JP2778845B2 - 電波高度計 - Google Patents
電波高度計Info
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- JP2778845B2 JP2778845B2 JP3056783A JP5678391A JP2778845B2 JP 2778845 B2 JP2778845 B2 JP 2778845B2 JP 3056783 A JP3056783 A JP 3056783A JP 5678391 A JP5678391 A JP 5678391A JP 2778845 B2 JP2778845 B2 JP 2778845B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば超低空を飛行す
る飛翔体等に搭載し、外部からの妨害信号等の影響をう
けることなく正確に斜め前方の高度を計算できる電波高
度計に関するものである。
る飛翔体等に搭載し、外部からの妨害信号等の影響をう
けることなく正確に斜め前方の高度を計算できる電波高
度計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の一般的なものとして周波数変
調方式 (以下FM-CW 方式と呼称する)があり、特開昭58-
86471号公報に詳細に述べられている。これには図6 に
示されているように三角波形あるいはのこぎり波形(10
1) に周波数変調した信号(102)を海面あるいは地面に向
けて送信(103,A1)する一方、該送信信号と受信信号(A2,
104)を混合(105) することにより往復の伝播距離に相当
した周波数差を有するビート信号が得られ(106) 、この
ビート信号を直接計数(107) して高度を算出する方法、
あるいは図7 に示すように、このビート信号が常に一定
になるように変調信号の周期を制御(111) し周期を計数
することで高度を算出する方法等がある。なお図6 には
高度の高低に対応して(109) 受信信号のレベルを制御す
る回路(110) が付加されている。
調方式 (以下FM-CW 方式と呼称する)があり、特開昭58-
86471号公報に詳細に述べられている。これには図6 に
示されているように三角波形あるいはのこぎり波形(10
1) に周波数変調した信号(102)を海面あるいは地面に向
けて送信(103,A1)する一方、該送信信号と受信信号(A2,
104)を混合(105) することにより往復の伝播距離に相当
した周波数差を有するビート信号が得られ(106) 、この
ビート信号を直接計数(107) して高度を算出する方法、
あるいは図7 に示すように、このビート信号が常に一定
になるように変調信号の周期を制御(111) し周期を計数
することで高度を算出する方法等がある。なお図6 には
高度の高低に対応して(109) 受信信号のレベルを制御す
る回路(110) が付加されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
電波高度計では、高度が超低空になるにつれて送受信間
の時間差は限りなくゼロに近づき、また超低空になれば
飛翔体が必要とする高度は飛翔体直下の高度というより
斜め前方の高度となるが、ビート信号のみでは直下か斜
め前方かを区別することは不可能である。特に超低高度
で海面や地面上をかすめて飛行するような場合に問題と
なる。またFM-CW 方式は送信電波のスペクトル密度が高
いため敵側に探知され易いだけでなく、妨害波 (例えば
単純なCW妨害波においても) の影響を受け易い。そこで
本発明はこれらの問題点に鑑み、対妨害性能及び超低空
性能にすぐれた高精度な電波高度計を提供することを目
的とする。
電波高度計では、高度が超低空になるにつれて送受信間
の時間差は限りなくゼロに近づき、また超低空になれば
飛翔体が必要とする高度は飛翔体直下の高度というより
斜め前方の高度となるが、ビート信号のみでは直下か斜
め前方かを区別することは不可能である。特に超低高度
で海面や地面上をかすめて飛行するような場合に問題と
なる。またFM-CW 方式は送信電波のスペクトル密度が高
いため敵側に探知され易いだけでなく、妨害波 (例えば
単純なCW妨害波においても) の影響を受け易い。そこで
本発明はこれらの問題点に鑑み、対妨害性能及び超低空
性能にすぐれた高精度な電波高度計を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、発振器から発
生した信号を2 位相ランダム変調し、サーキュレータ及
びアンテナを介して空間へ送信し、この送信信号が海面
または地面に当たって反射した反射波を上記アンテナで
受信し、この受信信号を上記サーキュレータを介してミ
キサに入力し、受信信号と上記発振器から発生した信号
を混合し、この信号を2 分配した後に、それぞれを発振
器から発生した信号を2 位相ランダム変調する際に用い
た符号と同じ符号でかつ、時間的に遅れた符号で復調
し、増幅器及び帯域通過フィルタを介して振幅検波器で
振幅検波し、この2 つの検波信号の差分を積分すること
によって得られた信号によって上記符号の発振周波数を
制御し、この発振周波数によって高度情報を得ることを
特徴とした電波高度計である。
生した信号を2 位相ランダム変調し、サーキュレータ及
びアンテナを介して空間へ送信し、この送信信号が海面
または地面に当たって反射した反射波を上記アンテナで
受信し、この受信信号を上記サーキュレータを介してミ
キサに入力し、受信信号と上記発振器から発生した信号
を混合し、この信号を2 分配した後に、それぞれを発振
器から発生した信号を2 位相ランダム変調する際に用い
た符号と同じ符号でかつ、時間的に遅れた符号で復調
し、増幅器及び帯域通過フィルタを介して振幅検波器で
振幅検波し、この2 つの検波信号の差分を積分すること
によって得られた信号によって上記符号の発振周波数を
制御し、この発振周波数によって高度情報を得ることを
特徴とした電波高度計である。
【０００５】
【作用】本発明によれば以下のようにして斜め前方の高
度を精度よくかつ妨害されないで測定することが可能で
ある。海面または地面からの反射信号に含まれる2 位相
ランダム変調信号は、送信信号に含まれる2 位相ランダ
ム変調信号に対し、往復の伝播距離分に相当した時間差
をもっている。仮に2位相ランダム変調信号にM 系列を
用いると、2 つの符号の相関は時間差が0 つまり位相差
が0 の時ピークとなり、位相差が増えるにつれ相関出力
も低下し1 クロック以上ずれると相関出力はほとんど得
られなくなることが“SPREAD SPECTRUM SYSTEMS by R.
