(57)【要約】  レーダ信号を送信するための送信器（１２）と、反射レーダ信号を受信するための受信器と、送信器および受信器の一方または両方に結合された少なくとも１つのアンテナ（２０、２４）とを含むレーダ高度計（１０）について述べる。高度計はまた、走査運動で運動するように構成された前向きミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナ（３４）、ＭＭＷアンテナ、送信器、および受信器に結合された周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）、ならびにレーダ信号プロセッサ（３０）を含む。コンバータは、ＭＭＷアンテナを介して送信するために、送信器から受け取った周波数をＭＭＷ周波数にアップコンバートし、受信された周波数を、受信器に出力されるレーダ周波数にダウンコンバートする。レーダ信号プロセッサは、ＭＭＷアンテナの走査運動を制御し、走査運動の一部分についてアンテナ部で受信された信号を処理し、走査運動の他の部分についてＭＭＷアンテナ部で受信された信号を処理する。
2007500858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ信号を地面に向かって送信するための送信器（１２）と、
地面から反射レーダ信号を受信するための受信器（１４）と、
前記送信器および前記受信器のうち少なくとも１つに結合された少なくとも１つの高度計アンテナ（２０、２４）と、
走査運動で運動する送信を提供するように構成された前向きミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナ（３４）と、
前記ＭＭＷアンテナ、前記送信器、および前記受信器に結合され、前記送信器から受け取った受け取った周波数をＭＭＷ周波数にアップコンバートし、前記ＭＭＷ周波数を前記ＭＭＷアンテナに出力し、また、前記ＭＭＷアンテナ部で受信された周波数をレーダ周波数にダウンコンバートし、前記レーダ周波数を前記受信器に出力する周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）と、
前記送信器、前記受信器、および前記ＭＭＷアンテナに結合され、前記ＭＭＷアンテナからの送信の前記走査運動を制御し、高度計機能のために前記走査運動の一部分について前記高度計アンテナ部で受信された信号を処理し、前記走査運動の他の部分について前記ＭＭＷアンテナ部で受信された信号を処理し、前方障害物警告機能を実現するレーダ信号プロセッサ（３０）とを備えるレーダ高度計（１０）。
【請求項２】
前記ＭＭＷアンテナ（３４）からの送信の前記走査運動が、方向転換部分（１０２、１０６）を含むラスタ走査運動である、請求項１に記載のレーダ高度計（１０）。
【請求項３】
前記高度計アンテナ（２４）部で受信された信号が、前記ＭＭＷアンテナ（３４）からの送信の前記ラスタ走査運動の方向転換部分（１０２、１０６）中に処理される、請求項２に記載のレーダ高度計（１０）。
【請求項４】
前記ＭＭＷアンテナ（３４）からの送信の前記ラスタ走査運動の方向転換部分（１０２、１０６）中に、信号が前記高度計アンテナ（２０）から送信される、請求項２に記載のレーダ高度計（１０）。
【請求項５】
前記走査運動を実現するために、前記ＭＭＷアンテナ（３４）が、送信要素（１３０）と、前記送信要素からの信号を反射するためのパラボラ反射器（１３２）と、前記パラボラ反射器から反射された信号を反射し、前記反射信号を走査運動で反射させるために運動可能である反射ツイストプレート（１３４）とを備える、請求項１に記載のレーダ高度計（１０）。
【請求項６】
前記送信器（１２）を、前記高度計アンテナ（２０）および前記周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）のうちの１つに交互に結合する送信スイッチ（１６）と、
前記受信器（１４）を、前記高度計アンテナ（２４）および前記周波数アップ／ダウンコンバータのうちの１つに交互に結合する受信器スイッチ（２２）とをさらに備える、請求項１に記載のレーダ高度計（１０）。
【請求項７】
前方障害物通知を提供するようにレーダ高度計（１０）を動作させる方法であって、前記高度計が、前向きミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナ（３４）と、前記レーダ高度計の処理回路および前記ＭＭＷアンテナに結合された周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）と、前記処理回路に結合された高度計送信アンテナおよび受信アンテナ（２０、２４）とを含み、
