JPH0317311B2 - - Google Patents
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- JPH0317311B2 JPH0317311B2 JP43186A JP43186A JPH0317311B2 JP H0317311 B2 JPH0317311 B2 JP H0317311B2 JP 43186 A JP43186 A JP 43186A JP 43186 A JP43186 A JP 43186A JP H0317311 B2 JPH0317311 B2 JP H0317311B2
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- JP
- Japan
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- mode
- phase
- spiral antenna
- circuit
- monopulse
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 22
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 11
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 16
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
a 産業上の利用分野
本発明は、4アームデユアルモードスパイラル
アンテナを用いた方位測定用モノパルス受信器に
関する。
アンテナを用いた方位測定用モノパルス受信器に
関する。
b 従来の技術
4アームデユアルモードスパイラルアンテナを
用いた電波方向探知装置自体は公知の技術であ
る。これに関する詳しい解説が文献
「MICROWAVE JOURNAL」P.85〜102、
Sep.1984、同P.91〜106、Feb 1984、同P.105〜
12 2、MARCH 1984に掲載されている。
用いた電波方向探知装置自体は公知の技術であ
る。これに関する詳しい解説が文献
「MICROWAVE JOURNAL」P.85〜102、
Sep.1984、同P.91〜106、Feb 1984、同P.105〜
12 2、MARCH 1984に掲載されている。
しかしながら、本発明の理解を容易にするため
に、先ず4アームデユアルモードスパイラルアン
テナを用いた電波方向探知装置自体について簡単
に説明する。
に、先ず4アームデユアルモードスパイラルアン
テナを用いた電波方向探知装置自体について簡単
に説明する。
4アーム2モードスパイラルアンテナの2次元
モノパルス動作を実現するためには、モードフオ
ーミングネツトワーク(以下MFNと略す)と呼
ばれる給電回路が必要である。
モノパルス動作を実現するためには、モードフオ
ーミングネツトワーク(以下MFNと略す)と呼
ばれる給電回路が必要である。
このMFNは、アンテナにΣモードとΔモード
を同時に励振するための回路であり、ハイブリツ
ド回路を組合わせて構成される。この回路には、
種々の構成法が考えられるが、最も単純な回路例
として、第10図に示した構成がある。この回路
でΣ、Δ各端子にA、Bの電圧を入力した場合を
考えると4アームスパイラルアンテナ側の4つの
端子1〜4には第11図に示す様な出力が現われ
る。
を同時に励振するための回路であり、ハイブリツ
ド回路を組合わせて構成される。この回路には、
種々の構成法が考えられるが、最も単純な回路例
として、第10図に示した構成がある。この回路
でΣ、Δ各端子にA、Bの電圧を入力した場合を
考えると4アームスパイラルアンテナ側の4つの
端子1〜4には第11図に示す様な出力が現われ
る。
これをアンテナのΣ、Δモードの個々の入力に
ついて注目するとΣに対してはアンテナアーム番
号順に1/2、j/2、−1/2、−j/2とな
り、Δに対しては1/2、−1/2、1/2、−
1/2となる。これを90゜毎に配置された4アー
ムアンテナに給電すると、Σ端子の給電に対して
は第12図に示すように4アームの空間配置と同
相の給電を行ない、Δ端子に対しては第10図に
示すように90゜の隣合つたアームに対して180゜毎
の2倍の位相で給電を行なうことになる。
ついて注目するとΣに対してはアンテナアーム番
号順に1/2、j/2、−1/2、−j/2とな
り、Δに対しては1/2、−1/2、1/2、−
1/2となる。これを90゜毎に配置された4アー
ムアンテナに給電すると、Σ端子の給電に対して
は第12図に示すように4アームの空間配置と同
相の給電を行ない、Δ端子に対しては第10図に
示すように90゜の隣合つたアームに対して180゜毎
の2倍の位相で給電を行なうことになる。
4つのアームにモードフオーミング回路により
90゜づつ位相のずれた給電を行つた時に生じるパ
ターンの説明を行なう。
90゜づつ位相のずれた給電を行つた時に生じるパ
ターンの説明を行なう。
第13図で、1〜4は給電点であり、点1′,
2′,3′,4′及び2″,4″は、円周がλの円上
にある点である。給電位相は、反時計まわりに
90゜ずつ遅れた位相関係となつている。この給電
法の時、Σモードとなる。
2′,3′,4′及び2″,4″は、円周がλの円上
にある点である。給電位相は、反時計まわりに
90゜ずつ遅れた位相関係となつている。この給電
法の時、Σモードとなる。
今、円周λの円(これを第1カレントバンドと
いう)上の点1′で、図示の如くCW方向に、電
流が流れたとする。3′はアーム3上の点で、1
〜1′と3〜3′の線路長は同じで、給電位相は
180゜ずれているから、3′上では、CCW方向の電
流が生じており、図中矢印で示した向きとなる。
従つて図からわかるように、1′と3′の電流の方
