JPS5855683Y2 - レ−ダアンテナ標定同期装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はレーダアンテナの標定、同期を行うためのレー
ダアンテナ標定同期装置に関する。

一般にレーダアンテナを設置しあるいは移動用レーダに
あってはそれを展開し、レーダの水平面に対する校正お
よび方位角、高低角の絶対角方向に対する角度の校正を
標定という。

また他のレーダ系あるいは他の装置間の相対的位置関係
の校正を同期という。

ところで通常のパラボラアンテナ、カセグレインアンテ
ナ、ホーンアンテナ等、いわゆる電子走査アンテナ（フ
ェーズドアレイアンテナ）でないアンテナを使用するレ
ーダにあっては、次のようにして標定、同期を行う。

即ち上記アンテナのパターンのビーム中心軸は一度調整
されると機械的な変化や歪が生じない限り空中線の機械
的基準に対して一定の方向からずれることは少ない。

このため光学的な基準器、即ち目視照準器あるいは望遠
鏡による照準器を補助的にアンテナ機構に取り付け、こ
れを電波ビーム方向を指向するように調整、固定するこ
とにより、この照準器の示す軸を空中線ビーム方向と見
做して標定同期を行う。

また通常のアンテナにおいてはビーム方向は空中線の機
械的な中心を通る焦点方向にほぼ定まっていることもあ
り、電波ビームの方向と機械的なアンテナの焦点方向は
直観的にも理解される。

しかしながら電子走査アンテナのビーム方向を電子的に
制御し目標を追随するような方式の追随レーダにあって
は、上記したような空中線の面に対する機械的な焦点方
向と電波ビーム軸とは必ずしも一致しない。

また電子走査アンテナではビーム方向の走査され得る範
囲は、機械的な法線方向を中心に上下あるいは左右に存
在するために空中線の上下方向に対する覆域を広くとる
ためには空中線の機械的な法線方向を多かれ少なかれ水
平線よりもかなり上に向いた状態に設定することが多い
。

何故ならば空中線ビームが地上を打つようになってしま
い空間を効果的に覆わないからである。

電子走査アンテナにおいては、通常電波の位相制御信号
を、空中線面に対してランダムに近く配列するかまたは
一定の位相に揃えるように配列するかによってビームの
方向を電子走査アンテナの機械的法線方向に近くするこ
とができる。

またこのような状態が電波の周波数の変化による位相ず
れやそこに使われている移相素子への電波変動等に対す
る電波軸への影響が比較的に少ないこともあって通常の
アンテナのように空中線の機械的な法線方向に近い電波
軸方向を基準におくことも有利ではあるが、覆域が狭く
なるおそれがあるので、故意に電波軸方向と機械的な法
線方向を上下あるいは左右についてオフセットしこれを
基準の軸とすることが多い。

ここで従来のレーダアンテナ標定同期装置について説明
する。

第１図において１１はレーダ本体、１２は電子走査アン
テナであり、その機械軸法線方向Ａが調整自在なように
支持装置１３により支持されている。

そしてアンテナ１２側面には上記法線方向とオフセット
する角度に向けて眼鏡１４が取り付けられており、アン
テナ１２の前方に対向して照準目標１５が配設されてい
る。

而して眼鏡１４による視線Ｂを照準目標１５に一致させ
、このとき照準目標１５の放射する電波ビームＣをアン
テナ１２で受信し、このアンテナ１２の走査テ゛−夕の
角度情報が前記オフセット角度に一致するか否かを判定
する。

即に眼鏡１４による照準方向を示す電子走査アンテナ１
２の走査方向を制御する方位、高低方向の角度データを
基準としてアンテナ機械軸と電波ビーム軸との校正を行
うことができることは明らかであろう。

つまり電子走査テ゛−夕に基準テ゛−夕から方位にθ、
高低にφの走査データを与えるとビームは基本から方位
方向にθ、高低方向にψに向くはずだという前提に立っ
てビーム指向方向を制御するのである。

しかし実際には機械軸を電子ビームの移動量の逆方向に
一θ、−ψ動かして照準目標１５を再び眼鏡１４から眺
めるとき必ずしも精度良く一致するとは限らない。

これらは電子走査アンテナ１２のビーム走査制御にはア
ンテナの周波数特性９機械軸座標と電波軸座標の平行度
、走査制御信号のビット数、水準に対し傾斜した座標系
でのビーム走査と水準座標系との角度変換（いわゆるオ
イラー変換）等々複雑な変換によって補正されるため生
じる誤差が無視できないためである。

なお電子走査アンテナ１２においてはビームを振るため
に周波数を変える必要がある。

しかし周波数が変わると位相が偏移し、ビーム角度毎に
ずれが生ずるからこれを補正する必要があるのである。

また前記機械軸座標と電波軸座標の平行度とは、機械軸
座標を変えたときに生ずる電波軸座標との平行度のずれ
をいう。

したがって電子走査アンテナを追随レーダアンテナとし
て使用するときは、精度を要求される上に空中線の簡単
な校正装置がなくてはならない。

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、精度良く
簡単に標定、同期を行い得るレーダアンテナ標定同期装
置を提供するものである。

