特許 6389210 電界強度分布測定装置及び電界強度分布測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6389210

(24)【登録日】2018年8月24日

(45)【発行日】2018年9月12日

(54)【発明の名称】電界強度分布測定装置及び電界強度分布測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/10 20060101AFI20180903BHJP

【ＦＩ】

   G01R29/10 B

   G01R29/10 D

【請求項の数】13

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-137757(P2016-137757)

(22)【出願日】2016年7月12日

(65)【公開番号】特開2018-9840(P2018-9840A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2017年1月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072604

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 軍一郎

(72)【発明者】

【氏名】野田 華子

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９６７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５２７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８９５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４３７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３２４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００２０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５３９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７７３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７５９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０４２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６０２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公平０６−０１６０５８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 国際公開第２０１０／１３１４２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中南 直樹 Naoki Nakaminami，石井 望 Nozomu Ishii，伊藤 精彦 Kiyohiko Itoh，“タイムドメイン測定法を利用したイメージＮＲＤガイドアンテナの特性測定 Measurement of Image NRD gui，電子情報通信学会技術研究報告，社団法人電子情報通信学会，１９９６年 ７月２２日，Vol.96, No.168，p.21-28

【文献】 秋山 章 Akira AKIYAMA，桜井 仁夫 Kimio SAKURAI，広川 二郎 Jiro HIROKAWA，安藤 真 Makoto ANDO，“ミリ波帯用近傍界測定装置の試作と評価 Near-Field Measurement System for Millimeter Wave”，電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集，社団法人電子情報通信学会，１９９７年 ８月１３日，1997年, 通信(1)，p.127

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ２９／１０

Ｈ０１Ｑ ３／００−３／４６

Ｈ０１Ｑ ２１／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナ素子（Ｔ１〜ＴＮ）を含む被測定アンテナ（１１０）から送信される無線信号を近傍界で測定し、遠方界での電界強度分布を算出する電界強度分布測定装置（１）であって、
所定の走査範囲に含まれる複数の測定位置において、前記無線信号を測定信号として受信する測定用アンテナ（１１）と、
前記複数の測定位置に前記測定用アンテナを移動させる移動装置（１２）と、
基準信号を出力する発振器（１４）と、
前記基準信号が入力されローカル信号を発生させるローカル信号発生器（１５）と、
前記測定用アンテナにより受信された測定信号を前記ローカル信号と混合することにより周波数変換する測定用周波数変換手段（１７）と、
前記測定用周波数変換手段により周波数変換された測定信号をデジタイズして測定用デジタル信号を生成する測定用Ａ／Ｄ変換部（２７）と、
前記基準信号が入力され参照信号を発生させる参照信号発生部（１６）と、
各前記測定位置について、前記測定用デジタル信号の振幅を算出し、それとともに、前記測定用デジタル信号の位相と前記参照信号がデジタイズされた参照用デジタル信号の位相との位相差を算出する位相差・振幅算出部（２０）と、
前記位相差・振幅算出部により算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する遠方界電界強度分布算出部（２１）と、を有し、
前記参照信号発生部は、前記参照信号を前記被測定アンテナに出力することにより、前記参照信号の周波数と等しい周波数の前記無線信号を前記被測定アンテナから送信させ、
前記測定用周波数変換手段は、前記測定用アンテナのコネクタ（１１ａ）に直結して接続される測定用ダウンコンバータ（１７）を含むことを特徴とする電界強度分布測定装置。

【請求項2】

送信装置（１００）に備えられた複数のアンテナ素子（Ｔ１〜ＴＮ）を含む被測定アンテナ（１１０）から送信される無線信号を近傍界で測定し、遠方界での電界強度分布を算出する電界強度分布測定装置（１）であって、
所定の走査範囲に含まれる複数の測定位置において、前記無線信号を測定信号として受信する測定用アンテナ（１１）と、
前記複数の測定位置に前記測定用アンテナを移動させる移動装置（１２）と、
基準信号を出力する発振器（１４）と、
前記基準信号が入力されローカル信号を発生させるローカル信号発生器（１５）と、
前記測定用アンテナにより受信された測定信号を前記ローカル信号と混合することにより周波数変換する測定用周波数変換手段（１７）と、
前記測定用周波数変換手段により周波数変換された測定信号をデジタイズして測定用デジタル信号を生成する測定用Ａ／Ｄ変換部（２７）と、
各前記測定位置について、前記測定用デジタル信号の振幅を算出し、それとともに、前記測定用デジタル信号の位相と前記発振器より出力された基準信号の位相との位相差を算出する位相差・振幅算出部（２０）と、
前記位相差・振幅算出部により算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する遠方界電界強度分布算出部（２１）と、を有し、
前記送信装置に備えられた参照信号発生部（４２，４３）から発生される参照信号を前記被測定アンテナに出力することにより、前記参照信号の周波数と等しい周波数の前記無線信号を前記被測定アンテナから送信させ、
前記測定用周波数変換手段は、前記測定用アンテナのコネクタ（１１ａ）に直結して接続される測定用ダウンコンバータ（１７）を含むことを特徴とする電界強度分布測定装置。

【請求項3】

前記参照信号を周波数変換する参照用周波数変換手段（１８）と、
前記参照用周波数変換手段により周波数変換された参照信号をデジタイズして前記参照用デジタル信号を生成する参照用Ａ／Ｄ変換部（１９）と、を更に備え、
前記参照信号発生部は、前記発振器から入力される基準信号の位相に同期した無変調波の参照信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項4】

前記参照信号発生部は、前記発振器から入力される基準信号の位相に同期した無変調波の参照信号を発生させることを特徴とする請求項２に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項5】

前記参照信号発生部は、前記送信装置内の中間周波数の信号を前記ローカル信号発生器で発生されたローカル信号にて周波数変換させて前記参照信号を発生させることを特徴とする請求項２に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項6】

前記ローカル信号発生器、前記測定用Ａ／Ｄ変換部、前記参照信号発生部、前記参照用周波数変換手段、前記参照用Ａ／Ｄ変換部、及び前記位相差・振幅算出部が、いずれもベクトルネットワークアナライザ（１０）で構成されることを特徴とする請求項３に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項7】

前記測定用ダウンコンバータは、
前記ローカル信号発生器により発生された前記ローカル信号を周波数逓倍する逓倍器（１７ａ）と、
前記測定用アンテナにより受信された測定信号を、前記逓倍器により周波数逓倍されたローカル信号と混合するミキサ（１７ｂ）と、
前記ミキサの出力信号から不要な周波数成分を除去するフィルタ（１７ｃ）と、を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項8】

前記測定用ダウンコンバータは、
前記ローカル信号発生器により発生された前記ローカル信号の逓倍の周波数成分により、前記測定用アンテナにより受信された測定信号を周波数変換するハーモニックミキサ（１７ｄ）と、
前記ハーモニックミキサの出力信号から不要な周波数成分を除去するフィルタ（１７ｃ）と、を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項9】

