特許 6998121 放射パターン測定システム及び方法

(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】

(24)【登録日】2021-12-22

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】放射パターン測定システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/10 20060101AFI20220111BHJP

【ＦＩ】

G01R29/10 A

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2017067024

(22)【出願日】2017-03-30

(65)【公開番号】P2018021893

(43)【公開日】2018-02-08

【審査請求日】2020-03-24

(31)【優先権主張番号】62/369,381

(32)【優先日】2016-08-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/371,128

(32)【優先日】2016-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505141602

【氏名又は名称】ローデ ウント シュワルツ ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100104662

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智司

(72)【発明者】

【氏名】タンキールン アダム

(72)【発明者】

【氏名】バルトコ ヘンドリック

(72)【発明者】

【氏名】ローウェル コーベット

【審査官】小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－１３５７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第７８７６２７６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】Tomas Mikulasek; Jan Puskely，“Error Analysis of Phase Retrieval Method Combining Global and Local Approaches”，Proceedings of 13th Conference on Microwave Techniques COMITE 2013，2013年04月17日，pp. 128-133，DOI: 10.1109/COMITE.2013.6545056

【文献】S. Farhad Razavi; Yahya Rahmat-Samii，“A New Look at Phaseless Planar Near-Field Measurements: Limitations, Simulations, Measurements, and a Hybrid Solution”，IEEE Antennas and Propagation Magazine，2007年04月，Vol. 49, No. 2，pp. 170-178，DOI: 10.1109/MAP.2007.376625

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ２９／０８－２９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナ素子を備えたアンテナアレイの放射パターンを、与えられる、振幅、周波数及び位相が一定の静的試験信号をもとに測定するシステムであって、
前記試験信号で駆動されたときに前記アンテナ素子が放射する信号の大きさを第１の面及び第２の面で測定する、又は前記第１の面及び第２の面から前記アンテナ素子に前記試験信号を放射する１つ以上のプローブを備えてなり、
前記１つ以上のプローブが前記試験信号を放射する場合、前記アンテナ素子は前記１つ以上のプローブが放射する信号を受信してそれぞれの測定された大きさを提供し、
さらに、測定された大きさをもとに前記アンテナアレイの放射パターンを計算するパターン計算部を備え、
前記アンテナアレイの前記各アンテナ素子の最小の距離をΔｄとして、前記第１の面の前記アンテナ素子までの第１の距離はΔｄとΔｄの２倍の間であり、前記第２の面の前記アンテナ素子までの第２の距離はΔｄの２倍より大きいシステム。

【請求項2】

前記第１の面の前記アンテナ素子までの距離は、測定される大きさから前記各アンテナ素子を区別できる距離であり、前記第２の面の距離は、測定される大きさから前記各アンテナ素子を区別できない距離である請求項１記載のシステム。

【請求項3】

前記アンテナアレイはレドームを備え、前記第１の距離は前記レドームの外面の前記アンテナアレイまでの距離である請求項１記載のシステム。

【請求項4】

前記第１の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口は、前記第２の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口より小さい請求項１記載のシステム。

【請求項5】

前記第１の距離又は前記第２の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口は、それぞれ、該第１の距離又は第２の距離における弧セグメントの２つの終点の距離と定義され、前記弧セグメントは、角度

からなり、ここで、λ_０は前記試験信号の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、前記アンテナアレイを囲む最小の球の半径である請求項４記載のシステム。

【請求項6】

前記第１の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口は、

と定義され、ここで、λ_０は前記試験信号の波長である請求項４記載のシステム。

【請求項7】

前記第２の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口は、

と定義され、ここで、Ｄ２は前記第２の距離であり、λ_０は前記試験信号の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、前記アンテナアレイを囲む最小の球の半径である請求項４記載のシステム。

【請求項8】

前記第１の面及び前記第２の面は、球又は楕円体又は円柱又は平面の少なくとも一部分からなる請求項１記載のシステム。

【請求項9】

前記第１の面と前記第２の面とは異なる形状を有する請求項８記載のシステム。

【請求項10】

第１の軸を中心として回転可能であり、前記第１の軸から前記第１の距離に少なくとも１つのプローブと、前記第１の軸から前記第２の距離に少なくとも１つの他のプローブとを備えた機械的構造体を備えた請求項１記載のシステム。

