专利名称：用于测定辐射功率的方法、辐射功率的测定用耦合器以及用于测定辐射功率的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有简单结构且能够在短时间内高灵敏地测定小型无线终端的辐射 功率的方法、用于测定辐射功率的耦合器以及测定辐射功率的装置。
背景技术：
面向网络无处不在的社会的到来，预测到与无线标签(tag)(被称为RFID。这 里，RFID Radio frequency identification tag (射频识别标签))、UWB (超频带Ultra Wide Band)以及BAN (人体局域网Body Area Network)相关联的无线设备等的超小型无
线终端的爆发性普及以及这些终端的需求的增大。这些设备由于其尺寸的限制或经济上的理由，很多情况下没有像以往的无线机 那样具有试验用端子。从而，在设备的检查中，必须接收设备自己辐射的电波而进行 该试验。尤其是上述那样的小型无线终端，考虑到对其他通信的影响以及对人体的影响 等，其辐射功率被严格限制，辐射功率的测定成为重要的试验项目。辐射功率有任意方向的等价等向辐射功率(称为EIRP。其中，EIRP equivalent isotropically radiation power 或 effective isotropically radiation power)禾口对全空间福身寸的总 辐射功率(称为TRP。其中，TRP Total Radiation Power)。在该辐射功率的测定中， EIRP的情况下由于测定装置复杂且测定需要长时间，因此很多情况下处理TRP。作为至此实施的TRP的测定法，已知有以下的方法。(1)通过探测器(probe)来扫描包括测试设备(称为DUT Device undertest)的
球面上的点，测定在该网格点的辐射功率，从而积累运算辐射功率，求出总辐射功率的 球面扫描法。(2)在由金属覆盖的房间，从测试设备(DUT)辐射的电波通过金属叶片的旋转 而被搅拌，从而产生随机场，基于统计的方法估计来自测试设备的总辐射功率(TRP)的方法。(3)利用被金属膜覆盖的棱锥状的空间、以及在电波吸收体内部产生TEM波的 被称为 G-TEM 单元(gigahertz transverse electromagnetic cell)的装置的方法。(4)利用电磁波耦合装置的方法，所述电磁波耦合装置具有多个天线、与该天线 连接的绝缘体、相位调整器、以及用于合成阵列天线的信号的合成器，且从放置在阵列 的中心线上的被测物测定辐射功率。另外，上述(1)的球面扫描法在以下的非专利文献1、2中公开，(4)的电磁波 耦合装置在专利文献1中公开。现有技术文献专利文献专利文献1 专利第3436669号公报非专利文献1 信学技赧 AP2002-61，pp.29-34，July 2002 “ τ" > 〒 f 一体型無線設備們高精度簡易測定方法。們検討一t: ” ^y3 t IZX ^放射電力Θ測
定( O 1)”野島友幸、中島恭一非专利文献2 信学技報 ΑΡ2003-85，pp.125-130，July 2003 “ 7 > 歹 f 一体
型無線設備們高精度簡易測定方法們検討一 ^ 7工IJ力斤水。” t IZ X ^放射鼋力Θ 测定( O 2) ”野島友幸、中島恭一非专利文献3 信学技報ΑΡ2007-192(2008-03)，ρρ.113-118， “回転楕円鏡結
合器f用P tz小型無線端末O全放射電力測定法”
发明内容
发明要解决的课题在上述非专利文献1、2中公开的球面扫描法中，可进行高精度的测定。但是， 相反，需要包括电波无反射室和球面扫描仪等的巨大的设备，且测定需要长时间。而且，在球面扫描法中，接收对全空间的一小部分辐射的电波而求出功率，并 求出其总和，因此各测定点的接收灵敏度变得非常小，存在难以测定寄生辐射(spurious radiation)的问题。例如，在用于UWB的设备中，规定连续波性寄生辐射为_90dBm/ MHz,波动性寄生辐射为-84dBm/MHz，但通过上述测定方法测定这些非常困难。另一方面，在由金属覆盖的房间中搅拌电波的方法中，具有不需要大型的电波 无反射室的优点。但存在由于人为产生的随机场和理论概率模型之间的一致性还存在不 确定性，且基于统计处理，因此结果的不确定性大，测定需要时间长等问题。此外，在 本方法中，与球面扫描一样，也存在难以测定寄生辐射的问题。此外，G-TEM单元除了存在难以确保内部电场分布的均勻性的问题，还存在为 了测定总辐射功率而必须将2轴的旋转台安装在G-TEM单元中使得被测物的方向改变为 全方向的难题。此外，在所述的专利文献1中，需要多个天线、与天线连接的绝缘体、相位调 整器、以及用于合成阵列天线的信号的合成器等。从而，存在系统复杂且高价的问题， 而且存在被测物的天线限于偶极类的问题。此外，寄生辐射测定也与上述各方法相同地 存在难题。作为用于解决这些问题的技术，本申请发明人已经提出了利用旋转椭圆镜耦合 器测定天线的总辐射功率的方法。(非专利文献3)。在该非专利文献3中公开的方法，准备由以连接椭圆的焦点的轴线为中心旋转 椭圆而得到的椭圆球状的金属壁面包围的封闭空间，在该椭圆球状的封闭空间的焦点位 置配置被测物和接收天线，在壁面反射从被测物辐射的电波使其集中到接收天线，从而 测定被测物的总辐射功率。在该非专利文献3公开的方法利用了从一个焦点附近的位置向各个方向输出的 电波，在壁面反射，而几乎同时集中到另一个焦点的原理。在本方法中，为了消除通过 了该另一个焦点附近的电波再次在壁面反射而返回一个焦点附近，再次在壁面反射而返 回另一个焦点位置的所谓的多重反射的影响，仅提取一次反射波而测定总辐射功率。但是，该方法只要被测物小且其辐射特性无定向性就能够测定总辐射功率而无 问题。但是，当被测物大，从被测物辐射的束被分割为多个，或从被测物输出的电波中有旁瓣(sidelobe)时发现，产生各束以不同的相位集中到焦点附近而互相削弱电波的抵 消(cancel)现象，从而产生难以正确地测定总辐射功率的难题。用于解决课题的方法本发明的目的在于，提供一种能够正确测定总辐射功率而不受被测物的尺寸或 定向性等影响的辐射功率测定方法、辐射功率测定用耦合器以及辐射功率测定装置。
