JP7088995B2 - アンテナデバイス、それを備えたアンテナ装置、及びそれの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＴＡ（Over The Air）環境の電波暗箱を用いて、被試験対象のアンテナから送受信される無線信号に対してスプリアス測定を行うアンテナデバイス、それを備えたアンテナ装置、及びそれの製造方法に関する。

近年、マルチメディアの進展に伴い、セルラ、無線ＬＡＮ等の無線通信用のアンテナが実装された無線端末（スマートフォン等）が盛んに生産されるようになっている。今後は、特に、ミリ波帯の広帯域な信号を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａｄや５Ｇセルラ等に対応した無線信号を送受信する無線端末が求められている。

無線端末の設計開発会社又はその製造工場においては、無線端末が備えている無線通信アンテナに対して、通信規格ごとに定められた送信電波の出力レベルや受信感度を測定し、所定の基準を満たすか否かを判定する性能試験が行われる。

４Ｇ、あるいは４Ｇアドバンスから５Ｇへの世代移行に伴い、上述した性能試験の試験方法も変わりつつある。例えば、５Ｇ ＮＲシステム（New Radio System）用の無線端末（以下、５Ｇ無線端末）を被試験対象（Device Under Test：ＤＵＴ）とする性能試験においては、４Ｇや４Ｇアドバンス等の試験で主流であったＤＵＴのアンテナ端子と試験装置とを有線接続する方法は、高周波回路にアンテナ端子を付けることによる特性劣化、又は、アレーアンテナの素子数が多くアンテナ端子を全素子に付けることがスペース面・コスト面を考慮して現実的でないことなどの理由で使用できない。このため、ＤＵＴを試験用アンテナとともに周囲の電波環境に影響されない電波暗箱の中に収容し、試験用アンテナからＤＵＴに対する試験信号の送信と、試験信号を受信したＤＵＴからの被測定信号の試験用アンテナでの受信とを無線通信により行う、いわゆるＯＴＡ試験が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

さらに５Ｇ無線端末については、５Ｇ ＮＲ規格の改訂により、上述した性能試験に加えてスプリアス測定が義務付けられることとなった。スプリアス測定とは、５Ｇ無線端末の目標発振周波数での通信中にそれ以外の帯域でどの程度の不要な電波、つまり、スプリアス（spurious）波を放射しているかを測定する技術である。

５Ｇ無線端末の性能試験においては、上述したＯＴＡ試験環境、及びスプリアス測定環境を実現する試験用機材として、コンパクト・アンテナ・テスト・レンジ（Compact Antenna Test Range：以下、ＣＡＴＲ）が知られている。ＣＡＴＲは、ＯＴＡチャンバと呼ばれる電波暗箱からなり、ＤＵＴと、試験用アンテナと、スプリアス測定用の複数の受信アンテナとを、外部からの電波の侵入及び外部への電波の放射を防ぐように収容している。さらに、ＣＡＴＲは、ＤＵＴのアンテナと試験用アンテナとの間の電波伝搬経路中に回転放物面を有する反射器（リフレクタ）が配置されているため、リフレクタを用いないものに比べて電波伝搬経路を短くすることができ、一般的な遠方界環境でのＯＴＡ試験に比べて文字通りコンパクト化されていることが特徴となっている。

ＣＡＴＲを用いる測定装置は、ＯＴＡチャンバ内で、試験用アンテナから試験信号を送信してＤＵＴに受信させ、この試験信号を受信したＤＵＴが送信する被測定信号を試験用アンテナで受信して上記性能試験を実施する。また、この測定装置は、上記被測定信号の電波とともにＤＵＴが放射する帯域外領域及びスプリアス領域の電波を複数の受信アンテナで受信して、各受信アンテナに対応する周波数帯域ごとに解析するようになっている。なお、以下においては、帯域外領域及びスプリアス領域をまとめて「スプリアス周波数帯域」とも称する。

図１８に示すように、従来のアンテナデバイスは、フランジ部３０１を有するアンテナ部３０２と、フランジ部３０３，３０４を有する円形方形導波変換部３０５と、偏波分離器（以下、「ＯＭＴ部」とも称する）３０６との３部から構成されていた（例えば、特許文献２参照）。

特開２０２０－６０５３５号公報 特開平７－９４９０５号公報

3GPP TR 38.810 V16.2.0 (2019-03)

しかしながら、図１９に示すように、円形方形導波変換部３０５とＯＭＴ部３０６とを組み立てる際、円形方形導波変換部３０５のフランジ部３０３が妨げになって、工具３０７をフランジ部３０４のねじ孔に挿入されたねじ３０８に真っ直ぐに差し込むことができなかった。このため、円形方形導波変換部３０５とＯＭＴ部３０６との組み立て時の作業性に難があるという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、アンテナ部と円形方形導波変換部とを一部品にし、アンテナ部と円形方形導波変換部との間に従来設けられていたフランジ部を無くしたことで、組み立て時の作業性を向上させることができるアンテナデバイス、それを備えたアンテナ装置、及びそれの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナデバイスは、円形導波管を有するアンテナ部と、断面形状が円形断面から方形断面に連続的に変化する変換導波管を有し、前記変換導波管の前記円形断面を有する端部が前記アンテナ部の前記円形導波管に連続的に接続される円形方形導波変換部と、方形導波管を有し、前記方形導波管に入力された電波を偏波面が互いに直交する２つの直線偏波の電波に分離する偏波分離器と、を備え、前記アンテナ部と前記円形方形導波変換部とが一体形成され、前記円形方形導波変換部の前記変換導波管の前記方形断面を有する端部が、前記偏波分離器の前記方形導波管に接続される構成である。

この構成により、本発明に係るアンテナデバイスは、アンテナ部と円形方形導波変換部とが一部品で構成され、アンテナ部と円形方形導波変換部との間に従来設けられていたフランジ部を無くしている。これにより、円形方形導波変換部をＯＭＴ部にねじ止めする際の工具を入れる向きの制限が改善されるため、本発明に係るアンテナデバイスは、組み立て時の作業性を向上させることができる。

また、この構成により、本発明に係るアンテナデバイスは、アンテナ部と円形方形導波変換部との間に従来設けられていたフランジ部を無くしたことで、部品点数が１点減ったことによる、部品のコストダウン効果を得ることができる。

また、この構成により、本発明に係るアンテナデバイスは、アンテナ部と円形方形導波変換部とを一部品にしたことで、組立工数の削減によるコストダウン効果を得ることができる。また、この構成により、本発明に係るアンテナデバイスは、偏波分離器を備えることにより、アンテナ部に入力された電波を偏波面が互いに直交する２つの直線偏波の電波に分離することができる。

また、本発明に係るアンテナデバイスにおいては、前記円形方形導波変換部は、前記変換導波管の前記方形断面を有する端部を前記偏波分離器の前記方形導波管に接続するためのフランジ部を有し、前記フランジ部の複数のねじ孔に挿通される複数のねじにより前記偏波分離器に固定され、前記アンテナ部及び前記円形方形導波変換部の延伸方向から見て、前記フランジ部の前記複数のねじ孔が、前記アンテナ部の外径及び前記円形方形導波変換部の外径の外側に位置する構成であってもよい。

この構成により、本発明に係るアンテナデバイスは、フランジ部の複数のねじ孔を、アンテナ部の外径及び円形方形導波変換部の外径の外側に位置するように設けたことで、工具をねじのねじ頭に真っ直ぐに差し込むことを可能にする。

また、本発明に係るアンテナデバイスは、円形導波管を有するアンテナ部と、断面形状が円形断面から方形断面に連続的に変化する変換導波管を有し、前記変換導波管の前記円形断面を有する端部が前記アンテナ部の前記円形導波管に連続的に接続される円形方形導波変換部と、を備え、前記アンテナ部と前記円形方形導波変換部とが放電加工技術により一体形成された構成である。

この構成により、本発明に係るアンテナデバイスは、放電加工技術を用いて、アンテナ部品に円形方形導波変換器の機能を追加したことで、アンテナ部と円形方形導波変換部との間に従来設けられていた接合面を無くしている。これにより、本発明に係るアンテナデバイスは、アンテナ部の円形導波管と円形方形導波変換部の変換導波管における電波の反射を減らして、通過する電波のロスを低減することができる。

