JP4038009B2 - 相関関数測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相関関数測定方法及び装置に係り、特に、複数の入力信号の相関ベクトルを測定する相関関数測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電波ホログラフィ技術を用いて波源像を可視化する技術が実用化され、例えば、携帯電話の基地局からの電波を観測するために用いられている。電波ホログラムを解析することにより、基地局からの電波を視覚的に観測することができ、新たに基地局を設置すべきか否かを判断する有効な材料を得ることができる。
【０００３】
電波ホログラフィ技術を用いた波源像可視化方法及び装置については、本願出願人が、例えば特願平７−２８９８４８号明細書で提案している。
【０００４】
本願出願人が提案した波源像可視化方法及び装置を図８を用いて説明する。図８は、提案されている波源像可視化装置を示すブロック図である。
【０００５】
図８に示すように、固定アンテナ（図示せず）により受信された観測信号ａは、前変換部２１８ａ、データメモリ２２０ａ、フーリエ変換部２２２ａにより所定の信号処理が為されて、相関ベクトル演算部２３０に入力されるようになっており、走査アンテナ（図示せず）により受信された観測信号ｂは、前変換部２１８ｂ、データメモリ２２０ｂ、フーリエ変換部２２２ｂにより所定の信号処理が為されて、相関ベクトル演算部２３０に入力されるようになっている。前置換部２１８ａ、２１８ｂは、観測信号ａ、ｂを中心周波数ｆ0、帯域幅ｂｗで帯域制限し、ＩＦ信号に変換して出力するものであり、データメモリ２２０ａ、２２０ｂは、ＩＦ信号をＡ／Ｄ変換して記憶するものであり、フーリエ変換部２２２ａ、２２２ｂは、フーリエ変換を行ってスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を出力するものである。
【０００６】
そして、相関ベクトル演算部２３０では、以下の式
【０００７】
【数１】
【０００８】
に基づいて、相関ベクトルが求められる。なお、＊は、複素共役を示している。
【０００９】
このような波源像可視化装置では、前変換部２１８ａ、２１８ｂにおいて帯域制限や周波数変換等の測定条件を変更すると、前変換部２１８ａ、２１８ｂの周波数特性が変化する。しかも、この周波数特性の変化は、前変換部２１８ａと前置換部２１８ｂとの相互間でもばらつく。
【００１０】
このため、予め校正データを取得しておいて、その校正データで相関ベクトルを校正することが必要である。そこで、図８に示す波源像可視化装置では、以下のようにして校正データρ（ｃ）を求める。
【００１１】
即ち、校正データρ（ｃ）を求める際には、スイッチ２１６ａ、２１６ｂ、２２４を校正側ｃに設定し、信号発生器２１２から校正信号を出力して、相関ベクトル演算部２３０で相関ベクトルを求める。そして、求められた相関ベクトルの値を、校正データρ（ｃ）として、校正データメモリ２２８に記憶する。
【００１２】
そして、電波監視を行う際には、スイッチ２１６ａ、２１６ｂ、２２４を測定側ｍに設定し、相関ベクトル演算部２３０で相関ベクトルを求める。求められた相関ベクトルは、校正部２２９において校正データρ（ｃ）を用いて校正され、波源像再生処理部（図示せず）に出力される。
【００１３】
波源像再生処理部は、所定の画像処理を行い、処理された画像は、表示部（図示せず）のディスプレイに表示される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、提案されている波源像可視化装置では、校正信号を入力した際の帯域周波数平均の相関ベクトルを校正データρ（ｃ）として用いていた。このため、前変換部２１８ａ、２１８ｂの特性が周波数によって変化する場合には、周波数によって校正精度がばらついてしまっていた。
【００１５】
また、前変換部２１８ａ、２１８ｂの特性は、測定条件の変更、周囲温度の変化、経時変化等によりばらつくものである。提案されている波源像可視化装置では、これらの要因により校正精度が低下してしまっていた。
【００１６】
本発明の目的は、高精度に相関ベクトルを校正することができる相関関数測定方法及び装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１の観測信号を第１の信号処理手段により処理して第１のスペクトルを求め、第２の観測信号を第２の信号処理手段により処理して第２のスペクトルを求め、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を測定する相関関数測定方法であって、相関関数の測定に先立って、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、前記校正信号の周波数に応じた校正値を求め、相関関数の測定の際には、周波数に応じた前記校正値を用いつつ、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を求め、前記校正値を求める際には、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に、第１の校正信号を周波数を掃引しつつ入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた振幅校正データを求め、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に第２の校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた位相校正データを求め、前記振幅校正データと前記位相校正データとから各周波数に応じた前記校正値を求め、前記第２の校正信号は、変調波より成ることを特徴とする相関関数測定方法により達成される。これにより、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に校正データを取得しておき、周波数に応じた校正データを用いて相関関数を求めるので、相関関数を高い精度で求めることができる。従って、高精度に相関関数を測定することができる相関関数測定方法を提供することができる。
【００１９】
また、上記の相関関数測定方法において、前記校正値から回帰式を求め、前記校正値を更新する際には、少なくとも前記回帰式を決定するのに必要な校正値を再度求めることにより前記回帰式を更新し、更新された前記回帰式に基づいて前記校正値を更新することが望ましい。
【００２３】
また、上記の相関関数測定方法において、前記振幅校正データを求める際には、前記第１の校正信号の周波数を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより前記振幅校正データを求めることが望ましい。
【００２４】
また、上記の相関関数測定方法において、前記位相校正データを、前記振幅校正データより高い頻度で更新することが望ましい。
【００２５】
また、上記の相関関数測定方法において、前記振幅校正データを更新した際の前記位相校正データに対して、更新された前記位相校正データが所定値以上変化している場合に、前記振幅校正データを更新することが望ましい。
【００２６】
また、上記目的は、第１の観測信号を処理して第１のスペクトルを求める第１の信号処理手段と、第２の観測信号を処理して第２のスペクトルを求める第２の信号処理手段と、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた校正値を求める校正値演算手段と、前記校正値演算手段により求められた前記校正値を用いつつ、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を求める相関関数演算手段とを有し、前記校正値演算手段は、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に、第１の校正信号を周波数を掃引しつつ入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた振幅校正データを求め、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に第２の校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた位相校正データを求め、前記振幅校正データと前記位相校正データとから各周波数に応じた前記校正値を求め、前記第２の校正信号は、変調波より成ることを特徴とする相関関数測定装置により達成される。これにより、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に校正データを取得しておき、周波数に応じた校正データを用いて相関関数を求めるので、相関関数を高い精度で求めることができる。従って、高精度に相関関数を測定することができる相関関数測定装置を提供することができる。
【００２８】
また、上記の相関関数測定装置において、前記校正値演算手段は、前記校正値から回帰式を求め、少なくとも前記回帰式を決定するのに必要な校正値を再度求めることにより前記回帰式を更新し、更新された前記回帰式に基づいて前記校正値を更新することが望ましい。
【００３２】
また、上記の相関関数測定装置において、校正値演算手段は、前記第１の校正信号の周波数を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより前記振幅校正データを求めることが望ましい。
【００３３】
また、上記の相関関数測定装置において、前記校正値演算手段は、前記位相校正データを、前記振幅校正データより高い頻度で更新することが望ましい。
【００３４】
また、上記の相関関数測定装置において、前記校正値演算手段は、前記振幅校正データを更新した際の前記位相校正データに対して、更新された前記位相校正データが所定値以上変化している場合に、前記振幅校正データを更新することが望ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による相関関数測定方法及び装置を図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【００３６】
なお、本実施形態では、電波監視を行う際に固定アンテナ及び走査アンテナから入力される観測信号の相関関数を測定する場合を例に説明するが、本発明の原理は、電波監視を行う場合のみならず、複数の観測信号の相関関数を測定する際に広く適用することが可能である。
【００３７】
（相関関数測定装置）
図１に示すように、本実施形態による相関関数測定装置は、校正信号の周波数を制御する校正周波数制御部１０と、一定の振幅で校正信号を発生する信号発生器１２と、校正信号を分配するパワースプリッタ１４と、校正時と測定時とで回路を切り換えるスイッチ１６ａ、１６ｂと、所定の周波数成分のみを帯域制限し、中間周波数ＩＦ（Intermediate-Frequency）に変換して出力する前変換部１８ａ、１８ｂと、前変換部１８ａ、１８ｂから出力されるＩＦ信号をサンプリングして記憶するデータメモリ２０ａ、２０ｂと、データメモリ２０ａ、２０ｂに記憶されたデータをフーリエ変換してスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を求めるフーリエ変換部２２ａ、２２ｂと、校正時と測定時とで回路を切り換えるスイッチ２４ａ、２４ｂと、各校正周波数に応じたスペクトルから校正データＹ（ｆC）を求める校正データ演算部２６と、各校正周波数毎の校正データを記憶する校正データメモリ２８と、校正データを参照しつつ観測信号のスペクトルの相関ベクトルを求める相関ベクトル演算部３０とを有している。
【００３８】
スイッチ１６ａの校正側ｃはパワースプリッタ１４に接続されており、スイッチ１６ａの測定側ｍは固定アンテナに接続されている。また、スイッチ１６ｂの校正側ｃはパワースプリッタ１４に接続されており、スイッチ１６ｂの測定側ｍは走査アンテナに接続されている。また、スイッチ２４ａ、２４ｂの校正側ｃは校正データ演算部２６に接続されており、スイッチ２４ａ、２４ｂの測定側ｍは相関ベクトル演算部３０に接続されている。このため、スイッチ１６ａ、１６ｂ、２４ａ、２４ｂを校正側ｃに設定すると、校正データを取得する回路が構成され、スイッチ１６ａ、１６ｂ、２４ａ、２４ｂを測定側ｍに設定すると、相関関数を測定する回路が構成される。
【００３９】
本実施形態による相関関数測定装置は、相関関数の測定に先立って、各周波数毎の校正データを取得しておき、相関関数の測定を行う際に、各周波数毎に校正データを参照しつつ相関ベクトルを求めることに主な特徴がある。
【００４０】
図８に示す提案されている波源像可視化装置では、一定の周波数帯域に対して、帯域内周波数平均の校正データρ（ｃ）を１つだけ求め、この校正データρ（ｃ）を用いて校正を行っていたため、当該周波数帯域において不均一なスペクトル分布が存在する場合には、正確な相関ベクトルを求めることができなかった。
【００４１】
これに対し、本実施形態では、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に予め校正データを求めておき、各周波数毎の校正データを参照しつつ相関ベクトルを求めるので、高精度に相関ベクトルを求めることができる。
【００４２】
従って、本実施形態によれば、高精度に相関関数の測定を行うことができる相関関数測定装置を提供することができる。
【００４３】
以下、本実施形態による相関関数測定装置の各構成部分について個々に詳述する。
【００４４】
（ａ） 校正周波数制御部１０
校正周波数制御部１０は、信号発生器１２から出力される校正信号の周波数を、所定のステップで掃引するように制御するものである。
【００４５】
具体的には、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正周波数ｆCを掃引する。ここで、ｆ0は中心周波数であり、ｂｗは帯域幅であり、ｆSは発振器２１からデータメモリ２０ａ、２０ｂに供給されるサンプリング周波数であり、Ｍは任意の整数である。
【００４６】
校正周波数ｆCは、信号発生器１２のみならず、校正データ演算部２６にも入力されるようになっている。
【００４７】
（ｂ） 信号発生器１２
信号発生器１２は、校正周波数制御部１０から供給される校正周波数ｆCに応じて、校正信号を発生するものである。
【００４８】
信号発生器１２は、周波数に依存することなく、一定の振幅の校正信号を発生する。
【００４９】
（ｃ） パワースプリッタ１４
パワースプリッタ１４は、信号発生器１２から出力される校正信号を２つの経路に分配するものである。
【００５０】
パワースプリッタ１４の出力は、スイッチ１６ａ、１６ｂの校正側ｃに接続されている。
【００５１】
（ｄ） スイッチ１６ａ、１６ｂ
スイッチ１６ａ、１６ｂは、校正時と測定時とで入力信号を切り換えるものである。スイッチ１６ａ、１６ｂに入力される信号は高周波であるため、高周波用のスイッチが用いられる。
【００５２】
スイッチ１６ａの校正側ｃには、パワースプリッタ１４が接続されており、スイッチ１６ａの測定側ｍには、例えば固定アンテナ（図示せず）が接続されるようになっている。
【００５３】
スイッチ１６ａを校正側ｃに設定すると、信号発生器１２からの校正信号がスイッチ１６ａを介して前変換部１８ａに入力されるようになり、スイッチ１６ａを測定側ｍに設定すると、固定アンテナからの観測信号ａがスイッチ１６ａを介して前変換部１８ａに入力されるようになる。
【００５４】
一方、スイッチ１６ｂの校正側ｃには、パワースプリッタ１４が接続されており、スイッチ１６ｂの測定側ｍには、例えば走査アンテナ（図示せず）が接続されるようになっている。スイッチ１６ｂを校正側ｃに設定すると、信号発生器１２からの校正信号がスイッチ１６ｂを介して前変換部１８ｂに入力されるようになり、スイッチ１６ｂを測定側ｍに設定すると、走査アンテナからの観測信号ｂがスイッチ１６ｂを介して前変換部１８ｂに入力されるようになる。
