特開 2022-165749 偏波方向の測定装置、強度比テーブルの取得方法、偏波方向の測定方法及び偏波方向の測定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022165749

(43)【公開日】2022-11-01

(54)【発明の名称】偏波方向の測定装置、強度比テーブルの取得方法、偏波方向の測定方法及び偏波方向の測定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20221025BHJP

【ＦＩ】

G01S7/02 210

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021071233

(22)【出願日】2021-04-20

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 範泰

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AA02

5J070AC12

5J070AC13

5J070AD06

5J070AD16

5J070AF06

5J070AK40

(57)【要約】

【課題】円偏波アンテナで受信する直線偏波となる受信波の偏波方向を測定することができる。
【解決手段】円偏波アンテナを用いて受信波の偏波方向を測定する測定装置であって、受信波の受信強度の強度比に対して、到来方向によって異なる強度比を付与する強度比付与部と、第１強度比テーブルと第２強度比テーブルと、をそれぞれ記憶する記憶部と、２つのアンテナ間における受信波の強度比を取得する検出器と、受信波の到来方向を取得する取得部と、取得した受信波の到来方向に基づいて、第１強度比テーブルから受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、第２強度比テーブルから受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、検出器において取得した受信波の強度比と、受信波の垂直偏波成分の強度比と、受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、受信波の偏波方向を算出する演算部と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の円偏波アンテナを用いて直線偏波となる受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定装置であって、
複数の前記円偏波アンテナで受信される前記受信波の受信強度の強度比に対して、到来方向によって異なる強度比を付与する強度比付与部と、
複数の前記円偏波アンテナのうち、２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の垂直偏波成分の強度比と前記受信波の到来方向とを対応付けた第１強度比テーブルと、２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の水平偏波成分の前記強度比と前記受信波の到来方向とを対応付けた第２強度比テーブルと、をそれぞれ記憶する記憶部と、
２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の強度比を取得する検出器と、
前記受信波の到来方向を取得する取得部と、
取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記第１強度比テーブルから前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記第２強度比テーブルから前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出する演算部と、を備える偏波方向の測定装置。

【請求項2】

前記取得部は、複数の前記円偏波アンテナにより受信した前記受信波に基づいて前記受信波の到来方向を方探する方向探知部である請求項１に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項3】

複数の前記円偏波アンテナは、２つの前記円偏波アンテナの組合せが２以上となるように設けられ、
前記演算部は、予め規定された変更条件に基づいて、所定の前記円偏波アンテナの組合せから、他の前記円偏波アンテナの組合せに変更して、前記受信波の偏波方向を算出する請求項１または２に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項4】

前記変更条件は、前記第１強度比テーブルから取得した前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記第２強度比テーブルから取得した前記受信波の水平偏波成分の強度比とが一致する条件である請求項３に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項5】

前記変更条件は、前記第１強度比テーブルから取得した前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記第２強度比テーブルから取得した前記受信波の水平偏波成分の強度比との差が、他の前記円偏波アンテナの組合せよりも、所定の前記円偏波アンテナの組合せのほうが小さくなる条件である請求項３または４に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項6】

前記第１強度比テーブル及び前記第２強度比テーブルは、前記受信波の周波数ごとに記憶されており、
前記検出器は、前記受信波の前記周波数を検出し、
前記演算部は、前記検出器で検出した前記周波数に基づいて、前記周波数に対応する前記第１強度比テーブル及び前記第２強度比テーブルを取得し、取得した前記第１強度比テーブル及び前記第２強度比テーブルから、前記取得部で取得した前記受信波の到来方向に対応する前記受信波の垂直偏波成分の強度比及び前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得する請求項１から５のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項7】

前記強度比付与部は、複数の前記円偏波アンテナを収容するレドームを有し、
前記レドームは、三次元空間において不均一な形状または不均一な構造となっている請求項１から６のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項8】

前記強度比付与部は、複数の前記円偏波アンテナを収容するレドームに設けられると共に、電気特性を変化させる材料を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項9】

前記強度比付与部は、前記円偏波アンテナの素子のゲインを、空間的に一様でないゲインとしたアンテナである請求項１から８のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項10】

前記受信波の到来方向は、方位角方向の角度であるＡＺ角度と、前記方位角方向に直交する俯仰角方向の角度であるＥＬ角度と、により規定され、
前記第１強度比テーブル及び前記第２強度比テーブルは、
前記ＡＺ角度及び前記ＥＬ角度に対応付けた複数のセルを有すると共に、複数の前記セルに前記強度比がそれぞれ設定されており、前記セル間の前記強度比が補間されている請求項１から９のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項11】

前記第１強度比テーブル及び前記第２強度比テーブルが前記受信波の周波数ごとに用意される場合、
前記第１強度比テーブル及び前記第２強度比テーブルは、前記周波数間の前記強度比が補間されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置に用いられる前記第１強度比テーブル及び前記第２強度比テーブルを取得する強度比テーブルの取得方法であって、
複数の前記円偏波アンテナに対して、電波発生源から発生する前記受信波を、所定の到来方向及び所定の偏波となるように設定するステップと、
前記電波発生源から前記受信波を発生させるステップと、
複数の前記円偏波アンテナにおいて前記受信波を受信するステップと、
前記受信波を受信することによって得られた２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の到来方向とを対応付けた第１強度比テーブル、及び２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の水平偏波成分の強度比と、前記受信波の到来方向とを対応付けた第２強度比テーブルを取得するステップと、を実行する強度比テーブルの取得方法。

