JPH07128441A

JPH07128441A - レーダビーコン装置

Info

Publication number: JPH07128441A
Application number: JP27628493A
Authority: JP
Inventors: Hironori Murakami; 裕則村上
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】海上浮標にも設置できる低消費電力の周波数
アジャイル式レーダビーコン装置を実現する。【構成】船舶レーダ１００からのレーダパルスを受信
し、サーキュレータ２０、周波数識別回路５０、パルス
識別回路６０により、無線周波数, パルス幅, 受信レベ
ルの情報を得て、制御器７０にて該受信信号のレベルに
対して応答すべきであると判断した場合は、発振変調器
８０が該受信周波数と同じ搬送波を発振し、パルス符号
変調した信号を所望の送信電力で電波として返送する。
サーキュレータ２０の後に、受信した一定レベル以上の
レーダパルスの第１パルスによりトリガーを発生する受
信トリガ発生回路１と、其のトリガーにより、実際に相
手レーダとの受信、送信に要する最小限の一定時間だけ
送受信系の電源をＯＮとし、他の時間はＯＦＦとする制
御信号Ｃ_１を生成するパワー・マネージメント回路２_１
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば航海中の船舶に
搭載したレーダの為の電波標識であるレーダビーコン装
置に係り、特に相手レーダからの送信パルスを受信した
時、直ちに其の受信信号でトリガを発生し該受信信号の
周波数と同じ無線周波数のパルス符号変調された電波を
相手に返送する周波数アジャイル(Agile)式レーダビー
コン装置（以後、アジャイル・ビーコン装置と呼ぶ）に
関する。このレーダビーコン装置は、例えば船舶がレー
ダを搭載し海上を航行する際に、レーダの観測者が陸地
の岸壁や他の船舶等からのレーダ反射波の中から特定の
物体すなわち灯台や浮標等の航路標識を容易に識別でき
る様にする為の無線信号の受信送信装置であり、船舶の
海上航行の安全を図ることを目的としている。

【０００２】

【従来の技術】従来のアジャイル・ビーコン装置は、図
11の構成例に示す如く、相手のレーダ100 からの無線周
波数のレーダパルス信号が、アンテナ10で受信され、其
の受信信号をサーキュレータ20を通し、受信系に入力す
る。この受信系の入力信号は、先ず受信増幅器30にて所
定レベルまで増幅され、分配器40にて２分されて周波数
識別回路50とパルス識別回路60とに供給される。そして
周波数識別回路50とパルス識別回路60にて、受信信号の
無線周波数, パルス幅, 受信レベルの情報を得て、制御
器70にて、これ等の情報を基に其のレーダパルス信号を
発射した相手を特定する為に、該制御器70内のメモリに
先に書込まれ記憶されている同一周波数の受信レベル値
と比較し, 今回の受信信号のレベルが大きければ、その
受信レベルを再び該メモリに書き込む。そして該受信信
号のレベルが、相手レーダ100 に対し応答を返送すべき
と予め定めた受信レベルである場合には、送信系の先ず
発振変調器80が、前記受信信号の周波数とパルス幅の情
報を基に、受信信号の周波数と同じ無線周波数の搬送波
を発振し、該搬送波を所定符号にてパルス符号変調して
送信増幅器90に送る。送信増幅器90では、この符号変調
された無線周波数のパルス信号を、ビーコン装置として
所定の送信電力まで増幅し、サーキュレータ20を介して
アンテナ10から、相手レーダ100に電波として返送す
る。この間、ビーコン装置には常時電源が供給されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般にアジャイル・ビ
ーコン装置は、陸上の灯台等だけに限らず，海上の浮標
（ブイ）にも設置される。この浮標に設置される場合
は、該装置は、限られた容量の電源バッテリーで、長時
間動作する事を要求される。上記の従来のアジャイル・
ビーコン装置は電源消費電力が大きいので、浮標に設置
して常時動作させる事は到底不可能であると云う問題が
あった。本発明の目的は、電源容量が制限される海上浮
標等にも設置されて所定の受信送信の動作が可能な低消
費電力のアジャイル式レーダ・ビーコン装置を実現する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的達成のための本
発明のレーダ・ビーコン装置の基本構成の請求項１は図
１の原理図を参照し、相手のレーダ(100)からの無線周
波数のレーダパルス信号をアンテナ(10)で受信し、其の
受信信号をサーキュレータ(20)を通し受信系の周波数識
別回路(50)とパルス識別回路(60)とで該受信信号の無線
周波数, パルス幅, 受信レベルの情報を得て、制御器(7
0)にて該受信信号のレベルが相手レーダ(100)を特定し
応答を返送すべき受信レベルであると判断した場合は、
送信系の発振変調器(80)が該受信信号の周波数と同じ無
線周波数の搬送波を発振し所定符号によりパルス符号変
調した信号を所望の送信電力まで増幅(90)し前記サーキ
ュレータ(20)を介しアンテナ(10)から相手レーダ(100)
に電波として返送する周波数アジャイル式のレーダビー
コン装置において、該サーキュレータ(20)の後に、相手
レーダ(100)から受信した一定レベル以上のレーダパル
スの第１パルスによりトリガーを発生する受信トリガ発
生回路(1) と、其の出力トリガーにより，実際に相手レ
ーダと対向し受信し送信するのに要する最小限の一定時
間だけ該装置の送受信系の動作電源をＯＮとし，他の時
間はＯＦＦとする制御信号(C₁)を生成するパワー・マネ
ージメント回路(2₁)を備えるように構成する。

