JP2006266788A - Radio altimeter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電波高度計に関し、特に航空機等に搭載され、対地高度等の距離計測を行う電波高度計に関する。 The present invention relates to a radio altimeter, and more particularly to a radio altimeter that is mounted on an aircraft or the like and measures a distance such as a ground altitude.
従来の技術として特開平11−304908号に記載された電波距離計がある。 As a conventional technique, there is a radio rangefinder described in JP-A-11-304908.
この電波距離計は、基準パルス発生器とパルス送信回路と送信アンテナと受信アンテナと受信回路と増幅回路と第1パルス発生回路(反射波捕捉手段)と差動回路(時間検出手段)とを備える。 This radio rangefinder includes a reference pulse generator, a pulse transmission circuit, a transmission antenna, a reception antenna, a reception circuit, an amplification circuit, a first pulse generation circuit (reflection wave capturing means), and a differential circuit (time detection means). .
基準パルス発生器は基準パルスを発生する。 The reference pulse generator generates a reference pulse.
パルス送信回路は基準パルスに同期して送信パルスを発生する。 The pulse transmission circuit generates a transmission pulse in synchronization with the reference pulse.
送信アンテナは送信パルスを電波に変換して地表面等に送信する。 The transmitting antenna converts transmission pulses into radio waves and transmits them to the ground surface or the like.
受信アンテナは地表面等で反射した電波を受信する。 The receiving antenna receives radio waves reflected from the ground surface or the like.
受信回路は受信アンテナの出力を中間周波数信号に変換して検波する。 The receiving circuit converts the output of the receiving antenna into an intermediate frequency signal and detects it.
増幅回路は受信回路の出力を増幅する。 The amplifier circuit amplifies the output of the receiving circuit.
第1パルス発生回路は捕捉パルス発生回路及び比較器を有する。捕捉パルス発生回路は増幅回路から出力された反射波信号に一部重なる捕捉パルスを発生する。比較器は反射波信号と捕捉パルスとの重なり面積が基準の重なり面積と同じになるように、捕捉パルスの出力タイミングを進めたり、遅らせたりする。第1パルス発生回路は前記両面積が同じになったとき反射波捕捉パルスを出力する。 The first pulse generation circuit includes a capture pulse generation circuit and a comparator. The capture pulse generation circuit generates a capture pulse that partially overlaps the reflected wave signal output from the amplifier circuit. The comparator advances or delays the output timing of the capture pulse so that the overlap area of the reflected wave signal and the capture pulse is the same as the reference overlap area. The first pulse generation circuit outputs a reflected wave capturing pulse when the two areas become the same.
差動回路は基準パルスと反射波捕捉パルスとの時間差を検出し、この時間差に対応した電圧を出力する。この電圧に基づき地表面等との距離が求まる。
この電波高度計では、パルス送信回路が送信パルスを発振するときに大電流が流れて電位変動が生じる。この電位変動を増幅器が増幅し、この結果、送信パルスの発振とほぼ同じタイミングでノイズが発生する。 In this radio altimeter, when the pulse transmission circuit oscillates a transmission pulse, a large current flows and potential fluctuation occurs. This potential variation is amplified by the amplifier, and as a result, noise is generated at almost the same timing as the oscillation of the transmission pulse.
このノイズは第1パルス発生回路に入る。送信アンテナと地表面との距離が長いとき、第1パルス発生回路内で反射波信号とノイズとが重なることはなく、特別問題は生じない。しかし、送信アンテナと地表面等との距離が短いとき、第1パルス発生回路内で反射波信号とノイズとが重なる。比較器はこの反射波信号とノイズとの重なりと、反射波信号と捕捉パルスとの重なりとを区別することができない。このため、比較器は反射波信号とノイズとの重なりを反射波信号と捕捉パルスとの重なりと判断し、反射波捕捉パルスが出力される。この結果、反射波捕捉パルスと基準パルスとの時間差が送信アンテナと地表面との距離に対応しなくなり、高度を正確に測定できなくなる。 This noise enters the first pulse generation circuit. When the distance between the transmitting antenna and the ground surface is long, the reflected wave signal and noise do not overlap in the first pulse generation circuit, and no special problem occurs. However, when the distance between the transmitting antenna and the ground surface is short, the reflected wave signal and noise overlap in the first pulse generation circuit. The comparator cannot distinguish the overlap between the reflected wave signal and noise and the overlap between the reflected wave signal and the captured pulse. For this reason, the comparator determines that the overlap between the reflected wave signal and the noise is an overlap between the reflected wave signal and the captured pulse, and outputs the reflected wave captured pulse. As a result, the time difference between the reflected wave capturing pulse and the reference pulse does not correspond to the distance between the transmitting antenna and the ground surface, and the altitude cannot be measured accurately.
