JP7908367B2 - アンテナテスト装置およびアンテナテストシステム - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ技術分野に関し、特に、アンテナテスト装置およびアンテナテストシステムに関する。

従来の技術では、近傍界１対１のアンテナを用いて対象アンテナをテスト校正することが多い。しかしながら、この方法では効率が低いという問題があり、特に大型のフェーズドアレイアンテナアレイでは、テスト校正速度が大幅に制限されている。例えば、フェーズドアンテナアレイが１０２４個の放射ユニットを有する場合、このアンテナは１０２４回ずつ送受信テスト校正する必要があり、このアンテナの変位も正確に移動させる必要がある。これは、アンテナアレイのテスト校正速度に大きく影響する。

以上に鑑み、本発明は、アンテナアレイのテスト校正速度を向上させることができるアンテナテスト装置及びアンテナテストシステムを提供する。

本出願の第１態様は、アンテナアレイをテストするアンテナテスト装置を提供する。アンテナテスト装置は、第１誘電体基板と、複数の放射ユニットと、複数の第２誘電体基板と、複数の電力分配器とを含み、第１誘電体基板は、一方の表面に第１領域および第１領域を囲む第２領域を含み、複数の放射ユニットは、第１領域および第２領域に所定の配列（並び方）でアレイ状に配置されており、且つ、所定の配列は、アンテナアレイにおけるアンテナ放射ユニットの配列と対応し、複数の第２誘電体基板は、前記第１誘電体基板における複数の放射ユニットから離れる他方の表面に積層されており、複数の電力分配器は、複数の第２誘電体基板の間に設けられ、第１領域に位置する放射ユニットに接続されている。

ある実施例において、複数の放射ユニットのうち第１領域に位置する放射ユニットは、信号の送受信に用いられ、複数の放射ユニットのうち第２領域に位置する放射ユニットは、接地されている。

ある実施例において、複数の放射ユニットは、ループアンテナを含む。

ある実施例において、所定の配列は、各２行の放射ユニットのうち、一方の一行における各放射ユニットは、他方の一行における２つの放射ユニットの間に位置ずれして配置されて、三角形配列を形成している。

ある実施例において、複数の電力分配器は、第１領域に位置する放射ユニットに接続されている。

ある実施例において、第２領域の放射ユニットは、負荷を介して接地され、負荷は、複数の第２誘電体基板の間に設けられる。

ある実施例において、負荷は５０オーム抵抗である。

本出願の第２態様は、アンテナアレイをテストするためのアンテナテストシステムを提供する。アンテナテストシステムは、上記のいずれかに記載のアンテナテスト装置を備える。

ある実施例において、アンテナテストシステムは、無線出力ポート及び無線入力ポートを有するネットワークアナライザをさらに備える。無線出力ポートには複数の電力分配器が接続され、無線入力ポートにはアンテナアレイの信号入力ポートが接続される。又は、無線出力ポートにはアンテナアレイの信号入力ポートが接続され、無線入力ポートには複数の電力分配器が接続される。

ある実施例において、複数の放射ユニットの所定の配列は、テスト対象のアンテナアレイにおけるアンテナ放射ユニットの配列に対応する。

本出願が提供するアンテナテスト装置は、第１誘電体基板と、複数の放射ユニットと、複数の第２誘電体基板と、複数の電力分配器とを備える。第１誘電体基板の表面は、第１領域及び第２領域を含み、第２領域が第１領域を囲んでいる。第１領域及び第２領域には、複数の放射ユニットが所定の配列でアレイ状に配置されている。このように、複数の放射ユニットのうち、第１領域内に設置された放射ユニットの環境が同一となる。複数の電力分配器は、複数の放射ユニットのうち、第１領域に配置された放射ユニットを接続して、フィード信号を供給する。これにより、第１領域内に設けられた放射ユニットにより励起される信号の信号強度および信号位相の整合性が高くなるようにすることができ、マルチアンテナテスト装置の設計ニーズを満たすことができる。これにより、アンテナアレイ上の複数のアンテナに対して同時にテスト校正を行うことができ、テスト校正の効率を向上させることができる。さらに、複数の第２誘電体基板は、第１誘電体基板における複数の放射ユニットから離れる一側に積層されており、複数の電力分配器は、複数の第２誘電体基板の間に設けられることにより、アンテナテスト装置の面積を低減することができる。

