JP5527184B2 - アンテナ測定装置およびアンテナ測定方法 - Google Patents
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Description
実施の形態1に係るアンテナ測定装置について、図1〜8を用いて説明する。まず、供試アンテナ側から高周波信号を送信し、測定用アンテナで受信する場合、すなわち、供試アンテナが送信アンテナとして動作する場合のアンテナ測定装置について説明する。図1に、この発明の実施の形態1に係る供試アンテナを含むアンテナ測定装置の構成図を示す。図1において、供試アンテナは、測定対象とする素子アンテナを含む複数の素子アンテナから構成されるフェーズドアレーアンテナであり、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−M、可変減衰器2−1,2−2,…,2−M、ディジタル移相器3−1,3−2,…,3−M、電力分配合成回路4を備えている。ここで、Mはフェーズドアレーアンテナの素子数である。なお、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mは、どのような方式のアンテナでもよく、例えば、パッチアンテナ、ホーンアンテナ等である。可変減衰器2−1,2−2,…,2−Mは、それぞれ素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに接続されており、対応する素子アンテナの励振振幅を変化させる。ディジタル移相器3−1,3−2,…,3−Mは、素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに接続されており、対応する素子アンテナの励振位相を変化させる。ここでは、例えば、5ビットのディジタル移相器とする。電力分配合成回路4は、入力された高周波信号を素子数に応じて分配し、対応する(分配された高周波信号が放射される)素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに対して給電する。
Mの任意の1素子の励振振幅と励振位相とを関連付けて制御、すなわち、可変減衰器制御回路5と移相器制御回路6を同期動作させる。送信機8は電力分配合成回路4に高周波信号を送信する。
数式1よりアレー合成電力の最大値と最小値の比r2は数式4で与えられる。
実施の形態1では、図3に示したようなプロファイルにより各素子の励振振幅を変化させていた。これより、図3記載の励振振幅のプロファイルでは、振幅値が負の値をとる場合がある。これは可変減衰器では実現できないため、負の値をとる場合にはディジタル移相器の位相値を180度オフセットさせてもよい。実施の形態2に示すアンテナ測定装置では、振幅値(電圧値)が負の値をとる場合、ディジタル移相器の位相を180度オフセットさせる構成としている。
実施の形態1では、測定対象となる素子アンテナの励振振幅を余弦状に変化させる構成について示したが、実施の形態3では、測定対象となる素子アンテナの励振振幅を(1+余弦状)に変化させる構成について示す。ここでは、供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)を送信アンテナとして動作させた場合について説明する。図11は、この発明の実施の形態3に係るアンテナ測定装置の構成図である。図11において、実施の形態1に示した図1と同一の符号は、同一または相当の部分を表している。基本波フーリエ係数演算回路18は受信機10の受信電力の変化をフーリエ級数展開し、基本波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数を算出する。第2の素子電界演算回路19は、基本波フーリエ係数演算回路18が算出した基本波成分のフーリエ余弦係数およびフーリエ正弦係数から、素子電界の振幅および位相を求める。すなわち、アレー合成電力の平均値および2倍波フーリエ係数を算出する構成としていたが、実施の形態3では、アレー合成電力の基本波フーリエ係数を算出する構成としている。
上述の実施の形態では、測定対象となる素子アンテナの励振振幅を変化させる手段として可変減衰器および可変減衰器および可変減衰器制御回路を用いる構成について示したが、実施の形態4では、増幅器およびバイアス電圧制御回路を用いた構成について示す。ここでは、供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)を送信アンテナとして動作させた場合について説明する。図17は、この発明の実施の形態4のアンテナ測定装置の構成図である。図17において、図1と同一の符号は、同一または相当の部分を表している。増幅器22−1,22−2,…,22−Mは、それぞれ素子アンテナ1−1,1−2,…,1−Mに接続され、入力された高周波信号を設定された励振振幅値まで振幅を変化させる。た増幅器である。また、バイアス電圧制御回路23は増幅器22−1,22−2,…,22−Mのバイアス電圧を変化させ、増幅器の利得を制御する。
上述の実施の形態では、1つの素子アンテナから構成される測定用アンテナを用いた場合について示したが、実施の形態5に係るアンテナ測定装置では、複数の素子アンテナからの構成されるアレーアンテナを測定用アンテナとして用いた場合について示す。ここでは、供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)を送信アンテナとして動作させた場合について説明する。図18は、この発明の実施の形態5のアンテナ測定装置の構成図である。図18において、図1と同一の符号は、同一または相当の部分を表している。測定用アンテナ9−a,9−b,9−cは、供試アンテナに対向して配置されており、電力分配合成回路24により、測定用アンテナ9−a,9−b,9−cが受信した信号を合成する構成となっている。これより、本実施の形態では、測定用アンテナ9−a,9−b,9−cおよび電力分配合成回路24によりアレーアンテナが形成されている。したがって、受信信号の信号対雑音比を向上させることができる。
上述の実施の形態では、測定用アンテナを供試アンテナと対向する位置に配置していたが、実施の形態6に係るアンテナ測定装置では、測定用アンテナを供試アンテナと同一開口面上に配置する。ここでは、供試アンテナ(フェーズドアレーアンテナ)を送信アンテナとして動作させた場合について説明する。図19は、この発明の実施の形態6に係るアンテナ測定装置の構成図である。図19において、図18と同一の符号は、同一または同様の部分を表す。図19に示すアンテナ測定装置では、測定用アンテナ9−aから9−dが、素子アンテナ1−1から1−Mと同一開口面上に設置される。
Claims (14)
- フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定方法であって、
高周波信号を生成する高周波信号生成ステップと、
前記高周波信号生成ステップにおいて生成された高周波信号のうち、前記測定対象とする素子アンテナに対応する高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化ステップと、
前記高周波信号生成ステップで生成された高周波信号であって、前記振幅位相変化ステップにおいて振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を、それぞれ対応する前記複数の素子アンテナから放射する高周波信号放射ステップと、
前記高周波信号放射ステップにおいて前記複数の素子アンテナから放射された高周波信号を、測定用アンテナで受信する高周波信号受信ステップと、
