JPH08189957A - 偏波面計測用アンテナおよび偏波面計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範な偏波面計測周波数帯および覆域が得ら
れる特性の偏波面計測用アンテナを提供する。 【構成】 同一特性の二つのダイポールアンテナをそれ
ぞれの給電部位を中心として回転対称に直交させて偏波
面計測用アンテナ１を構成する。各ダイポールアンテナ
のエレメント素子１０ａ〜１０ｄは、少なくともその先
端部形状が略円弧状をなし基端部に当該ダイポールアン
テナ固有の給電ポートが形成された同一形態の平板状導
体であり、全てのエレメント素子１０ａ〜１０ｄの平板
面がダイポールアンテナの直交面に対して垂直または水
平に配置される。各ダイポールアンテナの出力は、バラ
ン回路１１を経て後段の偏波面導出手段に送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、広帯域、広覆
域が要求される飛翔体の電波逆探装置や電子支援装置
（Electronic Support Measures：以下ＥＳＭ）、ある
いは、ミサイルの目標追尾装置等において、その方位探
知誤差を補正するシステムに用いられる偏波面計測用ア
ンテナおよび偏波面計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の偏波面計測用アンテナの構成とし
ては、例えば、図５（ａ）に示すように、二つのホーン
アンテナ（直線偏波アンテナ）５０，５１の偏波面を直
交させたもの、同図（ｂ）に示すように、一つのダイポ
ールアンテナ（直線偏波アンテナ）５２をロータリジョ
イント５３で９０度回転させるもの等が知られている。

【０００３】図５（ａ）に示す構成の偏波面計測用アン
テナでは、それぞれのホーンアンテナ５０，５１で到来
電波を受信し、これら受信信号５０ａ，５１ａの振幅差
を、後段の偏波面判定手段（図示省略）に導いて到来電
波の偏波面を判定している（特公平６−１７４８１６号
の実施例２参照）。また、図５（ｂ）に示す構成の偏波
面計測用アンテナでは、到来電波の受信時にダイポール
アンテナ５２をロータリージョイント５３で９０度回転
させ、その回転前と回転後の受信電力５３ａの複素振幅
値よりポアンカレ球上の点を求め、これによって、到来
電波の偏波面、あるいは右旋円偏波か左旋円偏波かを判
定している。

【０００４】図６は、例えば、二つのホーンアンテナか
ら成る偏波面計測用アンテナを用いた従来の方探誤差補
正システムの要部構成図であり、到来電波の偏波面の違
いによる方探方位誤差を低減させる場合の例を示すもの
である。

【０００５】このシステムは、例えば、飛翔体のＥＳＭ
やミサイルなどのパッシブシーカ部に用いられ、その詳
細は、上述の特公平６−１７４８１６号公報に記載され
ているが、要約すれば下記のとおりに機能する。

【０００６】まず、偏波面計測用アンテナ６１で受信し
た到来電波の信号振幅を受信機６２で所定レベルに増幅
し、そのレベル差を表す差分信号に基づき、偏波面判定
器６３で上記到来電波の偏波面を判定する。誤差補正デ
ータ記憶部６４には、予め偏波面に対応する補正データ
が記憶されており、補正データ選択器６５は、前段の偏
波面判定器６３で判定された偏波面をキー情報とし、そ
れに対応した補正データを選択抽出して方探誤差補正器
６６に送出する。方探誤差補正器６６では、方探受信機
６０の出力信号を上記抽出された補正データで補正して
方探誤差補正後信号を生成し、これを後段の出力処理手
段（図示省略）に送出する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の各偏波面計測用
アンテナは、それぞれの用途に適した効果を奏するもの
であるが、例えば、前述の方探誤差補正システムに用い
る場合には、以下のような問題が残るものであった。

【０００８】即ち、図５（ａ）に示したように、二つの
ホーンアンテナ５０，５１で受信した電波のレベル差に
基づいて偏波面を判定する偏波面計測用アンテナでは、
垂直偏波および水平偏波に対しては高精度で偏波面判定
が可能となるが、それ以外の偏波面の到来電波に対して
は偏波面判定精度が極めて低下してしまう。また、偏波
面判定用の信号として受信信号の複素振幅値を用いた場
合、二つのホーンアンテナ５０，５１の中心部が空間的
に一致していないため、各々のホーンアンテナ５０，５
１の正面方向以外の場所から到来する電波に対して位相
路長の違いが生じ、偏波面計測覆域が極めて狭くなって
しまう。

【０００９】他方、図５（ｂ）に示したように、ロータ
リジョイント５３にて一つのダイポールアンテナ５２を
９０度回転させる構成のものは、回転の前後に一定の時
間差が生じるのでモノパルス信号に対する偏波面計測が
不可能となる。

【００１０】そのため、これら偏波面計測用アンテナを
用いた方探誤差補正システムでは、受信覆域の一部分の
みの偏波面計測しか行えず、到来電波の偏波面の違いに
よる方探誤差を十分に低減させることができない問題が
あった。また、二つのホーンアンテナ５０，５１やロー
タリジョイント５３を用いると、システムのアンテナ部
が大型化してしまい、飛翔体等のＥＳＭやミサイル等の
パッシブシーカ部への搭載が困難になる問題もあった。

【００１１】本発明の課題は、かかる問題点を解消し、
広範な偏波面計測周波数帯および覆域が得られる特性の
偏波面計測用アンテナ、および広帯域、広覆域が要求さ
れる飛翔体のＥＳＭやミサイルなどのパッシブシーカ部
への搭載に適する構成の小形の偏波面計測装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の偏波面計測用アンテナは、同一特性の二つのダイポ
ールアンテナ、即ち、直線偏波アンテナをそれぞれの給
電部位を中心として回転対称に配して成り、各ダイポー
ルアンテナのエレメント素子は、少なくともその先端部
形状が略円弧状をなし基端部に当該ダイポールアンテナ
固有の給電ポートが形成された同一形態の平板状導体で
あることを特徴とする。

【００１３】上記構成において、各ダイポールアンテナ
を同一平面内で直交させ、かつ、全てのエレメント素子
の平板面を前記直交面に対して垂直または平行となるよ
うに配置することができる。好ましくは、各ダイポール
アンテナによる電波受信覆域の一部であって前記直交面
と平行となる部位に電波吸収体を配する。

【００１４】また、上記課題を解決する本発明の直線偏
波面計測装置は、不特定空域に存する電波反射体または
輻射体からの到来電波を受信する上記本発明の偏波面計
測用アンテナと、この偏波面計測用アンテナを構成する
個々のダイポールアンテナより導かれたそれぞれの受信
信号に基づいて信号間位相角度差を検出し、検出した信
号間位相角度差から前記到来電波の偏波面情報を導出す
る偏波面導出手段と、を有することを特徴とする。

【００１５】偏波面導出手段は、例えば個々のダイポー
ルアンテナより導かれた受信信号の複素振幅値の差分値
から前記信号間位相角度差を検出する構成とする。

【００１６】

【作用】本発明の偏波面計測用アンテナは、同一特性の
二つのダイポールアンテナがその給電部位を中心として
回転対称に配されており、両者の空間的な中心点が一致
するので、アンテナ正面以外の方向から到来する電波で
あっても各々のダイポールアンテナの受信信号に位相路
長差が生じない。

【００１７】特にダイポールアンテナを互いに直交させ
る構成では、水平、垂直の両偏波を同時に受信すること
ができるので、モノパルス信号であっても偏波面計測が
可能になる。また、上記位相路長差が生じないので、後
段の偏波面判定に際して各受信電力の複素振幅値を用い
た場合の偏波面計測覆域が従来の各手法による場合より
も格段に拡がる。さらに、各ダイポールアンテナのエレ
メント素子が平板状導体であり、少なくともその先端部
形状が略円弧状なので、線状ダイポールアンテナに比べ
てより広い周波数範囲にわたってインピーダンスが整合
し、電波の受信覆域も拡がる。

【００１８】また、本発明の偏波面計測装置では、上記
偏波面計測用アンテナで不特定空域に存する電波反射体
または輻射体からの到来電波を受信し、受信信号を偏波
面導出手段に導く。偏波面導出手段では、例えば、個々
のダイポールアンテナから受信した信号の複素振幅値の
差分値から信号間位相角度差を検出し、検出した信号間
位相角度差から到来電波の偏波面情報を導出する。この
偏波面情報は、前述の方探誤差補正システム等におい
て、誤差データの選択抽出のためのキー情報として用い
られる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２０】（第１実施例）図１（ａ）は、本発明の第
１実施例に係る偏波面計測用アンテナの正面図、同
（ｂ）はその側面図である。この実施例は、二つのダイ
ポールアンテナ（直線偏波アンテナ）を各々の給電部位
を中心として同一平面内で直交させるとともに、この直
交面に対して各エレメント素子の平板面を垂直に配した
例を示すものである。

【００２１】図中、符号１は偏波面計測用アンテナ、１
０ａ〜１０ｄは、各ダイポールアンテナを構成する二対
のエレメント素子である。各エレメント素子１０ａ〜１
０ｄは、それぞれ同一寸法の楕円形平板状導体からな
る。その基端部には、当該ダイポールアンテナ固有の給
電ポートが形成されている。ここに、給電ポートとは、
二線式給電線の一方と導通接続する部分をいう。個々の
エレメント素子１０ａ〜１０ｄの形状である楕円形平板
状導体の縦横比については、縦軸長をｂ，横軸長をａと
したときに、ａ＞ｂ、ａ＜ｂのいずれであっても良い。
ａ＝ｂのような円形にすることもできる。

【００２２】また、符号１１は、偏波面計測用アンテナ
１と図示しない後段回路との整合をとるためのバラン回
路である。バラン回路１１は、各ダイポールアンテナの
給電ポートに接続された二対の給電線から各々受信信号
を得て、これを後段回路で用いる偏波面判定用信号１１
ａ，１１ｂに変換して出力するものである。

【００２３】このような構成の偏波面計測用アンテナ１
は、各エレメント素子１０ａ〜１０ｄが平板状導体なの
で、使用可能な周波数範囲が線状の場合よりも広い。ま
た、この偏波面計測用アンテナ１は、その形状が全て同
一寸法の楕円形であり、到来電波の受信覆域にバラツキ
がないので、偏波面計測に適した特性が得られる。ま
た、各々固有の給電ポートを有するダイポールアンテナ
が該給電ポートを中心に直交しているので、水平、垂直
の両偏波を同時に受信することができ、モノパルス信号
に対しても偏波面計測が可能となる。さらに、各ダイポ
ールアンテナの中心部の空間的なずれがないため、到来
電波の方位による位相路長差を考慮する必要がなくな
り、後段回路への偏波判定用信号として受信信号の複素
振幅値を用いたときの偏波面計測覆域を拡げることがで
きる。これは、到来電波の方向が不明確な場合に効果的
となる。

【００２４】（第２実施例）図２（ａ）は、本発明の第
２実施例に係る偏波面計測用アンテナの正面図、同
（ｂ）はその側面図である。この実施例は、二つのダイ
ポールアンテナを各々の給電部位を中心として同一平面
内で直交させるとともに、この直交面に対して各エレメ
ント素子を水平に配した例を示すものである。符号２
は、この実施例の偏波面計測用アンテナ、１２は、偏波
面計測用アンテナ２の整合をとるバラン回路である。

【００２５】なお、図２（ｂ）は、各エレメント素子を
図１（ｂ）に示した楕円形平板状導体１０ａ〜１０ｄと
同一形状にした例を示すものであるが、その縦横比やエ
レメント間隔によっては、全てのエレメント素子１０ａ
〜１０ｄを同一平面内に配置できない場合がある。この
場合は、隣接のエレメント素子と接触しない程度に、そ
の基端部に向かう部分をテーパ状に成形し、テーパ状導
体板の収束点付近に給電ポートを設けることで、偏波面
計測上良好な特性のアンテナが得られる。

