JP7376014B2

JP7376014B2 - 表示装置

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Publication number: JP7376014B2
Application number: JP2021039037A
Authority: JP
Inventors: 伸哉福元
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2023-11-08
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: US20220294544A1; KR20220127768A; US12021573B2; CN115085762A; EP4057748A1; IL291227A; JP2022138898A

Description

本発明は、所定の周波数帯の周波数を表示する表示装置に関する。

特許文献１には、ロボット等を使用する産業設備において、マスターと複数のスレーブとが無線でデータの送受信を行うＦＡ用ネットワークが開示されている。

特開平１１－２６１５５７号公報

一般に開放された２．４ＧＨｚの周波数帯（ＩＳＭバンド）を利用してデータ通信を行う無線装置が増えている。このため、２．４ＧＨｚの周波数帯で電波干渉が発生する可能性も高くなってきている。

産業設備を管理するユーザは、産業設備に新たに無線装置を設ける場合に、既に使用されている周波数を避けて無線装置の使用周波数を設定する必要がある。従って、複数のチャネルが使用されている場合、ユーザは使用されていない周波数、即ち空いている周波数を調べる必要がある。このような作業はユーザにとって煩わしい。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ユーザが所定の周波数帯の中で空いている周波数を容易に知ることができるようにする表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、所定の周波数帯でホッピング周波数を切り替えてデータの送受信を行う無線装置で使用することを推奨する推奨周波数を表示部で表示する表示装置であって、前記周波数帯に割り当てられる複数のチャネル又は複数の中心周波数と、複数の前記チャネル又は複数の前記中心周波数に設定される占有周波数帯と、を対応付けて記憶する記憶部と、ユーザが前記チャネル又は前記中心周波数を入力するための操作部と、前記操作部によって入力された前記チャネル又は前記中心周波数に対応する前記占有周波数帯を前記記憶部の情報に基づいて判定し、前記周波数帯に含まれ且つ判定された前記占有周波数帯に含まれない周波数を前記推奨周波数と判定し、前記推奨周波数を前記表示部に表示させる制御部と、を備える。

本発明によれば、ユーザは所定の周波数帯の中で空いている周波数を容易に知ることができる。

表示装置が使用される産業用無線通信システムの構成を示す図である。第１実施形態による表示装置を示すブロック図である。第１周波数情報の一例を示す図である。第１実施形態において表示装置が行う表示処理を示すフローチャートである。表示装置が表示する画像の一例を示す図である。表示装置が表示する画像の一例を示す図である。表示装置が表示する画像の一例を示す図である。表示装置が表示する画像の一例を示す図である。第２実施形態による表示装置を示すブロック図である。第２実施形態において表示装置が行う表示処理を示すフローチャートである。表示装置が表示する画像の一例を示す図である。表示装置が表示する画像の一例を示す図である。表示装置が表示する画像の一例を示す図である。

以下、この発明に係る表示装置について実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

［１第１実施形態］
［１．１産業用無線通信システム１０］
図１は、表示装置１８が使用される産業用無線通信システム１０の構成を示す図である。産業用無線通信システム１０には、１つのコンピュータ１２と、複数のベース無線装置１４と、複数のリモート無線装置１６と、表示装置１８とが備えられる。１つのコンピュータ１２と複数のベース無線装置１４と表示装置１８は有線（例えばフィールドバス２０）又は無線（例えば近距離無線通信等）で通信自在に接続される。１つのベース無線装置１４には、複数のリモート無線装置１６が同期接続される。ベース無線装置１４毎に複数のリモート無線装置１６が同期接続されることで、複数のネットワーク２２が構成される。

コンピュータ１２は、産業設備の監視制御を行い得る。コンピュータ１２は、例えば、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）によって構成されるが、これに限定されるものではない。コンピュータ１２は、入出力インターフェース（不図示）を用いて他装置との間で通信を行い得る。

ベース無線装置１４、即ち、マスター無線装置は、入出力インターフェース（不図示）又は第１の通信部（不図示）を用いてコンピュータ１２及び表示装置１８との間で通信を行い得る。又は、ベース無線装置１４は、２．４ＧＨｚの周波数帯で無線通信を行う第２の通信部（不図示）を用いてリモート無線装置１６との間で通信を行い得る。

