JP4829580B2 - 電界強度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のアンテナのうち任意に指定したアンテナを用いて電界強度を測定する電界強度測定装置において、実際に装置に接続しているアンテナに対して操作者が異なるアンテナを指定していたことを容易に把握できるようにするための技術に関する。

ＶＨＦ帯およびＵＨＦ帯を用いた地上波アナログＴＶ放送は、ＵＨＦ帯の地上波デジタル放送に移行しているが、この移行を円滑に行うためにサービスエリア内の電界強度を調べる必要がある。

電界強度の測定は、測定対象地域において実際にアンテナを設置し、そのアンテナで受信した信号の強度を測定するが、この測定の際には、標準的なダイポールアンテナの他に、実際に一般家庭などで使用される可能性のある各帯域の八木アンテナを含めて多くのアンテナを用いる場合がある。

ここで、電界強度は１ｍ離れた２点間の電波の強さの差で表される値（単位Ｖ／ｍ）であり、アンテナで受信した信号は、使用するアンテナの絶対利得（アンテナと装置との間を接続するケーブルの損失等も含む）およびその周波数特性の影響を受けるため、これらの情報を用いて測定装置に入力された信号を補正して電界強度を求める必要がある。

電界強度を求める一般的な方法としてアンテナ係数法がある。このアンテナ係数法は、電界強度Ｅ（Ｖ／ｍ）の空間にアンテナ係数Ａf のアンテナを置いたとき、そのアンテナに誘起する電圧ｖとの間に、Ｅ＝Ａf ・ｖの関係が成り立つことを利用したものであり、アンテナ係数Ａf
が既知のアンテナを用いて受信した信号の電圧ｖを求めることで、電界強度Ｅを算出できる。

ただし、アンテナ係数Ａf は、そのアンテナの使用周波数帯内で周波数特性を有しており、周波数の関数Ａf
（ｆ）として与えられるので、アンテナが受信した信号の電圧ｖも周波数毎に測定する必要がある。

また、前記したように地上波デジタル放送に完全移行するまでは、既存のアナログ放送波と地上波デジタル放送波とがＵＨＦ帯に含まれるため、選択性が高く、他の電波の状態も同時に把握できるように広帯域性が要求される。

このような要求に応える電界強度測定装置として、スペクトラム解析型の電界強度測定装置が実現されている。

図６は、スペクトラム解析型の従来の電界強度測定装置１０の構成を示している。
この電界強度測定装置１０は、端子１０ａにケーブル（図示せず）を介して接続されたアンテナＡｘが受信した信号をスペクトラム解析部１１に入力して、所望周波数範囲のスペクトラム解析を行い、周波数対受信信号レベル（単位はボルトまたはｄＢμＶ）の特性を示す受信レベルデータＤｖを求める。

アンテナ情報メモリ１２には、電界強度測定で使用する可能性のある各アンテナ名Ａ１〜Ａｎ（ここではアンテナ番号とする）と、周波数対アンテナ係数の特性を示す係数データＡf （１）〜Ａf （ｎ）が予め記憶されている。このアンテナ情報は、アンテナ情報登録手段１３によって更新あるいは新規登録が可能になっている。

アンテナ指定手段１４は、アンテナ情報メモリ１２に記憶されているアンテナのうち、任意のアンテナを図示しない操作部の操作などにより指定させるためのものである。

電界強度算出手段１５は、スペクトラム解析部１１のスペクトラム解析によって得られた受信レベルデータＤｖを受け、アンテナ指定手段１４によって指定されたアンテナについての係数データＡf （ｘ）をアンテナ情報メモリ１２から読み出し、周波数対電界強度の特性を示す電界強度データＤｅを算出する。

また、表示制御部１６は、電界強度算出手段１５によって算出された電界強度データＤｅの波形（スペクトラム波形）と指定されたアンテナ名Ａｘとを表示器１７の画面上に、例えば図７のように表示する。

この表示された電界強度のスペクトラム波形から、アンテナＡｘを設置した空間の周波数毎の電界強度を把握することができる。

なお、上記のように電界強度をスペクトラム表示する電界強度測定装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開平１１−３２６４１５号公報

しかしながら、上記した従来の電界強度測定装置では、スペクトラム解析の周波数帯域を使用アンテナの定義周波数帯域とは無関係に任意に設定できるようになっているため、表示されたスペクトラム波形が使用アンテナの定義周波数帯のもので電界強度を表しているものか、非定義周波数帯のもので単に受信レベルを表しているものかを区別することができないという不便さがあった。

また、測定現場で実際に使用したアンテナに対してアンテナ指定手段１４で指定したアンテナが相違していても気付かない場合が多く、意図しない電界強度測定をしてしまうこともあった。

