JP2000321314A - アンテナ位相中心位置測定法およびアンテナ装置 - Google Patents
アンテナ位相中心位置測定法およびアンテナ装置Info
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- JP2000321314A JP2000321314A JP11131000A JP13100099A JP2000321314A JP 2000321314 A JP2000321314 A JP 2000321314A JP 11131000 A JP11131000 A JP 11131000A JP 13100099 A JP13100099 A JP 13100099A JP 2000321314 A JP2000321314 A JP 2000321314A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転台上に設置された供試体アンテナの位相
中心位置を供試体アンテナの位置が回転中心位置から１
波長以上離れている場合でも正確に求める。 【解決手段】 測定位相パターン：φM（θ）と計算位
相パターン：φR（θ）に対し、ｅｘｐ（ｊφM（θ））
とｅｘｐ（ｊR（θ））の差分の加算量を最小化する位
相中心ベクトルを最急降下法、供役勾配法等の最適化手
法により求めることで位相中心を求める。
中心位置を供試体アンテナの位置が回転中心位置から１
波長以上離れている場合でも正確に求める。 【解決手段】 測定位相パターン：φM（θ）と計算位
相パターン：φR（θ）に対し、ｅｘｐ（ｊφM（θ））
とｅｘｐ（ｊR（θ））の差分の加算量を最小化する位
相中心ベクトルを最急降下法、供役勾配法等の最適化手
法により求めることで位相中心を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は回転台上に設置さ
れた供試体アンテナに対し、十分に遠方に置かれた送信
アンテナから送られた送信信号をアンテナ回転台を回転
しながら供試体アンテナで受信し、供試体アンテナにつ
ながれた受信機で受信信号の振幅と位相を測定し、回転
台および受信機につながれた記録計にてアンテナ回転台
の回転角度と同期して記録し、前記の記録値からアンテ
ナから放射される球面波の仮想的な中心を求めるアンテ
ナの位相中心位置測定法、または回転台上に設置された
供試体アンテナに対し、十分に遠方に置かれた受信アン
テナを用いて回転台を回転しながら供試体アンテナから
送られた送信信号を受信アンテナで受信し、受信アンテ
ナにつながれた受信機で受信信号の振幅と位相を測定
し、回転台と受信機につながれた記録計にて回転台の回
転角度と同期して受信信号の振幅と位相を記録し、前記
の記録値からアンテナから放射される球面波の仮想的な
中心を求めるアンテナの位相中心位置測定法とアンテナ
装置に関するものである。
れた供試体アンテナに対し、十分に遠方に置かれた送信
アンテナから送られた送信信号をアンテナ回転台を回転
しながら供試体アンテナで受信し、供試体アンテナにつ
ながれた受信機で受信信号の振幅と位相を測定し、回転
台および受信機につながれた記録計にてアンテナ回転台
の回転角度と同期して記録し、前記の記録値からアンテ
ナから放射される球面波の仮想的な中心を求めるアンテ
ナの位相中心位置測定法、または回転台上に設置された
供試体アンテナに対し、十分に遠方に置かれた受信アン
テナを用いて回転台を回転しながら供試体アンテナから
送られた送信信号を受信アンテナで受信し、受信アンテ
ナにつながれた受信機で受信信号の振幅と位相を測定
し、回転台と受信機につながれた記録計にて回転台の回
転角度と同期して受信信号の振幅と位相を記録し、前記
の記録値からアンテナから放射される球面波の仮想的な
中心を求めるアンテナの位相中心位置測定法とアンテナ
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アンテナの位相中心位置はアンテナから
放射される球面波の仮想的な中心である。たとえば、平
面または曲面上に配列された複数の素子アンテナと、各
素子アンテナにつながれたウェイト乗算回路、各ウェイ
ト乗算回路につながれ、上記各Ｎ個のウェイト乗算回路
の出力を加算する加算回路からなるアンテナ装置、いわ
ゆるフェーズドアレーアンテナにおいて、所望の方向を
向いた指向性を形成するためには、式３に示すウェイト
を各ウェイト乗算回路に設定する必要がある。
放射される球面波の仮想的な中心である。たとえば、平
面または曲面上に配列された複数の素子アンテナと、各
素子アンテナにつながれたウェイト乗算回路、各ウェイ
ト乗算回路につながれ、上記各Ｎ個のウェイト乗算回路
の出力を加算する加算回路からなるアンテナ装置、いわ
ゆるフェーズドアレーアンテナにおいて、所望の方向を
向いた指向性を形成するためには、式３に示すウェイト
を各ウェイト乗算回路に設定する必要がある。
【０００３】
【数３】
【０００４】式３においてＷi は素子ｉに設定するウェ
イト、Ｐ0 iはアンテナの中心からｉ番目の素子アンテナ
の位相中心位置を表わすベクトルであり、Ｒ（θ）はア
ンテナの中心から観測方向を示す単位ベクトルである。
ここで、ｅｘｐは指数関数、ｊ2＝−１、λは波長であ
る。Ｗiは所望のビーム形状を決定するウェイトの振幅
成分を示す。したがって、所望の方向に高精度な指向性
合成を行うためには、各素子アンテナの位相中心位置が
既知でなければならない。
イト、Ｐ0 iはアンテナの中心からｉ番目の素子アンテナ
