CN1509536A - 极化波测量装置及使用该装置的天线特性装置和无线电波测量装置 - Google Patents

Abstract

相移部分9将第二带限信号6相移到第一相移信号12和与第一相移信号相位差90度的第二相移信号13。第一信号混合部分10混合第一带限信号5和第一相移信号12。第二信号混合部分11混合第二带限信号6和第二相移信号13。相位差计算部分20从消除了期望基带频率以外的频率的第一混合信号14和第二混合信号15计算相位差值23。极化方式计算部分24从第一接收场密度值21、第二接收场密度值22和相位差值23计算接收极化方式。

Description

极化波测量装置及使用该装置 的天线特性装置和无线电波测量装置

技术领域

本发明涉及一种极化波测量装置、及使用该极化波测量装置的天线特性测量装置和天线电波测量装置，尤其涉及一种应用到用于无线电通信设备的天线的估计的测量装置。

背景技术

通常用场密度和极化方式定义无线电波。然而，天线实际上接收的无线电波通常仅用场密度来估计。因此，仅在诸如使用利用圆极化特性的优势的天线的通信的特殊情况考虑极化方式。

不考虑极化方式估计的原因是：由于结构导致的反射、屏蔽或散射，通信中在发送和接收侧之间在比如广播的相对宽范围上的无线电波的传播是非常复杂的，因此假定接收的极化波是随机的前提下，采用随机方案被考虑为是更有效的。

在这种情况下，当测量用于设备的天线特性或从天线发射出的无线电波的传播特性时，仅仅是基于所需要的发射功率或场密度的估计。例如，通常基于电功率测量天线的指向增益，并且除了特殊情况不考虑极化特性。

对于当确定了通信服务区域时的引入信号的场密度测量，由于相似原因估计通常也是仅基于电功率。

然而，由于无线通信的应用范围的扩大，存在着减小一个无线通信的区域以提高无线电波的利用率或增加所发送的信息量的趋势。当缩短了发送侧和接收侧之间的距离时，无线电波也在简单的条件下进行传播，因此极化特性为随机的前提便不能再保持。为此，对于这种无线电波环境的测量，不仅需要考虑电功率而且需要考虑极化特性。

并且，相同的情况适用于天线特性的估计。特别是当天线用于与人体密切接触的情况如蜂窝电话的情况下，即使天线如在单极天线的情况中那样是发射线极化的天线，当实际使用天线时靠近天线的人体对极化特性的影响也非常大，以至于天线的极化特性也可能不是线极化方式。

然而，由于传统装置需要检测在载波信号频率上的无线电波的相位信息以测量无线电波的极化特性，故问题是它需要非常复杂的结构。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种极化波测量装置、和使用该极化波测量装置的天线特性装置和无线电波测量装置，该极化波测量装置不仅能够测量无线电波的场密度而且能够测量其极化方式。

本发明的第二目的是提供一种极化波测量装置、和使用该极化波测量装置的天线特性装置和无线电波测量装置，该极化波测量装置能够以时间上连续的方式测量极化特性。

本发明的第三目的是提供一种极化波测量装置、和使用该极化波测量装置的天线特性装置和无线电波测量装置，该极化波测量装置能够估计引入无线电波的极化特性。

本发明的第四目的是提供一种极化波测量装置、和使用该极化波测量装置的天线特性装置和无线电波测量装置，该极化波测量装置能够使用极化波测量器件估计极化特性。

附图说明

图1示出根据本发明的实施例1的极化波测量装置的构造的方框图；

图2说明了接收无线电波的极化方式的计算示例；

图3示出上述实施例的极化波测量装置的构造的方框图；

图4示出根据本发明的实施例2的极化波测量装置的构造的方框图；

图5示出该实施例的天线特性测量装置的构造的方框图；和

图6示出根据本发明的实施例4的无线通信装置的构造的方框图。

具体实施方式

本发明的精髓是通过下列方式测量无线电波的极化方式而不用检测在载波信号频率上的无线电波的相位信息：计算经多个极化平面互相垂直的天线接收的接收信号间的相位差，该计算是基于通过混合所接收的信号获得的信号、和通过相移用90度极化平面接收的信号然后与用另一个平面接收的信号混合而获得的信号进行的；并且从该相位差和所接收信号的接收场密度来计算所接收信号的极化方式。

