JPH0636496B2 - 固定通信用マイクロ波アンテナ系特性の自動測定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固定通信用マイクロ波アンテナ系特性の自
動測定システムに関する。

〔従来の技術〕

公衆通信用の固定のマイクロ波通信方式に使用されるマ
イクロ波アンテナ系として、複数バンド例えば４〜６Ｇ
Hz帯共用で、かつ周波数の有効利用を図るため同一アン
テナで同一周波数の水平偏波および垂直偏波の両偏波を
使用するものがある。

このようなマイクロ波アンテナ系を用いる通信方式にお
いて、水平偏波および垂直偏波の両偏波間の信号を有効
に分離して受信するためには、自局のアンテナ系を対向
する相手局のアンテナ系に向ける方向調整として、アン
テナそのものの方向調整に他に、４〜６ＧHz帯共用アン
テナの導波管系に設置される群分波器の調整が必要とな
り、そのためのアンテナ系特性の測定項目として、以下
に示すようなものがある。

(1) アンテナ対群分波器対向交差識別度試験アンテナ
対向の方向調整および片方の局の導波管系を群分波器ま
で調整した後に、相手局アンテナに対して自局の導波管
系が電気的に正対しているか否かを確認するための試験
で、４〜６ＧHzの各周波数帯の中心付近の単一周波数に
おいて、水平偏波で出力した電波の垂直偏波への漏れ量
および垂直偏波で出力した電波の水平偏波への漏れ量を
測定する。

(2) 群分波器対向交差識別度試験 アンテナ対向の方向調整、両局の導波管系および群分波
器の調整が終了した後に行う区間における確認試験で、
水平偏波で出力した電波の垂直偏波への漏れ量および垂
直偏波で出力した電波の水平偏波への漏れ量を、４〜６
ＧHzの各使用周波数帯において１ＭHz毎に測定する。

また、その他、地理的条件等による自局と相手局との間
の伝播路の測定項目として、以下の(3)および(4)に示す
ようなものがある。

(3) 実効反射減衰量測定 相手局と自局との中継区間のフェージング等による区間
状態を帯域にて測定する試験で、使用周波数帯域全域で
水平偏波および垂直偏波の両偏波について１ＭHz毎の実
効反射減衰量（Ｕ／Ｄ比）を測定する。

(4) 干渉量の測定 相手局から電波を出さない状態で、他局から出力されて
いる電波の自局への干渉量を、使用周波数帯域全域で水
平偏波および垂直偏波の両偏波について１ＭHz毎に測定
する。

上記のアンテナ系特性の測定システムとして、従来、送
信局側に送信機を、受信局側に受信機を配置し、加入電
話または無線トランシーバによる通話によって連絡を取
りながら、上記の(1)〜(3)の測定においては、送信局お
よび受信局でそれぞれ手動により送受信の周波数を合わ
せながら測定し、上記の(4)の測定においては、送信機
を不作動として受信機の周波数を手動により合わせなが
ら測定する方法が知られている。

また、従来の他の測定システムとして、送信局側に自動
掃引式の送信機を、受信局側にマイクロ波増幅器および
スペクトラムアナライザを配置し、前者と同様に加入電
話または無線トランシーバによる通話によって連絡を取
りながら、上記の(1)〜(3)の測定においては、送信機か
らの測定周波数を手動によりアナログ的に掃引して電波
を発射させ、これを受信局のマイクロ波増幅器およびス
ペクトラムアナライザを手動で動作させて測定し、上記
の(4)の測定においては、送信機を不作動とし、受信局
のマイクロ波増幅器およびスペクトラムアナライザを手
動で動作させて測定する方法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の前者の測定システムにおいては、
手動により測定周波数を合わせながら測定するようにし
ているため、測定が面倒で時間がかかるという問題があ
る。例えば、上記の４〜６ＧHz帯での公衆通信用の使用
周波数帯は、４ＧHz帯で3600ＭHz〜4200ＭHz、５ＧHz帯
で4400ＭHz〜5000ＭHz、６ＧHz帯で5925ＭHz〜6425ＭHz
となっており、各バンドで送信と受信とで帯域を２分割
したとしても、１ＭHz毎の測定周波数の調整を必要とす
る測定においては、全体で800 回以上もの周波数の調整
が必要となる。

