JPH08504310A - 特にキャリブレータとして、またはビーコンとして使用するための、偏波測定用のレーダー用反射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 直角擬似２面体より成る反射器であって、そのリッジ（Ｃ）が螺旋の１部を形成している。用途としては、キャリブレータまたはビーコンを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 特にキャリブレータとして、またはビーコンとして 使用するための、偏波測定用のレーダー用反射器 本発明は偏波測定用のレーダー用反射器、詳しくはレーダーを較正するときに 使用するため、またはビーコンとして使用する目的をもった、偏波測定用のレー ダー用反射器に関する。 偏波測定用レーダーを較正するために、交差直線、即ち「リッジ」を有する金 属製の２面直角体を使用することは公知であるが、しかしこの技術は、２面体の 応答が角度の関数として、また特にその干渉偏波の等価レーダー面積に関して、 著しく敏感であるので、入射ビームが２面体の対称面のうちの１つの面内にある ように反射器とレーダーの相対位置を非常に精密に制御することを必要とする。 従って、このような技術を利用することは、実用上研究的な較正を行なう時に のみ限定される。 最近の研究では、反射器は、直角のＶ型を曲線的経路に沿って変位せしめるこ とによって形成されているかのように配置された２つの導電面から構成されてお り、斯かる反射器は「直角疑２面体」と呼ばれている。これまでに公表されてい る研究では、反射特性を向上し、また 反射器の使用を容易にする環状リッジおよび楕円形リッジの場合が更に精密に取 り扱われており、例えばレーダー偏波測定の第２回国際討論会（１９９２年９月 ナントに於いて開催）の議事録中に発表されたＪ．Ｃ．Ｓｏｕｙｒｉｓ、Ｐ．Ｂ ｏｒｄｅｒｉｅｓ、Ｐ．Ｆ．ＣｏｍｂｅｓおよびＨ．Ｊ．Ｍａｍｅｔｓａの研究 「干渉偏波等価レーダー面積キャリブレータの理論的および実験的研究」中で説 明されている。しかしこれらの解決法は、希望する性能上の対策のすべてを同時 に向上するものではなく、従ってそれらの折衷案を採らざるをえない。 本発明は、すべての所望の性能対策を同時に向上せしめる直角擬似２面体レー ダー反射器を提供することにある。 本発明の１つの目的は、配向のほぼ正確に知られている内蔵アンテナが存在す る場合に、現場較正を行なうことのできる擬似直角レーダー反射器を提供するこ とにある。 本発明の別の目的は、出来るかぎり広い立体角で、特にビーコン用および同定 用に有利な、十分な水準の干渉偏波エネルギーを提供することにある。 本発明の更に別の目的はまた、所定の角度領域全体に、出来るかぎり一定の応 答を行なう干渉偏波基準を構成するのに適した直角擬似２面体レーダー反射器を 提供することにある。 本発明の目的はまた、望ましくないリップルに依り変調されることなく角度的 に拡大された干渉偏波パターンを有する直角擬似２面体レーダー反射体を提供す ることにある。 これらの目的はすべて、本発明に於いて直角擬似２面体のリッジが螺旋の１部 を形成しているときに、達成される。 好ましくは、リッジは螺旋の渦巻き１巻き以上には拡大しない。 好ましくは、螺旋の一点に於ける接線は螺旋の軸に対して４５゜の角度にある 。 リッジに沿うＶ字形の理論的変位中に於ける配向は、偏波測定用放射−受信シ ステムの所定の軌跡の関数として選ばれた関係に従って変化する。 この反射器は、偏波測定用レーダー、即ち直交する直線偏波ＨおよびＶの方向 に放射および受信を生じるレーダーの前面に置かれ、レーダーの干渉偏波の較正 を行なうことが出来（Ｈ放射−Ｖ受信またはＶ放射−Ｈ受信）、またこれは大き い角度範囲にわたって、２面体の配向に変化を要することなく行なうことが出来 る。 