本发明的极化波测量装置采用的构造包括：第一天线和第二天线，其极化平面互相垂直；频带限制器件，用于衰减从所述第一天线接收的第一接收信号和从所述第二天线接收的第二接收信号中的非期望频率分量；第一混合器件，用于混合所述第一接收信号和所述第二接收信号以产生第一混合信号；第二混合器件，用于混合所述第一接收信号和相移了四分之一波长的所述第二接收信号以产生第二混合信号；低通滤波器件，用于从所述第一混合信号和所述第二混合信号中消除基带区以外的高频区；相位差计算器件，用于从消除了高频区的所述第一混合信号和所述第二混合信号计算所述第一接收信号和所述第二接收信号间的相位差；场密度测量器件，用于测量带有衰减的期望频率分量以外的分量的所述第一接收信号和所述第二接收信号的场密度；和极化方式计算器件，用于从所述第一接收信号和所述第二接收信号的场密度及相位差计算接收波的极化方式。

根据该构造，通过计算经多个极化平面互相垂直的天线接收的接收信号间的相位差，该计算是基于通过混合所接收的信号获得的信号、和通过相移用90度极化平面接收的信号然后与用另一个平面接收的信号混合而获得的信号进行的；并且从该相位差和所接收信号的接收场密度来计算所接收信号的极化方式，可以测量无线电波的极化方式而不用检测在载波信号频率上的无线电波的相位信息。

本发明的极化波测量装置采用根据权利要求1的极化波测量装置的构造，其中所述频带限制器件包括幅度限制/放大器件，用于放大带有衰减的期望频率分量之外的分量的所述第一接收信号和所述第二接收信号，并将这些接收信号转换为二进制信号；并且所述混合器件混合已经放大和转换为二进制信号的所述第一接收信号和所述第二接收信号。

根据该构造，通过计算经多个极化平面互相垂直的天线接收的接收信号间的相位差，该计算是基于通过放大所接收信号的幅度和混合放大后接收信号获得的信号、和通过相移用90度极化平面接收的信号然后与用另一个平面接收的信号混合而获得的信号进行的；可以防止幅度小的接收信号的灵敏度恶化，精确地测量经所述多个天线接收的信号间的相位差和以简单的构造精确地测量无线电波的极化方式。

本发明的极化波测量装置采用根据权利要求1或2的极化波测量装置的构造，其中当假设所述第一基带信号为e1(t)，所述第二基带信号为e2(t)，由两轴互相垂直的xy坐标系统中对应于x轴的e1(t)和对应于y轴的e2(t)相对于坐标轴形成的角度为φ(t)时，所述相位差计算器件计算从φ(t)减去、当所述第一天线和所述第二天线接收同相位信号时对应于φ(t)的作为参考角度的φ(0)、的结果作为测量期间所述第一基带信号和所述第二基带信号间的相位差φ；并将该计算结果作为相位差输出到所述极化计算器件。

根据该构造，可以提取所述第一基带信号和第二基带信号间的相位差作为角度信息。

本发明的极化波测量装置采用根据权利要求3的极化波测量装置的构造，其中所述极化方式计算器件相对于内切于由映射到xy坐标系统上的4点(e1(t)，e2(t))、(e1(t)，-e2(t))、(-e1(t)，-e2(t))、(-e1(t)，e2(t))形成的区域的椭圆、计算由下列表达式确定的椭圆的长轴长度a、短轴长度b和xy坐标系统的x坐标轴相对于椭圆的长轴形成的角度θ：

c＝e1(t)

d＝e2(t)

(ε＝c²+d²，δ＝c²d²sin²φ)

$a=\sqrt{\frac{\mathrm{\ϵ}+\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}^2-4\mathrm{\δ}}}{2}}$

$b=\sqrt{\frac{\mathrm{\ϵ}-\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}^2-4\mathrm{\δ}}}{2}}$

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\frac{\mathrm{\ϵ}\mathrm{cd}\cos \mathrm{\φ}}{b^2{d}^2-a^2{c}^2}$

从长轴长度a和短轴长度b计算极化轴比，并从角度θ确定极化倾角。

根据本构造，通过计算经多个极化平面互相垂直的天线接收的接收信号间的相位差，该计算是基于通过混合所接收的信号获得的信号、和通过相移用90度极化平面接收的信号然后与用另一个平面接收的信号混合而获得的信号进行的；并且从该相位差和所接收信号的接收场密度来计算所接收信号的极化方式，可以测量无线电波的极化方式而不用检测在载波信号频率上的无线电波的相位信息。

