JP2006003229A

JP2006003229A - 測定位置制御装置及び方法

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Publication number: JP2006003229A
Application number: JP2004180130A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Iyama; 隆弘井山; Teruo Onishi; 輝夫大西; Shinji Kamibayashi; 真司上林
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】最大値付近、最小値付近又は極部分においては走査間隔を小さく、それ以外の場所では走査間隔を大きくするような測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】送信手段・受信手段間の相対的測定位置を移動させて走査することにより送信手段から放射される電界又は磁界の受信強度分布を測定するにあたり、前記相対的測定位置を制御する測定位置制御装置が提供される。当該装置は、各測定位置において電界又は磁界の受信レベル測定値を求める手段；各測定位置において求めた受信レベル測定値を記憶する手段；記憶された複数の受信レベル測定値に基づいて、次の測定位置を決定するための測定間隔を算定する測定間隔算定手段；及び算定された測定間隔に基づいて、送信手段・受信手段間の次の相対的測定位置への移動を制御する手段；から構成され、測定位置を逐次的に算定することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、アンテナから放射される電界又は磁界の受信強度分布を測定する際の測定位置を制御する測定位置制御装置及び方法に関する。

空間の種々の点における電磁界を測定するために、測定用受信アンテナを１次元、２次元又は３次元的に走査する必要がある。

従来の電界分布または磁界分布測定装置は、例えば特許文献１に示すように、測定用受信アンテナまたはセンサを等間隔で走査していた。図１は電磁界分布を２次元的に測定する場合の複数の測定点を示している。図１に示す９個の測定点で囲まれた網掛け部分の電界または磁界の強度が大きい場合には、最大強度の場所付近でさらに細かく分布を測定する必要がある。そのために、図２に示すようにさらに細かく測定点を設定して、再度測定する場合があった。しかし、この場合にも隣り合う測定点の間隔は等間隔である。

また、図３に示すように球面状に３次元的に測定点を設定する場合もある。この場合でも隣り合う測定点の間隔は等間隔である。
特開２００１−３１１７５６号公報

従来の電界分布測定装置は、等間隔でアンテナまたはセンサを走査するため、電界または磁界強度が大きい場所でも小さい場所でも、同じだけの走査回数すなわち測定時間を要しており、効率的な測定がなされていないという問題点があった。また、例えば測定すべき電波の波長の１／１０という等間隔でアンテナまたはセンサを走査する場合には、測定する周波数に応じて測定者が走査間隔を決める必要があり、測定者には十分な測定経験が要求されるなどの問題点もあった。

本発明者は、電界分布または磁界分布の測定はその最大値付近、最小値付近又は極部分において詳細にすることが重要であることに着目し、最大値付近、最小値付近又は極部分においては走査間隔を小さく、それ以外の場所では走査間隔を大きくすることにより、重要かつ支配的なデータを取り漏らすことなく測定時間を短縮することができることを見出した。

本発明は、上述した問題を解決するものであり、最大値付近、最小値付近又は極部分においては走査間隔を小さく、それ以外の場所では走査間隔を大きくするような測定装置及び測定方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一特徴に従った測定位置制御装置は、送信手段・受信手段間の相対的測定位置を移動させて走査することにより送信手段から放射される電界又は磁界の受信強度分布を測定するにあたり、相対的測定位置を制御するものであって：各測定位置において電界又は磁界の受信レベル測定値を求める手段；各測定位置において求めた受信レベル測定値を記憶する手段；記憶された複数の受信レベル測定値に基づいて、次の測定位置を決定するための測定間隔を算定する測定間隔算定手段；及び算定された測定間隔に基づいて、送信手段・受信手段間の次の相対的測定位置への移動を制御する手段；から構成され、測定位置を逐次的に算定することを特徴とする。

上記測定位置制御装置における測定間隔算定手段が、複数の受信レベル測定値に基づいて予測した受信強度曲線に従って、測定間隔を算定するようにしても良い。また、測定間隔算定手段が、複数の受信レベル測定値間の差に基づいて、測定間隔を算定するようにしても良い。さらに、測定間隔算定手段が、複数の受信レベル測定値の比に基づいて、測定間隔を算定するようにしても良い。