【請求項11】

振幅、周波数及び位相が一定の静的試験信号が与えられる複数のアンテナ素子を備えたアンテナアレイの放射パターンを測定するための方法であって、
前記試験信号で駆動されたときに前記アンテナ素子が放射する信号の大きさを、第１の面及び第２の面で１つ以上のプローブを用いて測定すること、又は前記１つ以上のプローブを用いて前記第１の面及び第２の面から前記アンテナ素子に前記試験信号を放射することを備えてなり、
前記１つ以上のプローブが前記試験信号を放射する場合、前記アンテナ素子は前記プローブが放射する信号を受信してそれぞれの測定された大きさを提供し、
さらに、測定された大きさをもとに前記アンテナアレイの放射パターンを計算することを備え、
前記アンテナアレイの前記各アンテナ素子の最小の距離をΔｄとして、前記第１の面の前記アンテナ素子までの第１の距離はΔｄとΔｄの２倍の間であり、前記第２の面の前記アンテナ素子までの第２の距離はΔｄの２倍より大きい方法。

【請求項12】

前記第１の面の前記アンテナ素子までの距離は、測定される大きさから前記各アンテナ素子を区別できる距離であり、前記第２の面の距離は、測定される大きさから前記各アンテナ素子を区別できない距離である請求項１１記載の方法。

【請求項13】

前記アンテナアレイはレドームを備え、前記第１の距離は前記レドームの外面の前記アンテナアレイまでの距離である請求項１１記載の方法。

【請求項14】

前記第１の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口は、前記第２の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口より小さい請求項１１記載の方法。

【請求項15】

前記第１の距離又は前記第２の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口は、それぞれ、該第１の距離又は第２の距離における弧セグメントの２つの終点の距離と定義され、前記弧セグメントは、角度

からなり、ここで、λ_０は前記試験信号の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、前記アンテナアレイを囲む最小の球の半径である請求項１４記載の方法。

【請求項16】

前記第１の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口は、

と定義され、ここで、λ_０は前記試験信号の波長である請求項１４記載の方法。

【請求項17】

前記第２の距離で用いられる前記１つ以上のプローブの開口は、

と定義され、ここで、Ｄ２は前記第２の距離であり、λ_０は前記試験信号の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、前記アンテナアレイを囲む最小の球の半径である請求項１４記載の方法。

【請求項18】

前記第１の面及び前記第２の面は、球又は楕円体又は円柱又は平面の少なくとも一部分からなる請求項１１記載の方法。

【請求項19】

前記第１の面と前記第２の面とは異なる形状を有する請求項１８記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナアレイの放射パターンを測定するためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明は、無線信号を使用するあらゆるシステムに適用可能であるが、無線通信装置の試験と組み合わせて説明する。

【0003】

現代の無線通信装置は、無線周波数信号を使ってデータや音声を送信している。このような無線通信装置の製造業者は、常に、通信装置の効率の向上に努めると同時に法的規制や規格要求事項を満たさなくてはならない。

【0004】

したがって、このような通信装置に対して、開発中や生産中、生産後に広範な試験が行われている。このような試験は、品質保証及びコンプライアンス試験の役割を果たしている。ある試験は、装置のアンテナアレイの遠方界を測定することを備える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＲＦ装置の遠方界の試験を改良する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、複数のアンテナ素子、即ち、２つ以上のアンテナ素子を備えたアンテナアレイの放射パターンを、与えられる試験信号をもとに測定するシステムを提供する。このシステムは、前記試験信号で駆動されたときに前記アンテナ素子が放射する信号の大きさを第１の面及び第２の面で測定する、又は前記第１の面及び第２の面から前記アンテナ素子に前記試験信号を放射する多数の、即ち、１つ以上のプローブを備える。前記プローブが前記試験信号を放射する場合、前記アンテナ素子は前記プローブが放射する信号を受信してそれぞれの測定された大きさを提供する。前記第１の面の前記アンテナ素子までの第１の距離は、前記第２の面の前記アンテナ素子までの第２の距離より小さい。また、前記システムは、測定された大きさをもとに前記アンテナアレイの放射パターンを計算するパターン計算部を備える。

【0007】

本発明は、さらに、複数のアンテナ素子を備えたアンテナアレイの放射パターンを、与えられる試験信号をもとに測定するための方法を提供する。この方法は、前記試験信号で駆動されたときに前記アンテナ素子が放射する信号の大きさを、第１の面及び第２の面で多数の、即ち、１つ以上のプローブを用いて測定すること、又は前記プローブを用いて前記第１の面及び第２の面から前記アンテナ素子に前記試験信号を放射することを備える。前記プローブが前記試験信号を放射する場合、前記アンテナ素子は前記プローブが放射する信号を受信してそれぞれの測定された大きさを提供する。前記第１の面の前記アンテナ素子までの第１の距離は、前記第２の面の前記アンテナ素子までの第２の距離より小さい。また、前記方法は、測定された大きさをもとに前記アンテナアレイの放射パターンを計算することを備える。

【0008】

例えばスマートフォンやその他のモバイル機器のような現代の通信システム、特にいわゆる５Ｇ機器では、コンパクトなアンテナシステムを提供するためにアンテナアレイを用いることができる。このようなアンテナアレイは、ビームフォーミングを行うことが可能であり、モバイルデータ通信における信号品質又は信号強度の改良に有利である。