另外，本发明基于以下见解，即通过将从被测物辐射的包括多重反射分量的全 部的功率设为测定对象，从而被测物和接收天线的耦合度增大，能够得到更佳的结果。 艮口，理论上将椭圆球状的耦合器的封闭空间内部看作是无损耗的，因此只要被测物或代 替被测物的基准天线等辐射体的输入反射系数充分小，则从该辐射体辐射的全功率应该 全部被接收天线侧的负载获取。即，能够得到耦合度为1的理想耦合器。这与辐射体的 大小和定向性无关地都成立。耦合器内的辐射体的天线的反射系数由于多重反射的影响而相对于频率而大幅 增减变化，但若沿着椭圆的轴线改变该辐射体和接收天线的位置，则多重反射波的相位 改变，能够发现使发送侧天线的反射系数最小的位置，在该位置，接收天线的信号输出 的功率成为最大，该功率相当于辐射体的总辐射功率。本发明着眼于这一点。为了达到所述目的，本发明的第1项辐射功率测定方法其包括配置可辐射电波的被测物(1)的电波的辐射中心，使其与将椭圆以通过其两个 焦点(Fl、F2)的轴线为中心旋转而得到的椭圆球状的金属的壁面(11)所包围的封闭空间 (12)的一个焦点(Fl)的附近大致一致的步骤；以及将从该被测物辐射的电波在所述壁面反射而通过配置在另一个焦点(F2)的附近 的接收天线(15)接收，从而根据该接收天线的输出信号在该接收天线的测定端测定被测 物的总辐射功率的步骤，其特征在于，使所述被测物和所述接收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移 动，从而基于所述接收天线的输出信号功率成为最大的测定值，计算所述被测物的总辐 射功率。此外，本发明的第2项的辐射功率测定方法，在第1项的辐射功率测定方法中， 其特征在于，包括使所述被测物和所述接收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移 动，从而将所述接收天线的输出信号功率设为最大，并将其作为第1测定值而进行存储 的步骤；使代替所述被测物而设置并接收信号供给而辐射电波的基准天线、以及所述接 收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移动，从而将所述接收天线的输出信 号功率设为最大，并求出该最大值与所述第1测定值相等时的对所述基准天线输入的信 号功率作为第2测定值的步骤；以及基于所述第1测定值、第2测定值和所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所 述被测物的总辐射功率的步骤。此外，本发明的第3项的辐射功率测定方法，在第1项的辐射功率测定方法中， 其特征在于，包括
使所述被测物和所述接收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移 动，从而将所述接收天线的输出信号功率设为最大，并将其作为第1测定值而进行存储 的步骤；使代替所述被测物而设置并接收信号供给而辐射电波的基准天线、以及所述接 收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移动，从而将所述接收天线的输出信 号功率设为最大的状态下，使提供给所述基准天线的信号功率变化，求出表示该信号功 率和与其对应的所述接收天线的输出信号功率之间关系的校正数据的步骤；以及基于所述第1测定值、校正数据和所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所 述被测物的总辐射功率的步骤。此外，本发明的第4项的辐射功率测定方法，在第1项的辐射功率测定方法中， 其特征在于，包括使所述被测物和所述接收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移 动，在该天线的每个位置，在应测定的规定频率范围内的各频率下对所述接收天线的输 出信号求出功率，将该每个频率的最大功率作为第3测定值而进行 存储的步骤；使代替所述被测物而设置并接收信号供给而辐射电波的基准天线、以及所述接 收天线中至少一个沿着通过所述两个焦点的轴线移动，在该天线的每个位置，在所述应 测定的各频率下对所述接收天线的输出信号求出功率，并将包括该每个频率的最大功率 的数据作为第4测定值而进行存储的步骤；以及以及基于所述第3测定值、第4测定值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计 算所述被测物在应测定的所述规定频率范围内的总辐射功率的步骤。此外，本发明的第5项的辐射功率测定方法，其特征在于，在第4项的辐射功率 测定方法中，在代替所述被测物而使用所述基准天线时，求出校正数据作为所述第4测定 值，所述校正数据表示对该基准天线提供的信号功率和与其对应的所述接收天线的输出 信号的功率之间的关系。