JPH0425665Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は互に90度ずれた４つの方位に８字形
指向形アンテナの指向方向を向けた時の各アンテ
ナ出力を時分割的に取出し、その各出力と無指向
性アンテナとを合成し、その合成出力を検波し、
その検波出力を演算して電波到来方向を探知する
時分割式方向探知機に関する。

「従来の技術」 第１図に従来の時分割式方向探知機を示す。二
つのループアンテナ１１及び１２が直交して配さ
れ、ループアンテナ１１の指向方向は南北方向、
ループアンテナ１２の指向方向は東西方向に向い
ているとする。ループアンテナ１１，１２は指向
性アンテナ出力取出し手段を構成するアンテナ切
替器１３，１４に接続されている。アンテナ切替
部１３，１４は例えばダイオードスイツチ回路で
あり、これらアンテナ切替器１３，１４はタイミ
ング信号発生器１５から出力される第２図Ｂ〜Ｅ
に示すような例えば40Hzの周波数を持つタイミ
ング信号により切替制御され、ループアンテナ１
１，１２に誘起された信号Ｎ−Ｓ，Ｅ−Ｗ、その
極性を切替えた信号Ｓ−Ｎ，Ｗ−Ｅが時分割的に
取出される。つまり８字形指向性アンテナの指向
方向を90度互に異なる４つの方向に向けた時の４
つのアンテナ出力が時分割的に取出されたことに
なる。一方無指向性のセンスアンテナ１６に誘起
された信号Ｃは移相回路１７で90度位相がずらさ
れ、ループアンテナ１１，１２の出力信号と同位
相とされ、合成回路１８で時分割的に取出された
ループアンテナ１１，１２の信号と合成される。
合成回路１８からV_N＝Ｃ＋（Ｎ−Ｓ），V_E＝Ｃ＋
（Ｅ−Ｗ），V_S＝Ｃ＋（Ｓ−Ｎ），V_W＝Ｃ＋（Ｗ−
Ｅ）に相当する４種の電圧V_N，V_E，V_S，V_Wが得
られる。合成回路１８の出力電圧信号V_N，V_E，
V_S，V_Wは受信機１９内の、高周波回路２１へ供
給され、高周波回路２１の出力は検波回路２２で
検波され、その検波出力は必要に応じて低周波増
幅器２３を通じてスピーカ２４へ供給され、受信
信号を音として聴くことができる。

検波回路２２から得られる上記時分割信号V_N，
V_E，V_S，V_Wはピークホールド回路1N，1E，1S，
1Wにそれぞれ尖頭値が保持され、ピークホール
ド回路1N，1E，1S，1Wから安定した値を持つ
ピークホールド電圧を得る。そのピークホールド
電圧はマルチプレクサ２５によつて選択的に取出
され、AD交換器２６によりクロツクCP₁（第２図
Ａ）の周期で各時分割信号V_N，V_E，V_S，V_Wはデ
イジタル信号に変換され、そのデイジタル信号は
演算器２７に取込まれる。

演算器２７はこの例ではマイクロコンピユータ
によつて構成した場合を示す。マイクロコンピユ
ータは周知のように中央処理装置２８と読出専用
メモリ２９と、書込読出可能なメモリ３１と、入
力ポート３２と、出力ポート３３とによつて構成
され、これらの各要素はバスライン３４によつて
相互に接続され、読出専用メモリ２９に記憶した
プログラムを中央処理装置２８が順次読出し解読
実行することにより所定の動作が行われる。

タイミング発生器１５は演算器２７の出力ポー
ト３３からクロツク信号CP₂の供給を受けてタイ
ミング信号P_a〜P_d（第２図Ｂ〜Ｅ）及びクロツク
CP₁（第２図Ａ）を作つている。従つて演算器２
７の動作とAD変換器２６から入力されるデイジ
タル信号とは同期がとれており、演算器２７は時
分割信号V_N，V_W，V_S，V_Eをそれぞれ判別して取
込むことができる。

入力ポート３２を介して取込んだ時分割信号
V_N，V_W，V_S，V_Eはそれぞれ書込読出可能なメモ
リ３１に設けた各領域に記憶される。ループアン
テナの８字形指向特性４１（第３図Ａ）とセンス
アンテナの無指向特性４２とを合成するとカーデ
イオイド特性４３が得られる。合成回路１８の出
力電圧V_N，V_E，V_S，V_Wは第３図Ｂに示すよう
に、カーデイオイド特性を北、東、南、西にそれ
ぞれ向けた時の出力電圧と対応し、第２図Ｆに示
す例は矢印４４で示すように北方向から電波が到
来した時の時分割信号である。このような関係に
あるから電波到来方位の象限は次のようにして決
定される。