複数のアンテナ素子（Ｔ１〜ＴＮ）を含む被測定アンテナ（１１０）から送信される無線信号を近傍界で測定し、遠方界での電界強度分布を算出する電界強度分布測定装置（２，３）であって、
所定の走査範囲に含まれる複数の測定位置において、前記無線信号を測定信号として受信する測定用アンテナ（１１）と、
前記無線信号を参照信号として受信する参照用アンテナ（３１）と、
前記複数の測定位置に前記測定用アンテナを移動させる移動装置（１２）と、
前記測定用アンテナにより受信された測定信号を周波数変換する測定用周波数変換手段（１７）と、
前記測定用周波数変換手段により周波数変換された測定信号をデジタイズして測定用デジタル信号を生成する測定用Ａ／Ｄ変換部（２７）と、
前記参照用アンテナにより受信された参照信号を周波数変換する参照用周波数変換手段（３２，４１）と、
前記参照用周波数変換手段により周波数変換された参照信号をデジタイズして参照用デジタル信号を生成する参照用Ａ／Ｄ変換部（３７）と、
各前記測定位置について、前記測定用デジタル信号の位相と、前記参照用デジタル信号の位相との位相差を算出するともに、前記測定用デジタル信号の振幅を算出する位相差・振幅算出部（２０）と、
前記位相差・振幅算出部により算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する遠方界電界強度分布算出部（２１）と、を有し、
前記測定用周波数変換手段は、前記測定用アンテナのコネクタ（１１ａ）に直結して接続される測定用ダウンコンバータ（１７）を含むことを特徴とする電界強度分布測定装置。

【請求項10】

前記参照用周波数変換手段は、前記参照用アンテナのコネクタ（１１ｂ）に直結して接続される参照用ダウンコンバータ（３２）を含むことを特徴とする請求項９に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項11】

前記測定用周波数変換手段と前記参照用周波数変換手段との間で周波数同期を取る周波数同期手段（３８ａ）と、
前記測定用デジタル信号と前記参照用デジタル信号の前記位相差・振幅算出部へのデータ取り込みの開始のタイミングを同期する位相差・振幅算出処理タイミング同期手段（３６ａ，３６ｂ，３８ｂ）と、
前記測定用Ａ／Ｄ変換部及び前記参照用Ａ／Ｄ変換部のサンプリングクロックを同期するＡ／Ｄ変換クロック同期手段（３８ｃ）と、を更に有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項12】

前記測定用アンテナにより受信された測定信号のスペクトラムを解析するスペクトラム解析部（５０）を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電界強度分布測定装置。

【請求項13】

請求項３もしくは請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の電界強度分布測定装置を用いる電界強度分布測定方法であって、
前記被測定アンテナに無変調波の参照信号を出力する参照信号出力ステップ（Ｓ１）と、
前記被測定アンテナから前記参照信号の周波数と等しい周波数の無線信号を送信する無線信号送信ステップ（Ｓ２）と、
前記測定用ダウンコンバータと一体化した測定用アンテナを測定位置に移動させる移動ステップ（Ｓ３）と、
所定の走査範囲に含まれる複数の測定位置において、前記無線信号を測定信号として前記測定用アンテナにより受信する信号受信ステップ（Ｓ４）と、
前記信号受信ステップで受信された測定信号を前記測定用周波数変換手段により周波数変換するとともに、前記参照信号発生部で発生された参照信号を前記参照用周波数変換手段により周波数変換する周波数変換ステップ（Ｓ５）と、
前記周波数変換ステップで周波数変換された測定信号及び参照信号を、前記測定用Ａ／Ｄ変換部及び前記参照用Ａ／Ｄ変換部によりデジタイズして測定用デジタル信号及び参照用デジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換ステップ（Ｓ６）と、
各前記測定位置について、前記測定用デジタル信号の位相と、前記参照用デジタル信号の位相との位相差を算出するともに、前記測定用デジタル信号の振幅を算出する位相差・振幅算出ステップ（Ｓ７）と、
前記位相差・振幅算出ステップで算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する遠方界電界強度分布算出ステップ（Ｓ９）と、を含むことを特徴とする電界強度分布測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電界強度分布測定装置及び電界強度分布測定方法に関し、特に、アンテナの電界強度分布を近傍界領域で測定する電界強度分布測定装置及び電界強度分布測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、移動体通信などの無線通信においては、数ＧＨｚ以上の高周波帯でかつ数１０ＭＨｚ以上の広帯域な変調波が無線信号として用いられている。さらに、今後は、ミリ波帯のより広帯域な信号を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａｄや５Ｇセルラ等に対応した、より広帯域な無線信号を送信する送信装置が求められている。さらに、このような送信装置に搭載されるアンテナの電界強度分布や指向性を解析したいという要求が想定される。

【0003】

アンテナの電界強度分布や指向性を近傍界で測定する方法としては、ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）を用いた方法が従来より提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１１に示すように、ＶＮＡ２００には、送信装置２１０のポートから取り外し可能な測定対象の被測定アンテナ２２０と、移動可能な測定用アンテナ２３０とが接続されている。

【0004】

ＶＮＡ２００は、テスト用の無線信号を参照信号として被測定アンテナ２２０に供給して、被測定アンテナ２２０からテスト用の無線信号を送信させる。測定用アンテナ２３０は、所定の走査範囲で移動されながら被測定アンテナ２２０から送信された無線信号を受信する。ＶＮＡ２００は、受信した被測定アンテナ２２０からの無線信号と参照信号とを比較して位相差情報を抽出する。ここで、参照信号は単一周波数の信号である。さらに、ＶＮＡ２００は、被測定アンテナ２２０により発生する電界の振幅を位相と同時に測定できるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特公平６−１６０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来のＶＮＡにおいてはダウンコンバータがＶＮＡ内の受信部にあり、受信プローブとしての測定用アンテナから受信部までの間を接続する同軸ケーブルなどの配線を高周波帯の無線信号が伝播する。このため、この配線のねじれや撓み等の影響により、伝播損等が発生するという問題があった。

【0007】

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、測定用アンテナから受信部までの間を接続する配線のねじれや撓み等の影響を低減して、遠方界の電界強度分布を精度良く算出することができる電界強度分布測定装置及び電界強度分布測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の電界強度分布測定装置は、複数のアンテナ素子を含む被測定アンテナから送信される無線信号を近傍界で測定し、遠方界での電界強度分布を算出する電界強度分布測定装置であって、所定の走査範囲に含まれる複数の測定位置において、前記無線信号を測定信号として受信する測定用アンテナと、前記複数の測定位置に前記測定用アンテナを移動させる移動装置と、基準信号を出力する発振器と、前記基準信号が入力されローカル信号を発生させるローカル信号発生器と、前記測定用アンテナにより受信された測定信号を前記ローカル信号と混合することにより周波数変換する測定用周波数変換手段と、前記測定用周波数変換手段により周波数変換された測定信号をデジタイズして測定用デジタル信号を生成する測定用Ａ／Ｄ変換部と、前記基準信号が入力され参照信号を発生させる参照信号発生部と、各前記測定位置について、前記測定用デジタル信号の振幅を算出し、それとともに、前記測定用デジタル信号の位相と前記参照信号がデジタイズされた参照用デジタル信号の位相との位相差を算出する位相差・振幅算出部と、前記位相差・振幅算出部により算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する遠方界電界強度分布算出部と、を有し、前記参照信号発生部は、前記参照信号を前記被測定アンテナに出力することにより、前記参照信号の周波数と等しい周波数の前記無線信号を前記被測定アンテナから送信させ、前記測定用周波数変換手段は、前記測定用アンテナのコネクタに直結して接続される測定用ダウンコンバータを含む構成である。

