JPS63154978A - 対象に対する最短距離を測定するレーダーシステム - 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】 本発明は対象に対する最短距離「ｈ」を測定するレーダ
ーシステムに関連し、対象に周波数変調波を送信する送
信手段、対象による反射のあとで波を受信し、力つ送信
波と受信波との間でビート周波数波を生成する混合手段
を具える受信手段、ビート周波数波の時間−周波数変換
を実行する高速ディジタルプロセシング手段、距離「ｈ
」を示す出力手段および処理手段を具え、出力手段に処
理手段を接続する第１接続、受信手段に処理手段を接続
する第２接続、および高速ディジタルプロセンシグ手段
に処理手段を接続する第３接続が備えられている。

本発明によって特に意図されている応用分野は、システ
ムが飛行機に搭載されており、一方、対象が大地によっ
て構成されている飛行機の高度の決定である。

しばしばこの距離測定にディジタルプロセシング回路を
利用することが努力されている（例えば、米国特許第４
．５６８．９３８号を見よ）。

上述のタイプのシステムはさらに米国特許第４、２６８
．８２８号に記載されている。この既知のシステムでは
、ｒｌｌ」を決定する測定が適当なレベルで実行され、
従って適当なデータが出力手段に供給されるように受信
手段を調節するプログラマブルマイクロプロセッサによ
って構成された処理装置が利用されている。

しかし、この既知のシステムは無線高度計になされた種
々の要件に適合しない。例えば、放射電力はできるかぎ
り最小であり、一方、信頼性のある指示を与えるよう条
件が規定されている。同様に放射電力レベルにかかわら
ず最上の正確さが課せられている。

本発明は異なる条件に調整できるユニークな構造を有す
る無線高度計を提供している。

従って、そのようなシステムは、処理手段と送信手段の
間に第４接続が備えられていることを特徴としている。

このように、この第４接続は伝送パラメータならびに伝
送レベルおよび周波数変調を規定する特性を調整するこ
とを許している。適応されたディジタルプロセッサと結
び付いたこの機能は多数の条件を満たすことを許してい
る。

、注意すべきことだが、処理手段に適当なプログラムを
設定する場合、冗長性チェックによって、ユーザーは測
定を多重化することによりｒｌＩＪの決定の正確性を保
証でき、誤りを検出でき、かつ、もしこの誤りが高速デ
ィジタルプロセッサ手段によって生じるなら、あるケー
スでは多分十分である処理手段によって、高速操作がい
くらかゆっくり遂行されることをユーザーは準備できる
。

本発明は添付図面による以下の説明によってよく理解さ
れよう。

第１図の参照番号１は本発明によるシステムを示してい
る。参照番号２は距ｎ　ｒｈ」だけデバイスから離れて
いる対象を示している。無線航法の予定された使用を規
定する議論の下における実例では、対象２は大地の表面
であり、一方、システム１は示されていない飛行機に搭
載されている。

この距離「ｈ」を測定するために、周波数範囲ΔＦで搬
送波ｆ。〈例えば４　ＧＨｚ）から始まる線形周波数変
調波Ｅ　（ｔ）が用いられており、これは次のように書
かれる。

ここでｔは鋸歯状波信号が発生される時間間隔Ｔで変化
する。Ａは波の振幅を規定する定数である。

この波は送信機増幅器７の出力に接続されている送信ア
ンテナ５から空間に送信されている。この増幅器７は電
圧制御発振器９によって生成された信号を増幅する。参
照番号１１によって示された鋸歯状波信号発生器はこの
発振器９に制御電圧を与える。波Ｅ（１）は対象２によ
って反射され、従って受信波は次のように書かれる。

■ ここでＢは受信レベルを規定する定数であり、τは送信
波と反射波の間の遅延を表している。

この波Ｒ（ｔ）を受信するために、レーダーデバイス１
は受信アンテナ１５、高周波受信機増幅器１７を具えて
いる。

混合回路２０は、発振器９と送信機増幅器７の間に挿入
された方向性カップラー２２を用いて取り出された送信
波によって増幅器１７で増幅された受信波の混合を行う
。この混合器２０は次のような波Ｍ（ｔ）を生成する。

■ ここでＣは定数を表している。

信号Ｍ　（ｔ）の周波数「「ｂ」から距離「ｈ」が次の
ように推定される。

（ｃ＝光の速度） ここで である。

信号順ｔ）はディジタル形で処理されるのが有利である
。従って、アナログ対ディジクル変換器２５がこの信号
Ｍ（ｔ）を変換するために備えられ、この信号はビート
周波数増幅器２７によって生じた増幅を以前に受けてい
る。

