DE69517453T2

DE69517453T2 - Berührungslose-Beobachtungsvorrichtung von Wellensignalen

Info

Publication number: DE69517453T2
Application number: DE69517453T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Kitayoshi
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1994-01-12
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2015-01-13
Also published as: EP0977053A3; EP0667538A3; EP0667538A2; DE69528481D1; EP0977052A3; DE69528479D1; DE69528480D1; DE69528482D1; EP0977050B1; EP0977053A2; US5656932A; EP0981055A3; EP0981055B1; DE69528480T2; EP0977050A3; EP0977052B1; DE69528482T2; DE69528479T2; DE69517453D1; EP0977052A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kontaktlose Wellensignalbeobachtungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die kontaktlos Übertragungsfunktionen von konstanten Verteilnetzen mißt, die hauptsächlich in dem Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich verwendet werden, und die keine internen Signalquellen enthalten. Unter dem Ausdruck "konstante Verteilnetze" sind Hochfrequenznetzwerke zu verstehen, die mit Mikrowellenfrequenzen oder darüber arbeiten. Diese Netzwerke weisen normalerweise passive Element, aktive Element und Übertragungsleitungen mit Verteil-Eigenschaften auf, wie Mikrostreifenleitungen, Schlitzleitungen und Koaxialkabel.
Fig. 2 zeigt eine bekannte Übertragungsfunktionsmeßvorrichtung, wobei diese Vorrichtung eine kontaktierende Meßvorrichtung ist. Ein beobachtetes konstantes Verteilnetz 111 besteht aus einem Substrat 112, das ein passives Element 113 und ein aktives Element 114 aufweist, die durch eine konstante Verteilleitung 150, beispielsweise eine Mikrostreifenleitung verbunden sind. In dem Netzwerk 111 sind weiterhin ein Eingangsanschluß 116 und ein Ausgangsanschluß 117 vorgesehen, die jeweils Signale ein- und ausgeben.
In der bekannten Übertragungsfunktion-Meßvorrichtung wird die Übertragungsfunktion zwischen dem Eingangsanschluß 116 und dem Ausgangsanschluß 117 folgendermaßen gemessen. Ein Testsignal wird von dem Netzwerkanalysator 118 an den Eingangsanschluß 116 angelegt. Der entsprechende Signalausgang vom Ausgangsanschluß 117 wird in den Netzwerkanalysator eingegeben, und es wird die Übertragungsfunktion berechnet.
In der Übertragungsfunktion-Meßvorrichtung nach dem Stand der Technik wird die Übertragungsfunktion an einem Ort zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluß folgendermaßen gemessen. Der Netzwerkanalysator 118 gibt ein Testsignal in den Eingangsanschluß 116 ein. Ein kontaktierender Meßfühler 119 wird zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluß des Netzwerks 111 in Kontakt mit der Stelle angeordnet, an der man die Übertragungsfunktion messen will, wobei ein Signal an dieser Stelle entnommen wird. Das entnommene Signal wird in den Netzwerkanalysator 118 eingegeben, und die Übertragungsfunktion wird berechnet.
Wenn es zuvor bekannt ist, daß es notwendig sein wird, die Übertragungsfunktion an einem bestimmten Ort zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß des Netzwerkes 111 zu berechnen, wird ein Energieteiler 121 an diesen bestimmten Ort angeschlossen. Das Netzwerk 111 wurde zuvor mit einem Testanschluß 122 ausgestattet, der an den Energieteiler 121 angeschlossen ist, wobei Signale durch den Testanschluß 122 ein- und ausgegeben werden. Zwischen dem Eingangsanschluß 116 und dem Testanschluß 122 und/oder zwischen dem Testanschluß 122 und dem Ausgangsanschluß 117 wird ein Testsignal angelegt, und das entsprechende Ausgangssignal wird zur Berechnung der Übertragungsfunktion entnommen.
