JPH10232252A - Hologram observation method of three-dimensional wave source distribution - Google Patents

Hologram observation method of three-dimensional wave source distribution

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JPH10232252A
JPH10232252A JP3616597A JP3616597A JPH10232252A JP H10232252 A JPH10232252 A JP H10232252A JP 3616597 A JP3616597 A JP 3616597A JP 3616597 A JP3616597 A JP 3616597A JP H10232252 A JPH10232252 A JP H10232252A
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JP
Japan
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hologram
wave source
observation
wave
image
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JP3616597A
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Japanese (ja)
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Hitoshi Kitayoshi
均 北▲吉▼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate a three-dimensional wave source distribution accurately even when a wave source is close to a hologram observation plane. SOLUTION: Hologram observation is performed by two frequency method (Step 101) and a hologram image is reproduced (Step 102). A three-dimensional wave source is located from a reproduced hologram image (Step 104) and a virtual unit wave source is set at the determined location of wave source and the observed waves are synthesized (Step 105). Subsequently, the hologram image of synthesized observation wave is reproduced (Step 106) and the wave source intensity of an actually measured hologram image is divided by that of the hologram image obtained from the synthesized observation wave thus determining the true complex amplitude of the wave source (Step 107). Such are of the hologram image obtained from the synthesized observation wave as having intensity higher than a specified level is removed from the searching range (Step 108) and the process from step 104 to step 107 is repeated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電波ホログラムや
音波ホログラムの観測方法及び装置に関し、特に、電磁
波や音波の伝搬計測でとりわけ反射波を正確に評価で
き、3次元波源分布を正確に求めることができる観測方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for observing a radio wave hologram or a sound wave hologram, and more particularly to a method for measuring a propagation of an electromagnetic wave or a sound wave, in which a reflected wave can be accurately evaluated, and a three-dimensional wave source distribution can be accurately obtained. Observation methods that can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】電磁波の干渉性を用いた電波ホログラム
の技術により電磁波源を可視化することが実用化されて
おり、例えば、観測対象における高周波電流分布の測
定、不要電磁波輻射の低減などのために使用されてい
る。電波だけでなく音波を用いても同様にホログラムを
得ることができ、音源分布の可視化して騒音源を特定す
ることなどに役立てられている。
2. Description of the Related Art Visualization of an electromagnetic wave source by the technique of a radio hologram using the coherence of an electromagnetic wave has been put into practical use. For example, in order to measure a high-frequency current distribution in an observation target and to reduce unnecessary electromagnetic wave radiation. It is used. A hologram can be similarly obtained using not only radio waves but also sound waves, which is useful for visualizing a sound source distribution and specifying a noise source.

【0003】ホログラムによる波源像再生では、2次元
干渉観測を行って2次元複素インタフェログラム(複素
ホログラム)を求め、このインタフェログラムを再生す
ることによって波源分布を表示するようにしている。具
体的には、電磁波源の解析を行う場合、ある観測周波数
を設定し、波動センサとして固定アンテナと移動(走
査)アンテナの2つのアンテナを用い、観測対象から離
れた位置に走査観測面を設定し、この走査観測面内で移
動アンテナを移動させつつ両方のアンテナで観測対象か
らの信号を受信し、移動アンテナが走査観測面内の各点
にあるときにその点での2つのアンテナからの信号の複
素相関値を求めることにより、複素インタフェログラム
を求めている。能動観測として、一方のアンテナから参
照波を放射し、他方のアンテナで参照波を受信し、もと
になる参照波と受信信号との間の複素相関値を求めるよ
うにしてもよい。
In reproducing a wave source image using a hologram, two-dimensional interference observation is performed to obtain a two-dimensional complex interferogram (complex hologram), and by reproducing the interferogram, a wave source distribution is displayed. More specifically, when analyzing an electromagnetic wave source, a certain observation frequency is set, and a fixed observation antenna and a moving (scanning) antenna are used as wave sensors, and a scanning observation surface is set at a position away from the observation target. Then, while moving the moving antenna in this scanning observation plane, the signals from the observation target are received by both antennas, and when the moving antenna is at each point in the scanning observation plane, the signals from the two antennas at that point are received. The complex interferogram is obtained by obtaining the complex correlation value of the signal. As active observation, a reference wave may be radiated from one antenna and a reference wave may be received by the other antenna, and a complex correlation value between the original reference wave and the received signal may be obtained.

【0004】電波ホログラムあるいは音波ホログラムに
よる方法は、2次元表面上での波源分布の観測のみなら
ず、3次元空間での電界強度分布などの測定にも応用で
きる。従来は、例えばフレネル近似が成り立つ条件にお
いて、青木の方法(青木ら:“数値的二次元フレネル変
換法”,信学論B,Vol. J57-B, No. 8, pp.511-518,1
974年8月)を用い、走査観測面と波源面との距離を
s、走査観測面のサイズをD×D、波源像再生焦点距
離をzbとして、zs≦Dの条件下でzbを変化させて複
数の再生像を得て、これら複数の再生像から3次元での
波源分布を求めていた。この方法では、zs≦Dの条件
下でzbを変化させるなど、実施に際しての制約が多
い。
The method using a radio wave hologram or a sound wave hologram can be applied not only to observation of a wave source distribution on a two-dimensional surface but also to measurement of an electric field intensity distribution in a three-dimensional space. Conventionally, for example, under the condition that the Fresnel approximation holds, the method of Aoki (Aoki et al .: “Numerical two-dimensional Fresnel transform method”, IEICE B, Vol. J57-B, No. 8, pp. 511-518, 1
August 974), the distance between the scanning observation surface and the wave source surface is z s , the size of the scanning observation surface is D × D, and the focal length of the wave source image reproduction is z b , where z s ≦ D. A plurality of reconstructed images are obtained by changing b, and a three-dimensional wave source distribution is obtained from the plurality of reconstructed images. In this method, there are many restrictions in implementation, such as changing z b under the condition of z s ≦ D.

【0005】そこで本発明者は、特開平8−20145
9号公報において、フラウンホーファ近似が当てはまる
領域においては、異なる周波数で観測した2つの再生像
があれば、走査観測面のサイズDによる制約やzbを変
化させたりする必要なしに、3次元での波源分布を推定
できることを示した。この特開平8−201459号公
報の方法では、一次波源を見渡すことができる位置にお
いて、2つの周波数で2次元インタフェログラムをそれ
ぞれ取得して波源像を再生し、走査観測面から各再生波
源像までの伝搬遅延時間を考慮して各波源を3次元空間
に再配置し、これら再配置された波源からの波動を再放
射し合成して、3次元波動強度を推定する。以下、この
方法について説明する。まず、ホログラム観測モデルに
ついて、図7を用いて説明する。
Therefore, the present inventor has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201445.
In the publication No. 9, in a region to which the Fraunhofer approximation applies, if there are two reproduced images observed at different frequencies, there is no need to change the constraint D due to the size D of the scanning observation surface or change z b, and to obtain a three-dimensional image. It is shown that the source distribution can be estimated. In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201459, a two-dimensional interferogram is acquired at two frequencies to reproduce a wave source image at a position where the primary wave source can be seen, and from the scanning observation plane to each reproduced wave source image. In consideration of the propagation delay time, the wave sources are rearranged in a three-dimensional space, and the waves from these rearranged wave sources are re-emitted and combined to estimate the three-dimensional wave intensity. Hereinafter, this method will be described. First, the hologram observation model will be described with reference to FIG.

