(57)【要約】【課題】分解能について距離依存ではない撮像のための装置が提供される。【解決手段】アンテナおよび実遅延から構成されるセルのアレイが標的の後に配置され得る。個々のセルによって反射される信号は、セルが標的によって遮断されているかどうかに関する情報を提供する。材料特性および標的厚さなど、レーダ反射から追加情報が決定され得る。ワイヤレス・バーコードとして作用するために、同様の構造が構築され得る。【選択図】図３
2019516984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像のための装置であって、
レーダ信号を送信するように構成されるレーダ送信機と、
第１のアンテナおよび第１の遅延素子を備える第１のセルであり、前記レーダ送信機からの前記レーダ信号を受信し、前記第１の遅延素子からの第１の既知の時間遅延後に前記レーダ信号を再送信するように構成される、前記第１のセルと、
前記第１のセルからの再送信レーダ信号を受信するように構成されるレーダ受信機とを備える装置。
【請求項２】
前記第１の遅延素子が実遅延である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レーダ受信機が、
前記第１の既知の時間遅延および前記受信した再送信レーダ信号の振幅に基づく第１の画素値を決定するステップと、
前記第１のセルの位置に基づいて前記第１の画素値の画像位置に陰影をつけるステップと
を行う、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記レーダ送信機が連続波送信機であり、前記第１のセルが、前記送信されたレーダ信号および前記再送信レーダ信号から前記レーダ受信機で既知のビート周波数をもたらすように構成される、請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記レーダ送信機がパルス送信機であり、前記レーダ受信機が、前記第１の既知の時間遅延をもつ前記再送信レーダ信号の振幅を決定することによって標的の画像を構築する、請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
第２のアンテナおよび第２の遅延素子を備える第２のセルであって、前記レーダ送信機からの前記レーダ信号を受信し、前記第２の遅延素子からの第２の既知の時間遅延後に前記レーダ信号を再送信するように構成される、前記第２のセルをさらに備える、請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記第１のアンテナが導波管アンテナを備え、前記第１の遅延素子が導波管を備える、請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記第１のアンテナがパッチ・アンテナを備え、前記第１の遅延素子がマイクロストリップ線路を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
第１のレンズおよび第２のレンズをさらに備え、前記第１のレンズおよび前記第２のレンズが前記第１のセルと前記レーダ送信機との間に設置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
撮像のための方法であって、
レーダ送信機によって第１のレーダ信号を送信することと、
第１のセルの第１のアンテナで前記レーダ信号の少なくともある部分を受信することと、
前記レーダ信号の前記受信した少なくともある部分に基づいて、第１の時間遅延信号を第１の遅延素子によって生成することと、
前記第１のセルの前記第１のアンテナによって前記第１の時間遅延信号を再送信することと、
レーダ受信機によって前記第１の時間遅延信号の前記少なくともある部分を受信することと、
画像を構築することであり、前記第１の時間遅延信号の存在に基づいて標的の不在を、および前記第１の時間遅延信号の不在に基づいて標的の存在を決定することを含む、前記画像を構築することと
を含む方法。
【請求項１１】
前記第１の遅延素子が実遅延である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記画像を構築することが、
前記第１の時間遅延信号に基づく第１の画素値を決定することと、
前記第１のセル・アンテナの第１の位置に基づいて前記第１の画素値の画像位置に陰影をつけることと
を含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
撮像のためのシステムであって、
レーダ信号を生成するように構成されるレーダ送信機およびレーダ受信機を備えるレーダと、