本出願の一実施例に係るアンテナテストシステムにおいて、アンテナアレイをテスト校正する場合の模式図である。 本出願の一実施例に係るアンテナテスト装置の構成をＸＺ平面で表した模式図である。 図２に示したアンテナテスト装置における第１誘電体基板をＸＹ平面で表した模式図である。 図３の実施例における複数の放射ユニットのうちの一つの放射ユニットを示す図である。 本出願の他の実施例に係る放射ユニットを示す図である。 本出願の他の実施例に係る放射ユニットを示す図である。 本出願の一実施例に係る複数の電力分配器が、複数の放射ユニットのうち第１領域に位置する放射ユニットに接続された模式図である。 本出願の他の実施例に係る複数の電力分配器が、複数の放射ユニットのうち第１領域に位置する放射ユニットに接続された場合の模式図である。 本出願の一実施例に係る複数の電力分配器が接続して形成されるカスケード回路の構造を示す図である。 本出願の一実施例に係る、６つのセンス放射ユニット及び２つの接地放射ユニットを含むアンテナテスト装置の模式図である。 図９に示す６つのセンス放射ユニットによって測定されたＳパラメータの電力強度を示す図である。 図９に示す６つのセンス放射ユニットによって測定されたＳパラメータの位相を示す図である。 本出願の一実施例に係る、６つのセンス放射ユニットのみを含むアンテナテスト装置の模式図である。 図１２に示す６つのセンス放射ユニットによって測定されたＳパラメータの電力強度を示す図である。 図１２に示す６つのセンス放射ユニットによって測定されたＳパラメータの位相を示す図である。 図９の第３センス放射ユニットがアンテナアレイ上のアンテナのうちの1つをテスト校正するときの模式図である。 図１５の第３センス放射ユニットとアンテナアレイのアンテナＲＴ１～ＲＴ６との間の伝送係数（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を示すグラフである。 図２の第７センス放射ユニットと隣接する他の６つのセンス放射ユニットとの間の隔離度を示すグラフである。 本出願一実施例に係るパッチアンテナの模式図である。 本出願一実施例に係るスロットアンテナの模式図である。 ７つのループアンテナのうち、中心位置に位置するループアンテナと他のループアンテナとの間の隔離度を示すグラフである。 ７つのパッチアンテナのうち、中心位置に位置するパッチアンテナと他のパッチアンテナとの間の隔離度を示すグラフである。 ７つのスロットアンテナのうち、中心位置に位置するスロットアンテナと他のスロットアンテナとの間の隔離度を示すグラフである。 本出願一実施例に係る複数の放射ユニットと対応するアンテナアレイの第１の配列形態を示す図である。 本出願一実施例に係る複数の放射ユニットと対応するアンテナアレイの第２の配列形態を示す図である。 本出願一実施例に係る複数の放射ユニットと対応するアンテナアレイの第３の配列形態を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態をさらに説明する。

以下では、本発明の実施形態の図面を参考して、本発明の実施形態における技術的な態様を明確にし、完全に説明するが、説明した実施形態は、全ての実施形態ではなく、本発明の一部の実施形態のみであることは明らかである。創造的な努力なしに本発明の実施形態に基づいて当業者によって得られる他のすべての実施形態は、本発明の範囲内である。

ある要素がもう１つの要素に「電気的に接続する」と称される場合、それは直接に前記もう１つの要素に存在してもよいし、他の要素を介して前記もう１つの要素に接続されてもよい。構成部品が「電気的接続」であるとみなされる場合、接触接続、たとえばワイヤ接続、または非接触接続、たとえば非接触結合とすることができる。

本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、特に定義されない限り、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本発明の明細書で使用される用語は、具体的に実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。

以下、上記の図面を参考して本出願のいくつかの実施形態について詳細に説明する。衝突しない場合は、下記の実施例および実施例における特徴を互いに組み合わせることができる。

従来の技術では、近傍界１対１のアンテナテストを用いて対象アンテナをテスト校正することが多い。しかしながら、この方法では効率が低いという問題があり、特に大型のフェーズドアレイアンテナアレイでは、テスト校正速度が大幅に制限されている。例えば、フェーズドアンテナアレイが１０２４個の放射ユニットを有する場合、当該アンテナテストは１０２４回ずつ送受信テスト校正する必要があり、当該アンテナの変位も正確に移動させる必要がある。これは、アンテナアレイのテスト校正速度に大きく影響する。

これにより、アンテナアレイをテストし、アンテナアレイのテスト校正速度を向上させることができるアンテナテスト装置が提供される。

まず、図１を参照すると、本願では、アンテナテスト装置１０およびネットワークアナライザ３０を備えるアンテナテストシステム１００が提供される。アンテナテスト装置１０は、テスト対象のアンテナアレイ２０が放射する信号を受信するか、又はテスト対象のアンテナアレイ２０に信号を放射する。ネットワークアナライザ３０は、アンテナテスト装置１０またはアンテナアレイ２０が生成したテストデータを取得して解析し、アンテナアレイ２０をテスト校正する。

図２から図５を併せて参照すると、アンテナテスト装置１０は、第１誘電体基板１１０と、複数の放射ユニット１２０と、複数の第２誘電体基板１３０と、複数の電力分配器１４０（図６および図７参照）とを備える。複数の放射ユニット１２０はアレイを形成する（図３参照）。

図２および図３を併せて参照すると、第１誘電体基板１１０の一方の表面上には、複数の放射ユニット１２０が設けられている。図２、図６及び図７を併せて参照すると、複数の電力分配器１４０は、複数の第２誘電体基板１３０の間に設けられる。

続いて、図３参照すると、第１誘電体基板１１０の一面は、第１領域１１０１および第２領域１１０２を含み、第２領域１１０２は、第１領域１１０１を囲んでいる。具体的には、本実施例では、第２領域１１０２は、第１誘電体基板１１０のほぼ額縁領域に位置し、第１領域１１０１は、第２領域１１０２の内側の領域に位置している。つまり、第２領域１１０２は、第１領域１１０１の周囲に位置し、第１領域１１０１を囲んでいる。

