JPH0435715B2 - - Google Patents

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JPH0435715B2
JPH0435715B2 JP27167387A JP27167387A JPH0435715B2 JP H0435715 B2 JPH0435715 B2 JP H0435715B2 JP 27167387 A JP27167387 A JP 27167387A JP 27167387 A JP27167387 A JP 27167387A JP H0435715 B2 JPH0435715 B2 JP H0435715B2
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Japan
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signal
sideband
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carrier wave
received
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Shuichi Tanaka
Shiro Nihei
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、地上送信局からの電波によつて航
空機に方位情報を与えるVOR(超短波全方向式無
線標識:VHF Omnidirectional radio Range)
のうち、DSB(double‐sideband)方式ドツプラ
ーVORの動作状態を監視するモニタ方法に関す
るものである。
〔従来の技術〕
DSB方式ドツプラーVORは、第4図の原理図
に示すように、固定の搬送波アンテナ0と、この
周囲で半径rの円周上を回転移動する側波帯アン
テナ1および2の3個の水平面内無指向性アンテ
ナで構成されている。このうち固定の搬送波アン
テナ0からは、周波数f0(108〜117.95MHz帯の中
の一波)の搬送波を周波数30Hzで振幅変調した電
波が放射される。一方、搬送波アンテナ0を中心
として半径rの円周上を毎秒30回の高速で回転移
動する側波帯アンテナ1および2からは、それぞ
れ無変調の上側波帯f1(f0+9960Hz)および下側
波帯f2(f0−9960Hz)の電波が放射される。
これらの信号を受信方位φで十分遠方の受信点
3で受信すると、その受信電界EDは第(1)式で与
えられる。
ED=E0〔1−msinρt +q1ej{(ω1−ω0)t+β1rcos (ρt+φ)+Ψ1} +q2e−j{(ω0−ω2)t+β2os (ρt+φ)−Ψ2}〕 …(1) ただし、 E0=g(r0ej(ω0t−β0t0) ρ :回転角周波数(2π×30) m :基準位相信号の変調度 ω0:搬送波の角周波数(2πf0) ω1:上側波帯の角周波数(2πf1) ω2:下側波帯の角周波数(2πf2) q1:搬送波に対する上側波帝の振幅比 q2:搬送波に対する下側波帯の振幅比 β0:搬送波の位相定数 (2π/λ0、λ0=c/f0) β1:上側波帯の位相定数(2π/λ1) β2:下側波帯の位相定数(2π/λ2) c :光速 Ψ1:搬送波に対する上側波帯の相対位相 Ψ2:搬送波に対する下側波帯の相対位相 φ :受信方位 ここで、ω0−ω2=ω1−ω0=Δω、β1r=β2r、と
置き、q1=q2、Ψ1=−Ψ2に設定すればEDは第(2)
式となる。
ED≒E0〔1−msinρt+2q1cos {Δωt+β1rcos(ρt+φ)+Ψ1}〕 …(2) このようにして受信電界EDは、十分遠方で受
した場合、振幅変調波となり、VOR受信機の振
幅変調検波回路では第(3)式の信号VDが得られる。
VD=msinρt−2q1cos {Δt+β1rcos(ρt+φ)+Ψ1} …(3) 第(3)式の第1項は周波数30Hzで、受信方位φに
無関係な信号で、方位計測の基準信号として使わ
れる。これを第(4)式とおき、Vrを基準位相信号
という。
Vr=msinρt …(4) 一方、第(3)式の第2項は、9960Hzが変調周波数
