JPH06505793A - モノパルス処理装置 - Google Patents

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】 モノパルス処理装置 技術分野 この発明は主レーダと結合して動作し、航空機に情報を送信しそれからの応答を 処理して航空機の位置を高い精度で決定する２次監視レーダ（セカンダリサーベ イランスレーダ：５ＳＲ）装置に関し、特に航空機のアジマスベアリングの優れ た角度推定を得るためにモノパルス処理が使われるＳＳＲ装置に関する。

背景技術 モノパルス処理とはパルス毎に航空機のアジマス（方位角）を決定し、各走査毎 に高精度の推定アジマスを得る技術を意味する。この技術は高い精度でアジマス を決定することができる。しかも、モノパルス技術により２次監視レーダを従来 の測定技術に比べて非常に低いパルス繰り返し周波数で動作させることがてきる 。

この発明はこの出願人に誼渡された米国特許第４．６８９．６２３号に記載され た装置の改良である。レーダ襞間に関連した背景についてはこの米国特許に引用 した文献を参照されたい。これらの公知の装置はさまざまな利点を持っているが 、効率、構造、費用効果の点で十分なＳＳＲ装置とはいえない。

前述の米国特許に開示された装置は費用効果の点でかなり優れているが、ある限 界があることがわかった。例えば最大算不明確オフ・ボアサイトアジマス（ＯＢ Ａ）を十分に境界づけて識別できず、かつ、オムニチャンネルの変化に対する感 度を減らすことができない。いいかえれば、オムニチンネル信号の過剰変化によ りオムニチャンネルは好ましくないＲ３ＬＳゲート動作（有り得る誤動作にょる Ｒ３ＬＳ抑圧）を生じさせる。

発明の開示 この発明の第１の目的は高精度方法、即ち最大非不明確オフ・ボアサイトアジマ スを十分に境界づけして識別し、かつオムニチャンネル変化に対する感度を確実 に減らす高精度な方法を提供することである。これに対し、他の公知のシステム は一定ビーム暢動作を行うことができない。

この発明のもう１つの目的は主ビーム幅、通常−３ｄＢバンド幅の２倍、に対し 和及び差アンテナパターンの関係のもう１つのパルス処理を行うことができるよ うにし、目標レンジと無関係に一定の目標アジマスビーム幅を実現することであ る。

上述、及びその他の目的を達成するために、オムニチャンネルのみを使つて従来 の受信サイドローブ抑圧（ＲＳＬＳ）技術を改−する。この改善は後で詳述する 「モノパルスフオリファイア信号」と呼ばれるものを使って達成される。このモ ノパルスフオリファイア信号は主ビーム中に使用され、一方この主ビームの外側 にオムニアンテナが使用される。従って処理チャンネルサイドローブをカバーし 、しかも主ビーム内の識別が改善される。

この発明の固有な特徴は上述のモノパルスフオリファイア信号を応用する点にあ り、このモノパルスフオリファイア信号は、この装置の構成において発生される 第１及び第２信号から得られたＩＰ制限された信号をコヒーレントに結合して得 られる。これら第１及び第２信号は大きさが等しいがチャンネル毎に位相が翼な り、第１信号はＳｕｍなりｅｌｔａであり、第２信号は口ｅｌｔａなＳｕｍであ る。上述のＩＦＭ限された信号を結合することにより２つの振幅変化信号が得ら れる。これらの信号は和及び差アンテナパターン比と直接関係しており、アンテ ナ信号電力とは無関係である。これら２つの信号の振幅を比較してモノパルスフ オリファイア出力信号を生成する。