第１領域１１０１及び第２領域１１０２には、複数の放射ユニット１２０が所定の配列でアレイ状に配置されている。すなわち、第１誘電体基板１１０の一方の面上には、複数の放射ユニット１２０が所定の配列でアレイ状に配置されており、複数の放射ユニット１２０の一部は第１領域１１０１上に位置し、複数の放射ユニット１２０の他の一部は第２領域１１０２上に位置している。ここで、第１領域１１０１に位置する複数の放射ユニット１２０と第２領域１１０２に位置する複数の放射ユニット１２０とは、同じ放射ユニットであり、相違点は、第１領域１１０１に位置する複数の放射ユニット１２０（以下、センス放射ユニットという）は信号の送受信に用いられ、第２領域１１０２に位置する複数の放射ユニット１２０（以下、接地放射ユニットという）は接地されている。このように、接地放射ユニットがセンス放射ユニットの周囲に配置されることで、複数の放射ユニット１２０におけるセンス放射ユニットのそれぞれは、隣り合う放射ユニットを有する（すなわち、センス放射ユニット毎に隣り合うセンス放射ユニットおよび／または接地放射ユニットを有する）ことができる。すなわち、放射ユニット１２０のうち、第１領域１１０１の周辺の地域に設けられた放射ユニットも、接地放射ユニットによって取り囲まれるように設計され、複数の放射ユニット１２０のうち、第１領域１１０１の中央に設けられた放射ユニットと、第１領域１１０１の縁に設けられた放射ユニットとが同じ環境となる。その結果、各センス放射ユニットから出力される信号の強度（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）と位相（Ｐｈａｓｅ）の整合性が高いという効果を得ることができる。

図４を参照すると、図４は、図３の複数の放射ユニット１２０のうちのいずれかの放射ユニットを示す図である。複数の放射ユニット１２０の各々は、図４に示したループアンテナ１２１であってもよい。他の実施形態では、複数の放射ユニット１２０における放射ユニットは、例えば、図１８に示すパッチアンテナ１２２、図１９に示すスロットアンテナ１２３等の他の種類のアンテナであってもよい。

具体的には、ループアンテナ１２１は、第１誘電体基板１１０の一面に設けられたループ状のパッチアンテナであってもよい。このうち、ループアンテナ１２１は、放射部１２１１と、アース部１２１２と、フィード部１２１３とを含む。放射部１２１１は、略一端が開口した円環状のマイクロストリップラインである。アース部１２１２及びフィード部１２１３は、いずれも略直線状のマイクロストリップラインである。アース部１２１２およびフィード部１２１３は、いずれも放射部１２１１が形成する円環内に設けられている。アース部１２１２の一端は、放射部１２１１の開口の一端に接続される。フィード部１２１３は、放射部１２１１の開口の他端に接続されている。アース部１２１２は、第１誘電体基板１１０および複数の第２誘電体基板１３０上の対応する複数のビア（図示せず）を介して、アースポスト（ＧｒｏｕｎｄＰｉｎ）１１４に接続されて接地される。フィード部１２１３は、第１誘電体基板１１０及び複数の第２誘電体基板１３０上の対応する複数のビア（図示せず）を介して複数の電力分配器１４０に接続されて、対応する無線周波数信号を送受信することができる。

第１誘電体基板１１０にはさらに、複数のアーススルーホール１１１が開けられている。複数のアーススルーホール１１１は、ループアンテナ１２１を周回するように設けられている。このように、複数のアーススルーホール１１１は、第１誘電体基板１１０及び複数の第２誘電体基板１３０を通して接地され、クリーンエリア１１２を形成する。第１誘電体基板１１０のＺ軸方向において、クリーンエリア１１２内には電子デバイスが設けられていないことが分かる。このように、ループアンテナ１２１は、クリーンエリア１１２内に設けられ、干渉を著しく低減することができる。そして、ループアンテナ１２１はクリーンエリア１１２内に設けられているため、ループアンテナ１２１は、フィード部１２１３を介して電流を受けると、ループアンテナ１２１に電流が集中し、さらに、他のループアンテナ１２１との結合を低減し、各放射ユニットの隔離度を高めることができる。

なお、複数の放射ユニット１２０のそれぞれがループアンテナである場合には、本出願は、ループアンテナの具体的な形状について限定しない。例えば、図５Ａを参照すると、他の実施例では、複数の放射ユニット１２０の各々は、ループアンテナ１２１ａであってもよい。なお、ループアンテナ１２１ａは、ループアンテナ１２１と略同様の構成であり、放射部１２１１ａ、アース部１２１２ａ、及びフィード部１２１３ａを含む。相違点は、ループアンテナ１２１ａの放射部１２１１ａの両側が、ループアンテナ１２１aの中心に向かって凹んでいる点である。

例えば、図５Ｂを参照すると、他の実施例では、複数の放射ユニット１２０の各々は、ループアンテナ１２１ｂであってもよい。なお、ループアンテナ１２１ｂは、ループアンテナ１２１と略同様の構成であり、放射部１２１１ｂ、アース部１２１２ｂ、及びフィード部１２１３ｂを含む。相違点は、ループアンテナ１２１ｂのアース部１２１２ｂ及びフィード部１２１３ｂが、放射部１２１１ｂの開口の両端からそれぞれループアンテナ１２１ｂの中心から離れる方向に一定の距離を延びて形成されている点である。放射部１２１１ｂも外側に突出している。