【0009】

既述のように、何かしらの規格のような法的な又はその他の規則を確実に遵守するために、例えば、アンテナアレイのエミッション、特に放射パターン又は遠方界を測定する必要がある。さらに、放射パターンは、例えば、プローブが試験信号を放射し、アンテナ素子が放射された試験信号を受信するときに、その受信方向で測定することも可能である。

【0010】

各測定値として振幅値及び位相値を含む近傍界の測定値から遠方界を計算することもできるが、振幅測定値に比べて、無線信号の位相を測定するのは技術的にはるかに複雑である。

【0011】

したがって、本発明は、振幅測定値のみをもとにアンテナアレイの放射パターンを測定可能なシステムを提供する。

【0012】

振幅情報のみからなる近傍界の測定値をもとに遠方界を計算するために、本発明は、アンテナ素子に対して第１の距離を有する第１の面と、アンテナ素子に対して第２の距離を有する第２の面において、アンテナ素子のエミッションを測定する。ここでの「面」は、プローブを移動させる仮想面を指す。前記面は、３次元空間における平面又は各種曲面とすることができる。前記面は、アンテナ素子の全放射電力の少なくとも５０％、６０％、７０％、８０％又はそれ以上、例えば９０％を通過する又は覆うように形成することができる。

【0013】

他方の方向における測定値も可能である。これは、プローブにより試験信号が放射され、アンテナアレイのアンテナ素子がこれを受信するということである。この場合、アンテナアレイは、信号の大きさを測定し、測定した大きさを直接提供する、又は受信した信号を、例えば試験用コネクタ又は無線により、単に転送することで測定した大きさをシステム又は試験システム内の測定部に間接的に提供する測定部を備えることができる。

【0014】

パターン計算部は、例えば、拡張されたＰｌａｎｅ Ｗａｖｅ Ｂａｓｅｄ Ｆａｓｔ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ｆｉｅｌｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＦＩＡＦＴＡを用いてアンテナパターン、即ち、アンテナの遠方界を計算することができる。このようなアルゴリズムは、例えば、Ｃａｒｌｏｓ Ｌｏｐｅｚ他著，「Ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｔｈｅ Ｐｌａｎｅ Ｗａｖｅ Ｂａｓｅｄ Ｆａｓｔ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ｆｉｅｌｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｏｎｌｙ Ｄａｔａ」に開示されている。この刊行物の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。ＦＩＡＦＴＡアルゴリズムについてのさらなる説明は、例えば、Ａ．Ｄ．Ｙａｇｈｊｉａｎ著，「Ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ａｎｔｅｎｎａ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」、及び「Ａ ｎｅｗ ｌｏｏｋ ａｔ ｐｈａｓｅｌｅｓｓ ｐｌａｎａｒ ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ： ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ， ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ， ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ， ａｎｄ ａ ｈｙｂｒｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇ，第４９巻，第２号，ｐ．１７０－１７８に見られる。これらの刊行物の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。

【0015】

したがって、本発明は、大きさのみを測定し、位相は必ずしも測定しないが位相の測定も可能な単純なプローブとともに動作可能なシステムを提供する。このような単純なプローブは開発及び作成がより容易であるため、システムの複雑さを低減するだけでなく、より実用的なシステムを可能にする。

【0016】

本発明の付加的な実施形態は、付加的な下位の請求項、及び図面を参照しながら以下の説明で扱う。

【0017】

可能な実施形態では、試験信号は、アンテナ素子に加えられると、該アンテナ素子を駆動して静的ＲＦ信号、即ち、一定の振幅、一定の周波数及び一定の位相を有する信号を放射させることができる。

【0018】

可能な実施形態では、試験信号は、アンテナアレイの信号処理部に対するデジタル指令信号として与えることができる。信号処理部は、例えばスマートフォンの送受信機などとすることができ、試験信号を受信して、該試験信号内の情報に従って、各アンテナ素子を駆動するための各ＲＦ信号を生成する。

【0019】

可能な実施形態では、試験信号は、各アンテナ素子を直接駆動するためのＲＦ信号として与えることができる。この場合の「直接」は、信号は、例えば送受信機によって、指令から実際のＲＦ信号に変換されるのではないということを意味する。「直接」とは、信号生成器が、例えば試験用コネクタを介して、アンテナアレイに直接連結されていることを意味することもできるが、必ずしもそうとは限らない。信号生成器は、例えば、システムの一部、又は例えば、スマートフォンなどの被試験装置のユニットとすることができる。