此外，本发明的第6项的辐射功率测定方法，在第1项至第5项的任一项的辐射 功率测定方法中，其特征在于，使所述被测物或所述基准天线与所述接收天线一同，相对于所述两个焦点的中 心对称地移动。此外，本发明的第7项的辐射功率测定方法，在第4项的辐射功率测定方法中， 其特征在于，包括存储由频率和输出强度构成的规定的标准的频谱屏蔽的步骤；以及对应测定的规定频率范围内的每个频率的电波的总辐射功率的值以及所述频谱 屏蔽进行比较，从而对是否满足所述标准进行优劣判定的步骤。此外，本发明的第8项的辐射功率测定方法，在第4项的辐射功率测定方法中， 其特征在于，包括对所述被测物和所述接收天线中的至少一个的位置，沿着XYZ轴线的至少一个 轴线进行位置调整的步骤；在每次对所述被测物和所述接收天线中的至少一个的位置沿着XYZ轴线的至少一个轴线进行位置调整时，存储所述第3测定值的步骤；对代替所述被测物而设置并接收信号供给而辐射功率的基准天线、以及所述接 收天线中的至少一个的位置，沿着XYZ轴线中的至少一个轴线进行位置调整的步骤；在每次对所述接收天线中的至少一个的位置沿着XYZ轴线中的至少一个轴线进 行位置调整时，存储所述第4测定值的步骤；以及基于所述第3测定值、第4测定值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所 述被测物的在应测定的所述规定频率范围内的总辐射功率的步骤。此外，第9项的辐射功率测定用耦合器构成为，在由金属壁面包围的封闭空间 内，支撑可辐射电波的被测物(1)或基准天线中的任意一个的辐射体、以及用于接收该 辐射体所辐射的电波的接收天线(15)，通过所述接收天线接收所述辐射体辐射的电波， 并能够将该接收信号输出到外部，其特征在于，所述辐射功率测定用耦合器构成为，包 括所述封闭空间的形状形成为，将椭圆以通过其两个焦点(Fl、F2)的轴线为中 心旋 转而得到的椭圆球状，且以所述辐射体的电波的辐射中心处于所述椭圆的一个焦点 (Fl)的附近的状态进行支撑的辐射体支撑部件(50)；将所述接收天线以其中心位置处 于所述椭圆的另一个焦点(F2)的附近的状态进行支撑的接收天线支撑部件(55)；以及 使所述辐射体和所述接收天线的至少一个沿着通过所述两个焦点的轴线移动的移动部件 (180、181)，将从所述辐射体辐射的电波由所述壁面反射而通过所述接收天线接收，并 通过所述移动部件使所述辐射体和所述接收天线的相对位置变化，且能够将该接收天线 的输出信号功率设定为最大。此外，第10项辐射功率测定装置的特征在于，包括如所述第9项所述的辐射功率测定用耦合器(21)；功率测定部件(150)，求所述辐射功率测定用耦合器的接收天线的输出信号的功 率；信号供给部件(161、162)，用于从所述辐射功率测定用耦合器外部对被所述辐 射体支撑部件支撑的所述基准天线提供信号；以及测定控制部(190)，在由所述辐射体支撑部件支撑了所述被测物的状态下，驱动 所述移动部件而检测所述接收天线的输出信号的功率的最大值作为测定值，并基于所述 测定值计算所述被测物的总辐射功率。此外，本发明的第11项的辐射功率测定装置在第10项记载的辐射功率测定装置 中，其特征在于，包括如所述第9项所述的辐射功率测定用耦合器(21)；功率测定部件(150)，求所述辐射功率测定用耦合器的接收天线的输出信号的功 率；信号供给部件(161、162)，用于从所述辐射功率测定用耦合器外部对被所述辐 射体支撑部件支撑的所述基准天线提供信号；以及测定控制部(190)，在由所述辐射体支撑部件支撑了所述被测物的状态下，驱动 所述移动部件而检测所述接收天线的输出信号的功率的最大值作为第1测定值，并在代 替所述被测物而设置所述基准天线，且从所述信号供给部件对该基准天线提供信号的状态下，驱动所述移动部件而设定为所述接收天线的输出信号的功率成为最大，并可变控 制所述信号供给部件的输出信号功率使得该设定位置上的功率的最大值与所述第1测定 值相等，求出通过该控制而得到的输出信号功率作为第2测定值，基于所述第1测定值、 第2测定值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所述被测物的总辐射功率。此外，本发明的第12项的辐射功率测定装置在第10项记载的辐射功率测定装置 中，其特征在于，包括如所述第9项所述的辐射功率测定用耦合器(21)；功率测定部件(150)，求所述辐射功率测定用耦合器的接收天线的输出信号的功 率；信号供给部件(161、162)，用于从所述辐射功率测定用耦合器外部对被所述辐 射体支撑部件支撑的所述基准天线提供信号；以及测定控制部(190)，在由所述辐射体支撑部件支撑了所述被测物的状态下，驱动 所述移动部件而检测所述接收天线的输出信号的功率的最大值作为第1测定值，并在代 替所述被测物而设置所述基准天线，且从所述信号供给部件对该基准天线提供信号的状 态下，驱动所述移动部件而设定为所述接收天线的输出信号的功率成为最大，使提供给 所述基准天线的信号功率变化，并求出用于表示该信号功 率和所述接收天线的输出信号 的关系的校正数据，基于所述第1测定值、校正数据、所述基准天线的反射系数以及损 耗，计算所述被测物的总辐射功率。