(57)【要約】【課題】簡単な構成で、精測進入レーダ装置における送受信器の故障を検出する。【解決手段】本発明の精測進入レーダ装置は、第１の切換えスイッチ２と第２の切換えスイッチ５を個別に切換え可能な制御器８Ａを備えたので、方位空中線部３で送信したレーダ送信信号の目標（９）反射信号を高低空中線部４で受信したり、反対に高低空中線部４で送信したレーダ送信信号の目標反射信号を方位空中線部３で受信する。  そこで、方位空中線部３の送受信器３ａ，３ｄと高低空中線部４の送受信器４ａ，４ｄとは、構造及び機能が同等に形成されることから、制御器８Ａによる同一目標物（ターゲット）９に対する送受信器３ａ，３ｄ、４ａ，４ｄの組み合わせ構成による受信信号レベルの観測値と、正常であるとされる基準レベル（許容限度）との比較から、簡単な構成で、送受信器３ａ，３ｄ、４ａ，４ｄの異常、あるいは故障の有無を検出できる。【選択図】  図１
2008014763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方位送信器と方位受信器に接続の送受切換え器を介して方位アンテナからレーダ送信信号を空間に放射可能な方位空中線部と、高低送信器と高低受信器に接続の送受切換え器を介して高低アンテナからレーダ送信信号を空間に放射可能な高低空中線部とからなる精測進入レーダ装置において、
前記方位送信器及び前記高低送信器と、前記レーダ送信信号を生成する信号発生器との間に接続され、前記信号発生器からのレーダ送信信号を前記方位送信器または前記高低送信器に選択的に供給可能な第１の切換えスイッチと、
前記方位受信器及び前記高低受信器に接続され、前記方位アンテナ及び前記高低アンテナを介して受信された前記レーダ送信信号の目標反射信号を選択的に切換え導出可能な第２の切換えスイッチと、
この第２の切換えスイッチに接続され、切換え導出された前記目標反射信号の信号レベルを検出可能な検出器と、
この検出器で検出される前記目標反射信号の基準信号レベルが、前記第１の切換えスイッチの切換え操作及び前記第２の切換えスイッチの切換え操作の組み合わせに対応して予め記憶された基準値テーブルと、
この基準値テーブルに記憶された基準信号レベルと、前記第１の切換えスイッチの切換え操作及び前記第２の切換えスイッチの切換えによる組み合わせに基づき前記検出器により検出された信号レベルとを比較する比較器と、
前記第１及び第２の各切換えスイッチを個別に制御可能な制御器と
を具備することを特徴とする精測進入レーダ装置。
【請求項２】
前記基準信号レベルは、前記方位空中線部及び前記高低空中線部が正常に動作して前記目標反射信号が受信されたと看做すことができる限度値を示したものであることを特徴とする請求項１に記載の精測進入レーダ装置。
【請求項３】
前記方位アンテナ及び高低アンテナは、電子走査アンテナで構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の精測進入レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方位面内をビーム走査する方位アンテナと、垂直面内をビーム走査する高低アンテナを有し、交差する方向にビームを走査して航空機等の位置を検出する精測進入レーダ（ＰＡＲ：Precision Approach Radar）装置の故障検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛来する航空機等を捕捉し、滑走路の至近距離まで誘導するために、精測進入レーダ（Precision Approach Radar）装置が用いられる。
【０００３】
図４は、従来の精測進入レーダ装置を示した構成図である。
【０００４】
すなわち、送信信号発生部１で生成されたレーダ送信信号は、第１の切換えスイッチ２を介して方位（ＡＺ:アジマス）空中線部３と高低（ＥＬ:エレベーション）空中線部４に供給され、空間に放射される。
【０００５】
方位空中線部３は、方位送信器３ａと、方位送信器３ａに接続されたサーキュレータからなる送受切換え器３ｂと、送受切換え器３ｂに接続された方位アンテナ３ｃ及び方位受信器３ｄとで構成されている。
【０００６】
高低空中線部４は、同様に、高低送信器４ａと、高低送信器４ａに接続されたサーキュレータからなる送受切換え器４ｂと、送受切換え器４ｂに接続された高低アンテナ４ｃ及び高低受信器４ｄとで構成されている。
【０００７】
方位空中線部３の方位受信器３ｄ、及び高低空中線部４の高低受信器４ｄの各出力は第２の切換えスイッチ５を介して、信号処理部６に供給されるように接続されている。
【０００８】
方位受信器３ｄと高低受信器４ｄに接続され第２の切換えスイッチ５は、第１の切換えスイッチ２と同期した切換え操作により、方位アンテナ３ｃ及び高低アンテナ４ｃを介して受信されたレーダ送信信号の目標反射信号を、選択的に信号処理部６に供給する。
【０００９】
信号処理部６は、第２の切換えスイッチ５を介して、方位受信器３ｄまたは高低受信器４ｄで受信された目標反射信号をＡ／Ｄ変換するとともに、ディジタル信号を検波し、表示器７に供給表示するので、捕捉された航空機等の位置を視認することができる。
【００１０】
制御部８は、第１及び第２の切換えスイッチ２，５を制御し、方位面内をビーム走査する方位アンテナ３ｃを介したレーダ送信信号の送受信と、垂直面内をビーム走査する高低アンテナ４ｃを介したレーダ送信信号の送受信との切換え操作を行う。