【００５５】
即ち、スイッチ１６ａ、１６ｂを校正側ｃに設定すると、校正データを取得する回路が構成され、スイッチ１６ａ、１６ｂを測定側ｍに設定すると、相関関数の測定を行う回路が構成される。
【００５６】
（ｅ） 前変換部１８ａ、１８ｂ
スイッチ１６ａ、１６ｂの出力側には、それぞれ前変換部１８ａ、１８ｂが設けられている。
【００５７】
前変換部１８ａ、１８ｂは、所定の周波数帯域の成分のみを通過させ、中間周波数ＩＦに変換して出力するものである。
【００５８】
前変換部１８ａ、１８ｂは、例えば、ＲＦスペクトラムアナライザを用いて構成することができる。ＲＦスペクトラムアナライザを用いて前置換部１８ａ、１８ｂを構成する場合には、ゼロスパンモードに設定し、基準周波数ｆREF（図示せず）で位相をロックする。
【００５９】
（ｆ） データメモリ２０ａ、２０ｂ
前変換部１８ａ、１８ｂの出力側には、データメモリ２０ａ、２０ｂが設けられており、データメモリ２０ａ、２０ｂには、それぞれサンプリング周波数ｆSが供給されるようになっている。
【００６０】
データメモリ２０ａ、２０ｂは、前変換部１８ａ、１８ｂから出力されるＩＦ信号をサンプリング周波数ｆSに基づいてサンプリングし、Ａ／Ｄ変換した後、メモリに記憶する。データメモリ２０ａ、２０ｂには、Ｍ個のデータが記憶される。なお、サンプリング周波数ｆSは、ｂｗ＝ｆS／２となるように設定されている。
【００６１】
（ｇ） フーリエ変換部２２ａ、２２ｂ
データメモリ２０ａ、２０ｂの出力側には、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂが設けられている。
【００６２】
フーリエ変換部２２ａ、２２ｂは、データメモリ２０ａ、２０ｂから出力されるデータをフーリエ変換して、スペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を出力するものである。
【００６３】
（ｈ） スイッチ２４ａ、２４ｂ
フーリエ変換部２２ａ、２２ｂの出力側には、スイッチ２４ａ、２４ｂが設けられている。
【００６４】
スイッチ２４ａ、２４ｂは、スイッチ１６ａ、１６ｂと同様、校正時と測定時とで回路を切り換えるものである。
【００６５】
スイッチ２４ａの校正側ｃは、校正データ演算部２６に接続されており、スイッチ２４ａの測定側ｍは、相関ベクトル演算部３０に接続されている。また、スイッチ２４ｂの校正側ｃは、校正データ演算部２６に接続されており、スイッチ２４ｂの測定側ｍは、相関ベクトル演算部３０に接続されている。
【００６６】
スイッチ２４ａ、２４ｂを校正側ｃに設定すると、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が校正データ演算部２６に入力されるようになり、スイッチ２４ａ、２４ｂを測定側ｍに設定すると、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が相関ベクトル演算部３０に入力されるようになる。
【００６７】
（ｉ） 校正データ演算部２６
校正データ演算部２６は、各周波数毎に校正データを演算するものである。
【００６８】
校正データ演算部２６には、校正周波数制御部１０から校正周波数ｆCが入力されるようになっており、スイッチ２４ａ、２４ｂの校正側ｃからスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が入力されるようになっている。
【００６９】
校正データ演算部２６は、以下の式から、校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求め、校正データメモリ２８に出力する。なお、＊は、複素共役を示している。
【００７０】
【数２】
【００７１】
（ｊ） 校正データメモリ２８
校正データメモリ２８は、校正データ演算部２６により求められた各周波数毎の校正データＹ（ｆC）を記憶するものである。
【００７２】
即ち、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正データＹ（ｆC）が求められ、これら校正データＹ（ｆC）が校正データメモリ２８に記憶される。
【００７３】
（ｋ） 相関ベクトル演算部３０
相関ベクトル演算部３０は、相関ベクトルを演算するものである。
【００７４】
相関ベクトル演算部３０には、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂから出力されたスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が、スイッチ２４ａ、２４ｂを介して入力されるようになっており、相関ベクトル演算部３０は観測信号の周波数ｆに応じて校正データメモリ２８から校正データＹ（ｆC）を適宜参照し、以下の式に基づいて相関ベクトルを演算する。
【００７５】
【数３】
【００７６】
相関ベクトル演算部３０により求められた相関ベクトルは、波形像再生制御部（図示せず）等に出力され、表示部（図示せず）に表示される。
【００７７】
なお、本実施形態による相関関数測定装置は、本願出願人による特願平７−２８９８４８号明細書に記載された波源像可視化装置等に適用可能である。波源像可視化装置に適用する場合の構成等については、当該明細書を参照されたい。
【００７８】
（相関関数測定方法）
次に、本実施形態による相関関数測定方法を図１を用いて説明する。
【００７９】
まず、相関関数の測定に先立って、校正データＹ（ｆC）を取得する。校正データＹ（ｆC）を取得する際には、各スイッチ１６ａ、１６ｂ、２４ａ、２４ｂをそれぞれ校正側ｃに設定する。これにより、信号発生器１２から出力された校正信号が前変換部１８ａ、１８ｂに入力されるようになり、また、フーリエ変換されたスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が校正データ演算部２６に入力されるようになる。
【００８０】
次に、校正周波数ｆCを掃引して、各校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求める。具体的には、校正周波数制御部１０から信号発生器１２に供給する校正周波数ｆCを、ｆS／Ｍのステップ、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域で順次掃引していき、各校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求めていく。こうして求められた校正データＹ（ｆC）は、校正データメモリ２８に順次記憶される。こうして、校正データの取得が完了する。
【００８１】
相関関数の測定を行う際には、各スイッチ１６ａ、１６ｂ、２４ａ、２４ｂを測定側ｍに設定する。これにより、固定アンテナから観測信号ａが入力されるようになり、走査アンテナから観測信号ｂが入力されるようになる。また、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が、相関ベクトル演算部３０に入力されるようになる。
【００８２】
相関ベクトルを演算する際には、校正データメモリ２８に記憶された校正データＹ（ｆC）を、観測信号の周波数に応じて適宜参照し、相関ベクトルを演算する。こうして、観測信号ａ、ｂの周波数成分に応じて各周波数毎に校正が行われ、高い精度で相関ベクトルが求められる。なお、相関関数測定方法の詳細は、本願出願人による特願平７−２８９８４８号明細書を参照されたい。
【００８３】
測定条件を変更した場合、周囲温度が変化した場合、経時変化が生じた場合など、校正データの信憑性が低くなった場合には、再度上記と同様にして校正データＹ（ｆC）を取得し、校正データを更新する。
【００８４】
そして、新たな校正データＹ（ｆC）を参照しつつ、相関ベクトルを演算すればよい。
【００８５】
このように本実施形態によれば、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に校正データを取得しておき、周波数に応じた校正データを用いて相関ベクトルを求めるので、相関ベクトルを高い精度で求めることができる。また、校正データの信憑性が低くなった場合には、適宜校正データの更新を行うので、相関ベクトルの校正精度を維持することができる。従って、本実施形態によれば、高精度に相関関数の測定を行うことができる相関関数測定方法及び装置を提供することができる。
【００８６】
（変形例（その１））
次に、本実施形態による相関関数測定方法及び装置の変形例（その１）を図２及び図３を用いて説明する。図２は、本変形例による相関関数測定装置を示すブロック図である。図３は、周波数変調と位相変調とを示すタイムチャートである。
【００８７】
本変形例は、校正信号として変調波を用いることに主な特徴がある。変調波としては、例えば上記の帯域幅ｂｗより広い周波数帯域で変調されたＦＭ波等を用いることができる。
【００８８】
図１に示す相関関数測定装置では、校正データを取得する際に校正信号の周波数を掃引していたため、校正データの取得に長時間を要していたが、本変形例では、多様な周波数成分を含む変調波を校正信号に用いるので、短時間で校正データを取得することができる。従って、本変形例によれば、校正データの取得をより迅速化することができる。
【００８９】
但し、変調波は、振幅が周波数に対して均一でないため、以下のように、理論振幅分布で補正する必要がある。
【００９０】
理論振幅分布による補正について、方形波により周波数変調されたＦＭ変調波を用いる場合を例に説明する。図３（ａ）は周波数変調のタイムチャートであり、図３（ｂ）は位相変調のタイムチャートである。
【００９１】
周波数ωSで搬送波の周波数をω±ωmに変化させる場合には、次のような式が成立する。
【００９２】
【数４】
【００９３】
【数５】
【００９４】
そして、ｇ（ｔ）をフーリエ展開すると、
【００９５】
【数６】
【００９６】
と表すことができる。この式から、ω0を中心として、ωSごとに変調波のスペクトルが存在することがわかる。
【００９７】
νmodのスペクトル分布を一般の場合について計算するのは困難であるため、ω0＝ｎωS、ωm＝ｍωS（ｎ≫１、ｎ≫ｍ）として、スペクトル分布を計算すると、νmodは容易にフーリエ展開することができ、１／ｎを１に対して無視すると、
【００９８】
【数７】
【００９９】
となる。従って、方形波による周波数変調の場合には、このような理論振幅分布で補正を行えばよい。
【０１００】
このように本変形例によれば、変調波を用いて校正データを取得するので、短時間で校正データを取得することができる。
【０１０１】
（変形例（その２））
次に、本実施形態による相関関数測定方法及び装置の変形例（その２）を図４を用いて説明する。図４は、本変形例による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【０１０２】
上述したように、前変換部１８ａ、１８ｂの周波数特性は、周囲温度の変化や経時変化によって変動する。しかし、変動量の主たるものは、ベクトルのオフセットである。従って、周囲温度が変化したり、経時変化が生じたとしても、必ずしもすべての校正データを更新する必要はない。そこで、本変形例では、校正データメモリ２８に記憶された校正データの一部のみを更新することにより、データ更新の迅速化を図っている。
【０１０３】
即ち、図４に示すように、校正データメモリ２８には、回帰式メモリ３２が接続されており、回帰式メモリ３２には校正データ演算部２６により求められた校正データが入力されるようになっている。
【０１０４】
回帰式メモリ３２は、校正データメモリ２８に記憶された校正データに基づいて回帰式を作成し、回帰式を決定するのに必要な校正データのみを取得して回帰式を更新する。そして、更新された回帰式に基づいて、校正データメモリ２８の校正データを更新する。
【０１０５】
図１に示す第１実施形態による相関関数測定装置では、ｆS／Ｍのステップですべての校正データを更新するようにしていたため、データ更新に長時間を要していたが、本変形例では、一部の校正データのみを更新するため、データ更新の迅速化を図ることができる。
【０１０６】
次に、本変形例による相関関数測定方法を図４を用いて説明する。
【０１０７】
まず、図１に示す第１実施形態による相関関数測定方法と同様にして、信号発生器１２から校正信号を発生し、校正データを取得する。具体的には、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正周波数ｆCを掃引し、Ｍ個の校正データＹ（ｆC）を取得する。取得された校正データＹ（ｆC）は、校正データメモリ２８に記憶される。
【０１０８】
次に、取得したＭ個の校正データＹ（ｆC）を、最小二乗法により、一定の曲線に回帰させる。例えば、取得したＭ個の校正データから、ｎ次の多項式
【０１０９】
【数８】
【０１１０】
に回帰させる。こうして求められた回帰式は、回帰式メモリ３２に記憶される。
【０１１１】
そして、図１に示す第１実施形態による相関関数測定方法と同様にして、電波の監視を行う。
【０１１２】
校正データの更新を行う際には、回帰曲線を決定するのに必要なポイントについてのみ校正データを取得し、回帰式メモリ３２に記憶された回帰式を更新する。例えば、変極点をｎ＋１個以上測定することにより回帰曲線を決定しうる場合には、当該変極点のデータのみを取得し、回帰式を更新する。そして、更新された回帰式から導き出される校正データを、校正データメモリ２８に入力することにより、校正データの更新を完了する。
【０１１３】
なお、回帰式を更新した際に標準偏差を計算し、その標準偏差の値が一定値以上の場合に、Ｍ個の校正データのすべてを更新するようにしてもよい。
【０１１４】
このように、本変形例では、必要なポイントについてのみ校正データを取得すればよいので、より迅速に校正データを更新することができる。
【０１１５】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による相関関数測定方法及び装置を図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による相関関数測定装置を示すブロック図である。図１乃至図４に示す第１実施形態による相関関数測定方法及び装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１１６】
図２に示す第１実施形態の変形例（その１）による相関関数測定方法及び装置では、校正データの取得の迅速化を図るべく、校正信号としてＦＭ波等の変調波を用い、理論振幅分布で補正することにより、校正データＹ（ｆC）を取得している。
【０１１７】
変調波は多様な周波数成分を含むため、ＣＷ波を用いた場合のように校正周波数を掃引する必要はなく、短時間で校正データＹ（ｆC）を取得することができる。
【０１１８】
しかしながら、信号発生器から出力される変調波は、単純な関数で変調されているわけではないため、理論振幅分布を求めることは非常に困難である。このため、変調波を校正信号として用いた場合には、正確な理論振幅分布で補正することができず、校正精度の劣化を招いてしまう。
【０１１９】
本発明の第２実施形態による相関関数測定方法及び装置は、校正精度を劣化することなく、迅速に校正を行うことに主な特徴がある。
【０１２０】
（相関関数測定装置）
まず、本実施形態による相関関数測定装置について説明する。
【０１２１】
