JPH07280908A - アンテナ自動切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は複数のアンテナと接続される機上タ
カン装置において、方位及び距離の計測が正常に行われ
なくなる前に、受信信号のレベルが強い方のアンテナに
切り換えて、安定した方位及び距離の計測結果を得るこ
とを可能とするアンテナ自動切換装置を提供することを
目的とする。 【構成】 複数条件アンテナ切換制御部７はアンテナ切
換器１によりアンテナＡ及びＢの一方を選択アンテナと
し、他方を非選択アンテナとし、かつ、非選択アンテナ
を定期的、かつ、一時的に選択するアンテナ切換信号を
出力する。ＡＲＢ位置検出部４は受信ビデオ信号に含ま
れる副基準バースト（ＡＲＢ）信号のタイミングを検出
し、タイミング信号を出力する。複数条件アンテナ切換
制御部７はレベル比較器６のアンテナＡ、Ｂ各選択時の
ＡＲＢ信号のピークレベル比較結果に基づいて、レベル
が大なる方のアンテナを選択させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアンテナ自動切換装置に
係り、特に機上の無線航法装置に接続される２系統のア
ンテナを自動的に切り替えるアンテナ自動切換装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、航空機の現在位置や地上局か
らの距離などを測定することにより、航空機の自動操縦
などを可能とする無線航法システムが種々知られてお
り、またこれらの無線航法システムに適用する航空機に
搭載される航法装置も種々提案されている（例えば、特
開平４−２４０５１６号公報、特開平４−２４５７６号
公報その他）。なかでも上記の無線航法システムとし
て、妨害その他による誤動作が少なく、また距離と方位
の測定機能が一つの方式に結合されているなどの特徴の
ある、タカン（ＴＡＣＡＮ：ｔａｃｔｉｃａｌ ａｉｒ
ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）は現在広く各国で実用化され
ている。

【０００３】このタカンは、航空機搭載の機上装置（以
下、これを機上タカン装置というものとする）と、地上
局（以下、これを地上タカン装置というものとする）と
から構成される２次レーダ方式で、距離測定はパルスが
地上タカン装置と機上タカン装置との２点間を往復する
時間を測定することにより行われ、方位測定は地上タカ
ン装置から常時発射されるパルス波の振幅変調成分と方
位基準信号との位相測定により行われる。

【０００４】機上タカン装置は、大型又は機動性の高い
航空機に搭載される場合は、一般的に機体の２箇所に配
置された送受信用アンテナに接続されることが多く、こ
れら２つのアンテナを手動で切り換えることもあるが、
自動で切り換える場合は従来図４に示す構成のアンテナ
自動切換装置を使用している。

【０００５】図４は上記した従来のアンテナ自動切換装
置の一例のブロック図を示す。同図に示すように、機上
タカン装置のアンテナ自動切換装置は、二つのアンテナ
Ａ及びＢからの各受信ＲＦ信号の一方を選択するアンテ
ナ切換器１と、アンテナ切換器１で選択された受信ＲＦ
信号ａを受信ビデオ信号ｂに変換する受信部２と、この
受信ビデオ信号ｂに基づいて方位及び距離の計測を行
い、それらの計測値ｃを出力すると共に、その時の計測
状況を示す計測状況信号ｄを出力する方位／距離計測部
３と、計測状況信号ｄに基づいてアンテナ切換信号ｅを
生成出力してアンテナ切換器１を切り換え制御するアン
テナ切換制御部１４とから構成されている。

【０００６】次に、この従来のアンテナ自動切換装置の
動作について説明する。受信部２はアンテナ切換器１に
より選択されて取り出された受信ＲＦ信号ａが入力さ
れ、この受信ＲＦ信号ａを周波数変換及び検波して受信
ビデオ信号ｂを出力する。方位／距離計測部３はこの受
信ビデオ信号ｂが入力され、地上タカン装置に対する方
位及び距離の計算を行い、この計算結果を示す計測値ｃ
を出力すると共に、この方位及び距離の計算が正常に行
われているか否かを示す計測状況信号ｄを出力する。

