JPH0566991B2 - - Google Patents
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- JPH0566991B2 JPH0566991B2 JP60143824A JP14382485A JPH0566991B2 JP H0566991 B2 JPH0566991 B2 JP H0566991B2 JP 60143824 A JP60143824 A JP 60143824A JP 14382485 A JP14382485 A JP 14382485A JP H0566991 B2 JPH0566991 B2 JP H0566991B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
- G01S13/70—Radar-tracking systems; Analogous systems for range tracking only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
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- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
- G01S13/343—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
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-
- G—PHYSICS
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術的分野〕
本発明は周波数変調を用いた電波高度計に関す
るものであり、更に詳しくいえば送信機と受信機
がアンテナを共用する電波高度計に関するもので
ある。
るものであり、更に詳しくいえば送信機と受信機
がアンテナを共用する電波高度計に関するもので
ある。
〔従来技術〕
周波数変調された持続放電波高度計すなわち
FM／CW電波高度計の技術が広く知られている。
FM／CW電波高度計の技術が広く知られている。
持続波レーダの基本原理が対応する技術文献、
とくに1970年にマグロ−ヒル（Mc Graw−Hill）
社から出版されたスクルニク（M.I.SKOLNIK）
著「レーダ・ハンドブツク（Radar
Handbook）」16章に記述されている。FM／CW
レーダの主な利点は、構造が比較的に簡単なこ
と、探知距離内にある反射物体からの相対距離を
精密に測定できることである。一方、従来の
FM／CMレーダには構造上の制限と技術的な制
約がある。それらの制限および制約は、従来の
FM／CMレーダが同じ電気的特性と機械的特性
を一般に有する送信アンテナと受信アンテナの独
立する２基のアンテナを必要とすることから生ず
るものである。実際に、電波の結合を十分に低く
するためには、送信機と受信機の間の電磁干渉を
なくすように２基のアンテナの間隔を十分広くと
らなければならない。そうすると、アンテナを装
置内に物理的に結合できず、装置を搭載している
輸送体の構造に固定しなければならない。このた
め、アンテナを伝送線を介して装置へ接続するこ
とになるが、その伝送線の遅延時間を軟成ねばな
らないことのために電波および電気的な問題と機
械的な問題が生ずる。また、それらの伝送線によ
り伝播喪失と多重反射が生ずる。それらは装置の
性能に悪影響を及ぼす。探知すべき物体からの相
対距離が短くなり、かつその物体の寸法が大きい
と、多重通路の現象が現われることがある。この
多重通路現象により距離測定が誤つて行われるこ
とになる。アンテナにより放射され、かつアンテ
ナにより受信される信号の通路の形状は完全では
なく、したがつて輸送体の高度がメートルのオー
ダーの時に測定誤差が生ずることがある。一方、
輸送体の構造体への２基のアンテナの埋込みによ
りひき起される機械的問題について考えると、輸
送体の内部に、アンテナのハウジングと、無線周
波伝送線の通路と、電波高度計の設置および取外
しのためのコネクタの着脱口を設ける必要がある
ことを述べておかなければならない。最後に、輸
送体の壁の電気的連続性を保持せねばならない
が、そうするとその壁の構造が制約を受けること
になる。
とくに1970年にマグロ−ヒル（Mc Graw−Hill）
社から出版されたスクルニク（M.I.SKOLNIK）
著「レーダ・ハンドブツク（Radar
Handbook）」16章に記述されている。FM／CW
レーダの主な利点は、構造が比較的に簡単なこ
と、探知距離内にある反射物体からの相対距離を
精密に測定できることである。一方、従来の
FM／CMレーダには構造上の制限と技術的な制
約がある。それらの制限および制約は、従来の
FM／CMレーダが同じ電気的特性と機械的特性
を一般に有する送信アンテナと受信アンテナの独
立する２基のアンテナを必要とすることから生ず
るものである。実際に、電波の結合を十分に低く
するためには、送信機と受信機の間の電磁干渉を
なくすように２基のアンテナの間隔を十分広くと
らなければならない。そうすると、アンテナを装
置内に物理的に結合できず、装置を搭載している
輸送体の構造に固定しなければならない。このた
め、アンテナを伝送線を介して装置へ接続するこ
とになるが、その伝送線の遅延時間を軟成ねばな
らないことのために電波および電気的な問題と機
械的な問題が生ずる。また、それらの伝送線によ
り伝播喪失と多重反射が生ずる。それらは装置の
性能に悪影響を及ぼす。探知すべき物体からの相
対距離が短くなり、かつその物体の寸法が大きい
と、多重通路の現象が現われることがある。この
多重通路現象により距離測定が誤つて行われるこ
とになる。アンテナにより放射され、かつアンテ
ナにより受信される信号の通路の形状は完全では
