JPS634156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動送信電力可変機能を有するペア
パルス式測距信号送信機、特にDME装置の航法
援助装置において機上インタロゲータに用いられ
るこの種の送信機に関する。

一般に、DME装置などの航空航法援助装置で
使用される質問パルス符号及び応答パルス符号の
各々は、一定の時間間隔をもつペアパルスで構成
されている。DME装置のインタロゲータ即ち質
問パルス符号発信機は、航空機に搭載され、地上
固定局に設置された応答パルス符号発信用トラン
スポンダとの間で質問パルスと応答パルスとの送
信を継続して行なうことにより、地上局に対する
航空機の位置の測定が行なわれる。

より詳細に述べると、まず、インタロゲータの
送信機は、地上固定局に向け質問パルス符号を送
信する。地上固定局のトランスポンダは受信した
質問パルスの符号に応じてその符号と異なる符号
の応答パルスを航空機に向け送信する。インタロ
ゲータ受信機は、質問パルスに対する応答信号だ
けを識別し、それ以外の信号には応じない。この
ようにして、インタロゲータは、質問パルス送信
から応答パルス受信までの時間の測定により、航
空機と地上トランスポンダ間の距離を測定でき
る。これらの質問パルス及び応答パルスのそれぞ
れは前述のペアパルスで構成されている。

又、ペアパルスのそれぞれは一般に知られてい
る近似Gaussianパルスと称するなだらかな立上
り及び立下り特性を持つパルス波形をしており、
距離測定の基準は各々のペアパルスの第２パルス
の立上りにおける半振幅点と規定されている。

航空機と地上局との間の伝搬路において、各々
の送信信号を各々で受信する場合の受信機入力信
号強度は各々の送信電力が一定ならば伝搬路距離
の２乗に反比例することは周知のことである。即
ち、航空機インタロゲータからの質問信号を地上
トランスポンダの受信機で受信している往路にお
いて、インタロゲータと地上トランスポンダの距
離が近づくにつれ、受信信号強度は距離の２乗に
反比例して増加する。地上トランスポンダからの
応答信号をインタロゲータで受信する復路におい
ても同様である。

一般に、機上インタロゲータの受信機が地上ト
ランスポンダからの応答信号を受信する場合、前
述のように、インタロゲータが自己の発信した質
問パルスの立上りの半振幅点から受信した応答パ
ルスの立上りの半振幅点までの時間を計数して距
離を測定するために、応答パルスがインタロゲー
タ受信機で飽和しないように検波出力パルスを一
定に保つAGC機能を備えている。しかしながら、
定められた周波数範囲内の全チヤネルにおいて無
調整で一定の送信電力を維持し、かつ所定の出力
波形を得ることは、スペースの制約等から困難で
ある。従つて送信出力波形に関連しスペクトラム
成分もチヤネルにより大きく変化する。

一方、地上トランスポンダの受信機へ入力する
不特定多数のインタロゲータからの質問信号強度
は80dB以上の広い範囲に渡りダイナミツクにか
つランダム（不規則）に変化する。従つて、一般
に使用されている高感度でダイナミツクレンジの
小さな直線増幅器をもつ受信機の出力信号は、機
上インタロゲータが地上トランスポンダへ近づく
につれ飽和するために、質問パルス波形をそのま
ま保つことは非常に困難であり、この飽和により
波形が変形するに従つて半振幅検出点が偏移する
ことにより距離測定精度に影響を与える欠点があ
つた。

更に、機上インタロゲータの送信電力が一定の
ために、地上トランスポンダに対し近距離に接近
した際、機上インタロゲータの質問パルスが持つ
スペクトラムの広がりと相対的なスプリユアウス
の増加により、場合によつては地上トランスポン
ダの受信機がこれらの成分により抑圧されること
がある。又、理想伝搬路に比べ、実際の伝搬路に
おいては、山岳、人工の構造物等の反射によるエ
コーが発生した場合に、地上トランスポンダが誤
つてエコーに対しても応答する現象が起り、特
に、機上インタロゲータが近距離に接近した場合
に発生しやすい。即ち、近接した場合の質問信号
強度は遠距離での強度に比し、例えば、250海浬
の遠距離と５海浬の近距離とで比較するならば、
30dB以上も近くなり、当然相対的に地上トラン
スポンダの受信機に影響を与えるスペクトラムと
スプリユアス成分及びエコーの強度が強くなるた
めである。

