JPH06510129A - 高ドプラー速度および高高度能力を具備したコヒーレント・パルス・ドプラーレーダ高度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高ドプラー速度および高高度能力を具備した）ヒーＬ／７ト・パルス・ドプラー レータ高度計本発明は、広義には、コヒーレット・パルス・ドプラーレーダ高度 計に関し、より詳しくは、実反射信号と曖昧反射信号を容易に識別することが可 能な高ドプラー速度および高高度能力を具備したコヒーレント・パルス・レーダ 高度計ニ関する。

発明の背景 パルスレーダ高度計は、固有の前縁反射信号トラック能力の故に、高度精度が優 れていることが実証されている。パルスレーダ高度計は、無線周波（ＲＦ）エネ ルギーのパルスを送信して、反射エコーを受信し、閉ループ・トラノキノグ・／ ステムを用いてトラックする。隠密性およびより高い感度に対するミノ７ｇノ」 二の要求と、超小型化および専用集積回路のコストの面における技術進歩とが０ 俟って、より複雑なコヒーレット・パルス・ドプラーレーダの実現を可能にした 。

コヒーレット・パルス・ドプラーレーダでは、通常、送信／（ルスを２相変凋（ ｂｉｐｈａｓｅ■ｏｄｕｌａｌｅ）するためのディジタルコードが用いられる。

従来技術のシステムは、ハイレンジ・レーダに要求される曖昧距離信号拒絶を可 能にするために、比較的長いコード長と長いパルス繰返し間隔を必要とした。し かしながら、コード長を長くするには、狭帯域積分フィルタを有する受信機が必 要であり、その結果、御」−昇または御降下時および急激な地形変化時に地上反 射信号をトラックするのに必要な高ドツプラー周波数処理能力が不十分になる。

従来技術のコヒーレット・パルス・ドプラーレーダ高度計は、隠密性、処理利得 および前縁トラック精度が優れているという特徴があるが、急上昇や急降下の速 度が大きくなるとｌｉが不十分になるという問題がある。その結果、急激な地形 高置変化や、御降下あるいは急上昇条件下においては、高度計が地上反射信号を トラ、りできなくなる。

さらに、従来技術の非コヒーレント・パルスレーダ高度計は、デユーティサイク ルが１％より低いつ本発明は、３０％より高いデユーティサイクルにより感度を 高める一方で、送信ピーク電力をより低くすることができる。例えば、現在５ワ ット送信機で達成されるループ感度が１４０ｄＢより低いのに対して、本発明で は、５０ミリワット送信機により１４０ｄＢの感度を達成することができる。

このように非常に小さい電力で動作する能力が、隠密性の向上につながることは もちろんである。

レーダ／ステムの信号バースト間の時間間隔はパルス繰返し間隔（ＰＲＩ）と呼 ばれる。バーストの周波数は、パルス繰返し周波数（ＰＲＦ）と呼ばれ、ＰＲＩ の逆数である。従来技術の／ステムは、高ドプラー速度を処理することができる ようにするために短いＰＲＩを用いる結果、曖昧距離の問題に悩まされる。

図１は、短いパルス繰返し間隔のレーダ／ステムに付随する曖昧距離の問題を図 解したものである。「送信フォーマット」と印された行には、Ｔ、Ｔ、およびＴ 、で示される３つの送信パルスが描かれており、これらのパルスは１０，０００ フイート・レンジ能力く距離能力）のレーダ高度計で使用される。このレーダシ ステムでは、１５，０００フイートのパルス繰返し間隔を用いて最大２．　００ ０フイート・秒の高度変化率能力を達成する。航空機が高［６，０００フイート を飛行中であるとすると、反射信号（反＃＆’）Ｒａは、各送信時点から６，０ ００フイートの高度に相当する時間だけ遅れて現れ、高度計は真のｅ、ｏｏｏフ ィートの高度を指示する。やはり図１に示すように、高度２］、０００フイート で飛行しているときは、最初の送信パルスの２１，０００フイートの高度に相当 する時間だけ遅延した信号が、２番目の送信パルスＴ、が出てから６，０００フ イートの高度に相当する時間だけ後に現れ、高度計は、航空機が実際には２１， ０００フイートの高度で飛行中に６，０００フイートの高度を指示する。このよ うに、２１．０００フイートの高度では、６，０００フイートの曖昧距離（曖昧 高度）が現れ、同様にして、高度３６，０００フイートにおいても、送信パルス ＴＣから６．０００フイートの高度に相当する時間後に曖昧距離が現れる。

