DE19645953A1

DE19645953A1 - Korrelationsfunktionsmeßverfahren und -gerät, und Verfahren und Gerät zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes basierend auf einer Korrelationsfunktionsmessung

Info

Publication number: DE19645953A1
Application number: DE19645953A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Kitayoshi
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2016-11-08
Also published as: US5748314A; DE19645953B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Korrelationsfunktions meßverfahren und -gerät vom passiven Typ zum Durchführen ei ner Verzögerungsmessung oder einer Phasenmessung eines Si gnals oder verschiedener physikalischer Beträge. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren und ein Gerät, wobei eine Korrelationsfunktionsmessung vom passiven Typ durchgeführt wird, um ein Wellenquellenbild basierend auf dem Holographieprinzip sichtbar zu machen.

Verfahren zum Messen einer Verzögerungszeit oder eines Pha senbetrags für jede Frequenz in einer Übertragungsleitung als Meßobjekt sind grob in zwei Typen unterteilt, die ein Verfah ren vom aktiven Typ und ein Verfahren vom passiven Typ ent halten. Das Verfahren vom aktiven Typ wird in einem Netzwer kanalysator oder einem ähnlichen Gerät verwendet, und gemäß dem Verfahren wird ein Testsignal unter der Messung durch das Gerät selbst erzeugt und zur Übertragungsleitung eingegeben und eine Übertragungsfunktion der Übertragungsleitung wird basierend auf einem Ausgangssignal der Übertragungsleitung bestimmt. Bei den Verfahren vom aktiven Typ kann durch Diffe renzieren der Phase Φ(f) der Übertragungsfunktion nach der Beobachtungsfrequenz f, wie es durch nachfolgende Gleichung (1) angegeben ist, die Verzögerungszeit τ(f) der Übertra gungsleitung bei der Frequenz f schnell bestimmt werden.

Andererseits wird bei einer Messung vom passiven Typ ein durch eine externe Signalquelle erzeugtes Signal während der Messung zu einer Übertragungsleitung eingegeben. In diesem Fall wird, da das Spektrum, das beobachtet werden kann, nicht notwendigerweise kontinuierlich ist und auch das SN-(Signal zu-Rausch-)Verhältnis nicht fest ist, sondern durch eine Schwankung bei der externen Signalquelle oder einem ähnlichen Faktor verändert wird, die Kreuzkorrelationsfunktion C(τ) wie in nachfolgender Gleichung (2) als eine Funktion des Verzöge rungsbetrags τ definiert, und ein Verzögerungsbetrag τ_m, bei dem C(τ) einen maximalen Wert zeigt, wird als Verzögerungs zeit bestimmt,

wobei a(t) und b(t) Beobachtungssignale sind, die als Funk tionen der Zeit t dargestellt sind, und T ein Parameter ist, der eine Meßzeit zur Korrelationsbestimmung darstellt. Wie es aus Gleichung (2) klar zu sehen ist, kann C(τ) mittels Hard ware unter Verwendung eines Lock-in-Verstärkers berechnet werden. Jedoch wird zum effizienten Bewirkung der Berechnung in einem beschränkten Frequenzband vorzugsweise der in Fig. 1 gezeigte Aufbau verwendet.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau ist angenommen, daß ein Signal von einer Signalquelle 71 zu Verzögerungselementen 72 und 73 eingegeben wird, deren Verzögerungszeiten jeweils durch τ_a und τ_b dargestellt sind. Ausgaben der Verzögerungs elemente 72 und 73 sind jeweils durch die Beobachtungssignale a(t) und b(t) dargestellt. Spektren S_a(f) und S_b(f) werden als Funktionen der Frequenz f durch Durchführen von FFT-(Schnelle Fouriertransformations-)Verfahren 74 und 75 jeweils für die Beobachtungssignale a(t) und b(t) berechnet. Dann wird eine durch nachfolgende Gleichung (3) gegebene Korrela tionsfunktion C_ab(f₀) durch ein Verfahren 76 berechnet, wobei die Meßfrequenz durch f₀ dargestellt ist, und wobei die Brei te des Meßfrequenzbandes durch Δf dargestellt ist, und wobei die Phase der Korrelationsfunktion C_ab(f₀) durch 2πf₀ geteilt wird, um einen Näherungswert von Δτ(f₀) zu erhalten. Das hochgestellte Zeichen "*" stellt komplex-konjugiert dar,

wobei Δτ(f₀) eine Differenz zwischen den Verzögerungszeiten τ_a(f₀) und τ_b(f0) der zwei Verzögerungszeiten 72 und 73 bei der Beobachtungsfrequenz f₀ ist. Demgemäß wird die Verzöge rungszeit der Meßobjekt-Übertragungsleitung durch Erfassen und Einsetzen eines Eingangssignals zu der Übertragungslei tung in a(t) und Einsetzen eines Ausgangssignals der Übertra gungsleitung in b(t) zu Δτ(f₀) bestimmt.

Jedoch hat die Messung vom passiven Typ, die oben beschrieben ist, Probleme, die darin bestehen, daß, da Frequenzspektren der Beobachtungssignale a(t) und b(t) bestimmt werden müssen, Analog/Digital-Wandler, die bei einer hohen Geschwindigkeit und mit einem hohen Grad an Genauigkeit arbeiten, erforder lich sind, und darin, daß, da eine große Anzahl von Berech nungen numerischer Werte, wie beispielsweise eine FFT-Berech nung oder eine numerische Integration der oben angegebenen Gleichung (3), durchgeführt werden muß, eine Analyse auf Echtzeitbasis schwierig ist.

Übrigens gibt es als eine der Anwendungen einer Korrelations funktionsmessung vom passiven Typ eine Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes, die das Prinzip eines Hologramms verwen det. Im folgenden wird eine Technik zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes beschrieben.

Die Technik zum Sichtbarmachen eines Wellenquellenbildes un ter Verwendung eines Radiowellen-Hologramms oder eines Klang wellen-Hologramms ist in die Praxis umgesetzt worden. Bei spielsweise wird die Technik zur Reduktion unnötiger elektro magnetischer Strahlen oder zur Lärmreduktion verwendet. Durch Erhalten und Analysieren eines Radiowellen-Hologramms eines Körpers eines Meßobjekts kann erkannt werden, von welchem Teil des Körpers welche Menge an unnötigen Strahlen erzeugt wird, und ein Sichtbarmachen einer Strahlungsquellenvertei lung wird durchgeführt, und Information, die zum Vornehmen einer sogenannten EMI-(Elektromagnetische Interferenz) -Gegen maßnahme effektiv ist, kann erhalten werden. Da Klangwellen und Radiowellen darin von Licht nicht unterschiedlich sind, daß sie Wellen sind, kann ein Hologramm-Bild durch dasselbe Prinzip erhalten werden, wie es verwendet wird, wo ein Laser strahl zum Erhalten eines optischen Hologramms verwendet wird. Ein Sichtbarmachen einer Klangwellenverteilung durch eine Klangwellen-Holographie ist beispielsweise in Sadayuki Ueha, "Sound Wave Holography and Search for Noise Source", KEISOKU TO SEIGYO (Measurement and Control), Bd. 16, Nr. 5, 1977, S. 427-433 offenbart. Jedoch werden, da Radiowellen und Klangwellen verglichen mit Licht bezüglich der Wellenlänge sehr lang sind, ein fester Sensor und ein Abtastsensor zum Erhalten der Daten verwendet, und der Abtastsensor wird zwei dimensional in einer Meßebene abgetastet, und ein Hologramm bild wird durch ein Berechnungsverfahren rekonstruiert.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines herkömm lichen Geräts zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes zeigt, wobei eine zweidimensionale Interferenzmessung durch geführt wird, um ein zweidimensionales komplexes Interfero gramm (komplexes Hologramm) zu erhalten, und dieses Inter ferogramm wird rekonstruiert, um eine Wellenquellenverteilung anzuzeigen. Das Gerät ist in dem oben angegebenen Bezugsdoku ment offenbart.

Eine Abtast-Beobachtungsebene 82 wird an einer Stelle einge stellt, die um einen Abstand Z₀ von einem Beobachtungsobjekt 81 beabstandet ist, und unter Verwendung eines Abtastsensors 83, der sich in der Abtastbeobachtungsebene 82 bewegt, wird eine Radiowelle oder eine Klangwelle von dem Beobachtungsob jekt 81 erfaßt, um ein Signal b(t) an verschiedenen Punkten der Abtastbeobachtungsebene 82 zu erhalten. Weiterhin ist ein fester Sensor 84 separat vom Abtastsensor 83 vorgesehen, und eine Radiowelle oder eine Klangwelle von dem Beobachtungsob jekt 81 wird auch durch den festen Sensor 84 erfaßt, um ein weiteres Signal a(t) zu erhalten. Hier sind x und y zweidi mensionale Koordinatenwerte in der Abtastbeobachtungsebene 82, und x′ und y′ sind zweidimensionale Koordinatenwerte des Beobachtungsobjekts 81.

