JPS6243144B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （利用分野） 本発明は航空機のための走査ビーム形マイクロ
波着陸システムの操作方法に関するものである。

（従来技術） 現在走査ビーム形マイクロ波着陸システムは多
くの国々により将来における標準的な航行補助手
段として認められている。このシステムは米国に
より導入されたもので、狭いビームを方位および
高さ方向に扇形部を往復（TO and FRO）走査
する手段を含む地上局と、航空機に塔載され、通
過するビームを検出しかつその検出に依存して走
査扇形部の中心線に対する航空機の位置を指示す
る装置とを有する。このシステムは現在よく知ら
れており、航空機の位置は、航空機に塔載された
装置により、往（TO）ビームおよび復（FRO）
ビームの検出の間の時間に従つて決定される。こ
のシステムに固有なことの１つは走査される扇形
部外の航空機はマルチパス効果により反射信号を
受信しそれが走査される扇形部内にいるような間
違つた指示を与えることである。

この異常を取り除くために扇形走査をするのに
必要なアンテナアレイに加えて、OCI（out of
coverage）アンテナを用いて有効範囲外（走査
される扇形部外）ビームパターンを与えることが
提案されている。このOCIアンテナには走査の前
にエネルギが送られそしてそれらの信号の信号強
度に関するデータは航空機に塔載した装置に蓄積
されそして引き続き受信される走査信号の振幅と
比較される。OCIの信号強度は次のように構成さ
れている。即ち航空機が走査される扇形部内にい
る場合、受信走査信号はOCI信号より常に大きく
そして走査信号がOCI信号より小さい場合それら
はマルチパス効果によると見なされ受け入れられ
ない。しかしながらこのシステムもある位置条件
のもとでは不充分であり、正常な走査または角度
案内信号が拒絶されまたは間違つた走査または角
度案内信号が受け入れられることが現在認められ
ている。現在のシステムのこの欠点の原因の一部
としては、OCIアンテナに要求されるアンテナパ
ターンが広いので、誘導を与える走査信号よりも
マルチパス信号の方がこのアンテナパターンに影
響を及ぼしやすいということがある。

あるシステムでは走査される扇形有効範囲を例
えば40゜より10゜または20°に限定することが要
求され、この場合クリアランスアンテナ
（clearance aerial）として知られるさらに別のア
ンテナを設けてそれよりクリアランス信号を発生
させ、その信号を航空機に塔載された装置に蓄積
される。それらの蓄積されたクリアランス信号は
受信走査信号の振幅と比較され、それにより限定
された走査される扇形の中心線に関する航空機の
位置が決定できる。実際、往復走査信号は走査の
機能（即ち高度または方位）を示すデータ信号を
含む前提事項により先ず第１に予め固定される。
前提事項の次に左と右のクリアランス信号が続き
それらは航空機に塔載された装置により受信なら
びに蓄積される。クリアランス信号に左，右そし
ておそらく後部OCI信号が続き、それらも蓄積さ
れる。OCI信号はその後往復走査信号に続く。
OCI信号に加えてクリアランス信号の使用を含む
限定された扇形適用範囲により、クリアランスよ
り走査ビームを用いた直線誘導への変化は扇形部
中心により接近して生じそこで長い時定数はスカ
ロツプ形の（scalloping）マルチパス信号を平滑
化するのにもはや用いられないことがわかる。第
２に、限定された誘導扇形が用いられておりそし
てより高いレベルのマルチパス信号を受けるので
直線誘導への遷移の間航空機はより低い高度にあ
り、そして第３に走査される減少した直線適用範
囲または扇形角度により任意の不確定領域を許容
することがより困難になる。前記の事柄より、
OCI信号に加えてクリアランス信号用いた限定さ
れた扇形適用範囲を用いたシステムはマルチパス
効果のために誤差をはるかに受けやすいことがわ
かる。