セル・アレイと
を備え、前記セル・アレイは、
第１のセルであり、第１のアンテナおよび前記第１のアンテナに接続される第１の遅延素子を備え、前記第１のアンテナおよび前記第１の遅延素子が、前記レーダ信号を受信すること、前記第１の遅延素子によって第１の時間遅延レーダ信号を生成すること、ならびに前記第１の時間遅延レーダ信号の少なくともある部分が前記レーダ受信機に入射するように前記第１の時間遅延レーダ信号を送信すること、を行うように構成される、前記第１のセルと、第２のセルであり、第２のアンテナおよび前記第２のアンテナに接続される第２の遅延素子を備え、前記第２のアンテナおよび前記第２の遅延素子が、前記レーダ信号を受信すること、前記第２の遅延素子によって第２の時間遅延レーダ信号を生成すること、ならびに前記第２の時間遅延レーダ信号の少なくともある部分が前記レーダ受信機に入射するように前記第２の時間遅延レーダ信号を送信すること、を行うように構成される、前記第２のセルとを備える、システム。
【請求項１４】
前記第１の遅延素子が実遅延であり、前記第２の遅延素子が実遅延である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記レーダ受信機は、前記第１の時間遅延レーダ信号に基づく第１の画素値を決定すること、
前記第２の時間遅延レーダ信号に基づく第２の画素値を決定すること、ならびに
前記第１のセルの位置に基づいて前記第１の画素値の第１の画像位置に陰影をつけ、かつ前記第２のセルの位置に基づいて前記第２の画素値の第２の画像位置に陰影をつけることによって前記第１の画素値および前記第２の画素値を画像へ配置すること
によって、レーダ画像を構築する、請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記レーダ送信機が、前記第１のセルに第１のビームを指向し、かつ前記第２のセルに第２のビームを指向するように構成され、
前記レーダ受信機が、前記第１の時間遅延レーダ信号に基づいて第１の数値を記録し、前記第２の時間遅延レーダ信号に基づいて第２の数値を記録し、前記第１の数値および前記第２の数値を組み合わせて電子バーコード値をなすように構成される、請求項１３ないし１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナが第１の層に設置され、前記第１の実遅延および前記第２の実遅延が第２の層に設置される、請求項１５または１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のアンテナが第１の薄いトンネル導波管によって前記第１の実遅延に接続され、前記第２のアンテナが第２の薄いトンネル導波管によって前記第２の実遅延に接続される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記レーダ送信機が連続波送信機であり、前記第１のセルが、前記レーダ受信機で第１の既知のビート周波数をもたらすように構成され、前記第２のセルが、前記レーダ受信機で第２の既知のビート周波数をもたらすように構成される、請求項１３ないし１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１のアンテナが導波管アンテナを備え、前記第１の遅延素子が導波管を備え、前記第２のアンテナが導波管アンテナを備え、前記第２の遅延素子が導波管を備える、請求項１３ないし１９のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してレーダ・システムを対象とする。特に、本発明は、分解能が距離に依存しないレーダ（range-independent resolution radar）を作製するのに適する装置、方法およびシステムを提供する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ・システムの空間分解能は典型的にビーム幅、レーダ・アンテナのサイズ、およびレーダと標的との間の距離に依存する。結果的に、これらの因子とレーダ感知における達成可能な分解能との間には典型的にトレードオフがある。
【０００３】
