JPH0489578A

JPH0489578A - 電磁放射センサ

Info

Publication number: JPH0489578A
Application number: JP20493890A
Authority: JP
Inventors: David Reese Hugh; ヒユー・デビツド・リーズ
Original assignee: UK Government
Current assignee: UK Government
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1992-03-23
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JP3294607B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】技術的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１０ＧＩｌｚ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１０にＨｚ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　Ｉｎｆｒａ−ｒｅｄ　　ａｎｄ　　Ｍｉｌｌｉｍ
ｅｔｅｒ　　Ｈａｖｅｓ、　　Ｖｏｌ　　６．　　Ｎｏ
、１０．ｐ、９８’１〜９９７．１９８５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（ｂｏｗ−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
９１ＧＩｌｚ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グ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倍信号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５ｔｅｐｈｅｎ＾、　ＮａａｓのｒＮｉ
ｃｒｏｗａｖｅ　Ｍｉｘｅｒｓ」、＾ｒｔｅｃｈ　Ｈｏ
ｕｓｅ　Ｉｎｃ。

刊、１９８６．はミクサ回路について検討している。

この文献の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。？１ａａｓ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（１ｆ）を取り出すセンタタップ二次コイルと接続
された第２トランスハイブリツ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。　Ｎａａｓ
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、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Ｌ
Ｏ結合が容易であるという利点を与える０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５一方のダ
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（１ｆ
）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１ｆ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。Ｉｆ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１７２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紫
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　ｒｅｓｏｌｖｅ
ｄ　５ｐｏｔ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）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儒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。

え１燵第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Ｂ９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（１ｆ）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６図示のアンテナ１は、
１００ＧＨｚの周波数を有する放射の１７２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ｉ
に反比例し、アンテナアドミタンスは倍率五に正比例す
る０倍率ｉは十分な近似値までアンテナの幾何学形から
独立し、媒体の誘を率に対しては、式％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。−例では、基板がシリコン半導体材料（ε−１１，
７）である、従って倍率五の値は約２．５であり、共振
周波数１００ＧＨｚのときの１７２波長くλ／２）に等
しいアンテナ１の長さの計算値は約６００μ輪である。

アンテナ幅がアンテナ長さの１０％の場合、共振周波数
は１７２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６０μ−のアンテナは周波数７５〜
１１０にＨ２に適当である。

伝送線路９は、共振周波数で約１７４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３００
ｇであるが、これがアンテナ用に計算された１７４波長
の値から若干具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
，１Ｂ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、実際には開回路が
存在するように伝送線路９に並列キＮ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１ｆ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ボートを与える。伝送
線路９の幅は５０μ醜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。

１ｆ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１００ｏ
１００ｏｈ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、）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、は面積抵抗を示す、この実施例の定格厚み４０
０μ−のシリコン基板（Ｚ　ｋ　１００Ω）の場合、１
００ｏ１００ｏｈ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
は易いが、上記のアンテナでは、基板の抵抗率１０Ωｅ
ｅ１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２フの別の窓３１のｎ形シリ
コン領域２９がｎ９領域２３と接合し、他方のアンテナ
アーム５がｎ影領域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１０μ
−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（シ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２５Ｇ
Ｈｚで５μ翰であり、周波数に伴って減少し５００ＧＨ
ｚで約１μ−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、１形拡散領域２
３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）０次に、ホトリトグラフィー及びエツチン
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形シリコン層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゛形領領域２３上に形成する（第５図
）。

ホトリトグラフィー及びエツチングによって層２９°の
大部分を除去し、窓３１°の真上及びその周囲の領域２
９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）０次に、
ホトリトグラフィーによる描画及びエツチングによって
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２
５でオーム接触を形成し、他方の一窓３１でバリヤ接触
を形成する（第７図）０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ツチングによって除
去する。

または、窓２５をエツチングする前に窓３１をエツチン
グし、ｎ形シリコンに対して優れたシヨ・ントキーバリ
ャ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ツチングによって除去して、窓３
１の内部及びその周囲だけを残す０次に窓２５を描画し
てエツチングし、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
及びエツチングする。

