JPS6190070A - 地中レ−ダ用アンテナ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電波を用いて地中物体の画像化を行う装置に
おいて地中信号の収集に用いる地中レーダアンテナに関
するものである。さらに詳細には、地中の物体からの反
射信号によって物体の属性を識別し！こり、画像品質の
改善に利用でき、かつ電波のもつ偏波特性の多重利用を
可能とする池中レーダ用アンテナに関する。

〔従来技術〕

電波を用いて、地中物体からの反射信号を収集する地中
レーダとしては従来第１３図に示すものが提案されてい
る。これは、空中で各種の用途に用いられるパルスレー
ダの原理に基づくものであるが、埋設物までの距離が一
般に近いので距１ｌｌＩ測定における分解能をあげるた
め、空中のレーダよりはるかに幅の狭い、高々数ナノ秒
のパルス幅をもつインパルス状の信号が用いられている
。インパルス信号は、周知のように極めて広い周波数帯
域をもっており、周波数帯域幅に、比例した距離分解能
が期待できることは良く知られている。ここで用いられ
ているアンテナは、同一のアンテナを送信と受信とを切
替えて用いる構成としたり、あるいは送信用と受信用の
アンテナを分離する構成にしたりしているが、いずれに
しても、送信アンテナから直線偏波した信号を送信し、
これと平□　　　　　行な直線偏波特性をもつ受信アン
テナで、送信された直線偏波と偏波面の平行な唯一の偏
波成分を収集するように構成されていた。

偏波信号の利用形態の面からみると、送受を同一とした
場合も分離する場合も本質的差異はないので、以下送受
に同一のアンテナを用いた例について従来技術を説明し
、アンテナに起因する問題点を明らかにする。

第１３図（ａ）において、パルス送信様１で発生したイ
ンパルス状の電気信号が、送信状態と受信状態を切替え
る機能を有するＴ／Ｒスイッチ２を通り、直線偏波特性
を有する広帯域アンテナ３に給電され、アンテナ３は地
中に向けてインパルス状の電波信号４を放射する。電波
信号４は、第１３゜図＋ｂ＋に示すようにアンテナ３を
構成する導体３ａによって定まる偏波面をもつ直線偏波
として地中を進行し、地中の物体５で反射され、反射信
号４ａとして再びアンテナ３に至り、ここで導体３ａと
平行な直線偏波成分のみが検出されて電気信号に変換さ
れ、受信状態に切替えられたＴ／Ｒスイッチ２を通って
受信磯８に達し、増幅等を施されて波形データとなり、
データ記録部９に記録される。さらに必要に応じてグラ
フィックレコーダ等の画像表示器１０に表示される。こ
のような構成でアンテナ３を移動手段７によって移動し
つつ、一定間隔毎に反射波形を測定し、これを順次表示
してゆけば、波形群を書き並べた形式のペルスエコー像
が得られることになる。

ところが、上記の従来のアンテナ３を用いると、以下の
問題が生ずることは明らかである。たとえば、地中にお
いて探知したい標的の代表的なものと考えられる埋設管
を想定すると、埋設管の方位が観測に用いる直線偏波面
と直交していると反射が著しく小さくなり検出できなく
なる。さらに、たまたま検出可能な方位で物体が存在し
たとしても、埋設管以外たとえば地層６からの反射信号
４ｂ、あるいは目的物以外からの不要な反射信号が多数
重畳してくるので、必要な信号のみを抽出することは困
難となる。

