JP2002540704A - トランスポンダ - Google Patents

トランスポンダ

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Abstract

(57)【要約】 伝送線の長さがＩ＝Ａ±ｎλによって与えられる逆反射アンテナ・アレイを含むトランスポンダを述べている；式中、Ａは任意の長さであり、ｎはゼロまたは整数であり、λは逆反射信号の波長である。アレイはマイクロストリップ技術を使用する絶縁材料のボード（７１）上に作られる。矩形パッチ（図示されていない）は個々のアンテナを形成し、これらは伝送線（７５から８５）により相互接続され、各伝送線は個別の変調装置（４３）を通過し、これにより逆反射信号は変調される。位置決め／追跡システム結合はの１以上の変調トランスポンダがまた開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明はトランスポンダに関し、特に、アンテナ・ベースの逆反射体を用いた
トランスポンダおよび、かかるトランスポンダを利用した位置／追跡システムに
関する。
【０００２】 逆反射体は、それに注がれる入射放射線をその入射路上で反射する装置である
。逆反射体を能動的または受動的なトランスポンダの基礎として用いることが知
られているが、その背景にある原理は、呼掛け信号をその発信源の方に反射する
ことにより通信リンクを確立して、それによって目標における送信機およびその
関連機器の必要性を抹消することである。
【０００３】 地上交通制御へのレーダーの応用においては、監視区域内で航空機を検出し、
追跡し識別する必要性が高まっている。これは、特にもともとレーダー有効反射
断面積（ＲＣＳ）が小さい小型の乗り物を考えると、とりわけ港や空港の交通管
理に関連性がある。現在、コーナー（corner）構造を含む単純な逆反射体を小型
船舶に用いて、それらのＲＣＳを高める場合がある。明らかに、これらの分野に
おいて用いられる将来のトランスポンダに求められるのは、簡易性、軽量性、低
コストおよび低消費電力である。
【０００４】 これまで広範囲の識別は、呼掛けレーダーに応答を積極的に送信することによ
り達成されてきた。かかる方法は、軍事用の「敵味方識別（Interrogate Friend
or Foe」（ＩＦＦ）システムによって用いられている。しかし、この手法の欠
点は、目標に送信機や信号処理機器を搭載することが必要な点である。また、応
答信号は全方向に送信されるので、通信リンクを確立するために過度に大きい送
信パワーを必要としたり、地域無線環境を損なったりする。
【０００５】 トランスポンダに逆反射アンテナ・アレイを用いることが知られている。かか
るアレイは、米国特許第２，９０８，００２号に最初に記載されたＶａｎ Ａｔ
ｔａアレイに基づいている。Ｖａｎ Ａｔｔａアレイは、アンテナ対が均一な電
気的長さの伝送線によって結合されている、単方向性または多方向性のアンテナ
のアレイを含む。付属の図面の図１は、６本のダイポール・アンテナ１から６を
含む単方向性のＶａｎ Ａｔｔａアレイを示している。ダイポールは、次のよう
に個々の伝送線によって対に連結されている。
【０００６】 ダイポール１と６は伝送線７によって連結され、 ダイポール２と５は伝送線８によって連結され、 ダイポール３と４は伝送線９によって連結されている 伝送線７、８および９は全て均一な電気的長さであり、かかる連結の結果、ア
レイに入射する電磁波先ＡからＦが、入射の方向に沿ってアレイから逆に反射さ
れることを示すことができる。
【０００７】 角度(でｘ軸に入射する平面波を想定する。入射波先に点ＡからＦを取ると、
点Ａからのエネルギーはアンテナ１によって受けられてアンテナ６によって再放
射され、点Ｆからのエネルギーはアンテナ６によって吸収されてアンテナ１によ
って再放射され、他のアンテナ対についても同様になる。パス長ＡＦ、ＢＥおよ
びＣＤは全て等しく、したがって各アンテナからの放射パワーは方向(において
推定的に加算される。すなわち、反射波は入射波と同じ方向である。
【０００８】 送信時間の全てが同じ電気的長さになることが必要であるために、Ｖａｎ Ａ
ｔｔａアレイの実際の使用においては問題が生ずる。たとえば、二方向性の平面
アレイを製作することは、クロスオーバーの余分な複雑性や費用を回避するので
あれば不可能に近い。
【０００９】 本発明の第１の態様においては、アレイにおいて個々のアンテナを相互接続す
る伝送線の長さが、次の式によって求められる長さＩであると規定することによ
り、この問題を回避する。
【００１０】 Ｉ＝Ａ±ｎλ ここで、 Ａは任意の長さであり、 ｎはゼロまたは整数であり、 λは逆反射される電磁波の波長である。
【００１１】 全ての伝送線についてｎ＝０であるならば、かかるアレイにおける伝送線は全
て均一な任意の長さであるので、これは事実上Ｖａｎ Ａｔｔａを定める。した
がって、本発明においては、伝送線の少なくとも数本は非ゼロ値のｎを有するこ
とをさらに規定する。したがって、本発明に固有であるのは、全ての伝送線が同
じ長さというわけではないことである。
【００１２】 受信信号の波長の倍数に等しい量だけ伝送線７から９のいずれか１つを延長す
ることは、平面Ａ−Ｆに達したときに送信信号が、対応する伝送線が延長されて
いなかった場合に有したであろう位相と同じ位相を有する。したがって、各アン
テナからのパワーは方向(において依然として推定的に加算されて、アレイは引
き続き逆反射的に動作する。
【００１３】 しかし、相互接続する伝送線の余分な長さが受信波長の倍数である場合にのみ
平面Ａ−Ｆの位相に到達するので、この構成は周波数に影響され易い。これは欠
点であると理解されると思われるが、特に防衛や軍事の用途においては、小さく
はあるが特別のセキュリティを提供するので、実際には利点であることが多い。
実用上は、特にアンテナ自体が既に周波数選択的であることを念頭に置いた場合
には、単一の呼掛け周波数を用いなければならないことは困難ではない。さらに
、この装置は、単一の周波数または、実用上は通過帯域の周波数のみを呼掛けト
ランシーバに返信するフィルタとして作用することもできる。
【００１４】 均一でない長さの伝送線を使用することは、上記のように、二次元逆反射アン
テナ・アレイを、マイクロストリップ、ストリップ線路あるいは誘電導波管また
は光導波管などの既知の平面媒体の何れかの上に製作することを可能にするが、
アレイを従来の空洞導波管内に製作することも可能にする。アレイが非平面であ
ったとしても、伝送線の数本を他の伝送線と異なった長さにできることは、アン
テナの対を二次元アレイで相互接続するという物理的な設計上の問題を大幅に軽
減する。実際に、本発明は、設計工程において多大の助けになる、伝送線の長さ
に関するほぼ完全な自由を与える。しかし、明らかに、それを超えると伝送線の
損失が許容不可能になる長さの上限がある。また、大きな長さの相違は、異なっ
た伝送線間において、過度になれば動作を低下させる場合がある損失特性の差を
生じさせる。
【００１５】 上記の制約の下で、長さＡを文字通り任意に選択できゼロにすることができる
が、ゼロ値は伝送線の長さに無意味な制限を課すことになる。すなわち、伝送線
の長さは全て波長の倍数に等しくなければならなくなる。さらによく分かるのは
、長さＡは最も小さいか最も大きい便利な物理的長さの何れかにすることができ
、残りの長さは任意の長さと同じか、物理的または他の制約のためにこれが不可