本出願は、ループアンテナ１２１の具体的な形状を限定するものではなく、他の実施例において、ループアンテナは別の形状であってもよい。

再び図１を参照すると、テスト対象のアンテナアレイ２０は、複数のアンテナ放射ユニット２１０を備える。アンテナテスト装置１０がアンテナアレイ２０のテスト校正に用いられる場合、アンテナテスト装置１０は、放射ユニット１２０が複数設けられている側が、アンテナアレイ２０に対向している必要があり、且つ、全てのセンス放射ユニットは、アンテナアレイ２０上の対応する同数の複数のアンテナ放射ユニット２１０に１対１で対応する必要がある。これにより、全てのセンス放射ユニットと、複数のアンテナ放射ユニット２１０のうち対応するアンテナ放射ユニット２１０との間で対応する信号の送受信を実現する。このように、複数の放射ユニット１２０の所定の配列と、テスト対象のアンテナアレイ２０におけるアンテナ放射ユニット２１０の配列とは対応している。

図３を再度参照すると、例えば、本実施例では、アンテナアレイ２０におけるアンテナ放射ユニット２１０の配列に対応して、複数の放射ユニット１２０の所定の配列は、各２行の放射ユニット１２０のうち、一方の一行における各放射ユニット１２０は、他方の一行における２つの放射ユニット１２０の間に位置ずれして配置されて、任意の三つの放射ユニット１２０が三角形配列を形成している。本出願は、複数の放射ユニット１２０の所定の配列を制限するものではなく、複数の放射ユニット１２０の所定の配列がテスト対象のアンテナアレイ２０におけるアンテナ放射ユニット２１０の配列と同じであればよい。例えば、他の実施例では、テスト対象のアンテナアレイ２０におけるアンテナ放射ユニット２１０の配列に対応して、所定の配列は、複数の放射ユニット１２０が方形、円形、または菱形等のパターンで配列されてもよい。

再び図２を参照すると、第１誘電体基板１１０の複数の放射ユニット１２０から離れた他方の面に、複数の第２誘電体基板１３０が積層して設けられる。図６及び図７を併せて参照すると、図６及び図７は、それぞれ、本出願の実施例における第１視点の複数の電力分配器１４０と複数の放射ユニット１２０との接続関係を示す図である。ここで、第１視点は、アンテナテスト装置１０を中間から切断したＹＺ平面から見た視点である。図６及び図７に示すように、複数の電力分配器１４０は、複数の第２誘電体基板１３０の間に設けられている。幾つかの実施例では、図６に示したように、複数の第２誘電体基板１３０が一層の第２誘電体基板１３０を含む場合、複数の電力分配器１４０は第２誘電体基板１３０の第１誘電体基板１１０に近い側に設けられていてもよい。幾つかの実施例では、図７に示したように、複数の第２誘電体基板１３０が複数の第２誘電体基板１３０を含む場合、複数の電力分配器１４０は複数の第２誘電体基板１３０の間、例えば３層の第２誘電体基板１３０の間に設けられてもよい。複数の電力分配器１４０は、複数の放射ユニット１２０のうち、第１領域１１０１に位置する放射ユニットに接続されている。すなわち、複数の電力分配器１４０の各々は、複数のセンス放射ユニットのフィード部に接続されている。複数の放射ユニット１２０のうち、第２領域１１０２に位置する放射ユニットは、負荷１２１４を介して接地されている。すなわち、接地放射ユニットのフィード部１２１３は負荷１２１４を介して接地されている。なお、負荷１２１４は、抵抗値が５０オームの抵抗であってもよい。また、負荷１２１４は、複数の第２誘電体基板１３０の間に設けられてよい。本出願は、負荷１２１４の具体的な電子素子を限定されるものではなく、例えば他の実施例において、負荷１２１４は、抵抗、容量およびインダクタンスの少なくとも１つを含んでいてもよい。

図６を参照すると、いくつかの実施形態では、放射ユニット１２０のうち、第１領域１１０１に位置する放射ユニットは、複数の電力分配器１４０に並列に接続されている。すなわち、複数の電力分配器１４０が複数のセンス放射ユニットに並列に接続されている。具体的には、本出願における電力分配器１４０は、ウィルキンソン電力分配器（Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｖｉｄｅｒ）であってもよい。電力分配器１４０は、第１ポート及び２つの第２ポートを備える。第１ポートには、ネットワークアナライザ３０（図１参照）の無線出力ポート３１が、対応する無線信号を受信するように接続される。あるいは、第１ポートには、無線入力ポート３２が、対応する無線信号をネットワークアナライザ３０に出力するように接続されている。各第２ポートには、それぞれ対応するセンス放射ユニットのフィード部１２１３が接続されている。例えば、本実施例では、各第２ポートに、対応するセンス放射ユニットとしてのループアンテナ１２１のフィード部がそれぞれ接続される。

電力分配器１４０は、第１ポートから入力される無線周波数信号のエネルギーを、等しいエネルギーを有する２つのフィード信号に分配し、第２ポートから出力する。このように、本出願におけるセンス放射ユニットごとのフィード信号のエネルギーは同じである。あるいは、電力分配器１４０は、２つの第２ポートで受信した信号を第１ポートに集約して出力する。

