JP2648954B2 - 電波の方向探知方法および装置 - Google Patents
電波の方向探知方法および装置Info
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- JP2648954B2 JP2648954B2 JP1037813A JP3781389A JP2648954B2 JP 2648954 B2 JP2648954 B2 JP 2648954B2 JP 1037813 A JP1037813 A JP 1037813A JP 3781389 A JP3781389 A JP 3781389A JP 2648954 B2 JP2648954 B2 JP 2648954B2
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- radio wave
- mode
- amplitude ratio
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Description
【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明は電波の方向探知方法および装置に関する。
b.従来の技術 第３図は、従来技術による４アームデュアルモードス
パイラルアンテナを用いた電波方向探知装置のブロック
ダイヤグラムである。
パイラルアンテナを用いた電波方向探知装置のブロック
ダイヤグラムである。
４アームスパイラルアンテナANTとモードフォーミン
グ回路MFの組合せにより、ΣモードとΔモードの２つの
電波ビームを同時に励振または受信する。
グ回路MFの組合せにより、ΣモードとΔモードの２つの
電波ビームを同時に励振または受信する。
モードフォーミング回路FMの、ΣモードとΔモードに
対応する信号Σ，Δは増幅回路A1,A2を経て、ビームフ
ォーミング回路BFに送られる。
対応する信号Σ，Δは増幅回路A1,A2を経て、ビームフ
ォーミング回路BFに送られる。
ビームフォーミング回路BFは、信号Σ，Δに基づいて
Σ＋Δ，Σ−Δ，Σ＋ｊΔ，Σ−ｊΔに対応する信号S
a,Sb,Sc,Sdを形成する。（ｊは虚数単位）。
Σ＋Δ，Σ−Δ，Σ＋ｊΔ，Σ−ｊΔに対応する信号S
a,Sb,Sc,Sdを形成する。（ｊは虚数単位）。
信号Sa,Sb,Sc,Sdから、次式で与えられるＤ（AZ）,D
（EL）に対応する信号を、対数増幅回路LA1,LA2,LA3,LA
4と減算回路SB1,SB2を用いて求める。
（EL）に対応する信号を、対数増幅回路LA1,LA2,LA3,LA
4と減算回路SB1,SB2を用いて求める。
Ｄ（AZ）,D（EL）がそれぞれ電波の到来方向のアジマ
ス角AZとエレベーション角ELに対応する。
ス角AZとエレベーション角ELに対応する。
ビームフォーミング回路BFとしては、ハイブリッド回
路HYBを第４図に示すように対称的に組合わせた対称型
ビームフォーミング回路BFが用いられる。
路HYBを第４図に示すように対称的に組合わせた対称型
ビームフォーミング回路BFが用いられる。
c.発明が解決しようとする問題点 Ｄ（AZ）,D（EL）は、アジマス角AZとエレベーション
角ELが小さいときは、ほぼAZ,ELに比例する。しかしAZ,
ELが大きくなると誤差が非常に大きくなる。
角ELが小さいときは、ほぼAZ,ELに比例する。しかしAZ,
ELが大きくなると誤差が非常に大きくなる。
また広帯域にわたる受信電波の方向を求めようとする
場合広帯域で動作するビームフォーミング回路が必要と
なるがこれを構成するハイブリッド回路に理想特性を得
ることは難しい。
場合広帯域で動作するビームフォーミング回路が必要と
なるがこれを構成するハイブリッド回路に理想特性を得
ることは難しい。
本発明は、ハイブリッド回路の特性にばらつきあるい
は理想特性からのずれが有っても、正確に電波の方向を
探知することができる方向探知方法および装置を提供す
ることを目的とする。
は理想特性からのずれが有っても、正確に電波の方向を
探知することができる方向探知方法および装置を提供す
ることを目的とする。
d.問題点を解決するための手段 上記問題点は、４アームスパイラルアンテナとモード
