SE516514C2 - Förfarande och system för mätning av effektiviteten hos en sändarantenn - Google Patents

Description

~ wav- av - u 10 15 20 25 30 35 coon- 0 1 .ovan 516 514 mobiltelefonnät i vilket mobiltelefonerna användes eftersom det område som täcks av varje basstationsantenn blir litet. Detta leder till förlorade intäkter för nätoperatören alternativt ökade utgifter för utplacering av fler basstationsantenner.

De idag använda mätmetoder som utförs i verklig miljö ger upphov till svårigheter att erhålla ett standardiserat mått på effektiviteten hos olika tillverkares mobiltelefonantenner. E W Ett annat problem med dagens mätmetoder är att vissa delar av fälten ej registreras vid mätningar eftersom mätmetoderna är utformade för mätning av det direkta fältet från mobiltelefonantennen. Skärmning av olika slag ger upphov till förändring av fältets egenskaper. Mätningarna leder därför till resultat som ej ger ett bra mått på antennernas verkliga effektivitet.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att i någon utsträckning undanröja ovannämnda problem.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att förfarandet och systemen enligt uppfinningen av det inledningsvis beskrivna slaget ges de särdrag som framgår av efterföljande patentkrav 1 och 8. Föredragna utföringsformer framgår av de underordnade patentkraven.

Enligt ett syfte med uppfinningen åstadkommes ett förfarande för mätning av effektiviteten hos en sändarantenn i en miljö med flervägsutbredning. Enligt förfarandet vrids en mottagarantenn, som är anordnad i en vinkel mot en första vertikal axel, azimutiskt ungefär ett varv kring den första vertikala axeln, detekteras, vid ett antal vinkellägen under vridningen av mottagarantennen, mottagen effekt från en på avstånd och i en vinkel mot en andra vertikal axel anordnad sändarantenn och vrids sändarantennen ungefär ett varv kring den andra vertikala axeln. 1999-06-02 14:29 E:\?at'\SKTI\ANS\2998506___3E_(P)l999-Û5-25 Ü946.doC 10 15 20 25 30 35 516 514 2 3 Eftersom både mobiltelefonantennen och mottagarantennen vrids kan ett mätvärden erhållas för en stor del av de tänkbara förhållanden mellan dessas placering i förhållande till varandra och till användaren. Fördelar med detta är att ett normaliserat mått på mobiltelefonantennens effektivitet kan erhållas, och att förfarandet kan upprepas för olika mobiltelefoner, varvid effektiviteten hos dessa kan jämföras med varandra. Det sätt som motagarantennen och mobiltelefonantennen anordnas var för sig respektive i förhållande till varandra möjliggör att en så stor del av det verkliga fältet från mobiltelefonantennen kan detekteras.

Enligt ett annat syfte med uppfinningen åstadkommes ett system för mätning av effekten hos en antenn i ett diffust fält. Systemet innefattar en sändarantenn, en mottagarantenn för detektering av mottagen effekt från sändarantennen, ett första vridningsorgan för azimutisk vridning av mottagarantennen kring en första vertikal axel, ett andra vridningsorgan för vridning av sändarantennen kring en andra vertikal axel.

En fördel med detta system är att det kan simulera mobiltelefonantennens verkliga användningsmiljö samtidigt som det möjliggör upprepade försök på olika mobiltelefonantenner under likvärdiga förutsättningar.

Genom att systemet möjliggör mätningar för olika förhållanden mellan mobiltelefonantennen och mottagarantennen ger det även ett mått på den genomsnittliga effektiviteten hos den testade mobiltelefonantennen. Dessutom möjliggör det sätt som motagarantennen och mobiltelefonantennen anordnas var för sig respektive i förhållande till varandra att en så stor del av det verkliga fältet från mobiltelefonantennen kan detekteras. _ Vid mätning av effektiviteten hos en mobiltelefonantenn, som används i en miljö med flervägsutbredning, är det av stor vikt att detta sker i 1999-06-02 14:29 E:\Pat\SKï\I\AIIS\2998506__SE_(P;lšåš-OS-ZS 0946.::C 10 15 20 25 30 35 516 514 4 en så verklighetstrogen miljö som möjligt så att en så verkligt mått på mobiltelefonantennens effektivitet som möjligt erhålls.

Enligt uppfinningen åstadkommes ett förfarande och ett system för mätning av effektiviteten hos en antenn i en miljö med flervägsutbredning, vilka kan utnyttjas för upprepade försök i kontrollerad laboratoriemiljö som ger normaliserade mått på effektiviteten hos olika mobiltelefonantenner. Detta är speciellt viktigt för att kunna jämföra olika antenners prestanda så rättvist och så verklighetstroget som möjligt. Genom användning av en mätning på en referensantenn med känd utsänd effekt erhålls ett referensvärde mot vilken de olika mobiltelefonantennerna kan jämföras. Ett sådant mått kan sedan användas för förespråkande av vissa mobiltelefonantenner framför andra så att de mobiltelefonantenner används som är effektivast, varigenom mobiltelefonnäten kan utnyttjas effektivare och ha större täckning.

Genom att använda en mottagarantenn som är anordnad med en vinkel mot en vertikal axel, till skillnad från mottagarantenner som är antingen vertikala eller horisontella, mäts både planpolariserade och horisontalpolariserade fält. Detta är viktigt eftersom den naturliga miljö som mobiltelefonantennen används i ger upphov till förändringar i fältens polarisering.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade schematiska ritningar som i exemplifierande syfte visar föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Fig 1 visar en sidovy av ett system för mätning av effektiviteten hos en sändarantenn i en miljö med flervägsutbredning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Fig 2 visar en planvy av en del av systemet i fig 2. 1999-06-02 l4:29 E:\Pat\Sï~CTJ\F\.NS\2998506___SE_(P)1999-05-25 0946.d©': 10 15 20 25 30 35 516 514 5 Fig 3 visar en detaljerad sidovy av en mobiltelefon anordnad på ett simulerat huvud, vilka är en del av systemet i fig 2.

Fig 4 visar ett flödesschema för ett föredraget förfarande för mätning av effektiviteten hos en sändarantenn i en miljö med flervägsutbredning.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I fig l visas ett system för mätning av effektiviteten hos en sändarantenn i en miljö med flervägsutbredning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

En horisontell arm 1 är vid sin ena ände vridbart kring en första vertikal axel 2 anordnad på ett stativ 3 så att avståndet mellan ett horisontellt laboratoriegolv 4 och armen 1 är 1,5 m. I den mot den första vertikala axeln 2 motsatta änden av den horisontella armen 1 är en mottagarantenn 5 anordnad så att avståndet mellan den första vertikala axel 2 kring vilken den horisontella armen l vrids och mottagarantennen 5 är 1 m.

Mottagarantennen 5 är anordnad med en vinkel 6 mot den första vertikal axeln 2, varvid vinkeln 6 företrädesvis är 55°. Mottagarantennen 5 är en dipolantenn 5 som är kopplad till en spektrumanalysator 7 som i sin tur är ansluten till en PC 8.

På ett avstånd av 4 m i horisontell led finns en sändarantenn 9 i form av en mobiltelefonantenn 9.

Mobiltelefonantennen 9 är monterad på en mobiltelefon (ej visad) som är monterad på ett simulerat huvud 10, i form av en modell fylld med 22,2 l vatten med 1,49 g/l salt, varvid mobiltelefonantennen 9 bildar 60° vinkel ll mot en andra vertikal axel 12. Det simulerade huvudet 10 står i sin tur på ett träställ 13 som går att vrida runt den andra vertikala axeln 12. På mobiltelefonen 12 finns en simulerad hand (ej visad) i form av en gummihandske som innehåller samma lösning som det simulerade huvudet lO.

Mobiltelefonantennen 9 är liksom mottagarantennen 5 1999-06-02 14:29 G:\Pat\SKP~I\_PI~IS\299š506_SE_(P)1999-05-25 O9-16.~'i2-C ~u 10 15 20 25 30 35 516 514 6 belägen på ett avstånd av 1,5 m över det horisontella laboratoriegolvet 4.