【０００７】アンテナ切換制御部１４は計測状況信号ｄ
が入力され、これにより方位／距離計測部３において、
方位及び距離の計測が正常に行われていると判定したと
きは、アンテナ切換器１の接続状態を保持させ、上記の
計測に異常があると判定したときには、アンテナ切換器
１を切換接続させるアンテナ切換信号ｅを出力する。ア
ンテナ切換器１はこのアンテナ切換信号ｅによりアンテ
ナＡ及びＢのうちの指示された方のアンテナの受信ＲＦ
信号を選択して受信部２へ出力する。

【０００８】これにより、アンテナ切換器１で選択され
ているアンテナの受信電界強度が低いなどの理由で方位
／距離計測部３における計測に異常が生じた場合には、
もう一方のアンテナが選択されることとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般に、航空機の機体
の異なる２箇所に配置された二つのアンテナＡ及びＢに
おいてそれぞれ受信されるタカン信号のレベル（受信電
界強度）は、航空機の姿勢や地上タカン装置との相対位
置により異なり、アンテナＡ及びＢにおいてそれぞれ受
信されるタカン信号のレベル差が所定値以上に大きくな
ることもあり、また、選択されていない方のアンテナの
タカン信号の受信レベルが選択されている方のアンテナ
のタカン信号の受信レベルよりも大きくなることもあ
る。

【００１０】しかるに、上記の従来のアンテナ自動切換
装置では、方位及び距離の計測が正常に行われている場
合には、現状のアンテナ選択状態が保持されたままであ
るため、選択されていない側のアンテナからのタカン信
号のレベルの方が選択されているアンテナからのそれよ
りも強く受信されていても、選択されているアンテナか
らの信号のレベルが所定値以下に低下するなどの理由に
より、方位及び距離の計測が正常に行われなくなるまで
アンテナの切換が行われないことになり、この場合の方
位及び距離の計測結果が不安定になることがあるという
問題がある。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
方位及び距離の計測が正常に行われなくなる前に複数の
アンテナのうち受信信号のレベルが強い方のアンテナに
切り換えることにより、安定した方位及び距離の計測結
果を得るようにしたアンテナ自動切換装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、航空機に搭載された機上装置に接続される
複数のアンテナからの受信ＲＦ信号のうち、アンテナ切
換信号により指示された一のアンテナからの受信ＲＦ信
号のみを選択して出力するアンテナ切換器と、アンテナ
切換器により選択された受信ＲＦ信号を入力信号として
受け、地上装置より送信された所定周期の方位基準信号
を含む受信ビデオ信号に変換及び検波する受信部と、受
信ビデオ信号に基づき前記地上装置に対する方位及び距
離を計測し、その計測が正常に行われたか否かを示す計
測状況信号を出力する計測部と、受信ビデオ信号に含ま
れる方位基準信号のレベルを検出するレベル検出手段
と、レベル検出手段より取り出された複数のアンテナの
それぞれの選択時のレベル検出信号をレベル比較するレ
ベル比較器と、複数のアンテナのうち一のアンテナを選
択し、かつ、受信ビデオ信号に含まれる方位基準信号に
同期して複数のアンテナのうちの非選択アンテナを一定
周期で一定期間選択し、レベル比較器の出力比較結果に
基づき受信信号レベルの最も高いアンテナを選択すると
共に、計測状況信号に基づき計測に異常があると判定し
たときは非選択アンテナを選択するアンテナ切換信号を
発生出力する制御部とを有する構成としたものである。

【００１３】また、本発明では前記機上装置が機上タカ
ン装置であり、前記方位基準信号がタカン信号に含まれ
る主基準バースト信号及び副基準バースト信号のうちの
一方の信号とすることが、無線航法システムの一つのタ
カンに適用する点で好ましい。

【００１４】また、本発明では、タカンに適用する場合
に、方位基準信号はタカン信号に含まれる主基準バース
ト信号及び副基準バースト信号のうちの副基準バースト
信号であり、前記レベル検出手段は主基準バースト信号
の一周期内で複数個周期的に発生される副基準バースト
信号のうち中間の位相で発生される副基準バースト信号
の発生タイミングを予測する位置検出器と、位置検出器
の出力タイミング信号に基づき受信ビデオ信号に含まれ
る副基準バースト信号のレベルを計測するレベル計測部
とより構成することが、非選択アンテナに切り換えたと
きに機上タカン装置が受ける悪影響を極力抑えることが
できる点で好ましい。