【０００５】次に、相手の例えば船舶がビーコン装置に
近接して相手レーダ100 からの有害なサイドローブが強
くなった時、其のサイドローブの受信に応答する送信を
抑圧し有用なメインローブの受信のみに応答し送信させ
る事を目的とした本発明の請求項２は、図５の構成図を
参照し、前記制御信号(C₁)を生成して該装置の送受信系
の動作電源をＯＮ／ＯＦＦするパワー・マネージメント
回路(2₁)を、相手レーダ(100)からの有害なサイドロー
ブに対する応答を抑圧するサイドローブ抑圧回路(3) の
動作と連動させ、該サイドローブの受信レベルが一定レ
ベル以上となった時に該受信に応答し送信する送信系へ
の電源の投入を阻止し, メインロープの受信に応答し送
信する時のみ該送信系への電源を投入させる制御信号(C
₂)を生成するパワー・マネージメント回路(2₂)を備える
ように構成する。

【０００６】次に相手を特定してビーコン装置に応答さ
せる場合、相手レーダ100 から受信したパルス列の第１
パルスでトリガを発生し送受信系に電源を供給し第２パ
ルスにより周波数識別回路50で周波数を分析する迄は、
該周波数識別回路50への電源供給をＯＮとする必要が有
るが、その後の第３パルス以降は該周波数識別回路50を
動作させる必要が無くなる事に対応する本発明の請求項
３は、図７の構成図を参照し、前記装置の受信系の周波
数識別回路(50)に対する電源のＯＮ／ＯＦＦを、相手レ
ーダ(100)から受信したパルス列の第１パルスによりト
リガを発生し送受信系へ電源を供給し該周波数識別回路
(50)が動作する第２パルスまではＯＮし、その後の第３
パルス以降はＯＦＦする制御信号(C₃)を生成するパワー
・マネージメント回路(2₃)を備えるように構成する。

【０００７】次に、受信トリガ発生回路(1) の従来装置
への付加の容易化と、送信レベル及び送信パルス幅を監
視する送信モニタも付加できる事を目的とした本発明の
請求項４は、図９の構成図を参照し、前記装置の受信ト
リガ発生回路(1) を該アンテナ(10)とサーキュレータ(2
0)の間に位置させ、該受信トリガ発生回路が、其の一端
が該アンテナ(10)と結合し他端が該サーキュレータ(20)
と結合する方向性結合器(DC)と該方向性結合器(DC)の一
端への該アンテナ(10)からの受信信号を検波する検波器
(DET)と其の出力の受信レベルを基準レベルと比較する
受信レベル比較器(RCP) とから成り該受信レベルが基準
レベルを超えた時にトリガを発生する受信トリガ発生回
路(1₄)であり、該方向性結合器(DC)の他端への該サーキ
ュレータ(20)からの送信信号を検波する検波器(DET)と
其の出力の送信レベルを基準レベルと比較する送信レベ
ル比較器(TCP)とから成り該送信レベル及び送信パルス
幅の監視を行う送信モニタ回路(4) を前記受信トリガ発
生回路(1₄)に接続する様に構成する。