リモート無線装置１６、即ち、スレーブ無線装置は、産業設備を構成する複数の機器２４（図１参照）の各々に備えられる。機器２４としては、センサ、バルブ等が挙げられるが、これに限定されるものではない。リモート無線装置１６は、２．４ＧＨｚの周波数帯で無線通信を行う通信部（不図示）を用いてベース無線装置１４との間で通信を行い得る。なお、図１では、１つのリモート無線装置１６に対して１つの機器２４が設けられる例が示されるが、１つのリモート無線装置１６に対して複数の機器２４が設けられても良い。

ベース無線装置１４とリモート無線装置１６との間では、周波数ホッピング方式の通信が行われる。即ち、ベース無線装置１４とリモート無線装置１６との間では、予め決められたホッピング周期でホッピング周波数を切り替えてデータの送受信が行われる。

［１．２表示装置１８］
図２は、第１実施形態による表示装置１８を示すブロック図である。表示装置１８は、例えばパーソナルコンピュータ、又は、モバイル端末（タブレット型端末とスマートフォン等）によって構成される。パーソナルコンピュータ又はモバイル端末は、有線又は無線で他装置との間で通信を行い得る。図１は、パーソナルコンピュータによって構成される表示装置１８が、フィールドバス２０で他装置と接続される状態を示す。表示装置１８は、操作部３０と、制御部３２と、記憶部３４と、表示部３６と、入出力インターフェース３８とを備える。

操作部３０は、例えばキーボード、マウス、タッチパッド、タッチパネル及びマイクロホンの少なくとも１つによって構成される。操作部３０は、ユーザが表示装置１８にデータ及び指示を入力するためのヒューマンマシンインターフェースである。操作部３０によって入力されたデータは、記憶部３４で記憶される。

制御部３２は、ＣＰＵ等のプロセッサ、即ち、処理回路によって構成される。制御部３２は、表示装置１８の全体の制御を司る。制御部３２は、記憶部３４に記憶されているプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。例えば、制御部３２は、操作部３０によって入力されたチャネル又は中心周波数に対応する占有周波数帯を記憶部３４の情報に基づいて判定する。また、制御部３２は非推奨周波数５２（図５等）と推奨周波数５４（図５等）とを判定し、各々を表示部３６に表示させる。非推奨周波数５２というのは、２．４ＧＨｚの周波数帯のうちの使用されている周波数のことをいう。推奨周波数５４というのは、２．４ＧＨｚの周波数帯のうちの使用されていない周波数のことをいう。なお、制御部３２の少なくとも一部が、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路によって実現されるようにしても良い。また、制御部３２の少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって構成されるようにしても良い。

記憶部３４は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリによって構成される。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。揮発性メモリは、例えばデータ等を記憶する。不揮発性メモリは、例えばプログラム、テーブル、マップ等を記憶する。記憶部３４の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていても良い。

記憶部３４の不揮発性メモリは、第１周波数情報４０と第２周波数情報４２とを記憶する。第１周波数情報４０は、既に使用されているチャネルをユーザが入力したときに参照される情報である。具体的には、第１周波数情報４０は、２．４ＧＨｚの周波数帯に割り当てられるチャネルの番号（チャネル番号）と、チャネルに設定される２２ＭＨｚ毎に区切られた占有周波数帯の情報（中心周波数と上限周波数と下限周波数）とを対応付けた情報である。例えば、通信規格がＩＥＥＥ８０２．１１ｂである無線ＬＡＮの場合、図３に示されるように、第１周波数情報４０は、１ｃｈ～１４ｃｈのチャネル番号と各々のチャネルの占有周波数帯とを対応付ける。他の無線規格についても同様である。なお、第１実施形態の不揮発性メモリは、第１周波数情報４０として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂである無線ＬＡＮのチャネルと占有周波数帯を記憶する。なお、２．４ＧＨｚの周波数帯で使用されるチャネルの数は国によって独自に定められる場合がある。周波数情報４６は、産業用無線通信システム１０が設けられる国に合わせて設定される。一方、第２周波数情報４２は、既に使用されている中心周波数をユーザが入力したときに参照される情報である。具体的には、第２周波数情報４２は、入力された周波数を中心周波数とする帯域幅（例えば１ＭＨｚ）を示す情報である。