【００１５】

【作用】本発明では、制御部により受信ビデオ信号に含
まれる方位基準信号に同期して複数のアンテナのうちの
非選択アンテナを一定周期で一定期間選択し、レベル比
較器の出力比較結果に基づき受信信号レベルの最も高い
アンテナを選択するようにしているため、方位及び距離
の計測が正常に行われていても受信信号のレベル低下に
より方位及び距離の計測が正常に行われなくなる前に、
受信信号レベルが高い非選択アンテナに自動的に切り換
えることができる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明になるアンテナ自動切換装置の一実施例のブ
ロック図を示す。同図中、図４と同一構成部分には同一
符号を付してある。図１に示すように、本実施例は航空
機の機体の異なる位置に設置され、機上タカン装置に接
続される二つのアンテナＡ及びＢと、これらのアンテナ
Ａ及びＢからの受信ＲＦ信号の一方を選択するアンテナ
切換器１と、アンテナ切換器１により選択された受信Ｒ
Ｆ信号ａをビデオ信号ｂに変換する受信部２と、受信ビ
デオ信号ｂに基づいて方位及び距離の計測を行い、計測
値ｃと計測状況信号ｄをそれぞれ出力する方位／距離計
測部３と、受信ビデオ信号ｂが入力されてＡＲＢタイミ
ング信号ｆを検出し出力するＡＲＢ位置検出部４と、ア
ンテナＡ及びＢからの受信ビデオ信号に含まれる副基準
バースト信号（ＡＲＢ）のレベルを計測し、それぞれの
レベル信号ｇ，ｈを出力するＡＲＢレベル計測部５と、
これらアンテナＡ及びＢからのＡＲＢレベル信号ｇ及び
ｈを比較してレベル比較結果ｉを出力するレベル比較器
６と、前記計測状況信号ｄとＡＲＢタイミング信号ｆと
ＡＲＢレベル比較結果ｉとがそれぞれ入力され、これら
に応じたアンテナ切換信号ｅを発生する複数条件アンテ
ナ切換制御部７とよりなる。

【００１７】次に、図１に示す本実施例の動作につい
て、図２の受信ビデオ信号の波形図及び図３のタイミン
グチャートを併せ参照して説明する。いま、図１におい
て、アンテナ切換器１によりアンテナＡからの受信ＲＦ
信号が選択され、受信部２に供給されて周波数変換及び
検波されているものとする。このときアンテナＡを「選
択アンテナ」、アンテナＢを「非選択アンテナ」という
ものとする。

【００１８】ここで、地上タカン装置は３６０°の方位
を一周期１／１５秒の正弦波で振幅変調されたパルス列
と、一周期１／１３５秒の正弦波で振幅変調されたパル
ス列との合成波で表わし、方位計測の基準とするために
特定の方位で送出される主基準バースト（ＭＲＢ：Ｍａ
ｉｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｂｕｒｓｔ）信号と副基準
バースト（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
Ｂｕｒｓｔ）信号とが規定の間隔（１５Ｈｚ一周期につ
き、ＭＲＢ＝１回、ＡＲＢ＝８回）で含まれた信号をＲ
Ｆ帯に周波数変換して常時送信している。

【００１９】従って、機上タカン装置に接続されている
アンテナＡで受信され、更にアンテナ切換器１で選択さ
れた受信ＲＦ信号ａが受信部２により周波数変換及び検
波されることにより、図２に示す如く、包絡線が１５Ｈ
ｚの正弦波と１３５Ｈｚの正弦波との合成波で表わされ
た、振幅変調されたパルス列で、かつ、ＭＲＢ信号Ｍと
ＡＲＢ信号Ａがそれぞれ上記の規定の間隔で含まれた受
信ビデオ信号ｂが得られる。なお、図２に示すように、
１個のＡＲＢ信号は各々パルス幅３．５μｓのパルスが
１２個、１２μｓ周期で出力されるパルス列からなるバ
ースト信号である。

【００２０】方位／距離計測部３はこの受信ビデオ信号
ｂ中のＭＲＢ信号ＭとＡＲＢ信号Ａのタイミングを検出
して、これらと１５Ｈｚ及び１３５Ｈｚの変調信号との
位相関係を計測して、地上タカン装置に対する方位を計
測する。また、方位／距離計測部３は、機上タカン装置
から送信され、地上タカン装置で応答送信されたパルス
の往復時間を計測し、これに基づいて地上タカン装置に
対する距離を計測する。これらの方位及び距離の計測結
果は、計測値ｃとして出力される。また、方位／距離計
測部３はこの計測時に計測が正常にできたか否かを示す
計測状況信号ｄを出力する。

【００２１】一方、ＡＲＢ位置検出部４は、受信ビデオ
信号ｂに含まれるＡＲＢ信号（図２のＡ、図３（Ａ））
のタイミング（位置）を検出し、１／１５秒一周期Ｔに
８回存在するＡＲＢタイミングのうちの１箇所（ここで
は４番目とする）を予測し、このタイミングでＡＲＢタ
イミング信号ｆとして図３（Ｂ）に示すように出力す
る。

【００２２】複数条件アンテナ切換制御部７は、このＡ
ＲＢタイミング信号ｆを入力信号として受け、２周期Ｔ
に１回の割合でＡＲＢ信号が受信される期間のみ非選択
アンテナ（ここでは、Ｂ）に切り換えを行うための、ア
ンテナ切換信号ｅを生成し、アンテナ切換器１及びＡＲ
Ｂレベル計測部５にそれぞれ出力する。このアンテナ切
換信号ｅは図３（Ｃ）に示すように、２周期に１回の割
合でＡＲＢ信号が受信される期間のみハイレベルで、そ
れ以外の期間はローレベルの信号である。

【００２３】ＡＲＢレベル計測部５は上記の受信ビデオ
信号ｂ、アンテナ切換信号ｅ及びＡＲＢタイミング信号
ｆを入力信号として受け、ＡＲＢタイミング信号ｆによ
り指定されたタイミングで受信ビデオ信号ｂのピークレ
ベル、すなわちＡＲＢ信号のピークレベルを計測し、か
つ、アンテナ切換信号ｅのレベルに基づき、計測したＡ
ＲＢ信号のピークレベルが選択アンテナＡの受信信号に
含まれるものであると判定した時には、計測したピーク
レベルをアンテナＡレベル信号ｇとして出力し、一方、
計測したＡＲＢ信号のピークレベルが非選択アンテナＢ
の受信信号に含まれるものであると判定した時には、計
測したピークレベルをアンテナＢレベル信号ｈとして出
力する。

【００２４】レベル比較器６はこれらのアンテナＡレベ
ル信号ｇとアンテナＢレベル信号ｈとを、ＡＲＢタイミ
ング信号ｆにより指定されたタイミングでレベル比較
し、レベル比較結果ｉを複数条件アンテナ切換制御部７
へ出力する。

【００２５】複数条件アンテナ切換制御部７は計測状況
信号ｄ、ＡＲＢタイミング信号ｆ及びレベル比較結果ｉ
をそれぞれ入力信号として受け、非選択アンテナＢから
のＡＲＢ信号のピークレベルｈが選択アンテナＡからの
ＡＲＢ信号のピークレベルｇよりも高い割合が多くなる
時間が、一定時間以上継続する場合には、アンテナ切換
信号ｅを選択アンテナを現在のＡからＢへ切り換えるよ
うにハイレベルへ変化させる。

【００２６】また、受信レベル以外の条件で方位及び距
離の計算が正常に行われない場合もあり得るため、複数
条件アンテナ切換制御部７は従来と同様に、計測状況信
号ｄにより計測値ｃが正常な計算により得られたもので
ないと判定したときには、アンテナ切換信号ｅを選択ア
ンテナを現在のＡからＢへ切り換えるようにハイレベル
へ変化させる。アンテナ切換器１は上記のアンテナ切換
信号ｅがローレベルの時はアンテナＡを選択し、ハイレ
ベルの時はアンテナＢを選択するように切り換え動作す
る。

【００２７】このように、本実施例によれば、選択アン
テナの受信ＡＲＢ信号のピークレベルが、非選択アンテ
ナの受信ＡＲＢ信号のピークレベルよりも高い割合が一
定時間以上継続する時には、方位／距離計測部３で正常
な計測が行われていたとしても、現時点の受信信号より
もよりレベルの大きな受信信号が得られる非選択アンテ
ナを選択するように切り換え動作するため、より安定し
た方位及び距離の計測結果を得ることができる。