また、本発明に係るアンテナ装置は、周囲の電波環境に影響されない内部空間を有する電波暗箱と、前記内部空間に収容され、あらかじめ設定された複数の区分周波数帯域の無線信号を各々受信する複数の受信アンテナと、前記内部空間に収容され、所定の回転放物面を有するリフレクタと、を備えるアンテナ装置であって、前記リフレクタは、前記回転放物面を介して、前記内部空間におけるクワイエットゾーン内に配置された被試験対象が有する被試験アンテナにより送信又は受信される規定の周波数帯域の無線信号の電波を反射し、各前記区分周波数帯域は、前記規定の周波数帯域の下限の周波数よりも低い周波数から、前記規定の周波数帯域の上限の周波数よりも高い周波数までの周波数帯域が区分されてなり、前記複数の受信アンテナが、前記回転放物面から定まる焦点位置外に配置されており、前記複数の受信アンテナのうちの少なくとも１つが上記のいずれかに記載のアンテナデバイスである構成である。

この構成により、複数の受信アンテナがリフレクタの回転放物面から定まる焦点位置外に配置されているため、本発明に係るアンテナ装置は、スプリアス測定用の複数の受信アンテナをリフレクタの焦点位置に順次配置させる必要が無くなり、装置の耐久性を高めることができる。さらに、本発明に係るアンテナ装置は、ミリ波帯の無線信号を送受信するＤＵＴに対して各区分周波数帯域のスプリアス測定を間断なく行うことができるため、広範な周波数帯域にわたって効率的なスプリアス測定を行うことができる。

また、この構成により、本発明に係るアンテナ装置は、複数の受信アンテナのうちの少なくとも１つにアンテナデバイスを用いることにより、装置全体のコストを抑えることができる。

また、本発明に係るアンテナ装置は、前記内部空間において前記焦点位置に配置され、前記規定の周波数帯域の無線信号を送信又は受信する試験用アンテナと、前記試験用アンテナを介して前記被試験対象に試験信号を出力するとともに、前記試験信号が入力された前記被試験対象から出力される被測定信号を前記試験用アンテナで受信し、受信した前記被測定信号に基づき前記規定の周波数帯域の無線信号に対する測定を行う送受信特性測定装置と、前記試験信号が入力された前記被試験対象から前記被測定信号とともに出力される前記複数の区分周波数帯域の無線信号を、各前記区分周波数帯域に対応するそれぞれの前記受信アンテナを介して受信し、受信した各前記区分周波数帯域の無線信号の周波数分布及び電力を解析する信号解析装置と、を更に備える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係るアンテナ装置は、規定の周波数帯域の無線信号を送信又は受信する被試験アンテナを有するＤＵＴについて、該規定の周波数帯域とは異なる複数の区分周波数帯域のスプリアス信号を容易に測定することができる。

また、本発明に係るアンテナ装置は、前記複数の受信アンテナの開口面の中心が、前記焦点位置から前記クワイエットゾーンのサイズに応じた距離以内に配置されるように、前記複数の受信アンテナを保持するアンテナ保持部を更に備える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係るアンテナ装置においては、例えば、クワイエットゾーンの直径Φを３３ｃｍとする場合には、各受信アンテナから無線信号の電波を放射した場合のクワイエットゾーンにおける振幅偏差が０．６ｄＢ未満となる、焦点位置からの距離以内（例えば、６０ｍｍ以内）に、受信アンテナの開口面の中心が配置される。これにより、本発明に係るアンテナ装置は、複数の受信アンテナを焦点位置に配置したときとほぼ同等の品質のスプリアス測定結果を得ることができる。

また、本発明に係るアンテナデバイスの製造方法は、円形導波管を有するアンテナ部と、断面形状が円形断面から方形断面に連続的に変化する変換導波管を有し、前記変換導波管の前記円形断面を有する端部が前記アンテナ部の前記円形導波管に連続的に接続される円形方形導波変換部と、を備えたアンテナデバイスの製造方法であって、前記アンテナ部と前記円形方形導波変換部とを放電加工技術により一体形成して製造する構成である。

本発明は、アンテナ部と円形方形導波変換部とを一部品にし、アンテナ部と円形方形導波変換部との間に従来設けられていたフランジ部を無くしたことで、組み立て時の作業性を向上させることができるアンテナデバイス、それを備えたアンテナ装置、及びそれの製造方法を提供するものである。

本発明の実施形態に係るアンテナデバイスの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るアンテナデバイスを一体化アンテナの中心軸を含む面で切断した断面図である。 本発明の実施形態に係るアンテナデバイスが備える一体化アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るアンテナデバイスが備えるＯＭＴ部に他の導波管部品が取り付けられた状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るアンテナデバイスを導波管の中心軸の延伸方向から見た図である。 本発明の実施形態に係るアンテナデバイスが備える一体化アンテナを工具を用いてＯＭＴ部に取り付ける様子を示す斜視図である。 従来のアンテナデバイスをアンテナ部及び円形方形導波変換部の中心軸を含む面で切断した断面図である。 本発明の実施形態に係る測定装置全体の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る測定装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る測定装置の統合制御装置の機能構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る測定装置におけるＮＲシステムシミュレータの機能構成を示すブロック図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る測定装置における信号解析装置の機能構成を示すブロック図である。 アンテナＡＴと無線端末間の電波伝搬における近傍界及び遠方界を説明するための模式図であり、（ａ）はダイレクトファーフィールドの例を示し、（ｂ）はＣＡＴＲの例を示している。 本発明の実施形態に係る測定装置のＯＴＡチャンバに採用されるリフレクタと同様の回転放物面を有するパラボラの信号経路構造を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る測定装置のＯＴＡチャンバに採用されるリフレクタと同様の回転放物面を有するオフセットパラボラの信号経路構造を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る測定装置のＯＴＡチャンバに採用されるスプリアス測定用の複数の受信アンテナの使用周波数分類を示す表図である。 本発明の実施形態に係る測定装置のアンテナ保持部における試験用アンテナ及び複数の受信アンテナの配置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る測定装置におけるＤＵＴのスプリアス測定処理を示すフローチャートである。 従来のアンテナデバイスの構成を示す斜視図である。 従来のアンテナデバイスが備えるアンテナ部及び円形方形導波変換部を工具を用いてＯＭＴ部に取り付ける様子を示す斜視図である。

以下、本発明に係るアンテナデバイス、それを備えたアンテナ装置、及びそれの製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図面上の各構成要素の寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致していない。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、アンテナ部２０１及び円形方形導波変換部２０４からなる一体化アンテナ２００と、ＯＭＴ部２２０と、を備えている。

アンテナ部２０１は、開口面２０１ａに向かってフレア状に広がる開口部２０２と、開口部２０２の開口面２０１ａと反対側の端部に連続する円形導波管２０３と、を有し、円形方形導波変換部２０４と一体形成されている。アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４との一体形成は、ワイヤ放電加工などの放電加工技術を利用して行うことができる。アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４を構成する材料としては、アルミニウムや銅などの導電性材料を用いることができる。

円形方形導波変換部２０４は、断面形状が円形断面から方形断面に連続的に変化する変換導波管２０５を有し、変換導波管２０５の円形断面を有する端部がアンテナ部２０１の円形導波管２０３に連続的に接続される。さらに、円形方形導波変換部２０４は、変換導波管２０５の方形断面を有する端部をＯＭＴ部２２０の方形導波管２１１に接続するためのフランジ部２０６を有する。円形方形導波変換部２０４は、フランジ部２０６の複数のピン用穴２０７（図３参照）に挿通される複数の位置決めピン２０８と、フランジ部２０６の複数のねじ孔２０９（図３参照）に挿通される複数のねじ２１０により、ＯＭＴ部２２０に固定されるようになっている。

ＯＭＴ部２２０は、円形方形導波変換部２０４に接続される方形導波管２１１と、方形導波管２１１から分岐する２つの方形導波管である分岐導波管２１２，２１３と、を有し、方形導波管２１１に入力された電波を偏波面が互いに直交する２つの直線偏波の電波に分離するようになっている。なお、方形導波管２１１と分岐導波管２１３とは、不図示の箇所で互いに接続されている。

また、図４に示すように、ＯＭＴ部２２０は、分岐導波管２１２，２１３にそれぞれ他の導波管部品２４０，２５０を取り付けられるようになっている。このため、導波管部品２４０のフランジ部２４１の位置決めをするための位置決めピン２４２を差し込むピン用穴２１４（図１参照）と、フランジ部２４１をねじ止めするためのねじ２４３を差し込むねじ穴２１５（図１参照）とがＯＭＴ部２２０に形成されている。導波管部品２５０についても同様である。なお、ＯＭＴ部２２０は、導波管部品２４０，２５０や同軸－導波管変換器などを介して、後述するスプリアス信号処理部４１に接続されるようになっている。

