JP2003511707A - レーダーシステム及びレーダー法 - Google Patents

レーダーシステム及びレーダー法

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JP2003511707A
JP2003511707A JP2001530610A JP2001530610A JP2003511707A JP 2003511707 A JP2003511707 A JP 2003511707A JP 2001530610 A JP2001530610 A JP 2001530610A JP 2001530610 A JP2001530610 A JP 2001530610A JP 2003511707 A JP2003511707 A JP 2003511707A
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ライオンズ,ジエフリー
パイウエル,マイケル
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Abstract

(57)【要約】 敵味方識別(IFF)信号を検知しデコーディングするようにされる電子サポート手段(ESM)を備えた移動レーダーシステム。本システムは、受信IFF信号をデコードすなわち解読する手段を備えている。本システムは、IFF応答及び質問信号を送信するようにされる電子対策(ECM)送信機を使用する。送信すべきIFF信号は暗号化され得る。ESM及びECM構成要素にIFF手段を組込むことにより、送信及び受信手段の分担使用により、大きさ及び重さが低減されることになる。ESMアンテナを用いてIFF信号が送信されるので、これらのIFF信号は特定の航空機に向けて指向させることができ、それにより擬似送信を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の分野 本発明は、ESM/ECM機能に加えてIFFトランスポンダー(応答器)及
び質問器機能の能力を提供するシステム及び方法に関するものであり、一層特に
排他的ではないが航空機用のそのようなシステム及び方法に関する。このような
システム及び方法は、陸上、空中、海上又は宇宙で使用する他の運搬手段に応用
される得る。
【0002】 航空交通管制(ATC)のため、民間航空機及び軍用航空機は敵味方識別トラ
ンスポンダーを装備することが要求されている。このようなトランスポンダーは
、空港に通常配備されている地上局からの無線周波数(RF)要求を受信する際
に高度、速度及び航空機の識別コードのような情報に対して自動的に応答する。
【0003】 対立する場合には、この識別報告を使用して、味方同志の事故を防ぎ、戦闘空
間の画像又は認識を得る際の情報を友好的に助ける。敵軍がこの識別報告を不当
に使用するのを防ぐために、質問信号はコード化され、又は極最近のシステムで
はエンコード化される。
【0004】 また、トランスポンダーは、民間航空交通管制要求を満たすことが必要である
【0005】 すなわち、この場合、トランスポンダーが航空機の識別及び現在の高度に応答す
ること以外コーディング又はエンコーディングの要求はない。軍用のIFFトラ
ンスポンダーは民間ATCモードで作動できる。緊急モードも設けられ、トラン
スポンダーは、パイロットの脱出の場合又は同様な緊急時に遭難ビーコンとして
機能できる。
【0006】 トランスポンダーは、添付図面の図1に示すように、送信機/受信機ユニット
、上方及び下方送受信アンテナ及び制御ユニットを備えている。国際協定により
、それらは、中心周波数を1090MHzとする送信周波数帯域及び中心周波数
を1030MHzとする受信周波数帯域で作動し、各場合、帯域幅は通常10M
Hz以下である。
【0007】 IFFの軍用目的は、送信及び応答時に識別コードを用いて仲間の航空機を識
別することにある。この場合、いわゆるIFF“質問”において、航空機は、地
上局、地上/海上運搬手段によってか又は質問器を装備した別の航空機によって
識別のためのコード化要求に応答するように要求され得る。その日のコードを知
っている仲間の航空機だけが質問に対して正しく応答できる。殆どの戦闘機にお
