JP2002518683A - 電磁波の方向を求める方法および装置 - Google Patents

電磁波の方向を求める方法および装置

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JP2002518683A
JP2002518683A JP2000555107A JP2000555107A JP2002518683A JP 2002518683 A JP2002518683 A JP 2002518683A JP 2000555107 A JP2000555107 A JP 2000555107A JP 2000555107 A JP2000555107 A JP 2000555107A JP 2002518683 A JP2002518683 A JP 2002518683A
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ジャン・バーグマン
トビア・カロッツィ
ロジャー・カールソン
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レッド・スネーク・ラジオ・テクノロジー・アクチボラグ
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Abstract

(57)【要約】 電磁放射線の発生源に対する方向の判定のために、電磁場の偏波特性を利用する方法およびシステムを開示する。この方法およびシステムは、主に、特定のアンテナ・デバイスをそれに関連する受信手段と共に用いて、波場の測定値を得る。別個の周波数を想定すると、本方法およびシステムは、数箇所の発生源間で区別し、それぞれの別個の偏波を同時に記録することも可能となる。少なくとも３つの電気アンテナまたは少なくとも３つの磁気アンテナを用いて、波場を測定する。記録する場成分は、互いに直交である必要はない。測定した波場は、所定の数式にしたがって処理し、伝搬方向、ならびに円偏波ｒｃの空間強度Ｉおよび空間度のようなその他の偏波特性を求める。更に、空間内の１点よりも多くからの測定値は不要である。これに関して、一点測定は、全てのアンテナが波長スケールの球内に十分収まるように考慮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、アンテナに係り、電磁波場特性の測定に関する。特に、任意の周波
数に対する波伝搬の波偏波（wave polarization）および方向の判定を処理する
方法およびシステムに関する。 （発明の背景） 多くの人工電子応用分野では、無線周波数波を発生する。無線周波数スペクト
ル内には、今日では、人工および自然発生的双方の発生源が数多くある。人工発
生源は、意図的な、例えば、通常の通信システムであったり、あるいは意図的で
ない、例えば、電磁汚染（ＥＭＣ）である場合もある。多くの場合、発生源の正
確な位置はわからず、このような場合、発生源の方向を知り、これによって発生
源の位置を推定できるようになれば、非常に高い価値が得られよう。
【０００２】 過去において、発生源の場所を特定するための技術がいくつか開発された。波
長によって調整する距離だけ分離した２つ以上の受信機を用いた「高利得」アン
テナ方位、干渉法、および三角測量法のような方法が今日用いられている。 （発明の概要） 本発明は、電磁場の偏波特性を利用して、発生源の方向を判定する。更に、空
間内の２点以上からの測定を必要としない。この点に関して、一点測定は、全て
のアンテナが波長スケール（wavelength scale）の球内に十分に収まるように考
慮する。
【０００３】 別個の周波数を想定すると、本発明は、いくつかの発生源間で区別すること、
およびそれらの別個の偏波を同時に記録する（register）ことも可能とする。少
なくとも３つの電気アンテナ、または３つの磁気アンテナを用いて波場（wave f
ield）を測定する。アンテナは、波場の３つの空間成分を記録できるように配置
する。記録する場成分は、予め互いに対して直交である必要はない。測定した波
場を、所定の数式にしたがって処理し、伝搬方向および円偏波のスペクトル強度
やスペクトル度（spectral degree）というようなその他の偏波特性を求める。
【０００４】 本発明は、独立請求項１および６に明記してあり、更に異なる実施形態は、従