【０００８】

【作用】本発明の基本構成の請求項１の構成では、図１
の原理図を参照し、受信トリガ発生回路(1) が、サーキ
ュレータ20の後に設けられ、相手レーダ100 から受信し
た一定レベル以上の受信パルス列の第１パルスにより,
トリガーを発生する。そして其の出力トリガーにより，
パワー・マネージメント回路(2₁)が制御信号C₁を生成し
て、実際に相手レーダと対向して受信し送信するのに要
する最小限の一定時間だけ該装置の送受信系の動作電源
をＯＮとし，他の時間はＯＦＦとする。従って、本発明
のビーコン装置は、電源電力の低消費電力化が行われ
る。

【０００９】

【実施例】図１の原理図はそのまま，本発明の請求項１
の実施例のレーダビーコン装置の構成を示し、図２は其
の装置の動作を説明する為の各部信号パルスと電源電圧
の説明図であり、図３は相手の船舶レーダ100 のＰＰＩ
画像とビーコン符号の拡大図である。そして相手の船舶
レーダ100 の主要諸元を、表１の如く仮定する。

【００１０】

【表１】

【００１１】図２の装置動作の説明図において、例えば
海面に固定した浮標上のレーダビーコン装置が、海上を
航行中の船舶のレーダ100 の回転アンテナに対向した時
に、船舶レーダパルスの如く、相手レーダ100 から各
間隔１msecのパルス列が受信される。其の受信パルス列
の第１パルスにより、受信トリガ発生回路(1) は、受
信トリガを発生し、パワー・マネージメント回路2₁にて
制御信号C₁を生成し、送受信系電源の一定電圧を 15
msecの時間のみ、送受信系の全回路へ供給(ON)する。こ
の 15 msecの時間は、船舶レーダ100 の回転アンテナと
ビーコン装置のアンテナ10とが対向している時間より割
り出される。上表の船舶レーダの諸元のアンテナ回転周
期３sec,アンテナビーム幅 1.5゜より、約 12.5 msec(=
3 sec x1.5゜/360゜) の時間だけ対向する事になり、
余裕を見て電源供給の時間を 15msecとした。次に、受
信パルス列の第２パルスにより，受信系の周波数識別回
路50とパルス識別回路60にて、受信信号の無線周波数,
パルス幅、受信レベルを分析し、制御回路70にて相手レ
ーダ100 を特定し応答すべきか否かを判断し、応答すべ
きと判断した場合には、この周波数情報を送信系の発振
変調回路80へ送り、受信信号の周波数と同一の無線周波
数のパルス符号変調信号を発生し、送信増幅器90で所定
電力まで増幅した後、サーキュレータ20を通し、アンテ
ナ10から相手レーダ100 へ電波として返送する。この
時、相手船舶を１隻とした場合の平均消費電力は以下の
如く低減される。但し各部の消費電力を表２の如く仮定
する。