アナログ対ディジタル変換器２５は周波数スペクトルを
形成するために備えられている高速ディジタルプロセッ
サ３０にディジタルサンプルを供給する。次に、これら
のスペクトルは処理ユニット５０によって処理され、従
ってユーザーは指示器４０に距離「ｈ」の値を受信する
。

このレーダーシステムは、さらに特定すると、表示ユニ
ット４０によって値ｒｌＩＪをユーザーに供給し、そし
てさらに特定すると、鋸歯状波信号発生器１１および高
速ディジタルプロセシングユニットを制御する処理ユニ
ット５０を具えている。その上、処理ユニットは送信機
増幅器７に組み込まれた遅延制御を作用することによっ
て送信波のレベルを制御する。これらの要素が処理ユニ
ットによって制御されることを示すために、束（ｂｕｎ
ｄｌｅ）ＦＳＣＸが図面に示されており、これはそれら
を処理ユニット５０に接続している。実際には要素と処
理ユニットの間の異なる接続は同じ通路に沿って進行で
きず、従ってワイヤの束の物理的形態を必ずしも持って
いないことは明白である。

第２図には、処理ユニット５０、高速ディジタルプロ゛
セシングユニット３０および表示ユニット５５が詳細に
示されている。

処理ユニットはよく知られているように、μＰｇとして
一般に参照されているマイクロプロセッサ（例えばモト
ローラによって製造された６８０９）、作業メモＩＪＲ
ＡＭ、その中にユーザーによって所望のプログラムが書
込まれている固定メモＩＪ　Ｒ口Ｍを具えるマイクロプ
ロセッサユニット１ｏｏを囲んで構成されている。この
ユニ７）はデータを送信するためにラインＢＳＤＧによ
って、そしてアドレスコードを送信するためにラインＢ
ＡＤＧによって通信されている。

ユニット５０は、ラインＢＡ［ｌＧを通して送信された
アドレスコードをデコードするデコーダーを具え、この
デコーダーは束ＦＳＣＸを用いて本発明によるレーダー
デバイスの異なる要素に向がって送信される異なる信号
ＣＺＦ、　ＣＡＦＦ、　ＲＧ、　脛、　ＣＤＳ、　ＣＴ
Ｍ、　ＣＡＴＴを生成する。ユニット５０はまたプログ
ラマブル・フィードスルー回路１１５を具え（例えばモ
トローラによって製造された登録回路６８２０）、その
アクセスは東ＦＳＣＸの一部分を形成するワイヤに接続
されている。

ディジタルプロセシングユニットは、高速マイクロプロ
セッサと呼ばれているマイクロプロセッサ（例えばテキ
サス・インスソルメントによって製造されたＴＭＳ３２
０）、固定メモＩＪＲＯＭ、作業メモＩＪＲＡＭを具え
ているマイクロプロセッサユニット２００によってまた
形成されている。このユニットは高速フーリエ変換を実
行するように意図されている（ＳｔｌＲＥＮＤＥＲＨＡ
ＧＡＲ等の論文、「μＣがＦＦＴ帯域スペクトルアナラ
イザを構築する（μＣｂｕｉｌｄｓＦＦＴ　ｂａｎｄ　
ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｎａｌｙｚｅｒ）　Ｊ　、テキサ
ス・インスツルメント編集のｒＴＭＳ３２０による信号
処理（Ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｗｉｔｈ
　ｔｈｅ　ＴＭＳ　３２０）　Ｊを参照されたい）。フ
ーリエ変換は１９８５年８月１３日に出願された出願人
のフランス国特許出願第８５１２３３７号に記載された
タイプの自己相関ユニット２０３の出力信号に実行され
ている。このユニットの出力信号は二ニド２００に接続
されたデータ伝送ラインＢ５０Ｆを通して一送信されて
いる。このユニットの信号自己相関入力はレジスタ２０
７を用いてディジタル対アナログ変換器２５の出力に接
続されている。

第２方向性レジスタ２１０はこの入力をラインＢ５０Ｆ
に接続している。このようにしてユニット２０３の固有
の機能をテストすることが可能である。従って、レジス
タ２０７はブロックされ、かつユニット２００から来る
以前に設定されたデーターはユニット２０３の中に注入
でき、かつそこから、これらのデーターが正しく相関さ
れたかどうかが検証できる。ユニット２００から来るア
ドレスコードを送信するラインＢＡＤＦに接続されてい
るアドレスデコーダ２１５がさらに備えられており、こ
のデコーダー２１５はさらに特定すると信号ＷＦおよび
ＲＦを生成している。ファーストイン・ファーストアウ
ト　タイプ（タイプＬＳ　２２２のＦＩＦＯメモリ）の
２つのメモリ２１８および２２０　とを用いてユニット
３０は東ＦＳＣＸに接続されている。メモリ２１８の人
力は双方向レジスタ２２０を用いてラインＢＳＤＦに、
そしてその出力は束ＦＳＣＸを用いてラインＢＳＤＧに
接続されている。

メモリ２２０の人力は東ＦＳＣＸを用いて常にラインＢ
ＳＤＧに接続され、一方、その出力はレジスタ２２２を
用いてラインＢ５０Ｆに接続されている。信号ＷＦおよ
びＲＦはそれぞれメモリ２１０に書き込むこと、および
メモリ２２０を読み取ることを許され、書き込みデータ
および読み取りデータはユニット２００に関連している
。東ＦＳＩ：Ｘを通って進行する信号ｔｌｌＧおよびＲ
Ｇは、それぞれメモリ２００に書き込むことおよびメモ
リ２１８の内容を読み取ることを許し、後者はユニット
１００に関連するデータを読みかつ書いている。ライン
ＢＳＣＣを通って進行する信号ＣＺＦはユニット２００
を活性化するかあるいは非活性化するために利用できる
。

表示ユニット５５はラインＢＳＤＧおよび束ＦＳＣＸを
介してユニット１００によって与えられた結果を表示す
る。ユニット５５に割り当てられた信号ＣＡＦＦはライ
ンＢＳＤＧによって送信されたデータの終点を決定する
。

第３図には伝送レベルが送信機増幅器７の動作によって
制御できる態様が示されている。この増幅器はスイッー
チングＰＩＮダイオード減衰器３０２を伴う定利得増幅
器３００によって形成されている。

これらのダイオードのスイッチングはレジスタ３１０の
連続コードを切り替えコードに変換するコード変換回路
３０５によって決定される。このレジスタ３１０の入力
は束ＦＳＣＸを用いてラインＢＳＤＧに接続されている
。これらのラインを通って送信されたデータがレジスタ
３１０に書き込まれるために、束ＦＳＣＸを通って進行
する信号ＧＡＴＴは活性化されねばならない。

第４図にはいかに鋸波状信号発生器が処理ユニット５０
を用いて制御されているかを示している。

この発生器は欧州特許出願第１１３９７５号に記載され
た回路３５０のまわりで工夫されている。鋸歯状波信号
の期間はレジスタ３６０に含まれたコードによって決定
される。このレジスタ３６０の人力は、束を通ってまた
進行する信号ＣＤＳが活性である場合に、東ＦＳＣＸを
用いてラインＢＳＤＧに接続されている。

タイミング回路３７０（例えばモトローラによって製造
された６８４０と名付けられた回路）は鋸歯状波信号の
実際の期間を決定し、かつこの期間は東ＦＳＣＸで構成
されたラインＢＳＤＧを用いて処理ユニットに伝えられ
ている。もし東ＦＳＣＸを通って進行する信号ＣＴＭが
活性化されるならこの通信だけが起きる。

第５図には増幅器２７の利得が変化する態様が示されて
いる。この増幅器は縦続に配列された２個の定利得増幅
器４００と４０２から構成され、かつそれらの間にマウ
ントされた減衰器４０５を有している。事実この減衰器
は対数的ディジタル対アナログ変倹器（例えばＡ０７１
１８と名付けられたタイプ）である。この変換器は人力
信号と同じたけ多くの人力コードに依存する出力信号を
生成する。この人力コードは回路１１５から発生しかつ
東ＦＳＣＸを通って進行する。

本発明によるシステムの構成はプログラミングによって
ユーザーの種々の大抵の希望を満足させる。例えば、 周波数ｆｂ　（式（４）と比較）が高速ディジタルプロ
セシング　ユニット３０による処理のために適当な限界
内に留まるように、発生器１１の影響により時間Ｔは変
更できる（そしてもっと正確な計算のための回路３７０
による引き続く測定も）。

減衰器３０２（第３図）を用いて送信レベルに影響を与
えることにより、最低可能送信レベルは「ｈ」の良好な
測定と両立して達成され、これは隣接デバイスの妨害を
少なくする。