一方、探知したい対象を埋設管に限定し、地層６や地表
などからの不要な反射の重畳という問題を軽減するため
第１３図（Ｃ）に示すように、１つの送信用のダイポー
ルアンテナ３ｂと１つの受信用のダイポールアンテナ３
Ｃとを直交配置したいわゆるクロスダイポールアンチｆ
３−を用いる方法が、たとえばＡ、Ｃ，ＥｂｅｒｌＯら
によッテ、ｒｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｒｅ５ｅａ
ｒｃｈ　Ｒｅｃｏｒｄ誌６３１　、　ｐｐ４７〜５２．
１９７７（ＩＪＳＡ）に示されている。上記文献に記載
されたアンテナは、一定の偏波面をもつ唯一の直線偏波
を送信波として用い、これと直交する唯一の偏波成分の
みを選択的に検出するように構成され、直交偏波成分を
生じない平面的な反射体、たとえば地表面や地層面など
から発生する不要信号を低減することをねらいとしたも
のであり、埋設管５の方位に対して偏波面が、第１３図
（Ｃ１に示すように４５°の向きとなるとき直交偏波成
分が最も大きくなることを利用している。しかしながら
、もともと埋設物体５の位置や方位が未知の物体につい
て探査を行うわけであるから、予め４５°の方向に偏波
面を設定して探査を行うことは不可能であるとともに、
埋設管の方位が送信あるいは受信アンテナの偏波面と直
交している場合には、信号の検出が原理的に不可能にな
るという欠点がある。さらに、広帯域信号を用いたとき
信号の全帯域にわたって、除去したい平行偏波成分を十
分低いレベルに押えることは極めて困難であり、十分な
効果が発揮しえなかった。また線状の埋設管すなわち直
交偏波成分を強く発生しうる物体を探査するときのみ、
一定の効果が期待できるものであるが、土木工事などに
際して探査が必要とされる物体の中には、比較的曲率の
大きい管路や、平面に近く直交偏波成分を顕著には生じ
ない対象もあり、これらを探知できないアンテナとなっ
ていた点は大きな問題であるといわざるを得ない。

埋設管のような異方向の強い物体に対するアンテナ構成
上の問題点に対処すべく、前記の唯一の偏波成分を利用
するように構成されたアンテナを機械的に回転させたり
、２組のクロスダイポールアンテナを４５°ずらして放
射状に組合せ、直線偏波の偏波面を離散的に回転させて
各測定点毎に受信アンテナからの出力が最大となる方位
を見つけながら信号の収集を行うという方法は、当業者
なら容易に考えつる所であり、また実際、前出の［ｂｅ
ｒｌｅ氏の論文あるいは特願昭５８−１５８７６号にお
いても記述されている所である。

しかし、これらの方法によってアンテナ構成上の問題点
を補おうとすると、機械的回転方式では、アンテナを回
転駆動するため装置の構成が複相となったり、１測定点
毎にアンテナを回転させつつ情報収集を行うため能率的
な探査が行えず、とくに多数の測定点での波形を収集し
、地中を少なくとも２次元の分布をもつ画像として把握
するのには問題がある。一方、クロスダイポールを複数
放射状に構成するアンテナでは、近接して多数のアンテ
ナ素子を配置しなければならないため導体形状を細かく
しなければならず、アンテナの広帯域性が損なわれ、ま
た素子の相互作用のための特性劣化が大きくなるなどの
問題がある。

また一方、埋設管のような異方性の強い物体に対する探
査能力の低下に対処する他の方法として、偏波面が時間
とともに連続的に回転する楕円偏波、なかでら好適と考
えられる円偏波を送受するアンテナの使用が考えられる
。しかしながら、円偏波アンテナを分解能の良い広帯域
信号で駆動すると、アンテナの分散特性のため放射され
た電波は著しく歪みかつ延伸され分解能が低下するので
、従来この種の偏波を分解能の良い探査・画像化に用い
ることは利点がないとされていた。これについては、信
号検出後の信号処理によって拡がったパルスを圧縮する
ことにより分解能を高め、異方性物体の方位によらず、
分解能良く探知できる装置を、発明者らの先願（特願昭
５９−７５６１８）において提案したが、そこでもやは
り唯・−の偏波成分しか利用できないアンテナを用いて
いたため、埋設管のような線状物体からの信号とそれ以
外からの不要な反射とが見分けにくいという問題がまだ
残されていた。

（発明が解決しようとする問題点） 上）ホしたように、従来の地中レーダ用アンテナにおい
ては、次のような問題があった。

（１）　埋設管の方位と、送信信号の直線偏波面とが直
交していると反射が著しく小さくなり、埋設管の検出が
できなくなる。

（２）　目的物（埋設管）以外からの不要な反則信号、
例えば地表や地層からの反射信号が重畳され、必要な信
号の抽出が困難となる。

（３）　アンテナを回転する方式のものでは、各測定点
で回転するので検査能率が悪くなる。

この発明は、主にこれらの問題点を解決しようとするも
のである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するためにこの発明は、互に直交する
２つの偏波成分を含む送信信号を放射する送信アンテナ
と、地中からの反射信号の中から互に直交する２つの偏
波成分を各々独立に検出する受信アンテナとを固定的に
配置した構造を有することを特徴とする。

