JP2001004738A - 電波環境模擬試験装置 - Google Patents

電波環境模擬試験装置

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JP2001004738A
JP2001004738A JP11172938A JP17293899A JP2001004738A JP 2001004738 A JP2001004738 A JP 2001004738A JP 11172938 A JP11172938 A JP 11172938A JP 17293899 A JP17293899 A JP 17293899A JP 2001004738 A JP2001004738 A JP 2001004738A
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radio wave
antenna
movable
radar
simulation test
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JP11172938A
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Akio Higuchi
秋雄 樋口
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】より小さい立体角の固定アンテナ群を用いて放
射角度範囲をより広くし、且つ、電波放射深度を変更す
る。 【解決手段】合成電波を生成して送信する複数要素アン
テナ8から形成される固定アンテナ群7が送信する電波
を受信するレーダ2に対して移動可能であり電波を生成
して送信する可動アンテナ15が追加される。可動アン
テナ15の電波放射角度を可変に制御するための制御器
19の追加により、送信側アンテナの深度及び放射角度
を変更することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電波環境模擬試験
装置に関し、特に、球面上に複数アンテナ要素が配置さ
れる固定アンテナ群の放射電波を受信することによりレ
ーダ性能を模擬的に試験するための電波環境模擬試験装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーダ性能を試験するために、電波環境
模擬試験装置が用いられている。その電波環境模擬試験
装置は、図4に示されるように、暗室1の中に、固定さ
れたレーダ2と1球面上に複数要素アンテナ4が配置さ
れた送信側アンテナ3とからなり、複数要素アンテナ4
の任意の単・複数要素アンテナ4により任意に設定され
る放射角度の合成電波5をレーダ2に向けて放射する。
このような電波環境模擬試験装置は、実環境を模擬した
電波環境を模擬して、そのレーダ性能を確認する実験を
行うことができる。
【0003】数個の複数要素アンテナ4から放射される
電波の合成波である合成電波5は、レーダ2の中心に向
かうように放射される。送信側アンテナ3の部分球面の
レーダから見た立体角の大きさは、暗室1の床と天井と
の間の高さ、暗室1の両側壁の間の幅によって規定され
る。広い立体角を得ようとすると、送信側アンテナ3を
ドーム型にする必要があり、暗室1を高く建設する必要
があり、建設費用が高くなる。広い電波到来角度範囲を
得るためにドームの曲率半径を小さくして放射電波をレ
ーダの中心に向けようとすると、レーダに到達する電波
が平面波とみなせない近距離放射(ニアフィールド放
射)になるため、レーダ2の測角誤差が大きくなり、実
環境(ファーフィールド放射環境)の電波環境模擬がで
きなくなる。
【0004】より小さい立体角の固定アンテナ群を用い
てファーフィールド放射環境を模擬し、且つ、放射角度
範囲がより広い模擬試験装置の提供が望まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、より
小さい立体角の固定アンテナ群を用いて放射角度範囲が
より広い電波環境模擬試験装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、より小さい立体角の固定アンテナ
群を用いてファーフィールド放射環境を模擬し、且つ、
放射角度範囲がより広い電波環境模擬試験装置を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号
等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応
の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも1
つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にして
いるが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技
術的事項に限定されることを示すためのものではない。
【0007】本発明による電波環境模擬試験装置は、合
成電波を生成して送信する複数要素アンテナ(8)から
形成される固定アンテナ群(7)と、固定アンテナ群
(7)が送信する電波を受信するレーダ(2)と、レー
ダ(2)に対して移動可能であり電波を生成して送信す
る可動アンテナ(15)と、可動アンテナ(15)の電
波放射角度を可変に制御するための制御器(19)とか
らなる。可動アンテナ(15)の追加により、送信側ア
ンテナの深度及び放射角度を変更することができる。
【0008】複数要素アンテナ(8)はレーダ(2)の
受信アンテナ面6の中心(Q)を概ねの中心とする1球
面上に配置され、可動アンテナ(15)は、その中心を
通りその1球面に向かう半径方向線(R)に交叉する特
定の交叉方向線(11)上で移動する。この交叉方向線
(11)は直線に限られない。
【0009】制御器(19)は、可動アンテナ(15)
の電波放射面の軸心線が受信アンテナ(5)の中心
(Q)を通るように電波放射角度(θ)が制御される。
半径方向線(R)と交叉方向線(11)との間の角度が
θで表され、その1球面の半径がRで表され、交叉方向
線(11)上の基準点(H)と交叉方向線(11)上の
任意の点との間の距離がxで表される座標系上で、与え
られた関数fについて、制御器(19)は、x=f
(R,θ)が成立するθが電磁放射角度になるように制
御する。制御器(19)はこれにθが入力されxを計算
する計算機(23)を備える。更に、可動アンテナ(1
5)を移動させるための移動体(14)と、移動体(1
4)に可動アンテナ(15)を首振り自在に支持するた
めの首振り機構(17)とからなり、移動体(14)は
交叉方向線(11)上で移動し、首振り機構(17)は
1軸のみで可動アンテナ(15)を揺動させる。
【0010】本発明による電波環境模擬試験装置は、合
成電波(24)を生成して送信する複数要素アンテナ
(8)から形成される固定アンテナ群(7)と、固定ア
ンテナ群(7)が送信する電波を受信するレーダ(2)
と、レーダ(2)と固定アンテナ群(7)の位置関係を
定める座標系上でレーダ(2)に対して移動可能である
可動アンテナ(15)と、可動アンテナ(15)の座標
系上での位置と、可動アンテナ(15)のレーダ(2)
に対する座標系上での角度とを検出するための検出器
(22)とからなる。このような座標系上の位置と角度
により可動アンテナの追加により、深度、角度を変える
ことにより、高精度に試験を実施することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
電波環境模擬試験装置の実施の形態は、レーダが暗室と
ともに設けられている。その暗室1には、図1に示され
るように、レーダ2が昇降自在に設けられている。暗室
1は、使用される電波に関して電磁気学的に暗室であ
る。レーダ2は、暗室1の中で一方の壁際に配置されて
いる。レーダ2は、昇降台3に固定されて支持されてい
る。レーダ2は、本体4と受信側アンテナ5とを備えて
いる。受信側アンテナ5は、受信面である受信アンテナ
面6を有している。受信アンテナ面6は、平面、球面又
はその他の面に形成されている。
【0012】暗室1の他の壁際に、固定アンテナ群7が
固定されて配置されている。固定アンテナ群7は、複数
要素アンテナ8から形成される集合体である。複数要素
アンテナ8のそれぞれの要素アンテナ面9の集合は、1
つの部分球面を形成している。アンテナ群の筐体は、1
つの球面を形成している。その球面に鉛直面が外接する
外接点Oが、原点として選択される。原点Oを通る鉛直
線がz軸として設定される。原点を通りその球面に原点
で直交する水平線が、x軸として設定される。x軸上
に、受信アンテナ面6の概ねの中心点が位置づけられて
いる。固定アンテナ群7の筐体の球面と要素アンテナ面
9の集合である球面は、以下、同一面であるとして近似
される。
【0013】z軸上で高さH(z座標)が設定される。
Hは、z軸上で点Hとして示されている。点Hを通りx
軸に平行な軌道線11が設定される。軌道線11に平行
な軌道面を有する軌道12が、暗室1の天井の近傍に固
定されて設けられている。軌道12に転輪13を介して
移動体13が走行自在に支持されている。
【0014】移動体14に首振り自在に、可動アンテナ
15が支持されている。可動アンテナ15は、複数要素
アンテナ8と同一のものとして提供されている。可動ア
ンテナ15は、可動アンテナ面16を有している。可動
アンテナ面16は、電波を送信するための放射面であ
る。移動体14は、旋回軸17を備えている。可動アン
テナ15は、旋回軸17に支持され1軸旋回が可能であ
る。可動アンテナ15の2軸旋回は、後述するように必
要ではない。
【0015】受信アンテナ面6の概ねの中心点Qを通り
旋回軸17に直交する半径方向線(中心点Qが原点に選
択される極座標系ではその動径)r、又は、受信アンテ
ナ面6の概ねの中心点Qを通り可動アンテナ15の可動
アンテナ面16の概ねの中心点を通る半径方向線とx軸
の角度が、既述の設定座標系上でθで表される。点Oと
点Qを結ぶ特定半径方向線(x軸に一致)はRで示さ
れ、且つ、Rはその2点間の距離を示す。今、説明の便
宜のため、軌道線11とx軸は同一鉛直面上にあるもの
とする。但し、図2に示されるように、移動体14を他
の転輪13’により他の軌道上で、両軸x,zに直交し
原点Oを通るy軸の方向に移動体14と同体に可動アン
テナ15を走行させることができる。
【0016】旋回軸17は、サーボモータ(図示せず)
の出力軸であるとする。そのサーボモータに、制御器1
9がフィードバック信号線21を介して接続している。
制御器19は、検出器22を備えている。検出器22
は、軌道12に設定されているx軸方向位置座標読み取
り器が出力する信号と、既述のサーボモータに附属する
回転角度読み取り器が出力する信号を受けて、旋回軸1
7又は可動アンテナ15のx座標位置及び旋回軸17又
は可動アンテナ15の回転角度位置を検出することがで
きる。
【0017】点Hと旋回軸17又は可動アンテナ面16
との間のx軸方向の距離をxで表す。xは、次式で表さ
れる。 x=f(R,θ).・・・(1) ここで、Rは定数であり、θは変数である、θは、動径
rとx軸との間の角度であり、基準角度からの可動アン
テナ15の揺動角度として定義される。この場合、可動
アンテナ面16と受信アンテナ面6が平行である条件で
定義されることが計算の便宜の点で好ましい。
【0018】角θは、以下で電波放射角という。模擬実
験者が恣意的に設定する電波放射角θが、制御器19に
入力される(図3のステップS1)。制御器19は、式
(1)を計算することができる計算機23を備えてい
る。計算機23は、入力される電波放射角θと定数Rと
から、点Hと旋回軸17又は可動アンテナ15の可動ア
ンテナ面16の中心点の間の距離xを計算する。
【0019】制御器19は、その既述のフィードバック
信号(現時点のx座標)を受けてその制御機能により、
移動体14を計算結果のx座標位置まで移動させる(ス
テップS4)。制御器19は、更に、設定されている角
度情報θと既述のサーボモータに附属する角度検出器が
検出する現実のフィードバック回転角度とから、可動ア
ンテナ15の揺動・首振り角度(基準角度に対する角
度)の位置に可動アンテナ15を回転させる(ステップ
S3)。ステップS3,4の順序は任意である。
【0020】ステップS3とステップS4の間に、ステ
ップS2が介設されている。可動アンテナ15の電波放
射方向が固定アンテナ群7の電波放射範囲にあれば、可
動アンテナ15の使用をする必要はない。この場合は、
可動アンテナ15とは関係なく、固定アンテナ群7の隣
接する複数個の複数要素アンテナ8から合成電波24を
電波放射する(ステップS5)。可動アンテナ15の電
波放射方向が固定アンテナ群7の電波放射範囲外であれ
ば、ステップS3,4により制御した可動アンテナ15
から、電波を放射する。
【0021】図4は、電波放射する複数の複数要素アン
テナ8の間隔Δとレーダ2が検出する放射角度の誤差と
の関係を示している。その間隔Δが大きくなればなるほ
ど角度誤差は大きくなる。更に、レーダ2と固定アンテ
ナ群7との間の距離が大きくなればなるほどその角度誤
差は大きくなる。追加される可動アンテナ15と固定ア
ンテナ群7とからなる合成アンテナに等価になるように
1球面上に全ての要素が配置されたアンテナは、もとの
固定アンテナ群7との比較では、レーダ2に対する距離
が変わっている。
【0022】図4にRで示される曲線は、固定アンテナ
群7とレーダ2との間の距離がRである時の角度誤差を
示している。固定アンテナ群7とレーダ2との間がRよ
り大きくなった時の角度誤差曲線即ちニアフィールド側
に寄った角度誤差曲線Xmaxの上の点であり最も角度
誤差が小さくなるΔ1=0であるときの角度誤差がEで
示されている。Δ1が零であることは、電波放射するア
ンテナが可動アンテナ15のみであるか、電波放射する
アンテナが固定アンテナ群7のうちの1個のみであるこ
とを意味している。
【0023】電波放射する2つのアンテナの間隔がΔ2
であるとき、曲線Rで示されるように、固定アンテナ群
7とレーダ2とによる模擬試験は、角度誤差が許容限界
Eに達している。角度誤差曲線がファーフィルド側によ
れば、アンテナ間隔Δがより大きくなっても有効な模擬
試験を行うことができる。このように、可動アンテナ1
5の追加は、等価距離Rを可変することができることを
意味し、更には、許容範囲内でΔを変更する模擬試験、
広い立体角の範囲の模擬試験を行うことができることを
意味している。
【0024】可動アンテナ15を原点Oよりx軸上でマ
イナス側に移動させてフィールドの拡大を図ることは好
ましい。y軸方向に可動アンテナ15を移動させること
により、更に、電波放射角度範囲を拡大することができ
る。移動アンテナは、単数に限定されない。
【0025】
【発明の効果】本発明による電波環境模擬試験装置は、
固定アンテナの電波放射角度範囲を拡張することができ
ると同時に、その固定アンテナを移動させることなくそ
の放射位置が可変であることに等価であるアンテナを形
成することができ、角度と深度とを同時的に可変化する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による電波環境模擬試験装置の
実施の形態を示す断面図である。
【図2】図2は、図1の側面断面図である。
【図3】図3は、その実施の形態の動作を示すフローチ
ャートである。
【図4】図4は、フィールドの深浅を示すグラフであ
る。
【図5】図5は、公知アンテナを示す断面図である。
【符号の説明】
2…レーダ 5…受信アンテナ 7…固定アンテナ群 8…複数要素アンテナ 11…特定の交叉方向線 14…移動体 15…可動アンテナ 17…首振り機構又は旋回軸 19…制御器 22…検出器 23…計算機 24…合成電波 r…半径方向線又は動径 R…半径方向線又は半径 Q…中心 θ…電波放射角度 H…基準点 x…距離又は座標軸 f…関数

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】合成電波を生成して送信する複数要素アン
    テナから形成される固定アンテナ群と、 前記固定アンテナ群が送信する電波を受信するレーダ
    と、 前記レーダに対して移動可能であり電波を生成して送信
    する可動アンテナと、 前記可動アンテナの電波放射角度を可変に制御するため
    の制御器とからなる電波環境模擬試験装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記複数要素アンテナは前記レーダのアンテナ面の中心
    を概ねの中心とする1球面上に配置され、 前記可動アンテナは、前記中心を通り前記1球面に向か
    う半径方向線に交叉する特定の交叉方向線上で移動する
    電波環境模擬試験装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、 前記制御器は、前記可動アンテナの電波放射面の軸心線
    が前記中心を通るように前記電波放射角度を制御する電
    波環境模擬試験装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、 前記半径方向線と前記交叉方向線との間の角度がθで表
    され、前記1球面の半径がRで表され、前記交叉方向線
    上の基準点と前記交叉方向線上の任意の点との間の距離
    がxで表される座標系上で、与えられた関数fについ
    て、前記制御器は、x=f(R,θ)が成立するθが前
    記電磁放射角度になるように制御する電波環境模擬試験
    装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、 前記制御器はこれに前記θが入力され前記xを計算する
    計算機を備える電波環境模擬試験装置。
  6. 【請求項6】請求項5において、更に、 前記可動アンテナを移動させるための移動体と、 前記移動体に前記可動アンテナを首振り自在に支持する
    ための首振り機構とからなり、 前記移動体は前記交叉方向線上で移動し、 前記首振り機構は1軸のみで前記可動アンテナを揺動さ
    せる電波環境模擬試験装置。
  7. 【請求項7】合成電波を生成して送信する複数要素アン
    テナから形成される固定アンテナ群と、 前記固定アンテナ群が送信する電波を受信するレーダ
    と、 前記レーダと前記固定アンテナ群の位置関係を定める座
    標系上で前記レーダに対して移動可能である可動アンテ
    ナと、 前記可動アンテナの前記座標系上での位置と、前記可動
    アンテナの前記レーダに対する前記座標系上での角度と
    を検出するための検出器とからなる電波環境模擬試験装
    置。
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