JP2000292535A - 機上タカン装置 - Google Patents

機上タカン装置

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JP2000292535A
JP2000292535A JP11102472A JP10247299A JP2000292535A JP 2000292535 A JP2000292535 A JP 2000292535A JP 11102472 A JP11102472 A JP 11102472A JP 10247299 A JP10247299 A JP 10247299A JP 2000292535 A JP2000292535 A JP 2000292535A
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distance
output
transmitter
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Masayasu Nishizaki
正康 西崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地上タカン装置の受信機に対するマルチパス
の影響を低減する。 【解決手段】 航空機搭載の機上タカン装置は、飛行場
に設置してある地上タカン装置から方位情報を含む応答
パルスを得ており、この応答パルスから計算された距離
情報は距離計算回路8から出力される。送信機4の送信
出力は、通常ALC回路11の制御により一定出力とな
っているが、距離計算回路8から出力される距離データ
が200〜15NMでは、ALC回路11により送信機
4の出力は一定出力となっている。距離データが15〜
0NMになると、切換回路10によりALC回路11の
出力から制御信号発生器12の制御電圧に切り換える。
この制御電圧は、距離の減少と共に送信機の出力が減少
する特性となるように、ROM等にテーブルとして書き
込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機に地上局の
方位及び距離を与える極座標方式による無線航法援助シ
ステムに関し、特に、航空機に搭載される機上タカン装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】タカン装置は、航空機搭載の機上タカン
装置と地上設置の地上タカン装置で構成され、航空機に
地上局の方位及び距離を与える極座標方式による無線航
法援助システムである。
【0003】方位は、地上タカン装置で送信される方位
情報から算出する。又、距離は、二次レーダーによる方
法で航空機から質問信号を送出し、地上タカン装置がこ
れを受信・処理し、応答信号として送信した信号を航空
機が受信検出・処理しその時間差から距離を計算する。
【0004】図5は、機上タカン装置の従来技術を示す
ブロック図である。機上タカン装置は、送受信機1、空
中線2および指示器3からなり、送受信機1は、質問パ
ルスを発生する質問パルス発生回路13と、質問パルス
をサーキュレータ5を介して空中線2へ送出する送信機
4と、空中線2によって受信された地上タカンの送信信
号をサーキュレータ5を介して受信する受信器6と、質
問パルスと応答信号から距離を計算して指示器3へ出力
する距離計算回路8と、受信信号から方位を計算して指
示器3へ出力する方位計算回路7と、送信機4の送信出
力を制御するALC回路11によって構成されている。
【0005】送信機4の送信出力Ptは、ALC回路1
1によって常に一定の出力Pt=約500W以上となる
ように制御されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】地上タカン装置は0〜
200NM(海里)以上の覆域をカバーするため、その
受信感度は−95dBm以下である。このため地上タカ
ン装置・受信機の入力は、0.05〜200NM以上の
自由空間ロスに対応するダイナミックレンジが要求され
るが、−85dBm以上で飽和する。飽和しても信号の
有無だけなら問題はない。
【0007】送信機4の送信周波数をF(Hz)、距離
をR(m)、光速をC(m/s)、1NM(海里)=1
852mとすると、自由空間ロスL(dB)は、次式で
計算される。
【0008】 L=20log(4πFR/C)………(1) 距離0.05NMと200NMの差は、 20log(200/0.05)=72dB である。この値から地上タカン装置の受信機入力Prを
求めると、タカン装置の場合、空中線利得と給電線ロス
がほぼ同等であるから、概算以下の値になる。
【0009】 Pr=10log(Pt)−L =−15dBm(0.05NM) 〜−87dBm(200NM)………(2) この値によって生じるマルチパスは、約20dB低下す
ると仮定すると15NMの場合、信号レベルは−64.
5dBmでマルチパスレベルは−84.5dBmとな
る。
【0010】この値は、地上タカン装置の受信感度−9
5dBmに対して大きい。従って、機上タカン装置から
の質問パルスで発生したマルチパスが地上タカン装置・
受信機を飽和させて、距離を異常指示させる原因になっ
ている。
【0011】本発明の目的は、マルチパスによる距離の
異常指示を低減することができる機上タカン装置を提供
することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による機上タカン
装置は、帰投する飛行場へ進入する際に測定した距離情
報を基にして、飛行場に接近するに従って質問パルスを
送出する送信機の送信出力を漸次低減することにより、
地上タカン装置の受信機に対するマルチパスの影響等を
低減するものである。
【0013】具体的には、質問パルスと応答パルスの間
の時間間隔により距離計算回路で計算した距離データが
予め設定された距離となった時点から送信出力を距離に
応じて制御する制御信号発生回路が作動し、距離が小さ
くなる程送信機の送信出力を低減させる。これにより地
上タカン装置の受信信号が弱くなりマルチパスに対する
影響の低減を図る。
【0014】また、従来と同じALC回路による制御
(送信出力を一定)にする場合は、スイッチ回路により
制御信号発生回路との間で切換操作することにより行わ
れる。スイッチ回路によりALC回路への切換操作が行
われた場合には、表示灯を点灯することによりその旨を
表示させる。これにより機上タカン装置の送信出力制御
の状態をパイロットに知らせることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態を示
すブロック図である。本発明による機上タカン装置の送
受信機1は、距離計算回路8から距離データを受けて送
信機4の送信出力を制御する制御信号発生回路12を有
している点を特徴としている。
【0016】質問パルスを生成する質問パルス発生回路
13の一方の出力は、送信機4の出力をパルス変調しサ
ーキュレータ5を経由して空中線2から放射される。質
問パルス発生回路13の他方の出力は、距離計算回路8
のスタートパルスとして使用される。
【0017】一方、空中線2で捕捉された地上タカン装
置の送信出力(方位情報と応答パルスを含む)は、サー
キュレータ5を経由し受信機6で受信・検波される。受
信機6の出力の一方は方位計算回路7に入力され、方位
計算回路7で方位が計算され指示器3に指示される。
【0018】受信機6の出力の他方は距離計算回路8に
入力され、距離計算回路8で応答パルスが検出されスト
ップパルスが生成されて、先に述べたスタートパルスか
らストップパルス迄の時間をカウンターで計数すること
により距離算出が行われ指示器3に指示される。
【0019】送信出力を一定に制御するフィードバック
ループを構成するALC回路11の出力と、距離計算回
路8の距離データが10〜15NM(海里)になった時
点で作動し、距離が小さくなるに従って制御電圧を小さ
くして送信機4の送信出力を低減させる制御を行う制御
信号発生回路12の出力は、切換回路10によってその
いずれか一方の出力が選択され、送信機4に送信出力制
御信号として入力される。
【0020】切換回路10の切換信号は、距離計算回路
8の距離データが10〜15NM(海里)になった時点
で、制御信号発生回路12からの切換信号によって切り
換えられるが、従来と同じALC回路11による制御
(送信出力を一定)とする場合は、スイッチ回路9を操
作することにより行われる。又スイッチ回路9の操作が
行われた場合には、表示灯が点灯するようにしてALC
回路11が作動状態となっていることを知らせる。
【0021】図2は、本発明の実施の形態における制御
信号発生回路12の構成例を示すブロック図である。制
御信号発生回路12は、比較較回路21、ROM22、
D/A変換器23及びゲート回路24から構成される。
【0022】比較回路21は、予め定められた設定値と
距離データ値が一致又はそれ以下のとき、切換回路10
に対して切換信号を出力する。また、ROM22には、
距離計算回路8からの距離データ値(2又は10進数)
に対応した制御電圧テーブルが記憶されている。ROM
22の出力は、D/A変換器23でデジタルデータから
アナログ信号に変換され、ゲート回路24を経由して制
御電圧として出力される。ROM22に記憶される制御
電圧テーブルの内容は、送信機4の制御電圧/出力特性
により決定される。
【0023】図3は、距離データと制御電圧および送信
出力との関係を示しており、ROM22には、この距離
データと制御電圧の関係が制御電圧テーブルとして記憶
されている。
【0024】次に、本発明の動作について、図1〜3を
参照して説明する。航空機搭載の機上タカン装置は、飛
行場に設置してある地上タカン装置から方位情報を含む
応答パルスを得ており、この応答パルスから計算された
距離情報は距離計算回路8から出力される。
【0025】送信機4の送信出力は、通常ALC回路1
1の制御により一定出力となっているが、本発明による