Die Signale b(t) und a(t) von den Sensoren 83 und 84 sind durch jeweilige Bandpaßfilter 85 und 86 auf ein vorbestimmtes Frequenzband beschränkt. Das Signal b(t) wird zu Lock-in-Ver stärkern 88 und 89 eingegeben, während das Signal a(t) zu ei nem Phasenschieber 87 eingegeben wird. Vom Phasenschieber 87 wird ein Signal ohne Phasenverzögerung (0 Grad) als Referenz signal für den Lock-in-Verstärker 88 ausgegeben, und ein wei teres Signal mit einer Verzögerung von π/2 (90 Grad) bezüg lich der Phase wird als Referenzsignal für den anderen Lock in-Verstärker 89 ausgegeben. Demgemäß wird vom Lock-in-Ver stärker 88 eine Realkomponente J_Re(x, y) eines komplexen Kor relationswertes bei einem Punkt (x, y) auf der Abtastbeobach tungsebene 82 ausgegeben, und vom anderen Lock-in-Verstärker 89 wird eine imaginäre Komponente J_Im(x, y) des Korrelations wertes bei dem Punkt (x, y) ausgegeben. Ein zweidimensionales komplexes Interferogramm wird durch Beobachten von Korrelati onswerten bei verschiedenen Punkten der Abtastbeobachtungs ebene 82 erhalten. Da das Frequenzband durch die Bandpaßfil ter 85 und 86 beschränkt ist und die Lock-in-Verstärker 88 und 89 verwendet werden, wird hier gemeint, daß ein Verfahren äquivalent zur Berechnung der Korrelationsfunktion C_ab(f₀) ba sierend auf der obigen Gleichung (3) in dem durch die Band paßfilter 85 und 86 beschränkten Frequenzband durchgeführt worden ist.

Basierend auf den Korrelationswerten bei den verschiedenen Punkten, die derart erhalten werden, wie es oben beschrieben ist, wird ein Wellenquellenbild durch eine Wellenquellenbild- Rekonstruktionsverarbeitungseinheit 90 rekonstruiert, und das Wellenquellenbild wird auf eine Anzeigeeinheit 91 angezeigt. Genauer gesagt kann dann, wenn die Intensität von Strahlen bei einem Punkt (x′, y′) an dem Beobachtungsobjekt 81 durch I(x′, y′) dargestellt wird, die Intensität I(x′, y′) auf die folgende Weise dargestellt werden. Eine imaginäre Einheit wird als j dargestellt.

wobei

Die Wellenquellenbild-Rekonstruktionsverarbeitungseinheit 90 führt eine Berechnung durch, die durch die obige Gleichung (4) gezeigt ist.

Der Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (4) stellt die Amplitude dar, wo die Wellenquelle kohärent ist, stellt aber ein Quadrat der Amplitude dar, wo die Wellenquelle inko härent ist. Demgemäß muß dann, wenn die Anzeigeeinheit 91 ei ne Amplitudenverteilung des Beobachtungsgegenstandes 81 an zeigt, wo die Wellenquelle kohärent ist I(x′, y′) zur Anzei geeinheit 91 ausgegeben werden, aber wo die Wellenquelle in kohärent ist, muß √ zur Anzeigeeinheit 91 ausgegeben werden.

Das oben beschriebene herkömmliche Gerät zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes hat ein Problem, das darin besteht, daß es einer schnellen Spektrumsänderung auf der Beschränkung bezüglich der Verantwortlichkeit bzw. Ansprechbarkeit seines Lock-in-Verstärkers nicht in ausreichendem Maß nachfolgen kann. Weiterhin ist die Interpretation eines rekonstruierten Bildes in Abhängigkeit davon unterschiedlich, ob die Wellen quelle kohärent oder inkohärent ist, und wenn es im voraus nicht bekannt ist, ob die Wellenquelle eine kohärente Wellen quelle oder eine inkohärente Wellenquelle ist, kann das re konstruierte Bild manchmal nicht interpretiert werden. Somit sind bei einer Sichtbarmachung unnötiger Strahlungen von ei nem elektrischen Gerät kohärente, inkohärente und teilweise kohärente Komponenten zeitlich und räumlich in einem gemisch ten Zustand vorhanden, und darüber hinaus ist es in den mei sten Fällen schwierig, ein Verhältnis zwischen ihnen im vor aus vorauszusagen, und schlußendlich ist es schwierig, eine quantitative Interpretation mit dem herkömmlichen Gerät zu bewirken. Weiterhin hat das herkömmliche Gerät ein zusätzli ches Problem, das darin besteht, daß, da nur eine Intensi tätsverteilung erfaßt wird, zeitliche und räumliche Kohärenz zustände eines Wellenquellenzustandes nicht abgeschätzt wer den können.

Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Korrelationsfunktionsmeßverfahren zu schaffen, wobei eine Korrelationsfunktion mit hoher Geschwindigkeit mit einem ho hen Maß an Genauigkeit bestimmt werden kann und eine Verzöge rungszeit Δτ ohne die Notwendigkeit nach einem Analog/Digi tal-Wandler bestimmt werden kann, der mit hoher Geschwindig keit arbeitet, und zwar insbesondere wo die Verzögerungszeit Δτ kleiner als das Frequenzband Δf für eine Beobachtung ist (Δτ < 1/Δf).

Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Korrelationsfunktionsmeßgerät zu schaffen, wobei eine Korre lationsfunktion mit hoher Geschwindigkeit mit einem hohen Maß an Genauigkeit bestimmt werden kann und eine Verzögerungszeit AT ohne die Notwendigkeit nach einem Digital/Analog-Wandler bestimmt werden kann, der mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, und zwar insbesondere wo die Verzögerungszeit Δτ kleiner als das Frequenzband Δf zur Beobachtung ist (Δτ < 1/Δf).

Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Sichtbarmachung einer Wellenquelle zu schaffen, das eine Abschätzung einer Verteilung einer teilweise kohä renten Wellenquelle ohne die Notwendigkeit nach einem vorhe rigen Wissen über eine Kohärenz zuläßt und ein Nachfolgen ei ner schnellen Veränderung eines Spektrums zuläßt.

Es ist eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur Sichtbarmachung einer Wellenquelle zu schaffen, das eine Abschätzung einer Verteilung einer teilweise kohärenten Wellenquelle ohne die Notwendigkeit nach einem vorherigen Wissen über eine Kohärenz zuläßt und ein Nachfolgen einer schnellen Änderung eines Spektrums zuläßt.

Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Korrelationsfunktionsmeßverfahren zum Messen einer Korrelati onsfunktion zwischen einem ersten Beobachtungssignal und ei nem zweiten Beobachtungssignal in einem vorbestimmten Beob achtungsfrequenzband gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Begrenzen des ersten Beobachtungssignals auf das Beobachtungsfrequenzband, um eine Frequenzwandlung des ersten Beobachtungssignals in ein Signal einer ersten Frequenz durchzuführen; Begrenzen des zweiten Beobachtungs signals auf das Beobachtungsfrequenzband, um eine Frequen zwandlung des zweiten Beobachtungssignals basierend auf einem Referenzfrequenzsignal gleich jenem, das bei der Frequen zwandlung zur ersten Frequenz verwendet wird, in ein Signal einer zweiten Frequenz mit einer vorbestimmten Frequenzdiffe renz von der ersten Frequenz durchzuführen; und Multiplizie ren des Signals der ersten Frequenz und des Signals der zwei ten Frequenz und Durchführen einer Vektorerfassung basierend auf dem Referenzfrequenzsignal für eine Differenzfrequenzkom ponente zwischen den zwei Signalen.

Statt einem Durchführen einer Berechnung basierend auf der obigen Gleichung (3) sind beim Korrelationsfunktionsmeßver fahren der vorliegenden Erfindung ein erstes Beobachtungs signal und ein zweites Beobachtungssignal auf ein vorbestimm tes Beobachtungsfrequenzband begrenzt, und eine Vektorerfas sung wird für eine Differenzfrequenzkomponente als Ergebnis einer Multiplikation zwischen den Signalen durchgeführt, um Information bezüglich einer Korrelationsfunktion zu erhalten. In diesem Fall werden aufgrund der Tatsache, daß dann, wenn die zwei auf das Beobachtungsfrequenzband begrenzten Signale multipliziert werden, wie sie sind, Differenzfrequenzkompo nenten fast eine Gleichkomponente, und wird aufgrund der Tat sache, daß ein Signal im Beobachtungsfrequenzband für eine Multiplikation äußerst hoch ist, eine Frequenzwandlung so durchgeführt, daß eine vorbestimmte Frequenzdifferenz zwi schen dem ersten Beobachtungssignal und dem zweiten Beobach tungssignal nach der Bandbegrenzung erzeugt werden kann. Wei terhin können das erste Beobachtungssignal und das zweite Be obachtungssignal nicht direkt in Signale der Frequenz umge wandelt werden, um einem Multiplizierer eingegeben zu werden, sondern können dem Multiplizierer zugeführt werden, nachdem sie in Signale einer gleichen Zwischenfrequenz umgewandelt sind, und dann wird für die resultierenden Signale wiederum eine Frequenzwandlung durchgeführt. Da eine Messung einer Korrelationsfunktion eine Phaseninformation beibehalten muß, muß insbesondere beispielsweise ein lokaler Oszillator auf ein Referenzfrequenzsignal phasenverriegelt werden, so daß eine Frequenzwandlung oder eine Vektorerfassung basierend auf demselben Referenzfrequenzsignal durchgeführt werden kann.

Bei dem Korrelationsfunktionsmeßverfahren der vorliegenden Erfindung wird als Verfahren für die Vektorerfassung vorzugs weise ein Verfahren verwendet, das auf einer zusammengesetz ten Fourierintegration (SFI) basiert, wobei ein Referenzsi gnal entsprechend der oben angegebenen Differenzfrequenz ba sierend auf dem Referenzfrequenzsignal erzeugt wird, um eine Vektorerfassung zu bewirken. Weiterhin kann zum Durchführen einer Verzögerungszeitmessung vom passiven Typ unter Verwen dung eines Ausgangssignals und eines Eingangssignals einer Übertragungsleitung während einer Messung als das erste Beob achtungssignal bzw. das zweite Beobachtungssignal eine durch die Vektorerfassung erhaltene Phaseninformation P(f₀) durch eine Beobachtungswinkelfrequenz 2πf₀ geteilt werden.

Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Korrelationsfunktionsmeßgerät zum Messen einer Korrelations funktion zwischen einem ersten Beobachtungssignal und einem zweiten Beobachtungssignal in einem vorbestimmten Beobach tungsfrequenzband gelöst, wobei das Gerät folgendes aufweist: eine erste Wandlereinrichtung zum Begrenzen des ersten Beob achtungssignals auf das Beobachtungsfrequenzband und zum Durchführen einer Frequenzwandlung des ersten Beobachtungs signals in ein Signal einer vorbestimmten Zwischenfrequenz; eine zweite Wandlereinrichtung zum Begrenzen des zweiten Be obachtungssignals auf das Beobachtungsfrequenzband und zum Durchführen einer Frequenzwandlung des zweiten Beobachtungs signals zu einem Signal der Zwischenfrequenz basierend auf einem Referenzfrequenzsignal gleich jenem, das durch die er ste Wandlereinrichtung verwendet wird; einen Multiplizierer zum Multiplizieren des Signals, das von der ersten Wand lereinrichtung zugeführt wird, und des Signals, das von der zweiten Wandlereinrichtung zugeführt wird; einen Mischer, der zwischen einem Ausgang der ersten Wandlereinrichtung und/oder der zweiten Wandlereinrichtung und dem Multiplizierer ange ordnet ist; einen Lokaloszillator, der für jeden Mischer vor gesehen ist, zum Zuführen eines Lokaloszillationssignals, das auf das Referenzfrequenzsignal phasenverriegelt ist, zum Mi scher, so daß eine vorbestimmte Frequenzdifferenz zwischen den zwei zum Multiplizierer einzugebenden Signalen erzeugt werden kann; und einen Vektordetektor zum Durchführen einer Vektorerfassung für eine Differenzfrequenzkomponente der Aus gabe des Multiplizierers basierend auf dem Referenzfrequenz signal.

Die dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren zum Sichtbarmachen eines Wellenquellenbildes ge löst, wobei eine zweidimensionale Interferenzmessung für eine Strahlungswelle von einem Beobachtungsobjekt durchgeführt wird, um ein Wellenquellenbild des Beobachtungsobjekts sicht bar zu machen, wobei das Verfahren folgende Schritte auf weist: Erfassen der Strahlungswelle bei einer Position, die auf eine Beobachtungsebene der zweidimensionalen Interferenz messung Bezug nimmt, um ein erstes Signal auszugeben; Erfas sen der Strahlungswelle bei einer willkürlichen Position in der Beobachtungsebene, um ein zweites Signal auszugeben; Durchführen einer Fouriertransformation des ersten Signals und des zweiten Signals, um jeweils ein erstes Spektrum und ein zweites Spektrum zu erhalten; Erfassen eines Leistungs spektrums des ersten Spektrums, eines Leistungsspektrums des zweiten Spektrums und eines Kreuzspektrums zwischen dem er sten Spektrum und dem zweiten Spektrum; Bestimmen einer Kohä renzfunktion basierend auf einem Durchschnittswert des Kreuz spektrums und Durchschnittswerten, die aus den Leistungsspek tren berechnet werden; Erhalten des Kreuzspektrums für jeden Punkt in der Beobachtungsebene, Normalisieren des Kreuzspek trums mit einer Quadratwurzel des Leistungsspektrums des er sten Spektrums und Durchführen einer Integrationsberechnung für das normalisierte Kreuzspektrum gemäß einem Wert der Ko härenzfunktion in einem Beobachtungsfrequenzband, um einen Korrelationswert zu berechnen; und Auswählen eines Operati onsverarbeitungsverfahrens zur Rekonstruktion des Wellenquel lenbildes gemäß einem Abstand zwischen dem Beobachtungsobjekt und der Beobachtungsebene und Rekonstruieren des Wellenquel lenbildes basierend auf dem Korrelationswert bei jedem der Punkte.

Bei dem Verfahren zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbil des der vorliegenden Erfindung kann eine beliebige Welle, die durch eine zweidimensionale Interferenzmessung gemessen wer den kann, wie beispielsweise einen Klangwelle oder eine Ra diowelle, als Strahlungswelle verwendet werden. Zum Erfassen eines Wellenquellenbildes einer Radiowelle eines Mikrowellen bandes kann eine Fouriertransformation durchgeführt werden, nachdem ein empfangenes Signal bezüglich der Frequenz in ein Signal eines Zwischenfrequenzbandes umgewandelt ist.

Beim Verfahren zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes der vorliegenden Erfindung wird eine Integrationsberechnung bei einer Berechnung eines Kreuzkorrelationswertes durchge führt, und zwar beispielsweise innerhalb eines Frequenzbe reichs, indem der Wert der Kohärenzfunktion höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Weiterhin sind für das Be rechnungsverarbeitungsverfahren zur Rekonstruktion eines Wel lenquellenbildes beispielsweise ein Verfahren, das einem Nachbarfeldbereich bei einer Welleninterferenz entspricht, ein weiteres Verfahren, das einem Fresnel-Bereich entspricht, ein weiteres Verfahren, das einem Fraunhofer-Bereich ent spricht, und so weiter vorbereitet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Phaseninformati on und eine Amplitudeninformation eines rekonstruierten Wel lenquellenbildes gleichzeitig angezeigt werden. In diesem Fall können zeitliche und räumliche Kohärenzen durch Durch führung einer Messung bei unterschiedlichen Triggerzuständen und durch Vergleichen einer Phaseninformation und einer Amplitudeninformation miteinander abgeschätzt werden.

Die vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Gerät zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes erreicht, wobei eine zweidimensionale Interferenzmessung für eine Strahlungswelle von einem Beobachtungsobjekt durchgeführt wird, um ein Wellenquellenbild des Beobachtungsobjekts sicht bar zu machen, wobei das Gerät folgendes aufweist: einen er sten Sensor zum Erfassen einer Strahlungswelle bei einer Po sition, die auf eine Beobachtungsebene der zweidimensionalen Interferenzmessung Bezug nimmt, und zum Ausgeben der erfaßten Strahlungswelle als erstes Signal; einen zweiten Sensor zum Erfassen der Strahlungswelle bei einer willkürlichen Position in der Beobachtungsebene und zum Ausgeben der erfaßten Strah lungswelle als zweites Signal; eine Fouriertransformations- Einrichtung zum Durchführen einer Fouriertransformation des ersten Signals und des zweiten Signals, um jeweils ein erstes Spektrum und ein zweites Spektrum zu berechnen; eine Durch schnittswert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Durchschnittswerts eines Leistungsspektrums des ersten Spek trums, eines Durchschnittswerts eines Leistungspektrums des zweiten Spektrums und eines Durchschnittswerts eines Kreuz spektrums zwischen dem ersten Spektrum und dem zweiten Spek trum; eine Kohärenzfunktionsberechnungseinrichtung zum Be stimmen einer Kohärenzfunktion basierend auf dem Durch schnittswert des Kreuzspektrums und der Durchschnittswerte, die aus den Leistungsspektren berechnet sind; eine Korrelati onswert-Berechnungseinrichtung zum Erhalten des Kreuzspek trums für jeden Punkt in der Beobachtungsebene, zum Normali sieren des Kreuzspektrums mit einer Quadratwurzel des Lei stungsspektrums des ersten Spektrums und zum Durchführen ei ner Integrationsberechnung für das normalisierte Kreuzspek trum gemäß einem Wert der Kohärenzfunktion in einem Beobach tungsfrequenzband, um einen Korrelationswert zu berechnen; und eine Wellenquellenbild-Rekonstruktionsverarbeitungsein richtung zum Auswählen einer Operationsverarbeitung zur Re konstruktion des Wellenquellenbildes gemäß einem Abstand zwi schen dem Beobachtungsobjekt und der Beobachtungsebene und zum Rekonstruieren des Wellenquellenbildes basierend auf dem Korrelationswert bei jedem der Punkte.

Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen klar, welche beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellen.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Verzögerungszeitmessung vom passiven Typ dar stellt;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines herkömmlichen Geräts zur Sichtbarmachung ei nes Wellenquellenbildes zeigt;

Fig. 3A ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Korrelationsfunktionsmeßgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3B ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus einer Wandlereinheit ohne Referenzos zillator zeigt;

Fig. 3C ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus einer Wandlereinheit mit einem Refe renzoszillator zeigt;

Fig. 4A ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines SFI-(zusammengesetzte Fourierintegration)- Vektordetektor zeigt;

Fig. 4B eine Kurve ist, die eine Veränderung der Aus gabe eines digitalen Sensors darstellt;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Korrelationsfunktionsmeßgeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Messung unter Verwendung des Korrelations funktionsmeßgeräts gemäß der vorliegenden Er findung darstellt;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Anordnung zeigt, wobei ein Hologrammbild un ter Verwendung des Korrelationsfunktionsmeß geräts gemäß der Erfindung rekonstruiert ist; und

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Geräts zur Sichtbarmachung einer Wellenquelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein in Fig. 3 gezeigtes Korrelationsfunktionsmeßgerät ist aufgebaut, um basierend auf einem Korrelationsfunktionsmeß verfahren der vorliegenden Erfindung eine Korrelation zwi schen zwei Beobachtungssignalen a(t) und b(t) zu messen, und zwar typischerweise eine Verzögerungszeit Δτ(f₀) zwischen beiden Beobachtungssignalen in einem Beobachtungsfrequenz band, dessen Mittenfrequenz f₀ ist und dessen Bandbreite BW ist. Während in Fig. 3 Frequenzwerte in jeweiligen Klammern gezeigt sind, sind jene Frequenzwerte lediglich Beispielswer te, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine spezifi sche Anwendung beschränkt, bei der jene Frequenzen verwendet werden. Das Korrelationsfunktionsmeßgerät enthält Wandlerein heiten 111 und 112 zum Begrenzen der Beobachtungssignale a(t) und b(t) bezüglich der Bandbreite, so daß sie die Mittenfre quenz von f₀ und die Bandbreite von BW haben, und zum Umwan deln der bandbegrenzten Signale bezüglich der Frequenz in Si gnale mit einer Zwischenfrequenz IF (hier 21,4 MHz).

