JPS63108237A - 周波数掃引型ラジオメ−タ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定対象物体から輻射される温度情報とし
ての電磁波のスペクトルを検出する周波数掃引型ラジオ
メータに関する。

〔従来技術〕

例えば、ディッケ方式のマイクロ波ラジオメータの温度
分解能ΔＴ（＠Ｋ）は、次の式で与えられる。

ΔＴ＝δ　（’ｒＡ　＋’ｌ’、）／　（Ｂτ）１″δ
はディソケスイッチの変調波形によって決まる定数、Ｔ
、はアンテナ温度、Ｔえは受信機のシステム雑音温度、
Ｂは受信帯域幅、では積分時間である。

すなわち、この式から、分解能を向上させるには受信帯
域幅Ｂを太き（することが必要であることが分かる。ま
た、被測定対象物体のより深い部位の温度の情報を得る
ためには、より低い周波数まで受信可能なラジオメータ
が要求される。

そこで従来では、受信帯域の異なる複数のラジオメータ
を用いて被測定対象物体の輝度温度を測定し、その測定
結果を処理して被測定物体の深さ方向の温度分布を求め
ていた。

しかしながら、この場合の情報量はラジオメータの個数
によって与えられるため、深さ方向の温炭分布について
は充分な精度が得られないという問題があった。

そこで、情報量を著しく増大させる方式として、ヘテロ
ダイン受信方式を採用し、局部発振器の周波数を変化さ
せて無限とも言える輝度温度測定を可能ならしめる周波
数掃引型のラジオメータが提案されているが、これはサ
ーキュレータや増幅器の帯域に制限されて、広帯域の掃
引は不可能であった。

これを改善するために、広帯域受信機を複数個用いて、
各受信機の受信帯域幅を、瞬時受信帯域幅（通常中間周
波数帯域の約２倍）だけ重複させておき、各々を切り換
えて使用する方法も考案されている。

この方法は、周波数の比較的高い領域では有効であるが
、深部温度情報を得る目的で低い周波数まで利用する場
合、サーキュレータや増幅器が１オクタ一ブ程度の帯域
に限られるため、広帯域の掃引はできない。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、１台の受信機で超広帯域に周波数掃引
が可能なラジオメータを提供することである。

〔発明の構成〕

このために本発明は、被測定対象物体の輻射電磁波をア
ンテナで受信して内部に設定した基準雑音信号と比較し
ながら帯域増幅し、局部発振周波数により周波数変換し
て検波処理し、該局部発振周波数の掃引により上記輻射
電磁波のスペクトルを検出するようにした周波数掃引型
ラジオメータにおいて、 受信周波数帯域を連続した複数の帯域に分波器で分渡し
、分波した各周波数帯域毎に増幅した後に合波器で合波
して上記帯域増幅を行なうように構成した。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例について説明する。第１図はその
一実施例のディッケ方式の周波数掃引型ラジオメータの
ブロックを示すものである。１は被測定対象物体からの
輻射電磁波を受信するアンテナ、２は基準雑音源３から
の温度信号とアンテナ１からの信号とを交互に切り換え
るディッケスイソチ、４はディッケスイッチ２からの出
力を帯域Ａと帯域Ｂ（帯域Ａと連続する帯域）に分波す
る分波器（第２図にその分波特性を示す。）である。そ
して、この分波器４の出力側には、帯域Ａに属するアイ
ソレータ５、ＲＦ増幅器６、及びアイソレータ７が接続
され、また帯域Ｂに属するアイソレータ８、ＲＦ増幅器
９、アイソレータ１０が接続されている。１１は帯域Ａ
と帯域Ｂの合波器であり、その出力は局部発振器１２か
らの周波数とミキサ１３で混合されて周波数変換される
ようになっている。１４は周波数変換された中間周波信
号増幅用のＩＦ増幅器、１５は２乗検波器、１６はロッ
クイン増幅器である。

このラジオメータでは、被測定対象物体から輻射された
電磁波がアンテナ１で受信されてディッケスイチ２にお
いて基準雑音源３の信号と交互にスイッチングされて分
波器４に人力し、帯域Ａと帯域Ｂに分波される。そして
、帯域Ａに属する周波数成分についてはアイソレータ５
、ＲＦ増幅器６、アイソレータ７の系統で増幅され、ま
た帯域Ｂに属する周波数成分はアイツレ−８、ＲＦ増幅
器９、アイソレータ１０の系統で増幅され、合波器１１
で合波される。

