JPH0643746Y2

JPH0643746Y2 - レーダ・トランスポンダ

Info

Publication number: JPH0643746Y2
Application number: JP17569287U
Authority: JP
Inventors: 明善森中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2002-11-16
Also published as: JPH0178975U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、捜索・救助用レーダー・トランスポンダを
起動させるために電源を投入したときに生じる過渡動作
の防止を行なうレーダー・トランスポンダに関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、船舶、航空機に搭載された9GHz帯レーダーを対象
として、船舶及び船舶に搭載されている救命艇、救命筏
等に装備する捜索・救助用レーダー・トランスポンダが
実用化される運びとなり、既に我が国では世界に先駆け
て実用化試験局としての浮遊式トランスポンダが認許さ
れ、一部の漁船には装備されている。

この有用性はIMO（国際海事機構）でも認められ、既にI
MO Performance standard （Resolution A.＊＊＊）MSC
53/24,Annex8・COM 31/WP.1.Annex5に生存艇用レーダ
ー・トランスポンダ（以下、下記頭文字を引用してSART
と略す。）の性能要件が決議されている。

これはCCIR（国際無線通信諮問委員会）の勧告〔628〕
による〔TECHNICAL CHARACTERISTICS FOR ＳEARCH ＡND
RESCUE ＲADAR ＴRANSPONDERS〕の主要項目に、運用上
具備すべき要件が付加されたものである。

ここでこの考案の理解を助けるために、前記実用化試験
局のSARTについてその内容が記載された文献を紹介する
と共に、このSARTシステムの一実施例について説明す
る。最近のものでは月刊雑誌「造船技術」の、′85/1
1、vol.18 no.11 P44〜P51にその記載がある。

現在、実用化試験局として認許されているのはP48〜P51
のものであるが、前者のものも機能的には全く同等につ
き、やがて若干の改訂の後、認許されるであろう。

まず、これまでのSARTシステムの例を第２図に系統図、
第３図の主要各部波形図を用いて説明する。

さて、従来第３図に示すようにレーダーのパルス電波
（ａ）が発射されるとその相対距離の時間だけ遅れ、し
かも第３図（ｂ）のように減衰してSARTに到達する。こ
のパルス電波第３図（ａ）は毎秒何百〜何千発も発射さ
れているが、第３図には僅かその２発分だけを示してあ
る。

SARTは、パルス電波（ａ）のパルス幅とは無関係に、そ
の前縁を基準としてシステムトリガ（ｃ）を得るための
増幅がなされる。

SARTは船舶用レーダー等の水平偏波を対象としているの
で、空中線系は全て同一偏波で送受信する。又、この指
向性は水平面内で無指向性で、垂直面内は25度以上の特
性が要求される。即ち、SART自身或いはSARTを装備した
救命筏、救命艇が波浪にさらされても常にレーダーに指
向させる必要から定まつている。

システムトリガ（ｃ）を得るまでのSARTの受信部には特
別な同調回路はなくほぼ9300〜9500MHzまで平坦な広帯
域性を有している。

従つて、レーダー電波（ｂ）の到達レベルがある一定値
を越えていれば、この周波数帯内にある全てのレーダー
電波が受信できる。なお、レーダー電波（ｂ）を受信し
てからシステムトリガ（ｃ）が導出されるまでに、主と
してビデオ増幅器の周波数帯域幅に起因する時間遅れが
懸念されるので、これも広帯域特性のものを用いてい
る。

システムトリガ（ｃ）は送受切換回路（２入力NAND,AND
ゲート等）を経て、周波数掃引の時間基準を作るための
パルス列発生回路に加えられる。

このパルス列発生回路は二組の単安定マルチバイブレー
タを組合わせたもので、一方はパルス幅設定用、他方は
櫛状パルスの間隔設定用である。単安定マルチバイブレ
ータ専用の集積回路、時定数設定用抵抗器とコンデンサ
等の温度係数を吟味すれば水晶発振器の安定度に匹敵す
るものが得られる。水晶発振器を時間基準とする方法も
あるが、水晶発振子の圧電現象の原理から−20℃以下の
低温域ではその起動に難がある筈なので、信頼性を第１
に重視しなければならないSARTには採用を控えるのが賢
明である。

