JPS61144579A - 電界強度測定装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、周期的に無線送出されるＡＭ変調パルス波
（例えば、ロランＣ信号等）の電界強度を測定する装置
に関する。

（発明の背景） 周期的に無線送出されるＡＭ変調パルス波（例えば、ロ
ランＣ信号等）を受信、増幅し、この増幅出力波形に基
づいて各種の情報（例えば、距離情報等）を検出する場
合、検出精度の確認のためには、受信信号の電界強度が
増幅器の許容入力範囲に入っていること（すなわち増幅
出力波形が歪んでいないこと）の確認が要望される。

（発明の目的） この発明の目的は、周期的に無線送出されるＡＭ変調パ
ルス波（例えば、ロランＣ信号等）の電界強度を、雑音
の有無にかかわらず正確に測定することにおる。

（発明の構成） 第１図のクレーム対応図を参照して、本発明の構成を説
明する。

同図において、増幅手段１００は、周期的に無線送出さ
れるＡＭ変調パルス波に対応する受信信号を増幅する。

基準電圧重畳手段１０１は、前記ＡＭ変調パルスの存在
しない期間において、前記増幅手段の出力に所定の基準
電圧を重畳する。

Ｓ／Ｎ比測定手段１０２は、前記基準電圧重畳期間およ
び前記ＡＭ変調パルス存在明期間各特定時点におけるＳ
／Ｎ比を求める。

演算手段１０３は、前記基準電圧重畳期間の特定時点に
おけるＳ／Ｎ比と当該基準電圧値とから雑音の実効値電
圧を求め、これと前記ＡＭ変調パルス存在期間の特定時
点におけるＳ／Ｎ比とから当該時点のＡＭ変調パルスの
実効値電圧を求め、該実効値電圧と前記増幅回路の入出
力特性とから受信されたＡＭ変調パルス波の電界強度を
求める。

（実施例の説明） 以下に、ロランＣ信号の電界強度を測定する場合を例に
挙げて、本発明の好適な実施例を説明する。

周知の如く、ロランＣチェーンは、１つの主局と２以上
の従局とからなり、主局からは９個、従局からは８個の
両波抑圧ＡＭ変調パルス列（搬送周波数１００ＫＨ７、
パルス幅２００ｕｓ　、パルス間隔１ｍ５）が一定の繰
り返し周期（ＧＲＩ　）で無線送出される。

ロランＣチェーン内において、現在位置を求めるには、
主局信号および従局信号が合成されたロランＣ信号を受
信するとともに、１つの主局と２つの従局に着目し、主
局パルス列と従局パルス列との到達時間差から２つの双
曲線を選択し、これらの交差点から現在位置を演算によ
り求める。

具体的には、主局および従局からの同一番目のＡＭ変調
パルスに着目するとともに、各パルス波形に含まれるＰ
サイクル目の搬送波到来タイミングを検出し、両者の到
達時間差をもって、主局。

従局信号の到達時間差と定めている。

精度良く現在位置を求めるには、ロランＣ信号を受信、
高周波増幅した際、信号が歪みなく増幅されねばならず
、このためロランＣ信号の電界強度を測定し、これが高
周波増幅器の許容入力範囲内であることを確認する必要
性が生ずる。この際、電界強度の測定は、本実施例では
次のようにして行なわれる。

第２図は本発明実施例のハードウェア構成を示すブロッ
ク図、第３図は同ソフトウェア構成を示すフローチャー
トである。なお、以下の実施例では、特定の送信局く主
局または従局）について、ＡＭ変調ロランパルスに含ま
れる第Ｐサイクル目の搬送波のピーク点（例えば、リイ
クルマッチング点）における電界強度を求めるものとす
る。

まず、第２図を参照して、本実施例のハードウェア構成
について概略説明する。

同図において、アンテナ１は所定の利得を有し、ロラン
Ｃ電波を受信して微弱な受信信号電圧を誘起する。

高周波増幅器２は、所定の入出力特性（第６図参照）を
有し、微弱な受信電圧を増幅する。

擬似信号重畳回路３は、サンプリング信号Ｐ２（第４図
参照〉の最初のパルスをトリがとして、電圧Ｓ、パルス
幅５μｓの矩形波からなる擬似信号（第４図参照）を増
幅器２の出力に対して重畳する。

リミッタ回路４は、擬似信号重畳回路３の出力。

すなわち擬似信号が重畳された高周波増幅出力を零レベ
ルを基準として正負２値化し、“１″　（正の場合）ま
たは“０″（負の場合）で出力する。

シフトレジスタ５は、１６０ビツトの直列記憶容量を有
し、サンプリング信号Ｐ２に含まれる各サンプリングパ
ルスに応答して、リミッタ回路４の出力（第４図参照）
を読込むとともに、同パルスに応答して１ビツトずつシ
フト制御され、また読込まれたリミッタ出力は１６０ビ
ット単位で並列に出力される。

ラッチ回路６は、サンプリング終了信号Ｐ３（詳細は後
述）に含まれるパルスに応答して、シフトレジスタ５に
サンプルされたデータを並列に読込む。

以上説明したサンプリング信号Ｐ　Ｚ　ｐサンプリング
終了信号Ｐ３は、マイクロプロセッサ７、　ＲＡＭ８お
よびＲＯＭ９からなるマイクロコンピュータによって、
プログラマブルデバイダ１０．１１の分周比データを適
宜なタイミングで制御することにより形成される。

すなわち、クロック発生回路１２から出力される基準ク
ロック信号Ｐａをプログラマブルデバイダ１１で分周し
て得られるサンプリング開始信号Ｐ１と、サンプリング
終了信号Ｐ３とで、フリップフロップ１３のＱ出力の状
態を制御し、このＱ出力でプログラマブルデバイダ１０
を繰り返し一定期間に限り能動（分周可能〉状態に制御
し、また能動状態にあるプログラマブルデバイダ１０に
よって、所定の分周比で基準クロック信号Ｐａを分周す
ることにより、サンプリング信号Ｐ２およびサンプリン
グ終了信号Ｐ３を得ることができる。

一方、ラッチ回路６に取込まれたリミッタ出力データ列
は、所定のタイミング（サンプリング終了信号Ｐ３で決
定）が到来するたびに、ＲＡＭ８へと転送され、またこ
の転送されたデータに対して、後述する位相反転、同期
加算、Ｓ／Ｎ比測定。

実効値電圧測定等の各種の演算処理が加えられることに
よって、最終的にロランＣ信号に含まれるＡＭ変調パル
ス波のＰサイクル目の搬送波のピーク点における電界強
度と、雑音の電界強度とが求められる。

次に、第３図のフローチャートを参照して、本実施例装
置の動作を系統的に説明する。

なお、このフローチャートは、特定送信局からのロラン
Ｃ信号が初期捕捉された時点で開始される。初期捕捉に
ついては、種々の文献で公知であるためここでは言及し
ない。

プログラムがスタートすると、イニシャル処理として加
算回数カウンタＡ（詳細は後述）をｒＯＪにセットした
後、制御パルス形成処理（ステップ１０１）か実行され
る。

この制御パルス形成処理（ステップ１０１）では、前述
した如く所定のタイミングでプログラマブルデバイダ１
１（プリセットカウンタで構成される）に対して所定の
分周比データ（カウント目標値に相当）をセットするこ
とによって、各ＡＭ変調ロランパルスの前縁よりも略２
００μｓ前方の点に同期した１ｍｓ周期のパルス（以下
、サンプリング開始信号という）Ｐ＋を形成する一方、
プログラマブルデバイダ１０に対しても適宜なタイミン
グで分周比データをセットすることにより、サンプリン
グ開始信号Ｐ１と同周期で、かつ４００μｓ位相の遅れ
たサンプリング終了信号Ｐ３および２．５μｓ周期のサ
ンプリング用パルスからなるサンプリング信号Ｐ２を形
成する。

このように、制御パルス形成処理（ステップ１０１）が
実行されることによって、サンプリング開始信号Ｐ　＋
　＋サンプリング信＠Ｐ２およびサンプリング終了信号
Ｐ３が形成される。

一方、擬似信号重畳回路３ては、サンプ１ノング信号Ｐ
２を構成するパルス列の中で最初のパルスに応答して、
電圧Ｖｓ、パルス幅５μｓからなる矩形波を、高周波増
幅器２の出力に対して重畳する。