Der kontaktierende Meßfühler 119 beeinflußt die Schaltungsparameter, die er mißt. Somit ist es unmöglich, eine genaue Messung zu erhalten, wenn ein kontaktierender Meßfühler verwendet wird, um Zugang zu einem Ort zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluß des Netzwerkes 111 zu erhalten. Weiterhin liegt ein relativ starker Verlust der Signalhöhe vor, wenn der Testanschluß 122 verwendet wird, da der Energieteiler 121 im Netzwerk vorgesehen ist. Der Energieteiler 121 kann ebenso in eine Einheit mit weiteren Schaltungselementen des Netzwerkes 111 integriert sein. In einem derartigen Fall kann es schwierig werden, ein Neztwerk herzustellen, das eine gewünschte Operation richtig ausführt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine kontaktlose Übertragungsfunktion-Meßvorrichtung bereit, bei der die Übertragungsfunktion eines konstanten Verteilnetzes wie folgt gemessen wird. Die erfindungsgemäße Übertragungsfunktion- Meßeinrichtung liefert an das beobachtete konstante Verteilnetz ein Eingangssignal. In einem Abstand vom beobachteten Netzwerk wird eine Beobachtungsebene aufgestellt, und bei den Beobachtungspunkten der Beobachtungsebene wird eine elektromagnetische Welle empfangen. Zuerst wird die Übertragungsfunktion zwischen der Eingabe des beobachteten Netzwerks und jedem der Beobachtungspunkte berechnet. Diese berechneten Übertragungsfunktionen wer den durch Holographie-Rekonstruktionsberechnungen mit der Verwendung der inversen Fresnel-Transformation oder der Fourier-Transformation der empfangenen Signale bei jeder Beobachtungsfrequenz verarbeitet, woraus die Übertragungsfunktionen zwischen dem Eingangsanschluß und jedem Punkt des beobachteten konstanten Verteilnetzes abgeleitet werden. Die Ergebnisse können für jeden spezifischen Punkt des untersuchten konstanten Verteilnetzes angezeigt werden.
Von konstanten Verteilnetzwerken werden schwache elektromagnetische Wellen ausgestrahlt, deren Frequenzen im Mikrowellenmillimeterwellenbereich liegen. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden diese schwachen elektromagnetischen Wellen empfangen und gemessen. Signale im Netzwerk können mit der Verwendung von Holographie-Rekonstruktionsberechnungen mit den in der Beobachtungsebene empfangenen Signalen rekonstruiert werden. In erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsformen wird die Form des untersuchten konstanten Verteilnetzes auf einer Anzeige dargestellt, und die Ergebnisse der oben genannten Holographie-Rekonstruktionsberechnungen für eine Frequenz werden angezeigt. Wenn eine willkürliche Position auf der zweidimensionalen Anzeige ausgewählt ist, wird die Frequenzkennlinie der Netzwerkstelle angezeigt, die diesem Bereich der Anzeige entspricht. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Formanzeige und die zweidimensionale Anzeige der Ergebnisse übereinander dargestellt werden.
Bevorzugt werden Ergebnisse der Holographie-Rekonstruktionsberechnungen korrigiert, um Phasen- und Verstärkungsänderungen zu korrgieren, die auf Frequenzantworten des Übertragungsfunktionsmeßsystems und des Beobachtungssystems beruhen. Die Antworten im Zeitbereich können dargestellt werden, indem die inverse Fourier-Transformation auf den dargestellten Holographie-Rekonstruktionsergebnissen durchgeführt wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer kontaktlosen Übertragungsfunktion-Meßvorrichtung zeigt.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Übertragungsfunktion-Meßvorrichtung nach dem Stand der Technik.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer komplexen Welleninterferenzinformationsanzeigevorrichtung zeigt, die verwendet werden kann, um die von der erfindungsgemäßen kontaktlosen Übertragungsfunktion- Meßvorrichtung erhaltenen Daten darzustellen.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel von dargestellten Ergebnissen mit der Verwendung der Vorrichtung von Fig. 3.
Eine erfindungsgemäße bevorzugte Ausführungsform einer kontaktlosen Übertragungsfunktion-Meßvorrichtung wird in bezug auf Fig. 1 erklärt.
