(57)【要約】  レーダ高度計（１０）内の大地帰路レーダ・フェージングを抑止する方法が、記述される。この方法は、レーダ高度計の送信が当たるアンテナ照射域よりも小さい域（１４０）に対応するレーダ・レンジ・ゲート幅を供給する工程と、レーダ高度計の送信が当たるアンテナ照射域内のレーダ・ゲート視域（１０２）をディザリングする工程と、レーダ高度計でレーダ帰路サンプルを抽出する工程と、を含んでいる。
2007500854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ高度計（１０）内の大地帰路レーダ・フェージングを抑止する方法であって、
前記レーダ高度計の送信が当たるアンテナ照射域（１０２）よりも小さい視域（１４０）に対応するレーダ・レンジ・ゲート幅を供給する工程と、
前記レーダ高度計の送信が当たる前記アンテナ照射域内の前記レーダ・ゲート視域をディザリングする工程と、
前記レーダ高度計でレーダ帰路サンプルを抽出する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、レーダ・レンジ・ゲート幅を供給する前記工程は、約２ナノ秒のレンジ・ゲート幅を供給する工程を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、レーダ帰路サンプルを抽出する前記工程は、アナログ・デジタル変換器（３２）で、各レーダ送信に追従するサンプルを抽出する工程を含み、前記サンプルは、高度遅延だけ、レーダ送信に追従する、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記レーダ・レンジ・ゲート位置をディザリングする前記工程は、前記アナログ・デジタル変換器（３２）に供給されるサンプリング・クロック（１４）をディザリングする工程を含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、サンプリング・クロック（１４）をディザリングする前記工程は、少なくとも１本のプログラム可能遅延線と、サンプリング・クロックと前記Ａ／Ｄ変換器（３２）に入力されるサンプリング・クロックとの間の多重遅延経路と、を実装する工程を含む、方法。
【請求項６】
レーダ高度計（１０）であって、
第１信号を変調するためのシーケンサ（２２）と、
前記シーケンサに接続され、前記変調された第１信号を含むレーダ信号を地表に送信するための送信機（２０）と、
前記変調された第１信号を含む地表からの反射レーダ信号を受信するための受信機（２８）と、
サンプリング・クロック（１４）と、
前記サンプリング・クロックに接続されたディザリング回路（１５）と、
前記受信機と前記ディザリング回路とに接続されたデジタイザ（３２）と、
を含み、
前記デジタイザは、前記変調された第１信号のデジタル・サンプルを作成し、
前記サンプリング・クロックと、前記ディザリング回路と、前記デジタイザとは、前記送信機が前記レーダ信号を送信するアンテナ照射域（１０２）よりも小さい視域（１４０）に対応するレーダ・レンジ・ゲート幅を供給し、且つ前記送信機が前記レーダ信号を送信する前記アンテナ照射域内の前記レーダ・レンジ・ゲートの位置をディザリングするレーダ・レンジ・ゲート機能の少なくとも一部を含む、レーダ高度計。
【請求項７】
請求項６に記載のレーダ高度計（１０）であって、前記デジタイザ（３２）は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含み、前記Ａ／Ｄ変換器は、約２ナノ秒のアパーチャ時間を含む、レーダ高度計。
【請求項８】
請求項６に記載のレーダ高度計（１０）であって、
プロセッサ（２４）を、
更に含み、
前記プロセッサは、前記アナログ・デジタル変換器の単一のサンプリング時間にほぼ等しい時間に設定された前記レーダ・レンジ・ゲート幅を前記デジタイザ（３２）に供給する、レーダ高度計。
【請求項９】
請求項６に記載のレーダ高度計（１０）であって、前記レーダ・レンジ・ゲートの位置をディザリングするため、前記ディザリング回路（１５）は、前記サンプリング・クロック（１４）からのサンプリング・クロック信号をディザリングするように構成され、前記ディザリングされたサンプリング・クロック信号は、前記デジタイザ（３２）に供給される、レーダ高度計。
【請求項１０】
請求項６に記載のレーダ高度計（１０）であって、
プロセッサ（２４）を、
更に含み、
前記レーダ・レンジ・ゲートの位置をディザリングするため、前記プロセッサは、前記ディザリング回路（１５）に、前記変調された第１信号のサンプリングを遅延又は促進させ、その結果、前記レーダ・ゲート位置が、レーダ送信間隔中にレーダ・パルスが約０．３０メートル（１フィート）伝播するのに要する時間をプラス又はマイナスして移動される、レーダ高度計。
【請求項１１】
レーダ・レンジ・ゲートの位置をディザリングするためのユニットであって、
サンプリング・クロック（１４）と、
前記サンプリング・クロックに接続されたディザリング回路（１５）と、
前記ディザリング回路に接続されたアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器（３２）と、
を含み、
前記Ａ／Ｄ変換器は、レーダ高度計（１０）の各送信に追従してサンプルを抽出し、サンプルが抽出される時間は、前記ディザリング回路によって、前記サンプリング・クロック・サイクルからディザリングされる、ユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のユニットであって、前記ディザリング回路（１５）は、少なくとも１本のプログラム可能遅延線と、前記サンプリング・クロックと前記デジタイザとの間の複数の選択可能な遅延経路と、を含む、ユニット。
【請求項１３】
請求項１１に記載のユニットであって、前記ユニットは、レーダ高度計（１０）に接続され、前記Ａ／Ｄ変換器（３２）によって抽出された前記ディザリングされたサンプルは、前記レーダ高度計用のレーダ・レンジ・ゲート幅を備える、ユニット。
【請求項１４】
レーダ高度計（１０）の動作方法であって、
（ａ）信号を地表に送信する工程と、
（ｂ）前記送信された信号を反射する域（１０２）よりも狭い地表の視域（１４０）に対応する幅を有するレーダ・レンジ・ゲート内で前記送信された信号の反射を受信する工程と、
（ｃ）前記送信された信号を反射する前記域内の前記レーダ・レンジ・ゲートの位置を移動する工程と、
（ｄ）工程（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す工程と、
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、反射を受信する前記工程は、前記レンジ・ゲート幅と等しいサンプル抽出アパーチャ時間を有するアナログ・デジタル変換器（３２）を利用して前記反射をサンプル抽出する工程を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記レーダ・レンジ・ゲートの位置を移動する前記工程は、前記Ａ／Ｄ変換器（３２）によってサンプルが抽出される時間をディザリングする工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、レーダ操作に関し、特に、ホバリング（ｈｏｖｅｒｉｎｇ）操作中に発生することがあるレーダ・フェージング（ｆａｄｉｎｇ）問題に対処するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行体は、ホバリング操作中に、高度を保つことができなければならない。このような飛行体の例は、ヘリコプタであり、このような操作の例は、レスキュー操作である。レーダ高度計は、このような飛行体内に、全体的なフライト制御システムの一部として、一般的に実装されている。これらの飛行体には、ホバリング高度を保持するためにフライト制御システムを利用しているものがあり、これらのフライト制御システムは、ホバリング操作中、信頼できるレーダ高度計の性能に依存している。
【０００３】
レーダ高度計は、一般に、電磁エネルギ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機を含んでおり、このアンテナは、その後、エネルギを送信ビームの形式で地表へと放射する。レーダからの送信ビームは、送信ビームを反射する（帰す）領域（例えば地表）を「照射する」と言われることがある。反射されたビーム（大地帰路）は、レーダ高度計の受信アンテナで受信され、高度を判定するために処理される。
【０００４】
レーダ帰路信号の位相キャンセルによる大地帰路フェージングは、ホバリング操作中によく発生する。レーダ送信パルスを反射する地表の一画が実際に、正味位相がゼロに加算される多数のレーダ・リターンを実際に反射すると、大地帰路フェージングが発生し、その結果、全レーダ帰路振幅がゼロになる。航空機が低高度で水平に移動していると、これらの大地帰路はフェードし、逆振幅ピークがむしろランダム且つ急激に生ずるので、統合された、又はフィルタに掛けられた最終結果は、レーダ高度計の性能に影響を及ぼさない。