フォーミング回路の組合せによりΣモードとΔモードの
２つの電波ビームを同時に受信し、Σモード信号とΔモ
ード信号から電波の到来方向を探知する電波の方向探知
方法および装置において、 Σモードの信号ΣとΔモードの信号ΔからΣ＋ｊΔ，
Σ−ｊΔ，Σ＋Δ，Σ−Δに対応する出力信号を作るビ
ームフォーミング回路の出力信号をΣ＋ｊΔ，Σ−ｊΔ
の振幅比の二乗と、Σ＋Δ，Σ−Δの振幅比の二乗か
ら、信号Σと信号Δの振幅比VB/VAと、信号Σと信号Δ
の位相差（φＢ−φＡ）求め、 振幅比VB/VAと位相差（φＢ−φＡ）から電波の到来
方向（θ，ψ）を求めること、および上記方法に基づい
て、電波の方向を探知する装置によって解決された。
フォーミング回路の組合せによりΣモードとΔモードの
２つの電波ビームを同時に受信し、Σモード信号とΔモ
ード信号から電波の到来方向を探知する電波の方向探知
方法および装置において、 Σモードの信号ΣとΔモードの信号ΔからΣ＋ｊΔ，
Σ−ｊΔ，Σ＋Δ，Σ−Δに対応する出力信号を作るビ
ームフォーミング回路の出力信号をΣ＋ｊΔ，Σ−ｊΔ
の振幅比の二乗と、Σ＋Δ，Σ−Δの振幅比の二乗か
ら、信号Σと信号Δの振幅比VB/VAと、信号Σと信号Δ
の位相差（φＢ−φＡ）求め、 振幅比VB/VAと位相差（φＢ−φＡ）から電波の到来
方向（θ，ψ）を求めること、および上記方法に基づい
て、電波の方向を探知する装置によって解決された。
d.作用 ビームフォーミング回路BFの入力信号Σ，Δの振幅と
位相をそれぞれVA,VB;φA,φＢとし、出力信号Σ＋ｊ
Δ，Σ−ｊΔをP1,P4、出力信号Σ＋Δ，Σ−ΔをP2,P3
とする時、入力信号と出力信号は次の行列で結ばれる。
位相をそれぞれVA,VB;φA,φＢとし、出力信号Σ＋ｊ
Δ，Σ−ｊΔをP1,P4、出力信号Σ＋Δ，Σ−ΔをP2,P3
とする時、入力信号と出力信号は次の行列で結ばれる。
ここにおいてC,D,E,F,W,X,Y,Z;φC,φD,φE,φF,φW,
φX,φY,φＺは、ビームフォーミング回路BFの一種の振
幅特性定数および位相特性定数で、予め測定される量で
ある。
φX,φY,φＺは、ビームフォーミング回路BFの一種の振
幅特性定数および位相特性定数で、予め測定される量で
ある。
出力信号P1,P4,P2,P3に対応する出力電力（実際は検
波電圧）は、それぞれの信号の絶対値の二乗|P1|2,|P4|
2,|P2|2,|P3|2に比例する。例えば|P1|2は次式で与えら
れる。
波電圧）は、それぞれの信号の絶対値の二乗|P1|2,|P4|
2,|P2|2,|P3|2に比例する。例えば|P1|2は次式で与えら
れる。
|P1|2＝（V4Ccos（φＡ＋φＣ）＋VBDcos（φＢ＋
φＤ））２ ＋（V4Csin（φＡ＋φＣ）＋VBDsin（φＢ＋φＤ））２ ここでC,D,E,F,W,X,Y,Z;φC,φD,φE,φF,φW,φX,φ
Y,φＺが既知であると、|P4/P1|2と|P3/P2|2からVB/VA,
φＢ−φＡが定まる。すなわちビームフォーミング回路
の４出力P1,P4,P2,P3から、Σ信号，Δ信号の振幅比VB/
VAと位相差（φＢ−Φ）を求めることができる。
φＤ））２ ＋（V4Csin（φＡ＋φＣ）＋VBDsin（φＢ＋φＤ））２ ここでC,D,E,F,W,X,Y,Z;φC,φD,φE,φF,φW,φX,φ
Y,φＺが既知であると、|P4/P1|2と|P3/P2|2からVB/VA,
φＢ−φＡが定まる。すなわちビームフォーミング回路
の４出力P1,P4,P2,P3から、Σ信号，Δ信号の振幅比VB/
VAと位相差（φＢ−Φ）を求めることができる。
Σモードの放射パターンは、アンテナ中心軸（Ｚ軸）
上にピークを有する広い単峰特性である。θ方向では位
相変化はないが、中心軸回りの角φ方向で位相が変化
し、φの360゜の変化に対して位相もリニアに360゜変化
する。
上にピークを有する広い単峰特性である。θ方向では位
相変化はないが、中心軸回りの角φ方向で位相が変化
し、φの360゜の変化に対して位相もリニアに360゜変化
する。
他方、Δモードの放射パターンは、中心軸上に０点を
有する双峰特性である。その位相はφ方向の360゜に対
してその２倍の720゜変化する。
有する双峰特性である。その位相はφ方向の360゜に対