なく、したがつて輸送体の高度がメートルのオー
ダーの時に測定誤差が生ずることがある。一方、
輸送体の構造体への２基のアンテナの埋込みによ
りひき起される機械的問題について考えると、輸
送体の内部に、アンテナのハウジングと、無線周
波伝送線の通路と、電波高度計の設置および取外
しのためのコネクタの着脱口を設ける必要がある
ことを述べておかなければならない。最後に、輸
送体の壁の電気的連続性を保持せねばならない
が、そうするとその壁の構造が制約を受けること
になる。
共通アンテナを利用して送信機と受信機が連続
動作するFM／CW電波高度計は既に提案されて
いる。この電波高度計においては、受信機の無線
数端数混合器の局部信号は、アンテナのT.O.S
（定在波率）による送信信号の反射によつて得ら
れる。したがつて装置の構造は著しく簡単にされ
るが、測定可能な最低高度が電波高度計の最高動
作高度に応じて６〜10ｍに達することがあるのが
欠点である。
動作するFM／CW電波高度計は既に提案されて
いる。この電波高度計においては、受信機の無線
数端数混合器の局部信号は、アンテナのT.O.S
（定在波率）による送信信号の反射によつて得ら
れる。したがつて装置の構造は著しく簡単にされ
るが、測定可能な最低高度が電波高度計の最高動
作高度に応じて６〜10ｍに達することがあるのが
欠点である。
本発明の目的は広い高度範囲にわたつて動作で
きる単一アンテナを有する周波数変調高度計を得
ることである。
きる単一アンテナを有する周波数変調高度計を得
ることである。
この目的を達成するために、反射信号の遅延に
起因する遮へい現象（Eclipse phenomenon）に
よつて、地面からの反射信号が送信信号により覆
われつことがないような繰返し周期で、電波高度
計の送信機と受信機は周期的に動作させる。
起因する遮へい現象（Eclipse phenomenon）に
よつて、地面からの反射信号が送信信号により覆
われつことがないような繰返し周期で、電波高度
計の送信機と受信機は周期的に動作させる。
この電波高度計は指向性アンテナに接続される
送信−受信（Ｅ／Ｒ）スイツチと、このＥ／Ｒス
イツチの信号入力端子に接続された送信機と、ホ
モダイン受信機とを備え、Ｅ／Ｒスイツチの制御
入力端子は、反射信号遅延時間τに比例する繰返
し周期TRを有する信号を発生する周期信号発生
器に接続され、送信機は、反射信号の遅延時間τ
に比例する繰返し周期Tnを有する鋸波状歯信号
変調器を含み、ホモダイン受信機は音声周波数帯
域幅器と、反射信号を得てその反射信号をトラツ
キングする回路とを含み、それらの回路は地面か
らの高度を表わす測定信号と制御信号とを発生
し、この制御信号は送信変調器と、それらの素子
により供給される信号の繰返し周期をそれぞれ変
えるようにＥ／Ｒスイツチを制御する信号の発生
器とに供給される。
送信−受信（Ｅ／Ｒ）スイツチと、このＥ／Ｒス
イツチの信号入力端子に接続された送信機と、ホ
モダイン受信機とを備え、Ｅ／Ｒスイツチの制御
入力端子は、反射信号遅延時間τに比例する繰返
し周期TRを有する信号を発生する周期信号発生
器に接続され、送信機は、反射信号の遅延時間τ
に比例する繰返し周期Tnを有する鋸波状歯信号
変調器を含み、ホモダイン受信機は音声周波数帯
域幅器と、反射信号を得てその反射信号をトラツ
キングする回路とを含み、それらの回路は地面か
らの高度を表わす測定信号と制御信号とを発生
し、この制御信号は送信変調器と、それらの素子
により供給される信号の繰返し周期をそれぞれ変
えるようにＥ／Ｒスイツチを制御する信号の発生
器とに供給される。
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。
る。
第１図は従来の単一アンテナ電波高度計の簡略
化したブロツク図である。
化したブロツク図である。
指向性送受信アンテナ１１０がサーキユレータ
１２０に接続される。このサーキユレータ１２０
の入力端子はFM／AM送信機に接続され、サー
キユレータの出力端子はホモダイン受信機に接続
される。送信機はバラクタ（可変容量ダイオー
ド）素子により同調できるガン発振器１７０で形
成される。変調器１４０により与えられる一定繰
返し周期の三角波信号により送信周波数は直接的
に変えられる。受信機は無線周波数検波器１５０
を有する。その検波器においては、アンテナの
T.O.S.（定在波率）により反射された送信信号の
一部によりローカル信号が得られる。無線周波数
検波器の出力信号はプロセツサ１６０へ与えられ
る。このプロセツサは、ローカル信号と地面によ
り反射された反写信号のうなり周波数（このうな
り周波数は、ローカル信号の周波数と反射信号の
周波数との差で与えられる）をカウントするカウ
ントを含む。この周波数カウンタは直流出力信号
Vsを出力する。この出力信号の大きさは地面か
らの高度Ｈに比例する。
１２０に接続される。このサーキユレータ１２０
の入力端子はFM／AM送信機に接続され、サー
キユレータの出力端子はホモダイン受信機に接続
される。送信機はバラクタ（可変容量ダイオー
ド）素子により同調できるガン発振器１７０で形
成される。変調器１４０により与えられる一定繰
返し周期の三角波信号により送信周波数は直接的
に変えられる。受信機は無線周波数検波器１５０
を有する。その検波器においては、アンテナの
T.O.S.（定在波率）により反射された送信信号の
一部によりローカル信号が得られる。無線周波数
検波器の出力信号はプロセツサ１６０へ与えられ
る。このプロセツサは、ローカル信号と地面によ
り反射された反写信号のうなり周波数（このうな
り周波数は、ローカル信号の周波数と反射信号の
周波数との差で与えられる）をカウントするカウ
ントを含む。この周波数カウンタは直流出力信号
Vsを出力する。この出力信号の大きさは地面か
らの高度Ｈに比例する。
第２図は電波高度計の基本的な構造を示すブロ
ツク図である指向性アンテナ１は送−受スイツチ
２に接続される。この送−受スイツチ２により送
