JPH10288655A - ローカライザーから放射された電波のモニタ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指示値の誤差を軽減すると共に、その使用範
囲を拡大させることの可能なローカライザーから放射さ
れた電波のモニタ方式を提供する。 【解決手段】 ローカライザー空中線素子１ａ〜１ｘの
前方の所定距離に、ローカライザー空中線の中心線延長
に対して対称かつ等間隔に複数本のモニタ空中線２ａ〜
２ｃを配置し、分配器３ａ〜３ｃがモニタ空中線２ａ〜
２ｃのそれぞれが受信した受信信号を２分配して出力
し、合成器５ａが分配器３ａ〜３ｃから出力された信号
を等位相で合成してオンコースモニタ信号として出力
し、移相器４ａ及び４ｂが分配器３ａ〜３ｃから出力さ
れた信号に位相傾斜を付与して出力し、合成器５ｂが位
相傾斜が付与された信号を合成してコース幅モニタ信号
を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ローカライザーか
ら放射された電波のモニタ方式に関し、特にローカライ
ザー空中線装置の近傍にモニタ空中線を設置するローカ
ライザーから放射された電波のモニタ方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、航空機に対して滑走路からのずれ
を訂正して誘導するために、ローカライザー空中線が用
いられている。これに伴い、このローカライザー空中線
から放射された電波のモニタ方式として様々なものが提
案されている。

【０００３】このローカライザーから放射された電波の
モニタ方式としては、一般にニアフィールドモニタ方式
とインテグラルモニタ方式との２つのモニタ方式が利用
されている。

【０００４】ここで、従来のローカライザーから放射さ
れた電波のモニタ方式について図面を参照して説明す
る。図４に、従来のローカライザーから放射された電波
のモニタ方式の概略図を示す。この図には、上述のニア
フィールドモニタ方式とインテグラルモニタ方式の２つ
のモニタ方式が示されている。

【０００５】この図において、１５ａ、・・・、１５ｘ
はそれぞれローカライザー空中線を構成して電波を放射
するローカライザー空中線素子である。

【０００６】ニアフィールドモニタ方式は、ローカライ
ザー空中線素子１５ａ、・・・、１５ｘから前方９０ｍ
の位置に設置されたオンコースニアフィールドモニタ空
中線１８及びコース幅ニアフィールドモニタ空中線１９
とにより構成され、１素子のオンコースニアフィールド
モニタ空中線１８の出力をオンコースモニタ信号（Ｐｏ
ｓｎ）とし、１素子のコース幅ニアフィールドモニタ空
中線１９の出力をコース幅モニタ信号（Ｗｄ）とする方
式である。

【０００７】インテグラルモニタ方式は、ローカライザ
ー空中線素子１５ａ、・・・、１５ｘから放射される電
波の一部をインテグラルモニタピックアップ１６ａ、・
・・、１６ｘで取り出し、分配合成器１７にて分配合成
することによりオンコースモニタ信号とコース幅モニタ
信号とを得る方式である。

【０００８】このように、両方式共に、航空機の滑走路
からのずれを訂正するためにローカライザーから放射さ
れた電波をモニタする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ローカ
ライザーから放射された電波のモニタ方式としてのニア
フィールドモニタ方式及びインテグラルモニタ方式には
以下に述べるような問題点がある。

【００１０】まず、ニアフィールドモニタ方式において
は、前述のようにモニタ装置がローカライザー空中線の
数十ｍ前方に設置されるが、ローカライザー空中線は約
３７．６ｍの開口を持つアレー空中線であるため、前方
数十ｍ（例えば、図４では９０ｍ）程度では近傍位相誤
差により遠方界とは違ったモニタ値を指示する。このた
め、指示値の誤差が大きいと言う問題点がある。

【００１１】ここで、モニタの精度を示すためにローカ
ライザー空中線の放射方向をローカライザー空中線の給
電振幅位相に位相傾斜を与えて中心から０．２°までず
らした場合の、十分遠方のオンコース信号及びコース幅
信号のそれぞれの変化を図３に示す。

