JPH0368354B2 - - Google Patents

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JPH0368354B2
JPH0368354B2 JP12860282A JP12860282A JPH0368354B2 JP H0368354 B2 JPH0368354 B2 JP H0368354B2 JP 12860282 A JP12860282 A JP 12860282A JP 12860282 A JP12860282 A JP 12860282A JP H0368354 B2 JPH0368354 B2 JP H0368354B2
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signal
scanner
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frequency
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JP12860282A
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JPS5918469A (en
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Takao Ueda
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0368354B2 publication Critical patent/JPH0368354B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/52Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using a receiving antenna moving, or appearing to move, in a cyclic path to produce a Doppler variation of frequency of the received signal
    • G01S3/54Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using a receiving antenna moving, or appearing to move, in a cyclic path to produce a Doppler variation of frequency of the received signal the apparent movement of the antenna being produced by coupling the receiver cyclically and sequentially to each of several fixed spaced antennas

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  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、波面のゆらぎによる方位測定誤差
の低減を期すようにしたドプラ式方向探知器の改
良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an improvement of a Doppler direction finder intended to reduce azimuth measurement errors due to wavefront fluctuations.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

従来のドプラ式方向探知器の一例を第1図に示
す。この第1図において、円周上に等間隔で配置
した複数基のアンテナ1−1〜1−8(第1図で
は、一例として8基とした)の出力を走査器2に
導く。走査器2は、同時に少なくとも2基以上の
アンテナに結合するロータを有し、ロータは一定
速度R回/秒で回転していて、アンテナを順次一
定速度で走査する。
An example of a conventional Doppler direction finder is shown in FIG. In FIG. 1, the outputs of a plurality of antennas 1-1 to 1-8 (eight antennas are shown as an example in FIG. 1) arranged at equal intervals on the circumference are led to a scanner 2. The scanner 2 has a rotor that is coupled to at least two or more antennas at the same time, and the rotor rotates at a constant speed R times/second to sequentially scan the antennas at a constant speed.

走査器2のロータ出力ではあたかも1本のアン
テナが、配列円の円周上を一定速度で回転してい
るように見え、そのために、ドプラシフトを受け
る。そのシフト周波数Δは次の式による。
The rotor output of the scanner 2 appears as if one antenna is rotating at a constant speed on the circumference of the array circle, and is therefore subjected to a Doppler shift. The shift frequency Δ is based on the following formula.

Δ=−0・2πrR/C・sin(2πRt-θ) =−2πrR/λ・sin(2πRt-θ) ……(1) ただし Δ:シフト周波数(Hz) r:アンテナ配列円の半径(m) R:走査器の回転数(回/秒) C:光速(m/秒)0 :到来波の周波数(Hz) λ:到来波の波長(m) θ:到来波の方位角(ラジアン) この走査器2の出力信号3から所望の信号を受
信器5で選択して取り出し、受信器5の中間周波
数出力信号をリミツタ6に通して振幅変調成分を
除去した後で、周波数弁別器7で周波数弁別する
ことにより、ドプラシフトによるシフト周波数
Δに比例した出力電圧が得られる。
Δ= -0・2πrR/C・sin(2πRt-θ) =−2πrR/λ・sin(2πRt-θ) ……(1) where Δ: Shift frequency (Hz) r: Radius of antenna array circle (m) R: Number of rotations of the scanner (times/second) C: Speed of light (m/second) 0 : Frequency of the arriving wave (Hz) λ: Wavelength of the arriving wave (m) θ: Azimuth of the arriving wave (radians) This scan A receiver 5 selects and extracts a desired signal from the output signal 3 of the receiver 2, and after passing the intermediate frequency output signal of the receiver 5 through a limiter 6 to remove amplitude modulation components, a frequency discriminator 7 performs frequency discrimination. By doing so, an output voltage proportional to the shift frequency Δ due to the Doppler shift can be obtained.

