JPS62159070A - ４ア−ムデユアルモ−ドスパイラルアンテナを用いたモノパルス受信器 - 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の改良に関する。

ｂ、従来の技術 従来の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の方位誤差関数は、ア
ンテナの構造による放射パターンの形状で一義的に決定
されてしまい、その瞬時覆域は固定されている。更に、
その瞬時覆域内の方位のアンビギュイティを除くため、
ΣチャンネルとΔチャンネルの振幅比較回路を必要とし
ていた。

従来のこの種の受信器構成を第７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５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３６０
　”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６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
７２０　’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Ａｚ、エレベーション角ＥＬとして求め
ることが多い。このため位相補正回路３ａで位相補正し
たのち、Σチャンネル、Δチャンネルの出力Σ、Δをビ
ームフォーミング回路４ａでΣ＋Δ。

Σ−Δ、Σ＋ｊΔ、Σ−ｊΔに合成し、各々の出力を対
数アンプ５．、．５□ｍ＋　５．ｌｌｌ＋　５４１１を
通して検波回路６１．。

６□ｍ　＋　６　：Ｉ　Ｍ　＋　６４’　＊で検波し、
その各々の出力の差を減算器７１１１＋７２１１で求め
る。

なお第７図において８．、．８□１はデバイダまたは方
向性結合器を示し、９．、．９□、は対数アンプを示し
、１０、□１０□１は検波器を示し、ｌｌａは比較回路
を示す。

ＡＺ＋　ＥＬは次式で与えられる。

ここでＤ　（ＡＺ）　、　Ｄ　（ＥＬ）は、ＡＺ角＋　
ＥＬ角を変数とする予め測定等により得られる既知関数
である。

両式は直交軸上では同じ値となり、方位誤差関数りはＡ
Ｚ．　ＥＬに対して共通に次式で表わすことができる。

例えば４アームスパイラルアンテナのパターンが次式で
表わせるものとすると、誤差関数りは４式で表わされる
。

Σ＝　２ＣＯ５θ　　　　　　　　　　　　　　−−−
−−−−・３Δ＝２．ｒＴｃｏｓθ５ｉｎ（１，４ｒ丁
ｓｉｎθ）このように誤差関数Ｄ（θ）は既知関数であ
るので、これを逆変換することにより測定したＤ（ＡＺ
）　。

Ｄ　（ＩＥＬ）を実際の＾２角、　ＥＬ角に変換するこ
とができる。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 第４図のに＝１のグラフは、Ｄ（θ）を０°≦θ≦９０
″の範囲でプロットしたもである。に−１のグラフによ
れば、θ〉１５°では誤差関数りからθは一意には定ま
らない、すμわちアンビギュイテイが存在する。しかし
θ＜２３°ではΣ〉Δであり、２３°くθ＜３６”では
Σ〈Δである。したがって２３″≦θ≦３６゜の範囲の
アンビギュイティは、ΣとΔの振幅比較をすることで消
え、その方位を求めることができる。

しかしながら、この場合、高価なログアンプ９１ｍ＋９
ｔｍ、比較回路１１ａ等で構成される振幅比較器を必要
とする。アンテナパターンが３式のとき、アンビギュイ
ティなしの瞬時覆域は片側で３６″となる。又、θが１
０″以内では誤差関数はθにほぼ比例し、その誤差電圧
感度は約０．．９ｄＢ／度である。

以上説明した様に誤差関数はアンテナパターンが決まる
と一義的に固定される。従って瞬時覆域も固定され、か
つその瞬時覆域内（上の例では片側３６°）のアンビギ
ュイティを除去するのに振幅比較器を必要としていた。

ｄ１問題点を解決するための手段 本発明に係る方位測定用モノパルス受信器は、従来の固
定されていた誤差関数を可変とし、必要に応じてその瞬
時覆域を可変とすることにより、振幅比較器を必要とし
ないでその瞬時覆域内のアンビギュイティを除去しまた
方位測定分解能を向上させる。

誤差関数を可変とするために、Σ、Δ両チャンネル又は
どちらかのチャンネルの増幅器に可変利得増幅器を用い
るか又は一定利得増幅器の前段又は後段に可変減衰器を
置き、どちらかのチャンネルの利得を変化させΔ／Σの
比に係数Ｋを乗じる構成とする。

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
施例においては、必要な覆域又は検出角度に応じて方位
を設定できる基準方位設定手段と、測定された方位結果
とを比較する比較器と、比較器の結果により利得制御信
号を発生する手段と、Σチャンネル又はΔチャンネル中
のどちらか一方もしくはその両方の利得を上記利得制御
信号により可変できる手段を備える。