いては、特別の“ブラックボックス”及びIFFトランスポンダーのものに対す
るアンテナを必要とするIFF質問器はしばしばメインノーズレーダーディシュ
にIFF質問器アンテナを取付けることにより実現される。このようにして、航
空機がそのレーダーで検出されると、その航空機は、トランスポンダーシステム
特有の無指向性伝送を介して質問している航空機の位置を言いふらすことなしに
、指向性ノーズレーダーディシュによって選択的に質問され得る。添付図面の図
2にはそのような構成の典型的な例を示している。
【0008】 全ての最近の軍用航空機はレーダー警戒レシーバー(RWR)か又は電子支援
手段(ESM)と呼ばれる一層有能なRWRを装備している。これら両手段の目
的は、航空機で受けたRFエミッションを受信し、識別し、分類すること、RF
信号の到来する方向のクルーを知らせること、及び“脅威”として分類される場
合には適切なクルー警戒及び報復手段を開始することにある。このような報復手
段はRF電子報復手段(ECMすなわちジャマー)を含むことができる。特に戦
闘機及び爆撃機並びにヘリコプター含む殆どの軍用航空機は、導体に取付けられ
るか又は内蔵されたECM能力を備えている。添付図面の図3には典型的な戦闘
機ESM/ECMシステムをブロック線図で示している。
【0009】 ESMレシーバーは本質的にはね航空機に入射するレーダー信号を検出するた
めに広い周波数帯域煮わたって迅速にスキャンされる感応性無線レシーバーであ
り、検出した信号はパルス毎に基いて分析され、記憶された情報収集体のエミッ
ター特性と比較することによってレーダー信号の源を特定する。ESMレシーバ
ーと組合さったアンテナ装置は信号の到達している方向を測定できる。
【0010】 ESMレシーバーから出された情報は、クルーに図式で与えられ、そして脅威
エミッターが検出されると、脅威の操作を混乱させるためにジャマーすなわち電
子報復手段(ECM)システムに指示するのに用いられ得る。ECMシステムは
、検出した脅威の周波数に同調され得かつ“テクニークジェネレーター”によっ
て発生された種々の複合信号を伝送できるRF送信機及び組合さったアンテナか
ら成っている。極最近のECMはそれらの効率を最大化するために、脅威システ
ムに向ってジャミング信号を指向させることができる。
【0011】 トランスポンダー信号は全ての方向に放出されるために、上記のようなIFF
トランスポンダーには潜在的な動作上の問題が伴う。最初の航空機が密かに飛行
し、そして敵機がそれの存在を検出する可能性を最小化するために無線信号を全
く放出しないシナリオを考慮する必要がある。別の仲間に役に立つもの、恐らく
連合航空機又は地上レーダーは最初の航空機に有効なIFF信号で質問し、そし
てそれのトランスポンダーはそれの識別を報知し、敵機にその存在に対して警告
する。敵機はそれの存在恐らくそれの振舞いを検出するためにトランスポンダー
信号をデコードすることができないことが認められるべきである。この問題は、
最初の航空機がそれのトランスポンダーの動作を抑えることにより回避され得る
が、しかしこれにより“仲間”に役に立つものによる交戦(戦闘)の危険を招き
得、最初の場所にIFFシステムを設けている価値がなくなる。
【0012】 本発明では、IFFトランスポンダー及び質問器の機能はESM/ECM機器
内に包括されるシステムを構成した。ESMはIFF質問を検出してデコード化
するのに使用され、また組合さったECMは適切な応答を好ましくは質問器の方
向に伝送するのに用いられる。応答は特に質問器に向けられ得るので、擬似エミ
ッションは最小化され、それにより航空機の存在を秘密に保つのに役立つ。IF
Fデコーダート組合さった機能及び暗号化コンピューターはまた好ましくは暗号
情報を受ける適切なインターフェース及び制御パネルと共にESM及びECM機
器に結合される。
【0013】 このシステムは、航空機の製造及びオペレーターの両方に対してIFFトラン
スポンダー及び質問器ボックス並びにアンテナを除去する結果として重要な利点
をもたらす。このシステムは重量、体積、出力及び冷却必要条件並びにコストを
低減できるという利益をもたらす。航空機の初期及び生涯コストは低減でき、そ
してこのシステムは航空機の信頼性を改善できる。またこのシステムは実質的な
