JPH0516751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、目標自身が発生するあるいは目標か
ら反射してくる波長の短い電磁波を追尾する追尾
装置内で使用される。ロゼツト・スキヤン受信機
及び螺旋スキヤン受信機において、目標の高低角
及び方位角の誤差信号を取り出すための追尾受信
機に関するものである。

（従来の技術） ロゼツト・スキヤン受信機で用いられるロゼツ
ト・スキヤン・アンテナが作り出すロゼツト・ス
キヤン・パターン４０の一例を第２図に示す。図
中の40は12花弁のロゼツト・スキヤン・パターン
である。

螺旋スキヤン受信機で用いられる螺旋スキヤ
ン・アンテナが作り出す螺旋スキヤン・パターン
４２の一例を第３図に示す。

ロゼツト・スキヤン・アンテナ及び螺旋スキヤ
ン・アンテナは、異なる角周波数ω₁，ω₂で回転
している２個のアンテナで構成される。また、電
子走査アンテナを使用すればロゼツト・スキヤ
ン・パターン４０及び螺旋スキヤン・パターン４
２は容易に作ることができる。

ロゼツト・スキヤン・パターン４０及び螺旋ス
キヤン・パターン４２上の点Ｐの座標（ｘ，ｙ）
は、回転している２個のベクトルの和であるので
下記のように表現できる（但し、時間をｔとす
る）。

ｘ＝φ［sin0.5（ω₁＋ω₂）ｔ］cos0.5（ω₁−ω₂）
ｔ ＝（φ／２）（sinω₁t＋sinω₂t） ……(1) ｙ＝φ［sin0.5（ω₁＋ω₂）ｔ］sin0.5（ω₁−ω₂）
ｔ ＝（φ／２）（cosω₁t＋cosω₂t） ……(2) 第２図のロゼツト・スキヤン・パターン４０は
φ＝１、ω₂＝５、ω₁＝７として描いたものであ
る。第２図及び第３図のパターン上に目標Ｐがあ
ると、鋭いパルス状の信号が受信されたため、こ
れまでの受信機は広帯域受信機であつた。

第７図を説明する。第２図及び第３図の目標Ｐ
を拡大して目標Ｐとスキヤンの関係を示したもの
が第７図である。目標をＣからＤへアンテナ・ビ
ームが横切つた例である。xy座標上で目標の中
心Ａは（ａ，ｂ）である。

ここで ｒ＝√（²＋²） ……(2a) θ＝arctan（ｂ／ａ） ……(2b) と定義する。第７図の目標とスキヤンとの関係
は、すでに「ロゼツトスキヤン復調器、特公平１
−30431号：特開昭58−215574号」、「ロゼツトス
キヤン復調器、特公平１−30432号：特開昭59−
77372号」、「ロゼツトスキヤン復調器、特公平１
−56389号：特開昭59−77371号」及び「ら旋スキ
ヤン復調器、特公平１−31148号：特開昭60−
100069号」に示されているように ｌ＝btanβ＋ａ／（tan²β＋１）^1/2 …(2C) ＝√（²＋²）cos｛β−tan（ｂ／ａ）｝……(2d) であるから、第４図に示すように０点を中心に信
号の極性を逆にすれば良いことはすでに示されて
いる。したがつて、従来は Ｘ＝sign｛sin0.5（ω₁＋ω₂）ｔ｝ ……(2e) の信号で掛け算を実施していた。

ただし sign（ｘ）＝１ １／２ −１ ｘ＞０ ｘ＝０ ｘ＜０ ……(2f) である。

第４図の信号波形は、第６図に示すロゼツト・
スキヤン・アンテナを備えた追尾受信機の従来例
における振幅検波器出力４９、第１・２位相発振
器２８の出力である第１・２位相発振器第２出力
２９ｂあるいは第２・２位相発振器３０の出力で
ある第２・２位相発振器第２出力３１ｂ、及び復
調器第１出力５１ａあるいは復調器第２出力５１
ｂを示すものである。第４図の振幅検波器出力４
９は目標Ｐがロゼツト・スキヤン・パターン４０
あるいは螺旋スキヤン・パターン４２の捜索角に
比べて十分小さいときの信号波形の一部である。
第１・２位相発振器２８の出力である第１・２位
相発振器第２出力２９ｂあるいは第２・２位相発
振器３０の出力である第２・２位相発振器第２出
力３１ｂは位相検波のための信号であり、方位角
誤差信号２３あるいは高低角誤差信号２５は２個
の信号４９，２９ｂまたは３１ｂの積によつて得
られる。目標Ｐがパターンの中心からずれている
ときには、２個の信号４９，２９ｂまたは３１ｂ
の間に第４図に示すようにｌだけ信号のパルス中
心がずれていることにより方位角誤差信号２３及
び高低角誤差信号２５が得られる。

