JPS6247258B2 - - Google Patents
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- JPS6247258B2 JPS6247258B2 JP54135330A JP13533079A JPS6247258B2 JP S6247258 B2 JPS6247258 B2 JP S6247258B2 JP 54135330 A JP54135330 A JP 54135330A JP 13533079 A JP13533079 A JP 13533079A JP S6247258 B2 JPS6247258 B2 JP S6247258B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- angle
- axis
- polarization
- waveguide
- 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
- G01S3/146—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction by comparing linear polarisation components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/04—Multimode antennas
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は方向性アンテナを位置決めするための
装置に係り、特に直線または円偏波の存在する電
磁信号を放射する物体（ラジオビーコン）を追跡
するための方法および装置に関する。
装置に係り、特に直線または円偏波の存在する電
磁信号を放射する物体（ラジオビーコン）を追跡
するための方法および装置に関する。
移動する自動局たとえば気象衛星、通信衛星ま
たは宇宙船と交信するためには、地上局のアンテ
ナが常に運動中の物体の全ての動きにしたがつて
その方向を指向せねばならない。この操作を容易
なものとするために、ラジオビーコンと称せられ
る無線周波発振器が自動局に搭載され、このラジ
オビーコンは地球上に分布する種々の局に対して
常時電磁信号を放射することによつてこれらの局
がそのアンテナを位置決めできるようにする。一
般に追跡（トラツキング）といわれるこの動作は
常に最良の接続性能が得られるように自動的に行
なわれる。
たは宇宙船と交信するためには、地上局のアンテ
ナが常に運動中の物体の全ての動きにしたがつて
その方向を指向せねばならない。この操作を容易
なものとするために、ラジオビーコンと称せられ
る無線周波発振器が自動局に搭載され、このラジ
オビーコンは地球上に分布する種々の局に対して
常時電磁信号を放射することによつてこれらの局
がそのアンテナを位置決めできるようにする。一
般に追跡（トラツキング）といわれるこの動作は
常に最良の接続性能が得られるように自動的に行
なわれる。
この目的のために地上局にはアンテナの最大受
信方向を人工衛星に搭載されたビーコンの方向と
一致させることのできる自動追跡装置が設けられ
ている。
信方向を人工衛星に搭載されたビーコンの方向と
一致させることのできる自動追跡装置が設けられ
ている。
前記の方向の一致は人工衛星が地球に対して動
いている場合（非静止衛星）だけでなく、それが
地球に対して静止される軌道上にある場合（静止
衛星）についても充足されねばならない。実際に
は人工衛星は常に太陽系の他の天体から及ぼされ
る重力の作用下におかれている。この重力の作用
の結果、人工衛星の実際の位置がその規定位置を
中心として振動する。
いている場合（非静止衛星）だけでなく、それが
地球に対して静止される軌道上にある場合（静止
衛星）についても充足されねばならない。実際に
は人工衛星は常に太陽系の他の天体から及ぼされ
る重力の作用下におかれている。この重力の作用
の結果、人工衛星の実際の位置がその規定位置を
中心として振動する。
ラジオビーコン追跡装置はこれらの位置変化の
検出が可能でなければならず、したがつてアンテ
ナを方向および高さについて位置決めするモータ
に適当な“補正信号”を送出できるものでなけれ
ばならない。これらの信号はアンテナ・フイード
の導波管中の主伝播モードおよび指向誤差に起因
して発生される電磁波の形態に対応するより高次
のモードに関する情報の適正な抽出および処理に
よつて得られる。
検出が可能でなければならず、したがつてアンテ
ナを方向および高さについて位置決めするモータ
に適当な“補正信号”を送出できるものでなけれ
ばならない。これらの信号はアンテナ・フイード
の導波管中の主伝播モードおよび指向誤差に起因
して発生される電磁波の形態に対応するより高次
のモードに関する情報の適正な抽出および処理に
よつて得られる。
ここで用いられる伝播モードおよび処理方法は
ラジオビーコンによつて伝送される電磁波の偏波
の性質にしたがつて定められる。実際に、４〜
6GHzの周波数範囲で動作する電気通信装置を備
えた人工衛星においては、円偏波が通信ラジオビ
ームおよびラジオビーコン信号に利用される。偏
波管のTM０１伝播モードから誤差を抽出する追
跡装置が前記人工衛星のためにすでに開発されて
いる。
ラジオビーコンによつて伝送される電磁波の偏波
の性質にしたがつて定められる。実際に、４〜
6GHzの周波数範囲で動作する電気通信装置を備
えた人工衛星においては、円偏波が通信ラジオビ
ームおよびラジオビーコン信号に利用される。偏
波管のTM０１伝播モードから誤差を抽出する追
跡装置が前記人工衛星のためにすでに開発されて
いる。
10GHz以上の周波数で動作する電気通信装置を
備えた人工衛星に関しては、直線偏波によつて放
射される信号が用いられる傾向にあり、これらの
信号については従来円偏波ラジオビーコンのため
に用いられている追跡装置は使用することができ
ない。
備えた人工衛星に関しては、直線偏波によつて放
射される信号が用いられる傾向にあり、これらの
信号については従来円偏波ラジオビーコンのため
に用いられている追跡装置は使用することができ
ない。
したがつて現在では直線偏波のみまたは直線お
よび円偏波の双方に有効に作動する追跡装置が要
請されている。もとより後者の装置は人工衛星経
由の回路網において動作する地上アンテナに関し
て円または直線偏波ラジオビーコンについて一様
に利用できることがさらに要請される。
よび円偏波の双方に有効に作動する追跡装置が要
請されている。もとより後者の装置は人工衛星経
由の回路網において動作する地上アンテナに関し
て円または直線偏波ラジオビーコンについて一様
に利用できることがさらに要請される。
前記両種の偏波について有効な従来公知の追跡
装置は基本的には二つの形式の群に区分される。
第一の群は主モードの他幾つかの高次モードに関
連する情報から誤差信号を得る装置を含み、第二
の群は一つのより高次のモードのみを用いる装置
を含む。
装置は基本的には二つの形式の群に区分される。
第一の群は主モードの他幾つかの高次モードに関
連する情報から誤差信号を得る装置を含み、第二
の群は一つのより高次のモードのみを用いる装置
を含む。
具体的には、この第二の群は導波管のTE２１
伝播モードを用いる装置を含む。
伝播モードを用いる装置を含む。
高次モードを用いることによる問題の解決は、
それらが異なつた種類のモード結合器を必要と
し、かつ誤差信号を抽出するのに必要な処理が一
層複雑となるためにさらに複雑なものとなり、そ
の上に装置の全体的な制御がより困難になる。
それらが異なつた種類のモード結合器を必要と
し、かつ誤差信号を抽出するのに必要な処理が一
層複雑となるためにさらに複雑なものとなり、そ
の上に装置の全体的な制御がより困難になる。
追跡装置において方法TE２１のみを用いる場
合には、直線偏波をするラジオビーコンから放射
される電磁場の方向が地球上の種々の地域で異な
つて来ることを解決せねばならない。従来技術で
はこれらの問題に費用の嵩む複雑な無線周波信号
処理によつて対処している。
合には、直線偏波をするラジオビーコンから放射
される電磁場の方向が地球上の種々の地域で異な
つて来ることを解決せねばならない。従来技術で
はこれらの問題に費用の嵩む複雑な無線周波信号
処理によつて対処している。
これらの欠点は、円または直線偏波を有するラ
ジオビーコンについて有効であり、アンテナ位置
決め信号の抽出のために導波管中における一つだ
けの高次伝播モードを使用し、かつ直線偏波され
た電磁場の地球表面の種々の地点における異なつ
た指向によつてもたらされる前記の問題を極めて
簡単な態様で解決する本発明の目的とする追跡方
法および装置によつて解消される。しかも本発明
の方法および装置は情報信号が伝播される無線周
波帯に撹乱を生じさせず、また自際の指向誤差と
区別することのできない誤差を生じる可能性のあ
る受信信号についての費用の嵩む複雑な無線周波
処理方法を必要としない。
ジオビーコンについて有効であり、アンテナ位置
決め信号の抽出のために導波管中における一つだ
けの高次伝播モードを使用し、かつ直線偏波され
た電磁場の地球表面の種々の地点における異なつ
た指向によつてもたらされる前記の問題を極めて
簡単な態様で解決する本発明の目的とする追跡方
法および装置によつて解消される。しかも本発明
の方法および装置は情報信号が伝播される無線周
波帯に撹乱を生じさせず、また自際の指向誤差と
区別することのできない誤差を生じる可能性のあ
る受信信号についての費用の嵩む複雑な無線周波
処理方法を必要としない。
本発明の特定の目的は導波管の軸線を通過しか
つ相互の間に1/4πの角度を形成する二つの平面
上に配置された該導波管に穿設された二対の長手
方向のスロツトによつて抽出される導波管のTE
２１の伝播モードに関連する信号のみを利用する
形式の円または直線偏波電磁信号を放射する物体
の追跡方法において、同一のスロツト対に関する
信号をまず互いに減算し、次いで前記二対のスロ
ツトに関連する得られた差信号をカーテシアン直
交系を定める座標に比例させるようにし、指定指
示方向に関する前記電磁信号の放射物体の移動量
によつて前記基準系の二つの座標軸を含む適当な
平面に関して第一のスロツト対に対する平面の角
度位置を決定する第一の角度を直線偏波の場合に
は電磁信号の偏波面と前記適当な平面との間に形
成される第二の角度の1/2に等しくさせ、かつ円
偏波の場合には任意なものとさせるようになすこ
とを特徴とする前記円または直線偏波電磁信号の
放射物体の追跡方法を提供することにある。
つ相互の間に1/4πの角度を形成する二つの平面
上に配置された該導波管に穿設された二対の長手
方向のスロツトによつて抽出される導波管のTE
２１の伝播モードに関連する信号のみを利用する
形式の円または直線偏波電磁信号を放射する物体
の追跡方法において、同一のスロツト対に関する
信号をまず互いに減算し、次いで前記二対のスロ
ツトに関連する得られた差信号をカーテシアン直
交系を定める座標に比例させるようにし、指定指
示方向に関する前記電磁信号の放射物体の移動量
によつて前記基準系の二つの座標軸を含む適当な
平面に関して第一のスロツト対に対する平面の角
度位置を決定する第一の角度を直線偏波の場合に
は電磁信号の偏波面と前記適当な平面との間に形
成される第二の角度の1/2に等しくさせ、かつ円
偏波の場合には任意なものとさせるようになすこ
とを特徴とする前記円または直線偏波電磁信号の
放射物体の追跡方法を提供することにある。
本発明の目的はまた前記方法を実施することの
できる追跡装置を提供することにある。
できる追跡装置を提供することにある。
本発明の前記およびその他の特色は、添付図面
に基いてなされる例示として与えられ何等限定的
な意義を有しない本発明の好ましい具体例につい
ての以下の記載によつてさらに明確なものとなろ
う。
に基いてなされる例示として与えられ何等限定的
な意義を有しない本発明の好ましい具体例につい
ての以下の記載によつてさらに明確なものとなろ
う。
第１図は地上アンテナおよびラジオビーコンの
各時点での位置を定める幾何学的パラメータを決
定することのできる基準系の概要を示す図であ
る。これらのパラメータは追跡装置のために用い
られる手法を与える基本的な原理についての以下
の理論的説明に対して必要な裏付けとなる。
各時点での位置を定める幾何学的パラメータを決
定することのできる基準系の概要を示す図であ
る。これらのパラメータは追跡装置のために用い
られる手法を与える基本的な原理についての以下
の理論的説明に対して必要な裏付けとなる。
ｘ，ｚ，ｚは直交カーテシアン座標の座標軸を
示し、ここで地上アンテナは原点ｏに位置され、
軸ｚは地上アンテナの最大効率の方向に一致させ
られている。
示し、ここで地上アンテナは原点ｏに位置され、
軸ｚは地上アンテナの最大効率の方向に一致させ
られている。
このカーテシアン座標は球面座標θおよびΦに
結合されており、これによつてｐで示されるラジ
オビーコンの角度位置の検出がより容易になる。
結合されており、これによつてｐで示されるラジ
オビーコンの角度位置の検出がより容易になる。
角度θは軸ｚおよび半直線opとの間に形成さ
れ、一方角度Φは平面xzと平面opo′との間に形
成される。o′は面xyと平行でかつ点ｐを含む平面
と軸ｚとの交点である。半直線opの単位長はこ
の系の説明では不要であるために特に記載しな
い。
れ、一方角度Φは平面xzと平面opo′との間に形
成される。o′は面xyと平行でかつ点ｐを含む平面
と軸ｚとの交点である。半直線opの単位長はこ
の系の説明では不要であるために特に記載しな
い。
Ｅはラジオビーコンから放射される直線偏波の
場合における電界のベクトルを示す。αは平面
xzに平行でかつ点ｐを含む平面に対して電界の
偏波面のなす角度を示す。点ｐが点o′と一致する
とき、すなわち点ｐがアンテナの最大受信効率の
方向に沿つているときにアンテナの方向付けが完
全になることが明らかである。
場合における電界のベクトルを示す。αは平面
xzに平行でかつ点ｐを含む平面に対して電界の
偏波面のなす角度を示す。点ｐが点o′と一致する
とき、すなわち点ｐがアンテナの最大受信効率の
方向に沿つているときにアンテナの方向付けが完
全になることが明らかである。
第２図は地上アンテナの抽出装置の概要を示
す。同図は第１図と同様な直交基準系ｘ，ｙ，ｚ
を示し、ｚは紙面から手前に向う方向を有してい
る。
す。同図は第１図と同様な直交基準系ｘ，ｙ，ｚ
を示し、ｚは紙面から手前に向う方向を有してい
る。
基準系の原点ｏはアンテナ・フイードの円形導
波管の断面Ｓの中心と一致している。これはラジ
オビーコン周波数でのモードTE２１の伝播を可
能にするような直径を備えている。Ａ，A′，
Ｂ，B′は長手方向が円形導波管の軸方向ｚに平行
な４つのスロツトを示し、これらスロツトからは
高次伝播モードTE２１に関連する情報が抽出さ
れる。前記のようにこのモードはラジオビーコン
からの放出信号が地上アンテナの規定指向方向に
ない場合に導波管中で発生される。スロツトＡお
よびA′ならびにスロツトＢおよびB′は夫々が一
対のスロツトとなるように導波管の軸線に対して
直径方向に対向して配置されている。スロツトの
対Ａ，A′およびＢ，B′はそれらの間に1/4πの角
度をなして導波管の軸線を通過する平面に含まれ
ている。スロツトの対Ａ，A′はさらに平面xzに
対して一般角ψを形成する。
波管の断面Ｓの中心と一致している。これはラジ
オビーコン周波数でのモードTE２１の伝播を可
能にするような直径を備えている。Ａ，A′，
Ｂ，B′は長手方向が円形導波管の軸方向ｚに平行
な４つのスロツトを示し、これらスロツトからは
高次伝播モードTE２１に関連する情報が抽出さ
れる。前記のようにこのモードはラジオビーコン
からの放出信号が地上アンテナの規定指向方向に
ない場合に導波管中で発生される。スロツトＡお
よびA′ならびにスロツトＢおよびB′は夫々が一
対のスロツトとなるように導波管の軸線に対して
直径方向に対向して配置されている。スロツトの
対Ａ，A′およびＢ，B′はそれらの間に1/4πの角
度をなして導波管の軸線を通過する平面に含まれ
ている。スロツトの対Ａ，A′はさらに平面xzに
対して一般角ψを形成する。
実際的な理由から、二対のスロツトＡ，A′お
よびＢ，B′は導波管の異なつた二つの断面に穿設
されている。しかし、これらの断面の間の距離は
図示のように断面が一致している理論的な場合と
電気的にみて差違のないような距離になされる。
よびＢ，B′は導波管の異なつた二つの断面に穿設
されている。しかし、これらの断面の間の距離は
図示のように断面が一致している理論的な場合と
電気的にみて差違のないような距離になされる。
主伝播モードTE１１および高次モードTE２１
に関する信号はスロツトＡ，A′およびＢ，B′か
ら送出される。これらの信号を導波管Ｇを通して
二つづつ二つのマジツクＴ回路T1およびT2に送
出することにより、「差」出力端３および４にお
いて、小さな角度θに関する二つの信号Ｕ1lおよ
びＵ2l（直線偏波）、またはＵ1cおよびＵ2c（円偏
波）がモードTE２１のみに関して得られる。こ
れらの対の信号は次式によつて示される。
に関する信号はスロツトＡ，A′およびＢ，B′か
ら送出される。これらの信号を導波管Ｇを通して
二つづつ二つのマジツクＴ回路T1およびT2に送
出することにより、「差」出力端３および４にお
いて、小さな角度θに関する二つの信号Ｕ1lおよ
びＵ2l（直線偏波）、またはＵ1cおよびＵ2c（円偏
波）がモードTE２１のみに関して得られる。こ
れらの対の信号は次式によつて示される。
Ｕ1l＝−K1θsin（Φ−２＋α）cos（ωｔ＋
δ） Ｕ2l＝K1θcos（Φ−２＋α）cos（ωｔ＋δ）
……(1) （直線偏波の場合） Ｕ1c＝−K2θcos（ωｔ＋Φ−２＋γ） Ｕ2c＝−K2θsin（ωｔ＋Φ−２＋γ）
……(2) （円偏波の場合） K1およびK2は抽出特性による通常の二つの増
倍定数であり、δおよびγは二つの一般基準位相
である。
δ） Ｕ2l＝K1θcos（Φ−２＋α）cos（ωｔ＋δ）
……(1) （直線偏波の場合） Ｕ1c＝−K2θcos（ωｔ＋Φ−２＋γ） Ｕ2c＝−K2θsin（ωｔ＋Φ−２＋γ）
……(2) （円偏波の場合） K1およびK2は抽出特性による通常の二つの増
倍定数であり、δおよびγは二つの一般基準位相
である。
同様にして、二つのマジツクＴ回路の「和」出
