JPH0549070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は到来電波の方向を検出する方探装置
に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は従来の方探装置のブロツク図であつ
て、１，２は到来電波を受信する素子アンテナ、
３は位相検波器、４はコンソール、５，６は素子
アンテナ１，２と位相検波器３の間を接続する信
号ケーブルである。

次にこの装置の動作を説明する。素子アンテナ
１，２で受信した到来電波は信号ケーブル５，６
を経由して位相検波受信機３に導かれる。

位相検波受信機３の一方の端子に入力する信号
を V₁＝E₁sinωt ……(1) 他方の端子に入力する信号を V₂＝E₂sin（ωt＋φ） ……(2) とすると、出力信号Voutは(3)式で示されるよう
に素子アンテナ(1)及び Vout＝Ｋ（E₁E₂）cosφ ……(3) (2)で受信した到来電波の位相差φの関数で表わさ
れる。コンソール(4)では(3)式で示されるVoutを
読みとり、Voutからただちに位相差φに換算す
る。

一方第３図からも明らかな如く位相差φと電波
の到来方向θとの間には(4)式の関係があり、コン
ソール(4)で θ＝sin^-1［λ・φ／2πd］ ……(4) λ：波長 上式を演算することにより、到来電波の方向を求
め表示することが出来る。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の方探装置は以上のように構成されており
素子アンテナ１，２で受信する到来電波の位相を
位相検波受信機３を用いて測定している。位相測
定は振幅測定にくらべて一般的に難かしく、素子
アンテナ１，２や位相検波受信機３の周波数特性
や信号ケーブル５，６のひねり、曲り温度特性等
が位相測定時の誤差となり、到来電波の方向を精
度よく検出出来ない欠点があつた。

この発明は、上記のような問題点を解消する為
になされたもので、従来のように位相検波受信機
３を用いて直接、到来電波の位相を検出するのを
廃し、素子アンテナ１，２での受信電界を複数個
に合成し、振幅受信機でその複数個の振幅を同一
時間面内で計測することにより、計算で精度よく
両素子アンテナ１，２で受信する到来波の位相を
求めることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る方探装置は素子アンテナ１，２
に到来する電波の位相を複数の振幅受信機を用い
て、一方あるいは他方のいずれかの素子アンテナ
に接続された複数の半固定又は固定位相器の位相
をあらかじめ異なるように設定しておき、その時
の複数の合成受信ベクトルの振幅変化から計算に
より素子アンテナ１，２に到来する電波の位相を
求め、その位相から前記(4)式を用いて電波の到来
方向を計算により求めようとするものである。

［作用］ この発明に係る方探装置は素子アンテナ１，２
に到来する電波の位相を求める場合、位相受信機
を用いることなく複数の振幅受信機を用いること
により、位相を直接測定する方式にくらべ安定に
かつ精度よく振幅を測定することができるので従
来の位相比較方探方式の問題点であつた位相測定
の精度を飛躍的に向上させることが出来るととも
に、従来の方式の特徴である瞬探性をも維持させ
ることができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例を示す図であり
１は第１の素子アンテナ、２は第２の素子アンテ
ナ、４はコンソール、５，６は信号ケーブル、７
は第１の電力分配器、８は第２の電力分配器、９
ａ，９ｂ，９ｃは第１、第２、第３の結合器、１
０ａ，１０ｂ，１０ｃは第１、第２、第３の振幅
受信機、１１ａ，１１ｂ，１１ｃは第１、第２、
第３の半固定又は固定位相器、１２，１３，１４
はT₁，T₂，T₃受信チヤンネルである。

上記のように構成された、この発明の方探装置
の一実施例の動作について説明する。

第１の素子アンテナ１で受信した信号をＳ１、
第２の素子アンテナ２で受信した信号をＳ２とす
る。

信号Ｓ１は信号ケーブル５を経由し第１の電力
分配器７で分配され、複数の結合器９ａ，９ｂ，
９ｃの一方の端子に入力する。

信号Ｓ２は信号ケーブル６を経由し第２の電力
分配器８で分配され、位相が既知の複数の半固定
又は固定位相器１１ａ，１１ｂ，１１ｃを経由し
て、それぞれ前記複数の結合器９ａ，９ｂ，９ｃ
の他方の端子に入力される。複数の半固定又は固
定位相器１１ａ，１１ｂ，１１ｃによりそれぞれ
位相偏位されたそれぞれの信号をS_2a，S_2b，S_2c
とする。