以下図面を参照して本考案の一実施例を詳細に説明する
。

先ず本考案の基本的構成要素である接眼鏡について２〜
３の異なる例を説明する。

第２図ａ、ｌ）は１個の剛体支持台２１にそれぞれ回転
台２２ 、２３を介して取り付けられた２個の眼鏡２４
．２５からなる接眼鏡２０を示す。

この場合、眼鏡２４．２５は互いに交軸が同一平面をな
すように回転し、任意の回転位置に固定できるロック機
構を持つ。

さらに支持台２１は電子走査アンテナ本体の取付面２６
に図示するように取り付けられている。

即ち眼鏡２４の光軸と平行であるような軸２７を有する
支点Ａを中心として、眼鏡２４．２５の中心を結ぶ線と
アンテナ本体の取付面２６との傾きが可変であるように
支持台２１が取り付けられる。

また第３図ａ、ｌ）に示す接眼鏡３０においては、１個
の支持台３１に一方の眼鏡３２が固定され、他方の眼鏡
３３は上記眼鏡３２の光軸と同一平面にあって回転し得
るように回転台３４を介して上記支持台３１上に取り付
けられている。

またこの場合、支持台３１は軸３５を有する支点Ｂを中
心として眼鏡３２ 、３３を結ぶ線とアンテナ本体の取
付面３６との傾きが可変であるように回転台３７を介し
て取り付けられ、且つ上記支点Ｂはアンテナ本体の取付
面３６に平行に回転し得る、即ち前後に傾斜し得るよう
にされている。

しかし第２図、第３図の支点Ａ、Ｂは、眼鏡２４゜３２
の光軸から図示ｆ９ｇあるいはｄだけオフセット角シて
いる。

このため実際に後述するような校正を行うとき眼鏡２４
．２５または３２ 、３３それぞれの光軸合わせが独立
に行えない不利益がある。

このときは第４図ａ、ｂに示すような接眼鏡４０、即ち
−方の眼鏡４１の光軸が回転軸となるようにすれば改良
される。

なお第４図ａ、ｌ）において４２は他方の眼鏡であり支
持台４３に対して回転台４４を介して取り付けられてい
る。

上記支持台４３は前記眼鏡４１の光軸を中心として回動
可能に設けられており、支持台４３にはその水準を検出
するための気泡式水準器４５が取り付けられている。

また４６は眼鏡４１の保持器であり、回転台４７を介し
てアンテナ本体の取付面４８に取り付けられている。

いずれにしても上記例の各接眼鏡２０，３０．４０の基
本的な構成は、１個の支持台に光軸が相対的に回転し光
軸の回転面が同一の平面になるようにした２個以上の眼
鏡を持つ。

次に上述したような接眼鏡を用いたレーダアンテナ標定
同期装置について説明する。

第５図において電子走査アンテナ５１は支持装置５０に
より支持され、走査制御器（図示せず）から電子的な走
査データが与えられ所定の方位方向θ８．高低方向ψ８
ヘビームが固定されている。

一方、上記アンテナ５１の前方に配設された照準目標信
号源５２は、所定周波数の信号をそのアンテナ５３から
前記電子走査アンテナ５１に向けて放射している。

この状態で電子走査アンテナ５１により受信された信号
源５２からの放射信号がモニタされ、電子走査アンテナ
５１のビームが信号源５２方向に正確に向くように、電
子走査アンテナ５１は機械的に方位、高低方向に駆動さ
れる。

そして電子走査アンテナ５１のビームが信号源５２に正
対向したときの電子走査アンテナ５１の機械軸の角度デ
ータが読み取られ、このデータがＸＢ、ＹＢであるとす
る。

即ち電子走査アンテナ５１の受信出力は受信機（図示せ
ず）に導かれて検出され、この検出出力か゛最大になる
ようにアンテナ５１が向けられることによってアンテナ
５１は信号源アンテナ５３に正確に向く。

またアンテナ５１の方位方向、高低方向の機械的向きを
制御するためのアンテナ駆動装置（図示せず）の構成は
周知であり、その詳述は省略する。

またアンテナ５１の機械軸の角度データの読取装置（図
示せず）は例えばシャフトエンコーダとかシンクロなど
を用いて構成され、やはり周知であるからその詳述は省
略する。

次に予め電子走査アンテナ５１の取付面に取り付けられ
た接眼鏡（例えば前述した３０）の眼鏡３２の光軸が信
号源５２の方を正確に向くように合わせられる。

勿論、電子走査アンテナ５１のビーム中心と眼鏡３２の
光軸中心がオフセットしているときは、第５図に示すよ
うに眼鏡３２の見るべきマーク５４もオフセットさせて
おく考慮が必要なのは云うまでもない。