本発明は高い距離精度が要求される着陸援助施
設等の距離測定において高精度の距離測定を必要
とする範囲に航空機が進入した場合、あらかじめ
定められた、例えば、30海浬に接近したならば、
機上インタロゲータが自己の測定した距離測定値
に基づき自動的に自己の質問信号電力を距離測定
継続に必要な電力に下げることにより、即ち、従
来の質問信号電力が1.5kw一定だつたものを例え
ば100Wに下げることにより、機上インタロゲー
タの質問パルス波形を所定の波形に維持すること
が簡単となりかつ地上トランスポンダ受信機で受
信したときの質問信号強度のダイナミツクレンジ
を小さくすることができ、前述の地上トランスポ
ンダでの半振幅検出誤差を減少し、又質問信号電
力の低下にともなう相対的スプリユアウスとエコ
ーを低減することにより、より正確な距離測定を
可能とする新規なインタロゲータ用ペアパルス式
測距信号送信機を提供することにある。

本発明によれば、航空機と地上局との間で質問
信号及び応答信号を継続して送受信し、両者間の
距離を航空機搭載機器で認識できるように各信号
をペアパルスで構成し、質問パルスから応答パル
スまでの時間を計数して測距する距離測定方式に
おける機上インタロゲータにおいて、機上インタ
ロゲータ自身が測距した距離信号をあらかじめ定
められた複数の距離値に達したかどうかを判定
し、複数の距離値に相応する判定結果を出力する
距離値判定回路と、前記距離値判定回路からの信
号に応じて自己の送信電力をあらかじめ定められ
た送信電力に増減する機能を持つ高周波電力増幅
回路とを有する機上インタロゲータ用ペアパルス
式測距信号送信機を得ることができる。

以下、本発明をその良好な一実施例について図
面を参照しながら従来の技術と比較して詳細に説
明する。

まず、第１図にDME装置に使用されている質
問及び応答信号の標準波形を示す。

次に、第２図を参照してDME装置における距
離測定のタイミングを説明する。まず、航空機搭
載インタロゲータから距離質問パルスが放射され
る。放射された質問パルスは、時間ｔ秒後に、地
上トランスポンダの受信機に受信される。受信さ
れた質問パルスは、受信機のデコード回路で解読
されてデコードパルスを生じ、システム遅延時間
（50μs）後、再び符号化した応答パルスとして地
上トランスポンダの送信機から送信される。応答
パルスは、再びｔ秒後インタロゲータの受信機に
受信され、自己の質問に相応する応答信号である
ことが検出され、航空機とトランスポンダ間の距
離Ｒが算出される。質問パルスの発射より応答パ
ルスの受信までに要する時間、即ち、質問ペアパ
ルスの第２パルスの前縁から受信応答ペアパルス
の第２パルスの前縁までの時間ＴはＴ＝2t＋50
（μs）であるから、距離Ｒは、Ｒ＝Ｔ−50／２×Ｃ （ｍ）として求められる。ただし、Ｃは電磁波の
伝搬速度（約300ｍ／μs）とする。

第３図に一般的な高周波電力増幅回路の特性例
を示す。特に機上インタロゲータの場合には、無
調整で広範囲の周波数帯域での動作が要求され
る。即ち、航空機のパイロツトが必要とする地上
局に指定されているチヤネルを選択するだけで距
離情報を得ることができる。第３図を参照するな
らば、チヤネルによつて高周波電力増幅回路の特
性にかなりの差を生ずることがわかる。

第４図は従来のインタロゲータ送信機の系統の
一例を、第５図に従来方式におけるインタロゲー
タの送信出力例を夫々示す。第４図及び第５図に
よれば、送信電力増幅回路１のRFドライバ回路
１−１出力ａを波形Ａとし、チヤネルを切替えた
ときの電力増幅回路１−２の送信出力例ｂ又は
bbを波形Ｂ及びBBに示す。本図はほんの一例に
すきないが、電力増幅回路１−２の増幅特性のば
らつきにより送信出力波形が飽和した場合には、
波形BBに示す如く、波形がかなり変形する。

次に、本発明をDME機上インタロゲータの送
信機に応用した一実施例につき、第６図に示すブ
ロツク図及び第７図に示す各部の波形を参照して
説明する。

本実施例では、特に距離精度を必要とする近距
離、例えば、30海浬に航空機が接近した場合、航
空機搭載のインタロゲータは自己と地上トランス
ポンダ間の距離測定を継続して行なつているため
に、常時距離データを距離判定回路２で得ること
ができる。

