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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung für elektromagnetische
Wellen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
eine Messvorrichtung für
elektromagnetische Wellen, die eine von einer zu messenden Antenne ausgestrahlte
elektromagnetische Welle mittels mehrerer Sondenantennen misst.
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Stand der
Technik
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Eine
herkömmliche
Messvorrichtung für elektromagnetische
Wellen misst eine von einer zu messenden Antenne ausgestrahlte elektromagnetische
Welle auf einer Teilkugel durch Abtasten einer großen Messantenne
wie einer Dipolantenne auf einem kreisförmigen Bogen, dessen Mitte
sich bei der zu messenden Antenne befindet, oder durch Drehen der
zu messenden Antenne in der Mitte des vorgenannten kreisförmigen Bogens.
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Eine
diagnostische Hochgeschwindigkeitsprüfung einer Mikrowellenantenne
mittels eines Sondenfeldes gemäß einer
fortgeschrittenen modulierten Zerstreuungstechnik (A-MST) ist offenbart
in "Applications
of A-MST probe arrays to fast diagnostic testing of anechoic chambers
and microwave antennas",
AMTA '97, 19th Meeting
and Symposium, Seiten 392–397
(1997).
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"On-line control in
wood and paper industries by means of rapid microwave linear sensors", Conference Proceedings,
22nd European Microwave Conference 92, Band 2, Seiten 1037–40 (1992),
offenbart eine Messung unter Verwendung von Mikrowellensensoren,
die jeweils an mehreren Positionen angeordnet sind, durch modulierte
Zerstreuungstechniken (MST). Darüber
hinaus offenbart "Advanced
MST probe arrays for rapid diagnostic imaging", Proc 20th Annu Meet Symp Antenna Meas
Tech Assoc 1998, Seiten 241–246
(1998), eine diagnostische Hochgeschwindigkeitsprüfung einer
Antenne in einem Nahfeld oder einem Fernfeld durch ein Messsystem
für elektromagnetische
Wellen unter Verwendung A/MST. Zusätzlich offenbart "Optimization of the
arrangement compact range-moduled scattering probe array for rapid
far-field antenna measurement",
IEE Conf Publ (Indust Electr Eng) Nr. 370, Pt 1 1993, Seiten 376–379 (1993),
ein Messverfahren zum Messen eines Fernfeldmusters einer Antenne
durch die MST, das keine mechanische Bewegung erfordert.
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"Rapid near-field
antenna testing via arrays of modulated scattering probes", IEEE Trans Antennas
Propag, Band 36, Nr. 6 1998, Seiten 804–814 (1988) offenbart eine
Messung eines Nahfeldes einer Antenne, die ein Feld aus einer Anzahl
von Zerstreuungsvorrichtungen verwendet. Auch offenbart "Accuracy and speed characteristics
of the bistatic MST for rapid nearfield antenna measurements", AP-S Int Symp (IEEE
antennas Propag Soc), Band 1987, Nr. Band 1, Seiten 174–177 (1987),
ein Verfahren zum schnellen Durchführen der Nahfeldmessung durch Verwendung
einer kleinen Zerstreuungssonde.
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Bei
der herkömmlichen
Messvorrichtung für elektromagnetische
Wellen ist jedoch ein großer
Mechanismus zum Abtasten der großen Messantenne wie der Dipolantenne
auf dem kreisförmigen
Bogen erforderlich. Darüber
hinaus benötigt
die Messung, da zwei Antriebsmechanismen, d.h., der Abtastmechanismus
zum Abtasten der Messantenne und ein anderer Mechanismus zum Drehen
der zu messenden Antenne bei der Messung verwendet werden, eine
lange Zeitperiode.
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ADAMS
J: "ELECTRIC-FIELD
STRENGTHS MEASURED NEAR PERSONAL TRANSCEIVERS" PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM
ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY. DALLAS, AUG. 9–13, 1993, NEW YORK, IEEE, US,
9. AUGUST 1993 (1993-08-09), Seiten 42–45, XP000427664, offenbart
eine Vorrichtung zum Messen elektrischer Feldstärken an einer Anzahl von Punkten
nahe 5-W persönlicher
Sende/Empfangs-Vorrichtungen. Die Punkte befinden sich auf Drehzylindern
mit Radien von 7 und 12 cm um die Antenne der jeweiligen Sende/Empfangs-Vorrichtung herum.
Die Sende/Empfangs-Vorrichtungen arbeiten mit vier autorisierten
Frequenzen von 40, 27; 162, 475; 464 und 823 MHz und ausgestrahlten
Leistungen von 5; 5, 5 bzw. 3 W.
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Weiterhin
beschreibt PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Band 2000, Nr. 22, 9. März 2001 (2001-03-09) & JP 2001 133495
A (DEVICE CO LTD), 18 Mai 2001 (2001-05-18), eine Vorrichtung zum
Messen der Sende- oder Empfangs eigenschaften einer Antenne auf einer
Kugelfläche.
Bei dieser Vorrichtung wird eine zu messende Antenne auf einem Tisch
angeordnet, der über
eine Riemenscheibe und einen Synchronriemen mit einem Motor verbunden
ist. Ein Antennenhalter zum Fixieren einer Antenne für die Prüfung ist über einen
Arm und eine Stütze mit
einem Drehpositionierer verbunden. Die prüfende Antenne wird auf einem
kreisförmigen
Umlaufpfad mit der zu messenden Antenne als Mitte gedreht, jedes
Mal, wenn die zu messende Antenne um einen bestimmten Winkel gedreht
wird.
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Offenbarung
der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung
für elektromagnetische
Wellen vorzusehen, die in der Lage ist, die vorgenannten, den Stand
der Technik begleitenden Nachteile zu überwinden. Die obige und andere
Aufgaben können
gelöst
werden durch in den unabhängigen
Ansprüchen
beschriebene Kombinationen. Die abhängigen Ansprüche definieren
weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst eine Messvorrichtung für elektromagnetische Wellen zum
Messen einer von einer zu messenden Antenne ausgestrahlten elektromagnetischen
Welle einen Halter, der betätigbar
ist zum Halten der zu messenden Antenne, und mehrere Sondenantennen,
die betätigbar
sind zum Erfassen der von der zu messenden Antenne ausgestrahlten
elektromagnetischen Welle, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass
die mehreren Sondenantennen auf einem Kreis, dessen Mitte im Wesentlichen
bei dem Halter ist, mit konstanten Abständen angeordnet sind. Die Messvorrichtung
für elektrische
Wellen kann weiterhin aufweisen: eine Installationseinheit, die
betätigbar
ist zum Halten der mehreren auf dem Kreis angeordneten Sondenantennen;
und eine erste Dreheinheit, die betätigbar ist zum Drehen der Installationseinheit
um eine gerade Linie, die einen Durchmesser des Kreises enthält, als
einer Drehachse.
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Die
Messvorrichtung für
elektromagnetische Wellen kann weiterhin eine zweite Dreheinheit
aufweisen, die betätigbar
ist zum Drehen des Halters um eine gerade Linie, die einen Durchmesser
des Kreises enthält,
als einer Drehachse.
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Die
Messvorrichtung für
elektromagnetische Wellen kann weiterhin aufweisen: eine Messeinheit, die
betätigbar
ist zum Messen einer Verteilung eines elektromagnetischen Feldes,
das von der von der zu messenden Antenne ausgestrahlten elektromagnetischen
Welle erzeugt ist, auf der Grundlage der von den mehreren Sondenantennen
erfassten elektromagnetischen Welle; und eine Schalteinheit, die
betätigbar
ist zum Schalten eines der Erfassungssignale, das die von den mehreren
Sondenantennen erfasste elektromagnetische Welle jeweils anzeigt,
um in die Messeinheit eingegeben zu werden.
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Die
Messvorrichtung für
elektromagnetische Wellen kann weiterhin aufweisen: eine Kabelgruppe enthaltend
mehrere Kabel, die betätigbar
sind zum elektrischen Verbinden jeder der mehreren Sondenantennen
mit der Messeinheit und zum Eingeben jedes der Erfassungssignale
in die Messeinheit; und eine Absorptionsvorrichtung für elektromagnetische Wellen,
die in der Umgebung der Kabelgruppe vorgesehen und betätigbar ist,
um die von der zu messenden Antenne abgestrahlte elektromagnetische
Welle zu absorbieren.
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Die
mehreren Sondenantennen können
Antennen für
vertikal polarisierte Wellen, von denen jede eine vertikal polarisierte
Komponente der elektromagnetischen Welle erfasst, und Antennen für horizontal
polarisierte Wellen, von denen jede eine horizontale polarisierte
Komponente der elektrischen Welle erfasst, enthalten.
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Die
Antennen für
vertikal polarisierte Wellen und die Antennen für horizontal polarisierte Wellen können so
angeordnet sein, dass sie einander gegenüberliegen, wobei die Drehachse
zwischen ihnen angeordnet ist.
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Die
Messvorrichtung für
elektromagnetische Wellen kann weiterhin eine feste Antenne aufweisen, die
an einer Position in einem vorbestimmten Abstand von der zu messenden
Antenne entfernt vorgesehen und betätigbar ist, um die von der
zu messenden Antenne ausgestrahlte elektromagnetische Welle zu erfassen.
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Die
Messeinheit kann weiterhin eine Phasendifferenz zwischen einer von
mehreren ersten Sondenantennen erfassten elektromagnetische Welle
und der von der festen Antenne erfassten elektromagnetischen Welle
messen. Darüber
hinaus kann die Messeinheit weiterhin eine Phasendifferenz zwischen
einer von mehreren zweiten Sondenantennen erfassten elektromagnetischen
Welle und der von der festen Antenne erfassten elektromagnetischen
Welle messen, um eine weiterhin eine Phasendifferenz zwischen den
von den ersten und zweiten Sondenantennen erfassten elektromagnetischen
Wellen zu messen.
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Die
Messvorrichtung für
elektromagnetische Wellen kann weiterhin eine erste Dreheinheit,
die betätigbar ist
zum Drehen der mehreren Sondenantennen um den Halter als eine Drehmitte,
aufweisen.
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Die
Installationseinheit kann eine Umwandlungseinheit enthalten, die
betätigbar
ist zum Umwandeln jedes der Erfassungssignale in ein umgewandeltes
Signal mit einer Frequenz, die von der elektromagnetischen Welle
verschieden ist, und zum Liefern des umgewandelten Signals zu der
Messeinheit. Zusätzlich
kann die Installationseinheit eine Elektrizitätsakkumulationseinheit enthalten,
die betätigbar
ist zum Liefern von Elektrizität
zu der Umwandlungseinheit.
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Die
Installationseinheit kann enthalten: mehrere Umwandlungseinheit,
die jeweils für
die mehreren Sondenantennen vorgesehen sind; und mehrere Elektrizitätsakkumulationseinheiten,
die jeweils für die
mehreren Umwandlungseinheiten vorgesehen sind, wobei jede der Elektrizitätsakkumulationseinheiten
die Elektrizität
zu einer entsprechenden der mehreren Umwandlungseinheiten liefert.
