(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
到来信号を受信したモノパルスアンテナが出力する和信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第１検波部と、
前記到来信号を受信した前記モノパルスアンテナが出力する差信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第２検波部と、
前記第１および第２検波部での各直交検波結果に基づいて、前記和信号および差信号をそれぞれのＩ成分とＱ成分による和信号ベクトルと差信号ベクトルとしてＩＱ平面上に特定し、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルのいずれか一方から正および負の方向に所定角度ずれた２つの判定用ベクトルを特定し、前記２つの判定用ベクトルを用いて、前記ＩＱ平面を第１領域と第２領域に分け、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルが前記第１領域と前記第２領域のうちの同じ領域に属するかに応じて、前記和信号と差信号の位相差が同相と逆相のいずれであるかを特定する処理部と、を含む測角装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記ＩＱ平面を複数の分割領域に分割し、前記２つの判定用ベクトルが前記複数の分割領域の境界の一部になっている場合に、前記２つの判定用ベクトルを用いて、前記複数の分割領域を第１領域と第２領域に分ける、請求項１に記載の測角装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記ＩＱ平面を複数の分割領域に分割し、前記２つの判定用ベクトルが前記複数の分割領域の境界の一部になっていない場合に、前記２つの判定用ベクトルが含まれる前記分割領域の境界を用いて、前記複数の分割領域を第１領域と第２領域に分ける、請求項１に記載の測角装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記到来信号の入射方向と、前記第１および第２検波部での各直交検波結果と、に基づいて、前記入射角度を特定するための指標を生成する、請求項１から３のいずれか１項に記載の測角装置。
【請求項５】
互いに直交する第１および第２検波信号を出力する出力部を含み、
前記第１検波部は、前記第１出力信号を、前記第１および第２検波信号を用いて直交検波し、
前記第２検波部は、前記第２出力信号を、前記第１および第２検波信号を用いて直交検波する、請求項１から４のいずれか１項に記載の測角装置。
【請求項６】
前記モノパルスアンテナをさらに含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の測角装置。
【請求項７】
到来信号を受信したモノパルスアンテナが出力する和信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第１検波ステップと、
前記到来信号を受信した前記モノパルスアンテナが出力する差信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第２検波ステップと、
各直交検波結果各直交検波結果に基づいて、前記和信号および差信号をそれぞれのＩ成分とＱ成分による和信号ベクトルと差信号ベクトルとしてＩＱ平面上に特定し、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルのいずれか一方から正および負の方向に所定角度ずれた２つの判定用ベクトルを特定し、前記２つの判定用ベクトルを用いて、前記ＩＱ平面を第１領域と第２領域に分け、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルが前記第１領域と前記第２領域のうちの同じ領域に属するかに応じて、前記和信号と差信号の位相差が同相と逆相のいずれであるかを特定する処理ステップと、を含む測角方法。
【請求項８】
コンピュータに、
到来信号を受信したモノパルスアンテナが出力する和信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第１検波手順と、
前記到来信号を受信した前記モノパルスアンテナが出力する差信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第２検波手順と、
各直交検波結果に基づいて、前記和信号および差信号をそれぞれのＩ成分とＱ成分による和信号ベクトルと差信号ベクトルとしてＩＱ平面上に特定し、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルのいずれか一方から正および負の方向に所定角度ずれた２つの判定用ベクトルを特定し、前記２つの判定用ベクトルを用いて、前記ＩＱ平面を第１領域と第２領域に分け、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルが前記第１領域と前記第２領域のうちの同じ領域に属するかに応じて、前記和信号と差信号の位相差が同相と逆相のいずれであるかを特定する処理手順と、を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測角装置、測角方法およびプログラムに関し、例えば、モノパルス方式を用いた測角装置、測角方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
