JP2632653B2 - Depth measuring device - Google Patents

Depth measuring device

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JP2632653B2
JP2632653B2 JP30843994A JP30843994A JP2632653B2 JP 2632653 B2 JP2632653 B2 JP 2632653B2 JP 30843994 A JP30843994 A JP 30843994A JP 30843994 A JP30843994 A JP 30843994A JP 2632653 B2 JP2632653 B2 JP 2632653B2
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traveling wave
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安正 久田
譲治 桜井
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、月周回観測衛星等の
飛翔体に搭載され、観測対象物の誘電率の既知の表面構
造体の深さや厚さの分布を計測する深さ計測装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a depth measuring apparatus mounted on a flying object such as a lunar orbiting satellite for measuring the depth and thickness distribution of a surface structure having a known permittivity of an object to be observed. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、月周回観測衛星等の飛翔体に搭載
され、観測対象物の表面構造体などの厚さを計測する装
置としては、米国のアポロ11号の月周回観測衛星に搭
載され月面を覆う表土(レゴリス)の厚さを観測した月
地中探査レーダ装置がある。このレーダ装置は、図4の
概略図に示すように、月周回観測衛星1に搭載され、送
受信部2より単一の周波数の送信パルスを用い、しかも
搭載上の制約から比較的開口の小さいアンテナ3から、
月面4に向けて送出し、月面4の第1表面4−1及び第
2表面4−2からのエコー信号を受信して、レゴリスの
厚さ等を観測するように構成されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device mounted on a flying object such as a lunar orbiting satellite and measuring the thickness of a surface structure of an object to be observed, it is mounted on a lunar orbiting satellite of Apollo 11 in the United States. There is a lunar subsurface radar system that measures the thickness of topsoil (regolith) covering the moon surface. As shown in the schematic diagram of FIG. 4, this radar device is mounted on a lunar orbiting satellite 1, uses a transmitting pulse of a single frequency from a transmitting / receiving unit 2, and has a relatively small aperture due to restrictions on mounting. From 3,
It is configured to transmit toward the lunar surface 4, receive echo signals from the first surface 4-1 and the second surface 4-2 of the lunar surface 4, and observe the thickness and the like of the regolith.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成のレーダ装置を用いて月表面から離れた高さか
ら月表面を観測した場合、アンテナ3のビームパターン
5の端部(アンテナ3から最も距離が長い部分)と月面
4の第1表面4−1との1つの交点Aからの、送信パル
ス信号fに対するエコー信号fA ′が送受信部2に到達
し終わらない内に、アンテナ3から月面4に下ろした垂
直軸6と第2表面4−2との交点B(アンテナ3と第2
表面4−2との最も距離が短い部分)からのエコー信号
B ′が届き、しかも月面の第1表面のA点からのエコ
ー信号fA ′のパワーの方が、第2表面のB点からのエ
コー信号fB ′よりもかなり大きいため、fA ′に
B ′が埋もれてしまい、fB ′を分離することは困難
である。この態様を図5のタイミングチャートに示す。
なお、図5においてfH ′は月面4に下ろした垂直軸6
と月面の第1表面4−1との交点Hからのエコー信号を
示す。
However, when the lunar surface is observed from a height away from the lunar surface using the radar device having such a configuration, the end of the beam pattern 5 of the antenna 3 (mostly from the antenna 3). While the echo signal f A ′ for the transmission pulse signal f from one intersection A between the long distance portion and the first surface 4-1 of the lunar surface 4 does not reach the transmission / reception unit 2, the antenna 3 Intersection B between the vertical axis 6 lowered to the moon surface 4 and the second surface 4-2 (the antenna 3 and the second
Most distance between the surface 4-2 'arrived, yet the echo signal f A from point A of the first surface of the moon' echo signal f B from short section) towards the power of, the second surface B Since the echo signal from the point is much larger than f B ′, f B ′ is buried in f A ′, and it is difficult to separate f B ′. This aspect is shown in the timing chart of FIG.
In FIG. 5, f H ′ is a vertical axis 6 lowered to the lunar surface 4.
5 shows an echo signal from an intersection H between the first surface 4-1 of the moon surface and the first surface 4-1.