全体的組み合せからみた場合、簡単にいうとこの発明は角度推定アジマスベアリ ングを得るためにモノパルス処理を使う２次監視し−ダ襞間であり、和チャンネ ル、差チャンネル及びオムニチャンネルの少くとも３つのチャンネルと、大きさ が等しくチャンネル毎に位相が異なる第１信号Ｄｅｌｔａ＋　ｊＳｕａ＋と第２ 信号Ｓｕｎ＋ｊＤｅｌｔａを生成する手段と、各チャンネルに設けられたログア ンプと、モノパルス処理回路と、各チャンネル内の上記第１及び第２信号を検出 するための２つの独立した位相検出器と、それらの位相検出器の出力を上記処理 回路に結合する手段と、上記オムニチャンネル内の信号変化に対する感度を減ら すことにより最大鼻下明確オフ・ボアサイトアジマスを十分境界づけして識別す る手段、とを含み、上記識別する手段はそれぞれのチャンネルで上記ログアンプ に結合されている。

この装置は更にそれぞれのチャンネルのログアンプの出力をそれぞれの位相検出 器に結合する手段を含んでもよく、それによって得られる信号の大きさは上記第 １及び第２信号間の位相差に基づくボアサイトからのいずれかの方向の目標偏移 を与える。

この発明のその他の目的、利点及び特徴は以下の図面を参照した説明で理解され るであろう。それぞれの図面において対応する部分には同じ番号を付けである。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明が機能する周囲即ち環境のブロック図。このような環境は受信 機及び送信機の両方とそれらを動作させる適当な制御装置を含むインクロゲータ セットである。

第２図は航空機からの応答に基づいて航空機のアジマスベアリングの角度推定を 得るために受信機にモノパルス処理装置が使用される独特な２次監視レーダ（Ｓ ＳＲ）装置のブロック図。

第３図はアンテナパターンと代表的モノパルス装置のためのモノパルスフオリフ ァイア波形を示すグラフである。

好ましい実施例の説明 本発明の好ましい実施例を示す図面、まず特に第１図には所謂質問装置の単純な 形のブロック図、すなわち機能図が示されている。

この質問装置は受信及び送信フロントエンド１０と、二元機能固体送信器１２と 、局部発振器１４と、３つの略々同一構成の受信チャンネルを有する３チヤンネ ル受信器１６とから成る。更にこの装置にはビデオモノバルスプロセフサ１８と 、符号器または変調器２０と、内部トリガシンクロナイザ２２と、自己検査装置 ２２４とが含まれている。

質問装置全体としては、和（シグマ）及びオムニ（オメガ）信号とゆう２つの呼 掛信号を発生し送信する。質問装置は、受信１１１６の入力のところに示すよう に、和（シグマ）、差（デルタ）及びオムニ（オメガ）の３つのトランスポンダ 応答信号を受信する。勿論、これら８つのトランスポンダ応答信号は監視されて いる航空機の位置から受信するものである。

全システム機能の結果、すなわちこのシステムの出力は、第１図においてビデオ プロセッサ１８の出力に示すように、角度推定値（オフボアサイト）に対する１ つのディジタルワード（７ビツト及び符号）と、１つのパルス幅再生ビデオと、 受信サイドローブ抑制フラグであることは理解されよう。

第１図に示す質問装置それ自体は周知で、シングルチャンネル及びデュアルチャ ンネルの２次監視レーダシステム用の電力内蔵装置である。このような質問シス テムは通常、航空交通管制機構の１次レーダと連動し、トランスポンダを有する 航空機の識別情報と高度位置情報を提供する。室間は１．１）ｌＯＭＨｚの水晶 制御周波数で行われ、トランスポンダの応答は１．０９０ＭＨｚで受信し、復号 、識別および表示に適するビデオ信号になるよう処理する。

本発明システムの特長は第２図から理解されよう。第２図には本システムの３チ ヤンネル受信器１６とビデオプロセッサ１８の回路構成の詳細が示されている。

モノパルスレシーバ１６は３つの別々のチャンネルを有する。一番上のチャンネ ルの入力には差すなわちデルタ入力が与えられ、その下のチャンネルの入力には 和すなわちシグマ入力が与えられ、−書下のチャンネルにはオムニ入力が与えら れるものであり、これらすべての入力はｌっ又は複数の２次監視レーダアンテナ から供給される。

３つのチャンネルにはプレセレクタフィルタ３０．ｉ１２及び３４が夫々と、ミ ＋す８６．ｉ１８及び４ｏが夫々含まれる。またそれらの後段には、トランジシ 四ナルガウスー６ｄＢフィルタ（ｔｒａｎｓｉ−ｔｉｏｎａｌ　Ｇａｕｓｓｉｏ ｎ　ｔｏ　６　ｄＢ　ｆｉｌｔｅｒｓ）　４２　、　４４及び４６と、対数増幅 器／検波器４８．５０及び５２が夫々設けられている。１．０９０ＭＨｚ搬送周 波数の８つの信号が夫々の受信チャンネル、すなわち、和、差およびオムニチャ ンネルに得られるようにすることは理解されよう。これらの被変調信号はプレセ レクタフィルタ８０．８２及び８４で処理してトランスポンダよりの応答が受信 できるようにするが、この場合１，０８０ＭＨ２での室間は抑制する。アンテナ からの和および差信号は９０度４ポートネフトワーク６ｏに与えられことが分る であろう。その結果得られた２つの信号はＡ信号とＢ信号で表わし、夫々　ロｅ ｌｔａ＋　ｊｓｕｍ及びＳｕａ＋＋　ｊＤｅｌｔａｃｏ形トナッテいル。

これらの絶対値はＳｕｍとＤｅｌｔａの位相が適当に選ばれているときには常に 等しい。しかし、これら２つの信号が同じ振幅を有するようになるが、位相はボ アサイト　（ｂｏｒｅｓｉｇｈｔ）からの対象機（ｔａｕｇｅｔ）の偏位に応じ て異なるのを思い出すであろう。ＬＯで示す局部発振器は同位相の３つの分離し た別々の出力信号Ａ、Ｂ及びＣを有し、これらは受信チャンネルのミキサ１１６ ．８８及び４ｏに夫々与えられ定損されて６０ＭＨ２の中間周波ＣＴ　Ｆ）信号 を生じる。

トランジシ四ナルガウスー６ｄＢフィルタ４２．４４及び４６は中間周波帯域フ ィルタとして用いられる。このようなフィルタを用いるのは、これらのものが阻 止域における所要の減衰量を犠牲にすることなく通常平坦な遅延バスバンドレス ポンスを有しているからである。夫々のチャンネル中の対数増幅器／検波器４８ ．５０および５２はガウス−６ｄＢフイルタの出力に接続される。各対数増幅器 の全利得は少くとも７２ｄＢで、対数傾斜の直線部は少くとも６０ｄＢ以上とな っている。

対数増幅器４８および５０の夫々はログビデオ信号（夫々ＡまたＢ）を出力し、 これらの信号は１１！２図中の右下部分に示すビデオ合成装置６２に供給される 。これらの夫々の出力の対数増幅器４８に対するものはログビデオＡ、対数増幅 ［１５０に対するものはログビデオＢとして示す。対数増幅器／検出器５２はロ グビデオ０ｍｎ１を出力し、これは比較器１０４の入力に与えられる。この比較 器はログビデオ０ｍｎ１信号を、ログビデオ信号ＡとＢとの合成出力信号と比較 する。比較器１０４の出力は論理装置＋１３に送られ、そこからＲ３ＬＳフラッ グ信号が送られて、成る判定基準が満足されるときに受信サイドローブ抑制が行 われる。即ち、主要ビームから外れた受信サイドローブ抑制と、ビーム内のＯＢ Ａまたはモノパルスフォーリファイアが判定基準となる。

上述のログビデオ出力信号に加えて、制限された搬送波信号、すなわち、振幅を 制限された６０ＭＨｚの中間周波信号が、対数増幅器４Ｂと５０の他の出力８４ 及び６６からＡ及びＢチャンネル夫々の同相電力分割器６８及び７０に供給され る。

同相電力分割器６゛８及び７０における各信号は２つの一１１ｄＢ信号に分割さ れる。一方の一３ｄＢ信号は適当な出力接続７２および７４を夫々通じて前述と は別の９０度４ポートネフトワーク（バイブリフト）　７６に与えられる。他方 の一３ｄＢ信号は夫々の同相電力分割１６８および７０から夫々出力接続７８と ８０を通じて位相検出器８６及び８８の人力８２と８４に夫々加えられる。ネッ トワーク７６の出力は更に他の９０度４ポートネツトワーク９０に供給する。し かし、この供給は、中間周波数検出器と比較器とから成る特設した装置１１０を 介して行われることに留意すべきである。