伝統的に、空間分解能は、アンテナ・サイズを増大することによって上げられ得る。例えば、アンテナ開口サイズが増大されるにつれて、アンテナのビーム幅（すなわち、ピークに関する３ｄＢ減衰）は減少する。ホーン・アンテナに関するアンテナ・サイズ（Ｄ）と３ｄＢビーム幅（ＢＷ）との間の逆関係に対する近似式はＢＷ＝７０λ／Ｄであり、式中λは波長である。減少したビーム幅の結果として、標的上のスポット・サイズも減少して、標的上のより小さい特徴の検出を可能にする。レーダ分解能を改善するために、アンテナ・サイズの拡大は、レーダの送信機および受信機のアンテナの一方または両方になされる必要がある。しかしながら、大型反射器皿またはアンテナ素子のアレイなどの大型アンテナの使用はシステム・コスト、サイズおよび重量を増大し得る。加えて、標的上の異なる特徴を観察するために、標的上の関連領域が照射されるようにアンテナまたは標的を機械的に回転または移動させることが必要である場合がある。より大型アンテナは、例えば、デジタル・ビームフォーミングまたはマルチ・スタティック法を使用するフェーズド・アレイを構築することによって製作され得る。しかしながら、フェーズド・アレイ・アンテナは、個々の給電器、送受信機および移相器、または処理部、あるいはその組合せの形態で複雑さを増す。
【０００４】
空間分解能は、レーダ・システムを標的のより近くに移動させることによって上げることもできる。図１は、標的上のスポット・サイズへのアンテナ・サイズ、標的距離およびビーム幅の影響を示す。所与のアンテナ・サイズ（Ｄ）および３ｄＢビーム幅（ＢＷ）に対して、標的上のスポット・サイズ（Ｘ）は標的とレーダ・アンテナとの間の距離（Ｒ）に依存する。スポット・サイズはＸ＝２Ｒｔａｎ［λ／（２Ｄ）］として近似され得、式中λは波長である。しかしながら、必ずしもレーダと標的との間の距離を制御することができるわけではないので、アンテナを標的のより近くに移動させることは必ずしも実用手法であるわけではない。加えて、距離が遠方界距離Ｄ２／λより短くなると、スポット・サイズはレーダ−標的距離とともに減少することはない。実際、図２に示されるように、アンテナの近くの最小スポット・サイズはアンテナ開口サイズそのもの程度である。
【０００５】
レーダ・システムの分解能を改善するために超分解能技術が使用されてもよい。しかしながら、超分解能技術は、増大した処理能力および高度なアルゴリズムを必要とする場合がある。加えて、多くの超分解能技術は効率的な処理のために高信号対雑音比を必要とする。分解能を上げるために、モノパルスなどの他の技術が使用されてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
分解能が標的までの距離に依存しないレーダ・システムが必要とされる。したがって、当該技術において上述した問題に対処する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様から見て、本発明は、撮像のための装置であって、レーダ信号を送信するように構成されるレーダ送信機と、第１のアンテナおよび第１の遅延素子を備える第１のセルであり、レーダ送信機からのレーダ信号を受信し、第１の遅延素子からの第１の既知の時間遅延後にレーダ信号を再送信するように構成される、第１のセルと、第１のセルからの再送信レーダ信号を受信するように構成されるレーダ受信機とを備える装置を提供する。
【０００８】
さらなる態様から見て、本発明は、撮像のための方法であって、レーダ送信機によって第１のレーダ信号を送信することと、第１のセルの第１のアンテナでレーダ信号の少なくともある部分を受信することと、レーダ信号の受信した少なくともある部分に基づいて、第１の時間遅延信号を第１の遅延素子によって生成することと、第１のセルの第１のアンテナによって第１の時間遅延信号を再送信することと、レーダ受信機によって第１の時間遅延信号の少なくともある部分を受信することと、画像を構築することであり、第１の時間遅延信号の存在に基づいて標的の不在を、および第１の時間遅延信号の不在に基づいて標的の存在を決定することを含む、画像を構築することとを含む方法を提供する。
【０００９】
さらなる態様から見て、本発明は、撮像のためのシステムであって、レーダ信号を生成するように構成されるレーダ送信機およびレーダ受信機を備えるレーダと、セル・アレイとを備え、セル・アレイは、第１のセルであり、第１のアンテナおよび第１のアンテナに接続される第１の遅延素子を備え、第１のアンテナおよび第１の遅延素子が、レーダ信号を受信すること、第１の遅延素子によって第１の時間遅延レーダ信号を生成すること、ならびに第１の時間遅延レーダ信号の少なくともある部分がレーダ受信機に入射するように第１の時間遅延レーダ信号を送信すること、を行うように構成される、第１のセルと、第２のセルであり、第２のアンテナおよび第２のアンテナに接続される第２の遅延素子を備え、第２のアンテナおよび第２の遅延素子が、レーダ信号を受信すること、第２の遅延素子によって第２の時間遅延レーダ信号を生成すること、ならびに第２の時間遅延レーダ信号の少なくともある部分がレーダ受信機に入射するように第２の時間遅延レーダ信号を送信すること、を行うように構成される、第２のセルとを備える、システムを提供する。
