JPS6247561A - アンテナ測定方法 - Google Patents
アンテナ測定方法Info
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- JPS6247561A JPS6247561A JP60188109A JP18810985A JPS6247561A JP S6247561 A JPS6247561 A JP S6247561A JP 60188109 A JP60188109 A JP 60188109A JP 18810985 A JP18810985 A JP 18810985A JP S6247561 A JPS6247561 A JP S6247561A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- phase
- amplitude
- phased array
- element antenna
- Prior art date
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- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は複数個の素子アンテナと、各素子アンテナに
つながれた可変移相器とを備え、これら可変移相器の設
定位相を制御して、電子的にビーム走査あるいはパター
ン成形を行なうアレーアンテナ、すなわち、フェーズド
アレーアンテナ（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ａｎｔｅ
ｎｎａ）において、全素子アンテナの動作状態において
、各素子アンテナの励振振幅と位相を測定できるアンテ
ナ測定装置に関するものである。
つながれた可変移相器とを備え、これら可変移相器の設
定位相を制御して、電子的にビーム走査あるいはパター
ン成形を行なうアレーアンテナ、すなわち、フェーズド
アレーアンテナ（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ａｎｔｅ
ｎｎａ）において、全素子アンテナの動作状態において
、各素子アンテナの励振振幅と位相を測定できるアンテ
ナ測定装置に関するものである。
従来のこの種のアンテナ装置においては、各素子アンテ
ナにピックア・ノブプローブ（ｐｉｃｋ−ｕｐ−ｐｒｏ
ｂｅ ）を設け、このプローブにより各素子アンテナに
流れる電流を検出し、その振幅、位相を測定していた。
ナにピックア・ノブプローブ（ｐｉｃｋ−ｕｐ−ｐｒｏ
ｂｅ ）を設け、このプローブにより各素子アンテナに
流れる電流を検出し、その振幅、位相を測定していた。
この従来の例を第６図を用いて説明する。
第６図において、１は素子アンテナ、２は可変移相器、
３は電力分配器、４は送信源であり、これまで通常のフ
ェーズドアレーアンテナの送信時の基本構成である。こ
こで、各素子アンテナ１に流れる信号電流の振幅９位相
が所定の値になっているかを測定するために、第６図に
おいて、プローブ５．スイッチ６、振幅位相受信機７が
備えられている。すなわち、送信源４からの信号は電力
分配器３により適当な分配比で分配され、可変移相器２
により所定の位相変化を受け、素子アンテナから空間に
放射される。この信号の一部が検出信号として、プロー
ブ５により検出され、スイッチ６を介して振幅位相受信
機７に送られる。
３は電力分配器、４は送信源であり、これまで通常のフ
ェーズドアレーアンテナの送信時の基本構成である。こ
こで、各素子アンテナ１に流れる信号電流の振幅９位相
が所定の値になっているかを測定するために、第６図に
おいて、プローブ５．スイッチ６、振幅位相受信機７が
備えられている。すなわち、送信源４からの信号は電力
分配器３により適当な分配比で分配され、可変移相器２
により所定の位相変化を受け、素子アンテナから空間に
放射される。この信号の一部が検出信号として、プロー
