JP2003502976A

JP2003502976A - 操向トランスポンダ

Info

Publication number: JP2003502976A
Application number: JP2001505109A
Authority: JP
Inventors: ルパートニコラスアンダートン
Original assignee: Qinetiq Ltd
Current assignee: Qinetiq Ltd
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2003-01-21
Also published as: WO2000079647A1; US6667720B1; AU5414800A; EP1196964A1; GB9914162D0

Abstract

(57)【要約】操向アンテナ又は走査器アセンブリ（１０）は、信号処理手段（１２）に接続される。ハウジング（１４）は、ハウジング（１４）に対して静止している集束アンテナ（１６）、偏波回転子（１８）、枢軸（２２）に関して角度的に可動の操向反射器（２０）、及び、検出器（２４）を取り囲む。入射する放射は、集束アンテナ（１６）を通過し、放射が回転子（１８）を通過する時にその偏波が変更され、反射器（２０）から反射し、再度回転子（１８）を通過し、再度アンテナ（１６）に遭遇して今度はそれから反射して集束し、再度回転子（１８）を通過し、再度操向反射器（２０）に遭遇して今度はそれを通過して検出器（２４）に至る。反射器（２０）を動かすことにより、アセンブリ（１０）の方向感度の角度的操向が為される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、操向可能又は指向可能なトランスポンダ（例えば、アンテナ又はエ
ミッタ）に関し、特に、排他的な意味ではなく、そのようなトランスポンダを取
り入れた質問機システム及びそれらを取り入れた車両に関する。

【０００２】（背景技術）電磁検出器の使用者（又は、制御用処理装置）が２つの異なる方向を見る必要
がある場合や、検出システムの２人の使用者がそれぞれ独立に異なる方向を見た
い場合（例えば、２人とも２つの異なる方向から来る電磁信号が解析されること
を望む場合）が起こることがある。両方向又は両方の視野からの信号は、実質的
に同時に解析されることが必要な場合がある。必要性に対する早急な解決策は、
それぞれが別の人間の制御下にある２つの信号捕捉システム、例えば２つのアン
テナを準備することである。これは、検出システム全体の費用を増大させる。

【０００３】第２の解決方法は、信号捕捉装置（例えば、アンテナ又はカメラ）をそれが２
つの方向を異なる時刻に見るために回転できるように回転テーブル又はジンバル
機構に装着し、その回転テーブルを両方の使用者（又は、システム）が彼等の必
要な視野を実質的に同時に見るのに必要な応答時間をもたらすように十分迅速に
動くことができることを確実にすることである。これは、相当な質量のアンテナ
を伴って迅速な回転時間（例えば１秒未満、特に２００ミリ秒未満）が要求され
る場合には困難である。必要とされるモータ駆動装置は、大きくて高価なものに
なり、更に、ジンバル装置は、露出した可動部分のために機械的故障又は損傷の
影響を受けやすい。ジンバルはまた、大きな容積を必要とする。フェイズドアレーは、信号捕捉装置／アンテナを操向する上で理論的には使用
可能であろうが、しかし、高い周波数（例えば、ギガヘルツの範囲）の下では、
特に広帯域信号の場合に対して、実用的又は手ごろと言うには技術がまだ未熟で
ある。

【０００４】操向アンテナ又は質問機が有用であろうと考えられる１つの領域は、車両の分
野である。例えば、車にレーダで制御されたシステムを有し、走行中に車が前方
車両に近づきすぎるのを防止することが知られている。安い実用的な装置を使用
して十分に広い視野を見るためには、１つより多いアンテナ／検出器を有するこ
とが必要な場合がある。操向可能なアンテナを有することで、より少ないアンテ
ナを準備して尚かつ十分に広い視野に亘って見ることが可能である。車両にただ
１つのアンテナを設けることができる場合がある。

【０００５】前方に車両があることを知るだけでなく、それを既知の種類の１つであると識
別することが必要な場合がある。例えば、後続車両が制御された距離及び速度で
自動的に先導車両を追従する場合に対して、フルトレーラ連結車両及び路面電車
縦隊が既に提案されており、後続車両が、例えばトランスポンダに応答指令信号
を送ることにより、又は、先導車両からの何らかの他の識別信号を処理すること
により、先導車両を識別することが必要であり得る。また、先導車両からの信号
には、車両がそこにあるということ以外に、例えば、車両のアイデンティティ、
車両が搬送しているもの、車両の制動距離、及び、車両が積載した燃料の量など
の追加データを包含することが必要な場合がある。

【０００６】（発明の開示）本発明の１つの実施形態の目的は、アンテナが１００ミリ秒近辺のオーダーの
速度（ギガヘルツの周波数又はそれ以上で作動する場合）で操向可能であること
を可能にすることである。第１の態様に従えば、本発明は、操向アンテナ、又は、アンテナと制御手段に
よって制御されるようになっている操向反射器とを有する走査器アセンブリを含
む。

