CN108603905A - 电波测定装置 - Google Patents

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滨边太一
沼本龙彦
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Abstract

提供能在短时间内进行多个条件的电波测定的电波测定装置。具备：包含金属的层的壳体；设于壳体的一面且接收水平极化波的水平极化波天线；设于与水平极化波天线相同的一面且接收垂直极化波的垂直极化波天线；与水平极化波天线以及垂直极化波天线连接的切换部；和与切换部连接的输出部，切换部具备与输出部连接的连接部和与电阻连接的电阻部，且进行切换，使得在连接部仅连接水平极化波天线以及垂直极化波天线当中的一个天线，其他天线与电阻连接。

Description

电波测定装置
技术领域
本公开涉及对电波环境进行测定的电波测定装置。
背景技术
专利文献1公开了将测定点的位置和电波强度(电场强度)建立对应来存储电波环境的系统。该系统具备位置检测部、电场强度检测部、作图数据处理部。由此，能同坐标位置一起对电场强度进行测定而作为分布图。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2006-125951号公报
发明内容
本公开中的电波测定装置具备：包含金属的层的壳体；设于壳体的一面且接收水平极化波的水平极化波天线；设于与水平极化波天线相同的一面且接收垂直极化波的垂直极化波天线；与水平极化波天线以及垂直极化波天线连接的切换部；和与切换部连接的输出部，切换部具备与输出部连接的连接部和与电阻连接的电阻部，且进行切换，使得在连接部仅连接水平极化波天线以及垂直极化波天线当中的一个天线，其他天线与电阻连接。
本公开中的电波测定装置能在短时间内进行多个条件的电波测定。
附图说明
图1是实施方式1中的电波测定装置的外观图。
图2是实施方式1中的电波测定装置的外观图。
图3是实施方式1中的天线的立体图。
图4是实施方式1中的天线的配置图。
图5是实施方式1中的电波测定装置的框图。
图6是实施方式1中的开关的电路图。
图7是实施方式1中的电波测定装置的框图。
图8是实施方式1中的测定形象图。
图9是实施方式1中的测定结果图。
图10是实施方式1中的测定结果图。
图11是实施方式1中的测定结果图。
图12是实施方式2中的天线的配置图。
图13是实施方式2中的电波测定装置的框图。
图14是实施方式3中的电波测定装置的外观图。
图15是实施方式3中的电波测定装置的配置图。
图16是实施方式3中的电波测定装置的截面图。
具体实施方式
以下，适当参考附图来详细说明实施方式。但是，有时会省略必要以上的详细说明。例如，有时会省略已知事项的详细说明或对实质相同结构的重复说明。这是为了避免以下的说明变得不必要地冗长，使本领域技术人员容易理解。
另外，附图以及以下的说明是为了本领域技术人员可充分理解本公开而提供的，意图并不在于由这些来限定权利要求书所记载的主题。
(实施方式1)
以下，使用图1～图11来说明实施方式1。首先，使用图1～图4来说明电波测定装置的结构。图1是实施方式1中的电波测定装置的外观图，图2是实施方式1中的电波测定装置的外观图，图3是实施方式1中的天线的立体图，图4是实施方式1中的天线的配置图。
在图1中，电波测定装置100在四棱柱形状的壳体110设置五个天线组件121～125(天线组件125在图2中示出)。另外，壳体110由底座130固定，在壳体110与底座130之间配置控制盒140。
另外，在底座130设置车轮等而使电波测定装置100能移动。
另外，也可以为了保护电波测定装置100不淋雨等而设置盖部。其中，为了不给电波测定带来影响而优选不在盖部中利用金属性的材料。
在控制盒140设置控制天线组件121～125的控制装置、用于与测定设备连接的输出部等。另外，测定天线组件121～125所接收到的电波的测定设备可以配置在控制盒140内或另外配置在控制盒140之外。
使用图2来说明天线组件121～125的配置。图2是从上方观察电波测定装置100的图。如图2所示，关于天线组件121～125，在壳体的上表面配置天线组件121，在壳体110的四个侧面设置天线组件122～125。在壳体110的下表面，虽然为了配置控制盒140而未设置天线组件，但是也可以根据需要来设置。
另外，在本实施方式中，由于在上表面和侧面这五个面设置了天线，因此能从五个方向接收到达电波测定装置100的电波。进而，为了不从别的方向(其他四个方向)受到电波的影响而在壳体110的表面设置金属的屏蔽物。另外，也可以将壳体110的各个面设为层叠结构，且其中的一层是金属。
