(57)【要約】【課題】軽量かつコンパクトな構成でデータリンク機能とレーダー機能とを好適に両立させる。【解決手段】アンテナ装置１０は、無人機１に搭載され、データリンク用の信号及びレーダー用の電波を選択的に生成する送信機１４と、アンテナ方向を変更可能なように可動式に構成され、データリンク用の信号とレーダー用の電波とのいずれも送受信可能なフェーズドアレイ方式のアンテナ１１とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機に搭載された航空機用アンテナ装置であって、
データリンク用の信号及びレーダー用の電波を選択的に生成する送信機と、
アンテナ方向を変更可能なように可動式に構成され、データリンク用の信号とレーダー用の電波とのいずれも送受信可能なフェーズドアレイ方式のアンテナと、
を備えることを特徴とする航空機用アンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナは、
常態でデータリンク機能状態とされてデータリンク先の方向に向けられ、
レーダー機能時に、データリンク先の方向からレーダー探知方向側に向きを変更されて、レーダー用の電波を放射させることを特徴とする請求項１に記載の航空機用アンテナ装置。
【請求項３】
前記送信機が、互いに同じ周波数のデータリンク用の信号とレーダー用の電波とを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の航空機用アンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナを介してデータリンク用の受信信号を受信するデータリンク用受信機と、
前記アンテナを介してレーダー用の反射波を受信するレーダー用受信機と、
をさらに備え、
前記送信機が生成するデータリンク用の信号及びレーダー用の電波の周波数と、前記データリンク用受信機が受信する受信信号の周波数とが互いに異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の航空機用アンテナ装置。
【請求項５】
前記レーダーが気象レーダーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の航空機用アンテナ装置。
【請求項６】
前記航空機が無人航空機であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の航空機用アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に搭載される航空機用アンテナ装置に関し、特に、軽量かつコンパクトな構成でデータリンク機能とレーダー機能とを好適に実現するのに有用な技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来、特に小型の無人機などの航空機では、主に搭載スペースや重量の点から、気象用などのレーダーを搭載することが困難であった。
そこで、例えば特許文献１に記載の技術では、通信用のアンテナと送信機を利用して、放射した通信波の反射波を受信し、この反射波と送信モニタ信号との相関処理により信号強度が時間的に集中した信号を取得することで、目標物についての方位や距離を検出している。この技術によれば、通信用のアンテナと送信機をレーダー用にも兼用することができ、レーダー用のアンテナと送信機を搭載する必要なくレーダー機能を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４０９７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、アンテナの方向制御の点で、通信（データリンク）機能とレーダー機能とを好適に両立させることができない。
すなわち、データリンク用のアンテナが常態でリンク先の地上設備を向いている一方で、レーダー用のアンテナは電波照射時に目標探知方向（例えば機体前方）へ向ける必要がある。そのため、単純に通信用のパラボラアンテナやブレードアンテナなどをレーダー用として用いただけでは、アンテナ用途をデータリンク用とレーダー用とに切り替える際に、アンテナの方向を変更する時間が比較的に長く掛かってしまう。その結果、データリンクが途切れたり、好適にレーダー探知できなかったりするおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、軽量かつコンパクトな構成でデータリンク機能とレーダー機能とを好適に実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、航空機に搭載された航空機用アンテナ装置であって、