〔作用） 上記手段によれば、埋設管の方位がどのようであっても
確実に検出することができるとともに、埋設管のような
異方性の物体と地層のような等方性物体とを識別するた
めの情報を１！！ることかでき、信頼性と効率の高い地
中物体の検出が可能となる。

以下、これらについて詳述する。

一般に、地中の反ｑ４物体を大別すると、地層のように
平面的なものや曲率半径がきわめて大きく方向性が弱い
もの、すなわち等方性の物体と、細いパイプのような方
向性の強いもの、すなわら異方性の物体とに分けられる
。そして物体の形状に応じて、−波の反射特性に明瞭な
差異の生じることがよく知られている。

例えば、送信アンテナから放射される、互に直交する偏
波信号（送信信号）をＴ１．Ｔ２とし、受信アンチで受
信され、前記信号ＴＩ、Ｔ２とそれぞれ平行な偏波面を
有する信号（受信信号）をＲ１，Ｒ２、反射物体とアン
テナの移動方向のなす角をΦとすると、等方性の反射体
ではその向きによらず、反射前後の偏波面が保存され（
変化せず）、送信信号Ｔ１　（Ｔ２）として放射され受
信信号Ｒ１（Ｒ２）として受信される平行偏波成分― Ｔ１→Ｒ１（Ｔ２→Ｒ２＞のみが生じ、送信信号ＴＩ　
（Ｔ２）として放射され受信信号Ｒ２（Ｒ１）として受
信される直交偏波成分子１→Ｒ２（Ｔ２＋Ｒ１）はほと
んど生じない。ただし、使用されている信号が広帯域な
ため、低周波成分が不要な変動成分となって信号を妨害
するが、これらは受信信号Ｒ１，Ｒ２中に同じ極性で現
われる。

一方、異方性の強い反射体では物体と偏波のなす方位に
よって反射波の性質が大きく変化するが、この変化は一
定の規則に従う。すなわら、上）ボした平行偏波成分子
１→Ｒ１はｃｏｓ　２ψに、Ｔ２→Ｒ２はｓｉｎ　２ψ
に各々比例し、直交偏波成分子１→Ｒ２，Ｔ２→Ｒ１は
ＣＯＳΦｓｉｎψニ比例シ、互に逆極性となる。ただし
、各成分信号の極性はアンテナへの信号の与え方によっ
て正にも負にもすることができる。上述したところをま
とめると第１表のようになる。

第１表 この表から分かるように、平行偏波成分に注目した場合
、Ｒ１−Ｒ２の演粋によって等方性の物体からの信号を
除去し、異方性の物体がらの信号のみを抽出して画像化
することが可能となる。

一方、直交偏波成分に注目した場合にも、Ｒ１−Ｒ２の
演算によって等方性の物体からの信号を除去することが
でき、異方性の物体からの信号のみを抽出することがで
きる。

また、信号Ｔ１→Ｒ１とＴ１→Ｒ２あるいはＴ２→Ｒ１
とＴ２→Ｒ２を組合せて処理するか、あるいは２種類の
平行成分の差出力画像と、２種類の直交成分の差出力画
像を比較することにより、検出上問題の起こる若干の場
合にも対処することができる。たとえば、ＣＯ３２ψ−
５ｉｎ−２ψ−０のときには、２ｓｉｎ　（Ｊ）ｃｏｓ
Φ≠Ｏであり、どちらかの結果には必ず異方性物体の也
が含まれることになる。従って両画像を構成している測
定点毎の波形データ間で論理演粋を行い、どちらかに応
答があれば物体有として適切な結果を得ることができる
。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明するが、これ
に先立って本発明によるアンテナを使用した地中物体の
画像化装置を第１図を参照して説明する。