【0006】原点Oを含むxy平面(z=0)にホログ
ラム観測面301が設定され、ホログラム観測面301
からz軸方向にzsだけ離れた位置に波源配置面302
が存在するとする。ホログラム観測面301上の観測点
の位置ベクトルと波源配置面302上の電流源の位置ベ
クトルをそれぞれ
A hologram observation plane 301 is set on an xy plane (z = 0) including the origin O, and the hologram observation plane 301 is set.
At the position z s away from the wave source in the z-axis direction.
Suppose that exists. The position vector of the observation point on the hologram observation surface 301 and the position vector of the current source on the wave source

【0007】[0007]

【外1】 とすると、電流源[Outside 1] Then the current source

【0008】[0008]

【外2】 によって観測点に生じる電界[Outside 2] Electric field generated at the observation point

【0009】[0009]

【外3】 は、3次元自由空間のダイアディックグリーン関数[Outside 3] Is the Dyadic Green function of 3D free space

【0010】[0010]

【外4】 を用いて、[Outside 4] Using,

【0011】[0011]

【数1】 と表わされる。ここで受信アンテナのベクトル実効長を
eとし、観測点と電流源との距離rが、観測周波数f
に対応する波長λ(=c/f:cは光速度)に対して、
r≫λであるとすると、アンテナでの受信電圧は、gを
定数として、
(Equation 1) It is expressed as Here, let the vector effective length of the receiving antenna be l e , and the distance r between the observation point and the current source is the observation frequency f
For a wavelength λ (= c / f: c is the speed of light) corresponding to
Assuming that r≫λ, the received voltage at the antenna is g, as a constant,

【0012】[0012]

【数2】 で表わされる。したがって、観測点における受信電圧
は、
(Equation 2) Is represented by Therefore, the received voltage at the observation point is

【0013】[0013]

【数3】 である。Vh及びVvは、それぞれ、水平偏波アンテナ
受信電圧及び垂直偏波アンテナ受信電圧であり、lh e
びlv eは、それぞれ、水平偏波アンテナベクトル実効長
及び垂直偏波アンテナベクトル実効長である。
(Equation 3) It is. Vh and Vv, respectively, a horizontal polarization antenna received voltage and the vertical polarization antenna reception voltage, l h e and l v e, respectively, in a horizontal polarization antenna vector effective length and the vertical polarization antenna vector effective length is there.

【0014】[0014]

【数4】 とすれば、式(1.3)は、(Equation 4) Then, equation (1.3) becomes

【0015】[0015]

【数5】 と表わされることになる。(Equation 5) Will be represented.

【0016】図8は、上述したホログラム観測モデルを
応用した鏡像観測モデルを説明する図である。ホログラ
ム観測面401(z=0)の前方(z軸の正方向)の点
402に1次波源電流J0(x0,y0,z0)があり、また、
z軸及びy軸に平行になるように反射面403が配置し
ているものとする。ホログラム観測面401上の観測点
pでの観測電界をEp(xa,ya)、観測点pから見たとき
の反射面403による点402の鏡像点904とし、鏡
像点404に存在すると見える鏡像波源電流をJ(xs,
s,zs)とする。原点Oと点402までの距離をr0
観測点pから鏡像点404までの距離をr'、原点Oか
ら鏡像点404までの距離を
FIG. 8 is a view for explaining a mirror image observation model to which the above-described hologram observation model is applied. A primary source current J 0 (x 0 , y 0 , z 0 ) is located at a point 402 in front of the hologram observation surface 401 (z = 0) (positive direction of the z-axis).
It is assumed that the reflection surface 403 is arranged so as to be parallel to the z axis and the y axis. Observation electric field E p in the observation point p on the hologram observation plane 401 (x a, y a) , a mirror image point 904 of the point 402 by the reflecting surface 403 when viewed from the observation point p, when present in Kagamizoten 404 The visible mirror image source current is J (x s ,
y s , z s ). The distance between the origin O and the point 402 is r 0 ,
The distance from the observation point p to the mirror image point 404 is r ′, and the distance from the origin O to the mirror image point 404 is

【0017】[0017]

【外5】 とする。[Outside 5] And

【0018】フラウンホーファ近似により、By the Fraunhofer approximation,

【0019】[0019]

【数6】 として、(Equation 6) As

【0020】[0020]

【数7】 が成立する。ただし、u=k0s/zs、v=k0s
s、k0は自由空間での波数、μ0は真空の透磁率であ
る。式(2.1),(2.3)より、伝搬遅延時間は、
(Equation 7) Holds. However, u = k 0 x s / z s, v = k 0 y s /
z s and k 0 are wave numbers in free space, and μ 0 is magnetic permeability in vacuum. From equations (2.1) and (2.3), the propagation delay time is

【0021】[0021]

【数8】 となる。したがって、ホログラム観測から(Equation 8) Becomes Therefore, from hologram observation

【0022】[0022]

【数9】 が得られる。(Equation 9) Is obtained.

【0023】さて、角周波数ω12の2周波数(ω1
ω2)で再生像を得たとする。
Now, two frequencies of angular frequencies ω 1 and ω 21
Assume that a reproduced image is obtained at ω 2 ).

【0024】[0024]

【数10】 とすると、(Equation 10) Then

【0025】[0025]

【数11】 さらに[Equation 11] further

【0026】[0026]

【数12】 が成立する。したがって、3次元空間内の任意の点での
受信電界は、
(Equation 12) Holds. Therefore, the received electric field at any point in the three-dimensional space is

【0027】[0027]

【数13】 と表わされることになる。すなわち、2周波数での波源
像をそれぞれ再生することにより、3次元空間内での波
動強度を推定でき、波動の3次元分布を知ることを可能
にしている。
(Equation 13) Will be represented. That is, by reproducing the wave source images at the two frequencies, the wave intensity in the three-dimensional space can be estimated, and the three-dimensional distribution of the wave can be known.

【0028】しかしながら、上述した特開平8−201
459号公報に記載された従来の方法の場合、受信アン
テナのベクトル実効長や3次元ダイアディックグリーン
関数の誤差に起因する誤差が無視できなくなる場合があ
る。この誤差は、ホログラム観測面と波源点間の距離が
短いほど大きくなり、また、観測面から見て波源点がz
軸となす角が大きくなるほど大きくなる。すなわち、上
述した従来の方法では、厳密なプローブ補正を行ってい
ない上に、フラウンホーファ近似を用いているので、特
に、観測面に近い波源の推定振幅に大きな誤差が生じる
可能性があった。図9(a)は従来の方法による波源の再
生振幅を表わす図、図9(b)はアンテナの指向性(ベク
トル実効長を考慮)のみを補償した場合の再生振幅を表
わす図である。図9(a),(b)においては、レベルが1.0
に近いほど、正確な観測が行われていることになる。こ
れらの図から明らかなように、上述した従来の方法によ
れば、3次元空間での波源分布の推定には、10dB程
度の観測誤差が生じ、アンテナの指向性を補償しても2
dB程度の誤差が残ってしまう。
However, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201
In the case of the conventional method described in Japanese Patent No. 459, an error caused by an error in the vector effective length of the receiving antenna or the three-dimensional dyadic Green function may not be ignored. This error becomes larger as the distance between the hologram observation surface and the wave source point becomes shorter, and the wave source point becomes z as viewed from the observation surface.
The larger the angle with the axis, the larger. That is, in the above-described conventional method, since strict probe correction is not performed and the Fraunhofer approximation is used, a large error may occur particularly in the estimated amplitude of the wave source close to the observation surface. FIG. 9A is a diagram showing the reproduction amplitude of the wave source according to the conventional method, and FIG. 9B is a diagram showing the reproduction amplitude when only the directivity (considering the effective vector length) of the antenna is compensated. In FIGS. 9A and 9B, the level is 1.0.
The closer to, the more accurate the observations are made. As is apparent from these figures, according to the above-described conventional method, an observation error of about 10 dB occurs in estimating the wave source distribution in the three-dimensional space.
An error of about dB remains.