図２は、短い（１３ビ、ト）コード長またはパルス幅を用いる場合に付随して生 じる曖昧距離の問題を図解したものである。復調コードと２相コード化された地 上反射信号との整合関係または相互関係が適切でないと、図示のような高度誤差 が生じる。この誤差は、２マイクロ秒（１，０００レーダフイート）幅のパルス の場合で、約１．０００フイートにもなる。復調コードと地」二反射信号の整合 関係または相互関係が適切であれば、正確な高度が表示される。レーダ受信機の 処理／ステムが不適切なコードの整合関係または相互関係を拒絶する程度のこと を「自己相関拒絶」レベルと呼ぶ。

この拒絶レベルは、コードのビット数および使用するコードのタイプによって直 接的に決まる。例えば、＋３ビツトのバーカー・フード（Ｂａｒｋｅｒ　ｃｏｄ ｅ）の場合、自己相関拒絶レベルは約２２ｄＢであり、５ビツトのバーカー・コ ードでは、占己柑関拒絶レベルは約１４ｄＢである。地上からの反射信号の強度 は、地形による反１１４率の変動や航空機のローリングによって約５０ｄＢも変 化することがあるため、このようにコード長が短いと、フード化された地上反射 信号と受信機復調フードとの相互関係が不適切であることにより生じる曖昧距離 をレーダ／ステムが拒絶できなくなる。このように、急上昇、急降下や急激な対 地速度変化を処理するよう設計されたレーダ高度計は、どうしてもＰＲＩおよび コード長が短くならなければならず、その結果、上に述べたような２つの効果の ために、曖昧距離が指示されることになる。

発明の概要 従って、本発明の目的は、高高度、高ドプラー速度コヒーレ／ト・パルス・レー ダ高度計を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、曖昧距離指示を拒絶するレーダ高度計を提供するこ とにある。

本発明の他の目的は、３５％デユーティサイクルを可能にするとともに、高ドプ ラー速度処理および曖昧高度の拒絶を可能にする独特の送信フォーマットおよび これに関連する処理回路を提供することにある。

本発明のさらにもう一つの目的は、比較的短いフードおよび短いコード繰返し間 隔により高高度で使用することができるコヒーレント・パルス・ドプラーレーダ 高度計を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、新規なコード相関機構を用いたコヒーレット・パル ス・ドプラーレーダ高度計を提供することにある。

本発明の他の目的は、レーダの電子装置を高度トラックモードと高度確認モード の間で時分割動作させることにある。

本発明のレーダ／ステムは、パルス無線周波信号を地上に向けて送信し、その反 射信号を受信し、受信した反射信号の前縁をトラックすることによって絶対０魔 を得るものである。高度データは、送信信号と受信信号との間の経過遅延を正確 に測定することによって得られる。本発明のコヒーレント・パルス・レーダ高度 計は、送信信号の時間ベース２相コード化パルス変調を用いて５０，０００フイ ートを超える高度に達する曖昧距離を生じない距離走査を行うことができる。

本発明のレーダ／ステムは、コヒーレント変調フ瀘−マフト（捕捉されにくい帯 域幅）、高デユーテイサイクル（低ピーク電力）、および従来のパルス型変調フ ォーマット（優れた高度分解能および広い出力電磁波スペクトル）という長所を 有する。

本発明のレーダ高度計のもう一つの特徴は、受信機ＲＦ（高周波）部で検波前の 距離ゲーティングおよびコード相関検出を行うことによって、検波前積分が可能 となり、その結果、検波後積分に比べて処理利得が改善されるということである 。検波の前に距離ゲーティングおよび相関検出を行う本発明のもう一つの固有の 利点は、ＲＦ帯域幅を狭いパルス幅の周波数スペクトルに比して非常に大きくす ることができ、その結果、検波後ゲート方式において一般的に見られるような反 射信号の二ツノ歪みが生じないということである。