周波数弁別器7の出力を狭帯域の帯域フイルタ
8に通して走査器2の走査周期以外の成分を除去
して整流器9で全波整流し、さらに振幅制限器1
0でクランプして指示器11に供給し、走査器2
から別途得られる方位角信号4により電波の到来
方位として表示する。
The output of the frequency discriminator 7 is passed through a narrowband filter 8 to remove components other than the scanning period of the scanner 2, and then full-wave rectified by a rectifier 9, and further passed through an amplitude limiter 1.
0 clamp and supply it to the indicator 11, and the scanner 2
The azimuth angle signal 4 obtained separately from the azimuth angle signal 4 is displayed as the direction of arrival of the radio waves.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

アンテナ1−1〜1−8へ到来する電波の波面
が理想的な平面波であれば、どのように信号処理
を行つても方位測定誤差は常に存在しない。しか
し、特に短波帯では電離層伝搬であり、アンテナ
へ到来する電波の波面は常にゆらいでいる。この
ためにシフト周波数には方位測定誤差の要素Δθ
(t)が入り、θ0を真の到来方位として次の(2)式
のようになる。
If the wavefront of the radio waves arriving at the antennas 1-1 to 1-8 is an ideal plane wave, no matter how the signal processing is performed, there will always be no azimuth measurement error. However, especially in the short wave band, propagation occurs in the ionosphere, and the wavefront of the radio waves arriving at the antenna always fluctuates. For this reason, the shift frequency has an element of azimuth measurement error Δθ
(t) is entered, and the following equation (2) is obtained with θ 0 as the true direction of arrival.

Δ=−2πrR/λ・sin〔2πRt−{θ0+Δθ(t)}
〕〓−2πrR/λ・sin(2πRt-θ0)+2πrR/λ・Δθ(t
)・cos(2πRt-θ0)
……(2) ただし|Δθ(t)|〓| この(2)式において、その第1項は真の到来方位
に係る成分である。第2項は波面のゆらぎに起因
する方位測定誤差に係る成分であり、この項は、
走査器2の回転数R(Hz)のみを通過させる帯域
が無限に狭いフイルタを介さない限り除去するこ
とができない。
Δ=−2πrR/λ・sin [2πRt−{θ 0 +Δθ(t)}
〓−2πrR/λ・sin(2πRt−θ 0 )+2πrR/λ・Δθ(t
)・cos(2πRt-θ 0 )
...(2) However, |Δθ(t)|〓| In this equation (2), the first term is a component related to the true direction of arrival. The second term is a component related to the direction measurement error caused by wavefront fluctuations, and this term is
It cannot be removed unless it is passed through an infinitely narrow filter that allows only the rotational speed R (Hz) of the scanner 2 to pass.

実用上、無限に狭い帯域のフイルタでは信号が
立ち上がるために無限に長い時間を要することか
ら使用されることはない。したがつて、有限幅の
帯域フイルタを使用せざるを得ないために第2項
の方位測定誤差に係る項は、ある程度残つてい
る。特に方位測定誤差Δθ(t)の主たる周波数が
走査器の回転速度以下であれば、ほぼそのまま残
ることになる。
In practice, a filter with an infinitely narrow band is not used because it takes an infinitely long time for the signal to rise. Therefore, since a band filter with a finite width has to be used, the second term, which is related to the azimuth measurement error, remains to some extent. In particular, if the main frequency of the azimuth measurement error Δθ(t) is less than the rotational speed of the scanner, it will remain almost unchanged.

第1図に示す従来のドプラ式方向探知器におい
ては、指示器11上での表示波形を鋭敏にする目
的で復調器出力を全波整流した後にクランプし
て、復調器出力のゼロクロス近傍のみを利用して
いる。ゼロクロス近傍は(2)式において 2πRt−θ0=0またはπ であるので、(2)式の第2項の方位測定誤差に係る
項は、最大振幅時の値で出てくる。
In the conventional Doppler direction finder shown in FIG. 1, in order to make the displayed waveform on the indicator 11 more sensitive, the demodulator output is full-wave rectified and then clamped, so that only the vicinity of the zero cross of the demodulator output is detected. We are using. Since 2πRt−θ 0 =0 or π near the zero cross in equation (2), the second term in equation (2), which is related to the azimuth measurement error, appears at the value at the maximum amplitude.