【請求項13】

請求項１から１１のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置により、受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定方法であって、
複数の前記円偏波アンテナにより、前記受信波を受信するステップと、
前記検出器において、複数の前記円偏波アンテナで受信した前記受信波に基づいて、２つの前記円偏波アンテナ間における前記強度比を検出するステップと、
前記取得部において、前記受信波の到来方向を取得するステップと、
前記演算部において、取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記記憶部に記憶された前記第１強度比テーブルから前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記記憶部に記憶された前記第２強度比テーブルから前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出するステップと、を実行する偏波方向の測定方法。

【請求項14】

請求項１から１１のいずれか１項に記載の偏波方向の測定装置により実行される、受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定プログラムであって、
複数の前記円偏波アンテナにより、前記受信波を受信するステップと、
前記検出器において、複数の前記円偏波アンテナで受信した前記受信波に基づいて、２つの前記円偏波アンテナ間における前記強度比を検出するステップと、
前記取得部において、前記受信波の到来方向を取得するステップと、
前記演算部において、取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記記憶部に記憶された前記第１強度比テーブルから前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記記憶部に記憶された前記第２強度比テーブルから前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出するステップと、を実行させる偏波方向の測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定装置、強度比テーブルの取得方法、偏波方向の測定方法及び偏波方向の測定プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、受信波の偏波方向を測定する測定装置として、偏波検出部を備える障害物検知レーダが知られている（例えば、特許文献１参照）。偏波検出部は、第１～第４検波器を有し、第１～第４検波器に接続されるＥＣＵは、第１～第４検波器それぞれからの受信電圧から受信偏波を計算している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０７－０８４０４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、受信波を受信するアンテナとしては、円偏波アンテナがある。円偏波アンテナは、直線偏波アンテナに比して広帯域性を有しているため、広帯域にわたる電波を受信するシステムでは、円偏波アンテナが採用される。一方で、円偏波アンテナは、水平偏波、垂直偏波、斜め偏波等の何れの偏波方向の受信波でも、偏波方向に関わらず受信することから、直線偏波となる受信波の偏波方向を測定することは困難である。

【0005】

そこで、本開示は、円偏波アンテナで受信する直線偏波となる受信波の偏波方向を測定することができる偏波方向の測定装置、偏波方向の測定方法及び偏波方向の測定プログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の偏波方向の測定装置は、複数の円偏波アンテナを用いて直線偏波となる受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定装置であって、複数の前記円偏波アンテナで受信される前記受信波の受信強度の強度比に対して、到来方向によって異なる強度比を付与する強度比付与部と、複数の前記円偏波アンテナのうち、２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の垂直偏波成分の強度比と前記受信波の到来方向とを対応付けた第１強度比テーブルと、２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の水平偏波成分の前記強度比と前記受信波の到来方向とを対応付けた第２強度比テーブルと、をそれぞれ記憶する記憶部と、２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の強度比を取得する検出器と、前記受信波の到来方向を取得する取得部と、取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記第１強度比テーブルから前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記第２強度比テーブルから前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出する演算部と、を備える。

【0007】

本開示の強度比テーブルの取得方法は、上記の偏波方向の測定装置に用いられる前記第１強度比テーブル及び前記第２強度比テーブルを取得する強度比テーブルの取得方法であって、複数の円偏波アンテナに対して、電波発生源から発生する前記受信波を、所定の到来方向及び所定の偏波となるように設定するステップと、前記電波発生源から前記受信波を発生させるステップと、複数の前記円偏波アンテナにおいて前記受信波を受信するステップと、前記受信波を受信することによって得られた２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の到来方向とを対応付けた第１強度比テーブル、及び２つの前記円偏波アンテナ間における前記受信波の水平偏波成分の強度比と、前記受信波の到来方向とを対応付けた第２強度比テーブルを取得するステップと、を実行する。

【0008】

本開示の偏波方向の測定方法は、上記の偏波方向の測定装置により、受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定方法であって、複数の前記円偏波アンテナにより、前記受信波を受信するステップと、前記検出器において、複数の前記円偏波アンテナで受信した前記受信波に基づいて、２つの前記円偏波アンテナ間における前記強度比を検出するステップと、前記取得部において、前記受信波の到来方向を取得するステップと、前記演算部において、取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記記憶部に記憶された前記第１強度比テーブルから前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記記憶部に記憶された前記第２強度比テーブルから前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出するステップと、を実行する。

【0009】

本開示の偏波方向の測定プログラムは、上記の偏波方向の測定装置により実行される、受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定プログラムであって、複数の前記円偏波アンテナにより、前記受信波を受信するステップと、前記検出器において、複数の前記円偏波アンテナで受信した前記受信波に基づいて、２つの前記円偏波アンテナ間における前記強度比を検出するステップと、前記取得部において、前記受信波の到来方向を取得するステップと、前記演算部において、取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記記憶部に記憶された前記第１強度比テーブルから前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記記憶部に記憶された前記第２強度比テーブルから前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出するステップと、を実行させる。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、円偏波アンテナで受信する直線偏波となる受信波の偏波方向を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態１に係る偏波方向の測定装置の一部を示す概略構成図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。

