JP7382430B2

JP7382430B2 - アンテナ装置及び性能試験方法

Info

Publication number: JP7382430B2
Application number: JP2022023851A
Authority: JP
Inventors: 綾山本
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2042-02-18
Also published as: JP2023120791A

Description

本発明は、ＯＴＡ（Over The Air）環境の電波暗箱を用いて、試験対象のアンテナから送受信される無線信号に対する妨害波の影響を測定するためのアンテナ装置と、これを用いて試験対象の性能を試験するための測定方法に関する。

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、５ＧＮＲシステム（New Radio System）用の無線端末（以下、５Ｇ無線端末）を試験対象（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試験装置とＤＵＴのアンテナ端子とを有線接続する方法は、試験装置の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、ＤＵＴ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、試験用アンテナを介してＤＵＴに対する試験信号の送受信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。

さらに５Ｇ無線端末については、５ＧＮＲ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。

下記特許文献１には、上述したＤＵＴのＯＴＡ試験環境及びスプリアス測定環境を実現するＣＡＴＲと、これを用いた測定方法の発明が開示されている。

特願２０２１－６０３５８号公報

近年、５ＧＮＲ規格において、ミリ波帯ＤＵＴの性能試験の項目の一つとして、妨害波（妨害信号とも称する。）を印加した場合の特性評価である妨害波測定が定められた (blocking characteristics, 3GPP TS 38.521-2参照) 。この妨害波測定とは、妨害信号と試験信号を同時にＤＵＴに送信した状態で、ＤＵＴが試験信号を適正に受信できることをスループットで確認する試験である。なお、スループットとは、ＤＵＴが単位時間あたりに処理できるデータ量である。

例えば５Ｇ無線端末の性能試験において妨害波測定を行う場合においても、ＤＵＴのアンテナ端子と試験装置を有線接続する従前のような方法は、先に述べた通り特性劣化や構成上のスペース面・コスト面を考慮すると現実的でないことから、前述したようなＣＡＴＲを用いてＯＴＡ試験を行うことが好ましいと考えられる。

ＯＴＡ試験環境下においてＤＵＴの妨害波測定を実現するＣＡＴＲの機器構成としては、例えば、１つのアンテナから妨害波と試験信号をＤＵＴに同時に送信する構成が考えられる。この構成によれば、種類の異なる２つの信号を合成して１つのアンテナに入力するため、アンテナが１つで済む代わりに、２つの信号を合成するコンバイナが必要となる。また、このコンバイナは、ＯＴＡ試験を実施するミリ波帯では損失が大きいため、妨害波について必要な出力を達成するためには、コンバイナとアンテナの間に増幅器を設けることが必要となる場合が多い。このように、ＣＡＴＲのＯＴＡ試験環境下において、１つのアンテナから妨害波と試験信号を同時に送信する構成によりＤＵＴの妨害波測定を行うためには、機器構成が複雑になり、設備コストが大きくなるという問題があった。

本発明は、以上説明した従来の技術における課題を解決するためになされたものであって、ＯＴＡ試験環境下で例えばＤＵＴの妨害波測定のように複数の信号を用いる性能試験を行うことができるアンテナ装置と、これを用いた測定方法を、簡素でコンパクトな構成及び低廉な設備コストで実現することを目的としている。

