JPS61502075A - 干渉計使用法による放射計 - Google Patents

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】 干渉計使用の放射計 発明の背景 本発明は、放射計によるイメージング・システムに関し、特に干渉計の感度ロー ブで光景を走査することによって、その光景の放射線分布を測定する放射計に関 する。

放射計によるイメージヤは、多くの実在する及び潜在的な応用を有して訃る。空 気伝送及び宇宙中継マイクロ波イメージヤは、地球、惑星及び海洋の地形図を描 くこと、大気中の水、蒸気、雨、及び海面温度を測定すること、水路現象、及び 雲の下の気象現象及び地表状態即ち雨を査定することのために使用されることが できる。

例えば、現在の放射計使用の静止気象マツパは、雲をあまり貫通しない可視及び 赤外線周波数に制限されている。従って、このシステムは、地表を絶間なく観測 することができない。マイクロ波スペク］−ルの一部（ここでは、１顛乃至１７ ７Ｌの波長）は、雲を容易に貫通する。よって、マイクロ波放射計は、気象及び 他の応用のために、地表の絶間ないイメージングを全ての天候に於（Ｘで提供す ることができる。

大きな放物面反射器を使用するマイクロ波放射計が良く知られている。上記放物 面の質量及びサイズは、必要とされる向弁解能と受信される波長とに相関する。

上記応用のために必要とされる分解能及び前述の波長を達するために、非常に大 きな且つ重い＠造物を必要とする。よって、これらの反射器は一般に、遠く離れ た無線周波数応用のためには、非実用的である。

大きさ及び重さの同様の問題は、レーダ・システムにもあり、これは合成間口レ ーダ（ＳＡＲ）によって解決している。

しかしながら、上記ＳＡＲシステムは、それらが生成するコヒーレントな放射線 の反射に基かれている。放射計使用のシステムは、特に広帯域であり且つノンコ ヒーレントなターゲット放射電磁波に依存される。

必要とされるものは、大きさ及び出力の要求に関して高分解能且つ高忠実度のイ メージを提供する実際的な放射計使用のイメージング・システムである。そのよ うなシステムは、静止軌道からの衛星イメージングのために適合させ得るという ことが、さらに重要である。

発明の要約 改良された放射計は、干渉計と、該干渉計の出力時間記録から光景の無線周波数 の、又は他の放射線の分布を再現するためのマツチド・フィルタのような変換手 段とを含む。上記干渉計は、幅が変化する感度ローブのシリーズを有する縞模様 を特徴とする。上記時間記録は、上記ローブのシリーズが光景を走査するにつれ 、上記干渉計によって生成される。

走査の方向に沿った光景の無線周波数分布は、走査動作及び予め測定された縞模 様から導出せる基準サインの関数に従って再現される。最も多くの応用に於いて は、上記サインは、光景が走査されるにつれ、その光景の定点放射源に起因する 時間記録である。上記変換手段がマツチド・フィルタを含む変換関数は、上記サ インのフーリエ変換の共役複素数に等しい変調伝達関数を含む。

光景が複数の感度ローブによって走査され、且つ適当な走査手段が提供されるこ とが必要である。上記走査動作は、相対的な回転又は平行移転、あるいは放射計 と光景の両方によって、提供されることができる。より複雑な動作は、伝達関数 の適当な選択によって適応させられる。いくらかの応用に於いては、上記走査手 段は、星図を描くために使用される地上局干渉計に於けるように、固有である。

本発明は、実質上等価の手段によって、実質上同様の結果を提供する。例えば、 畳込み及び相互相関が空間周波数領域内の変調伝達関数の結果を生成するため、 上記時間領域内で実行されることができるということは、良く知られている。

従って、本発明の代替の実現に於いては、結果は、時間記録と走査動作のサイン との相関である。各々の実現に於いては、上記時間記録は、画素強度を個々に表 わし且つ再現された光景を個々に構成するパルスに崩壊される（広がり関数″） 。

新奇な放射計は、走査の方向の無線周波数分布の再現のために提供される。２次 元分布は、マルチ走査によって、又は直交する“トラックに交差した（クロス・ トラック）”方向に分解することに対する代替アプローチで、１次元の“トラッ クに沿った（アロング・トラック）”走査を補うことによって、得られることが できる。成る代替アプローチは、干渉計の素子として周波数又は他のファンビー ム走査アンテナを使用することである。変換関数は、本発明のこれらの種々の実 現のために、光景の放射線分布を再現するということが知られている。

