JP2016223779A - Radio wave arrival direction orientation device and radio wave arrival direction orientation method - Google Patents

Radio wave arrival direction orientation device and radio wave arrival direction orientation method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To orientate the arrival direction of a radio wave signal having an arbitrary frequency without changing a specific frequency band of a band pass filter.SOLUTION: A radio wave arrival direction orientation device includes: an antenna unit having a plurality of reception antennas for receiving a radio wave signal, and for outputting a first analog signal corresponding to the radio wave signal; an oscillator configured to output a signal having a reference frequency, and to be capable of changing the reference frequency; a mixer for mixing the first analog signal output by each reception antenna with the signal having the reference frequency to generate a mixed signal; a band pass filter for allowing a second analog signal in a specific frequency band in each mixed signal generated by the mixer to pass; and an orientation part for calculating a phase difference between the respective second analog signals which have passed the band pass filter, and for orientating the arrival direction of the radio wave signal received by the antenna unit from the phase difference.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本明細書に開示される技術は、電波到来方向標定装置に関する。   The technology disclosed in the present specification relates to a radio wave arrival direction locating device.

従来から、送配電線、変電設備、受電設備等の電力設備の絶縁劣化箇所で発生する部分放電や火花放電に伴って放射される電波信号であるパルス波信号の到来方向を標定する電波到来方向標定装置がある(特許文献1,2参照)。この電波到来方向標定装置は、パルス波信号を受信して当該パルス波信号に応じたアナログ信号を出力する複数の受信アンテナと、各受信アンテナが出力するアナログ信号の内、規定の周波数帯域内のアナログ信号を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタを通過した各アナログ信号間の位相差を算出する算出部と、算出された前記位相差から、受信アンテナが受信したパルス波信号の到来方向を標定する標定部とを備える。   Conventionally, the direction of arrival of radio waves that determines the direction of arrival of pulse wave signals, which are radio signals radiated with partial discharges and spark discharges that occur at insulation degradation points in power equipment such as transmission and distribution lines, substation equipment, and power receiving equipment. There is an orientation device (see Patent Documents 1 and 2). This radio wave arrival direction locating device includes a plurality of receiving antennas that receive a pulse wave signal and output an analog signal corresponding to the pulse wave signal, and an analog signal output from each receiving antenna is within a specified frequency band. A band-pass filter that passes the analog signal, a calculation unit that calculates a phase difference between each analog signal that has passed through the band-pass filter, and an arrival direction of the pulse wave signal received by the receiving antenna from the calculated phase difference. And an orientation part for orientation.

特開2006−250870号公報JP 2006-250870 A 特開2011−242244号公報JP 2011-242244 A

上記電波到来方向標定装置では、バンドパスフィルタの規定の周波数帯域内の周波数成分を含む電波信号の到来方向を標定することはできるが、規定の周波数帯域内の周波数成分を含まない電波信号の到来方向を標定することはできない。ここで、電波信号には、パルス波信号の他に、例えば携帯電話、放送局や盗聴器等から発信される連続波信号や、例えばバイオテレメトリー用の発信器から発信されるバースト波信号がある。パルス波信号は、低周波成分から高周波成分まで比較的に広い帯域の様々な周波数成分を含むため、上記電波到来方向標定装置によってパルス波信号の到来方向を標定することはできる。   The radio wave arrival direction locating apparatus can determine the arrival direction of a radio signal including a frequency component within a specified frequency band of a bandpass filter, but the arrival of a radio signal that does not include a frequency component within a specified frequency band. The direction cannot be determined. Here, the radio wave signal includes, in addition to the pulse wave signal, for example, a continuous wave signal transmitted from a mobile phone, a broadcasting station, an eavesdropper, or the like, or a burst wave signal transmitted from a transmitter for biotelemetry, for example. . Since the pulse wave signal includes various frequency components in a relatively wide band from a low frequency component to a high frequency component, the arrival direction of the pulse wave signal can be determined by the radio wave arrival direction locator.

しかし、連続波信号やバースト波信号は、比較的に狭い周波数帯域内の周波数成分しか含まず、かつ、用途によって周波数帯域は異なる。このため、上記電波到来方向標定装置では、連続波信号やバースト波信号の内、バンドパスフィルタの規定の周波数帯域内の周波数成分を含むものについては到来方向を標定することはできるが、規定の周波数帯域内の周波数成分を含まないものについては到来方向を標定することはできない。これに対して、対象の連続波信号やバースト波信号の周波数が異なるごとに、バンドパスフィルタを、当該周波数を含む規定周波数帯域を通過帯域とするものに取り替えることが考えられるが、この場合には電波到来方向標定装置の構成が煩雑になる等の問題が生じる。
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。
However, continuous wave signals and burst wave signals contain only frequency components within a relatively narrow frequency band, and the frequency band differs depending on the application. For this reason, the radio wave direction-of-arrival locating device can determine the direction of arrival for continuous wave signals and burst wave signals that include frequency components within the specified frequency band of the bandpass filter. The direction of arrival cannot be determined for those not including frequency components in the frequency band. On the other hand, every time the frequency of the target continuous wave signal or burst wave signal is different, it is possible to replace the band pass filter with one having a specified frequency band including the frequency as a pass band. This causes problems such as a complicated configuration of the radio wave arrival direction locator.
The present specification discloses a technique capable of solving at least a part of the problems described above.

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本明細書に開示される電波到来方向標定装置は、電波到来方向標定装置であって、電波信号を受信して前記電波信号に応じた第1のアナログ信号を出力する複数の受信アンテナを有するアンテナユニットと、基準周波数の信号を出力し、前記基準周波数を変更可能に構成された発振器と、各前記受信アンテナが出力した前記第1のアナログ信号と前記基準周波数の信号とを混合して混合信号を生成する混合器と、前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、規定の周波数帯域内の第2のアナログ信号を通過させるバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタを通過した各前記第2のアナログ信号間の位相差を算出し、前記位相差から、前記アンテナユニットが受信した前記電波信号の到来方向を標定する標定部と、を備える。本電波到来方向標定装置は、基準周波数の信号を出力し、その基準周波数を変更可能に構成された発振器と、各受信アンテナが出力した第1のアナログ信号と、発振器が出力する基準周波数の信号とを混合して混合信号を生成する混合器を備える。このため、発信器が出力する信号の基準周波数を変更することで、各受信アンテナが出力した任意の周波数のアナログ信号を、当該各アナログ信号間の位相差を保持し、且つ、周波数がバンドパスフィルタの規定の周波数帯域内である信号に変換することができる。そして、バイパスフィルタは、変換によって生成された各混合信号から規定の周波数帯域内の第2のアナログ信号を取り出し、標定部は、取り出された第2のアナログ信号間の位相差を算出し、その位相差から、受信アンテナが受信した電波信号の到来方向を標定する。このように、本電波到来方向標定装置によれば、バンドパスフィルタの規定の周波数帯域(中心角周波数)を変更することなく、任意の周波数の電波信号の到来方向を標定することができる。
The technology disclosed in this specification can be implemented as the following forms.
(1) A radio wave arrival direction locating device disclosed in the present specification is a radio wave arrival direction locating device, which receives a radio signal and outputs a first analog signal corresponding to the radio signal. And an antenna unit configured to output a reference frequency signal and change the reference frequency, and to mix the first analog signal output from each of the reception antennas and the reference frequency signal. A mixer that generates a mixed signal, a band-pass filter that passes a second analog signal within a specified frequency band among each of the mixed signals generated by the mixer, and the band-pass filter A phase difference unit that calculates a phase difference between each of the second analog signals and determines an arrival direction of the radio signal received by the antenna unit from the phase difference. . The radio wave arrival direction locating apparatus outputs a reference frequency signal, an oscillator configured to change the reference frequency, a first analog signal output from each receiving antenna, and a reference frequency signal output from the oscillator. And a mixer for generating a mixed signal. For this reason, by changing the reference frequency of the signal output from the transmitter, the analog signal of an arbitrary frequency output from each receiving antenna can be maintained in the phase difference between the analog signals, and the frequency can be bandpassed. It can be converted to a signal that is within the specified frequency band of the filter. The bypass filter extracts a second analog signal within a specified frequency band from each mixed signal generated by the conversion, and the orientation unit calculates a phase difference between the extracted second analog signals, The arrival direction of the radio signal received by the receiving antenna is determined from the phase difference. As described above, according to the radio wave arrival direction locating apparatus, it is possible to determine the arrival direction of a radio signal having an arbitrary frequency without changing the prescribed frequency band (center angular frequency) of the bandpass filter.

(2)上記電波到来方向標定装置において、さらに、各前記第2のアナログ信号をA/D変換してデジタル信号を生成するA/D変換器と、複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを包絡線検波し、包絡線信号を生成する包絡線検波器と、前記包絡線検波器によって生成された前記包絡線信号の内、高周波成分と低周波数成分との一方の成分のアナログ信号を通過させ、前記一方の成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するフィルタ回路と、を備え、前記標定部は、前記A/D変換器によって生成された各前記デジタル信号に基づき、各前記第2のアナログ信号間の位相差を算出する構成としてもよい。アンテナユニットが、連続波信号と、パルス波信号やバースト波信号とが混在した環境下に配置されると、各受信アンテナは、連続波信号と、パルス波信号やバースト波信号とが混在した混在信号を受信し、その混在信号に応じた第1のアンテナ信号を出力し、包絡線検波器は、その混在信号に応じた包絡線信号を生成する。ここで、この包絡線信号の内の高周波成分の信号は、パルス波信号やバースト波信号に起因する信号であり、低周波成分の信号は、連続波信号に起因する信号である。本電波到来方向標定装置によれば、フィルタ回路が高周波成分の信号を通過させる場合、高周波のパルス波信号やバースト波信号に同期したトリガー信号に基づきA/D変換された信号が標定部に出力される。このため、低周波の連続波信号による影響を抑制しつつ、パルス波信号やバースト波信号の到来方向を標定することができる。また、フィルタ回路が低周波成分の信号を通過させる場合、低周波の連続波信号に同期したトリガー信号に基づきA/D変換された信号が標定部に出力される。このため、高周波のパルス波信号やバースト波信号による影響を抑制しつつ、連続波信号の到来方向を標定することができる。 (2) In the radio wave arrival direction locating device, an A / D converter that A / D converts each second analog signal to generate a digital signal, and at least one of the plurality of second analog signals An envelope detector for generating an envelope signal, and an analog signal of one component of a high frequency component and a low frequency component of the envelope signal generated by the envelope detector. And a filter circuit that outputs the analog signal of the one component to the A / D converter as a trigger signal for the A / D conversion, and the orientation unit is generated by the A / D converter. The phase difference between the second analog signals may be calculated based on the digital signals. When the antenna unit is placed in an environment in which continuous wave signals, pulse wave signals, and burst wave signals are mixed, each receiving antenna has a mixture of continuous wave signals, pulse wave signals, and burst wave signals. The signal is received and a first antenna signal corresponding to the mixed signal is output, and the envelope detector generates an envelope signal corresponding to the mixed signal. Here, the high-frequency component signal in the envelope signal is a signal derived from a pulse wave signal or a burst wave signal, and the low-frequency component signal is a signal derived from a continuous wave signal. According to this radio wave arrival direction locating device, when the filter circuit passes a high-frequency component signal, an A / D converted signal based on a trigger signal synchronized with a high-frequency pulse wave signal or burst wave signal is output to the locating unit. Is done. For this reason, the arrival direction of a pulse wave signal or a burst wave signal can be determined while suppressing the influence of a low-frequency continuous wave signal. In addition, when the filter circuit passes a low-frequency component signal, a signal that has been A / D converted based on a trigger signal synchronized with the low-frequency continuous wave signal is output to the orientation unit. For this reason, the arrival direction of the continuous wave signal can be determined while suppressing the influence of the high-frequency pulse wave signal or burst wave signal.

(3)上記電波到来方向標定装置において、前記フィルタ回路は、前記包絡線信号の内、高周波成分のアナログ信号を通過させ、前記高周波成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するハイパスモードと、前記包絡線信号の内、低周波成分のアナログ信号を通過させ、前記低周波成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するローパスモードとに切り替え可能に構成されていてもよい。本電波到来方向標定装置によれば、フィルタ回路のモードの切り替えにより、低周波成分の連続波信号の影響を抑制しつつ、パルス波信号やバースト波信号の到来方向を標定することと、高周波成分のパルス波信号やバースト波信号の影響を抑制しつつ、連続波信号の到来方向を標定することとの両方を行うことができる。 (3) In the radio wave arrival direction locating device, the filter circuit allows a high-frequency component analog signal to pass through the envelope signal, and uses the high-frequency component analog signal as the A / D conversion trigger signal. A high-pass mode to be output to the A / D converter, and an analog signal having a low frequency component in the envelope signal is passed, and the A / D conversion is performed using the analog signal having the low frequency component as a trigger signal for the A / D conversion. It may be configured to be switchable to a low-pass mode that outputs to a device. According to this radio wave arrival direction locating device, the direction of the arrival of a pulse wave signal or a burst wave signal is determined while suppressing the influence of a continuous wave signal of a low frequency component by switching the mode of the filter circuit, and a high frequency component. It is possible to both determine the arrival direction of the continuous wave signal while suppressing the influence of the pulse wave signal and the burst wave signal.

(4)上記電波到来方向標定装置において、さらに、複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを直交検波し、直交検波信号を生成する直交検波器と、前記直交検波器によって生成された前記直交検波信号の長さが閾値以上である場合、前記電波信号はバースト波信号であると識別し、前記直交検波信号の長さが前記閾値未満である場合、前記電波信号はパルス波信号であると識別する第1の識別部と、を備える構成としてもよい。本電波到来方向標定装置によれば、受信アンテナで受信した電波信号がバースト波信号であるかパルス波信号であるかを区別することができる。 (4) In the radio wave arrival direction locating device, further, a quadrature detector that generates a quadrature detection signal by quadrature detection of at least one of the plurality of second analog signals, and the quadrature detector generated by the quadrature detector When the length of the quadrature detection signal is equal to or greater than the threshold, the radio signal is identified as a burst wave signal. When the length of the quadrature detection signal is less than the threshold, the radio signal is a pulse wave signal. It is good also as a structure provided with the 1st identification part identified. According to this radio wave arrival direction locating device, it is possible to distinguish whether the radio wave signal received by the receiving antenna is a burst wave signal or a pulse wave signal.

(5)上記電波到来方向標定装置において、さらに、複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを直交検波する直交検波器と、前記直交検波器によって直交検波された信号の長さを測定する測定部と、互いに長さの異なるバースト波信号を周期的に発信する複数の発信器のそれぞれを識別する識別情報と、前記バースト波信号の長さとの対応関係を示す対応情報が記憶されるメモリと、前記測定部で測定された前記直交検波された信号の長さと、前記対応情報とに基づき、前記受信アンテナが受信した前記電波信号の発信源が前記複数の発信器のいずれであるかを識別する第2の識別部と、を備える構成としてもよい。本電波到来方向標定装置によれば、複数の発信器について、発信するバースト波信号の長さが比較的に短くても、バースト波信号の長さが互いに異なっていれば、受信アンテナが受信した電波信号の発信源が複数の発信器のいずれであるかを識別することができる。 (5) In the radio wave arrival direction locator, further, a quadrature detector for quadrature detection of at least one of the plurality of second analog signals, and a length of a signal quadrature detected by the quadrature detector are measured. Memory storing identification information for identifying each of a plurality of transmitters that periodically transmit burst wave signals having different lengths, and correspondence information indicating a correspondence relationship between the lengths of the burst wave signals And, based on the length of the orthogonally detected signal measured by the measurement unit and the correspondence information, which of the plurality of transmitters is the source of the radio signal received by the receiving antenna It is good also as a structure provided with the 2nd identification part to identify. According to the radio wave arrival direction locating device, the receiving antenna receives signals from a plurality of transmitters even if the burst wave signals to be transmitted are relatively short but the burst wave signals have different lengths. It is possible to identify which of the plurality of transmitters is the source of the radio signal.

(6)上記電波到来方向標定装置において、前記複数の受信アンテナは、第1から第3のアンテナエレメントと、前記第1から第3のアンテナエレメントの後方に配置され、前記第1から第3のアンテナエレメントに対して後方から到来する電波信号を遮断するアース板とを備え、前記標定部は、前記第1のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号と前記第2のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号との位相差である第1の位相差と、前記第1のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号と前記第3のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号との位相差である第2の位相差とを算出し、前記第1の位相差と前記第2の位相差とから、前記第1から第3のアンテナエレメントで受信した前記電波信号の到来方向の水平角と仰角とを算出して前記電波信号の到来方向を標定する構成としてもよい。本電波到来方向標定装置によれば、第1から第3のアンテナエレメントを利用して電波信号の到来方向の仰角と水平角とを算出することにより、2つのアンテナのみを利用する構成に比べて、電波の到来方向をより狭い範囲に限定して標定することができる。また、電波信号の発信源とは反対の方向から第1から第3のアンテナエレメントに到来してくる対象外の信号が、アース板によって遮断されるため、対象外の信号の影響によって電波信号の到来方向の標定の精度が低下することを抑制することができる。 (6) In the radio wave arrival direction locating device, the plurality of receiving antennas are disposed behind the first to third antenna elements and the first to third antenna elements, and the first to third antennas are arranged. A ground plate for blocking radio signals coming from behind the antenna element, and the orientation unit outputs the first analog signal output from the first antenna element and the second antenna element. A first phase difference that is a phase difference from the first analog signal, and the first analog signal output from the first antenna signal and the third antenna element output from the first antenna element. And a second phase difference that is a phase difference between the first phase difference and the second phase difference, and received by the first to third antenna elements from the first phase difference and the second phase difference. It may be configured to locating the direction of arrival of the radio signal by calculating the horizontal angle and the elevation angle of the direction of arrival of the radio signal. According to this radio wave arrival direction locating device, the elevation angle and horizontal angle of the radio wave signal arrival direction are calculated using the first to third antenna elements, compared to a configuration using only two antennas. Therefore, the direction of arrival of radio waves can be limited to a narrower range. In addition, since non-target signals arriving at the first to third antenna elements from the direction opposite to the source of the radio signal are blocked by the ground plate, the radio signal is affected by the influence of the non-target signals. It can suppress that the precision of the orientation of an arrival direction falls.

