JP3002612B2 - Radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device, radio wave arrival direction / polarization measurement device, and antenna pointing device - Google Patents

Radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device, radio wave arrival direction / polarization measurement device, and antenna pointing device

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JP3002612B2
JP3002612B2 JP4279041A JP27904192A JP3002612B2 JP 3002612 B2 JP3002612 B2 JP 3002612B2 JP 4279041 A JP4279041 A JP 4279041A JP 27904192 A JP27904192 A JP 27904192A JP 3002612 B2 JP3002612 B2 JP 3002612B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、遠方の送信局から輻射
される直線偏波の電波を受信し、受信点での電波の到来
方位と受信波の偏波面の傾き角(偏波面角度)を計測す
る、電波到来方位・偏波計測用アンテナ装置、電波到来
方位・偏波計測装置及びこの電波到来方位・偏波計測装
置を備えたアンテナ指向装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention receives a linearly polarized radio wave radiated from a distant transmitting station, and arrives at the receiving point and the tilt angle of the plane of polarization of the received wave (polarization plane angle). The present invention relates to a radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device, a radio wave arrival direction / polarization measurement device, and an antenna pointing device equipped with the radio wave arrival direction / polarization measurement device.

【0002】[0002]

【従来の技術】無線通信、特にマイクロ波を用いた通信
では、通信回線品質の高度化、及び通信路の空間的な分
離を行い周波数の有効利用を図る目的で、狭いビーム幅
を持ち、従って高い利得を有する指向性アンテナが使用
されることがきわめて多くなってきている。また、さら
なる周波数の高度利用の技術として電波の偏波の違いを
利用した偏波面多重技術も実用化されてきている。
2. Description of the Related Art In radio communication, particularly communication using microwaves, a narrow beam width is used for the purpose of improving the quality of communication lines and spatially separating communication paths to effectively use frequencies. Directional antennas with high gain are increasingly being used. In addition, a polarization multiplexing technique utilizing the difference in the polarization of radio waves has been put to practical use as a technique for further utilizing the frequency.

【0003】このような技術を用いた通信を行うために
は、送信・受信アンテナが正確に正対し、且つ偏波面も
正確に一致するようアンテナの方位と姿勢を調整しなけ
ればならない。固定点間の通信の場合には、アンテナを
設置する際にこのような条件を満足するように調整して
設置すればその後の調整は不要となり、運用上の問題が
ない。しかし、アンテナが車両に搭載されるような半固
定通信局で通信を行う場合には、通信を開始する度にア
ンテナの方位と姿勢を正確に調整する必要がある。
In order to perform communication using such a technique, it is necessary to adjust the azimuth and orientation of the antenna so that the transmitting and receiving antennas face correctly and the planes of polarization also accurately match. In the case of communication between fixed points, if an antenna is installed and adjusted so as to satisfy such conditions, subsequent adjustment is unnecessary, and there is no operational problem. However, when performing communication in a semi-fixed communication station where the antenna is mounted on a vehicle, it is necessary to accurately adjust the azimuth and attitude of the antenna each time communication is started.

【0004】従来は、送信の準備段階で相手局が送信す
る電波を受信し、その強度が最大になるようにアンテナ
の姿勢を調整し、且つ直交直線偏波を用いた偏波多重通
信ではこれから送信しようとする偏波と直交する偏波成
分を持つ受信波の受信強度が最小となるようにアンテナ
偏波面角度の調整を行うという作業を人手に頼って行っ
ていた。これらの調整は、各調整が独立でないため、熟
練した作業員にとっても多大の時間を要する作業となっ
ていた。
Conventionally, in a transmission preparation stage, a radio wave transmitted by a partner station is received, the attitude of the antenna is adjusted so that the intensity is maximized, and in polarization multiplexing communication using orthogonal linear polarization, The operation of adjusting the antenna polarization plane angle so that the reception intensity of a reception wave having a polarization component orthogonal to the polarization to be transmitted is minimized has been performed manually. Since these adjustments are not independent, these adjustments require a lot of time even for skilled workers.

【0005】一方、近年その利用が広範囲に亘ってきた
人工衛星通信の分野では、船舶、車両、列車、航空機等
の移動体で衛星からの電波の受信及び直接衛星に送信す
るという運用も研究されてきている。この種の運用の場
合には、移動体上のアンテナの方位・姿勢、さらに偏波
面を実時間で制御する必要がある。このような半移動、
移動局のアンテナ制御の為のシステムとして、従来から
いくつかの方法が提案されている。
On the other hand, in the field of artificial satellite communication, which has been widely used in recent years, the operation of receiving radio waves from satellites and directly transmitting the signals to satellites on mobiles such as ships, vehicles, trains, and aircrafts has been studied. Is coming. In the case of this type of operation, it is necessary to control the azimuth and attitude of the antenna on the moving body and the polarization plane in real time. Such a semi-movement,
Several methods have been proposed as systems for controlling antennas of mobile stations.

【0006】その一つの方法としては、ジャイロコンパ
スや加速度センサ等を用いて移動体の位置、姿勢、及び
方位を正確に検出し、これらをもとにアンテナの姿勢を
制御するというものである。また、別の方法としては、
移動体の相手局(例えば衛星)が送信している電波を受
信し、その電波の到来方向を機械的、電気的な手段で計
測し、常に移動体自身のアンテナを電波到来方向、即ち
相手局に指向させておく方法で、具体的には、コニカル
スキャン方式や各種モノパルス方式が提案されている。
One of the methods is to accurately detect the position, attitude, and orientation of a moving object using a gyrocompass, an acceleration sensor, and the like, and to control the attitude of the antenna based on these. Alternatively,
Receives a radio wave transmitted by a partner station (for example, a satellite) of the mobile unit, measures the direction of arrival of the radio wave by mechanical or electrical means, and always sets the antenna of the mobile unit itself to the direction of arrival of the radio wave, that is, the partner station. Specifically, a conical scan method and various monopulse methods have been proposed.

【0007】コニカルスキャン方式の概略説明図を図1
0に示す。図10(a)に示すようにアンテナに連結さ
れた駆動手段を有し、この駆動手段によって中心軸から
少し傾いたアンテナビームを機械的に回転させながら受
信強度を測定する。図10(b)はアンテナの回転角度
と受信強度との関係を示したグラフである。電波の到来
方向がアンテナの回転軸と一致したときには、その受信
強度はアンテナの回転にかかわらず一定になるはずであ
る。グラフ中の(イ)は到来方向が回転軸上からずれて
いるとき、(ロ)は到来方向が回転軸上にあるときのも
のである。このように本方式は受信強度変動のない回転
中心を求め、この回転中心に相手局をとらえる方法であ
る。
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a conical scan system.
0 is shown. As shown in FIG. 10A, a driving unit connected to the antenna is provided, and the driving unit measures the reception intensity while mechanically rotating the antenna beam slightly inclined from the central axis. FIG. 10B is a graph showing the relationship between the rotation angle of the antenna and the reception intensity. When the arrival direction of the radio wave coincides with the rotation axis of the antenna, the reception intensity should be constant regardless of the rotation of the antenna. (A) in the graph is when the arrival direction is off the rotation axis, and (B) is when the arrival direction is on the rotation axis. As described above, the present method is a method of obtaining the rotation center without fluctuation of the reception intensity, and taking the partner station as the rotation center.

【0008】また、モノパルス方式の一例を図11に示
す。本例では受信アンテナに4つのホーンアンテナを使
用している。各アンテナは偏波特性が同一で、所定距離
離れて配置され、それぞれのアンテナの出力端子はハイ
ブリッド回路に接続される。ハイブリッド回路からはア
ンテナの出力ベクトルの和信号と差信号に関する信号が
出力される。これら信号は、共通の局部発信器で駆動さ
れるミキサーで中間周波数信号とされ、利得可変IF増
幅器で振幅を一定に増幅される。この和信号と差信号は
到来方位の関数となっており、位相振幅検波器を経て、
これらの振幅比と位相差とから位相振幅検波器で二次元
の電波到来方向を決定する。
FIG. 11 shows an example of the monopulse system. In this example, four horn antennas are used as receiving antennas. Each antenna has the same polarization characteristic and is arranged at a predetermined distance, and the output terminal of each antenna is connected to the hybrid circuit. The hybrid circuit outputs a signal related to the sum signal and the difference signal of the output vectors of the antenna. These signals are converted into an intermediate frequency signal by a mixer driven by a common local oscillator, and the amplitude is constantly amplified by a variable gain IF amplifier. The sum signal and the difference signal are functions of the direction of arrival, and pass through a phase / amplitude detector.
From the amplitude ratio and the phase difference, a two-dimensional radio wave arrival direction is determined by a phase amplitude detector.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ジ
ャイロコンパスや加速度センサ等のセンサを使用する方
式では、移動体の方位、姿勢の検出精度を高めようとす
ればセンサ自身が非常に高価で大型の装置となり、移動
体の負担が大きくなり搭載することが困難になるという
問題がある。また、偏波面の制御も行うためには、大量
の計算を高速で行うことが必要となり装置がさらに複雑
化するという問題がある。
However, in a system using a sensor such as a gyrocompass or an acceleration sensor, the sensor itself is very expensive and large in order to improve the detection accuracy of the azimuth and posture of a moving body. There is a problem that the device becomes a device, and the load on the moving body increases, making it difficult to mount the device. In addition, in order to control the polarization plane, a large amount of calculation must be performed at high speed, and there is a problem that the apparatus is further complicated.

【0010】また、コニカルスキャン方式では、アンテ
ナを機械的に回転させるため、その機械的構造が大型、
複雑化する上に、原理的に相手局方向とビームのピーク
は一致しないため、通信回線品質が最大化できないとい
う問題がある。さらに、偏波面に関する情報を得ること
ができないという問題もある。次に、モノパルス方式で
は、電波の到来方向を知ることは可能であるが偏波面の
角度を知ることはできず、偏波面を知るために別の受信
系を用意する必要がある。従って、全体のアンテナシス
テムが大型化してしまうという問題がある。
In the conical scan system, the antenna is mechanically rotated, so that the mechanical structure is large.
In addition to the complication, there is a problem that the communication line quality cannot be maximized because the direction of the partner station does not coincide with the peak of the beam in principle. Further, there is a problem that information on the polarization plane cannot be obtained. Next, in the monopulse system, it is possible to know the arrival direction of the radio wave, but it is not possible to know the angle of the plane of polarization, and it is necessary to prepare another receiving system to know the plane of polarization. Therefore, there is a problem that the entire antenna system becomes large.

【0011】一方、偏波面情報を電気的に得るための方
式として、例えば右旋偏波アンテナと左旋偏波アンテナ
とを用い両者の出力間の位相差を測定する方法がある
が、電波の到来方向からずれていると、到来方向のズレ
に起因する位相差も同時に発生し、正確な偏波面情報を
得ることができないという問題がある。このように、い
ずれの従来の方法でも、電波の到来方位と直線偏波の偏
波面の傾き角を同時に計測することができる小型で安価
な装置を得ることができなかった。
On the other hand, as a method for electrically obtaining the polarization plane information, for example, there is a method of measuring the phase difference between the outputs of a right-handed polarization antenna and a left-handed polarization antenna, but the arrival of radio waves If it deviates from the direction, a phase difference due to the deviation of the arrival direction also occurs at the same time, and there is a problem that accurate polarization plane information cannot be obtained. As described above, none of the conventional methods can provide a small and inexpensive device that can simultaneously measure the arrival direction of a radio wave and the inclination angle of the plane of polarization of linearly polarized waves.