【0009】

ミリ波など高周波での測定時には、測定用アンテナを走査させることにより、測定用Ａ／Ｄ変換部を含む受信部と測定用アンテナ間を接続する同軸ケーブルなどの配線の曲げ半径が変動したり、ねじれが発生したりする。これにより、配線内を伝播する無線信号の位相が変動し、測定結果に影響を与えることとなる。これに対して、ダウンコンバータを測定用アンテナと一体化することで、測定用アンテナと一体化したダウンコンバータから受信部までの間を接続する配線を伝播する無線信号の周波数を低くして、この配線のねじれや撓み等の影響を低減することができる。これにより、近傍界での位相誤差を減らせるため遠方界の電界強度分布を精度良く算出することができる。

【0010】

また、本発明の請求項２の電界強度分布測定装置は、送信装置に備えられた複数のアンテナ素子を含む被測定アンテナから送信される無線信号を近傍界で測定し、遠方界での電界強度分布を算出する電界強度分布測定装置であって、所定の走査範囲に含まれる複数の測定位置において、前記無線信号を測定信号として受信する測定用アンテナと、前記複数の測定位置に前記測定用アンテナを移動させる移動装置と、基準信号を出力する発振器と、前記基準信号が入力されローカル信号を発生させるローカル信号発生器と、前記測定用アンテナにより受信された測定信号を前記ローカル信号と混合することにより周波数変換する測定用周波数変換手段と、前記測定用周波数変換手段により周波数変換された測定信号をデジタイズして測定用デジタル信号を生成する測定用Ａ／Ｄ変換部と、各前記測定位置について、前記測定用デジタル信号の振幅を算出し、それとともに、前記測定用デジタル信号の位相と前記発振器より出力された基準信号の位相との位相差を算出する位相差・振幅算出部と、前記位相差・振幅算出部により算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する遠方界電界強度分布算出部と、を有し、前記送信装置に備えられた参照信号発生部から発生される参照信号を前記被測定アンテナに出力することにより、前記参照信号の周波数と等しい周波数の前記無線信号を前記被測定アンテナから送信させ、前記測定用周波数変換手段は、前記測定用アンテナのコネクタ（１１ａ）に直結して接続される測定用ダウンコンバータを含む構成である。

【0011】

また、本発明の請求項３の電界強度分布測定装置は、前記参照信号を周波数変換する参照用周波数変換手段と、前記参照用周波数変換手段により周波数変換された参照信号をデジタイズして前記参照用デジタル信号を生成する参照用Ａ／Ｄ変換部と、を更に備え、前記参照信号発生部は、前記発振器から入力される基準信号の位相に同期した無変調波の参照信号を発生させる構成であってもよい。

【0012】

また、本発明の請求項４の電界強度分布測定装置においては、前記参照信号発生部は、前記発振器から入力される基準信号の位相に同期した無変調波の参照信号を発生させる構成であってもよい。

【0013】

また、本発明の請求項５の電界強度分布測定装置においては、前記参照信号発生部は、前記送信装置内の中間周波数の信号を前記ローカル信号発生器で発生されたローカル信号にて周波数変換させて前記参照信号を発生させる構成であってもよい。

【0014】

また、本発明の請求項６の電界強度分布測定装置においては、前記ローカル信号発生器、前記測定用Ａ／Ｄ変換部、前記参照信号発生部、前記参照用周波数変換手段、前記参照用Ａ／Ｄ変換部、及び前記位相差・振幅算出部が、いずれもベクトルネットワークアナライザ（１０）で構成されていてもよい。

【0015】

また、本発明の請求項７の電界強度分布測定装置においては、前記測定用ダウンコンバータは、前記ローカル信号発生器により発生された前記ローカル信号を周波数逓倍する逓倍器と、前記測定用アンテナにより受信された測定信号を、前記逓倍器により周波数逓倍されたローカル信号と混合するミキサと、前記ミキサの出力信号から不要な周波数成分を除去するフィルタと、を有する構成であってもよい。

【0016】

この構成により、ローカル信号発生器から出力されたローカル信号と、測定用アンテナにより受信された測定信号を、周波数が低い状態で配線を伝送させることができるため、測定系での位相の変化を抑制して、遠方界の電界強度分布を精度良く算出することができる。

【0017】

また、本発明の請求項８の電界強度分布測定装置においては、前記測定用ダウンコンバータは、前記ローカル信号発生器により発生された前記ローカル信号の逓倍の周波数成分により、前記測定用アンテナにより受信された測定信号を周波数変換するハーモニックミキサと、前記ハーモニックミキサの出力信号から不要な周波数成分を除去するフィルタと、を有する構成であってもよい。

【0018】

また、本発明の請求項９の電界強度分布測定装置は、複数のアンテナ素子を含む被測定アンテナから送信される無線信号を近傍界で測定し、遠方界での電界強度分布を算出する電界強度分布測定装置であって、所定の走査範囲に含まれる複数の測定位置において、前記無線信号を測定信号として受信する測定用アンテナと、前記無線信号を参照信号として受信する参照用アンテナと、前記複数の測定位置に前記測定用アンテナを移動させる移動装置と、前記測定用アンテナにより受信された測定信号を周波数変換する測定用周波数変換手段と、前記測定用周波数変換手段により周波数変換された測定信号をデジタイズして測定用デジタル信号を生成する測定用Ａ／Ｄ変換部と、前記参照用アンテナにより受信された参照信号を周波数変換する参照用周波数変換手段と、前記参照用周波数変換手段により周波数変換された参照信号をデジタイズして参照用デジタル信号を生成する参照用Ａ／Ｄ変換部と、各前記測定位置について、前記測定用デジタル信号の位相と、前記参照用デジタル信号の位相との位相差を算出するともに、前記測定用デジタル信号の振幅を算出する位相差・振幅算出部と、前記位相差・振幅算出部により算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する遠方界電界強度分布算出部と、を有し、前記測定用周波数変換手段は、前記測定用アンテナのコネクタに直結して接続される測定用ダウンコンバータを含む構成である。

【0019】

この構成により、測定用アンテナで受信された無線信号の周波数を早い段階で低下させることにより、測定系での位相の変化を抑制して、遠方界の電界強度分布を精度良く算出することができる。

【0020】

また、本発明の請求項１０の電界強度分布測定装置においては、前記参照用周波数変換手段は、前記参照用アンテナのコネクタに直結して接続される参照用ダウンコンバータを含む構成であってもよい。

【0021】

この構成により、参照用アンテナで受信された無線信号の周波数を早い段階で低下させることにより、測定系での位相の変化を抑制して、遠方界の電界強度分布を精度良く算出することができる。

【0022】

また、本発明の請求項１１の電界強度分布測定装置は、前記測定用周波数変換手段と前記参照用周波数変換手段との間で周波数同期を取る周波数同期手段と、前記測定用デジタル信号と前記参照用デジタル信号の前記位相差・振幅算出部へのデータ取り込みの開始のタイミングを同期する位相差・振幅算出処理タイミング同期手段と、前記測定用Ａ／Ｄ変換部及び前記参照用Ａ／Ｄ変換部のサンプリングクロックを同期するＡ／Ｄ変換クロック同期手段と、を更に有する構成であってもよい。