本発明の他の特徴に従った測定位置制御方法は、送信手段・受信手段間の相対的測定位置を移動して走査することにより送信手段から放射される電界又は磁界の受信強度分布を測定するにあたり、前記相対的測定位置を制御する方法であって：測定位置において電界又は磁界の受信レベル測定値を求める段階；及びすでに求めた受信レベル測定値に基づいて、次の測定位置を決定する段階；から構成されることを特徴とする。

本発明の他の特徴に従った測定位置制御方法は、送信手段・受信手段間の相対的測定位置を移動して走査することにより送信手段から放射される電界又は磁界の受信強度分布を測定するにあたり、前記相対的測定位置を制御する測定位置制御方法であって：測定位置において電界又は磁界の受信レベル測定値を求める段階；求めた受信レベル測定値を記憶する段階；記憶された複数の受信レベル測定値に基づいて、次の測定位置を決定するための測定間隔を算定する測定間隔算定段階；算定された測定間隔に基づいて、送信手段・受信手段間の次の相対的測定位置へ移動させる段階；及び上記諸段階を反復することにより測定位置を逐次的に算定する段階；から構成されることを特徴とする。

上記測定位置制御方法における測定間隔算定段階が、複数の受信レベル測定値に基づいて予測した受信強度曲線に従って、測定間隔を算定するようにしても良い。また、測定間隔算定段階が、複数の受信レベル測定値間の差に基づいて、測定間隔を算定するようにしても良い。さらに、測定間隔算定段階が、複数の受信レベル測定値の比に基づいて、測定間隔を算定するようにしても良い。

上記解決手段に従えば、電界分布または磁界分布の測定時間を自動的に短縮することが可能である。

本発明によれば、一連の測定の中で既に取得した測定データに基づいて次の測定位置までの走査問隔を算出することにより、短時間で電界分布または磁界分布を測定することができる。また、周波数に応じて操作者が測定間隔を決める必要がなく、自動的に適切なアンテナまたはセンサの走査間隔を決定できるため、測定経験の十分でない測定者にも取り扱いが容易となる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図４は、本発明の実施形態に従って測定位置を制御する様子を示した概念図である。図４に示すように、固定された電波放射源１０から電波が放射される。その放射は図示のような指向性１２を有する。放射された電波の電界分布を測定するために、受信アンテナ１４を用いる。電波放射源１０の１次元電界分布を測定するにあたり、受信アンテナ１４をｘ軸方向に直線的に移動させる。受信アンテナ１４の現在の測定位置（測定点）における受信電界強度と、それ以前の１又は複数の測定位置（測定点）における受信電界強度とから次の受信アンテナ測定位置を決定する。

２測定点のデータに基づいて次の測定位置を決定する場合について、説明する。１つ前の測定位置のデータと現在の測定位置のデータとに基づいて、次の測定位置を決定する。次に、現在の測定位置データと次の測定位置データとに基づいて、その次の測定位置を決定する。さらに、次の測定位置データとその次の測定位置データとに基づいて、更に次の測定位置を決定できる。このように、順次的に次々に測定位置を決定することができる。

上記の例では過去２点の測定位置データから次の測定点を決定する例を示したが、過去３つ以上の測定位置データから次の測定点を決定することも可能である。

図５に本発明の実施形態に従った受信アンテナ走査装置のブロック図を示す。信号源１１から供給される信号を送信アンテナ１０が放射する。放射された電波を受信する受信アンテナ（又はセンサ）１４が、駆動手段１６により駆動される。受信アンテナ１４の駆動は、測定位置制御装置の一例としてのデータ処理装置５０内の測定位置決定手段５８により制御される。受信アンテナ１４により受信された信号が、受信レベル算出手段５２に供給され、そこで受信レベルが算出される。算出された受信レベルは、受信レベル記憶手段５４に記憶される。受信レベル比較手段５６が、受信レベル算出手段５２から供給される現在受信した電界強度のレベルと、受信レベル記憶手段５４から供給される過去に記憶された１個又は複数個の過去の電界レベルとを比較して、比較結果を測定位置決定手段５８へと供給する。測定位置決定手段５８は、供給された比較結果に応じて、受信アンテナ１４の次の測定位置を決定し、それに従い駆動手段１６を制御する。

