JP5635453B2 - Method for measuring power transmission rate of radio wave transmission body - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば航空機などの実機に搭載されるアンテナを用いずに、そのアンテナを覆う電波透過体の電力透過率を容易に求めることができる電波透過体の電力透過率測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the power transmission rate of a radio wave transmission body that can easily determine the power transmission rate of the radio wave transmission body that covers the antenna without using an antenna mounted on an actual machine such as an aircraft.
たとえば航空機および新幹線などの実機に搭載されるアンテナは、風、雨、氷雪などの気象条件下で使用される。したがって、積雪、結氷、水滴の流入、および風圧などの影響によって電気的および機械的性能が低下することを防止する必要があり、そのために電気的に大気と略同様な特性を有する電波透過体が用いられている。 For example, antennas mounted on actual machines such as airplanes and bullet trains are used under weather conditions such as wind, rain, ice and snow. Therefore, it is necessary to prevent electrical and mechanical performance from deteriorating due to the effects of snow, ice, water droplets, and wind pressure. It is used.
このような電波透過体は、使用される環境に応じて、空力的、構造的および電気的な要素を総合して設計される。たとえば航空機に搭載される場合、空力的には、電波透過体の装備によって機体の周囲に発生する気流の乱れを極力抑制し、電波透過体が受ける空力荷重が小さくなるように設計され、構造的には、電波透過体が受ける空力荷重によって電波透過体が大きく変形しない剛性および雨滴などに対して充分な強度を有する壁構造を決定することに重点が置かれる。また、電気的には、電波透過体内のアンテナを介して送受信される電波が電波透過体を通過することによって、反射および誘電損失に起因する透過電力の低下、ビームの偏位、サイドローブ・レベルの増大など、アンテナパターンに著しい変化が起きないような形状および壁構造を決定する必要がある。 Such a radio wave transmitting body is designed by combining aerodynamic, structural and electrical elements according to the environment in which it is used. For example, when mounted on an aircraft, it is aerodynamically designed to minimize the aerodynamic load received by the radio wave transmission body by minimizing the turbulence of the airflow generated around the aircraft by installing the radio wave transmission body. In particular, the emphasis is placed on determining a wall structure that has sufficient rigidity against raindrops and the like that does not greatly deform the radio wave transmission body due to the aerodynamic load received by the radio wave transmission body. Electrically, radio waves transmitted and received through the antenna in the radio wave transmission body pass through the radio wave transmission body, thereby reducing transmission power due to reflection and dielectric loss, beam deflection, side lobe level. It is necessary to determine a shape and a wall structure that does not cause a significant change in the antenna pattern, such as an increase in the antenna pattern.
電波透過体は、前述したように電気的には大気と略同様な特性を有し、特に使用する周波数帯域にわたって良好な電波透過特性が要求されるため、誘電体材料によって形成される。電波透過体の電波透過特性は、電波の周波数、入射角および偏波によって異なる。アンテナから放射された電波の電波透過体への法線からの入射角が大きくなると、反射電力が大きくなり電波透過特性は急激に低下する。このような電気的観点および前述の空力的観点から電波透過体の形状が決定され、さらに強度および剛性などの構造的要求を満たすように設計されて製作される。このように製作された電波透過体は、形状から決まる入射角の範囲、使用電波の周波数および偏波に対して良好な電波透過特性を有するか否かを確認するために、実際に試験を行って電力透過率が求められる。 As described above, the radio wave transmission body has substantially the same characteristics as the atmosphere of the atmosphere as described above, and is particularly formed of a dielectric material because good radio wave transmission characteristics are required over the frequency band to be used. The radio wave transmission characteristics of the radio wave transmission body differ depending on the frequency, incident angle, and polarization of the radio wave. When the incident angle from the normal to the radio wave transmitting body of the radio wave radiated from the antenna increases, the reflected power increases and the radio wave transmission characteristics deteriorate rapidly. The shape of the radio wave transmitting body is determined from such an electrical viewpoint and the aerodynamic viewpoint described above, and is further designed and manufactured so as to satisfy structural requirements such as strength and rigidity. The radio wave transmission body manufactured in this way is actually tested to confirm whether it has good radio wave transmission characteristics with respect to the range of incident angles determined by the shape, frequency and polarization of the radio wave used. Power transmission is required.
図１３は、複数のアンテナ素子を平面上でマトリクス状に配列したアレイアンテナ５２の覆域における電波透過体５１の有／無によるアレイアンテナ５２の利得を示す図である。航空機などの実機に搭載されるアレイアンテナ５２は、電波を送受信する開口面５３の上方からお椀形の形状をした電波透過体５１によって覆われて用いられる。ここで覆域とは、アレイアンテナ５２の開口面が電波を送受信することのできる全てのビーム方向を表すものとする。また、アレイアンテナ５２を覆う電波透過体５１において、前記覆域に対応する領域を「覆域範囲」と呼ぶことにする。図１３において、アレイアンテナ５２がその開口面５３の短手方向を鉛直方向に一致させて配置されているものとして、鉛直軸線まわりの回転方向を＋ＡＺ（Azimuth：方位角），−ＡＺ方向、鉛直軸線方向を＋ＥＬ（Elevation：仰角），−ＥＬ方向、および開口面５３の法線方向をＡＺ＝０°，ＥＬ＝０°と設定する。図１３では、ＡＺ＝−６０°〜＋６０°，ＥＬ＝−４５°〜＋４５°の覆域を有する開口面５３に対応する覆域範囲５４が示されている。また、開口面５３に対しＡＺ＝−６０°〜＋６０°，ＥＬ＝０°の方向から到来する電波に対する電波透過体５１の有／無によるアレイアンテナ５２の利得が示されている。 FIG. 13 is a diagram illustrating the gain of the array antenna 52 depending on the presence / absence of the radio wave transmission body 51 in the coverage area of the array antenna 52 in which a plurality of antenna elements are arranged in a matrix on a plane. An array antenna 52 mounted on an actual machine such as an aircraft is used by being covered with a radio wave transmitting body 51 having a bowl shape from above an opening surface 53 for transmitting and receiving radio waves. Here, the coverage indicates all beam directions in which the aperture surface of the array antenna 52 can transmit and receive radio waves. In the radio wave transmitting body 51 that covers the array antenna 52, an area corresponding to the covered area is referred to as a “covered area”. In FIG. 13, it is assumed that the array antenna 52 is arranged such that the short side direction of the opening surface 53 coincides with the vertical direction. The axial direction is set to + EL (Elevation), −EL direction, and the normal direction of the opening surface 53 is set to AZ = 0 ° and EL = 0 °. In FIG. 13, a coverage range 54 corresponding to the opening surface 53 having a coverage of AZ = −60 ° to + 60 ° and EL = −45 ° to + 45 ° is shown. In addition, the gain of the array antenna 52 with or without the radio wave transmission body 51 with respect to radio waves arriving from the direction of AZ = −60 ° to + 60 ° and EL = 0 ° with respect to the opening surface 53 is shown.
従来の電波透過体の電力透過率測定方法では、電波透過体内部に搭載されるアンテナにおける電波透過体の有／無による受信電力の測定結果に基づいて、アンテナ開口面の覆域に対する電波透過体の電力透過率を求めている。アンテナの受信電力は、アンテナパターン特性による開口面積の伝搬電力として示されるため、開口面積の異なるアンテナでは電力透過率も異なってくる。そのため、従来の電力透過率測定方法では、受信電力を測定するための専用試験装置の不要な単純なアンテナはもとより、小規模な専用試験装置で済むようなアンテナも含めて、全て実機に搭載されるアンテナおよび専用試験装置を用いて試験を行い、電波透過体の電力透過率を求めている（たとえば特許文献１参照）。 In the conventional method for measuring the power transmission rate of a radio wave transmission body, the radio wave transmission body with respect to the coverage area of the antenna opening surface is determined based on the measurement result of the received power with or without the radio wave transmission body in the antenna mounted inside the radio wave transmission body. The power transmission rate is calculated. Since the received power of the antenna is shown as the propagation power of the opening area due to the antenna pattern characteristics, the power transmittance is different for antennas having different opening areas. Therefore, in the conventional power transmission rate measurement method, not only a simple antenna that does not require a dedicated test device for measuring the received power, but also an antenna that only requires a small dedicated test device is mounted on the actual machine. A test is performed using an antenna and a dedicated test apparatus to determine the power transmittance of the radio wave transmitting body (see, for example, Patent Document 1).