【０００７】すなわち、アセンブリ全体ではなく、操向反射器が動かされる。これは、より
小さい質量の反射器が一層迅速に動かされるのを可能にする。また、これは反射
器であるために、アセンブリ全体を回転させる必要があったとした場合の角度の
わずか半分に亘って動かすことができる（動きが角運動である場合）。アンテナ
は、面積が少なくとも５０平方センチメートル又は１００平方センチメートルの
オーダーであることが好ましい。アンテナは、目標とする解像度や使用される波
長次第でそれよりも大きくても小さくてもよい。

【０００８】操向反射器は、アセンブリが第１の視野を有する第１の位置とアセンブリが第
２の視野を有する第２の位置との間を約０．５秒又はそれ以下の時間で動かすこ
とができるのが好ましい。より好ましくは、操向時間は、約０．２秒以下、０．
１秒、又は、それ以下であり、約１０ミリ秒である可能性がある。操向反射器は
、操向時間に、少なくとも１０°、又は２０°、又は４０°、又は６０°、又は
９０°である角度に亘って動かされてもよく、その時間中に少なくとも約９０°
に亘って動かすことができるのが好ましい。

【０００９】アセンブリは、好ましくはミリメートル波長、又は、それよりも長いか短い波
長の可能性がある電磁放射を検出又は放出するようになっているのが好ましい。
３６〜４０ギガヘルツ、又は、約７７ギガヘルツ、又は、約９５ギガヘルツの波
長を選択してもよい。アセンブリは、５〜２０センチメートル又はそれ以上のオーダーの幅、約１０
〜２０センチメートル又はそれ以上の高さ、及び、約１〜２０センチメートルの
深さであり得る保護ハウジングに収容してもよい。

【００１０】アンテナは、静止しているのが好ましく（ハウジング又は装着フレームに対し
て）、操向反射器が動くようになっている。アセンブリは、選択された方向からの入射放射を、入射放射の少なくとも一度
の反射によって検出器へ導くことができる。これは、アセンブリがコンパクトで
あることを可能にする。選択された方向からの入射放射は、アセンブリ内部での
入射放射の少なくとも２回の反射を通して、又は、アセンブリ内部での入射放射
の２回のみ又は２回を超えない反射を通して検出器に向けられてもよい。

【００１１】使用中、いくつかの条件下で入射波の少なくとも十分な部分を透過し、他の条
件下では入射波の少なくとも十分な部分を反射する選択的な反射器があってもよ
く、その構成は、検出器に到着する放射が選択的反射器で反射され、また、選択
的反射器を通って透過されたその両方であるようになっている。特定の波面で選
択的反射器に遭遇する実質的に全ての入射放射は、透過されてもよく、又は、実
質的に全てを反射してもよい。操向反射器は、この選択的反射器を含むことがで
きる。

【００１２】放射の偏波変更を達成するために偏波変更器を備えてもよい。偏波変更器は、
選択的反射器による入射放射の選択的反射又は透過の間で偏波の変更を使用中に
もたらすことができ、偏波変更器に入射する放射の偏波状態次第で放射を透過又
は反射してもよい。アセンブリは、選択された方向からアセンブリに入射する放
射を操向反射器から反射するようになっていてもよい。アンテナは、集束アンテ
ナであることができ、操向反射器で反射された極性変更放射を検出器上に集束す
るようになっていてもよい。偏波変更器は、放射の操向反射器からの反射と集束
アンテナとの間の放射通路に設けられるのが好ましく、その構成は、操向反射器
で反射された放射が、操向反射器に再衝突し操向反射器を通過して検出器に到着
する以前にその極性を変更されるようになっているものである。

【００１３】アンテナは、偏波変更器に対して、選択された方向からアセンブリに入射した
放射が偏波変更器に遭遇する前にアンテナを通過するように配置してもよい。アンテナ及び／又は操向反射器は、材料の実質的な平行線を含むことができる
。偏波変更器は、波面が装置を通過する時に直線的に偏波された波面の極性を実
質的に４５°回転させることができる。操向反射器は、軸線に関して角度的に可
動であってもよい。

【００１４】円偏波から直線偏波への変換器を設けてもよい。円偏波放射を使用して遠方と
通信することにはいくつかの利点がある。円偏波から直線偏波への変換器は、選
択された方向から入射した波面がアンテナに入射する以前に変換器に入射するよ
うにアンテナの前に設けることができる。円から直線への偏波変更手段を設けてもよい。円から直線への偏波変更手段は
、１つ又はそれ以上の蛇行線、又は、四分の一波長板を含むことが好ましい。偏波変更手段を設けてもよい（一方の平面での直線偏波から別の平面での直線
偏波へなど）。操向反射器は、１つの実施形態においては、特定の偏波を有する
波を反射し、別の偏波を有する波を透過する。