上記の例では、電波放射源を固定し受信アンテナを走査した場合を示したが、本発明は受信アンテナを固定し電波放射源を走査する場合にも当然に適用できる。

図６に本発明の実施形態に従った、送信アンテナ走査装置のブロック図を示す。信号源１１から供給される信号を送信アンテナ１０が放射する。放射された電波を受信アンテナ（又はセンサ）１４が受信する。駆動手段１８により駆動されるのは、受信アンテナ１４ではなく、送信アンテナ１０である。送信アンテナ１０の駆動は、測定位置制御装置の一例としてのデータ処理装置６０内の測定位置決定手段６８により制御される。受信アンテナ１４により受信された信号が、受信レベル算出手段５２に供給され、そこで受信レベルが算出される。算出された受信レベルは、受信レベル記憶手段５４に記憶される。受信レベル比較手段５６が、受信レベル算出手段５２から供給される現在受信した電界強度のレベルと、受信レベル記憶手段５４から供給される過去に記憶された１個又は複数個の過去の電界レベルとを比較して、比較結果を測定位置決定手段６８へと供給する。測定位置決定手段６８は、供給された比較結果に応じて、送信アンテナ１０の次の測定位置を決定し、それに従い駆動手段１８を制御する。

上記の例では受信アンテナ１４又は送信アンテナ１０を１次元的に走査する場合を示したが、本発明は２次元的または３次元的走査にも適用できる。また、上記の例では電界分布の測定の場合を示したが、本発明は磁界分布の測定にも同様に適用できる。
（第１実施例）
図７は、本発明の第１実施例における受信アンテナの測定位置とその位置における電界（又は磁界）の測定強度を表す強度曲線のグラフである。

次数等の強度曲線の種類を予め想定しておき、既に取得した複数の測定値Ｐ_nに基づき最小二乗法等を用いて、近似曲線を予測する。図７に予想した曲線を示す。図７は１次元の測定を例示している。予想された曲線の最大値付近でアンテナ（若しくはセンサ）又は電界・磁界の放射源の走査間隔を小さくする。既に取得した測定値のより多く（又は全て）を使って近似曲線を予測することも、予測に使う測定点数を決めて常に新しい測定点を使用して近似曲線を予測することも可能である。

図７は最大値であると予測される付近の測定間隔を小さくしている様子を示しているが、最小値付近や極付近でも同様に測定間隔を小さくすることも可能である。これにより、電界分布又は磁界分布の最大、最小、極部分で測定間隔を小さくして、アンテナ効率、アンテナパターン、無線機の局所比吸収率などの支配的部分を詳細かつ短時間に測定することが可能となる。

図８のフローチャートを参照しながら、第１実施例の動作手順について説明する。

Ｓ１において、受信アンテナの次の測定位置決定手順を開始する。測定位置決定手段５８が、受信アンテナの測定位置の範囲（両端位置）を設定する（Ｓ２）。現在の測定位置から見て３つ前の測定位置における測定値をＰ_３とし、２つ前の測定位置における測定値をＰ_２とし、１つ前（直前）の測定位置における測定値をＰ_１とし、測定位置間の間隔（測定間隔）をΔｘとして、これらの初期値を設定する（Ｓ３）。測定値の初期値は、受信レベル記憶手段５４内に記憶される。測定間隔の初期値は、位置決定手段５８内に記憶される。

受信レベル算出手段５２が、現在の測定位置ｘにおける受信レベルＰ_０を測定する（Ｓ４）。４つの測定値、Ｐ_０，Ｐ_１，Ｐ_２及びＰ_３に基づき、例えば最小二乗法を用いることにより、測定位置決定手段５８が関数を予測する（Ｓ５）。予測された関数に基づき、現在の測定位置ｘと、現在の測定位置ｘに測定間隔初期値Δｘを加算した位置である次の予定測定位置ｘ＋Δｘとの間の区間内（ｘ〜ｘ＋Δｘ）に、予測関数の極（最大値、最小値その他の極値）が含まれるか否かを、測定位置決定手段５８が判定する（Ｓ６）。

判定の結果、極が含まれない（ＮＯ）場合には、測定位置決定手段５８が、例えばΔｘを２倍にして測定間隔を広げる制御を行う（Ｓ７）。判定の結果、極が含まれる（ＹＥＳ）場合には、測定位置決定手段５８が、例えばΔｘを半分にして測定間隔を狭める制御を行う（Ｓ８）。

このようにして制御されたΔｘに基づき得られる次の測定位置ｘ＋Δｘが測定範囲内であるか否かについて、測定位置決定手段５８が判定を行う（Ｓ９）。判定の結果、次の測定位置が測定範囲外である（ＮＯ）場合には、動作手順を終了する（Ｓ１０）。