本発明によれば、この装置ｌｌ＋１０はモノパルスフォーリファイア信号を出力 し、この信号は出力接続１２０　（これは接続がモノパルスプロセッサ＋００と 論理装置Ｉ１３の両方に延長されるように分岐されている）を介して送れられる 。回路のこの部分の動作はこの後、ある程度詳細に説明する。

装！［１００は更に他の４ポートネツトワーク９０に延長するもう１つの出力接 続を持っている。このネットワーク９０は位相検出器８６と８８の附加入力９６ と９８への出力結線９２と９４を有する。

このクオードラチャアハイブリッド９０は図示のようにそのポートの１つを５０ オームの負凋で終端している。従って、装置１１０の２つの出力があることが分 る。第１はクオードラチャアハイブリッド９０へ与えられた和（シグマ）基準信 号、第２は前述したようにコネクタ１２０を介してモノパルスプロセッサ１００ 及び論理装置１１３に与えられたモノパルスフォーリファイア出力信号である。

位相検出器８６と８８の夫々の出力に生じる２つの検出信号Ａ′とＢ′を組合せ ることで、ボアサイトからの角度偏差を正確に測定できる。信号Ａ′が正で信号 Ｂ′が負のときにはボアサイトの左側への偏差に応答するものであり、信号Ａ′ が負で信号Ｂ′が正のときはボアサイトの右側への偏差に応答するものである。

両方のＡ′及びＢ′信号レベルをモノパルス合成器Ｉｌｌで合成して正あるいは 負極性の１つの電圧レベルを作り、これがボアサイトからの全偏差の値を示す。

タイミングジェネレータ＋１２からの信号タイミングストローブを用いて、この 電圧レベルを８ビフトワード（７ビツトが大きさ、１ビツトが符号）に量子化す る。この８ビツトの量子化信号はモノパルスプロセッサ＋００の出力から取出さ れてプロットエクストラクタ（図示せず）のアングプロセッサに与える。

上述したように、対数増幅器４８と５０からのログビデオ信号ＡとＢは装置６２ で合成する。この合成信号の振幅はタイミングジェネレータ＋１２に与えられ、 また比較器＋０４にょリオムニチャンネルからのログビデオ信号の振幅と比較さ れる。合成されたログビデオ信号Ａ及びＢより閾値だけ大きい値のオムニ信号に ついては、受信サイドローブ抑制（Ｒ３ＬＳ）の条件が成立していることが理解 されるであろう。論理装置１１３は更に比較器１０４からの比較出力信号と装置 ＋１０から結線１２０を介して受信したモノパルスフォーリファイア信号とを合 成する。従って、この装Ｗ１１３の合成信号は受信サイドローブ抑制を生じるた めの他の条件として有効に作用する。即ち、いずれの場合にもＲ３ＬＳフラッグ が生じるとゆう論理であり、このフラッグは図示はしてないが前述したプロット エクストラクタ装置内の回路が使用する。

第３図には本発明の原理を適用したアンテナパターンが示されている。この図面 に於いて、オフボアサイトの程度（Ｘ軸）を、和、差及びオムニチャンネル信号 についての信号レベル（ｄＢ）（Ｙ軸）に対して示す。この図面は本発明の２次 監視レーダへの適用の理解を容易にする。

第３図は完全にプラス又はマイナス２０度以上とったプロットを大きくしたもの であるのに気が付（であろう。パターンプロットの下にモノパルスフォーリファ イ動作とＲ３ＬＳ動作の夫々の領域が示しである。これら２つの動作の組合わせ （ＡＮＤｉｎｓ）により図示の「プロセシングゾーン」信号が生じる。この信号 を用いてシステム内のＲ３ＬＳフラッグ動作の領域を作る。モノパルスフォーリ ファイア及びＲ５ＬＳパス信号は夫々特定の動作領域を有する二を及び両方とも 適当な動作に必要だとゆうことが、このプロットから分るであろう。

