アンテナ測定装置、遅延広がり制御方法
【課題】露出面積を制御する面積制御器を備えることにより、遅延広がりを制御可能とし、これにより所望の遅延広がりにおける被測定機器のスループット測定を行うことができるアンテナ測定装置を提供する。
【解決手段】反響チェンバ１０と、反響チェンバ１０内に壁アンテナ１１、１２、１３と、攪拌器１４、１５と、損失性媒質１６と、回転台１７と、被測定機器９と、面積制御器２０とを備え、面積制御器２０により損失性媒質１６の露出面積を変化させることで、損失性媒質１６による電波の減衰・吸収度合いを異ならせて、反響チェンバ１０内の電波伝搬特性を変化させる。
【解決手段】反響チェンバ１０と、反響チェンバ１０内に壁アンテナ１１、１２、１３と、攪拌器１４、１５と、損失性媒質１６と、回転台１７と、被測定機器９と、面積制御器２０とを備え、面積制御器２０により損失性媒質１６の露出面積を変化させることで、損失性媒質１６による電波の減衰・吸収度合いを異ならせて、反響チェンバ１０内の電波伝搬特性を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェージング環境における携帯無線機器などのアンテナの性能を測定するアンテナ測定装置、遅延広がり制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェージング環境における携帯無線機器などのアンテナの性能を測定する従来技術として特許文献１のアンテナ測定装置などが知られている。特許文献１のアンテナ測定装置は、電磁波を反射する反射壁で内部を囲んだ箱を備え、箱内部には電磁界を攪拌する攪拌器を備えている。また、箱の外部には対向装置が備えられている。測定の対象となる被測定機器は箱内部に配置される。反射壁にはアンテナが設けられており、対向装置は反射壁に備えられたアンテナを介して被測定機器と無線通信を行う。このアンテナ測定装置により、フェージング環境を模擬することができ、フェージング環境を考慮したアンテナの性能を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５２９９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のアンテナ測定装置では、所望の遅延広がりの条件で被測定機器のスループットを測定することができなかった。本発明は遅延広がりを制御でき、所望の遅延広がりにおける被測定機器のスループット測定を行うことのできるアンテナ測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアンテナ測定装置は、少なくとも反響チェンバと、反響チェンバ内に配置され、電磁波を減衰させる損失性媒質と、損失性媒質の露出面積（以下、単に「露出面積」という）を制御する面積制御器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のアンテナ測定装置によれば、露出面積を制御する面積制御器を備えることにより、遅延広がりを制御可能とし、これにより所望の遅延広がりにおける被測定機器のスループット測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係るアンテナ測定装置を示す斜視図。
【図２】実施例２に係るアンテナ測定装置を示す斜視図。
【図３】実施例２に係るアンテナ測定装置の構成を示すブロック図。
【図４】実施例２に係るアンテナ測定装置の動作を示すフローチャート。
【図５】実施例３に係るアンテナ測定装置を示す斜視図。
【図６】実施例３に係るアンテナ測定装置の構成を示すブロック図。
【図７】実施例３に係るアンテナ測定装置の動作を示すフローチャート。
【図８】実施例４に係るアンテナ測定装置の構成を示すブロック図。
【図９】実施例４に係るアンテナ測定装置の露出面積計算部の構成を示すブロック図。
【図１０】実施例４に係るアンテナ測定装置の近似式取得動作を示すフローチャート。
【図１１】実施例４に係るアンテナ測定装置の面積変更動作を示すフローチャート。
【図１２】遅延広がりとスループットの関係を示すグラフ。
【図１３】露出面積と遅延広がりの関係を示すグラフ。
【図１４】露出面積と伝搬損失の関係を示すグラフ。
【図１５】遅延広がりと減衰量の関係を示すグラフ。
【図１６】測定周波数と係数αの関係を示すグラフ。
【図１７】実施例３と実施例４の手法において測定に要する時間を比較するグラフ。
【図１８】測定周波数と交差偏波電力比の関係を示すグラフ。
【図１９】損失性媒質の位置を反響チェンバ内で異ならせて測定周波数と交差偏波電力比の関係を比較して示すグラフ。
【図２０】損失性媒質の形状・材質を異ならせて伝搬損失と遅延広がりの関係を比較して示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【実施例１】
【０００９】
図１を参照して実施例１に係るアンテナ測定装置の詳細を説明する。図１は本実施例に係るアンテナ測定装置１００を示す斜視図である。アンテナ測定装置１００は、反響チェンバ１０を備える。アンテナ測定装置１００は、反響チェンバ１０内に壁アンテナ１１、１２、１３と、攪拌器１４、１５と、損失性媒質１６と、回転台１７と、被測定機器９と、面積制御器２０とを備える。以下、反響チェンバ１０の側壁、天井面、床面を「壁」ともいう。反響チェンバ１０の内壁は反射壁により構成されている。反射壁は、例えば金属箔を張りつけた板又は金属板などにより実現され、電磁波を反射する。この反響チェンバ１０により三次元的に一様な所望のフェージング環境を模擬することができる。フェージング環境として代表的なものに例えばレイリーフェージング環境がある。反響チェンバ１０としては特許文献１記載のものを使用することができる。反響チェンバ１０は、この例では全体として直方体の形状をしているが、他の形状をしていてもよい。図示していないが、反響チェンバ１０には、被測定機器９などを出し入れするためのドアが設けられている。このドアの内面も電磁波を反射する反射壁により構成される。反響チェンバ１０内の天井面中央（内面）には壁アンテナ１２が、２つの内側壁の上方部には壁アンテナ１１、１３が備えられている。本実施例では壁アンテナを３つとしたがこれに限られず、壁アンテナの数は任意の数とすることができる。壁アンテナ１１、１２，１３は印加された電気信号に対応する電磁波を反響チェンバ１０内部に放射する。また、必要に応じて被測定機器９が放射した電磁波を受信する。攪拌器１４、１５は、反響チェンバ１０の任意の内壁面上の任意の直線と平行な向きに内壁面に沿って動作可能な反射板により構成されている。例えば攪拌器１４、１５の反射板は反響チェンバ１０の任意の内壁およびその内壁に対向する内壁に互いに平行となるように固着されたレール上をモータ駆動などによって移動する。反射板は反射壁と同様に例えば金属箔を張りつけた板又は金属板などにより実現される。本実施例では攪拌器１４は、反響チェンバ１０の内側壁に、鉛直方向と垂直な向きに取り付けられたレール（図１の破線）上を移動する。攪拌器１５は、反響チェンバ１０内側壁に鉛直方向に取り付けられたレール（図１の破線）上を移動する。このようにして攪拌器１４、１５は反響チェンバ１０内の電磁界を攪拌する。本実施例では攪拌器を２つとしたがこれに限られず、攪拌器の数は任意の数とすることができる。攪拌器１４、１５は図示しない制御装置と接続されており、この制御装置によってその動作を制御可能であるものとする。損失性媒質１６は、本実施例においては反響チェンバ１０内床面に設置されている。損失性媒質１６は、反響チェンバ１０内部に放射された電磁波を減衰・吸収する。本実施例では損失性媒質１６は板状の形状をしているがこれに限られず、任意の形状とすることができる。回転台１７は反響チェンバ１０の床面に設置されている。回転台１７は載せられたものを回転台１７の回転軸周りに回転させることができる。本実施例では回転台１７上に被測定機器９が設置され、被測定機器９は回転台１７の回転軸周りに回転する。回転台１７は回転台１７の制御に必要な制御線などが絡まることを防止するために右回転と左回転を交互に繰り返す。回転台１７は図示しない制御装置と接続されており、この制御装置によってその動作を制御可能であるものとする。反響チェンバ１０内の床面には、面積制御器２０が設置されている。本実施例では、面積制御器２０は、反響チェンバ１０内の床面に設置された板状の損失性媒質１６の一部もしくは全部を覆うように動作させることができる。面積制御器２０は、例えばモータ駆動などにより床面と平行な方向に制御可能な金属板などにより実現される。面積制御器２０は損失性媒質１６の一部もしくは全部を覆うように制御可能な金属板を移動させることにより、損失性媒質１６の露出面積（以下、単に露出面積ともいう）を制御可能である。面積制御器２０により損失性媒質１６の露出面積を変化させることで、損失性媒質１６による電波の減衰・吸収度合いを異ならせることができるため、反響チェンバ１０内の電波伝搬特性を変化させることが可能である。本実施例のアンテナ測定装置１００によれば、露出面積と反響チェンバ１０内の遅延広がりの関係を予め求めておくことで、面積制御器２０の制御により、反響チェンバ１０内の遅延広がりを自在に制御することができる。
