JPS62159069A - ４ア−ムデユアルモ−ドスパイラルアンテナを用いた方位測定用モノパルス受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、４アームデュアルモードスパイラルアンテナ
を用いた方位測定用モノパルス受信器に関する。

ｂ、従来の技術 従来のこの種の受信器構成を第９図に示す。

４アームスパイラル構造のアンテナ１ａは、モードフォ
ーミング回路２ａとの組合せにより、ΣモードとΔモー
ドの２つのビームを同時に励振・受信することができる
。

Σモードの放射パターンを第７図に示す。

放射パターンは、アンテナ中心軸（Ｚ軸）上にピークを
有する広い単峰特性である。θ方向では位相変化はない
が中心軸回りの角φ方向で位相が変化し、φの３６０６
の変化に対して位相もリニアに３６０°変化する。

Δモードの放射パターンを第８図に示す。

放射パターンは、中心軸上に０点を有する双峰特性であ
る。その位相はφ方向の３６０°に対してその２倍の７
２０　’変化する。

これら２つのモードを用い、その反射波の振幅比からθ
を、その位相差からφに関する情報を得る。

このようにして方位測定のモノパルス動作を行せ得る。

実際にはθ、φの球面座標でなく、直交座標系に変換し
、アジマス角Ａ２＋　エレベーション角ＨＬとして求め
ることが多い。このため、後述する位相補正回路３ａで
位相補正したのち、方位計算手段で方位が計算される。

すなわちΣチャンネル、Δチャンネルの出力をビームフ
ォーミング回路４ａでΣ十Δ、Σ−Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−
ｊΔに合成し、各々の出力を対数アンプ５□＋　５ｇｍ
＋　５ｉｍ＋　５ｈａを通して検波回路６１１１＋６２
ｍ＋６２ｍ＋６４．で検波し、その各々の出力の差を減
算器７１．。

７□で求める。

なお第７図において８．、．８□はデバイダまたは方向
性結合器を示し、９１ｍ＋９１ａは対数アンプを示し、
１０、、、　Ｉｏｚｍは検波器を示し、ｌｌａは比較回
路を示す。

＾Ｚ＋ＥＬは、上記方位計算手段で例えば次式に従って
計算される。

ここでＤ　（Ａ２）　、　Ｄ　（ＥＬ）はＡ２角＋　Ｅ
Ｌ角を変数とする予め測定された既知関数であり、その
逆関数から実際のＡ２角＋　ＥＬ角が求められる。

Ｃ８発明が解決しようとする問題点 この方式による方位測定においては、ΣモードとΔモー
ドの位相が同一である面が方位の基準面とされる。しか
しスパイラルアンテナは、その給電点とスパイラル輻射
面上の電流最大点までの道のりにその動作原理上Σモー
ドとΔモードとの間で差があるので、Σモードの信号と
Δモードの信号の位相差は周波数に依存して変化する。

したがってその同相面である方位基準面は、周波数によ
ってアンテナ中心軸の回りに回転し、これはモノパルス
動作にとって好ましくない。この位相回転量はスパイラ
ルの構造により異なる、平面ログスパイラルのα−７６
″〜８２″（α：スパイラルの成長率）の場合の位相回
転量を第６図に示す。

周波数による基準面の回転を補正するために、従来は第
９図に示すようにΣチャンネルに位相補正用固定線路３
ａを設けて、周波数に対して第５図の直線Ｃ０の様に直
線補正をしていた。

しかしこの方法による補正では動作周波数をマルチオク
ターブまで広げるような使用に対して不十分であること
は明らかであり、より良い補正方法を必要としていた。

本発明は従来の技術による方位測定用モノパルス受信器
の欠点を解決し、マルチオクターブの広帯域にわたって
周波数による基準位相面の回転を補正することができる
方位測定用モノパルス受信器を提供することを目的とす
る。

ｄ０問題点を解決するための手段 上記問題点は、動作可能帯域を複数の周波数帯（バンド
）に分割し、各バンド毎に、周波数の一次関数として位
相が変化する位相補正回路と移相量のその帯域における
変化がほぼ無視できる移相器を直列に結合した基準位相
面補正回路を設け、各バンド毎に基準位相面補正回路を
スイッチで切り替えることにより解決された。