本発明のレーダシステムは、送信フォーマット・ジェネレータと結合されたタイ ミング／制御手段を有し、このタイミング／制御手段によれば、第１の時間間隔 （確認期間）中に所定の第１のＰＲＩの２相コード化パルスからなる第１のパル ス列を送出し、第２の時間間隔（トラック期間）中に上記第１のＰＲＩと僅かに 異なるＰＲＩを有する２相コード化パルスからなる第２のパルス列を送出するこ とが可能である。高度言１の受信機部にある距離ゲートは、まず、サーチモード で動作し、サーチモードでは、距離ゲートは高度ゼロフィートに設定される。距 離ゲートは、これを制御するトラッキング・ループによって、距離ゲートを通過 する反射エネルギーが検出されるまで少しずつ外方にスライドされる。反射エネ ルギーが検出されると、その時の距離ゲートの設定位置によって定まる検出高度 が記憶される。次に、受信機の電子回路を時間多重化するモードスイッチが、ト ラックモードに切り替え、このモードでは、前に記憶された検出高度を起点とし て反射信号がトラックされる。レーダ／ステムは、所定の時間間隔、例えば８ミ リ秒間トラックモードに保たれ、この期間の終わりの時点で、最新のトラック高 度が記憶される。次に、モードスイッチは、確認モード位置に復帰し、その位置 にさらに８ミリ秒間保たれる。受信機の電子回路は、連続的に動作して、距離ゲ ートがレーダの反射エネルギーと重なるかどうかを探知し、確認モード時にこの ような重なりが生じなければ、その反射波は曖昧信号であると判断されて、距離 ゲートは最後のトラック高度、すなわち確認モード期間の終わりの時点における 距離ゲート位置に設定される。そして、制御は、反射信号との重なりを検出しよ うとして距離ゲートを外方にスライドさせる動作を続けるよう切り替わる。受信 機は、事実上反射波のトラッキングを止め、レーダ／ステムはサーチモードに戻 る。しかしながら、８ミリ秒の確認モードの間に距離ゲートと反射エネルギーと の重なりが検出された場合は、送信機の送信電力レベルが調節され、その後、次 の８ミリ秒間のトラックモード時には、検出された反射信号が前のトラックモー ド時に記憶された最後のトラＩり高度を起点としてトラックされる。

従って、受信機がトラック動作を中止したときは、曖昧距離が検出されたのであ り、その距離信号は事実上無視される。

本発明の他の目的、特徴および長所については、当業者であれば、以下の実施例 の詳細な説明より明らかであり、特に添付図面と共にこれらの説明を読むことに より明白になるとりわれる。

図面の簡単な説明 図１は、曖昧距離の問題を図解した説明図である。

図２は、例えばフード化された地上反射信号と受信機復調コードとの整合関係が 不適切であることに起因する曖昧距離の問題を図解した説明図である。

図３Ａおよび３Ｂは、各々、コヒーレント・パルス・ドプラーレーダ高度計の送 信フォーマットを用いた場合の無偏移（無ソフト）時およびドプラー偏移時の送 信周波数スペクトルを示す説明図である。

図４は、本発明の曖昧距離拒絶技術を理解し易くするための説明図である。

図５Ａは、比較的短いコードワード用の自己相関動作を示す説明図である。

図５Ｂは、サイドローブを拒絶して、コード整合が不適切であることに起因する 曖昧距離を除去するため用いられるアルゴリズムのフローチャートである。

図６は、本発明によるコヒーレント・パルス・ドプラーレーダ高度計の高水準ブ ロック図である。

図７は、図６のシステムの動作モードを理解し易く説明するためのフローチャー トである。

実施例の説明 図３Ａは、本発明の送信フォーマｙ）に関連する送信周波数スペクトルを表す。

矢印１０は基本周波数スペクトルを示し、その第２および第３高調波の周波数ス ペクトルはそれぞれ矢印１２および１４で表されている。航空機高度変化率仕様 によって決まる受信機の必要帯域幅は、概ね基本周波数スペクトルの矢印を中心 としてその上に描かれた破線によって示されている。また、図３Ａは、ドプラー ／ブトがないときの反射信号の周波数スペクトルを表す。

現代の航空機においては、通常、最大２，０００フィート／秒の高度変化率が要 求され、４．３ＧＨｚの正常な高度計動作周波数で、反射波スペクトルに約１７ ＫＨｚのドプラー／ブトを生じさせる。相関検出には基本周波数１ＯＬか使用で きないから、受信機の帯域幅は基本周波数のみを取り込み、矢印１２および１４ によって表される高調波は拒絶しなければならない。従って、図３Ｂのドプラー シフトした反射スペクトルによって示されるように、フィルタの通過帯域は、基 本周波数１６の最大予測ドプラーシフト（この例においては±１７ＫＨ２）を通 すに十分な大きさでなければならない。さらに、高調波１８と２０の間隔は、ド プラーによってこれらの高調波がフィルタの通過帯域中に偏移することがないよ うな間隔でなければならず、ここで説明する例においては最低３４ＫＨｚでなけ ればならない。ＰＲＦはこの高調波間隔に等しいので、この例の場合、ＰＲＦは ３４ＫＨｚ以上でなければならない。従って、最大許容パルス繰返し間隔は、３ ４　Ｋ　Ｈｚ分の１、すなわち約３０マイクロ秒で、約１５，０００フイートの レーダ距離遅延に相当する。しかしながら、１５，０００フイートのＰＲＩを用 いると、曖昧距離の問題が生じる。

前に述べたように、レーダ高度計システムの受信アンテナによって曖昧反射信号 が検出される状況が存在し得る。何らかの所与の一連のトラック動作においては 、多数の反射信号をレーダが読み取ることが起こり得る。これは、ＰＲＩ（レー ダフィート単位の）が航空機の実際の高度より短く、その結果、所与の時点にお いて空中、すなわち地上と航空機との間に２つ以上の地上反射信号があることに よるものである。

受信機の距離ゲートが正当なパルスの受信時に開くにしても、そのパルスは実際 には元のタイミングを合わせたパルスより遅れているかも知れない。従って、曖 昧性を解消する、すなわちパルスが正当なパルスであるがどうかを決定する方法 が必要である。本発明によれば、異なるパルス繰返し間隔を持つ２本のパルスビ ームが使用され、その結果、これら２本のビームによって２つの異なる距離が生 じた場合は、そのトラック距離指示は曖昧であると判定される。

図４には、本発明の曖昧距離拒絶技術がより分かり易く図解されている。トラッ クフォーマット（トラックモード）および確認フ瞳−マフト（確認モード）と呼 ばれる２つの送信フォーマットが時分割で使用される。トラックフォーマ１トは 、確認フォーマットのＰＲＩと僅かに異なるＰＲＴを有し、反射信号をトラック するために使用される。確認フォーマットは、反射信号を探索するために用いら れ、また反射信号レベル検出および制御のために用いられる。上に述べたように 、２つのＰＲＩは僅かに異なりさえすればよく、トラック送信フォーマットのＰ ＲＩは確認送信フォーマットのＰＲＩより僅かに大きいが、または小さくする。

図４は、トラック送信ＰＲＩが１４，０００レーダフイートで、確認送信ＰＲＩ が１５，０００レーダフイートである場合を示す。

トラックフォーマットと確認フォーマットから得られる距離指示が同じ高度指示 にならないと、その距離は曖昧であると判定される。これは、従来技術のレーダ 高度計／ステムで、同じ反射信号に対して同時に並列に動作するトラックループ およびレベル検出ループを組み込んだものとは明確に異なる。レベル検出チャン ネルは、反射信号の振幅を検出し、制御するものである。地面反射率が変化する と、反射信号レベルも変化する。この検出機構を含む利得制御ループは、正確な 前縁トラッキングが行えるように反射信号を一定振幅に保持する。通常、トラッ クチャンネル用とレベルチャンネル用の別個の距離ゲートが信号検波の後段に組 み込まれる。しかしながら、本発明の場合は、距離ゲーティングおよびフード相 関検出が受信機のＲＦ部で検波の前に行われ、これによって検波前積分が可能に なるとともに、これに付随して、処理利得が検波後積分に比して相当改善される 。広帯域幅のＲＦ部におけるゲーティングによれば、反射信号パルスの旧縁のひ ずみがな（なり、その結果、高度精度が改善される。また、処理チャンネルが２ 本ではなく１本で済むようにするために、１つのゲート／相関器をトラック機能 と確認（レベル検出）機能とに時分割して使用する。レーダの受信部を時分割す ることによって、所期の曖昧距離拒絶を可能にするのに必要なトラック機能と確 認機能への別個の送信パルス繰返し間隔の割り当てが可能となる。

図５Ａは、比較的短いコードワード２２に対する自己相関動作を図解したもので あり、図５Ｂのフローチャートは、コード長が短いために生じる不適切なコード 整合に起因する曖昧距離を排除するのに必要な自己相関サイドローブ拒絶機能改 善技術を示す。図５Ｂに示すように、反射信号は２相変調されており、プロセッ サに供給される（ブロック２４）。受信機には、変調コード２６の発生源が具備 されている。高度遅延コード２６が、図５Ａに示すように、反射信号２２と完全 に整合されると、最大エネルギーの主ローブ２８が得られる。コードがどちらか の向きに整合がずれると、低振幅のサイドローブ３０が生じる。自己相関拒絶比 、すなわち、主ローブ２８とサイドローブ３０との比率はコード長の関数である 。