【００２８】なお、本発明では選択アンテナと非選択ア
ンテナの受信強度をそれぞれ検出することから、非選択
アンテナの受信強度も検出するため非選択アンテナを周
期的に選択する必要があるが、非選択アンテナを選択し
た時に受信できない可能性もあるので、そのような悪影
響をできるだけ軽減するために、上記の実施例では、１
／１５秒一周期Ｔ内で８回の割合で送信されている周期
ｔ（＝１／１３５秒）のＡＲＢ信号を２周期２Ｔに１回
の割合でＡＲＢ信号が受信される期間のみ非選択アンテ
ナを選択してそのときのＡＲＢ信号のピークレベルを検
出している。

【００２９】しかし、本発明はこれに限定されるもので
はなく、非選択アンテナの受信強度を検出するために、
例えばｎＴ（ただし、ｎは２以上の整数）以上で周期的
に非選択アンテナを選択してそのときのＭＲＢ信号レベ
ルを検出することも原理的には可能である。また、切り
換えようとするアンテナ総数は３個以上でも可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御部により受信ビデオ信号に含まれる方位基準信号に
同期して複数のアンテナのうちの非選択アンテナを一定
周期で一定期間選択し、レベル比較器の出力比較結果に
基づき受信信号レベルの最も高いアンテナを選択するこ
とにより、方位及び距離の計測が正常に行われていても
受信信号のレベル低下により方位及び距離の計測が正常
に行われなくなる前に、受信信号レベルが高い非選択ア
ンテナに自動的に切り換えるようにしたため、安定した
方位及び距離の計測結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】受信ビデオ信号の波形図である。

【図３】図１の動作説明用タイミングチャートである。

【図４】従来の一例のブロック図である。

【符号の説明】

１ アンテナ切換器 ２ 受信部 ３ 方位／距離計測部 ４ ＡＲＢ位置検出部 ５ ＡＲＢレベル計測部 ６ レベル比較器 ７ 複数条件アンテナ切換制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航空機に搭載された機上装置に接続され
   る複数のアンテナからの受信ＲＦ信号のうち、アンテナ
   切換信号により指示された一のアンテナからの受信ＲＦ
   信号のみを選択して出力するアンテナ切換器と、 該アンテナ切換器により選択された受信ＲＦ信号を入力
   信号として受け、地上装置より送信された所定周期の方
   位基準信号を含む受信ビデオ信号に変換及び検波する受
   信部と、 該受信ビデオ信号に基づき前記地上装置に対する方位及
   び距離を計測し、その計測が正常に行われたか否かを示
   す計測状況信号を出力する計測部と、 前記受信ビデオ信号に含まれる前記方位基準信号のレベ
   ルを検出するレベル検出手段と、 前記レベル検出手段より取り出された前記複数のアンテ
   ナのそれぞれの選択時のレベル検出信号をレベル比較す
   るレベル比較器と、 前記複数のアンテナのうち一のアンテナを選択し、か
   つ、前記受信ビデオ信号に含まれる前記方位基準信号に
   同期して前記複数のアンテナのうちの非選択アンテナを
   一定周期で一定期間選択し、該レベル比較器の出力比較
   結果に基づき受信信号レベルの最も高いアンテナを選択
   すると共に、前記計測状況信号に基づき計測に異常があ
   ると判定したときは非選択アンテナを選択する前記アン
   テナ切換信号を発生出力する制御部とを有することを特
   徴とするアンテナ自動切換装置。
2. 【請求項２】 前記機上装置は機上タカン装置であり、
   前記方位基準信号はタカン信号に含まれる主基準バース
   ト信号及び副基準バースト信号のうちの一方の信号であ
   ることを特徴とする請求項１記載のアンテナ自動切換装
   置。
3. 【請求項３】 前記機上装置は機上タカン装置であり、
   前記方位基準信号はタカン信号に含まれる主基準バース
   ト信号及び副基準バースト信号のうちの副基準バースト
   信号であり、前記レベル検出手段は該主基準バースト信
   号の一周期内で複数個周期的に発生される該副基準バー
   スト信号のうち中間の位相で発生される該副基準バース
   ト信号の発生タイミングを予測する位置検出器と、該位
   置検出器の出力タイミング信号に基づき前記受信ビデオ
   信号に含まれる該副基準バースト信号のレベルを計測す
   るレベル計測部とよりなることを特徴とする請求項１記
   載のアンテナ自動切換装置。