属請求項２ないし５および７ないし１０に明記してある。 （図面の簡単な説明） 本発明について、図面に示す例示の実施形態の一例を参照しながら、更に詳細
に説明する。 （発明の詳細な説明）理論的分析 本発明は、電磁放射線の偏波特性を利用して、伝搬方向を判定する。電界また
は磁界の３つの直交成分が、分析において必要となる。
【０００５】 アンテナ構成の最も簡単な形式の１つは、電界を測定するための３つの相互に
垂直なダイポール・アンテナ、または磁界を測定するための３つの相互に垂直な
コイルである。他のアンテナ構成も可能であり、アンテナ技術における当業者に
は明白であろう。
【０００６】 記録した時間依存場ｆ（ｔ）の空間成分が互いに直交でない場合、最初にこ
れらを直交化する。波場ｆ（ｔ）の空間的に直交化した成分をｆx（ｔ）、ｆy
（ｔ）およびｆz（ｔ）で示すことにする。１波期間では、場ベクトルｆ（ｔ
）は楕円を掃引し、偏波の状態を記述する。この楕円を偏波楕円と呼ぶ。異なる
周波数間で区別したいので、場の時間変換を用いる。この変換は、変換のコーエ
ン・クラス（Cohen class）であり［L.Cohen,”Generalized phase-space distr
ibution functions”、jour.Math.Phys.,vol.7,pp.781-786,1966］、例えば、ウ
ィンドウ・フーリエ変換（WFT:Windowed Fourier Transform）およびウェーブレ
ット変換を含む。一例として、以下のようにＷＦＴを用いる。場のＦ（ω）に
よる変換を、成分Ｆx（ω）、Ｆy（ω）およびＦz（ω）、または単にＦx、Ｆy
およびＦzでそれぞれ表す。
【０００７】 スペクトル場は複素値であり、Ｆ＝ＦR＋ｉＦIと書くことができる。こ
こで、ＦRはスペクトル場の実部、ＦIは虚部である。 横波電磁波の場ベクトルＦは、伝搬方向に対して横断する面内にある。Ｆ
のエルミート共役を取り、それに虚数単位ｉを乗算することにより、ベクトルｉ
Ｆ†が得られる。ベクトルｉＦ†も横断面内にあるが、位相がＦよりも先
行している。これら２つのベクトルが１つとなって面を形成する。この面は、伝
搬方向に対して垂直となる。したがって、伝搬方向に対して常に平行なベクトル
は、ｉＦ×Ｆ†で与えられる。これをベクトルＶと呼び、以下のように定
義する。
【０００８】
【数１】
【０００９】 または、成分形態では、次のようになる。
【００１０】
【数２】
【００１１】 ベクトルＶは、場に対して垂直に示すことができ、Ｖ⊥Ｆ、即ち、Ｖ
・Ｆ＝０である。 偏波楕円を全て書き取る方向は、場のヘリシティ（helicity）が正かまたは負
かを判定する。右手基準系では、正のヘリシティは、ベクトルＶが伝搬方向と
同じ方向を指していることを意味し、負のヘリシティはベクトルＶが伝搬方向
とは逆の方向を指していることを意味する。ヘリシティは、電界および磁界双方
を同時に測定することなく、先験的に判定することはできず、２つの可能な伝搬
方向を示す。多くの場合、波場に関して何らかの追加情報がわかっているので、
２つの可能な伝搬方向の一方を除外することができる。
【００１２】 受信機入力における信号の存在は、ある周波数帯域における強度によってマー
クされる。したがって、波場のスペクトル強度も測定する必要がある。また、円
偏波のスペクトル度も決定することができる。波場のスペクトル強度Ｉは、以下
の式で与えられる。
【００１３】
【数３】
【００１４】 ｊ番目の成分、ｊ＝ｘ，ｙ，ｚについて、以下の式が得られる。
【００１５】
【数４】
【００１６】 ここで＊は、複素共役を表す。したがって、強度は以下のように表される。
【００１７】
【数５】
【００１８】 円偏波のスペクトル度は、以下の式で与えられる。
【００１９】
【数６】
【００２０】 これは、測定した波場がいかに円偏波しているかを示す。円偏波のスペクトル度
は、この定義によれば、０と１との間で変化する。線偏波のスペクトル度ｒLは
、以下の式で定義する。
【００２１】
【数７】
【００２２】 当業者には、４つの偏波パラメータＩおよびＶ以外に、他に２つの偏波パラ
メータ、および電磁場の異なる成分間のコヒーレンシを決定することが可能であ
る。他の２つの偏波パラメータは、偏波楕円の半主軸（semi major axis）の方