力端にはTE１１に関する情報のみが存在する。
この情報は一般に電力レベルがより高い無線周波
前置増幅器の前段で抽出されるので、「和」出力
端には抽出スロツトによつて主伝播モードTE１
１が乱されないように適当な二つの負荷C1およ
びC2が設けられている。
力端にはTE１１に関する情報のみが存在する。
この情報は一般に電力レベルがより高い無線周波
前置増幅器の前段で抽出されるので、「和」出力
端には抽出スロツトによつて主伝播モードTE１
１が乱されないように適当な二つの負荷C1およ
びC2が設けられている。
前記式(1)および(2)で表わされる「差」出力端に
存在する信号は次いで直線偏波の場合には式： Ｕrl＝cos（ωｔ＋δ） ……(3) そして円偏波の場合には式： Ｕrc＝cos（ωｔ−２＋π／２＋γ）……(4) の形式の基準信号によつて乗算される。
存在する信号は次いで直線偏波の場合には式： Ｕrl＝cos（ωｔ＋δ） ……(3) そして円偏波の場合には式： Ｕrc＝cos（ωｔ−２＋π／２＋γ）……(4) の形式の基準信号によつて乗算される。
したがつて、次式で示される信号が得られる：
U′1l＝−K′1θsin（Φ−２＋α）
U′2l＝K′1θcos（Φ−２＋α） ……(5)
（直線偏波の場合）
U′1c＝−K′2θsinΦ
U′2c＝K′2θcosΦ ……(6)
（円偏波の場合）
K′1およびK′2は増倍定数である。
直線偏波について、角度ψが次式：
＝α／２ ……(7)
の値をとる場合には、式(5)の信号が次式のように
なる： U″1l＝−K′1θsinΦ U″2l＝K′1θcosΦ ……(8) 小角度θに関しかつスケールフアクタは別とし
て式(6)および(8)はラジオビーコンが地上アンテナ
に対応する直交カーテシアン座標に存在する点ｐ
についてのカーテシアン座標xpおよびyp（第１
図）を示す。尚座標zpは地上局のラジオビーコ
ンからの距離を示すものであつて、追跡の問題を
扱う際には重要なことではない。さらに、座標
xpおよびypはアンテナが移動によつてその最大
受信効率の方向をラジオビーコンの方向と一致さ
せねばならない移動量を示す。以下これらの信号
を単に補正信号という。
なる： U″1l＝−K′1θsinΦ U″2l＝K′1θcosΦ ……(8) 小角度θに関しかつスケールフアクタは別とし
て式(6)および(8)はラジオビーコンが地上アンテナ
に対応する直交カーテシアン座標に存在する点ｐ
についてのカーテシアン座標xpおよびyp（第１
図）を示す。尚座標zpは地上局のラジオビーコ
ンからの距離を示すものであつて、追跡の問題を
扱う際には重要なことではない。さらに、座標
xpおよびypはアンテナが移動によつてその最大
受信効率の方向をラジオビーコンの方向と一致さ
せねばならない移動量を示す。以下これらの信号
を単に補正信号という。
偏波が完全に円でなく、僅かに楕円形であると
きには、追跡装置からの制御によつて補正位置に
ついて振動を生じることなくアンテナを指示方向
に直接駆動することができる。これに対して、規
定の直線偏波が僅かに楕円形であるときには後に
詳述するようにして生じ得る誤差が制御信号から
取り除かれる。
きには、追跡装置からの制御によつて補正位置に
ついて振動を生じることなくアンテナを指示方向
に直接駆動することができる。これに対して、規
定の直線偏波が僅かに楕円形であるときには後に
詳述するようにして生じ得る誤差が制御信号から
取り除かれる。
前記の理論的な説明から、π／４の角度をそれ
らの間に形成する平面上におかれたスロツトの対
から信号を形成し、かつ直線偏波に対する条件(3)
および(7)ならびに円偏波に対する条件(4)が満足さ
れれば、モードTE２１のみに関する情報を用い
て直線および円偏波を有するラジオビーコンのた
めの追跡装置を構成できることが導かれる。
らの間に形成する平面上におかれたスロツトの対
から信号を形成し、かつ直線偏波に対する条件(3)
および(7)ならびに円偏波に対する条件(4)が満足さ
れれば、モードTE２１のみに関する情報を用い
て直線および円偏波を有するラジオビーコンのた
めの追跡装置を構成できることが導かれる。
前記の条件を満足することのできる追跡装置を
第３図にブロツク図として示してある。送信につ
いても受信の場合と同様な原理が成立するので以
下受信動作についてのみ説明する。人工衛星から
到来するラジオビーコン信号は地上アンテナのフ
イードILに入り、そして導波管１の部分を通し
て第２図に基本的に示したブロツクPRに送られ
る。
第３図にブロツク図として示してある。送信につ
いても受信の場合と同様な原理が成立するので以
下受信動作についてのみ説明する。人工衛星から
到来するラジオビーコン信号は地上アンテナのフ
イードILに入り、そして導波管１の部分を通し
て第２図に基本的に示したブロツクPRに送られ
る。
このブロツクは高次モードTE２１の伝播が可
能なように設計された円形導波管からなる。この
導波管には前記のように互いに1/4πの角度で設
けられた平面に含まれる二対の長手方向のスロツ
トが穿設されている。
能なように設計された円形導波管からなる。この
導波管には前記のように互いに1/4πの角度で設
けられた平面に含まれる二対の長手方向のスロツ
トが穿設されている。
スロツト対間の軸方向距離はモードTE２１の
導波管中の波長λｇに対してほとんど1/2λｇに
等しい距離になされている。この方法によれば、
周知のように二対のスロツトが電磁場の形状TE
２１について同一の断面上にあるように挙動す
る。このようにすると出力導波管の位置決めが容
易になるという利点が得られる。
導波管中の波長λｇに対してほとんど1/2λｇに
等しい距離になされている。この方法によれば、
周知のように二対のスロツトが電磁場の形状TE
２１について同一の断面上にあるように挙動す
る。このようにすると出力導波管の位置決めが容
易になるという利点が得られる。
抽出された信号は前記のようにマジツクＴ回路
で結合され、次いですでに述べた式(1)および(2)の
形態で導波管３および４を介して第３図中のブロ
ツクELに伝送される。
で結合され、次いですでに述べた式(1)および(2)の