図５に示すように、本実施形態による相関関数測定装置は、校正信号の周波数を制御する校正信号制御部１１０と、校正信号を発生する信号発生器１１２と、校正信号を分配するパワースプリッタ１１４と、校正時と測定時とで回路を切り換えるスイッチ１１６ａ、１１６ｂと、所定の周波数成分のみを帯域制限し、中間周波数ＩＦ（Intermediate-Frequency）に変換して出力する前変換部１１８ａ、１１８ｂと、前変換部１１８ａ、１１８ｂから出力されるＩＦ信号をサンプリングして記憶するデータメモリ１２０ａ、１２０ｂと、データメモリ１２０ａ、１２０ｂに記憶されたデータをフーリエ変換してスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を求めるフーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂと、校正時と測定時とで回路を切り換えるスイッチ１２４ａ、１２４ｂと、各校正周波数に応じたスペクトルから校正データＹ（ｆ）を求める演算部１２６と、各校正周波数毎の校正データＹ（ｆ）を記憶するメモリ１２８と、振幅校正データＭａｇ（ｆ）と位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）とをそれぞれ求める演算部１３０と、振幅校正データＭａｇ（ｆ）と位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）とを記憶するメモリ１３２と、振幅校正データＭａｇ（ｆ）と位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）とから校正データＹ′（ｆ）を求める演算部１３４と、校正データＹ′（ｆ）を記憶するメモリ１３６と、校正データＹ′（ｆ）を参照しつつ観測信号のスペクトルの相関ベクトルを求める相関ベクトル演算部１３８とを有している。
【０１２２】
スイッチ１１６ａの校正側ｃはパワースプリッタ１１４に接続されており、スイッチ１１６ａの測定側ｍは固定アンテナに接続されている。また、スイッチ１１６ｂの校正側ｃはパワースプリッタ１１４に接続されており、スイッチ１１６ｂの測定側ｍは走査アンテナに接続されている。また、スイッチ１２４ａ、１２４ｂの校正側ｃは演算部１２６に接続されており、スイッチ１２４ａ、１２４ｂの測定側ｍは相関ベクトル演算部１３８に接続されている。スイッチ１１６ａ、１１６ｂ、１２４ａ、１２４ｂを校正側ｃに設定すると、校正データを取得する回路が構成され、スイッチ１１６ａ、１１６ｂ、１２４ａ、１２４ｂを測定側ｍに設定すると、相関関数の測定を行う回路が構成されるようになっている。
【０１２３】
本実施形態による相関関数測定装置は、変調波を用いて位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を取得し、ＣＷ波（Continuous wave、連続波）を用いて振幅校正データＭａｇ（ｆ）を取得し、これらのデータを用いて所定の演算を行うことにより校正データＹ′（ｆ）を求めることに主な特徴がある。
【０１２４】
前変換部１１８ａ、１１８ｂの周波数応答のドリフトは、位相については変動幅が比較的大きいが、振幅については変動幅が小さいという特徴を有している。このため、位相については頻繁に校正する必要があるが、振幅については必ずしも頻繁に校正する必要はない。
【０１２５】
一方、変調波を用いて校正データを取得する場合には、振幅については正確に測定できないものの、位相については正確に測定できる。しかも、変調波は多様な周波数成分を含んでいるため、極めて短時間で校正データを取得することが可能である。
【０１２６】
そこで、本実施形態では、頻繁に更新する必要のある位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を変調波を用いて高速に取得し、振幅校正データＭａｇ（ｆ）をＣＷ波を用いて正確に取得し、これらのデータを用いて演算することにより校正データＹ′（ｆ）を求めている。従って、本実施形態によれば、校正精度を劣化することなく、全体として迅速に校正を行うことができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、ＣＷ波より成る校正信号を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求める。従って、本実施形態によれば、更に校正の迅速化を図ることができる。
【０１２８】
以下、本実施形態による相関関数測定装置の各構成部分について個々に詳述する。
【０１２９】
（ａ） 校正信号制御部１１０
校正信号制御部１１０は、信号発生器１１２から出力する校正信号の種類や周波数を適宜制御するものである。
【０１３０】
振幅校正データＭａｇ（ｆ）を取得する際には、信号発生器１１２からＣＷ波が出力されるように、信号発生器１１２を制御する。そして、信号発生器１１２に校正周波数ｆCを入力し、信号発生器１１２から出力される校正信号の周波数を掃引する。具体的には、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正周波数ｆCを掃引する。
【０１３１】
ここで、ｆ0は中心周波数であり、ｂｗは帯域幅であり、ｆSは発振器１２１からデータメモリ１２０ａ、１２０ｂに供給されるサンプリング周波数であり、Ｍは任意の整数である。
【０１３２】
なお、校正周波数ｆCは、信号発生器１１２のみならず、演算部１２６にも入力されるようになっている。
【０１３３】
位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を取得する際には、信号発生器１１２から変調波が出力されるように、信号発生器１１２を制御する。変調波には多様な周波数成分が含まれているので、短時間で位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を取得することが可能となる。
【０１３４】
（ｂ） 信号発生器１１２
信号発生器１１２は、校正信号制御部１１０からの指示に応じて、ＣＷ波や変調波を適宜出力する。
【０１３５】
ＣＷ波を出力する際には、制御部１１０から供給される校正周波数ｆCに応じた周波数の校正信号を発生する。信号発生器１１２は、周波数に依存することなく、一定の振幅の校正信号を発生する。
【０１３６】
変調波を出力する際には、例えば上記の帯域幅ｂｗより広い周波数帯域で変調されたＦＭ波等を出力する。
【０１３７】
（ｃ） パワースプリッタ１１４
パワースプリッタ１１４は、信号発生器１１２から出力される校正信号を２つの経路に分配するものである。
【０１３８】
パワースプリッタ１１４の出力は、スイッチ１１６ａ、１１６ｂの校正側ｃに接続されている。
【０１３９】
（ｄ） スイッチ１１６ａ、１１６ｂ
スイッチ１１６ａ、１１６ｂは、校正時と測定時とで入力信号を切り換えるものである。スイッチ１１６ａ、１１６ｂに入力される信号は高周波であるため、高周波用のスイッチが用いられる。
【０１４０】
スイッチ１１６ａの校正側ｃには、パワースプリッタ１１４が接続されており、スイッチ１１６ａの測定側ｍには、例えば固定アンテナ（図示せず）が接続されるようになっている。
【０１４１】
スイッチ１１６ａを校正側ｃに設定すると、信号発生器１１２からの校正信号がスイッチ１１６ａを介して前変換部１１８ａに入力されるようになり、スイッチ１１６ａを測定側ｍに設定すると、固定アンテナからの観測信号ａがスイッチ１１６ａを介して前変換部１１８ａに入力されるようになる。
【０１４２】
一方、スイッチ１１６ｂの校正側ｃには、パワースプリッタ１１４が接続されており、スイッチ１１６ｂの測定側ｍには、例えば走査アンテナ（図示せず）が接続されるようになっている。スイッチ１１６ｂを校正側ｃに設定すると、信号発生器１１２からの校正信号がスイッチ１１６ｂを介して前変換部１１８ｂに入力されるようになり、スイッチ１１６ｂを測定側ｍに設定すると、走査アンテナからの観測信号ｂがスイッチ１１６ｂを介して前変換部１１８ｂに入力されるようになる。
【０１４３】
即ち、スイッチ１１６ａ、１１６ｂを校正側ｃに設定すると、校正データを取得する回路が構成され、スイッチ１１６ａ、１１６ｂを測定側ｍに設定すると、相関関数の測定を行う回路が構成される。
【０１４４】
（ｅ） 前変換部１１８ａ、１１８ｂ
スイッチ１１６ａ、１１６ｂの出力側には、それぞれ前変換部１１８ａ、１１８ｂが設けられている。
【０１４５】
前変換部１１８ａ、１１８ｂは、所定の周波数帯域の成分のみを通過させ、中間周波数ＩＦに変換して出力するものである。
【０１４６】
前変換部１１８ａ、１１８ｂは、例えば、ＲＦスペクトラムアナライザを用いて構成することができる。ＲＦスペクトラムアナライザを用いて前変換部１１８ａ、１１８ｂを構成する場合には、ゼロスパンモードに設定し、基準周波数ｆREF（図示せず）で位相をロックする。
【０１４７】
前変換部１１８ａ、１１８ｂには、周波数応答のドリフトが生ずるが、このドリフトは、振幅の変動幅は小さく、位相の変動幅は比較的大きい。これは、高周波において熱的外因が回路に影響した場合、位相、即ち遅延時間に対して影響が大きいためと考えられる。
【０１４８】
（ｆ） データメモリ１２０ａ、１２０ｂ
前変換部１１８ａ、１１８ｂの出力側には、データメモリ１２０ａ、１２０ｂが設けられており、データメモリ１２０ａ、１２０ｂには、それぞれサンプリング周波数ｆSが供給されるようになっている。
【０１４９】
データメモリ１２０ａ、１２０ｂは、前変換部１１８ａ、１１８ｂから出力されるＩＦ信号をサンプリング周波数ｆSに基づいてサンプリングし、Ａ／Ｄ変換した後、メモリに記憶する。データメモリ１２０ａ、１２０ｂには、Ｍ個のデータが記憶される。なお、サンプリング周波数ｆSは、ｂｗ＝ｆS／２となるように設定されている。
【０１５０】
（ｇ） フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂ
データメモリ１２０ａ、１２０ｂの出力側には、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂが設けられている。
【０１５１】
フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂは、データメモリ１２０ａ、１２０ｂから出力されるデータをフーリエ変換して、スペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を出力するものである。
【０１５２】
（ｈ） スイッチ１２４ａ、１２４ｂ
フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂの出力側には、スイッチ１２４ａ、１２４ｂが設けられている。
【０１５３】
スイッチ１２４ａ、１２４ｂは、スイッチ１１６ａ、１１６ｂと同様、校正時と測定時とで回路を切り換えるものである。
【０１５４】
スイッチ１２４ａの校正側ｃは、演算部１２６に接続されており、スイッチ１２４ａの測定側ｍは、相関ベクトル演算部１３８に接続されている。また、スイッチ１２４ｂの校正側ｃは、演算部１２６に接続されており、スイッチ１２４ｂの測定側ｍは、相関ベクトル演算部１３８に接続されている。
【０１５５】
スイッチ１２４ａ、１２４ｂを校正側ｃに設定すると、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が演算部１２６に入力されるようになり、スイッチ１２４ａ、１２４ｂを測定側ｍに設定すると、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が相関ベクトル演算部１３８に入力されるようになる。
【０１５６】
（ｉ） 演算部１２６
演算部１２６は、各周波数毎の校正データＹ（ｆC）を演算するものである。
【０１５７】
演算部１２６には、校正信号制御部１１０から校正周波数ｆCが入力されるようになっており、スイッチ１２４ａ、１２４ｂの校正側ｃからスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が入力されるようになっている。
【０１５８】
演算部１２６は、以下の式から、校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求め、校正データメモリ１２８に出力する。なお、＊は、複素共役を示している。
【０１５９】
【数９】
【０１６０】
（ｊ） メモリ１２８
演算部１２６の出力側には、メモリ１２８が設けられている。
【０１６１】
メモリ１２８は、演算部１２６により求められた各周波数毎の校正データＹ（ｆ）を記憶するものである。
【０１６２】
振幅校正データを求める際には、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正データＹ（ｆ）が求められ、これら校正データＹ（ｆ）がメモリ１２８に記憶される。
【０１６３】
位相校正データを求める際にも、各周波数毎の校正データＹ（ｆ）が記憶される。
【０１６４】
（ｋ） 演算部１３０
メモリ１２８の出力側には、演算部１３０が設けられている。
【０１６５】
演算部１３０は、振幅校正データＭａｇ（ｆ）及び位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を演算するものである。
【０１６６】
振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求める際には、ＣＷ波より成る校正信号をｆS／Ｍのステップで掃引しつつ、以下の式により、データＳ（ｆ）を求める。なお、必ずしもｆS／Ｍのステップで校正信号を掃引する必要はなく、ｆS／Ｍより小さいステップで校正信号を掃引するようにしてもよい。
【０１６７】
【数１０】
【０１６８】
そして、データＳ（ｆ）について補間を行い、これにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求める。なお、補間の際には、例えばスプライン補間を用いることができる。
【０１６９】
補間を行うことにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求めるので、ＣＷ波を用いているにもかかわらず、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を迅速に求めることができる。
【０１７０】
位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を求める際には、以下の式により、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を求める。
【０１７１】
【数１１】
【０１７２】
（ｌ） メモリ１３２
演算部１３０の出力側には、メモリ１３２が設けられている。
【０１７３】
メモリ１３２は、演算部１３０により求められた振幅校正用データＭａｇ（ｆ）と位相校正用データＰｈａｓｅ（ｆ）とを、それぞれ記憶しておくものである。
【０１７４】
（ｍ） 演算部１３４
メモリ１３２の出力側には、演算部１３４が設けられている。
【０１７５】
演算部１３４は、振幅校正用データＭａｇ（ｆ）と位相校正用データＰｈａｓｅ（ｆ）を用いて、校正データＹ′（ｆ）を演算するものである。
【０１７６】
校正データＹ′（ｆ）は、以下の式により求められる。
【０１７７】
【数１２】
【０１７８】
（ｎ） メモリ１３６
演算部１３４の出力側には、メモリ１３６が設けられている。
【０１７９】
メモリ１３６は、演算部１３４で求められた校正データＹ′（ｆ）を記憶しておくものである。
【０１８０】
（ｏ） 相関ベクトル演算部１３８
相関ベクトル演算部１３８は、相関ベクトルを演算するものである。
【０１８１】
相関ベクトル演算部１３８には、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂから出力されたスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が、スイッチ１２４ａ、１２４ｂを介して入力されるようになっている。
【０１８２】
相関ベクトル演算部１３８は、観測信号の周波数に応じて校正データメモリ１３６から校正データＹ′（ｆ）を適宜参照し、以下の式に基づいて相関ベクトルを演算する。