図５は、アンテナデバイス２３０をアンテナ部２０１及び円形方形導波変換部２０４の延伸方向（Ｙ軸方向）から見た図である。Ｙ軸方向から見て、フランジ部２０６の複数のねじ孔２０９は、アンテナ部２０１の外径及び円形方形導波変換部２０４の外径の外側に位置する。このような構成により、図６に示すように、工具２６０をねじ２１０のねじ頭に真っ直ぐに差し込むことが可能である。

このように、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０においては、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４とを一部品にし、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４との間に従来設けられていたフランジ部を無くしたことで、円形方形導波変換部２０４をＯＭＴ部２２０にねじ止めする際の工具２６０を入れる向きの制限が改善される。これにより、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、組み立て時の作業性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４との間に従来設けられていたフランジ部を無くしたことで、部品点数が１点減ったことによる、部品のコストダウン効果を得ることができる。例えば、部品を作る加工のコストや、材料のコスト、ねじの本数を減らすことができる。また、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４とを一部品にしたことで、組立工数の削減によるコストダウン効果を得ることができる。これらのコストダウンは、アンテナデバイス２３０の製品としての価格のコストダウンにつながる。

図７は、図１８に示された従来のアンテナデバイスの構造を示す断面図である。従来の構造では、アンテナ部３０２と円形方形導波変換部３０５とが別個の部品として構成されていたため、これらの部品間の接合面Ｐで電波の反射が起こり、この反射による電波のロスが大きくなってしまうという問題があった。

これに対し、本実施形態のアンテナデバイス２３０は、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４とが一体形成されたことにより、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４との間に接合面が存在しないため、反射による電波のロスを抑制することができる。

本実施形態に係る測定装置１は、本発明のアンテナ装置に相当している。測定装置１は、全体として図８に示すような外観構造を有し、かつ、図９に示すような機能ブロックにより構成されている。ただし、図８においては、ＯＴＡチャンバ５０について側面から透視した状態における各構成要素の配置態様を示している。

図８及び図９に示すように、本実施形態に係る測定装置１は、統合制御装置１０、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号解析装置３０、信号処理部４０ａ，４０ｂ、スプリアス信号処理部４１、及びＯＴＡチャンバ５０を有している。

統合制御装置１０は、ＮＲシステムシミュレータ２０や信号解析装置３０と、例えばイーサネット（登録商標）等のネットワーク１９を介して相互に通信可能に接続されている。さらに統合制御装置１０は、ネットワーク１９を介して、ＯＴＡチャンバ５０内に配置された構成要素を制御するための制御手段とも接続されている。測定装置１は、ＯＴＡチャンバ５０に対する制御手段として、例えばＤＵＴ姿勢制御部１７を有している。

統合制御装置１０は、ネットワーク１９を介して、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号解析装置３０、及びＯＴＡチャンバ５０に対する制御手段を統括的に制御するものであり、例えば、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）により構成される。なお、ＤＵＴ姿勢制御部１７は、例えば、図１０に示すように、統合制御装置１０に設けられていてもよい。以下においては、統合制御装置１０が図１０に示す構成を有するものとして説明する。

測定装置１は、例えば、図８に示すような複数のラック９０ａを有するラック構造体９０を用い、各ラック９０ａに各構成要素を載置した態様で運用される。図８においては、ラック構造体９０の各ラック９０ａに、それぞれ、統合制御装置１０、ＮＲシステムシミュレータ２０、信号解析装置３０、ＯＴＡチャンバ５０を載置した例を挙げている。

ここでは、便宜上、ＯＴＡチャンバ５０の構成から先に説明する。ＯＴＡチャンバ５０は、５Ｇ用の無線端末の性能試験に際してのＯＴＡ試験環境及びスプリアス測定環境を実現するものであって、上述したＣＡＴＲの一例として用いられる。

ＯＴＡチャンバ５０は、図８、図９に示すように、例えば、直方体形状の内部空間５１を有する金属製の筐体本体部５２により構成される。ＯＴＡチャンバ５０は、この内部空間５１に、ＤＵＴ１００と、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０（被試験アンテナ）に対向する試験用アンテナ５及びスプリアス測定用の複数の受信アンテナ６とを、外部からの電波の侵入及び外部への電波の放射を防ぐ状態に収容する。試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６としては、例えばホーンアンテナなどの指向性を持ったミリ波用のアンテナを用いることができる。試験用アンテナ５は、ＤＵＴ１００の送信特性又は受信特性の測定やスプリアス測定を行うための無線信号をアンテナ１１０との間で送信又は受信するようになっている。

ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１には、さらに、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０から放射された無線信号の電波を試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６の開口面へと折り返す電波経路を実現するリフレクタ７が収容されている。また、ＯＴＡチャンバ５０の内面全域、つまり、筐体本体部５２の底面５２ａ、側面５２ｂ及び上面５２ｃ全面には、電波吸収体５５が貼り付けられ、外部への電波の放射規制機能が強化されている。このように、ＯＴＡチャンバ５０は、周囲の電波環境に影響されない内部空間５１を有する電波暗箱を実現している。本実施形態で用いる電波暗箱は、例えば、Anechoic型のものである。

被試験対象とされるＤＵＴ１００は、例えばスマートフォンなどの無線端末である。ＤＵＴ１００の通信規格としては、セルラ（ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａ、Ｗ－ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、１ｘＥＶ－ＤＯ、ＴＤ－ＳＣＤＭＡ等）、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａ／ｎ／ａｃ／ａｄ等）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ等）、ＦＭ、及びデジタル放送（ＤＶＢ－Ｈ、ＩＳＤＢ－Ｔ等）が挙げられる。また、ＤＵＴ１００は、５Ｇセルラ等に対応したミリ波帯の無線信号を送受信する無線端末であってもよい。

本実施形態において、例えば、ＤＵＴ１００は５Ｇ ＮＲの無線端末であり、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０は、５Ｇ ＮＲ規格に準拠した規定の周波数帯域（ミリ波帯）内の無線信号を送信又は受信するものである。アンテナ１１０は、例えばＭａｓｓｉｖｅ－ＭＩＭＯアンテナなどのアレーアンテナであり、本発明における被試験アンテナに相当する。ＯＴＡチャンバ５０内に配置される試験用アンテナ５は、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０と同一の規定の周波数帯域の無線信号を送信又は受信するものである。これに対し、複数の受信アンテナ６は、上述した規定の周波数帯域とは異なるあらかじめ設定された複数の区分周波数帯域の無線信号を各々受信するものである。ここで、各区分周波数帯域は、規定の周波数帯域の下限の周波数よりも低い周波数から、規定の周波数帯域の上限の周波数よりも高い周波数までの周波数帯域（スプリアス周波数帯域）が区分されたものである。なお、以下においては、各区分周波数帯域の無線信号を「スプリアス信号」とも称する。

図１５は、本実施形態におけるＯＴＡチャンバ５０内に配置される複数の受信アンテナ６の使用可能な周波数帯域分類を示す表図である。図１５においては、複数の受信アンテナ６が使用する６ＧＨｚ～８７ＧＨｚの全周波数帯域が、例えば、番号１，２，３，４，・・・に対応して、６ＧＨｚ～２０ＧＨｚ、２０ＧＨｚ～４０ＧＨｚ、４０ＧＨｚ～６０ＧＨｚ、６０ＧＨｚ～８７ＧＨｚ、・・・という複数の帯域（区分周波数帯域）に区分されている。

本実施形態において、ＯＴＡチャンバ５０は、例えば、図１５における周波数帯域分類中、番号１，２，３，４にそれぞれ対応する区分周波数帯域を使用する４つの受信アンテナ６を内部空間５１内に配置するものである。また、ＯＴＡチャンバ５０は、試験用アンテナ５として、２４．６５ＧＨｚ～４５．１ＧＨｚの周波数帯域を既定の周波数帯域として使用するアンテナを採用する構成であってもよい。

次に、ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１における姿勢可変機構５６、試験用アンテナ５、受信アンテナ６、及びリフレクタ７の配置態様について説明する。図８に示すように、ＯＴＡチャンバ５０において、内部空間５１における筐体本体部５２には、クワイエットゾーン（quiet zone）ＱＺ内に配置されたＤＵＴ１００の姿勢を順次変化させる姿勢可変機構５６が設けられている。ここで、クワイエットゾーンＱＺとは、ＤＵＴ１００が試験用アンテナ５からほぼ均一な振幅と位相で照射される空間領域の範囲を表している（例えば、非特許文献１参照）。クワイエットゾーンの形状は、通常、球形である。このようなクワイエットゾーンＱＺにＤＵＴ１００を配置することにより、周りからの散乱波の影響を抑えた状態でＯＴＡ試験を行うことが可能になる。

