(57)【要約】【課題】簡単な装置構成で容易に自装置に送信されたパルスを検出する。【解決手段】アンテナが受信した信号を入力すると、入力した受信信号の周波数成分を保持して信号レベルを対数変換するｌｏｇ圧縮処理部１０５と、レベルが対数変換された受信信号をアナログ形式からディジタル形式に変換するＡＤ変換器１０６と、ディジタル形式に変換された受信信号を所定の第１周波数の帯域で制限して得られた信号から信号レベルを検波する第１検波器１１０と、ディジタル形式に変換された受信信号を第１周波数よりも低い所定の第２周波数の帯域で制限して得られた信号から信号レベルを検波する第２検波器１１１と、第１検波器で検波された信号レベルと第２検波器で検波された信号レベルとの比較結果を利用し、所定周波数のパルスを自装置に送信された信号として検出するパルス検出部１１３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナが受信した信号を入力すると、入力した受信信号の周波数成分を保持して信号レベルを対数変換するｌｏｇ圧縮処理部と、
信号レベルが対数変換された受信信号をアナログ形式からディジタル形式に変換するＡＤ変換器と、
ディジタル形式に変換された受信信号を所定の第１周波数の帯域で制限して得られた信号から信号レベルを検波する第１検波器と、
ディジタル形式に変換された受信信号を前記第１周波数よりも低い所定の第２周波数の帯域で制限して得られた信号から信号レベルを検波する第２検波器と、
前記第１検波器で検波された第１信号レベルと前記第２検波器で検波された第２信号レベルとの比較結果を利用し、所定周波数のパルスを自装置に送信された信号として検出するパルス検出部と、
を備えることを特徴とするパルス検出装置。
【請求項２】
前記パルス検出部は、
比較の結果、前記第１信号レベルが前記第２信号レベル以下であるとき、受信信号を自装置に送信された所定周波数の信号であると判定し、当該受信信号から所定周波数のパルスを検出し、
比較の結果、前記第２信号レベルが前記第１信号レベル未満であるとき、受信信号を自装置に送信された所定周波数の信号ではないと判定し、パルスを検出しないことを特徴とする請求項１に記載のパルス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機が位置を把握するために航空機との間で送受信されるパルスを検出するパルス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機は様々な方法で位置を特定しながら飛行を行うが、飛行位置の特定に距離測定装置（ＤＭＥ：Distance Measuring Equipment）を利用する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
距離測定装置（ＤＭＥ）は、図４に示すように、地上に設置される装置であり、航空機６から送信されるパルスを受信すると、受信したパルスに応答するパルスを航空機６に送信する。航空機６では、距離測定装置５（５ａ〜５ｃ）とのパルスの送受信を利用して飛行位置を特定する。
【０００４】
航空機６は、図５に示す一例のように、質問パルスＰ１を送信する。航空機６から送信された質問パルスＰ１を受信した距離測定装置５は、質問パルスＰ１を受信してから決められた時間（Ｔｄ）の経過後、航空機６に対して質問パルスＰ１に応答する応答パルスＰ２を送信する。航空機６は、距離測定装置５から送信された応答パルスＰ２を受信すると、質問パルスＰ１の送信時刻ｔ１及び応答パルスＰ２の受信パルスの受信時刻ｔ２とから求められる応答時刻Ｔと、電波（信号）の伝送速度とに基づいて、距離測定装置５から航空機６までの距離を測定している。
【０００５】
ここで送受信される質問パルスＰ１及び応答パルスＰ２は、ツインパルスであり、国際的に運用モード毎のパルス間隔や遅延間隔等が規定されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