データリンク用の信号及びレーダー用の電波を選択的に生成する送信機と、
アンテナ方向を変更可能なように可動式に構成され、データリンク用の信号とレーダー用の電波とのいずれも送受信可能なフェーズドアレイ方式のアンテナと、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の航空機用アンテナ装置において、
前記アンテナは、
常態でデータリンク機能状態とされてデータリンク先の方向に向けられ、
レーダー機能時に、データリンク先の方向からレーダー探知方向側に向きを変更されて、レーダー用の電波を放射させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の航空機用アンテナ装置において、
前記送信機が、互いに同じ周波数のデータリンク用の信号とレーダー用の電波とを生成することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の航空機用アンテナ装置において、
前記アンテナを介してデータリンク用の受信信号を受信するデータリンク用受信機と、
前記アンテナを介してレーダー用の反射波を受信するレーダー用受信機と、
をさらに備え、
前記送信機が生成するデータリンク用の信号及びレーダー用の電波の周波数と、前記データリンク用受信機が受信する受信信号の周波数とが互いに異なることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の航空機用アンテナ装置において、
前記レーダーが気象レーダーであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の航空機用アンテナ装置において、
前記航空機が無人航空機であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、データリンク用の信号及びレーダー用の電波が送信機で選択的に生成されてアンテナから放射（送信）されるとともに、これらデータリンク用の信号及びレーダー用の電波（反射波）がアンテナにより受信される。これにより、データリンク用とレーダー用とで個別に送信機とアンテナを備える必要のない軽量かつコンパクトな構成で、データリンク機能をレーダー機能とを実現することができる。
また、アンテナは、アンテナ方向（指向方向）を変更可能なように可動式に構成されたフェーズドアレイ方式のアンテナであるので、データリンク先の方向側を向きつつ、この方向とは異なる方向へレーダー用の電波を放射することができる。そのため、単純に通信用のアンテナをレーダー用として用いていた従来に比べ、アンテナ用途をデータリンク用とレーダー用とに切り替える際におけるアンテナ方向の変更時間を短縮することができる。
したがって、軽量かつコンパクトな構成で、データリンク機能とレーダー機能とを好適に両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における無人機と地上局とを示す概念図である。
【図２】実施形態におけるアンテナ装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る航空機用アンテナ装置を、無人機（無人航空機）に搭載されたアンテナ装置に適用した場合の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
＜構成＞
図１は、本実施形態における無人機１とその飛行を制御する地上局２とを示す概念図であり、図２は、無人機１が備えるアンテナ装置１０の機能構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、無人機１は、例えば気象レーダーなどのレーダー機能を備えるとともに、地上局２との間にデータリンクを構築している。地上局２は、無人機１との通信が可能なデータリンク送受信機２１と、レーダー表示器２２とを備えており、データリンクを通じて無人機１から送られたレーダー探知結果がレーダー表示器２２に表示されたりするようになっている。
この無人機１は、レーダー機能とデータリンク機能を実現するアンテナ装置１０を備えている。
【００１７】
図２に示すように、アンテナ装置１０は、アンテナ１１と、データリンク用受信機１２と、レーダー用受信機１３と、送信機１４と、システム制御装置１５とを備えて構成されている。
なお、図２では、システム制御装置１５から他の機能部への制御ラインを破線で示し、それ以外の制御ラインを実線で示している。
【００１８】
アンテナ１１は、データリンク用とレーダー用とを兼ねるものである。このアンテナ１１は、その向き（すなわち指向方向。以下、「アンテナ方向」という。）を変更可能なように可動式に構成されている。また、アンテナ１１は、フェーズドアレイ型のアンテナであり、その向きに対してビーム方向を所定範囲内で変更可能となっている。
【００１９】
データリンク用受信機１２及びレーダー用受信機１３は、データリンク用とレーダー用との２つの受信経路を電気的に分離するアンテナ共用器（ダイプレクサ）１１１を介してアンテナ１１と接続されており、より詳しくは、受信経路切替スイッチ１１２を介してアンテナ共用器１１１に接続されている。なお、アンテナ共用器１１１は、アンテナ１１の素子アンテナ（図示省略）ごとに設けられていてもよい。
このうち、データリンク用受信機１２は、データリンク受信用の周波数ｆ１の電波（データリンク信号）を受信する。受信された信号は、データリンク用デコーダ１６により復号化されてから、システム制御装置１５に出力される。
レーダー用受信機１３は、データリンク受信用とは異なるレーダー用の周波数ｆ２の電波（パルス反射信号）を受信する。受信された信号は、レーダー信号処理部１７によりドップラー処理等の必要な処理がなされてから、システム制御装置１５に出力される。
【００２０】
送信機１４は、データリンク用とレーダー用とを兼ねるものであり、周波数ｆ２の電波をデータリンク用又はレーダー用として選択的に生成して送信する。
より詳しくは、送信機１４は、送信経路切替スイッチ１４１を介してレーダーパルス発生器１８及びデータリンク用エンコーダ１９と接続されている。そしてレーダー用のときには、送信機１４は、レーダーパルス発生器１８に接続され、当該レーダーパルス発生器１８で生成されたレーダーパルス信号を変調・増幅等してアンテナ１１へ出力する。一方、データリンク用のときには、送信機１４は、データリンク用エンコーダ１９に接続され、当該データリンク用エンコーダ１９で符号化された無人機１の機体情報（機体の位置や速度や姿勢、搭載画像センサで取得した画像など）が載った信号を増幅等してアンテナ１１へ出力する。
【００２１】
システム制御装置１５は、アンテナ装置１０の各部の動作を制御する。具体的に、システム制御装置１５は、アンテナ１１を動作制御してアンテナ方向や放射ビーム方向を制御したり、受信経路切替スイッチ１１２や送信経路切替スイッチ１４１の切替制御をしたりする。なお、システム制御装置１５は、アンテナ装置１０以外の無人機１の各部を制御するものであってもよい。
【００２２】
＜アンテナ装置の動作＞
続いて、アンテナ装置１０の動作について説明する。
【００２３】
［データリンク機能時］
まずデータリンク機能時におけるアンテナ装置１０の動作について説明する。アンテナ装置１０は、常態で、データリンク通信を行うデータリンク機能状態となっている。
このデータリンク機能時には、まずシステム制御装置１５は、受信経路切替スイッチ１１２を制御してアンテナ１１とデータリンク用受信機１２とを接続させるとともに、送信経路切替スイッチ１４１を制御して送信機１４とデータリンク用エンコーダ１９とを接続させる。そして、システム制御装置１５は、アンテナ１１の向き（アンテナ方向）が地上局２の方向を向いた状態を維持するように、アンテナ１１の動作を制御する。
【００２４】
この状態で、システム制御装置１５は、例えば無人機１の機体情報やレーダー探知結果等が載った周波数ｆ２のデータリンク信号を、データリンク用エンコーダ１９で符号化し、送信機１４で増幅等してアンテナ１１へ出力する。そして、このデータリンク信号はアンテナ１１から地上局２に向けて放射される。
一方、地上局２から送信された周波数ｆ１の電波（データリンク信号）は、アンテナ１１で受信され、データリンク用デコーダ１６により復号化されて、システム制御装置１５に出力される。システム制御装置１５は、送信されてきた指令信号等に従って、アンテナ装置１０を含む無人機１の各部を制御する。
これらのデータリンク信号の送受信は、同時に行われる。
【００２５】
［レーダー機能時］
次に、レーダー機能時におけるアンテナ装置１０の動作について説明する。
【００２６】
レーダー機能時には、まずシステム制御装置１５は、受信経路切替スイッチ１１２を制御してアンテナ１１とレーダー用受信機１３とを接続させるとともに、送信経路切替スイッチ１４１を制御して送信機１４とレーダーパルス発生器１８とを接続させる。
【００２７】
