JPH02213784A - 電波の方向探知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、産業上の利用分野 本発明は４アームスパイラルアンテナを利用した電波の
方向探知装置に関する。

ｂ、従来の技術 ４アームスパイラルアンテナを用いてΣモードとΔモー
ド、で同時に励振・受信させるモノパルス動作の方向探
知装置がある。

４アームスパイラルアンテナのΣモードの放射パターン
は、第２図に概形を示すように振幅に関しては、アンテ
ナ中心軸（Ｚ軸）にピークを有する広い単峰特性を有す
る。Ｚ軸からの偏角θについて位相変化は無く、Ｚ軸回
りの回転角φについて角度φの３６０°の変化に対して
は位相がリニアに３６０°変化する。

Δモードの放射パターンは、第３図に概形を示すように
振幅に関しては、中心軸上に０点を有する双峰特性を有
する。偏角θについては位相変化がなく、回転角φにつ
いては角度φの３６０°の変化に対してその２倍の７２
０°変化する。

したがってΣモードの信号ΣとΔモードの信号Δの振幅
の比率Σ／Δから偏角θを求めることができ、信号Σの
位相と信号Δの位相差からＺ軸のまわりの回転角φを求
めることができる。

実際には、θ、−の球面座標でな（、直交座標系に変換
し、アジマス角Ａ２エレベーション角ＥＬとして求める
ことが多い。

第４図は従来技術による電波の方向探知装置のブロック
ダイヤグラムである。

４アームスパイラル構造のアンテナ１は、モードフォー
ミング回路２との組合せにより、ΣモードとΔモードの
２つのビームを同時に励振・受信する。

受信後は位相調整回路３で位相調整し、増幅回路８ｔ、
８ｇで増幅される。増幅回路８Ｉ−８ｇの出力Σ、Δか
らΣ＋Δ、Σ−Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−ｊΔ；　（ｊ；虚数
単位）をビームフォーミング回路４で合成し、各出力を
対数アンプ５＋、５ｇ、５ｓ、５ａで対数変換し、検波
回路６１．６ｍｓ　６３．６４で検波する（なお対数変
換と検波は逆の順序とすることもできる）。検波回路６
＋、　６ｍと６ｓ、　６４のそれぞれの出力の差を減算
回路７．。

７、で求める。減算回路？、、　７．の出力はそれぞれ
Ａ２角。

ＢＬ角に対応する関数となる。

信号Σと信号Δの比率をＲ２位相差をφとするとき、す
なわちΔ−（Ｒｅｘｐｊφ）Σであるとき、ｌａ、　ｌ
ｂ式はそれぞれ次式で表現される。

ここで２ａ、２ｂをティラー展開し、高次の項を無視す
ると、次式が得られる。

Ｄ　（Ａｚ）　”　−８ＯＲ・−−−−−−３ａＤ　（
ＥＬ）　＝８０Ｒｓｉｎφ’ｉ　８０Ｒφ　　　　　　
　・−−−−−−＝３　ｂ４アームスパイラルアンテナ
とモード形成回路を用いて作られる水平偏波のΣモード
とΔモードの信号の比Ｒ−Δ／Σは、例えば次式で与え
られる。

Ｒ−Ｊ”Ｔ　５ｉｎ（１，４ＩＴ　ｓｉｎθ）したがっ
てφ＜１．０（１の領域においてはＤ　（Ａｚ）　。

Ｄ　（ＩＩ！Ｌ）は次のように近（以される。

Ｄ　（Ａｚ）　”−８０ＪＴＣ１，４Ｊ丁ｓｉｎθ）　
　　−−−５ａＤ　（ＥＬ）　”　ａＵＴ（１、４Ｊ丁
ｓｉｎθ）φ　　　・−−−−−＝５ｂＡｘ＜　１　、
　Ｒｔ＜　１のときＡｌ’１ｓｉｒｉθ、ＥＬζφｓｉ
ｎθと近億することができるので、利得を調節すること
によりＤ　（Ａｚ）　、　Ｄ　（ＥＬ）信号をアジマス
角Ａ２＋　エレベーション角ＥＬと近位することが可能
である。あるいは僅かな補正をすることによってＤ　（
Ａｚ）　、Ｄ　（ＥＬ）信号をアジマス角Ａｓｓ　エレ
ベーション角ＥＬとみなすことができる。

