专利名称：场分布测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使探头扫描，测量电场及磁场分布的界分布测量方法及装置，特别是关于可除去因探头移动位置与测量定时间偏差而产生的测量噪声的场分布测量方法及装置。
背景技术：
在小型天线方向性评价装置及电波监视可视化装置中，需要测量电场及磁场的二维分布。在现有的这些装置中，采用了通过使探头二维扫描，测量电场及磁场二维分布的场分布测量方法。
对于现有的场分布测量方法及装置，参照图6进行说明。
在划定测量电场及磁场范围的场分布测量面100上，设置有为检测电场及磁场的探头102。探头102连接在探头扫描控制部104上，在场分布测量面100内可以在x轴方向及y轴方向进行扫描。在探头102上连接测量部106，根据从探头102输出的信号测量电场及磁场。探头扫描控制部104产生对应于探头102位置的测量触发信号，并输入到测量部106中。通过测量部106所测量的电场及磁场数据F，可以与从探头扫描控制部104所传送来的位置信息一起记录在缓冲存储器108中。在缓冲存储器108上连接有运算·显示部110，对缓冲存储器108中所存储的测量数据在二维平面上展开显示。
在图6中所示的场分布测量装置中，场分布的测量是在使探头102进行扫描的同时，在场分布测量面100上，按每个规定间隔测量电场及磁场，使测量的电场及磁场与探头102的位置信息一起进行处理。
探头102为了使其移动有效进行，使测量通过量最大，而在每个取样点(测量点)上不停顿，对场分布测量面上连续进行扫描。探头102例如如图6中所示，沿x轴正方向移动，接着沿y轴正方向移动规定值，接着沿x轴负方向移动，接着沿y轴正方向移动规定值，接着沿x轴正方向移动，接着通过反复进行这些一连串的动作，对场分布测量面上的大体全面进行扫描(以下将这样的扫描方法称为折线扫描)。
探头扫描控制部104在探头102对场分布测量面100上扫描的过程中，根据探头102的位置发出测量触发信号。例如如图7所示，沿x轴预先设定等间隔排列的多数x座标，每当探头102所处位置的x座标移动到这些设定点时就产生测量触发信号。该测量触发信号传送给测量部106。
在测量部106上，当接收到测量触发信号时，则判断为通过探头102所检测的信号是其取样点上的电场及磁场信息，根据该时刻从探头102的输出信号，进行电场及磁场的测量。
这样所测量的电场及磁场数据F，与从探头扫描控制部所输出的探头位置信息(座标(x、y))一起存储在缓冲存储器108中。
然后，通过运算·显示部110，使存储在缓冲存储器108中的数据F(x，y)在二维平面上展开，这样可以得到电场及磁场的二维分布。
但是，在从测量触发信号的检测到测量值输出之间存在延迟时间。因此，为了提高测量通过量而在每个取样点上不停顿，连续进行扫描的上述现有的场分布测量方法中，输出测量触发信号时的探头102的x座标，与实际测量时的探头102的x座标是不同的。
另外，如图7所示，当使探头102折线扫描时，y轴的第奇数列和y轴的第偶数列间的座标移动方向是相互相反的。即，探头在沿x轴正方向移动的y轴第奇数列上，取样点也在正方向的位置上移位(图中的0标记)。反之，探头在沿x轴负方向移动的y轴第偶数列上，取样点也在负方向的位置上移位(图中的x标记)。当设探头扫描速度为V[m/s]、延迟时间为td[sec]时，该取样点的不一致量对同一触发点来说，x轴位置移动2×V×td[m]。
从而，根据从探头扫描控制部104所输出的位置信息，使场分布在二维平面上展开，不能得到电场及磁场的正确二维像。
发明内容
本发明的目的在于提供一种场分布测量方法及装置，使探头连续扫描，测量电场及磁场的空间分布，可以除去由探头移动位置和测量定时之间偏差产生的测量噪声。
上述目的通过场分布测方法达到，该场分布测量方法在使探头连续扫描的同时通过在多数取样点上进行测量来测量电场或磁场的空间分布，其特征在于根据由上述探头位置和测量定时之间的偏差所产生的寄生频谱，计算出取样点的偏差量，并考虑上述偏差量来测量电场或磁场的分布。