機上タカン装置では、距離計算回路8から出力される距
離情報により、地上局が設置された飛行場の10〜15
NM近辺になったことが検出されると、機上タカン装置
の送信出力を距離の減少と共に低減する。
【0026】図3を参照すると、距離データ(NM)が
200〜15NMにおいて、制御信号発生回路12の出
力は、ALC回路11の出力と同等レベルの出力を発生
している。従って、距離データが200〜15NMで
は、切換回路10の出力は、制御信号発生器12の比較
回路21の出力・切換信号(Hレベル)によりALC回
路11から供給され、送信機4の出力は一定出力となっ
ている。
【0027】距離データが15〜0NMになると、比較
回路21からの切換信号はLレベルになり、切換回路1
0の出力をALC回路11の出力から制御信号発生器1
2の制御電圧に切り換える。この制御電圧は、距離の減
少と共に送信機の出力が減少する特性となるように、R
OM22にテーブルとして書き込まれている。なお、1
NM以下のときに送信機の出力制御が難しい場合には、
1NM以下では一定の制御電圧とする。
【0028】次に、ROM22のテーブルの算出式を示
す。距離をR(NM)とし、また、基準として、距離1
5NMにおける出力を500W、そのときの制御電圧を
10V(50W/1V)と仮定すると、 制御電圧(V)=10*10E(20log(R/15))/10……(3) 送信出力(W)=500*10E(20log(R/15))/10……(4 ) となる。
【0029】一例を示すと、距離が10NMの場合、制
御電圧は4.44V、送信出力は222W、4NMの場
合には、制御電圧は0.71V、送信出力は35.5
W、1NMの場合には、制御電圧は0.025V、送信
出力は1.25Wとなる。尚、送信出力と制御電圧の関
係が一定の関係にない場合は、関数特性曲線を使用す
る。即ち、送信機特性に合わせた曲線をテーブルにすれ
ば良い。
【0030】図4は、本発明の他の実施の形態を示すブ
ロック図であり、図1の機上タカン装置において、距離
計算回路から送信機の制御に関する部分の構成を変更し
たものである。
【0031】図4において、距離計算回路8のデータ出
力は、比較器42で複数の設定値と比較され、それぞれ
の切換信号を出力する。また、各切換信号の論理和の出
力を切換回路41に加える。質問パルスを送信する送信
機30は、搬送波発振器31と、該搬送波を変調ドライ
バー37から出力される質問パルスを振幅変調し且つ増
幅する複数段のAMP32〜34と、該複数段のAMP
のうちAMP33、34を比較器42の切換信号により
短絡するPINダイオードで構成される複数のスイッチ
35、36と、ALC結合回路38と、検波回路39と
によって構成されている。
【0032】切換回路41には、ALC回路11の出力
と一定電圧回路40の出力が入力されており、距離計算
回路8からの距離データが、10〜15NMよりも大き
いときには、ALC回路11の出力が選択され、送信機
30の出力が一定となるように変調ドライバー37から
出力される変調パルスレベルが制御される。
【0033】距離計算回路8からの距離データが、10
〜15NMよりも小さくなると、比較器42の論理和出
力により切換回路41が一定電圧回路40側に切り換え
られ、変調ドライバー37から出力される質問パルスの
レベルは一定に固定されるが、距離データに応じてスイ
ッチ35、36の一方または両方が比較器42の切換信
号によりステップ的に短絡される。その結果、送信機3
0の送信出力はステップ的に減少する。ステップの段数
を増加することによって細かな送信出力の制御が可能に
なる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、飛行場との距離が接近
したときに、距離に応じて送信出力を低減しているの
で、地上タカン装置・受信機の飽和を防ぐことができ、
地上タカン装置の受信機に対するマルチパスの影響を低
減できる。
【0035】また、機上タカン装置から必要以上の送信
出力を送出しないので、電波干渉の影響を低減できる。
【0036】また、母機タカンのAGCは、最も近い航
空機の受信入力によって決まるため、最大覆域は、最も
近い航空機の4倍までとなっているが、本発明によれ
ば、近い航空機の出力が下がると相対受信レベルが下が
り遠い航空機との相対レベル差が小さくなるので、航空
機対航空機のモードにおいて使用覆域を延ばすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】図1における制御信号発生回路の詳細ブロック
図である。
【図3】本発明の動作を説明するための図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図5】従来技術を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 送受信機 2 空中線 3 指示器 4,30 送信機 5 サーキュレータ 6 受信機 7 方位計算回路 8 距離計算回路 9 スイッチ回路 10,41 切換回路 11 ALC回路 12 制御信号発生回路 13 質問パルス発生回路 21 比較回路 22 ROM 23 D/A変換器 24 ゲート回路 31 発振器 32,33,34 AMP 35,36 スイッチ 37 変調ドライバー 38 ALC結合回路 39 検波回路 40 一定電圧回路 42 比較器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 航空機に地上局の方位及び距離を与える
    無線航法援助システムにおける航空機搭載の機上タカン
    装置において、 前記機上タカン装置から質問パルスを送出する送信機の
    送信出力を、前記地上局との間の距離に基づいて制御す
    る制御手段を有していることを特徴とする機上タカン装
    置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記距離が所定距離よ
    りも大きいときには、前記送信出力が所定の一定出力と
    なるように前記送信機を制御し、前記距離が所定距離よ
    りも小さいときには、その距離が小さくなるほど前記送
    信出力を小さくするように制御する手段を有しているこ
    とを特徴とする請求項1記載の機上タカン装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記距離が所定距離よ
    りも大きいときには、前記送信出力が所定の一定出力と
    なるように前記送信機を制御し、前記距離が所定距離よ
    りも小さいときには、その距離の減少に伴って前記送信
    出力を段階的に小さくするように制御する手段を有して
    いることを特徴とする請求項1記載の機上タカン装置。
  4. 【請求項4】 質問パルスを発生する質問パルス発生回
    路と、該質問パルスを送出する送信機と、応答信号を受
    信する受信機と、前記質問パルスと前記応答信号から距
    離を計算する距離計算回路と、前記応答信号から方位を
    計算する方位計算回路と、前記距離計算回路から出力さ
    れる距離データを受けて前記送信機の送信出力を制御す
    る制御信号発生回路を有していることを特徴とする機上
    タカン装置。
  5. 【請求項5】 前記送信機の送信出力が一定の出力とな
    るように制御するALC回路と、該ALC回路からの制
    御電圧と前記制御信号発生回路からの制御電圧のいずれ
    か一方を前記送信機に出力する切換回路とを備え、前記
    制御信号発生回路は、前記距離データが所定値よりも大
    きいときには前記ALC回路からの制御電圧を、また前
    記距離データが所定値よりも小さいときには前記制御信
    号発生回路からの制御電圧を選択するように前記切換回
    路を制御する手段を有していることを特徴とする請求項
    4記載の機上タカン装置。
  6. 【請求項6】 質問パルスを発生する質問パルス発生回
    路と、該質問パルスを送出する送信機と、応答信号を受
    信する受信機と、前記質問パルスと前記応答信号から距
    離を計算する距離計算回路と、前記応答信号から方位を
    計算する方位計算回路と、前記距離計算回路から出力さ
    れる距離データを受けて前記送信機の送信出力を制御す
    る制御手段を有する機上タカン装置において、 前記送信機は、搬送波発振器と、該搬送波発振器からの
    搬送波を前記質問パルス信号で振幅変調し且つ増幅する
    複数段の変調増幅器と、該複数段の変調増幅器のそれぞ
    れに前記質問パルス信号を変調信号として供給する変調
    ドライバーと、前記複数段の変調増幅器のうちの初段を
    除くそれぞれと並列接続された複数の短絡用スイッチと
    を有しており、 前記制御手段は、前記距離計算回路から出力される距離
    データを複数の設定値と比較することにより複数の第1
    の切換制御信号を出力して前記複数の短絡用スイッチを
    それぞれオンオフする比較器を有していることを特徴と
    する機上タカン装置。
  7. 【請求項7】 前記送信機の送信出力が一定の出力とな
    るように前記変調ドライバーに対して制御信号を供給す
    るALC回路と前記変調ドライバーに対して一定の電圧
    を供給する一定電圧回路のいずれか一方を選択する切換
    回路を有し、前記比較器は、前記短絡用スイッチが全て
    オフの時には前記ALC回路を選択し、前記短絡用のス
    イッチのうちの少なくとも一つがオンの時には前記一定
    電圧回路を選択するように前記切換回路を制御する第2
    の切換制御信号を出力することを特徴とする請求項6記
    載の機上タカン装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210083086A (ko) * 2019-12-26 2021-07-06 우리항행기술(주) 무인항공기용 전파측위시스템 및 무인항공기용 항행방법
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