したがって従来の電波透過体の電力透過率測定方法を実施する場合、実機に搭載されるアンテナを用いる必要があり、技術的難易度やスケジュール・リスクを除外したとしても、電波透過体の電力透過率を測定するために、非常に高価な専用試験装置を用いなければならない場合があるという問題がある。 Therefore, when implementing the conventional method for measuring the power transmission rate of a radio wave transmission body, it is necessary to use an antenna mounted on the actual device, and even if the technical difficulty, schedule, and risk are excluded, the power transmission rate of the radio wave transmission body There is a problem that it may be necessary to use a very expensive dedicated test apparatus to measure the current.
本発明の目的は、実機に搭載されるアンテナを用いずに安価に電波透過体の電力透過率を求めることができる電波透過体の電力透過率測定方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for measuring the power transmission rate of a radio wave transmission body that can obtain the power transmission rate of the radio wave transmission body at low cost without using an antenna mounted on an actual machine.
本発明は、電波暗室内に設けられる治具に、配置位置の変更が可能な代替アンテナを有する代替アンテナ装置と、この代替アンテナ装置を覆う電波透過体とを着脱可能に搭載し、
前記治具上の代替アンテナが電波透過体によって覆われた状態で、複数の予め定める配置位置において、前記電波暗室内で電波発生源から放射される電波を受信したときの複数の第１受信信号と、前記電波透過体を治具から外して代替アンテナを露出させた状態で、前記複数の予め定める配置位置において、前記電波暗室内で電波発生源から放射される電波を受信したときの複数の第２受信信号とに基づいて、代替アンテナによって模擬される予め定めるアンテナに対する電波透過体の電力透過率を求めることを特徴とする電波透過体の電力透過率測定方法である。
The present invention detachably mounts an alternative antenna device having an alternative antenna whose arrangement position can be changed on a jig provided in an anechoic chamber, and a radio wave transmitting body covering the alternative antenna device,
A plurality of first received signals when a radio wave radiated from a radio wave generation source is received in the anechoic chamber at a plurality of predetermined arrangement positions in a state where the alternative antenna on the jig is covered with a radio wave transmitting body. And when the radio wave radiated from the radio wave generation source is received in the anechoic chamber at the plurality of predetermined arrangement positions in a state where the radio wave transmitting body is removed from the jig and the alternative antenna is exposed. A method of measuring a power transmission factor of a radio wave transmission body, wherein the power transmission rate of the radio wave transmission body for a predetermined antenna simulated by an alternative antenna is obtained based on a second received signal.
本発明に従えば、電波暗室内において、治具には代替アンテナを有する代替アンテナ装置と電波透過体とが着脱可能に搭載される。代替アンテナが電波透過体によって覆われた状態で、電波発生源から電波が放射され、電波透過体によって覆われた代替アンテナから第１受信信号が得られる。代替アンテナは、その配置位置の変更が可能であり、複数の予め定める配置位置に対して、それぞれ第１受信信号が得られる。また、治具から電波透過体が取り外されて、代替アンテナが電波暗室内に露出している状態で、電波発生源から電波が放射され、代替アンテナから第２受信信号が得られる。この場合も、前記予め定める配置位置に対して、それぞれ第２受信信号が得られる。これらの複数の第１受信信号および第２受信信号に基づいて、代替アンテナによって模擬される予め定めるアンテナに対する電波透過体の電力透過率が求められる。このように、前記予め定めるアンテナを用いずに代替アンテナを用いることによって、前記予め定めるアンテナに対する電波透過体の電力透過率を求めることができる。 According to the present invention, in the anechoic chamber, an alternative antenna device having an alternative antenna and a radio wave transmitting body are detachably mounted on the jig. In a state where the alternative antenna is covered with the radio wave transmitting body, radio waves are emitted from the radio wave generation source, and the first received signal is obtained from the alternative antenna covered with the radio wave transmitting body. The replacement position of the alternative antenna can be changed, and a first reception signal is obtained for each of a plurality of predetermined positions. In addition, the radio wave transmitting body is removed from the jig and the alternative antenna is exposed in the anechoic chamber, the radio wave is emitted from the radio wave generation source, and the second received signal is obtained from the alternative antenna. Also in this case, a second received signal is obtained for each of the predetermined arrangement positions. Based on the plurality of first reception signals and second reception signals, the power transmission rate of the radio wave transmission body with respect to a predetermined antenna simulated by the alternative antenna is obtained. As described above, by using an alternative antenna without using the predetermined antenna, the power transmission rate of the radio wave transmission body with respect to the predetermined antenna can be obtained.
本発明は、前記予め定めるアンテナは、複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナであり、
前記複数の予め定める配置位置は、前記アレイアンテナにおける複数のアンテナ素子か
ら選ばれた一部のアンテナ素子の配置位置に対応した複数の代表位置であり、前記複数の代表位置は、電波透過体に外接する仮想一平面に対し、電波発生源から放射される電波の波長の１６分の１以下の距離だけ離間した仮想一平面によって電波透過体の内部空間を切り取ったときの断面の面積が最小となる場合の面積に基づいて決定されることを特徴とする。
In the present invention, the predetermined antenna is an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged,
The plurality of predetermined arrangement positions are a plurality of representative positions corresponding to the arrangement positions of some antenna elements selected from the plurality of antenna elements in the array antenna, and the plurality of representative positions are arranged on a radio wave transmitting body. area of cross section when the relative virtual plane circumscribing were cut interior space of only spaced by a virtual plane electrostatic wave transmission body 1 following distance 16 of the wavelength of radio wave radiated from the radio wave generating source It is determined based on the area in the case where is minimum.
本発明に従えば、代替アンテナによって模擬される予め定めるアンテナはアレイアンテナであり、アレイアンテナにおける複数のアンテナ素子から選ばれた一部のアンテナ素子の配置位置に対応した複数の代表位置に対して代替アンテナが配置される。このような複数の代表位置は、電波透過体に外接する仮想一平面に対し、電波発生源から放射される電波の波長の１６分の１以下の距離だけ離間した仮想一平面によって電波透過体の内部空間を切り取ったときの断面の面積が最小となる場合の面積に基づいて決定される。このように決定されることで、求められる電力透過率に殆ど影響を与えることなく、配置位置の数を可及的に減らすことができる。 According to the present invention, the predetermined antenna simulated by the alternative antenna is an array antenna, and a plurality of representative positions corresponding to the arrangement positions of some antenna elements selected from the plurality of antenna elements in the array antenna are used. An alternative antenna is placed. Such plurality of representative positions, compared virtual plane circumscribing the radio wave transmission body, the radio waves by the virtual plane only spaced less than one distance 16 of the wavelength of radio wave radiated from the radio wave generating source It is determined based on the area when the area of the cross section when the internal space of the transmission body is cut out is minimized. By determining in this way, the number of arrangement positions can be reduced as much as possible without substantially affecting the required power transmittance.
本発明によれば、実際に実機に搭載されるアンテナを用いることなく、代替アンテナを用いることによって、高価な専用試験装置を必要とせず、安価に電波透過体の電力透過率を求めることができる。 According to the present invention, by using an alternative antenna without actually using an antenna mounted on an actual machine, an expensive dedicated test apparatus is not required, and the power transmittance of the radio wave transmitter can be obtained at low cost. .
また本発明によれば、代替アンテナを用いた電波透過体の電力透過率測定方法において、求められる電力透過率に殆ど影響を与えることなく、代替アンテナを配置する位置の数を可及的に少なくして測定を行うことができるので、電力透過率を求めるのに要する時間を短縮することができる。 Further, according to the present invention, in the method of measuring the power transmittance of a radio wave transmitting body using an alternative antenna, the number of positions where the alternative antenna is arranged is reduced as much as possible without substantially affecting the required power transmittance. Thus, the time required for obtaining the power transmission rate can be shortened.
図１は、本発明の一実施形態の電波透過体２の電力透過率測定方法を実施するための電力透過率測定装置１を示す系統図であり、電波透過体２が取り外された状態が示されている。図２は、電力透過率測定装置１におけるアンテナポジショナ２１付近を拡大して示す斜視図であり、電波透過体２が取り付けられた状態が示されている。 FIG. 1 is a system diagram showing a power transmittance measuring device 1 for carrying out a method of measuring the power transmittance of a radio wave transmission body 2 according to an embodiment of the present invention, and shows a state in which the radio wave transmission body 2 is removed. Has been. FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the antenna positioner 21 in the power transmittance measuring apparatus 1, and shows a state where the radio wave transmitting body 2 is attached.