【実施例２】
【００１０】
実施例１のアンテナ測定装置１００の面積制御器２０は、別途接続した制御器によって所望の遅延広がりに応じてその動作を制御できるように構成することもできる。以下に、面積制御器２０を別途接続した制御器によって所望の遅延広がりに応じてその動作を制御できるように構成した実施例２に係るアンテナ測定装置２００について図２、図３、図４を参照して詳細に説明する。図２は本実施例に係るアンテナ測定装置２００を示す斜視図である。図３は本実施例に係るアンテナ測定装置２００の構成を示すブロック図である。図４は本実施例に係るアンテナ測定装置２００の動作を示すフローチャートである。本実施例のアンテナ測定装置２００は新たに遅延広がり制御器３０を備える点で、実施例１のアンテナ測定装置１００と相違する。遅延広がり制御器３０は、反響チェンバ１０の外部にある。遅延広がり制御器３０は、面積制御器２０と制御線（図２の一点鎖線）で接続されており、この制御線を介して面積制御器２０の動作を制御することができる。遅延広がり制御器３０は、周波数・遅延広がり入力部３１と、露出面積計算部３２と、近似式記憶部３６とを備える。遅延広がり制御器３０は所望の遅延広がりと現在の測定周波数を入力できるような機器である必要があり、例えば専用のアプリケーションをインストール済みのコンピュータなどで実現できる。周波数・遅延広がり入力部３１は、測定周波数と、所望の遅延広がりとを取得する（Ｓ３１）。測定周波数とは壁アンテナ１１〜１３から出力され、反響チェンバ１０内を伝搬して被測定機器９で受信されるアンテナ評価用電波の周波数を意味する。この測定周波数が異なれば、所望の遅延広がりと損失性媒質の露出面積との関係も変化する。従って、周波数・遅延広がり入力部３１は、アンテナを評価する評価者が現在の測定周波数と、所望の遅延広がりとを入力することができるようなユーザインターフェースであるものとする。露出面積計算部３２は、測定周波数、遅延広がり、及び露出面積の間に成り立つ近似式を用いて、周波数・遅延広がり入力部３１が取得した測定周波数と、所望の遅延広がりとに基づいて、測定周波数における所望の遅延広がりに対応する露出面積を計算して、面積制御器２０に面積制御信号を出力する（Ｓ３２）。測定周波数、遅延広がり、及び露出面積の間に成り立つ近似式は、近似式記憶部３６に予め保存されているものとする。近似式記憶部３６はハードディスクなどで構成される。面積制御信号は、現在の面積制御器２０の可動方向軸の座標および目標座標から算出した金属板の遷移量に対応するモータの回転角度などの情報を伝達して、面積制御器２０のモータなどを適切に制御可能であるものとする。面積制御器２０は、露出面積計算部３２が出力した面積制御信号を取得して、当該取得した面積制御信号に基づいてモータなどを駆動させ、露出面積を制御する（Ｓ２０）。
【００１１】
このように、本実施例のアンテナ測定装置２００は、実施例１の効果に加えて、反響チェンバ１０内の遅延広がりをアンテナ評価者が所望する遅延広がりに正確に自動制御することが可能であり、アンテナ評価者の負担が軽減する。
【実施例３】
【００１２】
実施例２のアンテナ測定装置２００を動作させるためには、遅延広がり制御器３０の露出面積計算部３２が用いる近似式は別途の測定により予め取得され、予め近似式記憶部３６に記憶されている必要がある。以下に、遅延広がり制御器３０の露出面積計算部３２が用いる近似式を別途の測定により取得することができるように構成した実施例３に係るアンテナ測定装置３００について図５、図６、図７を参照して詳細に説明する。図５は本実施例に係るアンテナ測定装置３００を示す斜視図である。図６は本実施例に係るアンテナ測定装置３００の構成を示すブロック図である。図７は本実施例に係るアンテナ測定装置３００の動作を示すフローチャートである。本実施例のアンテナ測定装置３００は散乱係数測定器４０、および基準アンテナ４１を備える点、および遅延広がり制御器３０’が遅延広がり制御器３０にない構成を備える点でアンテナ測定装置２００と相違する。壁アンテナ１１〜１３、散乱測定器４０、基準アンテナ４１は図５に示す細破線のように信号線で接続されており、信号のやり取りをすることができる。反響チェンバ１０内に基準アンテナ４１を設置し、この基準アンテナ４１と壁アンテナ１１〜１３を介して散乱係数測定装置４０からの信号を入出力し、入出力された信号を遅延広がり制御器３０’が観測することで、反響チェンバ１０内の遅延広がりや伝搬損失を測定することができる。ここで、散乱係数測定装置４０が反響チェンバ１０内に入力する信号はその周波数を変更可能であるものとする。図５では、被測定機器９の代わりに基準アンテナ４１が設けられているが、これは近似式を取得するための構成であり、近似式取得動作後には基準アンテナ４１を被測定機器９に置き換えて、所望の遅延広がりにおける被測定機器９のスループットを測定することができる。以下、遅延広がり制御器３０’を中心にアンテナ測定装置３００の動作を説明する。
【００１３】
遅延広がり制御器３０’は実施例２におけるアンテナ測定装置２００の遅延広がり制御器３０にない新たな構成として、遅延広がり測定部３３、面積変更部３４、近似式計算部３５とを備える。遅延広がり測定部３３は、散乱係数測定器４０から信号を取得して、当該取得した信号に基づいて遅延広がりを測定する（Ｓ３３）。面積変更部３４は、遅延広がり測定部３３の遅延広がり測定が終了した場合に、露出面積を現在と異なるパターンとする面積制御信号を面積制御器２０に出力する。面積制御器２０は面積制御信号を取得し、当該取得した面積制御信号が示す面積パターンになるように露出面積を制御する（Ｓ３４）。ステップＳ３３、ステップＳ３４が予め定めた面積パターン全てについて繰り返し実行される（Ｓ３０ｂ、Ｓ３０ｃ）。面積パターンとしては例えば露出面積を０．０ｍ２〜１．０ｍ２の範囲で均等に５パターンとすることも可能であるし、他のパターンでもかまわない。この場合は、ステップＳ３３、ステップＳ３４はそれぞれの面積パターンについて繰り返されるため、計５回実行されることになる。遅延広がり測定部３３が、予め設定した露出面積パターン全ての遅延広がり測定を終了した場合に、近似式計算部３５は、当該遅延広がりと露出面積との関係を近似する近似式を計算する（Ｓ３５）。近似式記憶部３６は近似式計算部３５が計算した近似式を記憶する（Ｓ３６）。ステップＳ３３、Ｓ３４、ループＳ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、ステップＳ３５、Ｓ３６が１回実行されれば、１つの測定周波数に対する近似式の取得が終了する。この場合、散乱係数測定器４０は、反響チェンバ１０内への入力信号の周波数を変更し、遅延広がり制御器３０’は、測定周波数が変更された新たな環境下でステップＳ３３、Ｓ３４、ループＳ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、ステップＳ３５、Ｓ３６を再度実行する。このようにして、予め定めた測定周波数の数分だけ、ステップＳ３３、Ｓ３４、ループＳ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、ステップＳ３５、Ｓ３６は繰り返し実行される（Ｓ３０ａ、Ｓ３０ｄ）。このようにして予め定めた（（露出面積の面積パターン）×（測定周波数の数））回の遅延広がり測定が行われ、各測定周波数について近似式を得ることができる。遅延広がりの測定結果を図１３に示す。図１３は露出面積と遅延広がりの関係を示すグラフであって、縦軸を遅延広がり（μｓ）、横軸を露出面積（ｍ２）とし、周波数ごとに記号を分けて表示してある。図１３では周波数６０００、３０００、１５００、８００ＭＨｚについて表示したが、測定周波数はこれに限られず、任意である。また、図１３の例では、露出面積の面積パターンは０．０ｍ２〜０．９ｍ２の間の１０パターンとした。図１３より、８００ＭＨｚから６０００ＭＨｚの各周波数帯において損失性媒質１６の露出面積の拡大に伴い、遅延広がりが低下する様子がわかる。