【００１０】
本発明は、（ｉ）レーダ・アンテナのサイズに関係なく単一の固定ビーム・レーダで単または多画素撮像を行い、（ｉｉ）標的距離に依存しない、波長以下程度の標的エッジの超分解能を提供することによって、レーダ、分光および撮像システムの性能を改善することに関する。
【００１１】
本発明は、一実施形態において、実遅延（true delay）または集中遅延（lumped delay）を含むセルのアレイを標的の背後に配置することによって、標的プロファイル・エッジの超分解能を達成するレーダ撮像のための新規な技術にさらに関する。一実施形態において、レーダの分解能はセルのサイズによって部分的に決定される。典型的なセルは波長程度でよく、レーダの分解能は同じ程度である。この分解能は、照射および受信レーダ・アンテナのサイズに関係なく、かつレーダと標的との間の距離に関係なく達成され得る。セル構造は、一実施形態において、例えば遅延素子を所望の長さで短絡させることによって各セルに対して全体的に異なる長さまたは遅延をもつ集中素子または（導波管、印刷マイクロストリップ線路、ストリップ線路、同軸ケーブル、コプレーナ導波路などといった）実遅延素子の後ろに例えば短絡して（移相器、コンデンサ、インダクタなどといった）集中遅延に接続されるアンテナ（例えば、ホーン、開放端導波管またはパッチ・アンテナ）から構成される。セルは標的の背後に配置され、全体設計はレーダ・システム自体の有意な変更を必要としない。記載した装置によって、セルに加えてレーダの空間分解能は、レーダ・アンテナのサイズによってまたはレーダ−標的距離によってではなくセルのサイズによって決定される。セル構造は、連続波、パルスまたはその他などの任意のレーダ・システムと使用され得る。
【００１２】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明、添付の請求項および添付の図を参照しつつ理解されるようになるであろう。
【００１３】
本発明の実施形態がここで添付の図面を参照しつつ、例としてのみ記載されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先行技術による、標的までの距離およびビーム幅とのレーダからのスポット・サイズの関係を示す図である。
【図２】先行技術による、レーダ・ビームの近傍界および遠方界成分を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、分解能が距離に依存しないレーダ・システムの概要図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、１８個の開放端導波管をアンテナとしてもち、各アンテナが、導波管を所望の位置で短縮することによって異なる長さをもつ導波管に接続される、セル・アレイの概要である。
【図５】本発明の一実施形態の連続波実装の結果的なビート周波数のプロットである。
【図６】本発明の一実施形態に係る、セル・アレイの前に存在する標的の概要である。
【図７】本発明の一実施形態に係る、周波数変調連続波レーダに対して存在するビート周波数のプロットである。
【図８】本発明の一実施形態に係る、再構築標的画像である。
【図９】本発明の一実施形態に係る、平面導波路蛇行トンネルをもつコンパクトな構造の概要であり、９つのアンテナをもつ、デバイスの表層の概要図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る、平面導波路蛇行トンネルをもつコンパクトな構造の概要であり、デバイスの中間信号分配層の概要図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る、平面導波路蛇行トンネルをもつコンパクトな構造の概要であり、デバイスの底部実遅延線路層の概要図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る、平面導波路蛇行トンネルをもつコンパクトな構造の概要である、多層デバイスの概要図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る、入射場によって照射される、異なる長さをもつ８つの導波管に接続される８つの開放端導波管アンテナの概略図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る、分解能が距離に依存しないレーダ・システムのセル・アレイに入射する波の電界強度のプロットである。
【図１５】本発明の一実施形態に係る、再送信信号指向性プロットである。
