JPH0659030A - モノパルス測角受信装置 - Google Patents

モノパルス測角受信装置

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JPH0659030A
JPH0659030A JP4229427A JP22942792A JPH0659030A JP H0659030 A JPH0659030 A JP H0659030A JP 4229427 A JP4229427 A JP 4229427A JP 22942792 A JP22942792 A JP 22942792A JP H0659030 A JPH0659030 A JP H0659030A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次元方向にビーム走査した場合でも高精度
でモノパルス測角を行うことができるモノパルス測角受
信装置を得る。 【構成】 方位角検出器からの方位角測角値を仰角検出
器からの仰角測角値で補正して目標の方位角度を求め、
また、前記方位角測角値と仰角測角値、さらにはそれら
と移動体の回転角度による座標変換演算によって目標の
方位角度と仰角角度を求める。 【効果】 ビームのねじれによる測角誤差がなく、ま
た、アンテナの設置角度や移動体の移動による影響が除
かれて、真の方位角度および仰角角度を出力することが
できる、高精度のモノパルス測角受信装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、角度追尾レーダなど
に用いられるモノパルス測角受信装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図4は例えば、「レーダ技術」(吉田孝
監修、電子通信学会編、社団法人電子通信学会 昭和5
9年1月20日発行)に示された、従来のモノパルス測
角受信装置を示すブロック図である。図において、1は
上下左右の4つの象限に分割されて目標からの高周波信
号を受信する、大地に対して垂直に設置されたアンテナ
であり、2はこのアンテナ1の各象限で受信された高周
波信号に基づいて、Σ信号、ΔAZ信号およびΔEL信
号を生成するハイブリッド回路である。3aはこのハイ
ブリッド回路2からのΣ信号を検波するΣ受信機であ
り、3bは同じくΔAZ信号を検波するΔAZ受信機、
3cは同じくΔEL信号を検波するΔEL受信機であ
る。4aはΣ受信機3aの出力する信号とΔAZ受信機
3bの出力する信号より目標の方位角度を求める方位角
検出器であり、4bはΣ受信機3aの出力する信号とΔ
EL受信機3cの出力する信号より目標の仰角角度を求
める仰角検出器である。
【0003】次に動作について説明する。ここで、図5
はハイブリッド回路2におけるΣ信号、ΔAZ信号およ
びΔEL信号の生成を示す説明図であり、図中、1a〜
1dはアンテナ1の4象限に分割された各区分、2a〜
2dは入力された信号の和および差を演算して出力する
ハイブリッド回路2の要素である。目標から到来した高
周波信号はアンテナ1の4つの象限に分割された各区分
毎1a〜1dにおいて受信され、区分1aと1bで受信
された高周波信号AおよびBはハイブリッド回路2の要
素2aに、区分1cと1dで受信された高周波信号Cお
よびDは要素2bに入力される。これら各要素2a,2
bでは入力された信号の和と差を演算し、和を要素2c
に、差を要素2dにそれぞれ入力する。従って、要素2
cからは高周波信号A〜Dの総和、即ちアンテナ2の各
区分1a〜1dの受信信号を全て加算したΣ信号と、高
周波信号AとBの和と高周波信号CとDの和との差、即
ちアンテナ2の各区分1a〜1dの受信信号を横方向毎
に加算してその差をとったΔEL信号とが生成される。
一方、要素2dからは高周波信号AとBの差と高周波信
号CとDの差との和、即ちアンテナ2の各区分1a〜1
dの受信信号を縦方向毎に加算してその差をとったΔA
Z信号が生成される。なお、高周波信号AとBの差と高
周波信号CとDの差との差の信号は抵抗で終端されて、
要素2dから出力されない。
【0004】これらΣ信号、ΔAZ信号およびΔEL信
号はΣ受信機3a、ΔAZ受信機3bおよびΔEL受信
機3cに入力されて検波されて、それぞれの振幅値に比
例したアナログビデオ信号、あるいは当該アナログビデ
オ信号をアナログ・ディジタル変換したディジタルビデ
オ信号(以下両者を総称してビデオ信号という)として
出力される。このΣ信号に基づくビデオ信号は方位角検
出器4aと仰角検出器4bの双方に入力され、ΔAZ信
号に基づくビデオ信号は方位角検出器4aのみに、ΔE
L信号に基づくビデオ信号は仰角検出器4bのみにそれ
ぞれ入力される。ここで、方位方向角度とこのΣ信号お
よびΔAZ信号との関係を図6に、仰角方向角度とΣ信
号およびΔEL信号との関係を図7にそれぞれ示す。方
位角検出器4aは図6に示される特性曲線を用いて、入