本发明的天线特性测量装置采用的构造包括：根据权利要求1至5的任何一个的极化波测量装置，其第一天线和第二天线是定位在同一方向上具有互相垂直的极化接收平面的窄带指向天线；接受测量的天线，位于在所述第一天线和第二天线的方向上形成远场的距离；旋转器件，用于旋转所述接受测量的天线；控制器件，用于产生将设置角度控制在所述旋转器件的单一平面内的旋转控制信号；和记录器件，用于记录所述极化波测量装置结合从所述旋转控制信号获得的设置角度的测量结果。

根据该构造，可以通过在测量天线特性的同时改变接受测量的天线的位置来估计包括极化的天线指向性。

本发明的无线电波测量装置采用的构造包括：根据权利要求1至5的任何一个的极化波测量装置，其第一天线和第二天线是定位在同一方向上的窄带指向天线；旋转器件，用于旋转所述第一和第二天线；控制器件，用于产生将设置角度控制在所述旋转器件的一个平面内的旋转控制信号；和记录器件，用于记录所述极化波测量装置结合从所述旋转控制信号获得的设置角度的测量结果。

本发明的极化测量方法采用的构造包括：接收步骤，经极化平面互相垂直的第一天线和第二天线接收无线电波；频带限制步骤，衰减从所述第一天线接收的第一接收信号和从所述第二天线接收的第二接收信号中的非期望频率分量；第一混合步骤，混合所述第一接收信号和所述第二接收信号以产生第一混合信号；第二混合步骤，混合所述第一接收信号和相移了四分之一波长的所述第二接收信号以产生第二混合信号；低通滤波步骤，从所述第一混合信号和所述第二混合信号中消除基带区以外的高频区；相位差计算步骤，从消除了高频区的所述第一混合信号和所述第二混合信号计算所述第一接收信号和所述第二接收信号间的相位差；场密度测量步骤，测量带有衰减的期望频率分量以外的分量的所述第一接收信号和所述第二接收信号的场密度；和极化方式计算步骤，从所述第一接收信号和所述第二接收信号的场密度计算接收信号的极化方式。

根据该方法，通过计算经多个极化平面互相垂直的天线接收的接收信号间的相位差，该计算是基于通过混合所接收的信号获得的信号、和通过相移用90度极化平面接收的信号然后与用另一个平面接收的信号混合而获得的信号进行的；并且从该相位差和所接收信号的接收场密度来计算所接收信号的极化方式，可以测量无线电波的极化方式而不用检测在载波信号频率上的无线电波的相位信息。

现在将参考附图在下面详细说明本发明的实施例。

实施例1

图1示出根据本发明的第一实施例的极化波测量装置的构造的方框图。该极化波测量装置是安装在无线电波测量装置上的极化波测量装置。图1中的极化波测量装置主要由第一天线1、第二天线2、第一信号频带限制部分3、第二信号频带限制部分4、第一场密度检测部分7、第二场密度检测部分8、相移部分9、第一信号混合部分10、第二信号混合部分11、第一低通滤波部分16、第二低通滤波部分17、相差计算部分20和极化方式计算部分24构成。

所述第一天线1接收无线电波，并将无线电信号输出到所述第一信号频带限制部分3。所述第二天线2接收垂直于所述第一天线1的极化波的无线电波作为极化波，并且将所接收的信号输出到所述第二信号频带限制部分4。将使用假设第一天线为垂直极化天线且第二天线为水平极化天线的例子说明该实施例。如果这里使用的天线为指向天线，则后续的数据处理将更加简单。例如，最好是使用所谓的“十字八木天线”的元件作为所述第一天线1和第二天线2。

所述第一信号频带限制部分3通过衰减经所述第一天线1接收的信号中期望频带信号外的其它信号来限制信号频带，并将其信号频带已被限制的带限信号5输出到所述第一场密度检测部分7、所述第一信号混合部分10和所述第二信号混合部分11。

同样地，所述第二信号频带限制部分4通过衰减经所述第二天线2接收的信号中期望频带信号外的其它信号来限制信号频带，并将其信号频带已被限制的带限信号6输出到所述第二场密度检测部分8和所述相移部分9。第一信号频带限制部分3和第二信号频带限制部分4由带通滤波器等构成。

第一场密度检测部分7从带限信号5的功率检测第一天线1处的接收场密度，并将该接收场密度21送到极化计算部分24。同样地，第二场密度检测部分8从带限信号6的功率检测第二天线2处的接收场密度，并将该接收场密度22送到极化计算部分24。

