用于电场电位的空中测量的测量系统和测量方法与流程

本发明涉及一种测量系统和测量方法，所述测量系统和测量方法对发射电磁信号的被测设备执行空中测量。

背景技术：

为了测量由被测设备产生的电场，需要针对每个待测量的位置具有多个电场传感器的非常复杂的硬件设置。

为了减少这种高的硬件工作量，使用了利用可移动传感器的系统。例如，文献us9,322,864b2示出了包括多个传感器的测量系统，所述多个传感器可围绕被测设备移动。这些系统仍然具有显著的硬件复杂性。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种测量系统和测量方法，该测量系统和测量方法允许对被测设备执行空中测量，同时仅需要很低的硬件复杂性。

上述目的通过权利要求1的系统和权利要求15的方法的特征实现。从属权利要求包含进一步的开发。

本发明的用于对被测设备进行空中测量的测量系统包括：天线模块，所述天线模块具有至少一个测量天线；定位器，所述定位器适于改变所述被测设备和所述天线模块的相对位置，产生所述天线模块相对于所述被测设备移动的相对路径。每个测量天线包括集成的功率检测器二极管。每个测量天线适于在沿着移动路径的移动期间，确定至少两个功率值。通过使用功率传感器测量各个值，实现生成数据的低的处理复杂度。通过利用每个天线记录沿着移动路径的至少两个这样的功率值，可以仅用较低的硬件工作量来确定电场密度。

有利地，上述测量系统还包括分析器，该分析器连接到所述天线模块并且适于确定沿着移动路径的移动期间的功率值函数，该功率值函数取决于时间和/或空间。这允许插入均匀的位置/时间，而在该位置/时间还没有确定测量值。

还有利地，所述分析器适于基于功率值函数将电场和/或功率密度和/或磁场和/或电场的矢量确定为时间和/或空间的函数。由此可以得出关于被测设备发射的信号的非常准确的信息，而不需要很大的硬件工作量。

根据另一有利实施方式，所述分析器适于基于功率值函数，尤其是通过迭代方法来确定取决于时间和/或空间的相位函数。测量出的功率值的知识允许确定被测设备发射的信号的相位。这种方法只需要很低的硬件工作量。

有利地，所述定位器适于移动被测设备。这可使定位器的构造非常简单。

可替选地，所述定位器适于移动所述天线模块。这允许使用非常简单的被测设备装载工具(mount)。

有利地，所述定位器适于执行所述被测设备和天线模块的相对移动，使得所述被测设备保持在所述天线模块的每个天线的反应近场内。这样允许测量装置的尺寸非常小，从而进一步降低硬件工作量。

有利地，所述天线模块包括单个天线。这显著降低了硬件工作量。可替选地，所述天线模块包括一维天线阵列，该一维天线阵列包括布置成一行的多个天线。这允许对大量值进行并行测量，同时仍然保持低的系统复杂性。

在另一替选实施方式中，所述天线模块包括二维天线阵列，该二维天线阵列包括布置在平面上的多个天线。这允许执行大量的并行测量，同时仍然保持硬件工作量是可管理的。

根据另一替选实施方式，所述天线模块包括三维天线阵列，该三维天线阵列包括布置成三维形状的多个天线。这允许天线阵列的形状适应被测设备的发射特性。

在另一个有利的实施方式中，三维形状相对于被测设备是凹形的或类似于人体头部的一部分。这允许执行标准一致性测试，而无需执行复杂的计算步骤。

根据另一有利实施方式，所述天线模块包括至少一个维瓦尔第(vivaldi)天线。可替选地，天线阵列的所有测量天线都是维瓦尔第天线。这允许天线模块的构造非常简单。

有利地，所述天线模块包括至少一个信号发射器，该信号发射器适于向所述被测设备发射信号、尤其是连续波信号。这样可以非常简单地实现相反方向的测量。

本发明的用于对被测设备进行空中测量的测量方法包括：将具有至少一个测量天线的天线模块和所述被测设备相对定位在第一位置，其中所述天线模块的每个天线包括功率检测器二极管；在所述第一位置上由所述天线模块测量第一功率值；将所述天线模块和所述被测设备相对定位在第二位置上；以及最后，由所述天线模块测量第二功率值。

通过使用用于测量各个值的功率传感器，实现了生成数据的低处理复杂度。通过利用每个天线记录沿着移动路径的至少两个这样的功率值，可以仅用较低的硬件工作量来确定电场密度。

附图说明

现在参考附图对本发明的示例性实施方式进行进一步解释，其中：

图1示出了处于第一位置的本发明的测量系统的第一实施方式；

图2示出了处于第二位置的本发明的测量系统的第一实施方式；

图3示出了本发明的测量系统的第二实施方式；

图4以详细视图示出了本发明的测量系统的第三实施方式，其仅示出了单个测量天线；

图5以详细视图示出了本发明的测量系统的第四实施方式，其仅示出了天线模块；

图6以详细视图示出了本发明的测量系统的第五实施方式，其仅示出了天线模块；

图7以详细视图示出了本发明的测量系统的第六实施方式，其仅示出了天线模块；

图8以详细视图示出了本发明的测量系统的第七实施方式，其仅示出了天线模块；

图9以详细视图示出了本发明的测量系统的第八实施方式，其仅示出了天线模块；以及

图10以流程图示出了本发明的测量方法的实施方式。

具体实施方式

首先，我们随图1和图2展示了本发明的测量系统的实施方式的结构和功能。其它结构细节根据图3至图9进行了详细描述。最后，随图10示出了本发明的测量方法的实施方式的功能。不同附图中的类似实体和附图标记已被部分省略。