目標物の方位を求める手法の１つとして、モノパルス方式が知られている。
【０００３】
モノパルス方式では、図６に示したようなΣ（和）パターンとΔ（差）パターンという２つの受信パターンを有するアンテナが用いられる。なお、図６において、ボアサイト方向は、Σパターンのビームノーズ方向である。オフボアサイト角は、ボアサイト方向からの偏差角である。また、図６において左側のΔパターンに付してある符号「−」は、左側のΔパターンが負の値であることを示す。図６において右側のΔパターンに付してある符号「＋」は、右側のΔパターンが正の値であることを示す。
【０００４】
このアンテナは、目標物からの到来信号を受信して、Σパターンに対応するΣ信号と、Δパターンに対応するΔ信号と、を出力する。Σ信号とΔ信号は、到来信号のアンテナへの入射角度に応じて相対的に変化する。
【０００５】
図６に示したモノパルスビデオ信号は、Σ信号とΔ信号の相対的な関係を表す。例えば、モノパルスビデオ信号として「Δ信号／Σ信号」が用いられる。モノパルスビデオ信号は、オフボアサイト角と１対１で対応する領域（以下「対応領域」と称する）を有する。モノパルス方式では、この対応領域を利用して、モノパルスビデオ信号に基づいてオフボアサイト角（到来信号の入射角度）が特定される。
【０００６】
特許文献１の図２には、モノパルス方式を用いたモノパルス測角装置が記載されている。
【０００７】
図７は、特許文献１の図２に記載されたモノパルス測角装置を説明するための図である。
【０００８】
図７において、モノパルス測角装置は、モノパルス空中線１０１と、Σ信号処理部１０２と、Δ信号処理部１０３と、振幅比算出器１０４と、象限判定器１０５と、を含む。
【０００９】
モノパルス空中線１０１は、不図示の目標物からの到来信号を受信してΣ信号とΔ信号を出力する。
【００１０】
Σ信号処理部１０２は、モノパルス空中線１０１からのΣ信号を直交検波する。Σ信号処理部１０２は、Σ信号の直交検波結果を用いて、Σ信号の振幅および位相を算出する。Δ信号処理部１０３は、モノパルス空中線１０１からのΔ信号を直交検波する。Δ信号処理部１０３は、Δ信号の直交検波結果を用いて、Δ信号の振幅および位相を算出する。
【００１１】
振幅比算出器１０４は、Σ信号の振幅とΔ信号の振幅との比を算出する。象限判定器１０５は、Σ信号の位相とΔ信号の位相との差を算出する。象限判定器１０５は、その位相差に基づいて、目標物がΣパターンのビームノーズの右にいるか、または左にいるかを判定する。到来信号の入射角度は、振幅比算出器１０４の算出結果と象限判定器１０５の判定結果にて表される。
【００１２】
次に、Σ信号処理部１０２について説明する。
【００１３】
Σ信号処理部１０２は、受信装置１０６と、AD（Analog-Digital）変換器１０７と、合成器１０８と、位相角算出器１０９と、を含む。
【００１４】
受信装置１０６は、Σ信号を直交検波してI（In-phase）ビデオ信号とQ（Quadrature）ビデオ信号を出力する。Qビデオ信号は、Iビデオ信号に対して90°の位相差を有する。
【００１５】
AD変換器１０７は、アナログのIビデオ信号およびアナログのQビデオ信号を、ディジタルのIビデオ信号およびディジタルのQビデオ信号にそれぞれ変換する。
【００１６】
合成器１０８は、ディジタルのIビデオ信号とディジタルのQビデオ信号を用いて、Σ信号の振幅値を算出する。
【００１７】
位相角算出器１０９は、ディジタルのIビデオ信号およびディジタルのQビデオ信号を用いて、Σ信号の位相を算出する。
【００１８】
次に、Δ信号処理部１０３について説明する。
【００１９】
Δ信号処理部１０３は、Σ信号処理部１０２と同一構成である。このため、Δ信号処理部１０３の説明は、Σ信号処理部１０２の説明において、「Σ信号」を「Δ信号」と読み替えることでなされる。
【００２０】
さらに、特許文献１には、近似式を利用してI/Q合成出力を近似して振幅値を求める手法が記載されている。特許文献１に記載のモノパルス測角装置では、振幅値を求める際に、360°を20個に分割した位相角領域のどこにIおよびQビデオ信号が存在するかを判定し、IおよびQの位相を判定している。特許文献１に記載のモノパルス測角装置は、IおよびQの位相は位相誤差が無いという前提で処理を行う。
【００２１】
また、非特許文献１には、モノパルス処理方式が記載されている。
【００２２】
図８は、非特許文献１に記載されたモノパルス処理方式の概要を示した図である。
【００２３】
図８において、ΣおよびΔ受信信号は、各ハイブリットにより位相をずらして合成される。これらのハイブリットによりΣとΔの振幅の比は位相の差に置き換えられる。各位相検波器は、２つの信号の相対位相差を検出する。加算器は、各位相検波器の出力を基に、測角信号（モノパルスビデオ）を得る。
【００２４】
π/２ハイブリット1は、Σ受信信号とΔ受信信号からΣ+jΔとΔ+jΣの信号を生成する（jは虚数単位とする）。
【００２５】
Σ+jΔは、分配器2aにて、リミッタ4aとπ/２ハイブリット3に分配される。Δ+jΣは、π分配器2bにて、π/２ハイブリット3とリミッタ4cに分配される。
【００２６】
π/２ハイブリット3は、Σ+jΔとΔ+jΣの信号からjΣ信号を生成する。そのjΣ信号は、リミッタ4bにて振幅の絶対値と入力信号の比の電圧とされ（正規化）、その後、π/２ハイブリット6により２分解されて位相検波器5a、5bに出力される。
【００２７】
位相検波器5a、5bは、それぞれ、リミッタ4a、4cの正規化出力とπ/２ハイブリット6の出力信号との積信号
【００２８】
【数１】
0006028722.tif 000002
【００２９】
を生成する。
【００３０】
位相検波部5a、5bのそれぞれの出力信号は加算器7にて加算され、
【００３１】
【数２】
0006028722.tif 000003
【００３２】
が得られる。
【００３３】
また、Δ受信信号の入力が逆相（-Δ）である場合は、同様にして
【００３４】
【数３】
0006028722.tif 000004
【００３５】
が得られる。
【００３６】
これらを図示すると図９のΣ及びΔ電圧と位相角φの関係図となる。
【００３７】
このとき、図９により
【００３８】
【数４】
0006028722.tif 000005
【００３９】
であることから、モノパルスビデオ信号は、
【００４０】
【数５】
0006028722.tif 000006
【００４１】
となる。
【００４２】
位相角
【００４３】
【数６】
0006028722.tif 000007
【００４４】
であることから、Δ/Σを求めることにより、位相角Φを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開平５−２４０９３５号公報
【非特許文献】
【００４６】
【非特許文献１】FAA-RD-76-219、DABS Monopulse Summary,Feb1977の2.3項 Monopulse Processors
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４７】
特許文献１に記載のモノパルス測角装置では、IおよびQの位相は位相誤差が無いという理想的な位相を前提で処理を行っている。しかしながら、実際には、受信装置でA/D変換する前に、アンテナと受信装置までの相対位置変化によるケーブル長の変化や、ロータリージョイント、切替器等の各構成品における位相誤差により、理想的な位相で入力されることは無く、入力される信号の位相の調整が必要となる。もちろん経年変化も問題となる。
【００４８】
また、図８に示したモノパルス処理方式でも、測角精度を向上させるためには、受信系内部処理およびアンテナから受信機入力端までの受信信号において、ΣチャネルとΔチャネルの間の経路損失および位相を揃える調整が必要となる。また、受信系内部処理においては、受信系製造時に各ハイブリットや分配器及びフィルタやアンプ、それらの各素子及び線路を含めて経路損失および位相を揃える調整が必要となっている。
【００４９】
ここで、アンテナと受信装置までの相対位置変化に応じた位相調整について説明する。
【００５０】
モノパルス測角装置が運用される各々現地において、立地条件によりアンテナと受信機の相対位置関係が異なる場合が想定される。よって、アンテナから受信機までのケーブル長は、現地ごとに異なることになる。
【００５１】
そのため、アンテナから受信機までの受信信号の経路損失および位相を揃えて理想的な位相で信号を入力するためには、各配置場所それぞれで調整が必要となる。また、アンテナから受信機の間に、例えばロータリージョイントや切替器等の構成品も含まれる場合は、これらの構成品を連接した上で、各構成品による誤差の影響も含めて、経路損失および位相の調整を実施する必要がある。特に位相差については、過去の経験上で数度以内に調整しなければ、モノパルス測角の所要性能を満足できない場合もある。
【００５２】
このような場合の対策として、例えば移相器を挿入し位相調整を実施する例もある。しかし、移相器だけでは調整が間に合わない場合は、受信ケーブルを例えばミリ単位で切断して調整することも必要となっている。そのため、熟練した調整員しか調整を実施できず、かつ、調整時間もかかるという課題がある。
【００５３】
このため、測角装置において位相調整の負担を軽減する手法が望まれていた。
【００５４】
本発明の目的は、上記課題を解決可能な測角装置、測角方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００５５】
本発明の測角装置は、
到来信号を受信したモノパルスアンテナが出力する和信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第１検波部と、
前記到来信号を受信した前記モノパルスアンテナが出力する差信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第２検波部と、
前記第１および第２検波部での各直交検波結果に基づいて、前記和信号および差信号をそれぞれのＩ成分とＱ成分による和信号ベクトルと差信号ベクトルとしてＩＱ平面上に特定し、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルのいずれか一方から正および負の方向に所定角度ずれた２つの判定用ベクトルを特定し、前記２つの判定用ベクトルを用いて、前記ＩＱ平面を第１領域と第２領域に分け、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルが前記第１領域と前記第２領域のうちの同じ領域に属するかに応じて、前記和信号と差信号の位相差が同相と逆相のいずれであるかを特定する処理部と、を含む。
【００５６】
本発明の測角方法は、
到来信号を受信したモノパルスアンテナが出力する和信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第１検波ステップと、
前記到来信号を受信した前記モノパルスアンテナが出力する差信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第２検波ステップと、
各直交検波結果各直交検波結果に基づいて、前記和信号および差信号をそれぞれのＩ成分とＱ成分による和信号ベクトルと差信号ベクトルとしてＩＱ平面上に特定し、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルのいずれか一方から正および負の方向に所定角度ずれた２つの判定用ベクトルを特定し、前記２つの判定用ベクトルを用いて、前記ＩＱ平面を第１領域と第２領域に分け、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルが前記第１領域と前記第２領域のうちの同じ領域に属するかに応じて、前記和信号と差信号の位相差が同相と逆相のいずれであるかを特定する処理ステップと、を含む。
【００５７】
本発明のプログラムは、
コンピュータに、
到来信号を受信したモノパルスアンテナが出力する和信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第１検波手順と、
前記到来信号を受信した前記モノパルスアンテナが出力する差信号を入力し、直交検波してＩ成分（同相変調成分）とＱ成分（直交変調成分）を出力する第２検波手順と、
各直交検波結果に基づいて、前記和信号および差信号をそれぞれのＩ成分とＱ成分による和信号ベクトルと差信号ベクトルとしてＩＱ平面上に特定し、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルのいずれか一方から正および負の方向に所定角度ずれた２つの判定用ベクトルを特定し、前記２つの判定用ベクトルを用いて、前記ＩＱ平面を第１領域と第２領域に分け、前記和信号ベクトルと差信号ベクトルが前記第１領域と前記第２領域のうちの同じ領域に属するかに応じて、前記和信号と差信号の位相差が同相と逆相のいずれであるかを特定する処理手順と、を実行させる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、測角装置において位相調整の負担を軽減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態のモノパルス測角装置１０を示したブロック図である。
【図２】極性判定領域を示した図である。
【図３】極性判定の一例を説明するための図である。
【図４】極性判定の他の例を説明するための図である。
【図５】出力部１２と検波部１３および１４と処理部１５からなるモノパルス測角装置を示した図である。
【図６】モノパルス方式を説明するための図である。
【図７】特許文献１の図２に記載されたモノパルス測角装置を説明するための図である。
【図８】非特許文献１に記載されたモノパルス処理方式の概要を示した図である。
【図９】Σ及びΔ電圧と位相角φの関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００６１】
図１は、本発明の一実施形態のモノパルス測角装置１０を示した図である。
【００６２】
モノパルス測角装置１０は、測角装置の一例である。モノパルス測角装置１０は、モノパルスアンテナ１１と、出力部１２と、検波部１３および１４と、処理部１５と、を含む。
【００６３】
モノパルスアンテナ１１は、受信部の一例である。モノパルスアンテナ１１は、図６に示したようなΣパターンとΔパターンという２つの受信パターンを有する。モノパルスアンテナ１１は、例えば、特許文献１に記載されたモノパルス空中線である。モノパルスアンテナ１１は、目標物２０からの到来信号を受信すると、Σ信号およびΔ信号を出力する。
【００６４】
Σ信号は、第１出力信号の一例である。Δ信号は、第２出力信号の一例である。Σ信号とΔ信号は、到来信号のモノパルスアンテナ１１への入射角度に応じて相対的に変化する。  本実施形態では、Σ信号として信号Σsin(ωt)が用いられ、Δ信号として信号Δsin(ωt+θ)が用いられる。
【００６５】
出力部１２は、互いに直交する２つの検波信号を出力する。以下、２つの検波信号をそれぞれ基準搬送波とも称する。
【００６６】
出力部１２は、発振器１２ａとπ/2調整器１２ｂを含む。図１では、π/2調整器は単に「π/2」と示されている。
【００６７】
発振器１２ａは、基準搬送波である同相信号sin(ωt−φ)を出力する。信号sin(ωt−φ)は、第１検波信号の一例である。
【００６８】
π/2調整器１２ｂは、同相信号sin(ωt−φ)の位相を90°ずらして信号cos(ωt−φ)を生成する。信号cos(ωt−φ)は、第２検波信号の一例である。π/2調整器１２ｂは、信号cos(ωt−φ)を出力する。
【００６９】
検波部１３は、第１検波部の一例である。
【００７０】
検波部１３は、信号Σsin(ωt)を、信号sin(ωt−φ)と信号cos(ωt−φ)を用いて直交検波して、Σ信号の同相変調成分（I成分）とΣ信号の直交変調成分（Q成分）を検出する。
【００７１】
検波部１３は、ミキサー１３ａと、フィルタ１３ｂと、ミキサー１３ｃと、フィルタ１３ｄと、を含む。
【００７２】
ミキサー１３ａは、信号Σsin(ωt)に信号sin(ωt−φ)を乗算する。フィルタ１３ｂは、ミキサー１３ａでの乗算結果から、2ω成分である高周波成分を除去して、Σ信号のQ成分である信号Σconφを出力する。
【００７３】
ミキサー１３ｃは、信号Σsin(ωt)に信号cos(ωt−φ)を乗算する。フィルタ１３ｄは、ミキサー１３ｃでの乗算結果から、2ω成分である高周波成分を除去して、Σ信号のI成分である信号Σsinφを出力する。
【００７４】
検波部１４は、第２検波部の一例である。
【００７５】
検波部１４は、信号Δsin(ωt+θ)を、信号sin(ωt−φ)と信号cos(ωt−φ)を用いて直交検波して、Δ信号のI成分とΔ信号のQ成分を検出する。
【００７６】
検波部１４は、ミキサー１４ａと、フィルタ１４ｂと、ミキサー１４ｃと、フィルタ１４ｄと、を含む。
【００７７】
ミキサー１４ａは、信号Δsin(ωt+θ)に信号sin(ωt−φ)を乗算する。フィルタ１４ｂは、ミキサー１４ａでの乗算結果から、2ω成分である高周波成分を除去して、Δ信号のQ成分である信号Δcon(θ＋φ)を出力する。
【００７８】
ミキサー１４ｃは、信号Δsin(ωt+θ)に信号cos(ωt−φ)を乗算する。フィルタ１４ｄは、ミキサー１４ｃの乗算結果から、2ω成分である高周波成分を除去して、Δ信号のI成分である信号Δsin(θ＋φ)を出力する。
【００７９】
処理部１５は、検波部１３および１４の各直交検波結果に基づいてモノパルスビデオ信号を生成する。モノパルスビデオ信号は、到来信号の入射角度を特定するための指標の一例である。処理部１５は、I/Q合成部１５ａおよび１５ｂと、極性判定部１５ｃと、モノパルスビデオ演算部１５ｄと、を含む。
【００８０】
I/Q合成部１５ａは、検波部１３の直交検波結果（信号Σsinφと信号Σconφ）を用いて、Σ信号の振幅値Σを求める。
【００８１】
I/Q合成部１５ｂは、検波部１４の直交検波結果（信号Δsin(θ＋φ)と信号Δcon(θ＋φ)）を用いて、Δ信号の振幅値Δを求める。
【００８２】
極性判定部１５ｃは、検波部１３および１４の各直交検波結果に基づいて、Σ信号とΔ信号との位相差が0°（同相）と180°（逆相）のいずれであるかを判定する。以下、この判定を「極性判定」と称する。
【００８３】
本実施形態では、到来信号がΣパターンのビームノーズの右側から到来した場合、Σ信号とΔ信号との位相差が0°（同相）となる。なお、到来信号がΣパターンのビームノーズの右側から到来することは、目標物２０がΣパターンのビームノーズの右側に存在することを意味する。
【００８４】
また、本実施形態では、到来信号がΣパターンのビームノーズの左側から到来した場合、Σ信号とΔ信号との位相差が180°（逆相）となる。なお、到来信号がΣパターンのビームノーズの左側から到来することは、目標物２０がΣパターンのビームノーズの左側に存在することを意味する。
【００８５】
このため、極性判定部１５ｃの判定結果は、目標物２０がΣパターンのビームノーズの左側に存在するか、右側に存在するかを意味することになる。
【００８６】
なお、Σ信号とΔ信号との位相差と、目標物２０とΣパターンのビームノーズとの相対位置と、の関係は、モノパルスアンテナ１１の構造に応じて上記と逆になる場合もある。
【００８７】
モノパルスビデオ演算部１５ｄは、Σ信号の振幅値Σと、Δ信号の振幅値Δと、極性判定部１５ｃの判定結果と、を用いて、モノパルスビデオ信号を生成する。
【００８８】
次に、動作を説明する。
【００８９】
（１）振幅値ΣおよびΔの検出
出力部１２では、発振器１２ａが、信号sin(ωt−φ)をミキサー１３ａおよび１４ａに出力する。また、π/2調整器１２ｂが、信号cos(ωt−φ)をミキサー１３ｃおよび１４ｃに出力する。
【００９０】
モノパルスアンテナ１１は、目標物２０から到来信号を受信すると、信号Σsin(ωt)をミキサー１３ａおよび１３ｃに出力し、信号Δsin(ωt+θ)をミキサー１４ａおよび１４ｃに出力する。
【００９１】
ミキサー１３ａは、信号Σsin(ωt)に信号sin(ωt−φ)を乗算する。フィルタ１３ｂは、ミキサー１３ａでの乗算結果から高周波成分を除去して信号ΣconφをI/Q合成部１５ａと極性判定部１５ｃに出力する。
【００９２】
また、ミキサー１３ｃは、信号Σsin(ωt)に信号cos(ωt−φ)を乗算する。フィルタ１３ｄは、ミキサー１３ｃでの乗算結果から高周波成分を除去して信号ΣsinφをI/Q合成部１５ａと極性判定部１５ｃに出力する。
【００９３】
I/Q合成部１５ａは、Σ信号のI成分である信号ΣsinφとΣ信号のQ成分である信号Σconφを受け付けると、Σ信号のI成分とΣ信号のQ成分を用いて、
【００９４】
【数７】
0006028722.tif 000008
【００９５】
を計算してΣ信号の振幅値Σを求める。（式１）において、IはΣsinφであり、QはΣconφである。
【００９６】
一方、ミキサー１４ａは、信号Δsin(ωt+θ)に信号sin(ωt−φ)を乗算する。フィルタ１４ｂは、ミキサー１４ａでの乗算結果から高周波成分を除去して信号Δcon(θ＋φ)をI/Q合成部１５ｂと極性判定部１５ｃに出力する。
【００９７】
また、ミキサー１４ｃは、信号Δsin(ωt+θ)に信号cos(ωt−φ)を乗算する。フィルタ１４ｄは、ミキサー１４ｃでの乗算結果から高周波成分を除去して信号Δsin(θ＋φ)をI/Q合成部１５ｂと極性判定部１５ｃに出力する。
【００９８】
I/Q合成部１５ｂは、Δ信号のI成分である信号Δsin(θ＋φ)とΔ信号のQ成分である信号Δcon(θ＋φ)を受け付けると、Δ信号のI成分とΔ信号のQ成分を用いて、
【００９９】
【数８】
0006028722.tif 000009
【０１００】
を計算してΔ信号の振幅値Δを求める。（式２）において、IはΔsin(θ＋φ)であり、QはΔcon(θ＋φ)である。
【０１０１】
以上の直交検波処理にて、Σ信号であるΣsin(ωt)とΔ信号であるΔsin(ωt+θ)の間の位相調整が容易になる。
【０１０２】
（２）極性判定処理
極性判定部１５ｃは、Σ信号とΔ信号の各々のI成分およびQ成分を用いて、Σ信号とΔ信号との位相差が0°（同相）と180°（逆相）のいずれであるかの判定（極性判定）を実行する。
【０１０３】
ここで、極性判定について詳述する。
【０１０４】
極性判定部１５ｃは、Σ信号とΔ信号の各々のI成分およびQ成分を用いて、IQ平面においてΣ信号を表すΣベクトルVΣと、IQ平面においてΔ信号を表すΔベクトルVΔと、を特定する。
【０１０５】
ΣベクトルVΣとΔベクトルVΔは、IQ平面の原点Oを中心にIQ平面を複数に分割した領域（分割領域）のいずれかに属する。
【０１０６】
図２は、原点Oを中心にIQ平面を8等分することで設定された領域1〜8を有する極性判定領域を示した図である。なお、IQ平面の分割数は8に限らず適宜変更可能である。
【０１０７】
極性判定部１５ｃは、ΣベクトルVΣが存在する領域に対するΔベクトルVΔの位置関係に基づいて、Σ信号とΔ信号との位相差が0°（同相）であるか、もしくは、180°（逆相）であるかを判定する。なお、図２の例においては、ΣベクトルVΣは領域1に存在し、ΔベクトルVΔは領域2に存在している。
【０１０８】
極性判定部１５ｃは、例えば以下のようにして極性判定を行う。
【０１０９】
極性判定部１５ｃは、まず、ΣベクトルVΣが属する領域を特定する。
【０１１０】
続いて、極性判定部１５ｃは、ΣベクトルVΣとの角度が±90°となる判定用ベクトルVaおよびVbをIQ平面上に設定する。判定用ベクトルは、判定用位相の一例である。90°は、所定角度の一例である。
【０１１１】
続いて、極性判定部１５ｃは、判定用ベクトルVaおよびVbの各々について、判定用ベクトルが領域の境界となっているかを判定する。
【０１１２】
領域の境界となっている判定用ベクトルが存在する場合、極性判定部１５ｃは、その判定用ベクトルが存在する境界を、極性判定用の境界として特定する。
【０１１３】
また、領域の境界となっていない判定用ベクトルが存在する場合、極性判定部１５ｃは、その判定用ベクトルが属する領域（以下「端部領域」と称する）を特定する。続いて、極性判定部１５ｃは、端部領域の境界のうち、ΣベクトルVΣとの角度が大きい方の境界を、極性判定用の境界として特定する。なお、極性判定部１５ｃは、端部領域の境界のうち、ΣベクトルVΣとの角度が小さい方の境界を、極性判定用の境界として特定してもよい。
【０１１４】
続いて、極性判定部１５ｃは、２つの極性判定用の境界を用いてIQ平面を第１領域と第２領域に分ける。第１領域は第１グループ領域の一例である。第２領域は第２グループ領域の一例である。
【０１１５】
続いて、極性判定部１５ｃは、第１領域と第２領域のうち、ΣベクトルVΣが属する領域を、位相差0°の判定領域として特定し、ΣベクトルVΣが属さない領域を、位相差180°の判定領域として特定する。
【０１１６】
本実施形態では、極性判定用の境界は、位相差0°の判定領域に含まれるものとする。なお、極性判定用の境界は、位相差0°の判定領域ではなく位相差180°の判定領域に含まれてもよい。
【０１１７】
続いて、極性判定部１５ｃは、ΔベクトルVΔが位相差0°の判定領域に属する場合、Σ信号とΔ信号との位相差が0°（同相）であると判定する。一方、ΔベクトルVΔが位相差180°の判定領域に属する場合、極性判定部１５ｃは、Σ信号とΔ信号との位相差が180°（逆相）であると判定する。
【０１１８】
例えば図３に示すように、ΣベクトルVΣが領域1と領域2の境界に存在する状況では、極性判定部１５ｃは、領域1〜3および8で構成される領域を位相差0°の判定領域として特定し、領域4〜7で構成される領域を位相差180°の判定領域として特定する。
【０１１９】
そして、ΔベクトルVΔが位相差0°の判定領域（領域1〜3および8で構成される領域）に属する場合、極性判定部１５ｃは、Σ信号とΔ信号との位相差が0°であると判定する。また、ΔベクトルVΔが位相差180°の判定領域（領域4〜7で構成される領域）に属する場合、極性判定部１５ｃは、Σ信号とΔ信号との位相差が180°であると判定する。
【０１２０】
また、図４に示すように、ΣベクトルVΣが領域6に存在している状況では、極性判定部１５ｃは、領域4〜8で構成される領域を位相差0°の判定領域として特定し、領域1〜3で構成される領域を位相差180°の判定領域として特定する。
【０１２１】
そして、ΔベクトルVΔが位相差0°の判定領域（領域4〜8で構成される領域）に属する場合、極性判定部１５ｃは、Σ信号とΔ信号との位相差が0°（同相）であると判定する。また、ΔベクトルVΔが位相差180°の判定領域（領域1〜3で構成される領域）に属する場合、極性判定部１５ｃは、Σ信号とΔ信号との位相差が180°（逆相）であると判定する。
【０１２２】
図２〜４を用いて説明した極性判定処理では、Σ信号とΔ信号の位相差が45°以内（0±45°および180±45°）であれば、意図した極性判定結果が得られることになる。
【０１２３】
このため、本実施形態の極性判定処理（位相差判定処理）は、Σ信号とΔ信号の位相差の誤差を吸収することが可能になる。
【０１２４】
本実施形態の極性判定処理では、Σ受信信号とΔ受信信号の位相差調整を緩和できることから、位相誤差が無いという理想的な条件でなくても精度よく極性判定処理を実行することが可能になる。また、受信系内部において、熟練者による各素子および線路に対する位相調整を不要にでき、かつアナログ信号を処理する回路に対する試験時間を減らせることから、製造時に出荷までの期間を短くすることができる。また、現地における調整でも、位相調整に対する要求が大幅に緩和できていることから、現地ごと異なるケーブル長に対するケーブル切断のような熟練した位相調整も不要にでき、設置費用および期間の短縮が実現できる。例えば、移相器による調整程度で調整を完了することができる。
【０１２５】
また、位相調整が軽減されることにより、設置完了後の温度変化や経年変化に対する特性変更も軽減されて、数年以上の長時間運用における信頼性の向上が望める。
【０１２６】
（３）モノパルスビデオ信号
モノパルスビデオ演算部１５ｄは、I/Q合成部１５ａから受け付けたΣ信号の振幅値Σと、I/Q合成部１５ｂから受け付けたΔ信号の振幅値Δと、極性判定部１５ｃの極性判定結果と、を用いて、モノパルスビデオ信号M(Δ/Σ)を求める。
【０１２７】
本実施形態では、モノパルスビデオ演算部１５ｄは、
【０１２８】
【数９】
0006028722.tif 000010
【０１２９】
の計算を行って、モノパルスビデオ信号M(Δ/Σ)を算出する。
【０１３０】
モノパルスビデオ演算部１５ｄは、このとき、モノパルスビデオ信号M(Δ/Σ)の「＋」と「−」の判定を、極性判定部１５ｃの極性判定結果を用いて行う。
【０１３１】
本実施形態では、極性判定部１５ｃの極性判定結果が、Σ信号とΔ信号との位相差が0°である旨を示す場合、モノパルスビデオ演算部１５ｄは、モノパルスビデオ信号M(Δ/Σ)の値を正の値にする。一方、極性判定部１５ｃの極性判定結果が、Σ信号とΔ信号との位相差が180°である旨を示す場合、モノパルスビデオ演算部１５ｄは、モノパルスビデオ信号M(Δ/Σ)の値を負の値にする。
【０１３２】
なお、Σ信号とΔ信号との位相差0°、180°と、モノパルスビデオ信号M(Δ/Σ)の正負と、の関係は、上記に限らず逆の関係でもよい。この場合、例えば図６に示したモノパルスビデオ信号の正負の関係が逆になる。
【０１３３】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【０１３４】
本実施形態では、検波部１３は、Σ信号（信号Σsin(ωt)）を直交検波する。検波部１４は、Δ信号（信号Δsin(ωt+θ)）を直交検波する。処理部１５は、検波部１３および１４での各直交検波結果に基づいてΣ信号とΔ信号の各位相を特定する。処理部１５は、各位相のいずか一方の一例であるΣ信号の位相から±90°ずれた２つの判定用ベクトルVaおよびVbを特定する。処理部１５は、２つの判定用ベクトルVaおよびVbを用いて、または、２つの端部領域の境界を用いて、複数の分割領域を第１領域と第２領域に分ける。処理部１５は、他方の位相の一例であるΔ信号の位相が第１領域と第２領域とのいずれかに属するかに応じて、到来信号の入射方向を特定する。
【０１３５】
このため、到来信号の入射方向の判定において、分割領域の角度に応じた範囲内の位相の誤差を吸収することが可能になる。したがって、測角装置において位相の誤差を小さくする位相調整の負担を軽減することが可能になる。
【０１３６】
上記効果は、検波部１３および１４と処理部１５とからなるモノパルス測角装置でも奏する。
【０１３７】
図５は、検波部１３および１４と処理部１５からなるモノパルス測角装置を示した図である。図５において、検波部１３は、Σ信号（信号Σsin(ωt)）を直交検波する。検波部１４は、Δ信号（信号Δsin(ωt+θ)）を直交検波する。処理部１５は、検波部１３および１４での各直交検波結果に基づいて検波部１３および１４での各直交検波結果に基づいてΣ信号とΔ信号の各位相を特定する。処理部１５は、各位相のいずか一方の一例であるΣ信号の位相から±90°ずれた２つの判定用ベクトルVaおよびVbを特定する。処理部１５は、２つの判定用ベクトルVaおよびVbを用いて、または、２つの端部領域の境界を用いて、複数の分割領域を第１領域と第２領域に分ける。処理部１５は、他方の位相の一例であるΔ信号の位相が第１領域と第２領域とのいずれかに属するかに応じて、到来信号の入射方向を特定する。
