JPH0712911A - 方位測定方式と装置 - Google Patents
方位測定方式と装置Info
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- JPH0712911A JPH0712911A JP19873093A JP19873093A JPH0712911A JP H0712911 A JPH0712911 A JP H0712911A JP 19873093 A JP19873093 A JP 19873093A JP 19873093 A JP19873093 A JP 19873093A JP H0712911 A JPH0712911 A JP H0712911A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】２対の直交配置したアンテナ系を用いて電波の
到来方位角と仰角を測定する方位測定装置において、受
信・増幅系を簡易化することを目的とする。 【構成】直交配置した２対のアンテナ系のそれぞれの和
信号および差信号をゴニオメータを用いた自動制御系で
高周波処理し、エンコーダを介して得られる２つの角度
の数値データから、ディジタル計算機による演算によっ
て、電波の到来方位角と仰角を得るようにしたことを特
徴とする方位測定方式および装置。
到来方位角と仰角を測定する方位測定装置において、受
信・増幅系を簡易化することを目的とする。 【構成】直交配置した２対のアンテナ系のそれぞれの和
信号および差信号をゴニオメータを用いた自動制御系で
高周波処理し、エンコーダを介して得られる２つの角度
の数値データから、ディジタル計算機による演算によっ
て、電波の到来方位角と仰角を得るようにしたことを特
徴とする方位測定方式および装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として、ＭＦ・ＨＦ
帯の電波の到来方向を測定するために陸上に設置される
方位測定装置に関するものである。
帯の電波の到来方向を測定するために陸上に設置される
方位測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の方位測定装置には直交す
る２つの直線の交点に基準アンテナと、２直線上に位相
差測定用アンテナを配置し、基準アンテナの受信信号と
各位相差測定用アンテナの受信信号とを比較することに
よって得られる２つの位相差を基に電波の到来方位角、
及び仰角を算出する方式が用いられている。このような
方式を用いて方位測定を実現するために、方位測定装置
には、各アンテナの受信信号の位相関係を厳蜜に保持し
たまま信号処理可能なレベルまで増幅する独立した複数
の受信手段を装備している。
る２つの直線の交点に基準アンテナと、２直線上に位相
差測定用アンテナを配置し、基準アンテナの受信信号と
各位相差測定用アンテナの受信信号とを比較することに
よって得られる２つの位相差を基に電波の到来方位角、
及び仰角を算出する方式が用いられている。このような
方式を用いて方位測定を実現するために、方位測定装置
には、各アンテナの受信信号の位相関係を厳蜜に保持し
たまま信号処理可能なレベルまで増幅する独立した複数
の受信手段を装備している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
装置においては、複数の受信手段を必要とするうえに、
各々の受信手段の位相特性を厳蜜に揃える必要があり、
装置が複雑になるばかりでなく、位相関係の保持のため
に多くの補償手段を必要としていた。
装置においては、複数の受信手段を必要とするうえに、
各々の受信手段の位相特性を厳蜜に揃える必要があり、
装置が複雑になるばかりでなく、位相関係の保持のため
に多くの補償手段を必要としていた。
【０００４】本発明は、このような受信手段に対する制
約を排除できる方位測定方式と、これを実現する方位測
定装置を得ることを目的とする。
約を排除できる方位測定方式と、これを実現する方位測
定装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる方位測定
方式おいては、直交配置した２対のアンテナ系で得られ
るそれぞれの和信号と差信号をアンテナ出力端に設けた
受動回路で生成し、その振幅の逆正接演算を直接ゴニオ
メータを用いた自動制御系で実行し、得られた２つのデ
ィジタル角度から受信した電波の方位角と仰角をディジ
タル演算によって算出しようとするものである。
方式おいては、直交配置した２対のアンテナ系で得られ
るそれぞれの和信号と差信号をアンテナ出力端に設けた
受動回路で生成し、その振幅の逆正接演算を直接ゴニオ
メータを用いた自動制御系で実行し、得られた２つのデ
ィジタル角度から受信した電波の方位角と仰角をディジ
タル演算によって算出しようとするものである。
【０００６】
【作用】本発明の方位測定装置によれば、受信電波はア
ンテナ端に設けた受動素子によって処理されて、直接ア