姿勢可変機構５６は、例えば、２軸方向に回転する回転機構を備える２軸ポジショナであり、後述するアンテナ保持部６１により試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６の位置が固定された状態で、ＤＵＴ１００を２軸の自由度をもって回転させるようなＯＴＡ試験系（Combined-axes system）を構成する。具体的には、姿勢可変機構５６は、駆動部５６ａ，５６ｂと、ターンテーブル５６ｃと、支柱５６ｄと、被試験対象載置部としてのＤＵＴ載置部５６ｅと、を有する。

駆動部５６ａ，５６ｂは、回転駆動力を発生させるステッピングモータなどの駆動用モータからなる。ターンテーブル５６ｃは、駆動部５６ａの回転駆動力により、互いに直交する２軸のうちのいずれか一方の軸の周りに所定角度回転するようになっている。支柱５６ｄは、ターンテーブル５６ｃに連結され、ターンテーブル５６ｃから一方の軸の方向に延びて、駆動部５６ａの回転駆動力によりターンテーブル５６ｃと共に回転するようになっている。ＤＵＴ載置部５６ｅは、支柱５６ｄの側面から２軸のうちの他方の軸の方向に延びて、駆動部５６ｂの回転駆動力により他方の軸の周りに所定角度回転するようになっている。ＤＵＴ１００は、ＤＵＴ載置部５６ｅに載置される。

なお、上記の一方の軸は、例えば、底面５２ａに対して鉛直方向に延びる軸（図中のｘ軸）である。また、上記の他方の軸は、例えば、支柱５６ｄの側面から水平方向に延びる軸である。このように構成された姿勢可変機構５６は、ＤＵＴ載置部５６ｅに保持されているＤＵＴ１００を、例えば、ＤＵＴ１００の中心を回転中心として、３次元のあらゆる方向にアンテナ１１０が向く状態に順次姿勢を変化させ得るように回転させることを可能とする。すなわち、本実施形態の測定装置１は、上記のような姿勢可変機構５６により、「ブラックボックス」方法（Black-box approach）での試験が可能である。

ＯＴＡチャンバ５０において、筐体本体部５２の所要位置には、ＤＵＴ１００との間でリンク（呼）を確立又は保持するための２種類のリンクアンテナ８，９ａ，９ｂがそれぞれ設けられている。リンクアンテナ８は、ＬＴＥ用のリンクアンテナであり、ノンスタンドアローンモード（Non-Standalone mode）で使用される。一方、リンクアンテナ９ａ，９ｂは、５Ｇ用のリンクアンテナであり、スタンドアローンモード（Standalone mode）で使用される。リンクアンテナ８，９ａ，９ｂは、姿勢可変機構５６に保持されるＤＵＴ１００に対して指向性を有するように設置されている。

なお、スプリアス測定は、全放射電力（Total Radiated Power：ＴＲＰ）を測定することにより行われる。このため、スプリアス測定中には、姿勢可変機構５６による回転とは無関係にＤＵＴ１００のアンテナ１１０がその筐体からみて一定方向にビームを出射している状態を保持する必要がある。まず、スプリアス測定を開始する前には、試験用アンテナ５によりＤＵＴ１００とＮＲシステムシミュレータ２０との間で呼接続の確立が行われる。その後は、ＤＵＴ１００の回転によって呼接続が切断されないようにするために、ＤＵＴ１００の近傍に設けられたリンクアンテナ９ａ，９ｂにより、ＤＵＴ１００とＮＲシステムシミュレータ２０との間の呼接続が維持される。なお、２つのリンクアンテナ９ａ，９ｂは、ＤＵＴ１００の中心に対して点対称となる位置に配置されることが望ましい。

また、ＯＴＡチャンバ５０において、筐体本体部５２の下方位置にはアンテナ保持部６１が設けられ、該アンテナ保持部６１は、試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６を互いに離間した状態で保持している。

ＯＴＡチャンバ５０において、リフレクタ７は、後述するオフセットパラボラ（図１４参照）型の構造を有するものである。リフレクタ７は、図８に示すように、ＯＴＡチャンバ５０の側面５２ｂの所要位置にリフレクタ保持具５８を用いて取り付けられている。リフレクタ７は、その回転放物面から定まる焦点位置Ｆに配置されている１つの試験用アンテナ５から放射された試験信号の電波を回転放物面で受け、姿勢可変機構５６に保持されているＤＵＴ１００に向けて反射させるとともに、上記試験信号を受信したＤＵＴ１００がアンテナ１１０から放射する被測定信号の電波を回転放物面で受け、該試験信号の電波を放射した試験用アンテナ５に向けて反射させることが可能な位置及び姿勢で配設されている。すなわち、リフレクタ７は、試験用アンテナ５とアンテナ１１０との間で送受信される無線信号の電波を、回転放物面を介して反射するようになっている。

ここで、ＯＴＡチャンバ５０にリフレクタ７を搭載することのメリット、及びリフレクタ７の好ましい形態について図１２～図１４を参照して説明する。図１２は、例えば、試験用アンテナ５と同等のアンテナＡＴから放射された電波の無線端末１００Ａに対する電波の伝わり方を示す模式図である。無線端末１００Ａは、ＤＵＴ１００と同等のものである。図１２において、（ａ）は、電波がアンテナＡＴから無線端末１００Ａへ直接伝わる場合（Direct Far Field：ダイレクトファーフィールド）の例を示し、（ｂ）は、電波がアンテナＡＴから回転放物面を有する反射鏡７Ａを介して無線端末１００Ａへ伝わる場合（ＣＡＴＲ）の例を示している。

図１２（ａ）に示すように、アンテナＡＴを放射源とする電波は、同位相の点を結んだ面（波面）が放射源を中心にして球状に拡がりながら伝搬する性質がある。このとき、破線で示すような、散乱、屈折、反射などの外乱による生じる干渉波も発生する。また、放射源から近い距離では、波面は湾曲した球面（球面波）であるが、放射源から遠くなると波面は平面（平面波）に近くなる。一般に、波面を球面と考える必要のある領域が近傍界（NEAR FIELD）と呼ばれ、波面を平面とみなしてよい領域が遠方界（FAR FIELD）と呼ばれている。図１２（ａ）に示す電波の伝搬にあって、無線端末１００Ａは、正確な測定を行ううえで、球面波を受信するよりも、平面波を受信することが好ましい。

平面波を受信するためには、無線端末１００Ａが遠方界に設置される必要がある。ここで、無線端末１００Ａの最大直線サイズをＤ、電波の波長をλとするとき、遠方界は、アンテナＡＴから２Ｄ^２／λ以遠の距離となる。具体的に、Ｄ＝０．４ｍ（メートル）、波長λ＝０．０１ｍ（２８ＧＨｚ帯の無線信号に相当）とした場合には、アンテナＡＴからおおよそ３０ｍの位置が近傍界と遠方界との境界となり、それより遠い位置に無線端末１００Ａを置く必要が生じる。なお、本実施形態においては、最大直線サイズＤが、例えば、５ｃｍ（センチメートル）から３３ｃｍ程度のＤＵＴ１００の測定を想定している。

このように、図１２（ａ）に示すダイレクトファーフィールド法にあっては、アンテナＡＴと無線端末１００Ａ間の伝搬距離が大きく、しかも、伝搬ロスが大きいという特性がある。そこで、その対処法として、例えば、図１２（ｂ）に示すように、アンテナＡＴの電波を反射させて、無線端末１００Ａの位置にその反射波を到達させるように、回転放物面を有する反射鏡７Ａを配置する方法がある。この方法によれば、アンテナＡＴと無線端末１００Ａ間の距離を短縮し得るのみならず、反射鏡７Ａの鏡面での反射後直ぐの距離から平面波の領域が拡がるため、伝搬ロスの低減効果も見込むことができる。平面波の度合は、同位相の波の位相差で表すことができる。平面波の度合として許容し得る位相差は、例えば、λ／１６である。位相差は、例えば、ベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）で評価することができる。