本発明は、お互いに関して動くことができる、例えば地面上を飛ぶ航空楓である ことができる、マルチ光景の放射線分布の再現を提供する。マルチ再現は、複数 のサインに従って記録された干渉計時間のマルチ処理に起因するもので、それぞ れのサインは干渉計縞模様による関連する光景の走査を特徴とする。

幅が変化する干渉計ローブは、それらが走査される時、光景の変化する空間周波 数を逐次受入れる櫛フィルタとして見られることができる。これらの空間周波数 は、受信された無ＩＩ！周波数エネルギの到達角度の関数として生ずる位相の変 化によって引起こされる建設的な及び破壊的な干渉によって形成される。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従った放射計の概略図である。

第２図は、本発明に従った放射計に組込まれた干渉計の縞模様である。

第３図は、第２図の縞模様の反時計回りの走査動作のサイン特性である。

第４図は、第３図のサインの自己相関の崩壊された結果である。

第５図は、本発明に従った第２の放射計の概略図である。

第６図は、本発明に従った第３の放射計の概略図である。

第７図は、本発明に従った第４の放射計の概略図である。

第８図は、本発明に従った遅延走査放射計の概略図である。

第９図は、第８図の放射計の他の概略図である。

好ましい実施例の説明 本発明に従って、放射計１０は、干渉計１２と、上記干渉計出力、即ち“時間記 録”を、光景の無線周波数輝度分布の表示に変換するための変換手段２４とを含 む。上記変換手段２４は、縞模様に関して走査動作の、２２で示された、基準ス 関数の走査に起因するだろう時間記録である。上記時間記録は、合成開口レーダ によって生成されたドツプラ・ヒストリ波形に対するその類似点のために、“ロ ーブ・ヒストリ”として代わりに参照される。上記再現された分布は、２６にス トアされ及び／又は表示されることができる。

図示された実施例に於いて、上記変換手段２４は、以下に特徴を記述される上記 サインのフーリエ変換の共役Ｍ素数に等しい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有するマ ツチド・フィルタである。代わりになるべきものとして、上記変換関数は、相互 相関又は畳込みを含む。

上記干渉計１２は、光景からの無線周波数放射電磁波に応じて個々のアンテナ時 間記録を生成するように適合された２つのアンテナ１４及び１６を含む。個々の 時間記録は、振幅又は位相及び振幅の干渉計時間記録を生成するため、掛算器１ ８又は他の結合手段によって結合され、上記変換手段２４に対する入力となる。

第２図に示されているのは、上記図示された放射計１０のための縞模様４０であ り、その中心動作周波数のほぼ５波長の基線を持っている。位相及び＠＠情報の 両方を保護するために、同相及び直角位相検波が使用されることができる。１記 縞模様４０の同相成分４１は、実線によって示されており、直角位相成分４２は 、破線で示されている。上記縞模様４１と、その成分４１及び４２のそれぞれは 、その幅の変化する感度ローブ４４のシリーズを含むということに注意されたい 。

基準感度ローブは、円４３によって示されている。

光景の無線周波数分布を分解するための上記放射計１０のために、光景と干渉計 基線に沿った（″トラックに沿った方向″）干渉計縞模様との相対的な移動があ るべきである。そのような移動は、基準点５０に関して上記縞模様４０の回転移 動を示す矢印３０によって表わされている。上記回転は、上記ローブ４４のシリ ーズが上記基準点５０を逐次に走査するようなものである。

基準点５０が定放射源であると仮定するならば、基準点５０に関して定角速度で の上記縞模様４０の回転は、第３図に示された点サイン４７、即ち時間記録を生 成する。

単一点を走査する代わりに、上記放射計１０がお互いに一定の物理関係の定放射 源の２次元光景を走査する時、光景のそれぞれの放射源は、第３図に示された点 サイン４７に類似している時間記録を生成する。それがそのような光景を走査す る時、上記干渉計１２の出力は、多くのそのような時間記録の合計であるだろう 。

点放射源の時間記録の振動の振幅は、干渉計素子から見られるような放射源の輝 度に従って変化する。上記パータンは、と配点放射源が、それが光景の要素であ るとするならば、上記基準点５０の・“前又は後に″遭遇されるかどうかに従っ て、（第３図に示されるように左又は右に）それに合せてシフトされることがで きる。

定点放射源の静止光景及び定レートの縞模様４０の回転ならば、上記干渉計１２ の時間記録出力は、異なる振幅の同様の波形と発生の時間の重ね合せである。実 際には、全ての成分波形は、位置、輝度及び範囲のための割当てを有する仮定的 な基準点５００点サインと同様である。

