JP2011237359A - 電波到来角度検出装置および電波到来角度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】それぞれの送信装置には、高精度な計時装置を備え、高精度に時刻を補正するという課題がある。
【解決手段】第１の受信アンテナ２と、信号波の波長未満の距離Ｃで離れて位置する第２の受信アンテナ１２と、信号波と同一の周波数の発振波を出力する発振器１１と、第１の信号波Ｗ１と発振波との乗算により第１の混合波を出力する第１の乗算器４と、第１の混合波に含まれる第１の直流成分を抽出する第１のフィルター７と、第２の信号波Ｗ２と発振波との乗算により第２の混合波を出力する第２の乗算器１４と、第２の混合波に含まれる第２の直流成分を抽出する第２のフィルター１７と、第１の直流成分と第２の直流成分とから第１の信号波Ｗ１と第２の信号波Ｗ２との位相差Δλを算出し、位相差Δλと距離Ｃとから信号波の電波到来角度θを算出する到来角度算出部１０と、を備えた電波到来角度検出装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電波到来角度検出装置および電波到来角度検出方法に関するものである。

複数の送信装置から送信された電波を一つの受信装置で受信し、受信装置の位置を測定したり、あるいは一つの送信装置から送信された電波を複数の受信装置で受信し、送信装置の位置を測定したりする方法が行われる。
例えば、特許文献１では、複数の無線基地局装置から同時に送信された電波を一つの携帯端末装置で受信し、受信した時刻の時間差を利用して、携帯端末装置の位置を測定する方法が提案されている。

特開２００６−７１３８９号公報

しかしながら、このような時間差を利用して位置を測定する方法では、無線基地局装置である複数の送信装置から同一時刻に電波を送信しなくてはならない。そのため、それぞれの送信装置には、高精度な計時装置を備え、高精度に時刻を補正するという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］送信装置から送信された信号波を第１の信号波として受信する第１の受信アンテナと、前記信号波の波長未満の距離で前記第１の受信アンテナから離れて位置し、前記送信装置から送信された前記信号波を第２の信号波として受信する第２の受信アンテナと、前記信号波と同一の周波数の発振波を出力する発振器と、前記第１の信号波と前記発振波との乗算により第１の混合波を出力する第１の乗算器と、前記第１の混合波に含まれる第１の直流成分を抽出する第１のフィルターと、前記第２の信号波と前記発振波との乗算により第２の混合波を出力する第２の乗算器と、前記第２の混合波に含まれる第２の直流成分を抽出する第２のフィルターと、前記第１の直流成分と前記第２の直流成分とから前記第１の信号波と前記第２の信号波との位相差を算出し、前記位相差と前記距離とから前記信号波の到来角度を算出する到来角度算出部と、を備えたことを特徴とする電波到来角度検出装置。

この構成によれば、第１の乗算器は、第１の信号波と、第１の信号波と同じ周波数の発振波とを乗算し、第２の乗算器は、第２の信号波と、第２の信号波と同じ周波数の発振波とを乗算する。これにより、第１の混合波には第１の直流成分が含まれ、第２の混合波には第２の直流成分が含まれる。

また、第１の受信アンテナと第２の受信アンテナとは、信号波の波長未満の距離で離れて位置する。これにより、第１の受信アンテナによって第１の信号波として受信される時点と第２の受信アンテナによって第２の信号波として受信される時点との時間差が、１周期未満となる。すなわち、第１の信号波と第２の信号波との位相差の値は２πラジアン未満（３６０度未満）である。

そのため、到来角度算出部は、第１のフィルターによって抽出された第１の直流成分と、第２のフィルターによって抽出された第２の直流成分とから第１の信号波と第２の信号波との位相差を算出し、算出した位相差と、第１の受信アンテナと第２の受信アンテナの距離とから信号波の到来角度を算出することが可能となる。従って、到来角度算出部は、時間の関数を含まずに送信装置から送信された信号波の到来角度を算出することができる。そのため、送信装置には、高精度な計時装置を備える必要がない。従って、高精度に時刻を補正する必要がない。