判定の結果、次の測定位置が測定範囲内である（ＹＥＳ）場合には、受信アンテナを算定した測定位置ｘ＋Δｘに移動させるよう、測定位置決定手段５８が駆動手段１６を制御する（Ｓ１１）。その後、各測定値Ｐ_３，Ｐ_２及びＰ_１をそれぞれＰ_２，Ｐ_１及びＰ_０の値に置きかえる（Ｓ１２）。

ステップ４（Ｓ４）に戻り、新しい測定位置における受信レベルＰ_０を測定して、上記と同様な手順を続行し、測定範囲外になるまで反復する。

（第２実施例）
図９は、本発明の第２実施例における受信アンテナの測定位置とその位置における電界（又は磁界）の測定強度を表す強度曲線のグラフである。

本実施例では、図９に示すように、現在の測定位置ｘにおける測定値Ｐ_０と１つ前（直前）の測定位置における測定値Ｐ_１との差（Ｐ_０−Ｐ_１＝Ｄ_１と定義する）、及び１つ前の測定位置における測定値Ｐ_１と２つ前の測定位置における測定値Ｐ_２との差（Ｐ_２−Ｐ_１＝Ｄ_２と定義する）に応じて、次の測定点までの走査間隔Δｘを決定する。図９は１次元の測定を例示している。

測定値間の差に基づく制御について説明する。Ｄ１−Ｄ２の絶対値が大きい場合には、測定値の変化が大きく急であることを示すため、次の測定点までの走査間隔Δｘを小さくするように制御する。一方、Ｄ１−Ｄ２の絶対値が小さい場合には、測定値の変化が小さく緩慢であることを示すため、次の測定点までの走査間隔Δｘを大きくするように制御する。

測定値の比に基づく制御について説明する。Ｄ_１／Ｄ_２が１から離れた値の場合には、測定値の変化が大きく急であることを示すため、次の測定点までの走査間隔Δｘを小さくするように制御する。Ｄ_１／Ｄ_２が１に近い値の場合には、測定値の変化が小さく緩慢であることを示すため、次の測定点までの走査間隔Δｘを大きくするように制御する。Ｄ_１／Ｄ_２が負の値である場合には、極を通過した直後であることが分かる。

上記のような制御を行うことにより、電界分布または磁界分布の最大、最小、極部分で測定間隔を小さくして、アンテナ効率、アンテナパターン、無線機の局所比吸収率などの支配的部分を詳細かつ短時間に測定することが可能となる。

図１０のフローチャートを参照しながら、第２実施例の動作手順について説明する。

Ｓ２１において、受信アンテナの次の測定位置決定手順を開始する。測定位置決定手段５８が、受信アンテナの測定位置の範囲（両端位置）を設定する（Ｓ２２）。現在の測定位置から見て２つ前の測定位置における測定値をＰ_２とし、１つ前（直前）の測定位置における測定値をＰ_１とし、測定位置間の間隔（測定間隔）をΔｘとして、これらの初期値を設定する（Ｓ２３）。測定値の初期値は、受信レベル記憶手段５４内に記憶される。測定間隔の初期値は、位置決定手段５８内に記憶される。

受信レベル算出手段５２が、現在の測定位置ｘにおける受信レベルＰ_０を測定する（Ｓ２４）。３つの測定値、Ｐ_０，Ｐ_１及びＰ_２に基づき、Ｄ_２＝Ｐ_１−Ｐ_２，Ｄ_１＝Ｐ_０−Ｐ_１を求める。これらの値から、例えばΔｘ＝Ｃ_１／（｜Ｄ_１−Ｄ_２｜＋Ｃ_２）の数式を用いることにより、測定位置決定手段５８がΔｘを計算する（Ｓ２５）。ここで、Ｃ１、Ｃ２は係数である。

このようにして算定された測定間隔Δｘに基づき得られる次の測定位置ｘ＋Δｘが測定範囲内であるか否かについて、測定位置決定手段５８が判定を行う（Ｓ２９）。判定の結果、次の測定位置が測定範囲外である（ＮＯ）場合には、動作手順を終了する（Ｓ３０）。

判定の結果、次の測定位置が測定範囲内である（ＹＥＳ）場合には、受信アンテナを算定した測定位置ｘ＋Δｘに移動させるよう、測定位置決定手段５８が駆動手段１６を制御する（Ｓ３１）。その後、各測定値Ｐ_２及びＰ_１をそれぞれＰ_１及びＰ_０の値に置きかえる（Ｓ３２）。