此外，本发明的第13项的辐射功率测定装置在第10项记载的辐射功率测定装置 中，其特征在于，包括如所述第9项所述的辐射功率测定用耦合器(21)；功率测定部件(150)，求所述辐射功率测定用耦合器的接收天线的输出信号的功 率；信号供给部件(161、162)，用于从所述辐射功率测定用耦合器外部对被所述辐 射体支撑部件支撑的所述基准天线提供信号；在由所述辐射体支撑部件支撑了所述被测物的状态下，驱动所述移动部件，在 各天线的位置，在应测定的规定频率范围内的各频率下对所述接收天线的输出信号求出 功率，检测该每个频率下的最大功率作为第3测定值，并代替所述被测物而设置，用于 接收信号供给并辐射电波的基准天线；测定控制部(190)，使所述接收天线中的至少一个沿着通过所述两个焦点的轴线 而移动，在各天线的位置，在所述应测定的各频率下对所述接收天线的输出信号求出功 率，检测包括该每个频率的最大功率的数据作为第4测定值，基于所述第3测定值、第4 测定值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所述被测物在所述规定频率范围内的 总辐射功率。此外，本发明的第14项的辐射功率测定装置，在第13项记载的辐射功率测定装 置中，其特征在于，在代替所述被测物而使用所述基准天线时，所述测定控制部求出用于表示对该 基准天线提供的信号功率和与其对应的所述接收天线的输出信号的功率之间关系的校正 数据作为所述第4测定值。
此外，本发明的第15项的辐射功率测定装置在第10项至第14项的任一项记载 的辐射功率测定装置中，其特征在于，所述测定控制部使所述被测物或所述基准天线与所述接收天线一同，相对于所 述两个焦点的中心对称地移动。此外，本发明的第16项的辐射功率测定装置在第13项记载的辐射功率测定装置 中，其特征在于，包括存储器，存储由频率和输出强度构成的规定的标准的频谱屏蔽；以及判定部，对应测定的规定频率范围内的每个频率的电波的总辐射功率的值、以 及所述频率屏蔽进行比较，从而对是否满足所述标准进行优劣判定。此外，本发明的第17项的辐射功率测定装置，在第13项记载的辐射功率测定装 置中，其特征在于，包括第1调整构件，将所述被测物和所述接收天线中的至少一个的位置沿着XYZ轴 线中的一个轴线进行位置调整；存储部，在每次将所述被测物和所述接收天线中的至少一个的位置沿着XYZ轴 线中的 一个轴线进行位置调整时，存储所述第3测定值；基准天线，代替所述被测物而设置并接收信号供给，从而辐射电波；第2调整构件，将所述接收天线中的至少一个的位置，沿着XYZ轴线中的至少 一个轴线进行位置调整；存储部，在每次将所述接收天线中的至少一个的位置，沿着XYZ轴线中的至少 一个轴线进行位置调整时，存储所述第4测定值；以及运算部，基于所述第3测定值、第4测定值、所述基准天线的反射系数以及损 耗，计算所述被测物在应测定的所述规定频率范围内的总辐射功率。发明效果在这样的本发明中，是使被测物的电波的辐射中心与将椭圆以通过其2个焦点 的轴线为中心旋转而得到的椭圆球状的金属的壁面(11)所包围的封闭空间(12)的一个焦 点(Fl)的附近与被测物的电波的辐射中心一致，且使从被测物辐射的电波在壁面反射而 集中到配置在另一个焦点(F2)的位置的接收天线(15)，从而根据接收天线的输出信号来 测定被测物的辐射功率的情况为基础，进一步使被测物和接收天线中的至少一个沿着通 过两个焦点的轴线移动，从而将接收天线的输出信号功率设为最大，并将其作为第1测 定值来存储，使代替被测物而设置并接收信号供给从而辐射电波的基准天线、以及接收 天线中的至少一个沿着所述通过两个焦点的轴线移动，从而利用在接收天线的输出信号 功率成为最大时得到的测定值和校正数据，计算被测物的总辐射功率。因此，能够准确地测定总辐射功率，而不必意识多重反射，且不受被测物的尺 寸和定向性等的影响。此外，求出每个频率的最大功率，从而求出被测物的总辐射功率，因此能够准 确地测定移动终端这样的宽频无线机的辐射功率。此外，使被测物或基准天线与接收天线一同相对于2个焦点的中心对称地移 动，因此能够有效地确定功率最大位置，测定效率高。而且，在本发明中，仅通过存储规定的标准的频谱屏蔽，计算所述多个频率的总辐射功率值，就可短时间内简单地对是否满足规定的标准进行优劣判定。此外，在本发明中，还包括调整被测物的位置，不仅沿着轴线移动，还使被 测物在与轴线不同的坐标轴上移动的构件，即使3维上移动的构件，从而进行被测物的 位置调整，因此能够准确地求出被测物的最大功率，其结果可计算出精确度高的总辐射 功率。
图1表示用于说明成为本发明的基础的用于测定辐射功率的方法的示意图。图2表示用于说明在图1所示的金属椭圆球的特性的示意图。图3表示用于说明本发明的测定方法的示意图。图4表示用于说明本发明的测定方法的示意图。 图5是表示本发明的第1实施方式的测定方法的流程图。图6是表示本发明的第2实施方式的测定方法的流程图。图7表示对根据本发明的测定方法显示的总辐射功率Pr的值和频谱屏蔽SM进 行比较的图表。图8是表示应用于UWB的频谱屏蔽的图表。图9是表示本发明的实施方式中的相对于频率变化的反射系数和耦合度的变化 的图表。图10是表示在本发明的实施方式的测定方法中，在金属椭圆球内使天线沿着轴 线对称地移动时的、相对于天线的移动距离ΔΖ的反射系数和耦合度的变化的图表。图11是表示在本发明的实施方式的测定方法中，在更大的天线中相对于频率变 化的反射系数和耦合度的变化的图表。图12是表示在本发明的实施方式测定方法中，更大天线中的使天线位置对称地 移动时的反射系数和耦合度的变化的图表。图13是表示本发明的比较法的测定方法的流程图。图14A是用于说明本发明的实施方式的辐射功率测定方法的测定的示意图。图14B是用于说明对通过图14A所示的辐射功率测定方法测定的测定值进行校 正的方法的示意图。