相移部分9将第二带限信号6相移到第一相移信号12和其相位与第一相移信号相差90度的相移信号13。然后，相移部分9将第一相移信号12输出到第一信号混合部分10，并将第二相移信号22输出到第二信号混合部分11。

这里，假设相移部分9产生COS(ωt+φ+ξ)作为具有90度相差的第一相移信号12和SIN(ωt+φ+ξ)作为第二相移信号13。

第一信号混合部分10混合第一带限信号5和第一相移信号12，并将第一混合信号14输出到第一低通滤波部分16。这里，假设第一带限信号5为COS(ωt)，第二带限信号6为COS(ωt+φ)。ω为接收信号的载波频率，φ为第一带限信号5和第二带限信号6之间的相差。

同样地，第二混合部分11混合第二带限信号6和第二相移信号13，并将第二混合信号15输出到第二低通滤波部分17。当应用上述定义时，第一混合信号14为COS(φ+ξ)+COS(2ωt+φ+ξ)，第二混合信号15为SIN(φ+ξ)+SIN(2ωt+φ+ξ)。

第一低通滤波部分16从第一混合信号14中衰减和消除高于期望基带频率的高频区，并获得COS(φ+ξ)作为第一基带信号18。然后，第一低通滤波部分16将该第一基带信号18输出到相差计算部分20。

同样地，第二低通滤波部分17从第二混合信号15中衰减和消除高于期望基带频率的高频区，并获得SIN(φ+ξ)作为第二基带信号19。然后第二低通滤波部分17将该第二基带信号19输出到相差计算部分20。

这里，φ+ξ可以使用TAN逆运算经简单计算从第一和第二基带信号18和19获得。使用该计算，相差计算部分20预先保留第一和第二天线处的接收信号具有相同相位(φ＝0)时的初始角度ξ，通过将该初始角度ξ从获得的角度φ+ξ中减去来计算相差φ和计算相差值23。然后，相差计算部分20将相差值23送到极化方式计算部分24。

极化方式计算部分24从第一接收场密度值21、第二接收场密度值22和相差值23获得接收极化方式。该极化方式可以基于极化轴比和极化倾角定义。下面将详细说明接收极化方式的计算。

图2说明了接收无线电波的极化方式的计算示例。将使用图2说明在极化方式计算部分24计算接收极化方式的轴比和极化倾角的方法的示例。

这里，当假设第一接收场密度值21为e1(t)，第二接收场密度值在时间t为e2(t)，相对于内切于由图2中所示的映射到坐标系统上的4点(e1(t)，e2(t))、(e1(t)，-e2(t))、(-e1(t)，-e2(t))、(-e1(t)，e2(t))形成的区域的椭圆，如果：

数学表达式1

c＝e1(t)

d＝e2(t)

(ε＝c²+d²，δ＝c²d²sin²φ)

则在坐标轴上可获得接收极化方式为：数学表达式2

$a=\sqrt{\frac{\mathrm{\ϵ}+\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}^2-4\mathrm{\δ}}}{2}}$

$b=\sqrt{\frac{\mathrm{\ϵ}-\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}^2-4\mathrm{\δ}}}{2}}$

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\frac{\mathrm{\ϵ}\mathrm{cd}\cos \mathrm{\φ}}{b^2{d}^2-a^2{c}^2}$

即，可以从椭圆的长轴长度a和短轴长度b获得极化轴比。

然后，可以获得椭圆相对于坐标系统的倾角，即，由椭圆的长轴和x坐标轴形成的角度θ。该角度θ成为接收信号的极化倾角。

因此，根据本实施例的无线电波测量装置，通过计算经多个极化平面互相垂直的天线接收的接收信号间的相位差，该计算是基于通过混合所接收的信号获得的信号、和通过相移用90度极化平面接收的信号然后与用另一个平面接收的信号混合而获得的信号进行的；并且从该相位差和所接收信号的接收场密度来计算所接收信号的极化方式，可以测量无线电波的极化方式而不用检测在载波信号频率上的无线电波的相位信息。

图1中的相差计算部分20仅使用带限信号5和6的相位信息执行处理，因此它们的幅度可以是任意的。并且，信号混合部分10和信号混合部分11处的输入信号的幅度变化引起输出信号的幅度变化，当幅度小时灵敏度将会恶化。

