JP6196998B2 - 電波到来方向標定装置および電波到来方向標定方法 - Google Patents
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Description
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。
(1)本明細書に開示される電波到来方向標定装置は、電波到来方向標定装置であって、電波信号を受信して前記電波信号に応じた第1のアナログ信号を出力する複数の受信アンテナを有するアンテナユニットと、基準周波数の信号を出力し、前記基準周波数を変更可能に構成された発振器と、各前記受信アンテナが出力した前記第1のアナログ信号と前記基準周波数の信号とを混合して混合信号を生成する混合器と、前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、規定の周波数帯域内の第2のアナログ信号を通過させるバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタを通過した各前記第2のアナログ信号間の位相差を算出し、前記位相差から、前記アンテナユニットが受信した前記電波信号の到来方向を標定する標定部と、を備える。本電波到来方向標定装置は、基準周波数の信号を出力し、その基準周波数を変更可能に構成された発振器と、各受信アンテナが出力した第1のアナログ信号と、発振器が出力する基準周波数の信号とを混合して混合信号を生成する混合器を備える。このため、発信器が出力する信号の基準周波数を変更することで、各受信アンテナが出力した任意の周波数のアナログ信号を、当該各アナログ信号間の位相差を保持し、且つ、周波数がバンドパスフィルタの規定の周波数帯域内である信号に変換することができる。そして、バイパスフィルタは、変換によって生成された各混合信号から規定の周波数帯域内の第2のアナログ信号を取り出し、標定部は、取り出された第2のアナログ信号間の位相差を算出し、その位相差から、受信アンテナが受信した電波信号の到来方向を標定する。このように、本電波到来方向標定装置によれば、バンドパスフィルタの規定の周波数帯域(中心角周波数)を変更することなく、任意の周波数の電波信号の到来方向を標定することができる。
A−1.構成:
(電波到来方向標定装置1の構成)
図1は、電波到来方向標定装置1の全体構成を概略的に示す外観図である。図1には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼び、Y軸正方向を前方向と呼び、Y軸負方向を後方向と呼ぶものとするが、電波到来方向標定装置1がそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図2以降についても同様である。
図2Aは、アンテナユニット10の前面構成を示す説明図であり、図2Bは、アンテナユニット10の後面(背面)構成を示す説明図である。アンテナユニット10は、第1の受信アンテナ11aと、第2の受信アンテナ11bと、第3の受信アンテナ11cと、カメラ18と、それらを支持する支持部材19とを備える。
図5は、制御ユニット20の構成を示すブロック図である。図5に示すように、制御ユニット20は、周波数変換部100と、アナログ位相処理回路200と、AD変換部300と、標定部400と、表示処理部500とを備える。図6は、周波数変換部100およびアナログ位相処理回路200の構成を示すブロック図である。以下、各構成要素や信号の符号の末尾に付加された「a,b,c」は、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cのそれそれに対応するものとする。
周波数変換部100は、任意の周波数成分のアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、当該アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の位相差を保持し、且つ、所定の周波数帯域内である信号に変換するための構成を有する。具体的には、図6に示すように、周波数変換部100は、入力部111a,111b,111cと、局部発振器114と、スプリッタ116と、周波数設定部117と、ミキサ(混合器、乗算器ともいう)120a,120b,120cと、アンプ122a,122b,122cと、ローパスフィルタ(以下、「LPF」と呼ぶ)124a,124b,124cと、出力部113a,113b,113cとを備える。局部発振器114が特許請求の範囲における「発振器」に相当し、ミキサ120a,120b,120cが特許請求の範囲における「混合器」に相当する。
アナログ位相処理回路200は、各出力部113a,113b,113cが出力した差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)を直交検波して、後述する差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)を生成するための構成を有する。具体的には、図6に示すように、アナログ位相処理回路200は、フロントエンド部210と、増幅部220と、第1分配回路230と、第1ミキサ部240と、第1LPF部250と、第2分配回路260と、第2ミキサ部270と、第2LPF部280と、トリガー生成部290とを備える。なお、フロントエンド部210と、増幅部220と、第1分配回路230と、第1ミキサ部240と、第1LPF部250と、第2分配回路260と、第2ミキサ部270と、第2LPF部280とが特許請求の範囲における「直交検波器」に相当する。
