JPH0456952B2 - - Google Patents
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- JPH0456952B2 JPH0456952B2 JP8974384A JP8974384A JPH0456952B2 JP H0456952 B2 JPH0456952 B2 JP H0456952B2 JP 8974384 A JP8974384 A JP 8974384A JP 8974384 A JP8974384 A JP 8974384A JP H0456952 B2 JPH0456952 B2 JP H0456952B2
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- acousto
- element antenna
- radio wave
- frequency
- optic
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
- G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は相手レーダ信号の到来方向とその周波
数成分を検出する電波探知器に関するものであ
る。
数成分を検出する電波探知器に関するものであ
る。
従来列の構成とその問題点
従来、到来電波の周波数解析と方向探知は異な
る受信系で行なわれることが一般であつた。これ
を同一の受信系で行う方法として、マルチチヤン
ネルを有する音響光学素子と２次元光検出器を組
合せて、電波探知する方法が知られている。この
種の装置は第１図に示すように構成されている。
ここで音響光学素子の原理を簡単に説明する。音
響光学素子はガラスや結晶など光を透過させる媒
体と、その表面に接着され高周波電気信号を超音
波信号に変換する超音波トランスジユーサから構
成される。音響光学素子の動作は素子内にレーザ
光線を透過させ、レーザ光線の進行方向に通常ブ
ラツグ角と呼ばれる角度で超音波信号を作用させ
る。このとき媒体内に超音波による屈折率分布が
発生し、これが位相回折格子の役目を行いレーザ
光線を回折する。この回折角は超音波信号の周波
数、即ち駆動している電気信号の周波数に比例
し、回折光強度は超音波の強さ即ち電気信号の強
さに関係する。
る受信系で行なわれることが一般であつた。これ
を同一の受信系で行う方法として、マルチチヤン
ネルを有する音響光学素子と２次元光検出器を組
合せて、電波探知する方法が知られている。この
種の装置は第１図に示すように構成されている。
ここで音響光学素子の原理を簡単に説明する。音
響光学素子はガラスや結晶など光を透過させる媒
体と、その表面に接着され高周波電気信号を超音
波信号に変換する超音波トランスジユーサから構
成される。音響光学素子の動作は素子内にレーザ
光線を透過させ、レーザ光線の進行方向に通常ブ
ラツグ角と呼ばれる角度で超音波信号を作用させ
る。このとき媒体内に超音波による屈折率分布が
発生し、これが位相回折格子の役目を行いレーザ
光線を回折する。この回折角は超音波信号の周波
数、即ち駆動している電気信号の周波数に比例
し、回折光強度は超音波の強さ即ち電気信号の強
さに関係する。
直線上に配列された複数の素子アンテナの素子
間隔はすべて異ならせる。この配列間隔には検出
感度や、コスト面からいろんな方法が考えられて
いるが、例えば１ａと１ｂの間隔に対し、１ｂと
１ｃの間隔を互いに素な関係、例えば３：４と
し、次に、１ｂと１ｃの間隔に対し１ｃと１ｄの
間隔も同じ３：４としている。このように順次同
じ関係を繰り返して素子アンテナを配列する方法
もある。このように配列された複数の素子アンテ
ナ１ａ〜１ｚで受信される角度θ方向からの到来
電波２は、電気回路３で中間周波として音響光学
素子の駆動周波数域に落され、電気回路４によつ
て電力増幅され、それぞれ受信アンテナ素子１ａ
〜１ｚに対する配列間隔に比例して配列された音
響光学素子５上のマルチトランスジユーサ６ａ〜
６ｚに印加される。一方、このマルチトランスジ
ユーサにそれぞれ印加される信号は、到来電波が
各アンテナまでに到達するそれぞれの遅延時間差
を有している。レーザ光線７からのレーザ光は拡
大光学系８で平行ビームにされ、音響光学素子５
にブラツグ角をなすように照射される。音響光学
素子５を通過した光は各トランスジユーサ６ａ〜
６ｚから発射される、それぞれ遅延時間をもつた
超音波信号によつて回折される。つまり、これら
の回折光の間には各アンテナで生じた遅延時間
差、即ち位相差が生じている。これらの回折光９
をフーリエ変換レンズ１０で干渉させると、レン
ズ焦点面１１上では面の中心軸方向から上下、左
右に偏向した位置に結像される。
間隔はすべて異ならせる。この配列間隔には検出
感度や、コスト面からいろんな方法が考えられて
いるが、例えば１ａと１ｂの間隔に対し、１ｂと
１ｃの間隔を互いに素な関係、例えば３：４と
し、次に、１ｂと１ｃの間隔に対し１ｃと１ｄの
間隔も同じ３：４としている。このように順次同
じ関係を繰り返して素子アンテナを配列する方法
もある。このように配列された複数の素子アンテ
ナ１ａ〜１ｚで受信される角度θ方向からの到来
電波２は、電気回路３で中間周波として音響光学
素子の駆動周波数域に落され、電気回路４によつ
て電力増幅され、それぞれ受信アンテナ素子１ａ
〜１ｚに対する配列間隔に比例して配列された音
響光学素子５上のマルチトランスジユーサ６ａ〜
６ｚに印加される。一方、このマルチトランスジ
ユーサにそれぞれ印加される信号は、到来電波が
各アンテナまでに到達するそれぞれの遅延時間差
を有している。レーザ光線７からのレーザ光は拡
大光学系８で平行ビームにされ、音響光学素子５
にブラツグ角をなすように照射される。音響光学
素子５を通過した光は各トランスジユーサ６ａ〜
６ｚから発射される、それぞれ遅延時間をもつた
超音波信号によつて回折される。つまり、これら
の回折光の間には各アンテナで生じた遅延時間
差、即ち位相差が生じている。これらの回折光９
をフーリエ変換レンズ１０で干渉させると、レン
ズ焦点面１１上では面の中心軸方向から上下、左
右に偏向した位置に結像される。
中心軸方向から上下方向、即ち超音波の進行方
向に相当する軸方向の情報は、回折角に相当する
ため前述のように信号の周波数情報を有する。一
方、左右方向はそれぞれの回折光の位相差によつ
て生じたものであり、超音波信号の遅延時間差の
情報を有する。この遅延時間は電波の各アンテナ
への到来時間の差であり、これはアンテナの配列
間隔とアンテナへの入射角（電波の到来方向とア
ンテナの配列方向のなす角度）に依存する。従つ
て、焦点面１１上に２次元光検出器１２を置き、
２次元光検出器１２の出力を信号処理器１３によ
つて順次読み出していくことによつて到来電波の
周波数と方位を知ることができる。しかしなが
ら、この方法では、各アンテナ間で生じる遅延時
間は、アンテナの配列方向に対する到来電波の入
射角で定まり、この入射角は第２図に示すように
各アンテナ素子１ａ〜１ｚ間に等しい位相差を生
ぜしめる到来電波の方向はアンセナ素子の配列方
向を中心軸１４とし、頂角を２α（α＝90°−θ）
とする円錐１５上に存在することまでは判明する
が一義的には決定できない。従つて到来電波の方
向を定められない。
向に相当する軸方向の情報は、回折角に相当する
ため前述のように信号の周波数情報を有する。一
方、左右方向はそれぞれの回折光の位相差によつ
て生じたものであり、超音波信号の遅延時間差の
情報を有する。この遅延時間は電波の各アンテナ
への到来時間の差であり、これはアンテナの配列
間隔とアンテナへの入射角（電波の到来方向とア
ンテナの配列方向のなす角度）に依存する。従つ
て、焦点面１１上に２次元光検出器１２を置き、
２次元光検出器１２の出力を信号処理器１３によ
つて順次読み出していくことによつて到来電波の
周波数と方位を知ることができる。しかしなが
ら、この方法では、各アンテナ間で生じる遅延時
間は、アンテナの配列方向に対する到来電波の入
射角で定まり、この入射角は第２図に示すように
各アンテナ素子１ａ〜１ｚ間に等しい位相差を生
ぜしめる到来電波の方向はアンセナ素子の配列方
向を中心軸１４とし、頂角を２α（α＝90°−θ）
とする円錐１５上に存在することまでは判明する
が一義的には決定できない。従つて到来電波の方
向を定められない。
発明の目的
本発明は、以上のような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、到来電波の周波数と方
位を精度よく、かつ瞬時に探知することのできる
電波探知器を提供することを目的とする。
るためになされたもので、到来電波の周波数と方
位を精度よく、かつ瞬時に探知することのできる
電波探知器を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は上記目的を達成するもので、到来する