In der Nähe eines konstanten Verteilnetzes 111, das untersucht werden soll, wird eine Beobachtungsebene 131 aufgestellt. Das konstante Verteilnetz 111 weist einen Eingangsanschluß 116 und einen Ausgangsanschluß 117 auf. An den Eingangsanschluß 116 des konstanten Verteilnetzes 111 wird ein Signal angelegt, anschließend mißt die Übertragungsfunktion-Meßvorrichtung 100 die Übertragungsfunktion H(x, y, fi) zwischen dem Einganganschluß 116 des konstanten Verteilnetzes 111 und jedem Beobachtungspunkt (x, y) in der Beobachtungsebene 131 bei einer Beobachtungsfrequenz fi. Das Eingangssignal kann von einem Netzwerkanalysator 118 der Übertragungsfünktion-Meßvorrichtung 100 kommen.
In der Empfangsebene 131 ist eine Abtastantennenempfangseinrichtung angeordnet. Beispielsweise kann eine Antenne 132 in der Beobachtungsebene 131 so angeordnet sein, daß sie die von dem konstanten Verteilnetz 111 abgestrahlten elektromagnetischen Wellen empfängt. In diesem Fall wird die Antenne 132 nach und nach von einem Beobachtungspunkt (x, y) zum nächsten bewegt, so daß an den Netzwerkanalysator 118 nacheinander Spannungen ausgegeben werden, die den elektromagnetischen Wellen entsprechen, die an dem jeweiligen Beobachtungspunkt der Beobachtungsebene empfangen wurden. Alternativ hierzu kann eine Gruppe von Einzelantennen verwendet werden, wobei die Antennen der Gruppe so angeordnet werden, daß sie den Beobachtungspunkten (x, y) der Beobachtungsebene entsprechen, wobei jedes Element der Gruppe nacheinander sein empfangenes Signal an den Netzwerkanalysator 118 ausgeben kann. Eine Ausführungsform einer Abtastantennenempfangseinrichtung, die für die Verwendung in der vorliegenden Ausführungsform geeignet ist, ist in "Near-Field Antenna Measurements" von Dan Slater (Artech House 1991) beschrieben.
Der Netzwerkanalysator 118 weist Daten für die Signaleingabe an den Eingangsanschluß 116 des konstanten Verteilnetzes 111 und für die elektromagnetischen Wellen auf, die bei jedem Beobachtungspunkt (x, y) der Beobachtungsebene empfangen wurden, und kann somit die Übertragungsfunktionen zwischen dem Eingangsanschluß 116 und jedem Beobachtungspunkt (x, y) bestimmen. Eine Meßsteuereinheit 133 steuert die Meßposition (x, y) in der Beobachtungsebene und die Meßfrequenz fi, so daß sichergestellt wird, daß Daten für eine Vielzahl von Beobachtungspunkten (x, y) bei einer Vielzahl von Beobachtungsfrequenzen fl bis fm (beispielsweise i = 1 bis m) erhalten werden. Die Meßsteuereinheit 133 steuert das Speichern der Sätze der gemessenen Übertragungsfunktionen H(x, y, fl) bis H(x, y, fm) in Datenspeichern 134l bis 134m.
Der Satz der Übertragungsfunktionsdaten H(x, y, fi) für jede Beobachtungsfrequenz fi wird dem jeweiligen Datenspeicher 134i entnommen, anschließend werden daraus Holographie-Rekonstruktionsberechnungen in einer Holographie-Rekonstruktionsrecheneinheit 135 durchgeführt. Als Ergebnis wird das zweidimensionale Strahlungsmuster auf dem Netzwerk 111 von dem zweidimensionalen, in der Beobachtungsebene 131 empfangenen Strahlungsmuster rekonstruiert. Dies bedeutet, daß die Übertragungsfunktionsdaten für die Punkte (X, Y) in dem konstanten Verteilnetz 111 aus den in der Beobachtungsebene gemessenen Signalen extrahiert werden (die sich aus der Interferenz zwischen den elektromagnetischen Wellen ergeben, die durch die unterschiedlichen Anteile des konstanten Verteilnetzes erzeugt werden und sich im Raum ausbreiten).
L sei der Abstand zwischen der Beobachtungsebene 131 und dem beobachteten konstanten Verteilnetz, D die Größe der Beobachtungsebene 131 und λi die Beobachtungswellenlänge. Wenn L < D²/λi ist, erhält man die Übertragungsfunktionen I(X, Y, fi) für die Punkte (X, Y) in dem konstanten Verteilnetz 131 durch eine inverse Fresnel-Transformation der Übertragungsfunktion H(x, y, fi), wie es die folgende Gleichung zeigt:
I(X,Y,fi) = K H(ξ, η,fi)exp{jπ/λiL((ξ - x)² + (η - y)²}dξdη (1),
wobei K = jλiL exp(j2πL/λi), λi = c/fi mit c = Lichtgeschwindigkeit, ξ ein variabler Bereich von π ist und η ein variabler Bereich von y ist.
Die Fourier-Transformation (hier dargestellt durch F) und die inverse Fourier- Transformation (hier dargestellt durch F&supmin;¹) werden gemäß der folgenden Gleichungen verwendet:
I(X,Y,fi) = F&supmin;¹[F[H(x, y, fi)]F[P(x, y, fi)]] (2),
wobei P(x, y, fi) gleich exp(-jπ(x² + y²)/λiL).
Ist L größer D²/λi, erhält man die Übertragungsfunktionen I(u, v, fi) für die Punkte in dem konstanten Verteilnetz 131 durch eine Fourier-Transformation auf den Übertragungsfunktionen H(x, y, fi) gemäß der folgenden Gleichung (wobei u ein Erhebungswinkel und v ein Azimuthwinkel ist, der die Position der Punkte in dem konstanten Verteilnetz definiert, wie sie von der Beobachtungsebene gesehen werden):
I(u,v,fi) = H(x,y,fi)exp{-j2π(ux + vy)}dxdy (3).
Die Ergebnisse der durch die Holographie-Rekonstruktionsberechnungseinheit 135 ausgeführten Holographie-Rekonstruktionsberechnungen, beispielsweise die Ergebnisse I(X, Y, f&sub1;) bis I(X, Y, fm), die durch eine inverse Fresnel-Transformation erzeugt wurden, werden in Bildspeichern 1361 bis 136m gespeichert. Eine Anzeigesteuereinheit 137 kann einen Punkt (Xn, Yn) in dem konstanten Verteilnetz 111 auswählen, für den die Daten dargestellt werden sollen. Die entsprechenden rekonstruierten Ausgabedaten I(Xn, Yn, f&sub1;) bis I(Xn, Yn, fm) werden von den Speichern 136i bis 136m gelesen und an ein Frequenzkennlinienkorrekturglied 138 weitergeleitet. Das Frequenzkennlinienkorrekturglied 138 weist durch die Anzeigesteuereinheit 137 ebenso Frequenzkennlinienkompensationsdaten auf, die den erwarteten Frequenzkennlinien einer elektromagnetischen Welle entsprechen, die vom Punkt (Xn, Yn) des konstanten Verteilnetzes 111 ausgehen (wobei bekannte Parameter, beispielsweise die Breite und die Dicke der Mikrost reifenleitung etc., berücksichtigt werden). Das Frequenzkennlinienkorrekturglied 138 bestimmt den Wert eines Korrekturfaktors, der benötigt wird, um die Frequenzkennlinien zu kompensieren, die durch die Anzeigesteuereinheit 137 angezeigt wird, und um Frequenzkennlinien des Beobachtungssystems (beispielsweise der Abtastantennenempfangseinrichtung) zu kompensieren, und multipliziert die Übertragungsfiinktionsdaten mit diesem Korrekturfaktor. Die korrigierten Daten I'(Xn, Yn f&sub1;) bis I'(Xn, Yn, fm) werden auf einer Anzeigeeinrichtung 139 angezeigt.
Weiterhin wird in dieser Ausführungsform durch eine inverse Fourier-Transformationseinrichtung 141 eine inverse Fourier-Transformation auf der Ausgabe des Frequenzkennlinienkorrekturgliedes 138 durchgeführt. Die transformierten Daten G(X, Y, t) werden auf einer weiteren Anzeigeeinrichtung 142 in Signalwellenform angezeigt. Die physikalische Form des konstanten Verteilnetzes 111 wird auf einer weitere Anzeige 143 angezeigt. Die Anzeigesteuereinheit 137 kann einen gewünschten Punkt (Xn, Yn) in dem konstanten Verteilnetz 111, der auf dem Bild durch die Anzeigeeinheit 143 angezeigt werden soll, auswählen, beispielsweise indem die Anzeige eines Cursors an den geeigneten Ort der Anzeigeinheit 143 bewegt wird. Jegliche Daten I(X, Y, fi) in den Datenspeichern 136&sub1; bis 136m oder Daten I'(X, Y, fi), die durch das Frequenzkennlinienkorrekturglied 138 ausgegeben werden, können auf der Anzeigeeinrichtung 143 entweder parallel oder übereinanderliegend auf der Darstellung des konstanten Verteilnetzes 111 dargestellt werden.
Die Bilddaten zur Erzeugung des angezeigten Bildes der physikalischen Form des konstanten Verteilnetzes 111 können auf numerischen Daten basieren, die die Form des Netzwerks unter anderem geschrieben auf einem Blatt oder auf computererzeugten Daten darstellen. Im letzteren Fall können die Daten durch ein CAD-System erzeugt werden, das für den Aufbau des Netzwerkes 111 verwendet wird, und in einem Speicher gespeichert werden, der mit der Anzeigeeinheit 143 in Verbindung steht. Weiterhin kann die Form des Netzwerkes 111 auf einem durchsichtigen Blatt oder Film dargestellt werden und über eine Anzeige gelegt werden, auf der die oben genannten Daten I(X, Y, fi), I'(X, Y, fi) angezeigt werden.
Falls man die Übertragungsfunktion nur an einer Stelle oder an einer geringen Anzahl von Stellen auf dem Netzwerk 111 wissen will, ist es nicht notwendig, die Holographie-Rekonstruktionsberechnungen für alle Punkte des Netzwerkes 111 durchzuführen, das bedeutet, die Holographie-Rekonstruktionsberechnungen können nur für die oder diese gewünschten Stelle(n) (X, Y) oder (u, v) berechnet werden. Wenn die Frequenzkennlinie des Beobachtungssystems und die Strahlungsfrequenzkennlinie des Netzwerks 111 innerhalb des Beobachtungsfrequenzbereichs relativ glatt sind, kann das Frequenzkennlinienkorrekturglied 138 weggelassen werden. Weiterhin können die Anzeigeeinheiten 139, 142, 143 zu einer einzigen Anzeigeeinheit vereinheitlicht werden, die die Daten parallel oder geschaltet darstellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert die nachfolgend beschriebenen Vorteile. Zuallererst wird die Übertragungsfunktion zwischen dem Eingangsanschluß des beobachteten Netzwerks und jedem Beobachtungspunkt (x, y) auf einer Beobachtungsebene berechnet, anschließend werden die Holographie-Rekonstruktionsberechnungen durchgeführt, um diese Meßergebnisse in rekonstruierte Ausgabewerte für Punkte des Netzwerks 111 umzuwandeln. Somit kann kontaktlos ein genauer Wert für die Übertragunsfunktion zwischen dem Eingabeanschluß und jedem gewählten Punkt des beobachteten Netzwerks gefunden werden.
Weiterhin werden durch diese Vorrichtung Probleme mit Signalverlusten vermieden, die bei der Verwendung eines Signalteilers und eines Testanschlusses auftreten, wodurch ein damit verbundener komplizierter Netzwerkaufbau vermieden wird, wenn ein Signalteiler in eine integrierte Einheit mit anderen Elementen des Netzwerks eingebaut werden muß.