光景の時間記録と、上記走査動作のサインとのＩａＩａ的な相互相関が、“広が り関数“とじてもまた知られている正しく配置されたパルスへの放射源時間記録 の崩壊によって、走査の方向に沿ったその光景の無線周波数輝度分布の分解能を 許すということがわかる。そのサインの自己相関によって得られた上記基準点５ ０の広がり関数は、第４図に示されている。

同様に、光景の無線周波数分布は、数理的に等価の変換を使用する時間記録から 得られることができる。イメージ再現の当業者は、相関的な、畳込み的な且つマ ツチド・フィルタリングするアプローチが、理論的な、同様に且つ実際に同様の 結果を提供するのに適当であると認めることができる。サインが上記縞模様から 、及び上記縞模様と光景の相対的な移動から導出せる故に、実際の点放射源は必 要とされないということに注意されたい。

光景を走査することは、全縞模様のために必要とはされない。全光景を走査する ことが、ローブの所定のシリーズのために望ましい。これは、全ての光景放射源 が（タイミング及び振幅を除いては）共通の波形を共有するということを確実に する。特定の数のローブならば、ローブ幅の変更の最も大きなレートを有するロ ーブのシリーズを選択することが望ましい。

所定の時間記録は、異なったサインに関してそれぞれの時、マルチ時間を処理さ れることができる。例えば、異なった速度で焦点を合わされた基準サインを使用 することによって、マルチ処理は、干渉計アンテナの釣合いからお互いに関して 動かされることができるマルチ光景の無線周波数分布の再現を許す。そのような アブＯ−チは、飛行機の焦点を合わされたイメージ及び該飛行握が飛んでいる地 形を得るために使用されるだろう。

単純な回転及び平行移動のサインは、容易に導出せる。光景と縞模様のより複雑 な相対的な移Ｖ】は、光景が複数のローブによって走査されるならば、適合させ られることができる。

しかしながら、いくらかの複雑な相対的な移動は、複数の基準点サインに関して 、及びより複雑な基準縞のサインに関して、マルチ処理を必要とすることができ る。

一般に、上記縞模様の移動は、上記干渉計の移動によって成し遂げられる。しか しながら、光景と縞模様の相対的な移動は、光景だけの移動を名目上含むことが できる。例えば、輸送手段が、静止した干渉計対を通り過ぎて移動する。一般に 、縞模様が干渉計の移動を包含するのに対し、いくらかの干渉計に於いては、縞 模様は、例えば可変位相及び時間遅延デバイスの使用によって、干渉計アンテナ ｔＩ４造に関して電子的に移動されることができる。この故に、この説明は、縞 模様と光景の相対的な移動に当はまる。

第５図に示された第２の放射計１００は、２次元イメージ再現を許すために（ト ランクに沿った分解能に直交する）トラックに交差した分解能で、トラックに沿 った分解能を補う。

上記放射計１００は、メモリ即ちバッファ１３０を介してマツチド・フィルタ１ ２０に結合された干渉計１１０を含む。

上記マツチド・フィルタの結果は、イメージ表示メモリ１４０にストアされ、１ ４１に表示される。

上記干渉計１１０は、光景の同期走査のために適合された一対の周波数走査フ１ ンピーム・アンテナ１１１を含む。上記周波数走査ファンビーム・アンテナは、 周波数の関数としてのトラックに交差したソース方向を含む時間記録を提供する 。上記アンテナの出力は、ＦＥＴ増幅器によって増幅されることができ、次にト ラックに交差した方向によって、上記時間記録成分を分離するためのマルチ・タ ップ遅延ライン１１３に沿って分割される。

代替放射計に於いては、可変遅延が上記マルチ・タップ遅延ライン１１３に取っ て代わる。これは、データ処理層のいくらかの損失を有する時間記録を処理する ために必要とされる計埠力を大いに減する。

対応する交差した方向成分は、ＤＣ及び他の不必要な信号成分を除去するための 帯域通過フィルタ１１５に結合された二乗検波器１１４によって同時に乗算され る。上記帯域通過フィルタ１１５の出力は、光景の低周波数時間記録を構成する 。

これらの帯域通過フィルタ１１５は、トラックに交差したビーム位置間で微分す るほど狭くはないということに注意されるべきである。微分関数は、時間遅延に よって行なわれる。