フロントエンド部210は、入力部211a,211b,211cと、SAWフィルタ(Surface Acoustic Wave Filter)212a,212b,212cと、出力部213a,213b,213cとを備える。SAWフィルタ212a,212b,212cは、特許請求の範囲でいう「バンドパスフィルタ」に相当する。
増幅部220は、入力部221a,221b,221cと、プリアンプ222a,222b,222cと、デジタルアッテネータ223a,223b,223cと、メインアンプ224a,224b,224cと、入力部225と、アッテネータ226と、メインアンプ227とを備える。
第1分配回路230は、スプリッタ231,233と、ハイブリッドカプラ232とを備える。スプリッタ231は、第1の受信アンテナ11aから周波数変換部100とフロントエンド部210と増幅部220とを通過した信号(即ち、メインアンプ224aから出力された規定周波数信号S212a(t))を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(以下、各信号は規定周波数信号S212a(t)であるものとみなす)を出力する。
第1ミキサ部240は、ミキサ241,243b,243c,245と、アンプ242,244b,244c,246とを備える。ミキサ241は、スプリッタ231から出力された第1の受信アンテナ11aに対応する規定周波数信号S212a(t)と、スプリッタ233から出力された位相角が0°の発振信号Vn1(t)とを混合し、ひずみの小さい混合信号S241(t)を生成する。この混合信号S241(t)は、規定周波数信号S212a(t)の周波数(400MHz)と発振信号Vn1(t)の周波数(300MHz)との和の周波数成分(=700MHz)を有する和周波数信号と、規定周波数信号S212a(t)の周波数と発振信号Vn1(t)の周波数との差の周波数成分(=100MHz)を有する差周波数信号とを有する。アンプ242は、ミキサ241で生成された混合信号S241(t)を増幅する。
第1LPF部250は、4つのLPF251,252b,252c,253を備える。LPF251は、アンプ242で増幅された混合信号S241(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S251(t)を通過させ、LPF252bは、アンプ244bで増幅された混合信号S243b(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S252b(t)を通過させる。LPF252cは、アンプ244cで増幅された混合信号S243c(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S252c(t)を通過させ、LPF253は、アンプ246で増幅された混合信号S245(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号S253(t)を通過させる。
第2分配回路260は、4つのスプリッタ261,262b,262c,263を備える。スプリッタ261は、第1LPF部250のLPF251を通過した差周波数信号S251(t)を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(各信号は差周波数信号S251(t)であるものとみなす)を出力する。スプリッタ262bは、第1LPF部250のLPF252bを通過した差周波数信号S252b(t)を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(各信号は差周波数信号S252b(t)であるものとみなす)を出力する。スプリッタ262cは、第1LPF部250のLPF252cを通過した差周波数信号S252c(t)を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(各信号は差周波数信号S252c(t)であるものとみなす)を出力する。スプリッタ263は、第1LPF部250のLPF253を通過した差周波数信号S253(t)を2つに分配し、等電力・同位相の2つの信号(各信号は差周波数信号S253(t)であるものとみなす)を出力する。