向は平行になる。アーム2では、給電点からの線
路長が1〜1′と同じ点は2′であるが、給電位相
が90゜遅れているため、1′と同じ位相となる点は
90゜分即λ/4だけ2′より給電点に近い2″であ
る。2′,2″は第1カレントバンド上の点である
から、空間的にも2′と2″は90゜の点である。こ
うして、1′に隣接した点2″で、平行な電流が流
れる。アーム4でも同様にして、4″で3′と平行
な電流となる。
いう)上の点1′で、図示の如くCW方向に、電
流が流れたとする。3′はアーム3上の点で、1
〜1′と3〜3′の線路長は同じで、給電位相は
180゜ずれているから、3′上では、CCW方向の電
流が生じており、図中矢印で示した向きとなる。
従つて図からわかるように、1′と3′の電流の方
向は平行になる。アーム2では、給電点からの線
路長が1〜1′と同じ点は2′であるが、給電位相
が90゜遅れているため、1′と同じ位相となる点は
90゜分即λ/4だけ2′より給電点に近い2″であ
る。2′,2″は第1カレントバンド上の点である
から、空間的にも2′と2″は90゜の点である。こ
うして、1′に隣接した点2″で、平行な電流が流
れる。アーム4でも同様にして、4″で3′と平行
な電流となる。
このように、X軸上の点1′,2″,4″,3′で
の電流は全て平行となるため、各点では強い輻射
が発生する。第1カレントバンドより内側ではこ
のように隣合つた巻線上の電流が平行となる部分
はないため、電気力線は巻線間で閉じる形とな
り、強い輻射は発生しない。第1カレントバンド
の内側の巻線は、あたかも給電線の如く操作して
いると考えてよい。カレントバンドの外側では、
巻線が無限に広く巻かれていれば円周が波長の
4n+1倍となる円周上で隣近巻線上の電流が平
行となり、輻射が発生する条件が成立する。しか
し、第1カレントバンドでの輻射により、カレン
トバンド外側へ向かう電流が十分に減衰している
場合には、高次カレントバンドからの影響は小さ
いと考えられる。
の電流は全て平行となるため、各点では強い輻射
が発生する。第1カレントバンドより内側ではこ
のように隣合つた巻線上の電流が平行となる部分
はないため、電気力線は巻線間で閉じる形とな
り、強い輻射は発生しない。第1カレントバンド
の内側の巻線は、あたかも給電線の如く操作して
いると考えてよい。カレントバンドの外側では、
巻線が無限に広く巻かれていれば円周が波長の
4n+1倍となる円周上で隣近巻線上の電流が平
行となり、輻射が発生する条件が成立する。しか
し、第1カレントバンドでの輻射により、カレン
トバンド外側へ向かう電流が十分に減衰している
場合には、高次カレントバンドからの影響は小さ
いと考えられる。
こうして、このモードでは第1カレントバンド
からの輻射がパターンに対して支配的であると近
似的にいうことができる。
からの輻射がパターンに対して支配的であると近
似的にいうことができる。
このモードは第13図に太い矢印で示されてい
るように、xy面上の円上に、2つの同相のX軸
方向の電流セグメントがy軸方向に離れて配置さ
れている電流分布と等価と考えることができる。
これに基づき4アームスパイラルアンテナの軸方
向(z軸)に対して角度θの方向におけるΣモー
ドの電界のθ方向成分、E(θ)のパターンを調
べると、電流セグメントはy軸上にあるから、
xz平面内のパターンは、原点におかれた2倍の
大きさの電流セグメント1個のパターンと同じも
のである。このパターンはヘルツダイポールのパ
ターンと相似であり、その最大値は2で、この座
標系では E(θ)=2cosθ と表すことができる。
るように、xy面上の円上に、2つの同相のX軸
方向の電流セグメントがy軸方向に離れて配置さ
れている電流分布と等価と考えることができる。
これに基づき4アームスパイラルアンテナの軸方
向(z軸)に対して角度θの方向におけるΣモー
ドの電界のθ方向成分、E(θ)のパターンを調
べると、電流セグメントはy軸上にあるから、
xz平面内のパターンは、原点におかれた2倍の
大きさの電流セグメント1個のパターンと同じも
のである。このパターンはヘルツダイポールのパ
ターンと相似であり、その最大値は2で、この座
標系では E(θ)=2cosθ と表すことができる。
電流分布は周期T(=1/周波数)で回転する
から、z軸について回転対称な形となる。
から、z軸について回転対称な形となる。
4アームスパイラルで、隣あう給電点に180゜毎
の位相差で給電した時には、Σモードとは全く異
なる動作をする。このモードはΔモードと呼ばれ
ている。
の位相差で給電した時には、Σモードとは全く異
なる動作をする。このモードはΔモードと呼ばれ
ている。
Σモードでは円周λの円上で電流を考えたが、
このモードでは、円周2λの円(これを第2カレ
ントバンドという)上の電流を考える。第14図
で、1′〜4′,1″〜4″は、第2カレントバンド
上の点である。
このモードでは、円周2λの円(これを第2カレ
ントバンドという)上の電流を考える。第14図
で、1′〜4′,1″〜4″は、第2カレントバンド
上の点である。
同図で、1′には図示の如く、CW方向に、電
流が流れたとする。アーム3上の点3′では、給
電位相が1,1′と同相となり且つ、CW方向に
電流が流れ空間的には1′に対して反平行な電流
が発生している。1′,3′から空間的に90゜離れ
た点1″,3″では1′,1″間及び3′,3″間の線
路長がλ/2となるから、給電点から流れ出す向
きCCWの電流が発生している。アーム2,4上
の電流も給電位相と、線路長を考えて2′,2″,
4′,4″の電流の方向を調べると、第14図に示
したような電流分布となる。Δモードでも第2カ
レントバンド上で、離近巻線上の電流は平行とな
るのである。しかし、中心に対する対称点(2′
から見た4′etc.)では、反平行であるため、輻
