(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023066109
(43)【公開日】2023-05-15
(54)【発明の名称】アレーアンテナ装置及び校正・モニタプログラム
(51)【国際特許分類】
G01S 7/40 20060101AFI20230508BHJP
G01S 7/02 20060101ALI20230508BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20230508BHJP
H01Q 3/26 20060101ALI20230508BHJP
【ＦＩ】
G01S7/40 108
G01S7/02 216
H01Q21/06
H01Q3/26 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021176624
(22)【出願日】2021-10-28
(71)【出願人】
【識別番号】000004330
【氏名又は名称】日本無線株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100160495
【弁理士】
【氏名又は名称】畑 雅明
(74)【代理人】
【識別番号】100173716
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 真理
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】勝本 達也
【テーマコード（参考）】
5J021
5J070
【Ｆターム（参考）】
5J021AA05
5J021CA06
5J021DB02
5J021DB03
5J021FA31
5J021FA32
5J021JA10
5J070AD08
5J070AK40
(57)【要約】
【課題】本開示は、アレーアンテナ装置を構成するアンテナ素子の個数が多いときでも、送信機としての性能を確認するために、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを容易にすることを目的とする。
【解決手段】本開示は、各々のモニタ経路部８－１～８－Ｎが短絡、開放及び終端のいずれに接続されるかの接続パターンとして、複数の接続パターンに切り替えられるときに、モニタ用合成分配部９から各々のモニタ経路部８－１～８－Ｎの往復を経てモニタ用合成分配部９への反射信号について、モニタ用合成分配部９への入力側での反射係数の情報を取得する反射係数取得部１１と、複数の接続パターンにおける反射係数の情報に基づいて、各々のアンテナ素子６－１～６－Ｎの送信信号の振幅の絶対値を推定する振幅絶対値推定部１２と、を備えることを特徴とするアレーアンテナ装置Ａである。
【選択図】図２
【解決手段】本開示は、各々のモニタ経路部８－１～８－Ｎが短絡、開放及び終端のいずれに接続されるかの接続パターンとして、複数の接続パターンに切り替えられるときに、モニタ用合成分配部９から各々のモニタ経路部８－１～８－Ｎの往復を経てモニタ用合成分配部９への反射信号について、モニタ用合成分配部９への入力側での反射係数の情報を取得する反射係数取得部１１と、複数の接続パターンにおける反射係数の情報に基づいて、各々のアンテナ素子６－１～６－Ｎの送信信号の振幅の絶対値を推定する振幅絶対値推定部１２と、を備えることを特徴とするアレーアンテナ装置Ａである。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子と、
各々の前記アンテナ素子の送信信号をモニタするための各々のモニタ経路部と、
複数の前記モニタ経路部のモニタ信号を合成するモニタ信号合成部と、
各々の前記モニタ経路部のうちの各々の前記アンテナ素子側の一端を、各々の前記アンテナ素子側、短絡、開放及び終端のいずれかに接続する各々のモニタスイッチ部と、
各々の前記モニタ経路部が各々の前記アンテナ素子側に接続されるときに、前記モニタ信号合成部の合成信号に基づいて、各々の前記アンテナ素子の送信信号の相対的な位相及び振幅を推定し、各々の前記アンテナ素子を校正するアンテナ校正部と、
各々の前記モニタ経路部が短絡、開放及び終端のいずれに接続されるかの接続パターンとして、複数の前記接続パターンに切り替えられるときに、前記モニタ信号合成部から各々の前記モニタ経路部の往復を経て前記モニタ信号合成部への反射信号について、前記モニタ信号合成部への入力側での反射係数の情報を取得する反射係数取得部と、
複数の前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、各々の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、各々の前記モニタ経路部の損失量を推定し、各々の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する振幅絶対値推定部と、
を備えることを特徴とするアレーアンテナ装置。
各々の前記アンテナ素子の送信信号をモニタするための各々のモニタ経路部と、
複数の前記モニタ経路部のモニタ信号を合成するモニタ信号合成部と、
各々の前記モニタ経路部のうちの各々の前記アンテナ素子側の一端を、各々の前記アンテナ素子側、短絡、開放及び終端のいずれかに接続する各々のモニタスイッチ部と、
各々の前記モニタ経路部が各々の前記アンテナ素子側に接続されるときに、前記モニタ信号合成部の合成信号に基づいて、各々の前記アンテナ素子の送信信号の相対的な位相及び振幅を推定し、各々の前記アンテナ素子を校正するアンテナ校正部と、
各々の前記モニタ経路部が短絡、開放及び終端のいずれに接続されるかの接続パターンとして、複数の前記接続パターンに切り替えられるときに、前記モニタ信号合成部から各々の前記モニタ経路部の往復を経て前記モニタ信号合成部への反射信号について、前記モニタ信号合成部への入力側での反射係数の情報を取得する反射係数取得部と、
複数の前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、各々の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、各々の前記モニタ経路部の損失量を推定し、各々の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する振幅絶対値推定部と、
を備えることを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項2】
前記反射係数取得部は、１個及び残りの前記モニタ経路部がそれぞれ開放及び終端に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ短絡及び終端に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部が全て終端に接続される前記接続パターンと、において、前記反射係数の情報を取得し、