【0020】

可能な実施形態では、第１の面のアンテナ素子までの第１の距離は、測定される大きさから各アンテナ素子を区別できる距離とすることができる。さらに、第２の面の第２の距離は、測定される大きさから各アンテナ素子を区別できない距離とすることができる。測定される大きさから各アンテナ素子を区別できる場合、各アンテナ素子のそれぞれについてその影響を詳細に測定することができる。対照的に、第２の距離では、重ね合されて生じる領域を測定することができる。これら２つのタイプの異なる情報は、後の、アンテナアレイの遠方界の計算の確かな基礎を提供する。

【0021】

可能な実施形態では、第１の距離は、試験信号の波長をλ_０として、λ_０／２より小さくすることができる。第２の距離は、λ_０／２より大きくすることができる。

【0022】

可能な実施形態では、素子間の間隔は均一であっても不均一であってもよいアンテナアレイの各アンテナ素子の最小の距離をΔｄとして、第１の距離は、ΔｄとΔｄの２倍の間とすることができる。第２の距離は、Δｄの２倍より大きくすることができる。第１の距離及び第２距離は変動可能とすることができる、即ち、一定ではないことが理解される。これは、各面が、すべての箇所においてアンテナアレイから等距離で間隔を空けているのではないことを暗に示してもいる。これは、特に、楕円形又は円形の底面を有する円柱の円筒壁のような曲面の場合に当てはめることができる。

【0023】

可能な実施形態では、アンテナアレイはレドームを備えることができ、第１の距離は、レドームの外面のアンテナアレイまでの距離とすることができる。つまり、プローブは、レドームの外面上をスライド可能又はレドームに略当接可能である。

【0024】

可能な実施形態では、第１の距離で用いられるプローブの開口は、第２の距離で用いられるプローブの開口より小さくすることができる。

【0025】

可能な実施形態では、第１の距離で用いられるプローブの開口は、それぞれ、第１の距離又は第２の距離における弧セグメントの２つの終点の距離と定義することができる。前記弧セグメントは、角度

からなることができ、ここで、λ_０は、例えば測定媒体（通常は自由空間）における試験信号の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、アンテナアレイ又はアンテナアレイを支える装置を囲む最小の球の半径である。

【0026】

可能な実施形態では、第１の距離で用いられるプローブの開口は、

と定義することができ、ここで、λ_０は、例えば測定媒体（通常は自由空間）における試験信号の波長である。

【0027】

可能な実施形態では、第２の距離で用いられるプローブの開口は、

と定義することができ、ここで、Ｄ２は第２の距離であり、λ_０は、例えば測定測媒体（通常は自由空間）における試験信号の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、アンテナアレイ又はアンテナアレイ支える装置を囲む最小の球の半径である。

【0028】

可能な実施形態では、第１の面及び／又は第２の面は、球及び／又は楕円体及び／又は円柱及び／又は平面の少なくとも一部分からなり、特に、第１の面及び／又は第２の面は異なる形状からなる。

【0029】

可能な実施形態では、前記システムは、第１の軸を中心として回転可能であり、前記第１の軸から前記第１の距離に少なくとも１つのプローブと、前記第１の軸から前記第２の距離に少なくとも１つの別のプローブとを備えた機械的構造体を備えることができる。この機械的構造体は、例えば、前記第１の距離及び第２の距離のプローブを、前記第１の軸の両側に該第１の軸に向けて備えることができる。前記機械的構造体は、さらに、該機械的構造体を回転させた際に前記第１の距離におけるプローブにより形成される円柱の架空の上面及び底面に配置されるプローブを備えることができる。前記機械的構造体を前記第１の軸を中心として回転させる際、前記第１の距離及び前記第２の距離のプローブはそれぞれ円筒壁上を移動し、一方、前記第１の軸上を中心とするプローブは、第１の距離により得られる円柱の上面及び底面を対象とする。したがって、前記機械的構造体は、被試験装置を第１の軸上に配置した１度の回転だけで必要な詳細を記録することを可能にする。

【0030】

他のあらゆる機械的構造物を用いることも可能であることが理解される。例えば、ロボットアームのような構造物を用いてプローブを被試験装置の周囲で移動させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【0031】

次に、本発明及びその利点がより完全に理解されるように、添付の図面と共に挙げる以下の説明に言及する。本発明は、次の図面の概略図に特定される例示的な実施形態を用いて以下により詳細に説明される。

【0032】

【図1】本発明とともに用いるアンテナアレイのブロック図を示す。

【図2】本発明とともに用いる別のアンテナアレイのブロック図を示す。

【図3】本発明にかかるシステムに実施形態のブロック図を示す。

【図4】本発明にかかるシステムの他の実施形態のブロック図を示す。

【図5】本発明にかかる方法の実施形態のフロー図を示す。

【図6】別のアンテナアレイの図を示す。

【0033】

図において、特に明記しない限り、同様の参照符号は同様の要素を示す。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１は、５つのアンテナ素子２，３を備えたアンテナアレイ１を示している。簡略化を目的として、最初及び最後のアンテナ素子２，３にのみ参照符号を付している。