【０００５】
しかし、水平運動が少ないか、又は全くないホバリング又はその他の高度維持操作では、大地帰路フェードは、無制限に続くことがある。少なくとも１つの結果は、レーダ高度計がトラックを破損し、中間高度をフライト制御システムに供給することがある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の概要）
１つの態様では、レーダ高度計における大地帰路レーダ・フェージングを抑止する方法が、提供される。この方法は、レーダ高度計からの送信によって照射されるアンテナ照射域よりも小さい域に対応するレーダ・ゲート幅を供給する工程と、レーダ高度計からの送信によって照射されるアンテナ照射域内のレーダ・ゲート視域をディザリングする工程と、レーダ高度計でレーダ帰路サンプルを抽出する工程と、を含んでいる。
【０００７】
別の態様では、大地帰路フェージングを抑止するように構成されたレーダ高度計が、提供される。レーダ高度計は、第１信号を変調するためのシーケンサと、シーケンサに接続され、変調された第１信号を含むレーダ信号を地表に送信するための送信機と、地表からの反射レーダ信号を受信するための受信機と、を含んでいる。受信されたレーダ信号は、変調された第１信号を含んでいる。レーダ高度計は更に、サンプリング・クロックと、サンプリング・クロックに接続されたディザリング回路と、受信機及びサンプリング・クロックに接続されたデジタイザと、を含んでいる。デジタイザは、変調された第１信号のデジタル・サンプルを作成する。サンプリング・クロックと、ディザリング回路と、デジタイザとは、送信機がレーダ信号を送信するアンテナ照射域よりも小さい視域に対応するレーダ・レンジ・ゲート幅を供給し、且つ送信機がレーダ信号を送信する照射域内のレーダ・レンジ・ゲートの位置をディザリングするレーダ・レンジ・ゲート機能の少なくとも一部を含んでいる。
【０００８】
更に別の態様では、レーダ・レンジ・ゲートの位置をディザリングするためのユニットが、提供される。このユニットは、サンプリング・クロックと、サンプリング・クロックに接続されたディザリング回路と、ディザリング回路に接続されたアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器と、を含んでいる。Ａ／Ｄ変換器は、レーダ高度計の各送信に追従してサンプルを抽出する。サンプルが抽出される時間は、ディザリング回路によって、サンプリング・クロック・サイクルからディザリングされる。
【０００９】
更に別の態様では、レーダ高度計の動作方法が、提供される。この方法は、信号を地表に送信する工程と、送信された信号を反射する域よりも狭い地表の視域に対応する幅を有するレーダ・レンジ・ゲート内で送信された信号の反射を受信する工程と、送信された信号を反射する域内のレーダ・レンジ・ゲートの位置を移動する工程と、を含んでいる。この方法は更に、上記の工程を繰り返す工程を含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、レーダ高度計１０の一実施形態を示したブロック図である。好適な実施形態では、レーダ高度計１０は、例えばヘリコプタのような飛行体に搭載される。以下に詳細に説明するように、レーダ高度計１０は、知られているレーダ・リターンの大地帰路フェージングの問題を生ずることなく、飛行体のホバリング及び維持操作の達成を可能にする効果的な機構を組み込んでいる。レーダ高度計１０は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２と、クロック１４と、ディザー回路１５と、送信アンテナ１８と、送信機２０と、シーケンサ２２と、プロセッサ２４と、受信アンテナ２６と、受信機２８と、中間周波数（ＩＦ）増幅器フィルタ２０と、デジタイザ３２と、メモリ３４と、を含んでいる。
【００１１】
送信機２０は、アンテナ１８を介してＲＦエネルギのパルスを送信する。一実施形態では、ＲＦエネルギは、シーケンサ２２によって作成されるパルス圧縮バイフェーズ符号化フォーマット（ｐｕｌｓｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｂｉ−ｐｈａｓｅ  ｃｏｄｅｄ  ｆｏｒｍａｔ）で変調される。送信機２０の出力電力は、プロセッサ２４によって閉ループ方式で制御される。送信機２０の出力電力は、不都合な放射信号傍受者により検知される公算を低くするために、プロセッサ２４によって最小限にされる。
