JPH0738025B2 - 放射計測方法および放射計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は放射計測方法および放射計に関し、さらに詳
細にいえば、高周波信号を処理する部分の構成を簡素化
し、しかも安定な物体検出信号を得ることができる新規
な放射計測方法および放射計に関する。

〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 従来から、物体が自身の放射率および物理温度に基づい
て定まる強度の雑音電波を放射していることが知られて
いるので、対象物体から放射される雑音電波をアンテナ
により受信し、受信信号を受信機に供給して増幅処理等
を施すことにより出力信号を得て、対象物体の有無等を
検出する放射計が提供されている。

この場合において、上記出力信号Ｐは、ボルツマン定数
をｋ、受信機のゲインをＧ、受信機の帯域をＢ、受信機
の内部雑音温度をTS、対象物体の雑音温度をTMとすれ
ば、 Ｐ＝ｋ・Ｇ（TM＋TS）Ｂ となる。

第５図は放射計の従来例を示すブロック図であり、雑音
電波を受けるアンテナ（21）から出力される受信信号お
よび駆動回路（22）により駆動される基準雑音源（23）
から出力される基準雑音信号をRFスイッチ（24）により
選択的にミキサ（25）に供給し、局部発振器（26）から
出力される局部発信信号とミキシングする。そして、ミ
キシングされた信号をIFアンプ（27）に供給して増幅し
た後、検波器（28）に供給して低周波数信号を抽出し、
積分器（29）によりゆらぎを低減してDCアンプ（30）に
より増幅し、信号処理系（31）に供給することにより対
象物体の有無等を検出するようにしている。また、信号
処理系（31）から出力されるフィードバック信号をAGC
回路（32）を通してIFアンプ（27）に供給することによ
りIFアンプ（27）のゲインをフィードバック制御してい
る。

上記の構成の放射計であれば、RFスイッチ（24）により
基本雑音信号を選択した状態で信号処理系（31）に供給
される信号のレベル変動を監視することによりIFアンプ
（27）のゲイン変動を検出でき、ゲイン変動を検出した
場合に、ゲイン変動を補償するためのフィードバック信
号を出力するので、IFアンプ（27）のゲインを一定に維
持することができる。したがって、このようにしてIFア
ンプ（27）のゲインを一定に維持しておいて、RFスイッ
チ（24）により受信信号を選択すれば、DCアンプ（30）
から出力される信号に基づいて対象物体の有無等を検出
することができる。

しかし、上記の構成の放射計においては、基準雑音信号
が変動しないことが前提になるので、駆動回路（22）お
よび基準雑音源（23）を高精度に安定させることが必要
になり、この要求を満足させようとすれば、駆動回路
（22）および基準雑音源（23）を恒温槽に収容すること
が必要になり、放射計全体として大型化し、適用可能範
囲が大巾に限定されてしまう。また、RFスイッチ（24）
は２種類の高周波信号の何れかを選択し、基準雑音源
（23）は基準雑音信号を出力し、AGC回路（32）はIFア
ンプ（27）にゲイン制御信号を供給するものであるか
ら、高周波帯で使用可能な部品を多数使用しなければな
らなくなり、放射計全体として大型化するのみならず、
高価になってしまう。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
高周波帯で使用可能な部品の必要数を大巾に減少させ、
しかも十分に高いゲインの安定化を達成することができ
る放射計測方法および放射計を提供することを目的とし
ている。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の放射計測方法
は、対象物体から放射される雑音電波をアンテナで受信
することにより得られる受信信号を中間周波数信号に変
換した後、増幅し、さらに低周波数信号に変換した後、
増幅部の温度に基づいて低周波数信号に補償処理を施す
方法である。

上記の目的を達成するための、この発明の放射計は、対
象物体から放射される雑音電波を受信するアンテナと、
アンテナから出力される受信信号と所定の局部発振信号
とに基づいて中間周波数信号を生成する第１信号変換手
段と、中間周波数信号を増幅する増幅手段と、増幅され
た中間周波数信号に基づいて低周波数信号を生成する第
２信号変換手段と、増幅手段の温度に基づいて温度補償
信号を生成する補償信号生成手段と、温度補償信号に基
づいて低周波数信号に温度補償を施して物体検出信号を
得る補償手段とを具備している。

〈作用〉 以上の放射計測方法であれば、対象物体から放射される
雑音電波をアンテナで受信することにより得られる受信
信号を中間周波数信号に変換した後、増幅し、さらに低
周波数信号に変換して対象物体の有無等を計測するので
あるが、中間周波数信号に対する増幅率を制御するので
はなく、増幅部の温度に基づいて補償信号を得、得られ
た補償に基づいて低周波数信号に補償処理を施すことに
より、増幅率を一定になるように制御した場合と同様の
計測信号を得ることができる。

以上の構成の放射計であれば、アンテナから出力される
受信信号と所定の局部発信信号とに基づいて中間周波数
信号を生成して増幅し、次いで低周波数信号に変換して
から温度補償を行なうのであるから、高い周波数信号を
処理対象とする構成部分を減少させることができ、しか
も高精度の物体検出を行なうことができる。