ｅ、　作用 Δ／Σの比に係数Ｋを乗じると、第２式は次のようにな
る。

Ｋ＝１のときは、従来の技術に相当する（第４図：。

Ｋ＝１）。Ｋ＞１のとき誤差関数は傾斜が急となり、Ｋ
＜１のとき誤差関数の傾斜はゆるやかになる。

例えば４アームスパイラルアンテナのパターンが３式で
表わされるとき、誤差関数Ｄ（θ）は次式で表わされる
。

Ｋ−０，７０７，Ｋ−１（従来技術）、に−２の場合の
結果を第４図に示す。

これらから分る通りに≦０．７０７の時には、Ｋ’＝１
の場合に生じた３６°以内のアンビギュイティはな（な
り、ΣとΔの振幅比較の必要はなくなる。またに＝２と
すると、その傾斜は急角度となりその誤差電圧感度を約
１．８ｄＢ／度に増加させることができる。

上記の可変利得増幅器又は可変減衰器は、ＲＦ段にまた
は、スーパーヘテロゲイン構成としてＩＦ段に、あるい
はその両方に設けることが可能である。

上記の可変利得制御は、測定して得られた方位とあらか
じめ設定された基準方位とを比較した結果によって、例
えば中央制御装置ｃｐｏにより行うことができる。

上記Δ／Σの比には種々の値に予め設定しそれを選択す
る構成とすることもできる。

ｆ、実施例 第１図は本発明の好ましい実施例のブロックダイヤグラ
ムである。

４アームスパイラル構造のアンテナ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。

受信波は位相調整回路３で位相調整し、利得可変増幅回
路８□８□で増幅される。利得可変増幅回路８．。

８ｔの利得の比率には利得制御信号発生手段１２の出力
によって制御される。さらに利得可変増幅回路に代えて
、固定利得増幅回路と減衰率可変減衰回路の組合せとす
ることも可能である。この結果、利得可変増幅回路８Ｉ
、８□の出力Σ、にΔからΣ＋にΔ、Σ−にΔ、Σ＋ｊ
ＫΔ、Σ−ｊＫΔ；　（ｊ；虚数単位）をビームフォー
ミング回路４で合成し、各出力を対数アンプ５１．５□
＋　５３＋　５４で対数変換し、検波回路６□６Ｚ、６
３．６４で検波する（なお対数変換と検波は逆の順序と
することもできる）。検波回路６＋、　６ｇと６３゜６
４のそれぞれの出力の差を減算回路’Ｌ、　７ｇで求め
る。

減算回路７１．７□の出力はそれぞれＡＺ角、ＥＬ角に
対応する関数となる。

上記ＡＺ角＋　ＥＬ角は、方位比較回路１３において、
基準方位設定手段１４に予め設定されている方位と比較
される。方位比較回路１３の出力によって上記利得制御
信号発生手段１２が制御される。

第２図は本発明の他の好ましい実施例のブロックダイヤ
グラムである。

この実施例においては、方位比較、基準方位設定。

利得制御信号発生等を中央制御装置ＣＰＵを用いて行う
。第１図の実施例と第２の実施例の共通の部分について
は同一の参照番号を付し、説明を省略する。

ＡＺ角＋　ＥＬ角に対応する信号は、それぞれＡ／Ｄ変
換回路１５＋、１５ｇでデジタル信号に変換されＩ１０
インターフェース１６を経由して中央制御装置ＣＰＵ　
１７に送られる。中央制御袋ｚｃｐυにおいて、メモリ
ＭＥＭＯＲＹ１８に設定されている基準方位と上記ＡＺ
角ｒ　ＥＬ角を比較し、利得制御信号が作られる。上記
利得制御信号は、Ｉ１０インターフェース１６を経由し
てＤ／Ａ変換回路１９１゜１９□に送られアナログ信号
に変換されたのち、利得可変増幅回路８．、８ｔの利得
を制御する。

第３図は、本発明に係る方位測定用モノパルス受信器を
用いて方位測定をする実施例のフローチャートである。

この例は、アンテナ系駆動装置を用いて、自動的にアン
テナ正面を受信波の到来方向に一致させる場合を示す。

この実施例では、ΣチャンネルとΔチャンネルの増幅器
の利得の比率にの値としてＫ　＝０．７０７゜Ｋ　＝１
．０．　　Ｋ　＝２．０の３値を選択でき、次の順序で
Ｋの値が選択される。

１）方向探知の初期の測定ではに＝０．７０７となる様
ΔまたはΣチャンネルの利得を制御して、電圧感度を落
して、最大覆域で方位を測定する。

２）ＡＺ又はＦ！Ｌのどちらかが１５°以上であれば別
の手段でアンテナを目標方位に向は再び測定を行う（Ｄ
ＲＩＶＥ　１）　　。

３）３’＜＾ｚ＜１５’かつ３″〈Ｅしく１５″である
ときに＝１にし、アンテナ方位を測定し、アンテナの向
きを変えル（ＤＲＩＶＥ　２）。

４）ＡＺ〈３ｅかつＥＬ〈３″であるときに＝２にし、
誤差電圧感度を上げて高分解能測定を行い、アンテナの
向きを変え（ＤＲＩＶＥ　３）　、最終的に測定値があ
らかじめ指定された許容範囲Ａ、Ｖ内となったところで
動作が終了する。