30Hz、変調指数16で周波数変調された信号で、こ
の復調信号は第(3)式の第2項中の位相項をφ1
おくと、 φ1=β1rcos(ρt+φ)+Ψ1 …(5) 周波数復調器の出力Vv(可変位相信号)は、 Vv=Kdφ1/dt=−Kβ1rρsin(ρt+φ) …(6) ただし、K:復調器の定数 で、受信点3の方位φを含む周波数30Hzの正弦波
となる。これを可変位相信号という。
したがつて、受信点3の方位φはVOR受信機
内で基準位相信号Vr、可変位相信号Vvの2つの
30Hz信号の位相差を測ることで求められる。
ところで、VOR局を正常に運用して航空の安
全性を確保するためには、常時VOR送信装置の
動作状態を監視している必要がある。このため、
現用のVOR局では、適当な距離に設置したモニ
タ用受信アンテナでVOR信号を受信して、信号
レベルや受信方位信号の変動を監視しており、規
定の値以上の変動が生ずるとただちにその対策が
取られるようになつている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで、つぎに、DSB方式ドツプラーVORモ
ニタ方法で、第5図に示す近傍点4で受信する場
合の搬送波と上・下両側波帯、各信号の位相関係
について第6図のベクトル図で考察する。DSB
方式ドツプラーVORでは、信号を十分に遠いと
ころで受信した場合、第6図に示すように搬送波
Cと上側波帯Uおよび下側波帯Lの合成信号ベク
トルZfが常に振幅変調波となるように正規の位相
関係が保たれている。したがつて、受信した側波
帯信号の検波出力は、振幅一定の9960HzFM信号
となる。しかし、第5図に示すように、受信距離
r0が近い場合、搬送波に対する側波帯の相対的な
位相が側波帯アンテナ1,2の回転に伴つて、側
波帯アンテナ1の上側波帯ではd1′−d1、側波帯
アンテナ2の下側波帯ではd2′−d2それぞれの距
離差に相当する位相遅れが生ずる。すなわち、第
6図に示すように、側波帯の正規の信号ベクトル
U,LがそれぞれU′、L′のように搬送波Cに対
して位相遅れが生じ、遠方での合成信号ベクトル
Zfに対し、ベクトルZoが受信されることになる。
ところが、上記の位相遅れは、回転する側波帯
アンテナの位置によつて変り、最大位相遅れをq
点とするとpからqの範囲で変化する。したがつ
て、側波帯アンテナの回転に応じてベクトルZo
変化し、それに伴つて9960HzFM信号の振幅と位
相が変動する。
第7図aは、側波帯アンテナ1,2の回転に伴
う側波帯信号の位相変化の様子を示し、第7図b
はそのときの検波した側波帯信号の振幅変動の様
子を示す。この変動は受信距離r0が近いほど大き
く、振幅のくびれが大きくなると、側波帯信号の
FM復調が正常にできない場合が生ずる。このた
め、DSB方式ドツプラーVORでは、モニタ受信
距離は原則として60m以上確保する必要があると
されている。しかし、実際の設置状態では、敷地
の確保や地形的な条件で60m以上確保するのが困
難な場合も多い。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかる第1の発明は、DSB方式ド
ツプラーVORの動作状態を所定距離だけ離隔し
た位置において監視するモニタにおいて、所定距
離の位置で受信した時に生ずる側波帯信号の不要
な振幅変動を、受信距離ならびに側波帯アンテナ
の回転位置に対応して、受信信号中の搬送波をも
との信号位相に対して、側波帯信号の位相遅れに
相当する位相遅れをもつ新しい搬送波に置き換え
て消去するようにしたものである。
また、同じく第2の発明は、所定距離の位置で
受信した時に生ずる側波帯信号の不要な振幅変動
を、受信距離に対応して受信信号中の搬送波を側
波帯信号の最大位相遅れの1/2の位相遅れを有す
る新しい搬送波に置き換えて軽減するようにした
ものである。
〔作 用〕
第1の発明は、受信信号中の搬送波を受信距離
ならびに側波帯アンテナの回転位置に対応して、
もとの信号位相に対して側波帯信号の位相遅れに
相当する位相遅れをもつ新しい搬送波に置き換え
るので、受信した時に生ずる側波帯信号の不要な
振幅変動が抑えられる。
また、第2の発明は、もとの搬送波を側波帯信
号の最大位相遅れの1/2となる新たな搬送波に置
