JPH0731235B2 - 切換走査型方向探知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、循環切換型ドップラー式無線方向探知装置
などのような切換走査型の方向探知装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

この種の方向探知装置は、方向間隔をおいて配置したア
ンテナを所定の順序で切換走査して受信し、受信信号中
の切換走査の各切換時に生じた位相変化を検出してパル
ス状信号を作り、このパルス状信号にもとづいて電波の
到来方向に対応した方向成分をもつ方向探知信号を得て
いる。

アンテナ配置としては、数10本のアンテナを用いるもの
から僅か３本を用いるものまで種々あるが、原理的に
は、第４図・第５図（Ａ）（Ｂ）のように、90゜間隔で
４本のアンテナを配置したものが理解しやすいので、こ
の４本アンテナのものを基準にして説明する。

また、切換走査としては、循環切換型・襷がけ切換型な
どがある。

循環切換型のものは、例えば、特公昭58−52187などに
により周知であり、第４図のように、各アンテナを、例
えば、Ｎ→Ｅ→Ｓ→Ｗ→Ｎ→Ｅ……のように、順次、循
環状に切換走査して受信し、受信信号中の各切換時に生
じた位相変化を検出して第３図の信号a1のようなパルス
状信号を作り、このパルス状信号にもとづき、その包絡
線102aの基本周波数成分に相当する信号103a、つまり、
基本波信号103aを、電波の到来方向に対応した方向成分
をもって正弦波状に変化する方向探知信号として得るよ
うにしている。

このアンテナの配置数を奇数本にし、例えば、１本また
は数本飛び越したものに切換えてゆくようにした飛越走
査型の場合は、パスル信号が異なった配置になるが、基
本波信号103aに相当する信号としては相似のものが得ら
れる。

襷がけ切換型のものは、特願昭63−146813により開示さ
れており、切換時の位相変化を大きくとって探知感度を
よくするため、第５図（Ａ）のように、対向するアンテ
ナ間の切換と、隣接するアンテナ間の切換とを交互に入
り交ぜて、例えば、Ｎ→Ｓ→Ｅ→Ｗ→Ｎ→Ｓ……のよう
に切換走査するものである。この場合、検出したパスル
状信号は第２図の信号a2のようになり、この信号中から
隣接アンテナ間切換時、つまり、Ｓ→ＥとＷ→Ｎの切換
時のパルス信号を捨てるとともに対向アンテナ間切換時
のパルス信号を一巡ごとに逆極性にして、第２図の信号
b2のように、並べることにより、第３図の信号a1の場合
と同様に、その包絡線102bの周期の基本周波数成分に相
当する信号103b、つまり、基本波信号103bを、方向成分
をもって正弦波状に変化する方向探知信号として得るよ
うにしている。

また、この襷がけ切換は、第５図（Ｂ）のように、例え
ば、Ｎ→Ｓ→Ｅ→Ｗ→Ｓ→Ｎ→Ｗ→Ｅ→Ｎ→Ｓ……のよ
うに、第５図（Ａ）の切換に逆順の切換を交互に入り交
ぜて、第２図の信号c2のように、極性反転を不要にし、
隣接アンテナ間切換時のパルス信号のみを捨てて信号b2
を得るようにすることもできる。

つまり、いずれの場合も、切換走査の各切換時の位相変
化を検出して得たパルス状信号にもとずき電波の到来方
向に対応した方向成分をもって正弦波状に変化する方向
探知信号を得ており、この方向探知信号にもとづいて方
向指示を行っている。

この方向指示は、第３図の基本波信号103aまたは第２図
の基本波信号103bの位相が電波の到来方向に対応して変
化するので、この信号の位相を、第３図の信号c1のよう
な、これと同一の周期Ｔをもつ基準正弦波の位相と比較
して得た位相値ｔを探知方向値とするか、または基準正
弦波状の各90゜位相点でサンプリングして得た振幅値を
ベクトル値としてベクトル合成計算により探知方向値を
算定して得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