Mellan mottagarantennen 5 och mobiltelefonantennen 9 finns en kopparskärm 14 för förhindrande av direkt vågutbredning mellan mobiltelefonantennen 9 och mottagarantennen 5. Skärmen 14 är 1,2 m bred och 2,2 m hög och är placerad 1 m i horisontell led från mobiltelefonantennen 9. Ovanpå skärmen 14 finns en basstationsantenn 15 som är kopplad till en mobilkommunikationstestutrustning 16.

Mobilkommunikationstestutrustningen 16, spektrumanalysatorn 7 och PCn 8 skall placeras bakom en skärm 17 så att de ej påverkar det stående vågmönstret.

I fig 2 visas en planvy av en del av systemet i fig 1. Mobiltelefonantennen 9 är placerad så att den befinner sig på den andra vertikala axeln 12 kring vilket trästället 13 är vridbart.

I fig 3 visas det simulerade huvudet 12 i fig 1 och 2 närmare. Mobiltelefonen 18 är placerad som den skulle vara vid användning.

Enligt en annan föredragen utföringsform av ett system enligt uppfinningen testas en referensantenn.

Systemet är identiskt med det i fig 1 visade systemet förutom att mobiltelefonantennen 9 har ersatts av en referensantenn, i form av en dipolantenn, samt att det simulerade huvudet 11 och den simulerade handen saknas.

Referensantennen är placerad på trästället 13 och bildar liksom mobiltelefonantennen i fig 2 60° vinkel mot den andra vertikala axeln 12. Referensantennen är placerad så att den befinner sig 1,5 m ovanför det horisontella laboratoriegolvet 4 på den andra vertikala axeln 12 kring vilket trästället 13 vrids.

I fig 4 visas ett flödesschema för ett föredraget förfarande för mätning av effektiviteten hos en sändarantenn i en miljö med flervägsutbredning.

Förfarandet startar med att mobiltelefonen ställs i samtalsläge. I ett detekteringssteg 21 detekteras den 1999-06-02 14:29 G:\Pat\.SKYI\F-SIS\2999506__3E_(P)1999-435-25 OQÅ-ídt: ~v 10 15 20 25 516 514 7 effekt från sändarantennen som mottages av mottagarantennen, varefter armen med mottagarantennen anordnad på sig vrids ett hundradels varv i ett första vridningssteg 22. I ett första fràgesteg 23 avgörs huruvida detektering har skett för alla önskade vinkellägen för armen. Om så är fallet beräknas i ett första beräkningssteg 24 ett medianvärde för de detekterade effekterna, om inte går förfarandet tillbaka till detekteringssteget 21.

Efter det första beräkningssteget 24 vrids trästället vid vilken sändarantennen är anordnad i ett andra vridningssteg 25 en åttondels varv, varefter det i ett andra fràgesteg 26 avgörs huruvida detektering har skett för alla önskade vinkellägen för trästället. Om så är fallet beräknas i ett andra beräkningssteg 27 ett medelvärde av de i det första beräkningssteget 24 beräknade medianvärdena, om inte fortsätter förfarandet med detekteringssteqet 21.

Efter det andra beräkningssteget 24 avslutas förfarandet.

Det inses att en mängd modifieringar av de ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen är möjliga inom uppfinningens ram, såsom definierade av de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan avstånd och vinklar ändras för att passa olika simulerade förhållanden. Det simulerade huvudet och handen kan bytas ut mot strålningspåverkande kropparna med andra former.

Mätningarna kan även utföras medelst annan ekvivalent utrustning. 1399-06-02 14:29 É:\Pat\SPf!>I'\PJIS\2999506 SE (911999-05-25 *3946

Claims (17)

3' PATENTKRAV

1. Förfarande för mätning av effektiviteten hos en sändarantenn i en miljö med flervägsutbredning, innefattande stegen: att azimutiskt vrida en mottagarantenn, som är anordnad i en vinkel mot en första vertikal axel, ungefär ett varv kring den första vertikala axeln, att vid ett antal vinkellägen under vridningen av mottagarantennen detektera mottagen effekt från en på avstånd och i en vinkel mot en andra vertikal axel anordnad sändarantenn och att sändarantennen vrids ungefär ett varv kring den andra vertikala axeln att en skärm mellan sändarantennen och mottagarantennen förhindrar direkt vágutbredning mellan nämnda antenner.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid stegen ovan upprepas vid ett antal kombinationer av vinkellägen för mottagarantennen och sändarantennen.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, varvid sändarantennen är en dipolantenn som sänder ut en känd effekt.

4. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, varvid sändarantennen är en med en okänd utsänd effekt mobiltelefonantenn som skall testas.

5. Förfarande enligt patentkrav 2, som även innefattar steget att beräkna medelvärden av resultaten för mätningar på olika kombinationer av vinkellägen för sändarantennen och mottagarantennen.

6. Förfarande enligt patentkrav 5, varvid beräkningen av medelvärden innefattar stegen: att, för varje vinkelläge under vridningen av sändarantennen, beräkna ett medianvärde för detekteringarna av 516 514 5'= f"= . s":"I= . °'I==IIs I'-'* oc o c o q u u o o o o n n: oo nu anno uno» nu effekten hos sändarantennen för de olika vinkellägena hos mottagarantennen och att beräkna ett medelvärde av medianvärdena för detekteringarna av effekten hos sändarantennen.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, som även innefattar stegen: att utföra stegen ovan där sändarantennen först är en mobiltelefonantenn och sedan en referensantenn och att jämföra medelvärdet för mobiltelefonantennen med medelvärdet för referensantennen.

8. System för mätning av effektiviteten hos en sändarantenn i en miljö med flervägsutbredning, innefattande: en sändarantenn (9), en mottagarantenn (5) för detektering av mottagen effekt från sändarantennen, ett första vridningsorgan för azimutisk vridning av mottagarantennen kring en första vertikal axel, ett andra vridningsorgan för vridning av sändarantennen kring en andra vertikal axel att systemet även innefattar ett mellan sändarantennen (9) och mottagarantennen (5) anordnat skärmande organ (14) för förhindrande av direkt vågutbredning mellan sändarantennen och mottagarantennen.

9. System enligt patentkrav 8, i vilket det första vridningsorganet är en utsträckt arm (1) som är vridbar kring en första vertikal axel (2) genom ena änden av armen, mottagarantennen (5) är anordnad på armen i en mot den första vertikala axeln motsatta ände av armen och med en vinkel (6) mot den första vertikala axeln och sändarantennen (9) är så anordnad på avstånd från mottagarantennen att den är vridbar runt en andra vertikal axel (12).

10. System enligt patentkrav 9, i vilket sändarantennen (9) är en med okänd utsänd effekt mobibiltelefonantenn, vilket även innefattar: /0 en på avstånd från mottagarantennen (5) och kring den andra vertikala axeln (2) vridbart anordnad första strålningspåverkande kropp (9) vid vilken mobiltelefonantennen är anordnad.

11. System enligt patentkrav 9, i vilket sändarantennen är en referensantenn som sänder ut en känd effekt.

12. System enligt något av patentkraven 9-11, i vilket mottagarantennen är anordnad på den utsträckta armen med en vinkel (6) av 40-60° mot den första vertikala axeln (2), företrädesvis 55°.

13. System enligt något av patentkraven 9-12, i vilket mottagarantennen är en halvvågsdipol.

14. System enligt något av patentkraven 9-13, i vilket sändarantennen är anordnad på armen med en vinkel (11) av 60° mot den andra vertikala axeln (12).

15. System enligt något av patentkraven 9-14, som även innefattar en till sändarantennen ansluten spektrumanalysator (7) och en till spektrumanalysatorn ansluten dator (8).

16. System enligt något av patentkraven 9-15, som även innefattar en basstationsantenn (15) och en till basstationsantennen (15) ansluten mobilkommunikationstestutrustning (16).

17. System enligt patentkrav 10, som även innefattar en vid mobiltelefonantennen anordnad andra strålningspåverkande kropp.