【０１３８】
このため、図５に示したモノパルス測角装置でも、位相の誤差を小さくする位相調整の負担を軽減することが可能になる。
【０１３９】
また、図１に示した本実施形態では、出力部１２は、信号sin(ωt−φ)および信号cos(ωt−φ)を出力する。検波部１３は、Σ信号（信号Σsin(ωt)）を、信号sin(ωt−φ)および信号cos(ωt−φ)を用いて直交検波する。検波部１４は、Δ信号（信号Δsin(ωt+θ)）を、信号sin(ωt−φ)および信号cos(ωt−φ)を用いて直交検波する。処理部１５は、検波部１３および１４での各直交検波結果に基づいて、モノパルスビデオ信号を生成する。
【０１４０】
このため、出力部１２が出力した信号sin(ωt−φ)および信号cos(ωt−φ)が、Σ信号についての直交検波とΔ信号についての直交検波との両方に使用される。
【０１４１】
したがって、直交検波の対象となる信号（Σ信号とΔ信号）ごとに、直交検波用の互いに直交する２つの信号を生成する処理が不要になり、処理の効率化を図ることが可能になる。
【０１４２】
本実施形態は、アナログ回路でもディジタル回路でも実現可能である。
【０１４３】
ここで、本実施形態をディジタル回路で実現する場合の変形例を説明する。
【０１４４】
この変形例では、２つのAD変換部が、図１に示したモノパルス測角装置に追加される。一方のAD変換部は、モノパルスアンテナ１１からのΣ信号をアナログ信号からディジタル信号に変換しディジタル信号のΣ信号を検波部１３に出力する。他方のAD変換部は、モノパルスアンテナ１１からのΔ信号をアナログ信号からディジタル信号に変換しディジタル信号のΔ信号を検波部１４に出力する。
【０１４５】
この変形例では、出力部１２と検波部１３および１４と処理部１５の各々が実行する処理をディジタル処理にすることが可能になる。そして、出力部１２と検波部１３および１４と処理部１５に相当するハードウェアを、１つのPLD（programmable logic device）で実現することが可能になる。この場合、回路構成の簡素化が図れ、モノパルス測角装置の部品価格および調整時間の軽減と保守性の向上を図ることが可能になる。
【０１４６】
なお、モノパルス測角装置の各々の処理において、アナログもしくはディジタル回路の適用範囲は、要求される仕様に合わせて適宜変更可能であり、設計の自由度が高い。
【０１４７】
また、本実施形態では、２系統の空中線パターン（ΣパターンとΔパターン）および２系統の受信信号処理系（Σ信号の処理系とΔ信号の処理系）の例が用いられたが、３系統以上の空中線パターンおよび３系統以上の受信信号処理系が用いられてもよい。
【０１４８】
また、本実施形態では、極性判定部１５ｃは、領域を用いて極性判定を行っているが、極性判定部１５ｃは、Σ信号とΔ信号の位相角の差を求め、その差に基づいて極性判定を行ってもよい。
【０１４９】
この場合、極性判定部１５ｃは、Σ信号およびΔ信号のそれぞれについて、直交検波結果（I成分およびQ成分）を用いてtan-1（Q/I）を算出して位相角を求め、Σ信号の位相角とΔ信号の位相角との差を算出する。
【０１５０】
また、出力部１２と検波部１３および１４と処理部１５とを有するモノパルス測角装置は、コンピュータにて実現されてもよい。この場合、コンピュータは、コンピュータにて読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）のような記録媒体に記録されたプログラムを読込み実行して、出力部１２と検波部１３および１４と処理部１５がそれぞれ有する機能を実行する。記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭに限らず適宜変更可能である。
【０１５１】
以上説明した実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１５２】
１０      モノパルス測角装置
１１      モノパルスアンテナ
１２      出力部
１２ａ    発振器
１２ｂ    π/2調整器
１３、１４  検波部
１３ａ、１３ｃ、１４ａ、１４ｃ  ミキサー
１３ｂ、１３ｄ、１４ｂ、１４ｄ  フィルタ
１５      処理部
１５ａ、１５ｂ  I/Q合成部
１５ｃ    極性判定部
１５ｄ    モノパルスビデオ演算部
【図１】
0006028722.tif 000011
【図２】
0006028722.tif 000012
【図３】
0006028722.tif 000013
【図４】
0006028722.tif 000014
【図５】
0006028722.tif 000015
【図６】
0006028722.tif 000016
【図７】
0006028722.tif 000017
【図８】
0006028722.tif 000018
【図９】
0006028722.tif 000019