能な場合には、波長の整数倍に等しい量だけ任意の長さよりも長くまたは短くす
ることである。したがって、いずれか１つのアレイが、長さが他の伝送線とは異
なる１本または２本の伝送線だけを有することは可能であり、他方の極端な場合
には、あらゆる１本の伝送線が、もちろん全てが上記で引用した長さの公式に従
って、異なった長さを有することができる。
【００１６】 本発明の実施形態においては、目標がインテロゲータに対してそれ自体を識別
できるように、逆反射信号を変調する手段を提供する。前記変調手段は、伝送線
を介してアレイの１つのアンテナから別のアンテナへと通過する信号を変調する
ために、伝送線の少なくとも数本、好ましくは全てにおいて接続された変調装置
を含むことが便利である。各変調装置は能動的または受動的な回路を含むことが
できる。
【００１７】 変調手段は、変調積を周波数領域において生成するべく、信号を変調するよう
に動作可能なあらゆる装置によって実現できる。そのため、振幅変調または周波
数／位相変調を達成するために、変調は時間領域における切り替えを含んでもよ
く、信号を分割して、分割した構成部分を変化量だけ遅延させ、そして遅延され
た構成部分を再結合して、個々の構成部分の合計を含む多重化信号を生成すると
いう様々な形態を含んでもよい。全ての場合に、変調工程は周波数領域において
変調積を生じさせる。
【００１８】 かかるトランスポンダの応用は、乗り物識別および探索用の地上レーダー、ア
ビオニック着陸システム、地球および宇宙通信、ローカル・エリア・ネットワー
クおよび、非常に多数の小型の乗り物を追跡する必要がある港湾および空港管理
などの地上交通制御を含む。他の応用は、衛星システム、遠隔感知、道路車両シ
ステムおよび一般的な海事用途を含む。たとえば、トランスポンダは、ブイや灯
台などの海事用または航空電子工学用の航法ビーコンに取り付けることができる
。逆反射信号が目標に独特な符号で変調された場合には、目標はインテロゲータ
に対してそれ自体を識別できる。あるいは、変調装置は、ドップラー・シフトを
まねて、目標が実際には動いていないときに動いているように見せかけたり、あ
るいはその逆に見せかけたりするために、逆反射信号を周波数変調する手段を含
むことができる。
【００１９】 本発明の実施形態において、変調装置は変調信号によって制御された切り替え
手段を含み、前記切り替え手段は、いくつかがその信号のパラメータを変えるよ
うに動作可能な回路素子を含む複数のパスについて受信信号を周期的に切り替え
、それによって変調信号の周波数で信号を変調するように動作可能である。たと
えば、回路素子は、伝送線に沿って移動する信号の振幅または位相を修正し、そ
れによって振幅または位相変調波を生成する手段を含むことができる。
【００２０】 実施形態においては、振幅延長を実現するために、切り替え手段は前記受信信
号を、振幅がほぼ不変な状態で信号が装置を通過するのに通る直流接続および、
全体的または部分的に信号を吸収する負荷に交互に接続するように動作可能であ
る。同様に、位相変調を実現するために、切り替え手段は、前記受信信号を異な
ったパス長の２つのパスの間で交互に接続するように動作可能である。これらの
パス長の間の差は受信信号の波長の半分であることが好ましい。切り替え手段は
、スイッチング・ダイオードなどの半導体スイッチを含むことが好ましい。
【００２１】 本発明の代替的な実施形態において、変調装置は、受信信号を少なくとも２つ
のパスに分割する分割手段と、各パスに接続されて、パスに沿って通過する信号
の何らかのパラメータを変えるように動作可能な回路素子とを含む。また、個々
のパスからの信号を再結合する結合手段が設けられている。これらの回路素子は
遅延素子の形態を採り、その構成は、再結合された信号が異なった量だけ遅延さ
れた伝送線に沿って通過する元の信号の合計になるように、異なったパスに関す
る遅延時間が異なって設定されるようになっていることが好ましい。
【００２２】 これまでのところ、変調手段は情報を逆反射信号に与えることができるが、こ
の情報は変調手段の特性によって基本的に固定されており、たとえばトランスポ
ンダが取り付けられる物品を識別する識別情報を含むことができると仮定されて
いた。しかし、本発明の実施形態においては、上記の「固定された」情報と共に
、またはその代わりに、過渡的情報を変調手段に持たせることができる。その目
的のために、トランスポンダは、トランスポンダにとっては局所的な環境におそ
らく関連した、何らかのパラメータを示す信号を生成するセンサなどの可変入力
手段をさらに含むことができる。この信号は、信号に従って何らかの方法で変調
を変えるために変調手段に渡されるものである。したがって、たとえば、トラン
スポンダが移動物体上にある場合に、センサは、呼掛けトランシーバがその物体
を識別する「固定された」情報のみならずその位置を示す過渡的情報もトランス
ポンダから逆に受信するように、その物体の位置を示す信号を生成できる。セン
サは、局所的な温度または圧力あるいは異常な機器の存在なども検出する場合が
ある。
【００２３】 センサからの信号が変調に働きかける方法は、用いられている変調の種類やセ
ンサ信号自体の性質に左右される。 可変入力手段は、何らかの形態の手動介入装置を代替的にまたは付加的に含む
ことができる。その目的のために、可変入力手段は、変調信号を変えるように変
調手段に影響する情報を入力するのに用いることができるキーボードまたはキー
パッドなどの入力装置を含むことができる。このように、トランスポンダの付近
にいる者は、逆反射信号を介してメッセージを送信できる。かかるメッセージは
、呼掛けトランシーバがトランスポンダを掃引するなどのときまで、メモリ内に
局所的に記憶することができる。
【００２４】 本発明のさらに別の実施形態においては、伝送線を介してアレイの１つのアン
テナから別のアンテナに渡された信号を増幅するために、伝送線の少なくとも数
本、好ましくは全てに増幅手段を設ける。かかる増幅手段は双方向性である、す
なわち、何れの方向に移動する信号も増幅できることが好ましい。
【００２５】 増幅手段は、前述の変調手段の代わりに、またはそれに加えて用いることがで
きるが、実際には、増幅手段はそれ自体が、単一のユニットにおいて両方の機能
を提供するように調整されている。
【００２６】 本発明のさらに別の態様においては、固定または物体用の位置／追跡システム
が提供されており、前記システムは、少なくとも１つの変調トランスポンダと、
そのトランスポンダまたは各トランスポンダに放射するために信号を送信する送
信機と、１または複数のトランスポンダから逆反射信号を受信する受信機と、１
または複数のトランスポンダからの変調信号を復調して所望の反射信号を識別で
きるようにする、受信機内の弁別手段とを含む。
【００２７】 たとえば、各トランスポンダは、位置を確認する固定または移動物体に取り付
けることができる。あるいは、測距を達成するために、多数の間隔を開けた変調
トランスポンダを用いることもできる かかるシステムを特別に実現したものが、たとえば、物体が空港業務車両また
は誘導滑走するか着陸する航空機（ブラインド航空機着陸システム）などの乗り
物の形態を採る空港用の、乗り物位置／追跡システムである。この目的のために
、関連づけられた照射送信機および呼掛け受信機によって位置を容易に確認でき
るように、変調逆反射器が搭載されている。変調は識別可能な独特なレーダー「
シグナチャ」を提供できるので、変調の使用は、クラッターのある背景から所望