この図において、送受信制御部２１からの制御信号によ
り、送信は２２から広帯域な電気信号が発生され、信号
の送受信径路の設定を行うスイッチ２３を通って、アン
テナ２４を＋ｉ４成する２つの漏波状態の異なるアンテ
ナ素子２４ａ　、２４ｂに交互に印加される。すなわら
、まずアンテナ素子２４ａに広帯域電気信号が印１１０
され、一定の偏波状態の送信信号Ｔ１が放射され、地中
を進行し、地中の物体２７で反射され、反射信号２８と
なって、受信アンテナ素子２４ｃまたは２４ｄで受信信
号Ｒ１またはＲ２として検出される。このとき、たとえ
ば地層２５などによる不要反則信号２６も同時に受信さ
れる。次に、アンテナ素子２４ｂに広帯域電気信号が印
加され、送信信号Ｔ１と直交する偏波状態の送信信号Ｔ
２を発生する。この信号下２も上と同様に反射され、受
信アンテナ素子２４ｄ、２４ｃに受信信号Ｒ２，Ｒ１と
して検出される。ここで、受信アンテナ素子２４Ｃ，２
４ｄは豆いに直交する偏波成分を独立に検出できるよう
になっている。

検出された独立な２つの偏波成分からなる信号Ｒ１およ
びＲ２は、受信義３０に導かれ、増幅などの処理を施さ
れる。受信様３０は、高速広帯域な信号を受信するため
、通常はいわゆるサンプリング受信を行い、信号波形を
低周波帯の相似な波形に変換する。こののら、各信号は
、Ａ／Ｄ変換器３４によってディジタル化され、測定点
位置を示す位置信号と対応づけて、メ［す３５）こ蓄積
される。蓄えられた波形データは、ａＩＩｉｉ！ｌ装置
３６の制御のもとに、波形演算部３１に送られる。

波形演算部３１は第２図（ωまたはぐｂ）に示す構成を
有し、信号Ｒ１，Ｒ２から得られた波形データに正規化
処理部 うものである。さらに説明すると、第２図〈ωに示す波
形演算部３１は、信号Ｒ１，Ｒ２から１１られた波形デ
ータに対し、まず正規化処理部３７にｄ３いて時間軸上
の位置の正規化を施し、相互に位置合せされた信号を加
算処理部３８、減算処理部３９にそれぞれ入力して結末
を出力する構成となっている。一方、第２図＋ｔｏに示
す波形処理部３１では、史にパルス圧縮処理部４０を加
え、とくに受信した波形に顕著な歪みが生じ、そのまま
では分解能の低下が大きい場合に対処できる構成とした
。

波形歪みによる分解能低下は、偏波送受信アンテナの構
成、あるいは信号が伝Ｗｉする地中媒質の特性によって
生じる場合があり、これらの場合に一層効果的な装置を
提供することになる。このパルス圧縮処理部４０は、発
明者らの先願（特願昭５６−１３６０６０　）に記載し
た方法等の公知の技術によって構成が可能であるので詳
細は省略する。

なお、上記構成要木３８および３９と４０との関係を入
れかえ、正規化処理部を行ったのち、まずそれぞれ信号
をパルス圧縮し、そののちに加算・減算処理を行う構成
も可能である。

また、正規化処理部３７において、時間軸上の正規化の
みならず、２つの信号の振幅も正規化し、たとえば送信
アンテナから送出された２つの送信信号Ｔ１．王２に振
幅のばらつきがある場合これを補正する償能を持たせ、
それぞれの信号の利得調整を行わせることもできる。

再び第１図に戻り、アンテナ２４は、アンテナ系の移動
機構２９によって地表上を移動でき、適当な測定間隔毎
に波形データを収集する。この際、移動機構２９に内蔵
された測定点位置を示す指標信号が、各測定波形の識別
の目印として波形演専部３１に同時に送られる。波形演
算結束は１画像表示部３２に送られ、位置信号に基づい
て順次表示され、地中の分布を２次元的な画像として表
示する。収集した波形データ、あるいは演算結果は、制
御装置３６に含まれる７０ツピデイスク専のマスメモリ
媒体に蓄積され、さらに詳細な解析を行うべく、他の計
篩機システム等へ渡すことができる。

