JPH06509168A - 方向性結合器を用いて行なう測定の際のダイナミックレンジを拡張する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 方向性カップラを用いて行う測定においてダイナミックレンジを拡張する方法及 び装置 本発明は、アンテナ測定のような方向性カップラを用いて行う測定においてダイ ナミックレンジを拡張する方法に関する。この方法では、アンテナのような分析 下にある対称物へ、測定用方向性カップラの第１のポートを通じて信号が付与さ れ、この信号の一部が漏れ信号として前記測定用方向性カップラの第２のボート を通じて測定手段の方へ直接的に漏洩し、分析下にある対称物から戻る信号が測 定手段によって測定される。また、本発明は、この方法を実行するための装置に 関する。この装置は、（ｉ）電気測定信号を発生する送信手段と、（ｉ　ｉ）送 信手段が接続されて、測定を行う対称物に測定信号を結合するような測定用方向 性カップラと、（ｉ　ｉ　ｉ）分析下にある対称物から戻る信号を測定する測定 手段と、を備える。特に、本発明は、アンテナの状態を観測するために、アンテ ナの定在波比（ＳＷＲ）の測定に適用することができる。

上述の測定では、その状態は次のようなものである。即ち、方向性カップラから 漏洩する信号に合計する際に、アンテナのような測定される対称物から反射して 戻された信号が、例えばアンテナケーブルの電気長における変化に依存するよう なでたらめな位相で測定手段の方向で直接方向付けされる。この結果、合計によ って生じるエラーの大きさは、戻り信号と漏れ信号間の位相差に依存し、この位 相差は、−例えば、アンテナケーブルの電気長の関数として変化する。既知の測 定のための解決策は、アンテナへ測定信号を供給する方向性カップラの指向性を 可能な限り最良のものとして、方向性カップラから漏洩して測定手段の方向で直 接方向付けされ測定すべき実際の信号へ加算するようなスプリアス信号を可能な 限り最小とすることを目的としている。例えば、カップリングポイントから反射 された他のスプリアス信号の影響は、校正を行うことにより、また、変更テーブ ルや訂正ファクタにより、減衰される。しかしながら、得られた方向性カップラ の指向性が３０ｄＢ以上であるのは稀であり、方向性カップラがプリント回路板 の上でマイクロストリップ構造として実現されるような場合は、一般に、指向性 は２０．、．３０ｄＢの範囲内であり、これは簡単な再現性のために製造技術的 に利点がある。指向性が制限されるため、測定すべき（有用な）信号が方向性カ ップラから漏れるスプリアス信号に合計される場合に、少ない反射損を表示する アンテナから反射されて戻った信号のような低信号レベルを測定することは困難 である。一方、測定すべき有用な信号もまた、カップリングポイントから反射さ れた前記信号のような測定ポイントを通過する他のスプリアス信号へ合計される 。

ある場合に、これらの他のスプリアス信号の大きさは上述の漏れ信号よりも大き い場合があるため、この結果、低信号レベルの測定が防止される。

故に、本発明の目的は、上記欠点を解消し、低レベル信号がより好適に影響され るよう、方向性カップラで行われる測定のダイナミックレンジを改善することに ある。これは本発明による方法で達成されるものであって、この方法は、測定す べき信号へ合計する前記漏れ信号のようなスプリアス信号が第２の方向性カップ ラを通じて位相化された補償信号を測定ラインへ付与することによって除去され るという事実を特徴とする。この方法を実行する装置は、その一部に関して、請 求項第４項の特徴部分に記述されたものによって特徴付けられる。

本発明の基本概念は、補償波を第２の方向性カップラによって測定ラインへ付与 することによって影響の大きいスプリアス信号を除去することにある。

本発明による解決策は、従来の測定方法と比較して、ｌＯ，、，２５ｄＢ分だけ 測定のダイナミックレンジを拡張する。本発明によって提供される解決策の他の 利点は、方向性カップラから漏れるスプリアス波がいずれの場合にも除去される ことから指向性の弱い方向性カップラの使用をも可能とする点にある。この回路 を実現するのにそれ程の費用はかからず、エラー訂正がリアルタイムで影響を受 けることから、実際の測定も迅速に行われる。補償信号の可能な同調は生成相（ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｈａｓｅ）でのみ影響される必要がある。

