JPWO2019181667A1 - 電波測定方法 - Google Patents

Abstract

電波測定方法は、送信機から電波を送信するステップと、電波を散乱体越しに受信機で受信するステップと、受信機の位置を変えて、主受信面の受信アンテナおよび複数の副受信面のそれぞれの受信アンテナにより受信されたそれぞれの電波の受信品質の測定を複数回行うステップと、主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質と、複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質とが所定の条件を満たす時の受信機の位置を、散乱体の材料定数の導出に用いる測定位置と決定するステップと、を有する。

Description

本開示は、測定対象のエリアにおける電波環境を測定する電波測定方法に関する。

非特許文献１は、建築物の現場における電磁シールド性能を、信号発生器、アンテナおよび受信装置を含む測定装置を用いた近接界測定、遠方界測定、透過損失法測定により評価する技術を開示している。建築物における電磁シールド技術は、例えば、工場のロボット等の誤作動防止、電子機器の誤作動、機密情報の漏洩防止、携帯電話発着信防止や無線（ワイヤレスマイク）等の混信防止等、様々な分野で利用されている。

志田浩義，「建築物の現場における電磁シールド性能測定法」，日本建築学会，２００２年７月 今井哲朗，「レイトレーシング法による移動伝搬シミュレーション」，電子情報通信学会論文誌Ｂ，Ｖｏｌ．Ｊ９２−Ｂ，Ｎｏ．９，ｐｐ．１３３３−１３４７，２００９年９月 ITU-R Radiocommuniction Sector of ITU, "Effects of building materials and structures on radiowave propagation above 100 MHz", Recommendation ITU-R P.2040-1, pp.2-23, July, 2015

本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、測定対象のモデルエリアに配置される散乱体越しで送信機からの電波を受信する受信機の適正な位置を決定し、シミュレーションに用いる散乱体の実環境に即した材料定数の導出ならびにシミュレーションの精度向上に資する電波測定方法を提供することを目的とする。

本開示は、送信機と受信機とを用いた電波測定方法であって、前記受信機は、受信アンテナが設けられた１つの主受信面とそれぞれ異なる受信アンテナが設けられた複数の副受信面とを有する多面体の筐体を有し、前記送信機から電波を送信するステップと、前記電波を散乱体越しに前記受信機で受信するステップと、前記受信機の位置を変えて、前記主受信面の受信アンテナおよび前記複数の副受信面のそれぞれの受信アンテナにより受信されたそれぞれの電波の受信品質の測定を複数回行うステップと、前記主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質と、前記複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質とが所定の条件を満たす時の前記受信機の位置を、前記散乱体の材料定数の導出に用いる測定位置と決定するステップと、を有する、電波測定方法を提供する。

本開示によれば、測定対象のモデルエリアに配置される散乱体越しで送信機からの電波を受信する受信機の適正な位置を決定できるので、シミュレーションに用いる散乱体の実環境に即した材料定数の導出ならびにシミュレーションの精度向上に資することができる。

実施の形態１に係る電波測定装置のハードウェア構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る電波測定装置の外観を示す斜視図 実施の形態１に係る電波測定装置に接続される電波環境解析装置によるシミュレーションのエリアの一例を示す図 図３に示すエリアにおける電波環境の複数のシミュレーション結果と実測結果とを対比的に示す図 実施の形態１に係る電波測定装置を受信機として用いた電波測定方法の動作概要例を示す説明図 主受信面および複数の副受信面の説明図 適正な位置に受信機が保持された時の主受信面および複数の副受信面において受信された電波の受信電界強度の一例を示すグラフが表示部に示された図 適正な位置に受信機が保持されない時の主受信面および複数の副受信面において受信された電波の受信電界強度の一例を示すグラフが表示部に示された図 適正な位置に受信機が保持された時の送信機および受信機の位置関係の一例を示すＹＺ平面図 適正な位置に受信機が保持されない時の送信機および受信機の位置関係の一例を示すＹＺ平面図 適正な位置に受信機が保持された時の送信機および受信機の位置関係の一例を示すＸＺ側面図 適正な位置に受信機が保持されない時の送信機および受信機の位置関係の一例を示すＸＺ平面図 実施の形態１に係る電波測定装置を受信機として用いた電波測定方法の動作手順の一例を説明するフローチャート

（実施の形態１の内容に至る経緯）
電波環境の測定対象のエリアをモデルエリアとして、そのモデルエリアの地点におけるそれぞれの電波環境を計算によってシミュレートするレイトレーシング法が非特許文献２に開示されている。モデルエリアが広大であればあるほど、そのエリアにおける電波環境を実際に測定するには多くの時間がかかる。このため、シミュレーションによってモデルエリア内の地点における電波環境を評価することが有意義と考えられている。