【0035】

アンテナ素子２，３は一列に配置されている。つまり、アンテナアレイ１は、各アンテナ素子２，３が垂直方向の軸上に位置する一次元アンテナアレイ１である。各アンテナ素子２，３は距離Δｄ１離れて位置している。

【0036】

図１では、アンテナアレイ１から第１の距離Ｄ１の位置に第１の面５を点線で示している。さらに、アンテナアレイ１から第２の距離Ｄ２の位置に第２の面６を点線で示している。これら２つの面５，６は、アンテナアレイの中心軸又は他の適切な軸を中心として前記点線を（矢示のように）回転させることにより形成される。

【0037】

図１では、２つの面５，６は同じ形状を有する必要がないことが分かる。ここでは、第１の面５は円筒形状を有し、一方、第２の面６は球形状を有する。尚、あらゆる形状の組み合わせが可能である。

【0038】

前記各点線をそれぞれの軸を中心として３６０°回転させることにより測定を行うことができる。しかしながら、前記点線を３６０°回転する必要はない。アンテナ素子２，３が放射する電力が各面５，６に所定量含まれているという条件下で回転を小さくすることが可能である。各面に含まれる放射電力が増えるほど、計算される遠方界の精度が良くなる。

【0039】

図２は、本発明とともに用いられる別のアンテナアレイ１０を示している。アンテナアレイ１０は、４列５行で設けられるアンテナ素子１１，１２，１３、即ち、２０個のアンテナ素子１１，１２，１３を備えている。

【0040】

図２では、アンテナ素子１１，１２，１３の垂直方向の距離Δｄ１がアンテナ素子１１，１２，１３の水平方向の距離Δｄ２より大きいことが分かる。

【0041】

本発明のシステムをこのようなアンテナアレイ１０と用いる場合、前記距離Δｄ１，Δｄ２をもとに計算されるすべての値を、例えば、これらの距離の小さい方の距離をもとに計算することが可能である。

【0042】

図３は、図１に示したような、複数のアンテナ素子２，３を備えたアンテナアレイ１の放射パターンを測定するためのシステム１００を示している。このシステム１００は他のあらゆるアンテナアレイとともに使用可能であることが理解される。

【0043】

このシステム１００は、各アンテナ素子２，３を駆動するための試験信号１０２を生成する信号生成器１０１を備えている。試験信号１０２は、アンテナ素子２，３を駆動して、静的ＲＦ信号、即ち、振幅、位相及び周波数が一定のＲＦ信号を放射させる。図３では、信号生成器１０１は破線で示している。これは、信号生成器１０１は、ある実施形態ではシステム１００の一部とすることができることを示している。しかしながら、信号生成器１０１は、例えば被試験装置の一部として、システム１００の外部に置くことも可能である。信号生成器１０１は、例えば、試験されるスマートフォンに組み込むことが可能である。

【0044】

試験信号１０２は、例えば、アンテナアレイ１の信号処理部（別途図示せず）に対するデジタル指令信号として与えることができる。このような指令信号は、信号処理部、例えば送受信機に、アンテナ素子２，３をそれぞれのＲＦ信号で駆動するために必要な情報を提供する。別の方法として、試験信号１０２は、各アンテナ素子２，３を駆動するためのＲＦ信号として与えることができる。この場合、該ＲＦ信号は、信号処理部ではなく信号生成器１０１で生成される。

【0045】

システム１００は、さらに、２つのプローブ１０３，１０４を備えている。２つのプローブ１０３，１０４という数は例示的に選択したにすぎず、システム１００で用いるプローブの数はいくつであってもよい。プローブ１０３，１０４は、各アンテナ素子２，３が放射する信号の大きさ１０５，１０６を測定する。

【0046】

プローブ１０３，１０４は、アンテナアレイ１から２つの異なる距離Ｄ１，Ｄ２に位置しており、試験信号１０２で駆動されたときにアンテナ素子２，３が放射する信号の大きさを測定する。

【0047】

プローブ１０３，１０４は、アンテナアレイ１に対して相対的に移動可能である。「相対的に移動可能」とは、プローブ１０３，１０４及びアンテナアレイ１のいずれか一方又は両方が移動可能であるということを意味する。移動しながら、プローブ１０３は第１の面（図１の５を参照）上で走査を行う。プローブ１０４は、第２の面（図１の６を参照）上で走査を行う。ある実施形態では、１つのプローブ１０３，１０４を設け、これを移動させて第１の面及び第２の面上で走査を行うことができることが理解される。対応する機械的移動構造体を設けることができる。

