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近傍界測定装置及び近傍界測定方法 NEW

国内特許コード P200016828
整理番号 6255
掲載日 2020年5月11日
出願番号 特願2018-105113
公開番号 特開2019-211245
出願日 平成30年5月31日(2018.5.31)
公開日 令和元年12月12日(2019.12.12)
発明者
  • 布施 匡章
  • 野田 華子
  • 原田 博司
  • 水谷 圭一
  • 横山 梨一
出願人
  • アンリツ株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 近傍界測定装置及び近傍界測定方法 NEW
発明の概要 【課題】被測定アンテナの近傍界での振幅分布及び位相分布を、測定信号の切り替えを行うことなく広帯域にわたって取得できる近傍界測定装置及び近傍界測定方法を提供する。
【解決手段】被測定アンテナ100から送信されたマルチキャリア信号を受信するプローブアンテナ12と、走査ラインごとにプローブアンテナ12で受信されたマルチキャリア信号をディジタルの複素ベースバンド信号に変換する受信部15と、マルチキャリア信号がプローブアンテナ12により受信された際の測定平面P上におけるプローブアンテナ12の位置に対応付けて複素ベースバンド信号を記憶する記憶部16と、記憶部16に記憶された複素ベースバンド信号から、複数のサブキャリアに含まれるRSを抽出する抽出部17と、抽出部17により抽出されたRSの振幅変動量及び位相変動量を算出する振幅位相変動量算出部18と、を備える。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

アンテナの指向性を算出するため、アンテナの電界強度分布を近傍界領域で近傍界測定法(Near Field Measurement:NFM)により測定する装置として、図8に示すように、被測定アンテナ200の近傍で測定用アンテナ31を走査し、2次元の測定平面P内の近傍の電界を測定する近傍界測定装置10が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。

NFMは、アンテナ近傍における電磁界の位相及び振幅を測定し、電磁界理論に基づいた計算処理(2次元逆フーリエ変換処理)を行うことで、被測定アンテナの遠方界での指向性を算出する手法である。

従来、NFMでは、位相及び振幅を同時に測定可能なVNA(Vector Network Analyzer)32が用いられていたため、基本的には単一周波数の信号(CW信号)を用いて測定することが一般的であった。

しかしながら、従来のNFMではVNA32を被測定アンテナ200に接続して測定を行うため、アンテナと一体化した基地局に対しては指向性の測定が困難であった。また、Massive MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)と呼ばれるアレーアンテナは、多数のアンテナ素子から構成されているため、実装面積やコストの点から、VNA32を接続可能なアンテナコネクタを設けず、アンテナが一体化した基地局設計が主流となると考えられる。

そのため、VNA32などの測定器をアンテナに接続する測定ではなく、アンテナから単一周波数のCW(Continuous Wave)信号を送信し、それをSA(Spectrum Analyzer)などの測定器を用いて受信することで、指向性算出に必要な近傍界の位相・振幅情報を得る手法が研究されている。

産業上の利用分野

本発明は、近傍界測定装置及び近傍界測定方法に関し、特に、アンテナの特性を近傍界測定法を用いて測定する近傍界測定装置及び近傍界測定方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
サブフレームが時系列に複数並んで1フレームが構成され、前記サブフレームが複数のサブキャリアに既知の基準信号を含むマルチキャリア信号を送信する被測定アンテナ(100)に対して近傍界測定を行う近傍界測定装置(1)であって、
前記マルチキャリア信号を受信するプローブアンテナ(12)と、
前記プローブアンテナを近傍界の測定平面上で移動させるプローブ走査機構(13)と、
前記プローブ走査機構により前記プローブアンテナが連続的に移動されている状態で、前記プローブアンテナで受信されたマルチキャリア信号をディジタルの複素ベースバンド信号に変換する受信部(15)と、
前記マルチキャリア信号が前記プローブアンテナにより受信された際の前記測定平面上における前記プローブアンテナの位置と、時系列に並んだ各前記サブフレームとを対応付けて前記複素ベースバンド信号を記憶する記憶部(16)と、
前記記憶部に記憶された前記複素ベースバンド信号から、各前記サブフレームの前記複数のサブキャリアに含まれる前記基準信号を抽出する抽出部(17)と、
前記抽出部により抽出された前記基準信号の振幅変動量及び位相変動量を算出する振幅位相変動量算出部(18)と、
前記振幅位相変動量算出部により算出された前記振幅変動量と、前記位相変動量に基づいて、前記マルチキャリア信号の前記測定平面における振幅及び位相を算出する振幅位相算出部(20)と、を備えることを特徴とする近傍界測定装置。

