JPH0414314B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、時間測定回路に関する。

（従来技術） 従来、例えば航行中の航空機等に、自局からの
距離情報を提供するDME（Distance
Measurement Equipment）地上局等において
は、航空機に搭載されているDME機上装置から
発射される所定周波数の質問パルス信号を受信し
て復調し、この質問パルス信号をデコードして、
所定のシステム遅延時間を付与して再度コード化
し、応答パルス信号として所定の送信系を介して
前記航空機に対して送信している。航空機搭載の
前記機上装置においては、上記応答パルス信号を
受信復調し、前記質問パルス信号と応答パルス信
号との経過時間を測定して、DME地上局からの
距離を計測し、前記DME地上局からの距離情報
を得ている。

この場合、DME地上局からは、航空機に搭載
されている機上装置からの質問パルス信号が送ら
れてこない時においても、約1000pps（pulse
pairs per second）のランダム・パルス信号が送
信されており、前記質問パルス信号が送られてく
る時のみ、前記ランダム・パルス信号の代りに応
答パルス信号が送信される。従つて、正常の運用
状態においては、DME地上局からは、上記のラ
ンダム・パルス信号と応答パルス信号とを含め
て、1000〜2700ppsのパルス信号が常時送信され
ている。

DME地上局においては、局運用上のシステム
機能のチエツクを目的として、自局から送出され
る前述の一連のランダム・パルス信号および航空
機に対する応答信号等を常時監視しており、その
一環として、前記応答信号の質問信号に対する応
答状態、すなわちDME地上局において付与され
る前述のシステム遅延時間の計測監視、および応
答信号自体の応答率の監視等が、局運用上の重要
項目としてあげられている。

従来のDME地上局における前述の応答状態の
監視手段としては、例えば、質問信号と応答信号
との間の時間計測のために、DME地上局におい
て受信復調され、デコードされる質問パルスと、
DME地上局において50±0.25μs（マイクロ秒）の
システム遅延時間を付与されて送出される応答パ
ルスとを、それぞれ直接的に参照して両パルス間
の時間を計測している。しかしながら、一般に
DME地上局における、航空機からの質問信号に
対する応答信号の応答率は、100％ということは
有り得ず、通常70％以上というのが一つの基準値
となつている。従つて、従来の時間測定回路にお
いては、所定の質問信号に対する応答信号が欠徐
する状態においては、時間計測のためのデイジタ
ル回路の構成上、時間計測機能に障害を生じると
いう欠点があり、また、他方において、前述のよ
うに、デコードされる質問パルスと、システム遅
延時間を付与されて送出される応答パルスとを、
即応的に直接参照して時間計測するために、関連
するシステムの雑音レベルに影響されて、時間計
測値が、上記雑音レベルに対応して分散するとい
う欠点がある。しかも、上記雑音レベルの影響を
排除するために、比較的長い時間内における時間
計測値の平均値を求め、時間計測値の精度を向上
させようとしても、応答パルスの欠除状態におけ
る不良計測値に災いされて、脚つて精度が劣化す
るという欠点も介在している。

（発明の目的） 本発明の目的は上記の欠点を除去し、第１のパ
ルス時系列信号として規定される前記質問信号に
対応する、第２のパルス間系列信号として規定さ
れる前記応答信号の欠除される状態においても、
時間計測機能に対する障害を排除して、時間計測
作用を円滑に継続維持するとともに、時間計測精
度を正常に保持することのできる時間測定回路を
提供することにある。

（発明の構成） 本発明の時間測定回路は、所定のパルス繰返し
周期の第１のパルス時系列信号と、前記第１のパ
ルス時系列信号に対して、所定の時間位相差T_d
（単位は時間）の遅れにおいて形成される第２の
パルス時系列信号との間の時間位相差を計測する
時間測定回路において、前記第２のパルス時系列
信号が入力されて、前記第１のパルス時系列信号
に同期して生成される所定の遅延ゲート・パルス
信号を介して選択抽出され、所定の第３のパルス
時系列信号として出力されるように作用する第１
のゲート手段と、前記第１のパルス時系列信号
が、所定の第１の遅延手段による時間位相推移を
受けて入力され、前記第３のパルス時系列信号に
同期して生成される所定の遅延ゲート・パルス信
号を介して選択抽出され、所定の第４のパルス時
系列信号として出力されるように作用する第２の
ゲート手段と、前記第３のパルス時系列信号が入
力されて、前記第１の遅延手段による時間位相差
推移と同一の時間位相推移を受けて、第５のパル
ス時系列信号として出力されるように作用する第
２の遅延手段と、前記第４のパルス時系列信号お
よび前記第５のパルス時系列信号の、それぞれに
おける相対応するパルス信号を参照して、前記時
間位相差T_dに対応する時間位相差を対象として
時間計測する手段とを備えて構成される。

（発明の実施例） 以下、本発明について、図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は、本発明の一実施例の要部を示すブロ
ツク図である。図に示されるように、本発明の時
間測定回路は、遅延ゲート発生回路１および４
と、AND回路２，６，１０および１２と、遅延
回路３および５と、フリツプ・フロツプ７および
９と、時間信号発生回路８と、計数回路１１と、
計測回路１３とを備えている。

第１図に示される時間測定回路は、本発明の時
間測定回路を前述のDME地上局に適用する場合
の一実施例で、図において、端子５１および５２
からは、それぞれ第１のパルス時系列信号として
規定される航空機からの質問信号と、第２のパル
ス時系列信号として規定されるDME地上局から
返送される応答信号とが入力される。

第２図ａ，ｂおよびｃに示されるのは、それぞ
れ、質問パルス信号、デコードされた質問パルス
信号および応答パルス信号の概念的波形図で、繰
返し周期Ｔのペア・パルスより成る質問パルス信
号（第２図ａ参照）が、デコードされて単パルス
による繰返し周期Ｔのパルス時系列信号（第２図
ｂ参照）となり、T_dに相当する所定のシステム
遅延時間の遅れにて、応答信号（第２図ｃ参照）
が生成される相対的な時間関係を示している。
DME地上局の場合には、T_dに相当するシステム
遅延時間は公称50μsであり、またパルス繰返し周
期Ｔは、追跡状態においては、24〜30ppsに対応
する比較的長い周期である。以下、第１図を参照
しての本発明の動作説明においては、第２図ｂに
おけるパルス１０１と、第２図ｃにおけるパルス
１０２とを、それぞれ、相対応する質問パルス信
号および応答パルス信号として参照するものとす
る。

第１図において、端子５１から入力される質問
パルス信号１０１は、遅延ゲート発生回路１に入
力されるが、遅延ゲート発生回路１においては、
質問パルス信号１０１をトリガとして、システム
遅延時間５０μsに相当する遅延時間を有する遅延
ゲート・パルス信号が生成され、AND回路２に
送られる。他方、端子５２から入力される応答パ
ルス信号１０２は、AND回路２に直接送られて
おり、第２図ｂおよびｃを参照して明らかなよう
に、応答信号１０２は、上記の遅延ゲート・パル
ス信号を介して、AND回路２において選択抽出
されて遅延回路３および遅延ゲート発生回路４に
送られる。この動作状態は、第３図ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊおよびｋに示され
る、時間測定回路における各段階のパルス波形図
を参照することにより、より良く理解される。す
なわち、第３図ａは、前述の質問パルス信号１０
１を示し、第３図ｂは、遅延ゲート発生回路１か
ら出力されてAND回路２に入力される遅延ゲー
ト・パルス信号を示している。第３図ｃは、
AND回路２に入力される応答パルス信号１０２
およびAND回路２において選択抽出される応答
パルス信号の双方を示している。なお、第３図ｃ
に示される例においては、応答パルス信号１０２
は、図において２番目に対応するパルス信号が欠
除されている状況を示している。

遅延回路３においては、前述のようにAND回
路２から入力される応答パルス信号は、１００μs
の遅延時間を付与されて出力され、フリツプ・フ
ロツプ７に送られる。また、遅延ゲート発生回路
４においては、前述のようにAND回路２から入
力される応答パルス信号をトリガとして、５０μs
の遅延時間を有する遅延ゲート・パルス信号が生
成され、AND回路６に送られる。