【0048】

第１の面５のアンテナ素子２，３までの距離Ｄ１は、第２の面６のアンテナ素子２，３までの距離Ｄ２より小さい。

【0049】

第１の面５及び第２の面６はあらゆる形状とすることができる。これらは、特に、球、楕円体又は円柱の少なくとも一部分からなることができる。特に、第１の面５と第２の面６とは異なる形状からなることができる。

【0050】

第１の面５のアンテナアレイ１又はアンテナ素子２，３までの距離Ｄ１は、測定される大きさ１０５から各アンテナ素子を区別できる距離とすることができる。一方、第２の面６のアンテナアレイ１又はアンテナ素子２，３までの距離は、測定される大きさ１０６から各アンテナ素子２，３を区別できない距離とすることができる。

【0051】

第１の距離は、特に、各アンテナ素子２，３の距離ΔｄとΔｄの２倍の間とすることができる。上記で図２を参照して説明したように、各アンテナ素子２，３間に２つの異なる距離が存在する場合には、小さい方の距離をΔｄとして選択することができる。レドームとも呼ばれるカバーを備えたアンテナアレイ１もある。このようなアンテナアレイ１では、第１の距離Ｄ１は、レドームの外面のアンテナアレイ１までの距離とすることができる。

【0052】

プローブ１０３，１０４は、例えば、アンテナからなることができる。第１の距離Ｄ１で用いられるプローブ１０３、即ち、そのアンテナの開口は、第２の距離Ｄ２で用いられるプローブ１０４の開口より小さくすることができる。

【0053】

プローブ１０３，１０４の開口は、例えば、それぞれ、第１の距離又は第２の距離における弧セグメントの２つの終端の距離と定義することができ、前記弧セグメントは、角度

からなり、ここで、λ_０は試験信号の波長であり、をＬ_ｍａｘは、アンテナアレイ１，１０を囲む最小の球の半径である。この計算については、図６を参照してさらに説明する。

【0054】

第１の距離Ｄ１で用いられるプローブ１０３の開口の計算の別の態様は、

と定義され、ここで、λ_０は試験信号１０２の波長である。この場合、第２の距離Ｄ２で用いられるプローブ１０４の開口は、

と定義することができ、ここで、Ｄ２は第２の距離であり、λ_０は試験信号の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、アンテナアレイを囲む最小の球の半径である。この計算についても、図６を参照してさらに説明する。

【0055】

システム１００は、さらに、第１の距離Ｄ１及び第２の距離Ｄ２で測定された大きさ１０５，１０６をもとにアンテナアレイ１の放射パターン１０８を計算するパターン計算部１０７を備えている。パターン計算部１０７は、複数の異なるサブユニット、モジュール又は機能を備えることができることが理解される。このようなサブユニットは、例えば、空間における複数の測定点でプローブ信号の大きさを測定するパターン測定ユニットと、近傍界大きさパターンとも見なされる測定された大きさの後処理を行うパターン計算機とすることができる。

【0056】

パターン計算部１０７は、例えば、拡張されたＰｌａｎｅ Ｗａｖｅ Ｂａｓｅｄ Ｆａｓｔ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ｆｉｅｌｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＦＩＡＦＴＡを用いてアンテナパターン、即ち、アンテナの遠方界を計算することができる。このようなアルゴリズムは、例えば、Ｃａｒｌｏｓ Ｌｏｐｅｚ他著，「Ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｔｈｅ Ｐｌａｎｅ Ｗａｖｅ Ｂａｓｅｄ Ｆａｓｔ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ｆｉｅｌｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｏｎｌｙ Ｄａｔａ」に開示されている。この刊行物の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。ＦＩＡＦＴＡアルゴリズムについてのさらなる説明は、例えば、Ａ．Ｄ．Ｙａｇｈｊｉａｎ著，「Ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ａｎｔｅｎｎａ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」、及び「Ａ ｎｅｗ ｌｏｏｋ ａｔ ｐｈａｓｅｌｅｓｓ ｐｌａｎａｒ ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ： ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ， ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ， ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ， ａｎｄ ａ ｈｙｂｒｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇ，第４９巻，第２号，ｐ．１７０－１７８に見られる。これらの刊行物の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。

【0057】

図４は、複数のアンテナ素子を備えたアンテナアレイの放射パターンを測定するための別のシステム２００のブロック図を示している。図４では、アンテナアレイを示していないが、試験のために軸２０１上にアンテナアレイを配置することができる。

【0058】

代わりに、機械的構造体２０２が示されており、これは一種の門を形成している。つまり、この機械的構造体２０２は、接地板２１０に取り付けられており、２つの側柱２１１，２１２を備えており、１つの縦方向の柱２１４が２つの側柱２１１，２１２をその下端で接続しており、１つの縦方向の柱２１３が側柱２１１，２１２をその上端で接続している。