探知しようとする電波が音声通信周波数で変調されてい
るFM電波の場合、切換走査の各切換時に生じた方向成分
の位相変化と音声通信の周波数変調による音声成分の位
相変化とが、混在してしまうため、方向探知信号が、例
えば、第３図の信号b1のようにランダムに変化した波形
になり、基本波信号103aの位相が乱されてしまい、方向
探知誤差が生ずる。

この誤差を除去するため、受信回路を２系統設け、一方
の受信回路で上記の方向探知用の受信を行わせ、他方の
受信回路では無指向性アンテナをそのまま受信して方向
成分のない音声変調成分だけの受信を行わせ、この両方
の受信出力を逆極性にして加えるなどにより、音声成分
の位相変化を除去して、方向成分の位相変化のみが検出
できるようにする手段がとられていた。

こうした手段では、２系統の受信回路が必要で装置が複
雑化し、また、両方の受信回路の特性を合致させる調整
が温度変化により、ずれてしまうなどの不都合がある。

この不都合をさけるため、切換走査の速度を速くして方
向成分となる正弦波状変化の周期を短くし、つまり、基
本波信号103aまたは103bの周期Ｔに相当する周波数を高
くして音声周波数の上限以上の周波数にもってゆき、濾
波回路によって、音声通信側の出力と方向探知側の出力
とを仕分ける手段をとることが考えられる。

しかし、この手段では、受信信号の周波数占有帯域幅が
広がってしまい、受信回路の通過帯域幅を広げる必要が
ある。このため受信の選択特性を悪くして混信を招くと
いう不都合が生ずる。

こうした両方の不都合を解消し、小型で安定したものを
提供することが期待されているという課題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の切換走査型方向探知装置は、切換走査を音声周
波数帯域内の周波数に対応する周期で行う切換走査手段
と、この切換走査に伴って受信信号中に発生する位相差
の大きさに応じたレベルのパルス信号の群のうち所望の
ものを含む信号、上記パルス信号の群のうち所望のもの
から発生させた上記基本波を含む信号又は上記基本波と
等価な信号を含む信号に含まれる周波数成分のうち上記
音声周波数帯域のほぼ上限周波数以上のものだけを選択
的に通過させる濾波手段と、この濾波手段を通過した周
波数成分に含まれる上記基本波の高調波成分から上記基
本波を復元する基本波復元手段とを備えている。

〔作用〕

上記パルス信号の群のうち所望のものやこれらから発生
させた基本波などには、方向探知の妨害となる音声信号
と共にこの基本波の高調波成分が含まれている。このよ
うな信号を音声信号の周波数成分の全て又はその低域成
分を除去する高域通過濾波回路などの濾波回路に通すこ
とにより、妨害となる音声信号が除去される。この時、
音声信号だけではなく基本波とその高調波成分のうち次
数の低いものも一緒に除去されるが、基本波の高調波成
分のうち次数の高いものはこのような濾波回路を通過す
る。この濾波回路通過した次数の高い高調波が基本波復
元回路に供給され、電波の到来方向を示す位相の情報を
有する基本波に復元される。このような基本波復元回路
は、切換走査の周期に対応する同調周波数を有するよう
に設定された同調増幅回路などによって容易に実現され
る。

〔実施例〕

以下、実施例を図面により説明する。

第１図において、アンテナ群１は90゜の方向間隔をおい
て配置した垂直ダブレット型の４本のアンテナＮ・Ｓ・
Ｅ・Ｗであり、その中央に設けた切換回路２により各ア
ンテナＮ・Ｓ・Ｅ・Ｗの出力を、切換信号回路３から与
えられる切換信号3aによって、所定の順序で切換走査し
て到来電波101を受信する。

切換回路の出力、つまり、受信信号2aは受信回路４を増
幅回路41に与えられ、所要の信号強度に増幅された増幅
信号41a、例えば、中間周波信号が音声成分検出回路42
と方向成分検出回路43とに与えられる。

音声成分検出回路42と方向成分検出回路43は、それぞれ
FM検波回路、例えば、PLL検波または比検波回路であ
り、前者は検派出力をスピーカ５に与えて通信音声を出
力し、後者は受信信号2a中の切換走査の各切換時点に生
じた位相変化を検波して方向探知信号処理回路６の高域
通過濾波回路61に与える。

方向成分検出回路43の出力信号、つまり、検出信号43a
は、電波に音声通信によるFM信号が含まれていない場合
には、第３図の信号a1のパルス状波形のような信号にな
って出力される。

そして、このパルス状信号の包絡線102aの基本周波数成
分をとると、その基体周波数成分の周期Ｔをもつ正弦波
状の信号、つまり、基本波信号103aになり、この周期Ｔ
の位相は電波の到来方向に対応して変化することにな
る。

しかし、電波が音声通信波で、音声成分でFM変調されて
いると、この音声成分が方向成分の検出信号43a中に混
入してしまうため、第３図の信号b1のように、波形がラ
ンダムに変化させられてしまう。

この音声成分に含まれる音声周波数範囲は、受信回路４
の通過帯域幅、例えば、中間周波数増幅回路の帯域幅な
どの選択特性によって定まる音声周波数範囲Ｂ内の周波
数成分になる。

また、正弦波状の信号、つまり、基本波信号103bの周期
Ｔは、切換信号3aによって、音声周波数範囲Ｂの範囲内
の周波数f0に相当する周期になるように設定してあり、
この周期Ｔは、なるべく音声通信の邪魔にならないよう
なごく低い周波数、つまり、、100Hz以下に相当する周
期に選定するのが望ましい。

高域濾波回路61は、音声周波数範囲Ｂのほぼ上限周波数
を遮断周波数fcとし、このfc以上の周波数成分の信号を
通過させる濾波回路であり、検出信号43aからはfc以下
の周波数成分の信号が除去され、周期Ｔに相当する周波
数f0の高調波成分の周波数群nf0のみが残された信号
が、濾波信号61aとして出力されて、基本波復元回路62
に与えられる。

基本波復元回路62は、周期Ｔに相当する周波数f0に同調
して増幅する同調増幅回路で、例えば、CR時定数による
同調機能を入力回路に設けた増幅回路であり、濾波信号
61a中に残されたf0のの高調波周波数群nf0の信号によっ
て、f0の同調機能が励振され、周波数f0の信号が復元さ
れて、第３図の基本波信号103aのような信号が、復元信
号62aとして出力される。

上記の各回路などにおける周波数値は、例えば、電波10
1は110〜180MHz、周波数f0は80Hz、周波数範囲Ｂは０〜
1.5kHz、周波数fcは1.5kHzに設定してある。

方向値算定回路７は、一種のマイクロコンピータによる
処理回路であり、そのクロック信号を分周処理して得た
切換同期用信号7aを切換信号回路３に与えるとともに、
第３図の信号c1のような、周期Ｔに相当する周波数の基
準正弦波信号の各90゜位相点に相当するサンプリングパ
ルスを、切換同期信号7aと同期させて作り、このサンプ
リングパルスで復元信号62aをサンプリングしてA/D変換
し、例えば、アンテナＮの方向を０゜方向とする直交座
標の各ベクトル値を得て、この各ベクトル値にもとづい
て合成ベクトルの方向値を求める演算を行うことによ
り、電波の到来方向に相当するディジタル方向値を得る
もので、そのディジタル方向値信号7bを指示回路８に与
える。

指示回路８は、方向値をアナログ的に方向指針状のパタ
ーン像で表示するとともに、ディジタル値を文字像で表
示する表示器回路であり、例えば、アナログパターン表
示とディジタル文字表示とをディジタル方向値信号7bに
より駆動するようにした表示回路である。

〔変形実施〕

この発明は次ぎのように変形して実施することができ
る。

（１）アンテナ群１の配置本数を増減し、または切換走
査を他の型の切換走査にして、同様の方向探知信号を得
るものに適用する。

（２）方向成分検出回路43と高域濾波回路61の間に、検
出信号43aのパルス配列を所定を状態に変換するための
パルス選択と極性反転とを行わせ、第２図の信号a2また
は信号c2から信号b2を得るための回路を設ける。

（３）受信回路４における増幅回路41の出力点を２カ所
設け、音声成分検出回路42に与える出力は音声周波数範
囲Ｂを広くし、方向成分検出回路43に与える出力は音声
周波数範囲Ｂを狭くして、この狭くした周波数範囲に対
応させて高域濾波回路61の遮断周波数を設定する。例え
ば、音声成分検出回路42側は1.5kHzとし、方向成分検出
回路43側は0.5kHzとする。

（４）高域濾波回路61の遮断周波数fcを音声周波数範囲
Ｂの上限周波数よりも若干低い周波数に設定して、例え
ば、上記の音声周波数範囲Ｂが1.5kHzの場合、遮断周波
数fcを1kHz程度にして、音声通信における実質的な音声
周波数成分の大半を除去し、方向成分に殆ど影響ないよ
うにして、実施する。

（５）方向成分検出回路43と高域濾波回路61との間にサ
ンプリングホールド機能をもつ回路を介在させるなどに
より、検出信号43aのパルス状信号にもとづいて、第３
図の信号ｄのように階段波形にし、または信号ｅのよう
に各検出パルスの幅を広げた波形にし信号を得て、この
信号を高域濾波回路61に与えて、低濾波信号61aを得る
ようにしたものに適用する。

（６）方向値算定回路７を復元信号62aと基準用の正弦
波信号とをゼロクロス点で立上がり・立下がりする方形
波に変換し、この両方の方形波の立上がり・立下がり点
でクロックパルスをゲートして計数して、第２図の信号
c1に対する信号103aの位相値ｔに相当する方向値を得る
ようにしたものに適用する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、上記のように、切換走査により得ら
れたパルス状信号中の音声周波数成分を除去した後、同
調増幅する回路により、方向探知信号となる正弦波状信
号を復元して得るので、音声通信電波であっても、探知
方向値が乱されることがなく、また、従来のように、２
系統の受信回路を設けて音声周波数成分をキャンセルさ
せるような複雑な回路構成を不要にして、小型安価な装
置を提供することができる。

さらに、方向探知信号の周期を100Hz以下に設定するこ
とにより、切換走査の位相変化が音声成分検出側にクリ
ック雑音で現れる周波数を低くして、耳に感ずる通信音
声内の実質的な雑音を弱くできるなどの特長がある。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示し、第１図はブロック構成図、第２図
・第３図は要部信号波形図、第４図・第５図（Ａ）
（Ｂ）はアンテナ配置と切換走査の平面図である。 １……アンテナ群 ２……切換回路 ３……切換受信回路 ４……受信回路 41……増幅回路 42……音声成分検出回路 43……方向成分検出回路 ５……スピーカ ６……方向探知信号処理回路 61……高域濾波回路 62……基本波復元回路 ７……方向値算定回路 ８……指示回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円周上に等間隔に複数本のアンテナを配置
   し、各アンテナが受信した到来電波を所定の順序で選択
   することにより受信信号を得る切換走査を行い、この切
   換走査に伴って前記受信信号中に出現する位相差の大き
   さに応じたレベルのパルス信号の群を発生させ、このパ
   ルス信号の群のうち所望のものの包絡線に相当する正弦
   波を基本波として発生させ、この基本波の位相に基づき
   前記到来電波の到来方向を探知する切換走査型方向探知
   装置において、 a.前記切換走査を音声周波数帯域内の周波数に対応する
   周期で行う切換走査手段と、 b.前記パルス信号の群のうち所望のものを含む信号、前
   記パルス信号の群のうち所望のものから発生させた前記
   基本波を含む信号又は前記基本波と等価な信号を含む信
   号に含まれる周波数成分のうち前記音声周波数帯域のほ
   ぼ上限周波数以上のものだけを選択的に通過させる濾波
   手段と、 c.この濾波手段を通過した周波数成分に含まれる前記基
   本波の高調波成分から前記基本波を復元する基本波復元
   手段と を備えたことを特徴とする切換走査型方向探知装置。