信信号Eeを周期的に放射することと、地面から
反射された信号Erを受信することを行えるように
する。送−受スイツチは入力端子Ｅと、出力端子
Ｒと、制御入力端子Ｃとを有する。この電波高度
計の送信機はＥ／Ｒスイツチの入力端子Ｅに接続
される。送信機は方向性結合器３と、無線周波数
発振器４と、変調器５とを有する。それらの素子
３，４，５は直列接続される。無線周波数発振器
４は搬送周波数Fcを発振する。この無線周波数発
振器４は搬送周波数Fcを一定の最大周波数偏移
△Fmだけ直線変調する電子的手段を有する。変
調器５は周期的な鋸歯状波信号を発生する。変調
器５は、地面により反射されて、アンテナにより
受信された反射信号の遅延時間τに比例して鋸歯
状波信号の周期Tmを変える電子装置を有する。
この電波高度計の受信機はホモダイン型であつ
て、Ｅ／Ｒスイツチの出力端子Ｒに接続される。
この受信機は平衡無線周波混合器６と、音声周期
帯域増幅器７と、アンテナにより受信された高度
反射信号を得て、トラツキングする回路８とを有
する。それらの素子６，７，８は直列接続され
る。平衡無線周波数混合器６の基準入力端子が送
信機の方向性結合器３に接続される。それらの回
路８は反射信号の遅延時間τを表わす測定信号
VHを発生する。その遅延時間τは地上からの高
度に比例する。Ｅ／Ｒスイツチを制御する手段は
周期信号の発生器９により構成される。その周期
信号の繰返し周期TRは反射信号の遅延時間τに
比例する。最後に、反射信号を得てトラツキング
する回路８は、制御信号VRを、送信変調器５と、
Ｅ／Ｒスイツチを制御する信号の発生器９とに供
給する。
ツク図である指向性アンテナ１は送−受スイツチ
２に接続される。この送−受スイツチ２により送
信信号Eeを周期的に放射することと、地面から
反射された信号Erを受信することを行えるように
する。送−受スイツチは入力端子Ｅと、出力端子
Ｒと、制御入力端子Ｃとを有する。この電波高度
計の送信機はＥ／Ｒスイツチの入力端子Ｅに接続
される。送信機は方向性結合器３と、無線周波数
発振器４と、変調器５とを有する。それらの素子
３，４，５は直列接続される。無線周波数発振器
４は搬送周波数Fcを発振する。この無線周波数発
振器４は搬送周波数Fcを一定の最大周波数偏移
△Fmだけ直線変調する電子的手段を有する。変
調器５は周期的な鋸歯状波信号を発生する。変調
器５は、地面により反射されて、アンテナにより
受信された反射信号の遅延時間τに比例して鋸歯
状波信号の周期Tmを変える電子装置を有する。
この電波高度計の受信機はホモダイン型であつ
て、Ｅ／Ｒスイツチの出力端子Ｒに接続される。
この受信機は平衡無線周波混合器６と、音声周期
帯域増幅器７と、アンテナにより受信された高度
反射信号を得て、トラツキングする回路８とを有
する。それらの素子６，７，８は直列接続され
る。平衡無線周波数混合器６の基準入力端子が送
信機の方向性結合器３に接続される。それらの回
路８は反射信号の遅延時間τを表わす測定信号
VHを発生する。その遅延時間τは地上からの高
度に比例する。Ｅ／Ｒスイツチを制御する手段は
周期信号の発生器９により構成される。その周期
信号の繰返し周期TRは反射信号の遅延時間τに
比例する。最後に、反射信号を得てトラツキング
する回路８は、制御信号VRを、送信変調器５と、
Ｅ／Ｒスイツチを制御する信号の発生器９とに供
給する。
第３図は電波高度計の主信号のタイミング図を
示す。曲線Ａは変調器５により供給される変調信
号Vm(t)の波形を示す。それらの鋸歯状波変調信
号は次式で与えられる繰返し周波数Tmを有す
る。
示す。曲線Ａは変調器５により供給される変調信
号Vm(t)の波形を示す。それらの鋸歯状波変調信
号は次式で与えられる繰返し周波数Tmを有す
る。
Tm＝km τ′
ここに、τに反写信号の遅延時間である。ま
た、kmは比例係数であり、 Km＝ΔFm／fb で与えられる。なお、ΔFmは上述の最大周波数
偏移であり、fbは後述のうなり周波数である。変
調信号Vm(t)の振幅は一定である。無線周波数発
生器４の搬送周波数Fcの周波数偏移△fm(t)は式
で与えられる。
た、kmは比例係数であり、 Km＝ΔFm／fb で与えられる。なお、ΔFmは上述の最大周波数
偏移であり、fbは後述のうなり周波数である。変
調信号Vm(t)の振幅は一定である。無線周波数発
生器４の搬送周波数Fcの周波数偏移△fm(t)は式
で与えられる。
△fm(t)＝Kv・Vm(t)
曲線Ｂは、信号発生器９により供給されてＥ／
Ｒスイツチを制御する信号Vcの波形を示す。こ
の制御信号の持続時間Teと間隔Trはほぼ等し
く、それの繰返し周期TRは次式で与えられる。
Ｒスイツチを制御する信号Vcの波形を示す。こ
の制御信号の持続時間Teと間隔Trはほぼ等し
く、それの繰返し周期TRは次式で与えられる。
TR＝（Tc＋Tr）＝2τ
ここに、τは反射信号の進行時間であつて、次
式で与えられる。
式で与えられる。
τ＝2H／ｃ
ここに、Ｈは地面からの高度、ｃは電磁波の伝
播速度である。
播速度である。
信号Vcが高レベルの時はＥ／Ｒスイツチが送
信位置にあり、信号Vcが低レベルの時はＥ／Ｒ
スイツチが受信位置にあると仮定する。
信位置にあり、信号Vcが低レベルの時はＥ／Ｒ
スイツチが受信位置にあると仮定する。
曲線Ｃはアンテナ１により放射された信号Ee
の波形を示す。それらの信号Eeの持続時間は
TR／２＝τに等しく、搬送周波数Fcは時間の関
数として直線的に変化する。
の波形を示す。それらの信号Eeの持続時間は
TR／２＝τに等しく、搬送周波数Fcは時間の関
数として直線的に変化する。
曲線ＤはＥ／Ｒスイツチの出力端子Ｒにおける
無線周波数信号E′rの波形を示す。それらの信号
E′rの電力Prの次式で与えられる。
無線周波数信号E′rの波形を示す。それらの信号
E′rの電力Prの次式で与えられる。
Pr＝PeGλ2cσ0／（4π）2H2