ナログ演算されるから、アンテナ系からの受信信号を個
別に、かつ均一に増幅する受信手段を省略することがで
きる。
ンテナ端に設けた受動素子によって処理されて、直接ア
ナログ演算されるから、アンテナ系からの受信信号を個
別に、かつ均一に増幅する受信手段を省略することがで
きる。
【０００７】
【実施例】以下，実施例について図面を参照して説明す
る。まず、本発明の方式の基本原理について説明する。
図１はアンテナ系の配置を示す図である。図において、
１ｎ，１ｅ，１ｓ，１ｗおよび１ｃは無指向性のアンテ
ナであり対向する２対のアンテナ１ｎ−１ｓおよび１ｅ
−１ｗの間隔を２ｒ、電波の到来方向を１ｎ−１ｓアン
テナの線に対してθ、電波の仰角をφとしてある。各ア
ンテナに誘起する信号電圧はＥ０を実効値として、次の
ようになる。１ｎ，１ｓアンテナそれぞれに誘起する信
号ＥＮ，ＥＳは ＥＮ＝Ｅ０ｓｉｎ（ωｔ＋βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） Ｅ３＝Ｅ０ｓｉｎ（ωｔ−βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） １ｎ，１ｓアンテナ出力の差は ＥＮ−ＥＳ＝Ｅ０ｓｉｎ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）ｃ
ｏｓωｔ １ｎ，１ｓアンテナ出力の和は ＥＮ＋ＥＳ＝Ｅ０ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）ｓ
ｉｎωｔ β＝２π／λ それぞれ 実効値を ［ＥＮ−ＥＳ］＝Ａ ［ＥＮ＋ＥＳ］＝Ｂ とすると Ａ＝Ｅ０ｓｉｎ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） Ｂ＝Ｅ０ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） Ａ／Ｂ＝ｔａｎ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） ｔａｎ−１Ａ／Ｂ＝βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ‥‥‥‥‥‥‥‥（１） 同様に１ｅ，１ｗアンテナ系については ＥＥ＝Ｅ０ｓｉｎ（ωｔ＋βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） ＥＷ＝Ｅ０ｓｉｎ（ωｔ−βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） １ｅ，１ｗアンテナ出力の差は ＥＥＥＷ＝Ｅ０ｓｉｎ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ）ｃｏ
ｓωｔ １ｅ，１ｗアンテナ出力の和は ＥＥ＋ＥＷ＝Ｅ０ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ）ｓ
ｉｎωｔ それぞれ実効値を ［ＥＥＷ］＝Ｃ ［ＥＥ＋ＥＷ］＝Ｄ とすると Ｃ＝Ｅ０ｓｉｎ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） Ｄ＝Ｅ０ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） Ｃ／Ｄ＝ｔａｎ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） ｔａｎ−１Ｃ／Ｄ＝βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ‥‥‥‥‥‥‥‥（２） また、上記（１）式の結果は差信号、和信号の実効値Ａ
およびＢにそれぞれｓｉｎψ、ｃｏｓψを乗じその差が
零に なるようにψを制御すると、 Ａ・ｓｉｎψ−Ｂ・ｃｏｓψ ＝ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）ｓｉｎψ−ｓｉｎ
（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）ｃｏｓψ ＝ｓｉｎ（ψ−βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）＝０ ∴
ψ＝βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ として角度βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθが得られる。同様に
して（２）の結果であるβｒ・ｃｏｓφｓｉｎθも得る
ことができる。上記（１）および（２）の比をとると として方位θが得られる。または、上記（１）、および
（２）式にそれぞれｓｉｎγ、ｃｏｓγを乗じその差が
零になるようにγを制御すると、 ｔａｎ−１Ａ／Ｂ・ｓｉｎγ−ｔａｎ−１Ｃ／Ｄ・ｃｏ
ｓγ ＝βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθｓｉｎγ−βｒ・ｃｏｓφｓ
