JPH07159503A - 航空機着陸システムまたはそれに関連する改善 - Google Patents

航空機着陸システムまたはそれに関連する改善

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JPH07159503A
JPH07159503A JP6231644A JP23164494A JPH07159503A JP H07159503 A JPH07159503 A JP H07159503A JP 6231644 A JP6231644 A JP 6231644A JP 23164494 A JP23164494 A JP 23164494A JP H07159503 A JPH07159503 A JP H07159503A
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    • G01S1/44—Rotating or oscillating beam beacons defining directions in the plane of rotation or oscillation
    • G01S1/54—Narrow-beam systems producing at a receiver a pulse-type envelope signal of the carrier wave of the beam, the timing of which is dependent upon the angle between the direction of the receiver from the beacon and a reference direction from the beacon; Overlapping broad beam systems defining a narrow zone and producing at a receiver a pulse-type envelope signal of the carrier wave of the beam, the timing of which is dependent upon the angle between the direction of the receiver from the beacon and a reference direction from the beacon
    • G01S1/56—Timing the pulse-type envelope signals derived by reception of the beam

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  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロ波着陸システムで使用されるフェーズ
ドアレイレーダの送信機素子の故障が許容出来ないレベ
ルになる場合にのみ、ＭＬＳ送信機を停止させるシステ
ムを提供することを目的とする。 【構成】高さ方向および方位方向に走査ビームを送信す
る地上設置機器が発する走査ビームからサンプル信号を
採取し、このビーム信号の有効サイドローブ信号にフィ
ルタをかけてフィルタをかけられた信号を生成し、この
信号が予め定められた値を超えたときに、送信機停止信
号をだすことにより、誤警報の可能性を減少するように
改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は航空機着陸システムに関
わり、更に詳細には走査ビームＭＬＳ（マイクロ波着陸
システム）に関する
【０００２】
【従来の技術】本技術分野に精通の者には良く知られて
いるように、ＭＬＳシステムは二つの地上に設置された
ビーム走査機器を含み、その内のひとつは高さ方向に走
査し、もう一方は方位方向を走査し、航空機誘導情報は
その走査ビームに応答する機上搭載の受信機から導かれ
る。ＭＬＳに関するひとつの問題はこれに基づいて機上
搭載受信機が誘導を導き出すビームがＭＬＳ地上設置機
器誤差と、地域の地形に依存する多重通路効果の組み合
わせによって影響を受けることである。
【０００３】この問題はＭＬＳ走査ビームアンテナが主
ビームと関連するサイドローブとを生成することに由来
する。この走査ビームサイドローブはＭＬＳ地上設置機
器前面の空間に分配され、全ての多重通路反射物を照射
する。多重通路反射物は、方位方向地上設置機器の場合
はビルディングまたは高い地形（丘）等であり、個々の
空港の滑走路の場所に存在したり、しなかったりするも
のである。高さ機器の場合の多重通路反射物は地面であ
り、従って何処にでも常に存在する。
【０００４】ＭＬＳ調整機関（ＩＣＡＯ，Ｅｕｒｏｃａ
ｅ，ＦＡＡ，ＣＡＡ）は多重通路反射物によって走査ビ
ーム内に反映されるサイドローブ効果で引き起こされる
誘導誤差の最大限界を明示している。彼らはまたサイド
ローブ及び多重通路の効果に起因する最大規定誘導誤差
を超えた際には、ＭＬＳ地上設置機器は自動的に停止す
ることを定めている。高さ用または方位用ＭＬＳ地上設
置機器はフェーズドアレイを含み、これは要求される高
速走査速度を実現するために必要である。フェーズドア
レイの各々の構成要素は最低限ひとつの電子式移相器を
含まなければならない。個々のアレイ移相器の故障はＭ
ＬＳアレイアンテナサイドローブを低下させ、従って全
ての多重通路反射物を介して誘導に対するサイドローブ
の影響を増加させる。
【０００５】従ってＭＬＳ地上設置機器の移相器モジュ
ール故障が多重通路を介して誘導に与えるサイドローブ
の影響を監視し、この影響にによる誘導が許容値を超え
た場合にＭＬＳ地上設置機器を停止する必要がある。更
に、監視機構はサイドローブによる誤り誘導が起きそう
な場合のみ機器を停止すべきであり、その他の場合は停
止してはならない、すなわち誤警報は起こしてはならな
い。
【０００６】サイドローブレベルを最も増加させるアレ
イ移相器故障によるサイドローブの影響を監視するため
のひとつの既知の提案されている方法は、各々の移相器
モジュールの中に組み込み試験（ＢＩＴ）を具備し、機
器を停止するか否かを故障の程度と種類およびそのアン
テナアレイ内での場所に基づいて判断するやりかたであ
る。この方法は多数のモジュール内にＢＩＴを必要と
し、これは高価でかつこれに加えて判断過程はソフトウ
ェアを必要とし、その完全性を定量化出来ないためにこ
れはＭＬＳのある種の安全重視機能の中では許容されな
い。
【０００７】これに代わる既知の提案されている方法
は、走査ビームアレイのサイドローブを直接測定し、こ
れらが特定の多重通路条件内で誤った誘導を引き起こす
可能性のあるレベルに達したときにシステムを停止する
ものである。サイドローブは電磁場モニタを用いて測定
でき、これは地上設置機器または同様のサイドローブ測
定を行う集積導波管モニタから伝送されるサイドローブ
をサンプル採集する。モニタが警報モードに入り、ＭＬ
Ｓ地上設置機器を停止させるサイドローブレベルは、誤
った誘導を引き起こす可能性のあるレベルでなければな
らない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】誘導に与えるサイドロ
ーブの影響を監視するこの方法は、上記に説明したよう
に簡単な形式では連続したサービスや機能低下カテゴリ
ーに対する要求の平均時間を満足しないという問題があ
る。この問題は移相器故障の監視されたサイドローブに
対する影響およびそれらの誘導に対する影響の中に存在
する。
【０００９】一方で、ＭＬＳアレイの中央部での位相器
故障は監視されたサイドローブを最も増加させるが、多
重通路を介しての誘導誤差は増加させない。しかしなが
らその一方で、アレイ中央部からほぼ半分の所での移相
器故障は（アレイ強度の分布に依存して）、多重通路を
通して誘導に対しては最大の影響を与えるが、監視され
たサイドローブの増加は、アレイ中央部での移相器故障
で引き起こされる量の半分に過ぎない。従って、多重通
路を介して影響するサイドローブによる誤り誘導を検出
するための方法として、サイドローブを単に用いること
は、もしも移相器モジュール故障がアレイの中央部で生
じた場合に、ＭＬＳ地上設置機器を不必要な警報モード
および停止とし、すなわち誤警報としてしまう。
【００１０】従って本発明のひとつの目的は、アレイ故
障が許容出来ない動作性能の低下となる場合のみＭＬＳ
送信機を停止させる、改善された監視システムを提供す
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＭＬＳ
システムは地上設置機器で、マイクロ波信号を移相器モ
ジュールを介してアレイアンテナの放射素子に供給する
ように配置されているマイクロ波信号送信機を含み、前
記素子の各々にひとつの移相器モジュールが具備されて
おり、これによって走査されたマイクロ波信号ビームの
生成が容易に行われる地上設置機器と、走査ビームから
導かれた検出サンプル信号を提供するための信号監視／
検出装置と、検出サンプル信号に応答し前記ビーム内の
有効サイドローブ信号に依存して導かれたフィルタをか
けられた信号を提供するためのフィルタ装置と、そして
フィルタをかけられた信号に応答して、そのフィルタを
かけられた信号が予め定められた閾値レベルを、後続の
予め定められた走査回数の間に予め定められた時間、超
えたときに送信機停止信号を提供するための比較器装置
とを含む。
【００１２】従って以降更に詳しく説明されるように、
フィルタをかけられた信号はサイドローブから導かれる
が、それは本質的にそれらが多重通路を介して誘導に与
える効果に従って重み付けをされたものである。この様
にして誤警報は取り除かれ、システムはそうでない場合
にはシステムをより低い信頼度のカテゴリーに格下げし
たり、または不必要な送信機停止を行わしめる移相器故
障に対して耐性を有するように構成される。
【００１３】信号監視装置は、ひとつの信号監視器と、
ひとつの位相基準信号発生器と、そして位相感応検出器
とを含み、位相感応検出器は前記発生器から供給される
位相基準信号と信号監視器から供給されるサンプル信号
とに応答して、前記検出されたサンプル信号を供給す
る。
【００１４】フィルタ装置は二つの入力部を有する差動
増幅器と遅延素子とを含み、この遅延素子は前記ビーム
がひとつのビーム幅に相当するひとつの扇形区域を走査
するのに必要とされる期間に相当する遅延を提供し、差
動増幅器のひとつの入力部には検出された信号サンプル
が直接入力され、もう一方の入力部には遅延素子を経由
して検出されたサンプル信号が入力される。
【００１５】これとは別に、フィルタ装置はキャパシタ
／抵抗器微分回路を含むこともできる。
【００１６】比較器装置は、第一比較器と、検出された
サンプル信号に応答し前記閾値基準レベルを定義する閾
値基準レベル信号を提供するためのピーク信号検出器
と、計数器と、そしてクロックパルス発生器とを含み、
計数器は前記第一比較器からトリガを与えられてピーク
信号検出装置で導かれる信号が閾値基準レベル信号を超
えている間、前記発生器からのパルスを計数し、この計
数値は前記予め定められた後続の走査回数の間集計さ
れ、そして集計された計数値が予め定められた警報レベ
ル計数値を超えると送信機停止信号が発生される。
【００１７】第一比較器は走査ビーム位置に依存して動
作するゲート装置を介して計数器に結合されることも可
能で、これは主ビームから導かれた信号を阻止しサイド
ローブから導かれた信号を通過させるためである。
【００１８】ピーク信号検出器はピークビーム検出器を
含み、これは検出されたサンプル信号に応答し、そして
これは二つのポートを有するサンプル保持回路のひとつ
のポートと二つのポートの第二比較器のひとつのポート
に信号を供給するように構成され、この第二比較器のも
う一方のポートはピークビーム検出器からサンプル保持
回路を介して信号を供給され、第二比較器の出力にフィ
ードバック信号を与え、これは閾値基準レベル信号を提
供するためにサンプル保持回路のもう一方のポートに入
力される。
【００１９】比較器装置は計数器の計数状態に応答する
第三比較器を含み、これは前記計数状態が前記警報レベ
ル計数値を超えたときに送信機停止信号を与える。
【００２０】前記地上設置機器は、方位方向を走査する
ビームを提供する目的で使用され、同様の機器が具備さ
れていてこれは高さ方向を走査するビームを生成する。
【００２１】
【実施例】本発明のひとつの実施例をこれから添付図を
参照して、単なる例としてのみ説明する。
【００２２】図１に於て、走査マイクロ波ビーム（方位
方向または高さ方向に使用）を生成するためのＭＬＳ地
上設置機器は、送信機１を含みこれはＲＦ電力分配器２
に入力し、これは複数の出力線を具備しその内の３およ
び４のみがそれぞれ移相モジュール５および６に入力す
るように構成されて図示されている。移相モジュールは
構成要素７および８の様な、線形アレイアンテナ９を定
める様に配置されている複数のレーダー素子に入力する
ように構成されている。アンテナの動作に際し、アレイ
を定めるレーダー素子はビームを生成するように励起さ
れ、その形状および方向はモジュール５および６の様な
移相器モジュールの設定に依存して決定される。機器の
実際の実行時には、移相モジュールは毎秒２０，０００
度の速度で交互にあちらこちら走査するビームを生成す
るように制御されている。走査ビームを高さ方向に生成
するように使用される機器に於て、ビーム幅は公称１．
５度に構成され、そして方位方向走査を行う対応するビ
ーム幅は公称２度に構成されている。機器の構造並びに
要求仕様は、本技術分野に精通の者には知られているよ
うに調整機関によって定められており、従ってここでは
詳細には議論しない。
【００２３】走査信号のサンプルを用意するために、線
路１０上のアレイからサンプルが採取されるか、または
代わりに受信アンテナ１２を有する電磁場モニタ装置１
１が使用されて、これは同様のサンプル信号を線路１３
上に用意する。線路１０，１３が両方とも図の上に図示
されているが（例として）、実際はこれらの一方の線路
のみが使用されることは明かである。信号サンプルが生
成される方法は重要では無いので、これ以上の説明は不
要であると信じる。線路１０または線路１３のいずれか
を介して導かれた信号サンプルは、線路１４を介して有
効サイドローブモニタ１５に入力され、これは位相基準
発信機１７から線路１６を経由した信号を利用して、監
視された有効サイドローブが許容出来ない場合に線路１
８上に出力信号を提供し、これは送信機１の停止を開始
する。
【００２４】強調しておかなければならないのは、モニ
タ１５は単にサイドローブのレベルのみを監視するので
はなくて、有効サイドローブのレベルを測定し、この測
定値に依存して適切に送信機を停止させるということで
ある。
【００２５】有効サイドローブモニタ１５の構造を次に
図２を参照して説明するが、ここでは図１に図示された
ものと対応する部品は同一の番号が付されている。図２
に於て、有効サイドローブモニタ１５は位相感応検出器
１９を含み、これは線路１６上に位相基準発信機信号を
入力され、線路１４上にサイドローブサンプル信号を入
力されている。この点に於いて期待される波形は図５に
示されており、これは５ＧＨｚのＲＦ信号の包絡線であ
って、この点をオシロスコープで見た場合に示されるも
のである。実際の５ＧＨｚＲＦ信号はぼやけていてその
包絡線みのが認められることは理解頂けるであろう。ま
た図示されている波形は時間の関数であり、これはビー
ムが−６０度から＋６０度を、ミリ秒毎に２０度の一定
の角速度で走査されているためであり、従って走査角に
対応する水平軸もまた時間の関数であることも理解頂け
るであろう。線路１０，１３上に信号を生成する電磁場
または総合モニタはアレイの正常状態、すなわち走査角
が０度方位を監視するように配置されており、従ってこ
の角度に於けるビームが図５に現れている。従ってこの
角度に於ける主ビームはサイドローブ２１，２２，２３
および２４を伴って示されており、これらは図１に図式
的に示されている四つのレーダー素子２５に関連する移
相モジュールの故障によるものである。
【００２６】位相感応検出器はＩおよびＱ信号をそれぞ
れ線路２６および２７上に提供し、図２に図示されるよ
うに、この例ではＩ信号が使用されているがこれらの信
号のいずれも後続の処理で使用できる。
【００２７】線路２６上で予想されＢＩと示されている
信号が図６に図示されている。また線路２７上のＢＱと
示されている対応する信号が図７に図示されている。図
６に図示されるＢＩ信号はアンテナ位相繰り返しがビー
ム位相を線路１６上の位相基準信号の位相と同じになっ
た時に生成されるので、従ってビームはＢＩ出力で最大
となることが理解頂けるであろう。図６に図示されるよ
うにサイドローブの位相、これは図１に示すようにレー
ダー素子故障２５によるものであるが、はビームが走査
されると変化し、サイドローブの変化速度は故障２５の
アレイ中央からの距離に比例し、従って波形ＢＩで示さ
れるように線路２６上の位相感応検出器１９からの出力
信号は振幅変調周波数である。振幅変調は図５に示すよ
うにＲＦサイドローブ包絡線である。線路２６上の信号
は破線２８で囲んで示されているサイドローブフィルタ
に入力され、これは本例では差動増幅器２９および遅延
線３０とで構成されている。この遅延線は走査ビームが
ひとつのビーム幅を走査するのに要する時間に相当する
遅延時間を与えるように構成されており、指定されたビ
ーム幅と走査速度では高さ方向機器では７５ミリ秒、そ
して方位方向機器では１００ミリ秒である。差動増幅器
２９には遅延線３０から線路３１を介してと、位相感応
検出器１９から線路３２上に直接に入力されている。差
動増幅器２９から線路３３上の点Ｃへの出力信号が図８
に示されており、これはアンテナ位相繰り返しが位相感
応検出器１９の出力を図６に示す波形に相当するように
した場合のものである。位相感応検出器１９からの線路
２６上の波形が図７に示す波形に相当する場合は、図９
に示す波形に対応する波形が線路３３の点Ｃで得られ
る。
【００２８】理解頂きたいのは、もしもし図１に示す四
つの故障２５がアレイの中央部であったならば、位相感
応検出器１９からのサイドローブ信号出力、線路２６上
のＢＩ、の周波数は零であるがその強度は二倍の大きさ
になる。結果としてアレイの中央の四つの故障は線路３
３上の有効サイドローブフィルタ部の出力には何等の影
響も与えず、これこそがまさにアレイ中央部の故障が多
重通路反射物を介してＭＬＳ誘導誤差に影響しないため
に必要な条件である。
【００２９】線路３３上の信号は二ポート比較器３４の
ひとつのポートに入力され、もう一方のポートにはビー
ムピーク検出器３５からサンプル保持回路３６、比較器
３７および抵抗器３８および３９を含むポテンショメー
タを介して入力されている。線路４０上のポテンショメ
ータ３８、３９からの出力信号は、従って比較器３４に
入力されて強度基準となり、これに対して線路３３上の
信号が比較される。
【００３０】線路４０上に基準を提供するための回路は
サンプル保持回路３６を含み、その理由は与えられた走
査時に検出されたビームピーク信号が、一般的にはアン
テナアレイ位相周期中に発生する最大ビームピークとは
ならないためである。従って各々の走査中に検出された
ピークが採集されて、サンプル保持回路３６で保持さ
れ、サンプル保持回路の出力が最新のビームピークと比
較され、もしも最新ビームピークが現在保持されている
値よりも大きな場合は新たに大きな値が採集され保持さ
れる。
【００３１】比較器３４からの出力信号は線路４１を経
由してビームゲート４２に入力され、またひとつの信号
が線路４３上にビームゲート４２に入力され、ゲート４
２は図５に示される主ビームを阻止し、サイドローブ２
１，２２，２３および２４から導かれた信号を通過させ
る。線路４３上の信号は図示されていない装置から導か
れるが、その装置はまた移相器モジュール５，６の動作
を制御するために使用される。その様な移相器モジュー
ル５，６を制御するためのビーム操縦システムは良く知
られており、ここでの詳細な説明は不要であると信じ
る。
【００３２】ビームゲート４２からのゲートでフィルタ
をかけられた線路４４上の信号は計数器４５を始動する
ために入力され、これは線路４４上に信号が存在する
と、クロックパルス発生器４６からのパルスの計数を開
始する。計数器４５に登録された計数値は比較器４７で
警報レベル計数値格納器４８に格納されている警報レベ
ル計数値と比較され、警報レベル計数値を超えた場合に
は送信機停止信号が線路１８上に提供される。従って計
数器は線路３３上の信号が線路４０上の基準信号レベル
を超えてビームゲート４２のゲートが開かれた時に開始
され、もしもアンテナアレイ位相周期の終了時に計数器
の値が走査ビーム時間のおよそ５％、格納器４８内の警
報レベル計数値の設定で示されるように、をこえると送
信機停止信号が線路１８上に生成される。
【００３３】機器の動作に際して位相感応検出器１９は
走査ビームとサイドローブ信号との検出を要求されるこ
とを理解されたい。従って位相基準発生器１７から線路
１６上に提供される信号は走査ビームおよびサイドロー
ブ信号とコヒーレントで無ければならないが、位相の整
合が取られていたりまたは長時間に渡って位相が安定し
ている必要はない。位相基準は簡便に送信機１内の発生
源から取り出すこともまたはこれとは別に独立に発生す
ることも可能である。
【００３４】各々のアレイ位相周期の終了に際して計数
器４５並びにサンプル保持回路３６がリセットされなけ
ればならないことを理解頂きたい。
【００３５】破線２８内に示され、図１０に図示する応
答を有する有効サイドローブフィルタが使用されている
が、別のフィルタ構成は図３に示す抵抗器４９およびキ
ャパシタ５０を含む微分回路を線路２６と３３との間に
接続して構成することも可能である。この回路は図４の
波形図に示す応答を有し、これは図２の破線２８内のフ
ィルタほど有効ではないが、有効サイドローブのフィル
タリングには有効であり、特に位相器モジュール故障に
よる低周波成分のフィルタリングには有用である。
【００３６】線路１４に於ける位相感応検出器１９入力
上でのサイドローブの位相は、ビームが走査されると有
効サイドローブに関連する速度で連続的に変化するの
で、サイドローブ信号は線路２６上のＩ信号または線路
２７上のＱ信号のいずれかしとて常に存在する。しかし
ながら、走査ビーム位相は走査周期の間一定であり、従
って結果として走査ビームと位相基準との相対位相を調
整して全走査ビーム信号が線路２６上のＢＩ出力に必ず
出現させるようにすることが必要であり、更にこの位相
調整は機器の全寿命に渡って固定させかつ安定化させる
ことが必要である。
【００３７】しかしながら、ＭＬＳ地上設置機器はしば
しばしかも好適にアンテナアレイ位相繰り返しを採用し
ているので、すなわち全てのアレイ移相器が各々の走査
または各々のあちらこちら走査対に先立って更新される
ので、結果としてこの位相繰り返し周期の何処かの時点
で位相感応検出器１９への走査ビーム入力と線路１６上
の位相基準とが正しい位相関係となって全ての走査ビー
ム信号がＩチャンネル出力に出現し、Ｑチャンネル出力
には全く出現しない状態を作り出す。
【００３８】有効サイドローブフィルタ、ビームピーク
検出器、サイドローブ基準レベルおよび比較器２８，３
５，３６，３８，３９および３４を実現するための別の
方法が図１１に示されている。この方法では、ＰＳＤか
らのＩおよびＱ出力はアナログ・ディジタル変換器５１
および５２を用いてディジタル化されている。
【００３９】Ｉチャンネルはディジタル式有効サイドロ
ーブフィルタ５３に接続されている。ＩおよびＱチャン
ネルはディジタル式ピタゴラス装置５４に接続されてお
り、これはビームおよびサイドローブ包絡線を形成す
る。この装置の出力はディジタル式ピーク検出器５５そ
して続いて保持レジスタ５６に接続されている。ディジ
タル式有効サイドローブフィルタ５３の出力は保持レジ
スタ５６の値とディジタル式比較器５７で比較され、そ
の出力は図２内の４１と同じである。回路の残りの部分
は図２と同じである。
【００４０】次に動作理論を考察する。良く知られてお
りまた立証できるように、アレイ中央部での故障は多重
通路を介した誘導誤差（有効サイドローブ）には寄与し
ないが、マニホールド動的サイドローブは他のいずれの
故障よりも増加させる。そのため、動的サイドローブを
