7646645 高周波ヘテロダインミキサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-07

(45)【発行日】2025-03-17

(54)【発明の名称】高周波ヘテロダインミキサー

(51)【国際特許分類】

   H03D 7/02 20060101AFI20250310BHJP

   H01P 3/08 20060101ALI20250310BHJP

【ＦＩ】

H03D7/02 Z

H01P3/08 201

【請求項の数】 30

(21)【出願番号】P 2022523158

(86)(22)【出願日】2020-10-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-16

(86)【国際出願番号】 IB2020059777

(87)【国際公開番号】W WO2021074890

(87)【国際公開日】2021-04-22

【審査請求日】2023-10-06

(31)【優先権主張番号】62/916,569

(32)【優先日】2019-10-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】522155095

【氏名又は名称】スルービジョン リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マン，クリストファー マーク

(72)【発明者】

【氏名】マーシュ，シュテファン ポール

【審査官】東 昌秋

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－７５１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５３４９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１５１２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｄ ７／００－９／０６

Ｈ０１Ｐ １／２０－１／２１９

Ｈ０１Ｐ ３／００－７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘテロダインミキサー装置（１００）であって、
第１の入力部（１０２）と、
第２の入力部（１０４）と、
出力部（１０６）と、
不必要な伝送および共振モードを抑制するための複数の抑制スロットおよび複数のフィルタ素子を含むサスペンデッド信号伝送素子（１０８）と、
前記サスペンデッド信号伝送素子の第１の端部側に装着され、前記サスペンデッド信号伝送素子に電気的に結合されたダイオード回路（１１０）と、
を含み、
前記第１の入力部は、局部発振器（ＬＯ）入力部であり、
前記第２の入力部は、無線周波数（ＲＦ）入力部であり、
前記出力部は、中間周波数（ＩＦ）信号出力部であり、
前記サスペンデッド信号伝送素子は、導波路素子であり、
前記無線周波数（ＲＦ）入力部は、前記第１の端部側に位置し、
前記中間周波数（ＩＦ）信号出力部は、前記サスペンデッド信号伝送素子の第２の端部側に位置し、
前記局部発振器（ＬＯ）入力部は、前記無線周波数（ＲＦ）入力部と、前記中間周波数（ＩＦ）信号出力部との間に位置する、
装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、
前記サスペンデッド信号伝送素子は、
第１および第２の表面を有する基板と、
前記第１の表面上の伝送線（２０２）と、を含み、
前記伝送線は、前記複数の抑制スロットおよび前記複数のフィルタ素子の１つ以上を含む、パターン形成された金属マイクロストリップ伝送線である、
装置。

【請求項3】

請求項２に記載の装置であって、
前記基板は石英基板である、
装置。

【請求項4】

請求項２～３のいずれかに記載の装置であって、
前記第１の入力部は、前記第２の入力部と前記出力部との間に位置し、
前記導波路素子は、前記ダイオード回路において生成された信号を、前記導波路素子の長手軸に沿って前記ダイオード回路から前記出力部に伝送するように、構成される、
装置。

【請求項5】

請求項４に記載の装置であって、
前記ダイオード回路において生成された前記信号は、ＩＦ信号である、
装置。

【請求項6】

請求項２～５のいずれかに記載の装置であって、
第１の装着シェルフ（１２０ａ）と、第２の装着シェルフ（１２０ｂ）と、キャビティと、を有するハウジング（１３２）を、さらに含み、
前記サスペンデッド信号伝送素子は、前記キャビティ内の前記第１および第２の装着シェルフ上に装着されて、前記サスペンデッド信号伝送素子の少なくとも２つの側部において前記サスペンデッド信号伝送素子と前記ハウジング間に空隙が形成される、装置。

【請求項7】

請求項６に記載の装置であって、
前記ハウジングは機械加工された金属でできており、前記空隙は前記サスペンデッド信号伝送素子の４つの側部において形成される、
装置。

【請求項8】

請求項６または７に記載の装置であって、
前記サスペンデッド信号伝送素子は、前記ヘテロダインミキサー装置の長手方向に沿って前記第１および第２の装着シェルフの間に延びる、
装置。

【請求項9】

請求項６～８のいずれかに記載の装置であって、
前記ハウジングは、
前記第１の入力部に結合された第１のチャネルと、
前記第２の入力部に結合された第２のチャネルと、
前記出力部に結合された第３のチャネルと、をさらに含み、
前記第２のチャネルは、放射線検出器の１つ以上のフィードホーンを含み、
前記第１および第２のチャネルは、前記ハウジングの同じ平面に沿って設けられ、前記第３のチャネルは、前記平面に対して垂直の方向に沿って設けられる、
装置。

【請求項10】

請求項９に記載の装置であって、
前記放射線検出器はテラヘルツカメラである、
装置。

【請求項11】

請求項６～１０のいずれかに記載の装置であって、
前記ダイオード回路は、逆平行構成の２つのショットキーダイオードを含む、
装置。

【請求項12】

請求項６～１１のいずれかに記載の装置であって、
前記サスペンデッド信号伝送素子は、ＬＯ信号に対する第１のフィルタ素子と、ＲＦ信号に対する第２のフィルタ素子と、ＲＦ受信アンテナと、を含み、
前記第１のフィルタ素子、前記第２のフィルタ素子、および前記ＲＦ受信アンテナの各々は、前記複数の抑制スロットの１つ以上を含む、
装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の装置であって、
前記第１のフィルタ素子および前記第２のフィルタ素子の各々は、１つ以上のハンマーヘッドまたは半ハンマーヘッドフィルタコンポーネントを含み、
前記ＲＦ受信アンテナの前記複数の抑制スロットは、第１の幅の少なくとも１つのスロットと、第２の異なる幅の第２のスロットと、を含む、
装置。

【請求項14】

請求項６～１３のいずれかに記載の装置であって、
前記パターン形成された金属マイクロストリップ伝送線は、前記ダイオード回路から１つ以上のフィルタ素子を通って前記出力部まで延びる中心線を含み、
前記第２の入力部において受信される信号の波長をλとしたとき、
前記中心線の幅は０．１λ以上であり、前記サスペンデッド信号伝送素子の幅は約０．３λであり、前記基板の厚さは０．１λ以下である、
装置。

【請求項15】

請求項１４に記載の装置であって、
前記第２の入力部において受信される前記信号は、検出されたＲＦ信号である、
装置。

【請求項16】

請求項６～１５のいずれかに記載の装置であって、
前記ハウジングの前記キャビティは、前記第２の入力部において受信される信号の波長をλとしたとき、０．３～０．４λの横方向の幅を有し、
前記パターン形成されたマイクロストリップ伝送線は、前記キャビティ内に配置されて、偶伝送モードを前記ハウジングの前記キャビティの側壁に結合する、
装置。

【請求項17】

請求項６～１６のいずれかに記載の装置であって、
前記第２の入力部において受信される信号は、１２５ＧＨｚ信号、２５０ＧＨｚ信号、３７５ＧＨｚ信号、および５００ＧＨｚ信号のうちの１つである、
装置。

【請求項18】

請求項６～１７のいずれかに記載の装置であって、
前記出力部に接続された第１のワイヤと、
誘導的に調整済の容量性パッドおよび前記ハウジングの表面に接続された第２のワイヤと、
をさらに含む、装置。

【請求項19】

請求項１８に記載の装置であって、
前記ダイオード回路は、前記第２の入力部および前記誘導的に調整済の容量性パッドに装着される、
装置。

【請求項20】

請求項６～１９のいずれかに記載の装置であって、
前記キャビティは、前記第１の入力部において局部発振器導波路経路によって２分割される、
装置。

【請求項21】

請求項１～２０のいずれかに記載の装置であって、
前記第２の入力部は、広帯域ＲＦアンテナを含む広帯域入力部である、
装置。

【請求項22】

請求項１～２１のいずれかに記載の装置であって、
前記複数の抑制スロットは、前記サスペンデッド信号伝送素子の表面上に複数の間隙を含み、
前記複数の間隙の各々は、前記サスペンデッド信号伝送素子の長手方向に沿って延在する、
装置。

【請求項23】

検出器（５００、９００）であって、
請求項１～２２のいずれかに記載の１つ以上のヘテロダインミキサー装置と、
前記１つ以上のヘテロダインミキサー装置（５０４）のうち少なくとも１つのヘテロダインミキサー装置の前記第２の入力部に結合された１つ以上のフィードホーン（５０２），と、
前記１つ以上のヘテロダインミキサー装置のうち少なくとも１つのヘテロダインミキサー装置の前記第１の入力部に結合された局部発振器（５０８）と、
前記１つ以上のヘテロダインミキサー装置のうち少なくとも１つのヘテロダインミキサー装置の前記出力部に結合された出力チャネルと、
前記出力チャネルに接続されて、前記１つ以上のヘテロダインミキサー装置のうち少なくとも１つのヘテロダインミキサー装置からの出力ＩＦ信号を処理する（５０６）ように構成された、低ノイズ増幅器、電力検出器、およびアナログ・デジタル変換器のうちの１つ以上と、
を含む、検出器。

【請求項24】

請求項２３に記載の検出器であって、
前記検出器はテラヘルツカメラであり、
前記出力チャネルは同軸線（１１８）を含む、
検出器。

【請求項25】

請求項２３または２４に記載の検出器であって、
前記１つ以上のヘテロダインミキサー装置は、
２５０ＧＨｚにおいて最適化された複数のヘテロダインミキサー装置と、
３７５ＧＨｚにおいて最適化された複数のヘテロダインミキサー装置と、
を含む、検出器。

【請求項26】

請求項２３～２５のいずれかに記載の検出器であって、
前記１つ以上のヘテロダインミキサー装置は、１２５ＧＨｚまたは２５０ＧＨｚにおいて最適化された複数のヘテロダインミキサー装置を含む、
検出器。