(7)上記電波到来方向標定装置において、さらに、前記受信アンテナの前面方向の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された前記画像を表示する表示部と、表示処理部と、を備え、前記表示処理部は、前記表示部に表示された前記画像上に、前記標定部によって標定された前記電波信号の到来方向を示す指示画像を表示させる構成としてもよい。本電波到来方向標定装置によれば、表示部の表示内容から、電波信号の到来方向を把握することができる。 (7) In the radio wave arrival direction locator, an imaging unit that captures an image in the front direction of the reception antenna, a display unit that displays the image captured by the imaging unit, and a display processing unit, The display processing unit may be configured to display an instruction image indicating an arrival direction of the radio wave signal determined by the orientation unit on the image displayed on the display unit. According to the radio wave arrival direction locating device, the arrival direction of the radio signal can be grasped from the display content of the display unit.

(8)上記電波到来方向標定装置において、前記バンドパスフィルタの前記規定の周波数帯域は、前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、低周波数成分の信号の周波数を含み、高周波数成分の信号の周波数を含まない構成としてもよい。本電波到来方向標定装置によれば、バンドパスフィルタの規定の周波数帯域よりも高い周波数の電波信号の到来方向を標定することができる。 (8) In the radio wave arrival direction locating device, the specified frequency band of the bandpass filter includes a frequency of a low frequency component signal of each of the mixed signals generated by the mixer, and a high frequency component It is good also as a structure which does not include the frequency of this signal. According to this radio wave arrival direction locating device, it is possible to determine the arrival direction of a radio signal having a frequency higher than the specified frequency band of the bandpass filter.

本明細書によって開示される技術は、種々の形態で実現することが可能である。例えば、電波到来方向標定方法、バースト波信号とパルス信号との識別方法、バースト波信号の発信源の識別方法および電波到来方向標定装置、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することが可能である。   The technology disclosed by this specification can be implemented in various forms. For example, radio wave arrival direction locating method, burst wave signal and pulse signal identification method, burst wave signal transmission source identification method and radio wave arrival direction locating device, computer program for realizing the function of these methods or devices, It can be realized in the form of a recording medium or the like on which the computer program is recorded.

電波到来方向標定装置1の全体構成を概略的に示す外観図External view schematically showing the overall configuration of the radio wave arrival direction locating device 1 アンテナユニット10の前面構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the front structure of the antenna unit 10 アンテナユニット10の後面構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the rear surface structure of the antenna unit 10 第1の受信アンテナ11aの外観構成を示す斜視図The perspective view which shows the external appearance structure of the 1st receiving antenna 11a. 第1の受信アンテナ11aのYZ断面構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of the 1st receiving antenna 11a. 制御ユニット20の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the control unit 20 周波数変換部100およびアナログ位相処理回路200の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the frequency converter 100 and the analog phase processing circuit 200 トリガー生成部290が電波信号からトリガー信号を生成するまでの流れの説明図Explanatory drawing of a flow until the trigger generation part 290 produces | generates a trigger signal from a radio wave signal テレメトリー用発信器ID1,ID2のバースト波信号の発信パターンを例示するタイムチャートTime chart illustrating transmission pattern of burst wave signals of telemetry transmitters ID1 and ID2 標定処理を示すフローチャートFlow chart showing the orientation process 電波信号の到来方向を特定する方法を説明するための概念図(その1)Conceptual diagram for explaining a method of specifying the arrival direction of a radio signal (part 1) 電波信号の到来方向を特定する方法を説明するための概念図(その2)Conceptual diagram for explaining a method of specifying the arrival direction of a radio signal (part 2) 電波信号の到来方向を特定する方法を説明するための概念図(その3)Conceptual diagram for explaining a method of specifying the arrival direction of a radio signal (part 3) 表示装置30に表示される標定結果の例を示す画像図The image figure which shows the example of the orientation result displayed on the display apparatus 30

A.第1実施形態:
A−1.構成:
(電波到来方向標定装置1の構成)
図1は、電波到来方向標定装置1の全体構成を概略的に示す外観図である。図1には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼び、Y軸正方向を前方向と呼び、Y軸負方向を後方向と呼ぶものとするが、電波到来方向標定装置1がそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図2以降についても同様である。
A. First embodiment:
A-1. Constitution:
(Configuration of radio wave arrival direction locator 1)
FIG. 1 is an external view schematically showing the overall configuration of the radio wave arrival direction locating apparatus 1. FIG. 1 shows XYZ axes orthogonal to each other for specifying the direction. In this specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as the upward direction, the Z-axis negative direction is referred to as the downward direction, the Y-axis positive direction is referred to as the forward direction, and the Y-axis negative direction is referred to as the backward direction. However, the radio wave arrival direction locating device 1 may be installed in a direction different from such a direction. The same applies to FIG.

電波到来方向標定装置1は、アンテナユニット10と、制御ユニット20と、表示装置30とを備える。図1では、電波信号を所定の位置で受信して電波信号の到来方向を標定(特定)する定点標定を行うため、アンテナユニット10は三脚40に固定されている。なお、三脚40は、外乱電波ノイズの影響を低減するために、非金属材料(たとえば、木材)で形成されていることが好ましい。   The radio wave arrival direction locating device 1 includes an antenna unit 10, a control unit 20, and a display device 30. In FIG. 1, the antenna unit 10 is fixed to a tripod 40 in order to perform fixed point location where a radio signal is received at a predetermined position and the arrival direction of the radio signal is specified (specified). The tripod 40 is preferably formed of a non-metallic material (for example, wood) in order to reduce the influence of disturbance radio noise.

(アンテナユニット10の構成)
図2Aは、アンテナユニット10の前面構成を示す説明図であり、図2Bは、アンテナユニット10の後面(背面)構成を示す説明図である。アンテナユニット10は、第1の受信アンテナ11aと、第2の受信アンテナ11bと、第3の受信アンテナ11cと、カメラ18と、それらを支持する支持部材19とを備える。
(Configuration of antenna unit 10)
FIG. 2A is an explanatory diagram showing a front configuration of the antenna unit 10, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing a rear (back) configuration of the antenna unit 10. The antenna unit 10 includes a first reception antenna 11a, a second reception antenna 11b, a third reception antenna 11c, a camera 18, and a support member 19 that supports them.

第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cは、電波発信源から発信された電波信号(パルス波信号、連続波信号、バースト波信号)を受信し、その電波信号に応じたアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)をそれぞれ出力する。アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)が特許請求の範囲における「第1のアナログ信号」に相当する。第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cは、いずれも同一の構成を有するため、以下、第1の受信アンテナ11aの構成について説明し、第2および第3の受信アンテナ11b,11cの構成については説明を省略する。図3は、第1の受信アンテナ11aの外観構成を示す斜視図であり、図4は、第1の受信アンテナ11aのYZ断面構成を示す説明図である。   The first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c receive radio wave signals (pulse wave signals, continuous wave signals, burst wave signals) transmitted from radio wave transmission sources, and antenna analog signals corresponding to the radio wave signals. Sa (t), Sb (t), and Sc (t) are output, respectively. The antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) correspond to the “first analog signal” in the claims. Since the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c all have the same configuration, the configuration of the first receiving antenna 11a will be described below, and the second and third receiving antennas 11b and 11c will be described. A description of the configuration is omitted. FIG. 3 is a perspective view showing an external configuration of the first receiving antenna 11a, and FIG. 4 is an explanatory view showing a YZ sectional configuration of the first receiving antenna 11a.

第1の受信アンテナ11aは、アンテナエレメント12aと、アース板13aと、電波吸収材14aとを備える。なお、図3では、電波吸収材14aの図示が省略されている。第1の受信アンテナ11aは、例えば、逆L型アンテナである。即ち、アンテナエレメント12aは、例えば電気抵抗の小さい銅線やアルミニウム線等、線状の導電性部材であり、途中で90度の角度で屈曲したL字の形状に形成されている。また、アンテナエレメント12aの断面形状は円形である。このため、アンテナエレメント12aの全周にわたって電波信号に対する受信感度が均一になっている。以下、アンテナエレメント12aを構成する2つの直線部分の内、上下方向(Z軸方向)に平行に配置された長い方の直線部分を、長辺部分12azと呼び、前後方向(Y軸方向に平行に配置された短い方の直線部分を、短辺部分12ayと呼ぶものとする。   The first receiving antenna 11a includes an antenna element 12a, a ground plate 13a, and a radio wave absorber 14a. In FIG. 3, the radio wave absorber 14a is not shown. The first receiving antenna 11a is, for example, an inverted L antenna. That is, the antenna element 12a is a linear conductive member such as a copper wire or an aluminum wire having a low electric resistance, and is formed in an L shape bent at an angle of 90 degrees in the middle. The cross-sectional shape of the antenna element 12a is circular. For this reason, the reception sensitivity with respect to the radio signal is uniform over the entire circumference of the antenna element 12a. Hereinafter, of the two linear portions constituting the antenna element 12a, the longer linear portion arranged in parallel in the vertical direction (Z-axis direction) is referred to as a long-side portion 12az and is referred to as the front-rear direction (parallel to the Y-axis direction). The shorter straight line portion arranged at is referred to as a short side portion 12ay.

アース板13aは、例えば金属製の板状部材であり、アンテナエレメント12aの長辺部分12azの後方(Y軸負方向)側に配置されている。このため、図4に示すように、第1の受信アンテナ11aの前方から到来する電波信号P1,P2,P3は、アンテナエレメント12aで受信可能である一方で、第1の受信アンテナ11aの後方から到来する電波信号P4,P5,P6は、アース板13aにより遮蔽され、アンテナエレメント12aで受信されない。つまり、第1の受信アンテナ11aは、前方から到来する電波信号を受信し、後方から到来する外来電波ノイズを受信しない指向特性を有する。また、アース板13aの形状は、長辺部分12azの長手方向に延びた楕円形状であり、そのアース板13aの中央にアンテナエレメント12aの長辺部分12azが配置されている。このため、電波信号P1,P2,P3の到来方向の違いによる位相特性の偏りを少なくすることができる。   The ground plate 13a is, for example, a metal plate-like member, and is arranged on the rear side (Y-axis negative direction) side of the long side portion 12az of the antenna element 12a. Therefore, as shown in FIG. 4, radio signals P1, P2, P3 coming from the front of the first receiving antenna 11a can be received by the antenna element 12a, while from the rear of the first receiving antenna 11a. Incoming radio signals P4, P5 and P6 are shielded by the ground plate 13a and are not received by the antenna element 12a. That is, the first receiving antenna 11a has a directivity characteristic that receives a radio signal arriving from the front and does not receive external radio noise arriving from the rear. The ground plate 13a has an elliptical shape extending in the longitudinal direction of the long side portion 12az, and the long side portion 12az of the antenna element 12a is disposed at the center of the ground plate 13a. For this reason, the bias of the phase characteristic due to the difference in the arrival directions of the radio signals P1, P2, P3 can be reduced.

アース板13aの前面側には、電波吸収材14aが設けられている。このため、第1の受信アンテナ11aの前方から到来する電波信号P1,P2,P3がアース板13aで多重反射することを抑制することができる。なお、アンテナエレメント12aと電波吸収材14aとの間には空隙15aが設けられている。   A radio wave absorber 14a is provided on the front side of the ground plate 13a. For this reason, it can suppress that the radio signal P1, P2, P3 which arrives from the front of the 1st receiving antenna 11a carries out multiple reflection by the earth board 13a. A gap 15a is provided between the antenna element 12a and the radio wave absorber 14a.

アース板13aの下端側には開口部16aが形成されており、アンテナエレメント12aの短辺部分12ayは、この開口部16aを介してアース板13aの後面側に貫通し、その先端部分が伝送ケーブルC(図1参照)の一端に接続される。伝送ケーブルCの他端は後述する制御ユニット20に接続されおり、第1の受信アンテナ11aから出力されたアンテナアナログ信号Sa(t)は、伝送ケーブルCを介して、制御ユニット20に送信される。なお、第2および第3の受信アンテナ11b,11cから出力されたアンテナアナログ信号Sb(t),Sc(t)も、伝送ケーブルCを介して、制御ユニット20に送信される。また、アンテナエレメント12aの長さは、略λ/4であることが好ましい。ここで、λとは、標定対象とされる電波信号(パルス波信号、バースト波信号、連続波信号)の最大周波数の波長である。   An opening 16a is formed on the lower end side of the ground plate 13a, and the short side portion 12ay of the antenna element 12a penetrates through the opening 16a to the rear surface side of the ground plate 13a, and the tip portion thereof is a transmission cable. It is connected to one end of C (see FIG. 1). The other end of the transmission cable C is connected to the control unit 20 described later, and the antenna analog signal Sa (t) output from the first reception antenna 11a is transmitted to the control unit 20 via the transmission cable C. . The antenna analog signals Sb (t) and Sc (t) output from the second and third receiving antennas 11b and 11c are also transmitted to the control unit 20 via the transmission cable C. The length of the antenna element 12a is preferably approximately λ / 4. Here, λ is the wavelength of the maximum frequency of a radio wave signal (pulse wave signal, burst wave signal, continuous wave signal) to be standardized.

カメラ18は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラであり、アンテナユニット10の前方向((Y軸正方向))の被写体を撮像し、その撮像した画像のデータを出力する。カメラ18も伝送ケーブルCを介して制御ユニット20に接続されており、カメラ18から出力された画像のデータは、伝送ケーブルCを介して制御ユニット20に送信される。カメラ18が特許請求の範囲における「撮像部」に相当する。   The camera 18 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera, images a subject in the forward direction ((Y-axis positive direction)) of the antenna unit 10, and outputs data of the captured image. The camera 18 is also connected to the control unit 20 via the transmission cable C, and image data output from the camera 18 is transmitted to the control unit 20 via the transmission cable C. The camera 18 corresponds to an “imaging unit” in the claims.

図2Aおよび図2Bに示すように、支持部材19は、棒状部材であり、その棒状部材の中央部分が60度の角度で屈曲した形状に形成されている。このため、支持部材19の中央の位置と両端の位置とは正三角形の頂点に相当する位置関係になっており、各位置において、第1の受信アンテナ11aと第2の受信アンテナ11bと第3の受信アンテナ11cとがそれぞれに支持されている。このため、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cは、XZ平面上において互いに等間隔に配置される。カメラ18は、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cで構成される正三角形の略中心の位置において支持部材19に支持されている。なお、支持部材19には三脚40(図1参照)を固定する三脚取付部(図示せず)が設けられている。また、支持部材19に、使用者がアンテナユニット10を把持して移動しつつ電波信号を受信するための把持部(図示せず)を設けてもよい。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the support member 19 is a rod-shaped member, and the central portion of the rod-shaped member is formed in a shape bent at an angle of 60 degrees. For this reason, the center position of the support member 19 and the positions of both ends are in a positional relationship corresponding to the apex of an equilateral triangle, and at each position, the first reception antenna 11a, the second reception antenna 11b, and the third The receiving antennas 11c are respectively supported. For this reason, the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c are arranged at equal intervals on the XZ plane. The camera 18 is supported by the support member 19 at a substantially central position of an equilateral triangle formed by the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c. The support member 19 is provided with a tripod mounting portion (not shown) for fixing the tripod 40 (see FIG. 1). In addition, the support member 19 may be provided with a grip portion (not shown) for receiving radio wave signals while the user grips and moves the antenna unit 10.

(制御ユニット20の構成)
図5は、制御ユニット20の構成を示すブロック図である。図5に示すように、制御ユニット20は、周波数変換部100と、アナログ位相処理回路200と、AD変換部300と、標定部400と、表示処理部500とを備える。図6は、周波数変換部100およびアナログ位相処理回路200の構成を示すブロック図である。以下、各構成要素や信号の符号の末尾に付加された「a,b,c」は、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cのそれそれに対応するものとする。
(Configuration of control unit 20)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the control unit 20. As shown in FIG. 5, the control unit 20 includes a frequency conversion unit 100, an analog phase processing circuit 200, an AD conversion unit 300, an orientation unit 400, and a display processing unit 500. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the frequency conversion unit 100 and the analog phase processing circuit 200. In the following description, “a, b, c” added to the end of each component or signal code corresponds to that of the first to third receiving antennas 11a, 11b, 11c.

(周波数変換部100の構成)
周波数変換部100は、任意の周波数成分のアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、当該アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の位相差を保持し、且つ、所定の周波数帯域内である信号に変換するための構成を有する。具体的には、図6に示すように、周波数変換部100は、入力部111a,111b,111cと、局部発振器114と、スプリッタ116と、周波数設定部117と、ミキサ(混合器、乗算器ともいう)120a,120b,120cと、アンプ122a,122b,122cと、ローパスフィルタ(以下、「LPF」と呼ぶ)124a,124b,124cと、出力部113a,113b,113cとを備える。局部発振器114が特許請求の範囲における「発振器」に相当し、ミキサ120a,120b,120cが特許請求の範囲における「混合器」に相当する。
(Configuration of frequency converter 100)
The frequency conversion unit 100 converts the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) having arbitrary frequency components into the order of the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t). It has a configuration for maintaining a phase difference and converting the signal into a signal within a predetermined frequency band. Specifically, as shown in FIG. 6, the frequency conversion unit 100 includes an input unit 111a, 111b, 111c, a local oscillator 114, a splitter 116, a frequency setting unit 117, and a mixer (a mixer and a multiplier). 120a, 120b, 120c, amplifiers 122a, 122b, 122c, low-pass filters (hereinafter referred to as “LPF”) 124a, 124b, 124c, and output units 113a, 113b, 113c. The local oscillator 114 corresponds to the “oscillator” in the claims, and the mixers 120a, 120b, and 120c correspond to the “mixer” in the claims.

入力部111aには、第1の受信アンテナ11aが出力したアンテナアナログ信号Sa(t)が入力され、入力部111bには、第2の受信アンテナ11bが出力したアンテナアナログ信号Sb(t)が入力され、入力部111cには、第3の受信アンテナ11cが出力したアンテナアナログ信号Sc(t)が入力される。局部発振器114は、基準周波数の発振信号Vm(t)を生成して出力する。また、局部発振器114は、その発振信号Vm(t)の基準周波数を変更可能に構成されている。周波数設定部117は、例えば使用者の入力操作に基づき、発振信号Vm(t)の基準周波数を任意の値に変更する。なお、発振信号Vm(t)が特許請求の範囲における「基準周波数の信号」に相当する。   The antenna analog signal Sa (t) output from the first receiving antenna 11a is input to the input unit 111a, and the antenna analog signal Sb (t) output from the second receiving antenna 11b is input to the input unit 111b. The antenna analog signal Sc (t) output from the third receiving antenna 11c is input to the input unit 111c. The local oscillator 114 generates and outputs an oscillation signal Vm (t) having a reference frequency. The local oscillator 114 is configured to be able to change the reference frequency of the oscillation signal Vm (t). The frequency setting unit 117 changes the reference frequency of the oscillation signal Vm (t) to an arbitrary value based on, for example, a user input operation. The oscillation signal Vm (t) corresponds to a “reference frequency signal” in the claims.