【0012】本発明は、上記問題点に着目し、遠方の送
信局から輻射される直線偏波の電波を受信し、受信点で
の電波の到来方位とその偏波面の傾き角を計測するため
の、小型で安価な電波到来方位・偏波計測用アンテナ装
置、電波到来方位・偏波計測装置を提供することを目的
とする。さらに、本発明は、送信局と通信等を行うため
の指向性直線偏波アンテナを電波の到来方向に正対さ
せ、その偏波面を送信局からの直線偏波に対して一定の
角度に保持させる小型で安価なアンテナ指向装置を提供
することを目的とする。
The present invention focuses on the above problems, and receives a linearly polarized radio wave radiated from a distant transmitting station and measures the arrival direction of the radio wave at the receiving point and the inclination angle of the plane of polarization thereof. It is another object of the present invention to provide a small and inexpensive radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device and a radio wave arrival direction / polarization measurement device. Further, in the present invention, the directional linearly polarized antenna for communicating with the transmitting station is directly opposed to the arrival direction of the radio wave, and its polarization plane is maintained at a fixed angle with respect to the linearly polarized wave from the transmitting station. It is an object of the present invention to provide a small and inexpensive antenna pointing device to be used.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の電波到来方位・偏波計測用アンテナ装置
では、送信局から輻射される直線偏波の電波を受信し、
受信点における交差する第1基準軸と第2基準軸からみ
た2次元の電波到来方位角度と偏波面角度を計測するた
めのものであって、前記2本の基準軸の交点に対して対
称に且つ第1基準軸上に各々の中心がくるように配置さ
れた第1アンテナと第2アンテナとからなる第1のアン
テナ対と、前記2本の基準軸の交点に対して対称に且つ
第2基準軸上に各々の中心がくるように配置された第3
アンテナと第4アンテナとからなる第2のアンテナ対と
を備え、第1アンテナと第2アンテナを夫々右旋円偏波
アンテナで構成し、第3アンテナと第4アンテナを夫々
左旋円偏波アンテナで構成すると共に、第1のアンテナ
対の出力から前記アンテナ対の直前での電磁界に対応す
るベクトル和信号を出力し、第2のアンテナ対の出力か
ら前記アンテナ対の直前での電磁界に対応するベクトル
和信号を出力する手段とを備える。
In order to achieve the above object, a radio wave arrival direction / polarization measurement antenna apparatus of the present invention receives a linearly polarized radio wave radiated from a transmitting station,
It is for measuring a two-dimensional radio wave arrival direction angle and a polarization plane angle as viewed from a first reference axis and a second reference axis that intersect at a receiving point, and is symmetrical with respect to the intersection of the two reference axes. A first antenna pair consisting of a first antenna and a second antenna arranged so that their centers are located on the first reference axis, and a second antenna pair symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and the second antenna pair. A third arrangement in which each center is located on the reference axis
A second antenna pair comprising an antenna and a fourth antenna, wherein the first antenna and the second antenna are each constituted by a right-handed circularly polarized antenna, and the third antenna and the fourth antenna are respectively provided by a left-handed circularly polarized antenna And outputs a vector sum signal corresponding to the electromagnetic field immediately before the antenna pair from the output of the first antenna pair, and outputs the vector sum signal from the output of the second antenna pair to the electromagnetic field immediately before the antenna pair. Means for outputting a corresponding vector sum signal.

【0014】また、本発明の電波到来方位・偏波計測装
置では、前記電波到来方位・偏波計測用アンテナ装置
と、受信部を備え、該受信部は、前記第1アンテナ対の
ベクトル和信号と前記第2アンテナ対のベクトル和信号
から到来電波の偏波面角度に対応する信号を出力する偏
波面角度計測用受信部と、各アンテナの出力から電波到
来方位に対応する信号を出力する電波到来方向計測用受
信部とを有する。
Further, the radio wave arrival direction / polarization measurement apparatus of the present invention includes the radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device and a receiving unit, and the receiving unit is configured to transmit the vector sum signal of the first antenna pair. And a polarization plane angle measurement receiving section that outputs a signal corresponding to the polarization plane angle of the arriving radio wave from the vector sum signal of the second antenna pair, and a radio wave arrival that outputs a signal corresponding to the radio wave arrival direction from the output of each antenna. A direction measuring receiver.

【0015】また、本発明の電波到来方位・偏波計測装
置では、送信局から輻射される直線偏波の電波を受信
し、受信点において交差する第1基準軸と第2基準軸か
らみた2次元の電波到来方位角度と偏波面角度を計測す
るものであって、前記2本の基準軸の交点に対して対称
に且つ第1基準軸上に各々の中心がくるように配置され
た第1アンテナと第2アンテナとからなる第1のアンテ
ナ対と、前記2本の基準軸の交点に対して対称に且つ第
2基準軸上に各々の中心がくるように配置された第3ア
ンテナと第4アンテナとからなる第2のアンテナ対とを
有し、第1アンテナと第2アンテナを夫々右旋円偏波ア
ンテナで構成し、第3アンテナと第4アンテナを夫々左
旋円偏波アンテナで構成したアンテナ部と、第1のアン
テナ対の出力から前記アンテナ対の直前での電磁界に対
応する第1ベクトル和信号と第1ベクトル差信号を出力
し、第2のアンテナ対の出力から前記アンテナ対の直前
での電磁界に対応する第2ベクトル和信号と第2ベクト
ル差信号を出力する手段と、第1ベクトル和信号と第1
ベクトル差信号の振幅比及び位相差を用いて第2基準軸
の回りの到来角度に対応した誤差信号を発生する第1の
電波到来方向計測用受信部と、第2ベクトル和信号と第
2ベクトル差信号の振幅比及び位相差を用いて第1基準
軸の回りの到来角度に対応した誤差信号を発生する第2
の電波到来方向計測用受信部と、第1ベクトル和信号と
第2ベクトル和信号の位相差を用いて到来電波の偏波面
角度に対応した誤差信号を発生する偏波面角度計測用受
信部とを備える。
Further, the radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus of the present invention receives a linearly polarized radio wave radiated from the transmitting station, and sees from the first reference axis and the second reference axis which intersect at the receiving point. A two-dimensional radio wave arrival azimuth angle and a polarization plane angle are measured, and the first and second reference axes are arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes so that their centers are located on the first reference axis. A first antenna pair consisting of an antenna and a second antenna, and a third antenna arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and a third antenna arranged such that each center is located on the second reference axis. A second antenna pair comprising four antennas, wherein the first antenna and the second antenna are each constituted by a right-handed circularly polarized antenna, and the third antenna and the fourth antenna are each constituted by a left-handed circularly polarized antenna. From the output of the antenna unit and the first antenna pair A first vector sum signal and a first vector difference signal corresponding to the electromagnetic field immediately before the antenna pair are output, and a second vector sum corresponding to the electromagnetic field immediately before the antenna pair is output from the output of the second antenna pair. Means for outputting a signal and a second vector difference signal;
A first radio wave arrival direction measuring receiver for generating an error signal corresponding to an arrival angle around a second reference axis using an amplitude ratio and a phase difference of the vector difference signal, a second vector sum signal and a second vector A second step of generating an error signal corresponding to the angle of arrival about the first reference axis using the amplitude ratio and the phase difference of the difference signal;
And a polarization plane angle measurement reception section that generates an error signal corresponding to the polarization plane angle of the arrival radio wave using the phase difference between the first vector sum signal and the second vector sum signal. Prepare.

【0016】また、本発明による他の電波到来方位・偏
波計測装置では、送信局から輻射される直線偏波の電波
を受信し、受信点における交差する第1基準軸と第2基
準軸からみた2次元の電波到来方位角度と偏波面角度を
計測するものであって、前記2本の基準軸の交点に対し
て対称に且つ第1基準軸上に各々の中心がくるように配
置された第1アンテナと第2アンテナとからなる第1の
アンテナ対と、前記2本の基準軸の交点に対して対称に
且つ第2基準軸上に各々の中心がくるように配置された
第3アンテナと第4アンテナとからなる第2のアンテナ
対を有し、第1アンテナと第2アンテナを夫々右旋円偏
波アンテナで構成し、第3アンテナと第4アンテナを夫
々左旋円偏波アンテナで構成したアンテナ部と、第1の
アンテナ対の出力から前記アンテナ対の直前での電磁界
に対応する第1ベクトル和信号と第1ベクトル差信号を
出力し、第2のアンテナ対の出力から前記アンテナ対の
直前での電磁界に対応する第2ベクトル和信号と第2ベ
クトル差信号を出力する手段と、第1ベクトル和信号と
第2ベクトル和信号との和信号である第3ベクトル和信
号と第1ベクトル和信号と第2ベクトル和信号との差信
号である第3ベクトル差信号とを出力する手段と、第3
ベクトル和信号と第1ベクトル差信号の振幅比及び位相
差を用いて第2基準軸の回りの到来角度に対応した誤差
信号を発生する第1の電波到来方向計測用受信部と、第
3ベクトル和信号と第2ベクトル差信号の振幅比及び位
相差を用いて第1基準軸の回りの到来角度に対応した誤
差信号を発生する第2の電波到来方向計測用受信部と、
第3ベクトル和信号と第3ベクトル差信号の振幅比及び
位相差を用いて到来電波の偏波面角度に対応した誤差信
号を発生する偏波面角度計測用受信部とを備える。
In another radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus according to the present invention, a linearly polarized radio wave radiated from a transmitting station is received, and a first reference axis and a second reference axis intersecting at a receiving point are received. The two-dimensional radio wave arrival azimuth angle and the polarization plane angle are measured, and are arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and with their respective centers located on the first reference axis. A first antenna pair including a first antenna and a second antenna, and a third antenna disposed symmetrically with respect to an intersection of the two reference axes and with their respective centers located on the second reference axis. And a second antenna pair including a fourth antenna, the first antenna and the second antenna are each configured by a right-handed circularly polarized antenna, and the third antenna and the fourth antenna are each a left-handed circularly polarized antenna. The configured antenna unit and the output of the first antenna pair Outputs a first vector sum signal and a first vector difference signal corresponding to the electromagnetic field immediately before the antenna pair, and outputs a second vector corresponding to the electromagnetic field immediately before the antenna pair from the output of the second antenna pair. Means for outputting a vector sum signal and a second vector difference signal; a third vector sum signal, a first vector sum signal, and a second vector sum signal which are sum signals of the first vector sum signal and the second vector sum signal; Means for outputting a third vector difference signal which is a difference signal of
A first radio wave arrival direction measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to an arrival angle around a second reference axis using an amplitude ratio and a phase difference between the vector sum signal and the first vector difference signal; A second radio wave arrival direction measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to the angle of arrival around the first reference axis using the amplitude ratio and the phase difference between the sum signal and the second vector difference signal;
A polarization plane angle measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to the polarization plane angle of the incoming radio wave using the amplitude ratio and the phase difference between the third vector sum signal and the third vector difference signal.

【0017】また、本発明による他の電波到来方位・偏
波計測装置では、送信局から輻射される直線偏波の電波
を受信し、受信点における交差する第1基準軸と第2基
準軸からみた2次元の電波到来方位角度と偏波面角度を
計測するものであって、前記2本の基準軸の交点に対し
て対称に且つ第1基準軸上に各々の中心がくるように配
置された第1アンテナと第2アンテナとからなる第1の
アンテナ対と、前記2本の基準軸の交点に対して対称に
且つ第2基準軸上に各々の中心がくるように配置された
第3アンテナと第4アンテナとからなる第2のアンテナ
対とを有し、第1アンテナと第2アンテナを夫々右旋円
偏波指向性アンテナで構成して夫々のアンテナの指向方
向が第2基準軸の回りで所定の角度差を持つように配置
し、第3アンテナと第4アンテナを夫々左旋円指向性偏
波アンテナで構成して夫々のアンテナの指向方向が第1
基準軸の回りで所定の角度差を持つように配置したアン
テナ部と、第1のアンテナ対の出力から前記アンテナ対
の直前での電磁界に対応する第1ベクトル和信号を出力
し、第2のアンテナ対の出力から前記アンテナ対の直前
での電磁界に対応する第2ベクトル和信号を出力する手
段と、第1アンテナと第2アンテナの出力の振幅比を用
いて第2基準軸の回りの到来角度に対応した誤差信号を
発生する第1の電波到来方向計測用受信部と、第3アン
テナと第4アンテナの出力の振幅比を用いて第1基準軸
の回りの到来角度に対応した誤差信号を発生する第2の
電波到来方向計測用受信部と、第1ベクトル和信号と第
2ベクトル和信号の位相差を用いて到来電波の偏波面角
度に対応した誤差信号を発生する偏波面角度計測用受信
部とを備える。
In another radio wave arrival direction / polarization measuring device according to the present invention, a linearly polarized radio wave radiated from a transmitting station is received, and a first reference axis and a second reference axis which intersect at a receiving point are received. The two-dimensional radio wave arrival azimuth angle and the polarization plane angle are measured, and are arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and with their respective centers located on the first reference axis. A first antenna pair including a first antenna and a second antenna, and a third antenna disposed symmetrically with respect to an intersection of the two reference axes and with their respective centers located on the second reference axis. And a second antenna pair consisting of a fourth antenna and a fourth antenna. The first antenna and the second antenna are each constituted by a right-handed circularly polarized directional antenna, and the directivity direction of each antenna is the second reference axis. The antenna is arranged so as to have a predetermined angle difference around the third antenna. Orientation of the fourth constitute an antenna at each left hand circularly directional polarized antenna respective antenna first
An antenna unit arranged so as to have a predetermined angle difference around a reference axis, and a first vector sum signal corresponding to an electromagnetic field immediately before the antenna pair is output from an output of the first antenna pair; Means for outputting a second vector sum signal corresponding to an electromagnetic field immediately before said pair of antennas from an output of said pair of antennas; And a first radio wave arrival direction measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to the arrival angle of the first antenna and an arrival angle around the first reference axis using the amplitude ratio of the outputs of the third antenna and the fourth antenna. A second radio wave arrival direction measuring receiver for generating an error signal, and a polarization plane for generating an error signal corresponding to the polarization plane angle of the incoming radio wave using a phase difference between the first vector sum signal and the second vector sum signal An angle measurement receiving unit.

【0018】さらに、本発明のアンテナ指向装置は、指
向性直線偏波アンテナを直線偏波の電波を輻射する送信
局に対して正対させ、該指向性直線偏波アンテナの偏波
面を送信局からの直線偏波の偏波面に対して一定の角度
に保持させるためのものであって、前記電波到来方位・
偏波計測装置と、前記電波到来方位・偏波計測装置から
の偏波面角度に対応する信号に基づき前記指向性直線偏
波アンテナの偏波面を回転させ、前記電波到来方位・偏
波計測装置からの電波到来方位に対応する信号に基づき
前記指向性直線偏波アンテナの方位を変える駆動部を備
える。
Further, in the antenna pointing device according to the present invention, the directional linearly polarized antenna is directly opposed to the transmitting station that radiates the linearly polarized radio wave, and the polarization plane of the directional linearly polarized antenna is transmitted to the transmitting station. For maintaining a constant angle with respect to the plane of polarization of linearly polarized light from
A polarization measurement device, and rotates the polarization plane of the directional linear polarization antenna based on a signal corresponding to the polarization plane angle from the radio wave arrival direction / polarization measurement device, from the radio wave arrival direction / polarization measurement device. And a driver for changing the direction of the directional linearly polarized antenna based on a signal corresponding to the direction of arrival of the radio wave.

【0019】[0019]

【作用】図3に示す座標系を用いて本発明の原理及び作
用を説明する。図3において第1基準軸(X軸)上に配
置された右旋円偏波アンテナの位相中心をA1 、A2
表し、第1基準軸(X軸)と交差する第2基準軸(Y
軸)上に配置された左旋円偏波アンテナの位相中心をA
3 、A4 で表す。第1のアンテナ対である右旋円偏波ア
ンテナ対は原点に対して対称的にr1 だけ離れた位置に
位相中心が配置され、一方、第2のアンテナ対である左
旋円偏波アンテナ対は原点に対して対称的にr2 だけ離
れた位置にその位相中心が配置されている。
The principle and operation of the present invention will be described with reference to the coordinate system shown in FIG. In FIG. 3, the phase centers of the right-handed circularly polarized antenna arranged on the first reference axis (X axis) are represented by A 1 and A 2 , and the second reference axis (X axis) intersecting the first reference axis (X axis) Y
A), the phase center of the left-handed circularly polarized antenna placed on
3, represented by A 4. The right-handed circularly polarized antenna pair, which is the first antenna pair, has a phase center located symmetrically away from the origin by r 1 , while the left-handed circularly polarized antenna pair, which is the second antenna pair, Has its phase center located symmetrically away from the origin by r 2 .

【0020】このアンテナ装置にX軸回りに角度β、Y
軸回りに角度αで送信局から直線偏波の電波が送られた
場合を考える。直線偏波は、周知のように振幅の等しい
右旋円偏波と左旋円偏波の合成されたものと見なせ、そ
の偏波面は、右旋円偏波と左旋円偏波の位相差によって
決定される。入射する直線偏波をEinとし、右旋偏波、
左旋偏波の単位ベクトルをer とel 、両偏波の位相差
を2γとすると、
The antenna device has angles β and Y around the X axis.
Consider a case where a linearly polarized radio wave is transmitted from a transmitting station at an angle α around an axis. As is well known, linear polarization can be regarded as a combination of right-handed and left-handed circular polarizations of equal amplitude, and its polarization plane is determined by the phase difference between right-handed and left-handed circularly polarized waves. It is determined. The incident linear polarization is E in , right-handed polarization,
Assuming that the unit vectors of the left-handed polarization are e r and e l , and the phase difference between the two polarizations is 2γ,

【0021】[0021]

【数1】 Ein={er exp (jγ)+el exp (−jγ)}/2 (1) と表される。ここで、jは虚数単位である。位相差γ
は、入射直線偏波Einの偏波面の傾き(偏波面角度)を
表すパラメータでもあり、ここでは便宜上、γ=0のと
きに垂直偏波(電気ベクトルがYZ平面内にある電波)
を表すものとする。
[Number 1] is represented as E in = {e r exp ( jγ) + e l exp (-jγ)} / 2 (1). Here, j is an imaginary unit. Phase difference γ
Is also a parameter indicating the inclination (polarization plane angle) of the plane of polarization of the incident linearly polarized wave E in. For convenience, here, for γ = 0, vertical polarization (radio wave whose electric vector is in the YZ plane)
Shall be expressed.

【0022】次に、各アンテナの輻射パターンPを偏波
特性を含めた形で表すと、位相中心がA1 、A2 にある
右旋円偏波アンテナの輻射パターンは、
Next, when the radiation pattern P of each antenna is expressed in a form including the polarization characteristics, the radiation pattern of the right-handed circularly polarized antenna having the phase centers at A 1 and A 2 is as follows.

【0023】[0023]

【数2】 P1 =G1 (θ,φ)er ・exp (jδ1 ) P2 =G2 (θ,φ)er ・exp (jδ2 ) (2) と表せ、位相中心がA3 、A4 にある左旋円偏波アンテ
ナの輻射パターンは、
[Number 2] P 1 = G 1 (θ, φ) e r · exp (jδ 1) P 2 = G 2 (θ, φ) expressed as e r · exp (jδ 2) (2), the phase center A 3 radiation pattern of the left-handed circularly polarized wave antenna in, a 4 is

【0024】[0024]

【数3】 P3 =G3 (θ,φ)el ・exp (−jδ3 ) P4 =G4 (θ,φ)el ・exp (−jδ4 ) (3) と表せられる。ここで、Gi (i=1,・・4)は図示
の到来角θ、φの電波を受信したときの振幅、位相特性
を表す部分であるが、等方性アンテナでは1とみなすこ
とができるので、以下簡単のため各アンテナが等方性ア
ンテナであるとしGi (θ,φ)=1とおく。また、δ
i (i=1,・・4)は、各アンテナ自身の中心軸回り
の回転角である。
P 3 = G 3 (θ, φ) e l · exp (−jδ 3 ) P 4 = G 4 (θ, φ) e l · exp (−jδ 4 ) (3) Here, G i (i = 1, ·· 4) the amplitude at the time of receiving the arrival angle shown theta, radio waves phi, is a part representing the phase characteristic, the isotropic antenna be regarded as 1 since it, following a respective antenna for simplicity is isotropic antennas G i (θ, φ) = 1 and put. Also, δ
i (i = 1,... 4) is the rotation angle of each antenna itself around the central axis.

【0025】直線偏波を円偏波アンテナで受信すると、
アンテナの偏波特性と一致した成分だけがアンテナの受
信出力として得られることになる。即ち、直線電波Ein
をP i の特性を持つ円偏波アンテナで受信すると、それ
らの受信出力Ei は、
When linearly polarized waves are received by the circularly polarized antenna,
Only components that match the antenna's polarization characteristics are received by the antenna.
It will be obtained as a signal output. That is, the linear radio wave Ein
To P iReceived by a circularly polarized antenna with the characteristics of
Reception output EiIs

【0026】[0026]

【数4】 Ei =Ein*Pi (i=1,・・・4) (4) で表せる。ここで、*はベクトルの内積演算である。図
示の電波を各アンテナで受信したときの出力を求めるた
め(4)式に(1)、(2)、(3)式を代入し、さら
に各アンテナのそれぞれの原点に対する光路差を考慮に
入れると、er とel の内積は0であることから、
E i = E in * P i (i = 1,... 4) (4) Here, * is an inner product operation of a vector. In order to obtain an output when the illustrated radio wave is received by each antenna, equations (1), (2), and (3) are substituted into equation (4), and further, the optical path difference of each antenna with respect to the origin is taken into consideration. And the inner product of e r and e l is 0,

【0027】[0027]

【数5】 E1 = {er exp(jγ)+el exp(−jγ) }/2* er exp(jδ1 ) 〕・exp {jk・r1 sin(α) } ∴ E1 =exp j{k・r1 sin(α)+γ+ δ1 } /2 (5) となり、同様に、Equation 5] E 1 = {e r exp ( jγ) + e l exp (-jγ)} / 2 * e r exp (jδ 1) ] · exp {jk · r 1 sin (α)} ∴ E 1 = exp j {k · r 1 sin (α) + γ + δ 1 } / 2 (5)

【0028】[0028]

【数6】 E2 =exp j{−k・r1 sin(α)+γ+ δ2 } /2 (6) E3 =exp j{k・r2 sin(β)-γ+ δ3 } /2 (7) E4 =exp j{−k・r2 sin(β)-γ+ δ4 } /2 (8) となる。尚、ここでkは波数である。第1のアンテナ対
からは右旋円偏波成分のみが受信され、第2のアンテナ
対からは左旋円偏波成分のみが受信されることがわか
る。
[Equation 6] E 2 = exp j {−k · r 1 sin (α) + γ + δ 2 } / 2 (6) E 3 = exp j {k · r 2 sin (β) −γ + δ 3 } / 2 (7) E 4 = exp j {−k · r 2 sin (β) −γ + δ 4 } / 2 (8) Here, k is a wave number. It can be seen that only the right-handed circularly polarized component is received from the first antenna pair, and only the left-handed circularly polarized component is received from the second antenna pair.

【0029】以下、電波の到来方向と偏波面傾き角を計
測する電波到来方位・偏波計測装置の一態様として振幅
比、位相差から求める振幅位相モノパルス方式を利用し
た場合を例にとって説明すると、第1のアンテナ対から
得られた出力(5)、(6)式を用いて、Y軸回りの角
度αを求め、第2のアンテナ対から得られた出力
(7)、(8)式を用いてX軸回りの角度βを求める。
The following is an example of a radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus for measuring the direction of arrival and the angle of polarization of a radio wave, in which an amplitude / phase monopulse method obtained from an amplitude ratio and a phase difference is used. Using the outputs (5) and (6) obtained from the first antenna pair, the angle α around the Y axis is obtained, and the outputs (7) and (8) obtained from the second antenna pair are To determine an angle β about the X axis.

【0030】そのため、まず(5)、(6)式からベク
トル和Σ1 とベクトル差Δ1 を作る。具体的には回路構
成は、δ1 とδ2 が等しいとき、若しくは180度ずれ
ているときには、第1のアンテナ対の両出力を180度
ハイブリッドに導くことで得られる。又、δ2 =δ1
π/2等、一方のアンテナが他方のアンテナに対して9
0度回転している関係にあるときには第1アンテナ対の
出力を90度ハイブリッドに導くことによってΣ1 とΔ
1 が得られる。数式上これらの操作は等価であり、δ2
=δ1 であるとすると、Σ1 とΔ1 は次のように表され
る。
Therefore, first, a vector sum Σ 1 and a vector difference Δ 1 are created from the equations (5) and (6). Specifically, the circuit configuration is obtained by leading both outputs of the first antenna pair to a 180-degree hybrid when δ 1 and δ 2 are equal or 180 degrees off. Also, δ 2 = δ 1 +
π / 2, one antenna is 9
When there is a relationship of rotation by 0 degrees, 出力1 and Δ
1 is obtained. In mathematical terms, these operations are equivalent and δ 2
= When a [delta] 1, sigma 1 and delta 1 can be expressed as follows.

【0031】[0031]

【数7】 Σ1 =exp {j( γ+ δ1)} exp{jk・r1 sin(α) }+ exp {- jk・r1 sin(α) } /2 Δ1 =exp {j(γ+δ1 )}〔exp {jk・r1 sin (α)}− exp {−jk・r1 sin (α)}〕/2 ∴ Σ1 =exp {j(γ+δ1 )}cos {k・r1 sin (α)} (9) Δ1 =j・exp {j(γ+δ1 )}sin {k・r1 sin (α)}(10) 同様に、(7)、(8)式からベクトル和Σ2 とベクト
ル差Δ2 を作ると、δ 4 =δ3 として、
[Equation 7] Σ1= Exp {j (γ + δ1)} Exp {jk · r1sin (α)} + exp {-jk · r1sin (α)} / 2 Δ1= Exp {j (γ + δ1)} [Exp {jk · r1sin (α)}-exp {-jk · r1sin (α)}] / 2 ∴ Σ1= Exp {j (γ + δ1)} Cos {kr1sin (α)} (9) Δ1= J · exp {j (γ + δ1)} Sin {k ・ r1sin (α)} (10) Similarly, the vector sum か ら from equations (7) and (8)TwoAnd vect
Difference ΔTwoMakes δ Four= ΔThreeAs

【0032】[0032]

【数8】 Σ2 =exp {j(−γ−δ3 )}cos {k・r2 sin (β)} (11) Δ2 =j・exp {j(−γ−δ3 )}sin {k・r2 sin (β)}(12) となる。そして、誤差関数S1 =Δ1 /jΣ1 を作る
と、
2 = exp {j (−γ−δ 3 )} cos {k · r 2 sin (β)} (11) Δ 2 = j · exp {j (−γ−δ 3 )} sin { k · r 2 sin (β)} (12) Then, when making the error function S 1 = Δ 1 / jΣ 1 ,

【0033】[0033]

【数9】 S1 =tan {k・r1 sin (α)} (13) となり、到来方位αだけに関する関数が得られる。同様
に、誤差関数S2 =Δ2 /jΣ2 を作ると、
S 1 = tan {k · r 1 sin (α)} (13), and a function relating only to the arrival direction α is obtained. Similarly, when making the error function S 2 = Δ 2 / jΣ 2 ,

【0034】[0034]

【数10】 S2 =tan {k・r2 sin (β)} (14) となり、到来方位βだけに関する関数が得られる。次
に、偏波面傾き角は、以下によって得られる。アンテナ
対は原点に対して対称に配置されているため、右旋偏波
アンテナ対からなる第1のアンテナ対の出力のベクトル
和信号は原点に置かれた仮想的な右旋偏波アンテナの出
力と見なせる。即ち、第1のアンテナ対の和出力である
(9)式を見ると、振幅特性がcos {k・r1 sin
(α)}で、位相特性が偏波面の傾きγとアンテナの機
械的回転角δ1 のみによって決まる原点に置かれた仮想
右旋アンテナの出力であるとみなす事が出来る。同様
に、左旋偏波アンテナ対からなる第2のアンテナ対の出
力のベクトル和信号は、アンテナ対が原点に対して対称
に配置されているため、原点におかれた仮想的な左旋偏
波アンテナの出力と見なせる。即ち、第2のアンテナ対
の和出力である(11)式を見ると、振幅特性がcos
{k・r2 sin (β)}で、位相特性が偏波面の傾きγ
とアンテナの機械的回転角δ3 のみによって決まり、且
つその変化方向が第1のアンテナ対とは逆である原点に
置かれた仮想左旋アンテナの出力であるとみなす事が出
来る。従って、原点に置かれ、位相中心の一致した一対
の逆旋偏波アンテナの出力を得るのと同じ結果が得られ
ていることになる。これらの仮想アンテナは、その位相
中心が一致しているので、電波の到来方向が変化しても
受信位相差は変化することはなく、偏波面角度γによっ
てのみ変化する。従って、各アンテナ対のベクトル和間
の位相差を計測することによって、偏波面角度に関する
情報のみを分離して得ることができる。
S 2 = tan {k · r 2 sin (β)} (14), and a function relating only to the arrival direction β is obtained. Next, the polarization plane tilt angle is obtained as follows. Since the antenna pair is arranged symmetrically with respect to the origin, the vector sum signal of the output of the first antenna pair consisting of the right-handed polarization antenna pair is the output of the virtual right-handed polarization antenna placed at the origin. Can be considered. That is, looking at equation (9), which is the sum output of the first antenna pair, the amplitude characteristic is cos {k · r 1 sin
(Alpha) in}, can be regarded as the phase characteristic is an output of the virtual right- antenna located at the origin determined by only the mechanical rotation angle [delta] 1 of inclination γ and antenna polarization. Similarly, the vector sum signal of the output of the second antenna pair including the left-handed polarized antenna pair is a virtual left-handed polarized antenna located at the origin because the antenna pair is symmetrically arranged with respect to the origin. Output. That is, looking at equation (11), which is the sum output of the second antenna pair, the amplitude characteristic is cos
In {k · r 2 sin (β)}, the phase characteristic is the inclination γ of the polarization plane.
And the mechanical rotation angle δ 3 of the antenna alone, and the direction of change can be regarded as the output of the virtual left-handed antenna placed at the origin opposite to the first antenna pair. Therefore, the same result as that of obtaining the output of a pair of counter-rotating polarization antennas placed at the origin and having the same phase center is obtained. Since these virtual antennas have the same phase center, the reception phase difference does not change even if the arrival direction of the radio wave changes, and changes only depending on the polarization plane angle γ. Therefore, by measuring the phase difference between the vector sums of the antenna pairs, it is possible to separate and obtain only the information on the angle of polarization.

【0035】第3の誤差関数S3 として、arg(Σ1 /Σ
2)を作ると、
As the third error function S 3 , arg (Σ 1 / Σ
2 )

【0036】[0036]

【数11】 [Equation 11]

【0037】となる。δ1 、δ3 は設計パラメータで既
知であるので、偏波面傾き角γだけに関する信号が得ら
れる。尚、電波到来方位・偏波計測装置の別態様とし
て、アンテナ出力の振幅比から誤差関数S1 、S2 を求
める振幅比較モノパルス方式、位相差から誤差関数
1、S2 を求める位相モノパルス方式等の方式、或い
はこれらの方式の組み合わせを利用した装置を採用する
ことができる。従って、電波到来方位・偏波計測装置は
求める誤差関数に応じて、その他同様の態様を採用する
ことができる。
Is as follows. Since δ 1 and δ 3 are known as design parameters, signals regarding only the polarization plane tilt angle γ are obtained. In addition, as another mode of the radio wave arrival direction / polarization measurement device, an amplitude comparison monopulse method for obtaining error functions S 1 and S 2 from an amplitude ratio of an antenna output, and a phase monopulse method for obtaining error functions S 1 and S 2 from a phase difference. Or a device using a combination of these methods. Therefore, the radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus can adopt other similar modes according to the error function to be obtained.

【0038】本発明のアンテナ指向装置は、前記で求め
られた誤差関数S1 、S2 、S3 に基づいて駆動部が指
向性直線偏波アンテナを送信局に対して正対させ、該指
向性直線偏波アンテナの偏波面を送信局からの直線偏波
の偏波面に対して一定の角度に保持させる。
In the antenna pointing device according to the present invention, the drive unit causes the directional linearly polarized antenna to face the transmitting station based on the error functions S 1 , S 2 , and S 3 determined as described above. The polarization plane of the linearly polarized antenna is maintained at a fixed angle with respect to the plane of polarization of linearly polarized waves from the transmitting station.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明に係る電波到来方位・偏波計測用アンテナ装
置及びこのアンテナ装置を用いた電波到来方位・偏波計
測装置の実施例の概略ブロック図である。図において、
電波到来方位・偏波計測用アンテナ装置はアンテナ部1
とモノパルス回路2から構成され、さらに電波到来方位
・偏波計測装置はこのアンテナ装置と受信部4から構成
される。アンテナ部1は、第1のアンテナ対を構成する
右旋偏波アンテナ11、12と第2のアンテナ対を構成
する左旋偏波アンテナ13、14とを備える。アンテナ
11とアンテナ12は、その位相中心がX軸上に原点か
ら対称に±r1 の距離になるように配置され、主輻射方
向をZ軸方向に向けられている。また、アンテナ13と
アンテナ14は、その位相中心がY軸上に原点から対称
に±r2 の距離になるように配置され主輻射方向をZ軸
方向に向けられている。尚、r1 とr2 はその大きさが
同じである必要はない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device and a radio wave arrival direction / polarization measurement device using the antenna device according to the present invention. In the figure,
The antenna device for measuring the direction of arrival of radio waves and polarization is antenna unit 1
And a monopulse circuit 2, and the radio wave arrival direction / polarization measuring device is composed of the antenna device and the receiving unit 4. The antenna unit 1 includes right-handed polarization antennas 11 and 12 forming a first antenna pair and left-handed polarization antennas 13 and 14 forming a second antenna pair. Antenna 11 and antenna 12, the phase center is positioned from the origin on the X-axis so that the distance of ± r 1 symmetrically, are directed to the main radiation direction in the Z axis direction. The antennas 13 and 14 are arranged such that the phase centers thereof are symmetrically located at a distance of ± r 2 from the origin on the Y axis, and the main radiation direction is directed to the Z axis direction. It is not necessary that r 1 and r 2 have the same size.

【0040】これらアンテナの具体例としては、ヘリカ
ルアンテナ、スパイラルアンテナ等及びそれらのアレイ
がある。ヘリカルアンテナやスパイラルアンテナではそ
の巻線方向を逆にすることにより容易に逆旋偏波アンテ
ナを形成することができる。又、図中、アンテナの外周
上の点は各アンテナの機械的な対称点を表し、本実施例
ではこれらのアンテナは機械的に同一方向を向いて配置
されている。
As specific examples of these antennas, there are a helical antenna, a spiral antenna and the like and an array thereof. In a helical antenna or a spiral antenna, a reverse-rotating polarization antenna can be easily formed by reversing the winding direction. Also, in the drawing, points on the outer periphery of the antenna represent mechanical symmetry points of each antenna, and in the present embodiment, these antennas are mechanically arranged in the same direction.

【0041】各アンテナからの出力はモノパルス回路2
へと導かれる。モノパルス回路2はハイブリッド回路等
を備え、各アンテナ対の出力の和信号等を出力してそれ
を受信部4へ送出する。受信部4では、モノパルス回路
2からの出力に基づいて、送信局から輻射された直線偏
波の電波の電波到来方位と偏波傾き角を求めて出力す
る。
The output from each antenna is a monopulse circuit 2
It is led to. The monopulse circuit 2 includes a hybrid circuit or the like, outputs a sum signal or the like of the output of each antenna pair, and sends it to the receiving unit 4. The receiving section 4 calculates and outputs the arrival direction and the polarization inclination angle of the linearly polarized radio wave radiated from the transmitting station based on the output from the monopulse circuit 2.

【0042】モノパルス回路2と受信部4の具体的構成
例のブロック図を図2に示す。モノパルス回路2は、ハ
イブリッド回路21、22を備える。ハイブリッド回路
21、22はアンテナの配置によって適切なものが選択
されるが、本実施例のように各アンテナ対が機械的対称
点を同一方向となるように配置されている場合には、直
線偏波を受信するとアンテナ対を構成するアンテナの出
力が同相となるため、180度ハイブリッド(マジック
T)が用いられる。本実施例とは異なり、アンテナ対が
機械的対称点を90度方向となるように配置されている
場合には、90度ハイブリッドを使用すればよい。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration example of the monopulse circuit 2 and the receiving section 4. The monopulse circuit 2 includes hybrid circuits 21 and 22. An appropriate one of the hybrid circuits 21 and 22 is selected depending on the arrangement of the antennas. However, when the antenna pairs are arranged so that the mechanical symmetry points are in the same direction as in the present embodiment, the linearly polarized antennas are linearly polarized. When a wave is received, the outputs of the antennas forming the antenna pair have the same phase, so that a 180-degree hybrid (magic T) is used. Unlike the present embodiment, when the antenna pair is arranged so that the mechanical symmetry point is in the 90-degree direction, a 90-degree hybrid may be used.

【0043】ハイブリッド回路21からは、第1アンテ
ナ対(11、12)の直前の電磁界に対応するベクトル
和Σ1 とベクトル差Δ1 が出力され、ハイブリッド回路
22からは、第2アンテナ対(13、14)の直前の電
磁界に対応するベクトル和Σ 2 とベクトル差Δ2 が出力
され、これらの出力は受信部4へと供給される。受信部
4は、電波到来方向計測用受信部41、42と偏波面角
度計測用受信部43を備える。ハイブリッド回路21か
らのベクトル和Σ1 とベクトル差Δ1 は、それぞれ電波
到来方向計測用受信部41のΣチャンネルとΔチャンネ
ルに供給される。同様にハイブリッド回路22からのベ
クトル和Σ2 とベクトル差Δ2 は、それぞれ電波到来方
向計測用受信部42のΣチャンネルとΔチャンネルに供
給される。
From the hybrid circuit 21, the first antenna
Vector corresponding to the electromagnetic field immediately before the pair (11, 12)
Sum1And the vector difference Δ1Is output and the hybrid circuit
22 from the second antenna pair (13, 14).
Vector sum に corresponding to the magnetic field TwoAnd the vector difference ΔTwoIs output
These outputs are supplied to the receiving unit 4. Receiver
Numeral 4 denotes the radio wave arrival direction measuring receivers 41 and 42 and the polarization plane angle.
A degree measurement receiving unit 43 is provided. Hybrid circuit 21
Vector sum ら1And the vector difference Δ1Is the radio wave
Σ channel and Δ channel of the arrival direction measurement receiving unit 41
Supplied to the Similarly, the signal from the hybrid circuit 22 is
Kuturu sumTwoAnd the vector difference ΔTwoIs the way of arrival
To the Σ and Δ channels of the
Be paid.

【0044】電波到来方向計測用受信部41は、移相器
411、ミキサ412、413、局部発振器400、利
得可変IF増幅器414、415、振幅検波器416、
AGC回路417及びドットプロダクト角度検出器41
8を有する。移相器411は、ΣチャンネルからのΣ1
信号を90度移相するためのもので、具体的には周波数
が固定の場合、四分の一波長の伝送線路から構成するこ
とができる。90度移相されたjΣ1 信号と、Δチャン
ネルからのΔ1 信号は、共通の局部発信器400によっ
て駆動されるミキサ412、413にそれぞれ入力さ
れ、位相、振幅関係を保持したままで中間周波数信号に
変換される。
The radio wave arrival direction measuring receiver 41 includes a phase shifter 411, mixers 412 and 413, a local oscillator 400, variable gain IF amplifiers 414 and 415, an amplitude detector 416,
AGC circuit 417 and dot product angle detector 41
8 The phase shifter 411 outputs Σ 1 from the Σ channel.
This is for shifting the phase of the signal by 90 degrees. Specifically, when the frequency is fixed, the transmission line can be constituted by a quarter wavelength transmission line. The jΣ 1 signal shifted by 90 degrees and the Δ 1 signal from the Δ channel are input to mixers 412 and 413 driven by the common local oscillator 400, respectively, and the intermediate frequency is maintained while maintaining the phase and amplitude relationship. Converted to a signal.

【0045】次に、これら信号は利得可変IF増幅器4
14、415に入力される。利得可変IF増幅器414
は、次の振幅検波器416とAGC回路417と協動し
て次段へのjΣ1 信号の入力振幅が一定になるように利
得を変化させる。AGC回路417からの信号は利得可
変IF増幅器415にも供給されることにより、Δ1
号にも同じ利得の増幅がなされ、従ってjΣ1 とΔ1
振幅比は保存される。例えば、AGC回路417で、j
Σ1 信号の検波出力が一定値E0 となるように利得Gを
自動的に調整するとすると、利得Gは、
Next, these signals are supplied to the variable gain IF amplifier 4.
14 and 415. Variable gain IF amplifier 414
Is to cooperate with the next amplitude detector 416 and the AGC circuit 417 is input amplitude of Jshiguma 1 signal to the next stage to vary the gain to be constant. Signal from the AGC circuit 417 by being also supplied to the variable gain IF amplifier 415, to delta 1 signal made amplification of the same gain, and therefore the amplitude ratio of Jshiguma 1 and delta 1 is stored. For example, in the AGC circuit 417, j
す る と If the gain G is automatically adjusted so that the detection output of one signal becomes a constant value E 0 , the gain G becomes

【0046】[0046]

【数12】 G=C・E0 /jΣ1 (16) となる。ここでCは回路で決まる定数である。Δ信号の
方の利得も同じであるので、その出力Δ0 は、
The Equation 12] G = C · E 0 / jΣ 1 (16). Here, C is a constant determined by the circuit. Since the gain of the Δ signal is the same, its output Δ 0 is

【0047】[0047]

【数13】 Δ0 =C・E0 ・Δ1 /jΣ1 (17) となる。増幅器414、415からの出力は、ドットプ
ロダクト角度検出器418へ入力され、そこで到来方位
角αに関する信号が出力される。ドットプロダクト角度
検出器418の具体的構成例を図4に示す。ドットプロ
ダクト角度検出器418への入力がE0 とΔ0 で、それ
ら入力信号の位相差をξと表した場合に、ドットプロダ
クト角度検出器418からの出力は、
The Equation 13] Δ 0 = C · E 0 · Δ 1 / jΣ 1 (17). The outputs from the amplifiers 414 and 415 are input to a dot product angle detector 418, where a signal relating to the incoming azimuth α is output. FIG. 4 shows a specific configuration example of the dot product angle detector 418. When the inputs to the dot product angle detector 418 are E 0 and Δ 0 , and the phase difference between the input signals is represented by ξ, the output from the dot product angle detector 418 becomes

【0048】[0048]

【数14】 e=kd・|E0 |・|Δ0 |・cos ξ (18) で表される。ここで、kdは回路の検波効率である。こ
れに(17)式を代入し、定数をくくりだしてKで代表
させると、
E = kd · | E 0 | · | Δ 0 | · cosξ (18) Here, kd is the detection efficiency of the circuit. Substituting equation (17) into this, calculating the constant, and representing with K,

【0049】[0049]

【数15】 e=K・|Δ0 /Σ1 |・cos ξ (19) となる。ξは移送器411によって0かπになってお
り、cos ξ=±1のどちらかの値しかとらず、(19)
式は(13)式の誤差関数に比例した信号となる。
Equation 15: e = K · | Δ 0 / Σ 1 | · cosξ (19) ξ is set to 0 or π by the transfer unit 411, and takes only one value of cos ξ = ± 1.
The equation is a signal proportional to the error function of equation (13).

【0050】電波到来方向計測用受信部42も、受信部
41とほぼ同様の構成をしており、移相器421、ミキ
サ422、423、利得可変IF増幅器424、42
5、振幅検波器426、AGC回路427及びドットプ
ロダクト角度検出器428を有し、ドットプロダクト角
度検出器428から(14)式の誤差関数に比例した信
号が出力される。尚、局部発振器は受信部41と共通の
ものを使用する。
The receiving unit 42 for measuring the direction of arrival of radio waves has substantially the same configuration as the receiving unit 41, and includes a phase shifter 421, mixers 422 and 423, and variable gain IF amplifiers 424 and 42.
5. It has an amplitude detector 426, an AGC circuit 427, and a dot product angle detector 428, and outputs a signal proportional to the error function of the equation (14) from the dot product angle detector 428. The local oscillator uses the same one as the receiving unit 41.

【0051】また、偏波面角度計測用受信部43は、位
相検波器431を有し、利得可変IF増幅器414と利
得可変IF増幅器424からのΣ1 信号とΣ2 信号との
位相差を検出して、偏波面傾き角γに関する信号を出力
する。Σ1 信号とΣ2 信号は上述のように共通の局部発
振器400を用いることにより、位相関係が保持されて
いる。位相検波器431の具体的構成例を図5に示す。
図5は公知の位相検波回路であり、入力信号の位相差の
正弦、余弦に比例した出力が得られる。位相差として3
60度の情報が必要な場合には、この2出力から求める
必要があるが、位相差が小さい場合にはsin (2γ)出
力だけを使用することができる。尚、この偏波面角度計
測用受信部43として、本実施例では位相差を直接得る
回路を使用しているが、Σ1 信号とΣ2 信号の位相差を
振幅比に変換して電気信号とするか又は時間差に換算す
るように構成することも可能である。
[0051] Further, polarization angle measuring reception section 43 includes a phase detector 431 detects the phase difference between the sigma 1 signal and the sigma 2 signal from the variable gain IF amplifier 414 and variable gain IF amplifier 424 And outputs a signal related to the polarization plane tilt angle γ. Sigma 1 signal and the sigma 2 signal by using a common local oscillator 400 as described above, the phase relationship is maintained. FIG. 5 shows a specific configuration example of the phase detector 431.
FIG. 5 shows a known phase detection circuit, which can obtain an output proportional to the sine and cosine of the phase difference of the input signal. 3 as phase difference
When the information of 60 degrees is required, it is necessary to obtain from these two outputs. However, when the phase difference is small, only the sin (2γ) output can be used. As the polarization plane angle measurement receiver 43, in this embodiment although uses the circuit for obtaining a phase difference directly, and an electric signal by converting the phase difference between the sigma 1 signal and the sigma 2 signal amplitude ratio It is also possible to configure so as to convert the time difference.

【0052】以上の電波到来方位・偏波計測装置におい
て、ドットプロダクト角度検出器418から得られる出
力は、前述の(13)式の誤差関数S1 に比例した信号
となり、従って到来方位角αに関する信号を得ることが
できる。同様にドットプロダクト角度検出器428から
得られる出力は、前述の(14)式の誤差関数S2 に比
例した信号となり、従って到来方位角βに関する信号を
得ることができる。また、位相検波器431からは前述
の(15)式の誤差関数S3 、従って傾き角γに関する
信号を得ることができる。
In the above-mentioned radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus, the output obtained from the dot product angle detector 418 becomes a signal proportional to the error function S 1 of the above-mentioned equation (13), and therefore, relates to the arrival direction angle α. A signal can be obtained. Similarly, the output obtained from the dot product angle detector 428 becomes a signal proportional to the error function S 2 of the aforementioned (14), thus it is possible to obtain a signal relating to the arrival azimuth beta. From the phase detector 431, it is possible to obtain the error function S 3 of the above-mentioned equation (15), and thus a signal relating to the inclination angle γ.

【0053】図6は、電波到来方位・偏波計測装置の受
信部の第2の実施例である。図の受信部4は、ハイブリ
ッド回路440、移相器441、局部発振器400、ミ
キサ442、443、452、462、利得可変IF増
幅器444、445、454、464、振幅検波器44
6、AGC回路447、ドットプロダクト角度検出器4
48、458、468を有する。
FIG. 6 shows a second embodiment of the receiving section of the radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus. The receiving unit 4 shown in the figure includes a hybrid circuit 440, a phase shifter 441, a local oscillator 400, mixers 442, 443, 452, 462, variable gain IF amplifiers 444, 445, 454, 464, and an amplitude detector 44.
6, AGC circuit 447, dot product angle detector 4
48, 458, and 468.

【0054】モノパルス回路2から供給されるベクトル
和Σ1 とΣ2 はハイブリッド回路440に入力され、そ
こで第3のベクトル和Σ3 とベクトル差Δ3 が作られ
る。
The vector sums Σ 1 and Σ 2 supplied from the monopulse circuit 2 are input to a hybrid circuit 440, where a third vector sum Σ 3 and a vector difference Δ 3 are formed.

【0055】[0055]

【数16】 Σ3 =Σ1 +Σ2 (20) Δ3 =Σ1 −Σ2 (21) その後のミキサ、利得可変IF増幅器、振幅検波器、A
GC回路は、第1実施例と同様の動作を行う。そしてド
ットプロダクト角度検出器448では、jΣ3信号とΔ
1 信号が入力され、誤差関数S1 ’=Δ1 /jΣ3 に比
例した信号が出力される。また、ドットプロダクト角度
検出器458では、jΣ3 信号とΔ2 信号が入力され、
誤差関数S2 ’=Δ2 /jΣ3 に比例した信号が出力さ
れ、ドットプロダクト角度検出器468では、jΣ3
号とΔ3 信号が入力され、誤差関数S3 ’=Δ3 /jΣ
3 に比例した信号が出力される。
16 3 = Σ 1 + Σ 2 (20) Δ 3 = Σ 12 (21) Subsequent mixer, variable gain IF amplifier, amplitude detector, A
The GC circuit performs the same operation as in the first embodiment. Then the dot product angle detector 448, jΣ 3 signal and Δ
1 signal is input, a signal proportional to the error function S 1 '= Δ 1 / jΣ 3 is output. Also, the dot product angle detector 458, jΣ 3 signal and delta 2 signal is inputted,
A signal proportional to the error function S 2 ′ = Δ 2 / jΣ 3 is output. The dot product angle detector 468 receives the jΣ 3 signal and the Δ 3 signal, and the error function S 3 ′ = Δ 3 / jΣ.
A signal proportional to 3 is output.

【0056】この第2実施例の原理を以下に説明する。
到来角αとβ及び偏波面傾き角γが小さいときには、co
s {k・r1 sin (α)}、cos {k・r2sin(β)}
は1と近似でき、また、δ1 、δ3 を等しく0とするこ
とは可能である。このとき、(9)式、(11)式は、
Σ1 =exp {jγ}、Σ2 =exp {−jγ}となり、こ
れを(20)式、(21)式に代入すると、
The principle of the second embodiment will be described below.
When the angles of arrival α and β and the polarization plane tilt angle γ are small, co
s {k · r 1 sin ( α)}, cos {k · r 2 sin (β)}
Can be approximated to 1 and δ 1 and δ 3 can be made equal to 0. At this time, the expressions (9) and (11) are
Σ 1 = exp {jγ}, Σ 2 = exp {−jγ}, and when these are substituted into equations (20) and (21),

【0057】[0057]

【数17】 Σ3 =exp {jγ}+exp {−jγ} ≒2cos (γ) ≒2 (22) Δ3 =exp {jγ}−exp {−jγ} ≒2jsin (γ) ≒2jγ (23) となる。一方、exp {j(γ+δ1 )}は1と近似で
き、(10)式、(12)式は、
Equation 17] Σ 3 = exp {jγ} + exp {-jγ} ≒ 2cos (γ) ≒ 2 (22) Δ 3 = exp {jγ} -exp {-jγ} ≒ 2jsin (γ) ≒ 2jγ (23) Become. On the other hand, exp {j (γ + δ 1 )} can be approximated to 1, and the expressions (10) and (12) are

【0058】[0058]

【数18】 Δ1 =jsin {k・r1 sin (α)} ≒j・k・r1 ・α (24) Δ2 =jsin {k・r2 sin (β)} ≒j・k・r2 ・β (25) となる。Δ 1 = j sin {k · r 1 sin (α)} ≒ j · k · r 1 αα (24) Δ 2 = j sin {k · r 2 sin (β)} ≒ j · k · r 2 · β (25)

【0059】従って、上述の誤差関数S1 ’、S2 ’、
3 ’はそれぞれ、
Therefore, the above-mentioned error functions S 1 ′, S 2 ′,
S 3 ′ is

【0060】[0060]

【数19】 S1 ’=k・r1 ・α/2 (26) S2 ’=k・r2 ・β/2 (27) S3 ’=γ (28) となり、それぞれ到来角α、β、偏波傾き角γに比例し
た信号を得ることができる。
S 1 ′ = kr 1 α / 2 (26) S 2 ′ = kr 2 β / 2 (27) S 3 ′ = γ (28) , A signal proportional to the polarization inclination angle γ can be obtained.

【0061】このように、本実施例では近似的な情報が
得られることになるが、電波到来方向がZ軸に近く、偏
波面が所定の傾きに近い場合には、極めて良い近似とな
り、実用的にも十分な精度が得られる。尚、本実施例で
はδ1 =δ3 =0としたが、δ1 とδ3 を90度変化さ
せてアンテナを配置させた場合には、ハイブリッド回路
440として90度ハイブリッドとし、さらにΔ1 とΔ
2 のチャンネルに移相器を追加することによって、同じ
ように作用させることができる。
As described above, in this embodiment, approximate information can be obtained. However, when the radio wave arrival direction is close to the Z axis and the polarization plane is close to a predetermined inclination, the approximation is extremely good, and the practical use is possible. Sufficient accuracy can be obtained in terms of quality. In the present embodiment, δ 1 = δ 3 = 0, but when an antenna is arranged by changing δ 1 and δ 3 by 90 degrees, a 90-degree hybrid is formed as the hybrid circuit 440, and Δ 1 and δ 3 are further changed. Δ
The same can be achieved by adding a phase shifter to the second channel.

【0062】図7には、本発明に係る電波到来方位・偏
波計測用アンテナ装置及びこのアンテナ装置を用いた電
波到来方位・偏波計測装置の第3実施例を示す。本実施
例は、振幅比較モノパルス方式を利用したもので、アン
テナ部1を構成するアンテナ15、16、17、18は
指向性を持ち、それぞれZ軸に対して少し傾いた姿勢で
配置されている。その傾き角はそれぞれのアンテナのビ
ームパターンの−3から−6dB点がZ軸上に来るよう
に決められ、これにより各アンテナのビームパターンは
空間的に少しずつ傾いた状態で重なるように配置され
る。第1アンテナ対を構成するアンテナ15、16は右
旋偏波アンテナであり、その位相中心がX軸上にあり且
つその主輻射方向がY軸の回りで所定の角度差を持つよ
うに配置される。第2アンテナ対を構成するアンテナ1
7、18は左旋偏波アンテナであり、その位相中心がY
軸上にあり且つその主輻射方向がX軸の回りで所定の角
度差を持つように配置される。
FIG. 7 shows a third embodiment of a radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus according to the present invention and a radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus using this antenna apparatus. In the present embodiment, an amplitude comparison monopulse system is used, and the antennas 15, 16, 17, and 18 constituting the antenna unit 1 have directivity and are arranged in a posture slightly inclined with respect to the Z axis. . The tilt angle is determined so that the points -3 to -6 dB of the beam patterns of the respective antennas are on the Z-axis, whereby the beam patterns of the respective antennas are arranged so as to be overlapped in a state of being slightly tilted spatially. You. The antennas 15 and 16 constituting the first antenna pair are right-handed polarization antennas, and are arranged such that their phase centers are on the X axis and their main radiation directions have a predetermined angle difference around the Y axis. You. Antenna 1 forming second antenna pair
Reference numerals 7 and 18 denote left-handed polarized antennas whose phase centers are Y
It is arranged on the axis and its main radiation direction has a predetermined angle difference around the X axis.

【0063】モノパルス回路2は電力分配器23、2
4、25、26とハイブリッド回路28、29を有す
る。電力分配器は、各アンテナからの受信電力を2分
し、一方の出力を受信部4へ、他方をハイブリッド回路
へ供給する。ハイブリッド回路28、29は、各アンテ
ナ対の出力の和信号Σ1 、Σ2 を出力して、受信部4へ
供給する。
The monopulse circuit 2 includes power distributors 23, 2
4, 25, 26 and hybrid circuits 28, 29. The power divider divides the received power from each antenna into two, and supplies one output to the receiving unit 4 and the other output to the hybrid circuit. The hybrid circuits 28 and 29 output the sum signals Σ 1 and Σ 2 of the outputs of the respective antenna pairs and supply the sum signals to the receiving unit 4.

【0064】受信部4は、電波到来方向計測用受信部4
7、48と偏波面角度計測用受信部49を有する。電波
到来方向計測用受信部47は、さらにミキサ471、4
72、対数増幅/検波器473、474及び減算器47
5を有する。受信部47は、電力分配器23、24から
アンテナ15と16の受信信号を受け、それらをミキサ
471、472で中間周波数信号に変換し、さらに対数
増幅/検波器473、474で対数変換し、減算器47
5で減算することにより、両アンテナの振幅比を得るこ
とができる。上述のように本実施例のアンテナは、指向
性を持ちそれらが傾きを持って配置されているため、両
アンテナの振幅比は到来角の関数となる。
The receiving unit 4 includes a radio wave arrival direction measuring receiving unit 4.
7 and 48, and a polarization plane angle measurement receiving section 49. The radio wave arrival direction measuring receiver 47 further includes mixers 471 and 4.
72, logarithmic amplifier / detector 473, 474 and subtractor 47
5 The receiving unit 47 receives the received signals of the antennas 15 and 16 from the power distributors 23 and 24, converts them into intermediate frequency signals by the mixers 471 and 472, and further performs logarithmic conversion by the logarithmic amplifiers / detectors 473 and 474. Subtractor 47
By subtracting by 5, the amplitude ratio of both antennas can be obtained. As described above, since the antennas of this embodiment have directivity and are arranged with an inclination, the amplitude ratio of both antennas is a function of the angle of arrival.

【0065】同様に、電波到来方向計測用受信部48も
受信部47と同様に構成され、両受信部によって2次元
の到来方位を得ることができる。偏波面角度計測用受信
部49は、ミキサ491、492、振幅制限増幅器49
3、494、位相検波器495を有する。受信部49
は、ハイブリッド回路28、29からの信号Σ1 とΣ2
を受け、それらをミキサ491、492で中間周波数信
号に変換し、さらに振幅制限増幅器493、494でそ
れぞれの信号の振幅が一定値に制限される。このためア
ンテナの傾きによるビームパターンの影響を除去するこ
とができ、その後、位相検波器495で第1実施例と同
様、位相差が検出され、(15)式の誤差関数に比例し
た信号を得る。
Similarly, the radio wave direction-of-arrival measurement receiving unit 48 is configured similarly to the receiving unit 47, and a two-dimensional direction of arrival can be obtained by both receiving units. The polarization plane angle measurement receiving unit 49 includes mixers 491 and 492, an amplitude limiting amplifier 49,
3, 494 and a phase detector 495. Receiver 49
Are the signals Σ 1 and Σ 2 from the hybrid circuits 28 and 29
Then, the signals are converted into intermediate frequency signals by mixers 491 and 492, and the amplitudes of the respective signals are further limited to constant values by amplitude limiting amplifiers 493 and 494. For this reason, the influence of the beam pattern due to the inclination of the antenna can be removed, and thereafter the phase difference is detected by the phase detector 495 as in the first embodiment, and a signal proportional to the error function of the equation (15) is obtained. .

【0066】このように本実施例によっても、同様に電
波到来方向と偏波面角度の情報を得ることができる。本
実施例は、原理的にアンテナ15と16間、またアンテ
ナ17と18間の距離に対して制限がないので、これら
のアンテナの配置により大きな自由度を持つという利点
を有する。次に、本発明に係るアンテナ指向装置の実施
例の斜視図を図8にまたそのブロック図を図9に示す。
図9において、前実施例と同一の構成要素は同一の符号
で表す。3は直線偏波の1次輻射器、6は反射鏡であ
り、リフレクタアンテナを構成している。本実施例のア
ンテナ指向装置は、このリフレクタアンテナを電波到来
方向、即ち送信局に正対させ、さらに送信局から輻射さ
れる直進偏波の偏波面に対し所定の角度に保持するよう
に指向させるための装置で、前実施例で説明したアンテ
ナ部1、モノパルス回路2及び受信部4から構成される
電波到来方位・偏波計測装置の他に、第1駆動部53、
第2駆動部56及び第3駆動部59からなる駆動部5を
有する。
As described above, also according to the present embodiment, information on the radio wave arrival direction and the polarization plane angle can be obtained in the same manner. This embodiment has an advantage in that the distance between the antennas 15 and 16 and the distance between the antennas 17 and 18 are not limited in principle, so that the arrangement of these antennas has a greater degree of freedom. Next, FIG. 8 is a perspective view of an embodiment of the antenna pointing device according to the present invention, and FIG. 9 is a block diagram thereof.
In FIG. 9, the same components as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 3 denotes a linearly polarized primary radiator, and reference numeral 6 denotes a reflector, which constitutes a reflector antenna. The antenna pointing device of the present embodiment directs the reflector antenna such that the reflector antenna faces the direction of arrival of the radio wave, that is, the transmitting station, and is maintained at a predetermined angle with respect to the plane of polarization of the linearly polarized wave radiated from the transmitting station. In addition to the radio wave arrival direction / polarization measurement device including the antenna unit 1, the monopulse circuit 2, and the reception unit 4 described in the previous embodiment, a first driving unit 53,
The driving section 5 includes a second driving section 56 and a third driving section 59.

【0067】アンテナ部1は、1次輻射器3の周囲に配
置され、これらアンテナはモノパルス回路2を収納する
ケース27に一体に固定され、これら全体で偏波軸の回
りに回転可能に設置される。第1駆動部53は、ケース
27を偏波軸の回りに回転させるためのもので、モータ
51とサーボアンプ52から構成される。また、アンテ
ナ部1、1次輻射器3、ケース27及び反射鏡6は、2
軸ターンテーブル10の上に搭載され、アジマス軸及び
エレベーション軸の回りで回転可能に設置される。第2
駆動部56は、エレベーション軸回りに回転をさせるた
めのもので、モータ54とサーボアンプ55から構成さ
れ、第3駆動部59は、アジマス軸の回りに回転させる
ためのもので、モータ57とサーボアンプ58から構成
される。また、受信部4はターンテーブル10上に固定
される。
The antenna section 1 is arranged around the primary radiator 3, and these antennas are integrally fixed to a case 27 accommodating the monopulse circuit 2, and are installed so as to be rotatable about the polarization axis as a whole. You. The first drive unit 53 is for rotating the case 27 around the polarization axis, and includes a motor 51 and a servo amplifier 52. The antenna unit 1, the primary radiator 3, the case 27 and the reflecting mirror 6
It is mounted on a shaft turntable 10 and is rotatably installed around an azimuth axis and an elevation axis. Second
The driving unit 56 is for rotating around the elevation axis, and is composed of a motor 54 and a servo amplifier 55. The third driving unit 59 is for rotating around the azimuth axis, and is connected to the motor 57. It is composed of a servo amplifier 58. The receiving unit 4 is fixed on the turntable 10.

【0068】第1駆動部53は、受信部4から出力され
スリップリング9を介して送出される偏波傾き角γに関
連した誤差関数信号S3 に基づいて駆動され、アンテナ
3と送信局から輻射される直進偏波の偏波面の傾き角に
一致するように調整される。また、第2駆動部56は、
受信部4から出力される電波到来角βに関連した誤差関
数信号S2 に基づいて駆動され、第3駆動部59は、受
信部から出力される電波到来角αに関連した誤差関数信
号S1 に基づいて駆動され、従って電波到来方向に対し
てアンテナ3が正対するように調整される。
The first driving section 53 is driven based on an error function signal S 3 related to the polarization tilt angle γ output from the receiving section 4 and transmitted via the slip ring 9, and is driven by the antenna 3 and the transmitting station. It is adjusted so as to match the tilt angle of the plane of polarization of the radiated linearly polarized wave. In addition, the second driving unit 56
Based on the error function signal S 2 related to the radio wave arrival angle β output from the receiving unit 4 is driven, the third drive unit 59, the error function signals S 1 related to the radio wave arrival angle α that is output from the receiver , So that the antenna 3 is adjusted so as to face the radio wave arrival direction.

【0069】このようにして、正確な姿勢に調整された
アンテナ3は、送信局との通信等の本来の用途に供され
る。アンテナ3からの出力は、各回転軸間にあるロータ
リジョイント8を介して外部の受信部7へ送出され、そ
の後の処理が行われる。又、外部電源からの電力V0
スリップリング9を介して受信部4へ供給され、受信部
4からさらに電路を通って各構成要素へ供給される。
In this way, the antenna 3 adjusted to the correct posture is used for an original use such as communication with the transmitting station. The output from the antenna 3 is transmitted to an external receiving unit 7 via a rotary joint 8 between the rotation axes, and the subsequent processing is performed. Further, power V 0 from an external power supply is also supplied to the receiving unit 4 via the slip ring 9, and is further supplied from the receiving unit 4 to each component through an electric path.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明によれば、2本の基準軸の交点に
対して対称に且つ第1基準軸上に各々の中心がくるよう
に配置された第1アンテナと第2アンテナとからなる第
1のアンテナ対と、前記2本の基準軸の交点に対して対
称に且つ第2基準軸上に各々の中心がくるように配置さ
れた第3アンテナと第4アンテナとからなる第2のアン
テナ対とを備え、第1アンテナと第2アンテナを夫々右
旋円偏波アンテナで構成し、第3アンテナと第4アンテ
ナを夫々左旋円偏波アンテナで構成することにより、電
波の到来方向と到来電波の直線偏波の偏波面角度を同時
に計測することができる小型で安価な電波到来方位・偏
波計測用アンテナ装置、電波到来方位・偏波計測装置及
びアンテナ指向装置とすることができる。
According to the present invention, the first and second antennas are arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and each center is located on the first reference axis. A second antenna comprising a first antenna pair, and a third antenna and a fourth antenna arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and with their centers on the second reference axis. By providing an antenna pair, the first antenna and the second antenna are each constituted by a right-handed circularly polarized antenna, and the third antenna and the fourth antenna are constituted by a left-handed circularly polarized antenna, respectively. A small and inexpensive radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device, a radio wave arrival direction / polarization measurement device, and an antenna pointing device that can simultaneously measure the polarization plane angle of the linear polarization of an incoming radio wave can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による電波到来方位・偏波計測用アンテ
ナ装置及びこのアンテナ装置を用いた電波到来方位・偏
波計測装置の概略ブロック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device according to the present invention and a radio wave arrival direction / polarization measurement device using the antenna device.

【図2】電波到来方位・偏波計測装置の一実施例のブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus.

【図3】本発明の原理を説明するための座標系である。FIG. 3 is a coordinate system for explaining the principle of the present invention.

【図4】実施例のドットプロダクト角度検出器の具体的
構成例である。
FIG. 4 is a specific configuration example of a dot product angle detector according to the embodiment.

【図5】実施例の位相検波回路の具体的構成例である。FIG. 5 is a specific configuration example of a phase detection circuit according to the embodiment.

【図6】本発明による電波到来方位・偏波計測装置の受
信部の第2実施例である。
FIG. 6 is a second embodiment of the receiving section of the radio wave arrival direction / polarization measuring apparatus according to the present invention.

【図7】本発明による電波到来方位・偏波計測用アンテ
ナ装置及びこのアンテナ装置を用いた電波到来方位・偏
波計測装置の第3実施例である。
FIG. 7 shows a third embodiment of a radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device and a radio wave arrival direction / polarization measurement device using the antenna device according to the present invention.

【図8】本発明によるアンテナ指向装置の実施例の斜視
図である。
FIG. 8 is a perspective view of an embodiment of an antenna pointing device according to the present invention.

【図9】図8のアンテナ指向装置のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of the antenna pointing device of FIG. 8;

【図10】(a)は、従来のコニカルスキャン方式の概
略説明図であり、(b)はアンテナの回転角度と受信強
度との関係を示したグラフである。
FIG. 10A is a schematic explanatory diagram of a conventional conical scan method, and FIG. 10B is a graph showing a relationship between a rotation angle of an antenna and a reception intensity.

【図11】従来のモノパルス方式のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of a conventional monopulse system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アンテナ部 2 モノパルス回路 4 受信部 5 駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna part 2 Monopulse circuit 4 Receiving part 5 Drive part

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−52919(JP,A) 特開 平2−161372(JP,A) 特開 昭61−45605(JP,A) 特開 昭54−118791(JP,A) 特開 昭53−148377(JP,A) 実開 昭63−33481(JP,U) 特公 昭56−27832(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 3/00 - 3/74 H01Q 25/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-52919 (JP, A) JP-A-2-161372 (JP, A) JP-A-61-45605 (JP, A) JP-A-54-118791 (JP) JP-A-53-148377 (JP, A) JP-A-63-33481 (JP, U) JP-B-56-27832 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB G01S 3/00-3/74 H01Q 25/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 送信局から輻射される直線偏波の電波を
受信し、受信点における交差する第1基準軸と第2基準
軸からみた2次元の電波到来方位角度と偏波面角度を計
測するための電波到来方位・偏波計測用アンテナ装置で
あって、 前記2本の基準軸の交点に対して対称に且つ第1基準軸
上に各々の中心がくるように配置された第1アンテナと
第2アンテナとからなる第1のアンテナ対と、 前記2本の基準軸の交点に対して対称に且つ第2基準軸
上に各々の中心がくるように配置された第3アンテナと
第4アンテナとからなる第2のアンテナ対とを備え、 第1アンテナと第2アンテナを夫々右旋円偏波アンテナ
で構成し、第3アンテナと第4アンテナを夫々左旋円偏
波アンテナで構成し、 第1のアンテナ対の出力から前記アンテナ対の直前での
電磁界に対応するベクトル和信号を出力し、第2のアン
テナ対の出力から前記アンテナ対の直前での電磁界に対
応するベクトル和信号を出力する手段とを備えることを
特徴とする電波到来方位・偏波計測用アンテナ装置。
1. A linearly polarized radio wave radiated from a transmitting station is received, and a two-dimensional radio wave arrival azimuth angle and a polarization plane angle at a receiving point as viewed from a crossing first reference axis and a second reference axis are measured. And a first antenna arranged symmetrically with respect to an intersection of the two reference axes and with their respective centers on the first reference axis. A first antenna pair consisting of a second antenna; a third antenna and a fourth antenna arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and with their respective centers located on the second reference axis A first antenna and a second antenna are each constituted by a right-handed circularly polarized antenna, and the third antenna and the fourth antenna are each constituted by a left-handed circularly polarized antenna. From the output of one antenna pair to immediately before the antenna pair Means for outputting a vector sum signal corresponding to the electromagnetic field, and outputting from the output of the second antenna pair a vector sum signal corresponding to the electromagnetic field immediately before the antenna pair. Antenna device for azimuth and polarization measurement.
【請求項2】 請求項1記載の電波到来方位・偏波計測
用アンテナ装置と、受信部を備え、 該受信部は、前記第1アンテナ対のベクトル和信号と前
記第2アンテナ対のベクトル和信号から到来電波の偏波
面角度に対応する信号を出力する偏波面角度計測用受信
部と、各アンテナの出力から電波到来方位に対応する信
号を出力する電波到来方向計測用受信部とを有すること
を特徴とする電波到来方位・偏波計測装置。
2. A radio wave arrival direction / polarization measurement antenna device according to claim 1, further comprising: a receiving unit, wherein the receiving unit includes a vector sum signal of the first antenna pair and a vector sum of the second antenna pair. A polarization plane angle measurement receiving unit that outputs a signal corresponding to the polarization plane angle of the arriving radio wave from the signal, and a radio wave arrival direction measurement reception unit that outputs a signal corresponding to the radio wave arrival direction from the output of each antenna A radio wave arrival direction / polarization measurement device characterized by the following.
【請求項3】 送信局から輻射される直線偏波の電波を
受信し、受信点における交差する第1基準軸と第2基準
軸からみた2次元の電波到来方位角度と偏波面角度を計
測する電波到来方位・偏波計測装置であって、 前記2本の基準軸の交点に対して対称に且つ第1基準軸
上に各々の中心がくるように配置された第1アンテナと
第2アンテナとからなる第1のアンテナ対と、前記2本
の基準軸の交点に対して対称に且つ第2基準軸上に各々
の中心がくるように配置された第3アンテナと第4アン
テナとからなる第2のアンテナ対とを有し、第1アンテ
ナと第2アンテナを夫々右旋円偏波アンテナで構成し、
第3アンテナと第4アンテナを夫々左旋円偏波アンテナ
で構成したアンテナ部と、 第1のアンテナ対の出力から前記アンテナ対の直前での
電磁界に対応する第1ベクトル和信号と第1ベクトル差
信号を出力し、第2のアンテナ対の出力から前記アンテ
ナ対の直前での電磁界に対応する第2ベクトル和信号と
第2ベクトル差信号を出力する手段と、 第1ベクトル和信号と第1ベクトル差信号の振幅比及び
位相差を用いて第2基準軸の回りの到来角度に対応した
誤差信号を発生する第1の電波到来方向計測用受信部
と、 第2ベクトル和信号と第2ベクトル差信号の振幅比及び
位相差を用いて第1基準軸の回りの到来角度に対応した
誤差信号を発生する第2の電波到来方向計測用受信部
と、 第1ベクトル和信号と第2ベクトル和信号の位相差を用
いて到来電波の偏波面角度に対応した誤差信号を発生す
る偏波面角度計測用受信部と、を備えることを特徴とす
る電波到来方位・偏波計測装置。
3. Receiving a linearly polarized radio wave radiated from a transmitting station and measuring a two-dimensional radio wave arrival azimuth angle and a polarization plane angle at a receiving point as viewed from a first reference axis and a second reference axis that intersect. A radio wave arrival direction / polarization measurement apparatus, comprising: a first antenna and a second antenna arranged symmetrically with respect to an intersection of the two reference axes and arranged so that their centers are located on a first reference axis. And a third antenna and a fourth antenna arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and with their respective centers located on the second reference axis. Two antenna pairs, the first antenna and the second antenna are each constituted by a right-handed circularly polarized antenna,
An antenna unit in which each of the third antenna and the fourth antenna is a left-handed circularly polarized antenna; a first vector sum signal and a first vector corresponding to an electromagnetic field immediately before the antenna pair from the output of the first antenna pair; Means for outputting a difference signal and outputting a second vector sum signal and a second vector difference signal corresponding to an electromagnetic field immediately before the antenna pair from an output of the second antenna pair; A first radio wave arrival direction measuring receiver for generating an error signal corresponding to an angle of arrival around a second reference axis using the amplitude ratio and the phase difference of the one vector difference signal; a second vector sum signal and a second vector sum signal; A second radio wave direction-of-arrival measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to the angle of arrival around the first reference axis using the amplitude ratio and the phase difference of the vector difference signal; a first vector sum signal and a second vector Use phase difference of sum signal And a polarization plane angle measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to the polarization plane angle of the arriving radio wave.
【請求項4】 送信局から輻射される直線偏波の電波を
受信し、受信点における交差する第1基準軸と第2基準
軸からみた2次元の電波到来方位角度と偏波面角度を計
測する電波到来方位・偏波計測装置であって、 前記2本の基準軸の交点に対して対称に且つ第1基準軸
上に各々の中心がくるように配置された第1アンテナと
第2アンテナとからなる第1のアンテナ対と、前記2本
の基準軸の交点に対して対称に且つ第2基準軸上に各々
の中心がくるように配置された第3アンテナと第4アン
テナとからなる第2のアンテナ対とを有し、第1アンテ
ナと第2アンテナを夫々右旋円偏波アンテナで構成し、
第3アンテナと第4アンテナを夫々左旋円偏波アンテナ
で構成したアンテナ部と、 第1のアンテナ対の出力から前記アンテナ対の直前での
電磁界に対応する第1ベクトル和信号と第1ベクトル差
信号を出力し、第2のアンテナ対の出力から前記アンテ
ナ対の直前での電磁界に対応する第2ベクトル和信号と
第2ベクトル差信号を出力する手段と、 第1ベクトル和信号と第2ベクトル和信号との和信号で
ある第3ベクトル和信号と第1ベクトル和信号と第2ベ
クトル和信号との差信号である第3ベクトル差信号とを
出力する手段と、 第3ベクトル和信号と第1ベクトル差信号の振幅比及び
位相差を用いて第2基準軸の回りの到来角度に対応した
誤差信号を発生する第1の電波到来方向計測用受信部
と、 第3ベクトル和信号と第2ベクトル差信号の振幅比及び
位相差を用いて第1基準軸の回りの到来角度に対応した
誤差信号を発生する第2の電波到来方向計測用受信部
と、 第3ベクトル和信号と第3ベクトル差信号の振幅比及び
位相差を用いて到来電波の偏波面角度に対応した誤差信
号を発生する偏波面角度計測用受信部と、を備えること
を特徴とする電波到来方位・偏波計測装置。
4. Receiving a linearly polarized radio wave radiated from a transmitting station, and measuring a two-dimensional radio wave arrival azimuth angle and a polarization plane angle at a receiving point as viewed from a crossing first reference axis and a second reference axis. A radio wave arrival direction / polarization measurement apparatus, comprising: a first antenna and a second antenna arranged symmetrically with respect to an intersection of the two reference axes and arranged so that their centers are located on a first reference axis. And a third antenna and a fourth antenna arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and with their respective centers located on the second reference axis. Two antenna pairs, the first antenna and the second antenna are each constituted by a right-handed circularly polarized antenna,
An antenna unit in which each of the third antenna and the fourth antenna is a left-handed circularly polarized antenna; a first vector sum signal and a first vector corresponding to an electromagnetic field immediately before the antenna pair from the output of the first antenna pair; Means for outputting a difference signal and outputting a second vector sum signal and a second vector difference signal corresponding to an electromagnetic field immediately before the antenna pair from an output of the second antenna pair; Means for outputting a third vector sum signal that is a sum signal of the two vector sum signals and a third vector difference signal that is a difference signal between the first vector sum signal and the second vector sum signal; A first radio wave arrival direction measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to an angle of arrival around the second reference axis using the amplitude ratio and the phase difference of the first vector difference signal and the third vector sum signal; Second vector difference A second direction-of-arrival measurement receiver for generating an error signal corresponding to the angle of arrival about the first reference axis using the amplitude ratio and phase difference of the signal, a third vector sum signal and a third vector difference signal And a polarization plane angle measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to the polarization plane angle of the arriving radio wave using the amplitude ratio and phase difference of the radio wave.
【請求項5】 送信局から輻射される直線偏波の電波を
受信し、受信点における交差する第1基準軸と第2基準
軸からみた2次元の電波到来方位角度と偏波面角度を計
測する電波到来方位・偏波計測装置であって、 前記2本の基準軸の交点に対して対称に且つ第1基準軸
上に各々の中心がくるように配置された第1アンテナと
第2アンテナとからなる第1のアンテナ対と、前記2本
の基準軸の交点に対して対称に且つ第2基準軸上に各々
の中心がくるように配置された第3アンテナと第4アン
テナとからなる第2のアンテナ対とを有し、第1アンテ
ナと第2アンテナを夫々右旋円偏波指向性アンテナで構
成して夫々のアンテナの指向方向が第2基準軸の回りで
所定の角度差を持つように配置し、第3アンテナと第4
アンテナを夫々左旋円指向性偏波アンテナで構成して夫
々のアンテナの指向方向が第1基準軸の回りで所定の角
度差を持つように配置したアンテナ部と、 第1のアンテナ対の出力から前記アンテナ対の直前での
電磁界に対応する第1ベクトル和信号を出力し、第2の
アンテナ対の出力から前記アンテナ対の直前での電磁界
に対応する第2ベクトル和信号を出力する手段と、 第1アンテナと第2アンテナの出力の振幅比を用いて第
2基準軸の回りの到来角度に対応した誤差信号を発生す
る第1の電波到来方向計測用受信部と、 第3アンテナと第4アンテナの出力の振幅比を用いて第
1基準軸の回りの到来角度に対応した誤差信号を発生す
る第2の電波到来方向計測用受信部と、 第1ベクトル和信号と第2ベクトル和信号の位相差を用
いて到来電波の偏波面角度に対応した誤差信号を発生す
る偏波面角度計測用受信部と、 を備えることを特徴とする電波到来方位・偏波計測装
置。
5. A linearly polarized radio wave radiated from a transmitting station is received, and a two-dimensional radio wave arrival azimuth angle and a polarization plane angle at a receiving point as viewed from a crossing first reference axis and a second reference axis are measured. A radio wave arrival direction / polarization measurement apparatus, comprising: a first antenna and a second antenna arranged symmetrically with respect to an intersection of the two reference axes and arranged so that their centers are located on a first reference axis. And a third antenna and a fourth antenna arranged symmetrically with respect to the intersection of the two reference axes and with their respective centers located on the second reference axis. 2 antenna pairs, the first antenna and the second antenna are each constituted by a right-handed circularly polarized directional antenna, and the pointing directions of the respective antennas have a predetermined angular difference around the second reference axis. And the third antenna and the fourth antenna
An antenna unit in which the antennas are configured as left-handed circular directional polarized antennas and arranged so that the directional directions of the respective antennas have a predetermined angle difference around the first reference axis; Means for outputting a first vector sum signal corresponding to the electromagnetic field immediately before the antenna pair and outputting a second vector sum signal corresponding to the electromagnetic field immediately before the antenna pair from the output of the second antenna pair A first radio wave direction-of-arrival measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to an angle of arrival around a second reference axis using an amplitude ratio of outputs of the first antenna and the second antenna; A second radio wave direction-of-arrival measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to an angle of arrival around the first reference axis using the amplitude ratio of the output of the fourth antenna; and a first vector sum signal and a second vector sum. Arrives using signal phase difference A radio wave arrival direction / polarization measurement device, comprising: a polarization plane angle measurement receiving unit that generates an error signal corresponding to a polarization plane angle of a radio wave.
【請求項6】 指向性直線偏波アンテナを直線偏波の電
波を輻射する送信局に対して正対させ、該指向性直線偏
波アンテナの偏波面を送信局からの直線偏波の偏波面に
対して一定の角度に保持させるためのアンテナ指向装置
であって、 請求項2ないし請求項5のいずれか1に記載の前記電波
到来方位・偏波計測装置と、前記電波到来方位・偏波計
測装置からの偏波面角度に対応する信号に基づき前記指
向性直線偏波アンテナの偏波面を回転させ、前記電波到
来方位・偏波計測装置からの電波到来方位に対応する信
号に基づき前記指向性直線偏波アンテナの方位を変える
駆動部を備えることを特徴とするアンテナ指向装置。
6. A directional linearly polarized antenna is directly opposed to a transmitting station that radiates linearly polarized radio waves, and the plane of polarization of the directional linearly polarized antenna is the plane of polarization of linearly polarized waves from the transmitting station. An antenna pointing device for holding the radio wave arrival azimuth / polarization measurement device according to any one of claims 2 to 5, and the radio wave arrival azimuth / polarization measurement device. The polarization plane of the directional linearly polarized antenna is rotated based on a signal corresponding to the polarization plane angle from the measurement apparatus, and the directivity is determined based on a signal corresponding to the radio wave arrival direction from the radio wave arrival direction / polarization measurement apparatus. An antenna pointing device, comprising: a driving unit that changes the direction of a linearly polarized antenna.
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