JPH06213949A - 複数放射源アンテナのオンライン試験方法及びその装置 - Google Patents
複数放射源アンテナのオンライン試験方法及びその装置Info
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- JPH06213949A JPH06213949A JP4066235A JP6623592A JPH06213949A JP H06213949 A JPH06213949 A JP H06213949A JP 4066235 A JP4066235 A JP 4066235A JP 6623592 A JP6623592 A JP 6623592A JP H06213949 A JPH06213949 A JP H06213949A
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- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の放射源により構成されたアンテナをオ
ンライン試験する方法と装置を得ることである。 【構成】 たとえば、二次レーダアンテナへの応用にお
いては、全ての放射源が正しく動作している時にアンテ
ナのパターン(Σ,Δ,Ω)を記憶し、各放射源に障害
があるときは、IFFモードで動作中にアンテナの放射
パターンを測定し、それからそれらのパターンと、対応
する記憶されている全ての放射パターンとの相関係数を
計算することが提案されている。得た係数の値により障
害の位置の正確な決定が可能にされる。何回かのアンテ
ナ回転における全ての質問に対して応答する地上ビーコ
ンを用いることも提案されている。
ンライン試験する方法と装置を得ることである。 【構成】 たとえば、二次レーダアンテナへの応用にお
いては、全ての放射源が正しく動作している時にアンテ
ナのパターン(Σ,Δ,Ω)を記憶し、各放射源に障害
があるときは、IFFモードで動作中にアンテナの放射
パターンを測定し、それからそれらのパターンと、対応
する記憶されている全ての放射パターンとの相関係数を
計算することが提案されている。得た係数の値により障
害の位置の正確な決定が可能にされる。何回かのアンテ
ナ回転における全ての質問に対して応答する地上ビーコ
ンを用いることも提案されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数の放射源により形成
されているアンテナのオンライン試験(すなわち、動作
中の試験)を行う方法および装置に関するものである。
されているアンテナのオンライン試験(すなわち、動作
中の試験)を行う方法および装置に関するものである。
【0002】放射源発明の特定の応用分野はIFF(敵
味方識別)質問器により発生されるパルスの空中への放
射と、質問された航空機からの応答の受信とを可能にす
る、単一パルス型二次レーダのアンテナに関するもので
ある。それらのようなアンテナは列と呼ばれる複数の放
射素子により構成される。それらの放射素子のいずれか
が故障していることをスポット状で発見することは非常
に困難である。更に、アンテナの性能特性に傾きが存在
するものとすると、問題の放射素子の位置を正確に定め
ることは可能でない。
味方識別)質問器により発生されるパルスの空中への放
射と、質問された航空機からの応答の受信とを可能にす
る、単一パルス型二次レーダのアンテナに関するもので
ある。それらのようなアンテナは列と呼ばれる複数の放
射素子により構成される。それらの放射素子のいずれか
が故障していることをスポット状で発見することは非常
に困難である。更に、アンテナの性能特性に傾きが存在
するものとすると、問題の放射素子の位置を正確に定め
ることは可能でない。
【0003】
【従来の技術】放射素子の位置を定める既知の実用的な
方法は、各放射素子からの放射が真に予測された放射で
あることを確認するために、各放射素子の前方に検出器
を順次置くことにある。この方法の欠点は、試験されて
いる放射素子の近くの放射素子の放射パターンが相互作
用することで、そのために測定確度が低くなる。更に、
この方法はアンテナの送受信動作を一時的に停止するこ
とを必要とする。
方法は、各放射素子からの放射が真に予測された放射で