【0004】このように、送信ビームの広さに起因する
ビーム側方からのエコー信号の中に、目的とするレゴリ
スの厚さ情報となる衛星直下点方向の地中からのエコー
信号が埋もれてしまい、レゴリスの厚さが観測できない
という問題があった。
[0004] As described above, the echo signal from the underground in the direction of the point directly below the satellite serving as the target regolith thickness information is buried in the echo signal from the side of the beam caused by the width of the transmission beam. As a result, there is a problem that the thickness of the regolith cannot be observed.

【0005】これを回避するには、A点からのエコー信
号fA ′とB点からのエコー信号fB ′を送受信部で物
理的に区別する必要があり、fA ′が送受信部に届き終
わった後に、fB ′が届くようにしなければならない。
これを実現するには、一般にはA点方向のエコー信号を
含まないようにするため非常に狭いビームを形成するこ
とが必要となり、これには大開口のアンテナが必要とな
り、また衛星高度h(例えば100 km)に比べかなり薄い
といわれるレゴリスの厚さδh(5m程度)を識別する
には、非常に狭い送信パルス幅が必要となり、レーダ装
置としては実現が極めて困難である。
To avoid this, it is necessary to physically distinguish the echo signal f A ′ from point A and the echo signal f B ′ from point B in the transmission / reception section, and f A ′ reaches the transmission / reception section. After that, f B ′ must arrive.
In order to realize this, it is generally necessary to form a very narrow beam so as not to include an echo signal in the direction of the point A, which requires a large aperture antenna and a satellite altitude h ( In order to identify the thickness δh (about 5 m) of the regolith, which is said to be considerably thinner than, for example, 100 km), a very narrow transmission pulse width is required, and it is extremely difficult to realize the radar apparatus.

【0006】本発明は、従来の月地中探査等を行うレー
ダ装置の上記問題点を解消するためになされたもので、
大開口のアンテナを用いることなく、観測対象物の深さ
方向の計測を高精度で行えるようにした深さ計測装置を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem of a conventional radar apparatus for performing underground exploration and the like.
It is an object of the present invention to provide a depth measuring device capable of measuring an observation target in a depth direction with high accuracy without using a large-aperture antenna.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、月周回観測衛星等の飛翔体に搭
載され、レーダ装置による深さ計測の場合には、ビーム
側方からのエコー信号の中に計測対象地点のエコー信号
が埋もれるほど観測対象物表面から離れた位置から、月
表面を覆う表土等の観測対象物の誘電率の既知の表面構
造体の深さを計測するための深さ計測装置において、周
波数可変機能を有する連続する又はパルス状の進行波の
源となる発振器と、該発振器から出力される進行波
を送信電波として観測対象物表面方向に輻射するアンテ
ナと、前記発振器から出力される進行波と前記アンテナ
から輻射された送信電波が観測対象物表面及びその表面
構造体の下面の境界面で反射され前記アンテナで受信さ
れた反射波を分離するための方向性結合器と該方向性結
合器を介して進行波を検出する進行波検出器と前記方向
性結合器を介して前記反射波を検出する反射波検出器と
からなり、前記進行波検出器と反射波検出器の出力の比
による電圧定在波比を算出する定在波測定器とで構成す
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is mounted on a flying object such as a lunar orbiting satellite , and when measuring depth using a radar device, the beam is used.
The echo signal of the measurement target point is included in the echo signal from the side.
From a position away from the more observation object surface is buried in the depth measuring device for measuring the dielectric constant of the depth of the known surface structure of the observed object surface soil for covering the lunar surface, the function of changing a frequency an oscillator to be <br/> oscillation source of continuous or pulsed traveling wave with an antenna for radiating the observation object surface direction as the transmission radio wave traveling wave output from the oscillator is output from the oscillator Directional coupler for separating the traveling wave and the transmitted radio wave radiated from the antenna from the surface of the object to be observed and the lower surface of the surface structure and separating the reflected wave received by the antenna, and the direction. Traveling wave detector for detecting a traveling wave through a sexual coupler and the direction
A reflected wave detector for detecting the reflected wave via a sexual coupler;
And a standing wave measuring device for calculating a voltage standing wave ratio based on a ratio between outputs of the traveling wave detector and the reflected wave detector.

【0008】このように、電圧定在波比が最小となる時
点で表面構造体内での反射波の共振状態を検出し、誘電
率等の定在波測定法の原理により、自由空間波長と観測
対象物の表面構造体の誘電率とに関連付けられた表面構
造体内の共振波長が得られ、この共振波長より表面構造
体の深さを高精度で求めることができる。
As described above, the resonance state of the reflected wave in the surface structure is detected at the time when the voltage standing wave ratio becomes the minimum, and the free space wavelength and the observation based on the principle of the standing wave measurement method such as the permittivity are measured. A resonance wavelength in the surface structure associated with the dielectric constant of the surface structure of the object is obtained, and the depth of the surface structure can be determined with high accuracy from the resonance wavelength.

【0009】[0009]

【実施例】次に実施例について説明する。まず実施例の
説明を行う前に、本発明において適用する“誘電率等の
定在波測定方”の原理について説明する。この測定法
は、図1に示すように、矩形導波管(TE10波)11
の中に、直方体の試料12を導波管11内を満たすよう
に入れ、その両端面が導波管11の軸に直角となるよう
に配置する。そして、その試料12だけで、ある波長の
進行波に共振する状態を作り、その時の試料12の長さ
Lから誘電率や誘電体損失等の試料12の材料特性を測
定する方法で、例えば、東京大学宇宙航空研究所報告第
4巻第3号(B)pp476〜482に示されているよ
うに、よく知られている技術である。そして、この測定
に用いる装置においては、図1に示すように、導波管1
1の一端には周波数可変発振器13が、他端には無反射
終端器14が設けられ、また試料12の配置位置の前方
には方向性結合器と検出器とからなる定在波測定器15
が配置されている。更に発振器13の近傍に波長計16
が配置され、発振器13と定在波測定器15との間の導
波管11内には可変減衰器17が配置されている。
Next, an embodiment will be described. First, before describing the embodiments, the principle of the “method of measuring a standing wave such as a dielectric constant” applied in the present invention will be described. As shown in FIG. 1, this measuring method uses a rectangular waveguide (TE 10 waves) 11
A rectangular parallelepiped sample 12 is placed inside the waveguide 11 so as to fill the inside of the waveguide 11, and both end faces are arranged so as to be perpendicular to the axis of the waveguide 11. Then, a state is created in which only the sample 12 resonates with a traveling wave of a certain wavelength, and a material property of the sample 12 such as a dielectric constant or a dielectric loss is measured from the length L of the sample 12 at that time. This is a well-known technique as shown in the Space and Aeronautical Research Institute of the University of Tokyo, Vol. 4, No. 3, (B) pp. 476-482. In the apparatus used for this measurement, as shown in FIG.
A frequency variable oscillator 13 is provided at one end and a non-reflection terminator 14 is provided at the other end. A standing wave measuring device 15 comprising a directional coupler and a detector is provided in front of the position where the sample 12 is arranged.
Is arranged. Further, a wavelength meter 16 is provided near the oscillator 13.
Is arranged, and a variable attenuator 17 is arranged in the waveguide 11 between the oscillator 13 and the standing wave measuring device 15.

【0010】次に、このように構成された測定装置にお
ける測定動作について説明する。発振器13から送出され
る進行波の周波数を変化(スウィープ)させ、それぞれ
の周波数に対して定在波測定器15によって、発振器13か
らの進行波と試料12側からの反射波の比、すなわち電圧
定在波比(VSWR)を測定する。電圧定在波比が最小
となる周波数f0 においては、厚さLの試料12が1/2
波長板となり、発振器13からの進行波は試料12を通過
し、負荷である無反射終端器14に吸収されるものと考え
られる。
Next, a description will be given of a measuring operation in the measuring apparatus thus configured. The frequency of the traveling wave transmitted from the oscillator 13 is changed (swept), and the ratio of the traveling wave from the oscillator 13 to the reflected wave from the sample 12, that is, the voltage, is measured by the standing wave measuring device 15 for each frequency. Measure the standing wave ratio (VSWR). At the frequency f 0 at which the voltage standing wave ratio is minimum, the sample 12 having the thickness L is 1 /.
It is considered that the traveling wave from the oscillator 13 passes through the sample 12 and is absorbed by the non-reflection terminator 14, which is a load.

【0011】この時の試料12が配設されている導波管か
らなる共振管内の進行波の波長Lgoと、試料12の厚さL
とには、次式(1)で示す関係がある。 n×(Lgo/2)=L ・・・・・・・(1) ここで、nは整数であり、厚さLの異なるいくつかの試
料について測定を行うことにより、nは決定することが
できる。
At this time, the wavelength L go of the traveling wave in the resonance tube composed of the waveguide in which the sample 12 is disposed, and the thickness L of the sample 12
Has the relationship shown in the following equation (1). n × (L go / 2) = L (1) where n is an integer, and n is determined by performing measurement on several samples having different thicknesses L. Can be.

【0012】一方、マイクロ波工学では、共振管内の進
行波の波長Lgoと試料12の複素誘電率εとの間には、次
式(2)で示す関係があることも、よく知られている。 Lgo=Lm {ε−(Lm /Lc 2 1/2 ・・・・・(2) ここで、Lm は自由空間波長で、Lc は導波管のカット
オフ波長である。
On the other hand, in microwave engineering, it is well known that there is a relationship expressed by the following equation (2) between the wavelength L go of the traveling wave in the resonance tube and the complex permittivity ε of the sample 12. I have. L go = L m {ε− (L m / L c ) 21/2 (2) where L m is a free space wavelength, and L c is a cutoff wavelength of the waveguide. is there.

【0013】したがって、上記(1),(2)式から、
試料12の厚さL、自由空間波長Lm,カットオフ波長L
c がわかっていると、複素誘電率εを求めることができ
る。
Therefore, from the above equations (1) and (2),
Sample 12 thickness L, free space wavelength Lm , cutoff wavelength L
Once c is known, the complex permittivity ε can be determined.

【0014】本発明は、この測定原理を、導波管規模で
はなく、人工衛星等の飛翔体から行う観測対象物の計測
に適用しようとするもので、例えば月周回観測衛星から
月面の表面のレゴリスの深さの計測に適用する場合は、
導波管に相当するものが月周回観測衛星と月面との間の
自由空間であり、試料に相当するものが月地表を覆うレ
ゴリスとなる。
The present invention is intended to apply this measurement principle to the measurement of an object to be observed not from a waveguide scale but from a flying object such as an artificial satellite. When applying to the measurement of the regolith depth of
The equivalent of the waveguide is the free space between the lunar orbiting satellite and the lunar surface, and the equivalent of the sample is the regolith covering the lunar surface.

【0015】次に、本発明の具体的な実施例について説
明する。この実施例は、本発明を月地表を覆うレゴリス
の厚さの計測に適用したもので、図2にその計測態様の
概念図を示し、図3に計測装置の構成を示す。図2にお
いて、21は衛星高度hの月周回衛星で、該衛星21には深
さ計測装置が搭載されている。深さ計測装置は、図3に
示すように、周波数可変の発振器22と、該発振器22から
方向性結合器23を介して伝達された進行波を送信電波と
して輻射するアンテナ24と、方向性結合器23に接続され
た進行波検出器25及び反射波検出器26とで構成されてい
る。前記周波数可変の発振器22から出力される進行波
は、従来のレーダ装置のようにパルス状のもの、または
連続したもの(CW波)のどちらでもよく、周波数は月
地表のレゴリス中に潜り易いように、300 MHz以下(波
長1m以上)のVHF帯を用いる。また方向性結合器23
は、発振器22から送出される進行波と、月面の第1表面
及び第2表面で反射されてアンテナ24で受信された反射
波とを、分離して取り出せる機能をもつもので、この方
向性結合器23と進行波検出器25と反射波検出器26とで、
定在波測定器27を構成している。アンテナ24としては、
従来のレーダアンテナと同様の2〜10m程度のものが用
いられる。
Next, a specific embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the present invention is applied to the measurement of the thickness of a regolith covering a lunar surface. FIG. 2 shows a conceptual diagram of the measurement mode, and FIG. 3 shows a configuration of a measurement device. In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a lunar orbiting satellite having a satellite altitude h, and the satellite 21 is equipped with a depth measuring device. As shown in FIG. 3, the depth measuring device includes a variable frequency oscillator 22, an antenna 24 that radiates a traveling wave transmitted from the oscillator 22 via a directional coupler 23 as a transmission radio wave, and a directional coupling. It comprises a traveling wave detector 25 and a reflected wave detector 26 connected to the detector 23. The traveling wave output from the variable frequency oscillator 22 may be either a pulsed wave like a conventional radar device or a continuous wave (CW wave), and the frequency is such that it can easily dive into the regolith on the lunar surface. In this case, a VHF band of 300 MHz or less (wavelength of 1 m or more) is used. Also, the directional coupler 23
Has a function of separating and extracting the traveling wave transmitted from the oscillator 22 and the reflected wave reflected by the first surface and the second surface of the moon and received by the antenna 24. With the coupler 23, the traveling wave detector 25, and the reflected wave detector 26,
The standing wave measuring device 27 is configured. As the antenna 24,
A similar radar antenna having a size of about 2 to 10 m is used.

【0016】このような構成の深さ計測装置において、
周波数可変の発振器22より進行波を送出すると、方向性
結合器23を介して進行波検出器25で、その進行波の強度
を検出しながら、アンテナ24より月面31に向けて電波と
して輻射される。そして月面31の第1表面31−1あるい
は第2表面31−2から反射された反射波はアンテナ24で
受信され、方向性結合器23で進行波とは区別されて反射
波成分として分離され、その強さが反射波検出器26で検
出される。検出器25,26で検出された信号の比を算出す
ることにより、電圧定在波比が求められる。
In the depth measuring device having such a configuration,
When a traveling wave is transmitted from the variable frequency oscillator 22, the traveling wave detector 25 detects the strength of the traveling wave via the directional coupler 23, and radiates as a radio wave from the antenna 24 toward the moon 31. You. The reflected wave reflected from the first surface 31-1 or the second surface 31-2 of the moon surface 31 is received by the antenna 24, and is separated from the traveling wave by the directional coupler 23 and separated as a reflected wave component. , The intensity of which is detected by the reflected wave detector 26. By calculating the ratio of the signals detected by the detectors 25 and 26, the voltage standing wave ratio is obtained.

【0017】アンテナ24より輻射された電波が月面31か
らレゴリス32の中まで進入し、その深さに相当する月面
の第2表面31−2で反射された反射波は、レゴリス32の
深さLとレゴリス32中の波長(共振管内波長に相当)L
goの関係が(1)式を満たす周波数となったときには、
レゴリス32内で共振状態となり、アンテナ24側には戻ら
ない。したがって、この場合は、定在波測定器27におけ
る反射波検出器26で検出される反射波成分は、見かけ上
なくなり、電圧定在波比としては最小値を示す。共振し
ない周波数では、月面31の第1表面31−1と第2表面31
−2からの2つの反射波成分が混在するため、電圧定在
波比のレベルは、共振時のレベルより常に大きくなる。
したがって、電圧定在波比のレベルの最小値検出時に共
振状態となっていることを確認することができる。
A radio wave radiated from the antenna 24 enters the regolith 32 from the lunar surface 31, and a reflected wave corresponding to the depth of the radio wave reflected by the second surface 31-2 of the lunar surface corresponds to the depth of the regolith 32. L and the wavelength in the regolith 32 (corresponding to the wavelength in the resonance tube) L
When the relation of go becomes a frequency satisfying the expression (1),
Resonance occurs in the regolith 32 and does not return to the antenna 24 side. Therefore, in this case, the reflected wave component detected by the reflected wave detector 26 in the standing wave measuring device 27 disappears apparently, and shows the minimum value as the voltage standing wave ratio. At frequencies that do not resonate, the first surface 31-1 and the second surface 31 of the moon surface 31
Since the two reflected wave components from -2 are mixed, the level of the voltage standing wave ratio is always higher than the level at the time of resonance.
Therefore, it is possible to confirm that the resonance state is established when the minimum value of the voltage standing wave ratio level is detected.

【0018】本発明に適用する定在波測定法は、本来は
先に述べたとおり試料の長さから誘電率を求めるもので
あるが、本実施例では逆に誘電率を既知として、試料に
対応するレゴリスの深さLを求めるものであり、この場
合のレゴリスの誘電率としては、月面着陸して帰還した
アポロ探査機が持ち帰ったサンプルにより得られた数値
(約2.0 と言われる)を用いる。また(1)式における
整数nは、発振器の周波数を可変してみて、複数の電圧
定在波比の最小となる波長から、共振の高調波関係とし
て決定できる。
In the standing wave measurement method applied to the present invention, the dielectric constant is originally determined from the length of the sample as described above. The depth L of the corresponding regolith is obtained, and the dielectric constant of the regolith in this case is a value obtained from a sample brought back by the Apollo probe returned after landing on the moon (referred to as about 2.0). Used. In addition, the integer n in the equation (1) can be determined as a harmonic relationship of resonance from the wavelengths at which a plurality of voltage standing wave ratios are minimized by varying the frequency of the oscillator.

【0019】また(2)式における導波管のカットオフ
波長Ic に相当する自由空間でのカットオフ波長は存在
しないので、Ic =∞として扱う。したがって、本発明
において前記(2)式は変形されて、次式(3)のよう
に表される。 Lgo=Lm /ε1/2 ・・・・・・・(3) 以上のようにして、電圧定在波比が最小となる共振時に
おいて、(3)式と(1)式より、レゴリス32の深さL
が求められる。
Since there is no cut-off wavelength in free space corresponding to the cut-off wavelength I c of the waveguide in the equation (2), the cut-off wavelength is treated as I c = ∞. Therefore, in the present invention, the above equation (2) is modified to be expressed as the following equation (3). L go = L m / ε 1/2 (3) As described above, at the time of resonance at which the voltage standing wave ratio is minimized, from equations (3) and (1), Regolith 32 depth L
Is required.

【0020】なお、この時、月地中に入った信号の反射
波は、表面に垂直な成分のみが戻り、他の成分は表面で
乱反射してしまう。したがって、アポロ宇宙船に搭載さ
れたVHFレーダの場合のように、測定精度(深さ方向
の分解能)がアンテナの開口寸法やビーム幅等で制約さ
れるようなこともなくなる。
At this time, only the component perpendicular to the surface of the reflected wave of the signal entering the moon and ground returns, and the other components are irregularly reflected on the surface. Therefore, unlike the case of the VHF radar mounted on the Apollo spacecraft, the measurement accuracy (resolution in the depth direction) is not restricted by the aperture size, beam width, and the like of the antenna.

【0021】上記実施例では、本発明を月地中探査に適
用しレゴリスの深さを測定するものを示したが、本発明
はこれに限らず、従来の地球観測用、宇宙機搭載/移動
体用レーダでも、側方エコーと目標エコーが重なるよう
なケースが生じる、例えば航空機からの海中探査、地中
探査等、広範囲に亘って適用可能である。
In the above embodiment, the present invention is applied to the underground exploration of the moon to measure the depth of a regolith. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Even in the case of a body radar, there is a case where a side echo and a target echo overlap. For example, the radar is applicable to a wide range such as underwater exploration from the aircraft, underground exploration, and the like.

