JP6488500B2 - Horn antenna type heterodyne imaging receiver, one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver, and two-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver - Google Patents
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Description
本発明は、ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器、１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器及び２次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器に関する。 The present invention relates to a horn antenna type heterodyne imaging receiver, a one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver, and a two-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver.
マイクロ波イメージング検出器としては、特許文献１、非特許文献１、非特許文献２が公知である。
特許文献１及び非特許文献１（以下、これらを従来技術１という）では、半割した一対のホーンアンテナで薄い電子回路プリント基板を挟むことにより、１次元マイクロ波受信器アレイが構成されている。また、この１次元アレイを積み重ねることにより２次元受信器を構成するようにしている。
As microwave imaging detectors, Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2 are known.
In Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 (hereinafter referred to as Conventional Technology 1), a one-dimensional microwave receiver array is configured by sandwiching a thin electronic circuit printed board between a pair of halved horn antennas. . A two-dimensional receiver is configured by stacking the one-dimensional arrays.
また、非特許文献２（以下、従来技術２という）では、ホーンアンテナで集めたマイクロ波を導波管からフィンライン変換器でマイクロストリップラインに導き、液体ヘリウム冷却のボロメータで検出する１次元マイクロ波受信器が提案されている。そして、この受信器を重ねることにより２次元受信器を構成している。従来技術２の２次元受信器は、例えば電波望遠鏡に採用されている。 In Non-Patent Document 2 (hereinafter referred to as Prior Art 2), a microwave collected by a horn antenna is guided from a waveguide to a microstrip line by a finline converter and detected by a liquid helium cooled bolometer. Wave receivers have been proposed. A two-dimensional receiver is configured by overlapping the receivers. The two-dimensional receiver according to the prior art 2 is used in, for example, a radio telescope.
従来技術１及び従来技術２のいずれの受信器においても、半割したホーンアンテナで薄い電子回路プリント基板を挟む構造を有する。 Each of the receivers of the prior art 1 and the prior art 2 has a structure in which a thin electronic circuit printed board is sandwiched between half-horned horn antennas.
従来技術１の受信器はミキサを用いたヘテロダイン検波方式を採用しているが、局部発振波をホーンアンテナ前面から入射する結像光学系が必要となる。このため、従来技術１では、結像光学系が複雑化するだけでなく、画素数を増やそうとするとチャンネルあたりの局部発振波のパワーが少なくなり感度が悪くなる問題がある。 The receiver of Prior Art 1 employs a heterodyne detection method using a mixer, but an imaging optical system that makes a local oscillation wave incident from the front surface of the horn antenna is required. For this reason, in the prior art 1, not only the imaging optical system is complicated, but there is a problem that the sensitivity of the local oscillation wave per channel is reduced and the sensitivity is deteriorated when the number of pixels is increased.
さらに、従来技術１の受信器では、導波管からマイクロストリップラインへのマイクロ波の変換を導波管内のモノポールで行っているため、周波数特性にピークやディップが現れる問題がある。 Furthermore, in the receiver of the prior art 1, since the microwave conversion from the waveguide to the microstrip line is performed by the monopole in the waveguide, there is a problem that peaks and dips appear in the frequency characteristics.
一方、従来技術２の受信器は、マイクロ波の変換にフィンライン変換器を用いているため周波数特性がフラットになる点で、従来技術１よりも好ましい。しかし、従来技術２の受信器は、検出動作を行う電子回路プリント基板のグランド層を超伝導状態にするために液体ヘリウムで冷却する必要があり、一般応用は困難である問題がある。 On the other hand, the receiver of the prior art 2 is preferable to the prior art 1 in that the frequency characteristic becomes flat because a fin line converter is used for microwave conversion. However, the receiver of the prior art 2 needs to be cooled with liquid helium in order to bring the ground layer of the electronic circuit printed board that performs the detection operation into a superconducting state, and there is a problem that general application is difficult.
本発明の目的は、十分なパワーの局部発振波を供給することができ、ビームスプリッタなどの大きな部品が不要となるホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器、１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器及び２次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a horn antenna type heterodyne imaging receiver, a one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver, which can supply a local oscillation wave with sufficient power and does not require a large component such as a beam splitter, and the like. A two-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver is provided.
上記問題点を解決するために、本発明のホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器は、一対のフレームを組み合わせて、両者の間にホーンアンテナ及び前記ホーンアンテナに連通する導波管を形成し、前記一対のフレーム間には、マイクロストリップラインと前記マイクロストリップラインに電気的に接続された受信回路とを備える誘電体基板を挟み込みするとともに、室温雰囲気で配置し、前記誘電体基板には、前記ホーンアンテナで受信して前記導波管に導かれた電磁波をマイクロストリップラインへ変換するフィンライン変換器を備え、前記受信回路は、局部発振波を局部発振波入力用マイクロストリップラインで入力するミキサを含み、前記ミキサは、前記局部発振波と前記マイクロストリップラインに載せられた電磁波とを混合してヘテロダイン検波を行う中間周波数信号を生成するものである。 In order to solve the above problems, the horn antenna type heterodyne imaging receiver of the present invention combines a pair of frames, and forms a horn antenna and a waveguide communicating with the horn antenna between the two, A dielectric substrate comprising a microstrip line and a receiving circuit electrically connected to the microstrip line is sandwiched between the pair of frames and disposed in a room temperature atmosphere, and the dielectric substrate includes the horn. A fin-line converter that converts an electromagnetic wave received by an antenna and guided to the waveguide into a microstrip line, and the receiving circuit includes a mixer that inputs a local oscillation wave through a microstrip line for local oscillation input Including the local oscillation wave and the electromagnetic wave placed on the microstrip line. It was mixed and generates an intermediate frequency signal for heterodyne detection.
また、１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器は、前記ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器が複数個併設されて各ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器のホーンアンテナが直線状に並ぶように配置されていることが好ましい。 The one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver is arranged such that a plurality of the horn antenna type heterodyne imaging receivers are provided and the horn antennas of the horn antenna type heterodyne imaging receivers are arranged in a straight line. It is preferable.
また、１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器は、前記各ミキサには、共通の局部発振器からの局部発振波を分配する分配器が接続されていることが好ましい。 In the one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver, it is preferable that a distributor for distributing a local oscillation wave from a common local oscillator is connected to each mixer.
また、１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器は、前記局部発振波は、前記共通の局部発振器により低周波で発振されて前記分配器にて分配され、前記分配器と前記ミキサとの間には、前記低周波の局部発振波を逓倍して、前記ミキサに逓倍した局部発振波を出力する逓倍器が設けられていることが好ましい。 Further, in the one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver, the local oscillation wave is oscillated at a low frequency by the common local oscillator and distributed by the distributor, and between the distributor and the mixer. Preferably, a multiplier for multiplying the low-frequency local oscillation wave and outputting the multiplied local oscillation wave to the mixer is provided.
また、前記１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器において、前記局部発振波は、前記共通の局部発振器により低周波で発振されて前記分配器にて分配され、前記ミキサは、前記低周波の局部発振波を高周波の局部発振波で前記電磁波と混合するハーモニックミキサであることが好ましい。 Further, in the one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver, the local oscillation wave is oscillated at a low frequency by the common local oscillator and distributed by the distributor, and the mixer has a local frequency of the low frequency A harmonic mixer that mixes the oscillating wave with the electromagnetic wave with a high frequency local oscillating wave is preferable.
また、１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器において、前記各ミキサには、共通の同期信号にて同期が可能な局部発振器が接続されていることが好ましい。 In the one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver, each mixer is preferably connected to a local oscillator that can be synchronized by a common synchronizing signal.
また、２次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器が、前記のいずれか１項に記載の１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器を積み重ねて構成されることが好ましい。 The two-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver is preferably configured by stacking the one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver described in any one of the above.
本発明によれば、十分なパワーの局部発振波を供給することができ、かつビームスプリッタなどの大きな部品が不要となる効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to supply a local oscillation wave with sufficient power, and there is an effect that a large component such as a beam splitter is unnecessary.
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態のホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器及び１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器を図１〜図３を参照して説明する。説明の便宜上、ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器を、単に受信器といい、１次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器を、単に１次元アンテナアレイという。
(First embodiment)
Hereinafter, a horn antenna type heterodyne imaging receiver and a one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. For convenience of explanation, the horn antenna type heterodyne imaging receiver is simply called a receiver, and the one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver is simply called a one-dimensional antenna array.
図１及び図２に示すように、１次元アンテナアレイ１０は、半割状の上部フレーム２０Ａ，半割状の下部フレーム２０Ｂと、誘電体からなるプリント基板としての誘電体基板３０を有する。なお、図１、図２に示すように、図面に示す左右方向をそれぞれ左右といい、図面に示す上下方向をそれぞれ上下といい、図面に示す前後方向を前後という。 As shown in FIGS. 1 and 2, the one-dimensional antenna array 10 includes a halved upper frame 20A, a halved lower frame 20B, and a dielectric substrate 30 as a printed circuit board made of a dielectric. 1 and 2, the left and right directions shown in the drawings are referred to as left and right, the up and down directions shown in the drawings are referred to as up and down, and the front and rear directions shown in the drawings are referred to as front and rear.
上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂは、表面が導電性を有するように金属フレームから構成されていてもよく、或いは、全体が合成樹脂などの絶縁材で形成されている場合であっても、後述する導波管となる溝４２及びホーン形成凹部４４の表面全体が金属層で覆われていればよい。前記金属層の形成は、例えば、メッキがあるが、メッキに限定されるものではなく、蒸着等の他の方法でもよい。さらに、金属層の表面はマイクロ波を透過する薄い絶縁膜で覆われていてもよい。 The upper frame 20A and the lower frame 20B may be formed of a metal frame so that the surfaces thereof are conductive, or will be described later even when the whole is formed of an insulating material such as a synthetic resin. It suffices that the entire surface of the groove 42 and the horn forming recess 44 to be the waveguide is covered with the metal layer. The formation of the metal layer includes, for example, plating, but is not limited to plating, and other methods such as vapor deposition may be used. Furthermore, the surface of the metal layer may be covered with a thin insulating film that transmits microwaves.
なお、本明細書において、マイクロ波はミリ波を含む趣旨である。
上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂは、略平板状の板部４０を有している。上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂは互いに重ね合わされて、上部フレーム２０Ａ、誘電体基板３０及び下部フレーム２０Ｂに設けられている図示しないネジ挿通孔に挿通されて、螺合により互いに締付けられている。そして、前記誘電体基板３０は上部フレーム２０Ａと下部フレーム２０Ｂ間に挟み込みされている。また、図示しないノックピンが、上部フレーム２０Ａ、下部フレーム２０Ｂ及び誘電体基板３０にそれぞれ設けられている図示しない貫通孔を貫通することにより、上部フレーム２０Ａ、誘電体基板３０及び下部フレーム２０Ｂの位置整合が図られている。
In the present specification, the microwave includes a millimeter wave.
The upper frame 20A and the lower frame 20B have a substantially flat plate portion 40. The upper frame 20A and the lower frame 20B are overlapped with each other, inserted into screw insertion holes (not shown) provided in the upper frame 20A, the dielectric substrate 30, and the lower frame 20B, and fastened to each other by screwing. The dielectric substrate 30 is sandwiched between the upper frame 20A and the lower frame 20B. In addition, the knock pins (not shown) pass through through holes (not shown) provided in the upper frame 20A, the lower frame 20B, and the dielectric substrate 30, respectively, thereby aligning the positions of the upper frame 20A, the dielectric substrate 30 and the lower frame 20B. Is planned.
図２に示すように上部フレーム２０Ａの板部４０の下面側及び下部フレーム２０Ｂの上面側には、複数の溝４２が断面コ字状をなすように凹設されるとともに左右方向へ並ぶように配置されている。 As shown in FIG. 2, a plurality of grooves 42 are formed in the lower surface side of the plate portion 40 of the upper frame 20 </ b> A and the upper surface side of the lower frame 20 </ b> B so as to form a U-shaped cross section and are aligned in the left-right direction. Has been placed.
前記溝４２の後端は閉塞端である。また、溝４２において、閉塞端とは反対の前端は開口され、その開口端からは、前方へ行くほど上下長さが長く、かつ幅広（図２において左右長さが長く）になるようにホーン形成凹部４４が形成されている。なお、本実施形態では、先端へ行くほど上下長さが長くなるようにしたが、左右方向へ幅広にするだけでもよい。 The rear end of the groove 42 is a closed end. Further, in the groove 42, the front end opposite to the closed end is opened, and from the open end, the vertical length becomes longer toward the front and the horn becomes wider (the left and right length is longer in FIG. 2). A formation recess 44 is formed. In the present embodiment, the vertical length becomes longer toward the tip, but it may be widened in the left-right direction.
図１（ｂ）に示すように上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂが重合状態では、互いに相対した一対の溝４２により導波管４３が形成されている。この結果、図１（ｂ）、図２に示すように、高さａ、幅ｂ、奥行ｃの複数の方形の導波管４３が形成されている。 As shown in FIG. 1B, when the upper frame 20A and the lower frame 20B are in a superposed state, a waveguide 43 is formed by a pair of grooves 42 opposed to each other. As a result, as shown in FIGS. 1B and 2, a plurality of rectangular waveguides 43 having a height a, a width b, and a depth c are formed.
また、図１（ａ）に示すように互いに相対したホーン形成凹部４４同士により前記導波管４３に連通するホーンアンテナ４５が形成されている。このようにして、本実施形態の１次元アンテナアレイは、ホーンアンテナアレイとして構成されている。前記ホーンアンテナ４５は、マイクロ波信号を集めて、導波管４３に導く。 Further, as shown in FIG. 1A, a horn antenna 45 communicating with the waveguide 43 is formed by horn forming recesses 44 opposed to each other. In this way, the one-dimensional antenna array of this embodiment is configured as a horn antenna array. The horn antenna 45 collects microwave signals and guides them to the waveguide 43.
誘電体基板３０は、前記上部フレーム２０Ａの下面及び下部フレーム２０Ｂの上面により挟着されている。
誘電体基板３０において、各導波管４３内に位置する部分には、フィンライン変換器５０が設けられている。フィンライン変換器５０は、図１（ｂ）に示すように誘電体基板３０の上面においてメタライズされたパターン５２と、誘電体基板３０の下面においてメタライズされたパターン５４を有する。誘電体基板３０の下面においてメタライズされたパターン５４は、該下面にメタライズされた図示しないグランドパターンに接続されている。メタライズするための金属は、例えば金であるが、限定されるものではない。
The dielectric substrate 30 is sandwiched between the lower surface of the upper frame 20A and the upper surface of the lower frame 20B.
A fin line converter 50 is provided in a portion of the dielectric substrate 30 located in each waveguide 43. The fin line converter 50 includes a pattern 52 metallized on the upper surface of the dielectric substrate 30 and a pattern 54 metallized on the lower surface of the dielectric substrate 30 as shown in FIG. The pattern 54 metallized on the lower surface of the dielectric substrate 30 is connected to a ground pattern (not shown) metallized on the lower surface. The metal for metallization is, for example, gold, but is not limited.
誘電体基板３０は、冷却手段で冷却されるものではなく、１次元アンテナアレイ１０が配置される室温と同じ温度に曝されるものである。
図１（ｂ）に示すようにフィンライン変換器５０は、導波管４３内をＴＥ１０モードで伝搬してくるマイクロ波信号（電磁波）に対して、その磁界Ｈとフィンライン変換器５０の面が直交し、電界Ｅと平行に配置されている。また、フィンライン変換器５０は、ポインテイングベクトルから計算して電力密度が最大になる導波管４３の横断面長辺の中央に位置するように配置されている。前記フィンライン変換器５０により、導波管４３の前記マイクロ波信号は後述する誘電体基板３０のマイクロストリップライン３１に導かれる。
The dielectric substrate 30 is not cooled by the cooling means but is exposed to the same temperature as the room temperature where the one-dimensional antenna array 10 is disposed.
As shown in FIG. 1B, the fin line converter 50 is configured so that the magnetic field H and the fin line converter 50 of the microwave signal (electromagnetic wave) propagating through the waveguide 43 in the TE 10 mode. The planes are orthogonal and arranged in parallel with the electric field E. In addition, the fin line converter 50 is disposed so as to be located at the center of the long side of the cross section of the waveguide 43 where the power density is maximized as calculated from the pointing vector. The microwave signal of the waveguide 43 is guided to the microstrip line 31 of the dielectric substrate 30 described later by the fin line converter 50.
誘電体基板３０の上面において、導波管４３に相対する領域よりも後半部には、各導波管４３毎に電子回路５６が設けられている。電子回路５６は、受信回路に相当する。
ホーンアンテナ４５、導波管４３、フィンライン変換器５０、マイクロストリップライン３１及び電子回路５６で構成された１チャンネルの受信器は同一平面上において、複数並列に並べられて、複数チャンネルからなる１次元アンテナアレイ１０とされている。
On the upper surface of the dielectric substrate 30, an electronic circuit 56 is provided for each waveguide 43 in the latter half of the region facing the waveguide 43. The electronic circuit 56 corresponds to a receiving circuit.
A one-channel receiver composed of a horn antenna 45, a waveguide 43, a fin line converter 50, a microstrip line 31, and an electronic circuit 56 is arranged in parallel on the same plane, and consists of a plurality of channels. A dimensional antenna array 10 is provided.
図２に示すように誘電体基板３０上面には、各チャンネルの電子回路５６を囲むようにグランドパターン５８が設けられている。
前記誘電体基板３０の上面のグランドパターン５８は、前記上部フレーム２０Ａと直接接触し、下面のグランドパターンは前記下部フレームと直接接触することにより、放熱が図られるとともに接地されている。
As shown in FIG. 2, a ground pattern 58 is provided on the upper surface of the dielectric substrate 30 so as to surround the electronic circuit 56 of each channel.
The ground pattern 58 on the upper surface of the dielectric substrate 30 is in direct contact with the upper frame 20A, and the ground pattern on the lower surface is in direct contact with the lower frame, thereby radiating heat and being grounded.
また、前記上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂの各電子回路５６に相対する領域は、回路室２２、２４がそれぞれに設けられている。上部フレーム２０Ａの回路室２２間及び下部フレーム２０Ｂの各回路室２４間には、隔壁２６、２８がそれぞれ設けられている。前記隔壁２６、２８が誘電体基板３０の上面のグランドパターン５８及び誘電体基板３０下面の図示しないグランドパターンに対してそれぞれ接触することにより、相互に隣接する各チャンネルの電子回路５６同士は３次元的に分離されて電磁的にシールドされている。 Further, circuit chambers 22 and 24 are respectively provided in regions of the upper frame 20A and the lower frame 20B facing the electronic circuits 56. Partitions 26 and 28 are provided between the circuit chambers 22 of the upper frame 20A and between the circuit chambers 24 of the lower frame 20B, respectively. When the partition walls 26 and 28 are in contact with a ground pattern 58 on the upper surface of the dielectric substrate 30 and a ground pattern (not shown) on the lower surface of the dielectric substrate 30, the electronic circuits 56 of the channels adjacent to each other are three-dimensional. Separated and electromagnetically shielded.
また、図２に示すように上部フレーム２０Ａ、下部フレーム２０Ｂの各隔壁２６、２８には、横断線用溝２７、２９が設けられている。前記横断線用溝２７、２９は、各チャンネルの電子回路５６の渡り線が前記上部フレーム２０Ａ、下部フレーム２０Ｂにそれぞれ接触しないように設けられている。前記渡り線としては、例えば、電源線、及びＬｏ用マイクロストリップラインがある。前記電源線は、フレームの後端壁に設けられた電源端子を介して接続されている。また、前記Ｌｏ用マイクロストリップラインは、１つの回路室２２内に配置された電子回路５６に設けられた局部発振器７０に対して接続される。 Further, as shown in FIG. 2, transverse line grooves 27 and 29 are provided in the partition walls 26 and 28 of the upper frame 20A and the lower frame 20B. The transverse line grooves 27 and 29 are provided so that the connecting lines of the electronic circuits 56 of the respective channels do not contact the upper frame 20A and the lower frame 20B, respectively. Examples of the crossover line include a power supply line and a Lo microstrip line. The power line is connected via a power terminal provided on the rear end wall of the frame. The Lo microstrip line is connected to a local oscillator 70 provided in an electronic circuit 56 disposed in one circuit chamber 22.
図２に示すように、各回路室２２を仕切る前記上部フレーム２０Ａの後端壁に溝２５が貫通されている。前記溝２５には、電子回路５６にてヘテロダイン検波された信号を出力する出力端子６６が装着されている。なお、前記溝２５は上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂが重ね合わされた状態では、貫通孔となる。 As shown in FIG. 2, a groove 25 is passed through the rear end wall of the upper frame 20 </ b> A that partitions each circuit chamber 22. An output terminal 66 that outputs a signal heterodyne-detected by the electronic circuit 56 is attached to the groove 25. The groove 25 becomes a through hole when the upper frame 20A and the lower frame 20B are overlapped.
（電子回路５６）
ここで、１チャンネルの電子回路５６の概略を図３を参照して説明する。図３に示すように、電子回路５６、前記電子回路５６用のホーンアンテナ４５、フィンライン変換器５０、及びマイクロストリップライン３１が、１チャンネル分の受信器となる。
(Electronic circuit 56)
Here, an outline of the one-channel electronic circuit 56 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the electronic circuit 56, the horn antenna 45 for the electronic circuit 56, the fin line converter 50, and the microstrip line 31 serve as a receiver for one channel.
図３に示すように電子回路５６を構成する各パーツは、誘電体基板３０上に設けられたマイクロストリップライン３１にて電気的に接続されている。具体的には、前記パーツとして、フィンライン変換器５０に接続された高周波増幅器６０と、ミキサ６２と、中間周波数増幅器６４がある。 As shown in FIG. 3, each part constituting the electronic circuit 56 is electrically connected by a microstrip line 31 provided on the dielectric substrate 30. Specifically, the parts include a high frequency amplifier 60, a mixer 62, and an intermediate frequency amplifier 64 connected to the fin line converter 50.
なお、誘電体基板３０上に形成するマイクロストリップライン３１、パターン５２、５４、グランドパターン５８等のパターン形成は、金属薄膜を化学的に除去するエッチング、金属薄膜を機械的に除去するミーリング、絶縁基板上に導電性インクで印刷する方法、或いは絶縁基板上に金属薄膜を気相或いは液相で成長させるなどの方法で行ってもよい。 Note that pattern formation such as the microstrip line 31, the patterns 52 and 54, and the ground pattern 58 formed on the dielectric substrate 30 is performed by etching for removing the metal thin film chemically, milling for mechanically removing the metal thin film, and insulation. You may perform by the method of printing with a conductive ink on a board | substrate, or the method of growing a metal thin film in a gaseous phase or a liquid phase on an insulated substrate.
前記マイクロストリップライン３１の長さは制限する必要がなく、回路室２２、２４内に配置される誘電体基板３０の部分において、各マイクロストリップライン３１に、増幅器６０、６４、ミキサ６２などの電子回路５６に必要なパーツが接続される。これらのパーツはディスクリートのものでも、マイクロストリップラインだけで構成してもよい。又、必要に応じて半導体チップも使用することができる。 The length of the microstrip line 31 does not need to be limited. In the portion of the dielectric substrate 30 disposed in the circuit chambers 22 and 24, each microstrip line 31 includes an electronic device such as an amplifier 60 or 64 or a mixer 62. Necessary parts are connected to the circuit 56. These parts may be discrete or may be composed only of microstrip lines. A semiconductor chip can also be used as necessary.
高周波増幅器６０は、フィンライン変換器５０でマイクロストリップライン３１に乗せたマイクロ波信号を増幅する。ミキサ６２は、例えば、ダブルバランスドミキサを挙げることができる。 The high frequency amplifier 60 amplifies the microwave signal placed on the microstrip line 31 by the fin line converter 50. An example of the mixer 62 is a double balanced mixer.
なお、従来技術１では、導波管に入るように、ミキサとしては小さなダイオードミキサを用いている。本実施形態では、マイクロストリップライン３１上に余裕があるため、ミキサ入力前段に前述の高周波増幅器６０（マイクロ波増幅器）が導入できる。そして、本実施形態のミキサとして特性の良いダブルバランスドミキサなどを使用すると、前記高周波増幅器６０によるマイクロ波の増幅においてミキサの変換損失を補うので信号雑音比（ＳＮ比）向上に大きく寄与する。 In prior art 1, a small diode mixer is used as the mixer so as to enter the waveguide. In this embodiment, since there is room on the microstrip line 31, the above-described high-frequency amplifier 60 (microwave amplifier) can be introduced before the mixer input. If a double-balanced mixer having good characteristics is used as the mixer of this embodiment, the conversion loss of the mixer is compensated in the microwave amplification by the high-frequency amplifier 60, which greatly contributes to the improvement of the signal noise ratio (SN ratio).
ミキサ６２は、局部発振器７０から図３に示すように局部発振波入力用マイクロストリップライン３１ａを通して入力される局部発振波と、前記増幅されたマイクロ波信号を混合して、ヘテロダイン検波して中間周波数信号を生成する。前記中間周波数信号は前記中間周波数増幅器６４で増幅して、電子回路５６の出力端子６６に出力する。電子回路５６は、前記高周波増幅器６０は、なくても動作するが、あった方が、ミキサ６２での変換損失を補うことで、より高感度化が可能となる。また、ミキサ６２への局部発振波の入力パワーは、最適値に合わせることにより、より高感度化ができるものとなる。なお、感度に問題がない場合は、高周波増幅器６０を省略してもよい。 The mixer 62 mixes the local oscillation wave input from the local oscillator 70 through the local oscillation wave input microstrip line 31a and the amplified microwave signal as shown in FIG. Generate a signal. The intermediate frequency signal is amplified by the intermediate frequency amplifier 64 and output to the output terminal 66 of the electronic circuit 56. The electronic circuit 56 operates without the high-frequency amplifier 60. However, if the electronic circuit 56 is present, the sensitivity can be further increased by compensating for the conversion loss in the mixer 62. Further, the sensitivity of the input power of the local oscillation wave to the mixer 62 can be further increased by adjusting it to the optimum value. If there is no problem in sensitivity, the high frequency amplifier 60 may be omitted.
（複数チャンネルの電子回路５６について）
複数チャンネルの電子回路５６について、図４を参照して説明する。なお、図４では、２チャンネルの電子回路５６が図示されているが、３チャンネル以上も同様に図示されているものと理解されたい。
(About multi-channel electronic circuit 56)
The multi-channel electronic circuit 56 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a two-channel electronic circuit 56 is shown, but it should be understood that three or more channels are shown in the same manner.
図４に示すように周波数ωｘの局部発振波は、１つの電子回路５６に併設されるようにして設けられた共通（単一）の局部発振器７０から、分配器６７、６８…を介して各チャンネルの電子回路５６に供与される。図４に示す回路の場合、分配器６７、６８は局部発振器７０が設けられた１つの電子回路５６に、分配器６７、６８が設けられている。なお、分配器６７、６８は、最も適切な電子回路５６に設けるようにすればよい。また、分配器６７等を多段化することにより、多くのチャンネルに局部発振波を供給できることになる。 As shown in FIG. 4, a local oscillation wave having a frequency ωx is supplied from a common (single) local oscillator 70 provided so as to be provided in one electronic circuit 56 through distributors 67, 68. Channel electronics 56 are provided. In the case of the circuit shown in FIG. 4, the distributors 67 and 68 are provided in one electronic circuit 56 in which the local oscillator 70 is provided. The distributors 67 and 68 may be provided in the most appropriate electronic circuit 56. In addition, by providing the distributor 67 and the like in multiple stages, local oscillation waves can be supplied to many channels.
各電子回路５６に分配された周波数ωｘの局部発振波は、ミキサ６２に直接入力してもよいが、局部発振波の周波数が高い場合は、同軸ケーブルやマイクロストリップラインでの減衰が大きくなる。 The local oscillation wave of the frequency ωx distributed to each electronic circuit 56 may be directly input to the mixer 62. However, when the frequency of the local oscillation wave is high, attenuation in the coaxial cable or the microstrip line increases.
この障害を回避するため、図４の実施形態では、局部発振器７０により低周波の周波数ωｘの局部発振波を生成するとともに局部発振波入力用マイクロストリップライン３１ａ上に設けられた分配器６７、６８…で分配する。そして、分配された周波数ωｘの局部発振波を、各電子回路５６のミキサ６２に入力する前に、逓倍器６９で逓倍（例えば、ｎ倍）するようにしている。また、逓倍されて周波数ω１（＝ｎωｘ）となった局部発振波を局部発振波増幅器７１で増幅した後、局部発振波入力用マイクロストリップライン３１ａを通してミキサ６２に出力するようにしている。 In order to avoid this obstacle, in the embodiment of FIG. 4, the local oscillator 70 generates a local oscillation wave having a low frequency ωx, and distributors 67 and 68 provided on the local oscillation wave input microstrip line 31a. Distribute with…. The distributed local oscillation wave having the frequency ωx is multiplied (for example, n times) by a multiplier 69 before being input to the mixer 62 of each electronic circuit 56. The local oscillation wave that has been multiplied to become the frequency ω1 (= nωx) is amplified by the local oscillation wave amplifier 71 and then output to the mixer 62 through the local oscillation wave input microstrip line 31a.
また、基本波である局部発振波の減衰が問題とならない場合は、前記逓倍器６９を省略してもよい。一般にミキサ６２への局部発振波の入力パワーには最適値があるため、局部発振波増幅器７１で局部発振波のパワー調整を行った後、ミキサ６２に前記局部発振波を入力することが好ましい。 If the attenuation of the local oscillation wave that is the fundamental wave is not a problem, the multiplier 69 may be omitted. In general, since the input power of the local oscillation wave to the mixer 62 has an optimum value, it is preferable to input the local oscillation wave to the mixer 62 after adjusting the power of the local oscillation wave by the local oscillation wave amplifier 71.
（複数チャンネルの電子回路５６の他の変形態様について）
図４の実施形態は、共通（単一）の局部発振器７０が生成した局部発振波を各チャンネルの電子回路５６に分配するようにした。これに対して、図５の変形態様における各チャンネルの電子回路５６には、同期がとれて周波数を同一にすることが可能なシンセサイザ等よりなる局部発振器７０ａを備えているところが異なる。
(Other Variations of the Multi-Channel Electronic Circuit 56)
In the embodiment of FIG. 4, the local oscillation wave generated by the common (single) local oscillator 70 is distributed to the electronic circuit 56 of each channel. On the other hand, the electronic circuit 56 of each channel in the modification of FIG. 5 is different in that it includes a local oscillator 70a made of a synthesizer or the like that can be synchronized and have the same frequency.
そして、低周波発振器７２により低周波数の出力をマイクロストリップライン３１上の分配器６７、６８…でチャンネル数に応じて分配して、分配した前記出力を同期信号として各チャンネルの電子回路５６の局部発振器７０ａに供給する。低周波発振器７２から出力される信号の周波数は、例えば、１０ＭＨｚである。 The low-frequency oscillator 72 distributes the low-frequency output by the distributors 67, 68,... On the microstrip line 31 according to the number of channels, and the distributed output is used as a synchronization signal to localize the electronic circuit 56 of each channel. This is supplied to the oscillator 70a. The frequency of the signal output from the low frequency oscillator 72 is, for example, 10 MHz.
各局部発振器７０ａは、この同期信号に基づいて、局部発振波の周波数等を同一にするとともに位相を同期させる。そして、局部発振波増幅器７１は、当該局部発振波を増幅した後、局部発振波入力用マイクロストリップライン３１ａを通して各ミキサ６２に出力する。 Each local oscillator 70a makes the frequency and the like of the local oscillation wave the same and synchronizes the phase based on this synchronization signal. The local oscillation wave amplifier 71 amplifies the local oscillation wave and then outputs the amplified local oscillation wave to each mixer 62 through the local oscillation wave input microstrip line 31a.
（実施形態及び変形態様の作用）
上記のように構成された１次元アンテナアレイ１０の作用を説明する。
１次元アンテナアレイ１０の各ホーンアンテナ４５は、マイクロ波信号（電磁波）を導波管４３に導く。導波管４３内に配置されたフィンライン変換器５０は、導波管４３の前記マイクロ波信号を誘電体基板３０のマイクロストリップライン３１に導く。各電子回路５６の高周波増幅器６０は、フィンライン変換器５０でマイクロストリップライン３１に乗せたマイクロ波信号を増幅する。ミキサ６２は、局部発振器７０から来る局部発振波と、前記増幅されたマイクロ波信号を混合して、ヘテロダイン検波して中間周波数信号を生成する。中間周波数増幅器６４は、前記中間周波数信号を増幅して、電子回路５６の出力端子６６に出力する。
(Effects of Embodiments and Modifications)
The operation of the one-dimensional antenna array 10 configured as described above will be described.
Each horn antenna 45 of the one-dimensional antenna array 10 guides a microwave signal (electromagnetic wave) to the waveguide 43. The fin line converter 50 disposed in the waveguide 43 guides the microwave signal of the waveguide 43 to the microstrip line 31 of the dielectric substrate 30. The high frequency amplifier 60 of each electronic circuit 56 amplifies the microwave signal carried on the microstrip line 31 by the fin line converter 50. The mixer 62 mixes the local oscillation wave coming from the local oscillator 70 and the amplified microwave signal, and performs heterodyne detection to generate an intermediate frequency signal. The intermediate frequency amplifier 64 amplifies the intermediate frequency signal and outputs it to the output terminal 66 of the electronic circuit 56.
上記実施形態及び変形態様では、下記の特徴を有する。
（１）上記の受信器は、上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂを組み合わせて、両者の間にホーンアンテナ４５及びホーンアンテナ４５に連通する導波管４３を形成している。また、上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂ間には、マイクロストリップライン３１とマイクロストリップライン３１に電気的に接続された電子回路５６（受信回路）とを備える誘電体基板３０を挟み込みする。また、誘電体基板３０は室温雰囲気で配置されている。また、前記誘電体基板３０には、ホーンアンテナ４５で受信して導波管４３に導かれた電磁波をマイクロストリップライン３１へ変換するフィンライン変換器５０を備えている。また、電子回路５６（受信回路）は、局部発振波を局部発振波入力用マイクロストリップラインで入力するミキサ６２を含んでいる。前記ミキサ６２は、前記局部発振波とマイクロストリップライン３１に載せられた電磁波とを混合してヘテロダイン検波を行う中間周波数信号を生成する。
In the said embodiment and modification, it has the following characteristics.
(1) In the above receiver, the upper frame 20A and the lower frame 20B are combined, and the horn antenna 45 and the waveguide 43 communicating with the horn antenna 45 are formed therebetween. A dielectric substrate 30 including a microstrip line 31 and an electronic circuit 56 (receiving circuit) electrically connected to the microstrip line 31 is sandwiched between the upper frame 20A and the lower frame 20B. The dielectric substrate 30 is disposed in a room temperature atmosphere. The dielectric substrate 30 includes a fin line converter 50 that converts the electromagnetic wave received by the horn antenna 45 and guided to the waveguide 43 into the microstrip line 31. Further, the electronic circuit 56 (receiving circuit) includes a mixer 62 that inputs a local oscillation wave through a local oscillation wave input microstrip line. The mixer 62 mixes the local oscillation wave and the electromagnetic wave placed on the microstrip line 31 to generate an intermediate frequency signal for heterodyne detection.
この結果、上記の受信器によれば、局部発振波を局部発振波入力用マイクロストリップラインを通してミキサに入力することから、十分なパワーの局部発振波を供給することができ、かつビームスプリッタなどの大きな部品が不要となる効果を奏する。 As a result, according to the above receiver, since the local oscillation wave is input to the mixer through the local oscillation wave input microstrip line, the local oscillation wave with sufficient power can be supplied, and a beam splitter, etc. There is an effect that a large part is unnecessary.
従って、局部発振波をホーンアンテナ・ミキサ・アレイ前面から供給するビームスプリッタなどの光学系が不要となり、マイクロ波カメラの構造がより簡単に、より小さくできるだけでなく、ビームスプリッタによる局部発振波の損失をなくすることができる。また、局部発振波の信号レベルを最適値とすることもできる。 This eliminates the need for an optical system such as a beam splitter that supplies local oscillation waves from the front of the horn antenna, mixer, and array. The structure of the microwave camera can be made simpler and smaller, and the loss of local oscillation waves caused by the beam splitter can be reduced. Can be eliminated. In addition, the signal level of the local oscillation wave can be set to an optimum value.
また、上記の受信器によれば、フィンライン変換器を用いて導波管からマイクロストリップラインへ電磁波（マイクロ波信号）を乗せることから、モノポール変換器に比べ、周波数特性をフラットかつ広帯域にすることができる。また、ミキサ損失を補うように電磁波（マイクロ波信号）を増幅できるため、高感度化ができる。 In addition, according to the above receiver, since the electromagnetic wave (microwave signal) is placed from the waveguide to the microstrip line using the fin line converter, the frequency characteristics are flat and wide band compared to the monopole converter. can do. Moreover, since electromagnetic waves (microwave signals) can be amplified so as to compensate for mixer loss, high sensitivity can be achieved.
なお、従来技術１では、導波管端面から約１／４波長に設置するモノポールであり、この方式では周波数特性にピークやディップが現れやすいという欠点がある。
（２）上記の１次元アンテナアレイ１０は、上記（１）の受信器が複数個併設されて各ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器のホーンアンテナが直線状に並ぶように配置されている。この結果、上記の１次元アンテナアレイ１０によれば、導電性を有するフレームにより隣接する受信器同士が３次元的に分離されて電磁的にシールドされることになるため、クロストークが減少し、発振現象発生の予防を行うことができる。
The prior art 1 is a monopole installed at about ¼ wavelength from the end face of the waveguide, and this method has a drawback that peaks and dips tend to appear in the frequency characteristics.
(2) The one-dimensional antenna array 10 is arranged such that a plurality of the receivers of (1) are provided and the horn antennas of the respective horn antenna type heterodyne imaging receivers are arranged in a straight line. As a result, according to the one-dimensional antenna array 10, the adjacent receivers are three-dimensionally separated and electromagnetically shielded by the conductive frame, so that crosstalk is reduced. Oscillation phenomenon can be prevented from occurring.
なお、１次元アンテナアレイのように複数チャンネルを有する場合、局部発振波Ｌｏの供給において、従来技術１では、ホーンアンテナ前面に入射する必要がある。そして、この方式では局部発振波Ｌｏの入射光学系が必要であるだけでなく、チャンネル数が増加すると単位チャンネルあたりの局部発振波Ｌｏのパワーが減少し、感度が悪くなる問題がある。 In the case of having a plurality of channels as in the one-dimensional antenna array, in the conventional technique 1, it is necessary to enter the front surface of the horn antenna in supplying the local oscillation wave Lo. This system not only requires an incident optical system for the local oscillation wave Lo, but also has a problem that the power of the local oscillation wave Lo per unit channel decreases as the number of channels increases, resulting in poor sensitivity.
これに対して、本実施形態の１次元アンテナアレイ１０及び２次元アンテナアレイでは、マイクロストリップライン経由で局部発振波Ｌｏを入力し、増幅器を導入できるので最適値とすることができる。 On the other hand, in the one-dimensional antenna array 10 and the two-dimensional antenna array of this embodiment, the local oscillation wave Lo can be input via the microstrip line and an amplifier can be introduced, so that the optimum value can be obtained.
（３）上記の１次元アンテナアレイ１０及び２次元アンテナアレイでは、各チャンネルの受信器のミキサに共通の局部発振器７０からの局部発振波を分配する分配器６７、６８…が接続されている。この結果、分配器で多くのチャンネルの受信回路に局部発振波を供給することができる。 (3) In the above-described one-dimensional antenna array 10 and two-dimensional antenna array, distributors 67, 68,... For distributing local oscillation waves from a common local oscillator 70 are connected to the receiver mixers of the respective channels. As a result, local oscillation waves can be supplied to the receiving circuits of many channels by the distributor.
（４）上記の１次元アンテナアレイ１０では、局部発振波が共通の局部発振器７０により低周波で発振されて分配器６７、６８…にて分配されるようにしている。また、分配器６８とミキサ６２との間には、前記低周波の局部発振波を逓倍して、ミキサ６２に逓倍した局部発振波を出力する逓倍器６９が設けられている。 (4) In the above one-dimensional antenna array 10, the local oscillation wave is oscillated at a low frequency by the common local oscillator 70 and is distributed by the distributors 67, 68. A multiplier 69 is provided between the distributor 68 and the mixer 62 to multiply the low-frequency local oscillation wave and output the multiplied local oscillation wave to the mixer 62.
この結果、１次元アンテナアレイ１０によれば、共通の局部発振器により高周波の局部発振波を発振した際、マイクロストリップラインによる減衰がなく、局部発振波入力用マイクロストリップライン３１ａを通してミキサ６２に局部発振波を好適に供給ができる。すなわち、高周波数のマイクロ波は、マイクロストリップライン経由では減衰が大きいため、本実施形態では、低周波で分配し、ミキサ直前で逓倍することにより、十分なパワーの局部発振波Ｌｏを供給できる。 As a result, according to the one-dimensional antenna array 10, when a high-frequency local oscillation wave is oscillated by a common local oscillator, there is no attenuation by the microstrip line, and the local oscillation is caused to the mixer 62 through the local oscillation wave input microstrip line 31a. A wave can be suitably supplied. That is, since the high-frequency microwave is greatly attenuated via the microstrip line, in this embodiment, the local oscillation wave Lo with sufficient power can be supplied by distributing the low-frequency microwave and multiplying it immediately before the mixer.
（６）上記の１次元アンテナアレイ１０では、各受信器のミキサに、共通の同期信号にて同期が可能な局部発振器７０ａを接続した構成にもできる。この場合は、前記同期信号により同期が可能な局部発振器をチャンネル毎に設けた場合においても、上記（５）と同様の効果を奏することができる。 (6) The above-described one-dimensional antenna array 10 may be configured such that a local oscillator 70a that can be synchronized with a common synchronization signal is connected to the mixer of each receiver. In this case, even when a local oscillator that can be synchronized by the synchronization signal is provided for each channel, the same effect as the above (5) can be obtained.
（第２実施形態）
次に、前記のように構成された１次元アンテナアレイ１０を利用して、２次元ホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器（以下、単に２次元アンテナアレイという）に構成した実施形態を、図６（ｂ）を参照して説明する。本実施形態は、受動的マイクロ波カメラの構成に２次元アンテナアレイ８０を使用する例である。
(Second Embodiment)
Next, an embodiment configured as a two-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver (hereinafter simply referred to as a two-dimensional antenna array) using the one-dimensional antenna array 10 configured as described above is shown in FIG. This will be described with reference to b). This embodiment is an example in which a two-dimensional antenna array 80 is used in the configuration of a passive microwave camera.
前記２次元アンテナアレイ８０は、１次元アンテナアレイ１０を積み重ねて構成されたものであって、局部発振器７０を外部に設けたものである。
局部発振器７０と２次元アンテナアレイ８０の接続端子８１との間は同軸ケーブルを介して接続されている。そして、前記図示しない接続端子は、各チャンネルの電子回路のミキサに接続された分配器に接続されている。そして、前記局部発振器７０からの局部発振波Ｌｏは、前記同軸ケーブルを介して外部から供給されて、２次元アンテナアレイ８０内の各チャンネルの電子回路のミキサに対して前述した分配器を介して供給される。
The two-dimensional antenna array 80 is configured by stacking the one-dimensional antenna arrays 10 and has a local oscillator 70 provided outside.
The local oscillator 70 and the connection terminal 81 of the two-dimensional antenna array 80 are connected via a coaxial cable. The connection terminal (not shown) is connected to a distributor connected to the mixer of the electronic circuit of each channel. Then, the local oscillation wave Lo from the local oscillator 70 is supplied from the outside via the coaxial cable, and is supplied to the mixer of the electronic circuit of each channel in the two-dimensional antenna array 80 via the distributor described above. Supplied.
図６（ｂ）に示すように、２次元アンテナアレイ８０の前方には、マイクロ波を結像させる結像光学系１００が設けられている。結像光学系１００は物体１１０からのマイクロ波を２次元アンテナアレイ８０の位置で結像させるレンズＬ１を備えている。 As shown in FIG. 6B, an imaging optical system 100 that forms an image of microwaves is provided in front of the two-dimensional antenna array 80. The imaging optical system 100 includes a lens L1 that forms an image of the microwave from the object 110 at the position of the two-dimensional antenna array 80.
このマイクロ波カメラでは、結像されたマイクロ波は、２次元アンテナアレイ８０でヘテロダイン検波され、２次元アンテナアレイ８０からの中間周波数信号ＩＦはフィルタ８２（例えばローパスフィルタ、或いはバンドパスフィルタ）により雑音が減らされる。そして、デジタイザ８６は、前記フィルタ８２を介して入力した信号を低周波数信号としてデータ収集を行う。フィルタ８２とデジタイザ８６間には、アナログスイッチ８４が設けられており、アナログスイッチ８４を切替えすることで、低周波増幅器、或いはデジタイザ８６におけるチャンネル数を減らすことができる。デジタイザ８６は図示しないコンピュータに接続されている。 In this microwave camera, the imaged microwave is heterodyne detected by the two-dimensional antenna array 80, and the intermediate frequency signal IF from the two-dimensional antenna array 80 is subjected to noise by a filter 82 (for example, a low-pass filter or a band-pass filter). Is reduced. The digitizer 86 collects data using the signal input through the filter 82 as a low frequency signal. An analog switch 84 is provided between the filter 82 and the digitizer 86. By switching the analog switch 84, the number of channels in the low frequency amplifier or the digitizer 86 can be reduced. The digitizer 86 is connected to a computer (not shown).
比較例として図６（ａ）には、非特許文献１に記載の２次元アンテナアレイを備えた受動的マイクロ波カメラの概略が示されている。なお、図６（ｂ）と同一構成には、同一符号を付して、その説明を省略する。 As a comparative example, FIG. 6A shows an outline of a passive microwave camera including a two-dimensional antenna array described in Non-Patent Document 1. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as FIG.6 (b), and the description is abbreviate | omitted.
図６（ａ）に示すように従来の受動的マイクロ波カメラでは、前記結像光学系１００に、さらに局部発振器７０の局部発振波Ｌｏを２次元アンテナアレイ８３の前面から入射する方式を採用している。具体的には、レンズＬ１と２次元アンテナアレイ８３との間にビームスプリッタＢＳが配置されている。 As shown in FIG. 6A, the conventional passive microwave camera employs a method in which the local oscillation wave Lo of the local oscillator 70 is further incident on the imaging optical system 100 from the front surface of the two-dimensional antenna array 83. ing. Specifically, a beam splitter BS is disposed between the lens L1 and the two-dimensional antenna array 83.
また、局部発振器７０からの局部発振波Ｌｏを照射するマイクロ波照射器８７と、照射された局部発振波Ｌｏを収束するレンズＬ２を備えている。レンズＬ２にて収束した局部発振波Ｌｏは、ビームスプリッタＢＳにて２次元アンテナアレイ８３側の物体１１０の結像する位置に結像される。 Further, a microwave irradiator 87 for irradiating the local oscillation wave Lo from the local oscillator 70 and a lens L2 for converging the irradiated local oscillation wave Lo are provided. The local oscillation wave Lo converged by the lens L2 is imaged at a position where the object 110 on the two-dimensional antenna array 83 side forms an image by the beam splitter BS.
なお、非特許文献１の２次元アンテナアレイ８３は、フィンライン変換器の代わりにモノポール変換器が使用されていること、内部の受信回路に含まれるミキサには局部発振波Ｌｏを直接入力する構成とはなっていないこと等が本実施形態とは大きく相違している。 In the two-dimensional antenna array 83 of Non-Patent Document 1, a monopole converter is used instead of the fin line converter, and a local oscillation wave Lo is directly input to a mixer included in an internal receiving circuit. The configuration is not significantly different from the present embodiment.
図６（ａ）の従来例と、図６（ｂ）の本実施形態とを比較すると分かるように受動的マイクロ波カメラでは、本実施形態の方が簡単かつコンパクトになることが理解できる。
なお、レンズＬ１による球面収差のなかでも、大きな像面湾曲収差がある場合は、２次元アンテナアレイ８０のホーンアンテナ４５側の端面を結像した像に合わせることにより、像湾曲収差を減らすことができる。
As can be seen from a comparison between the conventional example of FIG. 6A and the present embodiment of FIG. 6B, it can be understood that the passive microwave camera is simpler and more compact.
If there is a large field curvature among the spherical aberrations caused by the lens L1, the end curvature of the two-dimensional antenna array 80 on the horn antenna 45 side is matched with the image formed to reduce the image curvature aberration. it can.
このようなマイクロ波カメラは、濃霧、煙幕などの視界不良状態での透視、非破壊検査、温度イメージングなど幅広い応用分野で採用することが可能である。
なお、第１実施形態及び変形態様で説明した１次元アンテナアレイ１０を積み重ねて２次元アンテナアレイ８０を構成した場合、第１実施形態で特徴的な上記（２）〜（６）の効果を奏することは自明である。
Such a microwave camera can be used in a wide range of application fields such as fluoroscopy, non-destructive inspection, temperature imaging in a poor visibility state such as dense fog and smoke screen.
When the two-dimensional antenna array 80 is configured by stacking the one-dimensional antenna arrays 10 described in the first embodiment and the modification, the effects (2) to (6) characteristic of the first embodiment are obtained. That is obvious.
（第３実施形態）
次に、前記のように構成された１次元アンテナアレイ１０を利用して、２次元アンテナアレイに構成した実施形態を、図７を参照して説明する。本実施形態は、能動的マイクロ波カメラの構成に２次元アンテナアレイ８０を使用する例である。なお、第２実施形態での構成と同一構成については、同一符号を付して説明する。
(Third embodiment)
Next, an embodiment configured as a two-dimensional antenna array using the one-dimensional antenna array 10 configured as described above will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which a two-dimensional antenna array 80 is used in the configuration of an active microwave camera. In addition, about the same structure as the structure in 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated.
図７に示すように本実施形態の結像光学系１００は、マイクロ波照射器８７を有する。また、本実施形態では、図７に示すように、マイクロ波発振器１５０を備えている。
マイクロ波発振器１５０は、周波数ωの信号を発振する発振器１５２と、周波数ω０の局部発振波Ｌｏを発振する局部発振器７０と、両信号を混合するミキサ１５４を備えている。ヘテロダイン受信のための局部発振波Ｌｏは、同軸ケーブルにより、接続端子８１を介して２次元アンテナアレイ８０に供給される。また、発振器１５２からの周波数ωの信号は、前記マイクロ波照射器８７から物体１１０に対してマイクロ波ＲＦとして照射される。
As shown in FIG. 7, the imaging optical system 100 of this embodiment includes a microwave irradiator 87. In the present embodiment, a microwave oscillator 150 is provided as shown in FIG.
The microwave oscillator 150 includes an oscillator 152 that oscillates a signal having a frequency ω, a local oscillator 70 that oscillates a local oscillation wave Lo having a frequency ω0, and a mixer 154 that mixes both signals. A local oscillation wave Lo for heterodyne reception is supplied to the two-dimensional antenna array 80 via a connection terminal 81 by a coaxial cable. Further, the signal of the frequency ω from the oscillator 152 is irradiated from the microwave irradiator 87 to the object 110 as microwave RF.
照射されたマイクロ波ＲＦは物体１１０により散乱されて、散乱波としてレンズＬ１により２次元アンテナアレイ８０の位置で結像される。
このマイクロ波ＲＦは、各チャンネルの電子回路５６のミキサ６２で、局部発振波Ｌｏと混合されて、中間周波数信号ＩＦを得る。なお、マイクロ波ＲＦの周波数ωは、局部発振波Ｌｏの周波数ω０より中間周波数信号ＩＦの周波数ω２分だけ離れた周波数ω（＝ω０＋ω２）を用いる。
The irradiated microwave RF is scattered by the object 110 and imaged as a scattered wave at the position of the two-dimensional antenna array 80 by the lens L1.
This microwave RF is mixed with the local oscillation wave Lo by the mixer 62 of the electronic circuit 56 of each channel to obtain an intermediate frequency signal IF. As the frequency ω of the microwave RF, a frequency ω (= ω0 + ω2) that is separated from the frequency ω0 of the local oscillation wave Lo by the frequency ω2 of the intermediate frequency signal IF is used.
また、図７に示すように２次元アンテナアレイ８０は、信号処理装置２００に接続されている。信号処理装置２００は、フィルタ８２、アナログスイッチ８４、検波器８８、直交復調器８９、デジタイザ８６及びコンピュータ９０を備えている。 Further, as shown in FIG. 7, the two-dimensional antenna array 80 is connected to the signal processing device 200. The signal processing device 200 includes a filter 82, an analog switch 84, a detector 88, a quadrature demodulator 89, a digitizer 86, and a computer 90.
２次元アンテナアレイ８０から中間周波数信号ＩＦは、信号処理装置２００に入力される。フィルタ８２は、ローパスフィルタ、或いはバンドパスフィルタで雑音を減らし、アナログスイッチ８４は、アナログスイッチ８４を切替えることで、低周波増幅器、或いはデジタイザ８６におけるチャンネル数を減らして、検波器８８及び直交復調器８９に中間周波数信号ＩＦを入力する。前記検波器８８は前記中間周波数信号ＩＦの振幅Ａを検波する。前記検波器８８は、前記振幅Ａに基づいてパワー検出を行う。 The intermediate frequency signal IF from the two-dimensional antenna array 80 is input to the signal processing device 200. The filter 82 reduces noise with a low-pass filter or a band-pass filter, and the analog switch 84 switches the analog switch 84 to reduce the number of channels in the low-frequency amplifier or digitizer 86, thereby detecting the detector 88 and the quadrature demodulator. The intermediate frequency signal IF is input to 89. The detector 88 detects the amplitude A of the intermediate frequency signal IF. The detector 88 performs power detection based on the amplitude A.
また、直交復調器８９は、マイクロ波発振器１５０のミキサ１５４から入力された周波数ω２の信号（搬送波）をレファレンスとして使用して、中間周波数信号ＩＦに含まれている搬送波と同相のＩ信号及びＩ信号と直交するＱ信号を検波する。検波器８８は前記検波した振幅Ａを、直交復調器８９は、前記Ｉ信号、及びＱ信号を、デジタイザ８６を介してコンピュータ９０に入力する。コンピュータ９０は、前記振幅Ａ、及び前記Ｉ信号、及びＱ信号に基づいて位相φ＝ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）を検出する。 Further, the quadrature demodulator 89 uses the signal (carrier wave) of the frequency ω2 input from the mixer 154 of the microwave oscillator 150 as a reference, and uses the I signal and I in phase with the carrier wave included in the intermediate frequency signal IF. A Q signal orthogonal to the signal is detected. The detector 88 inputs the detected amplitude A, and the quadrature demodulator 89 inputs the I signal and Q signal to the computer 90 via the digitizer 86. The computer 90 detects the phase φ = tan−1 (Q / I) based on the amplitude A, the I signal, and the Q signal.
本実施形態では、このように得られた位相φを用いることにより、被写体である物体１１０のカメラ方向の運動量が測定できるだけでなく、照射したマイクロ波ＲＦの周波数をコンピュータ９０が掃引することにより、被写体とカメラ（２次元アンテナアレイ８０）との距離測定が可能となる。 In the present embodiment, by using the phase φ thus obtained, not only can the momentum in the camera direction of the object 110 being the subject be measured, but also the computer 90 sweeps the frequency of the irradiated microwave RF, The distance between the subject and the camera (two-dimensional antenna array 80) can be measured.
なお、図７、図８における結像光学系（Ｌ１）がない場合、合成開口イメージングの手法を用いることで、カメラ（２次元アンテナアレイ８０）だけでも、撮像が可能である。
前記位相検出とパワー検出の同時計測は、地雷探査、コンクリート壁等の非破壊検査に期待されるマイクロ波コンピュータ・トモグラフィ（ＣＴ）の計測器としても有用である。
In the case where the imaging optical system (L1) in FIGS. 7 and 8 is not provided, it is possible to capture an image using only the camera (two-dimensional antenna array 80) by using the synthetic aperture imaging method.
The simultaneous measurement of the phase detection and power detection is useful as a microwave computer tomography (CT) measuring instrument expected for nondestructive inspection of landmine exploration and concrete walls.
なお、第１実施形態及び変形態様で説明した１次元アンテナアレイ１０を積み重ねて２次元アンテナアレイ８０を構成した場合、第１実施形態で特徴的な上記（２）〜（６）の効果を奏することは自明である。 When the two-dimensional antenna array 80 is configured by stacking the one-dimensional antenna arrays 10 described in the first embodiment and the modification, the effects (2) to (6) characteristic of the first embodiment are obtained. That is obvious.
（第４実施形態）
次に、第４実施形態を、図８を参照して説明する。
図８に示すように、本実施形態では、１次元アンテナアレイ１０の各チャンネルの電子回路を１つの集積回路ＩＣで構成したものである。なお、図８に示すホーンアンテナ４５と導波管４３は、上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂにおけるレイアウトが示されているものと理解されたい。また、図８では、上部フレーム２０Ａ及び下部フレーム２０Ｂにおいて、マイクロストリップライン３１、フィンライン変換器５０及び集積回路ＩＣのレイアウトが示されているものと理解されたい。なお、マイクロストリップライン３１、フィンライン変換器５０及び集積回路ＩＣは誘電体基板３０に設けられているが、図８では、誘電体基板３０は説明の便宜上、図示していない。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the electronic circuit of each channel of the one-dimensional antenna array 10 is configured by one integrated circuit IC. It should be understood that the horn antenna 45 and the waveguide 43 shown in FIG. 8 show the layout in the upper frame 20A and the lower frame 20B. In FIG. 8, it should be understood that the layout of the microstrip line 31, the fin line converter 50, and the integrated circuit IC is shown in the upper frame 20A and the lower frame 20B. Although the microstrip line 31, the fin line converter 50, and the integrated circuit IC are provided on the dielectric substrate 30, the dielectric substrate 30 is not shown in FIG. 8 for convenience of explanation.
マイクロ波の減衰は、通常、導波管４３よりもマイクロストリップライン３１で大きいため、図８に示すように、各ホーンアンテナ４５に連通した導波管４３は、後端（閉塞端）側に向かうほど相互に収束するように集められて配置されている。そして、本実施形態では各導波管４３の集束した領域において、フィンライン変換器５０が設けられている。そして、導波管４３で集められたマイクロ波（電磁波）をフィンライン変換器５０によりマイクロストリップライン３１へ変換する。マイクロストリップライン３１で変換されたマイクロ波は、マイクロストリップライン３１を介して集積回路ＩＣに集められる。 Since the attenuation of the microwave is usually larger in the microstrip line 31 than in the waveguide 43, the waveguide 43 communicated with each horn antenna 45 is on the rear end (closed end) side as shown in FIG. They are gathered and arranged so as to converge toward each other. In the present embodiment, the fin line converter 50 is provided in the focused region of each waveguide 43. Then, the microwaves (electromagnetic waves) collected by the waveguide 43 are converted into the microstrip line 31 by the fin line converter 50. The microwaves converted by the microstrip line 31 are collected in the integrated circuit IC through the microstrip line 31.
上記の１次元アンテナアレイ１０を複数積み重ねることにより、２次元アンテナアレイとして構成することも可能である。
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
It is also possible to configure a two-dimensional antenna array by stacking a plurality of the one-dimensional antenna arrays 10 described above.
In addition, embodiment of this invention is not limited to the said embodiment, You may change as follows.
・図４の例では、低周波で発振された局部発振波を逓倍する逓倍器６９を設けたが、逓倍器６９を省略してミキサ６２をハーモニックミキサで構成してもよい。
この場合、低周波で発振された局部発振波を、ハーモニックミキサにより高周波の局部発振波に変換して前記電磁波と混合する。このように構成した場合は、逓倍器を省略することができる。
In the example of FIG. 4, the multiplier 69 that multiplies the local oscillation wave oscillated at a low frequency is provided, but the multiplier 69 may be omitted and the mixer 62 may be configured by a harmonic mixer.
In this case, a local oscillation wave oscillated at a low frequency is converted into a high frequency local oscillation wave by a harmonic mixer and mixed with the electromagnetic wave. In such a configuration, the multiplier can be omitted.
また、高周波数のマイクロ波は、マイクロストリップライン経由では減衰が大きいため、本変形例では低周波で分配し、ハーモニックミキサで高周波に変換することで、十分なパワーの局部発振波Ｌｏを供給できる。 In addition, since the high frequency microwave has a large attenuation via the microstrip line, the local oscillation wave Lo with sufficient power can be supplied by distributing at a low frequency and converting it to a high frequency with a harmonic mixer in this modification. .
・図３では、局部発振器７０をフレーム内の複数の電子回路５６の設けるようにしたが、フレームの外部に設けてもよい。
・図４、図５では、局部発振器７０をフレーム内の複数の電子回路５６のうち、一部の電子回路に設けるようにしたが、フレームの外部に設けてもよい。
In FIG. 3, the local oscillator 70 is provided with the plurality of electronic circuits 56 in the frame, but may be provided outside the frame.
4 and 5, the local oscillator 70 is provided in some of the electronic circuits 56 in the frame, but may be provided outside the frame.
・図６の実施形態では、局部発振器７０を２次元アンテナアレイ８０の外部に配置したが、２次元アンテナアレイ８３内部に設けてもよい。
・第３実施形態において、図７では直交復調器８９のレファレンスである周波数ω２の信号を、ミキサ１５４によりマイクロ波ＲＦと局部発振波Ｌｏの差周波数を作って供給している。これに代えて、レファレンスを独立の発振器で生成し、アップコンバータで局部発振波Ｌｏとレファレンスとの和周波数を作り、マイクロ波ＲＦを供給してもよい。
In the embodiment of FIG. 6, the local oscillator 70 is arranged outside the two-dimensional antenna array 80, but may be provided inside the two-dimensional antenna array 83.
In the third embodiment, in FIG. 7, the signal of the frequency ω2, which is the reference of the quadrature demodulator 89, is generated by the mixer 154 by generating a difference frequency between the microwave RF and the local oscillation wave Lo. Alternatively, the reference may be generated by an independent oscillator, the sum frequency of the local oscillation wave Lo and the reference may be generated by an up-converter, and the microwave RF may be supplied.
・図８の実施形態では、１次元アンテナアレイ１０の各チャンネルの電子回路をＩＣ化したが、ＩＣ化する対象は、各チャンネルの電子回路５６に限定するものではない。例えば、図６（ｂ）及び図７に示すマイクロ波カメラにおいて、アナログスイッチ８４を用いて多チャンネルを１出力に変換する部分をＩＣ化してもよい。 In the embodiment of FIG. 8, the electronic circuit of each channel of the one-dimensional antenna array 10 is made into an IC, but the object to be made into an IC is not limited to the electronic circuit 56 of each channel. For example, in the microwave camera shown in FIG. 6B and FIG. 7, a portion that converts multiple channels into one output using the analog switch 84 may be integrated into an IC.
１０…１次元アンテナアレイ、
２０Ａ…上部フレーム、２０Ｂ…下部フレーム、
２２…回路室、２４…回路室、２５…溝、２６…隔壁、２７…横断線用溝、
２８…隔壁、２９…横断線用溝、
３０…誘電体基板、３１…マイクロストリップライン、
４０…板部、４２…溝、４３…導波管、４４…ホーン形成凹部、
４５…ホーンアンテナ、
５０…フィンライン変換器、５２…パターン、５４…パターン、
５６…電子回路、５８…グランドパターン、
６０…高周波増幅器、６２…ミキサ、６４…中間周波数増幅器、
６６…出力端子、
６７…分配器、６８…分配器、６９…逓倍器、
７０…局部発振器、７１…局部発振波増幅器、７２…低周波発振器、
８０…２次元アンテナアレイ、８１…接続端子、８２…フィルタ、
８３…２次元アンテナアレイ、８４…アナログスイッチ、
８６…デジタイザ、８７…マイクロ波照射器、
８８…検波器、８９…直交復調器、
９０…コンピュータ、１１０…物体。
10 ... one-dimensional antenna array,
20A ... upper frame, 20B ... lower frame,
22 ... Circuit chamber, 24 ... Circuit chamber, 25 ... Groove, 26 ... Partition, 27 ... Transverse groove,
28 ... partition wall, 29 ... groove for transverse line,
30 ... dielectric substrate, 31 ... microstrip line,
40 ... Plate portion, 42 ... Groove, 43 ... Waveguide, 44 ... Horn forming recess,
45 ... Horn antenna,
50 ... Fin line converter, 52 ... Pattern, 54 ... Pattern,
56 ... electronic circuit, 58 ... ground pattern,
60 ... high frequency amplifier, 62 ... mixer, 64 ... intermediate frequency amplifier,
66 ... output terminal,
67 ... Distributor, 68 ... Distributor, 69 ... Multiplier,
70 ... Local oscillator, 71 ... Local oscillator amplifier, 72 ... Low frequency oscillator,
80 ... Two-dimensional antenna array, 81 ... Connection terminal, 82 ... Filter,
83 ... Two-dimensional antenna array, 84 ... Analog switch,
86 ... Digitizer, 87 ... Microwave irradiator,
88 ... Detector, 89 ... Quadrature demodulator,
90 ... computer, 110 ... object.
Claims (13)
前記誘電体基板には、前記ホーンアンテナで受信して前記導波管に導かれた電磁波をマイクロストリップラインへ変換するフィンライン変換器を備え、
前記受信回路は、ミキサを含み、
局部発振波は局部発振波入力用マイクロストリップラインを通して前記ミキサに入力し、
前記フィンライン変換器で変換された電磁波はマイクロストリップラインを通して前記ミキサに入力し、
前記ミキサにおいて、入力された前記局部発振波と前記電磁波を混合してヘテロダイン検波を行う中間周波数信号を生成するホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器。
A pair of frames are combined to form a horn antenna and a waveguide communicating with the horn antenna between the two, and the microstrip line and the microstrip line are electrically connected between the pair of frames. While sandwiching a dielectric substrate with a receiving circuit, it is placed in a room temperature atmosphere,
The dielectric substrate includes a fin line converter that converts an electromagnetic wave received by the horn antenna and guided to the waveguide into a microstrip line,
The receiving circuit includes a mixer,
The local oscillation wave is input to the mixer through the local oscillation wave input microstrip line,
The electromagnetic wave converted by the fin line converter is input to the mixer through a microstrip line,
A horn antenna type heterodyne imaging receiver for generating an intermediate frequency signal for performing heterodyne detection by mixing the input local oscillation wave and the electromagnetic wave in the mixer.
さらに、前記誘電体基板の上面には、電子回路および前記電子回路を囲むようにメタライズされたグランドパターンが配置されており、Furthermore, on the upper surface of the dielectric substrate, an electronic circuit and a ground pattern metalized so as to surround the electronic circuit are arranged,
前記誘電体基板の下面には、メタライズされたグランドパターンが配置されており、A metallized ground pattern is disposed on the lower surface of the dielectric substrate,
前記下面に配置された導電体パターンおよび前記誘電体基板の両面に配置されたグランドパターンは接地され、The conductor pattern disposed on the lower surface and the ground pattern disposed on both surfaces of the dielectric substrate are grounded,
前記上面に配置された導電体パターンは、前記マイクロストリップラインを通して前記電子回路に接続している、The conductor pattern disposed on the upper surface is connected to the electronic circuit through the microstrip line.
ことを特徴とする、請求項１に記載のホーンアンテナ型ヘテロダイン・イメージング受信器。The horn antenna type heterodyne imaging receiver according to claim 1.
A plurality of horn antenna type heterodyne imaging receivers according to any one of claims 1 to 3 are provided side by side, and the horn antennas of each horn antenna type heterodyne imaging receiver are arranged in a straight line. One-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver.
The one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver according to claim 4, wherein a distributor for distributing a local oscillation wave from a common local oscillator is connected to each mixer. vessel.
The one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver according to claim 4, wherein a local oscillator that can be synchronized with a common synchronizing signal is connected to each mixer.
A two-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver in which the one-dimensional horn antenna type heterodyne imaging receiver according to any one of claims 4 to 8 is stacked.
局部発振器、およびLocal oscillator, and
結像光学系Imaging optics
を備えたマイクロ波カメラであって、A microwave camera comprising:
前記局部発振器は前記２次元アンテナアレイに接続し、The local oscillator is connected to the two-dimensional antenna array;
前記局部発振器からの局部発振波は、前記２次元アンテナアレイ内の電子回路のミキサに供給され、A local oscillation wave from the local oscillator is supplied to a mixer of an electronic circuit in the two-dimensional antenna array,
前記２次元アンテナアレイの前方に設けられた前記結像光学系は、物体からのマイクロ波を２次元アンテナアレイの位置で結像させるレンズを備えていて、The imaging optical system provided in front of the two-dimensional antenna array includes a lens for imaging a microwave from an object at a position of the two-dimensional antenna array,
前記結像されたマイクロ波は、前記ミキサに供給されて、The imaged microwave is supplied to the mixer,
２次元アンテナアレイの前記ミキサにより前記局部発振波と前記マイクロ波が混合してヘテロダイン検波されることを特徴とするマイクロ波カメラ。A microwave camera, wherein the local oscillation wave and the microwave are mixed and heterodyne detected by the mixer of a two-dimensional antenna array.
前記第２発振器の信号（マイクロ波）はマイクロ波照射器から物体に照射され、The signal (microwave) of the second oscillator is irradiated to the object from the microwave irradiator,
照射されたマイクロ波ＲＦは、物体により散乱されて、散乱波として前記レンズにより２次元アンテナアレイの位置で結像されて、前記２次元アンテナアレイでヘテロダイン検波されることを特徴とする、請求項１０に記載のマイクロ波カメラ。The irradiated microwave RF is scattered by an object, imaged as a scattered wave at the position of the two-dimensional antenna array by the lens, and heterodyne detected by the two-dimensional antenna array. The microwave camera according to 10.
前記マイクロ波発振器からの前記マイクロ波（周波数（ω））と前記局部発振器からの局部発振波（周波数（ω0））とを混合するミキサ（第２ミキサ）を備えており、A mixer (second mixer) for mixing the microwave (frequency (ω)) from the microwave oscillator and the local oscillation wave (frequency (ω0)) from the local oscillator;
前記マイクロ波カメラはさらに信号処理装置を有し、前記２次元アンテナアレイからの中間周波数信号ＩＦは、前記信号処理装置に入力し、The microwave camera further includes a signal processing device, the intermediate frequency signal IF from the two-dimensional antenna array is input to the signal processing device,
前記信号処理装置は検波器および直交復調器を有し、The signal processing device has a detector and a quadrature demodulator,
前記中間周波数信号は前記検波器および直交復調器に入力し、The intermediate frequency signal is input to the detector and quadrature demodulator,
前記前記検波器は前記中間周波数信号の振幅Aに基づいて前記中間周波数信号のパワー検出を行い、The detector performs power detection of the intermediate frequency signal based on the amplitude A of the intermediate frequency signal,
前記第２ミキサからから入力された信号（周波数ω２）は前記直交復調器に入力し、The signal (frequency ω2) input from the second mixer is input to the quadrature demodulator,
前記直交復調器は、マイクロ波発振器の第２ミキサから入力された周波数ω２の信号をレファレンスとして使用して、中間周波数信号に含まれている搬送波と同相のＩ信号及びＩ信号と直交するＱ信号を検波し、The quadrature demodulator uses the signal of the frequency ω2 input from the second mixer of the microwave oscillator as a reference, and the I signal in phase with the carrier wave included in the intermediate frequency signal and the Q signal orthogonal to the I signal Detect
前記振幅Ａ、前記Ｉ信号、及びＱ信号がコンピュータ処理されて検出された位相φ＝ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）により、被写体である物体のカメラ方向の運動量が測定され、Based on the phase φ = tan−1 (Q / I) detected by computer processing of the amplitude A, the I signal, and the Q signal, the momentum in the camera direction of the object that is the subject is measured,
さらに照射したマイクロ波の周波数をコンピュータが掃引することにより、被写体とカメラ（２次元アンテナアレイ）との距離が測定されることを特徴とする、Further, the distance between the subject and the camera (two-dimensional antenna array) is measured by the computer sweeping the frequency of the irradiated microwave.
請求項１０または１１に記載のマイクロ波カメラ。The microwave camera according to claim 10 or 11.
局部発振器、Local oscillator,
を備えた結像光学系がないマイクロ波カメラであって、A microwave camera without an imaging optical system,
前記局部発振器は前記２次元アンテナアレイに接続し、The local oscillator is connected to the two-dimensional antenna array;
前記局部発振器からの局部発振波は、前記２次元アンテナアレイ内の電子回路のミキサに供給され、A local oscillation wave from the local oscillator is supplied to a mixer of an electronic circuit in the two-dimensional antenna array,
前記２次元アンテナアレイは直接物体の信号（マイクロ波）を受け、The two-dimensional antenna array receives an object signal (microwave) directly,
前記２次元アンテナアレイが受けたマイクロ波は、前記ミキサに供給されて、The microwave received by the two-dimensional antenna array is supplied to the mixer,
２次元アンテナアレイの前記ミキサにより前記局部発振波と前記マイクロ波が混合してヘテロダイン検波されることを特徴とするマイクロ波カメラ。A microwave camera, wherein the local oscillation wave and the microwave are mixed and heterodyne detected by the mixer of a two-dimensional antenna array.
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