ゼロクロス近傍での方位測定誤差を解析するた
めのモデルを第2図に示す。すなわち、半径rの
円周上に配置したN基のアンテナのうち、i番目
とi+1番目の中心とアンテナ配列内の中心を結
ぶ方位から電波が到来すると考える。したがつて
電波の理想的な波面Aはアンテナiとアンテナi
+1を結ぶ直線に平行になる。
Figure 2 shows a model for analyzing azimuth measurement errors near the zero cross. That is, it is assumed that radio waves arrive from the direction connecting the centers of the i-th and i+1-th antennas to the center of the antenna array among the N antennas arranged on the circumference of a radius r. Therefore, the ideal wavefront A of radio waves is antenna i and antenna i
It becomes parallel to the straight line connecting +1.

ここで、波面のゆらぎが発生し、第2図実線
(実際の波面)に示すようにアンテナi+1側が
αラジアンの位相進みθ1が起つた場合について検
討する。ゆらぎによるシフト周波数Δ′は、位相
変化量(ラジアン)/(2π・時間)であり、次
のようになる。
Here, we will consider a case where wavefront fluctuation occurs and a phase advance θ 1 of α radians occurs on the antenna i+1 side, as shown by the solid line (actual wavefront) in FIG. 2. The shift frequency Δ' due to fluctuation is the amount of phase change (radian)/(2π·time), and is expressed as follows.

したがつて方位測定誤差Δθ(t)は(2)式で2πRt
−θ0=0とおいて次のように決定される。
Therefore, the direction measurement error Δθ(t) is 2πRt in equation (2).
0 =0, and it is determined as follows.

Δθ(t)Nλ/4π2r・α ……(4) 一方、アドコツク式方向探知器で、対向するア
ンテナ間隔がドプラ式方向探知器の隣接するアン
テナ間隔Dに等しい場合の、第2図のモデルに対
する方位測定誤差Δθa(t)は次の(5)式のように
なる。
Δθ(t)Nλ/4π 2 r・α ……(4) On the other hand, in the case of the Adkotsk type direction finder, the distance between the opposing antennas is equal to the distance between adjacent antennas of the Doppler type direction finder, The orientation measurement error Δθ a (t) for the model is expressed by the following equation (5).

Δθa(t)λ/2πD・α ……(5) ここで、D2πr/Nの関係を考慮して(5)式に対す る(4)式の比をとつてみると、次の(6)式のようにな
る。
Δθ a (t)λ/2πD・α ...(5) Now, taking into consideration the relationship of D2πr/N and finding the ratio of equation (4) to equation (5), we get the following equation (6). become that way.

Δθ(t)/Δθa(t)Nλ/4π2r・α/λ/2π
・N/2πr・α=Nλ/4π2r・α/Nλ/4π2r・α=1
……(6) この結果、従来のドプラ式方向探知器によるド
プラ式方向探知器方位測定誤差は、隣接するアン
テナの間隔を配列円の直径とするアドコツク方向
探知器と同じになることが判る。
Δθ(t)/Δθ a (t)Nλ/4π 2 r・α/λ/2π
・N/2πr・α=Nλ/4π 2 r・α/Nλ/4π 2 r・α=1
...(6) As a result, it can be seen that the Doppler direction finder azimuth measurement error by the conventional Doppler direction finder is the same as that of the Adkotsu direction finder in which the distance between adjacent antennas is the diameter of the array circle.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は上記従来の欠点を除去するためにな
されたもので、波面のゆらぎに起因する方位測定
誤差を極力低減できるドプラ式方向探知器を提供
することを目的とする。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and an object of the present invention is to provide a Doppler type direction finder that can reduce azimuth measurement errors caused by wavefront fluctuations as much as possible.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明のドプラ式方向探知器は、円周上に等
間隔で配置した複数基のアンテナ出力を順次一定
速度で走査器で走査し、この走査器の出力信号か
ら所定の信号を受信器で選択して中間周波数出力
信号の振幅変調成分をリミテタで除去した後、ド
プラ偏移を周波数弁別器で検出するとともに、走
査器で作る方位角信号を基準にしてサイン信号と
コサイン信号をサインコサイン発生器で発生さ
せ、このサイン信号、コサイン信号と周波数弁別
器の出力とをそれぞれ乗算器で乗算し、この乗算
器の出力に含まれる走査器の走査周期成分をそれ
ぞれ低域フイルタで除去した後、電波到来方法に
対する直流電圧成分を表示手段で表示するように
したものである。
The Doppler direction finder of the present invention uses a scanner to sequentially scan the outputs of multiple antennas arranged at equal intervals on the circumference at a constant speed, and a receiver selects a predetermined signal from the output signals of the scanner. After the amplitude modulation component of the intermediate frequency output signal is removed by a limiter, the Doppler shift is detected by a frequency discriminator, and the sine and cosine signals are generated by a sine-cosine generator based on the azimuth signal generated by the scanner. The sine signal, cosine signal, and the output of the frequency discriminator are multiplied by a multiplier, and the scanning period components of the scanner included in the output of this multiplier are removed by a low-pass filter. The display means displays the DC voltage component corresponding to the arrival method.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、この発明のドプラ式方向探知器の実施例
について図面に基づき説明する。第3図はその一
実施例の構成を示すブロツク図である。この第3
図において、第1図と同一部分には同一符号を付
して述べる。この実施例においても、第1図と同
様に、アンテナの数は8基として述べることにす
る。
Embodiments of the Doppler direction finder of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of one embodiment. This third
In the figure, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals and described. In this embodiment as well, the number of antennas will be described as eight, similar to FIG.