【００１５】アセンブリは、入ってくる放射を受信及び検出するようになっているのが好ま
しいが、それはエミッタでもよい。アンテナは、集束アンテナであることが好ま
しい。偏波変更器は、アンテナに近接して設けられることが好ましい。偏波変更器は
、偏波変更材料盤を含むことが好ましい。それは、アンテナを堅くするのに役立
ってもよく、又は、アンテナが偏波変更材料を堅くしてもよい。アンテナは、デ
ィッシュを含むことができ、極性変更材料のシートがディッシュの周辺縁部領域
に延びるように設けられてもよい。

【００１６】アセンブリの構成は、アンテナが操向反射器の前にあるようなものが好ましい
（外部から入射する放射の予期される方向（視野）に対して）。アンテナは、検
出器の前にあることが好ましい。操向反射器もまた、検出器の前にあることが好
ましく、アンテナと検出器との間が好ましい。偏波変更器は、アンテナと操向反
射器との間にあることが好ましい。操向反射器は、唯一の可動光学部材であって
もよい。

【００１７】第２の態様に従えば、本発明は、本発明の第１の態様に従ったアンテナ・アセ
ンブリを有する視野探索システムと信号処理装置とを含み、このアンテナ・アセ
ンブリは、信号処理装置に信号を供給する検出器を有する。本システムは、操向質問機システムを含むことができる。信号処理装置は、受
信信号を解析し、それらが所定の既知の種類の要素を包含するかどうか判断する
ようになっていることが好ましい。操向質問機システムは、検出器で受信した視野からの信号が既知の種類の要素
を包含するか否かを判断するために、第１の視野及び第２の視野に実質的に同時
に応答させる能力を有してもよい。使用中に検出信号を復号して電磁放射で搬送
される利用可能な情報を作成する復号器を設けることができる。暗号化された信
号を解読するために暗号読取り手段があってもよい。

【００１８】本発明の第１の態様に従ったアンテナ・アセンブリ、又は、本発明の第２の態
様に従ったシステムが設けられた車両に対して保護するものがまた必要である。
車両には、角度的可動構成要素が設けられてもよく、操向反射器は、車両の角度
的可動構成要素の角度位置によって決められた角度位置にあるように時々制御す
ることができる。車両は、各々が独立して角度的に可動である第１の角度的可動構成要素と第２
の角度的可動構成要素とを有することができ、そこでは、操向反射器は、第１の
角度的可動構成要素である場合、角度位置によって決められた第１の角度位置に
あるように、そしてその後すぐ、実質的に同時に、第２の角度的可動構成要素の
角度位置によって決められた第２の角度位置にあるように時々制御される。第１
及び／又は第２の角度的可動構成要素は、カメラなどの画像装置を含んでもよい
。

【００１９】別の態様に従うと、本発明は、アンテナ・アセンブリの視野の方向を変更する
方法を含み、本方法は、静止アンテナと可動操向反射器とを有する段階を含み、
反射器の動きがアセンブリの感度応答パターンを動かす。本方法は、入射放射を受信する段階を含むことが好ましいが、この方法は、別
の方向に放射を送信することもできるであろう本方法は、波面が操向反射器に一度だけ（好ましくは最初の時）遭遇する時に
入射波波面を透過又は反射する段階のいずれかの段階、及び、波面が透過又は反
射される更なる時点で（操向反射器との前記一度だけの遭遇とは逆）波面が操向
反射器に遭遇するように準備する段階を含むことができる。入射波面は、偏波さ
れてもよい。操向反射器の透過／反射特性は、それに遭遇する放射の偏波状態次
第であり得る。波面の第１又は前記一度の操向反射器との相互作用とその更なる
操向反射器との相互作用との間で、波面の偏波に変化があってもよい。波面の操向反射器との遭遇のうちの少なくとも１つにおける波面の偏波は、線
形であることが好ましい。

【００２０】更なる態様に従えば、本発明は、ｉ）所定信号の存否を判断するために実質的
に同時に複数の視野に応答させる方法、又は、ｉｉ）ｉ）の方法を達成する装置
を準備する段階、のいずれかを含み、本発明は、更に、信号の尋問を実行するた
めに検出器に信号処理装置へ検出信号を供給させる段階、及び、走査器に本発明
の第１の態様に従う又は本発明の他の態様のいずれかに従って作動する装置を準
備することにより、検出器に供給されたデータを補足する走査器にその視野を迅
速に変化させる段階を更に含む。