（発明の要約） 上に略述した問題を取り除くか、あるいは少な
くとも大幅に減少する走査ビームマイクロ波着陸
システムを得ることが本発明の目的である。

本発明の１特徴によると、幅の狭いマイクロ波
ビームで走査扇形部を双方向走査しかつ扇形部を
適用範囲内とするように比較的広いビームパター
ンで信号を走査扇形部の左方と右方とに送信する
アンテナ装置を有する走査ビームマイクロ波着陸
システムを操作するシステムにおいて、往走査が
比較的幅の広いビームパターンを走査される扇形
の左に発生する前の、走査扇形部の角度限界より
外の走査扇形部の中心線に関し走査の所定の負の
角度に対応した時間にアンテナ手段に給電し、往
走査が前記幅の広いビームパターンを走査扇形部
の右へ発生し終つた後の、走査扇形部の角度限界
の外の走査される扇形にわたる中心線に関し正で
ある走査の前記所定の角に対応した時間にアンテ
ナ装置に給電し、復走査が前記幅の広いビームパ
ターンを再び走査扇形部の右へ発生し始める前
の、走査扇形部の角度限界の外の前記正の所定の
角度に対応した時間にアンテナ手段を給電しそし
て復走査が前記より幅の広いビームパターンを走
査扇形部の左に発生し終つた後の、走査扇形部の
角度限界の外の走査の前記負の所定の角度に対応
した時間にアンテナ装置に給電する。

走査される角度をもつ扇形は方位と（または）
高度を有しそして動作システムはクリアランスま
たはOCIの目的に使用されることが理解される。

高度または方位のためのシステムのアンテナ装
置は走査される幅の狭いマイクロ波を発生するア
レイならびに走査される扇形の左と右へ各々より
幅の広いビームパターンを発生するさらに２つの
アンテナ装置を有する。

本発明の１実施例において、その付加されるア
ンテナ装置は走査扇形部の左と右へ各々ビームパ
ターンを生じるのに使用され、左に対するパター
ンは走査扇形部の外の走査の所定の負の角度に対
応した時間に引き続き発生し、右に対するパター
ンは走査扇形部の外の走査の所定の正の角度に対
応した時間に発生する。

走査扇形部の左に対するビームパターンを発生
する他のアンテナ装置は左OCIビームと左クリア
ランスビームを順に発生する様に構成されそして
走査扇形部の右に対するビームパターンを発生す
るその他のアンテナ装置は右OCIビームと右クリ
アランスビームを順次発生する様に構成され、そ
れらのビームは走査扇形部の外の走査の角度に対
応する時間に送波される。

走査扇形部の左に対するビームパターンを発生
する他のアンテナ装置は後方OCI左ビーム、前方
OCI左ビーム、そして左クリアランスビームを順
次発生するように構成されそして走査扇形部の右
に対するビームパターンを発生する他のアンテナ
装置は後方OCI右ビーム、前方OCI右ビーム、そ
して右クリアランスビームを順次発生する様に構
成され、それらのビームは走査扇形部の外の走査
角度に対応した時間に送波される。

同様なアレイが方位と高度に対し必要であるこ
とは理解できるであろう。

本発明の他の特徴によれば、幅の狭いマイクロ
波ビームで走査扇形部を双方向に走査しかつ扇形
部を適用範囲とするように比較的広いビームパタ
ーンで信号を走査扇形部の左方と右方へ送信す
る。アンテナ装置を有する走査ビーム形マイクロ
波着陸システムを操作するシステムにおいて、往
走査が走査扇形部の左に前記比較的幅の広いビー
ムパターンを発生し始める前の、走査扇形部の角
度限界の外の走査扇形部の中心線に関し走査の所
定の負の角度に対応する時間にアンテナ装置に給
電し、往走査が走査扇形部の右に前記より幅の広
いパターンを発生し終つた後の、走査扇形部の角
度限界の外の走査扇形部にわたる中心線に関して
正の走査の前記所定の角度に対応する時間にアン
テナ装置に給電し、復走査が走査される扇形の右
に対する前記より幅の広いビームパターンを再び
発生開始する前の、走査扇形部の角度限界の外の
走査の前記正の所定の角度に対応する時間にアン
テナ装置に給電し、そして復走査が走査扇形部の
左により幅の広い前記ビームパターンを発生し終
つた後、走査扇形部の角度限界の外の走査の前記
負の所定の角度に対応する時間にアンテナ装置に
給電し、そこでアンテナ装置は前記より幅の広い
ビームパターンを異なる角度で送波するのに適し
た１つのアンテナアレイを有する。

走査される角度の扇形は方位ならびに（また
は）高度を有し、動作システムはクリアランスま
たはOCIの目的に用いられることが理解されよ
う。

前記より幅の広いビームパターンは前記走査さ
れる角度の扇形の両側の半扇形にわたり掃引する
ように走査される。

アンテナアレイは前記幅の狭いビームと前記幅
の広いビームの両方を発生するのに適している。

アレイ装置は各々がスイツチ装置を経由して制
御可能移相器より順次給電される複数個の入力ポ
ートを持つマイクロ波信号分配装置より給電され
る複数個のアンテナ素子をもつ複数個のサブアレ
イを有する。