図７を参照すると、幾つかの実施例では、複数の電力分配器１４０を順次接続してカスケード回路構成とし、センス放射ユニット毎に同じエネルギーのフィード信号を供給（フィード）するようにしてもよい。具体的には、図７に示したカスケード回路構成を例にとると、第１段の回路において、電力分配器１４０の第１ポートが無線出力ポートに接続され、２つの第２ポートが他の２つの電力分配器１４０の第１ポートにそれぞれ接続される。第２段の回路では、２つの電力分配器１４０の４つの第２ポートが、それぞれ、４つの電力分配器１４０の第１ポートに接続されている。このように、最終段の回路における電力分配器１４０の数は、複数の放射ユニット１２０におけるセンス放射ユニットの数の半分となる。例えば、図８を参照すると、図８は、本出願の一実施例に係る複数の電力分配器１４０が接続して形成されるカスケード回路の構造を示す図である。このうち、第１段の回路における電力分配器１４０の第１ポートは接続ポート１４１１となる。接続ポート１４１１は、無線出力ポート３１または無線入力ポート３２を接続する。なお、カスケード回路構造の各段の回路は、複数の第２誘電体基板１３０の各誘電体基板にそれぞれ設けられてもよい。これにより、受信時には、全てのセンス放射ユニットが受信した信号を接続ポート１４１１に統合し、無線入力ポート３２を介してネットワークアナライザ３０に出力することができる。送信時には、無線出力ポート３１から出力される無線周波数信号のエネルギーが接続ポート１４１１を介して各センス放射ユニットへ均一に出力される。

他の実施例において、電力分配器１４０は、ウィルキンソン電力分配器（Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｖｉｄｅｒ）の他、他のタイプや他の複数タイプを組み合わせた電力分配器であっても良く、各センス放射ユニットが供給する無線周波数信号のエネルギーを同一であればよく、本出願は電力分配器１４０のタイプを限定しない。

ところで、アンテナアレイのテスト校正を行う場合、主にアンテナアレイの位相と電力強度の２つのパラメータをテスト校正する。従来技術では、単一の誘導アンテナを用いてアンテナアレイのテストに用いているため、単一の誘導アンテナに対して位相や電力強度の整合性の問題はない。これに対して、本出願で提案されたアンテナテスト装置１０は、いくつかのセンス放射ユニットを備えており、いくつかのセンス放射ユニット間で既に位相や電力強度のばらつきがあると、アンテナテスト装置１０がアンテナアレイ２０をテスト校正する際に歪みが生じる。したがって、アンテナテスト装置１０における複数のセンス放射ユニットの位相および電力強度は、高い整合性を保つ必要がある。

図９を参照すると、本実施例では、テストデータの複雑さの低減およびテストデータの可読性の向上のため、図９に示す６つのセンス放射ユニット（例えば、第１センス放射ユニットＰ１～第６センス放射ユニットＰ６）および２つの接地放射ユニットを含むアンテナテスト装置のＳパラメータテストデータのみを例として、本出願が提供するアンテナテスト装置の放射特性を説明する。なお、図９で示す２つの接地放射ユニットは、６つの放射ユニットの上下両側に設けられて、６つのセンス放射ユニットのそれぞれが二つの放射ユニットの間に設けられ、つまり６つのセンス放射ユニットが同じ環境となる。図１０及び図１１は、それぞれ図９に示す６つのセンス放射ユニットにより測定されたＳパラメータの電力強度模式図及びＳパラメータの位相模式図である。図１０及び図１１から分かるように、図９に示すアンテナテスト装置のセンス放射ユニットが励起する信号の電力強度及び位相は高い一致性を有している。これは、本出願が提供するアンテナテスト装置１０におけるセンス放射ユニットごとのリターンロス及び出力効果は、高い整合性を維持することができることを示している。このように、アンテナテスト装置１０は、アンテナアレイ２０のテスト校正ための設計要件を満たしている。

図１２～図１４を参照すると、図１２に示すように、接地放射ユニットが設けられていない６つのセンス放射ユニットと比較する。図１３及び図１４は、それぞれ図１２に示す６つのセンス放射ユニットにより測定されたＳパラメータの電力強度模式図及びＳパラメータの位相模式図である。図１３及び図１４から分かるように、図１３及び図１４に示したセンス放射ユニットが励起する信号は、電力強度及び位相の整合性が悪い。特に、上下両側にそれぞれ設けられた第１、第６センス放射ユニットＰ１、Ｐ６は、周囲環境の変化により、第１、第６センス放射ユニットＰ１、Ｐ６のＳパラメータの電力強度（Ｓ１３１およびＳ１３２グラフを参照）および位相（Ｓ１４１およびＳ１４２グラフを参照）が他のセンス放射ユニットから大きくずれる。図９～図１１と、図１２～図１４とを比較して見ると、接地放射ユニット及びセンス放射ユニットを備えるアンテナテスト装置１０は、より高い信号の電力強度及び位相の整合性を有し、アンテナアレイ２０のテストにより好適である。このように、本出願が提供するアンテナテスト装置１０は、第２領域１１０２に設けた放射ユニットにより、第１領域１１０１におけるセンス放射ユニットの信号の電力強度および位相の一致性を効果的に向上させることができる。