地表追随ヤのレーダ高度計は、４０ｄＢ以上の反射率変動や、航空機のローリン グおよびピッチングに伴う２０ｄＢ以上のアンテナパターンの変動のために、極 端な信号レベルの変化に対して動作しなければならない。従って、適切な距離ト ラッキングおよび正確な高度指示を確保するためには、サイドローブではなく確 実に主ローブのトラ、キングが行われるように、サイドローブ３ｏを主ローブ２ ８より少な（とも６０ｄＢ以上低くしなければならない。従来技術の／ステムで ６０ｄＢのサイドローブを得るのに必要なコード長は、パルス繰返し間隔がドプ ラー処理限界をより大きくなるようなものであった。本発明の方法は、僅かｌＯ 〜２０ｄＢの主ローブ対サイドローブ比で主ローブをトラッキングするので、短 いコード長の使用が可能である。

再び図５Ｂにおいて、レーダは、反射信号を検出した後、ブロック３２で示すよ うに、所定のタイムインクリメントでコード２６を反射パルス２２によりステッ ピングする。主ローブ２８の位置を定める動作のために、上側スレノノヨルド３ ４は、下側スレノ／ヨルド３６より約１０ｄＢ大きく設定されている。反射信号 は、サーチ期間中に検出される。自動レベル制御ループは、適切な信号レベルが 得られるよう送信電力を調節する（ブロック３８）。この信号レベルは、上側ス レノ／ヨルドを探索する際、変調コード２６が反射パルス２２によりステラビッ グされる間保持される。主ローブに対して設定された上側スレツノタルトが検出 されると、その上側スレノンヲルドによって指示される高度の位置にトラノカー がセットされる（ブロック４０および４２）。上側スレノン璽ルドが検出されな い場合は、トラ１カーは、コードが最初は適切に整合されていたという正しい仮 定に基づいて、元の主ローブの下側スーツ／１ルドにより指示される元の高度に セットされる（ブロック４４）。

図６は、本発明の新規な特徴を組み込んだコヒーレント・パルス・ドプラーレー ダ／ステムの機能ブロック図である。当業者であれば、図６のシステムは様々な 杉で実施可能であるということは理解できよう。この／ステムは、離散型のディ ノタル論理回路、プログラムされたマイクロプロセッサなどで構成することがで き、またアナログ式であってもよい。

図７は、図６の／ステムをプログラムされたマイクロプロセッサを用いて実施す ると仮定した場合のノットウェア・フローチャートである。図示のように、この ／ステムは、高周波送信機５２の出力と作用的に結合された送信アンテナ５０を 含み、送信機５２の出力レベルはレベルループ増幅器／積分器回路５６の出力に 接続されたライン５４上の制御信号によって調節可能である。送信パルスのフォ ーマットは、２相コード化およびパルス繰返し間隔を含めて送信フォーマ７）・ ジェネレータ５８によって設定され、送信フォーマット・ジェネレータ５８は、 ／ステムタイミング、′制御モジュール６０から制御信号を供給される。

また、このレーダ高度計は、地上反射信号を検出するための受信アンテナ６２を 有し、受信された反射信号はプリアンプ／フィルタ回路６４を介して距離ゲート ６６へ供給される。距離ゲートの開閉は、破線のプロブクロ８で囲まれたトラッ キング・ループによって制御される。距離ゲートを通過したレーダの反射エネル ギ−＋ｔ、相関１回路７ｏに供給され、そこからダウンコンバータ７２およヒ中 間周波（ＩＦ）増幅器／狭帯域フィルタ７４を通って検波器回路７６に供給され る。

本発明によれば、検波器出力はモード制御スイッチ７８に印加され、このスイッ チは機械式の単極３投スイツチとして描かれているが、これはもっばら図示説明 のためである。もちろん、実際には、モード制御スイッチ７８は電子式のものあ るいはノフトウｙアの形で実施されることになろう。スイメチアームが図示位置 にあるときは、トラックループ回路６８は、事実上検波器７６の出力と距離ゲー ト６６および相関器７０との間に接続される。トラックループ回路は、トラック ループ・フィルタ／保持回路８０を有し、その出力はトラック基準比較回路８２ に供給される。比較回路の出力は、ループ積分器８４に供給され、この積分器は 未補償航空機高度電圧としてライン８６上に出力を供給する。この電圧は、電子 一時間遅延変換器８８に供給され、この変換器は、送信パルスＴ０を受信機フォ ーマット・ジェネレータ９０に供給するまでの遅延の大きさを決定する。受信機 フォーマット・ジェネレータの出力は、距離ゲート６６の開閉および相関器７０ 内のフード整合を制御する。