水平部分（１０４）と、前記水平部分の端部の方向転換部分（１０２、１０６）とを有する走査運動で、前記ＭＭＷアンテナからの送信を運動させるステップと、
前方障害物の警告を実現するために、前記走査運動の前記水平部分中に、前記ＭＭＷアンテナ部で信号を送信、受信、および処理するステップと、
高度計機能を実現するために、前記走査運動の前記方向転換部分中に、前記高度計送信アンテナおよび受信アンテナ部で信号を送信、受信、および処理するステップとを含む方法。
【請求項８】
前記ＭＭＷアンテナ（３４）を走査運動で運動させるステップが、前記ＭＭＷアンテナをラスタ走査運動で運動させるステップを含み、前記方向転換部分（１０２、１０６）が前記走査運動に垂直成分をもたらす、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記レーダ高度計（１０）が送信器（１２）を含み、前記ＭＭＷアンテナ（３４）部で信号を送信、受信、および処理するステップが、
前記送信器からの信号を前記周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）部で受け取るステップと、
前記受信された信号をＭＭＷ周波数信号にアップコンバートするステップと、
前記ＭＭＷ周波数信号を前記ＭＭＷアンテナに出力するステップとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記レーダ高度計（１０）が受信器（１４）を含み、前記ＭＭＷアンテナ（３４）部で信号を送信、受信、および処理するステップが、
ＭＭＷ周波数信号を前記ＭＭＷアンテナ部で受信するステップと、
前記受信されたＭＭＷ周波数信号を前記周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）に転送するステップと、
前記ＭＭＷ周波数信号をレーダ周波数信号にダウンコンバートするステップと、
前記レーダ周波数信号を前記受信器に出力するステップとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記レーダ高度計（１０）が、前記周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）を前記ＭＭＷアンテナ（３４）に結合するサーキュレータ（３２）を含み、前記受信されたＭＭＷ周波数信号を前記周波数アップ／ダウンコンバータに転送するステップが、
前記ＭＭＷ周波数信号を前記サーキュレータ部で受け取るステップと、
前記ＭＭＷ周波数信号を前記周波数アップ／ダウンコンバータに渡すステップとを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記高度計（１０）が、反射パラボラ反射器（１３２）と反射ツイストプレート（１３４）とをさらに含み、前記ＭＭＷアンテナ（３４）部で信号を送信、受信、および処理するステップが、
前記ＭＭＷアンテナから信号を前記パラボラ反射器に向かって送信するステップと、
前記パラボラ反射器から前記信号を前記反射ツイストプレートに向かって反射するステップと、
前記信号を走査パターンで反射させるために、前記反射ツイストプレートを運動するステップとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）と、
前記コンバータに結合され、前記周波数アップ／ダウンコンバータから受け取った信号を送信するように構成されたミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナ（３４）であって、前記周波数アップ／ダウンコンバータが前記レーダ高度計の送信器（１２）から信号を受け取るように構成され、前記ＭＭＷアンテナがさらに、受信された信号を前記周波数アップ／ダウンコンバータに渡すように構成され、前記周波数アップ／ダウンコンバータがさらに、前記レーダ高度計の受信器（１４）に信号を出力するように構成された、ＭＭＷアンテナとを備える前方障害物警告ユニットを備えるレーダ高度計（１０）。
【請求項１４】
前記ユニットが、
高度計送信器（１２）の出力を高度計送信アンテナ（２０）と前記周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）との間で切り替えるように構成された送信スイッチ（１６）と、