再び図１を参照すると、アンテナテスト装置１０を用いてアンテナアレイ２０をテストする場合、アンテナテスト装置１０上のセンス放射ユニットは、アンテナアレイ２０上のアンテナ放射ユニット２１０と１対１に対応して信号の送受信を行う必要があり、対応するアンテナアレイ２０上の対応するアンテナ放射ユニット２１０のデータをより良好に取得して、対応するテスト校正を行うことができる。すなわち、アンテナテスト装置１０の各センス放射ユニットと対応するアンテナ放射ユニット２１０との結合性を高くする必要がある。そして、隣り合うセンス放射ユニットの間に高い隔離度を持たせるべきである。これにより、アンテナテスト装置１０は、対応するアンテナアレイ２０上の各アンテナ放射ユニット２１０の送信または受信特性に対して、アンテナテスト装置10における各放射ユニット間の相互結合により発生する干渉を低減して、テスト校正の精度を向上させることができる。

引き続き、図１５から図１６を参照すると、図１５は、図９に示すアンテナテスト装置上の第３センス放射ユニットＰ３と、アンテナアレイ上のアンテナＲＴ１からアンテナＲＴ６との間で信号の送受信を行なう様子を示す図である。図１６は、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ１からアンテナＲＴ６との間の伝送係数（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を示すグラフである。ここで、グラフＳ１６１は、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ１との間の伝送係数グラフである。グラフＳ１６２は、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ２との間の伝送係数グラフである。グラフＳ１６３は、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ３との間の伝送係数グラフである。グラフＳ１６４は、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ４との間の伝送係数グラフである。グラフＳ１６５は、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ５との間の伝送係数グラフである。グラフＳ１６６は、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ６との間の伝送係数グラフである。図１５から分かるように、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ３との間の伝送係数は高いが、第３センス放射ユニットＰ３は、アンテナＲＴ１、アンテナＲＴ２、アンテナＲＴ４、アンテナＲＴ５及びアンテナＲＴ６に対する伝送係数は低い。そして、ＬＥＯ Ｋu帯域において、第３センス放射ユニットＰ３とアンテナＲＴ３との間の伝送係数と、第３センス放射ユニットＰ３と他のアンテナとの間の伝送係数との差は１５ｄＢ以上になっている。このように、本出願が提供するアンテナテスト装置１０では、センス放射ユニット毎に独立性がよく、センス放射ユニット毎に、対応するアンテナとの結合性がよく、アンテナアレイ２０をテストするための設計要件を満たしている。

図３及び図１７を併せて参照すると、図１７は、図３における第１誘電体基板１１０上の第７センス放射ユニットＰ７と他の６個のセンス放射ユニット（第８センス放射ユニットＰ８から第１３センス放射ユニットＰ１３）との間の隔離度を示すグラフである。ここで、グラフＳ１７１は、第７センス放射ユニットＰ７と第８センス放射ユニットＰ８の間の隔離度のグラフである。グラフＳ１７２は、第７センス放射ユニットＰ７と第９センス放射ユニットＰ９との間の隔離度のグラフである。グラフＳ１７３は、第７センス放射ユニットＰ７と第１０センス放射ユニットＰ１０の間の隔離度のグラフである。グラフＳ１７４は、第７センス放射ユニットＰ７と第１１のセンス放射ユニットＰ１１との間の隔離度のグラフである。グラフＳ１７５は、第７センス放射ユニットＰ７と第１２のセンス放射ユニットＰ１２との間の隔離度のグラフである。グラフＳ１７６は、第７センス放射ユニットＰ７と第１３センス放射ユニットＰ１３との間の隔離度のグラフである。なお、隔離度（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）指標は、センス放射ユニット相互の影響度を意味する。図１７から分かるように、第７センス放射ユニットP７と、第８センス放射ユニットから第１３センス放射ユニットとの間の隔離度は－２２ｄＢ以下である。このように、本出願が提供するアンテナテスト装置１０は、センス放射ユニット間の相互影響の度合いが小さく、隔離度が大きく、マルチアンテナテスト校正の設計要件を満たすことができる。

他の実施例では、複数の放射ユニット１２０における放射ユニットは、例えば、図１８に示すパッチアンテナ１２２、図１９に示すスロットアンテナ１２３等の他の種類のアンテナであってもよい。

図１８および図１９を併せて参照すると、第１誘電体基板１１０上の放射ユニットがパッチアンテナ１２２またはスロットアンテナ１２３である場合、第１誘電体基板１１０にアーススルーホール１１１をあけてクリーンエリア１１２を形成する。パッチアンテナ１２２及びスロットアンテナ１２３は、いずれもクリーンエリア１１２内に設けられる。

具体的には、パッチアンテナ１２２は、略円形の導電パッチ１２２１を備える。また、導電パッチ１２２１上には、フィードポイント１２２３が設けられている。

スロットアンテナ１２３は、スロット１１３およびフィード部１２３３を備えている。スロット１１３は、第１誘電体基板１１０のクリーンエリア１１２内に開設されている。フィード部１２３３及びスロット１１３のＺ軸方向の投影は、少なくとも一部が重なっている。このように、フィード部１２３３は、フィード信号を受信すると、フィード信号をスロット１１３に結合させることができる。