Die Fig. 3B und 3C zeigen Beispiele der Aufbauten der jewei ligen Wandlereinheiten 111 und 112. Die Wandlereinheit 111, der das Beobachtungssignal a(t) eingegeben wird, hat ein Bandpaßfilter 121 zum Begrenzen des Frequenzbandes des Si gnals a(t), einen eingebauten Lokaloszillator 122, einen Mi scher 123, der Ausgaben des Bandpaßfilters 121 und des Loka loszillators 122 empfängt und eine Frequenzwandlung des Si gnals a(t) durchführt, und ein Tiefpaßfilter 124, das am Aus gang des Mischers 123 angeordnet ist. Gleichermaßen hat die Wandlereinheit 112, der das Beobachtungssignal b(t) eingege ben wird, ein Bandpaßfilter 125 zum Begrenzen des Frequenz bandes des Signals b(t), einen eingebauten Lokaloszillator 126, einen Mischer 127, der Ausgaben des Bandpaßfilters 125 und des Lokaloszillators 126 empfängt und eine Frequenzwand lung des Signals b(t) durchführt, und ein Tiefpaßfilter 128, das am Ausgang des Mischers 127 angeordnet ist. Weiterhin hat die Wandlereinheit 112 einen eingebauten Referenzoszillator 129, der ein Referenzfrequenzsignal f_ref (hier 10 Mz) oszil liert und ausgibt. Jeder der Lokaloszillatoren 122 und 126, die in den Wandlereinheiten 111 und 112 vorgesehen sind, ist für einen Betrieb-in einer phasenverriegelten Beziehung zu dem Referenzfrequenzsignal f_ref aufgebaut. Die Mittenfrequenz f₀ und die Bandbreite BW jedes der Bandpaßfilter 121 und 125 ist basierend auf externen Einstellungen beliebig einstell bar.

Der Bereich der Beobachtungsmittenfrequenz f₀ ist beispiels weise 0 Hz bis 26,5 GHz, und die Bandbreite BW ist beispiels weise 10 Hz bis 3 MHz. Die Wandlereinheiten 111 und 112 sind jeweils dadurch realisiert, daß beispielsweise veranlaßt wird, daß ein RF-Spektrumanalysator in einem Betrieb der Spannweite von Null arbeitet.

Mischer 113 und 114 sind jeweils an den Ausgangsseiten der Wandlereinheiten 111 und 112 vorgesehen, und Lokaloszillato ren 115 und 116, die auf das Referenzfrequenzsignal f_ref pha senverriegelt sind, sind jeweils an die Mischer 113 und 114 angeschlossen. Hier ist die Oszillationsfrequenz des Lokalos zillators 115 7 MHz, und die Oszillationsfrequenz des Loka loszillators 116 ist 6 MHz, so daß sie eine Frequenzdifferenz f_d von 1 MHz haben. Folglich wird das Beobachtungssignal a(t) durch den Mischer 113 in ein Signal von 14,4 ± 1,5 MHz umge wandelt, wohingegen das Beobachtungssignal b(t) durch den Mi scher 114 in ein Signal von 15,4 ± 1,5 MHz umgewandelt wird. Ein Bandpaßfilter 117 von 15,4 + 1,5 MHz ist an der Ausgangs seite des Mischers 114 vorgesehen, so daß dadurch eine Spie gelfrequenz entfernt werden kann.

Die Ausgabe des Bandpaßfilters 117 und die Ausgabe des Mi schers 113 werden einem Multiplizierer 118 eingegeben, durch welchen das Beobachtungssignal a(t) nach einer Umwandlung in ein Signal von 14,4 ± 1,5 MHz und das Beobachtungssignal b(t) nach einer Umwandlung in ein Signal von 15,4 ± 1,5 MHz multi pliziert werden. Ein Ergebnis der Multiplikation wird einem SFI-(zusammengesetzte Fourierintegration)-Vektordetektor 119 eingegeben. Der SFI-Vektordetektor 119 führt eine Vektorer fassung einer Komponente der Differenzfrequenz f_d des Ergeb nisses der Multiplikation unter Verwendung des Referenzfre quenzsignals als Referenzsignal durch und gibt eine Amplitu deninformation und eine Phaseninformation P(f₀) aus. Die Ver zögerungszeit Δτ(f₀) zwischen den Beobachtungssignalen a (t) und b(t) ist gegeben durch

Der Grund dafür, daß bei dem oben beschriebenen Gerät im Pfad des Beobachtungssignals a(t) kein Bandpaßfilter vorgesehen ist, besteht darin, daß Signale von 43,8 MHz und 13 MHz, die Ergebnisse der Multiplikation der Spiegelfrequenz (28,4 MHz) des Beobachtungssignals a(t) und des Beobachtungssignals b(t) sind, durch den SFI-Vektordetektor 119 entfernt werden.

Im folgenden wird ein Aufbau des SFI-Vektordetektors 119 un ter Bezugnahme auf Fig. 4A beschrieben. Der SFI-Vektordetek tor 119 bewirkt eine Vektorerfassung eines Eingangssignals durch eine zusammengesetzte Fourierintegration.

Ein digitaler Synthesizer 131, dem das Referenzfrequenzsignal f_ref eingegeben wird, ist innerhalb des SFI-Vektordetektors 119 vorgesehen und erzeugt ein digitales Signal, dessen Wert sich bezüglich der Zeit in Antwort auf das Referenzfrequenz signal f_ref schrittweise ändert, wie es in Fig. 4B zu sehen ist. Das digitale Signal wird einem Sinuswellenspeicher 134 eingegeben und wird dem anderen Sinuswellenspeicher 135 über einen digitalen Addierer 133 eingegeben. Der digitale Addie rer 133 addiert Phasendaten entsprechend einem Phasenvoreil betrag. Die Sinuswellenspeicher 134 und 135 speichern dauer hafte Werte einer Sinuswelle für jede Einheitszeit, die durch gleichmäßiges Aufteilen einer Periode der Sinuswelle erhalten wird, als digitale Daten. Wenn ein digitales Signal, dessen Wert sich synchron zu einem Taktsignal mit einem festen In krement ändert, an die Sinuswellenspeicher 134 und 135 ange legt wird, gibt jeder der Sinuswellenspeicher 134 und 135 ein digitales Signal aus, dessen Wert sich in Übereinstimmung mit einer Sinuswelle ändert.

Analog/Digital-Multiplizierer 136 und 137, die ein digitales Signal und ein analoges Signal multiplizieren, sind an den Ausgangsseiten der Sinuswellenspeicher 134 und 135 vorgese hen, so daß die Ausgaben der Sinuswellenspeicher 134 und 135 als digitale Signale jeweils den Analog/Digital-Multiplizie rern 136 und 137 eingegeben werden. Andererseits wird das Eingangssignal zum SFI-Vektordetektor 119 in der Form eines analogen Signals zu Eingangsanschlüssen der analogen Seite der Analog/Digital-Multiplizierer 136 und 137 über ein Band paßfilter 132 zugeführt. Die Ausgaben der Analog/Digital- Multiplizierer 136 und 137 werden Analog/Digital-Wandlern 140 und 141 über jeweilige Integrierer 138 und 139 eingegeben. Dann werden die Ausgaben der Analog/Digital-Wandler 140 und 141 beide einer Rechen- und Anzeigeeinheit 142 eingegeben. Die Rechen- und Anzeigeeinheit 142 berechnet ein Vektorerfas sungsergebnis und gibt Phasen- und Amplitudeninformation aus.

Schließlich können im SFI-Vektordetektor 119 Sinuswellen ei ner beliebigen Frequenz, die bezüglich der Phase mit dem Re ferenzfrequenzsignal f_ref verriegelt sind, als Referenzsignal für den SFI-Vektordetektor 119 erzeugt werden, und zwar durch Verwenden des digitalen Synthesizers 131 und der Sinuswellen speicher 134 und 135. Die Sinuswellensignale (Referenzsigna le) einer vorbestimmten Frequenz (bei dem oben beschriebenen Beispiel 1 MHz), die aus dem Referenzfrequenzsignal f_ref und dem Eingangssignal zusammengesetzt bzw. synthetisiert sind, werden durch die Analog/Digital-Multiplizierer 136 und 137 multipliziert, und Ergebnisse der Multiplikation werden durch die jeweiligen Integrierer 138 und 139 integriert. Demgemäß werden dann, wenn Phasendaten, die durch den digitalen Addie rer 133 zu addieren sind, auf einen Wert entsprechend einem Phasenverschiebungsbetrag π/2 eingestellt sind, eine Kosi nuskomponente und eine Sinuskomponente aus einer Komponente des Eingangssignals extrahiert, dessen Frequenz 1 MHz ist. Folglich wird eine Vektorerfassung realisiert.