第６図はロゼツト・スキヤン・アンテナ２を備
えた追尾受信機の従来例である。目標Ｐからの受
信信号１は、ロゼツト・スキヤン・パターン４０
を作り出しているアンテナ２にて受信される。ア
ンテナ出力３は、局部発振器１４の出力である局
部発振器出力１５を用いて第４混合器４４におい
て混合され中間周波信号である第４混合器出力４
５になり、第４中間周波増幅器４６にて増幅され
て第４中間周波増幅器出力４７になり、振幅検波
器４８にて振幅検波されて振幅検波器出力４９に
なり、復調器５０に入力される。パターン発生器
２６では、第１・２位相発振器２８よりの第１・
２位相発振器第１出力２９ａ及び第２・２位相発
振器３０よりの第２・２位相発振器第１出力３１
ａを用いてロゼツト・スキヤン・パターン４０を
作る。復調器５０では第１・２位相発振器第２出
力２９ｂ及び第２・２位相発振器第２出力３１ｂ
を使つてそれぞれ復調器第１出力５１ａ及び復調
器第２出力５１ｂになり第１低域通過ろ波器２２
及び第２低域通過ろ波器２４にそれぞれ入力され
方位角誤差信号２３及び高低角誤差信号２５にな
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、航空機、船舶及び車両等の目標を追
尾するとき、予め追尾装置のアンテナをその方向
に向けるか、あるいは目標付近を捜索する等して
目標を検知し追尾に入るという手順をふむ。目標
の追尾精度を高くするため、ミリ波のような高い
周波数を用いてアンテナ・ビーム幅の狭い追尾装
置が使用されるが、このときには、ビーム幅が狭
いため当然、捜索状態から追尾状態に引き込むた
めの引き込み幅が狭くなる。そのため、引き込み
幅の広いロゼツト・スキヤン及び螺旋スキヤン追
尾方式が注目されているが、広い載囲を走査する
ために不要信号及び妨害信号なども同時に受信す
ることが多いため、検知前増幅器を狭帯域にでき
れば、これらの追尾受信機はさらによくなるはず
である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の点に鑑み、中間周波増幅器の
帯域幅を狭して感度の向上を図ることができ、経
済性に優れた追尾受信機を提供しようとするもの
である。

例えば、目標Ｐの大きさを半径Ｒの小さな円目
標としたとき、その円目標がロゼツト・スキヤ
ン・パターン４０の中心から座標（ａ，ｂ）だけ
ずれているときには、第１図のアンテナ出力３
（x₃）は次のようになる。

x₃＝ｖ（ｔ）cosωct ……(3) ただしωcは受信信号１の角周波数であり、ｖ
（ｔ）は ｖ（ｔ）＝ｋ・sgn｛R²−［（ｘ−ａ）²＋（ｙ−ｂ）
^２］｝ ＝ｋ・sgn｛R²−［2cos（ω₁＋ω₂）ｔ −4r・sinαt・cos（βt−θ）＋r²＋２］｝
……(4) となる。ただしｋは比例定数であり、α，βは α＝0.5（ω₁＋ω₂） ……(5) β＝0.5（ω₁−ω₂） ……(6) であり、 ｒ＝√（²＋²） θ＝arctan（ｂ／ａ） agn（ｘ）＝１ １／２ −１ ｘ＞０ ｘ＝０ ｘ＜０ ……(7) である。ここで、第７図の目標とスキヤンとの関
係は、すでに、「ロゼツトスキヤン復調器、特公
平１−30431号：特開昭58−215574号」に示され
ているように ｌ＝btanβ＋ａ／（tan²β＋１）^1/2 …(7a) ＝√（²＋²）cos｛β−tan（ｂ／ａ）｝……(7b) である。xy座標上の０点は、第５図の０点に対
応しているので、受信信号１で示されている式(4)
の信号の中に含まれている、ｒ及びθを出力すれ
ば、目的を達する。

ロゼツト・スキヤン・パターン４０あるいは螺
旋スキヤン・パターン４２を発生するアンテナ２
において受信される信号を分岐して、一つが基準
信号になり、他が必要な信号になるように、中間
周波数へ変換するための混合器へのスイツチング
信号を２位相変調することにより、すでにある
（通常使用されている）モノパルス受信機が中間
周波信号を同期検波して方位角誤差信号及び高低
角誤差信号を得るのと同じような手段により追尾
受信機を実現しようとするものである。