図２０～図２２を参照すると、図２０は、七つのループアンテナ１２１を図３の第７～第１３センス放射ユニットＰ７～Ｐ１３の配列方式で並べたときの中心位置にあるループアンテナ１２１と他のループアンテナの隔離度を示すグラフである。図２１は、七つのパッチアンテナ１２２を第７～第１３センス放射ユニットＰ７～Ｐ１３の配列方式で並べたときの中心位置にあるパッチアンテナ１２２と他のパッチアンテナ１２２との隔離度を示すグラフである。図２２は、七つのスロットアンテナ１２３を第７～第１３センス放射ユニットＰ７～Ｐ１３の配列方式で並べたときの中心位置にあるスロットアンテナ１２３と他のスロットアンテナ１２３との間の隔離度を示すグラフである。図２０～図２２から分かるように、中心位置にあるループアンテナ１２１と他のループアンテナ１２１との間の隔離度は、－２５ｄＢより小さく、中心位置にあるパッチアンテナ１２２と他のパッチアンテナ１２２との間の隔離度は、－１２ｄＢより小さく、中心位置にあるスロットアンテナ１２３と他のスロットアンテナ１２３との間の隔離度は、－１４ｄＢより小さい。

以上のように、本出願が提供するアンテナテスト装置１０は、第１誘電体基板１１０と、複数の放射ユニット１２０と、複数の第２誘電体基板１３０と、複数の電力分配器１４０とを備える。第１誘電体基板１１０の一面は、第１領域１１０１および第２領域１１０２を含み、第２領域１１０２は、第１領域１１０１を囲んでいる。第１領域１１０１及び第２領域１１０２には、複数の放射ユニット１２０が所定の配列でアレイ状に配置されている。このように、複数の放射ユニット１２０のうち、第１領域１１０１内に設置された放射ユニットの環境が同一となる。複数の電力分配器１４０は、複数の放射ユニット１２０のうち、第１領域１１０１に配置された複数の放射ユニットを接続して、フィード信号を供給する。これにより、複数の放射ユニット１２０のうち、第１領域１１０１内に設けられた放射ユニットにより励起される信号の信号強度および信号位相の整合性が高くなるようにすることができ、マルチアンテナテスト装置の設計ニーズを満たすことができる。これにより、アンテナアレイ２０上の複数のアンテナ２１０に対して同時にテスト校正を行うことができ、テスト校正の効率を向上させることができる。さらに、複数の第２誘電体基板１３０は、第１誘電体基板１１０における複数の放射ユニット１２０から離れる一側に積層されており、複数の電力分配器１４０は、複数の第２誘電体基板１３０の間に設けられることにより、アンテナテスト装置１０の面積を低減することができる。

再び図１を参照すると、アンテナテストシステム１００は、アンテナテスト装置１０とネットワークアナライザ３０とを含み、ネットワークアナライザ３０は、無線出力ポート３１および無線入力ポート３２を備える。本出願は、ネットワークアナライザ３０上の無線出力ポート３１および無線入力ポート３２の数を制限していない。アンテナアレイ２０は、信号ポート２２０を含む。なお、アンテナアレイ２０に対して信号送信テスト校正を行う場合には、無線出力ポート３１がアンテナアレイ２０の信号ポート２２０に接続され、無線入力ポート３２が複数の電力分配器１４０の入力ポート（または複数の電力分配器１４０により形成されたカスケード回路構成の第１段の回路の接続ポート１４１１）に接続される。このように、アンテナアレイ２０上のアンテナ放射ユニット２１０は、ネットワークアナライザ３０から供給された電気信号を受けると、外部に対して信号を放射することができ、複数の放射ユニット１２０のうち第１領域１１０１に位置する放射ユニットにより受信される。複数の放射ユニット１２０のうち第１領域１１０１に位置する放射ユニットは信号を受信すると、受信したリターン信号を複数の電力分配器および無線周波数入力ポートを介してネットワークアナライザ３０に出力し、ネットワークアナライザ３０でリターン信号を解析してアンテナアレイ２０の送信データを得る。

アンテナアレイ２０に対して信号受信テスト校正を行う場合、無線出力ポート３１には、複数の電力分配器１４０の入力ポート（または複数の電力分配器１４０により形成されたカスケード回路構成の第１段の回路の接続ポート１４１１）が接続され、無線入力ポート３２には、アンテナアレイ２０の信号ポート２２０が接続される。このように、複数の放射ユニット１２０のうち第１領域１１０１に位置する放射ユニットは、ネットワークアナライザ３０から供給された電気信号を受信すると、外部に対して信号を送信し、アンテナアレイ２０上の複数のアンテナ放射ユニット２１０によって受信される。アンテナアレイ２０上の複数のアンテナ放射ユニット２１０は、信号を受信すると、信号ポート２２０を介して受信したリターン信号をネットワークアナライザ３０に出力し、ネットワークアナライザ３０でリターン信号を解析してアンテナアレイ２０の受信データを得る。

アンテナテストシステム１００は、第１スライドレール４１、第２スライドレール４２、駆動ユニット及びプロセッサ（図示せず）を更に備える。

駆動ユニットはアンテナテスト装置１０に接続される。駆動ユニット４３は、プロセッサからの制御指令に基づいて移動して、アンテナテスト装置１０を第１スライドレール４１または第２スライドレール４２上で移動させる。なお、第１スライドレール４１と第２スライドレール４２とは互いに垂直であってもよく、かつ、第１スライドレール４１が横軸スライドレールであり、第２スライドレール４２が縦軸スライドレールであってもよい。第１誘電体基板１１０及びアンテナアレイ２０には、複数の位置決め孔を開設してもよい。これにより、アンテナテスト装置１０を動かして、第１誘電体基板１１０上の位置決め孔とアンテナアレイ２０上の対応する位置決め孔とを位置合わして、アンテナテスト装置１０における複数の放射ユニット１２０のうち、第１領域１１０１に位置する放射ユニットを、アンテナアレイ２０の同数のアンテナ放射ユニット２１０に合わせてテストすることができる。