戦術上の利点ももたらす。従って、このシステムは、航空機の電子サインを低減
するのに役立ち、相対した地上及び航空機搭載の脅威レーダーにより検出可能性
が低下するので、耐久性を改善する。またこのシステムは他の機能についての既
存の航空機のスペースを減少し及び(又は)性能改善を改善する。
【0014】 従って、本発明の一つの概念では、本発明は 無線周波数帯域幅における信号を通過させる少なくとも一つのアンテナ手段と
; 上記アンテナ手段を介しての遠隔送信機からの要求を受信しそれに応答する敵
味方識別(IFF)トランスポンダー手段と; 使用時に上記アンテナ手段を介して遠隔送信機を選択的に質問するIFF質問
器手段と; 潜在的な脅威を識別するために上記アンテナ手段で受信した無線周波数エミッ
ションを処理するレーダー警告受信(RWR)手段と; 電子対策(報復手段)信号を発生し、これらの信号を伝送のため上記アンテナ
手段に通す電子対策(ECM)手段と; を有する局用レーダーシステムを提供する。
【0015】 本装置は好ましくは、上記IFFトランスポンダー手段と、上記IFF質問器
手段と、上記RWR手段と、上記ECM手段と、上記アンテナ手段とのそれぞれ
の間の信号の通過を制御する制御手段を備えている。
【0016】 アンテナ手段を構成しているアンテナの数、形式及び形態は、特殊な応用に従
って広く変更できる。従って、本システムは、別個の送信及び受信アンテナを備
えることができ、また前方及び後方の半球をカバーできるようにそれぞれ別個の
前方向き及び後方向きの組の一つ以上のアンテナが設けられ得る。前方向き及び
後方向きの送信アンテナを設けることにより、上述の従来のシステムのいずれに
も存在していない後方半球IFF質問を実施する能力が得られる。これは、特に
本システムを装備した搬送手段又は局が戦闘領域の前方縁部を通過する際に軍事
的な関係において有用である。
【0017】 送信アンテナは好ましくは高度に指向性であり又は脅威を良好に避けるために
IFFトランスポンダーからの応答が狭いビームであるように高度に指向性をも
って作動できる。本システムはまた従来のIFF応答に比較して軍用IFF質問
に対して非常に細かな空間的応答を行うことができ、これもまた脅威を良好に避
ける。
【0018】 アンテナ手段は、一つ以上の位相整列アンテナを備えることができる。
【0019】 受信アンテナ手段は好ましくは、通常1°r.m.s.誤差の到達性能の指向
性をもっている。
【0020】 本システムはまた同じアンテナ手段を用いた航法装置及び同様な装置を備える
こともできる。従って、本システムは、上記制御手段の制御のもとでしかも上記
アンテナ手段から信号を受信するマイクロ波着陸システム(MLS)手段を備え
ることができる。同様に、本システムは、上記制御手段によって制御される距離
測定装置を備えることができ、そのための信号は上記アンテナ手段によって伝送
される。
【0021】 さらにまた、本システムは、無線通信装置を備えることができ、信号は上記ア
ンテナ手段によって伝送される。
【0022】 本システムはまた、好ましくは、IFF要求/応答を検出しデイスプレイ手段
に表示する及び(又は)脅威評価のためデータを用いて上記IFF要求/応答を
認識する手段を備えている。
【0023】 本システムは、多数の異なった応用、例えば陸上、空中又は海上において使用
され得るが、特に航空機に搭載して使用することに関して構成してきた。従って
、本発明は、上述のような航空機レーダーシステム及びそのようなシステムを装
備した航空機にまで及ぶ。
【0024】 本発明は、またIFFトランスポンダー、IFF質問器、並びに放射線を送受
信し、IFFトランスポンダー要求及び応答を伝送し、IFF質問要求を伝送し
、RWR/ESM信号を伝送し、そしてECM信号を伝送するアンテナ手段を有
するモバイル局に対するECM及びRWR/ESM設備を提供する方法も包含し
ている。
【0025】 上記で本発明について説明してきたが、本発明は上記の特徴及び下記で説明す
る特徴の全ての進歩性のある組合わせを包含するものである。
【0026】 本発明は種々の仕方で実施でき、以下単に例として添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。