第１図の本発明の実施例におけるアンテナ出力
３、スイツチング信号（２位相変調器出力）１
１，１３、及び同期検波器出力８３，８５につい
ての信号波形を第５図に示す。

第７図に示すように、目標がアンテナ２の中心
から（ａ，ｂ）だけずれているときには、第５図
に示すように、アンテナ出力３の中心と第１・２
位相変調器出力１１あるいは第２・２位相変調器
出力１３の位相切り変えの中心との間にｌだけ位
相がずれている。従つて、第２中間周波増幅器出
力１９のパルスの中心と、第１中間周波増幅器出
力１７あるいは第３中間周波増幅器出力２１の位
相切り換えの中心とはｌだけずれているので、方
位角誤差信号２３あるいは高低角誤差信号２５が
得られる。

（作用） ロゼツト・スキヤン・パターン４０と螺旋スキ
ヤン・パターン４２は第２図及び第３図に示した
ように本質的に違いはないので、ロゼツト・スキ
ヤン・パターン４０の場合について説明する。

第１図の第１・２位相発振器第１出力２９ａ
（x₂₉a）及び第２・２位相発振器第１出力３１ａ
（x₃₁a）はそれぞれ次のように定める。

x₂₉a＝−cosω₁t ……(8) x₃₁a＝cosω₂t ……(9) 第１・２位相発振器第１出力２９ａ及び第２・
２位相発振器第２出力３１ａがパターン発生器２
６にそれぞれ入力されてロゼツト・スキヤン・パ
ターン４０をアンテナ２は発生する。

第１加算器出力３３（x₃₃）は x₃₃＝x₂₉a＋x₃₁a ＝２（sinαt）sinβt ……(10) となる。

第１波形整形回路出力３７（x₃₇）は２値信号
であるので x₃₇＝sign｛（sinαt）sinβt｝ ……(11) ただし sign（ｘ）＝１ １／２ −１ｘ＞０ ｘ＝０ ｘ＜０ ……(12) となる。

第２・２位相変調器出力１３（x₁₃）は、０、
πラジアンの２位相変調された信号であり、局部
発振器出力１５（x₁₅）は x₁₅＝cosω_Qｔ ……(13) であるので x₁₃＝sign［（sinαt）sinβt］cosω_Qｔ （又は≒｛（sinαt）sinβt｝cosω_Qｔ） ……(14) となる。ただしω_Qは局部発振器出力１５の角周
波数である。

第１・２位相発振器第２出力２９ｂ（x₂₉b）及
び第２・２位相発振器第２出力３１ｂ（x₃₁b）は
それぞれ次のようになる。

x₂₉b＝sinω₁t ……(15) x₃₁b＝sinω₂t ……(16) 第２加算器出力３５（x₃₅）は x₃₅＝x₂₉b＋x₃₁b ＝２（sinαt）cosβt ……(17) となる。

第２波形整形回路出力３９（x₃₉）は２値信号
になるので x₃₉＝sign｛（sinαt）cosβt｝ ……(18) となる。第１・２位相変調器出力１１（x₁₁）は
０，πラジアンの２位相変調された信号であるの
で、 x₁₁＝sign［（sinαt）cosβt］cosω_Qｔ （又は≒｛（sinαt）cosβt｝cosω_Qｔ） ……(19) となる。

第１混合器出力５（x₅）及び第１中間周波増幅
器出力１９（x₁₉）は、アンテナ出力３（x₃）及
び第１・２位相変調器出力１１（x₁₁）が混合さ
れて x₅＝kv（ｔ）sign［（sinαt）cosβt］cosωit ……(20) となる。ただし ωi＝ωc−ω_Q ……(21) である。

第２混合器出力７（x₇）及び第２中間周波増幅
器出力19（x₁₉）は、 アンテナ出力３（x₃）及び局部発振器出力１５
（X₁₅）が混合されて x₇＝x₁₉＝kv（ｔ）cosωit ……(22) となる。

第３混合器出力９（x₉）は、アンテナ出力３
（X₃）及び第２・２位相変調器出力１３（X₁₃）
が混合されて x₉＝kv（ｔ）sign［（sinαt）sinβt］cosωit
……(23) となる。