力されたΣ信号に基づくビデオ信号とΔAZ信号に基づ
くビデオ信号のレベル比から目標の方位角度を求め、仰
角検出器4bは図7に示される特性曲線を用いて、入力
されたΣ信号に基づくビデオ信号とΔEL信号に基づく
ビデオ信号のレベル比から目標の仰角角度を求める。
【0005】しかしながらアンテナ1として方位方向お
よび仰角方向の二次元にビーム走査できるフェーズド・
アレー形のアンテナを採用した場合、ビームのねじれ現
象により方位角に測角誤差が発生する。即ち、図8に示
すように、点Aすなわち方位方向θAZS 、仰角方向θ
ELS に主ビームを走査した場合には、ΔEL信号の零点
の軌跡は仰角一定であるが、ΔAZパターンの零点の軌
跡は方位一定とはならない。従って、目標が点Bの角度
に存在する時は、真の方位方向がθAZS +ΔθAZとなる
にもかかわらずΔAZ信号の電圧値が零となるため、方
位方向の測角値はθAZS となり、ΔθAZの測角誤差が発
生する。図9に横軸を方位方向、縦軸を仰角方向とした
ときのΔAZ,ΔELの零点の軌跡を示す。ΔAZの零
点の軌跡が方位角度一定でないのがこの図からもわか
る。
【0006】なお、従来のモノパルス測角受信装置に関
連した技術が記載された文献としては、例えば特開平3
−291589号公報、特開昭59−58377号公報
などもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のモノパルス測角
受信装置は以上のように構成されているので、アンテナ
1にフェーズド・アレー・アンテナのような主ビームを
二次元方向に走査するものを用いた場合、ビームのねじ
れ現象によって測角誤差が生じ、精度よくモノパルス測
角を行うことができないという問題点があった。
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、二次元方向にビーム走査し
た場合でも高精度でモノパルス測角を行うことができる
モノパルス測角受信装置を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係るモノパルス測角受信装置は、方位角検出器の出力す
る方位角測角値を、仰角検出器からの仰角測角値で補正
する方位角度補正回路を設けたものである。
【0010】また、請求項2に記載の発明に係るモノパ
ルス測角受信装置は、方位角検出器の出力する方位角測
角値と仰角検出器の出力する仰角測角値に基づいて座標
変換演算を行い、目標の方位角度と仰角角度を求める角
度補正回路を設けたものである。
【0011】また、請求項3に記載の発明に係るモノパ
ルス測角受信装置は、方位角検出器からの方位角測角値
と仰角検出器からの仰角測角値、および移動体の回転角
度に基づいて座標変換演算を行い、目標の方位角度と仰
角角度を求める角度補正回路を設けたものである。
【0012】
【作用】請求項1に記載の発明における方位角度補正回
路は、方位角検出器より出力された方位角測角値を、仰
角検出器からの仰角測角値で補正することにより、ビー
ムのねじれによる測角誤差のない、真の方位角度を出力
する。
【0013】また、請求項2に記載の発明における角度
補正回路は、方位角検出器からの方位角測角値と仰角検
出器からの仰角測角値による座標変換演算によって、目
標の方位角度と仰角角度を求めることにより、アンテナ
の設置角度による影響やビームのねじれによる測角誤差
のない、真の方位角度および仰角角度を出力する。
【0014】また、請求項3に記載の発明における角度
補正回路は、方位角検出器からの方位角測角値と仰角検
出器からの仰角測角値、および移動体の回転角度による
座標変換演算によって、目標の方位角度と仰角角度を求
めることにより、移動体の移動による影響やビームのね
じれによる測角誤差のない、真の方位角度および仰角角
度を出力する。
【0015】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例1を図について説明
する。図1は請求項1に記載の発明の一実施例を示すブ
ロック図である。図において、1はアンテナ、2はハイ
ブリッド回路、3aはΣ受信機、3bはΔAZ受信機、
3cはΔEL受信機、4aは方位角検出器、4bは仰角
検出器であり、図4に同一符号を付した従来のそれらと
同一、あるいは相当部分であるため詳細な説明は省略す
る。なお、この場合には、前記アンテナ1としてフェー
ズド・アレー形のアンテナが用いられている。また、5
は方位角検出器4aからの方位角測角値を仰角検出器4
bから出力された仰角測角値で補正し、それを目標の方
位角度として出力する方位角度補正回路である。
【0016】次に動作について説明する。目標から到来
した高周波信号はフェーズド・アレー形のアンテナ1に
入力される。このアンテナ1は図面には表れない可変移
相器を制御することにより、方位θAZS 、仰角θELS
向に主ビームを形成する。従来の場合と同様に、アンテ
ナ1は上下左右4つの象限に分割されており、各象限で