【０１８３】
【数１３】
【０１８４】
相関ベクトル演算部１３８により求められた相関ベクトルは、波形像再生制御部（図示せず）等に出力され、表示部（図示せず）に表示される。
【０１８５】
なお、本実施形態による相関関数測定装置は、本願出願人による特願平７−２８９８４８号明細書に記載された波源像可視化装置等に適用可能である。波源像可視化装置に適用する場合の構成等については、当該明細書を参照されたい。
【０１８６】
（データの精度）
次に、本実施形態で取得される振幅校正データＭａｇ（ｆ）の精度について図６を用いて説明する。
【０１８７】
図６は、ＣＷ波を用いて取得した位相校正データと振幅校正データとを示すグラフであり、いずれも７．５ＭＨｚ〜１２．５ＭＨｚの範囲で測定したものである。
【０１８８】
図６（ａ）の実施例１は、スプライン補間を用いて取得した位相校正データを示しており、実施例２は、スプライン補間を用いて取得した振幅校正データを示している。測定点は９点であり、測定の所要時間は約５秒であった。なお、図中の丸は測定点を示している。
【０１８９】
図６（ｂ）の比較例１は、補間を行うことなく取得した位相校正データを示しており、比較例２は、補間を行うことなく取得した振幅校正データを示している。測定点は１２９点であり、測定の所要時間は約１分であった。
【０１９０】
実施例２と比較例２とを比較して分かるように、両者の振幅の差は約０．１ｄＢ以下に抑えられている。このことから分かるように、スプライン補間を用いる場合であっても、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を高精度に求めることが可能である。
【０１９１】
次に、本実施形態で取得される位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）の精度について図７を用いて説明する。
【０１９２】
図７（ａ）は、変調波を用いて取得した位相校正データと振幅校正データとを示すグラフである。図７（ａ）の実施例３は、変調波を用いて取得された位相校正データを示しており、実施例４は、変調波を用いて取得された振幅校正データを示している。
【０１９３】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すデータを取得する際に用いた変調波のスペクトル示すグラフであり、中心周波数２ＧＨｚ、スパン５０ＭＨｚで表したものである。なお、図７（ｂ）に示す変調波の２ＧＨｚ±２．５ＭＨｚを校正信号として用いて、図７（ａ）に示すデータが得られている。
【０１９４】
図７（ａ）に示す実施例３と、図６（ｂ）に示す比較例１と比較して分かるように、両者の位相差は約０．２度以下に抑えられている。このことから分かるように、変調波を用いた場合であっても、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を高精度に求めることが可能である。
【０１９５】
（相関関数測定方法）
次に、本実施形態による相関関数測定方法を図５を用いて説明する。
【０１９６】
まず、相関関数の測定に先立って、校正データＹ′（ｆ）を取得する。校正データＹ′（ｆ）を取得する際には、各スイッチ１１６ａ、１１６ｂ、１２４ａ、１２４ｂをそれぞれ校正側ｃに設定する。これにより、信号発生器１１２から出力された校正信号が前変換部１１８ａ、１１８ｂに入力されるようになり、また、フーリエ変換されたスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が演算部１２６に入力されるようになる。
【０１９７】
次に、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を取得すべく、ＣＷ波を出力するように信号発生器１１２を制御する。
【０１９８】
そして、校正周波数ｆCを掃引して、各校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求める。具体的には、校正信号制御部１１０から信号発生器１１２に供給する校正周波数ｆCを、ｆS／Ｍのステップ、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域で順次掃引していき、演算部１２６において、各校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求めていく。こうして求められた校正データＹ（ｆC）は、メモリ１２８に順次記憶される。
【０１９９】
更に、演算部１３０において、上述したような演算を行ない、これにより、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求める。こうして求められた振幅校正データＭａｇ（ｆ）は、メモリ１３２に記憶される。例えば、帯域幅ｂｗが１０ＭＨｚ、測定点が９点の場合には、振幅校正データＭａｇ（ｆ）は、約６秒で取得することが可能である。
【０２００】
次に、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を取得すべく、変調波を出力するように信号発生器１１２を制御する。
【０２０１】
そして、演算部１２６において、各校正周波数ｆC毎の校正データＹ（ｆC）を求める。例えば、帯域幅ｂｗが１０ＭＨｚの場合には、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）は、約０．５秒で取得することが可能である。
【０２０２】
更に、演算部１３０において、上述したような演算を行い、これにより、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を求める。こうして求められた位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）は、メモリ１３２に記憶される。
【０２０３】
次に、演算部１３４において、振幅校正データＭａｇ（ｆ）と位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）とを用いて上述したような演算を行うことにより、校正データＹ′（ｆ）を求める。こうして求められたＹ′（ｆ）は、メモリ１３６に記憶される。
【０２０４】
こうして、校正データＹ′（ｆ）の取得が完了する。
【０２０５】
相関関数の測定を行う際には、各スイッチ１１６ａ、１１６ｂ、１２４ａ、１２４ｂを測定側ｍに設定する。これにより、固定アンテナから観測信号ａが入力されるようになり、走査アンテナから観測信号ｂが入力されるようになる。また、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が、相関ベクトル演算部１３８に入力されるようになる。
【０２０６】
相関ベクトルを演算する際には、メモリ１３６に記憶された校正データＹ′（ｆ）を、観測信号の周波数に応じて適宜参照し、相関ベクトルを演算する。こうして、観測信号ａ、ｂの周波数成分に応じて各周波数毎に校正が行われ、高い精度で相関ベクトルが求められる。なお、相関関数測定方法の詳細は、本願出願人による特願平７−２８９８４８号明細書を参照されたい。
【０２０７】
周囲温度が変化した場合、経時変化が生じた場合など、校正データＹ′（ｆ）の信憑性が低くなった場合には、上記と同様にして位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）のみを取得し、所定の演算を行うことにより校正データＹ′（ｆ）を更新する。
【０２０８】
そして、新たな校正データＹ′（ｆ）を参照しつつ、相関ベクトルを演算すればよい。
【０２０９】
なお、振幅校正データＭａｇ（ｆ）の信憑性も低くなったと考えられる場合には、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）のみならず、振幅校正データＭａｇ（ｆ）をも取得し、これらのデータを用いて演算することにより校正データＹ′（ｆ）を求めればよい。例えば、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を取得した際における位相校正用データＰｈａｓｅ（ｆ）を記憶しておき、この位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）に対して所定値以上位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）の値が変化した場合には、振幅校正用データＭａｇ（ｆ）の信憑性も低くなっている蓋然性が高いため、振幅校正用データＭａｇ（ｆ）を更新するようにしてもよい。位相校正用データＰｈａｓｅ（ｆ）の値が所定以上変化したということは、例えば標準偏差等により求めることが可能である。
【０２１０】
このように本実施形態によれば、頻繁に取得する必要のある位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を変調波を用いて取得し、頻繁に取得する必要のない振幅校正データＭａｇ（ｆ）はＣＷ波を用いて取得し、これらのデータを用いて各周波数に応じた校正データＹ′（ｆ）を求めるので、校正精度を劣化することなく、迅速に校正を行うことができる。
【０２１１】
また、本実施形態では、ＣＷ波より成る校正信号を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求めるので、更に校正を迅速に行うことができる。
【０２１２】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０２１３】
例えば、第１及び第２実施形態では、電波監視を行う際に固定アンテナ及び走査アンテナから入力される観測信号の相関関数を測定する場合を例に説明したが、電波監視を行う場合のみならず、複数の観測信号の相関関数を測定する際に広く適用することができる。
【０２１４】
また、第１及び第２実施形態では、２つの観測信号の相関ベクトルを演算する場合に適用したが、３つ以上の相関ベクトルを演算する場合にも応用することができる。
【０２１５】
また、第２実施形態では、変調波を用いて位相校正データを取得したが、必ずしも変調波を用いて位相校正データを取得しなくてもよい。例えば、迅速な校正が要求されない場合には、連続波を用いて位相校正データを取得してもよい。
【０２１６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に校正データを取得しておき、周波数に応じた校正データを用いて相関ベクトルを求めるので、相関ベクトルを高い精度で求めることができる。また、校正データの信憑性が低くなった場合には、適宜校正データの更新を行うので、相関ベクトルの校正精度を維持することができる。従って、本発明によれば、高精度に相関関数の測定を行うことができる相関関数測定方法及び装置を提供することができる。
【０２１７】
また、本発明によれば、頻繁に取得する必要のある位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を変調波を用いて取得し、頻繁に取得する必要のない振幅校正データＭａｇ（ｆ）はＣＷ波を用いて取得し、これらのデータを用いて各周波数に応じた校正データＹ′（ｆ）を求めるので、校正精度を劣化することなく、迅速に校正を行うことができる。
【０２１８】
また、本発明によれば、ＣＷ波より成る校正信号を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求めるので、更に校正を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例（その１）による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【図３】周波数変調と位相変調とを示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例（その２）による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【図６】ＣＷ波を用いて取得した位相校正データと振幅校正データとを示すグラフである。
【図７】変調波を用いて取得した位相校正データと振幅校正データとを示すグラフである。
【図８】提案されている波源像可視化装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…校正周波数制御部
１２…信号発生器
１４…パワースプリッタ
１６ａ、１６ｂ…スイッチ
１８ａ、１８ｂ…前変換部
２０ａ、２０ｂ…データメモリ
２１…発振器
２２ａ、２２ｂ…フーリエ変換部
２４ａ、２４ｂ…スイッチ
２６…校正データ演算部
２８…校正データメモリ
３０…相関ベクトル演算部
３２…回帰式メモリ
１１０…校正信号制御部
１１２…信号発生器
１１４…パワースプリッタ
１１６ａ、１１６ｂ…スイッチ
１１８ａ、１１８ｂ…前変換部
１２０ａ、１２０ｂ…データメモリ
１２１…発振器
１２２ａ、１２２ｂ…フーリエ変換部
１２４ａ、１２４ｂ…スイッチ
１２６…演算部
１２８…メモリ
１３０…演算部
１３２…メモリ
１３４…演算部
１３６…メモリ
１３８…相関ベクトル演算部
２１２…信号発生器
２１４…パワースプリッタ
２１６ａ、２１６ｂ…スイッチ
２１８ａ、２１８ｂ…前変換部
２２０ａ、２２０ｂ…データメモリ
２２２ａ、２２２ｂ…フーリエ変換部
２２４…スイッチ
２２８…校正データメモリ
２２９…校正部
２３０…相関ベクトル演算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、相関関数測定方法及び装置に係り、特に、複数の入力信号の相関ベクトルを測定する相関関数測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電波ホログラフィ技術を用いて波源像を可視化する技術が実用化され、例えば、携帯電話の基地局からの電波を観測するために用いられている。電波ホログラムを解析することにより、基地局からの電波を視覚的に観測することができ、新たに基地局を設置すべきか否かを判断する有効な材料を得ることができる。
【０００３】
電波ホログラフィ技術を用いた波源像可視化方法及び装置については、本願出願人が、例えば特願平７−２８９８４８号明細書で提案している。
【０００４】
本願出願人が提案した波源像可視化方法及び装置を図８を用いて説明する。図８は、提案されている波源像可視化装置を示すブロック図である。
【０００５】
図８に示すように、固定アンテナ（図示せず）により受信された観測信号ａは、前変換部２１８ａ、データメモリ２２０ａ、フーリエ変換部２２２ａにより所定の信号処理が為されて、相関ベクトル演算部２３０に入力されるようになっており、走査アンテナ（図示せず）により受信された観測信号ｂは、前変換部２１８ｂ、データメモリ２２０ｂ、フーリエ変換部２２２ｂにより所定の信号処理が為されて、相関ベクトル演算部２３０に入力されるようになっている。前置換部２１８ａ、２１８ｂは、観測信号ａ、ｂを中心周波数ｆ0、帯域幅ｂｗで帯域制限し、ＩＦ信号に変換して出力するものであり、データメモリ２２０ａ、２２０ｂは、ＩＦ信号をＡ／Ｄ変換して記憶するものであり、フーリエ変換部２２２ａ、２２２ｂは、フーリエ変換を行ってスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を出力するものである。
【０００６】
そして、相関ベクトル演算部２３０では、以下の式
【０００７】
【数１】
に基づいて、相関ベクトルが求められる。なお、＊は、複素共役を示している。
【０００９】
このような波源像可視化装置では、前変換部２１８ａ、２１８ｂにおいて帯域制限や周波数変換等の測定条件を変更すると、前変換部２１８ａ、２１８ｂの周波数特性が変化する。しかも、この周波数特性の変化は、前変換部２１８ａと前置換部２１８ｂとの相互間でもばらつく。
