JP2000214201A - アンテナ測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特殊な装置を必要とせず短時間にアンテナ性
能の評価を行うことができる測定方法及び測定装置を提
供する。 【解決手段】 ターンテーブル４上に垂直に取り付けら
れた支柱１５に回転軸１６と、それに固定された疑似人
体５を垂直に取り付け、前記回転軸１６を複数の分割数
ｎの方向に固定できるように構成した測定装置を用い
て、アンテナの放射指向性を測定する。そして得られた
ｉ番目の方位角面内におけるアンテナの電力指向性の垂
直偏波（θ）成分及び水平偏波（φ）成分であるＧθ
（θ、φｉ）及びＧφ（θ、φｉ）と、ｉ番目の方位角
面内におけるアンテナに入射する到来波のθ成分及びφ
成分の角密度関数であるＰθ（θ、φｉ）及びＰφ
（θ、φｉ）、交差偏波電力比ＸＰＲを用いて、放射効
率η、平均実効利得Ｇｅ’を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に携帯端末用ア
ンテナの測定方法及び測定装置に関し、特に特殊な装置
を必要とせず短時間に実効利得、放射効率又は相関係数
の評価を行うことができる測定方法及び測定装置を提供
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯端末用アンテナの多重波環境
における性能を評価する方法の一つとして、ランダムフ
ィールド法が知られている。この方法の一例として、例
えば、特開平4-285868に示されるように、屋内に測定空
間に散乱体を配置して多重波環境を作り、被測定アンテ
ナと基準アンテナの受信レベルの差から評価を行う方法
が知られていた。また、他の例としては、例えば、移動
通信用アンテナシステム,総合電子出版社,pp.200-201に
示されるように、市街地等の実際の多重波環境を移動し
ながら測定を行う方法が知られていた。

【０００３】また他の評価方法として、放射効率測定法
が知られている。この方法は、被測定アンテナに入力す
る電力をＰｉｎとして、全立体角にわたって測定したア
ンテナから放射される放射電力の積分値をＰｒとして、
ＰｒとＰｉｎの比から放射効率を求めるものである。こ
の方法のうちアンテナからの放射を全立体角にわたって
測定する装置の例として、例えば、特開平2-62970、特
開平1-185451、特開平2-163668、特開平2-54178に示さ
れるように、アンテナを全ての方位角及び仰角方向へ回
転可能な特殊な機構を備えたものが知られている。

【０００４】また他の評価方法として、例えば、移動通
信用アンテナシステム,総合電子出版社,pp.202-203に示
されるように、被測定アンテナの水平面内の放射パター
ンを測定しその平均をとった値によって評価を行うパタ
ーン平均化利得評価法が知られていた。

【０００５】また他の評価方法として、例えば、特開昭
63-165773に示されるように、開口を持つキャビティ内
に被測定アンテナを配置し、開口前面の電磁界分布をプ
ローブで測定する方法（キャビティ法）が知られてい
る。

【０００６】また他の評価方法として、例えば、電子情
報通信学会論文誌B-ＩＩ,Vol.81,No.10,pp.899に示され
るように、アンテナの電力指向性とアンテナに入射する
到来波の角密度関数の積を全立体角にわたって積分した
値（平均実効利得）を計算機シミュレーション等により
数値解析的に求めて評価を行う平均実効利得評価法が知
られていた。

【０００７】また、ダイバーシチアンテナの相関係数を
評価する方法として、例えば、電子情報通信学会技術研
究報告,AP98-88,pp.89-96に示されるように、アンテナ
の位相項を含めた電力指向性とアンテナに入射する到来
波の角密度関数の積を全立体角にわたって積分した値を
計算機シミュレーション等により数値解析的に求めて評
価を行う相関係数評価法が知られていた。

【０００８】一方、アンテナの特定平面内放射パターン
を測定する方法としては、例えば、移動通信用アンテナ
システム,総合電子出版社,pp.194-195に示されるよう
に、一般的な電波暗室又はオープンサイトにおいて、方
位角方向に回転可能なテーブル上に被測定アンテナを配
置して、複数の偏波成分に対応した測定アンテナを一定
の距離を隔てて配置して、テーブルの回転角度と受信レ
ベルを記録する方法が用いられている。この方法は、測
定可能な放射パターンが特定の平面に限定されてしまう
という欠点があるが、測定装置が簡単で短時間に測定可
能な方法である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のランダムフ
ィールド法では、大規模な測定装置と多大な労力が必要
であるという課題があった。

【００１０】また、上記従来の放射効率測定法では、ア
ンテナからの放射を全立体角にわたって測定するため
に、大規模で複雑な機構の装置と多くの測定時間が必要
になるという課題があった。また、人体又は疑似人体を
全方位角及び仰角方向へ回転させる機構を実現できない
ため、携帯端末を人体に装着した状態の測定が困難であ
るという課題があった。

【００１１】また、上記従来のパターン平均化利得評価
法及びキャビティ法では、携帯端末を人体に装着した状
態の測定が比較的容易である反面、普遍的で正確な評価
ができないという課題があった。

【００１２】また、上記従来の平均実効利得評価法及び
相関係数評価法では、近似モデルによる数値解析によっ
て計算されものであり、多大な計算時間が必要になり、
また、実在するアンテナの実測評価ができないという課
題があった。また、仮に全立体角にわたるアンテナの電
力指向性を測定により得る場合は、上記の放射効率測定
法で示した大規模で複雑な機構の装置と多くの測定時間
が必要になる。