ｉｎθｃｏｓγ ＝βｒ・ｃｏｓφｓｉｎ（γ−θ）＝０ ∴ γ＝θ として方位ｅが得られる。上記（１）、および（２）式
の自２乗をとり、加え合わせた結果をＩとすると Ｉ＝（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）２＋（βｒ・ｃｏｓφ
ｓｉｎθ）２ ＝（βｒ・ｃｏｓφ）２ ∴ βｒ＝２πｒ／λ であるから測定周波数で決ま
る。
る。まず、本発明の方式の基本原理について説明する。
図１はアンテナ系の配置を示す図である。図において、
１ｎ，１ｅ，１ｓ，１ｗおよび１ｃは無指向性のアンテ
ナであり対向する２対のアンテナ１ｎ−１ｓおよび１ｅ
−１ｗの間隔を２ｒ、電波の到来方向を１ｎ−１ｓアン
テナの線に対してθ、電波の仰角をφとしてある。各ア
ンテナに誘起する信号電圧はＥ０を実効値として、次の
ようになる。１ｎ，１ｓアンテナそれぞれに誘起する信
号ＥＮ，ＥＳは ＥＮ＝Ｅ０ｓｉｎ（ωｔ＋βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） Ｅ３＝Ｅ０ｓｉｎ（ωｔ−βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） １ｎ，１ｓアンテナ出力の差は ＥＮ−ＥＳ＝Ｅ０ｓｉｎ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）ｃ
ｏｓωｔ １ｎ，１ｓアンテナ出力の和は ＥＮ＋ＥＳ＝Ｅ０ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）ｓ
ｉｎωｔ β＝２π／λ それぞれ 実効値を ［ＥＮ−ＥＳ］＝Ａ ［ＥＮ＋ＥＳ］＝Ｂ とすると Ａ＝Ｅ０ｓｉｎ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） Ｂ＝Ｅ０ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） Ａ／Ｂ＝ｔａｎ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ） ｔａｎ−１Ａ／Ｂ＝βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ‥‥‥‥‥‥‥‥（１） 同様に１ｅ，１ｗアンテナ系については ＥＥ＝Ｅ０ｓｉｎ（ωｔ＋βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） ＥＷ＝Ｅ０ｓｉｎ（ωｔ−βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） １ｅ，１ｗアンテナ出力の差は ＥＥＥＷ＝Ｅ０ｓｉｎ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ）ｃｏ
ｓωｔ １ｅ，１ｗアンテナ出力の和は ＥＥ＋ＥＷ＝Ｅ０ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ）ｓ
ｉｎωｔ それぞれ実効値を ［ＥＥＷ］＝Ｃ ［ＥＥ＋ＥＷ］＝Ｄ とすると Ｃ＝Ｅ０ｓｉｎ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） Ｄ＝Ｅ０ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） Ｃ／Ｄ＝ｔａｎ（βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ） ｔａｎ−１Ｃ／Ｄ＝βｒ・ｃｏｓφｓｉｎθ‥‥‥‥‥‥‥‥（２） また、上記（１）式の結果は差信号、和信号の実効値Ａ
およびＢにそれぞれｓｉｎψ、ｃｏｓψを乗じその差が
零に なるようにψを制御すると、 Ａ・ｓｉｎψ−Ｂ・ｃｏｓψ ＝ｃｏｓ（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）ｓｉｎψ−ｓｉｎ
（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）ｃｏｓψ ＝ｓｉｎ（ψ−βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）＝０ ∴
ψ＝βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ として角度βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθが得られる。同様に
して（２）の結果であるβｒ・ｃｏｓφｓｉｎθも得る
ことができる。上記（１）および（２）の比をとると として方位θが得られる。または、上記（１）、および
（２）式にそれぞれｓｉｎγ、ｃｏｓγを乗じその差が
零になるようにγを制御すると、 ｔａｎ−１Ａ／Ｂ・ｓｉｎγ−ｔａｎ−１Ｃ／Ｄ・ｃｏ
ｓγ ＝βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθｓｉｎγ−βｒ・ｃｏｓφｓ
ｉｎθｃｏｓγ ＝βｒ・ｃｏｓφｓｉｎ（γ−θ）＝０ ∴ γ＝θ として方位ｅが得られる。上記（１）、および（２）式
の自２乗をとり、加え合わせた結果をＩとすると Ｉ＝（βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθ）２＋（βｒ・ｃｏｓφ
ｓｉｎθ）２ ＝（βｒ・ｃｏｓφ）２ ∴ βｒ＝２πｒ／λ であるから測定周波数で決ま
る。
【０００８】次に上記基本原理に基づいた方位測定装置
について説明する。図２は本発明の装置の動作を示す系
統図であって、１はアンテナ系で、無指向性のアンテナ
素子１ｎ，１ｓ，１ｅ，および１ｗを図１に示すように
配置し、その対向するアンテナ間隔は測定最高周波数で
一波長以下になるようにしてある。１ｃも無指向性アン
テナでその出力は自動制御系の基準信号として使用す
る。２は受動素子で構成した整合回路でアンテナインピ
ーダンスをフィーダの特性インピーダンスに整合する。
３は１８０度ハイブリッド回路で、アンテナ系の中央で
対となるアンテナ素子１ｎ，１ｓ、および１ｅ，１ｗの
出力を受けて、和信号Σｎ−ｓ、Σｅ−ｗおよび差信号
Δｎ−ｓ、Δｅ−ｗを出力する。４は９０度移相器で差
信号Δｎ−ｓ及びΔｅ−ｗの搬送波位相を和信号Σｎ−
ｓ、Σｅ−ｗおよび基準信号の搬送波位相に一致させ
る。５はゴニオメータで、それぞれの系の和信号および
差信号がそのステータ捲線に印加される。６は平衡変調
器でゴニオメータ５のロータ捲線出力を低周波発振器８
の出力で平衡変調する。７は合成器で平衡変調器７で平
衡変調されたゴニオメータ５の出力とインピーダンス整
合された基準アンテナ１ｃの出力を合成する。９は受信
機で合成器７の出力を増幅・検波する。合成器７の出力
は平衡変調信号と無変調信号の和であるから振幅変調波
となっている。したがって受信機９の検波出力は低周波
発振器８の出力と同期した低周波信号となる。１０は低
周波増幅器であって、受信機９の検波出力を増幅して、
低周波発振器８の出力で励磁されているサーボモータ１
１を駆動する。サーボモータ１１の回転軸はゴニオメー
タ５のロータに直結してあるから、ゴニオメータ５の出
力が零になるとゴニオメータ５は回転を停止する。ゴニ
オメータ５は上記のように自動制御されるから、そのロ
ータの停止角度が求める角度βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθお
よびβｒ・ｃｏｓφｓｉｎθとなる。１２はロータリー
エンコーダであり、ゴニオメータ５およびサーボモータ
１１の回転軸と直結されているから、ゴニオメータ１１
の指示角度を直接数値データとして出力する。１３はデ
ィジタル計算機で、それぞれの系のロータリーエンコー
ダ１２からの数値データを受け取り、その数値の比の逆
正接演算を行って方位角を求め、各数値の自乗の和から
仰角を算出する。
について説明する。図２は本発明の装置の動作を示す系
統図であって、１はアンテナ系で、無指向性のアンテナ
素子１ｎ，１ｓ，１ｅ，および１ｗを図１に示すように
配置し、その対向するアンテナ間隔は測定最高周波数で
一波長以下になるようにしてある。１ｃも無指向性アン
テナでその出力は自動制御系の基準信号として使用す
る。２は受動素子で構成した整合回路でアンテナインピ
ーダンスをフィーダの特性インピーダンスに整合する。
３は１８０度ハイブリッド回路で、アンテナ系の中央で
対となるアンテナ素子１ｎ，１ｓ、および１ｅ，１ｗの
出力を受けて、和信号Σｎ−ｓ、Σｅ−ｗおよび差信号
Δｎ−ｓ、Δｅ−ｗを出力する。４は９０度移相器で差
信号Δｎ−ｓ及びΔｅ−ｗの搬送波位相を和信号Σｎ−
ｓ、Σｅ−ｗおよび基準信号の搬送波位相に一致させ
る。５はゴニオメータで、それぞれの系の和信号および
差信号がそのステータ捲線に印加される。６は平衡変調
器でゴニオメータ５のロータ捲線出力を低周波発振器８
の出力で平衡変調する。７は合成器で平衡変調器７で平
衡変調されたゴニオメータ５の出力とインピーダンス整
合された基準アンテナ１ｃの出力を合成する。９は受信
機で合成器７の出力を増幅・検波する。合成器７の出力
は平衡変調信号と無変調信号の和であるから振幅変調波
となっている。したがって受信機９の検波出力は低周波
発振器８の出力と同期した低周波信号となる。１０は低
周波増幅器であって、受信機９の検波出力を増幅して、
低周波発振器８の出力で励磁されているサーボモータ１
１を駆動する。サーボモータ１１の回転軸はゴニオメー
タ５のロータに直結してあるから、ゴニオメータ５の出
力が零になるとゴニオメータ５は回転を停止する。ゴニ
オメータ５は上記のように自動制御されるから、そのロ
ータの停止角度が求める角度βｒ・ｃｏｓφｃｏｓθお
よびβｒ・ｃｏｓφｓｉｎθとなる。１２はロータリー
エンコーダであり、ゴニオメータ５およびサーボモータ
１１の回転軸と直結されているから、ゴニオメータ１１
の指示角度を直接数値データとして出力する。１３はデ