例えば、ＤＭＥ／Ｎモードの場合、質問パルスＰ１及び応答パルスＰ２のパルス幅は３．５μｓで、パルス間隔は１２μｓである。また、各距離測定装置５には、送受信するパルスの周波数がそれぞれ定められている。図４に示す例では、第１距離測定装置５ａの受信パルスの周波数が９６１ＭＨｚ、この第１距離測定装置５ａに隣接する第２距離測定装置５ｂの受信パルスの周波数が９６０ＭＨｚ、第３距離測定装置５ｃの受信パルスの周波数が９６２ＭＨｚに規定されている。
【０００７】
このとき、第１距離測定装置５ａは、図６に示すように規定の周波数（９６１ＭＨｚ）を中心とする所定範囲の質問パルスＰ１を受信した場合にのみ応答し、隣接チャネル（９６０ＭＨｚ、９６２ＭＨｚ）の質問パルスＰ１を受信しても応答しない。すなわち、距離測定装置５は、受信信号から規定される周波数の質問パルスＰ１を検出し、規定周波数の質問パルスＰ１に対して応答パルスＰ２を送信する。なお、図４に示す周波数質問パルスＰ１の受信用に定められる値であり、応答パルスＰ２には質問パルスＰ１とは異なる周波数が定められている。
【０００８】
《アナログ方式》
したがって、距離測定装置５には、航空機６から自装置に送信された質問Ｐ１パルスを検出するパルス検出装置が搭載されている。
【０００９】
例えば、図７に示すように、従来のアナログ方式のパルス検出装置２は、アンテナ２０１で受信する信号（ＲＦ信号）を増幅するＲＦアンプ２０２と、発振器２０３から出力される所定の周波数のＲＦ信号と受信信号とをミキシングしてＩＦ信号にするミキサ２０４と、ミキサ２０４から入力する信号の周波数帯域を第１周波数帯域（９００ｋＨｚ）に制限する第１フィルタ２０５と、ミキサ２０４から入力する信号の周波数帯域を第２周波数帯域（１５０ｋＨｚ）に制限する第２フィルタ２０６と、第１フィルタ２０５から入力する信号の信号レベルを検波する第１ダイオード検波器２０７と、第２フィルタ２０６から入力する信号の信号レベルを検波する第２ダイオード検波器２０８と、ダイオード検波器２０７，２０８で検波された信号を比較する比較器２０９と、比較器２０９による比較結果を利用して自装置に送信された質問パルスＰ１を検出するパルス検出器２１０とを備えている。その後、このパルス検出装置２を搭載する距離測定装置５では、パルス検出装置２で検出された質問パルスＰ１に応答する応答パルスＰ２を生成し、航空機６に送信する。
【００１０】
このアナログ方式のパルス検出装置２は、実際にはアナログ回路であり、アナログ回路部品である第１フィルタ２０５と第２フィルタ２０６の特性バランスの調整が困難であるという問題があった。アナログ回路部品は同じ部品であっても、個々の部品によって特性が異なり、複数の部品の中から特性バランスのとれる部品を選択する必要がある。また、アナログ部品は、経時変化するため、使用開始当初には特性バランスがとれていたフィルタ２０５，２０６であっても、使用を継続していると特性バランスがとれなくなり、パルスの検出に影響を与えるおそれがあった。
【００１１】
《ディジタル方式》
アナログ方式の場合にフィルタ２０５，２０６の特性バランスの調整に関する問題を解決するため、フィルタ２０５，２０６の調整を不要としたディジタル方式のパルス検出装置がある。
【００１２】
例えば、図８に示すように、従来のディジタル方式のパルス検出装置３は、アンテナ３１で受信する信号（ＲＦ信号）を増幅するＲＦアンプ３２と、発振器３３から出力される所定の周波数のＲＦ信号と受信信号とをミキシングしてＩＦ信号にするミキサ３４と、高レベルの信号を処理する高レベル信号処理部３５と、低レベルの信号を処理する低レベル信号処理部３６と、高レベル信号処理部３５で検波された信号と低レベル信号処理部３６で検波された信号とを比較する比較器３７と、比較器３７による比較結果を利用して自装置２に送信された質問パルスＰ１を検出するパルス検出部３８とを備えている。
【００１３】
このパルス検出装置３では、航空機６から送信される質問パルスＰ１を検出するため、質問パルスＰ１の信号レベル（振幅レベル）に対応する必要がある。一方、ＡＤ変換器が対応できる信号レベルには制限があるため、航空機６から受信する微少な信号から強大な信号の信号のレベルを調整せずにＡＤ変換器で処理することはできない。また、信号のレベルを調整しようとすると、信号の周波数まで変動するおそれもある。したがって、パルス検出装置３は、高レベル信号処理部３５においてＡＤ変換器３５２の動作範囲内の高レベルの受信信号を処理し、低レベル信号処理部３６においてＡＤ変換器３６２の動作範囲内の低レベルの受信信号を別に処理し、別々に処理して得られた処理結果を合わせて質問パルスＰ１を検出することで、周波数情報を保持したまま質問パルスＰ１を検出している。
【００１４】
ここで、高レベル信号処理部３５は、ミキサ３４から入力する信号のレベルを調整（増幅又は減衰）するアンプ３５１と、レベル調整された高レベルの信号（規格最大電力でＡＤ変換器が飽和しない信号）をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡＤ変換器３５２と、ディジタルに変換された信号をダウンコンバートして複素数データ（ＩＱデータ）に変換するダウンコンバータ３５３と、ＩＱデータに変換された信号の周波数帯域を第１周波数帯域（９００ｋＨｚ）に制限する第１フィルタ３５４と、ＩＱデータに変換された信号の周波数帯域を第２周波数帯域（１５０ｋＨｚ）に制限する第２フィルタ３５５と、第１フィルタ３５４から入力する信号のレベルを検波する第１検波器３５６と、第２フィルタ３５５から入力する信号のレベルを検波する第２検波器３５７とを有している。
【００１５】
また、低レベル信号処理部３６も、ミキサ３４から入力する信号のレベルを調整（増幅）するアンプ３６１と、レベル調整された低レベルの信号（規格最小電力で検出できる信号）をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡＤ変換器３６２と、ディジタルに変換された信号をダウンコンバートして複素数データ（ＩＱデータ）に変換するダウンコンバータ３６３と、ＩＱデータに変換された信号の周波数帯域を９００ｋＨｚ帯域に制限する第１フィルタ３６４と、ＩＱデータに変換された信号の周波数帯域を１５０ｋＨｚ帯域に制限する第２フィルタ３６５と、第１フィルタ３６４から入力する信号のレベルを検波する第１検波器３６６と、第２フィルタ３６５から入力する信号のレベルを検波する第２検波器３６７とを有している。
【００１６】
すなわち、高レベル信号処理部３５は、低レベルの信号は正確に検波できず、高レベルの信号のみを正確に検波して出力する。一方、低レベル信号処理部３６は、高レベルの信号は飽和した信号となるため正確に検波できず、低レベルの信号のみを正確に検波して出力する。
【００１７】
したがって、比較器３７は、各検波器３５６，３５７，３６６，３６７から入力する信号を比較し、受信信号が高レベルである場合には高レベル信号処理部３５から入力する信号をパルス検出器３８に出力し、受信信号が低レベルである場合には低レベル信号処理部３６から入力する信号をパルス検出器３８に出力することができる。
【００１８】
このディジタル方式のパルス検出装置３を搭載する距離測定装置５では、自装置に送信された質問パルスＰ１が検出されると、自装置にされた質問パルスＰ１に応答する応答パルスＰ２を生成し、航空機６に送信する。
【００１９】
しかしながら、ディジタル方式のパルス検出装置３は、ダイナミックレンジ（信号レベルの強弱の対応幅）を確保するために、高レベル信号処理部３５と、低レベル信号処理部３６との２つの処理部が必要になり、装置構成が複雑になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開2009-14398号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】“Aeronautical Telecommunications，ANNEX10，VOLUMEＩ”，1996年７月，27-40頁，ICAO