【図１６】本発明の一実施形態に係る、バーコード様のデバイスである。
【図１７】本発明の一実施形態に係る、レンズを組み込んだ、分解能が距離に依存しないレーダ・システムである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明において、添付の図面に参照がなされるが、添付の図面は本明細書の一部を形成し、図面中、本発明が実施され得る具体的な実施形態が例示として示される。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が活用されてもよく、構造変更がなされてもよいことが理解されることになる。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る、分解能が距離に依存しないレーダ・システムの概要図が図３に示される。分解能が距離に依存しないレーダ・システム３００はレーダ３１０およびセル・アレイ３２０から構成される。レーダ３１０は送信機および受信機を備える。標的３９０は送信機３１０とセル・アレイ３２０との間に配置される。各セル３２５はセル・アンテナ３２６および実遅延３２７を備える。セル・アンテナ３２６は、レーダ動作周波数の信号を送信および受信するのに適する任意の種類のアンテナでよく、開放端導波管、ホーン、パッチ、ダイポール、スロット、小型アンテナ、または縮小サイズ誘電体包囲アンテナでもよい。実遅延３２７は、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、導波路、コプレーナ導波路、またはセル−アンテナによって受信される到来エネルギーを案内し、それをレーダに反射し返すことができる任意の他の伝送線路として実装され得る。集中素子などの他の遅延素子が実遅延３２７の代わりに使用され得る。レーダの信号対雑音比能力、各アンテナの利得、伝送線路の損失、およびセルと伝送線路との間の結合に応じて、アンテナ・サイズを低減させ、波長によって決定される固有の物理的限界なしで伝送線路を満たすことができる。
【００１７】
標的に照射するレーダ送信アンテナおよび標的からの反射を捕捉するレーダ受信アンテナが異なることができる、または同じアンテナによって実装され得ることに留意されたい。図３において、標的が必ずしもセルの全てを遮断するわけではないことも留意されたい。本発明の実施形態の装置、システムおよび方法は、そのようなセルを標的の背後に置くことが可能である全ての場合に適用可能である。標的はセルの前の領域内で移動してもよく、撮像システムは標的が存在する様々な時に一連の画像を生成してもよい。各セルはその異なる長さによって生じられる遅延をもたらす。周波数変調連続波レーダなどの連続波レーダの場合、各遅延はレーダ受信機における異なるビート周波数ｆｂに変換されるであろう。パルスレーダの場合、異なる遅延は、反射信号をレーダ受信機に異なる時間ｔｒに到着させるであろう。セルは実遅延３２７からの既知の遅延を有することになり、それだけレーダ信号を遅延させることになる。レーダ受信機は、セルの既知の時間遅延に対応する信号の存在または振幅あるいはその両方に基づいて、どのセルが遮断されているかを決定することができる。アレイがレーダの信号によって照射されており、かつ経路を妨害する標的がない場合から始まり、レーダは、アレイにおける全てのセルと関連付けられる遅延を測定することになる。１つまたは複数のセルが標的によって遮断される場合、これらのセルと関連付けられるｆｂまたはｔｒはレーダ出力に現れないことになる。セルの位置が既知であり、かつ前もって決定され得るので、標的プロファイル・エッジまたは標的全体の高分解能画像が形成され得る。この高分解能は、レーダ・アンテナ・サイズ、標的−レーダ距離に関係なく、かつ従前の超分解能法の必要なく可能にされる。
【００１８】
図４は、１８個の開放端導波管をアンテナとしてもち、各アンテナが、導波管を所望の位置で短縮することによって異なる長さをもつ導波管に接続される、本発明の一実施形態に係るセル・アレイ３２０の一実施形態を示す。例えば、周波数変調連続波レーダによって周波数スペクトルがｆ０周辺でバンド幅Ｂを有する信号でこの構造に照射する場合、各セルの遅延と対応して１８個のビート周波数がレーダ受信機において生成されることになる。本発明の一実施形態に係る、結果的なビート周波数５１０のプロットは図５に見ることができる。セル・アレイ３２０の構造が任意の数のセルを含むことができることに留意されたい。この数は、例えば、典型的なセル・サイズ、標的サイズおよび動作周波数を考慮することによって選択され得る。
【００１９】