【0027】 図示装置は全て、陸上、海上又は空中での応用に使用できることが強調される
が、航空機に装備して使用するようにされている。図1〜図3を簡潔に参照する
と、図1では、航空機には上方及び下方全方向アンテナ10、12がそれぞれ設
けられている。二つのアンテナ10、12は送受信切換え装置14に接続されて
いる。送受信切換え装置14は、アンテナ10、12が受信機16で受信する信
号を伝送するのに用いられることになるのか、又はアンテナ10、12が送信機
19から受信する信号を伝送するのに用いられることになるのかを決定する。受
信機16及び送信機19の両方は、デコーダーコンピューター17に接続される
【0028】 代わりに、二つのアンテナ10、12で受信/送信される全ての信号は、それら
信号が受信されると直ぐに、送信される直前に直接デコーダー17によって処理
され得る。デコーダー17が暗号データに対して形成される場合には、そのデコ
ーダー17は暗号化/暗号解読操作を実行するため暗号法データを受信し得る。
信号は制御パネル18の制御のもとでデコーダー17を介して受信機16と送信機
19との間で伝送される。
【0029】 図2のIFF質問器装置において、一つ又は複数のIFF質問器アンテナ21
は主ノーズレーダーディシュに装着される。アンテナ21は通常高ゲインステア
ラブルアンテナである。これらのアンテナは、質問信号が特定の目標航空機に向
かって指向され、そしてそれのトランスポンダーから戻り信号を受信するように
舵取り可能である。アンテナ21は送信機/受信機切換え装置22に接続され、
この送信機/受信機切換え装置22は、アンテナが受信機23で受信する信号を
伝送するのに用いられることになるのか、又はアンテナが送信機26から受信す
る信号を伝送するのに用いられることになるのかを決定する。受信機23及び送
信機26の両方は、エンコーダー/デコーダー24に接続される。エンコーダー
/デコーダー24は、暗号化/暗号解読操作を実行するため暗号法データを受信
できる。エンコーダー/デコーダー24は、デイスプレイ及び目標設定システム
26に接続され、それによりIFF質問信号に応答して受信した情報はスクリー
ン上に表示することができ、そして質問に対する応答を受信しない場合には武器
の照準を定める IFF質問器は、制御パネル25において1013MHzの周波数、1KW+
/−6dBのピーク出力に設定することにより決められるようなコード化すなわ
ち暗号化信号を送信することで動作する。トランスポンダーの応答は1090M
Hzの周波数で受信され、そして目標航空機の確認を推定するためにデーコード
化すなわち暗号解読される。確認情報は、航空機のレーダーデイスプレイ26に
目標までの距離及び相対位置と共に表示される。敵の航空機は通常正当な確認信
号に応答せず、そしてその他の情報がない場合には未確認航空機として識別され
る。
【0030】 図3を参照すると、図示したESM/ECMシステムは、それぞれ前方受送信
アンテナ31、32及びそれぞれ後方受送信アンテナ35、37を備えている。
【0031】 送信アンテナはECMボックス33からの信号を受け、また受信アンテナはES
Mボックス34へ0パス信号を送り、ECM及びESMボックスは互いに連通し
ており、しかも制御パネル36によって制御される。
【0032】 次に、図4を参照すると、本発明によるESM/ECMに基くIFFトランス
ポンダー/質問器は、一体型のアンテナサイト41を備える航空機(図示してい
ない)に装備されている。アンテナサイト41はESM受信機42及びECM送
信機48に接続されている。ESM受信機42は、従来のIFFシステムと同様
な仕方で動作するIFF受信機手段と組合される。ECM送信機48は、IFF
質問信号及び従来のIFFシステムと同様なIFF質問に対する応答信号を伝送
する手段を備えている。アンテナサイト41で受信した信号は、ESM受信機4
2を介してデコーダーコンピューター43に伝送される。
【0033】 データバス44は、デコーダー43を制御パネル45、エンコーダー/ビーム
ステアラー47及びディスプレイ/目標設定システム46に接続している。制御
パネル45は、ESM受信機で受けたデータの移送を制御するのに用いられ、E
SM受信機で受けたデータはデコーダー43でデコードすなわち暗号解読される
。デコーダー43及びエンコーダー47は、暗号化/暗号解読が用いられる場合
には暗号法データを受信できる。結果としてのデータはデーターバス44で伝送さ
れ、スクリーン46に表示され、そしてできれば目標設定システムを用いて未確
認航空機に武器の照準を定めるのに用いられる。
【0034】 制御パネル45はまた、アンテナサイト41を介してのIFF質問及び応答信
号の伝送を制御する。IFF信号は送信のためECM送信機48に伝送される前
に構成要素47を用いてエンコードされ/暗号化され得る。構成要素47はまた送
信のために用いたアンテナを特定の航空機に向って指向させ得る。
【0035】 必要ならば、アンテナには他のシステム例えばマイクロ波着陸システムボック
ス(MLS)、距離測定機器(DME)ボックス及び通信機器も接続され得る。ま
た飛行機搭乗員にIFF要求/応答を表示するためにディスプレイが用いられ得
る。
【0036】 一体型のアンテナサイト41はビームオンアスペクトのみをカバーする補助ア
ンテナによって増大され得、それによりECMより大きな角度カバレージがもた
らされる。
【0037】 戦闘機の自己防衛用に設計した僅かのESM受信機は、1GHzまでに及ぶ周
波数カバレージをもち、この状況は、通常約4GHz以下では動作しないECM
に対してむしろ一層悪い。IFF周波数帯域をカバーしないESM−ECMシス
テムは一般に、スタンドオフ又はエスコート妨害のような電子戦争(EW)任務
用に特別に設計した航空機に制限される。自己防衛システムの角度カバレージは
現在制限される傾向にあり、ESMシステムは一般には360°方位角カバレー
ジをもつているが、これはECMに共通のものより非常に小さい。
【0038】 上記のファクターは現代の航空機の描いた進入の実用性を制限するが、しかし
隠れて動作するように設計された最近の航空機特に比較的評価の高い爆撃機は識
別し難い機体を使用でき、上記形式のシステムを組合わせる機会を与え得る。F
117、B1−B及びB2のような航空機において容易に認められるような識別
し難い技術は、約8GHzを越える周波数で動作するレーダーによる検知の可能
性を最少化するように最大限に利用される。これを迎え撃つために、地上及び表
面に基く査察及び武器システムと組合さったレーダーは比較的低い周波数で動作
しがちであり、このため、1GHzまでの及びそれより低いESM−ECMシス
テムに対する周波数カバレージ要求が強要される。ECMによる制限された角度
カバレージによって生じる問題はビームオンアスペクトだけをカバーする補助ア
ンテナを備えることによって解決され得る。
【0039】 一体型のアンテナサイト41はビームオンアスペクトのみをカバーする補助ア
ンテナによって増大され得、それによりECMより大きな角度カバレージがもた
らされる。
【0040】 ECMアンテナの角度の選択性が適切である場合には、IFF質問器機能は、
望ましければ主レーダーの代わりにECMによって提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のIFFトランスポンダーのブロック線図。
【図2】 従来のIFF質問器のブロック線図。
【図3】 従来のESM/ECMシステムのブロック線図。
【図4】 本発明によるESM/ECMに基くIFFトランスポンダー/質問器システム
のブロック線図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 パイウエル,マイケル イギリス国 ランカシヤー ピーアール4 6エイエツチ,プレストン,ヘスケス バンク,グラントビル アベニュ 19 Fターム(参考) 5J070 AA07 AD10 AE04 AF01 AF06 AK27 BB01 BC13 BH01

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線周波数帯域幅における信号を通過させる少なくとも一つのアンテナ手段と
    ; 上記アンテナ手段を介しての遠隔送信機からの要求を受信しそれに応答する敵
    味方識別(IFF)トランスポンダー手段と; 使用時に上記アンテナ手段を介して遠隔送信機を選択的に質問するIFF質問
    器手段と; 潜在的な脅威を識別するために上記アンテナ手段で受信した無線周波数エミッ
    ションを処理するレーダー警戒受信(RWR)手段と; 電子対策信号を発生し、これらの信号を伝送のため上記アンテナ手段に通す電
    子対策(ECM)手段と; を有することを特徴とする局用レーダーシステム。
  2. 【請求項2】 さらに、上記IFFトランスポンダー手段と、上記IFF質問器手段と、上
    記RWR手段と、上記ECM手段と、上記アンテナ手段とのそれぞれの間の信号
    の通過を制御する制御手段を備えている請求項1に記載の局用レーダーシステム
  3. 【請求項3】 RWR手段が、電子サポート測定(ESM)受信機を備えている請求項1又は
    2に記載の局用レーダーシステム。
  4. 【請求項4】 上記アンテナ手段が別個の送信及び受信アンテナを備えている請求項1又は2
    に記載の局用レーダーシステム。
  5. 【請求項5】 前方及び後方の半球をカバーできるようにそれぞれ別個の前方向き及び後方向
    きの組の一つ以上のアンテナを備えている請求項1〜4のいずれか一項に記載の
    局用レーダーシステム。
  6. 【請求項6】 各送信アンテナは、指向性であり、又はIFFトランスポンダーからの応答が
    狭いビームであるように指向性をもって作動できる請求項4に記載の局用レーダ
    ーシステム。
  7. 【請求項7】 アンテナ手段が一つ以上の位相整列アンテナを備えている請求項1〜6のいず
    れか一項に記載の局用レーダーシステム。
  8. 【請求項8】 各受信アンテナ手段が、通常1°r.m.s.誤差の到達性能の指向性をもっ
    ている請求項4に記載の局用レーダーシステム。
  9. 【請求項9】 アンテナ手段がビームオンアスペクトをカバーするアンテナをそなえている請
    求項3に記載の局用レーダーシステム。
  10. 【請求項10】 マイクロ波着陸システム(MLS)手段; 距離測定装置;及び 無線通信装置 のうちの一つ以上を備えている請求項1〜9のいずれか一項に記載の局用レーダ
    ーシステム。
  11. 【請求項11】 IFF要求/応答を検出し表示する手段すなわちデイスプレイ手段及び(又は
    )脅威評価のためデータを用いて上記IFF要求/応答を認識する手段を備えて
    いる請求項1〜10のいずれか一項に記載の局用レーダーシステム。
  12. 【請求項12】 請求項1〜11のいずれか一項に記載のレーダーシステムを装備した航空機。
  13. 【請求項13】 IFFトランスポンダー、IFF質問器、並びに局に対するECM及びRW
    R/ESM設備を提供する方法であって、放射線を送受信し、IFFトランスポ
    ンダー要求及び応答を伝送し、IFF質問要求を伝送し、RWR/ESM信号を
    伝送し、そしてECM信号を伝送するアンテナ手段を設けることから成ることを
    特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 少なくとも一つのアンテナを備えた電子サポート(ESM)受信機手段と; 少なくとも一つのアンテナを備えた電子対策(ECM)手段と; を有し、 電子サポート(ESM)受信機手段のアンテナが約1GHzで動作でき、しか
    もが約1GHzで動作でき、しかも敵味方識別(IFF)信号をデコードする手
    段を備え、敵味方識別(IFF)信号をデコードする手段を備え、また 備えた電子対策(ECM)手段のアンテナが、が約1GHzで動作でき、しか
    もIFF質問信号に応答してIFF質問信号及びIFF応答信号を伝送する手段
    を備えていることを特徴とする局用レーダーシステム。
  15. 【請求項15】 ESM受信機で受信したIFF信号を解読する手段と、ECM手段で伝送され
    ることになるIFF信号を暗号化する手段とをさらに備えていることを特徴とす
    る請求項14に記載の局用レーダーシステム。
  16. 【請求項16】 ECM送信機のアンテナを選択した目標に向って操作する手段をさらに備えて
    いることを特徴とする請求項14又は15に記載の局用レーダーシステム。
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