受信した高周波信号はハイブリッド回路2に入力され
て、Σ信号、ΔAZ信号およびΔEL信号の3種類の高
周波信号が生成される。次に、これらΣ信号、ΔAZ信
号およびΔEL信号は、Σ受信機3a、ΔAZ受信機3
bおよびΔEL受信機3cで検波され、各高周波信号の
振幅値に比例したビデオ信号を得る。次いで、このΣ信
号およびΔAZ信号に基づくビデオ信号を方位角検出器
4aに入力して、見かけ上の方位角度である方位角測角
値を求める。同様にして、Σ信号およびΔEL信号に基
づくビデオ信号を仰角検出器4bに入力して、見かけ上
の仰角角度である仰角測角値を求める。
【0017】こうして求めた仰角測角値は真値であるた
め、そのまま仰角角度として出力する。一方、方位角測
角値は前述のように真値ではないので、方位角度補正回
路5によって正しい方位角度を求める。今、ビーム走査
角度をθAZS ,θELS 、実際に目標の存在する方位角度
をθAZ 、仰角角度をθEL 、Σ信号とΔAZ信号による
方位角測角値をθAZm 、Σ信号とΔEL信号による仰角
測角値をθELm とすると、次式が成立する。
【0018】 θAZ=θAZS +f(θAZS ,θELS )(ELm −ELS ) ・・・(1) θEL=θELm ・・・・・(2) ただし、 f(θAZS ,θELS )=tanAZS tanELS ・・・(3)
【0019】この式(1)および式(3)により目標の
正しい方位角度θAZを求めることができる。なお、上記
式(1),式(3)は近似式であるが、実用上は式
(1)および式(3)の近似式を用いて問題ない。ま
た、厳密式を用いたとしても、それはこの発明の特許請
求の範囲を逸脱するものではない。
【0020】実施例2.なお、上記実施例1ではアンテ
ナ1が大地に対して垂直に設置されている場合を想定し
て説明したが、アンテナ1は大地に対して傾いて設置さ
れていてもよい。図2は請求項2に記載したそのような
発明の一実施例を示すブロック図であり、同一、もしく
は相当部分には図1と同一の符号を付してその説明を省
略する。図において、6は方位角検出器4aより出力さ
れる方位角測角値と、仰角検出器4bより出力される仰
角測角値とに基づいて所定の座標変換演算を実行するこ
とにより、目標の方位角度と仰角角度を求める角度補正
回路である。このように、アンテナ1が大地に対して所
定の角度を持って設置されている場合、ΔELパターン
のナル点は仰角一定とはならないが、角度補正回路6に
よって方位角測角値と仰角測角値より適切な座標変換演
算を行えば、正確に目標の方位角度と仰角角度を求める
ことができる。
【0021】実施例3.また、上記各実施例では、アン
テナ1が地上に固定されたものを示したが、船舶や航空
機などの移動体上に設置してもよい。図3は請求項3に
記載したそのような発明の一実施例を示すブロック図
で、この場合も図1と同一の部分には同一符号を付して
その説明を省略する。図において、7は方位角検出器4
aから出力される方位角測角値と仰角検出器4bから出
力される仰角測角値、および船舶等の移動体の回転角度
に基づいて所定の座標変換演算を行い、目標の方位角度
と仰角角度を求める角度補正回路である。このように、
アンテナ1が移動体に設置されている場合でも、角度補
正回路7にて方位角測角値、仰角測角値および移動体の
回転角度から座標変換演算を行うことにより、正確な目
標の方位角度と仰角角度を求めることができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、方位角検出器より出力された方位角測角値を、
仰角検出器からの仰角測角値で補正して真の方位角度を
求めるように構成したので、二次元方向にビーム走査し
た場合でも、ビームのねじれによる測角誤差が除かれ、
精度の高いモノパルス測角受信装置が得られる効果があ
る。
【0023】また、請求項2に記載の発明によれば、方
位角検出器からの方位角測角値と仰角検出器からの仰角
測角値による座標変換演算によって、目標の方位角度と
仰角角度を求めるように構成したので、アンテナの設置
角度による影響についても除去することができ、アンテ
ナが大地に垂直に設置されていなくとも、高精度のモノ
パルス測角が可能となる効果がある。
【0024】また、請求項3に記載の発明によれば、方
位角検出器からの方位角測角値、仰角検出器からの仰角
測角値、および移動体の回転角度による座標変換演算に
よって、目標の方位角度と仰角角度を求めるように構成
したので、移動体の移動による影響についても除去する
ことができ、アンテナを移動体上に設置した場合にも高
精度のモノパルス測角が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施例2を示すブロック図である。
【図3】この発明の実施例3を示すブロック図である。
【図4】従来のモノパルス測角受信装置を示すブロック
図である。
【図5】そのハイブリッド回路におけるΣ信号、ΔAZ