このレイトレーシング法を用いる際、モデルエリア（例えば工場）内に配置される数々の散乱体（例えば、コンクリート構造物等の壁、木材、金属のデスク等）の材料定数（例えば、電波の反射率もしくは透過率）が適正に設定されると、シミュレーション精度が向上する。ところが、モデルエリアに配置されている散乱体の材料定数は、例えば非特許文献３に開示されている散乱体の種類毎の既定値を用いれば常に良いわけではない。例えばモデルエリアが工場である場合、工場に配置されている散乱体の種類は多様であるため、実際の環境に即した適正な材料定数が使用されなければ、シミュレーションの精度向上は望めないという課題があった。上述した非特許文献１には建築物の現場における電磁シールド性能を測定することが記載されているが、工場等に実際に配置される散乱体の材料定数を適正に求めるための方法については言及されていないため、上述した同様な課題は存在すると考えられる。

そこで、以下の実施の形態１では、測定対象のモデルエリアに配置される散乱体越しで送信機からの電波を受信する受信機の適正な位置を決定し、シミュレーションに用いる散乱体の実環境に即した材料定数の導出ならびにシミュレーションの精度向上に資する電波測定方法の例を説明する。

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る電波測定方法を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

以下の実施の形態１では、電波環境の可視化を目的とする対象エリア（以下、「エリア」と略記する）には、無線送信機（送信機の一例）が配置される地点（言い換えると、送信点）が設けられることを想定して説明する。なお、このエリアは、例えば複数の散乱体が配置される工場を例示して説明する。

以下の説明において、電波環境とは、送信点（上述参照）に配置される無線送信機から電波が送信（放射）された場合に、電波環境解析装置（図示略）によって実行される解析処理（言い換えると、シミュレーション）の中で計算されるエリア内の地点における受信品質である。受信品質は、例えば受信電力（言い換えると、受信電界強度）および到来方向である。従って、電波環境の解析処理とは、無線送信機が配置される送信点から送信される電波がエリア内のそれぞれの地点において受信される場合の電波環境のシミュレーションを実行して受信品質（上述参照）を計算することである。

図１は、実施の形態１に係る電波測定装置１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図２は、実施の形態１に係る電波測定装置１０の外観を示す斜視図である。実施の形態１において、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸のそれぞれの方向は、例えば図２に示す矢印の方向に従う。また例えば、＋Ｘ方向および−Ｘ方向は電波測定装置１０の筐体の上下方向、−Ｙ方向および＋Ｙ方向は電波測定装置１０の筐体の左右方向）、−Ｚ方向および＋Ｚ方向は電波測定装置１０の筐体の前後方向にそれぞれ相当する。

図２に示すように、電波測定装置１０は、四角柱形状（例えば直方体あるいは立方体）の筐体を有し、筐体を構成する計６つの面（具体的には、前面１ＰＬ，左面２ＰＬ，後面，右面，上面５ＰＬおよび下面）には対応してアンテナ部１，…，６が設けられている。電波測定装置１０の筐体は、いずれかの面（例えば下面）から直接または一定距離離間して台座（図示略）により固定され、台座には車輪が設けられる。これにより、電波測定装置１０はエリア内を測定する際に簡易に移動可能となる。

図１に示すように、電波測定装置１０は、アンテナ部１〜６と、ＭＰＵ部７とを含む構成である。アンテナ部１〜６の構成はいずれも同一であるため、ここでは説明を簡略化するために、アンテナ部１を例示して説明する。また、以下のアンテナ部１の説明において、他のアンテナ部の対応する構成に読み替えても構わない。

アンテナ部１は、水平偏波アンテナ１ｈと、垂直偏波アンテナ１ｖと、スイッチ部１ｓと、アンテナ制御部１ｍとを含む。

水平偏波アンテナ１ｈは、エリア内に配置される無線送信機１０ＴＸ（図４または図５Ａ参照）から送信される電波の水平偏波を受信し、具体的には、所定の周波数帯（例えば９２０ＭＨｚ帯）の水平偏波を受信する。水平偏波アンテナ１ｈは、スイッチ部１ｓ（図２では図示略）と導通されている。

垂直偏波アンテナ１ｖは、エリア内に配置される無線送信機１０ＴＸ（図４または図５Ａ参照）から送信される電波の垂直偏波を受信し、具体的には、所定の周波数帯（例えば９２０ＭＨｚ帯）の垂直偏波を受信する。垂直偏波アンテナ１ｖは、スイッチ部１ｓ（図２では図示略）と導通されている。