形態で導波管３および４を介して第３図中のブロ
ツクELに伝送される。
主モードTE１１に関する信号は直径の異なつ
た円形導波管の間での移行によつて90゜の角度の
偏波器Ｐ１に伝送され、次いで導波管６を介して
180゜の角度の偏波器Ｐ２で伝送される。導波管
８からの送出信号は次いでモード変換器OMTに
送られ部分９から受信器の後段に送られる。１０
は送信器から到来する信号の入力端である。
た円形導波管の間での移行によつて90゜の角度の
偏波器Ｐ１に伝送され、次いで導波管６を介して
180゜の角度の偏波器Ｐ２で伝送される。導波管
８からの送出信号は次いでモード変換器OMTに
送られ部分９から受信器の後段に送られる。１０
は送信器から到来する信号の入力端である。
各導波管の軸線と一致する軸線のまわりに自由
に回転する他のブロツクに対して、モード変換器
OMTは固定されているが、この位置は装置の取
付の際に適当に選定される。すなわち、部分９，
１０に存在する信号の偏波方向は第１図に示した
基準系の軸ｘおよびｙの方向と平行でなければな
らない。この基準系は座標軸ｘおよびｙがラジオ
ビーコンに関連する水平および垂直偏波の規定方
向と一致するように選定される。
に回転する他のブロツクに対して、モード変換器
OMTは固定されているが、この位置は装置の取
付の際に適当に選定される。すなわち、部分９，
１０に存在する信号の偏波方向は第１図に示した
基準系の軸ｘおよびｙの方向と平行でなければな
らない。この基準系は座標軸ｘおよびｙがラジオ
ビーコンに関連する水平および垂直偏波の規定方
向と一致するように選定される。
さらに第３図において、受信信号が円偏波を有
する場合には、90゜の偏波器Ｐ１がこれを直線偏
波に変換し、一方直線偏波されている場合にはこ
の偏波器Ｐ１を信号の偏波方向に影響しないよう
な位置にせねばならない。
する場合には、90゜の偏波器Ｐ１がこれを直線偏
波に変換し、一方直線偏波されている場合にはこ
の偏波器Ｐ１を信号の偏波方向に影響しないよう
な位置にせねばならない。
入力信号には直線偏波が必らず存在することか
ら、180゜の偏波器Ｐ２によつて前記入力信号の
偏波方向が導波管８の接続された出力端において
再びモード変換器OMTの入力端に必要な方向と
一致する方向に回復される。このようにして最大
の電力伝達が得られる。周知のように、公称偏波
方向が第１図に示す例のように軸ｘと一致してい
る場合に入力信号の偏波方向を角度αだけ回転さ
せるためには、第３図の偏波器Ｐ２を式(7)にした
がつてα/2に等しい角度βだけ回転させなければ
ならず、第２図のスロツト対Ａ，A′をα/2に正
確に等しい角度ψに置いて第３のブロツクPRの
導波管３および４に接続された出力端における誤
差を回避するようにすることが必要である。
ら、180゜の偏波器Ｐ２によつて前記入力信号の
偏波方向が導波管８の接続された出力端において
再びモード変換器OMTの入力端に必要な方向と
一致する方向に回復される。このようにして最大
の電力伝達が得られる。周知のように、公称偏波
方向が第１図に示す例のように軸ｘと一致してい
る場合に入力信号の偏波方向を角度αだけ回転さ
せるためには、第３図の偏波器Ｐ２を式(7)にした
がつてα/2に等しい角度βだけ回転させなければ
ならず、第２図のスロツト対Ａ，A′をα/2に正
確に等しい角度ψに置いて第３のブロツクPRの
導波管３および４に接続された出力端における誤
差を回避するようにすることが必要である。
ブロツクSEは実際には機械的または電気機械
的なサーボ駆動機構であつて、接続線７から偏波
器Ｐ２の回転角βに関する情報を受けてこれを回
転指令に変換し、接続線２を介してブロツクPR
に送る。偏波器Ｐ２の回転は手動または局部的な
もしくは遠隔電気制御によつて行なうことができ
る。サーボ駆動機構の動作が円偏波ラジオビーコ
ンの場合には停止されることは明らかである。
的なサーボ駆動機構であつて、接続線７から偏波
器Ｐ２の回転角βに関する情報を受けてこれを回
転指令に変換し、接続線２を介してブロツクPR
に送る。偏波器Ｐ２の回転は手動または局部的な
もしくは遠隔電気制御によつて行なうことができ
る。サーボ駆動機構の動作が円偏波ラジオビーコ
ンの場合には停止されることは明らかである。
次にブロツクELを第４図のブロツク図につい
て説明する。このブロツクは抽出された信号の処
理装置であり、ここに提案されるその構造は部分
的には当業者にすでに知られている。したがつて
ここでは、本発明の目的とする追跡装置をより完
全に説明するために簡単に要約して示す。まず図
示のようにこの装置の構造は水平中央線に関して
完全に対称をなし、したがつて以下の考察はその
上半部についてのみなされる。
て説明する。このブロツクは抽出された信号の処
理装置であり、ここに提案されるその構造は部分
的には当業者にすでに知られている。したがつて
ここでは、本発明の目的とする追跡装置をより完
全に説明するために簡単に要約して示す。まず図
示のようにこの装置の構造は水平中央線に関して
完全に対称をなし、したがつて以下の考察はその
上半部についてのみなされる。
前記式(1)および(2)に定義された形式の無線周波
信号は入力端子に入り適当な増幅器Ａ１で増幅さ
れる。次いでこの信号は導波管１９を介してラジ
オビーコン信号をまた導波管１４を介して局部発
振器OLの信号を受けるコンバータＭ１によつて
一般的な中間周波数に変換され、この中間周波信
号は同軸ケーブル２０の接続を介して第二の増幅
器Ａ２に送られる。増幅された信号は接続線２１
を介して別のコンバータＭ２に送られここで接続
線１７上に存在する式(3)または(4)で示される形式
の等周波数の信号によつて乗算される。アンテナ
位置決めを補正するようになされた前記信号の一
つがコンバータＭ２の出力端の接続線１１に存在
する。
信号は入力端子に入り適当な増幅器Ａ１で増幅さ
れる。次いでこの信号は導波管１９を介してラジ
オビーコン信号をまた導波管１４を介して局部発
振器OLの信号を受けるコンバータＭ１によつて
一般的な中間周波数に変換され、この中間周波信
号は同軸ケーブル２０の接続を介して第二の増幅
器Ａ２に送られる。増幅された信号は接続線２１