信号およびΔEL信号の生成を示す説明図である。
【図6】方位方向角度とΣ信号およびΔAZ信号との関
係を示す特性図である。
【図7】仰角方向角度とΣ信号およびΔEL信号との関
係を示す特性図である。
【図8】フェーズド・アレー形のアンテナを用いた場合
の動作を示す説明図である。
【図9】そのΔAZ信号とΔEL信号の零点の軌跡を示
す特性図である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 ハイブリッド回路 3a Σ受信機 3b ΔAZ受信機 3c ΔEL受信機 4a 方位角検出器 4b 仰角検出器 5 方位角度補正回路 6 角度補正回路 7 角度補正回路
【手続補正書】
【提出日】平成5年1月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】 θAZθAZm +f(θAZS ,θELS )(ELm −ELs )・・・(1) θEL=θELm ・・・(2) ただし、 f(θAZS ,θELS )=tanθAZS tanθELS ・・・(3)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下左右の4象限に分割され、主ビーム
    を方位方向および仰角方向の二次元に走査するフェーズ
    ド・アレー形のアンテナと、前記アンテナの各象限で受
    信された高周波信号を加算したΣ信号、縦方向毎に加算
    してその差をとったΔAZ信号、および横方向毎に加算
    してその差をとったΔEL信号を発生するハイブリッド
    回路と、前記ハイブリッド回路からの前記Σ信号を検波
    するΣ受信機、前記ΔAZ信号を検波するΔAZ受信
    機、および前記ΔEL信号を検波するΔEL受信機と、
    前記Σ受信機にて検波されたΣ信号と前記ΔAZ受信機
    にて検波されたΔAZ信号より方位測角値を求める方位
    角検出器、および前記Σ受信機にて検波されたΣ信号と
    前記ΔEL受信機にて検波されたΔEL信号より仰角測
    角値を求め、それを目標の仰角角度として出力する仰角
    検出器と、前記方位角検出器からの方位角測角値を前記
    仰角検出器からの仰角測角値で補正し、それを目標の方
    位角度として出力する方位角度補正回路とを備えたモノ
    パルス測角受信装置。
  2. 【請求項2】 上下左右の4象限に分割され、主ビーム
    を方位方向および仰角方向の二次元に走査する、大地に
    対して所定の角度をもって設置されたフェーズド・アレ
    ー形のアンテナと、前記アンテナの各象限で受信された
    高周波信号を加算したΣ信号、縦方向毎に加算してその
    差をとったΔAZ信号、および横方向毎に加算してその
    差をとったΔEL信号を発生するハイブリッド回路と、
    前記ハイブリッド回路からの前記Σ信号を検波するΣ受
    信機、前記ΔAZ信号を検波するΔAZ受信機、および
    前記ΔEL信号を検波するΔEL受信機と、前記Σ受信
    機にて検波されたΣ信号と前記ΔAZ受信機にて検波さ
    れたΔAZ信号より方位測角値を求める方位角検出器、
    および前記Σ受信機にて検波されたΣ信号と前記ΔEL
    受信機にて検波されたΔEL信号より仰角測角値を求め
    る仰角検出器と、前記方位角検出器からの方位角測角値
    と前記仰角検出器からの仰角測角値とによって座標変換
    演算を行い、目標の方位角度と仰角角度を求める角度補
    正回路とを備えたモノパルス測角受信装置。
  3. 【請求項3】 上下左右の4象限に分割され、主ビーム
    を方位方向および仰角方向の二次元に走査する、移動体
    上に設置されたフェーズド・アレー形のアンテナと、前
    記アンテナの各象限で受信された高周波信号を加算した
    Σ信号、縦方向毎に加算してその差をとったΔAZ信
    号、および横方向毎に加算してその差をとったΔEL信
    号を発生するハイブリッド回路と、前記ハイブリッド回
    路からの前記Σ信号を検波するΣ受信機、前記ΔAZ信
    号を検波するΔAZ受信機、および前記ΔEL信号を検
    波するΔEL受信機と、前記Σ受信機にて検波されたΣ
    信号と前記ΔAZ受信機にて検波されたΔAZ信号より
    方位測角値を求める方位角検出器、および前記Σ受信機
    にて検波されたΣ信号と前記ΔEL受信機にて検波され
    たΔEL信号より仰角測角値を求める仰角検出器と、前
    記方位角検出器からの方位角測角値と前記仰角検出器か
    らの仰角測角値、および前記移動体の回転角度によって
    座標変換演算を行い、目標の方位角度と仰角角度を求め
    る角度補正回路とを備えたモノパルス測角受信装置。
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