第2ミキサ部270は、4つのミキサ271b,271c,273b,273cを備える。ミキサ271bは、スプリッタ261から出力された差周波数信号S251(t)と、スプリッタ262bから出力された差周波数信号S252b(t)とを混合し、混合信号S271b(t)を生成する。この混合信号S271b(t)は、差周波数信号S251(t)の周波数(100MHz)と差周波数信号S252b(t)の周波数(100MHz)との和の周波数成分(=200MHz)を有する和周波数信号と、差周波数信号S251(t)の周波数と差周波数信号S252b(t)の周波数との差の周波数成分(=0MHz)を有する差周波数信号とを有する。ミキサ271cは、スプリッタ261から出力された差周波数信号S251(t)と、スプリッタ262cから出力された差周波数信号S252c(t)とを混合し、混合信号S271c(t)を生成する。この混合信号S271c(t)は、差周波数信号S251(t)の周波数と差周波数信号S252c(t)の周波数(100MHz)との和の周波数成分(=200MHz)を有する和周波数信号と、差周波数信号S251(t)の周波数と差周波数信号S252c(t)の周波数との差の周波数成分(=0MHz)を有する差周波数信号とを有する。ミキサ273bは、スプリッタ263から出力された差周波数信号S253(t)と、スプリッタ262bから出力された差周波数信号S252b(t)とを混合し、混合信号S273b(t)を生成する。この混合信号S273b(t)は、差周波数信号S253(t)の周波数(100MHz)と差周波数信号S252b(t)の周波数との和の周波数成分(=200MHz)を有する和周波数信号と、差周波数信号S253(t)の周波数と差周波数信号S252b(t)の周波数との差の周波数成分(=0MHz)を有する差周波数信号とを有する。ミキサ273cは、スプリッタ263から出力された差周波数信号S253(t)と、スプリッタ262cから出力された差周波数信号S252c(t)とを混合し、混合信号S273c(t)を生成する。この混合信号S273c(t)は、差周波数信号S253(t)の周波数(100MHz)と差周波数信号S252c(t)の周波数との和の周波数成分(=200MHz)を有する和周波数信号と、差周波数信号S253(t)の周波数と差周波数信号S252c(t)の周波数との差の周波数成分(=0MHz)を有する差周波数信号とを有する。
第2LPF部280は、4つのLPF281b,281c,283b,283cを備えている。LPF281bは、ミキサ271bで生成された混合信号S271b(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号V1b(t)を通過させ、LPF281cは、ミキサ271cで生成されたS271c(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号V1c(t)を通過させる。LPF283bは、ミキサ273bで生成された混合信号S273b(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号V3b(t)を通過させ、LPF283cは、ミキサ273cで生成された混合信号S273c(t)の内、周波数が低い方の差周波数信号V3c(t)を通過させる。差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)は、アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)(差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t))を直交検波して得られた信号であり、特許請求の範囲における「直交検波信号」に相当する。
トリガー生成部290は、包絡線検波器291と、スプリッタ292と、LPF293と、ハイパスフィルタ(以下、「HPF」と呼ぶ)294と、切替スイッチ295とを備える。包絡線検波器291は、フロントエンド部210の出力部213aから出力された規定周波数信号S212a(t)が入力され、その規定周波数信号S212a(t)の包絡線を検波し、その包絡線に応じた包絡線信号を生成する。スプリッタ292は、包絡線検波器291によって生成された包絡線信号を2つに分配し、等電力・同位相の2つの分配後信号を出力する。LPF293は、スプリッタ292から出力された分配後信号の内、例えば16Hz以上の周波数帯域の信号を遮断し、16Hz未満の周波数帯域の信号を通過させる。一方、HPF294は、スプリッタ292から出力された分配後信号の内、例えば16kHz未満の周波数帯域の信号を遮断し、16kHz以上の周波数帯域の信号を通過させる。切替スイッチ295は、LPF293に接続されてLPF293から出力された16Hz未満の周波数帯域の信号を、トリガー信号Triとして出力するローパスモードと、HPF294に接続されてHPF294から出力された16kHz以上の周波数帯域の信号を、トリガー信号Triとして出力するハイパスモードとに切り替え可能である。
図5に示すAD変換部300は、パワーディテクタ(図示せず)を有し、このパワーディテクタには、アナログ位相処理回路200(図6参照)のトリガー生成部290から出力されるトリガー信号Triが入力され、そのトリガー信号Triの信号レベルが基準レベル以上であるときにデジタルパルス波信号を出力する。このデジタルパルス波信号がパワーディテクタから出力されることは、第1の受信アンテナ11aが電波信号を受信したことを意味する。AD変換部300は、パワーディテクタから出力されるデジタルパルス波信号に同期して、アナログ位相処理回路200の差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)をサンプリングホールドする。そして、AD変換部300は、サンプリングホールドされた差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)をデジタル信号に変換して、標定部400に出力する。つまり、第1の受信アンテナ11aが所定レベル以上の電波信号を受信したときに同期して、差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)がAD変換部300から標定部400に出力される。