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０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Ｉｆ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、即ち局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４１＾〜４１Ｄはシ
ョットキーダイオードリング４３＾〜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−ｔａｉ
ｌ）に接続されている。対向するアーム対４１＾−４１
Ｃ，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ｔ流位相合わせを確保するために、ダイオード４３＾
〜４３Ｄがアンテナアーム４１＾〜４１０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１１０８輪である。

センサに出現するＴｌ＆パターンは、各ダイオードに流
れる振幅ａ±Ｓの等価の短絡を流で示すことができる。

「ａＪ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）、シ
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４１＾〜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４
１＾から４１Ｃ及びアーム４１Ｂから４１０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。

これらのは増幅器を第８図に符号４５，４５＾、４５Ｂ
、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ｔｉ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／＋ｑｕａｒｅ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２
５Ω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。

１ｆ出力ポートの別の構造では、１つ以上のアンテナア
ーム４１＾〜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乞ので、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
ｈｒではショートするが１ｆ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骨分離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
ムを形成する導体対の間からＩｆ信号出力を取出しても
よい。

第９図の実施例ではアーム４１０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４
１０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４１０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４
９＾〜４９Ｄ及び４９Ｄ゛が各アーム４１＾〜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１４１＾
〜１４１Ｄを含む、サイドアーム１４１Ｄは第９図に示
すように２つの半休１５５，１５７に分割されている。

これらのアーム１４１＾〜１４１Ｄはダイオードリング
１４３＾〜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０図示のアンテナ２４１は２つのサイドア
ーム２４１Ｂ及び２４１Ｄを有し、これらに交差した垂
直方向に上部アーム２４１＾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２４
１＾、２４１Ｃはこれらのアーム２４１＾、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の変形グ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、２４１０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１７４の長さを有する０分割アーム２４１Ｂ及び２
４１Ｄは夫々、上部及び下部の分枝２５１，２５３及び
２５５，２５７を有する０背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２４１
＾、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０図示の
ごとき垂直偏波の放射に対しては伝送線路２６１のＴＥ
Ｎモード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａ
ｇｎｅｔｉｃ　５ｏｄｅ）は全く励起されず、２対のダ
イオード２４３＾、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０
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２６フに接続さ
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２６５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ＩＥ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２６
７に接続され、他端で低ｈｒ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ｈ
ｆ特性が変更される。最も重要な効果は、１７４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２６３．２
６７の幅に比較して狭く、また３つの導体２６３，２６
５，２６７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−２４１０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２４３＾、２４３Ｄ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２４１＾
、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２４３＾２４３Ｄ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ｆ、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。

横方向グイポールの長さ：λ、／２（このダイポール２４１Ｂ−２４１０は信号周波数ｆ、
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。

（このダイポール２４１＾−２４１Ｃは局部発振器周波
数ｆ、／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：λ、／８３線分割形線
分口形ストリップλ、／４゜３線分割形ストリップ２６
１は信号共振波長の１７４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、３１１分割形ストリッ
プの長さをλ、／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・ンプをこれらの金
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、低周波ボートが導体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ボート分離
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とに分割する
。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
（ελ１０）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８
３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路と信号放射の通路とを分
離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　５ｐｏｔ
ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）が約１．２Ｆλ／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１０
０ＧＨｚで解像点間隔は、シリコン（ε＝１１．７）に
ほぼ整合する誘電率ε夕１０を有する誘電体で約８００
μ−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６０
０μ曽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
も高度な麹分解能が得られる。

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５石コア「Ｊにほぼ等しい係数だけ減少する。

ε１はレンズの誘電率及びε、は半導体の誘電率である
。この利点は、半導体が不都合りこ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６０Ｇｆｌｚ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（Ｂａ２Ｔ＋＝０２゜）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１７２に縮小する。

一酸化シリコンまたはＰＴＦＨ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
テナ閏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
に導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跋たは
ＰＩＮ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１４３＾〜１４３Ｄの各々は、ショッ
トキーダイオード１４４＾〜１４４Ｄにバイパスされて
いる。