【0029】[0029]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、波源
がホログラム観測面に近いような場合であっても、3次
元空間内での波源分布を正確に推定することができるホ
ログラム観測方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hologram observation method capable of accurately estimating a wave source distribution in a three-dimensional space even when the wave source is close to a hologram observation surface. To provide.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】本発明の3次元波源分布
のホログラム観測方法は、ホログラム観測によって3次
元波源分布を推定するホログラム観測方法において、2
以上の異なる周波数でのホログラム観測を行い、各周波
数でのホログラムの像再生を行う第1の工程と、再生さ
れた像における波源像の中から抽出したい波源をエリア
として選択する第2の工程と、エリアにおける選択され
た波源の3次元座標を求める第3の工程と、第3の工程
で求めた3次元座標に仮想単位波源があるものとして観
測波動を合成し、合成結果からホログラム像の再生を行
う第4の工程と、第4の工程で再生された像における強
度と第2の工程で選択した波源の実際の強度との比から
真の波源強度を求める第5の工程と、を有する。
According to the present invention, there is provided a hologram observing method for estimating a three-dimensional wave source distribution by hologram observation.
A first step of performing hologram observation at different frequencies as described above and reproducing an image of a hologram at each frequency, and a second step of selecting a wave source to be extracted from a wave source image in the reproduced image as an area. A third step of obtaining the three-dimensional coordinates of the selected wave source in the area, and synthesizing the observation wave assuming that the virtual unit wave source is located at the three-dimensional coordinates obtained in the third step, and reproducing the hologram image from the synthesis result And a fifth step of obtaining a true source intensity from a ratio between the intensity in the image reproduced in the fourth step and the actual intensity of the source selected in the second step. .

【0031】本発明においては、第4の工程で再生され
た像において強度が所定の値以上である領域を、第2の
工程で選択されたエリアから除外し、第3の工程、第4
の工程及び第5の工程を繰り返すことが望ましい。
In the present invention, a region having an intensity equal to or more than a predetermined value in the image reproduced in the fourth step is excluded from the area selected in the second step, and the third step and the fourth step are performed.
And the fifth step are desirably repeated.

【0032】第4の工程において観測波動の合成は、例
えば、ホログラム観測に使用するアンテナの指向性及び
再生された像における広がりを考慮することが好まし
い。
In the fourth step, it is preferable to combine the observation waves with, for example, the directivity of an antenna used for hologram observation and the spread in a reproduced image.

【0033】本発明において、観測波動とは、例えば電
波ホログラムを観測しているのであればホログラム観測
面で観測される観測電界のことであり、音波ホログラム
を観測しているのであれば観測される音場のことであ
る。また、仮想単位波源とは、強度が所定値(計算を容
易にするためにはこの所定値が1であることが好まし
い)である仮想的な波源のことであって、電波ホログラ
ムの観測を行っているのであれば、仮想単位電流源など
のことである。
In the present invention, the observation wave is, for example, an observation electric field observed on a hologram observation surface when observing a radio wave hologram, and is observed when an acoustic hologram is observed. It is a sound field. The virtual unit wave source is a virtual wave source whose intensity is a predetermined value (preferably, the predetermined value is 1 for easy calculation), and performs observation of a radio hologram. If so, it means a virtual unit current source or the like.

【0034】本発明では、ホログラム観測で求められた
3次元波源位置に仮想単位波源があるものとして観測波
動の合成を行ってホログラム像を求め、仮想単位波源に
よるホログラム像での強度によって実測された方の波源
強度を規格化することによって、真の波源振幅が得られ
る。また、仮想単位波源から求めた再生像において強度
が所定の値以上となっているエリアを除外して繰り返し
演算することにより、像の広がりによる擬似波源の抽出
を防止でき、より正確に波源振幅や波源分布を求めるこ
とができるようになる。
In the present invention, assuming that the virtual unit wave source is located at the three-dimensional wave source position obtained by the hologram observation, the observation wave is synthesized to obtain a hologram image, and the hologram image is actually measured by the intensity of the hologram image by the virtual unit wave source. By normalizing the other source intensity, the true source amplitude is obtained. Further, by repeatedly performing an operation excluding an area in which the intensity is equal to or more than a predetermined value in the reproduced image obtained from the virtual unit wave source, it is possible to prevent the extraction of the pseudo wave source due to the spread of the image, and to more accurately obtain the wave source amplitude and Wave source distribution can be obtained.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の一
形態のホログラム観測方法が適用されるホログラム観測
装置の構成を示すブロック図である。ここでは、電波ホ
ログラムの観測を行って3次元の波源分布を求める場合
について説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hologram observation device to which a hologram observation method according to one embodiment of the present invention is applied. Here, a case in which a radio hologram is observed to obtain a three-dimensional wave source distribution will be described.

【0036】このホログラム観測装置は、無変調波のホ
ログラムを観測するものであって、xy平面(z=0)
内に配置されたホログラム観測面12を備えている。ホ
ログラム観測面12の大きさは例えば58cm四方であ
り、垂直(V)及び水平(H)の両偏波成分を観測する走査
アンテナ13が、図示しない走査機構によって、このホ
ログラム観測面12上を例えば9mm刻みで移動する。
またホログラム観測面13上の走査アンテナ13とは別
に、移動しない固定アンテナ14が配置されている。な
お、ホログラム観測面12上での走査アンテナ13の位
置を(xa,ya)で表わすことにする。
This hologram observation apparatus is for observing a hologram of an unmodulated wave, and has an xy plane (z = 0).
And a hologram observation surface 12 disposed therein. The size of the hologram observation surface 12 is, for example, 58 cm square, and the scanning antenna 13 for observing both the vertical (V) and horizontal (H) polarization components is scanned on the hologram observation surface 12 by a scanning mechanism (not shown). Move in 9 mm increments.
In addition to the scanning antenna 13 on the hologram observation surface 13, a fixed antenna 14 that does not move is arranged. Incidentally, to represent the position of the scanning antenna 13 of the on the hologram observation plane 12 at (x a, y a).