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、送信アンテナと地表面との距離が短くても正確に高度を測定することができる電波高度計を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a radio altimeter capable of accurately measuring altitude even when the distance between the transmitting antenna and the ground surface is short.
上述の課題を解決するため請求項1の発明の電波高度計は、基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、前記基準パルスに同期して送信パルスを発生するパルス送信手段と、前記送信パルスを電波に変換して地表面に送信する送信アンテナと、前記地表面で反射した電波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナの出力を中間周波信号に変換して検波する受信手段と、前記受信手段からの前記反射波信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波増幅手段からの前記反射波信号を捕捉して反射波捕捉パルスを出力する反射波捕捉手段と、前記基準パルス発生手段からの前記基準パルスと前記反射波捕捉手段からの前記反射波捕捉パルスとの時間差を検出し、その時間差に対応する高度信号を出力する時間検出手段と、前記受信手段の出力を遅延させる遅延手段とを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a radio altimeter according to claim 1 is a reference pulse generating means for generating a reference pulse, a pulse transmitting means for generating a transmission pulse in synchronism with the reference pulse, and the transmission pulse as a radio wave. A transmitting antenna for converting to a ground surface and transmitting to the ground surface, a receiving antenna for receiving radio waves reflected from the ground surface, a receiving means for converting the output of the receiving antenna into an intermediate frequency signal and detecting, and from the receiving means An intermediate frequency amplifier for amplifying the reflected wave signal, a reflected wave capturing means for capturing the reflected wave signal from the intermediate frequency amplifying means and outputting a reflected wave capturing pulse, and the reference from the reference pulse generating means A time detecting means for detecting a time difference between the pulse and the reflected wave capturing pulse from the reflected wave capturing means, and outputting an altitude signal corresponding to the time difference; and Characterized in that it comprises a delay means for delaying the force.
上述のように、この電波高度計は受信手段の出力を遅延させる遅延手段を備えているので、送信アンテナと地表面との距離が短くても、中間周波増幅手段に対するノイズと反射波信号との入力タイミングがずれる。 As described above, since this radio altimeter includes delay means for delaying the output of the receiving means, even if the distance between the transmitting antenna and the ground surface is short, noise and reflected wave signals are input to the intermediate frequency amplifying means. The timing is off.
請求項2の発明は、請求項1記載の電波高度計において、前記遅延手段が前記受信手段と前記中間周波増幅手段との間に接続されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the radio altimeter according to the first aspect, the delay means is connected between the receiving means and the intermediate frequency amplifying means.
この発明によれば送信アンテナと地表面との距離が短くても正確に高度を測定することができる。 According to the present invention, the altitude can be accurately measured even if the distance between the transmitting antenna and the ground surface is short.
この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はこの発明の一実施形態に係る電波高度計を示すブロック図、図2は図1に示す電波高度計の遅延線の等価回路図、図3は図1に示す電波高度計の動作を示すタイミングチャートである。 1 is a block diagram showing a radio altimeter according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a delay line of the radio altimeter shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the radio altimeter shown in FIG. It is.
図1,3に示すように、基準パルス発生器(基準パルス発生手段)1は基準パルスPを発生する。パルス送信回路(パルス送信手段)2は基準パルスPに同期して送信パルスSを発生する。送信アンテナ3は送信パルスSを電波R1に変換して地表面4に送信する。 As shown in FIGS. 1 and 3, a reference pulse generator (reference pulse generating means) 1 generates a reference pulse P. A pulse transmission circuit (pulse transmission means) 2 generates a transmission pulse S in synchronization with the reference pulse P. The transmission antenna 3 converts the transmission pulse S into a radio wave R1 and transmits it to the ground surface 4.
受信アンテナ5は地表面4で反射した電波(反射波)R2を受信する。反射波R2は受信回路(受信手段)6に入力される。
The
受信回路6は受信アンテナ5からの反射波R2を中間周波信号に変換して検波し、反射波信号R3を出力する。
The
遅延線(遅延手段)7は受信回路6からの反射波信号R3を所定時間遅延させて出力する。この遅延線7は2つのコイル71と2つのコンデンサ72とで構成されている(図2参照)。
The delay line (delay means) 7 delays the reflected wave signal R3 from the
中間周波増幅器(中間周波数増幅手段)8は遅延線7からの反射波信号R3を増幅して反射波信号R4を出力する。 An intermediate frequency amplifier (intermediate frequency amplification means) 8 amplifies the reflected wave signal R3 from the delay line 7 and outputs a reflected wave signal R4.