レーダの距離分解能はΔＬ＝ｃ／（２Ｂ）として与えられ、式中ｃは光の速さであり、Ｂはレーダのバンド幅である。したがって、セル間の長さの差はΔＬ以上であるべきである。本例は周波数変調連続波レーダについてであるが、同じ構造が任意の連続波、パルスまたは他の種類のレーダと使用され得る。パルスレーダの場合、各セルの長さの差がレーダ受信機において異なる遅れを生成することになる。
【００２０】
図６は、本発明の一実施形態に係るセル・アレイ３２０の前に存在する標的３９０の概要を示す。標的３９０はセルの一部を遮断することになり、セル・アレイ３２０の他のセルは開放したままにされてもよい。サイズがセル・アレイ以上であるビームで標的およびセルに照射する場合、開放したままにされたセルに対応するビート周波数５１０（ｆｂ）または遅延（ｔｒ）の一部のみがレーダ受信機で対応信号をもたらすことになる。本発明の一実施形態に係る、周波数変調連続波レーダに対してもたらされるビート周波数が図７に示される。セルの位置が既知であり、かつ前もって決定されるので、図８に示されるように、標的の画像６５０が形成され得る。
【００２１】
標的とセルとの間の距離はいかなる特定の値にも限定されない。しかしながら、標的によって直視から遮断されるセルがエネルギーの一部をレーダに反射し返すことがどうにかできる回折効果を回避するように、近距離が好まれる。
【００２２】
構造における全てのセルから反射し返される集団場は、実際、アンテナ・アレイの開口場である。したがって、この開口上にランダム位相分布を生じさせるために、各セルの実遅延の長さをランダムに分布させてもよい。そのような方法で、我々は、レーダの受信アンテナの方へ伝搬する電力を低減させるであろうビーム・シフトの可能性を最小化する。
【００２３】
アレイの他の構成も可能である。一実施形態において、図１２に示されるように、図４に現れる直線で長い導波管は、本発明の一実施形態に係る平面導波路蛇行トンネルをもつよりコンパクトな構造と置き換えることができる。デバイスの表層７１０が図９に示される。この表層７１０は４×４の組のセル・アンテナとして作用する開放端導波管を有する。デバイスの中間層７２０が図１０に示される。この層はセル・アンテナから実遅延への分布トンネルを有しており、それらは本実施形態においては導波管トンネルである。本実施形態において、導波管トンネルは薄いトンネルである。実遅延の底層７３０は図１１に見ることができる。中間層７２０の導波管トンネルおよび底層７３０の実遅延の複合遅延がセル・アレイ３２０の実遅延の既知の遅延値を与えることに留意されたい。組み合わされる層の全ては図１２に見ることができ、それらがセル・アレイ３２０をもたらす。
【００２４】
図１３は、本発明の一実施形態に係る、入射場によって照射される、異なる長さをもつ８つの導波管に接続される８つの開放端導波管アンテナから製作されるセル・アレイ３２０を示す。照射はレーダによって送信される信号を表す。導波管の異なる長さは、各導波管を所望の長さに短絡させることによって達成される。反射波の空間形態が図１４に示される。この空間形態は、各セルが照射波を捕捉し、実遅延の長さに従って波を再送信したことを示す。パルス信号または連続波信号などのレーダ信号で多セル構造に照射することは、遅延パルスまたはビート周波数などの様々な出力信号を生成し、それらからレーダ画像または標的プロファイルがもたらされ得る。導波管間の長さの差が、一実施形態において、図１５に見られるように、再送信エネルギーが３０度操作されたように選ばれたことに留意されたい。すなわち、再送信信号の方向を変化させるために、セルの各々における位相シフトが故意に導入され得る。しかしながら、反射波のビームステアリングを回避するために、セルはセル間の位相シフトの点でランダムに分布され得る。図１４に見られる導波管の背後の比較的高い散乱電界強度は所望通り低減され得る。この低減は、セル開口周辺にレーダ吸収材料を配置することによって達成され得る。
【００２５】
標的および構造から反射される周波数に加えて、標的についての追加情報を達成するために反射波の振幅が使用され得る。周波数変調連続波レーダの場合、特定のセルに対応する受信周波数は、セルが部分的に遮断されるときにより低い振幅を有することがある。減衰の程度は標的による遮断の程度を決定するのを補助することができる。減衰した信号は、セル・サイズを越えて空間分解能をさらに強化するために使用することもできる。信号減衰は材料特性を検出するために使用することもできる。高導電性金属標的の場合、遮断されたセルはほとんどまたは全くエネルギーを発しないであろう。標的が部分的にのみ他の吸収材料から製作される場合、標的によって遮断されたセルはエネルギーの一部をレーダに反射し返すことができることがある。このように、システムは、特にレーダ動作周波数で標的の材料組成を特性化するために使用され得る。部分的に透明な物体はレーダ・ビームを妨害せず、それによって、対応する帰還信号（例えば、周波数変調連続波レーダにおけるビート周波数成分またはパルスレーダにおける遅延パルス）が、減衰されるとはいえ現れるようにするであろうことに留意されたい。振幅情報が考慮されれば、対応する周波数が減衰のためより低い電力で帰還することを留意することによって、標的物体の画像は依然として生成される。減衰した信号は物体の透明度に関する情報を提供することができ、それは材料、その厚さおよびその形状によって決定される。