【0037】走査アンテナ13からの垂直偏波成分及び
水平偏波成分の受信信号は切り換えスイッチ15に入力
し、垂直成分及び水平成分のうちの一方が選択され、ス
ペクトラムアナライザ16に入力する。一方、固定アン
テナ17からの受信信号は、もう一つのスペクトラムア
ナライザ17に入力する。これらスペクトラムアナライ
ザ16,17は、それぞれ、走査アンテナ13及び固定
アンテナ14からの受信信号のうちの所望の周波数帯域
の成分のみを帯域通過(例えば帯域幅BW=1kHz)
させるとともに、中間周波数IF(例えば21.4MH
z)に周波数変換するためのものである。例えば、(株)
アドバンテストのスペクトラムアナライザR3271な
どを用い、基準周波数信号freqに位相ロックさせてゼ
ロスパンモードで動作させることにより、このようなス
ペクトラムアナライザ16,17を実現できる。スペク
トラムアナライザとして(株)アドバンテストのR327
1を用いる場合、実際には10MHzの基準周波数源を
内蔵しているので、一方のスペクトラムアナライザ16
に内蔵された基準周波数源からの信号を上述の基準周波
数信号freqとして用い、他方のスペクトラムアナライ
ザ17にこの基準周波数信号freqを供給するようにす
ればよい。
The reception signal of the vertical polarization component and the horizontal polarization component from the scanning antenna 13 is input to the changeover switch 15, and one of the vertical component and the horizontal component is selected and input to the spectrum analyzer 16. On the other hand, a signal received from the fixed antenna 17 is input to another spectrum analyzer 17. These spectrum analyzers 16 and 17 pass only the components of the desired frequency band in the signals received from the scanning antenna 13 and the fixed antenna 14, respectively (for example, the bandwidth BW = 1 kHz).
And an intermediate frequency IF (for example, 21.4 MH
z) for frequency conversion. For example,
Such spectrum analyzers 16 and 17 can be realized by operating in a zero-span mode with the phase locked to the reference frequency signal f req using a spectrum analyzer R3271 of Advantest or the like. R327 of Advantest Co., Ltd. as a spectrum analyzer
In the case where 1 is used, since a reference frequency source of 10 MHz is actually built in, one spectrum analyzer 16 is used.
In this case, a signal from a reference frequency source built in the above-mentioned is used as the above-mentioned reference frequency signal f req , and this reference frequency signal f req may be supplied to the other spectrum analyzer 17.

【0038】各スペクトラムアナライザ16,17の出
力側には、それぞれ、ミキサ18,19が設けられてお
り、各ミキサ18,19には局部発振器20から例えば
22.4MHzの局部発振周波数が供給されており、中
間周波数IFの信号が例えば1MHz程度の信号に周波
数変換される。局部発振器20は、基準周波数freq
位相ロックして作動する。各ミキサ18,19の出力側
には、ミキサ18,19の出力から不要な高域成分を除
去するためのローパスフィルタ(LPF)21,22が
それぞれ設けられ、ローパスフィルタ21,22の出力
は、それぞれ、フーリエ変換部23,24に入力する。
フーリエ変換部23,24は、ローパスフィルタ21,2
2の出力に対して複素離散フーリエ変換を行うものであ
り、そのサンプリングクロックとして、クロック発振器
25から例えば周波数10.24MHzのクロック信号
が供給されている。クロック発振器25も基準周波数f
reqに位相ロックして動作している。これら2つのフー
リエ変換部23,24によって、2チャネルの合成フー
リエ積分(SFI:Synthesized Fourier Integratio
n)が実行されることになる。
Mixers 18 and 19 are provided on the output sides of the spectrum analyzers 16 and 17, respectively. The mixers 18 and 19 are supplied with a local oscillation frequency of, for example, 22.4 MHz from a local oscillator 20. Thus, the signal of the intermediate frequency IF is frequency-converted into a signal of, for example, about 1 MHz. The local oscillator 20 operates with the phase locked to the reference frequency f req . On the output side of each of the mixers 18 and 19, low-pass filters (LPFs) 21 and 22 for removing unnecessary high-frequency components from the outputs of the mixers 18 and 19 are provided, respectively. These are input to the Fourier transform units 23 and 24, respectively.
The Fourier transform units 23 and 24 include low-pass filters 21 and 2
2 is subjected to complex discrete Fourier transform, and a clock signal having a frequency of, for example, 10.24 MHz is supplied from a clock oscillator 25 as a sampling clock. The clock oscillator 25 also has the reference frequency f
It operates with phase locked to req . By these two Fourier transform units 23 and 24, a two-channel synthetic Fourier integration (SFI) is performed.
n) will be performed.

【0039】走査アンテナ13に対応する方のフーリエ
変換部23からの出力をSm(xa,y a,fs)とし(fs
周波数)、固定アンテナ14に対応する方のフーリエ変
換部24からの出力をSr(fs)とすると、複素ホログラ
ムC(xa,ya)は、
The Fourier corresponding to the scanning antenna 13
The output from the conversion unit 23 is Sm(xa, y a, fs) And (fsIs
Frequency), the Fourier transform corresponding to the fixed antenna 14
The output from the conversion unit 24 is Sr(fs), The complex hologram
Mu C (xa, ya)

【0040】[0040]

【数14】 で表わされる。[Equation 14] Is represented by

【0041】また、変調波を使用する場合には、図2に
示す構成のホログラム観測装置を用いることができる。
図2に示すホログラム観測装置は、xy平面内に配置さ
れたホログラム観測面31を備えている。ホログラム観
測面31の大きさは例えば58cm四方であり、垂直
(V)及び水平(H)の両偏波成分を観測する走査アンテナ
33が、図示しない走査機構によって、このホログラム
観測面31上を例えば9mm刻みで移動する。また、走
査アンテナ33とは別に、固定アンテナ34及び放射用
アンテナ35が配置されている。放射用アンテナ35は
信号源36に接続されている。これら固定アンテナ3
4、放射用アンテナ35及び信号源36は、ホログラム
観測のための参照波を得るためのものである、切り換え
スイッチ37により、固定アンテナ34の受信信号と信
号源36からの信号のいずれか一方が、参照波の信号と
して得られる。
When a modulated wave is used, a hologram observation device having the configuration shown in FIG. 2 can be used.
The hologram observation device shown in FIG. 2 includes a hologram observation surface 31 arranged in the xy plane. The size of the hologram observation surface 31 is, for example, 58 cm square,
A scanning antenna 33 for observing both (V) and horizontal (H) polarization components moves on the hologram observation surface 31 at intervals of, for example, 9 mm by a scanning mechanism (not shown). In addition to the scanning antenna 33, a fixed antenna 34 and a radiation antenna 35 are arranged. The radiation antenna 35 is connected to a signal source 36. These fixed antennas 3
4. The radiation antenna 35 and the signal source 36 are used to obtain a reference wave for hologram observation. By the changeover switch 37, one of the received signal of the fixed antenna 34 and the signal from the signal source 36 is changed. , And a reference wave signal.

【0042】走査アンテナ33からの垂直偏波成分及び
水平偏波成分の受信信号は切り換えスイッチ38に入力
し、垂直成分及び水平成分のうちの一方が選択され、ス
ペクトラムアナライザ39に入力する。また、固定アン
テナ34と信号源36から出力され切り換えスイッチ3
7によって選択された参照波信号は、もう一つのスペク
トラムアナライザ40に入力する。これらスペクトラム
アナライザ39,40は、それぞれ、走査アンテナ33
からの受信信号及び参照波信号のうちの所望の周波数帯
域の成分のみを帯域通過(例えば帯域幅BWs=20k
Hz)させるとともに、中間周波数IF(例えば21.
4MHz)に周波数変換するためのものであり、例え
ば、(株)アドバンテストのスペクトラムアナライザR3
271などを用い、基準周波数信号freqに位相ロック
させてゼロスパンモードで動作させることにより実現さ
れる。ここでは、スペクトラムアナライザ40に、例え
ば10MHzの基準周波数源が内蔵されているとして、
このスペクトラムアナライザ40に内蔵された基準周波
数源からの信号を上述の基準周波数信号freqとして用
い、他方のスペクトラムアナライザ39にこの基準周波
数信号freqを供給している。
The received signal of the vertical polarization component and the horizontal polarization component from the scanning antenna 33 is input to the changeover switch 38, one of the vertical component and the horizontal component is selected, and is input to the spectrum analyzer 39. The changeover switch 3 output from the fixed antenna 34 and the signal source 36
The reference wave signal selected by 7 is input to another spectrum analyzer 40. These spectrum analyzers 39 and 40 are respectively provided with a scanning antenna 33.
Only the components of the desired frequency band out of the received signal and the reference wave signal from the receiver (for example, bandwidth BW s = 20 k)
Hz) and an intermediate frequency IF (for example, 21.
4 MHz), for example, a spectrum analyzer R3 manufactured by Advantest Corporation.
271 and the like, and the operation is performed in the zero span mode with the phase locked to the reference frequency signal f req . Here, assuming that the spectrum analyzer 40 has a built-in reference frequency source of, for example, 10 MHz,
A signal from a reference frequency source incorporated in the spectrum analyzer 40 is used as the above-mentioned reference frequency signal f req , and the other spectrum analyzer 39 is supplied with the reference frequency signal f req .

【0043】各スペクトラムアナライザ39,40の出
力側には、それぞれ、ミキサ41,42が設けられてい
る。ミキサ41,42は、局部発振器43,44からそれ
ぞれ例えば6MHzと7MHzの局部発振周波数が供給
されており、1MHz程度の周波数差がある異なる周波
数、例えば15.4MHzと14.4MHz程度の信号
に、各スペクトラムアナライザ39,40からの中間周
波数IFの信号を周波数変換する。局部発振器43,4
4は、基準周波数freqに位相ロックして作動する。各
ミキサ41,42の出力側には、ミキサ41,42の出力
から所定の周波数成分の信号のみを取り出すために、そ
れぞれ、例えば帯域幅BWsが20KHz程度のバンド
パスフィルタ(BPF)45,46がそれぞれ設けら
れ、バンドパスフィルタ45,46の出力がともに入力
する乗算器47が設けられている。乗算器47からの出
力は、バンドパスフィルタ48(例えば中心周波数fo
=1MHz、帯域幅BWc=1kHz)を経て、基準周
波数信号freqととともに、SFIベクトル検波器49
に入力する。SFIベクトル検波器49は、合成フーリ
エ積分を行うことによって、入力信号(乗算器47の出
力)のベクトル検波を行い、下記式で表わされる複素ホ
ログラムC(xa,ya)を出力する。
Mixers 41 and 42 are provided on the output sides of the spectrum analyzers 39 and 40, respectively. The mixers 41 and 42 are supplied with local oscillation frequencies of, for example, 6 MHz and 7 MHz from the local oscillators 43 and 44 respectively, and convert the signals into different frequencies having a frequency difference of about 1 MHz, for example, signals of about 15.4 MHz and 14.4 MHz, respectively. The signal of the intermediate frequency IF from each of the spectrum analyzers 39 and 40 is frequency-converted. Local oscillator 43,4
4 operates in phase locked to the reference frequency f req . The output side of the mixer 41, in order to take out only a signal of a predetermined frequency component from the output of the mixer 41, respectively, a band-pass filter for example bandwidth BW s of about 20 KHz (BPF) 45, 46 , Respectively, and a multiplier 47 to which the outputs of the band-pass filters 45 and 46 are input together. An output from the multiplier 47 is output to a band-pass filter 48 (for example, a center frequency f o).
= 1 MHz, bandwidth BW c = 1 kHz), and the SFI vector detector 49 together with the reference frequency signal f req.
To enter. SFI vector detector 49, synthesis Fourier integral performs vector detection of the input signal (output of multiplier 47), complex hologram C (x a, y a) represented by the following equation and outputs the.

【0044】[0044]

【数15】 ここで、Sm(xa,ya,f)は走査アンテナ33の受信信
号、Sr(f)は参照波信号である。実際には、式(4)にお
ける積分式内の乗算は乗算器47で行われているが、S
FIベクトル検波器49によりベクトル検波を行うこと
で、複素ホログラムの実数成分及び虚数成分が、それぞ
れ、SFIベクトル検波器49において抽出される余弦
(コサイン)成分及び正弦(サイン)成分として得られ
る。
(Equation 15) Here, Sm (x a, y a , f) is the received signal of the scanning antenna 33, S r (f) is a reference wave signal. Actually, the multiplication in the integral equation in equation (4) is performed by the multiplier 47,
By performing the vector detection by the FI vector detector 49, the real component and the imaginary component of the complex hologram are obtained as the cosine component and the sine component extracted by the SFI vector detector 49, respectively.

【0045】このようにして算出された複素ホログラム
は、パーソナルコンピュータ50に入力して格納され
る。またパーソナルコンピュータ50は、ホログラム観
測面31内での走査アンテナ33の位置(xa,ya)の制
御も行っている。
The complex hologram calculated in this way is input to the personal computer 50 and stored. The personal computer 50, the position of the scanning antenna 33 of the in the hologram observation plane 31 (x a, y a) and also controls the.

【0046】図3はSFIベクトル検波器49の構成の
一例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the SFI vector detector 49.

【0047】基準周波数信号frefが入力するデジタル
シンセサイザ61が設けられており、デジタルシンセサ
イザ61では、図示するように、基準周波数信号fref
に応じて、階段状に数値が時間変化するデジタル信号が
生成する。このデジタル信号は、一方の正弦波メモリ6
4に入力するとともに、デジタル加算器63を経て他方
の正弦波メモリ65に入力する。デジタル加算器63で
は、進相量に相当する位相データが加算される。正弦波
メモリ64,65は、正弦波の1周期を等分した各時間
ごとに正弦波でのそのときの値を格納したものであっ
て、一定の増分でクロックに同期して値が変化するデジ
タル信号を与えることにより、正弦波に相当して値が変
化するデジタル信号を出力する。正弦波メモリ64,6
5の出力側には、それぞれ、デジタル信号とアナログ信
号とを乗算するアナログデジタル乗算器66,67が設
けられており、デジタル信号として正弦波メモリ64,
65の出力がそれぞれアナログデジタル乗算器66,6
7に入力する。
The digital synthesizer 61 which reference frequency signal f ref is input is provided, the digital synthesizer 61, as shown, the reference frequency signal f ref
, A digital signal whose numerical value changes with time in a stepwise manner is generated. This digital signal is supplied to one sine wave memory 6
4 and to the other sine wave memory 65 via the digital adder 63. In the digital adder 63, phase data corresponding to the amount of phase advance is added. The sine wave memories 64 and 65 store the value of the sine wave at each time obtained by equally dividing one cycle of the sine wave, and the value changes in synchronization with the clock at a fixed increment. By providing a digital signal, a digital signal whose value changes corresponding to a sine wave is output. Sine wave memory 64,6
5 are provided with analog / digital multipliers 66 and 67 for multiplying the digital signal and the analog signal, respectively.
65 outputs are analog-digital multipliers 66 and 6 respectively.
Enter 7

【0048】乗算器47(図2参照)からバンドパスフ
ィルタ48を経てこのSFIベクトル検波器49に入力
した入力信号は、バンドパスフィルタ62を介してアナ
ログデジタル乗算器66,67のアナログ側の入力端子
に供給される。アナログデジタル乗算器66,67の出
力は、それぞれ、積分器68,69を介し、アナログデ
ジタル変換器(A/D変換器)70,71に入力する。
そして、各アナログデジタル変換器70,71の出力
は、演算部72に入力し、ベクトル検波結果が算出され
る。
The input signal input from the multiplier 47 (see FIG. 2) to the SFI vector detector 49 via the band-pass filter 48 is input to the analog-side multipliers 66 and 67 via the band-pass filter 62. It is supplied to the terminal. Outputs of the analog / digital multipliers 66 and 67 are input to analog / digital converters (A / D converters) 70 and 71 via integrators 68 and 69, respectively.
Then, the output of each of the analog-to-digital converters 70 and 71 is input to the arithmetic unit 72, and the vector detection result is calculated.