従車技術による電波の方向探知装置においてはこのよう
にしてアジマス角Ａ２とエレベーション角を求めている
。

Ｃ２発明が解決しようとする問題点 従来技術による４アームデユアルモードスパイラルアン
テナを用いる電波の方向探知装置においては、Σモード
の電波の信号ΣとΔモードの信号Δから上に述べた回路
を用いて信号Ｄ　（ａｚ）　、　Ｄ　（ＩＩ！Ｌ）を求
め、信号Ｄ　（Ａｘ）　、　Ｄ　（１！ｉｔ）を角度Ａ
Ｚ、Ｂｔ、とみなして、あるいは実測Ａｚ、Ｅｔ、で校
正することにより到来電位の方位（Ａｚ、ｆ！ｔ）を求
めている。

しかしながらスパイラルアンテナの現実の指向特性は、
理論的に求められる指向特性とは完全には一致しないの
で、スパイラルアンテナの指向特性に起因する誤差を無
視することができない。

本発明は４アームスパイラルアンテナの指向特性に起因
する誤差を少くし、かつ広い角度範囲で電波の方向を探
知することができる電波の方向探知装置を提供すること
を目的とする。

ｄ０問題点を解決するための手段 上記問題点は、４アームスパイラルアンテナと、４アー
ムスパイラルアンテナで同時に受信したΣモードとΔモ
ードの電波にそれぞれ対応する信号Σと信号Δを形成す
るモードフォーミング回路と、信号Σと信号ΔからΣ＋
Δ、Σ−Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−ｊΔにそれぞれ対応する信
号を形成するビームフォーミング回路と、信号Σ＋Δ、
Σ−Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−ｊΔをそれぞれ対数変換する対
数変換手段と、対数変換手段の出力を用いてｆｏｇｌ（
Σ−Δ）／（Σ＋Δ）１およびｌｏｇｌ（Σ−ｊΔ）／
（Σ＋ｊΔ）１に対応する出力Ｄ　（Ａｚ）　、　Ｄ　
（Ｂ＋Ｊを発生する減算回路と、信号Ｄ　（ａｚ）とＤ
　（ＩＩＩＬ）から電波の到来方向を決定する方向決定
手段を備える電波の方向探知装置において、上記方向決
定手段が、信号Ｄ　（Ａｘ）と信号Ｄ　（ＥＬ）の組を
実測による電波到来方向に対応させる記憶手段と、信号
Ｄ　（Ａｚ）と信号Ｄ　（ｌＥｔ）に対応するアドレス
から電波到来方向を読み出す制御回路を備えることを特
徴とする電波の方向探知装置によって解決された。この
明細書において、ｊは虚数単位を表わす。

ｅ、　作用 ４アームスパイラルアンテナを用いて、電波を受信し、
モードフォーミング回路でΣモードとΔモードのパター
ンにそれぞれ対応する信号Σ、信号Δを形成する。ビー
ムフォーミング回路でΣ＋Δ、Σ−Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−
ｊΔに対応する信号を形成し、例えば対数増幅回路を用
いた割算回路でｆｏｇ（Σ−Δ）／（Σ＋Δ）１４！ｏ
ｇｌ（Σ−ｊΔ）／（Σ＋ｊΔ）１に対応する信号Ｄ　
（Ａｘ）　、　Ｄ　（ｔ！ｔ）を形成する。　Ｄ　（Ａ
ｚ）　。

Ｄ　（ＩＩ！ｔ）は、電波の到来方向のアジマス角ＡＺ
＋エレベーシッン角ＢＬにほぼ比例する。しかしＡ２．
ＢＬが大きくなるに従って誤差が大きくなり、また使用
周波数。

環境温度、および回路素子の特性のバラツキによる誤差
も存在する。この誤差を小さくするために、実測によっ
て得られた電波の到来方向のアジマス角＾２とエレベー
ション角ＢＬを、Ｄ　（Ａｚ）　とＤ　（ＥＬ）の組に
対応させる。

Ｄ　（Ａｚ）とＤ　（ＥＬ）および必要に応じて使用周
波数（ｆ）をパラメータとしてアドレス信号を形成し、
実測されたアジマス角Ａ２とエレベーション角ＥＬを記
憶手段のＤ　（ＡＺ）　、　Ｄ　（ＥＬ）　、使用周波
数（ｆ）、温度（Ｔ）に対応するアドレスに予じめ格納
しておき、Ｄ（ＡＺ）。