また、後者の測定システムにおいても、手動により操作
するようにしているため、やはり測定が面倒で時間がか
かるという問題があると共に、この場合には自動掃引式
の送信機やスペクトラムアナライザ等を用いるため、測
定機器が高価になるという問題がある。

この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、固定通信用マイクロ波アンテナ系の諸特性を安
価な測定機器で簡単かつ迅速に測定できる自動測定シス
テムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕

上記目的を達成するため、この発明では、固定通信用の
送信局および受信局間のマイクロ波アンテナ系の特性を
測定するにあたり、 前記送信局には該送信局のマイクロ波アンテナ系を経て
マイクロ波を所定の周波数ステップで送波し得るマイク
ロ波送信機とその制御装置とを配置し、 前記受信局には該受信局のマイクロ波アンテナ系を経て
マイクロ波を所定の周波数ステップで受波し得るマイク
ロ波受信機とその演算制御装置とを配置し、 前記送信局側の前記制御装置と前記受信局側の前記演算
制御装置との間は電話回線により接続して、 この電話回線を介して前記マイクロ波送信機からのマイ
クロ波の送波と、前記マイクロ波受信機でのマイクロ波
の受波とを、前記受信局を主局として、該受信局側の前
記演算制御装置および前記送信局側の前記制御装置によ
り全二重通信方式で制御して、 前記マイクロ波受信機で受波したマイクロ波の入力電界
に基づいて前記演算制御装置により前記送信局および受
信局間のマイクロ波アンテナ系の特性を自動的に測定す
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明を実施する固定通信用マイクロ波アン
テナ系特性の自動測定システムの一例を示す系統図であ
る。送信局側には、マイクロ波送信機１、制御装置２、
通信アダプタ３および電話機４を配置し、受信局側に
は、マイクロ波受信機５、演算制御装置６、通信アダプ
タ７および電話機８を配置する。

送信局側に配置したマイクロ波送信機１は、マイクロ波
アンテナ11を有する送信局側のアンテナ系および制御装
置２に接続し、通信アダプタ３には制御装置２および電
話機４を接続する。また、受信局側に配置したマイクロ
波受信機５は、マイクロ波アンテナ12を有する受信局側
のアンテナ系および演算制御装置６に接続し、通信アダ
プタ７には演算制御装置６および電話機８を接続して、
受信局側の演算制御装置６と送信局側の制御装置２とを
通信アダプタ７、電話回線13および通信アダプタ３を介
して接続する。

この実施例では、マイクロ波送信機１およびマイクロ波
受信機５として、送信および受信を端子の切り換えで選
択できるマイクロ波送受信機を用い、制御装置２および
演算制御装置６としてパーソナルコンピュータ（パソコ
ン）を用いる。

第２図はこの実施例における測定機器の具体的な接続を
示すものである。通信アダプタ３(7) は、例えばCOMSTA
R 2424AT/5（NEC 社製）を用い、これを電話線15を介し
て電話機４(8) および電話回線13に接続すると共に、RS
-232C 用接続ケーブル16を介してパソコン17、例えばPC
-286LS STD (EPSON社製）のRS-232C 端子に接続する。
このパソコン17には拡張ボード(GP-IB)18 、例えばPC-9
801-29n(NEC社製）を接続し、そのGP-IB 用接続ケーブ
ル19を介してマイクロ波送受信機20の制御端子に接続す
る。

このようにして、この実施例では、受信局を主局とし、
GP-IB 18をインターフェースして自局の受信機からパソ
コン通信(MNP方式）を通して相手局（送信局）の送信機
を全二重通信により制御して、両局のパソコン17により
マイクロ波送受信機20を、送信局側においては掃引信号
発生機として、受信局側においてはスペクトラムアナラ
イザとして動作させて、マイクロ波アンテナ系の諸特性
を自動的に測定する。