【0049】結局、デジタルシンセサイザ61と正弦波
メモリ64,65を使用することによって、基準周波数
信号frefに位相がロックした任意の周波数の正弦波を
このSFIベクトル検波器49での基準信号として発生
させている。そして、各アナログデジタル乗算器66,
67は、このようにして基準周波数信号frefから合成
された例えば1MHzの基準信号と入力信号とを乗算
し、この乗算結果は積分器68,69で積分される。し
たがって、デジタル加算器63で加える位相データを移
相量π/4に相当する値とすることにより、入力信号の
うち周波数1MHzの成分について、余弦成分と正弦成
分とが抽出され、ベクトル検波が行われたことになる。
[0049] Finally, by using the digital synthesizer 61 and the sine wave memory 64 and 65, the occurrence of any frequency where the phase to the reference frequency signal f ref is locked sine wave as a reference signal at the SFI vector detector 49 Let me. Then, each analog-digital multiplier 66,
The reference numeral 67 multiplies the input signal by a reference signal of, for example, 1 MHz thus synthesized from the reference frequency signal f ref , and the multiplication result is integrated by the integrators 68 and 69. Therefore, by setting the phase data to be added by the digital adder 63 to a value corresponding to the phase shift amount π / 4, a cosine component and a sine component are extracted from the input signal at a frequency of 1 MHz, and vector detection is performed. It has been done.

【0050】さて、上述したようなホログラム観測装置
を使用して、本発明の観測方法を実施する際の手順につ
いて説明する。図4は処理手順を示すフローチャートで
ある。
Now, a procedure for performing the observation method of the present invention using the above-described hologram observation apparatus will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure.

【0051】まず、ホログラム観測装置により、2つの
周波数(例えば10GHzと10.005GHz)での
ホログラムを観測する(ステップ101)。上述した式
(2.5)〜(2.10)を使用し、観測された2周波ホログラム
の再生像から、I(u,v),x s(u,v),ys(u,v),
s(u,v)を算出する(ステップ102)。そして、
(u,v)像空間において、波源を抽出したい部分に対
し、サーチ対象であることを示すマーキング(像抽出エ
リアマップのセット)を行う(ステップ103)。
First, two hologram observation devices are used.
Frequency (e.g., 10 GHz and 10.005 GHz)
A hologram is observed (step 101). The above formula
Observed dual-frequency hologram using (2.5) to (2.10)
From the reconstructed image, I (u, v), x s(u, v), ys(u, v),
zs(u, v) is calculated (step 102). And
In the (u, v) image space,
Marking to indicate that it is a search target (image extraction
A rear map is set) (step 103).

【0052】次に、像抽出エリアマップによりサーチ対
象とされている像の中で、最大のレベルを与える像I
(um,vm)を求め、この像での波源座標(xs',ys',
s')を求める(ステップ104)。すなわち、
Next, among the images to be searched by the image extraction area map, the image I giving the maximum level
(u m , v m ), and the source coordinates (x s ′, y s ′,
z s ') is obtained (step 104). That is,

【0053】[0053]

【数16】xs'=xs(um,vm), ys'=ys(um,vm), zs'=zs(um,vm) とする。そして、この座標(xs',ys',zs')に仮想単位
波源として仮想単位電流源を配置し、上述した式(1.1)
〜(1.6)を使用し、観測電界を合成する(ステップ10
5)。式(1.1)〜(1.6)を使用したことにより、再生像の
広がりと受信アンテナの指向性の影響が考慮されたこと
になる。次に、ステップ105で合成した観測電界に対
するホログラム像を式(2.5)により再生し、P(u,v)と
する(ステップ106)。
Equation 16] x s' = x s (u m, v m), y s' = y s (u m, v m), z s' = z s (u m, v m) to. Then, the coordinate (x s', y s' , z s') a virtual unit current sources are arranged as a virtual unit wave source, the above-mentioned equation (1.1)
The observation electric field is synthesized by using (1.6) (step 10).
5). By using the equations (1.1) to (1.6), the influence of the spread of the reproduced image and the directivity of the receiving antenna is considered. Next, the hologram image corresponding to the observation electric field synthesized in step 105 is reproduced by equation (2.5), and is set to P (u, v) (step 106).

【0054】続いて、真の波源と同じ位置に置かれた仮
想単位波源の再生強度と観測再生像との比較から、真の
波源強度を求める(ステップ107)。すなわち、
(xs',y s',zs')での真の波源の複素振幅をI(um,
m)/P(um,vm)として求める。真の波源強度を求め
たら、合成後のホログラムにおけるP(u,v)の値が予
め定めた一定レベル(像抽出限界)以上のエリアを探索
し、探索されたエリアを像抽出エリアマップから除外す
る(ステップ108)。これは、像の広がりによる擬似
波源の抽出を防止するためである。ステップ108で
は、一般には、ステップ107までの処理を実行して真
の複素振幅が求められた波源に対応する領域が除外さ
れ、次の波源を探索する際に、既に求めた波源の像の広
がりが影響することを防止している。
Subsequently, a temporary wave placed at the same position as the true wave source
From the comparison between the reconstructed intensity of the hypothetical unit wave source and the observed reconstructed image, the true
The wave source intensity is obtained (step 107). That is,
(xs', y s', zs') Is the complex amplitude of the true source at I (um,
vm) / P (um, vm). Find true source strength
Then, the value of P (u, v) in the synthesized hologram is predicted.
Search for areas above a certain level (image extraction limit)
And exclude the searched area from the image extraction area map.
(Step 108). This is a pseudo
This is for preventing the extraction of the wave source. At step 108
Is generally true after executing the processing up to step 107.
The region corresponding to the source for which the complex amplitude of
When searching for the next source, the image of the source
Prevents the effect of glue.

【0055】その後、終了条件を満足しているかどうか
を判断する(ステップ109)。終了条件を満足してい
なければ、ステップ104に戻って上述の処理を繰り返
し、終了条件を満足している場合には、抽出した真の波
源の複素振幅及びその座標のリストを出力して(ステッ
プ110)、処理を終了する。ステップ109における
終了条件としては、適宜のものを採用することができる
が、例えば、予め設定した個数以上の波源を抽出した、
像抽出エリアの大きさが全体に比べて一定の割合以下に
低下した、あるいは、抽出対象レベルI(um,vm)が一
定値(例えば上述の像抽出限界)以下となった、などの
条件を用いることができる。
Thereafter, it is determined whether the termination condition is satisfied (step 109). If the end condition is not satisfied, the process returns to step 104 to repeat the above-described processing. If the end condition is satisfied, a list of the extracted complex amplitudes and the coordinates of the true wave source is output (step 104). 110), and the process ends. As the end condition in step 109, any appropriate condition can be adopted. For example, when a predetermined number or more of wave sources are extracted,
Image size of the extraction area drops below a certain percentage compared to the entire, or extraction target level I (u m, v m) is equal to or less than a predetermined value (for example above image extraction limit of), such as Conditions can be used.

