JP2930044B2 - 電波到来方位測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電波到来方位測定装
置に係り、特に同時に複数の電波を受信し電波の到来方
位を測定する電波到来方位測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の電波到来方位測定装置の一
例の構成図を示す。これは位相比較方式の電波到来方位
測定装置で、ｎ本の広帯域空中線１ａ〜１ｂでそれぞれ
受信した高周波信号を、それぞれ対応する広帯域のＲＦ
増幅器２ａ〜２ｂで別々に増幅し、ミキサ３ａ〜３ｂで
それぞれ共通の局部発振器８からの局部発振周波数と混
合することにより、所要の中間周波数（ＩＦ周波数）に
変換する。続いて、このｎ個のＩＦ周波数をＩＦフィル
タ１５ａ〜１５ｂにより別々に不要周波数を除去した
後、位相検出器１６ａ〜１６ｂに供給して瞬時瞬時の位
相を電圧に変換してから信号処理器７に共通入力し、こ
こで検出位相に基づく電波到来方位を演算により求め
る。

【０００３】また、従来の電波到来方位測定装置の他の
例としては、複数の空中線で受信した電波を受信機及び
信号処理装置を用いて電波到来方位を求め、更に送信系
の移相器を制御し、電波到来方向に電波を自動的に送信
する装置が知られている（特開昭６４−７９６８３号公
報）。

【０００４】また、従来の電波到来方位測定装置の更に
他の例としては、複数の空中線で受信した高周波信号を
受信機で受信し、その周波数の信号をＡ／Ｄ変換器によ
りディジタル信号に変換した後、ＦＦＴプロセッサを用
いて高速フーリエ変換することにより電波到来方位を決
定すると共に、ＦＦＴプロセッサの前段に特定の周波数
成分を除去するノッチフィルタを設け、妨害信号成分を
除去して目標信号のみ抽出する構成の装置も知られてい
る（特開昭６３−１７９２７２号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、以上の従来
の電波到来方位測定装置では、空中線で受信した電波を
受信機によりＩＦ周波数に変換した後、受信信号の位相
検出を行っているため、短時間に多量の周波数について
位相検出を行うためには、受信機内部の局部発振器の出
力局部発振周波数を短時間で切り換える必要があるが、
現在の技術では切り換え直後の周波数安定度の問題から
十分な切り換え速度が得られない。このため、従来装置
では、通常通信が行われている周波数帯域において、同
時に複数の周波数の電波到来方位を測定することが困難
である。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
実空間に同時に存在する複数の電波の到来方位を、短時
間で計測することができる電波到来方位測定装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【課題を解決するための手段】 本発明は 上記の目的を達
成するため、複数の空中線により受信された受信信号を
別々にディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換器
と、複数のＡ／Ｄ変換器のそれぞれに対して２個で一組
を構成する演算器が設けられ、対応するＡ／Ｄ変換器か
らのディジタル信号に基づいて各組２個ずつの演算器の
うちの一方の演算器が高速フーリエ変換演算及びその演
算結果のデータ転送をする時間内で、対応するＡ／Ｄ変
換器からの次のディジタル信号に基づいて各組の演算器
のうちの他方の演算器が高速フーリエ変換演算を開始
し、他方の演算器の高速フーリエ変換演算及びその演算
結果のデータ転送の時間内に一方の演算器の演算結果を
データ転送し、一方の演算器の演算中には他方の演算器
の演算結果をデータ転送する演算手段と、演算手段から
データ転送された、複数の演算結果から位相比較の演算
を行うことにより、複数の電波の到来方位の測定結果を
得る信号処理手段とを設けたものである。

【００１０】この発明では、１つのＡ／Ｄ変換器に対し
て２個一組の演算器が設けられ、一方の演算器が演算動
作中は他方の演算器から演算結果を出力させ、他方の演
算器が演算動作中は一方の演算器から演算結果を出力す
るように、Ａ／Ｄ変換器の出力ディジタル信号を一の演
算器の演算中に他の演算器に入力するため、広帯域の周
波数の電波到来方位を高速に測定できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。