き換えたので、受信した時に生る側波帯信号の不
要な振幅変動を軽減することができる。
〔実施例〕
第1図はこの発明にかかるDSB方式ドツプラ
ーVORモニタ方法の一実施例を説明するベクト
ル図である。
この発明にかかる第1の発明は、受信距離なら
びに側波帯アンテナの回転位置に対応して、モニ
タ受信信号に新たに加える搬送波の位相を変える
方法で、第1図に示すように、側波帯信号のpか
らqまでの位相変化に対応して搬送波ベクトルD
の位相をrからsまで変化させる。すなわち、受
信信号中の搬送波Cに代わる新たな搬送波ベクト
ルDを得るもので、これにはモニタ受信信号中の
本来の搬送波Cの打ち消し成分−Cと、搬送波C
と同一振幅で、位相が側波帯信号のpからqまで
の位相変化に対応してr′からs′まで変化する新た
な搬送波D′を加えればよい。この場合は、新た
な搬送波Dと上側波帯U′および下側波帯L′の合
成信号は、ほぼ常に振幅変調波となるような位相
関係が保たれ、側波帯信号の検波出力は振幅一定
の9960HzFM信号が得られる。
次に、第2の発明について説明する。第2の発
明は、受信距離に対応してモニタ受信信号中の本
来の搬送波を、側波帯信号の最大位相遅れの1/2
の位相遅れをもつた新たな搬送波に置き換える方
法で、第1図に示すEのように、側波帯信号の位
相遅れの中心値に設定する。Eを得るには、受信
信号中の本来の搬送波Cの打ち消し成分−Cと、
搬送波Cと同一振幅で位相が側波帯信号の最大位
相遅れの1/2となる新たな搬送波E′の合成ベクト
ルFをモニタ受信信号に加えればよい。この場
合、新たな搬送波Eに対する上側波帯U′および
下側波帯L′の合成信号による側波帯信号の位相の
最大編移は、位相補正をしない時の1/2になり、
側波帯アンテナの回転に伴う側波帯検波信号の振
幅変動を軽減できる。
第2図は受信距離ならびに側波帯アンテナの回
転位置に対応して、モニタ受信信号の搬送波の位
相を変える第1の発明を実施する装置の構成図を
示すブロツク図である。
この発明で0は第4図,第5図と同じく搬送波
アンテナ、1a〜1nは前記搬送波アンテナ0の
円周上に配置されたn個の側波帯アンテンで、順
次切換えて送信することにより第4図,第5図の
回転する側波帯アンテナ1,2と同様の作用を行
う。11はデイストリビユータ、12は上側波帯
送信機、13は下側波帯送信機、14は搬送波送
信機、15は方向性結合器である。また、Aは搬
送波位相補正回路で、可変減衰器16,分配器1
7,移相器18,可変移相器19,合成器20,
21,制御信号発生器24よりなつている。22
はモニタ受信アンテナ、23はモニタ受信機を示
す。
次に動作について説明する。
搬送波Cの打ち消し成分−Cと新たな搬送波D
を作るため、搬送波送信機14の信号の一部を方
向性結合器15で取り出し、合成器20および2
1の入力信号−CおよびDの振幅がモニタ受信信
号C+U′+L′の搬送波Cの振幅に等しくなるよ
うに可変減衰器16で振幅設定し、この信号を分
配器17で2つの等振幅の信号に分割する。分配
器17で分割された信号の1つは、その信号位相
が搬送波Cに対して180度の位相差を有するよう
に移相器18で位相設定し、搬送波打ち消し成分
−Cを得る。また、分配器17で分割されたもう
1つの信号は、可変移相器19でその信号位相が
変えられるが、その移相量が第7図aに示すよう
に、受信距離と側波帯アンテナの回転位置に対応
して変化するように、デイストリビユータ11の
回転に同期した制御信号発生器24の信号で制御
される。この結果、可変移相器19の出力信号に
は、搬送波Cに振幅が等しく、上・下両側波帯の
位相遅れに等しい位相をもつた第1図に示す新た
な搬送波ベクトルDが得られる。したがつて、モ
ニタ受信アンテナ22で受信された信号C+
U′+L′は、合成器20で搬送波打ち消し成分−
Cと合成され、上側波帯U′および下側波帯L′だ
けが残る。合成器21では合成器20の出力信号
U′+L′と新たな搬送波ベクトルDが合成され、
不要な振幅変動が消去された信号D+U′+L′が
モニタ受信機23へ入力される。
第3図はモニタ受信信号に加える新たな搬送波
の位相を、第1図のように、側波帯アンテナの回
転に対応して変えるのではなく、受信距離で決ま
る側波帯信号の最大位相遅れの1/2遅らせる第2
の発明を実施する装置の構成を示すブロツク図で
あ。第2図と同一符号は同一または相当部分を示
し、Bは搬送波位相補正回路を示す。
次に動作について説明する。
方向性結合器15で取り出された搬送波送信機
14の信号の一部は、可変減衰器16で振幅を変
え、移相器18で位相を変えることによつて、そ
の出力信号ベクトルが、第1図に示す搬送波打ち
消しベクトル−Cと新たに加える搬送波信号ベク
トルE、すなわちE′の合成ベクトルFに等しくな
るように調整する。したがつて、モニタ受信アン
テナ22で受信された信号C+U′+L′は、合成
器20で搬送波打ち消し成分−Cと新たな搬送波
Eの合成信号Fと合成され、C+U′+L′+F=
E+U′+L′となつてモニタ受信機23へ入力さ
れる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、この発明にかかる
第1の発明は、DSB方式ドツプラーVORの動作
状態を所定距離だけ離隔した位置において監視す
るモニタにおいて、受信距離ならびに側波帯アン
テナの回転位置に対応して、受信信号中の搬送波
をもとの信号位相に対して、側波帯信号の位相遅
れに相当する位相遅れをもつ新しい搬送波に置き
換えるようにしたので、近距離でモニタ信号を受
信した時に生ずる側波帯信号の不要な振幅変動を
抑えることができる。
また、この発明にかかる第2の発明は、受信距
離に対応して受信信号中の搬送波を側波帯信号の
最大位相遅れの1/2の位相遅れを有す新しい搬送
波に置き換えるようにしたので、近距離でモニタ
信号を受信した時に生ずる側波帯信号の不要な振
幅変動を軽減することができ、かつ実施する装置
を簡易に構成できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を説明するための
搬送波位相補正の関係を示すベクトル説明図、第
2図および第3図はこの発明の第1,第2の発明
を実施するための装置のブロツク図、第4図は
DSB方式ドツプラーVORの動作原理図、第5図
は近傍受信点における側波帯信号の位相変動発生
の説明図、第6図は受信信号の搬送波と測波帯の
信号ベクトル説明図、第7図は近傍受信点におけ
る側波帯アンテナの回転角度と受信距離に対する
側波帯信号の位相遅れおよび振幅変動の関係を示
す説明である。 図中、0は搬送波アンテナ、1,1a〜1n,
2は側波帯アンテナ、11はデイストリビユー
タ、12は上側波帯送信機、13は下側波帯送信
機、14は搬送波送信機、15は方向性結合器、
16は可変減衰器、17は分配器、18は移相
器、19は可変移相器、20,21は合成器、2
2はモニタ受信アンテナ、23はモニタ受信機、
24は制御信号発生器、A,Bは搬送波位相補正
回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 DSB方式ドツプラーVORの動作状態を所定
    距離だけ離隔した位置において監視するモニタに
    おいて、前記所定距離の位置で受信した時に生ず
    る側波帯信号の不要な振幅変動を、受信距離なら
    びに側波帯アンテナの回転位置に対応して、受信
    信号中の搬送波をもとの信号位相に対して、側波
    帯信号の位相遅れに相当する位相遅れをもつ新し
    い搬送波に置き換えて消去することを特徴とする
    DSB方式ドツプラーVORモニタ方法。 2 DSB方式ドツプラーVORの動作状態を所定
    距離だけ離隔した位置において監視するモニタに
    おいて、前記所定距離の位置で受信した時に生ず
    る側波帯信号の不要な振幅変動を、受信距離に対
    応して受信信号中の搬送波を側波帯信号の最大位
    相遅れの1/2の位相遅れを有する新しい搬送波に
    置き換えて軽減することを特徴とするDSB方式
    ドツプラーVORモニタ方法。
JP27167387A 1987-10-29 1987-10-29 Dsb方式ドップラーvorモニタ方法 Granted JPH01114771A (ja)

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