【００１２】

【表２】

【００１３】従来装置の送受信系は、其の送信時には、
其の応答回数が 12.5 msec÷１msec＝ 12 回となり、応
答信号の全送信時間が図２の送信パルスの波形図から
合計８μs となるので、送受信系の送信時の１回転当り
の消費電力は、積算応答時間（８μs × 12)÷アンテナ
回転時間 (３s)×送信時の消費電力（70 W) ＝ 2.24mW
である。また、非送信時の１回転当りの消費電力は、[
3s−（８μs × 12)]÷３s × 30 W ＝約30 Wである。
即ち、送受信系の送信時の消費電力 2.24 mWは殆ど無視
できて、非送信時の送受信系の消費電力の約30 Wと等し
くなり、平均消費電力は約30 Wとなる。本発明の請求項
１のビーコン装置では、其の送受信系への１回転当りの
電源供給時間を、前述の如く、15 msec と仮定した場
合、その電源消費電力は、15 msec ÷３s ×30W ＝ 150
mW であり、受信トリガ発生回路1の電源消費電力 0.5
Wと合わせて、その平均消費電力は 650 mW となり、従
来装置より大幅に低減される。ところで、請求項１の様
なパワー・マネージメント回路2₁により電源のON/OFF制
御を行った場合は、相手レーダ100 からの受信パルス列
の第１パルスに対しては相手レーダ100 に応答する事が
出来ない事になる。これは、ビーコン装置の応答信号
が、図３の説明図に示す如く、相手レーダ100 のＰＰＩ
画面上に、例えば 12 本の輝線として映るところが 11
本になる事であるが、レーダ100 の観測者は、其の画面
の応答信号を目視にて確認していて、その輝線が 12 本
から 11 本に１本だけ減ったとしても、例えば７インチ
のＰＰＩ画面の場合、元々の太さが約2.4mm の輝線が
0.2mm程度だけ細くなるのみで、目視でビーコン装置の
方位の差の識別が付かない程度のものであり、実用上は
特に問題とならない。

【００１４】次に、船舶がビーコン装置に近接した場
合、ビーコン装置は、船舶レーダ100のアンテナの無用
のサイドローブ（図４では受信レベル(dBm) の−40dBm
がサイドローブ) に対しても受信送信の動作を行うの
で、受信トリガは、図４の送受信系電源の供給時間15 m
s と次サイクルとの境界の断時間１msとの和の16ms毎に
発生し、そのサイドローブの−40dBm 以上の受信レベル
の間は殆ど送受信系の電源がＯＮしている事となる。こ
の時、ビーコン装置は、相手レーダ100 のメインローブ
に対してのみ受信し応答する様に、サイドローブ抑圧回
路3 が動作するので、相手レーダ100 へ返送する送信パ
ルスの発生は、該レーダ100 のアンテナに実際に相対向
している期間の約11msの間しか発生しない。従って、其
の対向している約11ms以外の時間は、送信系の電源をＯ
Ｎして置く必要が無い。以上の動作を図４の説明図に示
す。此れに対し、図５の請求項２の構成図に示す如く、
送信系への電源のＯＮ／ＯＦＦを、サイドローブ抑圧回
路3 の動作と連動させ、該サイドローブの受信レベルが
所定レベル以上となった時の該受信に応答し送信する送
信系への電源の投入を阻止（ＯＦＦ）し, メインロープ
受信に応答し送信する時のみ該送信系への電源を投入
（ＯＮ）させる制御信号C₂を生成するパワー・マネージ
メント回路2₂を備える事により、船舶がビーコン装置に
近接した時に無用なサイドローブの受信による無用な電
源電力を消費しなくて済む様になる。この時の動作を図
６の説明図に示し、この時の装置の平均消費電力は以下
の様になる。いま、相手レーダ100 のアンテナのサイド
ローブを含めた全部のレーダパルスの受信時間を 500 m
s とした場合の電源消費電力は、本発明の請求項１の装
置では、全受信時間（500 ms) ÷アンテナ回転時間 (３
s)×送受信系の非送信時の消費電力（30 W) ＋受信トリ
ガ発生回路の消費電力（0.5 W)＝ 5.5 Wであるのに対
し、本発明の請求項２の装置では、全受信時間（500 m
s) ÷アンテナ回転時間 (３s)×受信系の消費電力（22
W) ＋全送信時間（11 ms)÷アンテナ回転時間 (３s)×
送信系の消費電力（８ W) ＋受信トリガ発生回路の消費
電力（0.5 W)＝ 4.2 Wとなる。但し送信系と受信系の電
源消費電力は表３の如く仮定した。

