JP2006510314A - ウィンド・プロファイラのビームを位置決めするための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、複数の個別アンテナ・エレメント（６２）を備えた静止アンテナ・マトリックス（６１）を備えたウィンド・プロファイラのビーム（６３〜６７）を位置決めするための方法および装置に関する。この方法によれば、アンテナ・マトリックス（６１）に入力信号が供給され、プロファイラのビーム（６３〜６７）を位置決めするために、個々のアンテナ・エレメント（６２）毎に入力信号の位相が調整される。本発明によれば、アンテナ・エレメント（６２）に信号を供給するためにビーム毎に個別の給電線路が使用され、ハイブリッド結合器エレメント（３、４）を使用して個々のアンテナ・エレメント（６２）間の位相差が制御される。
Description
本発明は、ウィンド・プロファイラのビームを位置決めするための、請求項１のプリアンブルによる方法に関する。
また、本発明は、ウィンド・プロファイラのビームを位置決めするための装置に関する。
また、本発明は、ウィンド・プロファイラのビームを位置決めするための装置に関する。
従来技術による解決法では、位置決めは、機械的に傾斜させるか、あるいは同軸遅延エレメントおよび所望の遅延エレメントをアンテナ・エレメントに接続する対応する継電器を使用して実施された遅延線路マトリックスを使用して実施されている。
機械的な傾斜には、高価な機械的解決法が必要である。遅延線路マトリックスは、極めて実際的な解決法であるが、機械式継電器に信頼性がなく、また、継電器の可能機能不全の検出が困難である。
本発明の目的は、前述の技法の欠点を克服することであり、また、ウィンド・プロファイラのビームを４つの異なる方向に傾斜させ、垂直方向に位置決めすることによってウィンド・プロファイラのビームを位置決めするための全く新しいタイプの方法および装置を提供することである。
本発明の目的は、アンテナ・エレメントに信号を供給するための個別の給電線路をビーム方向毎に使用することによって達成される。個々のアンテナ・エレメント間の位相差は、ハイブリッド結合器エレメントを使用して制御される。
より詳細には、本発明による方法は、請求項１の特徴部分に明記されている内容を特徴としている。
また、本発明による装置は、請求項４の特徴部分に明記されている内容を特徴としている。
本発明により、従来の技法に勝る有意義な利点が提供される。
本発明により、従来の技法に勝る有意義な利点が提供される。
本発明により、ビームを位置決めするための制御システムの信頼性が向上し、また、製造コストが節約される。
以下、本発明について、添付の図面に示す例示的実施形態を使用してより詳細に説明する。
以下、本発明について、添付の図面に示す例示的実施形態を使用してより詳細に説明する。
ウィンド・プロファイラは、空気の屈折率のわずかな不規則性による電磁エネルギーの散乱に依存している。
これらの不規則性は、風によってもたらされるため、これらの不規則性を平均風の「トレーサ」として使用することができる。ウィンド・プロファイラは、狭周波数帯域内の電波エネルギーのビームを伝送している。散乱体積がプロファイラに向かう運動成分もしくはプロファイラから遠ざかる運動成分を有している場合、戻り信号は、その運動の速度に比例する量だけその周波数がシフトする。このドップラー・シフトを測定することにより、散乱体積内の不規則性の半径方向速度を計算することができ、延いては風の速度を計算することができる。風ベクトルを画定するためには、１つの方向の半径方向速度だけでは十分ではなく、少なくとも３つの方向の測定が必要である。通常、風地帯の空間可変性による誤差を小さくするために５本のビームが使用されている。
図１に示す通常の構成では、東の方向へ傾斜したビーム６４、北の方向へ傾斜したビーム６７、南の方向へ傾斜したビーム６５、西の方向へ傾斜したビーム６６、および垂直方向のビーム６３の５本のビームを使用して測定されている。プロファイラ・ビームは、通常、高仰角で位置決めされている。傾斜は、アンテナ・マトリックス６１の整相を制御している位相分布回路網６０によって実施されている。個々のアンテナ・エレメント６１は、ビームが所望の方向に整列するように整相されている。この解決法におけるアンテナ・マトリックス６１は、通常、静止している。
図２は、ハイブリッド結合器位相分布回路網の基本解決法を示したものである。この解決法における基本エレメントは、ハイブリッド結合器３および４である。これらのエレメント、たとえばエレメント３は、２つの入力部７０、７１および２つの出力部５、６を備えている。信号の電力は、出力部５と６の間で等しく分割される。入力部７０に信号が供給されると、出力部６は、もう一方の出力部５に対して−９０°の移相を有することになる。同様に、入力部７１に信号が供給されると、出力部５は、もう一方の出力部６に対して−９０°の移相を有することになる。入力部７０および７１は分離されている。エレメント４も同じように機能している。
垂直ビームを省略する場合、２つの入力部９および１０のみを備えた単純な電力分割回路網を使用して、互いに反対方向の２本のビームを生成することができる。１行のみのハイブリッド結合器３および４を使用して、複数のアンテナ行に対する位相分布が生成される。図２に示す２つの回路網２１、２２および１つのＳＰ４Ｔスイッチ２０（もしくは３つのＳＰＤＴスイッチ）に加えて、必要な数の電力分割器２３、２４、２５を使用することにより、図３に示すように、４本のビームをすべて生成することができる。また、より小さい位相増分を生成することも可能であるが、増分は、必ず、９０°を２の累乗で除した増分になる。図４は、位相増分が４５°の位相分布回路網を示したものである。この解決法には４つのハイブリッド結合器３６〜３９が使用され、信号の電力は、電力分割器３０〜３５によって結合器に等しく分割される。出力部４０〜４７の位相は、この回路網の内部で全３６０°回転する。したがって、回路網によって供給されるアンテナ・フィールドは、回路網の出力の各々を分割することによって容易に拡張することができる。
図５に示すように、１８０°ハイブリッド結合器５４〜５７の追加行および追加給電線路（５８）を使用することにより、偶数位相分布、したがって垂直ビームを実現することができる。１８０°ハイブリッド結合器が第１の入力部から供給される場合、２つの出力部は同じ位相を有することになる。１８０°ハイブリッド結合器が第２の入力部から供給される場合、２つの出力部は、互いに１８０°の位相差を有することになる。垂直ビームを形成するために、結合器の入力部５４１〜５７１は、入力線路５８から偶数位相分布の信号によって供給されている。傾斜ビームは、対応する入力部５０および５１から供給されると、４５°の増分で増加もしくは減少する位相分布を形成する２つの直角ハイブリッド結合器５２および５３によって結合器５４〜５７の他の入力部５４２〜５７２に供給することによって形成される。ハイブリッド結合器５３、５５および５７を省略することにより、９０°の位相分布が達成される。
５本のビームをすべて生成するためには、図５に示す分割回路網のうちの２つは、図３に示す方法と同じ方法で結合しなければならない。その場合、５位置スイッチＳＰ５Ｔを使用しなければならず、また、図５の第２の垂直ビーム入力線路５８は省略することができる。
Claims (6)
- 複数の個別アンテナ・エレメント（６２）を備えた静止アンテナ・マトリックス（６１）を備えたウィンド・プロファイラのビーム（６３〜６７）を位置決めするための、
前記アンテナ・マトリックス（６１）に入力信号が供給され、
前記プロファイラの前記ビーム（６３〜６７）を位置決めするために、前記個別アンテナ・エレメント（６２）毎に前記入力信号の位相が調整され、
前記アンテナ・エレメント（６２）に前記信号を供給するために、ビームの方向毎に個別の給電線路が使用される方法であって、
ハイブリッド結合器エレメントを使用して前記個別アンテナ・エレメント（６２）間の位相差が制御されることを特徴とする方法。 - ９０°ハイブリッド結合器エレメントを使用して、異なる方向に傾斜した４本のビームが生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- １８０°ハイブリッド結合器エレメントの追加行を使用して垂直ビームが生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 複数の個別アンテナ・エレメント（６２）を備えた静止アンテナ・マトリックス（６１）を備えたウィンド・プロファイラのビーム（６３〜６７）を位置決めするための、
前記アンテナ・マトリックス（６２）に信号を供給するための手段と、
前記個別アンテナ・エレメント（６２）間の位相差を調整するための手段とを備えた装置であって、
前記アンテナ・エレメント（６２）に前記信号を供給するために個別の給電手段が使用され、
位相制御手段がハイブリッド結合器エレメント（３、４）であることを特徴とする装置。 - ９０°ハイブリッド結合器エレメントを使用して、異なる方向に傾斜した４本のビームが生成されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
- １８０°ハイブリッド結合器エレメントの追加行を使用して垂直ビームが生成されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
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