另外，在上述的场分布测量方法中，也可以使上述探头在第1方向上扫描的同时，将测量的多数测量数据与上述探头的位置信息一起作为基准数据进行记录；使上述探头在与上述第1方向相反的第2方向上扫描的同时，将测量的多数测量数据与上述探头的位置信息一起作为调整数据进行记录；对上述调整数据进行插补处理，计算出对上述取样点间的数据进行插补的插补数据；计算出对上述基准数据及上述插补数据的空间频率功率谱；根据上述空间频率功率谱，计算上述取样点的偏差量。
另外，在上述的场分布测量方法中也可以上述取样点的偏差量根据上述空间频率功率谱的累积值算出。
另外，在上述的场分布测量方法中也可以上述联样点的偏差量根据上述空间频率频谱的累积值为规定值以下的点进行判断。
另外，在上述的场分布测量方法中也可以上述取样点的偏差量根据上述空间频率频谱的累积值为最小的点进行判断。
另外，在上述的场分布测量方法中也可以考虑到上述探头的加速·减速，计算出上述取样点的偏差量。
另外，在上述的场分布测量方法中也可以上述探头对二维平面上进行扫描。
另外，在上述的场分布测量方法中也可以上述探头对三维空间内进行扫描。
另外，上述目的通过场分布测定装置达到。其特征在于包括探头，用于在对平面上或空间内进行连续扫描的同时，在多数取样点上检测电场或磁场；测量器，用于测量由上述探头所检测的电场或磁场；记录装置，用于对由上述测量器所测量的电场或磁场数据与上述探头的位置数据一起进行记录；数据处理装置，用于根据上述记录装置所记录的数据，计算出由上述探头的位置和测量的定时之间偏差所产生的取样点偏差量；以及运算装置，该装置考虑由上述数据处理装置所计算出的上述取样点的偏差量，计算由上述探头所检测出的电场或磁场的空间分布。
另外，在上述的场分布测量装置中也可以上述数据处理装置根据由上述探头的位置和测量定时之间的偏差所产生的寄生频谱，判断上述取样点的偏差量。
根据本发明，场分布测量方法通过使探头连续扫描的同时在多数取样点上进行测量，来测量电场或磁场的空间分布，由于根据由探头的位置和测量定时之间偏差产生的寄生频谱，判断取样点的偏差量，并考虑偏差量来测量电场或磁场的分布，所以可以适当除去由探头移动位置和测量定时之间的偏差所产生的测量噪声。
图1是表示本发明的一实施例的场分布测量方法及装置的概略图。
图2是表示本发明的一实施例的场分布测量方法中的数据处理方法的流程图。
图3是表示频率功率谱的累积值与取样移位量间关系的曲线图。
图4是表示通过现有的场分布测量方法测量的场分布的图。
图5是表示通过本发明的一实施例的场分布测量方法测量的场分布的图。
图6是说明现有的场分布测量方法及装置的图。
图7是说明现有的场分布测量方法及装置问题的图。
具体实施例方式
下面参照图1至图3，对本发明的一实施例的场分布测量方法及装置进行说明。
图1是表示本实施例的场分布测量方法及装置的概略图，图2是表示本实施例的场分布测量方法中的数据处理方法的流程图，图3是表示频率功率谱的累积值与取样移位量间关系的曲线图。
首先，参照图1对本实施例的场分布测量装置进行说明。
在划定测量电场及磁场范围的场分布测量面10上，设置有为检测电场及磁场的探头12。探头12连接在探头扫描控制部20上，在场分布测量面10内可以在x轴方向及y轴方向上扫描。在探头12上连接根据探头12输出的信号测量电场及磁场的测量部30。探头扫描控制部20产生对应于探头位置的测量触发信号，输入到测量部30。通过测量部30所测量的电场及磁场数据Fo，可以与从探头扫描控制部20传送来的位置信息一起记录在缓冲存储器40中，在缓冲存储器40上连接数据处理部50，用于除去缓冲存储器40中所存储的测量数据的取样噪声。在数据处理部50上连接运算·显示部60，对由数据处理部50所处理的除去取样噪声的数据在二维平面上展开显示。
数据处理部50中包括插补处理部52，对存储在缓冲存储器40中的测量数据进行插补处理；移位量计算部54，根据对测量数据及插补数据的空间频率功率谱，计算出取样点的移位量；数据修正处理部56，根据算出的移位量修正测量数据；以及除去取样噪声数据计算部58，根据测量数据及修正数据计算出除去取样噪声的数据。
这样，本实施例的场分布测量装置的特征在于，在缓冲存储器40和运算·显示部60之间，设置有除去测量数据取样噪声的数据处理部50。通过这样构成场分布测量装置，可以除去取样噪声，测量适当的二维场分布。