Ｄ　（ＥＬ）に対応するアドレスの記憶内容を読み出す
ことにより、電波の到来方向が求められる。

ｅ、実施例 第１図は本発明に係る電波の方向探知装置の好ましい実
施例のブロックダイヤグラムである。

４アームスパイラルアンテナＡＮＴで受信されたΣモー
ドとΔモードのパターンに対応する信号Σと信号Δをモ
ードフォーミング回路肝で形成する。

信号Σと信号Δは、図示しない回路で位相調整。

増幅等の信号処理をした後ビームフォーミング回路ＢＦ
に送られる。ビームフォーミング回路ＢＰはΣ＋Δ。

Σ−Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−ｊΔに対応する信号を形成し、
それぞれをアナログ対数増幅回路ＬＡ１．　ＬＡ２．−
・−−−一−に送る。

アナログ対数増幅回路の出力は検波回路で検波された後
、アナログ／デジタル変換回路Ａ／ＤＩ”、　Ａ／Ｄ２
．・−〜でデジタル信号に変換される。

他方上記アナログ対数変換回路の中の１個または複数の
ものについて温度検出手段５ＥＮＳＯＲが密接して取付
けられアナログ対数増幅回路の温度が測定される。アナ
ログ対数増幅回路の温度が属する温度領域（例えば−２
０°〜０℃、０°〜２０℃、２０°〜４０°Ｃ９４０°
〜６０℃）に応じた２ビツトまたは３ビツトの信号が図
示しない回路で作られる。

また使用周波数を例えば信号Σの一部を瞬時周波数弁別
回路ＩＰＭで信号の周波数を検出することにより、当該
周波数が属する周波数領域（例えば５００〜６００Ｍ七
、６００〜７００ＭＨｚ、７００〜８００Ｍ七、８００
〜９００Ｍ七。

９００〜１００１００Ｏ，）に対応する２ビツトまたは
３ビツトの信号が作られる。

各アナログ増幅回路ＬＡＩ、ＬＡ２．−・−一−−−・
に対応して記憶回路ＲＯＭＩ　、　ＲＯＭ２−・・−・
−が設けられ、そのアドレス信号はアナログ／デジタル
変換回路Ａ／Ｄ１．Ａ／Ｄ２−−−−−一・の出力であ
るデジタル信号と、アナログ対数増幅回路の温度領域に
対応するデジタル信号と、使用周波数の周波数領域に対
応するデジタル信号の組合せである。

各アナログ対数増幅回路ＬＡ１．ＬＡ２．・−−−−一
・の入力信号に対応する対数値が、アナログ対数増幅回
路の出力と周波数領域と温度領域に対応するアドレスに
予じめ格納されている。

図示しない公知の制御回路を用いて、上記アドレスに格
納されているデータが読み出される。この出力は、アナ
ログ増幅回路の入力値の対数値に正確に対応する。

記憶回路ＲＯＭＩ、ＲＯＭ２．ＲＯＭ３．ＲＯＭ４の出
力は、それぞれｆｆｉｏｇ（Σ＋Δ）、　ｌｏｇ　（Σ
−Δ）、　ｌｏｇ　（Σ＋ｊΔ）。

ｌｏｇ（Σ−ｊΔ）に対応し、記憶回路ＲｏＭ１．　Ｒ
ＯＭ２からの出力の差が第１の減算回路ＳＢＩで計算さ
れ、記憶回路ＲＯＭ３．　ＲＯＭ４からの出力の差が第
２の減算回路ＳＢ２で計算される。減算回路ＳＢ１．５
Ｂ２の出力はそれぞれＤ　（Ａｚ）　、　Ｄ　（ＥＬ）
に比例する。

Ｄ　（ＡＺ）　、　Ｄ　（１！Ｌ）の二値性に基づ（電
波到来方向のアンビギュイティーを無くするために、Σ
信号とΔ信号の比が次の回路で求められる。

モードフォーミング回路の出力信号Σ、Δは、それぞれ
アナログ対数増幅回路ＬＡ５．ＬＡ６　、検波回路、ア
ナログデジタル変換回路＾／Ｄ５．Ａ／Ｄ６　、記憶回
路ＲＯＭ５゜ＲＯＭ６を用いて対数変換される。アナロ
グ対数増幅回路ＬＡ５．ＬＡ６　、検波回路、記憶回路
ＲＯＭ５．９０Ｍ６は、アナログ対数増幅回路ＬＡＩ、
検波回路、アナログ／デジタル変換回路＾／Ｄｉ、記憶
回路ＲＯＭ１等と同様に作用し、アナログ対数増幅回路
の入力信号の対数値に正確に対応する値が記憶回路ＲＯ
Ｍ５．　ＲＯＭ６から読み出される。

