JPH0416945Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は電波の到来方向を検出する方向探知
機に関する。

従来のこの種の方向探知機において、受信電波
の周波数と受信器の受信中心周波数との間にずれ
があると、受信器の中間周波数帯における群遅延
特性により、位相ずれが生じて正しい方位を検出
することができなくなる。

この考案は受信電波に対する受信器の離調状態
を検出し、その検出出力により方位信号の検出を
停止させる。

以下この考案による方向探知機の実施例を図面
を参照して説明しよう。

第１図において到来電波の方向と対応した位相
を持つ方位信号が方位信号検出部１１で受信信号
から検出される。図においては４本の棒状アンテ
ナ１Ｎ，１Ｓ，１Ｅ，１Ｗが正方形の各角に位置
して立てられており、その中心に対してアンテナ
１Ｎは北側、１Ｓは南側、１Ｅは東側、１Ｗは西
側とされている。これらアンテナを制御信号発生
器１２からの切替信号によつて切替えて受信器１
３に接続する。例えばアンテナ１Ｎ，１Ｓを交互
に受信することを２回行い、第２図Ａに示すよう
にアンテナ１Ｎからの受信信号２Ｎ、アンテナ１
Ｓからの受信信号２Ｓが交互に２回受信される。
次にアンテナ１Ｅからの受信信号２Ｅ、アンテナ
１Ｗからの受信信号２Ｗを交互に２回受信し、そ
の後再びアンテナ１Ｎの受信というように同様の
ことを繰返し受信する。

これらアンテナからの受信信号は受信器１３に
おいて回路１４により増幅され、更に中間周波数
信号に変換された後位相検波器１５において順次
受信され、各アンテナ信号間における位相変化が
検出される。第２図Ｂに示すようにアンテナ１Ｎ
からの信号２Ｎとアンテナ１Ｓからの信号２Ｓと
の位相差に対応した信号３Ｎが検出され、また信
号２Ｓから信号２Ｎに変化する時はその位相差が
逆転するため信号３Ｓがパルス状にその切替点で
得られる。同様にしてアンテナ２Ｅ，２Ｗ間の位
相差に対応した信号も順次それぞれ信号３Ｅ，３
Ｗとして得られる。アンテナ１Ｎ，１Ｓからの受
信信号２Ｎ，２Ｓ間の位相差は、電波の到来方向
がアンテナ１Ｎ，１Ｓの配列方向と近ずく程位相
差が大きくなり、その配列方向と直角な方向から
来る場合は位相差ゼロとなり、到来方向に対応し
た位相差が得られる。位相検波器１５としては例
えばクワドラウチヤ検波器が用いられ、この検波
出力周波数特性は例えば第６図に示すように周波
数が高くなると検波出力レベルが大となる特性を
示す。従つて位相検波器１５の入力周波数が例え
ばf_lの場合、直流レベルE₁に、第２図Ｂに示す波
形が重畳した出力が位相検波器１５の出力として
生じる。つまり第２図Ｂはこの直流レベル、例え
ばE₁を基準としてアンテナ切替えにもとづく位
相変化による出力変化だけを示している。このよ
うな位相差が検波された検波器１５の出力から
波器１６によりアンテナの切替周波数成分が取出
される。波器１６の出力はアナログの切替回路
１７においてそれぞれ積分回路、つまりコンデン
サ及び抵抗器よりなる時定数回路４Ｎ，４Ｓ，４
Ｅ，４Ｗに切替えられて対応するものがそれぞれ
蓄積される。

この積分回路４Ｎ，４Ｓ，４Ｅ，４Ｗの各積分
された信号はアナログ切替回路１８により切替え
られ、アンテナの東西南北に対応して積分回路４
Ｎ，４Ｅ，４Ｓ，４Ｗの順番に繰返して取出さ
れ、例えば第２図Ｃに示すような信号列が得られ
る。即ち第２図Ｃにおいて積分回路４Ｎ，４Ｓ，
４Ｅ，４Ｗの各直流出力を５Ｎ，５Ｓ，５Ｅ，５
Ｗとすると、スイツチ回路１８の出力は５Ｎ，５
Ｅ，５Ｓ，５Ｗの順に繰返される。この切替速度
は任意に選ぶことができ、例えば切替回路１７の
切替速度の４分の１とされる。この切替回路１８
の出力は波器１９によりその繰返し周波数成分
が取出され、第２図Ｄに示すような正弦波状信号
とされ、更に波形整形回路２１により第２図Ｅに
示すような方形波信号とされる。この方形波信号
の位相は切替回路１８の切替信号に対して電波の
到来方向と対応したものとなる。なおこの方位信
号検出部１１は例えば特願昭56−127200号明細書
（特開昭58−27073号公報）にその原理的なことは
説明されてある。

例えば第２図Ｅに示す波形整形回路２１の出力
方形波信号に対し、切替の基準信号は第２図Ｆに
示すようになり、これら両信号間の位相差を数値
（デジタル値）として検出して到来電波の方位に
対応した数値データを得る。制御信号発生器１２
は基準クロツク発振器２２からの安定したクロツ
クによりアンテナ１Ｎ，１Ｓ，１Ｅ，１Ｗに対す
る切替、切替回路１７及び１８の制御を行うと共
に第２図Ｆの基準信号の作成も行う。この基準信
号の例えば立上によつてフリツプフロツプ２３が
セツトされ、そのＱ出力によりゲート２０を開
き、このゲート２０を通過したクロツクがカウン
タ２４により計数される。波形整形回路２１の出
力の立上りによつてフリツプフロツプ２３がリセ
ツトされる。従つて基準信号の立上りから、電波
の到来方向と対応した位相を持つ方形波信号の立
上りまでの間のクロツク（第２図Ｇ）がカウンタ
２４で計数される。この計数値は中央処理装置、
いわゆるCPU２５に取込まれ、その後、CPU２
５はカウンタ２４をリセツトする。

CPU２５はROM２６に記憶されたプログラム
を順次読出して解読実行することによつて表示動
作を行うものであり、カウンタ２４に得られた方
位データを所定回数取込むと、その方位データを
平均し、その平均値を角度として数値表示器２７
に表示する。そのために必要とするデータの記憶
などのためにRAM２８が設けられており、また
パネルキーなどの制御のためにインターバルタイ
マ２９が設けられている。更にこの表示動作は電
波が到来したことを検出して開始するもので受信
器１３の回路１４の出力は電波到来検出器３１に
も分岐入力され、電波到来検出器３１の検出出力
がCPU２５に与えられると、CPU２５は角度表
示のための動作を開始する。更にこの例において
はアナログの表示器３２として発光ダイオードが
等間隔で一つの円上に配列されてその到来電波の
角度と対応した角度位置の発光ダイオードを点灯
表示する表示器３２も設けられている。

CPU２５は例えば第３図に示すような動作を
行う。即ちステツプS₁においては常に電波到来検
出信号Sigがオンになつたかどうかを検出してお
り、オフの場合はステツプS₂でフラグＦをオフと
してステツプS₁に戻る。このフラグＦは例えば第
４図に示すようにRAM２８内のフラグ記憶領域
２８ａ内に記憶されている。ステツプS₁で電波の
到来方向が検出されるとステツプS₃に移り、ステ
ツプS₃においてはデータが取込み可能になつたか
つまりカウンタ２４の計数動作が終了したかどう
かをチエツクし、計数動作が終了してない場合は
ステツプS₁に戻り、計数動作が終了した状態にな
るとステツプS₄でカウンタ２４の計数値であるデ
ータを取込む。その後ステツプS₅でフラグＦがオ
フかどうかを調べ、フラグＦがオフの状態はそれ
まで電波の到来がなかつた状態であり、その時は
ステツプS₆でフラグＦをオンにし、かつその時取
込んだデータを平均データとする。この平均デ
ータはRAM２８内の平均データ領域２８ｂに
記憶される。

ステツプS₅でフラグＦがオンの状態になつてい
る場合はステツプS₇に移り、ステツプS₇において
平均数カウンタの計数値ｎをプラス１し、カウン
タ領域２８ｃに平均数ｎを記憶する。これと共に
データ平均ルーチンR₁に動作を移す。データ平
均ルーチンR₁は第５図に示すように加算値Ds＝
ΣDがゼロか否かステツプS₈でチエツクし、ステ
ツプS₈で加算値Dsがゼロの場合はステツプS₉に
直ちに移り、ステツプS₈で加算値がゼロでなく、
既に加算した値がある場合はステツプS₁₀で平均
データから取込んだデータＤを引いた値が所定
値、例えば512より大かどうかを検出する。この
値512はこの実施例では360°を1024に対応付けた
場合であつて、その半分の値であり、180度に対
応している。それまでに演算した平均値が取込
んだデータＤよりも180以上大きい場合はステツ
プS₁₁に移り、取込んだデータＤに対して1024を
加えてその結果を取込みデータＤとしてステツプ
S₉に移る。ステツプS₁₀において差が512よりも小
さい場合はステツプS₁₂において平均データか
ら取込みデータＤを差引いた値が−512より小さ
いかをチエツクし、即ち取込んだデータＤがそれ
までの平均データよりも180°以上大きいかをチ
エツクし、180°以上大きい場合はステツプS₁₃に
移つてその取込んだデータＤから360°分である
1024を引き、その結果を取込みデータＤとしてス
テツプS₉に移り、ステツプS₁₂で取込んだデータ
が平均データに対し180°分よりも差が小さけれ
ばステツプS₉に直ちに移る。

これらステツプS₁₀乃至S₁₃における操作は測定
データ（方位）が0°附近の場合においては0°より
僅か大きな値のデータ値と0°の僅か前の大きなデ
ータ値とが測定され、これらをそのまま平均して
しまうと得られた測定されたデータは例えば180°
附近となり、0°とは全く違つた値となつてしま
う。そのためにこのような誤りが生じないように
するための処理である。

ステツプS₉においてはそれまでの合計値Dsに
対してステツプS₈あるいはS₁₁又はS₁₃の結果とし
て得られている取込みデータＤを加算して加算デ
ータDs＝ΣDを得てこれをRAM２８の加算デー
タ領域２８ｄに記憶する。またその後ステツプ
S₁₄においてその加算データDsが０より小さいか
否かをチエツクし、正の場合はステツプS₁₅に移
り、負の場合はステツプS₁₆において加算データ
Dsに1024×ｎつまり360°分のｎ倍の値を加えてそ
れを加算データDsとしてこれを加算データ領域
２８ｄに記憶する。その後ステツプS₁₅に移り、
この加算データDsをその時のｎ値で割算して平
均データを得てこれを平均データ記憶部２８ｂ
に記憶する。

このようにして平均データルーチンR₁を終る
と第３図においてステツプS₁₆で平均回数ｎが予
め定められた値Ｎと一致したかどうかチエツクさ
れ、不一致の場合はステツプS₁に戻る。一般に電
波は連続して到来しており、この状態においては
ステツプS₁、ステツプS₃、ステツプS₄、ステツプ
S₅、ステツプS₇、ステツプS₁₆の処理を繰返すこ
とになる。ステツプS₁₆においてｎが所定の平均
回数Ｎになると、ステツプS₁₇において平均回数
値ｎ及びデータ合計値Dsを０とし、また角度計
算を即ち360÷1024×の演算を行つて平均デー
タと対応した角度を示す数値DEGを得る。こ
れをステツプS₁₈においてその値が360°より大き
いか否かチエツクし、小さい場合はステツプS₁₉
に移り、大きい場合はステツプS₂₀でその値DEG
から360°を引算してその結果をDEGとしてステツ
プS₁₉に移つてこの値方位角度の数値を表示器２
７に表示させる。

この考案においては受信電波に対する受信器１
３の離調状態が離調検出部３５で検出される。即
ち例えば位相検波器１５の出力は低域通過波器
３６に供給され、その波出力は比較器３７，３
８においてそれぞれ一定電圧E₁，E₂と比較され
る。これら一定電圧は例えば第６図に示すよう
に、位相検波器１５の検波周波数特性における直
線部分の中心周波数f₀に対して、先に述べたよう
な群遅延が問題となるような低い側の最高周波数
f_l、また高い方の最低周波数f_hとそれぞれ対応す
る出力E₁，E₂が選ばれる。（群遅延が問題となる
のは、主として帯域波器１６が通過帯域の両端
付近の周波数において、群遅延特性が劣化するた
めである。） 従つて到来電波の周波数と受信器１３の受信設
定周波数との間にずれがあると、変換された中間
周波信号の周波数がf_lよりも低い場合においては
位相検波器１５の出力はE₁よりも小さくなり、
比較器３７の出力が高レベルとなる。逆に前記中
間周波信号の周波数がf_hよりも高い場合は検波出
力はE₂よりも大きくなり、比較器３８の出力が
高レベルとなる。これら比較器３７，３８の出力
は逆流阻止用ダイオード４１，４２を通じ、更に
反転されてアンド回路４３に供給される。このア
ンド回路４３はこれら比較器３７，３８の出力の
何れかが高レベルになると、端子４４に低レベル
を出力し、その低レベルによつてCPU２５の方
位演算処理が停止される。

更に比較器３７，３８の各出力側は発光ダイオ
ード４５，４６を通じて接地され、離調状態にな
つて比較器３７，３８の何れかが高レベルとなる
と発光ダイオード４５，４６の対応するものが点
灯して離調状態にあることが表示される。ダイオ
ード４１，４２の接続点はインバータ４７を通
じ、更に発光ダイオード４８を通じて接地されて
いる。従つて比較器３７，３８の出力が共に低レ
ベル、つまり受信電波に対し受信器１３が離調し
ていない、正しい受信状態の場合は発光ダイオー
ド４８が点灯し、かつCPU２５が動作し、到来
電波方位の検出が行われる。

更にこの例においては、受信電波のレベルが所
定値よりも低くなると、CPU２５の動作を停止
させるようにした場合である。即ち位相検波器１
５の出力は高域通過波器４９にも供給され、こ
の高域通過波器４９の出力から雑音成分が取出
され、その雑音成分は検波器５１により検波さ
れ、この検波出力が所定レベル以上であると、そ
の反転信号がアンド回路４３に供給され、端子４
４が低レベルとなりCPU２５の動作が停止され
る。しかし、受信電波のレベルが所定値以上の場
合は検波器５１の出力が低レベルになり、且つ比
較器３７，３８の出力も共に低レベルの場合はア
ンド回路４３の出力は高レベルとなつてCPU２
５は動作可能な状態となる。

なお低域通過波器３６の出力側に多数の比較
器を設け、その基準電圧を適当に順次異ならし、
かつこの比較器の出力側にそれぞれ発光ダイオー
ドを接続することにより、受信電波に対する受信
器１３の離調状態をこれら発光ダイオードに表示
させることもできる。電波の受信状態からその電
波が消失した時、或いは大きな離調状態になつた
時はCPU２５においては新たな方位信号による
方位検出動作を停止するが、それまでに測定した
データに基づく方位を指示させることができ、そ
の場合、発光ダイオード４５，４６の点灯状態か
らそれまでに得られた電波に対する方位指示であ
つて、現在は正しい受信状態にないか、或いは電
波が遮断状態になつていることを知ることができ
る。

この考案の方向探知機は第１図に示した形式の
ものに限らず、いわゆるドプラー方向探知機やゴ
ニオメータ式方向探知機などにも適用できる。検
出方位の指示は数値的表示による場合のみなら
ず、例えば第１図に示すように表示器３２におい
て、同一円上に発光素子を等間隔で配列、電波到
来方位に対応する１つの発光素子を点灯させても
よく、或は指針表示の方向探知機においてもこの
考案を適用することができる。

従来の技術では受信器１３が大きく離調してい
ると方位測定値の誤差が増大し、それを知らずに
測定値を信用したために思わぬ事故につながる恐
れもあつたが、この考案ではその場合の方位検出
が中断され、誤差の大きい測定値を表示しないよ
うにしているので、そのような恐れは全くなく、
それだけ安全性が向上される。

またこの考案によればCPU２５は、受信器１
３が所定値以上離調している場合には、方位検出
動作を中断し、無駄な動作を行わないようにして
省エネルギー化が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による方向探知機の一例を示
すブロツク図、第２図はその動作の説明に供する
ための波形図、第３図はその処理動作の例を示す
流れ図、第４図はRAM内の記憶領域を示す図、
第５図は平均ルーチンの処理例を示す流れ図、第
６図は位相検波器１５の検波特性例を示す図であ
る。 １Ｎ，１Ｓ，１Ｅ，１Ｗ……アンテナ、４Ｎ，
４Ｓ，４Ｅ，４Ｗ……積分回路、１１……方位信
号検出部、１３……受信器、１５……位相検波回
路、１７，１８……切替回路、２１……波形整形
回路、３５……離調状態検出部、３７，３８……
比較器、４４……CPU３５の動作非動作を制御
する信号出力端子、４５，４６……離調表示用発
光ダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電波を受信器で受信し、その受信信号を中央処
   理装置で方位演算処理して上記電波の到来方向を
   表示する方向探知機において、 上記受信器の中間周波数帯における群遅延が、
   上記受信信号に含まれる方位成分に、電波到来方
   向の探知に影響を与える程度に、上記受信器が受
   信電波に対して離調した状態を検出する離調検出
   手段と、 その離調手段の検出出力により上記中央処理装
   置での上記方位演算処理を中止する手段と、 を具備することを特徴とする方向探知機。