JP3642897B2 - 波源電流ベクトル3成分を可視化する方法 - Google Patents
波源電流ベクトル3成分を可視化する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3642897B2 JP3642897B2 JP26824996A JP26824996A JP3642897B2 JP 3642897 B2 JP3642897 B2 JP 3642897B2 JP 26824996 A JP26824996 A JP 26824996A JP 26824996 A JP26824996 A JP 26824996A JP 3642897 B2 JP3642897 B2 JP 3642897B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- receiving antenna
- source current
- current vector
- antenna
- sensitivity matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波ホログラム観測によるホログラム測定データから波源電流ベクトル成分を可視化する方法に関し、特に波源電流ベクトル3成分を可視化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
波動の干渉性を利用した電波可視化技術として、合成開口レーダや雪中レーダおよび地中レーダなどの能動可視化技術、ならびに電波天文やラジオメトリなどの受動可視化技術がある((1)松尾優,山根国義:“レーダホログラフイ”,電子通信学会編,1980.、(2)青木由直:“波動信号処理”,森北出版,1986.)。
【0003】
次に、まず、フレネル近似やフランホーファ近似を用いない従来の技術である電波ホログラムの数値再生法を述べる。
【0004】
図2のホログラム観測モデルに示す直角座標系において波源点x’、y’、z’に面電流源J(R’)があり、これによって生じる観測点x、y、z=0の電界をE(R)とする。また、波源J(R’)の分布する範囲は、z=z’の有限な2次元平面
−L/2≦x’≦L/2、−L/2≦y’≦L/2とし、E(R)の観測範囲もz=0で有限な2次元平面
−D/2≦x≦D/2、−D/2≦y≦D/2とする。
ここで、E(R)は3次元自由空間におけるダイアディックグリーン関数Gを用いて、
【0005】
【数1】
と表すことができる。
【0006】
ところで、電界ベクトルEを観測するために用いるアンテナのベクトル実効長をll とおくと、波長をλとしてr=l R−R’l >>λの領域において受信される電圧Vは、
【0007】
【数2】
となる。ただし、gは定数である。すなわち、ll は距離rには依存しない指向性と感度を表す関数とみなすことができる。観測点Rに置かれたアンテナからの出力電圧は式(1)および(2)から、
【数3】
で与えることができる。
【0008】
式(3)は、任意の面電流分布に対して任意のアンテナによる受信電圧を与えている。しかし、実際のホログラム測定においては、アンテナ走査系を考慮するとxおよびy方向の電界を受信するアンテナは容易に実現できるが、z方向の電界を精度良く受信することは極めて難しい。また、観測対象としている装置表面にz成分の電流ベクトルが存在したとしてもホログラム測定面ではほとんど受信できない。
【0009】
そこで、面電流が水平成分と垂直成分のみをもつものとして、これを水平偏波と垂直偏波のアンテナで受信する場合に限って以下、議論を進める。
【0010】
今、ホログラム測定面に水平偏波および垂直偏波のアンテナを置いて、これらによって受信される電圧ベクトルを
【0011】
【数4】
とする。ここで、Vh およびVv は水平偏波および垂直偏波のアンテナの受信電圧であり、lh lおよびlv lは、これらのアンテナのベクトル実効長を表す。2つの受信アンテナは同じ形状のものを用いるものとし、主偏波感度をAθ、交差偏波感度をAφとする。また、点Rに置かれた水平偏波受信アンテナから見た点R’の天頂角および方位角をθh およびφh とし、垂直偏波受信アンテナから見た点R’の天頂角および方位角をθv およびφv とおく。ただし、方位角φh 、φv はそれぞれx軸方向およびy軸方向から測った角度を表す。
【0012】
式(3)右辺に含まれる点電流源による受信感度を表す部分を、
【0013】
【数5】
と表すと、式(3)、(4)より
【0014】
【数6】
となって、Vh およびVv が与えられる。
【0015】
従って、式(5)、(6)より
【0016】
【数7】
となって、式(4)の受信される電圧ベクトル
【0017】
【数8】
に対して、式(7)から
【数9】
の波源電流ベクトルの2成分のみ可視化していた。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術は、以下の問題点がある。
【0019】
すなわち、V(R)の測定に用いるプローブアンテナのJz 成分に対する指向性が考慮されていないため、正確な波源電流ベクトルが計測できないことになる。また、波源電流ベクトルのうち、2成分のみしか可視化できないことになる。
【0020】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、ホログラム測定データから波源電流ベクトル3成分を可視化する方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明の波源電流ベクトル3成分を可視化する方法は、
電波ホログラム観測によるホログラム測定データから波源電流ベクトル成分を可視化する方法であって、
電波ホログラム観測を第1の走査面と第2の走査面との2つの走査面で行い、それぞれの走査面に水平偏波および垂直偏波のプローブアンテナを置いて、アンテナによって受信される電圧ベクトルの分布を記録する段階と、プローブアンテナの全指向特性をモーメント法を用いて計算し、波源電流ベクトルによる水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列および垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列を求める段階と、受信アンテナ感度行列の行列式を比較し、垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差と、水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差との大小を求めて、受信される電圧ベクトルと受信アンテナ感度逆行列とを選択的に用いて、波源電流ベクトルの3成分を求め可視化する段階と、を有する。
【0022】
従って、上述の各段階を経ることにより、ホログラム測定データから波源電流ベクトル3成分を可視化することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0024】
図1に示すように、ホログラム観測を走査面1と走査面2の2つの走査面で行う。それぞれの走査面に水平偏波および垂直偏波のプローブアンテナを置いて、これらによって受信される電圧ベクトルを、走査面1については
【0025】
【数10】
走査面2については
【0026】
【数11】
とする。図1のΔxおよびΔyは走査面1と走査面2のオフセット量を示す。
【0027】
走査面1上の点R=(x,y,z=0)に置かれた各アンテナと点R’=(x’,y’,z’)の波源電流べクトルとの極座標角を
【0028】
【数12】
【0029】
【数13】
【0030】
【数14】
【0031】
【数15】
【0032】
【数16】
【0033】
【数17】
【0034】
【数18】
【0035】
【数19】
とおく。
【0036】