下面参照图1及图2，对本实施例的场分布测量方法进行说明。
首先，将场分布测量面10与观测对象相对配置，此处，场分布测量面10设定为对测量对象的场分布变化周期有充分细小的取样间隔。例如，设测量对象的电磁波等的波长为λ，场分布测量面的x轴方向的长度为L1，y轴方向的长度为L2，x轴方向的取样点数为N，y轴方向的取样点数为M，则设定场分布测量面10为λ＞＞L1/N， λ＞＞L2/M，接着，通过探头控制部20使探头12扫描，检测场分布测量面10上的探头12位置的电场及磁场。在此，探头12为了使其移动有效进行，使测量通过量最大，在每个取样点(测量点)上不停顿，对场分布测量面上连续进行折线扫描。
探头扫描控制部20在控制探头12的同时，根据探头12的位置发出测量触发信号。例如，沿x轴预先设定等间隔排列的多数x座标，每当探头12所处位置的x座标移动到这些设定点时就产生测量触发信号。该测量触发信号传送给测量部30。
测量部30当接收了测量触发信号时，判断为由探头12所检测出的信号是在该取样点上的电场及磁场信息，并根据该时刻从探头12输出的信号，进行电场及磁场的测量。
这时，从测量触发信号的检测到测量值输出期间存在延迟时间。另外，为了提高测量通过量，探头12在每个取样点不停顿而连续进行折线扫描。从而输出测量触发信号时的探头12的x座标，与实际测量时探头12的x座标是不同的。
另外，如图1中所示，当使探头12进行折线扫描时，y轴的第奇数列和y轴的第偶数列，其座标移动方向是相互相反的。即，如图7中所示，探头在沿x轴正方向移动的y轴第奇数列上，取样点也在正方向的位置上移位(图中的O标记)，反之，探头在沿x轴负方向移动的y轴第偶数列上，取样点也在负方向的位置上移位(图中的x标记)。当设探头扫描速度为V[m/s]、延迟时间为td[sec]时，该取样点的不一致量对同一触发点来说，x轴位置移动2×v×td[m]。
接着，将这样测量的电场及磁场数据Fo，与从探头扫描控制部20所输出的探头12的位置信息(座标(x，y))一起作为测量数据Fo(x，y)，记录在缓冲存储器40中。这时，将测量数据Fo(x，y)分成多组，将一个组作为基准取样数据，而将其他组作为调整数据。例如，使探头12折线扫描的本实施例的场分布测量方法中，在二维平面上，分成探头沿x轴正方向移动的y轴上的第奇数列数据(奇数行数据Fo(x，yo))，与探头沿x轴负方向移动的y轴上的第偶数列数据(偶数行数据Fo(x，ye))，分别记录在缓冲存储器40中。在本实施例中，以奇数行数据Fo(x，yo)为基准取样数据，以偶数行数据Fo(x，yo)为调整数据。
在此，x，y，yo，ye分别为x＝1，2，3，…N、N+1，y＝1，2，3，…M-1、M，yo＝1，3，5，…M-3、M-1，ye＝2，4，6，…M-2、M。把x一直作到N+1是为了以后进行的样条插补处理。当没有第N+1个数据时，也可以将第N-1个数据作为第N+1个数据使用。
接着，通过数据处理部50，根据测量数据Fo(x，y)，对除去了取样噪声的除去取样噪声数据F(x，y)进行计算(参照图2)。
首先，通过插补处理部52，对存储在缓冲存储器40中的调整数据进行样条插补处理，计算出插补数据。在本实施例的场分布测量方法中，对作为调整数据的偶数行数据Fo(x，ye)，在x轴方向上进行样条插补处理，计算出插补数据Fo′(x′，ye)(步S11)。在样条插补处理中，对各取样点间进行k分割，对这些各点的数据进行插补。通过在x轴方向进行插补处理，x轴方向的数据数为k(N+1)个。即。x’为x’＝1，2，3，…k·N、k(N+1)由于数据Fo(x，y)是复数，所以先分离成实部和虚部，看成是复平面上的向量曲线，进行多元函数的样条插补处理。关于样条插补处理，例如在D.F.Rogers and J-A.Adams，“Mathematical Elements forComputer Graphics，”McGraw-Hill，1976中有详细叙述。
接着，通过移位量计算部54，根据对基准取样数据及插补数据的空间频率功率谱，计算出取样点的移位量。
