JP6749527B2 - 電磁波受信機及びレーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁波受信機及びレーダ装置に関する。

従来、３０〜３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数領域内の周波数を有する電磁波、いわゆる「ミリ波」用の受信機が開発されている。これに対して、特許文献１には、０．１〜１０テラヘルツ（ＴＨｚ）の周波数領域内の周波数を有する電磁波、いわゆる「テラヘルツ波」用の受信機が開示されている。

国際公開第２００９／０８０５７３号

特許文献１記載の受信機は、アンテナに電磁波が入力されたとき、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて、当該入力された電磁波に対応する電気信号を増幅するものである。通常、ＦＥＴが有する周波数特性により、ＦＥＴを用いて１０ＴＨｚ以上の周波数を有する電気信号を増幅することは困難である。このため、特許文献１記載の受信機は、１０ＴＨｚ以上の周波数を有する電磁波に対する受信感度が低いという問題があった。すなわち、特許文献１記載の受信機は、１０ＴＨｚ以上の周波数を有する電磁波の受信に用いることができないという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、広い周波数範囲に亘り高い受信感度を有する電磁波受信機を提供することを目的とする。また、この電磁波受信機を用いたレーダ装置を提供することを目的とする。

本発明の電磁波受信機は、入力された電磁波を受信する電磁波受信部と、電磁波受信部に流通する電流又は印加する電圧の挙動を用いて、直流の電気信号又は入力された電磁波よりも低周波の電気信号を生成する信号生成部と、を備える電磁波受信機であって、電磁波受信部は、電磁波を入力する電磁波入力部と、導体板又は導体層に設けた複数個の共振空洞を有する空洞共振部と、空洞共振部に増幅用の電流を供給する電流供給部と、導体板又は導体層の片面側に配置され、空洞共振部に磁界を印加する磁界印加部と、を有するものである。また、本発明のレーダ装置は、この電磁波受信機を備えるものである。

本発明によれば、上記のように構成したので、広い周波数範囲に亘り高い受信感度を有する電磁波受信機を得ることができる。また、この電磁波受信機を用いたレーダ装置を得ることができる。

実施の形態１に係る電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機における空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機における、第１半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機における、第２半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 図３Ａは、電磁波入力部に入力された電磁波に対応する電圧の値及び当該電磁波に対応する電流の値を示すタイミング図である。図３Ｂは、個々の第１電極における電位の値、個々の第１電極における電流の値及び個々の第１ダイオードにおけるバイアス電圧の値を示すタイミング図である。図３Ｃは、個々の第２電極における電位の値、個々の第２電極における電流の値及び個々の第２ダイオードにおけるバイアス電圧の値を示すタイミング図である。図３Ｄは、第１電極から第２電極に流れる電流の値を示すタイミング図である。図３Ｅは、第２電極から第１電極に流れる電流の値を示すタイミング図である。図３Ｆは、第１電極と第２電極間の電位差の値を示すタイミング図である。図３Ｇは、受信電流の値及び受信電流の平均値を示すタイミング図である。 個々のダイオードが有する電圧―電流特性を示す特性図である。 個々のダイオードにおける印加電圧の値の時間変化及び個々のダイオードにおけるバイアス電圧の値の時間変化を示す説明図である。 個々のダイオードにおける通電電流の値の時間変化及び個々のダイオードにおける通電電流の平均値の時間変化を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機のうち、電磁波発生部の等価回路を示す回路図と電源の内部構成を示す回路図とを組み合わせてなる回路図において、第１半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機のうち、電磁波発生部の等価回路を示す回路図と電源の内部構成を示す回路図とを組み合わせてなる回路図において、第２半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機のうち、電磁波発生部の等価回路を示す回路図と電源の他の内部構成を示す回路図とを組み合わせてなる回路図において、第１半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機のうち、電磁波発生部の等価回路を示す回路図と電源の他の内部構成を示す回路図とを組み合わせてなる回路図において、第２半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機における空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機のうち、電磁波発生部の等価回路を示す回路図と電源の内部構成を示す回路図とを組み合わせてなる回路図において、第１半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機のうち、電磁波発生部の等価回路を示す回路図と電源の内部構成を示す回路図とを組み合わせてなる回路図において、第２半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機における空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機における空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機における他の電磁波入力部を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機における他の電磁波入力部を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機における他の電磁波入力部を示す説明図である。 実施の形態１に係る電磁波受信機における他の電磁波入力部を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の電磁波受信機の要部を示す説明図である。 実施の形態２に係る電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態２に係る電磁波受信機における空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態２に係る電磁波受信機における、第１半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態２に係る電磁波受信機における、第２半周期における各種電流の向き等を示す説明図である。 実施の形態３に係る電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態３に係る電磁波受信機における複数個の空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態３に係る電磁波受信機における個々の空洞共振部を含む部位を断面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態３に係る電磁波受信機における個々の空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。 実施の形態３に係る電磁波受信機における他の電流制限部を示す説明図である。 実施の形態３に係る電磁波受信機における他の電流制限部を示す説明図である。 実施の形態３に係る電磁波受信機における他の電流制限部を示す説明図である。 実施の形態３に係る電磁波受信機における他の電流制限部を示す説明図である。 複数個の空洞共振部が規則的に配置されている場合における指向性の例を示す説明図である。 複数個の空洞共振部が規則的に配置されている場合における指向性の他の例を示す説明図である。 複数個の空洞共振部が規則的に配置されている場合における指向性の他の例を示す説明図である。 実施の形態４に係るレーダ装置の要部を示すブロック図である。 図２７Ａは、実施の形態４に係るレーダ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図２７Ｂは、実施の形態４に係るレーダ装置の他のハードウェア構成を示すブロック図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態１．
図１Ａは、実施の形態１に係る電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。図１Ｂは、実施の形態１に係る電磁波受信機における空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。図１を参照して、実施の形態１の電磁波受信機１００について説明する。

図１に示す如く、導体板１に空洞共振部２が設けられている。より具体的には、１個の略円形状の貫通孔２１が導体板１に穿たれており、かつ、貫通孔２１の周囲に円環状に配列された複数個（Ｎ個）の略円形状の貫通孔２２（共振空洞２２）が導体板１に穿たれている。ここで、Ｎは２以上の任意の偶数であり、図１に示す例においてはＮ＝６である。個々の貫通孔２２は、貫通孔２１に対する開口部２３を有しており、貫通孔２１と連通している。個々の貫通孔２２の壁面部２４の沿面長Ｌ１は、電磁波受信機１００により受信される電磁波Ｗの波長λに対する１／２倍の値に設定されている。個々の貫通孔２２により、共振空洞２２が構成されている。以下貫通孔２２を共振空洞２２と記載することもある。

互いに隣接する各２個の共振空洞２２間の導体により、すなわち導体板１のうちの互いに隣接する各２個の共振空洞２２間の部位により、個々の電極２５が形成されている。したがって、電極２５の個数は共振空洞２２の個数と同一であり、空洞共振部２はＮ個の共振空洞２２及びＮ個の電極２５を有するものである。

個々の共振空洞２２は、開口部２３を介して互いに対向配置された２個の電極２５の先端部がキャパシタの機能を果たすとともに、いわゆる「表皮効果」により略環状の壁面部２４がコイルの機能を果たすことにより、ＬＣ共振回路の機能を果たすものである。ここで、沿面長Ｌ１が波長λに対する１／２倍の値に設定されていることにより、このＬＣ共振回路における共振周波数ｆはｆ＝電磁波Ｗの速度／λ＝電磁波Ｗの速度／２Ｌ１となるものである。すなわち、このＬＣ共振回路における共振周波数ｆに応じて、電磁波受信機１００により受信される電磁波Ｗの周波数ｆが設定されるものである。

Ｎ個の電極２５の先端部にＮ個のダイオード３のアノードが電気的にそれぞれ接続されている。Ｎ個のダイオード３のカソードは、導体棒４を介して基板５と電気的に共通接続されている。個々のダイオード３は、例えば、ＰＮ接合ダイオード、ショットキーバリアダイオード又はＰＩＮダイオード等により構成されている。基板５は導電性を有するものであり、容器６内にて導体板１と対向配置されている。基板５と導体板１間に設けられた絶縁部材７により、基板５と導体板１間に間隙８が形成されている。

ここで、Ｎ個の共振空洞２２は、便宜的なＮ／２個の共振空洞（以下「第１共振空洞」ということがある。）２２_Ａと残余のＮ／２個の共振空洞（以下「第２共振空洞」ということがある。）２２_Ｂとが交互に配置されたものである。Ｎ個の電極２５は、便宜的なＮ／２個の電極（以下「第１電極」ということがある。）２５_Ａと残余のＮ／２個の電極（以下「第２電極」ということがある。）２５_Ｂとが交互に配置されたものである。Ｎ個のダイオード３は、便宜的なＮ／２個のダイオード（以下「第１ダイオード」ということがある。）３_Ａと残余のＮ／２個のダイオード（以下「第２ダイオード」ということがある。）３_Ｂとが交互に配置されたものである。

なお、ダイオードを使用する電磁波受信機１００においては、容器６内を真空状態にすることは不要である。このため、容器６は密封容器でなくとも良い。

容器６外にて、導体板１の片面側（すなわち基板５の片面側）に磁界印加部９が設けられている。図１に示す例において、磁界印加部９は永久磁石３１により構成されている。磁界印加部９は、導体板１の板面（すなわち基板５の板面）に対する直交方向の磁束を発する磁界Ｂを空洞共振部２に印加するものである。