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Die
Umwandlungseinheit kann ein optisches Signal als das umgewandelte
Signal ausgeben und das optische Signal über eine optische Faser zu
der Messeinheit liefern.
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Die
Umwandlungseinheit kann das umgewandelte Signal durch drahtlose
Kommunikation zu der Messeinheit liefern.
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Die
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise
alle erforderlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende
Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorstehend beschriebenen
Merkmale sein. Die obigen und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden augenscheinlich anhand der folgenden Beschreibung
der Ausführungsbeispiele, die
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 illustriert
eine Struktur einer Messvorrichtung für elektromagnetische Wellen
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Beispiel für
eine Umwandlungseinheit, eine Elektrizitätsakkumulationseinheit und
eine optische Faser gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 illustriert
eine Struktur einer Messvorrichtung für elektromagnetische Wellen
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
ein Beispiel für
eine Umwandlungseinheit, eine Elektrizitätsakkumulationseinheit und
eine Empfangsantenne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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5 illustriert
eine Struktur einer Messvorrichtung für elektromagnetische Wellen
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6 illustriert
eine Struktur einer Messvorrichtung für elektromagnetische Wellen
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beste Art
der Ausführung
der Erfindung
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Die
Erfindung wird nun auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschrieben, die den Bereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sondern
die Erfindung veranschaulichen sollen. Alle Merkmale und deren Kombinationen,
die in den Ausführungsbeispielen
beschrieben werden, sind nicht notwendigerweise wesentlich für die Erfindung.
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(Ausführungsbeispiel 1)
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1 illustriert
eine Struktur einer Messvorrichtung 10 für elektromagnetische
Wellen gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Messvorrichtung 10 für elektromagnetische
Wellen enthält
einen Mechanismus 100 mit einem Halter 104, mehreren
Sondenantennen 102, einer Installationseinheit 112,
einer Absorptionsvorrichtung 110 für elektromagnetische Wellen,
einer festen Antenne 114 und einer optischen Faser 118;
und ein Verarbeitungssystem 200 mit einer Zuführungseinheit 204,
einer Messeinheit 206, einer Schalteinheit 208,
einer Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210,
einer ersten Dreheinheit 212 und einer zweiten Dreheinheit 202.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel strahlt
eine zu messende Antenne 300 eine elektromagnetische Welle
aus auf der Grundlage eines zu dieser gelieferten HF-Ausgangssignals.
Der Halter 104 hält
die gemessene Antenne 300. Jede Sondenantenne 102 erfasst
die von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte elektromag netische
Welle. Die Installationseinheit 112 hält die Sondenantennen 102 auf
einem Kreis, dessen Mitte im Wesentlichen bei dem Halter 104 (nachfolgend
einfach als ein Installationsring bezeichnet) ist, mit konstanten
Abständen.
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Die
Absorptionsvorrichtung 110 für elektromagnetische Wellen
ist vorgesehen, um die Sondenantennen 102 abzudecken, wodurch
die von der gemessenen Antenne 100 abgestrahlten elektromagnetischen
Wellen absorbiert werden. Die feste Antenne 114 ist an
einer Position in einem vorbestimmten Abstand von der gemessenen
Antenne 300 entfernt angeordnet, so dass die feste Antenne 114 die
von der gemessenen Antenne 300 abgestrahlte elektromagnetische
Welle erfassen kann. Die optische Faser 118 überträgt Erfassungssignale,
die die von den jeweiligen Sondenantennen 102 erfasste
elektromagnetische Welle anzeigen.
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Die
Zuführungseinheit 204 liefert
das HF-Ausgangssignal zu der gemessenen Antenne 300. Die
Messeinheit 206 misst die von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte
elektromagnetische Welle auf der Grundlage der Erfassungssignale, die
jeweils die von den Sondenantennen 102 erfasste elektromagnetische
Welle anzeigen, um eine Verteilung der elektromagnetische welle
auf dem Kreis, auf dem die Sondenantennen 102 vorgesehen
sind, zu erhalten. Die Schalteinheit 208 schaltet eines
der Erfassungssignale, das ein von den Sondenantennen 102 erfasstes
elektromagnetisches Feld anzeigt, für die aufeinander folgende
Eingabe in die Messeinheit 206, wodurch die Eingabe der
Erfassungssignale in die Messeinheit 206 ermöglicht wird.
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Die
Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210 steuert
die jeweiligen Komponenten der Vor richtung 10. Darüber hinaus
speichert die Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210 die
von der Messeinheit 206 gemessene Verteilung des elektromagnetischen
Feldes, um der Größe der Drehung
des Halters 104 zu entsprechen.
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Die
erste Dreheinheit 212 dreht die Installationseinheit 112.
Genauer gesagt, die erste Dreheinheit 212 dreht die Installationseinheit 112 um
eine gerade Linie enthaltend einen Durchmesser des Installationsrings
als eine Drehachse. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dreht die erste
Dreheinheit 212 die Installationseinheit 112 um
eine gerade Linie, die vertikal durch die Mitte des Installationsrings
hindurchgeht, als die Drehachse. Darüber hinaus dreht die erste
Dreheinheit 212 die Installationseinheit 112 bei
jeder Drehung um einen vorbestimmten Winkel. Der vorbestimmte Winkel
beträgt
beispielsweise ein Grad oder 10 Grad. Alternativ kann die erste
Dreheinheit 212 die Installationseinheit 112 um
eine gerade Linie, die in der Nähe
des Durchmessers des Installationsrings hindurchgeht, als Drehachse
drehen. Die zweite Dreheinheit 202 dreht den Halter 104.
