁的に結合される前記試験対象の無線端末１のアンテナ１ａを介して前記試験対象の無線端末１に対する発呼、着信、感度を含む所定の試験を、前記シールドルーム２１Ａ内で、前記結合用アンテナ２５の動作周波数範囲として前記第１及び第２のアンテナ素子２７、２８の大きさ及び前記インピーダンス変換器３１を介しての給電上の制約によって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数までの間の任意の動作周波数範囲で行うことが可能となるように構成されている。
【００９６】
（第４の実施形態）
図１４は、本発明の第４の実施形態による無線端末試験装置として外部電波や内部反射の影響が殆どないような環境において用いる場合の要部の構成を示す斜視図である。
【００９７】
外部電波や内部反射の影響が殆どないような環境では、遮蔽空間としてシールドルーム２１Ａやシールドボックス２１を用意する必要がない場合もある。
【００９８】
したがって、この第４の実施形態による無線端末試験装置で無線端末１の試験を行う場合として、図１４に示すように、アンテナ結合器２０と、接続手段３２と、測定装置１５とからなり、単に、前述したような結合用アンテナ２５と載置部材３５とを、スペーサ２４によって一定の間隔で平行に対向するように一体化し、無線端末１を結合用アンテナ２５に対して一定距離の面上に配置させるようにする。
【００９９】
そして、この場合、前記測定装置１５は、前記結合用アンテナ２５に電磁的に結合される前記試験対象の無線端末１のアンテナ１ａを介して前記試験対象の無線端末１に対する発呼、着信、感度を含む所定の試験を、前記結合用アンテナの動作周波数範囲として前記第１及び第２のアンテナ素子２７、２８の大きさ及び前記インピーダンス変換器３１を介しての給電上の制約によって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数までの間の任意の動作周波数範囲で行うことが可能となるように構成されている。
【０１００】
（その他の変形例）
前記したシールドボックス２１の構造は、前記したような上面開閉式だけでなく、前面（あるいは背面）開閉式、側面開閉式でもよく、また、引き出し式にしてもよい。
【０１０１】
また、結合用アンテナ２５の位置も、シールドボックス２１内の上面側や下面側だけでなく、前面側、背面側あるいは側面側に立てた状態で配置してもよい。
【０１０２】
また、前記したアンテナ結合器２０は、測定装置１５と別体に構成され、測定装置１５と同軸ケーブル１６で接続して用いるものであったが、アンテナ結合器２０を測定装置１５の内部に設けてもよい。
【０１０３】
この場合には、測定装置１５内に開閉可能なシールドボックス２１を形成し、その内部に前記したアンテナ結合器２０を取り付ければよい。
【０１０４】
なお、本発明は、上述した以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や適用が可能であることは言うまでもない。
【０１０５】
以上説明したように、本発明の第１の態様による無線端末試験装置は、試験時に、試験対象の無線端末をその上に任意の姿勢を取り得るように載置するための載置部材と、前記載置部材に載置された前記試験対象の無線端末のアンテナと電磁的に結合可能に配置される結合用アンテナとを備えるアンテナ結合器と、前記結合用アンテナに電磁的に結合される前記試験対象の無線端末のアンテナを介して前記試験対象の無線端末に対する発呼、着信、感度を含む試験を行う測定装置と、前記結合用アンテナと前記測定装置とを接続する接続手段とからなる無線端末試験装置であって、前記結合用アンテナは、さらに誘電体基板に互いに対向して自己補対アンテナを構成するために形成される第１及び第２の導電体パターンと、前記誘電体基板において前記第１及び第２の導電体パターンの間に互いに対向して前記自己補対アンテナを構成するために形成されている前記誘電体基板でなる第１及び第２の空隙パターンと、それぞれ前記誘電体基板に互いに対向して前記自己補対アンテナを構成するために形成されている前記第１及び第２の導電体パターン及び前記第１及び第２の空隙パターンとを含む平面アンテナ構造を有し、前記第１及び第２の導電体パターンのそれぞれの内側の対向部に第１及び第２の給電点が形成されている第１及び第２のアンテナ素子とを備え、前記第１及び第２の導電体パターンの部分と前記第１及び第２の空隙パターンの部分とは、前記誘電体基板において、前記第１及び第２の導電体パターンまたは前記第１及び第２の空隙パターンの中心の周りに９０度回転させたときに、相互に入れ代わることが可能な形状を有する前記自己補対アンテナとして形成されていると共に、前記結合用アンテナは、前記自己補対アンテナとして形成されていることにより、前記第１及び第２のアンテナ素子の大きさによって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数まで略一定のインピーダンスを有し、前記接続手段は、前記誘電体基板に形成されている前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の給電点に電気的に接続される接続部材を含み、前記測定装置は、前記結合用アンテナの動作周波数範囲として前記第１及び第２のアンテナ素子の大きさによって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数までの間の所望の動作周波数範囲で前記試験を行うことが可能となされており、前記結合用アンテナが前記無線端末のアンテナの向きに関わらず結合度がほぼ一定となる円偏波型の自己補対アンテナからなる。