本実施形態の電波透過体２の電力透過率測定方法を実施するために用いられる電力透過率測定装置１は、天井、床および側壁に電波吸収体を張り、電波の反射をなくした電波暗室４内において、ＡＺ／ＥＬポジショナ５によってＡＺ方向およびＥＬ方向に位置調整可能な治具６に、代替アンテナ素子３を備えるアンテナポジショナ２１とこのアンテナポジショナ２１を覆って設けられる電波透過体２とが着脱可能に搭載される。治具６は、フレーム６１と、ＡＺ／ＥＬポジショナ５に取付可能な台座６２とを有する。ここで、図１において、鉛直軸線Ｌまわりの回転方向を＋ＡＺ，−ＡＺ方向（総称する場合にはＡＺ方向と記す）とし、鉛直軸線方向を＋ＥＬ，−ＥＬ方向（総称する場合にはＥＬ方向と記す）とする。また、代替アンテナ素子３の開口面の法線方向をＡＺ＝０°，ＥＬ＝０°と設定すると、電波到来方向Ｗと代替アンテナ素子３の開口面の法線方向とが一致している場合に、後述する代替アンテナ素子３が移動する方向である移動方向Ａと鉛直軸線Ｌ方向とが一致するように、アンテナポジショナ２１は治具６のフレーム６１に対して取り付けられる。ＡＺ／ＥＬポジショナ５は、ＡＺ／ＥＬポジショナ制御装置１６に接続され、ＡＺ／ＥＬポジショナ制御装置１６からの指令に従ってＡＺ／ＥＬポジショナ５が駆動することによって、治具６を任意の位置に位置決めすることができる。すなわち、アンテナポジショナ２１に備えられる代替アンテナ素子３の開口面に対し、後述するように、反射板８から放射される電波を任意の方向から到来させることができる。電波透過体２は、治具６のフレーム６１に設けられる複数のピンによって、治具６のフレーム６１に対し着脱可能に取り付けられる。 The power transmittance measuring apparatus 1 used for carrying out the method of measuring the power transmittance of the radio wave transmissive body 2 of the present embodiment includes an anechoic chamber 4 in which a radio wave absorber is attached to the ceiling, floor, and side walls to eliminate reflection of radio waves. The antenna positioner 21 including the alternative antenna element 3 and the radio wave transmitting body 2 provided to cover the antenna positioner 21 are attached to and detached from the jig 6 that can be adjusted in the AZ direction and the EL direction by the AZ / EL positioner 5. Mounted as possible. The jig 6 includes a frame 61 and a pedestal 62 that can be attached to the AZ / EL positioner 5. Here, in FIG. 1, the rotation directions around the vertical axis L are defined as + AZ and −AZ directions (when collectively referred to as AZ directions), and the vertical axis directions are defined as + EL and −EL directions (when collectively referred to as EL directions). ). When the normal direction of the opening surface of the alternative antenna element 3 is set as AZ = 0 ° and EL = 0 °, the radio wave arrival direction W and the normal direction of the opening surface of the alternative antenna element 3 coincide with each other. In addition, the antenna positioner 21 is attached to the frame 61 of the jig 6 so that a moving direction A, which is a direction in which an alternative antenna element 3 to be described later moves, coincides with the vertical axis L direction. The AZ / EL positioner 5 is connected to the AZ / EL positioner control device 16, and the AZ / EL positioner 5 is driven in accordance with a command from the AZ / EL positioner control device 16, thereby positioning the jig 6 at an arbitrary position. be able to. That is, as will be described later, the radio wave radiated from the reflector 8 can be made to arrive at the opening surface of the alternative antenna element 3 provided in the antenna positioner 21 from an arbitrary direction. The radio wave transmitting body 2 is detachably attached to the frame 61 of the jig 6 by a plurality of pins provided on the frame 61 of the jig 6.
電波透過体２と代替アンテナ素子３の開口面との位置関係は、実機搭載の電波透過体とその電波透過体によって覆われる実機搭載のアンテナの開口面との位置関係を模擬し、実機搭載のアンテナの開口面と同一平面内で代替アンテナ素子３の開口面が変位するように模擬されている。本実施の形態では、実機搭載のアンテナとして複数のアンテナ素子を平面上でマトリクス状に配列した矩形状の開口面を有するアレイアンテナが模擬され、後述するように、このアレイアンテナの開口面と同一平面内で代替アンテナ素子３の開口面が変位するように、アンテナポジショナ２１は構成される。以下、本実施の形態の電力透過率測定方法において模擬される予め定めるアンテナを「模擬アレイアンテナ」と称する。 The positional relationship between the radio wave transmitting body 2 and the opening surface of the alternative antenna element 3 simulates the positional relationship between the radio wave transmitting body mounted on the actual device and the opening surface of the antenna mounted on the actual device covered by the radio wave transmitting body. It is simulated that the opening surface of the alternative antenna element 3 is displaced within the same plane as the opening surface of the antenna. In the present embodiment, an array antenna having a rectangular opening surface in which a plurality of antenna elements are arranged in a matrix on a plane is simulated as an antenna mounted on an actual device, and, as will be described later, the same as the opening surface of this array antenna. The antenna positioner 21 is configured such that the opening surface of the alternative antenna element 3 is displaced in the plane. Hereinafter, a predetermined antenna that is simulated in the power transmission rate measuring method of the present embodiment is referred to as a “simulated array antenna”.
ＲＦ用信号発生器１８によって生成され、かつマイクロ波増幅器２０によって増幅された送信信号に基づいて、電波発生源７が、反射板８に向けて電波を放射すると、電波は反射板８によって球面波から平面波に変換されて反射板８から放射される。このように平面波に変換された電波が、アンテナポジショナ２１に対して放射される。これにより、遠方から放射される電波を近似的に実現することができる。このように平面波に変換された電波が、電波透過体２が取り付けられている場合には、電波透過体２を透過して代替アンテナ素子３によって受信され、電波透過体２が取り外されている場合には、直接代替アンテナ素子３によって受信される。 When the radio wave generation source 7 radiates a radio wave toward the reflection plate 8 based on the transmission signal generated by the RF signal generator 18 and amplified by the microwave amplifier 20, the radio wave is converted into a spherical wave by the reflection plate 8. Is converted into a plane wave and emitted from the reflector 8. The radio wave thus converted into a plane wave is radiated to the antenna positioner 21. As a result, radio waves radiated from a distance can be approximately realized. When the radio wave transmitting body 2 is attached, the radio wave thus converted into a plane wave is transmitted through the radio wave transmitting body 2 and received by the alternative antenna element 3, and the radio wave transmitting body 2 is removed. Is directly received by the alternative antenna element 3.
電波を受信している代替アンテナ素子３から出力される受信信号ＲＦ１は、テストミキサ９によって局部発振信号ＬＯ１と混合され、受信信号ＲＦ１と局部発振信号ＬＯ１との差の周波数成分である中間周波数信号ＩＦ１に変換されて、ＬＯ／ＩＦ分配器１０に入力される。ＬＯ／ＩＦ分配器１０には、マイクロ波増幅器２０から出力された信号がリファレンスミキサ１１によって中間周波数信号ＩＦ２に変換されて入力される。さらに、ＬＯ／ＩＦ分配器１０には、ＬＯ用信号発生器１９によって生成され、かつマイクロ波増幅器１２によって増幅された局部発振信号ＬＯ２が入力される。ＬＯ／ＩＦ分配器１０は、送信側の中間周波数信号ＩＦ２にインピーダンス整合した受信信号ＲＦ２をマイクロ波受信機１３に対して出力する。マイクロ波受信機１３は、バスライン１４によって主制御装置１５およびポジショナ制御装置１６に接続されるとともに、もう１つのバスライン１７によってＲＦ用信号発生器１８およびＬＯ用信号発生器１９に接続される。マイクロ波受信機１３は、入力された受信信号ＲＦ２に基づいて、測定結果を主制御装置１５に出力する。前記測定結果は、主制御装置１５に記録される。 The reception signal RF1 output from the alternative antenna element 3 that receives the radio wave is mixed with the local oscillation signal LO1 by the test mixer 9, and an intermediate frequency signal that is a frequency component of the difference between the reception signal RF1 and the local oscillation signal LO1. It is converted to IF1 and input to the LO / IF distributor 10. A signal output from the microwave amplifier 20 is converted into an intermediate frequency signal IF2 by the reference mixer 11 and input to the LO / IF distributor 10. Further, the LO / IF distributor 10 is supplied with the local oscillation signal LO 2 generated by the LO signal generator 19 and amplified by the microwave amplifier 12. The LO / IF distributor 10 outputs a reception signal RF2 impedance-matched to the transmission-side intermediate frequency signal IF2 to the microwave receiver 13. The microwave receiver 13 is connected to the main controller 15 and the positioner controller 16 by the bus line 14, and is connected to the RF signal generator 18 and the LO signal generator 19 by another bus line 17. . The microwave receiver 13 outputs a measurement result to the main controller 15 based on the input reception signal RF2. The measurement result is recorded in the main controller 15.