【請求項2】
前記プローブ走査機構(13)は、前記プローブアンテナを第1の軸、又は、前記第1の軸に直交する第2の軸に沿って移動させる機構を有し、
前記受信部は、前記プローブ走査機構により前記プローブアンテナを前記第1の軸に沿って所定距離だけ連続的に移動させる走査を前記第2の軸の複数の箇所について繰り返す第1の走査と、前記プローブ走査機構により前記プローブアンテナを前記第2の軸に沿って所定距離だけ連続的に移動させる第2の走査と、のいずれかが実行されている状態で、前記マルチキャリア信号を前記複素ベースバンド信号に変換し、
前記第1の走査に関して前記振幅位相変動量算出部により算出された前記位相変動量を、前記第2の走査に関して前記振幅位相変動量算出部により算出された前記位相変動量に応じて補正する位相結合部(19)を更に備え、
前記振幅位相算出部は、前記振幅位相変動量算出部により算出された前記振幅変動量と、前記位相結合部により補正された前記位相変動量に基づいて、前記マルチキャリア信号の前記測定平面における振幅及び位相を算出することを特徴とする請求項1の近傍界測定装置。

【請求項3】
前記マルチキャリア信号がOFDM信号であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の近傍界測定装置。

【請求項4】
前記抽出部は、
前記第1の軸の方向又は前記第2の軸の方向への走査ラインごとに得られた前記複素ベースバンド信号の系列を前記記憶部から読み出し、読み出した前記複素ベースバンド信号の系列のOFDM変調のシンボルタイミングを推定することにより、各前記サブフレームの先頭位置を検出する先頭位置検出部(17a)と、
前記先頭位置検出部により検出された前記先頭位置に基づいて、前記サブフレームごとにOFDMシンボルを切り出し、切り出した前記OFDMシンボルに対してFFT処理を行うことにより、前記基準信号を抽出するFFT処理部(17b)と、を含むことを特徴とする請求項3に記載の近傍界測定装置。

【請求項5】
前記先頭位置検出部は、前記記憶部に記憶された前記複素ベースバンド信号の系列の中で、前記第1の軸の方向又は前記第2の軸の方向への走査ラインごとに最も振幅の大きいデータを含む所定範囲のデータに対して、OFDM変調のシンボルタイミングを推定することを特徴とする請求項4に記載の近傍界測定装置。

【請求項6】
前記振幅位相算出部により算出された振幅及び位相の値を用いて、遠方界の指向性を算出する遠方界指向性算出部(21)を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の近傍界測定装置。

【請求項7】
サブフレームが時系列に複数並んで1フレームが構成され、前記サブフレームが複数のサブキャリアに既知の基準信号を含むマルチキャリア信号を送信する被測定アンテナ(100)に対して近傍界測定を行う近傍界測定方法であって、
前記マルチキャリア信号を受信するプローブアンテナ(12)を近傍界の測定平面上で移動させるプローブ走査ステップ(S2,S8,S9)と、
前記プローブ走査ステップにより前記プローブアンテナが連続的に移動されている状態で、前記プローブアンテナで受信されたマルチキャリア信号をディジタルの複素ベースバンド信号に変換する受信ステップ(S3,S10)と、
前記マルチキャリア信号が前記プローブアンテナにより受信された際の前記測定平面上における前記プローブアンテナの位置と、時系列に並んだ各前記サブフレームとを対応付けて前記複素ベースバンド信号を記憶する記憶ステップ(S4,S11)と、
前記記憶ステップにより記憶された前記複素ベースバンド信号から、各前記サブフレームの前記複数のサブキャリアに含まれる前記基準信号を抽出する抽出ステップ(S5,S12)と、
前記抽出ステップにより抽出された前記基準信号の振幅変動量及び位相変動量を算出する振幅位相変動量算出ステップ(S6,S13)と、
前記振幅位相変動量算出ステップにより算出された前記振幅変動量と、前記位相変動量に基づいて、前記マルチキャリア信号の前記測定平面における振幅及び位相を算出する振幅位相算出ステップ(S15)と、を含むことを特徴とする近傍界測定方法。

【請求項8】
前記プローブ走査ステップは、前記プローブアンテナを第1の軸、又は、前記第1の軸に直交する第2の軸に沿って移動させるステップであり、
前記受信ステップは、前記プローブアンテナを前記第1の軸に沿って所定距離だけ連続的に移動させる走査を前記第2の軸の複数の箇所について繰り返す第1の走査と、前記プローブアンテナを前記第2の軸に沿って所定距離だけ連続的に移動させる第2の走査と、のいずれかが実行されている状態で、前記マルチキャリア信号を前記複素ベースバンド信号に変換し、
前記第1の走査に関して前記振幅位相変動量算出ステップにより算出された前記位相変動量を、前記第2の走査に関して前記振幅位相変動量算出ステップにより算出された前記位相変動量に応じて補正する位相結合ステップ(S14)を更に含み、
前記振幅位相算出ステップは、前記振幅位相変動量算出ステップにより算出された前記振幅変動量と、前記位相結合ステップにより補正された前記位相変動量に基づいて、前記マルチキャリア信号の前記測定平面における振幅及び位相を算出することを特徴とする請求項7の近傍界測定方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 公開
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