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上述したように、従来のアナログ方式のパルス検出装置２では、第１アナログフィルタと第２アナログフィルタとの調整が困難であるという問題があった。また、ディジタル方式のパルス検出装置３では、装置構成が複雑になるという問題があった。
【００２３】
したがって本発明は、簡単な装置構成で容易にパルスを検出することのできるパルス検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に係るパルス検出装置は、アンテナが受信した信号を入力すると、入力した受信信号の周波数成分を保持して信号レベルを対数変換するｌｏｇ圧縮処理部と、レベルが対数変換された受信信号をアナログ形式からディジタル形式に変換するＡＤ変換器と、ディジタル形式に変換された受信信号を所定の第１周波数の帯域で制限して得られた信号から信号レベルを検波する第１検波器と、ディジタル形式に変換された受信信号を第１周波数よりも低い所定の第２周波数の帯域で制限して得られた信号から信号レベルを検波する第２検波器と、第１検波器で検波された信号レベルと第２検波器で検波された信号レベルとの比較結果を利用し、所定周波数のパルスを自装置に送信された信号として検出するパルス検出部とを備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、簡単な装置構成で容易に自装置に送信されたパルスを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の最良の実施形態に係るパルス検出装置について説明する図である。
【図２】比較器における比較について説明する機能ブロック図である。
【図３】比較器における比較について説明する図である。
【図４】一般的な距離測定装置について説明する概略図である。
【図５】航空機と距離測定装置で送受信されるパルスについて説明する図である。
【図６】距離測定装置で処理対象とする信号について説明する図である。
【図７】従来のアナログ方式のパルス検出装置の一例について説明する図である。
【図８】従来のディジタル方式のパルス検出装置の一例について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１を用いて本発明の最良の実施形態に係るパルス検出装置１について説明する。パルス検出装置１は、例えば、図７を用いて上述したパルス検出装置２や図８を用いて上述したパルス検出装置３と同様に、地上局に設置される距離測定装置５に搭載され、航空機６に備えられるトランスポンダから送信される質問パルスＰ１を検出する。
【００２８】
本発明の最良の実施形態に係るパルス検出装置１は、図１に示すように、アンテナ１０１で受信する信号（ＲＦ信号）を増幅するＲＦアンプ１０２と、発振器１０３から出力される所定の周波数のＲＦ信号と受信信号とをミキシングしてＩＦ信号にするミキサ１０４と、ミキサ１０４でミキシングされた受信信号を対数変換するｌｏｇ圧縮処理部１０５と、対数変換されたアナログの受信信号をディジタル変換するＡＤ変換器１０６と、ディジタル変換された信号をダウンコンバートして複素数データ（ＩＱデータ）に変換するダウンコンバータ１０７と、ＩＱデータに変換された受信信号の周波数帯域を第１周波数帯域（９００ｋＨｚ）に制限する第１フィルタ１０８と、ＩＱデータに変換された受信信号の周波数帯域を第２周波数帯域（１５０ｋＨｚ）に制限する第２フィルタ１０９と、第１フィルタ１０８から入力する信号から信号レベル（第１検波信号）Ｌ１を検波する第１検波器１１０と、第２フィルタ１０９から入力する信号から信号レベル（第２検波信号）Ｌ２を検波する第２検波器１１１と、第１検波器１１０で検波された信号レベルＬ１と第２検波器１１１で検波された信号レベルＬ２とを比較する比較器１１２と、比較器１１２の比較結果を利用してパルスを検出するパルス検出部１１３とを備えている。
【００２９】