ここに、Pe＝送信機の無線周波数発生器の出
力信号の電力、Ｇ＝アンテナの利得、λc＝送信
搬送周波数Fcに対応する波長、σ0＝地面の反射
率、Ｈ＝地面からの高度である。
力信号の電力、Ｇ＝アンテナの利得、λc＝送信
搬送周波数Fcに対応する波長、σ0＝地面の反射
率、Ｈ＝地面からの高度である。
この無線周波数信号E′rは、平衡無線周波混合
器６に入力される。また、この平衡無線周波数混
合器６は、方向性結合器３から搬送周波数Fcを
入力する。そして、無線周波数信号E′rと搬送周
波数Fcを混合することにより、うなり周波数fbを
生成する。すなわち、うなり周波数fbの値は、無
線周波数信号E′rの周波数と搬送周波数Fcとの差
で与えられる。また、このうなり周波数fbは、次
式のように表すことができる。
器６に入力される。また、この平衡無線周波数混
合器６は、方向性結合器３から搬送周波数Fcを
入力する。そして、無線周波数信号E′rと搬送周
波数Fcを混合することにより、うなり周波数fbを
生成する。すなわち、うなり周波数fbの値は、無
線周波数信号E′rの周波数と搬送周波数Fcとの差
で与えられる。また、このうなり周波数fbは、次
式のように表すことができる。
fb＝ΔFm／Tm・τ＝ΔFm／km＝cte
曲線Ｅは音声周波器帯域器７の出力端子におけ
る信号E″rの波形を示す。かかる信号E″rの周波
数は、以下の理由により、うなり周波数fbに等し
くなる。
る信号E″rの波形を示す。かかる信号E″rの周波
数は、以下の理由により、うなり周波数fbに等し
くなる。
音声周期帯域増幅器７の入力信号のスペクトラ
ムは線スペクトラムであつて、最も強い線はうな
り周波数fbによる線である。音声周波数増幅器７
の通過帯域はこのうなり周波数fbを中心周波数と
し、それの上側遮断周波数fcHは fb＜fcH＜Fr−fb であるようなものである。ここで、Frは、ｋ＝０
のときのFRである。
ムは線スペクトラムであつて、最も強い線はうな
り周波数fbによる線である。音声周波数増幅器７
の通過帯域はこのうなり周波数fbを中心周波数と
し、それの上側遮断周波数fcHは fb＜fcH＜Fr−fb であるようなものである。ここで、Frは、ｋ＝０
のときのFRである。
この結果として、上側遮断周波数fcHによるフ
イルタリングによつてうなり周波数fb以外のすべ
ての周波数が除去されるので、音声周波期帯域増
幅器の出力端子においては、信号E″rは時間Tm
の間連続となる。
イルタリングによつてうなり周波数fb以外のすべ
ての周波数が除去されるので、音声周波期帯域増
幅器の出力端子においては、信号E″rは時間Tm
の間連続となる。
変調信号の繰返し周期TmとＥ／Ｒスイツチの
スイツチング周期TRとの比は一定であつて、
Km／２に等しい。
スイツチング周期TRとの比は一定であつて、
Km／２に等しい。
高度Ｈと、電波高度計のパラメータ△Fn、Tn、
fbは次式で関連づけられる。
fbは次式で関連づけられる。
Ｈ＝cfb／２△Fm・Tm
高度Ｈが低くなると、送信機の周波数変調鋸歯
状波の周期Tmがそれに比例して短くなる。この
ことから、この電波高度計により測定される最低
高度はほぼ次式で与えられる。fbTn＝１の条件
下で Hmin＝ｃ／２△Fm 説明のために、送信機の周波数偏移ΔFmが
100MHzに等しいとすると、 Hmin＝1.5メートル となる。この場合には遅延時間τ＝10-2マイクロ
秒となる。そうすると、繰返し周波数FRは、FR
＝１／TR＝１／（2τ）であるから、50MHzに等
しくなる。
状波の周期Tmがそれに比例して短くなる。この
ことから、この電波高度計により測定される最低
高度はほぼ次式で与えられる。fbTn＝１の条件
下で Hmin＝ｃ／２△Fm 説明のために、送信機の周波数偏移ΔFmが
100MHzに等しいとすると、 Hmin＝1.5メートル となる。この場合には遅延時間τ＝10-2マイクロ
秒となる。そうすると、繰返し周波数FRは、FR
＝１／TR＝１／（2τ）であるから、50MHzに等
しくなる。
高度Ｈが高くなると、鋸歯状波信号の周期Tn
が長くなり、Ｅ／Ｒスイツチを制御する信号の繰
返し信号FRが低くなる。その結果、うなり信号
の標本化周波数fbがシヤノン基準
（Shannoncriterion） fb≦FR／２ を満たすためには、この電波高度計により測定さ
れる最高高度Hmaxの測定に上限が課される。こ
の高度Hmaxは次式で与えられる。
が長くなり、Ｅ／Ｒスイツチを制御する信号の繰
返し信号FRが低くなる。その結果、うなり信号
の標本化周波数fbがシヤノン基準
（Shannoncriterion） fb≦FR／２ を満たすためには、この電波高度計により測定さ
れる最高高度Hmaxの測定に上限が課される。こ
の高度Hmaxは次式で与えられる。
Hmax＝Ｃ／4FRnio＝Ｃ／8fb
説明のために、fb＝20kHzとするとHmaxは
1875メートルとなる。しかし、次式で示されるよ
うな、一般的な「対遮へい（anti−eclipse）」条
件を考慮すると、測定が可能な高度の最大値は高
くできる。
1875メートルとなる。しかし、次式で示されるよ
うな、一般的な「対遮へい（anti−eclipse）」条
件を考慮すると、測定が可能な高度の最大値は高
くできる。
TR＝2τ／（2k＋１）
ここで、ｋは０を含む整数である。
このようにして、最高高度Hmaxは以下のよう
な一般式で与えられる。
な一般式で与えられる。
Hmax＝Ｃ／8.fb（2k＋１）
最後に、先に示した式Tm＝km τにおいて、
比例係数kmは分数とすることができることにも
注意すべきである。
比例係数kmは分数とすることができることにも
注意すべきである。
再び第２図に参照する。この図においてこれか
ら説明している構造上の諸特性を見ることができ
る。アンテナにより反射されて受信機へ向かう送
信信号のレベルはＥ／Ｒスイツチにより阻止され
るから、指向性アンテナ１のT.O.Sは重要なパラ
