JP3341711B2 - Radar altimeter - Google Patents

Radar altimeter

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JP3341711B2
JP3341711B2 JP13829999A JP13829999A JP3341711B2 JP 3341711 B2 JP3341711 B2 JP 3341711B2 JP 13829999 A JP13829999 A JP 13829999A JP 13829999 A JP13829999 A JP 13829999A JP 3341711 B2 JP3341711 B2 JP 3341711B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーダー高度計に関
し、特に複数のアンテナを逐次切り替えて航空機の高度
を測定するレーダー高度計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radar altimeter, and more particularly to a radar altimeter for measuring an altitude of an aircraft by sequentially switching a plurality of antennas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーダー高度計を図8および図9
に示す。
2. Description of the Related Art A conventional radar altimeter is shown in FIGS.
Shown in

【0003】図8は従来のデュアルアンテナによるレー
ダー高度計を示すブロック図であり、図9は従来のシン
グルアンテナによるレーダー高度計を示すブロック図で
ある。
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional radar altimeter using a dual antenna, and FIG. 9 is a block diagram showing a conventional radar altimeter using a single antenna.

【0004】次に図8、図9について説明する。Next, FIGS. 8 and 9 will be described.

【0005】図8を参照すると、信号処理部29が出力
する測距信号は送信機27により送信アンテナ25から
送信電波40として送出され、この送信電波40は地表
30で反射される。この反射電波41を受信アンテナ2
6で受け、受信機28で測距信号を検出して信号処理部
29に出力される。信号処理部29では、送信した測距
信号と受信した測距信号との遅延時間から地表30まで
の高度を算出する。
[0005] Referring to FIG. 8, the ranging signal output by the signal processing unit 29 is transmitted from the transmitting antenna 25 as a transmission radio wave 40 by the transmitter 27, and the transmission radio wave 40 is reflected on the ground surface 30. This reflected radio wave 41 is transmitted to the receiving antenna 2
6, the ranging signal is detected by the receiver 28 and output to the signal processing unit 29. The signal processing unit 29 calculates the altitude to the ground surface 30 from the delay time between the transmitted ranging signal and the received ranging signal.

【0006】図9を参照すると、信号処理部35が出力
する測距信号は送信機33によりサーキュレータ32を
介して送受信アンテナ31から送信電波40として送出
され、この送信電波40は地表30で反射される。この
反射電波41を送受信アンテナ31で受け、サーキュレ
ータ32を介して受信機34で測距信号を検出した後信
号処理部35に出力される。
Referring to FIG. 9, a ranging signal output from a signal processing unit 35 is transmitted as a transmission radio wave 40 from a transmission / reception antenna 31 via a circulator 32 by a transmitter 33, and the transmission radio wave 40 is reflected on the ground surface 30. You. The reflected radio wave 41 is received by the transmission / reception antenna 31, detected by the receiver 34 via the circulator 32, and output to the signal processing unit 35 after being detected.

【0007】信号処理部35では、送信した測距信号と
受信した測距信号との遅延時間から地表30までの高度
を算出する。
The signal processor 35 calculates the altitude to the ground surface 30 from the delay time between the transmitted ranging signal and the received ranging signal.

【0008】一般に、レーダー高度計の特徴として、機
体から電波を送信して地上からの反射波を受信して信号
の伝播時間から距離を計測する。このときの電波として
は、直進性のよいマイクロ波を利用している。従って、
使用するアンテナは指向性を有して利得の高いものが必
要で、一般的にはアンテナビーム幅(指向性)は±15
度程度を使用している。もっと広ければよいがアンテナ
形状が大きくなるデメリットがある。通常、アンテナは
機体の鉛直方向に指向性の中心がくるように取り付ける
ため、機体が傾くと地上からの電波を受信できなくな
る。このために傾斜を持たせたアンテナを設置すること
で、機体が傾いたときでも垂直方向の電波を受信するこ
とが可能となる。
Generally, as a feature of the radar altimeter, a radio wave is transmitted from an airframe, a reflected wave from the ground is received, and a distance is measured from a propagation time of a signal. As the radio wave at this time, a microwave with good straightness is used. Therefore,
The antenna used must have directivity and high gain, and generally the antenna beam width (directivity) is ± 15.
Using degrees around. It is better if it is wider, but there is a disadvantage that the antenna shape becomes larger. Usually, the antenna is mounted so that the directivity is centered in the vertical direction of the body, so that if the body is tilted, radio waves from the ground cannot be received. For this reason, by installing a tilted antenna, it is possible to receive radio waves in the vertical direction even when the aircraft is tilted.

【0009】このような技術の一例として、特開平6−
66923号公報記載の「電波高度計」が知られてい
る。
An example of such a technique is disclosed in
A “radio altimeter” described in US Pat. No. 66923 is known.