【００１２】図１は本発明になる電波到来方位測定装置
の一実施の形態の構成図を示す。同図に示すように、こ
の実施の形態は、実空間の電波を別々に、かつ、同時に
受信する複数本の空中線１ａ〜１ｂからなる方位空中線
と、空中線１ａ〜１ｂからの受信信号を別々に増幅する
複数の増幅器２ａ〜２ｂと、受信信号の周波数をベース
バンドに変換する複数のミキサ３ａ〜３ｂ及び単一の局
部発振器８と、ベースバンド信号中の不要波周波数成分
を除去する低域フィルタ特性の複数のフィルタ１７ａ〜
１７ｂと、フィルタ１７ａ〜１７ｂの出力ベースバンド
信号をディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換器４
ａ〜４ｂと、ディジタル信号から周波数チャンネルの位
相値を計算する複数のＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂと、ＦＦ
Ｔ処理器５ａ〜５ｂが出力するそれぞれの位相値を一時
記憶する複数のメモリ６ａ〜６ｂと、メモリ６ａ〜６ｂ
からの位相値を読み取り、方位を演算する信号処理器７
とから構成されている。

【００１３】従来の電波到来方位測定装置は、１波の通
信波を受信し、１つの位相値を求めて１つの方探結果を
得ていたため、複数の通信波の到来方位を得るためには
受信機の同調周波数を変更しながら、繰り返し測定せざ
るを得なかった。これに対し、この実施の形態では、高
速なＡ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂと、ＦＦＴ処理器５ａ〜５
ｂとを組み合わせることにより、広帯域（数ＭＨｚ程
度）に存在する通信波の位相値を同時に得ることが可能
となり、この位相値から位相比較の演算を行う信号処理
器７を用いることにより、複数の電波の到来方位をごく
短時間（ほぼ同時）に得るものである。

【００１４】次に、図１の実施の形態の動作について図
２のフローチャート及び図３の動作説明図を併せ参照し
て説明する。図１において、空中線１ａ〜１ｂにより受
信された到来電波は、受信信号として対応する増幅器２
ａ〜２ｂにより別々に増幅され、ミキサ３ａ〜３ｂに供
給されて単一の局部発振器８からの局部発振周波数と混
合されてＩＦ周波数のベースバンド信号に変換された
後、フィルタ１７ａ〜１７ｂにより不要波周波数成分が
除去されてＡ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂに供給される。この
ベースバンド信号はＭチャンネルからなるベースバンド
信号である。

【００１５】Ａ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂは、入力ベースバ
ンド信号を図３に２１₁で模式的に示すように、ディジ
タル信号に変換した後、２２₁で模式的に示すように、
対応するＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂへデータ転送をする。
ＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂは、入力ディジタル信号を図３
に２３₁で模式的に示すように、高速フーリエ変換（Ｆ
ＦＴ）により入力ディジタル信号のＭチャンネルの位相
値を同時に算出し、これを図３に２４₁で模式的に示す
ように、対応して設けられている図１のメモリ６ａ〜６
ｂにそれぞれデータ転送して一時記憶させる。

【００１６】メモリ６ａ〜６ｂへのＭチャンネルのデー
タ転送完了後、信号処理器７はメモリ６ａ〜６ｂの記憶
データを図３に２５₁で模式的に示すように読み出し入
力し、それらのデータに基づいて図３に２６₁で模式的
に示すように電波到来方向の方位演算を行う。これと同
時に、局部発振器８は出力局部発振周波数が切り換えら
れ、その時に得られるミキサ３ａ〜３ｂの出力ベースバ
ンド信号がＡ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂにより、それぞれ図
３に２１₂で模式的に示すように、ディジタル信号に変
換された後、２２₂で模式的に示すように、対応するＦ
ＦＴ処理器５ａ〜５ｂへデータ転送されて、次の周波数
帯域内のＭチャンネルの位相値が同時に算出される。