そして、システム制御装置１５は、例えばアンテナ１１の向き（アンテナ方向）を所望のレーダー探知方向（例えば機体前方）側に向け、レーダーパルス発生器１８で生成して送信機１４で変調・増幅等した周波数ｆ２のレーダーパルス信号をアンテナ１１へ出力する。このレーダーパルス信号は、アンテナ１１から所望のレーダー探知方向に向けて放射される。このとき、アンテナ１１がフェーズドアレイ方式のアンテナであるため、アンテナ方向とは異なる方向へレーダー用の電波を放射することができる。
反射されてきたパルス反射信号は、アンテナ１１を介してレーダー用受信機１３で受信され、レーダー信号処理部１７によりドップラー処理等の処理がなされてシステム制御装置１５に出力される。システム制御装置１５は、パルス反射信号に基づいて、探知目標の距離やサイズ等を算出する。
これらのレーダー波の送受信は、例えば時分割で行われる。
【００２８】
このように、アンテナ装置１０では、常態でデータリンク機能状態とされてアンテナ１１が地上局２の方向に向けられ、地上局２とのデータリンク通信が行われている。そして、レーダー機能時にのみアンテナ１１がレーダー探知方向側（例えば、地上局２の方向とレーダー探知方向との間）に向けられて、レーダー波が放射される。但し、所望のレーダー探知方向によっては、アンテナ１１は向きを変更しなくとも（地上局２の方向を向いたままでも）よい。
つまり、アンテナ装置１０では、アンテナ１１をレーダー用として利用する際に、その向きをレーダー探知方向に完全に向けなくとも、当該レーダー探知方向にレーダー波を放射させることができる。そのため、アンテナ用途をデータリンク用とレーダー用とに切り替える際におけるアンテナ方向の変更時間、すなわちアンテナ１１が地上局２の方向を向いていないロックオフ時間を短くし、データリンクの切断時間を短縮することができる。
【００２９】
＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、データリンク用の信号及びレーダー用の電波が送信機１４で選択的に生成されてアンテナ１１から放射（送信）されるとともに、これらデータリンク用の信号及びレーダー用の電波（反射波）がアンテナ１１により受信される。これにより、データリンク用とレーダー用とで個別に送信機とアンテナを備える必要のない軽量かつコンパクトな構成で、データリンク機能をレーダー機能とを実現することができる。なかでも特に送信機を共用化することにより、消費電力や発熱量を低減することができる。
また、アンテナ１１は、アンテナ方向（指向方向）を変更可能なように可動式に構成されたフェーズドアレイ方式のアンテナであるので、データリンク先の方向側を向きつつ、この方向とは異なる方向へレーダー用の電波を放射することができる。そのため、単純に通信用のアンテナをレーダー用として用いていた従来に比べ、アンテナ用途をデータリンク用とレーダー用とに切り替える際におけるアンテナ方向の変更時間を短縮することができる。
したがって、軽量かつコンパクトな構成で、データリンク機能とレーダー機能とを好適に両立させることができる。ひいては、無人航空機などの小型の航空機においても、データリンク機能とレーダー機能とを好適に実現することができる。
【００３０】
また、送信機１４が、互いに同じ周波数のデータリンク用の信号とレーダー用の電波とを生成するので、これらの周波数が異なる場合に比べて、消費電力や発熱量を低減することができる。
【００３１】
＜変形例＞
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、無人機１が地上局２との間にデータリンクを構築していることとしたが、無人機１（アンテナ装置１０）のデータリンク先は地上局でなくともよい。
また、データリンクを通じて無人機１からレーダー探知結果が地上局２に送信されることとしたが、データリンクを通じて無人機１から送信される情報が特に限定されないことは勿論である。
【００３３】
また、無人機１のレーダー用途は気象用（気象レーダー）に特に限定されない。
また、アンテナ装置１０は、無人機（無人航空機）用に限定されず、有人の航空機用であってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１      無人機
２      地上局
１０    アンテナ装置
１１    アンテナ
１２    データリンク用受信機
１３    レーダー用受信機
１４    送信機
１５    システム制御装置
ｆ１    周波数（データリンク受信用周波数）
ｆ２    周波数（データリンク送信用／レーダー用周波数）
【図１】
2019152526.tif 000003
【図２】
2019152526.tif 000004