JPH0130432B2 - - Google Patents

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JPH0130432B2
JPH0130432B2 JP18788282A JP18788282A JPH0130432B2 JP H0130432 B2 JPH0130432 B2 JP H0130432B2 JP 18788282 A JP18788282 A JP 18788282A JP 18788282 A JP18788282 A JP 18788282A JP H0130432 B2 JPH0130432 B2 JP H0130432B2
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JP
Japan
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signal
target
rosette
scan
rosette scan
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JP18788282A
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Japanese (ja)
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JPS5977372A (en
Inventor
Keizo Suzuki
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BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
Original Assignee
BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
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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
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/68Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 本発明の属する技術の分野 本発明は、目標自身が発生するあるいは目標か
ら反射して来る波長の短い電磁波あるいは光を追
尾する追尾装置内で使用されるロゼツトスキヤン
受信機に使用可能な目標の高低角及び方位角の誤
差信号を取り出すためのロゼツトスキヤン復調器
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical field to which the present invention pertains The present invention relates to a rosette scan method used in a tracking device that tracks electromagnetic waves or light with short wavelengths generated by a target itself or reflected from the target. The present invention relates to a rosette scan demodulator for extracting error signals of the elevation angle and azimuth angle of a target that can be used in a receiver.

(2) 本発明の背景 航空機、船舶及び車両等の目標を追尾すると
き、あらかじめ追尾装置のアンテナあるいは光学
系をその方向に向けるか、あるいは目標付近を捜
索するなどして目標を検知し追尾に入るという手
順をふむ。目標の追尾精度を高くするため、ミリ
波のような高い周波数を用いてアンテナビーム幅
の狭い追尾装置が使用されるが、このときには、
ビーム幅が狭いため当然捜索状態から追尾状態に
引き込むための引き込み幅が狭くなる。そのた
め、引き込み幅の広いロゼツトスキヤン追尾方式
が注目されているが、復調器はこれまでデイジタ
ル方式で作られるため、まだ装置は高価で、低雑
音のものは製作に困難を伴なうのが実情である。
したがつてアナログ方式の簡易で、低雑音のもの
が現在も要求されている。
(2) Background of the present invention When tracking a target such as an aircraft, ship, or vehicle, the antenna or optical system of the tracking device is directed in that direction, or the target is detected and tracked by searching the vicinity of the target. Follow the steps to enter. In order to improve target tracking accuracy, tracking devices with narrow antenna beam widths using high frequencies such as millimeter waves are used.
Naturally, since the beam width is narrow, the pull-in width for pulling from the search state to the tracking state becomes narrow. For this reason, the rosette scan tracking method with a wide pull-in width is attracting attention, but demodulators have been made digitally so far, the equipment is still expensive, and low-noise ones are difficult to manufacture. be.
Therefore, there is still a demand for a simple, low-noise analog system.

(3) 従来技術とその一般的問題点 ロゼツトスキヤンアンテナあるいは光学系が作
り出すロゼツトパターンの一例を第1図に示す。
第1図の19は12弁のロゼツトパターンである。
円で囲まれた部分20は捜索角である。ロゼツト
パターン上の点Pに目標があると、第2図のよう
にロゼツトスキヤン変調器のビデオ信号23にお
いて時間tにて目標を検知する。第2図の縦軸2
1は目標の強度であり、横軸22は時間である。
これがロゼツトスキヤン変調器の基本的な機能で
ある。さらに詳細に説明する。
(3) Prior art and its general problems Figure 1 shows an example of a rosette pattern produced by a rosette scan antenna or optical system.
19 in FIG. 1 is a 12-valve rosette pattern.
The circled area 20 is the search angle. When a target is located at point P on the rosette pattern, the target is detected at time t in the video signal 23 of the rosette scan modulator as shown in FIG. Vertical axis 2 in Figure 2
1 is the target intensity, and the horizontal axis 22 is time.
This is the basic function of a rosette scan modulator. This will be explained in more detail.

ロゼツトスキヤン変調器はたとえば、ミリ波で
は2つのアンテナを、光ではレンズ、プリズムあ
るいは凹面鏡等の2個を逆方向に異なる角速度
ω1、ω2で回転させて、ロゼツトパターンを作つ
ている。ロゼツトパターンが2つのレンズ、プリ
ズムあるいは凹面鏡を回転してつくられることの
原理的意味を説明する。ロゼツトパターン上の点
Pの座標(x、y)は、下記のように表現でき
る。
A rosette scan modulator, for example, creates a rosette pattern by rotating two antennas for millimeter waves and two lenses, prisms, or concave mirrors for light in opposite directions at different angular velocities ω 1 and ω 2 . The principle meaning of the rosette pattern being created by rotating two lenses, prisms, or concave mirrors will be explained. The coordinates (x, y) of point P on the rosette pattern can be expressed as follows.

x=−φsinω1+ω2/2t・cosω1−ω2/2t =φ/2(sinω2t+sinω1t) …(1) y=−φsinω1+ω2/2t・sinω1−ω2/2t =φ/2(cosω2t−cosω1t) …(2) 第1図はφ=1、ω2=5、ω1=7として、式
(1)、(2)を用い計算機により描いたものである。
x=-φsinω 12 /2t・cosω 1 −ω 2 /2t =φ/2(sinω 2 t+sinω 1 t) …(1) y=−φsinω 12 /2t・sinω 1 −ω 2 /2t = φ/2(cosω 2 t−cosω 1 t) …(2) In Figure 1, φ=1, ω 2 =5, ω 1 =7, and the formula
It was drawn by computer using (1) and (2).