スプリッタ116は、局部発振器114から出力された発振信号Vm(t)を3つに分配し、等電力・同位相の3つの信号(各信号は発振信号Vm(t)であるものとみなす)を出力する。ミキサ120aは、第1の受信アンテナ11aから入力部111aを介して入力されたアンテナアナログ信号Sa(t)と、スプリッタ116から出力された発振信号Vm(t)とを混合(乗算)し、混合信号S120a(t)を生成する。ここで、混合信号S120a(t)に付された符号「S120a(t)」の内、Sの次の4文字「120a」は、当該混合信号S120a(t)を出力するミキサ120aに付された符号である。以下、同様に、各信号の符号は、SまたはVの次に、当該信号を生成するアナログ位相処理回路200内の各構成要素に付された符号と、「(t)」とを加えたものとする。   The splitter 116 distributes the oscillation signal Vm (t) output from the local oscillator 114 into three, and considers three signals of equal power and the same phase (each signal is regarded as the oscillation signal Vm (t)). Output. The mixer 120a mixes (multiplies) the antenna analog signal Sa (t) input from the first receiving antenna 11a via the input unit 111a and the oscillation signal Vm (t) output from the splitter 116, and mixes them. A signal S120a (t) is generated. Here, among the symbols “S120a (t)” attached to the mixed signal S120a (t), the four characters “120a” next to S are attached to the mixer 120a that outputs the mixed signal S120a (t). It is a sign. Hereinafter, similarly, the sign of each signal is obtained by adding “(t)” to S or V, the sign given to each component in the analog phase processing circuit 200 that generates the signal, and “(t)”. And

上記混合信号S120a(t)は、アンテナアナログ信号Sa(t)の周波数と発振信号Vm(t)の周波数との和の周波数成分を有する和周波数信号と、アンテナアナログ信号Sa(t)の周波数と発振信号Vm(t)の周波数との差の周波数成分を有する差周波数信号とを有する。アンプ122aは、混合信号S120a(t)を増幅し、LPF124aは、アンプ122aによって増幅された混合信号S120a(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S124a(t)を通過させ、出力部113aは、この差周波数信号S124a(t)を出力する。   The mixed signal S120a (t) includes the sum frequency signal having the sum of the frequency of the antenna analog signal Sa (t) and the frequency of the oscillation signal Vm (t), and the frequency of the antenna analog signal Sa (t). And a difference frequency signal having a frequency component that is a difference from the frequency of the oscillation signal Vm (t). The amplifier 122a amplifies the mixed signal S120a (t), and the LPF 124a passes the difference frequency signal S124a (t) having a lower frequency among the mixed signals S120a (t) amplified by the amplifier 122a, and outputs an output unit. 113a outputs this difference frequency signal S124a (t).

ミキサ120bは、第2の受信アンテナ11bから入力部111bを介して入力されたアンテナアナログ信号Sb(t)と、スプリッタ116から出力された発振信号Vm(t)とを混合し、混合信号S120b(t)を生成する。この混合信号S120b(t)は、アンテナアナログ信号Sb(t)の周波数と発振信号Vm(t)の周波数との和の周波数成分を有する和周波数信号と、アンテナアナログ信号Sb(t)の周波数と発振信号Vm(t)の周波数との差の周波数成分を有する差周波数信号とを有する。アンプ122bは、混合信号S120b(t)を増幅し、LPF124bは、アンプ122bによって増幅された混合信号S120b(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S124b(t)を通過させ、出力部113bは、この差周波数信号S124b(t)を出力する。ミキサ120cは、第3の受信アンテナ11cから入力部111cを介して入力されたアンテナアナログ信号Sc(t)と、スプリッタ116から出力された発振信号Vm(t)とを混合し、混合信号S120c(t)を生成する。この混合信号S120c(t)は、アンテナアナログ信号Sc(t)の周波数と発振信号Vm(t)の周波数との和の周波数成分を有する和周波数信号と、アンテナアナログ信号Sc(t)の周波数と発振信号Vm(t)の周波数との差の周波数成分を有する差周波数信号とを有する。アンプ122cは、混合信号S120c(t)を増幅し、LPF124cは、アンプ122cによって増幅された混合信号S120c(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S124c(t)を通過させ、出力部113cは、この差周波数信号S124c(t)を出力する。なお、混合信号S120a(t),120b(t),120c(t)が特許請求の範囲における「混合信号」に相当する。   The mixer 120b mixes the antenna analog signal Sb (t) input from the second receiving antenna 11b via the input unit 111b and the oscillation signal Vm (t) output from the splitter 116, and mixes the mixed signal S120b ( t). The mixed signal S120b (t) includes a sum frequency signal having a frequency component of the sum of the frequency of the antenna analog signal Sb (t) and the frequency of the oscillation signal Vm (t), and the frequency of the antenna analog signal Sb (t). And a difference frequency signal having a frequency component that is a difference from the frequency of the oscillation signal Vm (t). The amplifier 122b amplifies the mixed signal S120b (t), and the LPF 124b passes the difference frequency signal S124b (t) having a lower frequency out of the mixed signal S120b (t) amplified by the amplifier 122b, and outputs it. 113b outputs this difference frequency signal S124b (t). The mixer 120c mixes the antenna analog signal Sc (t) input from the third receiving antenna 11c via the input unit 111c and the oscillation signal Vm (t) output from the splitter 116, and mixes the mixed signal S120c ( t). The mixed signal S120c (t) includes a sum frequency signal having a sum frequency component of the frequency of the antenna analog signal Sc (t) and the frequency of the oscillation signal Vm (t), and the frequency of the antenna analog signal Sc (t). And a difference frequency signal having a frequency component that is a difference from the frequency of the oscillation signal Vm (t). The amplifier 122c amplifies the mixed signal S120c (t), and the LPF 124c passes the difference frequency signal S124c (t) having a lower frequency out of the mixed signal S120c (t) amplified by the amplifier 122c, and outputs it. 113c outputs this difference frequency signal S124c (t). The mixed signals S120a (t), 120b (t), and 120c (t) correspond to “mixed signals” in the claims.

(アナログ位相処理回路200の構成)
アナログ位相処理回路200は、各出力部113a,113b,113cが出力した差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)を直交検波して、後述する差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)を生成するための構成を有する。具体的には、図6に示すように、アナログ位相処理回路200は、フロントエンド部210と、増幅部220と、第1分配回路230と、第1ミキサ部240と、第1LPF部250と、第2分配回路260と、第2ミキサ部270と、第2LPF部280と、トリガー生成部290とを備える。なお、フロントエンド部210と、増幅部220と、第1分配回路230と、第1ミキサ部240と、第1LPF部250と、第2分配回路260と、第2ミキサ部270と、第2LPF部280とが特許請求の範囲における「直交検波器」に相当する。
(Configuration of analog phase processing circuit 200)
The analog phase processing circuit 200 performs quadrature detection on the difference frequency signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) output from the output units 113a, 113b, and 113c, and a difference frequency signal V1b (t) described later. , V1c (t), V3b (t), and V3c (t). Specifically, as shown in FIG. 6, the analog phase processing circuit 200 includes a front end unit 210, an amplification unit 220, a first distribution circuit 230, a first mixer unit 240, a first LPF unit 250, A second distribution circuit 260, a second mixer unit 270, a second LPF unit 280, and a trigger generation unit 290 are provided. The front end unit 210, the amplification unit 220, the first distribution circuit 230, the first mixer unit 240, the first LPF unit 250, the second distribution circuit 260, the second mixer unit 270, and the second LPF unit. 280 corresponds to the “orthogonal detector” in the claims.

(フロントエンド部210)
フロントエンド部210は、入力部211a,211b,211cと、SAWフィルタ(Surface Acoustic Wave Filter)212a,212b,212cと、出力部213a,213b,213cとを備える。SAWフィルタ212a,212b,212cは、特許請求の範囲でいう「バンドパスフィルタ」に相当する。
(Front end part 210)
The front end unit 210 includes input units 211a, 211b, and 211c, SAW filters (Surface Acoustic Wave Filters) 212a, 212b, and 212c, and output units 213a, 213b, and 213c. The SAW filters 212a, 212b, and 212c correspond to “bandpass filters” in the claims.

入力部211aには、出力部113aが出力した差周波数信号S124a(t)が入力され、入力部211bには、出力部113bが出力した差周波数信号S124b(t)が入力され、入力部211cには、出力部113cが出力した差周波数信号S124c(t)が入力される。   The difference frequency signal S124a (t) output from the output unit 113a is input to the input unit 211a, and the difference frequency signal S124b (t) output from the output unit 113b is input to the input unit 211b. The difference frequency signal S124c (t) output from the output unit 113c is input.

SAWフィルタ212aは、入力部211aに入力された差周波数信号S124a(t)の内、規定の周波数帯域内の信号である規定周波数信号S212a(t)を通過させ、出力部213aは、この規定周波数信号S212a(t)を出力する。SAWフィルタ212bは、入力部211bを介して入力された差周波数信号S124b(t)の内、SAWフィルタ212aと同じ規定の周波数帯域内の信号である規定周波数信号S212b(t)を通過させ、出力部213bは、この規定周波数信号S212b(t)を出力する。SAWフィルタ212cは、入力部211cを介して入力された差周波数信号S124c(t)の内、SAWフィルタ212aと同じ規定の周波数帯域内の信号である規定周波数信号S212c(t)を通過させ、出力部213cは、その規定周波数信号S212c(t)を出力する。各入力部211a,211b,211cに入力される差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)を、狭帯域な通過特性を有するSAWフィルタ212a,212b,212cを通過させて、規定の周波数帯域内の規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)を抽出することにより、アナログ位相処理回路200において、フロントエンド部210に入力される差周波数信号S124a(t)と差周波数信号S124b(t)と差周波数信号S124c(t)との間の位相差を精度よく算出することができる。規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)は、特許請求の範囲における「第2のアナログ信号」に相当する。なお、SAWフィルタ212a,212b,212cの規定の周波数帯域は固定値であり、本実施形態では、SAWフィルタ212a,212b,212cの規定の周波数帯域を定める中心角周波数は400MHzであるとして説明する。   The SAW filter 212a passes the specified frequency signal S212a (t), which is a signal within a specified frequency band, out of the difference frequency signal S124a (t) input to the input unit 211a, and the output unit 213a The signal S212a (t) is output. The SAW filter 212b passes the specified frequency signal S212b (t), which is a signal in the same specified frequency band as the SAW filter 212a, out of the difference frequency signal S124b (t) input via the input unit 211b, and outputs it. The unit 213b outputs the specified frequency signal S212b (t). The SAW filter 212c passes the specified frequency signal S212c (t), which is a signal in the same specified frequency band as the SAW filter 212a, out of the difference frequency signal S124c (t) input via the input unit 211c, and outputs it. The unit 213c outputs the specified frequency signal S212c (t). The difference frequency signals S124a (t), S124b (t), S124c (t) input to the respective input units 211a, 211b, 211c are passed through SAW filters 212a, 212b, 212c having narrow band pass characteristics, By extracting the prescribed frequency signals S212a (t), S212b (t), S212c (t) within the prescribed frequency band, the analog phase processing circuit 200 uses the difference frequency signal S124a (t ), The difference frequency signal S124b (t), and the difference frequency signal S124c (t) can be accurately calculated. The specified frequency signals S212a (t), S212b (t), and S212c (t) correspond to the “second analog signal” in the claims. Note that the prescribed frequency bands of the SAW filters 212a, 212b, and 212c are fixed values, and in the present embodiment, the center angular frequency that defines the prescribed frequency bands of the SAW filters 212a, 212b, and 212c is 400 MHz.

フロントエンド部210は、さらに、局部発振器214と、SAWフィルタ215と、出力部216とを備える。局部発振器214は、発振信号を生成して出力する。SAWフィルタ215は、局部発振器214から出力された発振信号の内、特定の周波数帯域内の信号を通過させ、出力部216は、SAWフィルタ215を通過した信号を出力する。なお、本実施形態では、SAWフィルタ215が通過させる信号の周波数帯域を300MHzとして説明する。   The front end unit 210 further includes a local oscillator 214, a SAW filter 215, and an output unit 216. The local oscillator 214 generates and outputs an oscillation signal. The SAW filter 215 passes a signal within a specific frequency band among the oscillation signals output from the local oscillator 214, and the output unit 216 outputs a signal that has passed through the SAW filter 215. In the present embodiment, the frequency band of the signal that the SAW filter 215 passes is assumed to be 300 MHz.

(増幅部220)
増幅部220は、入力部221a,221b,221cと、プリアンプ222a,222b,222cと、デジタルアッテネータ223a,223b,223cと、メインアンプ224a,224b,224cと、入力部225と、アッテネータ226と、メインアンプ227とを備える。
(Amplifier 220)
The amplification unit 220 includes input units 221a, 221b, and 221c, preamplifiers 222a, 222b, and 222c, digital attenuators 223a, 223b, and 223c, main amplifiers 224a, 224b, and 224c, an input unit 225, an attenuator 226, a main And an amplifier 227.

入力部221aには、フロントエンド部210の出力部213aから出力された規定周波数信号S212a(t)が入力され、入力部221bには、フロントエンド部210の出力部213bから出力された規定周波数信号S212b(t)が入力され、入力部221cには、フロントエンド部210の出力部213cから出力された規定周波数信号S212c(t)が入力される。各プリアンプ222a,222b,222cは、各入力部221a,221b,221cに入力された400MHz帯の微弱な規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)を40dB程度増幅し、各デジタルアッテネータ223a,223b,223cは、増幅後の規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)の周波数を所定のレベルに調整し、各メインアンプ224a,224b,224cは、レベル調整後の規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)を増幅する。なお、増幅部220には、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cで受信する電波信号の強度に応じて、デジタルアッテネータ223を調整するゲイン調整回路(図示せず)が設けられている。後述する第1ミキサ部240のミキサ(241,243b,243c,245)に適した入力となるように、ゲイン調整回路は、デジタルアッテネータ223を調整する。出力部216から入力部225に入力された信号は、アッテネータ226で所定のレベルに調整され、メインアンプ227で増幅される。   The specified frequency signal S212a (t) output from the output unit 213a of the front end unit 210 is input to the input unit 221a, and the specified frequency signal output from the output unit 213b of the front end unit 210 to the input unit 221b. S212b (t) is input, and the specified frequency signal S212c (t) output from the output unit 213c of the front end unit 210 is input to the input unit 221c. The preamplifiers 222a, 222b, and 222c amplify the weak defined frequency signals S212a (t), S212b (t), and S212c (t) in the 400 MHz band input to the input units 221a, 221b, and 221c by about 40 dB, respectively. The digital attenuators 223a, 223b, and 223c adjust the frequencies of the amplified specified frequency signals S212a (t), S212b (t), and S212c (t) to a predetermined level, and the main amplifiers 224a, 224b, and 224c The regulated frequency signals S212a (t), S212b (t), and S212c (t) after adjustment are amplified. The amplifying unit 220 is provided with a gain adjustment circuit (not shown) that adjusts the digital attenuator 223 in accordance with the intensity of the radio signal received by the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c. Yes. The gain adjustment circuit adjusts the digital attenuator 223 so that the input is suitable for mixers (241, 243b, 243c, 245) of the first mixer section 240 described later. A signal input from the output unit 216 to the input unit 225 is adjusted to a predetermined level by the attenuator 226 and amplified by the main amplifier 227.

(第1分配回路230)
第1分配回路230は、スプリッタ231,233と、ハイブリッドカプラ232とを備える。スプリッタ231は、第1の受信アンテナ11aから周波数変換部100とフロントエンド部210と増幅部220とを通過した信号(即ち、メインアンプ224aから出力された規定周波数信号S212a(t))を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(以下、各信号は規定周波数信号S212a(t)であるものとみなす)を出力する。
(First distribution circuit 230)
The first distribution circuit 230 includes splitters 231 and 233 and a hybrid coupler 232. The splitter 231 receives two signals that have passed through the frequency conversion unit 100, the front end unit 210, and the amplification unit 220 from the first receiving antenna 11a (that is, two defined frequency signals S212a (t) output from the main amplifier 224a). And outputs two signals of equal power and the same phase (hereinafter, each signal is assumed to be a specified frequency signal S212a (t)).

ハイブリッドカプラ232は、増幅部220で増幅され、メインアンプ227から出力された上記信号を2つに分配し、等電力で、位相角が0°の発振信号Vn1(t)(図6では、0°として示す)と、位相角が90°の発振信号Vn2(t)(図6では、π/2として示す)を出力する。スプリッタ233は、ハイブリッドカプラ232で出力された位相角が0°の発振信号Vn1(t)を3つに分配し、等電力・同位相の3つの信号(以下、各信号は発振信号Vn1(t)であるものとみなす)を出力する。なお、スプリッタ231,233およびハイブリッドカプラ232は、内部に増幅器(図示せず)を有するものとして説明する。各増幅器の増幅率を調整することにより、ハイブリッドカプラ232から出力される信号と、スプリッタ231,233から出力される信号とを、等電力にすることができる。   The hybrid coupler 232 distributes the signal amplified by the amplifying unit 220 and output from the main amplifier 227 into two, and is an oscillation signal Vn1 (t) having an equal power and a phase angle of 0 ° (0 in FIG. 6). And an oscillation signal Vn2 (t) having a phase angle of 90 ° (shown as π / 2 in FIG. 6) is output. The splitter 233 distributes the oscillation signal Vn1 (t) output from the hybrid coupler 232 having a phase angle of 0 ° into three, and has three signals of equal power and the same phase (hereinafter, each signal is an oscillation signal Vn1 (t ) Is output. The splitters 231 and 233 and the hybrid coupler 232 will be described as having amplifiers (not shown) therein. By adjusting the amplification factor of each amplifier, the signal output from the hybrid coupler 232 and the signals output from the splitters 231 and 233 can be made equal power.

(第1ミキサ部240)
第1ミキサ部240は、ミキサ241,243b,243c,245と、アンプ242,244b,244c,246とを備える。ミキサ241は、スプリッタ231から出力された第1の受信アンテナ11aに対応する規定周波数信号S212a(t)と、スプリッタ233から出力された位相角が0°の発振信号Vn1(t)とを混合し、ひずみの小さい混合信号S241(t)を生成する。この混合信号S241(t)は、規定周波数信号S212a(t)の周波数(400MHz)と発振信号Vn1(t)の周波数(300MHz)との和の周波数成分(=700MHz)を有する和周波数信号と、規定周波数信号S212a(t)の周波数と発振信号Vn1(t)の周波数との差の周波数成分(=100MHz)を有する差周波数信号とを有する。アンプ242は、ミキサ241で生成された混合信号S241(t)を増幅する。
(First mixer section 240)
The first mixer unit 240 includes mixers 241, 243b, 243c, 245 and amplifiers 242, 244b, 244c, 246. The mixer 241 mixes the specified frequency signal S212a (t) corresponding to the first receiving antenna 11a output from the splitter 231 and the oscillation signal Vn1 (t) output from the splitter 233 and having a phase angle of 0 °. A mixed signal S241 (t) with a small distortion is generated. This mixed signal S241 (t) includes a sum frequency signal having a frequency component (= 700 MHz) of the sum of the frequency (400 MHz) of the specified frequency signal S212a (t) and the frequency (300 MHz) of the oscillation signal Vn1 (t); A difference frequency signal having a frequency component (= 100 MHz) of a difference between the frequency of the prescribed frequency signal S212a (t) and the frequency of the oscillation signal Vn1 (t). The amplifier 242 amplifies the mixed signal S241 (t) generated by the mixer 241.

ミキサ243bは、メインアンプ224bから出力された第2の受信アンテナ11bに対応する規定周波数信号S212b(t)と、スプリッタ233から出力された位相角が0°の発振信号Vn1(t)とを混合し、ひずみの小さい混合信号S243b(t)を生成する。この混合信号S243b(t)は、規定周波数信号S212b(t)の周波数(400MHz)と発振信号Vn1(t)の周波数との和の周波数成分(=700MHz)を有する和周波数信号と、規定周波数信号S212b(t)の周波数と発振信号Vn1(t)の周波数との差の周波数成分(=100MHz)を有する差周波数信号とを有する。アンプ244bは、ミキサ243bで生成された混合信号S243b(t)を増幅する。   The mixer 243b mixes the specified frequency signal S212b (t) corresponding to the second receiving antenna 11b output from the main amplifier 224b and the oscillation signal Vn1 (t) output from the splitter 233 and having a phase angle of 0 °. Then, a mixed signal S243b (t) with a small distortion is generated. The mixed signal S243b (t) includes a sum frequency signal having a sum frequency component (= 700 MHz) of the frequency (400 MHz) of the specified frequency signal S212b (t) and the frequency of the oscillation signal Vn1 (t), and a specified frequency signal. A difference frequency signal having a frequency component (= 100 MHz) of a difference between the frequency of S212b (t) and the frequency of the oscillation signal Vn1 (t). The amplifier 244b amplifies the mixed signal S243b (t) generated by the mixer 243b.

ミキサ243cは、メインアンプ224cから出力された第3の受信アンテナ11cに対応する規定周波数信号S212c(t)と、スプリッタ233から出力された位相角が0°の発振信号Vn1(t)とを混合し、ひずみの小さい混合信号S243c(t)を生成する。この混合信号S243c(t)は、規定周波数信号S212c(t)の周波数(400MHz)と発振信号Vn1(t)の周波数との和の周波数成分(=700MHz)を有する和周波数信号と、規定周波数信号S212c(t)の周波数と発振信号Vn1(t)の周波数との差の周波数成分(=100MHz)を有する差周波数信号とを有する。アンプ244cは、ミキサ243cで生成された混合信号S243c(t)を増幅する。   The mixer 243c mixes the specified frequency signal S212c (t) corresponding to the third receiving antenna 11c output from the main amplifier 224c and the oscillation signal Vn1 (t) output from the splitter 233 and having a phase angle of 0 °. Then, a mixed signal S243c (t) with a small distortion is generated. The mixed signal S243c (t) includes a sum frequency signal having a sum frequency component (= 700 MHz) of the frequency (400 MHz) of the specified frequency signal S212c (t) and the frequency of the oscillation signal Vn1 (t), and a specified frequency signal. A difference frequency signal having a frequency component (= 100 MHz) of a difference between the frequency of S212c (t) and the frequency of the oscillation signal Vn1 (t). The amplifier 244c amplifies the mixed signal S243c (t) generated by the mixer 243c.

ミキサ245は、スプリッタ231から出力された第1の受信アンテナ11aに対応する規定周波数信号S212a(t)と、ハイブリッドカプラ232から出力された位相角が90°の発振信号Vn2(t)と混合し、ひずみの小さい混合信号S245(t)を生成する。この混合信号S245(t)は、規定周波数信号S212a(t)の周波数と発振信号Vn2(t)の周波数との和の周波数成分(=700MHz)を有する和周波数信号と、規定周波数信号S212a(t)の周波数と発振信号Vn2(t)の周波数との差の周波数成分(=100MHz)を有する差周波数信号とを有する。アンプ246は、ミキサ245で生成された混合信号S245(t)を増幅する。   The mixer 245 mixes the specified frequency signal S212a (t) corresponding to the first receiving antenna 11a output from the splitter 231 and the oscillation signal Vn2 (t) output from the hybrid coupler 232 and having a phase angle of 90 °. A mixed signal S245 (t) with a small distortion is generated. The mixed signal S245 (t) includes a sum frequency signal having a sum frequency component (= 700 MHz) of the frequency of the specified frequency signal S212a (t) and the frequency of the oscillation signal Vn2 (t), and the specified frequency signal S212a (t ) And a difference frequency signal having a frequency component (= 100 MHz) of a difference between the frequency of the oscillation signal Vn2 (t). The amplifier 246 amplifies the mixed signal S245 (t) generated by the mixer 245.

(第1LPF部250)
第1LPF部250は、4つのLPF251,252b,252c,253を備える。LPF251は、アンプ242で増幅された混合信号S241(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S251(t)を通過させ、LPF252bは、アンプ244bで増幅された混合信号S243b(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S252b(t)を通過させる。LPF252cは、アンプ244cで増幅された混合信号S243c(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S252c(t)を通過させ、LPF253は、アンプ246で増幅された混合信号S245(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S253(t)を通過させる。
(First LPF unit 250)
The first LPF unit 250 includes four LPFs 251, 252 b, 252 c, and 253. The LPF 251 passes the lower frequency difference signal S251 (t) of the mixed signal S241 (t) amplified by the amplifier 242, and the LPF 252b passes the mixed signal S243b (t) amplified by the amplifier 244b. The difference frequency signal S252b (t) having the lower frequency is passed. The LPF 252c passes the difference frequency signal S252c (t) having a lower frequency out of the mixed signal S243c (t) amplified by the amplifier 244c, and the LPF 253 passes the mixed signal S245 (t) amplified by the amplifier 246. The difference frequency signal S253 (t) having the lower frequency is passed.

(第2分配回路260)
第2分配回路260は、4つのスプリッタ261,262b,262c,263を備える。スプリッタ261は、第1LPF部250のLPF251を通過した差周波数信号S251(t)を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(各信号は差周波数信号S251(t)であるものとみなす)を出力する。スプリッタ262bは、第1LPF部250のLPF252bを通過した差周波数信号S252b(t)を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(各信号は差周波数信号S252b(t)であるものとみなす)を出力する。スプリッタ262cは、第1LPF部250のLPF252cを通過した差周波数信号S252c(t)を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(各信号は差周波数信号S252c(t)であるものとみなす)を出力する。スプリッタ263は、第1LPF部250のLPF253を通過した差周波数信号S253(t)を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(各信号は差周波数信号S253(t)であるものとみなす)を出力する。
(Second distribution circuit 260)
The second distribution circuit 260 includes four splitters 261, 262 b, 262 c, and 263. The splitter 261 distributes the difference frequency signal S251 (t) that has passed through the LPF 251 of the first LPF unit 250 into two, and has two signals of equal power and the same phase (each signal is a difference frequency signal S251 (t)) Output). The splitter 262b distributes the difference frequency signal S252b (t) that has passed through the LPF 252b of the first LPF unit 250 into two signals, and each of the two signals has the same power and the same phase (each signal is the difference frequency signal S252b (t)) Output). The splitter 262c distributes the difference frequency signal S252c (t) that has passed through the LPF 252c of the first LPF unit 250 into two signals, each of which has two signals of equal power and the same phase (each signal is a difference frequency signal S252c (t)). Output). The splitter 263 distributes the difference frequency signal S253 (t) that has passed through the LPF 253 of the first LPF unit 250 into two, and has two signals of equal power and the same phase (each signal is a difference frequency signal S253 (t)) Output).

(第2ミキサ部270)
第2ミキサ部270は、4つのミキサ271b,271c,273b,273cを備える。ミキサ271bは、スプリッタ261から出力された差周波数信号S251(t)と、スプリッタ262bから出力された差周波数信号S252b(t)とを混合し、混合信号S271b(t)を生成する。この混合信号S271b(t)は、差周波数信号S251(t)の周波数(100MHz)と差周波数信号S252b(t)の周波数(100MHz)との和の周波数成分(=200MHz)を有する和周波数信号と、差周波数信号S251(t)の周波数と差周波数信号S252b(t)の周波数との差の周波数成分(=0MHz)を有する差周波数信号とを有する。ミキサ271cは、スプリッタ261から出力された差周波数信号S251(t)と、スプリッタ262cから出力された差周波数信号S252c(t)とを混合し、混合信号S271c(t)を生成する。この混合信号S271c(t)は、差周波数信号S251(t)の周波数と差周波数信号S252c(t)の周波数(100MHz)との和の周波数成分(=200MHz)を有する和周波数信号と、差周波数信号S251(t)の周波数と差周波数信号S252c(t)の周波数との差の周波数成分(=0MHz)を有する差周波数信号とを有する。ミキサ273bは、スプリッタ263から出力された差周波数信号S253(t)と、スプリッタ262bから出力された差周波数信号S252b(t)とを混合し、混合信号S273b(t)を生成する。この混合信号S273b(t)は、差周波数信号S253(t)の周波数(100MHz)と差周波数信号S252b(t)の周波数との和の周波数成分(=200MHz)を有する和周波数信号と、差周波数信号S253(t)の周波数と差周波数信号S252b(t)の周波数との差の周波数成分(=0MHz)を有する差周波数信号とを有する。ミキサ273cは、スプリッタ263から出力された差周波数信号S253(t)と、スプリッタ262cから出力された差周波数信号S252c(t)とを混合し、混合信号S273c(t)を生成する。この混合信号S273c(t)は、差周波数信号S253(t)の周波数(100MHz)と差周波数信号S252c(t)の周波数との和の周波数成分(=200MHz)を有する和周波数信号と、差周波数信号S253(t)の周波数と差周波数信号S252c(t)の周波数との差の周波数成分(=0MHz)を有する差周波数信号とを有する。
(Second mixer unit 270)
The second mixer unit 270 includes four mixers 271b, 271c, 273b, and 273c. The mixer 271b mixes the difference frequency signal S251 (t) output from the splitter 261 and the difference frequency signal S252b (t) output from the splitter 262b to generate a mixed signal S271b (t). This mixed signal S271b (t) is a sum frequency signal having a sum frequency component (= 200 MHz) of the frequency (100 MHz) of the difference frequency signal S251 (t) and the frequency (100 MHz) of the difference frequency signal S252b (t). And a difference frequency signal having a frequency component (= 0 MHz) of a difference between the frequency of the difference frequency signal S251 (t) and the frequency of the difference frequency signal S252b (t). The mixer 271c mixes the difference frequency signal S251 (t) output from the splitter 261 and the difference frequency signal S252c (t) output from the splitter 262c to generate a mixed signal S271c (t). This mixed signal S271c (t) includes a sum frequency signal having a frequency component (= 200 MHz) of the sum of the frequency of the difference frequency signal S251 (t) and the frequency (100 MHz) of the difference frequency signal S252c (t), and the difference frequency A difference frequency signal having a frequency component (= 0 MHz) of a difference between the frequency of the signal S251 (t) and the frequency of the difference frequency signal S252c (t). The mixer 273b mixes the difference frequency signal S253 (t) output from the splitter 263 and the difference frequency signal S252b (t) output from the splitter 262b to generate a mixed signal S273b (t). The mixed signal S273b (t) includes a sum frequency signal having a sum frequency component (= 200 MHz) of the frequency (100 MHz) of the difference frequency signal S253 (t) and the frequency of the difference frequency signal S252b (t), and the difference frequency. A difference frequency signal having a frequency component (= 0 MHz) of a difference between the frequency of the signal S253 (t) and the frequency of the difference frequency signal S252b (t). The mixer 273c mixes the difference frequency signal S253 (t) output from the splitter 263 and the difference frequency signal S252c (t) output from the splitter 262c to generate a mixed signal S273c (t). This mixed signal S273c (t) includes a sum frequency signal having a frequency component (= 200 MHz) of the sum of the frequency (100 MHz) of the difference frequency signal S253 (t) and the frequency of the difference frequency signal S252c (t), and the difference frequency A difference frequency signal having a frequency component (= 0 MHz) of a difference between the frequency of the signal S253 (t) and the frequency of the difference frequency signal S252c (t).

(第2LPF部280)
第2LPF部280は、4つのLPF281b,281c,283b,283cを備えている。LPF281bは、ミキサ271bで生成された混合信号S271b(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号V1b(t)を通過させ、LPF281cは、ミキサ271cで生成されたS271c(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号V1c(t)を通過させる。LPF283bは、ミキサ273bで生成された混合信号S273b(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号V3b(t)を通過させ、LPF283cは、ミキサ273cで生成された混合信号S273c(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号V3c(t)を通過させる。差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)は、アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)(差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t))を直交検波して得られた信号であり、特許請求の範囲における「直交検波信号」に相当する。
(Second LPF unit 280)
The second LPF unit 280 includes four LPFs 281b, 281c, 283b, and 283c. The LPF 281b passes the difference frequency signal V1b (t) having a lower frequency among the mixed signals S271b (t) generated by the mixer 271b, and the LPF 281c includes the S271c (t) generated by the mixer 271c, The difference frequency signal V1c (t) having the lower frequency is passed. The LPF 283b passes the difference frequency signal V3b (t) having a lower frequency among the mixed signals S273b (t) generated by the mixer 273b, and the LPF 283c transmits the mixed signal S273c (t) generated by the mixer 273c. The difference frequency signal V3c (t) having the lower frequency is passed. The difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), V3c (t) are antenna analog signals Sa (t), Sb (t), Sc (t) (difference frequency signals S124a (t), S124b (t), S124c (t)) is a signal obtained by quadrature detection, and corresponds to a “quadrature detection signal” in the claims.

(トリガー生成部290)
トリガー生成部290は、包絡線検波器291と、スプリッタ292と、LPF293と、ハイパスフィルタ(以下、「HPF」と呼ぶ)294と、切替スイッチ295とを備える。包絡線検波器291は、フロントエンド部210の出力部213aから出力された規定周波数信号S212a(t)が入力され、その規定周波数信号S212a(t)の包絡線を検波し、その包絡線に応じた包絡線信号を生成する。スプリッタ292は、包絡線検波器291によって生成された包絡線信号を2つに分配し、等電力・同位相の2つの分配後信号を出力する。LPF293は、スプリッタ292から出力された分配後信号の内、例えば16Hz以上の周波数帯域の信号を遮断し、16Hz未満の周波数帯域の信号を通過させる。一方、HPF294は、スプリッタ292から出力された分配後信号の内、例えば16kHz未満の周波数帯域の信号を遮断し、16kHz以上の周波数帯域の信号を通過させる。切替スイッチ295は、LPF293に接続されてLPF293から出力された16Hz未満の周波数帯域の信号を、トリガー信号Triとして出力するローパスモードと、HPF294に接続されてHPF294から出力された16kHz以上の周波数帯域の信号を、トリガー信号Triとして出力するハイパスモードとに切り替え可能である。
(Trigger generation unit 290)
The trigger generation unit 290 includes an envelope detector 291, a splitter 292, an LPF 293, a high-pass filter (hereinafter referred to as “HPF”) 294, and a changeover switch 295. The envelope detector 291 receives the specified frequency signal S212a (t) output from the output unit 213a of the front end unit 210, detects the envelope of the specified frequency signal S212a (t), and responds to the envelope Generating an envelope signal. The splitter 292 distributes the envelope signal generated by the envelope detector 291 into two, and outputs two post-distributed signals having the same power and the same phase. The LPF 293 blocks a signal in a frequency band of, for example, 16 Hz or more among the post-distribution signals output from the splitter 292 and passes a signal in a frequency band of less than 16 Hz. On the other hand, the HPF 294 blocks a signal in a frequency band of, for example, less than 16 kHz among the post-distribution signals output from the splitter 292 and passes a signal in a frequency band of 16 kHz or more. The changeover switch 295 is connected to the LPF 293 and outputs a signal in a frequency band of less than 16 Hz output from the LPF 293 as a trigger signal Tri, and is connected to the HPF 294 and outputs a frequency band of 16 kHz or more output from the HPF 294. The signal can be switched to a high-pass mode that outputs the trigger signal Tri.