接下来，使用图3来说明天线组件121～125的详细情况。在此，以位于图1的电波测定装置100的正面的天线组件123为例进行说明，但是其他天线组件的结构也是同样。
在天线组件123设置多个天线，通过固定构件150将天线的位置固定。作为天线，具体来说，将接收水平极化波的水平极化波天线161、162、接收垂直极化波的垂直极化波天线163、164这四个天线设置在基板上。
在本实施方式中，这四个天线将不同频率的水平极化波、垂直极化波组合起来而成，且成为2HGz段的水平极化波天线161、2HGz段的垂直极化波天线163、5HGz段的水平极化波天线162、5HGz段的垂直极化波天线164这四根的结构，但是也可以是相同频段或相同极化波的天线，还可以自由变更天线的组合。
另外，除了水平极化波、垂直极化波以外，也可以使用圆极化波的天线，天线的根数几根都可以。
另外，固定构件150是不会给电波测定带来影响的构件，如壳体110那样不设置金属的屏蔽物。
天线组件123配置成水平极化波天线161、162、垂直极化波天线163、164的有供电点的面(图3中未设置天线的背面)与壳体110相接。即，将设置水平极化波天线161、162、垂直极化波天线163、164的基板配置成与壳体110的面垂直。
使用图4来说明天线组件123中的壳体110与水平极化波天线161、162、垂直极化波天线163、164的关系。
水平极化波天线161、162、垂直极化波天线163、164如图4所示那样，配置成2GHz段的水平极化波天线(2GHz_H)161、2GHz段的垂直极化波天线(2GHz_V)163、5GHz段的水平极化波天线(5GHz_H)162、5GHz段的垂直极化波天线(5GHz_V)164形成四边形。
这时，由于若水平极化波以及垂直极化波天线位于靠近壳体110的端部的位置就会受到到达其他的面的电波的影响，因此，为了不受其他的面的影响，配置在距端部的各个水平以及垂直天线自身的波长的四分之一(λ/4)的内侧(图4的A以及B)。
另外，在本实施方式中，2GHz段的水平极化波天线161的频率是1.7GHz～3.0GHz，5GHz段的水平极化波天线162的频率是2.4GHz～6.0GHz，一部分频带重复。因此，为了天线彼此不发生干涉，空开λ/2以上的间隔来配置(图4的C)。另外，这时的λ是基于重复的频率中作为最低频率的2.4GHz的波长来决定间隔的。另外，以水平极化波天线为例进行了说明，但是垂直极化波天线也是同样配置。
使用图5来说明上述那样构成的电波测定装置的天线的连接。图5是实施方式1中的电波测定装置的框图。
位于壳体110的相同的面的天线全都与相同的开关171连接。另外，位于壳体110的其他的面的天线也与别的开关连接，被图5的虚线包围的部分与各个面对应，且全都为相同的结构。即，设置与各个面即与天线组件121～125对应的开关171。
设于各个面的每一个面的开关171全都与开关172连接。即，在开关172能经由开关171与所有的天线组件121～125连接。并且，通过开关171、172，在输出部180连接所有天线当中的一个天线，例如连接2GHz段的水平极化波天线161。
从开关172连接到输出部180，从输出部180连接到频谱分析仪等测定设备，由此电波测定装置100能测定所接收的电波。
另外，开关172也可以与输出部180一体。
在此，使用图6来说明开关171的结构。图6是实施方式1中的开关的电路图。在开关171设有五个端子，在IN的部分连接开关172，在J1～J4的端子连接水平极化波天线161、162、垂直极化波天线163、164。在J1～J4的端子分别设置50Ω的终端电阻191，按每个端子切换是向IN连接还是向终端电阻191连接。
在此，开关171在经由开关172与输出部180连接的情况下，仅将J1～J4中的一个与IN连接，不与IN连接的剩余的端子与各个终端电阻191连接。开关171在不与输出部180连接的情况下，所有的端子(J1～J4)与各个终端电阻191连接。另外，根据测定设备等的指示将IN的连接目的地切换成J1～J4。
这是因为，如上述那样对开关171进行切换可减轻不与IN连接、即不与测定设备连接的天线的影响。特别是，由于在相同的面存在多个天线，因此位于相同的面的不是测定对象的天线有可能会受到所接收到的电波的影响。因此，通过将测定中未利用的天线与终端电阻191连接来减轻测定对象的天线以外的影响。另外，由于还要减轻其他的面的天线的影响，因此优选开关172也与开关171是同样的结构。
另外，还能如图7所示那样构成框图。与图5的框图的不同的点在于，仅将两个天线与直接连接天线的开关连接。
具体地，在开关173连接2GHz段的水平极化波天线161和5GHz段的垂直极化波天线164，在开关174连接2GHz段的垂直极化波天线163和5GHz段的水平极化波天线162。另外，开关173、开关174能选择所连接的天线之中的一个天线。
对于该开关173、174来说，开关171的与天线连接的端子的数量成为一半，基本的结构相同。
开关173与开关175连接，开关174与开关176连接。开关175与输出部180以及开关177连接，且被切换到仅一方。开关176与输出部180以及开关177连接，且被切换到仅一方。开关177与输出部180连接。
在输出部180，与上述同样频谱分析仪等测定设备连接，电波测定装置能测定所接收的电波。另外，与图5不同，由于四根天线被分配给两个开关173、174，因此能够利用测定设备同时对与开关173连接的天线和与开关174连接的天线进行测定，进而能效率良好地进行电波测定。
另外，与开关173连接的情况下的组合优选以极化波所不同的组合来连接，进一步优选如图7那样不仅极化波不同而且频率也不同的组合(开关174也同样)。
说明上述那样构成的电波测定装置100的测定方法。电波测定装置100从例如Wi-Fi等的设备接收电波，能通过与测定设备连接来测定从Wi-Fi等的设备接收的电波强度(电场强度)等。
具体地，通过一个一个地对位于壳体110的各个面的天线进行切换，从而进行从五个方向到达电波测定装置100的电波的测定。
作为本实施方式中能进行的测定项目，例如能进行电力(电波强度)测定、延迟扩展测定等。
在电力测定中，能够利用频谱分析仪测定某频率下五个方向上的水平极化波和垂直极化波的电波强度。
在延迟扩展特性中，利用能测定五个方向的电波这一点，使用网络分析仪来确定反射波的到来方向，可知墙壁等障碍物吸收了电波等。
使用图8～图11来说明上述那样构成的电波测定装置的利用方法。图8是实施方式1中的测定形象图，图9～图11是实施方式1中的测定结果图。在Wi-Fi等配置了天线的空间中，使用该电波测定装置进行上述的测定，对该空间内的电波环境进行测定。
例如，如图7所示，测定在某房间中配置两个接入点200(AP1、AP2)的情况下的空间内的电波。这时，在房间中配置桌子等障碍物210。
该房间中的电波环境的测定例如如图7的D所示那样，一边移动一边在各个点进行测定。根据在各个点测定到的结果，能取得考虑了房间的墙壁面、障碍物210等的影响的电波环境。即，在房间中无论哪里都能确认电波是否可达到。
并且，通过根据该电波环境使接入点200的位置移动到最佳的位置，或增加接入点200的数量，从而无论在空间内的哪里都能利用Wi-Fi等。
过去，对于该电波环境的测定来说，若想要在房间之中的大量的点来测定来自各个方向的电波，则一般将测定方向固定不变地进行图7的D所示的移动，按每个测定方向重复进行图7的D所示的移动，因此非常花时间。即，每当在各种条件下进行测定时就需要进行移动，非常花时间。
与此相对，本实施方式的电波测定装置由于能在各个点一边切换开关一边进行测定，因此能不按每个测定方向重复进行移动，所以能缩短测定时间。另外，由于仅切换开关就能对测定的方向等进行切换，因此能缩短测定时间。
另外，能通过将测定到的电波强度和测定位置建立关联来作成电波环境的图，还能以可视方式进行显示，例如能如图9～图11所示那样进行显示。另外，测定位置使用GPS等位置信息来进行。
图9对飞机内进行测定，如图8所示那样一边使电波测定装置100移动一边进行测定。箭头的前端的位置成为电波测定装置100的测定位置，箭头的方向表示电波的到来方向。另外，打斜线的箭头表示水平极化波，另一者表示垂直极化波。
该箭头基于在测定位置测定到的各方向(本实施方式中是五个方向)以及极化波的电波强度而示出，图9中显示的箭头表示测定到的各个电波强度之中的最大的电波强度的方向以及极化波。
通过如此进行显示，能一眼就确认到在给定的位置是哪个方向的电波强度强，能将来自接入点的电波的传播路径可视化。
因此，在设置针对该接入点的接收机的情况下，能考虑接收机的朝向来进行电波环境的良好的配置。
另外，在设置多个接入点的情况下，能以视觉辨识各个电波发生干涉的部分。
另外，虽然图9中示出电波强度最大的方向以及极化波，但是也可以显示最小的情况。在该情况下，可知不配置接收机为宜这样的方向。
另外，在图9中，用箭头表示极化波和方向，但是也可以按每个极化波将箭头用颜色区分，通过其颜色的浓度来表示电波强度，或者通过箭头的大小表示电波强度。
图10、图11对室内进行测定，在各测定位置配置电波测定装置100来进行测定。具体地，对一个天线以500msec的间隔进行100次测定。在上述说明的电波测定装置100中有五个面，每一个面有四个天线，因此花费1000sec进行测定。
图10将测定到的电波强度之中的最大的电波强度的值可视化。通过显示给定的测定位置的电波强度最大的值，能得到室内的电波强度分布。因此，只要存在电波强度弱的部分等，就能一边观察该电波强度分布一边进行接入点的位置等。
另外，只要显示电波强度小的值，就能以视觉辨识考虑了该接入点处的室内的结构物等的影响的接收区。
图11将在给定的测定位置得到的电波强度的波动可视化，显示给定的测定位置的电波强度的差分值。
具体地，按各个天线的每一个天线取上述100次测定中的电波强度的最大值与最小值的差分，将每个天线的差分值的最大值作为该测定位置的值。
一般，电波强度是恒定的，差分大的部分可知是某些外因在起作用，从而能对该外因进行分析。
另外，也可以不是按各个天线的每一个天线取差分，而是取电波测定装置100整体中的差分。
另外，作为取得测定位置的手段，可以在特定的测定位置进行测定后，以触摸等输入地图上的对应的位置，来将测定位置和电波强度建立对应。
如以上那样，在本实施方式中，在壳体110表面设置金属，在设有金属的面设置垂直极化波、水平极化波的天线，通过进行切换，能效率良好地进行电波测定，能在短时间内进行多个条件的电波测定。
另外，通过将该电波测定结果如上述那样进行显示，能在接入点的配置等各种场面下有效利用。
(实施方式2)
以下，使用图12、图13来说明实施方式2。实施方式2与实施方式1相比，仅是设于天线组件的天线的数量不同，其他的结构都与实施方式1相同，因此标注与实施方式1相同的附图标记。
使用图12来说明实施方式2中的天线的配置。图12是实施方式2中的天线的配置图。
在图12中配置2.4GHz天线301～304、5.0GHz天线311～314。另外，2.4GHz天线302、303、5.0GHz天线311、314成为水平极化波天线、2.4GHz天线301、304、5.0GHz天线312、313成为垂直极化波天线。
这时，将2.4GHz天线301～304配置在5.0GHz天线311～314的外侧。另外，与图4同样，考虑给定的距离(λ/2等)来配置。
另外，图12的虚线表示天线的群组，存在于一个群组内的四个天线与实施方式1同样地与相同的开关连接。具体地，如图13所示那样进行连接，2.4GHz天线301、302、5.0GHz天线311、312与相同的开关171连接。并且，其他的面也同样与开关连接，且与实施方式1同样地与开关172连接(图13的一点划线的部分)。
在此，由于如上述说明的那样在一个面存在两个群组的天线，因此同样地形成2.4GHz天线303、304、5.0GHz天线313、314的群组所归属的连接。即，在图13的一点划线的部分所示的当中，同样地形成天线和开关的连接。
由输出部320对上述两个群组的输出进行切换。另外，输出部320也可以按每个群组选择一根天线进行输出。即，也可以同时对2.4GHz天线301、304进行输出。
在上述结构中，由于存在两个群组的天线，因此能进行比实施方式1更加详细的测定。具体地，除了能进行电力测定、延迟扩展测定以外，还能进行干涉波测定、吞吐量测定、信号品质测定等。
在干涉波测定中，能够从两台发送机以相同的频率分别发送相邻的信道的电波，使用频谱分析仪一边对信道进行切换一边进行测定，由此观察发送机彼此的干涉。
在吞吐量测定中，能够将电波测定装置例如设为个人计算机等电子设备的天线，在个人计算机上确认通信性能，接受该结果来进行个人计算机内的天线的设计。
在信号品质测定中，能够使用两个发送机以相同的频率、相同的信道来发送不同的信号，利用频谱分析仪观察该信号来测定信号的劣化。
如以上那样，在本实施方式中，由于在一个面与实施方式1相比增加了天线的数量，因此能进行更加详细的电波环境的分析。
(实施方式3)
以下，使用图14～图16来说明实施方式3。实施方式3与实施方式1相比，电波测定装置的结构不同。图14是实施方式3中的电波测定装置的外观图，图15是实施方式3中的电波测定装置的配置图，图16是实施方式3中的电波测定装置的截面图。
实施方式3中的电波测定装置在壳体的表面直接配置天线，开关和输出部配置在壳体之中。如图14所示那样，在壳体400的侧面420，不是如实施方式1那样设置固定构件150，而是分别直接设置2GHz段的水平极化波天线(2GHz_H)411、2GHz段的垂直极化波天线(2GHz_V)413、5GHz段的水平极化波天线(5GHz_H)412、5GHz段的垂直极化波天线(5GHz_V)414。另外，虽未图示，但是天线也同样地设置在壳体400的各个面。