【００１２】図３において、１１ａは十分遠方のオンコ
ース信号の変化であり、１１ｂは十分遠方のコース幅信
号の変化である。また、ＮＦＭとして示されているよう
に、１４ａは従来のニアフィールドモニタのオンコース
モニタ信号であり、１４ｂはコース幅信号である。

【００１３】この図３に示されるように、中心からずれ
ていくに従って、十分遠方のオンコース信号１１ａ及び
コース幅信号１１ｂと、従来技術であるニアフィールド
モニタ方式によりモニタしたオンコースモニタ信号１４
ａ及びコース幅信号１４ｂとの違いは大きくなる。

【００１４】また、ローカライザー空中線が用いられて
いる国内のほとんどの空港ではニアフィールドモニタは
滑走路末端から２３５ｍの距離に設置されているため、
進入表面までの制限高は一般的に規定されているよう
に、 （２３５−６０）／５０＝３．５ｍ として与えられ、この前方９０ｍに設置されるニアフィ
ールドモニタ方式では進入表面までの制限高が、 （２３５−６０−９０）／５０＝１．７ｍ となる。

【００１５】ただし、実際には進入表面に抵触しないよ
うに１．５ｍ程度の高さに設置される。このため、積雪
等により見かけ上の空中線高が低くなった場合のＲＦ指
示値の変動がモニタ空中線をより高く（ローカライザー
空中線と同程度の高さ）設置した場合に比較して大きく
なる。

【００１６】従って、ニアフィールドモニタ方式ではロ
ーカライザー空中線の前方９０ｍに設置されることによ
る高さの制限を受けるため、積雪の影響等によるＲＦ指
示値の変動が大きいという問題点がある。

【００１７】さらに、ローカライザー空中線の前方９０
ｍは、滑走路端から１４５ｍの距離となるが、この距離
は、空港において交差滑走路の安全帯または交差滑走路
上になる可能性がある。

【００１８】従って、ローカライザー空中線の前方に交
差滑走路等がある場合は、ニアフィールドモニタ方式の
設置が困難であるという問題点を有している。

【００１９】一方、インテグラルモニタ方式において
は、上述のニアフィールドモニタ方式における問題点を
回避することができるという利点はあるが、ローカライ
ザーから放射された電波をモニタするためのインテグラ
ルモニタ装置がローカライザー空中線の空中線素子に内
蔵されているため、空中線素子自体が傾いたり、位置ず
れを起こした場合にその影響を検知することはできず、
ローカライザー空中線アライメントの監視ができないと
いう問題点を有している。

【００２０】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
指示値の誤差を軽減すると共に、その使用範囲を拡大さ
せることの可能なローカライザーから放射された電波の
モニタ方式を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ローカライザー空中線の前方の所定距離に、ローカライ
ザー空中線の中心線延長に対して対称かつ等間隔に配置
された複数本のモニタ空中線と、前記複数本のモニタ空
中線のそれぞれが受信した受信信号をそれぞれ２分配し
て、第１の分配信号及び第２の分配信号として出力する
モニタ空中線の数と同数の分配器と、前記それぞれの分
配器から出力された前記第１の分配信号を等位相で合成
してオンコースモニタ信号として出力する第１の合成器
と、前記それぞれの分配器から出力された前記第２の分
配信号に位相傾斜を付与して出力する移相器と、前記移
相器から出力された位相傾斜が付与された第２の分配信
号を合成してコース幅モニタ信号として出力する第２の
合成器とを有することを特徴とする。

【００２２】従って、この発明によれば、それぞれのロ
ーカライザー空中線素子から出力された電波を、複数の
対称かつ等間隔に設置されたモニタ空中線によりモニタ
し、このモニタした電波を２つに分配して出力し、これ
ら２つに分配した出力信号の内、一方を等位相で合成し
てオンコースモニタ信号として出力し、他方を位相差を
付与した後に合成してコース幅モニタ信号として出力す
るので、従来のモニタ方式と比較して、誤差を軽減し、
かつ、ローカライザー空中線とモニタ空中線との間の距
離を短くすることができる。