【請求項27】

テラヘルツカメラ（５００、９００）であって、
ＩＦ出力部、ＬＯ入力部、およびＲＦ入力部を含む１つ以上のミキサー（１００、５０４、９１４）と、
前記１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーのＲＦ入力部に結合された１つ以上のフィードホーン（５０２、９０２、９０４、９０６）と、
前記１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーのＬＯ入力部に結合された局部発振器（５０８、９２６）と、
ＩＦ出力部（９１８）に接続されて、前記１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーからの出力ＩＦ信号を処理するように構成された、低ノイズ増幅器（９２０）、電力検出器（９２１）、およびアナログ・デジタル変換器（９２２）のうちの１つ以上と、
を含み、
前記１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーは、
不必要な伝送および共振モードを抑制するための複数の抑制スロットおよび複数のフィルタ素子を含むサスペンデッド信号伝送素子（１０８）と、
前記サスペンデッド信号伝送素子の第１の端部に装着され、前記サスペンデッド信号伝送素子に電気的に結合されて、１つ以上の前記フィードホーンにおいて受信された放射線および前記局部発振器からの電力信号に基づいて、前記出力ＩＦ信号を生成するように、構成されたダイオード回路（１１０）と、
をさらに含み、
前記サスペンデッド信号伝送素子は、導波路素子であり、
前記ＲＦ入力部は、前記第１の端部側に位置し、
前記ＩＦ出力部は、前記サスペンデッド信号伝送素子の第２の端部側に位置し、
前記ＬＯ入力部は、前記ＲＦ入力部と、前記ＩＦ出力部との間に位置する、
カメラ。

【請求項28】

請求項２７に記載のカメラであって、
前記サスペンデッド信号伝送素子は、前記ダイオード回路において生成された前記出力ＩＦ信号を、前記サスペンデッド信号伝送素子の長手軸に沿って前記ダイオード回路から前記ＩＦ出力部に伝送するように、配置される、
カメラ。

【請求項29】

請求項２７または２８に記載のカメラであって、
前記ＩＦ出力部は同軸線を含む、
カメラ。

【請求項30】

請求項２７～２９のいずれかに記載のカメラであって、
前記受信された放射線は、約１２５ＧＨｚ、２５０ＧＨｚ、または３７５ＧＨｚを中心とする周波数帯域内に位置する放射線を含む、
カメラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この開示は高周波エレクトロニクスおよび検出システムに関し、特にヘテロダインミキサーおよびそれを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ミキサーは、受信した信号の周波数とは異なる周波数を有する出力信号を生成するために用いることのできる電子デバイスである。例えば、ミキサーに２つの入力信号が適用される場合、ミキサーは、入力信号の和および差、またはその高調波の周波数を有する出力信号を生成してもよい。このように、ミキサーは、例えば後続処理を単純化するために、検出信号をより低い周波数にダウンコンバートするために用いることができる。

【0003】

特許文献１において示されるミキサーは、入力される無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信し、局部発振器（ＬＯ：ｌｏｃａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）信号を受信し、ダイオードチップから中間周波数（ＩＦ：ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を生成する。この設計は、別個のＲＦ、ＬＯ、およびＩＦ回路経路と、変換効率の最適化かつ電力マッチングを行うためのワイヤベースのスタブチューナと、を使用する。

【0004】

しかし、広範囲の周波数にわたって（例えば、非常に高い周波数で）有効であり、かつ、例えば所与のシステムに対する信号波長の低減に伴って回路素子をスケーリングするときに必要とされるような小さいコンポーネントに対して用いられる製造およびアセンブリ技術に適合する、ミキサー設計が、依然として必要とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２００７／１２５３２６号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によると、ヘテロダインミキサーなどのミキサー装置が開示される。ミキサーは、局部発振器（ＬＯ）入力部などの第１の入力部と、無線周波数（ＲＦ）入力部などの第２の入力部と、例えば中間周波数（ＩＦ）信号出力部などの出力部と、複数の抑制スロットおよび複数のフィルタ素子を含むサスペンデッド信号伝送素子と、サスペンデッド信号伝送素子の上に装着されたダイオード回路とを含んでもよい。サスペンデッド信号伝送素子は、例えば導波路などであってもよい。特定の態様において、サスペンデッド信号伝送素子は、第１および第２の表面を有する基板と、第１の表面上の伝送線と、を含む導波路であり、基板は石英基板であり、伝送線はパターン形成された金属マイクロストリップ（ストリップラインとも呼ばれる）伝送線である。さらに、第１の入力部（例えば、ＬＯ）は第２の入力部（ＲＦ）と出力部（例えば、ＩＦ）との間に位置することができ、伝送素子は、ダイオード回路において生成されたＩＦ信号を、伝送素子の長手軸に沿ってダイオード回路から出力部に伝送するように構成され得る。

【0007】

実施形態によると、ヘテロダインミキサー装置は導波路コンポーネントを有し、導波路コンポーネントは、フィルタリング手段と、伝送手段と、抑制手段と、を含む。導波路コンポーネントの表面上に１つ以上の半導体デバイスが装着され得る。

【0008】

実施形態によると、１つ以上のスロット付きフィルタ素子を有するミキサーが提供される。特定の態様において、フィルタのスロットは、自由空間波長と比べて比較的小さい。例えば、スロットはλ／１０未満であってもよい。

【0009】

実施形態によると、第１の端部におけるＲＦ信号入力部と、第２の端部におけるＩＦ信号出力部と、２つの端部の間（例えば、中間）のＬＯ信号入力部と、を有するミキサーが提供される。特定の態様において、第１の端部から第２の端部に導波路伝送素子が延びている。伝送素子は吊るされてもよく、複数の抑制スロットおよび複数のフィルタ素子を有してもよい。さらに、ミキサーの第１の端部においてＲＦ信号入力部に近接してダイオード回路が装着されてもよい。いくつかの実施形態において、ダイオード回路において生成されたＩＦ信号は、伝送素子に沿ってミキサーの他方の端部のＩＦ信号出力部まで伝播する。ミキサーは、第１の軸に沿ったＲＦおよびＬＯ入力チャネルと、第１の軸に対して垂直の第２の軸に沿ったＩＦ出力部と、を伴って、検出器ブロック内に配置されてもよい。

【0010】

いくつかの実施形態によると、テラヘルツカメラなどの検出器が提供される。検出器は、例えば、１つ以上の本明細書に記載されるミキサーと、１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーの（例えば、ＲＦ信号を提供する）入力部に結合された１つ以上のフィードホーンと、１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーの別の入力部に結合された局部発振器と、１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーの出力部（例えば、ＩＦ）に結合された同軸線（またはその他の伝送素子）と、同軸線に接続されて出力ＩＦ信号を処理するように構成された、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、電力検出器、およびアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路素子のうちの１つ以上と、を含んでもよい。検出器は、例えば、受信された入力放射線を発したオブジェクトまたはシーンの画像を生成するための、追加のフィルタリングおよび画像処理をさらに含んでもよい。特定の態様において、１つ以上のミキサーは、２５０ＧＨｚにおいて最適化された複数のミキサーと、３７５ＧＨｚにおいて最適化された複数のミキサーと、を含む。このミキサーのセットは、１２５ＧＨｚにおいて最適化された複数のミキサーをさらに含み得る。

【0011】

いくつかの実施形態によると、ミキサーを動作させる方法が提供される。この方法は例えば、サスペンデッド伝送線素子と、複数の抑制素子と、ダイオード回路と、を有するミキサー装置の第１の入力部においてＲＦ信号を受信するステップと、ミキサーに局部発振器信号を提供するステップと、ダイオード回路によって生成されたＩＦ信号を出力するステップと、を含んでもよく、当該ＩＦ信号を出力するステップは、信号をミキサーの長手方向に沿って複数のフィルタを通して伝播させることを含む。

【0012】

いくつかの実施形態によると、本明細書に記載される１つ以上のミキサーなどのミキサー装置を製造する方法が提供される。この方法は機械加工するステップから始めてもよく、機械加工するステップは（１）第１の無線周波数チャネル部分と、第１の局部発振器部分と、第１の中間周波数チャネル部分と、第１のキャビティ部分と、第１の装着シェルフ部分と、第２の装着シェルフ部分と、を含む第１のハウジングコンポーネントを、機械加工するステップと、（２）第２の無線周波数チャネル部分と、第２の局部発振器部分と、第２の中間周波数チャネル部分と、第２のキャビティ部分と、第３の装着シェルフ部分と、第４の装着シェルフ部分と、を含む第２のハウジングコンポーネントを、機械加工するステップと、を含む。第１および第２の装着シェルフ部分、ならびに第３および第４の装着シェルフ部分の少なくとも一方上に導波路素子を装着することによって、第１および第２のキャビティ部分の少なくとも一方内に信号伝送素子（例えば、導波路）を吊るすことができる。加えて、第１のハウジングコンポーネントを第２のハウジングコンポーネントに取り付けて、ブロックを形成することができる。このブロックは、テラヘルツカメラなどの検出器の受信アレイブロックであってもよい。

【0013】

実施形態によると、ハウジングと、ハウジング内に装着された１つ以上のミキサーと、を含む検出器ブロックが提供される。ハウジングは、１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーのＲＦ入力部に結合された１つ以上のフィードホーンと、１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーのＬＯ入力部に結合された１つ以上の局部発振器チャネルと、１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーのＩＦ出力部に結合された１つ以上の出力チャネルとを含んでもよい。１つ以上のミキサーは、ハウジングの第１および第２の装着構造部に装着されたサスペンデッド信号伝送素子を含んでもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上のフィードホーンおよび１つ以上の局部発振器チャネルはハウジングの第１の軸に沿って延び、１つ以上の出力チャネルはハウジングの第２の軸に沿って延び、第１の軸と第２の軸とは垂直である。加えて、サスペンデッド信号伝送素子は、第１および第２の表面を有する基板と、第１の表面上の伝送線と、を含んでもよく、伝送線は、１つ以上の抑制スロットおよびフィルタ素子を含むパターン形成された金属マイクロストリップ伝送線である。