スイッチ部１ｓは、ＭＰＵ７ａのスイッチ切換制御部７ａ２から電波測定装置１０の筐体を構成する面毎に時分割で出力されるスイッチ切換信号に応じて、水平偏波アンテナ１ｈまたは垂直偏波アンテナ１ｖをアンテナ制御部１ｍに接続する。言い換えると、スイッチ部１ｓは、上述したスイッチ切換信号に応じて、水平偏波アンテナ１ｈまたは垂直偏波アンテナ１ｖの出力をアンテナ制御部１ｍに出力する。

アンテナ制御部１ｍは、例えばＷｉ−Ｓｕｎ（登録商標）の無線信号を扱う標準規格に準拠した無線信号用の回路（モジュール）を用いて構成される。アンテナ制御部１ｍは、スイッチ部１ｓに接続された水平偏波アンテナ１ｈまたは垂直偏波アンテナ１ｖの出力をパラレル形式のデータ（例えば、無線送信機から送信された電波の受信電界強度）として取り出し、そのパラレル形式のデータをＭＰＵ７ａのデータ変換部７ａ１に出力する。

ＭＰＵ部７は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７ａと、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポート７ｂとを含む。

ＭＰＵ７ａは、電波測定装置１０の制御部として機能し、電波測定装置１０の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、電波測定装置１０の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理、およびデータの記憶処理を行う。ＭＰＵ７ａは、データ変換部７ａ１と、スイッチ切換制御部７ａ２とを含む。

データ変換部７ａ１は、例えばＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）回路を用いて構成され、それぞれのアンテナ制御部（例えばアンテナ制御部１ｍ〜６ｍ）により出力されたパラレル形式のデータをシリアル形式のデータに変換する。このデータ（例えば、無線送信機から送信された電波の受信電界強度）は、ＵＳＢポート７ｂを介して、電波測定装置１０に接続される測定機器（例えば、スペクトラムアナライザ、またはネットワークアナライザ）に入力される。また、実施の形態１において、測定機器は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を含んでもよい。

スイッチ切換制御部７ａ２は、電波測定装置１０のそれぞれの面のうちいずれかの面の水平偏波アンテナまたは垂直偏波アンテナの出力をＭＰＵ部７に入力するためのスイッチ切換信号を時分割に生成する。スイッチ切換制御部７ａ２は、ＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ−ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を有し、このＧＰＩＯ端子を介して、上述した時分割に生成したスイッチ切換信号を、それぞれの面のスイッチ部（例えばスイッチ部１ｓ〜６ｓ）に出力する。これにより、スイッチ切換信号により、所定時間毎にアンテナ部１の水平偏波アンテナ１ｈの出力、アンテナ部１の垂直偏波アンテナ１ｖの出力、…、アンテナ部６の水平偏波アンテナ６ｈの出力、アンテナ部６の垂直偏波アンテナ６ｖの出力の順に周期的に、いずれかのアンテナの出力値だけが排他的にＭＰＵ７ａに入力可能となる。

ＵＳＢポート７ｂは、電波測定装置１０と、図示しないＰＣや測定機器（例えば、スペクトラムアナライザ、またはネットワークアナライザ）とを接続する。

なお、上述した説明は、電波測定装置１０が電波を受信する場合を例示した説明であるが、電波測定装置１０は電波を送信するための構成を有していると考えてよい。つまり、電波測定装置１０は、アンテナ部１〜６のうち時分割でいずれかのアンテナ部を使用するように切り換え、さらに、そのアンテナ部に設けられた水平偏波アンテナまたは垂直偏波アンテナから電波を時分割に送信してもよい。従って、後述する無線送信機１０ＴＸは、電波測定装置１０と同一の構成を有することができる。

ＰＣ（図示略）は、エリア内において無線送信機１０ＴＸ（図４または図５Ａ参照）から送信された電波を受信するための電波測定装置１０との間でＵＳＢケーブル（図示略）を介して接続される。ＰＣは、電波測定装置１０により受信された電波の検出出力（例えば受信電界強度）に基づいて、エリア内の地点における電波の受信電力を測定して計算する。ＰＣは、電波測定装置１０のそれぞれの面に配置された水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナにおける検出出力に基づいて各周波数の水平偏波、垂直偏波の電波強度を測定できる。また、ＰＣは、電波測定装置１０のそれぞれの面に配置された水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナにおける検出出力に基づいて反射波の到来方向を特定し、壁面等の障害物（散乱体）が電波を吸収しているかどうかを判別できる。