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Die
Messvorrichtung 10 für
elektromagnetische Wellen nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
misst die Verteilung des von der von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten
elektromagnetischen Welle erzeugten elektromagnetischen Feldes,
während
sie wiederholt die Installationseinheit 112, die die Sondenantennen 102 hält, bei
jeder Drehung um den vorbestimmten Winkel dreht, wodurch die Verteilung
des von der von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten
elektromagnetischen Welle erzeugten elektromagnetischen Feldes auf
einer Kugel mit einer Mitte, die im Wesentlichen bei dem Halter 104 ist,
gemessen wird.
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Genauer
gesagt, nach jeder Drehung, bei der die erste Dreheinheit 112 die
Installationseinheit 112 um den vorbestimmten Winkel dreht,
misst die Messeinheit 206 die Verteilung des elektromagnetischen
Feldes auf dem Installationsring, das durch die von der gemessenen
Antenne 300 ausgestrahlte elektromagnetische Welle gebildet
wird, auf der Grundlage der Erfassungssignale, die die von den jeweiligen
Sondenantennen 102 erfasste elektromagnetische Welle anzeigen.
Die so gemessene Verteilung des elektromagnetischen Feldes wird
dann in der Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210 gespeichert,
um der Größe der Drehung
der Installationseinheit 112 zu entsprechen. Während die erste
Dreheinheit 212 wiederholt die Installationseinheit 112 so
dreht, dass die Installationseinheit 112 um eine Umdrehung
gedreht wird, misst die Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210 die Verteilung
des elektromagnetischen Feldes auf der Kugel, die von den Sondenantennen 102 während der
einen Umdrehung der Installationseinheit 102 abgetastet
wird, auf der Grundlage der Verteilungen des elektromagnetischen
Feldes, die von der Messeinheit 206 bei den jeweiligen
Drehungen um den vorbestimmten Drehwinkel gemessen wurden.
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Im
Folgenden werden die Sondenantenne 102 und die Installationseinheit 112 genauer
beschrieben. Die mehreren Sondenantennen 102 sind beispielsweise
Schleifenantennen. Unter den Sondenantennen erfasst eine Sondenantenne 102a eine vertikal
polarisierte Welle der von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten
elektromagnetischen Welle, während
eine Sondenantenne 102b eine horizontal polarisierte Welle
hiervon erfasst. Die Sondenantenne 102a für die vertikal
pola risierte Welle und die Sondenantenne 102b für die horizontal
polarisierte Welle sind so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen,
wobei die Drehachse der Installationseinheit 112 zwischen
ihnen liegt. Die Sondenantennen 102 sind vorzugsweise in
einer solchen Weise angeordnet, dass die Antennen für die vertikal
polarisierte Welle und die Antennen für die horizontal polarisierte
Welle abwechselnd angeordnet sind.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat
jede der Sondenantennen 102 eine abgeschirmte Schleifensonde,
die ein magnetisches Feld in der elektromagnetischen Welle misst
durch Erfassen des zu einer Ebene der Schleife senkrechten magnetischen
Flusses. Die abgeschirmte Schleifensonde kann beispielsweise eine
einspaltige abgeschirmte Schleife sein. Da die abgeschirmte Schleifenantenne als
ein magnetischer Sensor arbeitet, kann die abgeschirmte Schleifenantenne
das magnetische Feld ohne Beeinträchtigung des elektrischen Feldes selbst
in einem Fall, in welchem der Abstand zwischen der Messantenne und
der Sonde kurz ist, erfassen. Auch kann, da die Öffnung klein ist, die abgeschirmte
Schleifenantenne die Position des magnetischen Feldes genau erfassen.
Mit anderen Worten, eine hohe Genauigkeit des räumlichen Winkels entsprechend
der Messantenne kann selbst in einem Fall erzielt werden, in welchem
der Abstand zwischen der Messantenne und der Sonde kurz ist. Somit
kann di Vorrichtung dadurch, dass sie die abgeschirmte Schleifenantenne
aufweist, miniaturisiert werden.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat
die Sondenantenne 102a für die vertikal polarisierte
Welle eine abgeschirmte Schleifensonde mit einer Schleifenebene,
die in derselben Ebene wie der Installationsring angeordnet ist.
Andererseits hat die Sondenan tenne 102b für die horizontal
polarisierte Welle eine abgeschirmte Schleifensonde mit einer Schleifenebene,
die senkrecht zu einer den Installationsring enthaltenden Ebene
ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel
können
die Sondenantennen beispielsweise sehr kleine Dipolantennen sein.
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Bei
der Messvorrichtung 10 für elektromagnetische Wellen
nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
erfassen die an dem Installationsring vorgesehenen Sondenantennen 102 die
von der zu messenden Antenne 300 ausgestrahlte elektromagnetische
Welle. Somit kann der Mechanismus zum Abtasten der Sondenantennen 102 und
der gemessenen Antenne 300 einfach ausgebildet sein und
es ist daher möglich,
auf einfache Weise die von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte
elektromagnetische Welle zu erfassen.
