JPH0360392B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、周環状に間隔配置したアンテナ群
中の各アテナの受信出力を順次に切換走査して得
られる探知信号中の前記切換走査によつて生ずる
位相変化を方向成分をもつ信号として検出するこ
とにより、電波の到来方向を探知する無線方向探
知装置、つまり、循環切換位相差検出型のドツプ
ラー方向探知装置に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の方向探知装置は、切換走査の繰り返し
周期の基準位相点に対する方向成分信号の位相点
を検出することにより電波の到来方向を探知する
構成が特公昭56−35828・特公昭58−11137などに
よつて、また、電波の到来入射角が水平な場合と
仰角をもつて入射する場合との方向成分信号の振
幅値の比により入射角を探知する構成が特開昭60
−143793などによつて周知である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の到来方向を探知する構成においては、電
波の通信形式、つまり、振幅変調（AM）・周波
数変調（FM）のような変調形式などに対応して
受信機の増幅検波回路などの通過帯域幅を切換え
た場合の通過帯域の変化や各回路の電気的常数の
温度変化などによつて受信信号が通過する群遅延
時間が変動し、これによつて探知信号中の方向成
分信号の位相がずれるため、方向探知に誤差を生
ずるという問題点がある。

また、この通過帯域幅の変化や各回路の電気的
常数の温度変化などによつて位相成分信号の振幅
値も変動するため、上記の到来入射角探知につい
ても誤差を生ずるという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、周環状に間隔配置したアンテナ群
の各アンテナのうちの１つまたは別設した１つの
アンテナから得られる受信出力を、アンテナ群の
基準方向のものに対する各アンテナの配置と等価
の受信遅延時間を各遅延量として遅延して得られ
る各信号を各遅延信号として作り、この各遅延信
号を探知のための切換走査と同様の切換走査によ
り走査して得られる信号から検出した方向成分信
号を探知の標準信号として得る手段と、この標準
信号と各アンテナを切換走査して得られる探知信
号から検出した方向成分信号とを比較する手段と
を設けることにより、上記の群遅延と振幅値の変
動分を自動的に相殺させて、上記の問題点を解決
し得るようにしたものである。

〔作 用〕

標準信号も探知信号も同じ受信機の増幅検波回
路などを通過して群遅延させられるため、群遅延
量が変動しても、これら両信号の方向成分信号も
それぞれ同量の遅延量によつて変動させられるの
で、この両方向成分信号の位相差中には、この変
動量が含まれないことになり、結局、自動的に相
殺されたことになる。

また、両方の方向成分信号は振幅値について
も、同様に同量の変動がさせられているので、結
局、同様に自動的に相殺されたことになる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面により説明する。

図において、アンテナ群１は、例えば、無指向
性の垂直アンテナを各アンテナ１Ａ，１Ｂ，１
Ｃ，１Ｄとして、円周上に等間隔で配置したよう
な、周環状に間隔配置したアンテナ群である。

切換走査回路２は、例えば、ダイオードスイツ
チ群であり、後記の切換走査信号３Ａにより各ア
ンテナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの受信出力を例え
ば、１Ａ→１Ｂ→１Ｃ→１Ｄ→の順を繰り返して
順次に切換走査、つまり、順次切換接続して得た
信号を探知信号２Ａとして出力する。

切換波回路３は、例えば、クロツクパルスをゲ
ートカウントして矩形波を作るゲート群であり、
前記切換走査回路２のダイオードスイツチ群の所
要のものを導通させて切換走査接続を行なうため
の信号で、時系列的に順次にずれ、かつ、時系列
的にとぎれぬような周期で繰り返される矩形波パ
ルスであり、そのパルス列が各アンテナ１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ，１Ｄと同数で構成されたパルス列群の
信号で作り、この信号を切換走査信号３Ａとして
出力する。

従来のものでは、これとともに、後記の方向成
分検出回路６の方向検出基準に用いるための信号
を、基準方向（→印Ｎ）とするアンテナ、例え
ば、１Ａの切換時点を示す信号を基準時点信号３
Ｂとして出力している。この発明においては、こ
の基準時点信号３Ｂを、後記のように、方向成分
信号４Ａの位相点を検出するために補間的な信号
として用いることができる。

探知信号２Ａは、入力選択回路７を介して受信
機の増幅検波部４に入力され、前記切換走査の各
切換時点に生ずる探知信号２Ａ中の位相変化を検
波し、この検波によつて得られた信号中に含まれ
ている前記切換走査の繰り返し周期に相当する周
期をもつ基本波成分を検出して得た信号を方向成
分信号４Ａとして出力する。

増幅検波部４は、増幅回路５・方向成分検出回
路６などで構成され、増幅回路５は、例えば、ス
ーパーヘテロダインによる増幅回路であり、探知
しようとする電波形式の種類（電波の形式、つま
り、FM波、AM波、SSB波などの別）に従つて、
通過帯域幅・局部発信周波数などが選択設定さ
れ、受信信号２Ａを必要なレベルに増幅し、振幅
制限（FM電波の場合は、通信音による周波数変
調分を、並列に設けたもう１組の増幅回路の出力
によつて相殺する）などの操作を加えて、一定振
幅にした信号を増幅信号５Ａとして出力する。

方向成分検出回路６は、例えば、PLL位相検
波回路と積分回路またはローパススフイルターな
どの組み合わせにより、増幅信号５Ａ中の各切換
走査時点における位相差分を検波し、この検波信
号中に含まれる方向成分、つまり、切換走査の繰
り返し周期に相当する周波数の基本波成分を検出
して得た信号を方向成分信号４Ａとして出力す
る。

前記の群遅延の変動および方向成分信号４Ａの
振幅の変動は、その殆どの要因は、この増幅検波
部４における前記の選択設定と回路常数の温度変
化などにある。

アンテナ１０１は、各アンテナ１Ａ，１Ｂ，１
Ｃ，１Ｄと同様なアンテナで、そのうちの１つを
兼用するか、または別のアンテナを各アンテナ１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの配置円の中心もしくはそ
の外側で各アンテナ互いに干渉を避け得る箇所に
設置したものである。

アンテナ１０１の受信出力は遅延回路群１０２
に入力され、各遅延回路１０２ａ，１０２ｂ，１
０２ｃ，１０２ｄによつて後記の等価遅延量によ
る遅延が与えられた信号を各遅延信号１０２Ａ，
１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄとして出力する。

各遅延信号１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１
０２Ｄは、切換走査回路１０３により、切換走査
回路２による各アンテナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ
の受信出力の切換走査と同様に切換走査され、こ
れによつて得られた信号を標準信号１０３Ａとし
て出力する。

各遅延回路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１
０２ｄによつて遅延する等価遅延量は、次のよう
にする。

遅延回路１０２ａの遅延量はアンテナ群１とア
ンテナ１０１の配置、切換走査回路２と切換走査
回路１０３の回路構成などの差異によつて生ずる
探知信号２Ａと標準信号１０３Ａとの後記の入力
選択回路７に入力されるまでの経過時間の差に相
当する分を調整する時間量を遅延量とする。

遅延回路１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの各遅
延量は、第２図のように、各アンテナ１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ，１Ｄの水平面配置において、探知の基
準とする方向Ｎから電波が到来した場合、アンテ
ナ１Ａに受信された電波が他の各アンテナ１Ｂ，
１Ｃ，１Ｄに受信されるまでの経過時間、つま
り、距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を電波が伝搬するに要
する各時間量を各遅延量とする。

この遅延は、例えば、細い同軸ケーブルを用
い、その長さによつて遅延量を調整する。

入力選択回路７は、例えば、ダイオードスイツ
チ群であり、探知信号２Ａまたは標準信号１０３
Ａを、後記の方向／入射角検出回路８の動作に関
連付けて、例えば、両方の信号を特定の短い期間
（例えば、前記切換走査の繰り返し数周期ぶんの
期間）ごとに交互に、もしくは探知信号２Ａの入
力を長く、標準信号１０３Ａを短くして交互に、
選択して増幅回路５に入力させるものである。

方向／入射角検出回路８は、入力選択回路７の
選択切換動作と同期して（必要あれば、増幅検波
回路４内での遅延を考慮して同期点をずらせる）
各検出動作を行なわせるための回路（図示せ
ず）・位相検出回路９・記憶回路１０・方向検出
回路１１および振幅検出回路１２・記憶回路１
３・入射角検出回路１４などで構成されている。

位相検出回路９は、増幅回路５に探知信号２Ａ
を入力した場合に得られる方向成分信号４Ａ（以
下、探知方向成分信号４Ａ１という）の前記位相
（例えば、正弦波信号の0°点を検出した信号）を
表わす信号（以下、探知信号位相信号８Ａ１とい
う）および増幅回路に標準信号１０３Ａを入力し
た場合に得られる方向成分信号４Ａ（以下、標準
方向成分信号４Ａ２という）の前記位相（例え
ば、正弦波信号の0°点を検出した信号）を表わす
信号（以下、探知信号位相信号８Ａ２という）を
検出するための回路であり、例えば、単位クロツ
クパルスをゲートしてカウントする計値回路であ
る。

記憶回路１０は、探知信号位相信号８Ａ１また
は標準信号位相信号８Ａ２の一方、もしくは両方
を記憶しておくための回路であり、例えば、
RAMによるメモリー回路である。

方向検出回路１１は、探知信号位相信号８Ａ１
と標準信号位相信号８Ａ２とから、これらの両方
の位相の差または和を求めることによつて得られ
た信号を電波の到来方向を表わす方向表示信号８
Ａとして出力するための回路であり、例えば、デ
イジタル演算回路である。

振幅検出回路１２は、探知方向成分信号４Ａ１
の振幅量を表わす信号（以下、探知信号振幅信号
８Ａ３という）および標準方向成分信号４Ａ２の
増幅量を表わす信号（以下、標準信号振幅信号８
Ａ４という）を検出するための回路であり、例え
ば、振幅レベルをデイジタル値に変換した値を各
振幅を表わす信号として出力するAD変換回路で
ある。

記憶回路１３は、探知信号振幅信号８Ａ３と標
準信号振幅信号８Ａ４の一方、もしくは両方を記
憶しておくための回路であり、例えば、RAMに
よるメモリー回路である。

入射角検出回路１４は、探知信号振幅信号８Ａ
３と標準信号位振幅信号８Ａ４とから、これらの
両方の振幅の比を求めることによつて得られた信
号を電波の到来入射角を表わす入射角表示信号８
Ｂとして出力するための回路で、例えば、デイジ
タル演算回路である。

この入射角測定の原理は、第３図のように、ア
ンテナの配置円をＤとした場合、電波の到来方向
を基準方向Ｎとし、その入射角が0°（つまり、水
平に入射）であるときは、第２図の距離Ｄ１，Ｄ
２，Ｄ３がそのまま各アンテナの受信出力の切換
走査時点、つまり、あるアンテナから次のアンテ
ナに切換えられた時点における探知信号中の位相
差出力となるが、この入射角がθの仰角をもつて
いるときは、その各値にcosθを乗じた量になり、
結局、最大位相差方向の位相差がそれに相応して
小さくなるので、探知方向成分信号４Ａ１の振幅
が小さくなつて現われることになる。

しかし、アンテナ１０１と遅延回路群１０２に
よる標準信号の方は、こうした入射角による影響
をうけないため、標準方向成分信号４Ａ２の振幅
は常に一定であるので、この両方の方向成分信号
４Ａ１，４Ａ２の振幅の比がcosθを表わすことに
なり、入射角が検出できることになるわけであ
る。

表示回路１５は、方向表示信号８Ａと入射角表
示信号８Ｂとから、これらの両方もしくは一方の
値を数字図形またはアナグロ図形化して表示する
ための回路であり、例えば、テレビジヨンモニタ
ー式のラスター走査型ブラウン管表示機回路であ
る。

〔変形実施〕

この発明は、次の変形実施が可能である。

(1) 方向／入射角検出回路８のうちの方向探知に
要する系統のものだけ、または入射角探知に要
する系統のものだけを設けた構成のもにする。

(2) 記憶回路１０および記憶回路１３には、各記
憶する検出値を複数回分記憶しておき、方向検
出回路１１および入射角検出回路１４で、この
各値を平均して演算することにより検出値のば
らつきを改善し、探知精度を向上する。

(3) 入力選択回路７の動作を、増幅回路５に新し
い電波を探知するための信号、例えば、帯域幅
の切換、局部発振周波数の変更などを検出して
得た信号またはそれらを検波して得た信号を自
動入力選択信号１６Ａとして出力する自動入力
選択回路１６を設けて、この自動入力選択信号
１６Ａが入力選択回路７に与えられたとき、そ
の初期の短い期間だけ、標準信号１０３Ａを選
択入力し、標準信号１０３Ａが所定期間得られ
た後、受信信号２Ａを選択入力するように切換
える構成にして、探知信号側の検出動作を充分
に行なえるようにする。

(4) 方向／入射角検出回路８をマイクロコンピユ
ータを用いて構成する。

(5) 上記の(4)の構成において、方向成分信号４Ａ
を位相検波信号（パルス信号）のまま出力さ
せ、この振幅値をAD変換して得たサンプル値
を波形サンプルデータとして、前記基本波成分
の位相をフーリエ展開による演算によつて得
る。

このフーリエ展開による方向は、本願出願人
の出願にかかる特開昭60−93363などで開示し
てある。

(6) 切換走査回路２と切換走査回路１０３を、第
５図のように、１つのもので共用し、入力選択
回路７′を各アンテナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ
の受信出力と各遅延信号１０２Ａ，１０２Ｂ，
１０２Ｃ，１０２Ｄを切換える構成にする。

この場合は、アンテナ１０１をアンテナ群１
の配置円の中心に設置する構成が合理的であ
る。

(7) 各遅延回路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，
１０２ｄのうち１０２ａはアンテナ群１側との
回路構成の差異などによるずれを調整するため
のものなので、これをアンテナ１０１の基底部
に共通的に設けるか、場合によつては、取り除
いた構成にする。

(8) 位相検出回路９・記憶回路１０・方向検出回
路１１またはこれを上記(4)項のように、マイク
ロコンピユーター化して各方向成分信号の位相
とその差を求め、あるいは演算する過程におい
て、基準時点信号３Ｂに対する位相を検出した
信号を仲介させて補間的に行なう構成にする。

(9) 各遅延回路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，
１０２ｄのうち、同一の遅延量を与えるもの、
例えば、図の場合、１０２ｂと１０２ｄとを１
つの遅延回路で共用する構成にする。

(10) アンテナ群１の配置を円周状以外のものまた
は各アンテナの配置間隔を不均等のものに変形
して、この変形分を方向成分信号の検出回路で
修正して探知する構成のもの、例えば、本願出
願人の出願にかかる特開昭61−105476などに本
願の構成を組み合わせる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、上記のように、１つのアン
テナの受信出力を方向探知のためのアンテナ群１
の配置と等価の遅延を与えた遅延出力信号をアン
テナ群１の切換走査と同様に切換走査して標準信
号を得る簡単な手段を付加することにより、得ら
れた信号を探知信号と同一の増幅検波回路を通し
た後、この標準信号の位相点と振幅値とを検出標
準として探知信号の方向成分信号の位相点または
振幅比を得ているので、探知電波の電波形式など
による受信機の増幅検波条件設定・温度などの変
化による群遅延・振幅などの変動が相殺されるの
で、これらによる探知誤差を自動的に修正し得る
有用な無線方向探知走査を安価に提供し得るなど
の特長がある。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示し、第１図はブロツク構成
図、第２図はアンテナ群の配置と到来電波の関係
を示す平面図、第３図はアンテナ群の配置と到来
電波の関係を示す立面図、第４図は各部信号波形
図、第５図は変形ブロツク構成図である。 １……アンテナ群、２……切換走査回路、３…
…切換波回路、４……増幅検波部、５……増幅回
路、６……方向成分検出回路、７……入力選択回
路、８……方向／入射角検出回路、９……位相検
出回路、１０……記憶回路、１１……方向検出回
路、１２……振幅検出回路、１３……記憶回路、
１４……入射角検出回路、１５……表示回路、１
６……自動入力選択回路、１０１……アンテナ、
１０２……遅延回路群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周環状に間隔配置したアンテナ群中の各アン
   テナの受信出力を順次に切換走査して得られる探
   知信号中の前記切換走査によつて生ずる位相変化
   を方向成分をもつ信号として検出することによ
   り、電波の到来方向を探知する無線方向探知装置
   において、 ａ 任意の１つのアンテナから得られる受信出力
   を、前記アンテナ群の基準方向のものに対する
   各アンテナの配置と等価の受信遅延時間を各遅
   延量として、遅延して得られる各信号を各遅延
   信号として出力する遅延手段と、 ｂ 前記各遅延信号を前記切換走査と同様に切換
   走査して得られる信号を前記探知信号の標準信
   号として出力する標準信号手段と、 ｃ 前記探知信号と前記標準信号とを増幅検波し
   て得られる前記方向成分をもつ信号を方向成分
   信号として出力する増幅検波手段と、 ｄ 前記増幅検波手段に前記標準信号を入力して
   得られる前記方向成分信号中の前記切換走査の
   繰り返し周期に相当する基本波成分の位相を検
   出して得られる信号を標準位相信号として出力
   する標準位相検出手段と、 ｅ 前記増幅検波手段に前記探知信号を入力して
   得られる前記方向成分信号中の前記基本波成分
   の位相を検出して得られる信号を探知位相信号
   として出力する探知位相検出手段と、 ｆ 前記標準位相信号と前記探知位相信号との位
   相差を検出して得られる信号を前記電波の到来
   方向を表わす方向信号として出力する到来方向
   検出手段と、 を具備することにより、電波の通信形式に対応し
   て切換えられる前記増幅検波手段の通過帯域幅の
   変化などによつて生ずる方向探知誤差を自動的に
   修正し得るようにしたことを特徴とする方向探知
   装置。 ２ 周環状に間隔配置したアンテナ群中の各アン
   テナの受信出力を順次に切換走査して得られる探
   知信号中の前記切換走査によつて生ずる位相変化
   を方向成分をもつ信号として検出することによ
   り、電波の到来方向を探知する無線方向探知装置
   において、 ａ 任意の１つのアンテナから得られる受信出力
   を、前記アンテナ群の基準方向のものに対する
   各アンテナの配置と等価の受信遅延時間を各遅
   延量として、遅延して得られる各信号を各遅延
   信号として出力する遅延手段と、 ｂ 前記各遅延信号を前記切換走査と同様に切換
   走査して得られる信号を前記探知信号の標準信
   号として出力する標準信号手段と、 ｃ 前記探知信号と前記標準信号とを増幅検波し
   て得られる前記方向成分をもつ信号を方向成分
   信号として出力する増幅検波手段と、 ｄ 前記増幅検波手段に前記標準信号を入力して
   得られる前記方向成分信号中の前記切換走査の
   繰り返し周期に相当する基本波成分の振幅を検
   出して得られる信号を標準振幅信号として出力
   する標準振幅検出手段と、 ｅ 前記増幅検波手段に前記探知信号を入力して
   得られる前記方向成分信号中の前記基本波成分
   の振幅を検出して得られる信号を探知振幅信号
   として出力する探知振幅検出手段と、 ｆ 前記標準振幅信号と前記探知振幅信号との振
   幅比を検出して得られる信号を前記電波の到来
   入射角を表わす入射角信号として出力する入射
   角検出手段と を具備することにより、電波の通信形式に対応し
   て切換えられる前記増幅検波手段の通過帯域幅の
   変化などによつて生ずる到来入射角探知誤差を自
   動的に修正し得るようにしたことを特徴とする方
   向探知装置。