JPH0216297Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は到来電波を受信検波し、その検波出
力を方位区間毎に積分して、その積分出力から方
位信号を得る方向探知機に関する。

従来のこの種の方向探知機においては、雑音に
影響することなく高いSN比をもつて、正しく電
波到来方向を検知する点から、前記方位区間毎の
積分時定数を比較的大きくし、ランダムな雑音成
分が積分により小さくなり、SN比が高くなるよ
うにされていた。しかしこのように方位区間毎の
積分時定数を大きくすると、電波が到来した時点
より電波到来方向を検出するまでの時間が比較的
長くなり、到来した電波の方位を速く指示させる
ことができない。特に到来電波が短い期間しか受
信されない場合においてはその電波の到来方向を
検出することができない。

この考案はこのような点より電波の到来を検出
すると、その検出した時点においては一定時間、
方位区間毎の積分時定数を小さくして、電波到来
方向を迅速に検出することができ、その後におい
ては方位区間毎の積分時定数を長くして、SN比
の高い、正しい方位検出を可能とするものであ
る。以下この考案による方向探知機の実施例を図
面を参照して説明しよう。

第１図において到来電波の方向と対応した位相
を持つ方位信号が方位信号検出部１１で受信信号
から検出される。図においては４本の棒状アンテ
ナ１Ｎ，１Ｓ，１Ｅ，１Ｗが正方形の各角に位置
して立てられており、その中心に対してアンテナ
１Ｎは北側、１Ｓは南側、１Ｅは東側、１Ｗは西
側とされている。これらアンテナを制御信号発生
器１２からの切替信号によつて切替えて受信器１
３に接続する。例えばアンテナ１Ｎ，１Ｓを交互
に受信することを２回行い、第２図Ａに示すよう
にアンテナ１Ｎからの受信信号２Ｎ、アンテナ１
Ｓからの受信信号２Ｓが交互に２回受信される。
次にアンテナ１Ｅからの受信信号２Ｅ、アンテナ
１Ｗからの受信信号２Ｗを交互に２回受信し、そ
の後再びアンテナ１Ｎの受信というように同様の
ことを繰返し受信する。

これらアンテナからの受信信号は受信器１３に
おいて回路１４により増幅され、更に中間周波数
信号に変換された後位相検波器１５において順次
受信され、各アンテナ信号間における位相変化が
検出される。第２図Ｂに示すようにアンテナ１Ｎ
からの信号２Ｎとアンテナ１Ｓからの信号２Ｓと
の位相差に対応した信号３Ｎが検出され、また信
号２Ｓから信号２Ｎに変化する時はその位相差が
逆転するため信号３Ｓがパルス状にその切替点で
得られる。同様にしてアンテナ２Ｅ，２Ｗ間の位
相差に対応した信号も順次それぞれ信号３Ｅ，３
Ｗとして得られる。アンテナ１Ｎ，１Ｓからの受
信信号２Ｎ，２Ｓ間の位相差は、電波の到来方向
がアンテナ１Ｎ，１Ｓの配列方向と近ずく程位相
差が大きくなり、その配列方向と直角な方向から
来た場合は位相差ゼロとなり、到来方向に対応し
た位相差が得られる。このような位相差が検波さ
れた検波器１５の出力から波器１６によりアン
テナの切替周波数成分が取出される。波器１６
の出力はアナログの切替回路１７においてそれぞ
れ積分回路、つまりコンデンサ及び抵抗器よりな
る時定数回路４Ｎ，４Ｓ，４Ｅ，４Ｗに切替えら
れて対応するものがそれぞれ蓄積される。

この積分回路４Ｎ，４Ｓ，４Ｅ，４Ｗの各積分
された信号はアナログ切替回路１８により切替え
られ、アンテナの東西南北に対応して積分回路４
Ｎ，４Ｅ，４Ｓ，４Ｗの順番に繰返して取出さ
れ、例えば第２図Ｃに示すような信号列が得られ
る。即ち第２図Ｃにおいて積分回路４Ｎ，４Ｓ，
４Ｅ，４Ｗの各直流出力を５Ｎ，５Ｓ，５Ｅ，５
Ｗとすると、スイツチ回路１８の出力は５Ｎ，５
Ｅ，５Ｓ，５Ｗの順に繰返される。この切替速度
は任意に選ぶことができ、例えば切替回路１７の
切替速度の４分の１とされる。この切替回路１８
の出力は波器１９によりその繰返し周波数成分
が取出され、第２図Ｄに示すような正弦波状信号
とされ、更に波形整形回路２１により第２図Ｅに
示すような方形波信号とされる。この方形波信号
の位相は切替回路１８の切替信号に対して電波の
到来方向と対応したものとなる。なおこの方位信
号検出部１１は例えば特願昭56−127200号明細書
にその原理的なことは説明されてある。

例えば第２図Ｅに示す波形整形回路２１の出力
方形波信号に対し、切替の基準信号は第２図Ｆに
示すようになり、これら両信号間の位相差を数値
（デジタル値）として検出して到来電波の方位に
対応した数値データを得る。制御信号発生器１２
は基準クロツク発振器２２からの安定したクロツ
クによりアンテナ１Ｎ，１Ｓ，１Ｅ，１Ｗに対す
る切替、切替回路１７及び１８の制御を行うと共
に第２図Ｆの基準信号の作成も行う。この基準信
号の例えば立上りによつてフリツプフロツプ２３
がセツトされ、そのＱ出力によりゲート２０を開
き、このゲート２０を通過したクロツクがカウン
タ２４により計数される。波形整形回路２１の出
力の立上りによつてフリツプフロツプ２３がリセ
ツトされる。従つて基準信号の立上りから、電波
の到来方向と対応した位相を持つ方形波信号の立
上りまでの間のクロツク（第２図Ｇ）がカウンタ
２４で計数される。この計数値は中央処理装置、
いわゆるCPU２５に取込まれ、その後、CPU２
５はカウンタ２４をリセツトする。

CPU２５はROM２６に記憶されたプログラム
を順次読出して解読実行することによつて表示動
作を行うものであり、カウンタ２４に得られた方
位データを所定回数取込むと、その方位データを
平均し、その平均値を角度として数値表示器２７
に表示する。そのために必要とするデータの記憶
などのためにRAM２８が設けられており、また
パネルキーなどの制御のためにインターバルタイ
マ２９が設けられている。更にこの表示動作は電
波が到来したことを検出して開始するもので受信
器１３の回路１４の出力は電波到来検出器３１に
も分岐入力され、電波到来検出器３１の検出出力
がCPU２５に与えられると、CPU２５は角度表
示のための動作を開始する。更にこの例において
はアナログの表示器３２として発光ダイオードが
等間隔で一つの円上に配列されてその到来電波の
角度と対応した角度位置の発光ダイオードを点灯
表示する表示器３２も設けられている。

CPU２５は例えば第３図に示すような動作を
行う。即ちステツプS₁においては常に電波到来検
出信号Sigがオンになつたかどうかを検出してお
り、オフの場合はステツプS₂でフラグＦをオフと
してステツプS₁に戻る。このフラグＦは例えば第
４図に示すようにRAM２８内のフラグ記憶領域
２８ａ内に記憶されている。ステツプS₁で電波の
到来方向が検出されるとステツプS₃に移り、ステ
ツプS₃においてはデータが取込み可能になつたか
つまりカウンタ２４の計数動作が終了したかどう
かをチエツクし、計数動作が終了してない場合は
ステツプS₁に戻り、計数動作が終了した状態にな
るとステツプS₄でカウンタ２４の計数値であるデ
ータを取込む。その後ステツプS₅でフラグＦがオ
フかどうかを調べ、フラグＦがオフの状態はそれ
まで電波の到来がなかつた状態であり、その時は
ステツプS₆でフラグＦをオンにし、かつその時取
込んだデータを平均データとする。この平均デ
ータはRAM２８内の平均データ領域２８ｂに
記憶される。