ブ５により検出され、スイッチ６を介して振幅位相受信
機７に送られる。
従来のアンテナ測定装置は以上のような構成であるため
、装置が大がかりになり、またプローブ５自体の影響に
より、測定誤差が生じ、正しい測定ができないことがあ
る。また位相の測定には振幅位相受信機が必要である。
、装置が大がかりになり、またプローブ５自体の影響に
より、測定誤差が生じ、正しい測定ができないことがあ
る。また位相の測定には振幅位相受信機が必要である。
この発明におけるアンテナ測定装置は、従来例の様な測
定すべき信号に、直接の影響を与える様なプローブは用
いず、フェーズドアレ一本来の動作状態に何らの変化も
与えないで測定ができる測定装置を目上したものである
。
定すべき信号に、直接の影響を与える様なプローブは用
いず、フェーズドアレ一本来の動作状態に何らの変化も
与えないで測定ができる測定装置を目上したものである
。
このためこの発明にかかるアンテナ測定装置は、フェー
ズドアレーアンテナに対向して設けた対向アンテナと、
測定すべき素子アンテナの位相のみを変化させるように
上記可変移相器を制御する制御回路と、上記フェーズド
アレーアンテナと対向アンテナのいずれか一方に接続さ
れた送信機と、他方に接続された受信機と、上記可変移
相器の設定位相と損失変動のデータを読み込んだメモリ
と、上記受信機の受信レベルと上記制御回路により設定
された移相器の設定位相のデータから各素子アンテナの
相対振幅位相を算出する計算機とを備えたことを特徴と
するものである。
ズドアレーアンテナに対向して設けた対向アンテナと、
測定すべき素子アンテナの位相のみを変化させるように
上記可変移相器を制御する制御回路と、上記フェーズド
アレーアンテナと対向アンテナのいずれか一方に接続さ
れた送信機と、他方に接続された受信機と、上記可変移
相器の設定位相と損失変動のデータを読み込んだメモリ
と、上記受信機の受信レベルと上記制御回路により設定
された移相器の設定位相のデータから各素子アンテナの
相対振幅位相を算出する計算機とを備えたことを特徴と
するものである。
フェーズドアレーアンテナと対向アンテナのいずれか一
方に接続された送信機から送信される電波を他方に接続
された受信機で受信する。
方に接続された送信機から送信される電波を他方に接続
された受信機で受信する。
このとき制御回路により測定すべき素子アンテナの位相
のみを可変するように可変移相器を制御する。そしてメ
モリに読み込んだ可変移相器の設定位相と損失変動のデ
ータを用いて各素子アンテナの相対振幅位相を計算機で
算出する。
のみを可変するように可変移相器を制御する。そしてメ
モリに読み込んだ可変移相器の設定位相と損失変動のデ
ータを用いて各素子アンテナの相対振幅位相を計算機で
算出する。
これによりフェーズドアレーの動作状態に何らかの変化
を与えずに各素子アンテナの励振振幅と位相を測定する
ことができる。
を与えずに各素子アンテナの励振振幅と位相を測定する
ことができる。
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
先ず、初めにこの発明による測定装置を可能ならしめる
フェーズドアレーアンテナの素子アンテナの振幅位相測
定の理論について述べる。第２図は全アレー動作状態の
合成電界ベクトルと各素子アンテナ１による電界ベクト
ルとの関係を示す図である。第２図に示すようにフェー
ズドアレーの全アレー動作状態において合成の電界ベク
トルは各素子アンテナ１による電界ベクトルの和で表わ
される。ここで、第ｎ番目の素子アンテナ１ （以下、
第ｎ素子）の電界ベクトルをＥｎｄ／ψ八（Ｅｎ：振幅
、φｎ：位相、ｊ：虚数単位）とする。この位相φｎを
変化させれば全アレー合成の電界ベクトルは第ｎ素子の
電界ベクトルの回転に伴なって変化する。ここに、この
合成電界のベクトルの振幅の変化を測定することによっ
て、第ｎ素子の相対振幅Ｅｎ／Ｅｏ、および相対位相φ
ｎ−φ０が以上の様にして求められる。ただし、Ｅｏ、