表示部３６は、例えば液晶ディスプレイ等のモニタによって構成される。表示部３６は、制御部３２から出力される表示指令に応じて画像５０（図５等）を表示する。例えば、表示部３６は、非推奨周波数５２及び推奨周波数５４を含む画像５０を表示する。

入出力インターフェース３８は、フィールドバス接続を実現するためのインターフェース（例えばコネクタ、モデム等）によって構成される。

［１．３推奨周波数５４及び非推奨周波数５２の表示処理］
図４は、第１実施形態において表示装置１８が行う表示処理を示すフローチャートである。図５及び図６は、表示装置１８が表示する画像５０の一例を示す図である。ユーザは、産業設備に新たに無線装置を設ける場合に、産業設備で既に使用されているチャネル及び周波数を周波数測定装置等で調べる。その後、ユーザは、操作部３０を操作して、表示装置１８に対して、産業設備で既に使用されているチャネルのチャネル番号と周波数の少なくとも一方を入力する。このとき、ユーザは、複数のチャネル番号と複数の周波数を入力可能である。ユーザが操作部３０で所定操作を行うと、表示装置１８は以下の表示処理を開始する。

ステップＳ１において、制御部３２は、記憶部３４から入力データを取得する。ステップＳ１が終了すると、処理はステップＳ２に移行する。

ステップＳ２において、制御部３２は、入力データに対応する占有周波数帯を判定する。チャネル番号が入力された場合、制御部３２は、第１周波数情報４０を参照してチャネル番号に対応する占有周波数帯を判定する。また、周波数が入力された場合、制御部３２は、第２周波数情報４２を参照して入力された周波数を中心周波数とする１ＭＨｚの占有周波数帯を判定する。ステップＳ２が終了すると、処理はステップＳ３に移行する。

ステップＳ３において、制御部３２は、ステップＳ２で判定された占有周波数帯を非推奨周波数５２と判定するとともに、２．４ＧＨｚの周波数帯に含まれる非推奨周波数５２以外の周波数を推奨周波数５４と判定する。そして、制御部３２は、非推奨周波数５２と推奨周波数５４とを区別して表示部３６に表示させる。表示部３６は、制御部３２から出力される表示指令に応じて、例えば、図５又は図６に示される画像５０を表示する。画像５０には、横方向に２４０３ＭＨｚ～２４８１ＭＨｚの各周波数を並べ、縦方向に非推奨周波数５２と推奨周波数５４とを区別して示すグラフが示される。

例えば、ユーザが操作部３０を操作して２ｃｈを選択した場合、表示部３６は、図５に示される画像５０を表示する。表示部３６は、２ｃｈの占有周波数帯（２４０６～２４２８ＭＨｚ、帯域幅が２２ＭＨｚ）を非推奨周波数５２として表示し、非推奨周波数５２以外の周波数を推奨周波数５４として表示する。

例えば、ユーザが操作部３０を操作して２４０３ＭＨｚを選択した場合、表示部３６は、図６に示される画像５０を表示する。表示部３６は、２４０３ＭＨｚの占有周波数帯（２４０３ＭＨｚを中心周波数とする帯域幅１ＭＨｚの周波数帯）を非推奨周波数５２として表示し、非推奨周波数５２以外の周波数を推奨周波数５４として表示する。

図５及び図６に示されるように、表示部３６は、一例として、非推奨周波数５２を破線で表示し、推奨周波数５４を実線で表示する。しかし、表示部３６は、非推奨周波数５２と推奨周波数５４の色を変えて表示しても良い。又は、表示部３６は、非推奨周波数５２と推奨周波数５４を数値で表示しても良い。