In der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Ergebnisse der Holographie-Rekonstruktionsberechnungen zweidimensional zusammen mit der Form des Netzwerks dargestellt. Durch eine solche Anzeige kann ein fehlerhafter Ort sofort gesehen werden, beispielsweise ein Ort, an dem durch Löten eine nicht normale Strahlung erzeugt wird. Weiterhin kann mit dieser Anzeige einfach ein Ort in dem Netzwerk ausgewählt werden, für den man Daten erhalten will, indem auf die angezeigte Form Bezug genommen wird (beispielsweise mit Hilfe eines Touch-Screen-Bildschirms, oder durch die manuelle Steuerung einer Cursor-Position, usw.).
In der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Übertragungsfunktionen durch die Verwendung des Frequenzkennlinienkorrekturglieds 138 genau gemessen werden, ohne daß sie durch die Frequenzkennlinien des Netzwerkes 111 oder des Beobachtungssystems gestört werden.
Wenn das Netzwerk 111 in einer relativ großen Einrichtung eingebaut ist, können die Übertragungsfunktionen ähnlich kontaktlos durch die Fourier-Transformation für die Holographie-Rekonstruktionsberechnungen gemessen werden.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anzeigeeinrichtung für komplexe Welleninformationen, mit der die Daten dargestellt werden können, die durch die kontaktlose erfindungsgemäße Signalbeobachtungsvorrichtung erhalten wurden. Zweidimensionale Differenzdaten H(x, y), die elektromagnetische Wellen im dreidimensionalen Raum berücksichtigen, erhält man von der Interferenzdatenbeobachtungseinrichtung 511. In dieser Ausführungsform werden die Positionen (x, y) in der Beobachtungsebene mit Hilfe eines orthogonalen Koordinatensystems angegeben. Eine Holographie-Rekonstruktionseinrichtung 512 führt die Holographie-Rekonstruktionsberechnungen mit der Verwendung der zweidimensionalen Interferenzdaten H(x, y) durch. Die Fraunhofer-Transformation wird bei den Holographie-Rekonstruktionsberechnungen gemäß der folgenden Gleichung verwendet:
I(u,v) = H(x,y)exp{-2fπ(ux + vy)}dxdy (4),
wobei u und v jeweils der Azimuthwinkel und der Erhebungswinkel sind, bei einer Betrachtung von Punkt (x, y) der Beobachtungsebene aus gesehen. Bei Beobachtungspunkten (x, y) in der Beobachtungsebene mit einem Abstand von der elektromagnetischen Wellenquelle Z beispielsweise werden zweidimensionale Interferenzdaten H(x, y) beobachtet, die die Daten von der Quelle darstellen, die der Übertragungsfunktion des Exponenten jπ/λ x² + y² unterliegen. Wenn die Holographie-Rekonstruktionsberechnungen auf diesen zweidimensionalen Interferenzdaten H(x, y) durchgeführt werden, ergibt die obige Ausbreitungsfunktion jλZ exp{-jπλZ(u² + v²)}. Zusätzlich wird das Fourier-Integral der Beobachtungsebene mit diesem gefaltet.
Ein Koordinatenkonverter 513 wandelt das Ergebnis dieser Holographie-Rekonstruktionsberechnungen von orthogonalen Koordinaten in Polarkoordinaten I(u, v) um. Dies bedeutet, daß der Realteil und der Imaginärteil von I(u, v) berechnet wird. Die Amplitude und die Phase von I(u, v), die dem Realteil und dem Imaginärteil entsprechen, werden ebenso berechnet. Ein Farbtonkonverter 514 wandelt die Phaseninformation O(u, v) der koordinatenkonvertierten Daten in ein Farbsignal F[A (u, v)] einer entsprechenden Farbe um. Eine Multiplikationseinrichtung 515 moduliert das Farbsignal F[8(u, v)], indem sie es mit der Amplitudeninformation 1 I(u, v) 1 der koordinatenkonvertierten Daten von dem Koordinatenkonverter 513 multipliziert. Die modulierte Ausgabe 1 I(u, v) 1 ·F[6(u, v)] wird auf einer Farbanzeigeeinrichtung 516 als ein Farbbild in der Ebene von u und v dargestellt.
Für eine Quelle einer elektromagnetischen Welle, die sich in der Nähe der Beobachtungsebene befindet, ist die beobachtete Amplitudeninformation 1 I(u, v) 1 von I(u, v) groß und fällt zum Rand des der Quelle entsprechenden Bildes schnell ab, und die beobachtete Phaseninformation 6(u, v) ändert sich von der Mitte zum Rand des der Quelle entsprechenden Bildes vergleichsweise gering. Für eine Quelle einer elektromagnetischen Welle, die andererseits weit von der Beobachtungsebene entfernt angeordnet ist, ist die beobachtete Amplitudeninformation von I(u, v) gering und fällt relativ langsam von der Mitte zum Rand des der Quelle entsprechenden Bildes ab, und die beobachtete Phaseninformation ändert sich von der Mitte zum Rand des der Quelle entsprechenden Bildes relativ stark.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines auf der Anzeigeeinrichtung 516 dargestellten Bildes, wenn Verlust-/Leckstrahlung eines Teils der elektronischen Ausstattung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Beobachtungsebene beobachtet wird, wobei komplexe zweidimensionale elektromagnetische Welleninterferenzdaten erhalten werden, und wobei die Verarbeitung, wie in dem Fall von Fig. 3 dargestellt, erfolgt. Das große Bild 521 auf dem linken oberen Teil der Anzeige ist hell, wobei die Helligkeit schnell zum Rand des Bildes hin abnimmt und die Farbstreifen im Bild breit sind, was bedeutet, daß die beobachtete Phaseninformation sich relativ langsam von der Mitte zum Rand des Bildes ändert. Dies bedeutet, daß das Bild 521 nahe bei der Beobachtungsebene liegt. Weiterhin er scheinen die Farbstreifen auf der linken Seite breiter als auf der rechten Seite des Bildes 521, woraus geschlossen wird, daß eine elektromagnetische Welle diese Verluststrahlung von links ausstrahlt, wie es in den Figuren gezeigt ist.
Das Bild 522 rechts und geringfügig oberhalb von Bild 21 auf der Bildanzeige ist kleiner als Bild 521, hat eine geringe Helligkeit und die Farbstreifen liegen näher beieinader. Dies bedeutet, daß sich die Phase von der Mitte des Bildes bis zu den Rändern schnell ändert, und die Streifen rechts im Bild sind gröber als links. Daraus wird gefolgert, daß das Bild 522 einer Strahlungsquelle entspricht, die weiter weg und weiter rechts angeordnet ist, als die Strahlungsquelle, die Bild 521 entspricht.
Das Bild 523 zwischen dem unteren rechten Bereich des Bildes 521 und Bild 522 ist geringfügig breiter und heller als Bild 522, und die Breite der Farbstreifen ist ungefähr die gleiche wie bei Bild 522. Damit wird die Strahlungsquelle von Bild 521 so eingeschätzt, daß sie ungefähr im gleichen Abstand wie die von Bild 522 zur Beobachtungsebene angeordnet ist. Jedoch entspricht Bild 523 einer geringfügig stärkeren Quelle und von den Farbstreifen sieht man, daß diese Quelle nach links ausstrahlt, da die Farbstreifen auf der rechten Seite dünner sind als auf der linken Seite.
Bild 524, das im Abstand zu Bild 521 angeordnet ist, hat dunkle und helle Bereiche, wobei die Maxima der Farbstreifen nur breiter als bei Bild 522 sind. Dies führt zur Einschätzung, daß es einer schwachen Strahlungsquelle bei einem Abstand entspricht, der der gleiche oder größer ist als der Abstand der Bilder 522, 523 von der Beobachtungsebene in der Richtung senkrecht zur Beobachtungsebene.
Ähnlich wird Bild 525, das zwischen Bild 521 und Bild 524 liegt, eingeschätzt, und zwar, daß es einer schwachen Strahlungsquelle entspricht, die nach links ausstrahlt und die relativ nah an der Beobachtungsebene liegt.
Mit der oben beschriebenen Anzeigeeinrichtung können komplexe zweidimensionale Welleninterferenzdaten derart angezeigt werden, daß man ein Gefühl für den rechtwinkligen Abstand zur Beobachtungsebene bekommt, indem die Pha seninformation in ein Farbsignal umgewandelt und das Farbsignal mit der Amplitudeninformation moduliert wird. Somit kann der komplexe dreidimensionale Raum mit der Verwendung zweidimensionaler Computergraphiken dargestellt werden.
Selbstverständlich können die Übertragungsfunktionsdaten, die Wellenformdaten usw., die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung berechnet wurden, auf andere Weise ausgegeben werden als über die oben beschriebene Bildanzeige. Die Daten können beispielsweise auf einem Drucker jeder gewünschten Form ausgedruckt werden als eine Bilddarstellung, als numerische Daten, als Graph oder als Diagramm, usw., sie können ebenso an eine Speichereinrichtung, an eine weitere Datenverarbeitungseinrichtung, usw., ausgegeben werden, wobei obige Aufzählung nicht abschließend ist.

Claims

1. Kontaktlose Übertragungsfunktions-Meßvorrichtung, die ein Signal in einen Eingangsanschluß (116) eines beobachteten konstanten Verteilnetzes (111) eingibt, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Abtastantennen-Empfangseinrichtung (132), die von dem Netzwerk (111) ausgestrahlte elektromagnetische Wellen bei einer Vielzahl von Beobachtungspunkten auf einer für dieses Netzwerk bestimmten Beobachtungsebene für elektromagnetische Wellen (131) empfängt;

eine Übertragungsfunktions-Meßeinrichtung (100), die Übertragungsfunktionen zwischen dem Eingangsanschluß (116) des Netzwerkes und den Beobachtungspunkten mißt;

eine Einrichtung zur Rekonstruktion der Übertragungsfunktion (135), die Übertragungsfunktionen zwischen dem Eingangsanschluß und beliebigen, rekonstruierten Ausgangspunkten des Netzwerkes rekonstruiert, indem die gemessene Übertragungsfunktion bei jeder Beobachtungsfrequenz unter der Verwendung der inversen Fresnel-Transformation oder der Fourier-Transformation umgewandelt wird; und

eine Anzeigeeinrichtung (139), die die rekonstruierten Übertragungsfunktionen von speziellen rekonstruierten Ausgabepunkten des Netzwerkes als Frequenzantworten darstellt.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzeigeeinrichtung (143) eine physische Form des Netzwerks, die rekonstruierte Übertragungsfunktionen bei beliebiger Beobachtungsfrequenz in zwei Dimensionen und die Frequenzkennlinie des Ortes als Frequenzantwort anzeigt, wenn eine beliebige Position der rekonstruierten Funktion ausgewählt ist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anzeigeeinrichtung die physische Form und die rekonstruierte Übertragungsfunktion übereinanderliegend darstellt.

4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiterhin eine Kennlinien-Kompensationseinrichtung (138) aufweist, die die Frequenzkennlinie der Übertragungsfunktions-Meßeinrichtung (100) kompensiert.

5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiterhin eine Bereichsumwandlungseinrichtung (141) aufweist, die unter Verwendung der inversen Fourier-Transformation die Frequenzantworten in Antworten im Zeitbereich umwandelt, wobei die Anzeigeeinrichtung (142) die Antworten im Zeitbereich darstellt.

6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abtastantennen-Empfangseinrichtung aus einer Array-Antenne in der Beobachtungsebene (131) besteht und wobei die empfangenen Signale der Array-Antenne abgetastet und ausgegeben werden.

7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abtastantennen-Empfangseinrichtung aus einer Abtastantenne (132) besteht, die auf bestimmte Positionen der Beobachtungsebene (131) abgetastet wird und wobei die empfangenen Signale der Abtastantenne bei bestimmten Positionen ausgegeben werden.