第３図は第２図に示すマイクロ波送受信機20の一例の構
成を示すブロック図である。このマイクロ波送受信機20
は、送信機および受信機を構成する回路部と、この回路
部の動作をパソコンからの制御信号によって制御する制
御部21と、各部に電源を供給するための電源部22とを有
する。垂直偏波の入出力端子25-1および水平偏波の入出
力端子25-2は、制御部21によって制御される同軸スイッ
チ26を介して切り換え端子27に接続されるようになって
いる。なお、入出力端子25-1および入出力端子25-2は、
各測定周波数帯毎に送信局および受信局において、アン
テナ系の対応する分波器の垂直偏波用端子および水平偏
波用端子にそれぞれ接続する。ただし、干渉量の測定に
おいては、送信局から電波を出さないので、この測定に
おいては送信機をアンテナ系に接続しなくてもよい。

切り換え端子27は、マイクロ波送受信機20を受信機とし
て動作させる場合には、RF入力端子28に接続され、その
RF入力信号は４〜６ＧHz帯のバントパスフィルタ(BPF)2
9 およびサーキュレータ30を経て混合器31に供給され、
ここで第１局部発振器32からサーキュレータ33および同
軸スイッチ34を経て供給されるローカル信号と混合され
て周波数変換される。なお、同軸スイッチ34は、受信機
においてはローカル信号を混合器31に供給するように、
送信機においてはローカル信号をTX出力端子35に供給す
るように、制御部21の制御により接続されるようになっ
ている。

第１局部発振器32は、100MHzの基準信号を発生するクリ
スタル発振器36の出力に基づいて、送信機においては3.
6GHz〜6.5GHzの範囲で、１ＭHzステップの所要の周波数
（試験周波数）の信号を出力し、受信機においてはRF入
力信号の周波数（試験周波数）に対して周波数差が100M
Hzのローカル信号を出力するように、制御部21により制
御されるようになっている。

混合器31の出力は、増幅器37、中心周波数が100MHzで帯
域幅(BW)が5MHzのBPF38 および可変アッテネータ39を経
て混合器40に供給され、ここで第２局部発振器41から供
給される周波数121.4MHzのローカル信号と混合されて周
波数変換される。なお、可変アッテネータ39の減衰量
は、制御部21によりステップ状に制御されるようになっ
ている。

混合器40の出力は、中心周波数が21.4MHzでBWが3MHzのB
PF42 、中間周波増幅器43、ゲインキャリブレータ44お
よびBPF45 を経て対数増幅器46に供給され、ここで対数
増幅される。なお、中間周波増幅器43における減衰量
は、制御部21によりステップ状に制御されるようになっ
ており、またBPF45はBWが例えば3MHz 、1MHz、300KHzま
たは100KHzのものを選択できるようになっている。

対数増幅器46の出力は、ビデオフィルタ47によりノイズ
成分が除去された後、増幅器48およびA/D変換器49を経
てLED ディスプレイ50に表示される。また、A/D 変換器
49の出力は、D/A 変換器51を経てＳメータ52に表示され
ると共に、増幅器53を経て図示しないレコーダに供給さ
れて記録されるようになっている。

なお、マイクロ波送受信機20を送信機として動作される
場合には、切り換え端子27とTX出力端子35とが接続さ
れ、BPF29 以降の回路は動作しないようになっている。

以下、この実施例の動作について説明する。

第４図はこの実施例の自動測定システムにおける操作の
概略フローを示すものである。先ず、送信局および受信
局において測定機器へのケーブル類の接続が完了した
ら、それぞれ電源を投入してパソコンのシステムを立ち
上げ、送信局側では送信モードに、受信局側では受信モ
ードに周辺機器を初期化する。その後、送信局側は待機
状態として、受信局側において電話機の区別（ダイヤ
ル、プッシュ）および電話番号の入力、周波数範囲の設
定、偏波面の設定、データに必要な測定年月日・測定者
名・局名等の入力処理を行う。

この入力処理が終了したら、受信局から測定開始命令を
与え、以後は受信局側のパソコンからの指示による全二
重通信によって、送信機側に測定条件の送信および出力
開始要求の送信を行って、送信局と同期を取りながら受
信機からデータを読み取ってパソコンのRAM に格納する
と共に、画面に表示する。その後、ある周波数帯での所
定項目の測定が終了したら、パソコンに取り込んだデー
タのフロッピーディスクへの格納の有無を入力し、デー
タを格納しない場合にはその時点で当該測定項目の測定
動作を終了し、データを格納する場合にはその動作の終
了によって当該測定項目の測定動作を終了する。