円周上に等間隔で8基のアンテナ1−1〜1−
8が配置されており、このアンテナ1−1〜1−
8の出力は走査器2に導かれ、走査器2には同時
に少なくとも2基以上のアンテナに結合するロー
タを有している。ロータは一定速度でR回/秒で
回転しており、アンテナを順次一定速度で走査す
る。このロータの出力は、すなわち、走査基2の
出力3は受信器5に加えられる。この受信器5で
得られた中間周波出力信号はリミツタ6を通して
周波数弁別器7に送出される。この周波数弁別器
7の出力は乗算器12−1,12−2に供給され
る。
Eight antennas 1-1 to 1- at equal intervals on the circumference
8 are arranged, and these antennas 1-1 to 1-
The output of 8 is guided to a scanner 2, which has a rotor coupled to at least two or more antennas at the same time. The rotor rotates at a constant speed R times/second and scans the antenna sequentially at a constant speed. The output of this rotor, ie the output 3 of the scanning base 2, is applied to a receiver 5. The intermediate frequency output signal obtained by this receiver 5 is sent to a frequency discriminator 7 through a limiter 6. The output of this frequency discriminator 7 is supplied to multipliers 12-1 and 12-2.

また、上記走査器2から方位角信号4も出力さ
れ、この方位角信号4はサインコサイン発生器1
3に供給される。このサインコサイン発生器13
からのサイン信号14、およびコサイン信号15
はそれぞれ乗算器12−1,12−2に供給さ
れ、周波数弁別器7の出力とそれぞれ乗算され
る。
The scanner 2 also outputs an azimuth signal 4, and this azimuth signal 4 is sent to the sine-cosine generator 1.
3. This sine cosine generator 13
sine signal 14 and cosine signal 15 from
are supplied to multipliers 12-1 and 12-2, respectively, and multiplied by the output of frequency discriminator 7, respectively.

乗算器12−1の出力は低域フイルタ16−1
を通して乗算器17−1に送出される。同様にし
て、乗算器12−2の出力は低域フイルタ16−
2を介して乗算器17−2に送出される。この乗
算器17−1,17−2にはそれぞれ発振器18
の出力も供給される。
The output of the multiplier 12-1 is sent to the low-pass filter 16-1.
The signal is sent to the multiplier 17-1 through the multiplier 17-1. Similarly, the output of multiplier 12-2 is transmitted to low-pass filter 16-2.
2 to the multiplier 17-2. The multipliers 17-1 and 17-2 each have an oscillator 18
The output of is also supplied.