因此，最好信号混合部分10和信号混合部分11处的输入信号的幅度没有波动而是保持恒定。下面将说明用于提高极化波测量装置的检测灵敏度的构造。图3示出本实施例的极化波测量装置的构造的方框图。图3中的极化波测量装置与图1中的极化波测量装置的不同之处在于它具有幅度限制放大器31和幅度限制放大器32以放大用于相移计算的接收信号的幅度。

第一信号频带限制部分3通过衰减经第一天线1接收的信号中的非期望频带信号限制信号频带，并且将其信号频带已经限制了的带限信号5输出到第一场密度检测部分7和幅度限制放大器31。

同样地，第二信号频带限制部分4通过衰减经第二天线2接收的信号中的非期望频带信号限制信号频带，并且将其信号频带已经限制了的带限信号6输出到第二场密度检测部分8和幅度限制放大器32。

幅度限制放大器31将从第一信号频带限制部分3输出的接收信号的幅度放大到特定幅值，并将放大后的接收信号输出到第一信号混合部分10和第二信号混合部分11。幅度限制放大器32将从第二信号频带限制部分4输出的接收信号的幅度放大到特定幅值并将放大后的接收信号输出到相移部分9。幅度限制放大器31和幅度限制放大器32将幅度放大到检测信号间的相差所需的大小。

这里，相移部分9从其幅度已在幅度限制放大器32中放大了的第二带限信号6产生COS(ωt+φ+ξ)作为具有90度相差的第一相移信号12，并产生SIN(ωt+φ+ξ)作为第二相移信号13。

第一信号混合部分10混合其幅度已在幅度限制放大器31中放大了的第一带限信号5和第一相移信号12，并将第一混合信号14输出到第一低通滤波部分16。

同样地，第二信号混合部分11混合其幅度已在幅度限制放大器31中放大了的第二带限信号6和第二相移信号13，并将第二混合信号15输出到第二低通滤波部分17。

因此，根据本实施例的无线电波测量装置，通过放大经多个极化平面互相垂直的天线接收的信号的幅度、并从混合放大后接收信号获得的信号、和通过混合其平面相移90度的一个接收信号和另一个信号而获得的信号计算接收信号间的相位差，可以防止幅度小的接收信号的灵敏度恶化，精确地测量经所述多个天线接收的信号间的相位差和以简单的构造精确地测量无线电波的极化方式。

实施例2

实施例2将说明使用实施例1的极化波测量装置测量从各个方向到达的无线电波的极化方式的情况。

图4示出根据本发明的实施例2的无线电波测量装置的构造的方框图。但是，与图1中的元件相同的元件被分配以相同的参考号并且将省略对其详细说明。图4中的无线电波测量装置不同与图1中的无线电波测量装置之处在于：该装置具有转台41、旋转控制装置42和记录部分45，通过旋转天线测量极化方式，并记录通过结合天线旋转极化角度的极化测量结果。

该实施例将说明无线电波测量装置将十字八木天线用于第一天线1和第二天线2的例子。

控制信号43指示按任意角度转台41旋转，该控制信号43从旋转控制装置42输出，并且改变第一天线1和第二天线2的方向。结果，第一天线1和第二天线2的方位角度变化了。

旋转控制装置42将包括转台41的旋转角度的指令的控制信号43输出到转台41和记录部分45。

记录部分45存储从极化方式计算部分24输出的极化方式以及包括在从旋转控制装置42输出的控制信号43中的旋转角度。

然后，将在下面用图4说明根据本发明的无线电波测量装置的操作。

转台41保持由第一天线1和第二天线2组成的十字八木天线，从而使功率提供点位于旋转中心。这里，将说明垂直地设置第一天线1、水平地设置第二天线2和转台41在水平平面内旋转的情况。转台41通过从旋转控制装置42送出的旋转控制信号43将十字八木天线指向水平平面上的任意方向。

记录部分45记录由旋转控制信号43指示的旋转角度以及极化方式计算结果44，使能够测量从十字八木天线的方向在水平平面内从任何给定角度到达的信号和接收结果的极化方式计算结果。

这里，通过以足够小角度的均等间隔划分旋转部分的圆周、并以360度连续记录它们各个设置角度上的极化方式计算结果，用于图4中所示的构造，可以测量从水平平面内所有方向到达的无线电波的极化特性。