图15是表示利用了本发明的比较法的校正法的测定方法的流程图。图16是表示本发明的实施方式的辐射功率测定方法中的接收输出和信号发生器 输出之间的关系的图表。图17是表示在本发明的实施方式的辐射功率测定方法中，作为发送天线而利用 了偶极天线(dipole antenna)和环形天线(Ioopantenna)时的反射系数的变化的图表。图18是表示在本发明的实施方式的辐射功率测定方法中，作为发送天线而利用 了偶极天线和环形天线时的耦合度的变化的图表。图19是表示在图12所示的辐射功率测定方法的天线中，对耦合器内的横截面的 一部分布置了电波吸收体时的反射系数的变化的图表。图20是表示在图18所示的辐射功率测定方法的天线中，对耦合器内的横截面的 一部分布置了电波吸收体时的耦合度的变化的图表。
图21是表示本发明的测定方法的从被测物的位置调整至总辐射功率的测定的一 例的流程图。图22是表示本发明的测定方法中的从被测物的位置调整至总辐射功率的测定能 够的另一例的流程图。图23是概略表示本发明的实施方式的测定装置的立体图。图24是概略表示图23所示的耦合器的截面图。图25A是表示本发明的实施方式的测定装置中的用于防止电波泄露的耦合器的 结构例 ，并表示该耦合器被打开的状态的一部分截面图。图25B是表示图25A所示的耦合器被闭合的状态的一部分截面图。图26是概略表示本发明的实施方式的测定装置中的被测物和接收天线的支撑部 的结构例的平面图。标号说明1......被测物、11......壁面、12......封闭空间、15......接收天线、15a......衬底、
15b......元件、15c......平衡-不平衡变换器、16......同轴电缆、20......辐射功率测定装置、
21......辐射功率测定用耦合器、22...下壳体、23......上壳体、25......第1内壁形成体、
26......突缘、30......第 2 内壁形成体、31......突缘、40.......导向销、41......导孔、45......弹
性凸缘、50......辐射体支撑部、51......可动支撑板、55......接收天线支撑部、56......可动
支撑板、150......功率测定部件、160......基准天线、161......信号发生器、162......同轴电
缆、180、181......移动装置、190......测定控制部、204......比较运算部、204......存储器、
206......输入部、208......显示/输出部
具体实施例方式(辐射功率测定方法的说明)以下，参照
本发明的实施方式的用于测定辐射功率的方法以及其测定
直ο首先，说明在作为本发明的基本技术的所述的非专利文献3中表示的测定辐射 功率的方法。将该非专利文献3作为本说明书的一部分引入本说明书中。本发明的用于测定辐射功率的方法如基本上在非专利文献3中记载那样，对电 波的测定利用如下几何光学性性质在规定将椭圆进行旋转而形成的椭圆空间的金属制 的壁面内，通过椭圆空间的一个焦点并在壁面反射的线段必定经过另一个焦点。(基本原理的说明)更具体说明本发明的用于测定辐射功率的方法的基本原理，如图1所示，在被 以长轴线(或短轴线)为中心旋转椭圆A而得到的、形成为椭圆球状的金属性壁面11包 围的封闭空间(椭圆球体状的空间)12中，若被测物1被配置为被测物1的电波的辐射中 心大致与在旋转的轴线(长轴线或短轴线)上的第1和第2焦点Fl、F2中的一个一致， 例如与第1焦点Fl的位置一致，则从被测物1向其周围辐射的电波W在壁面11上反射 而集中在配置在另一个第2焦点F2的位置上的接收天线15。其中，如图1所示，椭圆球是具有长轴长度2a和短轴长度2b的椭圆A以沿着长 轴(ζ轴)而延伸并通过第1和第2焦点F 1、F2的轴线为中心旋转而形成，该椭圆球通过以下的算式来表示。(x2/b2) + (y2/b2) + (z2/a2) = 1考虑到几何光学，如图2所示，若将从一个第1焦点Fl至壁面11的某个反射点 R的距离设为Li，将从该反射点R至另一个第2焦点F2的距离设为L2，则其和L成为L = L1+L2 = 2a,无论从第1焦点Fl向哪个方向辐射的光线，在壁面1反射一次的光线在同一个 定时输入到第2焦点F2的位置。该椭圆的离心率e成为e= [l-(b2/a2)]1/2,第1和第2焦点Fl、F2的坐标ζ表示为ζ= 士f= 士ae。其中，与几何光学相同，即使是从第1焦点Fl辐射的电波也同样集中到第2焦 点。从而只要被测物1在第1焦点Fl辐射电波，接收天线在第2焦点接收辐射电波，并 检测来自接收天线15的输出信号S的功率，则就能够通过检测信号的处理而求出被测物 1对周围辐射的总辐射功率TRP。另外，当假设被测物1辐射单一频率的连续波，相对于其辐射功率而言，被测 物1直接向接收天线15的方向辐射的电波(直达波)的功率小得能够忽略的程度，此外， 输入到接收天线15的电波实质上无损地全部被接收天线15吸收的情况下，只要通过功率 计测定接收天线15的输出信号S的功率，则能够测定被测物1的总辐射功率TRP。但是实际上如上所述那样，除了从被测物1辐射而在壁面11反射一次并到达第2 焦点F2的接收天线15的一次波，该一次波的一部分再次在壁面11反射而返回第1焦点 并进一步在壁面11反射而输入到第2焦点F2的接收天线15的二次波、以及更高次的电 波输入到接收天线15。存在这样的多重反射时，在椭圆球空间的内部建立大的驻波，椭 圆球空间内的电磁场具有复杂的分布，难以高精度地测定总辐射功率。此外，在这样的 状态下，还存在被测物1的天线的输入阻抗也由于与椭圆球空间的耦合而与自由空间中 的输入阻抗大不相同的问题。为了解决该问题，在非专利文献3中，采用在椭圆球空间内设置电波吸收体， 利用对短脉冲的突发信号进行时间性分割的方法等，从而仅分离提取一次波而测定总辐 射功率的方法。与该非专利文献3不同，在本发明的实施方式的方法中，使被测物和接收天线 的位置沿着通过焦点Fl、F2的轴线而可变，此外，代替被测物而配置的基准天线和接收 天线的位置同样沿着通过焦点Fl、F2的轴线而可变，并发现接收信号的功率成为最大的 位置即两者的耦合度成为1的位置，基于此时的接收信号的功率等而测定被测物的总辐 射功率TRP。更详细地如图3所示那样建模进行说明。在该图3的模型中，负载ZL连接到 接收天线15的天线端子，当输入功率Pin输入到发送侧天线100时从接收天线15对该负 载ZL提供功率PL。若发送侧天线100的输入反射系数为Γ，则从该发送天线100输出 反射功率Pr。从而，功率PL = Pm(l-| Γ I2)成立。在图3所示的模型中，发送天线100 和与接收天线15的位置沿着轴线可变，当输入反射系数Γ成为0(Γ — 0)时，两者的耦合度C成为1，接收信号的功率PL成为最大。如参照图3进行说明那样，不仅包括一次反射波还包括多重反射分量而将其全 部的功率设为测定对象，从而发送侧天线100和接收天线15的耦合度C变大，得到更理 想的测定结果。其中，通过将椭圆球状的耦合器的内部看做无损失，若发送侧天线100 的输入反射系数Γ充分小，则反射功率Pr相对于输入功率Pin变小到能够忽视的程度。 然后从发送侧天线100辐射的几乎全部功率应该提供到接收天线15侧的负载ZL。即能 够实现耦合度为I(C=I)的理想耦合器。与天线的大小和定向性无关地，该事项成立。通过各种实验，确认耦合器内的发送侧天线100的反射系数Γ由于多重反射的 影响而相对于频率大幅增减变化。其中，若将发送侧天线100和接收天线15的位置沿着 椭圆的轴线而变化位移量Δζ，则多重反射波的相位变化，发现能够使发送侧天线100的 反射系数Γ最小的位置即接收天线15的接收输出的功率PL成为最大的位置，其最大功 率PL相当于发送侧天线100的总辐射功率TRP，Pin = PL(C = 1)成立。在几何光学上可知，若在椭圆球镜的焦点上的波源稍微移位，则在镜面反射的 波聚集在相对于椭圆球镜的中心点对称的位置。在电磁波的测定中，当然从焦点的位移 量ΔΖ越大聚焦性降低，但对称点上的功率密度成为最大。如图4所示，考虑发送点(Fl、A、B等)和接收点(F2、Α，、B，等)沿着 ζ轴从第1和第2焦点Fl、F2对称地只偏移了变化量ΔΖ的情况。在图4中，假设发送 点Fl偏移到发送点A或B，接收点F2偏移到接收点Α’或B’。其中相对发送点Α， 接收点Α’相当于对称的点，相对发送点B，发送点B’相当于对称的点。若将通过椭 圆球空间的中心O并垂直于长轴Z的短轴所通过的反射面上的某一点设为P，则最长的路 径长度ΑΡΑ’和最短的路径长度ΒΡΒ’的相位差Δ φ近似如下表示。
Δ φ =4kAzcos θ = 4ke Δ ζ ...... (1)其中，k是频率(=λ/2π λ 波长)，e是离心率。因此，若使变化量ΔΖ在某一范围内变化，则到达接收天线15的一次波和二次 波、二次波和三次波、...相干扰，并产生波动。当它们在相同相位上相加的情况下在接 收天线15接收的接收功率成为最大，若是反相位则被抵消。当接收功率最大的情况下， 如上所述那样，发送侧的反射系数成为最小的关系成立。相对于一次波的二次波、相对于二次波的三次波成为图4的路径长度的往返， 因此最长路径长度和最短路径长度的相位差成为所述式(1)的2倍。若改变变化量ΔΖ， 使得该相位差成为2 π以上，则其中必定包括波动的最大值和最小值。即，其条件成为 如下。
权利要求
1.一种辐射功率测定方法，其包括配置可辐射电波的被测物(1)的电波的辐射中心，使其与将椭圆以通过其两个焦点 (FU F2)的轴线为中心旋转而得到的椭圆球状的金属的壁面(11)所包围的封闭空间(12) 的一个焦点(Fl)的附近大致一致的步骤；以及将从该被测物辐射的电波在所述壁面反射而通过配置在另一个焦点(F2)的附近的接 收天线(15)接收，从而根据该接收天线的输出信号在该接收天线的测定端测定被测物的 总辐射功率的步骤， 其特征在于，使所述被测物和所述接收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移动， 从而基于所述接收天线的输出信号功率成为最大的测定值，计算所述被测物的总辐射功率。
2.如权利要求1所述的辐射功率测定方法，其特征在于， 所述辐射功率测定方法包括使所述被测物和所述接收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移动， 从而将所述接收天线的输出信号功率设为最大，并将其作为第1测定值而进行存储的步 骤；使代替所述被测物而设置并接收信号供给而辐射电波的基准天线、以及所述接收天 线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移动，从而将所述接收天线的输出信号功 率设为最大，并求出该最大值与所述第1测定值相等时的对所述基准天线输入的信号功 率作为第2测定值的步骤；以及基于所述第1测定值、第2测定值和所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所述被 测物的总辐射功率的步骤。