走査面2上の点R=(x,y,z=0)に置かれた各アンテナと点R’=(x’,y’,z’)の波源電流べクトルとの極座標角については、式(12)から(19)において、xをx+Δx,yをy+Δyに置き替えた式をそれぞれθx’、θy’、θz’、φz’、θh’、θv’、φh’、φv’とおく。
【0037】
ホログラム観測に用いたプローブアンテナの全指向特性をモーメント法等で計算し、そのプローブアンテナの主偏波感度をAθ、交差偏波感度をAφとすると、波源電流ベクトルによる水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列は、
【0038】
【数20】
波源電流ベクトルによる垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列は、
【0039】
【数21】
従来の技術である式(7)を3次元に拡張して、
【数22】
より
【0040】
【数23】
の波源電流ベクトルの3成分を求め可視化する。ここで、
【0041】
【数24】
ならば、水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差は、垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差より小さくなるので、
【0042】
【数25】
【0043】
【数26】
とする。
【0044】
【数27】
ならば、垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差は、水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差より小さくなるので、
【0045】
【数28】
【数29】
とする。ただし、式(26)および(27)において、
【0046】
【数30】
【0047】
【数31】
上述のように、受信アンテナ感度行列の行列式を比較し、垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差と、水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差との大小を求めて、受信される電圧ベクトルV(R)と受信アンテナ感度逆行列A-1(R−R’)を選択的に用いて、波源電流ベクトルJ(R’)の3成分を求め可視化することができる。この選択的操作は、波源電流ベクトルJ(R’)のz成分Jz は正面から観測できないため、Jz に対する感度ヌル(Null)を避けるために重要である。
【0048】
なお、受信アンテナ感度行列の行列式の計算は、全ての積分区間で行わないで、波源点の位置ベクトルR’のみに依存して決めることもできる。すなわち、
【0049】
【数32】
ならば、水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差は、垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差より小さくなるので、
【0050】
【数33】
【0051】
【数34】
とする。
【0052】
【数35】
ならば、垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差は、水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差より小さくなるので、
【0053】
【数36】
【0054】
【数37】
とする。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、電波ホログラム観測を第1の走査面と第2の走査面との2つの走査面で行い、それぞれの走査面に水平偏波および垂直偏波のプローブアンテナを置いて、アンテナによって受信される電圧ベクトルの分布を記録する段階と、プローブアンテナの全指向特性をモーメント法を用いて計算し、波源電流ベクトルによる水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列および垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列を求める段階と、受信アンテナ感度行列の行列式を比較し、垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差と、水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差との大小を求めて、受信される電圧ベクトルと受信アンテナ感度逆行列とを選択的に用いて、波源電流ベクトルの3成分を求め可視化する段階と、を有することにより、波源電流ベクトル3成分を可視化することができるという効果がある。波源電流ベクトルの可視化を2成分から3成分に拡張することにより、電波可視化の精度は±6dBから±1dBに改善されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の電波ホログラムを観測するために試作した測定装置の構成概略図である。
【図2】ホログラム観測モデルを示す図である。
【符号の説明】
1、21 ホログラム観測面
3 走査アンテナ
4 固定アンテナ
5 放射
6 ノイズ源
22 波源面
Claims (1)
- 電波ホログラム観測によるホログラム測定データから波源電流ベクトル成分を可視化する方法であって、
電波ホログラム観測を第1の走査面と第2の走査面との2つの走査面で行い、前記それぞれの走査面に水平偏波および垂直偏波のプローブアンテナを置いて、前記アンテナによって受信される電圧ベクトルの分布を記録する段階と、
前記プローブアンテナの全指向特性をモーメント法を用いて計算し、波源電流ベクトルによる水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列および垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列を求める段階と、
前記受信アンテナ感度行列の行列式を比較し、垂直偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差と、水平偏波受信アンテナの受信アンテナ感度行列の誤差との大小を求めて、受信される電圧ベクトルと受信アンテナ感度逆行列とを選択的に用いて、波源電流ベクトルの3成分を求め可視化する段階と、
を有することを特徴とする波源電流ベクトル3成分を可視化する方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26824996A JP3642897B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 波源電流ベクトル3成分を可視化する方法 |
US08/942,614 US5974178A (en) | 1996-10-07 | 1997-10-02 | Wavesource image visualization method using a partial division fast fourier transform |
GB9820450A GB2326787B (en) | 1996-10-07 | 1997-10-06 | Wavesource image visualization method |
GB9721153A GB2318941B (en) | 1996-10-07 | 1997-10-06 | Wavesource image visualization method |
FR9712418A FR2754362B1 (fr) | 1996-10-07 | 1997-10-06 | Procede de visualisation d'une image d'une source d'ondes |