【００１５】

【表３】

【００１６】次に、相手船舶を特定しビーコン装置に応
答させる場合、相手レーダ100 から受信したパルス列の
第１パルスでトリガを発生し送受信系に電源を供給し第
２パルスにより周波数識別回路50で周波数を分析する迄
は、該周波数識別回路50への電源供給をＯＮとする必要
が有るが、その後の第３パルス以降は其の必要が無くな
るので、本発明の請求項３の実施例は、図７の構成図の
如く、前記ビーコン装置にて、受信系の周波数識別回路
50に対する電源のＯＮ／ＯＦＦを、相手船舶レーダ100
から受信したパルス列の第１パルスによりトリガを発生
し送受信系へ電源を供給し第２パルスにより受信周波数
を分析する迄はＯＮし、その後の第３パルス以降はＯＦ
Ｆする制御信号 C₃を生成するパワー・マネージメント
回路 2₃を備えるように構成する。その時の装置の動作
は、図８の動作説明図の如くなる。この時の装置の平均
消費電力は以下の如くなる。本発明の請求項１の装置で
は、前述の如く、其の送受信系への１回転当りの電源供
給時間を15 msec と仮定した場合、その電源消費電力
は、15 msec ÷３s ×30W ＋0.5 W（受信トリガ発生回
路の消費電力）＝ 650 mW となるが、図７の請求項３の
実施例では、図８の説明図の送受信系（周波数識別回路
を除く）の電源の15msと周波数識別回路の電源の２msと
を参照し、(15 msec÷３s × 15 W)＋(2 ms ÷３s × 1
5 W)＋0.5 W ＝585 mW となる。但し送信系と受信系の
消費電力を表４の如く、仮定した。

【００１７】

【表４】

【００１８】次に、受信トリガ発生回路(1) の従来装置
への付加の容易化と、送信レベル及び送信パルス幅を監
視する送信モニタも付加できる事を目的とした本発明の
請求項４は、図９の構成図を参照し、前記装置の受信ト
リガ発生回路(1) を該アンテナ(10)とサーキュレータ(2
0)の間に位置させ、該受信トリガ発生回路が、図10の構
成図の如く、其の一端が該アンテナ(10)と結合し他端が
該サーキュレータ(20)と結合する方向性結合器(DC)と該
方向性結合器(DC)の一端への該アンテナ(10)からの受信
信号を検波する検波器(DET)と其の出力の受信レベルを
基準レベルと比較する受信レベル比較器(RCP) とから成
り該受信レベルが基準レベルを超えた時にトリガを発生
する受信トリガ発生回路(1₄)であり、該方向性結合器(D
C)の他端への該サーキュレータ(20)からの送信信号を検
波する検波器(DET)と其の出力の送信レベルを基準レベ
ルと比較する送信レベル比較器(TCP)とから成り該送信
レベル及び送信パルス幅の監視を行う送信モニタ回路
(4) を前記受信トリガ発生回路(1₄)に接続する様に構成
する。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、レ
ーダビーコン装置に実際の必要に応じて電源供給をＯＮ
／ＯＦＦするパワー・マネージメント機能を備える事に
より、電源電力の消費の効率的なレーダビーコン装置を
実現できて、電源容量が制限される海上浮標等にも設置
できる様になる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１のレーダビーコン装置の構
成を示す原理図