ここで作られた櫛状のパルス（ｄ）をカウンタで分周
し、パルス幅100μｓの応答送信用基本パルス（ｅ）を
作成する。

この100μｓの値は一定で、パルス繰返周波数の異なる
レーダー電波に照射されても変わることはなく、上限は
この幅で制限されるが同一方向に複数のレーダーが存在
する場合は残つた時間から各110μｓ程度に割り込みが
可能である。又、１台のレーダーに対してはおよそ8700
pps（パルス繰返周期115μｓ以上）程度以下のレーダー
に対応できる。

しかし対象とするレーダーのパルス繰返周波数は、殆ど
電話級の可聴周波数帯幅に略等しい300〜3000ppsの中に
存在するし、SARTから多くのレーダーをみても方位が一
致することは少なく、かつ同期関係もないので実用上の
不都合は生じない。

この基本パルスは低周波電力増幅器にも加えられて音響
モニター用ラウンドスピーカーを駆動するタイプもあ
り、救命筏や救命艇のように予めSARTが装備されていて
遭難者が乗り込めるものにはこの音響モニターが有効に
作用する。

即ち、レーダー電波の照射を受けると、その都度パルス
繰返周波数の音で船舶や航空機の接近状況が分かること
である。（例えば２種類のレーダーから照射されている
場合は、レーダー空中線が回転しているのでプツ、ピツ
と二つの音が数秒毎に聞こえ、同時に後述するような応
答電波を発射する。）特に音色が高ければパルス繰返周
波数が高いことを意味するので近距離を捜索しているで
あろうし、音が比較的長く続く場合は、レーダー空中線
のビーム幅以外のサイドローブ、マイナローブ等からも
照射されていることになるので至近距離にいることを示
し、合図の信号紅炎を打ち上げるチヤンスとなる。

この情報は遭難者を勇気付けることにも役立つだろう。

上記応答送信用基本パルス（ｅ）は、パルス遅延回路で
僅かに遅らせ、応答送信用パルス（ｇ）に代えている。
この理由は、第３図のパルス後縁伸張回路出力（ｆ）と
SARTの応答電波（ｊ）との時間関係をみて分かるよう
に、応答電波（ｊ）が発射されている時間は前記受信系
とのループを時間的に遮断するためである。

又、周波数変調信号（ｈ）の帰線時間相当分の立上り始
めを、応答電波（ｊ）に含ませると占有周波数帯幅以外
に不要スペクトラムが発生しやすいので、この防止用で
もある。この応答送信用パルス（ｇ）は電子スイツチ
（高速スイツチ用トランジスタ）で電力変換がなされ、
マイクロ波FM発振器をドライブする。

一方、櫛状パルス列（ｄ）は充・放電時定数回路の鋸歯
状波発生回路によつて周波数変調信号（ｈ）を得、マイ
クロ波FM発振器にパルス／周波数同時変調がなされる。

マイクロ波FM発振器は、当該共振回路にマイクロ・スト
リップラインを用い、周波数変調用にバラクタダイオー
ドを、発振用素子にGaAs−FETを使用した電子同調発振
器である。バラクタダイオードの周波数変調特性は印加
電圧に対して非直線なので、周波数掃引を直線化するた
め、第３図の波形（ｈ）のように前置歪（プリエンフア
シス）を与えている。この出力は送信空中線から応答電
波（ｊ），（ｋ）として四方に放射される。（この電波
は、いかなる周波数のレーダー電波が照射されても、予
め定めた周波数範囲の…本図のように9300〜9500MHzの
…応答電波を発射する。）レーダーがこの応答電波を捕える場合、そのビデオ出力
（ｍ）は第３図のようなパルス列になつて現れるが、こ
のパルスの等価パルス幅τｅとは概ね次のようになる。

τｅ＝Ｂ・t/Δｆ ∴B:レーダー受信機の通過帯域幅（Hz） t:1単位当りの周波数掃引時間（秒）で、本SARTでは
５μｓ（５×10^-6秒） Δf:周波数掃引範囲（Hz）で、本SARTでは200MHz（200
×10⁶Hz）例えば、レーダー受信機の通過帯域幅が10MHzなら、等
価パルス幅τｅは0.25μｓで、PPIの距離方向に５μｓ
（約0.4海里）毎20個の輝点列が表示される。この場合
レーダー受信機の通過帯域幅が広い程、輝点が大きくな
つて発見しやすくなる。