φ０は第２図に示すように初期状態の合成電界ベク
トルの振幅と位相である。
フェーズドアレーアンテナの素子アンテナの振幅位相測
定の理論について述べる。第２図は全アレー動作状態の
合成電界ベクトルと各素子アンテナ１による電界ベクト
ルとの関係を示す図である。第２図に示すようにフェー
ズドアレーの全アレー動作状態において合成の電界ベク
トルは各素子アンテナ１による電界ベクトルの和で表わ
される。ここで、第ｎ番目の素子アンテナ１ （以下、
第ｎ素子）の電界ベクトルをＥｎｄ／ψ八（Ｅｎ：振幅
、φｎ：位相、ｊ：虚数単位）とする。この位相φｎを
変化させれば全アレー合成の電界ベクトルは第ｎ素子の
電界ベクトルの回転に伴なって変化する。ここに、この
合成電界のベクトルの振幅の変化を測定することによっ
て、第ｎ素子の相対振幅Ｅｎ／Ｅｏ、および相対位相φ
ｎ−φ０が以上の様にして求められる。ただし、Ｅｏ、
φ０は第２図に示すように初期状態の合成電界ベク
トルの振幅と位相である。
第ｎ素子の位相を△だけ変化させたときの合成電界ベク
トルは次式で表わされる。
トルは次式で表わされる。
Ｅ＋＝Ｅｏ ご？ψ’−Ｅ ｎ Ｃンφハ（１−ｅ”
’）・・・・・・（１） したがって Ｘ＝φｎ−φ０ ・・・・・・（２）
とおいて式（１）を変形すれば次の様になる。
’）・・・・・・（１） したがって Ｘ＝φｎ−φ０ ・・・・・・（２）
とおいて式（１）を変形すれば次の様になる。
Ｅ＋ ＝ （（Ｅｏ ｃｏｓＸ＋Ｅｎ ｃｏｓ△−
Ｅｎ ）＋ｊ （Ｅｏ ５ｉｎＸ＋Ｅｎ ｓｉｎ△））
ｅン（ｘ＋ （ｉ）ｏ ）・・・・・・（３） したがって とおけば式（３）より次式が導かれる。
Ｅｎ ）＋ｊ （Ｅｏ ５ｉｎＸ＋Ｅｎ ｓｉｎ△））
ｅン（ｘ＋ （ｉ）ｏ ）・・・・・・（３） したがって とおけば式（３）より次式が導かれる。
Ｅａ ２
＋２ｋＹｃｏｓ（△＋へ［１） ・・・−・
−（５）ただし Ｙ２＝ （ｃｏｓＸ−ｋ） ２＋ ５ｉｎ２Ｘ・旧・・
（６）すなわち、第ｎ素子の位相変化により合成電力レ
ベルは式（５）の様にｃｏｓ関数状に変化する。
−（５）ただし Ｙ２＝ （ｃｏｓＸ−ｋ） ２＋ ５ｉｎ２Ｘ・旧・・
（６）すなわち、第ｎ素子の位相変化により合成電力レ
ベルは式（５）の様にｃｏｓ関数状に変化する。
ここでこのｃｏｓ関数の最大値と最小値の比をｒ２とす
れば１式（５）より となる。また、式（５）により−△０はｃｏｓ ｉｎｅ
変化の最大値を与える位相変化量である。これらｒとＡ
０は式（５）の相対電力の測定により求められる量であ
り、このｒとＡ０より第ｎ素子の相対振幅（ｋ＝Ｅｎ／
Ｅｏ）と相対位相（Ｘ−φｎ−φｎ）が以下の様に決定
される。
れば１式（５）より となる。また、式（５）により−△０はｃｏｓ ｉｎｅ
変化の最大値を与える位相変化量である。これらｒとＡ
０は式（５）の相対電力の測定により求められる量であ
り、このｒとＡ０より第ｎ素子の相対振幅（ｋ＝Ｅｎ／
Ｅｏ）と相対位相（Ｘ−φｎ−φｎ）が以下の様に決定
される。
式（８）より
であり、正符号の場合を考えると
となり、また式（７）より
ｉｎ Ｘ
５ｉｎ△０＝□ ・・・・・・（工１）
ｃｏｓ Ｘ −ｋ ｃｏｓ△ｏ＝−□ ・・・・・・（１２）
となる。したがって、式（１０）、（１１）、 （１２
）よりＹを消去すれば、ｋとＸの連立方程式 が得られ、これを解けば結局、次式が得られる。
ｃｏｓ Ｘ −ｋ ｃｏｓ△ｏ＝−□ ・・・・・・（１２）
となる。したがって、式（１０）、（１１）、 （１２
）よりＹを消去すれば、ｋとＸの連立方程式 が得られ、これを解けば結局、次式が得られる。
ただし
以上は式（９）の右辺が正符号の場合であるが、同じく
負符号の場合は同様にして次式が得られる。
負符号の場合は同様にして次式が得られる。
すなわち、第ｎ素子の位相を可変移相器２によって変化
させて、合成電力レベルの変化を測定すれば、位相変化
に対してｃｏｓ関数状のレベル変化（式（５）に対応）
が得られ、そのデータより最大／最小値、ｒおよび最大