ｅ、　作用 周波数に対する基準位相面の回転量曲線を折線近似する
。

動作周波数帯内の基準位相面の回転量が第５図の曲線で
表わされる時の位相補正を、周波数帯域を３分割して行
う場合について説明する。この時各バンドは第１のバン
ドが周波数ｆｋ〜ｆ１を、第２のバンドがｆｋ〜ｆ２を
、第３のバンドがｆ２〜ｆｋをそれぞれ分担する。

例えば第１のバンドは周波数ｔｏ、　Ｌにおいて、基準
位相面の回転量がそれぞれφ。、φ、となり、その中間
で基準位相面の回転量φが周波数ｆの一次関数となるよ
うに、補正される。

第５図における（ｆｏ、φ。）、　（ｒ＋＋φ、）を通
る直線φ（ｆ）は、次式で与えられる。

ｆ＋　　　ｆｏ　　　　　　Ｌ　　　ｆ。

＝ｆｋ＋＋ａ＋ｆ ｆｋ　−ｆｏ φ１−φＯ ｆ＋　　　ｆ。

ｂ、に対応する位相は、移相器を用いて補正される。

またａ、ｆに対応する位相は、周波数の一次関数として
位相が変化する位相補正回路を用いて補正される。

例えば線路長（電気長）ｌ、の第１の位相補正用線路と
移相ｔｂｒの第１の移相器をモードフォーミング回路よ
り後段に設け、基準位相面を補正する。

ここにおいて Ｃ：光速 同様に第２のバンド、第３のバンドの基準位相面補正回
路を、それぞれ線路長１．、Ｉｔ、の位相補正用線路と
、移相量す、、　ｂ、の移相器で形成し、各バンド毎に
スイッチで切り替える。

ｂ　　　　ｆ＋ この結果、各バンドにおける位相回転量曲線は折線ｃｌ
、　ｃ、・Ｃ３で近似される。

ｆｋ実施例 第１図は本発明に係る方位測定用モノパルス受信器の好
ましい実施例のブロックダイヤグラムの主要部である。

４アームスパイラルアンテナ１は、モードフォーミング
回路２との組合せにより、ΣモードとΔモードの２つの
ビームを同時に励振・受信する。モードフォーミング回
路２の出力のΣチャンネルに複数の基準位相面補正回路
３が設けられ、スイッチに、、　Ｋ、。

Ｋ３＋に４で択一的に選択される。すなわちスイッチＫ
ｌ＋に２により位相補正回路としての線路Ｌ１．　ＬＺ
Ｉ　Ｌ３の中の１線路を選択し、スイッチに１．に４に
より移相器Ｐｓｉ、　Ｐｓｉ、　ＰＳ：ｌの中の１移相
器を選択する。なお選択されるべきチャンネルに対応し
て、スイッチＫｌｌ　ＫＳＩＫｘ、に４は連動して切替
えられる。

各位相補正用線路Ｌ＋、　Ｉ、ｚ、　Ｌ３の線路長およ
び各移相器の移相量は、「作用」の項の説明に従って各
バンド毎に設定される。

基準位相面補正回路３を経由してモードフォーミング回
路２の出力は、ビームフォーミング回路４に送られ、ビ
ームフォーミング回路４の出力Ｓ＋、　Ｓｚ。

Ｓｓ、Ｓａは従来技術を用いて処理される。

なお複数の移相器は単一の可変移相器を用い、その入出
力端子を選択可能とすることによっても実現することが
できる。あるいは外部信号により移相量を制御すること
ができる単一の可変移相器を用いることも可能である。

第２図は本発明に係る方位測定用モノパルス受信器の他
の好ましい実施例のブロックダイヤグラムの主要部であ
る。

第１図の構成で、ＲＰ帯で可変移相器を設置すると広帯
域のものが必要となり高価となる。そこでＲＦアンプの
後をスーパーヘテロダイン構成とし、ＩＰ帯に移相器を
バンド毎に１個設け、これを第１図と同様にバンド毎に
移相量設定を行えばより安価な構成が得られる。第２図
はこの場合の実施例である。