【0010】この公報では、航空機の胴体の周辺にアン
テナ指向方向が全球をカバーするように複数のアンテナ
が放射状に設置され、これらアンテナが順次切替制御部
により接続される技術が記載されている。
This publication describes a technique in which a plurality of antennas are radially installed around the fuselage of an aircraft such that the antenna directivity covers the entire sphere, and these antennas are sequentially connected by a switching control unit.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーダ
ー高度計は、アンテナの指向性の中心が機体の垂直方向
にくるように取り付けるため、機体が傾くと地表面垂直
方向の電波が受信できず高度を測定することができない
という欠点を有している。
Since the above-mentioned conventional radar altimeter is mounted so that the center of the directivity of the antenna is in the vertical direction of the airframe, if the airplane is tilted, radio waves in the vertical direction of the ground surface cannot be received, and the altitude is low. Has the disadvantage that it cannot be measured.

【0012】また、アンテナの指向方向が全球をカバー
するように複数のアンテナを放射状に設置するため、ア
ンテナおよび切替制御の規模が大きくなるという欠点を
有している。
Further, since a plurality of antennas are radially installed so that the directional directions of the antennas cover the whole sphere, there is a disadvantage that the scale of the antennas and the switching control becomes large.

【0013】本発明の目的は、機体鉛直方向からある方
向に角度を持たせた最少限の数のアンテナを切り替え
て、機体が傾いた状態でも高高度から低高度まで実高度
を測距できるレーダー高度計を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a radar capable of switching the minimum number of antennas having an angle in a certain direction from the vertical direction of the airframe to measure the actual altitude from a high altitude to a low altitude even when the airplane is tilted. To provide an altimeter.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】 本発明のレーダー高度計
は、 送受信アンテナを備えたレーダー高度計において、
送信アンテナの放射角度を変えるため複数個の送受共用
の送信アンテナを各々角度をつけて機体に取り付け、受
信専用の受信アンテナを前記機体の垂直方向に取り付
け、前記機体が高高度の場合、前記複数個の送信アンテ
ナを順次切り替えて高度を計測し、前記機体が低高度の
場合、送信アンテナを前記機体に垂直方向の送信アンテ
ナに固定し、かつ前記受信アンテナとにより高度を計測
することを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION A radar altimeter according to the present invention.
Is a radar altimeter equipped with a transmitting and receiving antenna,
In order to change the radiation angle of the transmission antenna, a plurality of transmission / reception shared transmission antennas are attached to the body at an angle, and a reception antenna dedicated for reception is mounted in the vertical direction of the body, and when the body is at a high altitude, the plurality of transmission antennas are used. Measuring the altitude by sequentially switching the number of transmitting antennas, wherein when the aircraft is at a low altitude, the transmitting antenna is fixed to a transmitting antenna perpendicular to the aircraft, and the altitude is measured with the receiving antenna. I have.

【0016】送受信アンテナを備えたレーダー高度計に
おいて、機体垂直方向のz軸に向いた第1の送信アンテ
ナと;このアンテナとx軸で+30度傾いた第2の送信
アンテナと;前記x軸で−30度傾いた第3の送信アン
テナと;y軸で+30度傾いた第4の送信アンテナと;
前記y軸で−30度傾いた第5の送信アンテナと;これ
ら送信アンテナを第1の切替信号により、順次切り替え
る第1の切替器と;前記機体垂直方向のz軸に向いた受
信アンテナと;この受信アンテナと接続し、前記機体の
高度により出力される第2の切替信号により、前記受信
アンテナを切り替える第2の切替器と;前記第1、第2
の切替器と接続する送受共用のサーキュレータと;第1
の測距信号を送信信号として、前記サーキュレータに出
力する送信機と;前記受信アンテナからの受信信号を前
記第2の切替器経由で受信し、第2の測距信号として出
力する受信機と;前記第1、第2の切替信号を出力し、
送信した前記第1の測距信号と受信した前記第2の測距
信号との遅延時間から、地表までの高度を算出する信号
処理部と;を備えたことを特徴としている。
In a radar altimeter provided with a transmitting and receiving antenna, a first transmitting antenna oriented in the vertical direction of the fuselage in the z-axis; a second transmitting antenna inclined by +30 degrees in the x-axis; A third transmitting antenna tilted by 30 degrees; a fourth transmitting antenna tilted by +30 degrees on the y-axis;
A fifth transmitting antenna inclined at -30 degrees with respect to the y-axis; a first switching device for sequentially switching these transmitting antennas according to a first switching signal; and a receiving antenna facing the z-axis in a vertical direction of the aircraft; A second switch that is connected to the receiving antenna and switches the receiving antenna according to a second switching signal output according to the altitude of the aircraft; the first and second switches;
Circulator for both transmission and reception connected to a switcher of
A transmitter that outputs the distance measurement signal as a transmission signal to the circulator; a receiver that receives a reception signal from the reception antenna via the second switch, and outputs the signal as a second distance measurement signal; Outputting the first and second switching signals,
A signal processing unit that calculates an altitude to the ground from a delay time between the transmitted first ranging signal and the received second ranging signal.

【0017】前記機体の低高度で、送信アンテナを前記
第1の送信アンテナに固定し、前記受信機との接続を前
記受信アンテナに切り替えることを特徴としている。
At a low altitude of the airframe, a transmitting antenna is fixed to the first transmitting antenna, and a connection with the receiver is switched to the receiving antenna.

