JP3294607B2

JP3294607B2 - 電磁放射センサ

Info

Publication number: JP3294607B2
Application number: JP20493890A
Authority: JP
Inventors: ヒユー・デビツド・リーズ
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 2002-06-24
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JPH0489578A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は電磁放射センサに係る。より特定的には本発
明は10GHz以上の範囲の周波数で使用されるマイクロ波
センサに係るが、これに限定はされない。

背景技術 10GHz以上の周波数で使用されるマイクロ波センサは
公知である。このようなセンサの１つは、Zah他によっ
てInternational Journal of Infrared and Millimeter
Waves,Vol 6,No.10,p.981〜997,1985に開示されてい
る。このセンサは、0.75mm間隔の９個の蝶ネクタイ（bo
w−tie）形アンテナダイポールを含む１次元の線状アレ
イから成る。各ダイポールは、そのアーム間に接続され
た夫々のショットキーバリアミクサダイオードを有す
る。アレイはGaAs基板に装着され、放射は該基板を介し
てアレイに到着する。ミクサダイオードは基板に集積さ
れている。放射は、基板に隣接のシリコンレンズと組み
合わせられた対物レンズ及び基板の厚みを通ってアンテ
ナアレイに到達する。このデバイスは、周波数94GHzの
信号を検出するために使用され、周波数の差に基づく変
換を行なうために91GHzの局部発振器（LO）の放射が使
用された。デュアルビーム干渉計をダイプレクサとして
使用し、信号とLOとを単一ビームに結合した。LOの使用
は適正感度を得るために重要である。LOを使用すると感
度が信号に比例するが、LOを使用しないと感度が信号の
平方に比例する。従って、弱い信号の検出にはLOが必要
であり、マイクロ波電界の信号は通常は弱い。

Zah他の従来技術では、信号放射及びLO放射を、レン
ズと結合したアンテナアレイに結合することが問題であ
るとし、この解決のために干渉計技術を使用している。

また、LO信号をアンテナアレイに結合するために伝送
線路または導波管のごとき他のデバイスを使用すること
も可能である。しかしながら、アドレスすべきミクサと
の適正結合に関する問題が残る。この問題に関する規範
的な文献であるStephen A.Maasの「Microwave Mixer
s」,Artech House Inc.刊、1986,はミクサ回路について
検討している。この文献に238頁以後にリングミクサが
記載され、これらは概して二重平衡ミクサである。239
頁の第7.23図は、二重平衡リングミクサダイオードを示
している。Maasの指摘によれば、二重平衡ミクサは多数
の利点を有するが、残念なことに少なくとも４つのダイ
オードと２つのハイブリッドとを要する。第7.23図の典
型的な回路では、LOはセンタタップ二次コイルを有する
トランスハイブリッドを介して方形ダイオードリングの
２つのコーナーに結合される。信号自体は低周波信号
（lf）を取り出すセンタタップ二次コイルと接続された
第２トランスハイブリッドを介してダイオードリングの
残りの２つのコーナーに結合される。Maasのアンテナ回
路は、２つのトランスハイブリッドを必要とするため、
大形で高価格であり、更に、この回路はアンテナダイポ
ールアレイでの使用には適していない。その理由は、ト
ランスハイブリッドを収容するためにアンテナ間のスペ
ースが大きくなり、これが放射の検出効率を大幅に低下
させるからである。

本発明の目的は、上記従来技術に代替できる形態の電
磁放射センサを提供することである。

発明の開示本発明は、アンテナを支持する基板とアンテナのアー
ム間に接続された混合手段とを含み、（ａ）アンテナが、放射信号及び局部発振器の基準信号
を夫々受信する互いに交差した第１及び第２のダイポー
ルを含み、（ｂ）混合手段が４つのミクサダイオードを含み、各ダ
イオードが、異なるダイポールのアームから成る各アー
ム対の間に接続され放射信号と基準信号との混合によっ
て生じた低周波信号を出現させるように配置されている
ことを特徴とする電磁放射センサを提供する。

本発明は、LO結合用の第２ダイポールを有するのでLO
結合が容易であるという利点を与える。本発明は、信号
放射及びLO放射の双方に結合する複数アンテナアレイを
形成するための複製に適当である。更に、異なるダイポ
ールのアームから成る各アーム対の間に各々接続された
４つのミクサダイオードを使用するので、価格、嵩及び
広さの点で従来技術の欠点をもたない混合が得られる。

ミクサダイオードは半導体材料に集積され得る。

本発明の好ましい実施態様では、１つのアンテナアー
ムが長さに沿って分割されて２つの分枝を形成し、各分
枝が夫々のミクサダイオードに接続されている。該アン
テナアームは低周波信号出力に接続されている。一方の
ダイポールのアームが、該アームに向かう極性を有する
夫々のミクサダイオード対に接続され、他方のダイポー
ルのアームが該アームから離れる極性を有する夫々のミ
クサダイオード対に接続され、ミクサダイオード全体が
平衡混合を与えるように配置されている。この構造は１
つのアンテナアームの長手方向分割によって低周波（l
f）出力を与える。従って、信号処理回路機構に接続す
るための同軸ケーブル及び等価の手段が不要である。

センサは、分割されたアームに接続され混合手段によ
って与えられたlf信号を増幅するように設計された増幅
器を含み、該増幅器は、分割されたアームの近傍の弱い
高周波電界領域に配置されている。lf増幅器は基板半導
体材料に集積され得る。このため、アンテナ放射パター
ンが信号処理素子によって実質的に擾乱されない極めて
小型化された装置が得られる。アンテナアームが楔形で
あり、その他のセンサ回路構成素子を被覆するように構
成されてもよい。

センサの一方のダイポールの両方のアームが長さに沿
って分割されており、他方のダイポールは、第１対のミ
クサダイオードと伝送線路と第２対のミクサダイオード
とを介して互いに接続された外側アーム部を有し、前記
伝送線路は分割アームを有するダイポールに接続され、
センサが夫々のダイポールに平行に偏波された放射信号
と基準信号との間のコヒーレントな混合を行なって夫々
の分割アームに同相応答信号及び直角位相の応答信号が
出現するように構成されている。伝送線路は、低周波で
は一方の分割アームを他方の分割アームから電気絶縁す
るように配列された４つの導体を含み得る。伝送線路
は、分割アームを有するダイポールの1/2に等しい共振
電気長を与えるように容量性負荷され得る。

本発明のセンサはまた、ミクサの過負荷保護を与える
ように構成されたリミッタダイオードを含み得る。

好ましい実施態様では、センサが信号放射をレンズを
介して受信するように構成されている。センサのアンテ
ナは、各々が、夫々の混合手段を有し且つ共通基板に支
持された同種アンテナから成るアンテナアレイの構成要
素である。レンズは、放射信号をアンテナの第１ダイポ
ールに透過するように配置されており、アレイ内の複数
のアンテナ中心位置がレンズに入射した放射の種々のビ
ーム方向に対応するような輪郭を有している。更に、ア
レイとレンズとの相対的な位置決め及びレンズと基板と
の寸法及び誘電特性は、各アンテナがレンズを通過する
放射に優先的に結合するように組み合わせられている。
センサのこの実施態様において、個々のアンテナは、レ
イリーの解像点基準（Rayleigh resolved spot criteri
on）に従って離間しており、アンテナアレイは、各アン
テナに夫々の放射ビームを受信せしめるレンズの焦点深
度内に配置されている。このような配置を許容すべく個
々のアンテナが十分に小型である。

添付図面に基づいて本発明の実施例を以下に説明す
る。

実施例第１図のセンサは、上部アーム３と下部アーム５とを
有する細いストリップ状の金属ダイポールアンテナ１を
有する。この金属アンテナ１は高抵抗率支持基板の上面
に配置され、このアンテナ１の２つのアーム3,5はダイ
ポールの中心で離間し、基板の上面でアーム3,5間に埋
設されたシングルエンドミクサ、即ちショットキーバリ
アミクサダイオード７によって相互接続されている。伝
送線路９がダイオード７に接続され、アンテナのダイポ
ール軸に垂直に２つのアンテナアーム3,5から伸びてお
り、伝送線路９は、同じく細い金属ストリップから成る
平行な２つの延長分枝11,13から形成されている。

伝送線路９は、低周波応答信号、即ち、適当な周波数
の放射がアンテナ１によって受信されダイオード７によ
って混合されたときにダイオード７に出現する信号の中
継手段を形成する。この伝送線路９はアンテナ１から離
間した場所でセンサに隣接の低周波（lf）回路15の入力
に接続されている。この回路は基板の上面に集積且つ埋
設されている。

アンテナ１の長さ及び幅はいずれも、アンテナ１が25
〜500GHzの範囲の周波数を有する放射を適切に受信する
ように選択されている。図示のアンテナ１は、100GHzの
周波数を有する放射の1/2波長に等しい長さを有するよ
うに選択されている。この長さは、アンテナの幾何学
形、支持基板の誘電率ε及び周囲媒体即ち空気の誘電率
ε’（ε’＝１）に支配される。詳細な計算によれば、
支持されたアンテナの共振長さは倍率に反比例し、ア
ンテナアドミタンスは倍率に正比例する。倍率は十
分な近似値までアンテナの幾何学形から独立し、媒体の
誘電率に対しては、式で示される関数である。即ち、２つの媒体の誘電率の平
均の平方根である。この実施例で一方の媒体は空気であ
る。一方では、基板がシリコン半導体材料（ε11.7）
である。従って倍率の値は約2.5であり、共振周波数1
00GHzのときの1/2波長（λ/2）に等しいアンテナ１の長
さの計算値は約600μｍである。アンテナ幅がアンテナ
長さの10％の場合、共振周波数は1/2波長の長さを有す
るアンテナの共振周波数の計算値の約0.75〜1.1倍に拡
大される。従って、長さ600μｍ及び幅60μｍのアンテ
ナは周波数75〜110GHzに適当である。

伝送線路９は、共振周波数で約1/4波長（λ/4）の電
気長を有するように設計される。この長さは約300μｍ
であるが、これがアンテナ用に計算された1/4波長の値
から若干異なる値でもよいことに注目されたい。その理
由は、伝播モードでは伝送線路９の２つの分枝11,13に
流れる高周波電流が対向方向に流れる等しい量の２つの
部分から成ることにある。ダイオード７に高い値の無効
インピーダンスが与えられ、実際には開口路が存在する
ように伝送線路９に並列キャパシタンス17を配備する。
従って伝送線路９は、ダイオード７で出現する低周波電
流をlf回路15に中継するために、高周波から有効に絶縁
された出力ポートを与える。伝送線路９の幅は50μｍ未
満の値に選択され、また、線路９がアンテナ１の作用を
最低限しか妨害しないようにアンテナ１に垂直に配置さ
れる。

または、伝送線路９が適当な阻止域を有する周期線路
として設計されてもよい。

lf回路15は、エミッタまたはベースでアースされたト
ランジスタの入力を有する集積前置増幅段を備え、更
に、より進歩した回路構成素子、例えば時分割多重化構
成素子を含んでいてもよい。

センサ１のミクサ部の構造を添付の第２図及び第３図
に詳細に示す。ミクサは、基板21のシリコン材料中に埋
設されたショットキーダイオード７から成る。このシリ
コン材料は比較的高い抵抗率、この実施例では100ohm−
cmを上回る抵抗率を有する。これは、基板の下面から伝
わる入力放射の減衰を最小にするように選択されてい
る。

基板（ε＞＞１）に支持されたアンテナが高誘電率の
媒体即ち基板内の放射に優先的に結合することに注目さ
れたい。

減衰損の近似値は比（Z/ρ_８）によって与えられる。
Ｚは基板内部で伝播する放射の特性インピーダンスを示
し、ρ_８は面積抵抗を示す。この実施例の定格厚み400
μｍのシリコン基板（Ｚ100Ω）の場合、100ohm−cm
の抵抗率は約５％の減衰損に対応しこれは許容できる値
である。アンテナのインピーダンス及び放射のポーラダ
イヤグラムも基板の抵抗率の影響を受け易いが、上記の
アンテナでは、基板の抵抗率10Ωcm以上の場合には影響
が小さい。

基板21は拡散またはその他の技術例えば打込みによっ
て形成された過ドープn⁺シリコン領域23を含む。一方の
アンテナアーム３の金属と基板21との間にオーム接触が
形成される。絶縁層27の別の窓31のｎ形シリコン領域29
がn⁺領域23と接合し、他方のアンテナアーム５がｎ形領
域29の上面にショットキーバリヤ接触を形成している。
ダイオードの寸法は全体で約10μｍ平方であり、ダイオ
ード領域の大部分が金属−半導体3/23のオーム接触で占
められている。バリヤ接触の直径は、ダイオードインピ
ーダンスがアンテナ１の共振インピーダンス（25Ω）
に整合するように選択されている。直径は臨界的な値で
なく、典型的な値は25GHzで５μｍであり、周波数に伴
って減少し500GHzで約１μｍになる。

従来の半導体加工を用い例えば第４図から第７図に示
す手順でモノリシックなアンテナ−ダイオードセンサを
作製し得る。シリコン基板21を準備し、n⁺形拡散領域23
を形成し、基板表面上に酸化物層27'を熱成長させる
（第４図）。次に、ホトリトグラフィー及びエッチング
を順次用いて酸化物層27'に窓31'を形成する。露出した
表面を洗浄した後で、ｎ形シリコン29'をエピタキシャ
ル成長させ、酸化物層27'の窓31'から露出した層をn⁺形
領域23の上に形成する（第５図）。

ホトリトグラフィー及びエッチングによって層29'の
大部分を除去し、窓31'の真空及びその周囲の領域29だ
けを残す。より厚い酸化物層27を形成しバリヤ領域をカ
バーしている基板の露出表面及び表面の残りの部分に酸
化シリコンをデポジットする（第６図）。次に、ホトリ
トグラフィーによる描画及びエッチングによって酸化物
層27に窓25及び31を形成し、基板の表面に金属を蒸着さ
せて層33を形成する。これは一方の窓25でオーム接触を
形成し、他方の窓31でバリヤ接触を形成する（第７
図）。次にアンテナのアーム3,5及び伝送線路11,13をホ
トリトグラフィーによって描画し金属層33から余剰の金
属をエッチングによって除去する。

または、窓25をエッチングする前に窓31をエッチング
し、ｎ形シリコンに対して優れたショットキーバリヤ接
触を形成するチタン、ニッケルまたはクロムにごとき金
属を蒸着させてもよい。この金属をホトリトグラフィー
によって描画しエッチングによって除去して、窓31の内
部及びその周囲だけを残す。次に窓25を描画してエッチ
ングし、頂部金属層を蒸着させ、次いでアンテナのアー
ム3,5及び伝送線路アーム11,13を描画及びエッチングす
る。

アンテナ及びミクサのモノリシックな集積をより複雑
な構造に拡大することも可能である。例えば、ミクサ
は、平衡ミクサ（第８図〜第10図）として構成されても
よく、またはもう少し複雑なコヒーレントミクサ（第11
図〜第15図）として構成されてもよい。一対のアンテナ
アームに平行な偏波の放射だけを受信したときは出現す
るlf応答が零になることがこれらのミクサの特性であ
る。この特性の実用上の利点は、局部発振器の振幅変
動、即ち極部発振器の振幅ノイズに比較的敏感でないこ
とである。この放射が直交偏波の信号放射と混合される
と信号が発生する。

第８図のセンサは、シリコン基板上の４アームアンテ
ナ41を含み、アンテナ41のアーム41A〜41Dはショットキ
ーダイオードリング43A〜43Dから形成された平衡ミクサ
43によって相互接続されている。このリングのダイオー
ドは循環的（head−to−tail）に接続されている。対向
するアーム対41A−41C,41B−41Dの各々がダイポールを
形成し、これらのダイポールは直交する偏波、例えば図
示のごとき垂直偏波及び水平偏波を夫々有する信号放射
及び基準放射を受信するように直交配置されている。セ
ンサ内で正確な電流位相合わせを確保するために、ダイ
オード43A〜43Dがアンテナアーム41A〜41Dに関して対称
配置されることが重要である。位相誤差が100GHzで２π
ラジアンの±１％の場合、位置的許容差は約±10μｍで
ある。

センサに出現する電流パターンは、各ダイオードに流
れる振幅ａ±ｓの等価の短絡電流で示すことができる。
「ａ」は局部発振器単独の整流で得られる電流成分であ
り、「ｓ」は基準と信号との混合から得られる電流成分
である。リング構造を有するため、整流された局部発振
器の電流「ａ」には自然の短絡路が与えられる（即ち信
号放射が零のとき各ダイオードの電圧は零である）。し
かしながら、応答信号を示す混合された電流成分「ｓ」
は、隣合うアーム（例えば41A〜41D）の任意の対から取
出され、結線47を介して、基板に集積された前置増幅回
路（例えば回路45）に与えられる。

原則として、４つのダイオード全部からの低周波信号
を組み合わせることによってより高い感度が得られる。
１つの方法では、ミクサリングに交差接続、即ちアーム
41Aから41C及びアーム41Bから41Dへの接続を設ける。ま
たは、各ダイオードに増幅器を接続し、増幅後の信号を
組み合わせる。これらは増幅器を第８図に符号45,45A,4
5B,45Cで示す。しかしながらいかなる場合にも、１つま
た複数の増幅器に対する低周波接続またはミクサリング
の交差接続は、許容できない程度まで高周波電流を変性
または放散させないような接続でなければならない。金
属結線はアンテナ作用に歪みを生じさせるので使用でき
ない。結線をドープ半導体のような抵抗材料から製造す
ることはできるが、この場合には高周波信号の吸収を最
小にするための十分に高い面積抵抗が必要である。計算
によれば、面積抵抗は約300Ω/squareを上回る値でなけ
ればならない。また、各接続の全抵抗は、共振の際のア
ンテナインピーダンスの値、典型的には25Ωの値を大幅
に上回っていなければならない。フリンジング電界が最
大であるアンテナ金属の近傍では高い面積抵抗が特に重
要である。高周波電力の放散を最小にするためには、各
結線の抵抗が約10³Ωを上回る必要があり、このような
直列抵抗はミクサ及び増幅器のS/N比を損なうことにな
る。従って最適性能を要する用途には許容できないが、
多少の感度低下が許容される用途ではこのような接続方
法も使用できる。

lf出力ポートの別の構造では、１つ以上のアンテナア
ーム41A〜41Dを分割することによって低周波増幅器に対
する抵抗結線を削除できる。各分割アームは、狭い間隔
を隔てる１対の金属導体から成り、低インピーダンス伝
送線路として機能するので、各導体対で高周波電圧（hf
またはRF）の値が低い。実際、分割アームはhfではショ
ートするがlfでは絶縁される。導体間のキャパシタンス
を増加させることによって導体間のhfインピーダンスを
更に減少させてもよい。１つの方法では、双方の金属導
体の下方に伸び酸化物層によって金属からdc分離された
高ドープ半導体の小領域を形成する。または、金属の上
に誘電性層をデポジットし、誘電性層の上に別の金属層
を重層してもよい。第８図の構造の向い合った位置のダ
イオード対を反転させ、１つのアームを形成する導体の
間からlf信号出力を取出してもよい。

第９図の実施例ではアーム41Dが分割され、２つのダ
イオード43B及び43Dが反転しており、第９図に平行な２
つの導体55,57として示されているアーム41Dの２つの分
枝から出力が取出される。低周波増幅器は金属導体55と
57との間に接続され、非金属抵抗結線47は不要であり、
従ってその結果としての感度低下が生じない。高周波電
界が弱くまたトランジスタのごとき増幅素子の存在がア
ンテナ作用を有意に変更しないので、低周波増幅器は分
割アーム41Dを形成する金属の下方に配置されるのが有
利である。

必要な場合、酸化物層によって増幅器を低周波金属か
ら分離してもよい。増幅器を電源及び出力に接続するた
めには抵抗リンクを経由することが必要であるが、これ
に伴う総S/N比の低下は殆どなくまた電力放散も極めて
少ない。ダイオードがもはやヘッド−ツー−テール構造
でないので、ダイオード43A〜43Dに流れるdc電流はダイ
オードリングを巡回しない。その代わりとして電流を外
部回路から取出すことが必要になるが、これらを抵抗か
ら形成しても受信器感度が低下しない。第９図に示すよ
うに、ダイオードをバイアスさせる抵抗結線49A〜49D及
び49D'が各アーム41A〜41Dの末端に備えられている。

アンテナアームは矩形構造を有していなくてもよい。
幾何学形の変形例では、アンテナの中心から離間するに
伴って金属の幅を拡大する。即ち第10図に示すように、
アンテナは、各々が楔形を有する４つのアーム141A〜14
1Dを含む。サイドアーム141Dは第９図に示すように２つ
の半体155,157に分割されている。これらのアーム141A
〜141Dはダイオードリング143A〜143Dによって相互接続
されている。これらのダイオードは第９図のダイオード
と同様に配置され、全体が平衡ミクサとして機能する。
計算によれば、この変形によってアンテナの共振周波数
は若干減少しアドミタンスが若干増加している。拡大ア
ンテナでは、金属下方の低周波集積回路構成素子の収容
面積が拡大されている。

第11図から第14図はダイオード及びアンテナ構成の変
形例を示す。図示のアンテナ241は２つのサイドアーム2
41B及び241Dを有し、これらに交差した垂直方向に上部
アーム241A及び下部アーム241Cが延びている。サイドア
ーム241Bと241Dとが一緒に選択波長λ/2のダイポールを
形成し、双方ともがその長さに沿って分割されている。
各分割アームが単一の高周波導電素子として作用するこ
とが必要であり、第９図の平衡ミクサの分割アームに関
して前述したのと同様の技術を用いて分割アームの分枝
間のキャパシタンスを増加させるのが有利である。上部
及び下部のアーム241A,241Cはこれらのアーム241A,241C
間に延びる分割形金属ストリップ261と一緒に、同じく
選択長さλ/2の変形ダイポールを形成している。

上部及び下部のアームの各々は、約λ/8の等しい長さ
に選択され、分割形ストリップ261は長さλ/4、即ちア
ンテナ241のサイドアーム241B,241Dによって形成される
ダイポールの共振周波数に対応する波長の1/4の長さを
有する。分割アーム241B及び241Dは夫々、上部及び下部
の分枝251,253及び255,257を有する。分割形金属ストリ
ップ261は、平行な３つの導体263,265,267から構成され
ている。外側の細い導体263及び267は、サイドアーム24
1B及び241Dの下部の分枝253及び257と同じ平面上でこれ
らに直角に延びている。３つの導体263,265及び267は、
アンテナ241のアーム241A,241Cによって形成されるダイ
ポールを完成しており、またサイドアーム241Bと241Dと
の間に接続された長さλ/4の伝送線路として機能する。
図示のごとき垂直偏波の放射に対しては伝送線路261のT
EMモード（transverse elctromagnetic mode）は全く励
起されず、２枚のダイオード234A,243Dと243B,243Cとが
アンテナ241に対称配置された負荷Ｚとして機能する
（第12図）。

放射は、負荷電流が等しいアンテナモードに結合す
る。図示のごとき水平偏波の放射の場合、伝送線路は下
部及び上部の負荷Ｚの信号間にπ/2の位相差を導入す
る。３番目の中央導体265は一方のサイドアーム241Bの
上部分枝251から、最も外側の導体267に接続された分割
形ストリップ261の下端まで延びている。この中央導体2
65は、他方のサイドアーム241Dの下部分枝257に低周波
接続を与える。このため、サイドアームに流れる低周波
電流を再分配することができ同相応答信号S1と直角位相
応答信号S2とを分離する機能を果たす。従って、同相応
答信号S1は分割サイドアーム241Dによって形成された出
力ポートによって中継され、直角位相応答信号S2は他方
のサイドアーム241Bによって形成された出力ポートによ
って中継される。

中央導体265が一端（第14図では下端）で導体267に接
続され、他端で低hfインピーダンスを有するアンテナア
ーム241Bを介して導体263に接続されているので、中央
導体の介在によって伝送線路261のhf特性が変更され
る。最も重要な効果は、1/4波長の電気長を有する伝送
線路の整合インピーダンスを増加させることである。ミ
クサダイオードとの十分な整合を得るためには、過度に
高くない伝送線路インピーダンスを選択するのが好まし
い。このために、中央導体265の幅が外側導体263,267の
幅に比較して狭く、また３つの導体263,265,267間の間
隙に比較して狭くなるようにする。

第14図に示すコヒーレントミクサの構成では、横方向
ダイポール241B−241Dがアンテナ中心からλ/8の距離に
配置されている。この結果、上部ダイオード対243A,243
Dによってブリッジされたブレイクで発生するダイポー
ルインピーダンスと下部ダイオード対243B,243Cによっ
てブリッジされたブレイクで発生するダイポールインピ
ーダンスとの有意な差が生じる。簡単な変更によってセ
ンサの効率を大幅に改良できる。横方向ダイポール241B
−241Dをアンテナ中心に対して多少接近させ、ダイポー
ルアーム241A,241Cと３線分割形ストリップ261との相対
寸法を変更することによってインピーダンスの差を減少
させ得る。アンテナ中心に対する横方向ダイポールのオ
フセットを減少させると、その結果として、上部ダイオ
ード対243A,243Dの近傍の電界歪みが減少し、従って、
そのブレイクのインピーダンスが下部ブレイクのインピ
ーダンスにほぼ等しくなる。所望の信号位相関係が維持
されるように配慮することが必要である。正しい位相関
係を得るための１つの方法では、適当な整合周波数で作
動する局部発振器を有するセンサを使用する。この例と
しては、共振信号周波数f₈の1/2で作動する局部発振器
が考えられる。この用途に有効なコヒーレントミクサは
以下の寸法を有する。

横方向ダイポールの長さ：λ₈/2 （このダイポール241B−241Dは信号周波数f₈で共振し信
号偏波面に水平にアラインされている）；縦方向ダイポールの長さ：λ_８（このダイポール241A−241Cは局部発振器周波数f₈/2で
共振し、局部発振器の放射偏波面即ち信号偏波面に垂直
な平面に平行にアラインされている）；横方向ダイポールのオフセット：λ₈/8 ３線分割形ストリップの長さ：λ₈/4。

３線分割形ストリップ261は信号共振波長の1/4の長さ
を有するので、正しい位相関係が維持される。

別の有効な構成を与えるために、３線分割形ストリッ
プの長さをλ₈/4に維持しつつ共振器周波数、縦方向ダ
イポールの整合長さ、横方向ダイポールのオフセットを
変更することが可能である。

正しい位相関係を得るための別の方法では、３線分割
形ストリップ261に沿った信号の伝播を遅らせるために
該ストリップ261に負荷を与える。これは不連続な容量
性負荷によって得られるであろう。容量性負荷を与える
１つの方法では、金属導体263,265,267に交差方向であ
り誘電性層によってこれらの導体から分離された金属ス
トリップをこれらの金属導体263,265,267に重層する。

第11図から第14図に示すダイオードアンテナ組み合わ
せの特性は、低周波ポートが導体265を介した共通接続
部を有することである。協働する低周波増幅器の設計を
簡単にするために、簡単な変更によってポート分離を行
なうことが可能である。第15図に示す変形では、接続導
体265を全長にわたって別個の２つの導体部分271と273
に分割する。この際、２つの導体部分271と273との間に
十分なキャパシタンスを与えるかまたは必要に応じて前
述の方法でキャパシタンスを付加することが可能であ
る。

各ダイオードの極性は従来の記号で示した。しかしな
がら、前出の実施例のいずれかにおいてミクサ機能を変
えることなく全部のダイオードの極性を反転させてもよ
く、また、低周波回路機構との互換性の観点に基づいて
好ましい方向を選択してもよい。

各々が夫々の誘電性レンズと組み合わせられた複数ア
ンテナアレイを形成するために前述のセンサを複製して
もよい。これを第16図及び第17図に示す。これらの図に
おいて、シリコン支持基板21はアルミナセラミック（ε
10）の誘電性レンズ81の平坦背面に結合されている。
センサ83は基板21の背面にアレイとして配列され、レン
ズ81の焦点面内に配置されている。従って、焦点面の異
なる領域に存在するセンサの各々は、レンズ軸に対して
異なる角度で入射する放射に対応する。適当な偏波の基
準LO放射は局部発振器から供給され得る。LO放射はセン
サの背面から、即ちアンテナ結合が弱い空気媒質から導
入されてもよい。またはLO信号は、レンズを通過して、
即ちアンテナ結合が強い誘電体／半導体媒質から導入さ
れてもよい。この場合、LO放射がアレイの全部のセンサ
83に結合できるように、局部発振器をレンズ81の近傍に
配置する必要がある。センサ83を基板／レンズ組み合わ
せの背面に配置するのが有利である。その理由は、セン
サにアクセスし易いため及び協働する低周波回路に従来
同様に結合できるためである。

受信アンテナに局部発振器の出力（power）を与える
別の方法では、誘電性レンズの表面の任意の点の送信ア
ンテナから前記出力を誘電性レンズに放射し、レンズの
表面で内部反射された放射が受信アンテナを支持する半
導体チップに与えられる。

または、レンズ内部に作成されたミラー面で内部反射
を生じさせてもよい。このために、例えばミラーで反射
させるべき放射の偏波に平行にアラインされた金属線グ
リッドを使用する。金属線グリッドは直交偏波を伝送す
る。これは局部発振器放射の通過と信号放射の通路とを
分割するという利点を有する。

アレイで使用できる有効なセンサ間スペースは、レイ
リー基準による解像点間隔（resolved spot separatio
n）が約1.2F λ/nと規定されるレンズの分解能に対応す
る値である。ここでＦはレンズのＦ数、即ちレンズの焦
点距離対直径の比であり（この場合には0.7に近い値が
選択される）、λは自由空間波長であり、ｎは誘電体の
屈折率である。周波数100GHzで解像点間隔は、シリコン
（ε11.7）にほぼ整合する誘電率ε10を有する誘電
体で約800μｍである。従ってセンサは、この分解能に
整合するように中心間隔800μｍで配列され、各センサ
が約600μｍ平方のセルを占有する。このようなレンズ
及びセンサアレイの構成は、レンズの種々の解像ビーム
中の信号放射を同時に収集できるという利点がある。

センサアレイはまた、種々の方向から同時に受信した
信号を比較して反射物体の画像を作成し得る。この際、
選択方向から入射した放射が全部またはいくつかのセン
サに結合するように、結合アレイは焦点面から離間して
配置される。従って、以後の信号処理中にセンサ信号を
組み合わせることによって遠視野像を作成することが可
能である。このようにして、レイリー基準によって与え
られるよりも高度な角分解能が得られる。

レンズ材料の誘電率は、所与の周波数に対するアンテ
ナの共振長さを決定する重要な要因である。半導体ボデ
ィが半導体における波長よりもはるかに薄い限り、アン
テナの共振周波数及びインピーダンスは主として半導体
の誘電率よりもむしろレンズの誘電率によって決定され
る。半導体の誘電率に近い誘電率を有するレンズ材料を
使用する代わりに、より高い誘電率またはより低い誘電
率を有するレンズ材料を使用してもよい。より高い誘電
率の場合、アンテナの長さ及び解像点の大きさはにほぼ等しい係数だけ減少する。ε_１はレンズの誘電率
及びε_８は半導体の誘電率である。この利点は、半導体
が不都合に大きい回路寸法を要するような波長を有する
ときに、低周波受信器または受信器アレイを小型化でき
ることにある。従ってレンズのこの誘電率の選択は、約
60GHzを下回る周波数には極めて適している。適当なレ
ンズ材料の一例は、９チタン酸バリウム（Ba₂Ti₉O₂₀）
セラミックである。このセラミックは約39の誘電率を有
しアンテナの共振長さ及び解像点寸法をアルミナセラミ
ックレンズの約1/2に縮小する。

二酸化シリコンまたはPTFEのごとき低誘電率の材料を
使用すると、アンテナの共振長さ及び解像点寸法が拡大
する。このような誘電率は、例えば250GHz以上の周波数
の場合に回路の所要寸法が不都合に小さくなることを阻
止する。かかる材料では、半導体ボディの誘電率が両側
の媒質の誘電率より高いので放射が半導体ボディにトラ
ップされるという問題が生じ得る。これはアンテナ間に
不要な結合を生じさせる。半導体ボディを薄くするかま
たはトラップされる波の損失を増加させるために誘電率
を増加させるかまたは両者を採用することによってこの
問題を軽減し得る。

レンズを均質材料で製造する必要はない。アンテナ及
び受信器の寸法は半導体ボディに隣接のレンズ材料の誘
電率によって決定される。レンズの外側層を別の材料で
製造してもアンテナ共振に有意な影響は生じないが、こ
のような外側層は（例えばカメラにおいて）多層レンズ
を可視光線波長で使用したときと同様の焦点距離及び遠
視野レンズ像を変化させる。従って、センサアレイの視
野を変更するために多層レンズを使用してもよい。

上述の構造に代替し得るより低い周波（より長い波
長）での用途に特に適した変形では、有意に高い誘電率
の材料から成るレンズ81と半導体基板21との間にアンテ
ナアレイ83'を配置する。この場合、アンテナの放射パ
ターン及び共振は、レンズ81の誘電特性に大きく左右さ
れる（第16図参照）。この場合各センサは、アンテナの
レンズ側から入射される放射を主として感知する。ここ
で半導体基板21は、ミクサダイオード及びその他の回路
構成素子を集積する機能だけを果たし、レンズ81が放射
伝播媒体の機能を果たす。

過負荷保護センサの光学素子に入射するハイパワー放射による損
傷からセンサ回路機構を保護するために第８図、第９
図、第10図、第14図及び第15図に示すダイオードリング
センサを容易に変形し得る。１つの方法では、各ミクサ
ダイオードをリミッタ素子例えばショットキーまたはPI
Nダイオードにバイパスする。この方法は第18図に示さ
れている。ミクサダイオード143A〜143Dの各々は、ショ
ットキーダイオー144A〜144Dにバイパスされている。各
リミッタダイオード例えば144Aは、対応するミクサダイ
オード例えば143Aに対して逆平行でヘッド−ツー−テー
ル及びテール−ツー−ヘッドに配置されている。正常条
件下で信号レベルが低いとき、各リミッタダイオードは
逆バイアスされ低電流高インピーダンス状態である。し
かしながら過負荷条件下では各リミッタが強力に導通し
低インピーダンスを有する。これがミクサダイオードに
出現する電圧を制限する。放射レベルが低下するとリミ
ッタダイオードは正常状態に戻る。この場合、入射され
る放射の偏波にかかわりなく過負荷保護が与えられる。

別の方法では、１つ以上のリミッタ対例えば一対の逆
平行ショットキーダイオードまたは１つのショットキー
ダイオードと１つの逆平行PINダイオードとをアンテナ
の交差ダイポールのうちの一方のダイポールの対向アー
ム間に接続する。この場合、第18図のリミッタダイオー
ド144A〜144Dがアンテナ141のダイポールアーム141Aと1
41Cとの間に接続されたリミッタ対144Pによって置換さ
れる。しかしながらこの構造では、過負荷保護が放射の
１つの偏波、即ちブリッジされたダイポール141A−141C
に平行な偏波に限定されている。正常条件下、即ち弱い
信号動作においては、局部発振器の放射の量、即ち直交
ダイポール141B−141Dに平行に偏波された放射の量にか
かわりなくリミッタ対に出現する電圧が極めて低い。従
ってダイオード対の高インピーダンス状態が容易に得ら
れる。

第19図においては、他方のダイポール即ちダイポール
141B−141Dに平行に偏波された信号放射に対する過負荷
保護を与えるために２対のリミッタ144Q,144Rが使用さ
れている。各リミッタ対144Q,144Rは、一方のアーム141
Bと他方のアーム141Dの分割部分155,157の一方との間に
接続されている。分割部分155と157との間のキャパシタ
ンスが、２つのアーム部分間の高周波電圧を常に低い値
に維持すべく十分な値であるならば、リミッタ対144Qま
たは144Rの１つを削除してもよい。

光学系は、局部発振器からの放射に平行に偏波された
入射信号放射が各アンテナに到達しないように設計され
得る。このために１つの方法では、導電ストライプ列を
含む偏波選択性フィルタを組み込む。このフィルタは、
直交偏波を有する放射を通過させストライプに平行な電
界（Ｅベクトル）を有する放射を反射する特性を有す
る。

また、ある程度の過負荷保護を与えるようにバイアス
回路を変更してもよく、これは、リミッタの介在に代替
または併用され得る。変換損及びダイオードの高周波過
負荷パワーの双方はバイアスレベルに依存する。バイア
ス制御回路は、高い入射パワーが感知されたときには必
ずセンサ回路及びダイオードを保護するために順方向バ
イアスレベルを増加させるように設計され得る。

上述のセンサまたはセンサアレイは局部発振器と組み
合わせられて、自然放出を感知するラジオメータまたは
人工放出を検出する逆放射（anti−radiation）デテク
タを形成し得る。または、局部発振器及びトンランスミ
ッタ（ローカルまたはリモート）と組み合わせてレーダ
または通信システムを形成してもよい。

第20図は、単一放出例えばリモートトランスミッタTx
からの放出の種々の偏波成分を分解するために使用され
る２つのバイアスセンサアレイS1,S2を組み込んだシス
テムを示す。システムの光学系は２つのセンサアレイS
1,S2のアンテナアレイ面に対して傾斜した偏波感知ミラ
ーフィルタＭを含む。このミラーＭは平行金属ストライ
プMSのグリッドを含み、ミラーＭは、これらのストライ
プMSがアンテナのダイポールＡに平行または垂直になる
ように配置されている。このミラーは、ストライプMSに
平行に偏波された放射を反射し直交偏波の放射を透過す
る特性を有する。

システムは、共振周波数の基準放射によって２つのセ
ンサアレイS1,S2を照射するようにミラーＭに対して配
置された局部発振器LOを含む。ミラーＭは基準放射の直
交成分を分離する機能を果たし、円形、楕円形または直
線状の基準放射の偏波は、反射ビームと透過ビームとが
等しい振幅を有するように配置される。ミラーＭはま
た、信号放射の直交する偏波成分を分離する機能を果た
す。各センサアレイに入射する透過ビーム及び反射ビー
ムは図示のごとく垂直偏波を有する。従って小型化でき
るこのシステムで信号放射の同時分解を行なうことが可
能である。

第21図及び第22図は本発明の別のセンサをより詳細に
示す。第21図は、厚膜ハイブリッドアンテナアレイ回路
300を実際寸法の約10倍で示す平面図である。図を分か
り易くするために回路300の金属メッキした部分だけを
図示し、ボンドワイヤ、ミクサダイオード及び抵抗器は
図示しない。回路300はアルミナシート状の基板302に形
成されている。９個のアンテナ304が基板302上に金属層
の形態で形成され菱形に配置されている。各アンテナ30
4は、各々が２つのアーム306を有する交差した２つの蝶
ネクタイ形ダイポールから成り、各アンテナの４つのア
ームの１つ、即ちアーム306'が分割されてミクサ出力信
号を抽出するための容量性低周波開路を形成する。第10
図のアンテナ141は、各アンテナ304と等価のより大規模
のアンテナである。各アンテナ304は、第10図のごとく
接続された（図示しない）高周波ミクサダイオードリン
グを組み込んでいる。即ち、各ミクサダイオードは異な
るダイポールの隣合うアーム対の間に結合された不連続
な高周波構成素子である。分割アーム306'の各々には、
（図示しない）絶縁層及びアームと共にキャパシタを形
成する金属層310が順次重層されている。キャパシタは
高周波短絡回路として作用し、従って分割アーム306'の
各々はこの周波数で電気的に連続である。はるかに低い
ミクサ出力信号周波数では金属層10が実質的に無効であ
る。

アンテナ304の各々は夫々の低周波出力信号線路対312
と協働する。使用中は線路の一方がアースに容量結合さ
れる。線路対312の各々は、（図示しない）ボンドワイ
ヤによって分割アンテナアーム306'の各々に接続され、
各線路312は夫々のアーム分枝と協働する。ミクサダイ
オード（第10図）は、各４つのバイアス導体314,316を
介してCDバイアス電圧を受信する。導体314と316とが、
互い重層するかまたは線路312と重層するとき、これら
の導体は介在層（図示せず）によって絶縁される。バイ
アス導体314と316とは第９図の抵抗器49A〜49D'と等価
の（図示しない）バイアス抵抗器を介してアンナに接続
されている。抵抗器は、方形318及び矩形320によって示
される夫々の金属層に装着され電気接続されたマイクロ
波チップである。バイアス導体314は、各アンテナ304の
水平ダイポールの２つのアーム（一方のアームが分割さ
れている）に負のDCバイアスを供給する。バイアス導体
316は、各アンテナ304の垂直ダイポール316の２つのア
ームに正のDCバイアスを供給する。各ミクサダイオード
を通るDCバイアス電流は、優れたミクサ変換効率を与え
る適当な値に設定される。

回路300の作動中は低周波出力信号線路対312が夫々の
増幅器（図示せず）に接続されている。かかる増幅器は
回路基板に配置されてもよく、本発明の別の実施例では
夫々の隣接アンテナに適宜配置されてもよい。回路300
は30〜40GHzの範囲のレーダ周波数での検出に適してい
る。

次に第22図を参照すると、回路300と共に使用するた
めの固体誘電性レンズ330が断面図で示されている。レ
ンズ330はアルミナ製であり、ほぼ実寸で示されてい
る。該レンズは、球形表面領域332と短い第１円柱状領
域334と円錐台状領域336と比較的狭い半径の第２円柱状
領域338とを有する。第２円柱状領域338はアンテナ回路
300を受容する平坦面340（１つの側縁が図示されてい
る）を有する。

使用の際は、アンテナ304がレンズから遠隔の基板表
面に位置するように回路300及びレンズ330を組立てる。
基板302はレンズ330の第２円柱状領域338の面340に対し
て平坦に配置される。この構造は第16図の構造と同様で
あり、アンテナは平面83に配置される。基板302及びレ
ンズ330の両方がアルミナ製であり、基板はアンテナ304
に高周波放射を透過するためのレンズの延長部として機
能する。

第21図及び第22図の実施例は、35GHzの領域で使用さ
れる本発明のセンサが、低コスト量産に適した成熟技術
を用いて製造できることを示す。アンテナ回路300は電
子素子製造業界で公知の厚膜ハイブリッドである。また
セラミック構成素子の技術もよく知られているのでレン
ズ330の製造も難しくない。

【図面の簡単な説明】

第１図はアンテナ回路の概略図、第２図は第１図のミク
サのより詳細な平面図、第３図は第２図のＸ−Ｘ線断面
図、第４図から第７図は第２図のミクサの製造の各段階
を示す断面図、第８図は平衡ミクサを含むアンテナ回路
の概略図、第９図は第８図の回路の変形例の概略図、第
10図は第９図の回路の変形例の平面図、第11図、第12図
及び第13図は回路線図、第14図及び第15図はコヒーレン
ト混合すべく構成されたアンテナ回路の説明図、第16図
はアンテナアレイに放射を結合すべく使用される誘電性
レンズの断面図、第17図は第16図の平面図、第18図及び
第19図は平衡ミクサにおけるリミッタダイオードの使用
を示す説明図、第20図は２つのアンテナアレイを含む受
信システムの立面図、第21図は本発明のセンサの基板の
金属蒸着部を実寸の約10倍で示す平面図、第22図は第21
図の基板と共に使用される誘電性レンズの断面図であ
る。 21……基板、23……半導体材料、41……アンテナ、41A/
41C,41B/41D……ダイポール、43……混合手段、43A〜43
D……ダイオード、81……レンズ、83,83'……アンテナ
アレイ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナを支持する基板とアンテナのアー
ム間に接続された混合手段とを含み、（ａ）アンテナ（41）が、放射信号及び局部発振器の基
準信号を受信する互いに交差した第１及び第２のダイポ
ール（41A/41C、41B/41D）を含み、（ｂ）混合手段（43）が４つのミクサダイオード（43A
〜43D）を含み、各ダイオードが、異なるダイポールの
アームから成る各アーム対の間に接続され放射信号と基
準信号との混合によって生じた低周波信号を出現させる
ように配置されていることを特徴とする電磁放射セン
サ。
【請求項２】ミクサダイオード（43A〜43D）が半導体材
料（23）に集積されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】（ａ）１つのアンテナアームが長さに沿っ
て分割された２つの分枝（55、57）を形成し、各分枝が
夫々のミクサダイオード（43D、43C）に接続され、前記
アームが低周波信号出力に接続されていること、及び、（ｂ）一方のダイポールのアーム（41B、41D）が、該ア
ームに向かう極性を有する夫々のミクサダイオード対
（43A/43B、43C/43D）に接続され、他方のダイポールの
アーム（41A、41C）が該アームから離れる極性を有する
夫々のミクサダイオード対（43A/43D、43B/43C）に接続
され、ミクサダイオード全体が平衡混合を与えるように
配置されていることを特徴とする請求項１または２に記
載のセンサ。
【請求項４】分割されたアーム（41D）に接続された混
合手段（43）によって与えられた低周波信号を増幅する
ように設計された増幅器を含み、前記増幅器が、分割さ
れたアーム（41D）の下方に位置しており、アンテナ作
用に有意に影響を及ぼさないように配置されていること
を特徴とする請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】増幅器が分割されたアーム（41D）の下方
で半導体材料に集積されていることを特徴とする請求項
４に記載のセンサ。
【請求項６】アンテナ（141）が、その他のセンサ回路
構成素子を被覆する楔形アーム（141A〜141D）を組み込
んでいることを特徴とする請求項１から５のいずれか一
項に記載のセンサ。
【請求項７】一方のダイポールの両方のサイドアーム
（241B、241D）が長さに沿って分割されており、他方の
ダイポール（241A/241C）は、第１対のミクサダイオー
ド（243A、243D）と分割形ストリップ（261）と第２対
のミクサダイオード（243B、243C）とを介して互いに接
続された上部及び下部アーム（241A、241C）を有し、前
記分割形ストリップ（261）は分割されたサイドアーム
（241B、241D）を有するダイポールに接続され、センサ
がコヒーレントな混合を行なうように構成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】分割形ストリップ（261）が４つの導体（2
63、267、271、273）を含み、これらの導体は、低周波
では一方の分割されたサイドアーム（241B）が他方の分
割されたサイドアーム（241D）から電気絶縁されるよう
に配列されていることを特徴とする請求項７に記載のセ
ンサ。
【請求項９】分割形ストリップ（261）が、分割された
サイドアーム（241B/241D）を有するダイポールの1/2に
等しい共振電気長を与えるように容量性負荷されている
ことを特徴とする請求項７または８に記載のセンサ。
【請求項１０】ミクサの過負荷保護を与えるように構成
されたリミッタダイオードを含むことを特徴とする請求
項１から９のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１１】（ａ）アンテナ（41）が、同種アンテナ
から成る平面アンテナアレイ（83、83'）の構成要素で
あり、（ｂ）誘電性レンズ（81）が、該レンズに入射した放射
をアンテナアレイ（83、83'）に透過するように配置さ
れており、前記レンズ（81）は、アレイ（83、83'）内
の複数のアンテナの中心位置がレンズ（81）に入射した
放射の種々のビーム方向に対応するような輪郭を有して
おり、アレイとレンズとの相対的な位置決め及びレンズ
と基板との寸法及び誘電特性は、各アンテナ（41）がレ
ンズ（81）を通過する放射に優先的に結合するように組
み合わせられることを特徴とする請求項１に記載のセン
サ。
【請求項１２】隣合うアンテナの中心が、レイリーの解
像点間隔基準に従って離間しており、アンテナアレイ
（83、83'）が、各アンテナ（41）に夫々の放射ビーム
を受信せしめるレンズの焦点深度内に配置されているこ
とを特徴とする請求項11に記載のセンサ。
【請求項１３】レンズ（81）が基板（21）より高い誘電
率を有しており、アレイ（83'）がレンズ（81）と基板
（21）との間に配置され、混合手段（43）が基板の半導
体材料に集積されていることを特徴とする請求項11また
は12に記載のセンサ。
【請求項１４】レンズ（81）が、基板（21）の厚さを介
して放射をアンテナアレイ（83）に結合させるように設
計されていることを特徴とする請求項11または12に記載
のセンサ。
【請求項１５】レンズが基板より低い誘電率を有してお
り、基板の導電率及び厚さがトラッピングを阻害すべき
適当な値であることを特徴とする請求項11または12に記
載のセンサ。
【請求項１６】（ａ）アレイ（83、83'）が、放射信号
を受信するように配置され且つ第２のダイポール（41B/
41D）に垂直に配置された平行な第１ダイポール（41A/4
1C）を有する複数のアンテナ（41）を含み、（ｂ）センサが、局部発振器の基準信号を第２ダイポー
ル（41B/41D）に結合させる手段を含むことを特徴とす
る請求項11から15のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１７】（ａ）各第２ダイポール（41B/41D）
が、低周波出力中継手段を与えるために長さに沿って分
割されたアーム（41D）を有し、（ｂ）混合手段（43）のダイオードの極性は、各ダイポ
ールアームに対する２つのミクサダイオードの接続が、
各アンテナの一方のダイポールの場合にはそのアームに
向かい他方のダイポールの場合にはそのアームから離れ
るように与えられていることを特徴とする請求項16に記
載のセンサ。
【請求項１８】各アンテナ（43）が、分割されたアーム
（41D）に接続され、アンテナ作用に有意に影響を及ぼ
さないように配置された夫々の低周波増幅器を有するこ
とを特徴とする請求項17に記載のセンサ。
【請求項１９】アレイ（83、83'）のミクサダイオード
（43）及び増幅器が、基板の半導体材料に集積され、増
幅器は夫々の分割されたアーム（41D）の下方に配置さ
れていることを特徴とする請求項18に記載のセンサ。
【請求項２０】局部発振器結合手段が、局部発振器基準
周波数で作動するレンズに装着された送信アンテナを含
むことを特徴とする請求項16から19のいずれか一項に記
載のセンサ。