【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記モニタ空中線の数は、放射された電波
の正面方向の利得度が１ｄＢを限度とする角度範囲２θ
にあるローカライザー空中線、を監視するために必要な
数以上であり、前記所定距離は、前記ローカライザー空
中線の全素子数Ｎをモニタ空中線の数ｎで割った値Ａ
と、前記ローカライザー空中線の素子間隔Ｌと、前記θ
とを用いて、（Ａ−１）×Ｌ／（２×ｔａｎθ）により
与えられることを特徴とする。

【００２４】従って、この発明によれば、請求項１記載
の発明の作用が得られると共に、ローカライザー空中線
の素子数、及びモニタ空中線の数が与えられると、所定
距離を一義的に定めることができ、ローカライザーから
放射された電波のモニタ方式の設計を容易にすることが
できる。

【００２５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
記載の発明において、前記移相器は、前記分配器から出
力されたそれぞれの第２の分配信号に、少なくとも前記
モニタ空中線の数、ローカライザー空中線の放射特性、
それぞれのモニタ空中線の間隔、ローカライザー空中線
とモニタ空中線との間の距離及びコース幅により決定さ
れる単位位相ψずつずれた位相傾斜を付与して出力する
ことを特徴とする。

【００２６】従って、この発明によれば、請求項１又は
２に記載の発明の作用が得られると共に、複数のモニタ
空中線で受信した信号を合成することにより、ローカラ
イザー空中線から放射された電波を１素子のモニタ空中
線によりモニタした際の近接位相誤差をさらに軽減する
ことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るローカライザ
ーから放射された電波のモニタ方式の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１に、本発明に係るロー
カライザーから放射された電波のモニタ方式の一実施形
態の構成を示す。

【００２８】この図において、１ａ、・・・、１ｘは電
波を放射するローカライザー空中線素子、２ａ、２ｂ及
び２ｃはモニタ空中線、３ａ、３ｂ及び３ｃは分配器、
４ａ及び４ｂは分配器から出力された分配信号に位相傾
斜を付与する移相器、５ａ及び５ｂは合成器である。

【００２９】次に、この図１に示す実施形態の動作につ
いて、図１及び図３を参照して説明する。図３は、モニ
タ特性を示すグラフである。

【００３０】ローカライザー空中線素子１ａ、・・・、
１ｘとしては通常使用されている１周波方式の２４素子
のＬＰＤＡ空中線を使用する。また、この図１に示され
るように、モニタ空中線としては３つのモニタ空中線２
ａ、２ｂ及び２ｃを使用する。

【００３１】まず、ローカライザー空中線とモニタ空中
線素子との間の距離について説明する。モニタ空中線２
ａ、２ｂ及び２ｃの１素子のモニタ空中線の受信パター
ン幅に入るローカライザー空中線の素子数は、ローカラ
イザー空中線の全素子数２４をモニタ空中線数３で割っ
た数、つまり８個となる。また、このモニタ空中線１素
子の受信パターン幅は、８から１を引いた数７にローカ
ライザー空中線素子の間隔である０．６波長を掛けた
４．２波長となる。

【００３２】また、モニタ空中線素子の受信パターンを
ｃｏｓ² θとし、モニタ空中線素子の受信パターン幅に
おけるレベル低下を１ｄＢとすると、θは

【００３３】

【数１】

【００３４】となるので、ローカライザー空中線とモニ
タ空中線素子との間の距離は ４．２波長／２／ｔａｎθ＝６．０波長 となる。

【００３５】ローカライザー装置の使用周波数は約１１
０ＭＨｚであり、波長は約３ｍであるため、上記６．０
波長は約１８ｍとなる。ただし、以下の計算では簡単の
ため、ローカライザー空中線とモニタ空中線素子との間
の距離を２０ｍとして取扱う。このように取り扱っても
本発明の要旨は逸脱しない。