使用した許容有効サイドローブの検出は認められない。
【００４１】最初にアレイモジュール故障による誘導誤
差を考えると、これはアレイモジュールチャンネル故障
によるビーム指示誤差、強度故障（無出力、または全開
出力での固定）または移相器故障（アンテナアレイ位相
サイクルの終了後）で示され、これは次のように与えら
れる：
【数１】 ここで： ｄθ ＝アレイモジュールチャンネル故障および多
重通路反射物によるビーム指示誤差。 θ３ ＝アンテナ３ｄＢビーム幅。 Ｅ（θＲ）＝多重通路反射物方向でのアンテナ素子パタ
ーン。 Ｅ（θ） ＝受信機方向でのアンテナ素子パターン。 θＲ ＝アンテナアレイ常態に対応する多重通路反
射物角。 Ｐａ ＝アンテナ位相中央から多重通路反射物の飛
程。 θ ＝アンテナアレイ常態に対する受信機角。 ＩＲＩ ＝多重通路反射係数の強度。 φＲ ＝多重反射物係数の位相。 Ａｎ ＝ｎ番目アンテナアレイ放射素子の強度。 ΣＡｎ ＝全てのアンテナアレイ放射素子強度の総
和。 Ａ１ｒ ＝ｒ番目素子の強度誤差。無出力故障の場
合、Ａ１ｒ＝故障していない素子（Ａｒ）の強度。全開
出力固定故障の場合、Ａ１ｒ＝Ａｒ−１。移相器固定の
場合、Ａ１ｒ＝Ａｒ。 ｒ ＝故障素子の番号、次のことに注意、素子番
号は０からＮ−１であり、ここでＮはアレイ素子の総数
（方位方向２度、高さ方向１．５度の場合は６４）であ
る。アレイ素子番号ｎは： ｎ＝０，１，２，３，．．．Ｎ−１ ｒ＝ｎ−［Ｎ−１］／２ ＮＦ ＝故障している素子の総数。 ｋ０ ＝自由空間波数（２π／λ０）。 ｄ ＝アンテナアレイ素子間隔。
【００４２】事前にφＲ並びにＰａの値を知ることは不
可能である。従って、我々はこれらが次のような値を有
すると仮定しなければならない：
【数２】 ｒの全ての値に対して、すなわち反射された信号位相は
常に誘導誤差を最大とする。
【００４３】従って最大可能ビーム指示誤差は：
【数３】 ｄθｍ＝ｄθの最大値。
【００４４】ｄθｍの式はアンテナアレイ位相がアレイ
中央に関して旋回していると仮定して導かれた。
【００４５】以下の結論は数（３）から導かれる。 （ａ）もしもＮｆ＝１（単一故障）ならばｄθｍは：
【数４】 が、最大の時に最大となる。この関数は無出力並びに位
相固着の場合がプロットされている（図１０参照）。こ
のプロット図からｄθｍの最大値はこれら二つの故障モ
ードがアレイに沿って１／４または３／４の位置の場合
であることが判る。固定または全開出力に対応する曲線
は：
【数５】 であり、これも図１０に示されている。 （ｂ）もしもＮＦ＞１、そしてこれは隣接ブロック故障
であり、ｒは連続しており、そして故障が１／４または
３／４位置の場合は、ｄθｍはＮＦ＝４の時に方位方向
アレイに対する有効サイドローブ許容範囲にほぼ等し
い。 （ｃ）アレイの中央に関して対称な故障は、一般的には
誘導誤差を零とするようには相殺しない。数（１）は特
定のｒ、φＲおよびＰａの値に対して相殺出来ることを
示しているが、φＲおよびＰａが知られていないため、
アレイ内のどこかの場所での同様の故障で生じたこれら
の故障が相殺されるか否かの識別をすることは不可能で
ある。
【００４６】次に集積導波管モニタ（図１の１０）動的
サイドローブを考えると、アレイモジュール故障によ
る、すなわち設計サイドローブまたは許容サイドローブ
を含まない集積導波管モニタ出力部での動的サイドロー
ブ電圧は次の様に与えられる：
【数６】
【００４７】変数名は先に定義された通りであり、そし
て： θｓ ＝アレイ走査角。 β ＝集積導波管伝搬係数（２π／λｇ）である。
【００４８】故障が隣接したブロック、すなわちｒ＝
１，２，３．．．ＮＦ−１を形成する場合は：
【数７】
【００４９】二番目の表現からアレイモジュール故障の
隣接したブロックの故障サイドローブが、故障ビームを
形成することが判る。（ｓｉｎＮＦｘ／ｓｉｎｘの形の
関数）
【００５０】この故障ビームが以下の性質を有すること
が判る： （ａ）図１内の１０に現れる故障ビームのピークは走査
ビームと同時に生じる。（故障の無い完全アレイによる
ビーム）。 （ｂ）故障ビーム幅は：
【数８】 これは零ビーム幅。 （ｃ）故障ビームのピーク電圧レベル（Ｖｆ）は：
【数９】 ここで
【数１０】 はＮＦ個の素子に渡っての平均故障強度である。
【００５１】例：無出力または位相固着故障に関する誘
導に関しての最悪故障モードは、１／４または３／４位
置での四つの故障である。Ａｚアレイに対しては：
【数１１】 そしてθＦ＝６０度、Ｖｆ＝０．０６５５または −２
３．７ｄＢ
【００５２】同じ例で、我々は数（３）からＣＡＡ指定
反射係数である、−３ｄＢ，Ｅ（θＲ）≒Ｅ（θ）を用
いてｄθｍを計算出来る、θ３＝２度（方位方向）、従
って： ｄθｍ＝０．０７２８度。
【００５３】これは移動平均に対する許容差（高速方位
方向に対する０．３６）を含まない。これを考慮に入れ