標定部400は、CPU410とメモリ420とを備え、AD変換部300でサンプリングホールドされた出力値V1b,V1c,V3b,V3cのデジタル信号を入力し、電波発信源からの電波信号の到来方向の仰角θzおよび水平角φxを算出し、表示処理部500に出力する。表示処理部500は、表示装置30の表示動作を制御する。なお、制御ユニット20と表示装置30とは、図1では一体化された構成であるが、互いに分離した構成でもよい。また、アンテナユニット10と制御ユニット20とは、伝送ケーブルCを介して有線通信する構成に限らず、無線通信を行う構成でもよい。
第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cのそれぞれから出力されるアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を次の式で表すものとする。
Sb(t)=S2×sin{ω(t−Δt2)} ・・・(2)
Sc(t)=S3×sin{ω(t−Δt3)} ・・・(3)
なお、S1からS3は、各アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の振幅であり、ω(=2πf)は、各アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の角周波数である。本実施形態では、第1の受信アンテナ11aが基準アンテナとされており、Δt2は、第1の受信アンテナ11aに対する第2の受信アンテナ11bの電波信号の到達時間差であり、ωΔt2は、第1の受信アンテナ11aに対する第2の受信アンテナ11bの電波信号の到達位相差である。Δt3は、第1の受信アンテナ11aに対する第3の受信アンテナ11cの電波信号の到達時間差であり、ωΔt3は、第1の受信アンテナ11aに対する第3の受信アンテナ11cの電波信号の到達位相差である。
Vm(t)=Vm×cos(ωat+θ) ・・・(4)
Vmは発振信号Vm(t)の振幅であり、ωa(=2πfa)は、局部発振器114から出力される発振信号Vm(t)の角周波数(faは、発振信号Vm(t)の基準周波数)であり、θは局部発振器114の位相角である。
アナログ位相処理回路200の動作について説明する。なお、アンプ242,244b,244c,246での増幅については説明を省略する。アナログ位相処理回路200は、周波数変換部100から出力される差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)が、SAWフィルタ212a,212b,212cの上記規定の周波数帯域(400MHz)内の信号を含む場合に限り、当該差周波数信号S124a(t),S124b(t),S124c(t)を直交検波して、上記到達時間差Δt2,Δt3を顕著に示す差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)を生成する。
S212b(t)=Eb(t)×sin{(ω−ωa)t−ωΔt2−θ} ・・・(6)
S212c(t)=Ec(t)×sin{(ω−ωa)t−ωΔt3−θ} ・・・(7)
なお、Ea(t)、Eb(t)およびEc(t)は、各規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)の振幅の変化(包絡線)を表すエンベロープ関数である。一般に、各受信アンテナ11a,11b,11cが連続波信号のみを受信した場合、Ea(t)、Eb(t)およびEc(t)の値は一定であり、各受信アンテナ11a,11b,11cがバースト波信号のみを受信した場合、Ea(t)、Eb(t)およびEc(t)の値は、三角波状や矩形波状に変化する。
Vn2(t)=Vn×sin(ωbt+φ+(π/2))=Vn×cos(ωbt+φ) ・・・(9)
Vnは発振信号の振幅であり、fb(=ωb/(2π))は局部発振器214から出力される発振信号の局部発信周波数であり、φは局部発振器214の位相角である。本実施形態では、局部発信周波数は300MHzであるものとする。
S243b(t)=S212b(t)×Vn1(t)=(1/2)×Vn×Eb(t)×[cos{(ω−ωa−ωb)t−ωΔt2−θ−φ}−cos{(ω−ωa+ωb)t−ωΔt2−θ+φ}] ・・・(11)
S243c(t)=S212c(t)×Vn1(t)=(1/2)×Vn×Ec(t)×[cos{(ω−ωa−ωb)t−ωΔt3−θ−φ}−cos{(ω−ωa+ωb)t−ωΔt3−θ+φ}] ・・・(12)
S245(t)=S212a(t)×Vn2(t)=(1/2)×Vn×Ea(t)×[sin{(ω−ωa−ωb)t−θ−φ}+sin{(ω−ωa+ωb)t−θ+φ}] ・・・(13)