［適用例２］第１の受信アンテナによって送信装置から送信された信号波を第１の信号波として受信する第１の受信工程と、前記信号波の波長未満の距離で前記第１の受信アンテナから離れて位置する第２の受信アンテナによって前記送信装置から送信された前記信号波を第２の信号波として受信する第２の受信工程と、前記信号波と同一の周波数の発振波を出力する発振工程と、前記第１の信号波と前記発振波との乗算により第１の混合波を出力する第１の乗算工程と、前記第１の混合波に含まれる第１の直流成分を抽出する第１の直流成分抽出工程と、前記第２の信号波と前記発振波との乗算により第２の混合波を出力する第２の乗算工程と、前記第２の混合波に含まれる第２の直流成分を抽出する第２の直流成分抽出工程と、前記第１の直流成分と前記第２の直流成分とから前記第１の信号波と前記第２の信号波との位相差を算出し、前記位相差と前記距離とから前記信号波の到来角度を算出する到来角度算出工程と、を含むことを特徴とする電波到来角度検出方法。

この構成によれば、第１の乗算工程では、第１の信号波と、第１の信号波と同じ周波数の発振波とを乗算し、第２の乗算工程では、第２の信号波と、第２の信号波と同じ周波数の発振波とを乗算する。これにより、第１の混合波には第１の直流成分が含まれ、第２の混合波には第２の直流成分が含まれる。

また、第１の受信工程で用いる第１の受信アンテナと第２の受信工程で用いる第２の受信アンテナとは、信号波の波長未満の距離で離れて位置する。これにより、第１の受信アンテナによって第１の信号波として受信される時点と第２の受信アンテナによって第２の信号波として受信される時点との時間差が、１周期未満となる。すなわち、第１の信号波と第２の信号波との位相差の値は２πラジアン未満（３６０度未満）である。

そのため、到来角度算出工程では、第１の直流成分抽出工程において抽出された第１の直流成分と、第２の直流成分抽出工程において抽出された第２の直流成分とから第１の信号波と第２の信号波との位相差を算出し、算出した位相差と、第１の受信アンテナと第２の受信アンテナの距離とから信号波の到来角度を算出することが可能となる。従って、到来角度算出工程では、時間の関数を含まずに送信装置から送信された信号波の到来角度を算出することができる。そのため、送信装置には、高精度な計時装置を備える必要がない。従って、高精度に時刻を補正する必要がない。

電波到来角度検出装置の主要構成を示したブロック図。 位相差と電波到来角度との関係を説明するための図。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態における電波到来角度検出装置１の主要構成を示したブロック図である。第１の受信アンテナ２は、送信装置（不図示）から電波として送信された信号波を第１の信号波Ｗ１として受信する。第１の受信アンテナ２によって受信された第１の信号波Ｗ１は、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）３によって増幅される。

発振器１１は、送信装置から送信される信号波と同一の周波数の発振波を出力する。本実施形態では、発振器１１は、正弦波Ｉと余弦波Ｑとを発振波として発振する。

第１の乗算器４は、ＬＮＡ３から入力された第１の信号波Ｗ１と発振器１１から入力された正弦波Ｉ、余弦波Ｑとの乗算により、第１の混合波としての混合波Ｍ１と混合波Ｍ２とを出力する。混合波Ｍ１は、第１の乗算器４に備えられた正弦波乗算部５によって、第１の信号波Ｗ１と正弦波Ｉとの乗算により出力される。混合波Ｍ２は、第１の乗算器４に備えられた余弦波乗算部６によって、第１の信号波Ｗ１と余弦波Ｑとの乗算により出力される。

第１のフィルター７は、第１の混合波である混合波Ｍ１，Ｍ２から第１の直流成分としての直流成分Ｄ１，Ｄ２を抽出する。直流成分Ｄ１は、第１のフィルター７に備えられたローパスフィルター（ＬＰＦ）８により、混合波Ｍ１から抽出される。直流成分Ｄ２は、第１のフィルター７に備えられたローパスフィルター（ＬＰＦ）９により、混合波Ｍ２から抽出される。

第２の受信アンテナ１２は、送信装置から電波として送信された信号波を第２の信号波Ｗ２として受信する。第２の受信アンテナ１２によって受信された第２の信号波Ｗ２は、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１３によって増幅される。

第２の乗算器１４は、ＬＮＡ１３から入力された第２の信号波Ｗ２と発振器１１から入力された正弦波Ｉ、余弦波Ｑとの乗算により、第２の混合波としての混合波Ｍ３と混合波Ｍ４とを出力する。混合波Ｍ３は、第２の乗算器１４に備えられた正弦波乗算部１５によって、第２の信号波Ｗ２と正弦波Ｉとの乗算により出力される。混合波Ｍ４は、第２の乗算器１４に備えられた余弦波乗算部１６によって、第２の信号波Ｗ２と余弦波Ｑとの乗算により出力される。

第２のフィルター１７は、第２の混合波である混合波Ｍ３，Ｍ４から第２の直流成分としての直流成分Ｄ３，Ｄ４を抽出する。直流成分Ｄ３は、第２のフィルター１７に備えられたローパスフィルター（ＬＰＦ）１８により、混合波Ｍ３から抽出される。直流成分Ｄ４は、第２のフィルター１７に備えられたローパスフィルター（ＬＰＦ）１９により、混合波Ｍ４から抽出される。

到来角度算出部１０は、ＡＤ変換部（不図示）、ＣＰＵ（不図示）、ＲＡＭ（不図示）、ＲＯＭ（不図示）を含んで構成される。ＡＤ変換部は、直流成分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４をアナログ量からデジタル量に変換する。また、到来角度算出部１０は、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより機能する。

ＲＯＭには、三角関数の値と逆三角関数の値とが記憶されたテーブルが備えられ、三角関数の値から逆三角関数の値としての角度を算出することができる。到来角度算出部１０は、ＡＤ変換部によって変換されたデジタル量に基づいて、送信装置から送信された信号波の到来角度を算出する。

次に、信号波の到来角度を算出する方法について具体的に説明する。

第１の信号波Ｗ１は、角周波数α、時間ｔ、位相φ１とすると、式（１）の余弦波として表される。
Ｗ１＝ｃｏｓ（αｔ＋φ１） ・・・式（１）

発振器１１は、角周波数βとする式（２）の正弦波Ｉと式（３）の余弦波Ｑを発振する。
Ｉ＝ｓｉｎβｔ ・・・式（２）
Ｑ＝ｃｏｓβｔ ・・・式（３）

第１の乗算器４に備えられた正弦波乗算部５は、ＬＮＡ３から入力された第１の信号波Ｗ１と、発振器１１から入力された正弦波Ｉとの乗算を行い、式（４）の混合波Ｍ１を出力する。
Ｍ１＝Ｗ１×Ｉ
＝ｃｏｓ（αｔ＋φ１）×ｓｉｎβｔ
＝［ｓｉｎ｛（α＋β）ｔ＋φ１｝＋ｓｉｎ｛（α−β）ｔ＋φ１｝］／２
・・・式（４）

ＬＰＦ８は、混合波Ｍ１のうち、高域周波数を遮断し、低域周波数のみを通過させ、混合波Ｍ１は、式（５）で表される。
Ｍ１＝［ｓｉｎ｛（α−β）ｔ＋φ１｝］／２ ・・・式（５）

発振器１１が発振する正弦波Ｉにおける周波数は、第１の信号波Ｗ１の周波数と同じであるので、正弦波Ｉにおける角周波数βは、第１の信号波Ｗ１の角周波数αと同じである。従って、ＬＰＦ８は、混合波Ｍ１に含まれる式（６）の直流成分Ｄ１を抽出する。
Ｄ１＝（ｓｉｎφ１）／２ ・・・式（６）

第１の乗算器４に備えられた余弦波乗算部６は、ＬＮＡ３から入力された第１の信号波Ｗ１と、発振器１１から入力された余弦波Ｑとの乗算を行い、式（７）の混合波Ｍ２を出力する。
Ｍ２＝Ｗ１×Ｑ
＝ｃｏｓ（αｔ＋φ１）×ｃｏｓβｔ
＝［ｃｏｓ｛（α＋β）ｔ＋φ１｝＋ｃｏｓ｛（α−β）ｔ＋φ１｝］／２
・・・式（７）

ＬＰＦ９は、混合波Ｍ２のうち、高域周波数を遮断し、低域周波数のみを通過させ、混合波Ｍ２は、式（８）で表される。
Ｍ２＝［ｃｏｓ｛（α−β）ｔ＋φ１｝］／２ ・・・式（８）

余弦波Ｑにおける角周波数βは、第１の信号波Ｗ１の角周波数αと同じである。従って、ＬＰＦ９は、混合波Ｍ２に含まれる式（９）の直流成分Ｄ２を抽出する。
Ｄ２＝（ｃｏｓφ１）／２ ・・・式（９）

