JP2010160111A - 受信機の受信感度推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な測定環境での短時間の測定で、受信機の受信感度を推定する方法を提供する。
【解決手段】ＷＢＦＣ（シールドケース）１内に被測定物４を収納し、被測定物４のコモンモードポイントにプローブ２Ａ，２Ｂを接続し、スペクトラムアナライザ等の測定器５を用いて、被測定物４のグランド電極等を伝搬する伝導ノイズの周波数スペクトルを測定する。この伝導ノイズレベルの周波数スペクトルを受信機の受信感度特性として求める。
【選択図】図４

Description

本発明は、受信機の受信感度を直接測定せず、推定により受信感度を求める、受信機の受信感度推定方法に関するものである。

携帯電話やノートパソコンを始めとするディジタル機器の多機能化・高速化に伴い、機器内部において、ディジタル回路と無線通信回路がノイズにより干渉を起こすことが問題となってきている。例えば、機器内部のディジタル回路から発生する不要輻射が無線通信アンテナに混入し、その結果、受信感度が抑圧され、例えばエラーレートが増大する等の無線通信性能の劣化を引き起こすといった問題があった。

従来の、受信機の受信感度を測定する一般な方法は、実際にテスト用の電波を受信させて、所定の機能を果たすに必要な最低電力を測定するものである。

図１はその構成を示す図である。電波暗室７１の中に被測定物７４とともに、そこから規定距離Ｌだけ離れた位置に測定用アンテナ７２を配置し、測定用アンテナ７２に接続された測定器７５によってテスト用の電波を送信する。被測定物７４は例えばワンセグチューナ内蔵の携帯電話端末であり、測定器７５は所定チャンネル（セグメント）の電波を送信するとともに、送信電力を低下させて、被測定物７４がそのワンセグ放送を受信できなくなる閾値電力を測定する。

一方、前記ノイズによる受信感度の抑圧の問題を解決するためには、ディジタル機器の機能劣化のメカニズムを解明するとともに、機能劣化を引き起こすノイズを評価し、これを改善する必要がある。

ここで、特許文献１に示されているノイズ評価手法を、図２を参照して説明する。
図２は、アンテナが受信する不要輻射ノイズを測定するための構成を示す図である。図２に示すように、携帯電話１４のアンテナ３２に、ＲＦ回路ブロック３３と外部端子６６との接続を切り替えるスイッチ６５を設けて、外部端子６６に測定器６４を接続し、スイッチ６５を外部端子６６側へ切り替えることによって、アンテナ３２が受信する電磁波を測定する。測定器６４は、例えば、スペクトラムアナライザ、ベクトルシグナルアナライザ等である。

まず、携帯電話１４において、アンテナの送受信を行わず、例えば、カメラやＳＤカード（メモリカード）等、送受信機能以外の機能を動作させた状態、すなわち不要輻射ノイズのみが放射されている状態で測定を行うことにより、アンテナが受信する不要輻射ノイズを測定する。

このように、測定したアンテナ電磁界分布データおよび基板近傍電磁界分布データに基づいて、アンテナの電磁界と基板近傍の電磁界との相関性を表す相関値を生成することによって、アンテナが受信する不要輻射ノイズ量を推定する。

特開２００６−３０９７０４号公報

図１に示したような測定系で、受信機の受信感度を測定する方法では、非常に大掛かりな測定設備が必要である。また、測定に長時間を要するという問題があった。

一方、携帯電話端末のように、機器内のノイズ干渉に弱い電子機器内では、例えば基板のグランドのような導体を伝導するノイズもまた、受信感度に影響を及ぼす。しがって、これらの受信感度に影響を与えるノイズを推定するためには、伝導ノイズも評価する必要がある。図２に示した測定系では、伝導ノイズを評価できず、したがって受信感度を精度よく推定できない場合が多かった。

そこで、この発明の目的は、簡易な測定環境により短時間の測定で受信機の受信感度を推定する方法を提供することにある。

この発明の受信機の受信感度推定方法は、外部に測定器を接続する接続部を備えたシールドケースと、該シールドケース内に前記接続部と前記シールドケース内に収納される被測定対象物との間を接続する測定プローブと、を備えた高周波測定装置を用い、
前記高周波測定装置に前記被測定対象物である受信機を接続し、
前記受信機の基板を伝搬する伝導ノイズレベルを周波数毎に測定し、
前記伝導ノイズレベルの周波数毎の特性を前記受信機の受信感度特性として求める。

この方法により、受信感度と相関の強い、基板上の伝導ノイズを測定して、受信感度を精度よく推定できる。また、簡易な測定系にてノイズを測定できるため、測定時間の短縮化を図れる。さらに、グランド電極等を伝搬する伝導ノイズを測定するものであるため、基板が複数接続されていても適用できる。