電波を受信する少なくとも２本の平行でない直線
上に配列され、かつ前記素子アンテナの間隔が互
いに異なるように配列されてなる複数の素子アン
テナ群と、前記各素子アンテナ群それぞれについ
て、素子アンテナ群の各素子アンテナに接続され
た受信用の電気回路と、前記電気回路からの、各
素子アンテナに対応する出力を接続し、前記アン
テナ間隔と比例関係を有した配列関係で配列され
た複数のトランスジユーサを有し、複数の素子ア
ンテナ群にそれぞれ対応して設けられた音響光学
素子と、音響光学素子に平行レーザ光を照射する
ためのレーザ光源と、回折光を結像させる光学系
と、回折系を検出する２次元検出器と、この出力
を読み出す信号処理器と、これら２系統の出力よ
り方位を演算する演算器より構成されている電波
探知器を提供するものである。
電波を受信する少なくとも２本の平行でない直線
上に配列され、かつ前記素子アンテナの間隔が互
いに異なるように配列されてなる複数の素子アン
テナ群と、前記各素子アンテナ群それぞれについ
て、素子アンテナ群の各素子アンテナに接続され
た受信用の電気回路と、前記電気回路からの、各
素子アンテナに対応する出力を接続し、前記アン
テナ間隔と比例関係を有した配列関係で配列され
た複数のトランスジユーサを有し、複数の素子ア
ンテナ群にそれぞれ対応して設けられた音響光学
素子と、音響光学素子に平行レーザ光を照射する
ためのレーザ光源と、回折光を結像させる光学系
と、回折系を検出する２次元検出器と、この出力
を読み出す信号処理器と、これら２系統の出力よ
り方位を演算する演算器より構成されている電波
探知器を提供するものである。
実施例の説明
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
第３図はこの発明の一実施例における電波探知
器の概観図であり、互いに直交する直線上に同じ
ように配列され、かつ従来例と同様に第１と第２
のアンテナ間隔、第２と第３のアンテナ間隔、さ
らに第３と第４のアンテナ間隔をすべて異ならせ
るように配列された複数の素子アンテナ群２１
ａ，２１ｂ，……，２１ｚと２２ａ，２２ｂ，…
…，２２ｚとこれらに接続された第１図に示した
と同様な同じ特性を有する２組の電気回路系、光
学系よりなる。第３図におい電気回路２３，２
３′は受信器であり到来電波（図示せず）を受信
する素子アンテナ群２１ａ〜２１ｚ、２２ａ〜２
２ｚに接続され、増幅され、所定の中間周波に落
す役目を有する。その出力は電気回路２４，２
４′で電力増幅され、それぞれ例えばLiNbO3や
GaP或いはTeO2などの単結晶からなる音響光学
素子２５，２５′の上に配列されたマルチトラン
スジユーサ群２６ａ，２６ｂ，…，２６ｚ，２
６′ａ，２６ｂ，…，２６′ｚに印加される。一
方、レーザ光源２７，２７′から出射したレーザ
光は拡大光学系２８，２８′で平行ビームにされ、
音響光学素子２５，２５′にブラツグ角をなすよ
うに入射される。音響光学素子２５，２５′を通
過したレーザ光は各トランスジユーサ群２６ａ，
２６ｂ，……，２６ｚ，２６′ａ，２６′ｂ，…
…，２６′ｚから発射され、到来電波に対応した
超音波信号によつて回折されると同時に、これら
の回折光２９，２９′はフーリエ変換レンズ３０，
３０′によつて干渉を受け焦点面３１，３１′に置
かれた２次元光検出器３２，３２′の上に結像さ
れる。この回折され干渉した光点の位置は図の上
下方向は到来電波の周波数成分を横方向は到来電
波の角度を示す。２次元光検出器３２，３２′の
出力は信号処理器３３，３３′に順次入力され、
演算器３４で真の到来方向が計算される。この信
号処理器３３，３３′は例えば第４図に示すよう
に、２次元光検出器３２又は３２′からの信号が
入力されるＡ／Ｄ変換器３５と、同じ周波数にお
いて最大の光強度を出力する角度を検出するため
の比較器３６、及びこの出力を順次、カウンタ３
８で周波数との対応関係を明らかにしつつ蓄積す
るメモリ３７、及びこれらを制御する制御部３９
から構成されている。これを用いると、２次元光
検出器３２，３２′の周波数と角度情報を有する
信号は時系列的に出力され、デイジタル信号に変
換された後、まずある角度に対する信号列が比較
器３６で基準信号と比較され、あるレベル以上の
信号をメモリ３７に蓄積する。次に、２次元光検
出器の先の信号列の隣り、即ち角度の少し異なる
方向の信号列が比較器３６に入力され、先にメモ
リ３７に蓄積された信号とレベル比較し、大きい
信号を再びメモリ３７に蓄積する。これを順次繰
返し、最終的には、ある周波数で最大の信号レベ
ルを有する角度情報がメモリ３７に蓄積される。
この最終的に蓄積された信号は第３図の演算器３
４に入力され、真の角度を計算するデータとな
る。
器の概観図であり、互いに直交する直線上に同じ
ように配列され、かつ従来例と同様に第１と第２
のアンテナ間隔、第２と第３のアンテナ間隔、さ
らに第３と第４のアンテナ間隔をすべて異ならせ
るように配列された複数の素子アンテナ群２１
ａ，２１ｂ，……，２１ｚと２２ａ，２２ｂ，…
…，２２ｚとこれらに接続された第１図に示した
と同様な同じ特性を有する２組の電気回路系、光
学系よりなる。第３図におい電気回路２３，２
３′は受信器であり到来電波（図示せず）を受信
する素子アンテナ群２１ａ〜２１ｚ、２２ａ〜２
２ｚに接続され、増幅され、所定の中間周波に落
す役目を有する。その出力は電気回路２４，２
４′で電力増幅され、それぞれ例えばLiNbO3や
GaP或いはTeO2などの単結晶からなる音響光学
素子２５，２５′の上に配列されたマルチトラン
スジユーサ群２６ａ，２６ｂ，…，２６ｚ，２
６′ａ，２６ｂ，…，２６′ｚに印加される。一
方、レーザ光源２７，２７′から出射したレーザ
光は拡大光学系２８，２８′で平行ビームにされ、
音響光学素子２５，２５′にブラツグ角をなすよ
うに入射される。音響光学素子２５，２５′を通
過したレーザ光は各トランスジユーサ群２６ａ，
２６ｂ，……，２６ｚ，２６′ａ，２６′ｂ，…
…，２６′ｚから発射され、到来電波に対応した
超音波信号によつて回折されると同時に、これら
の回折光２９，２９′はフーリエ変換レンズ３０，
３０′によつて干渉を受け焦点面３１，３１′に置
かれた２次元光検出器３２，３２′の上に結像さ
れる。この回折され干渉した光点の位置は図の上
下方向は到来電波の周波数成分を横方向は到来電
波の角度を示す。２次元光検出器３２，３２′の
出力は信号処理器３３，３３′に順次入力され、
演算器３４で真の到来方向が計算される。この信
号処理器３３，３３′は例えば第４図に示すよう
に、２次元光検出器３２又は３２′からの信号が
入力されるＡ／Ｄ変換器３５と、同じ周波数にお
いて最大の光強度を出力する角度を検出するため
の比較器３６、及びこの出力を順次、カウンタ３
８で周波数との対応関係を明らかにしつつ蓄積す
るメモリ３７、及びこれらを制御する制御部３９
から構成されている。これを用いると、２次元光
検出器３２，３２′の周波数と角度情報を有する
信号は時系列的に出力され、デイジタル信号に変
換された後、まずある角度に対する信号列が比較
器３６で基準信号と比較され、あるレベル以上の
信号をメモリ３７に蓄積する。次に、２次元光検
出器の先の信号列の隣り、即ち角度の少し異なる
方向の信号列が比較器３６に入力され、先にメモ
リ３７に蓄積された信号とレベル比較し、大きい
信号を再びメモリ３７に蓄積する。これを順次繰
返し、最終的には、ある周波数で最大の信号レベ
ルを有する角度情報がメモリ３７に蓄積される。
この最終的に蓄積された信号は第３図の演算器３
４に入力され、真の角度を計算するデータとな
る。
このような構成の電波探知器で10GHz近傍の電
波を探知する場合について述べる。素子アンテナ
群２１ａ〜２１ｚ、２２ａ〜２２ｚの各素子アン
テナとしては４個の半波長ダイポールアンテナの
互いに隣接するアンテナ間の間隔をそれぞれ互い
に素な間隔、例えば３：４、３：４の関係になる
第５図ａのように間隔を13.5cm、18cm、24cmで配
列する。音響光学素子２５，２５′としてGaP結
晶上に第５図ｂのように0.9mm、1.2mm、1.6mmの間
隔で配列されたZnO膜よりなる４個の幅0.1mmの
トランスジユーサを用い、その中心周波数を
1.8GHzとする。この場合の帯域は1.3〜2.3GHz即
ち1GHzの帯域幅を得ることができる。電気回路
２３，２３′では、到来電波の周波数を音響光学
素子２５，２５′の周波数帯域に落すために8.7G
Hz程度の周波数の図示していない局部発振器とミ
キサを用いて中間周波数に落し、電気回路２４，
２４′で音響光学素子２５，２５′の所定の回折効
率を得られるよう電力増幅する。レーザ光源２
７，２７′には半導体レーザやHe−Neレーザの
ようなものを用いることができ、拡大光学系２
８，２８′で２〜３mm〓のビーム径に拡大し、音響
光学素子２５中に入射する。GaPの音速は約6.5
Km／Ｓであり、光ビームを超音波が横切る時間