したがつて、乗算器17−1,17−2はそれ
ぞれ発振器18の出力と低域フイルタ16−1,
16−2の出力とを乗算し、その乗算結果をXT
スコープ19に出力する。XTスコープ19のX
軸には乗算器17−2の出力が加えられ、XTス
コープ19のY軸には乗算器17−1の出力が加
えられる。
Therefore, multipliers 17-1 and 17-2 output the output of oscillator 18 and low-pass filters 16-1 and 17-2, respectively.
Multiply the output of 16-2 and send the multiplication result to XT.
Output to scope 19. XT Scope 19 X
The output of the multiplier 17-2 is added to the axis, and the output of the multiplier 17-1 is added to the Y-axis of the XT scope 19.

次に、以上のように構成されたこの発明のドプ
ラ式方向探知器の動作について説明する。動作の
説明に際し、アンテナ1−1〜1−8から周波数
弁別器7までの系統の動作は第1図と同様であ
り、ここではその説明は省略する。
Next, the operation of the Doppler type direction finder of the present invention configured as above will be explained. In explaining the operation, the operation of the system from the antennas 1-1 to 1-8 to the frequency discriminator 7 is the same as that shown in FIG. 1, and the explanation thereof will be omitted here.

リミツタ6の出力を入力した周波数弁別器7は
上記(1)式に示したシフト周波数Δに比例した出
力を2分して乗算器12−1,12−2に出力す
る。
The frequency discriminator 7 inputting the output of the limiter 6 divides the output proportional to the shift frequency Δ shown in equation (1) above into two and outputs the divided output to the multipliers 12-1 and 12-2.

一方、走査器2から得られた方位角信号4はサ
インコサイン発生器13に入力され、ここで、サ
イン信号14、コサイン信号15を出力する。サ
イン信号14は乗算器12−1に送られ、コサイ
ン信号15は乗算器12−2に送られる。
On the other hand, the azimuth signal 4 obtained from the scanner 2 is input to a sine/cosine generator 13, which outputs a sine signal 14 and a cosine signal 15. Sine signal 14 is sent to multiplier 12-1, and cosine signal 15 is sent to multiplier 12-2.

乗算器12−1では周波数弁別器7の出力と−
sin(2πRt)との乗算を行い、また、乗算器12
−2は周波数弁別器7の出力とcos(2πRt)と乗
算を行う。ここで使用するサイン信号14、コサ
イン信号15は走査器2から得られる方位角信号
4に基づいてサインコサイン発生器13で作る。
乗算器12−1の出力V1および乗算器12−2
の出力V2は、それぞれ(1)式により次のようにな
る。
In the multiplier 12-1, the output of the frequency discriminator 7 and -
Multiply by sin(2πRt), and multiplier 12
-2 multiplies the output of the frequency discriminator 7 by cos(2πRt). The sine signal 14 and cosine signal 15 used here are generated by a sine-cosine generator 13 based on the azimuth signal 4 obtained from the scanner 2.
Output V 1 of multiplier 12-1 and multiplier 12-2
The output V 2 of is calculated as follows using equation (1).

V1=K・Δ・{−sin(2πRt)}=KπrR/λ
・{cos(θ)−cos(4πRt−θ)}……(7) V2=K・Δ・cos(2πRt)=KπrR/λ・{si
n(θ)−sin(4πRt−θ)}……(8) ただしK:比例定数 乗算器12−1および12−2の出力を周波数
R(Hz)以下にカツトオフのある低域フイルタ1
6−1および16−2に通すことにより、上記(7)
式および(8)式の{ }内の第2項、すなわち走査
器2の走査周期に係る成分は消滅し、第1項、す
なわち、電波の到来方位θに係る直流電圧成分だ
けが残る。これをXYスコープ19に供給するこ
とにより一つの輝点として電波到来方位を表示す
ることができる。この低域フイルタ16−1およ
び16−2の出力はほぼ直流信号であり、方位測
定結果を多の機器へ供給する場合の信号として適
している。
V 1 =K・Δ・{−sin(2πRt)}=KπrR/λ
・{cos(θ)−cos(4πRt−θ)}……(7) V 2 =K・Δ・cos(2πRt)=KπrR/λ・{si
n(θ)−sin(4πRt−θ)}……(8) where K: proportional constant The output of multipliers 12-1 and 12-2 is filtered by a low-pass filter 1 with a cutoff below the frequency R (Hz).
By passing through 6-1 and 16-2, the above (7)
The second term in { } of Equations and Equations (8), that is, the component related to the scanning period of the scanner 2, disappears, and only the first term, that is, the DC voltage component related to the direction of arrival θ of the radio wave, remains. By supplying this to the XY scope 19, the radio wave arrival direction can be displayed as one bright spot. The outputs of the low-pass filters 16-1 and 16-2 are approximately direct current signals, and are suitable as signals for supplying azimuth measurement results to multiple devices.

第3図に示す実施例は、電波到来方位をXYス
コープ19の表示面の中心から延びる直線で表示
するものであり、低域フイルタ16−1および1
6−2の出力に、発振器18から得られるたとえ
ば A=2/1{1+cos(ωt)} ……(9) なる信号を乗算器17−1および17−2により
掛けている。このように低域フイルタ16−1お
よび16−2の出力に発振器18の出力を乗算す
る構成にすると、周波数弁別器7の出力に発振器
18を乗算する場合に比べ、発振器出力周波数に
より低域フイルタ16−1および16−2のカツ
トオフ周波数が制限を受けることがなく、方位測
定誤差の増大を避けることができる。
In the embodiment shown in FIG. 3, the radio wave arrival direction is displayed as a straight line extending from the center of the display surface of the XY scope 19, and the low-pass filters 16-1 and 1
The output of the oscillator 6-2 is multiplied by a signal obtained from the oscillator 18, for example, A=2/1 {1+cos(ωt)} (9) by the multipliers 17-1 and 17-2. If the outputs of the low-pass filters 16-1 and 16-2 are multiplied by the output of the oscillator 18 in this way, compared to the case where the output of the frequency discriminator 7 is multiplied by the oscillator 18, the output frequency of the low-pass filter will depend on the output frequency of the oscillator. The cutoff frequencies of 16-1 and 16-2 are not limited, and an increase in azimuth measurement errors can be avoided.

ところが、波面のゆらぎに起因する方位測定誤
差を含む復調器出力信号は既に(2)式に示した。し
たがつて、この場合乗算器12−1と12−2の
出力V1,V2は次のようになる。
However, the demodulator output signal containing the azimuth measurement error due to wavefront fluctuation is already shown in equation (2). Therefore, in this case, the outputs V 1 and V 2 of the multipliers 12-1 and 12-2 are as follows.

V1=KΔ{−sin(2πRt)}〓KπrR/λ{cos(
θ0)−Δθ(t)sin(θ0)} −KπrR/λ{cos(4πRt−θ0)+Δθ(t)s
in(4πRt−θ0)}……(10) V2=KΔcos(2πRt)〓KπrR/λ{sin(θ0
−Δθ(t)cos(θ0)} −KπrR/λ{sin(4πRt−θ0)+Δθ(t)c
os(4πRt−θ0)}……(11) この信号に対する低域フイルタ16−1および
16−2の出力V3,V4は(10)式、(11)式の第2項
が消え、かて低域フイルタの立上り特性により走
査器2の1回転分の時間にわたる等価的な積分が
行なわれて次のようになる。
V 1 =KΔ{−sin(2πRt)}〓KπrR/λ{cos(
θ 0 )−Δθ(t)sin(θ 0 )} −KπrR/λ{cos(4πRt−θ 0 )+Δθ(t)s
in(4πRt−θ 0 )}……(10) V 2 =KΔcos(2πRt)〓KπrR/λ{sin(θ 0 )
−Δθ(t)cos(θ 0 )} −KπrR/λ{sin(4πRt−θ 0 )+Δθ(t)c
os(4πRt−θ 0 )}……(11) The outputs V 3 and V 4 of the low-pass filters 16-1 and 16-2 for this signal are as follows: The second terms of equations (10) and (11) disappear, Equivalent integration over the time of one rotation of the scanner 2 is performed by the rise characteristic of the low-pass filter, and the following is obtained.