表示部３６は、非推奨周波数５２と推奨周波数５４を異なる表示形態で表示しても良い。例えば、図７で示されるように、表示部３６は、非推奨周波数５２を縦軸のプラス側に突出する凸部６０にして表示するとともに、推奨周波数５４を平坦部６２にして表示しても良い。逆に、図８で示されるように、表示部３６は、推奨周波数５４を縦軸のプラス側に突出する凸部６０にして表示するとともに、非推奨周波数５２を平坦部６２にして表示しても良い。この場合、表示部３６は、図７に示される画像５０と、図８に示される画像５０とを切り替えて表示しても良い。この画像５０の切替は、操作部３０で行われる操作によって行われても良い。

第１実施形態によれば、産業設備で使用されていない周波数が表示部３６に表示される。このため、ユーザは所定の周波数帯、例えば２．４ＧＨｚの周波数帯の中で空いている周波数を容易に知ることができる。

［２第２実施形態］
無線ＬＡＮ等で既に幾つかのチャネルが使用されていると、２．４ＧＨｚの周波数帯で空いている周波数が少ないか、又は、空いている周波数がない場合がある。しかし、一般にチャネルの占有周波数帯に含まれる全ての周波数が常時使用されることはない。例えば、ある時間帯でＸｃｈ（Ｘは１～１４のいずれか）の通信データがない場合、Ｘｃｈの占有周波数帯に含まれる周波数はその時間帯では使用されていない。この間に新たに設ける無線装置がＸｃｈの占有周波数帯に含まれる周波数を使用したとしても電波干渉は発生しない。言い換えると、Ｘｃｈの占有周波数帯に含まれる周波数が新たに設ける無線装置で使用されても、電波干渉は時々発生する可能性があるのであって、常時発生するのではない。第２実施形態は、ユーザが許容できる電波干渉の干渉頻度を表示装置１８の入力データとするものである。

［２．１表示装置１８］
図９は、第２実施形態による表示装置１８を示すブロック図である。第２実施形態では、第１実施形態と同一の構成に同一の符号を付して、その説明を省略す。

記憶部３４の不揮発性メモリは、頻度情報４４を記憶する。頻度情報４４は、以下で説明する干渉頻度と、チャネルの占有周波数帯の帯域幅を中心周波数側に狭める量（狭帯域量という）とを対応付けている。

干渉頻度というのは、新たに設けられる無線装置で使用される電波と他の電波とが干渉する頻度（可能性）の許容量である。干渉頻度というのは、非推奨周波数５２として表示部３６で表示される周波数帯を狭くする量を指定するパラメータでもある。一例として、干渉頻度は「小」、「中」、「大」に分けられている。干渉頻度が大きくなるほど、対応付けられる狭帯域量は大きくなる。第２実施形態では、「小」の干渉頻度には「０」の狭帯域量が対応付けられる。「中」の干渉頻度には「１ＭＨｚ」の狭帯域量が対応付けられる。「大」の干渉頻度には「２ＭＨｚ」の狭帯域量が対応付けられる。なお、この狭帯域量は、占有周波数帯の最大周波数と最小周波数をそれぞれ中心周波数側にシフトする量である。つまり、干渉頻度が「小」の場合、各チャネルの帯域幅は２２ＭＨｚのまま維持されて表示部３６で表示される。干渉頻度が「中」の場合、各チャネルの最大周波数と最小周波数はそれぞれ中心周波数側に１ＭＨｚだけシフトされるため、各チャネルの帯域幅は通常の２２ＭＨｚから２０ＭＨｚに狭められて表示部３６で表示される。また、干渉頻度が「大」の場合、各チャネルの最大周波数と最小周波数はそれぞれ中心周波数側に２ＭＨｚだけシフトされるため、各チャネルの帯域幅は通常の２２ＭＨｚから１８ＭＨｚに狭められて表示部３６で表示される。