【００１４】
遅延広がり測定部３３が遅延広がりと露出面積との関係（図１３）を測定し、近似式計算部３５が当該測定されたデータを用いて遅延広がりと露出面積の間に成り立つ近似式を測定周波数ごとに計算し、近似式記憶部３６が計算された近似式を測定周波数ごとに記憶しておくことで、遅延広がり制御に必要な近似式を自動で取得することができる。これにより、反響チェンバ１０や損失性媒質１６の材質、容量などが変更され、電波伝搬特性が変化した場合にも、新しい測定環境における遅延広がり制御を簡単に実現することができ、アンテナ評価者の利便性が向上する。
【実施例４】
【００１５】
実施例３における遅延広がり制御器３０’の遅延広がり測定部３３が行う遅延広がり測定は、遅延ひろがりという物理量の特性上、１回の測定に時間がかかるという難点がある。さらに遅延広がりは測定周波数ごとにその測定を行わなくてはならず、これも測定時間の長大化につながる要因となる。一方、実施例３における散乱係数測定器４０が入出力した信号を遅延広がり制御器３０’が観測することで、遅延広がりだけでなく伝搬損失を測定することもできる。この伝搬損失は遅延広がりよりも１回の計測が短時間ですむことが特長である。また、伝搬損失については、全周波数帯域における伝搬損失測定を１回の測定で実現可能である、したがって、測定周波数毎に新たな測定を要する遅延広がりと比較して測定回数も少なくて済む。従って、遅延広がりを測定する代わりに伝搬損失の測定を行い、遅延広がりと伝搬損失との間に予め成り立つ関係を用いて、間接的に遅延広がりと露出面積の間に成り立つ関係を求めることが可能であれば近似式を取得するのに要する時間を大幅に削減することができる。以下に、遅延広がりを測定する代わりに伝搬損失の測定を行う実施例４に係るアンテナ測定装置４００について図５、図８、図９、図１０、図１１を用いて詳細に説明する。図５は本実施例に係るアンテナ測定装置４００を示す斜視図である。図８は本実施例に係るアンテナ測定装置４００の構成を示すブロック図である。図９は本実施例に係るアンテナ測定装置４００の露出面積計算部３２’の構成を示すブロック図である。図１０は本実施例に係るアンテナ測定装置４００の近似式取得動作を示すフローチャートである。図１１は本実施例に係るアンテナ測定装置４００の面積変更動作を示すフローチャートである。ここで、図５は実施例３の説明に用いた図ではあるが、本実施例は実施例３とほぼ同じ構成であるので、図５については、アンテナ測定装置３００の符号をカッコ内の数字４００に、遅延広がり制御器３０’の符号をカッコ内の数字３０’’に読み替えて流用する。本実施例のアンテナ測定装置４００は遅延広がり制御器３０’’が実施例３の遅延広がり制御器３０’にない構成を備える点でアンテナ測定装置３００と相違する。遅延広がり制御器３０’’は実施例３におけるアンテナ測定装置３００の遅延広がり制御器３０’にない新たな構成として、伝搬損失測定部３７を備える。伝搬損失測定部３７は実施例３における遅延広がり測定部３３の代わりに備えられている。また遅延広がり制御器３０’’は実施例３における露出面積計算部３２と異なる機能を有する露出面積計算部３２’を備える。露出面積計算部３２’は、減衰量計算手段３２１と、面積計算手段３２２とを備える。以下、遅延広がり制御器３０’’を中心にアンテナ測定装置４００の動作を説明する。
【００１６】
伝搬損失測定部３７は、散乱係数測定器４０から信号を取得して、当該取得した信号に基づいて伝搬損失を測定する（Ｓ３７）。面積変更部３４は、伝搬損失測定部３７の伝搬損失測定が終了した場合に、露出面積を現在と異なるパターンとする面積制御信号を面積制御器２０に出力する。面積制御器２０は面積制御信号を取得し、当該取得した面積制御信号が示す面積パターンになるように露出面積を制御する（Ｓ３４）。ステップＳ３３、ステップＳ３４が予め定めた面積パターン全てについて繰り返し実行される（Ｓ３０ｂ、Ｓ３０ｃ）。面積パターンは実施例３と同様に任意とすることができる。伝搬損失測定部３７が、予め設定した露出面積パターン全ての伝搬損失測定を終了した場合に、近似式計算部３５は、当該遅延広がりと露出面積との関係を近似する近似式を計算する（Ｓ３５）。近似式記憶部３６は近似式計算部３５が計算した近似式を記憶する（Ｓ３６）。ステップＳ３７、Ｓ３４、ループＳ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、ステップＳ３５、Ｓ３６が１回実行されれば、全ての測定周波数に対する近似式の取得が終了する。このように、測定周波数を複数設定した場合でも測定回数が１回で済むことが、伝搬損失を測定対象とした場合の利点である。伝搬損失の測定結果を図１４に示す。図１４は露出面積と伝搬損失の関係を示すグラフであって、縦軸を伝搬損失（ｄＢ）、横軸を露出面積（ｍ２）とし、周波数ごとに記号を分けて表示してある。図１４では周波数８００、１５００、３０００、６０００ＭＨｚについて表示したが、測定周波数はこれに限られず、任意である。また、図１４の例では、露出面積の面積パターンは０．０ｍ２〜０．９ｍ２の間の１０パターンとした。図１４より、８００ＭＨｚから６０００ＭＨｚの各周波数帯において損失性媒質の露出面積の拡大に伴い、伝搬損失が増加（縦軸負方向の変化）、つまり基準アンテナ４１での受信信号強度は低下する様子がわかる。従って、図１３と図１４の関係から遅延広がりと伝搬損失の間には相関があることが分かる。このように伝搬損失測定部３７が伝搬損失と露出面積との関係（図１４）を測定し、近似式計算部３５が当該測定されたデータを用いて伝搬損失と露出面積の間に成り立つ近似式を測定周波数ごとに計算し、近似式記憶部３６が計算された近似式を測定周波数ごとに記憶しておくことで、遅延広がり制御に必要な近似式を自動で取得することができる。
【００１７】
以下に、周波数・遅延広がり入力部３１に所望の遅延広がりと現在の測定周波数とが入力された後の露出面積計算部３２’の動作を詳細に説明する。前述したように露出面積計算部３２’は減衰量計算手段３２１と面積計算手段３２２とを備える。減衰量計算手段３２１は、損失性媒質が存在しないときの伝搬損失を１として測定周波数ごとに正規化した正規化伝搬損失（以下、「減衰量」という）を用いることを特徴とする。具体的には、減衰量計算手段３２１は、この減衰量と測定周波数と遅延広がりとの間に成り立つ近似式を用いる。図１５に減衰量と遅延広がりの間に成り立つ関係について測定した結果を示す。図１５は遅延広がりと減衰量の関係を示すグラフであって、縦軸を減衰量、横軸を遅延広がり（μｓ）とし、周波数ごとに記号を分けて表示してある。図１５より、減衰量と遅延広がりには相関があることが分かる。減衰量と遅延広がりの間に成り立つ近似式は原点を通る１次式ｙ＝αｘにて記述できる。図１５では周波数８００、２０００、３０００ＭＨｚのみを表示したが、図示していない他の測定周波数についても、減衰量と遅延広がりの間に成り立つ近似式はいずれも原点を通る１次式ｙ＝αｘとなる。また近似式ｙ＝αｘの傾きαについては、測定周波数と相関がある。近似式の傾きαと測定周波数との関係について測定した結果を図１６に示す。図１６は測定周波数と係数αの関係を示すグラフであって、縦軸を近似式の係数α、横軸を測定周波数（ＭＨｚ）として表示している。図１６からも明らかなように測定周波数と係数αの関係は次のような近似式で記述できる。
ｙ＝Ａｘ２＋Ｂｘ＋Ｃ
ただし、Ａ＝２．０×１０−７、Ｂ＝−０．００２２、Ｃ＝７．６０５２
従って、レベル表現とした減衰量（Ｌｐａｔｈ）と、測定周波数（f）と、遅延広がり（ＤＳ）との間に成り立つ近似式は、
Ｌｐａｔｈ＝１０ｌｏｇ（ＤＳ（Ａｆ２＋Ｂｆ＋Ｃ））
で定められる。
【００１８】