第２の信号波Ｗ２は、角周波数α、時間ｔ、位相φ２とすると、式（１０）の余弦波として表される。
Ｗ２＝ｃｏｓ（αｔ＋φ２） ・・・式（１０）

第２の乗算器１４に備えられた正弦波乗算部１５は、ＬＮＡ１３から入力された第２の信号波Ｗ２と、発振器１１から入力された正弦波Ｉとの乗算を行い、式（１１）の混合波Ｍ３を出力する。
Ｍ３＝Ｗ２×Ｉ
＝ｃｏｓ（αｔ＋φ２）×ｓｉｎβｔ
＝［ｓｉｎ｛（α＋β）ｔ＋φ２｝＋ｓｉｎ｛（α−β）ｔ＋φ２｝］／２
・・・式（１１）

ＬＰＦ１８は、混合波Ｍ３のうち、高域周波数を遮断し、低域周波数のみを通過させ、混合波Ｍ３は、式（１２）で表される。
Ｍ３＝［ｓｉｎ｛（α−β）ｔ＋φ２｝］／２ ・・・式（１２）

発振器１１が発振する正弦波Ｉにおける周波数は、第２の信号波Ｗ２の周波数と同じであるので、正弦波Ｉにおける角周波数βは、第２の信号波Ｗ２の角周波数αと同じである。従って、ＬＰＦ１８は、混合波Ｍ３に含まれる式（１３）の直流成分Ｄ３を抽出する。
Ｄ３＝（ｓｉｎφ２）／２ ・・・式（１３）

第２の乗算器１４に備えられた余弦波乗算部１６は、ＬＮＡ１３から入力された第２の信号波Ｗ２と、発振器１１から入力された余弦波Ｑとの乗算を行い、式（１４）の混合波Ｍ４を出力する。
Ｍ４＝Ｗ２×Ｑ
＝ｃｏｓ（αｔ＋φ２）×ｃｏｓβｔ
＝［ｃｏｓ｛（α＋β）ｔ＋φ２｝＋ｃｏｓ｛（α−β）ｔ＋φ２｝］／２
・・・式（１４）

ＬＰＦ１９は、混合波Ｍ４のうち、高域周波数を遮断し、低域周波数のみを通過させ、混合波Ｍ４は、式（１５）で表される。
Ｍ４＝［ｃｏｓ｛（α−β）ｔ＋φ２｝］／２ ・・・式（１５）

余弦波Ｑにおける角周波数βは、第２の信号波Ｗ２の角周波数αと同じである。従って、ＬＰＦ１９は、混合波Ｍ４に含まれる式（１６）の直流成分Ｄ４を抽出する。
Ｄ４＝（ｃｏｓφ２）／２ ・・・式（１６）

到来角度算出部１０は、式（６）の直流成分Ｄ１と式（９）の直流成分Ｄ２とをアナログ量からデジタル量に変換し、式（１７）の正接値を算出する。
ｔａｎφ１＝ｓｉｎφ１／ｃｏｓφ１
＝Ｄ１／Ｄ２ ・・・式（１７）

到来角度算出部１０は、式（１３）の直流成分Ｄ３と式（１６）の直流成分Ｄ４とをアナログ量からデジタル量に変換し、式（１８）の正接値を算出する。
ｔａｎφ２＝ｓｉｎφ２／ｃｏｓφ２
＝Ｄ３／Ｄ４ ・・・式（１８）

到来角度算出部１０は、式（１７）の正接値の逆三角関数となる第１の信号波Ｗ１の位相φ１と、式（１８）の正接値の逆三角関数となる第２の信号波Ｗ２の位相φ２とを算出し、式（１９）に示すように、位相φ１と位相φ２との差である位相差Δλを算出する。Δλ＝φ１−φ２
＝ｔａｎ^-1 φ１−ｔａｎ^-1φ２ ・・・式（１９）

図２は、位相差Δλと電波到来角度との関係を説明するための図である。第１の受信アンテナ２と第２の受信アンテナ１２とによって受信される信号波は、第１の受信アンテナ２と第２の受信アンテナ１２を結ぶ直線Ｌに対する電波到来角度が＋θである信号波Ａ１，Ａ２、または、直線Ｌに対する電波到来角度が−θである信号波Ａ３，Ａ４である。第１の受信アンテナ２と第２の受信アンテナ１２とによって、信号波Ａ１，Ａ２が受信される場合について説明する。

第２の受信アンテナ１２の位置Ｐ２から信号波Ａ１へ向かう垂線との交点を位置Ｐ３とする。信号波Ａ１，Ａ２が送信装置から同時に送信されると、信号波Ａ１が位置Ｐ３に到達する時点と、信号波Ａ２が位置Ｐ２に到達して第２の受信アンテナ１２によって受信される時点とは同じである。

信号波Ａ１は、さらに位置Ｐ３から第１の受信アンテナ２の位置Ｐ１までの距離Ｓを進み、位置Ｐ１に到達した時点で、第１の受信アンテナ２によって受信される。従って、信号波Ａ１が第１の受信アンテナ２によって受信される時点と、信号波Ａ２が第２の受信アンテナ１２によって受信される時点との時間差が生じることから、第１の受信アンテナ２によって受信される第１の信号波Ｗ１の位相φ１と、第２の受信アンテナ１２によって受信される第２の信号波Ｗ２の位相φ２との間には、位相差Δλが生じることになる。

第１の受信アンテナ２の位置Ｐ１と第２の受信アンテナ１２の位置Ｐ２とは、信号波Ａ１，Ａ２の波長未満の距離Ｃで離れて備えられている。このようにすることにより、第１の受信アンテナ２によって第１の信号波Ｗ１として受信される時点と、第２の受信アンテナ１２によって第２の信号波Ｗ２として受信される時点との時間差が、１周期未満となる。すなわち、位相差Δλの値は、２πラジアン未満（３６０度未満）とすることができる。

信号波Ａ１の速度をＶとし、信号波Ａ１が位置Ｐ３から位置Ｐ１まで進む時間をΔｔとすると、距離Ｓは、式（２０）で表される。
Ｓ＝ＶΔｔ ・・・式（２０）

時間Δｔは、信号波Ａ１の周波数をｆとすると、
Δｔ＝Δλ／２π・１／ｆであるので、距離Ｓは、式（２１）となる。
Ｓ＝Ｖ（Δλ／２π・１／ｆ） ・・・式（２１）

ここで、Ｖ／２π・１／ｆを定数Ｋとすると、距離Ｓは式（２２）となる。
Ｓ＝ＫΔλ ・・・式（２２）

一方、図２から距離Ｓは、距離Ｃと電波到来角度θとから、式（２３）で表される。
Ｓ＝Ｃｃｏｓθ ・・・式（２３）

従って、ＫΔλ＝Ｃｃｏｓθ であるので、式（２４）の余弦値が算出される。
ｃｏｓθ＝ＫΔλ／Ｃ ・・・式（２４）

信号波Ａ１，Ａ２の電波到来角度θは、余弦値の逆三角関数の値であるので式（２５）によって算出される。
θ＝ｃｏｓ^-1（ＫΔλ／Ｃ） ・・・式（２５）

到来角度算出部１０は、式（２５）に示すように、定数Ｋ、式（１９）によって算出された位相差Δλ、図２の距離Ｃに基づいて、信号波Ａ１，Ａ２の電波到来角度θを算出する。

第１の受信アンテナ２と第２の受信アンテナ１２とによって、信号波Ａ３，Ａ４が受信される場合についても同様である。第２の受信アンテナ１２の位置Ｐ２から信号波Ａ４に向かう垂線との交点を位置Ｐ４とする。送信装置から同時に送信された信号波Ａ３，Ａ４が、位置Ｐ２と位置Ｐ４に到達する時点は同じで、信号波Ａ４は、さらに位置Ｐ４から位置Ｐ１までの距離Ｓを進み、第１の受信アンテナ２に到達する。従って、第１の受信アンテナ２によって受信される第１の信号波Ｗ１の位相φ１と、第２の受信アンテナ１２によって受信される第２の信号波Ｗ２の位相φ２とは、位相差Δλが生じることになる。上述した方法により、電波到来角度検出装置１によって電波到来角度−θを検出することができる。

このようにすることによって、予め座標位置が認識された複数の電波到来角度検出装置１によって、信号波の電波到来角度を検出し、三角測量の方法によって、信号波を送信する送信装置の位置を測定することができる。あるいは、予め座標位置が認識された複数の送信装置から送信される信号波の到来角度を検出し、三角測量の方法によって、電波到来角度検出装置１の位置を測定することができる。

以上、本実施形態で説明した電波到来角度検出装置１は、送信装置から送信された信号波を第１の信号波Ｗ１として受信する第１の受信アンテナ２と、信号波の波長未満の距離Ｃで第１の受信アンテナ２から離れて位置し、送信装置から送信された信号波を第２の信号波Ｗ２として受信する第２の受信アンテナ１２と、信号波と同一の周波数の発振波としての正弦波Ｉと余弦波Ｑとを出力する発振器１１と、第１の信号波Ｗ１と発振波との乗算により第１の混合波としての混合波Ｍ１，Ｍ２を出力する第１の乗算器４と、第１の混合波に含まれる第１の直流成分としての直流成分Ｄ１，Ｄ２を抽出する第１のフィルター７と、第２の信号波Ｗ２と発振波との乗算により第２の混合波としての混合波Ｍ３，Ｍ４を出力する第２の乗算器１４と、第２の混合波に含まれる第２の直流成分としての直流成分Ｄ３，Ｄ４を抽出する第２のフィルター１７と、第１の直流成分と第２の直流成分とから第１の信号波Ｗ１と第２の信号波Ｗ２との位相差Δλを算出し、位相差Δλと距離Ｃとから信号波の到来角度を算出する到来角度算出部１０と、を備える。

この構成によれば、第１の乗算器４は、第１の信号波Ｗ１と、第１の信号波Ｗ１と同じ周波数の発振波とを乗算し、第２の乗算器１４は、第２の信号波Ｗ２と、第２の信号波Ｗ２と同じ周波数の発振波とを乗算する。これにより、第１の混合波としての混合波Ｍ１，Ｍ２には第１の直流成分としての直流成分Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ含まれ、第２の混合波としての混合波Ｍ３，Ｍ４には第２の直流成分としての直流成分Ｄ３，Ｄ４がそれぞれ含まれる。

また、第１の受信アンテナ２と第２の受信アンテナ１２とは、信号波の波長未満の距離Ｃで離れて位置する。これにより、第１の受信アンテナ２によって第１の信号波Ｗ１として受信される時点と第２の受信アンテナ１２によって第２の信号波Ｗ２として受信される時点との時間差が、１周期未満となる。すなわち、第１の信号波Ｗ１と第２の信号波Ｗ２との位相差Δλの値は２πラジアン未満（３６０度未満）である。

到来角度算出部１０は、第１のフィルター７によって抽出された直流成分Ｄ１，Ｄ２と、第２のフィルター１７によって抽出された直流成分Ｄ３，Ｄ４とから第１の信号波Ｗ１と第２の信号波Ｗ２との位相差Δλを算出し、算出した位相差Δλと、第１の受信アンテナ２と第２の受信アンテナ１２の距離Ｃとから信号波の電波到来角度θを算出する。従って、到来角度算出部１０は、時間の関数を含まずに送信装置から送信された信号波の電波到来角度θを算出することができる。そのため、送信装置には、高精度な計時装置を備える必要がない。従って、高精度に時刻を補正する必要がない。

また、本実施形態で説明した電波到来角度検出方法は、第１の受信アンテナ２によって送信装置から送信された信号波を第１の信号波Ｗ１として受信する第１の受信工程と、信号波の波長未満の距離Ｃで第１の受信アンテナ２から離れて位置する第２の受信アンテナ１２によって送信装置から送信された信号波を第２の信号波Ｗ２として受信する第２の受信工程と、信号波と同一の周波数の発振波としての正弦波Ｉと余弦波Ｑとを出力する発振工程と、第１の信号波Ｗ１と発振波との乗算により第１の混合波としての混合波Ｍ１，Ｍ２を出力する第１の乗算工程と、第１の混合波に含まれる第１の直流成分としての直流成分Ｄ１，Ｄ２を抽出する第１の直流成分抽出工程と、第２の信号波Ｗ２と発振波との乗算により第２の混合波としての混合波Ｍ３，Ｍ４を出力する第２の乗算工程と、第２の混合波に含まれる第２の直流成分としての直流成分Ｄ３，Ｄ４を抽出する第２の直流成分抽出工程と、直流成分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４から第１の信号波Ｗ１と第２の信号波Ｗ２との位相差Δλを算出し、位相差Δλと距離Ｃとから信号波の到来角度を算出する到来角度算出工程と、を含む。

この構成によれば、第１の乗算工程では、第１の信号波Ｗ１と、第１の信号波Ｗ１と同じ周波数の発振波とを乗算し、第２の乗算工程では、第２の信号波Ｗ２と、第２の信号波Ｗ２と同じ周波数の発振波とを乗算する。これにより、第１の混合波としての混合波Ｍ１，Ｍ２には第１の直流成分としての直流成分Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ含まれ、第２の混合波としての混合波Ｍ３，Ｍ４には第２の直流成分としての直流成分Ｄ３，Ｄ４がそれぞれ含まれる。

また、第１の受信工程で用いる第１の受信アンテナ２と第２の受信工程で用いる第２の受信アンテナ１２とは、信号波の波長未満の距離Ｃで離れて位置する。これにより、第１の受信アンテナ２によって第１の信号波Ｗ１として受信される時点と第２の受信アンテナ１２によって第２の信号波Ｗ２として受信される時点との時間差が、１周期未満となる。すなわち、第１の信号波Ｗ１と第２の信号波Ｗ２との位相差Δλの値は２πラジアン未満（３６０度未満）である。

到来角度算出工程では、第１のフィルター７によって抽出された直流成分Ｄ１，Ｄ２と、第２のフィルター１７によって抽出された直流成分Ｄ３，Ｄ４とから第１の信号波Ｗ１と第２の信号波Ｗ２との位相差Δλを算出し、算出した位相差Δλと、第１の受信アンテナ２と第２の受信アンテナ１２の距離Ｃとから信号波の電波到来角度θを算出する。従って、到来角度算出工程では、時間の関数を含まずに送信装置から送信された信号波の電波到来角度θを算出することができる。そのため、送信装置には、高精度な計時装置を備える必要がない。従って、高精度に時刻を補正する必要がない。

１…電波到来角度検出装置、２…第１の受信アンテナ、４…第１の乗算器、５，１５…正弦波乗算部、６，１６…余弦波乗算部、７…第１のフィルター、８，９，１８，１９…ＬＰＦ、１０…到来角度算出部、１１…発振器、１２…第２の受信アンテナ、１４…第２の乗算器、１７…第２のフィルター、Ａ１〜Ａ４…信号波、Ｃ…距離、Ｄ１〜Ｄ４…直流成分、Ｉ…正弦波、Ｍ１〜Ｍ４…混合波、Ｑ…余弦波、Ｗ１…第１の信号波、Ｗ２…第２の信号波、θ…電波到来角度。

Claims (2)

1. 送信装置から送信された信号波を第１の信号波として受信する第１の受信アンテナと、
   前記信号波の波長未満の距離で前記第１の受信アンテナから離れて位置し、前記送信装置から送信された前記信号波を第２の信号波として受信する第２の受信アンテナと、
   前記信号波と同一の周波数の発振波を出力する発振器と、
   前記第１の信号波と前記発振波との乗算により第１の混合波を出力する第１の乗算器と、
   前記第１の混合波に含まれる第１の直流成分を抽出する第１のフィルターと、
   前記第２の信号波と前記発振波との乗算により第２の混合波を出力する第２の乗算器と、
   前記第２の混合波に含まれる第２の直流成分を抽出する第２のフィルターと、
   前記第１の直流成分と前記第２の直流成分とから前記第１の信号波と前記第２の信号波との位相差を算出し、前記位相差と前記距離とから前記信号波の到来角度を算出する到来角度算出部と、
   を備えたことを特徴とする電波到来角度検出装置。
2. 第１の受信アンテナによって送信装置から送信された信号波を第１の信号波として受信する第１の受信工程と、
   前記信号波の波長未満の距離で前記第１の受信アンテナから離れて位置する第２の受信アンテナによって前記送信装置から送信された前記信号波を第２の信号波として受信する第２の受信工程と、
   前記信号波と同一の周波数の発振波を出力する発振工程と、
   前記第１の信号波と前記発振波との乗算により第１の混合波を出力する第１の乗算工程と、
   前記第１の混合波に含まれる第１の直流成分を抽出する第１の直流成分抽出工程と、
   前記第２の信号波と前記発振波との乗算により第２の混合波を出力する第２の乗算工程と、
   前記第２の混合波に含まれる第２の直流成分を抽出する第２の直流成分抽出工程と、
   前記第１の直流成分と前記第２の直流成分とから前記第１の信号波と前記第２の信号波との位相差を算出し、前記位相差と前記距離とから前記信号波の到来角度を算出する到来角度算出工程と、
   を含むことを特徴とする電波到来角度検出方法。

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