【0059】

機械的構造体２０２は、軸２０１を中心として回転可能に取り付けられている。この軸２０１は接地板２１０の中心に位置していない。代わりに、軸２０１は偏心的に位置している。つまり、第１の柱２１２は、軸２０１から第１の距離Ｄ１だけ離れている。第２の柱２１１は、軸２０１から第２の距離Ｄ２だけ離れている。接地板２１０が回転すると、柱２１２は、第１の距離Ｄ１において、軸２０１上又はその近傍に位置する被試験装置ＤＵＴの周囲を円形移動する。柱２１１は、第２の距離Ｄ２においてＤＵＴの周囲を円形移動する。

【0060】

さらに、構造体２０２を水平方向及び垂直方向に直線移動させて測定プローブ２０３乃至２０９を閉曲面上に配置し、測定の空間分解能を向上させることができる。これは、例えば、リニアアクチュエータ又は直線移動機構（明示せず）により実現することができる。

【0061】

柱２１１，２１２上のプローブ２０３乃至２０７は、機械的構造体２０１の回転時にそれぞれの距離Ｄ１，Ｄ２においてＤＵＴの周囲を移動するように位置している。縦方向の柱２１３，２１４上のプローブ２０８，２０９は、軸２０１上又はその近傍に取り付けられており、ＤＵＴの上面及び底面を対象とする。全プローブ２０３乃至２０９は、軸２０１、即ち、ＤＵＴに焦点が合わされる。

【0062】

図４の機械的構造体は、例えば、図３にかかるシステムの一部とすることができる。プローブ２０３乃至２０９の配置は例示的なものにすぎないことが理解される。プローブは、各ＤＵＴに合わせて、機械的構造体２００のどの柱２１１，２１２，２１３，２１４にいくつ配置してもよい。さらに、機械的構造体２００のあらゆる部分を改変することができる。例えば、接地板２１０を下方の縦方向の柱２１４に代えることもでき、縦方向の柱を省略することもできる。異なる距離のプローブを同時に回転させることができれば、どのような機械的構造体でも機械的構造体２００の目的が果たされる。

【0063】

図５は、複数のアンテナ素子２，３，１１，１２，１３を備えたアンテナアレイ１，１０の放射パターン１０８を測定するための方法のフロー図を示している。

【0064】

この方法は、試験信号１０２を生成してＳ１、生成された試験信号１０２でアンテナ素子２，３，１１，１２，１３を駆動することを備える。試験信号１０２は、アンテナ素子２，３，１１，１２，１３に加えられると、該アンテナ素子２，３，１１，１２，１３を駆動して静的ＲＦ信号を放射させることができる。試験信号１０２は、例えば、アンテナアレイ１，１０の信号処理部に対して各ＲＦ信号を生成させるデジタル指令信号とすることができる。或いは、試験信号１０２は、各アンテナ素子２，３，１１，１２，１３を直接駆動するためのＲＦ信号として与えることができる。

【0065】

さらに、試験信号１０２で駆動されたときにアンテナ素子２，３，１１，１２，１３が放射する信号の大きさ１０５，１０６が、第１の面５及び第２の面６において多数のプローブ１０３，１０４，２０３乃至２０９で測定されるＳ２。第１の面５のアンテナ素子２，３，１１，１２，１３までの第１の距離Ｄ１は、第２の面６のアンテナ素子２，３，１１，１２，１３までの第２の距離Ｄ２より小さい。第１の面及び第２の面は、球、楕円体又は円柱の少なくとも一部分からなることができ、第１の面と第２の面とは異なる形状からなることができる。

【0066】

第１の面のアンテナ素子２，３，１１，１２，１３までの第１の距離Ｄ１は、測定される大きさ１０５，１０６から各アンテナ素子２，３，１１，１２，１３を区別できる距離とすることができる。さらに、第２の面の第２の距離Ｄ２は、もはや測定される大きさ１０５，１０６から各アンテナ素子２，３，１１，１２，１３を区別できない距離とすることができる。

【0067】

第１の距離Ｄ１は、例えば、各アンテナ素子２，３，１１，１２，１３間の距離をΔｄとすると、ΔｄとΔｄの２倍の間とすることができる。アンテナアレイ１，１０がレドームを備える場合、第１の距離Ｄ１は、レドームの外面のアンテナアレイ１，１０までの距離とすることができる。

【0068】

プローブ１０３，１０４，２０３乃至２０９は、例えば、アンテナとすることができる。このとき、第１の距離Ｄ１で用いられるプローブ１０３，１０４，２０３乃至２０９の開口は、第２の距離Ｄ２で用いられるプローブ１０３，１０４，２０３乃至２０９の開口より小さくすることができる。

【0069】

例えば、第１の距離Ｄ１又は第２の距離Ｄ２で用いられるプローブ１０３，１０４，２０３乃至２０９の開口は、それぞれ、第１の距離Ｄ１又は第２の距離Ｄ２における弧セグメントの２つの終点の距離と定義することができ、前記弧セグメントは、角度