前記振幅絶対値推定部は、３通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該１個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該１個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該１個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する
ことを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
前記振幅絶対値推定部は、３通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該１個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該１個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該１個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する
ことを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項3】
前記反射係数取得部は、１個及び残りの前記モニタ経路部が全て開放に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ終端及び開放に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部が全て短絡に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ終端及び短絡に接続される前記接続パターンと、において、前記反射係数の情報を取得し、
前記振幅絶対値推定部は、４通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該１個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該１個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該１個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する
ことを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
前記振幅絶対値推定部は、４通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該１個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該１個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該１個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する
ことを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項4】
前記反射係数取得部は、３個及び残りの前記モニタ経路部が全て開放に接続される前記接続パターンと、当該３個のうちの２個、他の１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される３通りの前記接続パターンと、当該３個及び当該残りの前記モニタ経路部が全て短絡に接続される前記接続パターンと、当該３個のうちの２個、他の１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される３通りの前記接続パターンと、において、前記反射係数の情報を取得し、
前記振幅絶対値推定部は、８通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該３個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該３個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該３個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する
ことを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
前記振幅絶対値推定部は、８通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該３個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該３個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該３個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する
ことを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項5】
請求項１から４のいずれかに記載のアレーアンテナ装置のうちの、前記アンテナ校正部、前記反射係数取得部及び前記振幅絶対値推定部の各処理ステップを、コンピュータに実行させるための、アレーアンテナ装置の校正・モニタプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アレーアンテナ装置を校正する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
アレーアンテナ装置は、各々のアンテナ素子の位相及び振幅を制御し、任意のビームパターンを形成し、通信及びレーダ等で利用される。ここで、アレーアンテナ装置は、各々のアンテナ素子の位相及び振幅が、意図した値であるかどうかをモニタする必要がある。そこで、アレーアンテナ装置は、各々のアンテナ素子の位相及び振幅を推定し、各々のアンテナ素子の位相及び振幅を校正する（例えば、特許文献１、２等を参照。）。
【0003】
各々のモニタ経路部は、各々のアンテナ素子の送信信号をモニタするための帰還経路である。モニタ用合成分配部は、複数のモニタ経路部のモニタ信号を合成する。アンテナ校正部は、モニタ用合成分配部の合成信号に基づいて、各々のアンテナ素子の送信信号の相対的な位相及び振幅を推定し、各々のアンテナ素子を校正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００１－３３０６６０号公報
