(57)【要約】マイクロ波ホログラフィック測定方法を開示する。マイクロ波周波数の第１の電気信号Ｓが提供される。第１の信号Ｓの第１の部分Ｓ１は第１のアンテナ１０１に向けられる。位相と振幅の予め定められた変更を、第１の信号Ｓの、第１の部分Ｓ１とコヒーレントな第２の部分Ｓ２に行い、第２の電気信号Ｓ４を生成する。マイクロ波放射は第２のアンテナ１０７を使用して複数の場所で検出され、各場所において第３の電気信号Ｓ５を生成する。第２の電気信号Ｓ４と第３の電気信号Ｓ５を組み合わせて、第４の電気信号を生成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波ホログラフィック測定方法であって、前記方法は、
少なくとも１つのマイクロ波周波数の第１の電気信号を供給することと、
前記第１の信号の第１の部分を第１のアンテナに向けることと、
前記第１の信号の、前記第１の部分とコヒーレントである第２の部分に、位相と振幅の予め定められた変更を行って、第２の電気信号を生成することと、
第２のアンテナの手段によって複数の場所においてマイクロ波放射を検出し、前記複数の場所の各々においてそれぞれの第３の電気信号を生成することと、
前記第２の信号と第３の信号を組み合わせて、第４の電気信号を生成することとを含む方法。
【請求項２】
前記位相と振幅の予め定められた変更は、各々の前記場所で予め定められたマイクロ波信号を再生するように選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、第１のアンテナの放射特性を測定する方法である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第４の電気信号の値を、既知の特性のアンテナの、第４の電気信号の対応する値と比較するステップをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、物体のマイクロ波画像を形成する方法であり、前記第１の部分で前記物体を照明するステップをさらに含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記第４の信号を予め定められたマイクロ波放射を表す信号と組み合わせて、各々の前記場所に関してホログラフィック画像データを生成するステップをさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第４の電気信号に位相と振幅の予め定められた変更を行い、物体のマイクロ波画像を表す第５の電気信号を生成するステップをさらに含む請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記第４の電気信号を処理して、前記複数の場所とは異なる場所において物体の画像を表すデータを生成するステップをさらに含む請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は埋められた物体を検出する方法である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
付随する図面２および図面３を参照して、実質的に前述されたマイクロ波ホログラフィック測定方法。
【請求項１１】
マイクロ波ホログラフィック測定装置であって、前記測定装置は、
少なくとも１つのマイクロ波周波数の第１の電気信号を生成する信号生成装置手段と、
前記第１の信号の第１の部分をアンテナに向け、前記第１の信号の、前記第１の部分とコヒーレントである第２の部分を提供するカプラ手段と、
位相と振幅の予め定められた変更を前記第２の部分に行って、第２の電気信号を生成する位相／振幅調節手段と、
複数の場所でマイクロ波放射を検出し、各々の前記場所でそれぞれ第３の電気信号を生成する少なくとも１つの第１のアンテナと、
前記第２の信号と前記第３の信号とを組み合わせて第４の電気信号を生成する組み合わせ手段と
を備えた装置。
【請求項１２】
前記第１の信号の前記第１の部分を受信し、物体を照明する少なくとも１つの第２のアンテナをさらに備える請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第４の信号を検出する検出装置手段をさらに備える請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第２のアンテナ又は各々の前記第２のアンテナの位置を調節する位置調節手段をさらに備える請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記位相／振幅調節手段を制御する制御装置手段をさらに備える請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
付随する図面２および図面３を参照して、実質的に前述されたマイクロ波ホログラフィック測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明はマイクロ波ホログラフィック測定方法と装置に関し、具体的にはマイクロ波アンテナをテストし、物体の画像を形成する方法と装置に関するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（関連技術）
【０００２】
マイクロ波ホログラフィによってマイクロ波アンテナをテストする方法が知られており、この方法を実行する構成が図１に示されている。ネットワークアナライザ１からの信号によってテスト中のアンテナ２がマイクロ波を放射し、マイクロ波は、図に示されたＸ軸とＹ軸に沿って移動できるサンプリングアンテナ３の手段によって適切なアパーチャに渡って適切な間隔でサンプリングされる。サンプリングアンテナ３からの出力信号はネットワークアナライザに戻される。各サンプリング位置において、テスト中のアンテナ２から放射された信号はネットワークアナライザ１に供給され、ネットワークアナライザ１はネットワークアナライザの出力信号と比較することによって戻り信号の相対的な振幅と位相を決定する。各走査位置において振幅と位相の値が記録され、フーリエ変換されてアンテナ放射のパターンを生成することができる。
【０００３】
しかし、この知られた方法には、ネットワークアナライザのコストが非常に高く、ネットワークアナライザの周波数が制限されているので、この方法を応用できる範囲はかなり限定されているという欠点がある。
【０００４】
（発明の開示）
本発明の好ましい実施形態は、従来技術の上述の欠点を克服しようとするものである。
【０００５】
本発明の１態様によれば、マイクロ波ホログラフィック測定方法が提供され、この方法は、少なくとも１つのマイクロ波周波数の第１の電気信号を提供することと、第１の信号の第１の部分を第１のアンテナに向けることと、位相と振幅の予め定められた変更を第１の信号の、第１の部分とコヒーレントである第２の部分に適用して第２の電気信号を生成することと、第２のアンテナを使用して複数の場所でマイクロ波放射を検出し、この複数の場所の各々でそれぞれ第３の電気信号を生成することと、第２の信号と第３の信号を結合して、第４の電気信号を生成することとを含む。
【０００６】
位相と振幅の予め定められた変更を第１の電気信号の部分に行うことによって、第２の電気信号が、テスト中のアンテナの放射と干渉する基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ、参照）マイクロ波放射の挙動（ｂｅｈａｖｉｏｒ）を再生することができる、すなわち、干渉マイクロ波放射の挙動を電気的に模倣することができるという利点が提供される。この結果、サンプリングアンテナにおいて観察される放射パターンのホログラムを生成することができ、ネットワークアナライザが不必要になる。このため、この方法を実行する機器のコストが低減され、装置がより広い範囲の周波数にわたって動作すること、さらに多数の周波数で同時に動作することが可能になり、この方法の用途の範囲が広がる。本発明はまた、干渉マイクロ波放射の挙動を電気的に模倣することによって、場合によってはマイクロ波の形態では生成できない干渉マイクロ波放射の電気合成を可能にするという利点も有する。
【０００７】
位相と振幅の予め定められた変更は、各々の場所において規定のマイクロ波信号を再生するように選択することができる。
【０００８】
本方法は、第１のアンテナの放射特性を測定する方法であってもよい。
【０００９】
本方法は、第４の電気信号の値を、特性が知られたアンテナの第４の電気信号の対応する値と比較するステップをさらに含んでいてもよい。
【００１０】
これによって、処理されたデータではなく処理されていない画像ホログラフィックデータを比較してアンテナの特徴をテストすることが可能になり、効率が高まるという利点が生まれる。
【００１１】
好ましい実施形態では、この方法は物体のマイクロ波画像を形成する方法であり、第１の部分で物体を照明するステップをさらに含む。
【００１２】
好ましい実施形態では、位相と振幅の予め定められた変更は、各々の位置において規定のマイクロ波信号を再生するように選択される。
【００１３】
本方法は好ましくは、第４の信号を予め定められたマイクロ波放射を表す信号と組み合わせて、各々の場所に関してホログラフィック画像データを生成するステップをさらに含む。
【００１４】
本方法はさらに、位相と振幅の予め定められた変更を第４の電気信号に行って、物体のマイクロ波画像を表す第５の電気信号を生成するステップを含んでいてもよい。
【００１５】
本方法はさらに、第４の電気信号を処理して、複数の位置とは別の位置において物体の画像を表すデータを生成するステップを含んでいてもよい。
【００１６】
本方法は埋められた物体を検出する方法であってもよい。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、マイクロ波ホログラフィック測定装置が提供され、この装置は、少なくとも１つのマイクロ波周波数の第１の電気信号を生成する信号生成装置手段と、第１の信号の第１の部分をアンテナに向け、第１の信号の、第１の部分とコヒーレントな第２の部分を提供するカプラ手段と、位相と振幅の予め定められた変更を第２の部分に行い、第２の電気信号を生成する位相／振幅調節手段と、複数の場所でマイクロ波放射を検出し、複数の場所の各々で第３の電気信号をそれぞれ生成する少なくとも１つの第１のアンテナと、第２の信号と第３の信号とを組み合わせて第４の電気信号を生成する組み合わせ手段とを備える。
【００１８】
この装置はさらに、第１の信号の第１の部分を受信し、物体を照明する少なくとも１つの第２のアンテナを備えていてもよい。
【００１９】
この装置はさらに、第４の信号を検出する検出装置手段を備えていてもよい。
【００２０】
この装置は好ましくはさらに、第２の各々のアンテナの位置を調節する位置調節手段を備える。
【００２１】
この装置はさらに、位相／振幅調節手段を制御する制御装置手段を備えていてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施形態を、付随する図面を参照して、限定的な意味ではなく例示的な意味で説明する。
【００２３】
図２を参照すると、アンテナ１０１の放射特性を測定する（またはアンテナ１０１に欠陥があった場合、欠陥を確認する）装置１００は、１つまたは複数のマイクロ波周波数の電気信号を生成するマイクロ波源１０２を有する。マイクロ波源１０２からの信号Ｓは方向性カプラ１０３または他の信号分割装置に供給され、カプラ１０３または信号分割装置は信号Ｓの一部である信号Ｓ１をテスト中のアンテナ１０１に向け、また信号Ｓの一部であり信号Ｓ１とコヒーレントな信号Ｓ２を可変アッテネータ（ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ、減衰器）１０４に向ける。可変アッテネータ１０４はコンピュータ１０５によって制御され、信号Ｓ２の振幅を変えて信号Ｓ３を生成する。信号Ｓ３は位相シフタ１０６に供給され、位相シフタ１０６もコンピュータ１０５によって制御され、信号Ｓ３の位相を調節して信号Ｓ４を生成する。
【００２４】
サンプリングアンテナ１０７は位置制御装置１０８に装着され、位置制御装置はアンテナ１０７をＸ軸とＹ軸に沿って動かすことができ、コンピュータ１０５によって制御されている。当業者であれば、たとえば物体イメージング用途を実行するためにサンプリングアンテナ１０７はＺ方向に動かせることが理解されるであろう。サンプリングアンテナ１０７は、位置制御装置１０８によって移動させられた種々の位置において、テスト中のアンテナ１０１からのマイクロ波放射を検出し、検出された放射信号Ｓ５はハイブリッドティー（ｈｙｂｒｉｄ ｔｅｅ）１０９などの混合装置に渡され、ハイブリッドティーにも信号Ｓ４が供給される。信号Ｓ５とＳ４はハイブリッドティー１０９の中で互いに干渉し、強度パターンを生成し、ダイオード検出装置１１０は強度パターンを検出して、サンプリングされた強度パターンを出力する。
【００２５】
図２に示された装置の動作を次に説明する。
【００２６】
ハイブリッドティー１０９に入力される信号Ｓ４は、可変アッテネータ１０４を介して適用された、選択された振幅変動と、位相シフタ１０６が適用した位相の変化を有し、可変アッテネータ１０４と位相シフタ１０６は両方ともコンピュータ１０５の制御下にある。信号Ｓ４とＳ５は互いにコヒーレントなので、信号はハイブリッドティー１０９の中で互いに干渉し、サンプリングされた強度パターンがダイオード検出装置１１０から出力される。
【００２７】
可変アッテネータ１０４と位相シフタ１０６が適用する振幅と位相の変更は、サンプリングアンテナ１０７の位置でたとえば平面波として予め定められた波を再生するようにコンピュータ１０５によって選択される。この結果、ハイブリッドティー１０９から出力される信号は、コヒーレント基準波と干渉しているテスト中のアンテナ１０１の出力を表す。シミュレーションできる予め定められた波の第２の例は、たとえば、球面基準波の焦点がテスト中のアンテナの平面内にある時は球面波である。他の方法では、２つのアンテナが同じ位置にあるという問題があるため、球面基準波は使用できない。言い換えれば、ダイオード検出装置１１０から出力された、サンプリングされた強度パターンはアンテナ１０１の出力のホログラムを表す。サンプリングされた強度パターンにフーリエ変換、および／または、逆フーリエ変換とフィルタリングを適用することによって、アンテナ１０１に関するアンテナ遠距離場（ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ）放射パターンが生成できる。
【００２８】
次に図３を参照すると、図２の実施形態と共通である部分は、図２の参照番号に１００を加えた、図２の参照番号と同様な参照番号で示されている。物体２２０のマイクロ波ホログラフィック画像を形成する装置２００はアンテナ２０１を使用して、信号Ｓ１から導出されたマイクロ波ビームで物体２２０を照明する。物体２２０が反射するビームは、サンプリングアンテナ２０７によって種々の場所で検出されて信号Ｓ５を生成し、信号Ｓ５はハイブリッドティー２０９の中で信号Ｓ４と組み合わせられる。サンプリングされた強度パターンは図２の実施形態と同様な方法でダイオード検出装置２１０によって出力され、信号Ｓ４に適用された位相と振幅の変動が、信号Ｓ１とコヒーレントな基準ビームを表すため、サンプリングされた強度パターンは物体２２０のホログラムを形成する。サンプリングされた強度パターンをフーリエ変換し、場合によっては、逆フーリエ変換とフィルタリングを行って物体２２０の平面波スペクトルを生成し、逆フーリエ変換の操作によって物体のマイクロ波画像を得ることができる。
【００２９】
本発明の方法によって生成されたホログラムを、当業者によって知られた数学的なアルゴリズムを使用して処理し、サンプリング測定が行われた場所とは異なる場所における物体の画像を表すデータを生成することができる。この機能の１つの用途は、地雷などの埋められた物体を検出することである。たとえば、マイクロ波エミッタと一連の検出装置を、たとえば、地雷の撤去が終了しているため地雷がないことが分かっている地面の上に配置する。検出装置で受信したマイクロ波は、地面の表面から反射されたエミッタからのマイクロ波を表す高い強度の信号と、地下に埋められた物体から反射されたマイクロ波を表す低い強度の信号からなる。ついで、地雷のない領域では検出装置の出力がゼロになるように位相と振幅の変更を装置に行う。同じマイクロ波入力放射を同様な地面に適用すると、埋められた地雷によるマイクロ波の反射によって１つまたは複数の検出装置がゼロではない出力を出す。
【００３０】
当業者であれば、上記の実施形態は限定的な意味ではなく例示的に説明されたものであり、付随する請求項が定義する本発明の範囲から離れることなく種々の変化と修正が可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
関連技術のアンテナテスト装置の概念図である。
【図２】
本発明を具体化するアンテナテスト装置の概念図である。
【図３】
本発明を具体化するマイクロ波イメージング装置の概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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