JPH0446024B2

JPH0446024B2 -

Info

Publication number: JPH0446024B2
Application number: JP63003813A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Tanaka; Masashi Nagaoka
Original assignee: Ship Research Institute
Current assignee: Ship Research Institute
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1992-07-28
Also published as: JPH01181246A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、アンテナおよび給電系の故障や調
整状態の異常等を検知するアンテナ故障検知装置
に関するものである。

［従来の技術］アンテナや給電系の故障や異常（以下アンテナ
故障と記す）を検知するには、送信機の出力端に
おける送信信号の反射波の大きさを計測してその
値から判定する方法がある。

これは、アンテナ故障などがない正常な状態
で、送信機の出力端においてアンテナと給電系と
のインピーダンス整合をとり、送信機側から見た
反射信号が充分小さくなるように調整しておく。

ここで、アンテナ故障が発生すると、インピー
ダンス整合がくずれ、その結果反射信号が増加す
るから、故障判定回路でその信号レベルの変化を
検出して、反射信号がある一定値以上になつた
時、アンテナ故障が発生したと判定される。

このようにしてアンテナ故障を判定する装置と
しては、第７図に示すようなアンテナ故障検知装
置がある。以下、これについて第７図、第８図を
用いて説明する。

第７図はアンテナ故障検知装置のブロツク図を
示すもので、故障を検知しようとするアンテナ１
および給電系２からの反射信号は、送信機３の出
力端と給電系２との間に接続されている方向性結
合器４により、選択的に分配出力され、検波器５
において検波され、この検波出力は第８図に示す
ように、故障判定回路６に設定されている故障検
知電圧２８と比較されて正常あるいは故障発生の
判定がなされる。

即ち、いま時間Ｔにおいてアンテナ故障が発生
したとすると、ベクトル２１はアンテナ故障発生
前の反射信号、ベクトル２２はアンテナ故障発生
後の反射信号を示し、その検波出力電圧は信号２
７で示されており、この信号２７は故障判定回路
６で故障検知電圧２８と比較される。

時間０〜Ｔまでの信号２７は故障検知電圧２８
より低いからアンテナ故障は発生しておらず、時
間Ｔにおいてその値は故障検知電圧２８より高く
なり故障発生と判定される。

しかしながら、近くに別の送信機７が設置され
ており、その送信信号がアンテナ８から放射され
ている場合、ベクトル２３で示す受信信号として
アンテナ１により受信され、方向性結合器４を介
して検波器５で検波され、その検波出力電圧は第
８図ｂに信号２９で示されている。

そこで、アンテナ１に故障が発生していない場
合には、第８図ａに示すように、ベクトル２３で
示す受信信号はアンテナ１における反射信号（ベ
クトル２１）に加算されて合成ベクトル２４で示
される合成信号となり、その検波出力は第８図ｂ
に信号３０でしめされている。

時間Ｔにおいてアンテナ１に故障が発生した場
合には、受信信号（ベクトル２３）はアンテナ１
における反射信号（ベクトル２２）に加算された
合成信号は、即ち、ベクトル２３とベクトル２２
との合成信号のベクトル２５で示される。この合
成ベクトル２５の信号は、方向性結合器４を介し
て検波器５に入力し、検波される。この検波出力
電圧は、第８図ｂに示すように、信号３０とな
る。

［発明が解決しようとする問題点］このように、近くに別の送信機７が設置されて
いる場合には、不要信号がアンテナ１により受信
される。この場合、アンテナ１に故障が発生して
いない場合でも、検出器５の検波出力電圧（信号
２９）は故障判定器６における故障検知電圧２８
のレベル以上であるから、故障発生と誤つて判定
される。このように、送信機７は不要信号の発生
源となり、誤判定の原因となつていた。

特に、送信機３と不要信号源としての送信機７
との両信号周波数が近接し、アンテナ１とアンテ
ナ８との設置距離が近く、送信機７の出力電力が
大きい場合には、送信機７による不要信号が大と
なり、且つ、分離が困難となるため、その影響が
著しいという問題があつた。