【００２６】このような構成の偏波面計測用アンテナ２
によれば、第１実施例で説明した偏波面計測用アンテナ
１とは若干の受信覆域上の違いがあるものの、ほぼ同一
の効果が得られる。この偏波面計測用アンテナ２の受信
信号は、バラン回路１２で後段回路で用いる偏波面判定
用信号１２ａ，１２ｂに変換される。

【００２７】（第３実施例）図３（ａ）は、本発明の第
３実施例に係る偏波面計測用アンテナの正面図、同
（ｂ）はその側面図である。この実施例は、電波受信覆
域の一部に電波吸収体を配した場合の例を示すものであ
る。

【００２８】図示の例では、第１実施例で説明した偏波
面計測用アンテナ１とバラン回路１１との間であって、
各ダイポールアンテナの直交面に平行となる部位に、有
底円柱状のキャビティ１３を装加し、さらに、キャビテ
ィ１３の底部と各ダイポールアンテナとの間に、電波吸
収体１４を略平行に配設している。この電波吸収体１４
は、到来電波の反射を抑制する周知の材質であってよ
い。

【００２９】このようにすれば、各ダイポールアンテナ
の直交面に対して垂直上方がピーク点となる指向性の偏
波面計測用アンテナが得られる。また、各エレメント素
子１０ａ〜１０ｄへの直接波以外の電波が電波吸収体１
４で吸収されるので、非直接波成分が抑制され、偏波面
計測精度を格段に向上させることができる。

【００３０】なお、上記第１〜第３の実施例では、水
平、垂直の両偏波の同時受信に適するように、各ダイポ
ールアンテナを直交させた場合について説明したが、よ
り一般的には、各ダイポールアンテナをその給電部位を
中心として回転対称に配した構成であれば良い。

【００３１】（第４実施例）図４は、本発明の偏波面計
測装置を有する方探誤差補正システムの要部構成図であ
り、従来技術を示した図６に対応するものである。

【００３２】図４において、符号１，１１，１３は、例
えば、第３実施例で説明した偏波面計測用アンテナ、バ
ラン回路、キャビティであり、１５は２チャネル受信
機、１６は偏波面判定器である。２チャネル受信機１５
と偏波面判定機６とで偏波面導出手段を構成し、この偏
波面導出手段と偏波面計測用アンテナ１等とを含んで偏
波面計測装置を構成している。なお、方探受信機６０，
誤差補正データ記憶部６４，補正データ選択器６５，方
探誤差補正器６６は、図６に示した従来システムと同一
の構成部品なので、同一符号を付して説明する。

【００３３】この方探誤差補正システムの動作は、下記
のとおりである。

【００３４】キャビティ１３によって、偏波面計測用ア
ンテナ１の各エレメント素子に直接到来した電波以外の
電波が除去され、各エレメント素子に直接到来した電波
による信号のみが、各ダイポールアンテナ固有の給電ポ
ート、バラン回路１１を経てそれぞれ２チャネル受信機
１５に導かれる。２チャネル受信機１５では、二つの受
信信号を所定レベルに増幅して偏波面判定器１６に送
る。偏波面判定器１６は、これら信号の複素振幅値の差
分から信号間位相角度差を検出し、検出した信号間位相
角度差から到来電波の偏波面を判定する。補正データ選
択器６５は、偏波面判定器１６で判定された偏波面（偏
波面情報）をキー情報とし、それに対応した補正データ
を補正データ記憶部６４から選択抽出して、方探誤差補
正器６６に送出する。方探誤差補正器６６では、方探受
信機６０の出力信号を上記抽出された補正データで補正
して方探誤差補正後信号を生成し、これを後段の出力処
理手段（図示省略）に送出する。