以下、添付図面に示された実施例を参照しつつ本発明をより詳細に記述する。

添付図面はアンテナ状態の測定を行う本発明による測定装置を開示する。

添付図面は、セルラーネットワークのベース基地の受信アンテナＩＯの状態がチ ェックされる際の本発明による測定装置を開示する。この状態は、アンテナから 反射されて戻った信号の電力を測定ライン１１の終端部で測定手段１２を用いて 測定することにより、及び、この動をアンテナに送信された電力と比較すること により、送・受信装置の残りに対するアンテナの電気整合を決定することによっ てチェックされる。本発明に関連する測定装置の一部のみ記述する。この種の測 定装置の全体は、フィンランド特許第８０．８１７号に開示されている。測定ラ イン１１の前方端部に測定用方向性カップラＤＣＩが介挿される。この測定用方 向性カップラＤＣＩの入力ポートｌはディバイダ１４に接続され、進行波ボート ３はアンテナ線１０ａを通じてアンテナｌＯに接続され、ポート２は抵抗Ｒによ って終端され、ゲート４は測定ライン１１に接続される。測定手段１２と測定用 方向性カップラＤＣＩの間に、第２方向性カツプラＤＣ２が介挿される。この第 ２方向性カツプラＤＣ２の入力ポート１′　は遅延ユニット■３を通じてディバ イダ１４に接続され、進行波ボート３′は測定手段１２の方向で測定ラインへ接 続され、ポート２°は抵抗Ｒによって終端され、ポート４゛はアンテナＩＯの方 向でＩ１１定ライン１１に接続される。送信手段１５はディバイダ１４に接続さ れて、このディバイダ１４を通じて方向性カップラに電気測定信号Ａｔを供給す る。

測定信号ＡＩは、上述のフィンランド特許第８０，８１７号に記述されているよ うに、該測定信号を所望の測定周波数に対する転送発振器と混合することによっ て測定信号から形成される。

測定信号Ａｔに加えて、図では、方向性カップラＤＣＩからの及びそこへの信号 が参照符号Ａｎ　（ｎ−２，、，４）で示され、方向性カップラＤＣ２からの及 びそこへの信号は参照符号Ｂｎ　（ｎ＝２．、．５）で示されている。参照符号 の次に小さな矢印を記して、問題とする信号の進行方向が示されている。

ディバイダ１４と測定方向性カップラＤＣＩを通じてアンテナｌＯに供給される 測定信号Ａ２は、方向性カップラＤＣＩで測定手段１２の方向で直接漏洩する。

この漏れ信号Ａ４は、その大きさが漏れ信号の可逆位相とアンテナから戻る信号 に依存するようなエラーを生じさせるでたらめな位相で、アンテナから戻る信号 に合計される。この漏れ信号に加えて、例えばアンテナ線のケーブルやコネクタ によって引き起こされた反射をアンテナから戻る信号に合計することによって、 エラーが引き起こされる。

このエラーの訂正（ダイナミックを改善する）は、２つの状態、つまり、（１） 測定用方向性カップラＤＣ１の漏れ信号Ａ４が他のスプリアス波より強い状態と 、（２）他のスプリアス波が漏れ信号Ａ４よりも強い状態と、に分割することが できる。

状態（１）では、より一般的には、漏れ波Ａ４は、測定手段１２の方向で漏れ信 号Ａ４の振幅と同じ振幅を有する補償信号Ｂ５を第２方向性カツプラに付与する ことによって除去されるが、これに関連して、その位相は波長（λ／２）若しく はその奇数倍だけ遅延してしまう。補償信号は、測定信号をディバイダ１４によ って遅延ユニット１３を通じて第２方向性カツプラＤＣ２へ分岐することによっ て測定信号Ａｔから形成される。補償信号の振幅が漏れ波の振幅と等しくなるよ う、第２方向性カツプラＤＣ２のカップリングの大きさは、測定用方向性カップ ラＤＣＩのカップリングの指向性およびカップリングの合計に等しい（測定ライ ンで損失はない）。この結果、例えば、測定用方向性カップラＤＣＩの指向性（ Ｄ＋　＝Ｉ　０　１ｏｇＡ３／Ａ４）の指向性が２０ｄＢであり、そのカップリ ング（Ｃ＋　＝ｌ　０　１ｏｇＡ２／Ａ３）も同様に２０ｄＢである場合には、 第２方向性カツプラＤＣ２（Ｃｚ　＝　ｌ　０　１　ｏ　ｇＢ　３／Ｂ　Ｓ）は ４０ｄＢとなるだろう。

補償信号の位相が漏れ波に関して波長の半分（若しくはその奇数倍）によって転 送されるよう、遅延ユニット１３の遅延ｄｉは、遅延ｄｉから差し引かれた方向 性カップラＤＣＩとＤＣ２の間の信号の遅延ｄ２が波長の半分若しくはその奇数 倍（ｄ　１−ｄ　２＝ｎλ／２．　ｎ＝１，３．５．、、）を有するような大き さであろう。補償信号Ｂ５が漏れ波Ａ４を除去すると、測定信号はもはやアンテ ナ線（アンテナケーブル）の電気長には依存しない、言い換えれば、アンテナか らでたらめな位相で漏れ信号に戻る信号の合計はもはや測定エラーを生じさせな い。