【0023】

また、本発明の請求項１２の電界強度分布測定装置は、前記測定用アンテナにより受信された測定信号のスペクトラムを解析するスペクトラム解析部を更に備える構成であってもよい。

【0024】

この構成により、１台の送信装置に対して、電界強度分布の測定と、無線信号の品質を評価するための測定とを行いたい場合に、測定のたびに被測定アンテナと測定システムのつなぎ替えを行う必要を無くすことができる。よって、電界強度分布の測定と、周波数、占有帯域幅、隣接チャネル漏洩電力、スプリアス放射等の無線信号の品質を評価するための測定とを、１台の送信装置に対して順次実行することができる。

【0025】

また、本発明の請求項１３の電界強度分布測定方法は、上記のいずれかの電界強度分布測定装置を用いる電界強度分布測定方法であって、前記被測定アンテナに無変調波の参照信号を出力する参照信号出力ステップと、前記被測定アンテナから前記参照信号の周波数と等しい周波数の無線信号を送信する無線信号送信ステップと、前記測定用ダウンコンバータと一体化した測定用アンテナを測定位置に移動させる移動ステップと、所定の走査範囲に含まれる複数の測定位置において、前記無線信号を測定信号として前記測定用アンテナにより受信する信号受信ステップと、前記信号受信ステップで受信された測定信号を前記測定用周波数変換手段により周波数変換するとともに、前記参照信号発生部で発生された参照信号を前記参照用周波数変換手段により周波数変換する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで周波数変換された測定信号及び参照信号を、前記測定用Ａ／Ｄ変換部及び前記参照用Ａ／Ｄ変換部によりデジタイズして測定用デジタル信号及び参照用デジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換ステップと、各前記測定位置について、前記測定用デジタル信号の位相と、前記参照用デジタル信号の位相との位相差を算出するともに、前記測定用デジタル信号の振幅を算出する位相差・振幅算出ステップと、前記位相差・振幅算出ステップで算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する遠方界電界強度分布算出ステップと、を含む構成である。

【0026】

この構成により、ダウンコンバータを測定用アンテナと一体化することで、測定用アンテナと一体化したダウンコンバータから受信部までの間を接続する配線を伝播する無線信号の周波数を低くして、この配線のねじれや撓み等の影響を低減することができる。これにより、遠方界の電界強度分布を精度良く算出することができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明は、測定用アンテナから受信部までの間を接続する配線のねじれや撓み等の影響を低減して、遠方界の電界強度分布を精度良く算出することができる電界強度分布測定装置及び電界強度分布測定方法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】第１の実施形態に係る電界強度分布測定装置の構成を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態に係る電界強度分布測定装置の測定用アンテナと被測定アンテナとの位置関係を示す斜視図である。

【図3】第１の実施形態に係る電界強度分布測定装置の測定用ダウンコンバータの構成を示すブロック図である。

【図4】第１の実施形態に係る電界強度分布測定装置の他の構成を示すブロック図である。

【図5】第１の実施形態に係る電界強度分布測定装置の更に他の構成を示すブロック図である。

【図6】第１の実施形態に係る電界強度分布測定装置による電界強度分布測定方法の処理を示すフローチャートである。

【図7】第２の実施形態に係る電界強度分布測定装置の構成を示すブロック図である。

【図8】第２の実施形態に係る電界強度分布測定装置による位相差・振幅算出処理を説明するためのグラフである。

【図9】第３の実施形態に係る電界強度分布測定装置の構成を示すブロック図である。

【図10】第３の実施形態に係る電界強度分布測定装置の他の構成を示すブロック図である。

【図11】従来の電界強度分布測定装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明に係る電界強度分布測定装置及び電界強度分布測定方法の実施形態について、図面を用いて説明する。

【0030】

（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る電界強度分布測定装置１は、送信装置１００が備える複数のアンテナ素子Ｔ１〜ＴＮを含む被測定アンテナ１１０から送信される無線信号を近傍界で測定し、遠方界での電界強度分布を算出するものである。被測定アンテナ１１０は、例えばＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯアンテナを含むアレーアンテナなどである。被測定アンテナ１１０は、送信装置１００と一体化したものであっても、送信装置１００から取り外し可能なものであってもよい。

【0031】

電界強度分布測定装置１は、測定用アンテナ１１、移動装置１２、測定用受信機としての測定信号受信部１３、発振器１４、ローカル信号発生器１５、参照信号発生部１６、測定用ダウンコンバータ１７、参照用ダウンコンバータ１８、Ａ／Ｄ変換部１９、位相差・振幅算出部２０、遠方界電界強度分布算出部２１、同期部２２、表示部２３、操作部２４、及び制御部２５，２６を主に備える。

【0032】

これらのうち、測定信号受信部１３、発振器１４、ローカル信号発生器１５、参照信号発生部１６、参照用ダウンコンバータ１８、Ａ／Ｄ変換部１９、位相差・振幅算出部２０、及び同期部２２は、いずれもＶＮＡ１０で構成することが可能である。

【0033】

測定用アンテナ１１は、送信装置１００の複数のアンテナ素子Ｔ１〜ＴＮを含む被測定アンテナ１１０から放射された電波を近傍界において受信するアンテナであり、例えば、所定周波数範囲の電磁波を伝播させる導波路を有し、先端が開放された導波管で構成される。測定用アンテナ１１は、近傍界領域の所定の走査範囲に含まれる複数の走査点（以下、「測定位置」ともいう）において、送信装置１００の被測定アンテナ１１０から送信される無線信号を測定信号として受信するようになっている。これらの測定位置は、例えば平面上に設定される。

【0034】

図２に示すように、移動装置１２は、所定の走査範囲Ｐに含まれる複数の測定位置に、測定用ダウンコンバータ１７と一体化した測定用アンテナ１１を移動させるものである。移動装置１２は、測定用アンテナ１１と測定用ダウンコンバータ１７とを被測定アンテナ１１０の電磁波放射面１１０ａに対向する近傍の走査範囲Ｐ内でＸ，Ｙ方向に移動させる。

【0035】

図１に示すように、測定信号受信部１３は、測定用Ａ／Ｄ変換部としてのＡ／Ｄ変換部２７を含む。Ａ／Ｄ変換部２７は、測定用ダウンコンバータ１７により周波数変換された測定信号をデジタイズするようになっている。具体的には、Ａ／Ｄ変換部２７は、周波数変換後の測定信号を所定のサンプリングクロックでサンプリングして、時系列のデジタルデータとしての測定用デジタル信号を生成する。

【0036】

発振器１４はローカル信号、後述する参照信号及び参照用デジタル信号の基準信号源としての機能を有する。発振器１４は、例えば基準信号として１０ＭＨｚの無変調波の信号もしくはクロック信号を発生させ、発生させた基準信号をローカル信号発生器１５と参照信号発生部１６に出力するようになっている。

【0037】

ローカル信号発生器１５は、例えばＰＬＬ回路を含み、発振器１４から入力される基準信号の位相に同期したローカル信号を、例えば５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲で周波数可変に発生させるようになっている。