【0018】前記機体の高高度で、送信アンテナを送受
共用アンテナとして、前記第1から第5の送信アンテナ
を順次切り替えることを特徴としている。
The present invention is characterized in that the first to fifth transmitting antennas are sequentially switched at a high altitude of the airframe, and the transmitting antenna is used as a transmitting / receiving antenna.

【0019】前記機体が前後左右に傾いても、前記第1
から第5の送信アンテナの順次切替動作により、前記機
体と地表間の距離が計測できることを特徴としている。
[0019] Even if the body is tilted back and forth and right and left, the first
The distance between the airframe and the ground surface can be measured by sequentially switching the first to fifth transmission antennas.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】図1は本発明のレーダー高度計の一つの実
施の形態を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a radar altimeter according to the present invention.

【0022】図1に示す本実施の形態は、機体垂直方向
に向いた送信アンテナ2と、これとx軸で+30度傾い
た送信アンテナ3と、x軸で−30度傾いた送信アンテ
ナ4と、y軸で+30度傾いた送信アンテナ5と、y軸
で−30度傾いた送信アンテナ6と、これら送信アンテ
ナを順次切替信号13により順次切り替える切替器7
と、機体垂直方向に向いた受信アンテナ1と、受信アン
テナ1と接続し高度切替信号14により受信アンテナ1
を切り替える切替器8と、切替器7および切替器8と接
続する送受共用のサーキュレータ9と、測距信号21を
送信信号23としてサーキュレータ9に出力する送信機
10と、受信アンテナ1からの受信信号24を切替器8
経由で受信し測距信号22として出力する受信機12
と、送信した測距信号21と受信した測距信号22との
遅延時間から地表30までの高度を算出する信号処理部
11とから構成されている。
The present embodiment shown in FIG. 1 has a transmitting antenna 2 oriented in the vertical direction of the body, a transmitting antenna 3 inclined at +30 degrees with respect to the x-axis, and a transmitting antenna 4 inclined at -30 degrees with the x-axis. , A transmitting antenna 5 tilted at +30 degrees in the y-axis, a transmitting antenna 6 tilted at −30 degrees in the y-axis, and a switch 7 for sequentially switching these transmitting antennas by a switching signal 13.
And the receiving antenna 1 oriented in the vertical direction of the aircraft, and the receiving antenna 1 connected to the receiving antenna 1 by the altitude switching signal 14.
, A transmission / reception circulator 9 connected to the switching unit 7 and the switching unit 8, a transmitter 10 for outputting the distance measurement signal 21 to the circulator 9 as a transmission signal 23, and a reception signal from the reception antenna 1. 24 switches 8
Receiver 12 which receives the signal via a relay and outputs it as a distance measurement signal 22
And a signal processing unit 11 that calculates an altitude to the ground surface 30 from a delay time between the transmitted ranging signal 21 and the received ranging signal 22.

【0023】ここでx,y軸とは機体の垂直方向をz軸
としたデカルト座標系を示す。
Here, the x and y axes indicate a Cartesian coordinate system in which the vertical direction of the body is the z axis.

【0024】図2はレーダー高度計のx軸のアンテナ配
置を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the antenna arrangement on the x-axis of the radar altimeter.

【0025】図3はレーダー高度計のy軸のアンテナ配
置を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the antenna arrangement on the y-axis of the radar altimeter.

【0026】次に、図1、図2および図3を参照して本
実施の形態の動作をより詳細に説明する。
Next, the operation of the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1, 2 and 3.

【0027】レーダー高度計としては高利得でビーム幅
の広いアンテナが要求される。パッチアンテナを放射素
子としたアレイアンテナが、比較的高利得、広ビームを
得られるが、30°程度までが使用できる範囲である。
45°方向の利得は、0°方向に対して利得は約15〜
20dB低下する。ピーク利得15dBiのアンテナ一
個のみでは、±45°の範囲を満足することができな
い。従って、機体姿勢変化した状態で±45°の範囲を
満足するためには、さらに15°の姿勢角変化に対して
傾斜させたアンテナ(ピーク利得15dBi)を配置す
ることが必要となる。
As a radar altimeter, an antenna having a high gain and a wide beam width is required. An array antenna using a patch antenna as a radiation element can obtain a relatively high gain and a wide beam, but the usable range is up to about 30 °.
The gain in the 45 ° direction is about 15 to about 0 °.
Decrease by 20 dB. A single antenna with a peak gain of 15 dBi cannot satisfy the range of ± 45 °. Therefore, in order to satisfy the range of ± 45 ° when the attitude of the body changes, it is necessary to further arrange an antenna (peak gain 15 dBi) tilted with respect to the attitude change of 15 °.

【0028】高高度では反射波の伝搬時間が大きいた
め、アンテナを送受共用の送受信アンテナとして使用し
ても送信信号と反射信号の信号を分離できるが、低高度
では伝搬時間が短いので送受共用アンテナでは信号分離
ができないため、送受信アンテナを別にして信号を識別
する必要がある。また、低高度では姿勢変化が小さいこ
とから垂直方向のアンテナのみで測定を行なう。従っ
て、高高度と低高度でアンテナを切り替える方式により
アンテナ数の増加を極力抑えることができる。
At high altitudes, the propagation time of the reflected wave is long, so that the transmission signal and the reflected signal can be separated even when the antenna is used as a transmission / reception antenna for transmission and reception. In this case, the signal cannot be separated, so that it is necessary to identify the signal separately from the transmitting and receiving antennas. Also, at low altitudes, since the change in attitude is small, measurement is performed using only the antenna in the vertical direction. Accordingly, an increase in the number of antennas can be suppressed as much as possible by switching the antenna between high altitude and low altitude.

【0029】このため高高度では、送受共用のシングル
アンテナを垂直方向1個と、x、y軸の正負両方向30
°傾けた状態で各軸2個、計5個を取り付けて、アンテ
ナを順次切り替えることで電波の送信、受信を行う。
Therefore, at high altitude, one single antenna for both transmission and reception is used in the vertical direction, and the single antenna is used in both the positive and negative directions of the x and y axes.
At two degrees, two axes are mounted in a tilted state, and a total of five are mounted, and the antennas are sequentially switched to transmit and receive radio waves.

【0030】一方、低高度では送受別のデュアルアンテ
ナとして、垂直方向の送信アンテナ2および受信アンテ
ナ1のみを使用する。高高度と低高度の切替高度は以下
の条件で決定する。すなわち、伝搬時間が短くなり、送
受信号を分離できなくなる直前の高度により、切替高度
を決定する。
On the other hand, at low altitude, only the transmitting antenna 2 and the receiving antenna 1 in the vertical direction are used as dual antennas for transmission and reception. The switching altitude between high altitude and low altitude is determined under the following conditions. That is, the switching altitude is determined based on the altitude immediately before the propagation time becomes short and the transmission and reception signals cannot be separated.

【0031】さて、図1の送信機10から出力された送
信信号23は、サーキュレータ9、切替器7を通り、送
信アンテナ2から送信電波40として地表30に送られ
る。送信電波40は地表30で反射した後反射電波41
として、送出した送信アンテナ2で受信され、サーキュ
レータ9を通り受信信号18として切替器8を通り受信
機12に入力される。信号処理部11において、送信信
号23と受信信号18の伝播時間から対地高度を計測す
る。
The transmission signal 23 output from the transmitter 10 shown in FIG. 1 passes through the circulator 9 and the switch 7 and is transmitted from the transmission antenna 2 to the ground 30 as a transmission radio wave 40. The transmission radio wave 40 is reflected on the ground surface 30 and then reflected radio wave 41
Is received by the transmitted transmitting antenna 2, passes through the circulator 9, and is input to the receiver 12 through the switch 8 as a received signal 18. The signal processing unit 11 measures the altitude from the ground based on the propagation times of the transmission signal 23 and the reception signal 18.

【0032】送信アンテナ2〜6は切替器7により順次
切り替えられるので、機体姿勢が傾いていても切り替え
たそれぞれの送信アンテナ2〜6の信号を選択すること
で、対地高度を計測できる。また傾斜角度も計算でき
る。
Since the transmitting antennas 2 to 6 are sequentially switched by the switch 7, the altitude to the ground can be measured by selecting the signals of the switched transmitting antennas 2 to 6 even if the body attitude is inclined. Also, the inclination angle can be calculated.

【0033】次に低高度のときは、送信アンテナ2から
送出した送信信号23を受信するまでの時間が短くなる
ので、送受同一アンテナでは送受信号の分離が困難とな
る。従って、低高度では、送信アンテナを鉛直方向の送
信アンテナ2に固定し、受信機12との接続を受信専用
の受信アンテナ1を選択するように切替器8を切り替え
る。このように送受アンテナを別アンテナにすることで
送受信号の分離が低高度(高度ゼロ)でも可能となる。
Next, when the altitude is low, the time required for receiving the transmission signal 23 transmitted from the transmission antenna 2 is shortened, so that it is difficult to separate transmission and reception signals using the same antenna for transmission and reception. Therefore, at low altitude, the transmission antenna is fixed to the transmission antenna 2 in the vertical direction, and the switch 8 is switched so that the connection with the receiver 12 is selected to the reception antenna 1 dedicated to reception. By using a separate antenna for the transmitting and receiving antennas, transmission and reception signals can be separated even at a low altitude (altitude zero).

【0034】レーダー高度計のアンテナは送信アンテナ
2〜6の5個のアンテナと受信アンテナ1のアンテナ1
個とから構成される。図2,3を参照すると、送信アン
テナ3〜6は機体垂直方向の送信アンテナ2とx、y軸
で各々±30度ずつ角度を持たせて配置させている。受
信アンテナ1は垂直方向の1個のみである。
The radar altimeter has five transmitting antennas 2 to 6 and one receiving antenna 1.
It is composed of Referring to FIGS. 2 and 3, the transmitting antennas 3 to 6 are arranged at an angle of ± 30 degrees with respect to the transmitting antenna 2 in the vertical direction of the fuselage in each of the x and y axes. There is only one receiving antenna 1 in the vertical direction.

【0035】図4はx軸、y軸のアンテナ配置を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the antenna arrangement on the x-axis and the y-axis.