［２．２推奨周波数５４及び非推奨周波数５２の表示処理］
図１０は、第２実施形態において表示装置１８が行う表示処理を示すフローチャートである。図１１～図１３は、表示装置１８が表示する画像５０の一例を示す図である。ユーザは、操作部３０を操作して、表示装置１８に対して、産業設備で既に使用されているチャネルのチャネル番号と周波数の少なくとも一方を入力する。更に、ユーザは、「小」、「中」、「大」のいずれかの干渉頻度を入力する。なお、干渉頻度のデフォルトは「小」である。このため、ユーザが「小」の干渉頻度を希望する場合、干渉頻度の入力操作は省略可能である。入力されたデータは記憶部３４に記憶される。ユーザが操作部３０で所定操作を行うと、表示装置１８は以下の表示処理を開始する。

ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理は、図４に示されるステップＳ１及びステップＳ１２の処理と同じである。ステップＳ１２が終了すると処理はステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、制御部３２は、チャネル番号が入力されたか否かを判定する。入力データにチャネル番号が含まれる場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１４に移行する。一方、入力データにチャネル番号が含まれない場合、即ちチャネル番号が入力されず周波数が入力される場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、処理はステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１４において、制御部３２は、ステップＳ１２で判定された占有周波数帯をユーザが入力した干渉頻度に応じた狭帯域量だけ狭くする。「小」の干渉頻度が入力された場合、制御部３２は、占有周波数帯をそのまま維持する。「中」の干渉頻度が入力された場合、制御部３２は、占有周波数帯の最大周波数と最小周波数をそれぞれ中心周波数側に１ＭＨｚだけシフトする。「大」の干渉頻度が入力された場合、制御部３２は、占有周波数帯の最大周波数と最小周波数を中心周波数側にそれぞれ２ＭＨｚだけシフトする。ステップＳ１４が終了すると、処理はステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５の処理は、図４に示されるステップＳ３の処理と同じである。表示部３６は、制御部３２から出力される表示指令に応じて、例えば、図１１～図１３に示される画像５０を表示する。

例えば、ユーザが操作部３０を操作して２ｃｈと７ｃｈを選択し、「小」の干渉頻度を選択した場合、表示部３６は、図１１に示される画像５０を表示する。表示部３６は、２ｃｈと７ｃｈの占有周波数帯を非推奨周波数５２として表示し、非推奨周波数５２以外の周波数を推奨周波数５４として表示する。ここで非推奨周波数５２として表示される周波数帯の帯域幅は、通常の占有周波数帯の帯域幅である２２ＭＨｚである。その結果、２ｃｈに含まれる非推奨周波数５２のうちの最大周波数と７ｃｈに含まれる非推奨周波数５２のうちの最小周波数との間には、２ＭＨｚ分の推奨周波数５４が存在する。

例えば、ユーザが操作部３０を操作して２ｃｈと７ｃｈを選択し、「中」の干渉頻度を選択した場合、表示部３６は、図１２に示される画像５０を表示する。表示部３６は、２ｃｈと７ｃｈの占有周波数帯の最大周波数と最小周波数が中央周波数側に１ＭＨｚシフトした周波数帯を非推奨周波数５２として表示し、非推奨周波数５２以外の周波数を推奨周波数５４として表示する。ここで非推奨周波数５２として表示される周波数帯の帯域幅は、通常の占有周波数帯の帯域幅よりも２ＭＨｚだけ狭い２０ＭＨｚである。その結果、２ｃｈに含まれる非推奨周波数５２のうちの最大周波数と７ｃｈに含まれる非推奨周波数５２のうちの最小周波数との間には、４ＭＨｚ分の推奨周波数５４が存在する。

例えば、ユーザが操作部３０を操作して２ｃｈと７ｃｈを選択し、「大」の干渉頻度を選択した場合、表示部３６は、図１３に示される画像５０を表示する。表示部３６は、２ｃｈと７ｃｈの占有周波数帯の最大周波数と最小周波数が中央周波数側に２ＭＨｚシフトした周波数帯を非推奨周波数５２として表示し、非推奨周波数５２以外の周波数を推奨周波数５４として表示する。ここで非推奨周波数５２として表示される周波数帯の帯域幅は、通常の占有周波数帯の帯域幅よりも４ＭＨｚだけ狭い１８ＭＨｚである。その結果、２ｃｈに含まれる非推奨周波数５２のうちの最大周波数と７ｃｈに含まれる非推奨周波数５２のうちの最小周波数との間には、６ＭＨｚ分の推奨周波数５４が存在する。