在此，首先求出对基准取样数据及插补数据的空间频率功率谱。在本实施例的场分布测量方法中，对于由奇数行数据Fo(x，yo)和插补数据Fo’(k-x+dx，ye)给出的数据，在y轴方向求出M/2的空间频率功率谱。因此，dx是表示沿x轴方向取样点移位量的参数，dx＝-k+1，-k+2，…，k-1，k将插补数据Fo’(x’，ye)中的x’置换成k·x+dx是为了考虑取样点的移位，求出空间频率功率谱。
y轴方向的空间频率功率谱p(x，fy)由下式给出。
P(x，fy)＝|∫Fo(x，y)·ej2πfy/Mdy|2+|∫Fo(x，y)·e-j2πfy/Mdy|2此处当设fy＝M/2时，可以变形为P(x,M/2)=2·|Σy=1M(-1)y·Fo(x,y)|2]]>从而，空间频率功率谱的计算，对奇数行数据Fo(x，yo)和偶数行数据的插补数据Fo’(k·x+dx，ye)可以改变符号只进行加法处理求出。
接着，在x轴方向上对这样求得的空间频率功率谱p(x，M/2)进行累积，求出累积值adx。即，adx可表示为adx＝∑P(x，M/2)求累积值adx是因为由于x轴方向的位置不同，取样点移位的影响小，取样困难的缘故。由于通过求累积值adx可使取样点移位的影响平均化，所以通过评价累积值adx可以正确评价取样点移位。当可以预测取样点移位的影响很大时，也可以不一定求得累积值adx。
接着，搜索对累积值adx给出最小值的移位量dx，并求出此时的移位量dx’的值。
这样求得的移位量dx’表示奇数行数据Fo(x，yo)和偶数行数据Fo(x，ye)的取样点沿x轴方向的移位量。即，移位量dx’为dx’＝2×v×td(步S12)图3是表示累积值adx和移位量dx之间关系一例的曲线图。在图3中所示的测量结果中，设插补点数k为10。如图所示，该测量结果在移位量dx’约为+7时，累积值adx最小。从而移位量dx’为+7。
接着，通过修正数据处理部56，根据由移位量计算部54算出的移位量，修正测量数据，计算出修正数据。在本实施例的场分布测量方法中，用由上述搜索处理求得的dx’和插补数据Fo’(x’，ye)改写偶数行数据Fo(x，ye)，计算出偶数行修正数据Fo″(x，ye)。即Fo”(x，ye)←Fo’(k·x+dx′，ye)(步S13)接着，通过除去取样噪声数据计算部58，根据基准取样数据及修正数据进行取样，计算出除去取样噪声的数据。在本实施例的场分布测量方法中，将奇数行数据Fo(x，yo)和偶数行修正数据Fo”(x，ye)合成代λ，作为除去取样噪声的数据F(x，y)(步S14)。
接着，通过运算·显示部60，对除去取样噪声的数据F(x，y)在二维平面上展开，可以得到电场及磁场的二维场分布。
图4是表示包括取样噪声的二维扫描测量数据，即测量数据Fo(x，y)直接在二维平面上展开时的场分布图。该数据是利用小型天线方向性评价装置测量的1.5GH2频带的便携电话机的电流分布，图4(a)表示振幅数据的面分布，图4(b)表示相位数据的面分布。图中所示的数据是对测量数据复制的图，用振幅或相位相等的点连接成的线表示这些分布。另外，各图中央部的长方形表示便携电话机的主体部分，从长方形伸出的直线表示天线。如图所示可以看出，该二维像上沿x轴方向分布紊乱，产生了取样点移位。
图5是表示将通过本实施的算法除去取样噪声的二维扫描测量数据，即除去取样噪声的数据F(x，y)在二维平面上展开时的场分布图。图5(a)表示振幅数据的面分布，图5(b)表示相位数据的面分布。如图所示可知，该二维像的场分布平滑，测量数据Fo(x，y)进行了适当修正。
这样，根据本实施例，在通过使探头连续进行扫描的同时在多数的取样点上进行测量，对电场或磁场的空间分布进行测量的场分布测量方法中，由于根据由探头位置和测量定时之间的偏差所产生的寄生频谱判断取样点的偏差量，并考虑偏差量来测量电场或磁场的分布，所以可以适当除去由探头移动位置和测量定时之间的偏差所产生的测量噪声。
本发明并不限于上述实施例，可以有各种变形。
例如在上述实施例中，场分布测量面10是二维的，但是测量场分布也可以是三维以上。这时调整数据组是2以上，调整参数也是2以上，评价的空间频率功率谱的维数也为2以上。