反射波捕捉回路9は捕捉パルス発生回路(図示せず)、比較器(図示せず)等を有する。捕捉パルス発生回路は基準パルス発生器1の基準パルスP及び時間検出回路10からの高度信号Aに基づいて捕捉パルスを発生する。捕捉パルスの一部分(後縁部)は反射波信号R4の一部分(前縁部)に重なる。比較器は反射波信号R4と捕捉パルスとの重なり面積が基準の重なり面積と同じになるように、捕捉パルスの出力タイミングを進めたり、遅らせたりするフィードバック信号を捕捉パルス発生回路に出力する。
The reflected
時間検出回路(時間検出手段)10は基準パルス発生器1からの基準パルスPと反射波捕捉回路9からの反射波捕捉パルスCとの時間差を検出し、その時間差に対応する高度信号Aを出力する。
The time detection circuit (time detection means) 10 detects the time difference between the reference pulse P from the reference pulse generator 1 and the reflected wave acquisition pulse C from the reflected
次に、この電波高度計の動作を説明する。 Next, the operation of this radio altimeter will be described.
図1,3に示すように、基準パルス発生器1の発生する基準パルスPに同期して送信パルスSがパルス送信回路2から送信され、その送信パルスSに対応する電波R1が送信アンテナ3から地表面4へ送信される。基準パルスPが基準パルス発生器1から出力されてから時間Taが経過した時点で送信パルスSがパルス送信回路2から出力される(図3(a)、(b)参照)。基準パルスPは所定の繰返し周期tfで出力される。送信パルスSが送信されるとき、ほぼ同時にノイズNが発生し(図3(c)参照)、このノイズNは中間周波増幅器8に直接入る。
As shown in FIGS. 1 and 3, a transmission pulse S is transmitted from the pulse transmission circuit 2 in synchronization with the reference pulse P generated by the reference pulse generator 1, and a radio wave R 1 corresponding to the transmission pulse S is transmitted from the transmission antenna 3. It is transmitted to the ground surface 4. The transmission pulse S is output from the pulse transmission circuit 2 when the time Ta elapses after the reference pulse P is output from the reference pulse generator 1 (see FIGS. 3A and 3B). The reference pulse P is output at a predetermined repetition period tf. When the transmission pulse S is transmitted, noise N is generated almost simultaneously (see FIG. 3C), and this noise N directly enters the
送信アンテナ3から送信された電波R1が地表面4で反射し、反射波R2として受信アンテナ5に到達する。図3(f)のTbは送信から受信までの時間を表す。反射波R2は受信回路6に入力されて中間周波信号に変換され、反射波信号R3として出力される。図3(f)のTcは反射波R2が受信回路6に入力してから反射波信号R3が受信回路6から出力されるまでの時間を表す。
The radio wave R1 transmitted from the transmitting antenna 3 is reflected by the ground surface 4 and reaches the
反射波信号R3は遅延線7を通過する。このとき、反射波信号R3は所定時間Tdだけ遅延されて遅延線7から出力される。したがって、中間周波信号R3が中間周波増幅器8に入力されるかなり前にノイズNが中間周波増幅器8に入る。ノイズNは増幅されて中間周波増幅器8から出力される。反射波信号R3も増幅され、反射波信号R4として中間周波増幅器8から出力される。ノイズNが中間周波増幅器8に入力して時間Teが経過した時点で出力され、同様に、反射波信号R3が中間周波増幅器8に入力して時間Teが経過した時点で反射波信号R4として出力される。
The reflected wave signal R3 passes through the delay line 7. At this time, the reflected wave signal R3 is delayed from the delay line 7 by a predetermined time Td. Therefore, the noise N enters the
従来の電波高度計では、飛行高度が低い場合、ノイズNと反射波信号R4とが重なった状態で中間周波増幅器8から出力される(図3の想像線のR4を参照)。しかし、この実施形態に係る電波高度計では、遅延線7によって反射波信号R3が中間周波増幅器8に入るタイミングがノイズNと比べて時間Tdだけ遅れるので、反射波信号R4はノイズNよりも遅れて出力される(図3(d)参照)。したがって、この実施形態に係る電波高度計では、飛行高度が低くても、ノイズNと反射波信号R4とが重なったり、ノイズNと反射波信号R4とを識別できない程時間的に近づいたりしない。飛行高度が高い場合、反射波信号R4は十分にノイズNから時間的に離れている。
In the conventional radio altimeter, when the flight altitude is low, the noise N and the reflected wave signal R4 are output from the
反射波信号R4は反射波捕捉回路9に入力される。反射波捕捉回路9の捕捉パルス発生回路は基準パルスP及び高度信号Aに基づいて捕捉パルスの後縁部が反射波信号R4の前縁部に重なるように捕捉パルスを出力する。反射波信号R4と捕捉パルスとは比較器に入力される。比較器は反射波信号R4と捕捉パルスとの重なり面積と基準の重なり面積とを比較し、反射波信号R4と捕捉パルスとの重なり面積が基準の重なり面積と同じになるように、捕捉パルスの出力タイミングを進めたり、遅らせたりするフィードバック信号を反射波補足回路9の捕捉パルス発生回路に出力する。反射波信号R4と捕捉パルスとの重なり面積が基準の重なり面積と同じになったとき、反射波捕捉回路9は時間検出回路10に反射波捕捉パルスCを出力する(図3(e)、(f)参照)。
The reflected wave signal R4 is input to the reflected
反射波捕捉回路9からの反射波捕捉パルスCと基準パルス発生器1からの基準パルスPとは時間検出回路10に入力され、両パルスの時間差ΔTが検出され、その時間差ΔTに対応する高度信号Aが出力される。この時間差ΔTは次式で求められる。
The reflected wave capture pulse C from the reflected
ΔT=Ta+Tb+Tc+Td+Te ΔT = Ta + Tb + Tc + Td + Te
高度信号Aはバッファ(図示せず)を介して表示装置(図示せず)へ出力される。 The altitude signal A is output to a display device (not shown) via a buffer (not shown).
この実施形態によれば、飛行機が低空を飛行している場合でも、ノイズNと反射波信号R4とが重なることがないので、反射波捕捉パルスCが正しいタイミングで出力され、この結果、高度が正確に測定される。 According to this embodiment, since the noise N and the reflected wave signal R4 do not overlap even when the airplane is flying low, the reflected wave capture pulse C is output at the correct timing. Accurately measured.
上述の実施形態では遅延手段として遅延線を用いたが、これに代え、超音波遅延素子等を用いてもよい。 In the above-described embodiment, the delay line is used as the delay unit, but an ultrasonic delay element or the like may be used instead.
1 基準パルス発生器(基準パルス発生手段)
2 パルス送信回路(パルス送信手段)
3 送信アンテナ
5 受信アンテナ
6 受信回路(受信手段)
7 遅延線(遅延手段)
8 中間周波増幅器(中間周波増幅手段)
9 反射波捕捉回路(反射波捕捉手段)
10 時間検出回路(時間検出手段)
1 Reference pulse generator (reference pulse generator)
2 Pulse transmission circuit (pulse transmission means)
3 transmitting
7 Delay line (delay means)
8 Intermediate frequency amplifier (Intermediate frequency amplification means)
9 Reflected wave capture circuit (reflected wave capture means)
10 Time detection circuit (time detection means)
Claims (2)
前記基準パルスに同期して送信パルスを発生するパルス送信手段と、
前記送信パルスを電波に変換して地表面に送信する送信アンテナと、
前記地表面で反射した電波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナの出力を中間周波信号に変換して検波し、反射波信号を出力する受信手段と、
前記受信手段からの前記反射波信号を増幅する中間周波増幅器と、
前記中間周波増幅手段からの前記反射波信号を捕捉して反射波捕捉パルスを出力する反射波捕捉手段と、
前記基準パルス発生手段からの前記基準パルスと前記反射波捕捉手段からの前記反射波捕捉パルスとの時間差を検出し、その時間差に対応する高度信号を出力する時間検出手段と、
前記受信手段の出力を遅延させる遅延手段と
を備えていることを特徴とする電波高度計。 A reference pulse generating means for generating a reference pulse;
Pulse transmission means for generating a transmission pulse in synchronization with the reference pulse;
A transmission antenna for converting the transmission pulse into a radio wave and transmitting it to the ground surface;
A receiving antenna for receiving radio waves reflected from the ground surface;
Receiving means for converting and detecting the output of the receiving antenna into an intermediate frequency signal and outputting a reflected wave signal;
An intermediate frequency amplifier for amplifying the reflected wave signal from the receiving means;
Reflected wave capturing means for capturing the reflected wave signal from the intermediate frequency amplification means and outputting a reflected wave capturing pulse;
Time detection means for detecting a time difference between the reference pulse from the reference pulse generation means and the reflected wave acquisition pulse from the reflected wave acquisition means, and outputting an altitude signal corresponding to the time difference;
A radio altimeter comprising: delay means for delaying the output of the receiving means.
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CN110850399A (en) * | 2019-11-19 | 2020-02-28 | 成都飞机工业集团电子科技有限公司 | Pulse type radio altimeter video target processing circuit |
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CN110850399A (en) * | 2019-11-19 | 2020-02-28 | 成都飞机工业集团电子科技有限公司 | Pulse type radio altimeter video target processing circuit |
CN110850399B (en) * | 2019-11-19 | 2023-04-18 | 成都飞机工业集团电子科技有限公司 | Pulse type radio altimeter video target processing circuit |
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