因此，根据本实施例的无线电波测量装置，通过旋转天线、测量极化方式和结合极化天线的旋转角度记录极化方式测量结果，可以测量从天线的旋转平面内所有方向到达的无线电波的极化特性。

顺便说明，上述说明引用了其第一天线1和第二天线2分别垂直和水平放置的十字八木天线的例子，但是本发明也适用于天线元素对角线放置而只要保持第一天线和第二天线之间的极化方向垂直的情况。

并且，本实施例说明了具有图1中所示的构造的无线电波测量装置，但是如实施例1中所述，很显然采用图3中的构造能够提高装置的测量灵敏度特性。

实施例3

实施例3将说明使用实施例1的极化波测量装置测量天线特性的例子。图5是说明本实施例的天线特性测量装置的构造的方框图。但是，与图1或图3中相同的元件被分配以图1或图3中相同的参考号并且将省略其详细说明。

图5中的天线特性测量装置不同与图1和图2中的无线电波测量装置之处在于：该装置具有接受测量的天线46和发送源47，将用于测量极化方式的天线指向接受测量的天线，旋转接受测量的天线并且在旋转平面内的任意角度测量包括极化方式的天线增益特性。

更具体地说，固定十字八木天线(第一天线1和第二天线2)，将接受测量的天线46放置在转台41上并设置在十字八木天线的指向的方向上。

放置由第一天线1和第二天线2组成的十字八木天线使其指向固定指向接受测量的天线46。

接受测量的天线46和发送源47被设置在转台41上并且是可旋转的。放置接受测量的天线46使功率提供点被设置在转台41的旋转中心上。发送源47激励接受测量的天线46。

将使用图5说明本发明的天线特性测量装置的操作。

转台41能够通过从旋转控制装置42送来的旋转控制信号43将接受测量的天线46指向水平平面上的任何给定方向。并且，记录部分45记录由旋转控制43结合极化方式计算结果44指示的旋转角度，并从而能够测量包括在水平平面内从接受测量的天线46的旋转方向的任意角度的极化方式的天线增益特性和接收结果的极化方式计算结果。

这里，通过以足够小角度的均等间隔划分旋转部分的圆周、并以360度连续记录它们各个设置角度上的极化方式计算结果，图5中所示的构造可以测量包括水平平面内所有方向上的极化特性的天线增益特性。

因此，本实施例的天线特性测量装置执行测量，同时改变接受测量的天线的位置，从而可以估计包括极化方式的天线指向。

顺便说明，使用由包含在同一个机架上的发送源47激励接受测量的天线46的例子说明了上述实施例，但是当从外部提供发送源且从外部提供功率时也可以实现本实施例。

并且，很显然可以通过改变转台41上接受测量的天线46的设置方向、测量包括XY平面、YZ平面和XZ平面上的极化方式的天线指向。

该实施例已描述了图1中所示的构造的极化波测量装置，但是如实施例1中所说明的，很显然采用图3中的构造可以提高装置的测量灵敏度特性。

实施例4

实施例4将说明根据实施例1的极化波测量装置安装在无线通信装置上的情况。图6示出根据本发明的实施例4的无线通信装置的构造的方框图。这里，与图1中相同的元件被分配以与图1中相同的参考号并且将省略其详细说明。

图6中的无线通信装置不同于图1中的极化波测量装置之处在于：该无线通信装置包括控制部分50、结合部分51和接收部分52，并且校正经多个天线接收的无线信号，且基于从极化波测量装置获得的极化信息解调所校正的无线信号。

控制部分50基于从极化方式计算部分24获得的极化信息计算经天线1和天线2接收的接收信号的相位和幅度的校正量，并且指示结合部分51校正所接收信号的相位和幅度。例如，控制部分50计算经天线1和天线2接收的接收信号的相位差和幅度比，并且指示结合部分51该相位差和幅度比作为校正值。

结合部分51根据控制部分50的指令校正经天线1和天线2接收的接收信号的相位和幅度，将校正的接收信号相加并输出到接收部分52。接收部分52将从结合部分51输出的接收信号转换到基带频率并对其进行解调。

然后，将说明结合部分51的内部构造。结合部分51由相位调整部分61、相位调整部分62、幅度调整部分63、幅度调整部分64和相加部分65构成。

相位调整部分61根据控制部分50的指令改变从第一信号频带限制部分3输出的接收信号的相位，并输出到幅度调整部分63。同样地，相位调整部分62根据控制部分50的指令改变从第二信号频带限制部分4输出的接收信号的相位，并输出到幅度调整部分64。