アンテナアレイ上の異なるアンテナ配列に対応して、複数の放射ユニット１２０のうち第１領域１１０１に位置する放射ユニットの配列も異なる。例えば、図２３～図２５を併せて参照すると、アンテナアレイ２０ａ上のアンテナの配列が正方形状である場合には、対応するアンテナテスト装置１０ａの複数の放射ユニットのうち第１領域に位置する放射ユニットも正方形状に配置される。アンテナアレイ２０ｂにおけるアンテナの配列が菱形である場合、対応するアンテナテスト装置１０ｂ上の複数の放射ユニットのうち第１領域に位置する放射ユニットも菱形に配置される。アンテナアレイ２０ｃ上のアンテナの配列が八角形の場合は、対応するアンテナテスト装置１０ｃ上の複数の放射ユニットのうち第１領域に位置する放射ユニットも八角形に配置される。

上記の各実施例は、ただ本発明の技術的解決策を説明するためのものであり、限定することを意図するものではなく、好ましい実施例を参照して、本発明について詳細に説明しているが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の技術的解決策を修正または同等に置換できることを理解すべきである。当業者は、本発明の技術的効果を逸脱しない限り、本発明の設計において、その他の変更等を本発明の精神内で行うことができる。これらの本発明の精神に基づく変更は、本発明の請求範囲内に含まれる。

アンテナテスト装置 １０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
第１誘電体基板 １１０
アーススルーホール １１１
クリーンエリア １１２
アースポスト １１４
第１領域 １１０１
第２領域 １１０２
放射ユニット １２０
ループアンテナ １２１，１２１ａ、１２１ｂ
放射部 １２１１，１２１１ａ、１２１１ｂ
アース部 １２１２，１２１２ａ、１２１２ｂ
フィード部 １２１３，１２１３ａ、１２１３ｂ、１２３３
負荷 １２１４
パッチアンテナ １２２
導電パッチ １２２１
フィードポイント １２２３
スロットアンテナ １２３
スロット １１３
第２誘電体基板 １３０
電力分配器 １４０
接続ポート １４１１
アンテナアレイ ２０，２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
アンテナ放射ユニット ２１０、２１０ａ
信号ポート ２２０
ネットワークアナライザ ３０
無線出力ポート ３１
無線入力ポート ３２
第１スライドレール ４１
第２スライドレール ４２
アンテナテストシステム １００

Claims (9)

1. アンテナアレイをテストするアンテナテスト装置であって、前記アンテナテスト装置は、第１誘電体基板と、複数の放射ユニットと、複数の第２誘電体基板と、複数の電力分配器とを含み、
   前記第１誘電体基板の一方の表面は、第１領域及び第２領域を含み、前記第２領域が前記第１領域を囲んでおり、
   前記複数の放射ユニットは、前記第１領域および前記第２領域に所定の配列でアレイ状に配置されており、且つ、前記所定の配列は、前記アンテナアレイにおけるアンテナ放射ユニットの配列と対応し、
   前記複数の第２誘電体基板は、前記第１誘電体基板における前記複数の放射ユニットから離れた他方の表面に積層されており、
   前記複数の電力分配器は、前記複数の第２誘電体基板の間に設けられ、前記第１領域に位置する放射ユニットに接続され、
   前記複数の放射ユニットのうち前記第１領域に位置する放射ユニットは、信号の送受信に用いられ、前記複数の放射ユニットのうち前記第２領域に位置する放射ユニットは、接地されていることを特徴とするアンテナテスト装置。
2. 前記複数の放射ユニットは、ループアンテナを含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナテスト装置。
3. 前記所定の配列は、２行毎の前記放射ユニットのうち、一方の一行における各放射ユニットは、他方の一行における２つの放射ユニットの間に位置ずれして配置されて、三角形配列を形成していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナテスト装置。
4. 前記複数の電力分配器は、前記第１領域に位置する放射ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナテスト装置。
5. 前記第２領域の放射ユニットは、負荷を介して接地され、前記負荷は、前記複数の第２誘電体基板の間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のアンテナテスト装置。
6. 前記負荷は５０オーム抵抗であることを特徴とする請求項５に記載のアンテナテスト装置。
7. アンテナアレイをテストするためのアンテナテストシステムであって、
   請求項１から６のいずれかに記載のアンテナテスト装置を含むことを特徴とするアンテナテストシステム。
8. 前記アンテナテストシステムは、無線出力ポート及び無線入力ポートを有するネットワークアナライザをさらに備え、
   前記無線出力ポートには前記複数の電力分配器が接続され、前記無線入力ポートには前記アンテナアレイの信号入力ポートが接続される、又は、前記無線出力ポートには前記アンテナアレイの信号入力ポートが接続され、前記無線入力ポートには前記複数の電力分配器が接続されることを特徴とする請求項７に記載のアンテナテストシステム。
9. 前記複数の放射ユニットの所定の配列は、テスト対象のアンテナアレイにおけるアンテナ放射ユニットの配列に対応することを特徴とする請求項７に記載のアンテナテストシステム。