[发明专利]Massive-MIMO天线测量装置及其指向性测量方法

说明书

提供Massive‑MIMO天线测量装置及其指向性测量方法。波束方向检测构件(33)以被测天线(1)的电磁波辐射面(1a)朝向正对测量平面(P)的基准方向的状态使探针天线(12)进行大致扫描，根据其接收信号检测被测天线(1)辐射的波束的方向。天线方向变更构件(34)变更被测天线(1)的方向，以使检测的波束的方向朝向测量平面(P)中央。在该状态下，临时指向性计算构件(35)使探针天线(1)对测量平面整体进行精密扫描，根据其接收信号，求出被测天线(1)的临时指向性。指向性校正构件(36)被测对求出的临时指向性进行相当于被测天线(1)方向的角度的变更量的校正，求出被测天线(1)朝向基准方向时的远场指向性。

技术领域

本发明涉及一种利用近场测量法测量用于Massive-MIMO的基站侧的天线特性的技术，所述Massive-MIMO作为用于更有效进行移动电话或智能手机等移动终端与基站之间的通信的技术而提出。

背景技术

Massive-MIMO是利用许多天线元件，进行多用户MIMO传输的技术，并设计有控制这些许多天线元件来数字化作出天线的指向性的构成和利用模拟的相位器来控制波束方向的构成等多个构成。

作为如用于该Massive-MIMO的天线，具有较强指向性的天线的测量法，已知有通过电磁场理论，从天线的近场电磁场计算远场指向性的近场测量法(NFM：Near FieldMeasurement)。

近场测量法在天线附近测量电磁场，因此具有如下优点：因空间导致的电磁波的损失较小，除了指向性，还能通过天线的近场分布进行天线的诊断。

通常，如图8所示，从天线开口面辐射的电磁场的区域中，接近天线开口的区域是对辐射没有帮助的电磁场成分为主的无功近场区域(极近)，指向性不因离天线开口的距离而变化的区域称为辐射远场区域(远场)。一般表示的天线指向性是在该辐射远场区域测量的指向性。

远场规定为，相对于天线的最大径D(开口尺寸)，远离满足

R＞2D²/λ……(1)

的距离R以上的位置。其中，λ是自由空间波长。并且，将发射天线的增益设为Gt，将接收天线的增益设为Gr，将发射电力设为Wt时，在自由空间接收天线可接收的最大电力Wa为，

Wa＝(λ/4πR)²·Gt·Gr·Wt……(2)。

因此，增益较高的开口面较大的天线中距离R变大，而空间中的衰减变大。进一步地，毫米波段中，自由空间波长λ变小，因此存在減衰量进一步增加，低电平的旁瓣的测量困难的问题。

作为无功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)是指向性随着距离变化的区域。所述的NFM在该辐射近场区域测量电磁场，通过计算求出远场的指向性。

具体而言，通过探针天线对供给规定信号的天线附近进行扫描，由通过该探针天线接收到的信号求出每个扫描位置的振幅与相位的分布，由该分布通过数据处理能够得到无限远处的指向性。由于是天线附近进行的测量，因此空间的衰减量较小，与远场测量相比可以进行高精度的测量。

NFM根据对被测天线附近进行扫描的范围分成多个种类，但广泛应用对增益较高的天线有利且数据处理容易的平面NFM。

图9示出利用平面NFM求出被测天线1的指向性的测量装置10的构成。该测量装置10具有：支撑体11，以该辐射面朝向规定方向的状态支撑被测天线1；探针天线12，用于接收由被测天线1输出的电磁波；以及探针扫描机构13，使探针天线12在相对于被测天线1的辐射面的附近的测量平面内在X、Y方向上移动。