【００１７】以下上記と同様に、ＦＦＴ処理器５ａ〜５
ｂによる図３に２３₂で模式的に示すＭチャンネルの位
相値の算出と２４₂で模式的に示すメモリ６ａ〜６ｂへ
のデータ転送、図３に２５₂で模式的に示す信号処理器
７によるメモリ６ａ〜６ｂの記憶データの読み出し入力
と２６₂で模式的に示す電波到来方向の方位演算が順次
に行われる。

【００１８】これと同時に、局部発振器８は出力局部発
振周波数が再び切り換え、その時に得られるミキサ３ａ
〜３ｂの出力ベースバンド信号がＡ／Ｄ変換器４ａ〜４
ｂにより、それぞれ図３に２１₃で模式的に示すように
ディジタル信号に変換された後、２２₃で模式的に示す
ように、対応するＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂへデータ転送
されて、更に次の周波数帯域内のＭチャンネルの位相値
が同時に算出される。以下、上記と同様の動作が繰り返
される。なお、上記のＭチャンネルの各チャンネルの信
号帯域は１０ｋＨｚ〜２５ｋＨｚ程度であるのに対し、
Ａ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂに入力されるベースバンド信号
は、広帯域の受信通信波を局部発振器８の局部発振周波
数の切り換えにより５ＭＨｚ程度の帯域幅に区切って入
力されたときのベースバンド信号である。

【００１９】次に、図３に２６₁及び２６₂で模式的に示
した信号処理器７による電波到来方向の方位演算につい
て、図２のフローチャートと共に説明する。図１に示し
たメモリ６ａ〜６ｂには、局部発振器８からある局部発
振周波数が出力されているときにＦＦＴ処理器５ａ〜５
ｂにより一括して得られた各周波数チャンネルの位相値
が記憶されている（チャンネル数Ｍの場合、Ｍ個の位相
値が記憶されている）。

【００２０】そこで、まず、ステップＡ１にてすべての
メモリ６ａ〜６ｂの第１チャンネルの記憶位相値を読み
取る。続いて、ステップＡ２にて、公知の技術により電
波到来方向の方位演算を行う。次に、ステップＡ３にて
電波到来方位計算結果を外部へ出力する。続いて、ステ
ップＡ４にてすべてのＭチャンネルの演算が終わったか
どうか判断し、終わっていない場合はステップＡ１に戻
り、次のチャンネル（ここでは第２チャンネル）の位相
値を読み取る。以下、上記と同様にして、ステップＡ１
〜Ａ３の処理がＭチャンネル分繰り返し（ステップＡ
４）、Ｍ個の電波到来方位演算結果を得る。

【００２１】このように、この図１の実施の形態によれ
ば、高速なＡ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂと、ＦＦＴ処理器５
ａ〜５ｂとを組み合わせることにより、従来のように各
周波数チャンネルの受信のための局部発振周波数の切り
換えなしに、広帯域（数ＭＨｚ程度）に存在する複数の
チャンネルの電波の到来方位をほぼ同時に得ることがで
きる。なお、この実施の形態の局部発振周波数の切り換
えは、従来の各周波数チャンネルの受信のためのもので
はなく、極めて広帯域の受信通信波をＦＦＴ処理器５ａ
〜５ｂで処理できる程度の周波数帯域幅に分割して入力
するためのもので、各局部発振周波数にてＭチャンネル
の信号を同時に得ることができる。

【００２２】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。図４は本発明になる電波到来方位測定装置の他
の実施の形態の構成図を示す。同図中、図１と同一構成
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図４に
示す実施の形態は、図１に示した実施の形態の構成に、
ミキサ３ａ〜３ｂの前段にミキサ１０ａ〜１０ｂと局部
発振器９を追加し、更にＦＦＴ処理器５ｃ〜５ｄとメモ
リ６ｃ〜６ｄをＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂとメモリ６ａ〜
６ｂに並列に設けた構成としたものである。