導体板１、空洞共振部２、ダイオード３、導体棒４、基板５、容器６、絶縁部材７及び磁界印加部９により、電磁波受信部１０の要部が構成されている。

容器６外に電磁波入力部１１が設けられている。電磁波入力部１１は、電磁波Ｗを入力するものである。図１に示す例において、電磁波入力部１１は電磁波Ｗ用の伝送線路４１により構成されている。伝送線路４１は、例えば、同軸ケーブル又は導波管により構成されている。

なお、電磁波入力部１１と空洞共振部２間の接続線路には、電磁波Ｗの波長λに応じた部材を用いる必要がある。例えば、電磁波Ｗが可視光である場合、当該接続線路には可視光を透過する材料（透明なガラス、透明なセラミックス又は透明な樹脂など）を用いる必要があり、電磁波Ｗが赤外線である場合、当該接続線路には赤外線を透過する材料を用いる必要がある。

容器６外に電源１２が設けられている。電源１２における一方の端子は導体板１と電気的に接続されており、電源１２における他方の端子は基板５と電気的に接続されている。これにより、Ｎ個のダイオード３のカソードは導体棒４及び基板５を介して電源１２と電気的に共通接続されている。電源１２は、空洞共振部２による増幅用の電流（以下「増幅用電流」という。）を供給するものであり、かつ、ダイオード３にバイアス電圧を印加するものである。

すなわち、電磁波受信部１０は電磁波入力部１１に入力された電磁波Ｗを受信するものである。より具体的には、電磁波受信部１０は、増幅用電流を用いて電磁波Ｗに対応する電流を増幅するものである。この増幅作用は空洞共振部２によるものであり、Ｎ個のダイオード３は増幅用電流を空洞共振部２に供給する機能を果たすものである。空洞共振部２による増幅作用の詳細については、図２及び図３を参照して後述する。以下、電磁波受信機１００において、増幅用電流を空洞共振部２に供給する機能を果たす部位を「電流供給部」という。

容器６外に受信判定部１３が設けられている。受信判定部１３は、電源１２により供給され電磁波受信部１０に流通する電流又は印加する電圧の挙動に基づいて、電磁波受信部１０による電磁波Ｗの受信の有無を判定するものである。

電磁波受信部１０、電磁波入力部１１、電源１２及び受信判定部１３により、電磁波受信機１００の要部が構成されている。

空洞共振部２は、個々の共振空洞２２の寸法（大きさ）に応じて、より具体的には沿面長Ｌ１の値に応じて、任意の周波数ｆの電磁波Ｗを増幅することができる。このため、電磁波受信機１００は、個々の共振空洞２２の寸法を調整して、より具体的には沿面長Ｌ１の値を調整して、任意の周波数ｆを有する電磁波Ｗの受信に用いることができる。

例えば、沿面長Ｌ１が３００マイクロメートル（μｍ）に設定されている場合、１ＴＨｚの周波数ｆの電磁波を増幅することができる。このため、１ＴＨｚの周波数ｆを有する電磁波Ｗを受信することができる。また、沿面長Ｌ１が０．３μｍに設定されている場合、１０００ＴＨｚの周波数ｆの電磁波を増幅する。このため、１０００ＴＨｚの周波数ｆを有する電磁波Ｗを受信することができる。このように、沿面長Ｌ１を０．３〜３００μｍの範囲内の値に設定することにより、１〜１０００ＴＨｚの周波数領域（以下「テラヘルツ領域」という。）内の周波数ｆを有する電磁波Ｗを受信することができる。

テラヘルツ領域内の周波数ｆを有する電磁波Ｗは、種々の技術分野に対する応用が進められている。例えば、人体用の透視装置、車載用のレーダ装置、生体分子の同定、電子材料の物性評価、非破壊計測及び医療機器などの技術分野に対する応用が進められている。したがって、電磁波受信機１００は、これらの技術分野に応用することができる。

ちなみに、沿面長Ｌ１が３００μｍよりも大きい値に設定されている場合、１ＴＨｚよりも低い周波数ｆの電磁波を増幅する。このため、１ＴＨｚよりも低い周波数ｆを有する電磁波Ｗを受信することができる。このように、沿面長Ｌ１を３００μｍよりも大きい値に設定することにより、テラヘルツ領域に比して低い周波数領域内の周波数ｆを有する電磁波Ｗを受信することもできる。

なお、沿面長Ｌ１が２．５〜１２．５μｍ程度の値に設定されている場合、対応する電磁波Ｗは遠赤外線となる。沿面長Ｌ１が０．２〜０．４μｍ程度の値に設定されている場合、対応する電磁波Ｗは可視光となる。沿面長Ｌ１が約３００ナノメートル（ｎｍ）の値に設定されている場合、対応する電磁波Ｗは黄色の可視光となる。このように、電磁波受信機１００は光の受信に用いることもできる。

これらの具体例において、空洞共振部２のサイズはマイクロメートル単位又はナノメートル単位である。かかる微小な空洞共振部２を有する導体板１は、例えば、いわゆる「３Ｄプリンタ」を用いて製造される。または、例えば、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）における導体パターン形成用の微細加工技術（メッキ、蒸着、折出又はエッチングなど）を用いて製造される。または、例えば、いわゆる「メタマテリアル」における導電性材料用の微細加工技術を用いて製造される。

また、空洞共振部２のサイズが微小であるため、導体板１の片面側に設けられた永久磁石３１を用いて板面に対する直交方向の磁束を発する磁界Ｂを印加することができる。なお、図１に示す例においては、磁界印加部９を容器６外に設けているが、効果的に磁界を印加するために、容器６の内側に設けて導体板１に接近させてもよい。

ただし、電磁波Ｗの周波数ｆを低くすることが要求される場合、個々の共振空洞２２の寸法が大きくなり、空洞共振部２のサイズが上記の具体例に比して大きくなることがある。また、受信感度を更に向上することが要求される場合、共振空洞２２の個数が増加して、空洞共振部２のサイズが上記の具体例に比して大きくなることがある。これにより、導体板１の片面側に配置された永久磁石３１だけでは板面に対する十分な直交方向の磁束を発する磁界Ｂを印加することが困難となる可能性がある。この場合、２個の磁石により磁界印加部９が構成され、当該２個の磁石間に容器６が配置されているものであっても良い。

次に、図２及び図３を参照して、電磁波受信機１００の動作について、空洞共振部２による増幅作用を中心に説明する。なお、図２において、空洞共振部２の符号、ダイオード３の符号及び導体棒４の符号は図示を省略している。また、空洞共振部２における各部位の符号も図示を省略している。

図２におけるＩ１は、電源１２による供給電流、すなわち増幅用電流の向きを示している。図２におけるＩ２（Ｉ２_ＡＢ及びＩ２_ＢＡ）は、空洞共振部２に流れる電流、より具体的には個々の共振空洞２２に流れる電流（以下「共振電流」ということがある。）の向きを示している。図２におけるＩ３（Ｉ３_Ａ及びＩ３_Ｂ）は、個々のダイオード３に流れる電流（以下「通電電流」ということがある。）の向きを示している。なお、Ｉ１は、電磁波受信部１０に流通する電流、すなわち空洞共振部２に流れる電流（以下「受信電流」ということがある。）の向きを示すものでもある。以下、図２における紙面時計回り方向を単に「時計回り方向」といい、図２における紙面反時計回り方向を単に「反時計回り方向」という。

電磁波入力部１１が電磁波Ｗを入力することにより、当該入力された電磁波Ｗに対応する電流が空洞共振部２に供給される。ここで、上記のとおり、個々の共振空洞２２はＬＣ共振回路の機能を果たすものである。仮に空洞共振部２に磁界Ｂが印加されていない場合、個々の共振空洞２２の壁面部２４に沿うようにして、各共振周期のうちの前半周期（以下「第１半周期」という。）にて第２電極２５_Ｂから第１電極２５_Ａに向かう電流Ｉ２_ＢＡが流れるとともに、各共振周期のうちの後半周期（以下「第２半周期」という。）にて第１電極２５_Ａから第２電極２５_Ｂに向かう電流Ｉ２_ＡＢが流れる状態となる。すなわち、個々の共振空洞２２のそれぞれの壁面部２４においては、壁面部２４に沿う時計回り方向の電流Ｉ２と、反時計回り方向の電流Ｉ２とが、同じ壁面部２４に交互に流れる状態となる。

これに対して、磁界Ｂ（紙面においては裏側から表面方向に向かう磁束を発する磁界）が印加されていることにより、空洞共振部２における導体内を移動する電子に反時計回り方向の力Ｆが加わる。これにより、電子の軌道Ｔが反時計回り方向に曲げられることにより、電流Ｉ２は時計回り方向の電流Ｉ２_ＢＡ，Ｉ２_ＡＢが多く流れるようになる。この結果、図２Ａに示す第１半周期においては個々の第１共振空洞２２_Ａの壁面部２４に沿う時計回り方向の電流Ｉ２_ＢＡが流れるとともに、図２Ｂに示す第２半周期においては個々の第２共振空洞２２_Ｂの壁面部２４に沿う時計回り方向の電流Ｉ２_ＡＢが流れる状態となる。すなわち、図２Ａに示す時計回り方向の電流Ｉ２_ＢＡと図２Ｂに示す時計回り方向の電流Ｉ２_ＡＢとが交互に流れる状態であって、反時計回り方向の電流Ｉ２は流れない状態となる。