従って、これらの帯域通過フィルタ１１５は、高分解能のイメージングのために 必要とされた情報を破棄しない。

マルチプレクサ１１６は、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ＞１１７によっ てディジタル化された信号出力を形成するために、上記掛算された信号を結合す る。

上記ＡＤＣの出力は、干渉計時間記録を形成するために、高速フーリエ変換１１ ８によって空間領域に再変換される。

上記バッファ１３０は、干渉計時間記録を受取り、一時的にストアするために使 用される。上記バッファ１３０は、コード化されたセグメントをトラックに交差 した方向に受信された時間記録を、マツチド・フィルタ１２０による変換のため のコード化されたセグメントに合わせて伝達されたトラックに交差した方向のデ ータに変換する。

上記マツチド・フィルタ１２０は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）手段１２１、掛 算器１２２及び高速逆フーリエ変換（ＦＦＴｏｌ）手段１２４を含む。上記ＦＦ Ｔ１２１は、空間周波数セグメントのコード化されたトラックに交差した方向の データに上記バッファ１３０の出力を変換する。

上記ＦＦＴ１２１の出力は、１２３で示された変調伝達関数（ＭＴＦ）を用いて 掛算器１２２によって変更される。変調伝達関数は、所定の縞模様に関して光景 の移動の特徴を記述するサインのフーリエ変換の共役Ｍ素数である。相対的な移 動が予め測定された上記変調伝達関数は、変更された時間記録を処理するために 、周期的にアクセスされるＲＯＭにストアされる。代替の実施例に於いては、選 択されるべきＭＴＦのセットが、ＲＯＭにストアされる。別の変更に於いては、 ＲＯＭは、相対移動センサ（図示せず）によって提供される関連するサインから ＭＴＦを測定するためのアルゴリズムを含む。

変換されたデータは、光景の所望の２次元無線周波数分布であるトラックに交差 した方向のデータのトラックに沿った方向にコード化されたセグメントを生ずる ために、上記ＦＦＴ−１１２４によって処理される。結果は、異なった振幅の、 時間に関して置換えられた、且つファンビーム位置によってコード化された、重 ね合されたパルスの形、即ち広がり関数である。この結果は、１４１に表示のた めに表示メモリ１４０にストアされる。

変換分光計６０３を使用する別の放射計６００は、宇宙船応用のために第６図に 示されている。ｒｆ及び光学装置に於いて、変換分光計は１重り且つかさばった フィルタ・バンク分光計に置換えられている。変換分光計は、成る関数の自己相 関関数が上記関数の出カスベクトルのフーリエ変換であることを述べるウィーナ ・キンチン定理として知られた数理的な概念に依存する。ここで、該関数は、ア ンテナの出力の時間関数である。この波形の自己相関を取ると、その波形の出カ スベクトルのフーリエ変換を得る。上記出カスベクトルは、走査角の関数として 光景の輝度のコード化された測定値である。従って、アンテナの信号出力の自己 相関は、光景のフーリエ変換である。アンテナ６０５は、地球軌道上にあり、且 つ下に光景を見る。上記アンテナ６０５の出力は、トラックストライプに沿って 並列に、周波数走査又はトラックに交差した次元を分離するために、対の変換放 射計分光計６０３を通り抜けられ、次に６０７で相互掛算され、６０９にバッフ １リングされる。データが最初の光景データのフーリエ変換の形である故に、１ 次元逆フーリエ変換が６１１で行なわれる。次に上記信号は、走査されたそれぞ れの周波数のための地図又はイメージを形成するためのトラックに沿ったエネル ギ又は並列にトラックに沿ったストリップを分離するため又は崩壊するため６１ ３でマツチド・チューブ・フィルタリングされる。これらの関数のそれぞれは、 ２つの変数が分離できるので、１次元処理として実行されることができる。この 処理は、ＳＡＲイメージが処理されるのと同様に１７ド１ドＯツブの方法で成し 遂げられることができる。宇宙中継関数と地上関数の間の境界の線は、地上への データ送信帯域幅を最小にするように選択される。

第７図に示された放射計７００に於いて、２つの周波数走査アンテナ７０１から 受信された信号は、相関放射計の２つの分離チャネル７０３に供給される。ここ に使用される相関放射計は、アンテナ及び伝播のＩＥＥＥ会報、１９６７年３月 、のウエセリングによって述べられたタイプのＡＣオフセット相関放射計である 。変換分光器を完成する自己相関器７０５は、二乗検波器７０４とフィルタ７１ １と共に、両端から供給された遅延ライン７２７から成る。上記相関器出力のそ れぞれは、■及びＱ検波器の位相を保持するために、７１３で同期検波される。

