JP2001506008A - 計器着陸システム（ｉｌｓ）のための滑空経路送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の放射アンテナ（Ａ１，Ａ２，Ａ３）を具備して種々の搬送及び側帯成分を含む低周波変調された高周波信号をフラウンホーファー領域で重畳して航空機によって分析可能な、高周波信号の位相が相互に特定の関係を有する誘導信号を照射する計器着陸システム（ＩＬＳ）のための滑空経路送信装置において、放射アンテナに供給される高周波信号毎に個別のデジタル制御変調器（４５，４６，４７）が設けられ、当該変調器が高周波（ｆ１）の位相と振幅を変調し、変調された高周波信号をそれぞれに対応する放射アンテナ（Ａ１，Ａ２，Ａ３）に送ることを特徴とする装置。このことによって供給ネットワークのコスト低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 計器着陸システム（ＩＬＳ）のための滑空経路送信装置 本発明は、複数の放射アンテナを具備する計器着陸システム（ＩＬＳ）の滑空 経路送信装置、特に、当該装置によって放射され航空機によって分析される誘導 信号が、フラウンホーファー領域で重畳された、位相相互間に一定の関係を有す る搬送波及び側波帯成分を含む低周波変調高周波信号である装置に関するもので ある。 従来のこの種のシステム、いわゆるＩＬＳＮＯＭ型アレー及びＢ型アレーでは 、搬送波信号（ＣＳＢ）と側波帯信号（ＳＢＯ）は地上からの高さが異なるアン テナＡ１、Ａ２及びＡ３又はＢ型ではアンテナＡ１及びＡ２から放射される。こ の信号は、フラウンホーファー領域において重畳された、航空機が分析すること のできるＩＬＳ規格に対応する誘導信号である。周知のように、各アンテナは、 単一の信号成分のみを受け取るのではなく、むしろ複数の重畳信号成分が複数の アンテナに供給される必要がある。これは、必要とされる出力までブーストされ た純粋な搬送波信号（ＣＳＢ）と側波帯信号（ＳＢＯ）を、フィードネットワー クつまりいわゆる負荷分散装置で重ね合わせて必要な高周波信号を発生させるこ とによって行われる。ＩＬＳシステムの滑空経路の最も精密なセッティングに必 要な位相調整、特にシステムを初めてセットアップする際に必要になる位相調整 のためには、手動調整を要する位相シフタをアンテナに近接して配置することが 必要になる。負荷分散装置はコストがかかり、故障しがちである。 本発明の目的は、より簡易な送信装置を提供することである。 この目的は、請求項１の特徴部に記載されたように、放射アンテナに供給され る高周波信号毎に別個のデジタル制御変調器を設け、変調器は供給された高周波 振動の位相と振幅を予め決められたパターンに従って変調し、対応する放射アン テナに変調高周波信号を供給するこ とによって達成される。 従って、本発明においては、発信されるべき高周波成分は負荷分散装置によっ て生成されるのではなく、変調器で生成された信号は負荷分散装置を有しない単 一アンテナ、つまり、アンテナ近傍に複雑かつ費用のかかる重畳装置を有する負 荷分散装置の無い単一アンテナに直接送られる。通常のシステムでも使用されて いるクリアランス信号を発生する場合だけ、信号は３つのうちの２つのアンテナ に送られるが、このときに単純な構成の出力カプラ、特に３dBカプラが用いられ る。他の利点は、変調器の操作によりアンテナに送られる信号の位相を手動の位 相シフタで調整できるよう変更できる点である。変調器の操作は純粋に電子的な 手段によって行うことが可能であり、そのことによって遠隔操作と自動帰還制御 が可能になる。 航空機を使用して滑空経路を調査するとき、本発明によれば測定結果とシステ ム要請に基づいて極めて高速な調整が可能であり、手動による位相シフタ調整が 不用であるために航空機の必要時間ひいては調査の費用、システムをセットアッ プするための時間が短縮されことになる。 