を介して別のコンバータＭ２に送られここで接続
線１７上に存在する式(3)または(4)で示される形式
の等周波数の信号によつて乗算される。アンテナ
位置決めを補正するようになされた前記信号の一
つがコンバータＭ２の出力端の接続線１１に存在
する。
接続線１７の等周波数信号は受信器の低雑音前
置増幅器の後段から接続線１３により抽出される
無線周波信号のコンバータＭ５の動作による変換
によつて得られる。局部発振器OLによつて発生
される同一の信号による前記無線周波信号の生成
はコンバータＭ５中において行なわれ、接続線２
１および１７における中間周波数が等しくなるよ
うになされる。
置増幅器の後段から接続線１３により抽出される
無線周波信号のコンバータＭ５の動作による変換
によつて得られる。局部発振器OLによつて発生
される同一の信号による前記無線周波信号の生成
はコンバータＭ５中において行なわれ、接続線２
１および１７における中間周波数が等しくなるよ
うになされる。
ブロツクDPは通常の電力ドライバであつてコ
ンバータＭ５から接続線１６を介して到来する中
間周波信号に関する電力を二つの分岐線１５およ
び１８上の二つの等しい部分に分けて伝送する。
ンバータＭ５から接続線１６を介して到来する中
間周波信号に関する電力を二つの分岐線１５およ
び１８上の二つの等しい部分に分けて伝送する。
電力ドライバDPから送出される信号は可変位
相シフタＳ１に入り、この位相シフタは装置の同
調動作中において出力端１１における式(6)または
(8)で定められた必要な信号の存在を検出し、それ
によつて式(3)および(4)に示された位相条件を与え
る。
相シフタＳ１に入り、この位相シフタは装置の同
調動作中において出力端１１における式(6)または
(8)で定められた必要な信号の存在を検出し、それ
によつて式(3)および(4)に示された位相条件を与え
る。
図中、下半分に示された構造部分については、
ブロツクＡ３，Ｍ３，Ａ４，Ｍ４，Ｓ２の各構造
および動作は夫々ブロツクＡ１，Ｍ１，Ａ２，Ｍ
２，Ｓ１に対応する。４および１２は第３図に示
したのと同様な入力および出力端を示す。
ブロツクＡ３，Ｍ３，Ａ４，Ｍ４，Ｓ２の各構造
および動作は夫々ブロツクＡ１，Ｍ１，Ａ２，Ｍ
２，Ｓ１に対応する。４および１２は第３図に示
したのと同様な入力および出力端を示す。
前記の記載は例として示されたものであつて限
定的な意義を有するものではなく、本発明の範囲
内で種々の変形や変更が可能なことは明らかであ
る。
定的な意義を有するものではなく、本発明の範囲
内で種々の変形や変更が可能なことは明らかであ
る。
第１図は直線偏波の通信の場合におけるラジオ
ビーコンの位置および電界の偏波面を決定する幾
何学的パラメータならびに基準系を示す図、第２
図はモードTE２１に関する情報を抽出するため
の装置の概要を示す図、第３図は本発明の目的と
する追跡装置のブロツク図、第４図は第３図中の
ブロツクELについての詳細なブロツク図であ
る。 図中：Ａ，A′，Ｂ，B′…スロツト、IL…アン
テナ・フイード、Ｔ１，Ｔ２…マジツクＴ回路、
Ｐ１，Ｐ２…偏波器、OMT…モード変換器、EL
…処理装置、PR…信号抽出器。
ビーコンの位置および電界の偏波面を決定する幾
何学的パラメータならびに基準系を示す図、第２
図はモードTE２１に関する情報を抽出するため
の装置の概要を示す図、第３図は本発明の目的と
する追跡装置のブロツク図、第４図は第３図中の
ブロツクELについての詳細なブロツク図であ
る。 図中：Ａ，A′，Ｂ，B′…スロツト、IL…アン
テナ・フイード、Ｔ１，Ｔ２…マジツクＴ回路、
Ｐ１，Ｐ２…偏波器、OMT…モード変換器、EL
…処理装置、PR…信号抽出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 補正信号U′1c，U′2c，U″1l，U″2lにより或る
指示方向に位置されるアンテナの電流再調整によ
る円または直線偏波電磁信号Ｅを放射する物体Ｐ
を追跡する方法において該アンテナは水平面に平
行な第１の軸Ｘ、上方に向いた第２の軸Ｙおよび
最大の感度方向と一致する第３の軸Ｚを有するカ
ーテシアン直交基準系Ｘ，Ｙ，Ｚの原点に位置
し、そして該物体Ｐの位置は該第１と第２の軸そ
れぞれを含む平面上の該第３の軸Ｚと該第１の軸
Ｘに関して測定された第１と第２の角座標（θ、
φ）により決定され、ここに導波管TE2 1におけ
る伝播モードに関連する信号は導波管の軸を通る
２つの平面に置かれた２対の長手方向のスロツト
によつて抽出され、該導波管に該スロツトが穿設
され、そして共にπ／４の角度を形成し、該平面
は該第１と第３の軸Ｘ，Ｚを含む平面に関して第
１の角度ψを区画する第１のスロツト対Ａ，
A′を通り、そして同一のスロツト対に関する信
号が最初に互いに減算される上記方法において、
得られる差信号Ｕ1l，Ｕ2l，Ｕ1c，Ｕ2c、ここにこ
れら記号は Ｕ1l＝−K1θsin（Φ−２ψ＋α）cos（ωｔ−
δ） Ｕ2l＝K1θcos（Φ−２ψ＋α）cos（ωｔ＋δ） （直線偏波の場合）そして Ｕ1c＝−K2θcos（ωｔ＋Φ−２ψ＋γ） Ｕ2c＝−K2θsin（ωｔ＋Φ−２ψ＋γ） （円偏波の場合）の意味であり、αは前記電磁
信号の偏波面と、該第１と第３の軸Ｘ，Ｚを含む
平面との間に含まれる第２の角度であり、K1と
K2は増倍定数であり、δとγは基準位相であ
る）は、円偏波の場合は次いでの乗算に直接利用
され、そして直線偏波の場合には該第１の角度ψ
を該第２の角度αの半分に等しくした後に等しく
利用され、そして次いでかくして得た信号は信号
Ｕrl，Ｕrcにより乗算され（ここに該信号は直線
偏波の場合はＵrl＝cos（ωｔ＋δ）であり円偏
波の場合はＵrc＝cos（ωｔ−２ψ＋π／２＋
γ）であり、ここにωは該得られた信号の同一周
波数である）、そして該位相角度は円偏波の場合
該第２の角座標φを別として最初の調整により、
該差信号の位相角度に等しくされて、補正信号
U′1l，U′2l，U′1c，U′2cを得る（ここに該補正信
号は次の意味を有す。即ち U′1c＝−K′2θsinΦ U′2c＝K′2θcosΦ （円偏波の場合）、 K′1およびK′2は増倍定数であり、直線偏波につ