第２実施形態によれば、空いている周波数がない場合であっても、ユーザは干渉を許容できる量の範囲内で使用可能な周波数を知ることができる。

［３周波数の設定］
ユーザは、操作部３０を操作して、ベース無線装置１４を指定するとともに、表示部３６で表示された推奨周波数５４の中から任意の周波数を設定することができる。制御部３２は、ユーザが選択したベース無線装置１４に対してユーザが選択した周波数を送信する。ベース無線装置１４は、その周波数を用いて無線通信を行う。

［４実施形態から得られる技術的思想］
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

本発明の態様は、所定の周波数帯（例えば２．４ＧＨｚの周波数帯）でホッピング周波数を切り替えてデータの送受信を行う無線装置（ベース無線装置１４及びリモート無線装置１６）で使用することを推奨する推奨周波数５４を表示部３６で表示する表示装置１８であって、前記周波数帯に割り当てられる複数のチャネル又は複数の中心周波数と、複数の前記チャネル又は複数の前記中心周波数に設定される占有周波数帯と、を対応付けて記憶する記憶部３４と、ユーザが前記チャネル又は前記中心周波数を入力するための操作部３０と、前記操作部３０によって入力された前記チャネル又は前記中心周波数に対応する前記占有周波数帯を前記記憶部３４の情報に基づいて判定し、前記周波数帯に含まれ且つ判定された前記占有周波数帯に含まれない周波数を前記推奨周波数５４と判定し、前記推奨周波数５４を前記表示部３６に表示させる制御部３２と、を備える。

上記構成によれば、使用されていない周波数が表示部３６に表示されるため、ユーザは所定の周波数帯、例えば２．４ＧＨｚの周波数帯の中で空いている周波数を容易に知ることができる。

本発明の態様において、前記操作部３０は、前記無線装置で使用される電波と他の電波とが干渉する頻度の許容量を示す干渉頻度をユーザが入力することを可能とし、前記制御部３２は、前記干渉頻度が大きくなるほど前記占有周波数帯の帯域幅を狭くし、前記周波数帯に含まれ且つ狭くされた前記占有周波数帯に含まれない周波数を前記推奨周波数５４としても良い。

上記構成によれば、空いている周波数がない場合であっても、ユーザは干渉を許容できる量の範囲内で使用可能な周波数を知ることができる。

なお、本発明に係る表示装置は、前述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１４…ベース無線装置（無線装置）
１６…リモート無線装置（無線装置）
１８…表示装置３０…操作部
３２…制御部３４…記憶部
５２…非推奨周波数５４…推奨周波数

Claims

所定の周波数帯でホッピング周波数を切り替えてデータの送受信を行う無線装置で使用することを推奨する推奨周波数を表示部で表示する表示装置であって、
前記周波数帯に割り当てられる複数のチャネル又は複数の中心周波数と、複数の前記チャネル又は複数の前記中心周波数に設定される占有周波数帯と、を対応付けて記憶する記憶部と、
ユーザが前記チャネル又は前記中心周波数を入力するための操作部と、
前記操作部によって入力された前記チャネル又は前記中心周波数に対応する前記占有周波数帯を前記記憶部の情報に基づいて判定し、前記周波数帯に含まれ且つ判定された前記占有周波数帯に含まれない周波数を前記推奨周波数と判定し、前記推奨周波数を前記表示部に表示させる制御部と、
を備える、表示装置。
請求項１に記載の表示装置であって、
前記操作部は、前記無線装置で使用される電波と他の電波とが干渉する頻度の許容量を示す干渉頻度をユーザが入力することを可能とし、
前記制御部は、前記干渉頻度が大きくなるほど前記占有周波数帯の帯域幅を狭くし、前記周波数帯に含まれ且つ狭くされた前記占有周波数帯に含まれない周波数を前記推奨周波数とする、表示装置。