JP4686265B2 - Radio monitoring device - Google Patents
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Description
本発明は電波発射源から発射された電波を監視する電波監視装置に関する。 The present invention relates to a radio wave monitoring apparatus that monitors radio waves emitted from a radio wave emission source.
電波監視装置は違法な電波などを監視する装置で、たとえば電波発射源から発射された電波の到来方向や中心周波数、帯域幅、スプリアス強度などを検出している。また、その検出結果を表示器の画面上などに表示している。 A radio wave monitoring device is a device that monitors illegal radio waves and the like, and detects, for example, the arrival direction, center frequency, bandwidth, and spurious intensity of radio waves emitted from a radio wave emission source. The detection result is displayed on the screen of the display.
従来の電波監視装置は、電波の到来方向を検知する場合、たとえば電波発射源から発射された電波を複数のアンテナで受信し、その受信した信号を処理し、電波の到来方向を検知し推定している(特許文献1参照)。
従来の電波監視装置は、電波の到来方向および電波の質、たとえば中心周波数や帯域幅、スプリアス強度などを検知している。しかし、電波発射源の実効輻射電力を測定できないため、電波発射源から発射される電波の出力が違法であるかどうかを監視できないという問題がある。 Conventional radio wave monitoring devices detect the arrival direction of radio waves and the quality of radio waves, such as the center frequency, bandwidth, and spurious intensity. However, since the effective radiation power of the radio wave emission source cannot be measured, there is a problem that it is impossible to monitor whether the output of the radio wave emitted from the radio wave emission source is illegal.
本発明は、上記した欠点を解決し、電波発射源から発射される電波の実効輻射電力を測定できる電波監視装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a radio wave monitoring apparatus that solves the above-described drawbacks and can measure the effective radiated power of radio waves emitted from a radio wave emission source.
本発明の電波監視装置は、アレイアンテナとこのアレイアンテナの近傍に配置する基準アンテナとを有し、電波発射源から発射された電波を受信する電波受信手段と、この電波受信手段で受信した受信信号をデジタル化して受信データに変換する変換手段と、この変換手段で変換した前記受信データのうち、前記基準アンテナの受信信号に基づく受信データをフーリエ変換して、その複素共役を求める第1演算手段と、前記変換手段で変換した前記受信データのうち、前記アレイアンテナの各素子による受信信号に基づく受信データをフーリエ変換する第2演算手段と、前記第1演算手段の演算結果と前記第2演算手段の演算結果とを、電波発射源から発射される電波の周波数範囲で掛け合わせて足しこむ第3演算手段と、この第3演算手段の演算結果をフレネル近似して、前記電波発射源のホログラフィ再生像を求める第4演算手段と、この第4演算手段で求めたホログラフィ再生像が最大となる座標を基に前記電波発射源までの距離を検出する第5演算手段と、この第5演算手段で求めた距離情報をもとにその距離による電波減衰量を求める電波減衰量算出手段と、この電波減衰量算出手段で求めた前記電波減衰量および前記受信信号の受信電力、前記電波受信手段のアンテナ利得をもとに、前記電波発射源の実効輻射電力を求める実効輻射電力算出手段とを具備したことを特徴とする。 The radio wave monitoring apparatus of the present invention has an array antenna and a reference antenna arranged in the vicinity of the array antenna, receives radio waves emitted from a radio wave emission source, and received by the radio wave reception means. Conversion means for digitizing a signal and converting it to reception data, and first calculation for obtaining a complex conjugate by Fourier-transforming reception data based on the reception signal of the reference antenna among the reception data converted by the conversion means Means, a second computing means for Fourier transforming the received data based on the received signal by each element of the array antenna among the received data converted by the converting means, a computation result of the first computing means, and the second Third calculation means for multiplying the calculation result of the calculation means by the frequency range of the radio wave emitted from the radio wave emission source, and the third calculation means The calculation results by the Fresnel approximation, the distance to the radio and the fourth computing means for obtaining a holographic image reproduced wave source, the radio wave source holographic reproduction image obtained in the fourth calculating means based on the coordinate having the largest And a radio wave attenuation amount calculating means for obtaining a radio wave attenuation amount based on the distance information obtained by the distance, and the radio wave attenuation value obtained by the radio wave attenuation amount calculating means. And an effective radiant power calculating means for obtaining an effective radiant power of the radio wave emission source based on the amount, the received power of the received signal, and the antenna gain of the radio wave receiving means.
本発明によれば、電波監視に必要な情報、たとえば電波発射源から発射される電波の実効輻射電力を測定できる電波監視装置を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radio wave monitoring apparatus which can measure the information required for radio wave monitoring, for example, the effective radiant power of the radio wave emitted from the radio wave emission source, is realizable.
本発明の実施形態について図1の回路構成図を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the circuit configuration diagram of FIG.
電波発射源Tから発射された電波を受信する電波受信部11は、基準アンテナ11aとアレーアンテナ11bとで構成されている。基準アンテナ11aはたとえば1個の基準用アンテナ素子11Rから形成され、アレーアンテナ11bは、たとえば複数のN個のアレー用アンテナ素子111〜11Nから形成されている。基準アンテナ11aとアレーアンテナ11bは近傍に配置され、N個のアレ用ーアンテナ素子111〜11Nは、たとえばある間隔で直線上に設けるアレー配列、あるいは、縦方向および横方向にそれぞれある間隔で設ける2次元配列に配置される。
The radio
図1では、基準アンテナ11aとアレーアンテナ11bを別に設けている。しかし、アレー用アンテナ素子111〜11Nの1つを基準アンテナ11aとして用いることもできる。
In FIG. 1, a
基準アンテナ11aで受信された受信信号は周波数変換部12Rに供給される。アレー用アンテナ素子111〜11Nは切替器SWに接続されている。アレー用アンテナ素子111〜11Nで受信された受信信号は、たとえば切替器SWの動作によって、ある時間間隔で1つずつ順に取り出され、周波数変換部121〜12Nに供給される。周波数変換部12R、121〜12Nに供給された受信信号はそれぞれ、局部発振部13から加えられる局発信号によって周波数変換され、AD変換部14R、141〜14Nに送られる。
The received signal received by the
AD変換部14R、141〜14Nでは受信信号をデジタル化し、受信データに変換する。AD変換部14R、141〜14Nから出力する受信データは信号処理部15に送られる。
The
信号処理部15は受信データを処理し、電波発射源から発射された電波の実効輻射電力(以下、EIRPという)などの計算を行い、その計算結果を操作表示入力部16に送る。操作表示入力部16は、信号処理部15の計算結果を画面上に表示し、また、操作者からの入力を受け付ける。
The
たとえば、操作表示入力部16は、操作者から受信希望周波数帯が入力されると、その受信希望周波数帯情報を信号処理部15に送る。信号処理部15は、希望周波数帯情報が送られてくると、周波数設定信号Cを局部発振部13に送り、受信希望周波数帯の信号を受信できるように、局部発振部13が発生する局部発振信号の周波数を設定する。
For example, when a desired reception frequency band is input from the operator, the operation
ここで、信号処理部15について図2の回路構成図を参照して説明する。
Here, the
信号処理部15は複数のメモリ21R、211〜21Nなどから構成されている。メモリ21R、211〜21Nは、AD変換部14R、141〜14Nから送られる受信データをそれぞれ、受信データDR、D1〜DNとして一時的に記憶する。
The
メモリ21Rに記憶した受信データDRは信号解析部22に送られる。信号解析部22は受信データDRを処理、たとえば周波数解析を行い、電波の質たとえば中心周波数23aや帯城幅23b、スプリアス強度23c、受信電力23dなどを検出する。これらの検出情報はEIRP計算処理部24に送られる。なお、EIRP計算処理部24には、アンテナ利得テーブルなどから、受信電波の周波数および方向毎に測定した電波受信手段11のアンテナ利得データ25が送られている。
The reception data DR stored in the
また、メモリ21R、211〜21Nに記憶した受信データDR、D1〜DNは相関マトリクス処理部26に送られる。相関マトリクス処理部26は、受信データDR、D1〜DNをもとに相関マトリクスを求め、求めた相関マトリクスを2次元FFT部27に送る。
The received data DR and D1 to DN stored in the
2次元FFT部27は、相関マトリクス処理部26で得た相関マトリクスをもとに2次元FFTを行い、電波ホログラフィ像28を出力する。この電波ホログラフィ像28はピーク検出処理部29に送られる。ピーク検出処理部29は、電波ホログラフィ像28の出力からピーク検出を行い、電波発射源Tの位置を特定し、電波発射源Tまでの距離を算出した距離算出結果30、および、電波発射源Tの方向を探知した方向探知結果31を出力する。これらの距離算出結果30および方向探知結果31は、たとえばEIRP計算処理部24に送られる。
The two-
EIRP計算処理部24は、信号解析部22から送られる中心周波数23aや受信電力23d、および、受信アンテナ利得25aや距離計算結果30をもとに、式(1)によってEIRPを計算し、電波発射源Tから発射された電波のEIRPを検出する。
The EIRP
Pt=Pr−Gra+Lspan…(1)
Pt:電波発射源の実効輻射電力(dBW)
Pr:受信電力(dBW)
Gra:受信アンテナ利得(dB)…予め、周波数および方向毎のアンテナ利得を測定し、アンテナ利得テーブルに蓄積しておく。
Pt = Pr-Gra + Lspan (1)
Pt: Effective radiation power (dBW) of radio wave emission source
Pr: Received power (dBW)
Gra: Receive antenna gain (dB): The antenna gain for each frequency and direction is measured in advance and stored in the antenna gain table.
Lspan:電波発射源および受信点間の距離による減衰(dB)で、式(2)の関係がある。 Lspan: Attenuation (dB) due to the distance between the radio wave emission source and the reception point, and has the relationship of Equation (2).
Lspan=20log(4×π×D/λ)…(2)
D:電波発射源とアレーアンテナとの距離
λ:中心周波数の波長
そして、上記の方法で算出した電波発射源のEIRP、および、信号解析部22で検知した中心周波数やスプリアス強度、帯域幅などの各データが、EIRP計算処理部24からたとえば操作表示入力部16に送られる。
Lspan = 20 log (4 × π × D / λ) (2)
D: distance between the radio wave emission source and the array antenna λ: wavelength of the center frequency And the EIRP of the radio wave emission source calculated by the above method and the center frequency, spurious intensity, bandwidth, etc. detected by the
なお、上記したように、電波発射源の距離および電波発射源の方向を検知する場合、メモリ21R、211〜21Nに蓄積した受信データDR、D1〜DNを用いて演算処理が行われる。この演算処理は、たとえば図3に示すようなパラメータを用いて行われる。たとえば電波発射源Tまでの距離をz、電波受信部11と電波発射源Tとを結ぶz軸に直交する軸をx軸とする。また、基準用アンテナ11Rのx座標をξrefとし、N個のアレイ用アンテナ素子111〜11Nのx座標をξ1,ξ2,…,ξNとする。
As described above, when detecting the distance of the radio wave emission source and the direction of the radio wave emission source, the arithmetic processing is performed using the reception data DR and D1 to DN stored in the
そして、たとえば基準用アンテナ11の受信信号に基づく受信データDRをフーリエ変換しその複素共役を求める。また、アレイ用アンテナ素子111〜11Nの受信信号に基づく受信データD1〜DNをフーリエ変換する。そして、受信データDRをフーリエ変換した演算結果と、受信データD1〜DNをフーリエ変換した演算結果とを、電波発射源Tから発射される電波の周波数範囲で掛け合わせて足しこみ、相関マトリクスu(ξn)を求める。さらに、この演算結果u (ξn)をフレネル近似を用いた式に代入し、電波発射源のホログラフィ再生像を求める。その後、ホログラフィ再生像が最大となる座標から電波発射源Tの位置を特定し、電波発射源Tの距離および電波発射源Tの方向を検知する。
Then, for example, the received data DR based on the received signal of the
次に、本発明の動作について図4のフロー図を参照して説明する。 Next, the operation of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、操作表示入力部16からの入力に基づいて受信希望周波数帯を設定する(S401)。次に、受信希望周波数帯の信号を受信するために各定数、たとえば局部発振器13の局発信号の周波数を設定する(S402)。次に、到来電波を電波受信手段11で受信する(S403)。次に、AD変換によってデジタル化した受信データを蓄積する(S404)。次に、必要期間、たとえば電波発射源Tの位置を特定するために必要なデータを収集する期間が完了したか否かを判定する(S405)。 First, a desired reception frequency band is set based on an input from the operation display input unit 16 (S401). Next, in order to receive a signal in the desired reception frequency band, each constant, for example, the frequency of the local oscillation signal of the local oscillator 13 is set (S402). Next, the incoming radio wave is received by the radio wave receiving means 11 (S403). Next, the received data digitized by AD conversion is accumulated (S404). Next, it is determined whether or not a necessary period, for example, a period for collecting data necessary for specifying the position of the radio wave emission source T is completed (S405).
この判定で、必要期間のデータの蓄積を完了したと判定した場合、周波数解析部22において、メモリ21Rの受信データDRをもとに、受信信号の周波数解析を行い(S406)、到来電波の中心周波数23aおよび帯域幅23b、スプリアス強度23c、受信電力23dなどを検知する。
If it is determined in this determination that the accumulation of data for the necessary period has been completed, the
次に、各受信データDR、D1〜DNをもとに相関関数を計算し、相関マトリクスu(ξn)を作成する(S407)。次に、2次元FFTを行う(S408)。次に、電波発射源Tの方向を検知する測距処理を行う(S410)。この測距処理(S410)の後、S403〜S410を繰り返す。 Next, a correlation function is calculated based on each received data DR, D1 to DN, and a correlation matrix u (ξn) is created (S407). Next, two-dimensional FFT is performed (S408). Next, a ranging process for detecting the direction of the radio wave emission source T is performed (S410). After this distance measuring process (S410), S403 to S410 are repeated.
また、S405の判定で、必要期間のデータの蓄積を完了していないと判定した場合はS403に戻る。 If it is determined in S405 that the accumulation of data for the necessary period has not been completed, the process returns to S403.
ここで、上記の測定結果を操作表示入力部16に表示した画面例を図5に示す。たとえば横軸に周波数(MHz)が示され、縦軸にレベル(dB)が示される。
Here, FIG. 5 shows a screen example in which the measurement result is displayed on the operation
そして、画面上に、計算で得た送信波形51や受信した受信波形52などが示される。規定値がたとえば枠53で表示され、たとえば送信波形51の振幅(EIRP)が枠53の外まで延び、規定値を越えていると判定される。また、枠53の外にスプリアス54が表示されている。中心周波数55や帯域幅は枠53内で、規定値の範囲内であることが表示されている。この場合、規定値を越えた項目、たとえばEIRPおよびスプリアスを枠56で囲み、規定値をオーバしているがどうかを識別できるようにしている。
Then, the
このように、信号処理部15の計算結果を操作表示入力部16で画面表示すれば、送信波形が規定値をオーバしているがどうかが容易に検知できる。
In this way, if the calculation result of the
上記した本発明によれば、電波監視に必要な情報、たとえば電波発射源から発射される電波の実効輻射電力を検知できる電波監視装置を実現できる。したがって、実効輻射電力が規定値を超えているかどうかの運用者による確認が容易になり、運用効率が向上する。 According to the present invention described above, it is possible to realize a radio wave monitoring apparatus that can detect information necessary for radio wave monitoring, for example, effective radiant power of radio waves emitted from a radio wave emission source. Therefore, it becomes easy for the operator to check whether the effective radiated power exceeds the specified value, and the operation efficiency is improved.
11…電波受信部
11a…基準アンテナ
11b…アレーアンテナ
12R、121〜12N…周波数変換部
13…局部発振部
14R、141〜14N…AD変換部
15…信号処理部
16…操作表示入力部
21R、211〜21N…メモリ
22…信号解析部
24…EIRP計算処理部
26…相関マトリクス処理部
27…2次元FFT部
28…電波ホログラフィ像
SW…切替器
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