５）何らかの原因で測定結果が覆域外となれば、Ｋ＝０
．７０７の初期値に戻して正しい方位を求める（ＤＲＩ
ＶＥ　Ｏ）。

このように、測定された方位とあらかじめ設定された方
位とを比較し、測定された方位に応じてＫの値を変化さ
せることにより、単一の装置で広角度領域をアンビギュ
イティなく方位を検出し、最終的に高い精度でその方位
を知ることが出来る。

ｇ０発明の効果 ｉ）例えば方位探知の初期測定時は電圧感度を落して瞬
時覆域を広げておき、初期測定終了後アンテナを大よそ
の目標方位に向け、かつ電圧感度を上げて高い方位分解
能で精測定を行うことが可能となる。

ｉｉ　）高価な振幅比較器を使用することなく瞬時覆域
内のアンビギュイティなしで方位を求められる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の好ましい実施例のブロックダイヤグラ
ム、第２図は本発明の他の好ましい実施例のブロックダ
イヤグラム、第３図は本発明に係る方位測定用モノパル
ス受信器を用いて方位測定をする実施例のフローチャー
ト、第４図はＫをパラメータとする誤差関数りのグラフ
、第５図はΣモードの放射パターンの概念図、第６図は
Δモードの放射パターンの概念図、第７図は従来技術に
よる方位測定用モノパルス受信器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・・・位相調整回路、 ４・・・ビームフォーミング回路、 ５、、５．、５３．５．・・・対数アンプ、６１．６□
、　６ｓ、　６ａ・・・検波回路、７１，７□・・・減
算回路、 ８３，８□・・・利得可変増幅回路、 １２・・・利得制御信号発生器、 １３・・・方位比較回路、 １４・・・基準方位設定手段、 １５、、１５ｇ・・・Ａ／Ｄ変換回路、１９、、１９ｚ
・・・Ｄ／＾変換回路。

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ア
   ンテナ給電線と、ΣモードとΔモードの２つのモードを
   励振・受信するモードフォーミング回路と、Σモード信
   号とΔモード信号をそれぞれ増幅する２つの増幅手段と
   、上記両増幅手段の出力の比率から方位を計算する方位
   計算手段を備える４アームデュアルモードスパイラルア
   ンテナを用いたモノパルス受信器において、両増幅手段
   の増幅率の比率Ｋが可変であり、Ａ＿Ｚ角、Ｅ＿Ｌ角を
   変数とする予め測定された既知関数Ｄ（Ａ＿Ｚ）、Ｄ（
   Ｅ＿Ｌ）の値を次の式に基づいて求め、その逆関数から
   Ａ＿Ｚ角とＥ＿Ｌ角を求め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モノパルス
   受信器。 Ｄ（Ａ＿Ｚ）＝２０ｌｏｇ｜（Σ−ＫΔ）／（Σ＋ＫΔ
   ）｜Ｄ（Ｅ＿Ｌ）＝２０ｌｏｇ｜（Σ−ｊＫΔ）／（Σ
   ＋ｊＫΔ）｜（２）上記増幅手段が、上記増幅率の比率
   Ｋとして予め設定された複数個の値から一つの値を選択
   する選択手段を含む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
   テナを用いたモノパルス受信器。 （３）上記選択手段が、上記Ａ＿Ｚ角とＥ＿Ｌ角の前回
   測定値に基づいて上記比率Ｋを選択することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（２）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モノパルス受信器。 （４）上記選択手段が、予め設定されたＡ＿Ｚ角、Ｅ＿
   Ｌ角と、測定されたＡ＿Ｚ角、Ｅ＿Ｌ角を比較する回路
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第（２）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
   モノパルス受信器。 （５）上記選択手段が、予め設定されたＡ＿Ｚ角、Ｅ＿
   Ｌ角が記憶されるべき記憶回路と、前回に測定されたＡ
   ＿Ｚ角、Ｅ＿Ｌ角に基づいて上記比率Ｋを選択する中央
   制御装置ＣＰＵを備えることを特徴とする特許請求の範
   囲第（２）項記載の４アームデュアルモードスパイラル
   アンテナを用いたモノパルス受信器。 （６）上記アンテナ給電線が、位相補正回路を含むこと
   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モノパルス
   受信器。 （７）上記増幅手段が、利得可変増幅回路を含むことを
   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モノパルス受
   信器。 （８）上記増幅手段が、固定利得増幅回路と減衰率可変
   回路の組合せを含む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
   テナを用いたモノパルス受信器。