してその２倍の720゜変化する。
したがってΣモードの信号とΔモードの信号の振幅比
VB/VAと、位相差（φＢ−φＡ）から、電波の到来方向
を探知することができる。電波の到来方向（θ，ψ）と
（VB/VA,φＢ−φＡ）は１対１に対応するので、例えば
記憶手段に（θ，ψ）と（VB/VA,φＢ−φＡ）の対応関
係を予め記憶させておくことにより、VB/VAと（φＢ−
φＡ）の電波の到来方向を探知することができる。
VB/VAと、位相差（φＢ−φＡ）から、電波の到来方向
を探知することができる。電波の到来方向（θ，ψ）と
（VB/VA,φＢ−φＡ）は１対１に対応するので、例えば
記憶手段に（θ，ψ）と（VB/VA,φＢ−φＡ）の対応関
係を予め記憶させておくことにより、VB/VAと（φＢ−
φＡ）の電波の到来方向を探知することができる。
f.実施例 第１図は本発明に係る電波の方向探知方法を実施する
ための電波の方向探知装置の好ましい実施例のブロック
ダイヤグラムである。
ための電波の方向探知装置の好ましい実施例のブロック
ダイヤグラムである。
４アームスパイラルアンテナATNで受信された信号に
基づき、モードフォーミング回路MFにおいてΣ信号とΔ
信号が形成される。
基づき、モードフォーミング回路MFにおいてΣ信号とΔ
信号が形成される。
Σ信号とΔ信号はそれぞれ増幅回路A1,A2において増
幅あるいは位相補償等の信号処理を受けた後、ビームフ
ォーミング回路BFおよび必要に応じて周波数検出手段FD
に送られる。
幅あるいは位相補償等の信号処理を受けた後、ビームフ
ォーミング回路BFおよび必要に応じて周波数検出手段FD
に送られる。
ビームフォーミング回路BFの入力信号値と出力信号値
を結ぶ行列の定数C,D,E,F,W,X,Y,Z;φC,φD,φE,φF,φ
W,φX,φY,φＺは予め測定された定数である。
を結ぶ行列の定数C,D,E,F,W,X,Y,Z;φC,φD,φE,φF,φ
W,φX,φY,φＺは予め測定された定数である。
計算回路CALにおいて、上記定数C,D,……；φC,φD,
……および信号Σ＋ｊΔ，Σ−ｊΔの振幅比の二乗|P4/
P1|2と信号Σ＋Δ，Σ−Δの振幅比の二乗|P3/P2|2か
ら、Σ信号とΔ信号の振幅比VB/VAおよび位相差（φＢ
−φＡ）が計算される。この際必要に応じて周波数検出
手段FDで検出された周波数ｆをパラメータとして計算さ
れる。
……および信号Σ＋ｊΔ，Σ−ｊΔの振幅比の二乗|P4/
P1|2と信号Σ＋Δ，Σ−Δの振幅比の二乗|P3/P2|2か
ら、Σ信号とΔ信号の振幅比VB/VAおよび位相差（φＢ
−φＡ）が計算される。この際必要に応じて周波数検出
手段FDで検出された周波数ｆをパラメータとして計算さ
れる。
信号処理回路EXEは、例えば記憶回路からなり、（VB/
VA,φＢ−φＡ）と、到来電波の実測された来角（θ，
ψ）を１対１に対応させた表が記憶されている。例え
ば、（VB/VA,φＢ−φＡ）をデジタル信号に変換した値
をアドレス信号とし、（θ，ψ）をメモリー値としてお
くことにより、電波の方向を求めることができる。
VA,φＢ−φＡ）と、到来電波の実測された来角（θ，
ψ）を１対１に対応させた表が記憶されている。例え
ば、（VB/VA,φＢ−φＡ）をデジタル信号に変換した値
をアドレス信号とし、（θ，ψ）をメモリー値としてお
くことにより、電波の方向を求めることができる。
広帯域動作の場合Σ信号の一部から周波数検出手段を
通して受信周波数を求め、これをデジタル変換した値を
アドレス信号として各周波数に対応した正しい方位をメ
モリーから出力することも出来る。
通して受信周波数を求め、これをデジタル変換した値を
アドレス信号として各周波数に対応した正しい方位をメ
モリーから出力することも出来る。
信号処理回路EXEは、記憶回路を用いる回路に限られ
ない。４アームスパイラルアンテナのΣモードとΔモー
ドの放射特性は既知であり、電波の到来方向（θ，ψ）
と振幅比VB/VAおよび位相差（φＢ−φＡ）は関数関係
にあるので、アジマス角θとエレベーション角φを、計
算式によって求めることができる。
ない。４アームスパイラルアンテナのΣモードとΔモー
ドの放射特性は既知であり、電波の到来方向（θ，ψ）
と振幅比VB/VAおよび位相差（φＢ−φＡ）は関数関係
にあるので、アジマス角θとエレベーション角φを、計
算式によって求めることができる。
g.発明の効果 従来のビームフォーミング回路においては、対数増幅
回路と減算回路を用いて出力信号の比を計算していたの
で、誤差を少くするために第４図に示すようにハイブリ
ッド回路HYBを対称的に配置する必要があった。しかし
本発明に係るビームフォーミング回路においては、構成
コンポーネントの特性が理想特性から少々外れていて
も、それらは定数C,D,E……；φC,φD,……の中に繰込
むことができるので、正確にΣ信号とΔ信号の振幅比お
よび位相差を得ることができる。
回路と減算回路を用いて出力信号の比を計算していたの
で、誤差を少くするために第４図に示すようにハイブリ
ッド回路HYBを対称的に配置する必要があった。しかし
本発明に係るビームフォーミング回路においては、構成
コンポーネントの特性が理想特性から少々外れていて
も、それらは定数C,D,E……；φC,φD,……の中に繰込
むことができるので、正確にΣ信号とΔ信号の振幅比お
よび位相差を得ることができる。
この結果、従来あまり使用されていない非対称的構成
（マトリクス型）のビームフォーミング回路をも使用す
ることができる。第２図はマトリクス型ビームフォーミ
ング回路のブロックダイヤグラムである。マトリクス型
ビームフォーミング回路は、高価なハイブリッド回路コ
ンポーネントHYBの使用点数が少ないという利点を有す
る。なお本発明に係る電波の方向探知装置においても従
来の対称型ビームフォーミング回路を用いることが可能
である。
（マトリクス型）のビームフォーミング回路をも使用す
ることができる。第２図はマトリクス型ビームフォーミ
ング回路のブロックダイヤグラムである。マトリクス型
ビームフォーミング回路は、高価なハイブリッド回路コ
ンポーネントHYBの使用点数が少ないという利点を有す
る。なお本発明に係る電波の方向探知装置においても従
来の対称型ビームフォーミング回路を用いることが可能
である。
第１図は本発明に係る電波の方向探知装置の好ましい実
施例のブロックダイヤグラム、第２図はマトリクス型ビ
ームフォーミング回路のブロックダイヤグラム、第３図
は従来技術による電波の方向探知装置の一例のブロック
ダイヤグラム、第４図は対称型ビームフォーミング回路
のブロックダイヤグラムである。 ANT……４アームスパイラルアンテナ、 MF……モードフォーミング回路、 A1,A2……増幅回路、 BF……ビームフォーミング回路、 CAL……計算回路、 EXE……信号処理回路、 FD……周波数検出手段、 HYB……ハイブリッド回路、 IMF……瞬時周波数弁別回路。
施例のブロックダイヤグラム、第２図はマトリクス型ビ
ームフォーミング回路のブロックダイヤグラム、第３図
は従来技術による電波の方向探知装置の一例のブロック
ダイヤグラム、第４図は対称型ビームフォーミング回路
のブロックダイヤグラムである。 ANT……４アームスパイラルアンテナ、 MF……モードフォーミング回路、 A1,A2……増幅回路、 BF……ビームフォーミング回路、 CAL……計算回路、 EXE……信号処理回路、 FD……周波数検出手段、 HYB……ハイブリッド回路、 IMF……瞬時周波数弁別回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤羽 紀之 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社東京計器内 (56)参考文献 特開 昭62−159070（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−187181（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】４アームスパイラルアンテナとモードフォ
ーミング回路の組合せによりΣモードとΔモードの２つ
の電波ビームを同時に受信し、Σモード信号とΔモード
信号から電波の到来方向を探知する電波の方向探知方法
において、 Σモードの信号ΣとΔモードの信号ΔからΣ＋ｊΔ，Σ
−ｊΔ，Σ＋Δ，Σ−Δに対応する出力信号を作るビー