S252b(t)=(1/2)×Vn×Eb(t)×cos{(ω−ωa−ωb)t−ωΔt2−θ−φ} ・・・(15)
S252c(t)=(1/2)×Vn×Ec(t)×cos{(ω−ωa−ωb)t−ωΔt3−θ−φ} ・・・(16)
S253(t)=(1/2)×Vn×Ea(t)×sin{(ω−ωa−ωb)t−θ−φ} ・・・(17)
このように、各LPF251,252b,252c,253は、各混合信号S241(t),S243b(t),S243c(t),S245(t)の内、700MHz帯域成分の信号を遮断し、上記到達時間差Δt2,Δt3を顕著に示す100MHz帯域の差周波数信号S251(t),S252b(t),S252c(t),S253(t)を通過させて、後段の第2ミキサ部270に出力する。
S271c(t)=S251(t)×S252c(t)=(1/8)×Vn2×Ea(t)×Ec(t)×[cos{2(ω−ωa−ωb)t−ωΔt3−2θ−2φ}+cosωΔt3] ・・・(19)
S273b(t)=S253(t)×S252b(t)=(1/8)×Vn2×Ea(t)×Eb(t)×[sin{2(ω−ωa−ωb)t−ωΔt2−2θ−2φ}+sinωΔt2] ・・・(20)
S273c(t)=S253(t)×S252c(t)=(1/8)×Vn2×Ea(t)×Ec(t)×[sin{2(ω−ωa−ωb)t−ωΔt3−2θ−2φ}+sinωΔt3] ・・・(21)
これらの式からも明らかなように、混合信号S271b(t),S271c(t),S273b(t),S273c(t)は、上記の到達位相差ωΔt2,ωΔt3に依存した検波出力である。
V1c(t)=(1/8)×Vn2×Ea(t)×Ec(t)×cosωΔt3 ・・・(23)
V3b(t)=(1/8)×Vn2×Ea(t)×Eb(t)×sinωΔt2 ・・・(24)
V3c(t)=(1/8)×Vn2×Ea(t)×Ec(t)×sinωΔt3 ・・・(25)
このように、各LPF281b,281c,283b,283cは、混合信号S271b(t),S271c(t),S273b(t),S273c(t)の内、200MHz帯域成分の信号を遮断し、上記到達時間差Δt2,Δt3を顕著に示す直流成分の差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)を通過させる。
周波数変換部100の動作について説明する。上述したように、周波数変換部100は、任意の周波数成分のアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)を、当該アンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)の位相差を保持し、且つ、SAWフィルタ212a,212b,212cの上記規定の周波数帯域(400MHz)内の信号に変換する。
S120b(t)=Sb(t)×Vm(t)=(1/2)×S2×Vm×[sin{(ω+ωa)t−ωΔt2+θ}+sin{(ω−ωa)t−ωΔt2−θ}] ・・・(27)
S120c(t)=Sc(t)×Vm(t)=(1/2)×S3×Vm×[sin{(ω+ωa)t−ωΔt3+θ}+sin{(ω−ωa)t−ωΔt3−θ}] ・・・(28)
S124b(t)=(1/2)×S2×Vm×sin{(ω−ωa)t−ωΔt2−θ} ・・・(30)
S124c(t)=(1/2)×S3×Vm×sin{(ω−ωa)t−ωΔt3−θ} ・・・(31)
図7は、トリガー生成部290が電波信号からトリガー信号Triを生成するまでの流れの説明図である。上述したように、電波信号には、パルス波信号の他に、連続波信号やバースト波信号があり、多くの環境下では、これらの複数種類の電波信号が混在している。このような環境下にアンテナユニット10が配置されると、第1から第3の受信アンテナ11a,11b,11cは、連続波信号とパルス波信号とバースト波信号とが混在した混在信号を受信し、その混在信号に応じたアンテナアナログ信号Sa(t),Sb(t),Sc(t)をそれぞれ出力し、フロントエンド部210は、混在信号に応じた規定周波数信号S212a(t),S212b(t),S212c(t)をそれぞれ出力する。
標定部400の動作について、トリガー生成部290がハイパスモードに設定されている場合を例に挙げて説明する。この場合、第1の受信アンテナ11aがパルス波信号およびバースト波信号(後述のパケット通信信号PS、ビーコン信号BS)の少なくとも一方を受信したときに同期して、AD変換部300から標定部400に差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)が入力される。バースト波信号の発信源は、複数のテレメトリー用発信器であるものとする。このテレメトリー用発信器は、動物に装着され、当該動物の行動および状態に関する情報が含まれるバースト波信号を無線通信で発信する。
tan(ωΔt2)=V3b(t)/V1b(t) ・・・(32)
tan(ωΔt3)=V3c(t)/V1c(t) ・・・(33)
これにより、到達時間差Δt2,Δt3は、
Δt2=ω-1×arctan(V3b(t)/V1b(t)) ・・・(34)
Δt3=ω-1×arctan(V3c(t)/V1c(t)) ・・・(35)
として、求めることができる。
表すことができる。
Θ=(D/λ)×sin(θ) ・・・(36)
r1=(0,0,0) ・・・(37)
r2=(0,+(λ/4)×sin(π/6),−(λ/4)×cos(π/6)) ・・・(38)
r3=(0,−(λ/4)×sin(π/6),−(λ/4)×cos(π/6)) ・・・(39)
cos(δ21)=<v,r2>/|r2|=4<v,r2>/λ ・・・(40)
cos(δ31)=<v,r3>/|r3|=4<v,r3>/λ ・・・(41)
ここで、<v,r>は、到来方向ベクトルvと位置ベクトルrの内積である。
cos(θz)=<v,r2+r3>/|r2+r3|
=4・3-0.5(<v,r2>+<v,r3>)/λ ・・・(42)
cos(θy)=<v,r2−r3>/|r2−r3|
=4(<v,r2>−<v,r3>)/λ ・・・(43)
また、到来方向ベクトルvの水平角φxは、次のように表すことができる。
sin(φx)=cos(θy)/sin(θz) ・・・(44)
θz=arccos(4・3-0.5(<v,r2>+<v,r3>)/λ)
=arccos(3-0.5(cos(δ21)+cos(δ31))) ・・・(45)
φx=arcsin(cos(θy)/sin(θz))
=arcsin((cos(δ21)−cos(δ31))/(1-cos2(θz))0.5) ・・・(46)
式(36)を変形すると、次のように表すことができる。
Θ=(D/λ)×sin(θ)=(D/λ)×sin(δ−π/2)=−(D/λ)×cos(δ) ・・・(47)
すなわち、仰角θzは位相差の和から、水平角φxは位相差の差と仰角θzから算出することができる。このように、CPU410は、差周波数信号V1b(t),V1c(t),V3b(t),V3c(t)に基づき、電波信号の到来方向の水平角φxおよび仰角θzを算出することができる。
表示処理部500は、標定部400で算出された電磁パルス信号の到来方向の水平角φx、仰角θzおよびアンテナユニット10のカメラ18で撮像された被写体の画像のデータを入力して画像表示処理を行い、表示装置30に出力する。図13は、表示装置30に表示される標定結果の例を示す画像図である。表示装置30(図1参照)の表示画面31には、カメラ18で撮像された画像32に、水平方向/垂直方向の直線および複数の同心円で構成された目盛り33が重ね合わせて表示されている。さらに、表示画面31には、電磁パルス信号の到来方向の水平角φxおよび仰角θzで特定された位置に発信源の標定位置を示すマーク34が重ね合わせて表示される。これにより、電波信号の到来方向、さらには、電波信号の発信源の特定が容易となる。また、マーク34は、上述したS140,S150,S160の処理における識別結果に応じて異なる。例えば、電波信号がパルス波信号であれば、マーク34は、そのパルス波信号を示すマークであり、電波信号の発信源がテレメトリー用発信器であれば、そのテレメトリー用発信器の識別情報を示すマークである。これにより、表示画面31から、電波信号の到来方向だけでなく、その電波信号の種別(パルス波信号、連続波信号、バースト波信号)や、発信源の種別(ID1,DI2)を特定することができる。
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
Claims (8)
- 電波到来方向標定装置であって、
電波信号を受信して前記電波信号に応じた第1のアナログ信号を出力する複数の受信アンテナを有するアンテナユニットと、
基準周波数の信号を出力し、前記基準周波数を変更可能に構成された発振器と、
各前記受信アンテナが出力した前記第1のアナログ信号と前記基準周波数の信号とを混合して混合信号を生成する混合器と、
前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、規定の周波数帯域内の第2のアナログ信号を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを通過した各前記第2のアナログ信号をA/D変換してデジタル信号を生成するA/D変換器と、
複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを包絡線検波し、包絡線信号を生成する包絡線検波器と、
前記包絡線検波器によって生成された前記包絡線信号の内、高周波成分と低周波数成分との一方の成分のアナログ信号を通過させ、前記一方の成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するフィルタ回路と、
前記A/D変換器によって生成された各前記デジタル信号に基づき、各前記第2のアナログ信号間の位相差を算出し、前記位相差から、前記アンテナユニットが受信した前記電波信号の到来方向を標定する標定部と、
を備える、電波到来方向標定装置。 - 請求項1に記載の電波到来方向標定装置であって、
前記フィルタ回路は、
前記包絡線信号の内、高周波成分のアナログ信号を通過させ、前記高周波成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するハイパスモードと、前記包絡線信号の内、低周波成分のアナログ信号を通過させ、前記低周波成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力するローパスモードとに切り替え可能に構成されている、電波到来方向標定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電波到来方向標定装置であって、さらに、
複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを直交検波し、直交検波信号を生成する直交検波器と、
前記直交検波器によって生成された前記直交検波信号の長さが閾値以上である場合、前記電波信号はバースト波信号であると識別し、前記直交検波信号の長さが前記閾値未満である場合、前記電波信号はパルス波信号であると識別する第1の識別部と、を備える、電波到来方向標定装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、さらに、
複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを直交検波する直交検波器と、
前記直交検波器によって直交検波された信号の長さを測定する測定部と、
互いに長さの異なるバースト波信号を周期的に発信する複数の発信器のそれぞれを識別する識別情報と、前記バースト波信号の長さとの対応関係を示す対応情報が記憶されるメモリと、
前記測定部で測定された前記直交検波された信号の長さと、前記対応情報とに基づき、前記受信アンテナが受信した前記電波信号の発信源が前記複数の発信器のいずれであるかを識別する第2の識別部と、を備える、電波到来方向標定装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、
前記複数の受信アンテナは、第1から第3のアンテナエレメントと、前記第1から第3のアンテナエレメントの後方に配置され、前記第1から第3のアンテナエレメントに対して後方から到来する電波信号を遮断するアース板とを備え、
前記標定部は、前記第1のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号と前記第2のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号との位相差である第1の位相差と、前記第1のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号と前記第3のアンテナエレメントが出力した前記第1のアナログ信号との位相差である第2の位相差とを算出し、前記第1の位相差と前記第2の位相差とから、前記第1から第3のアンテナエレメントで受信した前記電波信号の到来方向の水平角と仰角とを算出して前記電波信号の到来方向を標定する、電波到来方向標定装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、さらに、
前記受信アンテナの前面方向の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記画像を表示する表示部と、
表示処理部と、を備え、
前記表示処理部は、前記表示部に表示された前記画像上に、前記標定部によって標定された前記電波信号の到来方向を示す指示画像を表示させる、電波到来方向標定装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の電波到来方向標定装置であって、
前記バンドパスフィルタの前記規定の周波数帯域は、前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、低周波数成分の信号の周波数を含み、高周波数成分の信号の周波数を含まない、電波到来方向標定装置。 - 電波到来方向標定方法であって、
電波信号を受信した複数の受信アンテナのそれぞれから出力され、前記電波信号に応じた第1のアナログ信号と、基準周波数の信号とを混合器によってそれぞれ混合して混合信号を生成する工程と、
前記混合器によって生成された各前記混合信号の内、バンドパスフィルタによって規定の周波数帯域内の第2のアナログ信号を通過させる工程と、
前記基準周波数を、前記第2のアナログ信号が前記規定の周波数帯域内の信号になる値に変更する工程と、
前記基準周波数が変更された後に前記バンドパスフィルタを通過した各前記第2のアナログ信号をA/D変換器によってA/D変換してデジタル信号を生成する工程と、
包絡線検波器によって複数の前記第2のアナログ信号の少なくとも1つを包絡線検波し、包絡線信号を生成する工程と、
フィルタ回路によって、前記包絡線検波器によって生成された前記包絡線信号の内、高周波成分と低周波数成分との一方の成分のアナログ信号を通過させ、前記一方の成分のアナログ信号を前記A/D変換のトリガー信号として前記A/D変換器に出力する工程と、
前記A/D変換器によって生成された各前記デジタル信号に基づき、各前記第2のアナログ信号間の位相差を算出する工程と、
算出された前記位相差から、前記電波信号の到来方向を標定する工程と、を備える、電波到来方向標定方法。
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