第1図のパターン上の目標があると、第2図の
ようなビデオ信号23を生ずる。ビデオ信号23
から時間tを正確に求めようとすると、立ち上が
りの鋭いパルス信号から時間tを求める必要があ
り、復調回路は広帯域になり、信号対雑音比は悪
くなる。このようにして求めた時間tを式(1)、(2)
に代入して目標Pの位置(x、y)を求める。こ
のように、従来の追尾装置、モノパルス追尾装置
あるいはレテイクル追尾装置と比べて、ロゼツト
スキヤン追尾装置は格段に複雑である。
A target on the pattern of FIG. 1 produces a video signal 23 as shown in FIG. Video signal 23
In order to accurately determine the time t from the pulse signal, it is necessary to determine the time t from a pulse signal with a sharp rise, and the demodulation circuit becomes wideband, resulting in a poor signal-to-noise ratio. The time t obtained in this way is calculated using equations (1) and (2).
The position (x, y) of the target P is determined by substituting it into . Thus, compared to conventional tracking devices, monopulse tracking devices, or reticle tracking devices, rosette scan tracking devices are significantly more complex.

(4) 従来技術の具体的な問題点 第3図はミリ波用のロゼツトスキヤン受信機の
従来例である。ロゼツトスキヤンアンテナ31で
は第1図のようなロゼツトパターンを作つて目標
付近を捜索している。アンテナへの入力信号30
があれば、アンテナ31の出力は、局部発振器3
6、ミキサ32によつて中間周波に変換され、中
間周波増幅器33によつて増幅され、振幅検波器
34によつてビデオ信号になる。そして、ビデオ
信号35は第2図のビデオ信号23を出力し、デ
イジタル復調器38に加える。一方、ロゼツトス
キヤンアンテナ31を回転している2つの軸から
回転に同期した信号41,42を得て基準信号発
生器37により復調に必要な同期信号39を取り
出し、デイジタル復調器38にて式(1)、(2)を演算
して方位角誤差信号25と高低角誤差信号26を
取り出す。
(4) Specific problems with the prior art Figure 3 shows a conventional example of a rosette scan receiver for millimeter waves. The rosette scan antenna 31 creates a rosette pattern as shown in FIG. 1 to search near the target. Input signal 30 to the antenna
If there is, the output of the antenna 31 is the local oscillator 3
6. The signal is converted into an intermediate frequency by the mixer 32, amplified by the intermediate frequency amplifier 33, and converted into a video signal by the amplitude detector 34. Then, the video signal 35 outputs the video signal 23 in FIG. 2 and is applied to a digital demodulator 38. On the other hand, signals 41 and 42 synchronized with the rotation are obtained from the two axes rotating the rosette scan antenna 31, a reference signal generator 37 extracts a synchronization signal 39 necessary for demodulation, and a digital demodulator 38 converts the By calculating (1) and (2), an azimuth angle error signal 25 and an elevation angle error signal 26 are extracted.

第4図に光のロゼツトスキヤン受信機の従来例
を示す。第3図と異なるのは、ロゼツトスキヤン
アンテナ31がロゼツトスキヤン光学系45に変
わり、ミキサ32は光検知器46に変わることで
あり、その他は第3図と基本的に変わるところは
ない。
FIG. 4 shows a conventional example of an optical rosette scan receiver. The difference from FIG. 3 is that the rosette scan antenna 31 is replaced by a rosette scan optical system 45, and the mixer 32 is replaced by a photodetector 46, but otherwise there is basically no difference from FIG.

ところで、第3図及び第4図に示したように従
来のロゼツトスキヤン受信機において、式(1)、(2)
によつて時間tから方位角x、yを解くために
は、アナログ方式ではsin( )、cos( )の高速
演算が、難しく、従つて(1)、(2)の演算はデイジタ
ル方式で行なわれていることが多い。そのために
時刻tを正確に計測する必要があるが、目標が小
さく、従つて第2図の目標を検知したときのビデ
オ信号23のパルス幅が非常に狭いときには、第
2図の時間tを正確に測定できるが、目標と受信
機の距離が短い場合や目標が比較的大きい場合な
どは、たとえば第2図のビデオ信号23のパルス
幅は広がるために、パルスの中心付近の時間tを
測定する必要があるため、具体的な装置は複雑と
なる。また、デイジタル方式では、量子化誤差に
よる雑音を除くことが出来ない。
By the way, as shown in FIGS. 3 and 4, in the conventional rosette scan receiver, equations (1) and (2)
In order to solve the azimuths x and y from time t, it is difficult to perform high-speed calculations of sin ( ) and cos ( ) using an analog method, so calculations (1) and (2) are performed using a digital method. It is often For this purpose, it is necessary to accurately measure the time t, but if the target is small and the pulse width of the video signal 23 when the target in Figure 2 is detected is very narrow, it is necessary to accurately measure the time t in Figure 2. However, if the distance between the target and the receiver is short or the target is relatively large, for example, the pulse width of the video signal 23 in Figure 2 will widen, so the time t near the center of the pulse will be measured. As a result, the specific device is complicated. Further, in the digital method, noise due to quantization errors cannot be removed.

