JPH0523521B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0523521B2 JPH0523521B2 JP16768884A JP16768884A JPH0523521B2 JP H0523521 B2 JPH0523521 B2 JP H0523521B2 JP 16768884 A JP16768884 A JP 16768884A JP 16768884 A JP16768884 A JP 16768884A JP H0523521 B2 JPH0523521 B2 JP H0523521B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- antennas
- circularly polarized
- direction finding
- finding system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
- H01Q21/245—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction provided with means for varying the polarisation
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、レーダ等の電波の到来方位を検出
する方位探知システムの空中線装置に関するもの
である。
する方位探知システムの空中線装置に関するもの
である。
方位探知システムの探知方式において、従来知
られている一方式として、振幅比較方式がある。
第１図に振幅比較方式の方位探知システムの構成
を示す。第１図の装置は全方位360゜を探知覆域と
するもので、図において、１〜４は素子アンテナ
で、これら４つの素子アンテナ１〜４により、ア
ンテナ部５が構成される。また６はスイツチ部
で、２つの受信機７，８を４つの素子アンテナ１
〜４のうちのいずれかの相隣り合う２つの素子ア
ンテナに接続する機能をもつ。９は２つの受信機
７，８の出力信号を比較し、方位を求める方位計
算部である。
られている一方式として、振幅比較方式がある。
第１図に振幅比較方式の方位探知システムの構成
を示す。第１図の装置は全方位360゜を探知覆域と
するもので、図において、１〜４は素子アンテナ
で、これら４つの素子アンテナ１〜４により、ア
ンテナ部５が構成される。また６はスイツチ部
で、２つの受信機７，８を４つの素子アンテナ１
〜４のうちのいずれかの相隣り合う２つの素子ア
ンテナに接続する機能をもつ。９は２つの受信機
７，８の出力信号を比較し、方位を求める方位計
算部である。
次に動作について説明する。素子アンテナ１〜
４は第２図に示す如く、それぞれ１ａ〜４ａの如
き覆域をもつ。第２図において、〓の方位から電
波が到来したとき、素子アンテナ１，２で受信さ
れる信号のレベルは、それぞれの素子アンテナの
パターンによつて決まる，に比例してい
る。この二つの信号，はスイツチ部６に
よつてそれぞれ受信機７，８に入力され、ここで
増幅、検波されて方位計算部９に入る。方位計算
部９には、第３図に示す如く二つの信号の振幅比
ｒと方位との関係を記憶させてあるので、方位計
算部９はｒ＝／を求めて、記憶している
振幅比ｒと方位角〓との関係より電波の到来方位
を求めることができる。例えば、二つの素子アン
テナ１，２のパターンが全く同じの場合は、〓＝
45゜のときにｒ＝１である。
４は第２図に示す如く、それぞれ１ａ〜４ａの如
き覆域をもつ。第２図において、〓の方位から電
波が到来したとき、素子アンテナ１，２で受信さ
れる信号のレベルは、それぞれの素子アンテナの
パターンによつて決まる，に比例してい
る。この二つの信号，はスイツチ部６に
よつてそれぞれ受信機７，８に入力され、ここで
増幅、検波されて方位計算部９に入る。方位計算
部９には、第３図に示す如く二つの信号の振幅比
ｒと方位との関係を記憶させてあるので、方位計
算部９はｒ＝／を求めて、記憶している
振幅比ｒと方位角〓との関係より電波の到来方位