【００１２】
アンテナ２６は、地表から反射されるレーダ信号を受信する。受信された信号は、増幅され、受信機２８によってＩＦへとミックスダウンされ、更にＩＦ増幅器フィルタ３０によって増幅され、帯域制限される。デジタイザ３２は、（ＩＦ）増幅器フィルタ３０から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３４に出力する。
【００１３】
シーケンサ２２は、（プロセッサ２４によって判定され、内部レンジ線３６でシーケンサ２２に伝達された）現在の高度遅延に対応する大地帰路サンプルを選択し、選択されたサンプルをメモリ３４からプロセッサ２４へと移す。次にプロセッサ２４は、送信パルスと予期されるパルス・リターンとの間の遅延に対応して、レンジにより接近して、又は更に遠ざかって次のサンプル・セットを抽出するべきかを判定する。プロセッサ２４は次に、新規の内部レンジ指令を作成し、これは、レーダ・レンジ・ゲートの移動と呼ばれることがある。その結果、閉ループ高度トラッキング・サーボが生ずるので、高度が変化すると、プロセッサ２４は、レンジ・トラッキング・エラーの基準を作成し、これは、シーケンサ２２にフィードバックされる内部レンジ指令を変更するために利用される。プロセッサ２４は、判定されたレンジから出力高度を生成する。
【００１４】
レーダ・レンジ（ｒａｎｇｅ）は、レーダ・パルスが送信アンテナから地表へと伝播し、ターゲット（例えば地表）から反射し、次にレーダ・リターン信号として受信アンテナ２６まで帰るために要する時間を利用して判定される。デジタイザ３２へと組み込まれたレーダ・レンジ・ゲート（ｇａｔｅ）は、基本的に、リターン信号の選択されたサンプルだけが処理されるのを許容するスイッチである。ある場合では、「レンジ・ゲート」は、ゲーティング期間中に限定された長さの時間だけ閉鎖されることができるスイッチを意味するが、デジタル信号処理の場合では、レンジ・ゲートは、ゲーティング期間内に抽出された個別サンプルに対応する。リターン信号は、スイッチが閉鎖される時点までレンジ・ゲートを通過することができない。例えば、レーダ・レンジ・ゲートが、３０４．８０メートル（１０００フィート）の直距離（ｓｌａｎｔ  ｒａｎｇｅ）に設定された場合、レンジ・ゲートは、送信後、（約３０４．８０メートル（１０００フィート）を伝播するレーダ信号に対応する時間である）２マイクロ秒待機し、その後、サンプリングされたリターン信号が通過できるように閉じられる。スイッチが閉じられる時間は、ゲート幅（ｇａｔｅ  ｗｉｄｔｈ）と呼ばれる。プロセッサ２４内のレンジ・プロセッサは、デジタイザ３２内のレンジ・ゲートの直距離を設定する役割を担う。
【００１５】
地表に向けて送信された各レーダ・パルスは、アンテナ照射域によって囲まれた地形の広がりによって、より幅広い信号として帰路する。デジタイザ３２は、レーダ信号が送信された後、（レーダ・レンジに対応する）ゲートの時間位置をタイムマークするシーケンサ２２からの指令でサンプリング及びデジタル化を開始する（ゲーティング機能を効果的に実行する）。次にデジタイザ３２は、サンプルをメモリ３４に出力し、これは、上記のレーダ・レンジ・ゲート機能を実行するためにプロセッサ２４によってアクセスされる。地表上の最も近い、若しくは一般に最も高い地点を特定するために、エネルギを有する最も近い、又は最も早いサンプルが特定されなければならない。
【００１６】
デジタイザ３２は、ゲート制御されたサンプルをメモリ３４に出力し、そこでサンプルは、プロセッサ２４内のレンジ処理機能によって最終的に処理される。閉ループ・レンジ処理機能は、メモリ３４から受け取ったサンプルに関して質問し、リターンの前縁（例えばエネルギを有する最初のサンプル）のゲート位置を追跡する。エネルギを有する最初のサンプルが得られた送信時間に対するサンプル数、又は時点は、そのレーダ送信にとって最も近いターゲットへの直距離と呼ばれる。プロセッサ２４内のレンジ処理機能は、プロセッサ２４内のレーダ・レンジ・ゲート機能を適宜の直距離に設定する。好適な実施形態では、レンジ処理機能は、メモリ３４を介してデジタイザ３２から受け取ったサンプルの質問を、以前の高度計算によって算定された履歴平均高度に対応する時点で開始する。次に、レンジ処理機能は、非ゼロ・エネルギを有する最初のサンプルが特定されるまで、レンジ・ゲートを、内部へと又は時間的に早く、移動させる。