点における位相量△０が求められる。これらのｒとＡ０
を用いて式（１５） 。
させて、合成電力レベルの変化を測定すれば、位相変化
に対してｃｏｓ関数状のレベル変化（式（５）に対応）
が得られ、そのデータより最大／最小値、ｒおよび最大
点における位相量△０が求められる。これらのｒとＡ０
を用いて式（１５） 。
（１６）または式（１８）、 （１９）を計算すれば位
相変化させた素子アンテナの相対振幅９位相が決定され
ることになる。初期設定を同じにして全ての素子アンテ
ナ１の相対振幅１位相を知る事ができる。
相変化させた素子アンテナの相対振幅９位相が決定され
ることになる。初期設定を同じにして全ての素子アンテ
ナ１の相対振幅１位相を知る事ができる。
尚、式（１５）、 （１６）と式（１８）、 （１９）
の２組の解いずれかを採るべきかについては得られる相
対振幅に１またはに２と電力分配器３の設計電力分配比
との対応、あるいは初期設定の位相分布を変えてもう一
度上記の測定を行なってｋとＸを求め、１回目の結果と
比較してｋが同じとなる解を選ぶなどして決めることが
できる。
の２組の解いずれかを採るべきかについては得られる相
対振幅に１またはに２と電力分配器３の設計電力分配比
との対応、あるいは初期設定の位相分布を変えてもう一
度上記の測定を行なってｋとＸを求め、１回目の結果と
比較してｋが同じとなる解を選ぶなどして決めることが
できる。
ここで、可変移相器２として、ディジタル移相器を用い
る場合、ビット変化に対応する設定位相誤差、透過損失
の変動がある。このため、上記の処理で求める相対振幅
位相に誤差が生じる。そこで次の手順によりこの設定位
相相誤差、透過損失の変動の補正を行なう。設定位相を
ｐｔ、ｐ２・・・、透過損失をａ１１ａ２・・・・・・
９合成電界をＡ１２゜Ａ２２．・・・・・・とする。こ
こで第３図は位相変化に伴なう合成電力の変化を示す図
である。まず、第３図に示す様に設定位相に対する合成
電力の変化を求める。この結果得られた第ｎ素子の相対
振幅位相をａＭｎ、ＰＨｎとする。第４図はこの時の合
成電界を示す図である。ここでＰＱは第ｎ素子の素子電
界ベクトル、０は原点である。透過損失を補正する為に
ＰＱをＰ＋回転させた半直線上に０Ｒ＝Ａｉとなる点Ｒ
を求める。ここでＰＲに＝ａｉの補正を加えたベクトル
７賓Ｃを求める。
る場合、ビット変化に対応する設定位相誤差、透過損失
の変動がある。このため、上記の処理で求める相対振幅
位相に誤差が生じる。そこで次の手順によりこの設定位
相相誤差、透過損失の変動の補正を行なう。設定位相を
ｐｔ、ｐ２・・・、透過損失をａ１１ａ２・・・・・・
９合成電界をＡ１２゜Ａ２２．・・・・・・とする。こ
こで第３図は位相変化に伴なう合成電力の変化を示す図
である。まず、第３図に示す様に設定位相に対する合成
電力の変化を求める。この結果得られた第ｎ素子の相対
振幅位相をａＭｎ、ＰＨｎとする。第４図はこの時の合
成電界を示す図である。ここでＰＱは第ｎ素子の素子電
界ベクトル、０は原点である。透過損失を補正する為に
ＰＱをＰ＋回転させた半直線上に０Ｒ＝Ａｉとなる点Ｒ
を求める。ここでＰＲに＝ａｉの補正を加えたベクトル
７賓Ｃを求める。
○Ｒｃ−Ａｉｃとして新しい合成電界を求め新しいｃｏ
ｓｉｎｅ曲線を求め、新たな相対振幅位相ＡＭｎｔ 、
ＰＨｎｔを求める。この処理を繰り返す事により透過損
失の変動による影響が除ける。
ｓｉｎｅ曲線を求め、新たな相対振幅位相ＡＭｎｔ 、
ＰＨｎｔを求める。この処理を繰り返す事により透過損
失の変動による影響が除ける。
この手順のフローチャートを第５図に示す。
以上の説明で明らかなようにこの発明の基礎となる測定
理論によれば、全アレー動作状態のままで、測定素子の
みの位相を変化させ、合成電力レヘルを測るという単純
な方法で精度良く、素子アンテナの振幅位相を知ること
ができる。
理論によれば、全アレー動作状態のままで、測定素子の
みの位相を変化させ、合成電力レヘルを測るという単純
な方法で精度良く、素子アンテナの振幅位相を知ること
