特許ウォッチ

公開番号2024081266
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-18
出願番号2022194765
出願日2022-12-06
発明の名称アレイアンテナ校正方法、アレイアンテナ校正装置及びアレイアンテナ校正プログラム
出願人日本無線株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01Q 3/36 20060101AFI20240611BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】アレイアンテナの初期位相を校正するにあたり、電波暗室又はオープンサイト等の大型設備を不要とする。
【解決手段】一の送信アンテナ素子Tから受信アンテナ素子Rへの受信位相と、他の送信アンテナ素子Tから受信アンテナ素子Rへの受信位相との位相差を測定する。一の送信アンテナ素子Tの初期送信位相と、他の送信アンテナ素子Tの初期送信位相との位相差を測定する。ただし、一の送信アンテナ素子T及び他の送信アンテナ素子Tから受信アンテナ素子Rへの入射角に応じて、一の送信アンテナ素子Tから受信アンテナ素子Rへの経路と、他の送信アンテナ素子Tから受信アンテナ素子Rへの経路との経路差を考慮する必要がある。そこで、複数の受信アンテナ素子Rによる位相モノパルス測角を用いて、一の送信アンテナ素子T及び他の送信アンテナ素子Rから複数の受信アンテナ素子Rへの入射角を測定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
送信アレイアンテナのアンテナ素子が配列される方向と、複数の受信アンテナ素子が配列される方向と、が互いに平行である方向となるように、前記送信アレイアンテナ及び前記複数の受信アンテナ素子を配置する送信アレイアンテナ配置工程と、
前記送信アレイアンテナの一のアンテナ素子が放射する電波が、一の受信アンテナ素子で受信されるときの、第１受信位相を測定する第１受信位相測定工程と、
前記送信アレイアンテナの他のアンテナ素子が放射する電波が、前記一の受信アンテナ素子で受信されるときの、第２受信位相を測定する第２受信位相測定工程と、
前記送信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子が放射する電波が、他の受信アンテナ素子で受信されるときの、第３受信位相を測定する第３受信位相測定工程と、
前記第１受信位相、前記第２受信位相及び前記第３受信位相に基づいて、前記送信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子の初期送信位相と、前記送信アレイアンテナの前記他のアンテナ素子の初期送信位相と、の位相差を測定する初期位相差測定工程と、
前記送信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子と、前記送信アレイアンテナの前記他のアンテナ素子と、の様々なペアについて、前記第１受信位相測定工程、前記第２受信位相測定工程、前記第３受信位相測定工程及び前記初期位相差測定工程を繰り返したうえで、前記送信アレイアンテナの初期送信位相を校正する初期位相校正工程と、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ校正方法。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記送信アレイアンテナ配置工程は、前記送信アレイアンテナと、前記複数の受信アンテナ素子と、の間の配置距離が、遠方界距離（＝２×（前記送信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子と、前記送信アレイアンテナの前記他のアンテナ素子と、の間の送信アンテナ開口長＋前記一の受信アンテナ素子と、前記他の受信アンテナ素子と、の間の受信アンテナ開口長）
２
／前記送信アレイアンテナの送信波長）と比べて長くなるように、前記送信アレイアンテナ及び前記複数の受信アンテナ素子を配置する
ことを特徴とする、請求項１に記載のアレイアンテナ校正方法。
【請求項３】
受信アレイアンテナのアンテナ素子が配列される方向と、複数の送信アンテナ素子が配列される方向と、が互いに平行である方向となるように、前記受信アレイアンテナ及び前記複数の送信アンテナ素子を配置する受信アレイアンテナ配置工程と、
一の送信アンテナ素子が放射する電波が、前記受信アレイアンテナの一のアンテナ素子で受信されるときの、第１受信位相を測定する第１受信位相測定工程と、
他の送信アンテナ素子が放射する電波が、前記受信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子で受信されるときの、第２受信位相を測定する第２受信位相測定工程と、
前記一の送信アンテナ素子が放射する電波が、前記受信アレイアンテナの他のアンテナ素子で受信されるときの、第３受信位相を測定する第３受信位相測定工程と、
前記第１受信位相、前記第２受信位相及び前記第３受信位相に基づいて、前記受信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子の初期受信位相と、前記受信アレイアンテナの前記他のアンテナ素子の初期受信位相と、の位相差を測定する初期位相差測定工程と、
前記受信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子と、前記受信アレイアンテナの前記他のアンテナ素子と、の様々なペアについて、前記第１受信位相測定工程、前記第２受信位相測定工程、前記第３受信位相測定工程及び前記初期位相差測定工程を繰り返したうえで、前記受信アレイアンテナの初期受信位相を校正する初期位相校正工程と、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ校正方法。
【請求項４】
前記受信アレイアンテナ配置工程は、前記受信アレイアンテナと、前記複数の送信アンテナ素子と、の間の配置距離が、遠方界距離（＝２×（前記受信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子と、前記受信アレイアンテナの前記他のアンテナ素子と、の間の受信アンテナ開口長＋前記一の送信アンテナ素子と、前記他の送信アンテナ素子と、の間の送信アンテナ開口長）
２
／前記受信アレイアンテナの受信波長）と比べて長くなるように、前記受信アレイアンテナ及び前記複数の送信アンテナ素子を配置する
ことを特徴とする、請求項３に記載のアレイアンテナ校正方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のアレイアンテナ校正方法のうち、前記第１受信位相測定工程、前記第２受信位相測定工程、前記第３受信位相測定工程、前記初期位相差測定工程及び前記初期位相校正工程を、実行することを特徴とするアレイアンテナ校正装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載のアレイアンテナ校正方法のうち、前記第１受信位相測定工程、前記第２受信位相測定工程、前記第３受信位相測定工程、前記初期位相差測定工程及び前記初期位相校正工程を、コンピュータに実行させるためのアレイアンテナ校正プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アレイアンテナの初期位相を校正する技術に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
送信アレイアンテナの初期送信位相を校正する技術が、特許文献１等に開示されている。特許文献１では、ＲＥＶ法（ＲｏｔａｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔＥｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄＶｅｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄ）を用いて、送信アレイアンテナの初期送信位相を校正する。従来技術の送信アレイアンテナの校正処理の概要を図１に示す。
【０００３】
送信アレイアンテナＴは、送信アンテナ素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・、Ｔｎを備える。送信アンテナ素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・、Ｔｎについて、アンテナ素子間隔はｄ
ｔ
であり、初期送信位相はΦ
１
、Φ
２
、Φ
３
、・・・、Φ
ｎ
である。受信アンテナ素子Ｒは、送信アレイアンテナＴが放射する電波を受信する。送信アンテナ素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・、Ｔｎの送信位相を回転させたうえで、受信アンテナ素子Ｒの受信電力を最適化するように、送信アンテナ素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・、Ｔｎの初期送信位相を校正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開昭５９－０５４３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、受信アンテナ素子Ｒにおいて、送信アレイアンテナＴが放射する電波が平面波とみなせる必要がある。つまり、送信アレイアンテナＴと、受信アンテナ素子Ｒと、の間の配置距離Ｌは、遠方界距離（＝２（Ａ
ｔ
＋Ａ
ｒ
）
２
／λ）と比べて長くなる必要がある。ここで、λは送信アレイアンテナＴの送信波長であり、Ａ
ｔ
は送信アレイアンテナＴの開口長（≒ｎλ／２）であり、Ａ
ｒ
は受信アンテナ素子Ｒの開口長（≒λ／２）である。よって、電波暗室又はオープンサイト等の大型設備が必要となる。
【０００６】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、アレイアンテナの初期位相を校正するにあたり、電波暗室又はオープンサイト等の大型設備を不要とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
送信アレイアンテナの初期送信位相を校正するにあたり、前記課題を解決するために、以下に記載の処理を実行する。つまり、一の送信アンテナ素子が放射する電波が受信アンテナ素子で受信されるときの受信位相と、他の送信アンテナ素子が放射する電波が受信アンテナ素子で受信されるときの受信位相と、の位相差を測定する。そして、一の送信アンテナ素子の初期送信位相と、他の送信アンテナ素子の初期送信位相と、の位相差を測定する。ここで、一の送信アンテナ素子と、他の送信アンテナ素子と、の間の送信アンテナ開口長は、送信アレイアンテナ全体の送信アンテナ開口長と比べて、実効的に狭くなる。
【０００８】
ただし、一の送信アンテナ素子及び他の送信アンテナ素子から受信アンテナ素子への入射角に応じて、一の送信アンテナ素子から受信アンテナ素子への経路と、他の送信アンテナ素子から受信アンテナ素子への経路と、の経路差を考慮する必要がある。そこで、複数の受信アンテナ素子による位相モノパルス測角を用いて、一の送信アンテナ素子及び他の送信アンテナ素子から複数の受信アンテナ素子への入射角を測定する。そして、一の送信アンテナ素子から複数の受信アンテナ素子への経路と、他の送信アンテナ素子から複数の受信アンテナ素子への経路と、の経路差の影響を除去し、一の送信アンテナ素子の初期送信位相と、他の送信アンテナ素子の初期送信位相と、の位相差のみを抽出する。
【０００９】
具体的には、本開示は、送信アレイアンテナのアンテナ素子が配列される方向と、複数の受信アンテナ素子が配列される方向と、が互いに平行である方向となるように、前記送信アレイアンテナ及び前記複数の受信アンテナ素子を配置する送信アレイアンテナ配置工程と、前記送信アレイアンテナの一のアンテナ素子が放射する電波が、一の受信アンテナ素子で受信されるときの、第１受信位相を測定する第１受信位相測定工程と、前記送信アレイアンテナの他のアンテナ素子が放射する電波が、前記一の受信アンテナ素子で受信されるときの、第２受信位相を測定する第２受信位相測定工程と、前記送信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子が放射する電波が、他の受信アンテナ素子で受信されるときの、第３受信位相を測定する第３受信位相測定工程と、前記第１受信位相、前記第２受信位相及び前記第３受信位相に基づいて、前記送信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子の初期送信位相と、前記送信アレイアンテナの前記他のアンテナ素子の初期送信位相と、の位相差を測定する初期位相差測定工程と、前記送信アレイアンテナの前記一のアンテナ素子と、前記送信アレイアンテナの前記他のアンテナ素子と、の様々なペアについて、前記第１受信位相測定工程、前記第２受信位相測定工程、前記第３受信位相測定工程及び前記初期位相差測定工程を繰り返したうえで、前記送信アレイアンテナの初期送信位相を校正する初期位相校正工程と、を備えることを特徴とするアレイアンテナ校正方法である。
【００１０】
この構成によれば、一の送信アンテナ素子と、他の送信アンテナ素子と、の間の送信アンテナ開口長は、送信アレイアンテナ全体の送信アンテナ開口長と比べて、実効的に狭くなる。よって、遠方界距離が短くなり、電波暗室又はオープンサイト等の大型設備が不要となり、実験室の机上等のネットワークアナライザ等があればよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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