の乗り物を弁別する受信機の能力を大幅に改善する。
【００２８】 実施形態において、照射送信機の周波数を掃引して測距情報を提供する。この
場合の目標は、たとえば上記の種類の変調逆反射器を含むか搭載している。 二重通信リンクを確立するために、受動的なトランスポンダ（すなわち送信機
がないもの）は、照射される放射線内に含まれる制御信号から得られる刺激に応
じて、その状態を変えることを求められる場合がある。かかる二方向リンクに関
する要件を満たすためには、マイクロ波逆反射アンテナが変調に非常に適してい
る。アレイはアンテナと、マイクロストリップ回路内に入射マイクロ波放射線を
効率的に導く伝送線とを含むので（光コーナー・タイプ（optical corner type
）の反射器とは異なり）、この放射線は付加的な論理回路によってサンプリング
し処理することが可能である。そして、トランスポンダは、受信する制御刺激に
反応して、それに応じてその変調状態を変えることができる。
【００２９】 トランスポンダは、従来の無線タグ（tag）と類似の方法で、たとえば入射す
る放射線によって自己出力型になることができるが、そのように収集されたエネ
ルギーはＲＦとして再放射されずに、受動的なアレイに一体化された変調回路の
適度な出力要求にのみ用いられる。高いデータ転送速度（現在１０ＭＨｚ）が可
能であるので、このモードで動作されるトランスポンダは、変調が促進されるエ
ネルギー消費の期間に比べて長い「静かな」あるいは変化の期間を有するものの
、依然として多Ｋｂｉｔｓ／ｓの情報転送速度を有することができる。必要なデ
ューティサイクルは、所与のシステム・アプリケーションにおいて利用可能な出
力リンク収支から得られる。
【００３０】 本発明がよりよく理解されるように、そのいくつかの実施形態を、例としてだ
け付属の図面を参照して説明する。 まず図２を参照すると、マイクロストリップ技術を用いて二次元アレイをどの
ように実現できるかが示されている。アンテナ・アレイは、導電性材料の矩形の
パッチ７２．１から７２．１６が形成された絶縁材料の板７１上に製作されてい
る。各矩形のパッチは個々のアンテナとして機能するので、図面は４ｘ４のアレ
イを示していることが分かる。ＲＦフィードは、アンテナ・インピーダンスを、
ボード７１の背面上のマイクロストリップ回路に連結されたマイクロストリップ
・スタブ７３のインピーダンスに調和させる、高インピーダンス・マイクロチッ
プ伝送線７４を含む。図３に示したように、アレイを構成する個々のアンテナの
間の相互接続は、板７１の背面上で利便性よく行われている。かかるアレイにお
いては、アンテナは以下のように、マイクロストリップ線７５から８２を用いて
相互接続される。
【００３１】 伝送線７５：７２．１から７２．１６ 伝送線７６：７２．２から７２．１５ 伝送線７７：７２．３から７２．１４ 伝送線７８：７２．４から７２．１３ 伝送線７９：７２．５から７２．１２ 伝送線８０：７２．６から７２．１１ 伝送線８１：７２．７から７２．１０ 伝送線８２：７２．８から７２．９ 伝送線７５から８２のそれぞれと直列に接続されているのは、増幅器（図示せ
ず）および／または変調装置４３である。図３から、上記の方法でアンテナを相
互接続し、かつどの伝送線も別の伝送線の上を交差しないという物理的要件を実
現するためには、伝送線７５から８２の少なくとも数本は他の伝送線とは異なっ
た長さであることが必要であると分かる。本発明においては、これは長さＩの伝
送線の全てを次のようにすることにより達成される。
【００３２】 Ｉ＝Ａ±ｎλ ここで、 Ａは任意の長さであり、 ｎはゼロまたは整数であり、 λは電磁波の波長である。
【００３３】 値Ａは、上記の説明に従って任意に選択されるが、一旦選択されると、特定の
アレイの全伝送線について同じである。長さＩは１つのアンテナから別のアンテ
ナへの全長であり、したがって、連結伝送線７４および各端部のマイクロストリ
ップ・スタブ７３の長さならびに、変調装置４３内のあらゆる有効長を含むこと
に留意されたい。一般的に言って、図示した例におけるように、これらの長さの
効果は各伝送線について同じであり、したがって、長さは任意の長さＡ内に概念
的に含めることができる。しかし、これらの因数の何れかが伝送線間で異なる場
合には、そのことを考慮しなければならない。
【００３４】 図３から、伝送線８１が最も短く、残りの長さを計算する１つの便利な方法は
、おそらく部品４３、７３および７４の長さを含むこの伝送線の長さを任意の長
さＡとみなすことである。換言すれば、この場合におけるｎの値はゼロである。
長さＡの値を決定すると、残りの長さは個々の物理的要件に応じて、異なった値
のｎで設定することができる。長さＡを設定する他の方法は当業者に明らかにな
るであろう。
【００３５】 伝送線７５から８２の位置について決定する際に、クロスオーバーは回路の付
加的な層の存在を直ちに暗示し、複雑さや費用を増すと共に、隣接する伝送線が
密接に接近しすぎると電磁相互作用の危険を伴うので、クロスオーバーを回避す
ることが望ましい。
【００３６】 レイアウトの物理的制約によって指示されるように、変調装置４３および増幅
器（当てはまる場合に）を伝送線に沿ってどこに設けてもよい。変調装置は二方
向的に動作し、したがって伝送線におけるそれらの位置は動作に影響しないはず
である。上記の原則に沿って製作された印刷４ｘ４アレイは、アレイの背面に印
刷されたＰＩＮダイオード位相スイッチを駆動するために約０．１ｍＷの出力を
用いて、９から９．５ＧＨｚの範囲にあるＲＦ周波数および１０ＭＨｚまでの変
調周波数で示した。アレイは約１００ｍｍ平方と計測される。
【００３７】 変調装置４３は逆反射信号の変調を達成することを意図されている。変調は能
動的および受動的な様々の手段によって達成することができるが、以下の説明は
適切な装置の例を含む。
【００３８】 図４および図５は、逆反射信号を振幅変調する装置を示している。代表的な伝
送線を符号１０で示したが、複数または好ましくは全ての伝送線も同様に備えら
れることが理解される。図示したように連結された二極二方向スイッチＳ１（ａ
）、Ｓ１（ｂ）が伝送線において接続されており、一対の整合負荷１１、１２の
一方または他方内へと、いずれかの方向に伝送線に沿って移動する信号を切り替
えるように動作可能である。たとえば、伝送線が５０Ωの同軸ケーブルである場
合には、負荷１１、１２は５０Ωの抵抗器を含む。
【００３９】 図４は、２つの代替的位置にあるスイッチＳ１を示している。図４Ａは信号が
影響を受けずに通過する第１の位置を示しており、スイッチがこの位置にあると
、アレイは通常の逆反射アレイとして動作する。図４Ｂは、図面の左から接近す
る信号が負荷１１内へと切り替えられてそれによって吸収され、図面の右から接
近する信号が負荷１２内へと切り替えられてそれによって吸収される第２の位置
を示している。
【００４０】 図５は、図４の振幅変調回路が、約５０ｍｍｘ５０ｍｍと計測されるマイクロ
ストリップ上でどのように実現されるのかを示している。ＲＦ信号は、伝送線１
０（図示せず）が取り付けられる端子１３、１４で回路との間でやり取りされる
。スイッチ回路は、５０Ωのマイクロストリップ１５、１６によってそれぞれ端
子１３および１４に接続された個々のコンデンサＣ１およびＣ２によってそれぞ
れ絶縁される。コンデンサＣ１は５０Ωのマイクロストリップ１７を介して、Ｐ
ＩＮダイオードなどのスイッチング・ダイオードＤ１の陰極に接続されている。