幅度调整部分63根据控制部分50的指令改变从相位调整部分61输出的接收信号的幅度，并输出到相加部分65。同样地，幅度调整部分64根据控制部分50的指令改变从相位调整部分62输出的接收信号的幅度并输出到相加部分65。

结合部分65将从幅度调整部分63输出的接收信号和从幅度调整部分64输出的接收信号相加并输出到接收部分52。

因此，根据本实施例的无线通信装置，通过校正经多个天线接收的无线信号、和基于从极化波计算装置获得的极化信息解调校正后的无线信号，可以接收极化特性调整了的无线信号，并且可以提高接收灵敏度。

本发明不限于上述实施例，而是可以以各种修改方式得以实现。例如，上述实施例说明了本发明作为极化波测量装置实现的情况，但是本发明不限于此，并且该极化测量方法也可以通过软件实现。

例如，也可以预先将用于执行上述极化测量方法的程序存储在ROM(只读存储器)中，并通过CPU(中央处理单元)操作该程序。

并且，也可以将用于执行上述极化测量方法的程序存储在计算机可读存储介质上、并将存储在存储介质中的程序记录在计算机的RAM(随机存取存储器)中并根据该程序操作计算机。

从上述说明可以看出，根据本发明的无线电波测量装置，通过计算经多个极化平面互相垂直的天线接收的接收信号间的相位差，该计算是基于通过混合所接收的信号获得的信号、和通过相移用90度极化平面接收的信号然后与用另一个平面接收的信号混合而获得的信号进行的；并且从该相位差和所接收信号的接收场密度来计算所接收信号的极化方式，可以以简单的构造实现用于测量/估计不仅是无线电波的功率而且其极化方式的无线电波特性的装置。

并且，根据本发明的极化波测量装置，可以连续地测量极化方式并且测量时变的极化方式。

因此，通过连续地测量极化方式，同时改变本发明的极化波测量装置的接收天线的指向，可以测量在接收天线的指向方向上的到来无线电波。例如，当接收天线在水平平面内旋转时，可以构造出一个水平平面内到来无线电波的极化方式测量系统。因此，当应用于通信领域中无线电波的测量时，本发明的极化波测量装置可以捕获到来无线电波的更实际的情形。

并且，本发明的装置可以通过执行测量估计包括极化方式的天线指向，同时改变接受测量的天线的位置。

也可以用本发明的装置提高极化检测的灵敏度。

也可以通过将本发明的装置应用于无线通信装置提高无线通信装置的接收灵敏度。

本申请是基于2002年2月27日申请的日本专利申请号为No.2002-50977的申请和2003年2月26日申请的日本专利申请号为No.2003-049918的申请，这里引用其全部内容以供参考。

工业适用性

最好本发明用于应用到对用于无线通信设备的天线的估计的测量装置。

Claims (9)

1.一种极化波测量装置，包括：

第一天线和第二天线，其接收极化平面互相垂直；

频带限制器件，用于衰减从所述第一天线接收的第一接收信号和从所述第二天线接收的第二接收信号中的非期望频率分量；

第一混合器件，用于混合所述第一接收信号和所述第二接收信号以产生第一混合信号；

第二混合器件，用于混合所述第一接收信号和相移了四分之一波长的所述第二接收信号以产生第二混合信号；

低通滤波器件，用于从所述第一混合信号和所述第二混合信号中消除基带区以外的高频区；

相位差计算器件，用于从消除了高频区的所述第一混合信号和所述第二混合信号计算所述第一接收信号和所述第二接收信号间的相位差；

场密度测量器件，用于测量带有衰减的期望频率分量以外的分量的所述第一接收信号和所述第二接收信号的场密度；和

极化方式计算器件，用于从所述第一接收信号和所述第二接收信号的场密度及所述相位差计算接收信号的极化方式。

2.如权利要求1所述的极化波测量装置，其中所述频带限制器件包括幅度限制/放大器件，用于放大带有衰减的期望频率分量之外的分量的所述第一接收信号和所述第二接收信号，并将所述接收信号转换为二进制信号；并且所述混合器件混合已经放大和转换为二进制信号的所述第一接收信号和所述第二接收信号。