【０１０６】
この無線端末試験装置は、特には、遮蔽空間としてシールドルームやシールドボックスを用意する必要がない外部電波や内部反射の影響が殆どないような環境で無線端末の試験を行う場合に適しており、単一の結合用アンテナで広い周波数帯域にわたって無線端末と結合することができ、周波帯が異なる無線端末の試験を１台の無線端末試験装置で安定に行うことができる。
【０１０７】
また、この無線端末試験装置は、結合用アンテナ自体の製造、設計が容易となり、安価に構成することができる。
【０１０８】
また、この無線端末試験装置は、結合用アンテナを同軸ケーブルに対して広い周波数範囲にわたって整合させることができる。
【０１０９】
また、この無線端末試験装置は、試験対象の無線端末を載置手段によって載置するだけで、結合用アンテナから一定距離の面上に位置させることができ、厳密な位置決めを行わなくても無線端末の受信感度特性等の試験を再現性よく行うことができる。
【０１１０】
また、この無線端末試験装置は、載置手段が結合用アンテナに対する無線端末の姿勢については規制していないので、形状やアンテナ位置が異なる種々の無線端末についてもその面上での姿勢を調整するだけの簡単な操作で所望の結合状態が得られ、形状やアンテナ位置が異なる種々の無線端末に対する試験を簡単に行うことができる。
【０１１１】
この無線端末試験装置は、結合用アンテナと無線端末と離した状態でも広帯域な結合特性が得られ、しかも反射波による影響を低減することができる。
また、本発明の第２の態様による無線端末試験装置は、前記接続手段が、さらに、前記測定装置に接続される所定のインピーダンスを有する第２の接続部材とインピーダンス変換器とを含み、前記インピーダンス変換器は、前記結合用アンテナの前記略一定のインピーダンスと前記第２の接続手段の前記所定のインピーダンスとを整合させるためのインピーダンス変換を行うことが可能となるように構成されている。
【０１１２】
また、本発明の第３の態様による無線端末試験装置は、前記接続手段が、前記誘電体基板に形成されている前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の給電点部分と対向する前記誘電体基板の他面側部分とを貫通接続する第１及び第２の貫通接続部をさらに有し、前記インピーダンス変換器は、前記第１及び第２の貫通接続部に接続された状態で前記誘電体基板の他面側に実装されている。
【０１１３】
また、本発明の第４の態様による無線端末試験装置は、前記結合用アンテナの動作周波数範囲が、８００ＭＨｚ乃至２．５ＧＨｚを含んでいる。
【０１１４】
この無線端末試験装置は、現行方式の携帯電話機や携帯情報端末だけでなく次世代の無線端末にも１台で対応することができる。
また、本発明の第５の態様による無線端末試験装置は、前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の導電体パターンの部分と前記第１及び第２の空隙パターンの部分とがスパイラル状のパターンで形成されている。
【０１１５】
この無線端末試験装置は、結合用アンテナと無線端末とを離間させた状態では、反射波による影響を低減することができる。
また、本発明の第６の態様による無線端末試験装置は、シールドボックスをさらに具備し、前記アンテナ結合器は前記シールドボックス内に収納されていると共に、前記測定装置は前記シールドボックスの外部に設けられたおり、前記接続手段は、前記シールドボックス内に収納されている前記アンテナ結合器と、前記シールドボックスの外部に設けられる前記測定装置とを電気的に接続するケーブルを有するように構成されている。
【０１１６】
この無線端末試験装置は、シールドボックスを用いているので、どのような場所でも、単一の結合用アンテナで広い周波数帯域にわたって無線端末と結合することができ、周波帯が異なる無線端末の試験を１台の無線端末試験装置で安定に行うことができる。
【０１１７】
また、この無線端末試験装置は、結合用アンテナ自体の製造、設計が容易となり、安価に構成することができる。
【０１１８】
また、この無線端末試験装置は、結合用アンテナを同軸ケーブルに対して広い周波数範囲にわたって整合させることができる。
【０１１９】
また、この無線端末試験装置は、試験対象の無線端末を載置手段によって載置するだけで、結合用アンテナから一定距離の面上に位置させることができ、厳密な位置決めを行わなくても無線端末の受信感度特性等の試験を再現性よく行うことができる。
【０１２０】
また、この無線端末試験装置は、載置手段は結合用アンテナに対する無線端末の距離のみを一定に規制してその姿勢については規制していないので、形状やアンテナ位置が異なる種々の無線端末についてもその面上での姿勢を調整するだけの簡単な操作で所望の結合状態が得られ、形状やアンテナ位置が異なる種々の無線端末に対する試験を簡単に行うことができる。
【０１２１】
また、本発明の第７の態様による無線端末試験装置は、シールドルームをさらに具備し、前記アンテナ結合器と、前記接続手段と、前記測定装置とは、前記シールドルーム内にそれぞれ収納されて使用される。
【０１２２】
この無線端末試験装置は、遮蔽空間が広いシールドルームを用いているので、装置の大きさに限定がなく、単一の結合用アンテナで広い周波数帯域にわたって無線端末と結合することができ、周波帯が異なる無線端末の試験を１台の無線端末試験装置で安定に行うことができる。
【０１２３】
また、この無線端末試験装置は、結合用アンテナ自体の製造、設計が容易となり、安価に構成することができる。
【０１２４】
また、この無線端末試験装置は、結合用アンテナを同軸ケーブルに対して広い周波数範囲にわたって整合させることができる。
【０１２５】
また、この無線端末試験装置は、試験対象の無線端末を載置手段によって載置するだけで、結合用アンテナから一定距離の面上に位置させることができ、厳密な位置決めを行わなくても無線端末の受信感度特性等の試験を再現性よく行うことができる。
【０１２６】
また、この無線端末試験装置は、載置手段は結合用アンテナに対する無線端末の距離のみを一定に規制してその姿勢については規制していないので、形状やアンテナ位置が異なる種々の無線端末についてもその面上での姿勢を調整するだけの簡単な操作で所望の結合状態が得られ、形状やアンテナ位置が異なる種々の無線端末に対する試験を簡単に行うことができる。
【０１２７】
従って、以上詳述したように、本発明によれば、簡単な構成で現行および今後予定されている周波数帯域を含めて広帯域に使用でき、且つ操作が簡単で形状やアンテナの位置が異なる種々の無線端末に対応できるものとして、結合用アンテナに単一の自己補対アンテナを用いる無線端末試験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１の実施形態による無線端末試験装置としてシールドボックスを用いる場合に、シールドボックスの一部を切り欠いて全体の構成を示す側断面図であり、
【図２】 図２は、本発明の第１の実施形態による無線端末試験装置としてシールドボックスを用いる場合に、測定装置と接続手段とを除き、かつシールドボックスの一部を切り欠いて要部の構成を示す斜視図であり、
【図３】 図３は、図２の結合用アンテナを構成する自己補対アンテナのパターンの一例を示す上面図であり、
【図４】 図４は、図３の結合用アンテナの裏面側を示す背面図であり、
【図５】 図５は、図４のインピーダンス変換器の一例を示す構成図であり、
【図６】 図６Ａ，Ｂは、本発明の第１の実施形態による無線端末試験装置によって試験を行う場合の結合用アンテナに対する無線端末の向きと結合度との関係を説明するために示す図であり、
【図７】 図７は、図１の結合用アンテナを構成する自己補対アンテナとして直線偏波のアンテナパターンの一例を示す上面図であり、
【図８】 図８は、図１の結合用アンテナを構成する自己補対アンテナとして直線偏波のアンテナパターンの他の例を示す上面図であり、
【図９】 図９は、図１の結合用アンテナを構成する自己補対アンテナとして円偏波のアンテナパターンの一例として対数周期型アンテナ(log-periodic antenna)を示す上面図であり、
【図１０】 図１０は、図１の結合用アンテナを構成する自己補対アンテナとして円偏波のアンテナパターンの他の例として対数周期スパイラルアンテナ(log-periodic spiral antenna) を示す上面図であり、
【図１１】 図１１は、図１の結合用アンテナを構成する自己補対アンテナとして円偏波のアンテナパターンの他の例としてスパイラルアンテナ(spiral antenna)を示す上面図であり、
【図１２】 図１２は、本発明の第２の実施形態による無線端末試験装置として図１とは結合用アンテナと無線端末の配置を上下逆にした場合に、測定装置と接続手段とを除き、かつシールドボックスの一部を切り欠いて要部の構成を示す斜視図であり、
【図１３】 図１３は、本発明の第３の実施形態による無線端末試験装置として遮蔽空間が広いシールドルームを用いる場合の要部の構成を示す斜視図であり、
【図１４】 図１４は、本発明の第４の実施形態による無線端末試験装置として外部電波の影響が殆どないような環境において用いる場合の要部の構成を示す斜視図であり、
【図１５】 図１５は、従来のアンテナ結合器の概略構造と試験のためのシステム構成を示す図である。

Claims (7)

  1. 試験時に、試験対象の無線端末をその上に任意の姿勢を取り得るように載置するための載置部材と、前記載置部材に載置された前記試験対象の無線端末のアンテナと電磁的に結合可能に配置される結合用アンテナとを備えるアンテナ結合器と、
    前記結合用アンテナに電磁的に結合される前記試験対象の無線端末のアンテナを介して前記試験対象の無線端末に対する発呼、着信、感度を含む試験を行う測定装置と、
    前記結合用アンテナと前記測定装置とを接続する接続手段とからなる無線端末試験装置であって、
    前記結合用アンテナは、さらに
    誘電体基板に互いに対向して自己補対アンテナを構成するために形成される第１及び第２の導電体パターンと、
    前記誘電体基板において前記第１及び第２の導電体パターンの間に互いに対向して前記自己補対アンテナを構成するために形成されている前記誘電体基板でなる第１及び第２の空隙パターンと、
    それぞれ前記誘電体基板に互いに対向して前記自己補対アンテナを構成するために形成されている前記第１及び第２の導電体パターン及び前記第１及び第２の空隙パターンとを含む平面アンテナ構造を有し、前記第１及び第２の導電体パターンのそれぞれの内側の対向部に第１及び第２の給電点が形成されている第１及び第２のアンテナ素子とを備え、
    前記第１及び第２の導電体パターンの部分と前記第１及び第２の空隙パターンの部分とは、前記誘電体基板において、前記第１及び第２の導電体パターンまたは前記第１及び第２の空隙パターンの中心の周りに９０度回転させたしたときに、相互に入れ代わることが可能な形状を有する前記自己補対アンテナとして形成されていると共に、
    前記結合用アンテナは、前記自己補対アンテナとして形成されていることにより、前記第１及び第２のアンテナ素子の大きさによって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数まで略一定のインピーダンスを有し、
    前記接続手段は、前記誘電体基板に形成されている前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の給電点に電気的に接続される接続部材を含み、
    前記測定装置は、前記結合用アンテナの動作周波数範囲として前記第１及び第２のアンテナ素子の大きさによって定まる最低使用可能周波数から最高使用可能周波数までの間の所望の動作周波数範囲で前記試験を行うことが可能となされており、
    前記結合用アンテナが前記無線端末のアンテナの向きに関わらず結合度がほぼ一定となる円偏波型の自己補対アンテナからなることを特徴とする無線端末試験装置。
  2. 前記接続手段は、さらに、前記測定装置に接続される所定のインピーダンスを有する第２の接続部材とインピーダンス変換器とを含み、
    前記インピーダンス変換器は、前記結合用アンテナの前記略一定のインピーダンスと前記第２の接続手段の前記所定のインピーダンスとを整合させるためのインピーダンス変換を行うことが可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線端末試験装置。
  3. 前記接続手段は、前記誘電体基板に形成されている前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の給電点部分と対向する前記誘電体基板の他面側部分とを貫通接続する第１及び第２の貫通接続部をさらに有し、
    前記インピーダンス変換器は、前記第１及び第２の貫通接続部に接続された状態で前記誘電体基板の他面側に実装されていることを特徴とする請求項２に記載の無線端末試験装置。
  4. 前記結合用アンテナの動作周波数範囲が、８００ＭＨｚ乃至２．５ＧＨｚを含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の無線端末試験装置。
  5. 前記第１及び第２のアンテナ素子の前記第１及び第２の導電体パターンの部分と前記第１及び第２の空隙パターンの部分とがスパイラル状のパターンで形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の無線端末試験装置。
  6. 前記無線端末試験装置は、シールドボックスをさらに具備し、
    前記アンテナ結合器は前記シールドボックス内に収納されていると共に、前記測定装置は前記シールドボックスの外部に設けられたおり、
    前記接続手段は、前記シールドボックス内に収納されている前記アンテナ結合器と、前記シールドボックスの外部に設けられる前記測定装置とを電気的に接続するケーブルを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の無線端末試験装置。
  7. 前記無線端末試験装置はシールドルームをさらに具備し、
    前記アンテナ結合器と、前記接続手段と、前記測定装置とは、前記シールドルーム内にそれぞれ収納されて使用されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の無線端末試験装置。
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