本発明の１実施例によれば、変調信号発生器は、記憶装置にデジタル情報とし て記憶された少なくとも１つの波形に基づき対応する変調器に供給するパターン を発生させる。この方法の利点の１つは、デジタル情報として記憶することによ りパターンの計算が高速、正確になることである。 本発明の他の１つの実施例では、変調信号発生器はさらに他の記憶装置を有し ており、少なくとも１つのデジタル量として記憶された波形に基づきパターンが 生成された後で、少なくとも１つのパターンが当該記憶装置に記憶され、この記 憶装置から読み出されたパターンが対応する変調器に送られる。この方法の利点 は、繰り返し再計算を行うようなこと無しに長い時間にわたって訂正済みの調整 値を利用することができる点である。 本発明の他の実施例はクリアランス信号も発生することができ、クリアランス 信号を必要なアンテナに結合するための結合装置を備える。この実施例の利点の １つは、本発明に基づく装置によってクリアランス信号も処理できることである 。 本発明の他の１つの実施例によれば、装置は予め決められたいくつかのパター ンを有するクリアランス信号を変調器によって発生させる。この実施例の利点の １つは、本発明の基本概念がクリアランス信号にも適用されることである。 本発明の他の実施例によれば、振幅と位相に関して放射された高周波の特徴を 有する計測信号は、帰還制御信号装置に送られそこで規定の値と比較される。規 定の値に対する測定値の偏差が閾値を超えていれば、値が閾値を越えなくなるよ うパターンを修正する帰還制御が実施される。この実施例の利点の１つは、アン テナの放射信号の修正が容易なことである。 本発明の他の実施例によれば、遠隔操作によってシステムを調整し制御するこ とが可能な遠隔操作ユニットに結合することが可能である。このことは操作及び メンテナンスにおいて利点がある。 本発明の上記以外の利点及び特徴は、図面を参照しながら行う実施例の詳細な 説明によっておのずと明らかになるはずである。実施例はそれぞれ相互に組み合 わせても、あるいは、単独でも実施することができる。 図面の簡単な説明 図１は、滑空経路送信装置の第１の実施例の回路構成と誘導信号を示すブロッ ク図である。 図２は、変調信号発生装置と他の装置の結合を示した拡張された回路のブロッ ク図である。 図３は、図１に示された実施例に対してクリアランス信号発生装置を追加した 第２の実施例を示すものである。 実施態様の説明 アンテナＡ１、Ａ２およびΛ３に送るべき信号を発生させるトランスミッタ装 置を参照しながら本発明を説明する。 従来技術として知られているこれらアンテナの配置及び誘導信号を発生するた めの高周波についてまず説明する。アンテナＡ１は最も地面に近く、アンテナＡ ３の地上高が最も高い。地面は、導電性を有するためにアンテナから放射された 信号の反射波を生じ、それによって鉛直方向の形状形成を可能にする。 アンテナＡ１およびＡ２には、（それ自体振幅変調された）搬送信号と称する 信号ＣＳＢ−１およびＣＳＢ−２が供給される。通常の変調周波数及び変調率は ＣＳＢ−１に関して９０Ｈｚにおいて４６％、１５０Ｈｚにおいて３４％であり 、ＣＳＢ−２に関して９０Ｈｚで６４％、１５０Ｈｚで１６％である。これらの 数値はもちろん本発明にとって確定的なものではない。アンテナＡ３は、搬送信 号無しでＳＢＯ（Ｓｉｄｅ Ｂａｎｄ Ｏｎｌｙ）信号を発する。フラウンホー ファー領域で搬送信号と側波帯信号を重畳して、航空機に分析可能な振幅変調信 号が生成される。この信号のパーセント変調との差異は予め定められた滑空経路 に依存する。航空機が所定高度よりも高すぎるか低すぎるかによって９０Ｈｚ変 調以上あるいは１５０Ｈｚ以上の変調成分を受信することになり、パイロットに とっては「高度を下げよ」あるいは「高度を上げよ」という指示になる。アンテ ナＡ１とＡ３に送られるいわゆるクリアランス信号も周知である。これらのアン テナから放射される信号は、振幅に関する対称性を有していない。 