射パターンは全く異なる。
流が流れたとする。アーム3上の点3′では、給
電位相が1,1′と同相となり且つ、CW方向に
電流が流れ空間的には1′に対して反平行な電流
が発生している。1′,3′から空間的に90゜離れ
た点1″,3″では1′,1″間及び3′,3″間の線
路長がλ/2となるから、給電点から流れ出す向
きCCWの電流が発生している。アーム2,4上
の電流も給電位相と、線路長を考えて2′,2″,
4′,4″の電流の方向を調べると、第14図に示
したような電流分布となる。Δモードでも第2カ
レントバンド上で、離近巻線上の電流は平行とな
るのである。しかし、中心に対する対称点(2′
から見た4′etc.)では、反平行であるため、輻
射パターンは全く異なる。
Σモードの時と同様の論議から、カレントバン
ドより外側へ出てゆく電流は小さいと考えられて
いる。第2カレントバンド内側では、電流が第1
カレントバンドを通過してくるが、この領域で
は、隣近巻線間の位相差は給電位相差の関係から
90゜となるため、強い輻射は発生していない。
ドより外側へ出てゆく電流は小さいと考えられて
いる。第2カレントバンド内側では、電流が第1
カレントバンドを通過してくるが、この領域で
は、隣近巻線間の位相差は給電位相差の関係から
90゜となるため、強い輻射は発生していない。
近似的にはΣモードと同様に、Δモードでは、
第2カレントバンドでの輻射がパターンに対して
支配的であろうといえよう。
第2カレントバンドでの輻射がパターンに対して
支配的であろうといえよう。
Δモードの電流分布から輻射パターンは、距離
2λ/π離れた第14図示の太い矢印で示された
逆相の2波源のパターンと考えられる。
2λ/π離れた第14図示の太い矢印で示された
逆相の2波源のパターンと考えられる。
E0成分については、電流分布は第11図の状
態から45゜回転している。x−y面のパターンの
場合x>0の領域の1対の電流セグメントは、x
軸上の1つの電流セグメントにおきかえられる。
この等価的な電流セグメントの振巾は、もとの√
2倍となる。これはカレントバンド上の電流のx
方向の成分は1/√2となり、それが2個分加算
されるためのである。この電流がE(θ)成分を
発生する。
態から45゜回転している。x−y面のパターンの
場合x>0の領域の1対の電流セグメントは、x
軸上の1つの電流セグメントにおきかえられる。
この等価的な電流セグメントの振巾は、もとの√
2倍となる。これはカレントバンド上の電流のx
方向の成分は1/√2となり、それが2個分加算
されるためのである。この電流がE(θ)成分を
発生する。
第2カレントバンドの円の直径をDとすると、
両等価電流の原点からの距離rは次式で与えられ
る。
両等価電流の原点からの距離rは次式で与えられ
る。
r=D/2(2)1/2
すなわち両等価電流の距離はD/21/2である。
位相がπずれた振巾√2の2つの波源の干渉パ
ターンが、Δモードでのθ方向の電界のθ成分の
パターンE(0)を与える。
ターンが、Δモードでのθ方向の電界のθ成分の
パターンE(0)を与える。
この干渉パターンを考える時には、等価電流の
素子パターンを考える必要がある。これはΣパタ
ーンと同じくcosθ依存性を仮定すればよいから、
素子パターンは√2cosθとなる。
素子パターンを考える必要がある。これはΣパタ
ーンと同じくcosθ依存性を仮定すればよいから、
素子パターンは√2cosθとなる。
こうして
E(θ)=√2cosθ{exp(jkoDsinθ/2(
2)1/2) −exp(−jkoDsinθ/2(2)1/2)}=2(2)1
/2j cosθsin(koDsinθ/2(2)1/2) |E(θ)|=2(2)1/2cosθsin(21/2(λ
g/λo)sinθ ここで実際のスパイラルアンテナの構造より
λg=1.4λoであるので次式が得られる。
2)1/2) −exp(−jkoDsinθ/2(2)1/2)}=2(2)1
/2j cosθsin(koDsinθ/2(2)1/2) |E(θ)|=2(2)1/2cosθsin(21/2(λ
g/λo)sinθ ここで実際のスパイラルアンテナの構造より
λg=1.4λoであるので次式が得られる。
|E|=2(2)1/2cosθsin(1.4・21/2sinθ)
Σ信号とΔ信号からAz、EL角は次のようにし
て求めることができる。
て求めることができる。
4アームスパイラルアンテナによる、Σモード
とΔモードパターンの位相特性はモードの位相は
極座標の角γの1回転に対し、360゜回転し、Δモ
ードのそれは720゜回転する。従つてΣとΔの位相
差φはγの1回転に対して360゜回転することにな
るので、空間角γと1対1で対応していることに
なる。
とΔモードパターンの位相特性はモードの位相は
極座標の角γの1回転に対し、360゜回転し、Δモ
ードのそれは720゜回転する。従つてΣとΔの位相
差φはγの1回転に対して360゜回転することにな
るので、空間角γと1対1で対応していることに
なる。
この位相差φ=0゜となる角を+Az角の軸に一
致する様アンテナを調整しておけばφ=90゜は−
EL軸、φ=180゜はAz軸、φ=−90゜は+EL軸と一
致することは明らかである。
致する様アンテナを調整しておけばφ=90゜は−
EL軸、φ=180゜はAz軸、φ=−90゜は+EL軸と一
致することは明らかである。
この位相関係をもつたΣ、Δ信号を第15図の
様なビームフオーミング回路を通して、ΣとΔ、
ΣとjΔのベクトル和、差(Σ+Δ、Σ−Δ、Σ
+jΔ、Σ−jΔ)を合成し、ΣとΔのパターンを
次式で表わされるものとして、 Σ=2cosθ Δ=2√2cosθsin(1.4√2sinθ) その合成パターンをみると、φ=0゜では(Σ+
Δ)は、Az=+35゜方向ピークを持つビームを形
成し、(Σ+Δ)はAz=−35゜方向でピークを持つ
ビームを形成している。
様なビームフオーミング回路を通して、ΣとΔ、
ΣとjΔのベクトル和、差(Σ+Δ、Σ−Δ、Σ
+jΔ、Σ−jΔ)を合成し、ΣとΔのパターンを
次式で表わされるものとして、 Σ=2cosθ Δ=2√2cosθsin(1.4√2sinθ) その合成パターンをみると、φ=0゜では(Σ+
Δ)は、Az=+35゜方向ピークを持つビームを形
成し、(Σ+Δ)はAz=−35゜方向でピークを持つ
ビームを形成している。
同様に(Σ+jΔ)はφ=90゜でEL=−35゜方向で
ピークをもち、(Σ−jΔ)はEL=+35゜方向でピー
クをもつたビームを形成する。
ピークをもち、(Σ−jΔ)はEL=+35゜方向でピー
クをもつたビームを形成する。
これらを立体的に判りやすく表現すると第16
図に示すようになる。互のビーム比(対数差)を
みると、20log|Σ−Δ|−20log|Σ+Δ|はφ
=0゜で最大でφ=90゜では0となり、Az成分を表
し、20log|Σ−jΔ|−20log|Σ+jΔ|はφ=0゜
で0であり、φ=90゜で最大となつてEL成分を表
わしていることは明らかである。
図に示すようになる。互のビーム比(対数差)を
みると、20log|Σ−Δ|−20log|Σ+Δ|はφ
=0゜で最大でφ=90゜では0となり、Az成分を表
し、20log|Σ−jΔ|−20log|Σ+jΔ|はφ=0゜
で0であり、φ=90゜で最大となつてEL成分を表
わしていることは明らかである。
従来のこの種の受信器構成を例えば文献
MICROWAVE JOURNAL p.100〜101、
Sep.1983の第10図、第11図等を参考にして第
9図に示す。
MICROWAVE JOURNAL p.100〜101、
Sep.1983の第10図、第11図等を参考にして第
9図に示す。
文献MICROWAVE JOURNAL p.91〜106、
Feb.1984、同p.105〜122、MaRCH.1984等で公知
のように4アームスパイラル構造のアンテナ1a
は、モードフオーミング回路2a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・受信することができる。
Feb.1984、同p.105〜122、MaRCH.1984等で公知
のように4アームスパイラル構造のアンテナ1a
は、モードフオーミング回路2a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・受信することができる。
Σモードの放射パターンを第7図に示す。
放射パターンは、アンテナ中心軸(Z軸)上に
ピークを有する広い単峰特性である。θ方向では
位相変化はないが中心軸回りの角φ方向で位相が
変化し、φの360゜の変化に対して位相もリニアに
360゜変化する。
ピークを有する広い単峰特性である。θ方向では
位相変化はないが中心軸回りの角φ方向で位相が
変化し、φの360゜の変化に対して位相もリニアに
360゜変化する。
Δモードの放射パターンを第8図に示す。
放射パターンは、中心軸上に0点を有する双峰
特性である。その位相はφ方向の360゜に対してそ
の2倍の720゜変化する。
特性である。その位相はφ方向の360゜に対してそ
の2倍の720゜変化する。
これら2つのモードを用い、その反射波の振幅
比からθを、その位相差からφに関する情報を得
る。このようにして方位測定のモノパルス動作を
行せ得る。実際には前記文献等で公知のように
θ、φの球面座標でなく、直交座標系に変換し、
アジマス角Az、エレベーシヨン角ELとして求め
ることが多い。このため、後述する位相補正回路
3aで位相補正したのち、方位計算手段で方位が
計算される。すなわちΣチヤンネル、Δチヤンネ
ルの出力をビームフオーミング回路4aでΣ+
Δ、Σ−Δ、Σ+jΔ、Σ−jΔに合成し、各々の
出力を対数アンプ51a,52a,53a,54aを通し
て検波回路61a,62a,63a,64aで検波し、そ
の各々の出力の差を減算器71a,72aで求める。
比からθを、その位相差からφに関する情報を得
る。このようにして方位測定のモノパルス動作を
行せ得る。実際には前記文献等で公知のように
θ、φの球面座標でなく、直交座標系に変換し、
アジマス角Az、エレベーシヨン角ELとして求め
ることが多い。このため、後述する位相補正回路
3aで位相補正したのち、方位計算手段で方位が
計算される。すなわちΣチヤンネル、Δチヤンネ
ルの出力をビームフオーミング回路4aでΣ+
Δ、Σ−Δ、Σ+jΔ、Σ−jΔに合成し、各々の
出力を対数アンプ51a,52a,53a,54aを通し
て検波回路61a,62a,63a,64aで検波し、そ
の各々の出力の差を減算器71a,72aで求める。
なお第9図において81a,82aはデバイダまた
は方向性結合器を示し、91a,92aは対数アンプ
を示し、101a,102aは検波器を示し、11a
は比較回路を示す。
は方向性結合器を示し、91a,92aは対数アンプ
を示し、101a,102aは検波器を示し、11a
は比較回路を示す。
Az、ELは、上記方位計算手段で例えば次式に
従つて計算される。
従つて計算される。
D(Az)=20log|Σ−Δ/Σ+Δ| ……1a
D(EL)=20log|Σ−jΔ/Σ+jΔ| ……1b
ここでD(Az)、D(EL)はAz角、EL角を変数と
する予め測定された既知関数であり、その逆関数
から実際のAz角、EL角が求められる。
する予め測定された既知関数であり、その逆関数
から実際のAz角、EL角が求められる。
c 発明が解決しようとする問題点
この方式による方位測定においては、Σモード
とΔモードの位相が同一である面が方位の基準面
とされる。しかしスパイラルアンテナは、その給
電点とスパイラル輻射面上の電流最大点までの道
のりにその動作原理上ΣモードとΔモードとの間
で差があるので、Σモードの信号とΔモードの信