【0038】

参照信号発生部１６は、例えばＰＬＬ回路を含み、発振器１４から入力される基準信号の位相に同期した無変調波の参照信号を発生させ、発生させた参照信号を送信装置１００の被測定アンテナ１１０と、ＶＮＡ１０の参照用ダウンコンバータ１８に出力するようになっている。参照信号の周波数は例えば２５ＧＨｚ〜１４５ＧＨｚである。参照信号発生部１６は、参照信号を被測定アンテナ１１０に出力することにより、参照信号の周波数と等しい周波数の無線信号を被測定アンテナ１１０から送信させる。

【0039】

本実施形態では、測定用アンテナ１１を測定用ダウンコンバータ１７に直結させ、測定信号がケーブルを伝送される前に測定信号の周波数を低下させる構成としている。つまり、図１に示すように、測定用アンテナ１１のコネクタ１１ａには、同軸ケーブルなどの配線を介さずに、測定用周波数変換手段としての測定用ダウンコンバータ１７が近接して接続される。

【0040】

測定用ダウンコンバータ１７は、ケーブル２８ａによって後段の測定信号受信部１３に接続されるとともに、ケーブル２８ｂによってローカル信号発生器１５に接続される。ケーブル２８ａ，２８ｂは、例えば同軸ケーブルからなる。測定用ダウンコンバータ１７は、測定用アンテナ１１により受信された測定信号をローカル信号と混合することにより中間周波数信号に周波数変換（ダウンコンバート）して、測定信号受信部１３に出力するようになっている。

【0041】

測定用アンテナ１１の走査時には、ケーブル２８ａ，２８ｂが撓んだり向きが変わったりするため、ミリ波帯などの高周波信号がケーブル２８ａ，２８ｂを伝送される場合には、その位相が変化してしまう場合がある。そこで、本実施形態では、ケーブル２８ａ，２８ｂにミリ波帯の高周波信号を伝送させないように、測定用ダウンコンバータ１７の構成を図３（ａ）に示すようなものとした。

【0042】

すなわち、測定用ダウンコンバータ１７は、ローカル信号発生器１５により発生されたローカル信号を周波数逓倍する逓倍器１７ａと、測定用アンテナ１１により受信された測定信号を、逓倍器１７ａにより周波数逓倍されたローカル信号と混合するミキサ１７ｂと、ミキサ１７ｂの後段に設けられたフィルタ１７ｃと、を有する。フィルタ１７ｃは、ミキサ１７ｂの出力信号から不要な周波数成分を除去するために設けられており、バンドパスフィルタでもローパスフィルタでもよい。

【0043】

つまり、測定用ダウンコンバータ１７は、ローカル信号を逓倍器１７ａにより高周波信号に変換して、測定用アンテナ１１により受信された測定信号と混合する。これにより、例えば２５ＧＨｚ〜１４５ＧＨｚの測定信号に対して、ケーブル２８ｂを伝播するローカル信号の周波数を５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚに抑えつつ、ケーブル２８ａを伝播する中間周波数信号の周波数を１０ＧＨｚ程度にすることができる。

【0044】

なお、図３（ｂ）のように、測定用ダウンコンバータ１７は、ハーモニックミキサ１７ｄと、ハーモニックミキサ１７ｄの後段に設けられたフィルタ１７ｃと、を有する構成でもよい。ハーモニックミキサ１７ｄは、ローカル信号発生器１５により発生されたローカル信号の逓倍の周波数成分により、測定用アンテナ１１により受信された測定信号を周波数変換することができる。ここでは、フィルタ１７ｃは、ハーモニックミキサ１７ｄの出力信号から不要な周波数成分を除去するために設けられており、バンドパスフィルタでもローパスフィルタでもよい。

【0045】

制御部２５は、中間周波数信号の周波数が一定になるようにローカル信号の周波数や逓倍器１７ａにおける逓倍率を変化させる制御を、参照信号の周波数に応じてローカル信号発生器１５と測定用ダウンコンバータ１７に対して行う。

【0046】

参照用周波数変換手段としての参照用ダウンコンバータ１８は、参照信号発生部１６により発生された参照信号を周波数変換するようになっている。

【0047】

参照用Ａ／Ｄ変換部としてのＡ／Ｄ変換部１９は、参照用ダウンコンバータ１８により周波数変換された参照信号をデジタイズするようになっている。具体的には、Ａ／Ｄ変換部１９は、周波数変換後の参照信号を所定のサンプリングクロックでサンプリングして、時系列のデジタルデータとしての参照用デジタル信号を生成する。

【0048】

位相差・振幅算出部２０は、測定用アンテナ１１の走査範囲内の各測定位置について、測定用デジタル信号の位相と参照用デジタル信号の位相を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の手法を用いて算出する処理を行うようになっている。さらに、位相差・振幅算出部２０は、測定用デジタル信号の位相と、参照用デジタル信号の位相との位相差を算出するともに、測定用デジタル信号の振幅を算出する処理を行うようになっている。

【0049】

送信装置１００の被測定アンテナ１１０から送信される無線信号は無変調波であるため、例えば位相差・振幅算出部２０において相互相関関数を利用するなど処理量を抑えた位相差の検出も可能である。

【0050】

さらに、位相差・振幅算出部２０は、算出した位相差、振幅の情報（以下、「位相差情報」、「振幅情報」ともいう）を遠方界電界強度分布算出部２１に出力するようになっている。なお、各測定位置における位相差情報は、走査範囲内の特定の測定位置での位相差を基準（位相ゼロ）とした値に変換されたものであってもよい。

【0051】

遠方界電界強度分布算出部２１は、後述する走査制御部３０から出力された測定用アンテナ１１の位置情報と、位相差・振幅算出部２０により算出された位相差及び振幅の情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出するようになっている。ここでは、公知の近傍界／遠方界変換法の数値計算を行うことにより遠方界の電界強度分布を推定して、送信装置１００の被測定アンテナ１１０の指向性を求めることができる。

【0052】

同期部２２は、測定用ダウンコンバータ１７と参照用ダウンコンバータ１８との間で周波数同期を取り、これらのダウンコンバータによる周波数変換量を同一とする。また、同期部２２は、Ａ／Ｄ変換部２７及びＡ／Ｄ変換部１９のサンプリングクロックを同期する。さらに、同期部２２は、位相差・振幅算出部２０による位相差及び振幅の算出処理の開始及び終了のタイミングを同期する。

【0053】

このようにして、測定用デジタル信号と参照用デジタル信号がＡ／Ｄ変換部２７，１９によるサンプリングクロックの同期が取れたものとなり、かつ位相差・振幅算出部２０での演算開始と終了のタイミング同期が取れる。このようにして、測定用プローブとしての測定用アンテナ１１が存在する測定位置における位相差（又は位相差の相対値）を高精度に算出することができ、この位相差及び振幅を用いて遠方界での電界強度分布を得ることができる。

【0054】

表示部２３は、例えばＬＣＤやＣＲＴなどの表示機器で構成され、制御部２６からの制御信号に応じて各種表示内容を表示するようになっている。この表示内容には、被測定アンテナ１１０の近傍界における電界強度分布の測定結果や、遠方界における電界強度分布の算出結果などが含まれる。さらに、表示部２３は、測定条件などを設定するためのソフトキー、プルダウンメニュー、テキストボックスなどの操作対象を表示するものであってもよい。