Bei dem Korrelationsfunktionsmeßverfahren der vorliegenden Erfindung werden, nachdem eine Bandbegrenzung gemäß einem Be obachtungsfrequenzband für die zwei Beobachtungssignale a(t) und b(t) durchgeführt ist, sie multipliziert, nachdem Fre quenzumwandlungen, bei denen eine vorbestimmte Frequenzdiffe renz zwischen ihnen erzeugt werden kann, durchgeführt sind, und eine Vektorerfassung wird für ein Ergebnis der Multipli kation durchgeführt. Folglich kann eine Verzögerungszeit und so weiter einer Übertragungsleitung als Meßobjekt auf der Echtzeitbasis ohne die Notwendigkeit nach einem Analog/Digi tal-Wandler berechnet werden, der mit einer hohen Geschwin digkeit arbeitet, und ohne die Notwendigkeit nach einer kom plizierten numerischen Berechnung.

Zweites Ausführungsbeispiel

Wo die Bandbreite BW der Beobachtungsfrequenz ausreichend schmaler als die Frequenz (1 MHz) für einen Vektorerfassung ist, ist es möglich, den Mischer 113 und den Lokaloszillator 115 entsprechend dem Beobachtungssignal a(t) beim ersten Aus führungsbeispiel wegzulassen. Fig. 5 zeigt einen Aufbau eines Korrelationsfunktionsmeßgeräts eines zweiten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung, das auf diese Weise den Mischer und den Lokaloszillator auf der Seite des Beobach tungssignals a(t) wegläßt. Hier ist die Oszillationsfrequenz des Lokaloszillators 116 auf der Seite des Beobachtungs signals b(t) 1 MHz, und das Beobachtungssignal b(t), dessen Frequenz in 20,4 MHz umgewandelt worden ist, und das Beobach tungssignal a(t), dessen Frequenz in eine Zwischenfrequenz IF (21,4 MHz) umgewandelt worden ist, werden dem Multiplizierer 118 eingegeben.

Beispiel einer Messung unter Verwendung des Korrelationsfunk tionsmeßgeräts

Nachfolgend wird ein Beispiel einer Messung beschrieben, bei der das oben beschriebene Korrelationsfunktionsmeßgerät ver wendet wird. Bei einem in Fig. 6 gezeigten Beispiel sind ein Netzwerk A 162, ein weiteres Netzwerk B 163, . . . zu einer Signalwellenquelle 161 in Serie geschaltet. Ein Eingangs signal zum Netzwerk A 162, d. h. ein Ausgangssignal der Signalwellenquelle 161, wird als Beobachtungssignal a(t) ex trahiert, und ein Ausgangssignal des Netzwerks A 162 wird als weiteres Beobachtungssignal b(t) extrahiert, um einen Be triebszustand oder eine Verzögerungscharakteristik des Netz werks A 162 zu messen. In diesem Fall muß das von der Signal wellenquelle 161 zum Netzwerk A 162 eingegebene Signal oder das Ausgangssignal des Netzwerks A 162 kein elektrisches Si gnal sein, sondern kann ein Signal sein, das durch einen Sen sor eines beliebigen Typs gemessen wird und in einer physika lischen Größe dargestellt ist, wie beispielsweise einer Tem peratur, einer Durchflußrate, eines Klangdrucks oder eines Versatzbetrags, und die Beobachtungssignale a(t) und b(t) können in unterschiedlichen physikalischen Größen dargestellt sein. Ebenso kann in diesen Fällen eine Ausbreitungsgeschwin digkeit, einen Durchflußmenge pro Einheitszeit, eine Ausbrei tungsentfernung und so weiter beispielsweise aus der Verzöge rungszeit Δτ(f₀) berechnet werden. Auf diese Weise kann eine Messung eines Betriebszustands durch Extrahieren eines Beob achtungssignals von einem beliebigen Punkt eines Netzwerks oder einer Übertragungsleitung durchgeführt werden.

Fig. 7 zeigt ein Welleninterferometer, wobei das oben be schriebene Korrelationsfunktionsmeßgerät als komplexer Korre lator verwendet wird, um ein Aufzeichnen und eine Rekonstruk tion eines Hologrammbildes zu bewirken. Hier sind ein fester Sensor 172 und ein Abtastsensor 173 vorbereitet, und der Ab tastsensor 173 wird zweidimensional in xy Richtungen in einer Hologramm-Beobachtungsebene 171 abgetastet, um Daten zu er halten, und ein Hologrammbild wird durch eine Berechnungsver arbeitung rekonstruiert. Insbesondere wird unter Verwendung eines Signals vom festen Sensor 172 als Beobachtungssignal a(t) und unter Verwendung eines Signals vom Abtastsensor 173 als Beobachtungssignal b(t) eine SFI-Vektorerfassungsinfor mation (Amplitude und Phase) C_ab(x, y) an verschiedenen Punk ten (x, y) auf der Hologramm-Beobachtungsebene 171 unter Ver wendung eines oben beschriebenen Korrelationsfunktionsmeßge räts 101 gemessen. Basierend auf der Amplitudeninformation und der Phaseninformation, die so gemessen sind, sollte ein Hologrammbild durch ein Hologrammbildrekonstruktionsgerät 174 rekonstruiert und auf einem Bildanzeigegerät 175 angezeigt werden. Eine Erweiterung und so weiter der Wellenquelle kann aus dem Hologrammbild unterschieden werden.

Es ist zu beachten, daß dadurch, daß man die Beobachtungsmit tenfrequenz f₀ und die Bandbreite BW variabel macht und Wel lenquellenrekonstruktionsbilder (Hologrammbilder) vergleicht, die mit den veränderten Werten von ihnen erhalten werden mit einander, ein Abstand zwischen der Wellenquelle und der Holo gramm-Beobachtungsebene, eine Charakteristik der Wellenquelle und so weiter detailliert untersucht werden können. Der Ab stand von der Hologramm-Beobachtungsebene zur Wellenquelle kann durch Differenzieren der Phase des rekonstruierten Wel lenquellenbildes bei der Beobachtungsmittenfrequenz f₀ erhal ten werden. Eine Kreuzkorrelation zwischen Wellenquellen kann durch Vergleichen von Rekonstruktionsbildern untersucht wer den, die durch Variieren der Beobachtungsmittenfrequenz f₀ und der Bandbreite BW erhalten werden, miteinander, und durch Verändern der Unterschiede bezüglich der Amplitudenverteilung und der Phasenverteilung.

Drittes Ausführungsbeispiel

Ein in Fig. 8 gezeigtes Gerät zur Sichtbarmachung einer Wel lenquelle zeigt ein Wellenquellenbild eines Objekts einer Be obachtung basierend auf dem Verfahren zur Sichtbarmachung ei nes Wellenquellenbildes der vorliegenden Erfindung an.

Eine Abtastbeobachtungsebene 212 ist an einer Stelle vorgese hen, die um einen Abstand z von einem Beobachtungsobjekt 211 mit einer Vielzahl oder einer Anhäufung von Wellenquellen be abstandet ist, und ein Abtastsensor 213 ist derart angeord net, daß er sich in der Abtastbeobachtungsebene 212 bewegt. Weiterhin ist ein fester Sensor 214, der sich nicht bewegt, separat vom Abtastsensor 213 angeordnet. Der Abtastsensor 213 entspricht dem zweiten Sensor, während der feste Sensor 214 dem ersten Sensor entspricht. Der Abtastsensor 213 und der feste Sensor 214 sind beispielsweise dann, wenn die Beobach tungswelle eine Klangwelle ist, Mikrophone, aber dann, wenn die Beobachtungswelle eine Radiowelle ist, Antennen. In der folgenden Beschreibung sind die zweidimensionalen Koordina tenwerte auf der Abtastbeobachtungsebene 212 durch x, y dar gestellt, und die zweidimensionalen Koordinatenwerte an dem Beobachtungsobjekt 211 sind durch x′, y′ dargestellt. Weiter hin ist beim Verfahren zur Sichtbarmachung einer Wellenquelle der vorliegenden Erfindung vorausgesetzt, daß der Abstand r zwischen dem Beobachtungsobjekt 211 und dem Abtastsensor 213 oder zwischen dem Beobachtungsobjekt 211 und dem festen Sen sor 214 verglichen mit der Bandbreite Δω eines sichtbar ge machten Spektrums ausreichend klein ist, das eine Bandbreite durch eine Winkelfrequenzdarstellung des Beobachtungsfre quenzbandes ist, d. h. r « v/Δω), wobei v die Geschwindigkeit der Welle ist, und die Beobachtungswelle bei einer Durch schnittswellenlänge λ₀ behandelt werden kann.