3.如权利要求1所述的极化波测量装置，其中当假设所述第一基带信号为e1(t)，所述第二基带信号为e2(t)，由两轴互相垂直的xy坐标系统中对应于x轴的e1(t)和对应于y轴的e2(t)相对于坐标轴的坐标形成的角度为φ(t)时，所述相位差计算器件计算从φ(t)减去、当所述第一天线和所述第二天线接收同相位信号时对应于φ(t)的作为参考角度的φ(0)、的结果作为测量期间所述第一基带信号和所述第二基带信号间的相位差φ；并将该计算结果作为相位差输出到所述极化计算器件。

4.如权利要求3所述的极化波测量装置，其中所述极化方式计算器件相对于内切于由映射到xy坐标系统上的4点(e1(t)，e2(t))、(e1(t)，-e2(t))、(-e1(t)，-e2(t))、(-e1(t)，e2(t))形成的区域的椭圆、计算由下列表达式确定的所述椭圆的长轴长度a、短轴长度b和所述xy坐标系统的x坐标轴相对于所述椭圆的长轴形成的角度θ：

c＝e1(t)

d＝e2(t)

(ε＝c²+d²，δ＝c²d²sin²φ)

$a=\sqrt{\frac{\mathrm{\ϵ}+\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}^2-4\mathrm{\δ}}}{2}}$

$b=\sqrt{\frac{\mathrm{\ϵ}-\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}^2-4\mathrm{\δ}}}{2}}$

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\frac{\mathrm{\ϵ}\mathrm{cd}\cos \mathrm{\φ}}{b^2{d}^2-a^2{c}^2}$

从长轴长度a和短轴长度b计算极化轴，比并从所述角度θ确定极化倾角。

5.一种天线特性测量装置，包括：

根据权利要求1所述的极化波测量装置，其第一天线和第二天线是定位在同一方向上具有互相垂直的极化接收平面的窄带指向天线；

接受测量的天线，位于在所述第一天线和第二天线的方位上形成远场的距离；

旋转器件，用于旋转所述接受测量的天线；

控制器件，用于产生将设置角度控制在所述旋转器件的单一平面内的旋转控制信号；和

记录器件，用于记录所述极化波测量装置结合从所述旋转控制信号获得的设置角度的测量结果。

6.一种无线电波测量装置，包括：

根据权利要求1的极化波测量装置，其第一天线和第二天线是定位在同一方向上的窄带指向天线；

旋转器件，用于旋转所述第一和第二天线；

控制器件，用于产生将设置角度控制在所述旋转器件的一个平面内的旋转控制信号；和

记录器件，用于记录所述极化波测量装置结合从所述旋转控制信号获得的设置角度的测量结果。

7.一种极化测量方法，包括：

接收步骤，经接收极化平面互相垂直的第一天线和第二天线接收无线电波；

频带限制步骤，衰减从所述第一天线接收的第一接收信号和从所述第二天线接收的第二接收信号中的非期望频率分量；

第一混合步骤，混合所述第一接收信号和所述第二接收信号以产生第一混合信号；

第二混合步骤，混合所述第一接收信号和相移了四分之一波长的所述第二接收信号以产生第二混合信号；

低通滤波步骤，从所述第一混合信号和所述第二混合信号中消除基带区以外的高频区；

相位差计算步骤，从消除了高频区的所述第一混合信号和所述第二混合信号计算所述第一接收信号和所述第二接收信号间的相位差；

场密度测量步骤，测量带有衰减的期望频率分量以外的分量的所述第一接收信号和所述第二接收信号的场密度；和

极化方式计算步骤，从所述第一接收信号和所述第二接收信号的场密度和所述相位差计算所述接收信号的极化方式。

8.一种无线通信装置，包括：

根据权利要求1的极化波测量装置；

控制器件，用于基于由所述极化波测量装置的极化方式器件计算的极化方式指示校正所述第一天线和所述第二天线的相位和幅度；

结合器件，用于根据来自所述控制器件的指令校正经所述第一天线和所述第二天线接收的接收信号的相位和幅度，为其分配权重，然后将权重后的接收信号相加；和

接收器件，用于对由所述结合器件相加起来的接收信号进行解调。

9.如权利要求8所述的无线通信装置，其中所述结合器件包括：

幅度调整器件，用于向经所述第一天线和所述第二天线接收的接收信号的幅度值分配权重；

相位调整器件，用于校正经所述第一天线和所述第二天线接收的接收信号的相位；和

相加器件，用于将其幅度和相位已经调整的接收信号相加，其中所述接收器件对由所述相加器件相加的结果的接收信号进行解调。

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