JP5038708B2

JP5038708B2 - Ｄｖｏｒ装置とサイドバンドアンテナ異常検出方法

Info

Publication number: JP5038708B2
Application number: JP2006352718A
Authority: JP
Inventors: 泰志冨永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: EP1939645A1; US7786924B2; JP2008164368A; US20080158047A1; CN101210962A; CN101210962B; EP1939645B1

Description

本発明は、無線航法施設であるＤＶＯＲ（Doppler VHF Omnidirectional Radio Range）装置と、そのＤＶＯＲ装置において異常の発生したサイドバンドアンテナの検出に用いられるサイドバンドアンテナ異常検出方法に関する。

一般に、航空機に基準点磁北からの方位情報を与える装置として、ＤＶＯＲ装置が使用されている。ＤＶＯＲ装置のアンテナは、キャリアアンテナと、キャリアアンテナを中心に円形に配列した４８個のサイドバンドアンテナとにより構成されており、キャリアアンテナからは、方位に関係ない一定位相のＲＦ（Radio Frequency）信号が輻射され、サイドバンドアンテナからは、方位により位相が変化するＲＦ信号が輻射される。航空機に設置された受信器は、これら２つの信号を受信し比較することにより、受信地点で基準点、すなわち、ＤＶＯＲ装置からの方位を知ることができる（例えば、特許文献１参照。）。

サイドバンドアンテナから輻射されるＲＦ信号は、ＤＶＯＲ装置の本体装置から出力され、本体装置から離れた場所に位置するディストリビュータ装置で出力のタイミングを切り換えられて、各サイドバンドアンテナへ出力される。ここで、サイドバンドアンテナに故障等の異常が発生している場合、ＲＦ信号はサイドバンドアンテナから輻射されず、ＤＶＯＲ装置はその機能を十分に発揮することができない。そこで、従来のＤＶＯＲ装置は、異常の生じたサイドバンドアンテナを検出するため、サイドバンドアンテナ異常検出機能を有している。

従来のサイドバンドアンテナ異常検出機能は、ディストリビュータ装置に設置された、サイドバンドアンテナと同数の方向性結合器でサイドバンドアンテナからの反射波を検出し、同じくディストリビュータ装置に設置されたアンテナモニタ回路でこの反射波をモニタすることにより異常の生じたサイドバンドアンテナを検出している。しかしながら、この機能を付加したことによって、ディストリビュータ装置の構造が極めて複雑になり、ＤＶＯＲ装置全体が大型化し、そのコストも増大するという問題が生じている。また、このサイドバンドアンテナ異常検出機能のために、アンテナモニタ回路を駆動するための電源を供給するケーブル、およびアンテナモニタ回路からの反射波のモニタ結果を外部へ伝送するケーブル等が必要となり、上記の問題はさらに深刻化していた。さらに、本体装置とディストリビュータ装置との間でＲＦ信号を伝送するケーブルに異常が生じた場合、その異常を検出することができないという問題もある。
特開平２−２４５８６号公報

以上述べたように、従来のＤＶＯＲ装置では、異常の生じたサイドバンドアンテナを検出するため、サイドバンドアンテナと同数の方向性結合器およびアンテナモニタ回路をディストリビュータ装置に設置しなければならず、ＤＶＯＲ装置の大型化、コスト増の要因となっていた。また、本体装置とディストリビュータ装置との間でＲＦ信号を伝送するケーブルに異常が生じた場合には、その異常を検出することができなかった。

本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、異常の生じたサイドバンドアンテナの検出機能を有したまま、工事費用の削減、ＤＶＯＲ装置の小型化および低コスト化が可能であり、併せて、本体装置とディストリビュータ装置との間でＲＦ信号を伝送するケーブルに生じる異常も検出することができるＤＶＯＲ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、本体装置から出力されるＲＦ信号を、ディストリビュータ装置により複数アンテナ系統に選択的に出力し、当該複数アンテナ系統毎に設置された複数のサイドバンドアンテナから輻射するＤＶＯＲ装置であって、前記本体装置は、ＲＦ信号を出力するＲＦ信号出力部と、前記ＲＦ信号の出力系統に設置され、当該ＲＦ信号に対する前記複数のサイドバンドアンテナからの反射波の電力レベルを測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果から前記電力レベルの異常の有無を判定する判定手段と、前記ディストリビュータ装置に対して前記ＲＦ信号の出力の選択を制御する選択信号を生成し、当該選択信号と前記判定手段の判定結果とを比較する比較手段と、前記比較結果から前記複数のサイドバンドアンテナのうち異常を生じたサイドバンドアンテナ及び前記本体装置と前記ディストリビュータ装置との間における前記ＲＦ信号の伝達経路のうち異常を生じた伝達経路を特定する特定手段とを具備する。

このような手段を講じることにより、サイドバンドアンテナに異常が生じた場合、そのサイドバンドアンテナからの反射波の電力レベルを、本体装置に設置された測定手段で測定し、判定手段で電力レベルの異常の有無を判定し、特定手段で判定結果と選択信号とを比較することで異常の生じたサイドバンドアンテナ及び伝達経路を特定するようにしている。

また、前記ＲＦ信号出力部は、互いに位相の異なる複数出力系統のＲＦ信号を出力し、前記測定手段は、前記複数出力系統のＲＦ信号に対する反射波それぞれの電力レベルを測定し、前記判定手段は、前記測定手段の測定結果から前記電力レベルそれぞれにおける異常の有無を判定し、前記比較手段は、前記選択信号を生成し、当該選択信号と前記判定手段におけるそれぞれの電力レベルについての判定結果とを比較し、前記特定手段は、前記比較結果から前記複数のサイドバンドアンテナのうち異常を生じたサイドバンドアンテナ及び前記本体装置と前記ディストリビュータ装置との間における前記複数出力系統のＲＦ信号の伝達経路のうち異常を生じた伝達経路を特定する。

このような手段を講じることにより、ＲＦ信号の出力が複数系統の場合にも異常を生じたサイドバンドアンテナを特定することが可能であり、併せて、本体装置とディストリビュータ装置との間における伝達経路の異常も検出することが可能となる。

本発明によれば、複数のサイドバンドアンテナからの反射波を、本体装置に設置された、測定手段と、判定手段と、特定手段とで処理することにより、異常の生じたサイドバンドアンテナ及び本体装置とディストリビュータ装置との間において異常の生じたケーブルを特定することが可能となる。これにより、異常の生じたサイドバンドアンテナの検出機能を有したまま、工事費用の削減、ＤＶＯＲ装置の小型化および低コスト化が可能となり、併せて、本体装置とディストリビュータ装置との間のケーブルに生じる異常も検出することが可能となる。

以下、図面を参照にしながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＤＶＯＲ装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示される本体装置１０において、上側サイン波サイドバンド送信機１１−１から出力される上側サイン波ＲＦ信号、上側コサイン波サイドバンド送信機１１−２から出力される上側コサイン波ＲＦ信号、下側サイン波サイドバンド送信機１１−３から出力される下側サイン波ＲＦ信号、および下側コサイン波サイドバンド送信機１１−４から出力される下側コサイン波ＲＦ信号は、各サイドバンド送信機の系統毎に設置された方向性結合器１２−１〜１２−４によりそれぞれが２系統に分岐され、一方はディストリビュータ装置２０に供給され、他方は進行波として信号生成回路１３に供給される。信号生成回路１３は、入力された進行波の電力レベルを測定する。また、同じく本体装置１０に設置される変調信号発生／アンテナモニタ回路１４からは、ディストリビュータ装置２０へ、ディストリビュータ装置２０による各ＲＦ信号の切り換えのタイミングを制御する切換信号が供給される。

ディストリビュータ装置２０において、本体装置１０から供給された４系統のＲＦ信号は、ディストリビュータ回路２１により、図２に示されるように配置された４８本のサイドバンドアンテナ３０−１〜３０−４８に出力のタイミングを切り換えられて供給される。このとき、各サイドバンドアンテナへのＲＦ信号の供給のタイミングは、変調信号発生／アンテナモニタ回路１４からの切換信号により制御される。なお、切換信号は電圧変化によるものであり、ディストリビュータ回路２１は、この電圧により駆動される。

ディストリビュータ回路２１からの各ＲＦ信号は、供給先のサイドバンドアンテナ３０−１〜３０−４８で輻射される。このとき、サイドバンドアンテナ３０−１〜３０−４８からは、供給されたＲＦ信号に対する反射波が生じ、ＲＦ信号が伝送されてきた系統に送出される。サイドバンドアンテナからの反射波は、反射波が伝送される系統の方向性結合器１２−１〜１２−４で検出され、信号生成回路１３に供給される。信号生成回路１３は、入力された反射波の電力レベルを測定し、この反射波の電力レベルと上述した進行波の電力レベルとに基づいて反射アラーム信号を生成した後、変調信号発生／アンテナモニタ回路１４へ出力する。変調信号発生／アンテナモニタ回路１４は、信号生成回路１３からの反射アラーム信号に基づいて異常の生じたサイドバンドアンテナを検出し、外部にアラーム信号を送出する。

なお、本実施形態において、ディストリビュータ回路２１は、切換信号に基づき、図２に示される奇数番号が付されたサイドバンドアンテナに上側サイン波ＲＦ信号および下側サイン波ＲＦ信号を供給し、偶数番号が付されたサイドバンドアンテナに上側コサイン波ＲＦ信号および下側コサイン波ＲＦ信号を供給している。また、上側サイン波ＲＦ信号と下側サイン波ＲＦ信号、および上側コサイン波ＲＦ信号と下側コサイン波ＲＦ信号はそれぞれが向かい合って位置するサイドバンドアンテナに同時に供給される。また、ディストリビュータ回路２１は、各サイドバンドアンテナに対する１回の信号の供給時間を１／７２０秒とすることで、奇数番号を有するサイドバンドアンテナそれぞれに１秒間で各サイン波ＲＦ信号を３０回供給し、偶数番号を有するサイドバンドアンテナそれぞれに１秒間で各コサイン波ＲＦ信号を３０回供給するようにしている。

具体的には、上側サイン波ＲＦ信号がサイドバンドアンテナ３０−１に供給されるとき、それと同時に下側サイン波ＲＦ信号がサイドバンドアンテナ３０−２５に供給され、その１／７２０秒後に、上側サイン波ＲＦ信号がサイドバンドアンテナ３０−３に供給され、同時に下側サイン波ＲＦ信号がサイドバンドアンテナ３０−２７に供給される。そして、次の１／７２０秒後には、上側サイン波ＲＦ信号がサイドバンドアンテナ３０−５に供給され、同時に下側サイン波ＲＦ信号がサイドバンドアンテナ３０−２９に供給される。

次に、上記構成において異常を生じたサイドバンドアンテナの検出動作を詳細に説明する。このとき、説明の便宜上、上側サイン波サイドバンド送信機１１−１から出力される上側サイン波ＲＦ信号について説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る信号生成回路１３の処理動作を示すフローチャートである。

信号生成回路１３は、サイドバンド送信機１１−１から送出されて方向性結合器１２−１で２分岐された一方の上側サイン波ＲＦ信号の電力レベルを測定し、進行波検波信号とする（ステップＳＴ３ａ）。

分岐された他方の上側サイン波ＲＦ信号は、ディストリビュータ回路２１により奇数番号のサイドバンドアンテナに出力され、これらのサイドバンドアンテナで反射される。こうして生じた反射信号は、上側サイン波サイドバンド送信機１１−１の系統に出力され、方向性結合器１２−１で検出される。信号生成回路１３では、ｉ＝１（ｉは自然数）をセットし（ステップＳＴ３ｂ）、方向性結合器１２−１で検出されたＲＦ信号の電力レベルを測定し、反射波検波信号として取り出す（ステップＳＴ３ｃ）。

続いて、この反射波検波信号と進行波検波信号とを比較し、定在波比を算出する（ステップＳＴ３ｄ）。次に、この定在波比を２４周期分だけ算出したか否かを判断する（ステップＳＴ３ｅ）。定在波比が２４周期分算出された場合（ステップＳＴ３ｅのＹｅｓ）、２４周期の定在波比を用いて定在波比信号を生成する（ステップＳＴ３ｆ）。定在波比が２４周期分算出さてれない場合（ステップＳＴ３ｅのＮｏ）、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳＴ３ｇ）上記ステップＳＴ３ｃへ進む。

図４は、サイドバンドアンテナ３０−９に異常が生じた場合の、本発明の一実施形態に係る信号生成回路１３における定在波比信号の処理を示す模式図である。信号生成回路１３は、図４（ａ）で示される定在波比信号の値が規定値を超えるときにパルス波を生じるようにすることにより、図４（ｂ）に示される異常信号を生成する（ステップＳＴ３ｈ）。続いて、切換信号に基づいて設定される図４（ｃ）に示される検知ゲート信号がオンになるタイミングと、異常信号のパルス波が生じるタイミングとを比較し（ステップＳＴ３ｉ）、検知ゲート信号がオンのときに異常信号のパルス波があるか否かを判断する（ステップＳＴ３ｊ）。検知ゲート信号がオンのときに異常信号のパルス波がある場合（ステップＳＴ３ｊのＹｅｓ）、図４（ｄ）に示される反射アラーム信号を生成し（ステップＳＴ３ｋ）、変調信号発生／アンテナモニタ回路１４へ出力する（ステップＳＴ３ｌ）。出力した後、ＳＴ３ａのステップへ進む。

検知ゲート信号がオンのときに異常信号のパルス波がない場合（ステップＳＴ３ｊのＮｏ）、ＳＴ３ａのステップへ進む。

変調信号発生／アンテナモニタ回路１４は、ＲＦ信号の切換のタイミングを制御する切換信号と、信号生成回路１３からの反射アラーム信号とを比較し、何番目のサイドバンドアンテナの反射波が増大しているのかを検出する。図５に、本発明の一実施形態に係る変調信号発生／アンテナモニタ回路１４での、異常の生じたサイドバンドアンテナの検出方法を示す模式図を示す。本実施形態では、反射アラーム信号のパルス波とＮｏ．９の切換信号のパルス波とが同時に発生しているため、異常の生じたサイドバンドアンテナはサイドバンドアンテナ３０−９であることがわかる。

また、この方法により、サイドバンドアンテナにおける異常の発生だけではなく、本体装置１０とディストリビュータ装置２０との間のケーブルに異常が発生した場合も、反射アラーム信号と対応するサイドバンドアンテナ番号の組み合わせから異常の発生したケーブルを特定することが可能である。

以上のように、上記実施形態の構成は、サイドバンドアンテナ３０−１〜３０−４８からの反射波を、本体装置１０に設置された、サイドバンド送信機と同数の方向性結合器１２−１〜１２−４で検出し、信号生成回路１３でその電力レベルを測定する。そして、進行波検波信号と反射波検波信号との比較の結果得られる反射アラーム信号を用いて変調信号発生／アンテナモニタ回路１４で反射アラーム信号と切換信号とを比較することにより、異常が発生したサイドバンドアンテナを検出する。

したがって、本発明では、サイドバンド送信機と同数の方向性結合器と、変調信号発生／アンテナモニタ回路とを本体装置に設置することにより、異常の生じたサイドバンドアンテナの検出機能はそのままに、回路部品点数が削減できるとともにディストリビュータ装置の構造を単純化することができる。そのため、工事費用の削減、装置の小型化および低コスト化が可能となる。また、ディストリビュータ装置の構造の単純化により、アンテナモニタ回路を駆動するための電源を供給するケーブル、およびアンテナモニタ回路からの反射波のモニタ結果を外部へ伝送するケーブルが不要となるため、敷設ケーブル費用も削減することができる。さらに、本体装置に設置された方向性結合器で反射波を検出するため、反射波検波信号に対応するサイドバンドアンテナ番号の組み合わせにより、本体装置とディストリビュータ装置との間のケーブルにおいて発生する異常も検出することが可能となる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明に係るサイドバンドアンテナ異常検出機能付きＤＶＯＲ装置の一実施形態の構成を示すブロック図。上記実施形態のキャリアアンテナとサイドバンドアンテナとの配置を示す図。上記実施形態の信号生成回路の処理動作を示すフローチャート。上記実施形態の信号生成回路で算出される定在波比信号の処理を示す模式図。上記実施形態の変調信号発生／アンテナモニタ回路での、異常の生じたサイドバンドアンテナの検出方法を示す模式図。

符号の説明

１０…本体装置、２０…ディストリビュータ装置、３０−１〜３０−４８…サイドバンドアンテナ、１１−１…上側サイン波サイドバンド送信機、１１−２…上側コサイン波サイドバンド送信機、１１−３…下側サイン波サイドバンド送信機、１１−４…下側コサイン波サイドバンド送信機、１２−１〜１２−４…方向性結合器、１３…信号生成回路、１４…変調信号発生／アンテナモニタ回路、２１…ディストリビュータ回路。

Claims

本体装置から出力されるＲＦ（Radio Frequency）信号を、ディストリビュータ装置により複数アンテナ系統に選択的に出力し、当該複数アンテナ系統毎に設置された複数のサイドバンドアンテナから輻射するＤＶＯＲ（Doppler VHF Omnidirectional Radio Range）装置であって、
前記本体装置は、
ＲＦ信号を出力するＲＦ信号出力部と、
前記ＲＦ信号の出力系統に設置され、当該ＲＦ信号に対する前記複数のサイドバンドアンテナからの反射波の電力レベルを測定する測定手段と、
前記測定手段の測定結果から前記電力レベルの異常の有無を判定する判定手段と、
前記ディストリビュータ装置に対して前記ＲＦ信号の出力の選択を制御する選択信号を生成し、当該選択信号と前記判定手段の判定結果とを比較する比較手段と、
前記比較結果から前記複数のサイドバンドアンテナのうち異常を生じたサイドバンドアンテナ及び前記本体装置と前記ディストリビュータ装置との間における前記ＲＦ信号の伝達経路のうち異常を生じた伝達経路を特定する特定手段と
を具備することを特徴とするＤＶＯＲ装置。
前記ＲＦ信号出力部は、互いに位相の異なる複数出力系統のＲＦ信号を出力し、
前記測定手段は、前記複数出力系統のＲＦ信号に対する反射波それぞれの電力レベルを測定し、
前記判定手段は、前記測定手段の測定結果から前記電力レベルそれぞれにおける異常の有無を判定し、
前記比較手段は、前記選択信号を生成し、当該選択信号と前記判定手段におけるそれぞれの電力レベルについての判定結果とを比較し、
前記特定手段は、前記比較結果から前記複数のサイドバンドアンテナのうち異常を生じたサイドバンドアンテナ及び前記本体装置と前記ディストリビュータ装置との間における前記複数出力系統のＲＦ信号の伝達経路のうち異常を生じた伝達経路を特定することを特徴とする請求項１に記載のＤＶＯＲ装置。
前記測定手段は、前記ＲＦ信号出力部からの出力される進行波の電力レベルを測定し、
前記判定手段は、前記進行波の電力レベルと前記反射波の電力レベルとを比較することで定在波比信号を生成し、当該定在波比信号から前記サイドバンドアンテナ及び前記伝達経路における異常の有無を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＶＯＲ装置。
本体装置から出力されるＲＦ信号を、ディストリビュータ装置により複数アンテナ系統に選択的に出力し、当該複数アンテナ系統毎に設置された複数のサイドバンドアンテナから輻射するＤＶＯＲ装置に用いられ、
前記本体装置において、
ＲＦ信号を出力し、
前記出力したＲＦ信号に対する前記複数のサイドバンドアンテナからの反射波の電力レベルを、前記出力したＲＦ信号の出力系統毎に測定し、
前記測定結果から前記電力レベルの異常の有無を判定し、
前記ディストリビュータ装置に対して前記ＲＦ信号の出力の選択を制御する選択信号を生成し、当該選択信号と前記判定結果とを比較し、
前記比較結果から前記複数のサイドバンドアンテナのうち異常を生じたサイドバンドアンテナ及び前記本体装置と前記ディストリビュータ装置との間における前記ＲＦ信号の伝達経路のうち異常を生じた伝達経路を特定することを特徴とするサイドバンドアンテナ異常検出方法。
前記本体装置において、
互いに位相の異なる複数出力系統のＲＦ信号を出力し、
前記複数出力系統のＲＦ信号に対する反射波それぞれの電力レベルを測定し、
前記測定結果から前記電力レベルそれぞれにおける異常の有無を判定し、
前記選択信号を生成し、当該選択信号と前記それぞれの電力レベルについての判定結果とを比較し、
前記比較結果から前記複数のサイドバンドアンテナのうち異常を生じたサイドバンドアンテナ及び前記本体装置と前記ディストリビュータ装置との間における前記複数出力系統のＲＦ信号の伝達経路のうち異常を生じた伝達経路を特定することを特徴とする請求項４に記載のサイドバンドアンテナ異常検出方法。
前記測定では、前記出力したＲＦ信号が前記ディストリビュータ装置へ進行する進行波の電力レベルを測定し、
前記判定では、前記進行波の電力レベルと前記反射波の電力レベルとを比較することで定在波比信号を生成し、当該定在波比信号から前記サイドバンドアンテナ及び前記伝達経路における異常の有無を判定することを特徴とする請求項４又は５に記載のサイドバンドアンテナ異常検出方法。