号の位相差は周波数に依存して変化する。したが
つてその同相面である方位基準面は、周波数によ
つてアンテナ中心軸の回りに回転し、これはモノ
パルス動作にとつて好ましくない。この位相回転
量はスパイラルの構造により異なる、平面ログス
パイラルのα=76゜〜82゜(α:スパイラルの成長
率)の場合の位相回転量を第6図に示す。
とΔモードの位相が同一である面が方位の基準面
とされる。しかしスパイラルアンテナは、その給
電点とスパイラル輻射面上の電流最大点までの道
のりにその動作原理上ΣモードとΔモードとの間
で差があるので、Σモードの信号とΔモードの信
号の位相差は周波数に依存して変化する。したが
つてその同相面である方位基準面は、周波数によ
つてアンテナ中心軸の回りに回転し、これはモノ
パルス動作にとつて好ましくない。この位相回転
量はスパイラルの構造により異なる、平面ログス
パイラルのα=76゜〜82゜(α:スパイラルの成長
率)の場合の位相回転量を第6図に示す。
周波数による基準面の回転を補正するために、
従来は第9図に示すようにΣチヤンネルに位相補
正用固定線路3aを設けて、周波数に対して第5
図の直線C0の様に直線補正をしていた。
従来は第9図に示すようにΣチヤンネルに位相補
正用固定線路3aを設けて、周波数に対して第5
図の直線C0の様に直線補正をしていた。
しかしこの方法による補正では動作周波数をマ
ルチオクターブまで広げるような使用に対して不
十分であることは明らかであり、より良い補正方
法を必要としていた。本発明は従来の技術による
方位測定用モノパルス受信器の欠点を解決し、マ
ルチオクターブの広帯域にわたつて周波数による
基準位相面の回転を補正することができる方位測
定用モノパルス受信器を提供することを目的とす
る。
ルチオクターブまで広げるような使用に対して不
十分であることは明らかであり、より良い補正方
法を必要としていた。本発明は従来の技術による
方位測定用モノパルス受信器の欠点を解決し、マ
ルチオクターブの広帯域にわたつて周波数による
基準位相面の回転を補正することができる方位測
定用モノパルス受信器を提供することを目的とす
る。
d 問題点を解決するための手段
上記問題点は、動作可能帯域を複数の周波数帯
(バンド)に分割し、各バンド毎に、周波数の一
次関数として位相が変化する位相補正回路と移相
量のその帯域における変化がほぼ無視できる移相
器を直列に結合した基準位相面補正回路を設け、
各バンド毎に基準位相面補正回路をスイツチで切
り替えることにより解決された。
(バンド)に分割し、各バンド毎に、周波数の一
次関数として位相が変化する位相補正回路と移相
量のその帯域における変化がほぼ無視できる移相
器を直列に結合した基準位相面補正回路を設け、
各バンド毎に基準位相面補正回路をスイツチで切
り替えることにより解決された。
e 作用
周波数に対する基準位相面の回転量曲線を折線
近似する。
近似する。
動作周波数帯内の基準位相面の回転量が第5図
の曲線で表わされる時の位相補正を、周波数帯域
を3分割して行う場合について説明する。この時
各バンドは第1のバンドが周波数f0〜f1を、第2
のバンドがf1〜f2を、第3のバンドがf2〜f3をそ
れぞれ分担する。
の曲線で表わされる時の位相補正を、周波数帯域
を3分割して行う場合について説明する。この時
各バンドは第1のバンドが周波数f0〜f1を、第2
のバンドがf1〜f2を、第3のバンドがf2〜f3をそ
れぞれ分担する。
例えば第1のバンドは周波数f0、f1において、
基準位相面の回転量がそれぞれφ0、φ1となり、
その中間で基準位相面の回転量φが周波数fの一
次関数となるように、補正される。
基準位相面の回転量がそれぞれφ0、φ1となり、
その中間で基準位相面の回転量φが周波数fの一
次関数となるように、補正される。
第5図における(f0、φ0)、(f1、φ1)を通る直
線φ(f)は、次式で与えられる。
線φ(f)は、次式で与えられる。
φ(f)=φ0f1−f/f1−f0+φ1f−f0/f1−f0
=φ0f1−φ1f0/f1−f0+φ1−φ0/f1−f0f
=b1+a1f
b1=φ0f1−φ1f0/f1−f0
a1=φ1−φ0/f1−f0
b1に対応する位相は、移相器を用いて補正され
る。
る。
またa1fに対応する位相は、周波数の一次関数
として位相が変化する位相補正回路を用いて補正
される。
として位相が変化する位相補正回路を用いて補正
される。
例えば線路長(電気長)l1の第1の位相補正用
線路と移相量b1の第1の移相器をモードフオーミ
ング回路より後段に設け、基準位相面を補正す
る。
線路と移相量b1の第1の移相器をモードフオーミ
ング回路より後段に設け、基準位相面を補正す
る。
ここにおいて
l1=c/2π φ1−φ0/f1−f0
b1=φ0f1−φ1f0/f1−f0
c:光速
同様に第2のバンド、第3のバンドの基準位相
面補正回路を、それぞれ線路長l2,l3の位相補正
用線路と、移相量b2,b3の移相器で形成し、各バ
ンド毎にスイツチで切り替える。
面補正回路を、それぞれ線路長l2,l3の位相補正
用線路と、移相量b2,b3の移相器で形成し、各バ
ンド毎にスイツチで切り替える。
l2=c/2π (φ2−φ1)/(f2−f1)
l3=c/2π (φ3−φ2)/(f3−f2)
b2=φ1f2−φ2f1/f2−f1
b3=φ2f3−φ3f2/f3−f2
この結果、各バンドにおける位相回転量曲線は
折線c1,c2,c3で近似される。
折線c1,c2,c3で近似される。
f 実施例
第1図は本発明に係る方位測定用モノパルス受
信器の好ましい実施例のブロツクダイヤグラムの
主要部である。
信器の好ましい実施例のブロツクダイヤグラムの
主要部である。
4アームスパイラルアンテナ1は、モードフオ
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。