第１図と対応する部材には同一参照番号を付し説明を省
略する。ミキサ１２．、１２□においてモードフォーミ
ング回路２の出力は、分配器１３を経て局部発振器１４
から送られて来た局部発振信号と混合され、その中間周
波数信号が移相器ＰＳ＋、　ＰＳｚ、　ＰＳ３に送られ
る。

スーパーヘテロゲイン構成を採用した場合には、ＩＰ帯
で線路長の切替を行うことも可能である。しかしＲＰで
の場合に比べ線路長が長くなり、かつＩＰ帯での線路長
切替機構が必要となり、構造的に大きくなる。

第３図は本発明に係る方位測定用モノパルス受信器の他
の好ましい実施例のブロックダイヤグラムの主要部であ
る。

第１図、第２図と対応する部材については、共通の参照
番号を付し、説明を省略する。

高周波受信器では雑音指数ＮＦ改善の為にＲＦアンプを
設けることが多い。しかしマルチオクターブにわたる広
帯域では単一のＲＰアンプでは難しい。この場合、帯域
を分割して複数のＲＦアンプ１５＋、　１５ｇ、　１５
ｚ、１５ｔ。

１５ｓ、１５ｂをスイッチにＩｎ　Ｋｚ＋　ＫＳＩ　Ｋ
ｂを用いて切替える。位相補正線路Ｌ＋、　ＬＺＩ　Ｌ
３は旺アンプ１５□１５□、１５゜と直列に接続されて
設けられている。なおスイッチに、、　Ｋ、、　Ｋコ＋
　ＫＳＩ　ＫＳＩ　Ｋｈは連動して切替えられる。

位相補正線路はモードフォーミング回路の後段（又はＲ
Ｆアンプの前段）に設けることも可能であるが、線路製
分の損失と線路切替機構による損失分だけ受信器の雑音
指数（ＮＦ）を低下させるので好ましくない。このため
第３図の実施例では、ＲＦアンプの出力側にこれを設け
、ＮＦの低下を防止している。

この例では、ＲＦアンプの切替スイッチＬ、Ｋｚを線路
切替スイッチとしても機能させることができるので、小
型化、軽量化、コスト低減に効果がある。

第４図は本発明に係る方位測定用モノパルス受信器の他
の好ましい実施例のブロックダイグラムの主要部である
。

第１図ないし第３図の部材に対応する部材については、
共通の参照番号を付して説明を省略する。

第４図は第３図の実施例をスーパーヘテロダイン構成と
したものである。

第３図と同様に、移相器をＩＰ段に設け、バンド切替ス
イッチに、、　Ｋｌ　ＫＳ＋　Ｋ６に連動するスイッチ
に３．　Ｋ４で、移相量を制御する。

第１図ないし第４図のいずれの実施例においても、移相
器ＰＳ＋、　ＰＳｚ、　Ｐｈは外部信号を用いて移相量
を選択することができる単一の可変移相器を用いて実現
することができる。

なお、以上の実施例においては、位相補正機構をΣチャ
ンネルにのみ設けたが、Σチャンネルの電気長をΔチャ
ンネルより長くし、Δチャンネルに位相補正機構を設け
ることにより基準位相面回転の補正を行うことも可能で
ある。また双方に設けることも可能である。

ｆ９発明の効果 マルチオクターブの広帯域にわたってスパイラルアンテ
ナのΣモードとΔモードの同位相面をはｘ’　一定に保
持することが可能となり、従ってモノパルス受信器の方
位測定動作上誤差を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係る方位測定用モノパル
ス受信器の好ましい実施例のブロックダイヤグラムの主
要部、第５図は位相回転量の折線近似を示すグラフ、第
６図は成長率αをパラメータとし周波数を変数とする位
相回転量の例を示すグラフ、第７図はΣモードの放射パ
ターンの概念的斜視図、第８図はΔモードの放射パター
ンの概念的斜視図、第９図は従来技術による方位測定用
モノパルス受信器の一例のブロックダイヤグラムである
。 １・・・４アームスパイラルアンテナ、２・・・モード
フォーミング回路、 ３・・・基準位相面補正回路、 ４・・・ビームフォーミング回路、 １２＋、　１２□・・・ミキサ、 １３・・・分配器、 １４・・・局部発振器、 １５＋　〜１５．・・・ＲＦアンプ、 Ｋ１−に６・・・切替スイッチ、 Ｌ　Ｉ−Ｌ　３・・・位相補正用線路、ｐｓ、〜ＰＳ２
・・・移相器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）４アームデュアルモードスパイラルアンテナと、
   モードフォーミング回路と、ビームフォーミング回路と
   、ビームフォーミング回路の出力から方位を求める方位
   計算手段を備える方位測定用モノパルス受信器において
   、 モードフォーミング回路とビームフォーミング回路の中
   間に、周波数の一次関数として位相が変化する位相補正
   回路と、その帯域でほぼ移相量が一定である移相器の組
   合せからなる複数の基準位相面補正回路と、上記基準位
   相面補正回路を所定の周波数帯域毎に切替える切替スイ
   ッチを備えることを特徴とする４アームデュアルモード
   スパイラルアンテナを用いた方位測定用モノパルス受信
   器。 （２）上記基準位相面補正回路が、上記モードフォーミ
   ング回路のΣチャンネルに設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の４アームデュアル
   モードスパイラルアンテナを用いた方位測定用モノパル
   ス受信器。 （３）上記基準位相面補正回路が、上記モードフォーミ
   ング回路のΔチャンネルに設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の４アームデュアル
   モードスパイラルアンテナを用いた方位測定用モノパル
   ス受信器。 （４）上記位相補正回路が位相補正用線路からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の４アーム
   デュアルモードスパイラルアンテナを用いた方位測定用
   モノパルス受信器。 （５）上記位相補正用線路の電気長ｌ＿Ｋが、その周波
   数帯域がｆ＿ｋからｆ＿ｋ＿＋＿１までであり、必要な
   位相補正量のｆ＿ｋにおける値をφ＿ｋ、ｆ＿ｋ＿＋＿
   １における値をφ＿ｋ＿＋＿１、ｃを光速とするとき、
   次式で与えられることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の４アームデュアルモードスパイラルアンテ
   ナを用いた方位測定用モノパルス受信器。 ｌ＿ｋ＝（ｃ／２π）（φ＿ｋ＿＋＿１−φ＿ｋ）／（
   ｆ＿ｋ＿＋＿１−ｆ＿ｋ）（６）上記移相器の移相量ｂ
   ＿ｋが、その周波数帯域がｆ＿ｋからｆ＿ｋ＿＋＿１ま
   でであり、必要な移相量のｆ＿ｋにおける値をφ＿ｋ、
   ｆ＿ｋ＿＋＿１における値をφ＿ｋ＿＋＿１とするとき
   、次式で与えられることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の４アームデュアルモードスパイラルアン
   テナを用いた方位測定用モノパルス受信器。 ｂ＿ｋ＝（φ＿ｋｆ＿ｋ＿＋＿１−φ＿ｋ＿＋＿１ｆ＿
   ｋ）／（ｆ＿ｋ＿＋＿１−ｆ＿ｋ）（７）上記モードフ
   ォーミング回路の出力が、局部発振器と分配器とミキサ
   ーから成る中間周波段（ＩＦ）を経てビームフォーミン
   グ回路に送られることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の４アームデュアルモードスパイラルアンテ
   ナを用いた方位測定用モノパルス受信器。 （８）上記移相器が、上記中間周波段の後段に設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第（７）項記載
   の４アームデュアルモードスパイラルアンテナを用いた
   方位測定用モノパルス受信器。 （９）上記モードフォーミング回路の出力がＲＦアンプ
   を経由して基準位相面補正回路に送られることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の４アームデュアル
   モードスパイラルアンテナを用いた方位測定用モノパル
   ス受信器。 （１０）上記ＲＦアンプが上記所定の周波数帯域毎に設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第（９）
   項記載の４アームデュアルモードスパイラルアンテナを
   用いた方位測定用モノパルス受信器。 （１１）上記複数の移相器が、外部信号により移相量を
   制御することができる単一の可変移相器からなることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の４アームデ
   ュアルモードスパイラルアンテナを用いた方位測定用モ
   ノパルス受信器。