さて上記したように眼鏡３２の光軸が電波軸と合致した
ところで、今度は電子走査アンテナ５１に走査テ゛−夕
（θ８．ψ８＋、ＡψＢ）が与えられる。

つまり、方位方向には第５図に示したと同様にデータθ
８が与えられ、高低角に角差Ｊψ８が与えられる。

この状態で今度は高低方向の機械軸が第６図に示すよう
にＩＹ８だけ下にシフトされ、新しいビーム位置が信号
源５２の方向を向くかどうかがチェックされる。

もし電子走査アンテナ５１の走査角テ゛−タが正確にビ
ーム制御ができるようになっていればＪφｓ ＝ ｌ
Ｙ Ｂとなるはずであり、もしこれがｊψＢ＝ＪＹＢで
あればＪＹｎを正しいとして電子ビームの制御に補正を
加え、ＪψＢ”ＪＹＢとすることができる。

また方位方向に対してはデータを動かしていないので、
電子走査アンテナ５１の高低駆動軸が正確に高低方向の
ビーム走査と直交しているかどうかをチェックできる。

即ち高低方向に機械軸を動かしたのにも拘らず、信号源
５２方向のビーム方向が左右（方位方向）にぶれること
があれば、これは高低機械軸と高低方向への電子ビーム
走査面が直交していないことを示す。

このときはアンテナ５１全体の水準を直して再び校正を
する。

または電子走査軸の方位方向に校正を加えて合致するよ
うにすることも考えられるが、高低角の量によってこの
補正も変化するので普通はあまり得策ではない。

このようにして高低方向のビーム走査面が高低機械軸に
垂直になった状態で、第６図に示したように眼鏡３２の
光軸をずらすことなく眼鏡３３を信号源５２のマーク５
４に合致させて固定する。

こうすれば眼鏡３２．３３を結んだ線は正確に高低方向
の電子ビーム走査線に平行になっていることになる。

なお上記実施例において、使用される接眼鏡には第２図
乃至第４図に示したように眼鏡の回転量が正確に読み取
れるように回転台に目盛りをつけているが、あるいは眼
鏡の回転量が電気的信号として読み取れるようにシャフ
トエンコーダをつけれおけば１．（ＹＢの正確な校正に
役立つであろう。

また水準器４５を有する接眼鏡４０を使用し、高低方向
の電子ビーム走査線が垂直になった時点で水準をとって
おけば、水準器４５によって以後の水準を規制すること
も可能である。

なお高低方向のチェックに用いるθ８の値は、第７図に
示すようにアンテナ５１の面に対してなるべくθ−９０
°に近くなるようにした方が良い。

なぜならば面に傾きを持ったビームを振るとき多かれ少
なかれオイラ角による誤差が生じるからである。

また接眼鏡としては支持台に１対の眼鏡を取り付けるだ
けでなく、この眼鏡とは別方向を向いた他の１対の眼鏡
を取り付けて別方向の基準とすることもできるのは勿論
である。

また接眼鏡の各眼鏡は工業用テレビジョンカメラ等の光
学的照準器に置き換えることが可能である。

上述したように本考案によれば、精度良く簡単に標定、
同期を行い得るレーダアンテナ標定同期装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーダアンテナ標定同期装置を示す構成
説明図、第２図乃至第４図は本考案に係るレーダアンテ
ナ標定同期装置で使用される接眼鏡の異なる例を示すも
ので、同図ａはそれぞれ斜視図、同図すはそれぞれ側面
図、第５図は本考案に係るレーダアンテナ標定同期装置
の一実施例を示す構成説明図、第６図は第５図の装置の
ある動作状態を説明するために示す図、第７図は第５図
の装置のある動作状態を説明するために示す図である。 ２０・・・・・・接眼鏡、２１・・・・・・剛体支持台
、２２，２３・・・・・・回転台、２４，２５・・・・
・・眼鏡、２６・・・・・・取付面、２７・・・・・・
軸、５０・・・・・・支持装置、５１・・・・・・電子
走査アンテナ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機械軸まわりに回転可能に支持された電子走査アンテナ
   と、この電子走査アンテナに対抗して配置され所定周波
   数の信号をこの電子走査アンテナに向けて放射する信号
   源と、前記電子走査アンテナの本体に任意の方向へ調整
   可能にかつ固定可能に取りつけられた剛体支持台と、こ
   の剛体支持台に取りつけられるとともに前記電子走査ア
   ンテナに所定の走査データが与えられかつ前記電子走査
   アンテナの向きが前記信号源からの信号受信出力が最大
   となる第１の向きにある状態で光軸が前記信号源の方向
   に一致される第１の眼鏡と、この第１の眼鏡の光軸の回
   転面と同一平面内で光軸が回転するよう前記剛体支持台
   に取りつけられるとともに前記電子走査アンテナに前記
   所定の走査テ゛−タとは異なる走査データが与えられか
   つ前記電子走査アンテナの向きが前記第１の向きとは異
   なる第２の向きにある状態で光軸が前記信号源の方向に
   一致される第２の眼鏡とを具備するレーダアンテナ標定
   同期装置。