An den Ausgangsseiten des Abtastsensors 213 und des festen Sensors 214 sind Vorwandlereinheiten 215 und 216 vorgesehen, die nur Komponenten eines vorbestimmten Frequenzbandes der Beobachtungssignale b(t) und a(t) vom Abtastsensor 211 und vom festen Sensor 214 durchlassen, um sie jeweils in Signale einer Zwischenfrequenz IF umzuwandeln. Eine Referenzfrequenz f_ref wird den Vorwandlereinheiten 215 und 216 zugeführt. Die Vorwandlereinheiten 215 und 216 können dadurch realisiert werden, daß man beispielsweise veranlaßt, daß ein RF-Spek trumanalysator auf die Referenzfrequenz f_ref in einem Betrieb einer Spannweite von Null phasenverriegelt ist. Wenn eine Klangwelle oder eine Radiowelle einer vergleichsweise niedri gen Frequenz als Beobachtungswelle verwendet wird, kann eine Vorwandlereinheit verwendet werden, die eine Bandbegrenzung und eine Frequenzumwandlung durch eine Digitalsignal-Verar beitung durchführt. Datenspeicher 218 und 219, die Ausgaben der Vorwandlereinheiten 215 und 216 abtasten und speichern, sind an den jeweiligen Ausgangsseiten der Vorwandlereinheiten 215 und 216 angeordnet. Eine Triggerschaltung 217, die ein Triggersignal in Antwort auf eine externe Synchronisierungs eingabe oder eine Ausgabe der Vorwandlereinheit 215 erzeugt, ist derart vorgesehen, daß die Datenspeicher 218 und 219 ein Abtasten von Daten in Antwort auf das Triggersignal beginnen können. Weiterhin wird eine Tastfrequenz f_s zu den Datenspei chern 218 und 219 zugeführt.

Eine Fouriertransformationseinheit 220 führt eine Fourier transformation von Daten durch, die durch die Datenspeicher 218 und 219 abgetastet und darin gespeichert sind, um Spek tren S_a(ω) bzw. S_bω)) zu berechnen. An der Ausgangsseite der Fouriertransformationseinheit 220 ist eine Durchschnitts bzw. Mittelwert-Berechnungseinheit 221 vorgesehen, die einen Durchschnitts- bzw. Mittelwert von Leistungsspektren der Spektren S_a(ω) und S_b(ω) und einen Durchschnitts- bzw. Mit telwert eines Kreuzspektrums der Spektren S_a(ω) und S_b(ω) be rechnet. Eine Winkelfrequenz ist als ω dargestellt. Das Ge rät zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes enthält weiterhin eine erste Recheneinheit 222 zum Berechnen einer Kohärenzfunktion γ²(ω) basierend auf einem Ergebnis einer Be rechnung durch die Durchschnittswert-Berechnungseinheit 221 und eine zweite Recheneinheit 223 zum Berechnen eines Korre lationswertes C_ab(x, y) basierend auf einer Integrationsope rationsfunktion f(ω), die aus der Kohärenzfunktion γ²(ω) be stimmt wird, und dem Ergebnis der Berechnung durch die Durch schnittswert-Berechnungseinheit 221. Weiterhin sind eine Wel lenquellenbild-Rekonstruktionsverarbeitungseinheit 224 zum Rekonstruieren eines Wellenquellenbildes basierend auf dem Korrelationswert C_ab normal weiter und eine Anzeigeeinheit 225 zum Anzeigen des rekonstruierten Wellenquellenbildes vor gesehen.

Die erste Recheneinheit 222 und die zweite Recheneinheit 223 entsprechen jeweils der Kohärenzfunktions-Berechnungseinrich tung und Korrelationswert-Berechnungseinrichtung. Wie es hierin nachfolgend beschrieben ist, wird, da das Rekonstruk tionsverfahren eines Wellenquellenbildes in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen dem Abstand z und der Wellenlänge λ₀ der Beobachtungswelle unterschiedlich ist, ebenso der Abstand z zur Wellenquellenbild-Rekonstruktionsverarbeitungseinheit 224 eingegeben. Die Triggerschaltung 217, die Datenspeicher 218 und 219 und die Fouriertransformationseinheit 220, die oben beschrieben sind, können beispielsweise unter Verwendung eines FFT-Spektrumanalysators (digitalen Spektrumanalysators) implementiert sein.

Nachfolgend wird eine Sichtbarmachung eines Wellenquellenbil des unter Verwendung dieses Geräts beschrieben.

Wenn der Abtastsensor 213 bewegt wird, wird eine Welle vom Beobachtungsobjekt 211 bei einem beliebigen Punkt (x, y) in der Abtastbeobachtungsebene 212 empfangen, um ein Signal b(t) zu erhalten, und gleichzeitig wird die Welle auch durch den festen Sensor 214 empfangen, um ein weiteres Signal a(t) zu erhalten. Nachdem die Signale b(t) und a(t) auf ein vorbe stimmtes Frequenzband begrenzt sind, werden sie bezüglich der Frequenz in Signale der Zwischenfrequenz If umgewandelt, und zwar durch die Vorwandlereinheit 215 bzw. 216, und jene Si gnale werden für eine Periode von T Sekunden mit einer Ta strate abgetastet, die ausreichend höher als die Beobach tungsfrequenzbreite ist, und zwar durch die Datenspeicher 218 bzw. 219. Dann werden die so abgetasteten Daten durch die Fouriertransformationseinheit 220 fouriertransformiert, um ein Spektrum S_a(ω) zu erhalten, das dem Signal a(t) ent spricht, und ein weiteres Spektrum S_b(ω), das dem Signal b(t) entspricht. Die Spektren S_a(ω) und S_b(ω) werden zur Durch schnittswert-Berechnungseinheit 221 eingegeben, durch welche Durchschnittswerte < |S_a(ω)|< und <|S_b(ω)|< der Leistungsspek tren der Spektren S_a(ω) und S_b(ω) und ein Leistungsspektrum <S_a _*(ω)S_b(ω)< eines Kreuzspektrums zwischen den Spektren S_a(ω) und S_b(ω) berechnet werden. Hier stellt <·< einen En sembledurchschnitt dar.

Die erste Recheneinheit 222 berechnet eine Kohärenzfunktion γ²(ω) im vorbestimmten Beobachtungsfrequenzband basierend auf nachfolgender Gleichung (8), wobei ein Ergebnis der Berech nung durch die Durchschnittswert-Berechnungseinheit 221 ver wendet wird.

Dann wird durch Einstellen eines Schwellenwertes α für die Kohärenzfunktion γ²(ω) eine Integrationsoperationsfunktion f(ω) erhalten, wie es durch nachfolgende Gleichung (9) ge zeigt wird.

Die zweite Recheneinheit 223 berechnet einen komplexen Korre lationswert C_ab(x, y), normalisiert mit |S_a(ω)| für jede Posi tion (x, y) des Abtastsensors 213 auf der Abtastbeobach tungsebene 212 basierend auf nachfolgender Gleichung (10). Hier stellt ω₀ eine Mittenwinkelfrequenz des Beobachtungsfre quenzbandes dar.

Dieser Korrelationswert C_ab(x, y) ist ein Wert, der einer Kreuzkorrelation zwischen dem Signal S_a(t) und dem Signal S_b(t) entspricht, wenn die Verzögerungszeit τ 0 ist. In die sem Fall kann die Kohärenzfunktion γ² (ω), die zum Erhalten der Integrationsoperationsfunktion f(ω) verwendet wird, je desmal auf einen neuen Wert erneuert werden, wenn der Abtast sensor 213 bewegt wird, oder ein Wert, der bei einem reprä sentativen Punkt (x₀, y₀) auf der Abtastbeobachtungsebene 212 erhalten wird, kann als gemeinsamer Wert der Kohärenzfunktion γ² (ω) bei anderen Punkten verwendet werden. Weiterhin können bei der Berechnung des Korrelationswertes C_ab(x, y) das Kreuzspektrum und die Quadratwurzel des Leistungsspektrums des Signals a(t) ohne Durchführen einer Durchschnittsbil dungsoperation verwendet werden. Gegensätzlich dazu müssen zur Berechnung der Kohärenzfunktion γ² (ω) ein gemitteltes Kreuzspektrum und eine gemittelte Leistungsspektrum-Quadrat wurzel ohne Ausfall verwendet werden.

Nachdem der Korrelationswert C_ab(x, y) an verschiedenen Punk ten auf der Abtastbeobachtungsebene 212 berechnet ist, wird ein Wellenquellenbild basierend auf den so berechneten Korre lationswerten durch die Wellenquellenbild-Rekonstruktions verarbeitungseinheit 224 rekonstruiert und wird auf der An zeigeeinheit 225 angezeigt, und zwar beispielsweise in einer Darstellung einer Vogelperspektive. Die Rekonstruktion eines Wellenquellenbildes wird durch drei Verfahren durchgeführt, die eine Beobachtung bei einem benachbarten Feldbereich, eine Beobachtung bei einem Fresnel-Bereich und eine Beobachtung bei einem Fraunhofer-Bereich gemäß dem Abstand z zwischen dem Beobachtungsobjekt 211 und der Abtastbeobachtungsebene 212 enthalten.

Bei der Beobachtung des Nachbarbereichs, welches durch einen Fall dargestellt ist, bei dem der Abstand z viel kleiner als die Durchschnittswellenlänge λ₀ der Beobachtungswelle ist (z « λ₀), wird der Korrelationswert C_ab(x, y) angezeigt, wie er ist.

Bei der Beobachtung im Fresnel-Bereich, welches ein Bereich mitten zwischen dem benachbarten Feldbereich und dem Fraunho fer-Bereich ist, wird

F^-1[F{C_ab(x, y)]·F[P(x, y; z)}] (11)

angezeigt, wobei F[·] eine Fouriertransformation darstellt, F^-1[·] eine umgekehrte Fouriertransformation darstellt und P(x, y; z) durch folgende Gleichung dargestellt wird:

P(x, y; z) = exp[jk₀(x² + y²)/2] (12)

Zwischenzeitlich wird bei der Beobachtung im Fraunhofer- Bereich, der durch z « λ₀ dargestellt wird, eine Anzeige ge mäß einem Wert durchgeführt, der dargestellt wird durch:

∬C_ab(x, y)exp[·jk₀(ξx + ηy)]dxdy (13)

wobei k₀ = 2π/λ₀, und ξ und η von der Abtastbeobachtungsebene 212 aus gesehen jeweils ein Azimuth- und ein Elevationswinkel sind, und wobei ξ = -x′/z und η = y′/z gilt.