あることを確認するために、各放射素子の前方に検出器
を順次置くことにある。この方法の欠点は、試験されて
いる放射素子の近くの放射素子の放射パターンが相互作
用することで、そのために測定確度が低くなる。更に、
この方法はアンテナの送受信動作を一時的に停止するこ
とを必要とする。
【0004】下記の原理を基にして、アンテナの放射パ
ターンに直接働きかける種々の方法もある。
ターンに直接働きかける種々の方法もある。
【0005】−小さいローブの平均レベルが故障の検出
を可能にできる。実際に、この方法は、小ローブの平均
レベルの変化が小さすぎるような端の放射素子に関連す
る信頼できる情報要素の取り出しが可能でないから、用
いられない。
を可能にできる。実際に、この方法は、小ローブの平均
レベルの変化が小さすぎるような端の放射素子に関連す
る信頼できる情報要素の取り出しが可能でないから、用
いられない。
【0006】−ダイポールの整列の特性関数が、整列さ
れている放射素子の数と同数だけ打ち消されるようにな
る。したがって、零の数の観察が障害の検出を可能にす
べきである。しかし、実際には、障害物での反射が零を
消失されることがある、という意味でこれは信頼できな
い方法である。
れている放射素子の数と同数だけ打ち消されるようにな
る。したがって、零の数の観察が障害の検出を可能にす
べきである。しかし、実際には、障害物での反射が零を
消失されることがある、という意味でこれは信頼できな
い方法である。
【0007】−アンテナの放射パターンはこのアンテナ
の放射のフーリエ変換から推定される逆フーリエ変換の
計算においては、アンテナの放射の面を再構成するこ
と、したがって障害のある放射素子の位置におけるアン
テナを検出することが可能でなければならない。
の放射のフーリエ変換から推定される逆フーリエ変換の
計算においては、アンテナの放射の面を再構成するこ
と、したがって障害のある放射素子の位置におけるアン
テナを検出することが可能でなければならない。
【0008】実際には、信号の重要な情報、すなわちそ
れの位相、を回復することが可能でないから、その情報
は利用できない。
れの位相、を回復することが可能でないから、その情報
は利用できない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多重
放射源アンテナの重要な機能を損なうことなしに、放射
源の障害の位置を正確に定めることを可能にする多重放
射源アンテナの動作を現場で試験するための方法および
装置を提供することにより、上記諸欠点を克服すること
である。
放射源アンテナの重要な機能を損なうことなしに、放射
源の障害の位置を正確に定めることを可能にする多重放
射源アンテナの動作を現場で試験するための方法および
装置を提供することにより、上記諸欠点を克服すること
である。
【0010】本発明の方法と装置の説明を二次レーダア
ンテナの応用に関して行うが、本発明はこの特定の応用
に限定されないことに注目することは非常に重要であ
る。
ンテナの応用に関して行うが、本発明はこの特定の応用
に限定されないことに注目することは非常に重要であ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】更に詳しく言えば、本発
明の目的は、第1に、全ての放射源が正常に動作してい
るとき、および第2に、少なくとも1つの前記放射源が
故意に障害状態に置かれたときに、アンテナの放射パタ
ーンのライブラリイを構成する過程と、アンテナが現場
で動作している間にアンテナの放射パターンを測定する
過程と、前記ライブラリイに含まれている各放射パター
ンと前記放射パターンの相関係数を計算する過程と、1
つまたは複数の前記放射源における障害、もしあれば、
を検出するように、相関係数の最大値を計算する過程
と、を備える、複数の放射源を含むアンテナを現場でオ
ンライン試験する方法により達成される。また、本発
明、第1に、全ての放射源が正常に動作しているとき
に、第2に、少なくとも1つの前記放射源が障害状態に
置かれたときに、アンテナの放射パターンを測定して、
ライブラリイに記憶する第1の手段と、アンテナの現場
動作中にそのアンテナの放射パターンを測定する第2の
手段と、アンテナの放射パターンと、前記ライブラリイ
に含まれている各パターンの相関係数を計算する手段
と、障害を検出するために相関係数の最大値を計算する
手段と、を備える、複数の放射源により構成されている
アンテナを現場でオンライン試験する装置も提供する。
明の目的は、第1に、全ての放射源が正常に動作してい
るとき、および第2に、少なくとも1つの前記放射源が
故意に障害状態に置かれたときに、アンテナの放射パタ
ーンのライブラリイを構成する過程と、アンテナが現場
で動作している間にアンテナの放射パターンを測定する
過程と、前記ライブラリイに含まれている各放射パター
ンと前記放射パターンの相関係数を計算する過程と、1
つまたは複数の前記放射源における障害、もしあれば、
を検出するように、相関係数の最大値を計算する過程
と、を備える、複数の放射源を含むアンテナを現場でオ
ンライン試験する方法により達成される。また、本発
明、第1に、全ての放射源が正常に動作しているとき
に、第2に、少なくとも1つの前記放射源が障害状態に
置かれたときに、アンテナの放射パターンを測定して、
ライブラリイに記憶する第1の手段と、アンテナの現場
動作中にそのアンテナの放射パターンを測定する第2の
手段と、アンテナの放射パターンと、前記ライブラリイ
に含まれている各パターンの相関係数を計算する手段
と、障害を検出するために相関係数の最大値を計算する
手段と、を備える、複数の放射源により構成されている
アンテナを現場でオンライン試験する装置も提供する。
【0012】
【実施例】図1と図2は単一パルス型二次レーダアンテ
ナの正面と背面をそれぞれ示す。このアンテナはビーム
1を有し、このビームに放射素子2、3が固定される。
放射素子の数はたとえば36本である。35本の放射源
の放射素子2はアンテナの前方に設けられ、放射素子3
はアンテナの後方に設けられる。放射は、たとえば、各
放射素子に取り付けられている複数の放射ダイポールに
より行うことができる。
ナの正面と背面をそれぞれ示す。このアンテナはビーム
1を有し、このビームに放射素子2、3が固定される。
放射素子の数はたとえば36本である。35本の放射源
の放射素子2はアンテナの前方に設けられ、放射素子3
はアンテナの後方に設けられる。放射は、たとえば、各
放射素子に取り付けられている複数の放射ダイポールに
より行うことができる。
【0013】このアンテナは、第1に、質問器(図示せ
ず)により発生された信号を空中へ放射し、第2に、航
空機に搭載されているトランスポンダから来る応答を受
信するために構成される。このために、このアンテナは
図3に概略的に示されている3つの放射パターンを有す
る。それらの放射パターンは、36本の放射素子の間の
エネルギーの振幅と位相が異なる分布により得られる。
ず)により発生された信号を空中へ放射し、第2に、航
空機に搭載されているトランスポンダから来る応答を受
信するために構成される。このために、このアンテナは
図3に概略的に示されている3つの放射パターンを有す
る。それらの放射パターンは、36本の放射素子の間の
エネルギーの振幅と位相が異なる分布により得られる。
【0014】このアンテナは、まず、小さいローブ5に
より囲まれる指向性の主ローブ4を有するパターン
(Σ)3を放射する。これによってこのアンテナは一対
の質問パルスを送出す。航空機に搭載されているトラン
スポンダが小さいローブ5により送られたパルスに応答
することを阻止するために、先に送り出されたパルスに
より介在された第3のパルスが擬似全方向放射パターン
(Ω)6に沿って送出される。
より囲まれる指向性の主ローブ4を有するパターン
(Σ)3を放射する。これによってこのアンテナは一対
の質問パルスを送出す。航空機に搭載されているトラン
スポンダが小さいローブ5により送られたパルスに応答
することを阻止するために、先に送り出されたパルスに
より介在された第3のパルスが擬似全方向放射パターン
(Ω)6に沿って送出される。
【0015】この放射パターンは小さいローブ5を完全
に覆う。したがって、主ローブ4が覆う区域内にある航
空機だけが、このアンテナの質問に対して応答できるこ
とになる。最後のパターン7すなわちパターン(Δ)を
用いて、応答を送り出す航空機の位置の精度を高くでき
る。
に覆う。したがって、主ローブ4が覆う区域内にある航
空機だけが、このアンテナの質問に対して応答できるこ