图15表示壳体400内部的配置，在壳体400的外周配置天线410(图14中的水平极化波天线411等)，在配置天线410的侧面420的相反面设置开关430，在壳体400的中心设置输出部440。
这时，天线410、开关430不管在哪个面都相同地进行配置，与输出部440的距离也成为相同的距离。
另外，虽然按各面的每个天线410设置的开关430配置在各个侧面420，公共利用的输出部440配置在壳体400的内部中心，但是只要到各面的天线的电长度相同，就能自由地来设定配置。
在此，使用图16来说明不设置固定构件150就能构成的理由。在图16中，侧面420从配置天线410的面的一侧起按照基板421、AMC422、基板423、接地424、基板425的顺序来层叠。
在此，所谓AMC422，是人工磁导体(AMC：Artificial Magnetic Conductor)，通过利用该AMC422，能将天线410相对于壳体面420平行地配置，能减小整体的尺寸。另外，通过接地424，能与实施方式1同样地不接受来自其他方向的电波，从而能实现与实施方式1同样的功能。
(其他实施方式)
如以上那样，作为本申请中公开的技术的例示，说明了实施方式1～3。但是，本公开中的技术并不限定于此，还能运用在进行了变更、置换、附加、省略等的实施方式中。另外，还能将上述实施方式1～3中说明的各构成要素组合起来构成新的实施方式。
因此，以下例示其他实施方式。
在实施方式1～3中，将壳体的形状设为长方体，但是例如也可以是三棱锥或六面体等其他形状(多面体)，只要设置与测定所需的方向对应的面即可。
另外，在实施方式1～3中，在壳体的下表面配置控制盒140，但是也可以将控制盒140也配置在壳体内部等，从而可以在壳体的下表面配置天线。
另外，在实施方式1～3中，将电波测定装置作为接收装置来利用，但是也可以作为发送装置输出电波。
另外，在实施方式1～3中，利用了两个频段的天线，但是也可以仅使用一个频段的天线，还可以使用三个以上的频段的天线。
另外，在实施方式2中，将天线的群组设为两个，但是也可以是三个以上。
另外，上述的实施方式由于是对本公开中的技术的例示，因此能在权利要求书或其等同的范围内进行种种变更、置换、附加、省略等。
产业上的可利用性
本公开能运用在能在短时间内进行多个条件的电波测定的电波测定装置中。
附图标记说明
100 电波测定装置
110、400 壳体
121、122、123、124、125 天线组件
130 底座
140 控制盒
150 固定构件
161、162、411、412 水平极化波天线
163、164、413、414 垂直极化波天线
171、172、173、174、175、176、177、430 开关
180、320、440 输出部
191 终端电阻
200 接入点
210 障碍物
301、302、303、3042.4GHz 天线
311、312、313、3145.0GHz 天线

Claims (6)

1.一种电波测定装置，具备：
包含金属的层的壳体；
设于所述壳体的一面且接收水平极化波的水平极化波天线；
设于与所述水平极化波天线相同的一面且接收垂直极化波的垂直极化波天线；
与所述水平极化波天线以及所述垂直极化波天线连接的切换部；和
与所述切换部连接的输出部，
所述切换部具备与所述输出部连接的连接部和与电阻连接的电阻部，且进行切换，使得在所述连接部仅连接所述水平极化波天线以及所述垂直极化波天线当中的一个天线，其他天线与所述电阻连接。
2.根据权利要求1所述的电波测定装置，其中，
所述壳体是多面体，在多个面的每一个面设置所述水平极化波天线、所述垂直极化波天线以及所述切换部，所述输出部切换成与所述切换部中的一个连接。
3.根据权利要求1所述的电波测定装置，其中，
所述水平极化波天线以及所述垂直极化波天线配置在距所述壳体的端部的所述水平极化波天线以及所述垂直极化波天线的频率的四分之一的内侧。
4.根据权利要求1所述的电波测定装置，其中，
所述水平极化波天线以及所述垂直极化波天线按多个频率的每一频率设置，频率低的天线位于所述壳体的表面的端部侧。
5.根据权利要求1所述的电波测定装置，其中，
所述壳体的一面层叠有人工磁导电体的层和接地的层。
6.根据权利要求1所述的电波测定装置，其中，
在所述壳体的内部设置所述切换部以及所述输出部。
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