Der Amplitudenwert, der auf diese Weise rekonstruiert wird, erzeugt einen absoluten Amplitudendurchschnittswert innerhalb des Bereichs von ω₀ ± (Δω)/2), und zwar ungeachtet der räumli chen Kohärenz der Wellenquelle. Tatsächlich ist es erwünscht, den Abstand z gemäß der Beziehung zwischen der Größe des Be obachtungsobjekts 211 und der Durchschnittswellenlänge λ₀ der Beobachtungswelle zu bestimmen. Insbesondere dann, wenn die Durchschnittswellenlänge λ₀ größer als der Beobachtungsbe reich ist, wird der Abstand z auf z < λ₀ eingestellt, so daß eine Beobachtung im benachbarten Feldbereich durchgeführt werden kann. Andererseits wird dann, wenn der Bereich des Be obachtungsobjekts 211 größer als der Bereich der Abtastbeob achtungsebene 212 ist, der Abstand z auf z « λ₀ eingestellt, so daß eine Beobachtung im Fraunhofer-Bereich durchgeführt werden kann, aber dann, wenn sie eine mittlere Beziehung zu einander haben, wird der Abstand z so eingestellt, daß eine Beobachtung im Fresnel-Bereich durchgeführt werden kann.

Da die Anzeigeeinheit 225 eine Amplitude und eine Phase bei jeder Rekonstruktionsposition gleichzeitig anzeigt, können räumliche und zeitliche Kohärenzen der Wellenquelle erkannt werden. Wenn eine Beobachtung durchgeführt wird, während die Triggerzustände zum Erhalten von Beobachtungsdaten verändert werden, zeigt die Art der Veränderung der Amplitude für jeden Triggerzustand eine Zeitkohärenz an, während die Art der Än derung der Phase eine Raumkohärenz anzeigt. Eine gleichzeiti ge Anzeige der Amplitude und der Phase kann bewirkt werden, wo beispielsweise eine Vogelperspektivenanzeige verwendet wird, und zwar durch Darstellen der Amplitude mit der Höhe eines Bergs und durch Darstellen der Phase mit einer Farbe oder der Helligkeit. Die Amplitude und die Phase können auch zweidimensional dargestellt werden, wobei die Amplitude durch die Helligkeit dargestellt wird, und wobei die Phase durch eine Farbe dargestellt wird, oder es kann auch eine Konturen karte verwendet werden, so daß die Amplitude durch eine Kon turenlinie dargestellt wird, und die Phase durch eine Farbe oder die Helligkeit dargestellt wird.

Nachfolgend werden Beschränkungen für das Sichtbarmachen ei nes Wellenquellenbildes beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Beobachtungsfrequenzbandbreite Δω muß der art sein, daß dort, wo der Abstand zwischen dem Beobachtungs objekt 211 und einer Beobachtungsposition durch r dargestellt wird, die Phase in bezug auf eine Frequenzveränderung inner halb der Bandbreite Δω bei dem Abstand r im wesentlichen fest ausschaut. Weiterhin ist es zum Bewirken einer Abschät zung mit der Kohärenzfunktion γ² (ω) nötig, daß die gleiche Signalkomponente durch den Abtastsensor 213 und den festen Sensor 214 empfangen wird, und daß die Abtastzeit T ausrei chend größer als die Differenz zwischen der Verzögerungszeit auf der Seite des Abtastsensors 213 und der Verzögerungszeit auf der Seite des festen Sensors 214 ist und darüber hinaus das Spektrum S_a(ω) vom Abtastsensor 213 und das Spektrum S_b(ω) vom festen Sensor 214 in einem Spektralbereich durch eine Frequenzauflösung erkannt werden, die von der Abtastzeit T abhängt.

Gemäß den oben beschriebenen Aspekten sollten zum Einstellen der Abtastfrequenz f_s so niedrig wie möglich die Bandbreite einer Bandbegrenzung mit den Vorwandlereinheiten 215 und 216 und die Beobachtungsfrequenzbandbreite Δω gleich zueinander eingestellt werden. Jedoch ist es allgemein üblich, ein Band paßfilter basierend auf einer analogen Schaltung zur Bandbe grenzung zu verwenden, und es gibt die Möglichkeit, daß die Bandpaßfilter der Vorwandlereinheiten 215 und 216 unter schiedliche Charakteristiken haben können. Daher sollte die Bandbreite der Bandpaßfilter auf größer als die Beobachtungs frequenzbandbreite Δω eingestellt werden, während das Beob achtungsfrequenzband auf einen Teil der Frequenzcharakteri stik der Bandpaßfilter eingestellt wird, die nahe einer ver gleichsweise idealen Charakteristik ist.

Wie es oben beschrieben ist kann bei dem Verfahren zur Sicht barmachung eines Wellenquellenbildes der vorliegenden Erfin dung eine Verteilung einer teilweise kohärenten Wellenquelle ohne die Notwendigkeit nach einem vorherigen Wissen über eine Kohärenz abgeschätzt werden, und das Verfahren kann einer schnellen Änderung eines Spektrums folgen.

Es ist zu beachten, daß das Verfahren zur Sichtbarmachung ei nes Wellenquellenbildes der vorliegenden Erfindung nicht auf eine Messung beschränkt ist, die durchgeführt wird, während ein einzelner Abtastsensor in einer Abtastbeobachtungsebene bewegt wird. Beispielsweise kann eine Vielzahl fester Senso ren zweidimensional in einer Abtastbeobachtungsebene angeord net sein, so daß eine Beobachtungswelle zu einer Zeit durch jene Sensoren empfangen werden kann. In diesem Fall kann ei ner der zweidimensional angeordneten Sensoren als der hierin beschriebene feste Sensor verwendet werden, oder empfangene Signale von mehreren der Sensoren können addiert werden, um das oben beschriebene Signal a(t) zu erhalten, das einem Si gnal vom festen Sensor entspricht.

Es ist jedoch zu verstehen, daß, obwohl die charakteristi schen Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung in der vorangehenden Beschreibung vorgestellt worden sind, die Offenbarung lediglich illustrativ ist und daß Änderungen bezüglich des Aufbaus der Teile innerhalb des Schutzumfangs durchgeführt werden können.

Claims

1. Korrelationsfunktionsmeßverfahren zum Messen einer Korre lationsfunktion zwischen einem ersten Beobachtungssignal und einem zweiten Beobachtungssignal in einem vorbestimm ten Beobachtungsfrequenzband, wobei das Verfahren folgen de Schritte aufweist:
Begrenzen des ersten Beobachtungssignals auf das Beob achtungsfrequenzband, um eine Frequenzwandlung des ersten Beobachtungssignals in ein Signal einer ersten Frequenz durchzuführen;
Begrenzen des zweiten Beobachtungssignals auf das Be obachtungsfrequenzband, um eine Frequenzwandlung des zweiten Beobachtungssignals basierend auf einem Referenz frequenzsignal gleich jenem, das bei der Frequenzwandlung zur ersten Frequenz verwendet wird, zu einem Signal einer zweiten Frequenz mit einer vorbestimmten Frequenzdiffe renz von der ersten Frequenz durchzuführen; und
Multiplizieren des Signals der ersten Frequenz und des Signals der zweiten Frequenz und Durchführen einer Vek torerfassung basierend auf dem Referenzfrequenzsignal für eine Differenzfrequenzkomponente zwischen den zwei Signa len.

2. Korrelationsfunktionsmeßverfahren nach Anspruch 1, wobei die Vektorerfassung durch Erzeugen durch eine syntheti sierte Fourierintegration eines Referenzsignals entspre chend der Frequenzdifferenz basierend auf dem Referenz frequenzsignal durchgeführt wird.

3. Korrelationsfunktionsmeßverfahren nach Anspruch 2, wobei eine durch die Vektorerfassung erhaltene Phaseninformati on durch eine Beobachtungsfrequenz geteilt wird, um eine Verzögerungszeit zwischen dem ersten Beobachtungssignal und dem zweiten Beobachtungssignal zu bestimmen.

4. Korrelationsfunktionsmeßverfahren zum Messen einer Korre lationsfunktion zwischen einem ersten Beobachtungssignal und einem zweiten Beobachtungssignal in einem vorbestimm ten Beobachtungsfrequenzband, wobei das Verfahren folgen de Schritte aufweist:
Begrenzen des ersten Beobachtungssignals auf das Beob achtungsfrequenzband, um eine Frequenzwandlung des ersten Beobachtungssignals in ein Signal einer vorbestimmten Zwischenfrequenz durchzuführen;
Begrenzen des zweiten Beobachtungssignals auf das Be obachtungsfrequenzband, um eine Frequenzwandlung des zweiten Beobachtungssignals basierend auf einem Referenz frequenzsignal gleich jenem, das bei der Frequenzwandlung zur ersten Frequenz verwendet wird, zu einem Signal der Zwischenfrequenz durchzuführen;
Durchführen einer Frequenzwandlung basierend auf dem Referenzfrequenzsignal für das erste Beobachtungssignal und/oder das zweite Beobachtungssignal nach der Umwand lung in die Zwischenfrequenz, um zu veranlassen, daß eine vorbestimmte Frequenzdifferenz zwischen dem ersten Beob achtungssignal und dem zweiten Beobachtungssignal erzeugt wird; und
Multiplizieren des ersten Beobachtungssignals und des zweiten Beobachtungssignals, das die Frequenzdifferenz hat, die dazwischen erzeugt ist, und Durchführen einer Vektorerfassung basierend auf dem Referenzfrequenzsignal für eine durch die Multiplikation zwischen den zwei Si gnalen erzeugte Differenzfrequenzkomponente.