モノパルスフォーリファイアは、「ビーム尖鋭化」効果を得るためボアサイト周 辺のゾーンに必要だとゆうことか理解されよう。しかし、モノパルスフォーリフ ァイアプロセスは中間周波制限信号から動作し、そのため、主要ビームの外側の クオーリフィケイシ璽ンの他の（誤り）領域を含むことになる（ボアサイトから 略々＋／−５度外れた「高い」論理レベルへ戻るモノパルスフォーリファイアで 示す）。Ｒ３ＬＳバス動作は処理チャンネルとオムニチャンネルとの間の入力電 力レベルの差により行われるので、これらの領域で「ティクオーバ」しなければ ならないことも分るであろう。従って、Ｒ３ＬＳバスはボアサイト近くのパス状 態（ｐＨｓ　５ｔａｔｅ）に於いてのみ可能だがモノパルスフォーリファイア領 域よりも広い方位幅（ａｚｉｍｕｔｈ　ｗｉｄｔｈ）を有する。Ｒ５ＬＳバスゾ ーンの「幅」は室間装置内のＲ３ＬＳｒＫＪファクタを調節することで制御でき る。これによりシステムがフレキシブルに他のタイプのアンテナでも動作できる ようになる。

現在本発明の好ましい実施例であると考えられることを図示し説明したが、この 実施例を変形変更できることは当業者には明らかであろう。従って、本発明はこ の実施例に限定されるものでなく、また添附の特許請求の範囲に於いては本発明 の眞の精神及び範囲内にあるすべての変形変更を含むものである。

← 手続補正書（自発） 平成５年２月１２日 特許庁長官　殿　平ｊ反５年１２月１３日差出１、事件の表示 ＰＣＴ／υ５９１１０４４３８　。

２、発明の名称 モノパルス処理装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　カーディオン、インコーホレイテッド４、代理人 ５、補正の対象 委任状及び明細書全文、ｆ日ω ６、補正の内容 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ホーストマン、マーティン　ティー０．ジュニア。

アメリカ合衆国　ニューヨーク　１１９６７シヤーリー、ハリソン　ドライブ　 １ （７２）発明者　シュワブ、カール　イー。

アメリカ合衆国　ニューヨーク　１１７４６ハンテイントン　ステーション、ロ ングウッド　ドライブ　あ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．アジマスベアリングの角度推定を得るためにモノパルスプロセサを使った２ 次監視レーダ装置であり、第１が和チャンネル、第２が差チャンネル、第３がオ ムニチャンネルの少くとも３つのチャンネルと、 それぞれのチャンネルで大きさが等しく位相が異なる第１信号Ｓｕｍ＋ｊＤｅＩ ｔａ及び第２信号Ｄｅｌｔａ＋ｊＳｕｍを生成する手段と、各上記チャンネル内 のログアンプと、 モノパルスプロセサと、 それぞれの上記チャンネル内の上記第１及び第２信号を検出するための２つの独 立した位相検出器と、 それぞれの上記位相検出器の出力を上記モノパルスプロセサに結合する手段と、 上記オムニチャンネル内の信号変化に対する感度を低減し最大非不明確オフ・ボ アサイトアジマスの識別を十分境界づける手段、とを含み、上記境界づける手段 はそれぞれのチャンネルにおいて上記ログアンプに接続されている２次監視レー ダ装置。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の２次監視レーダ装置において、上記境界づける手 段は和及び差アンテナパターン比に直接関係する２つの振幅変化信号である第１ 及び第２信号から得られたＩＦ制限信号をコヒーレントに結合する手段を含み、 上記レーダ装置は更に上記振幅変化信号を比較してモノパルスクオリファイア信 号を生成する手段と、上記モノパルスクオリファイア信号と上記モノパルスプロ セサと上記オムニチャンネルの出力に結合する手段とを含む。
3. ３．請求の範囲第１項に記載の２次監視レーダ装置は更に、論理装置と、 １つの上記チャンネルにおける上記ログアンプの出力からのログビデオＡ信号と もう１つの上記チャンネルにおける上記ログアンプの出力からのログビデオＢ出 力とを結合して得られる信号とログビデオオムニ信号を比較し、上記論理装置に 結合すべき出力信号を生成する比較器と、 上記モノパルスクォリファイア信号を上記論理装置に結合する手段、 とを含み、上記論理装置は上記比較器からの出力信号を上記モノパルスクォリフ ァイア信号と結合してサイドローブパターンを選択的に抑圧するプラグ信号を発 生する。
4. ４．アジマスベアリングの角度推定を得るためにモノパルス処理装置を使用する ２次監視レーダ装置であり、第１が和チャンネル、第２が差チャンネル、第３が オムニチャンネルである少くとも３つのチャンネルと、それぞれのチャンネルで 大きさが等しく、位相が異なる第１信号Ｓｕｍ＋ｊＤｅｌｔａ及び第２信号Ｄｅ ｌｔａ＋ｊＳｕｍを生成する手段と、各上記チャンネルに設げられ第１及び第２ 出力を有するログアンプと、 モノパルスプロセサと、 各チャンネル内の上記第１及び第２信号を検出するための２つの独立した位相検 出器と、 それぞれの上記位相検出器の出力を上記モノパルスプロセサに結合する手段と、 それぞれの上記チャンネルの上記ログアンプの第１出力をそれらのチャンネルの 位相検出器に結合し、それによって上記第１及び第２信号間の位相差に基づいた ポアサイトからのいずれの方向における目標偏移を与える大きさの信号を生成す る手段と、及びそれぞれのチャンネルにおいて上記ログアンプの第１出力に接続 され、上記オムニチャンネル内の信号変化に対する感度を低減し、最大非不明確 オフ・ボアサイトアジマスの識別を十分境界づける手段、 とを含む。
5. ５．請求の範囲第４項に記載の２次監視レーダ装置において、上記境界づける手 段は和及び差アンテナパターン比に直接関係する２つの振幅変化信号である第１ 及び第２信号から得られたＩＦ制限信号をコヒーレントに結合する手段を含み、 上記レーダ装置は更に上記振幅変化信号を比較してモノパルスクォリファイア信 号を生成する手段と、上記モノパルスクオリファイア信号と上記モノパルスプロ セサと上記オムニチャンネルの出力に結合する手段とを含む。
6. ６．請求の範囲第４項に記載の２次監視レーダ装置において論理装置と、 １つの上記チャンネルにおける上記ログアンプの出力からのログビデオＡ信号と もう１つの上記チャンネルにおける上記ログアンプの出力からのログビデオＢ出 力とを結合して得られる信号とログビデオオムニ信号を比較し、上記論理装置に 結合すべき出力信号を生成する比較器と、 上記モノパルスクオリファイア信号を上記論理装置に結合する手段、 とを含み、上記論理装置は上記比較器からの出力信号を上記モノパルスクオリフ ァイア信号と結合してサイドロープバクーンを選択的に抑圧するプラグ信号を発 生する。
7. ７．請求の範囲第４項に記載の２次監視レーダ装置において、それぞれの上記チ ャネルにおける上記ログアンプの第１出力をそれぞれの上記位相検出器に結合す る上記手段は９ｏ度４ポートネットワークを含み、各上記ログアンプの第１出力 は上記ネットワークのそれぞれの入力に接続されている。
8. ８．請求の範囲第７項に記載の２次監視レーダ装置において、上記ログアンプの 第１出力を上記位相検出器に結合する上記手段は各上記ログアンプと上記４ポー トネットワークとの間を接続する同相電力分割器を含み、上記分割器は上記ログ アンプと上記位相検出器のもう１つの入力との間にも接続されている。
9. ９．請求の範囲第８項に記載の２次監視レーダ装置において、上記ログアンプの それぞれの第２出力からのログビデオＡ信号とログビデオＢ信号とを結合するビ デオ結合器を更に含む。