【００１３】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、特殊な装置を必要とせず短時間に実効利
得、放射効率又は相関係数を評価することができる測定
方法及び測定装置の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明のアンテ
ナ測定方法では、ｎ分割された特定の方位角面内におけ
るアンテナの仰角θに対応した電力利得指向性の測定結
果と、アンテナに入射する到来波の仰角θに対応した角
密度関数から実効利得を算出している。

【００１５】また、本発明のアンテナ測定方法では、ｎ
分割されたｉ番目の方位角面内において、アンテナの仰
角θに対応した垂直偏波成分の電力利得指向性の測定結
果Ｇθ（θ）とアンテナに入射する到来波の仰角θに対
応した垂直偏波成分の角密度関数Ｐθ（θ）と係数Ｘθ
を乗算してθの関数Ａθ（θ）とし、アンテナの仰角θ
に対応した水平偏波成分の電力利得指向性の測定結果Ｇ
φ（θ）とアンテナに入射する到来波の仰角θに対応し
た水平偏波成分の角密度関数Ｐφ（θ）と係数Ｘφを乗
算してθの関数Ａφ（θ）とし、前記Ａθ（θ）に前記
Ａφ（θ）を加算しθの関数Ｂ（θ）とし、前記Ｂ
（θ）にＳｉｎθを乗算してθが0度から180度の範囲で
仰角方向に積分して方位角面番号ｉの関数Ｃ（i）と
し、前記Ｃ（ｉ）のｉが１からｎまでの総和に２πを乗
算しｎで除算した値を実効利得としている。

【００１６】また、本発明のアンテナ測定方法では、方
位角方向に一様分布し仰角方向にガウス分布する角密度
関数を用いている。

【００１７】また、本発明のアンテナ測定方法では、係
数Ｘθ及び係数Ｘφを交差偏波電力比から計算される値
に設定している。

【００１８】また、本発明のアンテナ測定方法では、上
記のｎを４に設定している。

【００１９】また、本発明のアンテナ測定方法では、上
記のｎを８に設定している。

【００２０】また、本発明のアンテナ測定装置では、上
記のアンテナ測定方法を用いてアンテナ測定装置を構成
している。

【００２１】また、本発明のアンテナ測定装置では、被
測定アンテナを取り付けて回転させる機構として、水平
方向へ回転するターンテーブル上で疑似人体を複数の角
度に固定する手段を備え、前記疑似人体に被測定アンテ
ナを固定している。

【００２２】また、本発明のアンテナ測定装置では、上
記アンテナ測定装置において、ターンテーブル上に取り
付けられた支柱に回転軸とそれに固定された疑似人体を
取り付け、前記ターンテーブルの面と前記支柱に取り付
けられた前記回転軸が平行であり、前記回転軸を垂直方
向の複数の角度に固定するように構成している。

【００２３】また、本発明のアンテナ測定装置では、タ
ーンテーブル上に取り付けられた円弧状のレール上を移
動可能な回転軸とそれに固定された疑似人体を備え、前
記回転軸を複数の角度に固定するように構成している。

【００２４】また、本発明のアンテナ測定装置では、上
記のアンテナ測定装置であって、放射効率を評価する測
定方法として、ｎ分割された特定の方位角面内における
アンテナの仰角θに対応した電力利得指向性の測定結果
から放射効率を算出している。

【００２５】また、本発明のアンテナ測定装置では、上
記のｎを４に設定している。

【００２６】また、本発明のアンテナ測定装置では、上
記のｎを８に設定している。

【００２７】また、本発明のアンテナ測定装置では、上
記のアンテナ測定装置であって、上記のアンテナの実効
利得を評価する測定方法を用いている。

【００２８】また、本発明のアンテナ測定方法では、ｎ
分割された特定の方位角面内におけるアンテナの仰角θ
に対応した電力利得指向性の測定結果と、アンテナに入
射する到来波の仰角θに対応した角密度関数から相関係
数を算出している。

【００２９】また、本発明のアンテナ測定装置では、上
記のアンテナ測定装置であって、上記の相関係数を評価
する測定方法を用いている。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、アンテナの実効利得を評価する測定方法であって、
ｎ分割された特定の方位角面内におけるアンテナの仰角
θに対応した電力利得指向性の測定結果と、アンテナに
入射する到来波の仰角θに対応した角密度関数から実効
利得を算出することを特徴とするアンテナ測定方法であ
り、特殊な装置を必要とせず短時間に実効利得を評価す
ることができる。

【００３１】請求項２に記載の発明は、ｎ分割されたｉ
番目の方位角面内において、アンテナの仰角θに対応し
た垂直偏波成分の電力利得指向性の測定結果Ｇθ（θ）
とアンテナに入射する到来波の仰角θに対応した垂直偏
波成分の角密度関数Ｐθ（θ）と係数Ｘθを乗算してθ
の関数Ａθ（θ）とし、アンテナの仰角θに対応した水
平偏波成分の電力利得指向性の測定結果Ｇφ（θ）とア
ンテナに入射する到来波の仰角θに対応した水平偏波成
分の角密度関数Ｐφ（θ）と係数Ｘφを乗算してθの関
数Ａφ（θ）とし、前記Ａθ（θ）に前記Ａφ（θ）を
加算しθの関数Ｂ（θ）とし、前記Ｂ（θ）にＳｉｎθ
を乗算してθが0度から180度の範囲で仰角方向に積分し
て方位角面番号ｉの関数Ｃ（i）とし、前記Ｃ（ｉ）の
ｉが１からｎまでの総和に２πを乗算しｎで除算した値
を実効利得とすることを特徴とする請求項１記載のアン
テナ測定方法であり、特殊な装置を必要とせず短時間に
実効利得を評価することができる。

【００３２】請求項３に記載の発明は、方位角方向に一
様分布し仰角方向にガウス分布する角密度関数を用いる
ことを特徴とする請求項１乃至２記載のアンテナ測定方
法であり、特殊な装置を必要とせず短時間に実効利得を
評価することができる。

【００３３】請求項４に記載の発明は、係数Ｘθ及び係
数Ｘφを交差偏波電力比から計算される値に設定するこ
とを特徴とする請求項２乃至３記載のアンテナ測定方法
であり、特殊な装置を必要とせず短時間に実効利得を評
価することができる。

【００３４】請求項５に記載の発明は、ｎを４に設定す
ることを特徴とする請求項１乃至４記載のアンテナ測定
方法であり、特殊な装置を必要とせず短時間に実効利得
を評価することができる。

【００３５】請求項６に記載の発明は、ｎを８に設定す
ることを特徴とする請求項１乃至４記載のアンテナ測定
方法であり、特殊な装置を必要とせず短時間に実効利得
を評価することができる。

【００３６】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６
記載のアンテナ測定方法を用いたことを特徴とするアン
テナ測定装置であり、特殊な装置を必要とせず短時間に
実効利得を評価できる測定装置を提供することができ
る。

【００３７】請求項８に記載の発明は、被測定アンテナ
を取り付けて回転させる機構として、水平方向へ回転す
るターンテーブルと、前記ターンテーブル上で疑似人体
を複数の角度に固定する手段を備え、前記疑似人体に被
測定アンテナを固定することを特徴とするアンテナ測定
装置であり、人体近傍に配置されたアンテナの特定の方
位角面内におけるアンテナの仰角θに対応した電力利得
指向性を、特殊な装置を必要とせず短時間に測定するこ
とができる。

【００３８】請求項９に記載の発明は、ターンテーブル
上に取り付けられた支柱と、前記支柱に取り付けられた
回転軸と、前記回転軸に固定された疑似人体を備え、前
記ターンテーブルの面と前記支柱に取り付けられた前記
回転軸が平行であり、前記回転軸を垂直方向の複数の角
度に固定することを特徴とする請求項８記載のアンテナ
測定装置であり、人体近傍に配置されたアンテナの特定
の方位角面内におけるアンテナの仰角θに対応した電力
利得指向性を、特殊な装置を必要とせず短時間に測定す
ることができる。

【００３９】請求項１０に記載の発明は、ターンテーブ
ル上に取り付けられた円弧状のレールと、前記レール上
を移動可能な回転軸と、前記回転軸に固定された疑似人
体を備え、前記回転軸を複数の角度に固定することを特
徴とする請求項８記載のアンテナ測定装置であり、人体
近傍に配置されたアンテナの特定の方位角面内における
アンテナの仰角θに対応した電力利得指向性を、特殊な
装置を必要とせず短時間に測定することができる。

【００４０】請求項１１に記載の発明は、請求項８乃至
１０記載のアンテナ測定装置であって、放射効率を評価
する測定方法として、ｎ分割された特定の方位角面内に
おけるアンテナの仰角θに対応した電力利得指向性の測
定結果から放射効率を算出することを特徴とするアンテ
ナ測定装置であり、人体近傍に配置されたアンテナの放
射効率を、特殊な装置を必要とせず短時間に測定するこ
とができる。

【００４１】請求項１２に記載の発明は、ｎを４に設定
することを特徴とする請求項１１記載のアンテナ測定装
置であり、人体近傍に配置されたアンテナの放射効率
を、特殊な装置を必要とせず短時間に測定することがで
きる。

【００４２】請求項１３に記載の発明は、ｎを８に設定
することを特徴とする請求項１１記載のアンテナ測定装
置であり、人体近傍に配置されたアンテナの放射効率
を、特殊な装置を必要とせず短時間に測定することがで
きる。

【００４３】請求項１４に記載の発明は、請求項８乃至
１０記載のアンテナ測定装置であって、アンテナの実効
利得を評価する測定方法として、請求項１乃至６記載の
アンテナ測定方法を用いたことを特徴とするアンテナ測
定装置であり、人体近傍に配置されたアンテナの実効利
得を、特殊な装置を必要とせず短時間に測定することが
できる。

【００４４】請求項１５に記載の発明は、アンテナの相
関係数を評価する測定方法であって、ｎ分割された特定
の方位角面内におけるアンテナの仰角θに対応した電力
利得指向性の測定結果と、アンテナに入射する到来波の
仰角θに対応した角密度関数から相関係数を算出するこ
とを特徴とするアンテナ測定方法であり、特殊な装置を
必要とせず短時間に相関係数を評価することができる。