一方において、時間信号発生回路８において
は、所定の時間基準発生手段を介して、本実施例
においてｔ秒間隔のパルス信号が発生され、フリ
ツプ・フロツプ９に入力される。フリツプ・フロ
ツプ９においては、上記のｔ秒パルス信号が入力
されて“１”のレベル信号が出力され、AND回
路６および１０に入力される。AND回路６にお
いては、上記の“１”のレベル信号と、端子５１
から入力され、遅延回路５において１００μsの遅
延時間を付与されて出力される質問パルス信号
と、前記５０μsの遅延ゲート・パルス信号とが入
力されて、前記質問パルス信号が選択抽出され、
フリツプフロツプ７に送られる。第３図ｄは、前
述の遅延ゲート回路４において生成される遅延ゲ
ート・パルス信号を示し、第３図ｅは、前述の遅
延回路５において１００μsの遅延時間を付与され
てAND回路６に入力される質問パルス信号を示
している。また、第３図ｆは、AND回路６にお
いて選択抽出される前記質問パルス信号を示し、
第３図ｇは、前述の遅延回路３において１００μs
の遅延時間を付与されて出力され、フリツプ・フ
ロツプ７に入力される応答パルス信号を示してい
る。

フリツプ・フロツプ７においては、それぞれ第
３図ｆおよびｇに示される、前述の質問パルス信
号と応答パルス信号とが入力されて、第３図ｈに
示される矩形パルス信号が生成され、AND回路
１２に送られる。この矩形パルス信号の時間幅
が、この時間測定回路において時間計測の対象と
する、質問パルス信号と応答パルス信号との間の
時間位相差に相当していることは明らかである。
AND回路１０においては、フリツプ・フロツプ
９から送られてくる前記“１”のレベル信号と、
AND回路７から出力される前記矩形パルス信号
とが入力されて、前記レベルが“１”の状態にお
いては、上記矩形パルス信号は常時計数回路１１
に入力される。なお、上記のｔ秒パルス信号のｔ
秒の数値は、質問パルス信号と応答パルス信号と
の間の時間位相差を測定する回数に対して設定さ
れる特定の時間値である。計数回路１１において
は、AND回路１０から入力される前記矩形パル
ス信号が計数され、その計数値が、あらかじめ定
められている設定値に到達する時点において、矩
形パルス信号の後縁部に対応して所定のトリガが
生成されてフリツプ・フロツプ９に送られる。フ
リツプ・フロツプ９においては、前記トリガによ
つてレベル状態が反転され、従つて出力されるレ
ベル信号は“０”の状態となる。計数回路１１に
おける前記設定値とは、後述する動作説明によつ
ても明らかなように、質問パルス信号と応答パル
ス信号との間の時間計測回数の事前設定値に対応
している。勿論、フリツプ・フロツプ９のレベル
信号出力は、次のｔ秒パルス信号がフリツプ・フ
ロツプ９に入力されるまでは、“０”の状態のま
まである。なお、上記のｔ秒パルス信号は第３図
ｉに示され、フリツプ・フロツプ９において生成
されるレベル信号は第３図ｊに示されている。

AND回路１２においては、前述のようにフリ
ツプ・フロツプ７から送られてくる矩形パルス信
号とともに、端子５３を介して所定のクロツク・
パルスが入力され、上記のレベル信号が“０”の
状態においては、上記の矩形パルス信号の時間幅
に対応するクロツク・パルスが、順次出力されて
計測回路１３に入力される。このクロツク・パル
スの状態は、第３図ｈの矩形パルス信号と第３図
ｊの“０”のレベル信号との対応において、第３
図ｋに示されている。計測回路１３においては、
第３図ｋに示されるクロツク・パルスが計数さ
れ、所定の手順を経て矩形パルス信号の時間幅に
相当する時間が計測されるとともに、所定の記憶
手段にその計測時間値が格納される。従つて、計
測回路１３においては、フリツプ・フロツプ７に
おいて生成される矩形パルス信号に対応して、逐
次その時間幅に相当する時間が計測され、前記所
定の記憶手段に格納されてゆく。前述のように、
矩形パルス信号の時間幅は、時間測定回路におい
て時間計測の対象としている、質問パルス信号と
応答パルス信号との間の時間位相差に相当してお
り、従つて、計測回路１３において逐次計測され
格納されてゆく上記の時間計測値は、時間測定回
路の測定対象としている時間計測そのものである
ことは明らかである。なお、重要なことは、第３
図ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｋにおける、相
互のパルス波形の対応関係より明らかなように、
応答パルス信号が欠除される状態においては、確
実に第３図ｈに示される矩形パルス信号が、フリ
ツプ・フロツプ７から生成されることがなく、従
つて質問パルス信号と応答パルス信号との間の時
間計測も行われることがないという点である。こ
のことにより、応答パルス信号の応答状態におい
ては、質問パルス信号と応答パルス信号との間の
時間計測が適確に行われ、また、応答パルス信号
の無応答状態においては、上記の時間計測作用に
対して全く障害の与えることのない、確実な時間
計測機能が保証される。