【００１０】
このため、予め校正データを取得しておいて、その校正データで相関ベクトルを校正することが必要である。そこで、図８に示す波源像可視化装置では、以下のようにして校正データρ（ｃ）を求める。
【００１１】
即ち、校正データρ（ｃ）を求める際には、スイッチ２１６ａ、２１６ｂ、２２４を校正側ｃに設定し、信号発生器２１２から校正信号を出力して、相関ベクトル演算部２３０で相関ベクトルを求める。そして、求められた相関ベクトルの値を、校正データρ（ｃ）として、校正データメモリ２２８に記憶する。
【００１２】
そして、電波監視を行う際には、スイッチ２１６ａ、２１６ｂ、２２４を測定側ｍに設定し、相関ベクトル演算部２３０で相関ベクトルを求める。求められた相関ベクトルは、校正部２２９において校正データρ（ｃ）を用いて校正され、波源像再生処理部（図示せず）に出力される。
【００１３】
波源像再生処理部は、所定の画像処理を行い、処理された画像は、表示部（図示せず）のディスプレイに表示される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、提案されている波源像可視化装置では、校正信号を入力した際の帯域周波数平均の相関ベクトルを校正データρ（ｃ）として用いていた。このため、前変換部２１８ａ、２１８ｂの特性が周波数によって変化する場合には、周波数によって校正精度がばらついてしまっていた。
【００１５】
また、前変換部２１８ａ、２１８ｂの特性は、測定条件の変更、周囲温度の変化、経時変化等によりばらつくものである。提案されている波源像可視化装置では、これらの要因により校正精度が低下してしまっていた。
【００１６】
本発明の目的は、高精度に相関ベクトルを校正することができる相関関数測定方法及び装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１の観測信号を第１の信号処理手段により処理して第１のスペクトルを求め、第２の観測信号を第２の信号処理手段により処理して第２のスペクトルを求め、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を測定する相関関数測定方法であって、相関関数の測定に先立って、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、前記校正信号の周波数に応じた校正値を求め、相関関数の測定の際には、周波数に応じた前記校正値を用いつつ、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を求め、前記校正値を求める際には、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に、第１の校正信号を周波数を掃引しつつ入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた振幅校正データを求め、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に第２の校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた位相校正データを求め、前記振幅校正データと前記位相校正データとから各周波数に応じた前記校正値を求め、前記第２の校正信号は、変調波より成ることを特徴とする相関関数測定方法により達成される。これにより、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に校正データを取得しておき、周波数に応じた校正データを用いて相関関数を求めるので、相関関数を高い精度で求めることができる。従って、高精度に相関関数を測定することができる相関関数測定方法を提供することができる。
【００１９】
また、上記の相関関数測定方法において、前記校正値から回帰式を求め、前記校正値を更新する際には、少なくとも前記回帰式を決定するのに必要な校正値を再度求めることにより前記回帰式を更新し、更新された前記回帰式に基づいて前記校正値を更新することが望ましい。
【００２３】
また、上記の相関関数測定方法において、前記振幅校正データを求める際には、前記第１の校正信号の周波数を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより前記振幅校正データを求めることが望ましい。
【００２４】
また、上記の相関関数測定方法において、前記位相校正データを、前記振幅校正データより高い頻度で更新することが望ましい。
【００２５】
また、上記の相関関数測定方法において、前記振幅校正データを更新した際の前記位相校正データに対して、更新された前記位相校正データが所定値以上変化している場合に、前記振幅校正データを更新することが望ましい。
【００２６】
また、上記目的は、第１の観測信号を処理して第１のスペクトルを求める第１の信号処理手段と、第２の観測信号を処理して第２のスペクトルを求める第２の信号処理手段と、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた校正値を求める校正値演算手段と、前記校正値演算手段により求められた前記校正値を用いつつ、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を求める相関関数演算手段とを有し、前記校正値演算手段は、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に、第１の校正信号を周波数を掃引しつつ入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた振幅校正データを求め、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に第２の校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた位相校正データを求め、前記振幅校正データと前記位相校正データとから各周波数に応じた前記校正値を求め、前記第２の校正信号は、変調波より成ることを特徴とする相関関数測定装置により達成される。これにより、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に校正データを取得しておき、周波数に応じた校正データを用いて相関関数を求めるので、相関関数を高い精度で求めることができる。従って、高精度に相関関数を測定することができる相関関数測定装置を提供することができる。
【００２８】
また、上記の相関関数測定装置において、前記校正値演算手段は、前記校正値から回帰式を求め、少なくとも前記回帰式を決定するのに必要な校正値を再度求めることにより前記回帰式を更新し、更新された前記回帰式に基づいて前記校正値を更新することが望ましい。
【００３２】
また、上記の相関関数測定装置において、校正値演算手段は、前記第１の校正信号の周波数を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより前記振幅校正データを求めることが望ましい。
【００３３】
また、上記の相関関数測定装置において、前記校正値演算手段は、前記位相校正データを、前記振幅校正データより高い頻度で更新することが望ましい。
【００３４】
また、上記の相関関数測定装置において、前記校正値演算手段は、前記振幅校正データを更新した際の前記位相校正データに対して、更新された前記位相校正データが所定値以上変化している場合に、前記振幅校正データを更新することが望ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による相関関数測定方法及び装置を図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【００３６】
なお、本実施形態では、電波監視を行う際に固定アンテナ及び走査アンテナから入力される観測信号の相関関数を測定する場合を例に説明するが、本発明の原理は、電波監視を行う場合のみならず、複数の観測信号の相関関数を測定する際に広く適用することが可能である。
【００３７】
（相関関数測定装置）
図１に示すように、本実施形態による相関関数測定装置は、校正信号の周波数を制御する校正周波数制御部１０と、一定の振幅で校正信号を発生する信号発生器１２と、校正信号を分配するパワースプリッタ１４と、校正時と測定時とで回路を切り換えるスイッチ１６ａ、１６ｂと、所定の周波数成分のみを帯域制限し、中間周波数ＩＦ（Intermediate-Frequency）に変換して出力する前変換部１８ａ、１８ｂと、前変換部１８ａ、１８ｂから出力されるＩＦ信号をサンプリングして記憶するデータメモリ２０ａ、２０ｂと、データメモリ２０ａ、２０ｂに記憶されたデータをフーリエ変換してスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を求めるフーリエ変換部２２ａ、２２ｂと、校正時と測定時とで回路を切り換えるスイッチ２４ａ、２４ｂと、各校正周波数に応じたスペクトルから校正データＹ（ｆC）を求める校正データ演算部２６と、各校正周波数毎の校正データを記憶する校正データメモリ２８と、校正データを参照しつつ観測信号のスペクトルの相関ベクトルを求める相関ベクトル演算部３０とを有している。
【００３８】
スイッチ１６ａの校正側ｃはパワースプリッタ１４に接続されており、スイッチ１６ａの測定側ｍは固定アンテナに接続されている。また、スイッチ１６ｂの校正側ｃはパワースプリッタ１４に接続されており、スイッチ１６ｂの測定側ｍは走査アンテナに接続されている。また、スイッチ２４ａ、２４ｂの校正側ｃは校正データ演算部２６に接続されており、スイッチ２４ａ、２４ｂの測定側ｍは相関ベクトル演算部３０に接続されている。このため、スイッチ１６ａ、１６ｂ、２４ａ、２４ｂを校正側ｃに設定すると、校正データを取得する回路が構成され、スイッチ１６ａ、１６ｂ、２４ａ、２４ｂを測定側ｍに設定すると、相関関数を測定する回路が構成される。
【００３９】
本実施形態による相関関数測定装置は、相関関数の測定に先立って、各周波数毎の校正データを取得しておき、相関関数の測定を行う際に、各周波数毎に校正データを参照しつつ相関ベクトルを求めることに主な特徴がある。
【００４０】
図８に示す提案されている波源像可視化装置では、一定の周波数帯域に対して、帯域内周波数平均の校正データρ（ｃ）を１つだけ求め、この校正データρ（ｃ）を用いて校正を行っていたため、当該周波数帯域において不均一なスペクトル分布が存在する場合には、正確な相関ベクトルを求めることができなかった。
【００４１】
これに対し、本実施形態では、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に予め校正データを求めておき、各周波数毎の校正データを参照しつつ相関ベクトルを求めるので、高精度に相関ベクトルを求めることができる。
【００４２】
従って、本実施形態によれば、高精度に相関関数の測定を行うことができる相関関数測定装置を提供することができる。
【００４３】
以下、本実施形態による相関関数測定装置の各構成部分について個々に詳述する。
【００４４】
（ａ） 校正周波数制御部１０
校正周波数制御部１０は、信号発生器１２から出力される校正信号の周波数を、所定のステップで掃引するように制御するものである。
【００４５】
具体的には、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正周波数ｆCを掃引する。ここで、ｆ0は中心周波数であり、ｂｗは帯域幅であり、ｆSは発振器２１からデータメモリ２０ａ、２０ｂに供給されるサンプリング周波数であり、Ｍは任意の整数である。
【００４６】
校正周波数ｆCは、信号発生器１２のみならず、校正データ演算部２６にも入力されるようになっている。
【００４７】
（ｂ） 信号発生器１２
信号発生器１２は、校正周波数制御部１０から供給される校正周波数ｆCに応じて、校正信号を発生するものである。
【００４８】
信号発生器１２は、周波数に依存することなく、一定の振幅の校正信号を発生する。
【００４９】
（ｃ） パワースプリッタ１４
パワースプリッタ１４は、信号発生器１２から出力される校正信号を２つの経路に分配するものである。
【００５０】
パワースプリッタ１４の出力は、スイッチ１６ａ、１６ｂの校正側ｃに接続されている。
【００５１】
（ｄ） スイッチ１６ａ、１６ｂ
スイッチ１６ａ、１６ｂは、校正時と測定時とで入力信号を切り換えるものである。スイッチ１６ａ、１６ｂに入力される信号は高周波であるため、高周波用のスイッチが用いられる。
【００５２】
スイッチ１６ａの校正側ｃには、パワースプリッタ１４が接続されており、スイッチ１６ａの測定側ｍには、例えば固定アンテナ（図示せず）が接続されるようになっている。
【００５３】
スイッチ１６ａを校正側ｃに設定すると、信号発生器１２からの校正信号がスイッチ１６ａを介して前変換部１８ａに入力されるようになり、スイッチ１６ａを測定側ｍに設定すると、固定アンテナからの観測信号ａがスイッチ１６ａを介して前変換部１８ａに入力されるようになる。
【００５４】
一方、スイッチ１６ｂの校正側ｃには、パワースプリッタ１４が接続されており、スイッチ１６ｂの測定側ｍには、例えば走査アンテナ（図示せず）が接続されるようになっている。スイッチ１６ｂを校正側ｃに設定すると、信号発生器１２からの校正信号がスイッチ１６ｂを介して前変換部１８ｂに入力されるようになり、スイッチ１６ｂを測定側ｍに設定すると、走査アンテナからの観測信号ｂがスイッチ１６ｂを介して前変換部１８ｂに入力されるようになる。
【００５５】
即ち、スイッチ１６ａ、１６ｂを校正側ｃに設定すると、校正データを取得する回路が構成され、スイッチ１６ａ、１６ｂを測定側ｍに設定すると、相関関数の測定を行う回路が構成される。
【００５６】
（ｅ） 前変換部１８ａ、１８ｂ
スイッチ１６ａ、１６ｂの出力側には、それぞれ前変換部１８ａ、１８ｂが設けられている。
【００５７】
前変換部１８ａ、１８ｂは、所定の周波数帯域の成分のみを通過させ、中間周波数ＩＦに変換して出力するものである。
【００５８】
前変換部１８ａ、１８ｂは、例えば、ＲＦスペクトラムアナライザを用いて構成することができる。ＲＦスペクトラムアナライザを用いて前置換部１８ａ、１８ｂを構成する場合には、ゼロスパンモードに設定し、基準周波数ｆREF（図示せず）で位相をロックする。
【００５９】
（ｆ） データメモリ２０ａ、２０ｂ
前変換部１８ａ、１８ｂの出力側には、データメモリ２０ａ、２０ｂが設けられており、データメモリ２０ａ、２０ｂには、それぞれサンプリング周波数ｆSが供給されるようになっている。
【００６０】
データメモリ２０ａ、２０ｂは、前変換部１８ａ、１８ｂから出力されるＩＦ信号をサンプリング周波数ｆSに基づいてサンプリングし、Ａ／Ｄ変換した後、メモリに記憶する。データメモリ２０ａ、２０ｂには、Ｍ個のデータが記憶される。なお、サンプリング周波数ｆSは、ｂｗ＝ｆS／２となるように設定されている。
【００６１】
（ｇ） フーリエ変換部２２ａ、２２ｂ
データメモリ２０ａ、２０ｂの出力側には、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂが設けられている。
【００６２】
フーリエ変換部２２ａ、２２ｂは、データメモリ２０ａ、２０ｂから出力されるデータをフーリエ変換して、スペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を出力するものである。
【００６３】
（ｈ） スイッチ２４ａ、２４ｂ
フーリエ変換部２２ａ、２２ｂの出力側には、スイッチ２４ａ、２４ｂが設けられている。
【００６４】
スイッチ２４ａ、２４ｂは、スイッチ１６ａ、１６ｂと同様、校正時と測定時とで回路を切り換えるものである。
【００６５】