これらの検波された信号は１次にディジタル化され、データの全フレームが、１ アト１ドロツプの方法で地上コンピュータ又はバッファ７１５にバッフ１リング される。この時、１次元は、イメージを再現するためにＦＦＴ７１７及びマツチ ド・チューブ・フィルタ７１９を逆にする。

相関放射計の概念は、不必要なノイズである計器ノイズからの放射計の信号であ る光景から受信された熱放射線ノイズを抽出するための最も有効な方法が、改悪 計器ノイズではないのに対して、′信号ノイズが２つく又はそれ以上）のアンテ ナ及び増幅チャネルのそれぞれの同様の時間ヒス←りを有するだろうということ の使用を成すべきであるということの実現に基かれる。これを成し遂げるための 最も有効な方法は、（アンテナ金属自身が絶対０度でないということによつろう ために、２つの分離アンテナを明らかに使用するべきである。２つの分離アンテ ナによって発生されたノイズは、それらが金属の２つの分離部に独立して発生さ れるので、相関されていない。従って、相関放射計は、信号ノイズの受信のため の２つの独立したチャネルを提供し、次に真の信号のみが残るように、互いに真 の信号の２つの改悪版を相関するための手段を提供する。本質に於いて、それぞ れのスペクトル・チャネルのノイズ源は、それらが相関しないので、システムの ＤＣ出力に寄与しない。相関の最も簡単な形は、それぞれに於ける総時間遅延が 等しいために、２つのチャネルを変調され、且つ次に２つの信号を互りに掛けら れるべきである。

この故に、より一般的な言い方に於いては、上記処理は、積を取り、且つ結果を 統合する２つの時間変化関数の間で異なった時間を変化することの一つである。

この点に述べられた相関放射計はまた、優秀なシステムを提供するために、ペン シル・ビーム・アンテナで使用されることができる。

ここに提唱されたＡＣ相関システムが、多少の微々たる変更でこれを成し遂げる 。先ず、オフセット周波数が、最も多くの増幅のため（７２５で示された）都合 の良い中間周波数に２つの信号を７２３でヘテロダインするために使用される局 部発振器７２１中に導かれる。これは、信号の空間周波数内容の一部である位相 情報の損失を妨げるために行なわれる。

これは、基準としてオフセット周波数を使用する信号を同期検波することによっ て成し遂げられる。上記検波が９０度シフトされた２つの基準と共に行なわれる 故に、２つの合成された出力は、位相情報が取戻されることができるサイン及び コサイン成分を含む。

同時にいくらかの相関を成す能力は、変換分光計を完成するために提供される。

これは、相対的な時間遅延が、周波数走査アンテナのファンビーム間の周波数の 差に対応するマルチ・タップを有する遅延ライン７２７を使用することによって 行なわれる。それぞれのタップの出力は、相関される２つのチャネルからの信号 の合計である信号を提供する。上記信号対は、代数関係（ａ＋ｂ）２　＝ａ２　 ＋２ａｂ＋ｂ２の使用を許す二乗検波器７０９に対する入力である。上記ａ２及 びｂ２の項は、フィルタ７１１によって容易に破棄されることができる００項で ある。これは、自己相関処理のために必要とされる積項を残す。次のステップは 、ＤＣ成分を除去するために使用される同様のフィルタ７１１によって高精度に 近付けられることができる積分を提供することである。これは、２つのｉ、ｆ、 チャネルをオフセットするために使用されたＡＣ基準周波数について中心を置か れた帯域通過フィルタである。次に、信号は、基準として上記オフセット周波数 で同期検波される。２つの同相及び直角位相（Ｉ及びＱ）信号は、自己相関がウ ィーナ・キンチン定理によって入力された出カスベクトルのフーリエ変換を取る ので、この点で発生された空間周波数信号の位相を保護する。それぞれの検波器 ７１３のＩ及びＱ信号出力のセットは、フーリエ変換のセット、又はスペクトル のセット、又は全光景から受信された信号ノイズの並行アナログ処理に起因する 信号の空間周波数及び位相のセットである。

この点で、データは、Ａ／Ｄ変換器でディジタル化されることができる。宇宙中 継システムに於いては、これは、信号がバッファリングされ且つ地上局コンビコ ータに送信されることができる点である。上記処理に於（プるこの点は、最小送 信帯域幅が必要とされるように、相関処理がこの点で最大帯域幅縮小を与えるの で、選択される。