又、第３図の（ｋ′）をみて分かるようにレーダーの運
用周波数によつて、ビデオ出力（ｍ）の現れる時間が５
μｓの範囲内で変わることである。

即ち第３図のように周波数の高い方から低い方へ周波数
掃引を行つているSARTを例にするとレーダーの運用周波
数が高いもの程、パルス列の最初に現れる輝点の距離誤
差が少なく、9300MHz近傍のレーダーには、SARTが存在
する距離より約0.4海里後方に映ることになる。

このレーダーの受信機通過帯域幅は3MHzで、後述のイメ
ージ周波数も受信されている。これは、レーダー受信機
のマイクロ波系にイメージ除去フイルタ（又はSSB Mixe
r）が挿入されていない場合は、その運用周波数によつ
ては２波受信できることになり、20輝点列ではなく40輝
点列の映像になることである。

例えば、レーダーの送受信周波数が9375MHzで、中間周
波数が30MHz、局部発振周波数が高い方にセツトされた9
405MHzであるとすれば、イメージ周波数は9435MHzとな
り、9375MHzと9435MHzの２波分の輝点列が距離方向に交
互に現れることになる。

いずれにしても、このような多数の輝点列が発見された
場合は、その距離の方向に海難が発生し救助を求めてい
ることになる。

レーダー搭載船がその目標に向つて接近するに従つて、
多数輝点列のPPI映像は、音響モニターのところで述べ
たと同じ理由で扇状に広がり、至近距離に至るとほぼ36
0度全周に現れるようになる。（SART側では音が長く続
くか、浮遊式の場合は点滅式標識灯がほぼ連続点灯状態
となる。）このままではレーダー側でSARTの方位が不明になりやす
いので、レーダー受信機の利得調整を絞つて方位を再確
認すればSARTは直ぐ目の前で発見される筈である。

IMOの性能要件では、この装置を起動させてから４日間
連続で受信状態を続けた後、繰返周波数1000ppsのレー
ダーに連続８時間以上の応答送信能力を要求している。

そこでSARTの専用電池は、低温特性や長期保存性等をも
鑑みて、リチウム系の電池を用いる傾向にある。リチウ
ム電池は大別して二つの系統があり、一つは素電圧3.6v
の塩化チオニール系、他方は素電圧3.0vの二酸化マンガ
ン系である。

前者は電力密度、低温特性、長期保存性等全ての点で勝
つているが、万一容器が破れた場合は致死量の有毒ガス
発生が懸念されているので、使用環境、取扱者等が予め
明確になつていないSARTの場合は、二酸化マンガン・リ
チウム電池が推奨される。

電源スイツチは、救命筏、救命艇用の場合、リードスイ
ツチを、浮遊式の場合は水銀スイツチがよく用いられ
る。水銀スイツチは容器の中に封じた電極を水銀粒が移
動することによつて開閉しようとするものである。

第２図の浮遊式用の点滅式標識灯は、透明レンズの中に
入れられ、その水平面光度が約１カンデラ程度の白熱ラ
ンプを点滅させるものである。従つて昼間は太陽光を検
出して消燈し、日暮れと共に自動的に点滅させている。
しかし、レーダー電波が照射されたときは、昼夜の別な
くそのパルスに応じて割り込み、連続点灯に近ずくよう
になつている。これらを包む容器はレドームを兼ねた完
全防水型となつているが、定期点検時の目安として内部
の相対湿度が異常に上がつたとき警報を出す吸湿表示灯
も備えている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

以上、前記文献やここまでの説明によつても、この種の
簡単な装置でも幾多の考え方や方式のあることが理解さ
れたであろう。これまでの説明はいずれも、SARTを起動
させた後の単独の動作や、１台のSARTに多数のレーダー
電波が照射される場合に関してのものであつた。

しかし、旅客船のように多数の救命筏が搭載されてあ
り、これに各SARTが装備されていて、非常時に多数のSA
RT（救命筏）が投下され、各々が至近距離に存在する状
況及びこれらがレーダーに応答する場面ではどのような
現象が生じるかについては論じられていない。