【００３６】次に、信号の処理について説明する。モニ
タ空中線２ａ、２ｂ及び２ｃにより受信された電波は、
それぞれ図１に示すように分配器３ａ、３ｂ及び３ｃで
２分配される。各分配器３ａ、３ｂ及び３ｃで分配され
た分配信号の内の一方の信号は、合成器５ａにて等位相
で合成されてオンコースモニタ信号（Ｐｏｓｎ）として
出力される。

【００３７】また、各分配器３ａ、３ｂ及び３ｃで分配
された分配信号の内の他方の信号は、移相器４ａ及び４
ｂを介して位相傾斜が付与された後に合成器５ｂにて合
成されてコース幅モニタ信号（Ｗｄ）として出力され
る。

【００３８】この合成器５ａ及び５ｂから出力されたオ
ンコースモニタ信号及びコース幅モニタ信号の変化と、
モニタの精度を比較するためにローカライザー空中線の
放射方向をローカライザー空中線の給電振幅位相に位相
傾斜を与えて中心から０．２°までずらした場合の十分
遠方のオンコース信号及びコース幅モニタ信号の変化と
を図３に示す。

【００３９】この図３において、ＣＦＭとして示されて
いるように、１２ａは合成器５ａから出力されたオンコ
ース信号の変化を示し、１２ｂは合成器５ｂから出力さ
れたコース幅モニタ信号の変化を示し、１１ａは十分遠
方のオンコース信号の変化を示し、１１ｂは十分遠方の
コース幅信号の変化を示す。また、縦軸はそれぞれのレ
ベル、横軸はシュミレーション角度を示す。

【００４０】上述したように、本実施形態のモニタ方式
では、ローカライザー空中線とモニタ空中線との間の距
離を２０ｍとして取り扱うので、オンコースモニタ信号
及びコース幅信号の変化はそれぞれ１２ａ及び１２ｂの
ようになる。

【００４１】また、この場合のコース幅信号を合成する
移相器の単位位相傾斜量φは約３４°となる。

【００４２】この図３に示されるように、３素子のモニ
タ空中線で受信した信号を合成する場合の各ローカライ
ザー空中線素子とモニタ空中線間との距離差に起因する
近接位相誤差の影響が、合成を行うことにより軽減され
るため、従来のニアフィールドモニタ方式によりモニタ
したオンコース信号１４ａ及びコース幅信号１４ｂより
も十分遠方の信号の変化に近いモニタ信号出力を得るこ
とが可能である。

【００４３】一方、ローカライザー空中線の前方２０ｍ
に本実施形態に係るローカライザーから放射された電波
のモニタ方式を設置した場合の進入表面までの制限高
は、 （２３５−６０−２０）／５０＝３．１ｍ となり、ローカライザー空中線の前方９０ｍに設置され
る従来のニアフィールド空中線の制限高１．７ｍよりも
１．４ｍ高く設置が可能である。

【００４４】従って、積雪等により見かけ上の空中線高
が低くなった場合のＲＦ指示値の変動を小さく抑えるこ
とができる。

【００４５】ここで、上述の実施形態の説明において
は、ローカライザー空中線素子数が２４個、モニタ空中
線が３素子、移相器はモニタ空中線素子数に対応させて
モニタ空中線素子数よりも１つだけ少ない２つとした
が、本発明はこのような実施形態に限定されるものでは
ない。例えば、ローカライザー空中線素子数、及びモニ
タ空中線素子数は拡張することが可能である。

【００４６】図２に、ローカライザー空中線素子数、及
びモニタ空中線素子数を特に限定しない場合の、本発明
に係るローカライザーから放射された電波のモニタ方式
の一実施形態の構成を示す。

