JP6840655B2 - 電磁波イメージング装置 - Google Patents
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Description
電磁波イメージング装置内の受信回路のダイナミックレンジを決めるデバイスは、アナログ信号をデジタル信号へ変換するAD変換器である。そこで、本発明では、AD変換器に出力するアナログ信号の第1波(表面反射波)を小さくする方法を提案する。具体的には、受信した電磁波の信号の強度が表面反射波(第1波)と物体内部からの反射波(第2波以降)とで大きく違うという特徴を利用する。
図1は、本実施形態に係る電磁波イメージング装置の受信回路1の代表的構成を示す図である。この受信回路1は、電磁波イメージング装置の受信部内に構成され、図1に示すように、受信アンテナ11と、分岐回路12と、第1の可変減衰器13と、第2の可変減衰器14と、非線形増幅器15と、線形増幅器16と、減算合成器17と、位相器18と、増幅器19と、出力端子20と、を備えて構成される。
次に、受信回路1の動作について説明する。図2は、対象物に放射した電磁波の波形である。本動作ではパルス波とする。図3は、その対象物で反射され受信した電磁波の波形である。本動作では、第1波〜第3波とする。図3の(1)〜(5)は、図1の(1)〜(5)の各位置で計測される波形に対応する。なお、縦軸は電磁波の信号の強度であり、横軸は時間軸である。
本実施の形態では、非線形増幅器15を用いて説明した。
本実施の形態では、減算合成器17の減算合成処理部17’に入力される第1波に係る2つの信号の強度を互いに一致させる方法について説明した。しかし、第1波の信号の強度を完全に同一レベルに調整すると、表面反射の位置特定が難しくなる。
本実施の形態では、減算合成器17を用いて説明した。
本実施の形態では、位相器18が、非線形増幅器15の後段、かつ、減算合成器17内にある場合について説明した。一方、減算合成器17の減算合成処理部17’に入力される2つの電磁波の信号の位相を一致させることができればよいので、例えば、線形増幅器16の後段に配置してもよいし、減算合成器17の外部に配置してもよい。
図9を用いて地中探査の例を説明する。電磁波イメージング装置500は、電磁波を送信アンテナから空間に放射する送信部200と、対象物から反射した電磁波を受信アンテナ(図1の受信アンテナ11)で受信する受信部100と、受信部100から出力されるデータを保存・加工・表示する出力部300と、を備える。
本実施の形態によれば、非線形増幅器15が、入力信号の強度が低いときに増幅度が大きくなり、入力信号の強度が高いときに増幅度が小さくなる増幅度で、受信した一方の電磁波の信号を増幅し、線形増幅器16が、入力信号の強度に対して線形な増幅度で、受信したもう一方の電磁波の信号を増幅し、減算合成器17が、それら2つの電磁波の信号の絶対的な大きさの差分を算出するので、対象物の距離に依存せずに対象物の表面反射である第1波の信号を小さくすることができる。また、第1波の信号が小さくなることで、電磁波イメージング装置が取得できる最小検出信号レベルも格段に小さくすることができる。つまり、より深部からの小さい反射信号を捉えることが可能となる。すなわち、地中探査深度を向上することができる。
11…受信アンテナ
12…分岐回路
13…第1の可変減衰器
14…第2の可変減衰器
15…非線形増幅器
16…線形増幅器
17…減算合成器
17’…減算合成処理部
18…位相器
19…増幅器
20…出力端子
100…受信部
200…送信部
300…出力部
500…電磁波イメージング装置
Claims (4)
- 電磁波を放射する送信部と、対象物から反射した電磁波を受信する受信部と、を備えた電磁波イメージング装置において、
前記受信部は、
入力信号の強度が低いときに増幅度が大きくなり、入力信号の強度が高いときに増幅度が小さくなる増幅度で、受信した電磁波の信号を増幅する第1の増幅回路と、
入力信号の強度に対して線形な増幅度で、受信した電磁波の信号を増幅する第2の増幅回路と、
前記第1の増幅回路で増幅された電磁波の信号と前記第2の増幅回路で増幅された電磁波の信号との絶対的な大きさの差分を算出する合成回路と、
前記第1の増幅回路に入力され前記合成回路に入力される電磁波の信号の強度を調整する第1の可変減衰回路と、
前記第2の増幅回路に入力され前記合成回路に入力される電磁波の信号の強度を調整する第2の可変減衰回路と、を備え、
前記第1の可変減衰回路又は前記第2の可変減衰回路は、
受信する複数の電磁波のうち最大強度の電磁波について、前記合成回路に入力される一方の電磁波の信号の強度と他方の電磁波の信号の強度とに表面反射の位置特定を可能とする所定の小さい強度差を与えることを特徴とする電磁波イメージング装置。 - 電磁波を放射する送信部と、対象物から反射した電磁波を受信する受信部と、を備えた電磁波イメージング装置において、
前記受信部は、
時間に応じて増幅度が大きくなる増幅度で、受信した電磁波の信号を増幅する第1の増幅回路と、
入力信号の強度に対して線形な増幅度で、受信した電磁波の信号を増幅する第2の増幅回路と、
前記第1の増幅回路で増幅された電磁波の信号と前記第2の増幅回路で増幅された電磁波の信号との絶対的な大きさの差分を算出する合成回路と、
前記第1の増幅回路に入力され前記合成回路に入力される電磁波の信号の強度を調整する第1の可変減衰回路と、
前記第2の増幅回路に入力され前記合成回路に入力される電磁波の信号の強度を調整する第2の可変減衰回路と、を備え、
前記第1の可変減衰回路又は前記第2の可変減衰回路は、
受信する複数の電磁波のうち最大強度の電磁波について、前記合成回路に入力される一方の電磁波の信号の強度と他方の電磁波の信号の強度とに表面反射の位置特定を可能とする所定の小さい強度差を与えることを特徴とする電磁波イメージング装置。 - 前記合成回路に入力される2つの電磁波の信号の位相を一致させる位相調整回路を更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁波イメージング装置。
- 前記第2の増幅回路は、受信した電磁波の信号の正負を反転する正負反転型増幅回路であり、
前記合成回路は、
前記第1の増幅回路で増幅された電磁波の信号と前記第2の増幅回路で正負反転された電磁波の信号とを加算する加算合成回路であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電磁波イメージング装置。
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