このように、ＡＺ／ＥＬポジショナ５を駆動させ、代替アンテナ素子３の開口面に対し電波が到来する方向を変更させることによって、覆域内の複数の方向から到来する電波に対して測定が行われる。また、代替アンテナ素子３によって模擬アレイアンテナを模擬するために、複数の配置位置に代替アンテナ素子３を移動させて測定が行われる。さらに、電波透過体２が取り付けられている場合と取り外されている場合の２つの場合に対して測定が行われる。本実施の形態では、代替アンテナ素子３によって受信した電波に基づいて得られる測定結果は電界強度であり、このようにして得られた電界強度に基づいて模擬アレイアンテナに対する電波透過体２の電力透過率が求められる。 In this way, measurement is performed on radio waves arriving from a plurality of directions in the covered area by driving the AZ / EL positioner 5 and changing the direction in which the radio waves arrive with respect to the opening surface of the alternative antenna element 3. . Further, in order to simulate the simulated array antenna by the alternative antenna element 3, the measurement is performed by moving the alternative antenna element 3 to a plurality of arrangement positions. Further, the measurement is performed for two cases of the case where the radio wave transmitting body 2 is attached and the case where it is removed. In the present embodiment, the measurement result obtained based on the radio wave received by the alternative antenna element 3 is the electric field strength. Based on the electric field strength thus obtained, the power transmission of the radio wave transmitting body 2 to the simulated array antenna is performed. A rate is required.
図３は、アンテナポジショナ２１の構成を簡略化して示す平面図である。アンテナポジショナ２１は、代替アンテナ素子３と、代替アンテナ素子３を互いに直交する２軸方向へ移動させる移動装置２２と、アンテナポジショナ２１を治具６に取り付けるための取付金具２３とを含んで構成される。移動装置２２は、仮想一平面上で直交する移動方向Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２のうち、一方の移動方向Ａ１，Ａ２（総称する場合には移動方向Ａと記す）に代替アンテナ素子３を移動させる第１移動体２２ａと、治具６に設けられ、第１移動体２２ａを他方の移動方向Ｂ１，Ｂ２（総称する場合には移動方向Ｂと記す）に移動させる第２移動体２２ｂとを有する。また、第１移動体２２ａには、代替アンテナ素子３を移動方向Ａに移動させるように駆動する第１モータ２２ｃが設けられ、第２移動体２２ｂには、第１移動体を移動方向Ｂに移動させるように駆動する第２モータ２２ｄが設けられる。第１モータ２２ｃおよび第２モータ２２ｄは、主制御装置１５に接続され、主制御装置１５からの指令に従って駆動するように構成されている。このように、代替アンテナ素子３が少なくとも模擬アレイアンテナの開口面よりも広い移動範囲Ｐ内を移動することによって、模擬アレイアンテナのアンテナ素子の配置位置に対応した予め定める複数の測定位置に代替アンテナ素子３を配置することができる。アンテナポジショナ２１は、治具６に対し取付金具２３を介してねじ止めによって取り付けられる。 FIG. 3 is a plan view showing a simplified configuration of the antenna positioner 21. The antenna positioner 21 includes an alternative antenna element 3, a moving device 22 that moves the alternative antenna element 3 in two axial directions orthogonal to each other, and a mounting bracket 23 for attaching the antenna positioner 21 to the jig 6. The The moving device 22 moves the alternative antenna element 3 in one of the moving directions A1 and A2 (generally referred to as the moving direction A) among the moving directions A1 and A2; A first moving body 22a to be moved and a second moving body 22b which is provided on the jig 6 and moves the first moving body 22a in the other moving direction B1, B2 (referred to as moving direction B when generically referred to). Have. The first moving body 22a is provided with a first motor 22c that drives the alternative antenna element 3 to move in the moving direction A. The second moving body 22b moves the first moving body in the moving direction B. A second motor 22d that is driven to move is provided. The first motor 22c and the second motor 22d are connected to the main controller 15 and are configured to be driven in accordance with instructions from the main controller 15. As described above, the alternative antenna element 3 moves within the moving range P wider than at least the opening surface of the simulated array antenna, so that the alternative antenna is placed at a plurality of predetermined measurement positions corresponding to the arrangement positions of the antenna elements of the simulated array antenna. Element 3 can be arranged. The antenna positioner 21 is attached to the jig 6 by screwing via a mounting bracket 23.
本実施の形態の代替アンテナ素子３を用いた電界強度の測定においては、電波透過体２以外の構造物による反射波、散乱波および回折波が測定誤差の要因となるため、前記反射波等を極力低減する必要がある。特に、移動装置２２、取付金具２３、ならびに治具６のフレーム６１および台座６２などは、代替アンテナ素子３による受信系に与える影響が大きく、前記反射波等の原因となる金属物の露出を避ける必要がある。そこで、たとえばねじ等を含めこれらの構造物を、木製の部材にＦＲＰ（繊維強化プラスチック：Fiber Reinforced Plastics）による補強をしたものおよび非金属代替材料などを用いて形成することによって、金属の使用量を低減するのが好ましい。また、金属の使用が必要な場合であっても、電波吸収体の取付が容易な形状または構造とするのが好ましい。このようにすることで、測定誤差の要因を低減することができる。 In the measurement of electric field strength using the alternative antenna element 3 of the present embodiment, reflected waves, scattered waves, and diffracted waves from structures other than the radio wave transmitting body 2 cause measurement errors. It is necessary to reduce as much as possible. In particular, the moving device 22, the mounting bracket 23, the frame 61 and the pedestal 62 of the jig 6 have a great influence on the reception system by the alternative antenna element 3, and avoid the exposure of metal objects that cause the reflected wave or the like. There is a need. Therefore, for example, these structures including screws are formed using wooden members reinforced with FRP (Fiber Reinforced Plastics) and non-metal substitute materials. Is preferably reduced. Moreover, even if it is a case where use of a metal is required, it is preferable to set it as the shape or structure where a wave absorber is easy to attach. By doing in this way, the factor of a measurement error can be reduced.
代替アンテナ素子３は、主制御装置１５からの指令に従って第１モータ２２ｃおよび第２モータ２２ｄを駆動させることによって移動するので、代替アンテナ素子３を任意の位置に精度良く配置して位置決めすることができる。また、このように主制御装置１５によって位置制御がなされるので、再現性をもって代替アンテナ素子３を測定位置に配置することができる。また、外部から遠隔操作によって代替アンテナ素子３の位置を変更することができるので、電波透過体２の有／無における電界強度測定において、電波透過体２の取付けおよび取外しを繰り返し行う必要がなくなり、手間を少なくして測定を実施することができる。さらに、電波透過体２およびアンテナポジショナ２１は、電波暗室４内において、高所に設けられるため、電波透過体２の重量が大きい場合の高所での重量物運搬に伴う危険性を低減することができる。 Since the alternative antenna element 3 is moved by driving the first motor 22c and the second motor 22d in accordance with a command from the main control device 15, the alternative antenna element 3 can be accurately positioned and positioned at an arbitrary position. it can. In addition, since the position is controlled by the main controller 15 in this way, the alternative antenna element 3 can be arranged at the measurement position with reproducibility. In addition, since the position of the alternative antenna element 3 can be changed by remote operation from the outside, it is not necessary to repeatedly attach and remove the radio wave transmission body 2 in the measurement of the electric field strength with or without the radio wave transmission body 2. Measurement can be performed with less effort. Further, since the radio wave transmitting body 2 and the antenna positioner 21 are provided at a high place in the anechoic chamber 4, the risk associated with heavy object transportation at a high place when the radio wave transmitting body 2 is heavy is reduced. Can do.
図４は、模擬アレイアンテナの開口面の任意の位置Ｑにおいてθ方向から到来する電波に対する電波透過体２による反射波および回折波の影響を説明するための図である。本実施の形態では、模擬アレイアンテナに備えられる各アンテナ素子が、覆域に対して略無指向性を示す場合を想定する。したがって、模擬アレイアンテナの開口面の位置Ｑにアンテナ素子が配置されている場合、模擬アレイアンテナの開口面に対しθ方向から到来する電波に対して、θ方向から入射する直接波Ｔ１のみならず、電波透過体２によって反射されてα方向から入射する反射波Ｔ２および電波透過体２によって回折されてβ方向から入射する回折波Ｔ３も受信する。 FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of a reflected wave and a diffracted wave by the radio wave transmitting body 2 on a radio wave arriving from the θ direction at an arbitrary position Q on the opening surface of the simulated array antenna. In the present embodiment, it is assumed that each antenna element provided in the simulated array antenna exhibits substantially omnidirectionality with respect to the covered area. Therefore, when the antenna element is arranged at the position Q of the opening surface of the simulated array antenna, not only the direct wave T1 incident from the θ direction with respect to the radio wave arriving from the θ direction with respect to the opening surface of the simulated array antenna. The reflected wave T2 reflected by the radio wave transmitting body 2 and incident from the α direction and the diffracted wave T3 diffracted by the radio wave transmitting body 2 and incident from the β direction are also received.
したがって、代替アンテナ素子３として、指向性の強いものを用いると、前述するような反射波および回折波の影響を考慮することができないので、本実施の形態における模擬アレイアンテナに対する電波透過体２の影響を適切に評価するためには、模擬アレイアンテナの覆域に対して略無指向性を示すような指向性の弱いものを用いる必要がある。 Therefore, if an alternative antenna element 3 having a strong directivity is used, the influence of the reflected wave and diffracted wave as described above cannot be taken into consideration. In order to appropriately evaluate the influence, it is necessary to use a weakly directional antenna that exhibits substantially omnidirectionality with respect to the coverage of the simulated array antenna.
また、代替アンテナ素子３として、円偏波アンテナを用いた場合、散乱および回折によって偏向した成分も検出することで誤差の要因となることから、直線偏波のものを用いるのが好ましい。さらには、電波透過体２の有／無による電界強度の僅かな差も識別することができるように、覆域において測定系のダイナミックレンジに適合する利得を持ち、かつ再現性および安定性に優れたものを用いるのが好ましい。このようなことから、本実施の形態では、代替アンテナ素子３として反射板付きダイポールアンテナが用いられている。代替アンテナ３としては、前述するような特性を有するアンテナの他に、同じ覆域を有するものと考えられる実機搭載のアレイアンテナ５２に用いられている１つのアンテナ素子を用いても良い。 In addition, when a circularly polarized antenna is used as the alternative antenna element 3, it is preferable to use a linearly polarized wave because a component deflected by scattering and diffraction is detected, which causes an error. Furthermore, in order to be able to discriminate even a slight difference in electric field strength depending on the presence / absence of the radio wave transmitting body 2, it has a gain suitable for the dynamic range of the measurement system in the covering area, and is excellent in reproducibility and stability. Is preferably used. For this reason, a dipole antenna with a reflector is used as the alternative antenna element 3 in the present embodiment. As the alternative antenna 3, in addition to the antenna having the above-described characteristics, one antenna element used for the array antenna 52 mounted on an actual machine that is considered to have the same coverage may be used.
次に、本実施の形態における代替アンテナ素子３を用いた電波透過体２の電力透過率測定方法について具体的な事例を挙げて説明する。以下に説明する事例は、単に本発明による電力透過率測定方法を説明するための一例に過ぎず、これに限定されることなく実施することができる。 Next, a method for measuring the power transmittance of the radio wave transmitting body 2 using the alternative antenna element 3 in the present embodiment will be described with specific examples. The case described below is merely an example for explaining the power transmission rate measuring method according to the present invention, and can be implemented without being limited thereto.
図５は、本事例における電波透過体２ａおよび模擬アレイアンテナの開口面３１を示す概略図である。電波透過体２ａは、開口部が円形である釣鐘形の形状をしており、開口部の円形の直径がＤ＝２．０ｍであり、開口部から頂点までの寸法がＨ＝１．５ｍであり、厚さが１２ｍｍである。またその詳細な形状は、開口部の円の中心と頂点とを結ぶ仮想一直線まわりに、前記仮想一直線を通りコサイン（cosine）曲線Ｃで表される仮想曲線の一部を回転させて形成される内壁面および外壁面を有する釣鐘形の形状である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the radio wave transmitting body 2a and the opening surface 31 of the simulated array antenna in this example. The radio wave transmitting body 2a has a bell-shaped shape with a circular opening, the circular diameter of the opening is D = 2.0 m, and the dimension from the opening to the apex is H = 1.5 m. Yes, the thickness is 12 mm. The detailed shape is formed by rotating a part of a virtual curve represented by a cosine curve C passing through the virtual straight line around the virtual straight line connecting the center and apex of the circle of the opening. A bell-shaped shape having an inner wall surface and an outer wall surface.
ここで、図５において直交座標系を設定する。電波透過体２ａが、円形の開口部を規定している円の中心を原点とし、前記仮想一直線がＸ軸と一致するものとする。また、模擬アレイアンテナを模擬する代替アンテナ素子３の移動方向ＡとＺ軸とが一致し、移動方向ＢとＹ軸とが一致するものとする。したがって、Ｚ軸まわりの回転方向がＡＺ方向、およびＹ軸まわりの回転方向がＥＬ方向であり、さらに、開口面３１の中心から電波透過体２ａの頂点に向かう方向がＡＺ＝０°，ＥＬ＝０°と表すことができる。 Here, an orthogonal coordinate system is set in FIG. It is assumed that the radio wave transmitting body 2a has a circle center defining a circular opening as the origin, and the virtual straight line coincides with the X axis. Further, it is assumed that the movement direction A and the Z axis of the alternative antenna element 3 that simulates the simulated array antenna coincide with each other, and the movement direction B and the Y axis coincide with each other. Therefore, the rotation direction around the Z axis is the AZ direction, the rotation direction around the Y axis is the EL direction, and the direction from the center of the opening surface 31 toward the apex of the radio wave transmitting body 2a is AZ = 0 °, EL = It can be expressed as 0 °.
図６は、模擬アレイアンテナに備えられるアンテナ素子３２の配置位置を示す図である。模擬アレイアンテナは、その開口面３１の中心が原点に一致し、かつ開口面３１がＹ−Ｚ平面上にあり、開口面３１が電波透過体２の頂点を臨むように配置されるものとする。開口面３１は矩形状であり、Ｙ方向寸法がＬ１＝９００ｍｍ、Ｚ方向寸法が４５０ｍｍであり、その開口面３１には、Ｙ方向に沿ってＰ１＝３０ｍｍピッチで３０個、Ｚ方向に沿ってＰ２＝３０ｍｍピッチで１５個のアンテナ素子３２がマトリクス状に配列されているものとする。 FIG. 6 is a diagram showing an arrangement position of the antenna element 32 provided in the simulated array antenna. The simulated array antenna is arranged so that the center of the opening surface 31 coincides with the origin, the opening surface 31 is on the YZ plane, and the opening surface 31 faces the apex of the radio wave transmitting body 2. . The opening surface 31 has a rectangular shape, the Y-direction dimension is L1 = 900 mm, and the Z-direction dimension is 450 mm. The opening surface 31 has 30 P1 = 30 mm pitches along the Y direction, along the Z direction. It is assumed that 15 antenna elements 32 are arranged in a matrix at a pitch of P2 = 30 mm.
本実施の形態による電力透過率測定方法では、このような模擬アレイアンテナに対し、単一の代替アンテナ素子３を用いて、この代替アンテナ素子３を模擬アレイアンテナの開口面３１内において予め定める複数の測定位置に移動させ、その各測定位置において受信した電波から各電界強度を測定し、この各電界強度に基づいて電力透過率を求める。 In the power transmittance measuring method according to the present embodiment, a single alternative antenna element 3 is used for such a simulated array antenna, and the alternative antenna element 3 is determined in advance within the opening surface 31 of the simulated array antenna. The electric field intensity is measured from the radio wave received at each measurement position, and the power transmittance is obtained based on each electric field intensity.
ここで、前記予め定める複数の測定位置は、模擬アレイアンテナにおいてアンテナ素子が配置されている全ての箇所（本事例の場合、１５個×３０個＝４５０箇所）とすることが理想であるが、試験を実施する上で全ての箇所において測定を行うことは、多くの時間を要するため、特に模擬アレイアンテナのアンテナ素子数が多い場合には困難である。そこで、アンテナ素子が配置されている全ての箇所のうち、開口面３１に対し一定の面積を有する参照区画によって開口面３１を分割し、その参照区画に含まれる複数のアンテナ素子から１つのアンテナ素子を選択してその参照区画における代表位置とし、その代表位置に代替アンテナ素子３を移動させて電界強度を測定することによって、測定箇所を減らして試験を実施することが好ましい。 Here, it is ideal that the plurality of predetermined measurement positions are all locations where the antenna elements are arranged in the simulated array antenna (in this case, 15 × 30 = 450 locations) Since it takes a lot of time to perform the measurement at all points in carrying out the test, it is difficult particularly when the number of antenna elements of the simulated array antenna is large. Therefore, among all the places where the antenna elements are arranged, the opening surface 31 is divided by a reference section having a certain area with respect to the opening surface 31, and one antenna element is selected from the plurality of antenna elements included in the reference section. It is preferable that the test is performed with the number of measurement points reduced by selecting and making the representative position in the reference section and moving the alternative antenna element 3 to the representative position and measuring the electric field strength.
以下、代替アンテナ素子３を移動させる代表位置の決定方法について説明する。図７は、電波透過体２ａの頂点に対し、ＡＺ＝０°，ＥＬ＝０°方向からの電波が入射する様子を示す断面図である。電波透過体２ａの壁構造に入射する電波の透過特性は、ポインティングベクトル（Poynting Vector）ＰＶの壁構造に対する入射角γ，γ’によって決定される。一方で、空間を伝搬する波長がλである電波は、その位相面がλ／１６以内で揃っている場合に、位相およびポインティングベクトルが一定である平面波とみなすことができる。 Hereinafter, a method for determining a representative position for moving the alternative antenna element 3 will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which radio waves from AZ = 0 ° and EL = 0 ° directions are incident on the apex of the radio wave transmitting body 2a. The transmission characteristics of radio waves incident on the wall structure of the radio wave transmitting body 2a are determined by the incident angles γ and γ 'with respect to the wall structure of the pointing vector PV. On the other hand, radio waves having a wavelength of λ propagating in space can be regarded as plane waves having a constant phase and pointing vector when their phase planes are aligned within λ / 16.
前述するように、位相面がλ／１６以内で揃っている場合は位相およびポインティングベクトルが一定である平面波とみなすことができるので、電波透過体２ａに外接している電波の位相面Ｖ１に対し、位相差がλ／１６以内で電波透過体２ａに入射する電波は、電波透過体２ａへの入射角が一定であるとして扱うことができる。 As described above, when the phase planes are aligned within λ / 16, it can be regarded as a plane wave having a constant phase and pointing vector, and therefore, with respect to the phase plane V1 of the radio wave circumscribing the radio wave transmitting body 2a. A radio wave incident on the radio wave transmitting body 2a within a phase difference of λ / 16 can be treated as having a constant incident angle on the radio wave transmitting body 2a.
図８は、電波透過体２ａを位相面Ｖ２によって切断した断面を示す図である。位相面Ｖ１に対し、距離がλ／１６だけ離間している位相面Ｖ２によって切り取られる電波透過体２ａの内部空間の面積をＵとすると、この面積Ｕに相当する領域を通過した電波は、位相およびポインティングベクトルが一定であるとみなされる。したがって、この電波を受信したアンテナ素子からは略同一の測定結果が得られるものとみなすことができる。この面積Ｕは、電波到来方向Ｗが変わることによって変化する。そこで、面積Ｕが最小となる場合を求めておけば、全ての方向から到来する電波に適用することができる。したがって、開口面３１において最小面積Ｕminごとに最低１箇所の割合で代表位置を定めて、その代表位置において代替アンテナ素子３によって電界強度を測定すれば、位相差がλ／１６以下の領域ごとで代表位置を定めることになり、電波透過体２ａの形状に対する入射角特性を模擬する十分な条件となる。そこで、開口面３１において代表位置を定める参照区画の寸法は、最小面積Ｕminおよびアンテナ素子３２の配列を等分することができる条件を考慮して決定される。 FIG. 8 is a view showing a cross section of the radio wave transmitting body 2a taken along the phase plane V2. When the area of the internal space of the radio wave transmitting body 2a cut by the phase plane V2 that is separated from the phase plane V1 by λ / 16 is U, the radio wave that has passed through the region corresponding to the area U is And the pointing vector is considered constant. Therefore, it can be considered that substantially the same measurement result can be obtained from the antenna element that has received this radio wave. The area U changes as the radio wave arrival direction W changes. Therefore, if the case where the area U is minimized is obtained, it can be applied to radio waves coming from all directions. Therefore, if a representative position is determined at a ratio of at least one position for each minimum area Umin on the opening surface 31 and the electric field strength is measured by the alternative antenna element 3 at the representative position, the phase difference is λ / 16 or less for each region. The representative position is determined, which is a sufficient condition for simulating the incident angle characteristic with respect to the shape of the radio wave transmitting body 2a. Therefore, the dimension of the reference section that defines the representative position on the opening surface 31 is determined in consideration of the minimum area Umin and the condition that allows the arrangement of the antenna elements 32 to be equally divided.
本事例においては、前述するような釣鐘形の形状の電波透過体２ａを用いるので、面積Ｕが最小となる場合は、図７に示すようなＡＺ＝０°，ＥＬ＝０°方向から電波が到来する場合である。 In this example, since the bell-shaped radio wave transmitting body 2a as described above is used, when the area U is minimized, the radio wave is transmitted from the direction of AZ = 0 ° and EL = 0 ° as shown in FIG. This is the case.
図９は、模擬アレイアンテナの開口面３１におけるアンテナ素子３２のうち、代替アンテナ素子３によって測定が行われる代表位置の位置を説明する図である。前述するような決定方法により、本事例においては最小面積Ｕmin＝１０，０００ｍｍ２であることに基づいて、参照区画として３×３素子ごとに開口面３１を分割し、参照区画に一箇所の割合で代表位置を定めて測定が行われる。したがって、本事例においては、測定位置を４５０箇所から５０箇所に低減させることができる。 FIG. 9 is a diagram for explaining the positions of representative positions where measurement is performed by the alternative antenna element 3 among the antenna elements 32 on the opening surface 31 of the simulated array antenna. Based on the determination method as described above, in this case, based on the minimum area Umin = 10,000 mm 2 , the opening surface 31 is divided into 3 × 3 elements as reference sections, and the ratio of one place in the reference section The measurement is performed with the representative position determined. Therefore, in this example, the measurement position can be reduced from 450 to 50.
このような方法によって、測定位置を低減することにより、測定に要する時間を短縮することができるとともに、電波透過体２ａの電力透過率を評価するのに充分な測定結果を得ることができる。 By reducing the measurement position by such a method, the time required for measurement can be shortened, and a measurement result sufficient to evaluate the power transmittance of the radio wave transmitting body 2a can be obtained.
以下、本発明による電波透過体２の電界強度の測定方法について説明する。本事例では、前述するように開口面３１内の５０箇所の測定位置において、代替アンテナ素子３を移動させて電界強度を測定する必要がある。また、このような測定を、開口面３１に対し入射する電波の方向が、ＡＺ＝０°，＋１５°，＋３０°，＋４５°およびＥＬ＝０°，＋１５°，＋３０°，＋４５°の組合せによる合計１６方向に対して行われる。また、本事例において電波発生源７から放射される電波は、周波数を５ＧＨｚに設定している。 Hereinafter, a method for measuring the electric field strength of the radio wave transmitting body 2 according to the present invention will be described. In this example, it is necessary to measure the electric field strength by moving the alternative antenna element 3 at 50 measurement positions in the opening surface 31 as described above. Further, in such a measurement, the direction of the radio wave incident on the aperture surface 31 is a combination of AZ = 0 °, + 15 °, + 30 °, + 45 ° and EL = 0 °, + 15 °, + 30 °, + 45 °. A total of 16 directions are performed. In this example, the frequency of the radio wave radiated from the radio wave generation source 7 is set to 5 GHz.
本実施の形態による方法では、電波の送信側が固定され一定の方向に放射される電波に対し、受信側をＡＺ方向およびＥＬ方向に駆動させることによって、複数の方向から入射する電波に対する電界強度を測定可能に構成している。しかし、このような構成に限られず、受信側を固定し送信側をＡＺ方向およびＥＬ方向に駆動するようにしてもよい。 In the method according to the present embodiment, the electric field intensity for radio waves incident from a plurality of directions is increased by driving the reception side in the AZ direction and the EL direction with respect to radio waves radiated in a fixed direction with the radio wave transmission side fixed. It is configured to be measurable. However, the configuration is not limited to this, and the receiving side may be fixed and the transmitting side may be driven in the AZ direction and the EL direction.
図１０は、代替アンテナ素子３による電界強度測定の手順を説明するためのフローチャートである。先ず、電波透過体２がアンテナポジショナ２１を覆っている状態で測定を行うものとする。測定開始時において、治具６および代替アンテナ素子３は、待機位置にあるものとする。 FIG. 10 is a flowchart for explaining the procedure of the electric field strength measurement by the alternative antenna element 3. First, it is assumed that measurement is performed with the radio wave transmitting body 2 covering the antenna positioner 21. It is assumed that the jig 6 and the alternative antenna element 3 are in the standby position at the start of measurement.
ＡＺ／ＥＬポジショナ制御装置１６は、開口面３１に対しＡＺ＝０°，ＥＬ＝０°方向から電波が入射するように、ＡＺ／ＥＬポジショナ５に対し駆動指令を出力し（ステップｓ１）、所定の位置まで変位すると駆動指令を停止する（ステップｓ２）。次に、主制御装置１５は、代替アンテナ素子３が所定の測定位置に移動するように、移動装置２２の第１モータ２２ｃおよび第２モータ２２ｄに対し移動指令を出力し（ステップｓ３）、所定の位置まで移動すると移動指令を停止する（ステップｓ４）。そして、マイクロ波受信機１３に対して測定を開始する指令を出力し（ステップｓ５）、電界強度の測定が開始される。測定開始から所定の時間が経過すると、マイクロ波受信機１３に対して測定を終了する指令を出力する（ステップｓ６）。得られた測定結果は、主制御装置１５に記録される。 The AZ / EL positioner control device 16 outputs a drive command to the AZ / EL positioner 5 so that radio waves are incident on the opening surface 31 from the directions of AZ = 0 ° and EL = 0 ° (step s1). When it is displaced to the position, the drive command is stopped (step s2). Next, main controller 15 outputs a movement command to first motor 22c and second motor 22d of moving device 22 so that alternative antenna element 3 moves to a predetermined measurement position (step s3). The movement command is stopped when moving to the position (step s4). Then, a command to start measurement is output to the microwave receiver 13 (step s5), and measurement of the electric field strength is started. When a predetermined time has elapsed from the start of measurement, a command to end the measurement is output to the microwave receiver 13 (step s6). The obtained measurement result is recorded in the main controller 15.
主制御装置１５は、主制御装置１５に記録された測定結果に基づいて、全ての測定位置において測定が終了したか否かを判断し（ステップｓ７）、測定位置が残存する場合には、ステップｓ３に戻って次の測定位置において電界強度を測定する。全ての測定位置において測定が終了している場合には、ＡＺ／ＥＬポジショナ制御装置１６は、主制御装置１５に記録された測定結果に基づいて、全ての方向に対して測定が終了したか否かを判断する（ステップｓ８）。測定が終了していない方向がある場合には、ステップｓ１に戻って測定方向を変えて電界強度を測定する。全ての方向に対して測定が終了している場合には、電波透過体２がアンテナポジショナ２１を覆っている状態での測定が終了する。そして、電波透過体２が取り外された状態で、前述する方法と同様の方法で電界強度が測定される。本事例では、このようにして、電波透過体２が有る場合と無い場合とにおいて、１６の測定方向に対し各５０箇所の測定位置における電界強度の測定結果が得られる。 The main control device 15 determines whether or not the measurement has been completed at all measurement positions based on the measurement result recorded in the main control device 15 (step s7). Returning to s3, the electric field strength is measured at the next measurement position. When the measurement has been completed at all measurement positions, the AZ / EL positioner control device 16 determines whether the measurement has been completed for all directions based on the measurement results recorded in the main control device 15. Is determined (step s8). If there is a direction in which the measurement has not been completed, the process returns to step s1 to change the measurement direction and measure the electric field strength. When the measurement has been completed for all directions, the measurement with the radio wave transmitting body 2 covering the antenna positioner 21 is completed. And the electric field strength is measured by the method similar to the method mentioned above in the state from which the radio wave transmitting body 2 was removed. In this example, the measurement results of the electric field strength at each of the 50 measurement positions with respect to the 16 measurement directions can be obtained in this manner with and without the radio wave transmission body 2.
図１１は、電波透過体４１に覆われたアンテナ素子４２ａ〜４２ｈを示す図である。ここで、開口面におけるアンテナ素子４２ａ〜４２ｈごとの特性からアレイアンテナ４３に対する電波透過体４１の電力透過率を求める方法について説明する。簡単のため２次元で考えると、一般的に等間隔で並べられた各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈの合成電界Ｅｔは、以下のように示される。 FIG. 11 is a diagram showing the antenna elements 42 a to 42 h covered with the radio wave transmitting body 41. Here, a method for obtaining the power transmittance of the radio wave transmitting body 41 with respect to the array antenna 43 from the characteristics of the antenna elements 42a to 42h on the opening surface will be described. Considering two dimensions for simplicity, the combined electric field Et of the antenna elements 42a to 42h that are generally arranged at equal intervals is shown as follows.
ここで、Ｍ：電流、Ｄ：素子の指向係数、ｎ：素子位置（番号）、ｄ：素子間隔、θ：指向方向、δ：位相差である。 Here, M: current, D: element directivity coefficient, n: element position (number), d: element spacing, θ: directivity direction, and δ: phase difference.
したがって、ビームを目的とする方向に指向させるには、各素子の位相項（ｄ・ｃｏｓθ＋δ）（位相差）が０となるようにδを調整すればよく、そのときのθ方向の合成電界は以下のようになる。 Therefore, in order to direct the beam in the intended direction, δ may be adjusted so that the phase term (d · cos θ + δ) (phase difference) of each element becomes 0, and the combined electric field in the θ direction at that time is It becomes as follows.
よって、上記の条件下において、アレイアンテナ４３単体でのビーム方向における合成電界強度を考える場合は、各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈの各位置におけるビーム方向の個別電界強度の総和をとることにより評価できる。 Therefore, when considering the combined electric field strength in the beam direction of the array antenna 43 alone under the above conditions, it can be evaluated by taking the sum of the individual electric field strengths in the beam direction at the respective positions of the antenna elements 42a to 42h.
一方、アンテナ素子単体の指向係数Ｄは、各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈが配置される位置により電波透過体４１の影響が異なる。電波透過体４１の影響は、電波透過体４１の壁構造に対するポインティングベクトルの入射角φに依存する透過係数および位相差として現れるため、等価的に各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈに供給される電流の強度および位相差として扱うことができる。したがって、各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈの各位置ｎにおける電波透過体４１無しの電界Ｅｎ１および電波透過体４１有りの電界Ｅｎ２は、下記のように示すことができる。 On the other hand, the directivity coefficient D of the antenna element alone has different influences of the radio wave transmission body 41 depending on the positions where the antenna elements 42a to 42h are arranged. Since the influence of the radio wave transmission body 41 appears as a transmission coefficient and a phase difference depending on the incident angle φ of the pointing vector with respect to the wall structure of the radio wave transmission body 41, the intensity of the current supplied equivalently to each of the antenna elements 42a to 42h. And can be treated as a phase difference. Therefore, the electric field En 1 and the radio wave transmitting member 41 field En 2 in presence of the radio wave without transmitting member 41 at each position n of each antenna element 42a~42h can be shown as follows.
よって、アレイアンテナ４３における電波透過体４１無しのビーム方向θに対する合成電界Ｅｔ１、および電波透過体４１有りの合成電界Ｅｔ２は下記のようになる。 Therefore, the combined electric field Et 1 with respect to the beam direction θ without the radio wave transmitting body 41 in the array antenna 43 and the combined electric field Et 2 with the radio wave transmitting body 41 are as follows.