【0055】

操作部２４は、ユーザによる操作入力を行うためのものであり、キーボード、タッチパネル、又はマウスのような入力デバイスを含んで構成される。あるいは前述のように、操作部２４は、ボタン、ソフトキー、プルダウンメニュー、テキストボックスなどの操作対象が表示部２３に表示される構成であってもよい。

【0056】

制御部２５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータ等で構成され、ＶＮＡ１０を構成する上記各部の動作を制御する。さらに、制御部２５は、所定のプログラムを実行することにより、位相差・振幅算出部２０をソフトウェア的に構成するようになっている。

【0057】

制御部２６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータ又はパーソナルコンピュータ等で構成され、電界強度分布測定装置１を構成する上記各部の動作を制御する。さらに、制御部２６は、所定のプログラムを実行することにより、遠方界電界強度分布算出部２１をソフトウェア的に構成するようになっている。

【0058】

走査制御部３０は、移動装置１２に対して、走査範囲Ｐ内の全ての測定位置に測定用アンテナ１１を所定順に移動させる制御を行うようになっている。例えば、これらの測定位置は、走査範囲Ｐにおいて正方格子の各格子点に対応する位置に配置されている。また、走査制御部３０は、測定用アンテナ１１が存在する測定位置の位置情報を遠方界電界強度分布算出部２１に送出するようになっている。

【0059】

図１に示すように、電界強度分布測定装置１は、測定用アンテナ１１により受信された測定信号のスペクトラムを解析するスペクトラムアナライザとして機能するスペクトラム解析部５０を更に備えていてもよい。

【0060】

なお、図４，５のように、参照信号発生部は送信装置１００内に設けられてもよい。送信装置１００に備えられた参照信号発生部４２，４３は、参照信号発生部１６と同様に、参照信号を被測定アンテナ１１０に出力することにより、参照信号の周波数と等しい周波数の無線信号を被測定アンテナ１１０から送信させる。

【0061】

図４に示した構成では、発振器１４から出力された基準信号は、送信装置１００内の参照信号発生部４２に入力され、送信装置１００内にて参照信号を発生させる。ここで、参照信号発生部４２は、参照信号発生部１６と同様に、発振器１４から入力される基準信号の位相に同期した無変調波の参照信号を発生させるようになっている。また、発振器１４から出力された基準信号は位相差・振幅算出部２０に入力され、測定用デジタル信号の位相と発振器１４から出力された基準信号（参照用デジタル信号に相当）の位相との位相差と振幅が算出される。

【0062】

また、図５に示した構成では、参照信号発生部４３は、ローカル信号発生器１５で発生されたローカル信号を、送信装置１００内の中間周波数の信号Ｓ_ＩＦと周波数変換させ、送信装置１００内にて参照信号を発生させるようになっている。図５の構成においても、位相差・振幅算出部２０は、測定用デジタル信号の位相と、発振器１４より出力された基準信号の位相との位相差を算出するようになっている。

【0063】

図４と図５の構成では、発振器１４から出力されたクロック信号を参照用デジタル信号として使用することができるため、参照用ダウンコンバータ１８及びＡ／Ｄ変換部１９を省略した構成とすることができる。この場合は、参照用デジタル信号と測定用デジタル信号との周波数が異なるため、発振器１４から出力されたクロック信号と測定用デジタル信号との遅延時間を算出することにより、位相差を求めることになる。

【0064】

以下、本実施形態の電界強度分布測定装置１を用いる電界強度分布測定方法について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。

【0065】

まず、参照信号発生部１６が、送信装置１００の被測定アンテナ１１０と参照用ダウンコンバータ１８に無変調波の参照信号を出力する（参照信号出力ステップＳ１）。

【0066】

次に、送信装置１００が、参照信号の周波数と等しい周波数の無線信号を被測定アンテナ１１０から送信する（無線信号送信ステップＳ２）。次に、走査制御部３０は、移動装置１２によって、測定用ダウンコンバータ１７と一体化した測定用アンテナ１１を走査範囲内の測定位置に移動させる（移動ステップＳ３）。

【0067】

次に、被測定アンテナ１１０から出力された無変調波の無線信号を、測定用アンテナ１１が測定信号として受信する（信号受信ステップＳ４）。

【0068】

次に、測定用ダウンコンバータ１７は、ステップＳ４で受信された測定信号を周波数変換し、参照用ダウンコンバータ１８は、ステップＳ１で出力された参照信号を周波数変換する（周波数変換ステップＳ５）。

【0069】

次に、２つのＡ／Ｄ変換部２７，１９は、ステップＳ５で周波数変換された測定信号及び参照信号を同時にデジタイズして測定用デジタル信号及び参照用デジタル信号を生成する（Ａ／Ｄ変換ステップＳ６）。

【0070】

次に、位相差・振幅算出部２０は、ステップＳ６でデジタイズされた測定信号（測定用デジタル信号）の位相と、ステップＳ６でデジタイズされた参照信号（参照用デジタル信号）の位相との位相差、及び、測定用デジタル信号の振幅の算出を開始する（位相差・振幅算出ステップＳ７）。

【0071】

次に、制御部２６は、走査範囲内の全ての測定位置に対して、位置情報、位相差情報、及び振幅情報が得られたか否かを判断する（ステップＳ８）。否定判断の場合にはステップＳ３に戻る。肯定判断の場合にはステップＳ９に進む。

【0072】

次に、遠方界電界強度分布算出部２１は、全ての測定位置に関する、位置情報、位相差情報、及び振幅情報を用いて、遠方界の電界強度分布を算出する（遠方界電界強度分布算出ステップＳ９）。

【0073】

以上説明したように、本実施形態に係る電界強度分布測定装置１は、測定用ダウンコンバータ１７を測定用アンテナ１１と一体化することで、測定用アンテナ１１から測定信号受信部１３までの間を接続するケーブル２８ａを伝播する無線信号の周波数を低くして、ケーブル２８ａのねじれや撓み等の影響を低減することができる。これにより、遠方界の電界強度分布を精度良く算出することができる。

【0074】

また、本実施形態に係る電界強度分布測定装置１は、ローカル信号発生器１５により発生されたローカル信号を周波数逓倍する逓倍器１７ａにより、ローカル信号と、測定用アンテナ１１により受信された測定信号が、周波数が低い状態でケーブル２８ａ，２８ｂを伝播するため、測定系での位相の変化を抑制することができる。

【0075】

（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態に係る電界強度分布測定装置２について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態に係る電界強度分布測定装置１の構成と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

【0076】

本実施形態においては、電界強度分布測定装置２による電界強度分布の測定時に送信装置１００の被測定アンテナ１１０から送信させる無線信号として、無変調波信号や広帯域信号（例えばＯＦＤＭ信号）などを用いることができる。

【0077】

図７に示すように、電界強度分布測定装置２は、測定用アンテナ１１、移動装置１２、測定用ダウンコンバータ１７、参照用アンテナ３１、参照用ダウンコンバータ３２、測定用受信機としての測定信号受信部３３、リファレンス受信機としての参照信号受信部３４、位相差・振幅算出部２０、遠方界電界強度分布算出部２１、表示部２３、操作部２４、及び制御部３５を主に備える。測定用ダウンコンバータ１７は、測定用アンテナ１１により受信された測定信号を周波数変換するようになっている。