メータではない。したがつて、アンテナは印刷回
路技術に従つて形成された放射スリツトにより形
成できる。無線周波数発振器４はバラクタ素子に
結合されているガン素子により形成できる。受信
機の無線周波混合器６は、送信発信器の振幅の変
動から生ずる寄生ノイズを制御するように、平衡
型となつている。方向性結合器３と平衡混合器６
との間に電気長と、他方、方向性結合器３とアン
テナを介しての平衡混合器６の信号入力端子の間
の電気長とをそれぞれ等しくすることが常に好ま
しい。音声周期帯域増幅器７は鋸歯状変調信号の
周波数を効果的に除去せねばならず、鋸歯状変調
信号の周期Tmに等しい接続時間を有するうなり
信号E″rを送らなければならない。
ら説明している構造上の諸特性を見ることができ
る。アンテナにより反射されて受信機へ向かう送
信信号のレベルはＥ／Ｒスイツチにより阻止され
るから、指向性アンテナ１のT.O.Sは重要なパラ
メータではない。したがつて、アンテナは印刷回
路技術に従つて形成された放射スリツトにより形
成できる。無線周波数発振器４はバラクタ素子に
結合されているガン素子により形成できる。受信
機の無線周波混合器６は、送信発信器の振幅の変
動から生ずる寄生ノイズを制御するように、平衡
型となつている。方向性結合器３と平衡混合器６
との間に電気長と、他方、方向性結合器３とアン
テナを介しての平衡混合器６の信号入力端子の間
の電気長とをそれぞれ等しくすることが常に好ま
しい。音声周期帯域増幅器７は鋸歯状変調信号の
周波数を効果的に除去せねばならず、鋸歯状変調
信号の周期Tmに等しい接続時間を有するうなり
信号E″rを送らなければならない。
獲得およびトラツキング回路８は第１と第２の
２つのモードで動作する。
２つのモードで動作する。
第１のモードにおいては、帯域増幅器の通過帯
域中に反射信号が存在することを検出するため
に、信号VHの値を、最小限と最大限の間で変化
させる。
域中に反射信号が存在することを検出するため
に、信号VHの値を、最小限と最大限の間で変化
させる。
第２のモードにおいては、反射信号の周波数と
最低うなり周波数fbとの周波数の差が測定され
る。そして、この差から求められる高度の変化量
ΔHを積分することによつて求めた実際の高度Ｈ
を用いて、測定信号VHを得る。
最低うなり周波数fbとの周波数の差が測定され
る。そして、この差から求められる高度の変化量
ΔHを積分することによつて求めた実際の高度Ｈ
を用いて、測定信号VHを得る。
第４図はアンテナ・スイツチの一実施例を示す
ブロツク図である。アンテナ・スイツチ２は信号
入力信号Ｅと、信号出力端子Ｒと、信号入力／出
力端子Ａとを有する。この信号入力／出力端子Ａ
はサーキユレータ２０に接続される。このサーキ
ユレータは入力端子ａと出力端子ｂを有する。ス
イツチ２の入力チヤネルは第１のゲート２１と、
このゲートに直列接続される一方向アイソレータ
２２とを有する。アイソレータ２２はサーキユレ
ータ２０の入力端子ａに接続される。サーキユレ
ータの出力端子ｂに接続されるアンテナ・スイツ
チの出力チヤネルは一方向アイソレータ２３と、
このアイソレータに直列制続された第２のゲート
２４とを有する。第１のゲートの制御入力端子へ
は制御信号Vcが直接与えられ、第２のゲートの
制御入力端子へは制御信号Vcがインバータ２５
を介して与えられる。第１のゲート機能は、送信
機の発振器により持続無線周波数信号を断続する
ことである。第２のゲートの機能は、アイソレー
タに組合されて、送信期間中に受信機を分離する
ことである。好適な実施例においては、アンテ
ナ・スイツチの２つの各信号入力端子の入力イン
ピーダンスは２つのスイツチング状態において一
定に保たれる。
ブロツク図である。アンテナ・スイツチ２は信号
入力信号Ｅと、信号出力端子Ｒと、信号入力／出
力端子Ａとを有する。この信号入力／出力端子Ａ
はサーキユレータ２０に接続される。このサーキ
ユレータは入力端子ａと出力端子ｂを有する。ス
イツチ２の入力チヤネルは第１のゲート２１と、
このゲートに直列接続される一方向アイソレータ
２２とを有する。アイソレータ２２はサーキユレ
ータ２０の入力端子ａに接続される。サーキユレ
ータの出力端子ｂに接続されるアンテナ・スイツ
チの出力チヤネルは一方向アイソレータ２３と、
このアイソレータに直列制続された第２のゲート
２４とを有する。第１のゲートの制御入力端子へ
は制御信号Vcが直接与えられ、第２のゲートの
制御入力端子へは制御信号Vcがインバータ２５
を介して与えられる。第１のゲート機能は、送信
機の発振器により持続無線周波数信号を断続する
ことである。第２のゲートの機能は、アイソレー
タに組合されて、送信期間中に受信機を分離する
ことである。好適な実施例においては、アンテ
ナ・スイツチの２つの各信号入力端子の入力イン
ピーダンスは２つのスイツチング状態において一
定に保たれる。
第５図は第４図に示すＥ／Ｒスイツチの第１の
ゲート２１のようなゲートの構造の一例を示すブ
ロツク図である。このゲートは信号入力端子Ｅと
制御入力端子Ｃを有する。信号入力端子Ｅと一方
向アイソレータ２２の間の接続は分離コンデンサ
ＣとダイオードＤ１の直列回路を介して行われ
る。コンデンサＣとダイオードＤ１の共通接続点
はダイオードＤ２と、無線周波数信号Eeを阻止
する第１の阻止２１ａとに接続される。ダイオー
ドＤ２はインピーダンスZcを直列に介して接地
される。インピーダンスZcの値はアンテナの入
力インピーダンスに等しい。第１の阻止素子２１
ａは制御信号Vcの信号源に接続される。ダイオ
ードＤ１と一方向アイソレータ２２の共通接続点
に第２の阻止素子２１ｂが接続される。
ゲート２１のようなゲートの構造の一例を示すブ
ロツク図である。このゲートは信号入力端子Ｅと
制御入力端子Ｃを有する。信号入力端子Ｅと一方
向アイソレータ２２の間の接続は分離コンデンサ
ＣとダイオードＤ１の直列回路を介して行われ
る。コンデンサＣとダイオードＤ１の共通接続点