【００２６】
システムは標的厚さの決定を補助することもできる。帰還信号の特性は一部の材料にとって標的厚さに依存しているであろう。部分的に遮断された、または部分的に透明なセルの場合、セルに対して前後に複数回進行するエネルギーに対応する基準周波数信号および追加のビート周波数信号が生成される。この情報は、これらの場合標的厚さを決定するために使用され得る。さらには、連続波レーダの場合、部分的に遮断されたセルは、レーダによって受信される前にセルに対して前後に複数回進行する波に対応する周波数を生成してもよい。これらの周波数はセルが完全には遮断されていないことを示して、セル・サイズを下回るサイズに空間分解能を改善するであろう。遅延線路開口からの遮断物体の距離が波長より短い場合、および遅延線路自体の開口サイズが波長より小さい場合、波長よりも良好な空間分解能を得ることができる。空間分解能の限界は、遅延線路が所与の小開口寸法で波を案内することをできる限り、開口寸法である。
【００２７】
セル・アレイ３２０は、バーコードのようなデバイスを作製するように構成されてもよい。本発明の一実施形態に係る、バーコードのようなデバイスが図１６に示される。このロープロファイル・デバイスは９つのパッチ・アンテナ、および各伝送線路がアンテナに接続される９つの印刷伝送線路を有する。フェーズド・アレイまたは焦点面アレイを使用することによって、レーダのビームは集中させられるかまたはセルのいずれかの方へ別々に指向され得る。この場合、ワイヤレス・バーコードなどの他の応用が実装され得る。ビームが具体的なセルに向けられてその遅延を読みとり、遅延に基づいて数値を生成するので、各セルは一定の長さに接続され得、実遅延長間の反復は許容される。これらの数値は組み合わされてバーコード値をなし得る。可能性の全数が、低数のセルでさえ、非常に大きいので、バーコードのようなデバイスが実装され得る。
【００２８】
本発明の一実施形態に係る、セル・アレイより小さい標的に対して分解能を改善するための方法が図１７に示される。小さい標的が多セル構造の前に配置され、少数のセルだけを遮断する場合、図示するように、第１のレンズ９１０および第２のレンズ９２０を追加し、レンズ間に標的３９０を配置し、第２のレンズ９２０の後ろにセル・アレイ３２０を設置することによって、形成される画像の分解能は改善され得る。このように、セル上の標的の投影形状はより大きく、より多くのセルが効果的に遮断される。このレンズシステムはレンズのない場合と比較して画像分解能の改善となる。
【００２９】
本発明の具体的な実施形態が記載されたが、記載された実施形態と均等である他の実施形態があると当業者によって理解されるであろう。したがって、本発明が具体的な例示された実施形態によってではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ定められることが理解されるべきである。
【００３０】
本発明の前述の書面による説明が当業者がその最良の形態であると現在考えられるものを製作および使用することを可能にするのに対して、当業者は本明細書における具体的な実施形態、方法および例の変形、組合せおよび均等物の存在を理解および認識するであろう。本発明は、したがって、上記した実施形態、方法および例によってではなく、本発明の範囲内の全ての実施形態および方法によって限定されるべきである。本発明の本開示を理解または完成するのに必要な程度に、本明細書に述べた全ての公報、特許および特許出願は、あたかも各々が個々に組み込まれたかのように同じ程度に引用により本明細書に明白に組み込まれる。
【００３１】
このように本発明の例証的な実施形態を記載したが、当業者は、本開示が例証であるにすぎないこと、および本発明の範囲内で様々な他の代替、適合および変更がなされてもよいことを認識するであろう。したがって、本発明は、本明細書に例示される具体的な実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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