ここで、各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈの各位置における電流が全て等しい（Ｍｍ＝Ｍ）とすると、各ビーム方向θにおける電力透過率は、以下の各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈの位置でのビーム方向に対する透過係数および位相差の総和の２乗により求めることができる。 Here, assuming that the currents at the respective positions of the antenna elements 42a to 42h are all equal (M m = M), the power transmittance in the respective beam directions θ is the beam direction at the positions of the following antenna elements 42a to 42h. Can be obtained by the square of the sum of the transmission coefficient and the phase difference.
実際の測定系では各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈの各位置での電界強度を測定することになるので、各アンテナ素子４２ａ〜４２ｈの各位置における電波透過体４１の有／無の電界強度比を位相情報も含め、方位毎に総和、平均し、その２乗をとることにより、アレイアンテナ４３の各ビーム方向に対する電力透過率が求められる。 In an actual measurement system, the electric field strength at each position of each antenna element 42a to 42h is measured. Therefore, the electric field strength ratio of the radio wave transmission body 41 at each position of each antenna element 42a to 42h is determined in phase. The power transmittance in each beam direction of the array antenna 43 is obtained by summing and averaging for each azimuth including information and taking the square thereof.
本事例では、電波透過体２が有る場合と無い場合とにおいて、１つの測定方向に対しそれぞれ５０箇所の測定位置における電界強度の測定結果が得られるので、５０の測定結果を総和して平均したものをそれぞれｅ１，ｅ２とすると、ｅ１とｅ２の比（ｅ１／ｅ２）の２乗をとることによって、その１つの測定方向における電力透過率を求めることができる。同様にして、１６の測定方向に対し電力透過率を求めることができる。ここで、ｅ１は電波透過体２が有る場合を表し、ｅ２は電波透過体２が無い場合を表しているものとする。 In this example, the measurement results of the electric field intensity at 50 measurement positions are obtained for each measurement direction with and without the radio wave transmission body 2, so the 50 measurement results were summed and averaged. Assuming e1 and e2 respectively, the power transmittance in one measurement direction can be obtained by taking the square of the ratio of e1 and e2 (e1 / e2). Similarly, the power transmittance can be obtained for 16 measurement directions. Here, e1 represents a case where the radio wave transmitting body 2 is provided, and e2 represents a case where the radio wave transmitting body 2 is not provided.
この方法では、アレイアンテナが指向しようとしているビーム方向のみの評価（ビーム方向における各アンテナ素子の位相差は０）となるため、電波透過体挿入に伴う位相差によって生じるビームシフト等により変化した最大電力透過位置での評価はできない。したがって、得られる電力透過率は、図１２に示すように、厳密にはビーム最大値の損失による電力透過率とは異なる。しかしながら、光学近似を用いた解析計算による本事例のビームシフトは０．０５°以下であるため、ビーム幅１°以上のアレイアンテナに対して本実施形態による方法を適用したとしても、結果は、最大電力透過位置での評価とほぼ同一になると考えられる。 This method evaluates only the beam direction that the array antenna is intended to direct (the phase difference of each antenna element in the beam direction is 0). Evaluation at the power transmission position is not possible. Therefore, as shown in FIG. 12, the obtained power transmittance is strictly different from the power transmittance due to the loss of the beam maximum value. However, since the beam shift of this example by the analysis calculation using optical approximation is 0.05 ° or less, even if the method according to this embodiment is applied to the array antenna having a beam width of 1 ° or more, the result is It is considered to be almost the same as the evaluation at the maximum power transmission position.
また、本実施形態による方法は、電波透過体の電力透過率にとって、より厳しい条件での評価となるので、これにより要求性能を満足することが確認できれば、電波透過体が要求性能を満足しているといえる。 In addition, since the method according to the present embodiment is evaluated under stricter conditions for the power transmittance of the radio wave transmission body, if it can be confirmed that the required performance is satisfied, the radio wave transmission body satisfies the required performance. It can be said that.
本件発明者は、本発明による電力透過率測定方法に対する評価を行っている。すなわち前述の事例に対し、実際に模擬アレイアンテナを用いて電力透過率を求めている。その結果は、代替アンテナ素子３を用いた場合と模擬アレイアンテナを用いた場合とにおける電力透過率の差異が、１６の全ての方向において１％未満であった。したがって、本発明による方法を実施して電波透過体の電力透過率の測定を行った場合、その電波透過体に要求される電力透過率の要求値に対し、１％の余裕をもたせた要求値を満足するような電力透過率が測定されれば、その電波透過体は電力透過率の要求を満足しているものといえる。したがって、電波透過体の電力透過率を評価する上で、本発明による代替アンテナを用いた場合の電力透過率測定方法は、実機に搭載されるアンテナを用いた場合の電力透過率測定方法と同等のものとして扱うことができる。 The inventor of the present invention has evaluated the power transmission rate measuring method according to the present invention. That is, for the above-described case, the power transmittance is actually obtained using a simulated array antenna. As a result, the difference in power transmission between the alternative antenna element 3 and the simulated array antenna was less than 1% in all 16 directions. Therefore, when the method according to the present invention is used to measure the power transmission rate of a radio wave transmission body, a required value with a margin of 1% with respect to the required value of the power transmission rate required for the radio wave transmission body. If the power transmission rate that satisfies the above is measured, it can be said that the radio wave transmission body satisfies the power transmission rate requirement. Therefore, in evaluating the power transmittance of the radio wave transmitting body, the power transmittance measuring method when the alternative antenna according to the present invention is used is equivalent to the power transmittance measuring method when the antenna mounted on the actual machine is used. Can be treated as
１ 電力透過率測定装置
２ 電波透過体
３ 代替アンテナ素子
４ 電波暗室
５ ＡＺ／ＥＬポジショナ
６ 治具
７ 電波発生源
８ 反射板
２１ アンテナポジショナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power transmittance measuring apparatus 2 Radio wave transmission body 3 Alternative antenna element 4 Anechoic chamber 5 AZ / EL positioner 6 Jig 7 Radio wave generation source 8 Reflector 21 Antenna positioner
Claims (2)
前記治具上の代替アンテナが電波透過体によって覆われた状態で、複数の予め定める配置位置において、前記電波暗室内で電波発生源から放射される電波を受信したときの複数の第１受信信号と、前記電波透過体を治具から外して代替アンテナを露出させた状態で、前記複数の予め定める配置位置において、前記電波暗室内で電波発生源から放射される電波を受信したときの複数の第２受信信号とに基づいて、代替アンテナによって模擬される予め定めるアンテナに対する電波透過体の電力透過率を求めることを特徴とする電波透過体の電力透過率測定方法。 The jig provided in the anechoic chamber is detachably mounted with an alternative antenna device having an alternative antenna whose arrangement position can be changed, and a radio wave transmitting body covering the alternative antenna device,
A plurality of first received signals when a radio wave radiated from a radio wave generation source is received in the anechoic chamber at a plurality of predetermined arrangement positions in a state where the alternative antenna on the jig is covered with a radio wave transmitting body. And when the radio wave radiated from the radio wave generation source is received in the anechoic chamber at the plurality of predetermined arrangement positions in a state where the radio wave transmitting body is removed from the jig and the alternative antenna is exposed. A method for measuring a power transmission factor of a radio wave transmission body, wherein the power transmission rate of the radio wave transmission body for a predetermined antenna simulated by an alternative antenna is obtained based on the second received signal.
前記複数の予め定める配置位置は、前記アレイアンテナにおける複数のアンテナ素子から選ばれた一部のアンテナ素子の配置位置に対応した複数の代表位置であり、前記複数の代表位置は、電波透過体に外接する仮想一平面に対し、電波発生源から放射される電波の波長の１６分の１以下の距離だけ離間した仮想一平面によって電波透過体の内部空間を切り取ったときの断面の面積が最小となる場合の面積に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の電波透過体の電力透過率測定方法。 The predetermined antenna is an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged,
The plurality of predetermined arrangement positions are a plurality of representative positions corresponding to the arrangement positions of some antenna elements selected from the plurality of antenna elements in the array antenna, and the plurality of representative positions are arranged on a radio wave transmitting body. area of cross section when the relative virtual plane circumscribing were cut interior space of only spaced by a virtual plane electrostatic wave transmission body 1 following distance 16 of the wavelength of radio wave radiated from the radio wave generating source The method of measuring a power transmission factor of a radio wave transmitting body according to claim 1, wherein the power transmission factor is determined based on an area when the minimum value is.
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