ステップ２４（Ｓ２４）に戻り、新しい測定位置における受信レベルＰ_０を測定して、上記と同様な手順を続行し、測定範囲外になるまで反復する。

電磁界分布を２次元的に測定する場合の複数の測定点を示す模式図である。図１に示す測定点をさらに細かく設定した様子を示す模式図である。球面状に３次元的に測定点を設定した様子を示す模式図である。本発明の実施形態に従って測定位置を制御する様子を示した概念図である。本発明の実施形態に従った受信アンテナ走査装置のブロック図を示す。本発明の実施形態に従った送信アンテナ走査装置のブロック図を示す。本発明の第１実施例における受信アンテナの測定位置とその位置における電界（又は磁界）の測定強度を表す強度曲線のグラフである。第１実施例の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施例における受信アンテナの測定位置とその位置における電界（又は磁界）の測定強度を表す強度曲線のグラフである。第２実施例の動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０電波放射源（送信アンテナ）
１２指向性
１４受信アンテナ
１１信号源
１６、１８駆動手段
５０、６０データ処理装置
５２受信レベル算出手段
５４受信レベル記憶手段
５６受信レベル比較手段
５８、６８測定位置決定手段５８

Claims

送信手段・受信手段間の相対的測定位置を移動させて走査することにより送信手段から放射される電界又は磁界の受信強度分布を測定するにあたり、前記相対的測定位置を制御する測定位置制御装置であって：
各測定位置において電界又は磁界の受信レベル測定値を求める手段；
各測定位置において求めた受信レベル測定値を記憶する手段；
記憶された複数の受信レベル測定値に基づいて、次の測定位置を決定するための測定間隔を算定する測定間隔算定手段；及び
算定された測定間隔に基づいて、送信手段・受信手段間の次の相対的測定位置への移動を制御する手段；
から構成され、測定位置を逐次的に算定することを特徴とする測定位置制御装置。
請求項１に記載の測定位置制御装置であって：
前記測定間隔算定手段が、複数の受信レベル測定値に基づいて予測した受信強度曲線に従って、測定間隔を算定する；
ことを特徴とする測定位置制御装置。
請求項１に記載の測定位置制御装置であって：
前記測定間隔算定手段が、複数の受信レベル測定値間の差に基づいて、測定間隔を算定する；
ことを特徴とする測定位置制御装置。
請求項１に記載の測定位置制御装置であって：
前記測定間隔算定手段が、複数の受信レベル測定値の比に基づいて、測定間隔を算定する；
ことを特徴とする測定位置制御装置。
送信手段・受信手段間の相対的測定位置を移動して走査することにより送信手段から放射される電界又は磁界の受信強度分布を測定するにあたり、前記相対的測定位置を制御する測定位置制御方法であって：
測定位置において電界又は磁界の受信レベル測定値を求める段階；及び
すでに求めた受信レベル測定値に基づいて、次の測定位置を決定する段階；
から構成されることを特徴とする測定位置制御方法。
送信手段・受信手段間の相対的測定位置を移動して走査することにより送信手段から放射される電界又は磁界の受信強度分布を測定するにあたり、前記相対的測定位置を制御する測定位置制御方法であって：
測定位置において電界又は磁界の受信レベル測定値を求める段階；
求めた受信レベル測定値を記憶する段階；
記憶された複数の受信レベル測定値に基づいて、次の測定位置を決定するための測定間隔を算定する測定間隔算定段階；
算定された測定間隔に基づいて、送信手段・受信手段間の次の相対的測定位置へ移動させる段階；及び
上記諸段階を反復することにより測定位置を逐次的に算定する段階；
から構成されることを特徴とする測定位置制御方法。
請求項６に記載の測定位置制御方法であって：
前記測定間隔算定段階が、複数の受信レベル測定値に基づいて予測した受信強度曲線に従って、測定間隔を算定する；
ことを特徴とする測定位置制御方法。
請求項６に記載の測定位置制御方法であって：
前記測定間隔算定段階が、複数の受信レベル測定値間の差に基づいて、測定間隔を算定する；
ことを特徴とする測定位置制御方法。
請求項６に記載の測定位置制御方法であって：
前記測定間隔算定段階が、複数の受信レベル測定値の比に基づいて、測定間隔を算定する；
ことを特徴とする測定位置制御方法。