ここで、サンプリング信号Ｐ２を構成するパルス列の最
初のパルスのタイミングは、各ロランＣパルスの前縁よ
りも略２００μｓ前方の点に同期している。

従って、擬似信号重畳回路３では、ロランＣ信号の中で
、ロランＣパルスの存在しない期間、すなわち雑音だけ
の期間において、所定電圧の擬似信号を重畳することと
なる（第４図参照）。

次いで、擬似信号重畳回路３の出力は、リミッタ回路４
において零レベルを基準として正負２値化される（第４
図参照）。

シフトレジスタ５では、サンプリング信号Ｐ２（第４図
参照）に同期して、データ読込みおよびシフト制御をす
ることによって、各ロランＣパルスの前縁よりも略２０
０μｓ前方から後方へと４００μｓの期間に限り、これ
を２．５μｓ間隔でサンプルする。

次いで、以上のサンプル動作期間（４００μｓ期間）か
終了すると、ラッチ回路６にはサンプリング終了信号Ｐ
３に応答して、シフトレジスタ５の記憶データが並列に
ラッチされ、同時にサンプリング終了信号Ｐ３によって
マイクロプロセッサ７に割込かかかり、ラッチ回路６の
データはＲＡＭ８へと転送される。

以後、同様な制御パルス形成処理（ステップ１０１）が
全体で１６回繰り返され、特定の送信局から送られてく
る１６個のロランパルスについて、サンプリングデータ
が２ＸＧＲＩ分だけＲＡＭ８へと転送される。

一方、ＲＡＭａ内には、１個のロランパルスの１回当り
のサンプリングで１６０ビツト、１局の１ＧＲ１当りの
パルス数が８（固、サンプリング期間が２ＸＧＲ１分で
あることに対応して、１６０ビット×８個×２回÷８ビ
ット−３２０バイトの］ナンプリングデータエリアが設
けられている。

そして、２ＸＧＲＩ周明分のサンプリングが終了すると
、各サンプルで得られた１６０ヒツトのデータはＲＡＭ
Ｂ内の該当するサンプルデータエリアに順に記憶される
。

このようにして、２ＸＧＲＩ周明分のサンプリングが終
了すると（ステップ１０２Ｎ定）、マイナスコーディン
グデータの反転処理が行なわれる（ステップ１０３）。

周知の如く、ロランＣ信号を構成するＡＭ変調パルスは
、各パルス毎に所定の２値情報で二相ＰＳＫ変調されて
おり、また８個のロランＣパルスで構成される８ビツト
のコードは、ＩＧＲＩ周期飛びに同一コードが繰り返さ
れるようになっている。

従って、このマイナスコーディングデータ反転処理では
、ｄｉ　Ｏｆｆで二相ＰＳＫ変調されたＡＭ変調パルス
に対応する４ナンプルデータを、論理反転することによ
って、全てのサンプルデータが、搬送波の正側ピーク値
をサンプルしたものとなるように整理する。

次いで、マイナスコーディングデータに対する反転処理
が終了したならば、各サンモル回に得られた１６０ビッ
トＸ１６回分のデータについてこれを同一ビット毎に加
算する（ステップ１０４）。

すなわち、ＲＡＭｅ内には前記サンプルデータエリアと
は別に、Ａ番地〜Ａ＋’１５９番地からなる１６０バイ
トの加算データエリアが設けられている（第４図参照）
。

そして、このＡ番地〜Ａ＋１５９番地のエリアには、２
ＸＧＲＩ周期分のサンプルによって得られた１６回分の
１６０ビツトのデータの各ビットの総和算値が記憶され
る。

以後、加算回数カウンタＡを＋１歩進させつつ、加算回
数カウンタＡの値がＮになるまでの間、以上の動作（ス
テップ１０１〜１０５）を繰り返す。

加算回数カウンタＡの値がＮに達した状態にあける、メ
モリ内の加算値列を第４図に示す。同図から明らかなよ
うに、擬似信号またはロランＣパルス部分のいずれも存
在しない雑音だけの部分をサンプルしたデータについて
は、雑音が正規雑音であると仮定すると、プラス側また
はマイナス側に発生する確率は１／２となるため、Ｌ回
加算での加算値は略Ｌ／２となる。

これに対して、擬似信号またはロランＣパルス部分では
、Ｓ／Ｎ比により雑音による誤りの発生する確率が異な
るため、加算値もＳ／Ｎ比によって様々となる。このた
め、後述するＰサイクル目のピークを検出するためには
、基準レベルＬ／２十Δ！およびＬ／２−Δ！を設け、
加算値がこの範囲外の値であれば、ロランパルスの搬送
波と判定し、範囲内であれば雑音だけしか存在しない部
分であると判定する。

次いで、以上で求められたＲＡＭＢ内の加算値データ列
に基づいて、擬似信号部分のＳ／Ｎ比を求める（ステッ
プ１０７）。

すなわち、Ｓ／Ｎ比に対するＬ回加算した場合の加算値
にの関係は、統計的に第５図のグラフのように表わされ
る。また、この正規化された加算値に／ＬとＳ／Ｎ比と
の関係は、ＲＯＭ１３にテーブルデータ　として記憶さ
れてあり、加算値をこのテーブルデータ　と比較するこ
とよって、Ｓ／Ｎ比を求めることができる。

そこで、ＲＡＭ８のＡ＋１番地に記憶された加算値デー
タを、ＲＯＭ９に記憶されたデープルデータ　と比較す
ることによって、擬似信号存在部分にあけるＳ／Ｎ比（
以下、ＳＮＩという〉を求める。

次いて、ロランＣ信号のＰサイクル目のピーク点の検出
が行なわれる（ステップ１０８）。この検出は、ＲＡＭ
５内のＡ＋１番地以降で、基準値Ｌ／２＋Δ！を越える
加算データの７ドレスの中で、先頭からＰ番目のデータ
を求めることで行なわれる。

次いで、このＰ番目のピーク点に郭１応したアドレスの
ハロ韓値を求め、これをＲＯＭＱ内のテーブルデータエ
と前述の如く比較することによってＰサイクル目のピー
ク点のＳ／Ｎ比（以下、これをＳＮ２という）が求めら
れる（ステップ１０９）。

次いで、擬似信号の電圧ＶＳと擬似信号のＳ／’Ｎ比Ｓ
ＮＩとから雑音の実効値電圧ＶＮ（＝ＶＳ／５ＮＩ）が
求められる（ステップ１１０）。

次いで、求められた雑音の実効値電圧ＶＮとロランＣパ
ルスのＰサイクル目のピーク点のＳ／Ｎ比ＳＮ２とから
、Ｐサイクル目のピーク点の実効値電圧Ｖｐ　（＝ＶＮ
−８Ｎ２）が求められる（ステップ１１１〉。

次いて、高周波増幅器２の入出力特性を参照して、前記
求められたＰサイクル目のピーク点の実効値電圧ＶＬを
電界強度に変換する（ステップ］１２）。

すなわち、ＲＯＭ９には、予め受信した電波の電界強度
に対する高周波増幅器の出力電圧特性　　　。

（第６図参照）がテーブルデータ　として記憶されてお
り、前記求められた実効値電圧■しをテーブルデータ　
と比較することにより、ロランＣ信号のＰサイクル目の
ピーク点の電界強度Ｅｐを求めることができる。

次いで、同様にして雑音の実効値電圧ＶＮについても電
界強度に変換する（ステップ１１３）。

すなわち、雑音の実効値電圧ＶＮをＲＯＭ９に記憶され
たデープルデータ　と比較することにより、雑音の電界
強度ＥＮについても求めることができる。

以上説明した実施例装置によれば、雑音レベルにかかわ
らず高周波増幅器２の出力側において、ロランＣ信号の
特定時点における電界強度を確実に測定することができ
、これに基づいて電界強度が高周波増幅器の入力許容レ
ベルを越えていることなどを確認し、ロランＣ受信機で
測定された現在位置の精度確認等を行なうことができる
。

また、特にこの実施例では、ロランＣパルス搬送波のＰ
サイクル目のピーク点の２値データを所定回数加算して
Ｓ／Ｎ比を推定するについて、マイナスコーディングデ
ータの反転処理（ステップ１０３）、データ加算処理（
ステップ１０４）を採用したため、２ＸＧＲＩ周期のサ
ンプリングにより、１６ＸＧＲＩ周期分のサンプリング
および同期加算と同様な効果を得ることができ、データ
処理の高速化を図ることができる。

なお、以上の実施例では、擬似信号としてプラス電圧の
矩形波を１本発生させるようにしたが、第５図から明ら
かなように、Ｓ／Ｎ比と加算値にの特性を見ると、Ｓ／
Ｎ比が１０ｄＢ以上では、加算回数りと加算値ｋが略等
しく（ｋ／１ｊｌ）、Ｓ／Ｎ比の判別が不可能になって
しまう。

また、Ｓ／Ｎ比が一１Ｃ）ｄＢ以下では、加算値にの分
散が大きくなり、加算回数を相当多くしないと誤差が大
きくなってしまう。

そこで、加算回数をある程度に抑えて測定範囲を広くと
り、しかも精度を良くするためには、第７図に示すよう
に幾つかの電圧（ＶＳｌ、ＶＳ２゜・・・ＶＳＮ）が設
定しである擬似信号を発生させ、擬似信号のＳ／Ｎ比測
定には第５図に示す精度の良い部分（例えば−８ｄＢか
ら＋４　ｄＢ　＞を使うようにすれば良い。

つまり、ｋ／Ｌが約０．６６から０．９５の中に入った
擬似信号の電圧ＶＳ　ｉと、Ｓ／Ｎ比５Ｎ１１を用いて
ロランＣ信号の電界強度と雑音レベルを求めれば良い。

仮に、雑音電圧ＶＮが大きく、Ｖｓ　＋ではＳ／Ｎ比が
一８ｄＢ以下でも、ＶＳ　２　、　ＶＳ　３　！タハＶ
Ｓ４のＳ／Ｎ比が一８ｄＢから＋４ｄＢに入るようにＶ
Ｓ　２　、　Ｖｓ　３　、　ＶＳ　４　ヲ４１定スル。

コノ例テハ、１つの擬似信号で測定するＳ／Ｎ比の範囲
は一８ｄＢから＋４ｄＢまで１２ｃｌＢの幅があるので
、擬似信号の電圧も１２ｃｌＢ間隔て設定すれば効率か
良い。

また、前記実施例では、擬似信号をプラス電圧に設定し
たか、これに限ることはなく、第８図に示す如く、マイ
ナス電圧の擬似信号にした場合も、第５図をに／Ｌ＝０
．５のＹ軸（Ｓ／Ｎ比の軸）を中心に線対称なグラフを
作ることでＳ／Ｎ比を測定することができる。

また、擬似信号の波形も矩形波形や階段状波形に限るも
のではなく、サンプリング位置の電圧か判っていれば正
弦波形のような曲線波形でも良い。

また、この発明はロランＣ信号の電界強度測定に限らず
、その他周期的に無線送出されるＡＭ変調パルス波に広
く適用できる。

（発明の効果） 以上の実施例の説明でも明らかなように、この発明によ
れば、周期的に無線送出されるＡＭ変調パルス波の電界
強度を、雑音の存在にかかわらず正確に測定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明実施
例装置のハートウニ）７構成を示すブロック図、第３図
は同ソフトウェア構成を示すフローチャート、第４図は
第２図にあける各部の信号波形およびＲＡＭ内の加算値
データ列を示す図、第５図はＳ／Ｎ比と１回加算値との
関係を示すグラフ、第６図は高周波増幅器の入出力特性
を示すグラフ、第７図および第８図は擬似信号の他の例
をそれぞれ示すグラフである。 １００・・・増幅手段 １０１・・・基準電圧重畳手段 １０２・・・Ｓ／Ｎ比測定手段 １０３・・・演算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）周期的に無線送出されるＡＭ変調パルス波を受信
   後、これを増幅する増幅手段と； 前記ＡＭ変調パルスの存在しない期間において、前記増
   幅出力に所定の基準電圧を重畳する基準電圧重畳手段と
   ； 前記基準電圧重畳期間および前記ＡＭ変調パルス存在期
   間の各特定時点におけるＳ／Ｎ比を求めるＳ／Ｎ比測定
   手段と； 前記基準電圧重畳期間の特定時点におけるＳ／Ｎ比と当
   該基準電圧値とから雑音の実効値電圧を求め、これと前
   記ＡＭ変調パルス存在期間の特定時点におけるＳ／Ｎ比
   とから当該時点のＡＭ変調パルスの実効値電圧を求め、
   該実効値電圧と前記増幅回路の入出力特性とから受信さ
   れたＡＭ変調パルス波の電界強度を求める演算手段とか
   らなることを特徴とする電界強度測定装置。