3.如权利要求1所述的辐射功率测定方法，其特征在于， 所述辐射功率测定方法包括使所述被测物和所述接收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移动， 从而将所述接收天线的输出信号功率设为最大，并将其作为第1测定值而进行存储的步 骤；使代替所述被测物而设置并接收信号供给而辐射电波的基准天线、以及所述接收天 线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移动，从而将所述接收天线的输出信号功 率设为最大的状态下，使提供给所述基准天线的信号功率变化，求出表示该信号功率和 与其对应的所述接收天线的输出信号功率之间关系的校正数据的步骤；以及基于所述第1测定值、校正数据和所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所述被 测物的总辐射功率的步骤。
4.如权利要求1所述的辐射功率测定方法，其特征在于， 所述辐射功率测定方法包括使所述被测物和所述接收天线中的至少一个沿着通过所述2个焦点的轴线移动，在 该天线的每个位置，在应测定的规定频率范围内的各频率下对所述接收天线的输出信号 求出功率，将该每个频率的最大功率作为第3测定值而进行存储的步骤；使代替所述被测物而设置并接收信号供给而辐射电波的基准天线、以及所述接收天线中至少一个沿着通过所述两个焦点的轴线移动，在该天线的每个位置，在所述应测定 的各频率下对所述接收天线的输出信号求出功率，并将包括该每个频率的最大功率的数 据作为第4测定值而进行存储的步骤；以及以及基于所述第3测定值、第4测定值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所 述被测物在应测定的所述规定频率范围内的总辐射功率的步骤。
5.如权利要求4所述的辐射功率测定方法，其特征在于，在代替所述被测物而使用所述基准天线时，求出校正数据作为所述第4测定值，所 述校正数据表示对该基准天线提供的信号功率和与其对应的所述接收天线的输出信号的 功率之间的关系。
6.如权利要求1至5的任一项所述的辐射功率测定方法，其特征在于，使所述被测物或所述基准天线与所述接收天线一同，相对于所述两个焦点的中心对 称地移动。
7.如权利要求4所述的辐射功率测定方法，其特征在于，包括存储由频率和输出强度构成的规定的标准的频谱屏蔽的步骤；以及对应测定的规定频率范围内的每个频率的电波的总辐射功率的值以及所述频谱屏蔽 进行比较，从而对是否满足所述标准进行优劣判定的步骤。
8.如权利要求4所述的辐射功率测定方法，其特征在于，包括对所述被测物和所述接收天线中的至少一个的位置，沿着XYZ轴线的至少一个轴线 进行位置调整的步骤；在每次对所述被测物和所述接收天线中的至少一个的位置沿着XYZ轴线的至少一个 轴线进行位置调整时，存储所述第3测定值的步骤；对代替所述被测物而设置并接收信号供给而辐射功率的基准天线、以及所述接收天 线中的至少一个的位置，沿着XYZ轴线中的至少一个轴线进行位置调整的步骤；在每次对所述接收天线中的至少一个的位置沿着XYZ轴线中的至少一个轴线进行位 置调整时，存储所述第4测定值的步骤；以及基于所述第3测定值、第4测定值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所述被 测物的在应测定的所述规定频率范围内的总辐射功率的步骤。
9.一种辐射功率测定用耦合器，其构成为，在由金属壁面包围的封闭空间内，支撑 可辐射电波的被测物(1)或基准天线中的任意一个的辐射体、以及用于接收该辐射体所 辐射的电波的接收天线(15)，通过所述接收天线接收所述辐射体辐射的电波，并能够将 该接收信号输出到外部，其特征在于，所述辐射功率测定用耦合器构成为，包括所述封闭空间的形状形成为，将椭圆以通过其两个焦点(Fl、F2)的轴线为中心旋 转而得到的椭圆球状，且以所述辐射体的电波的辐射中心处于所述椭圆的一个焦点(Fl) 的附近的状态进行支撑的辐射体支撑部件(50)；将所述接收天线以其中心位置处于所述 椭圆的另一个焦点(F2)的附近的状态进行支撑的接收天线支撑部件(55)；以及使所述 辐射体和所述接收天线的至少一个沿着通过所述两个焦点的轴线移动的移动部件(180、 181)，将从所述辐射体辐射的电波由所述壁面反射而通过所述接收天线接收，并通过所述 移动部件使所述辐射体和所述接收天线的相对位置变化，且能够将该接收天线的输出信号功率设定为最大。
10.—种辐射功率测定装置，其特征在于，包括如所述权利要求9所述的辐射功率测定用耦合器(21)；功率测定部件(150)，求所述辐射功率测定用耦合器的接收天线的输出信号的功率；信号供给部件(161、162)，用于从所述辐射功率测定用耦合器外部对被所述辐射体 支撑部件支撑的所述基准天线提供信号；以及测定控制部(190)，在由所述辐射体支撑部件支撑了所述被测物的状态下，驱动所述 移动部件而检测所述接收天线的输出信号的功率的最大值作为测定值，并基于所述测定 值计算所述被测物的总辐射功率。