ができる。
次に第１図によりこの発明によるフェーズドアレーアン
テナの測定装置の実施例について説明する。
テナの測定装置の実施例について説明する。
第１図において８は送信源、９は対向アンテナ、１０は
スイッチ、１１は制御回路、１２ａは受信ある。この発
明は以上のような構成であり全アレー動作状態において
各素子アンテナ１の振幅位相を測定する場合には、スイ
ッチ１０を制御回路１１側につなぎかえ、同時に送信源
８を動作させ、対向アンテナ９より電波を送信する状態
にする。
スイッチ、１１は制御回路、１２ａは受信ある。この発
明は以上のような構成であり全アレー動作状態において
各素子アンテナ１の振幅位相を測定する場合には、スイ
ッチ１０を制御回路１１側につなぎかえ、同時に送信源
８を動作させ、対向アンテナ９より電波を送信する状態
にする。
かくして、先の測定理論に基づいて制御回路１１により
各素子アンテナ１について、測定アンテナアレー合成受
信出力レベル変化を測定して第４図に示された手順によ
って、透過損失の変動、設定位相誤差の影響を補正して
各素子アンテナ１の振幅２位相を算出する。
各素子アンテナ１について、測定アンテナアレー合成受
信出力レベル変化を測定して第４図に示された手順によ
って、透過損失の変動、設定位相誤差の影響を補正して
各素子アンテナ１の振幅２位相を算出する。
また、この発明は第１図の実施例に限定されず、その素
子アンテナの配列構成、給電回路の構成や形式、さらに
診断用に用いる標準アンテナ、制御回路、受信機や計算
機の構成や形式などの種類は一切問わない。
子アンテナの配列構成、給電回路の構成や形式、さらに
診断用に用いる標準アンテナ、制御回路、受信機や計算
機の構成や形式などの種類は一切問わない。
以上説明したようにこの発明にかかるアンテナ測定装置
は、フェーズドアレーアンテナに対向して設けた対向ア
ンテナと、測定すべき素子アンテナの位相のみを変化さ
せるように上記可変移相器を制御する制御回路と、上記
フェーズドアレーアンテナと対向アンテナのいずれか一
方に接続された送信機と、他方に接続された受信機と、
上記可変移相器の設定位相と損失変動のデータを読み込
んだメモリと、上記受信機の受信レベルと上記制御回路
により設定された移相器の設定位相のデータから各素子
アンテナの相対振幅位相を算出する計算機とを備えたの
で簡単な装置で全アレー動作中のフェーズドアレーアン
テナの各素子アンテナの振幅位相を精度よく測定するこ
とができる。
は、フェーズドアレーアンテナに対向して設けた対向ア
ンテナと、測定すべき素子アンテナの位相のみを変化さ
せるように上記可変移相器を制御する制御回路と、上記
フェーズドアレーアンテナと対向アンテナのいずれか一
方に接続された送信機と、他方に接続された受信機と、
上記可変移相器の設定位相と損失変動のデータを読み込
んだメモリと、上記受信機の受信レベルと上記制御回路
により設定された移相器の設定位相のデータから各素子
アンテナの相対振幅位相を算出する計算機とを備えたの
で簡単な装置で全アレー動作中のフェーズドアレーアン
テナの各素子アンテナの振幅位相を精度よく測定するこ
とができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は素
子電界と合成電界の関係を示すベクトル図、第３図は位
相変化と合成電力の変化を示すベクトル図、第４図は透
過損失の変動の補正法を示すベクトル図、第５図は上記
補正法のフローチャートを示すフローチャート図、第６
図は従来の実施例を示す構成図である。 図中１は素子アンテナ、２は可変移相器、３は電力分配
器、４は送信源、５はプローブ、６はスイッチ、７は振
幅位相受信機、８は送信源、９は対向アンテナ、１０は
スイッチ、１１は制御回路、１２ａは受信機、１２ｂは
計算機である。 なお図中、同一あるいは相当部品には同一符号を付して
示しである。 代理人 大音 増雄（ほか２名） 第５図 汁６閃