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Darüber hinaus
sind bei der Messvorrichtung 10 für elektromagnetische Wellen
die Antennen für die
vertikal polarisierte Welle und die Antennen für die horizontal polarisierte
Welle an dem Installationsring in einer solchen Weise angeordnet,
dass die Antennen für
die vertikal polarisierte Welle den Antennen für die horizontal polarisierte
Welle gegenüberliegen,
wobei die Drehachse der Installationseinheit 112 zwischen
ihnen angeordnet ist. Somit können
nur durch Drehen der Installationseinheit 112, an der die Sondenantennen 102 vorgesehen
sind, um eine Umdrehung mittels der ersten Dreheinheit 212 die
vertikal und horizontal polarisierten Komponenten der von der gemessenen
Antenne 300 ausgestrahlten elektromagnetischen Welle auf
der Kugel, deren Mitte bei dem Halter 104 positioniert
ist, erfasst werden.
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Die
Installationseinheit 112 hält mehrere Sondenan tennen 102,
die an dem Installationsring mit konstanten Abständen vorgesehen sind. Die Installationseinheit 112 hat
ein Umwandlungseinheit 116, die die Erfassungssignale,
die die von den jeweiligen Sondenantennen 102 erfasste
elektromagnetische Welle anzeigen, in umgewandelte Signale mit Frequenzen,
die sich von der der elektromagnetischen Welle unterscheiden, umwandelt,
und die umgewandelte Signale zu der Messeinheit 206 liefert. Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
empfängt die
Umwandlungseinheit 116 als das Erfassungssignal eine Ausgangsspannung
der in der Sondenantenne 102 enthaltenen abgeschirmten
Schleifensonde, und sie gibt dann als das umgewandelte Signal ein
optisches Signal aus, dessen Intensität im Verhältnis zu der Intensität des assoziierten
Erfassungssignals steht.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Installationseinheit 112 mehrere
Umwandlungseinheiten 116, die jeweils den Sondenantennen 102 entsprechen.
Jede Umwandlungseinheit 116 liefert das umgewandelte Signal über die
Schalteinheit 208 zu der Messeinheit 206. Die
Installationseinheit 112 enthält weiterhin eine Elektrizitätsakkumulationseinheit
vorzugsweise zum Zuführen
von Elektrizität zu
der Umwandlungseinheit 116. Die Installationseinheit 112 kann
mehrere Elektrizitätsakkumulationseinheiten
enthalten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Installationseinheit 112 mehrere Elektrizitätsakkumulationseinheiten,
die jeweils für die
Umwandlungseinheiten 116 vorgesehen sind, von denen jede
die Elektrizität
zu der entsprechenden Umwandlungseinheit 116 liefert.
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2 zeigt
ein Beispiel für
die Umwandlungseinheit 116, die Elektrizitätsakkumulationseinheit 502 und die
optische Faser 118 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
gibt die Umwandlungseinheit 116 das optische Signal als
das umgewandelte Signal so aus, dass es über die optische Faser 118 zu der
Schalteinheit 208 geliefert wird. Darüber hinaus liefert die Umwandlungseinheit 116 das
umgewandelte Signal über
die optische Faser 118 und die Schalteinheit 208 zu
der Messeinheit 206 (siehe 6). Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat
die Umwandlungseinheit 116 eine optische Signalumwandlungseinheit 404,
die das Erfassungssignal von der entsprechenden Sondenantenne 102 empfängt und
es in das optische Signal umwandelt, dessen Frequenz verschieden
von der der von der entsprechenden Sondenantenne 102 erfassten
elektromagnetischen Welle ist. Die optische Signalumwandlungseinheit 404 gibt
das optische Signal mit der Intensität im Verhältnis zu der Intensität des von der
entsprechenden Sondenantenne 102 empfangenen erfassten
Signals aus. Darüber
hinaus empfängt die
optische Signalumwandlungseinheit 404 die von der Elektrizitätsakkumulationseinheit 402 gelieferte Elektrizität.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann durch Drehen der Installationseinheit 112 um eine
Umdrehung um die Drehachse, während
die Position der zu messenden Antenne 300 unverändert gehalten
wird, die Verteilung des von der von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten
elektromagnetischen Welle erzeugten elektromagnetischen Feldes auf
der Kugel, deren Mitte im Wesentlichen bei dem Halter 104 liegt,
gemessen werden. Zusätzlich können in
einem Fall, in welchem das vorliegende Ausführungsbeispiel beispielsweise
auf einen holografischen Algorithmus für die sphärische Abtastung einer elektrischen
Welle angewendet wird, nachteilige Wirkungen von Hintergrundstörungen, die
durch die Umgebung der Sondenantenne 102 bewirkt werden,
bei dem Vorgang der Integration für den geschlossenen Raum ausgelöscht werden.
Somit kann eine Schätzung
der Verteilung des elektromagnetischen Feldes mit hoher Genauigkeit
erzielt werden.
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Darüber hinaus überträgt bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel
die optische Faser 118 die von den jeweiligen, in dem mechanischen
System 100 enthaltenen Sondenantennen 102 erfassten
Erfassungssignale zu dem Verarbeitungssystem 200. Somit
ist es gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
möglich,
nachteilige Wirkungen eines Kabels oder von Kabeln, die das Signal
zwischen dem Mechanismus 100 und dem Verarbeitungssystem 200 übertragen,
auf das Messergebnis zu verringern.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel kann
die zweite Dreheinheit 202 den Halter 104 drehen.
In diesem Fall kann die Messvorrichtung 10 für elektromagnetische
Wellen die elektromagnetische Welle durch sphärische Abtastung der Holografie
der elektrischen Welle an jeweiligen Positionen schnell messen,
während
die Positionsbeziehung zwischen der gemessenen Antenne 300 und
der Umgebung geändert
wird.