向を決定する２つの角度として解釈することができる（例えば、R.Karlssonの”
Three-dimensional spectral Stokes parameters”、Master thesis,UPTEC 97 06
9E,1998を参照のこと）。本発明の応用 本発明の主な応用は、測定した三次元（３Ｄ）時間依存電磁場の、偏波特性に
関する完全な記述を与えることである。
【００２３】 最も重要な特性は、４つの偏波パラメータＶおよびＩによって与えられる。
これらは、式（１）および（１０）によってそれぞれ定義されている。ベクトル
Ｖは、２つの可能な波伝搬方向を示す。これは、放射源に対する方向の決定に
は、１８０度の曖昧さが存在することを意味する。しかしながら、実際の応用で
は、その殆どで電磁波場双方を同時に測定することなく、この曖昧さを解決する
ことができる。
【００２４】 発生源が受信機に対して移動している場合、１８０度の曖昧さは、従来のドプ
ラ技術によって解くことができる。これは、空間または空中浮揚測定を考慮する
場合によくあり、発生源は多くの場合移動する受信機に対して静止していると仮
定することができる。
【００２５】 地上系測定を考慮する場合、アンテナ入力において記録した波場には、２つの
寄与（contribution）がある。一方の寄与は、直接波場からであり、他方は地上
から反射した波場からである。地上反射によって生ずる影響は、地面を良好な導
体と見なせば、即ち、σ／ωε＞＞１であれば、電気力学、複素分析および線形
代数の当業者には、分析的に解くことが可能である。ここで、σは導電度、εは
地面の誘電率、ωは波の角周波数である。
【００２６】 場スペクトルＦ（ω）の異なる周波数成分の分析により、前述の理論に記載
した方法を実現する無線受信機は、多数の異なる発生源間で同時に区別する可能
性を有する。１ｃｍ程度のマイクロ波のこのような無線受信機の実用的な用途の
１つに、ディジタル移動電話の分野がある。加入者、即ち、移動電話が接続しよ
うとするとき、そのセルにおける対応の基地局から一意の周波数が割り当てられ
る。したがって、接続の間、各電話機はそのセルにおける一意の無線源として作
用する。クライアントが接続の間に隣接するセルに移動すると、新たな対応する
基地局から新たな周波数が割り当てられる。基地局の変更は、信号強度のスレシ
ホルド・レベルによって判定する。セルが多少重複している場合、またはトラフ
ィックが低い場合、このやり方で大抵は問題がない。一方、セルが大きく重複し
ており、トラフィックが高い場合、接続中のドロップ・アウトや、接続の中断と
いうような重大な問題が発生する場合がある。これは、人口密集地域において、
帯域幅の制限のためや、カバレッジ全体を良好にしたいために、セルを対応して
小さくする場合によく起こることである。基地局の利用度を最適化し、接続のセ
キュリティを高めるためには、加入者はセルの中のどこに位置するのかを知るこ
とが望ましい。本発明による理論において記載した方向検出方法を実現する移動
電話用無線受信機は、セル内の多数の加入者の方向、したがっておおよその位置
を判定することができる。
【００２７】 無線干渉法技術の当業者には、本願に記載する方法を実現する数個の無線受信
機を組み合わせてもよいことは明白であろう。無線受信機間の距離が１波長より
もはるかに大きい場合、従来の三角測量法（R.C.Johnson and H.Jasik、”Antenn
a Engineering Hnadbook”Second ed.,Chapter 39,Section 3、pp6-12、MacGraw-H
ill,New York,1984）を用いて、測定の精度、特に発生源に対する方向の判定精
度を高めることができる。無線受信機が互いに密接して積載されており、２つの
受信機間の距離が１波長よりもはるかに小さい場合、アンテナ・アレイを形成す
ることができる（例えば、C.A.Balanis、”Antenna Theory:analysis and design
”、Second ed.,Chapter 6,page249,John Wiley & Sons,New York、1997を参照）
。このようなシステムでは、従来の無線干渉法技術によって、測定の精度だけで
なく感度も高めることができる（Y.T Lo and S.W.Lee、Antenna Handbook、Vol.3、