モード制御スイッチ７８が中央の位置にあるときは、システムは、確認モードに あると言い、特に、検波器７６の出力はレベルフィルタ／保持回路９２へ供給サ レル。レベルフィルタ／保持回路９２の出力は、下側スレラン曹ルド基準信号と 共に下側スレノ／ヨルド検出閲９４および上側スレｙ　’／　！ｌルド検出器９ ６に供給される。これら２つの検出器９４および９６の出力は、トラック論理モ ジコール９８に供給され、このモジュールの出力は／ステムタイミング／制御回 路６０に供給される。以下、説明の便宜上、破線のブロック１００で囲まれた回 路をレベル検出チャンネルと称することもある。

モード制御スイッチ７８が最も下の位置にあるときは、検波器７６の出力は、ノ イズ検出増幅器／保持回路＋０２を介して！Ｆ増幅器／狭帯域フィルタ７４の入 力に供給される。

以上、コヒーレット・パルス・ドプラーレーダ装置を機能ブロックにより説明し たところで、次にその動作モードを図７を′＃照しつつ説明する。システムタイ ミノグ／制御回路６０は、所定のパルス繰返し間隔のタイムマークＴｏ　を生じ さ且、このタイムマークが、送信フォーマット・ジェネレータ５８をして２相コ ード化送（Δパルスを発生させ、このパルスが送信アンテナ５０に送出される。

このパルスは地上で反射され、ｌ高度遅延期間後に受信アンテナ６２によって受 信される。受信された反射信号は、プリアンプ回路６４によって増幅される。符 号６８で示すトラッカーループは、プリアンプ回路６４より出力される反射信号 を通過させる適切なタイミング（時間位ａ）に距離ゲート６６を設定するよう動 作するとともに、これと同じ時間位置において、図５Ａのコード２２を２相変間 反射信号がｆｆ！される相関器７０に供給する。ダウンコンバータ７２は、従来 同様の動作によって、ＲＦエネルギーをＩＦ増幅器および狭帯域フィルタ７４に よって処理することができるようＩＦ周波数に変換する。復調された（ＣＷ）エ ネルギーのパルスは、狭帯域フィルタ７４のフィルタ部によって積分された後、 検波器７６によってピーク検波される。

信号またはモードスイッチ７８は、図示位置にあるとき、検波された電圧レベル をトラックループ・フィルタ（適応フィルタ）／保持回路８０に入力させ、この 回路では利用可能な信号対雑音比を最大にするよう帯域制限が行われる。帯域制 限された電圧レベルは、トラック比較器８２において前縁電圧基準と比較され、 ゲートおよびコードをより高い高度に、すなわちより反射信号の内部へ移動させ るべきか（信号が基準より低い）、あるいはより低い高度、すなわち反射信号の 外側へ向けて移動させるべきか（信号が基準より大きい）が決定される。比較器 ８２の出力は、ループ積分器８４に供給され、ループ積分器８４では、高度電圧 を積分することにより、ループ時間応答特性を得るとともに、信号対雑音比が改 善される。この高度関連の電圧は、／ステムの未補償高度電圧としてライン８６ 上に出力される。

高度電圧は、電圧一時間遅延変換器８８にも供給され、この変換器は基準／（Ｊ レスＴ０からの１高度遅延後にタイムマークを発生させる。ここで発生したタイ ムマークは、距離ゲート６６および相関器７０を制御するために使用される距離 ゲートパルスおよびフードを発生する受信）堵−マＩト・ジェネレータ９０をト リガする。高度が変化するにつれて、ゲートされた信号レベルら変化し、その結 果、トラ、り距離ゲート６６および相関器７ｏの時間位置が変化する。このよう に、／ステムは、閉ループトラッカー６８の動作を通じて、反射信号との正確な 距離相関を維持する。

モード制御スイッチ７８は、受信機のプロセッサの電子回路をトラックモード、 レベル検出モードおよびノイズサンプリングモードの間で時分割使用または多重 化することを可能にするためのものである。時分割の周期は、高度計のトラック 機能中断が無視できる程度となるよう十分に短く、かつトラックループおよびレ ベルループの十分な応答時間を確保するのに十分な長さに設定される。例えば、 ８ミリ秒では、正当な曖昧でない高度指示値は、８フイートより大きくは変化し ない。従って、分析と実験によって、トラック期間を約８ミリ秒、レベル検出期 間を約８ミリ秒、ノイズサップリング期間を約１ミリ秒とすれば、極めて効果的 に動作するということが実証されている。たたし、これ以外のタイミング構成を 用いることも可能である。