を求めることができる。例えば、二つの素子アン
テナ１，２のパターンが全く同じの場合は、〓＝
45゜のときにｒ＝１である。
一般に、素子アンテナのパターンは周波数特性
をもつており、精度よく方位を探知する必要のあ
る場合には、第３図に示す振幅比ｒと方位角〓の
較正カーブを周波数のある一定範囲毎に記憶させ
ておく必要がある。しかもこのとき、第８図に示
すように、受信機７，８の内部に周波数情報を得
る周波数分析回路７ａ，８ａが、方位計算部９の
内部に較正カーブを記憶する較正カーブ記憶装置
９ａ，９ｂおよびこの較正カーブに応じて受信機
７，８の出力を補正する補正器９ｃ，９ｄがそれ
ぞれ必要となる。 従来の方位探知システムは以
上のように構成されており、任意の偏波面の電波
を受けることができる円偏波アンテナを使用して
いるが、一般的に偏波面に対する利得が完全に一
定なアンテナを得ることは非常に困難である。第
９図ないし第１１図は２〜18GHzを周波数帯域と
する平面うず巻きアンテナの特性の一例を示すも
ので、第９図はその周波数帯域の下限を、第１０
図はその周波数帯域の中央を、第１１図はその周
波数帯域の上限をそれぞれ示す。また、第１２図
は0.5〜18GHzを周波数帯域とする円錐うず巻き
アンテナの特性の一例を示すものである。この第
９図ないし第１２図から明らかなように、アンテ
ナの円偏波特性は周波数によつて様々に変化し、
特に周波数帯域の上限、下限では完全な円偏波特
性からは大きくずれる。
をもつており、精度よく方位を探知する必要のあ
る場合には、第３図に示す振幅比ｒと方位角〓の
較正カーブを周波数のある一定範囲毎に記憶させ
ておく必要がある。しかもこのとき、第８図に示
すように、受信機７，８の内部に周波数情報を得
る周波数分析回路７ａ，８ａが、方位計算部９の
内部に較正カーブを記憶する較正カーブ記憶装置
９ａ，９ｂおよびこの較正カーブに応じて受信機
７，８の出力を補正する補正器９ｃ，９ｄがそれ
ぞれ必要となる。 従来の方位探知システムは以
上のように構成されており、任意の偏波面の電波
を受けることができる円偏波アンテナを使用して
いるが、一般的に偏波面に対する利得が完全に一
定なアンテナを得ることは非常に困難である。第
９図ないし第１１図は２〜18GHzを周波数帯域と
する平面うず巻きアンテナの特性の一例を示すも
ので、第９図はその周波数帯域の下限を、第１０
図はその周波数帯域の中央を、第１１図はその周
波数帯域の上限をそれぞれ示す。また、第１２図
は0.5〜18GHzを周波数帯域とする円錐うず巻き
アンテナの特性の一例を示すものである。この第
９図ないし第１２図から明らかなように、アンテ
ナの円偏波特性は周波数によつて様々に変化し、
特に周波数帯域の上限、下限では完全な円偏波特
性からは大きくずれる。
ここで、第４図に素子アンテナ１，２のアンテ
ナ・パターンの例を示す。１ａ，２ａは第２図と
同じで、偏波特性のない理想的なパターンを示
す。ここで一般的なアンテナパターンは例えば垂
直偏波に対しては１ｂ，２ｂの如くなり、水平偏
波に対しては１ｃ，２ｃの如くなる。この場合、
電波到来方位〓は振幅比ｒ＝／によつて
与えられなければならないが、実際には垂直偏波
が来たときには振幅比rb＝／となり、
水平偏波が来たときには振幅比rc＝／
となり、これらの振幅比より得られる電波到来方
位〓ｂ，〓ｃはrb＜ｒ＜rcであるから第３図の較
正カーブより〓ｂ＞〓＞〓ｃとなり、いずれのア
ンテナによつても正しい方位は得られない。
ナ・パターンの例を示す。１ａ，２ａは第２図と
同じで、偏波特性のない理想的なパターンを示
す。ここで一般的なアンテナパターンは例えば垂
直偏波に対しては１ｂ，２ｂの如くなり、水平偏
波に対しては１ｃ，２ｃの如くなる。この場合、
電波到来方位〓は振幅比ｒ＝／によつて
与えられなければならないが、実際には垂直偏波
が来たときには振幅比rb＝／となり、
水平偏波が来たときには振幅比rc＝／
となり、これらの振幅比より得られる電波到来方
位〓ｂ，〓ｃはrb＜ｒ＜rcであるから第３図の較
正カーブより〓ｂ＞〓＞〓ｃとなり、いずれのア
ンテナによつても正しい方位は得られない。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、同一構造の二つ