V3KπrR/λ1/1/R∫1/R 0{cos(θ0
−Δθ(t)sin(θ0)}dt……(12) V4KπrR/λ1/1/R∫1/R 0{sin(θ0
−Δθ(t)cos(θ0)}dt……(13) これまでは、走査器2の効果により等価的に1
本のアンテが配列内の円周上をR回/秒で回転し
ているとみなしていたが、波面のゆらぎの効果を
検討する上では、1基毎のアンテナに対する位相
差が問題となるので、上述の時間に関する積分は
不適当であり、アンテナ毎の和として考察すべき
である。したがつて、次の表示が妥当である。
V 3 KπrR/λ1/1/R∫ 1/R 0 {cos(θ 0 )
−Δθ(t) sin(θ 0 )}dt……(12) V 4 KπrR/λ1/1/R∫ 1/R 0 {sin(θ 0 )
−Δθ(t) cos(θ 0 )}dt...(13) Up until now, the effect of scanner 2 has been equivalent to 1
It was assumed that the book antenna rotates on the circumference of the array at R times/second, but when examining the effect of wavefront fluctuation, the phase difference for each antenna becomes a problem. , the above-mentioned integration with respect to time is inappropriate and should be considered as a sum for each antenna. Therefore, the following representation is appropriate.

V3KπrR/λ1/NNi=1 {cos(θ0)−Δθ(ti)・sin(θ0)} =KπrR/λ{cos(θ0)−sin(θ0)1/
Ni=1 Δθ(ti)} ……(14) V4KπrR/λ1/NNi=1 {sin(θ0)+Δθ(ti)cos(θ0)} =KπrR/λ{sin(θ0)+cos(θ0)1/
Ni=1 Δθ(ti)} ……(15) この2つの信号で得られるXYスコープ19上
の表示方位φは、 φ=θ0+1/NNi=1 Δθ(ti) ……(16) となる。真の方位からのずれ、すなわち方位測定
誤差の要素Δθ(t)がΔθなる標準偏差を有する
正規分布と仮定すると、(10)式に示す表示方位の誤
差の標準偏差Δφは次のようになる。
V 3 KπrR/λ1/N Ni=1 {cos(θ 0 )−Δθ(ti)・sin(θ 0 )} =KπrR/λ{cos(θ 0 )−sin(θ 0 )1/
N Ni=1 Δθ(ti)} ...(14) V 4 KπrR/λ1/N Ni=1 {sin(θ 0 )+Δθ(ti)cos(θ 0 )} =KπrR/λ{sin (θ 0 )+cos(θ 0 )1/
N Ni=1 Δθ(ti)} ...(15) The display orientation φ on the XY scope 19 obtained from these two signals is φ=θ 0 +1/N Ni=1 Δθ(ti)... …(16) becomes. Assuming that the deviation from the true bearing, that is, the element of bearing measurement error Δθ(t), is normally distributed with a standard deviation of Δθ, the standard deviation Δφ of the displayed bearing error shown in equation (10) is as follows. .

Δφ=1/N√ Δθ=Δθ/√N ……(17) 従来の信号処理における表示方位の誤差の標準
偏差はΔθであるのに対して、この発明では1/
√に減少している。これは、アンテナのすべて
を利用する効果によるものである。
Δφ=1/N√ Δθ=Δθ/√N (17) Whereas the standard deviation of the display orientation error in conventional signal processing is Δθ, in this invention it is 1/
has decreased to √. This is due to the effect of utilizing all of the antennas.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたようにこの発明のドプラ式方向探知
器によれば、円周上に等間隔で配置した複数基の
アンテナ出力を順次一定速度で走査器により走査
して、この走査器の出力信号から所定の信号を受
信器で選択して、中間周波出力信号の振幅変成分
をリミツタで除去した後、ドプラ偏移を周波数弁
別器で検出するとともに走査器で作る方位角信号
を基準にしてサイン信号とコサイン信号をサイン
コサイン発生器で発生させ、このサイン信号、コ
サイン信号と周波数弁別器の出力とをそれぞれ乗
算器で乗算し、この乗算器の出力に含まれる走査
器の走査周期成分をそれぞれに低減フイルタで除
去した後、電波到来方位に対する直流電圧成分を
表示手段で表示するようにしたので、走査器出力
のすべての信号を有効に利用して全周にわたる方
位測定誤差の平均をとることにより、従来に対し
て、波面のゆらぎに起因する方位測定誤差を1/
√(N:アンテナの数)に低減することができ
る。アンテナの数が8基の場合には1/2.83であり
24基の場合には1/4.90とのその改善は絶大であ
る。
As described above, according to the Doppler type direction finder of the present invention, the outputs of a plurality of antennas arranged at equal intervals on the circumference are sequentially scanned by a scanner at a constant speed, and the output signals of the scanner are After selecting a predetermined signal with a receiver and removing the amplitude variation component of the intermediate frequency output signal with a limiter, the Doppler shift is detected with a frequency discriminator and a sine signal is generated based on the azimuth signal generated with a scanner. A sine-cosine generator generates a cosine signal, and a multiplier multiplies the sine signal, cosine signal, and the output of the frequency discriminator, respectively, and the scanning period component of the scanner included in the output of this multiplier is calculated separately. After removing it with a reduction filter, the DC voltage component relative to the radio wave arrival direction is displayed on the display means, so all the signals of the scanner output are effectively used to average the direction measurement error over the entire circumference. , the direction measurement error caused by wavefront fluctuation is reduced to 1/1 compared to conventional methods.
It can be reduced to √(N: number of antennas). If the number of antennas is 8, it is 1/2.83.
In the case of 24 units, the improvement to 1/4.90 is enormous.