(5) 本発明の目的 本発明は、ミリ波及び光用のロゼツトスキヤン
変調器の出力信号として得られるビデオ信号から
目標の方位角誤差信号及び高低角誤差信号を復調
するための、簡易で信号対雑音比にすぐれたロゼ
ツトスキヤン復調器を得ることを目的とする。
(5) Purpose of the present invention The present invention provides a simple signal pairing method for demodulating a target azimuth error signal and an elevation angle error signal from a video signal obtained as an output signal of a millimeter wave and optical rosette scan modulator. The purpose is to obtain a rosette scan demodulator with excellent noise ratio.

(6) 本発明構成の要点 第7図及び第8図の本発明の実施例の構成にお
いて、ロゼツトスキヤンアンテナ31あるいはロ
ゼツトスキヤン光学系45は2つの角速度ω1
ω2で逆方向に回転しているので2つの回転軸に
取り付けた発電機により次の基準信号41,42
を取り出す事ができる。
(6) Main points of the configuration of the present invention In the configuration of the embodiment of the present invention shown in FIGS. 7 and 8, the rosette scan antenna 31 or the rosette scan optical system 45 has two angular velocities ω 1 ,
Since it is rotating in the opposite direction at ω 2 , the next reference signals 41 and 42 are generated by the generators attached to the two rotating shafts.
can be taken out.

基準信号41…S1=sinω1t …(3) 基準信号42…S2=cosω2t …(4) ただし、ω1、ω2は正とする。式(3)、(4)の信号
から掛算器87により 基準信号…S3=sin(ω1+ω2)t …(5) 基準信号…S4=sin(ω1−ω2)t …(6) の基準信号を作ることができる。また、式(5)、(6)
の基準信号61,62を1/2分周器88,89に
通すと、第1分周器出力90として S5=sinω1+ω2/2t …(7) 第2分周器出力91として S6=sinω1−ω2/2t …(8) が得られる。さらに式(8)の信号を第1(π/2)
移相器96に通すと、 S7=cosω1−ω2/2t …(9) の基準信号S7を作ることができる。式(7)、(8)は本
復調器の同期検波回路97の第2基準信号81を
作る信号になり、式(7)、(9)は同期検波回路97の
第3基準信号82を作る信号となる。
Reference signal 41...S 1 = sinω 1 t (3) Reference signal 42...S 2 = cosω 2 t (4) However, ω 1 and ω 2 are assumed to be positive. From the signals of equations (3) and (4), the multiplier 87 calculates the reference signal...S 3 = sin(ω 12 )t...(5) The reference signal...S 4 = sin(ω 12 )t...( 6) A reference signal can be created. Also, equations (5) and (6)
When the reference signals 61 and 62 are passed through the 1/2 frequency dividers 88 and 89, the first frequency divider output 90 is S 5 =sinω 12 /2t (7) The second frequency divider output 91 is S 6 = sinω 1 −ω 2 /2t (8) is obtained. Furthermore, the signal of equation (8) is converted to the first (π/2)
When passed through the phase shifter 96, a reference signal S7 of S7 = cosω1 - ω2 /2t (9) can be generated. Equations (7) and (8) become the signals that create the second reference signal 81 of the synchronous detection circuit 97 of this demodulator, and equations (7) and (9) create the third reference signal 82 of the synchronous detection circuit 97. It becomes a signal.

目標の大きさを半径rの小さな円目標51のモ
デルとして本復調器の原理を説明する。第1図の
中心付近を直線で近似し、第5図のようにビーム
が目標を横切る場合について考える。第5図の矢
印の1〜12の番号は、目標を通過する方向と順
番を示している。またこの場合は目標51の位置
と基準軸は一致しており、方位角誤差信号25及
び高低角誤差信号26はいずれも零である。
The principle of the present demodulator will be explained using a model of a circular target 51 having a small radius r as the target size. Consider the case where the center of FIG. 1 is approximated by a straight line and the beam crosses the target as shown in FIG. The arrow numbers 1 to 12 in FIG. 5 indicate the direction and order of passing the target. Further, in this case, the position of the target 51 and the reference axis coincide, and both the azimuth angle error signal 25 and the elevation angle error signal 26 are zero.