【図4】図４は、実施形態１に係る偏波方向の測定装置及び偏波方向の測定方法に関する説明図である。

【図5】図５は、受信波の垂直偏波成分に関する第１強度比テーブルの図である。

【図6】図６は、受信波の水平偏波成分に関する第２強度比テーブルの図である。

【図7】図７は、受信波の偏波方向に関する説明図である。

【図8】図８は、強度比テーブルの取得方法に用いられる装置の概略構成図である。

【図9】図９は、実施形態２に係る偏波方向の測定装置及び偏波方向の測定方法に関する一例の説明図である。

【図10】図１０は、実施形態３に係る偏波方向の測定装置及び偏波方向の測定方法に関する一例の説明図である。

【図11】図１１は、実施形態４に係る偏波方向の測定装置及び偏波方向の測定方法に関する説明図である。

【図12】図１２は、実施形態５に係る偏波方向の測定装置のレドームの形状の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

【0013】

［実施形態１］
実施形態１に係る偏波方向の測定装置１及び偏波方向の測定方法は、円偏波アンテナ５で受信する直線偏波の受信波の偏波方向を測定する装置及び手法となっている。受信波としては、電波であり、例えば、探知レーダのビームである。測定装置１は、例えば、航空機、車両または船舶等の運輸機械に設けられている。受信波は、所定の到来方向から円偏波アンテナ５で受信され、受信波の到来方向は、方位角方向（以下、ＡＺ（Azimuth）方向という）の角度（ＡＺ角度）と、俯仰角方向（以下、ＥＬ（Elevation）方向という）の角度（ＥＬ角度）により定まる。

【0014】

図１は、実施形態１に係る偏波方向の測定装置の一部を示す概略構成図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。図４は、実施形態１に係る偏波方向の測定装置及び偏波方向の測定方法に関する説明図である。図５は、受信波の垂直偏波成分に関する第１強度比テーブルの図である。図６は、受信波の水平偏波成分に関する第２強度比テーブルの図である。図７は、受信波の偏波方向に関する説明図である。図８は、強度比テーブルの取得方法に用いられる装置の概略構成図である。

【0015】

（偏波方向の測定装置）
図１から図３に示すように、測定装置１は、複数の円偏波アンテナ５と、レドーム６と、を備えている。複数の円偏波アンテナ５は、ＡＺ方向（図１のｘ方向）に沿って直線状に複数並べて設けられ、ＥＬ方向（図１から図３のｚ方向）において１つ設けられた、一次元の配置となっている。なお、実施形態１では、ＥＬ方向への高さを抑制すべく、一次元の配置としているものの、配置については特に限定されない。複数の円偏波アンテナ５は、２以上あればよく、実施形態１では、２つの円偏波アンテナ５を用いて説明する。複数の円偏波アンテナ５は、ＡＺ方向において所定の間隔で配置されている。

【0016】

レドーム６は、例えば、航空機の翼に設けられている。レドーム６は、受信波の到来方向によって、円偏波アンテナ５間における信号強度の強度比に対して異なる強度比を付与する強度比付与部として機能している。なお、航空機の翼の翼長方向がＡＺ方向となっている。具体的に、レドーム６は、形状がＡＺ方向及びＥＬ方向を含む三次元空間において不均一な形状となっている。図２に示すように、ＡＺ方向における翼根側（図１の左側）の位置で切ったレドーム６の断面形状は、内部空間の広さがＥＬ方向において幅広となっている。一方で、図３に示すように、翼先側（図１の右側）の位置で切ったレドーム６の断面形状は、内部空間の広さがＥＬ方向において幅狭となっている。このため、レドーム６は、受信波が入社するレドーム６の入射面における受信波の入射角度を、三次元的に異ならせている。また、図２及び図３に示す断面においても、レドーム６の厚さは一定でなく、ＥＬ方向によって厚みが異なっている。

【0017】

ここで、直線偏波となる受信波は、レドーム６の入射面における入射角度が異なると、レドーム６を透過する受信波の透過率の入射角特性が、受信波の垂直偏波成分と水平偏波成分とで異なるものとなる。このため、複数の円偏波アンテナ５に入射する受信波の入射角度を異ならせることで、１つの円偏波アンテナ５で受信する受信波の信号強度と他の１つの円偏波アンテナ５で受信する受信波の信号強度との強度比を異ならせることができる。

【0018】

なお、レドーム６は、その構造が積層構成となっており、形状を異ならせること、積層構成を異ならせること、形状及び積層構成の両方を異ならせることで、受信波の到来方向によって異なる強度比を付与するようにしてもよい。

【0019】

また、図４に示すように、測定装置１は、検出器１０と、記憶部１１と、取得部１２と、演算部１３と、を備えている。

【0020】

検出器１０は、２つの円偏波アンテナ５に接続されており、２つの円偏波アンテナ５における信号強度の強度比を検出している。ここで、実施形態１では、２つの円偏波アンテナ５として、「アンテナ１」及び「アンテナ２」を適用している。つまり、実施形態１において、検出器１０は、２つの円偏波アンテナ５の強度比として、「アンテナ１」及び「アンテナ２」の強度比を検出している。なお、検出器１０は、強度比を検出したが、少なくとも強度比を検出すればよく、必要に応じて、周波数を検出してもよい。