【００４７】この図２に示されるように、複数のローカ
ライザー空中線素子６ａ、・・・、６ｍから放射された
電波は、複数のモニタ空中線７ａ、・・・、７ｎにより
受信される。複数のモニタ空中線７ａ、・・・、７ｎの
出力は分配器８ａ、・・・、８ｎによりそれぞれ２分配
され、この２分配された一方の分配信号は合成器１０ａ
にて等位相で合成されてオンコースモニタ信号として出
力される。

【００４８】また、それぞれの分配器８ａ、・・・、８
ｎにより２分配された他方の分配信号は移相器９ａ、・
・・、９ｎ_-1を介して位相傾斜が付与された後、合成器
１０ｂにて合成されてコース幅モニタ信号として出力さ
れる。ここで単位位相傾斜量φはモニタ空中線の数、ロ
ーカライザー空中線の放射特性、モニタ空中線の間隔、
ローカライザー空中線とモニタ空中線との間の距離、コ
ース幅によって決定される。

【００４９】この図２に示される実施形態では、モニタ
空中線数は不特定であるが、仮にモニタ空中線数を特定
したとすると、ローカライザー空中線とモニタ空中線と
の間の距離はモニタ空中線の受信パターンの任意のレベ
ル低下の幅に、全ローカライザー空中線数をモニタ空中
線数で割った数が入る間合いの距離として定義できる。

【００５０】具体的にはｍ本のローカライザー空中線素
子をｎ本のモニタ空中線で監視する場合に、モニタ空中
線はローカライザー空中線素子をｎ分割した中心に設置
され、ｍ／ｎ本のローカライザー空中線を監視する。

【００５１】従って、この両端でのモニタ空中線素子の
受信パターンのレベル低下を任意の値とした場合、レベ
ル低下を大きくとるほどモニタ空中線との間の距離は減
少するが、ｎ分割した中心と両端のローカライザー空中
線素子とではモニタ空中線の受信レベル差が増大し、か
つ距離差による位相差が増大するためにモニタの誤差は
増加する。よってモニタの誤差の許容値とモニタ空中線
の受信パターンによりローカライザー空中線とモニタ空
中線との間の距離は一義的に決定される。

【００５２】このように、ローカライザー空中線素子
数、及びモニタ空中線素子数を特に限定しない場合であ
っても、指示値の誤差を軽減させてその使用範囲を拡大
させることができる。

【００５３】例えば、モニタ空中線素子数を４とし、ロ
ーカライザー空中線とモニタ空中線との間の距離を２０
ｍとした場合の、本発明に係るローカライザーから放射
された電波のモニタ方式によりモニタしたオンコースモ
ニタ信号及びコース幅信号の変化を図３に示す。この図
３において、１３ａがオンコースモニタ信号の変化を示
し、１３ｂがコース幅信号の変化を示す。

【００５４】この図３に示されるように、モニタ空中線
素子数を４とし、ローカライザー空中線とモニタ空中線
との間の距離を２０ｍとした場合の変化は、十分に遠方
界での値にさらに近づくため、そのモニタ精度はさらに
向上していることが分かる。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数のモニタ空中線の受信信号を合成するこ
とにより、近接位相誤差が軽減されるため、従来のニア
フィールドモニタと比較し、出力するモニタ信号の精度
を向上させることの可能なローカライザーから放射され
た電波のモニタ方式を提供することができる。

【００５６】また、ローカライザー空中線の近傍に設置
が可能なため、滑走路末端からの距離を確保することが
でき、モニタ空中線高を従来のニアフィールドモニタよ
りも高く設置することができる。そのため、積雪等によ
り見かけ上の設置高が下がった場合の影響が設置高の低
いニアフィールドモニタと比較して小さいので、積雪等
の影響によるＲＦ指示値の変動を受けにくいローカライ
ザーから放射された電波のモニタ方式を提供することが
できる。