スイッチ２４ａの校正側ｃは、校正データ演算部２６に接続されており、スイッチ２４ａの測定側ｍは、相関ベクトル演算部３０に接続されている。また、スイッチ２４ｂの校正側ｃは、校正データ演算部２６に接続されており、スイッチ２４ｂの測定側ｍは、相関ベクトル演算部３０に接続されている。
【００６６】
スイッチ２４ａ、２４ｂを校正側ｃに設定すると、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が校正データ演算部２６に入力されるようになり、スイッチ２４ａ、２４ｂを測定側ｍに設定すると、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が相関ベクトル演算部３０に入力されるようになる。
【００６７】
（ｉ） 校正データ演算部２６
校正データ演算部２６は、各周波数毎に校正データを演算するものである。
【００６８】
校正データ演算部２６には、校正周波数制御部１０から校正周波数ｆCが入力されるようになっており、スイッチ２４ａ、２４ｂの校正側ｃからスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が入力されるようになっている。
【００６９】
校正データ演算部２６は、以下の式から、校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求め、校正データメモリ２８に出力する。なお、＊は、複素共役を示している。
【００７０】
【数２】
（ｊ） 校正データメモリ２８
校正データメモリ２８は、校正データ演算部２６により求められた各周波数毎の校正データＹ（ｆC）を記憶するものである。
【００７２】
即ち、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正データＹ（ｆC）が求められ、これら校正データＹ（ｆC）が校正データメモリ２８に記憶される。
【００７３】
（ｋ） 相関ベクトル演算部３０
相関ベクトル演算部３０は、相関ベクトルを演算するものである。
【００７４】
相関ベクトル演算部３０には、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂから出力されたスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が、スイッチ２４ａ、２４ｂを介して入力されるようになっており、相関ベクトル演算部３０は観測信号の周波数ｆに応じて校正データメモリ２８から校正データＹ（ｆC）を適宜参照し、以下の式に基づいて相関ベクトルを演算する。
【００７５】
【数３】
相関ベクトル演算部３０により求められた相関ベクトルは、波形像再生制御部（図示せず）等に出力され、表示部（図示せず）に表示される。
【００７７】
なお、本実施形態による相関関数測定装置は、本願出願人による特願平７−２８９８４８号明細書に記載された波源像可視化装置等に適用可能である。波源像可視化装置に適用する場合の構成等については、当該明細書を参照されたい。
【００７８】
（相関関数測定方法）
次に、本実施形態による相関関数測定方法を図１を用いて説明する。
【００７９】
まず、相関関数の測定に先立って、校正データＹ（ｆC）を取得する。校正データＹ（ｆC）を取得する際には、各スイッチ１６ａ、１６ｂ、２４ａ、２４ｂをそれぞれ校正側ｃに設定する。これにより、信号発生器１２から出力された校正信号が前変換部１８ａ、１８ｂに入力されるようになり、また、フーリエ変換されたスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が校正データ演算部２６に入力されるようになる。
【００８０】
次に、校正周波数ｆCを掃引して、各校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求める。具体的には、校正周波数制御部１０から信号発生器１２に供給する校正周波数ｆCを、ｆS／Ｍのステップ、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域で順次掃引していき、各校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求めていく。こうして求められた校正データＹ（ｆC）は、校正データメモリ２８に順次記憶される。こうして、校正データの取得が完了する。
【００８１】
相関関数の測定を行う際には、各スイッチ１６ａ、１６ｂ、２４ａ、２４ｂを測定側ｍに設定する。これにより、固定アンテナから観測信号ａが入力されるようになり、走査アンテナから観測信号ｂが入力されるようになる。また、フーリエ変換部２２ａ、２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が、相関ベクトル演算部３０に入力されるようになる。
【００８２】
相関ベクトルを演算する際には、校正データメモリ２８に記憶された校正データＹ（ｆC）を、観測信号の周波数に応じて適宜参照し、相関ベクトルを演算する。こうして、観測信号ａ、ｂの周波数成分に応じて各周波数毎に校正が行われ、高い精度で相関ベクトルが求められる。なお、相関関数測定方法の詳細は、本願出願人による特願平７−２８９８４８号明細書を参照されたい。
【００８３】
測定条件を変更した場合、周囲温度が変化した場合、経時変化が生じた場合など、校正データの信憑性が低くなった場合には、再度上記と同様にして校正データＹ（ｆC）を取得し、校正データを更新する。
【００８４】
そして、新たな校正データＹ（ｆC）を参照しつつ、相関ベクトルを演算すればよい。
【００８５】
このように本実施形態によれば、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に校正データを取得しておき、周波数に応じた校正データを用いて相関ベクトルを求めるので、相関ベクトルを高い精度で求めることができる。また、校正データの信憑性が低くなった場合には、適宜校正データの更新を行うので、相関ベクトルの校正精度を維持することができる。従って、本実施形態によれば、高精度に相関関数の測定を行うことができる相関関数測定方法及び装置を提供することができる。
【００８６】
（変形例（その１））
次に、本実施形態による相関関数測定方法及び装置の変形例（その１）を図２及び図３を用いて説明する。図２は、本変形例による相関関数測定装置を示すブロック図である。図３は、周波数変調と位相変調とを示すタイムチャートである。
【００８７】
本変形例は、校正信号として変調波を用いることに主な特徴がある。変調波としては、例えば上記の帯域幅ｂｗより広い周波数帯域で変調されたＦＭ波等を用いることができる。
【００８８】
図１に示す相関関数測定装置では、校正データを取得する際に校正信号の周波数を掃引していたため、校正データの取得に長時間を要していたが、本変形例では、多様な周波数成分を含む変調波を校正信号に用いるので、短時間で校正データを取得することができる。従って、本変形例によれば、校正データの取得をより迅速化することができる。
【００８９】
但し、変調波は、振幅が周波数に対して均一でないため、以下のように、理論振幅分布で補正する必要がある。
【００９０】
理論振幅分布による補正について、方形波により周波数変調されたＦＭ変調波を用いる場合を例に説明する。図３（ａ）は周波数変調のタイムチャートであり、図３（ｂ）は位相変調のタイムチャートである。
【００９１】
周波数ωSで搬送波の周波数をω±ωmに変化させる場合には、次のような式が成立する。
【００９２】
【数４】
【数５】
そして、ｇ（ｔ）をフーリエ展開すると、
【００９５】
【数６】
と表すことができる。この式から、ω0を中心として、ωSごとに変調波のスペクトルが存在することがわかる。
【００９７】
νmodのスペクトル分布を一般の場合について計算するのは困難であるため、ω0＝ｎωS、ωm＝ｍωS（ｎ≫１、ｎ≫ｍ）として、スペクトル分布を計算すると、νmodは容易にフーリエ展開することができ、１／ｎを１に対して無視すると、
【００９８】
【数７】
となる。従って、方形波による周波数変調の場合には、このような理論振幅分布で補正を行えばよい。
【０１００】
このように本変形例によれば、変調波を用いて校正データを取得するので、短時間で校正データを取得することができる。
【０１０１】
（変形例（その２））
次に、本実施形態による相関関数測定方法及び装置の変形例（その２）を図４を用いて説明する。図４は、本変形例による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【０１０２】
上述したように、前変換部１８ａ、１８ｂの周波数特性は、周囲温度の変化や経時変化によって変動する。しかし、変動量の主たるものは、ベクトルのオフセットである。従って、周囲温度が変化したり、経時変化が生じたとしても、必ずしもすべての校正データを更新する必要はない。そこで、本変形例では、校正データメモリ２８に記憶された校正データの一部のみを更新することにより、データ更新の迅速化を図っている。
【０１０３】
即ち、図４に示すように、校正データメモリ２８には、回帰式メモリ３２が接続されており、回帰式メモリ３２には校正データ演算部２６により求められた校正データが入力されるようになっている。
【０１０４】
回帰式メモリ３２は、校正データメモリ２８に記憶された校正データに基づいて回帰式を作成し、回帰式を決定するのに必要な校正データのみを取得して回帰式を更新する。そして、更新された回帰式に基づいて、校正データメモリ２８の校正データを更新する。
【０１０５】
図１に示す第１実施形態による相関関数測定装置では、ｆS／Ｍのステップですべての校正データを更新するようにしていたため、データ更新に長時間を要していたが、本変形例では、一部の校正データのみを更新するため、データ更新の迅速化を図ることができる。
【０１０６】
次に、本変形例による相関関数測定方法を図４を用いて説明する。
【０１０７】
まず、図１に示す第１実施形態による相関関数測定方法と同様にして、信号発生器１２から校正信号を発生し、校正データを取得する。具体的には、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正周波数ｆCを掃引し、Ｍ個の校正データＹ（ｆC）を取得する。取得された校正データＹ（ｆC）は、校正データメモリ２８に記憶される。
【０１０８】
次に、取得したＭ個の校正データＹ（ｆC）を、最小二乗法により、一定の曲線に回帰させる。例えば、取得したＭ個の校正データから、ｎ次の多項式
【０１０９】
【数８】
に回帰させる。こうして求められた回帰式は、回帰式メモリ３２に記憶される。
【０１１１】
そして、図１に示す第１実施形態による相関関数測定方法と同様にして、電波の監視を行う。
【０１１２】
校正データの更新を行う際には、回帰曲線を決定するのに必要なポイントについてのみ校正データを取得し、回帰式メモリ３２に記憶された回帰式を更新する。例えば、変極点をｎ＋１個以上測定することにより回帰曲線を決定しうる場合には、当該変極点のデータのみを取得し、回帰式を更新する。そして、更新された回帰式から導き出される校正データを、校正データメモリ２８に入力することにより、校正データの更新を完了する。
【０１１３】
なお、回帰式を更新した際に標準偏差を計算し、その標準偏差の値が一定値以上の場合に、Ｍ個の校正データのすべてを更新するようにしてもよい。
【０１１４】
このように、本変形例では、必要なポイントについてのみ校正データを取得すればよいので、より迅速に校正データを更新することができる。
【０１１５】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による相関関数測定方法及び装置を図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による相関関数測定装置を示すブロック図である。図１乃至図４に示す第１実施形態による相関関数測定方法及び装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１１６】
図２に示す第１実施形態の変形例（その１）による相関関数測定方法及び装置では、校正データの取得の迅速化を図るべく、校正信号としてＦＭ波等の変調波を用い、理論振幅分布で補正することにより、校正データＹ（ｆC）を取得している。
【０１１７】
変調波は多様な周波数成分を含むため、ＣＷ波を用いた場合のように校正周波数を掃引する必要はなく、短時間で校正データＹ（ｆC）を取得することができる。
【０１１８】
しかしながら、信号発生器から出力される変調波は、単純な関数で変調されているわけではないため、理論振幅分布を求めることは非常に困難である。このため、変調波を校正信号として用いた場合には、正確な理論振幅分布で補正することができず、校正精度の劣化を招いてしまう。
【０１１９】
本発明の第２実施形態による相関関数測定方法及び装置は、校正精度を劣化することなく、迅速に校正を行うことに主な特徴がある。
【０１２０】
（相関関数測定装置）
まず、本実施形態による相関関数測定装置について説明する。
【０１２１】
図５に示すように、本実施形態による相関関数測定装置は、校正信号の周波数を制御する校正信号制御部１１０と、校正信号を発生する信号発生器１１２と、校正信号を分配するパワースプリッタ１１４と、校正時と測定時とで回路を切り換えるスイッチ１１６ａ、１１６ｂと、所定の周波数成分のみを帯域制限し、中間周波数ＩＦ（Intermediate-Frequency）に変換して出力する前変換部１１８ａ、１１８ｂと、前変換部１１８ａ、１１８ｂから出力されるＩＦ信号をサンプリングして記憶するデータメモリ１２０ａ、１２０ｂと、データメモリ１２０ａ、１２０ｂに記憶されたデータをフーリエ変換してスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を求めるフーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂと、校正時と測定時とで回路を切り換えるスイッチ１２４ａ、１２４ｂと、各校正周波数に応じたスペクトルから校正データＹ（ｆ）を求める演算部１２６と、各校正周波数毎の校正データＹ（ｆ）を記憶するメモリ１２８と、振幅校正データＭａｇ（ｆ）と位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）とをそれぞれ求める演算部１３０と、振幅校正データＭａｇ（ｆ）と位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）とを記憶するメモリ１３２と、振幅校正データＭａｇ（ｆ）と位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）とから校正データＹ′（ｆ）を求める演算部１３４と、校正データＹ′（ｆ）を記憶するメモリ１３６と、校正データＹ′（ｆ）を参照しつつ観測信号のスペクトルの相関ベクトルを求める相関ベクトル演算部１３８とを有している。
【０１２２】
スイッチ１１６ａの校正側ｃはパワースプリッタ１１４に接続されており、スイッチ１１６ａの測定側ｍは固定アンテナに接続されている。また、スイッチ１１６ｂの校正側ｃはパワースプリッタ１１４に接続されており、スイッチ１１６ｂの測定側ｍは走査アンテナに接続されている。また、スイッチ１２４ａ、１２４ｂの校正側ｃは演算部１２６に接続されており、スイッチ１２４ａ、１２４ｂの測定側ｍは相関ベクトル演算部１３８に接続されている。スイッチ１１６ａ、１１６ｂ、１２４ａ、１２４ｂを校正側ｃに設定すると、校正データを取得する回路が構成され、スイッチ１１６ａ、１１６ｂ、１２４ａ、１２４ｂを測定側ｍに設定すると、相関関数の測定を行う回路が構成されるようになっている。
【０１２３】