以上が本発明によるアンテナを適用する装置の構成であ
り、その動作はすでに作用の欄で述べたとおりである。

次に、上記装置に好適な本発明の詳細な説明する。第３
図（ａ）は、互いに直交する偏波信号を送受するアンテ
ナ２４の偏波面の向きを示？ｉｌ＋’！念図である。ア
ンテナ２４を構成する送信アンテナ２４丁は、Ｎいに直
交する偏波面４１ａ、４１ｂを有する２種類の送信信号
ＴＩ、王２を放射し、受信アンテナ２４Ｒは偏波面４１
ａ、４１ｂに各々平行な偏波面４１ｃ、４１ｄを有する
受信信号Ｒ１゜Ｒ２を受信する。あるいは、第３開山）
に示すように、送受の偏波面４１ａと４１ｃおよび４１
ｂと４１ｄを４５°ずらす配置としてもよい。

第４図は第３図（田に示すアンテナを実現した第１実施
例の構成を示す図である。この図において、送信アンテ
ナ２４Ｔは２つのダイポールアンテナを組み合わせたも
ので、直交する導体２４ａ、２４ｂからなり、電界が図
の対角線方向に振動する直線偏波Ｔｌ、Ｔ２を放射する
。また、受信アンテナ２４Ｒも同様に導体２４Ｃ，２４
ｄから構成され、直線偏波Ｒ１，Ｒ２を受信する。そし
て、第１図に示すスイッチ２３によって、まｆＷ休体４
ａへの電気信号供給経路が確立され、送信信号Ｔ１とし
て放射され、物体２７等で反射され、送信１８号Ｔ１と
平行な偏波成分が受信信号Ｒ１として検出され、直交す
る偏波成分が受信信号Ｒ２として検出される。次に、導
体２４ｂへの供給経路がスイッチ２３で確立され、送信
信号Ｔ２が放射され、上と同様にして受信信号Ｒ１，Ｒ
２が検出される。

なお、第４図の第１実施例と相補的に導体部分と導体の
ない部分を入れかえて導体を構成したものも可能で実施
例の一態様をなすものである。この場合、直線偏波は図
の正方形の辺と平行な偏波面を有する。この導体構造を
用いれば第３開山）に示すアンテナ２４Ｒも容易に構成
できる。偏波面の方向は、使用目的に合わせて適切なも
のを選択すれば良い。

本実施例によれば、互いに直交する関係にある２つの受
信信号Ｒ１，Ｒ２を両方とも検出できるため、物体２７
はその方位にかかわらず受信信号Ｒ１またはＲ２によっ
て必ず検出されることとなる。従って、アンテナの向き
を固定したまま操作測定を行っても見落しがおこらず、
従来のようにいちいちアンテナを回転させて最大の応答
の得られる方向を探すという能率の悪い測定を行う８廿
がなくなる。

次に、第５図は、本発明の第２実施例の構成を表すもの
である。この図において、アンテナ４２は、導体４２ａ
、４２ｂからなる１対のダイポールアンテナ素子を直交
配置して構成したもので、第４図に示す第１実施例の送
信と受信を同一のアンチｆで行うことにより小形化を図
ったものである。すなわち、スイッチ２３は各アンテナ
素子の送受を切替えるスイッチ２３ａ　、２３ｂからな
り、導体４２ａ　　（４２ｂ　）を送信アンテナとして
使用して送信信号ＴＩ　（Ｔ２）を放射した後、ただち
に受信アンテナとして機能するようにスイッチ２３ａ（
２３ｂ）によって切替え、受信信号Ｒ１（Ｒ２）を受信
機３０（第１図）の方へ導く経路を確立する。なお、こ
の第２実施例においても、第１実施例と同様に相補的な
導体形状をもつアンテナを構成することもできる。

第６図は、第３実施例を示すもので、広帯域な信号を更
に効果的に送受できる幅の広い導体で構成した自己補対
型の直線偏波アンテナを用いたものである。アンテナ４
３は、導体４３ａおよびこれと直交した導体４３ｂをも
ち２つの部分から成る。スイッチ２３は第５図の第２実
施例と同様な構成と機能をもち、この場合にも偏波面が
第６図と４５°異なる方向を示すように導体を構成する
ことも可能である。

第７図は、第４実施例によるアンテナ４４の構成を示す
もので、送信アンテナとして第６図と同様に配置された
導体４４ｃ　、４４ｄを用い、これらの間に受信アンテ
ナを構成する導体４４８．４４ｂを配置したものである
。これは、第４図に示す第１実施例より大型になる欠点
があるものの、広帯域信号の利用効率の向上を計ること
ができる。