C.Dixon”等に述べられている。
度を精度よくかつ妨害されないで測定することが可能で
ある。海面または地面からの反射信号に含まれる2 位相
ランダム変調信号は、送信信号に含まれる2 位相ランダ
ム変調信号に対し、往復の伝播距離分に相当した時間差
をもっている。仮に2位相ランダム変調信号にM 系列を
用いると、2 つの符号の相関は時間差が0 つまり位相差
が0 の時ピークとなり、位相差が増えるにつれ相関出力
も低下し1 クロック以上ずれると相関出力はほとんど得
られなくなることが“SPREAD SPECTRUM SYSTEMS by R.
C.Dixon”等に述べられている。
【０００６】このことより反射信号に含まれる2 位相ラ
ンダム変調符号に対し、あらかじめ伝播距離分に相当す
る時間分だけ遅らせた、他の2 位相ランダム変調符号と
の相関をとると位相差が0 となるため相関出力がピーク
となる。但し、このままだと固定の距離しか測定できな
いため復調用の符号の位相差を往復伝播距離分の時間遅
れに対応して可変することにより任意の距離を測定でき
るようにする。
ンダム変調符号に対し、あらかじめ伝播距離分に相当す
る時間分だけ遅らせた、他の2 位相ランダム変調符号と
の相関をとると位相差が0 となるため相関出力がピーク
となる。但し、このままだと固定の距離しか測定できな
いため復調用の符号の位相差を往復伝播距離分の時間遅
れに対応して可変することにより任意の距離を測定でき
るようにする。
【０００７】具体的には送信信号の符号に対し1 クロッ
ク及び3 クロック遅れた符号で受信信号との相関をとる
と二つの相関出力を振幅検波した出力（後段の差分器へ
入力される信号波形）は図5 に示すとおりになる。図5
において、プラス側の波形は1 クロック遅れた符号で受
信信号との相関をとった側の出力を、そしてマイナス側
の波形は3 クロック遅れた符号で受信信号との相関をと
った側の出力を示している。高度がR の場合に差分器の
出力は0 となり、高度が高くなるとマイナス、逆に低く
成るとプラスの電圧を出力する。また、図5(1)（高高度
時）から図5(3)（低高度時）に示すように、高度が高く
なるとクロック周期が長くなり、高度が低くなるとクロ
ック周期が短くなる。この差分出力をフィードバックす
ることにより、このクロックをカウントすれば低高度を
精度よく測定することが可能である。また妨害に強いこ
とは先の文献に記載されている。
ク及び3 クロック遅れた符号で受信信号との相関をとる
と二つの相関出力を振幅検波した出力（後段の差分器へ
入力される信号波形）は図5 に示すとおりになる。図5
において、プラス側の波形は1 クロック遅れた符号で受
信信号との相関をとった側の出力を、そしてマイナス側
の波形は3 クロック遅れた符号で受信信号との相関をと
った側の出力を示している。高度がR の場合に差分器の
出力は0 となり、高度が高くなるとマイナス、逆に低く
成るとプラスの電圧を出力する。また、図5(1)（高高度
時）から図5(3)（低高度時）に示すように、高度が高く
なるとクロック周期が長くなり、高度が低くなるとクロ
ック周期が短くなる。この差分出力をフィードバックす
ることにより、このクロックをカウントすれば低高度を
精度よく測定することが可能である。また妨害に強いこ
とは先の文献に記載されている。
【０００８】一方、アンテナの放射パターンが飛翔体の
直下より斜め前方になるようにすれば、アンテナの直下
方向はアンテナの放射特性が減衰方向となり、さらに海
面及び地面からの反射信号にドプラ信号が含まれていな
いため、信号処理にてドプラの0 成分をカットするよう
にすれば直下方向からの反射波を分離除去することが可
能となり、斜め前方の高度があらかじめ確実に得られる
ことになり超低空を飛行することができる。
直下より斜め前方になるようにすれば、アンテナの直下
方向はアンテナの放射特性が減衰方向となり、さらに海
面及び地面からの反射信号にドプラ信号が含まれていな
いため、信号処理にてドプラの0 成分をカットするよう
にすれば直下方向からの反射波を分離除去することが可
能となり、斜め前方の高度があらかじめ確実に得られる
ことになり超低空を飛行することができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例を
詳細に説明する。本発明による高度計は図1 に示すよう
に構成され、発振器1 の出力は送信信号として使用され
る信号以外に、受信信号と混合するための信号を分配す
る方向性結合器2 に接続される。該方向性結合器2 から
の送信信号は関数発生器22により出力を制御される可変
減衰器3 を通って変調器4 に入力され該変調器4 は符号