この反射器は、全体を金属から形成してもよく、レーダーを空港またはヘリポ ートで較正することが出来、またレーダーが反射器から生じる較正円錐角内にあ れば、如何なる種類の乗り物（例えば人工衛生）または塔の上 に位置することも出来る。 本発明のその他の特長を示す添付図面中の図を参照して、比較例に依って、本 発明を説明する。 図１は本発明に従う反射器の説明図である。 図２および図３は同一の反射器の別の位置からの説明図である。 図４は図１から図３までの反射器の定義を理解するために有用なユニット２面 体の説明図である。 図５から図１０までは、本発明の反射器の共偏波および逆偏波の等価レーダー 面積（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｒａｄａｒ ａｒｅａ、Ｅ．Ｒ．Ａ．）の変化を 、リッジの曲率半径ｒおよび反射器の口径Ψ0の関数として、平面角φ＝４５゜ （ＴＥ放射）に於いて示した説明図である。 図１１は等価レーダー面積の変化を断面の角度の関数として、それぞれ８０゜ の口径を有する反射器について２０゜（図１１Ａ）、３０゜（図１１Ｂ）および ６０゜（図１１Ｃ）の角度に関して示したものである。 図１２は図１１と同じであるが、口径１００゜を有する反射器に対するもので ある。 図１３および図１４は、本発明の反射器に対する入射ビームの配向の関数とし て共偏波および逆偏波の水準変化をシミュレーションした図である。 図１５および図１６は環状リッジを有する擬似直角２ 面体の場合について、それぞれ図１３および図１４と同様にシミュレーションし た図である。 図１７および図１８は楕円状リッジを有する擬似直角２面体の場合について、 それぞれ図１３および図１４と同様にシミュレーションした図である。 本発明の反射器により構成された構造を定義付ける量は、生成線即ち「母線」 の長さａ（即ち変位に依って理論的に２面体の１つの面を生成するＶ字形の辺の 長さ）と、リッジの曲率半径ｒ、およびリッジに依って限定される螺旋体の角の 部分の角度Ψ0とである。 図１〜図３に示した反射器では、その螺旋状リッジ（ｃ）の各点に於ける接線 Ｔは螺旋の軸と４５゜の角度をなしており、また偏波測定用の放射−受信システ ムの所定の軌跡に対して、下記の条件を同時に満足する単位直角２面体がある（ 図４）。 ２つの母線Ｌ１およびＬ２の２等分線πが、入射ポインティング・ベクトルＫ ｉと同一線上にあること（γ３で図示）（条件α）； 長さ［｜ｄ１｜］で接線Ｔのリッジが、偏波測定システムの放射する電界の方 向であるベクトル［γ１、γ２］の２等分線と同一線上にあること（条件β）。 条件αおよびβを満足することによって、干渉偏波に於ける最大検出が確保さ れ、また問題となっている軌跡用の最適表面の媒介変数方程式を得ることが出来 る。 検討下の軌跡は、法線Ｚの周囲で変化する入射角θに対してφ＝４５゜の断面 に対応する軌跡である。 その構造は、口径Ψ０に比例した角度範囲Δθにわたって、完全に無相関な方 法で、干渉偏波等価レーダー面積（量α²．ｒ²／λ²に比例する）をある水準に 固定するように全体的に構成されている。 φ＝４５゜の断面に対して基本座標系（ｘ、ｙ、ｚ）に於いて特徴付けられる 最適軌跡を検討する場合に於いて、図５から図１０は、Ψ0およびｒ／λにより 特徴付けられる種々の反射器についてのφ＝４５゜の共偏波（下部曲線）および 逆偏波（上部曲線）の等価レーダー面積の変化を表わしている。これらの曲線は 、検討下の反射器からの後方拡散エネルギーに関して（即ちｒ²／γ²の量に関し て）正規化されている。図５から図８の曲線に関しては、ａ／λ＝５、ｒ／λ＝ １５であり、他方Ψ0は６０゜（図５）、８０゜（図６）、１００゜（図７）お よび１２０゜（図８）の値を持っている。図９および図１０の曲線に関しては、ａ ／λ＝５、Ψ0＝１００゜で、またｒ／λ＝１０（図９）または２０（図１０ ）である。口径の関数としての干渉偏波のパターンが拡大されていることが分か る。 図７、９、および１０の曲線を比較すると、Ψ0が一定な状態での媒介変数ｒ ／λの変化の影響が認められる。入射角の絶対値に関係なく、ｒはパターンの形 状に殆ど 影響しない。しかしｒを大きくすることによって、リップルに僅かながら減少が 見られる。ただし、それ以上にΨ0の影響を受ける。実際に、この干渉現象は、 Ψ0が大きい反射器では小さい。これらの全ての構造についての共偏波の水準は 、約−１０ｄＢの水準で安定している。 図１１および図１２は、φ＝２０゜、φ＝３０゜およびφ＝６０゜の断面につ いての共偏波および逆偏波のパターン（それぞれ下部曲線および上部曲線）を表 しており、φ＝４５゜に関する構造体の挙動が非対称性であることを示している 。このことは、リッジが螺旋状であることによって説明される。図１１Ａおよび 図１２Ａは、φ＝２０゜の場合に、共偏波水準は上昇するが、共偏波後方散乱の 性質が不安定なままであることを示している。これは２つの直交偏波で作動して いる放射アンテナが有効結合をしている時には一般に好ましくないことがある。 最後に、図１３および図１４は、ａ＝５λ、ｒ＝１５λ、およびΨ0＝１２０゜ で定義された螺旋状リッジを有する擬似２面体の場合について、相対方位角φお よび入射照射の方向の余緯度θのそれぞれの値に対する共偏波および逆偏波のシ ミュレーションを示す。 比較のために下記の表に、各種の形態のリッジを有する反射器について得られ た逆偏波に於ける後方散乱の特徴的結果を示す。 実施例としてこの表中に示した２面体の媒介変数は、下記のように定義される 。直線リッジ２面体： ａ＝両面の長さ ｂ＝リッジの長さ 環状リッジを有する直角擬似２面体： ａ＝両面の長さ ｂ＝リッジの長さ ｒ＝リッジの曲率半径楕円リッジを有する直角疑２面体： ａ＝両面の長さ ｒ＝楕円リッジの短軸長さ ｅ＝楕円の離心率 図１５および図１６はそれぞれ、ＴＥモードの電波の配向を限定する角度θお よびφの種々の値について、ａ＝５λ、ｂ＝５λ、ｒ＝４．７５λによって定義 される環状リッジを有する直角擬似２面体についての［Ｓ１１］²および［Ｓ２ １］²の変化を示す。 図１７および図１８はそれぞれ、ＴＥモードに於ける角度θおよびφの種々の 値について、ａ＝５λ、ｒ＝５λ、φ＝７６゜、ｅ＝０．６によって限定される 楕円リッジを有する直角擬似２面体についての［Ｓ１１］²および［Ｓ２１］²の 変化を示す。 これらの図は、本発明に従う螺旋状リッジを有する直角疑２面体の場合につい ての対応する図１３および図１４と比較されるべきものである。 図５から図１８までについての長さは、以下の通りである。 図５：螺旋状リッジを有する２面体の共偏波および逆偏波等価レーダー面積の 、φ＝４５゜の平面、ＴＥ放射、ａ／λ＝５、Ψ0＝６０゜、ｒ／λ＝１５に於 けるパターン、（実線：Ｘ−偏波、点線：共偏波）； 図６：螺旋状リッジを有する２面体の共偏波および逆偏波等価レーダー面積の 、平面角φ＝４５゜、ＴＥ放射、 ａ／λ＝５、Ψ0＝８０゜、ｒ／λ＝１５に於けるパターン、（実線：Ｘ−偏波 、点線：共偏波）； 図７：螺旋状リッジを有する２面体の共偏波および逆偏波等価レーダー面積の 、平面角φ＝４５゜、ＴＥ放射、ａ／λ＝５、Ψ0＝１００゜、ｒ／λ＝１５に 於けるパターン、（実線：Ｘ−偏波、点線：共偏波）； 図８：螺旋状リッジを有する２面体の共偏波および逆偏波等価レーダー面積の 、平面角φ＝４５゜、ＴＥ放射、ａ／λ＝５、Ψ0＝１２０゜、ｒ／λ＝１５に 於けるパターン、（実線：Ｘ−偏波、点線：共偏波）； 図９：螺旋状リッジを有する２面体の共偏波および逆偏波等価レーダー面積の 、φ＝４５゜の平面、ＴＥ放射、ａ／λ＝５、Ψ0＝１００゜、ｒ／λ＝１５に 於けるパターン、（実線：Ｘ−偏波、点線：共偏波）； 図１０：螺旋状リッジを有する２面体の共偏波および逆偏波等価レーダー面積 の、平面角φ＝４５゜、ＴＥ放射、ａ／λ＝５、Ψ0＝１００゜、ｒ／λ＝１５ に於けるパターン、（実線：Ｘ−偏波、点線：共偏波）； 図１１：螺旋状リッジを有する２面体の共偏波および逆偏波等価レーダー面積 の、ａ／λ＝５、Ψ0＝８０゜、ｒ／λ＝１５、ＴＥ放射のパターン、（実線： Ｘ−偏波、点線：共偏波）； 図１２：螺旋状リッジを有する２面体の共偏波および逆偏波等価レーダー面積 の、ａ／λ＝５、Ψ0＝１００ ゜、ｒ／λ＝１５、ＴＥ放射のパターン、（実線：Ｘ−偏波、点線：共偏波）； 図１３：螺旋状リッジを有する２面体の、θおよびφの種々の値についての、 ａ／λ＝５、ｒ／λ＝１５、Ψ0＝１２０゜での、（ｓ１１）²の変化。 ＴＥモード； 図１４：螺旋状リッジを有する２面体の、θおよびφの種々の値についての、 ａ／λ＝５、ｒ／λ＝１５、Ψ0＝１２０゜での、（ｓ２１）²の変化。 ＴＥ放射、ＴＭ受信； 図１５：螺旋状リッジを有する２面体の、θおよびφの種々の値についての、 ａ／λ＝５、ｂ／λ＝５、ｒ／λ＝４．７５での、（ｓ１１）²の変化。 ＴＥモード； 図１６：螺旋状リッジを有する２面体の、θおよびφの種々の値についての、 ａ／λ＝５、ｂ／λ＝５、ｒ／λ＝４．７５での、（ｓ１１）²の変化。 ＴＥ放射、ＴＭ受信； 図１７：螺旋状リッジを有する２面体の、θおよびφの種々の値についての、 ａ／λ＝５、ｒ／λ＝５、Ψ0＝７６゜、ｅ＝０．６での、（ｓ１１）²の変化。 ＴＥモード； 図１８：螺旋状リッジを有する２面体の、θおよびφの種々の値についての、 ａ／λ＝５、ｒ／λ＝５、Ψ0 ＝７６゜、ｅ＝０．６での、（ｓ２１）²の変化。 ＴＥ放射、ＴＭ受信。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１２月５日 【補正内容】 請求の範囲 １． 特に較正時に使用するかまたはビーコンとして使用するための，偏波レ ーダー用の反射器であって，２つの導体表面があたかも直角のＶ字形を曲線状の 経路に沿って変位させることによって形成されているかの様に配置されて，直角 擬似２面体を構成する反射器てあって，擬似２面体のリッジ（Ｃ）が螺旋の１部 を構成していることを特徴とする反射器。 ２． 請求項１記載の反射器であって，前記リッジは螺旋の渦巻きの長さが１ 巻き以下であることを特徴とする反射器。 ３． 請求項１または２の何れかに記載の反射器であって，前記螺旋の各点の 接線が螺旋の軸と４５゜の角度をなすことを特徴とする反射器。 ４． 請求項３記載の反射器であって，偏波測定用の放射−受信システムの所 定の軌跡に対して，基準系［γ１，γ２，γ３］（図４）に於ける下記の条件： その母線Ｌ１およびＬ２の２等分線πが，γ３によって入射ポインティング・ベ クトルＫ１と共線であること；長さｄ１のリッジが，偏波システムによって放射 される電界の方向に対応するべクトル［γ１，γ２］と共線であること；を同時 に満足する単位直角２面体を有する反射器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マメサ，アンリ‐ジョゼ フランス国カストネ‐トロサン、リュ、ト ゥールーズ‐ロートレック、４テール (72)発明者 クリストフ，フロラン フランス国パン、パルマ、ルート、デ、ゼ コル、37 (72)発明者 ボルドリ，ピエール フランス国トゥールーズ、リュ、モニエ、 71 (72)発明者 スイリ，ジャン‐クロード フランス国トゥールーズ、リュ、サン‐ジ ョゼフ、31

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 特に較正時に使用するかまたはビーコンとして使用するための、偏波レ ーダー用の反射器であって、曲線状のリッジを有する直角擬似２面体より構成さ れており、前記擬似２面体のリッジ（Ｃ）が螺旋の一部の形状を構成することを 特徴とする反射器。 ２． 請求項１記載の反射器であって、前記リッジは螺旋の渦巻きの長さが１ 巻き以下であることを特徴とする反射器。 ３． 請求項１または２の何れかに記載の反射器であって、前記螺旋の各点の 接線が螺旋の軸と４５゜の角度をなすことを特徴とする反射器。 ４． 請求項３記載の反射器であって、図１から図３に示したような反射器。