なお、送信と受信の役割りを入れかえた構成もとること
ができる。

第８図は、第１図に示す装置の一部を変更したもので、
送信アンテナ４５ａが円偏波信号（送信信号）■を放射
し、受信アンテナ４５ｂ、４５ｃが互いに直交する偏波
特性を持つ受信信号Ｒ１゜Ｒ２を受信するようにしたも
のである。上記円偏波信号は、経時的に電気ベクトルの
方向を回転されるものであるから、第１図に示した装置
とはＴなり、２つの豆いに直交する送信用アンテナを使
わなくとも、互いに直交する２つの偏波成分を含んだ送
信信号となっている。従ってこの装置では、スイッチ２
３は必ずしも使用しなくとも良い。また、円偏波信号は
、等方性物体に対しては勿論、異方性物体に対しても方
位に依存せずに反ｑ４信号を発生することができる。

第９図は、上記装置の７ンテナ４５の偏波特性を示す概
念図である。この図において、送信アンテナ４６Ｔは、
円偏波４６ａを放射するように構成され、受信アンテナ
４６Ｒは互いに直交する２つの偏波面、たどえば４６ｂ
と４６ｃの方向に直線偏波特性を有する信号を受信する
ように構成されている。具体的には、たとえば第１０図
に示す第５実施例のように、円偏波素子であるスパイラ
ルアンテナ４５ａと、互いに直交した２つの直線偏波素
子４５ｂ、４５ｃの配置として実現できる。

また、第７図におけると同様に、受信素子を２つにわけ
て、それぞれを広帯域特性の良い自己補対型の導体で構
成することもできる。

このスパイラルアンテナ４５ａに広帯域信号を印加する
と、放射される波形は、アンテナのもつ強い分散特性の
ためにリンギングの多い時間軸方向に拡がったものにな
る。どれを受信用の直線偏波アンテナ４５ｂと、これと
直交するａ線隔波アンテナ４５ｃとによって、直交する
２つの方向の偏波成分に着目して検出し、信号Ｔ→Ｒ１
とＴｉＦ４をとりだすと、観測される波形も大きな歪み
をともなうとともに、両者は受信アンテナの角が相互に
９０’異なっているため、電気ベクトルが９０”回転す
るに要する分だけ時間的なずれを生じる。従って、この
実施例における波形演算部３１は、第２図中）で示すパ
ルス圧縮を含んだ構成とすることが必要である。送信す
る円偏波は、右旋性のものであっても左旋性のものであ
っても、受信信号Ｒ１からの信号とＲ２からの信号の位
置の正規化の正規化量が異なるのみでどちらでも使用で
きる。

次に、第１１図は、送受双方のアンテナを円偏波素子で
構成した第６実施例によるアンテナ４７を示すものであ
る。このアンテナ４７は、円偏波特性を有する送信アン
テナ４７ａの両側に、送信アンテナ４７ａと偏波の回転
方向の等しい円偏波素子４７ｂと、直交する円偏波特性
をもつ４７ｃとを配した構成をもち、等方体と異方体の
円偏波に対する反射特性の差異を利用して、２つの信号
間の演算処理結果から、異方性の埋設管２７からの信号
を抽出して画像化することが可能となる。

第１２図は、本発明の第７実施例によるアンテナ４８を
示すもので、円偏波送信素子を直交する直線偏波素子４
３ａ　、４８ｂで構成し、印加信号の位相調整を印加信
号位相調整部４９で行って給電して円偏波を送信し、互
いに直交する２つの偏波成分を導体４８ｃ　、４８ｄで
検出するようになっている。この構成では位相差の調整
により、右旋偏波でも左旋偏波でも発生させることがで
きる。

へＪｊ、以上述べた８実施例におい（，１工弓を１１）
間約に切台え（送（ｉｉ　／’ン７−Ｊに印加４る場合
に、アンテナを移動しながら測定を行うわけであるから
測定点のズレがおきることになるが、アンテナの移動速
度に比べ各地点での波形データの収集動作は十分速くす
ることが可能なので問題とならない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、豆いに直交する偏波成
分を有する偏波信号を送信するとともに、互いに直交す
る２つの偏波成分を反射信号の中から独立に検出できる
アンテナを提供するものであるから、方位や形状が未知
の地中の物体からの反射信号を収集するにあたって、予
め応答が最大となるような方向をさがしたりすることな
しに、能率的に信幻を収集することができる。また、収
集した偏波信号間の差異を抽出したり、あるいは相補的
に活用する口とを可能とする池中物体の画像化装置の構
成を可能にする。

この結果、地中物体の種類によらず見落としなくし号を
収集し１．す、パイ／状ｑ）為嗅と４ｑ〕ジノｒ・の等
り的な物体とを識別するための情報をｃｌｌすることが
できる。また、不要な信号をＶ（減し明瞭な画像の形成
がみ１れるという利点が得られる。

従って、本発明は、土木分野、建設分野において、地下
埋設物の位置や形状を非開削で探知し、工事の安全化、
経済化を計るための地中レーダを構成するのに有効であ
る。また建造物等の構造体内部を非破壊的に検査するレ
ーダを構成する場合にも応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、少なくとも２種類の偏波信号成分を検出する
本発明のアンテナを用いた地中レーダの構成を示すブロ
ック、図、第２図（ω、〈ｂ）は第１図における波形演
算部の構成を示すブロック図、第３図（ω、山）は本発
明における送信および受信アンテナの漏波状態の配置を
示す図、第４図は、本発明の第１実施例によるアンテナ
の平面図、第５図。 第６図、第７図は、本発明の第２〜第４実施例の説明図
、第８図は、送信に円偏波素子を用いた本発明のアンテ
ナを適用した地中レーダの構成を示す説明図、第９図は
、第８図の地中レーダにおけるアンテナの偏波状態の配
置説明図、第１０図は、々 本発明の第５実施例によるアンテナの平面図、第１１図
は送受信素子をともに円偏波素子で構成する本発明の第
６実施例の説明図、第１２図は、直線偏波素子の組合せ
で円偏波送信を行うよう構成した本発明の第７実施例の
説明図、第１３図（ａ）は、ひとつの偏波成分のみを検
出する従来の地中レーダの慨念図、第１３図＋ｂ＋は、
ひとつの平行漏波成分のみを検出する従来の地中レーダ
用アンテナの説明図、第１３図（Ｃ１はひとつの直交偏
波成分のみを検出する従来の地中レーダ用アンテナの説
明図である。 ２４．４２，４３．４４．４５．４７．４８・・・・・
・アンテナ、２４ａ、２４ｂ・・・・・・送信アンテナ
素子、２４ｃ　、２４ｄ・・・・・・受信アンテナ素子
、４２ａ。 ４２ｂ　、４３ａ　、４３ｂ　、４４ａ　、４４ｂ　、
４４ｃ、４４ｄ、４５ｂ、４５ｃ、４８ａ、４８ｂ。 ４８ｃ　、４８ｄ・・・・・・直線偏波素子（送、受信
アンテナ素子）　、４５ａ　、４７ａ　、４７ｂ　、４
７ｃ　・・・・・・円偏波素子（送、受信アンテナ素子
）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１、）電波を用いて地中の情報を収集し、地中に埋設
   された物体を探知する地中レーダ用アンテナにおいて、
   互いに直交する偏波成分を含む偏波信号を送信する送信
   アンテナ素子と、地中からの反射信号の互いに直交する
   関係にある２つの偏波成分をそれぞれ独立に検出する偏
   波信号受信用の受信アンテナ素子とを固定的に配置した
   構造を有することを特徴とする地中レーダ用アンテナ。 （２、）前記送信アンテナ素子は、互いに偏波面の直交
   する２種類の直線偏波を放射する一組の直線偏波素子を
   有するとともに、前記受信アンテナ素子は、互いに直交
   する少なくとも一組の直線偏波素子を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の地中レーダ用アンテ
   ナ。 （３、）前記送信アンテナ素子は、円偏波を放射するア
   ンテナ素子であり、前記受信アンテナ素子は、地中から
   の反射信号の含む互いに直交な関係にある２つの偏波成
   分を受信する少なくとも一組の直線偏波素子を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地中レーダ
   用アンテナ。 （４、）前記送信アンテナ素子は、円偏波を放射するア
   ンテナ素子であり、前記受信アンテナ素子は、地中から
   の反射信号の互いに直交な関係にある２つの円偏波成分
   を受信する少なくとも一組の直線偏波素子を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地中レーダ用
   アンテナ。