V_N−V_S＞０，V_E−V_W＞０のとき第１象限 V_N−V_S＞０，V_E−V_W＜０のとき第２象限 V_N−V_S＜０，V_E−V_W＜０のとき第３象限 V_N−V_S＜０，V_E−V_W＞０のとき第４象限 また，（V_E−V_W）／（V_N−V_S）のベクトル演
算を実行する。このベクトル演算によつて得られ
る数値Ｄはtanθ（θは電波到来方向と対応を表わ
し、このＤの値からメモリ３５に記憶した変換表
を参照して角度θを求める。この角度θと先に求
めた象限とから電波到来方位を求める。つまり第
１象限と判定したときはθ°を到来方位とし、第２
象限と判定したときは角度値（360−θ）°をそ
のまま使用し、第３象限と判定したときは（180
＋θ）°を到来方位とし、第４象限と判定したと
きは（180−θ）°を到来方位とする。この得ら
れた電波到来方位を出力ポート３３を通じて表示
器３６に表示する。以上のΘ処理を中央処理装置
２８が実行する。

「考案が解決しようとする問題点」 このように時分割信号V_N，V_E，V_S，V_Wを得
て、これを用いて演算により方位を求める場合に
は、合成回路１８におけるループアンテナ出力V_l
に対するセンスアンテナ出力V_Cの比率Ｋ＝V_C／V_lが １以下であるとループアンテナ及びセンスアンテ
ナの合成指向特性が単方向とならなくなり、指向
特性の主ローブによる少レベル出力と、主ローブ
の反対に生じた小さい副ローブの大レベル出力と
がほゞ等しくなるが、これらを区別することがで
きないため演算結果が誤つた方向となることがあ
る。従つてこの種の時分割式方向探知機において
はＫ≧１とする必要がある。この条件にするため
従来の時分割式方向探知機においては、合成回路
１８の入力側におけるループアンテナ出力、セン
スアンテナ出力の各レベル（振幅）を測定し、そ
の測定結果を見ながらＫ≧１となるように一方の
レベルを調整していた、つまり従来において比率
Ｋを自動的に求めることは行われてなく、ループ
アンテナ出力、センスアンテナ出力をそれぞれ各
別にレベル測定器により測定していた。あるいは
時分割信号V_N，V_E，V_S，V_Wの各レベルを同時表
示し、到来方位0°でV_Nが最大、V_E＝V_WでV_Nの２
分の１、V_S＝０となるように調整していた。こ
れは実装状態での調整は困難である。

「問題点を解決するための手段」 この考案によれば時分割式方向探知機におい
て、８字形指向性アンテナの指向方向を第１乃至
第４の各方向に向けた時の検波出力V_N，V_E，
V_S，V_Wと、演算した電波到来方向θとから比率
Ｋを演算する手段が設けられる。

いま電波到来方向が北に対しθ方向である時、
ループアンテナ１１より得られる電圧の振幅は第
４図Ａに示すようにV_Y＝V_lcosθとなり、ループ
アンテナ１２から得られる電圧の振幅は第４図Ｂ
に示すようにV_X＝V_lsinθとなる。センスアンテ
ナ１６から得られる電圧の振幅をV_Cとし、合成
回路１８でのループアンテナ出力とセンスアンテ
ナ出力との位相差をφ、到来電波の角周波数をω
とすると、ループアンテナ１１の出力は(1)式とな
る。

V_lcosωt・cosθ (1) センスアンテナの出力は V_Ccos（ωt＋φ） (2) となる。(1)式と(2)式とを加えると(3)式となる。

（V_lcosθ＋V_Ccosφ）cosωt−V_Csinφ・sinωt (3) (3)式の振幅値は V_N＝｜V_Y＋V_C｜ ＝V_l√²＋2・＋² Ｋ＝V_C／V_l (4) となる。同様にして信号V_E，V_S，V_Wはそれぞれ
次式となる。

V_E＝｜V_X＋V_C｜ ＝V_l√²＋2・＋² (5) V_S＝｜V_Y−V_C｜ ＝V_l√²−2・＋² (6) V_W＝｜V_X−V_C｜ ＝V_l√²−2・＋² (7) (4)〜(7)式より(8)式を演算し、到来方位θを求め
る。