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Bei
noch einem anderen Ausführungsbeispiel
kann die zu messende Antenne 300 einen Sender enthalten
und die elektromagnetische Welle auf der Grundlage eines von dem
Sender erzeugten HF-Ausgangssignals ausstrahlen. auch in diesem Fall
wird eine Phasendifferenz zwischen der elektromagnetischen Welle,
die von jeder Sondenantenne 102 erfasst wird, und derjenigen,
die von der anderen Sondenantenne 102 erfasst wird, gemessen
auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen der elektromagnetischen
Welle, die von jeder der Sondenantennen 102 erfasst wird,
und derjenigen, die von der festen Antenne 114 erfasst
wird. Somit kann eine Messung von Hoher Genauigkeit erzielt werden.
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(Ausführungsbeispiel 2)
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3 illustriert
eine Struktur einer Messvorrichtung 10 für elektromagnetische
Wellen gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Messvorrichtung 10 für elektromagnetische
Wellen enthält:
einen Mechanismus 100 mit einem Halter 104, mehreren
Sondenantennen 102, einer Installationseinheit 112,
einer Absorptionsvorrichtung 110 für elektromagnetische Wellen,
einer festen Antenne 114 und einer Empfangsantenne 120;
und ein Verarbeitungssystem mit einer Zuführungseinheit 204,
einer Messeinheit 206, einer Schalteinheit 208, einer
Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210,
einer ersten Dreheinheit 212 und einer zweiten Dreheinheit 202.
Der Halter 104, die Sondenantennen 102, die Absorptionsvorrichtung 110 für elektromagnetische
Wellen, die feste Antenne 114, die erste und zweite Dreheinheit 212 und 202,
die Zuführungseinheit 204,
die Messeinheit 206, die Schalteinheit 208 und
die Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210 bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
haben dieselben Funktionen wie die entsprechenden Komponenten bei
dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.
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Die
Installationseinheit 112 hat mehrere Umwandlungseinheiten 116,
die jeweils für
die Sondenantennen 102 vorgesehen sind, von denen jede
das Erfassungssignal empfängt,
das die von der entsprechenden Sondenantenne 102 erfasste
elektromagnetische Welle anzeigt, und es in das umgewandelte Signal
mit der Frequenz, die von der der elektromagnetischen Welle verschieden
ist, umwandelt. Die umgewandelten Signale werden von Umwandlungseinheiten 116 zu
der Messeinheit 206 geliefert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
empfängt
jede Umwandlungseinheit 116 die Ausgangsspannung der abgeschirmten
Schleifensonde der entsprechenden Sondenantenne 102 als
das Erfassungssignal und liefert das umgewandelte Signal mit der
Intensität
im Verhältnis
zu der Intensität
des Erfassungssignals durch drahtlose Kommunikation zu der Messeinheit 206.
Die Empfangsantenne 120 empfängt die jeweils von den Umwandlungseinheiten 116 gesandten umgewandelten
Signale und liefert sie über
die Schalteinheit 208 zu der Messeinheit 206.
Die Empfangsantenne 120 ist vorzugsweise an einer solchen Position
vorgesehen, dass die Empfangsantenne 120 keinen Einfluss
auf die Messung der Messvorrichtung 10 für elektromagnetische
Wellen hat. Beispielsweise kann die Empfangsantenne 120 in
der Nähe
der Achse der Drehung durch die erste Dreheinheit vorgesehen sein.
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4 zeigt
ein Beispiel für
die Umwandlungseinheit 116, die Elektrizitätsakkumulationseinheit 402 und
die Empfangsantenne 120 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
enthält
jede Umwandlungseinheit 116 eine Frequenzumwandlungseinheit 406, die
das umgewandelte Signal ausgibt, das durch Umwandeln der Frequenz
des Erfassungssignal von der entsprechenden Sondenantenne 102 erhalten
wurde, und eine Sendeantenne 408, die das so erhaltene umgewandelte
Signal überträgt. Die
Sendeantenne 408 kann eine planare Antenne sein, die beispielsweise
auf einer Oberfläche
der Installationseinheit 112 vorgesehen ist. Die Frequenzumwand lungseinheit 406 empfängt die
von der Elektrizitätsakkumulationseinheit 402 gelieferte
Elektrizität.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel überträgt die Sendeantenne 408 das
Erfassungssignal, das die von der entsprechenden Sondenantenne 102 erfasste
elektromagnetische Welle anzeigt, durch drahtlose Kommunikation
zu der Empfangsantenne 120. Somit ist es auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
möglich,
die nachteiligen Wirkungen des Kabels/der Kabel für die Übertragung von
Signalen zwischen dem Mechanismus 100 und dem Verarbeitungssystem 200 auf
das Messergebnis zu verringern.