【００２１】より小さな操向反射器を有するのと丁度同じようにアンテナを動かすことが容
易である、アンテナの閾値寸法があり得ることが理解されるであろう。アンテナ
が約２センチメートル×２センチメートルよりも小さな場合、本発明を使用する
には不経済になり得ると考えられる（しかし、そうは言っても適用可能である）
。アンテナは、少なくとも、約２又は３センチメートル×２又は３センチメート
ル，又は、５センチメートル×５センチメートル、又は、１０センチメートル×
１０センチメートル、又は、２０センチメートル×２０センチメートル、又は、
３０センチメートル×３０センチメートル、又は、５０センチメートル×５０セ
ンチメートルでさえも、又は、１メートル又はそれ以上×１メートル又はそれ以
上の大きさであることが好ましい。アンテナは、必然的に正方形であると仮定さ
れるべきではなく、上記の寸法範囲は直径でもあり得る。上記のいずれかの点の
間に延びる範囲の寸法を有するアンテナが考慮されている。面積で言うと、アン
テナは、約４平方センチメートル、９平方センチメートル、２５平方センチメー
トル、５０平方センチメートル、１００平方センチメートル、５００平方センチ
メートル、１，０００平方センチメートル、２，５００平方センチメートル、１
０，０００平方センチメートル、又は、それ以上の投影面積を有してもよく、又
は、これらの点の何れかによって形成される範囲にあってもよい。アンテナの質量は、５０グラム又はそれ以上、又は、１００グラム、５００グ
ラム、１キログラム、１０キログラム、又は、それ以上であってもよい（又は、
上記の値によって形成される範囲の間であってもよい）。

【００２２】操向反射器は、大き過ぎないことが好ましい。それは、約３０センチメートル
×３０センチメートル（又は、直径３０センチメートル）、又は、それ以下であ
ってもよい。それは、約２０センチメートル、１５センチメートル、１０センチ
メートル、５センチメートル、２又は３センチメートル、又は、それ以下、又は
、それらの点の何れかによって形成される範囲にある辺又は直径を有してもよい
。寸法が約３０センチメートルを超える操向反射器を望む場合、空気抵抗を減少
させるために、内部に操向反射器が置かれたチャンバの空気を抜くことが必要な
場合がある。枠に薄膜（例えば、金属被覆マイラー）として形成された大きな操
向反射器を考えることは可能であり、それらは１メートルの寸法になり得る。

【００２３】アンテナは、一般にディッシュのような３次元構造であり、任意の与えられた
投影面積に対して実質的に２次元の操向反射器は、より重さが軽くなることにな
って、従って操向が一層容易になることが理解されるであろう。操向反射器は、アンテナの投影面積よりも小さな、可能性としてその面積の３
／４、又は、その面積の１／２、又は、それ以下の投影面積を有する場合がある
。アンテナが光線を集束すればするほど、操向反射器は一層小さくでき、また、
操向反射器が焦点に近ければ近いほど、それは一層小さくできる。代わりに、操
向反射器は、アンテナの面積と実質的に等しい面積を有してもよい。操向反射器
は、入射波の集束を行う前に設けてもよい。

【００２４】アンテナ・アセンブリの１つの特定実施形態は、ミリメートル波長で作動する
ように寸法が取られ作動するようになっている。本発明は、無線波長からサブミ
リメートル波長までの特別な（但し、限定的ではない）応用例を有する場合があ
る。波長が赤外線又は可視的にまで短くなる場合、適切な偏波器を見出すのは厄
介で費用が嵩む可能性がある。アンテナ・アセンブリは、例えば１〜１０ギガヘルツ（又は、それ以上）、最
も好ましくは、少なくとも１ギガヘルツである、極めて広い帯域幅に亘って作動
することが好ましく、少なくとも１ギガヘルツ又は少なくとも５ギガヘルツの帯
域に亘って作動する場合がある。アセンブリは、中心公称作動周波数の５〜２０
％、又は、５〜１５％又は１５％の帯域幅に亘って作動するようになっているこ
とが好ましい（例えば、それは、３０ギガヘルツで約５ギガヘルツの帯域幅を有
することができる）。

【００２５】操向反射器をその移動範囲の一方の側から他の側へと動かす速度は、約１／１
００秒又はそれ以下、１／５０秒、１／２０秒、１／１０秒、２／１０又は３／
１０秒、１／２秒、又は、１秒又はそれ以上であってもよい。移動速度は、上記
の値の任意の組み合わせで形成される範囲内であることができる。本発明は、操向ミラー又は反射器を使用することにより、アンテナ／波捕捉装
置を第１の角度から第２の角度に走査する速度を改善する方法であると考えるこ
とができるであろう。本発明をミリメートル波の分野で使用することは、過去においてミリメートル
波システムが異なる視野を見てきた方法に比較して有利だと考えられる。選択的に透過又は反射する操向アンテナを有することは利点を与える。ここで、本発明の実施形態は、添付図面を参照し、単に一例として以下に説明
される。