はダイオードＤ２と、無線周波数信号Eeを阻止
する第１の阻止２１ａとに接続される。ダイオー
ドＤ２はインピーダンスZcを直列に介して接地
される。インピーダンスZcの値はアンテナの入
力インピーダンスに等しい。第１の阻止素子２１
ａは制御信号Vcの信号源に接続される。ダイオ
ードＤ１と一方向アイソレータ２２の共通接続点
に第２の阻止素子２１ｂが接続される。
第２のゲート２４の構造は第１のゲート２１の
構造と同じにできる。
構造と同じにできる。
第６図は、サーキユレータと一方向アイソレー
タを無くしたＥ／Ｒスイツチの一実施例を示すブ
ロツク図である。実際に、ダイオードＤ１と
D′１のスイツチング速度が速い時は、送信機と
受信機をアンテナ１から周期的に分離できる。
タを無くしたＥ／Ｒスイツチの一実施例を示すブ
ロツク図である。実際に、ダイオードＤ１と
D′１のスイツチング速度が速い時は、送信機と
受信機をアンテナ１から周期的に分離できる。
Ｅ／Ｒスイツチは集積回路で構成でき、雑誌
「マイクロ波ジヤーナル（Microwave Journal）」
1982年11月号60ページ所載のアヤスリ（Y.
AYASLI）の「GaAsFETによるマイクロ波のス
イツチング（Microwave Switching with Ga
As FETs）」と題する論文に記述されているよう
にFET−AsGsスイツチング素子を使用する。そ
のスイツチはナノ秒以内でスイツチング速度に達
することができ、数ワツトのレベルの無線周波数
信号を切換える。
「マイクロ波ジヤーナル（Microwave Journal）」
1982年11月号60ページ所載のアヤスリ（Y.
AYASLI）の「GaAsFETによるマイクロ波のス
イツチング（Microwave Switching with Ga
As FETs）」と題する論文に記述されているよう
にFET−AsGsスイツチング素子を使用する。そ
のスイツチはナノ秒以内でスイツチング速度に達
することができ、数ワツトのレベルの無線周波数
信号を切換える。
第７図は受信機音声周期帯域増幅器７の別の実
施例を示すブロツク図である。この実施例におい
ては、この音声周期帯域増幅器は低雑音前置増幅
器７０と、ゲート回路７１と、帯域フイルタ７２
と、出力増幅器７３とを有する。ゲート回路７１
の制御入力端子は、Ｅ／Ｒスイツチを制御する信
号の発生器へ、インバータ７４を介して接続され
る。ゲート回路７１の機能は、送信期間Teの間
は受信機と送信機を分離し、受信機のノイズ信号
のレベルを低くすることである。
施例を示すブロツク図である。この実施例におい
ては、この音声周期帯域増幅器は低雑音前置増幅
器７０と、ゲート回路７１と、帯域フイルタ７２
と、出力増幅器７３とを有する。ゲート回路７１
の制御入力端子は、Ｅ／Ｒスイツチを制御する信
号の発生器へ、インバータ７４を介して接続され
る。ゲート回路７１の機能は、送信期間Teの間
は受信機と送信機を分離し、受信機のノイズ信号
のレベルを低くすることである。
第８図は送信機の変調器と、Ｅ／Ｒスイツチを
制御する信号の発生器との一実施例を示すブロツ
ク図である。制御信号Vcの発生器９ａは、高度
Ｈとともに小さくなる制御信号信号VRを受けて、
クロツク信号V′cを形成する電圧／周波数変換器
（Ｖ／Ｆ）９０を有する。そのクロツク信号の繰
返し周期TR／２は制御信号の大きさに比例する。
クロツク信号V′cの２分の１分周回路９１へ与え
られる。この分周回路９１は制御信号VcをＥ／
Ｒスイツチ２へ与える。Ｅ／Ｒスイツチ２のフオ
ーム係数は半分に等しい。送信機の無線周波発生
器４の変調器５ａはデジタル形式で構成される。
この変調器５ａは法２Nのカウンタ５０を構成す
る。このカウンタ５０はデジタル−アンテナ変換
器（Ｎ／Ａ）５０に接続される。このデジタル−
アンテナ変換器の出力信号V′mは無線周波数発振
器４の周波数制御入力端子へ与えられる。
制御する信号の発生器との一実施例を示すブロツ
ク図である。制御信号Vcの発生器９ａは、高度
Ｈとともに小さくなる制御信号信号VRを受けて、
クロツク信号V′cを形成する電圧／周波数変換器
（Ｖ／Ｆ）９０を有する。そのクロツク信号の繰
返し周期TR／２は制御信号の大きさに比例する。
クロツク信号V′cの２分の１分周回路９１へ与え
られる。この分周回路９１は制御信号VcをＥ／
Ｒスイツチ２へ与える。Ｅ／Ｒスイツチ２のフオ
ーム係数は半分に等しい。送信機の無線周波発生
器４の変調器５ａはデジタル形式で構成される。
この変調器５ａは法２Nのカウンタ５０を構成す
る。このカウンタ５０はデジタル−アンテナ変換
器（Ｎ／Ａ）５０に接続される。このデジタル−
アンテナ変換器の出力信号V′mは無線周波数発振
器４の周波数制御入力端子へ与えられる。
第１０図は第８図を参照して説明した変調器５
ａの信号と信号発生器９ａの信号のタイミング図
である。Ｖ／Ｆ変換器の出力信号V′cは繰返し周
期がTR／２＝τ＝2H／ｃであるクロツク信号で
ある。Ｅ／Ｒスイツチを制御する信号Vcは繰返
し周期がTRである方形波信号であつて、この信
号Vcが高レベルの時に送信信号Ecがアンテナ１
へ送られる。送信信号を変調する信号V′mは繰返
し周期Tm＝2(N-1)TRである階段状信号がある。
この段階状信号の各段の間の大きさは△V′m（2N
−１）である。送信機の周波数ジヤンプは等し
く、その値はうなり周波数fbである。
ａの信号と信号発生器９ａの信号のタイミング図
である。Ｖ／Ｆ変換器の出力信号V′cは繰返し周
期がTR／２＝τ＝2H／ｃであるクロツク信号で
ある。Ｅ／Ｒスイツチを制御する信号Vcは繰返
し周期がTRである方形波信号であつて、この信
号Vcが高レベルの時に送信信号Ecがアンテナ１
へ送られる。送信信号を変調する信号V′mは繰返
し周期Tm＝2(N-1)TRである階段状信号がある。
この段階状信号の各段の間の大きさは△V′m（2N
−１）である。送信機の周波数ジヤンプは等し
く、その値はうなり周波数fbである。