各リミッタダイオード例えば１４４＾は、対応するミク
サダイオード例えば１４３＾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−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１４４＾〜１４４Ｄがアンテナ１４１のダイポール
アーム１４１＾と１４１Ｃ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１４１＾−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−１４１０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なめに２対のリミッタ１４４Ｑ、
１４４Ｒが使用されている。各リミッタ対１４４Ｑ１４
４Ｒは、一方のアーム１４１Ｂ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１
４４Ｒ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不ブに平行な電界
（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（ａｎｔｉｒａｄｉａｔｉｏｎ
）デテクタを形成し得る。または、局部発振器及びトラ
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Ｔ
ｘ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Ｓｌ、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Ｓｌ、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ーを含む。このミラー台は平行金
属ストライプＭＳのグリッドを含み、ミラーＨは、これ
らのストライプＭＳがアンテナのダイポール＾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Ｓｌ、Ｓ２を照射するようにミラーＨに対して
配置された局部発振器ＬＯを含む、ミラーＨ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Ｈ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０
図を分かり易くするために回路３００の金属メツキした
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０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３０４は、各々が２つのアーム３
０６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１４
１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０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
高周波短終回路として作用し、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３
１２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、互いに重層するかまたは
＠　ｌ　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４９＾〜４９Ｄ°と等価の
（図示しない）バイアス抵抗器を介してアンテナに接続
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０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ｎ３００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、はは実寸で示され
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３
３８はアンテナ回Ｂ５００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３３
８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Ｉ！能する。

第２１図及び第２２図の実施例は、　３５にＨｚ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、４１＾／４１Ｃ，４１Ｂ／
４１０・・・・・・ダイポール、４３・・・・・・混合
手段、４３＾〜４３Ｄ・・・・・・ダイオード、８１・
・・・・・レンズ、８３．８３’・・・・・・アンテナ
アレイ。Ｆｉｇ、４゜Ｆｉｇ、５゜Ｆｉｇ、６Ｆｉｇ、　７Ｆｉｇ　７９゜Ｆｉｇ、　２０手続補正書手続補正書平成２年１０月−Ｊ−３日平成２年１０月ユヲ日２、発明の名称電磁放射センサ３、補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

（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。
（２）ミクサダイオードが半導体材料に集積されている
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
（３）（ａ）１つのアンテナアームが長さに沿つて分割
された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、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
とを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ。
（４）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、分割されたアームの近傍の弱い
高周波電界領域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。
（５）増幅器が分割されたアーム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。
（６）アンテナが、その他のセンサ回路構成素子を被覆
する楔形アーム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。
（７）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
に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセ
ンサ。
（８）伝送線路が４つの導体を含み、これらの導体は、
低周波では一方の分割アームが他方の分割アームから電
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。
（９）伝送線路が、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
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。
（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。
（１１）（ａ）アンテナが、同種アンテナから成る平面
アンテナアレイの構成要素であり、（ｂ）誘電性レンズが、該レンズに入射した放射をアン
テナアレイに透過するように配置されており、前記レン
ズは、アレイ内の複数のアンテナの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
わせられることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
（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、アンテナアレイが、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とを特徴とする請求項１１に
記載のセンサ。
（１３）レンズが基板より高い誘電率を有しており、ア
レイがレンズと基板との間に配置され、混合手段が基板
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。
（１４）レンズが、基板の厚さを介して放射をアンテナ
アレイ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。
（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。
（１６）（ａ）アレイが、放射信号を受信するように配
置され且つ第２のダイポールに垂直に配置された実質的
に平行な第１ダイポールを有する複数のアンテナを含み
、（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。
（１７）（ａ）各第２ダイポールが、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を有し
、（ｂ）混合手段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、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。
（１８）各アンテナが、分割アームに接続され弱い高周
波電界領域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。
（１９）アレイのミクサダイオード及び増幅器が、基板
の半導体材料に集積され、増幅器は夫々の分割アームの
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。
（２０）局部発振器結合手段が偏波選択性ミラーを有す
る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。
（２１）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２０のいずれか一項に記載
のセンサ。
（２２）レンズ表面またはレンズに組み込まれた偏波選
択性ミラーにおける反射を介して局部発振器の放射をア
ンテナアレイに結合させるように構成されていることを
特徴とする請求項２１に記載のセンサ。