【0078】

参照用アンテナ３１は、送信装置１００の複数のアンテナ素子Ｔ１〜ＴＮを含む被測定アンテナ１１０から放射された電波を近傍界において受信するアンテナであり、例えば、所定周波数範囲の電磁波を伝播させる導波路を有し、先端が開放された導波管で構成される。また、参照用アンテナ３１は、送信装置１００の被測定アンテナ１１０から送信される無線信号を参照信号として受信するようになっている。

【0079】

測定信号受信部３３は、測定用Ａ／Ｄ変換部としてのＡ／Ｄ変換部２７、及び位相差・振幅算出処理タイミング同期手段としてのスイッチ３６ａを含む。

【0080】

スイッチ３６ａは、後述する同期用信号源３８ｂから出力される同期信号に従って、測定用デジタル信号の位相差・振幅算出部２０での位相差・振幅算出開始のタイミングを決定する。例えば、同期用信号源３８ｂからのゲート信号にて位相差・振幅算出部２０の取り込みが制御される。

【0081】

本実施形態では、参照用アンテナ３１を参照用ダウンコンバータ３２に直結させ、参照信号がケーブルを伝送される前に参照信号の周波数を低下させる構成としている。つまり、図７に示すように、参照用アンテナ３１のコネクタ１１ｂには、同軸ケーブルなどの配線を介さずに、参照用周波数変換手段としての参照用ダウンコンバータ３２が近接して接続される。

【0082】

参照用ダウンコンバータ３２は、ケーブル２８ｃによって後段の参照信号受信部３４に接続されるとともに、ケーブル２８ｄによって後述するローカル信号源３８ａに接続される。ケーブル２８ｃ，２８ｄは、例えば同軸ケーブルからなる。参照用ダウンコンバータ３２は、参照用アンテナ３１により受信された参照信号を中間周波数信号に周波数変換（ダウンコンバート）して参照信号受信部３４に出力するようになっている。

【0083】

参照信号受信部３４は、参照用Ａ／Ｄ変換部としてのＡ／Ｄ変換部３７、及び位相差・振幅算出処理タイミング同期手段としてのスイッチ３６ｂを含む。

【0084】

Ａ／Ｄ変換部３７は、参照用ダウンコンバータ３２により周波数変換された参照信号をデジタイズするようになっている。具体的には、Ａ／Ｄ変換部３７は、周波数変換後の参照信号を所定のサンプリングクロックでサンプリングして、時系列のデジタルデータとしての参照用デジタル信号を生成する。スイッチ３６ｂは、後述する同期用信号源３８ｂから出力される同期信号に従って、参照用デジタル信号の位相差・振幅算出部２０での位相差・振幅算出開始のタイミングを決定する。例えば、同期用信号源３８ｂからのゲート信号にて位相差・振幅算出部２０の取り込みが制御される。

【0085】

なお、測定用ダウンコンバータ１７と一体化した測定用アンテナ１１は、移動装置１２によって走査範囲内で移動される。参照用ダウンコンバータ３２と一体化した参照用アンテナ３１は、固定されていてもよく、あるいは、移動装置１２によって走査範囲内で移動されてもよい。

【0086】

さらに、電界強度分布測定装置２は、測定信号受信部３３と参照信号受信部３４との間で同期を取るための構成として、ローカル信号源３８ａ（第１の実施形態のローカル信号発生器１５に相当）と、同期用信号源３８ｂと、クロック信号源３８ｃと、リファレンス信号源３９とを備える。

【0087】

周波数同期手段としてのローカル信号源３８ａは、測定用ダウンコンバータ１７と参照用ダウンコンバータ３２間で周波数同期を取るための同期信号を測定用ダウンコンバータ１７及び参照用ダウンコンバータ３２に出力するようになっている。これにより、測定用ダウンコンバータ１７及び参照用ダウンコンバータ３２の周波数変換量が同一となる。

【0088】

仮に図８に示すように、位相差・振幅算出部２０により測定用デジタル信号と参照用デジタル信号が時間差Δｔを持って取り込まれた場合、演算結果に大きな誤差が含まれることとなってしまう。このような事態を避けるために、位相差・振幅算出処理タイミング同期手段としての同期用信号源３８ｂは、位相差・振幅算出部２０による位相差及び振幅の算出処理の開始及び終了のタイミングを同期するための同期信号をスイッチ３６ａ，３６ｂに出力するようになっている。具体的には、位相差及び振幅の算出処理の開始時には、同期用信号源３８ｂは、スイッチ３６ａ，３６ｂを同時にオンにする同期の取れたゲート信号を出力する。これにより、測定用デジタル信号と参照用デジタル信号の位相差・振幅算出部２０へのデータ取り込みの開始のタイミングが同期される。

【0089】

Ａ／Ｄ変換クロック同期手段としてのクロック信号源３８ｃは、Ａ／Ｄ変換部２７及びＡ／Ｄ変換部３７のサンプリングクロックを同期するための同期信号をＡ／Ｄ変換部２７，３７に出力するようになっている。

【0090】

リファレンス信号源３９は、ローカル信号源３８ａと、同期用信号源３８ｂと、クロック信号源３８ｃとの間で同期を取るためのリファレンス信号をローカル信号源３８ａ、同期用信号源３８ｂ、及びクロック信号源３８ｃに出力するようになっている。

【0091】

このようにして、測定用デジタル信号と参照用デジタル信号がＡ／Ｄ変換部２７，３７によるサンプリングクロックの同期が取れたものとなり、かつ位相差・振幅算出部２０での演算開始と終了のタイミング同期が取れる。このようにして、測定用プローブとしての測定用アンテナ１１が存在する測定位置における位相差（又は位相差の相対値）を高精度に算出することができ、この位相差及び振幅を用いて遠方界での電界強度分布を得ることができる。

【0092】

制御部３５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータ等で構成され、電界強度分布測定装置２を構成する上記各部の動作を制御する。また、制御部３５は同期用信号源３８ｂを備えている。さらに、制御部３５は、所定のプログラムを実行することにより、位相差・振幅算出部２０及び遠方界電界強度分布算出部２１をソフトウェア的に構成するようになっている。

【0093】

以上説明したように、本実施形態に係る電界強度分布測定装置２は、測定用アンテナ１１を測定用ダウンコンバータ１７に直結させることにより、後段のＡ／Ｄ変換部２７に無線信号がケーブル２８ａで伝送される際の位相の変化を抑制することができる。

【0094】

また、本実施形態に係る電界強度分布測定装置２は、参照用アンテナ３１を参照用ダウンコンバータ３２に直結させることにより、後段のＡ／Ｄ変換部３７に無線信号がケーブル２８ｃで伝送される際の位相の変化を抑制することができる。

【0095】

また、本実施形態に係る電界強度分布測定装置２においては、送信装置１００の被測定アンテナ１１０から送信された無線信号がＯＦＤＭ信号である場合には、サブキャリアごとに位相差と振幅が算出されることになる。ＯＦＤＭ等の広帯域信号を用いることにより、広帯域の電界強度信号を一度に測定することができ、高速化に寄与することができる。

【0096】

（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態に係る電界強度分布測定装置３について図面を参照しながら説明する。第１又は第２の実施形態に係る電界強度分布測定装置１，２の構成と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