モードフオーミング回路2の出力のΣチヤンネル
に複数の基準位相面補正回路3が設けられ、スイ
ツチK1,K2,K3,K4で択一的に選択される。す
なわちスイツチK1,K2により位相補正回路とし
ての線路L1,L2,L3の中の1線路を選択し、ス
イツチK3,K4により移相器PS1,PS2,PS3の中
の1移相器を選択する。なお選択されるべきチヤ
ンネルに対応して、スイツチK1,K2,K3,K4は
連動して切替えられる。
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。
モードフオーミング回路2の出力のΣチヤンネル
に複数の基準位相面補正回路3が設けられ、スイ
ツチK1,K2,K3,K4で択一的に選択される。す
なわちスイツチK1,K2により位相補正回路とし
ての線路L1,L2,L3の中の1線路を選択し、ス
イツチK3,K4により移相器PS1,PS2,PS3の中
の1移相器を選択する。なお選択されるべきチヤ
ンネルに対応して、スイツチK1,K2,K3,K4は
連動して切替えられる。
各位相補正用線路L1,L2,L3の線路長および
各移相器の移相量は、「作用」の項の説明に従つ
て各バンド毎に設定される。
各移相器の移相量は、「作用」の項の説明に従つ
て各バンド毎に設定される。
基準位相面補正回路3を経由してモードフオー
ミング回路2の出力は、ビームフオーミング回路
4に送られ、ビームフオーミング回路4の出力
S1,S2,S3,S4は従来技術を用いて処理される。
ミング回路2の出力は、ビームフオーミング回路
4に送られ、ビームフオーミング回路4の出力
S1,S2,S3,S4は従来技術を用いて処理される。
なお複数の移相器は単一の可変移相器を用い、
その入出力端子を選択可能とすることによつても
実現することができる。あるいは外部信号により
移相量を制御することができる単一の可変移相器
を用いることも可能である。
その入出力端子を選択可能とすることによつても
実現することができる。あるいは外部信号により
移相量を制御することができる単一の可変移相器
を用いることも可能である。
第2図は本発明に係る方位測定用モノパルス受
信器の他の好ましい実施例のブロツクダイヤグラ
ムの主要部である。
信器の他の好ましい実施例のブロツクダイヤグラ
ムの主要部である。
第1図の構成で、RF帯で可変移相器を設置す
ると広帯域のものが必要となり高価となる。そこ
でRFアンプの後をスーパーヘテロダイン構成と
し、IF帯に移相器をバンド毎に1個設け、これ
を第1図と同様にバンド毎に移相量設定を行えば
より安価な構成が得られる。第2図はこの場合の
実施例である。
ると広帯域のものが必要となり高価となる。そこ
でRFアンプの後をスーパーヘテロダイン構成と
し、IF帯に移相器をバンド毎に1個設け、これ
を第1図と同様にバンド毎に移相量設定を行えば
より安価な構成が得られる。第2図はこの場合の
実施例である。
第1図と対応する部材には同一参照番号を付し
説明を省略する。ミキサ121,122においてモ
ードフオーミング回路2の出力は、分配器13を
経て局部発振器14から送られて来た局部発振信
号と混合され、その中間周波数信号が移相器
PS1,PS2,PS3に送られる。
説明を省略する。ミキサ121,122においてモ
ードフオーミング回路2の出力は、分配器13を
経て局部発振器14から送られて来た局部発振信
号と混合され、その中間周波数信号が移相器
PS1,PS2,PS3に送られる。
スーパーヘテロダイン構成を採用した場合に
は、IF帯で線路長の切替を行うことも可能であ
る。しかしRFでの場合に比べ線路長が長くなり、
かつIF帯での線路長切替機構が必要となり、構
造的に大きくなる。
は、IF帯で線路長の切替を行うことも可能であ
る。しかしRFでの場合に比べ線路長が長くなり、
かつIF帯での線路長切替機構が必要となり、構
造的に大きくなる。
第3図は本発明に係る方位測定用モノパルス受
信器の他の好ましい実施例のブロツクダイヤグラ
ムの主要部である。
信器の他の好ましい実施例のブロツクダイヤグラ
ムの主要部である。
第1図、第2図と対応する部材については、共
通の参照番号を付し、説明を省略する。
通の参照番号を付し、説明を省略する。
高周波受信器では雑音指数NF改善の為にRFア
ンプを設けることが多い。しかしマルチオクター
ブにわたる広帯域では単一のRFアンプでは難し
い。この場合、帯域を分割して複数のRFアンプ
151,152,153,154,155,156をス
イツチK1,K2,K5,K6を用いて切替える。位相
補正線路L1,L2,L3はRFアンプ151,152,
153と直列に接続されて設けられている。なお
スイツチK1,K2,K3,K4,K5,K6は連動して
切替えられる。
ンプを設けることが多い。しかしマルチオクター
ブにわたる広帯域では単一のRFアンプでは難し
い。この場合、帯域を分割して複数のRFアンプ
151,152,153,154,155,156をス
イツチK1,K2,K5,K6を用いて切替える。位相
補正線路L1,L2,L3はRFアンプ151,152,
153と直列に接続されて設けられている。なお
スイツチK1,K2,K3,K4,K5,K6は連動して
切替えられる。
位相補正線路はモードフオーミング回路の後段
(又はRFアンプの前段)に設けることも可能であ
るが、線路長分の損失と線路切替機構による損失
分だけ受信器の雑音指数(NF)を低下させるの
で好ましくない。このため第3図の実施例では、
RFアンプの出力側にこれを設け、NFの低下を防
止している。
(又はRFアンプの前段)に設けることも可能であ
るが、線路長分の損失と線路切替機構による損失
分だけ受信器の雑音指数(NF)を低下させるの
で好ましくない。このため第3図の実施例では、
RFアンプの出力側にこれを設け、NFの低下を防
止している。
