JPH0611299A - 近接信管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、磁気作動式の近接信管装置に関
し、送信コイルと受信コイルの間に高レベルの電磁場を
必要とせず、装着上のケーシングの影響を少なくすると
共に誤作動の発生を防止し、ひいては移動体に近接する
目標物体を正確に検知して起爆タイミング信号を最適な
タイミングで送出することを目的とする。 【構成】 符号化２位相ランダム信号Ｃ１を遅延させた
信号Ｃ２に対し所定周波数の信号Ｆを用いて符号化変調
を行い、この変調信号Ｍ１によって高周波磁界を空中に
分布発射させ、該高周波磁界によって目標物体３０の金
属部の表面Ｓに流れる渦電流Ｉｒにより発生する干渉誘
導磁界により符号化変調信号Ｍ２を誘起させ、さらに２
つの信号に分配し、上記信号Ｃ２，Ｃ１との間で相関復
調を行い、その結果と本装置の内外の電磁環境に適応し
て設定されたスレッショルドレベルとの比較に基づいて
弾頭の弾薬の点火作動を指令するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、近接信管装置に係り、
特に、弾頭を搭載した移動体（例えば砲弾、ミサイル等
の飛翔体、魚雷等の水中航走体等）に搭載され、該移動
体が目標物体（例えば航空機、船舶等）に近接した時に
該弾頭の弾薬の点火作動を指令する磁気作動式の装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来知られている磁気作動式の近接信管
装置は、地球の磁界が金属表面の回りで歪むという現象
を利用し、その磁界の変化をコイルを用いて検知するシ
ステムを備えている。このような近接信管装置では、該
装置を搭載した移動体が金属部品を含む目標物体の近傍
を通過する時、上記システムにおいてコイルを通る磁界
が変化し、それによって該コイルに起電力が誘起され、
その大きさに応じて電流が発生するので、この電流を利
用して弾頭の点火回路に対し起爆タイミング信号を送出
している。

【０００３】また、他に知られている形態として、地球
の磁界を利用しないで、目標物体が金属性物体であれば
反応する近接信管装置がある。その一例は、例えば特開
昭６３−５５０３４号公報に開示されている。この装置
では、送信コイルと受信コイルを分離配置し、送信コイ
ルからの直接誘導される高レベルの電磁場からの誘起出
力信号と送信コイルへの駆動信号とにより相殺または零
化（ナル化）を行って平衡化し、目標物体を感知する干
渉誘導信号から分離して目標物体を検知するようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した磁気作動式の
近接信管装置では、地球の磁界の変化が極めて微小であ
るので、コイル内に誘起される起電力（すなわち電流）
もそれに応じて小さく、その電流を利用して起爆タイミ
ング信号を最適なタイミングで送出するのが困難である
という問題がある。つまり、目標物体から正確に規定さ
れた距離で弾頭の弾薬の点火作動を指令する装置として
実現することが困難であった。

【０００５】また、地球の磁界に依存しない形態の近接
信管装置では、飛翔体や水中航走体等への装着上、ケー
シングによるコイルの配置場所に制約があり、また、本
装置の周囲の影響を受けて零化（ナル化）の変動が生じ
るという課題がある。さらに水中航走体においては、航
走中における磁気的および電気的ノイズ成分が陸上での
調整時における磁気的および電気的ノイズ成分よりも大
きくなる。このため、目標物体の検出レベルの航走中の
ノイズに対する余裕度が小さくなり、ひいては不安定な
状態となり、誤爆するおそれがあるといった問題が生じ
る。