【0014】

実施形態によると、テラヘルツカメラが提供され、このテラヘルツカメラは、ＩＦ出力部と、ＬＯ入力部と、ＲＦ入力部と、を含む１つ以上のミキサーと；１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーのＲＦ入力部に結合された１つ以上のフィードホーンと；１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーのＬＯ入力部に結合された局部発振器と；ＩＦ出力部に接続されて１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーからの出力ＩＦ信号を処理するように構成された、低ノイズ増幅器、電力検出器、およびアナログ・デジタル変換器のうちの１つ以上と、を含む。加えて、１つ以上のミキサーのうち少なくとも１つのミキサーは、複数の抑制スロットおよびフィルタ素子を含むサスペンデッド信号伝送素子と、サスペンデッド信号伝送素子上に装着されて、１つ以上のフィードホーンにおいて受信された放射線および局部発振器からの電力信号に基づいてＩＦ出力信号を生成するように構成されたダイオード回路と、をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、受信される放射線は、約１２５ＧＨｚ、２５０ＧＨｚ、または３７５ＧＨｚを中心とする帯域内にある。

【0015】

本明細書に組み込まれて本明細書の一部を形成する添付の図面は、さまざまな実施形態を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】いくつかの実施形態に係るミキサー装置を示す図である。

【図2】図２Ａと図２Ｂは、いくつかの実施形態に係るミキサー装置を示す図である。

【図3】図３Ａと図３Ｂは、いくつかの実施形態に係るミキサー装置の詳細を示す図である。

【図4】いくつかの実施形態に係るプロセスを示す流れ図である。

【図5】いくつかの実施形態に係る検出システムを示す概略図である。

【図6】図６Ａ－図６Ｃは、実施形態に係る検出器ブロックを示す図である。

【図7】いくつかの実施形態に係るプロセスを示す流れ図である。

【図8】図８Ａと図８Ｂは、いくつかの実施形態に係るマイクロストリップの場および電流を示す図である。

【図9】実施形態に係る例えばテラヘルツカメラなどの検出システムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

オブジェクトまたはシーンからのマイクロ波、ミリ波、およびサブミリ波信号の少なくとも１つを検知することは、極度に高感度の検出器を必要とし得る。例えば、受信信号の電力レベルはフェムトワットの範囲であり得る。

【0018】

例えば特定のマイクロ波周波数などのいくつかの場合には、低ノイズ増幅器を用いて信号の電力レベルを数桁（例えば、１００～１０００倍）増加させることができ、そして、その信号を処理して直流電圧を生成できる。次いで、この直流電圧をデジタル値に変換され得るように十分に強力になるまでさらに増幅させることができ、そして、そのデジタル値を用いて画像データを作成できる。例えばボロメータなどのその他の検出スキームも使用できる。ボロメータはシーンの電力レベルと正比例する電圧を生成する効果的な高感度の温度計である。電力レベルがかなり低いときは、（ボロメータに用いられる材料中の原子／分子の熱振動による電子のランダム運動によって引き起こされる）ボロメータ自体の固有ノイズに対して、弱い受信信号が強化されるように、ボロメータを通常２０ケルビン未満の非常に低い温度に冷却する必要があることがある。この冷却要件は複雑な極低温技術を必要とする場合があり、コストと、体積と、質量とが大きく増加するだけでなく、大きな電力レベルも必要とする場合がある。よって、ボロメータに基づくイメージングに対する適用は制限されることがある。例えば、多くのセキュリティおよび材料検査の適用は、システムから高度の可搬性を必要とされ、そのためには低い質量と、体積と、電力とが必要とされる。

【0019】

例えばミリ波およびサブミリ波長などの、より高い周波数においては、リアルタイムでパッシブイメージングを得るのに十分高い性能で、高利得低ノイズ増幅器を室温にて動作させることは困難であり得る。加えて、周波数が増加するにつれて、増幅器ゲートの経路の長さも増加し、より小さいデバイスが必要とされる。これにより、抵抗が高くなり、信号の損失やノイズが増加され、利得が低減する。動作周波数が２倍に増加するとき、回路の面積は通常４倍減少し、その体積は８倍減少する。したがって、周波数がたとえわずかでも増加すると、製造およびアセンブリの課題が発生する可能性があり、それにより再現性および歩留まりが低下するためにコストが増加し得る。こうした周波数の増加によって、従来のアセンブリ器具の、高周波コンポーネントの機械加工にとっての実用性も低減し得る。

【0020】

例として、ＲＦ信号、ＬＯ信号、およびＩＦ信号を分離するために用いられる石英フィルタは、２５０ＧＨｚを超える周波数において極度に小さくなり、取り扱いが困難となり得る。加えて、ヘテロダインミキサーの上述の３つの信号を「調整」するためにボンドワイヤが必要である場合、３つの信号すべてを最適化するためにボンドワイヤを正確に寸法決めする必要がある定型化した方法で、それらのワイヤおよび接続を実現することは困難になる。加えて、例えばＩＦフィルタなどのフィルタが、ＩＦ出力ピン上で実現される高および低４分の１波長インピーダンスセクションによって形成される場合、それはアセンブリを複雑にし、コストおよびアセンブリ時間を増加させ得る。

【0021】

実施形態によると、検出信号を、より低い（例えば、より低いマイクロ波）周波数にダウンコンバートして増幅および処理できるように、ミキサーを使用することによって、既存のシステムに伴う特定の問題が解決される。実施形態によると、ミキサーは最低限の量のＬＯ信号電力を使用しながら、ＲＦ信号からＩＦ信号への高いダウンコンバージョン効率を達成できる。特定の態様において、開示される設計は、ＩＦ出力部において反射される信号の量を最小化できる（すなわち、ＩＦマッチングが良好である）。特定の態様において、良好なＩＦマッチングとは、ＬＯポンプ条件下（すなわち、動作中）のミキサー回路が約５０オームであることを意味し得る。場合によっては、これは１つ以上のＩＦ増幅器と同じインピーダンスであってもよい。

【0022】

実施形態によると、回路の最適化のための範囲増加を提供しながら回路素子の互いに対する影響を分離することによって性能の改善を同時に提供する回路によって、より高い周波数における設計を定型化して製造およびアセンブルできる。フィルタ基板上の利用可能なサイズを増加させることによって、フィルタメタライゼーションのオーム抵抗が低減し得る。これにより、ひいてはより小さい回路において失われるであろう信号の量を低減できる。

【0023】

いくつかの実施形態において、簡略化した回路レイアウトおよびトポロジを提供するために、ＬＯおよびＲＦマイクロストリップ接合部の両方において広帯域横導波路が用いられる。１つ以上のフィルタ回路の低インピーダンスセクションを有する空気サスペンデッドマイクロストリップフィルタトポロジとともに、奇モードおよび横モードの抑制スロットが使用され得る。特定の態様において、これは広いフィルタチャネルの使用を可能にし、マッチング許容度を緩和し、製造歩留まりを改善し、アセンブリの複雑さを低減する。

【0024】

マイクロストリップ回路構成を用いて、石英フィルタ回路を実現できる。実施形態によると、信号は基本次数の横電磁モード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｏｄｅ）（ＴＥＭ－００）で長手方向に伝播し、ここではすべての電力の伝達が長手方向であるにもかかわらず、長手方向には電磁場の成分が存在しない。ＴＥＭ－００モードを伝播するために、いくつかの実施形態においては、マイクロストリップ構成はより高次のモードの伝播を防ぐために十分に小さい２つの導体からなる。これらの導体は、フィルタチャネルの外壁と、内部フィルタメタライゼーションとを含み得る。このジオメトリにおいて、各断面に対する有限要素解析と、それらの組み合わせとを用いて、場を算出できる。外部導体のサイズが信号波長に対して増加するとき、それは本明細書において強調される理由から望ましい場合もあるが、それによって例えば奇モード（例えば、ＴＥＭ－０１およびＴＥＭ－１０）などのより高次のＴＥＭ－ｎｎモードが生成され得る。信号がフィルタチャネルを伝播する際に、こうしたより高次の奇モードは、広帯域性能を低下させるフィルタ断面間のブロッキング共振を生じ得る。横方向の波伝播は、ミキサー回路素子間の電力伝達の損失ももたらし得る。さらに、可能な限り広い断面を用いることで、奇数次モードおよび横波伝播の可能性を増加させ得る。しかし、奇数次ＴＥＭモードおよび横波伝播を起こすためには、ジオメトリ（例えば、フィルタ導体ジオメトリ）を横切る側方表面電流が必要である。よって、例えば第１のフィルタ素子に長手方向のスロットを取り入れることによって、不必要なモードおよび伝播を抑制できる。

【0025】

いくつかの実施形態によると、広い長手方向フィルタの共通の中心線送りを用いることによって、３つの信号（ＬＯ、ＲＦ、ＩＦ）すべての抵抗損を最小化できる。加えて、物理的直流接地とともに用いられる容量性の誘導的に調整済の短絡パッドを使用することによって、３つの信号経路すべてを最短の長さで接地にロックすることができ、それによって回路全体の固有帯域幅が増加する。これにより、例えば各周波数に対する個別の調整ボンド／ワイヤの必要性がなくなり、抵抗損がさらに最小化される。