【0036】機体20に配置された垂直方向の送信アン
テナ2を中心に、y軸方向に送信アンテナ5,6を、x
軸方向に送信アンテナ3および4(背面により図示せ
ず)が配置されている。
The transmission antennas 5 and 6 are arranged in the y-axis direction with respect to the transmission antenna 2 in the vertical direction,
Transmitting antennas 3 and 4 (not shown by the back) are arranged in the axial direction.

【0037】図5は送信アンテナ切替動作の一例を示す
タイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart showing an example of the transmission antenna switching operation.

【0038】アンテナの選択は、図5のように0°の送
信アンテナ2から順次切り替え、5個の送信アンテナ3
〜6を切り替えた後同じ順序で切替を繰り返す。各送信
アンテナ2〜6から送信電波40が地表30に送信さ
れ、地表30からの反射電波41を受信アンテナ1で受
信し信号処理部11にて高度計算を行うが、反射電波4
1の方向が30°異なっているため、反射電波41は機
体の姿勢により異なった信号レベルで受信される。地表
30に対して垂直に反射した信号が一番強い信号として
受信されることになる。従って、5個のアンテナを1周
期で切り替えたときに受信信号で一番高い信号を実際の
高度として計算に使用する。機体が傾いた状態でも垂直
方向にビームが向いたアンテナが有ることで反射信号を
受信でき、高度を計測することができる。
As shown in FIG. 5, the antenna selection is sequentially switched from the transmission antenna 2 at 0 °, and the five transmission antennas 3
After switching from # 6 to # 6, the switching is repeated in the same order. A transmission radio wave 40 is transmitted from each of the transmission antennas 2 to 6 to the ground surface 30, and a reflection radio wave 41 from the ground surface 30 is received by the reception antenna 1 and altitude calculation is performed by the signal processing unit 11.
Since the directions of 1 are different by 30 °, the reflected radio waves 41 are received at different signal levels depending on the attitude of the body. The signal reflected perpendicular to the ground surface 30 will be received as the strongest signal. Therefore, when five antennas are switched in one cycle, the highest signal among the received signals is used for the calculation as the actual altitude. Even if the aircraft is tilted, the presence of the antenna whose beam is directed in the vertical direction makes it possible to receive the reflected signal and measure the altitude.

【0039】高々度においては、送信アンテナ2〜6の
送受共用アンテナとサーキュレータ9とで信号を識別で
きるが、低高度領域になると送信アンテナ2〜6から送
出した送信電波40を受信するまでの時間が短くなり、
送受共用アンテナでは送信信号23がサーキュレータ9
から受信機12に回り込み、反射電波41から得られる
受信信号24と識別できなくなるので信号の分離が困難
となる。
At high altitude, the signal can be identified by the transmitting / receiving antennas of the transmitting antennas 2 to 6 and the circulator 9. However, in a low altitude region, the time until the transmission radio wave 40 transmitted from the transmitting antennas 2 to 6 is received is reduced. Shorter,
In the transmitting / receiving antenna, the transmission signal 23 is transmitted to the circulator 9.
From the receiver 12 and cannot be distinguished from the reception signal 24 obtained from the reflected radio wave 41, so that it becomes difficult to separate the signal.

【0040】従って、低高度では送受別アンテナにする
ことで反射電波41による受信信号24とを識別する必
要がある。高度変化は逐次、信号処理部11で計算さ
れ、高高度から低高度の領域になるときに信号処理部1
1からの順次切替信号13により切替器7を0°の送信
アンテナ2に固定し、また、高度切替信号14により切
替器8を0°の受信アンテナ1を選択するように切り替
える。
Therefore, at low altitude, it is necessary to distinguish between the reception signal 24 and the reception signal 24 by the reflected radio wave 41 by using a separate antenna for transmission and reception. The altitude change is sequentially calculated by the signal processing unit 11, and when the area changes from a high altitude to a low altitude, the signal processing unit 1
The switching device 7 is fixed to the transmission antenna 2 at 0 ° by the sequential switching signal 13 from 1, and the switching device 8 is switched by the altitude switching signal 14 so as to select the reception antenna 1 at 0 °.

【0041】図6は機体とアンテナのx軸の取付関係を
示す図である。図6(a)は機体が傾かない場合を示
し、図6(b)は機体が傾いている場合を示す。
FIG. 6 is a diagram showing the mounting relationship between the body and the x-axis of the antenna. FIG. 6A shows a case where the body is not tilted, and FIG. 6B shows a case where the body is tilted.

【0042】図7は機体とアンテナのy軸の取付関係を
示す図である。図7(a)は機体が傾かない場合を示
し、図7(b)は機体が傾いている場合を示す。
FIG. 7 is a diagram showing the mounting relationship between the body and the antenna on the y-axis. FIG. 7A shows a case where the airframe is not tilted, and FIG. 7B shows a case where the airframe is tilted.

【0043】図6(a)を参照すると、機体20に設置
された送信アンテナ2からの送信電波40は地表30で
反射され、反射電波41は送信アンテナ2で受信され
る。
Referring to FIG. 6A, the transmission radio wave 40 from the transmission antenna 2 installed on the body 20 is reflected on the ground surface 30, and the reflection radio wave 41 is received by the transmission antenna 2.