Chapter25, pp21-23,Chaman&Hall,New York,1993）。
【００２８】 また、無線送信機の実現のために、採用したアルゴリズムを逆にすることも可
能である。即ち、所定の方向における円偏波の度合いというような、種々の偏波
パラメータの指定により、ある偏波特性を有する無線波を送信することができる
。このときには、アンテナは、電子的に操舵可能な交差ダイポールとして機能す
る。このような無線送信機は、ここで述べる方法を実現する無線受信機と時間的
に同期し、アンテナを共有する場合、本発明はモノスタティック・レーダ（mono
static radar）を実現するために使用することができる。送信機および受信機が
同期しているものの異なるが等価なアンテナ構成を用いる場合、レーダはバイス
タティックとなる。また、無線受信機は、従来の外部無線送信機と組み合わせて
、バイスタティック・レーダを形成することも可能である。
【００２９】 モノスタティック・レーダの実用的な用途の１つは、宇宙船または航空機から
地上突入レーダ（GPR:ground penetrating radar）測定を行なうことである（”
Technical note on Trade-off and Baseline Concept:Planetary Into-the-grou
nd Radar and Altimeter”、Performed under ESTEC Contract No:11537/95/NL/N
B,Sept.1996）。ＧＰＲ測定を考慮する場合、送信信号の波長は数百メートル程
度となる。合成アパーチャ・レーダ（SAR:synthetic aperture radar）技法のよ
うな従来からのＧＰＲ技法以外に、既知の送信場の偏波特性を、受信信号の測定
偏波特性と共に用いれば、レーダ・エコーの解釈を改善することができる。
【００３０】 レーダ測定を考慮する場合、逆のアルゴリズムを利用した無線送信機のアンテ
ナ・アレイを形成することができる。従来のアンテナ整相技術との組み合わせに
よって、送信アンテナ・アレイの全体的な性能は、従来のシステムに比較して、
向上させることができる。したがって、バイスタティックだけでなくモノスタテ
ィック・レーダ・システムの実現も可能である。好適な実施形態の説明 無線受信機の好適な実施形態を図１に示す。この場合、アンテナ・デバイス５
は、時間依存電気または磁気ベクトル場ｆ（ｔ）の３つの空間成分について記
録する。場の成分をｆ1（ｔ）、ｆ2（ｔ）およびｆ3（ｔ）で表す。場の各成分
は、それぞれのアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）１０によってディジタル
化する。無線受信機の帯域幅を最大限利用するためには、通常信号をベースバン
ド周波数にダウンコンバートする。好適な実施形態では、ダウン・コンバータ（
ＤＣ）１５によって、各場成分をディジタル的にダウンコンバートする。対象の
周波数が少なくともＡＤＣのサンプリング・レートの半分よりも高い状況では、
アナログ・ダウン・コンバートを用いなければならない。この場合、ＡＤＣおよ
びＤＣの順序を互いに交換する。低周波数の測定では、ＤＣ段を除去することが
できる。
【００３１】 アンテナ・デバイス５において記録した場ｆ（ｔ）の３つの空間成分が先験
的に互いに対して直交でない場合、例えば３つの互いに垂直なダイポール・アン
テナのようなアンテナ構成の特殊配置を用いなければ一般的な場合であるが、空
間直交化２０が必要となる。好適な実施形態では、直交化は、ディジタル・ダウ
ン・コンバート１５の後に行なうが、原理的には、ＡＤＣの後に直接行なうこと
ができる。これは、アナログまたは非ダウン・コンバートを用いる場合には、い
ずれにしても、当てはまる。場ｆ（ｔ）の３つの空間直交化成分をｆx（ｔ）
、ｆy（ｔ）およびｆz（ｔ）で表す。
【００３２】 次に、離散的変換アルゴリズムを、波形データを提供して、スペクトル場デー
タＦ（ω）を得る。好ましい実施形態においては、ウィンドウ式フーリエ変換
（ＷＦＴ）アルゴリズム２５を用いる。このスペクトル場データの３つの空間的
成分は、Ｆx（ω）、Ｆy（ω）およびＦz（ω）または、単に、Ｆx、Ｆyおよび
Ｆzで示す。
【００３３】 次に、スペクトル場Ｆ（ω）の各成分を、その実部Ｆj R，３０およびその虚