本発明に関して、クリアランス信号の存在自体は重要ではないが、クリアラン ス信号もまた、下記に示すように、本発明に従って生成し、アンテナに送ること ができる。 図１に示したトランスミッタは、本実施例の場合には、およそ３２８Ｈｚから ３３５Ｈｚの間にある高周波ｆ１（以下に於いて誘導搬送電波と称する）を発生 させるトランスミッタ制御装置４０を備える。誘導搬送高周波ｆ１は、誘導信号 を発生するために別々の出力部を通じて変調器４５、４６および４７に送られる 。変調入力４５〜４７は、変調ライン５１〜５３によって変調信号発生器６０の 出力部に接続されている。 変調信号発生器６０は、アンテナＡ１、Ａ２およびＡ３に直接送ることのでき る変調信号を変調器４５、４６および４７の出力部に発生させる。 ここに記載したようなトランスミッタの場合には、異なる変調器相互間におい て一定の位相差が確保され維持されることが重要である。このような装置の例は ドイツ特許出願公開公報ＤＥ−Ａ１−３０２９１６９に開示されており、本発明 の実施例にも示されている。この目的のためには、（半導体要素によって実現さ れた）サンプリングスイッチを有し、それぞれの変調器からの出力信号が次々に 送られてくる位相メータが提案される。出力信号は、制御トランスミッタ４０か ら送られる参照搬送信号（＝誘導搬送高周波ｆ１）と比較される。ここにおいて 望ましくない位相ずれが、詳しくはドイツ特許出願公開公報ＤＥ−Ａ１−３０２ ９１６９に記載されている方法によって検出される。制御することのできる位相 シフタがそれぞれの変調器の高周波回路の入力側に具備される。それぞれの位相 シフタに位相制御信号を供給することで、望ましくない位相ずれが矯正される。 振幅の偏差も同様に検出され、訂正信号によって矯正される。 図２に示されているように、変調信号発生器６０は、第１のデジタルメモリ６ ２（たとえばＲＯＭである）に、十分に小さな刻み幅で９０Ｈｚと１５０Ｈｚの 正弦波形のデータを記憶している。この目的のために、増分として１度を選択し た。記憶された２つの波形に基づき、９０Ｈｚと１５０Ｈｚの２つの波形の組み 合わせによって表現することのできる波形であればすべて、変調信号発生器６０ に具備された演算装置６４によってデジタル演算し、デジタル情報として第２の 記憶装置６６、６７（ＲＡＭ）に記憶することが可能である。記憶されたパター ンのデジタル値は変調アドレスカウンタ６８によって出力され、デジタル‐アナ ログ変換器と（同様に変調信号発生器６０に具備された）平滑化装置でアナログ 波形に変換され、変調器４５〜４７において変調に（図３に示されているように 変調器４８での変調にも）使用される。説明を簡単にするために、図２ではアン テナＡ３に信号を供給する変調器４６だけを示してある。演算装置６４はマイク ロプロセッサシステムを具備する。 制御コンピュータ６９は、アンテナに流れる電流の位相と振幅を表し実施例の 場合は方向カプラ（アンテナＡ３に対するものは７０）によって得られる計測信 号を、マイクロプロセッサのバスを通じて演算装置６４に供給する。予め定めら れた値からの偏差が過大になると帰還制御が作動する。 変調信号発生器６０は遠隔制御ユニット７２を具備する。当該ユニットはター ミナルから操作でき遠隔操作装置への接続のためにデータ通信モデムを有する。 図３（および図１）に示した例においては、誘導搬送高周波ｆ１は、ここでは ４０'と表示された制御トランスミッタのそれぞれの出力部を経由してそれぞれ の変調器４５、４６および４７に制御信号の発生のために供給される。加えて、 周波数ｆ１とは１６ｋＨｚだけ異なる、この例の場合にはｆ１よりも１６ｋＨｚ だけ低い周波数ｆ２の信号が、制御トランスミッタ４０’の出力部Ｃ１から出力 され、クリアランス信号を発生させるために変調器４８に送られる。さらに図１ に示す例においては、変調器４８の変調入力は変調ライン５４を通じて６０'で 表示された変調信号発生期の出力部に接続される。 