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(Ausführungsbeispiel 3)
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5 illustriert
eine Struktur einer Messvorrichtung 10 für elektromagnetische
Wellen gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Messvorrichtung für elektromagnetische
Wellen enthält
einen Mechanismus 100 mit einem Halter 104, der
eine zu messende Antenne 300 hält, mehreren Sondenantennen 102,
von denen jede eine von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte
elektromagnetische Welle erfasst. Eine Installationseinheit 112,
an der die mehreren Sondenantennen 102 vorgesehen sind,
eine Kabelgruppe 106 enthaltend mehrere Kabel zum elektrischen
Verbinden jeder der Sondenantennen 102 und der Messeinheit 206 und
zum Ausgeben von Erfassungssignalen, die jeweils die von den Sondenantennen 102 erfasste
elektromagnetische Welle anzeigen, nach außen, eine Absorptionsvorrichtung 108 für elektromagnetische
Wellen, die in der Umgebung der Kabelgruppe 106 angeordnet
ist, um die von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte
elektromagnetische Welle zu absorbieren, eine andere Absorptionsvorrichtung 110 für e lektromagnetische
Wellen, die vorgesehen ist, um die Sondenantennen 102 abzudecken,
zum Absorbieren der von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten
elektromagnetischen Welle; und ein Verarbeitungssystem 200 mit
einer zweiten Dreheinheit 202 zum Drehen des Halters 104,
einer Zuführungseinheit 204 zum
Zuführen
eines HF-Ausgangssignals zu der gemessenen Antenne 300,
einer Messeinheit 206 zum Messen einer Verteilung eines
von der von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten elektromagnetischen
Welle erzeugten elektromagnetischen Feldes auf der Grundlage der
von den jeweiligen Sondenantennen 102 erfassten elektromagnetischen
Welle, einer Schalteinheit 208 zum Schalten eines der Erfassungssignale,
die jeweils die durch die Sondenantennen 102 erfasste elektromagnetische
Welle anzeigen, für
die Eingabe in die Messeinheit 206, eine Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210 zum Steuern
der jeweiligen Komponenten der Messvorrichtung 100 für elektromagnetische
Wellen.
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Mehrere
Sondenantennen 102 sind auf dem Kreis, dessen Mitte im
Wesentlichen bei dem Halter 104 liegt, d.h., dem Installationsring
mit konstanten Abständen
vorgesehen. Die zweite Dreheinheit 202 dreht die gemessene
Antenne 300 durch Drehen des Halters 104 um den
Durchmesser des Installationsrings als Drehachse. Mit anderen Worten,
die zweite Dreheinheit 202 dreht die gemessene Antenne 300 durch
Drehen des Halters 104 in einer Ebene, die im Wesentlichen
senkrecht zu einer den Kreis enthaltenden Ebene ist. Es ist bevorzugt,
den Halter 104 im Wesentlichen in der Mitte des Installationsrings
anzuordnen. Darüber
hinaus kann die zweite Dreheinheit 202 die Sondenantennen 102 durch
Drehen der Installationseinheit 112 um den Halter 104 als
Drehmitte drehen. Bei der Messvorrichtung 110 für elektromagnetische
Wellen nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die von
der gemessenen Antenne 100 ausgestrahlte elektromagnetische
Welle erfasst durch Verwendung der an dem Installationsring vorgesehenen
Sondenantennen 102. Somit kann der Mechanismus zum Abtasten
der Sondenantennen 102 und der gemessenen Antenne 300 einfach
ausgebildet werden, und es ist daher möglich, die von der gemessenen
Antenne 300 ausgestrahlte elektromagnetische Welle einfach
zu erfassen.
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Die
Sondenantennen 102 sind beispielsweise Schleifenantennen.
Darüber
hinaus enthalten die Sondenantennen 102 die Sondenantennen 102a zum
Erfassen der vertikal polarisierten Komponente der von der gemessenen
Antenne 300 ausgestrahlten elektromagnetischen Welle und
die Sondenantennen 102b zum Erfassen der horizontal polarisierten
Komponente hiervon. Die Sondenantennen 102a und 102b sind
so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen, wobei die Drehachse
des Halters 104 durch die zweite Dreheinheit 202 zwischen
ihnen angeordnet ist. Die Sondenantennen 102 sind vorzugsweise
in einer solchen Weise angeordnet, dass die Antennen 102a für die vertikal
polarisierte Welle und die Antennen 102b für die horizontal
polarisierte Welle alternativ angeordnet sind.
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Bei
der Messvorrichtung 10 für elektromagnetische Wellen
nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Antenne für
die horizontal polarisierte Welle und die Antenne und die Antenne
für die
vertikal polarisierte Welle so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen,
wobei die Achse der Drehung des Halters 104 durch die zweite
Dreheinheit 202 zwischen ihnen angeordnet ist. Somit ist
es möglich,
die vertikal und horizontal polarisierten Komponenten der von der zu
messenden Antenne 300 ausgestrahlten elektromagnetischen
Welle auf einer Kugel, deren Mitte bei dem Halter 104 positioniert
ist, nur durch Drehen der gemessenen Antenne 300 um eine
Umdrehung mittels der zweiten Dreheinheit 202 zu erfassen.
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Die
Arbeitsweise der Messvorrichtung 10 für elektromagnetische Wellen
nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird im Folgenden beschrieben. Zuerst liefert die Zuführungseinheit 204 das
HF-Ausgangssignal zu der zu messenden Antenne 300. Die gemessene
Antenne 300 strahlt die elektromagnetische Welle auf der
Grundlage des so zugeführten HF-Ausgangssignals
aus. Die Sondenantennen 102 erfassen dann die von der gemessenen
Antenne 300 ausgestrahlte elektromagnetische Welle. Dann schaltet
die Schalteinheit 208 eines der Erfassungssignale, die
jeweils die von der jeweiligen Sondenantenne 102 erfasste
elektromagnetische Welle anzeigen, aufeinander folgend, wodurch
diese Erfassungssignale in die Messeinheit 206 eingegeben werden.
Die Messeinheit 206 misst dann die von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte
elektromagnetische Welle auf der Grundlage in diese eingegebenen
Erfassungssignale, um die Verteilung des elektromagnetischen Feldes
auf den Kreis, auf dem die Sondenantennen 102 angeordnet
sind, zu erhalten. Die Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210 speichert
die so von der Messeinheit 206 gemessene Verteilung des
elektromagnetischen Feldes derart, dass sie der Drehgröße des Halters 104 entspricht.
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Dann
dreht die zweite Dreheinheit 202 den Halter 104,
der die gemessene Antenne 300 hält, um einen vorbestimmten
Winkel. Der vorbestimmte Winkel beträgt beispielsweise ein grad
oder zehn Grad. Jede der Sondenantennen 102 erfasst die
von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte elektromagnetische
Welle. Die Schalteinheit 208 schaltet eines der Erfassungssignale,
die die von den jeweiligen Sondenantennen 102 erfasste
elektromagnetische Welle anzeigen, für die aufeinander folgende
Eingabe in die Messeinheit 206, wodurch diese Erfassungssignale
in einer aufeinander folgenden Weise in die Messeinheit 206 eingegeben
werden. Die Messeinheit 206 misst dann die Verteilung des
von der von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten elektromagnetischen
Welle erzeugten elektromagnetischen Feldes auf der Grundlage der
in diese eingegebenen Erfassungssignale. Die Steuervorrichtungs-/Speicher-/Verarbeitungseinheit 210 speichert die
Verteilung des gemessenen elektromagnetischen Feldes derart, dass
sie der Drehgröße des Halters 104 entspricht.
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In
der vorbeschriebenen Weise wird die Verteilung des von der von der
gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten elektromagnetischen
Welle erzeugten elektromagnetischen Feldes gemessen, während der
Halter 104, der die gemessene Antenne 300 hält, wiederholt
um den vorbestimmten Winkel gedreht wird, wodurch die Verteilung
des elektromagnetischen Feldes auf der Kugel, deren Mitte im Wesentlichen
bei dem Halter 104 liegt, das von der von der gemessenen
Antenne 300 ausgestrahlten magnetischen Welle erzeugt wird,
gemessen werden kann.
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(Ausführungsbeispiel 4)
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6 illustriert
eine Messvorrichtung 10 für elektromagnetische wellen
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Messvorrichtung 10 für elektromagnetische
Wellen enthält
weiterhin eine feste Antenne 114 zum Erfassen der von der gemessenen
Antenne 300 ausgestrahlten elektromagnetischen Welle, die
an einer in einem bestimmten Abstand von der gemessenen Antenne 300 entfernten
Position angeordnet ist, zusätzlich
zu den Komponenten der in 5 gezeigten
Vorrichtung. Die feste Antenne 114 wird von dem Halter 104 gehalten
und bleibt relativ zu der gemessenen Antenne 300 unverändert ungeachtet
der Drehung des Halters 104. Die feste Antenne 114 erfasst
die von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte elektromagnetische
Welle und gibt ein Bezugssignal, das die erfasste elektromagnetische
Welle anzeigt, zu der Messeinheit 206 aus.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel misst
die Messeinheit 206 eine Phasendifferenz zwischen der von
jeder der Sondenantennen erfassten elektromagnetischen Welle und
der von der festen Antenne 114 erfassten. Darüber hinaus
misst die Messeinheit 206 auf der Grundlage der so gemessenen
Phasendifferenz zwischen der von jeder der Sondenantennen 102 erfassten
elektromagnetischen Welle und der von der festen Antenne 114 erfassten eine
Phasendifferenz zwischen der von jeder Sondenantenne 102 erfassten
elektromagnetischen Welle und der von der anderen Sondenantenne 102 erfassten.
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Weiterhin
können
durch Messen der Phasendifferenzen der elektromagnetischen Welle
zwischen den Positionen der Sondenantennen 102, während die
gemessene Antenne 300 wiederholt in einer solchen Weise
gedreht wird, dass die gemessene Antenne 300 bei jeder
Drehung um einen vorbestimmten Drehwinkel gedreht wird, die Phasendifferenzen
der elektromagnetischen Welle zwischen jeweiligen Positionen auf
der Kugel gemessen werden.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
werden die Phasendifferenzen zwischen den von den jeweiligen Sondenantennen
erfassten elektromagnetischen Wellen gemessen auf der Grundlage
der Phasendifferenz zwischen der durch jede der Sondenantennen 102 erfassten
elektromagnetischen Welle und der von der festen Antenne 114 erfassten. Somit
kann eine Messung mit hoher Genauigkeit erzielt werden.
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Zusätzlich verwendet
die Messvorrichtung 10 für elektromagnetische Wellen
eine Sondenantenne mit einer abgeschirmten Schleifensonde als Antenne
zum Erfassen der von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlten
elektromagnetischen Welle. Somit kann sie in einer sehr kleinen
Größe hergestellt werden.
Weiterhin kann, da die von der gemessenen Antenne 300 ausgestrahlte
elektromagnetische welle durch die Sondenantennen erfasst wird,
die auf einem Kreis mit der Mitte im Wesentlichen bei der gemessenen
Antenne 300 vorgesehen sind, die Messung ohne die tatsächliche
Abtastung der Sondenantennen durchgeführt werden.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung im Wege beispielhafter Ausführungsbeispiel
offenbart wurde, ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann viele Änderungen
und Substitutionen durchführen
kann, ohne den Geist und den Bereich der vorliegenden Erfindung
zu verlassen, die nur die angefügten
Ansprüche
definiert ist.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Wie
aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Messvorrichtung für
elektromagnetische Wellen von geringer Größe, die eine einfache Messung
der von der zu messenden Antenne ausgestrahlten elektromagnetischen
Welle ermöglicht,
erhalten werden.