部Ｆj I，３５に分離する。ここで、添字ｊ＝ｘ，ｙ，ｚは異なる成分を表す。 伝搬方向に対して平行な、式（１）で定義したベクトルＶを決定するために
、式（２）にしたがって、スペクトル場成分を対で乗算し（４０）、次いで加算
する（４５）。得られたベクトルＶの３つの成分は、次に、図１に示すインタ
ーフェース５０に転送する。
【００３４】 図２に、本方法にしたがって、ベクトル場ｆ（ｔ）の強度Ｉをいかにして決
定するかについて示す。図１から、スペクトル場Ｆ（ω）の実部３０および虚
部３５が与えられている。式（１０）にしたがって、６つのパラメータの各々の
二乗を取り（６０）、次いで加算して（６５）、スペクトル強度を得る。次に、
図１に示すインターフェース５０にスペクトル強度を転送する。
【００３５】 図３に、本方法にしたがって、ベクトル場ｆ（ｔ）の円偏波ｒｃのスペクト
ル度をいかにして決定するかについて示す。ベクトルＶの成分は図１から与え
られ、図２にしたがってスペクトル強度Ｉ７０が与えられている。最初にＶの
成分の二乗を取り（７５）、加算する（８０）。次に、和８０の平方根を取り（
８５）、Ｖの絶対値｜Ｖ｜を求める。次に、式（１１）にしたがって、スペ
クトル強度の逆数値１／Ｉ、９０を絶対値｜Ｖ｜と乗算する。この乗算の積は
、円偏波ｒｃのスペクトル度であり、次に、図１に示すインターフェース５０に
転送する。
【００３６】 実際の用途では、Ｖの方向を、極座標系の極角度θおよび方位角度φで表す
と便利である。このときには、ベクトルＶは動径ベクトルと同じ意味を有する
。この場合、Ｖの成分は次のように与えられる。
【００３７】
【数８】
【００３８】
【数９】
【００３９】
【数１０】
【００４０】 これら３つの式から、角度θおよびφが求められる。
【００４１】
【数１１】
【００４２】
【数１２】
【００４３】 したがって、これらの角度は、アンテナ基準システムにおける伝搬方向を示す
。 好適な実施形態において用いるアンテナは、電気的または磁気的のいずれでも
可能である。波場の３つの空間成分を記録するためには、少なくとも３つの電気
アンテナ・デバイスまたは３つの磁気アンテナ・デバイスが必要となる。アンテ
ナ・デバイス５は、好適な実施形態では等価である。アンテナ・デバイスは、異
なるアンテナ構成から成るものでもよい。
【００４４】 電気アンテナを考慮する場合、最も簡単な形式のアンテナ構成は、薄型ダイポ
ール・アンテナである。ダイポール・アンテナは、２つのモノポール・アンテナ
を接続することによって形成し、これにより、それら２つの素子の間の電圧を測
定することでその信号を登録する。このようなダイポール・アンテナの最も単純
な形式のものは、直線ダイポール・アンテナであり、これは、２つのモノポール
・アンテナが平行で逆方向を指し示し、共通の原点（origin）における電圧を測
定することによって信号を記録することを意味する。別の形式にＶ字型ダイポー
ル・アンテナがある。これは、直線ダイポール・アンテナの一般化であり、単に
２つのモノポール・エレメントを平行にする必要がないことが追加されただけで
ある。
【００４５】 三次元（３Ｄ）波場を測定するためのアンテナ構成を配列する方法は多数存在
する。１つの方法は、３つの相互に垂直な直線ダイポール・アンテナから成る構
成を形成することである。この構成の利点は、好適な実施形態における空間直交
化プロセス２０を除去できることである。別の利点は、各アンテナ・デバイス５
を直接対応する物理アンテナに接続することであり、アンテナ選択またはアンテ
ナ切り換えのプロセスが全く不要となることを意味する。別の構成に、４つのモ
ノポール・エレメントを用いて６つの可能なＶ字状ダイポール・アンテナを形成
するというものがある。この構成を好適な実施形態に用いる場合、４つのモノポ
ール・エレメント１００をケーシング１１０の側面に装着し、好適な実施形態で
は、図４による正四面体となる。この構成の利点は、必要なモノポール・エレメ
ントの数が最少で済むことである。欠点は、６つの可能なＶ字状ダイポール・ア
ンテナ間で選択または切り替えるプロセスが必要なこと、および空間直交化プロ
セス２０が必要なことである。
【００４６】 周波数範囲を可能な限り広く利用するためには、波長に比較して短いダイポー
ル・アンテナを用いるという暗示的な要求がある。短いダイポール・アンテナは