ィジタル計算機で、それぞれの系のロータリーエンコー
ダ１２からの数値データを受け取り、その数値の比の逆
正接演算を行って方位角を求め、各数値の自乗の和から
仰角を算出する。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
信信号を増幅するに際して、厳蜜な位相・振幅特性が要
求されないので、複雑な補正、または調整が不要とな
り、受信手段を簡易にできる。
信信号を増幅するに際して、厳蜜な位相・振幅特性が要
求されないので、複雑な補正、または調整が不要とな
り、受信手段を簡易にできる。
【図１】本発明の方位測定方式を説明するためのアンテ
ナ系の概念図である。
ナ系の概念図である。
【図２】本発明による方位測定装置の１実施例の動作を
説明する系統図である。
説明する系統図である。
１ アンテナ系 ２ 整合器 ３ １８０
度ハイブリッド回路 ４ ９０度移相器 ５ ゴニオメータ ６ 平衡変
調器 ７ 合成器 ８ 低周波発振器 ９ 受信機 １０ 低周波増幅器 １１ サーボモータ １２ ロ
ータリーエンコーダ １３ ディジタル計算機
度ハイブリッド回路 ４ ９０度移相器 ５ ゴニオメータ ６ 平衡変
調器 ７ 合成器 ８ 低周波発振器 ９ 受信機 １０ 低周波増幅器 １１ サーボモータ １２ ロ
ータリーエンコーダ １３ ディジタル計算機
Claims (2)
- 【請求項１】同一円周上に９０度間隔をもって配置した
無指向性アンテナで構成されたアンテナ系において、対
角線上に設置した２対のアンテナ出力信号の和信号と差
信号の振幅の逆正接演算によって得られる二つ角度の比
の逆正接値をもって電波の方位角とし、前記二つの角度
のそれぞれの自乗値の和の平方根と、受信した電波の波
長とアンテナ間隔で定まる常数との比の逆余弦値をもっ
て電波の仰角として算出するようにしたことを特徴とす
る方位測定方式。 - 【請求項２】請求項１に記載の方位測定方式おいて、上
記第１の逆正接演算を、ゴニオメータのステータ捲線に
移相手段よって和信号と差信号の搬送波の位相を同相に
して印加し、ゴニオメータのロータ捲線からの出力が零
となるように、上記アンテナ系の中心に設置した無指向
性アンテナの出力を参照して追尾するようにした自動制
御手段によって実行するようにし、ロータに接続したロ
ータリーエンコーダから得られる二つ角度のディジタル
値を用いて、方位角と仰角をディジタル演算手段によっ
て算出するようにしたことを特徴とする方位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5198730A JP2681596B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 方位測定方式と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5198730A JP2681596B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 方位測定方式と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712911A true JPH0712911A (ja) | 1995-01-17 |
| JP2681596B2 JP2681596B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16396037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5198730A Expired - Fee Related JP2681596B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 方位測定方式と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2681596B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0471184U (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-24 |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP5198730A patent/JP2681596B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0471184U (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-24 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2681596B2 (ja) | 1997-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |