JP2611983B2 - 方向探知機 - Google Patents

方向探知機

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JP2611983B2
JP2611983B2 JP62047830A JP4783087A JP2611983B2 JP 2611983 B2 JP2611983 B2 JP 2611983B2 JP 62047830 A JP62047830 A JP 62047830A JP 4783087 A JP4783087 A JP 4783087A JP 2611983 B2 JP2611983 B2 JP 2611983B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は電磁波の到来角情報を伝送したのち到来角を
表示する方向探知機に関する。
(従来の技術) 電磁波の到来角を正確に測定する上で建造物等からの
反射波は大きな障害になるので、方向探知機のアンテナ
は少なくとも人家や送電線鉄塔、その他建造物等から充
分離れた場所に設置する必要がある。一方、測定された
電磁波の到来角情報を必要とするのは都市部にある事務
所であることが多く、その場合、電磁波の測定場所から
事務所へ到来角情報を伝送することが必要となる。
アンテナの出力信号は周波数帯域幅が極めて広いため
これを伝送するよりも、アンテナの出力信号を処理して
得られる角度情報信号を例えば電話回線にて伝送する方
が現実的である。
伝送する信号としては、測定場所にてアンテナの出力
信号から最終的な電磁波の到来角を決定しその数値をデ
ジタル量に変換した形が伝送量を最も少なくすることが
できる。
しかしながら、混信がある場合特に弱い方の信号の到
来角を測定する場合、混信状況をみて最終的に人の判断
により到来角を決定することが多く、測定場所にて到来
角の値までに処理してしまうのは不適当である。したが
つて、伝送する角度情報信号としては、CRTディスプレ
イ等の表示器に電磁波の到来角をビデオ波形として表示
するのに必要な信号とすることが妥当であり、その伝送
にあたつては時間遅れを極力小さくし、かつ間引きによ
る伝送帯域幅の圧縮は避ける必要がある。
第3図は到来角情報を伝送したのち表示する従来の方
向探知機を説明する構成図である。
即ち、円周上に等間隔で配置した複数(以下の説明で
は一例として8基とする)のアンテナ11の出力を走査器
12へ導く。走査器12ではアンテナ11の各出力信号を順次
切替えて走査し、その出力を受信機13へ供給すると同時
に、現在選択しているアンテナ11の方位角を与える方位
角信号21を基準信号発生器15へ供給する。受信機13では
走査器12の出力信号の中から到来方位を測定すべき所望
する信号を選択抽出して増幅し、中間周波数信号へ変換
して信号処理器14へ供給する。信号処理器14では、受信
機13の出力である中間周波数信号を振幅制限器141で振
幅変調成分を除去した後、周波数弁別器142でFM復調す
ることによつて、走査器12の走査周期と同一周期を有し
電波到来方位角に1対1で対応する位相を有する正弦波
状信号22が得られる。正弦波状信号22をVで表わすと V=−Ksin(pt−) ……(1) となる。このようになるのは、走査器12でアンテナ11の
出力を順次切替えることによって受信機13の入力信号が
ドプラシフトを受ける為である。
基準信号発生器15は、走査器12から供給される方位角
信号を処理して位相の基準信号23を作る。基準信号23を
Sで表わすと S=Asin(pt) ……(2) である。基準信号23としては上記(2)式に制限される
ことなく、一般に S=Asin(pt+α) ……(3) でも良いが、α=0とした(2)式の方が簡便であるの
で以降は(2)式を採用する。
正弦波状信号22及び基準信号23を受けて、多重変調器
16では周波数の異る(f1,f2)2つの発振器161及び162
から供給される搬送波に対して2つの変調器163及び164
で適宜変調をかけた後、加算器165で加算して周波数分
割多重信号を形成して伝送路17へ送出する。伝送路17は
一般的には電話回線であり、有線区間及び無線区間から
成る。
伝送路17から供給される周波数分割多重信号を受け
て、分離復調器18では帯域フィルタ181により正弦波状
信号変調信号を分離抽出して復調器182で正弦波状信号
Vを復調して表示器19に供給すると同時に、帯域フィル
タ183により基準信号変調信号を分離抽出して復調器184
で基準信号Sを復調して表示器19に供給する。
表示器19での電波到来方位角の表示方法は色々考えら
れるが、CRTの中心から延びるベクトルとして表示する
方法が最も直観的である。この場合、真上の方向を北、
右を東と順次対応させる。この方法をとる場合には、分
離復調器18で得られる基準信号Sを元にして、第2の基
準信号Cを作る。第2の基準信号Cは C=Acos(pt) ……(4) である。表示器19のCRTX軸,Y軸信号は、分離復調器18か
ら得られる正弦波状信号V,基準信号S及び上記第2の基
準信号Cから次のようにして得る。
X軸信号=V×C =−K・sin(pt−)・A・cos(pt) (5),(6)式で表わされる信号からフィルタ等によ
り2pの周波数成分を除去した後、表示用搬送波を乗算す
る。
表示用搬送波=1+sin(ωt) ……(7) とすれば、次のようなX軸,Y軸信号が得られ、CRTの中
心から延びるベクトル表示が可能になる。
伝送路17は、一般的には電話回線であり、有線区間の
他に無線区間が入つている。無線区間の搬送末端には30
0Hz〜3,400Hzの周波数範囲を通過させる帯域フィルタが
使用されている。従つて、伝送路17全体としては第4図
に示すような群遅延時間の周波数特性を持つ。群遅延時
間は、無線区間での中継の数に比例して大きくなり、無
線区間が1区間(以下、区間をリンクという)の場合の
特性がD1とすれば、2リンクの場合にはD2のようにな
る。
第4図に示したような群遅延時間特性を有する伝送線
路に多重変調器出力の正弦波状信号変調信号VM及び基準
信号変調信号SMを供給すると、その周波数スペクトラム
は第4図中のVM及びSMのようになる。第4図から明らか
なように基準信号変調信号SMは、正弦波状信号変調信号
VMよりも遅れて復調器側に到達することになる。また、
その時間差はリンクの数により大きく変動する他、リン
クの数が一定でも、搬送端末ユニットの故障等によつて
帯域フィルタが変換された場合にもわずかながら到達時
間差は変化する。基準信号に対する正弦波状信号の位相
差から電波到達方位を決定する方向探知機にあつては基
準信号と正弦波状信号の到達時間差は、致命的な方位角
測定誤差になる。例えば2msの到達時間差は、走査回転
数が50回/秒の場合には36度もの方位角測定誤差にな
る。
(発明が解決しようとする問題点) このように従来の方向探知機では、電磁波の到来角に
対応した位相を有する信号と位相基準となる信号とを伝
送したのち復調し電磁波の到来角を表示する場合、伝送
路の群遅延時間特性により伝送した信号の到達時間に差
が生じるとともにリンク数等の伝送路の伝送特性の変化
によりその到達時間差が変動し、これにより、電磁波の
測定到来角に誤差が生じる問題点がある。
そこで、本発明はこのような問題点を解決するために
なされたもので、電磁波の到来角情報を伝送したのち表
示する場合、伝送特性にもとづいて生じる測定誤差をよ
り低減できる方向探知機を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明による方向探知機は、電磁波の到来角に対応し
た位相を有する信号と位相の基準となる信号のうち一方
で搬送波に周波数変調をかけるとともに他方の信号で振
幅変調をかけ、この変調出力を伝送したのち各変調信号
を復調して電磁波の到来角を表示するよう構成される。
(作用) 本発明による方向探知機では、同じひとつの搬送波に
対して周波数変調と振幅変調をかけて電磁波の到来角に
対応した位相を有する信号情報と位相の基準となる信号
情報を伝送することにより、伝送路の伝送特性に変化が
あつても直接的に到来角測定誤差が生じるのを回避でき
測定誤差をより低減することが可能となる。
(実施例) 以下本発明による方向探知機の一実施例を第1図及び
第2図を参照して説明する。第1図は本発明による方向
探知機の一実施例を説明する構成図である。第1図にお
いて第3図に示されたものと同一構成、同一信号を示す
部分には第3図のものと同じ番号、同じ符号を付して説
明を省略する。
第1図において第3図のものと相違するのは、多重変
調器31及び分離復調器32の構成で、更に分周器41及び逓
倍器42が付加された構成である。多重変調器31は周波数
変調器311及び発振器312,振幅変調器313を具備する。周
波数変調器311は発振器312から出力される搬送波を信号
処理器14から供給される電磁波の到来方位角に対応した
位相を有した正弦波状信号Vで周波数変調する。分周器
41は基準信号発生器15からの基準信号Sを1/N(N≧
2)に分周し、 S′=Asin(p/N・t)……(10) の副基準信号S′を作り、更に振幅変調器313は周波数
変調器311出力信号を副基準信号S′で振幅変調する。
すなわち、多重変調器31は同じひとつの搬送波に対して
正弦波状信号Vで周波数変調をかけかつ副基準信号S′
で振幅変調をかけ、出力信号を伝送路17に供給する。な
お、実際上、周波数変調器311及び発振器312は一体化さ
れる場合が多い。
また、多重変調器31は搬送波に対して正弦波状信号V
で振幅変調をかけ、副基準信号S′で周波数変調をかけ
る構成でもよいが、副基準信号S′は基準とすべき位相
情報を伝送するだけであるので、復調側での狭帯域フィ
ルタ処理を前提とすれば伝送品質として劣る振幅変調で
基準信号情報を伝送し、伝送品質の良好な周波数変調で
正弦波状信号情報を伝送する方が望ましい。
一方、分離復調器32は振幅制限器321及び周波数弁別
器322,包絡線検波器323を具備する。分離復調器32では
まず、伝送路17から供給された信号が2分配される。分
配された一方の信号は振幅制限器321に供給され振幅変
調成分が除去された後、周波数弁別器322で電磁波の到
来方位角に対応した位相を有する制限波状信号Vが復調
され表示器19に供給される。また、分配された他方の信
号は包絡線検波器323に供給され、副基準信号S′が復
調されこれを逓倍器42によりN倍に逓倍することによっ
て元の基準信号Sが再生でき、適宜フィルタを通してSN
比の改善を行った後表示器19に供給される。表示器19で
は、第3図で説明したのと同様に正弦波状信号V及び基
準信号Sを元に電磁波の到来方位角がベクトル表示され
る。
第1図に示す構成において多重変調器31の出力信号を
第4図に示したのと同様な群遅延時間特性を有する伝送
路へ供給した場合の周波数スペクトラムを示すと第2図
のようになる。
多重変調器31は同じ搬送波に対して正弦波状信号Vと
N分周した副基準信号S′とで多重変調をかけるので、
正弦波状信号変調信号VMと副基準信号変調信号S′Mと
は第2図に示すように一体となって分布する。従ってリ
ンクの数が変更された場合のような群遅延時間の変化が
発生しても、分離復調器32の入力端での副基準信号S′
と正弦波状信号Vの到達時間差は生じない。換言すれ
ば、伝送路17の群遅延特性の変化は、直接的に方位角測
定誤差にはならない。
従って、同じ搬送波に対して正弦波状信号と基準信号
のうち一方で周波数変調をかけ、他方で振幅変調をかけ
る多重変調を行うことにより、伝送路の伝送特性、特に
群遅延時間特性の変化があっても、直接的に方位角測定
誤差になることを回避でき正確な方向探知を行うことが
できる。更に、周波数変調によって伝送する正弦波状信
号Vの周波数は上記(3)式に示すように走査器12の走
査周波数pであるのに対して、振幅変調によって伝送す
る副基準信号S′の周波数は上記(10)式に示すように
p/Nであり、N≧2であれば副基準信号S′を抽出する
帯域フィルタは容易に実現することができる。従って、
基準信号SをN分周し正弦波状信号Vとは周波数を異に
して伝送することにより、比較的大きい伝送線路の群遅
延特性による周波数変調成分の振幅変調成分への漏洩
は、周波数の相違を利用して除去することができる他、
高次モードの干渉に対しても(N−1)次までの干渉も
同様に周波数の相違を利用して除去することができる。
これにより、電磁波の方位角測定誤差を非常に小さく
することができ、より高精度な方向探知が可能となる。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明による方向探知機によれ
ば、伝送特性にもとづき生じる測定誤差をより低減する
ことが可能であり実用上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による方向探知機の一実施例を説明する
構成図、第2図は第1図に示す方向探知機の動作を説明
する図、第3図及び第4図は従来の方向探知器を説明す
る図である。 11…アンテナ、12…走査器、13…受信機、14…信号処理
器、15…基準信号発生器、17…伝送路、19…表示器、31
…多重変調器、32…分離復調器。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円周上に配置され外部から到来する電磁波
    を捕捉する複数のアンテナと、前記複数のアンテナの各
    出力信号を順次切替えて走査し出力する走査手段と、前
    記走査手段の出力信号が供給され所望の信号を選択抽出
    する受信手段と、前記受信手段の出力信号をFM復調し当
    該信号にドプラシフトの形で含まれる前記電磁波の到来
    角に対応した位相を有する第1の信号を出力する信号処
    理手段と、前記走査手段より供給されるアンテナの方位
    角を与える方位角信号に基づき基準信号発生器から発生
    した信号を1/N(N≧2)に分周した第2の信号を発生
    する信号発生手段と、前記信号処理手段から出力される
    前記第1の信号及び前記信号発生手段から発生される前
    記第2の信号が供給され搬送波信号に対して前記第1、
    第2の信号のうち一方の信号で周波数変調をかけかつ前
    記第1、第2の信号のうち他方の信号で振幅変調をかけ
    る変調手段と、前記変調手段の出力信号を伝送する伝送
    手段と、前記伝送手段の出力信号から前記第1、第2の
    信号を復調する復調手段と、前記復調手段の復調出力の
    内前記第2の信号をN倍に逓倍する逓倍手段と、前記逓
    倍した第2の信号を基に生成するサイン信号、コサイン
    信号と前記第1の信号との積を作り、このそれぞれの信
    号が供給され前記電磁波の到来角を表示する表示手段と
    を具備する方向探知器。
  2. 【請求項2】前記変調手段は搬送波信号に対し前記第1
    の信号で周波数変調をかけかつ前記第2の信号で振幅変
    調をかけることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の方向探知機。
  3. 【請求項3】前記走査手段の走査周波数と同周波数の信
    号を生成する信号生成手段を設け、前記信号生成手段の
    出力信号を前記基準信号発生器から発生した信号とした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方向探知
    機。
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