まず、１台のSARTが投下されて起動し、続いて２台目、
３台目と次々にSARTが起動して行く場面も考えておかな
ければならない。今、２台のSARTが投下され、各受信待
機状態にあるところへ、次々とSARTが至近距離に投下さ
れて起動（電源の投入）させて行く場面を想定する。

第２図に示したSARTではパルス列発生回路の単安定マル
チバイブレータが、トリガがなくても１シヨツトだけ動
作する（この現象は待機時の電流を零とする単安定マル
チバイブレータを構成した上、回路動作電圧を時間的に
エキスポーネンシヤルに上昇させるように工夫したもの
でない限り避けられない筈である。）ので、各々が前記
第３図の送信用基本パルス（ｅ）を１個づつ導出して送
信用空中線から互いに四方に放射する。

すると、数十ｍ以内の至近距離海面に存在するSARTは受
信感度に余裕があるのでこれらの電波に励起されて互い
に反応し合い、連鎖反応現象が続くという不具合が生じ
る。なお、100μｓ目の後はパルス後縁伸張回路によつ
て105μｓ程度まで応答動作を強制的に抑止させてお
り、この５μｓは距離にして750mにも達するので問題は
生じない。

又、多数のSARTが上記至近距離に存在しながら、多くの
レーダーからパルス電波の照射を受けても各々の応答送
信パルスはそれぞれ互いに同期関係が成立しており、か
つ上記パルス後縁伸張回路が機能しているので問題は生
じない。

この考案は上記“連鎖反応現象”を防止して多台数同時
動作を可能とすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案に係るレーダー・トランスポンダはパルスレー
ダの電波を受信する空中線と、この空中線により受信し
たマイクロ波を検波する検波器と、この検波器の出力を
増幅するビデオ増幅器と、その増幅された出力により所
定のパルス列信号を発生するパルス発生回路と、このパ
ルス発生回路の出力を分周して応答送信用基本パルスを
生成する分周器と、この分周器による上記応答送信用基
本パルスを遅延させて応答送信用パルスを発生するパル
ス遅延回路と、上記応答送信用パルスが供給されたとき
に、駆動パルスを発生する電子スイッチ回路と、上記パ
ルス発生回路からのパルス列信号が供給され、鋸歯状波
電圧を発生する鋸歯状波発生回路と、上記電子スイッチ
回路からの駆動パルスが入力されたとき、上記鋸歯状波
電圧に基づいて所定周波数範囲の周波数掃引を行なうマ
イクロ波発振器と、このマイクロ波発振器により掃引さ
れた応答電波信号を上記応答電波として空間に放射する
空中線と、上記電子スイッチ回路の前段に設けられ、上
記パルス遅延回路からの上記応答送信用パルスを所定時
間だけ遅延させる遅延手段とを備えたものである。

また、この考案に係るレーダ・トランスポンダにおい
て、上記遅延手段及び上記電子スイッチ回路は、上記応
答送信用パルスが入力される第１のNANDゲートと、この
第１のNANDゲートの出力側に設けられた遅延回路と、一
方の入力側には上記遅延回路の出力が供給されると共
に、他方の入力側には電源側に接続された抵抗器とこの
抵抗器に接続されたコンデンサとの接続点における出力
が供給される第２のNANDゲートとを備えたものである。

〔作用〕

このレーダー・トランスポンダにおいて過渡動作防止回
路は、SART全体の構成を可能な限り簡素化する必要性か
ら鑑みても簡単な回路構成で実現できるし、Hs・Ｃ−MO
S ICを用いれば消費電流も無視できる程少なく、一般的
にはMSIでも４組の同一ICが１パツケージに封入されて
いるのでSART全体に与える悪影響は殆ど皆無と言つてよ
い。

〔考案の実施例〕

以下、この考案の一実施例を第１図に示して詳細に説明
する。

第１図において、（１），（２），（３）は抵抗器、
（４），（５），（６）はコンデンサ、（７），（８）
はシユミツト型の２入力NANDゲートIC、（９）は前記高
速スイツチ用トランジスタPNP型である。