、平坦な周波数応答曲線および平坦な周波数−位相依存性を有する。共振アンテ
ナを用いる場合、アンテナの共振周波数至近で発生する急峻な位相ずれのために
、使用可能な帯域幅はかなり狭くなる。この場合、原理的には、アンテナ・デバ
イスを較正することは可能である。これは、信号分析における当業者には明らか
であろう。しかしながら、実際には、多くの未知の変数が伴い、これらの強い依
存性のため、これは実現可能ではない。
【００４７】 磁気アンテナを考慮する場合、最も簡単な形式のアンテナ構成は、磁気ダイポ
ール・アンテナである。磁気ダイポール・アンテナは、コイル形状の小さな電流
ループであり、コイル内の電流を測定することにより信号を記録する。最も簡単
なアンテナ配置は、３つの相互に垂直なコイルであるが、これが唯一ではない。
【００４８】 短い電気アンテナの場合、本質的に容量性の高いインピーダンスがあり、記録
する信号のレベルは低い。したがって、当業者には明らかなように、信号を受信
手段に転送する前に、インピーダンス整合、および信号の増幅のための構成が必
要となる。好適な実施形態では、インピーダンス整合および増幅を行なうには、
従来通りに高インピーダンス前置増幅器を利用する。これは当業者には公知であ
り、ここではこれ以上論じないことにする。
【００４９】 本発明の目的および利点は、とりわけ、以下の通りである。 （ａ）本発明の方法は、放射源の方向および偏波を与える。 （ｂ）本発明にしたがって測定した三次元電磁ベクトル場は、所定の有意な偏波
パラメータに関して完全に記述される。 （ｃ）本発明による方法および装置を利用するデバイスのスケール・サイズは、
波長の増大に伴って増加しない。ＨＦおよび更に低い周波数でも、本発明は１つ
のモジュールに収まる。 （ｄ）本発明にしたがって行われる測定は全て事実上瞬時的である（ソース波期
間（source wave period）程度）。回転子は不要である。 （ｅ）数箇所の発生源間で同時に区別することができる。 （ｆ）データの完全性および精度は、ディジタル技術を最大限使用することによ
って保証される。
【００５０】 本発明は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、多くの別の特
定形態において具体化が可能であることは、当業者には認められよう。したがっ
て、ここに開示した実施形態は、あらゆる観点において、例示であり限定とは見
なさないこととする。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付の特許請求の
範囲によって示すこととし、その均等の意味および範囲に該当する全ての変更は
、その中で具体化することを意図したものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本文に説明した方向検出方法を実施する無線受信機の好適な実施形態を示す。
【図２】 好適な実施形態においてスペクトル強度を得る方法を示す。
【図３】 好適な実施形態においてどのように円偏波の度合いを求めるかについて示す。
【図４】 好適な実施形態のアンテナ構成およびケーシングの一例を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 トビア・カロッツィ スウェーデン王国エス−753 24 ウップ サーラ，フォルハグスレーデン ４シー ３ティーアール (72)発明者 ロジャー・カールソン スウェーデン王国エス−752 38 ウップ サーラ，カールスロガータン ９：131

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電磁波場の量を測定することによって楕円偏波電磁波伝搬の
    方向を求める方法であって、 （ａ）前記電磁波を受信する１群の受信手段を配置するステップと、 （ｂ）時間依存電磁ベクトル場（ｆ（ｔ））の空間成分の測定のために、少
    なくとも３つのアンテナ・デバイス（５）を配置するステップであって、各アン
    テナ・デバイスを、受信空間信号を形成する、個々の受信手段に接続する、ステ
    ップと、 （ｃ）前記受信手段によって形成した空間信号をディジタル化するステップと
    、 （ｄ）離散変換アルゴリズムを利用し、前記波形データに適用してスペクトル
    場データを得ることにより、スペクトル場（Ｆ（ω））の各空間成分を実部（