第6図はさらに第5図を拡大したものである。
ただし、目標の位置A(a、b)と基準軸Oが一
致していない場合を示す。第6図の物理的意味に
ついて説明する。Oは追尾系の基準軸であり、そ
の座標の原点である。Aは円目標の中心位置
(a、b)である。C,Dはビームが円目標を横
切る点である。BはAからCDに下ろした垂線の
足である。従つてΔABCとΔABDは合同である。
スキヤン信号がx軸からθだけ回転し、かつ第2
象限から第24象限へ向けて通過した例である。第
6図で=m、=l、==r、=
hとする。変調器のビデオ出力としては間で
1、それ以外では0というような2値信号を検出
する。この復調器では−という演算を実施
する。=であるので −=2l …(10) となり、式(10)は目標の大きさr、切辺2m等に関
係なくなり、lだけに注目すれば良いことがわか
る。第6図から基準軸Oを通る直線を次のように
定めることができる。
FIG. 6 is a further enlarged version of FIG.
However, a case is shown in which the target position A (a, b) and the reference axis O do not match. The physical meaning of FIG. 6 will be explained. O is the reference axis of the tracking system and is the origin of its coordinates. A is the center position (a, b) of the circular target. C and D are the points where the beam crosses the circular target. B is the leg of the perpendicular drawn from A to CD. Therefore, ΔABC and ΔABD are congruent.
The scan signal is rotated by θ from the x-axis, and
This is an example of passing from the quadrant to the 24th quadrant. In Figure 6, =m, =l, ==r, =
Let it be h. As the video output of the modulator, a binary signal such as 1 in between and 0 in other areas is detected. This demodulator performs the operation -. =, so −=2l (10), and it can be seen that equation (10) has no relation to the target size r, the cutting edge 2m, etc., and it is sufficient to pay attention only to l. From FIG. 6, a straight line passing through the reference axis O can be determined as follows.

y=cx …(11) ただし c=tanθ …(12) である。ABを通る直線はy=cxと直交し点
(a、b)を通過するから y=−x/c+cb+a/c…(13) となる。
y=cx...(11) However, c=tanθ...(12). The straight line passing through AB is perpendicular to y=cx and passes through the point (a, b), so y=-x/c+cb+a/c...(13).

2直線の交点Bの座標(bx、by)は式(11)、
(13)を解いて (bx、by)={cb+a/c2+1、c(bc+a)
/c2+1} …(14) となる。したがつての距離lは l=|cb+a|/(c2+1)1/2 …(15) となる。
The coordinates (bx, by) of the intersection point B of the two straight lines are given by formula (11),
Solve (13) (bx, by) = {cb+a/c 2 +1, c(bc+a)
/c 2 +1} ...(14). Therefore, the distance l becomes l=|cb+a|/(c 2 +1) 1/2 ...(15).

cb+a>0 …(16) とし、式(12)を使えば l=btanθ+a/(tan2θ+1)1/2=√22cos(
θ−tan-1 b/a) …(17) となる。式(17)は目標Aの位置(a、b)だけ
の関数である。式(17)で得られる信号はコニカ
ルスキヤン変調器あるいは光学方式で良く使用さ
れるレテイクル変調器等で得られる信号と同じで
あり、角周波数(ω1+ω2)/2である基準信号
でビデオ信号を同期検波したものに相当する。式
(17)のθは θ=ω1−ω2/2 …(18) で置き換えられる。
If cb+a>0...(16) and using equation (12), l=btanθ+a/(tan 2 θ+1) 1/2 =√ 2 + 2 cos(
θ−tan −1 b/a) …(17) Equation (17) is a function only of the position (a, b) of target A. The signal obtained by equation (17) is the same as the signal obtained by a conical scan modulator or a reticle modulator often used in optical systems, and is a reference signal with an angular frequency of (ω 12 )/2. Corresponds to synchronous detection of the signal. θ in equation (17) can be replaced by θ=ω 1 −ω 2 /2 (18).

式(8)、(9)の2つの直交した信号S6、S7を用いて
同期検波回路97にて同期検波すると となり式(19)は方位角誤差信号25(Az)及
び高低角誤差信号26(El)が第6図の基準軸O
からの目標Aの位置(a、b)を示していること
が判る。ただし は1周期の平均を表わす。これ
までの説明では基準信号の基本波の角周波数が
(ω1+ω2)/2である基準信号による同期検波と
基準信号の基本波の角周波数が(ω1−ω2)/2
である基準信号による同期検波を別々に説明して
来たが、一度に同期検波することもできる。ビデ
オ信号71をV(t)で表わすと、方位角誤差信
号25(Az)及び高低角誤差信号26(El)は
下記のように書ける。
When the two orthogonal signals S 6 and S 7 of equations (8) and (9) are used for synchronous detection in the synchronous detection circuit 97, Next, equation (19) shows that the azimuth error signal 25 (Az) and the elevation angle error signal 26 (El) are the reference axis O in Fig. 6.
It can be seen that it shows the position (a, b) of target A from . However, represents the average of one cycle. In the explanation so far, the angular frequency of the fundamental wave of the reference signal is (ω 1 + ω 2 )/2 and the synchronous detection using the reference signal is (ω 1 − ω 2 )/2.
Although the synchronous detection using the reference signal has been explained separately, it is also possible to perform synchronous detection all at once. When the video signal 71 is expressed by V(t), the azimuth error signal 25 (Az) and the elevation angle error signal 26 (El) can be written as follows.