減衰量計算手段３２１は、周波数・遅延広がり入力部３１が取得した測定周波数と、所望の遅延広がりとに基づいて、図１５で示した減衰量と遅延広がりの間に成り立つ近似式により、測定周波数における所望の遅延広がりに対応する減衰量を計算する（Ｓ３２１）。例えば、周波数３０００（ＭＨｚ）のとき、所望の遅延広がりが０．２（μｓ）であれば、減衰量は図１５の関係から約０．５であることが分かる。図１５に表記されていない測定周波数についても近似式の係数αを図１６の関係から求めることにより、対応する減衰量を求めることができる。次に、面積計算手段３２２は、減衰量計算手段３２１が計算した減衰量と、近似式記憶部３６に記憶された近似式（具体的には、図１４で説明した露出面積と伝搬損失との関係）とを用いて、測定周波数における所望の遅延広がりに対応する露出面積を計算して、面積制御器２０に面積制御信号を出力する（Ｓ３２２）。
【００１９】
このように、減衰量計算手段３２１が、図１５の関係から所望の遅延広がりに対応する減衰量を計算し、求められた減衰量を介して、面積計算手段３２２が図１４の関係から露出面積を求めることにより、測定に時間を要する露出面積と遅延広がりとの関係を直接測定することなく、測定に時間のかからない伝搬損失と露出面積との関係から、間接的に露出面積と遅延広がりとの関係を求めることができるため、遅延広がりに必要な近似式を短時間かつ自動で取得することができる。
【００２０】
本実施例による測定時間の短縮効果を示す。図１７は実施例３と実施例４の手法において測定に要する時間を比較するグラフである。図１７は縦軸に実施例３、実施例４の二つを、横軸にそれぞれの測定時間（分）を表示している。実施例３では任意の周波数における露出面積と遅延広がりとの関係を測定するため約５分を要する。よって測定周波数の数がＮの場合には５×Ｎ分を要することになる。一方、実施例４では全周波数帯域における伝搬損失が１回の測定で行われる。また、１回の測定に要する時間も１分程度である。従って、実施例３の測定時間と比較して、実施例４の測定時間は大幅に短縮される。
【００２１】
＜遅延広がりに対するスループット＞
図１２に遅延広がり（μｓ）とスループット（Ｍｂｐｓ）との関係を測定した例を示す。図１２は縦軸をスループット（Ｍｂｐｓ）、横軸を遅延広がり（μｓ）としてプロットしたグラフである。この例では損失性媒質１６の露出面積を変化させることで遅延広がりを変化させながら、ＭＩＭＯ対応無線ＬＡＮの親機と子機の間のスループットを測定した。図１２より、遅延広がりの拡大に伴いスループットが低下する様子が分かる。ここで、最大スループットが得られる遅延広がりに着目すると、遅延広がりを０．１（μｓ）以下とする必要があることが分かる。
【００２２】
＜損失性媒質１６の配置による反響チェンバ１０内到来波交差偏波電力比の変化＞
反響チェンバ１０は、被測定端末９の周辺に三次元一様分布するレイリーフェージング環境を生成する。到来波の偏波特性に着目した場合、到来波の交差偏波電力比（垂直偏波成分と水平偏波成分の比）は１となることが望ましい。ここで、図１８に損失性媒質を配置したことによる交差偏波電力比への影響を示す。図１８は測定周波数と交差偏波電力比の関係を示すグラフであって、縦軸を交差偏波電力比（ｄＢ）、横軸を測定周波数（ＭＨｚ）として表示している。測定周波数の周波数帯は、交差偏波電力比の偏りが生じやすい８００ＭＨｚ帯とした。図１８より、損失性媒質を配置した場合にも交差偏波電力比に偏りは生じず、概ね１（０ｄＢ）となることがわかる。つまり、高いスループットを得るために損失性媒質を配置した場合にも、反響チェンバ内の理想フェージング環境は維持されることが確認出来る。
【００２３】
＜損失性媒質１６の位置＞
実施例１〜実施例４では、反響チェンバ１０内の回転台１７横に損失性媒質１６を配置した。しかしながら、損失性媒質１６の位置を変えることが出来れば測定の自由度は向上する。そこで、損失性媒質１６の位置を変更した場合の特性について検証を行なった。図１９にその結果を示す。図１９は損失性媒質１６の位置を反響チェンバ１０内で異ならせて測定周波数と交差偏波電力比の関係を比較して示すグラフである。図１９は、図１８と同様、縦軸を交差偏波電力比（ｄＢ）、横軸を測定周波数（ＭＨｚ）として表示している。図１９より、被測定機器９に対して見通し外となる回転台１７下に被損失性媒質１６を配置した場合にも、被測定機器９に対して見通しとなる回転台１７横に配置した場合と同様、交差偏波電力比は概ね１（０ｄＢ）となることがわかる。つまり、損失性媒質１６は反響チェンバ１０内の任意の場所に配置できる。
【００２４】
＜損失性媒質１６の形状・材質＞
実施例１〜実施例４では、損失性媒質１６の形状を板状とした。しかしながら、様々な形状の損失性媒質１６を用いることができれば、測定の自由度は向上する。そこで、損失性媒質１６の形状・材質を変えた場合の遅延広がりの変化について検証を行った。図２０に結果を示す。図２０は損失性媒質１６の形状・材質を異ならせて伝搬損失と遅延広がりの関係を比較して示すグラフである。図２０は、縦軸を遅延広がり（μｓ）、横軸を伝搬損失（ｄＢ）として表示している。図２０より、損失性媒質１６として立体形状を有するウレタン素材電波吸収体や擬似人体頭部を用いた場合にも、板状の損失性媒質１６と同様の伝搬損失対遅延広がり特性が得られることがわかる。つまり、損失性媒質１６には任意形状・材質を用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェージング環境における携帯無線機器などのアンテナの性能を測定するアンテナ測定装置、遅延広がり制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェージング環境における携帯無線機器などのアンテナの性能を測定する従来技術として特許文献１のアンテナ測定装置などが知られている。特許文献１のアンテナ測定装置は、電磁波を反射する反射壁で内部を囲んだ箱を備え、箱内部には電磁界を攪拌する攪拌器を備えている。また、箱の外部には対向装置が備えられている。測定の対象となる被測定機器は箱内部に配置される。反射壁にはアンテナが設けられており、対向装置は反射壁に備えられたアンテナを介して被測定機器と無線通信を行う。このアンテナ測定装置により、フェージング環境を模擬することができ、フェージング環境を考慮したアンテナの性能を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５２９９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のアンテナ測定装置では、所望の遅延広がりの条件で被測定機器のスループットを測定することができなかった。本発明は遅延広がりを制御でき、所望の遅延広がりにおける被測定機器のスループット測定を行うことのできるアンテナ測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアンテナ測定装置は、少なくとも反響チェンバと、反響チェンバ内に配置され、電磁波を減衰させる損失性媒質と、損失性媒質の露出面積（以下、単に「露出面積」という）を制御する面積制御器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のアンテナ測定装置によれば、露出面積を制御する面積制御器を備えることにより、遅延広がりを制御可能とし、これにより所望の遅延広がりにおける被測定機器のスループット測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係るアンテナ測定装置を示す斜視図。
【図２】実施例２に係るアンテナ測定装置を示す斜視図。
【図３】実施例２に係るアンテナ測定装置の構成を示すブロック図。
【図４】実施例２に係るアンテナ測定装置の動作を示すフローチャート。
【図５】実施例３に係るアンテナ測定装置を示す斜視図。
【図６】実施例３に係るアンテナ測定装置の構成を示すブロック図。
【図７】実施例３に係るアンテナ測定装置の動作を示すフローチャート。
【図８】実施例４に係るアンテナ測定装置の構成を示すブロック図。
【図９】実施例４に係るアンテナ測定装置の露出面積計算部の構成を示すブロック図。
【図１０】実施例４に係るアンテナ測定装置の近似式取得動作を示すフローチャート。
【図１１】実施例４に係るアンテナ測定装置の面積変更動作を示すフローチャート。