【０００６】また、従来の方式では陸上において磁気的
平衡の調整を行うことにより安全性を確保することが可
能であるが、航走中は磁気的な不平衡分および電気的ノ
イズ成分が増加して検出レベルの余裕度が低下し、それ
に伴って安全性も低下するので、近接信管装置の目標検
出の信頼性が低下するという問題点がある。本発明は、
かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、
送信コイルと受信コイルの間に高レベルの電磁場を必要
とせず、装着上のケーシングの影響を少なくすると共に
誤作動の発生を防止し、ひいては移動体に近接する目標
物体を正確に検知して起爆タイミング信号を最適なタイ
ミングで送出することができる近接信管装置を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明によれば、弾頭を搭載した移動体に搭載さ
れ、該移動体が目標物体に近接した時に該弾頭の弾薬の
点火作動を指令する装置であって、符号化された２位相
ランダム信号を発生する符号発生器と、該発生された符
号化２位相ランダム信号を所定ビットだけ遅延させる遅
延回路と、該遅延された符号化２位相ランダム信号に対
し所定周波数の信号により直接拡散変調を行い、符号化
変調信号を出力する変調器と、該変調器からの符号化変
調信号により高周波磁界を空中に分布発射する送信コイ
ルと、該送信コイルからの高周波磁界によって前記目標
物体の金属部の表面に流れる渦電流により発生する干渉
誘導磁界により誘起電力を発生させる受信コイルと、該
受信コイルの誘起電力に応じた符号化変調信号を２つの
信号に分配する手段と、該分配された２つの符号化変調
信号に対しそれぞれ前記遅延回路からの符号化２位相ラ
ンダム信号および前記符号発生器からの符号化２位相ラ
ンダム信号との間で相関復調を行い、それぞれ第１の復
調信号および第２の復調信号を出力する復調回路と、該
出力された第２の復調信号に一定のバイアスを加算して
本装置の内外の電磁環境に適応したスレッショルドレベ
ルを設定する回路と、該設定されたスレッショルドレベ
ルと前記出力された第１の復調信号を比較する回路とを
具備し、該比較の結果に基づき前記第１の復調信号のレ
ベルが大きい時に前記点火作動を指令するようにしたこ
とを特徴とする近接信管装置が提供される。

【０００８】また、本発明の好適な実施形態において
は、上記変調器は、符号化変調を行う際にマンチェスタ
符号化を施す手段を有し、上記復調回路は、第１および
第２の復調信号を生成する際に前記マンチェスタ符号化
された信号の復合化を施す手段を有している。

【０００９】

【作用】上述した構成によれば、送信コイルと受信コイ
ルの間に高レベルの電磁場による直接誘導された信号と
送信コイルへの駆動信号とにより零化（ナル化）を行う
ことなく、また、航走中の磁気的な不平衡分および電気
的ノイズ成分の増加による検出余裕度および安全性の低
下を招くことなく、本装置の内外の磁気的および電気的
ノイズ環境に適応したスレッショルドレベルを設定でき
るので、符号化２位相ランダム変調信号を用いて近接す
る目標物体を正確に検出することが可能となる。

【００１０】従って、弾頭の点火回路へ起爆タイミング
信号を最適なタイミングで送出することができ、ひいて
は目標物体に対し弾頭の弾片を有効に集中させることが
可能となる。また、変調器と復調回路がマンチェスタ符
号化あるいはその復合化を行う手段を具備している場合
には、２値信号の“１”または“０”が連続して送信さ
れるのを防止することができるので、信号のエネルギー
損失を少なくすることが可能となる。これは、送信コイ
ルおよび受信コイルを介することに起因して生じる受信
信号波形の歪みを改善することにも寄与する。

【００１１】なお、本発明の他の構成上の特徴および作
用の詳細については、添付図面を参照しつつ以下に記述
される実施例を用いて説明する。

【００１２】

【実施例】図１に本発明の一実施例としての磁気作動式
近接信管装置の構成が一部模式的に示される。本実施例
の近接信管装置は、弾頭を装備した移動体（例えば砲
弾、ミサイル等の飛翔体、魚雷等の水中航走体等）に搭
載され、目標物体３０の金属部（表面）Ｓが当該移動体
から所定の距離に近接した時に弾頭の点火回路へ起爆タ
イミング信号を送出させるようにした装置である。

【００１３】同図において、１は内蔵のクロック発振器
（図示せず）の出力クロック信号により例えばシフトレ
ジスタ等を駆動させて変調用の符号（符号化２位相ラン
ダム信号Ｃ１）を発生する符号発生器、２は符号発生器
１から出力された符号化２位相ランダム信号Ｃ１を１ビ
ット遅延させる遅延回路、３は一定の高周波信号Ｆを発
振する発振器、４は遅延回路２からの１ビット遅延の符
号化２位相ランダム信号Ｃ２に対し例えば平衡型変調器
を用いて発振器３からの高周波信号Ｆにより直接拡散変
調を行い、符号化変調信号Ｍ１として出力する変調器を
示す。