発生器20の符号に従って2 位相変調を行うもので、変調
された信号はサーキュレータ5 を介した後、送受信アン
テナ6 から海面あるいは地面に向けて放射される。次に
海面あるいは地面からの反射波は、該送受信アンテナ6
で受信されサーキュレータ5 を介してミキサ7 に入力さ
れる。該ミキサ7 は受信信号と方向性結合器2 からのロ
ーカル信号の二信号を混合することにより得られるIF信
号を分配器8に出力する。該分配器8 は信号を2 分配す
るもので、それぞれ一連のビデオ増幅器9 、相関器10、
ドプラフィルタアンプ11、振幅検波器12、並びに一連の
ビデオ増幅器13、相関器14、ドプラフィルタアンプ15、
振幅検波器16に接続される。該ビデオ増幅器9 、ビデオ
増幅器13は信号処理可能なレベルまで増幅するものであ
る。相関器10、相関器14は符号発生器20からの符号にも
とづいて相関をとるもので、該符号発生器20からの符号
は同一符号でかつ送信波に変調器4 で変調を行った符号
に対し、それぞれ1 クロック及び3 クロック遅れてい
る。ドプラフィルタアンプ11、ドプラフィルタアンプ15
は海面及び地面との相対速度により得られるドプラ信号
のみを通過させ増幅するものである。振幅検波器12、振
幅検波器16でドプラ信号の振幅を検出した後、差分器17
で二つの信号の差分がとられる。積分器18は差分器17の
出力を積分し、電圧制御クロック発振器19に出力する。
該電圧制御クロック発振器19は積分器18の出力電圧によ
り、高度に相当したクロックを発振するものである。符
号発生器20は発振器1 により発振された送信信号を変調
器4 によって変調させる符号と受信された信号との相関
をとるための相関器10、相関器14の符号を発生するもの
である。一方電圧制御クロック発振器19の出力はカウン
タ21に接続され、高度に相当したクロックをカウントし
高度情報として外部に出力される。高度情報は関数発生
器22に接続され、該関数発生器22は高度変化に対し、常
に受信レベルが一定になるように送信信号を可変減衰器
3 で制御する信号を出力する。
詳細に説明する。本発明による高度計は図1 に示すよう
に構成され、発振器1 の出力は送信信号として使用され
る信号以外に、受信信号と混合するための信号を分配す
る方向性結合器2 に接続される。該方向性結合器2 から
の送信信号は関数発生器22により出力を制御される可変
減衰器3 を通って変調器4 に入力され該変調器4 は符号
発生器20の符号に従って2 位相変調を行うもので、変調
された信号はサーキュレータ5 を介した後、送受信アン
テナ6 から海面あるいは地面に向けて放射される。次に
海面あるいは地面からの反射波は、該送受信アンテナ6
で受信されサーキュレータ5 を介してミキサ7 に入力さ
れる。該ミキサ7 は受信信号と方向性結合器2 からのロ
ーカル信号の二信号を混合することにより得られるIF信
号を分配器8に出力する。該分配器8 は信号を2 分配す
るもので、それぞれ一連のビデオ増幅器9 、相関器10、
ドプラフィルタアンプ11、振幅検波器12、並びに一連の
ビデオ増幅器13、相関器14、ドプラフィルタアンプ15、
振幅検波器16に接続される。該ビデオ増幅器9 、ビデオ
増幅器13は信号処理可能なレベルまで増幅するものであ
る。相関器10、相関器14は符号発生器20からの符号にも
とづいて相関をとるもので、該符号発生器20からの符号
は同一符号でかつ送信波に変調器4 で変調を行った符号
に対し、それぞれ1 クロック及び3 クロック遅れてい
る。ドプラフィルタアンプ11、ドプラフィルタアンプ15
は海面及び地面との相対速度により得られるドプラ信号
のみを通過させ増幅するものである。振幅検波器12、振
幅検波器16でドプラ信号の振幅を検出した後、差分器17
で二つの信号の差分がとられる。積分器18は差分器17の
出力を積分し、電圧制御クロック発振器19に出力する。
該電圧制御クロック発振器19は積分器18の出力電圧によ
り、高度に相当したクロックを発振するものである。符
号発生器20は発振器1 により発振された送信信号を変調
器4 によって変調させる符号と受信された信号との相関
をとるための相関器10、相関器14の符号を発生するもの
である。一方電圧制御クロック発振器19の出力はカウン
タ21に接続され、高度に相当したクロックをカウントし
高度情報として外部に出力される。高度情報は関数発生
器22に接続され、該関数発生器22は高度変化に対し、常
に受信レベルが一定になるように送信信号を可変減衰器
3 で制御する信号を出力する。
【００１０】ここで、発振器1 の発振周波数をf0、電圧
制御クロック発振器19の初期設定発振周波数をf c 、送
受信アンテナ6 により受信された信号に含まれるドプラ