たときは、誤差は０．０２６２度となる。ＣＡＡ仕様は
０．０３度ＣＭＮである。（以下注意、設計並びに許容
サイドローブは、有効サイドローブ誤差に僅かに寄与す
る。）
【００５４】次に本発明に基づくサイドローブ監視方法
に戻ると、サイドローブ監視に関連する問題は次のよう
に纏められる：
【００５５】アレイ中央部でのアレイモジュール故障は
監視される動的サイドローブの増加を引き起こすが、有
効サイドローブの増加は引き起こさない。
【００５６】数（６）で与えられる動的サイドローブ電
圧ＦＩは倍率位相係数、
【数１２】 を含む。
【００５７】これから、個別の故障を原因とする動的サ
イドローブの位相は走査角θｓに従って変化することが
判る。動的サイドローブ位相の位相変化速度は、アレイ
中央から故障したアレイモジュールチャンネルへの距離
に比例する（中央位相枢動を仮定している。）更に、対
称故障は走査にともなって等しくかつ逆位相の変化を行
う。
【００５８】結果として、我々は動的サイドローブのこ
の特徴を使用して、故障に依って引き起こされたこれら
の動的サイドローブが有効サイドローブであるか否かの
識別を行える。
【００５９】次に非対称故障をひとつの特定の例とし
て、１／４または３／４アレイ位置で四つの無出力また
は位相固着故障を考えて考慮する。故障ビーム位相は：
【数１３】
【００６０】故障ビーム位相の時間に対する変化速度
は：
【数１４】 ここで、Ｖ＝毎秒２０，０００度＝毎秒３４９ラジアン ｒ１＝１６， ｄ＝３０．５ｍｍ（方位方向）、
【数１５】 ＝２８３８．５・２πｃｏｓθｓラジアン／秒
【００６１】故障ビームのピークはもしもθ＝±１０．
５度の場合は導波管マニホールドビームと同じ角度とな
る： ∴ω＝２７９１・２πラジアン／秒
【数１６】
【００６２】これは集積監視ビーム位置での周波数であ
る。これらの故障に対する最低周波数はｃｏｓθｓが最
少、すなわちθｓが最大（ＨＡｚに対して４０度）の時
である。従ってｆＤ＝２．１７４ｋＨｚであるが、これ
らの広い走査角度ではマニホールド信号は故障サイドロ
ーブの中にあって故障ビームには無い。
【００６３】四つの故障の同様のブロックがアレイの中
央で生じた場合は、ｆＤ＝０である。
【００６４】故障サイドローブの位相変化速度を検出す
るために、サイドローブ検出用の位相感応検出器（ＰＳ
Ｄ）を使用する必要がある。
【００６５】ＰＳＤのＩまたはＱチャンネル出力のいず
れかが使用される。例えば上の例でＱチャンネルの出力
は正弦波形であって、その強度は故障ビームおよび故障
サイドローブに従い、その周波数はビームが走査される
につれてゆっくりと変化する。しかしながら最も重要な
ことは、故障ビームの出力周波数は予想される方法に従
って、故障により引き起こされる誘導誤差に関係し、ハ
イパスフィルタを用意することにより正しい伝達関数が
得られる。
【００６６】アレイの片側での任意のひとつの故障に対
しては、誘導誤差関数は故障の極端な形、すなわち無出
力および全開出力として図１０にプロットされている。
（位相固着はアンテナ位相周期全般に渡ってサイドロー
ブ結果を集積した後の無出力の場合と同じ効果を与え
る。）
【００６７】無出力故障で生成される動的サイドローブ
レベルは、故障素子Ａｒの強度に比例する。
【００６８】誘導誤差は、
【数１７】 （数３）に比例する。
【００６９】この場合、動的サイドローブレベルに
【数１８】 を乗算する必要がある。
【００７０】全開出力故障で生成される動的サイドロー
ブレベルは（１−Ａｒ）に比例し、誘導誤差は、
【数１９】 に比例する。この場合、我々は動的サイドローブレベル
に前と同様
【数２０】 を乗算する必要がある。
【００７１】実際、どちらの符号であっても任意程度の
強度誤差で生成される動的サイドローブには、
【数２１】 を乗算する必要がある。従ってこれは図１０にプロット
されて示される、ハイパスフィルタ伝達関数である。
【図面の簡単な説明】
【図１】走査ビーム信号を生成するために使用されるＭ
ＬＳ地上設置機器の一部の全体的な図式ブロック図。
【図２】図１に示す機器の一部の全体的な図式ブロック
図。
【図３】図２に示す機器の一部の代替回路の全体的な図
式ブロック図。
【図４】図３及び図２に図示する有効サイドローブフィ
ルタ回路の性能グラフ。
【図５】図２のＡ部で期待される波形を図示する、波形
図。
【図６】図２のＢＩ部で期待される波形を図示する、波
形図。
【図７】図２のＢＱ部で期待される波形を図示する、波
形図。
【図８】図２のＣ部で期待される波形を図示する、波形
図。
【図９】図２のＣ部で期待される別の波形を図示する、
波形図。
【図１０】図２に図示する機器の一部の動作を図示す
る、フィルタ応答を示すグラフ。
【図１１】図２に図示する機器の一部の代替構成の、全
体的な図式ブロック図。
【符号の説明】
３，４ 出力線 ５，６ 移相モジュール ７，８ レーダー素子 １２ 受信アンテナ ２０ 主ビーム ２１，２２，２３，２４ サイドローブ ４９ 抵抗器 ５０ キャパシタ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 地上設置機器であって、マイクロ波信号
    を複数の移相器モジュールを介してアレイアンテナの放
    射素子に供給するように配置されたマイクロ波信号送信
    機を含み、前記素子の各々にひとつの移相器モジュール
    が具備されており、これによって走査されたマイクロ波
    信号ビームの生成が容易に行われる様になった前記地上
    設置機器と、 走査ビームから導かれた検出サンプル信号を供給する信
    号監視／検出手段と、 前記検出サンプル信号に応答して、前記ビーム中の有効
    サイドローブ信号に依存して導かれ、フィルタをかけら
    れた信号を提供するフィルタ装置と、 前記フィルタをかけられた信号に応答して、前記フィル
    タをかけられた信号が予め定められた閾値レベルを、連
    続する走査の所定の回数の間に予め定められた時間以上
    超えたときに、送信機停止信号を供給する比較手段と、
    を含むＭＬＳシステム。
  2. 【請求項２】 請求項第１項記載のシステムに於いて、
    前記信号監視検出手段が、信号監視器と、位相基準信号
    発信器と、位相感応検出器とを含み、前記位相感応検出
    器が、前記発信器から供給される位相基準信号と、前記
    信号監視器から供給されるサンプル信号に応答して前記
    検出サンプル信号を供給する、前記システム。
  3. 【請求項３】 請求項第１項、または第２項記載のシス
    テムに於いて、前記フィルタ装置が、ふたつのポートを
    有する差動増幅器と遅延装置とを含み、この遅延装置
    が、前記ビームがひとつのビーム幅に相当する扇形を走
    査するのに必要とされる期間に相当する遅延を提供し、
    前記差動増幅器が、そのひとつのポートに前記検出サン
    プル信号を直接入力され、そのもう一方のポートには前
    記遅延装置を経由して前記検出サンプル信号を入力され
    る、前記システム。
  4. 【請求項４】 請求項第１項、または第２項記載のシス
    テムに於いて、前記フィルタ装置がキャパシタ及び抵抗
    器を含む微分回路を具備する、前記システム。
  5. 【請求項５】 先の請求項のいずれかに記載のシステム
    に於いて、前記比較手段が、第一比較器と、検出された
    サンプル信号に応答して前記閾値基準レベルを定める閾
    値基準レベル信号を提供するピーク信号検出手段と、計
    数器と、そしてクロックパルス発生器とを含み、前記計
    数器が、前記第一比較器からトリガを受けて前記ピーク
    信号検出手段から導かれる信号が閾値基準レベル信号を
    超えている期間前記発生器からのパルスを計数し、前記
    連続する走査の所定の回数の間計数値が総計され、そし
    て総計された計数値が予め定められた警報レベル計数値
    を超えることにより前記送信機停止信号が生成される、
    前記システム。
  6. 【請求項６】 請求項第５項記載のシステムに於いて、
    前記第一比較器が、走査ビーム位置に依存して動作する
    ゲート手段を介して前記計数器に結合され、主ビームか
    ら導かれる信号を阻止し、サイドローブから導かれる信
    号を通過させる、前記システム。
  7. 【請求項７】 請求項第５項または第６項記載のシステ
    ムに於いて、前記ピーク信号検出手段が前記検出サンプ
    ル信号に応答するピークビーム検出器を含み、このピー
    クビーム検出器が、２ポートサンプルホールド回路のひ
    とつのポートと、２ポート第二比較器のひとつのポート
    とに接続され、前記第二比較器のもう一方のポートには
    前記サンプルホールド回路を介して前記ピークビーム検
    出器が接続されて前記第二比較器の出力にフィードバッ
    ク信号を提供し、このフィードバック信号は前記閾値基
    準レベル信号を供給するために前記サンプルホールド回
    路のもう一方のポートに入力される、前記システム。
  8. 【請求項８】 請求項第７項記載のシステムに於いて、
    前記比較手段が前記計数器の計数状態に応答して前記計
    数状態が前記警報レベル計数値を超えたときに前記送信
    機停止信号を供給する第三比較器を含む、前記システ
    ム。
  9. 【請求項９】 先の請求項のいずれかに記載のシステム
    に於いて、前記地上設置機器が方位方向を走査するビー
    ムを供給する目的で使用され、高さ方向の走査を行うビ
    ームを生成する同様の機器が具備されている、前記シス
    テム。
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