CN101236243A - 脉冲信号发送装置、其波形调整方法及dme地面站装置 - Google Patents

Abstract

本发明的脉冲信号发送装置具备：信号生成器，以规定的定时生成近似于高斯误差函数的波形的脉冲信号；发送器，将由该信号生成器生成的脉冲信号进行功率放大并发送；评价器，从上述功率放大后的脉冲信号中提取脉冲波形部分，将提取出的脉冲波形部分与理想波形进行比较而求出其误差量，评价该误差量是否处于规定误差范围内；以及波形控制器，对上述信号生成器，每当由上述评价器评价为上述误差量处于规定误差范围之外时，对上述脉冲信号的波形实施修正，以便减小上述误差量。

Description

脉冲信号发送装置、其波形调整方法及DME地面站装置

相关申请的交叉引用

本申请根据在2007年2月2日提交的在先日本专利申请2007-024555要求优先权，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及作为航空电波导航救助设备之一的距离测定装置(DME：Distance Measuring Equipment)的地面站装置所使用的脉冲信号发送装置，特别是涉及将发送信号的脉冲波形中产生的畸变除去的波形调整技术。

背景技术

DME用来在地面站中接收从航空器发送来的询问脉冲信号而检测其时间位置，并在规定期间内发送应答脉冲信号，从而供该航空器判别距离信息(例如参照日本专利第2629612号公报)。在DME中，由于预先分配了收发信息频道的频率，使该频率的脉冲频谱的带宽较窄，所以使得所使用的调制脉冲的波形近似于高斯误差函数。于是，采用了下述技术：将用于检测脉冲在时间轴上的位置(以下称作脉冲位置)的定时基准点作为脉冲上升部分的半振幅点。因此，作为DME，脉冲位置的检测精度会直接对系统精度造成很大影响。

在DME的地面站装置中，在输出段，利用高输出的功率晶体管来将发送脉冲信号放大并输出。因此，在输出段得到的发送脉冲信号的输出波形由于含有功率晶体管的放大电路的特性而必然会产生畸变。在DME中，所发送的脉冲波形的上升时间、下降时间以及脉冲宽度等都有规定，在发送脉冲波形不满足规定的情况下，必须进行调整以满足该规定。

与输入的波形相比如何畸变，是无法根据含有功率晶体管的放大电路的特性进行预测的。因此，以往在进行调整时，需要一边观察输出波形一边使输入波形一点点变化来进行调整，从而调整作业需要大量的劳动。

另外，在上述日本专利第2629612号公报中，对DME的自动增益控制进行了记载，但对于自动波形整形却没有记载。

如上所述，在DME地面站装置中，在发送脉冲信号放大时，在该信号中会产生不能预测的畸变，所以需要一边观察输出信号的脉冲波形一边使输入信号的脉冲波形一点点变化来进行调整，从而调整作业需要大量的劳动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲信号发送装置、其波形调整方法以及DME地面站装置，该脉冲信号发送装置能够自动对发送脉冲信号的脉冲波形进行调整以使发送脉冲信号的脉冲波形满足规定范围。

为了实现上述目的，本发明的脉冲信号发送装置具备：波形生成单元，以规定的定时生成近似于高斯误差函数的波形的脉冲信号；发送单元，将由该波形生成单元生成的脉冲信号进行功率放大并发送；提取单元，从上述功率放大后的脉冲信号中提取脉冲波形部分；评价单元，将上述提取出的脉冲波形部分与理想波形进行比较而求出其误差量，评价该误差量是否处于规定误差范围内；以及自动调整单元，当由上述评价单元评价为上述误差量处于规定误差范围之外时，对由上述波形生成单元生成的脉冲信号的波形进行修正，根据修正后的上述评价单元的评价结果反复实施修正而加以调整，以便最终由上述评价单元评价为上述误差量处于规定误差范围内。

本发明的波形调整方法用于脉冲信号发送装置，该脉冲信号发送装置以规定的定时生成近似于高斯误差函数的波形的脉冲信号，将生成的脉冲信号进行功率放大并发送，该方法设计成，从上述功率放大后的脉冲信号中提取脉冲波形部分，将上述提取出的脉冲波形部分与理想波形进行比较而求出其误差量，并评价该误差量是否处于规定误差范围内，当评价为上述误差量处于规定误差范围之外时，对上述生成的脉冲信号的波形进行修正，根据修正后的评价结果反复进行修正而加以调整，以便最终上述误差量处于规定误差范围内。