の位相中心位置を表わすベクトルであり、Ｒ（θ）はア
ンテナの中心から観測方向を示す単位ベクトルである。
ここで、ｅｘｐは指数関数、ｊ2＝−１、λは波長であ
る。Ｗiは所望のビーム形状を決定するウェイトの振幅
成分を示す。したがって、所望の方向に高精度な指向性
合成を行うためには、各素子アンテナの位相中心位置が
既知でなければならない。
【０００５】図６はたとえば、電子情報通信学会編アン
テナ工学ハンドブック第８章、８．３節に記された従来
のアンテナの位相中心位置測定法の測定系を示す図であ
る。図において１は位相中心位置を測定しようとする供
試体アンテナ、２は供試体アンテナ１を乗せて、測定の
ために回転する回転台、３は供試体アンテナ１から十分
に遠方に設置された送信アンテナ、４は受信機、５は回
転台コントローラ、６は記録計である。
テナ工学ハンドブック第８章、８．３節に記された従来
のアンテナの位相中心位置測定法の測定系を示す図であ
る。図において１は位相中心位置を測定しようとする供
試体アンテナ、２は供試体アンテナ１を乗せて、測定の
ために回転する回転台、３は供試体アンテナ１から十分
に遠方に設置された送信アンテナ、４は受信機、５は回
転台コントローラ、６は記録計である。
【０００６】次に動作について説明する。供試体アンテ
ナ１は回転台２上に設置されている。供試体アンテナ１
から十分遠方に設置された送信アンテナ３から送信され
た送信信号は、供試体アンテナ１で受信され、受信機４
に送られる。受信機４は、供試体アンテナ１の受信信号
の振幅および位相を測定する。一方、回転台コントロー
ラ５は回転台２を所望の測定角度範囲を回転するように
制御し、回転台２は各時刻における角度信号を記録計６
に送出する。記録計６において各時刻における受信信号
の振幅および、位相と回転台２の角度の対応を記録する
ことで、供試体アンテナ１の振幅パターンＡM（θ）、
位相パターンφM（θ）を得る。
ナ１は回転台２上に設置されている。供試体アンテナ１
から十分遠方に設置された送信アンテナ３から送信され
た送信信号は、供試体アンテナ１で受信され、受信機４
に送られる。受信機４は、供試体アンテナ１の受信信号
の振幅および位相を測定する。一方、回転台コントロー
ラ５は回転台２を所望の測定角度範囲を回転するように
制御し、回転台２は各時刻における角度信号を記録計６
に送出する。記録計６において各時刻における受信信号
の振幅および、位相と回転台２の角度の対応を記録する
ことで、供試体アンテナ１の振幅パターンＡM（θ）、
位相パターンφM（θ）を得る。
【０００７】回転台回転中心を原点とし、回転台２と共
に回転する座標系における送信アンテナ３の位置ベクト
ルをＰc （θ）、前記座標系における供試体アンテナ１
の位相中心位置を表わす位置ベクトルをＰ0 とした場
合、供試体アンテナ１の位相パターンは理論上次式で表
される。
に回転する座標系における送信アンテナ３の位置ベクト
ルをＰc （θ）、前記座標系における供試体アンテナ１
の位相中心位置を表わす位置ベクトルをＰ0 とした場
合、供試体アンテナ１の位相パターンは理論上次式で表
される。
【０００８】
【数４】
【０００９】ここで、φ0 は回転角度に依存しない位相
のオフセット量である。したがって、供試体アンテナ１
の測定位相パターンから位相中心位置を求めるには、式
５を最小とするＰ0，φ0の組み合わせを最急降下法、供
役勾配法等の最適化手法により求めればよい。ここでθ
1は計測開始角度、θ2は計測終了角度である。
のオフセット量である。したがって、供試体アンテナ１
の測定位相パターンから位相中心位置を求めるには、式
５を最小とするＰ0，φ0の組み合わせを最急降下法、供
役勾配法等の最適化手法により求めればよい。ここでθ
1は計測開始角度、θ2は計測終了角度である。
【００１０】
【数５】
【００１１】以上の説明において、送信アンテナ３から
送られた送信信号を回転台２上の供試体アンテナ１で受
ける場合について説明したが、回転台２上の供試体アン
テナ１から送られた送信信号を十分遠方に設置された受
信アンテナで受信する場合もアンテナの可逆性により、
同一の手順で位相中心位置を測定することが可能であ
る。
送られた送信信号を回転台２上の供試体アンテナ１で受
ける場合について説明したが、回転台２上の供試体アン
テナ１から送られた送信信号を十分遠方に設置された受
信アンテナで受信する場合もアンテナの可逆性により、
同一の手順で位相中心位置を測定することが可能であ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の位相中心位置測
定法は以上のような手法であるため、回転台上中心近傍
のほぼ０．５λの範囲に供試体アンテナが設置されてい
る場合は正確な測定が可能であるが、フェーズドアレー
アンテナにおける各素子アンテナの位相中心位置を求め
る場合のようにアレーアンテナの大きさが数λから数十
λある場合にはすべての供試体アンテナを回転台中心近
傍に設置することは不可能であり、正確な測定ができな
くなる。
定法は以上のような手法であるため、回転台上中心近傍
のほぼ０．５λの範囲に供試体アンテナが設置されてい
る場合は正確な測定が可能であるが、フェーズドアレー
アンテナにおける各素子アンテナの位相中心位置を求め
る場合のようにアレーアンテナの大きさが数λから数十
λある場合にはすべての供試体アンテナを回転台中心近
傍に設置することは不可能であり、正確な測定ができな
くなる。
【００１３】すなわち、供試体アンテナの位相中心位置
が回転台中心から０．５波長以内の場合にはその位相パ
ターンの測定値はたとえば図２の太線７の曲線になる。
これに対し、式４によるφR （θ）の計算値はたとえば
図２の細線８のようになり、その差分は図２の点線９に
て示される。差分は緩やかな変化をする関数であること
から、式５においてこの差分の加算量を最小とする
Ｐo，φ0の組み合わせを最急降下法、供役勾配法等によ
り漸近的に極小値へ収束させることにより求めることが
できる。
が回転台中心から０．５波長以内の場合にはその位相パ
ターンの測定値はたとえば図２の太線７の曲線になる。
これに対し、式４によるφR （θ）の計算値はたとえば
図２の細線８のようになり、その差分は図２の点線９に
て示される。差分は緩やかな変化をする関数であること
から、式５においてこの差分の加算量を最小とする
Ｐo，φ0の組み合わせを最急降下法、供役勾配法等によ
り漸近的に極小値へ収束させることにより求めることが
できる。
【００１４】しかしながら、供試体アンテナの位相中心
位置が回転台中心から０．５波長以上離れた場合には、
本来位相は±１８０度を超えて大きく変動するはずであ
るが、位相測定値の範囲は±１８０度にかぎられている
ため、φM （θ）は図３の太線１０のように±１８０度
の間を激しく振動する。これに対し、式４によるφ
R（θ）の計算値は図３の細線１１のように±１８０度
を超えて緩やかなカーブを描く。従って、式５により、
位相の差分を最小化を図っても差分が０になることはあ
りえない。また、φR （θ）を±１８０度の範囲に定義
しなおしても、測定位相φM（θ）が±１８０度に近く
なる点では、φR（θ）が少しでも変化すると位相の差
分は急激に変化してしまい、最急降下法、供役勾配法等
により漸近的に極小値へ収束させることは非常に困難で
ある。
位置が回転台中心から０．５波長以上離れた場合には、
本来位相は±１８０度を超えて大きく変動するはずであ
るが、位相測定値の範囲は±１８０度にかぎられている
ため、φM （θ）は図３の太線１０のように±１８０度
の間を激しく振動する。これに対し、式４によるφ
R（θ）の計算値は図３の細線１１のように±１８０度
を超えて緩やかなカーブを描く。従って、式５により、
位相の差分を最小化を図っても差分が０になることはあ
りえない。また、φR （θ）を±１８０度の範囲に定義
しなおしても、測定位相φM（θ）が±１８０度に近く
なる点では、φR（θ）が少しでも変化すると位相の差
分は急激に変化してしまい、最急降下法、供役勾配法等
により漸近的に極小値へ収束させることは非常に困難で
ある。
【００１５】この発明にかかるアンテナ位相中心位置測
定法は上記のような問題点を解消するためのものであ
り、供試体アンテナの位相中心位置が回転台中心から数
波長以上離れた場合でも正確な位相中心位置の測定が可
能なアンテナ位相中心位置測定法を提供することを目的
とする。
定法は上記のような問題点を解消するためのものであ
り、供試体アンテナの位相中心位置が回転台中心から数
波長以上離れた場合でも正確な位相中心位置の測定が可
能なアンテナ位相中心位置測定法を提供することを目的
とする。
【００１６】またこの発明にかかるアンテナ位相中心位
置測定法は位相パターンの測定誤差が存在する場合でも
正確な位相中心位置の測定が可能なアンテナ位相中心位
置測定法を提供することを目的とする。
置測定法は位相パターンの測定誤差が存在する場合でも
正確な位相中心位置の測定が可能なアンテナ位相中心位
置測定法を提供することを目的とする。
【００１７】また、この発明にかかるアンテナ装置は、
平面または曲面上に配列されたＮ個（Ｎは２以上の自然
数）の素子アンテナと各素子アンテナにつながれたウェ
イト乗算回路、各ウェイト乗算回路につながれ、上記各
Ｎ個のウェイト乗算回路の出力を加算する加算回路から
なるアンテナ装置において、高精度なビーム形成が可能
なアンテナ装置を提供することを目的とする。
平面または曲面上に配列されたＮ個（Ｎは２以上の自然
数）の素子アンテナと各素子アンテナにつながれたウェ
イト乗算回路、各ウェイト乗算回路につながれ、上記各
Ｎ個のウェイト乗算回路の出力を加算する加算回路から
なるアンテナ装置において、高精度なビーム形成が可能
なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１８】また、この発明にかかるアンテナ装置はア
ンテナの試験時間を短縮化することを目的とする。
ンテナの試験時間を短縮化することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明によるアンテナ
位相中心位置測定法はｅｘｐ（ｊφM （θ））とｅｘｐ
（ｊφR （θ））の差分の加算量を最小化することで位
相中心位置を求める。
位相中心位置測定法はｅｘｐ（ｊφM （θ））とｅｘｐ
（ｊφR （θ））の差分の加算量を最小化することで位
相中心位置を求める。
【００２０】また、この発明によるアンテナ位相中心位
置測定法はｅｘｐ（ｊφM （θ））とｅｘｐ（ｊφ
R（θ））の差分にＡM（θ）を乗算した結果の加算量を
最小化することで位相中心位置を求める。
置測定法はｅｘｐ（ｊφM （θ））とｅｘｐ（ｊφ
R（θ））の差分にＡM（θ）を乗算した結果の加算量を
最小化することで位相中心位置を求める。
【００２１】この発明によるアンテナ装置は、実施の形
態１のアンテナ位相中心位置測定法により測定された素
子アンテナ位相中心位置座標を記憶する記憶装置と記憶
装置に貯えられた位相中心位置座標を用いて各ウェイト
乗算回路に設定する設定ウェイトを計算する制御装置を