からなり、ここで、をλ_０は試験信号１０２の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、アンテナアレイ１，１０を囲む最小の球の半径である。

【0070】

第１の距離Ｄ１で用いられるプローブ１０３，１０４，２０３乃至２０９の開口についての代替式は、

であり、ここで、λ_０は試験信号１０２の波長である。

【0071】

第２の距離Ｄ２で用いられるプローブ１０３，１０４，２０３乃至２０９の開口について、代替公式は、

であり、ここで、Ｄ２は第２の距離であり、λ_０は試験信号１０２の波長であり、Ｌ_ｍａｘは、アンテナアレイ１，１０を囲む最小の球の半径である。

【0072】

最後に、第１の面及び第２の面において測定された大きさ１０５，１０６をもとに、アンテナアレイ１，１０の放射パターン１０８が計算されるＳ３。

【0073】

図６は、別のアンテナアレイ６００の図を示している。このアンテナアレイ６００は、該アンテナアレイ６００の周囲に一致する最小の円６０１に囲まれている。この円は、半径６０２を有する。

【0074】

図６の図は、アンテナアレイ６００のエミッションの測定に用いられるプローブの開口を計算する態様を説明する役割を果たす。

【0075】

同図には、角度αの弧セグメントが描かれている。角度αは、以下のように計算することができる。

ここで、Ｌ_ｍａｘは円６０１の半径である。

【0076】

次に、第１の距離Ｄ１で用いられるプローブの開口は、

より小さくなるように計算することができる。

【0077】

次に、距離Ｄ１で用いられるプローブの開口は、

となるように計算することができる。

【0078】

別の方法として、各プローブの開口は、各弧セグメントの終点６０３，６０４又は６０５，６０６間の距離と同じ大きさとすることが可能である。

【0079】

別の方法として、完全なＤＴＵの周囲の最小の円を上記計算の基礎として用いることが可能である。

【0080】

本明細書では具体的な実施形態を説明したが、当業者には、多様な代替の且つ／又は同等の実施物が存在することが認識されるであろう。上記の例示的な実施形態は、例にすぎず、決して、範囲、利用可能性又は構造を限定するよう意図されたものでないことが認識されるべきである。むしろ、上記概説及び詳細な説明は、当業者に対して、少なくとも１つの例示的な実施形態を実施するのに便利なロードマップを提供するものであり、添付の特許請求の範囲及びその法的同等物に記載されるような範囲を逸脱することなく、例示的な実施形態で説明した要素の機能及び配置において様々な変更を加えることができることが理解されるだろう。全体として、本願は、本明細書で論じた具体的な実施形態のあらゆる適合形態又は変化形態を包括するように意図されている。

【0081】

上記の詳細な説明では、開示の効率化を目的として、１又は複数の例において様々な特徴をグループ化している。上記の説明は、説明に役立つよう意図されたものであり、制限的となるよう意図されたものではないことが理解される。本発明の範囲に含むことができるすべての代替物、変形物及び同等物を包括することが意図されている。当業者には、上記明細書を検討することにより、多くの他の例が明らかになるであろう。

【0082】

上記明細書で用いた具体的な術語は、本発明の完全な理解を提供するために用いたものである。しかしながら、本明細書に照らして、当業者には、具体的詳細は本発明を実行するために必要でなないことが明らかになるであろう。かくして、上記の本発明の具体的な実施形態の記述は説明を目的として提示したものである。これらは、完全で余地がないこと、又は本発明を開示した形態そのものに限定することを意図されたものではなく、上記教示に鑑みて、多くの変形形態及び変化形態が可能であることが明らかである。上記実施形態は、他の当業者が、考えられる特定の使用に適合するように本発明及び様々な変形を伴った様々な実施形態を最良に活用できるように、本願の原理及びその実際の適用を最良に説明するために選択して説明したものである。本明細書全体を通して、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及び「ｉｎ ｗｈｉｃｈ」という語は、それぞれ、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」及び「ｗｈｅｒｅｉｎ」と同等の平易な英語として用いたものである。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等は、単にラベルとして用いたものであり、それらの対象物に数値的要件を課すこと、又はある特定の重要性の順位付けを行うこと意図されたものではない。

【符号の説明】

【0083】

１ アンテナアレイ
２，３ アンテナ素子
５ 第１の面
６ 第２の面
１０ アンテナアレイ
１１，１２，１３ アンテナ素子
１００ システム
１０１ 信号生成器
１０２ 試験信号
１０３，１０４ プローブ
１０５，１０６ 大きさ
１０７ パターン計算部
１０８ 放射パターン
２００ システム
２０１ 第１の軸
２０２ 機械的構造体
２０３－２０９ プローブ
６００ アンテナアレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】