【００４５】請求項１６に記載の発明は、請求項８乃至
１０記載のアンテナ測定装置であって、相関係数を評価
する測定方法として、請求項１５記載のアンテナ測定方
法を用いたことを特徴とするアンテナ測定装置であり、
人体近傍に配置されたアンテナの実効利得を、特殊な装
置を必要とせず短時間に測定することができる。

【００４６】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。

【００４７】（第１の実施形態）第１の実施形態のアン
テナ測定方法及び測定装置で測定される携帯端末用アン
テナの一般的な構造と座標を図１に示す。図１におい
て、１はホイップアンテナ、２は携帯端末筐体を示し、
α及びβはホイップアンテナ１及び携帯端末筐体２の仰
角（θ）方向及び方位角（φ）方向の傾き角度を示す。
Ｌｗはホイップアンテナ１の長さを示し、Ｌｚは携帯端
末筐体２の長手方向の長さを示す。本実施形態におい
て、ホイップアンテナ１は棒状の導体で構成され、携帯
端末筐体２は直方体状の導体で構成されるものと仮定す
る。一般に、ホイップアンテナ１の長さＬｗは２分の１
波長乃至４分の１波長に設定されるが、本実施形態にお
いては４分の１波長に設定している。上記のように構成
された携帯端末からの放射特性は、携帯端末筐体２の長
さＬｚによって変化することが知られている。

【００４８】図１の座標系における方位角方向にｎ分割
した方位角面を図２に示すように規定する。ここで、Ｇ
θ（θ、φｉ）及びＧφ（θ、φｉ）はｉ番目の方位角
面内におけるアンテナの電力指向性の垂直偏波（θ）成
分及び水平偏波（φ）成分の測定値、Ｐθ（θ、φｉ）
及びＰφ（θ、φｉ）はｉ番目の方位角面内におけるア
ンテナに入射する到来波のθ成分及びφ成分の角密度関
数とすると、本発明の測定方法による平均実効利得Ｇ
ｅ’を求める基本式は次式にように表される。

【００４９】

【数１】

【００５０】（数１）において、ＸＰＲは交差偏波電力
比であり、ｎは２以上の整数である。

【００５１】ここで、ｎを４に設定した場合、Ｇθ
（θ、φｉ）及びＧφ（θ、φｉ）は、図１の座標系に
おいて、例えばＸＺ面及びＹＺ面の２面の放射パターン
を測定した結果を用いることができる。したがって、こ
の測定は、従来から知られている測定装置が簡単で短時
間に測定可能な特定平面内放射パターン測定方法を用い
ることができる。

【００５２】また、Ｐθ（θ、φｉ）及びＰφ（θ、φ
ｉ）は、例えば、図３に示すように、方位角方向に一様
で仰角方向にガウス分布する角密度関数で表し、次式で
与える。ここで、図３において、横軸は角度であり、縦
軸は到来波電力密度である。

【００５３】

【数２】

【００５４】

【数３】

【００５５】（数２）及び（数３）において、Ａθ及び
Ａφは比例定数、ｍｖ及びｍＨはθ及びφ各偏波成分分
布の平均仰角、σｖ及びσＨはθ及びφ各偏波成分分布
の標準偏差である。

【００５６】また、ＸＰＲは到来波のθ成分及びφ成分
の平均受信電力の比と定義する。

【００５７】以上のような測定方法により求められる平
均実効利得Ｇｅ’は、携帯端末用アンテナの多重波伝搬
路内における受信感度から見た時間平均的なアンテナ利
得を示し、携帯端末用アンテナの設計において有効な指
標となる。

【００５８】一方、従来の実効利得の評価方法（電子情
報通信学会論文誌B-ＩＩ,Vol.81,No.10,pp.899）では、
平均実効利得Ｇｅを次式で定義している。

【００５９】

【数４】

【００６０】（数４）において、Ｇθ（θ、φ）及びＧ
φ（θ、φ）は全立体角にわたるアンテナの電力指向性
のθ成分及びφ成分である。したがって、この場合は、
図２における方位角面の数ｎを十分大きく設定してＧθ
（θ、φ）及びＧφ（θ、φ）を評価する必要がある。
そのため、計算機シミュレーション等により数値解析的
に求めるか、または、全立体角にわたる測定が可能な大
規模な測定装置を用いる必要がある。

【００６１】ここで、計算結果例について説明する。図
４に、図１に示す携帯端末を人体頭部近傍に手で持って
鉛直方向から傾き角αだけ傾斜させている状態の平均実
効利得Ｇｅを（数４）よって計算した結果を示す。図４
において、横軸は携帯端末の鉛直方向からの傾き角αで
あり、縦軸は平均実効利得Ｇｅである。ここで、Ｇθ
（θ、φ）及びＧφ（θ、φ）は全立体角にわたり計算
機による数値解析で求めている。また、動作周波数を90
0MHzとし、携帯端末筐体２の長さＬｚを４分の３波長と
している。また、ｍｖ及びｍＨは０度とし、σｖ及びσ
Ｈは４０度とし、ＸＰＲは−９dBに設定している。図４
に示すように、平均実効利得は、αが大きくなると高く
なる傾向を示している。