前記受信機が、放送波を受信する放送波受信回路と、移動体通信のための通信回路とを備えている場合には、移動体通信端末回路を動作させた状態で前記測定を行う。そのことによって、実際の使用状態に近い環境で受信感度を推定することができる。

前記高周波測定装置としては、ワークベンチファラデーケージ（ＷＢＦＣ）を用いる。
これにより、通常の測定に比べて微弱なレベルのノイズを測定することができ、より微弱な受信感度についても推定可能となる。

この発明によれば、受信機の受信感度を直接測定することなく、受信感度を精度よく推定できる。また、簡易な測定系にてノイズを測定することができるため、測定時間の短縮化を図ることができる。

受信機の受信感度を測定する従来の一般な方法を示す図である。 特許文献１の、アンテナが受信する不要輻射ノイズを測定するための構成を示す図である。 受信感度の抑圧と三種のノイズとの関係について示す図である。 第１の実施形態に係る受信機の受信感度推定方法で用いる測定系の構成を示す図である。 図４に示した被測定物４の構成及びプローブ２Ａ，２Ｂの接続点の例を示す図である。 図４・図５に示した測定系において伝導ノイズレベルの測定を行う際のコモンモード電流の流れについて示す図である。 図７（Ａ），図７（Ｂ）は、設計の異なる２つの被測定物について受信感度を推定した例を示す図である。

《第１の実施形態》
まず、受信感度の抑圧と三種のノイズとの関係について図３を参照して説明する。
この例では、回路基板２０の上面に、チューナー基板２１とともに複数の電子部品２３，２４等が搭載されている。チューナー基板２１のチューナー回路は、回路基板２０内で発生する次の三種のノイズの影響を受ける。

その１つは、図３に示す放射ノイズＮ１である。これは、配線とグランド電極間のループや差動伝送ラインに生じるディファレンシャルモード放射と、基板グランド及びヒートシンク等のフローティングな導体によるコモンモード放射とがある。

また、チューナー基板２１に設けられたアンテナ２２と、回路基板２０に実装された電子部品、配線、グランド電極及び電源等との間には容量性結合による結合ノイズＮ２が生じる。また、アンテナ２２と、電子部品、コイル、配線等との間には誘導性結合による結合ノイズＮ２も生じる。

さらに、チューナー基板２１は、回路基板２０の電源ライン及びグランド電極によって基板を伝搬する伝導ノイズＮ３を受ける。
前記三種のノイズのうち特に、モノポールアンテナ等の接地型アンテナを使用する際には、前記伝導ノイズの影響が支配的になる場合が多い。

この発明は前記伝導ノイズを測定することによって受信機の受信感度を推定するものである。

図４は、第１の実施形態に係る受信機の受信感度推定方法で用いる測定系の構成を示す図である。この測定系は、被測定物４を収納するＷＢＦＣ（シールドケース）１、被測定物４の所定点に接続されるプローブ２Ａ，２Ｂ、測定器５、擬似基地局８、測定器５とＷＢＦＣ１との間を接続するケーブル６、及び擬似基地局８とＷＢＦＣ１との間を接続するケーブル９を備えている。

プローブ２Ａの終端は終端抵抗３でＷＢＦＣ１の壁面に終端されている。もう１つのプローブ２ＢはＷＢＦＣの同軸コネクタ７に接続されていて、測定器５のケーブル６が同軸コネクタ７に接続される。

図５は、図４に示した被測定物４の構成及びプローブ２Ａ，２Ｂの接続点の例を示す図である。ここで、被測定物４は、ワンセグチューナを内蔵し、ワンセグチューナ用のアンテナ１２を備えた携帯電話端末である。被測定物４の回路基板１０には携帯電話端末として機能する通信用のＲＦ回路ブロック１１が構成されている。ＲＦ回路ブロック１１には、移動体通信用基地局からの送信信号を模擬的に発生する、図４に示した擬似基地局８が接続されている。プローブ２Ａ，２Ｂは、回路基板１０のグランド電極の２つのコモンモードポイントＣＭＰ−Ａ，ＣＭＰ−Ｂにそれぞれ接続されている。

図６は、図４・図５に示した測定系において伝導ノイズレベルの測定を行う際のコモンモード電流の流れについて示す図である。
プローブ２Ａ，２Ｂは特性インピーダンス１５０Ωの伝送系であり、プローブ２Ａの終端部は１００Ωの抵抗Ｒ１及び５０Ωの終端抵抗３を介して終端されている。またプローブ２Ｂはインピーダンス整合用の１００Ωの抵抗Ｒ２を介して５０Ωの同軸コネクタ７に接続されている。