【0044】図6(b)を参照すると、機体20が傾い
ているので、送信アンテナ3が地表面30と垂直にな
り、送信アンテナ3からの送信電波40は地表30で反
射され、反射電波41は送信アンテナ3で受信される。
Referring to FIG. 6B, since the airframe 20 is inclined, the transmitting antenna 3 is perpendicular to the ground surface 30, and the transmitting radio wave 40 from the transmitting antenna 3 is reflected on the ground surface 30, and the reflected radio wave 41 Is received by the transmitting antenna 3.

【0045】次に、図7(a)を参照すると、機体20
に設置された送信アンテナ2からの送信電波40は地表
30で反射され、反射電波41は送信アンテナ2で受信
される。
Next, referring to FIG.
The transmission radio wave 40 from the transmission antenna 2 installed in the antenna is reflected by the ground surface 30, and the reflection radio wave 41 is received by the transmission antenna 2.

【0046】図7(b)を参照すると、機体20が前下
方部に傾いているので、送信アンテナ5が地表面30と
垂直になり、送信アンテナ5からの送信電波40は地表
30で反射され、反射電波41は送信アンテナ5で受信
される。
Referring to FIG. 7B, since the fuselage 20 is inclined forward and downward, the transmitting antenna 5 is perpendicular to the ground surface 30, and the transmitting radio wave 40 from the transmitting antenna 5 is reflected on the ground surface 30. The reflected radio wave 41 is received by the transmitting antenna 5.

【0047】いずれの場合も、機体20が傾いてもx
軸、y軸いずれかの送信アンテナにより送受信できるの
で、高度計測が可能となる。
In any case, even if the body 20 is tilted, x
Since transmission and reception can be performed by any of the transmission antennas for the axis and the y axis, altitude measurement can be performed.

【0048】高高度においては、機体20の姿勢が変化
することを考慮しているが、低高度においては通常機体
20の姿勢は安定化させる制御が行われるため、機体姿
勢は安定している。従って、低高度では、送信アンテナ
を鉛直方向の送信アンテナ2に固定し、受信機12との
接続を受信専用の受信アンテナ1を選択するように切替
器8を切り替える。このことにより、送受別アンテナに
することで送受信号の分離が低高度領域でも可能とな
る。高度が変化し、高高度領域に入ると前述のように切
替器7,8を切り替えて送信アンテナ2〜6を順次切り
替えて制御を行う。
At high altitudes, it is considered that the attitude of the body 20 changes. However, at low altitudes, control is usually performed to stabilize the attitude of the body 20, so that the attitude of the body 20 is stable. Therefore, at low altitude, the transmission antenna is fixed to the transmission antenna 2 in the vertical direction, and the switch 8 is switched so that the connection with the receiver 12 is selected to the reception antenna 1 dedicated to reception. This makes it possible to separate transmission and reception signals even in a low altitude region by using a separate antenna for transmission and reception. When the altitude changes and enters the high altitude region, control is performed by switching the switches 7 and 8 and sequentially switching the transmitting antennas 2 to 6 as described above.

【0049】切替器7は常に周期的に切り替えを実施
し、5個の送信アンテナ2〜6を順次切り替える。
The switching unit 7 always performs switching periodically and sequentially switches the five transmitting antennas 2 to 6.

【0050】各送信アンテナ2〜6毎に反射電波41が
得られるが、反射電波41の信号方向が30度異なるた
め反射電波41の受信信号のレベルも異なる。一番大き
い受信信号を使用して高度計算を行なうことになる。ま
た、信号処理部11で高度情報をモニタし、高高度から
低高度に変わったとき(約50mに設定)に切替器7は
0°の送信アンテナ2を選択する位置に固定する。高度
が変化し、低高度から高々度になったときに、切替器7
は順次5個の送信アンテナ2〜6を切り替える。
A reflected radio wave 41 is obtained for each of the transmitting antennas 2 to 6, but the signal direction of the reflected radio wave 41 differs by 30 degrees, so that the level of the received signal of the reflected radio wave 41 also differs. The altitude calculation is performed using the largest received signal. The altitude information is monitored by the signal processing unit 11, and when the altitude changes from a high altitude to a low altitude (set to about 50 m), the switch 7 is fixed at a position where the transmission antenna 2 of 0 ° is selected. When the altitude changes and the altitude changes from low altitude to high altitude, the switch 7
Switches the five transmitting antennas 2 to 6 sequentially.

【0051】切替器8は信号処理部11の高度情報か
ら、50mを境に高高度のときはサーキュレータ9側
を、低高度のときは受信アンテナ1側を選択する。
The switch 8 selects the circulator 9 when the altitude is higher than 50 m and the receiving antenna 1 when the altitude is lower than 50 m from the altitude information of the signal processor 11.

【0052】ここで高度によりアンテナを切り替える理
由を以下に示す。
Here, the reason why the antenna is switched depending on the altitude will be described below.

