JP4628255B2

JP4628255B2 - アレーアンテナ測定方法

Info

Publication number: JP4628255B2
Application number: JP2005322104A
Authority: JP
Inventors: 英樹伏見; 和義山下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-11-07
Also published as: JP2007127587A

Description

この発明は、アレーアンテナ測定方法、特に、アレーアンテナの放射パターン測定方法に関するものである。

従来のアレーアンテナ測定方法では、フェイズドアレーアンテナの移相器の位相設定を順次変化させながら、フェイズドアレーアンテナからの受信レベルが最大になるように調整する方法が採用されている。また任意のビーム走査角度での上記調整を実施するために、回転台の回転角度が制御可能となっており、所望の回転台角度に固定した状態で、移相器の設定位相を順次変化させて、受信レベルが最大となるよう移相器の設定位相を調整し、調整が終了すると回転台を次の設定角度に設定するという方法が採用されている。（例えば特許文献１参照）。

特開平７−２６３９４３号公報

従来のフェイズドアレーアンテナの放射パターン測定では、フェイズドアレーアンテナの各移相器に、あらかじめ決定された位相値を設定し、所望のビーム走査方向にビームを形成した状態で、回転台を回転させ、受信レベルを測定することで、放射パターンを測定していた。そのため、ある特定の移相器設定での放射パターンは、回転台を所望の角度範囲で回転することにより、その移相器設定での放射パターンが、ひとつ測定されていた。

ここで放射パターン測定に要する時間を短縮するためには、高速で回転台を回転させることが一つの手段ではあるが、回転台の回転速度は、回転台の上に搭載するアンテナが小型の場合には、比較的高速で回転させることが安価に実施可能であるが、大型のフェイズドアレーアンテナの測定の場合には、被測定アンテナの質量の増加に伴い、回転台も大型化し、その回転速度を安価に高速回転させることは困難な場合が多い。

また、回転台の回転を停止する場合、正確に設定角度で止めるためには、回転開始時から設定角度近辺までは通常速度で回転させ、設定角度近辺からは、回転速度を十分緩やかにする必要があるため、特許文献１に示されているように、回転台の設定角度を順次設定する方法では、測定時間が膨大になるという問題点があった。

また、従来の放射パターン測定では、回転台を所望の回転角度範囲で回転させた時に、一定角度間隔毎に角度信号を発生し、その角度信号そのものを、受信機の受信レベルの取り込みタイミングを決める信号としていた。そのため、回転台を所望の角度範囲で回転させることにより、ある特定の移相器設定での放射パターンが、ひとつ測定されていた。

従って、数多くの組合せでの移相器設定で、放射パターンを測定する場合には、その移相器設定回数分だけ回転台を回転する必要があり、測定時間が膨大になるという問題点もあった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、回転台の一度の回転で同時に複数の移相器設定による放射パターンを測定することが可能となり、放射パターン測定時間を大幅に削減することができるアレーアンテナ測定方法を提供することを目的とする。

この発明に係るアレーアンテナ測定方法は、放射パターンの被測定アンテナで複数の移相器を有するアレーアンテナと、上記アレーアンテナを保持しながら回転し得るようにされた回転台と、上記回転台を回転させた時に一定角度間隔毎に角度信号を発生する回転台制御器と、測定する周波数でのＲＦ信号を発生するＲＦ信号発生器と、上記ＲＦ信号発生器で発生されたＲＦ信号を上記アレーアンテナへ給電し、上記アレーアンテナが放射したＲＦ信号を、外部からのトリガ信号に同期して受信する受信機と、上記移相器の位相設定を行なう移相器制御器と、上記回転台制御器からの角度信号を受ける毎に、上記受信機及び移相器制御器へのトリガ信号を複数回発生するパルス信号発生器とを備え、上記回転台を所望の回転角度範囲で回転させながら、上記アレーアンテナの移相器の位相を上記トリガ信号にもとづいて回転角度毎に設定すると共に、上記回転角度毎に上記受信機の受信レベルを測定することにより、上記回転台の一度の回転で、同時に複数の移相器設定による放射パターンを測定するようにしたものである。

この発明に係るアレーアンテナ測定方法は上記のように構成されているため、回転台の一度の回転で、同時に複数の移相器設定による放射パターンを測定することが可能となり、放射パターン測定時間を大幅に削減することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による測定方法を説明するための測定系の構成を示す概略図である。図１において、被測定アンテナであるフェイズドアレーアンテナ１は、複数の素子アンテナ２と、各素子アンテナに接続された移相器３と、ＲＦ信号を各移相器に分配する分配器４とを有し、所望の角度範囲で回転する回転台７に保持されている。

また、フェイズドアレーアンテナの分配器４には、測定する周波数でのＲＦ信号を発生するＲＦ信号発生器５が接続され、移相器３には、移相器を所望の位相値に設定する移相制御器６が接続されている。

更に、回転台７には、その回転を制御する回転台制御器８が接続され、回転台制御器８には、回転台制御器８からの角度信号を受ける毎に、所望の回数分のパルス信号を発生するパルス信号発生器９が接続され、そのパルス信号は後述する受信機１１に入力されている。

一方、フェイズドアレーアンテナ１から放射された信号は受信アンテナ１０で受信され、受信アンテナ１０で受信されたＲＦ信号は受信機１１に入力されて受信レベルが測定されるようになっている。また、ＲＦ信号発生器５、移相器制御器６、回転台制御器８及び受信機１１は測定系制御器１２によって制御されるように構成されている。