とになる。最後のパターン7すなわちパターン(Δ)を
用いて、応答を送り出す航空機の位置の精度を高くでき
る。
【0016】図4は本発明の方法の種々のステップを示
す。第1のステップ11では、たとえば、放射素子i
(iは放射素子の添字を示す。)をわざと障害状態にお
いた特定の構成にあるアンテナの現場で測定した3つの
パターンΣi,Ωi,Δiをライブラリイ11に記憶す
る。添字oはどの放射素子も障害状態にないことに対応
する。
す。第1のステップ11では、たとえば、放射素子i
(iは放射素子の添字を示す。)をわざと障害状態にお
いた特定の構成にあるアンテナの現場で測定した3つの
パターンΣi,Ωi,Δiをライブラリイ11に記憶す
る。添字oはどの放射素子も障害状態にないことに対応
する。
【0017】3つの放射パターン(Σ、Ω、Δ)を使用
する必要性は、1つのパターンだけでは障害のある放射
素子の位置を正確に定めることが十分ではないことによ
り正当化される。実際に、アンテナのチャネル(Σ)の
入力端子へ加えられる電力が35本の放射素子の間に同
一位相および同一振幅で分布させられる。振幅はアンテ
ナの中心から端へ向かって減少する。したがって、パタ
ーン(Σ)は、アンテナの中心に対するアンテナの中心
に近い放射素子の相対的な位置についてのあるあいまい
さの程度を持って、それらの放射素子の障害だけを検出
可能にする。
する必要性は、1つのパターンだけでは障害のある放射
素子の位置を正確に定めることが十分ではないことによ
り正当化される。実際に、アンテナのチャネル(Σ)の
入力端子へ加えられる電力が35本の放射素子の間に同
一位相および同一振幅で分布させられる。振幅はアンテ
ナの中心から端へ向かって減少する。したがって、パタ
ーン(Σ)は、アンテナの中心に対するアンテナの中心
に近い放射素子の相対的な位置についてのあるあいまい
さの程度を持って、それらの放射素子の障害だけを検出
可能にする。
【0018】放射パターン(Δ)の場合には、中央の放
射素子の左側にある17本の放射素子には、中央の放射
素子の右側にある17放射源の放射素子とは逆位相の電
力が供給される。これによって上記のあいまいさが除去
される。
射素子の左側にある17本の放射素子には、中央の放射
素子の右側にある17放射源の放射素子とは逆位相の電
力が供給される。これによって上記のあいまいさが除去
される。
【0019】更に、パターン(Δ)の振幅の分布によ
り、アンテナの各半分の中心の両側に設けられている放
射素子の処理が可能にされる。最後に、アンテナの前方
の35放射源の放射素子とは逆位相で電力が供給される
後方の中央放射素子だけのための放射パターン(Ω)に
より、この後方の放射素子の障害の検出が可能にされ
る。
り、アンテナの各半分の中心の両側に設けられている放
射素子の処理が可能にされる。最後に、アンテナの前方
の35放射源の放射素子とは逆位相で電力が供給される
後方の中央放射素子だけのための放射パターン(Ω)に
より、この後方の放射素子の障害の検出が可能にされ
る。
【0020】本発明の方法の第2のステップ22は、I
FF質問モード動作中のアンテナの3つの放射パターン
を、所定の時刻に現場で測定することである。第3のス
テっプ33では各信号(Σi,Σ)、(Δi,Δ)、
(Ωi,Ω)についての相関係数を計算する。信号対
(xi(t),x(t))に対するこの相関係数は次の
式数1により与えられる。
FF質問モード動作中のアンテナの3つの放射パターン
を、所定の時刻に現場で測定することである。第3のス
テっプ33では各信号(Σi,Σ)、(Δi,Δ)、
(Ωi,Ω)についての相関係数を計算する。信号対
(xi(t),x(t))に対するこの相関係数は次の
式数1により与えられる。
【0021】
【数1】 この相関係数ρxiにより2つの信号x(t)とx
i(t)の類似性の評価が可能にされる。最高の類似性
は理論的にはρxi=1とρxi=0に対する総相関解
除とで達成することが知られている。
i(t)の類似性の評価が可能にされる。最高の類似性
は理論的にはρxi=1とρxi=0に対する総相関解
除とで達成することが知られている。
【0022】したがって、ステップ44と55は障害の
ある放射素子での検出を可能にする。更に詳しく言え
ば、ステップ44により、係数ρΣi,ρΔi,ρΩi