もし、航空機が地上局に対し30海浬に接近した
場合には、距離判定回路２で判定した結果の出力
信号ｃが送信電力増幅回路１のRFドライバ回路
１−１へ送られる。前記RFドライバ回路１−１
は信号ｃに応じてRF出力ａをRF波形ＡからA′に
変更する（この実施例の場合にはRF出力を減少
させる）。この結果、電力増幅回路１−２の出力
ｂ又はbbはRF波形Ｂ及びBBから各々波形B′及
びBB′となる。即ち、電力増幅回路１−２が持つ
直線増幅特性の範囲内で動作するために、波形
BB′に示す一例のように飽和現象により波形が変
形することもなく、送信出力波形を最適に保つこ
とができる。

以上の本実施例では、送信電力を可変する場合
の一例を示したが、本実施例のように低レベルで
RF信号を可変することは比較的実施しやすく、
例えばRF可変減衰器、変調電圧の可変等を応用
したものである。

又、距離判定回路２は、従来インタロゲータが
測距し、出力していたデジタル距離信号を得るこ
とにより、あらかじめ定めてある複数の判定信号
を単純な方法で出力でき、前記複数の判定出力信
号により複数の段階で送信電力を可変することが
できる。

第８図に地上トランスポンダで受信検波した機
上インタロゲータからの質問信号の一例を示す。
第８図の波形Ｄは機上インタロゲータが遠距離に
おいても十分距離測定ができる送信電力のまま
で、距離精度をより必要とする近距離に操近した
場合、質問信号は地上トランスポンダの受信機で
飽和し、検波された波形はＤのようになり、デコ
ードされた出力は波形Ｆである。更に機上インタ
ロゲータからの質問信号に同期した山岳、建造物
等によるエコーが波形D′の様に近距離において
発生するために、誤つたデコード出力F′を出力
し、機上インタロゲータがそれに同期した応答信
号を検出して誤つた測距をする。波形Ｅは、本発
明の実施により近距離において機上インタロゲー
タが測距に十分必要なだけの送信電力に下げた場
合の地上トランスポンダで受信検波した波形を示
す。波形Ｅは地上トランスポンダ受信機を飽和す
るに至らず質問信号波形をそのまま保つており、
飽和した時に生ずる検出誤差△ｔをなくすること
ができる。又近距離において機上インタロゲータ
の送信電力が遠距離時と同じ電力の場合に発生す
る直接波よりも弱い前述のエコー信号は、機上イ
ンタロゲータの電力を下げることにより相対的に
減少するために受信されず、従つて、エコー信号
によるデコード出力は波形FFに示す通り現われ
ない。

本発明は、以上説明したように、機上インタロ
ゲータにおいて自己の測距データをあらかじめ定
めてある距離に達したかどうかを判定する距離判
定回路と、前記距離判定回路の判定結果により自
己の送信電力を可変できる高周波電力増幅回路と
で機上インタロゲータ送信機を構成することによ
り、距離測定精度を上げ、かつ地上トランスポン
ダに与えるエコー及びスプリウアスの影響を減少
させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はDME装置における測定用パルスの標
準波形図、第２図は距離測定時における質問パル
スと応答パルスの時間関係を示すタイミング図、
第３図は一般的な高周波電力増幅回路の入出力特
性図、第４図はDME装置のインタロゲータにお
ける従来の送信機の電力増幅系統図、第５図は第
４図に示した従来の送信機における各部高周波信
号波形図、第６図は本発明の一実施例である送信
機の電力増幅系統図、第７図は第６図に示した送
信機の各部高周波信号波形図、第８図は従来のイ
ンタロゲータ及び本発明の実施したインタロゲー
タからの質問信号を地上トランスポンダ受信機で
受信検波し、デコードした時の波形図である。 １……送信電力増幅回路、１−１……前記送信
電力増幅回路のRFドライバ回路、１−２……電
力増幅回路、２……距離判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 航空機と地上局との間で質問信号及び応答信
   号を継続して送受信して両者間の距離を航空機搭
   載機器で認識できるように各信号をペアパルスで
   構成した測距方式における機上インタロゲータ用
   送信機において、機上インタロゲータ自身が測距
   した距離信号をあらかじめ定めた距離値に達した
   かどうかを判定してその結果を出力する距離判定
   手段と、前記距離判定手段からの信号に応じて送
   信電力を可変する手段とを含んだことを特徴とす
   る自動送信電力可変機能を有するペアパルス式測
   距信号送信機。