いては： U″1l＝−K′1θsinΦ U″2l＝K′1θcosΦ である）ことを特徴とする方法。 ２ 前記第１の角度ψと前記第２の角度αの1/2
との一致が互いに45゜の角度でおかれた前記平面
Ａ，A′，Ｂ，B′の導波管の前記軸線を中心とす
る第一の回転を行わせることによつて得られるこ
とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の
方法。 ３ 前記第一の回転が装置SEにより実施される
前記第２の回転βに従属させられ、該装置は該基
準系の２つの軸Ｘ，Ｚを含む該平面に電磁信号
TE11の偏波を平行ならしむることを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 円または直線偏波電磁信号の放射物体を追跡
する方法を実施することのできる装置において、
前記電磁信号を感知することのできる方向アンテ
ナのフイードILと、モードTE21の伝播を可能に
するような直径を備えかつスロツト対Ａ，A′，
Ｂ，B′を穿設された円形の導波管および「差」出
力端が前記差信号を与える前記スロツトにその入
力端が結合された２つのマジツクＴ回路T1，T2
からなる前記フイードに接続されかつその軸線を
中心に自由に回転する抽出器PRと、前記円形の
導波管に接続されTE11モードのみを伝播し、こ
の着信TE11モードの円形偏波を直線偏波に変換
できる90゜偏波器P1と、前記90゜偏波器に接続さ
れかつ入力端における信号の直線偏波を後段のブ
ロツクの入力端に必要な偏波に一致させるように
その軸線を中心として自由に回転する180゜偏波
器P2と、前記180゜偏波器P2に接続され出力端が
追跡に関連する地上局の受信器および送信器に
夫々接続されたモード変換器OMTと、直線偏波
の場合に前記モード変換器OMTに最大電力の伝
達を生じさせるために前記抽出器PRの前記180゜
偏波器P2が回転される角度βに等しい第１の角度
ψでの軸線を中心とする回転を決定することので
きるサーボ機構SEと、前記差信号を先ず局部的
に発生される信号により中間周波数に変換し、次
いで同一の中間周波数と位相角度を有し、そして
該放射物体から入る同一の、電磁信号と該局部的
に発生した信号とを混合して得た信号Ｕrl，Ｕrc
で乗算し、この乗算により得られた信号をアンテ
ナ位置決めのための補正信号とする処理装置とか
らなることを特徴とする前記円または直線偏波電
磁信号の放射物体の追跡装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT6954078A IT1160916B (it) | 1978-11-06 | 1978-11-06 | Procedimento e sistema di inseguimento di un oggetto irradiante un segnale elettromagnetico polarizzato circolarmente o linearmente |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5563770A JPS5563770A (en) | 1980-05-14 |
| JPS6247258B2 true JPS6247258B2 (ja) | 1987-10-07 |
Family
ID=11312351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13533079A Granted JPS5563770A (en) | 1978-11-06 | 1979-10-22 | Method of and apparatus for tracing substance radiating annular or linear polarized electromagnetic signal |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4336542A (ja) |
| EP (1) | EP0010774B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5563770A (ja) |
| CA (1) | CA1141012A (ja) |
| DE (1) | DE2965529D1 (ja) |
| IT (1) | IT1160916B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57159138A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-01 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Electromagnetic wave reception system |
| DE3177300T2 (de) * | 1981-08-27 | 1993-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | Vorrichtung zum Feststellen eines Winkelfehlers. |
| EP0073258B1 (en) * | 1981-08-27 | 1990-04-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Angular error detecting device |
| JPS5887471A (ja) * | 1981-11-19 | 1983-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ追尾用給電装置 |
| JPS615601A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-11 | Nec Corp | アンテナ追尾装置 |
| US4670753A (en) * | 1984-10-01 | 1987-06-02 | The Boeing Company | Method and apparatus for minimum amplitude time history analysis |
| CA1262572A (en) * | 1985-10-01 | 1989-10-31 | Masayoshi Hirashima | Satellite receiver |
| US4785302A (en) * | 1985-10-30 | 1988-11-15 | Capetronic (Bsr) Ltd. | Automatic polarization control system for TVRO receivers |
| US4801940A (en) * | 1985-10-30 | 1989-01-31 | Capetronic (Bsr) Ltd. | Satellite seeking system for earth-station antennas for TVRO systems |
| US5057242A (en) * | 1987-03-24 | 1991-10-15 | Novapure Corporation | Composition, process, and apparatus, for removal of water and silicon mu-oxides from chlorosilanes |
| US5086301A (en) * | 1990-01-10 | 1992-02-04 | Intelsat | Polarization converter application for accessing linearly polarized satellites with single- or dual-circularly polarized earth station antennas |
| JPH0744512B2 (ja) * | 1990-03-23 | 1995-05-15 | 株式会社小電力高速通信研究所 | 空間分割型多重通信方式 |
| US5258764A (en) * | 1991-09-26 | 1993-11-02 | Santa Barbara Research Center | Satellite orientation detection system |
| US6445340B2 (en) | 2000-01-26 | 2002-09-03 | Novatel, Inc. | Method and apparatus for generating a time signal |
| US8004455B1 (en) * | 2008-02-09 | 2011-08-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Antenna simulator |
| CN115036709A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-09-09 | 东南大学 | 基于膜片式圆极化器的电调极化跟踪器及方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1423109A (fr) * | 1964-11-20 | 1966-01-03 | Comp Generale Electricite | Perfectionnements aux dispositifs de poursuite automatique pour antennes à hyperfréquences |
| DE1516822C3 (de) * | 1966-04-22 | 1974-03-28 | Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen | Horn- oder Hornparabolantenne kreisförmigen Querschnitts |
| US3582950A (en) * | 1968-05-17 | 1971-06-01 | Hitachi Ltd | Tracking antenna system |
| US3540045A (en) * | 1969-01-10 | 1970-11-10 | Nasa | Electromagnetic polarization systems and methods |
-
1978
- 1978-11-06 IT IT6954078A patent/IT1160916B/it active
-
1979
- 1979-10-22 JP JP13533079A patent/JPS5563770A/ja active Granted
- 1979-11-02 US US06/090,618 patent/US4336542A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-11-05 EP EP79104305A patent/EP0010774B1/en not_active Expired
- 1979-11-05 DE DE7979104305T patent/DE2965529D1/de not_active Expired
- 1979-11-06 CA CA000339226A patent/CA1141012A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4336542A (en) | 1982-06-22 |
| IT1160916B (it) | 1987-03-11 |
| IT7869540A0 (it) | 1978-10-06 |
| EP0010774B1 (en) | 1983-05-25 |
| DE2965529D1 (en) | 1983-07-07 |
| JPS5563770A (en) | 1980-05-14 |
| CA1141012A (en) | 1983-02-08 |
| EP0010774A1 (en) | 1980-05-14 |
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