本发明的DME地面站装置通过接收来自航空器的询问信号并按照规定的定时发送规定了波形的发送脉冲信号来提供距离信息，具备：接收单元，接收上述询问信号；波形生成单元，根据上述接收单元的接收定时以规定的定时生成近似于高斯误差函数的波形的脉冲信号；发送单元，将由该波形生成单元生成的脉冲信号进行功率放大并发送；提取单元，从上述功率放大后的脉冲信号中提取脉冲波形部分；评价单元，将上述提取出的脉冲波形部分与理想波形进行比较而求出其误差量，评价该误差量是否处于规定误差范围内；以及自动调整单元，当由上述评价单元评价为上述误差量处于规定误差范围之外时，对由上述波形生成单元生成的脉冲信号的波形进行修正，根据修正后的上述评价单元的评价结果反复进行修正而加以调整，以便最终由上述评价单元评价为上述误差量处于规定误差范围内。

本发明的优点将在下面的说明中举出，并将根据说明的记载而变得明显或由本发明的实践而获知。本发明的优点将通过后面具体做出的例示和组合而实现和获得。

附图说明

结合在说明书中并且构成说明书一部分的附图例示了本发明的实施例，并与上面做出的总体说明以及下面做出的实施例的详细说明一起用来解释本发明的宗旨。

图1是表示构成本发明的DME地面站装置的一个实施方式的结构的框图。

图2A和图2B分别是表示图1所示DME地面站装置所用的接收信号和发送信号的关系的定时波形图。

图3是表示在图1所示的误差量评价部中对被测定脉冲波形和理想脉冲波形进行比较的情况的波形图。

图4是表示在图1所示的装置中进行的波形适当化的自动调整作业的流程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的DME地面站装置的结构的框图。在图1中，由收发共用天线11接收的来自航空器的脉冲信号(询问)经由循环器12由接收处理器13接收并检波，从而检测到脉冲的上升定时。信号生成器14根据由接收处理器13检测到的脉冲上升定时而在一定期间之后生成高斯波形的脉冲信号。这里生成的脉冲信号在发送处理器15中接受规定的调制处理而被转换成发送频率，在功率放大器16中进行功率放大，然后经由耦合器17以及循环器12从收发共用天线11向空间发送。

上述耦合器17是将发送信号分出一部分作为发送波形监视之用的装置，分出来的信号被送到误差量评价器18。该误差量评价器18将输入信号转换成数字信号并从该输入信号中提取脉冲波形部分而与理想波形进行比较，对两者的误差量进行抽样，评价是否处于规定误差范围内。在不处于规定误差范围内的情况下，将抽样的误差量送到波形控制器19。该波形控制器19根据脉冲波形误差量的抽样结果实施对由信号生成器14生成的脉冲波形进行增减的修正，并根据抽样误差量的变化适当控制该修正，从而使输出脉冲信号的波形接近于理想波形，最终决定能够得到落入规定误差范围内的输出脉冲信号的波形图形。

下面参照图2至图4对上述方案的运用处理进行说明。图2A和图2B是表示DME地面站装置所用的接收信号和发送信号的关系的定时波形图。现在，如图2A所示，假设得到脉冲对P1、P2的接收信号。在接收处理器13中对高斯波形的脉冲信号进行接收并检波，在半振幅的位置对脉冲信号P1、P2各自的上升进行检测。对于脉冲对P1、P2的间隔，如果是X模式则规定为12μsec，如果是Y模式则规定为36μsec，在接收处理器13中测量两个脉冲P1、P2的检测定时的间隔，从而判定要求的是X模式还是Y模式。

在信号生成器14中，如图2B所示，从接收处理器13接收最初的脉冲P1的检测定时信号和判定模式，并在经过规定的系统延迟时间(在X模式中是50μsec，在Y模式中是56μsec)后，提供规定的脉冲间隔(如果是X模式则是12μsec，如果是Y模式则是30μsec)的脉冲对P3、P4的波形信号。该波形信号被发送处理器15调制并转换成发送频率，在功率放大器16中进行功率放大后，经耦合器17和循环器12而从收发共用天线11向空间发送。

关于上述发送信号的生成，如图4所示那样进行波形适当化的自动调整处理。首先，在误差量评价器18中，将由上述耦合器17分出来的一部分发送信号作为发送波形监视之用而取入(步骤S1)，从该输入信号提取脉冲波形部分(步骤S2)，然后如图3所示，将提取出来的脉冲波形部分作为被测定波形而与理想波形进行比较，对两者的误差量进行抽样(步骤S3)，评价是不是处于规定误差范围内(步骤S4)。

