JP5868162B2 - アンテナインピーダンス測定方法およびアンテナシステム - Google Patents

Description

本発明は、アクティブフェーズドアレーアンテナにおける各素子アンテナの動的なアンテナインピーダンスを測定する方法に関する。

アクティブフェーズドアレーアンテナの正確な特性を知るためには、アクティブフェーズドアレーアンテナの動作状態で、素子アンテナのインピーダンス（アンテナインピーダンス）を測定する必要がある。特許文献１および特許文２には、アレーアンテナのアクティブインピーダンスを測定する技術が記載されている。特許文献１のアクティブインピーダンス測定装置では、素子アンテナの出力端に設けた方向性結合器で反射波を取り出し、その電力を検波することにより、アクティブインピーダンスを測定する。

特許文献２のアンテナインピーダンス測定法では、円編波アレーアンテナの任意のアンテナ素子を給電するハイブリッド回路の出力端子を開放又は短絡した状態で、アイソレーション端子への出力を基準としてアンテナ素子を接続した状態での同端子への出力を測定することにより、アレーアンテナの動作状態でのアクティブインピーダンスを測定する。

実開平２−１０７０７９号公報 特開平５−１５７７８２号公報

特許文献１のアクティブインピーダンス測定装置では、方向性結合器を用いることにより反射波の取り出しを行い、その電力を検波する方式を適用している。しかしその方法では、本来均一であるべき素子アンテナにおいて特定の素子アンテナついては方向性結合器が追加された構成となる。またはカプラを有する測定用の素子アンテナと実際の運用での素子アンテナの間での性能差異が発生する。そのため素子アンテナの特性差異が評価結果に影響する可能性があり、測定精度低下につながる問題があった。

特許文献２のアンテナインピーダンス測定法では、アレーアンテナの状態において注目するアンテナ素子のハイブリッド回路のアイソレーション端子の出力をアンテナ素子の励振状態、ハイブリッドの出力の開放状態、短絡状態で測定する必要があり、アレーアンテナの状態での測定手順が煩雑であるという課題があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、評価するアクティブフェーズドアレーアンテナの素子アンテナの性能均一性を保持して、アクティブフェーズドアレーアンテナの動作状態における素子アンテナのアンテナインピーダンスを容易に測定することを目的とする。

本発明の第１の観点に係るアンテナインピーダンス測定方法は、アクティブフェーズドアレーアンテナの１つの素子アンテナの給電回路に備えられる、給電線に接続した負荷の反射係数を算出するための電気的物理量を検出する検出部を用いて、検出部を有する１つの素子アンテナの給電回路を単独で作動させた状態で、当該素子アンテナへの給電線に、異なる既知のインピーダンス値を有する複数の負荷をそれぞれ接続した場合ごとに、給電回路から負荷に電力を供給して電気的物理量を検出する。給電線に接続した負荷のインピーダンス値と検出した電気的物理量とを対応づけた校正データを記憶する。そして、検出部を有する素子アンテナを含み、検出部を有する素子アンテナの給電回路の出力端から当該給電回路をみた特性が、検出部を有しない素子アンテナの給電回路の出力端から当該給電回路をみた特性と同等であるアクティブフェーズドアレーアンテナを作動させた状態で、検出部を有する素子アンテナの給電回路の電気的物理量を計測し、計測した電気的物理量に対応するインピーダンス値を校正データから算出する。

本発明によれば、素子アンテナの均一性を保持して、アクティブフェーズドアレーアンテナの動作状態における素子アンテナのアンテナインピーダンスを測定することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るアンテナシステムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る校正データを計測する構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る校正データ取得の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るアンテナインピーダンス測定の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るアンテナシステムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る校正データを計測する構成を示すブロック図である。 実施の形態２における電力伝播方向と消費電流の関係の概念図である。 実施の形態２における電力伝播方向変化によるアンテナインピーダンスの変化と最終段増幅器における電力付加効率の関係の概念図である。 実施の形態２に係る校正データ取得の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係るアンテナインピーダンス測定の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係るアクティブフェーズドアレーアンテナの構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナシステムの構成例を示すブロック図である。アンテナシステムは、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０、ロードプルデータ記憶部１０、記憶部８、算出部１８および表示部１１を備える。