【特許文献2】特開平６－０６９７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
つまり、アレーアンテナ装置は、各々のアンテナ素子を校正するために、各々のアンテナ素子の送信信号の相対的な位相及び振幅を推定するのみである。ここで、アレーアンテナ装置は、送信機としての性能を確認するために、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する必要がある。すると、各々のモニタ経路部の損失量を推定する必要があり、各々のモニタ経路部の入力及び出力にネットワークアナライザを接続したうえで、各々のモニタ経路部の伝達係数を推定する必要がある。よって、アンテナ素子の個数が多いときに、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することが困難になる。
【0006】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、アレーアンテナ装置を構成するアンテナ素子の個数が多いときでも、送信機としての性能を確認するために、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために、各々のモニタスイッチ部は、各々のモニタ経路部のうちの各々のアンテナ素子側の一端を、短絡、開放及び終端のいずれかに接続する。反射係数取得部は、各々のモニタ経路部が短絡、開放及び終端のいずれに接続されるかの接続パターンとして、複数の接続パターンに切り替えられるときに、モニタ信号合成部から各々のモニタ経路部の往復を経てモニタ信号合成部への反射信号について、モニタ信号合成部への入力側での反射係数の情報を取得する。振幅絶対値推定部は、複数の接続パターンにおける反射係数の情報に基づいて、各々のモニタ経路部の伝達係数を推定し、各々のモニタ経路部の損失量を推定し、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する。
【0008】
具体的には、本開示は、アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子と、各々の前記アンテナ素子の送信信号をモニタするための各々のモニタ経路部と、複数の前記モニタ経路部のモニタ信号を合成するモニタ信号合成部と、各々の前記モニタ経路部のうちの各々の前記アンテナ素子側の一端を、各々の前記アンテナ素子側、短絡、開放及び終端のいずれかに接続する各々のモニタスイッチ部と、各々の前記モニタ経路部が各々の前記アンテナ素子側に接続されるときに、前記モニタ信号合成部の合成信号に基づいて、各々の前記アンテナ素子の送信信号の相対的な位相及び振幅を推定し、各々の前記アンテナ素子を校正するアンテナ校正部と、各々の前記モニタ経路部が短絡、開放及び終端のいずれに接続されるかの接続パターンとして、複数の前記接続パターンに切り替えられるときに、前記モニタ信号合成部から各々の前記モニタ経路部の往復を経て前記モニタ信号合成部への反射信号について、前記モニタ信号合成部への入力側での反射係数の情報を取得する反射係数取得部と、複数の前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、各々の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、各々の前記モニタ経路部の損失量を推定し、各々の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定する振幅絶対値推定部と、を備えることを特徴とするアレーアンテナ装置である。
【0009】
この構成によれば、モニタ信号合成部への入力側にネットワークアナライザを接続したうえで、複数の接続パターンにおける反射係数の情報を取得するのみでよい。よって、アンテナ素子の個数が多いときでも、送信機としての性能を確認するために、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを容易にすることができる。
【0010】
また、本開示は、前記反射係数取得部は、１個及び残りの前記モニタ経路部がそれぞれ開放及び終端に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ短絡及び終端に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部が全て終端に接続される前記接続パターンと、において、前記反射係数の情報を取得し、前記振幅絶対値推定部は、３通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該１個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該１個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該１個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを特徴とするアレーアンテナ装置である。
【0011】
この構成によれば、複数の接続パターンをシンプルに設定することができ、各々のモニタ経路部の伝達係数をシンプルに推定することができる。ただし、多数のモニタ経路部を終端に接続するため、モニタ信号合成部の分配数が多いときに、各々の接続パターンにおける反射強度が低くなり測定精度が低くなる。そして、複数の接続パターンにおける反射係数の差分に基づいて、各々のモニタ経路部の伝達係数を推定するところ、複数の接続パターンは１ポートのみ異なるため、反射係数の差分が小さくなり測定精度が低くなる。
【0012】
また、本開示は、前記反射係数取得部は、１個及び残りの前記モニタ経路部が全て開放に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ終端及び開放に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部が全て短絡に接続される前記接続パターンと、当該１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ終端及び短絡に接続される前記接続パターンと、において、前記反射係数の情報を取得し、前記振幅絶対値推定部は、４通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該１個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該１個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該１個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを特徴とするアレーアンテナ装置である。