備える。
態１のアンテナ位相中心位置測定法により測定された素
子アンテナ位相中心位置座標を記憶する記憶装置と記憶
装置に貯えられた位相中心位置座標を用いて各ウェイト
乗算回路に設定する設定ウェイトを計算する制御装置を
備える。
【００２２】また、この発明によるアンテナ装置は、前
記記憶装置として、アンテナ運用帯域内の複数の周波数
Ｆ1，Ｆ2，・・・ＦM （Ｍは２以上の自然数）における
全素子アンテナのアレー素子指向性の測定値の位相パタ
ーンから測定各周波数における素子アンテナ位相中心位
置を請求項１または請求項２記載のアンテナ位相中心位
置測定法により求め、周波数軸上で素子アンテナ位相中
心位置測定値を補間した結果を制御装置に貯える。
記記憶装置として、アンテナ運用帯域内の複数の周波数
Ｆ1，Ｆ2，・・・ＦM （Ｍは２以上の自然数）における
全素子アンテナのアレー素子指向性の測定値の位相パタ
ーンから測定各周波数における素子アンテナ位相中心位
置を請求項１または請求項２記載のアンテナ位相中心位
置測定法により求め、周波数軸上で素子アンテナ位相中
心位置測定値を補間した結果を制御装置に貯える。
【００２３】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１を示す図であり、図において、１３は位相中心位置を
測定しようとする供試体アレーアンテナ、１４は供試体
アレーアンテナ１３において着目する供試体素子アンテ
ナである。２は供試体アレーアンテナ１３を乗せて、測
定のために回転する回転台、３は供試体アレーアンテナ
１３から十分に遠方に設置された送信アンテナ、４は受
信機、５は回転台コントローラ、６は記録計である。供
試体素子アンテナ１４の回転台２上の位置は回転台２の
回転中心から数λ以上離れているものとする。
１を示す図であり、図において、１３は位相中心位置を
測定しようとする供試体アレーアンテナ、１４は供試体
アレーアンテナ１３において着目する供試体素子アンテ
ナである。２は供試体アレーアンテナ１３を乗せて、測
定のために回転する回転台、３は供試体アレーアンテナ
１３から十分に遠方に設置された送信アンテナ、４は受
信機、５は回転台コントローラ、６は記録計である。供
試体素子アンテナ１４の回転台２上の位置は回転台２の
回転中心から数λ以上離れているものとする。
【００２４】次に動作について説明する。供試体アレー
アンテナ１３から十分遠方に設置された送信アンテナ３
から送信された送信信号は、回転台２上に設置された供
試体アンテナの着目する供試体素子アンテナ１４で受信
され、受信機４に送られる。受信機４は供試体素子アン
テナ１４の受信信号の振幅および位相を測定する。一
方、回転台コントローラ５は回転台２を所望の測定角度
範囲を回転するように制御し、回転台２は各時刻におけ
る角度信号を記録計に送出する。記録計６において各時
刻における受信信号の振幅および、位相と回転台２の角
度の対応を記録することで、供試体素子アンテナの振幅
パターンＡM（θ）、位相パターンφM（θ）を得る。
アンテナ１３から十分遠方に設置された送信アンテナ３
から送信された送信信号は、回転台２上に設置された供
試体アンテナの着目する供試体素子アンテナ１４で受信
され、受信機４に送られる。受信機４は供試体素子アン
テナ１４の受信信号の振幅および位相を測定する。一
方、回転台コントローラ５は回転台２を所望の測定角度
範囲を回転するように制御し、回転台２は各時刻におけ
る角度信号を記録計に送出する。記録計６において各時
刻における受信信号の振幅および、位相と回転台２の角
度の対応を記録することで、供試体素子アンテナの振幅
パターンＡM（θ）、位相パターンφM（θ）を得る。
【００２５】測定した位相パターンφM （θ）に対し、
式６を最小とするＰ0，φ0の組み合わせを最急降下法、
供役勾配法等の最適化手法により求める。
式６を最小とするＰ0，φ0の組み合わせを最急降下法、
供役勾配法等の最適化手法により求める。
【００２６】
【数６】
【００２７】従来のアンテナ位相中心位置測定法に対す
る実施の形態１の利点を図４を用いて説明する。供試体
アンテナの位相中心位置が回転台の回転中心より０．５
λ以上離れているため、位相パターンの測定値は±１８
０度の間を激しく振動している。角度θ1 において、測
定した位相φM（θ）が−１７０度であったとする。こ
の位相に対応する複素単位ベクトルｅｘｐ（ｊφ
M（θ1））を図４（ａ）に示す。ここで計算過程におい
て、Ｐ0，φ0の組み合わせから求めた位相計算値φ
R（θ1 ）が５３０度であったとする。この位相に対応
する複素単位ベクトルｅｘｐ（ｊφR（θ1））を図４
（ｂ）に示す。この場合、従来のアンテナ位相中心位置
測定法では差分φM（θ1）−φR（θ1）を最小化しよう
とするために、φR （θ1 ）を小さくするＰ0，φ0の組
み合わせを探索する。
る実施の形態１の利点を図４を用いて説明する。供試体
アンテナの位相中心位置が回転台の回転中心より０．５
λ以上離れているため、位相パターンの測定値は±１８
０度の間を激しく振動している。角度θ1 において、測
定した位相φM（θ）が−１７０度であったとする。こ
の位相に対応する複素単位ベクトルｅｘｐ（ｊφ
M（θ1））を図４（ａ）に示す。ここで計算過程におい
て、Ｐ0，φ0の組み合わせから求めた位相計算値φ
R（θ1 ）が５３０度であったとする。この位相に対応
する複素単位ベクトルｅｘｐ（ｊφR（θ1））を図４
（ｂ）に示す。この場合、従来のアンテナ位相中心位置