周波数成分をf d とすると、動作時には、発振器1 で発
生した信号は変調器4 で図2に示すように拡散された状
態で送受信アンテナ6 より放射される。ドプラ周波数f
d を含んだ状態で送受信アンテナ6 より受信された信号
はミキサ7 により図3に示すように復調される。ミキサ7
により復調されたビデオ増幅器9 及びビデオ増幅器13
で増幅された信号は、相関器10とドプラフィルタアンプ
11及び相関器14ドプラフィルタアンプ15により図4 に示
すようにドプラ周波数成分f d のみが抽出される。この
時、受信信号に含まれる妨害信号は相関器10及び相関器
14の働きにより、逆に抑圧される。このドプラ周波数成
分f d の強度は、電圧制御クロック発振器19の発振周波
数f c と高度との関係によって図5 に示されるように出
力される。
制御クロック発振器19の初期設定発振周波数をf c 、送
受信アンテナ6 により受信された信号に含まれるドプラ
周波数成分をf d とすると、動作時には、発振器1 で発
生した信号は変調器4 で図2に示すように拡散された状
態で送受信アンテナ6 より放射される。ドプラ周波数f
d を含んだ状態で送受信アンテナ6 より受信された信号
はミキサ7 により図3に示すように復調される。ミキサ7
により復調されたビデオ増幅器9 及びビデオ増幅器13
で増幅された信号は、相関器10とドプラフィルタアンプ
11及び相関器14ドプラフィルタアンプ15により図4 に示
すようにドプラ周波数成分f d のみが抽出される。この
時、受信信号に含まれる妨害信号は相関器10及び相関器
14の働きにより、逆に抑圧される。このドプラ周波数成
分f d の強度は、電圧制御クロック発振器19の発振周波
数f c と高度との関係によって図5 に示されるように出
力される。
【００１１】従って、差分器17によって得られる振幅検
波器12及び振幅検波器16の出力の差分を積分器18によっ
て積分し、その電圧値V c によって電圧制御クロック発
振器19の発振周波数を制御することによりf c は常に高
度(H) に追随することになる。
波器12及び振幅検波器16の出力の差分を積分器18によっ
て積分し、その電圧値V c によって電圧制御クロック発
振器19の発振周波数を制御することによりf c は常に高
度(H) に追随することになる。
【００１２】この時の高度(H) は、電圧制御クロック発
振器19の発振周波数をカウンタ21で計数することによっ
て算出される。また、積分器18の出力V c 、すなわち高
度の情報を関数発生器22に入力し、その出力に基づいて
減衰器3 によって送信出力を調整し、高度の如何にかか
わらず受信電力が一定となるようにすれば、超低空時に
も受信系が飽和することなく高度計測が可能となる。
振器19の発振周波数をカウンタ21で計数することによっ
て算出される。また、積分器18の出力V c 、すなわち高
度の情報を関数発生器22に入力し、その出力に基づいて
減衰器3 によって送信出力を調整し、高度の如何にかか
わらず受信電力が一定となるようにすれば、超低空時に
も受信系が飽和することなく高度計測が可能となる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、海面または地面からの
反射信号に含まれるドプラ信号のみを抽出・増幅し、発
振器1 の発振周波数f0、符号発生器20で生成される符号
及び電圧制御クロック発振器19の発振周波数f c の全て
が正確に合致しない限りは妨害信号並びに雑音等の影響
を排除することができる。この結果、対妨害性及び超低
空性の優れた高精度な電波高度計を提供することができ
る。
反射信号に含まれるドプラ信号のみを抽出・増幅し、発
振器1 の発振周波数f0、符号発生器20で生成される符号
及び電圧制御クロック発振器19の発振周波数f c の全て
が正確に合致しない限りは妨害信号並びに雑音等の影響
を排除することができる。この結果、対妨害性及び超低
空性の優れた高精度な電波高度計を提供することができ
る。
【図１】本発明の一実施例に係る電波高度計の構成を示
すブロック図。
すブロック図。
【図２】本発明の電波高度計における送信信号を示す信
号波形図。
号波形図。
【図３】受信信号を復調した際に得られる信号を示す信
号波形図。
号波形図。
【図４】受信信号から所望のドプラ周波数成分を抽出し
た際に得られる信号を示す信号波形図。
た際に得られる信号を示す信号波形図。
【図５】差分器１６に入力される信号を示す信号波形
図。
図。
【図６】従来の方法による一実施例。
【図７】他の従来の方法による一実施例。