【0056】図5(a)は、本実施の形態の方法を用いた
場合における、波源振幅計測誤差をシミュレーションし
た結果を示す。ここでは、ホログラム観測面12の大き
さを57cm四方とし、観測周波数fsを10GHzと
し、ys=1mとした2周波ホログラフィ観測を行った
場合の波源振幅計測誤差を示す。従来の場合[図9(a),
(b)]の再生振幅に比べ、本実施の形態によれば誤差が
著しく減少することが分かる。
FIG. 5A shows a result of simulating a wave source amplitude measurement error when the method according to the present embodiment is used. Here, the size of the hologram observation plane 12 and 57cm square, the observation frequency f s and 10 GHz, showing a wave source amplitude measurement error in case of performing a two-frequency holographic observations and y s = 1 m. In the conventional case [Fig. 9 (a),
It can be seen that the error is significantly reduced according to the present embodiment as compared with the reproduction amplitude of (b)].

【0057】図5(b)は、この実施の形態の2周波ホロ
グラム法により床面反射係数を実際に観測した結果を示
すものである。ここでは、床面にはTEモードで入射す
るものとし、床面反射の複素屈折率は2.55−j0.0
04である。ホログラム観測面の大きさは57cm四方
とし、観測周波数は10GHzであり、波源であるダイ
ポールアンテナを床上1mの位置に配置し、xs=0.4
m、zs=3.0〜5.4mとし、鏡像波源強度と1次波
源強度の比を観測した。本実施の形態の方法によれば、
計算値と測定値との差がほとんどないことがわかる。
FIG. 5B shows the result of actually observing the floor reflection coefficient by the two-frequency hologram method of this embodiment. Here, it is assumed that the light is incident on the floor surface in the TE mode, and the complex refractive index of the floor surface reflection is 2.55-j0.0.
04. The size of the hologram observation surface was 57 cm square, the observation frequency was 10 GHz, the dipole antenna serving as a wave source was arranged at a position 1 m above the floor, and x s = 0.4.
m, z s = 3.0 to 5.4 m, and the ratio between the mirror image source intensity and the primary source intensity was observed. According to the method of the present embodiment,
It can be seen that there is almost no difference between the calculated value and the measured value.

【0058】さらに、2周波ホログラム観測で使用する
2つの周波数の周波数差Δfと距離計測誤差について、
計算機シミュレーションにより、検討した。1次波源の
位置をxo=y0=0、z0=5mとし、zs=8m、ホロ
グラム観測面の大きさを57cm四方、観測周波数fs
を10GHz、S/N(信号ノイズ比)を8dBとし
て、シミュレーションを行った。原点Oと鏡像波源まで
の距離Rsにおける誤差として、結果を図6(a),(b)に示
す。図6(a)はΔfを5MHzとしたときの結果であ
り、図6(b)はΔfを20MHzとしたときの結果であ
る。S/N=8dBの条件で、Δf=5MHzであれ
ば、測距範囲±30mで誤差範囲が40cm、Δf=2
0MHzであれば測距範囲±7.5mで誤差範囲10c
mである。
Further, regarding the frequency difference Δf between the two frequencies used in the two-frequency hologram observation and the distance measurement error,
It was studied by computer simulation. The position of the primary wave source is x o = y 0 = 0, z 0 = 5 m, z s = 8 m, the size of the hologram observation surface is 57 cm square, and the observation frequency is f s.
Was set to 10 GHz and the S / N (signal noise ratio) was set to 8 dB. As an error in the distance R s to the origin O and the mirror image wave sources, FIG 6 Results (a), shown in (b). FIG. 6A shows the result when Δf is set to 5 MHz, and FIG. 6B shows the result when Δf is set to 20 MHz. Under the condition of S / N = 8 dB, if Δf = 5 MHz, the distance range is ± 30 m, the error range is 40 cm, and Δf = 2
If the frequency is 0 MHz, the range is ± 7.5 m and the error range is 10c.
m.

【0059】以上、実測値やシミュレーション例によっ
て示してきたように、2周波ホログラム観測を用いるこ
とによって、観測に雑音が含まれるような条件下であっ
ても、観測に使用する2周波の周波数差Δfと観測距離
範囲を適当に選択すれば、極めてよい測距精度が得られ
る。本発明は、2周波ホログラム観測のこのような高い
測距精度を使用して、種々の観測誤差を補償するもので
ある。プローブアンテナのベクトル実効長はモーメント
法を用いて正確に求めることができ、また、観測面と波
源点間の伝達関数は、3次元ダイアディックグリーン関
数を用いて正確に求めることができる。
As described above, by using the two-frequency hologram observation, as shown by the actual measurement values and the simulation examples, the frequency difference between the two frequencies used for the observation can be obtained even under the condition that the observation includes noise. If .DELTA.f and the observation distance range are appropriately selected, extremely good distance measurement accuracy can be obtained. The present invention compensates for various observation errors by using such high ranging accuracy of dual-frequency hologram observation. The vector effective length of the probe antenna can be accurately obtained by using the moment method, and the transfer function between the observation surface and the wave source point can be accurately obtained by using a three-dimensional dyadic Green's function.

【0060】したがって本発明では、式(2.1)〜(2.10)
を用いて波源の位置を推定し、式(1.1)〜(1.6)を用いて
単位電流に対する観測値の推定を行い、これから式(2.
5)を用いて像再生した結果と、実観測の像再生結果とを
比較しているが、このような比較を行うことにより、真
の波源複素振幅を得ることが可能になっている。図9に
結果を示す従来の方法に比べ、本発明の方法によれば、
図5(a)に示すように、誤差が、従来の10dBから、
0.5dB以下に改善されている。
Therefore, in the present invention, the formulas (2.1) to (2.10)
Is used to estimate the position of the wave source, and equations (1.1) to (1.6) are used to estimate the observed value for the unit current.
The result of image reconstruction using (5) is compared with the image reconstruction result of actual observation. By performing such a comparison, it is possible to obtain the true wave source complex amplitude. According to the method of the present invention, as compared with the conventional method whose results are shown in FIG.
As shown in FIG. 5A, the error is increased from the conventional 10 dB.
It is improved to less than 0.5 dB.

【0061】以上説明した実施の形態では、ステップ1
05において観測電界を合成する際に、式(1.1)〜(1.6)
を用いることにより、アンテナの指向性と再生像の広が
りとを考慮している。本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば、ホログラム観測面中心から見た波源方
向のベクトル実効長のみを考慮した扱い(波源ごとに指
向性を定数化する扱い)で近似することも可能である。
In the embodiment described above, step 1
When the observation electric field is synthesized at 05, the equations (1.1) to (1.6)
, The directivity of the antenna and the spread of the reproduced image are considered. The present invention is not limited to this. For example, approximation can be made by treating only the effective vector length in the direction of the wave source viewed from the center of the hologram observation plane (treating the directivity for each wave source into a constant). It is.