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

第1図は従来のドプラ式方向探知器の一例を示
すブロツク図、第2図は第1図のドプラ式方向探
知器の方位測定誤差の解析モデルを示す図、第3
図はこの発明のドプラ式方向探知器の一実施例を
示すブロツク図である。 1−1〜1−8……アンテナ、2……走査器、
5……受信器、6……リミツタ、7……周波数弁
別器、12−1,12−2,17−1,17−2
……乗算器、13……サインコサイン発生器、1
6−1,16−2……低域フイルタ、18……発
振器、19……XYスコープ。
Fig. 1 is a block diagram showing an example of a conventional Doppler type direction finder, Fig. 2 is a diagram showing an analytical model for the direction measurement error of the Doppler type direction finder shown in Fig. 1, and Fig. 3
The figure is a block diagram showing one embodiment of the Doppler type direction finder of the present invention. 1-1 to 1-8... antenna, 2... scanner,
5... Receiver, 6... Limiter, 7... Frequency discriminator, 12-1, 12-2, 17-1, 17-2
... Multiplier, 13 ... Sine cosine generator, 1
6-1, 16-2...low-pass filter, 18...oscillator, 19...XY scope.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 円周上に等間隔で配置した複数基のアンテナ
と、このアンテナの出力を順次一定速度で走査す
る走査器と、この走査器の出力信号から所望の信
号を選択する受信器と、この受信器の中間周波出
力信号の振幅変調成分を除去するリミツタと、こ
のリミツタの出力を受けてドプラシフトによる周
波数偏移を検出する周波数弁別器と、上記走査器
で作る方位角信号を基準としてサイン信号および
コサイン信号を発生するサインコサイン発生器
と、上記サイン信号と上記周波数弁別器の出力を
乗算する第1の乗算器と、上記コサイン信号と上
記周波数弁別器の出力を乗算する第2の乗算器
と、上記第1及び第2の乗算器それぞれに接続さ
れ乗算器の出力に含まれる上記走査器の走査周期
成分を除去する低域フイルタと、この低域フイル
タの出力により電波の到来方位を表示する手段と
よりなるドプラ式方向探知器。
1. A plurality of antennas arranged at equal intervals on the circumference, a scanner that sequentially scans the output of these antennas at a constant speed, a receiver that selects a desired signal from the output signals of this scanner, and this receiver. a limiter that removes the amplitude modulation component of the intermediate frequency output signal of the scanner, a frequency discriminator that receives the output of this limiter and detects the frequency deviation due to Doppler shift, and a sine signal and a a sine cosine generator that generates a cosine signal; a first multiplier that multiplies the sine signal by the output of the frequency discriminator; and a second multiplier that multiplies the cosine signal and the output of the frequency discriminator. , a low-pass filter that is connected to each of the first and second multipliers and removes a scanning period component of the scanner included in the output of the multiplier; and an output direction of the radio wave is displayed by the output of the low-pass filter. A Doppler direction finder consisting of means and means.
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