ダイオードＤ１の陽極は５０Ωのマイクロストリップ１８、さらに別の絶縁コン
デンサＣ３および５０Ωのマイクロストリップ１９を介してコンデンサＣ２に接
続されている。ダイオードＤ１の陽極は、高インピーダンスのマイクロストリッ
プ２０、低インピーダンスのマイクロストリップ２１およびさらに別の高インピ
ーダンスのマイクロストリップ２２を介して接地にも接続されている。
【００４１】 マイクロストリップ１７とのＴジャンクション３３を形成しているのは、全て
５０Ωのマイクロストリップで相互接続された、直列接続の５０Ωのマイクロス
トリップ２３、スイッチング・ダイオードＤ２、絶縁コンデンサＣ４および負荷
抵抗器Ｒ１である。抵抗器Ｒ１の遠隔端は直接接地に接続されている。ダイオー
ドＤ２の陰極から接地に接続されているのは、高インピーダンスのマイクロスト
リップ２４、２５および低インピーダンスのマイクロストリップ２６からなるバ
イパス接続である。
【００４２】 マイクロストリップ１９とのＴジャンクション３４を形成しているのは、対応
する直列接続の構成部品の組である、スイッチング・ダイオードＤ３、絶縁コン
デンサＣ５および負荷抵抗器Ｒ２ならびにバイパス接続２７、２８および２９で
ある。
【００４３】 ２つの５０ΩのマイクロストリップＴジャンクション３３、３４を相互接続し
ているのは、高インピーダンスのマイクロストリップ３０、３１および低インピ
ーダンスのマイクロストリップ３２からなるさらに別のバイパス接続である。Ｔ
ジャンクション３３は、高インピーダンスのマイクロストリップ３６、３７およ
び低インピーダンスのマイクロストリップ３８を介して、制御入力端子３５に接
続されている。
【００４４】 使用に際しては、制御入力端子３５は、接地に対して通常±１ボルトの交流方
形波を供給する信号生成期に接続されている。端子３５に正の電位が印加される
と、Ｔジャンクション３３は接地に対して正になり、ダイオードＤ１をオフにダ
イオードＤ２を御に切り替えて、それによって同時にＴジャンクション３３およ
び３４の間にＲＦ分離を提供し、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ４を介して
端子１３で入るＲＦ信号を負荷抵抗器Ｒ１に切り替え、そこでこの信号は吸収さ
れる。バイパス接続２４、２５は、不正にＲＦ信号を妨害することなく、ダイオ
ードＤ２を通るＤＣ電流を維持する。バイパス接続３０、３１および３２はＤＣ
でＴジャンクション３３および３４を相互接続し、したがってジャンクション３
４は同様に接地に対して正の電位になる。そのため、端子１４で印加されたＲＦ
信号が抵抗器Ｒ２に向けられて吸収されるように、ダイオードＤ３は同様に切り
替えられる。バイパス接続２０、２１および２２はダイオードＤ１を通るＤＣ電
流を維持する。そのため、これは図４Ｂに示した切替位置に対応する。
【００４５】 負の電位が端子３５に印加されると、対応する負の電位がＴジャンクション３
３および３４に現れ、これがダイオードＤ１にスイッチを入れさせて、それによ
ってＲＦ周波数でＴジャンクション３３および３４を相互接続し、さらにダイオ
ードＤ２およびＤ３にスイッチを切らせて、それによってＲＦ周波数で負荷抵抗
器Ｒ１およびＲ２を絶縁する。そのため、これは図４Ａに示した切替位置に対応
する。
【００４６】 図４および図５にそれぞれ対応する図６および図７は、逆反射信号を位相変調
する装置を示している。これは、図２および図３に示した例示的なマイクロスト
リップ・アレイに利用されている技術である。図６において、スイッチＳ１は伝
送線１０に沿って移動する信号を、一方が他方よりも物理的に長い２つの代替的
パス６１、６２のうち一方に向けるために用いられ、そのスイッチが図６Ａに示
したその最も下の位置にあるか図６Ｂに示したその最も上の位置にあるかに応じ
て異なる移相につながる。既に述べたように、２つのパスのパス長は異なる。長
い方のパス６１のパス長は、パス６２のパス長よりも波長の半分だけ長いことが
有利であり、このことは２つの切替位置の間に最大の位相差を与え、そのため最
も強い変調を与える。
【００４７】 図７は、図６の回路をマイクロストリップにおいて実現できる方法を図式的に
示している。端子１３はマイクロストリップ６３に接続されており、マイクロス
トリップ６３はスイッチング・ダイオードＤ４の陰極およびスイッチング・ダイ
オードＤ５の陽極に接続されている。ダイオードＤ４の陽極はマイクロストリッ
プ６４に接続しており、ダイオードＤ５の陰極はマイクロストリップ６５に接続
している。マイクロストリップ６４のパス長は、好ましくはλ／２だけマイクロ
ストリップ６５のパス長よりも長く、ここでλは伝送線における波長である。マ
イクロストリップ６４の遠隔端はスイッチング・ダイオードＤ６の陰極に接続さ
れており、マイクロストリップ６５の遠隔端はスイッチング・ダイオードＤ７の
陽極に接続されている。ダイオードＤ６の陽極とダイオードＤ７の陰極はマイク
ロストリップ６６の一旦に接続しており、マイクロストリップ６６はその他端で
端子１４に接続している。制御入力端子３５は低域フィルタ６７を介してマイク
ロストリップ６３に接続されており、マイクロストリップ６６は低域フィルタ６
８を介して接地に接続されている。
【００４８】 使用に際しては、端子３５に正の電位が印加されると、ダイオードＤ５および
Ｄ７はスイッチが入れられて、ダイオードＤ４およびＤ６はスイッチが切られ、
それによって信号を短い方のマイクロストリップ６５に沿って送り、同時にマイ
クロストリップ６４を分離する。負の電位が端子３５に印加されると、ダイオー
ドＤ４およびＤ６はスイッチが入れられて、ダイオードＤ５およびＤ７はスイッ
チが切られ、それによって長い方のマイクロストリップ６４に沿って信号を送り
、同時にマイクロストリップ６５を分離する。
【００４９】 ここで、本発明に従って製作されたトランスポンダを示した図８を参照する。
トランスポンダは、８対のダイポール・アンテナを含む逆反射アンテナ・アレイ
を含み、そのうち１対だけが、伝送線４２によって相互接続された符号４０、４
１で示されている。伝送線のそれぞれの長さＩは次の式によって求められる。
【００５０】 Ｉ＝Ａ±ｎλ ここで、 Ａ、ｎおよびλは上記のように定義されている。
【００５１】 また、伝送線の少なくとも１本に関するｎの値は、残りの伝送線のｎの値に等
しくない。 伝送線４２に直列に接続されているのは、たとえば、図２および図３を参照し
てあるいは、図４および図５を参照して上記で説明した種類の変調装置４３であ
る。８個の変調装置のそれぞれへの制御入力は、個々の電流利得増幅器４５を介
して信号生成器４４から提供される。増幅器４５のそれぞれは、アンテナ対の間
の伝送線における個々の変調装置で端子３５に接続された個々の出力端子４６か
ら５３を有している。
【００５２】 任意選択で、センサまたは手動入力装置３９を信号生成器に接続してもよい。
部品３９は、センサによって感知された何らかのパラメータおよび／または、キ
ーボードまたはキーパッドなどの入力装置で手動入力された何らかの情報を表す
信号を生成する。この信号は、変調がセンサまたは入力装置３９からの過渡的情
報を伝えるように、信号生成器４４の出力の何らかのパラメータに影響する。ト
ランスポンダが継続的に呼掛けされない場合には、次の呼掛けが行われるまで、
部品３９からの信号をメモリ手段（図示せず）に一時的に記憶することができる
。
【００５３】 信号生成器４４から出力された方形波は、変調装置４３のそれぞれを同じ状態
、すなわち、図４Ａ／６Ａまたは図４Ｂ／６Ｂのいずれかに示した状態に同時に
置くように動作可能である。そのため、図４および図５に示した振幅変調装置の
場合には、アレイ全体が信号生成器の周波数で周期的に反射と吸収との間で切り
替わる。したがって実際には、信号生成器はアレイから反射された信号を振幅変
調し、変調の周波数は信号生成器の周波数である。同様に、図６および図７に示
した位相変調装置の場合には、アレイは信号生成器の周波数で周期的に１つの位
相と別の位相との間で切り替わる。したがって実際には、信号生成器はアレイか
ら反射された信号を位相変調し、変調の周波数は信号生成器の周波数である。
【００５４】 図８に示したトランスポンダも、「ダーク」アレイとして動作させることがで
きる。たとえば、図４および図５に示した回路と共に用いられると、信号生成器
４４は、スイッチＳ１を図４Ｂに示した位置に永久に切り替えるように動作可能
な一定の極性信号を印加して、それによって伝送線４２に沿って通過する信号の
吸収につながる。これらの状況の下で、アレイは、そのレーダー・サインを最小
化するために用いることができるゼロまたは低反射性の状態にある。この状態に
おいて、低反射性の状態はアンテナ４０、４１の帯域幅によって制限された帯域
幅である。
【００５５】 同様に、トランスポンダが図６および図７の回路と共に用いられると、アレイ
は「ダーク」アレイとして動作するように製作することができる。これは、半分
がもう半分と比較して逆位相で適用されるように、位相変調装置４３に印加され
る制御信号を変調することにより達成できる。これらの状況において、アレイの
半分によって生成された変調積は、もう半分によって生成された変調積に対して
逆位相であり、ゼロまたは低反射につながる破壊的な干渉が全ての視角について
生ずる。やはり装置は、伝送線４２に沿って移動する波の波長ならびに、ｎが整
数である場合の（ｎ＋１／２）で帯域幅限定されている。
【００５６】 ここで、反射表面の上１／４波長で水平に整列されて０．６１波長の間隔を開
けられた、反波長ダイポールの４ｘ４マトリックスからなるアンテナ・アレイに
基づいて、トランスポンダ上で実行されたテストの結果を説明する。
【００５７】 動作周波数は２．５ＧＨｚであり、ダイポール長はその放射効率を改善するた
めにλ／２から若干削減した。接地平面はダイポールに平行な軸に沿って３２ｃ
ｍと計測され、直交軸に沿って２８ｃｍと計測された。モノスタティックＲＣＳ
の計測は、遮蔽室に整列したレーダー吸収剤泡の使用によって促進された低反射
環境において、ネットワーク・アナライザをソースおよび受信機として用いて行
った。最終的な原型の変調は、高反射および低反射の状態の間で切り替えること
により達成された（すなわち、振幅変調）。第２の原型アレイも製作され、そこ
では同軸伝送線が、相手方のアンテナに送られる代わりに吸収負荷によって終端
とされた。やはり、ＲＣＳを計測して、逆アレイと比較した。高変調指数を達成
するために、ＲＣＳの大きな変化を２つの原型の間で探した。結果の見本を図１
１に示した。
【００５８】 これらの計測値は、逆アレイに必要とされる特性、すなわち、視角と共に緩や
かに変化する高いＲＣＳを示した。ＲＣＳが、入射ＲＦに対するａ）０°の高さ
方向の回転（すなわち垂直）およびｂ）２０°の高さ方向の回転で、アレイの方
位回転の関数として表示されている図１０を参照。ＲＳＣは、アレイ接地板と同
じ形状の金属板の最大ＲＳＣに相対的に示されている。
【００５９】 ＲＣＳの強い変化が達成できることを示したので、第３の原型アレイを、図４
および図５を参照して上記で説明した方法で、切替回路が接地板の背後で同軸線
に付加されたところに製作した。
【００６０】 第３の原型を製作して、装置を逆反射状態および低反射状態の間で電気的に切
り替えることができることを確認するために、モノスタティックＲＣＳの計測を
繰り返えした。
【００６１】 次のテストには、２．５ＧＨｚに近いＲＦをアレイに照射するためにトランシ
ーバを用い、反射信号の性質を検査して、図８の符号４４で示したような信号生
成器からの低周波数（通常２５ＫＨｚ）でアレイを振幅変調することが関係した
。変調波形は方形波の波形と近似した。反射信号がスペクトル・アナライザに表
示されると、図１２に示したように反射ＲＦの振幅変調によって生成された側波
帯が明らかに見えた。
【００６２】 図１２から、方形波ＡＭによって生成された側波帯は強力に見えることが分か
る。また、搬送周波数Ｆｃで返されるパワーは、環境に対するアレイの位置に強
く依存するが、上側側波帯（ＵＳＢ）のうち最初の側波帯におけるパワーは依存
しない。これは、変調積に利用可能な出力はアレイのＲＣＳに依存し、一方、搬
送周波数で返されるパワーはアレイ、環境および、それらの間には定在波が存在
するのでそれらの相対的位置に依存するためである。
【００６３】 図１２Ａに示したケースでは、アレイは受信搬送パワーについて極大であり、
一方、図１２Ｂに示したケースでは、アレイは３ｃｍ（１／４波長）だけ移動さ
れて、搬送パワーの最小（１９ｄＢの削減）が結果として生じた。側波帯パワー
は、距離の小さな変化によって非常に弱い影響だけを受ける。これは、クラッタ
ーがある環境における変調散乱体の強化された検知能を示している。
【００６４】 アレイと入射ＲＦとの間の向きは方位角（Ｈ平面）においてアレイを回転させ
ることにより変えられたので、変調積を検討した。逆アレイについて予期したよ
うに、反射されたパワーは方位角と共にゆっくりと変化した。図１３は、アレイ
が入射する照射に対して３５度であるときに強く検出可能なままであり、最初の
上側側波帯（ＵＳＢ）のパワーは、図１２の「オン・ボアサイト」に比較して４
ｄＢだけ減少した。
【００６５】 上記と同じアンテナ形状であるが、図６および図７を参照して上述した様式で
移相スイッチを用いるさらなるアレイが構築された。マイクロストリップの２つ
の長さの間の理論上の位相差は、２．５ＧＨｚにおいて１８０度である。８個の
位相スイッチが製造され（ダイポール対ごとに１つ）、測定される典型的な移相
は２．５ＧＨｚで１６４度±２度であった。デジタル移相変調は、±１Ｖの振幅
の方形波を各スイッチの端子３５に加えることでなされた。図１４は、この場合
における変調積を示す。
【００６６】 振幅変調アレイのように、位相変調アレイは、側波帯パワーが照明信号に対す
るアレイの向きに伴ってゆっくりと変化することを示した。アレイが０度から３
５度の方位角回転した場合、最初の上側波帯パワーは３ｄＢ減少した。最初の上
側波帯パワーはまた、−３５度から３５度までの任意の方位角について、ＡＭに
よって生成されるものよりも３〜５ｄＢ大きくもあった。大きな側波帯パワーの
生成は、ＡＭと比較して位相変調（ＰＭ）では一貫しており、ＡＭは変調信号の
交替サイクルにおける抵抗負荷にエネルギがダンプされるため、エネルギ効率が
より低い。したがって、結果は、この用途では位相変調が有利なことを実証した
。
【００６７】 次に、上記した変調装置に対する代替の変調装置を示す図９を参照する。装置
は樹状シーケンス発生器として説明することができ、ＲＦ入力／出力端子１３、
１４を既に述べたように備え、これによって伝送線１０（図示せず）に接続され
る。
【００６８】 装置は、端子１３に入力され端子１４で出力されるかまたはその逆かに関わら
ず、信号は等しく扱われるという意味において対称的であるものであるが、本説
明のために、入力信号は端子１３に加えられるものと想定する。信号はまずスプ