本発明は、これらの課題を解決し、表示されたスペクトラムが、指定したアンテナの定義周波数帯のものであるか否かを容易に識別でき、実際に使用したアンテナに対して指定したアンテナが相違する状態で電界強度測定をした後であっても、再度測定することなく、使用アンテナについての正しい電界強度データを得ることができる電界強度測定装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の電界強度測定装置は、
アンテナを接続するための端子（２０ａ）と、
前記端子に接続されたアンテナが受信した信号を受けてスペクトラム解析し、周波数対受信信号レベルの特性を表す受信レベルデータを求めるスペクトラム解析部（２１）と、
電界測定に使用する可能性のあるアンテナ名と周波数対アンテナ係数の特性を示す係数データとがアンテナ情報として予め記憶されているアンテナ情報メモリ（２６）と、
前記アンテナ情報メモリにアンテナ情報が記憶されているアンテナのうち、任意のアンテナを指定させるためのアンテナ指定手段（２８）と、
前記アンテナ指定手段によって指定されたアンテナの係数データを前記アンテナ情報メモリから読み出し、該読み出した係数データと前記スペクトラム解析部で得られた受信レベルデータとに基づいて、周波数対電界強度の特性を示す電界強度データを算出する電界強度算出手段（３０）と、
前記電界強度算出手段によって算出された電界強度データの波形を表示する表示部（３２）とを有する電界強度測定装置において、
前記表示部は、
前記電界強度データの波形を表示する周波数領域内で、前記アンテナ指定手段によって指定されたアンテナのアンテナ係数が定義されている周波数範囲を周波数軸に沿った方向で区分して他の周波数範囲と識別できるように、前記アンテナの係数データの前記定義されている周波数範囲の波形を、電界強度データの波形とともに同一周波数軸上に表示することを特徴としている。

このように、本発明の電界強度測定装置は、電界強度データの波形とそのデータ取得の際に使用したアンテナの係数データの定義周波数範囲を他の周波数範囲と識別できるように表示しているので、表示されている波形が使用アンテナの定義周波数範囲の電界強度を正しく表しているか否かを直感的に把握できる。

また、実際に端子に接続して使用したアンテナとアンテナ指定手段で指定したアンテナとが相違していても、指定したアンテナのアンテナ係数の定義周波数範囲を示す係数データ波形を電界強度データの波形とともに同一の周波数軸上に表示して、表示画面上で識別できるようにしているので、その相違したことが判りやすい。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した電界強度測定装置２０の実施形態を示している。

この電界強度測定装置２０は、端子２０ａにケーブル（図示せず）を介して接続されたアンテナＡｘが受信した信号をスペクトラム解析部２１に入力して、所望周波数範囲のスペクトラム解析を所定回数行い、その結果を平均化して、周波数対受信信号レベル（単位はボルト）の特性を示す受信レベルデータＤｖを求める。このスペクトラム解析に必要な、解析周波数範囲ｆｓ〜ｆｅ、解析分解能ｆｗ、平均化数等の各パラメータは、パラメータ設定手段２２により指定される。

スペクトラム解析部２１によって得られた受信レベルデータＤｖは、測定データメモリ２３および後述する電界強度算出手段３０に出力される。

測定データメモリ２３は、測定データ書込手段２４とともに測定データ記憶手段を構成するものであり、受信レベルデータＤｖ、後述するアンテナ指定手段２８によって指定されたアンテナ名およびデータ取得日時や場所等の情報を一組の測定データとし、これを複数組記憶することが可能な記憶容量を有し、測定データ書込手段２４によって指定された領域に記憶する。なお、日時や場所等の情報は、測定データ書込手段２４によって指定する。

また、測定データ指定手段２５は、測定データメモリ２３に記憶されている測定データから、図示しない操作部の操作により任意の測定データを指定するためのものである。

アンテナ情報メモリ２６には、電界強度測定で使用する可能性のある各アンテナの名称Ａ１〜Ａｎ（ここではアンテナ番号とする）と、周波数対アンテナ係数の特性を示す係数データＡf（１）〜Ａf（ｎ）が予め記憶されている。このアンテナ情報は、アンテナ情報登録手段２７によって更新あるいは新規登録が可能になっている。