８ミリ秒のトラック期間の終わりには、モードスイッチ７８はシステムタイミン グ／制御回路６０によってレベル検出チャンネル１００側に切り替えられ、その 位置に８ミリ秒間保たれる。同時に、送信フォーマット・ジェネレータ５８およ び受信フォーマット・ジェネレータ９０は、確認フォーマ１ト（図４）を発生さ せ、この確認フォーマットは、前に説明したように、曖昧距離拒絶に必要な比較 的長いパルス繰返し間隔を有する。トラックループ・フィルタ／保持回路８０は 、１ラツクチヤンネルの検波レベルをトラック期間の終わりに検波された平均レ ベルに保つ。受信フォーマット・ジェネレータ９０は、距離ゲートおよび相関器 を反射パルスの外側に位置させる。検波器７６から出力される検波レベルは、レ ベル（検出）フィルタ／保持回路９２によって帯域制限され、レベルループ増幅 器（差動増幅器）／′積分器５６に供給される。この回路は、送信電力を調整す ることによって、正確な前縁トラッキングが確保されるように検波後の反射信号 を最適レベル基準に維持する。航空機のローリングや曖昧距離検出が関与するな ど、検波されたレベルが確実にトラックすることができるレベル以下に下がるよ うな条件がある間は、下側スレノンヨルド検出器９４が、トラックを中止し、サ ーチモードへ戻るようトラック論理モジュール９８に信号を発する。

８ミリ秒の確認期間の終わりには、スイッチ７８はノイズチャンネルに切り替え られて、Ｉ　ミＩＪ秒間だけこの位置に保たれ、これと同時に送信機は抑止され て、ＩＦ検波器７６にはＫＴＢ受信機ノイズだけが供給される。ノイズ検波器／ 増幅器＋０２は、温度変動に対して受信機利得を一定に保つよう動作する。ノイ ズ検波器／′増幅器１０２は、ＩＦｔ１幅器７４の受信機利得を、検波されたノ イズが入力ライン１０４上にあるノイズ基準電圧に保持されるように設定する。

１ミリ秒のノイズサップリング期間の終わりには、スイッチ７８によってシステ ムはトラックモードに戻され、この間受信機利得は上記ノイズサンプリング期間 のレベルに保持される。

サーチモードにおいては、スイッチ７８が中心位置にセットされると、送信およ び受信フォーマットは、確認パルス繰返し間隔に設定され、送信電力レベルは最 大に設定される。／ステムタイミング／制御回路６０は、振幅（電圧）一時間遅 延変換器８８に１サーチラツプ電圧」入力を供給し、その結果、距離ゲート６６ および相関器７０は、ゼロフィートを起点として時間軸を外方へ（高度軸を上方 力へ）連続的に移動される。ごれがサーチ動作をなす。

反ＩＪ４　パルス相関器コードは、下側スレノンツルド検出器９４によって反射 信号が検出されるまで高度軸上を外方へ移動される。レベルループ増幅器５６は 、レベルをこの回路５６の第２の入力として供給される所望の基準レベルに設定 する。

／ステムタイミノグ　制御回路６０は、上側スレノンヲルド検出器９６を監視し つつ、電圧一時間遅延変換器を反射パルス時間によりステッピングする。これに よって、自己相関プロセスの結果主ローブが検出されることになり、トラッカー はその高度にセットされる。

ここで、図４を参照し、実際の航空機高度を２１，０００フイートと仮定して本 発明のレーダ高度計の動作を要約すると、このレーダ高度計は、距離ゲート６６ をゼロフィートを起点として外方へ移動させることにより、確認フォーマットの 間に反射信号を検索する。確認モードのＰＲｌを１５，０００フイートとすると 、空中には１時点において２つの送信パルス■ワおよびＶ、が存在する。反射信 号Ｒ＾は、２１，０００フイートの高度に相当する時間遅延した■１よりなるｂ （，６，０００フイートの高度に相当する時間遅延した■、である可能性もある 。従つて、曖昧距離が伴う。

ここで、レーダ／ステムが、間違って、６，０００フイートの高度に相当する時 間遅延した■、を選択すると仮定してみよう。サーチおよび反射信号検出後、破 線のブロック１００で囲まれたレベル検出チャンネルは、すべて確認モードにお いて、適切な反射信号振幅が得られるよう送信機５２の送信電力を調節する。そ の後、レーダは一段短い１４，０００フイートのＰＲＩに切り替わるが、モード スイッチはレベル検出チャ／ネル側に設定されたままである。レーダは、距離ゲ ートを送信パルスＴＢより６．０００フイートの高度に相当する時間遅延した位 置に設定する。しかしながら、図４に示すように、この短いＰＲＩの結果、ＴＢ より７，０００フイートの高度に相当する時間遅延した反射信号が検出される。