【図２】本発明の請求項１の実施例のビーコン装置の
動作説明図

【図３】本発明の請求項１の実施例の装置動作の説明
の為のＰＰＩ画像

【図４】本発明の請求項２の必要性の説明の為の装置
の動作説明図

【図５】本発明の請求項２のレーダビーコン装置の回
路構成図

【図６】本発明の請求項２の実施例のビーコン装置の
動作説明図

【図７】本発明の請求項３のレーダビーコン装置の回
路構成図

【図８】本発明の請求項３の実施例のビーコン装置の
動作説明図

【図９】本発明の請求項４のレーダビーコン装置の回
路構成図

【図10】本発明の請求項４の受信トリガ発生回路と送
信モニタの回路図

【図11】従来のレーダビーコン装置の構成例の図

【符号の説明】 1,1₄は受信トリガ発生回路、2₁〜2₃はパワー・マネージ
メント回路、３はサイドローブ抑圧回路、４は送信モニ
タ回路、10はアンテナ、20はサーキュレータ、30は受信
増幅器、40は分配器、50は周波数識別回路、60はパルス
識別回路、70は制御器、80は発振変調回路、90は送信増
幅器、100 は相手レーダである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相手のレーダ(100)からの無線周波数の
レーダパルスをアンテナ(10)で受信し其の受信信号をサ
ーキュレータ(20)を通し受信系の周波数識別回路(50)と
パルス識別回路(60)とで該受信信号の無線周波数, パル
ス幅, 受信レベルの情報を得て、制御器(70)にて該受信
信号のレベルが該相手レーダ(100)を特定し応答を返送
すべき受信レベルであると判断した場合は、送信系の発
振変調器(80)が該受信信号の周波数と同じ無線周波数の
搬送波を発振し所定符号によりパルス符号変調した信号
を所望の送信電力まで増幅(90)し前記サーキュレータ(2
0)を介しアンテナ(10)から相手レーダ(100)に電波とし
て返送する周波数アジャイル式のレーダビーコン装置に
おいて、該サーキュレータ(20)の後に、該相手レーダ(1
00)から受信した一定レベル以上のレーダパルスの第１
パルスによりトリガーを発生する受信トリガ発生回路
(1) と、其の出力トリガーにより，実際に相手レーダと
対向して受信し送信するのに要する最小限の一定時間だ
け送受信系の動作電源をＯＮとし，他の時間はＯＦＦと
する制御信号(C₁)を生成するパワー・マネージメント回
路(2₁)を備えたことを特徴とするレーダビーコン装置。
【請求項２】前記制御信号(C₁)を生成して該装置の送
受信系の動作電源をＯＮ／ＯＦＦするパワー・マネージ
メント回路(2₁)を、該相手レーダ(100)からの有害なサ
イドローブの受信を抑圧するサイドローブ抑圧回路(3)
の動作と連動させ、該サイドローブの受信レベルが一定
レベル以上となった時に応答し送信する送信系への電源
の投入を阻止し, メインロープの受信に応答し送信する
時のみ該送信系の電源を投入させる制御信号(C₂)を生成
するパワー・マネージメント回路(2₂)を備えたことを特
徴とする請求項１記載のレーダビーコン装置。
【請求項３】前記装置にて、該受信系の周波数識別回
路(50)に対する電源のＯＮ／ＯＦＦを、相手レーダ(10
0)から受信したパルス列の第１パルスによりトリガを発
生し送受信系へ電源を供給し該周波数識別回路(50)が動
作する第２パルスまでＯＮし、その後の第３パルス以降
はＯＦＦする制御信号(C₃)を生成するパワー・マネージ
メント回路(2₃)を備えたことを特徴とする請求項１記載
のレーダビーコン装置。
【請求項４】前記装置の受信トリガ発生回路(1) を該
アンテナ(10)とサーキュレータ(20)の間に位置させ、該
受信トリガ発生回路が、其の一端が該アンテナ(10)と結
合し他端が該サーキュレータ(20)と結合する方向性結合
器(DC)と該方向性結合器(DC)の一端への該アンテナ(10)
からの受信信号を検波する検波器(DET)と其の出力の受
信レベルを基準レベルと比較する受信レベル比較器(RC
P) とから成り該受信レベルが基準レベルを超えた時に
トリガを発生する受信トリガ発生回路(1₄)であり、該方
向性結合器(DC)の他端への該サーキュレータ(20)からの
送信信号を検波する検波器(DET)と其の出力の送信レベ
ルを基準レベルと比較する送信レベル比較器(TCP)とか
ら成り該送信レベル及び送信パルス幅の監視を行う送信
モニタ回路(4) を前記受信トリガ発生回路(1₄)に接続す
ることを特徴とする請求項１記載のレーダビーコン装
置。