JPS5942831B2 - 角度誤差検出装置 - Google Patents

角度誤差検出装置

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JPS5942831B2
JPS5942831B2 JP8367879A JP8367879A JPS5942831B2 JP S5942831 B2 JPS5942831 B2 JP S5942831B2 JP 8367879 A JP8367879 A JP 8367879A JP 8367879 A JP8367879 A JP 8367879A JP S5942831 B2 JPS5942831 B2 JP S5942831B2
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angular
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JP8367879A
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康一 石井
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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
    • G01S3/146Systems for determining direction or deviation from predetermined direction by comparing linear polarisation components

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は目標の発する電波を受信するアンテナを用い
て、アンテナの指向方向と目標の方向との指向角度誤差
を検出する角度誤差検出装置に関するものである。
従来このような角度誤差検出装置は目標の発する偏波が
円偏波の場合とか直線偏波の場合のように定まっている
場合には比較的簡単な方法があり、すでに多く実用に供
せられている。
しかしながら目標の発する偏波が任意偏波でかつ時間と
ともにそのだ円偏波率や偏波の傾きが変化するような場
合には多数の一次放射器を用いるいわゆるマルチホーン
方式のアンテナにおいてはいくつかの例があるが、1個
の一次放射器を用いる場合には適当な方法がなかった。
一方最近のアンテナは干渉を軽減するためあるいは一次
放射器系への集束ビーム伝送系の導入等により、マルチ
ホーンの使用が制限される傾向となり場合によっては1
個の一次放射器しか用い得ないこともあるようになって
きている。
第1図は従来の角度誤差検出装置の一例である。
第1図において目標よりの信号は一次放射器1で受信さ
れ、角度誤差を検出するための2つの高次モード結合器
2,3により円形導波管内に励起する高次モード成分の
みを取出す。
このとき2つの高次モード結合器2と3とは互いに直交
関係にあモード成分は高次モード結合器2,3を素通り
して偏波変換器4及び5により偏波の形、偏波面を変換
する。
この例では偏波変換器として90°位相差板4,180
°位相差板5を用いる。
偏波変換された信号は偏分波器6によって、直交する2
つの偏波成分EXc、Eycに分離される。
ここにExc主偏波成分、Eycは直交偏波成分である
EXCは位相検波器(以下PSDと呼ぶ)フループフィ
ルタ8及び電圧制御発振器(以下VCOと呼ぶ)9によ
り、いわゆる位相同期ループ(以下PLLと呼ぶ)を構
成し、VCO9の出力がEXCと90゜位相が異なる状
態に保持されるようにする。
一方EycをPSD17でVCO9の出力で検波し増幅
器18を介してモーター19により前記偏波変換器5を
駆動すると同時に歯車箱20を介して偏波変換器4を駆
動する。
一方高次モード結合器2及び3よりの高次モード成分は
直交偏波合成器33により合成され、位相差板4,5と
同等の偏波変換器34,35を通って、偏分波器36で
2つの直交成分Exb及びE、ydに分波しこれらをP
SD37及び4γに、より、VCO9の出力あるいはそ
れを90°移相器10により9o0移相したものを用い
て同期検波しこれを低域ろ波器38及び48にて直流成
分のみを取出すことにより2つの角度誤差電圧△X、△
Yを得る。
以上の動作を算式を用いて以下説明する。
第2図はこのような角度誤差検出装置を用いる場合の目
標と本装置を備えた追尾アンテナ及び偏波の関係を示す
図であり、図中Eは本装置を備えた追尾アンテナ、Tは
目標であり、Tを含む面内に追尾アンテナEのビームの
中心方向とこの面の交点Oを原点とする座標系XYを想
定する。
なおEOとETとのなす角度△θが追尾アンテナの角角
誤差、φが角度誤差の向きと、X軸方向との傾きを示す
角度、到来偏波の形が図のようであるときEmaXはだ
円偏波の長軸電界、Emlnは同短軸電界であり角度α
はEmaxの方向のX軸よりの傾き角度である。
第2図のような状態で第1図の角度誤差検出装置を追尾
アンテナに備えていると第1図の偏波変換器4の入力部
の電界EXa及びEyaは、で表わされる。
ここにEXA、EyAは第2図X。Y座標をOE力方向
平行移動したときのEXAνE3’Aを定める点におけ
るX及びY成分の電界である。
以下Exi3 、 EVBフExcシEyeフE X