測定法では差分φM（θ1）−φR（θ1）を最小化しよう
とするために、φR （θ1 ）を小さくするＰ0，φ0の組
み合わせを探索する。
【００２８】しかしながら、図４（ｂ）に示すように５
３０度を±１８０度の範囲に直すと１７０度であり、φ
R（θ1）を大きくする方が正しい解に近づくことがわか
る。このような問題を解決するためには、図４（ａ），
（ｂ）に示す複素単位ベクトルｅｘｐ（ｊφM（θ1））
とｅｘｐ（ｊφR（θ1））の差を小さくするＰ0，φ0の
組み合わせを探索してやればよい。
３０度を±１８０度の範囲に直すと１７０度であり、φ
R（θ1）を大きくする方が正しい解に近づくことがわか
る。このような問題を解決するためには、図４（ａ），
（ｂ）に示す複素単位ベクトルｅｘｐ（ｊφM（θ1））
とｅｘｐ（ｊφR（θ1））の差を小さくするＰ0，φ0の
組み合わせを探索してやればよい。
【００２９】従って、図４に示す例の場合、式５におい
て５３０度を時計周りに７００度回転させて−１７０度
に近づける代わりに、式６を用いると上記複素単位ベク
トルを２０度反時計周りに回転させて、重ね合わせるこ
とに相当する。従って、供試体アンテナの位相中心が回
転台の回転中心から０．５λ以上離れており、その位相
パターンの測定値が±１８０度の間を激しく変動してい
る場合でも迅速かつ確実に収束するため、アンテナ位相
中心位置を正確に測定することが可能となる。
て５３０度を時計周りに７００度回転させて−１７０度
に近づける代わりに、式６を用いると上記複素単位ベク
トルを２０度反時計周りに回転させて、重ね合わせるこ
とに相当する。従って、供試体アンテナの位相中心が回
転台の回転中心から０．５λ以上離れており、その位相
パターンの測定値が±１８０度の間を激しく変動してい
る場合でも迅速かつ確実に収束するため、アンテナ位相
中心位置を正確に測定することが可能となる。
【００３０】実施の形態２．実施の形態１において測定
した位相パターンφM （θ）を用い、位相パターンに対
応する複素単位ベクトルから位相中心位置を求めている
が、位相パターン測定値には必ず測定誤差が存在する。
一般に誤差の影響は受信レベルが低いほど大きいため、
この影響を低減するためには、受信レベルの低い角度に
は小さな重みを、受信レベルが大きな角度では大きな重
みをおいて最適化すればよい。従って、式６の代わりに
式７（ＡM （θ））はアンテナの振幅パターンの実測値
または理論値）を用いることで、誤差の影響の低減が可
能である。
した位相パターンφM （θ）を用い、位相パターンに対
応する複素単位ベクトルから位相中心位置を求めている
が、位相パターン測定値には必ず測定誤差が存在する。
一般に誤差の影響は受信レベルが低いほど大きいため、
この影響を低減するためには、受信レベルの低い角度に
は小さな重みを、受信レベルが大きな角度では大きな重
みをおいて最適化すればよい。従って、式６の代わりに
式７（ＡM （θ））はアンテナの振幅パターンの実測値
または理論値）を用いることで、誤差の影響の低減が可
能である。
【００３１】
【数７】
【００３２】実施の形態３．図５は平面または曲面上に
配列されたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の素子アンテナ
と各素子アンテナにつながれたウェイト乗算回路、各ウ
ェイト乗算回路につながれ、上記各Ｎ個のウェイト乗算
回路の出力を加算するディジタル加算回路からなるアン
テナ装置において実施の形態１または実施の形態２のア
ンテナ位相中心位置測定法により測定された素子アンテ
ナ位相中心位置座標を記憶する記憶装置と記憶装置に貯
えられた位相中心位置座標を用いて各ウェイト乗算回路
に設定するウェイトを計算する制御装置を備えた実施の
形態３を示す構成図である。
配列されたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の素子アンテナ
と各素子アンテナにつながれたウェイト乗算回路、各ウ
ェイト乗算回路につながれ、上記各Ｎ個のウェイト乗算
回路の出力を加算するディジタル加算回路からなるアン
テナ装置において実施の形態１または実施の形態２のア
ンテナ位相中心位置測定法により測定された素子アンテ
ナ位相中心位置座標を記憶する記憶装置と記憶装置に貯
えられた位相中心位置座標を用いて各ウェイト乗算回路
に設定するウェイトを計算する制御装置を備えた実施の
形態３を示す構成図である。
【００３３】図において、１５は平面または曲面上に配
列されたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の素子アンテナ、
１６は受信回路、１７はアナログ／ディジタル変換回
路、１８はウェイト乗算回路、１９はディジタル加算回
路、２は試験時にアンテナ装置を載せる回転台、５は回
転台コントローラ、３は試験用の送信アンテナ、２０は
制御装置、２１は記憶装置である。
列されたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の素子アンテナ、
１６は受信回路、１７はアナログ／ディジタル変換回
路、１８はウェイト乗算回路、１９はディジタル加算回
路、２は試験時にアンテナ装置を載せる回転台、５は回
転台コントローラ、３は試験用の送信アンテナ、２０は
制御装置、２１は記憶装置である。
【００３４】次に動作について説明する。素子アンテナ
１５で受信された受信信号は、それぞれの素子アンテナ
につながれた受信回路１６に送られ、周波数変換され
る。受信機１６で周波数変換された信号はアナログ／デ