高度計受信器（１４）の入力を高度計受信アンテナ（２４）と前記周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）との間で切り替えるように構成された受信スイッチ（２２）とを備える、請求項１３に記載のレーダ高度計（１０）。
【請求項１５】
前記前方障害物警告ユニットが、前記ＭＭＷアンテナ（１３４）から送信された信号をラスタ走査パターンで反射するように運動する反射ツイストプレート（１３４）をさらに備える、請求項１３に記載のレーダ高度計（１０）。
【請求項１６】
前記前方障害物警告ユニットが、前記ラスタ走査パターンの垂直部分（１０２、１０６）中に非活動状態となり、前記ラスタ走査パターンの水平部分（１０４）中に活動状態となるように構成される、請求項１５に記載のレーダ高度計（１０）。
【請求項１７】
前方障害物警告機能をレーダ高度計（１０）内に組み込むための方法であって、前記レーダ高度計が、前向きミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナ（３４）を周波数アップ／ダウンコンバータ（１８）に結合するサーキュレータ（３２）を含む、またそれぞれの送信スイッチおよび受信スイッチ（１６、２２）を介して前記レーダ高度計の送信器（１２）および受信器（１４）に結合される前方障害物警告ユニットを含み、前記送信器および受信器もまた、高度計機能のために前記送信スイッチおよび受信スイッチを介して少なくとも１つのレーダアンテナ（２０、２４）に結合され、
前記ＭＭＷアンテナからの送信の位置を、前記レーダ高度計のプロセッサ（３０）を使用して制御するステップと、
前記ＭＭＷアンテナ部で受信されたレーダ戻りを処理し、前方の物体に対する範囲を決定するステップと、
前記少なくとも１つのレーダアンテナ部で受信されたレーダ戻りを処理し、高度を決定するステップとを含む方法。
【請求項１８】
前記ＭＭＷアンテナ（３４）の位置を制御するステップが、前記ＭＭＷアンテナからの送信をラスタ走査運動で運動させるように前記プロセッサ（３０）をプログラムするステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＭＭＷアンテナ（３４）部で受信されたレーダ戻りを処理するステップが、前記ラスタ走査運動の水平部分（１０４）中に前記ＭＭＷアンテナ部で受信された戻りを処理するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーダアンテナ（２４）部で受信されたレーダ戻りを処理するステップが、前記ＭＭＷアンテナ（３４）の前記ラスタ走査運動の方向転換部分（１０２、１０６）中に前記レーダアンテナ部で受信された戻りを処理するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にレーダ高度計に関し、より詳細には、前方障害物回避機能を有するレーダ高度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の飛行のあらゆる段階における航空機の適正な航行は、通過しつつある地形を決定する能力、さらにその航空機の位置を決定する能力に大いに基づいている。この点について、計装（instrumentation）、レーダシステム、特にレーダ高度計が、正確な電子地形図と組み合わせて使用される。レーダ高度計は、地図上で物体の高さと場所を提供する電子地形図と共に、飛行と、その航空機のために飛行経路を計画する際に役立つ。
【０００３】
レーダ高度計は、一般に航空機内で実装される。レーダ高度計は、一般に、電磁エネルギーのパルスを規則的な間隔でアンテナに印加するための送信器を含み、次いでアンテナは、そのエネルギーを送信ビームの形態で地表に向かって放射する。レーダからの送信ビームは、送信ビームを反射する領域（たとえば、地面）を「照明する」と言われることがある。
【０００４】