クリアランス信号を提供するために単純な信号分配回路７５が使用される。図 ３に示されるように、従来の複雑な負荷分散回路に比較して信号分配回路７５は 、３つの３ｄＢカプラ８２〜８４、３ｄＢカプラ８２と８４は追加の要素として ３ｄＢカプラ８３は出力分配装置としてそれぞれの出力は他の２つのカプラに供 給される、を具備するに過ぎない。変調器４５の出力信号は、３ｄＢカプラ８２ の他の入力部に送られ、出力はアンテナΛ１に送られる。変調器４６の出力信号 は３ｄＢカプラ８４の他の入力部に送られ、その出力はアンテナＡ３に送られる 。変調器４７の出力信号は３ｄＢカプラを介することなくアンテナＡ２に直接送 られる。 実施例で示した装置の変調率は下記の通りである： 変調器４５（アンテナＡ１用にＣＳＢ＋ＳＢＯを発生）：９０Ｈｚで４６％、 １５０Ｈｚで３４％； 変調器４６（アンテナＡ３用にＳＢＯのみを発生）； 変調器４７（アンテナＡ２用にＣＳＢ＋ＳＢＯを発生）：９０Ｈｚで６４％、 １５０Ｈｚで１６％； 変調器４８（クリアランス信号を発生）：９０Ｈｚで２５％、１５０Ｈｚで５ ５％； デジタル演算とそれに引き続くアナログ波の発生にとっては、単一周波数の正 弦波の４分の１波長に相当する波形を記憶すれば十分である。この場合は、２つ の完全な波形を記憶しておいた前出の実施例に比較して演算自体は大きくなる。 実施例においては振幅変調を用いたが、本発明は、この変調方式に限定される わけではない。たとえば、本発明において位相変調を用いることも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クライベール，ヘルベルト ドイツ国 Ｄ―71638 ルートヴィッヒス ブルク，ゲオルグ―クロップ―シュトゥラ ッセ 19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 複数の放射アンテナ（Ａ１，Ａ２，Ａ３）を具備して種々の搬送及び側帯 成分を含む低周波変調された高周波信号をフラウンホーファー領域で重畳して航 空機によって分析可能な、高周波信号の位相が相互に特定の関係を有する誘導信 号を照射する計器着陸システム（ＩＬＳ）のための滑空経路送信装置において、 放射アンテナに供給される高周波信号毎に個別のデジタル制御変調器（４５，４ ６，４７）が設けられ、当該変調器が高周波（ｆ１）の位相と振幅を変調し、変 調された高周波信号をそれぞれに対応する放射アンテナ（Ａ１，Ａ２，Ａ３）に 送ることを特徴とする装置。 ２．請求項１に記載した装置において、対応する変調器（４５，４６，４７）に 提供されるパターンを生成する変調信号発生器（６０）を有し、変調信号発生器 （６０）は記憶装置（６２）にデジタル情報として記憶された少なくとも１つの 波形に基づきパターンを発生させることを特徴とする装置。 ３．請求項２に記載した装置において、記憶された情報に基づく修正値を記憶す る第２の記憶装置（６６，６７）が変調信号発生装置（６０）に対応して設けら れたことを特徴とする装置。 ４．請求項１ないし請求項３の何れかにおいて、照射される高周波の振幅および 位相の特徴をあらわす計測信号が器官制御装置に供給され、規定の値と比較され 、測定値と規定値との偏差が所定の値を超えた場合には規定の値が得られるよう 少なくとも１つのパターンが修正されることを特徴とする装置。 ５．請求項１ないし請求項４の何れかにおいて、トランスミッタを遠隔地から調 整、制御することのできる遠隔操作装置（７２）が設けられたことを特徴とする 装置。 ６．請求項１ないし請求項５の何れかにおいて、クリアランス信号を発生するこ とができ、クリアランス信号とアンテナ（Ａ１，Ａ３）を接続するカップリング 装置（８２，８３，８４）が設けられたことを特徴とする装置。 ７．請求項１ないし請求項６の何れかにおいて、所定のパターンを有する変調器 （４８）によってクリアランス信号を発生することができることを特徴とする装 置。