従つて、方位角誤差信号２３（x₂₃）は第２中
間周波増幅器出力１９（x₁₉）をスイツチング信
号として同期検波され、さらにろ波されて x₂₃＝₅・₁₉ ＝^{2 2}（）［（）
］ ≒^{2 2}（）（） ≒｛（−）｝ ≒ａ ……(24) となり、高低角誤差信号２５（x₂₅）は式(24)と
同様に x₂₅＝₉・₁₉ ＝^{2 2}（）［（）
］ ≒^{2 2}（）（） ≒｛（−）｝ ≒ｂ ……(25) となる。ただし、 は一周期の平均であり、
式(4)から kv（ｔ）≧０ ……(26) である。

なお、式(24)，(25)の演算は、従来例の復調原
理と、ほとんど同じである。

第１加算器出力３３（x₃₃）と第２加算器出力
３５（x₃₅）とで作られるパターンが第２図のロ
ゼツトパターンあるいは第３図のら旋パターンで
ある。

ここで、 x₃₃＝０ ……(27) x₃₅＝０ ……(28) あるいは第１波形整形回路出力３７（x₃₇）及び
第２波形整形回路出力３９（x₃₉）に関して x₃₇＝０ ……(29) x₃₉＝０ ……(30) とすると各式を同時に満足する点は、第２図及び
第３図の中心（０，０）である。又その点は第７
図のxy座標上の０点であり、第５図の０点に対
応している。このことから、誤差電圧の復調に必
要な第１・第２位相変調器出力１１及び第１波形
整形回路出力３７はパターンを作つている同種の
信号から得られる。第１加算器出力３３及び第２
加算器出力３５の調整方法は、目標がパターン中
心（ａ＝０，ｂ＝０）のときに方位角誤差信号２
３及び高低角誤差信号２５をゼロにするように第
１加算器出力３３及び第２加算器出力３５の位相
調整をすればよい。

（実施例） 以下、本発明に係る追尾受信機の実施例を図面
に従つて説明する。

第１図において、目標Ｐからの受信信号１は、
ロゼツト・スキヤン・パターン４０を発生してい
るアンテナ２にて受信され、アンテナ出力３にな
る。アンテナ出力３は分岐して第２混合器６に入
力され、局部発振器１４の出力である局部発振器
出力１５をスイツチング信号として周波数変換さ
れ、第２混合器出力７になり、第２中間周波増幅
器１８にて増幅されて第２中間周波増幅器出力１
９になり、第１同期検波器８２及び第２同期検波
器８４の基準信号になる。

第１混合器４では、第１・２位相変調器出力１
１をスイツチング信号としてアンテナ出力３を周
波数変換して第１混合器出力５を得る。この第１
混合器出力５は、第１中間周波増幅器１６にて増
幅されて第１中間周波増幅器出力１７になり、第
１同期検波器８２にて同期検波されて第１同期検
波器出力８３になり、第１低域通過ろ波器２２に
入力され、方位角誤差信号２３になる。

第３混合器８では、第２・２位相変調器出力１
３をスイツチング信号として用い、アンテナ出力
３を周波数変換して第３混合器出力９を得る。こ
の第３混合器出力９は、第３中間周波増幅器２０
にて増幅されて第３中間周波増幅器出力２１にな
り、第２同期検波器８４にて同期検波されて第２
同期検波器出力８５になり、第２低域通過ろ波器
２４に入力されて高低角誤差信号２５になる。

第１・２位相発振器２８の出力である第１・２
位相発振器第１出力２９ａ及び第２・２位相発振
器３０の出力である第２・２位相発振器第１出力
３１ａは、それぞれ分岐されてパターン発生器２
６にそれぞれ入力されてロゼツト・スキヤン・パ
ターン４０を発生する。分岐された他の一方の第
１・２位相発振器第１出力２９ａ及び第２・２位
相発振器第１出力３１ａは夫々第１加算器３２に
入力されて第１加算器出力３３になり、第１波形
整形回路３６において２値信号に波形整形された
第１波形整形回路出力３７となり、これが第２・
２位相変調器１２の変調信号になり、局部発振器
出力１５を位相変調して第２・２位相変調器出力
１３になる。また、第１・２位相発振器２８の出
力である第１・２位相発振器第２出力２９ｂ及び
第２・２位相発振器３０の出力である第２・２位
相発振器第２出力３１ｂは、それぞれ第２加算器
３４に入力されて第２加算器出力３５となり、第
２波形整形回路３８に入力され２値信号である第
２波形整形回路出力３９になつて第１・２位相変
調器１０の変調信号になり、局部発振器出力１５
を変調して第１・２位相変調器出力１１になる。