【0053】高度が高くなると信号の伝播距離が大きく
なり、送信信号23と反射信号としての受信信号24に
時間差が有るため、送信信号23がサーキュレータ9か
らリークしてくる信号と、受信信号24とを識別でき
る。低高度では送信信号23のリークしてくる信号と反
射信号としての受信信号24とを分離識別するために、
切替器8を受信アンテナ1側に切り替えて、送信信号2
3のリークしてくる信号が受信機12に入るのを防いで
いる(低高度ではアンテナ分離しないと計測できな
い)。
As the altitude increases, the propagation distance of the signal increases, and there is a time difference between the transmission signal 23 and the reception signal 24 as a reflection signal. Therefore, the transmission signal 23 leaks from the circulator 9 and the reception signal 24 Can be identified. At low altitude, in order to separate and identify the leaked signal of the transmitted signal 23 and the received signal 24 as a reflected signal,
The switch 8 is switched to the side of the receiving antenna 1 so that the transmission signal 2
3 prevents the leaked signal from entering the receiver 12 (measurement cannot be made at low altitude without antenna separation).

【0054】本構成では送信アンテナ(高高度では受信
アンテナとしても使用)5個と受信専用アンテナ1個で
あるが、当然送信、受信アンテナをそれぞれ専用に各5
個設けてもよい。しかしながら、アンテナの数量が増え
るデメリットあるため、ここでは受信専用アンテナを1
個としている。
In this configuration, there are five transmitting antennas (also used as receiving antennas at high altitude) and one receiving-only antenna.
It may be provided individually. However, there is a disadvantage that the number of antennas increases.
It is made into pieces.

【0055】これは、低高度であれば、機体20の姿勢
は安定していることを前提にしている。従って、低高度
のときは送信アンテナは5個の内、垂直方向の送信アン
テナ2のみを切替器7で選択して使用し、受信アンテナ
1は垂直方向に配置していることで反射電波41を捕ら
えることができる。
This is based on the premise that the attitude of the body 20 is stable at low altitude. Therefore, when the altitude is low, only the transmitting antenna 2 in the vertical direction among the five transmitting antennas is selected and used by the switch 7, and the receiving antenna 1 is arranged in the vertical direction so that the reflected radio wave 41 is transmitted. Can be caught.

【0056】上述のように、機体20に搭載されるレー
ダー高度計における送受信のアンテナ部分に、送信用に
放射角度を変化した複数のアンテナ、受信用に1つのア
ンテナ、送受共用のサーキュレータ、各アンテナ及びサ
ーキュレータを切り替える高周波切替器を設けること
で、機体20の傾斜によらず地表30からの高度を計測
できる。
As described above, the transmitting and receiving antenna portions of the radar altimeter mounted on the airframe 20 include a plurality of antennas whose radiation angles are changed for transmission, one antenna for reception, a circulator shared for transmission and reception, and each antenna. By providing the high-frequency switch for switching the circulator, the altitude from the ground surface 30 can be measured regardless of the inclination of the body 20.

【0057】なお、使用送信アンテナを用いて同時に機
体の傾斜角度を測定することが可能である。
It is possible to simultaneously measure the inclination angle of the aircraft using the transmitting antenna used.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーダー
高度計は送信用に放射角度を変化させた複数のアンテナ
を順次切り替えることができるので、最少のアンテナ構
成で機体の姿勢角が大きく変化しても対地高度が測定で
き、姿勢角も計測できるという効果を有している。
As described above, the radar altimeter according to the present invention can sequentially switch a plurality of antennas whose radiation angles are changed for transmission, so that the attitude angle of the airframe greatly changes with the minimum antenna configuration. However, there is an effect that the altitude to the ground can be measured and the attitude angle can also be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のレーダー高度計の一つの実施の形態を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a radar altimeter of the present invention.

【図2】レーダー高度計のx軸のアンテナ配置を示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an antenna arrangement on the x-axis of a radar altimeter.

【図3】レーダー高度計のy軸のアンテナ配置を示す説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a y-axis antenna arrangement of the radar altimeter.

【図4】x軸、y軸のアンテナ配置を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an antenna arrangement on the x axis and the y axis.

【図5】送信アンテナ切替動作の一例を示すタイムチャ
ートである。
FIG. 5 is a time chart illustrating an example of a transmission antenna switching operation.

【図6】機体とアンテナのx軸の取付関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an x-axis mounting relationship between a body and an antenna.

【図7】機体とアンテナのy軸の取付関係を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating a mounting relationship between a body and an y-axis of an antenna.

【図8】従来のデュアルアンテナによるレーダー高度計
を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional radar altimeter using dual antennas.

【図9】従来のシングルアンテナによるレーダー高度計
を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a conventional radar altimeter using a single antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受信アンテナ 2〜6 送信アンテナ 7 切替器 8 切替器 9 サーキュレータ 10 送信機 11 信号処理部 12 受信機 13 順次切替信号 14 高度切替信号 18 受信信号 20 機体 21 測距信号 22 測距信号 23 送信信号 24 受信信号 25 送信アンテナ 26 受信アンテナ 27 送信機 28 受信機 29 信号処理部 30 地表 31 送受信アンテナ 32 サーキュレータ 33 送信機 34 受信機 35 信号処理部 40 送信電波 41 反射電波 REFERENCE SIGNS LIST 1 reception antenna 2 to 6 transmission antenna 7 switch 8 switch 9 circulator 10 transmitter 11 signal processing unit 12 receiver 13 sequential switching signal 14 altitude switching signal 18 reception signal 20 fuselage 21 ranging signal 22 ranging signal 23 transmission signal Reference Signs List 24 reception signal 25 transmission antenna 26 reception antenna 27 transmitter 28 receiver 29 signal processing unit 30 ground surface 31 transmission and reception antenna 32 circulator 33 transmitter 34 receiver 35 signal processing unit 40 transmission radio wave 41 reflected radio wave

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 H01Q 1/28 H01Q 3/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7 /00-7/42 G01S 13/00-13/95 H01Q 1/28 H01Q 3/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 送受信アンテナを備えたレーダー高度計
において、送信アンテナの放射角度を変えるため複数個
の送受共用の送信アンテナを各々角度をつけて機体に取
り付け、受信専用の受信アンテナを前記機体の垂直方向
に取り付け、前記機体が高高度の場合、前記複数個の送
信アンテナを順次切り替えて高度を計測し、前記機体が
低高度の場合、送信アンテナを前記機体に垂直方向の送
信アンテナに固定し、かつ前記受信アンテナとにより高
度を計測することを特徴とするレーダー高度計。
In a radar altimeter provided with a transmitting / receiving antenna, a plurality of transmitting / receiving transmitting antennas are attached to the body at different angles in order to change the radiation angle of the transmitting antenna, and a receiving-only receiving antenna is mounted vertically on the body. Direction, when the aircraft is at a high altitude, the altitude is measured by sequentially switching the plurality of transmitting antennas, and when the aircraft is at a low altitude, the transmitting antenna is fixed to a transmitting antenna perpendicular to the aircraft, And a radar altimeter for measuring altitude with the receiving antenna.
【請求項2】 送受信アンテナを備えたレーダー高度計
において、 機体垂直方向のz軸に向いた第1の送信アンテナと; このアンテナとx軸で+30度傾いた第2の送信アンテ
ナと; 前記x軸で−30度傾いた第3の送信アンテナと; y軸で+30度傾いた第4の送信アンテナと; 前記y軸で−30度傾いた第5の送信アンテナと; これら送信アンテナを第1の切替信号により、順次切り
替える第1の切替器と; 前記機体垂直方向のz軸に向いた受信アンテナと; この受信アンテナと接続し、前記機体の高度により出力
される第2の切替信号により、前記受信アンテナを切り
替える第2の切替器と; 前記第1、第2の切替器と接続する送受共用のサーキュ
レータと; 第1の測距信号を送信信号として、前記サーキュレータ
に出力する送信機と; 前記受信アンテナからの受信信号を前記第2の切替器経
由で受信し、第2の測距信号として出力する受信機と; 前記第1、第2の切替信号を出力し、送信した前記第1
の測距信号と受信した前記第2の測距信号との遅延時間
から、地表までの高度を算出する信号処理部と; を備えたことを特徴とするレーダー高度計。
2. A radar altimeter provided with a transmitting / receiving antenna, a first transmitting antenna oriented in the z-axis in a vertical direction of the aircraft; a second transmitting antenna inclined by +30 degrees with respect to the x-axis; A third transmitting antenna inclined at -30 degrees in the y-axis; a fourth transmitting antenna inclined at +30 degrees in the y-axis; a fifth transmitting antenna inclined at -30 degrees in the y-axis; A first switching device that sequentially switches according to a switching signal; a receiving antenna oriented in the z-axis in a vertical direction of the aircraft; a second switching signal connected to the receiving antenna and output according to the altitude of the aircraft, A second switch for switching a receiving antenna; a circulator for both transmission and reception connected to the first and second switches; and a transmission for outputting the first distance measurement signal as a transmission signal to the circulator. And a receiver that receives a reception signal from the reception antenna via the second switch and outputs the signal as a second ranging signal; and outputs and transmits the first and second switching signals. The first
A signal processing unit for calculating an altitude to the surface of the ground from a delay time between the distance measurement signal and the received second distance measurement signal.
【請求項3】 前記機体の低高度で、送信アンテナを前
記第1の送信アンテナに固定し、前記受信機との接続を
前記受信アンテナに切り替えることを特徴とする請求項
2記載のレーダー高度計。
3. a low altitude of the aircraft, the claims of the transmitting antenna is fixed to the first transmitting antenna, and switches the connection between the receiver to the receiving antenna
The radar altimeter described in 2 .
【請求項4】 前記機体の高高度で、送信アンテナを送
受共用アンテナとして、前記第1から第5の送信アンテ
ナを順次切り替えることを特徴とする請求項2記載のレ
ーダー高度計。
4. a high altitude of the aircraft, the transmitting antenna as a transceiving antenna, radar altimeter of claim 2, wherein sequentially switching the fifth transmission antenna from the first.
【請求項5】 前記機体が前後左右に傾いても、前記第
1から第5の送信アンテナの順次切替動作により、前記
機体と地表間の距離が計測できることを特徴とする請求
項2又は請求項4記載のレーダー高度計。
5. be inclined to the right and left the aircraft longitudinal, the sequential switching operation of the fifth transmission antenna from the first, wherein the distance between the aircraft and ground, characterized in that the measurable
The radar altimeter according to claim 2 or 4 .
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