11.如权利要求10所述的辐射功率测定装置，其特征在于，包括 如所述权利要求9所述的辐射功率测定用耦合器(21)；功率测定部件(150)，求所述辐射功率测定用耦合器的接收天线的输出信号的功率；信号供给部件(161、162)，用于从所述辐射功率测定用耦合器外部对被所述辐射体 支撑部件支撑的所述基准天线提供信号；以及测定控制部(190)，在由所述辐射体支撑部件支撑了所述被测物的状态下，驱动所 述移动部件而检测所述接收天线的输出信号的功率的最大值作为第1测定值，并在代替 所述被测物而设置所述基准天线，且从所述信号供给部件对该基准天线提供信号的状态 下，驱动所述移动部件而设定为所述接收天线的输出信号的功率成为最大，并可变控制 基于所述信号供给部件的输出信号功率使得该设定位置上的功率的最大值与所述第1测 定值相等，求出通过该控制而得到的输出信号功率作为第2测定值，基于所述第1测定 值、第2测定值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所述被测物的总辐射功率。
12.如权利要求10所述的辐射功率测定装置，其特征在于，包括 如所述权利要求9所述的辐射功率测定用耦合器(21)；功率测定部件(150)，求所述辐射功率测定用耦合器的接收天线的输出信号的功率；信号供给部件(161、162)，用于从所述辐射功率测定用耦合器外部对被所述辐射体 支撑部件支撑的所述基准天线提供信号；以及测定控制部(190)，在由所述辐射体支撑部件支撑了所述被测物的状态下，驱动所 述移动部件而检测所述接收天线的输出信号的功率侧最大值作为第1测定值，并代替所 述被测物而设置所述基准天线，且在从所述信号供给部件对该基准天线提供信号的状态 下，驱动所述移动部件而设定为所述接收天线的输出信号的功率成为最大，使提供给所 述基准天线的信号功率变化，并求出用于表示该信号功率和所述接收天线的输出信号的 关系的校正数据，基于所述第1测定值、校正数据、所述基准天线的反射系数以及损 耗，计算所述被测物的总辐射功率。
13.如权利要求10所述的辐射功率测定装置，其特征在于，包括 如所述权利要求9所述的辐射功率测定用耦合器(21)；功率测定部件(150)，求所述辐射功率测定用耦合器的接收天线的输出信号的功率；信号供给部件(161、162)，用于从所述辐射功率测定用耦合器外部对被所述辐射体 支撑部件支撑的所述基准天线提供信号；在由所述辐射体支撑部件支撑了所述被测物的状态下，驱动所述移动部件，在各 天线的位置，在应测定的规定频率范围内的各频率下对所述接收天线的输出信号求出功 率，检测该每个频率下的最大功率作为第3测定值，并代替所述被测物而设置，用于接 收信号供给并辐射电波的基准天线；测定控制部(190)，使所述接收天线中的至少一个沿着通过所述两个焦点的轴线而移 动，在各天线的位置，在所述应测定的各频率下对所述接收天线的输出信号求出功率， 检测包括该每个频率的最大功率的数据作为第4测定值，基于所述第3测定值、第4测定 值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计算所述被测物在所述规定频率范围内的总辐 射功率。
14.如权利要求13所述的辐射功率测定装置，其特征在于，在代替所述被测物而使用所述基准天线时，所述测定控制部求出用于表示对该基准 天线提供的信号功率和与其对应的所述接收天线的输出信号的功率之间关系的校正数据 作为所述第4测定值。
15.如权利要求10至14的任一项所述的功率测定装置，其特征在于，所述测定控制 部使所述被测物或所述基准天线与所述接收天线一同，相对于所述两个焦点的中心对称 地移动。
16.如权利要求13所述的辐射功率测定装置，其特征在于，包括存储器，存储由频率和输出强度构成的规定的标准的频谱屏蔽；以及 判定部，对应测定的规定频率范围内的每个频率的电波的总辐射功率的值、以及所 述频率屏蔽进行比较，从而对是否满足所述标准进行优劣判定。
17.如权利要求13所述的辐射功率测定装置，其特征在于，包括第1调整构件，将所述被测物和所述接收天线中的至少一个的位置沿着XYZ轴线中 的一个轴线进行位置调整；存储部，在每次将所述被测物和所述接收天线中的至少一个的位置沿着XYZ轴线中 的一个轴线进行位置调整时，存储所述第3测定值；基准天线，代替所述被测物而设置并接收信号供给，从而辐射电波； 第2调整结构，将所述接收天线中的至少一个的位置，沿着XYZ轴线中的至少一个 轴线进行位置调整；存储部，在每次将所述接收天线中的至少一个的位置，沿着XYZ轴线中的至少一个 轴线进行位置调整时，存储所述第4测定值；以及运算部，基于所述第3测定值、第4测定值、所述基准天线的反射系数以及损耗，计 算所述被测物在应测定的所述规定频率范围内的总辐射功率。
全文摘要
使被测物(1)的电波的辐射中心与在将椭圆以通过其两个焦点的轴线为中心旋转而得到的椭圆球状中由金属的壁面(11)所包围的封闭空间(12)的一个焦点(F1)的附近位置一致，使从被测物(1)辐射的电波在壁面反射而集中在配置于另一个焦点(F2)的位置的接收天线(15)，从而根据接收天线(15)的输出信号而测定被测物(1)的辐射功率的测定方法中，使被测物(1)和接收天线(15)中的至少一个沿着通过两个焦点的轴线移动，将接收天线(15)的输出信号功率设为最大，并将其作为第1测定值来存储，使代替被测物(1)而设置的基准天线(160)和接收天线(15)与上述同样地移动，从而利用在接收天线(15)的输出信号功率成为最大时得到的测定值和校正数据计算被测物(1)的总辐射功率。
文档编号G01R29/08GK102016608SQ200980116649
公开日2011年4月13日 申请日期2009年5月8日 优先权日2008年5月9日
发明者佐久间彻, 手代木扶, 桧谷绫, 河村尚志 申请人:安立股份有限公司