距離ゲートが２１，０００フイートに達すると、ｖＡから２１，０００の高度に 相当する時間遅延した反射信号が検出される。この信号を捕捉した後、レベル検 出チャンネルは適切な反射信号振幅が得られるよう送信電力を調節し、／ステム は２１．０００フイートで再び短いＰＲＩに切り替わる。レベル検出チャンネル は、反射信号を検出して、曖昧な２１，０００フィート高度であるか、正当な２ １．０００フィート高度であるかを確認する。この場合、正当な高度であるから 、／ステムはトラックモードに切り替わり、トラッカーループは送信パルスＴＡ から２１．０００フイートの高度に相当する正当な反射をトラックする。このよ うにして、６，０００フイートの曖昧距離は拒絶され、２１，０００フイートの 正当な反射信号がトラックされる。

以上、本発明を、特許法の規定に準拠すべく、また当業者に、本発明の新規な原 理を応用し、本発明による特殊な構成部品などを必要に応じて製作し、使用する のに必要な情報を提供するのに相当な程度詳細に説明した。しかしながら、本発 明は、具体的には異なる装置やＷｌ器により実施することが可能であり、かつ装 置の細部や使用方法共、本発明の範囲を逸脱することなく種々の修正聾様が実施 可能であるということは明らかであろう。

国際調査報告 ＡＦＪｌ−４Ａｔ’ＪＣｉ　ＡＦＪ　ＮＥＥＸ　ＭｈＪ　ＮＥｉ：ＸＷＥ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．曖昧距離拒絶能力を有する航空機用パルス・ドブラーレーダ高度計において 、（ａ）イネーブルされたとき、各々第１および第２のパルス繰返し間隔を有す る第１および第２のパルス列をそれぞれ別々に送信する送信手段と、（ｂ）上記 第１および第２のパルス列を送信する送信手段を時分割方式により周期的にイネ ーブルするタイミング／制御手段と、（ｃ）上記第１および第２のパルス列に対 応する地上反射信号を受信するための距離ゲート手段を含む受信機手段と、 （ｄ）上記タイミング／制御手段を含み、上記距離ゲート手段に接続されていて 、上記距離ゲートがイネーブルされる上記第１のパルス列の送信後の時間を、上 記受信機手段が上記距離ゲートと重なる地上反射信号を検出するまで連続的に調 節する手段と、 （ｅ）上記第１のパルス列より得られる地上反射信号と上記距離ゲートとの重な りの検出に応答して、上記タイミング／制御手段に上記第２のパルス列の送信を 起動させると共に、上記第２のパルス列に対応する地上反射信号がその時点の上 記距離ゲートの位置と重なるかどうかを判定する重なり検出応答手段と、（ｆ） 上記重なり検出応答手段が上記第２のパルス列に対応する上記地上反射信号と上 記その時点の上記距離ゲート手段の位置との重なりがないと判定したとき、上記 距離ゲート手段に接続された上記手段を再起動する手段と、からなる航空機用パ ルス・ドブラーレーダ高度計。
2. ２．（ａ）上記重なり検出応答手段に結合されていて、上記重なり検出応答手段 が上記第２のパルス列に対応する上記地上反射信号と上記その時点の上記距離ゲ ート手段の位置との重なりがあると判定したとき、上記距離ゲート手段を上記第 ２のパルス列に対応する上記地上反射信号に対し再位置設定してその重なり状態 を維持するための閉ループトラッキング手段、を具備する請求項１記載の航空機 用パルス・ドブラーレーダ高度計。
3. ３．（ａ）上記受信機手段のノイズ信号レベルを検出している間、上記送信手段 を周期的に抑止する手段、 を具備する特徴とする請求項１記載の航空機用パルス・ドブラーレーダ高度計。
4. ４．（ａ）上記第１のパルス列が送信されている間は上記送信手段の送信電力− レベルを上げ、上記第２のパルス列が送信されている間は、上記送信電力レベル を下げるための手段、 を具備する請求項１記載の航空機用パルス・ドブラーレーダ高度計。
5. ５．上記送信手段が上記の第１および第２のパルス列をコード変調するための手 段を含み、上記受信機手段が地上反射信号のコード変調を上記の第１および第２ のパルス列を変調するコードと比較するための自己相関手段を含む請求項１記載 の航空機用パルス・ドブラーレーダ高度計。
6. ６．上記自己相関手段を上記距離ゲート手段と結合して、上記地上反射信号の主 ローブを探索するための手段を含む請求項５記載の航空機用パルス・ドブラーレ ーダ高度計。