電波測定装置１０は、それぞれの面を構成する面材としての積層基板と、電波測定装置１０の筐体内部に内方されるフレーム体とを主要な構成として有する。積層基板とフレーム体とは、多面体（例えば六面体）である、電波測定装置１０の筐体を構成する。電波測定装置１０の筐体は例えば六面体であり、図２では立方体である場合を例示している。積層基板は、立方体のそれぞれの面に、例えば固定ねじ３５により貼り付けられている。

なお、電波測定装置１０の筐体を構成する面材は、積層基板に限定されない。また、多面体は、六面体に限定されず、例えば四面体、１２面体等であってもよい。

電波測定装置１０は、１つの上面５ＰＬに配置された積層基板と、４つの側面（例えば、前面１ＰＬ、左面２ＰＬ、右面、後面）のそれぞれに配置された積層基板と、１つの下面に配置された積層基板とにそれぞれアンテナ（水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナ）が設けられている。これにより、電波測定装置１０は、到来する電波を計６つの方向から受信することが可能になる。なお、電波測定装置１０を所定の被載置面に固定して電波を測定する際には、電波測定装置１０の下面には、アンテナを備えた積層基板が省略されてもよい。

それぞれの積層基板において配置されたアンテナは、例えば、ダイポールアンテナである。ダイポールアンテナは、例えば積層基板上に形成され、表面の金属箔をエッチング等することによってダイポールアンテナのパターンが形成される。複数の層のそれぞれは、例えば銅箔やガラスエポキシ等で構成される。

電波測定装置１０の立方体の筐体のそれぞれの積層基板には、例えば９２０ＭＨｚ帯の水平偏波アンテナ１ｈ〜６ｈと、９２０ＭＨｚ帯の垂直偏波アンテナ１ｖ〜６ｖとが表面（上層）に設けられている。

積層基板を構成するためにＡＭＣ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が用いられている。ＡＭＣは、ＰＭＣ（Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）特性を有する人工磁気導体であり、所定の金属パターンにより形成される。ＡＭＣを利用することで、電波測定装置１０のアンテナを積層基板に対して平行に配置することができ、全体のサイズを小さくすることができる。また、ＡＭＣは、接地導体によって、他の方向からの電波を受けないようにすることができ、アンテナの高利得化ができる。

電波測定装置１０は、積層基板の四辺の縁部に、各辺に沿って複数の接地用ビア導体６１が直線上に並んで設けられる。なお、接地用ビア導体６１は、等間隔に並んで配置されてもよい。また、それぞれの接地用ビア導体６１は、積層基板に配置されたアンテナ導体に対応した周波数帯（言い換えると、波長）に応じて、電波測定装置１０の外部からの電波を遮蔽可能な程度に十分なピッチ（間隔）を以て設けられてよい。接地用ビア導体６１は、積層基板の上面から下面に貫通して設けられる。

電波測定装置１０は、積層基板が例えば四角形状に形成される。積層基板は、それぞれの辺部に、その辺部の中央に設けられた一つの段部７１を境に、その辺部に沿う方向で凹部と凸部とが形成される。即ち、電波測定装置１０の筐体は、図２に示すように、隣接する積層基板同士の凹部と凸部とを嵌め合わせて、組み合わされている。

図３は、実施の形態１に係る電波測定装置１０に接続される電波環境解析装置によるシミュレーションのエリアＡＲＥ１の一例を示す図である。図４は、図３に示すエリアＡＲＥ１における電波環境の複数のシミュレーション結果と実測結果とを対比的に示す図である。図３では、エリアＡＲＥ１を上から見た平面図が示されている。

図３に示すように、エリアＡＲＥ１は、例えば３０ｍ＊９０ｍ（＊：乗算の演算子）の面積を有する広大な工場であり、エリアＡＲＥ１の一端側の所定の高さ（例えば床面から１８０ｃｍ）の位置に無線送信機１０ＴＸが配置される。また、エリアＡＲＥ１の略中央には散乱体の一例としての壁Ｗ１が配置されている。

なお、図３では図示が省略されているが、例えば工場には壁Ｗ１に限らず、数多くの種類の散乱体（つまり、電波を透過または反射する物体）が配置されている。広大な工場であるエリアＡＲＥ１をシミュレーションの対象とする場合、エリアＡＲＥ１内に配置されているそれぞれの散乱体の材料定数として、例えば非特許文献３に開示されている散乱体毎の材料定数の既定値をそのまま使うと、実際のエリアＡＲＥ１の環境等に適した材料定数となっていないことがある。この場合には、シミュレーションの精度が劣化することになる。

そこで、実施の形態１に係る電波測定方法では、散乱体（例えば壁Ｗ１）の材料定数を適正に求めるため、送信機の一例としての無線送信機１０ＴＸと受信機の一例としての電波測定装置１０を、壁Ｗ１を挟んで（つまり、壁越しに）対向して配置する（図５Ａ参照）。さらに、壁Ｗ１を挟んだ反対側に位置する無線送信機１０ＴＸから送信された電波を、受信側の電波測定装置１０の位置を変えながら、壁越しで電波測定装置１０において受信する（図５Ａ参照）。この受信の際に、電波測定装置１０の配置位置が無線送信機１０ＴＸと適正に対向する位置に配置されると、電波測定装置１０の壁Ｗ１との対向面において受信電界強度の高い電波が受信可能となる。これにより、測定機器（上述参照）は、電波測定装置１０の出力に基づいて、電波測定装置１０が受信した電波の壁Ｗ１による損失（ロス）を適正に測定できる。また、公知技術（例えばホールアンテナ法）を用いることで、壁Ｗ１の透過による電波の損失を用いて、壁Ｗ１の実際の環境に即した適正な材料定数が求められ、その材料定数をシミュレーション（例えば非特許文献２に開示されるレイトレーシング法）におけるパラメータとして設定利用できるため、シミュレーションの精度向上が可能となる。

図４には、図３に示すエリアＡＲＥ１と、そのエリアＡＲＥ１を対象として反射回数別に電波環境解析装置（図示略）により計算された電波環境のシミュレーション結果ＲＥＦ３，ＲＥＦ４，ＲＥＦ５と、電波測定装置１０を用いてエリアＡＲＥ１を移動しながら実際に測定した電波環境の測定結果ＭＳＲ１とが示されている。電波環境のシミュレーションおよび実測のいずれにおいても、無線送信機１０ＴＸが載置されたエリアＡＲＥ１の一端側（送信点）の周囲の地点における電波の受信電界強度（電界レベル）は大きく、送信点から離れる程、電波の受信電界強度（電界レベル）は低下した。

電波環境のシミュレーションおよび実測においては、無線送信機１０ＴＸは、例えばエリアＡＲＥ１の一端側の高さ（つまり、床面から１．８ｍ）の位置に載置され、周波数９２６．６ＭＨｚの電波を＋２０ｄＢｍの強度で送信した。また、電波環境の実測においては、受信側の電波測定装置１０は、床面から１．３５ｍの高さに位置するように載置された。

反射回数は、例えば非特許文献２に開示されているレイトレーシング法を用いた電波環境のシミュレーションにおいてパラメータとして使用される。つまり、反射回数は、電波が無線送信機１０ＴＸの位置からエリアＡＲＥ１内の目的の地点まで到達するまでに、エリアＡＲＥ１内に配置された散乱体を反射する回数を示す。図４に示すように、反射回数が３回、４回、５回と増えれば増える程、シミュレーション結果は実際に測定した電波環境の測定結果ＭＳＲ１に徐々に近づくので、シミュレーションの精度が向上するが、シミュレーション結果を得るための計算に相当の時間がかかってしまい、ユーザの利便性を劣化させてしまう。

そこで、反射回数が少なくても（言い換えると、反射回数を増やさなくても）、実際に測定した電波環境の測定結果ＭＳＲ１に近いシミュレーション結果が得られるように、上述した電波測定方法が実行される。つまり、エリアＡＲＥ１内に載置されるそれぞれの散乱体の適正な（つまり、実際の工場等のエリアＡＲＥ１の環境に即した）材料定数を求めるために、それぞれの散乱体における損失を測定する時の受信側の電波測定装置１０の位置決めが肝要となる。

次に、実施の形態１に係る電波測定方法の動作概要について、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂおよび図９を参照して説明する。図５Ａは、実施の形態１に係る電波測定装置１０を受信機として用いた電波測定方法の動作概要例を示す説明図である。図５Ｂは、主受信面ＭＰＬ１および複数の副受信面ＳＰＬ１，ＳＰＬ２，ＳＰＬ３，ＳＰＬ４の説明図である。

図５Ａに示すように、送信機の一例としての無線送信機１０ＴＸと受信機の一例としての電波測定装置１０とが、工場等のエリアＡＲＥ１に配置された散乱体の一例としての壁Ｗ１を挟んで配置される。無線送信機１０ＴＸから、例えば９２０ＭＨｚ帯の周波数の電波ＷＶ１が送信される。電波ＷＶ１は、散乱体である壁Ｗ１を透過し、電波測定装置１０の主受信面ＭＰＬ１および複数の副受信面ＳＰＬ１，ＳＰＬ２，ＳＰＬ３，ＳＰＬ４のそれぞれにおいて受信される（図５Ａおよび図５Ｂ参照）。