計測回路１３において、前述のように逐次計測
され格納される質問パルス信号と応答パルス信号
との間の時間計測値は、AND回路１２に入力さ
れる、フリツプフロツプ９からのレベル信号が
“０”の状態となる時点迄継続して蓄積され、上
記レベル信号が“０”となる時点、すなわち事前
に定められている測定回数の設定値に到達する時
点において、それらの時間計測値の平均値が抽出
され、必要に応じては、それらの分散値等も抽出
される。勿論、これらの時計計測値の平均値等
は、DME地上局の運用条件に対応して、所定の
表示手段を介して表示され、また記録される。更
に、質問パルス数との対応において応答パルス信
号の応答率についても、必要に応じて表示しまた
は記録することもできる。なお、時間信号発生回
路８から出力される次のｔ秒パルス信号を介し
て、引続き質問パルス信号と応答パルス信号との
間の時間計測が実行されてゆくことは言うまでも
ない。

上記の動作説明においては、DME地上局にお
いて用いられる時間測定回路に、本発明を適用す
る場合につき説明した。このため、前述のよう
に、第１のパルス時系列信号としては前記質問信
号を規定し、第２のパルス時系列信号としては前
記応答信号を規定することを前提として説明を行
つている。本発明が、上記以外の２パルス間の時
間計測に対して有効に適用されることは言うまで
もない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の時間測定
回路を用いることにより、所定のパルス繰返し周
期の第１のパルス時系列信号と、この第１のパル
ス時系列信号に対して、所定の時間遅れにおいて
形成される第２のパルス時系列信号との間の時間
位相差の測定に関し、時計計測作用が常時円滑に
維持され、且つ、時計計測精度が正常に保持され
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の要部を示すブロ
ツク図、第２図ａ，ｂおよびｃは、前記実施例に
おける質問パルス信号および応答パルス信号に関
するパルス波形図、第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，
ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊおよびｋは、前記実施例にお
ける各部のパルス波形図である。 図において、１，４……遅延ゲート発生回路、
２，６，１０，１２……AND回路、３，５……
遅延回路、７，９……フリツプ・フロツプ、８…
…時間信号発生回路、１１……計数回路、１３…
…計測回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定のパルス繰返し周期の第１のパルス時系
   列信号と、前記第１のパルス時系列信号に対し
   て、所定の時間位相差T_d（単位は時間）の遅れに
   おいて形成される第２のパルス時系列信号との間
   の時間位相差を計測する時間測定回路において、 前記第２のパルス時系列信号が入力されて、前
   記第１のパルス時系列信号に同期して生成される
   所定の遅延ゲート・パルス信号を介して選択抽出
   され、所定の第３のパルス時系列信号として出力
   されるように作用する第１のゲート手段と、 前記第１のパルス時系列信号が、所定の第１の
   遅延手段による時間位相推移を受けて入力され、
   前記第３のパルス時系列信号に同期して生成され
   る所定の遅延ゲート・パルス信号を介して選択抽
   出され、所定の第４のパルス時系列信号として出
   力されるように作用する第２のゲート手段と、 前記第３のパルス時系列信号が入力されて、前
   記第１の遅延手段による時間位相差推移と同一の
   時間位相推移を受けて、第５のパルス時系列信号
   として出力されるように作用する第２の遅延手段
   と、 前記第４のパルス時系列信号および前記第５の
   パルス時系列信号の、それぞれにおける相対応す
   るパルス信号を参照して、前記時間位相差T_dに
   対応する時間位相差を対象として時間計測する手
   段と、 を備えることを特徴とする時間測定回路。 ２ 前記時間計測する手段が、特定の時間内にお
   ける、前記時間計測の回数を計測する機能をも備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の時間測定回路。 ３ 前記時間計測する手段が、特定の時間内にお
   ける、前記時間計測値の平均値を計測する機能を
   も備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の時間測定回路。