前記高周波信号受信ステップで受信した高周波信号に基づいて、前記測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出ステップと、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定方法。 - フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定方法であって、
高周波信号を生成する高周波信号生成ステップと、
前記高周波信号生成ステップで生成された高周波信号を、測定用アンテナから放射する高周波信号放射ステップと、
前記高周波信号放射ステップで放射された高周波信号を、前記複数の素子アンテナでそれぞれ受信する高周波信号受信ステップと、
前記受信ステップで受信した高周波信号のうち、前記測定対象とする素子アンテナで受信した高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化ステップと、
前記高周波信号受信ステップにおいて対応する前記複数の素子アンテナで受信された高周波信号であって、前記振幅位相制御ステップにおいて振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を合成する高周波信号合成ステップと、
前記高周波信号合成ステップにおいて合成された高周波信号に基づいて、前記測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出ステップと、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定方法。 - 前記振幅位相変化ステップにおいて、可変減衰器または増幅器を用いて前記測定対象とする素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を変化させることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のアンテナ測定方法。
- 前記振幅位相変化ステップにおいて、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を余弦状に、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の位相を0度から360度まで線形に変化させ、
素子電界算出ステップにおいて、前記素子電界の平均値と2倍波のフーリエ係数を算出すること、
を特徴する請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンテナ測定方法。 - 前記振幅位相変化ステップにおいて、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を(1+余弦状)に、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の位相を0度から360度まで線形に変化させ、
素子電界算出ステップにおいて、前記素子電界の平均値と基本波のフーリエ係数を算出すること、
を特徴する請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンテナ測定方法。 - 前記測定用アンテナは、複数個の素子アンテナと電力分配合成回路を備えるアレーアンテナであること、を特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のアンテナ測定方法。
- 前記測定用アンテナは、前記複数の素子アンテナと同一開口面上に設置されること、を特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のアンテナ測定方法。
- フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定装置であって、
高周波信号を生成する高周波信号生成手段と、
前記高周波信号生成手段により生成され、前記複数の素子アンテナから放射される高周波信号のうち、前記測定対象とする素子アンテナから放射される高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化手段と、
前記複数の素子アンテナから放射された高周波信号を受信する測定用アンテナと、
前記測定用アンテナで受信した高周波信号に基づいて、前記測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出手段と、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定装置。 - フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナのうち、測定対象とする素子アンテナの素子電界を測定するアンテナ測定装置であって、
高周波信号を生成する高周波信号生成手段と、
前記高周波信号生成手段により生成された高周波信号を放射する測定用アンテナと、
前記測定用アンテナにより放射され、前記複数の素子アンテナで受信された高周波信号のうち、前記測定対象とする素子アンテナで受信された高周波信号の振幅および位相を互いに関連付けて変化させる振幅位相変化手段と、
前記複数の素子アンテナで受信された高周波信号であって、前記振幅位相変化手段により振幅および位相を変化させた高周波信号を含む高周波信号を合成する高周波信号合成手段と、
前記高周波信号合成手段により合成された高周波信号に基づいて、前記測定対象となる素子アンテナの素子電界を算出する素子電界算出手段と、
を備えたことを特徴とするアンテナ測定装置。 - 前記振幅位相変化手段は、前記測定対象とする素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を変化させる可変減衰器または増幅器を備えること、を特徴とする請求項8または9のいずれかに記載のアンテナ測定装置。
- 前記振幅位相変化手段は、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を余弦状に、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の位相を0度から360度まで線形に変化させ、
素子電界算出手段は、前記素子電界の平均値と2倍波のフーリエ係数を算出すること、
を特徴する請求項8〜10のいずれか1項に記載のアンテナ測定装置。 - 前記振幅位相変化手段は、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の振幅を(1+余弦状)に、前記測定対象となる素子アンテナに対応する高周波信号の位相を0度から360度まで線形に変化させ、
素子電界算出手段は、前記素子電界の平均値と基本波のフーリエ係数を算出すること、
を特徴する請求項8〜10のいずれか1項に記載のアンテナ測定装置。 - 前記測定用アンテナは、複数個の素子アンテナと電力分配合成回路を備えるアレーアンテナであること、を特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載のアンテナ測定装置。
- 前記測定用アンテナは、前記複数の素子アンテナと同一開口面上に設置されること、を特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載のアンテナ測定装置。
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