ただし Sign(x)=1 x>0 0 x=0 −1 x<0 …(21) である。これまでの本発明の原理的説明から本復
調器はコニカルスキヤン方式及びレテイクル方式
と比べてみても全く異なることがわかる。
However, Sign(x)=1 x>0 0 x=0 −1 x<0 (21). From the above explanation of the principles of the present invention, it can be seen that the present demodulator is completely different from the conical scan method and the reticle method.

(7) 本発明の実施例 第7図はミリ波用のロゼツトスキヤン復調器で
あつて、本発明の第1実施例である。入力信号3
0はロゼツトスキヤンアンテナ31によつて復調
され、局部発振器36、ミキサ32によつて、中
間周波数に落とされ、中間周波増幅器33によつ
て増幅され、振幅検波器34によつて検波され
る。検波により得られたビデオ信号はビデオ増幅
器35によつて増幅されビデオ信号71が得られ
る。
(7) Embodiment of the present invention FIG. 7 shows a rosette scan demodulator for millimeter waves, which is a first embodiment of the present invention. Input signal 3
0 is demodulated by a rosette scan antenna 31, dropped to an intermediate frequency by a local oscillator 36 and mixer 32, amplified by an intermediate frequency amplifier 33, and detected by an amplitude detector 34. The video signal obtained by the detection is amplified by a video amplifier 35 to obtain a video signal 71.

一方、ロゼツトスキヤンアンテナ31の2つの
回転している軸に取りつけた発電機から回転に同
期した式(3)、(4)に相当する2つの基準信号41,
42を取り出し、第1掛算器87によつて、式
(5)、(6)の2つの基準信号61,62を得る。さら
に基準信号61からは第1(1/2)分周器88によ
つて式(7)に相当する第1分周器出力90が作られ
る。掛算器87によつて得られる低い周波数の基
準信号62を第2(1/2)分周器89で分周するこ
とによつて式(8)に相当する第2分周出力信号91
が得られる。第1分周器出力90と第2分周器出
力91とを第3掛算器102に入力すると第3掛
算器出力として下記の信号を得ることができる。
On the other hand, two reference signals 41 corresponding to equations (3) and (4) synchronized with the rotation are generated from generators attached to the two rotating shafts of the rosette scan antenna 31,
42, and by the first multiplier 87, the formula
Two reference signals 61 and 62 of (5) and (6) are obtained. Further, from the reference signal 61, a first (1/2) frequency divider 88 produces a first frequency divider output 90 corresponding to equation (7). By dividing the low frequency reference signal 62 obtained by the multiplier 87 by the second (1/2) frequency divider 89, a second frequency divided output signal 91 corresponding to equation (8) is obtained.
is obtained. When the first frequency divider output 90 and the second frequency divider output 91 are input to the third multiplier 102, the following signal can be obtained as the third multiplier output.

S10=sin(ω1+ω2/2t)・sin(ω1−ω2/2t) …(22) 第1(π/2)移相器96の出力として次の信
号を得る。
S 10 = sin (ω 12 /2t)·sin (ω 1 −ω 2 /2t) (22) The following signal is obtained as the output of the first (π/2) phase shifter 96.

S7=cosω1−ω2/2t …(23) 第1分周器出力90(S5)と第1(π/2)移
相器96の出力S7を第4掛算器103に入力する
と、第4掛算器の出力として次の信号を得る。
S 7 = cosω 1 −ω 2 /2t (23) When the first frequency divider output 90 (S 5 ) and the output S 7 of the first (π/2) phase shifter 96 are input to the fourth multiplier 103, , we get the following signal as the output of the fourth multiplier:

S11=sin(ω1+ω2/2t)・cos(ω1−ω2/2t) …(24) 第3掛算器102の出力S10は波形整形回路9
5を通過し、第2基準信号81となる。この信号
81は下記のように書ける。
S 11 = sin(ω 12 /2t)・cos(ω 1 −ω 2 /2t) (24) The output S 10 of the third multiplier 102 is the waveform shaping circuit 9
5 and becomes the second reference signal 81. This signal 81 can be written as follows.

S12=Sign{sin(ω1+ω2/2t)・sin(ω1−ω2
2t)} …(25) 第4掛算器出力S11は波形整形回路95を通過
し、第3基準信号82となる。この信号82は下
記のように書ける。
S 12 =Sign{sin(ω 12 /2t)・sin(ω 1 −ω 2 /
2t)}...(25) The fourth multiplier output S11 passes through the waveform shaping circuit 95 and becomes the third reference signal 82. This signal 82 can be written as follows.