【0021】

記憶部１１は、図５に示す第１強度比テーブルＴ１と、図６に示す第２強度比テーブルＴ２とを記憶している。第１強度比テーブルＴ１は、２つの円偏波アンテナ５間における受信波の垂直偏波成分の強度比（ＴＶ）と受信波の到来方向とを対応付けたデータである。図５は、その横軸がＡＺ角度となっており、その縦軸がＥＬ角度となっている。また、第１強度比テーブルＴ１は、ＡＺ角度及びＥＬ角度に対応付けられる複数のセルから構成されている。各セルには、強度比が対応付けられている。このため、強度比が対応付けられたセルには、ＡＺ角度及びＥＬ角度が対応付けられる。また、第１強度比テーブルＴ１は、少なくとも周波数ごとに用意されている。実施形態１では、第１強度比テーブルＴ１として、「アンテナ１」及び「アンテナ２」の第１強度比テーブルＴ１を用意している。第２強度比テーブルＴ２は、２つの円偏波アンテナ５間における受信波の水平偏波成分の強度比（ＴＨ）と受信波の到来方向とを対応付けたデータである。図６は、図５と同様に、その横軸がＡＺ角度となっており、その縦軸がＥＬ角度となっている。なお、第２強度比テーブルＴ２は、第１強度比テーブルＴ１の垂直偏波成分を水平偏波成分に読み替えたものであり、第１強度比テーブルＴ１とほぼ同様であるため、説明を省略する。また、図示は省略するが、記憶部１１は、測定装置１を用いた受信波の偏波方向を測定するためのプログラムを記憶している。なお、第１強度比テーブルＴ１及び第２強度比テーブルＴ２は、図５に示す第１強度比テーブルＴ１及び図６に示す第２強度比テーブルＴ２の他、第１強度比テーブルＴ１及び第２強度比テーブルＴ２を基に数式化したものも含む。

【0022】

取得部１２は、受信波の到来方向を取得する。具体的に、取得部１２は、複数のアンテナ１５により受信した受信波に基づいて、受信波の到来方向を方探する方向探知部である。取得部１２は、複数のアンテナ１５において受信した受信波の位相差Δθ、波長λ、アンテナ１５間の距離ｄに基づいて、所定の算出式から、受信波の到来方向を算出する。ここで、所定の算出式は、一般に知られている位相差方探の方式であり、「θ＝sin^－１(Δθ・λ／２πｄ)」などを用いる。また、取得部１２は、三次元方向における受信波の到来方向を取得するために、図４に示すように複数のアンテナ１５を二次元配置したもの、すなわち、３つのアンテナ１５をＡＺ方向及びＥＬ方向にそれぞれ隣接して並べたものとなっている。

【0023】

演算部１３は、受信波の偏波方向を算出する。具体的に、演算部１３は、取得部１２において取得した受信波の到来方向に基づいて、第１強度比テーブルＴ１から受信波の垂直偏波成分の強度比（ＴＶ）を取得すると共に、第２強度比テーブルＴ２から受信波の水平偏波成分の強度比（ＴＨ）を取得する。また、演算部１３は、検出器１０において取得した受信波の強度比（Ｍ）を取得する。そして、演算部１３は、受信波の強度比（Ｍ）と、受信波の垂直偏波成分の強度比（ＴＶ）と、受信波の水平偏波成分の強度比（ＴＨ）とに基づいて、所定の算出式から、受信波の偏波方向を算出する。

【0024】

所定の算出式は、水平偏波成分の比率を求める下記の（１）式と、垂直偏波成分の比率を求める下記の（２）式である。
ＰＨ＝（Ｍ－ＴＶ）／（ＴＨ－ＴＶ） ・・・（１）
ＰＶ＝１－ＰＨ ・・・（２）

【0025】

そして、図７に示すように、演算部１３は、（１）式で求めた水平偏波成分の比率と、（２）式で求めた垂直偏波成分の比率とから、受信波の偏波方向を算出する。

【0026】

（強度比テーブル取得方法）
次に、図８を参照して、測定装置１に用いられる第１強度比テーブルＴ１及び第２強度比テーブルＴ２を取得する強度比テーブルの取得方法について説明する。第１強度比テーブルＴ１及び第２強度比テーブルＴ２の取得には、図８に示す取得装置２１が用いられる。なお、以下では、単に強度比テーブルＴ１，Ｔ２ともいう。取得装置２１は、送信器２２と、受信器２３と、動作部２４と、測定器２５と、を備えている。

【0027】

送信器２２は、受信器２３へ向けて所定の偏波方向となる直線偏波の電波（受信波）を送信する。受信器２３は、測定装置１の複数の円偏波アンテナ５及びレドーム６と同等のものとなっており、受信した電波を受信波として取得する。動作部２４は、受信器２３から見た送信器２２の位置が所定のＡＺ角度及びＥＬ角度となるように受信器２３を移動させる。測定器２５は、送信器２２の送信周波数及び偏波方向を設定し、受信器２３において受信した受信波の強度比を取得すると共に、取得時におけるＡＺ角度及びＥＬ角度を取得する。

【0028】

強度比テーブルＴ１，Ｔ２の取得方法では、２つの円偏波アンテナ５を含む受信器２３が、所定のＡＺ角度及びＥＬ角度となる到来方向となるように、取得装置２１は、動作部２４を動作させるステップを実行する。この後、取得方法では、電波発生源となる送信器２２から所定の周波数及び所定の偏波方向となる電波を発生させるステップを実行する。そして、取得方法では、所定の周波数及び偏波方向となる電波を受信器２３により受信波として受信するステップを実行する。取得方法では、受信器２３において受信波を受信すると、測定器２５により受信波の垂直偏波成分及び水平偏波成分の２つの円偏波アンテナ５間における強度比を測定する。そして、取得方法では、測定した２つの円偏波アンテナ５間における受信波の垂直偏波成分における強度比と、取得時におけるＡＺ角度及びＥＬ角度とを対応付けて、受信波の周波数ごとに第１強度比テーブルＴ１として取得するステップを実行する。また、取得方法では、測定した２つの円偏波アンテナ５間における受信波の水平偏波成分における強度比と、取得時におけるＡＺ角度及びＥＬ角度とを対応付けて、受信波の周波数ごとに第２強度比テーブルＴ２として取得するステップを実行する。

【0029】

なお、受信波の周波数ごとに用意される複数の強度比テーブルＴ１，Ｔ２は、周波数間の強度差が補間される補間処理が実行されてもよい。さらに、強度比テーブルＴ１，Ｔ２内の各セルは、ＡＺ角度及びＥＬ角度からなる到来方向に対応付けられているが、セル間のＡＺ角度及びＥＬ角度が補間される補間処理が実行されてもよい。

【0030】

（偏波方向の測定方法）
次に、図４を参照して、測定装置１により、直線偏波となる受信波の偏波方向を測定する測定方法について説明する。

【0031】

測定方法では、先ず、２つの円偏波アンテナ５により受信波を受信するステップＳ１を実行する。この後、測定方法では、検出器１０において、２つの円偏波アンテナ５で受信した受信波に基づいて、２つの円偏波アンテナ５間における強度比を検出するステップＳ２を実行する。また、測定方法では、取得部１２において、受信波の到来方向を取得するステップＳ３を実行する。測定方法では、演算部１３において、取得した受信波の到来方向に基づいて、記憶部１１に記憶された第１強度比テーブルＴ１から受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、第２強度比テーブルＴ２から受信波の水平偏波成分の強度比を取得するステップＳ４を実行する。そして、ステップＳ４では、演算部１３が、受信波の強度比（Ｍ）と、受信波の垂直偏波成分の強度比（ＴＶ）と、受信波の水平偏波成分の強度比（ＴＨ）とに基づいて、所定の算出式から、受信波の偏波方向を算出する。なお、実施形態１の測定方法では、受信波の周波数に基づいて、対応する第１強度比テーブルＴ１及び第２強度比テーブルＴ２を用いてもよい。

【0032】

［実施形態２］
次に、図９を参照して、実施形態２について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図９は、実施形態２に係る偏波方向の測定装置及び偏波方向の測定方法に関する一例の説明図である。

【0033】

実施形態１の測定装置１では、取得部１２において、複数のアンテナ１５を用いて受信波の到来方向を取得した。実施形態２の測定装置４０では、取得部１２が、複数の円偏波アンテナ５を用いて受信波の到来方向を取得している。つまり、実施形態２では、複数の円偏波アンテナ５が、受信波の強度比の検出と、受信波の到来方向の取得とに用いられている。

【0034】

具体的に、取得部１２は、複数の円偏波アンテナ５により受信した受信波に基づいて、受信波の到来方向を方探する方向探知部である。取得部１２は、実施形態１と同様に、複数の円偏波アンテナ５において受信した受信波の位相差Δθ、波長λ、アンテナ５間の距離ｄに基づいて、所定の算出式から、受信波の到来方向を算出する。また、取得部１２は、三次元方向における受信波の到来方向を取得するために、図４と同様に、複数の円偏波アンテナ５を二次元配置したもの、すなわち、３つの円偏波アンテナ５をＡＺ方向及びＥＬ方向にそれぞれ隣接して並べたものとなっている。

【0035】

［実施形態３］
次に、図１０を参照して、実施形態３について説明する。なお、実施形態３では、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１０は、実施形態３に係る偏波方向の測定装置及び偏波方向の測定方法に関する一例の説明図である。

【0036】

実施形態３では、複数の円偏波アンテナ５が、２つの円偏波アンテナ５の組合せ（ペア）が２以上となるように設けられている。つまり、円偏波アンテナ５は、少なくとも３以上設けられ、２つの異なるアンテナペアとなるように設けられている。なお、図１０では、所定のアンテナペアを「アンテナペア（１）」とし、他の所定のアンテナペアを「アンテナペア（２）」と図示している。

【0037】

実施形態３において、演算部１３は、予め規定された変更条件に基づいて、所定の円偏波アンテナ５の組合せから、他の円偏波アンテナ５の組合せに変更して、受信波の偏波方向を算出している。実施形態３では、例えば、アンテナペア（１）からアンテナペア（２）へ変更している。

【0038】

具体的に、実施形態３では、変更条件として、第１強度比テーブルＴ１から取得した受信波の垂直偏波成分の強度比（ＴＶ）と、第２強度比テーブルＴ２から取得した受信波の水平偏波成分の強度比（ＴＨ）とが一致する条件である。つまり、実施形態１の（１）式に示すように、ＴＶ＝ＴＨとなる場合、（１）式の右辺の分母がゼロとなってしまうことから、受信波の偏波方向を算出することができない。このため、強度比（ＴＶ）と強度比（ＴＨ）とが一致する変更条件となる場合、演算部１３は、ＴＶ＝ＴＨとなるアンテナペア（１）から、ＴＶ≠ＴＨとなるアンテナペア（２）へ変更する。これにより、演算部１３は、（１）式の右辺の分母がゼロとなることを抑制することで、受信波の偏波方向を算出する。

【0039】

［実施形態４］
次に、図１１を参照して、実施形態４について説明する。なお、実施形態４では、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１１は、実施形態４に係る偏波方向の測定装置及び偏波方向の測定方法に関する一例の説明図である。

【0040】

実施形態４では、実施形態３と同様に、複数の円偏波アンテナ５が、２つの円偏波アンテナ５の組合せ（ペア）が２以上となるように設けられている。実施形態４において、演算部１３は、予め規定された変更条件に基づいて、所定の円偏波アンテナ５の組合せから、他の円偏波アンテナ５の組合せに変更して、受信波の偏波方向を算出している。実施形態４では、例えば、アンテナペア（１）からアンテナペア（２）へ変更している。

【0041】

具体的に、実施形態４では、変更条件として、第１強度比テーブルＴ１から取得した受信波の垂直偏波成分の強度比（ＴＶ）と、第２強度比テーブルＴ２から取得した受信波の水平偏波成分の強度比（ＴＨ）との差が、他の円偏波アンテナ５の組合せよりも、所定の円偏波アンテナ５の組合せのほうが小さくなる条件である。つまり、図１１に示すように、ＴＶとＴＨとの強度差が小さい場合、誤差の影響が大きくなることから、受信波の偏波方向の算出精度が低下する。このため、強度比（ＴＶ）と強度比（ＴＨ）との強度差が、上記の変更条件となる場合、演算部１３は、強度差が小さいアンテナペア（１）から、アンテナペア（１）に比して強度差が大きいアンテナペア（２）へ変更する。これにより、演算部１３は、ＴＶとＴＨとの強度差が大きくなることで、誤差の影響を抑制し、受信波の偏波方向の算出精度を担保する。

【0042】

なお、実施形態４では、複数のアンテナペアから受信波の偏波方向を複数算出し、算出した複数の受信波の偏波方向を平均化する処理を実行してもよい。

【0043】

［実施形態５］
次に、図１２を参照して、実施形態５について説明する。なお、実施形態５では、重複した記載を避けるべく、実施形態１から４と異なる部分について説明し、実施形態１から４と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１２は、実施形態５に係る方向探知装置のレドームの形状の例を示す断面図である。

【0044】

実施形態１から４の測定方法では、レドーム６により、受信波の到来方向によって異なる強度比を付与していたが、受信波の到来方向によって異なる強度比を付与していない部位または付与が不足している部位等がある場合がある。

【0045】

このため、実施形態５では、図１２に示すように、測定装置１のレドーム６に電気特性を変化させるための材料を追加した構成となっている。電気特性を変化させるための材料としては、例えば、誘電体、金属等の良導体を用いることが可能である。なお、以下では、誘電体３１を追加した構成として説明する。誘電体３１は、受信波の到来方向によって異なる強度比を付与すればよく、例えば、図１２の誘電体３１ａ～３１ｃ、３２、３３を配置してもよい。図１２のレドーム６ａでは、レドーム６ａの内側に倣って誘電体３１ａが設けられており、誘電体３１ａは、その内面が湾曲面となっている。また、図１２のレドーム６ｂでは、誘電体３１ｂが、レドーム６ａの内側から突出するブロック形状のものとなっている。図１２のレドーム６ｃでは、レドーム６ｃの内側に倣って誘電体３１ｃが設けられており、誘電体３１ｃは、円偏波アンテナ５と対向する内面が平面となっており、この平面のＥＬ方向の両側に連なる面も平面となっている。図１２のレドーム６ｄでは、レドーム６ａの内側に、別体となる誘電体３２が取り付けられたものとなっている。図１２のレドーム６ｅでは、円偏波アンテナ５に被覆されるキャップ状の誘電体３３を取り付けたものとなっている。

【0046】

なお、図示は省略するが、レドーム６の外側に、誘電体３１のような電気特性を変化させるための材料を配置してもよく、例えば、測定装置１を航空機に搭載する場合には、レドーム６の外側にある機体を、電気特性を変化させるための材料として用いてもよい。つまり、レドーム６の外側にある機体が、受信波の到来方向によって異なる強度比を付与する強度比付与部として機能してもよい。また、強度比付与部の他の態様として、円偏波アンテナ５の素子のゲインを、空間的に一様でないゲインとすることで、円偏波アンテナ５自体を強度比付与部として機能させてもよい。この強度比付与部は、空間的に一様でないゲインであるため、到来方向によって異なる強度差を発生させることが可能となる。

【0047】

また、実施形態５の電気特性を変化させるための材料は、実施形態２のように、複数の円偏波アンテナ５が、受信波の到来方向の取得に用いられる場合、受信波の到来方向によって異なる位相差を付与する場合において適用してもよい。つまり、レドーム６に電気特性を変化させるための材料を追加することで、受信波の到来方向によって異なる位相差を付与するようにしてもよい。また、実施形態２のように、複数の円偏波アンテナ５が、受信波の到来方向の取得に用いられる場合であっても、受信波の到来方向によって異なる位相差を付与せずに、強度比のみを付与するようにしてもよい。つまり、取得部１２の構成に応じて、実施形態５の適用の有無を選択してもよいし、また、実施形態５を適用する場合であっても、強度比のみを付与してもよいし、強度比及び位相差を付与してもよい。

