(57)【要約】【課題】空間の状態にかかわらず可変位相信号を安定的に出力できるＤ−ＶＯＲ装置。【解決手段】送信出力制御信号に応じたキャリア信号およびサイドバンド信号を発生する送信信号発生器１１、キャリア信号をキャリア波として空間に放射するキャリアアンテナ１３、サイドバンド信号をサイドバンド波として空間に放射するサイドバンドアンテナ１７1〜１７48、放射されたキャリア波と放射されたサイドバンド波とが空間でＦＭ変調されて得られる可変位相信号をモニタしてＦＭ変調度を算出するとともに、自己の状態をセルフチェックするモニタ装置１９ａ、モニタ装置から送られてきたセルフチェックの結果が正常である場合に、モニタ装置で算出されたＦＭ変調度をフィードバックさせて所望のＦＭ変調が行われるような送信出力制御信号を生成し、送信信号発生器に送る制御部２０ａを備える。【選択図】図１
2014052239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信出力制御信号に応じたキャリア信号およびサイドバンド信号を発生する送信信号発生器と、
前記送信信号発生器で発生されたキャリア信号を増幅するキャリア信号増幅器と、
前記キャリア信号増幅器で増幅されたキャリア信号をキャリア波として空間に放射するキャリアアンテナと、
前記送信信号発生器で発生されたサイドバンド信号を増幅するサイドバンド信号増幅器と、
前記サイドバンド信号増幅器で増幅されたサイドバンド信号をサイドバンド波として空間に放射するサイドバンドアンテナと、
前記キャリアアンテナから放射されたキャリア波と前記サイドバンドアンテナから放射されたサイドバンド波とが空間でＦＭ変調されて得られる可変位相信号をモニタしてＦＭ変調度を算出するとともに、自己の状態をセルフチェックするモニタ装置と、
前記モニタ装置から送られてきたセルフチェックの結果が正常である場合に、該モニタ装置で算出されたＦＭ変調度をフィードバックさせて所望のＦＭ変調が行われるような送信出力制御信号を生成し、前記送信信号発生器に送る制御部と、
を備えることを特徴とするＤ−ＶＯＲ装置。
【請求項２】
前記モニタ装置は電圧定在波比を監視し、該電圧定在波比が所定値以上の場合にセルフチェックの結果が異常である旨を前記制御部に送ることを特徴とする請求項１記載のＤ−ＶＯＲ装置。
【請求項３】
送信出力制御信号に応じたキャリア信号およびサイドバンド信号を発生する送信信号発生器と、
前記送信信号発生器で発生されたキャリア信号を増幅するキャリア信号増幅器と、
前記キャリア信号増幅器で増幅されたキャリア信号をキャリア波として空間に放射するキャリアアンテナと、
前記送信信号発生器で発生されたサイドバンド信号を増幅するサイドバンド信号増幅器と、
前記サイドバンド信号増幅器で増幅されたサイドバンド信号をサイドバンド波として空間に放射するサイドバンドアンテナと、
前記キャリアアンテナから放射されたキャリア波と前記サイドバンドアンテナから放射されたサイドバンド波とが空間でＦＭ変調されて得られる可変位相信号をモニタしてＦＭ変調度を算出するとともに、自己の状態をセルフチェックするモニタ装置と、
前記モニタ装置からの情報に応じて前記送信信号発生器を制御するコンピュータとを備えたＤ−ＶＯＲ装置であって、
前記コンピュータに組み込まれ、前記モニタ装置から送られてきたセルフチェックの結果が正常である場合に、該モニタ装置で算出されたＦＭ変調度をフィードバックさせて所望のＦＭ変調が行われるような送信出力制御信号を生成し、前記送信信号発生器に送るように該コンピュータを動作させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、航路上の基準点に対する航空機位置の磁方位を提供する無線航行援助施設であるＤ−ＶＯＲ（Doppler-VHF Omni-Directional Radio Range：ドプラ−超短波全方向式無線標識）装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｄ−ＶＯＲ装置は、航路上の基準点などに設置され、この基準点に対する航空機位置の磁方位を提供する無線航行援助施設であり、一般に、周波数１０８〜１１８ＭＨｚ帯の１周波数で運用され、この周波数の電波を全方向に発射する回転式の無線標識業務を行なう設備である。このＤ−ＶＯＲ装置は、空電による影響が少なく、安定なコースが得られる利点があり、短距離航行援助施設の国際標準になっている。
【０００３】
Ｄ−ＶＯＲ装置は、航空機の磁方位を表示するために、方位によって位相の異なる可変位相信号と、方位とは無関係に一定の位相を有する基準位相信号を発射する。Ｄ−ＶＯＲ装置の有効距離内に存在する航空機は、受信した可変位相信号と基準位相信号の位相差を測定することにより自己の方位を知ることができる。
【０００４】
また、Ｄ−ＶＯＲ装置は、空間に放射される電波の監視機能も有している。この監視機能は、±１５％以上の変調度の変化、または、±１°以上のベアリングの変化があった場合に、動作を自動的に停止させる機能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８５３５１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５８５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した可変位相信号は、キャリアアンテナから出力されるキャリア波と４８本のサイドバンドアンテナから出力されるサイドバンド波が空間で合成されて放射されるが、空間の状態（雨や雪等によるカウンタポイズの反射面の変化や周囲の木々の生長に伴うマルチパスの影響等）が変化すると、この可変位相信号も簡単に変化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、空間の状態にかかわらず、方位判定に使用される可変位相信号を安定的に出力できるＤ−ＶＯＲ装置およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、実施形態によれば、送信出力制御信号に応じたキャリア信号およびサイドバンド信号を発生する送信信号発生器と、送信信号発生器で発生されたキャリア信号を増幅するキャリア信号増幅器と、キャリア信号増幅器で増幅されたキャリア信号をキャリア波として空間に放射するキャリアアンテナと、送信信号発生器で発生されたサイドバンド信号を増幅するサイドバンド信号増幅器と、サイドバンド信号増幅器で増幅されたサイドバンド信号をサイドバンド波として空間に放射するサイドバンドアンテナと、キャリアアンテナから放射されたキャリア波とサイドバンドアンテナから放射されたサイドバンド波とが空間でＦＭ変調されて得られる可変位相信号をモニタしてＦＭ変調度を算出するとともに、自己の状態をセルフチェックするモニタ装置と、モニタ装置から送られてきたセルフチェックの結果が正常である場合に、該モニタ装置で算出されたＦＭ変調度をフィードバックさせて所望のＦＭ変調が行われるような送信出力制御信号を生成し、送信信号発生器に送る制御部を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】現状のＤ−ＶＯＲ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置におけるキャリアアンテナおよびサイドバンドアンテナの配置と可変位相信号が作成される様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置の説明に先立って、まず、現状のＤ−ＶＯＲ装置について説明する。図２は、現状のＤ−ＶＯＲ装置の構成を示すブロック図である。このＤ−ＶＯＲ装置は、送信信号発生器１１、キャリア信号増幅器１２、キャリアアンテナ１３、アンテナモニタ装置１４、サイドバンド信号増幅器１５、ディストリビュータ１６、４８個のサイドバンドアンテナ１７1〜１７48、モニタアンテナ１８、モニタ装置１９、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０および表示器２１を備えている。
【００１２】
送信信号発生器１１は、ＣＰＵ２０から送られてくる送信出力制御信号に応じてキャリア信号および４個のサイドバンド信号を発生する。この送信信号発生器１１で発生されたキャリア信号はキャリア信号増幅器１２に送られ、４個のサイドバンド信号はサイドバンド信号増幅器１５に送られる。
【００１３】
キャリア信号増幅器１２は、送信信号発生器１１から送られてきたキャリア信号を電力増幅し、キャリアアンテナ１３およびアンテナモニタ装置１４に送る。
【００１４】
キャリアアンテナ１３は、図３に示すように、４８個のサイドバンドアンテナ１７1〜１７48によって形成される円の中央に１個だけ配置される。このキャリアアンテナ１３は、全方位に対して一定の基準位相信号として、１０８〜１１８ＭＨｚの搬送波を３０Ｈｚで振幅変調したＡＭ波を放射する。
【００１５】
アンテナモニタ装置１４は、キャリア信号増幅器１２から出力されるキャリア信号の高周波レベルを監視する。このアンテナモニタ装置１４における監視結果は、ＣＰＵ２０に送られる。
【００１６】
サイドバンド信号増幅器１５は、送信信号発生器１１から送られてきた４個のサイドバンド信号を電力増幅し、４本の伝送路を介してディストリビュータ１６に送る。
【００１７】
ディストリビュータ１６は、サイドバンド信号増幅器１５から４本の伝送路を介して送られてきた増幅された４個のサイドバンド信号を、１２回に分けて４８個のサイドバンドアンテナ１７1〜１７48に送る。
【００１８】
４８個のサイドバンドアンテナ１７1〜１７48は、上述したように、キャリアアンテナ１３を中心とする直径約１３．５ｍ（半径Ｒ≒６．７ｍ）の円周上に配置されている。この４８個のサイドバンドアンテナ１７1〜１７48の中の給電対象は、ディストリビュータ１６によって、例えば１秒間に円周上を３０回転する速度で順次に切り換えられ、キャリア波に対して例えば９９６０Ｈｚ高い周波数のサイドバンド波を順次放射する。
【００１９】
このとき、サイドバンド波を放射するサイドバンドアンテナ１７1〜１７48と空間上の任意の地点（受信点）との間の距離は、周期的に変化するから、この任意の地点で受信したサイドバンド波は、ドップラ効果によって周波数が周期的に変化し、３０ＨｚのＦＭ波を構成する。このＦＭ波はＤ−ＶＯＲ装置を基準とした方位ごとに位相が変化するから、サイドバンドアンテナ１７1〜１７48はＦＭ波からなる可変位相信号を放射することになる。
【００２０】
基準位相信号と可変位相信号とは、磁北の０°に対して互いの位相が一致するように調整されているため、航空機は、これら２つの信号を受信して、３０Ｈｚの同一周波数で変調されたＡＭ波とＦＭ波との位相の差を検出することによって、現在の方位を知ることができる。
【００２１】
モニタアンテナ１８は、キャリアアンテナ１３から放射されたキャリア波とサイドバンドアンテナから放射されたサイドバンド波とが空間でＦＭ変調されて得られる可変位相信号の電波を常時受信して電気信号に変換し、モニタ受信信号としてモニタ装置１９に送る。
【００２２】
モニタ装置１９は、モニタアンテナ１８から送られてくるモニタ受信信号に基づきＦＭ変調度を算出し、可変位相信号の変調度を表す変調度信号としてＣＰＵ２０に送る。
【００２３】
ＣＰＵ２０は、モニタ装置１９から送られてきた変調度信号に基づきＦＭ変調度のレベルを表すデータを生成し、表示器２１に送る。
【００２４】
表示器２１は、ＣＰＵ２０から送られてきたＦＭ変調度のレベルを表すデータに基づきＦＭ変調度のレベルを表示する。
【００２５】
オペレータは、表示器２１に表示されたＦＭ変調度のレベルを見て、例えばタッチパネル等の入力装置（図示しない）を操作して、好適なＦＭ変調度が得られるように変更するためのデータを入力する。ＣＰＵ２０は、入力装置から入力されたデータに基づき好適なＦＭ変調度が得られるような送信出力制御信号を生成し、送信信号発生器１１に送る。これにより、Ｄ−ＶＯＲ装置は、好適なＦＭ変調度が得られるように調整される。
【００２６】
以上説明した現状のＤ−ＶＯＲ装置は、上述したように、空間の状態が変化すると可変位相信号が簡単に変化してしまうが、表示器２１にはモニタされた可変位相信号のＦＭ変調度のレベルが表示されるだけである。
【００２７】
したがって、オペレータは、表示器２１に表示されたＦＭ変調度のレベルに応じた好適なデータ（例えば、ＦＭ変調度を規定するキャリア信号とサイドバンド信号の電力比を変更するデータ）を、入力装置からＣＰＵ２０に入力し、好ましい送信出力制御信号を生成させる必要がある。
【００２８】
そこで、第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置は、空間の状態が変化に自動的に対応できるようにしたものである。図１は、第１の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置の構成を示すブロック図である。なお、以下においては、上述した現状のＤ−ＶＯＲ装置の構成と同一または相当する部分には、現状のＤ−ＶＯＲ装置の説明で使用した符号と同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００２９】
第１の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置は、現状のＤ−ＶＯＲ装置のモニタ装置１９がモニタ装置１９ａに変更されるとともに、ＣＰＵ２０がＣＰＵ２０ａに変更されて構成されている。
【００３０】
モニタ装置１９ａは、キャリアアンテナ１３から放射されたキャリア波とサイドバンドアンテナから放射されたサイドバンド波とが空間でＦＭ変調されて得られる可変位相信号の電波を受信したモニタアンテナ１８から送られてくるモニタ受信信号に基づきＦＭ変調度を算出し、可変位相信号の変調度を表す変調度信号としてＣＰＵ２０ａに送る。また、モニタ装置１９ａは、自己の状態をセルフチェックし、その結果（正常または異常）を示すセルフチェック信号をＣＰＵ２０ａに送る。
【００３１】
ＣＰＵ２０ａは、本発明の制御部に対応し、モニタ装置１９ａから送られてきたセルフチェック信号が正常であることを示している場合に、このモニタ装置１９ａから送られてきたＦＭ変調度を表す変調度信号をフィードバックさせて、キャリア信号の電力を変更、ひいてはＦＭ変調度を変更するための送信出力制御信号を生成し、送信信号発生器１１に送る。
【００３２】
また、ＣＰＵ２０ａは、モニタ装置１９から送られてきた変調度信号に基づきＦＭ変調度のレベルを表すデータを生成し、表示器２１に送る。このようなＣＰＵ２０ａの動作は、ＣＰＵ２０ａに組み込まれたプログラムによって実現される。
【００３３】
以上のように構成される第１の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置は、空間に放射された可変位相信号の変調度を常に監視しており、空間の状態によって変化した可変位相信号のＦＭ変調度は、キャリア信号の電力を変更して、キャリア信号とサイドバンド信号の電力比を変化させることで擬似的に最適に保つことができる。
【００３４】
Ｄ−ＶＯＲ装置の各部からＣＰＵ２０ａに全ての監視データ（モニタ装置１９ａからのＦＭ変調度、アンテナモニタ装置１４からの送信電力（高周波レベル）監視結果等）が送られ、また、送信出力調整用の送信出力制御信号もＣＰＵ２０ａを介して、送信信号発生器１１に送られる。よって、モニタ装置１９ａからＣＰＵ２０ａに送られるデータ（可変位相信号のＦＭ変調度）に応じて、ＣＰＵ２０ａから送信信号発生器１１に送られる送信出力制御信号を変化させることができるので、常に安定した可変位相信号の変調度が得られる。
【００３５】
また、現状のＤ−ＶＯＲ装置では、ＣＰＵ２０は、モニタ装置１９からの異常を示す変調度信号だけを入力して監視を行っているのみであるが、第１の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置では、ＣＰＵ２０ａは、モニタ装置１９ａからセルフチェック後の正常および異常を示すセルフチェック信号も入力されるので、モニタ装置１９ａから送られてくる変調度信号の値が正確であることを担保できる。
【００３６】
また、アンテナモニタ装置１４が有する高周波レベルの監視機能は、キャリア信号のみを監視しているため、ＦＭ変調度を変化させるために、キャリア信号のみを変化させるように構成している。
【００３７】
さらに、モニタアンテナ１８に異常が無いことを確認するために、モニタ装置１９ａは、モニタアンテナ１８のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を監視する機能をセルフチェック機能として備えるように構成することもできる。この場合、モニタ装置１９ａは電圧定在波比が所定値、例えば「２」以上の場合は、セルフチェックの結果が異常である旨をＣＰＵ２０ａに送るように構成できる。
【００３８】
以上説明したように、第１の実施形態に係るＤ−ＶＯＲ装置によれば、空間の状態にかかわらず、方位の判断に使用される可変位相信号を安定して出力できるＤ−ＶＯＲ装置を提供できる。
【００３９】
以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１１  送信信号発生器
１２  キャリア信号増幅器
１３  キャリアアンテナ
１４  アンテナモニタ装置
１５  サイドバンド信号増幅器
１６  ディストリビュータ
１７1〜１７48  サイドバンドアンテナ
１８  モニタアンテナ
１９、１９ａ  モニタ装置
２０、２０ａ  ＣＰＵ
【図１】
2014052239.tif 000003
【図２】
2014052239.tif 000004
【図３】
2014052239.tif 000005