JPH06118154A - 方向探知機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 指向利得を有するアンテナを４方向に向けて
配置したアンテナ系を使用して、特に極超短波帯での高
感度の方向探知機を得ることを目的とする。 【構成】 ４組の単向指向性アンテナと、その出力を順
次切り換える切換器とからなるアンテナ装置の出力を受
信機によって増幅、検波した信号をアンテナ切り換えと
同期してサンプリングした後平滑し、生成される各アン
テナ出力に対応したレベルを持つ直流信号を処理して受
信した電波の到来方向を算出するようにしたことを特徴
とする方向探知機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電波の到来方向を測定
する方向探知機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より広帯域方向探知機としてアドコ
ックアンテナ方式やドプラー方式が多く採用されてい
る。これらは共に無指向性のアンテナ素子を同一円周上
に配置し、各アンテナに誘起する信号の位相差から電波
の到来方向を算出するものである。これらの方式に使用
されるアンテナ素子は広い周波数帯域に対応するため、
多くの場合そのアンテナの長さは使用上限波長の２分の
１以下に押えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方式をもって極
超短波帯用の方向探知機を構成しようとすると、アンテ
ナ素子の寸法を極端に小さくしなければならなくなる。
方向探知感度はアンテナ素子の実効長に比例するから、
必然的に高感度の方位測定が困難となる。また、アンテ
ナ素子にはダブレットアンテナが多く使用されるが、そ
のアンテナインピーダンスは周波数によって大きく変化
するから、広帯域にわたって有効なインピーダンス整合
が困難となり、さらに感度の低下を招くという問題があ
った。

【０００４】本発明は、このような問題を解消して、極
超短波帯においても高感度で動作する方向探知機を得る
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる方向探知
機は広帯域にわたって指向利得を有し、かつ、均一な出
力インピーダンスを持つ４組の指向性アンテナを９０度
間隔で配置し、その出力を順次切り換えることのよって
得られる信号レベル差から電波の到来方向を算出するよ
うにしたものである。

【０００６】

【作用】本発明の方向探知機によれば、アンテナ素子自
体が広帯域にわたって指向利得を有しているから高感度
が得られ、かつ、均一な出力インピーダンスが得られる
からインピーダンス整合が容易である。したがって、従
来困難であった極超短波帯においても高感度の方位測定
が可能となる。

【０００７】

【実施例】以下，本発明の方向探知機に対数周期アンテ
ナを使用した場合の実施例について図面を参照して説明
する。図１は本発明の方向探知機の構成を示す図であっ
て、１ｎ，１ｅ，１ｓ，１ｗは９０度間隔で配置された
対数周期アンテナ、２は各アンテナ出力を順次切り換え
るアンテナ切換器、３は切換信号発生器、４は受信機で
あって切り換えられた受信信号を増幅・検波する。５は
検波された受信信号をアンテナ切り換え周期と同期して
取り出す信号選択器、６ｎ〜６ｗは信号選択器５で得ら
れた間欠信号を平滑する尖頭値保持回路である。７は４
つの尖頭値保持回路６の出力信号レベルから受信した電
波の到来方向を算出する信号処理器、８は表示器で算出
された方位を表示する。図２は図１における信号処理器
７をディジタル演算器で構成した場合の系統図であっ
て、９ｎ〜９ｗは尖頭値保持回路６の信号レベルをディ
ジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、１０は数値比較器で
上位２系統を選択する。１１はマイクロプロセッサで数
値比器１０で選択された２系統の数値の比の逆正接演算
を行うことによって受信した電波の到来方向を算出す
る。図３は図１における信号処理器７をアナログ演算器
で構成した場合の系統図であって、１２は９０度づつ位
相の異なる４つ低周波信号を発振する低周波発振器、１
３ｎ〜１３ｗは乗算器で尖頭値保持回路６の出力で、そ
れに対応した低周波発振器１２の出力である低周波信号
を変調する。１４ｎ〜１４ｗは加算器で、隣接した乗算
器１３の出力信号の和を作る。１５はレベル比較器で４
つの加算器１４の出力の中で最大レベルを持つ信号を選
択出力する。１６は位相比較器でレベル比較器１５の出
力信号の位相と低周波発振器１２の基準位相出力と比較
し、その位相差を測定して受信した電波の到来方向とし
て出力する。図４は本実施例における直交配置した対数
周期アンテナの標準的な水平面指向特性を示した図であ
る。図５は各部の信号姿態を示す図であり、（ａ）はア
ンテナ切換器２に加えられる切換信号、（ｂ）はアンテ
ナ切換器２のＲＦ出力、（ｃ）は受信機４の検波出力、
（ｄ）は信号選択器５の出力、（ｅ）は尖等値保持回路
６の出力である。また、（ｆ）は低周波発振器１２の出
力の位相関係を示す図であり、（ｇ）は乗算器１３の出
力、（ｈ）は加算器１４の出力、（ｉ）はレベル比較器
１５で選択された最大出力信号の位相比較器１６におけ
る位相関係を示す。次に動作について説明する。図４に
示すように対数周期アンテナはほぼ円形に近い単向指向
性をもっている。すなわち、図４に示すように座標を設
定するとアンテナ１ｎの出力は到来角θの余弦に比例
し、これと直交して配置したアンテナ１ｅの出力は到来
角θの正弦に比例する。また、指向性の裏側となるアン
テナ１ｓ，１ｗには電圧は誘起しない。したがって、図
５（ａ）に示すような順序でアンテナを切り換えると、
アンテナ切換器２のＲＦ出力は図５（ｂ）に示すように
階段状に変調される。このＲＦ信号を受信機４で増幅、
検波すると図５（ｃ）に示すような階段状の信号が得ら
れる。この階段状の信号をアナログスイッチで構成した
信号選択器５でアンテナ切換信号を用いて同期的に選択
すると、図５（ｄ）に示すように各アンテナの出力に対
応した振幅を持つパルス状の出力が得られる。このパル
ス状の信号を尖頭値保持回路６によって平滑すると、各
アンテナの出力に対応したレベルを持つ直流信号が得ら
れる。この直流信号は前述のように受信電界の余弦、お
よび正弦に比例しているから信号処理器７で処理すれ
ば、受信した電波の到来方向を知ることができ、その結
果を表示器８に表示することができる。

【０００８】次に信号処理器７をディジタル演算器で構
成した場合の動作について説明する。尖頭値保持回路６
の各出力はそれぞれＡ／Ｄ変換器９によってディジタル
値に変換され、数値比較器１０で隣接し、かつ大なる２
つの数値を選択する。本実施例においては、単向指向性
の裏側となる方向からの電波は感知し得ないから、大な
る２つを選択することによって、電波の到来する方向の
象限が決定される。選択された２つの数値をマイクロプ
ロッセサ１１に入力し、両者の比の逆正接演算を実行す
ることによって受信した電波の到来方向を算出すること
ができる。

【０００９】さらに、信号処理器７をアナログ演算器で
構成した場合について説明する。尖頭値保持回路６の各
出力はそれぞれ乗算器１３に導かれ、図５（ｆ）に示す
ような４相低周波発振器１２の出力信号を振幅変調し
て、図５（ｇ）に示すような各アンテナ出力に対応した
低周波信号を生成する。これら４つの低周波信号は互い
に隣接する信号同士加算器１４で加え合わさて、図５
（ｈ）に示すような信号レベルに応じた位相および振幅
偏移を受けた信号となる。この４つの加算器１４の出力
の中で最大レベルを有する低周波信号はレベル比較器１
５よって選択されて、位相比較器１６に送出される。位
相比較器１６においては、レベル比較器１５で得られた
低周波信号の位相が低周波発振器１２で生成される４つ
の低周波信号の内、基準位相を持つ信号と比較され位相
値θが測定される。この測定された位相値θが受信した
電波の到来方向を示す。

【００１０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、指
向利得を有し、かつ、アンテナインピーダンスが広帯域
にわたって均一なアンテナを使用するので、高感度の方
向探知機を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による方向探知機の構成を表
す系統図である。

【図２】本発明による方向探知機に用いられる信号処理
器を構成するディジタル演算器の系統図である。

【図３】本発明による方向探知機に用いられる信号処理
器を構成するアナログ演算器の系統図である。

【図４】本発明の一実施例における直交配置した対数周
期アンテナの標準的な水平面指向特性を示した図であ
る。

【図５】本発明の一実施例における各部の信号姿態を示
す図である。

【符号の説明】

１ アンテナ ２ アンテナ切換器 ３
切換信号発生器 ４ 受信機 ５ 信号選択器 ６
尖頭値保持回路 ７ 信号処理器 ８ 表示器 ９
Ａ／Ｄ変換器 １０ 数値比較器 １１ マイクロプロッセサ １
２ 低周波発振器 １３ 乗算器 １４加算器 ５
レベル比較器 １６位相比較器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ９０度間隔に配置した４個の単向指向性
   を有するアンテナを一定周期で順次切り換える手段と、
   その出力を増幅・検波する受信手段と、検波によって得
   られた階段状の信号レベルを前記切り換え周期に同期し
   て別々に取り出し蓄積する手段とによって得られる、各
   アンテナに対応した出力を処理することによって電波の
   到来方向を算出するようにしたことを特徴とする方向探
   知機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方向探知機において、
   各アンテナに対応した出力レベルをディジタル量に変換
   するＡ／Ｄ変換手段とディジタル演算手段とによって、
   隣接するアンテナ出力に対応するレベルの比から逆正接
   を求め、得られた４つの結果の１つを出力レベルによっ
   て選択して電波の到来方向とするようにしたこと特徴と
   した方向探知機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の方向探知機において、
   各アンテナに対応した出力レベルで９０度づつの位相差
   をもつ４つの低周波信号をそれぞれ変調する手段と、隣
   接する２つのアンテナ出力に対応する前記低周波信号の
   和をとる加算手段と、それによって得られる４つの加算
   結果の内、レベルが最大となる低周波信号選択し、その
   低周波信号の位相を測定する手段とによって、得られた
   位相をもって電波の到来方向とするようにしたことを特
   徴とする方向探知機。