【0048】

また、実施形態１から５では、ＡＺ角度及びＥＬ角度を変更させながら、各セルにおける強度比を取得した強度比テーブルＴ１，Ｔ２を用いて、受信波の偏波方向を測定したが、この構成に特に限定されない。例えば、レドーム６を荷重変形させながら、各セルにおける強度比を取得して強度比テーブルＴ１，Ｔ２を生成し、生成した強度比テーブルＴ１，Ｔ２を用いて、レドーム６の荷重変形を考慮して、受信波の偏波方向を測定してもよい。

【0049】

以上のように、実施形態に記載の偏波方向の測定装置１，４０、強度比テーブルＴ１，Ｔ２の取得方法、偏波方向の測定方法及び偏波方向の測定プログラムは、例えば、以下のように把握される。

【0050】

第１の態様に係る偏波方向の測定装置１，４０は、複数の円偏波アンテナ５を用いて直線偏波となる受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定装置１，４０であって、複数の前記円偏波アンテナ５で受信される前記受信波の受信強度の強度比に対して、到来方向によって異なる強度比を付与する強度比付与部（レドーム６、誘電体３１、良導体、空間的に一様でないゲインを有するアンテナ素子）と、複数の前記円偏波アンテナ５のうち、２つの前記円偏波アンテナ５間における前記受信波の垂直偏波成分の強度比と前記受信波の到来方向とを対応付けた第１強度比テーブルＴ１と、２つの前記円偏波アンテナ５間における前記受信波の水平偏波成分の前記強度比と前記受信波の到来方向とを対応付けた第２強度比テーブルＴ２と、をそれぞれ記憶する記憶部１１と、２つの前記円偏波アンテナ５間における前記受信波の強度比を取得する検出器１０と、前記受信波の到来方向を取得する取得部と、取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記第１強度比テーブルＴ１から前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記第２強度比テーブルＴ２から前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出する演算部１３と、を備える。

【0051】

この構成によれば、円偏波アンテナ５を用いて、直線偏波となる受信波を受信する場合であっても、受信波の偏波方向を測定することができる。

【0052】

第２の態様として、前記取得部１２は、複数の前記円偏波アンテナ５により受信した前記受信波に基づいて前記受信波の到来方向を方探する方向探知部である。

【0053】

この構成によれば、円偏波アンテナ５を、受信波の強度比の検出と、受信波の到来方向の取得とに用いることができるため、構成を簡易なものとすることができる。

【0054】

第３の態様として、複数の前記円偏波アンテナ５は、２つの前記円偏波アンテナ５の組合せが２以上となるように設けられ、前記演算部１３は、予め規定された変更条件に基づいて、所定の前記円偏波アンテナ５の組合せから、他の前記円偏波アンテナ５の組合せに変更して、前記受信波の偏波方向を算出する。

【0055】

この構成によれば、変更条件に基づいて、円偏波アンテナ５の組合せを適切なものにすることができ、適切な円偏波アンテナ５の組合せを用いて、受信波の偏波方向を算出することができる。

【0056】

第４の態様として、前記変更条件は、前記第１強度比テーブルＴ１から取得した前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記第２強度比テーブルＴ２から取得した前記受信波の水平偏波成分の強度比とが一致する条件である。

【0057】

この構成によれば、受信波の偏波方向の算出が困難な場合であっても、円偏波アンテナ５の組合せを適切なものにすることで、受信波の偏波方向を算出することが可能となる。

【0058】

第５の態様として、前記変更条件は、前記第１強度比テーブルＴ１から取得した前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記第２強度比テーブルＴ２から取得した前記受信波の水平偏波成分の強度比との差が、他の前記円偏波アンテナの組合せよりも、所定の前記円偏波アンテナの組合せのほうが小さくなる条件である。

【0059】

この構成によれば、受信波の偏波方向の算出精度が低下する場合であっても、円偏波アンテナ５の組合せを適切なものにすることで、算出精度の低下を抑制することができる。

【0060】

第６の態様として、前記第１強度比テーブルＴ１及び前記第２強度比テーブルＴ２は、前記受信波の周波数ごとに記憶されており、前記検出器１０は、前記受信波の前記周波数を検出し、前記演算部１３は、前記検出器１０で検出した前記周波数に基づいて、前記周波数に対応する前記第１強度比テーブルＴ１及び前記第２強度比テーブルＴ２を取得し、取得した前記第１強度比テーブルＴ１及び前記第２強度比テーブルＴ２から、前記取得部１２で取得した前記受信波の到来方向に対応する前記受信波の垂直偏波成分の強度比及び前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得する。

【0061】

この構成によれば、第１強度比テーブルＴ１及び第２強度比テーブルＴ２を周波数ごとに取得することができるため、周波数に対応した適切な強度比を取得することでき、強度比に対応する精度のよい受信波の偏波方向を算出することができる。

【0062】

第７の態様として、前記強度比付与部は、複数の前記円偏波アンテナ５を収容するレドーム６を有し、前記レドーム６は、三次元空間において不均一な形状または不均一な構造となっている。

【0063】

この構成によれば、レドーム６の形状を三次元空間において不均一な形状または不均一な構造とすることで、受信波の到来方向によって異なる強度比を付与することができる。

【0064】

第８の態様として、前記強度比付与部は、複数の前記円偏波アンテナ５を収容するレドーム６に設けられると共に、電気特性を変化させる材料（誘電体３１、良導体）を有する。

【0065】

この構成によれば、電気特性を変化させる材料をレドーム６に設けることで、受信波の到来方向によって異なる強度比を簡易に付与することができる。

【0066】

第９の態様として、前記強度比付与部は、前記円偏波アンテナ５の素子のゲインを、空間的に一様でないゲインとしたアンテナ５である。

【0067】

この構成によれば、円偏波アンテナ５の素子のゲインを空間的に一様でないゲインとすることで、円偏波アンテナ５自体を強度比付与部として容易に機能させることができる。つまり、円偏波アンテナ５の素子のゲインを、素子ごとに異なったゲインとすることで、受信波の到来方向によって異なった強度差を容易に得ることができる。

【0068】

第１０の態様として、前記受信波の到来方向は、方位角方向の角度であるＡＺ角度と、前記方位角方向に直交する俯仰角方向の角度であるＥＬ角度と、により規定され、前記第１強度比テーブルＴ１及び前記第２強度比テーブルＴ２は、前記ＡＺ角度及び前記ＥＬ角度に対応付けた複数のセルを有すると共に、複数の前記セルに前記強度差がそれぞれ設定されており、前記セル間の前記強度比が補間されている。

【0069】

この構成によれば、セル間の強度比を適切に補間することができるため、受信波の到来方向に対応する強度比を精度よく取得することができる。

【0070】

第１１の態様として、前記第１強度比テーブルＴ１及び前記第２強度比テーブルＴ２が前記受信波の周波数ごとに用意される場合、前記第１強度比テーブルＴ１及び前記第２強度比テーブルＴ２は、前記周波数間の前記強度比が補間されている。

【0071】

この構成によれば、周波数間の強度比を、適切に補間することができるため、周波数間の強度比を精度よく取得することができ、また、受信波の到来方向に対応する強度比を適切に取得することができる。

【0072】

第１２の態様に係る強度比テーブルＴ１，Ｔ２の取得方法は、上記の偏波方向の測定装置１，４０に用いられる前記第１強度比テーブルＴ１及び前記第２強度比テーブルＴ２を取得する強度比テーブルＴ１，Ｔ２の取得方法であって、複数の前記円偏波アンテナ５に対して、電波発生源から発生する前記受信波を、所定の到来方向及び所定の偏波となるように設定するステップと、前記電波発生源から前記受信波を発生させるステップと、複数の前記円偏波アンテナ５において前記受信波を受信するステップと、前記受信波を受信することによって得られた２つの前記円偏波アンテナ５間における前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の到来方向とを対応付けた第１強度比テーブルＴ１、及び２つの前記円偏波アンテナ５間における前記受信波の水平偏波成分の強度比と、前記受信波の到来方向とを対応付けた第２強度比テーブルＴ２を取得するステップと、を実行する。

【0073】

この構成によれば、強度比と受信波の到来方向とを適切に対応付けた強度比テーブルＴ１，Ｔ２を取得することができる。

【0074】

第１３の態様に係る偏波方向の測定方法は、上記の偏波方向の測定装置１，４０により、受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定方法であって、複数の前記円偏波アンテナ５により、前記受信波を受信するステップＳ１と、前記検出器１０において、複数の前記円偏波アンテナ５で受信した前記受信波に基づいて、２つの前記円偏波アンテナ５間における前記強度比を検出するステップＳ２と、前記取得部１２において、前記受信波の到来方向を取得するステップＳ３と、前記演算部１３において、取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記記憶部１１に記憶された前記第１強度比テーブルＴ１から前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記記憶部１１に記憶された前記第２強度比テーブルＴ２から前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器１０において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出するステップＳ４と、を実行する。

【0075】

この構成によれば、円偏波アンテナ５を用いて、直線偏波となる受信波を受信する場合であっても、受信波の偏波方向を測定することができる。

【0076】

第１４の態様に係る方向探知プログラムは、上記の偏波方向の測定装置１，４０により実行される、受信波の偏波方向を測定する偏波方向の測定プログラムであって、複数の前記円偏波アンテナ５により、前記受信波を受信するステップＳ１と、前記検出器１０において、複数の前記円偏波アンテナ５で受信した前記受信波に基づいて、２つの前記円偏波アンテナ５間における前記強度比を検出するステップＳ２と、前記取得部１２において、前記受信波の到来方向を取得するステップＳ３と、前記演算部１３において、取得した前記受信波の到来方向に基づいて、前記記憶部１１に記憶された前記第１強度比テーブルＴ１から前記受信波の垂直偏波成分の強度比を取得すると共に、前記記憶部１１に記憶された前記第２強度比テーブルＴ２から前記受信波の水平偏波成分の強度比を取得し、前記検出器１０において取得した前記受信波の強度比と、前記受信波の垂直偏波成分の強度比と、前記受信波の水平偏波成分の強度比とに基づいて、所定の算出式から、前記受信波の偏波方向を算出するステップＳ４と、を実行させる。

【0077】

この構成によれば、円偏波アンテナ５を用いて、直線偏波となる受信波を受信する場合であっても、受信波の偏波方向を測定することができる。

【符号の説明】

【0078】

１，４０ 測定装置
５ 円偏波アンテナ
６ レドーム
１０ 検出器
１１ 記憶部
１２ 取得部
１３ 演算部
１５ アンテナ
２１ 取得装置
２２ 送信器
２３ 受信器
２４ 動作部
２５ 測定器
３１ａ～３１ｃ，３２，３３ 誘電体
Ｔ１ 第１強度比テーブル
Ｔ２ 第２強度比テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】