の最大値の計算が可能にされる。それらの値は実際には
かならずしも1ではない。というのは、類似性が完全で
はないからである。ステップ55においておそらく障害
を起こしているであろうとされた放射素子iは最高の相
関係数に対応する。いくつかの放射素子に障害が起きて
いるとすると、全ての放射素子を調べるために動作はス
テップ33から反復される。この反復を行う代りに、前
記ライブラリイより大きく、2つ以上の放射素子におけ
る障害の状況を含むライブラリイを構成することも可能
である。
ある放射素子での検出を可能にする。更に詳しく言え
ば、ステップ44により、係数ρΣi,ρΔi,ρΩi
の最大値の計算が可能にされる。それらの値は実際には
かならずしも1ではない。というのは、類似性が完全で
はないからである。ステップ55においておそらく障害
を起こしているであろうとされた放射素子iは最高の相
関係数に対応する。いくつかの放射素子に障害が起きて
いるとすると、全ての放射素子を調べるために動作はス
テップ33から反復される。この反復を行う代りに、前
記ライブラリイより大きく、2つ以上の放射素子におけ
る障害の状況を含むライブラリイを構成することも可能
である。
【0023】本発明は上記方法を実施する装置も提供す
る。本発明の方法のステップ11と12は放射パターン
の現場における測定である。このために、レーダの光学
的距離(典型的には1〜50km)内におかれた地上ビ
ーコンを使用できる。このビーコンは、アンテナにより
送られた全ての質問に応答するという事実を除き、航空
機のトランスポンダとして動作する。
る。本発明の方法のステップ11と12は放射パターン
の現場における測定である。このために、レーダの光学
的距離(典型的には1〜50km)内におかれた地上ビ
ーコンを使用できる。このビーコンは、アンテナにより
送られた全ての質問に応答するという事実を除き、航空
機のトランスポンダとして動作する。
【0024】3つのパターン(Σ),(Δ),(Ω)の
読取りは、ビーコンの応答を構成する3個のパルスのピ
ーク振幅を測定することにより行われる。その読取りは
いくつかのアンテナ回転で行われ、したがって非常に正
確な放射パターンを得ることが可能である。
読取りは、ビーコンの応答を構成する3個のパルスのピ
ーク振幅を測定することにより行われる。その読取りは
いくつかのアンテナ回転で行われ、したがって非常に正
確な放射パターンを得ることが可能である。
【0025】この考えは、アンテナの位置が、たとえば
nビットを含む光符号器により一般的に知られていると
言う事実を基にしており、分解能が360度/2nであ
る。符号器の分解能にできるだけ近く接近するピッチで
0〜360度で変化するアンテナの位置に対してビーコ
ンの応答のピーク振幅を測定することにより、非常に正
確な放射パターンを得ることが可能である。全ての値を
得るためには、何回かのアンテナ回転に対して測定を行
う必要がある。しかしこれは、アンテナがIFF質問機
の機能を満し続けるための制約ではない。
nビットを含む光符号器により一般的に知られていると
言う事実を基にしており、分解能が360度/2nであ
る。符号器の分解能にできるだけ近く接近するピッチで
0〜360度で変化するアンテナの位置に対してビーコ
ンの応答のピーク振幅を測定することにより、非常に正
確な放射パターンを得ることが可能である。全ての値を
得るためには、何回かのアンテナ回転に対して測定を行
う必要がある。しかしこれは、アンテナがIFF質問機
の機能を満し続けるための制約ではない。
【0026】したがって、この装置により、第1に、ラ
イブラリイに後で記憶せねばならない三つ組(Σi,
Σ)、(Δi,Δ)、(Ωi,Ω)を、第2に、1つま
たは複数の可能な障害を検出する目的で三つ組(Σ),
(Δ),(Ω)を、非常に正確に測定することが可能で
ある。試験装置の残りの部分は、3つの相関係数ρ
Σi,ρΔi,ρΩiを計算すること、それらの係数の
最大値を探すこと、したがっておそらく障害をおこして
いる放射素子を確定することを可能にする任意の手段に
より構成できる。
イブラリイに後で記憶せねばならない三つ組(Σi,
Σ)、(Δi,Δ)、(Ωi,Ω)を、第2に、1つま
たは複数の可能な障害を検出する目的で三つ組(Σ),
(Δ),(Ω)を、非常に正確に測定することが可能で