請求項１に記載されたアンテナ装置は、
電波暗箱と、
前記電波暗箱の内部に設けられ、保持した試験対象の角度を任意に設定する姿勢可変機構と、
前記電波暗箱の内部に設けられ、回転放物面を備えたリフレクタと、
前記電波暗箱の内部において前記回転放物面の焦点に配置され、第１の信号を送信する第１のアンテナと、
前記電波暗箱の内部において前記焦点とは異なる特定位置に配置され、第２の信号を送信する第２のアンテナと、
を有するアンテナ装置であって、
前記第１の信号は試験信号であり、前記第１のアンテナは、前記試験信号を送信するとともに、試験対象からの送信信号または受信状態通知信号を受信する試験用アンテナであり、
前記第２の信号は妨害信号であり、前記第２のアンテナは妨害信号送信用アンテナであり、
前記妨害信号送信用アンテナによる前記妨害信号の送信と、前記試験用アンテナによる前記試験信号の送信を同時に行い、前記試験用アンテナが受信した前記受信状態通知信号をもとに試験対象のスループットがしきい値を越えていることを確認する性能試験において、試験対象における前記試験信号の受信レベルが最大となるように前記姿勢可変機構を制御して試験対象の前記角度を設定するとともに、前記妨害信号送信用アンテナから送信される前記妨害信号の送信レベルを前記特定位置に応じて補正する制御を行う制御手段を有することを特徴としている。

請求項２に記載されたアンテナ装置は、請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記制御手段は、
前記試験用アンテナに前記試験信号を送信させながら、試験対象の前記角度θが、試験対象の前記受信レベルが最大値となる最大角度θ₀となるように前記姿勢可変機構を制御する第１ステップと、
試験対象の前記角度θが、前記最大角度θ₀に、前記妨害信号送信用アンテナから送信される前記妨害信号の試験対象への到来角度θ' を加えた値となるように前記姿勢可変機構を制御するとともに、前記試験用アンテナに前記試験信号を送信させて試験対象の前記受信レベルとしてオフセットレベルを取得し、前記最大値と前記オフセットレベルの差を前記妨害信号の規定送信レベルに加えた値を前記妨害信号の補正送信レベルとして算出する第２ステップと、
試験対象の前記角度θが前記最大角度θ₀となるように前記姿勢可変機構を制御するとともに、前記妨害信号送信用アンテナに前記補正送信レベルの前記妨害信号を送信させている状態で前記試験用アンテナに前記試験信号を送信させ、試験対象が前記試験信号を適正に受信できていることを解析する第３ステップを実行することにより、
前記性能試験を行うことを特徴とする。

請求項３に記載された測定方法は、
電波暗箱と、
前記電波暗箱の内部に設けられ、保持した試験対象の角度を任意に設定する姿勢可変機構と、
前記電波暗箱の内部に設けられ、回転放物面を備えたリフレクタと、
前記電波暗箱の内部において前記回転放物面の焦点に配置され、試験信号を送信するとともに試験対象からの送信信号または受信状態通知信号を受信する試験用アンテナと、
前記電波暗箱の内部において前記焦点とは異なる特定位置に配置され、妨害信号を送信する妨害信号送信用アンテナと、
を有するアンテナ装置を用いた測定方法であって、
前記妨害信号送信用アンテナによる前記妨害信号の送信と、前記試験用アンテナによる前記試験信号の送信を同時に行い、前記試験用アンテナが受信した前記受信状態通知信号をもとに試験対象のスループットがしきい値を越えているか否かを確認するために、試験対象における前記試験信号の受信レベルが最大となるように前記姿勢可変機構を制御して試験対象の前記角度を設定するとともに、前記妨害信号送信用アンテナから送信される前記妨害信号の送信レベルを前記特定位置に応じて補正することを特徴としている。

請求項１に記載されたアンテナ装置によれば、電波暗箱内のＯＴＡ試験環境下において、第１のアンテナによる第１の信号の送信と、第２のアンテナによる第２の信号の送信を同時に行い、第２の信号が送信されている状況下において、試験対象が第１の信号を適正に受信できるか否かを確認する性能試験を行うことができる。また、このアンテナ装置は、第１の信号の送信は第１のアンテナにより行い、第２の信号の送信は第２のアンテナにより行う構成であるため、種類の異なる２つの信号を合成して１つのアンテナに入力するためのコンバイナは必要なく、従ってコンバイナにより発生しうる損失を補う増幅器も必要がなく、構成が簡素でコンパクトとなり、設備コストは低廉となる。
また、電波暗箱内のＯＴＡ試験環境下において、試験用アンテナによる試験信号の送信と、妨害信号送信用アンテナによる妨害信号の送信を同時に行い、妨害信号が送信されている状況下において、性能試験として、試験対象が試験信号を適正に受信できるか否かを確認する妨害波測定を行うことができる。
また、試験対象における試験信号の受信レベルは姿勢可変機構を制御して最大となる角度となっており、また妨害信号送信用アンテナはリフレクタの回転放物面の焦点以外の特定位置に配置されているが、妨害信号送信用アンテナから送信される妨害信号の送信レベルは、特定位置に応じて増大する方向に補正されているため、適正な妨害波測定を行うことができる。

請求項２に記載されたアンテナ装置によれば、試験対象の角度θを、試験対象による試験信号の受信レベルが最大値となるような最大角度θ₀に設定したうえで、試験用アンテナに試験信号を送信させる。これと同時に、妨害信号が試験対象に到来する角度である到来角度θ' に基づいて算出した補正送信レベルの妨害信号を、妨害信号送信用アンテナから送信させる。この状態で試験対象における試験信号の受信状態を解析することにより、試験対象が試験信号を適正に受信できるか否かを確認する妨害波測定を行うことができる。

請求項３に記載された測定方法によれば、妨害信号送信用アンテナによる妨害信号の送信と、試験用アンテナによる試験信号の送信を同時に行い、試験対象が前記試験用アンテナによる前記試験信号の送信を適正に受信できていることを確認することにより、適正な妨害波測定を行うことができる。
また、試験対象における試験信号の受信レベルは姿勢可変機構を制御して最大となる角度となっており、また妨害信号送信用アンテナはリフレクタの回転放物面の焦点以外の特定位置に配置されているが、妨害信号送信用アンテナから送信される妨害信号の送信レベルは、特定位置に応じて増大する方向に補正されているため、適正な妨害波測定を行うことができる。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成と機能を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置において、試験用アンテナと、妨害信号送信用アンテナと、複数の受信アンテナの位置関係を示す図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置において、試験用アンテナ及び妨害信号送信用アンテナと、リフレクタと、試験対象の位置関係を示す図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置を用いて妨害波測定を行う際の手順を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るアンテナ装置を用いて行う妨害波測定において、試験対象の角度θを、試験対象の受信レベルが最大値となる最大角度θ₀となるように設定するステップ３（Ｓ３）の動作を示す図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置を用いて行う妨害波測定において、試験対象の角度θを、最大角度θ₀に、妨害信号送信用アンテナから送信される妨害信号が試験対象に到来する到来角度θ' を加えた値となるように設定し、試験用アンテナに試験信号を送信させて試験対象の受信レベルとしてオフセットレベルを取得するステップ４（Ｓ４）の動作を示す図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置を用いて行う妨害波測定において、試験対象の角度θを最大角度θ₀に設定し、妨害信号送信用アンテナに補正送信レベルの妨害信号を送信させている状態で試験用アンテナに試験信号を送信させ、試験対象における試験信号の受信状態を解析するステップ６（Ｓ６）の動作を示す図である。

以下、本発明に係るアンテナ装置及び測定方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図面に示すアンテナ装置の構成要素は、必ずしも実機と同一の構成を忠実に表すものではなく、明細書の記載と整合的に理解されるように模式的に表現している場合もあり、また各構成要素の寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致するものではない。

図１は、本実施形態のアンテナ装置１の構造及び機能を示す図であり、後に詳述する電波暗箱としてのＯＴＡチャンバ１０については、側面からの透視図によって内部における各構成要素の配置態様を模式的に示しており、後に詳述する制御手段（統合制御装置２０やＮＲシステムシミュレータ２２等）については、ブロック構成図によってＯＴＡチャンバ１０内の機器類に対する制御機能を示している。

本実施形態のアンテナ装置１は、５Ｇ無線端末をＤＵＴとする性能試験、特に妨害信号と試験信号を同時に送信した状態で、ＤＵＴが試験信号を適正に受信できることを確認する妨害信号測定（妨害波測定とも称する。）に適した測定装置としての機能を有することを特徴としている。

まず、図１を参照して前述した電波暗箱としてのＯＴＡチャンバ１０の構成について説明する。
ＯＴＡチャンバ１０は、５Ｇ用の無線端末の性能試験に際してのＯＴＡ試験環境を提供するＣＡＴＲであって、例えば直方体形状の内部空間１１を区画する金属製の筐体により構成されており、外部からの電波の侵入を防ぐことができる。ＯＴＡチャンバ１０の内面全域には、電波吸収体１２が貼り付けられており、内部での電波の多重反射が抑制される。

ＯＴＡチャンバ１０の内部空間１１には、ＤＵＴ１００と、ＤＵＴ１００を保持して任意の姿勢に設定する姿勢可変機構１３と、試験用アンテナ５と、妨害信号送信用アンテナ３と、スプリアス測定用の複数の受信アンテナ６と、リフレクタ７が収容されている。

試験対象であるＤＵＴ１００は、例えばスマートフォンなどの無線端末であり、より具体的には、例えば５ＧＮＲの無線端末であって、内蔵するアンテナは、５ＧＮＲ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。

姿勢可変機構１３は、図示しない保持部によってクワイエットゾーン（quiet zone、符号ＱＺ、図３に示す。）内でＤＵＴ１００を保持するとともに、保持したＤＵＴ１００の角度θを任意に設定する機能を備えている。姿勢可変機構１３は、例えば、互いに直交する２軸が回転することによってＤＵＴ１００の姿勢を変化させる回転機構を備えた２軸ポジショナであり、試験用アンテナ２、妨害信号送信用アンテナ３、及び複数の受信アンテナ４６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ことができるＯＴＡ試験系（Combined-axes system）を構成している。

試験用アンテナ２、妨害信号送信用アンテナ３及び受信アンテナ４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２は、ＤＵＴ１００の送信特性又は受信特性の測定、妨害波測定、スプリアス測定を行うための試験信号を、ＤＵＴ１００のアンテナ（図示せず）に送信することができ、またＤＵＴ１００からの送信信号または受信状態通知信号を受信することができる。

妨害信号送信用アンテナ３は、ＤＵＴ１００のアンテナと同一の規定の周波数帯域の妨害信号を送信することができる。

複数の受信アンテナ４は、ＤＵＴ１００が送信する上述した規定の周波数帯域とは異なる周波数帯域において予め設定された複数の区分周波数帯域（スプリアス周波数帯域）の無線信号を各々受信することができる。これら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。

リフレクタ５は、回転放物面からなる反射面を備えたオフセットパラボラ型の構造であり、ＤＵＴ１００のアンテナから放射された電波を試験用アンテナ２及び複数の受信アンテナ４の開口面へと折り返す電波経路の一部を構成している。詳細は後述するが、試験用アンテナ２は、リフレクタ５の回転放物面から定まる焦点位置Ｆ（図３参照）に配置されており、リフレクタ５は、試験用アンテナ２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１３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のアンテナから放射される送信信号または受信状態通知信号を回転放物面で受け、試験用アンテナ２及び複数の受信アンテナ４に向けて反射させることができる機能を持つ。

ここで、図２及び図３を参照して、試験用アンテナ２、妨害信号送信用アンテナ３及び受信アンテナ４と、リフレクタ５の配置態様について説明する。
図２に示すように、ＯＴＡチャンバ１０内に設けられた試験用アンテナ２、妨害信号送信用アンテナ３及び複数の受信アンテナ４は、アンテナ保持部６によって互いに離間した所定の配置で保持されている。アンテナ保持部６は、板状体又は箱体の壁面等から構成されるアンテナの取り付け部であって、試験用アンテナ２と妨害信号送信用アンテナ３は互いに可能な限り隣接して配置されており、複数の受信アンテナ４は、試験用アンテナ２と妨害信号送信用アンテナ３の周囲に配置されている。なお、アンテナ保持部６は図１には示していない。

図３は、アンテナ装置１において、試験用アンテナ２及び妨害信号送信用アンテナ３と、リフレクタ５と、ＤＵＴ１００の位置関係を示す図である。図３において、リフレクタ５の焦点位置Ｆに試験用アンテナ２が配置されており、リフレクタ５の焦点距離をｆ、妨害信号送信用アンテナ３が配置された位置である特定位置をＰ、姿勢可変機構１３によって設定されるＤＵＴ１００の角度をθ、妨害信号送信用アンテナ３の焦点Ｆからのずれ量をδ、特定位置にある妨害信号送信用アンテナ３から送信される妨害信号がＤＵＴ１００に到来する到来角度をθ’とする。到来角度θ’は、式θ’＝ｔａｎ^-1（δ／ｆ）で表すことができる。

上に説明したように、試験用アンテナ２は、リフレクタ５の回転放物面から定まる焦点位置Ｆに配置されているため、既定試験レベルの試験信号を放射すれば、ＤＵＴ１００に到達する電力は、その他の位置に配置した場合に較べて高くなるため、適正な試験を行うための配置として適当である。ところが、妨害信号送信用アンテナ３は、焦点Ｆに置くことができないため、試験用アンテナ２が配置された焦点位置Ｆに隣接した特定位置Ｐに配置されている。このため、ここから規格に定められた既定妨害波レベルの妨害信号を放射すると、ＤＵＴ１００に到達する電波のレベル（電力）は、試験用アンテナ２から放射されてＤＵＴ１００に到達する試験信号の電波のレベルよりも弱くなってしまうため、適切な試験が行えなくなってしまう。そこで、このアンテナ装置１においては、妨害信号送信用アンテナ３が配置された特定位置Ｐが、焦点Ｆからずれているずれ量δに対応して、既定妨害波レベルを上げる方向に補正する。既定妨害波レベルを補正する具体的な手法については、次に説明する制御手段の構成の後に説明するものとする。

次に、図１を参照してアンテナ装置１の制御手段について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置１は、全体を制御する統括的な制御手段として統合制御装置２０を有している。またアンテナ装置１は、統合制御装置２０に接続された制御手段として、ＤＵＴ姿勢制御部２１と、ＮＲシステムシミュレータ２２と、信号解析装置２３を有している。さらにＮＲシステムシミュレータ２２には、妨害信号発生部２４及び試験信号処理部２５が接続されており、また信号解析装置２３にはスプリアス信号処理部２６が接続されている。妨害信号発生部２４には妨害信号送信用アンテナ３が接続され、試験信号処理部２５には試験用アンテナ２が接続され、スプリアス信号処理部２６には複数の受信アンテナ４が接続されている。

統合制御装置２０は、ＤＵＴ姿勢制御部２１、ＮＲシステムシミュレータ２２、及び信号解析装置２３と例えばイーサネット（登録商標）等のネットワーク２７を介して相互に通信可能に接続されており、これらを統括的に制御する装置であって、例えばパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）により構成される。

ＤＵＴ姿勢制御部２１は、姿勢可変機構１３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り、この制御を実現するために、例えば駆動手段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）等の制御データを備えている。なお、ＤＵＴ姿勢制御部２１は、統合制御装置２０の一部として、統合制御装置２０に一体に設けられていてもよい。

ＮＲシステムシミュレータ２２は、信号発生機能と信号解析機能を備えており、姿勢可変機構１３によりＤＵＴ１００の姿勢が変化されるごとに、ＤＵＴ１００における試験信号の受信状態を解析する等、所定の情報処理を行うことにより、ＤＵＴ１００の送信特性又は受信特性の測定を行うことができる。

試験信号処理部２５は、ＮＲシステムシミュレータ２２から送られた規定試験レベルの試験信号に必要な処理を施し、試験用アンテナ２に送信させ、また試験用アンテナ２が受信したＤＵＴ１００からの受信信号に必要な処理を施し、これをＮＲシステムシミュレータ２２に送信する。

妨害信号発生部２４は、ＮＲシステムシミュレータ２２から送られた規定妨害レベルの妨害信号に必要な処理を施し、妨害信号送信用アンテナ３に送信させる。

信号解析装置２３は、姿勢可変機構１３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り、スプリアス信号処理部２６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２２の信号解析機能と同等の解析処理を施す。

スプリアス信号処理部２６は、各受信アンテナ４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装置２３に送信する。

次に、本実施形態のアンテナ装置１を用いたＤＵＴ１００の妨害波測定と、妨害波測定において行われる既定妨害波レベルの補正手法について、図４～図７を参照して説明する。なお、以下に説明する既定妨害波レベルの補正と妨害波測定は、制御手段である統合制御装置２０、ＮＲシステムシミュレータ２２及びＤＵＴ姿勢制御部２１を含む制御手段によって行われる。

図４のステップＳ１に示すように、妨害波測定が開始されると、まずＤＵＴ１００を姿勢可変機構１３に取り付ける。

図４のステップＳ２に示すように、試験用アンテナ２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。ここでＮＲシステムシミュレータ２２は、ＤＵＴ１００に対して試験用アンテナ２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２２とＤＵＴ１００との間には、リフレクタ５の焦点位置Ｆに配置された試験用アンテナ２とリフレクタ５とを介して無線信号を送受信可能な状態が確立される。

ここで、ＮＲシステムシミュレータ２２から試験用アンテナ２及びリフレクタ５を介して送られる試験信号を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５及び試験用アンテナ２を介してＮＲシステムシミュレータ２２に対してＤＵＴ１００が受信状態通知信号を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２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。

図４のステップＳ３及び図５に示すように、ステップＳ２での呼接続の確立後、試験用アンテナ２から規定試験レベルの試験信号を送信させ、姿勢可変機構１３により設定されるＤＵＴ１００の角度θが、ＤＵＴ１００の受信レベルが最大値となる最大角度θ₀に設定されるように姿勢可変機構１３を制御し、ＤＵＴ１００のビームをロックする。ＤＵＴ１００によっては、自らが有するアンテナの指向性を、電波の到来方向に合わせて変化させる機能を持つものがあるため、試験対象がそのような機能を有する場合、その機能を停止させることをビームロックと呼ぶ。このステップ３において、最大角度θ₀と、ＤＵＴ１００の受信レベルの最大値が取得される。なお、受信レベルとは、等価等方感度（equivalent isotropic sensitivity, EIS ）で示されるＤＵＴ１００の受電電力を意味し、従って、その最大値とはＥＩＳのピーク値を意味する。

図４のステップＳ４及び図６に示すように、ＤＵＴ１００の角度θが、最大角度θ₀に、妨害信号送信用アンテナ３から送信される妨害信号がＤＵＴ１００に到来する到来角度θ' を加えた値となるように、姿勢可変機構１３を制御するとともに、試験用アンテナ２に試験信号を送信させてＤＵＴ１００の受信レベルとしてオフセット値を取得する。ここで到来角度θ' は、図３を参照して先に説明したように、式θ’＝ｔａｎ^-1（δ／ｆ）で算出することができる。取得したオフセット値は、試験用アンテナ２を、焦点Ｆからのずれ量δの位置に配置して電波を放射した場合に期待できるＤＵＴ１００の受信レベルを示す。従って、最大値とオフセット値の差は、電波の放射源（アンテナ）が焦点ＦにあるときのＤＵＴ１００の受信レベルと、焦点Ｆからのずれ量δの位置にあるときのＤＵＴ１００の受信レベルの差を示す。なお、受信レベルとは、等価等方感度（equivalent isotropic sensitivity, EIS ）で示されるＤＵＴ１００の受電電力を意味し、従ってオフセット値とは、ＤＵＴ１００の角度θが変更されたことにより減じられたＥＩＳの値を意味する。

図４のステップＳ５に示すように、ＤＵＴ１００の受信レベルの最大値とオフセット値の差を補正値とし、妨害信号の規定送信レベルに補正値を加えた値を、妨害信号の補正送信レベルとして算出する。すなわち、妨害波信号の補正送信レベルの演算式は次の通りである。
補正送信レベル＝既定送信レベル＋補正値（最大値－オフセット値）

図４のステップＳ６及び図７に示すように、統合制御装置２０がＤＵＴ姿勢制御部２１を制御して姿勢可変機構１３を作動させ、クワイエットゾーンＱＺ内に配置されているＤＵＴ１００の角度θを、姿勢可変機構１３により最大角度θ₀に設定する。この状態で、妨害信号送信用アンテナ３から補正送信レベルの妨害信号を送信しながら、試験用アンテナ２から規定試験レベルの試験信号を送信し、ＤＵＴ１００における試験信号の受信状態を、ＮＲシステムシュミレータ２０で解析する。

図４のステップＳ７に示すように、妨害波測定におけるＤＵＴ１００の合否判定を行う。合否判定においては、試験用アンテナ２が受信したＤＵＴ１００からの受信状態通知信号をもとに試験対象のスループットがしきい値を越えていると確認された場合、当該ＤＵＴ１００は、規格に定められた妨害波測定に合格したと判定され、それ以外の場合は不合格と判定される。

以上説明したように、実施形態のアンテナ装置１によれば、電波暗箱内のＯＴＡ試験環境下での妨害波測定において、ＤＵＴ１００の角度θを、ＤＵＴ１００による試験信号の受信レベルが最大値となるような最大角度θ₀に設定したうえで、試験用アンテナ２に試験信号を送信させるとともに、ＤＵＴ１００に妨害信号が到来する到来角度θ' に基づいて補正した補正送信レベルの妨害信号を妨害信号送信用アンテナ３から送信させ、この状態でＤＵＴ１００における試験信号の受信状態を解析している。

このように、既定妨害波レベルに、ＤＵＴ１００における電波の受信レベルの最大値とオフセット値の差を補正値として加えたものを補正妨害波レベルとし、これを焦点Ｆからのずれ量δの、特定位置Ｐに配置した妨害信号送信用アンテナ３から放射すれば、妨害信号送信用アンテナ３を焦点Ｆに置き、既定妨害波レベルの妨害波を放射した場合と同様の状態となる。これは、物理的には不可能な配置であるが、妨害信号送信用アンテナ３と試験用アンテナ２の両方を焦点Ｆにおいて試験をしているのと同等の状態である。

従って、実施形態のアンテナ装置１によれば、ＯＴＡ試験環境下において、回転放物面を備えたリフレクタ５と、リフレクタ５に対して互いに異なる位置に配置した試験用アンテナ２及び妨害信号送信用アンテナ３を用いて、適正な妨害波測定を行うことができる。

また、実施形態のアンテナ装置１によれば、図２を参照して先に説明したように、試験用アンテナ２及び妨害信号送信用アンテナ３を近接して配置し、またスプリアス測定用の複数の受信アンテナ４を、試験用アンテナ２及び妨害信号送信用アンテナ３の周囲に並べ、全体として狭い範囲内にコンパクトに配置したので、多くの種類のアンテナを用いているにも関わらず、全体としてアンテナの配置が密になり、アンテナを配置する空間の利用効率が高く、ＯＴＡチャンバ１０の構成を一層コンパクト化することができる効果も得られた。

１アンテナ装置
２第１のアンテナとしての試験用アンテナ
３第２のアンテナとしての妨害信号送信用アンテナ
４受信アンテナ
５リフレクタ
１０電波暗箱としてのＯＴＡチャンバ
１３姿勢可変機構
２０制御手段としての統合制御装置
２１制御手段としてのＤＵＴ姿勢制御部
２２制御手段としてのＮＲシステムシミュレータ
２３制御手段としての信号解析装置
１００試験対象（ＤＵＴ）
Ｆリフレクタの焦点位置
Ｐ特定位置
θ 試験対象（ＤＵＴ）の角度
ＱＺクワイエットゾーン

Claims

電波暗箱と、
前記電波暗箱の内部に設けられ、保持した試験対象の角度を任意に設定する姿勢可変機構と、
前記電波暗箱の内部に設けられ、回転放物面を備えたリフレクタと、
前記電波暗箱の内部において前記回転放物面の焦点に配置され、第１の信号を送信する第１のアンテナと、
前記電波暗箱の内部において前記焦点とは異なる特定位置に配置され、第２の信号を送信する第２のアンテナと、
を有するアンテナ装置であって、
前記第１の信号は試験信号であり、前記第１のアンテナは、前記試験信号を送信するとともに、試験対象からの送信信号または受信状態通知信号を受信する試験用アンテナであり、
前記第２の信号は妨害信号であり、前記第２のアンテナは妨害信号送信用アンテナであり、
前記妨害信号送信用アンテナによる前記妨害信号の送信と、前記試験用アンテナによる前記試験信号の送信を同時に行い、前記試験用アンテナが受信した前記受信状態通知信号をもとに試験対象のスループットがしきい値を越えていることを確認する性能試験において、試験対象における前記試験信号の受信レベルが最大となるように前記姿勢可変機構を制御して試験対象の前記角度を設定するとともに、前記妨害信号送信用アンテナから送信される前記妨害信号の送信レベルを前記特定位置に応じて補正する制御を行う制御手段を有することを特徴とするアンテナ装置。
前記制御手段は、
前記試験用アンテナに前記試験信号を送信させながら、試験対象の前記角度θが、試験対象の前記受信レベルが最大レベルとなる最大角度θ₀となるように前記姿勢可変機構を制御する第１ステップと、
試験対象の前記角度θが、前記最大角度θ₀に、前記妨害信号送信用アンテナから送信される前記妨害信号の試験対象への到来角度θ' を加えた値となるように前記姿勢可変機構を制御するとともに、前記試験用アンテナに前記試験信号を送信させて試験対象の前記受信レベルとしてオフセットレベルを取得し、前記最大レベルと前記オフセットレベルの差を前記妨害信号の規定送信レベルに加えた値を前記妨害信号の補正送信レベルとして算出する第２ステップと、
試験対象の前記角度θが前記最大角度θ₀となるように前記姿勢可変機構を制御するとともに、前記妨害信号送信用アンテナに前記補正送信レベルの前記妨害信号を送信させている状態で前記試験用アンテナに前記試験信号を送信させ、試験対象が前記試験信号を適正に受信できていることを解析する第３ステップを実行することにより、
前記性能試験を行うことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
電波暗箱と、
前記電波暗箱の内部に設けられ、保持した試験対象の角度を任意に設定する姿勢可変機構と、
前記電波暗箱の内部に設けられ、回転放物面を備えたリフレクタと、
前記電波暗箱の内部において前記回転放物面の焦点に配置され、試験信号を送信するとともに試験対象からの送信信号または受信状態通知信号を受信する試験用アンテナと、
前記電波暗箱の内部において前記焦点とは異なる特定位置に配置され、妨害信号を送信する妨害信号送信用アンテナと、
を有するアンテナ装置を用いた測定方法であって、
前記妨害信号送信用アンテナによる前記妨害信号の送信と、前記試験用アンテナによる前記試験信号の送信を同時に行い、前記試験用アンテナが受信した前記受信状態通知信号をもとに試験対象のスループットがしきい値を越えているか否かを確認するために、試験対象における前記試験信号の受信レベルが最大となるように前記姿勢可変機構を制御して試験対象の前記角度を設定するとともに、前記妨害信号送信用アンテナから送信される前記妨害信号の送信レベルを前記特定位置に応じて補正することを特徴とする測定方法。