【0013】
この構成によれば、多数のモニタ経路部を開放又は短絡に接続するため、モニタ信号合成部の分配数が多いときでも、各々の接続パターンにおける反射強度が高くなり測定精度が高くなる。ただし、複数の接続パターンにおける反射係数の差分に基づいて、各々のモニタ経路部の伝達係数を推定するところ、複数の接続パターンは１ポートのみ異なるため、反射係数の差分が小さくなり測定精度が低くなる。そして、複数の接続パターンの設定が多少複雑になり、各々のモニタ経路部の伝達係数の推定が多少複雑になる。
【0014】
また、本開示は、前記反射係数取得部は、３個及び残りの前記モニタ経路部が全て開放に接続される前記接続パターンと、当該３個のうちの２個、他の１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される３通りの前記接続パターンと、当該３個及び当該残りの前記モニタ経路部が全て短絡に接続される前記接続パターンと、当該３個のうちの２個、他の１個及び当該残りの前記モニタ経路部がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される３通りの前記接続パターンと、において、前記反射係数の情報を取得し、前記振幅絶対値推定部は、８通りの前記接続パターンにおける前記反射係数の情報に基づいて、当該３個の前記モニタ経路部の伝達係数を推定し、当該３個の前記モニタ経路部の損失量を推定し、当該３個の前記アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを特徴とするアレーアンテナ装置である。
【0015】
この構成によれば、多数のモニタ経路部を開放又は短絡に接続するため、モニタ信号合成部の分配数が多いときでも、各々の接続パターンにおける反射強度が高くなり測定精度が高くなる。そして、複数の接続パターンにおける反射係数の差分に基づいて、各々のモニタ経路部の伝達係数を推定するところ、複数の接続パターンは２ポートも異なるため、反射係数の差分が大きくなり測定精度が高くなる。ただし、複数の接続パターンの設定が多少複雑になり、各々のモニタ経路部の伝達係数の推定が多少複雑になる。
【0016】
また、本開示は、以上に記載のアレーアンテナ装置のうちの、前記アンテナ校正部、前記反射係数取得部及び前記振幅絶対値推定部の各処理ステップを、コンピュータに実行させるための、アレーアンテナ装置の校正・モニタプログラムである。
【0017】
この構成によれば、モニタ信号合成部への入力側にネットワークアナライザを接続したうえで、複数の接続パターンにおける反射係数の情報を取得するのみでよい。よって、アンテナ素子の個数が多いときでも、送信機としての性能を確認するために、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを容易にすることができる。
【発明の効果】
【0018】
このように、本開示は、アレーアンテナ装置を構成するアンテナ素子の個数が多いときでも、送信機としての性能を確認するために、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本開示のアンテナ素子の振幅位相校正時のアレーアンテナ装置を示す図である。
【図2】本開示のモニタ経路部の損失量推定時のアレーアンテナ装置を示す図である。
【図3】本開示のアレーアンテナ装置の校正・モニタ処理の手順を示す図である。
【図4】第１実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例を示す図である。
【図5】第１実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の原理を示す図である。
【図6】第２実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例を示す図である。
【図7】第３実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
【0021】
【0022】
アレーアンテナ装置Ａは、送受信信号処理部１、送受信モニタ切替部２、送受信用合成分配部３、送受信部４－１、・・・、４－Ｎ、アンテナスイッチ部５－１、・・・、５－Ｎ、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎ、モニタスイッチ部７－１、・・・、７－Ｎ、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎ、モニタ用合成分配部９、アンテナ校正部１０、反射係数取得部１１及び振幅絶対値推定部１２を備え、ネットワークアナライザＮに接続される。
【0023】
まず、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの送信時について説明する。送受信信号処理部１は、送信信号を生成する。送受信モニタ切替部２は、送信モードに切り替える。送受信用合成分配部３は、送信信号を分配する。送受信部４－１、・・・、４－Ｎは、送信信号の位相及び振幅を制御し、任意のビームパターンを形成する。アンテナスイッチ部５－１、・・・、５－Ｎは、送受信部４－１、・・・、４－Ｎと、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎと、を接続する。アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎは、送信信号を出力する。
【0024】
次に、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの受信時について説明する。アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎは、受信信号を入力する。アンテナスイッチ部５－１、・・・、５－Ｎは、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎと、送受信部４－１、・・・、４－Ｎと、を接続する。送受信部４－１、・・・、４－Ｎは、受信信号の位相及び振幅を制御し、任意のビームパターンを形成する。送受信用合成分配部３は、受信信号を合成する。送受信モニタ切替部２は、受信モードに切り替える。送受信信号処理部１は、受信信号を処理する。
【0025】
本開示のアレーアンテナ装置の校正・モニタ処理の手順を図３に示す。図３に示したアレーアンテナ装置Ａの校正・モニタプログラムは、アンテナ校正部１０、反射係数取得部１１及び振幅絶対値推定部１２として、コンピュータを機能させるプログラムである。