前記移相器は定在波管より給電される。

信号分配装置はその幅がスイツチ装置の動作に
応じて可変であり前記幅の狭い走査ビームにおお
われる扇形の両側に前記より幅の広いビームパタ
ーンを生じるビームを与えるのに適している。

信号分配装置は英国特許第2023940A号または
米国特許出願第48379号に記記載のバトラマトリ
ツクス（Butler Matrix）、ブラスマトリツクス
（Blass Matrix）またはロツトマンレンズ
（Rotman Lens）構成を有する。

その他にアレイはマイクロ波変調器よりスイツ
チ装置を経由してマイクロ波信号を給電される入
力ポートをもつロツトマンレンズの様なマイクロ
波レンズより給電される複数個のアンテナ素子を
有する。変調器は定在波管で発生したマイクロ波
信号を供給される。

同様なアレイが方位ならびに高度に対し必要で
あることは理解できる。

本発明の幾つかの実施例を添付図面を参照した
例を用いて説明する。

（実施例） 第１図を参照して、既知の走査ビーム形マイク
ロ波着陸システムにおいて、データは扇形部１で
示される40゜の角度にわたり送波される。走査ビ
ーム誘導信号は２ａと２ｂに示すように狭いビー
ム幅を持ち、狭い10゜の扇形部３にわたり往復走
査される。扇形部３の外の位置にある航空機のた
めの指示を与えるために、さらに２つの信号４と
５が扇形部３の左と右へ各々送信され、４と５に
送信された信号の振幅は航空機に塔載した装置に
より走査信号と比較され位置に対する指示を与え
る。従つて既知のシステムにおいて左と右のクリ
アランスビーム４と５は走査ビーム３の外または
比例誘導領域の外に与えられた周知の計器着陸シ
ステム（ILS）クリア機能と同様な性能が得られ
る。40゜の扇形部１の外での受信器動作を防止す
るため、最大３個のOCIすなわちサイドローブ抑
制信号がサイドローブ６，７，８に対応する左，
右，後方に別々のアンテナで輻射され、これらの
信号のパルス振幅が検出され走査ビーム信号の振
幅と比較される。輻射信号の振幅は受信された走
査ビーム信号の振幅がビーム６，７，８で送波さ
れた信号より小さい場合、受信した走査信号は間
違いであると分類しそして抑制するように構成さ
れている。

次に第２図を参照して、信号は以下の順序に送
信される。即ち前提データ信号９が送信されその
後左と右のクリアランス信号１０と１１が続く。
クリアランス信号に左，右そして後方OCIまたは
サイドローブ抑制信号１２，１３，１４が続く。
OCI信号の次に機能は重要ではなくここでは説明
を行なわないテストパルス１５が続く。テストパ
ルスに続いて往走査が実行され、それによりビー
ム２ａが左より右へ走査しそれは図に示すように
位置２ｂを意味する。第２図に示す周期の後復走
査が実行され、それによりビームが第１図に示す
位置２ｂより位置２ａへ10゜の角度にわたり走査
する。

以上述べたシステムは既知であるが走査ビーム
誘導信号の誤受信または間違つた誘導信号の受信
を生じる欠点をもつ。前に述べたように現在の米
国のシステムの既知のクリアランスならびにOCI
比較技術はOCIならびに（または）クリアランス
信号と走査ビーム信号との振幅比較に依存し、こ
れにより既に述べた因子により不充分な性能とな
つている。

ここでクリアランスならびにOCI信号の様なデ
ータを、走査期間中に発生され走査ビームを処理
するのと同様に処理することができる信号と置換
する。このことは、往走査および復走査のタイム
スロツト内でしかも実際の走査扇形部外で予め定
められた角度で往復合成パルスをクリアランスお
よびOCIアンテナ中の適当なアンテナを経由して
送波することによつて達成される。左OCIアンテ
ナの往および復パルスは走査タイムスロツトにお
いて例えば−50の角度に等価な時間に送波され
る。右OCIアンテナの往および復パルスは右OCI
アンテナより走査タイムスロツトにおいて＋50゜
に等価な時間に送波される。

合成信号を発生し送波する方法は第３，４，５
図を参照して以下に説明する。走査ビームは扇形
の中心線２０に関してプラスとマイナス40゜の扇
形部１９にわたり走査する。扇形部１９の左に対
しOCIビームパターン２１が以下に定義する時間
に発生し、そして扇形部１９の右に対しOCIビー
ムパターン２２が以下に定義する時間に発生す
る。走査ビームは第１に往走査において−40゜よ
り＋40゜にわたり左より右へ走査しそして走査間
の間隔２３の後、復走査において＋40゜より−40
゜まで右より左へ走査する。これは第３図と第４
図より理解される。ビームパターン２１を発生す
るOCIアンテナよりの信号は往ならびに復走査の
各々において約−50゜に対応する角度で送波され
る。ビーム２１を発生するために送波される信号
は、第３図に示す位置にある航空機２４によつて
検知された場合、第５図のａに示されている如く
である。第５図ａにおいて２５と２６で示される
パルスは図に示された位置における航空機２７に
よつても検知されるが、振幅がもつと小さい。図
に示された位置における航空機２７により受信さ
れる信号は第５図ｂに示され、パルス２５と２６
と同様走査ビーム信号２８と２９も扇形部１９の
中心線に対する航空機２７の位置に対応した間隔
で受信されることがわかる。右OCIビームパター
ン２２は往ならびに復の両者の走査において＋50
゜の角度位置で発生し第５図のｅとｆに示される
パルス３０と３１を発生するように構成されてい
る。図に示される位置の航空機３２はパルス３０
と３１のみを受信し、一方図に示される位置の航
空機３３は中心線２０に関して扇形部１９内のそ
の位置を指示する間隔をもつて走査ビーム信号を
受信し、さらにパルス３０と３１を受信すること
が解る。第３図の航空機３４および３５は、それ
ぞれ第５図ｃとｄに示すように信号３６，３７，
３８，３９のみを受信し、航空機の角度位置はパ
ルス間の間隔に対応して指示される。

第３図，第４図，第５図より、受信信号を解析
することにより航空機は扇形部１９内に位置する
か否か、または扇形部１９の左または右に位置す
るかを決定できることがわかる。既に述べたよう
に、パルス２５，２６，３０，３１の幅はそれら
が送波された時間により決定されそして走査ビー
ムのビーム幅に対応した時間の間それらのパルス
は送波されるように構成するのが便利である。飛
行機２４，２７，３４，３５，３３，３２に受信
される信号が第６図に示されている。航空機の角
度位置は受信機出力に依存して指示されることが
わかりそして40゜を越える角度に対し検出される
OCI信号は航空機が適用範囲外に位置することを
指示しているのがわかる。航空機が適用範囲外に
位置している場合、一度航空機が比例誘導領域す
なわち扇形部１９に入ると、既知の装置の一部で
ある有効回路（validation circuit）が信頼カウン
タ（confidence counter）を減少させ、走査ビー
ム信号の取り込みと追跡を開始する。これは取り
込んだビーム信号の振幅が第５図ｂ，ｃ，ｄに示
すように右または左OCI信号より大きいためであ
る。従つてこの点において提案するシステムは有
効回路と信頼カウンタの機能が同じことより従来
の装置と完全に両立可能である。

走査ビームとクリアランス信号間に3dbの出力
マージンが比例誘導領域内における間違つたコー
スまたは性能の劣下を避けるために必要であり、
即ち比例誘導領域１９内で反射される任意のクリ
アランス信号は走査ビーム信号の受信と確認にな
んらの影響を与えない。受信と有効確認に対し同
一のサブルーチンがクリアランスならびに走査ビ
ーム信号処理に用いられるので、比例誘導扇形部
１９内より扇形部１９の外の領域であるクリアラ
ンス領域へ反射される任意のマルチパス信号は受
信機がそれを追跡開始する前に受信ならび有効条
件を満足しなければならない。航空機はクリアラ
ンス領域においては高高度であり、従つてより低
いレベルのマルチパス信号を受けるので、マルチ
パス信号を追跡する機会は遠のく。