【００１７】
一実施形態では、ディザリング回路１５と、レーダ受信機２８と、デジタイザ３２と、メモリ３４と、プロセッサ２４とは、レーダ高度計１０内に狭いレンジ・ゲート生成器を形成する。一実施形態では、デジタイザ３２は、高速Ａ／Ｄ変換器であり、これは、各レーダ・パルス送信に追従するサンプルであって、プロセッサ２４によって判定され、シーケンサ２２によってデジタイザ３２に供給されるレーダ遅延時間（若しくはレーダ・レンジ）におけるサンプルを抽出する。大地帰路フェージングが発生することがある低高度では、シーケンサ２２は、レンジ・ゲート生成器のゲート幅を単一のサンプル幅に等しい幅に設定し、その結果、ゲート幅は、２ナノ秒（レーダ信号が約０．３０メートル（１フィート）又は１レーダ・フィート伝播するのに要する時間）になる。極めて狭いゲートが、１００ＭＨｚのＡ／Ｄ変換器の約２ナノ秒のアパーチャ時間（単一のサンプルを抽出するのに要する実時間）によって生成される。大地帰路フェージングが発生する公算がないより高い高度では、レーダ受信機２８のデューティサイクルを高めて、より高い高度で必要な感度を増強するために、ゲート幅は、２ナノ秒のサンプル幅（１００ＭＨｚのアパーチャ時間）の何倍にも拡大される。
【００１８】
送信パルス及びレンジ・ゲート制御に関するレーダ高度計１０の動作を、図２から図７を参照して更に説明する。図２は、例えばヘリコプタ１００が体験するような低高度ホバリングでのレーダ高度計の動作を示している。約６．１０メートル（２０フィート）のホバリング高度では、代表的には５０°の送信アンテナ・ビームからのレーダ送信パルスによって、レーダ送信パルス（例えばレーダ送信ビーム）の一部を受信する直径約５．６７メートル（１８．６フィート）のアンテナ・ビーム照射域（ａｎｔｅｎａ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ａｒｅａ）１０２が、生ずる。しかし、一般に使用されている２０ナノ秒のレンジ・ゲート幅を有するレーダ高度計を使用すると、レーダ・リターンは、直径が約１３．７２メートル（４５フィート）の視域（ｖｉｅｗｉｎｇ  ａｒｅａ）を有するレンジ・ゲート域１０４から処理される結果となる。アンテナ・ビーム照射域１０２がレンジ・ゲート視域１０４よりも狭いことは、大地帰路フェージングの原因になる。その理由は、ゲート制御された視域は、アンテナ照射された域より広いが、ゲート期間中に得られるエネルギは、アンテナ照射域からのエネルギのみであるからである。ゲート位置が移動されると、又は定位置でややディザリングされると、同じ照射域がサンプリングされる。言い換えると、何も変化せず、フェードが存在していたなら、フェードは、依然として存在する。
【００１９】
図３に示すように、アンテナ・ビーム照射域１０２及びレンジ・ゲート視域１０４の直径は、２０ナノ秒幅（１０レーダ・フィート幅）の代表的な最小レンジ・ゲートと、レーダ・レンジ・ゲート及びレーダ・アンテナ・ビームとの関係を表しており、更に、ホバリング及びレスキュー操作における代表的な高度である６．１０メートル（２０フィート）の高度に基づいている。このような代表的なホバリング条件では、また、上記のように、レンジ・ゲート域１０４は、直径が約１３．７２メートル（４５フィート）であり、これは、幅が２０ナノ秒（１０レーダ・フィート）のレンジ・ゲートと高度６．１０メートル（２０フィート）にある地形との交差によって照射される域である。従って、レンジ・ゲート域１０４は、明確に、６．１０メートル（２０フィート）の高度にあるレーダ高度計１０から、代表的には５０°の送信アンテナ・ビームによって照射される域である直径５．６７メートル（１８．６フィート）のアンテナ・ビーム照射域１０２の外側にある。
【００２０】
図２及び図３は、低高度で、更に、現在レーダ高度計に組み込まれている最小のレンジ・ゲート幅で、大地帰路フェードが、レーダ・レンジ・ゲートの移動によって除去することができないことを示している。その理由は、公知の高度計に現在組み込まれている最も狭いレンジ・ゲート幅は、依然として、アンテナ・ビーム照射域１０２によって照射される域よりも直径が大幅に大きいレンジ・ゲート視域１０４を有しているからである。
【００２１】
図４は、例えばレーダ高度計１０からの送信パルス１１０と、各送信パルス１１０間の遅延とを示している。サンプル１１２によって示されているように、レーダ・レンジ・ゲートは、ほぼ、レーダ送信パルスの反射１１４がレーダ高度計１０の受信アンテナ２６によって受信される時間である時間に設定されている。レーダ高度計内にデジタイザとして使用されるのに充分なダイナミック・レンジを有する公知のＡ／Ｄ変換器は、約１００ＭＨｚの最大クロック・サンプル速度で動作する。図４に示されているように、１００ＭＨｚのサンプル抽出間隔１１６は、サンプル間が１０ナノ秒（即ち５レーダ・フィート）である。次に、１００ＭＨｚのサンプル抽出間隔１１６により、１．５２メートル（５フィート）のゲート位置解像度が生ずる。１００ＭＨｚのサンプル抽出間隔１１６を参照すると、サンプル１１２に先行し追従するサンプル１１８及び１２０が抽出される時間（ゲート位置）をディザリングすることによって他のサンプルを抽出可能である、個々のサンプル間の間隔が存在することが分かる。本明細書で用いられる用語「ディザリング」は、ある時点の周囲のレンジ・ゲートの位置（視域）を飛び越える（ｈｏｐｐｉｎｇ）ことを意味している。
【００２２】
レーダ・レンジ・ゲート内の個々のサンプルは、プロセッサ２４内の前述のレーダ処理機能によって得られるレーダ高度遅延によって遅延され、最小有効レンジ・ゲート幅は、Ａ／Ｄ変換器（デジタイザ３２）のサンプル抽出アパーチャ時間である。しかし、一実施形態では、プロセッサ２４は、レーダ・レンジ・ゲート位置の視域をディザリングする機能を含んでおり、これは、ゲート・パッチ（ｐａｔｃｈ）と呼ばれることがある。レンジ・ゲート視域のディザリングの代表的な一実施形態では、レーダ・レンジ・ゲート視域は、各々のレーダ送信で異なるゲート・パッチを得るために、レーダ・パルスがレーダ送信パルス間隔中に０．３０メートル（１フィート）伝播するのに要する時間をプラス又はマイナスして移動される。従って、ディザリングによって、所望の位置の周囲に極めて迅速なレンジ・ゲートの移動がなされ、大地帰路フェージングの作用が軽減又は除去される。何故ならば、ゲート視域は、新規にディザリングされた各ゲート位置で異なるが、依然として、アンテナ照射域内にあるからである。
【００２３】
約０．３０メートル（１フィート）だけディザリングされたゲート位置は、一実施形態では、ディザー回路１５によって提供され、ディザー回路１５は、デジタイザ３２に提供されるサンプリング・クロック１４をディザリングする（全て図１に示されている）。一実施形態では、ディザー回路１５は、プログラム可能遅延線であり、又、代替実施形態では、ディザー回路１５は、複数の選択可能な遅延経路を含んでいる。５００ＭＨｚのサンプル周波数で動作する、レーダ高度計が必要とするダイナミック・レンジを有するＡ／Ｄ変換器が入手可能となることが予測され、それによって２ナノ秒（１レーダ・フィート）のサンプルング間隔を得ることが可能である。このようなＡ／Ｄ変換器を使用する場合、ディザリング機能は、プロセッサ２４によって得られるので、ディザー回路１５は、不要になる。レーダ・レンジ・ゲート位置をディザリングするための工程は、図５、図６、及び図７を参照して更に説明される。
【００２４】
図５及び図６は、極めて狭く、ディザリングされることが可能なレーダ・レンジ・ゲートを、図１に関連して記載したレーダ高度計１０に組み込んだ場合に生ずる結果を示している。図示のように、ヘリコプタ１００は、前述のように約５．６７メートル（１８．６フィート）のアンテナ・ビーム照射域１０２を提供する。しかし、約２ナノ秒（１レーダ・フィート）の極めて狭いレーダ・レンジ・ゲート幅を組み込むことによって、直径１．９５メートル（６．４フィート）のレンジ・ゲート視域１４０が、得られる。レンジ・ゲート視域１４０は、充分、５．６７メートル（１８．６フィート）のアンテナ・パッチ１０２内にある。レンジ・ゲート視域１４０が相当狭いので、図示のように、ディザー回路１５の実装によって、アンテナ・ビーム照射域１０２を生成するアンテナ・ビーム内の複数の位置に、レンジ・ゲート視域１４０を移動するための相当のスペースがある。図５には、５つの別個のレンジ・ゲート視域１４０を図示しているが、大地帰路フェージングの問題に対処するため、レンジ・ゲート視域１４０は、サンプルごとに僅かに移動させるだけでよく、実際に以前のサンプル域と部分的に重複してもよいことが理解されよう。加えて、アンテナ・ビーム照射域１０２内で、５つ未満、又は５つ以上のレンジ・ゲート視域１４０を得ることが可能である。
【００２５】
レーダ大地帰路フェージングに対する上記の解決は、充分に狭い寸法のレンジ・ゲートを生成して、レンジ・ゲート視域１４０をアンテナ・ビーム照射域１０２よりも相当小さくさせるシステム及びこれに対応する方法である。フェードの発生が始まった時に、このレンジ・ゲート視域１４０をアンテナ・ビーム照射域１０２内で迅速に移動させることによって、僅かに異なる照射パッチ（レンジ・ゲート視域１４０）が発生し、以前の大地帰路とは異なる位相関係を生じさせ、その結果、大地帰路フェードは、僅かであるか、全くなくなる。
【００２６】
レーダ高度計１０内に狭いレンジ・ゲート生成器及びディザー回路１５（図１に示す）を実装することによって、代表的にはホバリング中に発生する大地帰路フェージングの問題に対する簡単ではあるが効果的な解決方法が、得られる。一実施形態では、デジタイザ３２（図１に示す）内の高速アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器は、各レーダ・パルスの送信に続くレンジ・ゲート視域１４０の単一のサンプルを抽出する。サンプルの抽出は、プロセッサ２４内の公知のレーダ追跡機能によって得られるレーダ高度遅延によって、遅延される。従って、効果的なレーダ・ゲート幅は、Ａ／Ｄ変換器のサンプル抽出アパーチャ時間である。高速Ａ／Ｄ変換器のアパーチャ時間は、２ナノ秒未満、即ち約０．３０メートル（１フィート）のレーダ・ゲート幅である。プロセッサ２４は、更に、レーダ・レンジ・ゲート視域をディザリングする機能をも含んでいる。ゲート視域をディザリングする（サンプリング・クロックをＡ／Ｄ変換器のサンプリング・クロック入力へとディザリングする）ことによって、レーダ・リターンは、アンテナ・ビーム照射域１０２内の異なる位置でサンプル抽出され、大地帰路フェージングの作用が除去される。
【００２７】
図７は、更に、ゲート位置のディザリングを示している。波形１５０は、レンジ・ゲートのディザリングを組み込んでいない高速Ａ／Ｄ変換器を使用したレーダ高度計用のレーダ・レンジ・ゲートを示している。パルス１５２は、幅が約２ナノ秒であり、発生間隔は均等である。例えばパルス１５２は、１００マイクロ秒毎に発生する。波形１５４は、高速Ａ／Ｄ変換器を使用し、上記のレンジ・ゲートのディザリングを実施するレーダ高度計１０用のレンジ・ゲートも示している。パルス１５６のパルス間隔は、２ナノ秒であるが、これは、時間的にパルス１５２と一致する。しかし、パルス１５８は、レーダ高度計１０内で約２ナノ秒だけディザリングされており、従って、パルス１５８は、第２のパルス１５２の約２ナノ秒前に発生する。パルス１６０は、パルス１５８から、約４ナノ秒だけディザリングされている。従って、パルス１６０は、対応する第３のパルス１５２の約２ナノ秒後に発生する。パルス１５８及び１６０に関して図示したディザリングと同様にレーダ・ゲート・パルスをディザリングすることによって、レーダ送信パルスを反射するアンテナ照射域内の異なる視域が、サンプル抽出され、大地帰路フェージングは、大幅に低減され、又は除去される。
【００２８】
上述の方法及び装置を、レーダ高度計に組み込むことによって、代表的にはホバリング、又は同類の操縦中に体験される大地帰路フェージングの公知の問題を克服可能である。従って上述の改良が、既存のレーダ高度計によって提供される安全機構に追加される。
【００２９】
本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明は、特許請求の範囲の趣旨及び範囲内で修正して実施できることが、当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】レーダ高度計のブロック図である。
【図２】レーダ高度計用のレーダ・レンジ・ゲート域に対するアンテナ・ビーム域を示す図面である。
【図３】図２のアンテナ・ビーム域及びレーダ・レンジ・ゲート域の側面図である。
【図４】送信パルス及び大地帰路に対するレーダ・レンジ・ゲート・パルスを示す図面である。
【図５】狭められたレーダ・レンジ・ゲート域に対するアンテナ・ビーム域を示す図面である。
【図６】図５の１つの狭められたレーダ・レンジ・ゲート域及びアンテナ・ビーム域の側面図である。
【図７】レーダ・レンジ・ゲート・パルスのディザリングを示す図面である。
【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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【国際調査報告】
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