【0022】また、上記実施例における定在波測定器27
において、進行波検出器25に減衰器を前置したり、反射
波検出器26に増幅器を前置したりすることができ、より
高精度で定在波比の変化を検出することが可能となる。
Further, the standing wave measuring device 27 in the above embodiment is used.
In, the attenuator can be placed before the traveling wave detector 25, or the amplifier can be placed before the reflected wave detector 26, and it is possible to detect the change of the standing wave ratio with higher accuracy. Become.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、連続波又はパルス波を用い、定在波を
測定する原理を適用して、従来の月地中探査レーダ装置
などでは原理的に困難であった観測対象物の表面構造体
の深さの測定を可能にすると共に、長大なアンテナを不
要とし、飛翔体への搭載を容易にした深さ計測装置を実
現することができる。
As described above with reference to the embodiments,
According to the present invention, using a continuous wave or a pulse wave, applying the principle of measuring a standing wave, the surface structure of the object to be observed which was difficult in principle with a conventional lunar subsurface radar system or the like And a depth measuring device that does not require a long antenna and can be easily mounted on a flying object.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】誘電率等定在波測定法の原理を説明するための
図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a standing wave measuring method such as a dielectric constant.

【図2】本発明に係る深さ計測装置による深さ計測態様
の一例を示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a depth measurement mode by the depth measurement device according to the present invention.

【図3】本発明に係る深さ計測装置の実施例を示す概略
構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a depth measuring device according to the present invention.

【図4】従来の月地中レーダ装置の構成例を示す概略図
である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional lunar subsurface radar device.

【図5】図4に示した従来例の動作及び問題点を説明す
るためのタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation and problems of the conventional example shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 導波管 12 試料 13 周波数可変発振器 14 無反射終端器 15 定在波測定器 16 波長計 17 可変減衰器 21 月周回観測衛星 22 周波数可変発振器 23 方向性結合器 24 アンテナ 25 進行波検出器 26 反射波検出器 27 定在波測定器 11 Waveguide 12 Sample 13 Variable frequency oscillator 14 Non-reflective terminator 15 Standing wave measuring instrument 16 Wavelength meter 17 Variable attenuator 21 Lunar orbiting satellite 22 Frequency variable oscillator 23 Directional coupler 24 Antenna 25 Traveling wave detector 26 Reflected wave detector 27 Standing wave measuring instrument

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 月周回観測衛星等の飛翔体に搭載され、
レーダ装置による深さ計測の場合には、ビーム側方から
のエコー信号の中に計測対象地点のエコー信号が埋もれ
るほど観測対象物表面から離れた位置から、月表面を覆
う表土等の観測対象物の誘電率の既知の表面構造体の深
さを計測するための深さ計測装置において、周波数可変
機能を有する連続する又はパルス状の進行波の発源と
なる発振器と、該発振器から出力される進行波を送信電
波として観測対象物表面方向に輻射するアンテナと、前
記発振器から出力される進行波と前記アンテナから輻射
された送信電波が観測対象物表面及びその表面構造体の
下面の境界面で反射され前記アンテナで受信された反射
波を分離するための方向性結合器と該方向性結合器を介
して進行波を検出する進行波検出器と前記方向性結合器
を介して前記反射波を検出する反射波検出器とからな
り、前記進行波検出器と反射波検出器の出力の比による
電圧定在波比を算出する定在波測定器とで構成したこと
を特徴とする深さ計測装置。
Claims: 1. Mounted on a flying object such as a lunar orbiting satellite,
In the case of depth measurement with a radar device, from the side of the beam
Echo signal at the measurement target point is buried in the echo signal of
From a position away from Ruhodo observation object surface, at a depth measuring device for measuring the dielectric constant of the depth of the known surface structure of the observed object surface soil for covering the lunar surface, it has a frequency variable function and oscillation source become oscillator successive or pulsed traveling wave, and an antenna for radiating the traveling wave output from the oscillator to the observation object surface direction as the transmission radio wave, traveling wave output from the oscillator the The transmitted radio wave radiated from the antenna is reflected on the boundary surface of the surface of the object to be observed and the lower surface of the surface structure, and is transmitted through the directional coupler and the directional coupler for separating the reflected wave received by the antenna. Traveling wave detector for detecting a traveling wave and the directional coupler
Detecting the reflected wave via the reflected wave detector and Tona
A standing wave measuring device for calculating a voltage standing wave ratio based on a ratio between the output of the traveling wave detector and the output of the reflected wave detector.
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