【００２６】（発明を実施するための最良の形態）図１Ａは、信号処理手段１２に接続された光学機械的アンテナ・アセンブリ又
は走査器１０の平面図である。アンテナ・アセンブリ１０は、ハウジング１４（
この場合、その内包物をあらゆる有害環境から保護するために閉じている）、ハ
ウジング１４に対して静止したアンテナ１６、アンテナ及びハウジングに対して
固定されるように装着された偏波回転材料盤（実際のところ、これは側壁のほか
前壁を有する箱である）を含む偏波回転子１８、枢軸２２に関して角度的に可動
であるように装着された操向反射器２０（又は、フラッパ板２０）、ハウジング
１４に対して静止して設けられた検出器（又は、角型アンテナ）２４、及び、ア
ンテナ１６と、偏波回転子１８と、操向反射器２０と、検出器２４とを支持する
ために設けられた支持フレーム２６を含む。円偏波放射を面偏波放射に変換する
偏波変換器２７は、ハウジング前部に設けられる。変換器２７はまた、ハウジン
グ側部に沿って延びる側壁２７’を有する（また、上部壁及び下部壁のほか、前
部壁及び好ましい側壁２７’を有してもよい）。ハウジング１４は、ハウジング
がこの場合は車両である別の物品に装着することができるように装着用構造２８
を準備される（図１Ｂに示す）。ハウジングは、車両の外部に装着されてもよい
。

【００２７】図１Ｂはまた、フラッパ板２０がフレーム２６の側部に当たることなく軸２２
に関して角度的に動くハウジング内の空間が存在する事実を一層明確に示してい
る。図１Ｂはまた、フラッパ板を軸２２に関して動かし、制御装置３２によって
制御されたモータ駆動装置３０を示す。信号処理装置１２及び制御装置３２は、
同じ全体制御システム又はコンピュータの一部であってもよい。それらは、幾つ
かの実施形態においては、ハウジング内に準備されるか、又は、別々に装着され
たユニットとして可能性としてはハウジングの近くに設けられてもよい。

【００２８】アンテナ１６は、集束アンテナであり、垂直に対して４５°傾斜した基板（例
えば、ＰＴＦＥ／ガラス繊維）に設けられた数多くの等間隔の平行銅ワイヤ又は
銅線を有する湾曲偏波ディッシュを含む。これは、ディッシュに対して線に直角
の電気的偏波成分を透過させ、線に平行な電気的成分を反射させるようにする。操向反射器２０は、図３に示され、同じくアンテナ１６の偏波ディッシュの偏
波平面に対して４５°の偏波平面を有する数多くの平行金属ワイヤ又はトラック
３４を有する。

【００２９】図４は、３６ギガヘルツから４０ギガヘルツの周波数帯用の偏波グリッドを示
す。線幅Ｗは、約１８０ミクロンで、隣接する線の間隔Ｓは、約３００ミクロン
である。これは、与えられた周波数帯において９５％を超える効率である。偏波変換器２７は、図５及び図６において更に詳細に示される。偏波変換器は
、基板３８（例えば、ＰＴＦＥ／ガラス繊維）の複数（この場合は４つ）のグリ
ッド又は層３６の蛇行線スタックを含み、平行にエッチングされた金属蛇行線４
０を各層に有し、層３６は、誘電体層４２によって支持されている。蛇行線グリ
ッドは、円偏波を直線偏波に変換する（及び、その逆）。蛇行線は、１９８７年
６月発行のＩＥＥＥ紀要アンテナ伝播ＡＰ−３５、第６号に掲載のルエイ・シー
・チュー（Ｒｕｅｙ−ＳｈｉＣｈｕ）及びクアン・ミン・リー（Ｋｕａｎ−Ｍ
ｉｎＬｅｅ）による論文「垂直及び傾斜平面波の入射を伴う多層蛇行線偏波板
の解析モデル」で議論されている。

【００３０】偏波回転子１８は、この場合はベリリウム・ヘキサ・フェライトであるフェラ
イトシートを含む。フェライトシートは、選択された使用帯域幅で入射放射の４
５°回転を達成するように選択された厚みを有する。この場合、厚みは、３７ギ
ガヘルツで４５°回転（約２ミリメートル）を与えるように選択された。誘電体
（ＡＢＳなどのプラスチック材料）の突き合わせ層は、フェライト偏波平面回転
子の面の反射を減少させる誘電体突き合わせ材料としてフェライトの両側面に亘
って延びている。

【００３１】検出器２２は、試行においては、ピラミッド形のアルミニウムフィール角型ア
ンテナであったが、円形角型アンテナが好ましい。試行システムにおいては、角
型アンテナの張り出し部分が長さ１６ミリメートル、開口が磁気平面において１
６．６ミリメートル、電気平面において１２．３ミリメートルであって、全体利
得１４〜１５ｄＢｉが得られた。システムの全体利得は、約３３ｄＢｉであるよ
うに準備された。

【００３２】角型アンテナをそれが受信する放射の偏波平面に対して４５°で装着すること
を回避する必要がある。４５°で線形→円形→線形である２重蛇行線構造（図示
しない）が角型アンテナの前に装着され、これには、背中合わせで設けられ、互
いに対して４５°回転されて示された２つの蛇行線構造が含まれる。試行システムにおける全体的アンテナ・アセンブリ又は走査器は、幅約２０セ
ンチメートル、高さ３０センチメートル、及び、深さ２０センチメートルであっ
た。より短い波長へ動かす、又は、光学的品質／解像度を犠牲にすると、より小
さな走査器を可能にすることができる。