アクティブフェーズドアレーアンテナ２０は、複数の素子アンテナ１と、各素子アンテナ１に給電する給電回路２１を備える。各給電回路２１は、移相器３、最終段増幅器２、サーキュレータ４およびダミー部４１を備える。ダミー部４１は、素子アンテナ１で反射してサーキュレータ４で分離された受信信号（反射電力）を無反射で終端する。受信信号には、素子アンテナ１（負荷）で反射した信号と外部電界によって素子アンテナ１に入力する信号が含まれるが、外部電界の影響を無視できれば、受信信号は反射信号だけになる。

アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の１つの素子アンテナ１に接続する給電回路２２は、給電回路２１の構成に加えて、カプラ５と検波部６を備える。カプラ５は、ダミー部４１に流れる反射電力に比例する高周波電力を生成する。検波器６は、カプラ５で生成した反射電力に比例する高周波電力を検波する。検波器６で、素子アンテナ１の反射電力の大きさと出力に対する位相を検出できる。

図１では、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の送信信号を生成して、給電回路２１、２２の入力端子２５に入力する回路を省略している。アクティブフェーズドアレーアンテナ２０では、移相器３に各素子アンテナ１の位相を設定する。図１のロードプルデータ記憶部１０は、各素子アンテナに設定する位相を記憶し、各素子アンテナ１の給電回路２１、２２の移相器３に、それぞれの位相を設定する。入力端子２５から入力された送信信号は、移相器３で設定した位相に移相され、最終段増幅器２で増幅される。最終段増幅器２には、電源３０で電流が供給される。そして、各素子アンテナ１からは、設定された位相で電波が放射される。その結果、放射された電波は、設定した位相に応じて各素子アンテナの放射電波が強め合う方向（図１の矢印１３）に指向強度を有する。

アクティブフェーズドアレーアンテナ２０では、各素子アンテナ１は自己放射インピーダンスと、他の素子アンテナ１の放射電界（図１の矢印１２）を受けることによって生じる相互放射インピーダンスをもつ。各素子アンテナ１のアンテナインピーダンスは、自己放射インピーダンスと相互放射インピーダンスの和である。相互放射インピーダンスは、電波の周波数と素子アンテナ間の位相差に応じて変化しうる。

本実施の形態１のアンテナシステムは、さらに、記憶部８、算出部１８および表示部１１を備える。記憶部８、算出部１８および表示部１１は、コンピュータで実現できる。実施の形態１では、検波器６を有する給電回路２２を単独で作動させた状態で、給電回路２２の素子アンテナ１への給電線２６に、異なる既知のインピーダンス値を有する複数の負荷をそれぞれ接続した場合ごとに、給電回路２２から負荷に電力を供給して検波器６で検出した反射電力の大きさおよび出力に対する位相を計測しておく。記憶部８は、そのあらかじめ計測した反射電力の大きさおよび位相と、給電線２６に接続した負荷のインピーダンス値とを対応づけた校正データを記憶する。負荷による反射係数（複素数）は、出力電力（複素数）に対する反射電力（複素数）の比で表される。

次に、検波器６を有する素子アンテナ１の給電回路２２を含むアクティブフェーズドアレーアンテナ２０を作動させた状態で、検波器６で反射電力の大きさおよび出力に対する位相を計測する。計測した反射電力の大きさおよび位相を、そのときの移相器３に設定した位相に対応づけて、記憶部８に記憶する。算出部１８は、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０を作動させた状態で計測した反射電力の大きさおよび位相に対応するインピーダンス値を、校正データから算出する。算出部１８は、算出したインピーダンス値と、そのときの移相器３に設定した位相とを表示部１１に表示する。

図２は、実施の形態１に係る校正データを計測する構成を示すブロック図である。図１に示すアクティブフェーズドアレーアンテナ２０から、給電回路２２を取り出し、単独で作動させる。図２でも、入力信号を供給する回路を省略している。給電回路２２の素子アンテナ１を接続する点（給電線２６）に、ロードプルチューナ９を接続する。ロードプルチューナ９は、さまざまなインピーダンス値を選択して設定できる負荷である。ロードプルチューナ９は、外部からの電波などによるノイズが、給電回路２２側に入力されないように構成されていることが必要である。

ロードプルチューナ９で、給電回路２２に接続する負荷のインピーダンス値を変えて、負荷のインピーダンス値ごとに、給電回路を単独で作動させた状態で、検波器６で反射電力の大きさと、送信信号に対する位相を計測する。計測した反射電力の大きさおよび位相と、そのときの負荷のインピーダンス値を対応づけた校正データを、記憶部８に記憶する。このとき、負荷のインピーダンス値と反射電力の大きさおよび位相を、表示部１１に表示させてもよい。

ロードプルチューナ９で設定するインピーダンス値は、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０を作動させた状態で、素子アンテナ１がとりうると想定されるインピーダンス値の範囲を含むように選択する。また、その範囲で、できるだけ細かくインピーダンス値を設定して、反射電力を測定するのが好ましい。

図１のアクティブフェーズドアレーの構成に戻って、検波器６を有する素子アンテナ１の給電回路２２を含むアクティブフェーズドアレーアンテナ２０全体を作動させた状態で、給電回路２２の反射電力を計測する。この場合、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の外部からの反射または放射が、素子アンテナ１に入力しないように、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０を電波暗室にいれて計測を行う。測定の際には、各素子アンテナ１からの位相量を変化させ、その設定した位相量ごとに反射電力をデータとして取得する。

算出部１８は、計測した反射電力の大きさおよび位相に対応する負荷のインピーダンス値を、校正データから算出する。計測した反射電力の大きさおよび位相が校正データの中にあれば、それに対応する負荷のインピーダンス値を、そのときの素子アンテナ１のアンテナインピーダンス値とみなすことができる。計測した反射電力の大きさおよび位相が校正データの中にない場合は、適宜補間してインピーダンス値を算出する。校正データを十分細かく計測すれば、必要な精度でアクティブフェーズドアレーアンテナ２０が動作状態の素子アンテナ１のアンテナインピーダンスを計測できる。前述のとおり、算出部１８は、算出したインピーダンス値と、そのときの移相器３に設定した位相とを表示部１１に表示する。

図３は、実施の形態１に係る校正データ取得の動作の一例を示すフローチャートである。図２に示す構成において、ロードプルチューナ９の負荷のインピーダンス値を設定する（ステップＳ１１）。そして、給電回路２２から出力する（ステップＳ１２）。給電回路２２から出力している状態で、給電回路２２の検波器６で反射電力の大きさと位相を計測する（ステップＳ１３）。計測したら、給電回路２２からの出力を停止してよい。計測した反射電力の大きさおよび位相を、負荷のインピーダンス値に対応づけて記憶部８に記憶する（ステップＳ１４）。ロードプルチューナ９に設定すべき負荷のインピーダンス値があれば（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、ステップＳ１１に戻って、負荷のインピーダンス設定から繰り返す。設定すべき負荷のインピーダンス値がなければ（ステップＳ１５；ＮＯ）、校正データ取得を終了する。続いて、アンテナインピーダンスを測定する。

図４は、実施の形態１に係るアンテナインピーダンス測定の動作の一例を示すフローチャートである。図１に示すアンテナシステムの構成で、各給電回路２１、２２の移相器３に各素子アンテナの位相を設定する（ステップＳ２１）。そして、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０から出力する（ステップＳ２２）。その状態で、給電回路２２の検波器６で反射電力の大きさと位相を計測する（ステップＳ２３）。計測した反射電力の大きさおよび位相と設定した位相を記憶部８に記憶する（ステップＳ２４）。算出部１８は、反射電力の大きさおよび位相に対応するインピーダンスを算出する（ステップＳ２５）。

アンテナインピーダンスを測定すべき素子アンテナに設定する位相があれば（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、ステップＳ２１に戻って、各素子アンテナの位相設定から繰り返す。素子アンテナに設定する位相がなければ（ステップＳ２６；ＮＯ）、算出部１８は、測定したアンテナインピーダンスとそのときの素子アンテナの位相を、表示部１１に表示する（ステップＳ２７）。

以上説明したように、実施の形態１によれば、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の作動させた状態で、素子アンテナ１のアンテナインピーダンスを測定することができる。アンテナインピーダンス測定において、素子アンテナ１の特性は、均一に保持される。

実施の形態１では、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０を構成する素子アンテナ１の給電回路２１、２２は検波器の有無に関わらず、電気性能、形態は同じものとなり、それらの差異による影響をなくすことができる。一般的に、サーキュレータ４のダミー部に検波器６をカプラ５を介して設置するかどうかによる、サーキュレータ４のＳ−ｐａｒａｍｅｔｅｒ（入出力負荷、またその通過、アイソレーション）への影響は無視できる。そのため、素子アンテナ１側から給電回路２１、２２を見たインピーダンスはサーキュレータ４が見えるので、検波器６を備える給電回路２２とその他の給電回路２１の間に差異はない。また検波器６自体は、給電回路内から素子アンテナ１の給電点までの電気長、出力電力に影響を与えずに追加することができるので、素子アンテナ１の性能の差異をもたらすことはない。これらにより、検波の有無によって発生する測定誤差を抑えることが可能となり、アンテナインピーダンスの測定精度向上に寄与する。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るアンテナシステムの構成例を示すブロック図である。実施の形態２の給電回路２３は、サーキュレータ４に代えて、帯域通過フィルタ１７を備える。また、反射係数を算出するための電気的物理量を計測する給電回路２４では、検波器６に代えて、最終段増幅器２で消費される電流を計測する電流計７を備える。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

実施の形態２では、電流計７を備える給電回路２４を単独で作動させた状態で、給電回路２４の素子アンテナ１への給電線２６に、異なる既知のインピーダンス値を有する複数の負荷をそれぞれ接続した場合ごとに、給電回路２４から負荷に電力を供給して電流計７で最終段増幅器２で消費される電流を計測する。また、そのときの出力電力（反射電力を除いて負荷側に入力される電力）を同時に計測する。記憶部８は、そのあらかじめ計測した消費電流および出力電力と、給電線２６に接続した負荷のインピーダンス値とを対応づけた校正データを記憶する。負荷による反射係数（複素数）は、出力電力と消費電力から算出することができる。消費電力は、消費電流と入力電圧から算出できる。校正データは、消費電流に代えて消費電力を記憶してもよい。

図６は、実施の形態２に係る校正データを計測する構成を示すブロック図である。実施の形態２でも、給電回路２４に接続する負荷のインピーダンス値を変えて、負荷のインピーダンス値ごとに、給電回路を単独で作動させた状態で、最終段増幅器２で消費される電流の大きさを電流計７で計測する。同時にロードプルチューナ９で、給電回路２４の出力電力を計測する。ロードプルチューナ９は、ロードプルチューナ９に入力する電力（給電回路２４の出力電力）を計測できるものを用いる。

次に、電流計７を有する素子アンテナ１の給電回路２４を含むアクティブフェーズドアレーアンテナ２０を作動させた状態で、電流計７で最終段増幅器２で消費される電流を計測する。また、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０全体の放射電力を測定する。放射電力の測定は、例えば、全球面走査法または変調プローブアレー法を用いて行うことができる。測定した放射電力から、給電回路２４に接続する素子アンテナ１の出力電力を算出する。素子アンテナ１の出力電力は、あらかじめ、放射電力に対する素子アンテナ１の寄与率を、素子アンテナ１に設定する位相量ごとに計測しておいて、放射電力に寄与率を乗じて算出できる。素子アンテナ１に設定する位相量（位相差）が小さい場合には、素子アンテナ１ごとの寄与率の差は無視できるので、放射電力を素子アンテナ１の個数で除して素子アンテナ１あたりの出力電力とみなすことができる。

記憶部８は、計測した消費電流の大きさおよび出力電力を、そのときの移相器３に設定した位相に対応づけて記憶する。図７は、実施の形態２における電力伝播方向（位相）と消費電流の関係の概念図である。

算出部１８は、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０を作動させた状態で計測した消費電流の大きさおよび出力電力に対応するインピーダンス値を、校正データから算出する。アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の放射電力から素子アンテナ１の出力電力を算出する場合、出力電力の位相を知ることはできないので、以下のようにして、インピーダンス値を算出する。

図８は、実施の形態２における電力伝播方向変化によるアンテナインピーダンスの変化と最終段増幅器における電力付加効率の関係の概念図である。図８は、負荷のインピーダンス値に対応する消費電力と出力電力を示す。図８で、消費電力と負荷のインピーダンス値との対応は、実線の等消費電力線（コンター）１５で表される。例えば、コンター１５の上のある点の消費電力に対応する負荷インピーダンスは、図８のスミスチャート１４で読み取ったその点の抵抗とリアクタンスである。また、出力電力と負荷のインピーダンス値の対応は、破線の等出力電力線（コンター）１６で表される。消費電力と出力電力の組は、消費電力に対応するコンター１５と出力電力に対応するコンター１６の交点で表される。スミスチャート１４上で読み取ったその交点の抵抗とリアクタンスが、その消費電力と出力電力の組に対する負荷のインピーダンス値（アンテナインピーダンス）である。

コンター１５とコンター１６の交点（例えば、図８の黒丸）は、一般に２点になるが、その他の条件から、そのうちの１点に決定することができる。例えば、図７の電力伝播方向の設定に対する消費電流から、アンテナインピーダンスの変動を推定することができる。２つの交点のインピーダンスのうち、推定したアンテナインピーダンスの変動に近い方を、アンテナインピーダンスとすることができる。

以上では、概念的に理解を容易にするために、消費電力と出力電力からアンテナインピーダンスを算出する方法を、スミスチャート１４を用いて説明した。算出部１８は、校正データから等消費電力（電流）線（コンター）１５と等出力電力線（コンター）１６を、データ列または近似曲線の方程式などで生成する。また、推定されるアンテナインピーダンスの変動範囲を記憶しておく。そして、計測した消費電力（電流）のコンター１５と出力電力のコンター１６の交点を算出し、その交点に対応するインピーダンスのうち推定されるアンテナインピーダンスの変動範囲に近い方を、消費電力（電流）と出力電力に対応するアンテナインピーダンスとする。

図９は、実施の形態２に係る校正データ取得の動作の一例を示すフローチャートである。図６に示す構成において、ロードプルチューナ９の負荷のインピーダンス値を設定する（ステップＳ３１）。そして、給電回路２４から出力する（ステップＳ３２）。給電回路３から出力している状態で、給電回路２４の電流計７で消費電流を計測し、ロードプルチューナ９で出力電力を計測する（ステップＳ３３）。計測したら、給電回路２４からの出力を停止してよい。計測した消費電流および出力電力を、負荷のインピーダンス値に対応づけて記憶部８に記憶する（ステップＳ３４）。ロードプルチューナ９に設定すべき負荷のインピーダンス値があれば（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻って、負荷のインピーダンス設定から繰り返す。設定すべき負荷のインピーダンス値がなければ（ステップＳ３５；ＮＯ）、校正データ取得を終了する。続いて、アンテナインピーダンスを測定する。

図１０は、実施の形態２に係るアンテナインピーダンス測定の動作の一例を示すフローチャートである。図５に示すアンテナシステムの構成で、各給電回路２３、２３の移相器３に各素子アンテナの位相を設定する（ステップＳ４１）。そして、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０から出力する（ステップＳ４２）。その状態で、給電回路２４の電流計７で消費電流を計測し、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の放射電力を計測する（ステップＳ４３）。算出部１８は、計測した放射電力から、給電回路２４に接続する素子アンテナ１の出力電力を算出する（ステップＳ４４）。そして計測した消費電流および出力電力と設定した位相を記憶部８に記憶する（ステップＳ４５）。

算出部１８は、消費電流および出力電力に対応するインピーダンスを算出する（ステップＳ４６）。例えば前述のように、消費電流に対応する等消費電力線１５と、出力電力に対応する等出力電力線１６の交点を算出し、その交点に対応するインピーダンスのうち推定されるアンテナインピーダンスの変動範囲に近い方を、消費電力（電流）と出力電力に対応するアンテナインピーダンスとする。

アンテナインピーダンスを測定すべき素子アンテナに設定する位相があれば（ステップＳ４７；ＹＥＳ）、ステップＳ４１に戻って、各素子アンテナの位相設定から繰り返す。素子アンテナに設定する位相がなければ（ステップＳ４７；ＮＯ）、算出部１８は、測定したアンテナインピーダンスとそのときの素子アンテナの位相を、表示部１１に表示する（ステップＳ４８）。

以上説明したように、実施の形態２によれば、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の作動させた状態で、素子アンテナ１のアンテナインピーダンスを測定することができる。アンテナインピーダンス測定において、素子アンテナ１の特性は、均一に保持される。

実施の形態２では、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０を構成する素子アンテナは電流モニタ機能（電流計７）の有無に関わらず、電気性能、形態は同じものとなり、それらの差異による影響をなくすことができる。一般的に、増幅器の電流モニタ機能有無による増幅器のＳ−ｐａｒａｍｅｔｅｒ（入出力負荷、またその通過、アイソレーション）についての影響は無視できる。そのため、素子アンテナ１側より給電回路２１、２２を見たインピーダンスは増幅器２が見えるので、電流モニタ機能を備える素子アンテナとその他の素子アンテナの間に差異はない。また電流モニタ機能自体は、給電回路内から素子アンテナ１の給電点までの電気長、出力電力に影響を与えずに追加することができるため素子アンテナの性能の差異をもたらすことはない。これらにより、電流モニタ機能の有無によって発生する測定誤差を抑えることが可能となり、アンテナインピーダンスの測定精度向上に寄与する。

（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３に係るアクティブフェーズドアレーアンテナ２０の構成例を示すブロック図である。実施の形態３では、実施の形態１で想定したサーキュレータ４を備える給電回路２１と、実施の形態２で想定したサーキュレータ４をもたず電流計７を有する給電回路２４を組みあわせた構成である。実施の形態３では、実施の形態２と同様の手順でアンテナインピーダンス測定を行う。

アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の動作状態のアンテナインピーダンスを測定する一つの目的として、アンテナインピーダンスの変動が最終段増幅器２の性能に与える影響を調査する場合が挙げられる。特許文献１のアクティブインピーダンス測定装置では、最終段増幅器２の性能を間接的に評価することとなるため測定精度低下に繋がる問題があった。

実施の形態３では、アクティブインピーダンスが最終段増幅器２に与える影響を調査する場合について、最終段増幅器２の性能変動を直接測定し、測定精度を高めることが目的である。

実施の形態３により、性能安定化のためにサーキュレータ４を備える給電回路２１について、性能向上に向けたサーキュレータ４の省略可否の検討を行うことができる。実施の形態３の構成の目的は、サーキュレータ４を省略することによるアクティブインピーダンスへの影響を見極めた上で、サーキュレータ４の損失を無くすことにある。この場合にアクティブインピーダンスが最終段増幅器２の消費電流に与える影響を見積もる必要がある。

実施の形態３の構成によれば、アクティブフェーズドアレーアンテナ２０の電波の出力方向（位相量）によるアクティブインピーダンスへの影響を見積もる必要はなく、消費電流への影響を直接見積もることができる。なお測定手順は実施の形態２で示した測定手順と同じである。実施の形態３にかかるアクティブフェーズドアレーアンテナ２０によれば、サーキュレータ４の要否について、給電回路２１一台の交換によりその可否を見積もることができる。

１ 素子アンテナ
２ 最終段増幅器
３ 移相器
４ サーキュレータ
５ カプラ
６ 検波器
７ 電流計
８ 記憶部
９ ロードプルチューナ
１０ ロードプルデータ記憶部
１１ 表示部
１４ スミスチャート
１５ 等消費電力線（コンター）
１６ 等出力電力線（コンター）
１７ 帯域通過フィルタ
１８ 算出部
２０ アクティブフェーズドアレーアンテナ
２１、２２、２３、２４ 給電回路
２５ 入力端子
２６ 給電線
３０ 電源
４１ ダミー部

Claims (4)

1. アクティブフェーズドアレーアンテナの１つの素子アンテナの給電回路に備えられる、給電線に接続した負荷の反射係数を算出するための電気的物理量を検出する検出部を用いて、前記検出部を有する１つの素子アンテナの給電回路を単独で作動させた状態で、当該素子アンテナへの給電線に、異なる既知のインピーダンス値を有する複数の負荷をそれぞれ接続した場合ごとに、前記給電回路から前記負荷に電力を供給して前記電気的物理量を検出する検出ステップと、
   前記給電線に接続した負荷のインピーダンス値と検出した前記電気的物理量とを対応づけた校正データを記憶する記憶ステップと、
   前記検出部を有する素子アンテナを含み、前記検出部を有する素子アンテナの給電回路の出力端から当該給電回路をみた特性が、前記検出部を有しない素子アンテナの給電回路の出力端から当該給電回路をみた特性と同等である前記アクティブフェーズドアレーアンテナを作動させた状態で、前記検出部を有する素子アンテナの給電回路の前記電気的物理量を計測する計測ステップと、
   前記計測ステップで計測した電気的物理量に対応するインピーダンス値を前記校正データから算出する算出ステップと、
   を備えるアンテナインピーダンス測定方法。
2. 前記検出ステップでは、前記素子アンテナの給電線に挿入されたサーキュレータで分離され、無反射終端するダミー部に流れる反射信号に比例する電力を検波する検波器を用いて、前記反射信号に比例する電力の大きさと送信信号に対する位相とを検出し、
   前記記憶ステップでは、前記反射信号に比例する電力の大きさと送信信号に対する位相とを、前記給電線に接続した負荷のインピーダンス値に対応づけて記憶する、
   請求項１に記載のアンテナインピーダンス測定方法。
3. 前記検出ステップでは、前記素子アンテナの給電回路の最終段増幅器で消費される電流を検出する電流計と、前記給電線からの出力電力を検出する電力計とを用いて、前記給電回路の最終段増幅器で消費される電流の大きさと給電線からの出力電力を検出し、
   前記記憶ステップでは、前記給電回路の最終段増幅器で消費される電流の大きさと前記給電線からの出力電力を、前記給電線に接続した負荷のインピーダンス値に対応づけて記憶し、
   前記計測ステップでは、前記アクティブフェーズドアレーアンテナの放射電力を計測して、前記検出部を有する素子アンテナの出力電力に換算し、前記検出部を有する素子アンテナの前記給電回路の最終段増幅器で消費される電流の大きさを計測する、
   請求項１に記載のアンテナインピーダンス測定方法。
4. アクティブフェーズドアレーアンテナの、１つの素子アンテナの給電回路に、給電線に接続した負荷の反射係数を算出するための電気的物理量を検出する検出部を有し、前記検出部を有する素子アンテナの給電回路の出力端から当該給電回路をみた特性が、前記検出部を有しない素子アンテナの給電回路の出力端から当該給電回路をみた特性と同等である前記アクティブフェーズドアレーアンテナと、
   前記アクティブフェーズドアレーアンテナの前記検出部を有する１つの素子アンテナの給電回路を単独で作動させた状態で、当該給電回路の前記素子アンテナへの給電線に、異なる既知のインピーダンス値を有する複数の負荷をそれぞれ接続した場合ごとに、前記給電回路から前記負荷に電力を供給して前記検出部で検出した電気的物理量と、前記給電線に接続した負荷のインピーダンス値とを対応づけた校正データを記憶する記憶部と、
   前記検出部を有する素子アンテナを含む前記アクティブフェーズドアレーアンテナを作動させた状態で、前記検出部で検出した前記電気的物理量に対応するインピーダンス値を前記校正データから算出する算出部と、
   を備えるアンテナシステム。

Images