ムフォーミング回路の一方の入力端子にのみ信号を加え
た時の各出力端子の出力信号に関して入力信号と出力信
号の振幅比C,D,E,……および位相差φC,φD,φE,……を
各入力端子について予め測定し、モードフォーミング回
路の出力信号Σ＋ｊΔ，Σ−ｊΔの振幅比の二乗と、出
力信号Σ＋Δ，Σ−Δの振幅比の二乗と、上記振幅比C,
D,E,……および位相差φC,φD,φE,……からΣ信号とΔ
信号の振幅比および位相差を求め、Σ信号とΔ信号の振
幅比および位相差から電波の到来方向を求めることを特
徴とする電波の方向探知方法。 - 【請求項２】４アームスパイラルアンテナとモードフォ
ーミング回路の組合せによりΣモードとΔモードの２つ
の電波ビームを同時に受信し、Σモード信号とΔモード
信号から電波の到来方向を探知する電波の方向探知装置
において、 Σモードの信号ΣとΔモードの信号ΔからΣ＋ｊΔ，Σ
−ｊΔ，Σ＋Δ，Σ−Δに対応する出力信号を作るビー
ムフォーミング回路と、 ビームフォーミング回路の２入力端子の一方の入力端子
にのみ入力信号を加えた時の各出力端子の出力信号につ
いての入力信号と出力信号の振幅比および位相差につい
て予じめ測定された値と、ビームフォーミング回路の出
力信号Σ＋ｊΔ，Σ−ｊΔの振幅比の二乗から、Σ信号
とΔ信号の振幅比と位相差を求める計算回路と、 Σ信号とΔ信号の振幅比と位相差から電波の到来方向を
求める信号処理回路を備えることを特徴とする、電波の
方向探知装置。 - 【請求項３】上記信号処理回路が、Σ信号とΔ信号の振
幅比と位相差の組と、電波の到来方向（θ，ψ）の組を
対応させる記憶手段を備えることを特徴とする特許請求
の範囲第（２）項記載の電波の方向探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037813A JP2648954B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 電波の方向探知方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037813A JP2648954B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 電波の方向探知方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216481A JPH02216481A (ja) | 1990-08-29 |
| JP2648954B2 true JP2648954B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=12507959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1037813A Expired - Lifetime JP2648954B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 電波の方向探知方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2648954B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5066107B2 (ja) * | 2009-01-06 | 2012-11-07 | 株式会社東芝 | 二次監視レーダ装置及び二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法 |
| JP6338427B2 (ja) * | 2014-04-08 | 2018-06-06 | 三菱電機株式会社 | レーダ用給電回路 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP1037813A patent/JP2648954B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02216481A (ja) | 1990-08-29 |
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