また、電源１２が供給する増幅用の電流がダイオード３を介して空洞共振部２に供給される。この増幅用電流も上記のように振る舞う（すなわち、空洞共振部２の導体内を移動する増幅用電流の電子にも磁界Ｂによって、反時計回り方向の力Ｆが加わり、増幅用電流は個々の共振空洞２２の壁面部２４に沿うように偏って流れる）ため、第１と第２のそれぞれの半周期において、増幅用電流が共振電流と同じ壁面部２４に同じ方向に流れる。共振電流と同じタイミングで同じ方向に増幅用電流が流れることによって、壁面部２４に流れる共振電流に増幅用電流が加算される。

第１半周期においては、共振電流に増幅用電流を加算してなる電流に対応する磁気エネルギーが個々の第１共振空洞２２_Ａに蓄積されて、次いで、共振動作によって当該蓄積された磁気エネルギーが電荷エネルギーに変換される。このときの増幅用電流は第１ダイオード３_Ａに電流Ｉ３_Ａとなって流れる。続く第２半周期においては、当該変換された電荷エネルギーが共振動作によって個々の第２共振空洞２２_Ｂに流出することにより、個々の第２共振空洞２２_Ｂに共振電流が流れる。この共振電流に増幅用電流が更に加算されることにより、前回蓄積された磁気エネルギーよりも大きい磁気エネルギーが個々の第２共振空洞２２_Ｂに蓄積されて、次いで、共振動作によって当該蓄積された大きな磁気エネルギーが次の電荷エネルギーに変換される。このときの増幅用電流は第２ダイオード３_Ｂに電流Ｉ３_Ｂとなって流れる。以後また第１半周期の動作に至り上記が繰り返され、共振電流に増幅用電流が加算される毎に個々の共振空洞２２に蓄積される磁気エネルギーが大きくなり、増幅作用が生ずる。

ここで、電極２５の先端部の挙動について説明を加える。電流Ｉ２_ＢＡと電流Ｉ２_ＡＢが交互に流れて振動しているときには、個々の電極２５の電位も振動する。すなわち、第１電極２５_Ａの電位が第２電極２５_Ｂの電位に比して高い状態と第２電極２５_Ｂの電位が第１電極２５_Ａの電位に比して高い状態とが交互に繰り返される。換言すれば、第２電極２５_Ｂの電位が第１電極２５_Ａの電位に比して低い状態と第１電極２５_Ａの電位が第２電極２５_Ｂの電位に比して低い状態とが交互に繰り返される。

これに対して、上記のとおり、Ｎ個の電極２５の先端部にＮ個のダイオード３のアノードが電気的にそれぞれ接続されている。ダイオード３が有する電圧―電流特性により、第１電極２５_Ａの電位が第２電極２５_Ｂの電位に比して高い状態においては、第１ダイオード３_Ａに電流Ｉ３_Ａが流れる一方、第２ダイオード３_Ｂには電流Ｉ３_Ｂがほとんど流れない（図２Ａ参照）。また、第２電極２５_Ｂの電位が第１電極２５_Ａの電位に比して高い状態においては、第２ダイオード３_Ｂに電流Ｉ３_Ｂが流れる一方、第１ダイオード３_Ａには電流Ｉ３_Ａがほとんど流れない（図２Ｂ参照）。

したがって、Ｎ個の電極２５のうちの増幅用電流の加算対象となる電極２５（すなわち各時刻における高電位側の電極２５）に流れる増幅用電流を増長することができ、かつ、残余の電極２５（すなわち各時刻における低電位側の電極２５）に流れる増幅用電流を抑制することができる。このように、Ｎ個の電極２５のそれぞれの先端部にＮ個のダイオード３が設けられていることにより、それぞれの電極２５の電位によって通電電流を振り分けることができ、増幅用電流を適切に共振空洞２２さらには空洞共振部２に供給することができる。

以上の動作により、電磁波Ｗを入力すると個々の共振空洞２２における共振状態（すなわち個々のＬＣ共振回路における共振状態）が発生して、電磁波Ｗに対応する電流が増加する。見方を変えれば、電磁波Ｗが入力されると空洞共振部２へ供給する増幅用電流が流れ易くなる。したがって、印加電圧を低下させても同等の電流を供給することができる。つまり、空洞共振部２に定電流を供給する構成にすれば、空洞共振部２への印加電圧の低下によって電磁波Ｗの受信を検知することが可能であり、この動作により、電磁波Ｗを高感度に受信することができる。

図３Ａは、電磁波Ｗに対応する電圧の値（図中Ｉ）及び電磁波Ｗに対応する電流の値（図中ＩＩ）を示すタイミング図である。

図３Ｂは、個々の第１電極２５_Ａにおける電位の値（図中ＩＩＩ）、個々の第１電極２５_Ａにおける電流の値（図中ＩＶ）及び個々の第１ダイオード３_Ａにおけるバイアス電圧の値（図中Ｖ）を示すタイミング図である。なお、個々の第１電極２５_Ａにおける電位の値（図中ＩＩＩ）は、個々の第１ダイオード３_Ａにおける印加電圧の値に対応するものである。個々の第１電極２５_Ａにおける電流の値（図中ＩＶ）は、個々の第１ダイオード３_Ａにおける通電電流の値に対応するものである。

図３Ｃは、個々の第２電極２５_Ｂにおける電位の値（図中ＶＩ）、個々の第２電極２５_Ｂにおける電流の値（図中ＶＩＩ）及び個々の第２ダイオード３_Ｂにおけるバイアス電圧の値（図中ＶＩＩＩ）を示すタイミング図である。なお、個々の第２電極２５_Ｂにおける電位の値（図中ＶＩ）は、個々の第２ダイオード３_Ｂにおける印加電圧の値に対応するものである。個々の第２電極２５_Ｂにおける電流の値（図中ＶＩＩ）は、個々の第２ダイオード３_Ｂにおける通電電流の値に対応するものである。

図３Ｄは、第１電極２５_Ａから第２電極２５_Ｂに流れる電流Ｉ２_ＡＢの値（図中ＩＸ）を示すタイミング図である。図３Ｅは、第２電極２５_Ｂから第１電極２５_Ａに流れる電流Ｉ２_ＢＡの値（図中Ｘ）を示すタイミング図である。図３Ｆは、第１電極２５_Ａと第２電極２５_Ｂ間の電位差の値（図中ＸＩ）を示すタイミング図である。

図３Ｇは、受信電流の値（図中ＸＩＩ）及び受信電流の平均値（図中ＸＩＩＩ）を示すタイミング図である。なお、受信電流の値（図中ＸＩＩ）は、Ｎ個のダイオード３における通電電流の合計値に対応するものである。受信電流の平均値（図中ＸＩＩＩ）は、Ｎ個のダイオード３における通電電流の合計値の平均値に対応するものである。

以下、Ｎ個のダイオード３における通電電流の合計値の平均値を「合計平均通電電流」ということがある。また、個々のダイオード３における通電電流の平均値を「個別平均通電電流」ということがある。

ここで、図３Ｂ及び図３Ｃに示す如く、空洞共振部２の増幅作用により個々の電極２５における電位の振幅が大きくなるにつれて、個々のダイオード３におけるバイアス電圧が次第に低下している。なお、過大な電磁波Ｗを入力すれば、バイアス電圧が反転するが、微弱な電磁波Ｗの受信には、当該領域の動作は必要ない。

なお、図３Ｇに示す如く、受信電流の振幅が次第に大きくなるにもかかわらず、合計平均通電電流が一定値に保たれているのは、電源１２が、ダイオード３に対するバイアス電圧を変化させることにより合計平均通電電流を一定値に保つ制御（以下「定電流制御」という。）を実行しているためである。

次に、図４及び図５を参照して、電磁波受信機１００の動作について、電源１２による定電流制御を中心に説明する。

図４Ａは、ダイオード３が有する電圧―電流特性を示している。通常、ダイオード３は、図４Ａに示す如く非線形な電圧―電流特性を有している。これにより、ダイオード３は、印加電圧が所定の順方向電圧ＶＦ（例えば０．７ボルト）以上の状態においては大きな電流が流れる一方、印加電圧が順方向電圧ＶＦ未満の状態においては電流がほとんど流れない。

これに対して、図４Ｂに示す如く、空洞共振部２の増幅作用により個々のダイオード３における印加電圧（図中ＸＸＩ）の振幅が大きくなるにつれて、個々のダイオード３におけるバイアス電圧（図中ＸＸＩＩ）を順バイアス（図示においては０．７ボルト）からバイアスを減らす方向（図示においては０ボルト）に次第に変化させる。より具体的には、印加電圧の波形における頭頂部が順方向電圧ＶＦを超える状態となれば、当該波形における残余の部位が順方向電圧ＶＦを下回る状態となるようにバイアス電圧を減らしている。

なお、図４Ｃに示す如く、空洞共振部２の増幅作用によりダイオード３における通電電流（図中ＸＸＩＩＩ）の振幅が変化しても、個別平均通電電流（図中ＸＸＩＶ）がＩＦと同等の一定値（例えば０．１アンペア）に保たれる。この結果、合計平均通電電流（不図示）も一定値（例えばＩＦに対するＮ倍の値）に保たれる。

かかる定電流制御によれば、電磁波受信部１０が電磁波Ｗを受信しているときは、電磁波受信部１０が電磁波Ｗを受信していないときに比して、個々のダイオード３におけるバイアス電圧、すなわち電源１２により供給されるバイアス電圧が低くなる。このため、受信判定部１３は、電源１２による電磁波受信部１０への印加電圧の値に基づき、電磁波受信部１０による電磁波Ｗの受信の有無を判定することができる。

かかる定電流制御は、例えば、図５に示す回路により実現される。図５に示す回路は、電磁波受信部１０の等価回路と電源１２の内部構成を示す回路とを組み合わせてなるものであり、後述する信号生成部５１を設けている。

なお、電磁波受信部１０の等価回路における複数個の結節点Ｐは、複数個の電極２５にそれぞれ対応するものである。また、電磁波受信部１０の等価回路における複数個のＦ’の各々は、図２に示す磁界中の移動電子が受ける力Ｆによる整流作用に対応する回路要素、すなわち図２における時計回り方向の電流Ｉ２_ＢＡ，Ｉ２_ＡＢを多く流す作用に対応する回路要素である。これらの回路要素Ｆ’により、図５Ａに示す如く個々の第１ダイオード３_Ａに電流Ｉ３_Ａが流れる状態と、図５Ｂに示す如く個々の第２ダイオード３_Ｂに電流Ｉ３_Ｂが流れる状態とが交互に繰り返される。

図５に示す例において、電源１２は信号生成部５１、定電流制御部５２、電源５３及び電源５４を有している。信号生成部５１は、受信電流Ｉ１の平均値、すなわち合計平均通電電流を得るためのフィルタであり、キャパシタ５５及びコイル５６により構成されている。定電流制御部５２は、電流検出用の抵抗器５７、基準電圧生成用の電源５８及び誤差増幅器５９により構成されており、フィードバック制御による定電流制御を実現するものである。

また、信号生成部５１のキャパシタ５５及びコイル５６によるフィルタは平滑作用を有するものである。このため、電磁波Ｗが単調波（すなわち無変調波）である場合、高周波成分を含む受信電流が当該信号生成部５１を通ることにより、直流の信号に変換される。電磁波Ｗを受信しているときと、受信していないときではそれぞれレベルの異なる直流信号が検出されるため、両者が交互に繰り返されるときは矩形波状の波形となる。他方、電磁波Ｗが変調波である場合、受信電流が当該信号生成部５１を通ることにより、復調波に対応する波形の信号、すなわち電磁波Ｗの周波数ｆよりも低い周波数ｆ’を有する復調された信号に変換される。このように、信号生成部５１は、電磁波受信部に流通する電流又は印加する電圧の挙動を用いて、直流の電気信号又は電磁波Ｗよりも低周波の電気信号を生成するものである。

以上のようにして、信号生成部５１が、電磁波受信部に流通する電流又は印加する電圧の挙動を用いて、直流の電気信号又は電磁波Ｗよりも低周波の電気信号を生成するので、受信判定部１３は、電源１２と信号生成部５１の接続点の電圧波形に基づき、電磁波受信部１０による電磁波Ｗの受信の有無を判定することができる。

次に、図６を参照して、電源１２の内部構成に係る変形例について説明する。

図６に示す如く、電源１２は、信号生成部５１と、電流制限用の抵抗器６１と、ダイオード３の順方向電圧ＶＦ（例えば０．７ボルト）に対して十分に高い電圧（例えば１０ボルト）を出力可能な電源６２とを用いたものであっても良い。高い電圧の電源から抵抗器６１を介して電圧を印加すれば、電磁波Ｗの受信によって信号生成部５１の生成する電圧が変動（電源電圧に対しては十分小さい）しても、通電電流の変動はわずかなものとなり、概ね定電流を通電したときと同様の動作となる。これにより、図５に示す例に比して簡単な回路構成により電源１２を実現することができる。

次に、図７〜図１０を参照して、Ｎ個のダイオード３の接続状態に係る変形例について説明する。

まず、図７に示す如く、Ｎ個の電極２５の先端部にＮ個のダイオード３のカソードが電気的にそれぞれ接続されており、かつ、Ｎ個のダイオード３のアノードが導体棒４及び基板５を介して電源１２と電気的に共通接続されている図１及び図２のダイオード３の極性を反転したものであっても良い。図８に示す回路は、この場合における、電磁波受信部１０の等価回路と電源１２の内部構成を示す回路とを組み合わせてなるもので、図５のダイオード３の極性と基準電圧生成用の電源５８の極性を反転したものある。

または、図９に示す如く、Ｎ個の電極２５の先端部にＮ個のダイオード３のアノードが電気的にそれぞれ接続され、Ｎ個のダイオード３のカソードが基板５を介して電源１２と電気的に共通接続されているものであっても良い。この場合、図１に示す導体棒４は不要である。この場合における回路図は図５に示すものと同様であるため、図示を省略する。

または、図１０に示す如く、Ｎ個の電極２５の先端部にＮ個のダイオード３のカソードが電気的にそれぞれ接続され、Ｎ個のダイオード３のアノードが基板５を介して電源１２と電気的に共通接続されている図９のダイオード３の極性を反転したものであっても良い。この場合も、図１に示す導体棒４は不要である。この場合における回路図は図８に示すものと同様であるため、図示を省略する。

すなわち、個々のダイオード３は、図１又は図７に示す如く、その通電方向が導体板１の板面に沿う向き（より具体的には導体棒４に対する放射方向に沿う向き）に設けられているものであっても良い。または、個々のダイオード３は、図９又は図１０に示す如く、その通電方向が導体板１の板面に対する直交方向に沿う向きに設けられているものであっても良い。後者の場合、ＩＣの製造技術を用いてダイオード３を生成した半導体のウェハ上に、一般的なＩＣにおいては配線又は電極となる金属箔を導体板１として空洞共振部２を形成することができるため、ダイオード３さらには電磁波受信部１０の製造を容易にすることができる。なお、一般的なＩＣの構成ならば、ダイオード３をマウンティングするリードフレームが、基板５に対応する。

次に、図１１〜図１３を参照して、電磁波入力部１１に係る変形例について説明する。

まず、図１１に示す如く、Ｎ個の電極２５のうちのいずれか１個の電極２５の先端部に長手方向が導体板１の板面に沿う方向に向けられた突起４２が設けられており、この突起４２により電磁波入力部１１が構成されているものであっても良い。突起４２は、導体板１と一体に形成されたものでよく、突起４２の突起長Ｌ２は、波長λに対する１／４倍の値に設定されている。これにより、突起４２が電磁波Ｗ用の入力アンテナの機能を果たすものである。

または、図１２に示す如く、Ｎ個の電極２５のうちのいずれか１個の電極２５の先端部に長手方向が導体板１に対する直交方向に向けられた突起４３が設けられており、この突起４３により電磁波入力部１１が構成されているものであっても良い。突起４３は、導体板１と一体に形成されたものでよく、突起４３の突起長Ｌ３は、波長λに対する１／４倍の値に設定されている。これにより、突起４３が電磁波Ｗ用の入力アンテナの機能を果たすものである。

または、図１３に示す如く、Ｎ個の共振空洞２２のうちのいずれか１個の共振空洞２２に代えて両隣の共振空洞２２に隣接する溝４４が導体板１に穿たれており、溝４４の拡幅部４５により電磁波入力部１１が構成されているものであっても良い。拡幅部４５の拡幅幅Ｌ４は、波長λに対する１／２倍の値に設定されている。溝４４の壁面部のうち、電極２５の先端部から拡幅部４５の最大拡幅部までの部位の沿面長Ｌ５は、波長λに対するｎ／２倍の値に設定されている（ｎは１以上の任意の整数）。溝４４の壁面部の全体に亘る沿面長Ｌ６は、波長λに対する（ｎ´＋１／２）倍の値に設定されている（ｎ´は１以上の任意の整数）。これにより、溝４４が１個の共振空洞２２の機能を果たすものであり、かつ、拡幅部４５が電磁波Ｗ用の入力アンテナの機能を果たすものである。

なお、図１２に示す例においては、突起４３を中心軸とした全方向からの電磁波Ｗ、また、突起４３の長手方向（すなわちＬ３方向）に対する直交面に沿う方向からの電磁波Ｗに対して感度が高い指向性を有するものとなる。また、図１１に示す例においては、突起４２の長手方向（すなわちＬ２方向）に対する直交面に沿う方向からの電磁波Ｗに対して感度が高い指向性を有するものとなる。図１３に示す例においても、拡幅部４５の長手方向（すなわちＬ４方向）に対する直交面に沿う方向からの電磁波Ｗに対して感度が高い指向性を有するものとなる。このため、導体板１の板面に沿う方向からの電磁波Ｗを集中的に受信する指向性が要求される場合は、図１２に示す突起４３を用いる構成が好適である。これに対して、導体板１の板面に対して垂直方向から入射される電磁波Ｗを検出する場合は、図１１に示す突起４２又は図１３に示す拡幅部４５を用いる構成が好適である。例えば、電磁波受信機１００が光センサ、特に、カメラ用のイメージセンサに用いられる場合に好適である。

なお、Ｎ個の電極２５のうちのいずれか２個以上の電極２５の各々の先端部に突起４２が設けられているものであっても良い。すなわち、２個以上の突起４２により電磁波入力部１１が構成されているものであっても良い。同様に、Ｎ個の電極２５のうちのいずれか２個以上の電極２５の各々の先端部に突起４３が設けられているものであっても良い。すなわち、２個以上の突起４３により電磁波入力部１１が構成されているものであっても良い。また、Ｎ個の共振空洞２２のうちのいずれか２個以上の共振空洞２２の各々に代えて溝４４が設けられており、これらの溝４４の各々が拡幅部４５を有するものであっても良い。すなわち、２個以上の拡幅部４５により電磁波入力部１１が構成されているものであっても良い。

また、電磁波入力部１１が伝送線路４１により構成されている場合、電磁波入力部１１が容器６外にあり、電磁波入力部１１が電磁波受信部１０に含まれないものであった。これに対して、電磁波入力部１１が突起４２、突起４３又は拡幅部４５により構成されている場合、電磁波入力部１１が容器６内にあり、電磁波入力部１１が電磁波受信部１０に含まれるものである。すなわち、電磁波入力部１１は電磁波受信部１０に含まれるものであっても良く、又は含まれないものであっても良い。

次に、図１４を参照して、磁界印加部９に係る変形例について説明する。

図１４に示す如く、磁界印加部９は、永久磁石３２と、永久磁石３２によって発生する磁束を空洞共振部２に集中させる磁束集中部材３３とを有するものであっても良い。図１４に示す例において、磁束集中部材３３は略円錐台形状のヨーク、すなわち磁気レンズにより構成されている。磁束集中部材３３を設けることにより、単位面積当たりの磁力が弱い安価な永久磁石３２を用いて、増幅作用を生じさせるのに十分な強度を有する磁界Ｂを空洞共振部２に印加することができる。

なお、図１４に示す例は、電磁波入力部１１が容器６に含まれる構成の電磁波受信部１０を応用したもので、容器６内の各部材は図示を省略しており、電源１２も図示を省略している。

次に、空洞共振部２に係る変形例について説明する。

まず、空洞共振部２における共振空洞２２の個数は２個以上であれば良く、６個に限定されるものではない。共振空洞２２の個数を増やすことにより、空洞共振部２による増幅作用を強めることができ、受信感度を更に向上することができるため、必要に応じて共振空洞２２の個数を設定すればよい。

また、個々の共振空洞２２の形状は略円形状に限定されるものではない。個々の共振空洞２２は略楕円形状であっても良く、又は略多角形状であっても良い。

以上のように、実施の形態１の電磁波受信機１００は、入力された電磁波Ｗを受信する電磁波受信部１０と、電磁波受信部１０に流通する電流（すなわち受信電流）又は印加する電圧の挙動を用いて、直流の電気信号又は入力された電磁波Ｗよりも低周波の電気信号を生成する信号生成部５１と、を備える電磁波受信機１００であって、電磁波受信部１０は、電磁波Ｗを入力する電磁波入力部１１と、導体板１に設けた複数個の共振空洞２２を有する空洞共振部２と、空洞共振部２に増幅用の電流を供給する電流供給部（より具体的にはＮ個のダイオード３）と、導体板１の片面側に配置され、空洞共振部２に磁界Ｂを印加する磁界印加部９と、を有する。空洞共振部２の増幅作用を用いることにより、任意の周波数ｆを有する電磁波Ｗを高感度に受信することができる。特に、ＦＥＴの増幅作用を用いる従来の電磁波受信機においては受信できない１０ＴＨｚ以上の周波数ｆを有する電磁波Ｗを高感度に受信することができる。

また、電流供給部は、アノード又はカソードのうちのいずれか一方が共振空洞２２が有するＮ個の電極２５の先端部と電気的にそれぞれ接続され、アノード又はカソードのうちのいずれか他方が電源１２と電気的に共通接続されたＮ個のダイオード３により構成されている。ダイオード３に、例えば、ＰＮ接合ダイオード、ショットキーバリアダイオード又はＰＩＮダイオードを用いて電流供給部を実現することができる。特に、ダイオード３の通電方向が導体板１の板面に対する直交方向に沿う向きに設けられている場合、ＩＣの製造技術を用いてダイオード３及び導体板１を形成することができるため、ダイオード３さらには電磁波受信部１０の製造を容易にすることができる。

また、電磁波受信機１００は、ダイオード３にバイアス電圧を印加する電源１２を備える。これにより、増幅用電流を空洞共振部２に供給することができる。

また、空洞共振部２におけるＮ個の共振空洞２２の大きさが１０ＴＨｚ以上の周波数ｆに応じた大きさに設定されている。これにより、１０ＴＨｚ以上の周波数ｆにおける増幅作用を実現することができる。この結果、１０ＴＨｚ以上の周波数ｆを有する電磁波Ｗを高感度に受信することができる。

また、電磁波入力部１１は、空洞共振部２に設けられた突起４２又は突起４３により構成されている。突起４２又は突起４３が電磁波Ｗ用の入力アンテナの機能を果たすことにより、電磁波入力部１１を実現することができる。

また、電磁波入力部１１は、空洞共振部２に隣接した溝４４の拡幅部４５により構成されている。拡幅部４５が電磁波Ｗ用の入力アンテナの機能を果たすことにより、電磁波入力部１１を実現することができる。

また、磁界印加部９は、磁束集中部材３３を有する。これにより、単位面積当たりの磁力が弱い安価な磁石を用いて、増幅作用を生じさせるのに十分な強度を有する磁界Ｂを空洞共振部２に印加することがきる。

実施の形態２．
図１５Ａは、実施の形態２に係る電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。図１５Ｂは、実施の形態２に係る電磁波受信機における空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。図１５を参照して、実施の形態２の電磁波受信機１００ａについて説明する。なお、図１５において、図１に示す部材等と同様の部材等には同一符号を付して説明を省略する。

図１５に示す如く、導体板１に円環状に配列されたＮ個の共振空洞２２を有する空洞共振部２が設けられており、それぞれの共振空洞２２の電極２５の先端部が対峙する空間の中央部、すなわち貫通孔２１の中央部にフィラメント１４が挿通されている。電源１２における一方の端子はフィラメント１４の一端部と電気的に接続されており、電源１２における他方の端子は導体板１と電気的に接続されている。

また、増幅用電流を出力するための電源１２に加えて、フィラメント１４を加熱するための電源１５が容器１６外に設けられている。電源１５の両端子はフィラメント１４の両端子と電気的に接続されている。

ここで、容器１６は密封された真空容器であり、容器１６内の真空状態の中に導体板１の共振空洞２２の電極２５の先端部と対向したフィラメント１４が収容されている。この真空中の電極２５の先端部と電源１５によって加熱されたフィラメント１４により、いわゆる「二極真空管」が構成されている。この二極真空管構造は、実施の形態１の電磁波受信機１００におけるダイオード３が果たす機能と同等の機能を果たすものである。すなわち、この二極真空管構造は、増幅用電流を空洞共振部２に供給する機能を果たす電流供給部である。

導体板１、複数個（Ｎ個）の共振空洞２２を有する空洞共振部２、磁界印加部９、フィラメント１４及び容器１６により、電磁波受信部１０ａの要部が構成されている。電磁波受信部１０ａ、電磁波入力部１１、電源１２、受信判定部１３及び電源１５により、電磁波受信機１００ａの要部が構成されている。

次に、図１６を参照して、電磁波受信機１００ａの動作について、二極真空管構造の動作を中心に説明する。なお、図１６において、空洞共振部２の符号は図示を省略している。また、空洞共振部２における各部位の符号も図示を省略している。

実施の形態１にて図２及び図３を参照して説明したように、空洞共振部２に磁界Ｂ（紙面においては裏側から表面方向に向かう磁束を発する磁界）が印加されていることにより、第１半周期における個々の第１共振空洞２２_Ａの壁面部２４に沿う時計回り方向の電流Ｉ２_ＢＡ（図１６Ａ参照）と、第２半周期における個々の第２共振空洞２２_Ｂの壁面部２４に沿う時計回り方向の電流Ｉ２_ＡＢ（図１６Ｂ参照）とが交互に流れる状態となる。そして、これらの壁面部２４に沿う共振電流（Ｉ２_ＢＡ及びＩ２_ＡＢ）に後述する熱電子ｅを介して流れる増幅用電流が加算される毎に個々の共振空洞２２に蓄積される磁気エネルギーが大きくなり、増幅作用が生ずる。

ここで、フィラメント１４から放出される熱電子ｅについて説明を加える。容器１６内が真空状態であり、かつ、フィラメント１４が電源１５により加熱されているため、フィラメント１４は熱電子ｅを放出し易い状態である。したがって、上記共振動作における第１電極２５_Ａの電位が第２電極２５_Ｂの電位に比して高い状態においては、熱電子ｅが個々の第１電極２５_Ａに向けて放出され引き寄せられて吸収される一方、個々の第２電極２５_Ｂには熱電子ｅが引き寄せられず、ほとんど吸収されない（図１６Ａ参照）。また、第２電極２５_Ｂの電位が第１電極２５_Ａの電位に比して高い状態においては、熱電子ｅが個々の第２電極２５_Ｂに向けて放出され引き寄せられて吸収される一方、個々の第１電極２５_Ａには熱電子ｅが引き寄せられず、ほとんど吸収されない（図１６Ｂ参照）。

すなわち、これらの熱電子ｅは、図２に示す電流Ｉ３、すなわち個々のダイオード３に流れる電流Ｉ３と同等の機能を果たすものである。この結果、Ｎ個の電極２５のうちの増幅用電流の加算対象となる電極２５（すなわち各時刻における高電位側の電極２５）に流れる増幅用電流を増長することができ、かつ、残余の電極２５（すなわち各時刻における低電位側の電極２５）に流れる増幅用電流を抑制することができる。このように、二極真空管構造を用いて、それぞれの電極２５の電位によって通電電流を振り分けることができ、増幅用電流を適切に共振空洞２２さらには空洞共振部２に供給することができる。

電磁波受信機１００ａにおける電源１２の内部構成は、実施の形態１にて図５を参照して説明したものと同様であるため、図示及び説明を省略する。通常、二極真空管構造は、ダイオード３と同様の非線形な電圧―電流特性を有している。このため、電源１２は、実施の形態１にて説明したものと同様の定電流制御を実行すればよい。

なお、電磁波受信機１００ａは、いわゆる「マグネトロン」と同様の種々の変形例を用いることができる。すなわち、マグネトロンが二極真空管構造を電磁波の発生に用いる装置であるのに対して、電磁波受信機１００ａは二極真空管構造を電磁波Ｗの受信に用いる装置である。このため、マグネトロンと同様の種々の変形例を採用することができる。

ただし、一般的なマグネトロンは、数千ボルト（例えば３０００ボルト）の高い電圧を供給する高電圧電源を用いて、３〜３０ＧＨｚの周波数領域内の周波数を有する電磁波、いわゆる「マイクロ波」を発生させるものである。これに対して、実施の形態２の電磁波受信機１００ａは、１０ボルト未満の出力電圧を有する低電圧電源１２を用いて、例えば１０ＴＨｚ以上の周波数ｆを有する電磁波Ｗを受信するものである。このように、電源１２は、一般的なマグネトロンにおける電源に対して仕様が相違するものであり、その使用目的も相違するものである。

また、一般的なマグネトロンは、大電力の電磁波を発するもので、真空容器を兼用する略筒状の陽極にフィラメントが挿通されており、略筒状の陽極の両端側にそれぞれ磁石が設けられている構造を有している。これに対して、電磁波受信機１００ａは、微弱な電磁波を受信するためのもので、周波数ｆが高いことにより空洞共振部２のサイズが微小であるために、導体板１の片面側に設けられた永久磁石３１を用いて局所的な磁界Ｂを印加している。したがって、対応する電力及び周波数に見合うように一般的なマグネトロンに比して電磁波受信機１００ａを小型にすることができる。

また、一般的なマグネトロンが略筒状の陽極を用いているのに対して、電磁波受信機１００ａは略板状の陽極（すなわち導体板１）を用いている。これにより、一般的なマグネトロンに比して電磁波受信機１００ａを薄型にすることができる。この結果、一般的なマグネトロンに比して電磁波受信機１００ａを更に小型にすることができる。

また、電磁波受信機１００ａは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。

以上のように、実施の形態２の電磁波受信機１００ａは、入力された電磁波Ｗを受信する電磁波受信部１０と、電磁波受信部１０に流通する電流（すなわち受信電流）又は印加する電圧の挙動を用いて、直流の電気信号又は入力された電磁波Ｗよりも低周波の電気信号を生成する信号生成部５１と、を備える電磁波受信機１００ａであって、電磁波受信部１０は、電磁波Ｗを入力する電磁波入力部１１と、導体板１に設けた複数個の共振空洞２２を有する空洞共振部２と、空洞共振部２に増幅用の電流を供給する電流供給部（より具体的には二極真空管構造）と、導体板１の片面側に配置され、空洞共振部２に磁界Ｂを印加する磁界印加部９と、を有する。空洞共振部２の増幅作用を用いることにより、任意の周波数ｆを有する電磁波Ｗを高感度に受信することができる。特に、ＦＥＴの増幅作用を用いる従来の電磁波受信機では受信できない１０ＴＨｚ以上の周波数ｆを有する電磁波Ｗを高感度に受信することができる。また、略板状の陽極（すなわち導体板１）の片面側に磁界印加部９が配置されている構造により、一般的なマグネトロンに比して電磁波受信機１００ａを小型にすることができる。

また、電流供給部は、空洞共振部２の共振空洞２２が有するＮ個の電極２５と、空洞共振部２の中央部（すなわち貫通孔２１の中央部）に挿通されたフィラメント１４であって、電源１２と電気的に接続されたフィラメント１４と、空洞共振部２及びフィラメント１４が収容された真空容器（容器１６）と、による二極真空管構造により構成されている。二極真空管構造がＮ個のダイオード３と同等の機能を果たすことにより、増幅用電流を適切に空洞共振部２に供給することができる。

実施の形態３．
図１７Ａは、実施の形態３に係る電磁波受信機の要部を断面から見た状態を示す説明図である。図１７Ｂは、実施の形態３に係る電磁波受信機における複数個の空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。図１８Ａは、実施の形態３に係る電磁波受信機における個々の空洞共振部を含む部位を断面から見た状態を示す説明図である。図１８Ｂは、実施の形態３に係る電磁波受信機における個々の空洞共振部を含む部位を正面から見た状態を示す説明図である。図１７及び図１８を参照して、実施の形態３の電磁波受信機１００ｂについて説明する。なお、図１７及び図１８において、図１に示す部材等と同様の部材等には同一符号を付して説明を省略する。

図１７に示す如く、導体板１に複数個（Ｍ個）の略円形状の貫通孔７１が穿たれている。ここで、Ｍは２以上の任意の整数であり、図１７に示す例においてはＭ＝５である。

導体板１における個々の貫通孔７１を含む部位には、抵抗層７２を介して導体層７３が積層されている。個々の抵抗層７２には略円形状の貫通孔７４が設けられており、個々の導体層７３には空洞共振部２が設けられている。これにより、個々の空洞共振部２における共振空洞２２は、Ｍ個の抵抗層７２のうちの対応する抵抗層７２を介して、導体板１に接続している。

すなわち、電磁波受信機１００ｂはＭ個の空洞共振部２を有するものである。個々の空洞共振部２は、実施の形態１にて説明したものと同様の構造を有している。このため、個々の空洞共振部２についての詳細な説明は省略する。図１７及び図１８において、個々の空洞共振部２における各部位の符号は図示を省略している。

個々の空洞共振部２はＮ個の電極２５を有しており、当該Ｎ個の電極２５の先端部にＮ個のダイオード３のアノードが電気的にそれぞれ接続されている。当該Ｎ個のダイオード３のカソードは、基板５と電気的に共通接続されている。電源１２における一方の端子は導体板１と電気的に接続されており、電源１２における他方の端子は基板５と電気的に接続されている。

すなわち、電磁波受信機１００ｂは、電気的には、実施の形態１にて説明したものと同様の増幅用の構造をＭ個並列に接続してなるものである。空洞共振部２の個数を増やすことにより、電磁波Ｗを受信する部位の面積を増やすことができるため、受信感度を更に向上することができる。例えば、電磁波Ｗが光である場合、空洞共振部２を増加（受光面積を拡大）することにより、個々の空洞共振部２（単位面積当たり）の受光量が少なくても、それぞれの受光を合計した総受光量を増加することができ、より感度の高い光センサを実現することができる。

また、上記のとおり、図１７及び図１８に示す例において、電磁波受信機１００ｂは抵抗層７２を有している。この抵抗層７２は、Ｍ個の空洞共振部２のうちの一部の空洞共振部２に増幅用電流が集中するのを防ぐ機能を果たすものである。換言すれば、この抵抗層７２は、個々の空洞共振部２に対する増幅用電流の供給を制限することにより、増幅用電流をＭ個の空洞共振部２に分散させる機能を果たすものである。以下、電磁波受信機１００ｂにおいて当該機能を果たす部位を「電流制限部」という。

図１７及び図１８に示す例において、電磁波入力部１１は、個々の空洞共振部２に設けられた突起４２により構成されている。このため、電磁波入力部１１は電磁波受信部１０ｂに含まれている。

このようにして、電磁波受信機１００ｂの要部が構成されている。

なお、電流制限部は上記機能を果たすものであれば良く、図１７及び図１８に示す抵抗層７２に限定されるものではない。

例えば、図１９に示す如く、基板５に積層された抵抗層７５により、すなわちダイオード３と基板５間に設けられた抵抗層７５により電流制限部が構成されているものであっても良い。この場合、図１７及び図１８に示す抵抗層７２は不要であるため、導体層７３も不要である。すなわち、抵抗層７２及び導体層７３を除去して、図１７及び図１８のような構成においても図１のような導体板１に空洞共振部２が設けられているものであっても良い。

または、図２０に示す如く、個々のダイオード３をＰＩＮダイオードにより構成することで、ＰＩＮダイオードにおける抵抗成分が電流制限部の機能を果たすものであっても良い。具体的には、ＰＩＮダイオードにおける真性半導体層（以下「Ｉ層」という。）が抵抗成分となって電流制限部の機能を果たす。

または、図２１に示す如く、ＩＣの製造技術を用いてＮ型半導体層（以下「Ｎ層」という。）８１、Ｉ層８２、及びＩ層の一部に設けたＰ型半導体層（以下「Ｐ層」という。）８３から構成されたＰＩＮダイオードの上に、金属箔による導体層８４が形成されており、導体層８４（導体板１に相当）に空洞共振部２が設けられているものであっても良い。この場合において、ダイオード３における抵抗成分が、すなわちＰＩＮダイオードにおけるＩ層８２が電流制限部の機能を果たすものであっても良い。なお、一般的なＩＣの構成であれば、導体層８４となる金属箔は配線又は電極となるもので、基板５は半導体チップをマウンティングするリードフレームに相当する。また、図２１に示す空洞部８５、空洞共振部２、及び電磁波入力部１１となる突起４２は、例えば、エッチング加工又はＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）加工によって形成されたものである。

または、図２２に示す如く、ＩＣの製造技術を用いてＮ層９１、Ｉ層９２、及びＩ層の全面に設けたＰ層９３から構成されたＰＩＮダイオードの上に、絶縁層９４及び金属箔による導体層９５が形成されており、導体層９５（導体板１に相当）に空洞共振部２が設けられているものであっても良い。なお、当該構成においては、共振空洞２２の電極２５の先端部をＰ層９３に接続しながら、当該先端部を除く部位は絶縁層９４によって絶縁されている。この場合においても、Ｉ層９２が電流制御部の機能を果たす。なお、図２２に示す空洞部９６、空洞共振部２、及び電磁波入力部１１となる突起４２は、例えば、エッチング加工又はＦＩＢ加工によって形成されたものである。

なお、図２１に示す例において、電磁波受信部１０ｂにおいて空洞共振部２を形成する導体層８４をＭ個に分割しても良く、又は分割せずに１個であっても良い。図２２に示す例における導体層９５についても同様である。

また、空洞共振部２の個数は２個以上であれば良く、５個に限定されるものではない。例えば、電磁波受信機１００ｂは２個の空洞共振部２を有するものであっても良く、又は３個の空洞共振部２を有するものであっても良く、さらには、６個以上の空洞共振部２を有するものであっても良い。

また、電磁波受信機１００ｂにおける電磁波入力部１１は、個々の空洞共振部２に設けられた突起４２に限定されるものではない。例えば、個々の空洞共振部２に突起４３が設けられており、これらの突起４３により電磁波入力部１１が構成されているものであっても良い。または、個々の空洞共振部２に隣接した溝４４が設けられており、これらの溝４４の拡幅部４５により電磁波入力部１１が構成されているものであっても良い。

ここで、突起４３による電磁波入力部１１が構成された空洞共振部２を複数個（Ｍ個）備える構成においては、空洞共振部２（詳細には電磁波入力部１１となる突起４３）を規則的に配置することにより、入力する電磁波Ｗに対して感度の高い方向、すなわち指向性を任意に設定することができる。

例えば、図２３に示す例においては、導体板１に２個の空洞共振部２が設けられており、当該２個の空洞共振部２の各々に突起４３が設けられている。これらの２個の突起４３は直線ＳＬ上に配置されており、当該２個の突起４３間の間隔Ｄ１が波長λに対するｎ倍の値に設定されている。この場合、直線ＳＬに沿う２方向及び直線ＳＬと直交する２方向を含む合計４方向から入力する電磁波Ｗに対する感度が高い指向性を実現することができる。

また、図２４に示す例においては、導体板１に２個の空洞共振部２が設けられており、当該２個の空洞共振部２の各々に突起４３が設けられている。これらの２個の突起４３は直線ＳＬ上に配置されており、当該２個の突起４３間の間隔Ｄ２が波長λに対する（ｎ−１／２）倍の値に設定されている（ｎは１以上の任意の整数）。この場合、直線ＳＬに沿う２方向から入力する電磁波Ｗに対する感度が高い指向性を実現することができる。

また、図２５に示す例においては、導体板１に３個の空洞共振部２が設けられており、当該３個の空洞共振部２の各々に突起４３が設けられている。これらの３個の突起４３は直線ＳＬ上に配置されており、当該３個の突起４３のうちの互いに隣接する各２個の突起４３間の間隔Ｄ３が波長λに対するｎ／２倍の値に設定されている。この場合、直線ＳＬに沿う２方向から入力する電磁波Ｗに対する感度がさらに高い指向性を得ることができる。

このように、複数個の突起４３が整列するように複数個の空洞共振部２を規則的に配置することにより、所定方向から入力する電磁波Ｗに対する感度が高い指向性を実現ことができる。換言すれば、所定の指向性パターンを有する電磁波受信機１００ｂを実現することができる。

また、複数個（Ｍ個）の空洞共振部２は、共振周波数ｆが互いに異なる空洞共振部２を含むものであっても良い。例えば、導体板１に２個の空洞共振部２が設けられている場合において、一方の空洞共振部２における共振周波数ｆと他方の空洞共振部２における共振周波数ｆとが互いに異なるものであっても良い。すなわち、一方の空洞共振部２における個々の共振空洞２２の寸法（より具体的には沿面長Ｌ１）と他方の空洞共振部２における個々の共振空洞２２の寸法（より具体的には沿面長Ｌ１）とが互いに異なるものであっても良い。これにより、互いに異なる周波数ｆを有する電磁波Ｗを同時に受信することができる。

または、例えば、導体板１に３個の空洞共振部２が設けられている場合において、第１の空洞共振部２における個々の共振空洞２２の寸法が赤色の可視光の波長λに応じた値に設定されており、かつ、第２の空洞共振部２における個々の共振空洞２２の寸法が緑色の可視光の波長λに応じた値に設定されており、かつ、第３の空洞共振部２における個々の共振空洞２２の寸法が青色の可視光の波長λに応じた値に設定されているものであっても良い。これにより、赤、緑及び青の３色の光を同時に受光することができる。このため、いわゆる「ＲＧＢカラーセンサ」に電磁波受信機１００ｂを用いることができる。

また、電磁波受信機１００ｂは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。

以上のように、実施の形態３の電磁波受信機１００ｂにおいては、電磁波受信部１０ｂが複数個（Ｍ個）の空洞共振部２を有する。空洞共振部２の個数を増やすことにより、電磁波Ｗを受信する部位の面積を増やすことができるため、必要に応じて受信感度を調整することができる。

また、複数個（Ｍ個）の空洞共振部２は、共振周波数ｆが互いに異なる空洞共振部２を含む。これにより、互いに異なる周波数ｆを有する電磁波Ｗを同時に受信することができる。この結果、例えば、ＲＧＢカラーセンサに電磁波受信機１００ｂを用いることができる。

また、複数個（Ｍ個）の空洞共振部２が規則的に配置されている。これにより、所定方向からの電磁波Ｗに対して感度を高めた指向性パターンを有する電磁波受信機１００ｂを実現することができる。

実施の形態４．
図２６は、実施の形態４に係るレーダ装置の要部を示す説明図である。図２６を参照して、実施の形態４のレーダ装置２００について説明する。

図２６に示す如く、電磁波受信機１００及び電磁波送信機１１０を備えたレーダ装置２００が車両５００に設けられている。

電磁波送信機１１０は、ミリ波と赤外線の間の周波数ｆを有する電磁波Ｗを生成して、当該生成された電磁波Ｗを車両５００外に送信するものである。電磁波受信機１００は、当該送信された電磁波Ｗが車両５００外の障害物Ｏにより反射されたとき、当該反射された電磁波Ｗを受信するものである。

電磁波受信機１００は、実施の形態１にて説明したものと同様の構造を有している。このため、電磁波受信機１００についての説明は省略する。ただし、個々の共振空洞２２の寸法（より具体的には沿面長Ｌ１）は、ミリ波と赤外線の間の周波数ｆに応じた値に設定されている。なお、図２６において、電磁波受信機１００内の各部位は図示を省略している。

これに対して、電磁波送信機１１０は、一般的なマグネトロンと同様の構造を有するものであっても良く、又は電磁波受信機１００と同様の構造を有するものであっても良い。電磁波送信機１１０は、ミリ波と赤外線の間の周波数ｆ、すなわち電磁波受信機１００における個々の共振空洞２２の寸法（大きさ）に応じた周波数ｆを有する電磁波Ｗを送信可能なものであれば、如何なる構造によるものであっても良い。

レーダ信号処理部１２０は、所定の電気信号を電磁波送信機１１０に出力することにより、電磁波送信機１１０に電磁波Ｗを送信させるものである。また、レーダ信号処理部１２０は、電磁波受信機１００により電磁波Ｗが受信されたとき、当該受信された電磁波Ｗに対応する電気信号を用いて、いわゆる「レーダ信号処理」を実行するものである。すなわち、レーダ信号処理部１２０は、受信判定部１３により電磁波Ｗの受信があると判定されたとき、信号生成部５１により生成された電気信号を用いて、レーダ信号処理を実行するものである。