受信，有効確認そして追跡技術は当業者には周
知であり、既知の走査ビーム形マイクロ波着陸シ
ステムに共通であるのでここにおいて詳細な説明
は行なわない。

本発明の他の実施例が第７図，第８図，第９
図，第１０図を参照して以下に説明され、そこで
左と右のOCIビーム４０，４１は左と右クリアラ
ンスビーム４２，４３に引き続いて幅射される。
第７図は±20゜比例誘導に対する左と右の誘導を
示す。往復走査時間の間左OCIビームのみが−50
゜で輻射され、これが第９図ａに示されている。
右OCIビームパターン４１は第９図ｆに示すよう
に、往復走査の間＋50゜の角度位置のみで輻射さ
れる。従つて第９図ａに示される信号は第７図に
示す位置の航空機４４により受信されそして第９
図ｆに示されるものに対応する信号は第７図に示
される航空機４５に受信される。ビームパターン
４２をもつ左クリアランス信号は往復走査時間に
おいて−40゜の角度でのみ送波され第９図ｂに示
されるパルスを発生しそしてビームパターン４３
をもつ右クリアランス信号は往復走査において40
゜の走査位置においてのみ送波され第９図ｅに示
す信号を発生する。従つて第７図における角度位
置で示される航空機４７は第９図ｅに示す信号の
みを受信する。航空機４８と４９は走査ビームの
みを受信する位置にあり、従つて各々第９図ｃと
ｄに示す信号を受信する。

従つて、航空機４４，４６，４８，４９，４
７，４５は20゜の走査扇形部内におけるそれらの
位置のみならず、ビーム４０と４１によつてカバ
ーされる適用範囲外領域内に位置しているか否
か、およびビーム４２と４３によつてカバーされ
る左または右クリアランス領域内いるか否かを示
す信号を受信するということが、第１０図から解
る。

本発明の以上の実施例においてクリアランスま
たはOCI信号は比例誘導または走査信号と同様に
処理されそして既知の原理による受信有効確認な
らびに追跡ルーチンが従来の振幅比較のかわりに
応用されることがわかる。既知のシステムにおい
ては、従来のクリアランスとOCI信号は前提機能
に続き0.666ミリ秒をしめる。本発明によるシス
テムでは、システムの性能を改良する目的でこの
時間を前提に加えることもできる。

本発明の範囲よりはずれることなしに示される
実施例に種々の変形を成すことが可能であり、例
えばビームパターン４０と４１に対応したOCIビ
ームパターンを扇形部５０の後方のみに輻射し、
それによりさらに適用範囲外指示が得られるよう
に構成できる。この構成によりさらに合成パルス
が走査される扇形部の外の例えばプラスとマイナ
ス55゜で異なる角度位置に対応して送波されるこ
とがわかる。

ここでクリアランスとOCI信号のようなデータ
を走査時間内で発生し走査ビームが処理されるの
と同様に処理できる信号で置換する。このこと
は、前に述べたように往復合成パルスを適当な分
離したクリアランスとOCIアンテナを経由し往復
走査タイムスロツト内でしかも実際の走査扇形部
外で予め定められた角度で送波することにより達
成される。左OCIアンテナの往および復パルスは
走査タイムスロツトにおいて例えば−50゜の角度
に等価な時間に送波される。右OCIアンテナの往
および復パルスは走査タイムスロツトにおいて＋
50゜に等価な時間に右OCIアンテナより送波され
る。それらの合成OCIパルスは走査ビーム信号の
ビーム幅に対応した長さをもつように構成され
る。

合成信号を発生しそして送波する方法を第３
図，第４図，第５図を参照して説明する。

前に述べた構成において、パルスクリアランス
信号は特定されたクリアランス扇形部を充分にカ
バーする広い角度にわたり輻射する個々のアンテ
ナ装置より送波される。これは多くの応用におい
て満足のゆくものであるが、マルチパスに対する
より一層の防護が要求される場合、以下に述べる
システムが用いられる。