【0097】

図９に示すように、電界強度分布測定装置３は、測定用アンテナ１１、移動装置１２、測定用ダウンコンバータ１７、参照用アンテナ３１、測定用受信機としての測定信号受信部３３、リファレンス受信機としての参照信号受信部４０、位相差・振幅算出部２０、遠方界電界強度分布算出部２１、表示部２３、操作部２４、制御部３５、及びスペクトラム解析部５０を主に備える。

【0098】

参照信号受信部４０は、参照用周波数変換手段としてのダウンコンバータ４１、参照用Ａ／Ｄ変換部としてのＡ／Ｄ変換部３７、及び位相差・振幅算出処理タイミング同期手段としてのスイッチ３６ｂを含む。ダウンコンバータ４１は、参照用アンテナ３１により受信された参照信号を周波数変換するようになっている。

【0099】

Ａ／Ｄ変換部３７は、ダウンコンバータ４１により周波数変換された参照信号をデジタイズするようになっている。なお、参照用アンテナ３１は、自身のコネクタ１１ｂに同軸ケーブルなどのケーブル２８ｅが接続されることによりダウンコンバータ４１に接続される。

【0100】

スペクトラム解析部５０は、測定用アンテナ１１により受信された測定信号のスペクトラムを解析するスペクトラムアナライザとして機能するものであり、スペクトラム解析部５０は、ダウンコンバータ５１と、周波数変換部５２と、Ａ／Ｄ変換部５３と、掃引制御部５４と、解析処理部５５と、を備える。

【0101】

測定用アンテナ１１により受信され、測定用ダウンコンバータ１７によりダウンコンバートされた測定信号は、測定信号受信部３３のＡ／Ｄ変換部２７の前で分岐して、Ａ／Ｄ変換部２７と、スペクトラム解析部５０のダウンコンバータ５１とに入力されるようになっている。

【0102】

スペクトラム解析部５０のダウンコンバータ５１は、測定用ダウンコンバータ１７で周波数変換された測定信号を更にダウンコンバートして、周波数変換部５２に出力する。ダウンコンバータ５１は、ローカル信号源３８ａ'と接続されている。

【0103】

周波数変換部５２は、例えば、局部発振器とミキサとバンドパスフィルタとを含み、掃引制御部５４によって局部発振器の発振周波数が周波数掃引される構成となっている。周波数変換部５２に入力された測定信号は、中間周波数信号に変換されて周波数変換部５２から出力される。これにより、測定信号に対して、任意の測定周波数範囲で掃引測定することが可能となる。

【0104】

Ａ／Ｄ変換部５３は、周波数変換部５２から出力された中間周波数信号を、所定のクロックでサンプリングして時系列のデジタルデータに変換するようになっている。

【0105】

解析処理部５５は、Ａ／Ｄ変換部５３から出力された時系列のデジタルデータを測定周波数に対応付けて各種解析を行うようになっている。例えば、解析処理部５５は、周波数、占有帯域幅、隣接チャネル漏洩電力、スプリアス放射等の解析処理を行う。

【0106】

図９に示した電界強度分布測定装置３においては、例えば、測定用ダウンコンバータ１７に接続されたローカル信号源３８ａを数１０ＧＨｚのローカル信号源とし、スペクトラム解析部５０のダウンコンバータ５１のローカル信号源３８ａ'を数ＧＨｚのローカル信号源とすることができる。この構成により、本来スペクトラム解析部に設ける高周波用のダウンコンバータをスペクトラム解析部５０内に設置する必要がなくなり、測定用ダウンコンバータ１７を高周波用のダウンコンバータとして測定信号受信部３３とスペクトラム解析部５０とで共用できる。このように構成された図９の電界強度分布測定装置３は、測定用アンテナ１１により受信された測定信号の周波数が比較的高い周波数（例えば６０ＧＨｚ程度）である場合に好適である。

【0107】

図１０は、電界強度分布測定装置３の他の構成例を示している。図１０に示すように、測定信号受信部３３のＡ／Ｄ変換部３７によりデジタイズされた測定信号は、スペクトラム解析部５０の解析処理部５５に直接入力されるようになっている。

【0108】

図１０に示した電界強度分布測定装置３は、送信装置１００側で周波数を区切って広帯域信号を発生させている場合に適用可能な構成である。この構成では、スペクトラム解析部５０内では解析処理部５５による演算処理のみを行えばよく、測定用ダウンコンバータ１７及びＡ／Ｄ変換部２７を共用できる。

【0109】

なお、図９及び図１０に示した構成においても、第２の実施形態のように、参照用アンテナ３１とダウンコンバータ４１とを一体化してもよい。また、測定用ダウンコンバータ１７と一体化した測定用アンテナ１１は、移動装置１２によって走査範囲内で移動される。ダウンコンバータ４１と一体化した参照用アンテナ３１は、固定されていてもよく、あるいは、移動装置１２によって走査範囲内で移動されてもよい。

【0110】

以上説明したように、本実施形態に係る電界強度分布測定装置３は、１台の送信装置１００に対して、電界強度分布の測定と、無線信号の品質を評価するための測定とを行いたい場合に、測定のたびに被測定アンテナ１１０と測定システムのつなぎ替えを行う必要を無くすことができる。

【0111】

よって、本実施形態に係る電界強度分布測定装置３は、別途スペクトラムアナライザを用意することなく、電界強度分布の測定と、周波数、占有帯域幅、帯域内周波数特性、隣接チャネル漏洩電力、スプリアス放射等の無線信号の品質を評価するための測定とを、１台の送信装置１００に対して順次実行することができる。

【符号の説明】

【0112】

１〜３ 電界強度分布測定装置
１０ ＶＮＡ（ベクトルネットワークアナライザ）
１１ 測定用アンテナ
１１ａ，１１ｂ コネクタ
１２ 移動装置
１３，３３ 測定信号受信部
１４ 発振器
１５ ローカル信号発生器
１６，４２，４３ 参照信号発生部
１７ 測定用ダウンコンバータ（測定用周波数変換手段）
１７ａ 逓倍器
１７ｂ ミキサ
１７ｃ フィルタ
１７ｄ ハーモニックミキサ
１８ 参照用ダウンコンバータ（参照用周波数変換手段）
１９ Ａ／Ｄ変換部（参照用Ａ／Ｄ変換部）
２０ 位相差・振幅算出部
２１ 遠方界電界強度分布算出部
２７ Ａ／Ｄ変換部（測定用Ａ／Ｄ変換部）
２８ａ〜２８ｅ ケーブル
３０ 走査制御部
３１ 参照用アンテナ
３２ 参照用ダウンコンバータ（参照用周波数変換手段）
３４，４０ 参照信号受信部
３６ａ，３６ｂ スイッチ（位相差・振幅算出処理タイミング同期手段）
３７ Ａ／Ｄ変換部（参照用Ａ／Ｄ変換部）
３８ａ ローカル信号源（周波数同期手段，ローカル信号発生器）
３８ｂ 同期用信号源（位相差・振幅算出処理タイミング同期手段）
３８ｃ クロック信号源（Ａ／Ｄ変換クロック同期手段）
４１ ダウンコンバータ（参照用周波数変換手段）
５０ スペクトラム解析部
１００ 送信装置
１１０ 被測定アンテナ
Ｔ１〜ＴＮ アンテナ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】