(AD変換部300の構成)
図5に示すAD変換部300は、パワーディテクタ(図示せず)を有し、このパワーディテクタには、アナログ位相処理回路200(図6参照)のトリガー生成部290から出力されるトリガー信号Triが入力され、そのトリガー信号Triの信号レベルが基準レベル以上であるときにデジタルパルス波信号を出力する。このデジタルパルス波信号がパワーディテクタから出力されることは、第1の受信アンテナ11aが電波信号を受信したことを意味する。AD変換部300は、パワーディテクタから出力されるデジタルパルス波信号に同期して、アナログ位相処理回路200の差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)をサンプリングホールドする。そして、AD変換部300は、サンプリングホールドされた差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)をデジタル信号に変換して、標定部400に出力する。つまり、第1の受信アンテナ11aが所定レベル以上の電波信号を受信したときに同期して、差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)がAD変換部300から標定部400に出力される。
(Configuration of AD conversion unit 300)
The AD conversion unit 300 shown in FIG. 5 has a power detector (not shown), and the trigger signal Tri output from the trigger generation unit 290 of the analog phase processing circuit 200 (see FIG. 6) is supplied to the power detector. A digital pulse wave signal is output when the signal level of the trigger signal Tri is greater than or equal to the reference level. The output of the digital pulse wave signal from the power detector means that the first receiving antenna 11a has received the radio wave signal. The AD conversion unit 300 outputs the difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t) of the analog phase processing circuit 200 in synchronization with the digital pulse wave signal output from the power detector. Sampling and holding. Then, the AD conversion unit 300 converts the sampled and held difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t) into digital signals and outputs them to the orientation unit 400. That is, the difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t) are converted into the AD conversion unit in synchronism when the first receiving antenna 11a receives a radio signal of a predetermined level or higher. 300 is output to the orientation unit 400.

(標定部400、表示処理部500、表示装置30の構成)
標定部400は、CPU410とメモリ420とを備え、AD変換部300でサンプリングホールドされた出力値V1b,V1c,V3b,V3cのデジタル信号を入力し、電波発信源からの電波信号の到来方向の仰角θzおよび水平角φxを算出し、表示処理部500に出力する。表示処理部500は、表示装置30の表示動作を制御する。なお、制御ユニット20と表示装置30とは、図1では一体化された構成であるが、互いに分離した構成でもよい。また、アンテナユニット10と制御ユニット20とは、伝送ケーブルCを介して有線通信する構成に限らず、無線通信を行う構成でもよい。
(Configuration of orientation unit 400, display processing unit 500, and display device 30)
The orientation unit 400 includes a CPU 410 and a memory 420, and receives the digital signals of the output values V1b, V1c, V3b, and V3c sampled and held by the AD conversion unit 300, and the elevation angle of the arrival direction of the radio signal from the radio source θz and horizontal angle φx are calculated and output to the display processing unit 500. The display processing unit 500 controls the display operation of the display device 30. The control unit 20 and the display device 30 are integrated in FIG. 1, but may be separated from each other. In addition, the antenna unit 10 and the control unit 20 are not limited to a configuration that performs wired communication via the transmission cable C, and may be configured to perform wireless communication.

A−2.動作:
第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cのそれぞれから出力されるアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を次の式で表すものとする。
A-2. Operation:
The antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) output from the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c are expressed by the following equations.

Sa(t)=S1×sinωt ・・・(1)
Sb(t)=S2×sin{ω(t−Δt2)} ・・・(2)
Sc(t)=S3×sin{ω(t−Δt3)} ・・・(3)
なお、S1からS3は、各アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の振幅であり、ω(=2πf)は、各アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の角周波数である。本実施形態では、第1の受信アンテナ11aが基準アンテナとされており、Δt2は、第1の受信アンテナ11aに対する第2の受信アンテナ11bの電波信号の到達時間差であり、ωΔt2は、第1の受信アンテナ11aに対する第2の受信アンテナ11bの電波信号の到達位相差である。Δt3は、第1の受信アンテナ11aに対する第3の受信アンテナ11cの電波信号の到達時間差であり、ωΔt3は、第1の受信アンテナ11aに対する第3の受信アンテナ11cの電波信号の到達位相差である。
Sa (t) = S1 × sin ωt (1)
Sb (t) = S2 × sin {ω (t−Δt2)} (2)
Sc (t) = S3 × sin {ω (t−Δt3)} (3)
S1 to S3 are the amplitudes of the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), Sc (t), and ω (= 2πf) is the antenna analog signals Sa (t), Sb (t). , Sc (t). In the present embodiment, the first receiving antenna 11a is the reference antenna, Δt2 is the arrival time difference of the radio signal of the second receiving antenna 11b with respect to the first receiving antenna 11a, and ωΔt2 is the first receiving antenna 11a. This is the arrival phase difference of the radio signal of the second receiving antenna 11b with respect to the receiving antenna 11a. Δt3 is the arrival time difference of the radio signal of the third reception antenna 11c relative to the first reception antenna 11a, and ωΔt3 is the arrival phase difference of the radio signal of the third reception antenna 11c relative to the first reception antenna 11a. .

局部発振器114から出力される発振信号Vm(t)を次の式で表すものとする。
Vm(t)=Vm×cos(ωat+θ) ・・・(4)
Vmは発振信号Vm(t)の振幅であり、ωa(=2πfa)は、局部発振器114から出力される発振信号Vm(t)の角周波数(faは、発振信号Vm(t)の基準周波数)であり、θは局部発振器114の位相角である。
The oscillation signal Vm (t) output from the local oscillator 114 is represented by the following equation.
Vm (t) = Vm × cos (ωat + θ) (4)
Vm is the amplitude of the oscillation signal Vm (t), and ωa (= 2πfa) is the angular frequency of the oscillation signal Vm (t) output from the local oscillator 114 (fa is the reference frequency of the oscillation signal Vm (t)). And θ is the phase angle of the local oscillator 114.

(アナログ位相処理回路200の動作)
アナログ位相処理回路200の動作について説明する。なお、アンプ242,244b,244c,246での増幅については説明を省略する。アナログ位相処理回路200は、周波数変換部100から出力される差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)が、SAWフィルタ212a,212b,212cの上記規定の周波数帯域(400MHz)内の信号を含む場合に限り、当該差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)を直交検波して、上記到達時間差Δt2,Δt3を顕著に示す差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)を生成する。
(Operation of Analog Phase Processing Circuit 200)
The operation of the analog phase processing circuit 200 will be described. A description of the amplification in the amplifiers 242, 244b, 244c, and 246 is omitted. In the analog phase processing circuit 200, the difference frequency signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) output from the frequency converter 100 are converted into the prescribed frequency bands (400 MHz) of the SAW filters 212a, 212b, and 212c. Only when the difference frequency signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) are orthogonally detected, the difference frequency signal V1b (t) remarkably indicating the arrival time differences Δt2 and Δt3. , V1c (t), V3b (t), and V3c (t) are generated.

具体的には、周波数変換部100から出力された差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)の内、SAWフィルタ212a,212b,212cを通過した規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)は、次の式で表すことができる。   Specifically, among the difference frequency signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) output from the frequency converter 100, the specified frequency signal S212a (t) that has passed through the SAW filters 212a, 212b, and 212c. , S212b (t), S212c (t) can be expressed by the following equations.

S212a(t)=Ea(t)×sin{(ω−ωa)t−θ} ・・・(5)
S212b(t)=Eb(t)×sin{(ω−ωa)t−ωΔt2−θ} ・・・(6)
S212c(t)=Ec(t)×sin{(ω−ωa)t−ωΔt3−θ} ・・・(7)
なお、Ea(t)、Eb(t)およびEc(t)は、各規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)の振幅の変化(包絡線)を表すエンベロープ関数である。一般に、各受信アンテナ11a,11b,11cが連続波信号のみを受信した場合、Ea(t)、Eb(t)およびEc(t)の値は一定であり、各受信アンテナ11a,11b,11cがバースト波信号のみを受信した場合、Ea(t)、Eb(t)およびEc(t)の値は、三角波状や矩形波状に変化する。
S212a (t) = Ea (t) × sin {(ω−ωa) t−θ} (5)
S212b (t) = Eb (t) × sin {(ω−ωa) t−ωΔt2−θ} (6)
S212c (t) = Ec (t) × sin {(ω−ωa) t−ωΔt3−θ} (7)
Ea (t), Eb (t), and Ec (t) are envelope functions representing changes (envelopes) of the amplitudes of the specified frequency signals S212a (t), S212b (t), and S212c (t). . In general, when each receiving antenna 11a, 11b, 11c receives only a continuous wave signal, the values of Ea (t), Eb (t), and Ec (t) are constant, and each receiving antenna 11a, 11b, 11c When only a burst wave signal is received, the values of Ea (t), Eb (t), and Ec (t) change to a triangular wave shape or a rectangular wave shape.

フロントエンド部210の局部発振器214から出力され、増幅部220を通過し、第1分配回路230のスプリッタ233から出力された位相角が0°の発振信号Vn1(t)と、ハイブリッドカプラ232から出力された位相角が90°の発振信号Vn2(t)を、次の式で表すものとする。   An oscillation signal Vn1 (t) output from the local oscillator 214 of the front end unit 210, passing through the amplification unit 220, and output from the splitter 233 of the first distribution circuit 230 and having a phase angle of 0 °, and output from the hybrid coupler 232 The oscillation signal Vn2 (t) having a phase angle of 90 ° is expressed by the following equation.

Vn1(t)=Vn×sin(ωbt+φ) ・・・(8)
Vn2(t)=Vn×sin(ωbt+φ+(π/2))=Vn×cos(ωbt+φ) ・・・(9)
Vnは発振信号の振幅であり、fb(=ωb/(2π))は局部発振器214から出力される発振信号の局部発信周波数であり、φは局部発振器214の位相角である。本実施形態では、局部発信周波数は300MHzであるものとする。
Vn1 (t) = Vn × sin (ωbt + φ) (8)
Vn2 (t) = Vn × sin (ωbt + φ + (π / 2)) = Vn × cos (ωbt + φ) (9)
Vn is the amplitude of the oscillation signal, fb (= ωb / (2π)) is the local oscillation frequency of the oscillation signal output from the local oscillator 214, and φ is the phase angle of the local oscillator 214. In this embodiment, it is assumed that the local transmission frequency is 300 MHz.

上記の式(8)(9)等より、ミキサ241,243b,243c,245のそれぞれから出力される混合信号S241(t),S243b(t),S243c(t),S245(t)は、次の式で表すことができる。   From the above equations (8), (9), etc., the mixed signals S241 (t), S243b (t), S243c (t), S245 (t) output from the mixers 241, 243b, 243c, 245 are as follows: It can be expressed by the following formula.

S241(t)=S212a(t)×Vn1(t)=(1/2)×Vn×Ea(t)×[cos{(ω−ωa−ωb)t−θ−φ}−cos{(ω−ωa+ωb)t−θ+φ}] ・・・(10)
S243b(t)=S212b(t)×Vn1(t)=(1/2)×Vn×Eb(t)×[cos{(ω−ωa−ωb)t−ωΔt2−θ−φ}−cos{(ω−ωa+ωb)t−ωΔt2−θ+φ}] ・・・(11)
S243c(t)=S212c(t)×Vn1(t)=(1/2)×Vn×Ec(t)×[cos{(ω−ωa−ωb)t−ωΔt3−θ−φ}−cos{(ω−ωa+ωb)t−ωΔt3−θ+φ}] ・・・(12)
S245(t)=S212a(t)×Vn2(t)=(1/2)×Vn×Ea(t)×[sin{(ω−ωa−ωb)t−θ−φ}+sin{(ω−ωa+ωb)t−θ+φ}] ・・・(13)
S241 (t) = S212a (t) × Vn1 (t) = (1/2) × Vn × Ea (t) × [cos {(ω−ωa−ωb) t−θ−φ} −cos {(ω− ωa + ωb) t−θ + φ}] (10)
S243b (t) = S212b (t) * Vn1 (t) = (1/2) * Vn * Eb (t) * [cos {([omega]-[omega] a- [omega] b) t- [omega] [Delta] t2- [theta]-[phi]}-cos {( ω−ωa + ωb) t−ωΔt 2 −θ + φ}] (11)
S243c (t) = S212c (t) × Vn1 (t) = (1/2) × Vn × Ec (t) × [cos {(ω−ωa−ωb) t−ωΔt3−θ−φ} −cos {( ω−ωa + ωb) t−ωΔt 3 −θ + φ}] (12)
S245 (t) = S212a (t) × Vn2 (t) = (1/2) × Vn × Ea (t) × [sin {(ω−ωa−ωb) t−θ−φ} + sin {(ω−ωa + ωb ) T−θ + φ}] (13)

各混合信号S241(t),S243b(t),S243c(t),S245(t)の内、LPF251,252b,252c,253を通過した差周波数信号S251(t),S252b(t),S252c(t),S253(t)は、次の式で表すことができる。   Among the mixed signals S241 (t), S243b (t), S243c (t), and S245 (t), the difference frequency signals S251 (t), S252b (t), and S252c (passed through the LPFs 251, 252b, 252c, and 253) t) and S253 (t) can be expressed by the following equations.

S251(t)=(1/2)×Vn×Ea(t)×cos{(ω−ωa−ωb)t−θ−φ} ・・・(14)
S252b(t)=(1/2)×Vn×Eb(t)×cos{(ω−ωa−ωb)t−ωΔt2−θ−φ} ・・・(15)
S252c(t)=(1/2)×Vn×Ec(t)×cos{(ω−ωa−ωb)t−ωΔt3−θ−φ} ・・・(16)
S253(t)=(1/2)×Vn×Ea(t)×sin{(ω−ωa−ωb)t−θ−φ} ・・・(17)
このように、各LPF251,252b,252c,253は、各混合信号S241(t),S243b(t),S243c(t),S245(t)の内、700MHz帯域成分の信号を遮断し、上記到達時間差Δt2,Δt3を顕著に示す100MHz帯域の差周波数信号S251(t),S252b(t),S252c(t),S253(t)を通過させて、後段の第2ミキサ部270に出力する。
S251 (t) = (1/2) * Vn * Ea (t) * cos {([omega]-[omega] a- [omega] b) t- [theta]-[phi]} (14)
S252b (t) = (1/2) * Vn * Eb (t) * cos {([omega]-[omega] a- [omega] b) t- [omega] [Delta] t2- [theta]-[phi]} (15)
S252c (t) = (1/2) * Vn * Ec (t) * cos {([omega]-[omega] a- [omega] b) t- [omega] [Delta] t3- [theta]-[phi]} (16)
S253 (t) = (1/2) * Vn * Ea (t) * sin {([omega]-[omega] a- [omega] b) t- [theta]-[phi]} (17)
In this way, the LPFs 251, 252 b, 252 c, and 253 block the 700 MHz band component signal among the mixed signals S 241 (t), S 243 b (t), S 243 c (t), S 245 (t), The difference frequency signals S251 (t), S252b (t), S252c (t), and S253 (t) in the 100 MHz band that clearly show the time differences Δt2 and Δt3 are passed through and output to the second mixer section 270 at the subsequent stage.

上記の式(14)から(17)等より、ミキサ271b,271c,273b,273cのそれぞれから出力される混合信号S271b(t),S271c(t),S273b(t),S273c(t)は、次の式で表すことができる。   From the above equations (14) to (17), etc., the mixed signals S271b (t), S271c (t), S273b (t), and S273c (t) output from the mixers 271b, 271c, 273b, and 273c are It can be expressed by the following formula.

S271b(t)=S251(t)×S252b(t)=(1/8)×Vn×Ea(t)×Eb(t)×[cos{2(ω−ωa−ωb)t−ωΔt2−2θ−2φ}+cosωΔt2] ・・・(18)
S271c(t)=S251(t)×S252c(t)=(1/8)×Vn×Ea(t)×Ec(t)×[cos{2(ω−ωa−ωb)t−ωΔt3−2θ−2φ}+cosωΔt3] ・・・(19)
S273b(t)=S253(t)×S252b(t)=(1/8)×Vn×Ea(t)×Eb(t)×[sin{2(ω−ωa−ωb)t−ωΔt2−2θ−2φ}+sinωΔt2] ・・・(20)
S273c(t)=S253(t)×S252c(t)=(1/8)×Vn×Ea(t)×Ec(t)×[sin{2(ω−ωa−ωb)t−ωΔt3−2θ−2φ}+sinωΔt3] ・・・(21)
これらの式からも明らかなように、混合信号S271b(t),S271c(t),S273b(t),S273c(t)は、上記の到達位相差ωΔt2,ωΔt3に依存した検波出力である。
S271b (t) = S251 (t) × S252b (t) = (1/8) × Vn 2 × Ea (t) × Eb (t) × [cos {2 (ω−ωa−ωb) t−ωΔt2−2θ -2φ} + cosωΔt 2] (18)
S271c (t) = S251 (t) × S252c (t) = (1/8) × Vn 2 × Ea (t) × Ec (t) × [cos {2 (ω−ωa−ωb) t−ωΔt3−2θ -2φ} + cos ωΔt 3] (19)
S273b (t) = S253 (t) × S252b (t) = (1/8) × Vn 2 × Ea (t) × Eb (t) × [sin {2 (ω−ωa−ωb) t−ωΔt2−2θ -2φ} + sin ωΔt 2] (20)
S273c (t) = S253 (t) × S252c (t) = (1/8) × Vn 2 × Ea (t) × Ec (t) × [sin {2 (ω−ωa−ωb) t−ωΔt3−2θ -2φ} + sin ωΔt 3] (21)
As is apparent from these equations, the mixed signals S271b (t), S271c (t), S273b (t), and S273c (t) are detection outputs that depend on the arrival phase differences ωΔt2 and ωΔt3.

混合信号S271b(t),S271c(t),S273b(t),S273c(t)の内、LPF281b,281c,283b,283cをそれぞれ通過した差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)は、次の式で表すことができる。   Of the mixed signals S271b (t), S271c (t), S273b (t), S273c (t), the difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (passed through the LPFs 281b, 281c, 283b, 283c, respectively. t) and V3c (t) can be expressed by the following equations.

V1b(t)=(1/8)×Vn×Ea(t)×Eb(t)×cosωΔt2 ・・・(22)
V1c(t)=(1/8)×Vn×Ea(t)×Ec(t)×cosωΔt3 ・・・(23)
V3b(t)=(1/8)×Vn×Ea(t)×Eb(t)×sinωΔt2 ・・・(24)
V3c(t)=(1/8)×Vn×Ea(t)×Ec(t)×sinωΔt3 ・・・(25)
このように、各LPF281b,281c,283b,283cは、混合信号S271b(t),S271c(t),S273b(t),S273c(t)の内、200MHz帯域成分の信号を遮断し、上記到達時間差Δt2,Δt3を顕著に示す直流成分の差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)を通過させる。
V1b (t) = (1/8) × Vn 2 × Ea (t) × Eb (t) × cosωΔt2 ··· (22)
V1c (t) = (1/8) × Vn 2 × Ea (t) × Ec (t) × cosωΔt3 ··· (23)
V3b (t) = (1/8) × Vn 2 × Ea (t) × Eb (t) × sinωΔt2 ··· (24)
V3c (t) = (1/8) × Vn 2 × Ea (t) × Ec (t) × sinωΔt3 ··· (25)
In this way, each LPF 281b, 281c, 283b, 283c blocks the signal of the 200 MHz band component among the mixed signals S271b (t), S271c (t), S273b (t), S273c (t), and the above arrival time difference. Difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t) of direct current components that significantly indicate Δt2 and Δt3 are passed.

(周波数変換部100の動作)
周波数変換部100の動作について説明する。上述したように、周波数変換部100は、任意の周波数成分のアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、当該アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の位相差を保持し、且つ、SAWフィルタ212a,212b,212cの上記規定の周波数帯域(400MHz)内の信号に変換する。
(Operation of frequency converter 100)
The operation of the frequency conversion unit 100 will be described. As described above, the frequency converter 100 converts the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) having arbitrary frequency components into the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc. The phase difference of (t) is held, and the SAW filters 212a, 212b, and 212c are converted into signals within the specified frequency band (400 MHz).

具体的には、上記の式(1)から(4)より、ミキサ120a,120b,120cのそれぞれから出力される混合信号S120a(t),S120b(t),S120c(t)は、次の式で表すことができる。   Specifically, from the above equations (1) to (4), the mixed signals S120a (t), S120b (t), and S120c (t) output from each of the mixers 120a, 120b, and 120c are expressed by the following equations. Can be expressed as

S120a(t)=Sa(t)×Vm(t)=(1/2)×S1×Vm×[sin{(ω+ωa)t+θ}+sin{(ω−ωa)t−θ}] ・・・(26)
S120b(t)=Sb(t)×Vm(t)=(1/2)×S2×Vm×[sin{(ω+ωa)t−ωΔt2+θ}+sin{(ω−ωa)t−ωΔt2−θ}] ・・・(27)
S120c(t)=Sc(t)×Vm(t)=(1/2)×S3×Vm×[sin{(ω+ωa)t−ωΔt3+θ}+sin{(ω−ωa)t−ωΔt3−θ}] ・・・(28)
S120a (t) = Sa (t) × Vm (t) = (1/2) × S1 × Vm × [sin {(ω + ωa) t + θ} + sin {(ω−ωa) t−θ}] (26 )
S120b (t) = Sb (t) × Vm (t) = (1/2) × S2 × Vm × [sin {(ω + ωa) t−ωΔt2 + θ} + sin {(ω−ωa) t−ωΔt2−θ}] (27)
S120c (t) = Sc (t) × Vm (t) = (1/2) × S3 × Vm × [sin {(ω + ωa) t−ωΔt3 + θ} + sin {(ω−ωa) t−ωΔt3−θ}] (28)

混合信号S120a(t),S120b(t),S120c(t)の内、LPF124a,124b,124cをそれぞれ通過した差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)は、次の式で表すことができる。   Among the mixed signals S120a (t), S120b (t), and S120c (t), the difference frequency signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) that have passed through the LPFs 124a, 124b, and 124c are expressed by the following equations. Can be expressed as

S124a(t)=(1/2)×S1×Vm×sin{(ω−ωa)t−θ} ・・・(29)
S124b(t)=(1/2)×S2×Vm×sin{(ω−ωa)t−ωΔt2−θ} ・・・(30)
S124c(t)=(1/2)×S3×Vm×sin{(ω−ωa)t−ωΔt3−θ} ・・・(31)
S124a (t) = (1/2) × S1 × Vm × sin {(ω−ωa) t−θ} (29)
S124b (t) = (1/2) × S2 × Vm × sin {(ω−ωa) t−ωΔt2−θ} (30)
S124c (t) = (1/2) * S3 * Vm * sin {([omega]-[omega] a) t- [omega] [Delta] t3- [theta]} (31)

上記の式(29)から(31)に示す通り、差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)の周波数fout(=(ω−ωa)/(2π))は、上述のアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の周波数f(=ω/(2π))と、局部発振器114から出力される発振信号Vm(t)の基準周波数fa(=ωa/(2π))とによって定まる。従って、周波数設定部117によって、発振信号Vm(t)の基準周波数faを変更することにより、任意の周波数成分のアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、当該アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の位相差を保持し、且つ、所定の周波数帯域内である信号に変換することができる。   As shown in the above equations (29) to (31), the frequency fout (= (ω−ωa) / (2π)) of the difference frequency signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) is The frequency f (= ω / (2π)) of the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), Sc (t) and the reference frequency fa (= ωa) of the oscillation signal Vm (t) output from the local oscillator 114 / (2π)). Therefore, by changing the reference frequency fa of the oscillation signal Vm (t) by the frequency setting unit 117, the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), Sc (t) having arbitrary frequency components are converted into the antennas. The phase difference between the analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) can be maintained and converted into a signal within a predetermined frequency band.

ここで、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cが受信する電波信号には、パルス波信号だけでなく、連続波信号やバースト波信号がある。パルス波信号は、数百KHzから数GHzまで比較的に広い周波数帯域内の様々な周波数成分を含む信号であり、フロントエンド部210のSAWフィルタ212a,212b,212cの規定周波数帯域内の周波数成分(400MHz)を含む。このため、仮に、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cのそれぞれから出力されたアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、周波数変換部100を介さずに、フロントエンド部210に与える構成であっても、各SAWフィルタ212a,212b,212cに、パルス波信号に起因し、且つ、上記規定の周波数帯域内の信号を入力させることにより、パルス波信号の到来方向を標定することができる。   Here, radio wave signals received by the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c include not only pulse wave signals but also continuous wave signals and burst wave signals. The pulse wave signal is a signal including various frequency components in a relatively wide frequency band from several hundred KHz to several GHz, and the frequency component in the specified frequency band of the SAW filters 212a, 212b, and 212c of the front end unit 210. (400 MHz). Therefore, it is assumed that the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) output from the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c are not passed through the frequency conversion unit 100. In addition, even if the configuration is applied to the front end unit 210, the SAW filters 212a, 212b, and 212c are caused to input a pulse wave signal that is caused by the pulse wave signal and within the specified frequency band. The direction of arrival can be determined.

一方、連続波信号やバースト波信号は、比較的に狭い周波数帯域内の周波数成分しか含まず、かつ、用途によって周波数帯域は異なる。このため、仮に、アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、周波数変換部100を介さずに、フロントエンド部210に与える構成とすると、連続波信号やバースト波信号の内、上記規定の周波数帯域内の周波数成分を含むものについては到来方向を標定することはできるが、規定の周波数帯域内の周波数成分を含まないものについては到来方向を標定することはできない。   On the other hand, continuous wave signals and burst wave signals contain only frequency components within a relatively narrow frequency band, and the frequency band differs depending on the application. Therefore, if the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) are provided to the front end unit 210 without passing through the frequency conversion unit 100, a continuous wave signal or a burst wave signal is assumed. Among them, the direction of arrival can be determined for those including the frequency components in the specified frequency band, but the direction of arrival cannot be determined for those not including the frequency components in the specified frequency band.

これに対して、本実施形態では、アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、周波数変換部100を介して、フロントエンド部210に与える構成である。周波数変換部100では、周波数設定部117によって、発振信号Vm(t)の基準周波数faを変更することにより、特定の周波数成分のみを含むアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、当該アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の位相差を保持し、且つ、周波数成分がSAWフィルタ212a,212b,212cの規定周波数帯域内である差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)に変換することができる。例えば、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cが受信した連続波信号の周波数fが800MHzである場合、周波数設定部117によって、発振信号Vm(t)の基準周波数faを400MHzに設定すれば、差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)の周波数fout(=f−fa)を、400MHz、即ち、SAWフィルタ212a,212b,212cの規定周波数帯域内の周波数にすることができる。また、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cが受信した連続波信号の周波数fが1200MHzである場合、周波数設定部117によって、発振信号Vm(t)の基準周波数faを800MHzに設定すれば、差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)の周波数fout(=f−fa)を、400MHz、即ち、SAWフィルタ212a,212b,212cの規定周波数帯域内の周波数にすることができる。   On the other hand, in this embodiment, the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) are provided to the front end unit 210 via the frequency conversion unit 100. In the frequency conversion unit 100, the frequency setting unit 117 changes the reference frequency fa of the oscillation signal Vm (t), so that the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), Sc (including only specific frequency components are changed. t) is the difference frequency that holds the phase difference between the antenna analog signals Sa (t), Sb (t), and Sc (t) and whose frequency components are within the specified frequency bands of the SAW filters 212a, 212b, and 212c. Signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) can be converted. For example, when the frequency f of the continuous wave signal received by the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c is 800 MHz, the reference frequency fa of the oscillation signal Vm (t) is set to 400 MHz by the frequency setting unit 117. Then, the frequency fout (= f−fa) of the difference frequency signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) is set to 400 MHz, that is, a frequency within the specified frequency band of the SAW filters 212a, 212b, and 212c. can do. When the frequency f of the continuous wave signal received by the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c is 1200 MHz, the frequency setting unit 117 sets the reference frequency fa of the oscillation signal Vm (t) to 800 MHz. Then, the frequency fout (= f−fa) of the difference frequency signals S124a (t), S124b (t), and S124c (t) is set to 400 MHz, that is, a frequency within the specified frequency band of the SAW filters 212a, 212b, and 212c. can do.

(トリガー生成部290の動作)
図7は、トリガー生成部290が電波信号からトリガー信号Triを生成するまでの流れの説明図である。上述したように、電波信号には、パルス波信号の他に、連続波信号やバースト波信号があり、多くの環境下では、これらの複数種類の電波信号が混在している。このような環境下にアンテナユニット10が配置されると、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cは、連続波信号とパルス波信号とバースト波信号とが混在した混在信号を受信し、その混在信号に応じたアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)をそれぞれ出力し、フロントエンド部210は、混在信号に応じた規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)をそれぞれ出力する。
(Operation of trigger generation unit 290)
FIG. 7 is an explanatory diagram of a flow until the trigger generation unit 290 generates the trigger signal Tri from the radio signal. As described above, radio wave signals include continuous wave signals and burst wave signals in addition to pulse wave signals. In many environments, these plural types of radio wave signals are mixed. When the antenna unit 10 is arranged in such an environment, the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c receive a mixed signal in which a continuous wave signal, a pulse wave signal, and a burst wave signal are mixed. , Antenna analog signals Sa (t), Sb (t), Sc (t) corresponding to the mixed signals are output, respectively, and the front-end unit 210 defines specified frequency signals S212a (t), S212b ( t) and S212c (t) are output.

ここで、このような混在信号に応じた規定周波数信号S212a(t)が包絡線検波器291に入力された場合、包絡線検波器291によって生成される包絡線信号の波形は、図7に示すように、半波信号に直流信号が重畳したような波形になる。半波信号は、パルス波信号やバースト波信号に起因する信号であり、直流信号は連続波信号に起因する信号である。従って、包絡線検波器291によって生成された包絡線信号を、パルス波信号やバースト波信号を受信した時のトリガー信号Triとして利用しようとすると、直流信号、即ち連続波信号の受信強度が変化する度にトリガーレベル(比較用の基準電圧)を調整しなければならず、安定したトリガー信号Triを生成できないことがある。   Here, when the specified frequency signal S212a (t) corresponding to such a mixed signal is input to the envelope detector 291, the waveform of the envelope signal generated by the envelope detector 291 is shown in FIG. Thus, the waveform is such that a DC signal is superimposed on the half-wave signal. The half wave signal is a signal caused by a pulse wave signal or a burst wave signal, and the direct current signal is a signal caused by a continuous wave signal. Therefore, if the envelope signal generated by the envelope detector 291 is used as the trigger signal Tri when receiving a pulse wave signal or a burst wave signal, the reception intensity of the DC signal, that is, the continuous wave signal changes. The trigger level (reference voltage for comparison) must be adjusted each time, and a stable trigger signal Tri may not be generated.

これに対して、本実施形態では、トリガー生成部290は、ローパスモードとハイパスモードとに切り替え可能になっている。このため、標定対象がパルス波信号やバースト波信号である場合、切替スイッチ295によってトリガー生成部290がハイパスモードにされると(図7の上段参照)、包絡線信号から直流信号が除去された半波成分の信号がトリガー信号Triとして出力される。つまり、連続波信号の受信強度が変化してもトリガーレベルを調整する必要がなくなり、パルス波信号やバースト波信号に起因した安定したトリガー信号Triを生成できるようになる。一方、標定対象が連続波信号である場合、切替スイッチ295によってトリガー生成部290がローパスモードにされると(図7の下段参照)、包絡線信号から半波信号が除去された直流成分の信号がトリガー信号Triとして出力される。つまり、パルス波信号やバースト波信号の影響を受けず、連続波信号に起因して、標定開始と同時にトリガー動作に入るトリガー信号Triを生成することができる。   On the other hand, in this embodiment, the trigger generation unit 290 can be switched between a low-pass mode and a high-pass mode. For this reason, when the target of orientation is a pulse wave signal or a burst wave signal, the DC signal is removed from the envelope signal when the trigger generator 290 is set to the high-pass mode by the changeover switch 295 (see the upper part of FIG. 7). A half-wave component signal is output as the trigger signal Tri. That is, even if the reception intensity of the continuous wave signal changes, it is not necessary to adjust the trigger level, and a stable trigger signal Tri caused by the pulse wave signal or the burst wave signal can be generated. On the other hand, when the orientation target is a continuous wave signal, when the trigger generation unit 290 is set to the low-pass mode by the changeover switch 295 (see the lower part of FIG. 7), the signal of the DC component in which the half-wave signal is removed from the envelope signal Is output as the trigger signal Tri. That is, the trigger signal Tri that enters the trigger operation simultaneously with the start of the orientation can be generated due to the continuous wave signal without being affected by the pulse wave signal or the burst wave signal.

(標定部400の動作)
標定部400の動作について、トリガー生成部290がハイパスモードに設定されている場合を例に挙げて説明する。この場合、第1の受信アンテナ11aがパルス波信号およびバースト波信号(後述のパケット通信信号PS、ビーコン信号BS)の少なくとも一方を受信したときに同期して、AD変換部300から標定部400に差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)が入力される。バースト波信号の発信源は、複数のテレメトリー用発信器であるものとする。このテレメトリー用発信器は、動物に装着され、当該動物の行動および状態に関する情報が含まれるバースト波信号を無線通信で発信する。
(Operation of the orientation unit 400)
The operation of the orientation unit 400 will be described by taking as an example the case where the trigger generation unit 290 is set to the high-pass mode. In this case, when the first receiving antenna 11a receives at least one of a pulse wave signal and a burst wave signal (a packet communication signal PS and a beacon signal BS, which will be described later), the AD conversion unit 300 transfers to the orientation unit 400. Difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t) are input. Assume that a burst wave signal is transmitted from a plurality of telemetry transmitters. This telemetry transmitter is attached to an animal and transmits a burst wave signal including information on the behavior and state of the animal by wireless communication.

図8は、第1および第2のテレメトリー用発信器ID1,ID2のバースト波信号の発信パターンを例示するタイムチャートである。図8に示すように、バースト波信号には、パケット通信信号PSとビーコン信号BSとが含まれる。各テレメトリー用発信器ID1,ID2は、パケット通信信号PSをパケット周期TM1で繰り返し発信し、ビーコン信号BSをビーコン周期TM2で繰り返し発信する。ビーコン周期TM2は、パケット周期TM1よりも短い周期であり、例えば、パケット周期TM1は10sであり、ビーコン周期TM2は2sである。このように、電波法で送信が義務付けられているパケット通信信号PSを極力長い発信周期で送信しつつ、当該パケット通信信号PSよりも信号長さが短いビーコン信号BSを、パケット通信信号PSよりも短い発信周期で送信することにより、パケット通信信号PSのみを送信する場合に比べて、テレメトリー用発信器の電力消費を抑制することができる。また、ビーコン信号BSの発信周期を、パケット通信信号PSの発信周期よりも短くできるため、対象の動物の移動を適切に追跡することができる。   FIG. 8 is a time chart illustrating a transmission pattern of burst wave signals of the first and second telemetry transmitters ID1 and ID2. As shown in FIG. 8, the burst wave signal includes a packet communication signal PS and a beacon signal BS. Each of the telemetry transmitters ID1 and ID2 repeatedly transmits the packet communication signal PS at the packet period TM1 and repeatedly transmits the beacon signal BS at the beacon period TM2. The beacon period TM2 is a period shorter than the packet period TM1, for example, the packet period TM1 is 10 s, and the beacon period TM2 is 2 s. In this way, the beacon signal BS having a shorter signal length than the packet communication signal PS is transmitted from the packet communication signal PS while transmitting the packet communication signal PS, which is obliged to be transmitted by the Radio Law, as long as possible. By transmitting with a short transmission cycle, it is possible to suppress the power consumption of the telemetry transmitter as compared with the case where only the packet communication signal PS is transmitted. Moreover, since the transmission cycle of the beacon signal BS can be shorter than the transmission cycle of the packet communication signal PS, the movement of the target animal can be appropriately tracked.

パケット通信信号PSには、各テレメトリー用発信器ID1,ID2が取り付けられた動物の種類と、当該各テレメトリー用発信器ID1,ID2の識別情報(ID1,ID2)とが含まれる。また、第1および第2のテレメトリー用発信器ID1,ID2が発信するパケット通信信号PSの信号長さ(発信幅)ΔTM1は、いずれも同じ長さであり、例えば約80msである。一方、第1のテレメトリー用発信器ID1が発信するビーコン信号BSの信号長さΔTM2と、第2のテレメトリー用発信器ID2が発信するビーコン信号BSの信号長さΔTM3とは互いに異なり、例えば、信号長さΔTM2は12msであり、信号長さΔTM3は24msである。また、各ビーコン信号BSの信号長さΔTM2,ΔTM3は、いずれもパケット通信信号PSの信号長さ(発信幅)ΔTM1よりも短い。   The packet communication signal PS includes the type of animal to which each telemetry transmitter ID1, ID2 is attached and the identification information (ID1, ID2) of each telemetry transmitter ID1, ID2. Further, the signal length (transmission width) ΔTM1 of the packet communication signal PS transmitted from the first and second telemetry transmitters ID1 and ID2 is the same length, for example, about 80 ms. On the other hand, the signal length ΔTM2 of the beacon signal BS transmitted from the first telemetry transmitter ID1 and the signal length ΔTM3 of the beacon signal BS transmitted from the second telemetry transmitter ID2 are different from each other. The length ΔTM2 is 12 ms, and the signal length ΔTM3 is 24 ms. The signal lengths ΔTM2 and ΔTM3 of each beacon signal BS are both shorter than the signal length (transmission width) ΔTM1 of the packet communication signal PS.

標定部400のCPU410は、差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)が入力されると、図9に示す標定処理を実行する。CPU410は、入力された差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)に基づき、受信した電波信号が、パルス波信号であるかバースト波信号であるかを識別する。ここで、一般に、パルス波信号の信号長さ(パルス幅)は数nsであるのに対して、バースト波信号の信号長さ(バースト幅)は数msであるため、両信号長さは大きく異なる。また、差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)のいずれかの波形の検波時間長(信号長さ、持続時間長)は、電波信号の信号長さに比例することが実験により確かめられている。従って、上記検波時間長の相違に基づき、受信した電波信号が、パルス波信号であるかバースト波信号であるかを識別することができる。   When the difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t) are input, the CPU 410 of the orientation unit 400 executes the orientation process shown in FIG. The CPU 410 determines whether the received radio wave signal is a pulse wave signal or a burst wave signal based on the input difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), V3c (t). Identify. Here, in general, the signal length (pulse width) of a pulse wave signal is several ns, whereas the signal length (burst width) of a burst wave signal is several ms, so both signal lengths are large. Different. Further, the detection time length (signal length, duration length) of any one of the difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t) is the signal length of the radio signal. It has been confirmed by experiments that it is proportional to. Therefore, based on the difference in the detection time length, it is possible to identify whether the received radio wave signal is a pulse wave signal or a burst wave signal.

具体的には、CPU410は、差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)のいずれかの検波時間長を測定する(S110)。このとき、CPU410は特許請求の範囲における「測定部」として機能する。CPU410は、測定した検波時間長が第1閾値(一般的なバースト波信号の信号長さとパルス波信号の信号長さとの間の値)以上であるか否かに基づき、受信した電波信号はバースト波信号であるかパルス波信号であるかを識別する。このとき、CPU410は特許請求の範囲における「第1の識別部」として機能する。S120において、CPU410は、受信した電波信号はバースト波信号であると識別した場合(YES)、そのバースト波信号がパケット通信信号PSであるかビーコン信号BSであるかを識別する(S130)。上述したように、各ビーコン信号BSの信号長さΔTM2,ΔTM3は、いずれもパケット通信信号PSの信号長さ(発信幅)ΔTM1よりも短いため、検波時間長が第2の閾値(例えば信号長さΔTM1と、信号長さΔTM2又は信号長さΔTM3との間の値)以上であるか否かに基づき、バースト波信号がパケット通信信号PSであるかビーコン信号BSであるかを識別することができる。   Specifically, the CPU 410 measures the detection time length of any one of the difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t) (S110). At this time, the CPU 410 functions as a “measurement unit” in the claims. The CPU 410 determines that the received radio wave signal is a burst based on whether or not the measured detection time length is equal to or greater than a first threshold value (a value between a signal length of a general burst wave signal and a signal length of a pulse wave signal). Whether it is a wave signal or a pulse wave signal is identified. At this time, the CPU 410 functions as a “first identification unit” in the claims. In S120, when CPU 410 identifies that the received radio wave signal is a burst wave signal (YES), CPU 410 identifies whether the burst wave signal is packet communication signal PS or beacon signal BS (S130). As described above, since the signal lengths ΔTM2 and ΔTM3 of the beacon signals BS are both shorter than the signal length (transmission width) ΔTM1 of the packet communication signal PS, the detection time length is the second threshold (for example, the signal length). Whether or not the burst wave signal is the packet communication signal PS or the beacon signal BS based on whether or not the value is greater than or equal to the value ΔTM1 and the signal length ΔTM2 or the signal length ΔTM3). it can.

S130において、CPU410は、バースト波信号がパケット通信信号PSであると識別した場合(YES)、そのパケット通信信号PSに含まれる識別情報を取得し、取得した識別情報から、当該パケット通信信号PSの発信源は第1および第2のテレメトリー用発信器ID1,ID2のいずれであるか識別する(S140)。S130において、CPU410は、バースト波信号がパケット通信信号PSでない、即ち、ビーコン信号BSあると識別した場合(NO)、S110で測定された検波時間長に基づき、当該ビーコン信号BSの発信源は第1および第2のテレメトリー用発信器ID1,ID2のいずれであるか識別する(S150)。ここで、メモリ420には、各テレメトリー用発信器ID1,ID2の識別情報(ID1,ID2)と、各テレメトリー用発信器ID1,ID2が発信するビーコン信号BSの信号長さ(ΔTM2,ΔTM3)との対応関係を示す対応情報が記憶されている。このため、CPU410は、S110で測定された検波時間長と、対応情報とに基づき、当該ビーコン信号BSの発信源は第1および第2のテレメトリー用発信器ID1,ID2のいずれであるか識別することができる。このとき、CPU410は特許請求の範囲における「第2の識別部」として機能する。S120において、CPU410は、S110で測定した検波時間長が第1閾値未満である場合(NO)、受信した電波信号はパルス波信号であると識別する(S160)。   In S130, when the CPU 410 identifies that the burst wave signal is the packet communication signal PS (YES), the CPU 410 acquires the identification information included in the packet communication signal PS, and from the acquired identification information, Whether the transmission source is the first or second telemetry transmitter ID1, ID2 is identified (S140). In S130, when the CPU 410 identifies that the burst wave signal is not the packet communication signal PS, that is, the beacon signal BS (NO), the transmission source of the beacon signal BS is the first based on the detection time length measured in S110. The first telemetry transmitter ID 1 or the second telemetry transmitter ID 2 is identified (S150). Here, in the memory 420, identification information (ID1, ID2) of each telemetry transmitter ID1, ID2, and the signal length (ΔTM2, ΔTM3) of the beacon signal BS transmitted from each telemetry transmitter ID1, ID2 are stored. Correspondence information indicating the correspondence relationship is stored. Therefore, the CPU 410 identifies whether the source of the beacon signal BS is the first or second telemetry transmitter ID1, ID2 based on the detection time length measured in S110 and the correspondence information. be able to. At this time, the CPU 410 functions as a “second identification unit” in the claims. In S120, if the detection time length measured in S110 is less than the first threshold (NO), the CPU 410 identifies that the received radio wave signal is a pulse wave signal (S160).

S140,S150,S160の処理のいずれかの実行後、CPU410は、差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)に基づき、到達時間差Δt2,Δt3を算出する(S170)。具体的には、上述の式(22)と式(24)から式(32)が成立し、式(23)と式(25)から式(33)が成立する。
tan(ωΔt2)=V3b(t)/V1b(t) ・・・(32)
tan(ωΔt3)=V3c(t)/V1c(t) ・・・(33)
これにより、到達時間差Δt2,Δt3は、
Δt2=ω-1×arctan(V3b(t)/V1b(t)) ・・・(34)
Δt3=ω-1×arctan(V3c(t)/V1c(t)) ・・・(35)
として、求めることができる。
After executing any of the processes of S140, S150, and S160, the CPU 410 calculates the arrival time differences Δt2 and Δt3 based on the difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t). (S170). Specifically, equation (32) is established from equation (22) and equation (24) described above, and equation (33) is established from equation (23) and equation (25).
tan (ωΔt2) = V3b (t) / V1b (t) (32)
tan (ωΔt3) = V3c (t) / V1c (t) (33)
Thereby, the arrival time differences Δt 2 and Δt 3 are
Δt2 = ω −1 × arctan (V3b (t) / V1b (t)) (34)
Δt3 = ω −1 × arctan (V3c (t) / V1c (t)) (35)
As can be obtained.

このように、CPU410は、基準アンテナである第1の受信アンテナ11aに対する第2の受信アンテナ11bの電波信号の到達時間差Δt2を、出力値V1b,V3bおよび(34)を用いて算出することができる。同様に、基準アンテナである第1の受信アンテナ11aに対する第3の受信アンテナ11cの電磁パルス波信号の到達時間差Δt3を、出力値V1c,V3cおよび(35)を用いて算出することができる。なお、到達時間差Δtと位相差Θとは、Θ=2πfΔtの関係が成立するため、標定部400が到達時間差Δtを算出することは、位相差Θを算出していることと同義である。   Thus, the CPU 410 can calculate the arrival time difference Δt2 of the radio signal of the second receiving antenna 11b with respect to the first receiving antenna 11a which is the reference antenna, using the output values V1b, V3b and (34). . Similarly, the arrival time difference Δt3 of the electromagnetic pulse wave signal of the third receiving antenna 11c with respect to the first receiving antenna 11a which is the reference antenna can be calculated using the output values V1c, V3c and (35). Since the arrival time difference Δt and the phase difference Θ have a relationship of Θ = 2πfΔt, the calculation of the arrival time difference Δt by the orientation unit 400 is synonymous with the calculation of the phase difference Θ.

S170の処理の実行後、CPU410は、S170で算出した到達時間差Δt2,Δt3等に基づき、電波信号の到来方向の水平角θxと仰角θzとを算出する(S180)。図10は、発信源から発信された電波信号の到来方向を特定する方法を説明するための概念図である。電波信号の発信源は、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cから十分遠方にあるため、各受信アンテナ11a,11b,11cに到来する電波信号は平面波と仮定することができる。各受信アンテナ11a,11b,11c間の距離をD、アナログ位相処理回路200(図6参照)のSAWフィルタ212a,212b,212cの規定の周波数(400MHz)の波長をλ、アンテナエレメント12aの短辺部分12ay(アンテナの前方向)と電波信号の到来方向との角度をθ、とすると、位相差Θ(=2πfΔt)は、次のように
表すことができる。
Θ=(D/λ)×sin(θ) ・・・(36)
After executing the processing of S170, the CPU 410 calculates the horizontal angle θx and the elevation angle θz of the arrival direction of the radio signal based on the arrival time differences Δt2, Δt3, etc. calculated in S170 (S180). FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining a method of specifying the arrival direction of a radio signal transmitted from a transmission source. Since the transmission source of the radio signal is sufficiently far from the first to third reception antennas 11a, 11b, and 11c, the radio signal arriving at each reception antenna 11a, 11b, and 11c can be assumed to be a plane wave. The distance between the receiving antennas 11a, 11b, and 11c is D, the wavelength of the prescribed frequency (400 MHz) of the SAW filters 212a, 212b, and 212c of the analog phase processing circuit 200 (see FIG. 6) is λ, and the short side of the antenna element 12a When the angle between the portion 12ay (front direction of the antenna) and the arrival direction of the radio signal is θ, the phase difference Θ (= 2πfΔt) can be expressed as follows.
Θ = (D / λ) × sin (θ) (36)

図11および図12は、正三角形の各頂点に各受信アンテナ11a,11b,11cを配置した場合の発信源から発信された電波信号の到来方向を特定する方法を説明するための概念図である。なお、3つの受信アンテナ11a,11b,11cは、Y−Z平面上の正三角形の各頂点に配置され、アンテナの間隔(正三角形の一辺の長さ)Dをλ/4として以下に説明する。第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cの位置ベクトルr1,r2,r3は次のように表すことができる。
r1=(0,0,0) ・・・(37)
r2=(0,+(λ/4)×sin(π/6),−(λ/4)×cos(π/6)) ・・・(38)
r3=(0,−(λ/4)×sin(π/6),−(λ/4)×cos(π/6)) ・・・(39)
FIGS. 11 and 12 are conceptual diagrams for explaining a method of specifying the arrival direction of the radio signal transmitted from the transmission source when the receiving antennas 11a, 11b, and 11c are arranged at the vertices of the equilateral triangle. . The three receiving antennas 11a, 11b, and 11c are arranged at the vertices of an equilateral triangle on the YZ plane, and the antenna interval (length of one side of the equilateral triangle) D is λ / 4. . The position vectors r1, r2, r3 of the first to third receiving antennas 11a, 11b, 11c can be expressed as follows.
r1 = (0,0,0) (37)
r2 = (0, + (λ / 4) × sin (π / 6), − (λ / 4) × cos (π / 6)) (38)
r3 = (0, − (λ / 4) × sin (π / 6), − (λ / 4) × cos (π / 6)) (39)

発信源からの電波信号の到来方向ベクトル(単位ベクトル)をvとする。第1の受信アンテナ11aに対する第2の受信アンテナ11bの位置ベクトルr2と到来方向ベクトルvとのなす角をδ21とし、第1の受信アンテナ11aに対する第3の受信アンテナ11cの位置ベクトルr3と到来方向ベクトルvとのなす角をδ31とすると、次のように表すことができる。
cos(δ21)=<v,r2>/|r2|=4<v,r2>/λ ・・・(40)
cos(δ31)=<v,r3>/|r3|=4<v,r3>/λ ・・・(41)
ここで、<v,r>は、到来方向ベクトルvと位置ベクトルrの内積である。
An arrival direction vector (unit vector) of the radio signal from the transmission source is represented by v. The angle formed by the position vector r2 of the second receiving antenna 11b with respect to the first receiving antenna 11a and the arrival direction vector v is δ21, and the position vector r3 of the third receiving antenna 11c with respect to the first receiving antenna 11a and the direction of arrival. If the angle formed with the vector v is δ31, it can be expressed as follows.
cos (δ21) = <v, r2> / | r2 | = 4 <v, r2> / λ (40)
cos (δ31) = <v, r3> / | r3 | = 4 <v, r3> / λ (41)
Here, <v, r> is an inner product of the arrival direction vector v and the position vector r.

ここで、位置ベクトルの和r2+r3は、Z軸上のベクトルであり、位置ベクトルの差r2−r3は、Y軸上のベクトルである。Z軸上のベクトルである位置ベクトルの和r2+r3と到来方向ベクトルvとのなす角をθzとし、Y軸上のベクトルである位置ベクトルの差r2−r3と到来方向ベクトルvとのなす角をθyとすると、次のように表すことができる。
cos(θz)=<v,r2+r3>/|r2+r3|
=4・3-0.5(<v,r2>+<v,r3>)/λ ・・・(42)
cos(θy)=<v,r2−r3>/|r2−r3|
=4(<v,r2>−<v,r3>)/λ ・・・(43)
また、到来方向ベクトルvの水平角φxは、次のように表すことができる。
sin(φx)=cos(θy)/sin(θz) ・・・(44)
Here, the sum r2 + r3 of the position vectors is a vector on the Z-axis, and the difference r2-r3 of the position vectors is a vector on the Y-axis. The angle formed by the sum r2 + r3 of the position vectors that are vectors on the Z axis and the arrival direction vector v is θz, and the angle formed by the difference r2−r3 of the position vectors that are vectors on the Y axis and the arrival direction vector v is θy. Then, it can be expressed as follows.
cos (θz) = <v, r2 + r3> / | r2 + r3 |
= 4 · 3 -0.5 (<v, r2> + <v, r3>) / λ (42)
cos (θy) = <v, r2-r3> / | r2-r3 |
= 4 (<v, r2>-<v, r3>) / λ (43)
Further, the horizontal angle φx of the arrival direction vector v can be expressed as follows.
sin (φx) = cos (θy) / sin (θz) (44)

以上より、到来方向ベクトルvの水平角φxおよび仰角θzは、次のように表すことができる。
θz=arccos(4・3-0.5(<v,r2>+<v,r3>)/λ)
=arccos(3-0.5(cos(δ21)+cos(δ31))) ・・・(45)
φx=arcsin(cos(θy)/sin(θz))
=arcsin((cos(δ21)−cos(δ31))/(1-cos2(θz))0.5) ・・・(46)
From the above, the horizontal angle φx and the elevation angle θz of the arrival direction vector v can be expressed as follows.
θz = arccos (4 · 3 −0.5 (<v, r2> + <v, r3>) / λ)
= Arccos (3 -0.5 (cos (δ21) + cos (δ31))) (45)
φx = arcsin (cos (θy) / sin (θz))
= Arcsin ((cos (δ21) −cos (δ31)) / (1-cos 2 (θz)) 0.5 ) (46)

ここで、図10に戻り、位置ベクトルrと到来方向ベクトルvとのなす角をδを用いて
式(36)を変形すると、次のように表すことができる。
Θ=(D/λ)×sin(θ)=(D/λ)×sin(δ−π/2)=−(D/λ)×cos(δ) ・・・(47)
すなわち、仰角θzは位相差の和から、水平角φxは位相差の差と仰角θzから算出することができる。このように、CPU410は、差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)に基づき、電波信号の到来方向の水平角φxおよび仰角θzを算出することができる。
Here, returning to FIG. 10, when the angle formed by the position vector r and the arrival direction vector v is transformed using Equation (36), it can be expressed as follows.
Θ = (D / λ) × sin (θ) = (D / λ) × sin (δ−π / 2) = − (D / λ) × cos (δ) (47)
That is, the elevation angle θz can be calculated from the sum of the phase differences, and the horizontal angle φx can be calculated from the phase difference difference and the elevation angle θz. As described above, the CPU 410 can calculate the horizontal angle φx and the elevation angle θz in the arrival direction of the radio signal based on the difference frequency signals V1b (t), V1c (t), V3b (t), and V3c (t). .

S180の処理の実行後、CPU410は、S180で算出した水平角φxおよび仰角θzと、S140,S150,S160の処理における識別結果とを対応付けて表示処理部500に出力し(S190)、本標定処理を終了する。   After executing the process of S180, the CPU 410 associates the horizontal angle φx and the elevation angle θz calculated in S180 with the identification results in the processes of S140, S150, and S160 and outputs them to the display processing unit 500 (S190). The process ends.

(表示処理部500の動作)
表示処理部500は、標定部400で算出された電磁パルス信号の到来方向の水平角φx、仰角θzおよびアンテナユニット10のカメラ18で撮像された被写体の画像のデータを入力して画像表示処理を行い、表示装置30に出力する。図13は、表示装置30に表示される標定結果の例を示す画像図である。表示装置30(図1参照)の表示画面31には、カメラ18で撮像された画像32に、水平方向/垂直方向の直線および複数の同心円で構成された目盛り33が重ね合わせて表示されている。さらに、表示画面31には、電磁パルス信号の到来方向の水平角φxおよび仰角θzで特定された位置に発信源の標定位置を示すマーク34が重ね合わせて表示される。これにより、電波信号の到来方向、さらには、電波信号の発信源の特定が容易となる。また、マーク34は、上述したS140,S150,S160の処理における識別結果に応じて異なる。例えば、電波信号がパルス波信号であれば、マーク34は、そのパルス波信号を示すマークであり、電波信号の発信源がテレメトリー用発信器であれば、そのテレメトリー用発信器の識別情報を示すマークである。これにより、表示画面31から、電波信号の到来方向だけでなく、その電波信号の種別(パルス波信号、連続波信号、バースト波信号)や、発信源の種別(ID1,DI2)を特定することができる。
(Operation of display processing unit 500)
The display processing unit 500 inputs the horizontal angle φx in the arrival direction of the electromagnetic pulse signal calculated by the orientation unit 400, the elevation angle θz, and the image data of the subject imaged by the camera 18 of the antenna unit 10, and performs image display processing. And output to the display device 30. FIG. 13 is an image diagram illustrating an example of the orientation result displayed on the display device 30. On the display screen 31 of the display device 30 (see FIG. 1), a scale 33 composed of horizontal / vertical straight lines and a plurality of concentric circles is superimposed on the image 32 captured by the camera 18. . Further, on the display screen 31, a mark 34 indicating the orientation position of the transmission source is displayed superimposed on the position specified by the horizontal angle φx and the elevation angle θz in the arrival direction of the electromagnetic pulse signal. As a result, the direction of arrival of the radio signal, and further, the source of the radio signal can be easily specified. Further, the mark 34 differs according to the identification result in the processing of S140, S150, and S160 described above. For example, if the radio wave signal is a pulse wave signal, the mark 34 is a mark indicating the pulse wave signal. If the radio wave signal transmission source is a telemetry transmitter, the mark 34 indicates identification information of the telemetry transmitter. Mark. Thereby, not only the arrival direction of the radio wave signal but also the type of the radio wave signal (pulse wave signal, continuous wave signal, burst wave signal) and the type of transmission source (ID1, DI2) are specified from the display screen 31. Can do.

B.変形例
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modifications The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible. .

上記実施形態では、電波到来方向標定装置として、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cを有する電波到来方向標定装置1を例示したが、電波到来方向標定装置は、これに限定されず、2つの受信アンテナを備え、これらの受信アンテナから出力される信号に基づき、電波信号の到来方向の仰角θzおよび水平角φxのいずれか一方だけを算出し、電波信号の到来方向を標定する構成でもよい。また、電波到来方向標定装置は、4つ以上の受信アンテナを備える構成でもよい。   In the above embodiment, the radio wave arrival direction locating apparatus 1 having the first to third receiving antennas 11a, 11b, and 11c is exemplified as the radio wave arrival direction locating apparatus. However, the radio wave arrival direction locating apparatus is not limited to this. A configuration that includes two receiving antennas, calculates only one of the elevation angle θz and the horizontal angle φx of the arrival direction of the radio signal based on the signals output from these receiving antennas, and determines the arrival direction of the radio signal But you can. Further, the radio wave arrival direction locating device may be configured to include four or more receiving antennas.

上記実施形態では、バイパスフィルタとして、LPF124a,124b,124cを例示した。これによれば、LPF124a,124b,124cはダウンコンバータとして機能し、当該LPF124a,124b,124cの中心角周波数よりも高い周波数の電波信号の到達位相差(時間差)を算出することができる。しかし、バイパスフィルタは、これに限定されず、ハイパスフィルタでもよい。上記実施形態において、LPF124a,124b,124cをハイパスフィルタに変更すれば、当該ハイパスフィルタはアップコンバータとして機能し、当該ハイパスフィルタの中心角周波数よりも低い周波数の電波信号の到達位相差(時間差)を算出することができる。   In the above embodiment, the LPFs 124a, 124b, and 124c are exemplified as the bypass filters. According to this, the LPFs 124a, 124b, and 124c function as down converters, and can calculate the arrival phase difference (time difference) of radio signals having a frequency higher than the central angular frequency of the LPFs 124a, 124b, and 124c. However, the bypass filter is not limited to this and may be a high-pass filter. In the above embodiment, if the LPFs 124a, 124b, and 124c are changed to high-pass filters, the high-pass filter functions as an up-converter, and the arrival phase difference (time difference) of the radio signal having a frequency lower than the central angular frequency of the high-pass filter is increased. Can be calculated.

上記実施形態において、スプリッタ231から、等電力・同位相で3つに分配し、その1つの分配後信号を、AD変換部300のAD変換の同期信号(トリガー信号)として利用してもよい。また、スプリッタ263から、等電力・同位相で3つに分配し、その1つの分配後信号を、AD変換部300のAD変換の同期信号(トリガー信号)として利用してもよい。   In the above-described embodiment, the signal may be distributed from the splitter 231 into three with equal power and the same phase, and one post-distributed signal may be used as an AD conversion synchronization signal (trigger signal) of the AD conversion unit 300. Further, the signal may be distributed from the splitter 263 into three signals with the same power and the same phase, and one post-distributed signal may be used as an AD conversion synchronization signal (trigger signal) of the AD conversion unit 300.

上記実施形態では、フィルタ回路として、LPF293とHPF294との両方を備える構成を例示したが、フィルタ回路は、これに限定されず、LPF293とHPF294との一方だけを備える構成でもよい。また、フィルタ回路は、中心角周波数を変更可能なバンドパスフィルタを備え、この中心角周波数を変更することにより、上記ハイパスモードとローパスモードとに切り替わる構成でもよい。   In the above-described embodiment, the configuration including both the LPF 293 and the HPF 294 is illustrated as the filter circuit. However, the filter circuit is not limited thereto, and may be configured to include only one of the LPF 293 and the HPF 294. Further, the filter circuit may include a bandpass filter that can change the center angular frequency, and may be configured to switch between the high-pass mode and the low-pass mode by changing the center angular frequency.

10:アンテナユニット 11a,11b,11c:受信アンテナ 12a:アンテナエレメント 12ay:短辺部分 12az:長辺部分 13a:アース板 14a:電波吸収材 15a:空隙 16a:開口部 18:カメラ 19:支持部材 20:制御ユニット 30:表示装置 31:表示画面 32:画像 33:目盛り 34:マーク 40:三脚 100:周波数変換部 111a,111b,111c:入力部 113a,113b,113c:出力部 114:局部発振器 116:スプリッタ 117:周波数設定部 120a,120b,120c:ミキサ 122a,122b,122c:アンプ 124a,124b,124c:LPF 200:アナログ位相処理回路 210:フロントエンド部 211a,211b,211c:入力部 212a,212b,212c:SAWフィルタ 213a,213b,213c:出力部 214:局部発振器 215:SAWフィルタ 216:出力部 220:増幅部 221a,221b,221c:入力部 222a,222b,222c:プリアンプ 223:デジタルアッテネータ 223a,223b,223c:デジタルアッテネータ 224a,224b,224c:メインアンプ 225:入力部 226:アッテネータ 227:メインアンプ 230:第1分配回路 231,233:スプリッタ 232:ハイブリッドカプラ 240:第1ミキサ部 241,243b,243c,245:ミキサ 242,244b,244c,246:アンプ 250:第1LPF部 251,252b,252c,253:LPF 260:第2分配回路 261,262b,262c,263:スプリッタ 270:第2ミキサ部 271b,271c,273b,273c:ミキサ 280:第2LPF部 281b,281c,283b,283c:LPF 290:トリガー生成部 291:包絡線検波器 292:スプリッタ 293:LPF 294:HPF 295:切替スイッチ 300:AD変換部 400:標定部 410:CPU 420:メモリ 500:表示処理部   10: Antenna unit 11a, 11b, 11c: Receiving antenna 12a: Antenna element 12ay: Short side portion 12az: Long side portion 13a: Earth plate 14a: Radio wave absorber 15a: Air gap 16a: Opening portion 18: Camera 19: Support member 20 : Control unit 30: Display device 31: Display screen 32: Image 33: Scale 34: Mark 40: Tripod 100: Frequency conversion unit 111a, 111b, 111c: Input unit 113a, 113b, 113c: Output unit 114: Local oscillator 116: Splitter 117: Frequency setting unit 120a, 120b, 120c: Mixer 122a, 122b, 122c: Amplifier 124a, 124b, 124c: LPF 200: Analog phase processing circuit 210: Front end unit 211a, 211b, 21 1c: Input unit 212a, 212b, 212c: SAW filter 213a, 213b, 213c: Output unit 214: Local oscillator 215: SAW filter 216: Output unit 220: Amplification unit 221a, 221b, 221c: Input unit 222a, 222b, 222c: Preamplifier 223: Digital attenuator 223a, 223b, 223c: Digital attenuator 224a, 224b, 224c: Main amplifier 225: Input section 226: Attenuator 227: Main amplifier 230: First distribution circuit 231, 233: Splitter 232: Hybrid coupler 240: First 1 mixer section 241, 243b, 243c, 245: mixer 242, 244b, 244c, 246: amplifier 250: first LPF section 251, 252b, 252c, 2 3: LPF 260: Second distribution circuit 261, 262b, 262c, 263: Splitter 270: Second mixer unit 271b, 271c, 273b, 273c: Mixer 280: Second LPF unit 281b, 281c, 283b, 283c: LPF 290: Trigger Generator 291: Envelope detector 292: Splitter 293: LPF 294: HPF 295: Changeover switch 300: AD converter 400: Orientation unit 410: CPU 420: Memory 500: Display processing unit

Claims (9)

電波到来方向標定装置であって、
電波信号を受信して前記電波信号に応じた第1のアナログ信号を出力する複数の受信アンテナを有するアンテナユニットと、
基準周波数の信号を出力し、前記基準周波数を変更可能に構成された発振器と、
各前記受信アンテナが出力した前記第1のアナログ信号と前記基準周波数の信号とを混合して混合信号を生成する混合器と、
前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、規定の周波数帯域内の第2のアナログ信号を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを通過した各前記第2のアナログ信号間の位相差を算出し、前記位相差から、前記アンテナユニットが受信した前記電波信号の到来方向を標定する標定部と、
を備える、電波到来方向標定装置。
Radio wave arrival direction locating device,
An antenna unit having a plurality of receiving antennas for receiving a radio signal and outputting a first analog signal corresponding to the radio signal;
An oscillator configured to output a reference frequency signal and change the reference frequency;
A mixer for generating a mixed signal by mixing the first analog signal output from each of the receiving antennas and the signal of the reference frequency;
A band-pass filter that passes a second analog signal within a specified frequency band of each of the mixed signals generated by the mixer;
Calculating a phase difference between each of the second analog signals that has passed through the band-pass filter, and determining from the phase difference the direction of arrival of the radio signal received by the antenna unit;
A radio wave arrival direction locating apparatus.
請求項1に記載の電波到来方向標定装置であって、さらに、
各前記第2のアナログ信号をA/D変換してデジタル信号を生成するA/D変換器と、
複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを包絡線検波し、包絡線信号を生成する包絡線検波器と、
前記包絡線検波器によって生成された前記包絡線信号の内、高周波成分と低周波数成分との一方の成分のアナログ信号を通過させ、前記一方の成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するフィルタ回路と、を備え、
前記標定部は、前記A/D変換器によって生成された各前記デジタル信号に基づき、各前記第2のアナログ信号間の位相差を算出する、電波到来方向標定装置。
The radio wave arrival direction locating device according to claim 1, further comprising:
An A / D converter for A / D converting each of the second analog signals to generate a digital signal;
An envelope detector that envelope-detects at least one of the plurality of second analog signals and generates an envelope signal;
Among the envelope signals generated by the envelope detector, an analog signal of one component of a high frequency component and a low frequency component is passed, and the analog signal of the one component is a trigger signal for the A / D conversion A filter circuit that outputs to the A / D converter as
The said orientation part is a radio wave arrival direction orientation apparatus which calculates the phase difference between each said 2nd analog signal based on each said digital signal produced | generated by the said A / D converter.
請求項2に記載の電波到来方向標定装置であって、
前記フィルタ回路は、
前記包絡線信号の内、高周波成分のアナログ信号を通過させ、前記高周波成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するハイパスモードと、前記包絡線信号の内、低周波成分のアナログ信号を通過させ、前記低周波成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するローパスモードとに切り替え可能に構成されている、電波到来方向標定装置。
The radio wave arrival direction locating device according to claim 2,
The filter circuit is
A high-pass mode that passes an analog signal of a high-frequency component in the envelope signal and outputs the analog signal of the high-frequency component to the A / D converter as a trigger signal for the A / D conversion, and the envelope signal Among them, the low-frequency component analog signal is allowed to pass, and the low-frequency component analog signal is configured to be switchable to a low-pass mode that outputs the A / D conversion trigger signal to the A / D converter. Radio wave direction locator.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、さらに、
複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを直交検波し、直交検波信号を生成する直交検波器と、
前記直交検波器によって生成された前記直交検波信号の長さが閾値以上である場合、前記電波信号はバースト波信号であると識別し、前記直交検波信号の長さが前記閾値未満である場合、前記電波信号はパルス波信号であると識別する第1の識別部と、を備える、電波到来方向標定装置。
The radio wave arrival direction locating device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A quadrature detector that quadrature-detects at least one of the second analog signals and generates a quadrature detection signal;
When the length of the quadrature detection signal generated by the quadrature detector is greater than or equal to a threshold, the radio signal is identified as a burst wave signal, and the length of the quadrature detection signal is less than the threshold, A radio wave arrival direction locating apparatus comprising: a first identification unit that identifies that the radio wave signal is a pulse wave signal.
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、さらに、
複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを直交検波する直交検波器と、
前記直交検波器によって直交検波された信号の長さを測定する測定部と、
互いに長さの異なるバースト波信号を周期的に発信する複数の発信器のそれぞれを識別する識別情報と、前記バースト波信号の長さとの対応関係を示す対応情報が記憶されるメモリと、
前記測定部で測定された前記直交検波された信号の長さと、前記対応情報とに基づき、前記受信アンテナが受信した前記電波信号の発信源が前記複数の発信器のいずれであるかを識別する第2の識別部と、を備える、電波到来方向標定装置。
The radio wave arrival direction locating device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
A quadrature detector for quadrature detection of at least one of the plurality of second analog signals;
A measuring unit for measuring the length of a signal quadrature detected by the quadrature detector;
Identification information that identifies each of a plurality of transmitters that periodically transmit burst wave signals having different lengths, and a memory that stores correspondence information indicating a correspondence relationship between the lengths of the burst wave signals;
Based on the length of the quadrature-detected signal measured by the measurement unit and the correspondence information, it identifies which of the plurality of transmitters is the source of the radio signal received by the receiving antenna. A radio wave arrival direction locating device, comprising: a second identification unit.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、
前記複数の受信アンテナは、第1から第3のアンテナエレメントと、前記第1から第3のアンテナエレメントの後方に配置され、前記第1から第3のアンテナエレメントに対して後方から到来する電波信号を遮断するアース板とを備え、
前記標定部は、前記第1のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号と前記第2のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号との位相差である第1の位相差と、前記第1のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号と前記第3のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号との位相差である第2の位相差とを算出し、前記第1の位相差と前記第2の位相差とから、前記第1から第3のアンテナエレメントで受信した前記電波信号の到来方向の水平角と仰角とを算出して前記電波信号の到来方向を標定する、電波到来方向標定装置。
The radio wave arrival direction locating device according to any one of claims 1 to 5,
The plurality of receiving antennas are disposed behind the first to third antenna elements and the first to third antenna elements, and are radio signals arriving from the rear with respect to the first to third antenna elements. And a grounding plate to block
The orientation unit includes a first phase difference that is a phase difference between the first analog signal output from the first antenna element and the first analog signal output from the second antenna element; Calculating a second phase difference which is a phase difference between the first analog signal output from the first antenna element and the first analog signal output from the third antenna element; From the phase difference and the second phase difference, calculate the horizontal angle and the elevation angle of the arrival direction of the radio signal received by the first to third antenna elements, and determine the arrival direction of the radio signal. Radio wave direction locator.
請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、さらに、
前記受信アンテナの前面方向の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記画像を表示する表示部と、
表示処理部と、を備え、
前記表示処理部は、前記表示部に表示された前記画像上に、前記標定部によって標定された前記電波信号の到来方向を示す指示画像を表示させる、電波到来方向標定装置。
The radio wave arrival direction locating device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
An imaging unit that captures an image in a front direction of the receiving antenna;
A display unit for displaying the image captured by the imaging unit;
A display processing unit,
The radio wave arrival direction locating device, wherein the display processing unit displays an instruction image indicating an arrival direction of the radio wave signal located by the orientation unit on the image displayed on the display unit.
請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、
前記バンドパスフィルタの前記規定の周波数帯域は、前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、低周波数成分の信号の周波数を含み、高周波数成分の信号の周波数を含まない、電波到来方向標定装置。
The radio wave arrival direction locating device according to any one of claims 1 to 7,
The prescribed frequency band of the bandpass filter includes a frequency of a low frequency component signal among each of the mixed signals generated by the mixer, and does not include a frequency of a high frequency component signal. Orientation device.
電波到来方向標定方法であって、
電波信号を受信した複数の受信アンテナのそれぞれから出力され、前記電波信号に応じた第1のアナログ信号と、基準周波数の信号とを混合器によってそれぞれ混合して混合信号を生成する工程と、
前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、バンドパスフィルタによって規定の周波数帯域内の第2のアナログ信号を通過させる工程と、
前記基準周波数を、前記第2のアナログ信号が前記規定の周波数帯域内の信号になる値に変更する工程と、
前記基準周波数が変更された後に前記バンドパスフィルタを通過した各前記第2のアナログ信号間の位相差を算出する工程と、
算出された前記位相差から、前記電波信号の到来方向を標定する工程と、を備える、電波到来方向標定方法。
A method for determining the direction of arrival of radio waves,
A step of generating a mixed signal by mixing a first analog signal corresponding to the radio wave signal and a signal of a reference frequency output from each of a plurality of receiving antennas that have received the radio wave signal;
Passing each of the mixed signals generated by the mixer through a second analog signal in a specified frequency band by a band-pass filter;
Changing the reference frequency to a value at which the second analog signal becomes a signal within the specified frequency band;
Calculating a phase difference between each second analog signal that has passed through the bandpass filter after the reference frequency has been changed;
A radio wave arrival direction locating method comprising: locating the arrival direction of the radio wave signal from the calculated phase difference.
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