第９図は第８図に示す変調器の変更例を示すブ
ロツク図である。この変更例においては、Ｅ／Ｒ
スイツチを制御する信号Vcの発生器は前記した
信号発生器と同じである。変調器９ｂは法２N-1
カウンタ５０ａを有する。このカウンタは分周器
９１の出力端子とＤ／Ａ変換器５１ａに接続され
る。Ｄ／Ａ変換器５１ａは変調信号V″mを送信
機の無線周波数器４へ与える。
ロツク図である。この変更例においては、Ｅ／Ｒ
スイツチを制御する信号Vcの発生器は前記した
信号発生器と同じである。変調器９ｂは法２N-1
カウンタ５０ａを有する。このカウンタは分周器
９１の出力端子とＤ／Ａ変換器５１ａに接続され
る。Ｄ／Ａ変換器５１ａは変調信号V″mを送信
機の無線周波数器４へ与える。
第１１図は変調器５ｂの信号のタイミング図
で、Ｅ／Ｒスイツチを制御する信号Vcの発生器
９ａの信号に対して示されている。変調信号
V″mは繰返し周期がTm＝2(N-1)である階段状信
号であつて、各階段のレベルは、V″m（2(N-1)−
１）に等しい。
で、Ｅ／Ｒスイツチを制御する信号Vcの発生器
９ａの信号に対して示されている。変調信号
V″mは繰返し周期がTm＝2(N-1)である階段状信
号であつて、各階段のレベルは、V″m（2(N-1)−
１）に等しい。
第１は従来の単一アンテナ電波高度計の簡略化
したブロツク図、第２図は本発明の電波高度計の
基本構造を示すブロツク図、第３図は電波高度計
の素子により発生された主信号のタイミング図、
第４図はＥ／Ｒスイツチの一実施例を示す回路
図、第５図はＥ／Ｒスイツチのゲート回路の一実
施例の回路図、第６図はＥ／Ｒスイツチの変更例
の回路図、第７図は受信機の音声周期帯域増幅器
の一実施例のブロツク図、第８図は送信変調器と
Ｅ／Ｒスイツチ制御信号発生器との一実施例のブ
ロツク図、第９図は送信変調器の変更例を示すブ
ロツク図、第１０図は第８図に示す変調器と信号
発生器により発生される信号のタイミング図、第
１１図は第９図に示す変調器により発生される信
号のタイミング図である。 １……アンテナ、２……送−受スイツチ、３…
…方向性結合器、４……無線周波発振器、５，５
ａ，６……無線周波数混合器、７……音声周期帯
域増幅器、８……高度反射信号を受けてトラツキ
ングする回路、９ａ……スイツチ２の制御信号発
生器、９ｂ……変調器。
したブロツク図、第２図は本発明の電波高度計の
基本構造を示すブロツク図、第３図は電波高度計
の素子により発生された主信号のタイミング図、
第４図はＥ／Ｒスイツチの一実施例を示す回路
図、第５図はＥ／Ｒスイツチのゲート回路の一実
施例の回路図、第６図はＥ／Ｒスイツチの変更例
の回路図、第７図は受信機の音声周期帯域増幅器
の一実施例のブロツク図、第８図は送信変調器と
Ｅ／Ｒスイツチ制御信号発生器との一実施例のブ
ロツク図、第９図は送信変調器の変更例を示すブ
ロツク図、第１０図は第８図に示す変調器と信号
発生器により発生される信号のタイミング図、第
１１図は第９図に示す変調器により発生される信
号のタイミング図である。 １……アンテナ、２……送−受スイツチ、３…
…方向性結合器、４……無線周波発振器、５，５
ａ，６……無線周波数混合器、７……音声周期帯
域増幅器、８……高度反射信号を受けてトラツキ
ングする回路、９ａ……スイツチ２の制御信号発
生器、９ｂ……変調器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 繰返し周期がTnの周波数変調信号を供給す
る変調器と、この変調器から入力した前記周波数
変調信号に基づいて周波数偏移Δfm(t)を決定し
て連続的な周波数変調波を送信する無線周波数発
振器とを有する送信機と、 直列に接続された、無線周波数混合器と、出力
信号の周波数が前記無線周波数発振器の出力する
周波数と受信した反射信号の周波数とを混合して
得たうなり周波数fbである音声周期帯域増幅器
と、前記出力信号の供給を受けて前記反射信号の
取り込みとトラツキングとを行い前記反射信号の
遅延時間τを表す出力信号VHを出力するトラツ
キング回路とを備えたホモダイン受信機と、 単一アンテナを前記送信機および前記ホモダイ
ン受信機に接続し、繰返し周期TRの周期信号を
発生させる周期信号発生器に制御される送−受ス
イツチと、を具備し、 前記トラツキング回路がさらに繰返し周期TR
およびTnを制御するために制御出力信号VRを出
力し、これにより前記無線周波数発生器から送ら
れた信号の繰返し周期TRが前記遅延時間τの関
数として TR＝２／2k＋１τ（ｋは０を含む整数） で表され、変調信号の繰返し周期Tnが、うなり
周波数fbが一定となるような比例係数knで前記遅
延時間τに比例することを特徴とする単一アンテ
ナ周波数変調電波高度計。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電波高度計であ
つて、前記繰返し周期Tnが鋸歯状波信号発生器
によつて与えられることを特徴とする単一アンテ
ナ周波数変調電波高度計。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の電波高度計であ
つて、前記鋸歯状歯発生器はアナログ信号発生器
であることを特徴とする単一アンテナ周波数変調
電波高度計。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の電波高度計であ
つて、送信変調器の前記鋸歯状波発生器はデジタ
ル信号発生器であり、このデジタル信号発生器は
直列接続されたパルスカウンタおよびデジタル・
アナログ変換器を備えることを特徴とする単一ア
ンテナ周波数変調電波高度計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8410350 | 1984-06-29 | ||