5. Korrelationsfunktionsmeßverfahren nach Anspruch 4, wobei eine Vektorerfassung durch Erzeugen durch eine syntheti sierte Fourierintegration eines Referenzsignals entspre chend der Frequenzdifferenz basierend auf dem Referenz frequenzsignal durchgeführt wird.

6. Korrelationsfunktionsmeßverfahren nach Anspruch 5, wobei eine durch die Vektorerfassung erhaltene Phaseninformati on durch eine Beobachtungsfrequenz geteilt wird, um eine Verzögerungszeit zwischen dem ersten Beobachtungssignal und dem zweiten Beobachtungssignal zu bestimmen.

7. Korrelationsfunktionsmeßgerät zum Messen einer Korrelati onsfunktion zwischen einem ersten Beobachtungssignal und einem zweiten Beobachtungssignal in einem vorbestimmten Beobachtungsfrequenzband, wobei das Gerät folgendes auf weist:
eine erste Wandlereinrichtung zum Begrenzen des ersten Beobachtungssignals auf das Beobachtungsfrequenzband und zum Durchführen einer Frequenzwandlung des ersten Beob achtungssignals in ein Signal einer vorbestimmten Zwi schenfrequenz;
eine zweite Wandlereinrichtung zum Begrenzen des zwei ten Beobachtungssignals auf das Beobachtungsfrequenzband und zum Durchführen einer Frequenzwandlung des zweiten Beobachtungssignals zu einem Signal der Zwischenfrequenz basierend auf einem Referenzfrequenzsignal gleich jenem, das durch die erste Wandlereinrichtung verwendet wird;
einen Multiplizierer zum Multiplizieren des von der ersten Wandlereinrichtung zugeführten Signals und des von der zweiten Wandlereinrichtung zugeführten Signals;
einen Mischer, der zwischen einem Ausgang der ersten Wandlereinrichtung und/oder der zweiten Wandlereinrich tung und dem Multiplizierer angeordnet ist;
einen Lokaloszillator, der für jeden Mischer vorgese hen ist, zum Zuführen eines Lokaloszillationssignals, das auf das Referenzfrequenzsignal phasenverriegelt ist, zum Mischer, so daß eine vorbestimmte Frequenzdifferenz zwi schen den zwei zum Multiplizierer einzugebenden Signalen erzeugt werden kann; und
einen Vektordetektor zum Durchführen einer Vektorer fassung für eine Differenzfrequenzkomponente der Ausgabe des Multiplizierers basierend auf dem Referenzfrequenzsi gnal.

8. Korrelationsfunktionsmeßgerät nach Anspruch 7, wobei der Vektordetektor ein Vektordetektor für eine synthetisierte Fourierintegration ist, der ein Referenzsignal entspre chend der Frequenzdifferenz aus dem Referenzfrequenzsi gnal erzeugt, um eine Vektorerfassung durchzuführen.

9. Verfahren zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes, wobei eine zweidimensionale Interferenzmessung für eine Strahlungswelle von einem Beobachtungsobjekt durchgeführt wird, um ein Wellenquellenbild des Beobachtungsobjekts sichtbar zu machen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erfassen der Strahlungswelle bei einer Position, die auf eine Beobachtungsebene der zweidimensionalen Interfe renzmessung Bezug nimmt, um ein erstes Signal auszugeben; Erfassen der Strahlungswelle bei einer beliebigen Po sition in der Beobachtungsebene, um ein zweites Signal aus zugeben;
Durchführen einer Fouriertransformation des ersten Si gnals und des zweiten Signals, um jeweils ein erstes Spektrum und ein zweites Spektrum zu erhalten;
Erfassen eines Leistungsspektrums des ersten Spek trums, eines Leistungsspektrums des zweiten Spektrums und eines Kreuzspektrums zwischen dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum;
Bestimmen einer Kohärenzfunktion basierend auf einem Durchschnittswert des Kreuzspektrums und auf aus den Lei stungsspektren berechneten Durchschnittswerten;
Erhalten des Kreuzspektrums für jeden Punkt in der Be obachtungsebene, Normalisieren des Kreuzspektrums mit ei ner Quadratwurzel des Leistungsspektrums des ersten Spek trums und Durchführen einer Integrationsberechnung für das normalisierte Kreuzspektrum gemäß einem Wert der Ko härenzfunktion in einem Beobachtungsfrequenzband, um ei nen Korrelationswert zu berechnen; und
Auswählen eines Operationsverarbeitungsverfahrens zur Rekonstruktion des Wellenquellenbildes gemäß einem Ab stand zwischen dem Beobachtungsobjekt und der Beobach tungsebene und Rekonstruieren des Wellenquellenbildes ba sierend auf dem Korrelationswert an jedem der Punkte.

10. Verfahren zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes nach Anspruch 9, wobei auf eine Berechnung des Korrelati onswerts hin die Integrationsberechnung innerhalb eines Frequenzbereichs durchgeführt wird, indem der Wert der Kohärenzfunktion höher als ein vorbestimmter Schwellen wert ist.

11. Verfahren zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes nach Anspruch 10, wobei eine Phaseninformation und eine Amplitudeninformation des rekonstruierten Wellenquellen bildes gleichzeitig angezeigt werden.

12. Verfahren zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes nach Anspruch 11, wobei die Messung bei unterschiedlichen Triggerzuständen durchgeführt wird, und eine Phaseninfor mation und eine Amplitudeninformation verglichen werden, um zeitliche und räumliche Kohärenzen abzuschätzen.

13. Verfahren zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes nach Anspruch 9, wobei dann, wenn der Abstand zwischen dem Beobachtungsobjekt und der Beobachtungsebene viel kleiner als eine Durchschnittswellenlänge der Beobach tungswelle ist, die Korrelationswerte bei den einzelnen Punkten als ein Wellenquellenbild angezeigt werden.

14. Gerät zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes, wo bei eine zweidimensionale Interferenzmessung für eine Strahlungswelle von einem Beobachtungsobjekt durchgeführt wird, um ein Wellenquellenbild des Beobachtungsobjekts sichtbar zu machen, wobei das Gerät folgendes aufweist:
einen ersten Sensor zum Erfassen der Strahlungswelle bei einer Position, die auf eine Beobachtungsebene der zweidimensionalen Interferenzmessung Bezug nimmt, und zum Ausgeben der erfaßten Strahlungswelle als erstes Signal;
einen zweiten Sensor zum Erfassen der Strahlungswelle bei einer beliebigen Position in der Beobachtungsebene und zum Ausgeben der erfaßten Strahlungswelle als zweites Signal;
eine Fouriertransformationseinrichtung zum Durchführen einer Fouriertransformation des ersten Signals und des zweiten Signals, um jeweils ein erstes Spektrum und ein zweites Spektrum zu berechnen;
eine Durchschnittswert-Berechnungseinrichtung zum Be rechnen eines Durchschnittswerts eines Leistungsspektrums des ersten Spektrums, eines Durchschnittswerts eines Lei stungsspektrums des zweiten Spektrums und eines Durch schnittswerts eines Kreuzspektrums zwischen dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum;
eine Kohärenzfunktions-Berechnungseinrichtung zum Be stimmen einer Kohärenzfunktion basierend auf dem Durch schnittswert des Kreuzspektrums und den aus den Lei stungsspektren berechneten Durchschnittswerten;
eine Korrelationswert-Berechnungseinrichtung zum Er halten des Kreuzspektrums für jeden Punkt in der Beobach tungsebene, Normalisieren des Kreuzspektrums mit einer Quadratwurzel des Leistungsspektrums des ersten Spektrums und zum Durchführen einer Integrationsberechnung für das normalisierte Kreuzspektrum gemäß einem Wert der Kohä renzfunktion in einem Beobachtungsfrequenzband, um einen Korrelationswert zu berechnen; und
eine Wellenquellenbild-Rekonstruktionsverarbeitungs einrichtung zum Auswählen einer Operationsverarbeitung zur Rekonstruktion des Wellenquellenbildes gemäß einem Abstand zwischen dem Beobachtungsobjekt und der Beobach tungsebene und zum Rekonstruieren des Wellenquellenbildes basierend auf dem Korrelationswert bei jedem der Punkte.

15. Gerät zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes nach Anspruch 14, das weiterhin folgendes aufweist: einen er sten Datenspeicher zum Akkumulieren des ersten Signals und zum Ausgeben des akkumulierten ersten Signals zu der Fouriertransformationseinrichtung, einen zweiten Daten speicher zum Akkumulieren des zweiten Signals und zum Ausgeben des akkumulierten zweiten Signals zu der Fou riertransformationseinrichtung, und eine Triggerschaltung zum Erzeugen eines Triggersignals zur Datenspeicherung zu dem ersten Datenspeicher und zu dem zweiten Datenspei cher.

16. Gerät zur Sichtbarmachung eines Wellenquellenbildes nach Anspruch 15, das weiterhin eine Anzeigeeinrichtung auf weist zum gleichzeitigen Anzeigen einer Phaseninformation und einer Amplitudeninformation des durch die Wellenquel lenbild-Rekonstruktionsverarbeitungseinrichtung rekon struierten Wellenquellenbildes.