ィジタル変換回路１７でディジタル信号に変換され、ウ
ェイト乗算回路１８にて所望のアレー指向性を得るため
のウェイトを乗算され、ディジタル加算回路１９にて他
のウェイト乗算回路から出力された受信信号と加算さ
れ、所望のアレー指向性を得る。
１５で受信された受信信号は、それぞれの素子アンテナ
につながれた受信回路１６に送られ、周波数変換され
る。受信機１６で周波数変換された信号はアナログ／デ
ィジタル変換回路１７でディジタル信号に変換され、ウ
ェイト乗算回路１８にて所望のアレー指向性を得るため
のウェイトを乗算され、ディジタル加算回路１９にて他
のウェイト乗算回路から出力された受信信号と加算さ
れ、所望のアレー指向性を得る。
【００３５】所望のアレー指向性を高精度に得るために
は、各素子アンテナ１５の位相中心位置が正確に判明し
ている必要がある。アンテナ装置を回転台２の上に載
せ、遠方に置かれた送信アンテナ３から送信した信号を
回転台２を回転させながら素子アンテナ１５で受信し、
各アナログ／ディジタル変換回路１７の出力と回転台コ
ントローラ５の角度出力を制御装置２０に取り込むこと
で、各素子アンテナのアレー素子指向性ｇi （θ）を測
定する。
は、各素子アンテナ１５の位相中心位置が正確に判明し
ている必要がある。アンテナ装置を回転台２の上に載
せ、遠方に置かれた送信アンテナ３から送信した信号を
回転台２を回転させながら素子アンテナ１５で受信し、
各アナログ／ディジタル変換回路１７の出力と回転台コ
ントローラ５の角度出力を制御装置２０に取り込むこと
で、各素子アンテナのアレー素子指向性ｇi （θ）を測
定する。
【００３６】制御装置２０はアレー素子指向性ｇi
（θ）の位相パターンφi M（θ）から実施の形態１また
は実施の形態２に示したアンテナ位相中心位置測定法に
よりその位相中心位置ベクトルＰ0 iを計算し、記憶装置
２１に貯える。
（θ）の位相パターンφi M（θ）から実施の形態１また
は実施の形態２に示したアンテナ位相中心位置測定法に
よりその位相中心位置ベクトルＰ0 iを計算し、記憶装置
２１に貯える。
【００３７】運用状態において、制御装置２０は記憶装
置２１に貯えられた各素子アンテナの位相中心位置ベク
トルＰ0 iを用い、式３に基づき設定するウェイトを計算
し、ウェイト乗算回路に設定することで、所望のアレー
指向性を高精度に得ることが可能である。
置２１に貯えられた各素子アンテナの位相中心位置ベク
トルＰ0 iを用い、式３に基づき設定するウェイトを計算
し、ウェイト乗算回路に設定することで、所望のアレー
指向性を高精度に得ることが可能である。
【００３８】実施の形態４．実施の形態３のアンテナ装
置において運用周波数が広帯域である場合には、周波数
によって素子アンテナの放射に寄与する部位が変わる場
合がある。このような場合には、運用周波数帯域全域に
わたり、素子アンテナの位相中心位置を求める必要が生
じる。
置において運用周波数が広帯域である場合には、周波数
によって素子アンテナの放射に寄与する部位が変わる場
合がある。このような場合には、運用周波数帯域全域に
わたり、素子アンテナの位相中心位置を求める必要が生
じる。
【００３９】しかしながら、周波数が変化した場合、ア
ンテナ放射部位は急激に変化し得るものではない。従っ
て、運用周波数帯域内の複数の周波数Ｆ1，Ｆ2，・・・
ＦM（Ｍは２以上の自然数）における全素子アンテナの
アレー素子指向性の測定値の位相パターンから測定各周
波数における素子アンテナ位相中心位置を請求項１また
は請求項２記載のアンテナ位相中心位置測定法により求
め、周波数軸上で素子アンテナ位相中心位置測定値を補
間した結果を記憶装置２１に格納することで、試験時間
を短縮することが可能である。
ンテナ放射部位は急激に変化し得るものではない。従っ
て、運用周波数帯域内の複数の周波数Ｆ1，Ｆ2，・・・
ＦM（Ｍは２以上の自然数）における全素子アンテナの
アレー素子指向性の測定値の位相パターンから測定各周
波数における素子アンテナ位相中心位置を請求項１また
は請求項２記載のアンテナ位相中心位置測定法により求
め、周波数軸上で素子アンテナ位相中心位置測定値を補
間した結果を記憶装置２１に格納することで、試験時間
を短縮することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】この発明によれば、供試体アンテナの位
相中心位置が回転台中心から０．５波長以上離れた場合
でも正確な位相中心位置の測定が可能である。
相中心位置が回転台中心から０．５波長以上離れた場合
でも正確な位相中心位置の測定が可能である。
【００４１】この発明によれば、位相パターン測定誤差
が存在する場合でも正確な位相中心位置の測定が可能で
ある。
が存在する場合でも正確な位相中心位置の測定が可能で
ある。
【００４２】この発明によれば、平面または曲面上に配
列されたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の素子アンテナと
各素子アンテナにつながれたウェイト乗算回路、各ウェ
イト乗算回路につながれ、上記各Ｎ個のウェイト乗算回
路の出力を加算する加算回路からなるアンテナ装置にお
いて、高精度なビーム形成が可能である。
列されたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の素子アンテナと
各素子アンテナにつながれたウェイト乗算回路、各ウェ
イト乗算回路につながれ、上記各Ｎ個のウェイト乗算回
路の出力を加算する加算回路からなるアンテナ装置にお
いて、高精度なビーム形成が可能である。
【００４３】この発明によれば、アンテナ装置の運用周
波数帯域が広帯域にわたる場合においても必要な試験時
間を短縮化することが可能である。
波数帯域が広帯域にわたる場合においても必要な試験時
間を短縮化することが可能である。
【図１】 この発明によるアンテナ位相中心位置測定法
の実施の形態１を示す図である。
の実施の形態１を示す図である。
【図２】 従来のアンテナ位相中心位置測定法の原理を
説明する図である。
説明する図である。
【図３】 従来のアンテナ位相中心位置測定法の問題点
を説明する図である。
を説明する図である。
【図４】 従来のアンテナ位相中心位置測定法に対する
この発明によるアンテナ位相中心位置測定法の実施の形
態１の特徴を示す図である。
この発明によるアンテナ位相中心位置測定法の実施の形
態１の特徴を示す図である。
【図５】 この発明によるアンテナ装置の実施の形態３
を示す図である。
を示す図である。
【図６】 従来のアンテナ位相中心位置測定法を示す図
である。
である。
１ 供試体アンテナ、２ 回転台、３ 送信アンテナ、
４ 受信機、５ 回転台コントローラ、６ 記録計、１
３ 供試体アレーアンテナ、１４ 供試体素子アンテ
ナ、１５ 素子アンテナ、１６ 受信回路、１７ アナ
ログ／ディジタル変換回路、１８ ウェイト乗算回路、
１９ ディジタル加算回路、２０ 制御装置、２１ 記
憶装置。
４ 受信機、５ 回転台コントローラ、６ 記録計、１
３ 供試体アレーアンテナ、１４ 供試体素子アンテ
ナ、１５ 素子アンテナ、１６ 受信回路、１７ アナ
ログ／ディジタル変換回路、１８ ウェイト乗算回路、
１９ ディジタル加算回路、２０ 制御装置、２１ 記
憶装置。
Claims (4)
- 【請求項１】 回転台上に設置された供試体アンテナに
対し十分に遠方に置かれた送信アンテナから送られた送
信信号を回転台を回転しながら供試体アンテナで受信
し、供試体アンテナにつながれた受信機で受信信号の振
幅と位相を測定し、回転台および受信機につながれた記
録計にて回転台の回転角度と同期して受信信号の振幅と
位相を記録し、前記の記録値からアンテナから放射され
る球面波の仮想的な中心を求めるアンテナの位相中心位
置測定法、または回転台上に設置された供試体アンテナ
に対し、十分に遠方に置かれた受信アンテナを用いて回
転台を回転しながら供試体アンテナから送られた送信信
号を受信し、受信アンテナにつながれた受信機で受信信
号の振幅と位相を測定し、回転台および受信機につなが
れた記録計にて回転台の回転角度と同期して受信信号の
振幅と位相を記録し、前記の記録値からアンテナから放
射される球面波の仮想的な中心を求めるアンテナの位相
中心位置測定法において、受信信号の位相パターンφM
（θ）（θは受信時の回転台の角度）に対し、式（１）
（ここでθ1は計測開始角度、θ2は計測終了角度，ｅｘ
ｐは指数関数、ｊ2＝−１、λは波長、Ｐc（θ）は回転
台回転中心を原点とし、回転台と共に回転する座標系に
おける送信または受信アンテナの位置ベクトル、Ｐ0 は
前記座標系における２次元または３次元での供試体アン
テナの位相中心位置ベクトルとする）を満たすＰ0，φ0
の組み合わせを最急降下法、または供役勾配法等の最適
化手法により求め、その結果であるＰ0 を回転台上にお
ける供試体アンテナ位相中心位置の測定値としたことを
特徴とするアンテナ位相中心位置測定法。 【数１】 - 【請求項２】 上記、式（１）に対し、受信信号の振幅
パターンＡM （θ）を考慮し、式（２）を満たすＰ0，
φ0の組み合わせを最急降下法、または供役勾配法等の
最適化手法により求め、その結果であるＰ0 を回転台上
における供試体アンテナ位相中心位置の測定値としたこ
とを特徴とする請求項１記載のアンテナ位相中心位置測
定法。 【数２】 - 【請求項３】 平面または曲面上に配列されたＮ個（Ｎ
は２以上の自然数）の素子アンテナと各素子アンテナに
つながれたウェイト乗算回路、各ウェイト乗算回路につ
ながれ、上記各Ｎ個のウェイト乗算回路の出力を加算す
る加算回路からなるアンテナ装置において、全素子アン
テナのアレー素子指向性ｇi （θ）の測定値の位相パタ
ーンφi M（θ）に対し、請求項１または請求項２記載の
アンテナ位相中心位置測定法により、素子アンテナの位
相中心位置Ｐ0 iを求め、その位相中心位置座標を記憶す
る記憶装置と記憶装置に貯えられた位相中心位置座標を
用いて各ウェイト乗算回路に設定する設定ウェイトを計
算する制御装置を備えたことを特徴とするアンテナ装
置。 - 【請求項４】 前記記憶装置として、アンテナ運用帯域
内の複数の周波数Ｆ 1，Ｆ2，・・・ＦM （Ｍは２以上の
自然数）における全素子アンテナのアレー素子指向性の
測定値の位相パターンから各測定周波数における素子ア
ンテナ位相中心位置を請求項１または請求項２記載のア
ンテナ位相中心位置測定法により求め、周波数軸上で素
子アンテナ位相中心位置測定値を補間した結果を格納し
たことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131000A JP2000321314A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | アンテナ位相中心位置測定法およびアンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131000A JP2000321314A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | アンテナ位相中心位置測定法およびアンテナ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321314A true JP2000321314A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15047614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11131000A Withdrawn JP2000321314A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | アンテナ位相中心位置測定法およびアンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000321314A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017227505A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Tdk株式会社 | 供試体用机及び供試体支持装置 |
| CN110018363A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-16 | 西安电子科技大学 | 天线相位中心确定方法 |
| CN110018362A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-07-16 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种主波束对称的宽带天线的相位中心测量方法 |
| CN110174639A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-08-27 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种准确提取干涉仪天线阵列单元相位中心的方法 |
| CN111273240A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-12 | 中国西安卫星测控中心 | 一种面向北斗三号立体四面相控阵天线测量基准确定方法 |
| CN114966238A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-08-30 | 陕西拾贝通讯技术有限公司 | 一种天线相位中心的自动检测与对准方法 |
-
1999
- 1999-05-12 JP JP11131000A patent/JP2000321314A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017227505A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Tdk株式会社 | 供試体用机及び供試体支持装置 |
| CN110018362A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-07-16 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种主波束对称的宽带天线的相位中心测量方法 |
| CN110018362B (zh) * | 2019-04-16 | 2021-05-04 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种主波束对称的宽带天线的相位中心测量方法 |
| CN110018363A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-16 | 西安电子科技大学 | 天线相位中心确定方法 |
| CN110174639A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-08-27 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种准确提取干涉仪天线阵列单元相位中心的方法 |
| CN110174639B (zh) * | 2019-06-14 | 2022-08-02 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种准确提取干涉仪天线阵列单元相位中心的方法 |
| CN111273240A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-12 | 中国西安卫星测控中心 | 一种面向北斗三号立体四面相控阵天线测量基准确定方法 |
| CN114966238A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-08-30 | 陕西拾贝通讯技术有限公司 | 一种天线相位中心的自动检测与对准方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040624 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050822 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070719 |