ここで、主受信面ＭＰＬ１は、図５Ｂに示すように、電波測定装置１０が有する６つの面のうち、他の面に比べて壁Ｗ１に対向または略対向している面である。従って、壁Ｗ１を透過した電波ＷＶ１の受信電界強度は、主受信面ＭＰＬ１で最大となり、他の面（つまり、副受信面）では主受信面ＭＰＬ１での受信電界強度よりも小さくなる。

図６Ａは、適正な位置に受信機が保持された時の主受信面ＭＰＬ１および複数の副受信面ＳＰＬ１〜ＳＰＬ４において受信された電波の受信電界強度の一例を示すグラフが表示部ＤＰ１に示された図である。図６Ｂは、適正な位置に受信機が保持されない時の主受信面ＭＰＬ１および複数の副受信面ＳＰＬ１〜ＳＰＬ４において受信された電波の受信電界強度の一例を示すグラフが表示部ＤＰ１に示された図である。表示部ＤＰ１は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いて構成され、測定機器（図示略）に接続または搭載されたディスプレイである。測定機器による測定結果は表示部ＤＰ１に表示される。

図５Ａに示すように、送信機（つまり、無線送信機１０ＴＸ）と受信機（つまり、電波測定装置１０）とが壁Ｗ１を挟んで対向して配置された場合には、壁Ｗ１を透過した電波ＷＶ１は、主受信面ＭＰＬ１において主体的に受信され、他の面（つまり、副受信面ＳＰＬ１〜ＳＰＬ４）には主受信面ＭＰＬ１からさらに回り込んで受信される。

従って、図６Ａに示すように、電波測定装置１０と接続されたＰＣ（図示略）により測定された電波測定装置１０の各受信面における受信電界強度は、次のような所定の条件を満たす。所定の条件は、主受信面ＭＰＬ１における受信電界強度ＳＴＲ１が、他の面（つまり、副受信面ＳＰＬ１〜ＳＰＬ４）における受信電界強度ＳＴＲ２，ＳＴＲ３，ＳＴＲ４，ＳＴＲ５に比べて大きく、かつ、受信電界強度ＳＴＲ２，ＳＴＲ３，ＳＴＲ４，ＳＴＲ５のそれぞれの差異が所定値α１以内である（図６Ａ参照）。図６Ａおよび図６Ｂでは、副受信面（１），副受信面（２），副受信面（３），副受信面（４）は、それぞれ副受信面ＳＰＬ１、ＳＰＬ２，ＳＰＬ３，ＳＰＬ４に対応する。なお、平均値ＳＴＲ０は、それぞれの副受信面における受信電界強度ＳＴＲ２，ＳＴＲ３，ＳＴＲ４，ＳＴＲ５の平均値を示している。

一方、送信機（つまり、無線送信機１０ＴＸ）と受信機（つまり、電波測定装置１０）とが壁Ｗ１を挟んで対向して配置されていない場合には、壁Ｗ１を透過した電波ＷＶ１は、主受信面ＭＰＬ１において主体的に受信されるとは限らず、他の面（つまり、副受信面ＳＰＬ１〜ＳＰＬ４）での受信電界強度ＳＴＲ２，ＳＴＲ３，ＳＴＲ４，ＳＴＲ５も均一とはならない。

従って、図６Ｂに示すように、受信電界強度ＳＴＲ１は、受信電界強度ＳＴＲ２，ＳＴＲ３，ＳＴＲ４，ＳＴＲ５のそれぞれより大きいが、受信電界強度ＳＴＲ２，ＳＴＲ３，ＳＴＲ４，ＳＴＲ５のそれぞれの差異が所定値α１以内とならない。つまり、上述した所定の条件を満たさないので、送信機（つまり、無線送信機１０ＴＸ）と受信機（つまり、電波測定装置１０）とが壁Ｗ１を挟んで対向して配置されていないと言える。

図７Ａは、適正な位置に受信機が保持された時の送信機および受信機の位置関係の一例を示すＹＺ平面図である。図７Ｂは、適正な位置に受信機が保持されない時の送信機および受信機の位置関係の一例を示すＹＺ平面図である。図８Ａは、適正な位置に受信機が保持された時の送信機および受信機の位置関係の一例を示すＸＺ側面図である。図８Ｂは、適正な位置に受信機が保持されない時の送信機および受信機の位置関係の一例を示すＸＺ平面図である。ＸＹＺ軸は図３に示すＸＹＺ軸と同一である。

図７Ａでは、ＹＺ平面視において、無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが壁Ｗ１を挟んでＹ方向に対向して配置されている状態（言い換えると、Ｙ方向への横ずれが無い状態）が示されている。一方で、図７Ｂでは、同様のＹＺ平面視において、無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが壁Ｗ１を挟んでＹ方向に対向して配置されていない状態が示されている。つまり、ＹＺ平面視において、図７Ｂに示すように、エリアＡＲＥ１の３次元座標空間を考慮した場合に、無線送信機１０ＴＸのＹ座標と電波測定装置１０のＹ座標とが一致しない場合には、無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが壁Ｗ１を挟んでＹ方向に対向して配置されていないと言える。

同様に、ＸＺ平面視において、無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが壁Ｗ１を挟んでＸ方向に対向して配置されている状態（言い換えると、Ｘ方向への高さずれが無い状態）が示されている。一方で、図８Ｂでは、同様のＸＺ平面視において、無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが壁Ｗ１を挟んでＸ方向に対向して配置されていない状態が示されている。つまり、ＸＺ平面視において、図８Ｂに示すように、エリアＡＲＥ１の３次元座標空間を考慮した場合に、無線送信機１０ＴＸのＸ座標と電波測定装置１０のＸ座標とが一致しない場合には、無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが壁Ｗ１を挟んでＸ方向に対向して配置されていないと言える。

次に、実施の形態１に係る電波測定装置１０を受信機として用いた電波測定方法の時系列的な動作手順を、図９を参照して説明する。図９は、実施の形態１に係る電波測定装置１０を受信機として用いた電波測定方法の動作手順の一例を説明するフローチャートである。図９に示す説明の前提として、送信機の一例としての無線送信機１０ＴＸと受信機の一例としての電波測定装置１０とは、エリアＡＲＥ１内に載置された散乱体である壁Ｗ１を挟んで配置されている。

図９において、無線送信機１０ＴＸは、例えば９２０ＭＨｚ帯の周波数の電波を送信（放射）する（Ｓｔ１）。電波測定装置１０は、現在の配置位置において、ステップＳｔ１において無線送信機１０ＴＸから送信された電波を、散乱体（例えば壁Ｗ１）越しで受信する（Ｓｔ２）。電波測定装置１０はＵＳＢポート７ｂを介してＰＣに接続されている。ＰＣは、ステップＳｔ２において電波測定装置１０の主受信面と複数の副受信面とでそれぞれ受信された電波の受信電界強度を測定する（Ｓｔ３）。

ステップＳｔ３においてＰＣによって測定された、主受信面における受信電界強度と複数の副受信面のそれぞれにおける受信電界強度とが所定の条件（上述参照）を満たすかどうかが判別される（Ｓｔ４）。所定の条件は、上述したように、主受信面における受信電界強度が、他の面（つまり、副受信面）における受信電界強度に比べて大きく、かつ、副受信面における受信電界強度のそれぞれの差異が所定値（例えば図６Ａに示すα１）以内である。

所定の条件が満たされない場合には（Ｓｔ４、ＮＯ）、例えばユーザが台座（図示略）を動かす等の移動手段によって電波測定装置１０の配置位置が変えられる（Ｓｔ５）。その後、電波測定装置１０は、ステップＳｔ５による変更後の配置位置において、無線送信機１０ＴＸから送信された電波を、散乱体（例えば壁Ｗ１）越しで受信する（Ｓｔ２）。測定機器は、ステップＳｔ２において電波測定装置１０の主受信面と複数の副受信面とでそれぞれ受信された電波の受信電界強度を測定する（Ｓｔ３）。

一方、所定の条件が満たされた場合には（Ｓｔ４、ＹＥＳ）、所定の条件が満たされた時の散乱体（例えば壁Ｗ１）越しの電波測定装置１０の位置が決定される（Ｓｔ６）。従って、ステップＳｔ６における決定時の電波測定装置１０の位置に固定された状態で、電波の壁Ｗ１の透過による損失がＰＣによって測定されることで、壁Ｗ１の材料定数を適正に求めることが可能となる（Ｓｔ７）。