図１２（ｂ）に示す反射鏡７Ａとして用い得るものとして、例えば、パラボラ（図１３参照）、あるいはオフセットパラボラ（図１４参照）がある。パラボラは、図１３に示すように、アンテナ中心Ｏを通る軸に対して対称な鏡面（回転放物面）を有し、その回転放物面から定まる焦点位置Ｆに回転放物面の方向に指向性を有する一次放射器を設置することで、一次放射器から放射された電波を上記軸方向と平行な方向に反射する機能を有する。逆に、パラボラは、焦点位置Ｆに例えば本実施形態における試験用アンテナ５を配置することで、上記軸方向と平行な方向に回転放物面に対して入射する電波（例えば、ＤＵＴ１００が送信した無線信号）を反射させ、試験用アンテナ５へと導くことができる。しかしながら、パラボラは、正面（ｚ方向）から見た平面形状が真円であって、構造が大きく、ＯＴＡチャンバ５０のリフレクタ７として配置するには不向きである。

これに対し、オフセットパラボラは、図１４に示すように、回転放物面の軸に対して非対称な鏡面（真円型のパラボラ（図１３参照）の回転放物面の一部を切り出した形状）を有し、一次放射器を、そのビーム軸が回転放物面の軸に対して、例えば、角度α傾いた状態で設置することで、一次放射器から放射された電波を回転放物面の軸方向と平行な方向に反射する機能を有する。このオフセットパラボラは、焦点位置Ｆに例えば本実施形態における試験用アンテナ５を配置することで、該試験用アンテナ５から放射された電波（例えば、ＤＵＴ１００に対する試験信号の電波）を回転放物面で該回転放物面の軸方向と平行な方向に反射させるとともに、回転放物面の軸方向と平行な方向に回転放物面に対して入射する電波（例えば、ＤＵＴ１００から送信された被測定信号）を該回転放物面で反射させ、試験用アンテナ５へと導くことができる。オフセットパラボラは、鏡面が垂直に近づくような配置が可能であり、パラボラ（図１３参照）よりも構造が大幅に小さくて済む。

上述した知見に基づき、本実施形態におけるＯＴＡチャンバ５０では、図８に示すように、オフセットパラボラ（図１４参照）を用いたリフレクタ７を、ＤＵＴ１００と試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６との間の電波伝搬経路に配置している。リフレクタ７は、試験用アンテナ５の開口面の中心が焦点位置となるように筐体本体部５２の側面５２ｂに取り付けられている。

リフレクタ７の軸ＲＳ１に対して、ＤＵＴ１００のアンテナ１１０から送信されてリフレクタ７により反射された無線信号の電波の進行方向（以下、「ビーム軸ＢＳ１」とも称する）は、所定の角度α傾いている。すなわち、リフレクタ７と、アンテナ保持部６１により保持されている試験用アンテナ５（焦点位置に配置）とは、リフレクタ７の軸ＲＳ１に対してビーム軸ＢＳ１が所定の角度α傾いたオフセット状態となっている。リフレクタ７は、試験用アンテナ５のビーム軸ＢＳ１上に焦点位置Ｆを有している。

図１６に示すように、アンテナ保持部６１は、試験用アンテナ５の開口面５ａと、複数の受信アンテナ６（６－１，６－２，６－３，６－４）の開口面６－１ａ，６－２ａ，６－３ａ，６－４ａとが、ビーム軸ＢＳ１に対して垂直となる同一の平面６１ａに配置されるように、試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６を保持するようになっている。ここで、垂直とは、平面６１ａがビーム軸ＢＳ１に対して９０±１０度程度の角度を成すことを示すものとする。この平面６１ａは、例えば、試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６の開口面に対応してくり抜かれた開口部を有する直方体形状の電波吸収体の一面からなる。なお、図１５における番号１，２，３，４は、それぞれ受信アンテナ６－１，６－２，６－３，６－４に対応している。

すなわち、アンテナ保持部６１は、リフレクタ７の焦点位置でインバンド用の試験用アンテナ５を保持するとともに、リフレクタ７の焦点位置Ｆ外でアウトバンド用の４つの受信アンテナ６を保持する。ここで、４つの受信アンテナ６の配置は、クワイエットゾーンＱＺの品質（Quality of quiet zone：ＱｏＱＺ）を非特許文献１の"Annex D: Quality of the quiet zone validation"に記載された測定方法で各受信アンテナ６について評価した結果が、例えばＱｏＱＺ≦１ｄＢを満たすようなものであればよい。なお、所望のクワイエットゾーンＱＺのサイズに応じて、リフレクタ７の大きさや内部空間５１の広さの下限値が決まる。例えば、クワイエットゾーンＱＺの直径Φを３３ｃｍとする場合には、４つの受信アンテナ６の開口面６－１ａ，６－２ａ，６－３ａ，６－４ａの中心が、平面６１ａ内において焦点位置Ｆから６０ｍｍ以内の距離にあるように配置されることが望ましい。

なお、上述した傾き角度αは、例えば、３０度に設定することができる。この場合、試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６は、仰角３０度でリフレクタ７に対向するように、試験用アンテナ５及び複数の受信アンテナ６の開口面がビーム軸ＢＳ１に対して垂直となる角度でアンテナ保持部６１に保持されることになる。オフセットパラボラ型のリフレクタ７を採用することで、リフレクタ７自体が小さくて済むうえに、鏡面が垂直に近づくような姿勢での配置が可能となり、ＯＴＡチャンバ５０の構造を縮減させ得るというメリットが生まれる。

なお、上記の受信アンテナ６－３，６－４は、本実施形態のアンテナデバイス２３０であってもよい。この場合、開口面６－３ａ，６－４ａは、開口面２０１ａに対応する。

ここで図９～図１１を参照し、本実施形態に係る測定装置１の機能構成についてさらに詳しく説明する。本実施形態に係る測定装置１（図９参照）において、統合制御装置１０は、例えば、図１０に示すような機能構成を有し、ＮＲシステムシミュレータ２０及び信号解析装置３０は、例えば、図１１に示すような機能構成を有する。ＮＲシステムシミュレータ２０は、本発明における送受信特性測定装置を構成する。

図１０に示すように、統合制御装置１０は、制御部１１、操作部１２、表示部１３を有している。制御部１１は、例えば、コンピュータ装置によって構成される。このコンピュータ装置は、例えば、図１０に示すように、測定装置１の機能を実現するための所定の情報処理や、ＮＲシステムシミュレータ２０及び信号解析装置３０を対象とする統括的な制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１１ａと、ＣＰＵ１１ａを立ち上げるためのＯＳ（Operating System）やその他のプログラム及び制御用のパラメータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）１１ｂと、ＣＰＵ１１ａが動作に用いるＯＳやアプリケーションの実行コードやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１１ｃと、所定の信号が入力される入力インターフェース機能と所定の信号を出力する出力インターフェース機能を有する外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１ｄと、図示しないハードディスク装置などの不揮発性の記憶媒体と、各種入出力ポートと、を有する。

外部Ｉ／Ｆ部１１ｄは、ネットワーク１９を介して、ＮＲシステムシミュレータ２０及び信号解析装置３０に対して通信可能に接続されている。また、外部Ｉ／Ｆ部１１ｄは、ＯＴＡチャンバ５０における姿勢可変機構５６ともネットワーク１９を介して接続されている。入出力ポートには、操作部１２、表示部１３が接続されている。操作部１２は、コマンドなど各種情報を入力するための機能部であり、表示部１３は、上記各種情報の入力画面や測定結果など、各種情報を表示する機能部である。

上述したコンピュータ装置は、ＣＰＵ１１ａがＲＡＭ１１ｃを作業領域としてＲＯＭ１１ｂに格納されたプログラムを実行することにより制御部１１として機能する。制御部１１は、図１０に示すように、呼接続制御部１４、信号送受信制御部１５、及びＤＵＴ姿勢制御部１７を有している。呼接続制御部１４、信号送受信制御部１５、及びＤＵＴ姿勢制御部１７も、ＣＰＵ１１ａがＲＡＭ１１ｃの作業領域でＲＯＭ１１ｂに格納された所定のプログラムを実行することにより実現されるものである。

呼接続制御部１４は、リフレクタ７の焦点位置Ｆに配置された試験用アンテナ５と、リンクアンテナ９ａ，９ｂとを駆動してＤＵＴ１００との間で制御信号（無線信号）を送受信させることにより、ＮＲシステムシミュレータ２０とＤＵＴ１００との間に呼（無線信号を送受信可能な状態）を確立又は維持する制御を行う。

信号送受信制御部１５は、操作部１２におけるユーザ操作を監視し、ユーザにより所定のスプリアス測定開始操作が行われたことを契機に、呼接続制御部１４での呼接続制御を経て、ＮＲシステムシミュレータ２０に対して信号送信指令を送信する。さらに、信号送受信制御部１５は、試験用アンテナ５を介して試験信号を送信させる制御を行うとともに、信号受信指令を送信し、複数の受信アンテナ６を介してスプリアス信号を受信させる制御を行う。

また、信号送受信制御部１５は、操作部１２におけるユーザ操作を監視し、ユーザによりＤＵＴ１００の送信特性及び受信特性の測定に係る所定の送受信特性測定開始操作が行われたことを契機に、呼接続制御部１４での呼接続制御を経て、ＮＲシステムシミュレータ２０に対して信号送信指令を送信する。さらに、信号送受信制御部１５は、試験用アンテナ５を介して試験信号を送信させる制御を行うとともに、信号受信指令を送信し、試験用アンテナ５を介して被測定信号を受信させる制御を行う。

ＤＵＴ姿勢制御部１７は、姿勢可変機構５６に保持されているＤＵＴ１００の測定時の姿勢を制御するものである。この制御を実現するために、例えば、ＲＯＭ１１ｂには、あらかじめ、ＤＵＴ姿勢制御テーブル１７ａが記憶されている。ＤＵＴ姿勢制御テーブル１７ａは、例えば、駆動部５６ａ，５６ｂとしてステッピングモータを採用している場合には、該ステッピングモータの回転駆動を決定する駆動パルス数（運転パルス数）を制御データとして格納している。

ＤＵＴ姿勢制御部１７は、ＤＵＴ姿勢制御テーブル１７ａをＲＡＭ１１ｃの作業領域に展開し、該ＤＵＴ姿勢制御テーブル１７ａに基づき、上述したように、アンテナ１１０が３次元のあらゆる方向に順次向くようにＤＵＴ１００が姿勢変化するよう姿勢可変機構５６を駆動制御する。

また、本実施形態に係る測定装置１において、ＮＲシステムシミュレータ２０は、例えば、図１１（ａ）に示すような機能構成を有し、信号解析装置３０は、例えば、図１１（ｂ）に示すような機能構成を有している。

図１１（ａ）に示すように、ＮＲシステムシミュレータ２０は、例えば、信号測定部２１、制御部２２、操作部２３、表示部２４を有しており、姿勢可変機構５６によりＤＵＴ１００の姿勢が変化されるごとに、ＤＵＴ１００の送信特性又は受信特性の測定を行うものである。信号測定部２１は、信号発生部２１ａ、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２１ｂ、変調部２１ｃ、ＲＦ部２１ｄの送信部２１ｅにより構成される信号発生機能部と、ＲＦ部２１ｄの受信部２１ｆ、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）２１ｇ、解析処理部２１ｈにより構成される信号解析機能部とを有している。

信号測定部２１の信号発生機能部において、信号発生部２１ａは、基準波形を有する波形データ、具体的には、例えば、Ｉ成分ベースバンド信号と、その直交成分信号であるＱ成分ベースバンド信号を生成する。ＤＡＣ２１ｂは、信号発生部２１ａから出力された基準波形を有する波形データ（Ｉ成分ベースバンド信号及びＱ成分ベースバンド信号）をデジタル信号からアナログ信号に変換して変調部２１ｃに出力する。変調部２１ｃは、Ｉ成分ベースバンド信号と、Ｑ成分ベースバンド信号とのそれぞれに対してローカル信号をミキシングし、さらに両者を合成してデジタル変調信号を出力する変調処理を行う。ＲＦ部２１ｄは、変調部２１ｃから出力されたデジタル変調信号から各通信規格の周波数に対応した試験信号を生成し、生成した試験信号を送信部２１ｅにより試験用アンテナ５を介してＤＵＴ１００に向けて出力する。

また、信号測定部２１の信号解析機能部において、ＲＦ部２１ｄは、アンテナ１１０を介して上記試験信号が入力されたＤＵＴ１００から出力された規定の周波数帯域の被測定信号を、試験用アンテナ５及び信号処理部４０ｂを経由して受信部２１ｆで受信したうえで、該被測定信号をローカル信号とミキシングすることで中間周波数帯域の信号（ＩＦ信号）に変換する。ＡＤＣ２１ｇは、ＲＦ部２１ｄの受信部２１ｆでＩＦ信号に変換された被測定信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して解析処理部２１ｈに出力する。なお、信号処理部４０ｂは、ダウンコンバータ、増幅器、周波数フィルタ等により構成されており、試験用アンテナ５から入力される被測定信号に対して、周波数変換（ダウンコンバート）、増幅、周波数選択の各処理を施すようになっている。

解析処理部２１ｈは、ＡＤＣ２１ｇが出力するデジタル信号である被測定信号を、デジタル処理によって、Ｉ成分ベースバンド信号とＱ成分ベースバンド信号とにそれぞれ対応する波形データを生成したうえで、該波形データに基づいてＩ成分ベースバンド信号及びＱ成分ベースバンド信号を解析する処理を行う。解析処理部２１ｈは、ＤＵＴ１００に対する送信特性の測定において、例えば、等価等方放射電力（Equivalent Isotropically Radiated Power：ＥＩＲＰ）、全放射電力（ＴＲＰ）、変調精度（ＥＶＭ）、送信パワー、コンスタレーション、スペクトラムなどを測定可能である。また、解析処理部２１ｈは、ＤＵＴ１００に対する受信特性の測定において、例えば、受信感度、ビット誤り率（ＢＥＲ）、パケット誤り率（ＰＥＲ）などを測定可能である。ここで、ＥＩＲＰは、被試験アンテナの主ビーム方向の無線信号強度である。また、ＴＲＰは、被試験アンテナから空間に放射される電力の合計値である。

制御部２２は、上述した統合制御装置１０の制御部１１と同様、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、各種入出力インターフェースを含むコンピュータ装置によって構成される。ＣＰＵは、信号発生機能部、信号解析機能部、操作部２３、及び表示部２４の各機能を実現するための所定の情報処理や制御を行う。

操作部２３、表示部２４は、上記コンピュータ装置の入出力インターフェースに接続されている。操作部２３は、コマンドなど各種情報を入力するための機能部であり、表示部２４は、上記各種情報の入力画面や測定結果など、各種情報を表示する機能部である。

図１１（ｂ）に示すように、信号解析装置３０は、信号解析部３１、制御部３２、操作部３３、表示部３４を有しており、姿勢可変機構５６によりＤＵＴ１００の姿勢が変化されるごとに、ＤＵＴ１００のスプリアス測定を行うものである。信号解析部３１は、ＲＦ部３１ａ、ＡＤＣ３１ｂ、解析処理部３１ｃを有し、スプリアス信号処理部４１から入力されるスプリアス信号に対して、スプリアス測定に関する解析処理や、ＮＲシステムシミュレータ２０の信号解析機能部と同等の解析処理を施す。スプリアス信号処理部４１は、試験信号が入力されたＤＵＴ１００から被測定信号とともに出力される複数の区分周波数帯域の無線信号（スプリアス信号）を、各区分周波数帯域に対応するそれぞれの受信アンテナ６を介して受信する。なお、スプリアス信号処理部４１は、ダウンコンバータ、増幅器、周波数フィルタを有している。

スプリアス信号処理部４１は、各受信アンテナ６がそれぞれ受信したスプリアス信号に対して、周波数変換（ダウンコンバート）、増幅、周波数選択の各処理を施したうえで、該スプリアス信号を信号解析部３１のＲＦ部３１ａに送信するようになっている。ＲＦ部３１ａは、受信した該スプリアス信号をローカル信号とミキシングすることでＩＦ信号に変換する。ＡＤＣ３１ｂは、ＲＦ部３１ａでＩＦ信号に変換されたスプリアス信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して解析処理部３１ｃに出力する。解析処理部３１ｃは、受信した各区分周波数帯域のスプリアス信号の周波数分布及び電力を解析する。なお、信号解析装置３０は、スプリアス信号処理部４１を組み込んだ構成であってもよい。

次に、本実施形態に係る測定装置１を用いるＤＵＴ１００のスプリアス測定処理について、図１７のフローチャートを参照して説明する。図１７においては、スプリアス周波数帯域のうち（図１５参照）、それぞれ、番号１、番号２、番号３、番号４で示す各区分周波数帯域をそれぞれ使用可能な４つの受信アンテナ６が焦点位置Ｆ外に配置された状態でスプリアス測定が行われるものとする。また、図１７においては、ＤＵＴ１００のスプリアス測定処理を開始することを指示するスプリアス測定開始操作が統合制御装置１０の操作部１２で行われる場合について説明する。なお、スプリアス測定開始操作は、信号解析装置３０の操作部３３で行われるようにしてもよい。