第５図はこの実施例による群分波器対向交差識別試験お
よび実効反射減衰量測定における正常系信号のシーケン
スを示し、第６図はその動作のフローチャートを示す。
なお、第６図において破線で示すブロックの処理はオペ
レータによる外部入力処理を示す。第５図および第６図
から明らかなように、この実施例においては、送信局お
よび受信局間での電波の送信および受信を、受信局を主
局として、自局の受信機からパソコン通信を通して送信
局の送信機を全二重通信方式により制御して行ってい
る。

すなわち、送信局および受信局において、パソコンのシ
ステムを立ち上げて周辺機器を初期化したら、先ず、受
信局のパソコンから送信局に通信回線接続命令を与え
る。その後、回線が接続されて送信局のパソコンから受
信局のパソコンに通信回線接続応答が返ってきたら、受
信局のパソコンから送信局のパソコンに周波数f1の電波
の送信命令を与え、これにより送信機からf1の垂直また
は水平偏波の電波を送信させると共に、送信機からはそ
のf1の電波の送信応答を送信局のパソコンを介して受信
局のパソコンに与える。

受信局のパソコンからは、送信局へのf1送信命令後、受
信機にf1受信命令を与え、送信局からのf1送信応答後、
受信機からf1を受信した応答が返ってきたら、受信機に
データ取り込み命令を与えてデータを送出させ、これを
取り込む。次に、受信機に入力端変更命令を与え、これ
により第３図に示す同軸スイッチ26を切り換えて、測定
端を垂直偏波の入力端子25-1から水平偏波の入力端子25
-2に、またはその逆に切り換える。その後、受信機から
f1を受信した応答が返ってきたら、受信機にデータ取り
込み命令を与えてデータを送出させ、これを取り込む。

以上により、受信局のパソコンに、送信局から送信され
た周波数f1の垂直または水平偏波の電波に対する受信局
での垂直および水平偏波成分のデータを取り込んだら、
その測定データの処理および画面表示処理を行う。

その後、周波数f1に対する処理が終了したら、受信局の
パソコンから送信局のパソコンに周波数f1よりも１ＭHz
高いまたは低い周波数f2の電波の送信命令を与える。こ
れにより、送信局のパソコンから送信機にf1送信終了命
令を与え、送信機からf1送信終了の応答(RF OFF)が返っ
てきたら、送信機にf2送信命令を与える。送信機におい
ては、送信局のパソコンからのf2送信命令によりf2電波
を送信させると共に、f2電波の送信応答を送信局のパソ
コンを介して受信局のパソコンに与える。以後、同様に
して、受信局においてf2電波の垂直および水平偏波成分
の受信データを取り込んで処理する。

以上の測定を、当該測定周波数帯において送信電波を１
ＭHzステップでシフトさせながら同様に行い、所要の測
定が終了したら測定データ保存処理または廃棄処理を行
う。その後、終了処理または継続処理、測定項目の変更
処理の外部入力処理を行い、終了処理が入力されたら測
定データをプリントアウトする。

なお、アンテナ対群分波器対向交差識別度試験において
は、各使用周波数帯において中心付近の単一周波数を送
信して、その水平および垂直偏波成分を受信するように
動作し、また干渉量の測定においては、送信局からの電
波の発生を禁止して、受信局において使用周波数帯にお
ける水平および垂直偏波成分の受信データ１ＭHzステッ
プで測定するように動作する。

また、この実施例では、第５図に示す正常系信号シーケ
ンスの他に、送信電波の送出を強制的に終了させる強制
終了処理、測定を一時中断する測定中断処理および通信
系の処理以外で障害が発生した時の障害発生時処理があ
る。第７図〜第９図はその各場合の信号のシーケンスを
示すもので、第７図は強制終了時、第８図は測定中断時
および第９図は障害発生時の信号のシーケンスをそれぞ
れ示す。

第10図はこの実施例における受信局での測定処理のフロ
ーチャートを示し、第11図は第10図に示すフローチャー
トにおいてデータの読み取りおよびファイル処理の詳細
なフローチャートを示す。なお、この実施例では受信機
が安定した状態での測定データを得るため、各測定にお
いてデータを順次35回取り込み、そのうちの最初の25回
分のデータを放棄すると共に、残りの10回分のデータの
最大値および最小値を捨て、残った８回分のデータの平
均値を取って測定データとしている。