レーダ高度計はさらに、戻りパルス、エコー、または戻り信号と呼ばれることがある反射パルスを受信する信号受信器を含む。戻りパルスは、受信アンテナ部で受信され、地表から反射された送信ビームを構成する。いくつかのレーダ高度計は送受信用に単一のアンテナを使用することが知られている。送信されたパルスと、その関連する戻りパルスとの間の時間間隔を測定するための閉ループサーボトラッカもまた、レーダ高度計の一部を形成する。送信パルスと戻りパルスとの間の時間間隔は、送信パルスを反射している地面上で最も高い物体の上方の航空機の高度に直接関係する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非常に低い高度で飛行したとき、飛行経路内において、その航空機の正面にあるいくつかの地形の特徴は、検出することができないおそれがある。周知の航空機レーダ高度計は、概して、航空機飛行経路の正面にある物体を検出しない。諸例には、たとえば高い建築物、または崖の側部が含まれる。
【０００６】
したがって、レーダ高度計を備える航空機は高度を決定することができるが、その航空機は、概して、たとえばコストのかかる走査レーザレーダをも備えていない限り、その正面にある物体を認識することができない。そのような走査レーザレーダは、コストがかかること、また飛行体にとって常に問題である比較的重いことに加えて、たとえば雨、雪、霧、粉塵、煙のうち１つまたは複数に遭遇したとき効果がないことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、レーダ信号を地面に向かって送信するための送信器と、地面から反射レーダ信号を受信するための受信器と、送信器および受信器の一方または両方に結合された少なくとも１つの高度計アンテナとを備えるレーダ高度計が提供される。レーダ高度計はまた、走査運動で運動するように構成された前向きミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナと、ＭＭＷアンテナ、送信器、および受信器に結合された周波数アップ／ダウンコンバータとを備える。コンバータは、送信器から受け取った周波数をＭＭＷ周波数にアップコンバートし、そのＭＭＷ周波数をＭＭＷアンテナに出力し、また、ＭＭＷアンテナ部で受信された周波数をレーダ周波数にダウンコンバートし、そのレーダ周波数を受信器に出力する。レーダ高度計はまた、送信器、受信器、およびＭＭＷアンテナに結合されたレーダ信号プロセッサを備える。プロセッサは、ＭＭＷアンテナからの送信の走査運動を制御し、走査運動の一部分について高度計アンテナ部で受信された信号を処理し、走査運動の他の部分についてＭＭＷアンテナ部で受信された信号を処理する。
【０００８】
他の態様では、前方障害物通知を提供するようにレーダ高度計を動作させる方法が提供される。高度計は、前向きミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナと、レーダ高度計の処理回路およびＭＭＷアンテナに結合された周波数アップ／ダウンコンバータと、処理回路に結合された高度計送信アンテナおよび受信アンテナとを備える。本方法は、水平部分と、水平部分の端部の方向転換（turnaround）部分とを有する走査運動で、ＭＭＷアンテナからの送信を運動させること、走査運動の水平部分中に、ＭＭＷアンテナ部で信号を送信、受信、および処理すること、ならびに、走査運動の方向転換部分中に、高度計送信アンテナおよび受信アンテナ部で信号を送信、受信、および処理することを含む。
【０００９】
他の態様では、前方障害物警告ユニットを備えるレーダ高度計が提供される。前方障害物警告ユニットは、互いに結合された周波数アップ／ダウンコンバータとミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナとを備える。ＭＭＷアンテナは、レーダ高度計の送信器部で発生された、周波数アップ／ダウンコンバータから受け取った信号を送信する。周波数アップ／ダウンコンバータは、ＭＭＷアンテナから信号を受け取り、周波数を下げ、周波数が下げられた信号をレーダ高度計の受信器に渡す。
【００１０】
他の態様では、前方障害物警告機能をレーダ高度計内に組み込むための方法が提供される。レーダ高度計は、前向きミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナを周波数アップ／ダウンコンバータに結合するサーキュレータを含む前方障害物警告ユニットであって、それぞれの送信スイッチおよび受信スイッチを介してレーダ高度計の送信器および受信器に結合される前方障害物警告ユニットを含む。送信器および受信器はまた、高度計機能のために、送信スイッチおよび受信スイッチを介して、少なくとも１つのレーダアンテナに結合される。本方法は、レーダ高度計のプロセッサを使用して、ＭＭＷアンテナからの送信の位置を制御すること、ＭＭＷアンテナ部で受信されたレーダ戻りを処理し、前方障害物に対する範囲を決定すること、および、レーダ高度計アンテナ部で受信されたレーダ戻りを処理し、高度を決定することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
前方障害物回避機能を実現するレーダ高度計について本明細書で述べる。一実施形態では、レーダ高度計は、当技術分野で周知のように、レーダ高度計アンテナからの送信およびレーダ高度計アンテナ部で受信された反射に基づいてダウンルッキング高度機能を実現する。高度計はまた、前向きミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナからの送信、および同アンテナ部で受信された反射に基づく前方地形または障害物警告機能を含む。レーダ高度計は、著しい追加の信号処理機能をレーダ高度計に追加することなしに前方警告機能を実現する。
【００１２】
図１は、上述の前方障害物回避機能を組み込むレーダ高度計１０の一実施形態を示すブロック図である。レーダ高度計１０は、送信器１２と、受信器１４とを含む。一実施形態では、送信器１２の出力は、送信スイッチ１６を介して、周波数アップ／ダウンコンバータ１８、または高度計機能の一部としてパルスを地面に向かって送信する送信アンテナ２０のうち一方に経路指定される。受信器１４は、受信器スイッチ２２からその入力を受け取り、受信器スイッチ２２は、周波数アップ／ダウンコンバータ１８と、レーダ高度計機能の別の一部として送信アンテナ２０から生じた、地面から反射されたレーダパルスを受信する受信アンテナ２４との間で切り替える。
【００１３】
さらに、送信器１２は、レーダプロセッサ３０から生じるパルス変調および位相変調データを受け取る。受信器１４は、アンテナ１８部で受信されたレーダ戻りデータをレーダプロセッサ３０に転送する。レーダプロセッサ３０は、それが設置されている飛行体の高度を決定し、その高度データを、ディスプレイ、および飛行体の航空電子工学システム内で高度データを使用する他の機能に直接または間接に転送する。
【００１４】
上述のように、レーダ高度計１０は、それぞれの送信スイッチ１６および受信器スイッチ２２を介して送信器１２および受信器１４に共に結合される周波数アップ／ダウンコンバータ１８を含む。周波数アップ／ダウンコンバータ１８はまたサーキュレータ３２に結合され、サーキュレータ３２はさらに、ミリメートル波（ＭＭＷ）アンテナ３４に結合される。サーキュレータ３２は、そのアンテナポート３６部で生じるエネルギーをその受信ポート３８に、また、その送信ポート４０部で生じるエネルギーをアンテナポート３６に循環させ、単一のアンテナで送受信することを可能にする。周波数アップ／ダウンコンバータ１８は、受信されたＭＭＷ周波数信号を、レーダ高度計１０の受信器１４の動作周波数にダウンコンバートし、また、レーダ高度計１０の送信器１２からの送信信号を、送信するためにＭＭＷ周波数にアップコンバートする。レーダプロセッサ３０は、典型的にはデータフォーマッタ（図示せず）を介して、たとえば飛行体の高度および速度に関係するデータを提供する、飛行体内の慣性航法システム（ＩＮＳ）からデータを受信する。さらに、レーダプロセッサ３０は、ミリメートル波アンテナ３４からアンテナ位置４２を受信し、アンテナ位置４２は、閉ループ走査制御サーボ４４内でフィードバックとして使用される。
【００１５】
動作時には、レーダ高度計１０は、周知のレーダ高度計の送信、受信、およびその関連信号処理機能を、サーキュレータ３２および周波数アップ／ダウンコンバータ１８を介してミリメートル波アンテナ３４と組み合わせ、前方障害物回避機能を実現する。一実施形態では、ＭＭＷアンテナ３４およびサーキュレータ３２は、周波数アップ／ダウンコンバータ１８と共に、少なくとも部分的には、その送信ビームを（図３に関連してさらに述べる）ラスタ走査運動で運動させることにより、２０度×５０度の視野を実現する。ラスタ走査運動は、レーダプロセッサ３０を介して実現されるアンテナ位置決め機能、ならびに送信スイッチ１６および受信器スイッチ２２を介した、前方障害物回避機能とレーダ高度計機能との切替えを介して制御される。前方障害物回避機能は、やはりレーダプロセッサ３０を介して、走査制御機能によってさらに制御される。
【００１６】
さらに、レーダ高度計１０は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５０、クロック５２、シーケンサ５８、中間周波数（ＩＦ）増幅器−フィルタ６２、デジタイザ６４、メモリ６６を含む。
【００１７】
送信器１２は、送信スイッチ１６を介して、アンテナ２０を経て地面に向かってＲＦエネルギーのパルスを送信する。ＲＦエネルギーは、シーケンサ５８によって生成されたパルス圧縮２相符号化フォーマットを用いて変調され、被変調レーダ信号となる。送信器１２の出力電力は、プロセッサ３０によって閉ループの形で制御される。送信器１２の出力電力は、低い検出確率に対して、プロセッサ３０によって最小限に抑えられる。
【００１８】
アンテナ２４は、地面から反射された被変調レーダ信号を受信する。受信された信号は、受信器スイッチ２２を介して経路指定され、受信器１４によって増幅されＩＦにミックスダウンされ、さらにＩＦ増幅器−フィルタ６２によって増幅され帯域制限される。デジタイザ６４は、受信された信号をデジタル化し、デジタル化されたサンプルをメモリ６６に出力する。
【００１９】
シーケンサ５８は、（プロセッサ３０によって決定され）、内部範囲ライン上でシーケンサ５８に通信された）現在の高度遅延に対応する地面戻りサンプルを選択し、選択されたサンプルをメモリ６６からプロセッサ３０にシフトする。次いで、プロセッサ３０は、サンプルの次の集合を範囲内で近づけるべきか、それとも遠ざけるべきか判定し、新しい内部範囲コマンドを生成する。その結果、閉ループ高度トラッキングサーボとなり、それにより、高度が変化したとき、プロセッサ３０は、シーケンサ５８にフィードバックされる内部範囲コマンドを変更するために使用される、ある程度の範囲トラッキングエラーを生成する。プロセッサ３０は、その内部範囲から出力高度を生成する。
【００２０】
周波数アップ／ダウンコンバータ１８は、送信スイッチ１６を介して送信器１２に、また受信器スイッチ２２を介して受信器１４に結合される。ＭＭＷアンテナ３４の動作は、たとえばプロセッサ３０に対する結合を介して、アンテナ位置決めデータ４２、および走査制御機能４４を介して制御される。一実施形態では、周波数アップ／ダウンコンバータ１８は、約４．３ＧＨｚで送信器１２から生じるレーダ信号（ＲＦエネルギー）を受信し、そのエネルギーを、ＭＭＷアンテナ３４によって送信される、約３５ＧＨｚのミリメートル波周波数にアップコンバートする。そのような送信は、物体によって反射させ、その後でＭＭＷアンテナ３４によって受信することができる。周波数アップ／ダウンコンバータ１８は、約３５ＧＨｚでＭＭＷアンテナ３４によって受信されたＲＦエネルギーを取り、受信器１４に出力される、約４．３ＧＨｚでのレーダ信号にダウンコンバートする。サーキュレータ３２は、周波数アップ／ダウンコンバータ１８の送信ポート４０からの送信信号をＭＭＷアンテナ３４に、またＭＭＷアンテナ３４によって受信された信号を周波数アップ／ダウンコンバータ１８の受信ポート３８に向けて送るように機能する。
【００２１】
前方障害物回避機能を組み込むレーダ高度計の他の実施形態（図示せず）では、高度計の送受信機能用に単一のアンテナを使用することができるようにサーキュレータ（図示せず）が使用される。その実施形態では、サーキュレータは、送信器１２から（送信器スイッチ１６を介して）出力を受信し、その信号を、レーダパルスを送信するために単一のアンテナに送る。サーキュレータはまた、単一のアンテナ部で受信された反射パルスを受け取り、それらの信号を（受信器スイッチ２２を介して）受信器１２に向けて送る。したがって、サーキュレータは、送信器１２および受信器１４に共に結合され、さらに、単一のアンテナを送信モードと受信モードとの間で交互に入れ替えるように構成される。
【００２２】
図３は、（図１に示されている）ＭＭＷアンテナ３４のための走査パターンの、１つの可能な実施形態の図である。図の実施形態では、ＭＭＷアンテナ３４は、その送信ビーム１００をラスタ走査運動で運動させることにより、（仰角で）２０度×（方位角で）５０度の視野を実現する。総称して走査の方向転換部分と呼ばれるが、水平走査１０４の端部１０２で、また走査のフライバック部分１０６中に、レーダ高度計１０内の前方障害物回避機能は、たとえばレーダプロセッサ３０によってオフにされ、高度計機能が始動される。ひとたび高度計機能が完了し、ＭＭＷアンテナ３４が再び水平で走査しつつあると、レーダ高度計処理は中止され、上述の前方測距機能が再び始動される。
【００２３】
特定の一実施形態では、総称して前方障害物警告ユニットと呼ばれる周波数アップ／ダウンコンバータ１８、サーキュレータ３２、ＭＭＷアンテナ３４の走査性能は、約２．６度のアンテナビーム幅を含む。
【００２４】
図４は、上述の走査運動を実現するＭＭＷアンテナ３４の一実施形態を示す。ＭＭＷアンテナ３４は、送信要素１３０と、送信要素１３０からの信号を反射するためのパラボラ反射器１３２と、パラボラ反射器１３２から反射された信号を反射する反射ツイストプレート１３４とを含む。反射ツイストプレート１３４は、反射信号を上述の走査運動で反射させるために、２つの回転軸で運動可能である。一実施形態では、反射ツイストプレート１３４は、反射ツイストプレート１３４から反射された信号１３６が、約垂直２０度、水平５０度の視野を実現するように運動可能である。反射ツイストプレート１３４の運動は、（図１に示されている）シーケンサ５８および（図１に示されている）レーダプロセッサ３０の一方または両方によって、上述のアンテナ位置決めデータおよび走査制御機能を提供することにより制御される。
【００２５】
前方障害物警告ユニットの動作により、適度な低コストで前方障害物回避機能が実現される。さらに、レーダ高度計１０を動作させる方法が提供される。本方法は、水平部分と、水平部分の端部の方向転換部分とを有する走査運動で、ＭＭＷアンテナ３４からの送信を運動させることを含む。さらに、本方法は、走査運動の水平部分中に、ＭＭＷアンテナ３４部で信号を送信、受信、および処理することを含む。信号は、走査運動の方向転換部分中に、高度計送信アンテナ２０および受信アンテナ２４部でそれぞれ送信、受信、および処理される。
【００２６】
上述のように、本方法は、ＭＭＷアンテナ３４からの送信をラスタ走査運動で運動する機能を含み、ラスタ走査の方向転換部分により走査運動に垂直成分がもたらされる。動作時には、信号が、レーダ送信器から周波数アップ／ダウンコンバータ１８部で受け取られ、そこでその信号はＭＭＷ周波数にアップコンバートされ、その後で、送信するためにＭＭＷアンテナ３４に出力される。送信されたＭＭＷ信号は、物体から反射した後で、ＭＭＷアンテナ３４部で受信され、周波数アップ／ダウンコンバータ１８に転送され、そこでレーダ周波数信号にダウンコンバートされる。次いで、そのレーダ周波数信号は、レーダ受信器に送られる。レーダ高度計内におけるミリメートル波周波数での上述の前方障害物警告ユニットの動作は、あらゆる天候条件での実行を可能にし、レーダ高度計内で実装するために比較的コストがかからない。
【００２７】
本方法はまた、単一のアンテナをサーキュレータを介して送信モードと受信モードの間で切り替え、高度計機能を実現するレーダ高度計にも適用可能であるが、そのような高度計は、特定の動作条件に制限される。サーキュレータまたは他の送信／受信スイッチを介した単一のレーダアンテナのタイムシェアリング送受信機能は、所望の最小レーダ範囲機能が０よりいくらか大きく、送信パルス幅に直接依存する場合に使用することができる。たとえば、（レーダ送信が約６．１ｍ（２０フィート）移動するのにかかる時間に対応する）４０ナノ秒のパルス幅は、信号安定時間を考慮したとき、高度計範囲を約６．１ｍ（２０フィート）（送信と反射についてそれぞれ６．１ｍ（２０フィート））に制限する。しかし、航空機、特にヘリコプタは、高度計機能を０フィートまで使用し、したがって、高度機能のために別々の送信アンテナおよび受信アンテナが使用される。
【００２８】
飛行のための前方障害物機能は、明らかな理由で０フィートの範囲まで使用することはできない。ヘリコプタ応用例については、約９．１４ｍ（３０フィート）の範囲が、最小の使用可能な前方障害物警告範囲である。したがって、上述のようにサーキュレータを用いた単一のアンテナを使用し、前方障害物警告を実現しコストと重量を節約することができる。
【００２９】
本発明について様々な、具体的な実施形態によって述べたが、本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲内で修正して実施することができることを、当業者なら理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】前方障害物回避機能を組み込むレーダ高度計のブロック図である。
【図２】前方障害物回避機能のためのアンテナ走査パターンの図である。
【図３】図２の走査パターンを実現することが可能なアンテナ組立体の一実施例の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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