JP2008045910A - パルス信号弁別回路、このパルス信号弁別回路を用いた二次監視レーダ装置、ａｔｃトランスポンダ装置、及びａｄｓ−ｂ受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、二次監視レーダ等における解読率向上を図る。
【解決手段】ＡＴＣトランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔから送信されたパルス変調波を受信して検波回路３で検波するとともに、前記パルス変調波の位相を検出し、その検出した位相に対応する切替制御信号を弁別回路５に供給する。
弁別回路５は、パルス変調波の位相に対応した切替制御信号により、パルス変調波の検波パルスを個々に弁別して対応する解読回路４１，４２に供給するので、ＡＴＣトランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔからのパルス変調波が、たとえパルストレインとなって受信されたとしても、各発信源に対応した信号別に弁別して受信解読できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、時間軸上で連なるパルス信号列を弁別可能なパルス信号弁別回路、及びその回路を用いた二次監視レーダ装置、ＡＴＣトランスポンダ装置、及びＡＤＳ−Ｂ受信装置に関する。

航空管制に用いられる二次監視レーダ装置（ＳＳＲ）は、監視対象の航空機（ターゲット）の存在空域に向け、パルス変調波である質問信号（１，０３０ＭＨｚ）を送信し、それに対する航空機搭載のＡＴＣトランスポンダ（Ａｉｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）からの折り返し送信される応答信号（１，０９０ＭＨｚ）を受信して解読し、航空機の識別情報や高度を含む位置情報を取得することで当該航空機に対する航空管制が行われる。

また、航空機に搭載されたＡＴＣトランスポンダ装置は、他の航空機に向けた送信、あるいは地上に設置された放送型ＡＤＳ−Ｂ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ−Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）受信機に向けた送信も行なわれる。

図３は、航空機に対する航空管制の全体システムの説明図である。

すなわち、地上に設置された二次監視レーダ装置（ＳＳＲ）１Ａ，１Ｂは、それぞれ質問信号１Ａｑ，１Ｂｑをターゲットである航空機＃１，＃２に向けて送信し、これを受信した航空機＃１，＃２の各トランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔは、それぞれ応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａを地上の二次監視レーダ装置１Ａ，１Ｂに向けて送信する。

なお、図３において、他方の航空機＃２は、二次監視レーダ装置１Ａと二次監視レーダ装置１Ｂの重複した管制空域内を飛行していることを示したものである。

そこで、二次監視レーダ装置１Ａから航空機＃１，＃２へ向けたＡ／Ｃ質問１Ａｑの送信に対し、航空機＃１，＃２の各トランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔから二次監視レーダ装置１Ａに対し、図４（ａ）に示したように、幅０．４５μｓのパルスがパルス間隔１．４５μｓで最大１５個配列されたモードＣの応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａが送信される。

応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａを受信する二次監視レーダ装置１Ａは、図５に示すように構成されている。

すなわち、アンテナ１ａを介して受信機１に供給された応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａは、高周波増幅されるとともに周波数変換により中間周波数（ＩＦ）に変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２を介して検波回路３に供給され、ここで包絡線検波された後、解読回路４に供給されて解読される。

解読回路４は、受信した各応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａに関し、パルス列からなる信号列の最初と最後のブラケットパルス（ＢＫＴ）を除く１３個のパルス位置におけるパルスの有無の判別により解読し、各航空機＃１，＃２の高度情報等を取得する。

そこで、図４（ｂ）に示したように、２機の航空機＃１，＃２からの各応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａが時間軸上で適切に離隔していて、互いに接近ないしは重畳することなく受信されたとき、二次監視レーダ装置１Ａは、各航空機＃１，＃２からの応答を各別に識別して、それぞれの高度情報等を個別に取得して解読する。

なお、２機の航空機＃１，＃２の各応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａが若干の時間差をもって時間軸上で重畳（オーバーラップ）して受信されたときには、時間差を有して重畳したパルスに対する許容ジッタ時間ｄを考慮した２つのパルス解読回路ブロックを設けることで、各別に応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａを弁別して解読する提案がなされている。（例えば、特許文献１参照。）。
特公平４−５３５３号公報

上記のように、例えば地上の二次監視レーダ装置からの航空機への質問に対し、２機のターゲット＃１，＃２からのモードＣの応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａが、時間軸上で離隔して受信されたときには、これらを適正に弁別して受信解読できる。また、もしも応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａが時間軸上で重畳（オーバーラップ）して受信されたときには、許容ジッタ時間ｄを考慮した論理回路構成による弁別により、個々に分離して解読可能である。