【0062】以上、本発明について電波ホログラム観測
による場合を例に挙げて説明したが、本発明が他の種類
の波動、例えば、音波ホログラムによる波源分布の観測
にも適用できることは、いうまでもない。
Although the present invention has been described with reference to the case of observing a radio wave hologram as an example, it is needless to say that the present invention can be applied to observation of a wave source distribution by another kind of wave, for example, an acoustic hologram. .

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、観測され
たホログラム像から抽出された波源位置に仮想単位波源
を配置して観測波動(観測電界など)を合成し、この合
成結果による再生像と実測された再生像とを比較するこ
とにより、真の波源複素振幅を求めることができるよう
になるという効果がある。また、観測波動の合成結果に
よる再生像で強度が所定の値以上となっているエリアを
除外して繰り返し演算することにより、像の広がりによ
る擬似波源の抽出を防止でき、より正確に波源振幅や波
源分布を求めることができるようになる。
As described above, according to the present invention, an observation wave (observation electric field, etc.) is synthesized by arranging a virtual unit wave source at a wave source position extracted from an observed hologram image, and a reproduced image based on the synthesis result is obtained. Is compared with the actually measured reproduced image, there is an effect that a true wave source complex amplitude can be obtained. In addition, by repeatedly performing an operation excluding an area in which the intensity is equal to or more than a predetermined value in a reproduced image obtained by synthesizing the observed waves, it is possible to prevent a pseudo wave source from being extracted due to the spread of the image, and to more accurately obtain the wave source amplitude and the like. Wave source distribution can be obtained.

【0064】電磁波の伝搬の解析においては、利用する
周波数ごとの複雑な多重波の把握が、無線通信品質の保
証や電磁波の干渉トラブル防止に不可欠である。本発明
では、多重波の原因となる複数の反射点や反射係数を一
括して正確に評価することによって、上記のトラブルの
防止や品質保証を実現する。
In the analysis of the propagation of electromagnetic waves, it is indispensable to grasp complex multiplex waves for each frequency to be used in order to guarantee wireless communication quality and prevent electromagnetic wave interference problems. According to the present invention, prevention of the above-described trouble and quality assurance are realized by collectively and accurately evaluating a plurality of reflection points and reflection coefficients that cause multiple waves.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態のホログラム観測方法の
実施に使用される観測装置の構成の一例を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an observation device used for performing a hologram observation method according to an embodiment of the present invention.

【図2】観測装置の別の構成の例を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of another configuration of the observation device.

【図3】SFIベクトル検波器の構成の一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an SFI vector detector.

【図4】本発明の実施の一形態のホログラム観測方法の
手順を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of a hologram observation method according to one embodiment of the present invention.

【図5】(a)は本発明の方法により波源振幅計測誤差を
シミュレーションした結果を示す図であり、(b)は床面
反射係数を実際に観測した結果を示す図である。
5A is a diagram showing a result of simulating a wave source amplitude measurement error by the method of the present invention, and FIG. 5B is a diagram showing a result of actually observing a floor reflection coefficient.

【図6】(a),(b)は、周波数差と距離測定誤差との関係
をシミュレーションした結果を示す図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing simulation results of a relationship between a frequency difference and a distance measurement error.

【図7】ホログラム観測モデルを説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a hologram observation model.

【図8】鏡像観測モデルを説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a mirror image observation model.

【図9】(a)は従来の方法による波源の再生振幅を表わ
す図、(b)はアンテナの指向性(ベクトル実効長を考
慮)のみを補償した場合の再生振幅を表わす図である。
FIG. 9A is a diagram illustrating a reproduction amplitude of a wave source according to a conventional method, and FIG. 9B is a diagram illustrating a reproduction amplitude when only the directivity (considering an effective vector length) of an antenna is compensated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12,31 ホログラム観測面 13,33 走査アンテナ 14,34 固定アンテナ 15,37,38 切り換えスイッチ 16,17,39,40 スペクトラムアナライザ 18,19,41,42 ミキサ 20,43,44 局部発振器 21,22 ローパスフィルタ 23,24 フーリエ変換部 25 クロック発振器 35 放射用アンテナ 36 信号源 45,46,48 バンドパスフィルタ 47 乗算器 49 SFIベクトル検波器 50 パーソナルコンピュータ 101〜110 ステップ 12,31 Hologram observation surface 13,33 Scanning antenna 14,34 Fixed antenna 15,37,38 Changeover switch 16,17,39,40 Spectrum analyzer 18,19,41,42 Mixer 20,43,44 Local oscillator 21,22 Low-pass filter 23,24 Fourier transform unit 25 clock oscillator 35 radiation antenna 36 signal source 45,46,48 band-pass filter 47 multiplier 49 SFI vector detector 50 personal computer 101-110 step

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ホログラム観測によって3次元波源分布
を推定するホログラム観測方法において、 2以上の異なる周波数でのホログラム観測を行い、各周
波数でのホログラムの像再生を行う第1の工程と、 再生された像における波源像の中から抽出したい波源を
エリアとして選択する第2の工程と、 前記エリアにおける選択された波源の3次元座標を求め
る第3の工程と、 前記第3の工程で求めた3次元座標に仮想単位波源があ
るものとして観測波動を合成し、合成結果からホログラ
ム像の再生を行う第4の工程と、 前記第4の工程で再生された像における強度と前記第2
の工程で選択した波源の実際の強度との比から真の波源
強度を求める第5の工程と、を有することを特徴とする
3次元波源分布のホログラム観測方法。
In a hologram observation method for estimating a three-dimensional wave source distribution by hologram observation, a first step of observing holograms at two or more different frequencies and reproducing an image of a hologram at each frequency is provided. A second step of selecting a wave source to be extracted from the wave source image in the image as an area, a third step of obtaining three-dimensional coordinates of the selected wave source in the area, and a third step of obtaining the three-dimensional coordinates in the third step. A fourth step of synthesizing observation waves assuming that a virtual unit wave source is present in the dimensional coordinates, and reproducing a hologram image from the synthesis result; and the intensity in the image reproduced in the fourth step and the second step.
A hologram observing method for a three-dimensional wave source distribution, comprising: obtaining a true wave source intensity from a ratio of the actual wave source selected in the step to the actual intensity.
【請求項2】 前記第4の工程で再生された像において
強度が所定の値以上である領域を、前記第2の工程で選
択されたエリアから除外し、前記第3の工程、前記第4
の工程及び前記第5の工程を繰り返す、請求項1に記載
の3次元波源分布のホログラム観測方法。
2. The method according to claim 3, wherein an area whose intensity is equal to or more than a predetermined value in the image reproduced in the fourth step is excluded from the area selected in the second step.
2. The method of observing a hologram of a three-dimensional wave source distribution according to claim 1, wherein the steps (a) and (b) are repeated.
【請求項3】 前記第4の工程において、ホログラム観
測に使用するセンサの指向性及び再生された像における
広がりを考慮して、観測波動を合成する請求項1または
2に記載の3次元波源分布のホログラム観測方法。
3. The three-dimensional wave source distribution according to claim 1, wherein in the fourth step, observation waves are synthesized in consideration of directivity of a sensor used for hologram observation and spread in a reproduced image. Hologram observation method.
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