１つの実施例によると、第１１図に示す多くの
サブアレイを各々有するアンテナアレイが使用さ
れる。各サブアレイはロツトマンレンズ５１また
は同等物を有しそれは６個のアンテナ素子５２に
給電するように構成される。レンズは３つのグル
ープ５４，５５，５６に配置される多数の入力ポ
ート５３より給電される。入力ポートはPINダイ
オードを有するマイクロ波スイツチ５７に結合
し、その刷子５８は制御された移相器５９より給
電され、移相器５９は進行波管６０よりマイクロ
波エネルギを順次給電される。第１１図に示す種
類のサブアレイを有するビーム操縦または走査シ
ステムの動作は英国特許第2023940号と対応の米
国特許出願第48379号に記載されている。本発明
の構成は既に述べられているそれらのものとはレ
ンズ５１への入力ポートが等間隔でないという点
で異なる。ポート５５のグループは非常に幅が狭
く比例誘導の目的のための幅の狭いビームを発生
し、他方グループ５４と５６はより広い間隔を有
しOCHの目的のためにより広いビームを発生す
る。第１２図および第１３図に示すように、入力
ポート、アンテナ素子およびサブアレイの数およ
び間隔は要求される仕様に従つて選択される。本
実施例では0.61入の間隔をもつ６個のアンテナ素
子５２が得られる。８個のレンズ入力がグループ
５５に設けられ12゜の比例誘導扇形部にわたり掃
引するように構成された狭いビームが得られそし
て３個のクリアランスレンズ入力がグループ５４
と５６の各々に設けられ比例誘導扇形部に隣接す
30゜のクリアランス扇形部にわたり既知の技術を
用い走査するクリアランス信号が得られる。図に
示すように、比例誘導扇形部内の走査ビームの動
作中グレーテイングローブレベルは−20dBより
良くそしてクリアランス信号の入力５４または５
６からの送波に対し、グレーテイングローブレベ
ルは−13dBである。２゜の走査ビーム幅を得る
ために10個の対応する移相器をもつ10個のサブア
レイが要求され、従つて140個のスイツチが必要
とされる。走査ビーム幅３゜という幾らかの援和
が比例誘導扇形部に許容される場合、７個のサブ
アレイ、７個の移相器、そして98個のスイツチの
みが必要とされる。本構成において、入力ポート
５４と５６のグループは12゜比例誘導扇形部の両
側の±30゜の小扇形部中のクリアランスをカバー
するように走査され、そこで比例誘導扇形部中の
走査速度は隣接する小扇形部中の走査速度と同じ
であり従つて30゜小扇形部は比例誘導扇形部の一
方の側で＋12゜と＋42゜間のタイムスロツトで走
査され比例誘導扇形部の他方の側に対し−12゜と
−42゜間のタイムスロツトで走査される。小扇形
部中の主ローブビーム幅は通常比例扇形部中と同
じであるが、−13dBの比較的高いレベルのグレー
テイングローブが存在するために、ビームは比例
誘導扇形部中より実効的に広いと考えられる。第
１１図を参照して前に述べた本発明の他の実施例
において、ロツトマンレンズは適当に設計された
バトラマトリツクスまたはブラスマトリツクスと
置換可能である。それらの技術は当業者には良く
理解でき、それらのマトリツクスは英国特許出願
第2023940A号および対応の米国特許出願第48379
号に記載されている。

利用器を用いた前に述べたシステムについての
他の実施例として、第１４図に示す３つのグルー
プ６３，６４，６５に構成される入力ポート６２
をもつロツトマンレンズより給電されるアンテナ
素子６１を利用したビーム形成器が用いられてい
る。グループ６４は比例誘導走査ビーム信号を得
るのに用いられそしてグループ６３と６５はクリ
アランス信号を得るのに用いられる。入力ポート
６２は１列のPINダイオードマイクロ波スイツチ
６６より給電されそのスイツチは進行波管６８か
らマイクロ波信号を受信する変調器６７により順
次給電される。

第１５図に示すように、グループ６４中に12個
のレンズ入力ポートが配置され0.45入の素子間隔
をもつ64個のアンテナ素子２９を給電する。８個
のクリアランス入力ポートがグループ６３と６５
中に設けられ、全体で20個のレンズ入力ポートが
得られる。この配置で２゜走査ビーム幅が得られ
12゜比例誘導扇形部をカバーしそしてこの12゜比
例誘導扇形部の両側で各々30゜の２つの小扇形部
が得られそれらは実質上グレーテイングローブを
もたずスタチツクビーム幅7.5゜のクリアランス
入力グループ６３と６５により走査され±30゜の
小扇形部中のクリアランス範囲を与え、走査速度
は30゜小扇形部において12゜比例誘導扇形部にお
ける場合の約３倍であり、それにより航空機塔載
装置で受信されるダイナミツクビームパターンは
第１１図を参照して述べたシステムと同様であ
る。図は同様に走査ビーム幅および３゜走査ビー
ムに対する関連するパラメータを示す。

第１１図または第１４図を参照して前に述べら
れた配置ではクリアランスビームが用いられ、そ
のビームは比例誘導ビームより広いがカバーされ
るべきクリアランス扇形部より狭いので、そのク
リアランス扇形部は走査が必要になつている。こ
の配置を用いることにより、マルチパス効果が期
待どおりに相当減した配置が得られる。ロツトマ
ンレンズの設計を変形して比例誘導扇形部におけ
るよりも許容できる程度に広いビームをクリアラ
ンス小扇形部において得ることにより、相当の節
約が可能である。それは、必要なレンズ入力数と
スイツチ数が少ないためである。従つて第１１図
を参照して述べた構成の場合は、比較的小数の移
相器が必要とされることがわかる。

比例誘導信号とクリアランス信号の両者に対し
１つのアンテナアレイを使用する重要な利点は特
別の費用を用いずにマルチパス効果に対する防御
を与えるビームを発生することである。事実、ビ
ーム形成手段に関する節約が得られる。マイクロ
波光学が用いられれば、システムの完全性を犠牲
にせずに節約が得られる。

航空機に塔載された受信機は±60゜間の走査ビ
ームに対し割り当てられたタイムスロツト内の全
ての信号を復号する。復号された角度が常に10゜
と40゜の間である地上システムにより出される比
例誘導扇形到達範囲より大きい場合、航空機塔載
受信機はこの信号をクリアランス信号として使用
しそして受信信号の時間符号により「左方へ飛
行」または「右方へ飛行」のいずれかの表示をす
る。クリアランス信号振幅が比例誘導信号の振幅
より小さいことが望ましいが、比例誘導信号の完
全性を保証しかつクリアランス領域よりのマルチ
パス効果を防ぐためには絶対振幅は重要でない。
受信機はクリアランス信号を用いて「右へ飛行」
または「左へ飛行」の指示を与えるのみであるた
め、クリアランス領域における以下のパラメータ
はシステムの精度および完全性に関して本質的で
は無くなる。

１ クリアランス領域における時間符号化は時間
に対し直線的である必要はなくそして毎秒
20000゜の走査速度が比例誘導扇形中で要求さ
れる。

２ 時間符号化が比例誘導扇形部の限界を越えた
場合ビーム方向精度はクリテイカルではない。

３ サイドロープパターンの輻射はクリアランス
領域中でずつと高いレベルすなわち−13dBに
達することが許される。クリアランス領域にお
ける精度に対する要求のこの援和により、高い
サイドローブと低いビーム指向精度もつ走査ビ
ームの全開孔が用いられる場合は、輻射開孔の
全てまたは１部を用い同一の主ビーム幅を持つ
クリアランスを与え光学的またはデジタル装置
を用いクリアランス領域中の広い角度にわたり
ビームを走査するシステムが有利となる。