被測定物４（ワンセグチューナ内蔵の携帯電話端末の基板）とＷＢＦＣ１の底面（システムグランド）との間に電界結合ＥＦＣが生じると、被測定物４のグランド電極にコモンモード電流ＣＭＣが流れる。これによりコモンモードポイントＣＭＰ−Ａ，ＣＭＰ−Ｂにコモンモードノイズの電界強度が高く現れる。同軸コネクタ７に接続された測定器５は、例えばスペクトラムアナライザであり、コモンモードポイントＣＭＰ−Ａ，ＣＭＰ−Ｂの信号を基にして被測定物４の伝導ノイズの強度を求める。

前記コモンモードポイントは、使用通信周波数帯においてノイズレベルが高くなるポイントである。このコモンモードポイントは、例えば基板のグランド電極の形状に基づく基板共振解析などからも求めることができる。

図７（Ａ），図７（Ｂ）は、設計の異なる２つの被測定物について受信感度を推定した例である。
図７（Ａ），（Ｂ）において、横軸は受信信号の周波数、縦軸はノイズレベル（ｄＢｍ）及び受信感度（ｄＢｍ／４２８ｋＨｚ）である。特性曲線ＲＳは、図１に示した測定系で実際に受信感度を測定した結果である。特性曲線ＮＬ０は、図２に示した従来の方法で放射ノイズを測定した結果である。特性曲線ＮＬ１は図４・図５に示した本発明の伝導ノイズレベルの測定結果である。

図７（Ａ）に示した例では、周波数が５００〜６００ＭＨｚの帯域で前記３つの特性曲線がほぼ重なっていて、従来方法でも受信感度の推定が概ねできているが、６００ＭＨｚ以上の周波数帯では、特性曲線ＮＬ０で示すように、実際の受信感度特性曲線ＲＳより大きく下回り、受信感度が高めに評価されてしまうことが分かる。

これに対して、本発明では、伝導ノイズレベルを測定することによって、受信感度特性曲線ＲＳと伝導ノイズレベル特性曲線ＮＬ１とが広い周波数帯で近似しているので、広い周波数帯で、より高精度な受信感度の推定が行えることが分かる。

図７（Ｂ）の例では、周波数が６００ＭＨｚ以上の帯域で前記３つの特性曲線がほぼ重なっていて、従来方法でも受信感度の推定が概ねできているが、６００ＭＨｚ以下の周波数帯では、特性曲線ＮＬ０で示すように、実際の受信感度特性曲線ＲＳより大きく下回り、受信感度が正しく評価されないことが分かる。

これに対して、本発明では、伝導ノイズレベルを測定することによって、受信感度特性曲線ＲＳと伝導ノイズレベル特性曲線ＮＬ１とが、測定周波数帯に全域で近似しているので、広い周波数帯で、より高精度な受信感度の推定が行えることが分かる。
このように、伝導ノイズレベルの測定によって受信感度特性を推定でき、しかもその推定に汎用性があることがわかる。

この発明によれば、図１に示したような電波暗室を用いる必要がなく、また、送信電波の周波数と強度とを順次変化させて、受信機の受信感度を実際に測定する、といった操作が不要であるので、簡易な測定環境での短時間の測定で、受信機の受信感度を推定できる。

１…ＷＢＦＣ
２Ａ，２Ｂ…プローブ
３…終端抵抗
４…被測定物
５…測定器
６…ケーブル
７…同軸コネクタ
８…擬似基地局
９…ケーブル
１０…回路基板
１１…ＲＦ回路ブロック
１２…アンテナ
２０…回路基板
２１…チューナー基板
２２…アンテナ
２３，２４…電子部品
ＣＭＣ…コモンモード電流
ＣＭＰ−Ａ，ＣＭＰ−Ｂ…コモンモードポイント
ＥＦＣ…電界結合
Ｎ１…放射ノイズ
Ｎ２…結合ノイズ
Ｎ３…伝導ノイズ

Claims (3)

1. 外部に測定器を接続する接続部を備えたシールドケースと、該シールドケース内に前記接続部と前記シールドケース内に収納される被測定対象物との間を接続する測定プローブと、を備えた高周波測定装置を用い、
   前記高周波測定装置に前記被測定対象物である受信機を接続し、
   前記受信機の基板を伝搬する伝導ノイズレベルを周波数毎に測定し、
   前記伝導ノイズレベルの周波数毎の特性を前記受信機の受信感度特性として求める、受信機の受信感度推定方法。
2. 前記受信機は放送波を受信する放送波受信回路と、移動体通信端末のための移動体通信端末回路とを備え、前記移動体通信端末回路を動作させた状態で前記測定を行う、請求項１に記載の受信機の受信感度推定方法。
3. 前記高周波測定装置は、ワークベンチファラデーケージ（ＷＢＦＣ）である、請求項１または２に記載の受信機の受信感度推定方法。

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