測定装置１において、ＤＵＴ１００のスプリアス測定を行うためには、まず、ＯＴＡチャンバ５０の内部空間５１内にＤＵＴ１００をセットする必要がある。これにより、測定装置１では、スプリアス測定の最初の処理として、ユーザにより、ＯＴＡチャンバ５０の姿勢可変機構５６のＤＵＴ載置部５６ｅに被試験対象のＤＵＴ１００を保持させる作業が行われる（保持ステップＳ１）。

ＤＵＴ１００のセット作業が行われた後、統合制御装置１０は、例えば、制御部１１が、操作部１２においてスプリアス測定開始操作が行われたか否かを監視する（ステップＳ２）。

ここで、上記スプリアス測定開始操作が行われていないと判定された場合（ステップＳ２でＮＯ）、制御部１１は上記ステップＳ２の監視を続行する。これに対し、上記スプリアス測定開始操作が行われたと判定された場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、制御部１１は、スプリアス測定を行う区分周波数帯域の順番を示すｎを、１番目の区分周波数帯域を示すｎ＝１にセットする（ステップＳ３）。なお、この例においては、ｎの最大値は４である。

次に、制御部１１の呼接続制御部１４は、焦点位置Ｆに配置された試験用アンテナ５を使用し、ＤＵＴ１００との間で制御信号（無線信号）を送受信することにより呼接続制御を実施する（ステップＳ４）。ここでＮＲシステムシミュレータ２０は、ＤＵＴ１００に対して試験用アンテナ５を介して制御信号（呼接続要求信号）を無線送信させる一方で、該呼接続要求信号を受信したＤＵＴ１００が接続要求された周波数を設定したうえで送信してくる制御信号（呼接続応答信号）を受信する呼接続制御を行う。この呼接続制御により、ＮＲシステムシミュレータ２０とＤＵＴ１００との間には、リフレクタ７の焦点位置Ｆに配置された試験用アンテナ５とリフレクタ７とを介して無線信号を送受信可能な状態が確立される。

なお、ＮＲシステムシミュレータ２０から試験用アンテナ５及びリフレクタ７を介して送られてくる無線信号をＤＵＴ１００が受信する処理はダウンリンク（ＤＬ）処理とされる。逆に、リフレクタ７及び試験用アンテナ５を介してＮＲシステムシミュレータ２０に対して無線信号をＤＵＴ１００が送信する処理はアップリンク（ＵＬ）処理とされる。試験用アンテナ５は、リンク（呼）を確立する処理、ならびにリンク確立後のダウンリンク（ＤＬ）及びアップリンク（ＵＬ）の処理を実行するために用いられるものであり、リンクアンテナの機能を兼ねている。

ステップＳ４での呼接続の確立後、統合制御装置１０のＤＵＴ姿勢制御部１７は、クワイエットゾーンＱＺ内に配置されたＤＵＴ１００の姿勢を姿勢可変機構５６により所定の姿勢に制御する（姿勢可変ステップＳ５）。

ステップＳ５で姿勢可変機構５６によりＤＵＴ１００が所定の姿勢に制御された後、統合制御装置１０の信号送受信制御部１５は、ＮＲシステムシミュレータ２０に対して信号送信指令を送信する。ＮＲシステムシミュレータ２０は、上記信号送信指令に基づき、ＤＵＴ１００に対し、リフレクタ７の焦点位置Ｆに配置されている試験用アンテナ５を介して試験信号を出力する制御を行う（試験信号出力ステップＳ６）。

ＮＲシステムシミュレータ２０による試験信号送信制御は以下のように実施される。ＮＲシステムシミュレータ２０（図１１（ａ）参照）において、上記信号送信指令を受けた制御部２２は、信号発生機能部を制御し、信号発生部２１ａで試験信号を生成するための信号を発生させる。その後、この信号をＤＡＣ２１ｂでデジタル／アナログ変換処理し、さらに変調部２１ｃで変調処理を行った後、ＲＦ部２１ｄでデジタル変調信号から各通信規格の周波数に対応した試験信号を生成し、当該試験信号（ＤＬデータ）を送信部２１ｅにより試験用アンテナ５を介してＤＵＴ１００に向けて出力する。

送信部２１ｅと試験用アンテナ５の間には信号処理部４０ａが設けられ、信号処理部４０ａはアップコンバータ、増幅器、周波数フィルタ等により構成されている。信号処理部４０ａは、試験用アンテナ５に出力する試験信号に対して、周波数変換（アップコンバート）、増幅、周波数選択の各処理を施す。なお、信号送受信制御部１５は、ステップＳ６で試験信号送信の制御を開始した後、測定対象のスプリアス周波数帯域の全ての区分周波数帯域についてのスプリアス測定が終了するまでの間、試験信号を適宜のタイミングで送信するよう制御する。

これに対し、ＤＵＴ１００は、試験用アンテナ５及びリフレクタ７を介して送られてくる試験信号（ＤＬデータ）を、ステップＳ５による上記姿勢制御に基づいて順次変化する異なる姿勢の状態でアンテナ１１０により受信するとともに、該試験信号に対する応答信号である被測定信号を送信するように動作する。

ステップＳ６で試験信号が送信開始された後、引き続き、信号解析装置３０は、リフレクタ７の焦点位置Ｆ外に配置されているｎ番目の受信アンテナ６－ｎにより受信されたスプリアス信号の受信処理を行う（スプリアス信号受信ステップＳ７）。この受信処理においては、受信アンテナ６－ｎにより受信された信号は、スプリアス信号処理部４１に入力され、該スプリアス信号処理部４１により、周波数変換（ダウンコンバート）、増幅、周波数選択の各処理を施された後、信号解析装置３０の信号解析部３１に入力される。

引き続き、信号解析装置３０は、ステップＳ７で受信処理された信号（受信アンテナ６－ｎにより受信されたスプリアス信号）を解析し、該解析結果を記憶する制御を行う（解析ステップＳ８）。このとき、信号解析装置３０では、制御部３２が信号解析部３１を制御し、スプリアス信号処理部４１から入力されたスプリアス信号を、ＲＦ部３１ａ、ＡＤＣ３１ｂを介して取り込み、解析処理部３１ｃによって当該スプリアス信号について、例えば、周波数分布や電力を解析する制御が行われる。また、制御部３２は、スプリアス信号の解析結果を、図示しないＲＡＭ等の記憶領域に記憶する制御を行う。

引き続き、統合制御装置１０では、例えば、ＤＵＴ姿勢制御部１７が、ｎ番目の区分周波数帯域について、所望の全ての姿勢に関してＤＵＴ１００のスプリアス測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、ｎ番目の区分周波数帯域についてのスプリアス測定が終了していないと判定された場合（ステップＳ９でＮＯ）、ステップＳ５以降の処理を続行する。

これに対し、ｎ番目の区分周波数帯域についてのスプリアス測定が終了したと判定された場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、制御部１１は、上記ｎが、最後の区分周波数帯域であることを示すｎ＝４に達したか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで、ｎ＝４に達していないと判定された場合（ステップＳ１０でＮＯ）、制御部１１は、ｎの値をインクリメントして（ステップＳ１１）、ステップＳ５以降の処理を続行する。

これに対し、ｎ＝４に達したと判定された場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、統合制御装置１０は、図１７に示す上記一連のスプリアス測定処理を終了する。

なお、本実施形態に係る測定装置１では、上記ステップＳ６でＮＲシステムシミュレータ２０から試験信号を送信した後、引き続き、当該ＮＲシステムシミュレータ２０において、制御部２２により、上記試験信号を受信したＤＵＴ１００がアンテナ１１０から送信する被測定信号を測定する制御が行われてもよい。あるいは、上記試験信号のＮＲシステムシミュレータ２０による測定処理は、図１７に示すスプリアス測定処理とは独立に、任意のタイミングで行われてもよい。

なお、上記実施形態では、例えば、６ＧＨｚ～８７ＧＨｚのスプリアス周波数帯域（図１５参照）を４つの受信アンテナ６でカバーする例を挙げているが、本発明は、これに限らず、任意のスプリアス周波数帯域を任意の数の受信アンテナ６でカバーする構成としてもよい。なお、本発明は、電波暗箱だけではなく電波暗室にも適用できる。

以上説明したように、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４とが一部品で構成され、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４との間に従来設けられていたフランジ部を無くしている。これにより、円形方形導波変換部２０４をＯＭＴ部２２０にねじ止めする際の工具２６０を入れる向きの制限が改善されるため、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、組み立て時の作業性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４との間に従来設けられていたフランジ部を無くしたことで、部品点数が１点減ったことによる、部品のコストダウン効果を得ることができる。