ステツプS₅でフラグＦがオンの状態になつてい
る場合はステツプS₇に移り、ステツプS₇において
平均数カウンタの計数値ｎをプラス１し、カウン
タ領域２８ｃに平均数ｎを記憶する。これと共に
データ平均ルーチンR₁に動作を移す。データ平
均ルーチンR₁は第５図に示すように加算値Ds＝_o 〓 Ｄがゼロか否かステツプS₈でチエツクし、ステ
ツプS₈で加算値Dsがゼロの場合はステツプS₉に
直ちに移り、ステツプS₈で加算値がゼロでなく、
既に加算した値がある場合はステツプS₁₀で平均
データから取込んだデータＤを引いた値が所定
値、例えば512より大かどうかを検出する。この
値512はこの実施例では360゜を1024に対応付けた
場合であつて、その半分の値であり、180度と対
応している。それまでに演算した平均値が取込
んだデータＤよりも180以上大きい場合はステツ
プS₁₁に移り、取込んだデータＤに対して1024を
加えてその結果を取込みデータＤとしてステツプ
S₉に移る。ステツプS₁₀において差が512よりも小
さい場合はステツプS₁₂において平均データか
ら取込みデータＤを差引いた値が−512より小さ
いかをチエツクし、即ち取込んだデータＤがそれ
までの平均データよりも180゜以上大きいかをチ
エツクし、180゜以上大きい場合はステツプS₁₃に
移つてその取込んだデータＤから360゜分である
1024を引き、その結果を取込みデータＤとしてス
テツプS₉に移り、ステツプS₁₂取込んだデータが
平均データに対し180゜分よりも差が小さければ
ステツプS₉に直ちに移る。

これらステツプS₁₀乃至S₁₃における操作は測定
データ（方位）が0゜附近の場合においては0゜より
僅か大きな値のデータ値と0゜の僅か前の大きなデ
ータ値とが測定され、これらをそのまま平均して
しまうと得られた測定されたデータは例えば180゜
附近となり、0゜とは全く違つた値となつてしま
う。そのためにこのような誤りが生じないように
するための処理である。

ステツプS₉においてはそれまでの合計値Dsに
対してステツプS₈あるいはS₁₁又はS₁₃の結果とし
て得られている取込みデータＤを加算して加算デ
ータDs＝ΣDを得てこれをRAM２８の加算デー
タ領域２８ｄに記憶する。またその後ステツプ
S₁₄においてその加算データDsが０より小さいか
否かをチエツクし、正の場合はステツプS₁₅に移
り、負の場合はステツプS₁₆において加算データ
Dsに1024つまり360゜分の値を加えてそれを加算デ
ータDsとしてこれを加算データ領域２８ｄに記
憶する。その後ステツプS₁₅に移り、この加算デ
ータDsをその時のｎ値で割算して平均データ
を得てこれを平均データ記憶部２８ｂに記憶す
る。

このようにして平均データルーチンR₁を終る
と第３図においてステツプS₁₆で平均回数ｎか予
め定められた値Ｎと一致したかどうかチエツクさ
れ、不一致の場合はステツプS₁に戻る。一般に電
波は連続して到来しており、この状態においては
ステツプS₁、ステツプS₃、ステツプS₄、ステツプ
S₅、ステツプS₇、ステツプS₁₆の処理を繰返すこ
とになる。ステツプS₁₆においてｎが所定の平均
回数Ｎになると、ステツプS₁₇において平均回数
値ｎ及びデータ合計値Dsを０とし、また角度計
算を、即ち1024÷360×を演算を行つて平均デ
ータと対応した角度を示す数値DEGを得る。
これをステツプS₁₈においてその値が360゜より大
きいか否かチエツクし、小さい場合はステツプ
S₁₉に移り、大きい場合はステツプS₂₀でその値
DEGから360゜を引算してその結果をDEGとして
ステツプS₁₉に移つてこの値方位角度の数値を表
示器２７に表示させる。

この考案によれば到来電波の受信を検出すると
積分回路４Ｎ，４Ｓ，４Ｅ，４Ｗの時定数を一時
的に小さくする。即ち、受信検出回路３１の出力
は単安定マルチバイブレータ３５にも分岐供給さ
れる。一方、受信器１３の出力側は切替回路１７
との間に抵抗器３６が直列に挿入され、その抵抗
器３６を短絡するスイツチ３７が設けられる。検
出器３１で電波の到来が検出されると、単安定マ
ルチバイブレータ３５が駆動されてその出力によ
り、その出力パルスの間、例えば１秒間スイツチ
３７がONとされる。積分回路４Ｎ，４Ｓ，４
Ｅ，４Ｗの時定数はスイツチ３７がオフの状態で
は抵抗器３６と各積分回路における抵抗器３８と
のコンデンサ３９とにより決まる比較的大きな値
であるが、電波の到来を検出した当初において
は、抵抗器３６が短絡されるため、積分回路４
Ｎ，４Ｓ，４Ｅ，４Ｗの各時定数は抵抗器３８、
コンデンサ３９により決り、抵抗器３６の分だけ
小さくなり、それだけ各積分回路４Ｎ，４Ｓ，４
Ｅ，４Ｗにおけるコンデンサ４９に対する充電が
急速に行われ、その信号に対応した状態に短時間
で飽和する。

このようにして積分回路４Ｎ，４Ｓ，４Ｅ，４
Ｗから到来電波の方位に対応した積分出力が短時
間で得られ、これに伴つて電波の到来方向に対応
した位相をもつた方位信号が短時間で得られて方
位測定が行われる。この積分時定数を小さくして
いる期間は切替回路１８の切替の繰返しが数回行
われ、方位信号が数サイクル得られ、測定方位を
複数回平均することができる程度の長さとされ
る。

電波到来後、一定時間継続してその電波が受信
されると、スイツチ３７はオフとなつて積分回路
４Ｎ，４Ｓ，４Ｅ，４Ｗの時定数が大きくなり、
このためこれら積分回路の出力中の雑音成分が小
さくなつて、高いSN比で各方位区間の積分出力
が得られ、それだけ正確に電波の到来方向を検出
することができる。電波の到来初めに積分時定数
を小さくするが、この値は定常状態、つまり電波
が継続して受信されている状態における積分時定
数の例えば1/10位にする。逆に言えば電波の到来
はじめにおける積分時定数よりも、連続受信状態
における時定数を約10倍にすることによつて、
SN比は10dB程度改善することができる。

方位表示器としては第１図の表示器３２として
示すように発光ダイオードのような表示素子を等
間隔で同一円上に配列し、検出方位に応じて一つ
の発光素子を点灯させてもよい。また特願昭56−
127200号に示すように積分回路４Ｎ，４Ｓ，４
Ｅ，４Ｗの各出力を対応する駆動コイルへ供給し
てメータ指示をさせてもよい。

以上述べたように、この考案による方向探知機
によれば、電波の受信時においては方位区間毎の
積分回路の積分時定数が小さくされるため短時間
で到来方向を検出することができる。従つて電波
の受信時間が短い場合においても、電波の到来方
向を確実に検出することができる。一方、電波が
ある程度以上連続して到来する場合においては、
積分回路の時定数が長くなるため、SN比が高く
なり、それだけ高い精度をもつて電波の到来方向
を検出することができる。なおこの考案は第１図
に示した例に限らずいわゆる時分割式方向探知機
に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による方向探知機の一例を示
すブロツク図、第２図はその動作の説明に供する
ための波形図、第３図はその処理動作の例を示す
流れ図、第４図はRAM内の記憶領域を示す図、
第５図は平均ルーチンの処理例を示す流れ図であ
る。 １Ｎ，１Ｓ，１Ｅ，１Ｗ：アンテナ、４Ｎ，４
Ｓ，４Ｅ，４Ｗ：方位区間毎の積分回路、１１：
方位信号検出部、１３：受信器、１５：位相検波
器、１７，１８：切替回路、２１：波形整形回
路、２４：カウンタ、３１：電波受信検出器、３
５：スイツチ３７を一定時時間オンとする単安定
マルチバイブレータ、３６：積分回路の積分要素
の１つである抵抗器、３７：抵抗器３６の短絡用
スイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 到来電波を受信検波し、その検波出力を方位区
   間毎に積分し、その積分出力から方位信号を得る
   方向探知機において、電波の到来を検出する手段
   と、その検出手段による検出毎に上記方位区間毎
   の積分の時定数を一定時間小さくする手段とを具
   備することを特徴とする方向探知機。