JPH04291187A

JPH04291187A - 電波高度計

Info

Publication number: JPH04291187A
Application number: JP5678391A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Imayoshi; 満博今吉; Yoshinori Hidaka; 日高　慶記
Original assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1992-10-15
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JP2778845B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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（１０１）　に周波数変調した信号（１
０２）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（１
１１）　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。

【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。

【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　Ｓ
ＰＥＣＴＲＵＭ　ＳＹＳＴＥＭＳ　ｂｙ　Ｒ．Ｃ．Ｄｉ
ｘｏｎ”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。

【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
とると二つの出力の差分は図５　に示すとおりになる。これは高度がＲ　の場合図５（２）において差分器の出
力は０　となり高度が高くなるとマイナス、逆に低くな
るとプラスの電圧を出力することになる。この差分器の
出力をフィードバックすることにより、高度が高くなる
と図５（１）のようにクロック周期が長くなり、高度が
低くなると図５（３）のようにクロック周期が短くなる
。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述されている。

【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。

【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１
５、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２
０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１
９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２
２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。

【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１
８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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【図５】差分器１６に入力される信号を示す信号波形図
。

【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。

【符号の説明】

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

【特許請求の範囲】

【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（ｆｃ　）　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（２
１）で該発振周波数（ｆｃ　）　を係数することにより
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
各々の相関器（１０，１４）　に伝達するそれぞれのビ
デオ増幅器（９，１３）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。