以上により、実施の形態１に係る電波測定方法は、送信機の一例としての無線送信機１０ＴＸと受信機の一例としての電波測定装置１０とを用いる。電波測定装置１０は、水平偏波アンテナ（受信アンテナの一例）および垂直偏波アンテナ（受信アンテナの一例）が設けられた１つの主受信面と、それぞれ異なる水平偏波アンテナ（受信アンテナの一例）および垂直偏波アンテナ（受信アンテナの一例）が設けられた複数の副受信面とを有する多面体の筐体を有する。電波測定方法は、無線送信機１０ＴＸから電波を送信するステップと、電波を散乱体（例えば壁Ｗ１）越しに電波測定装置１０で受信するステップとを有する。電波測定方法は、電波測定装置１０の位置を変えて、主受信面の受信アンテナおよび複数の副受信面のそれぞれの受信アンテナにより受信されたそれぞれの電波の受信品質の測定を複数回行うステップを有する。電波測定方法は、主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質と、複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質とが所定の条件を満たす時の受信機の位置を、散乱体（例えば壁Ｗ１）の材料定数の導出に用いる測定位置と決定するステップを有する。

これにより、実施の形態１に係る電波測定方法によれば、測定対象のモデルエリアに配置される散乱体越しで送信機からの電波を受信する受信機の適正な位置を決定できるので、シミュレーションに用いる散乱体の実環境に即した材料定数の導出ならびにシミュレーションの精度向上に資することができる。

また、電波測定方法は、主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質と、複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質とを、電波測定装置１０に接続されたＰＣにより測定して表示部ＤＰ１に表示するステップをさらに有する。これにより、電波測定方法によれば、ユーザは、主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質と、複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質と表示部ＤＰ１において目視で視覚的に確認しながら、壁Ｗ１を挟んで無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが対向して位置しているかどうかを簡単に確認できる。

また、所定の条件は、主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質が、複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質に比べて大きく、かつ、複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質の差異が所定値以内である。無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが壁Ｗ１を挟んで対向して配置された場合には、壁Ｗ１を透過した電波は主受信面において主体的に受信され、他の面（つまり、複数の副受信面）には主受信面からさらに回り込んで受信される。これにより、上述した所定の条件が満たされた場合には、壁Ｗ１を挟んで無線送信機１０ＴＸと電波測定装置１０とが対向して位置していると判別可能となる。

また、電波測定装置１０の筐体の多面体は、主受信面の面積と複数の副受信面のそれぞれの面積とが同一となる立方体である。これにより、主受信面と複数の副受信面とで同一面積となるので、各面における水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナを同一の位置関係で配置できるので、測定機器における電波の受信電界強度の測定精度を向上できる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

なお、本出願は、２０１８年３月２３日出願の日本特許出願（特願２０１８−０５６８７２）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

本開示は、測定対象のモデルエリアに配置される散乱体越しで送信機からの電波を受信する受信機の適正な位置を決定し、シミュレーションに用いる散乱体の実環境に即した材料定数の導出ならびにシミュレーションの精度向上に資する電波測定方法として有用である。

１、６ アンテナ部
１ｈ、６ｈ 水平偏波アンテナ
１ｍ、６ｍ アンテナ制御部
１ｓ、６ｓ スイッチ部
１ｖ、６ｖ 垂直偏波アンテナ
７ａ ＭＰＵ
７ａ１ データ変換部
７ａ２ スイッチ切換制御部
７ｂ ＵＳＢポート
１０ 電波測定装置

Claims (4)

1. 送信機と受信機とを用いた電波測定方法であって、
   前記受信機は、受信アンテナが設けられた１つの主受信面とそれぞれ異なる受信アンテナが設けられた複数の副受信面とを有する多面体の筐体を有し、
   前記送信機から電波を送信するステップと、
   前記電波を散乱体越しに前記受信機で受信するステップと、
   前記受信機の位置を変えて、前記主受信面の受信アンテナおよび前記複数の副受信面のそれぞれの受信アンテナにより受信されたそれぞれの電波の受信品質の測定を複数回行うステップと、
   前記主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質と、前記複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質とが所定の条件を満たす時の前記受信機の位置を、前記散乱体の材料定数の導出に用いる測定位置と決定するステップと、を有する、
   電波測定方法。
2. 前記主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質と、前記複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質とを、前記受信機に接続された測定機器により測定して表示部に表示するステップ、をさらに有する、
   請求項１に記載の電波測定方法。
3. 前記所定の条件は、前記主受信面の受信アンテナに対応する電波の受信品質が、前記複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質に比べて大きく、かつ、前記複数の副受信面のそれぞれに対応する電波の受信品質の差異が所定値以内である、
   請求項１または２に記載の電波測定方法。
4. 前記多面体は、前記主受信面の面積と前記複数の副受信面のそれぞれの面積とが同一となる立方体である、
   請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の電波測定方法。

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