しかしながら、従来の二次監視レーダ装置では、ブラケットパルス（ＢＫＴ）Ｆ１，Ｆ２の各始点位置及び終点位置を手掛かりに分離抽出するものであったから、もしも図４（ｂ）に示した応答信号＃２Ｔａが矢印Ｘ方向に移動して応答信号＃１Ｔａと接近し、図４（ｃ）に示したように、２つのパルス列信号（応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａ）が規定のパルス間隔１．４５μｓを有して連結した、いわゆるパルストレインの状態で受信されると、後続する第２の応答信号＃２Ｔａのブラケットパルス（ＢＫＴ）Ｆ１，Ｆ２のパルス位置を特定することが困難となり、応答信号＃２Ｔａを受信解読できない不都合が発生する。

このように、トランスポンダからの応答受信に限らず、ＳＳＲからの質問受信においても、予め規定されたパルス位置（例えば、間隔１．４５μｓ）におけるパルス有無を判別して受信解読する符号通信においては、上記のように監視領域内の航空機が輻輳したり、妨害パルスや干渉パルスが混入することで、あたかもパルストレインのような配列位置となって受信され、一時的に航空管制ができなくなることがあった。

そこで、本発明は、同じパルス間隔パターンからなるパルス信号で、同一周波数信号でも、それぞれ異なる発信源からの送信が受信されたとき、信号源毎に固有の位相偏差あるいは周波数偏差を有することに着目してなされたもので、その位相差あるいは周波数差に基づくの検出信号により、パルストレイン状に連結受信された複数のパルス列信号を適正に弁別して出力可能なパルス信号弁別回路、及びその回路を用いた二次監視レーダ装置、ＡＴＣトランスポンダ装置、及びＡＤＳ−Ｂ受信装置を提供することを目的とする。

本発明は、同じパルス間隔パターンからなるパルス信号でも、異なる発信源から送信されたパルス信号は、発信源自体あるいは発信源との間の距離や相対速度の相違に基づき、各パルス搬送波の位相あるいは周波数に偏差を有して受信されることに着目してなされたもので、
第１の発明に係るパルス信号弁別回路は、パルス変調波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を検波する検波回路と、この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を導入し、搬送波の位相または周波数を検出し、その検出した位相または周波数に対応する切替制御信号を前記弁別回路に供給する検出回路とを具備することを特徴とする。

第２の発明に係る二次監視レーダ装置は、ＡＴＣトランスポンダから送信されたパルス変調波を受信する受信機と、この受信機で受信された前記パルス変調波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を検波する検波回路と、この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を導入し、搬送波の位相または周波数を検出し、その検出した位相または周波数に対応する切替制御信号を前記弁別回路に供給する検出回路とこの検出回路から供給の前記切替制御信号に基づき、前記弁別回路で選択的に切替え導出されたパルスの位置を読み取り、前記ＡＴＣトランスポンダからの送信信号を解読する解読手段とを具備することを特徴とする。

第３の発明に係るＡＴＣトランスポンダ装置は、二次監視レーダから送信されたパルス変調波を受信する受信機と、この受信機で受信された前記パルス変調波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を検波する検波回路と、この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を導入し、搬送波の位相または周波数を検出し、その検出した位相または周波数に対応する切替制御信号を前記弁別回路に供給する検出回路とこの検出回路から供給の前記切替制御信号に基づき、前記弁別回路で選択的に切替え導出されたパルスの位置を読み取り、前記二次監視レーダからの送信信号を解読する解読手段とを具備することを特徴とする。

第４の発明に係るＡＤＳ−Ｂ受信装置は、ＡＴＣトランスポンダから送信されたパルス変調波を受信する受信機と、この受信機で受信された前記パルス変調波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を検波する検波回路と、この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を導入し、搬送波の位相または周波数を検出し、その検出した位相または周波数に対応する切替制御信号を前記弁別回路に供給する検出回路とこの検出回路から供給の前記切替制御信号に基づき、前記弁別回路で選択的に切替え導出されたパルスの位置を読み取り、前記ＡＴＣトランスポンダからの送信信号を解読する解読手段とを具備することを特徴とする。

上記のように、本発明に係るパルス信号弁別回路、二次監視レーダ装置、ＡＴＣトランスポンダ装置、及びＡＤＳ−Ｂ受信装置はいずれも、パルス変調波を導入して検波する検波回路と、この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、搬送波の位相または周波数を検出して、その検出した位相または周波数に対応した切替制御信号を弁別回路に供給する検出回路とを有するので、弁別回路は、個々の発信源からのパルス変調波を弁別して出力できる。

従って、上記パルス信号弁別回路を採用した二次監視レーダ装置、トランスポンダ装置、及びＡＤＳ−Ｂ受信装置では、受信されたパルス変調波の位相あるいは周波数に基づき、検波されたパルス変調波が弁別出力されるので、二次監視レーダ装置やトランスポンダ装置及びＡＤＳ−Ｂ受信装置における受信パルス変調波が、たとえパルストレインとなって受信されたとしても、発信源に対応したパルス変調波を弁別受信して解読できる。

以下、本発明によるパルス信号弁別回路、及びそのパルス信号弁別回路を採用した二次監視レーダ装置、ＡＴＣトランスポンダ装置、及びＡＤＳ−Ｂ受信装置の一実施例を図１及び図２を参照して詳細に説明する。

本発明は、同じパルス位置間隔からなるパルス列信号でも、異なる発信源から送信されたパルス変調信号の搬送波は、厳密にはそれぞれ他とは異なる固有の送信周波数からなること、またたとえ同一の送信周波数信号であったとしても、送受信間の相対移動に基づくドプラー効果の差異から、受信側においては、周波数差あるいは位相差を有して受信されることに着目してなされたもので、図１は、本発明のパルス信号弁別回路を採用した二次監視レーダ装置の一実施例を示した構成図である。なお、以下の説明では、図３ないし図５に示した従来の二次監視レーダ装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１において、航空機＃１，＃２の各ＡＴＣトランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔから送信された応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａのパルス変調波は、空中線１ａを介して受信され受信機１に供給され、高周波増幅及び周波数変換される。

受信機１において、中間周波数（ＩＦ）に変換された受信パルス変調波は、Ａ／Ｄ変換回路２を介して、検波回路３及び位相検出回路６に供給される。

検波回路３は、Ａ／Ｄ変換された中間周波数のパルス変調波を包絡線検波して弁別回路５に供給する。

弁別回路５は、検波回路３で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能に構成されている。

一方、Ａ／Ｄ変換され、中間周波数のパルス変調波を供給された位相検出回路６は、当該パルス変調信号における個々のパルスにおける搬送波の位相を検出し、検出した位相に対応した切替制御信号を弁別回路５に供給する。

このように、弁別回路５には、包絡線検波されたパルスが順次検波回路３から供給されるとともに、位相検出回路６からの個々のパルスの搬送波の位相に対応した切替制御信号が供給されるので、弁別回路５からは各パルスの搬送波の位相に対応した包絡線検波パルスが弁別出力される。なお、位相検出回路６では、他の信号源との区別ができれば良いので、位相に関し、区別のために許容できる範囲の閾値（スレショルドレベル）を有して切替制御信号が生成すれば良い。また、各パルスにおける搬送波（中間周波数信号）の位相検出では、最初に受信されたパルスにおける搬送波の位相を基準に、位相差有無の識別が行われる。

上記説明の図１に示した二次監視レーダ装置における動作を図２の信号波形図を参照して説明する。

まず、図２（ａ）に示したように、各トランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔからの、パルス間隔１．４５μｓからなるパルス列信号（応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａ）が、パルストレインの状態で受信されるものとして説明する。

各応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａは、いずれも周波数（搬送波）は同一（１，０９０ＭＨｚ）ではあるが、それぞれ個別の発信器からなる発信源（トランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔ）からの信号であり、両応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａの搬送波は、許容範囲の周波数偏差を有し、またそれぞれ固有の位相を有して送信される。

また、地上のＳＳＲ（二次監視レーダ装置）では、飛行する各航空機＃１，＃２との間の相対速度に基づくドプラー周波数が付加されて受信される。

そこで、二次監視レーダ装置において、パルストレイン状に連結受信された各応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａにおけるパルス変調波は、図２（ｂ）に示したように、各応答信号＃１Ｔａ，＃２Ｔａ固有の位相（Δθ１，Δθ２）を有する。

従って、位相検出回路６は、個々の受信されたパルスの搬送波（中間周波数）に対し、トランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔの応答に対応した位相検出信号を切替制御信号として弁別回路５に供給する。

その結果、図２（ｃ）に示した、連なるトランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔの応答に対し、位相検出回路６は、各トランスポンダ＃１Ｔ，＃２Ｔの応答特有の位相を検出して弁別回路５に供給するので、弁別回路５は、図２（ｄ）及び図２（ｅ）に示したように、個々のパルスを弁別して切替え、対応する解読回路４１，４２に振り分けて供給する。

このように、本実施例のパルス信号弁別回路を採用した二次監視レーダ装置（ＳＳＲ）によれば、たとえ同一送信周波数からなるパルス信号を複数受信したとしても、発信源によって異なる受信搬送波の位相あるいは周波数の検出信号に基づき、受信パルスを個別に弁別するので、たとえ受信パルス位置からは両信号を区別し得ない場合であっても、適正に弁別出力して個別に解読可能であり、受信パルス解読率を向上させることができる。

なお、上記説明の実施例では、地上の二次監視レーダ（ＳＳＲ）が複数（実施例では２機）のトランスポンダからの応答信号を受信解読するものとして説明したが、航空機側において、複数の地上サイト（ＳＳＲ）から送信される質問、あるいは飛行する複数航空機からの送信信号を受信する場合にも適用可能である。

また、上記実施例では、ＳＳＲが複数のトランスポンダからの応答（１，０９０ＭＨｚ）を受信した場合を説明したが、たとえば、他の干渉パルスや妨害パルスが１トランスポンダからの応答に混入し、従来のパルス位置検出によってはそれら干渉パルス等を除去できない受信信号にも採用できることは言うまでも無い。

また、上記実施例の説明では、本発明のパルス信号弁別回路を二次監視レーダ装置に採用したものとして説明したが、本発明のパルス信号弁別回路はＡＴＣトランスポンダ装置、及びＡＤＳ−Ｂ受信装置にも同様に採用できる。

本発明によるパルス信号弁別回路を採用した二次監視レーダ装置の一実施例を示した構成図である。 図１に示した装置の動作を説明するための信号波形図である。 二次監視レーダ装置による航空管制を示した概観図である。 従来の二次監視レーダ装置を示した構成図である。 図４に示した二次監視レーダ装置の動作を説明するための信号波形図である。

符号の説明

１ 受信機
２ Ａ／Ｄ変換回路
３ 検波回路
４，４１，４２ 解読回路
５ 弁別回路
６ 位相検出回路
＃１，＃２ 航空機
＃１Ｔ，＃２Ｔ ＡＴＣトランスポンダ
＃１Ｔａ，＃２Ｔａ 応答信号

Claims (4)

1. パルス変調波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、
   このＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を検波する検波回路と、
   この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、
   前記Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を導入し、搬送波の位相または周波数を検出し、その検出した位相または周波数に対応する切替制御信号を前記弁別回路に供給する検出回路と
   を具備することを特徴とするパルス信号弁別回路。
2. ＡＴＣトランスポンダから送信されたパルス変調波を受信する受信機と、
   この受信機で受信された前記パルス変調波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、
   このＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を検波する検波回路と、
   この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、
   前記Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を導入し、搬送波の位相または周波数を検出し、その検出した位相または周波数に対応する切替制御信号を前記弁別回路に供給する検出回路と
   この検出回路から供給の前記切替制御信号に基づき、前記弁別回路で選択的に切替え導出されたパルスの位置を読み取り、前記ＡＴＣトランスポンダからの送信信号を解読する解読手段と
   を具備することを特徴とする二次監視レーダ装置。
3. 二次監視レーダから送信されたパルス変調波を受信する受信機と、
   この受信機で受信された前記パルス変調波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、
   このＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を検波する検波回路と、
   この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、
   前記Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を導入し、搬送波の位相または周波数を検出し、その検出した位相または周波数に対応する切替制御信号を前記弁別回路に供給する検出回路と
   この検出回路から供給の前記切替制御信号に基づき、前記弁別回路で選択的に切替え導出されたパルスの位置を読み取り、前記二次監視レーダからの送信信号を解読する解読手段と
   を具備することを特徴とするＡＴＣトランスポンダ装置。
4. ＡＴＣトランスポンダから送信されたパルス変調波を受信する受信機と、
   この受信機で受信された前記パルス変調波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、
   このＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を検波する検波回路と、
   この検波回路で検波されたパルス変調波を順次導入し、当該検波信号のパルスを個別に選択的に切替え導出可能な弁別回路と、
   前記Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された前記パルス変調波を導入し、搬送波の位相または周波数を検出し、その検出した位相または周波数に対応する切替制御信号を前記弁別回路に供給する検出回路と
   この検出回路から供給の前記切替制御信号に基づき、前記弁別回路で選択的に切替え導出されたパルスの位置を読み取り、前記ＡＴＣトランスポンダからの送信信号を解読する解読手段と
   を具備することを特徴とするＡＤＳ−Ｂ受信装置。

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