【図１２】遅延広がりとスループットの関係を示すグラフ。
【図１３】露出面積と遅延広がりの関係を示すグラフ。
【図１４】露出面積と伝搬損失の関係を示すグラフ。
【図１５】遅延広がりと減衰量の関係を示すグラフ。
【図１６】測定周波数と係数αの関係を示すグラフ。
【図１７】実施例３と実施例４の手法において測定に要する時間を比較するグラフ。
【図１８】測定周波数と交差偏波電力比の関係を示すグラフ。
【図１９】損失性媒質の位置を反響チェンバ内で異ならせて測定周波数と交差偏波電力比の関係を比較して示すグラフ。
【図２０】損失性媒質の形状・材質を異ならせて伝搬損失と遅延広がりの関係を比較して示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【実施例１】
【０００９】
図１を参照して実施例１に係るアンテナ測定装置の詳細を説明する。図１は本実施例に係るアンテナ測定装置１００を示す斜視図である。アンテナ測定装置１００は、反響チェンバ１０を備える。アンテナ測定装置１００は、反響チェンバ１０内に壁アンテナ１１、１２、１３と、攪拌器１４、１５と、損失性媒質１６と、回転台１７と、被測定機器９と、面積制御器２０とを備える。以下、反響チェンバ１０の側壁、天井面、床面を「壁」ともいう。反響チェンバ１０の内壁は反射壁により構成されている。反射壁は、例えば金属箔を張りつけた板又は金属板などにより実現され、電磁波を反射する。この反響チェンバ１０により三次元的に一様な所望のフェージング環境を模擬することができる。フェージング環境として代表的なものに例えばレイリーフェージング環境がある。反響チェンバ１０としては特許文献１記載のものを使用することができる。反響チェンバ１０は、この例では全体として直方体の形状をしているが、他の形状をしていてもよい。図示していないが、反響チェンバ１０には、被測定機器９などを出し入れするためのドアが設けられている。このドアの内面も電磁波を反射する反射壁により構成される。反響チェンバ１０内の天井面中央（内面）には壁アンテナ１２が、２つの内側壁の上方部には壁アンテナ１１、１３が備えられている。本実施例では壁アンテナを３つとしたがこれに限られず、壁アンテナの数は任意の数とすることができる。壁アンテナ１１、１２，１３は印加された電気信号に対応する電磁波を反響チェンバ１０内部に放射する。また、必要に応じて被測定機器９が放射した電磁波を受信する。攪拌器１４、１５は、反響チェンバ１０の任意の内壁面上の任意の直線と平行な向きに内壁面に沿って動作可能な反射板により構成されている。例えば攪拌器１４、１５の反射板は反響チェンバ１０の任意の内壁およびその内壁に対向する内壁に互いに平行となるように固着されたレール上をモータ駆動などによって移動する。反射板は反射壁と同様に例えば金属箔を張りつけた板又は金属板などにより実現される。本実施例では攪拌器１４は、反響チェンバ１０の内側壁に、鉛直方向と垂直な向きに取り付けられたレール（図１の破線）上を移動する。攪拌器１５は、反響チェンバ１０内側壁に鉛直方向に取り付けられたレール（図１の破線）上を移動する。このようにして攪拌器１４、１５は反響チェンバ１０内の電磁界を攪拌する。本実施例では攪拌器を２つとしたがこれに限られず、攪拌器の数は任意の数とすることができる。攪拌器１４、１５は図示しない制御装置と接続されており、この制御装置によってその動作を制御可能であるものとする。損失性媒質１６は、本実施例においては反響チェンバ１０内床面に設置されている。損失性媒質１６は、反響チェンバ１０内部に放射された電磁波を減衰・吸収する。本実施例では損失性媒質１６は板状の形状をしているがこれに限られず、任意の形状とすることができる。回転台１７は反響チェンバ１０の床面に設置されている。回転台１７は載せられたものを回転台１７の回転軸周りに回転させることができる。本実施例では回転台１７上に被測定機器９が設置され、被測定機器９は回転台１７の回転軸周りに回転する。回転台１７は回転台１７の制御に必要な制御線などが絡まることを防止するために右回転と左回転を交互に繰り返す。回転台１７は図示しない制御装置と接続されており、この制御装置によってその動作を制御可能であるものとする。反響チェンバ１０内の床面には、面積制御器２０が設置されている。本実施例では、面積制御器２０は、反響チェンバ１０内の床面に設置された板状の損失性媒質１６の一部もしくは全部を覆うように動作させることができる。面積制御器２０は、例えばモータ駆動などにより床面と平行な方向に制御可能な金属板などにより実現される。面積制御器２０は損失性媒質１６の一部もしくは全部を覆うように制御可能な金属板を移動させることにより、損失性媒質１６の露出面積（以下、単に露出面積ともいう）を制御可能である。面積制御器２０により損失性媒質１６の露出面積を変化させることで、損失性媒質１６による電波の減衰・吸収度合いを異ならせることができるため、反響チェンバ１０内の電波伝搬特性を変化させることが可能である。本実施例のアンテナ測定装置１００によれば、露出面積と反響チェンバ１０内の遅延広がりの関係を予め求めておくことで、面積制御器２０の制御により、反響チェンバ１０内の遅延広がりを自在に制御することができる。
【実施例２】
【００１０】
実施例１のアンテナ測定装置１００の面積制御器２０は、別途接続した制御器によって所望の遅延広がりに応じてその動作を制御できるように構成することもできる。以下に、面積制御器２０を別途接続した制御器によって所望の遅延広がりに応じてその動作を制御できるように構成した実施例２に係るアンテナ測定装置２００について図２、図３、図４を参照して詳細に説明する。図２は本実施例に係るアンテナ測定装置２００を示す斜視図である。図３は本実施例に係るアンテナ測定装置２００の構成を示すブロック図である。図４は本実施例に係るアンテナ測定装置２００の動作を示すフローチャートである。本実施例のアンテナ測定装置２００は新たに遅延広がり制御器３０を備える点で、実施例１のアンテナ測定装置１００と相違する。遅延広がり制御器３０は、反響チェンバ１０の外部にある。遅延広がり制御器３０は、面積制御器２０と制御線（図２の一点鎖線）で接続されており、この制御線を介して面積制御器２０の動作を制御することができる。遅延広がり制御器３０は、周波数・遅延広がり入力部３１と、露出面積計算部３２と、近似式記憶部３６とを備える。遅延広がり制御器３０は所望の遅延広がりと現在の測定周波数を入力できるような機器である必要があり、例えば専用のアプリケーションをインストール済みのコンピュータなどで実現できる。周波数・遅延広がり入力部３１は、測定周波数と、所望の遅延広がりとを取得する（Ｓ３１）。測定周波数とは壁アンテナ１１〜１３から出力され、反響チェンバ１０内を伝搬して被測定機器９で受信されるアンテナ評価用電波の周波数を意味する。この測定周波数が異なれば、所望の遅延広がりと損失性媒質の露出面積との関係も変化する。従って、周波数・遅延広がり入力部３１は、アンテナを評価する評価者が現在の測定周波数と、所望の遅延広がりとを入力することができるようなユーザインターフェースであるものとする。露出面積計算部３２は、測定周波数、遅延広がり、及び露出面積の間に成り立つ近似式を用いて、周波数・遅延広がり入力部３１が取得した測定周波数と、所望の遅延広がりとに基づいて、測定周波数における所望の遅延広がりに対応する露出面積を計算して、面積制御器２０に面積制御信号を出力する（Ｓ３２）。測定周波数、遅延広がり、及び露出面積の間に成り立つ近似式は、近似式記憶部３６に予め保存されているものとする。近似式記憶部３６はハードディスクなどで構成される。面積制御信号は、現在の面積制御器２０の可動方向軸の座標および目標座標から算出した金属板の遷移量に対応するモータの回転角度などの情報を伝達して、面積制御器２０のモータなどを適切に制御可能であるものとする。面積制御器２０は、露出面積計算部３２が出力した面積制御信号を取得して、当該取得した面積制御信号に基づいてモータなどを駆動させ、露出面積を制御する（Ｓ２０）。
【００１１】
このように、本実施例のアンテナ測定装置２００は、実施例１の効果に加えて、反響チェンバ１０内の遅延広がりをアンテナ評価者が所望する遅延広がりに正確に自動制御することが可能であり、アンテナ評価者の負担が軽減する。
【実施例３】
【００１２】