さらに詳細に説明すると、本件発明者が、AGC回路を取
外した放射計の出力の変動を調査した結果、第６図に示
すように、放射計を起動させた後、時間の経過に伴なっ
て出力信号レベルが低下することを見出した。そして、
出力信号レベルを変動させる可能性がある種々の原因の
中でIFアンプのゲイン変動が最も大きい影響を及ぼして
いるものと仮定し、IFアンプのゲイン−温度特性を調べ
た結果、第７図に示すように、多少のばらつきはあるも
のの、温度上昇に伴なって直線状にゲインが低下するこ
とが分った。即ち、IFアンプに対する通電が開始された
後は、IFアンプ自体の発熱により温度が上昇し、この温
度上昇に起因してゲインが低下するのである。

この発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、
従来例のようにIFアンプのゲインを制御するのではな
く、IFアンプの温度を検出してゲインの変化割合を得、
得られたゲインの変化割合に基づいて最終的に得られた
信号を補償するものであり、高周波数信号を取扱う構成
部分を少なくし、放射計全体として小形化することがで
きる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の放射計の一実施例を示すブロック図
であり、アンテナ（１）から出力される受信信号および
局部発振器（２）から出力される局部発信信号を第１信
号変換手段としてのミキサ（３）に供給し、ミキサ
（３）から出力されるミキシング信号を増幅手段として
のIFアンプ（４）に供給し、増幅されたミキシング信号
を第２信号変換手段としての検波器（５）に供給してい
る。そして、検波器（５）から出力される低周波数信号
を積分器（６）に供給してゆらぎを低減し、補償手段と
しての除算器（７）に供給し、除算器（７）から出力さ
れる信号をDCアンプ（８）により増幅して信号処理系
（９）に供給している。また、上記IFアンプ（４）のケ
ーシングに装着された温度センサ（10）から出力される
温度検出信号に基づいて温度補償信号を生成し、上記除
算器（７）に供給する補償信号発生回路（11）を有して
いる。この補償信号発生回路（11）は、例えば、IFアン
プ（４）のゲインが（１−αｔ）（但し、αは温度係
数、ｔはIFアンプ（４）のケーシングの表面温度）の変
化係数を有している場合には、ｍ（１−αｔ）（但し、
ｍは任意の定数）の関数が予め設定されており、検出温
度tiに基づいてｍ（１−αti）という温度補償信号を出
力する。

上記の構成の放射計の動作は次のとおりである。

但し、以下の説明においては、IFアンプ（４）のゲイン
GIFがGIF＝G0（１−αｔ）（但し、G0は定数）であり、
IFアンプ（４）以外の構成部分によるゲイン、変換係数
を総合した係数がＡ、入力雑音温度がＴ、IFアンプ
（４）のケーシング表面温度がtiであると仮定してい
る。

したがって、補償信号発生回路（11）を全く考慮しなけ
れば、ミキサ（３）によるミキシング処理、IFアンプ
（４）による増幅、検波器（５）による検波、積分器
（６）によるゆらぎ低減およびDCアンプ（８）による増
幅が行なわれることにより、 V0′＝Ａ・GIF・Ｔ ＝Ａ・G0・（１−αti）・Ｔ で示される出力信号が得られる。

しかし、上記実施例においてはｍ（１−αｔ）なる関数
が予め設定された補償信号発生回路（11）が設けられて
いるので、温度センサ（10）により検出されたIFアンプ
（４）のケーシング表面温度tiが補償信号発生回路（1
1）に供給されることによりｍ（１−αti）という温度
補償信号が除数として除算器（７）に供給される。この
結果、DCアンプ（８）から出力される信号V0は V0＝V0′/m（１−αti） ＝（Ａ・G0/m）Ｔ となり、IFアンプ（４）の温度変化に拘らず一定の信号
が得られることになる。即ち、入力雑音温度Ｔのみに依
存して信号レベルが変化するので、信号レベルに基づい
て対象物体の有無等を確実に検出することができる。

第２図は第１図の構成の放射計を用いて、一定温度に保
った特定物体の計測を継続した結果を示す図であり、IF
アンプ（４）の温度変動に拘らず安定な出力信号が得ら
れていることが分る。

第３図は補償信号発生回路（11）の具体例を示す電気回
路図であり、温度センサ（10）からの出力電流ｉ（但
し、ｉ＝βｔ）を電流−電圧変換回路（12）に供給し、
電流−電圧変換回路（12）からの出力電圧V2をゲイン可
変アンプ（13）に供給し、ゲイン可変アンプ（13）から
の出力電圧V3をオフセット可変アンプ（14）に供給して
いる。尚、電流−電圧変換回路（12）の他方の入力端子
には所定電圧V1が印加されており、オフセット可変アン
プ（14）の他方の入力端子には可変電圧V5が印加されて
いる。また、電流−電圧変換回路（12）、ゲイン可変ア
ンプ（13）、オフセット可変アンプ（14）のバイパス抵
抗がそれぞれR1、R3、R5であるとともに、ゲイン可変ア
ンプ（13）、オフセット可変アンプ（14）の入力抵抗が
それぞれR2、R4であり、抵抗R3のみが可変抵抗である。

したがって、温度センサ（10）から温度に比例して変化
する電流ｉが出力されれば、電流−電圧変換回路（12）
から V2＝V1−ｉ・R1 の電圧V2が出力され、ゲイン可変アンプ（13）から V3＝（−R3/R2）V2 の電圧V3が出力され、オフセット可変アンプ（14）から V4＝（−R5/R4）V3 ＋（１＋R5/R4）V5 の電圧V4が出力される。

したがって、補償信号発生回路（11）から最終的に出力
される電圧V4は、 V4＝（−R1R3R5/R2R4）βｔ ＋（R3R5/R2R4）V1 ＋（１＋R5/R4）V5 となり、 Ａ＝（R3R5/R2R4）V1 ＋（１＋R5/R4）V5 Ｂ＝（−R1R3R5/R2R4）β とすれば、 V4＝Ａ−Bt となる。但し、A,Bは何れも値を変化させることができ
るので、IFアンプ（４）の変化特性に簡単に適合させる
ことができる。

第４図は積分器（６）、除算器（７）およびDCアンプ
（８）の具体例を示す電気回路図であり、上記積分器
（６）として時定数が可変のものを使用しており、検波
器（５）からの出力VDのゆらぎを低減するだけで入力信
号の平均値と出力信号の平均値は等しい。また、上記除
算器（７）としてアナログ除算器を使用しており、両入
力電圧がVD、V4であるから、一方の出力端子に電圧V7が
印加された状態においてDCアンプ（８）に供給される出
力電圧V6は、 V6＝（VD/V4）V7 となる。さらに、上記DCアンプ（８）としてオフセット
可変アンプ、ゲイン可変アンプを直列接続した構成を採
用している。

したがって、検波器（５）からの出力電圧VDがVD＝Al−
Bltで示される温度依存性を有していれば、 V6＝｛（Al−Blt）／（Ａ−Bt）｝V7 ＝［１＋｛（Al−Ａ）＋（Bl−Ｂ）ｔ｝／（Ａ−Bt）］
V7 となる。この式から明らかなように、上記R3、V5を変化
させることによりAl＝Ａ、Bl＝Ｂとすれば、温度ｔの影
響を完全に排除することができる。

また、以上の説明から明らかなように、温度補償を行な
うための信号は低周波でよいから部品の小形化が簡単で
あり、ひいては放射計全体としての小形化が簡単に達成
できる。したがって、小形の飛行物体等に簡単に組込む
ことができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば、温度補償パターンを予めメモリに格納して
おくとともに、温度検出信号をディジタル化してディジ
タル信号に基づいてメモリから補償値を読出すことが可
能であるほか、この発明の要旨を変更しない範囲内にお
いて種々の設計変更を施すことが可能である。

〈実施例〉 以上のように第１の発明は、増幅手段の温度に基づいて
低周波数信号に対して補償処理を施すので、従来方法と
して比較して高周波数信号処理が必要な部分を大巾に減
少させることができ、しかも高精度の放射計測を行なう
ことができるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、高周波数信号を取扱うRFスイッチ、基準
雑音源、AGC回路を省略して、低周波信号のみを取扱う
補償信号発生手段および補償手段を具備させているの
で、高価、かつ大型の高周波数部品の数を大巾に減少さ
せて放射計を全体として小形化でき、しかも高精度の放
射計測を行なうことできるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の放射計の一実施例を示すブロック
図、 第２図は第１図の構成の放射計を用いて、一定温度に保
った特定物体の計測を継続した結果を示す図、 第３図は補償信号発生回路の具体例を示す電気回路図、 第４図は積分器、除算器およびDCアンプの具体例を示す
電気回路図、 第５図は放射計の従来例を示すブロック図、 第６図は放射計の出力特性の変動の様子を示す図、 第７図はIFアンプのゲイン−温度特性を示す図。 （１）…アンテナ、（２）…局部発振器、（３）…第１
信号変換手段としてのミキサ、（４）…増幅手段として
のIFアンプ、（５）…第２信号変換手段としての検波
器、（７）…補償手段としての除算器、（10）…温度セ
ンサ、（11）…補償信号発生回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物体から放射される雑音電波をアンテ
   ナ（１）で受信することにより得られる受信信号を中間
   周波数信号に変換した後、増幅し、さらに低周波数信号
   に変換した後、増幅部（４）の温度に基づいて低周波数
   信号に補償処理を施すことを特徴とする放射計測方法。
2. 【請求項２】対象物体から放射される雑音電波を受信す
   るアンテナ（１）と、アンテナ（１）から出力される受
   信信号と所定の局部発振信号とに基づいて中間周波数信
   号を生成する第１信号変換手段（３）と、中間周波数信
   号を増幅する増幅手段（４）と、増幅された中間周波数
   信号に基づいて低周波数信号を生成する第２信号変換手
   段（５）と、増幅手段（４）の温度に基づいて温度補償
   信号を生成する補償信号生成手段（11）と、温度補償信
   号に基づいて低周波数信号に温度補償を施して物体検出
   信号を得る補償手段（７）とを具備することを特徴とす
   る放射計。