［問題点を解決するための手段］第１の発明は、不要信号源からの不要信号を分
配する信号分配器と、不要信号の反射信号とを含
む合成信号を分配する方向性結合器と、不要信号
の位相を反転させる位相器と、位相反転した不要
信号のレベルを、もとの不要信号のレベルと同じ
レベルに調整する減衰器と、この減衰器からの位
相反転した不要信号と合成信号とをベクトル的に
合成して、不要信号を除去する信号合成器と、こ
の信号合成器から出力する反射信号を検波して故
障判定する故障判定回路により、不要信号をベク
トル的に除去してアンテナ故障を正確に検知する
ようにしたものである。

又第２の発明は、不要信号源からの不要信号を
分配する信号分配器と、不要信号と反射信号とを
含む合成信号を分配する方向性結合器と、この方
向性結合器からの合成信号を検波する検波器と、
信号分配器から分配した不要信号を検波する検波
器と、この検波器からの不要信号の検波出力を合
成信号に含まれている不要信号の検波出力と同一
レベルに調整するレベル調整器と合成信号の検波
出力から不要信号の検波出力を減算し、除去する
信号減算器と、この信号減算器から出力する反射
信号により故障判定する故障判定回路とにより、
不要信号を除去してアンテナ故障を正確に検知す
るようにしたものである。

［作用］第１の発明は、不要信号源からの不要信号を受
信するとともに、この受信された不要信号の位相
を移相器により反転した後、そのレベルを減衰器
によりもとの不要信号のレベルと同一にレベル調
整し、信号合成器に入力する。

一方、不要信号と反射信号とを含む合成信号を
方向性結合器により分配して信号合成器に入力さ
せる。信号合成器では、不要信号源からの不要信
号と合成信号とがベクトル的に加算され合成信号
から不要信号が除去されて反射信号のみが検波器
に入力され、検波されて、故障判定器において判
定される。

第２の発明は、不要信号と反射信号とを含む合
成信号を方向性結合器により分配して信号合成器
に入力させ、これを検波器において検波して信号
減算器に入力させる。

一方、不要信号源からの不要信号は検波器にお
いて検波された後、この検波出力は合成信号中の
不要信号の検波出力と同一レベルとなるようにレ
ベル調整器においてレベル調整され、信号減算器
に入力される。

信号減算器においては、合成信号の検波出力か
ら不要信号の検波出力が減算されて不要信号が除
去され、反射信号のみについて故障判定器におい
て故障判定される。

［発明の実施例］実施例１この発明の第１の実施例を、第１図〜第２図に
基づいて詳細に説明する。

第１図のこの発明の実施例を示すブロツク図
で、符号１〜８は第７図に示す従来例のものと同
一であり、符号ベクトル２１〜２５および信号２
７〜３０は第８図に示す従来例のものと同一であ
るからその説明を省略する。

９は送信機７からの不要信号を一部取り出すた
めの信号分配器、１０は不要信号の位相を調整す
るための移相器、１１は不要信号のレベルを調整
するための減衰器、１２は信号合成器で、方向性
結合器４からの合成信号と減衰器１１からの不要
信号とをベクトル的に合成している。

Ａは不要信号と反射信号とを含む合成信号、Ｂ
はベクトル２６で示される不要信号で、不要信号
の位相とレベルとが調整されている。

次に、作用動作について説明する。

方向性結合器４からの合成信号Ａは、アンテナ
１等の故障が発生する反射信号と送信機７からの
不要信号との合成信号で、アンテナ故障発生以前
の時間０〜時間Ｔまでは、第２図ａのベクトル２
４で示されており、時間Ｔにおいてアンテナ１に
故障が発生すると、ベクトル２５で示される。

まず、アンテナ１に故障が発生していない場合
について説明する。

この場合、アンテナ１が正常状態であるから、
反射信号はほとんど存在しておらず、第２図ａに
示すように、反射信号はベクトル２１で示され
る。

故障を検知しようするアンテナ１および給電系
２からの反射信号（ベクトル２１）と不要信号源
としての送信機７からの不要信号（ベクトル２３
との合成信号（ベクトル２４）が、送信機３の出
力端と給電系２との間に接続されている方向性結
合器４により、選択的に出力され信号合成器１２
に信号Ａとして入力される。