実施例２のアンテナ測定装置２００を動作させるためには、遅延広がり制御器３０の露出面積計算部３２が用いる近似式は別途の測定により予め取得され、予め近似式記憶部３６に記憶されている必要がある。以下に、遅延広がり制御器３０の露出面積計算部３２が用いる近似式を別途の測定により取得することができるように構成した実施例３に係るアンテナ測定装置３００について図５、図６、図７を参照して詳細に説明する。図５は本実施例に係るアンテナ測定装置３００を示す斜視図である。図６は本実施例に係るアンテナ測定装置３００の構成を示すブロック図である。図７は本実施例に係るアンテナ測定装置３００の動作を示すフローチャートである。本実施例のアンテナ測定装置３００は散乱係数測定器４０、および基準アンテナ４１を備える点、および遅延広がり制御器３０’が遅延広がり制御器３０にない構成を備える点でアンテナ測定装置２００と相違する。壁アンテナ１１〜１３、散乱測定器４０、基準アンテナ４１は図５に示す細破線のように信号線で接続されており、信号のやり取りをすることができる。反響チェンバ１０内に基準アンテナ４１を設置し、この基準アンテナ４１と壁アンテナ１１〜１３を介して散乱係数測定装置４０からの信号を入出力し、入出力された信号を遅延広がり制御器３０’が観測することで、反響チェンバ１０内の遅延広がりや伝搬損失を測定することができる。ここで、散乱係数測定装置４０が反響チェンバ１０内に入力する信号はその周波数を変更可能であるものとする。図５では、被測定機器９の代わりに基準アンテナ４１が設けられているが、これは近似式を取得するための構成であり、近似式取得動作後には基準アンテナ４１を被測定機器９に置き換えて、所望の遅延広がりにおける被測定機器９のスループットを測定することができる。以下、遅延広がり制御器３０’を中心にアンテナ測定装置３００の動作を説明する。
【００１３】
遅延広がり制御器３０’は実施例２におけるアンテナ測定装置２００の遅延広がり制御器３０にない新たな構成として、遅延広がり測定部３３、面積変更部３４、近似式計算部３５とを備える。遅延広がり測定部３３は、散乱係数測定器４０から信号を取得して、当該取得した信号に基づいて遅延広がりを測定する（Ｓ３３）。面積変更部３４は、遅延広がり測定部３３の遅延広がり測定が終了した場合に、露出面積を現在と異なるパターンとする面積制御信号を面積制御器２０に出力する。面積制御器２０は面積制御信号を取得し、当該取得した面積制御信号が示す面積パターンになるように露出面積を制御する（Ｓ３４）。ステップＳ３３、ステップＳ３４が予め定めた面積パターン全てについて繰り返し実行される（Ｓ３０ｂ、Ｓ３０ｃ）。面積パターンとしては例えば露出面積を０．０ｍ２〜１．０ｍ２の範囲で均等に５パターンとすることも可能であるし、他のパターンでもかまわない。この場合は、ステップＳ３３、ステップＳ３４はそれぞれの面積パターンについて繰り返されるため、計５回実行されることになる。遅延広がり測定部３３が、予め設定した露出面積パターン全ての遅延広がり測定を終了した場合に、近似式計算部３５は、当該遅延広がりと露出面積との関係を近似する近似式を計算する（Ｓ３５）。近似式記憶部３６は近似式計算部３５が計算した近似式を記憶する（Ｓ３６）。ステップＳ３３、Ｓ３４、ループＳ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、ステップＳ３５、Ｓ３６が１回実行されれば、１つの測定周波数に対する近似式の取得が終了する。この場合、散乱係数測定器４０は、反響チェンバ１０内への入力信号の周波数を変更し、遅延広がり制御器３０’は、測定周波数が変更された新たな環境下でステップＳ３３、Ｓ３４、ループＳ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、ステップＳ３５、Ｓ３６を再度実行する。このようにして、予め定めた測定周波数の数分だけ、ステップＳ３３、Ｓ３４、ループＳ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、ステップＳ３５、Ｓ３６は繰り返し実行される（Ｓ３０ａ、Ｓ３０ｄ）。このようにして予め定めた（（露出面積の面積パターン）×（測定周波数の数））回の遅延広がり測定が行われ、各測定周波数について近似式を得ることができる。遅延広がりの測定結果を図１３に示す。図１３は露出面積と遅延広がりの関係を示すグラフであって、縦軸を遅延広がり（μｓ）、横軸を露出面積（ｍ２）とし、周波数ごとに記号を分けて表示してある。図１３では周波数６０００、３０００、１５００、８００ＭＨｚについて表示したが、測定周波数はこれに限られず、任意である。また、図１３の例では、露出面積の面積パターンは０．０ｍ２〜０．９ｍ２の間の１０パターンとした。図１３より、８００ＭＨｚから６０００ＭＨｚの各周波数帯において損失性媒質１６の露出面積の拡大に伴い、遅延広がりが低下する様子がわかる。
【００１４】
遅延広がり測定部３３が遅延広がりと露出面積との関係（図１３）を測定し、近似式計算部３５が当該測定されたデータを用いて遅延広がりと露出面積の間に成り立つ近似式を測定周波数ごとに計算し、近似式記憶部３６が計算された近似式を測定周波数ごとに記憶しておくことで、遅延広がり制御に必要な近似式を自動で取得することができる。これにより、反響チェンバ１０や損失性媒質１６の材質、容量などが変更され、電波伝搬特性が変化した場合にも、新しい測定環境における遅延広がり制御を簡単に実現することができ、アンテナ評価者の利便性が向上する。
【実施例４】
【００１５】
実施例３における遅延広がり制御器３０’の遅延広がり測定部３３が行う遅延広がり測定は、遅延ひろがりという物理量の特性上、１回の測定に時間がかかるという難点がある。さらに遅延広がりは測定周波数ごとにその測定を行わなくてはならず、これも測定時間の長大化につながる要因となる。一方、実施例３における散乱係数測定器４０が入出力した信号を遅延広がり制御器３０’が観測することで、遅延広がりだけでなく伝搬損失を測定することもできる。この伝搬損失は遅延広がりよりも１回の計測が短時間ですむことが特長である。また、伝搬損失については、全周波数帯域における伝搬損失測定を１回の測定で実現可能である、したがって、測定周波数毎に新たな測定を要する遅延広がりと比較して測定回数も少なくて済む。従って、遅延広がりを測定する代わりに伝搬損失の測定を行い、遅延広がりと伝搬損失との間に予め成り立つ関係を用いて、間接的に遅延広がりと露出面積の間に成り立つ関係を求めることが可能であれば近似式を取得するのに要する時間を大幅に削減することができる。以下に、遅延広がりを測定する代わりに伝搬損失の測定を行う実施例４に係るアンテナ測定装置４００について図５、図８、図９、図１０、図１１を用いて詳細に説明する。図５は本実施例に係るアンテナ測定装置４００を示す斜視図である。図８は本実施例に係るアンテナ測定装置４００の構成を示すブロック図である。図９は本実施例に係るアンテナ測定装置４００の露出面積計算部３２’の構成を示すブロック図である。図１０は本実施例に係るアンテナ測定装置４００の近似式取得動作を示すフローチャートである。図１１は本実施例に係るアンテナ測定装置４００の面積変更動作を示すフローチャートである。ここで、図５は実施例３の説明に用いた図ではあるが、本実施例は実施例３とほぼ同じ構成であるので、図５については、アンテナ測定装置３００の符号をカッコ内の数字４００に、遅延広がり制御器３０’の符号をカッコ内の数字３０’’に読み替えて流用する。本実施例のアンテナ測定装置４００は遅延広がり制御器３０’’が実施例３の遅延広がり制御器３０’にない構成を備える点でアンテナ測定装置３００と相違する。遅延広がり制御器３０’’は実施例３におけるアンテナ測定装置３００の遅延広がり制御器３０’にない新たな構成として、伝搬損失測定部３７を備える。伝搬損失測定部３７は実施例３における遅延広がり測定部３３の代わりに備えられている。また遅延広がり制御器３０’’は実施例３における露出面積計算部３２と異なる機能を有する露出面積計算部３２’を備える。露出面積計算部３２’は、減衰量計算手段３２１と、面積計算手段３２２とを備える。以下、遅延広がり制御器３０’’を中心にアンテナ測定装置４００の動作を説明する。
【００１６】
伝搬損失測定部３７は、散乱係数測定器４０から信号を取得して、当該取得した信号に基づいて伝搬損失を測定する（Ｓ３７）。面積変更部３４は、伝搬損失測定部３７の伝搬損失測定が終了した場合に、露出面積を現在と異なるパターンとする面積制御信号を面積制御器２０に出力する。面積制御器２０は面積制御信号を取得し、当該取得した面積制御信号が示す面積パターンになるように露出面積を制御する（Ｓ３４）。ステップＳ３３、ステップＳ３４が予め定めた面積パターン全てについて繰り返し実行される（Ｓ３０ｂ、Ｓ３０ｃ）。面積パターンは実施例３と同様に任意とすることができる。伝搬損失測定部３７が、予め設定した露出面積パターン全ての伝搬損失測定を終了した場合に、近似式計算部３５は、当該遅延広がりと露出面積との関係を近似する近似式を計算する（Ｓ３５）。近似式記憶部３６は近似式計算部３５が計算した近似式を記憶する（Ｓ３６）。ステップＳ３７、Ｓ３４、ループＳ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、ステップＳ３５、Ｓ３６が１回実行されれば、全ての測定周波数に対する近似式の取得が終了する。このように、測定周波数を複数設定した場合でも測定回数が１回で済むことが、伝搬損失を測定対象とした場合の利点である。伝搬損失の測定結果を図１４に示す。図１４は露出面積と伝搬損失の関係を示すグラフであって、縦軸を伝搬損失（ｄＢ）、横軸を露出面積（ｍ２）とし、周波数ごとに記号を分けて表示してある。図１４では周波数８００、１５００、３０００、６０００ＭＨｚについて表示したが、測定周波数はこれに限られず、任意である。また、図１４の例では、露出面積の面積パターンは０．０ｍ２〜０．９ｍ２の間の１０パターンとした。図１４より、８００ＭＨｚから６０００ＭＨｚの各周波数帯において損失性媒質の露出面積の拡大に伴い、伝搬損失が増加（縦軸負方向の変化）、つまり基準アンテナ４１での受信信号強度は低下する様子がわかる。従って、図１３と図１４の関係から遅延広がりと伝搬損失の間には相関があることが分かる。このように伝搬損失測定部３７が伝搬損失と露出面積との関係（図１４）を測定し、近似式計算部３５が当該測定されたデータを用いて伝搬損失と露出面積の間に成り立つ近似式を測定周波数ごとに計算し、近似式記憶部３６が計算された近似式を測定周波数ごとに記憶しておくことで、遅延広がり制御に必要な近似式を自動で取得することができる。
【００１７】
以下に、周波数・遅延広がり入力部３１に所望の遅延広がりと現在の測定周波数とが入力された後の露出面積計算部３２’の動作を詳細に説明する。前述したように露出面積計算部３２’は減衰量計算手段３２１と面積計算手段３２２とを備える。減衰量計算手段３２１は、損失性媒質が存在しないときの伝搬損失を１として測定周波数ごとに正規化した正規化伝搬損失（以下、「減衰量」という）を用いることを特徴とする。具体的には、減衰量計算手段３２１は、この減衰量と測定周波数と遅延広がりとの間に成り立つ近似式を用いる。図１５に減衰量と遅延広がりの間に成り立つ関係について測定した結果を示す。図１５は遅延広がりと減衰量の関係を示すグラフであって、縦軸を減衰量、横軸を遅延広がり（μｓ）とし、周波数ごとに記号を分けて表示してある。図１５より、減衰量と遅延広がりには相関があることが分かる。減衰量と遅延広がりの間に成り立つ近似式は原点を通る１次式ｙ＝αｘにて記述できる。図１５では周波数８００、２０００、３０００ＭＨｚのみを表示したが、図示していない他の測定周波数についても、減衰量と遅延広がりの間に成り立つ近似式はいずれも原点を通る１次式ｙ＝αｘとなる。また近似式ｙ＝αｘの傾きαについては、測定周波数と相関がある。近似式の傾きαと測定周波数との関係について測定した結果を図１６に示す。図１６は測定周波数と係数αの関係を示すグラフであって、縦軸を近似式の係数α、横軸を測定周波数（ＭＨｚ）として表示している。図１６からも明らかなように測定周波数と係数αの関係は次のような近似式で記述できる。
ｙ＝Ａｘ２＋Ｂｘ＋Ｃ
ただし、Ａ＝２．０×１０−７、Ｂ＝−０．００２２、Ｃ＝７．６０５２
従って、レベル表現とした減衰量（Ｌｐａｔｈ）と、測定周波数（f）と、遅延広がり（ＤＳ）との間に成り立つ近似式は、
Ｌｐａｔｈ＝１０ｌｏｇ（ＤＳ（Ａｆ２＋Ｂｆ＋Ｃ））
で定められる。
【００１８】
減衰量計算手段３２１は、周波数・遅延広がり入力部３１が取得した測定周波数と、所望の遅延広がりとに基づいて、図１５で示した減衰量と遅延広がりの間に成り立つ近似式により、測定周波数における所望の遅延広がりに対応する減衰量を計算する（Ｓ３２１）。例えば、周波数３０００（ＭＨｚ）のとき、所望の遅延広がりが０．２（μｓ）であれば、減衰量は図１５の関係から約０．５であることが分かる。図１５に表記されていない測定周波数についても近似式の係数αを図１６の関係から求めることにより、対応する減衰量を求めることができる。次に、面積計算手段３２２は、減衰量計算手段３２１が計算した減衰量と、近似式記憶部３６に記憶された近似式（具体的には、図１４で説明した露出面積と伝搬損失との関係）とを用いて、測定周波数における所望の遅延広がりに対応する露出面積を計算して、面積制御器２０に面積制御信号を出力する（Ｓ３２２）。
【００１９】
このように、減衰量計算手段３２１が、図１５の関係から所望の遅延広がりに対応する減衰量を計算し、求められた減衰量を介して、面積計算手段３２２が図１４の関係から露出面積を求めることにより、測定に時間を要する露出面積と遅延広がりとの関係を直接測定することなく、測定に時間のかからない伝搬損失と露出面積との関係から、間接的に露出面積と遅延広がりとの関係を求めることができるため、遅延広がりに必要な近似式を短時間かつ自動で取得することができる。
【００２０】
本実施例による測定時間の短縮効果を示す。図１７は実施例３と実施例４の手法において測定に要する時間を比較するグラフである。図１７は縦軸に実施例３、実施例４の二つを、横軸にそれぞれの測定時間（分）を表示している。実施例３では任意の周波数における露出面積と遅延広がりとの関係を測定するため約５分を要する。よって測定周波数の数がＮの場合には５×Ｎ分を要することになる。一方、実施例４では全周波数帯域における伝搬損失が１回の測定で行われる。また、１回の測定に要する時間も１分程度である。従って、実施例３の測定時間と比較して、実施例４の測定時間は大幅に短縮される。
【００２１】
＜遅延広がりに対するスループット＞
図１２に遅延広がり（μｓ）とスループット（Ｍｂｐｓ）との関係を測定した例を示す。図１２は縦軸をスループット（Ｍｂｐｓ）、横軸を遅延広がり（μｓ）としてプロットしたグラフである。この例では損失性媒質１６の露出面積を変化させることで遅延広がりを変化させながら、ＭＩＭＯ対応無線ＬＡＮの親機と子機の間のスループットを測定した。図１２より、遅延広がりの拡大に伴いスループットが低下する様子が分かる。ここで、最大スループットが得られる遅延広がりに着目すると、遅延広がりを０．１（μｓ）以下とする必要があることが分かる。
【００２２】
＜損失性媒質１６の配置による反響チェンバ１０内到来波交差偏波電力比の変化＞
反響チェンバ１０は、被測定端末９の周辺に三次元一様分布するレイリーフェージング環境を生成する。到来波の偏波特性に着目した場合、到来波の交差偏波電力比（垂直偏波成分と水平偏波成分の比）は１となることが望ましい。ここで、図１８に損失性媒質を配置したことによる交差偏波電力比への影響を示す。図１８は測定周波数と交差偏波電力比の関係を示すグラフであって、縦軸を交差偏波電力比（ｄＢ）、横軸を測定周波数（ＭＨｚ）として表示している。測定周波数の周波数帯は、交差偏波電力比の偏りが生じやすい８００ＭＨｚ帯とした。図１８より、損失性媒質を配置した場合にも交差偏波電力比に偏りは生じず、概ね１（０ｄＢ）となることがわかる。つまり、高いスループットを得るために損失性媒質を配置した場合にも、反響チェンバ内の理想フェージング環境は維持されることが確認出来る。
【００２３】
＜損失性媒質１６の位置＞
実施例１〜実施例４では、反響チェンバ１０内の回転台１７横に損失性媒質１６を配置した。しかしながら、損失性媒質１６の位置を変えることが出来れば測定の自由度は向上する。そこで、損失性媒質１６の位置を変更した場合の特性について検証を行なった。図１９にその結果を示す。図１９は損失性媒質１６の位置を反響チェンバ１０内で異ならせて測定周波数と交差偏波電力比の関係を比較して示すグラフである。図１９は、図１８と同様、縦軸を交差偏波電力比（ｄＢ）、横軸を測定周波数（ＭＨｚ）として表示している。図１９より、被測定機器９に対して見通し外となる回転台１７下に被損失性媒質１６を配置した場合にも、被測定機器９に対して見通しとなる回転台１７横に配置した場合と同様、交差偏波電力比は概ね１（０ｄＢ）となることがわかる。つまり、損失性媒質１６は反響チェンバ１０内の任意の場所に配置できる。
【００２４】
＜損失性媒質１６の形状・材質＞
実施例１〜実施例４では、損失性媒質１６の形状を板状とした。しかしながら、様々な形状の損失性媒質１６を用いることができれば、測定の自由度は向上する。そこで、損失性媒質１６の形状・材質を変えた場合の遅延広がりの変化について検証を行った。図２０に結果を示す。図２０は損失性媒質１６の形状・材質を異ならせて伝搬損失と遅延広がりの関係を比較して示すグラフである。図２０は、縦軸を遅延広がり（μｓ）、横軸を伝搬損失（ｄＢ）として表示している。図２０より、損失性媒質１６として立体形状を有するウレタン素材電波吸収体や擬似人体頭部を用いた場合にも、板状の損失性媒質１６と同様の伝搬損失対遅延広がり特性が得られることがわかる。つまり、損失性媒質１６には任意形状・材質を用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反響チェンバと、
前記反響チェンバ内に配置され、電磁波を減衰させる損失性媒質と、
前記損失性媒質の露出面積（以下、単に「露出面積」という）を制御する面積制御器と、
を備えることを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ測定装置が、
遅延広がり制御器をさらに備え、
前記遅延広がり制御器が、
測定周波数と、所望の遅延広がりとを取得する周波数・遅延広がり入力部と、
前記測定周波数、前記遅延広がり、及び前記露出面積の間に成り立つ近似式を用いて、前記周波数・遅延広がり入力部が取得した測定周波数と、所望の遅延広がりとに基づいて、前記測定周波数における所望の遅延広がりに対応する露出面積を計算して、前記面積制御器に面積制御信号を出力する露出面積計算部とを備え、
前記面積制御器が、前記面積制御信号を取得して、当該取得した面積制御信号に基づいて、前記露出面積を制御すること
を特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナ測定装置が、
遅延広がり制御器と、散乱係数測定器とをさらに備え、
前記遅延広がり制御器が、
前記散乱係数測定器から信号を取得して、当該取得した信号に基づいて伝搬損失を測定する伝搬損失測定部と、
前記伝搬損失測定部の伝搬損失測定が終了した場合に、前記露出面積を現在と異なるパターンとする面積制御信号を出力する面積変更部と、
前記伝搬損失測定部が、予め設定した露出面積パターン全ての伝搬損失測定を終了した場合に、当該伝搬損失と露出面積との関係を近似する近似式を測定周波数ごとに計算する近似式計算部と、
前記近似式計算部が計算した近似式を前記測定周波数ごとに記憶する近似式記憶部と
測定周波数と、所望の遅延広がりとを取得する周波数・遅延広がり入力部と、
露出面積計算部とを備え、前期露出面積計算部は、
前記損失性媒質が存在しないときの伝搬損失を１として前記測定周波数ごとに正規化した正規化伝搬損失（以下、「減衰量」という）と測定周波数と遅延広がりとの間に成り立つ近似式を用いて、前記周波数・遅延広がり入力部が取得した測定周波数と、所望の遅延広がりとに基づいて、前記測定周波数における所望の遅延広がりに対応する減衰量を計算する減衰量計算手段と、
前記減衰量計算手段が計算した減衰量と、前記近似式記憶部に記憶された近似式とを用いて、前記測定周波数における所望の遅延広がりに対応する露出面積を計算して、前記面積制御器に面積制御信号を出力する面積計算手段とを備えること
を特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ測定装置であって、
レベル表現とした減衰量（Ｌｐａｔｈ）と、前記測定周波数（f）と、前記遅延広がり（ＤＳ）との間に成り立つ近似式が、Ａ、Ｂ、Ｃを任意の実数として
Ｌｐａｔｈ＝１０ｌｏｇ（ＤＳ（Ａｆ２＋Ｂｆ＋Ｃ））
で定められること
を特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載のアンテナ測定装置を用いた遅延広がり制御方法であって、
前記面積制御器を用いて前記露出面積を制御するステップを備えること
を特徴とする遅延広がり制御方法。
【請求項１】
反響チェンバと、
前記反響チェンバ内に配置され、電磁波を減衰させる損失性媒質と、
前記損失性媒質の露出面積（以下、単に「露出面積」という）を制御する面積制御器と、
を備えることを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ測定装置が、
遅延広がり制御器をさらに備え、
前記遅延広がり制御器が、
測定周波数と、所望の遅延広がりとを取得する周波数・遅延広がり入力部と、
前記測定周波数、前記遅延広がり、及び前記露出面積の間に成り立つ近似式を用いて、前記周波数・遅延広がり入力部が取得した測定周波数と、所望の遅延広がりとに基づいて、前記測定周波数における所望の遅延広がりに対応する露出面積を計算して、前記面積制御器に面積制御信号を出力する露出面積計算部とを備え、
前記面積制御器が、前記面積制御信号を取得して、当該取得した面積制御信号に基づいて、前記露出面積を制御すること
を特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナ測定装置が、
遅延広がり制御器と、散乱係数測定器とをさらに備え、
前記遅延広がり制御器が、
前記散乱係数測定器から信号を取得して、当該取得した信号に基づいて伝搬損失を測定する伝搬損失測定部と、
前記伝搬損失測定部の伝搬損失測定が終了した場合に、前記露出面積を現在と異なるパターンとする面積制御信号を出力する面積変更部と、
前記伝搬損失測定部が、予め設定した露出面積パターン全ての伝搬損失測定を終了した場合に、当該伝搬損失と露出面積との関係を近似する近似式を測定周波数ごとに計算する近似式計算部と、
前記近似式計算部が計算した近似式を前記測定周波数ごとに記憶する近似式記憶部と
測定周波数と、所望の遅延広がりとを取得する周波数・遅延広がり入力部と、
露出面積計算部とを備え、前期露出面積計算部は、
前記損失性媒質が存在しないときの伝搬損失を１として前記測定周波数ごとに正規化した正規化伝搬損失（以下、「減衰量」という）と測定周波数と遅延広がりとの間に成り立つ近似式を用いて、前記周波数・遅延広がり入力部が取得した測定周波数と、所望の遅延広がりとに基づいて、前記測定周波数における所望の遅延広がりに対応する減衰量を計算する減衰量計算手段と、
前記減衰量計算手段が計算した減衰量と、前記近似式記憶部に記憶された近似式とを用いて、前記測定周波数における所望の遅延広がりに対応する露出面積を計算して、前記面積制御器に面積制御信号を出力する面積計算手段とを備えること
を特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ測定装置であって、
レベル表現とした減衰量（Ｌｐａｔｈ）と、前記測定周波数（f）と、前記遅延広がり（ＤＳ）との間に成り立つ近似式が、Ａ、Ｂ、Ｃを任意の実数として
Ｌｐａｔｈ＝１０ｌｏｇ（ＤＳ（Ａｆ２＋Ｂｆ＋Ｃ））
で定められること
を特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載のアンテナ測定装置を用いた遅延広がり制御方法であって、
前記面積制御器を用いて前記露出面積を制御するステップを備えること
を特徴とする遅延広がり制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１２７６６７（Ｐ２０１２−１２７６６７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６６９４（Ｐ２０１０−２７６６９４）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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