の円偏波アンテナを開口面に垂直な軸に対して相
互に直交するように配置し、この二つのアンテナ
の出力を合成するように構成したものを一つの素
子アンテナとして使用することにより、アンテナ
の周波数特性により生じる楕円偏波特性をより完
全な円偏波特性に近づけることができ、偏波面の
相違によつて生じる方位探知誤差を軽減すること
ができる方位探知システムの空中線装置を提供す
るものである。
除去するためになされたもので、同一構造の二つ
の円偏波アンテナを開口面に垂直な軸に対して相
互に直交するように配置し、この二つのアンテナ
の出力を合成するように構成したものを一つの素
子アンテナとして使用することにより、アンテナ
の周波数特性により生じる楕円偏波特性をより完
全な円偏波特性に近づけることができ、偏波面の
相違によつて生じる方位探知誤差を軽減すること
ができる方位探知システムの空中線装置を提供す
るものである。
以下、この発明の実施例を図について説明す
る。
る。
第５図は代表的な円偏波アンテナであるスパイ
ラルアンテナの開口面を示す。第６図に第５図に
示したスパイラルアンテナの偏波特性を示し、第
５図のアンテナ開口面（ｘ−ｙ平面）に垂直な軸
（ｚ軸）回りの偏波面に対応したアンテナの利得
である。第６図において、偏波特性のないどの偏
波面の電波に対しても利得が一定な場合は、円偏
波アンテナの偏波特性はＥの如く、円として表わ
される。しかるに一般に円偏波アンテナは、例え
ばEvの如く垂直偏波に対しては利得が高く、水
平偏波に対しては利得が低い楕円偏波特性をもつ
ている。
ラルアンテナの開口面を示す。第６図に第５図に
示したスパイラルアンテナの偏波特性を示し、第
５図のアンテナ開口面（ｘ−ｙ平面）に垂直な軸
（ｚ軸）回りの偏波面に対応したアンテナの利得
である。第６図において、偏波特性のないどの偏
波面の電波に対しても利得が一定な場合は、円偏
波アンテナの偏波特性はＥの如く、円として表わ
される。しかるに一般に円偏波アンテナは、例え
ばEvの如く垂直偏波に対しては利得が高く、水
平偏波に対しては利得が低い楕円偏波特性をもつ
ている。
そこでこの発明の一実施例による方位探知シス
テムの空中線装置では、第５図に示すような同一
構造の円偏波アンテナ１１，１２二個を第７図に
示す如く、それぞれ開口面がｚ軸回りで90゜異な
るように配置し、この二つのアンテナ１１，１２
の出力を加算器により合成することにより１つの
素子アンテナ１０を構成するようにしている。従
つてアンテナ部５は複数個の素子アンテナ１０に
よつて構成される。
テムの空中線装置では、第５図に示すような同一
構造の円偏波アンテナ１１，１２二個を第７図に
示す如く、それぞれ開口面がｚ軸回りで90゜異な
るように配置し、この二つのアンテナ１１，１２
の出力を加算器により合成することにより１つの
素子アンテナ１０を構成するようにしている。従
つてアンテナ部５は複数個の素子アンテナ１０に
よつて構成される。
ここで素子アンテナ１０の動作について説明す
る。第７図のアンテナ１１の偏波特性は第５図の
アンテナと同じであり、第６図のEvの如く表わ
されるものとすると、第７図のアンテナ１２の偏
波特性は、上述の如く、Evをｚ軸上で90゜回転し
たものであるから第６図に重ねて表わすとEhの
如くなる。Ev及びEhはそれぞれ楕円として次式
の如く表わすことができる。
る。第７図のアンテナ１１の偏波特性は第５図の
アンテナと同じであり、第６図のEvの如く表わ
されるものとすると、第７図のアンテナ１２の偏
波特性は、上述の如く、Evをｚ軸上で90゜回転し
たものであるから第６図に重ねて表わすとEhの
如くなる。Ev及びEhはそれぞれ楕円として次式
の如く表わすことができる。
Ev：X2／n2＋y2／m2＝１，Eh：X2／m2＋y2／n2＝１
今、任意の偏波面〓の電波が到来したとき、ア
ンテナ１１及び１２で受ける信号のレベルは第６
図に示す如く、〓方向を示す直線と、Ev、及び
Ehの交点として表わされ、それぞれ，に
比例した値として示される。Ev，Ehはそれぞれ
上式の如き楕円形であるから，は次の如く
表すことができる。2 ＝（ｎ cos 〓）2＋（ｍ sin〓）2 2 ＝（ｍ cos 〓）2＋（ｎ sin〓）2 従つてアンテナ１１とアンテナ１２で受ける信
号の電力を加算して得られる信号は2 ＋2＝（n2＋m2）・（cos2 〓＋sin2 〓）＝
n2＋m2 となり、〓に無関係な一定値となる。このことか
ら偏波特性のある二つの同じアンテナを第７図の
如く配置しそれぞれの信号を加算して得られる信
号は等価的な偏波特性がなくなることが判る。
ンテナ１１及び１２で受ける信号のレベルは第６
図に示す如く、〓方向を示す直線と、Ev、及び
Ehの交点として表わされ、それぞれ，に
比例した値として示される。Ev，Ehはそれぞれ
上式の如き楕円形であるから，は次の如く
表すことができる。2 ＝（ｎ cos 〓）2＋（ｍ sin〓）2 2 ＝（ｍ cos 〓）2＋（ｎ sin〓）2 従つてアンテナ１１とアンテナ１２で受ける信
号の電力を加算して得られる信号は2 ＋2＝（n2＋m2）・（cos2 〓＋sin2 〓）＝
n2＋m2 となり、〓に無関係な一定値となる。このことか
ら偏波特性のある二つの同じアンテナを第７図の
如く配置しそれぞれの信号を加算して得られる信
号は等価的な偏波特性がなくなることが判る。
このように、本実施例の構成によれば、素子ア
ンテナを、同一構造の二つの円偏波アンテナをｚ
軸に関して90゜交叉するように配置して組合わせ、
そのアンテナ出力を加算器で合成するように構成
したので、二つの円偏波アンテナの偏波特性が互
いに打消され、方位探知システムにおいて偏波面
の相違に基く方位の探知誤差が軽減される効果が
ある。
ンテナを、同一構造の二つの円偏波アンテナをｚ
軸に関して90゜交叉するように配置して組合わせ、
そのアンテナ出力を加算器で合成するように構成
したので、二つの円偏波アンテナの偏波特性が互
いに打消され、方位探知システムにおいて偏波面
の相違に基く方位の探知誤差が軽減される効果が
ある。
なお、上記実施例では円偏波アンテナとしてス
パイラルアンテナを用いたものを示したが、円偏
波アンテナであれば同じ効果が得られることはい
うまでもない。
パイラルアンテナを用いたものを示したが、円偏
波アンテナであれば同じ効果が得られることはい
うまでもない。
また、上記実施例では方位探知システムの空中
線装置として、従来方式の素子アンテナを本発明
による素子アンテナに置き換えるようにしたもの
について説明したが、方位探知システムの空中線
装置は第１図の空中線部５に示す全方位を４つの
素子アンテナでカバーする方式の他、６つの素子
アンテナを使うもの、あるいはさらに多くの素子
アンテナを使うもの等があるが、いずれの場合に
も本発明による素子アンテナを用いることによ
り、同じ効果が得られることはいうまでもない。
線装置として、従来方式の素子アンテナを本発明
による素子アンテナに置き換えるようにしたもの
について説明したが、方位探知システムの空中線
装置は第１図の空中線部５に示す全方位を４つの
素子アンテナでカバーする方式の他、６つの素子
アンテナを使うもの、あるいはさらに多くの素子
アンテナを使うもの等があるが、いずれの場合に
も本発明による素子アンテナを用いることによ
り、同じ効果が得られることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る方位探知システ
ムの空中線装置によれば、同一構造の二つの円偏
波アンテナを開口面に垂直な軸に対して相互に直
交するように配置しこの二つのアンテナの出力を
合成するように構成することにより、単一の円偏
波アンテナで構成された素子アンテナでは完全に
得られない円偏波特性を容易に実現でき、偏波特
性がない素子アンテナが得られ、これを用いて空
中線装置を構成するようにしたので、方位探知精
度の高いシステムを提供することが可能となる効
果がある。
ムの空中線装置によれば、同一構造の二つの円偏
波アンテナを開口面に垂直な軸に対して相互に直
交するように配置しこの二つのアンテナの出力を
合成するように構成することにより、単一の円偏
波アンテナで構成された素子アンテナでは完全に
得られない円偏波特性を容易に実現でき、偏波特