（10）は安定化回路電源で5v〜6v程度の電圧が供給され
る。（11）は第２図の応答送信用基本パルス（ｅ）の入
力端子、（12）は第２図のマイクロ波FM発振器へ駆動パ
ルスを供給するための出力端子である。

（７）のICは論理反転用として作用し、抵抗器（１）と
コンデンサ（４）とでIC（８）の入力端子間にパルス遅
延回路を構成している。この遅延時間は100ns以下の僅
かなものである。

（10）の電源端子に電圧が印加されると（SARTの起動時
に供給される。）抵抗器（２）、コンデンサ（５）及び
IC（８）の入力端子の接続点の電圧は一旦0vになつてか
ら抵抗器（２）とコンデンサ（４）の時定数で時間的に
エキスポーネンシヤルに上昇し、共にIC（８）の「しき
い値」を越えた論理Ｈの状態の以後、正常に機能するよ
うになる。

IC（８）の出力は（11）の入力端子の波形より上記遅延
時間だけ遅れ、極性が反転したパルスによつてトランジ
スタ（９）のベースを制御し、マイクロ波FM発振器駆動
パルス（ｇ）を当該出力端子（12）に得ることができ
る。なお、抵抗器（６）はトランジスタ（９）のベース
電流制御用、コンデンサ（３）はパルス波形の立上がり
時間改善用である。

よつて、上記抵抗器（２）、コンデンサ（５）、IC
（８）は、SART起動時にマイクロ波FM発振器駆動パルス
（ｇ）を暫時供給させないように作用させているので、
前述のようにパルス列発生回路が電源投入時に１シヨツ
トの動作をしてもここで遮断されることになる。

上記起動を遅らせるための時間は、厳密に定める必要は
なく、0.1秒〜１秒程度の任意の値に選べば実用上の支
障は全く生じなくなる。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案によればSARTの多台数同時動作
時に生じやすい“連鎖反応誤動作現象”を確実に防止す
ることができるし、回路構成も簡素になるが故にSARTに
要求される確実な信頼性の確保や小型化には支障を来さ
ず実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２図は従来
の捜索・救助用レーダー・トランスポンダの一実施例の
系統図、第３図は第２図の系統図の各部動作を説明する
ための主要各部波形図である。第１図において、（２）は抵抗器、（５）はコンデン
サ、（８）は２入力のシユミツト型NANDゲートICであ
る。なお、これらの図中において、同一符号は同一、又は相
当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】受信待機状態でパルスレーダの電波を受信
して応答電波を空間に放射するレーダ・トランスポンダ
において、上記パルスレーダの電波を受信する空中線
と、この空中線により受信したマイクロ波を検波する検
波器と、この検波器の出力を増幅するビデオ増幅器と、
その増幅された出力により所定のパルス列信号を発生す
るパルス発生回路と、このパルス発生回路の出力を分周
して応答送信用基本パルスを生成する分周器と、この分
周器による上記応答送信用基本パルスを遅延させて応答
送信用パルスを発生するパルス遅延回路と、上記応答送
信用パルスが供給されたときに、駆動パルスを発生する
電子スイッチ回路と、上記パルス発生回路からのパルス
列信号が供給され、鋸歯状波電圧を発生する鋸歯状波発
生回路と、上記電子スイッチ回路からの駆動パルスが入
力されたとき、上記鋸歯状波電圧に基づいて所定周波数
範囲の周波数掃引を行なうマイクロ波発振器と、このマ
イクロ波発振器により掃印された応答電波信号を上記応
答電波として空間に放射する空中線と、上記電子スイッ
チ回路の前段に設けられ、上記パルス遅延回路からの上
記応答送信用パルスを所定時間だけ遅延させる遅延手段
とを備えたことを特徴とするレーダ・トランスポンダ。
【請求項２】上記遅延手段及び上記電子スイッチ回路
は、上記応答送信用パルスが入力される第１のNANDゲー
トと、この第１のNANDゲートの出力側に設けられた遅延
回路と、一方の入力側には上記遅延回路の出力が供給さ
れると共に、他方の入力側には電源側に接続された抵抗
器とこの抵抗器に接続されたコンデンサとの接続点にお
ける出力が供給される第２のNANDゲートとを備えたこと
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載のレ
ーダ・トランスポンダ。