【００３３】図３は、ソレノイドを含む駆動モータ３０によって駆動される羽ばたきグリッ
ド（操向反射器）２０を示す。グリッド２０は軸（図示しない）を有し、符号器
４４が軸に付随している。符号器は、制御装置３２に対して位置信号を供給し、
羽ばたきグリッドの軸の角度位置を特定する。図１及びそこに示された光線軌跡を参照すると、円偏波されたミリメートル波
５０は左から入る。これらの波は、応答させられている対象によって放射される
か、又は、それから反射されたものであってもよい。円偏波波５０は、直線偏波
波５２へ蛇行線変換器２７によって変換される。それらは、湾曲集束グリッド／
ディッシュ１６を通過するが、理由は、偏波平面がその偏波平面に平行であるか
らである。波５２は、その後、波の偏波平面が４５°だけ回転されるフェライト
のファラデー回転子１８を通過する（この部分については５４で参照される光線
）。波は、次に、操向反射器／羽ばたきグリッド２０（視野の走査を行う）に突
き当たり、それらがこのグリッドに関して交差偏波されるので、波はそれから反
射する（この時点では５６で参照される波）。フェライトのファラデー回転子１
８を通って伝播して戻り、偏波の更なる４５°回転を拾い上げた後（この時点で
は５８で参照される波）、波は、湾曲集束ディッシュ１６に到着し、今やこのグ
リッドに関して交差偏波されているので、湾曲集束ディッシュから反射して（こ
の時点では６０で参照される波）、湾曲集束ディッシュにより集束される。波６
０は、フェライトの偏波回転子１８を再度横断し、それらの偏波の更なる４５°
回転を拾い上げる（この時点では６２で参照される波）。波６２は、それらが今
や羽ばたきグリッド２０に対して平行に偏波されているので、羽ばたきグリッド
を通過する。波は、供給／検出器２４の位相中心に集束する。

【００３４】アンテナ・アセンブリ１０全体に比べると非常に軽質量である羽ばたきグリッ
ド／操向反射器の角運動は、グリッド２０の動きの２倍の角度の偏向視野の偏向
を生み出す。これによって、迅速でコンパクトな走査器がもたらされる。波がアンテナ・ディッシュを通過し、操向反射器から反射し、アンテナ・ディ
ッシュから反射し、そして操向反射器を通過して検出器供給角型アンテナに到達
する、アンテナ・アセンブリ用に選択された構成は、コンパクトなインライン・
システムを達成し、供給角型アンテナが波の通路を妨げること（それはシステム
の性能を減じると思われる）を回避する。試行システムにおいて、蛇行線変換器及びファラデー回転子１８の箱部分は、
走査器の縁部に向かう箱の隅部の近くで波に対する性能を減じる。湾曲輪郭の回
転子１８、及び／又は、蛇行線箱及び／又は回転子１８の箱に対する反射防止被
覆を使用することが好ましい場合がある。

【００３５】好ましい実施形態のシステム性能は次の通りである。走査器要件：利得：３０ｄＢｉ走査角度：方位角で±４５° 供給：方位角に単一パルス供給大きさ：約２０００〜６０００平方センチメートル応答時間（操向反射器の全偏向）：少なくとも１００ミリ秒と同程度に良好、
好ましくは１０ミリ秒又はそれよりも良好走査器で受信される偏波：円形作動周波数：３６ギガヘルツから４０ギガヘルツ有効開口：１５０ミリメートル円形開口における理論利得：３４．８ｄＢｉ開口で範囲が定められる供給の角度：９５．２° 供給：角型アンテナ、２０ｄＢｉ照度湾曲集束グリッド：球面焦点長８５ミリメートル操向反射器が集束グリッドの後方にある距離：５０ミリメートル

【００３６】走査器は、アクティブ検出／識別システムの一部、又は、パッシブシステムの
一部であってもよい。走査器は、カメラなどの視野を有することができる可動構成要素に装着しても
よい。制御装置３２は、システムの別の構成要素、例えばカメラの動きに従働するよ
うに操向反射器を制御することができる。図３は、カメラなどの指向可能部材の
位置や動きを表す電気入力信号３１が制御装置３２へ供給されるのを示している
。

【００３７】走査器又はアンテナ・アセンブリ１０は、対象からの放射を検出してそれを解
析し、対象が既知の種類であるか否かを識別する質問機システムの一部であって
もよい。検出された放射は、それが包含する情報を復号するために好ましくは制
御手段３２によって処理することができる。制御手段３２、走査器／アンテナ・
アセンブリ１０、及び、駆動モータ３０は、ユニットとして準備することができ
るであろう。

【００３８】本発明が用途を見出す別の分野は、交通監視及び制御におけるものである。例
えば、通行料徴収ブースは、乗用車及び大型トラックが通行料徴収ブース／自動
遠隔通行料徴収ステーションを通って走行する時に、適切なトランスポンダを装
着した乗用車及び大型トラックを見てそれら自身を乗用車又は大型トラックとし
て識別し、どの会社又は個人の掛け売り勘定に借方記入するかを特定するために
本発明による走査器を使用することができるであろう。道路わきの走査器又はガ
ントリーに設けられた走査器は、道路の異なるレーンの交通に応答させるために
若干異なる視野を非常に迅速に走査することが必要な場合がある。これは、嵩張
るカメラを動かすことを回避する。

【００３９】更なる用途は、例えば門や検問所での現場保安に関するものであってもよい。
走査器は、検問が開いているか否かを判断するために、エミッタによって放射さ
れた符号化保安データを探すことができるであろう。１つの走査器であっても、
隣接する検問を迅速に走査することによって複数の門／検問所の役に立つことが
できるであろう。この走査器は、放射周波数７７ギガヘルツで作動することができる。この走査器の解像度は、検出器２４において単一パルス供給を使用することに
より改善することができるであろう。この走査器１０は、画像化システム、又は、質問機システムなどの非画像化シ
ステムで使用する場合がある。

【００４０】図７は、この場合は実質的に９０°離れている２つの方向を見ることのできる
走査器１０を備えた車両６０を示す。仮に乗用車などの車両がそれらにアイデン
ティティを与えるトランスポンダを有するとすれば、車両６０などの車両は、他
の車両を識別するために、可能性としては交通違反を話し合うために後日車両の
所有者と接触する目的で使用することができるであろう（例えば、他の車両から
発せられた波は、走行速度を立証するのに使用し得る）。図１から図６までの特定実施形態で使用された放射の反射は、走査器の物理的
大きさを小さく保つことを可能にする一方、反射のたびに信号損失を引き起こし
、反射が多すぎると不満足なレベルにまで性能を低下させる可能性があることが
理解されるであろう。

【００４１】受信装置として検討されたが、仮に供給角型アンテナ２４が適切な放射供給装
置と交換され、偏波変更構成要素１８が逆にされたとしたら、アンテナ・アセン
ブリ１０は、勿論、エミッタとして使用することができるであろう。代わりに、
アンテナ・アセンブリの光学器械構成部分（例えば、アクティブ操向質問機シス
テム）の幾つか又は全てを使用する又は全く使用しない別個のエミッタを設ける
こともできるであろう。

【００４２】パッシブシステムであるかアクティブシステムであるかによらず、操向反射器
は、カメラ全体又は収容ユニットを動かすよりもずっと迅速に動かすことができ
ることが理解されるであろう。操向反射器はまた、ユニット全体であれば回す必
要があったであろう角度のわずか半分に亘って動かされる。それはまた、事実上
同時に異なる視野を見る単一ユニットを有することを可能にする。アンテナ・アセンブリは、かなり広い帯域に亘って作動が可能であり、例えば
１つの実施形態において、それは、Ｋａバンド（２６．５ギガヘルツから４０ギ
ガヘルツ）から外れて作動する。それは、Ｗバンド（７５ギガヘルツ〜１１０ギ
ガヘルツ）に亘って作動でき、例えば、７７ギガヘルツ用に形成されてもよい。

【００４３】２つ又はそれ以上の操向反射器を波の経路に有することが必要な場合がある。
複数の操向反射器は、同じ角度に亘って、又は、互いに異なる角度に亘って回転
するように制御してもよい。１つより多い操向反射器から波を反射することによ
って、操向反射器を比較的小さな角度で単に動かしながら（従って、単一反射器
が視野角度変化の半分を動いた場合よりも迅速に）、尚かつ第１及び第２の視野
間の角度変化を大幅に増加することが可能である。

【００４４】本発明は、信号収集（例えば、集束）アンテナが目標とする速度で動かすのに
余りにも大き過ぎる状況で利点を有すると現在の所考えられている。アンテナの
大きさは利得に関連するので、余りにも小さく作るべきではない。最小限容認で
きる大きさは、放射の周波数と必要な利得／解像度とに左右されることになる。
本発明は、アンテナを動かすのではなく代わりに操向反射器を動かすことにより
、より大きなアンテナが高速で効果的に動かされることを可能にする。勿論、状
況によっては、アンテナを動かしかつ操向反射器も有して、より優れた性能が尚
も得られるであろうことを欲する場合があると考えられる。

【００４５】選択的な反射器／発信器構成要素をもたらす他の方法は、周波数変化を使用す
ること（しかし、これを実施する技術は難しく、大きな装置にとっては高価にな
り、効率的ではない）、又は、位相変化を使用すること（しかし、位相は分から
ない場合があり、走査角度とアンテナを横切る位置と共に変化することになるの
で、これは実際的ではない）ことかもしれない。それにも拘わらず、代替の選択
的反射器／発信器が可能であってもよい。ＲＦシステムとして説明されたが、本発明は、可視光線、赤外線、又は、紫外
線など、又は、Ｘ線さえ含む他の周波数での用途を同じく有することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明による操向質問機システムを概略的に示す図である。