本実施形態による相関関数測定装置は、変調波を用いて位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を取得し、ＣＷ波（Continuous wave、連続波）を用いて振幅校正データＭａｇ（ｆ）を取得し、これらのデータを用いて所定の演算を行うことにより校正データＹ′（ｆ）を求めることに主な特徴がある。
【０１２４】
前変換部１１８ａ、１１８ｂの周波数応答のドリフトは、位相については変動幅が比較的大きいが、振幅については変動幅が小さいという特徴を有している。このため、位相については頻繁に校正する必要があるが、振幅については必ずしも頻繁に校正する必要はない。
【０１２５】
一方、変調波を用いて校正データを取得する場合には、振幅については正確に測定できないものの、位相については正確に測定できる。しかも、変調波は多様な周波数成分を含んでいるため、極めて短時間で校正データを取得することが可能である。
【０１２６】
そこで、本実施形態では、頻繁に更新する必要のある位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を変調波を用いて高速に取得し、振幅校正データＭａｇ（ｆ）をＣＷ波を用いて正確に取得し、これらのデータを用いて演算することにより校正データＹ′（ｆ）を求めている。従って、本実施形態によれば、校正精度を劣化することなく、全体として迅速に校正を行うことができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、ＣＷ波より成る校正信号を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求める。従って、本実施形態によれば、更に校正の迅速化を図ることができる。
【０１２８】
以下、本実施形態による相関関数測定装置の各構成部分について個々に詳述する。
【０１２９】
（ａ） 校正信号制御部１１０
校正信号制御部１１０は、信号発生器１１２から出力する校正信号の種類や周波数を適宜制御するものである。
【０１３０】
振幅校正データＭａｇ（ｆ）を取得する際には、信号発生器１１２からＣＷ波が出力されるように、信号発生器１１２を制御する。そして、信号発生器１１２に校正周波数ｆCを入力し、信号発生器１１２から出力される校正信号の周波数を掃引する。具体的には、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正周波数ｆCを掃引する。
【０１３１】
ここで、ｆ0は中心周波数であり、ｂｗは帯域幅であり、ｆSは発振器１２１からデータメモリ１２０ａ、１２０ｂに供給されるサンプリング周波数であり、Ｍは任意の整数である。
【０１３２】
なお、校正周波数ｆCは、信号発生器１１２のみならず、演算部１２６にも入力されるようになっている。
【０１３３】
位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を取得する際には、信号発生器１１２から変調波が出力されるように、信号発生器１１２を制御する。変調波には多様な周波数成分が含まれているので、短時間で位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を取得することが可能となる。
【０１３４】
（ｂ） 信号発生器１１２
信号発生器１１２は、校正信号制御部１１０からの指示に応じて、ＣＷ波や変調波を適宜出力する。
【０１３５】
ＣＷ波を出力する際には、制御部１１０から供給される校正周波数ｆCに応じた周波数の校正信号を発生する。信号発生器１１２は、周波数に依存することなく、一定の振幅の校正信号を発生する。
【０１３６】
変調波を出力する際には、例えば上記の帯域幅ｂｗより広い周波数帯域で変調されたＦＭ波等を出力する。
【０１３７】
（ｃ） パワースプリッタ１１４
パワースプリッタ１１４は、信号発生器１１２から出力される校正信号を２つの経路に分配するものである。
【０１３８】
パワースプリッタ１１４の出力は、スイッチ１１６ａ、１１６ｂの校正側ｃに接続されている。
【０１３９】
（ｄ） スイッチ１１６ａ、１１６ｂ
スイッチ１１６ａ、１１６ｂは、校正時と測定時とで入力信号を切り換えるものである。スイッチ１１６ａ、１１６ｂに入力される信号は高周波であるため、高周波用のスイッチが用いられる。
【０１４０】
スイッチ１１６ａの校正側ｃには、パワースプリッタ１１４が接続されており、スイッチ１１６ａの測定側ｍには、例えば固定アンテナ（図示せず）が接続されるようになっている。
【０１４１】
スイッチ１１６ａを校正側ｃに設定すると、信号発生器１１２からの校正信号がスイッチ１１６ａを介して前変換部１１８ａに入力されるようになり、スイッチ１１６ａを測定側ｍに設定すると、固定アンテナからの観測信号ａがスイッチ１１６ａを介して前変換部１１８ａに入力されるようになる。
【０１４２】
一方、スイッチ１１６ｂの校正側ｃには、パワースプリッタ１１４が接続されており、スイッチ１１６ｂの測定側ｍには、例えば走査アンテナ（図示せず）が接続されるようになっている。スイッチ１１６ｂを校正側ｃに設定すると、信号発生器１１２からの校正信号がスイッチ１１６ｂを介して前変換部１１８ｂに入力されるようになり、スイッチ１１６ｂを測定側ｍに設定すると、走査アンテナからの観測信号ｂがスイッチ１１６ｂを介して前変換部１１８ｂに入力されるようになる。
【０１４３】
即ち、スイッチ１１６ａ、１１６ｂを校正側ｃに設定すると、校正データを取得する回路が構成され、スイッチ１１６ａ、１１６ｂを測定側ｍに設定すると、相関関数の測定を行う回路が構成される。
【０１４４】
（ｅ） 前変換部１１８ａ、１１８ｂ
スイッチ１１６ａ、１１６ｂの出力側には、それぞれ前変換部１１８ａ、１１８ｂが設けられている。
【０１４５】
前変換部１１８ａ、１１８ｂは、所定の周波数帯域の成分のみを通過させ、中間周波数ＩＦに変換して出力するものである。
【０１４６】
前変換部１１８ａ、１１８ｂは、例えば、ＲＦスペクトラムアナライザを用いて構成することができる。ＲＦスペクトラムアナライザを用いて前変換部１１８ａ、１１８ｂを構成する場合には、ゼロスパンモードに設定し、基準周波数ｆREF（図示せず）で位相をロックする。
【０１４７】
前変換部１１８ａ、１１８ｂには、周波数応答のドリフトが生ずるが、このドリフトは、振幅の変動幅は小さく、位相の変動幅は比較的大きい。これは、高周波において熱的外因が回路に影響した場合、位相、即ち遅延時間に対して影響が大きいためと考えられる。
【０１４８】
（ｆ） データメモリ１２０ａ、１２０ｂ
前変換部１１８ａ、１１８ｂの出力側には、データメモリ１２０ａ、１２０ｂが設けられており、データメモリ１２０ａ、１２０ｂには、それぞれサンプリング周波数ｆSが供給されるようになっている。
【０１４９】
データメモリ１２０ａ、１２０ｂは、前変換部１１８ａ、１１８ｂから出力されるＩＦ信号をサンプリング周波数ｆSに基づいてサンプリングし、Ａ／Ｄ変換した後、メモリに記憶する。データメモリ１２０ａ、１２０ｂには、Ｍ個のデータが記憶される。なお、サンプリング周波数ｆSは、ｂｗ＝ｆS／２となるように設定されている。
【０１５０】
（ｇ） フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂ
データメモリ１２０ａ、１２０ｂの出力側には、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂが設けられている。
【０１５１】
フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂは、データメモリ１２０ａ、１２０ｂから出力されるデータをフーリエ変換して、スペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）を出力するものである。
【０１５２】
（ｈ） スイッチ１２４ａ、１２４ｂ
フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂの出力側には、スイッチ１２４ａ、１２４ｂが設けられている。
【０１５３】
スイッチ１２４ａ、１２４ｂは、スイッチ１１６ａ、１１６ｂと同様、校正時と測定時とで回路を切り換えるものである。
【０１５４】
スイッチ１２４ａの校正側ｃは、演算部１２６に接続されており、スイッチ１２４ａの測定側ｍは、相関ベクトル演算部１３８に接続されている。また、スイッチ１２４ｂの校正側ｃは、演算部１２６に接続されており、スイッチ１２４ｂの測定側ｍは、相関ベクトル演算部１３８に接続されている。
【０１５５】
スイッチ１２４ａ、１２４ｂを校正側ｃに設定すると、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が演算部１２６に入力されるようになり、スイッチ１２４ａ、１２４ｂを測定側ｍに設定すると、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が相関ベクトル演算部１３８に入力されるようになる。
【０１５６】
（ｉ） 演算部１２６
演算部１２６は、各周波数毎の校正データＹ（ｆC）を演算するものである。
【０１５７】
演算部１２６には、校正信号制御部１１０から校正周波数ｆCが入力されるようになっており、スイッチ１２４ａ、１２４ｂの校正側ｃからスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が入力されるようになっている。
【０１５８】
演算部１２６は、以下の式から、校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求め、校正データメモリ１２８に出力する。なお、＊は、複素共役を示している。
【０１５９】
【数９】
（ｊ） メモリ１２８
演算部１２６の出力側には、メモリ１２８が設けられている。
【０１６１】
メモリ１２８は、演算部１２６により求められた各周波数毎の校正データＹ（ｆ）を記憶するものである。
【０１６２】
振幅校正データを求める際には、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域において、ｆS／Ｍのステップで校正データＹ（ｆ）が求められ、これら校正データＹ（ｆ）がメモリ１２８に記憶される。
【０１６３】
位相校正データを求める際にも、各周波数毎の校正データＹ（ｆ）が記憶される。
【０１６４】
（ｋ） 演算部１３０
メモリ１２８の出力側には、演算部１３０が設けられている。
【０１６５】
演算部１３０は、振幅校正データＭａｇ（ｆ）及び位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を演算するものである。
【０１６６】
振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求める際には、ＣＷ波より成る校正信号をｆS／Ｍのステップで掃引しつつ、以下の式により、データＳ（ｆ）を求める。なお、必ずしもｆS／Ｍのステップで校正信号を掃引する必要はなく、ｆS／Ｍより小さいステップで校正信号を掃引するようにしてもよい。
【０１６７】
【数１０】
そして、データＳ（ｆ）について補間を行い、これにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求める。なお、補間の際には、例えばスプライン補間を用いることができる。
【０１６９】
補間を行うことにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求めるので、ＣＷ波を用いているにもかかわらず、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を迅速に求めることができる。
【０１７０】
位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を求める際には、以下の式により、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を求める。
【０１７１】
【数１１】
（ｌ） メモリ１３２
演算部１３０の出力側には、メモリ１３２が設けられている。
【０１７３】
メモリ１３２は、演算部１３０により求められた振幅校正用データＭａｇ（ｆ）と位相校正用データＰｈａｓｅ（ｆ）とを、それぞれ記憶しておくものである。
【０１７４】
（ｍ） 演算部１３４
メモリ１３２の出力側には、演算部１３４が設けられている。
【０１７５】
演算部１３４は、振幅校正用データＭａｇ（ｆ）と位相校正用データＰｈａｓｅ（ｆ）を用いて、校正データＹ′（ｆ）を演算するものである。
【０１７６】
校正データＹ′（ｆ）は、以下の式により求められる。
【０１７７】
【数１２】
（ｎ） メモリ１３６
演算部１３４の出力側には、メモリ１３６が設けられている。
【０１７９】
メモリ１３６は、演算部１３４で求められた校正データＹ′（ｆ）を記憶しておくものである。
【０１８０】
（ｏ） 相関ベクトル演算部１３８
相関ベクトル演算部１３８は、相関ベクトルを演算するものである。
【０１８１】
相関ベクトル演算部１３８には、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂから出力されたスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が、スイッチ１２４ａ、１２４ｂを介して入力されるようになっている。
【０１８２】
相関ベクトル演算部１３８は、観測信号の周波数に応じて校正データメモリ１３６から校正データＹ′（ｆ）を適宜参照し、以下の式に基づいて相関ベクトルを演算する。
【０１８３】
【数１３】
相関ベクトル演算部１３８により求められた相関ベクトルは、波形像再生制御部（図示せず）等に出力され、表示部（図示せず）に表示される。
【０１８５】
なお、本実施形態による相関関数測定装置は、本願出願人による特願平７−２８９８４８号明細書に記載された波源像可視化装置等に適用可能である。波源像可視化装置に適用する場合の構成等については、当該明細書を参照されたい。
【０１８６】
（データの精度）
次に、本実施形態で取得される振幅校正データＭａｇ（ｆ）の精度について図６を用いて説明する。
【０１８７】
図６は、ＣＷ波を用いて取得した位相校正データと振幅校正データとを示すグラフであり、いずれも７．５ＭＨｚ〜１２．５ＭＨｚの範囲で測定したものである。
【０１８８】
図６（ａ）の実施例１は、スプライン補間を用いて取得した位相校正データを示しており、実施例２は、スプライン補間を用いて取得した振幅校正データを示している。測定点は９点であり、測定の所要時間は約５秒であった。なお、図中の丸は測定点を示している。
【０１８９】
図６（ｂ）の比較例１は、補間を行うことなく取得した位相校正データを示しており、比較例２は、補間を行うことなく取得した振幅校正データを示している。測定点は１２９点であり、測定の所要時間は約１分であった。
【０１９０】
実施例２と比較例２とを比較して分かるように、両者の振幅の差は約０．１ｄＢ以下に抑えられている。このことから分かるように、スプライン補間を用いる場合であっても、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を高精度に求めることが可能である。
【０１９１】
次に、本実施形態で取得される位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）の精度について図７を用いて説明する。
【０１９２】
図７（ａ）は、変調波を用いて取得した位相校正データと振幅校正データとを示すグラフである。図７（ａ）の実施例３は、変調波を用いて取得された位相校正データを示しており、実施例４は、変調波を用いて取得された振幅校正データを示している。
【０１９３】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すデータを取得する際に用いた変調波のスペクトル示すグラフであり、中心周波数２ＧＨｚ、スパン５０ＭＨｚで表したものである。なお、図７（ｂ）に示す変調波の２ＧＨｚ±２．５ＭＨｚを校正信号として用いて、図７（ａ）に示すデータが得られている。