次に、実施の形態１の動作について説明する。被測定アンテナであるフェイズドアレーアンテナ１は、所望のビーム走査方向にビームを形成させるよう、移相器３の位相設定値を、あらかじめ求めておく。ここでは、所望のビーム走査方向が、例えば、Ｎ通りのビーム走査方向での放射パターンを測定する場合を例に説明する。

回転台７は、回転台制御器８を介して、所望の放射パターン測定角度範囲の測定開始角度に設定し、その角度から測定終了角度に向けて回転させる。その際、図２にタイミングチャートと、その拡大図を示すように、回転台制御器８は、受信レベルを測定しようとする角度間隔に対応した一定角度間隔毎の角度信号（ａ）を発生する。

この角度信号はパルス信号発生器９に入力される。パルス信号発生器９では、入力された角度信号を受けるたび毎に、複数のトリガ信号、この例ではＮ個のトリガ信号（ｂ）を発生する。このＮ個のトリガ信号のうち、１個目のトリガ信号を受けた移相器制御器６は、（ｃ）に示すように、移相器３の位相設定を１番目のビーム走査方向に設定するよう移相器３の位相を設定する。

移相器の位相設定が終了後、パルス信号発生器９は、受信機１１に受信レベルを測定させるためのトリガ信号（ｄ）を発生する。このトリガ信号を受けた受信機１１は受信レベルを測定する。次に２個目のトリガ信号（ｂ）を受けた移相器制御器６は、（ｃ）に示すように、移相器３の位相設定を２番目のビーム走査方向に設定するよう移相器３の位相を設定する。

移相器３の位相設定が終了後、パルス信号発生器９は、受信機１１に受信レベルを測定させるためのトリガ信号（ｄ）を発生する。このトリガ信号を受けた受信機１１は受信レベルを測定する。このようにＮ個目のトリガ信号までをＮ回繰り返すことにより、Ｎ通りのビーム走査方向での受信レベルを測定する。このＮ回の移相器設定と受信レベル測定を、次の回転台の角度信号が送られるまでの間に処理を行う。

これらの処理を、放射パターンを測定しようとする角度範囲の間で所望の角度間隔毎に実施することにより、回転台の回転を止めることなく、フェイズドアレーアンテナの放射パターンを、所望のビーム走査方向分、上記例ではＮ方向分の放射パターンが、一度の回転台の回転の中で測定可能となる。

測定したデータは、測定系制御器１２に記録される。なお、ここでは、振幅での放射パターン測定を例に説明しているが、受信機１１が位相測定可能なものを準備すれば、位相での放射パターンでも同様に適用が可能である。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態２による測定方法を説明するための測定系の構成を示す概略図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、ＲＦ信号発生器５と受信機１１とを置き換えて被測定アンテナ１を受信系とした点である。

実施の形態１では、被測定アンテナ１を送信系とした状態の測定系を示しているが、図３に示すように、被測定アンテナ１を受信系とした状態の測定系においても図１の場合と同様な効果を期待することができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図４は、実施の形態３による測定方法を説明するための測定系の構成を示す概略図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、移相器３の位相設定終了後に、ＲＦ信号発生器５の周波数及び受信機１１の受信周波数を切り替えて設定するようにした点である。

上述した実施の形態１及び２は、単一の周波数で測定を行なうものであるが、実施の形態３によれば、移相器３の位相設定のみならず、周波数も切り替えて測定することが可能となる。なお、周波数の切り替えのみであれば、フェイズドアレーアンテナだけでなく、移相器を持たない他の種類のアンテナへの適用も可能である。

この発明は、主としてフェイズドアレーアンテナの放射パターン測定に利用し得るものである。

この発明の実施の形態１による測定方法を説明するための測定系の構成を示す概略図である。実施の形態１における各種信号のタイミングチャート及びその拡大図である。この発明の実施の形態２による測定方法を説明するための測定系の構成を示す概略図である。この発明の実施の形態３による測定方法を説明するための測定系の構成を示す概略図である。

符号の説明

１フェイズドアレーアンテナ、２素子アンテナ、３移相器、４分配器、
５ＲＦ信号発生器、６移相器制御器、７回転台、８回転台制御器、
９パルス信号発生器、１０受信アンテナ、１１受信機、
１２測定系制御器。

Claims

放射パターンの被測定アンテナで複数の移相器を有するアレーアンテナと、上記アレーアンテナを保持しながら回転し得るようにされた回転台と、上記回転台を回転させた時に一定角度間隔毎に角度信号を発生する回転台制御器と、測定する周波数でのＲＦ信号を発生するＲＦ信号発生器と、上記ＲＦ信号発生器で発生されたＲＦ信号を上記アレーアンテナへ給電し、上記アレーアンテナが放射したＲＦ信号を、外部からのトリガ信号に同期して受信する受信機と、上記移相器の位相設定を行なう移相器制御器と、上記回転台制御器からの角度信号を受ける毎に、上記受信機及び移相器制御器へのトリガ信号を複数回発生するパルス信号発生器とを備え、上記回転台を所望の回転角度範囲で回転させながら、上記アレーアンテナの移相器の位相を上記トリガ信号にもとづいて回転角度毎に設定すると共に、上記回転角度毎に上記受信機の受信レベルを測定することにより、上記回転台の一度の回転で、同時に複数の移相器設定による放射パターンを測定するようにしたアレーアンテナ測定方法。