この例では、RFアンプの切替スイツチK1,K2
を線路切替スイツチとしても機能させることがで
きるので、小型化、軽量化、コスト低減に効果が
ある。
を線路切替スイツチとしても機能させることがで
きるので、小型化、軽量化、コスト低減に効果が
ある。
第4図は本発明に係る方位測定用モノパルス受
信器の他の好ましい実施例のブロツクダイグラム
の主要部である。
信器の他の好ましい実施例のブロツクダイグラム
の主要部である。
第1図ないし第3図の部材に対応する部材につ
いては、共通の参照番号を付して説明を省略す
る。
いては、共通の参照番号を付して説明を省略す
る。
第4図は第3図の実施例をスーパーヘテロダイ
ン構成としたものである。
ン構成としたものである。
第3図と同様に、移相器をIF段に設け、バン
ド切替スイツチK1,K2,K5,K6に連動するスイ
ツチK3,K4で、移相量を制御する。
ド切替スイツチK1,K2,K5,K6に連動するスイ
ツチK3,K4で、移相量を制御する。
第1図ないし第4図のいずれの実施例において
も、移相器PS1,PS2,PS3は外部信号を用いて
移相量を選択することができる単一の可変移相器
を用いて実現することができる。
も、移相器PS1,PS2,PS3は外部信号を用いて
移相量を選択することができる単一の可変移相器
を用いて実現することができる。
なお、以上の実施例においては、位相補正機構
をΣチヤンネルにのみ設けたが、Σチヤンネルの
電気長をΔチヤンネルより長くし、Δチヤンネル
に位相補正機構を設けることにより基準位相面回
転の補正を行うことも可能である。また双方に設
けることも可能である。
をΣチヤンネルにのみ設けたが、Σチヤンネルの
電気長をΔチヤンネルより長くし、Δチヤンネル
に位相補正機構を設けることにより基準位相面回
転の補正を行うことも可能である。また双方に設
けることも可能である。
f 発明の効果
マルチオクターブの広帯域にわたつてスパイラ
ルアンテナのΣモードとΔモードの同位相面を
ほゞ一定に保持することが可能となり、従つてモ
ノパルス受信器の方位測定動作上誤差を小さくす
ることができる。
ルアンテナのΣモードとΔモードの同位相面を
ほゞ一定に保持することが可能となり、従つてモ
ノパルス受信器の方位測定動作上誤差を小さくす
ることができる。
第1図ないし第4図は本発明に係る方位測定用
モノパルス受信器の好ましい実施例のブロツクダ
イヤグラムの主要部、第5図は位相回転量の折線
近似を示すグラフ、第6図は成長率αをパラメー
タとし周波数を変数とする位相回転量の例を示す
グラフ、第7図はΣモードの放射パターンの概念
的斜視図、第8図はΔモードの放射パターンの概
念的斜視図、第9図は従来技術による方位測定用
モノパルス受信器の一例のブロツクダイヤグラ
ム、第10図はモードフオーミング回路の概念
図、第11図はΣモードの電流位相を示す4アー
ムスパイラルアンテナの概念図、第12図はΔモ
ードの電流位相を示す4アームスパイラルアンテ
ナの概念図、第13図はΣモードの電流分布を示
す4アームスパイラルアンテナの概念図、第14
図はΔモードの電流分布を示す4アームスパイラ
ルアンテナの概念図、第15図はビームフオーミ
ング回路の概念図、第16図はビームフオーミン
グ回路で合成されたビームの方向特性を示す概念
図である。 1……4アームスパイラルアンテナ、2……モ
ードフオーミング回路、3……基準位相面補正回
路、4……ビームフオーミング回路、121,1
22……ミキサ、13……分配器、14……局部
発振器、151〜156……RFアンプ、K1〜K6…
…切替スイツチ、L1〜L3……位相補正用線路、
PS1〜PS3……移相器。
モノパルス受信器の好ましい実施例のブロツクダ
イヤグラムの主要部、第5図は位相回転量の折線
近似を示すグラフ、第6図は成長率αをパラメー
タとし周波数を変数とする位相回転量の例を示す
グラフ、第7図はΣモードの放射パターンの概念
的斜視図、第8図はΔモードの放射パターンの概
念的斜視図、第9図は従来技術による方位測定用
モノパルス受信器の一例のブロツクダイヤグラ
ム、第10図はモードフオーミング回路の概念
図、第11図はΣモードの電流位相を示す4アー
ムスパイラルアンテナの概念図、第12図はΔモ
ードの電流位相を示す4アームスパイラルアンテ
ナの概念図、第13図はΣモードの電流分布を示
す4アームスパイラルアンテナの概念図、第14
図はΔモードの電流分布を示す4アームスパイラ
ルアンテナの概念図、第15図はビームフオーミ
ング回路の概念図、第16図はビームフオーミン
グ回路で合成されたビームの方向特性を示す概念
図である。 1……4アームスパイラルアンテナ、2……モ
ードフオーミング回路、3……基準位相面補正回
路、4……ビームフオーミング回路、121,1
22……ミキサ、13……分配器、14……局部
発振器、151〜156……RFアンプ、K1〜K6…
…切替スイツチ、L1〜L3……位相補正用線路、
PS1〜PS3……移相器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 4アームデユアルモードスパイラルアンテナ
と、上記スパイラルアンテナをΣモードとΔモー
ドで同時に励信受信するモードフオーミング回路
と、Σモードの信号ΣとΔモード信号ΔからΣ+
Δ、Σ−Δ、Σ+jΔ、Σ−jΔの演算を行ない4
つのビームを形成するビームフオーミング回路
と、ビームフオーミング回路の4つの出力から方
位を計算する方位計算手段を備える電波方位測定
用モノパルス受信器において、モードフオーミン
グ回路とビームフオーミング回路の中間に、周波
数の一次関係として位相が変化する移相補正回路
と、その帯域でほぼ位相量が一定である移相器の
組合わせからなる複数の基準位相面補正回路と、
上記基準位相面補正回路を所定の周波数帯域毎に
切替え切替スイツチを備えることを特徴とする4