ある。試験装置の残りの部分は、3つの相関係数ρ
Σi,ρΔi,ρΩiを計算すること、それらの係数の
最大値を探すこと、したがっておそらく障害をおこして
いる放射素子を確定することを可能にする任意の手段に
より構成できる。
【0027】前記したように、本発明は単一パルス型二
次レーダのアンテナに絶対に限定されるものではなく、
少なくとも2つの放射源を有するアンテナのあらゆるケ
ースへ拡張できる。更に、ライブラリイの構成は簡単な
数学的計算により行うこともできる。
次レーダのアンテナに絶対に限定されるものではなく、
少なくとも2つの放射源を有するアンテナのあらゆるケ
ースへ拡張できる。更に、ライブラリイの構成は簡単な
数学的計算により行うこともできる。
【図1】二次レーダアンテナの背面図。
【図2】図1に示すアンテナの背面図
【図3】図1と図2に示すアンテナの3つの放射パター
ン図。
ン図。
【図4】本発明にしたがって試験を行うために行うステ
ップを表すブロック図。
ップを表すブロック図。
1 ビーム 2,3 放射素子
Claims (10)
- 【請求項1】第1に、全ての放射源が正常に動作してい
るとき、および第2に、少なくとも1つの前記放射源が
故意に障害状態に置かれたときに、アンテナの放射パタ
ーンのライブラリイを構成する過程と、 アンテナが現場で動作している間にアンテナの放射パタ
ーンを測定する過程と、 前記ライブラリイに含まれている各放射パターンと前記
放射パターンの相関係数を計算する過程と、 1つまたは複数の前記放射源における障害、もしあれ
ば、を検出するように、相関係数の最大値を計算する過
程と、を備えることを特徴とする、複数の放射源を含む
アンテナを現場でオンライン試験する方法。 - 【請求項2】請求項1記載の方法において、ライブラリ
イは、各放射源が障害状態に置かれたときに、アンテナ
の放射パターンを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項3】請求項1記載の方法において、前記ライブ
ラリイに含まれている放射パターンを現場で測定するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項4】請求項2記載の方法において、前記ライブ
ラリイに含まれている放射パターンを現場で測定するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の方法にお
いて、前記アンテナは単一パルス型二次レーダアンテナ
であり、それの動作が三つ組の放射パターンにより表さ
れることを特徴とする方法。 - 【請求項6】請求項5記載の方法において、前記三つ組
は和パターン(Σ)と、差パターン(Δ)と、擬似全方
向パターン(Ω)で構成することを特徴とする方法。 - 【請求項7】請求項6記載の方法において、相関係数を
前記三つ組を構成する各放射パターンに対して計算する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項8】第1に、全ての放射源が正常に動作してい
るときに、第2に、少なくとも1つの前記放射源が障害
状態に置かれたときに、アンテナの放射パターンを測定
して、ライブラリイに記憶する第1の手段と、 アンテナの現場動作中にそのアンテナの放射パターンを
測定する第2の手段と、 アンテナの放射パターンと、前記ライブラリイに含まれ
ている各パターンの相関係数を計算する手段と、 障害を検出するために相関係数の最大値を計算する手段
と、を備えることを特徴とする複数の放射源により構成
されているアンテナを現場でオンライン試験する装置。 - 【請求項9】請求項8記載の装置において、前記手段は
現場で放射パターンの測定を行うことを特徴とする装
置。 - 【請求項10】請求項8または9のいずれかに記載の装
置において、前記アンテナは単一パルス型二次レーダア
ンテナであり、放射パターンを現場で測定する前記手段
は、レーダの光学レンジ内に設置されて、アンテナの全
ての質問に応答する地上ビーコンと、いくつかのアンテ
ナ回転に対する前記ビーコンの応答のピーク振幅を測定
する手段とにより構成されることを特徴とする装置。
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