【００２３】図４に示す実施の形態では、ミキサ１０ａ
〜１０ｂと局部発振器９により、ミキサ３ａ〜３ｂに入
力されるベースバンド信号の元の高周波信号を変化させ
ることができ、これにより、更に広い帯域の周波数を順
次取り込むことができる。

【００２４】また、この実施の形態では、ＦＦＴ処理器
５ｃ〜５ｄとメモリ６ｃ〜６ｄを並列に追加し、信号処
理器７でメモリ６ａ〜６ｂと６ｃ〜６ｄを切り換えなが
ら位相値を読み込むことにより、１つのＦＦＴ処理器５
ａ〜５ｂ、５ｃ〜５ｄの処理及び転送の時間内にＡ／Ｄ
変換器４ａ〜４ｂが出力するディジタル値を、一対一組
のＦＦＴ処理器の一方に転送することができる。

【００２５】次に、図５を併せ参照して図４に示した実
施の形態の動作について説明する。図４のＡ／Ｄ変換器
４ａ〜４ｂは、入力ベースバンド信号を図５に２１₁で
模式的に示すように、ディジタル信号に変換した後、２
２₁で模式的に示すように、対応する図４の一対一組の
ＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂと５ｃ〜５ｄのうちスイッチ回
路１８ａ〜１８ｂにより一方のＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂ
へデータ転送をする。これにより、ＦＦＴ処理器５ａ〜
５ｂは、図５に３２₁で模式的に示すように、入力ディ
ジタル信号の周波数チャンネルの位相値の算出のための
ＦＦＴ演算を開始する。

【００２６】そして、このＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂが周
波数チャンネルの位相値のＦＦＴ演算及びデータ転送に
要する時間の１／２の時間経過後に、他方のＦＦＴ処理
器５ｃ〜５ｄへ次の周波数帯域の受信波のデータ転送を
して、次の周波数帯域内の各チャンネルの位相値のＦＦ
Ｔ演算を開始させるために、ＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂへ
のデータ転送直後に局部発振器８及び９の局部発振周波
数を図５に３１₁で示すように切り換え、これにより得
られたベースバンド信号をＡ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂに供
給する。

【００２７】これにより、図５に２１₂で模式的に示す
ように、次の周波数帯域の各チャンネルのディジタル信
号をＡ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂにより生成させた後、図５
に２２₂で模式的に示すように、ＦＦＴ処理器５ａ〜５
ｂが演算開始から周波数チャンネルの位相値のＦＦＴ演
算及びデータ転送に要する時間の１／２の時間経過後
に、他方のＦＦＴ処理器５ｃ〜５ｄへスイッチ回路１８
ａ〜１８ｂを介してデータ転送をし、ＦＦＴ処理器５ｃ
〜５ｄにより、図５に３４_１で模式的に示すように、入
力ディジタル信号の周波数チャンネルの位相値の算出の
ためのＦＦＴ演算を開始させる。

【００２８】また、上記のＦＦＴ処理器５ｃ〜５ｄへの
データ転送直後に局部発振器８及び９の局部発振周波数
を図５に３１_２で示すように切り換え、これにより得ら
れたベースバンド信号をＡ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂに供給
し、図５に２１_３で模式的に示すように、更に次の周波
数チャンネルのディジタル信号に変換させる。

【００２９】そして、このＦＦＴ処理器５ｃ〜５ｄがＦ
ＦＴ演算中に、図５に３３₁で模式的に示すように、Ｆ
ＦＴ処理器５ａ〜５ｂがＦＦＴ演算して得た周波数チャ
ンネルの位相値のデータを、対応して設けられている図
４のメモリ６ａ〜６ｂにデータ転送を完了して一時記憶
させる。メモリ６ａ〜６ｂへのデータ転送完了後、信号
処理器７はメモリ６ａ〜６ｂの記憶データを図５に２５
₁で模式的に示すように読み出し入力し、それらのデー
タに基づいて図５に２６₁で模式的に示すように電波到
来方向の方位演算を行う。

【００３０】また、Ａ／Ｄ変換器４ａ〜４ｂから図５に
２２_３で模式的に示すように、ＦＦＴ処理器５ｃ〜５ｄ
が演算開始から周波数チャンネルの位相値のＦＦＴ演算
及びデータ転送に要する時間の１／２の時間経過後に、
もう一方のＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂへデータ転送をし、
ＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂにより、図５に３２_２で模式的
に示すように、入力ディジタル信号の周波数チャンネル
の位相値の算出のためのＦＦＴ演算を開始する。そし
て、このＦＦＴ処理器５ａ〜５ｂがＦＦＴ演算中に、図
５に３５_１で模式的に示すように、ＦＦＴ処理器５ｃ〜
５ｄがＦＦＴ演算して得られた周波数チャンネルの位相
値のデータを、対応して設けられている図４のメモリ６
ａ〜６ｂにデータ転送を完了して一時記憶させる。

【００３１】メモリ６ａ〜６ｂへのデータ転送完了後、
信号処理器７はメモリ６ａ〜６ｂの記憶データを図５に
２５_２で模式的に示すように読み出し入力し、それらの
データに基づいて図５に２６_２で模式的に示すように電
波到来方向の方位演算を行う。以下、上記と同様の動作
が繰り返される。

【００３２】この実施の形態によれば、外部へ出力され
る方位結果の出力速度が２倍に向上し、また、Ａ／Ｄ変
換器４ａ〜４ｂのディジタルデータ転送後、局部発振器
８及び９の出力局部発振周波数を順次切り換えるように
しているため、数ＭＨｚの単位（Ａ／Ｄ変換器４ａ〜４
ｂの処理帯域）毎に掃引することができ、更に周波数帯
域の広帯域化を実現できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速なＡ／Ｄ変換手段とＦＦＴ演算を行う演算手段を使
用することにより、１波毎の同調操作をすることなく、
各周波数チャンネルの位相を得ることができるため、高
速に、かつ、複数の電波の到来方位を得ることができ、
よって、短時間のうちに複数の電波の到来方位の測定結
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図である。

【図２】図１中の信号処理器の動作説明用フローチャー
トである。

【図３】図１の動作説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の構成図である。

【図５】図４の動作説明図である。

【図６】従来の一例の構成図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｂ 空中線 ２ａ〜２ｂ 増幅器 ３ａ〜３ｂ、１０ａ〜１０ｂ ミキサ ４ａ〜４ｂ Ａ／Ｄ変換器 ５ａ〜５ｂ、５ｃ〜５ｄ ＦＦＴ処理器 ６ａ〜６ｂ、６ｃ〜６ｄ メモリ ７ 信号処理器 ８、９ 局部発振器 １７ａ〜１７ｂ フィルタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実空間の電波を複数の空中線からなる方
   位空中線で受信し、複数の受信信号の位相をそれぞれ検
   出することにより、電波到来方位を測定する電波到来方
   位測定装置において、 前記複数の受信信号をそれぞれディジタル信号に変換す
   る複数のＡ／Ｄ変換器と、 前記複数のＡ／Ｄ変換器のそれぞれに対して２個で一組
   を構成する演算器が設けられ、対応する前記Ａ／Ｄ変換
   器からのディジタル信号に基づいて各組２個ずつの演算
   器のうちの一方の演算器が高速フーリエ変換演算及びそ
   の演算結果のデータ転送をする時間内で、対応する前記
   Ａ／Ｄ変換器からの次のディジタル信号に基づいて各組
   の演算器のうちの他方の演算器が高速フーリエ変換演算
   を開始し、該他方の演算器の高速フーリエ変換演算及び
   その演算結果のデータ転送の時間内に前記一方の演算器
   の演算結果をデータ転送し、該一方の演算器の演算中に
   は該他方の演算器の演算結果をデータ転送する演算手段
   と、 前記演算手段からデータ転送された、複数の演算結果か
   ら位相比較の演算を行うことにより、複数の電波の到来
   方位の測定結果を得る信号処理手段とを有することを特
   徴とする電波到来方位測定装置。