増幅器２７の利得に影響を与えることにより、ユニット
３０により処理れさるべき信号の振幅はその最適値に調
節される。

処理ユニッ）５０はプロセシングユニノト３０のテスト
を開始でき、かつ後者の誤りを観測しながら測定できる
。

（要　約） 最短距離「ｈ」を測定するこのレーダーシステムは、対
象に向かって周波数変調波を送信する送信手段（９，７
，５）　、対象による反射のあとで波を受信する受信手
段（１５，１７）、送信波と受信波の間でビート周波数
波を生成する混合手段（２０）、ビート周波数波の時間
−周波数変換操作を実行する高速ディジタルプロセシン
グ手＆　（３０）を具え、そしてさらに特定すると送信
手段および高速ディジタルプロセシング手段に影響する
ことによりユーザーに値「ｈ」を与えるための処理手段
（５０）を具えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーダーシステムを示し、第２図
は処理手段および表示ユニットに接続された高速プロセ
シング手段を詳細に示し、第３図は送信手段のレベル制
御を示し、第４図は送信手段の周波数制御を示し、第５
図は受信手段の利得制御を示している。 １・・・レーダーシステム　２・・・対象５・・・送信
アンテナ　　　７・・・送信機増幅器９・・・電圧制御
発振器　　１１・・・鋸歯状波信号発生器１５・・・受
信アンテナ　　　１７・・・受信機増幅器２０・・・混
合回路　　　　　２２・・・方向性カップラ２５・・・
アナログ対ディジタル変換器２７・・・ビート周波数増
幅器 ３０・・・高速ディジタルプロセッサ ４０・・・指示器　　　　　　５０・・・処理ユニット
５５・・・表示ユニット １００・・・マイクロプロセッサユニット１１５・・・
フィードスルー回路 ２００・・・マイクロプロセッサユニット２０３・・・
自己相関ユニット ２０７・・・レジスタ　　　　２１０・・・双方向レジ
スタ２１５・・・アドレスデコーダ ２１８　・・・メモリ ２２０・・・双方向レジスタあるいはメモリ２２２・・
・レジスタ　　　　３００・・・定利得増幅器３０２・
・・（スイッチングＰＩＮ　ダイオード）減衰器３０５
・・・コード変換回路　３１０・・・レジスタ３５０・
・・回路　　　　　　３６０・・・レジスタ３７０・・
・タイミング回路　４００．４０２・・・定利得増幅器
４０５・・・減衰器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対象に対する最短距離「ｈ」を測定するレーダーシ
   ステムであって、対象に周波数変調波を送信する送信手
   段、対象による反射のあとで波を受信しかつ送信波と受
   信波との間でビート周波数を生成する混合手段を具える
   受信手段、ビート周波数波の時間−周波数変換を実行す
   る高速ディジタルプロセシング手段を具えるものにおい
   て、 それは送信手段と高速ディジタルプロセシ ング手段に特に影響することによりユーザーに「ｈ」を
   与える処理手段、距離「ｈ」を示す出力手段および処理
   手段を具え、出力手段に処理手段を接続する第１接続、
   受信手段に処理手段を接続する第２接続、および高速デ
   ィジタルプロセンシグ手段に処理手段を接続する第３接
   続が具えられること、および 処理手段と、送信手段の間に第４接続が具えられること
   、 を特徴とするレーダーシステム。 ２、送信手段が第４接続に結合された周波数変調制御を
   含む発振器を具えることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のレーダーシステム。 ３、送信手段が第４接続に結合された送信波の遅延回路
   網を具えることを特徴とする特許請求の範囲第１項もし
   くは第２項に記載のレーダーシステム。 ４、処理手段が固定メモリにあるプログラムの命令を遂
   行するマイクロプロセッサによって構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れか１つに記載のレーダーシステム。 ５、高速ディジタルプロセシング手段がビート周波数信
   号の相関装置の出力信号に影響する時間−周波数変換ユ
   ニットを具えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれか１つに記載のレーダーシステム
   。 ６、変換ユニットが、さらに特定すると、時間−周波数
   操作のプログラムが位置するそれに取り付けられた固定
   メモリを持つ高速マイクロプロセッサによって構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
   レーダーシステム。 ７、高速プロセシング手段と処理手段とを相互接続する
   ために２つのメモリユニットがファーストイン・ファー
   ストアウトタイプのメ モリを具えることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第６項のいずれか１つに記載のレーダーシステム。 ８、受信手段が第２接続にリンクされた遅延制御を有す
   る減衰器に取り付けられたビート信号増幅器を具えるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のい
   ずれか１つに記載のレーダーシステム。