よって、分波器４から合波器１１までの回路は、見掛は
上、帯域Ａと帯域Ｂを含む広帯域の増幅器と見做すこと
ができる。

このようにして得られた広帯域信号は、ミキサ１３で周
波数変換され、ＩＦ増幅器１４で増幅され、更に２乗検
波器１５で検波されて、入力する電磁波の電力に比例し
た電圧に変換され、ロックイン増幅器１６で増幅・検波
される。

従って、このロックイン増幅器１６の表示部で表示され
る電力は、アンテナ１から入力した高周波信号の内、局
部発振周波数をｆＬ、中間周波数をｆｌとすると、ｒｆ
、　±ｆ＋Ｊの帯域の信号を示し、この帯域は瞬時受信
帯域と称される。よって、局部発振周波数を変化させる
ことにより、帯域Ａと帯域Ｂに含まれる範囲の任意の瞬
時受信帯域を選択して受信することができる。以上から
、超広帯域の周波数掃引型ラジオメータが実現できる。

なお、分波器は、その出力側のアイソレータの帯域やＲ
Ｆ増幅器の帯域と希望する掃引周波数帯域とから決定さ
れるチャンネル数に帯域を分波することが可能であるの
で、掃引周波数帯域に対する制限はない。

第３図は別の実施例の放射平衡方式の周波数掃引型ラジ
オメータのブロックを示す図である。２０は基準雑音源
であり、ここで発生した基準雑音信号は、分波器２１に
よりに帯域Ａと帯域Ｂに分波されてサーキュレータ２２
．２３に入力して分波器４に至り、５ＰＳＴスイツチ２
４に入力する。

このスイッチ２４は、それがオンの時は分波器４側から
の信号を完全反射させ、オフのときは通過させる。

よって、スイッチ２４がオンの時は、そこで反射した基
準雑音信号が分波器４、サーキュレータ２２．２３を介
してアイソレータ５．８に至り、以後は第１図に示叫た
実施例と同様に処理される。

また、オフの時は、アンテナ１から入力した被測定対象
物体の輻射電磁波の信号が通過して分波器４で分波され
、サーキュレータ２２．２３を経由して、第１図の実施
例と同様に処理される。

この放射平衡方式のラジオメータの場合は、５ＰＳＴス
イツチ２４がオンの場合とオフの場合の出力が等しくな
るように、基準雑音源２０のレベルを調整し、その時の
基準雑音源レベルを知ることにより、対象物体の温度測
定が行われる。対象物体の放射率と無関係に、その対象
物体の物理的温度を知ることが可能である。この方式に
おいても、周波数帯域を連続した複数の帯域に分波する
分波器を採用しているので、掃引周波数帯域に対する制
限を除くことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ディッケ方式、
放射平衡方式のいずれにおいても、超広帯域周波数掃引
型のラジオメータが実現可能であり、局部発振周波数を
掃引することにより、被測定対象物体の輝度温度に対す
る無限とも言える情報を得ることができる。そして、得
られた情報を元にして反転（インバージョン）させるこ
とにより、対象物体の深さ方向の温度分布も精度高く推
定することが可能となるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のディ・ノケ方式の周波数掃
引型ラジオメータのブロック図、第２図は分波器の特性
図、第３図は別の実施例の放射平衡方式の周波数掃引型
ラジオメータのブロック図である。 １・・・アンテナ、２・・・基準雑音源、３・・・デイ
ッケスイソチ、４・・・分波器、５．７．８．１０・・
・アイソレータ、６．９・・・ＲＦ増幅器、１１・・・
合波器、１２・・・局部発振器、１３・・・ミキサ、１
４・・・ＩＦ増幅器、１５・・・２乗検波器、１６・・
・ロックイン増幅器、２０・・・基準雑音源、２１・・
・分波器、２２．２３・・・サーキュレータ、２４・・
・５ＰＳＴスイツチ。 代理人　弁理士　長　尾　常　明 第１０ 第２図 ’ＩＱスｘ−ｎ：　　−ａｉｓｚ ＋１！ｌは

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、被測定対象物体の輻射電磁波をアンテナで受信
   して内部に設定した基準雑音信号と比較しながら帯域増
   幅し、局部発振周波数により周波数変換して検波処理し
   、該局部発振周波数の掃引により上記輻射電磁波のスペ
   クトルを検出するようにした周波数掃引型ラジオメータ
   において、 受信周波数帯域を連続した複数の帯域に分波器で分波し
   、分波した各周波数帯域毎に増幅した後に合波器で合波
   して上記帯域増幅を行なうように構成したことを特徴と
   する周波数掃引型ラジオメータ。