それぞれの結合器９ａ，９ｂ，９ｃでは前記信
号Ｓ１と前記信号S_2a，S_2b，S_2cそれぞれがベク
トル合成され、振幅の異なる信号T₁，T₂，T₃を
出力する。複数の振幅受信機１０ａ，１０ｂ，１
０ｃでは前記結合器９ａ，９ｂ，９ｃからの出力
信号T₁，T₂，T₃を受信する。コンソール４はこ
れらのレベルの異なる信号T₁，T₂，T₃の信号を
同一時間面内に読みとり、演算処理して第１の素
子アンテナ１と第２の素子アンテナ２で受信する
到来電波の相対的位相を算出する。

この結果からただちに前記(4)式の演算がコンソ
ール４でおこなわれ到来電波の方向を知ることが
できる。

第２図は到来電波の相対的位相の演算方法を説
明する為の図でＳ１とS_2a，S_2b，S_2cを振幅と位
相をもつたベクトルで表わし、振幅受信機１０
ａ，１０ｂ，１０ｃそれぞれの受信レベルをT₁，
T₂，T₃で表わしている。

観測値ｐ、ｑ、ｒは第２図の01を中心にＳ２が
回転し、これに伴つて合成ベクトルT₁，T₂，T₃
が０を固定点として伸縮したものである。

従つて観測値ｐ、ｑ、ｒが同図破線の円周上に
存在し、かつαは半固定又は固定位相器１１ｂと
１１ａの位相差、又βは半固定又は固定位相器１
１ｃと１１ｂとの位相差に相当した値となること
から観測値ｐ、ｑ、ｒから逆に円Ｃ及びＳ２の回
転中心01が計算により求まる。これにより任意の
位相に対する合成ベクトルＴも求めることができ
る。

Ｔの振幅の最大値と最小値及び最大値と最小値
となる時の位相からＳ１とＳ２の相対位相が計算
により求めることができる。

具体的には第２図において合成ベクトルＴが最
大値を与える位相をΔ₀とすると、到来電波の相
対位相（S₁とS₂の相対位相Ｘ＝φ_o−φ₀）は次式
を用いて計算により求めることができる。

Ｘ＝tan^-1sinΔ₀／cosΔ₀＋S₂／S₁ ……(5) S₁とS₂の相対位相が計算できれば直ちに(4)式を
用いて電波の到来方向を知ることができる。

ここでS₁とS₂の相対位相Ｘの導出過程について
以下に説明する。

第２図において初期状態の合成電界ベクトル
T〓₂の振幅、位相をE₀、φ₀、着目する第ｎ番目の
ベクトルS〓_2bの振幅、位相をE_o、φ_oとする。

この第ｎ番目のベクトルS〓_2bの位相をφ_o＋βに
設定固定とした時の合成ベクトルT〓₃は次式で表
わされる。

T〓₃＝〔E₀e^j〓⁰−E_oe^j〓ⁿ〕＋E_oe^j(〓ⁿ⁺〓⁾ Ｘ＝φ_o−φ₀とおくと T〓₃＝｛E₀−E_oe^j(〓^n-〓⁰⁾ ＋E_oe^j(〓^n-〓⁰⁺〓⁾
｝e^j〓⁰ ＝｛E₀＋E_oe^jX〔e^j〓−１〕｝e^j〓⁰ ＝｛E₀e^-jX＋E_o〔e^j〓−１〕｝e^j(〓^0+X) ＝（E₀cosX＋E_ocosβ−E_o）＋ｊ（−E₀sinX ＋E_osinβ）e^j(X+〓⁰⁾ ｜T₃｜²＝（E₀cosX−E_o）²＋2E_o（E₀cosX −E_o）cosβ＋E_o ²＋E₀ ²sin²X −2E₀E_osinXsinβ 従つて ｜T₃｜²／T₂ ²＝〔cosX−E_o／E₀〕²＋sin²X＋〔E_o
／E₀〕²＋２〔E_o／E₀〕｛〔cosX−E_o／E₀〕cosβ−sinX
sinβ｝ ここでｋ＝E_o／E₀ とおきY²＝（cosX−ｋ）²＋sin²Xとすれば ｜T₃｜²／T₂ ²＝Y²＋K²＋2k｛（cosX−ｋ）cosβ−sin
Xsinβ） ｜T₃｜²／T₂ ²＝Ｑとおくと Ｑ＝Y²＋k²＋2kYcos（β＋Δ₀） (5) 但し tanΔ₀＝sinX／cosX−ｋ (6) が得られる。

Ｑの最大と最小の比をγとすると(5)式より γ²＝（Ｙ＋ｋ）²／（Ｙ−ｋ）² 従つて γ＝±〔Ｙ＋ｋ／Ｙ−ｋ〕 (7) (7)式の右辺の符号が正の場合について(6)、(7)式
より、未知数であるｋ、Ｘを求める。

(7)式より Ｙ＝〔γ＋１／γ−１〕ｋ 展開して （cosX−ｋ）²−sin²X＝〔γ＋１／γ−１〕²k² (8) となる。

(6)、(8)式より連立方程式を解くと、 ｋ＝Γ／（１＋ΓcosΔ₀＋Γ²）^1/2 (9) Ｘ＝tan^-1〔sinΔ₀／cosΔ₀＋Γ〕 (10) 但しΓ＝γ−１／γ＋１（γは最大、最小の比） 最大、最小の比γは γ＝S₁＋S₂／S₁−S₂ 従つて Γ＝γ−１／γ＋１＝S₁＋S₂／S₁−S₂−１／S₁＋S₂／
S₁−S₂＋１＝S₂／S₁ となり、(10)式は Ｘ＝tan^-1sinΔ₀／cosΔ₀＋S₂／S₁ (11) となる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、位相受信機
を用いるかわりに、複数個の振幅受信機の出力レ
ベルの変化のデータから、到来電波の相対位相を
演算により求めている為、瞬探機能を保持しつつ
相対位相を精度よく求められ、確度の高い方探装
置を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロツク図、第２図は複数の
受信チヤンネルの各合成ベクトルの関係を説明す
る図、第３図は従来の方探装置のブロツク図であ
る。図中１，２は素子アンテナ、３は位相検波受
信機、４はコンソール、５，６は信号ケーブル、
７，８は電力分配器、９ａ，９ｂ，９ｃは結合
器、１０ａ，１０ｂ，１０ｃは振幅受信機、１１
ａ，１１ｂ，１１ｃは半固定又は固定位相器、１
２，１３，１４はT₁、T₂、T₃受信チヤンネルで
ある。なお、図中同一あるいは相当部分には同一
符号を付して示してある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 到来電波を受信する第１及び第２の素子アン
   テナと、上記第１及び第２の素子アンテナで受信
   した信号の相対位相を検出する回路を有し、上記
   相対位相から電波の到来方向を演算するコンソー
   ルとからなる方探装置において、上記第１の素子
   アンテナで受信した信号を分配する第１の電力分
   配器と、上記第２の素子アンテナで受信した信号
   を分配する第２の電力分配器と、上記第２の電力
   分配器により分配された複数の信号のそれぞれ位
   相を異ならしめる複数の半固定又は固定位相器
   と、上記複数の半固定又は固定位相器によりそれ
   ぞれ異なつた位相偏位を受けたそれぞれの出力信
   号と上記第１の電力分配器により分配されたそれ
   ぞれの信号をベクトル合成する複数の結合器と、
   上記複数の結合器から出たレベルの異なる複数の
   信号を受信する複数の振幅受信機とそれぞれ異な
   る受信レベルの差から第１及び第２の素子アンテ
   ナに到来する信号の相対位相及び到来方向を演算
   するコンソールを有することを特徴とする方探装
   置。