性がない素子アンテナが得られ、これを用いて空
中線装置を構成するようにしたので、方位探知精
度の高いシステムを提供することが可能となる効
果がある。
第１図は方位探知システムの構成を示す図、第
２図、第３図は方位探知システムの動作原理を示
す図、第４図は従来の方位探知システムの空中線
装置の欠点を説明する図、第５図は第１図の空中
線装置を構成する従来の素子アンテナの例を示す
図、第６図は従来のものと本発明の一実施例によ
る方位探知システムの空中線装置の素子アンテナ
の動作を説明する図、第８図は従来の方位探知シ
ステムの円偏波の実現方法を示す図、第９図、第
１０図、第１１図は平面うず巻きアンテナの周波
数特性の一例を示す図、第１２図は円錐うず巻き
アンテナの周波数特性の一例を示す図である。
図において、１〜４は素子アンテナ、５は空中線
部、１０は素子アンテナ、１１，１２は素子アン
テナ１０を構成する円偏波アンテナである。
２図、第３図は方位探知システムの動作原理を示
す図、第４図は従来の方位探知システムの空中線
装置の欠点を説明する図、第５図は第１図の空中
線装置を構成する従来の素子アンテナの例を示す
図、第６図は従来のものと本発明の一実施例によ
る方位探知システムの空中線装置の素子アンテナ
の動作を説明する図、第８図は従来の方位探知シ
ステムの円偏波の実現方法を示す図、第９図、第
１０図、第１１図は平面うず巻きアンテナの周波
数特性の一例を示す図、第１２図は円錐うず巻き
アンテナの周波数特性の一例を示す図である。
図において、１〜４は素子アンテナ、５は空中線
部、１０は素子アンテナ、１１，１２は素子アン
テナ１０を構成する円偏波アンテナである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 振幅比較方式方位探知システムの空中線装置
において、 その素子アンテナとして、互いに同一の構造を
有し、開口面に垂直な軸が相互に平行となり、か
つ導体のパターンおよびその給電点のパターンが
互いに90゜ずれるように配置された２つの円偏波
アンテナと、該両円偏波アンテナの出力を合成す
る加算器とからなる素子アンテナを用いたことを
特徴とする方位探知システムの空中線装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16768884A JPS6145605A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | 方位探知システムの空中線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16768884A JPS6145605A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | 方位探知システムの空中線装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6145605A JPS6145605A (ja) | 1986-03-05 |
| JPH0523521B2 true JPH0523521B2 (ja) | 1993-04-05 |
Family
ID=15854384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16768884A Granted JPS6145605A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | 方位探知システムの空中線装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6145605A (ja) |
-
1984
- 1984-08-09 JP JP16768884A patent/JPS6145605A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6145605A (ja) | 1986-03-05 |
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