このパルス検出装置１では、ｌｏｇ圧縮処理部１０５を備え、このｌｏｇ圧縮処理部１０５で受信信号を周波数成分を保持した状態で信号強度を対数変換することで、受信信号をパルス検出装置１で対応するダイナミックレンジ（振幅レベル）をＡＤ変換器１０６の動作範囲内に合わせることができる。したがって、図１に示すパルス検出装置１では、図８を用いて上述した従来のディジタル方式のパルス検出装置３のように、高レベルの受信信号を処理する高レベル信号処理部３５と低レベルの受信信号を処理する低レベル信号処理部３６とを利用して受信信号の信号レベル（振幅レベル）の範囲を確保する必要がない。
【００３０】
図４及び図６を用いて説明したように、距離測定装置５ではそれぞれ質問パルスＰ１の周波数と応答パルスの周波数が予め規定されており、この規定される周波数は固有である。また、各距離測定装置で規定される周波数の差は、１ＭＨｚ以上あるように規定されている。例えば、自装置で規定される周波数と隣接チャネルの周波数との差が１ＭＨｚであるとき、質問パルスＰ１を受信した距離測定装置５は、受信した質問パルスＰ１が自装置に送信された質問パルスＰ１であるか、隣接チャネルの質問パルスＰ１であるかを判定するためには、隣接チャネルとの周波数の差である１ＭＨｚよりも低い第１周波数で帯域を制限し、さらに第１周波数よりも低い第２周波数帯域を制限して得られた結果からパルスを検出する必要がある。したがって、第１フィルタ１０８で用いる第１周波数をチャンネル間隔より僅かに狭い９００ｋＨｚ程度とし、第２フィルタ１０９で用いる第２周波数をパルス幅の規格である１００ｋＨｚ（±１００ｋＨｚ）よりも僅かに広い１５０ｋＨｚ程度とすることが望ましい。
【００３１】
このように、第１周波数を９００ｋＨｚ、第２周波数を１５０ｋＨｚとすると、受信信号の周波数が処理対象である場合には、図２に示すように、第１検波器１１０から出力される第１検波信号Ｌ１は、第２検波器１１１から出力される第２検波信号Ｌ２よりも小さくなる。一方、受信信号が隣接チャネルに送信された信号である場合には、図２に示すように、第１検波器１１０から出力される第１検波信号Ｌ１は、第２検波器１１１から出力される第２検波信号Ｌ２よりも大きくなる。
【００３２】
そのため、比較器１１２は、図３に示すように、第１検波器１１０から入力する第１検波信号Ｌ１と、第２検波器１１１から入力する第２検波信号Ｌ２の比較結果が「Ｌ１≦Ｌ２」であるとき、受信信号は「チャネル内出力」であると判定し、受信信号とともに、受信信号からパルスの検出を制御する「パルス検出制御信号」をパルス検出部１１３に出力する。また、比較結果が「Ｌ１＞Ｌ２」であるとき、比較器１１２は、受信信号は「チャネル外出力」であると判定し、受信信号とともに、受信信号からパルスを検出しない旨を通知する「パルス検出抑制信号」をパルス検出部１１３に出力する。
【００３３】
上述したように、本発明の実施の形態に係るパルス検出装置１では、受信信号の周波数成分を保持したまま信号レベルを対数変換してから扱う。したがって、上述したパルス検出装置１では、ディジタル信号処理を行なう場合であっても高レベル処理と低レベル処理とに分けて処理する必要がなくなり、簡単な装置構成でパルスを検出することができる。また、この距離測定装置では、このパルス検出装置１を搭載することで、簡単な装置構成でパルスを検出し、自装置に送信されるパルスに応答することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…パルス検出装置
１０１…アンテナ
１０２…ＲＦアンプ
１０３…発振器
１０４…ミキサ
１０５…ｌｏｇ圧縮処理部
１０６…ＡＤ変換器
１０７…ダウンコンバータ
１０８…第１フィルタ
１０９…第２フィルタ
１１０…第１検波器
１１１…第２検波器
１１２…比較器
１１３…パルス検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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