処理の次のステップは、さらにデータの全走査が成されるように、情報を（７１ ５に）バッフ７リングすることである。

即ち、上記ローブ・ヒストリ・マツチド・フィルタ７１９が最終イメージの点に 全てのこのエネルギを崩壊することができるように、それぞれのイメージ要素か ら集められた全てのデータが与えられねばならない。先ず、アンテナのそれぞれ のファンビームからのデータは、全ての他のファンビームから分離されねばなら ない。これは、それぞれの遅延ライン・タップからのディジタル化されたデータ の（ＦＦＴアルゴリズムを使用する）１次元フーリエ変換を取ることによって成 し遂げられる。それぞれのタップ位置は、成る自己相関時間遅延に依存し、従っ てウィーナ・キンチン定理によって、成る周波数走査アンテナ・ファンビームに 依存する。ゆえに、時間遅延又はタップ位置によって、データのフーリエ変換は 、それが平行移動か又は回転の宇宙船によって移動される時、それぞわのファン ビームに沿った信号出力の測定である。

それぞれのトラックのエネルギは、アンテナ間隔及び周波数によって定義される ようなローブ・ヒストリの変化のレートに依存するマ・ソチド・フィルタ崩壊関 数のセットによって、同時に処理される。（それぞれのフッ・ンビームのローブ ・ヒストリは、それぞれのものが異なった無線周波数及び波長を持つので、異な ったレートを持つということを注意することが関心を引く。これは、それぞれの ）１ンビームが、より高い周波数ファンビームを持つ側に対応するより高い分解 能を有する、刈り幅の一方の側から他方に単調に変化する幾分界なった分解能を 達成するということを意味する。これは、ドツプラ周波数が近いターゲットのた めには高く、且つ遠いターグツ１−のためには低いので、合成開口レーダに生ず る根本原理効果に類似である。） それぞれのファンビームからのエネルギが崩壊された後、それはその一方のファ ンビームに対応するイメージ画素の輝度温度を表わす。それぞれのファンビーム の輝度温度のセットは、トラックに交差した方向の一列のためのイメージを定義 する画素のセラ１−を形成する。１次元フーリエ変換及びマツチド・フィルタ崩 壊関数計算のこの処理は、システムの最大分解能能力及び、為信号エラーの発生 を防止するためのプラットホーム速度に対応するレートで繰返される。

光景画素データのこれらの連続する列が上記マツチド・フィルタ７１９によって 発生されるにつれ、それらは新しい一列を連続的に加え、且つデータの最も古い 列を削除する針路要因の形に表示されることができる。同時に、上記コンピュー タ・データ・バッフ戸７１５は、処理のための新しい入力データを連続的に加え 、最も古いデータを、それが最後に使用された後、削除する。また、これは、Ｓ ＡＲで使用された処理と全く同様である。もちろん、針路要因データは、所望な らば、連続地図を提供するために記録されることができる。

第８図に示された放射計８００は、ライン・ソース・アンテナ８０３を使用する もので、それぞれのライン・ソース・アンテナ８０３は、ソナー・トランスデユ ーサ・システムの動作と同様の方法で検波の後、様々なビームを形成するために 相互接続された位相コヒーレントを維持する分離したアンテナ索子８１０及び受 信義（図示せず）を含む。個々のアンテナ索子８１０は、ダイポール又は当業者 に明らかであるだろうようないずれか他の適当なタイプの素子を組合わせられる ことができる。それぞれのアンテナ素子の後は、チップ上の受信機である。

アンテナ素子８１０のセットの出力は、それぞれのバッファ８３０に一時的にス トアされる。相関されたデータが次に、いくらかのソナー装置と同様に、ビーム 形成コンビコータ８３２によって処理される。マルチプレクサ８３４は、バッフ ァ８３６に記憶のために信号経路に沿って処理されたデータを送る。相関された データは次に、マツチド・フィルタ８３８によってイメージ・データに形成され る。

上記分離したアンテナの細部は、第９図により詳細に示されている。これは、中 央局部発振器及びコントローラ８１３及び２つの様々なアンテナ増幅器ユニット ８１０．８’１１を有する分離した放射計アンテナ８０３の一方のブロック図で ある。一方のアンテナ素子８１１は、基準に指定されている。

信号は、全てのアンテナ素子によって受信されるが、しかしそれは素子間隔に合 う到達角度の正弦に比例するファクタによってライン・アレーに沿って逐次に異 なる時間で、受信される。

トラックに交差した方向の到達角度は、隣接する素子８１０での受信との間の時 間差を測定することによって測定されることができる。一般的には、放射計信号 は、瞬間時間基礎の機器のランダムなノイズよりも多くの時弱い。物理背景放射 線は、上記機器ノイズよりも高いレベルに信号ノイズを上げるのに十分なだけ長 い帰還の間、信号積分を行った後にのみ受信されることがでる。

ソナーに使用されるそれと同様のビーム形成テクニックは、検波の前にそれぞれ のアンテナ素子８１０に与えられた信号及びノイズをディジタル化すること及び 、次にディジタル・コンピュータ８２９に於いて、それぞれのトラックに交差し た方向のビームのセットを形成するため必要とされる時間遅延を挿入することに よって、働く。処理がディジタル・ワードのセットで起こる故に、感度の損失は 、たくさんのビーム・ビン中に信号を繰返すことで遭遇されず、たくさんのビー ムの実行は多くの装置を必要としない。（ソナー・データ処理の分野で使用され るアプローチの説明は、１９８１年１１月のＩＥＥＥの会報のナイト等の゛′ソ ナーのためのディジタル信号処理”の論文に含まれる。） 第９図に示された実行に於いて、それぞれのアンテナ素子８１０．８１１からの 信号は、積分アンテナ１１＠器ユニット８１５で増幅され且つ検波される。基準 チャネルのミキサ８２１に供給された局部発振器信号は、他のミキサ８２０の全 てに供給される局部発振器信号から僅かに外されている。

それぞれの信号は、増幅処理のために都合の良い！、ｆ、にヘテロダインされて いる。信号フィルタ８２３は、受信様の帯域通過を定義するために働く。上記ｉ 、ｆ、と一致する基準信号は、同期検波器８・２５に対する入力として使用され る。

上記ｉ、ｆ、信号は次に、（ｉ、ｆ、位相を保護するため）検波される前にデバ イス８２７でディジタル化され且つ多重送信され、そして上記中央コンピュータ ８２９にこのディジタル形で伝退される。もちろん、上記コンピュータは、応用 に依存して、輸送手段に載せて又は地上に配置されることができる。この点で、 ディジタル・ワードのセットは、それぞれのアンテナ素子８１０，８１１で受信 された信号及びノイズを表わす。上記コピュータ８２９は、全ての所望のトラッ クに交差した方向のビームを形成するため必要な時間遅延を供給するために、同 時にワードをシフトする。次のステップは、他の信号のそれぞれと基準信号を結 合することによって形成されるシフトされた信号対の間の自己相関を成すことで ある。上記基準チャネル・ミキサ８２１と全ての他のミキサ８２０に供給された 局部発振器信号の間の周波数差のために。

それぞれの信号対に与えられたＡＣビート符号がある。このビート周波数で、信 号はフィルタリングされない。もちろん、０周波数又はＤＣを含むいずれか別の 周波数である信号は実は、アンテナの０でない温度によって導かれる不必要なノ イズであり、上記増幅器及びミキサのノイズ形である。この点で、個々のファン ビームのセットは、相関された信号対を加えることによって形成される。それぞ れの対は、それらの装置エネルギを加えた時、狭いファンビームの幅に対応する 角度のレンジ以上でのみベクトル的に合計するように、必要とされる量を時間シ フトされる。

より高いデータ・レートは、必要ならば、色々の方法によって減ぜられることが できる。これらの方法の一つは、ボード・コンピュータの遅延された信号間の相 互相関を成すことである。上記相関の後、データ・レートは非常に減ぜられる。

これを成し遂げるための他の方法は、ディジタル化の前か又は後にｉ、ｔ’、信 号の直接的な相互相関を成し、次に１及びＱ信号を得るためにフィルタリングし 、同期検波することである。もちろん、この後のアプローチは、真の時間遅延デ バイスよりはむしろ位相シフタが使用されるならば、いくらかの時間遅延反相関 を導くだろう。

システムのこの点からは、周波数走査システムと同一である。トラックに交差し た方向のそれぞれのファンビームからのデータ共に、バッファにこの情報をスト アし、次にそれぞれの画素の輝度の測定値を形成するためにトラックに沿ったそ れぞれの光景要素からのエネルギを崩壊するためのマツチド・フィルタによって それぞれのファンビーム信号を処理することができる。情報のそれぞれの列が形 成された時、それは１アト１ドロツプの方法で表示され、又は針路要因を形成す るため記録されることができる。バッファ・メモリもまた、１アト１ドロツプの 方法で使用される。

他の実施例は、本発明によって提供される。上記数理的なアルゴリズムは、色々 な方法で自然科学領域に変更され、再配列され且つ平行移動されることができる 。それぞれの実現化は、提唱された数理的なアルゴリズムから逸脱するそれ自身 を導く。その上、相対的な移動の多くの形が、成し遂げられることができる。サ インの適当な選択は、マルチ光景の無線周波数分布の焦点を合せられた測定及び 複雑な走査移動を許す。

アクティブ・レーダ・システムもまた、光景を解明するためのフラッド・ビーム を使用して提供される。この実施例に於いては、ずっと大きな感度及び短いイメ ージング及び積分時間が可能である。広帯域又はノイズ変調された信号を使用す る極端に低い出力の送信機は、静寂の程度を保持する。２次元実施例に関連して ゲートするレンジは、３次元イメージが作られることを許す。

２次元イメージの場合に於いては、トラックに交差した走査は、機械的又は電子 的であることができる。周波数走査に加えて、電子走査は、真の時間遅延又は位 相シフト走査である。電子的に走査されたファンビームは、円錐形である傾向が あるということに注意されたい。縞模様及び光景の相対移動が回転よりはむしろ 平行移動である場合に於いて、ＲＡＤＡＲのレンジ歩行と類似のローブ歩行問題 が現れ、当業者によって同様の方法で解ける。述べられた実施例のこれらの及び 他の変更及び代替は、本発明の範囲内である。

Ｆｉｇ、４ 刷

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ノンコヒーレントなマルチ放射源の光景の放射線分布を再現するための放射 計で、 異なった幅を有する感度ローブのシリーズを有する予め測定された縞模様を持つ 、前記光景に応じて時間記録を発生するための干渉計と、 予め測定された複数の前記ローブが前記光景を走査するように、前記縞模様と前 記光景の間の測定可能な相対的な移動をもたらすための走査手段と、 前記予め測定された縞模様に関して前記測定可能な走査移動のサインを提供する ためのサイン手段と、その結果が前記光景の放射線分布の再現であるように選択 された前記サインの関数に従って、前記時間記録から前記分布を再現するための 変換手段と、を具備する放射計。
2. ２．前記時間記録は、前記放射源の時間記録の重ね合せであり、前記変換手段は 、前記光景の前記再現を形成するパルスに前記時間記録を崩壊する、ことをさら に特徴とする請求の範囲第１項の放射計。
3. ３．前記変換手段は、前記サインのフーリエ変換の共役複素数に等しい変調伝達 関数を持つマッチド・フィルタである、ことをさらに特徴とする請求の範囲第１ 項の放射計。
4. ４．前記変換手段は、時間記録と前記サインの相関を含む、ことをさらに特徴と する請求の範囲第１項の放射計。
5. ５．前記走査手段は、前記縞模様と前記光景の相対的な回転移動をもたらすよう に適合されている、ことをさらに特徴とする請求の範囲第１項の放射計。
6. ６．前記走査手段は、前記縞模様と前記光景の相対的な平行移動をもたらすよう に適合されている、ことをさらに特徴とする請求の範囲第１項の放射計。
7. ７．前記サイン手段は、マルチ・サインを提供するように適合され、前記変換手 段は、お互いに関して移動する一致する光景の放射線分布を再現するように、前 記複数のサインに従って前記時間記録をマルチ処理する、ことをさらに特徴とす る請求の範囲第１項の放射計。
8. ８．前記結果が前記光景の放射線分布の２次元表示であるように、前記走査移動 に直交する方向の無線周波数分布を分解するための手段、をさらに具備する請求 の範囲第１項の放射計。
9. ９．前記走査手段は、複数の回転方向に沿った前記光景のマルチ走査のために提 供され、前記変換手段は、複数の回転方向に沿った前記光景のマルチ走査の時間 記録から、前記光景の無線周波数分布の２次元表示を再現するための手段を含む 、ことをさらに特徴とする請求の範囲第８項の放射計。
10. １０．前記干渉計は、前記時間記録の成分がファンビーム位置に従ってコード化 されるように、前記光景を同期走査するように適合された複数のファンビーム・ アンテナを含み、前記変換手段が、前記光景の放射線分布の少なくとも２次元表 示を提供する、ことをさらに特徴とする請求の範囲第１項の放射計。