アンテナ指定手段２８は、アンテナ情報メモリ２６に記憶されているアンテナのうち、任意のアンテナを図示しない操作部の操作などにより指定させるためのものである。

モード指定手段２９は、この電界強度算出手段３０の動作モードをリアルタイムモード、非リアルタイムモードおよび再計算モードのいずれかに指定するためのものである。

電界強度算出手段３０は、モード指定手段２９によってリアルタイムモードが指定された場合には、スペクトラム解析部２１のスペクトラム解析によって得られた受信レベルデータＤｖを直接受け、アンテナ指定手段２８によって指定されたアンテナの係数データＡf をアンテナ情報メモリ２６から読み出し、これらのデータＤｖ、Ａf に基づいて周波数対電界強度の特性を示す電界強度データＤｅを算出する。

また、非リアルタイムモードが指定された場合には、測定データ指定手段２５によって指定された測定データに含まれる受信レベルデータＤｖとアンテナ名とを測定データメモリ２３から読み出し、その読み出したアンテナ名に対応する係数データＡf をアンテナ情報メモリ２６から読み出し、読み出した受信レベルデータＤｖと係数データＡf に基づいて電界強度データＤｅを算出する。

上記２つのモードの場合で、スペクトラム解析の解析周波数範囲を前記したようにｆｓ〜ｆｅとし、得られた受信レベルデータをＤｖ（ｆｓ）〜Ｄｖ（ｆｅ）とする。また、アンテナの係数データの定義周波数範囲をｆ１〜ｆ２とし、その係数データをＡf （ｆ１）〜Ａf （ｆ２）とする。

この場合、電界強度算出手段３０は、解析周波数範囲ｆｓ〜ｆｅと定義周波数範囲ｆ１〜ｆ２とが重複する範囲内の周波数ｆについて、受信レベルデータＤｖ（ｆ）と係数データＡf （ｆ１）との積（各データの単位がｄＢの場合には和）の演算により、周波数毎の電界強度Ｄｅ（ｆ）を求める。

また、解析周波数範囲内で且つ定義周波数範囲と重複しない周波数範囲については、その周波数の受信レベルデータＤｖに対して、例えば定数１を乗じて（各データがｄＢ換算の場合には０ｄＢを加算して）電界強度を求める。

また、再計算モードが指定され、測定データ指定手段２５によって所望の測定データが指定され、さらに、この指定された測定データに含まれていないアンテナ名がアンテナ指定手段２８によって指定された場合、電界強度算出手段３０は、指定された測定データに含まれる受信レベルデータＤｖに対して、新たに指定されたアンテナの係数データを読み出して電界強度の演算を行う。

これにより、測定現場で実際に使用したアンテナに対して誤ったアンテナ指定をした場合であっても、実際に使用したアンテナを指定し直すことで、正しい電界強度データを得ることができる。

このようにして得られた電界強度データＤｅ（ｆｓ）〜Ｅ（ｆｅ）は、表示部３２に入力される。

表示部３２は、表示モード指定手段３３、表示範囲指定手段３４、表示制御部３５および表示器３６により構成されている。

表示モード指定手段３３は、電界強度データの波形と、その電界強度データ算出の際に使用された係数データの定義周波数範囲を識別表示する第１表示モードと、電界強度データの波形、その電界強度データ算出の際に使用された受信レベル特性データおよび係数データを表示する第２表示モードのいずれかを表示制御部３５に指定する。

表示範囲指定手段３４は、電界強度の波形を表示する周波数範囲を表示制御部３５に対して任意に指定するためのものである。

表示制御部３５は、第１表示モードが指定された場合、表示器３６の画面に、図２の（ａ）、（ｂ）に示しているように、横軸周波数、縦軸電界強度の座標と、電界強度算出手段３０によって算出された電界強度データＤｅ（ｆｓ）〜Ｅ（ｆｅ）のうち、表示範囲指定手段３４によって指定された範囲の電界強度データＤｅの波形を表示するとともに、例えば、周波数軸の色を係数データの定義周波数範囲ｆ１〜ｆ２だけ他の周波数範囲と異なる色（図２では太線で示す）にして識別表示する。なお、図２の（ｂ）は、図２（ａ）の一部を拡大して表示した図である。

なお、周波数軸を識別表示する代わりに、図３の（ａ）、（ｂ）のように、定義周波数範囲ｆ１〜ｆ２のスペクトラム波形の色を他の周波数範囲のスペクトラム波形と異なる色あるいは異なる輝度で表示してもよい。なお、図３の（ｂ）は、図３（ａ）の一部を拡大して表示した図である。

また、第２表示モードが指定された場合、例えば図４に示しているように、表示範囲指定手段３４によって指定された範囲内の電界強度データの波形Ｄｅ、その電界強度データ算出の際に使用された受信レベルデータＤｖおよび係数データＡf をそれぞれ異なる色で識別表示する。

このように、電界強度データＤｅの波形とそのデータ取得の際に使用したアンテナＡｘの係数データＡf （ｘ）の定義周波数範囲を他の周波数範囲と識別できるように表示しているので、表示されているスペクトラム波形が使用アンテナの定義周波数範囲の電界強度を正しく表しているか否かを直感的に把握できる。

また、実際に端子２０ａに接続して使用したアンテナに対してアンテナ指定手段２８で指定したアンテナが相違していても、指定したアンテナのアンテナ係数の定義周波数範囲（係数データ波形そのものの場合も含む）を表示画面上で識別できるようにしているので、その相違したことが判りやすい。

なお、電界強度の波形の観測は、測定現場でのリアルタイムな測定でなくとも可能である。

この場合、測定現場において、図５のように、各アンテナを使用してスペクトラム解析して得られた受信レベルデータＤｖ１（ｆｓ１）〜Ｄｖ１（ｆｅ１）、……Ｄｖｍ（ｆｓｍ）〜Ｄｖｍ（ｆｅｍ）を、アンテナ指定手段２８で指定したアンテナの名称Ａｉ、データ取得日時Ｄｔ、場所Ｄｐ等の情報とともに、測定データメモリ２３に記憶しておく。

そして、測定現場でのリアルタイムな電界強度波形観測でない場合には、非リアルタイムモードにし、測定データメモリ２３に対して所望の測定データを指定する。

電界強度算出手段３０は指定された測定データに含まれる受信レベルデータとアンテナ名を読み出し、そのアンテナに対応する係数データを読み出して、電界強度のデータを算出し、表示部３２によって前記同様に表示させる。

また、測定現場で実際に使用したアンテナに対してアンテナ指定手段２８で指定したアンテナが相違していることに後で気付いた場合であっても、前記したように、再計算モードを指定することで、使用アンテナについての正しい電界強度データを計算することができる。

なお、本発明は、電界強度のみを測定する装置だけでなく、スペクトラム解析部と電界強度算出機能を有する他の装置にも適用できる。例えば地上波デジタル放送帯を含む周波数帯のスペクトラム解析を行い、その受信レベルデータの表示および電界強度データの算出表示を行う機能と、スペクトラム解析部のフロントエンド部を用いて所望チャンネルのデジタル放送波を受信し、これを復調して変調誤差比（ＭＥＲ）やビット誤り率（ＢＥＲ）を測定するデジタル放送信号評価装置においても本発明を適用できる。

本発明の実施形態の構成を示す図 実施形態の動作を説明するための表示画面図 別の表示例を示す図 実施形態の動作を説明するための表示画面図 測定データメモリに記憶されるデータの例を示す図 従来装置の構成図 従来装置の表示画面図

符号の説明

２０……電界強度測定装置、２０ａ……端子、２１……スペクトラム解析部、２２……パラメータ設定手段、２３……測定データメモリ、２４……測定データ書込手段、２５……測定データ指定手段、２６……アンテナ情報メモリ、２７……アンテナ情報登録手段、２８……アンテナ指定手段、２９……モード指定手段、３０……電界強度算出手段、３２……表示部、３３……表示モード指定手段、３４……表示範囲指定手段、３５……表示制御部、３６……表示器、Ａ１〜Ａｎ……アンテナ

Claims (1)

1. アンテナを接続するための端子（２０ａ）と、
   前記端子に接続されたアンテナが受信した信号を受けてスペクトラム解析し、周波数対受信信号レベルの特性を表す受信レベルデータを求めるスペクトラム解析部（２１）と、
   電界測定に使用する可能性のあるアンテナ名と周波数対アンテナ係数の特性を示す係数データとがアンテナ情報として予め記憶されているアンテナ情報メモリ（２６）と、
   前記アンテナ情報メモリにアンテナ情報が記憶されているアンテナのうち、任意のアンテナを指定させるためのアンテナ指定手段（２８）と、
   前記アンテナ指定手段によって指定されたアンテナの係数データを前記アンテナ情報メモリから読み出し、該読み出した係数データと前記スペクトラム解析部で得られた受信レベルデータとに基づいて、周波数対電界強度の特性を示す電界強度データを算出する電界強度算出手段（３０）と、
   前記電界強度算出手段によって算出された電界強度データの波形を表示する表示部（３２）とを有する電界強度測定装置において、
   前記表示部は、
   前記電界強度データの波形を表示する周波数領域内で、前記アンテナ指定手段によって指定されたアンテナのアンテナ係数が定義されている周波数範囲を周波数軸に沿った方向で区分して他の周波数範囲と識別できるように、前記アンテナの係数データの前記定義されている周波数範囲の波形を、電界強度データの波形とともに同一周波数軸上に表示することを特徴とする電界強度測定装置。

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