リッタ／結合器７０に渡され、ここで信号が複数（図示の例では３つ）の経路に
分割される。各経路は、スプリッタ／結合器５７において再結合される前に、そ
れぞれの遅延装置５４、５５、または５６において遅延を受ける。再結合された
信号は端子１４に渡される。
【００６９】 遅延装置は、信号を遅延するよう動作可能な能動回路または受動回路を含んで
も、または分散装置を含んでもよい。後者を実現する最も便利な方法は、単に３
つの分岐それぞれについて２つのスプリッタ間の経路の長さを別にすることであ
る。集中能動回路の一例はシフトレジスタである。
【００７０】 樹状シーケンス発生器は、パルスレーダまたは連続波レーダ（ＣＷ）と併せて
使用することができる。パルスレーダを用いる場合、各入力パルスが、要求され
るバイナリワードにおけるデジタル「１」（パルスの欠如はデジタル「０」とし
てとられる）の位置に対応しうる特定の時間期間分遅延される。したがって、逆
反射信号は一連のパルスからなり、この正確なパターンは、樹状分岐の数および
その個々の遅延時間によって判断することができる。ＣＷレーダを用いる場合、
システムは、所与の位相遅延を有する位相変調装置として動作する。
【００７１】 双方の場合、復調は、樹状シーケンス発生器に対して共役作用を有する装置に
より受信器（図示せず）で実行されるため、アレイからの符号化リターン信号を
復号化することができる。
【００７２】 樹状シーケンス発生器に対する同様の作用はタップ付遅延線により達成するこ
とができ、その一例を図１０に示し、次にこれを参照する。 タップ付遅延線は、実際に５９で折り返され、図９の樹状シーケンス発生器内
の対応する端子と同じ方法で接続されると共に、同じ機能を果たす入力／出力端
子１３および１４で終端する単一伝送線５８であるものを使用する。折り返され
た伝送線は線形であってもよいが、図示のように螺旋のものはスペースの節約を
もたらす。線の長さに沿った間隔で、エネルギを伝送線の他方の半分に結合する
カプラ６０が設けられる。図面において、これらカプラは、折り返した２つの伝
送線の半分の間の間隔が狭い短いセクションとして表される。これらカプラの構
築は当業者には周知であり、能動的であっても受動的であってもよい。たとえば
、カプラ６０は、単に、伝送線５８の２つの半分間の局所間隔を変化させること
で実現することができ、螺旋のものでは、連続した螺旋のターンの間の間隔を変
化させることができる。
【００７３】 カプラ６０は離間され、そうすることで伝送線の一方の半分における特定のポ
イントからエネルギを抽出し、それを伝送線の他方の半分における特定のポイン
トに再挿入することが分かろう。したがって、信号が遅延される量は、信号が端
子１３から端子１４に、またはその逆に移る際に渡らなければならない伝送線の
全長により決定される。中間点５９を介して伝送線の全長に沿って渡った入力信
号の成分は、最大量遅延される。したがって、出力信号は本質的に、すべて異な
る遅延時間を有する複数の入力信号のコピーからなる。出力信号は、理論上、遅
延線の代数的記述によって決定される任意の形状を有することができる。
【００７４】 既に述べたように、復調は、受信器において共役装置、たとえば相関器として
機能している別のタップ付遅延線によって実行される。 図９および図１０の実施形態は双方とも、受動コンポーネントとして全体的に
実現することが可能である。これは、特定の用途では必要であるかまたは有利で
ありうるが、装置を構築するときに変調が設定され、その後は容易に変えること
ができない場合には不利である、パワー消費がゼロであるという潜在的な利点を
有する。しかし、遅延装置５４〜５６またはカプラ６０を非常に低いがゼロでは
ないパワーを用いて回路の内外で切り換えることができ、これにより、トランス
ポンダのサービス寿命中の変調の変更に対する備えを設備に提供する。かかる変
更は、遠隔的に実行することも、機器に直接アクセスすることで行うことも可能
である。
【００７５】 次に、空港用の車両追跡システムを示す図１５を参照するが、港における海洋
船や混雑する航路等類似する状況に同じ概念を用いることが可能である。システ
ムは追跡すべき車両９０を含む。この車両は、空港を動き回り、航空機に対して
潜在的な危険を引き起こしうる多様な陸上用車両の１つであることができ、実際
には航空機自体であってもよい。他の車両、航空機、建造物、および種々雑多の
構造物のクラッタが入った背景がある中で、車両９０を追跡する必要があるもの
と想定する。このクラッタのある背景は、影を付けた長方形９１で表される。
【００７６】 追跡は、アンテナ９３を備えるレーダトランシーバ９２によって実行される。
これは既知の技術であり、詳細には説明しない。 トランシーバ９２内の送信器は、搬送周波数Ｆｃにおいてレーダ信号がカバー
すべき大まかなエリア全般を照明するように動作可能である。通常、用いられる
周波数は、この目的のために利用可能な通常の周波数の１つ、たとえば２．５Ｇ
Ｈｚ ＩＳＭ帯、９．４ＧＨｚ海上帯、またはヒースロー空港の地上移動レーダ
によって用いられる１６ＧＨｚ帯である。
【００７７】 矢印９４および９５は、車両９０および背景９１それぞれからの反射信号Ｆｃ
を表す。図１５Ａでは、車両にはトランスポンダが装備されていないか、または
装備されていても非変調タイプのものであると想定する。この場合、車両９０お
よび背景９１からの反射信号の周波数スペクトルは、上部参照９６に示されるパ
ワー／周波数トレースに示される単一線に実質的に併合される。車両９０による
反射をクラッタのある背景９１による反射から分離することは困難であることが
分かろう。
【００７８】 図１５Ｂでは、車両１１に、上記説明し図示したタイプ等の変調逆反射体を備
えたトランスポンダが装備されており、その結果、変調周波数Ｆｍにおいて変調
された成分が車両９０からの逆反射信号に加えられる。背景９１からの反射信号
は勿論この変調による影響を受けるため、受信器において、車両９０を背景から
容易に区別することができる。この場合の受信スペクトルは、パワー／周波数ト
レース９７に示されている。受信器はオプションとして、残余表面クラッタは逆
反射アクションによって低減されるが、これを拒絶するために、整合フィルタを
備えてもよい。
【００７９】 掃引周波数により照明される変調逆反射体の組み合わせは、クラッタのある環
境において正確にレンジングする潜在性を与える。このようなシステムを図１６
に示す。
【００８０】 システムは、トランシーバ９８の形態のインテロゲータと、トランスポンダ１
００の部分を形成する変調逆反射体９９とを備える。トランスポンダ１００は、
検出すべき固定のまたは可動の物体（図示せず）に取り付けることができる。ト
ランシーバ９８は、送信器１０１と、関連する送信アンテナ１０２とを備え、こ
れらは共に、システムがカバーすべきエリアを照明する掃引周波数ＲＦ信号を送
信する。送信される周波数は、たとえば、送信器１０１を表すボックス内の周波
数／時間のグラフに示されるように、鋸歯状に掃引されうる。
【００８１】 送信された信号は、特に逆反射体９９を含むカバーエリア内のすべてのターゲ
ットによって反射される。逆反射体９９からの反射信号は、トランスポンダ１０
０の部分をさらに形成するコード発生器１０３によって変調される。
【００８２】 反射信号は受信アンテナ１０４で受信され、トランシーバ９８の受信器セクシ
ョンに入力される。ここで、入力ＲＦ信号は、ＲＦミキサ１０５において、送信
器１０１から出力される掃引周波数送信信号と結合される。これは、レーダの実
施では従来的なことである。ミキサ１０５から出力される差分信号Δｆは、時間
間隔に正比例するため、送信された信号と受信された信号の間の経路の長さ２Ｌ
は：
【００８３】
【数１】 Δｆ＝（ＦstopーＦstart）／Ｔsweep・２Ｌ／ｃ 式中、ＦstartおよびＦstopは、送信された信号の線形周波数ランプの開始周波
数および終了周波数それぞれであり、これは時間間隔Ｔsweepにわたって繰り返
され、ｃは光の速度である。
【００８４】 クラッタのあるまたは多重経路環境においては、小さなＲＣＳの特定ターゲッ
トを識別することは困難である。差周波数Δｆの典型的な値は、数Ｈｚから２〜
３ＫＨｚ（可聴周波数）までである。
【００８５】 ミキサ１０５からの出力はさらなるミキサ１０６に加えられ、ここで信号はコ
ード発生器１０７からの出力と結合され、その出力はコード発生器１０３の出力
を反映するため、参照１０４下に示す範囲／周波数のグラフで表されるように、
ターゲットから生じる差周波数を回復することができる。このプロセスは、おそ
らく変調周波数に近いΔｆの値を生成する非常に広い範囲におけるものを除き、
すべての他のターゲットを効果的に拒絶する。
【００８６】 差周波数Δｆよりもはるかに高い周波数（ｆmod）を有するように選択される
一定期間の方形波で変調される単純な場合を考える。この場合、第１のミキサ１
０５の出力における差周波数は、逆反射体９９からの反射により、Δｆ＋ｆmod
で与えられる。コヒーレント検波のため、第２のミキサを搬送波回復段階と併せ
て用いてもよい。第２のミキサ１０６において、差周波数Δｆは、逆反射体９９
からの反射により、回復される。あるいは、当該トランスポンダの変調周波数で
センタリングされた帯域フィルタが前置される包絡線検波器等、インコヒーレン
ト検波方法を使用してもよい。上記を除き、他のターゲットからの反射は拒絶さ
れる。
【００８７】 実際には、用いられる変調は上述した単純な性質でない場合がある。たとえば
、擬似乱数コードを変調波形として加えることで、技法を改良することができる
。変調はスペクトル拡散であることができ、この場合、直接シーケンス拡散コー
ドが用いられれば、信号を回復するために、インテロゲータはトランスポンダ上
のコードを知る必要がないであろう。
【００８８】 図１７は、９．０ＧＨｚと９．４ＧＨｚの間の掃引搬送波および１ＭＨｚ方形
波で位相変調される１６素子逆反射体を用いて、屋内環境で上述した技術を用い
て回復された差周波数ｆの波形を示す。図１７Ａは時間領域を示し、図１７Ｂは
周波数領域を示す。ＦＦＴアルゴリズムは、この場合では３．８０ｍのターゲッ
ト範囲に相当する３５５Ｈｚにおいて強い周波数成分をはっきりと示した。実験
では背景反射を低減する試みは行われなかった。
【００８９】 図１６を参照して説明したシステムの変更において、複数の離間された変調逆
反射体が用いられる。たとえば、３個の逆反射体と、単一のインテロゲータは、
３次元範囲の三角測量を提供することができる。このようなシステムにおける受
信器には、各逆反射体に対する範囲を計算できるように、各逆反射体に１つずつ
複数の局部発振器が取り付けられる。このようなシステムの精度は、勿論、逆反
射体の分離および範囲によって決まる。実際には、リンクの容量が許せば、全地
球位置／システムのようになり同様の制約を受ける。システムは逆にも、すなわ
ち３個の離間したインテロゲータと単一の変調逆反射体を用いて３次元範囲の三
角測量を提供することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｖａｎ Ａｔｔａタイプの一次元逆反射アンテナ・アレイの略側面図である。
【図２】 本発明のトランスポンダに用いられる、４ｘ４マイクロストリップ・アンテナ
・アレイの略平面図である。
【図３】 図２のマイクロストリップ・アレイの反対側の略平面図であり、逆側面上の相
互接続を示している。
【図４】 振幅変調を達成するのに用いられる回路の略図である。
【図５】 図４の変調回路をより詳細に示した図である。
【図６】 図４に対応するが、位相変調を達成するために用いられる回路の例を示してい
る。
【図７】 図５に対応するが、位相変調を達成するために用いられる回路の例を示してい
る。
【図８】 １６素子逆反射アンテナ・アレイを内蔵したマイクロ波トランスポンダのブロ
ック図である。
【図９】 代替的な変調装置を示したブロック図である。
【図１０】 代替的な変調装置を示したブロック図である。
【図１１】 本発明に従って製作され、図８に示したような４ｘ４逆反射アンテナ・アレイ
を内蔵したトランスポンダで実行されるテストの結果を示したグラフである。視
角でアレイＲＣＳの変化を示しており、実線は連結されたダイポール対（逆反射
）を示し、点線は５０Ωの負荷がかかったダイポールを示している。
【図１２】 本発明に従って製作され、図８に示したような４ｘ４逆反射アンテナ・アレイ
を内蔵したトランスポンダで実行されるテストの結果を示したグラフである。ア
レイ・ボアサイトに対して０°方位角で、振幅変調されて反射されたＲＦ波の側
波帯反応を示している。
【図１３】 本発明に従って製作され、図８に示したような４ｘ４逆反射アンテナ・アレイ
を内蔵したトランスポンダで実行されるテストの結果を示したグラフである。図
１２に対応しているが、アレイ・ボアサイトに対して３５°方位角での反応を示
している。
【図１４】 本発明に従って製作され、図８に示したような４ｘ４逆反射アンテナ・アレイ
を内蔵したトランスポンダで実行されるテストの結果を示したグラフである。図
１２に類似の図であるが、アレイ・ボアサイトに対して０°方位角（Ａ）および
３５°方位角（Ｂ）での位相変調され反射された波にの側波帯反応を示している
。
【図１５】 本発明に従って製作され、図８に示したような４ｘ４逆反射アンテナ・アレイ
を内蔵したトランスポンダで実行されるテストの結果を示したグラフである。空
港で用いられる乗り物追跡システムにおける、本発明の変調トランスポンダの１
つの応用を示している。
【図１６】 本発明の変調トランスポンダを内蔵したレーダー・システムの図である。
【図１７】 図１６に示したシステムで実行されたテストの結果を示したグラフである。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月４日（２００１．１０．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 ソーントン，ジョン イギリス国オックスフォード オーエック ス１・３ピージェイ，パークス・ロード， デパートメント・オブ・エンジニアリン グ・サイエンス，ユニバーシティ・オブ・ オックスフォード Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 AB06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA32 GA02 HA05 5J046 AA04 AA12 AB13 PA07 5J070 AB01 AB15 AD02 AD08 AE01 AE02 AE04 AH33 AH39 BC06 BC13

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 伝送線により、逆反射になるように２つ一組で相互接続され
    るアンテナのアレイを備えるトランスポンダであって、前記伝送線の少なくとも
    いくつかの長さは残りの長さとは異なることを特徴とする、トランスポンダ。
  2. 【請求項２】 各前記伝送線の長さｌは、 Ｉ＝Ａ±ｎλ によって与えられ、式中、 Ａは任意の長さであり、 ｎはゼロまたは整数であり、 λは逆反射すべき電磁波の波長であり、 少なくともいくつかの伝送線についてのｎの値は残りのものとは異なる、請求
    項１記載のトランスポンダ。
  3. 【請求項３】 前記アンテナアレイは二次元アレイであり、すべての伝送線
    は、一対のうちの一方のアンテナからその対の他方のアンテナに、他のすべての
    前記伝送線と交差することなく渡される、請求項２記載のトランスポンダ。
  4. 【請求項４】 前記伝送線を介してアレイの１つのアンテナから別のアンテ
    ナに渡される信号を増幅するために、前記伝送線の少なくともいくつかそれぞれ
    に増幅器が接続される、請求項１乃至３のいずれか１項記載のトランスポンダ。
  5. 【請求項５】 前記伝送線を介してアレイの１つのアンテナから別のアンテ
    ナに渡される信号を変調するために、前記伝送線の少なくともいくつかそれぞれ
    に変調装置が接続される、請求項１乃至４のいずれか１項記載のトランスポンダ
    。
  6. 【請求項６】 前記変調装置は、前記増幅器それぞれに作用する変調手段を
    備える、請求項５記載のトランスポンダ。
  7. 【請求項７】 信号に加えられる変調のパラメータを変更するための入力手
    段をさらに備える、請求項５または６のいずれか１項記載のトランスポンダ。
  8. 【請求項８】 前記入力手段は、前記トランスポンダが配置された環境のあ
    るパラメータを感知するセンサを含む、請求項７記載のトランスポンダ。
  9. 【請求項９】 前記入力手段は手動入力装置を含み、これによって情報を手
    動で入力し信号に変調することのできる、請求項７または８のいずれか１項記載
    のトランスポンダ。
  10. 【請求項１０】 前記変調装置は、ドップラーシフトを模倣するために、信
    号を周波数変調するための手段を含む、請求項５乃至９のいずれか１項記載のト
    ランスポンダ。
  11. 【請求項１１】 前記変調装置は、信号の変調によって制御される切換手段
    を備え、該切換手段は、信号のパラメータを変化させて、変調信号の周波数にお
    いて信号を変調するように動作可能な回路素子を少なくともいくつかの経路が含
    む複数の経路を巡って入力信号を周期的に切り換えるように動作可能である、請
    求項５乃至１０のいずれか１項記載のトランスポンダ。
  12. 【請求項１２】 前記回路素子は、信号の振幅を変化させて、信号を振幅変
    調するように動作可能である、請求項１１記載のトランスポンダ。
  13. 【請求項１３】 前記切換手段は、信号がその振幅を実質的に変化させるこ
    となく前記装置を通過する直通（straight-through）接続と、全体的にまたは部
    分的に信号を吸収する負荷とに交互に前記入力信号を接続するように動作可能な
    、請求項１２記載のトランスポンダ。
  14. 【請求項１４】 前記回路素子は、信号の位相を変化させて、信号を位相変
    調するように動作可能な、請求項１１記載のトランスポンダ。
  15. 【請求項１５】 前記切換手段は、前記入力信号を経路の長さの異なる２つ
    の経路に交替に接続するように動作可能である、請求項１４記載のトランスポン
    ダ。
  16. 【請求項１６】 経路の長さの間の差は入力信号の波長の半分である、請求
    項１５記載のトランスポンダ。
  17. 【請求項１７】 前記切換手段は半導体スイッチを含む、請求項１１乃至１
    ５のいずれか１項記載のトランスポンダ。
  18. 【請求項１８】 前記半導体スイッチはスイッチングダイオードを備えるか
    または含む、請求項１７記載のトランスポンダ。
  19. 【請求項１９】 前記変調装置は、入力信号を少なくとも２つの経路に分割
    するスプリッタ手段であって、回路素子は各経路に接続されると共に、経路に沿
    って渡される信号のあるパラメータを変化させるように動作可能である、スプリ
    ッタ手段と、個々の経路からの信号を再結合するための結合器手段と、を備える
    、請求項５乃至１０のいずれか１項記載のトランスポンダ。
  20. 【請求項２０】 前記回路素子は遅延素子を含み、各種経路における遅延素
    子は、異なる量遅延された元の入力信号の合計であるように、再結合された信号
    が異なる時間遅延に設定される、請求項１９記載のトランスポンダ。
  21. 【請求項２１】 前記変調装置は、樹状シーケンス発生器の形態をとる、請
    求項２０記載のトランスポンダ。
  22. 【請求項２２】 前記変調装置はタップ付遅延線の形態をとる、請求項２０
    記載のトランスポンダ。
  23. 【請求項２３】 固定のまたは可動の物体の位置決め／追跡システムであっ
    て、少なくとも１つの変調トランスポンダと、前記トランスポンダまたは各トラ
    ンスポンダを照明するために信号を送信する送信器と、トランスポンダ（単数ま
    たは複数）から逆反射信号を受信するための受信器と、トランスポンダ（単数ま
    たは複数）からの変調信号を復調して必要な反射信号を識別できるようにするた
    めの、受信器内の弁別手段と、を備えるシステム。
  24. 【請求項２４】 前記トランスポンダまたは各トランスポンダは請求項５乃
    至２２のいずれか１項記載のトランスポンダを含む、請求項２３記載のシステム
    。
  25. 【請求項２５】 送信器は、その送信出力周波数を掃引するための手段を備
    える、請求項２３または２４のいずれか１項記載のシステム。
  26. 【請求項２６】 前記トランスポンダまたは各トランスポンダには、トラン
    スポンダから反射された信号を変調するよう動作可能なコード発生器が設けられ
    る、請求項２５記載のシステム。
  27. 【請求項２７】 前記受信器は、コード発生器であって、該コード発生器の
    出力は前記または各トランスポンダのコード発生器の出力を反映する、コード発
    生器と、受信した信号を受信器の前記コード発生器からの出力と結合することで
    、トランスポンダの範囲を表す差周波数を出力するミキサと、を備える、請求項
    ２６記載のシステム。
  28. 【請求項２８】 前記コード発生器は、擬似乱数コードを変調波形として生
    成するよう動作可能である、請求項２６または２７のいずれか１項記載のシステ
    ム。
  29. 【請求項２９】 変調信号はスペクトル拡散である、請求項２６または２７
    のいずれか１項記載のシステム。
  30. 【請求項３０】 距離情報を得るために配置される複数の離間した変調トラ
    ンスポンダを備える、請求項２３乃至２９のいずれか１項記載のシステム。
  31. 【請求項３１】 単一の変調トランスポンダを照明するための複数の離間し
    た送信器と、該送信器から逆反射信号を受信するための、前記送信器それぞれに
    関連する各受信器とを備え、配置は多次元距離情報を提供するような配置である
    、請求項２３乃至２９のいずれか１項記載のシステム。
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