另外，在上述实施例中，表示了取样点的偏差量dx是一定的情况，但是考虑到探头扫描的加减速，也可以将偏差量作为变量处理。这时，将dx作为x的函数dx(x)即可。
另外，在上述实施例中，在空间频率功率谱的评价中使用了傅里叶变换，但是不只是傅里叶变换，也可以使用沃尔什变换及子波弱波变换等。另外也可以在使窗函数作用之后进行这些频谱评价。
另外，在上述实施例中，是利用空间频率功率谱的累积值为最小时的移位量来除去测量噪声，但是也可以不一定利用空间频率功率谱的累积值为最小的移位量。在本实施例中，最佳状态是利用空间频率功率谱的累积值为最小的移位量，但是本发明的效果的实现，可通过设定移位量dx的值，使空间频率功率谱的累积值的值比不除去测量噪声的状态要低。从而，也可以利用空间频率功率谱的累积值在规定值以下，例如不除去测量噪声状态的空间频率功率谱的累积值的1/10以下的移位量来除去噪声。
本发明的场分布测量方法及装置，通过使探头连续进行扫描的同时，在多数取样点上进行测量，来测量电场或磁场的空间分布，根据由探头位置和测量定时之间的偏差所产生的寄生频谱，计算出取样的偏差量，考虑该偏差量，测量电场或磁场的分布，这样，由于可以适当除去由探头移动位置和测量定时之间的偏差所产生的测量噪声，所以对测量小型天线方向性评价装置及电波监视可视化装置等上的电场及磁场的二维分布的场分布测量方法及装置是有用的。
权利要求
1.一种场分布测量方法，通过使探头连续进行扫描的同时，在多数取样点上进行测量，测量电场或磁场的空间分布，其特征在于根据由上述探头的位置和测量定时之间的偏差所产生的寄生频谱，计算出取样点的偏差量，并考虑上述偏差量，测量电场或磁场的分布。
2.如权利要求1所述的场分布测量方法，其特征在于使上述探头在第1方向扫描的同时测量的多数测量数据，与上述探头的位置信息一起作为基准数据进行记录；使上述探头在与上述第1方向相反的第2方向上扫描的同时测量的多数测量数据，与上述探头的位置信息一起作为调整数据进行记录；对上述调整数据进行插补处理，计算出对上述取样点间的数据进行插补的插补数据；计算出对上述基准数据及上述插补数据的空间频率功率谱；根据上述空间频率功率谱，计算出上述取样点的偏差量。
3.如权利要求2所述的场分布测量方法，其特征在于上述取样点的偏差量，根据上述空间频率功率谱的累积值算出。
4.如权利要求3所述的场分布测量方法，其特征在于上述取样点的偏差量，根据上述空间频率频谱的累积值为规定值以下的点进行判断。
5.如权利要求3或4所述的场分布测量方法，其特征在于上述取样点的偏差量，根据上述空间频率频谱的累积值为最小的点进行判断。
6.如权利要求1至5的任一项所述的场分布测量方法，其特征在于考虑上述探头的加速·减速，计算出上述取样点的偏差量。
7.如权利要求1至6的任一项所述的场分布测量方法，其特征在于上述探头在二维平面上扫描。
8.如权利要求1至6的任一项所述的场分布测量方法，其特征在于上述探头在三维空间内扫描。
9.一种场分布测量装置，其特征在于包括探头，用于在平面上或空间内连续进行扫描的同时，在多数取样点上检测电场或磁场；测量器，用于测量由上述探头所检测的电场或磁场；记录装置，用于对由上述测量器所测量的电场或磁场数据与上述探头的位置数据一起进行记录；数据处理装置，用于根据上述记录装置所记录的数据，计算出由上述探头的位置和测量的定时之间的偏差所产生的取样点偏差量；以及运算装置，该装置考虑由上述数据处理装置所计算出的上述取样点的偏差量，计算由上述探头所检测出的电场或磁场的空间分布。
10.如权利要求9所述的场分布测量装置，其特征在于上述数据处理装置根据由上述探头的位置和测量定时之间的偏差所产生的寄生频谱，判断上述取样点的偏差量。
全文摘要
在通过使探头连续进行扫描的同时在多数取样点上进行测量,测量电场或磁场的空间分布的场分布测量方法中,根据探头位置和测量定时之间的偏差所产生的寄生频谱,计算出取样的偏差量,并考虑该偏差量,测量电场或磁场的分布。这样可以适当除去由探头移动位置和测量定时之间偏差所产生的测量噪声。
文档编号G01R29/10GK1372644SQ01801136
公开日2002年10月2日 申请日期2001年4月19日 优先权日2000年4月28日
发明者北吉均 申请人:株式会社爱德万测试