子電界と合成電界の関係を示すベクトル図、第３図は位
相変化と合成電力の変化を示すベクトル図、第４図は透
過損失の変動の補正法を示すベクトル図、第５図は上記
補正法のフローチャートを示すフローチャート図、第６
図は従来の実施例を示す構成図である。 図中１は素子アンテナ、２は可変移相器、３は電力分配
器、４は送信源、５はプローブ、６はスイッチ、７は振
幅位相受信機、８は送信源、９は対向アンテナ、１０は
スイッチ、１１は制御回路、１２ａは受信機、１２ｂは
計算機である。 なお図中、同一あるいは相当部品には同一符号を付して
示しである。 代理人 大音 増雄（ほか２名） 第５図 汁６閃
Claims (1)
- 複数個の素子アンテナと各素子アンテナにつながれた可
変移相器とから成るフェーズドアレーアンテナの上記各
素子アンテナの相対振幅、位相を測定するアンテナ測定
装置において、上記フェーズドアレーアンテナに対向し
て設けた対向アンテナと、測定すべき素子アンテナの位
相のみを変化させるように上記可変移相器を制御する制
御回路と、上記フェーズドアレーアンテナと対向アンテ
ナのいずれか一方に接続された送信機と、他方に接続さ
れた受信機と、上記可変移相器の設定位相と損失変動と
のデータを読み込んだメモリと、上記受信機の受信レベ
ルと上記制御回路により設定された上記可変移相器の設
定位相のデータに対応して上記メモリから読出された損
失変動データとから各素子アンテナの相対振幅位相を算
出する計算機とを備えたことを特徴とするアンテナ測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60188109A JPS6247561A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | アンテナ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60188109A JPS6247561A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | アンテナ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247561A true JPS6247561A (ja) | 1987-03-02 |
| JPH0531943B2 JPH0531943B2 (ja) | 1993-05-13 |
Family
ID=16217856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60188109A Granted JPS6247561A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | アンテナ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6247561A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5793267A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna measuring method |
-
1985
- 1985-08-27 JP JP60188109A patent/JPS6247561A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5793267A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna measuring method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0531943B2 (ja) | 1993-05-13 |
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