[发明专利]校准系统和校准方法

说明书

提供一种校准系统和校准方法，其即使在相对于从被测量天线的多个天线元件发送的无线信号的波长而言天线元件间的间隔窄的情况下，也能够测量被测量天线的电磁波辐射面中的无线信号的振幅和相位。该校准系统具有：天线控制单元(16)，其从被测量天线(100)所具有的多个天线元件之中选择并激励一组天线元件后，选择并激励与一组天线元件不同的一组天线元件；以及探针天线(12)，其在每次切换通过天线控制单元(16)选择的一组天线元件时，在被测量天线(100)的近场区域的规定的测量平面P内设定的多个测量位置处，接收从一组天线元件发送的无线信号。

技术领域

本发明涉及校准系统和校准方法，特别涉及基于通过近场测量法得到的测量结果而执行相控阵天线的校准的校准系统和校准方法。

背景技术

预想在5G中利用的Massive-MIMO天线等相控阵天线(Phased array antenna)具有多个天线元件，且具有如下特征：通过控制各天线元件的振幅和相位，能够控制所输出的电磁波的辐射方向和波束形状。

为了从上述那样的相控阵天线辐射期望的辐射方向和波束形状的电磁波，上述的多个天线元件的传输特性期望彼此相等，但一般而言，传输特性因各天线元件的个体差异等而彼此不同。因此，在使用相控阵天线前，针对各天线元件调整振幅和相位以成为既定的值(例如等相位·等振幅)的校准变得重要。

一直以来，作为校准方法，已知元件电场矢量旋转法(REV法)，其中，使阵列天线的各天线元件的相位按每一个元件进行旋转，同时基于在远场测量通过阵列天线而产生的电场的振幅的结果，决定各天线元件的振幅和相位(参见例如非专利文献1)。

在此，远场被规定为相对于天线的最大直径D(开口尺寸)远离满足下述的式(1)的距离R以上的位置。在此，λ为自由空间波长。

R＞2D²/λ···(1)

一般而言，如图23所示那样，在从天线开口面辐射的电磁场的区域之中，与天线开口相邻的区域是对辐射没有贡献的电磁场分量为主的感应近场区域(极近场)，指向性不会根据从天线开口起算的距离而发生变化的区域被称为辐射远场区域(远场)。一般而言表述为天线的指向性的是在该辐射远场区域中测量到的指向性。

作为感应近场区域与辐射远场区域之间的区域的辐射近场区域(近场)是指向性根据距离而发生变化的区域。作为Massive-MIMO天线那样具有强指向性的天线的特性的测量方法，已知近场测量法，其中，在其辐射近场区域测量电磁场，通过计算而求出在远场中的指向性。

当前，REV法是能够仅通过测量振幅而决定各天线元件的相对相位的有效方法，但由于需要按每个天线元件来进行测量，因此，课题在于如果天线元件数变多则校准所需的时间也增加。特别地，在利用多元件的阵列天线的Massive-MIMO天线中，测量时间的增加有可能变得庞大。

作为解决上述的REV法的课题的手段，提出了通过将近场测量结果进行反投影处理，估计距离R＝0处的天线的开口面分布，一次性地测量阵列天线的各天线元件的相对相位的方法(参照例如专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：真野清司、片木孝至，“フェイズドアレーアンテナの素子振幅位相測定法——素子電界ベクトル回転法——(中文名：相控阵天线的元件振幅相位测量法——元件电场矢量旋转法——)”电气通信学会论文杂志，Vol.J65-B,No.5,pp.555 560,1982年5月

专利文献

专利文献1：日本专利第3491038号公报

发明内容

然而，专利文献1中公开的方法中，在阵列天线的各天线元件的间隔不足够大时，难以分离识别从各天线元件所辐射的电场，存在无法唯一地确定天线元件的相位的课题。