【0026】
まず、図１及び図３を参照しながら、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの振幅位相校正時について説明する。モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎは、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの送信信号をモニタするための帰還経路である。アンテナスイッチ部５－１、・・・、５－Ｎは、送受信部４－１、・・・、４－Ｎと、モニタスイッチ部７－１、・・・、７－Ｎと、を接続する。モニタスイッチ部７－１、・・・、７－Ｎは、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎのうちのアンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎ側の一端を、短絡、開放及び終端ではなくアンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎ側に接続する（ステップＳ１）。モニタ用合成分配部９は、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎのモニタ信号を合成する。
【0027】
アンテナ校正部１０は、モニタ用合成分配部９の合成信号に基づいて、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの送信信号の相対的な位相及び振幅を推定し、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎを校正する（ステップＳ２、特許文献１、２等を参照。）。
【0028】
次に、図２及び図３を参照しながら、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎの損失量推定時について説明する。ネットワークアナライザＮは、モニタ用合成分配部９に接続される。モニタスイッチ部７－１、・・・、７－Ｎは、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎのうちのアンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎ側の一端を、短絡、開放及び終端のいずれかに接続する。そして、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎが短絡、開放及び終端のいずれに接続されるかの接続パターンとして、複数の接続パターンに切り替える（ステップＳ３）。
【0029】
反射係数取得部１１は、モニタ用合成分配部９からモニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎの往復を経てモニタ用合成分配部９への反射信号について、モニタ用合成分配部９への入力側での反射係数の情報をネットワークアナライザＮから取得する（ステップＳ４）。
【0030】
振幅絶対値推定部１２は、複数の接続パターンにおける反射係数の情報に基づいて、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎの伝達係数を推定し、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎの損失量を推定する。そして、モニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎの損失量と、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの送信信号の相対的な振幅と、に基づいて、アンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの送信信号の振幅の絶対値を推定する（ステップＳ５）。
【0031】
このように、モニタ用合成分配部９への入力側にネットワークアナライザＮを接続したうえで、複数の接続パターンにおける反射係数の情報を取得するのみでよい。よって、アンテナ素子の個数が多いときでも、送信機としての性能を確認するために、アンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを容易にすることができる。
【0032】
（第１実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理）
第１実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例及び原理を図４及び図５に示す。第１実施形態では、３個のモニタ経路部８－１、８－２、８－３の損失量を推定するが、変形例として、２個以上のモニタ経路部８－Ｎの損失量を推定してもよい。
第１実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例及び原理を図４及び図５に示す。第１実施形態では、３個のモニタ経路部８－１、８－２、８－３の損失量を推定するが、変形例として、２個以上のモニタ経路部８－Ｎの損失量を推定してもよい。
【0033】
反射係数取得部１１は、図４に示した接続パターンにおいて、反射係数の情報を取得する（ステップＳ４）：（１）モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ開放及び終端に接続される接続パターン、（２）モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ短絡及び終端に接続される接続パターン、（３）モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、全て終端に接続される接続パターン。
【0034】
図５において、モニタ用合成分配部９のネットワークアナライザＮ側において、入力信号及び出力信号をａ１、ｂ１とする。モニタ経路部８－１、８－２、８－３のモニタ用合成分配部９側において、入力信号及び出力信号を（ｂ１、１、ａ１、１）、（ｂ２、１、ａ２、１）、（ｂ３、１、ａ３、１）とする。モニタ経路部８－１、８－２、８－３のモニタスイッチ部７－１、７－２、７－３側において、入力信号及び出力信号を（ａ１、２、ｂ１、２）、（ａ２、２、ｂ２、２）、（ａ３、２、ｂ３、２）とする。モニタ経路部８－１、８－２、８－３のＳパラメータをＳ１、Ｓ２、Ｓ３とする。モニタスイッチ部７－１、７－２、７－３での反射係数をΓ１、Γ２、Γ３とする。開放条件では、Γ１、Γ２、Γ３＝１となり、短絡条件では、Γ１、Γ２、Γ３＝－１となり、終端条件（インピーダンス整合が図られている。）では、Γ１、Γ２、Γ３＝０となる。モニタ用合成分配部９への入力側での反射係数をΓとする。