【００６２】次に、上記と同一の状態において、本発明
の測定方法による平均実効利得Ｇｅ’を（数１）を用い
て求めた結果を図５に示す。図５において、横軸は携帯
端末の鉛直方向からの傾き角αであり、縦軸は平均実効
利得Ｇｅ’である。ここで、図２に示す方位角面の分割
数ｎを４としており、Ｇθ（θ、φｉ）及びＧφ（θ、
φｉ）は、図１の座標系におけるＸＺ面及びＹＺ面の２
面の放射パターンを測定した結果を用いている。尚、こ
の測定は、従来から知られている測定装置が簡単で短時
間に測定可能な特定平面内放射パターン測定方法を用い
ている。また、動作周波数、Ｌｚ、ｍｖ及びｍＨ、σｖ
及びσＨ、ＸＰＲは図４と同一に設定している。図５か
ら、本発明の測定方法により求めた平均実効利得Ｇｅ’
は、図４と同様にαが大きくなると高くなる傾向を示し
ている。また、一般に携帯端末が使用される傾き角αで
あるところの６０度付近においては、ＧｅとＧｅ’はそ
の絶対値が極めて近い値を示している。このように、本
発明の測定方法による平均実効利得Ｇｅ’は、従来の評
価方法に極めて近い結果が得られ、携帯端末用アンテナ
の多重波伝搬環境におけるアンテナ性能を十分な精度で
示している。

【００６３】以上の説明のように本実施形態における測
定方法の特徴は、携帯端末用アンテナの多重波伝搬環境
における実効利得を大規模で特殊な装置を必要とせず短
時間に十分な精度で評価できることである。

【００６４】また、従来の特定平面内放射パターン測定
装置に上記に示した本発明の測定方法を組み込んだ演算
部を備えることで、特殊な装置を必要とせず短時間に実
効利得を評価できる測定装置を提供することができる。

【００６５】尚、方位角面の分割数ｎは本実施形態に示
す値に限るものではなく、簡単な構成の特定平面内放射
パターン測定装置で短時間に測定できる範囲内であれば
同様な効果が得られる。

【００６６】また、角密度関数は本実施形態に示す関数
に限るものではなく、他の関数によっても必要な評価精
度が得られるものであれば同様な効果が得られる。

【００６７】（第２の実施形態）第２の実施形態のアン
テナ測定装置について、図６及び図７を用いて説明す
る。図６は、第２の実施形態のアンテナ測定装置全体の
構成を示す図であり、３は被測定アンテナ部、４はター
ンテーブル、５は疑似人体、６は携帯端末、７は受信ア
ンテナ、８はモータ、９は受信機、１０はＣＰＵ、１１
は回転制御部、１２は表示部、１３は電波暗室を示す。
図６において、１３は６面を電波吸収体で覆われた電波
暗室であり、測定周波数の波長に対して十分大きい寸法
を持つ。ターンテーブル４はモータ８によって水平方向
へ回転し、その回転角度は回転制御部１１によって制御
される。一般に回転角度は最大３６０度で制御される角
度分解能は０．１度乃至１度程度である。疑似人体５
は、一般に樹脂容器内に人体の電気定数に近い媒質（例
えば生理食塩水など）を満たしたものである。疑似人体
５はターンテーブル４上に頭部が水平方向（図７におけ
るＺ方向）を向くように取り付けられている。疑似人体
５に近接して取り付けられた携帯端末６から電波が放射
される。受信アンテナ７は一般に、水平偏波又は垂直偏
波のいずれかを選択することができるように構成され
る。受信アンテナ７では、携帯端末６から放射された電
波の垂直偏波成分又は水平偏波成分を受信し、受信機９
によってそのレベルが検出される。検出されたレベルは
ＣＰＵ１０に入力される。ＣＰＵ１０では、検出された
レベルと回転制御部１１に指示した回転角度とを対比し
て放射パターンを表示部１２に表示する。

【００６８】また、図７は、図６における被測定アンテ
ナ部３を詳細に示した図である。図７において、図６と
同一の符号を付すものは同一の動作を行い、１４は回転
板、１５は支柱、１６は回転軸を示す。図７において、
回転板１４、支柱１５及び回転軸１６は、電波的に透明
な材質（アクリル樹脂など）で形成される。支柱１５は
ターンテーブル４に垂直に取り付けられる。支柱１５に
は回転軸１６が取り付けられ、回転軸１６は手動によっ
て回転でき、垂直方向（図７におけるφ方向）にｎ分割
された角度に一時的に固定することができる。回転軸１
６には回転板１４が固定され、回転板１４には疑似人体
５が固定される。

【００６９】上記のような構成において、回転軸１６を
ｎ分割されたｉ番目の角度に設定する。この場合、ター
ンテーブル４を水平方向（図７におけるθ方向）に回転
することで、ｉ番目の方位角面内における仰角（θ）方
向のアンテナ電力指向性Ｇθ（θ、φｉ）及びＧφ
（θ、φｉ）を測定することができる。ここで、疑似人
体を水平に配置している（Ｚ方向を水平方向としてい
る）ので、指向性の垂直偏波成分Ｇθ（θ、φｉ）を測
定する場合は受信アンテナ７を水平偏波に設定し、指向
性の水平偏波成分Ｇφ（θ、φｉ）を測定する場合は受
信アンテナ７を垂直偏波に設定する必要がある。

【００７０】また、図７に示すアンテナ測定装置におい
て、従来から知られている全立体角にわたって電力指向
性を測定する放射効率測定法を実現する場合、ｎを極力
大きな値（例えば３２）に設定する（方位角の分解能を
高くする）必要がある。このために、従来の放射効率測
定法では、大規模で複雑な構造が必要であった。しか
し、人体近傍に配置された携帯端末用アンテナの場合、
方位角面内の電力指向性は、比較的振幅が小さく緩慢な
変動を示すことが知られている。ここで、図８及び図９
に、方位角面の分割数ｎを変化した場合の放射効率及び
実効利得の計算結果を示す。図８及び図９において、ｎ
を３２に設定した場合の放射効率又は実効利得に対し
て、ｎを４に設定した場合の誤差は最大で約３dB以内程
度となる。また、ｎを８に設定した場合の誤差は約０．
１dB以内となる。したがって、図７に示すアンテナ測定
装置において、ｎを適切な値（例えば４又は８）に設定
して測定した結果から放射効率を計算することで、必要
十分な精度の放射効率又は実効利得を簡単な装置で短時
間に測定することができる。

【００７１】以上の説明のように本実施形態における測
定装置の特徴の一つは、人体近傍に配置されたアンテナ
の特定の方位角面内における仰角θに対応した電力利得
指向性を、簡単な装置で短時間に測定できることであ
る。また、他の特徴は、ｎを適切な値（例えば４又は
８）に設定することで、必要十分な精度の放射効率又は
実効利得を簡単な装置で短時間に測定できることであ
る。

【００７２】尚、方位角面の分割数ｎは本実施形態に示
す値に限るものではなく、必要十分な精度を得られ、か
つ、短時間に測定できる範囲内であれば同様な効果が得
られる。

【００７３】また、ターンテーブル及び疑似人体は本実
施形態に示す構成に限るものではなく、同様な動作を行
う構成であれば同様な効果が得られる。

【００７４】また、本実施例においては、疑似人体を手
動で回転することを前提としているが、モータ等によっ
て自動で回転する機構とすれば、構成は若干複雑になる
が測定時間をさらに短縮することができる。

【００７５】また、受信アンテナ、受信機、ＣＰＵ、表
示部及び回転制御系についても本実施形態に示す構成に
限るものではなく、同様な動作を行う構成であれば同様
な効果が得られる。

【００７６】また、本実施形態においては、電波暗室内
で構成しているが、例えば、オープンサイトにおいても
同様な効果が得られる。

【００７７】（第３の実施形態）第３の実施形態のアン
テナ測定装置について、図６、図１０及び図１１を用い
て説明する。図１０及び図１１は、図６における被測定
アンテナ部３を詳細に示した図である。図１０及び図１
１において、図６及び図７と同一の符号を付すものは同
一の動作を行い、１７及び１８はレール、１９は軸受け
を示す。レール１７，１８及び軸受け１９は、電波的に
透明な材質（アクリル樹脂など）で形成される。レール
１７及び１８は、円弧状に形成されてターンテーブル４
上に固定される。レール１７は、レール１８上を移動可
能な構造によって支持されて、伸縮可能な円弧状のレー
ルを構成する。構造軸受け１９は、レール１７上を移動
可能な構造によって支持される。軸受け１９には回転軸
１６が取り付けられる。図１０において、レール１７及
び１８を伸ばしており、疑似人体５はその鉛直（Ｚ）方
向が水平方向を向くように固定される。一方、図１１に
おいて、レール１７及び１８を短縮しており、疑似人体
５はその鉛直（Ｚ）方向が垂直方向を向くように固定さ
れる。

【００７８】一般に、人体近傍に配置された携帯端末用
アンテナの放射効率又は実効利得は、特定の方位角
（φ）面内における仰角（θ）方向のアンテナ電力指向
性から計算される。しかし、簡易的な評価を行う方法と
して、特定の仰角（一般には、θ＝９０度）における方
位角（φ）方向のアンテナ電力指向性（水平面内指向
性）からパターン平均化利得を算出する評価方法が用い
られる場合がある。

【００７９】ここで、図１０の状態においては、ターン
テーブル４を水平方向（図１０におけるθ方向）に回転
することで、ｉ番目の方位角面内における仰角（θ）方
向のアンテナ電力指向性Ｇθ（θ、φｉ）及びＧφ
（θ、φｉ）を測定することができる。この結果から放
射効率又は実効利得を算出し評価することができる。一
方、図１１の状態においては、ターンテーブル４を水平
方向（図１１におけるφ方向）に回転することで、仰角
（θ）９０度における方位角（φ）方向のアンテナ電力
指向性Ｇθ（θ＝９０度、φ）及びＧφ（θ＝９０度、
φ）を測定することができる。この結果から水平面内の
パターン平均化利得を算出し評価することができる。ま
た、この場合において、レール１７及び１８は短縮され
ており、携帯端末６から放射される電波に影響を及ぼす
ことがない。

【００８０】以上の説明のように本実施形態における測
定装置の特徴は、特定の方位角面内における仰角（θ）
方向の電力利得指向性と、特定の仰角における方位角
（φ）方向の電力指向性の両方を、簡単な同一の装置を
用いて短時間に測定できることである。

【００８１】尚、特定の仰角（θ＝９０度）は本実施形
態に示す値に限るものではなく、他の値においても同様
な効果が得られる。

【００８２】また、レールの構成は本実施形態に示す構
成に限るものではなく、同様な動作を行う構成であれば
同様な効果が得られる。

【００８３】また、本実施例においては、レールを手動
で移動することを前提としているが、モータ等によって
自動で指導する機構とすれば、構成は若干複雑になるが
測定時間をさらに短縮することができる。

【００８４】（第４の実施形態）第４の実施形態のアン
テナ測定装置について、図１２を用いて説明する。図１
２は、第４の実施形態のアンテナ測定装置全体の構成を
示す図であり、図６と同一の符号を付すものは同一の動
作を行う。図１２において、２０は例えばネットワーク
アナライザであり、携帯端末６から受信アンテナ７まで
の伝送特性の振幅項及び位相項の両方を測定する装置で
ある。図１２に示すアンテナ測定装置は、図６に示す第
２及び第３の実施形態のアンテナ測定装置に対して測定
の手順は同様であるが、測定した結果得られる伝送特性
に振幅項及び位相項が含まれている点が異なる。

【００８５】上記のような構成において、携帯端末６の
ダイバーシチアンテナを構成する二つのアンテナ（アン
テナ１及びアンテナ２）の測定を行う。ここで、アンテ
ナ１の測定結果として、ｉ番目の方位角面内における仰
角（θ）方向の複素電力指向性の垂直偏波（θ）成分及
び水平偏波（φ）成分を、Ｅθ１（θ、φｉ）及びＥφ
１（θ、φｉ）とする。また、アンテナ２の測定結果と
して、ｉ番目の方位角面内における仰角（θ）方向の複
素電力指向性の垂直偏波（θ）成分及び水平偏波（φ）
成分を、Ｅθ２（θ、φｉ）及びＥφ２（θ、φｉ）と
する。また、Ｐθ（θ、φｉ）及びＰφ（θ、φｉ）は
ｉ番目の方位角面内におけるアンテナに入射する到来波
のθ成分及びφ成分の角密度関数とすると、本発明の測
定方法による相関係数ρｅを求める基本式は次式によう
に表される。

【００８６】

【数５】

【００８７】（数５）において、ＸＰＲは交差偏波電力
比であり、ｎは２以上の整数である。また、＊は共役複
素数を示す。また、Ｐθ（θ、φｉ）及びＰφ（θ、φ
ｉ）は、方位角方向に一様で仰角方向にガウス分布する
角密度関数で表し、第１の実施形態と同様に（数２）及
び（数３）で与える。

【００８８】ここで、ｎを４に設定した場合、Ｅθ１
（θ、φｉ）、Ｅφ１（θ、φｉ）、Ｅθ２（θ、φ
ｉ）及びＥφ２（θ、φｉ）は、図１の座標系におい
て、例えばＸＺ面及びＹＺ面の２面の放射パターンを測
定した結果を用いることができる。したがって、この測
定は、従来から知られている測定装置が簡単で短時間に
測定可能な特定平面内放射パターン測定方法を用いるこ
とができる。

【００８９】以上の説明のように本実施形態における測
定装置の特徴は、ｎを適切な値に設定することで、必要
十分な精度の相関係数を簡単な装置で短時間に測定でき
ることである。

【００９０】尚、方位角面の分割数ｎは本実施形態に示
す値に限るものではなく、必要十分な精度を得られ、か
つ、短時間に測定できる範囲内であれば同様な効果が得
られる。

【００９１】また、本実施形態においては、複素電力指
向性を測定する手段として、ネットワークアナライザを
用いているがこれに限るものではなく、他の手段例えば
ベクトルボルトメータ等でも同様な効果が得られる。

【００９２】また、角密度関数は本実施形態に示す関数
に限るものではなく、他の関数によっても必要な評価精
度が得られるものであれば同様な効果が得られる。

【００９３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、特殊な装置を必要とせず短時間に実効利得を
評価することができる測定方法及び測定装置を提供でき
る。

【００９４】また、特定の方位角面内における仰角に対
応した電力利得指向性を、簡単な装置で短時間に測定で
きる。

【００９５】また、必要十分な精度の放射効率、実効利
得及び相関係数を簡単な装置で短時間に測定できる。

【００９６】また、特定の方位角面内における仰角方向
の電力利得指向性と、特定の仰角における方位角方向の
電力指向性の両方を、簡単な同一の装置を用いて短時間
に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態のアンテナ測定方法及び測定装
置で測定される携帯端末用アンテナの構造と座標を示す
図

【図２】方位角方向にｎ分割した方位角面を示す図

【図３】到来波の仰角方向の角密度関数を示す図

【図４】従来の評価方法において求めた平均実効利得を
示す図

【図５】第１の実施の形態ににおいて求めた平均実効利
得を示す図

【図６】第２及び第３の実施形態のアンテナ測定装置全
体の構成を示す図

【図７】第２の実施形態のアンテナ測定装置の詳細を示
す図

【図８】第２の実施形態における分割数ｎに対する放射
効率の計算結果を示す図

【図９】第２の実施形態における分割数ｎに対する実効
利得の計算結果を示す図

【図１０】第３の実施形態のアンテナ測定装置の詳細を
示す図

【図１１】第３の実施形態のアンテナ測定装置の詳細を
示す図

【図１２】第４の実施形態のアンテナ測定装置全体の構
成を示す図

【符号の説明】

１ ホイップアンテナ ２ 携帯端末筐体 ３ 被測定アンテナ部 ４ ターンテーブル ５ 疑似人体 ６ 携帯端末 ７ 受信アンテナ ８ モータ ９ 受信機 １０ ＣＰＵ １１ 回転制御部 １２ 表示部 １３ 電波暗室 １４ 回転板 １５ 支柱 １６ 回転軸 １７，１８ レール １９ 軸受け ２０ ネットワークアナライザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小柳 芳雄 神奈川県横浜市港北区網島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 小川 晃一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナの実効利得を評価する測定方法
   であって、ｎ分割された特定の方位角面内におけるアン
   テナの仰角θに対応した電力利得指向性の測定結果と、
   アンテナに入射する到来波の仰角θに対応した角密度関
   数から実効利得を算出することを特徴とするアンテナ測
   定方法。
2. 【請求項２】 ｎ分割されたｉ番目の方位角面内におい
   て、アンテナの仰角θに対応した垂直偏波成分の電力利
   得指向性の測定結果Ｇθ（θ）とアンテナに入射する到
   来波の仰角θに対応した垂直偏波成分の角密度関数Ｐθ
   （θ）と係数Ｘθを乗算してθの関数Ａθ（θ）とし、
   アンテナの仰角θに対応した水平偏波成分の電力利得指
   向性の測定結果Ｇφ（θ）とアンテナに入射する到来波
   の仰角θに対応した水平偏波成分の角密度関数Ｐφ
   （θ）と係数Ｘφを乗算してθの関数Ａφ（θ）とし、
   前記Ａθ（θ）に前記Ａφ（θ）を加算しθの関数Ｂ
   （θ）とし、前記Ｂ（θ）にＳｉｎθを乗算してθが0
   度から180度の範囲で仰角方向に積分して方位角面番号
   ｉの関数Ｃ（i）とし、前記Ｃ（ｉ）のｉが１からｎま
   での総和に２πを乗算しｎで除算した値を実効利得とす
   ることを特徴とする請求項１記載のアンテナ測定方法。
3. 【請求項３】 方位角方向に一様分布し仰角方向にガウ
   ス分布する角密度関数を用いることを特徴とする請求項
   １乃至２記載のアンテナ測定方法。
4. 【請求項４】 係数Ｘθ及び係数Ｘφを交差偏波電力比
   から計算される値に設定することを特徴とする請求項２
   乃至３記載のアンテナ測定方法。
5. 【請求項５】 ｎを４に設定することを特徴とする請求
   項１乃至４記載のアンテナ測定方法。
6. 【請求項６】 ｎを８に設定することを特徴とする請求
   項１乃至４記載のアンテナ測定方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６記載のアンテナ測定方法
   を用いたことを特徴とするアンテナ測定装置。
8. 【請求項８】 被測定アンテナを取り付けて回転させる
   機構として、水平方向へ回転するターンテーブルと、前
   記ターンテーブル上で疑似人体を複数の角度に固定する
   手段を備え、前記疑似人体に被測定アンテナを固定する
   ことを特徴とするアンテナ測定装置。
9. 【請求項９】 ターンテーブル上に取り付けられた支柱
   と、前記支柱に取り付けられた回転軸と、前記回転軸に
   固定された疑似人体を備え、前記ターンテーブルの面と
   前記支柱に取り付けられた前記回転軸が平行であり、前
   記回転軸を垂直方向の複数の角度に固定することを特徴
   とする請求項８記載のアンテナ測定装置。
10. 【請求項１０】 ターンテーブル上に取り付けられた円
    弧状のレールと、前記レール上を移動可能な回転軸と、
    前記回転軸に固定された疑似人体を備え、前記回転軸を
    複数の角度に固定することを特徴とする請求項８記載の
    アンテナ測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項８乃至１０記載のアンテナ測定
    装置であって、放射効率を評価する測定方法として、ｎ
    分割された特定の方位角面内におけるアンテナの仰角θ
    に対応した電力利得指向性の測定結果から放射効率を算
    出することを特徴とするアンテナ測定装置。
12. 【請求項１２】 ｎを４に設定することを特徴とする請
    求項１１記載のアンテナ測定装置。
13. 【請求項１３】 ｎを８に設定することを特徴とする請
    求項１１記載のアンテナ測定装置。
14. 【請求項１４】 請求項８乃至１０記載のアンテナ測定
    装置であって、アンテナの実効利得を評価する測定方法
    として、請求項１乃至６記載のアンテナ測定方法を用い
    たことを特徴とするアンテナ測定装置。
15. 【請求項１５】 アンテナの相関係数を評価する測定方
    法であって、ｎ分割された特定の方位角面内におけるア
    ンテナの仰角θに対応した電力利得指向性の測定結果
    と、アンテナに入射する到来波の仰角θに対応した角密
    度関数から相関係数を算出することを特徴とするアンテ
    ナ測定方法。
16. 【請求項１６】 請求項８乃至１０記載のアンテナ測定
    装置であって、相関係数を評価する測定方法として、請
    求項１５記載のアンテナ測定方法を用いたことを特徴と
    するアンテナ測定装置。