DフEybについても同様である。
これを偏波変換器4,5の角度をそれぞれα及びβとし
てExc 、 Eyc求めると〔2〕式を得る。
第1図を直線偏波受信用とする場合には、歯車箱20に
よりα=:2βの関係を与えることにより、PSD17
増幅器18及びモータ19によって自動的にα=γとな
る制御がなされる。
このときとなる。
一方高次モード結合器2,3で取出される角度誤差信号
は直交偏波合成器33で合成されてExb。
Eybとなるが、これらは△θが小さいときはExB=
に△θ(EmaXcos(γ〜ψ)=JErnin s
+n(γ−ψ))Eyc−に△θ(E rnax S
I n(γ−ψ) jEminsIn(γ−ψ) )
) (4)と表わされる。
ただしkは比例定数である。偏波変換器34及び35は
4及び5き同じ角度であり、それぞれα及びβであるか
ら、α二2βでかつα=γという条件を与えると偏分波
器36の出力EXD 、 Eybは〔5〕で表わされる
したがって、〔3〕式のExcを基準として、EXDの
うちExcと同相分のみをPSD37で検波すると△X
として を得る。
同様にEyDのうちのExcと直交成分のみをPSD4
7で検波すると△Yとして を得る。
〔6〕式及び〔7〕式で与えられる△X、△Yは第2図
からもわかるように角度誤差△ のX方向及びY方向の
成分を表わすものとなっている。
次に第1図を円偏波受信用として用いる場合は偏波変換
器4,5,34,35は駆動せず固定しておき、 このとき となる したがって となり、EXDをExcを基準としてPSD3γ及び4
7で検波することにより△X、△Yとしてを得ることが
できる。
このとき第1図のスイッチ41は図に示されているよう
に接続され、直線偏波の場合はEXD側に接される。
以上のように第1図の方式では到来偏波の状態によって
角度誤差検出回路を適当に切換えてやることにより角度
誤差電圧△X及び△Yを得ることができる。
第1図に示したものでは円偏波の場合と直線偏波の場合
とで装置の構成を切換えることが必要であり、このため
に到来偏波の変化の激しい場合には操作が複雑となるだ
けでなく受信をつねに良好な状態に保ち得ない欠点があ
った。
すなわちExcに到来偏波のうち全成分を取り出すこと
ができないという欠点があった。
例えば右旋円偏波を受信する状態で左旋円偏波が到来す
るとExc=Oという場合が生じ(〔8〕式においてE
max−Eminとなる)受信不能となる可能性がある
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、任意の到来偏波に対して適切に偏
波変換器を制御すると同時にそれによって生じる角度誤
差信号への影響を取除くことによって、つねに良好な受
信状態を保ちながら安定な角度誤差電圧を得る角度誤差
検出装置を提供することを目的とする。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第3図において、第1図と同じ番号を付したものは同じ
機能を有するものであり、基本モード成分をEXCに取
出し、これに対してP L Lを構成してEXCと同期
して90°の位相差を有する信号をVCO9の出力とし
て得る。
この発明では到来波の基本モード成分をすべてExcに
取出すために偏波変換器4及び5はそれぞれ独立にPS
DI7及び27の出力を増幅器18及び28を介してモ
ータ19及び29に与えて駆動している。
EXC及びEycの前述の一般式〔2〕においての式を
簡単化するために とおくと を得る。
式〔13〕においてExcを基準としてEycを求める
と〔14〕式となる。
式〔14〕において虚数部をOとする条件の一つにα=
γがあり、第3図においてPSDI 7によりExcと
90°位相差を有するVCO9の出力によってEycを
検波して、この出力が0となるようにモーター19で偏
波変換器4を駆動すれば、この条件が満足される。
α=γとなると式〔14〕はと変換される。
したがってPSD27によりVCO9出力90°移相器
1oにより9o0の位相差を与えたもの、すなわちEx
cと同位相の信号を用いてEycを検波し、これが0と
なるようにモータ29によって偏波変換器5を駆動すれ
ば〔15〕式を0とする条件α−2β+δ=0が得られ
る。
α=γ及びα−2β十δ=0の2つの条件が満足される
とExc=−jEとなり到来波の基本モード成分はすべ
てEXCの端子に得られ、当然のことなからEyc=O
となる。
したがって任意偏波の到来波に対してExcにはつねに
基本モード成分の全電力が得られるので従来の方式の欠
点がなくなる。
一方α−2β十δ−〇とすることによりExi)。
E、VDにはその影響が生じてくる。
前述の〔4〕式で与えられるExB)EyBを偏波変換
器34及び35を通してEXD、EyDを求めると を得る。
式〔16〕に前記の条件α−γ及びα−2β+δ−〇を
与えると となる。
式〔17〕よりEXDの虚数部をPSD37にて検波し
低域ろ波器38を通すと を得ることができる。
一方EXDとEyDの実数部をそれぞれPSD47およ
び5γによって検波し、これらを低域ろ波器48及び5
8を通した後座標変換器59により2δに相当する角度
だけ回転させるような座標変換的合成を行うと、 を得ることができる。
なおこの座標変換的合成に必要な角度2δはα−2β+
δ−〇の条件から2つの偏波変換器の角度α及びβより 2δ=2(2β−α) ・・・・・・・・・・・
・〔20〕で得られる。
このように第3図の装置では座標変換器59を用いてE
XD、EyDの出力を処理することによって〔18〕及
び〔19〕式に示すように互に直交する2つの角度誤差
を安定に取出すことがEXCに基本モード成分の全電力
を取出すことと同時に可能となる。
以上述べたように本発明により従来到来偏波の変動によ
って受信信号Excのレベルが変動することがなくなり
、到来信号を効率よく受信することができると同時に、
効率をよくすることによって角度誤差信号に与える影響
を取除き、従来と同様に安定な角度誤差電圧が得られる
ことがわかる。
なお上記の説明では式〔14〕をOとする条件としてα
=γ及びα−2β十δ=0のみあげたが、式〔14〕を
Oとする条件はこの他にも、例えばα−γ−π/2及び
α−2β−δ−π/2があり、この場合は〔17〕式に
対して が得られ、Exc= Eであるので極性を一部変更す
ることにより△X、△Yとして〔18〕〔19〕式と同
様な出力を得ることができる。
このほか一般的には α−γ−nπ及びα−2β+δ=nπ(nは整数) (
22)及び α−γ二π/2+nπ及び α−2β−δ−π/2+nπ(nは整数) °−−−
−−(23)の場合においても極性の一部変更のみで同
様な出力が得られるのは明らかである。
さらに偏波変換器として4及び34を180゜位相差板
、5及び35を90°位相差板にした場合にもE’yc
を0さするためのモータ19及び29の制御の仕方を変
更することにより上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のようにこの発明によれば任意の偏波に対して効率
よく受信しつつ正確な角度誤差の検出を行うことができ
るので、到来波の偏波変動の大きなロケットや衛星など
を自動追尾するための角度誤差検出装置として用いる場
合に効果的である。
また降雨等により伝ばん路で偏波状態が影響を受けやす
いような高い周波数帯に用いる場合にも同様な効果が期
待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の角度誤差検出装置の一例を示す系統図、
第2図は本発明の動作説明のための目標と本装置を備え
た追尾アンテナとの位置関係を示す概念図、また第3図
は本発明の一実施例を示す系統図である。 図中、1は一次放射器、2,3は高次モード結合器、4
,5,34,35は偏波変換器、6゜36は偏分波器、
7,17,27,3γ、47゜57は位相検波器、8は
ループフィルタ、9は電圧制御発振器、10は90°移
相器、18 、28は増幅器、33は直交偏波合成器、
38,48゜58は低域ろ波器、59は座標変換器であ
る。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 導波管内の基本モードにより基準信号を取出し、ま
    た互いに直交関係を有する2つの高次セードを用いて角
    度誤差信号を取出して前記基準信号に同期した局部発振
    器出力を用いて前記角度誤差信号を同期検波することに
    よって互いに直交する2つの角度誤差を検出する角度誤
    差検出装置において、前記基準信号の入力偏波に応じて
    基準信号の出力部に全電力を伝送するように制御される
    少くとも2つの偏波変換器を備え、前記直交関係を有す
    る2つの高次セード出力を直交関係を保つように合成し
    たのち、前記2つの偏波変換器と同角度となるように制
    御される2つの誤差信号偏波変換器を通過させたのち2
    つの互いに直交する偏波成分に分岐し、第1の分岐出力
    を前記基準信号に同期した局部発振器出力を用いて同期
    検波して第1の角度誤差出力とするとともに、第1の分
    岐出力及び第2の分岐出力をそれぞれ前記局部発振器出
    力によって第1の角度誤差出力と90°位相差を有する
    同期検波を行ったのち、前記偏波変換器角度に応じて座
    標変換的合成を施すことにより第2の角度誤差出力とす
    ることを特徴とする角度誤差検出装置。
JP8367879A 1979-06-29 1979-06-29 角度誤差検出装置 Expired JPS5942831B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0611950U (ja) * 1992-07-17 1994-02-15 株式会社トザキ 切削工具の種類検出装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0306654B1 (en) * 1981-08-27 1993-05-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Angular error detecting device
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JPS6040975A (ja) * 1983-08-16 1985-03-04 Nec Corp 自己追尾給電方式

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JPS567067A (en) 1981-01-24

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