【0035】
理想的な（無損失及び等分配）モニタ用合成分配部９のＳパラメータは、数１で表わされる。すると、ｂ１、ｂ１、１、ｂ２、１、ｂ３、１は、数１で表わされる。
【数1】
【0036】
モニタ経路部８－１のＳパラメータは、数２で表わされる。すると、ａ１、１、ｂ１、２は、数２で表わされる。ここで、Ｓ１、１２＝Ｓ１、２１であり、ａ１、２＝Γ１ｂ１、２である。
【数2】
【0037】
ａ１、１、ａ２、１、ａ３、１は、数２に基づいて、数３で表わされる。
【数3】
【0038】
Γは、数１及び数３に基づいて、数４で表わされる。
【数4】
【0039】
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ開放及び終端に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓОＬＬは、数４に基づいて、数５で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ短絡及び終端に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＳＬＬは、数４に基づいて、数５で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、全て終端に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＬＬは、数４に基づいて、数５で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ短絡及び終端に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＳＬＬは、数４に基づいて、数５で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、全て終端に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＬＬは、数４に基づいて、数５で表わされる。
【数5】
【0040】
振幅絶対値推定部１２は、３通りの接続パターンにおける反射係数の情報に基づいて、モニタ経路部８－１の伝達係数を推定し、モニタ経路部８－１の損失量を推定し、アンテナ素子６－１の送信信号の振幅の絶対値を推定する（ステップＳ５）。
【0041】
ΓОＬＬ－ΓＬＬＬは、数５に基づいて、数６で表わされ、Ａと定義される。ΓＳＬＬ－ΓＬＬＬは、数５に基づいて、数６で表わされ、Ｂと定義される。
【数6】
【0042】
Ｓ１、２１は、数６に基づいて、数７の中辺で表わされる。モニタ経路部８－１及びモニタ用合成分配部９の合成ＳパラメータＳ１、２１は、数７の右辺で表わされる。
【数7】
【0043】
このように、複数の接続パターンをシンプルに設定することができ、各々のモニタ経路部の伝達係数をシンプルに推定することができる。ただし、多数のモニタ経路部を終端に接続するため、モニタ用合成分配部９の分配数が多いときに、各々の接続パターンにおける反射強度が低くなり測定精度が低くなる。そして、複数の接続パターンにおける反射係数の差分に基づいて、各々のモニタ経路部の伝達係数を推定するところ、複数の接続パターンは１ポートのみ異なるため、反射係数の差分が小さくなり測定精度が低くなる。
【0044】
具体的には、モニタ用合成分配部９の分配数が１６であり、各々のモニタ経路部の損失量が２０ｄＢとすると、片道分の損失量は３２ｄＢとなり、往復分の損失量は６４ｄＢとなる。そして、モニタ用合成分配部９の分配数が３Ｍ（Ｍは自然数。）とすると、接続パターンは、３×３Ｍ－１×（３Ｍ－１）＝６Ｍ＋１パターンとなり（ΓＬＬＬの接続パターンは、１回だけ測定すればよい。）、数６の減算回数は、２×３Ｍ＝６Ｍ回となる。
【0045】
（第２実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理）
第２実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例を図６に示す。第２実施形態では、３個のモニタ経路部８－１、８－２、８－３の損失量を推定するが、変形例として、２個以上のモニタ経路部８－Ｎの損失量を推定してもよい。
第２実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例を図６に示す。第２実施形態では、３個のモニタ経路部８－１、８－２、８－３の損失量を推定するが、変形例として、２個以上のモニタ経路部８－Ｎの損失量を推定してもよい。
【0046】
反射係数取得部１１は、図６に示した接続パターンにおいて、反射係数の情報を取得する（ステップＳ４）：（１）モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が全て開放に接続される接続パターン、（２）モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３がそれぞれ終端及び開放に接続される接続パターン、（３）モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が全て短絡に接続される接続パターン、（４）モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３がそれぞれ終端及び短絡に接続される接続パターン。
【0047】
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、全て開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓОООは、数４に基づいて、数８で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ終端及び開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬООは、数４に基づいて、数８で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、全て短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＳＳＳは、数４に基づいて、数８で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ終端及び短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＳＳは、数４に基づいて、数８で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ終端及び開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬООは、数４に基づいて、数８で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、全て短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＳＳＳは、数４に基づいて、数８で表わされる。
モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－２、８－３が、それぞれ終端及び短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＳＳは、数４に基づいて、数８で表わされる。
【数8】
【0048】
振幅絶対値推定部１２は、４通りの接続パターンにおける反射係数の情報に基づいて、モニタ経路部８－１の伝達係数を推定し、モニタ経路部８－１の損失量を推定し、アンテナ素子６－１の送信信号の振幅の絶対値を推定する（ステップＳ５）。
【0049】
ΓООО－ΓＬООは、数８に基づいて、数９で表わされ、Ａと定義される。ΓＳＳＳ－ΓＬＳＳは、数８に基づいて、数９で表わされ、Ｂと定義される。
【数9】
【0050】
Ｓ１、２１は、数９に基づいて、数１０の中辺で表わされる。モニタ経路部８－１及びモニタ用合成分配部９の合成ＳパラメータＳ１、２１は、数１０の右辺で表わされる。
【数10】
【0051】
このように、多数のモニタ経路部を開放又は短絡に接続するため、モニタ用合成分配部９の分配数が多いときでも、各々の接続パターンにおける反射強度が高くなり測定精度が高くなる。ただし、複数の接続パターンにおける反射係数の差分に基づいて、各々のモニタ経路部の伝達係数を推定するところ、複数の接続パターンは１ポートのみ異なるため、反射係数の差分が小さくなり測定精度が低くなる。そして、複数の接続パターンの設定が多少複雑になり、各々のモニタ経路部の伝達係数の推定が多少複雑になる。
【0052】
具体的には、モニタ用合成分配部９の分配数が３Ｍ（Ｍは自然数。）とすると、接続パターンは、４×３Ｍ－２×（３Ｍ－１）＝６Ｍ＋２パターンとなり（ΓООО、ΓＳＳＳの接続パターンは、１回だけ測定すればよい。）、数９の減算回数は、２×３Ｍ＝６Ｍ回となる。
【0053】
（第３実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理）
第３実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例を図７に示す。第３実施形態では、４個のモニタ経路部８－１、８－２、８－３、８－４の損失量を推定するが、変形例として、３個以上のモニタ経路部８－Ｎの損失量を推定してもよい。
第３実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理の具体例を図７に示す。第３実施形態では、４個のモニタ経路部８－１、８－２、８－３、８－４の損失量を推定するが、変形例として、３個以上のモニタ経路部８－Ｎの損失量を推定してもよい。
【0054】
反射係数取得部１１は、図７に示した接続パターンにおいて、反射係数の情報を取得する（ステップＳ４）：（１）モニタ経路部８－１、８－２、８－３及びモニタ経路部８－４が全て開放に接続される接続パターン、（２）モニタ経路部８－１、８－２、８－３のうちの２個のモニタ経路部、他の１個のモニタ経路部及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される３通りの接続パターン、（３）モニタ経路部８－１、８－２、８－３及びモニタ経路部８－４が全て短絡に接続される接続パターン、（４）モニタ経路部８－１、８－２、８－３のうちの２個のモニタ経路部、他の１個のモニタ経路部及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される３通りの接続パターン。
【0055】
モニタ経路部８－１、８－２、８－３及びモニタ経路部８－４が全て開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓООООは、数４に基づいて、数１１で表わされる。
モニタ経路部８－１、８－２、モニタ経路部８－３及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＬООは、数４に基づいて、数１１で表わされる。
モニタ経路部８－２、８－３、モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓОＬＬОは、数４に基づいて、数１１で表わされる。
モニタ経路部８－１、８－３、モニタ経路部８－２及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬОＬОは、数４に基づいて、数１１で表わされる。
モニタ経路部８－１、８－２、モニタ経路部８－３及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＬООは、数４に基づいて、数１１で表わされる。
モニタ経路部８－２、８－３、モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓОＬＬОは、数４に基づいて、数１１で表わされる。
モニタ経路部８－１、８－３、モニタ経路部８－２及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、開放及び開放に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬОＬОは、数４に基づいて、数１１で表わされる。
【数11】
【0056】
モニタ経路部８－１、８－２、８－３及びモニタ経路部８－４が全て短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＳＳＳＳは、数４に基づいて、数１２で表わされる。
モニタ経路部８－１、８－２、モニタ経路部８－３及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＬＳＳは、数４に基づいて、数１２で表わされる。
モニタ経路部８－２、８－３、モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＳＬＬＳは、数４に基づいて、数１２で表わされる。
モニタ経路部８－１、８－３、モニタ経路部８－２及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＳＬＳは、数４に基づいて、数１２で表わされる。
モニタ経路部８－１、８－２、モニタ経路部８－３及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＬＳＳは、数４に基づいて、数１２で表わされる。
モニタ経路部８－２、８－３、モニタ経路部８－１及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＳＬＬＳは、数４に基づいて、数１２で表わされる。
モニタ経路部８－１、８－３、モニタ経路部８－２及びモニタ経路部８－４がそれぞれ終端、短絡及び短絡に接続される接続パターンにおいて、Γ＝ΓＬＳＬＳは、数４に基づいて、数１２で表わされる。
【数12】
【0057】
振幅絶対値推定部１２は、８通りの接続パターンにおける反射係数の情報に基づいて、モニタ経路部８－１、８－２、８－３の伝達係数を推定し、モニタ経路部８－１、８－２、８－３の損失量を推定し、アンテナ素子６－１、６－２、６－３の送信信号の振幅の絶対値を推定する（ステップＳ５）。
【0058】
ΓОООО－ΓＬＬОО、ΓОООО－ΓОＬＬО及びΓОООО－ΓＬОＬОは、数１１に基づいて、数１３で表わされる。これらは、２個のモニタ経路部８－ＮのＳパラメータを含む。
【数13】
【0059】
ΓＳＳＳＳ－ΓＬＬＳＳ、ΓＳＳＳＳ－ΓＳＬＬＳ及びΓＳＳＳＳ－ΓＬＳＬＳは、数１２に基づいて、数１４で表わされる。これらは、２個のモニタ経路部８－ＮのＳパラメータを含む。
【数14】
【0060】
（ΓОООО－ΓＬＬОО）－（ΓОООО－ΓОＬＬО）＋（ΓОООО－ΓＬОＬО）は、数１３に基づいて、数１５で表わされ、Ａを定義する。（ΓＳＳＳＳ－ΓＬＬＳＳ）－（ΓＳＳＳＳ－ΓＳＬＬＳ）＋（ΓＳＳＳＳ－ΓＬＳＬＳ）は、数１４に基づいて、数１５で表わされ、Ｂを定義する。
【数15】
【0061】
Ｓ１、２１は、数１５に基づいて、数１６の中辺で表わされる。モニタ経路部８－１及びモニタ用合成分配部９の合成ＳパラメータＳ１、２１は、数１６の右辺で表わされる。
【数16】
【0062】
（ΓОООО－ΓＬＬОО）＋（ΓОООО－ΓОＬＬО）－（ΓОООО－ΓＬОＬО）は、数１３に基づいて、数１７で表わされ、Ａ’を定義する。（ΓＳＳＳＳ－ΓＬＬＳＳ）＋（ΓＳＳＳＳ－ΓＳＬＬＳ）－（ΓＳＳＳＳ－ΓＬＳＬＳ）は、数１４に基づいて、数１７で表わされ、Ｂ’を定義する。
【数17】
【0063】
Ｓ２、２１は、数１７に基づいて、数１８の中辺で表わされる。モニタ経路部８－２及びモニタ用合成分配部９の合成ＳパラメータＳ２、２１は、数１８の右辺で表わされる。
【数18】
【0064】
－（ΓОООО－ΓＬＬОО）＋（ΓОООО－ΓОＬＬО）＋（ΓОООО－ΓＬОＬО）は、数１３に基づいて、数１９で表わされ、Ａ”を定義する。－（ΓＳＳＳＳ－ΓＬＬＳＳ）＋（ΓＳＳＳＳ－ΓＳＬＬＳ）＋（ΓＳＳＳＳ－ΓＬＳＬＳ）は、数１４に基づいて、数１９で表わされ、Ｂ”を定義する。
【数19】
【0065】
Ｓ３、２１は、数１９に基づいて、数２０の中辺で表わされる。モニタ経路部８－３及びモニタ用合成分配部９の合成ＳパラメータＳ３、２１は、数２０の右辺で表わされる。
【数20】
【0066】
このように、多数のモニタ経路部を開放又は短絡に接続するため、モニタ用合成分配部９の分配数が多いときでも、各々の接続パターンにおける反射強度が高くなり測定精度が高くなる。そして、複数の接続パターンにおける反射係数の差分に基づいて、各々のモニタ経路部の伝達係数を推定するところ、複数の接続パターンは２ポートも異なるため、反射係数の差分が大きくなり測定精度が高くなる。ただし、複数の接続パターンの設定が多少複雑になり、各々のモニタ経路部の伝達係数の推定が多少複雑になる。
【0067】
具体的には、モニタ用合成分配部９の分配数が３Ｍ（Ｍは自然数。）とすると、接続パターンは、８×Ｍ－２×（Ｍ－１）＝６Ｍ＋２パターンとなり（ΓОООО、ΓＳＳＳＳの接続パターンは、１回だけ測定すればよい。）、数１３、数１４、数１５、数１７及び数１９の減算及び加算の回数の合計は、（３×２＋２×２×３）×Ｍ＝１８Ｍ回となる。
【0068】
（第４実施形態のモニタ経路部の損失量推定処理）
第４実施形態は、第１～３実施形態を一般化した実施形態である。複数の接続パターンにおける反射係数Γの情報（数２１を参照。）は、複数のモニタ経路部８－１、・・・、８－ＮのＳパラメータＳ１、２１、Ｓ１、２２、・・・、ＳＮ、２１、ＳＮ、２２についての連立方程式を構成する。各々のモニタ経路部８－１、・・・、８－ＮのＳパラメータＳ１、２１、・・・、ＳＮ、２１に基づいて、各々のモニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎの損失量及び各々のアンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの送信信号の振幅の絶対値を推定することができる。
第４実施形態は、第１～３実施形態を一般化した実施形態である。複数の接続パターンにおける反射係数Γの情報（数２１を参照。）は、複数のモニタ経路部８－１、・・・、８－ＮのＳパラメータＳ１、２１、Ｓ１、２２、・・・、ＳＮ、２１、ＳＮ、２２についての連立方程式を構成する。各々のモニタ経路部８－１、・・・、８－ＮのＳパラメータＳ１、２１、・・・、ＳＮ、２１に基づいて、各々のモニタ経路部８－１、・・・、８－Ｎの損失量及び各々のアンテナ素子６－１、・・・、６－Ｎの送信信号の振幅の絶対値を推定することができる。
【数21】
【産業上の利用可能性】
【0069】
本開示のアレーアンテナ装置及び校正・モニタプログラムは、アレーアンテナ装置を構成するアンテナ素子の個数が多いときでも、送信機としての性能を確認するために、各々のアンテナ素子の送信信号の振幅の絶対値を推定することを容易にすることができる。
【符号の説明】
【0070】
Ａ：アレーアンテナ装置
Ｎ：ネットワークアナライザ
１：送受信信号処理部
２：送受信モニタ切替部
３：送受信用合成分配部
４－１、４－Ｎ：送受信部
５－１、５－Ｎ：アンテナスイッチ部
６－１、６－Ｎ：アンテナ素子
７－１、７－Ｎ：モニタスイッチ部
８－１、８－２、８－３、８－４、８－Ｎ：モニタ経路部
９：モニタ用合成分配部
１０：アンテナ校正部
１１：反射係数取得部
１２：振幅絶対値推定部
Ｎ：ネットワークアナライザ
１：送受信信号処理部
２：送受信モニタ切替部
３：送受信用合成分配部
４－１、４－Ｎ：送受信部
５－１、５－Ｎ：アンテナスイッチ部
６－１、６－Ｎ：アンテナ素子
７－１、７－Ｎ：モニタスイッチ部
８－１、８－２、８－３、８－４、８－Ｎ：モニタ経路部
９：モニタ用合成分配部
１０：アンテナ校正部
１１：反射係数取得部
１２：振幅絶対値推定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】