1 …発振器 2 …方向性結合器 3 …可変減衰器 4 …変調器 5 …サーキュレータ 6 …送受信アンテナ 7 …ミキサ 8 …分配器 9,13…ビデオ増幅器 10,14 …相関器 11,15 …ドプラフィルタアンプ 12,16 …振幅検波器 17…差分器 18…積分器 19…電圧制御クロック発振器 20…符号発生器 21…カウンタ 22…関数発生器
Claims (3)
- 【請求項１】 変調器(4) において発振器(1) から発生
した信号を発振周波数（f c ）でランダム符号を発生す
る符号発生器(20)からの符号により2 位相ランダム変調
し、その変調信号をサーキュレータ(5) 及びアンテナ
(6) を介して空間に送信し、この送信信号の反射波を該
アンテナ(6) で受信し、該サーキュレータ(5) を介して
ミキサ(7) でこの受信信号を該発振器(1) から発生した
信号と混合し、分配器(8) でその出力信号は2 分配さ
れ、その各々の分配信号は対応する相関器(10,14) にお
いて発振器(1) から発生した信号を2 位相ランダム変調
する際に用いられた符号と同じ符号で且つ時間的に遅れ
た符号で復調され、その各々の出力信号はそれぞれの帯
域通過と増幅機能を有するフィルタ(11,15) を介して振
幅検波器(12,16) で振幅検波され、この二つの検波信号
はその差分をとる差分器(17)とその差分信号の累積値を
与える積分器(18)によって得られた信号として該符号発
生器(20)からの符号の発振周波数(f c) を制御する電圧
制御クロック発振器(19)を制御し、そしてカウンタ(21)
で該発振周波数(f c) を計数することにより高度情報を
得ることを特徴とする電波高度計。 - 【請求項２】 該発振器(1) の出力を一方は可変減衰器
(3) へそして他方はミキサ(7) へと二分する方向性結合
器(2) と、該方向性結合器(2) からの信号レベルを可変
とし変調器(4) へ出力する可変減衰器(3) と、そして該
可変減衰器(3) の減衰量をカウンタ(21)の出力に基づき
演算し送信信号の反射波受信レベルが一定となるように
制御する関数発生器(22)を含むことを特徴とする請求項
１記載の電波高度計。 - 【請求項３】 分配器（８）からの信号を増幅して差分
器（１７）に伝達するそれぞれのビデオ増幅器（９，１
３）、相関器（１０，１４）、ドプラフィルタアンプ
（１１，１５）及び振幅検波器（１２，１６）を含むこ
とを特徴とする請求項１又は２のいずれか一つに記載の
電波高度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056783A JP2778845B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 電波高度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056783A JP2778845B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 電波高度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291187A JPH04291187A (ja) | 1992-10-15 |
| JP2778845B2 true JP2778845B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=13037026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3056783A Expired - Fee Related JP2778845B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 電波高度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778845B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03103791A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | 追尾レーダ受信機 |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3056783A patent/JP2778845B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04291187A (ja) | 1992-10-15 |
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