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ソリューションを探すBeyond 5G / 6Gサブテラヘルツ対応 アンテナ近傍界計測
SOLUTION / SUB-THZ ANTENNA NEAR-FIELD MEASUREMENT

サブテラヘルツ対応 アンテナ近傍界計測

300GHz帯クラスのアンテナは波長が1mmを切り、従来の遠方界測定では測定距離・環境・コストの壁が急激に高くなります。当社は、金属レスの微小EOセンサプローブによる近傍界計測で、この壁を越えます。アンテナ開口面の振幅・位相分布をコンパクトな環境で実測でき、遠方界測定では得られない情報——「アンテナのどこが、どう振る舞っているか」——まで取得できます。対応周波数は1GHz〜330GHz。VNA・エクステンダーが不要な独自の光学ベースシステムのため、特に100GHz以上でコスト面の優位があります。NICT Beyond 5G事業の委託研究で実用化し、アンテナ近傍界計測システムとして提供しています。

1GHz〜330GHz対応測定環境を小型化国プロで実用化・使用実績あり
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特長

「電場を乱さず、そこにある電場をそのまま測る」——光学技術ならではの計測です。

POINT 01

金属レスの微小EOセンサプローブ

光ファイバの先端にEO(電気光学)結晶を備えた、金属を一切使わず誘電体のみで構成したプローブで電場を直接検出します。金属プローブと違って測定電場に対して低擾乱で、波長がサブミリになる300GHz帯でも、空間分解能と非擾乱性を両立できます。超軽量のため簡易なロボットアームに実装でき、計測環境そのものをコンパクトにできます。

  • 金属レス・誘電体のみの構造で、測定電場に対して低擾乱
  • 微小プローブによる高い空間分解能。振幅・位相をベクトルで取得
  • 超軽量で簡易ロボットアームに実装可能 → 計測環境が小さくなる
EOプローブの構造。光ファイバーの先端にEO結晶を備えた金属レスのプローブ
EOセンサプローブの構造。光ファイバ先端のEO結晶で電場を検出します(金属レス・誘電体のみ)。
POINT 02

近傍界だから分かること — 開口面の振幅・位相

遠方界測定で得られるのは「合成された結果」のパターンだけですが、近傍界計測ではアンテナ開口面の振幅・位相分布そのものが見えます。EOプローブは測定電場に非侵襲なため、アンテナ近傍でもシミュレーションと同じように振幅・位相の分布を取得でき、設計どおりに励振されているかを直接確認できます。近傍界→遠方界変換ソフトウェアで放射パターン・利得も取得します。

  • 開口面分布からアンテナの「中身の振る舞い」を診断
  • 実測とシミュレーションの突き合わせで設計を検証(電磁界解析ベンダーのレポートでも紹介実績)
  • Near-Far変換S/Wで放射パターン・利得も取得可能
77GHzゲインホーンアンテナの平面走査による近傍界測定。測定環境の写真と振幅・位相分布
77GHzゲインホーンアンテナを平面走査した近傍界測定結果(左: 測定環境、右: 振幅・位相分布)。シミュレーション同様の分布が実測で得られます。
POINT 03

測定環境を小型化 — サブテラヘルツでも卓上級

遠方界測定に必要な長い測定距離は不要で、計測環境(AUTとEOプローブまわり)は光ファイバで取り廻せるため、既設の電波暗室内への設置はもちろん、小型の電波暗箱やラボ用の簡易シールドテントにも対応できます。プローブ走査はロボットアームで行い、平面・円筒・球面走査に対応します。装置導入(販売)にも、当社での受託計測にも対応します。

  • 既設暗室・小型暗箱・簡易シールドテントに対応(環境のご提案も可能)
  • ロボットアームによる平面・円筒・球面走査
  • 装置販売・受託計測のどちらでも対応
アンテナ近傍界計測システムの構成。ロボットアームに実装したEOプローブと被測定アンテナ、光学モジュール群
システム構成。超軽量EOプローブをロボットアームで走査し、光ファイバで計測環境を取り廻します。
対応周波数1GHz〜330GHz。Tx側PD(フォトダイオードモジュール)交換で帯域を変更・拡張(1〜70GHz/W帯/D帯/J帯)
方式独自の光学技術ベース。VNA・エクステンダー不要
走査ロボットアームによる平面・円筒・球面走査
出力近傍界の振幅・位相分布、Near-Far変換S/W(放射パターン・利得)
設置既設暗室/小型電波暗箱/簡易シールドテント(ご提案可)
提供形態計測システムの販売/受託計測
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測定事例

300GHz帯の実測から、アンテナ極近傍の素子診断まで。現行システムでの実例です。

CASE 01

300GHzゲインホーンアンテナの測定

300GHz帯のゲインホーンアンテナを円筒走査で近傍界測定し、遠方界変換した事例です。変換した放射パターンはシミュレーションと良い一致を示しており、サブテラヘルツ帯でも近傍界計測→遠方界変換のフローが実用レベルで機能することを実証しています。

  • 円筒走査による近傍界測定(300GHz帯)
  • 遠方界変換結果がシミュレーションとよく一致
  • 走査カット数を絞って測定時間を短縮するシングルカット・マルチカット法(オプション)にも対応
300GHzゲインホーンアンテナの円筒走査による近傍界測定のイメージ
円筒走査による近傍界測定(300GHz帯ゲインホーン)。
300GHz帯ゲインホーンの遠方界変換結果。実測とシミュレーションの比較
遠方界変換結果。実測(青)とシミュレーション(橙)が良い一致を示します。
CASE 02

アンテナ極近傍の計測 — 素子ごとの診断

28GHzの16素子パッチアンテナを、アンテナからわずか1.5mmの極近傍で計測した事例です。素子一つずつの振幅・位相の分布を評価でき、実測はシミュレーションと良い一致が得られています。アレーアンテナの励振診断・不良素子の特定といった、遠方界測定では不可能な評価ができます。

  • アンテナから1.5mmの極近傍での計測
  • 16素子それぞれの振幅・位相を個別に評価
  • シミュレーションとの突き合わせで設計を検証
28GHz 16素子パッチアンテナの極近傍計測。シミュレーションと実測の振幅・位相分布の比較
28GHz・16素子パッチアンテナの極近傍計測(アンテナから1.5mm)。素子ごとの振幅・位相がシミュレーションとよく一致しています。※本計測はマイクロウェーブファクトリー様にご協力いただきました。
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実績

国の研究開発事業で実用化し、すでに外部のサブテラヘルツ帯アンテナ評価に使われています。

NICT / 2021–2023年度・委託研究 Beyond 5G研究開発促進事業「300GHz帯アンテナ評価技術の実用化」

サブテラヘルツ帯アンテナのコンパクトな評価技術(EOプローブによる近傍界計測)を開発・実用化した委託研究(シーズ創出型)。パートナー企業と共同で実施しました。

SOCIAL IMPLEMENTATION / 使用実績 企業・大学のサブテラヘルツ帯アンテナ評価に使用
  • 国際会議 EuCAP 2025: 電気興業株式会社の300GHz帯アンテナ発表において、当社EOセンサプローブによる計測が使用されました(NICT委託研究成果の社会実装事例)
  • 電子情報通信学会 AMT研究会: 東京農工大学・NTT様の発表において、当社EOセンサプローブシステムが使用されました

高周波関連に関するお困り事は、ぜひ当社にご相談ください。

受託研究・開発(業務委託)、計測装置の開発・製造、ソフトウェア開発、共同研究など、形態を問わず対応します。

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