DE19744286A DE19744286A1 (de) | 1996-10-07 | 1997-10-07 | Verfahren zum Visualisieren eines Wellenquellenbilds |
KR1019970051405A KR100252153B1 (ko) | 1996-10-07 | 1997-10-07 | 파원상 가시화방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26824996A JP3642897B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 波源電流ベクトル3成分を可視化する方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10111332A JPH10111332A (ja) | 1998-04-28 |
JP3642897B2 true JP3642897B2 (ja) | 2005-04-27 |
Family
ID=17455968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26824996A Expired - Fee Related JP3642897B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-09 | 波源電流ベクトル3成分を可視化する方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3642897B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9625604B2 (en) | 2012-06-27 | 2017-04-18 | Schlumberger Technology Corporation | Analyzing subterranean formation with current source vectors |
-
1996
- 1996-10-09 JP JP26824996A patent/JP3642897B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10111332A (ja) | 1998-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5669337B2 (ja) | 比吸収率を測定するためのシステム及び方法 | |
JP4635544B2 (ja) | 電界分布測定方法及び電界分布測定装置 | |
KR100671082B1 (ko) | 페이즈드 어레이 코일, 수신 신호 처리 회로 및 자기 공명 촬영 장치 | |
JP2790103B2 (ja) | 比吸収率測定装置及び比吸収率測定方法 | |
Lundgren et al. | A near-field measurement and calibration technique: Radio-frequency electromagnetic field exposure assessment of millimeter-wave 5G devices | |
JP6678554B2 (ja) | アンテナ測定装置 | |
Tice et al. | Probes for microwave near-field measurements | |
CN107942147A (zh) | 一种天线的远场方向图的测量方法和装置 | |
Jørgensen et al. | Advanced processing of measured fields using field reconstruction techniques | |
JP3642897B2 (ja) | 波源電流ベクトル3成分を可視化する方法 | |
Cho et al. | Adaptive near-field beamforming techniques for sound source imaging | |
López et al. | On the use of an Equivalent Currents-based Technique to improve Electromagnetic Imaging | |
Shi et al. | Acoustic far-field prediction based on near-field measurements by using several different holography algorithms | |
JP2003107116A (ja) | 電磁波波源探査法および電磁波波源探査のためのプログラムならびに電磁波波源探査に用いる探査用アンテナ | |
Khashimov et al. | Dynamic patterns technique for circular phased array diagnostics | |
Anyutin et al. | Correction of the Measured Amplitude-Phase Field Distribution in the Near Field from the Directional Pattern of the Probe | |
Lange et al. | Investigation of the surface equivalence principle on a metal surface for a near-field to far-field transformation by the NFS3000 | |
He et al. | 2D imaging system with optical tracking for EMI source localization | |
JP2001165975A (ja) | アンテナ測定装置及びアンテナ測定方法 | |
Isaev et al. | Measurement of the sensitivity phase-frequency characteristics of hydrophones by the reciprocity method | |
KR20220111490A (ko) | 원거리의 전기장을 이용하여 근거리의 전기장을 추정하는 전자파 측정 장치 | |
US6347060B1 (en) | Hologram observation method and hologram observation apparatus and multi-dimensional hologram data processing method and multi-dimensional hologram data processing apparatus | |
Cho et al. | A disk-loaded thick cylindrical dipole antenna for validation of an EMC test site from 30 to 300 MHz | |
JP3474090B2 (ja) | 電磁波発生源探査方法及び装置 | |
JP2002107440A (ja) | 方向検出方法及び方向検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041006 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050126 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080204 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090204 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |