JPS60154178A - チヤ−プビ−ト方式地中レ−ダ - Google Patents
チヤ−プビ−ト方式地中レ−ダInfo
- Publication number
- JPS60154178A JPS60154178A JP59011761A JP1176184A JPS60154178A JP S60154178 A JPS60154178 A JP S60154178A JP 59011761 A JP59011761 A JP 59011761A JP 1176184 A JP1176184 A JP 1176184A JP S60154178 A JPS60154178 A JP S60154178A
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- Japan
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- signal
- frequency
- mixer
- sweep
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/0209—Systems with very large relative bandwidth, i.e. larger than 10 %, e.g. baseband, pulse, carrier-free, ultrawideband
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/885—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の技術分野〉
この発明は地中レーダに関し、特に電波の放射エネルギ
を増加させ探査可能な深度を大きくできる地中レーダを
提供しようとするものである。
を増加させ探査可能な深度を大きくできる地中レーダを
提供しようとするものである。
〈発明の技術的背景〉
例えば地中に敷設されたガス管、電力線、上下水道管、
等を探査する手段として地中レーダが活用されている。
等を探査する手段として地中レーダが活用されている。
地中レーダはアンテナから地中に存在する標的までの距
離がせいぜい数メートル前後であるため、アンテナと標
的まで距離が極めて小さい。然も標的までの距離をかな
シ高精度に測定することか要求されている。
離がせいぜい数メートル前後であるため、アンテナと標
的まで距離が極めて小さい。然も標的までの距離をかな
シ高精度に測定することか要求されている。
このようにアンテナと標的１での距離が小さいと言う特
質から送波する電波としては極く短かい ′パルス幅の
電波しか送信することができない不都合がある。つまり
送波時間の幅を長くすると送波が終了しない内に反射波
が返ってくるため送波電波と受波電波が同時に存在し、
受波側でその見分けが付けられなくなるからである。
質から送波する電波としては極く短かい ′パルス幅の
電波しか送信することができない不都合がある。つまり
送波時間の幅を長くすると送波が終了しない内に反射波
が返ってくるため送波電波と受波電波が同時に存在し、
受波側でその見分けが付けられなくなるからである。
このような理由から従来はパルス幅が極く狭いパルスを
半サイクル乃至は１サイクル分だけ送波し、その反射波
を受波して送波時点から受波時点までの時間を測定し、
標的の有無及び標的捷での距離を測定している。
半サイクル乃至は１サイクル分だけ送波し、その反射波
を受波して送波時点から受波時点までの時間を測定し、
標的の有無及び標的捷での距離を測定している。
〈従来技術の欠点〉
従来は上記したように送波電波の送波時間が極く短かい
時間に制限されているため、送波電波の放射エネルギを
犬きくするには電波の振幅を大きくすることが要求され
る。然し乍らそれには限度が治り、大きなエネルギを持
つ電波を送波するには技術的にもまたコスト面からも制
限を受け困難を伴う。
時間に制限されているため、送波電波の放射エネルギを
犬きくするには電波の振幅を大きくすることが要求され
る。然し乍らそれには限度が治り、大きなエネルギを持
つ電波を送波するには技術的にもまたコスト面からも制
限を受け困難を伴う。
まだパルス幅が狭い電波と言うことはその電波の周波数
が高いことを意味している。地中における電波伝播特性
としては高い周波数の電波程減衰が大きい。
が高いことを意味している。地中における電波伝播特性
としては高い周波数の電波程減衰が大きい。
このように従来の地中レーダは放射電波のエネルギを大
きくできないことと、電波の周波数を高く採らざるを得
ないことの二つの条件から探査可能な深度を大きくでき
ない大きな欠点を持っている。
きくできないことと、電波の周波数を高く採らざるを得
ないことの二つの条件から探査可能な深度を大きくでき
ない大きな欠点を持っている。
〈発明の目的〉
この発明は安価な方法で放射エネルギを大きくすること
ができ、受信側をヘテロダイン検波方式とすることによ
り受信信号の増幅を容易にし、しかも狭帯域の増幅器が
使用できるだめＳＮ比を向上することができ、この結果
として探査用能な深度を大きくすることが、できる地中
レーダを提供しようとするものである０ 〈発明の概要〉 この発明では送波電波の周波数を成る所定の周波数幅だ
け直線的に周波数掃引させ、この周波数掃引される送波
信号と受波信号とをミキサにより混合することにより送
波信号と受波信号の時間差に比例した周波数を持つ単一
周波数の信号を得るように構成し、この単一周波数の信
号の周波数から送波時点から受波時点までの時間差を知
り、この時間差から標的物までの距離を測定しようとす
るものである。
ができ、受信側をヘテロダイン検波方式とすることによ
り受信信号の増幅を容易にし、しかも狭帯域の増幅器が
使用できるだめＳＮ比を向上することができ、この結果
として探査用能な深度を大きくすることが、できる地中
レーダを提供しようとするものである０ 〈発明の概要〉 この発明では送波電波の周波数を成る所定の周波数幅だ
け直線的に周波数掃引させ、この周波数掃引される送波
信号と受波信号とをミキサにより混合することにより送
波信号と受波信号の時間差に比例した周波数を持つ単一
周波数の信号を得るように構成し、この単一周波数の信
号の周波数から送波時点から受波時点までの時間差を知
り、この時間差から標的物までの距離を測定しようとす
るものである。
従ってこの発明によれば送波信号は反射波が返って来る
時点で存在してもよいことから、比較的長い時間電波を
放射させることができる。この結果送波する電波の振幅
を大きくしなくても放射エネルギを大きくすることがで
きる利点が得られる。
時点で存在してもよいことから、比較的長い時間電波を
放射させることができる。この結果送波する電波の振幅
を大きくしなくても放射エネルギを大きくすることがで
きる利点が得られる。
更に受信側で送信信号とミキサーにより混合する際、従
来ノＦＭＣＷレーダのようにホモダイン検波とせず、ま
ず、周波数掃引信号発生手段１とヘテロダイン検波し、
中間周波信号に変換することにより増幅を容易にし、し
かもこの信号は狭帯域信号となるから、バンドパスフィ
ルりによりＳＮ比を向上さぜることかできる。この二つ
の特質によりこの発明によれば探査可能な距離を従来よ
り長くできる利点が得られる。
来ノＦＭＣＷレーダのようにホモダイン検波とせず、ま
ず、周波数掃引信号発生手段１とヘテロダイン検波し、
中間周波信号に変換することにより増幅を容易にし、し
かもこの信号は狭帯域信号となるから、バンドパスフィ
ルりによりＳＮ比を向上さぜることかできる。この二つ
の特質によりこの発明によれば探査可能な距離を従来よ
り長くできる利点が得られる。
〈発明の実施例〉
第１図にこの発明の一実施例を示す。図中１は周波数掃
引信号を発振する掃引信号発振器を示す。
引信号を発振する掃引信号発振器を示す。
この掃引信号発振器１は鋸歯状波発振器２から力えられ
る鋸歯状波によりｆｌから１２に達する周波数掃引信号
を発生する。この例ではｆ、−５５０ＭＨｚ、ｆ ２
＝ ８５０ ＭＨｚとする。この周波数掃引信号は鋸歯
状波発振器２から力えられる鋸歯状波が存在する期１間
だけ発生するように掃引信号発振器ｌが構成されている
ものとする。周波数掃引信号はミキサ３に供給され、ミ
キサ３において単一周波数発振器４から与えられる単一
周波数ｆＯの信号と周波数混合される。この例ではｆ
ｏ ＝ ５００ ＭＨ，ｙ、であるものとする。
る鋸歯状波によりｆｌから１２に達する周波数掃引信号
を発生する。この例ではｆ、−５５０ＭＨｚ、ｆ ２
＝ ８５０ ＭＨｚとする。この周波数掃引信号は鋸歯
状波発振器２から力えられる鋸歯状波が存在する期１間
だけ発生するように掃引信号発振器ｌが構成されている
ものとする。周波数掃引信号はミキサ３に供給され、ミ
キサ３において単一周波数発振器４から与えられる単一
周波数ｆＯの信号と周波数混合される。この例ではｆ
ｏ ＝ ５００ ＭＨ，ｙ、であるものとする。
ミキサ３の出力には（ｆ＋＋ｆｏ、）〜（ｆｚ＋ｆｏ）
と、（ｆｌ−ｆｏ）〜（ｆｌ−ｆＯ）の和と差の周波数
を持つ二つの信号が発生する。この二つの信号は例えば
ローパスフィルタ５に与えられ、差の周波数（ｆｌ−ｆ
ｏ）〜（ｆｌ−ｆｏ）ヲ持つ信号がローノぐスフイルり
５から取出される。ローパスフィルタ数特性は例えば第
２図に示すようにｆＯを遮断周波数とする特性であるも
のとすると、ローパスフィルタ５からは掃引発振器１か
ら周波数掃引信号が発生する毎Ｋ （ｔ＋−ｔｏ ）
〜（ｔ２−ｔｏ ）の周波数を持つ信号が取出される。
と、（ｆｌ−ｆｏ）〜（ｆｌ−ｆＯ）の和と差の周波数
を持つ二つの信号が発生する。この二つの信号は例えば
ローパスフィルタ５に与えられ、差の周波数（ｆｌ−ｆ
ｏ）〜（ｆｌ−ｆｏ）ヲ持つ信号がローノぐスフイルり
５から取出される。ローパスフィルタ数特性は例えば第
２図に示すようにｆＯを遮断周波数とする特性であるも
のとすると、ローパスフィルタ５からは掃引発振器１か
ら周波数掃引信号が発生する毎Ｋ （ｔ＋−ｔｏ ）
〜（ｔ２−ｔｏ ）の周波数を持つ信号が取出される。
つｔりローパスフィルタ５からは釧：＠状波発据器２か
ら出力される鋸歯状波の存在する期間だけ信号が出力さ
れる。このようにして間欠信号に変換し、電力増幅器６
で増幅されてバラントランス７により不平衡−平衡変換
し、送波アンテナ８に供給する。送波アンテナ８は例え
ばダイポールアンテナ又は導体が三角形状とされた三角
アンテナが用いられる。この例では三角アンテナを用い
た場合を示す。
ら出力される鋸歯状波の存在する期間だけ信号が出力さ
れる。このようにして間欠信号に変換し、電力増幅器６
で増幅されてバラントランス７により不平衡−平衡変換
し、送波アンテナ８に供給する。送波アンテナ８は例え
ばダイポールアンテナ又は導体が三角形状とされた三角
アンテナが用いられる。この例では三角アンテナを用い
た場合を示す。
送波アンテナ８の放射方向は地面に対して垂直方向に設
定され、地中に向って電波を放射する。
定され、地中に向って電波を放射する。
放射された電波は地面及び標的等から反射され、その反
射波が受波アンテナ９に受信される。
射波が受波アンテナ９に受信される。
受信アンテナ９は送波アンテナ８と同一のアンテナを用
いるものとし、この例では三角アンテナを用いた場合を
示す。受阪アンテナ９で受波された反射電波−ノくラン
トランス１１により平衡−不平衡変換され、広帯域増幅
器１２で増幅されてミキサ１３に供給される。ミキサ１
３には掃引信号発振器１からｆ＋−ｆｚの範囲で掃引さ
れる周波数掃引信号が与えられ、この周波数掃引信号の
供給によりミキサ１３から差の場合はｆｏ十ｆｎ１和の
場合は（ｆ＋十ｆｏ′＋ｆ、、）〜（ｆ２＋ ｆｏ ＋
ｆｎ ）なる周波数の信号う二取出される。
いるものとし、この例では三角アンテナを用いた場合を
示す。受阪アンテナ９で受波された反射電波−ノくラン
トランス１１により平衡−不平衡変換され、広帯域増幅
器１２で増幅されてミキサ１３に供給される。ミキサ１
３には掃引信号発振器１からｆ＋−ｆｚの範囲で掃引さ
れる周波数掃引信号が与えられ、この周波数掃引信号の
供給によりミキサ１３から差の場合はｆｏ十ｆｎ１和の
場合は（ｆ＋十ｆｏ′＋ｆ、、）〜（ｆ２＋ ｆｏ ＋
ｆｎ ）なる周波数の信号う二取出される。
ここで周波数ｆｎについて説明する。送波信号と受波信
号との間には電波の伝播距離に比例しだ時間差が発生す
る。ミキサ１３ではこの時間差に相当する位相差を持っ
てｆｌ−ｆｚの周波数成分が周波数混合されることとな
る。仮に時間差がゼロの場合はｆｎ−０となり、ミキサ
１３からは単一周波数ｆｏの信号だけが出力される。周
波数ｆｎを数式により説明すると次式のようになる。
号との間には電波の伝播距離に比例しだ時間差が発生す
る。ミキサ１３ではこの時間差に相当する位相差を持っ
てｆｌ−ｆｚの周波数成分が周波数混合されることとな
る。仮に時間差がゼロの場合はｆｎ−０となり、ミキサ
１３からは単一周波数ｆｏの信号だけが出力される。周
波数ｆｎを数式により説明すると次式のようになる。
ｆｎ−ΔｆｘＪｊ ””””’−（１）ΔｆはΔｆ”’
ｆｚ〜ｊ’＋ｓΔｔはスイープ時間幅、τは受波信号の
遅延時間。
ｆｚ〜ｊ’＋ｓΔｔはスイープ時間幅、τは受波信号の
遅延時間。
ミキサ１３の出力はバンドパスフィルタ１４に供給され
、このバンドパスフィルタ１４により差の周波数ｆｏ十
ｆｎを持つ信号を取出す。この差の周波数ｆ。
、このバンドパスフィルタ１４により差の周波数ｆｏ十
ｆｎを持つ信号を取出す。この差の周波数ｆ。
＋ｆｎを持つ信号は単一周波数信号であるため増幅器１
５は狭帯域増幅器でよく、との狭帯域増幅器１５により
単一周波数信号を増幅してＳＮ比を大きくし、史にミキ
サ１６で単一周波数ｆｏと周波数混合し、ミキサ１６ト
ローパスフイルタ１７により受波信号の遅延時間τに比
例した周波数ｆｎを持つ信号だけを取出す。
５は狭帯域増幅器でよく、との狭帯域増幅器１５により
単一周波数信号を増幅してＳＮ比を大きくし、史にミキ
サ１６で単一周波数ｆｏと周波数混合し、ミキサ１６ト
ローパスフイルタ１７により受波信号の遅延時間τに比
例した周波数ｆｎを持つ信号だけを取出す。
ローパスフィルタ１７から取出された信号は周波数測定
手段１８に供給され、その周波数を測定する。
手段１８に供給され、その周波数を測定する。
周波数６１１１定手段１８としては例えばフーリエ変換
回路或は複数のバンドパスフィルタによシ信号の周波数
を分析する回路を用いることができる。複数のバンドパ
スフィルタにより周波数を分析する場合の一例としては
、例えは第３図に示すように中心周波数がＩＭＨｚ 、
２Ｍ）Ｌｚ 、 ３Ｍｌ４ｚ −３０ＭＨｚの３０個
のバンドパスフィルタを用意し、ＩＭＩ（ｚ間隔の分解
能により周波数分析した」場合には深度の分解能として
ＩｒＪ、 １０ ａｎの分解能となり、最大３ツートル
の深度１で測定がＤＪ能となる。
回路或は複数のバンドパスフィルタによシ信号の周波数
を分析する回路を用いることができる。複数のバンドパ
スフィルタにより周波数を分析する場合の一例としては
、例えは第３図に示すように中心周波数がＩＭＨｚ 、
２Ｍ）Ｌｚ 、 ３Ｍｌ４ｚ −３０ＭＨｚの３０個
のバンドパスフィルタを用意し、ＩＭＩ（ｚ間隔の分解
能により周波数分析した」場合には深度の分解能として
ＩｒＪ、 １０ ａｎの分解能となり、最大３ツートル
の深度１で測定がＤＪ能となる。
〈発明の効果〉
以上説明したようにこの発明によれば箱、波の放射時間
を長くできることから放射エネルギを大きくできる。よ
って測定可能な深度を深ぐすることができ、探査性能が
高い地中レーダを捉供できる。
を長くできることから放射エネルギを大きくできる。よ
って測定可能な深度を深ぐすることができ、探査性能が
高い地中レーダを捉供できる。
またこの発明では受信側においてバンドパスフィルタ１
４から遅延時間τに比例しだ単一周波数ｆｎの信号を取
出すように構成しだから増幅器１５は狭帯域増幅器とす
ることができる。狭帯域増幅器に一般に高利得のちのが
容易に得られるからこの点で検出感度が高い地中レーダ
を得ることができる。
４から遅延時間τに比例しだ単一周波数ｆｎの信号を取
出すように構成しだから増幅器１５は狭帯域増幅器とす
ることができる。狭帯域増幅器に一般に高利得のちのが
容易に得られるからこの点で検出感度が高い地中レーダ
を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明に用いたローパスフィルタ５の周波数特性の
一例を示すグラフ、第３図はこの発明に用いた周波数」
り定手段１８の特性を散、明するだめのグラフである。 に周波数掃引信号発生手段、２：鉱山状波発生手段、３
：第１ミキザ、４：高周波信号発生手段、５：ローパス
フィルタ、６：電力増幅器、７：バラントランス、８：
送波アンテナ、９：受波アンテナ、１０：遅延線、１１
：バラントランス、１２：増幅器、１３：第２ミキサ、
１４：バンドパスフィルタ、１５：狭帯域増幅器、１６
：第３ミギツ、１７：ＩＪ−パスフィルタ、１８：周波
数測定手段。 特￥１出願人 鈴 木 務 荒井郁男 株式会社光電製作所 代 理 人 草 野 卓 丼 １ 図 ７ｔ７２１１Ｄ ７３ 図 ０ １ ２ ３ ３０ Ｍｌ−１，つ
はこの発明に用いたローパスフィルタ５の周波数特性の
一例を示すグラフ、第３図はこの発明に用いた周波数」
り定手段１８の特性を散、明するだめのグラフである。 に周波数掃引信号発生手段、２：鉱山状波発生手段、３
：第１ミキザ、４：高周波信号発生手段、５：ローパス
フィルタ、６：電力増幅器、７：バラントランス、８：
送波アンテナ、９：受波アンテナ、１０：遅延線、１１
：バラントランス、１２：増幅器、１３：第２ミキサ、
１４：バンドパスフィルタ、１５：狭帯域増幅器、１６
：第３ミギツ、１７：ＩＪ−パスフィルタ、１８：周波
数測定手段。 特￥１出願人 鈴 木 務 荒井郁男 株式会社光電製作所 代 理 人 草 野 卓 丼 １ 図 ７ｔ７２１１Ｄ ７３ 図 ０ １ ２ ３ ３０ Ｍｌ−１，つ
Claims (1)
- （１）Ａ、所定の周波数幅で掃引される周波数掃引発振
手段と、 Ｂ、一定周波数の高周波信号を発振する高周波発振手段
と、 Ｃ１これら発振手段の発振信号を周波数変換する第１ミ
キサと、 Ｄ、この第１ミキサから出力される差の掃引周波数成分
を間欠的に取出すフィルタと、 Ｅ、このフィルタから取出された掃引信号をアンテナか
ら地中に向って放射する手段と、Ｆ地中に存在する標的
からの反射波を受信する手段と、 Ｇ、この受信信号を上記周波数掃引発振器の掃引信号に
より一定周波数の信号に変換する第２ミギサと、 Ｈｌこの第２ミキサから出力される信号から上記一定周
波数の高周波発振信号の周波数成分を除去して受信信号
の遅延量に比例した周波数の信号を得る第３ミキサと、 から成るチャーブビート方式地中レーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011761A JPS60154178A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | チヤ−プビ−ト方式地中レ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011761A JPS60154178A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | チヤ−プビ−ト方式地中レ−ダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154178A true JPS60154178A (ja) | 1985-08-13 |
Family
ID=11786960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011761A Pending JPS60154178A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | チヤ−プビ−ト方式地中レ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154178A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5711626A (en) * | 1993-12-06 | 1998-01-27 | Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha | Ball-point pen with back flow stop |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51113490A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-06 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Underground buried substances finding device |
-
1984
- 1984-01-24 JP JP59011761A patent/JPS60154178A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51113490A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-06 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Underground buried substances finding device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5711626A (en) * | 1993-12-06 | 1998-01-27 | Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha | Ball-point pen with back flow stop |
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