制御部１３０は、レーダ信号処理部１２０の動作を制御するものである。また、制御部１３０は、レーダ信号処理により障害物Ｏが検知されたとき、車両５００と障害物Ｏの衝突を回避するための制御の実行を車両制御装置３００に指示するものである。車両制御装置３００は、制御部１３０による指示に応じて、車両５００におけるブレーキ又はステアリングなどを操作することにより当該衝突を回避する制御を実行するものである。車両制御装置３００は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成されている。

また、制御部１３０は、レーダ信号処理により障害物Ｏが検知されたとき、警告出力装置４００に警告を出力させる制御を実行するものである。警告出力装置４００は、例えば、ディスプレイ又はスピーカにより構成されている。警告出力装置４００がディスプレイにより構成されている場合、当該警告は画像表示によるものである。警告出力装置４００がスピーカにより構成されている場合、当該警告は音声出力又は警報音によるものである。

障害物Ｏを検知するためのレーダ信号処理については、公知の種々の処理を用いることができる。このため、当該レーダ信号処理についての詳細な説明は省略する。

電磁波受信機１００、電磁波送信機１１０、レーダ信号処理部１２０及び制御部１３０により、レーダ装置２００の要部が構成されている。

次に、図２７を参照して、レーダ信号処理部１２０及び制御部１３０のハードウェア構成について説明する。

図２７Ａに示す如く、レーダ装置２００はプロセッサ１４０及びメモリ１５０を有している。メモリ１５０には、レーダ信号処理部１２０及び制御部１３０の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。メモリ１５０に記憶されているプログラムをプロセッサ１４０が読み出して実行することにより、レーダ信号処理部１２０及び制御部１３０の機能が実現される。

または、図２７Ｂに示す如く、レーダ装置２００は処理回路１６０を有している。この場合、レーダ信号処理部１２０及び制御部１３０の機能が専用の処理回路１６０により実現される。

または、レーダ装置２００はプロセッサ１４０、メモリ１５０及び処理回路１６０を有している（不図示）。この場合、レーダ信号処理部１２０及び制御部１３０の機能のうちの一部の機能がプロセッサ１４０及びメモリ１５０により実現されて、残余の機能が専用の処理回路１６０により実現される。

プロセッサ１４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のうちの少なくとも一つを用いたものである。

メモリ１５０は、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスクのうちの少なくとも一方を用いたものである。より具体的には、メモリ１５０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）又はＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）のうちの少なくとも一つを用いたものである。

処理回路１６０は、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のうちの少なくとも一つを用いたものである。

次に、レーダ装置２００において、ミリ波と赤外線の間の周波数ｆを有する電磁波Ｗを用いたことによる効果について説明する。

従来、車載用レーダにミリ波レーダ又は赤外線レーザレーダが用いられている。ここで、障害物Ｏが低密度な樹脂成形品（例えば発泡スチロール）又は細かい繊維を用いた布などである場合、ミリ波が障害物Ｏを通過するため、ミリ波レーダを用いてこのような障害物Ｏを検知することができない問題があった。また、車両５００と障害物Ｏ間に雨粒又は霧などの粒子が存在する場合、これらの粒子によりレーザ光が遮られるため、赤外線レーザレーダを用いて障害物Ｏを検知することができない問題があった。

これに対して、ミリ波と赤外線の間の周波数ｆを有する電磁波Ｗを用いることにより、障害物Ｏが低密度な樹脂成形品又は細かい繊維を用いた布などである場合であっても、電磁波Ｗが障害物Ｏにより反射される（図２６参照）。また、車両５００と障害物Ｏ間に雨粒又は霧などの粒子が存在する場合であっても（図中Ｏ’）、これらの粒子により電磁波Ｗが遮られるのを回避することができる（図２６参照）。したがって、レーダ装置２００は、これらの場合であっても障害物Ｏを検知することができる。

なお、実施の形態１にて説明したとおり、電磁波受信機１００は任意の周波数ｆを有する電磁波Ｗの受信に用いることができる。このため、レーダ装置２００により送受信される電磁波Ｗは、ミリ波と赤外線の間の周波数ｆを有する電磁波Ｗに限定されるものではなく、ミリ波又は赤外線であっても良い。これにより、ミリ波レーダ又は赤外線レーザレーダを実現することができる。この場合における電磁波送信機１１０は、従来のミリ波レーダ又は赤外線レーザレーダにおける送信機と同様のものであっても良い。ただし、上記の理由により、ミリ波と赤外線の間の周波数ｆを有する電磁波Ｗを用いるのがより好適である。

また、レーダ装置２００は、電磁波受信機１００に代えて、電磁波受信機１００ａ又は電磁波受信機１００ｂを有するものであっても良い。

また、レーダ装置２００の用途は車載用レーダに限定されるものではない。レーダ装置２００は、如何なる用途のレーダに用いられるものであっても良い。

以上のように、実施の形態４のレーダ装置２００は、電磁波受信機１００、電磁波受信機１００ａ又は電磁波受信機１００ｂを備える。電磁波受信機１００、電磁波受信機１００ａ又は電磁波受信機１００ｂを用いることにより、任意の周波数ｆを有する電磁波Ｗを受信可能なレーダ装置２００を実現することができる。特に、ミリ波と赤外線の間の周波数ｆを有する電磁波Ｗを受信可能なレーダ装置２００を実現することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

本発明の電磁波受信機は、例えば、テラヘルツ領域内の周波数を有する電磁波の受信に用いることができる。

１ 導体板、２ 空洞共振部、３ ダイオード、４ 導体棒、５ 基板、６ 容器、７ 絶縁部材、８ 間隙、９ 磁界印加部、１０，１０ａ，１０ｂ 電磁波受信部、１１ 電磁波入力部、１２ 電源、１３ 受信判定部、１４ フィラメント、１５ 電源、１６ 容器、２１ 貫通孔、２２ 共振空洞（貫通孔）、２３ 開口部、２４ 壁面部、２５ 電極、３１ 永久磁石、３２ 永久磁石、３３ 磁束集中部材、４１ 伝送線路、４２ 突起、４３ 突起、４４ 溝、４５ 拡幅部、５１ 信号生成部、５２ 定電流制御部、５３ 電源、５４ 電源、５５ キャパシタ、５６ コイル、５７ 抵抗器、５８ 電源、５９ 誤差増幅器、６１ 抵抗器、６２ 電源、７１ 貫通孔、７２ 抵抗層、７３ 導体層、７４ 貫通孔、７５ 抵抗層、８１ Ｎ型半導体層（Ｎ層）、８２ 真性半導体層（Ｉ層）、８３ Ｐ型半導体層（Ｐ層）、８４ 導体層、８５ 空洞部、９１ Ｎ型半導体層（Ｎ層）、９２ 真性半導体層（Ｉ層）、９３ Ｐ型半導体層（Ｐ層）、９４ 絶縁層、９５ 導体層、９６ 空洞部、１００，１００ａ，１００ｂ 電磁波受信機、１１０ 電磁波送信機、１２０ レーダ信号処理部、１３０ 制御部、１４０ プロセッサ、１５０ メモリ、１６０ 処理回路、２００ レーダ装置、３００ 車両制御装置、４００ 警告出力装置、５００ 車両。

Claims (12)

1. 入力された電磁波を受信する電磁波受信部と、前記電磁波受信部に流通する電流又は印加する電圧の挙動を用いて、直流の電気信号又は入力された前記電磁波よりも低周波の電気信号を生成する信号生成部と、を備える電磁波受信機であって、
   前記電磁波受信部は、前記電磁波を入力する電磁波入力部と、導体板又は導体層に設けた複数個の共振空洞を有する空洞共振部と、前記空洞共振部に増幅用の電流を供給する電流供給部と、前記導体板又は前記導体層の片面側に配置され、前記空洞共振部に磁界を印加する磁界印加部と、を有する
   ことを特徴とする電磁波受信機。
2. 前記電流供給部は、前記空洞共振部の前記共振空洞が有する複数個の電極と、前記空洞共振部の中央部に挿通されたフィラメントであって、電源と電気的に接続された前記フィラメントと、前記空洞共振部及び前記フィラメントが収容された真空容器と、による二極真空管構造により構成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波受信機。
3. 前記電流供給部は、アノード又はカソードのうちのいずれか一方が前記共振空洞が有する複数個の電極の先端部と電気的にそれぞれ接続され、前記アノード又は前記カソードのうちのいずれか他方が電源と電気的に共通接続された複数個のダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波受信機。
4. 前記電源は前記ダイオードにバイアス電圧を印加することを特徴とする請求項３記載の電磁波受信機。
5. 前記空洞共振部における複数個の前記共振空洞の大きさが１０テラヘルツ以上の周波数に応じた大きさに設定されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波受信機。
6. 前記電磁波受信部が複数個の前記空洞共振部を有することを特徴とする請求項１記載の電磁波受信機。
7. 複数個の前記空洞共振部は、共振周波数が互いに異なる前記空洞共振部を含むことを特徴とする請求項６記載の電磁波受信機。
8. 複数個の前記空洞共振部が規則的に配置されていることを特徴とする請求項６記載の電磁波受信機。
9. 前記電磁波入力部は、前記空洞共振部に設けられた突起により構成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波受信機。
10. 前記電磁波入力部は、前記空洞共振部に隣接した溝の拡幅部により構成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波受信機。
11. 前記磁界印加部は、磁束集中部材を有することを特徴とする請求項１記載の電磁波受信機。
12. 請求項１記載の電磁波受信機を備えるレーダ装置。

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