電界強度計算プログラム ERP.EXE 取扱説明書

川俣吉広^{∗}

1994 年 11 月 26 日

目次

1 概要 2

2 計算モデル 2 2.1 理論式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.2 実際の計算方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.3 機能上の制限 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 使用法 4 3.1 インストール . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3.2 対話的な利用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3.3 コマンド機能説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.3.1 データ設定コマンド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.3.2 描画コマンド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.3.3 その他のコマンド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.4 DOS コマンドラインからの実行 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4 最後に 8 4.1 著作権 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4.2 プログラムの複製・改変 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4.3 無保証 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.4 オリジナル版作者連絡先 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

∗(株) テレビ新潟放送網技術局技術部

1 概要

テレビジョン放送局の保守業務において、放送機・空中線等が正常に動作しているかどうかを総合的に確認する手段として電測 (電界強度測定) が一般的に行なわれています。

電測は、ある地点における電界の計算値を実際にフィールドで測定器によって得られた実測値と比較することにより行なわれます。

ERP.EXE は指定された範囲内の電界を計算によってシミュレートし、それによって等しい電界を表す曲線を描画します。

以上のような機能により、 ERP.EXE は放送局の放送エリアの検討、受信調査、日常保守等の業務を支援します。

2 計算モデル

2.1 理論式

電波の放射点から十分に離れたある点における電界強度は以下の計算式で与えられます。

2E_{0} = 20 log \frac{7\sqrt{GP}}{d} + 120 + G_{H}(θ) + G_{V} (ϕ) + 6

ここで、各記号は以下のような意味を表します。

記号意味単位
E_{0}  自由空間電界強度  dBμV/m
GP  実効輻射電力  W
d  送受間の直距離  m
G_{H}(θ) 方向角θ度における空中線水平利得係数 dB
G_{V} (ϕ) 俯角ϕ度における空中線垂直利得係数 dB

前述の式において左辺が 2E_{0}になっていることにご注意下さい。これは実際の測定値が自由空間の電界に地表面からの反射波 (位相損失) を加えた値^{1}に相当するからです。これに対応して右辺にも 6dB が加えられています。

2.2 実際の計算方法

ERP.EXE は前節で示された計算式をもとにシミュレーションを行ないます。しかし、描画に必要な全ての点について計算を行なうのは、計算機の記憶容量や計算速度の点から現実的ではありません。

そこで ERP.EXE では、計算の対象となる正方形の領域を 100 × 100 の正方形に分割し、これらの頂点にあたる 101 × 101 = 10201 個の点をサンプル点とし、これらのについてのみ計算を行ないます。

実際に描画を行なう時には、このように計算されたサンプル点以外での値が必要となりますが、そのような場合は必要とする位置の近傍のサンプル点の計算値より線形補間^{2}を行ない、指定された点での電界強度を近似値として求めます。

2.3 機能上の制限

既存の多くのシミュレーションプログラムと同様、 ERP.EXE も万能ではありません。これはシミュレーションを行なう上でいくつかの条件を仮定しているからです。 ERP.EXE の実際の使用にあたっては以下のような点に留意する必要があります。

• ERP.EXE ではフィールドを完全な平面と仮定しています。従って地形による影響 (起伏による遮蔽効果や高低差による計算値の違い) は一切考慮されていません。

• 非常に広範囲を計算する場合は、地表を球面と考える必要がありますが、 ERP.EXE ではそのようなことは考慮されていません。

• 空中線の指向特性は水平面と垂直面の各指向特性を単純に組み合わせたものと仮定して計算していますので、実際の指向特性と異なる場合があります。

• 101 × 101 個のサンプル点の間隔に比べ、等電界曲線が複雑な形状をしている場合は、求める電界の正確な位置を決定できません。

1ERP.EXE はこの値を計算・描画します。

2ひらたく言えば比例計算のこと

3 使用法

ERP.EXE には二種類の利用形態があります。一つはキーボードからコマンド (指令) を打ち込むことにより、対話的にデータの入力や結果の描画を行なわせる方法です。もう一つはあらかじめファイルに書かれたコマンドの列を実行することにより、一括して処理を行なわせる方法です。

3.1 インストール

ERP.EXE のインストールは非常に単純です。実行ファイル ERP.EXE を環境変数 PATH で指定されたディレクトリにコピーするだけです。

3.2 対話的な利用

ERP.EXE を対話的に利用するには MS-DOS のプロンプトに対して以下の下線部のように入力します。^{3}

     A>\underline{ERP}

この後 ERP.EXE が起動され、以下のようなメッセージが表示されます。

     $Header: RCS/erp.pas 1.15 94/06/23 12:33:05 ROOT exp$

ＥＲＰ計算プログラム (株) テレビ新潟放送網 ?又は HELP で使用方法が表示されます。

     erp cmd>

一行目の $Header: … は ERP.EXE のバージョンや作成日付を表します。二行以降の枠で囲まれた部分は ERP.EXE が対話モードで起動されたことを示すメッセージです。最後の erp cmd>が対話モードのプロンプトです。このプロンプトが表示されている時にコマンドを入力することができます。コマンドには以下のものがあります。

     ?       CANDY   COLOR   ERP
     FILE    GP      GRID    HEIGHT
     HELP    HGAIN   NEW     QUIT
     SHOW    VGAIN

コマンド名には大文字・小文字の区別はありません。また、他のコマンド名と区別できる範囲で可能な限り省略することができます。たとえば、

3以下使用例の部分で下線のついたものはユーザが入力する部分をあらわすものとします。

     erp cmd>\underline{file}
     erp cmd>\underline{fil}
     erp cmd>\underline{f}

のいずれもが FILE コマンドと解釈されます。ところが、

     erp cmd>\underline{he}

では “HE” で始まるコマンドは HELP と HEIGHT の二つがありますので、本来のコマンド名が決定できずエラーとなります。

コマンドの多くはパラメータ (引数:ひきすう) を必要とします。例えば GP は実効輻射電力の値を設定するためのコマンドですが、これは

     erp cmd>\underline{GP 15}

のようにコマンド名とパラメータを空白で区切って入力します。上の例では実効輻射電力を 15W に設定したことになります。

3.3 コマンド機能説明

この節では ERP.EXE で実行できる１４個のコマンドの働きについて説明を行ないます。これらのコマンドは大別して

• シミュレーションを行なう上で必要なデータの設定を行なうデータ設定コマンド

• 描画操作を指令する描画コマンド

• その他のコマンドの３種類に分けられます。 3.3.1 データ設定コマンド

データ設定コマンドはシミュレーションを行なう上で必要なデータの設定を行ないます。 GP コマンド — 実効輻射電力の設定

書式: GP p 実効輻射電力を p[W] に設定します。

HEIGHT コマンド — 空中線高の設定

         書式: HEIGHT h

HEIGHT コマンドは計算平面と放射点との距離、つまり空中線高を h[m] に設定します。 HGAIN コマンド — 空中線の水平指向特性の設定

         書式: HGAIN θ G

方位角θ[度] における垂直指向性利得を G[dB] に設定します。データは最大 50 個まで与えることができます。

VGAIN コマンド — 空中線の垂直指向特性の設定

         書式: VGAIN ϕ G

俯角ϕ[度] における垂直指向性利得を G[dB] に設定します。データは最大 50 個まで与えることができます。

3.3.2 描画コマンド

描画コマンドは、データ設定コマンドによって入力された情報をもとに、シミュレーション、および各種の描画操作を実際に行ないます。 COLOR コマンド — 描画色の指定

         書式: COLOR c

COLOR コマンドは、これから行なう描画操作の色を c に設定します。 c は 1 から 7 までの整数値をとります。これはグラフィック画面でのパレット番号に相当します。^{4}

GRID コマンド — 計算範囲と目盛の種類の選択

書式: GRID l r GRID コマンドは、次のような働きをします。 1. 計算範囲を l×l [km] に設定します。

2. グラフィック画面をクリアし、描画範囲を示す枠線と目盛を描きます。枠線の種

類はパラメータ r によって以下のように指定します。

r  描かれる目盛
0 計算範囲を表す枠線と中心 (放射点) を表す経線・緯線
1 枠線、中心線と範囲を 10 等分した経線・緯線
2 枠線、中心線と中心からの距離円
3 0 から 2 で描かれる目盛全て

ERP コマンド — 等電界強度曲線の描画書式: ERP v 描画範囲内で v[dBμV/m] の値をもつ点からなる曲線を描画します。 ERP コマンドを実行するには、あらかじめデータ設定コマンド、およびGRID コマンドを用いて設定を行なっておく必要があります。

4後述の CANDY コマンドを用いて Candy-4 のデータを出力する場合は選択するペンの番号になります。

3.3.3 その他のコマンド

以上述べたコマンド以外にも、種々の機能を受け持つ各種コマンドがあります。 HELP コマンド、 ?コマンド— コマンドの使用法の表示

書式: HELP または ? ERP.EXE で使用できるコマンドの簡単な説明の一覧を表示します。

SHOW コマンド — 各種設定状況の表示

    書式: SHOW

データ設定コマンドなどによって入力された設定状況の概要を表示します。 NEW コマンド — 設定状況の初期化

    書式: NEW

データ設定コマンドなどによって入力されたデータをクリアし、 ERP.EXE を起動直後の状態に戻します。別の局について新たにシミュレーションを行なう場合などに使用します。

QUIT コマンド — ERP.EXE の終了

    書式: QUIT

ERP.EXE を終了し、 MS-DOS のプロンプトに戻ります。 CANDY コマンド — Candy-4 ベクトル形式データの出力

    書式: CANDY ON または CANDY OFF

カレントディレクトリにERP.V3 というファイルを作成し、描画動作時、そのファイルに Candy-4 のベクトル形式データを出力します。このデータは Candy-4 に読み込んで編集・印刷を行なうことができます。 CANDY ON でベクトルデータの出力を開始し、 CANDY OFF でデータの出力を終了します。

FILE コマンド — ファイルからのコマンドの読み込み書式: FILE file-name 指定されたファイルから行を読み込みそれを ERP.EXE のコマンドとして解釈・実行します。一連の同じコマンドを毎回実行する場合に利用できます。読み込んだ行に文字 “#” が現れると、その文字から行末まではコメントとして無視されます。

3.4 DOS コマンドラインからの実行

前節で説明したように、 ERP.EXE 自体を引数なしで起動すると対話的に利用することができますが、以下のようにコマンド・ファイルを指定して処理を一括して行なうこともできます。

A>\underline{ERP file1 file2 …}

このように起動された場合、 FILE コマンドの場合と同じように、 file1 file2 … を順番に読み込み、その内容をコマンドとして実行します。最後のファイルの内容を実行し終わった時点で ERP.EXE は自動的に終了します。

4 最後に

このプログラムの取り扱いに関しては以下の点にご注意下さい。

4.1 著作権

ERP.EXE の著作権は川俣吉広が保有します。

4.2 プログラムの複製・改変

ERP.EXE の複製・改変は自由に行なえます。また、それらを再配布することも可能です。ただし、再配布に関しては次の点を守って下さい。

• ERP.EXE を改変せずオリジナル版の再配布を行なう場合はパッケージに含まれる全ての内容を配布して下さい。実行ファイルおよびドキュメント類の一部のみを配布することは禁止します。

• ERP.EXE のオリジナル版を改変したものを配布する場合^{5}についてもパッケージに含まれる全ての内容を配布して下さい。加えて、オリジナル版の作者が川俣吉広であることを示し、また ERP.EXE のどのような箇所に改変が行なわれたかが明記されている文書を必ず追加して下さい。

• ERP.EXE の商利用、あるいは製品への添付を行なう場合は事前にオリジナル版の作者の承諾を得て下さい。

5他の機種/OS への移植も含みます

4.3 無保証

ERP.EXE は無保証です。このプログラムを利用した結果生じた損失、損害等の不利益について作者は責任を負いません。また、作者はこのプログラムの保守・改良等の義務も負わないものとします。

4.4 オリジナル版作者連絡先

作者への連絡は以下のネットワークへ電子メイルにてお願い致します。

NIFTY Serve GHA02475

        internet gha02475@niftyserve.or.jp