【図１Ｂ】システムの詳細を概略的に示す図である。

【図２】操向構成要素が異なる方向を見るためにアセンブリを操向している、図１のシ
ステムを概略的に示す図である。

【図３】図１の操向構成要素を概略的に更に詳細に示す図である。

【図４】図１のシステムの別の構成要素を示す図である。

【図５】図１のシステムに使用される蛇行線アセンブリを示す図である。

【図６】図５の蛇行線アセンブリに使用される蛇行線シートを更に詳細に示す図である
。

【図７】図１の操向質問機を装備した車両を概略的に示す図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年８月１７日（２００１．８．１７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 5J020 AA03 AA07 AA08 BA06 BA08 BA18 BC02 BC06 CA02 DA04 DA06 DA07 DA10 5J021 AA01 AB07 BA01 DA03 GA02 GA08 HA01 HA10 JA05 JA06 JA07 5J047 AA04 AA07 AB18 AB19 BF01 BF11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナ及び操向反射器を含む操向アンテナ又は走査器アセ
ンブリであって、前記操向反射器は、制御手段により制御されるようになっている、ことを特徴とするアセンブリ。
【請求項２】前記制御手段は、前記アセンブリが２つの所定領域を異る時
間であるが実質的には同時に見るように、前記操向反射器を第１位置と第２位置
との間で繰り返して駆動することを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】前記操向反射器は、使用中、いくつかの状況の下では入射す
る放射の少なくとも十分な部分を透過し、他の状況の下では前記入射放射の少な
くとも十分な部分を反射する選択的反射器を形成し、その装置は、検出器に到達
する放射が前記操向反射器から反射されており、かつ、前記操向反射器を通って
透過しているようなものであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれ
か１項に記載のアセンブリ。
【請求項４】偏波変更器は、使用中の入射波の偏波状態に基づいて使用中
に入射放射を透過又は反射する前記操向反射器により、入射放射の反射又は透過
の間の偏波の変更を使用中にもたらすことを特徴とする請求項３に記載のアセン
ブリ。
【請求項５】前記偏波変更器は、前記放射の偏波を円偏波から直線偏波へ
変更することを特徴とする請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項６】前記アセンブリは、（ｉ）入射する放射を受信して検出する
ようになっている、又は、（ｉｉ）出射する放射を発するようになっている、又
は、（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方である、のいずれかであることを特徴
とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項７】偏波変更器は、前記アンテナに隣接して設けられることを特
徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項８】前記アンテナは、ディッシュと、前記ディッシュの周辺縁部
領域に延びるように設けられた偏波変更材料のシートとを含むことを特徴とする
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項９】請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアンテナ又は
走査器アセンブリを含み、信号処理装置を含み、前記アンテナ又は走査器アセン
ブリは、前記信号処理装置へ信号を供給する検出器を有することを特徴とする視
野探索システム。
【請求項１０】前記信号処理装置は、受信信号を解析し、受信信号が所定
の種類の要素を包含するか否かを判断するようになっていることを特徴とする請
求項９に記載のシステム。
【請求項１１】前記システムは、前記視野から前記検出器により受信した
前記信号が所定の種類の要素を包含するか否かを判断するために、第１視野及び
第２視野を実質的に同時にサンプリングできることを特徴とする請求項１０に記
載のシステム。
【請求項１２】前記システムは、前記放射により搬送される利用可能な情
報を作成するために、使用中に信号を復号する復号器を有することを特徴とする
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】システムには、各々が独立して角度的に可動である第１の
角度的に可動な構成要素と第２の角度的に可動な構成要素とが設けられ、操向反
射器は、前記第１の角度的可動構成要素の角度位置により判断された第１の角度
位置にあるように、また、その後まもなく、実質的には同時に、前記第２の角度
的可動構成要素の角度位置により判断された第２の角度位置にあるように、時々
制御されることを特徴とする、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の
システムを装備した車両。
【請求項１４】アンテナ又は走査器アセンブリの視野の方向を変更する方
法であって、静止アンテナと、その動きがアセンブリの空間的応答を変更する可動操向反射
器とを有する段階と、波面が前記操向反射器に遭遇する一時点で、入射偏波波面をその偏波に基づい
て透過するか又は反射する段階のいずれかの段階と、前記波面の前記偏波を変更する段階と、前記波面の偏波変更のために前記一時点の前記操向反射器との遭遇とは逆に前
記波面が透過又は反射される更なる時点で、前記波面が前記操向反射器と遭遇す
るように準備する段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】前記波面の前記操向反射器との遭遇の少なくとも１つにお
ける前記波面の前記偏波は線形であることを特徴とする請求項１４に記載の方法
。