【００１４】５は変調器４からの符号化変調信号Ｍ１に
より高周波磁界を空中に分布発射する送信コイル、６は
送信コイル５からの高周波磁界により目標物体３０の金
属部の表面Ｓに流れる渦電流Ｉr により発生する干渉誘
導磁界により誘起電力を発生させ、該誘起電力に応じた
符号化変調信号Ｍ２を誘起する受信コイル、７は誘起さ
れた符号化変調信号を増幅する増幅器、８は該増幅され
た信号を２分配する分配器、９は遅延回路２からの１ビ
ット遅延の符号化２位相ランダム信号Ｃ２と分配器８で
分配された一方の信号（符号化変調信号Ｍ２）に応答す
る復調器、１０は同様に符号発生器１からの符号化２位
相ランダム信号Ｃ１と分配器８で分配された他方の信号
（符号化変調信号Ｍ２）に応答する復調器を示す。

【００１５】復調器９は、受信信号（すなわち受信コイ
ル６で誘起された符号化変調信号）と遅延回路２からの
１ビット遅延の符号化２位相ランダム信号Ｃ２との間で
相関を取り（相関復調）、目標物体３０が近接し干渉誘
導磁界により受信コイル６に誘起電力が発生した時のみ
強い相関出力を発生する。この相関出力信号は、帯域通
過フィルタ１１を通して所定周波数帯域成分のみが濾波
された後、増幅検波器１３で増幅および検波され、検出
器１６に入力される。

【００１６】符号化された２位相ランダム変調信号で直
接拡散された信号は、自符号と位相の合った信号に対し
てはレベルの高い相関出力を発生し、他の符号または１
ビット以上位相のずれた符号信号に対しては極めて低い
レベルの相関出力しか発生しない。この原理について
は、例えば文献「SPREAD SPECTRUM SYSTEMS, R.C.DIXON
著」に記述されており、本発明はこの原理を利用してい
る。

【００１７】同様にして復調器１０は、受信信号（受信
コイル６で誘起された符号化変調信号）と符号発生器１
からの符号化２位相ランダム信号Ｃ１との間で相関復調
を行う。この場合、符号発生器１から出力される符号は
実際に送信に用いた符号化２位相ランダム変調信号より
も１ビット進んだ位相を有しているので、復調器１０
は、本装置内のノイズあるいは外部からの妨害信号と相
関のとれない非相関の送信信号が上記変調符号Ｃ１によ
り逆拡散された信号しか発生し得ない。この復調器１０
の出力信号は、帯域通過フィルタ１２を通して所定周波
数帯域成分のみが濾波された後、増幅検波器１４で増幅
および検波され、バイアス発生器１５に入力される。

【００１８】バイアス発生器１５では、入力された信号
（すなわち復調器１０の出力のうち所定周波数帯域成分
の信号）に一定のバイアスを加算し、本装置の内外の磁
気的および電気的ノイズ環境に応じたアダプティブなス
レッショルドレベルを設定する。この設定されたスレッ
ショルドレベルを持つ信号は、検出器１６に入力され
る。

【００１９】検出器１６は、帯域通過フィルタ１１およ
び増幅検波器１３を介して入力される復調器９の出力信
号とバイアス発生器１５の出力信号（上記スレッショル
ドレベルを有する信号）とを比較し、該比較に基づき前
者の信号レベルが後者の信号レベルを越えた時にそのレ
ベル差に応じた信号を出力する。この比較に基づく出力
信号は、本装置内のノイズ、外部からの妨害信号成分お
よび相関のとれない送信信号成分が相殺されたもので、
真に目標物体３０からの受信信号成分のみを指示してい
る（検出信号）。この検出信号は弾頭へ送られ、該弾頭
の弾薬の点火作動を制御する起爆タイミング信号として
用いられる。

【００２０】本実施例で用いる変調器４および復調器
９，１０では、送信および受信コイル５，６を介するこ
とに起因して生じる受信信号波形の歪みを改善するため
に、変調符号Ｃ１，Ｃ２に対しマンチェスタ符号化を行
って送受信させるようにしている。マンチェスタ符号化
とは、図２に示すように、“１”と“０”で表される２
値信号に対して各タイムスロットＴを２分割し、該２値
信号のレベルに応じてそれぞれ当該タイムスロットの左
側または右側の部分のパルスで表した符号形態を指す。
図２の例では、マンチェスタ符号化信号は、２値信号が
“１”の時は各タイムスロットの左側のパルスで表さ
れ、２値信号が“０”の時は各タイムスロットの右側の
パルスで表されている。

【００２１】このように変調符号をマンチェスタ符号化
することで、２値信号の“１”または“０”が連続して
送信されるのを防止することができ、ひいては信号のエ
ネルギー損失を少なくすることが可能となる。図３には
変調器４のマンチェスタ符号化に係る回路構成が示され
る。図示の回路は、ＮＲＺ（Non Return to Zero）デー
タ（発振器３からの高周波信号Ｆ）とＮＲＺクロック
（遅延回路２からの１ビット遅延の符号化２位相ランダ
ム信号Ｃ２）に応答する排他的オアゲート２１と、ＮＲ
Ｚクロック（Ｃ２）の周波数を２倍に逓倍してマンチェ
スタ符号化用クロックを生成する周波数ダブラー２２
と、該生成されたマンチェスタ符号化用クロックおよび
上記排他的オアゲート２１の出力に応答してマンチェス
タ符号化データ（符号化変調信号Ｍ１）を発生する遅延
型フリップフロップ２３とを有している。

【００２２】また、図４には復調器９（または１０）の
マンチェスタ符号化信号の復合化に係る回路構成が示さ
れる。図示の回路は、受信信号（受信コイル６で誘起さ
れた符号化変調信号Ｍ２）の低域周波数成分を通過させ
るローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５と、該ＬＰＦの出力
を所定時間Ｔ／２（図２のタイムスロットＴの半分の時
間）だけ遅延させる遅延回路２６と、該遅延回路の出力
を上記ＬＰＦ２５の出力と比較するコンパレータ２７
と、ＮＲＺクロック（変調符号Ｃ１，Ｃ２）に応答して
コンパレータ２７の出力信号のサンプリングとスレッシ
ョルドレベルの検出を行い、ＮＲＺデータを生成するサ
ンプラーおよびスレッショルド検出器２８とを有してい
る。

【００２３】なお、マンチェスタ符号化およびその復合
化に関する技術については、例えば文献「IEEE, TRANS
ON COMM., Vol. COM-31, No.5, MAY 1983, 608-619頁」
に記述されている。本実施例の構成において、符号発生
器１からの符号化２位相ランダム信号Ｃ１は、送信高周
波磁界の変調信号（遅延回路２からの１ビット遅延の符
号化２位相ランダム信号Ｃ２に相当）よりも位相的に１
ビット進んだ信号である。従って、復調器１０では、受
信コイル６で誘起された符号化変調信号Ｍ２に対し装置
内の内部雑音、外部からの妨害信号または干渉信号と相
関のとれない非相関の信号のみが復調される。バイアス
発生器１５では、復調器１０の出力を基に一定のバイア
スを加算して、電磁環境に適応したスレッショルドレベ
ルを設定し、検出器１６に送出する。このバイアス発生
器１５の出力は、本装置内の内部雑音、外部からの干渉
または妨害信号成分が相殺されたものとなっているの
で、検出器１６からは、目標物体３０からの信号成分
（すなわち受信信号）のみが検出信号として出力され
る。

【００２４】従って、近接信管装置の近傍に目標物体３
０の金属部Ｓが近接すると、上記検出信号が出力され、
それに基づいて起爆タイミング信号が弾頭の点火回路へ
送出される。このように本実施例の近接信管装置によれ
ば、送信コイル５に符号化変調した高周波磁界を分布発
射させ、受信コイル６により干渉誘導磁界を検出して対
応する符号化変調信号Ｍ２を誘起し、さらに増幅器７お
よび分配器８を介して２つの信号に分配し、復調器９，
１０においてそれぞれ変調符号Ｃ２，Ｃ１との間で相関
復調を行い、さらにバイアス発生器１５および検出器１
６において、他の高周波磁界による外部からの妨害信号
成分、装置内の内部雑音成分等に適応して設定されたス
レッショルドレベルと比較検出させるようになってい
る。従って、近接する目標物体３０の金属部Ｓのみを正
確に検出することが可能となる。これは、目標物体３０
に対し弾頭の弾片を有効且つ正確に集中させることに寄
与するものである。

【００２５】また、変調器４と復調器９，１０において
マンチェスタ符号化あるいはその復合化を行うように構
成されているので、２値信号の同一符号が連続して送信
されるのを防止することができる。これによっで、信号
のエネルギー損失を低減することができ、また、送信お
よび受信コイルを介することに起因して生じる受信信号
波形の歪みを改善することができる。

【００２６】さらに、従来形に見られたような不都合
（すなわち移動体への搭載時、送信コイルと受信コイル
の間の直接誘導磁界を用いて平衡化（ナル化）を行うた
めの装着上の制約、トリミングによる近傍の静止金属物
体からのケーシング平衡化等の調整）を解消することが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来形に見られたような不都合を解消すると共に、近接す
る目標物体を正確に検知することができる。これによっ
て、弾頭の点火回路へ起爆タイミング信号を最適なタイ
ミングで送出することができ、ひいては弾頭の弾片を目
標物体に対し有効に集中させることが可能となる。

【００２８】また、マンチェスタ符号化方式を用いるこ
とにより、２値信号の同一符号の連続送信に起因するエ
ネルギー損失を少なくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての磁気作動式近接信管
装置の構成を一部模式的に示したブロック図である。

【図２】図１の装置で用いられるマンチェスタ符号化を
説明するための信号波形図である。

【図３】図１における変調器のマンチェスタ符号化に係
る回路構成図である。

【図４】図１における復調器のマンチェスタ符号化信号
の復合化に係る回路構成図である。

【符号の説明】

１…符号発生器 ２…遅延回路 ４…変調器 ５…送信コイル ６…受信コイル ８…分配器 ９，１０…復調器 １５…バイアス発生器 １６…検出器 ３０…目標物体 Ｃ１…符号化２位相ランダム信号 Ｃ２…遅延された符号化２位相ランダム信号 Ｆ…所定周波数の信号（発振器の出力） Ｉｒ…渦電流 Ｍ１…（高周波磁界を発生させるための）符号化変調信
号 Ｍ２…（干渉誘導磁界により誘起された）符号化変調信
号 Ｓ…目標物体の金属部（表面）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾頭を搭載した移動体に搭載され、該移
   動体が目標物体（３０）に近接した時に該弾頭の弾薬の
   点火作動を指令する装置であって、 符号化された２位相ランダム信号（Ｃ１）を発生する符
   号発生器（１）と、 該発生された符号化２位相ランダム信号を所定ビットだ
   け遅延させる遅延回路（２）と、 該遅延された符号化２位相ランダム信号（Ｃ２）に対し
   所定周波数の信号（Ｆ）により直接拡散変調を行い、符
   号化変調信号（Ｍ１）を出力する変調器（４）と、 該変調器からの符号化変調信号により高周波磁界を空中
   に分布発射する送信コイル（５）と、 該送信コイルからの高周波磁界によって前記目標物体の
   金属部の表面（Ｓ）に流れる渦電流（Ｉｒ）により発生
   する干渉誘導磁界により誘起電力を発生させる受信コイ
   ル（６）と、 該受信コイルの誘起電力に応じた符号化変調信号（Ｍ
   ２）を２つの信号に分配する手段（８）と、 該分配された２つの符号化変調信号に対しそれぞれ前記
   遅延回路からの符号化２位相ランダム信号および前記符
   号発生器からの符号化２位相ランダム信号との間で相関
   復調を行い、それぞれ第１の復調信号および第２の復調
   信号を出力する復調回路（９，１０）と、 該出力された第２の復調信号に一定のバイアスを加算し
   て本装置の内外の電磁環境に適応したスレッショルドレ
   ベルを設定する回路（１５）と、 該設定されたスレッショルドレベルと前記出力された第
   １の復調信号を比較する回路（１６）とを具備し、 該比較の結果に基づき前記第１の復調信号のレベルが大
   きい時に前記点火作動を指令するようにしたことを特徴
   とする近接信管装置。
2. 【請求項２】 前記変調器は、前記符号化変調を行う際
   にマンチェスタ符号化を施す手段を有し、前記復調回路
   は、前記第１および第２の復調信号を生成する際に前記
   マンチェスタ符号化された信号の復合化を施す手段を有
   することを特徴とする請求項１に記載の近接信管装置。