【0026】

ここで図１を参照すると、いくつかの実施形態に係るミキサー１００の断面図が提供される。ミキサー１００は、例えば、スーパーヘテロダイン、高調波、およびサブハーモニックミキサーの少なくとも１つを含むヘテロダインミキサーであってもよい。いくつかの実施形態において、バランスドミキサー設計が用いられてもよい。

【0027】

ミキサー１００は、例えばＬＯ入力部などの第１の入力部１０２と、例えばＲＦ入力部などの第２の入力部１０４と、例えばＩＦ信号に対する出力部などの信号出力部１０６とを含んでもよい。実施形態によると、第１の入力部１０２は、ミキサー１００にＬＯ信号を送るＬＯ導波路１１４を介した局部発振器からの信号を結合するように構成されたミキサー１００の部分であってもよい。いくつかの実施形態において、導波路の高さ低減およびマッチング素子を用いて、ミキサーに対するＬＯ信号のインピーダンスマッチングを行い得る。加えて、第２の入力部１０４は、ＲＦ導波路１１６を介した無線周波数ソースからの信号を結合するように構成されたミキサー１００の部分であってもよい。特定の態様において、ＲＦ導波路１１６は、例えば高周波カメラの１つ以上のフィードホーンなどを介した検出システムの一部としてＲＦ信号を送る。特定の態様において、入力部１０２、１０４はアンテナであってもよい。ミキサーの入力部および出力部に結合された機械加工された信号経路の例が図６Ａに提供される。導波路入力部およびアンテナによって示されているが、ＬＯ信号およびＲＦ信号のうちの１つ以上は、例えば同軸線または同一平面線などのその他の伝送素子を用いてミキサー１００に送られてもよい。図１の例に示されるように、ミキサーの一方の端部にＲＦ入力部が設けられ、反対の端部にＩＦ出力部が設けられ、その間（例えば、ミキサーの中央部分）にＬＯ入力部が設けられる。

【0028】

信号出力部１０６は、例えばダイオード回路１１０などのミキサー回路からの出力信号を提供する。いくつかの実施形態において、ダイオード回路１１０は、逆平行構成の２つのショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）ダイオードを含む。しかし、他の回路が用いられてもよい。いくつかの実施形態において、ダイオード回路１１０からのＩＦ信号は、例えば出力チャネル内の接続素子１１８などの同軸接続を介してミキサー１００から出力される。代替的に、周波数に応じて導波路またはその他の有線接続の１つ以上を用いて、ＩＦ信号が出力され得る。方向矢印１３４によって示されるように、ＩＦ信号は、サスペンデッド伝送線素子１０８の長さに沿ってダイオード回路１１０から出力部１０６へと伝送され得る。この配置において、ＬＯ入力部１０２は、ＲＦ入力部１０４とＩＦ信号出力部１０６との間に置かれる。実施形態によると、ＲＦ入力部１０４は、ミキサー１００および導波路素子１０８の第１の末端部に置かれ、ＩＦ出力部１０６は、ミキサー１００および導波路素子１０８の第２の末端部に置かれ、ＬＯ入力部１０２は、ミキサー１００および導波路素子１０２の中央領域に置かれる。

【0029】

実施形態によると、ミキサー１００は導波路であるサスペンデッド素子１０８を含み、これは基板マウント１２０ａおよび１２０ｂを介してミキサーハウジング１３２のキャビティ内に装着される。このように、サスペンデッド導波路素子１０８の少なくとも２つの側部（例えば、上方および下方）に空隙１３０が設けられる。別の例として、図２Ａに示されるように、サスペンデッド導波路素子１０８は４つの側部のすべてに空隙１３０を有してもよい。１つ以上の基板マウントは、マウント１２０ａと同様に平坦であってもよいし、マウント１２０ｂと同様に段があってもよい。導波路素子１０８は、基板部分と、パターン形成された金属表面部分とを含んでもよい。例えば、基板は、マイクロストリップ伝送線を形成するパターン形成された金層を有する石英（または、窒化アルミニウムなどの別の好適な誘電体）であってもよい。他の好適な伝送線材料は、その他の金属材料または別様の伝導性材料を含み得る。ダイオード回路１１０は、例えば少なくとも部分的にＲＦ入力部１０４内にある導波路素子１０８のパターン形成された金属表面上に設けられてもよい。いくつかの実施形態において、サスペンデッド導波路素子１０８は、不必要な伝送および共振モードを抑制するように構成された抑制スロットを含む。いくつかの実施形態において、ハウジング１３２は、例えば検出アレイブロックなどのブロックまたはブロックの一部分を含んでもよい。例えば、ブロック５１４、６００、６２０、および６５０は、図１～３に示されるハウジングを含んでもよい。

【0030】

実施形態によると、信号は、１つ以上のフィルタを通って伝送線に沿ってサスペンデッド導波路素子１０８の表面上を伝播してもよい。例えば、サスペンデッド導波路素子１０８はＬＯフィルタリング／抑制部分１２４と、ＲＦフィルタリング／抑制部分１２６と、ＲＦ入力部１０４の一部であってもよいＲＦ受信素子（例えば、アンテナ）１２８と、を含んでもよい。ＬＯフィルタリング／抑制部分１２４は、ＬＯ信号がＩＦ出力部１０６に到達しないようにフィルタリングしてもよい。いくつかの実施形態において、これにより、別々に機械加工されたＬＯおよびＩＦ同軸フィルタピンの少なくとも一方の必要を除去することができる。ＲＦフィルタリング／抑制部分１２６は、ＲＦ信号がＩＦ出力部１０６に到達しないようにフィルタリングすること、およびスプリアス信号がダイオード回路１１０に到達しないようにフィルタリングすることの少なくとも一方を行ってもよい。加えて、ＲＦ受信素子１２８は複数のスロット（例えば、抑制スロット）とともに構成されてもよい。いくつかの実施形態において、サスペンデッド導波路素子１０８の表面に沿って用いられる抑制スロットは、長手方向に延び、奇モード伝播を抑制する。例えば、ストリップライン内のスロットフィーチャは、電流がサスペンデッド導波路素子１０８の幅を横切って流れることを妨げることによって、不必要な奇モードがストリップラインに沿ってＩＦ出力部１０６に向かって伝播することを防止することができる。実施形態によると、ＩＦ信号の望ましい偶モード伝播は、抑制スロットによる影響を受けない。

【0031】

いくつかの実施形態において、スロットはλ／１０未満の幅と、少なくとも１／４λの長さとを有する。

【0032】

実施形態によると、マイクロストリップ回路内のスロットフィーチャは、電流がマイクロストリップ金属の幅を横切って流れることを妨げ、不必要な奇モードがマイクロストリップ回路に沿って伝播することを防止する。しかし、望ましい偶モード伝播はスロットによる影響を受けないままにできる。

【0033】

図１に示されるように、ミキサー１００は、サスペンデッド導波路素子１０８に対する１つ以上の装着構造部１２０ａ、１２０ｂを含む。したがって、実施形態によると、ミキサーのフィルタは、ストリップラインの側部ではなく端部に吊るされる。よって、キャビティ内の誘電体基板を少なくできるため、より高いモードがミキサーの動作周波数より上に移動する。また、いくつかの実施形態においては、チャネルキャビティの側部が平坦であり、フィルタの特徴を乱す可能性が低い。

【0034】

実施形態によると、ミキサー１００の１つ以上のフィルタは、ミキサーが装着されているハウジングキャビティの頂部および底部の少なくとも一方に結合する。例えば、フィルタセクションがキャビティの側部ではなくキャビティの頂部または底部に主に結合するように、サスペンデッドストリップラインフィルタを設計できる。これにより、ミキサーの製造可能性を改善する。なぜなら、フィルタの特徴は、機械加工されたチャネル（またはチャネル内のアセンブル位置）のサイズよりもフィルタフィーチャのサイズに、より大きく依存するためである。フィルタフィーチャは、例えばフォトリソグラフィによって定められるので、正確な制御をより容易にできる。いくつかの実施形態において、サスペンデッド導波路の幅は、ハウジング１３２のキャビティの幅の９０％以上を含む。特定の態様において、メタライゼーションの端縁の下に誘電体が存在することによって、フィルタセクションが主にキャビティの側部に結合するようにすることができる。実施形態によると、基板を吊るすことによって、キャビティの壁はフィルタリング素子からさらに遠くに離される。しかし、誘電体はメタライゼーションの端縁において力線を側壁に引き付ける。したがって、関連する電流密度はスロットが存在しない端縁においてより高く、そうでなければ引き起こされ得る抵抗損が最小化される。例えば、図２Ａの例に示されるように、フィルタセクション１２４は、サスペンデッド伝送線１０８の各端縁から離間されたスロットを有する広い中央ストリップ２０４を有する。

【0035】

実施形態によると、マイクロストリップ石英回路と導波路（例えば、ダイオードが間隙を横切って位置するところ）との間の移行部の近くで１つ以上のスロットフィーチャを用いることによって、マイクロストリップ回路を長手方向に伝播し得る、より高次の横電磁（ＴＥＭ）モードが抑制される。実施形態によると、これは間隙を導入することにより、中央導体を横切る横表面電流経路を遮断することによって達成される。しかし、基本モードに対する横電流は存在しないため、望ましい基本モードの長手方向の伝播は影響されない。図８Ａおよび図８Ｂに、このフィーチャの態様が示されている。これらのフィーチャを伴わないいくつかの実施においては、より高次のモードはフィルタの通過帯域の低インピーダンスセクションに共振を導入し、それは帯域幅を制限してフィルタの動作帯域幅を制限することによって、ミキサー全体の帯域幅を制限し得る。

【0036】

いくつかの実施形態において、ミキサー１００は接地接続１１２ａおよび１１２ｂをさらに含む。これは、例えば有線接続によるものであってもよい。ミキサー１００は、調整済短絡パッド１２２をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、接地接続１１２ｂはパッド１２２からハウジング１３２に行われる。加えて、ダイオード回路１１０の１つの側部がパッド１２２に装着されてもよい。

【0037】

調整済短絡パッド１２２に関して、いくつかの実施形態によると、ストリップライン回路の１つの端部は、自身が載せられている金属シェルフに対して、ストリップライン基板を通じて、金属の矩形パッドを介して接地に容量結合される。これは、容量結合を介して、検出信号（ＲＦ）およびＬＯミリ波周波数における有効な短絡として、回路を接地に接続する。この容量結合は、ＬＯ信号およびＲＦ信号に対する接地点におけるボンドワイヤアセンブリ変動の影響を低減できる。このパッドから金属ステップへのボンドワイヤは、より低い周波数（低マイクロ波）および直流にて回路を接地に接続する。このことは線の長さをかなり短くすることを可能にするため、最小限のボンド長さおよび数によって達成され得るより広い帯域幅が提供される。

【0038】

実施形態によると、別々に機械加工されたＬＯおよびＩＦ同軸フィルタピンの少なくとも一方は必要ない。

【0039】

特定の態様において、可能な限り広い帯域幅を達成するために、ダイオード回路１１０の接地側に近い最小の長さを伴う接地接続がすべての信号に提供される。従来こうした接続は、ＬＯおよび信号周波数における１／４λの倍数のボンドワイヤを用いたチューニングスタブを含む「仮想」反応を用いて達成された。しかし、実施形態によると、ＩＦ信号も、広帯域マッチングを達成するために短い接地長さを有しており、これは従来の技術と互換性がないかもしれない。十分に高いＬＯおよび信号周波数を含むすべての周波数で理想的な接地を達成するために、いくつかの実施形態においては、ボンドワイヤパッドの容量と、短いボンドワイヤのインダクタンスとの組み合わせを用いて、両方の周波数における仮想広帯域短絡が達成される。この実施形態において、ＩＦ信号の周波数は、ボンドパッドの容量またはボンドワイヤのインダクタンスの影響を受けるには低すぎ、かつ物理的長さがＩＦ波長と比較して非常に短い（例えば、λ／１０未満）ため、広帯域の物理的短絡が達成される。

【0040】

図２Ａおよび図２Ｂは、ミキサー１００のハウジング１３２内のサスペンデッド導波路１０８の上側表面を示す。例えば、これらの図面は、ミキサー内の信号に対する導波路経路を形成するための基板上のパターン形成された金属層を示している。図２Ｂにおいては、パッド構造を示すためにダイオード回路１１０を省略している。

【0041】

図２Ａに示されるように、サスペンデッド導波路１０８の上側表面は、広い中央ストリップ２０４を含むマイクロストリップ伝送線２０２を含み得る。この例において、サスペンデッド導波路１０８の周囲の４つの側部にハウジング１３２内の空隙１３０が設けられて、キャビティを形成する。キャビティの側部は、例えばキャビティ側壁２０６ａ～ｄとして示される。図２Ｂに示されるミキサー１００の上面図画像において、導波路１１４および１１６の結合と、同軸接続１１８とがさらに示される。例として同軸接続が示されているが、その他の出力チャネルが用いられてもよい。実施形態によると、例えば図６Ａに示されるように、入力チャネルは第１の方向に沿って延在することができ、一方で出力部は垂直方向に延在する。導波路１１４および１１６は第１の平面にあってもよく、一方で（例えば、同軸接続１１８を有する）出力チャネルは第２の直交面にある。この例において、ＬＯ入力導波路１１４はミキサーを２分割する。図２Ａおよび図２Ｂに示されるスロットフィーチャは、いくつかの実施形態において、ＬＯフィルタリング／抑制部分１２４、ＲＦフィルタリング／抑制部分１２６、およびＲＦ受信素子（例えば、アンテナ）１２８に対応し得る。

【0042】

図３Ａおよび図３Ｂは、実施形態に係る導波路素子１０８の表面のさらなる詳細を示す。

【0043】

図３Ａは、いくつかの実施形態に係る、ＬＯ導波路入力部１１４のいずれかの側におけるＬＯフィルタリング部分１２４およびＲＦフィルタリング部分１２６の例を示す。図３Ａの例に示されるように、サスペンデッド導波路１０８の表面上のパターン形成された伝送線は複数のスロットを含み、それは不必要なモード抑制、フィルタリング、およびマッチングのうちの１つ以上を与え得る。例えば、抑制スロットは抑制およびフィルタリングを同時に与え得る。いくつかの実施形態において、ＬＯ信号がＩＦ出力部１０６に到達しないようフィルタリングするために、ハンマーヘッドフィルタ３０２が用いられて長手方向に延在され得る。同様に、半ハンマーヘッド構造部３０４は、スプリアスＲＦのフィルタリングを提供する。特定の態様において、ハンマーヘッド（または半ハンマーヘッド）構造部は、信号の通過を遮断することによってフィルタリングを提供する、λ／２の間隔を置かれた有効な仮想短絡として作用する誘導容量の組み合わせであり得る。

【0044】

実施形態によると、スロット付き抑制フィーチャを含むことによって、伝送線を通る広い中央経路が可能になり、ひいてはＩＦ信号がダイオード回路１１０からＩＦ信号出力部１０６まで通過する際のサスペンデッド導波路素子の長さに沿った抵抗損を低減させる。実施形態によると、メタライゼーション層の厚さは、表皮の深さの少なくとも３倍である。

【0045】

図３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、ＲＦ入力部１０４の一部であり得るＲＦ受信素子（例えば、アンテナ）１２８の拡大図を示す。この例において、受信素子１２８は、スロットの第１のセットおよび第２のセットを含み、第１のセット３０６はスプリアスＲＦのフィルタリングのために提供され、第２のセット３０８はより高次の信号に対する電流遮断を提供することによって不必要な伝送モードを抑制することを助ける。実施形態によると、第１のスロット３０６は第２のスロット３０８よりも広い。さらに、いくつかの実施形態において、第１および第２のセット３０６、３０８はどちらも、受信素子１２８がＲＦ入力導波路１１６に対する広帯域結合を提供できるように十分に狭い。図３Ｂの図面において、ダイオード回路１１０は示されていないことにより、例えばパッド１２２などのさまざまなメタライゼーション層（例えば、パッド）が見えるようになっている。

【0046】

実施形態によると、ミキサー１００は特定の周波数範囲に対して最適化され得る。例えば、導波路素子１０８の表面上のパターン形成された金属フィーチャの幅（例えば、フィルタ幅）は約０．３～０．４λに設定されてもよく、ここでλは自由空間波長である。例えば、３７５ＧＨｚにおける動作に対するフィルタチャネル幅は、約０．３ｍｍであってもよい。いくつかの実施形態において、ミキサーは１２５ＧＨｚ、２５０ＧＨｚ、および３７５ＧＨｚのうちの１つにおいて最適化される。この例においては特定の周波数／波長が提供されているが、開示されるミキサーの設計および製造は広帯域の周波数／波長にわたって最適化されてもよい。例えば、ミキサー１００は、マイクロ波、ミリ波、およびサブミリ波の範囲におけるミキサーとして適用可能であってもよい。

【0047】

実施形態によると、ＬＯおよびＲＦフィルタ配置の中央部は、抵抗損を最小化するために、できる限り広くなるように設計される。いくつかの実施形態において、中心線の幅は、ミキサーが装着されているキャビティの幅の３０％～５０％である。いくつかの実施形態において、中心線の幅は、導波路基板の幅の５０％以上である。いくつかの実施形態において、線の幅は動作周波数における０．１～０．２λである。例えば、３７５ＧＨｚにおける最適化に対して、信号端部からＩＦ出力端部まで延びる中心線の幅は、約１００ミクロンの広さであってもよい。

【0048】

いくつかの実施形態において、パターン形成された金属マイクロストリップ伝送線は、ダイオード回路から１つ以上のフィルタ素子を通って出力部まで延びる中心線を含み、中心線の幅は０．１λ以上０．２λ以下であり、サスペンデッド導波路素子の幅は約０．２λであり、基板の厚さは０．０４λである。ハウジングキャビティの幅（例えば、横方向）は約０．３５λ（例えば、０．３～０．４λ）であってもよく、パターン形成されたマイクロストリップ伝送線は偶伝送モードをハウジング１３２キャビティの側壁に結合するためにキャビティ内に配置される。

【0049】

実施形態によると、ミキサー１００は、別個のチューニングスタブ（例えば、ワイヤ）または機械加工されたＬＯフィルタピンなしで実現され得る。これは例えば、追加のワイヤの形態の１つ以上のスタブチューナと、ＬＯ信号フィルタリングを取り扱うためのＩＦ出力部における直交同軸フィルタとを必要とする特許文献１の設計などと対比され得る。

【0050】

実施形態によると、また、ＲＦおよびＬＯ入力部回路における最高帯域幅を達成するために、開回路導波路プローブが用いられる。短絡した導波路は本質的に狭帯域であり、しばしば望ましい帯域にわたる電力結合が不十分になるため、開回路導波路プローブが用いられることにより、開回路導波路プローブの改善がもたらされる可能性がある。

【0051】

ここで図４を参照すると、いくつかの実施形態に係るミキサーを動作させる方法４００が提供される。ミキサーは例えば、ミキサー１００または図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、および図６Ａに関して示された特徴を有する任意のその他のミキサーなどであってもよい。

【0052】

方法４００はステップｓ４１０から始まってもよく、ステップｓ４１０は、サスペンデッド導波路素子と、複数の抑制素子と、ダイオード回路とを有するミキサー装置の第１の入力部においてＲＦ信号を受信することを含む。ステップｓ４２０において、ミキサーに局部発振器信号が提供される。ステップｓ４３０において、ダイオード回路によって生成された中間周波数（ＩＦ）信号が出力される。実施形態によると、ＩＦ信号を出力することは、ミキサー（例えば、ミキサー１００）の長手方向に沿って、複数のフィルタを通って信号を伝播させることを含む。フィルタは例えば、複数の抑制素子の一部などであってもよい。いくつかの実施形態によると、ＲＦ信号およびＬＯ信号はミキサーに関する第１の軸に沿って受信および提供されるのに対し、ＩＦは異なる垂直軸に沿って出力される。

【0053】

ここで図５を参照すると、いくつかの実施形態に係る検出システム５００が提供される。この例において、フィードホーン５０２のアレイは、上述のミキサー（単数または複数）１００などの１つ以上のミキサー５０４にＲＦ信号を提供する。ＲＦ信号は、１つ以上のガン（Ｇｕｎｎ）発振器ソースなどのソース５０８からのＬＯ信号５１２とミキシングされ得る。そして、結果として得られるＩＦは、増幅、フィルタリング、アナログ・デジタル変換、および画像生成のうちの１つ以上を含む後続処理のために、処理回路５０６に供給され得る。いくつかの実施形態において、出力ＩＦは、同軸線を介してミキサーから１つ以上の処理回路５０６に提供される。いくつかの実施形態において、フィードホーン５０２、ミキサー５０４、および信号経路（例えば、５１２）は、ブロック５１４内に収容され得る。本明細書に記載される１つ以上のミキサーとともに用いるためのブロックは、例えば図６Ａ～図６Ｃに関して示されている。

【0054】

実施形態によると、ミキサー５０４のセットは少なくとも３タイプのミキサーを含み、第１のミキサーは第１の周波数にて最適化され、第２のミキサーは第２の周波数にて最適化され、第３のミキサーは第３の周波数にて最適化される。この例において、すべてのタイプのミキサーは、図１～図３に示されるミキサー１００の設計および構成に従う。いくつかの実施形態において、それらの周波数は１２５ＧＨｚ、２５０ＧＨｚ、および３７５ＧＨｚである。いくつかの実施形態において、ミキサー１００の設計および構成を用いた第４のタイプのミキサーが含まれ、第４のタイプのミキサーは５００ＧＨｚにおいて最適化される。

【0055】

ここで図６Ａを参照すると、いくつかの実施形態に従って検出器ブロック６００の２つの機械加工された半体が示されている。この例において、第１の機械加工された部分６０２を第２の機械加工された部分６０４と組み合わせて、検出器ブロックを形成することができる。ブロックは、例えばミキサー１００のハウジング１３２およびブロック５１４を含んでもよい。図６Ａに示されるように、半体の各々は１つ以上のフィードホーン部分６０６を含むことができ、フィードホーン部分６０６はＲＦ信号をミキサー１００に送るためのチャネルの働きをし得る。加えて、半体の各々は入力信号（例えば、ＬＯ）伝達部分６０８と、詳細部６１０に示されるミキサーキャビティとを含んでもよい。加えて、いくつかの実施形態において、ミキサーは自身の出力部を信号出力部６１２（例えば、同軸線またはその他の伝送線を含む）に結合することができ、信号出力部６１２は、同軸ケーブルがミキサーハウジング１３２を通って延在し得るようにそれぞれのブロック半体内に形成することができる。出力部６１２は、例えばミキサーが生成したＩＦ信号を搬送してもよい。実施形態によると、フィードホーン６０６およびＬＯ入力部６０８は同じ軸（例えば、ｘ軸）に沿って、または同じ平面（例えば、ｘ軸およびｚ軸によって形成される平面）内で機械加工され得る。加えて、いくつかの実施形態において、ミキサー出力部６１２は垂直／直交様式で（例えば、ｙ軸に沿って）機械加工され得る。これに関して、ミキサーからの出力信号は、入力信号が受信される方向とは異なる方向に送られ得る。例えば、信号が受信される平面に対して垂直の方向に信号が出力されてもよい。

【0056】

ここで図６Ｂおよび図６Ｃを参照すると、いくつかの実施形態に従って１つ以上の検出器アレイブロックが示されている。これらは、例えばアレイ５０２およびブロック５１４に対応してもよい。フィードホーン５０２のアレイを有するブロック５１４などの検出器素子は、（例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示されるように）単一のブロックとして形成され得る。また、検出器素子は複数のブロックから（例えば、図６Ｃに示される２つのサブブロックによって）形成されて、複数の行および列のフィードホーンを有する複合検出ブロックを形成し得る。加えて、実施形態によると、各サブブロックは図６Ａに関して示されるように２つの部分から形成されてもよく、図６Ａは半体ブロック部分６０２を別の半体ブロック部分６０４に取り付けてブロック６００を形成することを示している。

【0057】

ここで図６Ｂを参照すると、いくつかの実施形態に係るブロック６２０が提供される。いくつかの場合に、１つ以上の検出器アレイ５０２およびブロック５１４は、ブロック６２０を含んでもよい。ブロック６２０は１つ以上の信号入力部６２２と、１つ以上の二次入力部６２４と、１つ以上の出力部６２６とを含む。例えば、信号入力部６２２は、図２、図５、図６Ａ、および図９に示される複数の検出器フィードホーンに対応してもよい。同様に、二次入力部（単数または複数）６２４は、例えば図２、図５、図６Ａ、および図９に関して記載されるようなＬＯ信号入力部であってもよい。出力部（単数または複数）６２６は、例えば図９に関して記載されるような、ミキサー１００からの１つ以上のＩＦ信号などの検出信号出力部であってもよい。実施形態によると、入力部は同じ平面に設けられるのに対し、出力部は横平面に設けられる。図６Ｂの例において、入力部６２２、６２４はｘ軸に沿って設けられるのに対し、出力部６２６はｙ軸に沿って設けられる。実施形態によると、出力部６２６に処理回路が接続されてもよい。例えば、複数の処理回路ユニットがｚ軸方向に積み重ねられて、ブロック６２０から出力された信号を処理してもよい。同様に、検出器を拡張するために追加のブロックがｚ軸方向に積み重ねられてもよい。図６Ｃには、素子６６０ａ～ｎを有する類似の配置が示されている。こうした回路は、例えば、図９に関して示されるような、１つ以上のＬＮＡ、広帯域電力検出器、およびＡＤＣのうちの少なくとも１つなどを含み得る。いくつかの実施形態において、熱的手段（例えば、ボロメーター）によって、または振幅変調（ＡＭ：ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）検出器を用いることによって、広帯域マイクロ波電力をベースバンド信号に変換するために、電力検出器が用いられる。加えて処理回路は、例えばＬＮＡまたはＡＤＣのいずれかの側などに、１つ以上のフィルタを含み得る。実施形態によると、９２１ａ、９２１ｂ、９２１ｃなどの電力検出器は、帯域全体にわたる電力を検出し、その電力に関連する電圧を出力する。

【0058】

ここで図６Ｃを参照して、実施形態によると、第１のブロック（例えば、ブロック６２０）が第２のブロック（例えば、６５０）と組み合わされて、例えばアレイ５０２を有するブロック５１４などの単一の検出アレイブロックを形成することができる。この例において、ブロック６５０の入力部６５２および６５４はｘ軸に沿った単一の平面に設けられ、出力部６５６はｙ軸に沿って延びる垂直方向に設けられる。入力部および出力部をこの配置としたとき、処理回路６６０ａ～ｎは、入力部６５２によるソースからの信号捕捉を妨げることも、入力部６５４へのＬＯの伝達を遮断することもなく、ブロック６２０、６５０の外表面においてｚ軸方向に積み重ねられ得る。回路６６０ａ～ｎはアレイのブロック６２０側に示されているが、このスタック（積み重ね）はアレイの他方の側（例えば、ブロック６５０側）にも設けられてもよい。これに関して、処理回路の第１のスタック６６０ａ～ｎはアレイの１つの側部に設けられてもよく、処理回路の第２のスタック６６０ａ～ｎはアレイの第２の側部に設けられてもよく、入力信号（例えば、ＲＦ入力部）はアレイの第３の側部に提供されてもよく、いくつかの実施形態においては別の入力信号（例えば、ＬＯ）がアレイの第４の側部に提供され得る。回路６６０ａ～ｎは例えば、１つ以上のＬＮＡ、ＡＭ（エンベロープ）電力検出器、およびＡＤＣのうちの少なくとも１つ、ならびに場合によってはフィルタなどを含んでもよい。

【0059】

図６Ｃのアレイは２つの接続されたブロックによって示されているが、実施形態はそれに限定されない。例えば、実施形態によると、検出器アレイは直接接続されていないブロックで形成されてもよく、２つより多くのブロックでも形成され得る。例えば、処理回路６６０ａ～ｎは、アレイの２つのサブブロックの間（例えば、ブロック６２０および６５０の間）に置かれ得る。場合によっては３つのサブブロックが、第１および第２のブロックの間、ならびに第２および第３のブロックの間に置かれた回路とともに用いられ得る。こうした配置において、第１および第２のブロックの間の回路は、第１または第２のブロックの一方または両方からの信号を処理できるのに対し、第２および第３のブロックの間の回路は、第２および第３のブロックの一方または両方からの信号を処理できる。加えて、例えば第１または第３のブロックからの信号を処理するために、アレイの外側部の１つ以上に別の回路スタックが提供され得る。３つのブロックを用いて説明したが、実施形態によると、この配置を繰り返して、アレイの幅を３ブロックより大きく拡張することができる。例えば追加のブロック６２０、６５０を積み重ねることによって、検出アレイをｚ方向に拡張することもできる。実施形態によると、アレイブロック６２０、６５０の上側および下側の表面には入力部も出力部も存在しないため、妨害なしに別のブロックを積み重ねることができる。いくつかの実施形態は、ブロック６２０、６５０を含み、ブロック６２０、６５０は、６つの主要側部を有し、頂部または底部（例えば、ｚ方向）には露出せずに外側に露出している入力部および出力部の少なくとも一方（例えば、ブロックを通るｘ方向およびｙ方向の入力部および出力部の少なくとも一方）を有する。

【0060】

実施形態によると、最大４つの検出周波数帯域に対して検出システムを最適化してもよい。実施形態によると、帯域幅はミキサー、ＩＦ増幅器、およびエンベロープ検出器のうち少なくとも１つの組み合わせによって設定されてもよい。いくつかの実施形態において、帯域は導波路に対する中央周波数の＋／－２０％である。

【0061】

ここで図７を参照すると、いくつかの実施形態に従って、ミキサー装置を製造する方法７００が提供される。この方法は、例えば図１～図３に関して示されるようなミキサー１００を製造するため、および図６Ａに示される機械加工された部分６０２、６０４を形成するために、用いられてもよい。

【0062】

方法７００はステップｓ７１０から始まってもよく、このステップは、第１の無線周波数チャネル部分と、第１の局部発振器部分と、第１の中間周波数チャネル部分と、第１のキャビティ部分と、第１の装着シェルフ部分と、第２の装着シェルフ部分とを含む第１のハウジングコンポーネント（例えば、６０２）を機械加工することを含む。ステップｓ７２０において、第２のハウジングコンポーネント（例えば、６０４）が機械加工され、第２のハウジングコンポーネントは第２の無線周波数チャネル部分と、第２の局部発振器部分と、第２の中間周波数チャネル部分と、第２のキャビティ部分と、第３の装着シェルフ部分と、第４の装着シェルフ部分とを含む。この方法はさらに、第１および第２の装着シェルフ部分、ならびに第３および第４の装着シェルフ部分の少なくとも一方の上に導波路素子を装着することによって、第１および第２のキャビティ部分の少なくとも一方内に導波路素子を吊るすステップ（ｓ７３０）を含んでもよい。これは、例えば導波路素子１０８であり得る。方法７００はさらに、ブロックを形成するために第１のハウジングコンポーネントを第２のハウジングコンポーネントに取り付けるステップ（ｓ７４０）を含んでもよい。例えば、この方法は、図６Ｂおよび図６Ｃに示されるようなブロック（または複数のブロック）を形成するために使用されてもよい。

【0063】

実施形態によると、ブルノーズカッターおよび５軸加工機を用いて、ブロックの各半体に完全なフィードホーンの２つの半体が機械加工される。これによって、楕円形断面のホーンなど、ホーン形状に柔軟性を持たせることが可能になる。これにより、フィードホーンのビームパターンを調節して、最適な光学的結合を実現することが可能になる。例えば、円形のホーンは楕円形のビームを提供し、そのビームは光学系で補正する必要があり、さもなければ画像は不適切な無非点収差を有し得る。しかし、楕円形のフィードホーンは、補正を必要としない円形のビームを実現できる。よっていくつかの実施形態によると、（例えば、受信したＲＦをミキサー１００に送るための）フィードホーンは、楕円形状を有してもよい。

【0064】

ここで図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、電場および磁場が示されている。例えば、図８Ａは横電磁モード８０２を示す。マイクロストリップ外部チャネルが案内波長の２分の１未満であるとき、通常は基本の横電磁モード（ＴＥＭ－００）のみが存在できる。この場合、８０２によってそれぞれ示されるように、電場線および磁場線は横方向であり、内部導体から金属チャネルの外側に同方向に伝播するか、またはフィルタメタライゼーションの周りで同方向に輪になる（この例においては空中の導体）。例えば伝送通過帯域を示す８０４において示されるように、基本ＴＥＭ－００モードにおける動作は非常に平滑なインピーダンス対周波数応答をもたらし得る。この配置は８０８により、石英基板８１２上の回路線（例えば、金）８１０と共にさらに示されている。

【0065】

有効マイクロストリップフィルタメタライゼーション幅および外部チャネル幅の寸法は、周波数の関数として逆スケーリングされるため、より高い周波数において、フィルタメタライゼーションパターンおよびそれが位置するチャネルの幅は非常に小さくなり、その両方が製造を困難にするため、チャネルの外幅が案内波長の２分の１未満であり続ける寸法条件はコストを増加させる。この条件を満たすことができない（例えば、いずれかが案内波長の２分の１より大きい）とき、より高次の横および長手方向モードが（例えば、チャネルまたはフィルタの不連続性によって）励起されて伝播し得る。この状況が８１４に示されている。電場線および磁場線はもはや均一ではなく、共振状態が生じてもよく、結果として周波数の関数としての不均一な挙動がもたらされ、通過帯域に共振が出現する８０６に示されるような反射電力が、もたらされる。これらの共振は、ミキサーの平滑な広帯域動作を低減させ得る。

【0066】

マイクロストリップフィルタはしばしば、４分の１波長の低インピーダンスセクションおよび高インピーダンスセクションをカスケードするだろう。高インピーダンスセクションと低インピーダンスセクションの比率が最大であるときにフィルタの精巧さが最も優れており、これは最も幅の狭いラインおよび最も広いラインを用いて実現される。これは図８Ｂにおいて、それぞれ８２２および８２４によって示される。したがって、より高次のモードが励起されてフィルタ周波数応答に共振反射が導入される前に有限の幅があるため、より高次のモードの生成が考慮される場合、こうしたフィルタの性能は基本的に制限される。本開示の態様は、より高次のモードの伝播の悪影響を伴わずに、より広いラインの利点（例えば、より低いインピーダンスおよび改善されたフィルタリング）を提供することができる。これは例えば、図８Ｂの８３０に示されるようなフィルタセクションの長さに沿った電流遮断またはスロットの包含によって達成され得る。これは、８２８に示されるような、電流が中断されずに流れて理想的でない通過帯域性能が生じる８２６と、対照的である。より高次のモードが生成されるとき、電流はもはや基本モードの場合のように長手方向のみに沿って流れるのではなく、フィルタメタライゼーションの横方向にも流れる。電流遮断を導入することによって、これらの横電流は遮断され、たとえ、そうでなければ、フィルタセクションおよびチャネルの両方の幅により可能になるとしても、より高次のモードの励起は抑制される。８３２に示されるように、平滑なフィルタ周波数挙動とともに、かなり低くなったインピーダンスフィルタセクションが実現される。

【0067】

ここで図９を参照すると、いくつかの実施形態に係る検出システム９００の概略図が提供される。いくつかの実施形態において、システム５００は図９の配置を用いて実現され得る。

【0068】

放射線は、入力部９０２、９０４、および９０６において受信することができ、これらはそれぞれ、ブロック９０８、９１０、および９１２のフィードホーンであってもよい。いくつかの実施形態において、ブロック９０８、９１０、および９１２の各々は、検出器アレイ５０２、５１４、６００、６２０、および６５０の少なくとも１つの一部を形成してもよい。入力部９０２、９０４、９０６において受信された放射線信号の各々は、素子９１４ａ、９１４ｂ、および９１４ｃとして示されるミキサー素子に送られる。このミキサー素子は、例えばミキサー１００であり得る。いくつかの実施形態において、１つ以上の受信信号は、例えば任意の偏光回転素子９１６などによって、ミキサーによる処理の前に回転されてもよい。１つ以上の中間周波数（ＩＦ）信号などのミキサーからの処理済信号は、各ブロックの出力部（９１８ａ、９１８ｂ、９１８ｃ）に送られて、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）（９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃ）、電力検出器（９２１ａ、９２１ｂ、９２１ｃ）、およびアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）（９２２ａ、９２２ｂ、９２２ｃ）による後続処理を受ける。追加処理にはフィルタリングが含まれる場合がある。次いでデジタル信号は画像生成器９２４に送られて、例えば９０２、９０４、および９０６において受信された放射線を用いたオブジェクトまたはシーンの合成画像などの、検出された放射線に基づく画像が形成される。画像処理９２４は、コンピュータまたはモニタなどの表示システム９３６に結合されるか、またはその一部であってもよい。いくつかの実施形態において、ＩＦ信号は各ブロック内の同軸ケーブルを用いて出力される。

【0069】

このシステムは３つのミキサー素子または入力部を伴って示されているが、このシステムはより多いかまたはより少ない素子によって実現され得る。例えば、システム９００を拡張して、対応するミキサーおよび処理回路のセットを各々が有する入力フィードホーンの第４のセットを含ませ得る。加えて、ブロック９０８、９１０、および９１２の各々が入力部のアレイと、複数のミキサー１００とを含んでもよい。情報は、図６Ｃに示されるように回路のスタックによって処理されてもよい。

【0070】

いくつかの実施形態において、局部発振器（ＬＯ）信号は、ミキサーよりも少数のＬＯソースを用いてシステム９００のミキサーに提供される。例えば、図９に示される例において、単一のＬＯソース９２６がミキサー９１４ａ～ｃの各々にＬＯ信号を提供する。実施形態によると、これは、１つ以上の電力分配器９２８ａ、９２８ｂと、場合によってはダブラまたはトリプラなどの１つ以上の周波数乗算器９３０ａ～ｃとを用いて実現される。例えば、ソース９２６からの元のＬＯ信号は分配器９２８ａに提供されてもよく、その後、分配器９２８ａは分配器９２８ｂおよび任意の乗算器９９０ａに信号を提供する。乗算器９３０は、ソース９２６が提供したものよりも高い周波数のＬＯ信号をミキサー９１４ａに提供するために用いられてもよい。同様に、分配器９２８ｂは、ミキサー９１４ｂおよび９１４ｃに対する任意の乗算器９３０ｂおよび９３０ｃに信号を提供してもよい。これに関して、ブロック９０８、９１０、および９１２の各々は、異なる周波数／波長における動作に対して構成され得る。こうした構成は、例えば、ミキサー設計ならびに入力フィードホーンの形状および寸法などを含み得る。したがって、複数の波長のデータを用いて合成画像を形成するために、処理回路９２４は、異なる波長の放射線信号の検出、処理、および使用を行ってもよい。ソース、分配器、乗算器、およびミキサーの少なくとも１つの間で信号を増強するために、増幅器９９２などの１つ以上の増幅器が用いられてもよい。図９の例には、他の増幅器は示されていない。

【0071】

フィードホーンのサイズは、選択された光学系に対する最適な結合を提供するように選択されるべきであり、間隔は用途に応じた最適な範囲を提供するように選択されるべきである。

【0072】

特定の態様において、コンポーネントは、できる限り広範囲の回路動作条件にわたってＲＦ結合回路から反射されるＬＯ電力の量を最小化するように最適化される。これは反射されたＬＯ信号が伝播して１つ以上のＬＯ電力スプリッタに戻ることを制限し、よってチャネル間の干渉を制限する。反射の問題をさらに低減させるために、マジックＴ（Ｍａｇｉｃ－Ｔ）または３ｄＢハイブリッド分岐ガイドカプラなどの９０度３ｄＢハイブリッド電力スプリッタが実現され得る。単一のＬＯ９２６で示されているが、実施形態によって複数のＬＯが用いられてもよい。

【0073】

いくつかの実施形態によると、分配器９２８ａおよび９２８ｂの１つ以上は不均等分配器である。いくつかの実施形態によると、乗算器９３０ａおよび９３０ｂはダブラであるのに対し、乗算器９３０ｃはトリプラである。いくつかの実施形態において、１つ以上の乗算器は必要でない。例えば、いくつかの実施形態において、乗算器９３０ａが省略されてもよい。

【0074】

いくつかの実施形態によると、共通の局部発振器ソース９２６が提供され、異なる次数の周波数乗算器（例えば、ダブラおよびトリプラ）を用いて周波数が乗算されて、サブハーモニックミキサーが実現される。例えば、ミキサー９１４ａ～ｃは、それぞれ周波数１２５ＧＨｚ、２５０ＧＨｚ、および３７５ＧＨｚを中心とする帯域で動作してもよく、それらは６２．５ＧＨｚ、１２５ＧＨｚ、および１８７．５ＧＨｚの局部発振器周波数を使用できる。この例において、ベース局部発振器ソース９２６は、６２．５ＧＨｚにて動作する約１００ｍＷを提供するガン発振器であってもよい。これは、例えば分配器９２８ａなどのスプリッタを用いて２つの等しい信号に分割される。このスプリッタは、標準的なマジックティーなどの均等電力スプリッタか、または不均等スプリッタであってもよい。スプリッタ出力の一方の半分は１２５ＧＨｚアレイ（この例におけるブロック９０８）をポンピングし、第２の半分は電力増幅器（例えば、この例における増幅器９９２）に入力されて約４００ｍＷの信号を与え、そして、この信号を用いて周波数乗算器９３０ｂおよび９３０ｃがポンピングされる。この周波数例においてサブハーモニックミキサーが使用されるとき、この場合には乗算器９３０ａは必要ない。いくつかの実施形態において、構成可能な不均等電力分配器を用いて、１２５ＧＨｚアレイおよび電力増幅器に最適電力を提供することによって、システムが最適化される。各周波数ミキサーアレイは類似の局部発振器電力を必要とし、それは、この例においては３０～４０ｍＷである。しかし、ダブラの典型的な効率は４０％であるのに対し、トリプラは１５％である。このことは、マジックティーなどの均等電力スプリッタの使用によって、２５０ＧＨｚアレイ（例えば、この例におけるブロック９１０）に対する過剰な電力（８０ｍＷ）が生成され、３７５ＧＨｚアレイ（例えば、この例におけるブロック９１２）に対する限界電力が生成される結果となり得ることを意味する。マジックティーなどの従来の電力スプリッタは、入力電力が均等に半分に分割されることに依拠するが、もしこうしたアプローチがこの実施形態に使用されれば、結果として過剰な電力が１２５ＧＨｚダブラ（例えば、乗算器９３０ｂ）に供給され、不十分な電力が１８７．５ＧＨｚトリプラ（例えば、乗算器９３０ｃ）に供給されるかもしれない。したがって、通常はダブラよりも効率が低いトリプラに十分な電力を供給するために、電力増幅器を過剰仕様にする必要があり、かつダブラに対する電力は不必要に弱められるだろう（そうでなければダブラが損傷される可能性がある）。したがって、また、実施形態によると、局部発振器ポンプ電力を任意に２つ以上の経路に分割できる構成可能な電力分配器が用いられることによって、各局部発振器アームの乗算器に対する電力がそれぞれの電力要件に従って分配される。実施形態によると、分配器９２８ａおよび９２８ｂの少なくとも一方は構成可能である。よって、送られる電力が各それぞれの乗算器に対するピーク効率入力電力要件に適合するように、電力分割を各周波数アームとマッチングすることによって、全体的なシステムＬＯ電力要件（および、それによりコスト）を最小化するシステムを提供できる。

【0075】

いくつかの実施形態によると、第４の周波数の放射線を受信および処理するように構成された１つ以上のブロックが提供されてもよい。例えば、１つ以上のブロックは５００ＧＨｚにて構成されてもよい。こうしたブロックに対するミキサーは、同じＬＯソースを用いて、例えば図９に示されるＬＯ経路の１つ以上における追加の分配器およびダブラの少なくとも一方などと共に、同様に動作できる。いくつかの実施形態において、このブロックは、サブブロックか、またはアレイ５１４、６２０、および６５０の少なくとも１つであってもよい。

【0076】

いくつかの実施形態によると、ＬＯソース９２６は１つ以上の周波数における複数の出力を有してもよく、最初の分配器９２８ａおよび乗算器９３０ａの少なくとも一方は必要ではない場合がある。いくつかの実施形態において、分配器９２８ａおよび乗算器９３０ａのうちの１つ以上は局部発振器ソース９２６に統合されることによって、ソース９２６は構成可能な電力の複数の周波数信号を提供する。例として２つの出力が用いられているが、この実施は、追加の不均等電力スプリッタおよび乗算器の少なくとも一方を使用することによって、拡張され得る。

【0077】

地球の大気は、観察された大気中周波数透過率によって独自の照度特性を提供し、それはシーンの上に存在する水蒸気の量および検出に使用される波長によって定められる。２つの現象がこの効果を支配する。第１に、水分子はミリメートルからテラヘルツドメインにおける回転共振を有するため、それは特定の周波数において光子を吸収する。これらの線から離れた周波数において、水分子は光子を通し、これは水ウィンドウとして理解されてもよい。加えて、波長が短くなると大気を通る有効経路の長さが長くなり、減衰が増加する。透過率が最高である周波数においては、地球の大気は透明であるため、ミリ波検出の際に、空間の冷たいバックグラウンドが非常に高いコントラストを提供する。すなわち、観察中の屋外シーンは「冷たい」空の照度に支配される。地球の大気の透過率が低い周波数において、シーンは、シーンの上の空気柱からの「暖かい」照度に支配される。実施形態によると、異なるコントラストタイプが実現されるカラーシーンを提供するために、高透過率、中程度透過率、および低透過率の波長の混合物が使用され得る。実験調査によって、これらの波長は約１２５ＧＨｚ、２５０ＧＨｚ、および３７５ＧＨｚを中心とする約３５ＧＨｚまでの幅の帯域であることが定められた。

【0078】

実施形態は例として１２５ＧＨｚ、２５０ＧＨｚ、３７５ＧＨｚ、および５００ＧＨｚを使用するが、他の周波数セットが用いられてもよい。例えば、６０、１２０、２４０、３６０、および４８０ＧＨｚが用いられてもよい。この周波数セットは、大気中の酸素の吸収特性に関する。

【0079】

本明細書において本開示のさまざまな実施形態を説明しているが、それらは単なる例として提供されたものであり、限定ではないことが理解されるべきである。よって本開示の幅および範囲は、上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。一般的に、本明細書で用いられるすべての用語は、異なる意味が明確に与えられるとき、およびその用語が用いられる文脈から示されるときの少なくとも一方の場合を除いて、関連技術分野における通常の意味によって解釈されるべきである。ａ／ａｎ／ｔｈｅ素子、装置、コンポーネント、手段、ステップなどに対するすべての参照は、別様に明確に述べられていない限り、その素子、装置、コンポーネント、手段、ステップなどの少なくとも１つの例を示すものとしてオープンに解釈されるべきである。上述の素子のすべての可能な変形の任意の組み合わせは、本明細書において別様に示されるか、または別様に文脈によって明確に否定されない限り、本開示に包含される。

【0080】

加えて、上述されて図面に示されたプロセスは一連のステップとして示されているが、これは単に例示のために行われたものである。したがって、いくつかのステップが追加されてもよく、いくつかのステップが省略されてもよく、ステップの順序が再配置されてもよく、いくつかのステップが並行して行われてもよいことが予期される。すなわち、あるステップが別のステップに後続または先行することが明確に記載される場合、およびあるステップが別のステップに後続または先行しなければならないことが暗黙的に記載される場合の少なくとも一方を除いて、本明細書に開示される任意の方法のステップは、開示された順序通りに行われる必要はない。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】