（アクセス時間）は0.3〜0.45マイクロセカンドに
なる。音響光学素子の分解能は周波数帯域幅とア
クセス時間の積で示され、1GHzの帯域を有する
この素子では300〜450点の分解点数を有すること
になる。２次元光検出器として、素子の分解点数
内の256X256個の検出素子からなるものを用いる
と、周波数分解能の上限は周波数帯域幅1GHzに
相当する回折光を１軸方向256個での素子で分割
するため１素子当たり約4MHzとなる。一方、方
位方向については、例えば、それぞれの素子アン
テナ群に対して45°方向から到来する10GHzの電
波に対する２次元光検出器上の光・強度分布は解
析の結果第６図に示すようになる。第６図におい
て縦軸は２次元光検出器上での光強度、横軸は回
折光の結像位置を示し、到来電波の方向を43度か
ら49度変えた場合の光強度分布を示している。44
度方向の場合と45度の場合を比較すると２次元光
検出器に投影された光のピーク位置は約0.1mm隔
たり、かつ45度のピーク位置における44度の場合
の電波に対する強度は約８割に相当する。２次元
光検出器の感度のダイナミツクレンジは通常
20dB以上あるため、光強度の１割の差を検出す
ることは容易である。これにより、この構成で電
波の往来方向を約１度の方位分解能で検出するこ
とは可能であることがわかる。
波を探知する場合について述べる。素子アンテナ
群２１ａ〜２１ｚ、２２ａ〜２２ｚの各素子アン
テナとしては４個の半波長ダイポールアンテナの
互いに隣接するアンテナ間の間隔をそれぞれ互い
に素な間隔、例えば３：４、３：４の関係になる
第５図ａのように間隔を13.5cm、18cm、24cmで配
列する。音響光学素子２５，２５′としてGaP結
晶上に第５図ｂのように0.9mm、1.2mm、1.6mmの間
隔で配列されたZnO膜よりなる４個の幅0.1mmの
トランスジユーサを用い、その中心周波数を
1.8GHzとする。この場合の帯域は1.3〜2.3GHz即
ち1GHzの帯域幅を得ることができる。電気回路
２３，２３′では、到来電波の周波数を音響光学
素子２５，２５′の周波数帯域に落すために8.7G
Hz程度の周波数の図示していない局部発振器とミ
キサを用いて中間周波数に落し、電気回路２４，
２４′で音響光学素子２５，２５′の所定の回折効
率を得られるよう電力増幅する。レーザ光源２
７，２７′には半導体レーザやHe−Neレーザの
ようなものを用いることができ、拡大光学系２
８，２８′で２〜３mm〓のビーム径に拡大し、音響
光学素子２５中に入射する。GaPの音速は約6.5
Km／Ｓであり、光ビームを超音波が横切る時間
（アクセス時間）は0.3〜0.45マイクロセカンドに
なる。音響光学素子の分解能は周波数帯域幅とア
クセス時間の積で示され、1GHzの帯域を有する
この素子では300〜450点の分解点数を有すること
になる。２次元光検出器として、素子の分解点数
内の256X256個の検出素子からなるものを用いる
と、周波数分解能の上限は周波数帯域幅1GHzに
相当する回折光を１軸方向256個での素子で分割
するため１素子当たり約4MHzとなる。一方、方
位方向については、例えば、それぞれの素子アン
テナ群に対して45°方向から到来する10GHzの電
波に対する２次元光検出器上の光・強度分布は解
析の結果第６図に示すようになる。第６図におい
て縦軸は２次元光検出器上での光強度、横軸は回
折光の結像位置を示し、到来電波の方向を43度か
ら49度変えた場合の光強度分布を示している。44
度方向の場合と45度の場合を比較すると２次元光
検出器に投影された光のピーク位置は約0.1mm隔
たり、かつ45度のピーク位置における44度の場合
の電波に対する強度は約８割に相当する。２次元
光検出器の感度のダイナミツクレンジは通常
20dB以上あるため、光強度の１割の差を検出す
ることは容易である。これにより、この構成で電
波の往来方向を約１度の方位分解能で検出するこ
とは可能であることがわかる。
以上のような構成の電波探知器を用いて、電波
の真の到来方法が求まる原理を述べる。直交して
配列された素子アンテナ群でそれぞれ検出出来る
到来電波の方向は第２図で示した場合と同じよう
に第７図のように示すことができる。素子アンテ
ナ２１ａ，２１ｂ……２１ｚをｘ軸方向に、２２
ａ，２２ｂ……２２ｚをｙ軸方向に配列する。こ
の配列方法は必らずしも第７図に示すように原点
Ｏで実際に直交させる必要はなく、これらのアン
テナ群がｚ軸方向、或いはｘ、ｙ軸方向に隔つて
いても、極めて遠方からくる電波に対しては等価
的に原点Ｏに両方のアンテナが存在することに相
当する。電波２がOPの方向から到来する場合、
ｘ軸方向に配列された素子アンテナ群２１ａ，…
…，２１ｚで検出され、測定される方向は第２図
と同じように点Ｐを通りｘ軸に垂直な断面内でｘ
軸との交点xOと線分xOＰを半径とする円ｘの円周
上と原点Ｏを結ぶ線上になり、第４図に示す構成
においてはOTの方向、即ち角度θxから来る電波
として検出される。同様にｙ軸方向に配列された
素子アンテナ群２２ａ，……，２２ｚではｙ軸上
の点yOを中心とし点Ｐを通る円ｙと原点を結ぶ線
上からくる電波と等しく角度θyから来る電波とし
て検出される。これらの測定結果θxとθyを用いて
到来する電波の真の方向、即ちxy面内の方位角
θと迎角は次のように求まる。
の真の到来方法が求まる原理を述べる。直交して
配列された素子アンテナ群でそれぞれ検出出来る
到来電波の方向は第２図で示した場合と同じよう
に第７図のように示すことができる。素子アンテ
ナ２１ａ，２１ｂ……２１ｚをｘ軸方向に、２２
ａ，２２ｂ……２２ｚをｙ軸方向に配列する。こ
の配列方法は必らずしも第７図に示すように原点
Ｏで実際に直交させる必要はなく、これらのアン
テナ群がｚ軸方向、或いはｘ、ｙ軸方向に隔つて
いても、極めて遠方からくる電波に対しては等価
的に原点Ｏに両方のアンテナが存在することに相
当する。電波２がOPの方向から到来する場合、
ｘ軸方向に配列された素子アンテナ群２１ａ，…
…，２１ｚで検出され、測定される方向は第２図
と同じように点Ｐを通りｘ軸に垂直な断面内でｘ
軸との交点xOと線分xOＰを半径とする円ｘの円周
上と原点Ｏを結ぶ線上になり、第４図に示す構成
においてはOTの方向、即ち角度θxから来る電波
として検出される。同様にｙ軸方向に配列された
素子アンテナ群２２ａ，……，２２ｚではｙ軸上
の点yOを中心とし点Ｐを通る円ｙと原点を結ぶ線
上からくる電波と等しく角度θyから来る電波とし
て検出される。これらの測定結果θxとθyを用いて
到来する電波の真の方向、即ちxy面内の方位角
θと迎角は次のように求まる。
第７図において線分OPを単位長１とすると円
ｘ、円ｙはそれぞれ次のように示すことができ
る。
ｘ、円ｙはそれぞれ次のように示すことができ
る。
＜円ｘ＞ y2＋z2＝cos2θx
＜円ｙ＞ x2＋z2＝cos2θy
点Ｑの座標（xO、yO）はxO＝sinθX、yO＝sinθy
となり、角度θは θ＝tan-（xO／yO）＝tan-（sinθx／sinθy） で求まる。
となり、角度θは θ＝tan-（xO／yO）＝tan-（sinθx／sinθy） で求まる。
同様に迎角は点Ｐのｚ座標の値z1を求めるこ
とによつて、＝sinz1として求まる。このz1は
円ｘを用いると z2 1＝cos2θx−sin2θy より ＝sin｛（cos2θx−sin2θy）1/2｝ より求められる。
とによつて、＝sinz1として求まる。このz1は
円ｘを用いると z2 1＝cos2θx−sin2θy より ＝sin｛（cos2θx−sin2θy）1/2｝ より求められる。
なお、円ｘと円ｙの交点は点Ｐの他に点Ｒにも
存在するが、アンテナの配列されている場合が陸
上や海上に水面内に設置されている場合、点Ｒは
地下、或いは海面下の方向となり現実に電波の到
来しない方向となるため、点Ｐの方向を真の到来
電波の方向として決定できる。
存在するが、アンテナの配列されている場合が陸
上や海上に水面内に設置されている場合、点Ｒは
地下、或いは海面下の方向となり現実に電波の到
来しない方向となるため、点Ｐの方向を真の到来
電波の方向として決定できる。
以上に説明したように、この電波探知器を用い
て周波数の分析と共に、到来電波の方位を精度よ
く求めることができる。
て周波数の分析と共に、到来電波の方位を精度よ
く求めることができる。
更に、第３図に示した構成の音響光学系におい
て複数の周波数の電波が同時に到来した場合を検
討する。複数の周波数を有する電波は、音響光学
素子内において周波数の異なる超音波に変換さ
れ、周波数に応じた異なる方向の回折光が生じ
る。従つて、２次元光検出器上ではそれぞれの周
波数に対応した場所に分離して回折光が結像さ
れ、それぞれの分析が可能になる。電波分析に用
いる時間は大部分、２次元光検出器の信号の読出
し時間で決定される。例えば256×256の検出器ア
レイを用いた場合、クロツクとして10MHzを用い
ると、約７ｍｓで読み出せる。従つて信号処理時
間を含め約10ｍｓで分析することが可能になり、
瞬探性に優れていることがわかる。更にこの方式
では２次元光検出器上の光強度は到来電波の信号
強度を示し、周波数情報、方探情報の他に信号強
度の情報も同時に判明する。
て複数の周波数の電波が同時に到来した場合を検
討する。複数の周波数を有する電波は、音響光学
素子内において周波数の異なる超音波に変換さ
れ、周波数に応じた異なる方向の回折光が生じ
る。従つて、２次元光検出器上ではそれぞれの周
波数に対応した場所に分離して回折光が結像さ
れ、それぞれの分析が可能になる。電波分析に用
いる時間は大部分、２次元光検出器の信号の読出
し時間で決定される。例えば256×256の検出器ア
レイを用いた場合、クロツクとして10MHzを用い
ると、約７ｍｓで読み出せる。従つて信号処理時
間を含め約10ｍｓで分析することが可能になり、
瞬探性に優れていることがわかる。更にこの方式
では２次元光検出器上の光強度は到来電波の信号
強度を示し、周波数情報、方探情報の他に信号強
度の情報も同時に判明する。
なお、本実施例では、素子アンテナをそれぞれ
４個用いているが、この数を増加すれば更に方位
分解能が上ると共に、検出感度が上昇する。また
素子アンテナの配列は特に直交方向に限定するも
のでなく、平行でなければ到来電波の方向を算出
でき、配列方向を３個にすれば、より方位精度は
向上する。
４個用いているが、この数を増加すれば更に方位
分解能が上ると共に、検出感度が上昇する。また
素子アンテナの配列は特に直交方向に限定するも
のでなく、平行でなければ到来電波の方向を算出
でき、配列方向を３個にすれば、より方位精度は
向上する。
発明の効果
以上要するに本発明は互いに方向の異なる少な
くとも２方向に複数の素子アンテナを配列し、か
つ前記素子アンテナの間隔が互いに異なるように
配列されてなる複数の素子アンテナ群と、前記各
素子アンテナ群それぞれについて、素子アンテナ
群の各素子アンテナに接続された受信用の電気回
路と、前記電気回路からの、各素子アンテナに対
応する出力を接続し、前記アンテナ間隔と比例関
係を有した配列関係で配列された複数のトランス
ジユーサを有し、複数の素子アンテナ群にそれぞ
れ対応して設けられた音響光学素子と、前記音響
光学素子にレーザ光を照射し、回折光を結像させ
る光学系と、結像した光を検出する２次元光検出
器と、前記２次元光検出器の出力を読み出し、処
理する信号処理器とを設け、さらに各素子アンテ
ナ群ごとの信号処理器の出力から方位を演算する
演算器を備えたことを特徴とする電波探知器を提
供するもので、到来する電波の周波数、強度、方
向が瞬時に、同時に求まると共に、その方位分解
能は極めて高いものである。
くとも２方向に複数の素子アンテナを配列し、か
つ前記素子アンテナの間隔が互いに異なるように
配列されてなる複数の素子アンテナ群と、前記各
素子アンテナ群それぞれについて、素子アンテナ
群の各素子アンテナに接続された受信用の電気回
路と、前記電気回路からの、各素子アンテナに対
応する出力を接続し、前記アンテナ間隔と比例関
係を有した配列関係で配列された複数のトランス
ジユーサを有し、複数の素子アンテナ群にそれぞ
れ対応して設けられた音響光学素子と、前記音響
光学素子にレーザ光を照射し、回折光を結像させ
る光学系と、結像した光を検出する２次元光検出
器と、前記２次元光検出器の出力を読み出し、処
理する信号処理器とを設け、さらに各素子アンテ
ナ群ごとの信号処理器の出力から方位を演算する
演算器を備えたことを特徴とする電波探知器を提
供するもので、到来する電波の周波数、強度、方
向が瞬時に、同時に求まると共に、その方位分解
能は極めて高いものである。
第１図は従来の電波探知器を示す概観図、第２
図は従来例による方向探知性能を示す図、第３図
は本発明の一実施例による電波探知器を示す概観
図、第４図は同実施例の信号処理部の１例を示す
図、第５図ａは素子アンテナの１例を示す図、第
５図ｂは音響光学素子の１例を示す図、第６図は
同実施例の光強度分布特性を示す図、第７図は同
実施例の原理を説明する図である。 ２１ａ〜２１ｚ，２２ａ〜２２ｚ……素子アン
テナ、２３，２３′，２４，２４′……電気回路、
２５，２５′……音響光学素子、２６ａ〜２６ｚ，
２６′ａ〜２６′ｚ……トランスジユーサ、２７，
２７′……レーザ光源、３２，３２′……２次元光
検出器、３３，３３′……信号処理器、３４……
演算器。
図は従来例による方向探知性能を示す図、第３図
は本発明の一実施例による電波探知器を示す概観
図、第４図は同実施例の信号処理部の１例を示す
図、第５図ａは素子アンテナの１例を示す図、第
５図ｂは音響光学素子の１例を示す図、第６図は
同実施例の光強度分布特性を示す図、第７図は同
実施例の原理を説明する図である。 ２１ａ〜２１ｚ，２２ａ〜２２ｚ……素子アン
テナ、２３，２３′，２４，２４′……電気回路、
２５，２５′……音響光学素子、２６ａ〜２６ｚ，
２６′ａ〜２６′ｚ……トランスジユーサ、２７，
２７′……レーザ光源、３２，３２′……２次元光
検出器、３３，３３′……信号処理器、３４……
演算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 互いに方向の異なる少なくとも２方向に複数
の素子アンテナを有し、前記素子アンテナの間隔
が互いに異なるように配列されてなる複数の素子
アンテナ群を備え、前記各素子アンテナ群それぞ
れについて、素子アンテナ群の各素子アンテナに
接続された受信用の電気回路と、前記電気回路か
らの、各素子アンテナに対応する出力を接続し、
前記アンテナ間隔と比例関係を有した配列関係で
配列された複数のトランスジユーサを有し、複数
の素子アンテナ群それぞれに対応して設けられた
音響光学素子と、前記音響光学素子に所定の角度
からレーザ光を照射し、音響光学素子で回折され
た回折光をフーリエ変換レンズで結像させる光学
系と、結像した光を検出する２次元光検出器と、
前記２次元検出器の出力を読み出し、処理する信
号処理器とを設け、さらに各素子アンテナ群ごと
の信号処理器の出力から方位を演算する演算器を
備えたことを特徴とする電波探知器。 ２ 素子アンテナ群が互いに直交する２方向に配
列されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の電波探知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59089743A JPS60233577A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | 電波探知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59089743A JPS60233577A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | 電波探知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60233577A JPS60233577A (ja) | 1985-11-20 |
| JPH0456952B2 true JPH0456952B2 (ja) | 1992-09-10 |
Family
ID=13979236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59089743A Granted JPS60233577A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | 電波探知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60233577A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2815505B2 (ja) * | 1992-01-06 | 1998-10-27 | 三菱電機株式会社 | 方探装置 |
| JP2812036B2 (ja) * | 1992-02-17 | 1998-10-15 | 三菱電機株式会社 | １パルス受信方探電波諸元分析装置 |
| JP4566894B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2010-10-20 | 三菱電機株式会社 | 電波到来方向測定装置 |
-
1984
- 1984-05-04 JP JP59089743A patent/JPS60233577A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60233577A (ja) | 1985-11-20 |
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