しかしながら、測定エラーはいまだ、ケーブルやコネクタのような他の要因によ っである程度は引き起こされる。それにもかかられす、測定のダイナミックレン ジは、従来の方法と比較して１０．、．２５ｄＢ分も拡張される。

状態（２）で、補償信号は、測定ラインのスプリアス信号と振幅において等しく なるよう、また、その位相がこのスプリアス信号と反対となるよう、個別的に同 調されなければならない。この同調は、例えば、アンテナ線を整合された抵抗（ テストロード）で終端させて、時間領域（ｔｉｍｅ　ｄｏｍｉｎ）でそれ自身が 既知である方法で反射されたスプリアス信号の振幅と位相を与えるような、言い 換えれば、反射を引き起こす点の位置とその反射の大きさを与えるような、測定 （タイムドメイン分析（ｔｉｍｅ　ｄｏｍａｉｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ））を実行 することによって達成され得る。測定前のすでにその計画段階で、問題とする測 定周波数で波長の半分若しくはその倍数の間隔でこれらの反射点を調整すること によって、アンテナ線の定在波比に影響を持つような全ての点（反射点）を考慮 すべきである。これにより、スプリアス信号を引き起こす全ての要因を付加的な 方向性カップラＤＣ２によって除去することが可能とされる。

本発明が添付図面に示された実施例を参照しながら記述されているとしても、本 発明がこれに限定されるものでないことは明かであり、上のおよび特許請求の範 囲に述べられた発明概念の範囲内で多くの点で変更され得ることは明かである。

概略的に述べれば、方向性カップラの代わりに他の方向性手段、例えば、容量的 に結合されたハイブリッドが存在していてもよい。この理由から、使用された用 語、「方向性カップラ」は、広い意味で理解すべきである。これらはいずれも唯 一つのアンテナ測定器に測定を限定するものではなく、本発明による原理は方向 性カップラを用いて実行される他の測定にも使用され得る。また、方向性カップ ラの相対す−ダを変更することができる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アンテナ測定器のような方向性カップラ（ＤＣ１）を用いて実行される測定 でダイナミックレンジを拡張する方法において、アンテナのような分析下にある 対称物（１０）へ測定用方向性カップラの第１の部分（３）を通じて信号が供給 され、該信号の一部は漏れ信号（Ａ４）として前記測定用方向性カップラの第２ の部分（４）を通じて測定手段（１２）の方へ直接的に漏洩し、 前記分析下にある対称物（１０）から戻る信号が測定手段（１２）によって測定 され、 位相化された補償信号（Ｂ５）を第２の方向性カップラ（ＤＣ２）を通じて測定 ライン（１１）へ付与することにより、測定すべき信号へ合計する前記漏れ信号 （４）のようなスプリアス信号が除去される、ことを特徴とする方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記補償信号（Ｂ５）を遅延させて、該補償 信号と測定方向性カップラから漏れる信号（Ａ４）の間の位相差が波長の半分若 しくはその奇数倍（ｎλ／２，ｎ＝１，３，５・・・）の大きさを持つようにす ると共に、前記第２の方向性カップラ（ＤＣ２）のカップリングをその大きさに 関して前記測定用方向性カップラ（ＤＣ１）の指向性とカップリングの合計に等 しくなるようにすることによって前記補償信号（Ｂ５）の振幅を前記漏れ信号の 振幅と等しくなるよう調整する方法。 ３．請求項１記載の方法において、前記測定ライン（１１）で発生するスプリア ス信号を個別の測定によって決定し、また、前記補償信号（Ｂ５）を前記スプリ アス信号の測定に基づいて同調することにより、前記補償信号の振幅を前記スプ リアス信号の振幅と等しくすると共に前記補償信号の位相を前記スプリアス信号 の位相の反対となるようにする方法。 ４．請求項１記載による方法を実行する装置において、電気測定信号を発生する 送信手段（１５）と、前記送信手段（１５）が接続されて、対称物（１０）の方 へ測定すべき前記電気測定信号を結合するような測定用方向性カップラ（ＤＣ１ ）と、対称物（１０）から戻る測定すべき信号を測定する測定手段（１２）と、 を備え、 第２方向性カップラ（ＤＣ２）は前記測定ライン（１１）に接続され、前記送信 手段（１５）は遅延ユニット（１３）を通じて前記第２方向性カップラ（ＤＣ２ ）に接続されることを特徴とする装置。 ５．請求項４記載の装置において、前記第２の方向性カップラ（ＤＣ２）のカッ プリングは、その大きさが前記測定用方向性カップラ（ＤＣ１）の指向性とカッ プリングの合計に等しい装置。