S13=Sign{sin(ω1+ω2/2t)・cos(ω1−ω2
2t)} …(26) このようにして得られた第2基準信号81及び
第3基準信号82を用いてビデオ信号71を同期
検波回路97によつて同期検波をすると方位角誤
差信号25と高低角誤差信号26を生じる。
S 13 =Sign{sin(ω 12 /2t)・cos(ω 1 −ω 2 /
2t)} ...(26) When the video signal 71 is synchronously detected by the synchronous detection circuit 97 using the second reference signal 81 and third reference signal 82 obtained in this way, the azimuth error signal 25 and the height are An angular error signal 26 is generated.

以上説明したように上記第1実施例によれば、
本発明構成の要点として述べたように、目標から
の電磁波をロゼツトスキヤンアンテナ31にて受
信し検波して得られたビデオ信号71と、ロゼツ
トスキヤンアンテナ31を回転させている2つの
軸から同期して得られる2つの角周波数(ω1
ω2)から基本波の角周波数が(ω1+ω2)/2と
(ω1−ω2)/2との2つの基準信号の積の形の2
つの直交する基準信号により同期検波して方位角
誤差信号25及び高低角誤差信号26を取り出す
ことができる。
As explained above, according to the first embodiment,
As stated in the main points of the configuration of the present invention, the video signal 71 obtained by receiving and detecting electromagnetic waves from the target by the rosette scan antenna 31 and the two axes on which the rosette scan antenna 31 is rotated are transmitted. Two angular frequencies obtained synchronously (ω 1 ,
ω 2 ), the angular frequency of the fundamental wave is 2 in the form of the product of two reference signals, (ω 12 )/2 and (ω 1 −ω 2 )/2.
An azimuth angle error signal 25 and an elevation angle error signal 26 can be extracted by synchronous detection using two orthogonal reference signals.

第8図は光用のロゼツトスキヤン復調器であつ
て本発明の第2実施例である。従来例である第4
図及び第1実施例である第7図と異なる部分につ
いてのみ説明すれば充分であるから相違点につい
てのみ述べる。この第8図の構成では、入力信号
30はロゼツトスキヤン光学系45に入力され、
ここで変調され、光検知器46で検知された後、
ビデオ増幅器35で増幅される。得られたビデオ
信号は同期検波回路97に加えられる。一方、ロ
ゼツトスキヤン光学系45の2つの回転している
軸に取りつけた発電機から回転に同期した式(3)、
(4)に相当する2つの基準信号41,42を取り出
し、第2(π/2)移相器115及び第3(π/
2)移相器116に加える。これにより信号4
1,42はそれぞれ次のようになる。
FIG. 8 shows an optical rosette scan demodulator according to a second embodiment of the present invention. The fourth example is the conventional example.
Since it is sufficient to explain only the parts that are different from the figures and FIG. 7 which is the first embodiment, only the differences will be described. In the configuration shown in FIG. 8, the input signal 30 is input to the rosette scan optical system 45,
After being modulated here and detected by the photodetector 46,
It is amplified by a video amplifier 35. The obtained video signal is applied to a synchronous detection circuit 97. On the other hand, Equation (3) synchronized with the rotation from the generator attached to the two rotating shafts of the rosette scan optical system 45,
The two reference signals 41 and 42 corresponding to (4) are taken out, and the second (π/2) phase shifter 115 and the third (π/2) phase shifter 115 and the third (π/2)
2) Add to phase shifter 116. This causes signal 4
1 and 42 are respectively as follows.

S8=sinω2t …(27) S9=−cosω1t …(28) 第1加算器出力S14は第2(π/2)移相器出力
と基準信号41とを第1加算器110により加算
したものであるので次のように書ける。
S 8 = sinω 2 t … (27) S 9 = −cosω 1 t … (28) The first adder output S 14 connects the second (π/2) phase shifter output and the reference signal 41 to the first adder 110, so it can be written as follows.

S14=sinω1t+sinω2t …(29) 第2加算器出力S15は第3(π/2)移相器出力
と基準信号42とを第2加算器111により加算
したものであるので、次のように書ける。
S 14 = sinω 1 t + sinω 2 t (29) Since the second adder output S 15 is the result of adding the third (π/2) phase shifter output and the reference signal 42 by the second adder 111, It can be written as follows.

S15=cosω2t−cosω1t …(30) 第1加算器出力S14は波形整形回路101によ
つて波形整形されて第2基準信号81(S12)を
得る。
S 15 = cosω 2 t−cosω 1 t (30) The first adder output S 14 is waveform-shaped by the waveform shaping circuit 101 to obtain the second reference signal 81 (S 12 ).

S12=Sign{−sin(ω1+ω2/2t)・sin(ω1−ω2
/2t)} …(31) 第2加算器出力S15は波形整形回路101によ
つて波形整形されて第2基準信号82(S13)を
得る。
S 12 =Sign{−sin(ω 12 /2t)・sin(ω 1 −ω 2
/2t)} (31) The second adder output S 15 is waveform-shaped by the waveform shaping circuit 101 to obtain the second reference signal 82 (S 13 ).