【００３５】このように、本発明の偏波面計測装置を用
いることにより、偏波面計測周波数範囲および受信覆域
が拡がり、偏波面計測誤差も少なくなるので、大幅な設
計変更を要さずに、方探誤差補正システムの性能を向上
させることができる。また、従来のように、少なくとも
二つのホーンアンテナやロータリージョイントを用いる
場合よりも、アンテナ部を小型化できるので、飛翔体等
のＥＳＭやミサイルなどのパッシブシーカ部への搭載が
容易となる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の偏波面計測用アンテナは、各ダイポールアンテナを構
成するエレメント素子を、少なくともその先端部形状が
略円弧状をなし基端部に当該ダイポールアンテナ固有の
給電ポートが形成された同一形態の平板状導体としたの
で、線状ダイポールアンテナに比べて偏波面計測周波数
範囲が格段に拡がる効果がある。また、このようなエレ
メント素子から成る二つのダイポールアンテナをそれぞ
れの給電部位を中心として回転対称に配したので、各種
偏波面の同時受信、モノパルス信号に対する偏波面計測
が可能となる効果がある。さらに、各ダイポールアンテ
ナの中心が空間的に一致するので、偏波判定用の信号と
して複素振幅値を用いた場合であっても位相路長の問題
が生じることがなく、偏波面計測覆域が拡がる効果があ
る。

【００３７】また、本発明の偏波面計測装置は、上記偏
波面計測用アンテナをそのアンテナ部に含むので、広帯
域、広覆域が要求される飛翔体のＥＳＭやミサイルなど
のパッシブシーカ部への搭載に適する小形の構成を容易
に実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１実施例に係る偏波面計
測用アンテナの正面図、同（ｂ）はその側面図である。

【図２】（ａ）は、本発明の第２実施例に係る偏波面計
測用アンテナの正面図、同（ｂ）はその側面図である。

【図３】（ａ）は、本発明の第３実施例に係る偏波面計
測用アンテナの正面図、同（ｂ）はその側面図である。

【図４】本発明の偏波面計測装置を有する方探誤差補正
システムの要部構成図である。

【図５】従来の偏波面計測用アンテナの説明図であり、
（ａ）は二つのホーンアンテナの偏波面を直交させたも
の、（ｂ）は受信時に一つのダイポールアンテナをロー
タリジョイントで９０°回転させるもの、の例を示す。

【図６】従来の方探誤差補正システムの要部構成図であ
る。

【符号の説明】

１，２ 偏波面計測用アンテナ １０ａ〜１０ｄ 平板状導体から成るエレメント素子 １１，１２ アンテナの整合をとるバラン回路 １３ キャビティ １４ 電波吸収体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一特性の二つのダイポールアンテナを
   それぞれの給電部位を中心として回転対称に配した偏波
   面計測用アンテナであって、 各ダイポールアンテナのエレメント素子は、少なくとも
   その先端部形状が略円弧状をなし、基端部に当該ダイポ
   ールアンテナ固有の給電ポートが形成された同一形態の
   平板状導体であることを特徴とする偏波面計測用アンテ
   ナ。
2. 【請求項２】 各ダイポールアンテナが同一平面内で直
   交し、かつ、全てのエレメント素子の平板面が前記直交
   面に対して垂直となることを特徴とする請求項１記載の
   偏波面計測用アンテナ。
3. 【請求項３】 各ダイポールアンテナが同一平面内で直
   交し、かつ、全てのエレメント素子の平板面が前記直交
   面に対して平行となることを特徴とする請求項１記載の
   偏波面計測用アンテナ。
4. 【請求項４】 各ダイポールアンテナによる電波受信覆
   域の一部であって、前記直交面と平行となる部位に電波
   吸収体を配したことを特徴とする請求項２または３記載
   の偏波面計測用アンテナ。
5. 【請求項５】 不特定空域に存する電波反射体または輻
   射体からの到来電波を受信する請求項１乃至４のいずれ
   かの項記載の偏波面計測用アンテナと、 この偏波面計測用アンテナを構成する個々のダイポール
   アンテナより導かれたそれぞれの受信信号に基づいて信
   号間位相角度差を検出し、検出した信号間位相角度差か
   ら前記到来電波の偏波面情報を導出する偏波面導出手段
   とを有することを特徴とする偏波面計測装置。
6. 【請求項６】 前記偏波面導出手段は、個々のダイポー
   ルアンテナより導かれた受信信号の複素振幅値の差分か
   ら前記信号間位相角度差を検出する構成であることを特
   徴とする請求項５記載の偏波面計測装置。