以上のように、この実施例によれば、第２図に示したよ
うに通信アダプタ、パソコンおよびマイクロ波送受信機
を、送信局および受信局にそれぞれ配置して、これらを
電話回線を介して接続し、受信局を主局として受信機か
らパソコン通信を通して送信局の送信機を全二重通信に
より制御して、マイクロ波アンテナ系の諸特性を自動的
に測定するようにしたので、所望の測定を簡単かつ迅速
に行うことができると共に、測定機器も安価にできる。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく幾多の変更または変形が可能である。例えば、
上述した実施例では同一構成のマイクロ波送受信機を用
い、その端子の切り換えによって送信機および受信機と
して動作させるようにしたが、それぞれ送信機専用およ
び受信機専用として構成したものを用いることもでき
る。また、この発明は複数のバンドの共用アンテナ系に
限らず、単一バンドのアンテナ系や単一偏波の電波を送
受信するアンテナ系の特性測定にも有効に適用すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上述べるように、この発明によれば、送信局にマイク
ロ波を所定の周波数ステップで送波し得るマイクロ波送
信機とその制御装置とを配置し、受信局にはマイクロ波
を所定の周波数ステップで受波し得るマイクロ波受信機
とその演算制御装置とを配置し、これら送信局側の制御
装置と受信局側の演算制御装置との間を電話回線により
接続して、マイクロ波送信機からのマイクロ波の送波
と、マイクロ波受信機でのマイクロ波の受波とを、受信
局を主局として、受信局側の演算制御装置および送信局
側の制御装置により全二重通信方式で制御して、送信局
および受信局間のマイクロ波アンテナ系の特性を自動的
に測定するようにしたので、所望の測定を簡単かつ迅速
に行うことができると共、測定機器も安価にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する固定通信用マイクロ波アン
テナ系特性の自動測定システムの一例を示す系統図、 第２図はこの発明の一実施例における測定機器の具体的
な接続を示す図、 第３図は第２図に示すマイクロ波送受信機の一例の構成
を示すブロック図、 第４図は第２図に示す測定機器を用いる自動測定システ
ムにおける操作の概略を示すフローチャート、 第５図は同じくその一例の測定における正常系信号のシ
ーケンス図、 第６図はその動作のフローチャート、 第７図、第８図および第９図はそれぞれ強制終了処理、
測定中断処理および障害発生時処理の信号のシーケンス
図、 第10図および第11図は受信局での測定処理の動作を示す
フローチャートである。 １……マイクロ波送信機、２……制御装置 ３……通信アダプタ、４……電話機 ５……マイクロ波受信機、６……演算制御装置 ７……通信アダプタ、８……電話機 11,12 ……マイクロ波アンテナ 13……電話回線、15……電話線 16……RS-232C 用接続ケーブル 17……パソコン、18……拡張ボード 19……GP-IB 用接続ケーブル 20……マイクロ波送受信機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定通信用の送信局および受信局間のマイ
   クロ波アンテナ系の特性を測定するにあたり、 前記送信局には該送信局のマイクロ波アンテナ系を経て
   マイクロ波を所定の周波数ステップで送波し得るマイク
   ロ波送信機とその制御装置とを配置し、 前記受信局には該受信局のマイクロ波アンテナ系を経て
   マイクロ波を所定の周波数ステップで受波し得るマイク
   ロ波受信機とその演算制御装置とを配置し、 前記送信局側の前記制御装置と前記受信局側の前記演算
   制御装置との間は電話回線により接続して、 この電話回線を介して前記マイクロ波送信機からのマイ
   クロ波の送波と、前記マイクロ波受信機でのマイクロ波
   の受波とを、前記受信局を主局として、該受信局側の前
   記演算制御装置および前記送信局側の前記制御装置によ
   り全二重通信方式で制御して、 前記マイクロ波受信機で受波したマイクロ波の入力電界
   に基づいて前記演算制御装置により前記送信局および受
   信局間のマイクロ波アンテナ系の特性を自動的に測定す
   ることを特徴とする固定通信用マイクロ波アンテナ系特
   性の自動測定システム。