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【発明の名称】 精測進入レーダ装置
【発明者】 【氏名】難波 敏男

【要約】 【課題】簡単な構成で、精測進入レーダ装置における送受信器の故障を検出する。

【構成】本発明の精測進入レーダ装置は、第1の切換えスイッチ2と第2の切換えスイッチ5を個別に切換え可能な制御器8Aを備えたので、方位空中線部3で送信したレーダ送信信号の目標(9)反射信号を高低空中線部4で受信したり、反対に高低空中線部4で送信したレーダ送信信号の目標反射信号を方位空中線部3で受信する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
方位送信器と方位受信器に接続の送受切換え器を介して方位アンテナからレーダ送信信号を空間に放射可能な方位空中線部と、高低送信器と高低受信器に接続の送受切換え器を介して高低アンテナからレーダ送信信号を空間に放射可能な高低空中線部とからなる精測進入レーダ装置において、
前記方位送信器及び前記高低送信器と、前記レーダ送信信号を生成する信号発生器との間に接続され、前記信号発生器からのレーダ送信信号を前記方位送信器または前記高低送信器に選択的に供給可能な第1の切換えスイッチと、
前記方位受信器及び前記高低受信器に接続され、前記方位アンテナ及び前記高低アンテナを介して受信された前記レーダ送信信号の目標反射信号を選択的に切換え導出可能な第2の切換えスイッチと、
この第2の切換えスイッチに接続され、切換え導出された前記目標反射信号の信号レベルを検出可能な検出器と、
この検出器で検出される前記目標反射信号の基準信号レベルが、前記第1の切換えスイッチの切換え操作及び前記第2の切換えスイッチの切換え操作の組み合わせに対応して予め記憶された基準値テーブルと、
この基準値テーブルに記憶された基準信号レベルと、前記第1の切換えスイッチの切換え操作及び前記第2の切換えスイッチの切換えによる組み合わせに基づき前記検出器により検出された信号レベルとを比較する比較器と、
前記第1及び第2の各切換えスイッチを個別に制御可能な制御器と
を具備することを特徴とする精測進入レーダ装置。
【請求項2】
前記基準信号レベルは、前記方位空中線部及び前記高低空中線部が正常に動作して前記目標反射信号が受信されたと看做すことができる限度値を示したものであることを特徴とする請求項1に記載の精測進入レーダ装置。
【請求項3】
前記方位アンテナ及び高低アンテナは、電子走査アンテナで構成されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の精測進入レーダ装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、方位面内をビーム走査する方位アンテナと、垂直面内をビーム走査する高低アンテナを有し、交差する方向にビームを走査して航空機等の位置を検出する精測進入レーダ(PAR:Precision Approach Radar)装置の故障検出に関する。
【背景技術】
【0002】
飛来する航空機等を捕捉し、滑走路の至近距離まで誘導するために、精測進入レーダ(Precision Approach Radar)装置が用いられる。
【0003】
図4は、従来の精測進入レーダ装置を示した構成図である。
【0004】
すなわち、送信信号発生部1で生成されたレーダ送信信号は、第1の切換えスイッチ2を介して方位(AZ:アジマス)空中線部3と高低(EL:エレベーション)空中線部4に供給され、空間に放射される。
【0005】
方位空中線部3は、方位送信器3aと、方位送信器3aに接続されたサーキュレータからなる送受切換え器3bと、送受切換え器3bに接続された方位アンテナ3c及び方位受信器3dとで構成されている。
【0006】
高低空中線部4は、同様に、高低送信器4aと、高低送信器4aに接続されたサーキュレータからなる送受切換え器4bと、送受切換え器4bに接続された高低アンテナ4c及び高低受信器4dとで構成されている。
【0007】
方位空中線部3の方位受信器3d、及び高低空中線部4の高低受信器4dの各出力は第2の切換えスイッチ5を介して、信号処理部6に供給されるように接続されている。
【0008】
方位受信器3dと高低受信器4dに接続され第2の切換えスイッチ5は、第1の切換えスイッチ2と同期した切換え操作により、方位アンテナ3c及び高低アンテナ4cを介して受信されたレーダ送信信号の目標反射信号を、選択的に信号処理部6に供給する。
【0009】
信号処理部6は、第2の切換えスイッチ5を介して、方位受信器3dまたは高低受信器4dで受信された目標反射信号をA/D変換するとともに、ディジタル信号を検波し、表示器7に供給表示するので、捕捉された航空機等の位置を視認することができる。
【0010】
制御部8は、第1及び第2の切換えスイッチ2,5を制御し、方位面内をビーム走査する方位アンテナ3cを介したレーダ送信信号の送受信と、垂直面内をビーム走査する高低アンテナ4cを介したレーダ送信信号の送受信との切換え操作を行う。
【0011】
図5(a),(b)は、それぞれ制御部8による、上記説明の第1及び第2の切換えスイッチ2,5の切換え動作を示したもので、図5(c)は、図5(a),(b)に示した切換え動作により、信号処理部6に供給される受信信号(目標反射信号)を示したものである。
【0012】
方位アンテナ3c及び高低アンテナ4cは、スロット放射器で構成され、スロット放射器は、不図示の放射器駆動部による導波管幅の制御により、ビームの最大指向方向(ノーズ方向)が方位方向及び高低方向にそれぞれ走査することができる。(例えば、非特許文献1参照。)。
【0013】
上記構成の精測進入レーダ装置において、もしも方位送信器3aや高低送信器4a、あるいは方位受信器3dや高低受信器4dが故障したり、性能が低下したりすると、目標探知や目標追尾に支障が生じ、レーダによる航空機探知及び航空機誘導が困難となる。
【非特許文献1】吉田 孝監修「改定レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、平成8年10月1日発行 p.167
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
精測進入レーダ装置において、方位送信器3aや高低送信器4a、あるいは方位受信器3dや高低受信器4dが故障したり機能低下が生ずると、精測進入レーダ所期の目的を達成し得なくなるが、従来これら能動回路における故障や機能低下を検出しようとすると、予めモニター回路を組み込むなど複雑な構成となるのは避けられなかった。
【0015】
そこで本発明は、簡単な構成で、個々の送受信器の異常や故障の有無を容易に検出可能な精測進入レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明は、方位送信器と方位受信器に接続の送受切換え器を介して方位アンテナからレーダ送信信号を空間に放射可能な方位空中線部と、高低送信器と高低受信器に接続の送受切換え器を介して高低アンテナからレーダ送信信号を空間に放射可能な高低空中線部とからなる精測進入レーダ装置において、前記方位送信器及び前記高低送信器と、前記レーダ送信信号を生成する信号発生器との間に接続され、前記信号発生器からのレーダ送信信号を前記方位送信器または前記高低送信器に選択的に供給可能な第1の切換えスイッチと、前記方位受信器及び前記高低受信器に接続され、前記方位アンテナ及び前記高低アンテナを介して受信された前記レーダ送信信号の目標反射信号を選択的に切換え導出可能な第2の切換えスイッチと、この第2の切換えスイッチに接続され、切換え導出された前記目標反射信号の信号レベルを検出可能な検出器と、この検出器で検出される前記目標反射信号の基準信号レベルが、前記第1の切換えスイッチの切換え操作及び前記第2の切換えスイッチの切換え操作の組み合わせに対応して予め記憶された基準値テーブルと、この基準値テーブルに記憶された基準信号レベルと、前記第1の切換えスイッチの切換え操作及び前記第2の切換えスイッチの切換えによる組み合わせに基づき前記検出器により検出された信号レベルとを比較する比較器と、前記第1及び第2の各切換えスイッチを個別に制御可能な制御器とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明の精測進入レーダ装置は、上記のように、第1の切換えスイッチと第2の切換えスイッチを個別に切換え制御可能な制御器を備えたので、方位空中線部で送信したレーダ送信信号の目標反射信号を高低空中線部で受信したり、反対に高低空中線部で送信したレーダ送信信号の目標反射信号を方位空中線部で受信することができる。
【0018】
また、方位空中線部の送受信器と高低空中線部の送受信器とは、構造及び機能が同等に形成できるので、同一目標(ターゲット)を共通に捕捉した状態での送受信器の組み合わせにより、送信器及び受信器を交換した構成での受信信号(目標反射信号)レベルの比較が可能である。
【0019】
従って、方位空中線部の送受信器と高低空中線部の送受信器との交換組み合わせ構成による受信信号レベルと、対応して予め設定され許容可能とされる基準信号レベルを比較器で比較することで、容易に、個々の送受信器の故障の有無を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明による精測進入レーダ装置の一実施例を図1ないし図3を参照して詳細に説明する。なお、図4及び図5に示した従来の構成と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0021】
すなわち、図1において、送信信号発生部1で生成されたレーダ送信信号は、第1の切換えスイッチ2を介して方位空中線部3の方位送信器3aまたは高低空中線部4の高低送信器4aに供給され電力増幅され、送受切換え器3b(または4b)を経由し、方位アンテナ3cまたは高低アンテナ4cを介して空間に放射される。
【0022】
この実施例の方位アンテナ3c及び高低アンテナ4cは、スロット放射器で構成され、スロット放射器は、不図示の放射器駆動部による導波管幅の制御により、ビームの最大指向方向(ノーズ方向)が方位方向及び高低方向にそれぞれ走査される。
【0023】
方位アンテナ3c及び高低アンテナ4cを介して空間に放射されたレーダ送信信号は、この実施例において、航空機またはコーナリフレクタ等の共通した目標物9で反射され、反射レーダ波(目標反射信号)は方位アンテナ3c,高低アンテナ4cを介して受信され、送受切換え器3b,4bを経由し、方位受信器3d及び高低受信器4dにて受信増幅される。
【0024】
方位受信器3d及び高低受信器4dにて増幅された反射レーダ波は、第2の切換えスイッチ5を経由し、信号処理部6に供給され、信号処理により航空機等の目標物(ターゲット)9の位置を検出できる。
【0025】
この実施例の制御部8Aは、第1の切換えスイッチ2及び第2の切換えスイッチ5を個別に、あるいは従来と同様に連動するように切換え制御する。
【0026】
そこで、制御部8Aは、方位空中線部3及び高低空中線部4の送信器3a,4a及び受信器3d,4dの動作機能を点検するときには、後述するように、第1の切換えスイッチ2及び第2の切換えスイッチ5を適宜個別に選択切換え制御を行うものであり、方位空中線部3及び高低空中線部4が本来の精測進入レーダとしての目標検出及び目標誘導を行うときには、従来と同様に連動同期した切換え制御を行うものである。
【0027】
図2(a)(b)は、送信器3a,4a及び受信器3d,4dの動作機能の点検に際して、制御部8Aによる第1の切換えスイッチ2及び第2の切換えスイッチ5に対して制御する切換え選択タイミングを示したものである。
【0028】
すなわち、図2(a)(b)に示した切換え選択により、信号処理部6は、図2(c)に示した送受信ルートの組み合わせからなる目標反射信号の供給を受けることを示したものである。
【0029】
図2(c)において、信号処理部6の受信信号Prとし、( )内は、選択された空中線部、すなわち(第1の切換えスイッチ2による送信側の空中線部の(方位:AZ、または高低:EL),第2の切換えスイッチ5による受信側の空中線部の(方位:AZ、または高低:EL))を示したものである。
【0030】
制御部8Aは、送信器3a,4aや受信器3d,4dの故障の有無を検出に際し、第1の切換えスイッチ2及び第2の切換えスイッチ5をON/OFF切換え制御するので、切換え選択のルートを経た受信信号が信号処理器6に供給され、A/D変換及び検波を経てレベル検出部10に供給される。
【0031】
レベル検出部10は、信号処理部6から供給された検波信号のレベルを検出し、その検出データを、異常検出部11の比較判定器11aに供給する。
【0032】
異常検出部11は、比較判定器11aとともに基準値テーブル11bを備え、基準値テーブル11bは、制御部8Aによる第1の切換えスイッチ2及び第2の切換えスイッチ5の切換え選択の組み合わせに対応して受信信号を得たとき、その方位空中線部3及び高低空中線部4の送信及び受信の選択組み合わせにおいて正常とみなし得る受信信号レベルを基準値Pr0 とし、各組み合わせにおける補正値(A1ないしA4)を考慮した許容限度範囲、すなわち(基準値Pr0 −(A1〜A4))が予め記録されている。
【0033】
すなわち、この実施例において、方位空中線部3の送受信器3a,3dと対応する高低空中線部4の送受信器4a,4dとは、構造及び機能が同等に構成されていると看做し、同一目標物(ターゲット)9に対する送受信ルートの組み合わせに基づく、送信器3a,4a及び受信器3d,4dの交換置き換え操作により、送信器3a,4a及び受信器3d,4dの良否、ないしは異常の有無を個々に判定するものである。
【0034】
図2は、図5に対応させて示したこの実施例における送受信ルートの組み合わせのタイミングを示したもので、図2(a)は、制御部8Aの制御による第1の切換えスイッチ2の切換えタイミング、図2(b)は第2の切換えスイッチ5の切換えタイミング、図2(c)は、図2(a)と図2(b)との組み合わせにより得られる信号処理部6に供給された信号(入力信号)の送受信ルートを示したものである。
【0035】
制御部8Aが第1の切換えスイッチ2及び第2の切換えスイッチ5を制御し、送信を方位(AZ)送信器3a、受信を方位(AZ)受信器3dを選択したときの受信信号レベルの正常と判定できるための許容限度を(Pr0(AZ,AZ)−A1)とし、同様に、制御部8Aが切換えスイッチ2及び切換えスイッチ5を制御し、送信を方位(AZ)送信器3d、受信を高低(EL)受信器4dを選択したときの受信信号レベルが正常と判定し得るための許容限度を(Pr0(AZ,EL)−A2)として予め設定したとき、
(1)Pr(AZ,AZ)<( Pr0(AZ,AZ)−A1)で、かつ(and)
Pr(AZ,EL)<( Pr0(AZ,EL)−A2)
であるとき、双方の受信器3d,4dの同時故障がないという条件のもとで、方位(AZ)送信器3aに故障ないしは異常であると判定することができる。
【0036】
ここで、Pr0(AZ,AZ)は、上記のように、方位(AZ)空中線部3で送信し、方位(AZ)空中線部3で受信したときの受信基準レベルを表している。
【0037】
同様に、Pr0(AZ,EL)は、方位(AZ)空中線部3で送信し、高低(EL)空中線部4で受信したときの受信基準レベル、
Pr0(EL,AZ)は、高低(EL)空中線部4で送信し、方位(AZ)空中線部3で受信したときの受信基準レベル、
そして、Pr0(EL,EL)は、高低(EL)空中線部4で送信し、高低(EL)空中線部4で受信したときの受信基準レベルであり、
これらの基準レベルは、設計データあるいは出荷時あるいは設置時等における実測データから求め、補正値(A1〜A4)と合わせ、正常と看做し得る許容限度として基準値テーブル11bに予め記憶されている。
【0038】
各送受信器3a,3d,4a,4dの個々の性能に、ばらつきは避けられないこともあり、故障や異常を検出するのための実測値が正常であると判定できる許容限度の値は、その製造ロットにおいて設計上あるいは実測上正常とされる基準値に補正値を考慮して設定する必要があり、その補正値(A1〜A4)は、例えば実測された検波出力信号(電圧レベル値)の−3dBに設定することができる。
【0039】
上記のように、基準値Pr0 に対し、装置動作時における各受信信号レベルPr の許容限度を予め設定する。基準値レベル(Pr0 )から補正値Aを考慮とし、限界を (Pr0(**) −A2)と考えることができることから、
(1)Pr(AZ,AZ)<( Pr0(AZ,AZ)−A1)で、かつ(and)
Pr(AZ,EL)<( Pr0(AZ,EL)−A2)
の場合は、方位(AZ)空中線部3の方位(AZ)送信器3aが原因で、許容範囲を満足せず、故障あるいは性能劣化であるものと判定し、警報器12にその旨伝送し報知する。
【0040】
以下、同様に、
(2)Pr(AZ,AZ)<( Pr0(AZ,AZ)−A1)で、かつ(and)
Pr(EL,AZ)<( Pr0(EL,AZ)−A3)
の場合は、共通する点は、方位(AZ)空中線3の受信器3dであるから、方位(AZ)空中線部3の受信器3dが異常であると判定する。
【0041】
(3)Pr(EL,AZ)<( Pr0(EL,AZ)−A3)で、かつ(and)
Pr(EL,EL)<( Pr0(EL,EL)−A4)
の場合は、高低(EL)空中線部4の送信器4aが共通し、高低(EL)空中線部4の送信器4aが異常であると判定できる。
【0042】
(4)Pr(AZ,EL)<( Pr0(AZ,EL)−A2)で、かつ(and)
Pr(EL,EL)<( Pr0(EL,EL)−A4)
の場合は、高低(EL)空中線部4の受信器4dが共通し、高低(EL)空中線部4の受信器4dが異常であるものと判定できる。
【0043】
上記(1)では、共通する方位(AZ)空中線部3の方位(AZ)送信器3aが故障であると判定したが、方位空中線部3の送信系には方位(AZ)アンテナ3cも存在する。
【0044】
従って、下記(5)のように、もう一方の高低(EL)空中線部4の高低(EL)送信器4aのからの送信を加味することにより、方位(AZ)空中線部3における方位アンテナ3cの故障の有無を判定することができる。
【0045】
すなわち、
(5)Pr(AZ,AZ)<( Pr0(AZ,AZ)−A1)で、かつ(and)
Pr(AZ,EL)<( Pr0(AZ,EL)−A2)で、かつ(and)
Pr(EL,AZ)<( Pr0(EL,AZ)−A3)
の場合は、方位(AZ)空中線部3の方位(AZ)アンテナ3cの故障と判定する。
【0046】
同様に、
(6)Pr(AZ,EL)<( Pr0(AZ,EL)−A2)で、かつ(and)
Pr(EL,AZ)<( Pr0(EL,AZ)−A3)で、かつ(and)
Pr(EL,EL)<( Pr0(EL,EL)−A4)
の場合は、高低(EL)空中線部4の高低(EL)アンテナ4cの故障と判定する。
【0047】
上記(1)から(6)の条件を満たし、送受信器あるいはアンテナが故障していると判定されたときには、異常検出部11の比較判定器11aは判定結果を警報器12に伝送するので、警報が発せられ、オペレータは異常ないしは故障箇所を認識することができる。
【0048】
なお、上記実施例では、方位空中線部3及び高低空中線部4の方位アンテナ3c,高低アンテナ4cは、スロット放射器で構成された旨説明したが、他の第2の実施例として、図3に示したように、方位空中線部3及び高低空中線部4の方位アンテナ3c,高低アンテナ4cを、移相器と移相器に接続されたアレイアンテナとし、方位空中線部3及び高低空中線部4をモジュール化し、これらをアレイ状に配置していわゆる電子走査型のアクティブアレイアンテナにより構成しても、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】本発明による精測進入レーダ装置の第1の実施例を示した構成図である。
【図2】図2は、制御部8Aにて行う方位空中線部3と高低空中線部4の切換えタイミングを示したものである。
【図3】本発明による精測進入レーダ装置の第2の実施例を示した構成図である。
【図4】従来の精測進入レーダ装置を示した構成図である。
【図5】図4に示した装置における、方位空中線部3と高低空中線部4の切換えタイミングを示したものである。
【符号の説明】
【0050】
1 送信信号発生部(信号発生器)
2 第1の切換えスイッチ
3,3(31,32,・・・3n) 方位空中線部
3a 方位送信器
3b 送受切換え器
3c 方位アンテナ
3ca アンテナ
3cb 移相器
3d 方位受信器
4,4(41,42,・・・4n) 高低空中線部
4a 高低送信器
4b 送受切換え器
4c 高低アンテナ
4ca アンテナ
4cb 移相器
4d 高低受信器
5 第2の切換えスイッチ
8A 制御部(制御器)
9 目標(航空機またはコーナリフレクタ)
10 レベル検出部(検出器)
11 異常検出部
11a 比較判定器(比較器)
11b 基準値テーブル
12 警報器(報知器)
【出願人】 【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】 平成18年7月5日(2006.7.5)
【代理人】 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和

【識別番号】100100712
【弁理士】
【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

【識別番号】100100929
【弁理士】
【氏名又は名称】川又 澄雄

【識別番号】100108707
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 友之

【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和

【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一

【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄


【公開番号】 特開2008−14763(P2008−14763A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−185465(P2006−185465)