| FR8410350A FR2566921B1 (fr) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | Radioaltimetre a modulation de frequence |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6120876A JPS6120876A (ja) | 1986-01-29 |
| JPH0566991B2 true JPH0566991B2 (ja) | 1993-09-22 |
Family
ID=9305623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60143824A Granted JPS6120876A (ja) | 1984-06-29 | 1985-06-29 | 単一アンテナ周波数変調電波高度計 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4739330A (ja) |
| EP (1) | EP0170557B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6120876A (ja) |
| CA (1) | CA1247216A (ja) |
| DE (1) | DE3579272D1 (ja) |
| FR (1) | FR2566921B1 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2622021B1 (fr) * | 1987-10-16 | 1990-05-04 | Trt Telecom Radio Electr | Dispositif pour mesurer la distance " h " qui le separe d'un objet |
| FR2633725B1 (fr) * | 1988-07-01 | 1991-01-25 | Trt Telecom Radio Electr | Systeme radar radioaltimetrique a onde continue modulee en frequence |
| FR2677824B1 (fr) * | 1991-06-14 | 1993-08-20 | Thomson Csf | Dispositif de controle d'une boucle de phase a changement de frequence. |
| US5387917A (en) * | 1992-12-11 | 1995-02-07 | Honeywell Inc. | Radar fuze |
| DE4400623A1 (de) * | 1994-01-12 | 1995-07-13 | Conner Joe Scott O | Vorrichtung zur Entfernungsmessung durch Radar |
| US5477226A (en) * | 1994-05-09 | 1995-12-19 | Honeywell Inc. | Low cost radar altimeter with accuracy enhancement |
| FR2741958B1 (fr) * | 1995-12-04 | 1998-01-30 | Aerospatiale | Radioaltimetre protege contre diverses detections |
| US5719581A (en) * | 1996-02-12 | 1998-02-17 | Alliedsignal, Inc. | Low-cost radio altimeter |
| US6043758A (en) * | 1996-02-12 | 2000-03-28 | Alliedsignal Inc. | Terrain warning system |
| JP3347571B2 (ja) * | 1996-03-12 | 2002-11-20 | 富士通株式会社 | レーダ装置 |
| US6295025B1 (en) | 1998-11-09 | 2001-09-25 | Smith Technologies Development, Llc | System for measuring and displaying three-dimensional characteristics of electromagnetic waves |
| JP4111667B2 (ja) * | 2000-09-26 | 2008-07-02 | 富士通テン株式会社 | Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 |
| US6426717B1 (en) | 2001-05-11 | 2002-07-30 | Rockwell Collins, Inc. | Single antenna FM radio altimeter operating in a continuous wave mode and an interrupted continuous wave mode |
| US20040002843A1 (en) * | 2002-05-13 | 2004-01-01 | Consolidated Global Fun Unlimited, Llc | Method and system for interacting with simulated phenomena |
| US7233278B2 (en) * | 2004-09-10 | 2007-06-19 | Rosemount Tank Radar Ab | Radar level gauge with switch for selecting transmitter or receiver mode |
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