一方、不要信号源としての送信機７からの不要
信号即ち、ベクトル２３で示される信号は、信号
分配器９においてその一部が取り出され、位相器
１０に入力する。

移相器１０においては、この不要信号（ベクト
ル２３）の位相が180°反転されて、減衰器１１に
入力され、ここで不要信号のベクトル２３のレベ
ルと同一レベルとなるようにレベル調整され、信
号Ｂ（ベクトル２６）としての信号合成器１２に
入力される。

信号合成器１２においては、ベクトル２４で表
されている信号Ａとベクトル２６で表されている
信号Ｂとが加算されて、信号Ａから不要信号であ
るベクトル２３が除去されてベクトル２１で表さ
れる反射信号のみが検波器５に入力し、検波され
て、信号２７として故障判定器６に入力し、ここ
で、故障検知電圧２８と比較され、故障でないと
判定される。

次に、時間Ｔにおいてアンテナ１に故障が発生
した場合について説明する。

この場合、信号合成器１２の入力端における信
号Ａは、不要信号が存在しない場合には、反射信
号はベクトル２２で示されるが、送信機７からの
不要信号がこれに加算さるので、その合成信号は
ベクトル２３とベクトル２２とがベクトル的に加
算されて、ベクトル２５で示される。

一方、上記と同様に、不要信号源としての送信
機７からの信号即ち、ベクトル２３で示される不
要信号は、信号分配器９においてその一部が取り
出され、移相器１０に入力する。

移相器１０においては、この受信信号（ベクト
ル２３）の位相が180°反転されて、減衰器１１に
入力され、ここでベクトル２３のレベルと同一レ
ベルとなるようにレベル調整され、信号Ｂ（ベク
トル２６）として信号合成器１２に入力される。

信号合成器１２においては、ベクトル２５で表
されている信号Ａからベクトル２６で表されてい
る信号Ｂとがベクトル的に加算されて、信号Ａか
ら不要信号である信号Ｂ（ベクトル２６）が除去
されてベクトル２２で表される反射信号のみが検
波器５に入力し、検波されて、信号２７として故
障判定器６に入力し、ここで、故障検知電圧２８
と比較され、固装と判定される。

このように、この実施例ではベクトル的に不要
信号を除去しているので、完全に不要信号の影響
を除去することができる。

なお、ベクトル２５の検波出力電圧は信号３０
で示され、不要信号のベクトル２３の検波出力電
圧は信号２９でしめされる。

実施例２上記第１の実施例では、不要信号は完全に除去
出来るが、一方、不要信号の位相およびレベル調
整が比較的面倒である。そこで、第２の実施例に
おいてはこの点を改良したものである。

第３図〜第４図はこの発明の第２の実施例を示
すもので、符号１〜９、ベクトル２１〜２６、信
号２７〜３０は上記実施例および従来例と同一で
あるから説明を省略する。

３１は信号分配器９の出力を検波する検波器、
３２は検波出力のレベルを調整するためのレベル
調整器、３３は信号A′から信号B′を減算するた
めの信号減算器、信号A′は反射信号と不要信号
との合成信号、信号B′は不要信号で、その検波
出力電圧は信号３０で示される。

次に、作用動作について説明する。

故障を検知しようとするアンテナ１および給電
系２からの反射信号と不要信号源としての送信機
７からの不要信号との合成信号（ベクトル２４）
が、送信機３の出力端と給電系２との間に接続さ
れている方向性結合器４により、選択的に出力さ
れ検波器５において検波され、その信号３０で示
される検波出力電圧は、信号減算器３３に信号
A′として入力される。

一方、不要信号源としての送信機７からの不要
信号は、信号分配器９においてその一部が取り出
され、検波器３１において検波され、レベル調整
器３２に入力する。

レベル調整器３２においては、信号A′に含ま
れる不要信号のレベルと同一レベル（検波出力電
圧の信号２９）となるようにそのレベルが調整さ
れ、信号B′として信号減算器３３に入力される。

信号減算器３３においては、検波出力電圧信号
３０から検波出力電圧信号２９が減算され、不要
信号が除去されて反射信号のみの信号４１が出力
し、故障判定器６に入力し、ここで、故障検知電
圧２８と比較され、故障でないと判定される。

この場合、信号B′の検波出力電圧は信号２９
であり、一方、合成信号である信号A′は信号３
０で表される。

信号減算器３３においては、信号A′から信号
B′が減算され、反射信号のみの信号４１として、
故障判定器６に入力し、ここで、故障検知電圧２
８と比較され、故障と判定される。

なお、この実施例の場合には、不要信号の位相
によつては、この不要信号を完全に除去できない
場合が生じるが、この場合には、送信機３の出力
側に移相器を接続して反射信号の位相を変移すれ
ば良い。

実施例３次に、第５図〜第６図により、実施例２に述べ
たアンテナ故障検知装置を、SSB方式ドツプラ−
VOR（超短波全方向式無線標識）に応用した場合
について説明する。

SSB式ドツプラーVORは航空機方位情報を与
えるもので、この内、側波帯アンテナおよびその
給電系の故障検知に応用した場合について説明す
る。

５１は搬送波アンテナ５５を中心として半径約
6.5ｍの円周上に等間隔に配列されている50個の
側波帯アンテナ列、52は側波帯アンテナ列５１に
順次1500分の１秒の時間間隔で切り換え給電する
ためのデイストリビユータである。５３は側波帯
送信機で、搬送波送信機５４の搬送波周波数をf₀
とすると、周波数がf₀＋9960Hzに調整されてい
る。

なお、搬送波信号は30Hzでレベル変調されてい
る。

側波帯送信機５３の出力端では、側波帯アンテ
ナ列５１と、その給電系路およびデイストリビユ
ータ５２を含む給電系が正常な状態においてイン
ピーダンス整合が取られており、反射信号は小さ
い。

しかし、ドツプラーVORは側波帯アンテナ列
５１の中心に搬送波アンテナ５５が距離約6.5ｍ
の近距離で設置されており、この搬送波アンテナ
５５からは、側波帯信号出力の約10倍の送信電力
で搬送波信号が出力されている。

このため、搬送波信号出力に対して、側波帯ア
ンテナ列５１が受信アンテナとして動作し、本来
のアンテナ故障等による反射信号にこの受信信号
が重ね合わされて検波されるため、正常な故障判
定ができない。

そこで、この発明の実施例２で述べたアンテナ
故障検出装置における不要信号源として搬送波送
信機５４が設定され、故障判定されるべきアンテ
ナ側の送信機として側波帯送信機５３が設定され
る。

ここで、第６図において、信号６１は側波帯ア
ンテナ列５１とデイストリビユータ５２を含む給
電系からの反射信号による検波出力信号で、例え
ば、今、仮に15番目の側波帯アンテナあるいはそ
の給電系に故障が発生した場合を示している。信
号６２は故障判定器６に設定されている基準とな
る故障検知電圧である。

しかしながら、ドツプラーVORでは30Hzでレ
ベル変調された搬送信号があるため、この信号に
よる側波帯アンテナの受信検波信号を信号６３と
すると、実際の検波器５の出力信号は信号６４で
示す波形となり、正確な故障判定ができない。

そこで、第３図において述べたと同様に、信号
減算器３３を検波器５の出力端に接続して、信号
A′、即ち、方向性結合器４から側波帯送信機５
３による反射信号と不要信号としての搬送波送信
機からの不要信号（搬送波信号）の一部を検波器
５により検波し、この検波信号出力信号A′とし
て信号減算器３３に力している。

一方、搬送波送信機５４から信号分配器９によ
りその搬送波信号の一部を取り出し、検波器３１
により検波して、レベル調整器３２によりレベル
調整して信号６３に等しくして信号B′として信
号減算器３３に入力し、信号A′から信号B′を減
算してほぼ信号６１に近い信号を求め、故障判定
器６において故障検知電圧６２と比較して故障判
定されている。

なお、このようなドツプラーVORの側波帯ア
ンテナ故障検知装置では、信号６１で求められる
故障発生位置と、信号６５で示すデイストリビユ
ータ５２の１番アンテナの切り換えタイミングク
ロツクの位置比較からその時間差ｔを求め、切り
換え給電の繰り換し周期t₀とにより、（50×ｔ÷
t₀＋１）式からアンテナあるいはその給電系の番
号を正確に求めることができる。そのため、故障
発生対策が容易になる。

なお、SSB方式ドツプラーVORのアンテナ故
障検知については実施例２を用いた場合について
説明したが、実施例１のアンテナ故障検知装置を
適用しても同様な作用効果が得られることは勿論
である。又、ドツプラーVORには他にSSB方式
と同様な原理で動作するが、上下２台の側波帯送
信機を有するDSB方式ドツプラーVORがあるが、
この方式のものに適用しても同様な作用効果が得
られる。

［発明の効果］第１の発明は、不要信号源からの不要信号を分
配する信号分配器と、不要信号と反射信号とを含
む合成信号を分配する方向性結合器と、不要信号
の位相を反転させる位相器と、位相反転した不要
信号のレベルを、もとの不要信号のレベルと同じ
レベルに調整する減衰器と、この減衰器からの位
相反転した不要信号と合成信号とをベクトル的に
合成して、不要信号を除去する信号合成器と、こ
の信号合成器から出力する反射信号を検波して故
障判定する故障判定回路によりアンテナ故障検知
装置を構成したので、近傍に位置する不要信号源
からの反射信号以外の不要信号の影響を完全に除
去することができるので、正確な故障判定をする
ことができる。

さらに、第２の発明は、不要信号源からの不要
信号を分配する信号分配器と、不要信号と反射信
号とを含む合成信号を分配する方向性結合器と、
この方向結合器からの合成信号を検波する検波器
と、信号分配器から分配した不要信号を検波する
検波器と、この検波器からの不要信号の検波出力
を合成信号に含まれている不要信号の検波出力と
同一レベルに調整するレベル調整器と合成信号の
検波出力から不要信号の検波出力を減算し、除去
する信号減算器と、この信号減算器から出力する
反射信号により故障判定する故障判定回路とによ
りアンテナ故障検知装置を構成したので、不要信
号の影響を軽減することができるとともに、検波
した出力を用いているため、高周波段階で行うよ
りも取り扱い易い等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示すブロツ
ク図、第２図ａ，ｂはそれぞれ動作を説明するた
めの信号ベクトル図および検波出力電圧信号波形
図、第３図がこの発明の第２の実施例を示すブロ
ツク図、第４図は第３図の動作を説明するための
検波出力電圧信号波形図、第５図は第３の実施例
を示すブロツク図、第６図は動作を説明するため
の検波出力電圧信号波形図、第７図は従来例を示
すブロツク図、第８図ａ，ｂは従来例を説明する
ための信号ベクトル図および検波出力電圧信号波
形図である。１……アンテナ、２……給電系、３……送信
機、４……方向性結合器、５……検波器、６……
故障判定器、７……不要信号源、９……信号分配
器、１０……移相器、１１……減衰器、１２……
信号合成器、３１……検波器、３２……レベル調
整器、３３……信号減算器。

Claims

【特許請求の範囲】１反射信号の大きさによりアンテナおよびその
給電系の故障あるいは調整状態の異常を検知する
アンテナ故障検知装置において、不要信号源からの不要信号を分配する信号分配
器と、前記不要信号と前記反射信号とを含む合成信号
を分配する方向性結合器と、前記不要信号の位相を反転させる移相器と、前記位相反転した不要信号のレベルを、前記も
との不要信号のレベルと同じレベルに調整する減
衰器と、この減衰器からの位相反転した不要信号と前記
合成信号とをベクトル的に合成して、前記不要信
号を除去する信号合成器と、この信号合成器から出力する前記反射信号を検
波して故障判定する故障判定回路とを備え、前記合成信号から前記不要信号を除去し
て故障判定するための前記反射信号を得ることを
特徴とするアンテナ故障検知装置。２反射信号の大きさによりアンテナおよびその
給電系の故障あるいは調整状態の異常を検知する
アンテナ故障検知装置において、不要信号源からの不要信号を分配する信号分配
器と、前記不要信号と前記反射信号とを含む合成信号
を分配する方向性結合器と、この方向性結合器からの前記合成信号を検波す
る検波器と、前記信号分配器から分配した前記不要信号を検
波する検波器と、この検波器からの前記不要信号の検波出力を前
記合成信号に含まれている不要信号の検波出力と
同一レベルに調整するレベル調整器と、前記合成信号の検波出力から前記不要信号の検
波出力を減算し、除去する信号減算器と、この信号減算器から出力する前記反射信号によ
り故障判定する故障判定回路とを備え、前記合成信号から前記不要信号を除去し
て故障判定するための前記反射信号を得ることを特徴とするアンテナ故障検知装置。