图1示出了本发明的测量系统2的实施方式。测量系统2测量由被测设备1发射的信号。测量系统2包括具有多个测量天线4的天线模块3。此外，测量系统2包括定位器5，定位器5在这种情况下保持并定位天线模块3。可替选地，定位器5可以保持并定位被测设备1。

此外，在本实施方式中，测量系统2包括连接到天线模块3的分析器6。可选地，分析器6还可以连接到定位器5并控制定位器5的操作。

当进行测量时，定位器5相对于被测设备1移动天线模块3，从而产生天线模块3相对于被测设备1的相对移动路径。这样的移动在图1和图2之间示出。在天线模块3的如图1所示的第一位置处进行第一测量，而在如图2所示的第二位置处进行第二测量。在每个测量中，天线模块3的每个测量天线4测量出测量值，尤其是功率值，并将这些值传递给分析器6。

重要的是要注意，在进行测量期间，天线模块3不需要保持固定。尤其是，在天线模块3移动的同时，连续地进行测量是可能的。

分析器6根据所记录的测量值，尤其是功率值，确定沿着移动路径的移动期间取决于时间和/或空间的功率值函数。分析器6根据该功率值函数，还可以将电场和/或功率密度和/或磁场和/或电场的矢量确定为时间和/或空间的函数。尤其是，可以由分析器6确定坡印亭矢量和能量通量梯度以及电场的梯度。

尤其是，从这些值可以确定被测设备1发射的场的功率密度函数以及体积合成孔径雷达(syntheticapertureradar，sar)。最后，可以确定被测设备发射的信号的确切相位，因为不同位置的功率值以及被测设备发射的信号的波长知识给出了用于确定相位的所有必要信息。为了进行相位确定，尤其可以使用将每个平面或时间位置作为相位参考的迭代方法。

分析器6还适于不仅在已经进行测量的空间体积中确定相应的值，而且适于对未测量的区域进行外推。尤其是，可以直接进行在被测设备1的表面处的值的外推。

尤其是，测量系统2被建立，使得天线模块3，特别是天线模块3的每个天线4保持在被测设备1的反应近场距离内，从而允许测量系统非常小的必要空间。

在图3中示出了测量系统2的另一个实施方式。在此，被测设备1由定位器5保持，以便执行天线模块3和被测设备1的相对移动。

此外，在本实施方式中，天线模块3还包括发射器7，该发射器7适于向被测设备1发送测量信号，特别是连续波信号。这允许在相反的测量方向上进行测量。除了上述变化之外，该实施方式与图1和图2中所示的实施方式相同。

另外，可以将天线模块3以及被测设备1连接到定位器以执行相对移动。

图4示出了天线模块3的测量天线4的总体图。测量天线4包括维瓦尔第天线40和连接到维瓦尔第天线40的功率检测器二极管41。维瓦尔第天线40接收到的信号被传递到功率检测器二极管41，功率检测器二极管41确定接收到的信号的功率。该功率值被传递给如图1-3所示的分析器6。

图5-图9示出了测量系统的关于天线模块结构的不同实施方式。

在图5中，示出了仅包括单个测量天线4的非常简单的天线模块3。

在图6中，示出了更复杂的天线模块，该天线模块具有布置成一维天线阵列的多个测量天线4。

在图7中，天线模块3包括以二维天线阵列布置的多个天线。

在图8中，天线模块3包括多个测量天线4，所述多个测量天线4以三维阵列布置，所述三维阵列关于被测设备的方向形成凹形。这对小型被测设备尤其有用。

在图9中，示出了包括布置成复杂三维图案的多个测量天线4的天线模块3。这里测量天线4被布置成类似于人的头部的形状。这用于在确定从不同距离进入人体的辐射量时，在标准一致性测试中测量被测设备的辐射。在图9中，为了清晰起见，各个测量天线4没有单独显示。

最后，在图10中，示出了本发明的测量方法的实施方式。在第一步骤100中，天线模块和被测设备相对定位在第一位置。所述天线模块包括至少一个测量天线，并且天线模块的每个测量天线包括功率检测器二极管。在第二步骤101中，天线模块在第一位置处至少测量第一功率值。在第三步骤102中，天线模块和被测设备相对定位在第二位置。在最后的第四步骤103中，天线模块至少测量第二功率值。

本发明不限于这些示例，特别是不限于特定数量的测量天线或不限于天线模块的形状。示例性实施方式的特征可以以任何有利的组合来使用。