【００５７】また、交差滑走路の転移表面に制約されて
いる場合においては、仮にローカライザー空中線が転移
表面高であれば、転移表面の１／７勾配の規定よりロー
カライザーより１０ｍ前方では約１．４ｍ低い高さでモ
ニタ空中線が設置可能である。これはローカライザー空
中線高が最低２．４ｍであるため、ローカライザー空中
線が設置可能であれば、１０ｍ前方に高さ１ｍのモニタ
空中線が設置可能であるので、ローカライザー空中線の
近傍に設置可能となる本発明では、交差滑走路が前方に
ある場合にもモニタ空中線の設置が可能となり、その使
用範囲を拡大することのできるローカライザーから放射
された電波のモニタ方式を提供することができる。

【００５８】さらに、ローカライザー空中線に対して独
立のモニタ空中線素子によって監視するため、空中線素
子自体が傾いたり、位置ずれを起こした場合にはその影
響を検知可能であるので、従来技術であるインテグラル
モニタ方式に不可能であったローカライザー空中線アラ
イメントの監視が可能となるローカライザーから放射さ
れた電波のモニタ方式を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るローカライザーから放射された電
波のモニタ方式の一実施形態の構成を示す図である。

【図２】本発明に係るローカライザーから放射された電
波のモニタ方式の一実施形態の構成を示す図である。

【図３】本発明に係るローカライザーから放射された電
波のモニタ方式によりモニタした場合のモニタ特性、及
び従来のモニタ方式によりモニタした場合のモニタ特性
を示すグラフである。

【図４】従来のローカライザーから放射された電波のモ
ニタ方式の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｘ ローカライザー空中線素子 ２ａ，２ｂ，２ｃ モニタ空中線 ３ａ，３ｂ，３ｃ 分配器 ４ａ，４ｂ 移相器 ５ａ，５ｂ 合成器 ６ａ〜６ｍ ローカライザー空中線素子 ７ａ〜７ｎ モニタ空中線 ８ａ〜８ｎ 分配器 ９ａ〜９ｎ_-1 移相器 １０ａ，１０ｂ 合成器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローカライザー空中線の前方の所定距離
   に、ローカライザー空中線の中心線延長に対して対称か
   つ等間隔に配置された複数本のモニタ空中線と、 前記複数本のモニタ空中線のそれぞれが受信した受信信
   号をそれぞれ２分配して、第１の分配信号及び第２の分
   配信号として出力するモニタ空中線の数と同数の分配器
   と、 前記それぞれの分配器から出力された前記第１の分配信
   号を等位相で合成してオンコースモニタ信号として出力
   する第１の合成器と、 前記それぞれの分配器から出力された前記第２の分配信
   号に位相傾斜を付与して出力する移相器と、 前記移相器から出力された位相傾斜が付与された第２の
   分配信号を合成してコース幅モニタ信号として出力する
   第２の合成器とを有することを特徴とするローカライザ
   ーから放射された電波のモニタ方式。
2. 【請求項２】 前記モニタ空中線の数は、 放射された電波の正面方向の利得度が１ｄＢを限度とす
   る角度範囲２θにあるローカライザー空中線、を監視す
   るために必要な数以上であり、 前記所定距離は、 前記ローカライザー空中線の全素子数Ｎをモニタ空中線
   の数ｎで割った値Ａと、 前記ローカライザー空中線の素子間隔Ｌと、 前記θとを用いて、 （Ａ−１）×Ｌ／（２×ｔａｎθ）により与えられるこ
   とを特徴とする請求項１記載のローカライザーから放射
   された電波のモニタ方式。
3. 【請求項３】 前記移相器は、 前記分配器から出力されたそれぞれの第２の分配信号
   に、 少なくとも前記モニタ空中線の数、ローカライザー空中
   線の放射特性、それぞれのモニタ空中線の間隔、ローカ
   ライザー空中線とモニタ空中線との間の距離及びコース
   幅により決定される単位位相ψずつずれた位相傾斜を付
   与して出力することを特徴とする請求項１又は２に記載
   のローカライザーから放射された電波のモニタ方式。