記憶回路ＲＯＭ５．　ＲＯＭ６から読み出された値は第
３の減算回路ＳＢ３で減算される。減算回路ＳＢ３の出
力は信号Σと信号ΔΦ比に対応する（ｊ！ｏｇΔ／Σ）
。

上記第１の減算回路ＳＢＩ、第２の減算回路ＳＢ２．第
３の減算回路ＳＢ３　、および瞬時周波数弁別回路ＩＦ
Ｍからの周波数信号ｆが記憶回路Ｈに送られる。記憶回
路Ｈには、Ｄ　（Ａｚ）　、　Ｄ　（ＥＬ）　、Δ／Σ
および周波数ｆに対応して、実測された電波の到来方向
のアジマス角Ｉｈとエレベーション角ＥＬが格納されて
いる。図示されていない制御手段を用いて、Ｄ　（Ａｚ
）　、Ｄ　（ＥＬ）　、　ｆに対応するアジマス角Ａ２
とエレベーション角ＥＬが読み出される。読み出された
データは適宜表示装置に表示され、あるいは他の機器の
制御信号として使用される。

ｆ０発明の効果 ｉ）広い周波数帯域で、かつ温度変動領域の広い環境で
、精度よ（電波の方向を探知することができる。

１ｉ）ｉｌ波の到来方向の４アームスパイラルアンテナ
の中心軸からの偏角が大きい場合にも、精度よく探知す
ることができる。

１ｔｉ）　　４アームスパイラルアンテナの特性、およ
び回路の特性のばらつきを、記憶手段にデータを格納す
る際に容易に補償することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電波の方向探知装置の好ましい実
施例のブロックダイヤグラム、第２図はΣモードの電波
の放射特性の概念図、第３図はΔモードの電波の放射特
性の概念図、第４図は従来技術による電波の方向探知装
置の一例のブロックダイヤグラムである。 Ａ／ＤＩ〜Ａ／Ｄ６・・・アナログ／デジタル変換回路
、＾ＮＴ・・・４アームスパイラルアンテナ、ＢＰ・・
・ビームフォーミング回路、 ＩＦＭ・・・瞬時周波数弁別回路、 ＬＡＩＬ−ＬＡ６・・・アナログ対数増幅回路、Ｈ・・
・記憶回路、 肝・・・モードフォーミング回路、 Ｊ？０？ｆｌ〜ｌ？ＯＭ６・・・記憶回路、　ＳＲ１〜
ＳＢ３・・・減算回路。 Σ・・・Σモード信号、　　　Δ・・・Δモード信号、
ＡＺ・・・アジマス角、ＢＬ・・・エレベーション角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）４アームスパイラルアンテナと、４アームスパイ
   ラルアンテナで同時に受信したΣモードとΔモードのパ
   ターンにそれぞれ対応する信号Σと信号Δを形成するモ
   ードフォーミング回路と、信号Σと信号ΔからΣ＋Δ、
   Σ−Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−ｊΔにそれぞれ対応する信号を
   形成するビームフォーミング回路と、信号Σ＋Δ、Σ−
   Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−ｊΔをそれぞれ対数変換する対数変
   換手段と、対数変換手段の出力を用いてｌｏｇ｜（Σ−
   Δ）／（Σ＋Δ）｜およびｌｏｇ｜（Σ−ｊΔ）／（Σ
   ＋ｊΔ）｜に対応する出力Ｄ（Ａ＿Ｚ）、Ｄ（Ｅ＿Ｌ）
   を発生する減算回路と、信号Ｄ（Ａ＿Ｚ）とＤ（Ｅ＿Ｌ
   ）から電波の到来方向を決定する方向決定手段を備える
   電波の方向探知装置において、上記方向決定手段が、信
   号Ｄ（Ａ＿Ｚ）と信号Ｄ（Ｅ＿Ｌ）の組を実測による電
   波到来方向に対応させる記憶手段と、信号Ｄ（Ａ＿Ｚ）
   と信号Ｄ（Ｅ＿Ｌ）に対応するアドレスから電波到来方
   向を読み出す制御回路を備えることを特徴とする電波の
   方向探知装置。