比例誘導扇形部中の走査速度はクリアランス扇
形部中と同じ必要はなく、これは第１６図に明確
に示され、そこにおいて受信機出力がマイクロ波
レンズシステムに対するスペース角度に対しプロ
ツトされている。第１１図を参照して説明され移
相器を用いたシステムに対しては、クリアランス
小扇形部において点線６９で示すような特徴が得
られ、一方第１４図を参照して説明された他のシ
ステムに対しては、クリアランス小扇形部におい
て実線７０で示すような特徴が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は既知の走査ビーム形マイクロ波着陸シ
ステムにおいて形成されるビームパターンを示す
概略図であり、第２図は第１図に示すビームパタ
ーンを形成する輻射信号を示す図であり、第３図
は本発明の走査ビーム形マイクロ波着陸システム
の１実施例において用いられるビームパターンを
示す概略図であり、第４図は往走査および復走査
時間の間の関係を示す走査時間図であり、第５図
は第３図に示す種々の角度位置において航空機に
より受信される波形ａからｆまでを示す波形図で
あり、第６図は第３図に示すビームを発生するシ
ステムの動作に対する種々の角度位置に対する受
信機出力を示すグラフであり、第７図は本発明の
他の特徴による走査ビームシステムにおいて形成
されるアンテナビームであり、第８図は往走査と
復走査の間の関係を示す走査時間図であり、第９
図は第７図に示す種々の角度位置において航空機
により受信される信号を示す波形ａからｆまでを
示す波形図であり、第１０図は第７図、第８図、
第９図に関連し記述されたシステムにおける種々
の角度位置に対する受信機出力を示すグラフであ
り、第１１図は移相器を含むサブアレイの図式的
回路図であり、第１２図と第１３図は第１１図に
各々示される複数個のサブアレイを有するアレイ
の動作に関する図表であり、第１４図はレンズを
用いかつ変調器より給電される空中アレイ構成の
図式的回路図であり、第１５図は第１４図に示す
構成の動作に関する図表であり、第１６図はスペ
ース角度をもつマイクロ波着陸システムの航空機
に塔載された受信機の出力における変化を示す図
である。 １……扇形部、４，５……クリアランスビー
ム、２０……扇形中心線、２１……OCHビーム
パターン、２７……航空機、２８，２９……走査
ビーム信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 比較的狭いマイクロ波ビームを角度走査扇形
   部にわたり往復走査し、比較的広いビームパター
   ンで前記走査扇形部の左側および右側における扇
   形部分をカバーするように信号を送信するアンテ
   ナ装置を備える走査ビーム形マイクロ波着陸シス
   テムのための走査方法であつて、 前記走査の開始前に前記アンテナ装置を付勢す
   ることにより、前記角度走査扇形部の中心線に対
   し予め定められた負の走査角に対応する時点であ
   つてしかも前記角度走査扇形部の角度限界外の前
   記角度走査扇形部の左側に前記比較的広いビーム
   パターンを発生することと、 前記往走査の終了後に前記アンテナ装置を付勢
   することにより、前記中心線に対し前記予め定め
   られた正の走査角に対応する時点であつてしかも
   前記角度走査扇形部の角度限界外の前記角度走査
   扇形部の右側に前記比較的広いビームパターンを
   発生することと、 前記復走査の開始前に前記アンテナ装置を付勢
   することにより、前記角度走査扇形部中の前記予
   め定められた正の走査角に対応する時点であつて
   しかも前記角度走査扇形部の角度限界外の前記角
   度走査扇形部の右側に前記比較的広いビームパタ
   ーンを発生することと、 前記復走査の終了後に前記アンテナ装置を付勢
   することにより、前記角度走査扇形部中の前記予
   め定められた負の走査角に対応する時点であつて
   しかも前記角度走査扇形部の角度限界外の前記角
   度走査扇形部の左側に前記比較的広いビームパタ
   ーンを発生すること とを有する方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   アンテナアレイにより狭いマイクロ波ビームを発
   生することと、さらに２つのアンテナを用いて前
   記走査扇形部の左と右へ各々より広いビームパタ
   ーンを発生することとを含む方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   アンテナアレイにより狭いマイクロ波ビームを発
   生することと、さらに４つのアンテナを用いて左
   OCIビームおよび左クリアランスビーム、右OCI
   ビームおよび右クリアランスビームを発生するこ
   ととを含み、それらのビームが前記走査扇形部外
   の走査角に対応した時点に送信されるようになつ
   ている、方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   アンテナアレイにより狭いマイクロ波ビームを発
   生することと、さらに５つのアンテナを用いて後
   方OCIビーム、前方OCI左ビームおよび左クリア
   ランスビーム、前方OCI右ビームおよび右クリア
   ランスビームを発生することとを含み、それらの
   ビームが前記走査扇形部外の走査角に対応する時
   点に送信されるようになつている、方法。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   １つのアンテナアレイから異なつた角度で前記広
   いビームパターンが送信されるようになつてい
   る、方法。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の方法において、
   前記広いビームパターンが前記角度走査扇形部の
   両方の側の小扇形部にわたり掃引するように走査
   されるようになつている、方法。 ７ 特許請求の範囲第５項または第６項記載の方
   法において、前記狭いビームと前記広いビームの
   両者を発生するため前記アンテナ装置を用いる、
   方法。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の方法において、
   制御可能な移相器よりスイツチ装置を経由して信
   号分配装置のの複数個の入力ポートを給電するこ
   とと、前記分配装置より前記アンテナ装置のサブ
   アレイを給電することとを含む、方法。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の方法において、
   前記移相器が定在波管より給電される、方法。 １０ 特許請求の範囲第８項または第９項記記載
   の方法において、前記信号分配装置としてロツト
   マンレンズ、バトラマトリツクスまたはブラスマ
   トリツクスを用いる、方法。 １１ 特許請求の範囲第７項記載の方法におい
   て、前記アンテナアレイのアンテナ素子が入力ポ
   ートをもつレンズにより給電され、そのレンズの
   入力ポートがスイツチ装置を経由してマイクロ波
   変調器よりマイクロ波信号を供給される、方法。 １２ 特許請求の範囲第１１項記載の方法におい
   て、前記変調器が定在波管中に発生したマイクロ
   波信号を供給される、方法。