【０１９４】
図７（ａ）に示す実施例３と、図６（ｂ）に示す比較例１と比較して分かるように、両者の位相差は約０．２度以下に抑えられている。このことから分かるように、変調波を用いた場合であっても、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を高精度に求めることが可能である。
【０１９５】
（相関関数測定方法）
次に、本実施形態による相関関数測定方法を図５を用いて説明する。
【０１９６】
まず、相関関数の測定に先立って、校正データＹ′（ｆ）を取得する。校正データＹ′（ｆ）を取得する際には、各スイッチ１１６ａ、１１６ｂ、１２４ａ、１２４ｂをそれぞれ校正側ｃに設定する。これにより、信号発生器１１２から出力された校正信号が前変換部１１８ａ、１１８ｂに入力されるようになり、また、フーリエ変換されたスペクトルＳA（ｆC）、ＳB（ｆC）が演算部１２６に入力されるようになる。
【０１９７】
次に、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を取得すべく、ＣＷ波を出力するように信号発生器１１２を制御する。
【０１９８】
そして、校正周波数ｆCを掃引して、各校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求める。具体的には、校正信号制御部１１０から信号発生器１１２に供給する校正周波数ｆCを、ｆS／Ｍのステップ、ｆ0±ｂｗ／２の周波数帯域で順次掃引していき、演算部１２６において、各校正周波数ｆC毎に校正データＹ（ｆC）を求めていく。こうして求められた校正データＹ（ｆC）は、メモリ１２８に順次記憶される。
【０１９９】
更に、演算部１３０において、上述したような演算を行ない、これにより、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求める。こうして求められた振幅校正データＭａｇ（ｆ）は、メモリ１３２に記憶される。例えば、帯域幅ｂｗが１０ＭＨｚ、測定点が９点の場合には、振幅校正データＭａｇ（ｆ）は、約６秒で取得することが可能である。
【０２００】
次に、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を取得すべく、変調波を出力するように信号発生器１１２を制御する。
【０２０１】
そして、演算部１２６において、各校正周波数ｆC毎の校正データＹ（ｆC）を求める。例えば、帯域幅ｂｗが１０ＭＨｚの場合には、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）は、約０．５秒で取得することが可能である。
【０２０２】
更に、演算部１３０において、上述したような演算を行い、これにより、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を求める。こうして求められた位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）は、メモリ１３２に記憶される。
【０２０３】
次に、演算部１３４において、振幅校正データＭａｇ（ｆ）と位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）とを用いて上述したような演算を行うことにより、校正データＹ′（ｆ）を求める。こうして求められたＹ′（ｆ）は、メモリ１３６に記憶される。
【０２０４】
こうして、校正データＹ′（ｆ）の取得が完了する。
【０２０５】
相関関数の測定を行う際には、各スイッチ１１６ａ、１１６ｂ、１２４ａ、１２４ｂを測定側ｍに設定する。これにより、固定アンテナから観測信号ａが入力されるようになり、走査アンテナから観測信号ｂが入力されるようになる。また、フーリエ変換部１２２ａ、１２２ｂから出力されるスペクトルＳA（ｆ）、ＳB（ｆ）が、相関ベクトル演算部１３８に入力されるようになる。
【０２０６】
相関ベクトルを演算する際には、メモリ１３６に記憶された校正データＹ′（ｆ）を、観測信号の周波数に応じて適宜参照し、相関ベクトルを演算する。こうして、観測信号ａ、ｂの周波数成分に応じて各周波数毎に校正が行われ、高い精度で相関ベクトルが求められる。なお、相関関数測定方法の詳細は、本願出願人による特願平７−２８９８４８号明細書を参照されたい。
【０２０７】
周囲温度が変化した場合、経時変化が生じた場合など、校正データＹ′（ｆ）の信憑性が低くなった場合には、上記と同様にして位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）のみを取得し、所定の演算を行うことにより校正データＹ′（ｆ）を更新する。
【０２０８】
そして、新たな校正データＹ′（ｆ）を参照しつつ、相関ベクトルを演算すればよい。
【０２０９】
なお、振幅校正データＭａｇ（ｆ）の信憑性も低くなったと考えられる場合には、位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）のみならず、振幅校正データＭａｇ（ｆ）をも取得し、これらのデータを用いて演算することにより校正データＹ′（ｆ）を求めればよい。例えば、振幅校正データＭａｇ（ｆ）を取得した際における位相校正用データＰｈａｓｅ（ｆ）を記憶しておき、この位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）に対して所定値以上位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）の値が変化した場合には、振幅校正用データＭａｇ（ｆ）の信憑性も低くなっている蓋然性が高いため、振幅校正用データＭａｇ（ｆ）を更新するようにしてもよい。位相校正用データＰｈａｓｅ（ｆ）の値が所定以上変化したということは、例えば標準偏差等により求めることが可能である。
【０２１０】
このように本実施形態によれば、頻繁に取得する必要のある位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を変調波を用いて取得し、頻繁に取得する必要のない振幅校正データＭａｇ（ｆ）はＣＷ波を用いて取得し、これらのデータを用いて各周波数に応じた校正データＹ′（ｆ）を求めるので、校正精度を劣化することなく、迅速に校正を行うことができる。
【０２１１】
また、本実施形態では、ＣＷ波より成る校正信号を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求めるので、更に校正を迅速に行うことができる。
【０２１２】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０２１３】
例えば、第１及び第２実施形態では、電波監視を行う際に固定アンテナ及び走査アンテナから入力される観測信号の相関関数を測定する場合を例に説明したが、電波監視を行う場合のみならず、複数の観測信号の相関関数を測定する際に広く適用することができる。
【０２１４】
また、第１及び第２実施形態では、２つの観測信号の相関ベクトルを演算する場合に適用したが、３つ以上の相関ベクトルを演算する場合にも応用することができる。
【０２１５】
また、第２実施形態では、変調波を用いて位相校正データを取得したが、必ずしも変調波を用いて位相校正データを取得しなくてもよい。例えば、迅速な校正が要求されない場合には、連続波を用いて位相校正データを取得してもよい。
【０２１６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、相関関数の測定に先立って、各周波数毎に校正データを取得しておき、周波数に応じた校正データを用いて相関ベクトルを求めるので、相関ベクトルを高い精度で求めることができる。また、校正データの信憑性が低くなった場合には、適宜校正データの更新を行うので、相関ベクトルの校正精度を維持することができる。従って、本発明によれば、高精度に相関関数の測定を行うことができる相関関数測定方法及び装置を提供することができる。
【０２１７】
また、本発明によれば、頻繁に取得する必要のある位相校正データＰｈａｓｅ（ｆ）を変調波を用いて取得し、頻繁に取得する必要のない振幅校正データＭａｇ（ｆ）はＣＷ波を用いて取得し、これらのデータを用いて各周波数に応じた校正データＹ′（ｆ）を求めるので、校正精度を劣化することなく、迅速に校正を行うことができる。
【０２１８】
また、本発明によれば、ＣＷ波より成る校正信号を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより振幅校正データＭａｇ（ｆ）を求めるので、更に校正を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例（その１）による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【図３】周波数変調と位相変調とを示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例（その２）による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態による相関関数測定装置を示すブロック図である。
【図６】ＣＷ波を用いて取得した位相校正データと振幅校正データとを示すグラフである。
【図７】変調波を用いて取得した位相校正データと振幅校正データとを示すグラフである。
【図８】提案されている波源像可視化装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…校正周波数制御部
１２…信号発生器
１４…パワースプリッタ
１６ａ、１６ｂ…スイッチ
１８ａ、１８ｂ…前変換部
２０ａ、２０ｂ…データメモリ
２１…発振器
２２ａ、２２ｂ…フーリエ変換部
２４ａ、２４ｂ…スイッチ
２６…校正データ演算部
２８…校正データメモリ
３０…相関ベクトル演算部
３２…回帰式メモリ
１１０…校正信号制御部
１１２…信号発生器
１１４…パワースプリッタ
１１６ａ、１１６ｂ…スイッチ
１１８ａ、１１８ｂ…前変換部
１２０ａ、１２０ｂ…データメモリ
１２１…発振器
１２２ａ、１２２ｂ…フーリエ変換部
１２４ａ、１２４ｂ…スイッチ
１２６…演算部
１２８…メモリ
１３０…演算部
１３２…メモリ
１３４…演算部
１３６…メモリ
１３８…相関ベクトル演算部
２１２…信号発生器
２１４…パワースプリッタ
２１６ａ、２１６ｂ…スイッチ
２１８ａ、２１８ｂ…前変換部
２２０ａ、２２０ｂ…データメモリ
２２２ａ、２２２ｂ…フーリエ変換部
２２４…スイッチ
２２８…校正データメモリ
２２９…校正部
２３０…相関ベクトル演算部
Claims (10)
- 第１の観測信号を第１の信号処理手段により処理して第１のスペクトルを求め、第２の観測信号を第２の信号処理手段により処理して第２のスペクトルを求め、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を測定する相関関数測定方法であって、
相関関数の測定に先立って、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、前記校正信号の周波数に応じた校正値を求め、
相関関数の測定の際には、周波数に応じた前記校正値を用いつつ、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を求め、
前記校正値を求める際には、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に、第１の校正信号を周波数を掃引しつつ入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた振幅校正データを求め、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に第２の校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた位相校正データを求め、前記振幅校正データと前記位相校正データとから各周波数に応じた前記校正値を求め、
前記第２の校正信号は、変調波より成る
ことを特徴とする相関関数測定方法。 - 請求項１記載の相関関数測定方法において、
前記校正値から回帰式を求め、
前記校正値を更新する際には、少なくとも前記回帰式を決定するのに必要な校正値を再度求めることにより前記回帰式を更新し、更新された前記回帰式に基づいて前記校正値を更新する
ことを特徴とする相関関数測定方法。 - 請求項１又は２記載の相関関数測定方法において、
前記振幅校正データを求める際には、前記第１の校正信号の周波数を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより前記振幅校正データを求める
ことを特徴とする相関関数測定方法。 - 請求項１乃至３のいずれか１項記載の相関関数測定方法において、
前記位相校正データを、前記振幅校正データより高い頻度で更新する
ことを特徴とする相関関数測定方法。 - 請求項４記載の相関関数測定方法において、
前記振幅校正データを更新した際の前記位相校正データに対して、更新された前記位相校正データが所定値以上変化している場合に、前記振幅校正データを更新する
ことを特徴とする相関関数測定方法。 - 第１の観測信号を処理して第１のスペクトルを求める第１の信号処理手段と、
第２の観測信号を処理して第２のスペクトルを求める第２の信号処理手段と、
前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた校正値を求める校正値演算手段と、
前記校正値演算手段により求められた前記校正値を用いつつ、前記第１のスペクトルと前記第２のスペクトルとの相関関数を求める相関関数演算手段とを有し、
前記校正値演算手段は、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に、第１の校正信号を周波数を掃引しつつ入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた振幅校正データを求め、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理手段に第２の 校正信号を入力し、前記第１の信号処理手段により求められたスペクトルと、前記第２の信号処理手段により求められたスペクトルとから、各周波数に応じた位相校正データを求め、前記振幅校正データと前記位相校正データとから各周波数に応じた前記校正値を求め、
前記第２の校正信号は、変調波より成る
ことを特徴とする相関関数測定装置。 - 請求項６記載の相関関数測定装置において、
前記校正値演算手段は、前記校正値から回帰式を求め、少なくとも前記回帰式を決定するのに必要な校正値を再度求めることにより前記回帰式を更新し、更新された前記回帰式に基づいて前記校正値を更新する
ことを特徴とする相関関数測定装置。 - 請求項６又は７記載の相関関数測定装置において、
校正値演算手段は、前記第１の校正信号の周波数を所定のステップで掃引し、補間を行うことにより前記振幅校正データを求める
ことを特徴とする相関関数測定装置。 - 請求項６乃至８のいずれか１項記載の相関関数測定装置において、
前記校正値演算手段は、前記位相校正データを、前記振幅校正データより高い頻度で更新する
ことを特徴とする相関関数測定装置。 - 請求項９記載の相関関数測定装置において、
前記校正値演算手段は、前記振幅校正データを更新した際の前記位相校正データに対して、更新された前記位相校正データが所定値以上変化している場合に、前記振幅校正データを更新する
ことを特徴とする相関関数測定装置。
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