这里，如果将被测定波形设为y(t)，将理想波形设为y₀，将误差量设为δ(t)，将规定误差范围的阈值设为ε，则该评价表示如下：

$y_0={\sin }^2\left(\mathrm{\π}\frac{\mathrm{t\μ}\sec }{7\mathrm{\μ}\sec }\right)$

$\mathrm{\&delta;}\left(t\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{y\left(t_n\right)-y_0\left(t_n\right)\}}^2<\mathrm{\&epsiv;}$

下面，将第k次(本次)测定时的误差量设为ε_k，将第k-1次(前一次)测定时的误差量设为ε_k-1。

当落入误差量规定误差范围ε内时，判定为发送信号的脉冲波形适当，结束调整处理。而当没有落入规定误差范围ε内时，则比较本次的误差量ε_k和前一次的误差量ε_k-1(步骤S5)，当ε_k＜ε_k-1时，采用本次的对脉冲波形的修正数据f_k-1(步骤S6)，而当ε_k≥ε_k-1时，则放弃本次的对脉冲波形的修正数据f_k-1，采用前一次的修正数据f_k-2(步骤S7)。所采用的修正数据作为对下一次的脉冲波形的修正数据f_k的指标而存储起来。再次利用修正数据f_k对信号生成器14的生成波形实施修正(步骤S8)，取入发送处理器15的调制处理、功率放大器16的功率放大结果，从上述步骤S1开始再次执行处理。重复以上的处理，利用遗传算法实施修正，从而最终落入规定误差范围ε内。

因此，根据上述方案的DME地面站装置，能够自动进行以往利用手动作业调整的脉冲波形的整形，能够显著减少调整作业的劳动。

另外，本发明并不限于上述实施方式，在实施阶段，在不脱离其宗旨的范围内可以将构成要素变形而具体化。而且，可以通过将上述实施方式中公开的多个构成要素适当组合来形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的所有构成要素中删除几个构成要素。进而，还可以将不同实施方式中的构成要素加以适当组合。

对于本领域技术人员来说，进一步的优点和变形是显而易见的。因此，本发明在其更广的方面并不限于这里表示和描述的具体细节以及实施例。因此，在不脱离由附加的权利要求及其等同物限定的本发明总的发明构思的范围内，可以实施各种变形。

Claims (3)

1、一种脉冲信号发送装置，具备：

信号生成器，以规定的定时生成近似于高斯误差函数的波形的脉冲信号；

发送器，将由该信号生成器生成的脉冲信号进行功率放大并发送；

评价器，从上述功率放大后的脉冲信号中提取脉冲波形部分，将该脉冲波形部分与理想波形进行比较而求出其误差量，评价该误差量是否处于规定误差范围内；以及

波形控制器，对上述信号生成器，每当由上述评价器评价为上述误差量处于规定误差范围之外时，对上述脉冲信号的波形实施修正，使得上述误差量减小。

2、一种脉冲信号发送装置的波形调整方法，该脉冲信号发送装置以规定的定时生成近似于高斯误差函数的波形的脉冲信号，将生成的脉冲信号进行功率放大并发送，该方法包括：

从上述功率放大后的脉冲信号中提取脉冲波形部分，

将上述提取出的脉冲波形部分与理想波形进行比较而求出其误差量，并评价该误差量是否处于规定误差范围内，

每当评价为上述误差量处于规定误差范围之外时，对上述脉冲信号的波形实施修正，使得上述误差量减小。

3、一种DME地面站装置，通过接收来自航空器的询问信号并以规定的定时发送规定了波形的发送脉冲信号来提供距离信息，具备：

接收器，接收上述询问信号；

信号生成器，根据上述接收器的接收定时以规定的定时生成近似于高斯误差函数的波形的脉冲信号；

发送器，将由该信号生成器生成的脉冲信号进行功率放大并发送；

评价器，从上述功率放大后的脉冲信号中提取脉冲波形部分，将该脉冲波形部分与理想波形进行比较而求出其误差量，评价该误差量是否处于规定误差范围内；以及

波形控制器，对上述信号生成器，每当由上述评价器评价为上述误差量处于规定误差范围之外时，对上述脉冲信号的波形实施修正，使得上述误差量减小。

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