V_E−V_W／V_N−V_S＝tanθ (8) V²／_E＋V²／_W／V²／_N＋V²／_S ＝2V²／_l（K²＋sin²θ）／2V²／_l（K²＋cos²θ）＝
Ａ を演算し、更に を演算して比率Ｋが得られる。

「実施例」 この考案による時分割式方向探知機はその装置
としては例えば第１図に示したものと同一のもの
を使用することができ、演算器２７における演算
処理を変更すればよい。その演算器２７における
処理動作の例を第５図に示す。この例では電波到
来方向θを演算するためにV² _N，V² _E，V² _S，V² _Wを
求めて行うようにした場合である。このようにす
ると、位相ずれφに影響されることなく、正確に
方位を求めることができる。象限判定をルーチン
R₁は先に「従来の技術」の項で述べた乃至
によつて第１象限乃至第４象限の何れであるか
を、つまりV_N，V_E，V_S，V_Wを使って決定しても
よいが、この象限判定は第６図に示す関係を利用
してV² _N，V² _E，V² _S，V² _Wを使つてステツプS₁乃至
S₇によつて行つてもよい。ステツプS₄乃至S₇にお
いて決定された何れかの象限が読書き可能なメモ
リ３１に記憶される。

一方角度演算ルーチンR₂において｜V²／_E−V²／_W／V²
／_N−V²／_S ｜＝D´の演算がなされる。（ステツプS₈）。次に変
換テーブルを参照し、つまりステツプS₈の演算結
果をD´をアドレスとしてメモリ３５を読出して
tan^-1D´の角度θを求める（ステツプS₉）。なお変
換テーブル３５にはtanθの値とθが0°〜90°との
関連が予め記憶されてある。

次に先に求めた象限判定ルーチンR₁の結果に
応じてそれが第１象限の時はθ°を、第２象限の時
は（360−θ）°、第３象限の時は（180＋θ）°
を、第４象限の時は（180−θ）°を演算して方
位角を得る（ステツプS₁₀）。方位測定を一定時間
ごとに行い、その複数回分例えば20回分又は40回
分の方位測定結果を読書き可能なメモリ３１に記
憶しておき、新しい方位測定結果が得られるごと
に最も古い方位測定結果を消すようにし、常に得
られている最も新しい20回分又は40回分の方位測
定結果の平均値を求め（ステツプS₁₁）、更にその
平均した方位測定結果に対しアンテナの配置など
によつて生じる固定誤差の補正を行い（ステツプ
S₁₂）、その補正された電波到来方位を表示器３６
に表示する（ステツプS₁₃）。

表示器３６による表示は例えば第７図に示すよ
うに、方位角表示部５１に電波到来方位をデジタ
ル値として表示し、また必要に応じて周波数表示
部５２にその受信電波の周波数を表示し、更にそ
の電波のチヤネルをチヤネル表示部５３に表示す
る。またアナログ表示部５４に電波の到来方位θ
を線状表示５５により行う。この線状表示は例え
ば液晶表示器において36本の線状電極を放射状に
形成し、その線状電極の１本を選択して10度単位
で表示する。第１図においてキーボード３７より
第５図におけるステツプS₁₁での平均回数を20或
は40に指定することができる。

この考案では第５図においてＫ測定ルーチン
R₃が設けられる。このルーチンでまず次の演算
を行う（ステツプS₁₄）。

V²／_E＋V²／_W／V²／_N＋V²／_S ＝2V²／_l（K²＋sin²θ）／2V²／_l（K²＋cos²θ）＝
Ａ(10) 次にこの(10)式からＫが次式により求められる
（ステツプS₁₅）。

（11） 第１図の演算器２７内にメモリ３８を用意し、
このメモリ３８に予めcosθの値を0°乃至90°の範
囲内で記憶しておき、ステツプS₉で得たθにより
このメモリ３８を参照してcosθを求め、更にその
値を用いて（11）式を演算することによつてＫを
求めることができる。この演算した結果を表示
し、その表示をみて１以上か否かに応じてこれが
１以上になるように調整すればよい。Ｋがあまり
大きくなると、無指向性に近くなり、方位の検出
が困難になつて来る。従つてＫは単一指向性によ
る方位検出が可能な範囲内以上にＫを大きくして
はならない。またループアンテナの出力の振幅V_l
を一定とし、センスアンテナの出力の振幅V_Cを
大きくすると、V_l＝V_CでV_N，V_E，V_S，V_Wの時
系列の直流分のその変化幅に対する割合が最小と
なり、これよりV_Cが大きくなるに従つて変化幅
が一定で直流分が大きくなり、つまり、V_N，V_E，
V_S，V_Wの各絶対値が大きくなり、その変化幅は
同一であり、方位の検出はV_N，V_E，V_S，V_Wの変
化分にもとずくから、AD変換器２６のビツト数
を少なくし、かつなるべく高い精度で方位を検出
する点からするとＫは１に近い程よいことにな
る。

このＫの表示は例えば表示器３６において第８
図に示すようにチヤネル表示部５３に表示する
（ステツプS₁₆）。またその際に周波数表示部５２
に各時分割信号値V_N，V_E，V_S，V_Wの検波出力レ
ベルを表示してもよい。

更に場合によつてはこのような表示を行うと共
に或いはこのような表示を行うことなく、演算器
２７で演算したＫの値が１以上であるか否かの判
定を行い、１より小さい場合は出力ポート３３を
通じてセンスアンテナ１６と合成回路１８との間
に挿入されたレベル調整器５５を１ステツプだけ
制御し、つまりセンスアンテナの出力V_Cを一定
量大とするセンスアンテナ出力V_Cがループアン
テナ出力V_lと同一乃至後者より大きくなるまでＫ
の演算とレベル調整器５５に対する１ステツプご
との制御と調整とを自動的に行うことによつてＫ
を１以上とすることもできる。

合成回路１８におけるループアンテナとセンス
アンテナの各出力の位相が同位相である場合は、
第９図Ａに示すようにそのアンテナの電圧がV_l，
V_Cが等しい時合成出力は最大でV_lの２倍、最小
でゼロとなり、ゼロと2V_lとの間で変化する。一
方合成回路１８におけるループアンテナ出力とセ
ンスアンテナ出力の位相にずれがあると、第９図
Ｂに示すようにこれらの出力はベクトル和となる
ため、その最大振幅V_nは2V_lより小さな値とな
る。合成回路１８における両アンテナ出力に位相
ずれが生じると、方位に応じて得られる振幅の変
化範囲が狭くなり、従つて例えばAD変換器２６
における変換ビツト数が制限されているという点
から方位演算精度が劣化し、方位測定の分解能が
低下する。このような点から合成回路１８におけ
るループアンテナ出力とセンスアンテナ出力との
位相ずれがあるかどうかを調べることができれば
便利である。演算器２７の動作に第５図に示すよ
うに位相ずれ測定ルーチンR₄が設けられる。こ
れは例えば（12）式を演算する（ステツプS₁₇）。

V²／_N＋V²／_S＋V²／_E＋V²／_W／V²／_N−V²／_S ＝2K²＋１／2Kcosθcosφ＝Ｂ （12） このＢと先に求めた比率Ｋ及び角度θとから次
の（13）式を演算して位相ずれφを求める（ステ
ツプS₁₈）。

φ＝cos^-1（2K²＋１／2BKcosθ）） （13） この演算した位相ずれφを表示器３６に表示す
る（ステツプS₁₉）。この表示は第８図に示すよう
に方位角度表示部５１にその演算した位相角φを
デイジタル表示すると共に、アナログ表示部５４
に位相角φを同様にアナログ表示する。

この位相ずれφの演算は次のようにしてもよ
い。すなわち V_N＋V_S／V²／_N−V_S ＝K²＋cos²θ／2Kcosθcosφ＝Ｃ （14） このＣと先に求めた角度θ及び比率Ｋを用いて
次式を演算すればφが求まる。

φ＝cos^-1（K²＋cos²θ／2KCcosθ）＝ cos^-1（2K²＋１＋2cos²θ／4KCcosθ） （15） このようにして演算された位相ずれφを表示器
３６に表示してその表示結果から90°移相回路１
７における移相量を調整して位相差φがゼロ乃至
所定値以下となるようにすればよい。これも自動
的に行うようにすることができる。すなわち演算
器２７で位相ずれφが所定値以上か否かを判定
し、所定値以上の場合は出力ポート３３より90°
移相回路１７を制御してその位相差φが所定値だ
け小さくなるようにし、更に演算を行つてφを求
めて、再び所定値だけ移相回路１７の移相量を調
整することを繰返してφが所定値以下になるよう
にする。このように自動調整するようにする場合
は位相ずれφの表示を行わなくてもよい。

この位相差φの演算は±90°の範囲内で5°又は
10°単位の粗いものでよい。従つて位相差φの計
算は四捨五入で10°単位でアナログ表示部５４に
表示するのみでもよい。このアナログ表示部５４
は10°単位で、すなわち線状パターンを36本等角
間隔で設けたものを用いればよい。一方tanθの値
は０乃至90°の範囲内で0.2°間隔でメモリ３５に記
憶しておき、これにより四捨五入演算によつて方
位角θは1°単位で方位角表示部５１にデジタル表
示し、アナログ表示部５４には10°単位で表示す
る。またcosθはメモリ３８に０乃至90°の範囲で
0.2°間隔で記憶していけばよく、比率Ｋの計算は
四捨五入で0.0乃至9.9の表示をデジタル表示すれ
ばよい。この比率Ｋ位相差φの演算は保守、点検
の際に行い、その表示を見てセンス調整やセンス
点検時の調整レベルの目安とすることもでき、或
いは先に述べたように自動調整するようにしても
よい。方位測定か、比率Ｋの測定か、位相ずれφ
の測定かはキーボード３７よりの入力により決定
される。

第１図においてピークホールド回路１_N，１_E，
１_S，１_Wのそれぞれの出力を点線で示すように二
乗回路２_N，２_E，２_S，２_Wに供給して二乗演算を
行い、その二乗演算された出力をマルチプレクサ
２５より順次切換えて取出してもよい。このよう
にすることによつて演算器２７における二乗演算
を省略することができる。

上述においては８字指向性ループアンテナを用
いたがアドコツクアンテナを用いてもよい。また
これらループアンテナ或いはアドコツクアンテナ
を二組用いることなくその一つのみを用いてアン
テナ自体を回転し、或いは二組の固定アンテナを
用いてゴニオメータによつて等価的に指向方向を
回転し、その出力をセンスアンテナ出力と合成
し、その合成出力をその指向方向が90°離れた四
つの角度位置に対応した点でそれぞれ取出すよう
にしてもよい。勿論アンテナ指向方向の四つの方
向としては東西南北の四方向に限らず、例えば移
動体に搭載されている時はその機首方向を基準と
した互に直角な四つの方向などを用いることがで
きる。

「考案の効果」 以上述べたようにこの考案によれば方位θを演
算するための演算器２７を利用して比率Ｋが演算
され、ループアンテナ出力やセンスアンテナ出力
各レベルを測定するレベル測定器を設ける必要が
なく、またその各レベル測定結果より比率Ｋを求
める演算も必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来及びこの考案に適用することがで
きる時分割式方向探知機を示すブロツク図、第２
図は第１図におけるアンテナ切替信号とアンテナ
合成回路より得られた時分割信号との関係を示す
図、第３図は８の字指向性特性と指向性アンテナ
の合成特性及びその切替回転時の特性を示す図、
第４図はループアンテナ１１の特性と電波到来方
向とそれぞれのループアンテナに誘起された電圧
振幅の例を示す図、第５図はこの考案における比
率Ｋの演算処理例を示す流れ図、第６図は二乗出
力と象限との関係を示す図、第７図は表示器の方
位測定表示例を示す図、第８図は比率Ｋ及び位相
ずれφの指示例を示す図、第９図はループアンテ
ナ出力とセンスアンテナ出力との合成回路におけ
る位相ずれに基ずく振幅変化を説明するための図
である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電波到来方向探知面における互に90度ずれた第
   １乃至第４方向に、８字形指向性アンテナの指向
   方向を向けた時の８字形指向性アンテナの出力を
   時分割的に取出す指向性アンテナ出力取出し手段
   と、 その指向性アンテナ出力取出し手段の出力とセ
   ンスアンテナの出力とをほゞ同位相で合成する合
   成回路と、 その合成回路の合成出力を検波する検波回路
   と、 上記第１乃至第４方向に上記指向方向が向いた
   時と対応する上記検波回路の検波出力V_N，V_E，
   V_S，V_Wを自乗演算してV² _N，V² _E，V² _S，V² _Wを得る
   手段と、 これら演算結果から（V² _N−V² _S）／（V² _E−V² _W）
   ＝Ｄを演算する手段と、 その演算結果からＤ＝tan^-1θを満すθを求め
   てそのθを電波到来方位として表示する表示器
   と、 上記電波到来方向θと、上記検波出力V_N，V_E，
   V_S，V_Wとから上記センスアンテナの出力と、上
   記８字形指向性アンテナの出力との比率Ｋを演算
   する手段とを具備する時分割式方向探知機。