S13=Sign{−sin(ω1+ω2/2t)・cos(ω1−ω2
/2t)} …(32) (8) 実施例の補足説明 (a) これまで目標は広がりがあり、ロゼツトパタ
ーンの線は非常に細い場合について説明した。
その逆にアンテナのビーム幅あるいは光学系の
視野角が広がつており、目標が点電波源あるい
は点光源の場合にもこれまでの式を用いた説明
はそのまま正当化できるので、これまでの説明
が実用性を懸念させることはない。
S 13 =Sign{−sin(ω 12 /2t)・cos(ω 1 −ω 2
/2t)} ...(32) (8) Supplementary explanation of the embodiment (a) So far, we have described the case where the target is wide and the lines of the rosette pattern are very thin.
On the other hand, the beam width of the antenna or the viewing angle of the optical system is expanding, and even if the target is a point radio source or a point light source, the explanation using the previous formula can be justified as is, so the explanation so far is However, there is no concern about practicality.

(b) 復調の原理を説明するのに、目標モデルを円
形で説明したが、実際のモデル、航空機、船
舶、車両等はもちろん円形でないが、式(10)の演
算が示すように目標の中心付近を追尾するの
で、実用性については何ら問題はない。
(b) In order to explain the principle of demodulation, the target model was described as circular, but actual models, such as aircraft, ships, and vehicles, are of course not circular, but as shown by the calculation of equation (10), the target model is circular. Since it tracks nearby areas, there is no problem with practicality.

(c) 第1図のロゼツトパターンはゼツトスキヤン
変調器の2つの回転している軸が7対5の割合
で同期して回転している例である。復調原理の
説明に使用した式(1)〜(17)が示すようにその
回転している2つの軸が同期している必要はな
い。第8図及び第9図の実施例では非同期の場
合について説明したが、同期の場合は41ある
いは42の1つの基準信号から容易に基準信号
81,82を作ることができて復調器はさらに
簡単になる。
(c) The rosette pattern in FIG. 1 is an example in which the two rotating axes of the rosette scan modulator rotate synchronously at a ratio of 7:5. As shown in equations (1) to (17) used to explain the demodulation principle, the two rotating axes do not need to be synchronized. In the embodiments shown in FIGS. 8 and 9, an asynchronous case has been explained, but in a synchronous case, the reference signals 81 and 82 can be easily created from one reference signal 41 or 42, and the demodulator is even simpler. become.

(d) ロゼツトスキヤンアンテナあるいはロゼツト
スキヤン光学系の2つの逆回転している角速度
ω1、ω2は正として説明してきたが、右廻り、
左廻りが当然許されるからω1、ω2は正負を取
る。その場合でももちろんこの復調器は成立す
る。
(d) The two oppositely rotating angular velocities ω 1 and ω 2 of the rosette scan antenna or rosette scan optical system have been explained as positive, but clockwise,
Since counterclockwise rotation is naturally allowed, ω 1 and ω 2 take positive and negative values. Of course, this demodulator will work even in that case.

(e) これまでの説明の中に使用した、方位角誤差
信号及び高低角誤差信号などの信号は実際のハ
ードウエア上では信号は電圧と同一の意味を持
つている。したがつて信号という意味は電圧あ
るいは電流の正規化した量あるいはデイジタル
化した量など広い意味を持つ。
(e) The signals used in the explanation so far, such as the azimuth error signal and the elevation angle error signal, have the same meaning as voltage on actual hardware. Therefore, the meaning of "signal" has a wide meaning, including a normalized amount or a digitized amount of voltage or current.

(9) 本発明の効果 (a) 方位角誤差信号及び高低角誤差信号を取り出
すのに、目標信号を検知する時間を計測して
sin( )及びcos( )の演算をする従来方式に
比べて、本発明は狭帯域のアナログ方式であ
り、量子化誤差もないので信号対雑音比におい
てすぐれている。
(9) Effects of the present invention (a) In order to extract the azimuth angle error signal and the elevation angle error signal, it is necessary to measure the time to detect the target signal.
Compared to the conventional method of calculating sin( ) and cos( ), the present invention is a narrowband analog method and has no quantization error, so it is superior in signal-to-noise ratio.

(b) 第6図の目標の拡がりの大きさは式(10)が示す
ように目標の方位角誤差及び高低角誤差信号に
関係しない。したがつて復調器への入力信号の
ビデオ信号は目標の信号強度に無関係に、2値
で良く、アナログ方式でありながら自動利得制
御回路が不要であるなど、極めて簡易な復調器
である。
(b) The size of the spread of the target in FIG. 6 is not related to the target azimuth error and elevation angle error signals, as shown by equation (10). Therefore, the video signal input to the demodulator can be a binary signal regardless of the target signal strength, and although it is an analog system, an automatic gain control circuit is not required, making it an extremely simple demodulator.

(c) 現在のところ、デイジタル方式に比べて格段
に安価である。
(c) Currently, it is much cheaper than digital methods.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はロゼツトスキヤンアンテナ又は光学系
が作り出すロゼツトパターンの1例を示す説明
図、第2図はロゼツトスキヤン変調器が目標を検
知したときに得られるビデオ信号の1例を示す説
明図、第3図はミリ波用のロゼツトスキヤン受信
機の従来例を示すブロツク図、第4図は光用のロ
ゼツトスキヤン受信機の従来例を示すブロツク
図、第5図はロゼツトパターンの中心に広がりの
ある円形目標があるとき、ロゼツトスキヤンアン
テナ又は光学系の細いビームの先端が通過する順
番を示した説明図、第6図は本発明の復調器の原
理を説明するのに使用するための説明図で目標が
アンテナあるいは光学系の基準軸から(a、b)
だけずれているときのモデル、第7図はミリ波用
ロゼツトスキヤン復調器であつて本発明の第1実
施例を示すブロツク図、第8図は光用のロゼツト
スキヤン復調器であつて本発明の第2実施例を示
すブロツク図である。 1〜12……順番、19……ロゼツトパター
ン、20……捜索角、21……目標の強度、22
……時間、23……ビデオ信号、25……方位角
誤差信号、26……高低角誤差信号、30……入
力信号、31……ロゼツトスキヤンアンテナ、3
2……ミキサ、33……中間周波増幅器、34…
…振幅検波器、35……ビデオ増幅器、36……
局部発振器、39……同期信号、41,42……
基準信号、45……ロゼツトスキヤン光学系、4
6……光検知器、51……円目標、61,62,
63……基準信号、71……ビデオ信号、81…
…第2基準信号、82……第3基準信号、87…
…第1掛算器、88……第1(1/2)分周器、89
……第2(1/2)分周器、90……第1分周器出
力、91……第2分周器出力、95……波形整形
回路、96……第1(π/2)移相器、97……
同期検波回路、101……波形整形回路、102
……第3掛算器、103……第4掛算器、110
……第1加算器、111……第2加算器、115
……第2(π/2)移相器、116……第3(π/
2)移相器。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a rosette pattern created by a rosette scan antenna or optical system, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a video signal obtained when a rosette scan modulator detects a target. Fig. 3 is a block diagram showing a conventional example of a rosette scan receiver for millimeter waves, Fig. 4 is a block diagram showing a conventional example of a rosette scan receiver for optical use, and Fig. 5 shows a rosette pattern with a spread in the center. An explanatory diagram showing the order in which the tip of a narrow beam of a rosette scan antenna or an optical system passes when there is a circular target. FIG. 6 is an explanatory diagram used to explain the principle of the demodulator of the present invention. and the target is from the reference axis of the antenna or optical system (a, b)
7 is a block diagram showing a millimeter wave rosette scan demodulator according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a block diagram of an optical rosette scan demodulator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment. 1-12...Order, 19...Rosette pattern, 20...Search angle, 21...Target intensity, 22
... Time, 23 ... Video signal, 25 ... Azimuth error signal, 26 ... Elevation angle error signal, 30 ... Input signal, 31 ... Rosette scan antenna, 3
2...Mixer, 33...Intermediate frequency amplifier, 34...
...Amplitude detector, 35...Video amplifier, 36...
Local oscillator, 39...Synchronization signal, 41, 42...
Reference signal, 45... Rosette scan optical system, 4
6...Photodetector, 51...Circular target, 61, 62,
63...Reference signal, 71...Video signal, 81...
...Second reference signal, 82...Third reference signal, 87...
...First multiplier, 88...First (1/2) frequency divider, 89
...Second (1/2) frequency divider, 90...First frequency divider output, 91...Second frequency divider output, 95...Waveform shaping circuit, 96...First (π/2) Phase shifter, 97...
Synchronous detection circuit, 101...Waveform shaping circuit, 102
...Third multiplier, 103...Fourth multiplier, 110
...First adder, 111...Second adder, 115
...Second (π/2) phase shifter, 116...Third (π/2) phase shifter, 116...Third (π/2) phase shifter,
2) Phase shifter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 目標からの電磁波をロゼツトスキヤンアンテ
ナにて受信し検波しあるいは目標からの光をロゼ
ツトスキヤン光学系にて受光し検知してビデオ信
号を得て、前記ロゼツトスキヤンアンテナあるい
は前記ロゼツトスキヤン光学系を回転させている
2つの軸に同期して得られる2つの角周波数
(ω1、ω2)から基本波の角周波数が(ω1
ω2)/2と(ω1−ω2)/2との2つの基準信号
の積の形の直交した基準信号を作成し、それらの
直交した基準信号により前記ビデオ信号をれぞれ
同期検波して前記目標位置の誤差信号を取り出す
ことを特徴とするロゼツトスキヤン復調器。
1 Receive and detect electromagnetic waves from the target with a rosette scan antenna, or receive and detect light from the target with a rosette scan optical system to obtain a video signal, and rotate the rosette scan antenna or the rosette scan optical system. The angular frequency of the fundamental wave is (ω 1 +
Create orthogonal reference signals in the form of the product of two reference signals, ω 2 )/2 and (ω 1 −ω 2 )/2, and perform synchronous detection of each of the video signals using these orthogonal reference signals. A rosette scan demodulator for extracting an error signal at the target position.
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