    ２５）および虚部（３０）に分離することにより、６つの量を有する実体Ｆ（
    ｔ）を形成するステップと、 （ｅ）前記スペクトル場（Ｆ（ω））のそのエルミート共役（Ｆ†（ω）
    ）の虚部単位ｉ倍との交差積を取ることによって、波の伝搬方向に対して平行な
    ベクトル（Ｖ）を判定し、デカルト基底において、前記６つの量を対で乗算し
    （４０）、その積を加算する（４５）ことによって前記ベクトル（Ｖ）の３つ
    の成分を与えるステップと、 から成ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、ステップ（ｃ）が、更に、前
    記デジタル化するステップの前に、アナログ・ダウン・コンバートのステップを
    含むことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、ステップ（ｃ）が、更に、前
    記ディジタル化するステップの後に、ディジタル・ダウン・コンバートのステッ
    プを含むことを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の方法において、ステップ（ｃ）が、更に、前
    記デジタル化するステップの後に、空間直交化のステップを含むことを特徴とす
    る方法。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の方法において、ステップ（ｅ）が、更に、前
    記６つの積の各々の二乗を取り（６０）、その積を加算する（６５）ことにより
    、空間強度（Ｉ）を判定するステップを含むことを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 電磁波場特性を測定することにより楕円偏波電磁波伝搬の方
    向を求めるシステムであって、 電磁波を受信する１群の受信手段と、 前記電磁波を表す時間依存電磁ベクトル場（ｆ（ｔ））の空間成分を測定す
    る少なくとも３つのアンテナ・デバイス（５）であって、各々、個々の受信手段
    に接続することにより、受信空間信号を形成する、アンテナ・でバイスと、 各受信手段において形成した前記空間信号のディジタル化を行なうアナログ／
    ディジタル変換器（ＡＤＣ）と、 離散変換アルゴリズム（ＷＦＴ）を実行し、前記波形データに適用してスペク
    トル場データを求めることにより、前記スペクトル場（Ｆ（ω））の各成分を
    実部（２５）および虚部（３０）に分離し、これによって６つの量を有する実体
    を形成する手段と、 前記スペクトル場（Ｆ（ω））のそのエルミート共役（Ｆ†（ω））の虚
    部単位ｉ倍との交差積を取ることによって、波の伝搬方向に対して平行なベクト
    ル（Ｖ）を判定し、デカルト座標において、前記６つの量を乗算し（４０）、
    その積を加算する（４５）ことによって、前記ベクトル（Ｖ）の３つの成分を
    与える手段と、 を特徴とするシステム。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のシステムであって、前記アナログ／ディジタ
    ル変換器（ＡＤＣ）の前に、アナログ・ダウン・コンバート手段（ＤＣ）を有す
    ることを特徴とするシステム。
  8. 【請求項８】 請求項６記載のシステムであって、前記アナログ／ディジタ
    ル変換器（ＡＤＣ）の後にディジタル化データを利用することによって、信号の
    ベースバンド周波数へのディジタル・ダウン・コンバートのプロセスを含むこと
    を特徴とするシステム。
  9. 【請求項９】 請求項６記載のシステムであって、前記アナログ／ディジタ
    ル変換器（ＡＤＣ）の後に、波形データの空間直交化のプロセスを含むことを特
    徴とするシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項６記載のシステムであって、前記６つの積の二乗を
    取り（６０）、加算する（６５）ことによって、前記スペクトル場からスペクト
    ル強度（Ｉ）を計算する手段を特徴とするシステム。
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