以上により方位角誤差信号あるいは高低角誤差
信号を検出する追尾受信機の説明ができた。

実施例の補足説明をする。

第１図及び第５図の実施例ではロゼツト・スキ
ヤン・アンテナ２の場合について説明したが、螺
旋スキヤン・アンテナ２の場合もω₁とω₂の符号
が異なるだけであるので説明は不要である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の追尾受信機によ
れば、次のような効果を得ることができる。

（あ） 方位角誤差信号２３及び高低角誤差信号
２５をベース・バンドに落とす必要のない同期
検波器８２，８４を使用していることに加えて
第１中間周波増幅器１６、第２中間周波増幅器
１８及び第３中間周波増幅器２０の周波数帯域
幅を狭帯域にすることが可能なので（位相情報
さえ正確であればよいので）、極めて高感度の
追尾受信機になつている。

（い） 受信機の構成はモノパルス受信機の構成
に非常に近いので、モノパルス受信機の目標捜
索の手段として利用するときには、経済的な負
担が少なく大きな効果を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る追尾受信機の実施例を示
すブロツク図、第２図はロゼツト・スキヤン・ア
ンテナが作り出すロゼツト・スキヤン・パターン
の一例を示す説明図、第３図は螺旋スキヤン・ア
ンテナが作り出す螺旋スキヤン・パターンの一例
を示す説明図、第４図はレーダ受信機の従来例に
おける信号波形図、第５図は本発明の実施例にお
ける信号波形図、第６図はレーダ受信機の従来例
を示すブロツク図、第７図は目標とスキヤンとの
関係を示す説明図である。 Ｐ…目標、１…受信信号、２…アンテナ、３…
アンテナ出力（x₃）、４…第１混合器、５…第１
混合器出力、６…第２混合器、７…第２混合器出
力、８…第３混合器、９…第３混合器出力、１０
…第１・２位相変調器、１１…第１・２位相変調
器出力（x₁₁）、１２…第２・２位相変調器、１３
…第２・２位相変調器出力（X₁₃）、１４…局部
発振器、１５…局部発振器出力、１６…第１中間
周波増幅器、１７…第１中間周波増幅器出力、１
８…第２中間周波増幅器、１９…第２中間周波増
幅器出力、２０…第３中間周波増幅器、２１…第
３中間周波増幅器出力、２２…第１低域通過ろ波
器、２３…方位角誤差信号、２４…第２低域通過
ろ波器、２５…高低角誤差信号、２６…パターン
発生器、２８…第１・２位相発振器、２９ａ…第
１・２位相発振器第１出力（x₂₉a）、２９ｂ…第
１・２位相発振器第２出力（x₂₉b）、３０…第
２・２位相発振器、３１ａ…第２・２位相発振器
第１出力（x₃₁a）、３１ｂ…第２・２位相発振器
第２出力（x₃₁b）、３２…第１加算器、３３…第
１加算器出力（x₃₃）、３４…第２加算器、３５…
第２加算器出力（x₃₅）、３６…第１波形整形回
路、３７…第１波形整形回路出力（x₃₇）、３８…
第２波形整形回路、３９…第２波形整形回路出力
（x₃₉）、４０…ロゼツト・スキヤン・パターン、
４２…螺旋スキヤン・パターン、４４…第４混合
器、４５…第４混合器出力、４６…第４中間周波
増幅器、４７…第４中間周波増幅器出力、４８…
振幅検波器、４９…振幅検波器出力、５０…復調
器、５１ａ…復調器第１出力、５１ｂ…復調器第
２出力、８２…第１同期検波器、８３…第１同期
検波器出力、８４…第２同期検波器、８５…第２
同期検波器出力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 目標からの電磁波をロゼツト・スキヤン・パ
   ターンあるいは螺旋スキヤン・パターンを発生で
   きるアンテナにて受信し、第１の混合器において
   次式（）あるいは（）で表されるスイツチン
   グ信号 X₁₃＝sign［（sinαt）sinβt］cosω_lｔ 又は＝｛（sinαt）sinβt｝cosω_lｔ ……（） X₁₁＝sign［（sinαt）cosβt］cosω_lｔ 又は＝｛（sinαt）cosβt｝cosω_lｔ ……（） （但し、α，β：アンテナにより定まる定数、
   ω_l：局部発振器出力の角周波数、ｔ：時間） を用いて第１の中間周波信号に周波数変換すると
   ともに、第２の混合器において前記式（）又は
   （）と同じ角周波数であつて位相変調されてい
   ない周波数変換用信号を用いて第２の中間周波信
   号に周波数変換し、該第２の中間周波信号により
   前記第１の中間周波信号を同期検波することによ
   つて方位角誤差信号あるいは高低角誤差信号を検
   出することを特徴とする追尾受信機。