アームデユアルモードスパイラルアンテナを用い
た方位測定用モノパルス受信器。 2 上記基準位相面補正回路が、上記モードフオ
ミング回路のΣチヤンネルに設けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の4アー
ムデユアルモードスパイラルアンテナを用いた方
位測定用モノパルス受信器。 3 上記基準位相面補正回路は、上記モードフオ
ーミング回路のΔチヤンネルに設けられているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の4ア
ームデユアルモードスパイラルアンテナを用いた
方位測定用モノパルス受信器。 4 上記位相補正回路が位相補正用線路からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の4
アームデユアルモードスパイラルアンテナを用い
た方位測定用モノパルス受信器。 5 上記位相補正用線路の電気長lkが、その周波
数帯域がfkからfk+1までであり、必要な位相補正
量のfkにおける値をφk、fk+1における値をφk+1、
cを光速とするとき、次式で与えられることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の4アームデ
ユアルモードスパイラルアンテナを用いた方位測
定用モノパルス受信器。 lk=c/2π φk+1−φk/fk+1−fk 6 上記位相器の位相量bkが、その周波数帯域が
fkからfk+1までであり、必要な位相量のfkにおけ
る値をφk、fk+1における値をφk+1とするとき、次
式で与えられることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の4アームデユアルモードスパイラル
アンテナを用いた方位測定用モノパルス受信器。 bk=φkfk+1−φk+1fk/fk+1−fk 7 上記モードフオーミング回路の出力が、局部
発振器と分配器とミキサーから成る中間周波段
(IF)を経てビームフオーミング回路に送られる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の4
アームデユアルモードスパイラルアンテナを用い
た方位測定用モノパルス受信器。 8 上記位相器が、上記中間周波段の後段に設け
られていることを特徴とする特許請求の範囲第7
項記載の4アームデユアルモードスパイラルアン
テナを用いた方位測定用モノパルス受信器。 9 上記モードフオーミング回路の出力がRFア
ンプを経由して基準位相面補正回路に送られるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の4ア
ームデユアルモードスパイラルアンテナを用いた
方位測定用モノパルス受信器。 10 上記RFアンプが上記所定の周波数帯域毎
に設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第9項記載の4アームデユアルモードスパイラ
ルアンテナを用いた方位測定用モノパルス受信
器。 11 上記複数の移相器が、外部信号により移相
量を制御することができる単一の可変移相器から
なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の4アームデユアルモードスパイラルアンテナを
用いた方位測定用モノパルス受信器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP43186A JPS62159069A (ja) | 1986-01-06 | 1986-01-06 | 4ア−ムデユアルモ−ドスパイラルアンテナを用いた方位測定用モノパルス受信器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP43186A JPS62159069A (ja) | 1986-01-06 | 1986-01-06 | 4ア−ムデユアルモ−ドスパイラルアンテナを用いた方位測定用モノパルス受信器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62159069A JPS62159069A (ja) | 1987-07-15 |
JPH0317311B2 true JPH0317311B2 (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=11473622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP43186A Granted JPS62159069A (ja) | 1986-01-06 | 1986-01-06 | 4ア−ムデユアルモ−ドスパイラルアンテナを用いた方位測定用モノパルス受信器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62159069A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2767986B2 (ja) * | 1990-07-18 | 1998-06-25 | 日本電気株式会社 | 追尾受信機 |
JP2538403B2 (ja) * | 1990-09-04 | 1996-09-25 | 防衛庁技術研究本部長 | レンズアンテナ |
-
1986
- 1986-01-06 JP JP43186A patent/JPS62159069A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62159069A (ja) | 1987-07-15 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |