JP5591738B2

JP5591738B2 - Ｉｌｓのローカライザ空中線装置用電力分配器およびこれを用いたローカライザ空中線装置

Info

Publication number: JP5591738B2
Application number: JP2011041975A
Authority: JP
Inventors: 康次郎中川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: JP2012182509A

Description

本発明の実施形態は、航空機を滑走路に誘導するＩＬＳ（Instrument Landing System：計器着陸システム）のローカライザ空中線装置用電力分配器およびこれを用いたローカライザ空中線装置に関する。

ＩＬＳは、着陸のために進入している航空機に対し、空港付近の地上施設から指向性を有する電波を発射し、滑走路への進入コースを指示する無線着陸援助装置であり、悪天候などの視界不良時であっても航空機を安全に滑走路まで誘導することができる。ＩＬＳは、主に、滑走路への進入コースの中心から左右のずれを示すローカライザ（ＬＯＣ：Localizer）と適切な進入角を示すグライドスロープ（ＧＳ：Glide Slope）を備えている。

このＩＬＳは、滑走路への進入コースを指示する電波を空中線アレイから放射する。電波を放射するために用いられる信号は、キャリア信号とサイドバンド信号とから成るＣＳＢ（Carrier Sideband）信号およびサイドバンド信号のみから成るＳＢＯ（Sideband only）信号であり、これらＣＳＢ信号およびＳＢＯ信号に対しては、進入コースの中心からの方位角が大きくなるに連れて電界強度が低下するような独自の放射パターンを形成させるために、電力分配が行われ、その後に空中線アレイに送られる。

ＣＳＢ信号およびＳＢＯ信号の電力分配を行うための電力分配器は、プリント基板上に形成されたλ／４タイプのストリップラインにより構成されている。この電力分配器は、空中線アレイの中心部背後に設置されるため、国際民間航空機関（ＩＣＡＯ：International Civil Aviation Organization）が要求する脆弱性、つまり、ある大きさの機体が電力分配器に衝突した場合であっても該機体に損傷を与えることなく直ちに自身が破壊される程度の脆弱性を有する必要がある。

このようなプリント基板上に形成されたストリップラインによって構成された電力分配器は、形状が大きくなるため大きな収納スペースが必要である。また、必要な電力分配を複数に分けて行うように構成されているため、機械的に頑丈な構造となっている。

「ＬＰＤＡ型ローカライザ空中線の性能評価について／ＩＬＳローカライザーにおける電波障害物の推定について」、電子航法研究所報告Ｎｏ．４８、１９８５．１、運輸省電子航法研究所

上述した従来のＩＬＳで用いられている電力分配器は、形状が大きいため大きな収納スペースが必要であり、また、必要な電力分配を複数に分けて行うように構成されているため、機械的に頑丈な構造となっている。その結果、ＩＣＡＯが要求する脆弱性を満たすのが困難であるという課題がある。

本発明が解決しようとする課題は、ＩＣＡＯが要求する脆弱性を満たすことができるＩＬＳのローカライザ空中線装置用電力分配器およびこれを用いたローカライザ空中線装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態に係るＩＬＳ用の電力分配器によれば、入力されたキャリア信号とサイドバンド信号とから成るＣＳＢ信号を電力分配比の異なる複数の２同軸カップララインで電力分配するＣＳＢ電力分配器と、入力されたサイドバンド信号のみから成るＳＢＯ信号を電力分配比の異なる複数の２同軸カップララインで電力分配するＳＢＯ電力分配器を備え、前記ＣＳＢ電力分配器またはＳＢＯ電力分配器の少なくとも１つで使用される２同軸カップララインは、コイル状に形成されていることを特徴とする。

本発明の第１の実施形態に係るＩＬＳのローカライザ空中線装置用電力分配器の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係るＩＬＳのローカライザ空中線装置用電力分配器で使用される２同軸カップララインの構造を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るＩＬＳのローカライザ空中線装置用電力分配器で使用される２同軸カップララインの変形例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るＩＬＳのローカライザ空中線装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＩＬＳのローカライザ空中線装置に使用される電力分配器の要部の構成を示すブロック図である。なお、図１は、片側の電力分配器のみを示している。

この電力分配器は、ＣＳＢ電力分配器１およびＳＢＯ電力分配器２を備えている。ＣＳＢ電力分配器１は、図示しないＣＳＢ送信機から送られてくるキャリア信号とサイドバンド信号とから成るＣＳＢ信号の電力分配を行い、ＮＯ．１〜ＮＯ．６空中線出力として図示しない空中線アレイに送る。

ＣＳＢ電力分配器１は、プリント基板２０上に配置された５個の分配器１１〜１５を印刷パターンから成るラインで接続して構成されている。分配器１１〜１５の各々は、図２に示すような２同軸カップララインから構成されている。

２同軸カップララインは、中心に平行な同じ外径の導体を配した精巧なシールドケーブル構造を有する。この２同軸カップララインは、２線式遮蔽構造の分布結合線路であり、次の３つのタイプの何れかを用いることができる。

強結合タイプは、一対の内部導体３１を非常に接近（数十ミクロン）させ、かつ、一定間隔に配置させるために、図２（ａ）に示すように２本または図２（ｂ）に示すように１本の内部導体３１を、一定肉厚の第１絶縁体３２で被覆し、密着させた状態にしてからＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）から成る第２絶縁体３３で被覆して構成されている。

疎結合タイプは、図２（ｃ）に示すように２本の内部導体３１の間隔を広げた均一絶縁タイプである。最外殻は外部導体３４として、無継目無酸素銅で覆われている。このように構成された２同軸カップララインを適切な長さに切断して成端加工することにより方向性結合器を形成し、分配比の異なる分配器として使用している。

外部から入力されたＣＳＢ信号は、分配器１１に入力される。この分配器１１でピックアップされた信号は分配器１２に送られ、スルーされた信号は分配器１３に送られる。分配器１２は、分配器１１からの信号を入力し、ピックアップ信号を分配器１４に送り、スルー信号をＮＯ．５空中線出力として外部に送る。分配器１３は、分配器１１からの信号を入力し、ピックアップ信号をＮＯ．３空中線出力として外部に送り、スルー信号を分配器１５に送る。

分配器１４は、分配器１２からの信号を入力し、ピックアップ信号をＮＯ．６空中線出力として外部に送り、スルー信号をＮＯ．２空中線出力として外部に送る。分配器１５は、分配器１３からの信号を入力し、ピックアップ信号をＮＯ．４空中線出力として外部に送り、スルー信号をＮＯ．１空中線出力として外部に送る。

以上の構成において、スルー信号またはピックアップ信号の何れを次段の分配器に送り、または空中線出力とするかを適宜決めることによって、ＣＳＢ電力分配器１のＮＯ．１〜ＮＯ．６空中線出力に要求される電力となるように調整される。なお、プリント基板１０上に形成された分配器から空中線出力端子までのラインは、位相補正用としても使用される。

ＳＢＯ電力分配器２は、図示しないＳＢＯ送信機から送られてくるサイドバンド信号のみから成るＳＢＯ信号の電力分配を行い、ＮＯ．１〜ＮＯ．７空中線出力として図示しない空中線アレイに送る。このＳＢＯ電力分配器２は、プリント基板２０上に配置された６個の分配器２１〜２６を印刷パターンから成るラインで接続して構成されている。分配器２１〜２６の各々は、ＣＳＢ電力分配器１と同様に、図２に示すような２同軸カップララインから構成されている。

外部から入力されたＳＢＯ信号は、分配器２１に入力される。この分配器２１でピックアップされた信号は分配器２２に送られ、スルーされた信号は分配器２３に送られる。分配器２２は、分配器２１からの信号を入力し、ピックアップ信号を分配器２４に送り、スルー信号をＮＯ．７空中線出力として外部に送る。分配器２３は、分配器２１からの信号を入力し、ピックアップ信号を分配器２５に送り、スルー信号を分配器２６に送る。

分配器２４は、分配器２２からの信号を入力し、ピックアップ信号をＮＯ．６空中線出力として外部に送り、スルー信号をＮＯ．４空中線出力として外部に送る。分配器２５は、分配器２３からの信号を入力し、ピックアップ信号をＮＯ．２空中線出力として外部に送り、スルー信号をＮＯ．３空中線出力として外部に送る。分配器２６は、分配器２３からの信号を入力し、ピックアップ信号をＮＯ．５空中線出力として外部に送り、スルー信号をＮＯ．１空中線出力として外部に送る。

以上の構成において、スルー信号またはピックアップ信号の何れを次段の分配器に送り、または空中線出力とするかを適宜決めることによって、ＳＢＯ電力分配器２のＮＯ．１〜ＮＯ．７空中線出力に要求される電力となるように調整される。なお、プリント基板１０上に形成された分配器から空中線出力端子までのラインは、位相補正用としても使用される。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、分配器として機能する方向性結合器を、従来のλ／４タイプのストリップラインの代わりに２同軸カップララインを用いて構成したので、分配器の形状（長さ）を小さく（短く）することができ、電力分配器の小型・軽量化が可能になる。したがって、電力分配器の収納スペースを小さくできるので収納ケースの小型・軽量化が可能になり、ＩＣＡＯが要求する脆弱性を満たすように構成することが容易になる。

なお、第１の実施形態では、分配器として図２に示すような直線状の２同軸カップララインを使用するように構成したが、図３に示すように、２同軸カップララインを加工してコイル状に形成し、これを分配器として使用するように構成できる。この構成によれば、電力分配器の更なる小型化が可能になるとともに、コイルによる位相の補正が可能になる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、上述した第１の実施形態に係る電力分配器を用いてＩＬＳのローカライザ空中線装置を構成したものである。図４は、ＩＬＳのローカライザ空中線装置の構成を示すブロック図である。

このローカライザ空中線装置は、ＣＳＢ電力分配器１、ＳＢＯ電力分配器２、高周波ブリッジ回路３、空中線アレイ４およびインテグラルモニタ５から構成されている。

ＣＳＢ電力分配器１は、第１の実施形態で説明したＣＳＢ電力分配器と同じものであり、外部から送られてくるキャリア信号とサイドバンド信号とから成るＣＳＢ信号の電力分配を行って高周波ブリッジ回路３に送る。

ＳＢＯ電力分配器２は、第１の実施形態で説明したＳＢＯ電力分配器と同じものであり、外部から送られてくるサイドバンド信号のみから成るＳＢＯ信号の電力分配を行って高周波ブリッジ回路３に送る。

高周波ブリッジ回路３は、ＣＳＢ電力分配器１から送られてくる高周波信号とＳＢＯ電力分配器２から送られてくる高周波信号とを合成し、空中線アレイ４に送る。

空中線アレイ４は、滑走路中心から左側用の空中線素子１Ｌ〜７Ｌと右側用の空中線素子１Ｒ〜７Ｒとから構成されており、高周波ブリッジ回路３から送られてくる高周波信号を電波に変換して放射する。また、空中線アレイ４は、空中線素子１Ｌ〜７Ｌおよび空中線素子１Ｒ〜７Ｒからピックアップされた高周波信号をインテグラルモニタ５に送る。

インテグラルモニタ５は、空中線素子１Ｌ〜７Ｌおよび空中線素子１Ｒ〜７Ｒからの信号に基づき滑走路への進入に関する情報、例えば空中線アレイ４から放射された信号の高周波位相の変動を示す情報を表示する。また、インテグラルモニタ５は、コース信号およびコース幅信号を生成して出力する。

次に、以上のように構成される第２の実施形態に係るＩＬＳのローカライザ空中線装置の動作を説明する。外部の図示しない送信機から送られてくるＣＳＢ信号はＣＳＢ電力分配器１に、ＳＢＯ信号はＳＢＯ電力分配器２にそれぞれ入力される。

ＣＳＢ電力分配器１は、入力されたＣＳＢ信号の電力分配を行い、高周波ブリッジ回路３に送る。また、ＳＢＯ電力分配器２は、入力されたＳＢＯ信号の電力分配を行い、高周波ブリッジ回路３に送る。高周波ブリッジ回路３は、ＣＳＢ電力分配器１から送られてきた信号およびＳＢＯ電力分配器２から送られてきた信号を合成し、滑走路中心から左側用の空中線素子１Ｌ〜７Ｌと右側用の空中線素子１Ｒ〜７Ｒとに送る。

空中線アレイ４（滑走路中心から左側用の空中線素子１Ｌ〜７Ｌと右側用の空中線素子１Ｒ〜７Ｒ）は、高周波ブリッジ回路３から送られてきた高周波信号を電波に変換して放射する。同時に、複数の空中線素子からピックアップされた高周波信号はインテグラルモニタ５に送られる。

インテグラルモニタ５は、滑走路中心から左側用の空中線素子１Ｌ〜７Ｌでピックアップされた高周波信号と右側用の空中線素子１Ｒ〜７Ｒでピックアップされた高周波信号とを合成し、滑走路中心線を示す信号およびコース幅を示す信号を生成する。そして、これらの信号に基づき空中線アレイ４から放射された信号の高周波位相の変動を示す情報を表示する。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、ＣＳＢ電力分配器１およびＳＢＯ電力分配器２を、２同軸カップララインを用いて構成したので、ＩＬＳのローカライザ空中線装置を小型に構成することができる。したがって、電力分配器の収納スペースを小さくできるので収納ケースの小型・軽量化が可能になり、ＩＣＡＯが要求する脆弱性を満たすように構成することが容易になる。

以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ＣＳＢ電力分配器
２ＳＢＯ電力分配器
３高周波ブリッジ回路
４空中線アレイ
５インテグラルモニタ
１０、２０プリント基板
１１〜１５ＣＳＢ電力分配器用の分配器
２１〜２５ＳＢＯ電力分配器用の分配器
３１内部導体
３２第１絶縁体
３３第２絶縁体
３４外部導体

Claims

入力されたキャリア信号とサイドバンド信号とから成るＣＳＢ信号の電力分配を分配比の異なる複数の２同軸カップララインで行って出力するＣＳＢ電力分配器と、
入力されたサイドバンド信号のみから成るＳＢＯ信号の電力分配を分配比の異なる複数の２同軸カップララインで行って出力するＳＢＯ電力分配器と、
を備え、
前記ＣＳＢ電力分配器またはＳＢＯ電力分配器の少なくとも１つで使用される２同軸カップララインは、コイル状に形成されていることを特徴とするＩＬＳのローカライザ空中線装置用電力分配器。