また、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４とを一部品にしたことで、組立工数の削減によるコストダウン効果を得ることができる。

また、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、偏波分離器２２０を備えることにより、アンテナ部２０１に入力された電波を偏波面が互いに直交する２つの直線偏波の電波に分離することができる。

また、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、フランジ部２０６の複数のねじ孔２０９を、アンテナ部２０１の外径及び円形方形導波変換部２０４の外径の外側に位置するように設けたことで、工具２６０をねじ２１０のねじ頭に真っ直ぐに差し込むことを可能にする。

また、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、放電加工技術を用いて、アンテナ部品に円形方形導波変換器の機能を追加したことで、アンテナ部２０１と円形方形導波変換部２０４との間に従来設けられていた接合面を無くしている。これにより、本実施形態に係るアンテナデバイス２３０は、アンテナ部２０１の円形導波管２０３と円形方形導波変換部２０４の変換導波管２０５における電波の反射を減らして、通過する電波のロスを低減することができる。

また、本実施形態に係る測定装置１においては、スプリアス測定用の複数の受信アンテナ６が、リフレクタ７の回転放物面から定まる焦点位置Ｆ外に配置されている。これにより、スプリアス測定用の複数の受信アンテナ６をリフレクタ７の焦点位置Ｆに順次配置させる必要が無くなり、測定装置１の耐久性が高まる。さらに、本実施形態に係る測定装置１は、ミリ波帯の無線信号を送受信するＤＵＴ１００に対して各区分周波数帯域のスプリアス測定を間断なく行うことができるため、広範な周波数帯域にわたって効率的なスプリアス測定を行うことができる。

また、本実施形態に係る測定装置１は、複数の受信アンテナ６のうちの少なくとも１つにアンテナデバイス２３０を用いることにより、装置全体のコストを抑えることができる。

また、本実施形態に係る測定装置１は、信号解析装置３０を備えることにより、規定の周波数帯域の無線信号を送信又は受信するアンテナ１１０を有するＤＵＴ１００について、該規定の周波数帯域とは異なる複数の区分周波数帯域のスプリアス信号を容易に測定可能である。

また、本実施形態に係る測定装置１においては、複数の受信アンテナ６の開口面６－１ａ，６－２ａ，６－３ａ，６－４ａの中心が、焦点位置ＦからクワイエットゾーンＱＺのサイズに応じた距離以内に配置される。例えば、クワイエットゾーンＱＺの直径Φを３３ｃｍとする場合には、各受信アンテナ６から無線信号の電波を放射した場合のクワイエットゾーンＱＺにおける振幅偏差が０．６ｄＢ未満となる、焦点位置Ｆからの距離以内（例えば、６０ｍｍ以内）に、開口面６－１ａ，６－２ａ，６－３ａ，６－４ａの中心が配置されることが望ましい。これにより、本実施形態に係る測定装置１は、複数の受信アンテナ６を焦点位置Ｆに配置したときとほぼ同等の品質のスプリアス測定結果を得ることができる。

また、本実施形態に係る測定装置１においては、試験用アンテナ５の開口面５ａと、複数の受信アンテナ６の開口面６－１ａ，６－２ａ，６－３ａ，６－４ａとが、アンテナ１１０から送信されてリフレクタ７により反射された無線信号の電波の進行方向に対して垂直となる同一の平面６１ａに配置される。これにより、本実施形態に係る測定装置１は、良好な品質のスプリアス測定結果を得ることができる焦点位置Ｆ外の位置に複数の受信アンテナ６を容易に配置できる。

１ 測定装置
５ 試験用アンテナ
５ａ 開口面
６，６－１，６－２，６－３，６－４ 受信アンテナ
６－１ａ，６－２ａ，６－３ａ，６－４ａ 開口面
７ リフレクタ
２０ ＮＲシステムシミュレータ
３０ 信号解析装置
５０ ＯＴＡチャンバ
５１ 内部空間
６１ アンテナ保持部
６１ａ 平面
１００ ＤＵＴ
１１０ アンテナ
２００ 一体化アンテナ
２０１ アンテナ部
２０３ 円形導波管
２０４ 円形方形導波変換部
２０５ 変換導波管
２０６ フランジ部
２０９ ねじ孔
２１０ ねじ
２１１ 方形導波管
２２０ ＯＭＴ部
２２０ 偏波分離器
２３０ アンテナデバイス
Ｆ リフレクタの焦点位置
ＱＺ クワイエットゾーン

Claims (6)

1. 円形導波管（２０３）を有するアンテナ部（２０１）と、
   断面形状が円形断面から方形断面に連続的に変化する変換導波管（２０５）を有し、前記変換導波管の前記円形断面を有する端部が前記アンテナ部の前記円形導波管に連続的に接続される円形方形導波変換部（２０４）と、
   方形導波管（２１１）を有し、前記方形導波管に入力された電波を偏波面が互いに直交する２つの直線偏波の電波に分離する偏波分離器（２２０）と、を備え、
   前記アンテナ部と前記円形方形導波変換部とが一体形成され、
   前記円形方形導波変換部の前記変換導波管の前記方形断面を有する端部が、前記偏波分離器の前記方形導波管に接続されることを特徴とするアンテナデバイス。
2. 前記円形方形導波変換部は、前記変換導波管の前記方形断面を有する端部を前記偏波分離器の前記方形導波管に接続するためのフランジ部（２０６）を有し、前記フランジ部の複数のねじ孔（２０９）に挿通される複数のねじ（２１０）により前記偏波分離器に固定され、
   前記アンテナ部及び前記円形方形導波変換部の延伸方向から見て、前記フランジ部の前記複数のねじ孔が、前記アンテナ部の外径及び前記円形方形導波変換部の外径の外側に位置することを特徴とする請求項１に記載のアンテナデバイス。
3. 周囲の電波環境に影響されない内部空間（５１）を有する電波暗箱（５０）と、
   前記内部空間に収容され、あらかじめ設定された複数の区分周波数帯域の無線信号を各々受信する複数の受信アンテナ（６）と、
   前記内部空間に収容され、所定の回転放物面を有するリフレクタ（７）と、を備えるアンテナ装置（１）であって、
   前記リフレクタは、前記回転放物面を介して、前記内部空間におけるクワイエットゾーン（ＱＺ）内に配置された被試験対象（１００）が有する被試験アンテナ（１１０）により送信又は受信される規定の周波数帯域の無線信号の電波を反射し、
   各前記区分周波数帯域は、前記規定の周波数帯域の下限の周波数よりも低い周波数から、前記規定の周波数帯域の上限の周波数よりも高い周波数までの周波数帯域が区分されてなり、
   前記複数の受信アンテナが、前記回転放物面から定まる焦点位置（Ｆ）外に配置されており、
   前記複数の受信アンテナのうちの少なくとも１つが前記請求項１又は請求項２に記載のアンテナデバイスであることを特徴とするアンテナ装置。
4. 前記内部空間において前記焦点位置に配置され、前記規定の周波数帯域の無線信号を送信又は受信する試験用アンテナ（５）と、
   前記試験用アンテナを介して前記被試験対象に試験信号を出力するとともに、前記試験信号が入力された前記被試験対象から出力される被測定信号を前記試験用アンテナで受信し、受信した前記被測定信号に基づき前記規定の周波数帯域の無線信号に対する測定を行う送受信特性測定装置（２０）と、
   前記試験信号が入力された前記被試験対象から前記被測定信号とともに出力される前記複数の区分周波数帯域の無線信号を、各前記区分周波数帯域に対応するそれぞれの前記受信アンテナを介して受信し、受信した各前記区分周波数帯域の無線信号の周波数分布及び電力を解析する信号解析装置（３０）と、を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記複数の受信アンテナの開口面（６－１ａ，６－２ａ，６－３ａ，６－４ａ）の中心が、前記焦点位置から前記クワイエットゾーンのサイズに応じた距離以内に配置されるように、前記複数の受信アンテナを保持するアンテナ保持部（６１）を更に備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 円形導波管（２０３）を有するアンテナ部（２０１）と、
   断面形状が円形断面から方形断面に連続的に変化する変換導波管（２０５）を有し、前記変換導波管の前記円形断面を有する端部が前記アンテナ部の前記円形導波管に連続的に接続される円形方形導波変換部（２０４）と、を備えたアンテナデバイスの製造方法であって、
   前記アンテナ部と前記円形方形導波変換部とを放電加工技術により一体形成して製造することを特徴とするアンテナデバイスの製造方法。

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