【００１１】
図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ制御部８による、上記説明の第１及び第２の切換えスイッチ２，５の切換え動作を示したもので、図５（ｃ）は、図５（ａ），（ｂ）に示した切換え動作により、信号処理部６に供給される受信信号（目標反射信号）を示したものである。
【００１２】
方位アンテナ３ｃ及び高低アンテナ４ｃは、スロット放射器で構成され、スロット放射器は、不図示の放射器駆動部による導波管幅の制御により、ビームの最大指向方向（ノーズ方向）が方位方向及び高低方向にそれぞれ走査することができる。（例えば、非特許文献１参照。）。
【００１３】
上記構成の精測進入レーダ装置において、もしも方位送信器３ａや高低送信器４ａ、あるいは方位受信器３ｄや高低受信器４ｄが故障したり、性能が低下したりすると、目標探知や目標追尾に支障が生じ、レーダによる航空機探知及び航空機誘導が困難となる。
【非特許文献１】吉田  孝監修「改定レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、平成８年１０月１日発行  ｐ．１６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
精測進入レーダ装置において、方位送信器３ａや高低送信器４ａ、あるいは方位受信器３ｄや高低受信器４ｄが故障したり機能低下が生ずると、精測進入レーダ所期の目的を達成し得なくなるが、従来これら能動回路における故障や機能低下を検出しようとすると、予めモニター回路を組み込むなど複雑な構成となるのは避けられなかった。
【００１５】
そこで本発明は、簡単な構成で、個々の送受信器の異常や故障の有無を容易に検出可能な精測進入レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、方位送信器と方位受信器に接続の送受切換え器を介して方位アンテナからレーダ送信信号を空間に放射可能な方位空中線部と、高低送信器と高低受信器に接続の送受切換え器を介して高低アンテナからレーダ送信信号を空間に放射可能な高低空中線部とからなる精測進入レーダ装置において、前記方位送信器及び前記高低送信器と、前記レーダ送信信号を生成する信号発生器との間に接続され、前記信号発生器からのレーダ送信信号を前記方位送信器または前記高低送信器に選択的に供給可能な第１の切換えスイッチと、前記方位受信器及び前記高低受信器に接続され、前記方位アンテナ及び前記高低アンテナを介して受信された前記レーダ送信信号の目標反射信号を選択的に切換え導出可能な第２の切換えスイッチと、この第２の切換えスイッチに接続され、切換え導出された前記目標反射信号の信号レベルを検出可能な検出器と、この検出器で検出される前記目標反射信号の基準信号レベルが、前記第１の切換えスイッチの切換え操作及び前記第２の切換えスイッチの切換え操作の組み合わせに対応して予め記憶された基準値テーブルと、この基準値テーブルに記憶された基準信号レベルと、前記第１の切換えスイッチの切換え操作及び前記第２の切換えスイッチの切換えによる組み合わせに基づき前記検出器により検出された信号レベルとを比較する比較器と、前記第１及び第２の各切換えスイッチを個別に制御可能な制御器とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の精測進入レーダ装置は、上記のように、第１の切換えスイッチと第２の切換えスイッチを個別に切換え制御可能な制御器を備えたので、方位空中線部で送信したレーダ送信信号の目標反射信号を高低空中線部で受信したり、反対に高低空中線部で送信したレーダ送信信号の目標反射信号を方位空中線部で受信することができる。
【００１８】
また、方位空中線部の送受信器と高低空中線部の送受信器とは、構造及び機能が同等に形成できるので、同一目標（ターゲット）を共通に捕捉した状態での送受信器の組み合わせにより、送信器及び受信器を交換した構成での受信信号（目標反射信号）レベルの比較が可能である。
【００１９】
従って、方位空中線部の送受信器と高低空中線部の送受信器との交換組み合わせ構成による受信信号レベルと、対応して予め設定され許容可能とされる基準信号レベルを比較器で比較することで、容易に、個々の送受信器の故障の有無を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による精測進入レーダ装置の一実施例を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。なお、図４及び図５に示した従来の構成と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２１】
すなわち、図１において、送信信号発生部１で生成されたレーダ送信信号は、第１の切換えスイッチ２を介して方位空中線部３の方位送信器３ａまたは高低空中線部４の高低送信器４ａに供給され電力増幅され、送受切換え器３ｂ（または４ｂ）を経由し、方位アンテナ３ｃまたは高低アンテナ４ｃを介して空間に放射される。
【００２２】
この実施例の方位アンテナ３ｃ及び高低アンテナ４ｃは、スロット放射器で構成され、スロット放射器は、不図示の放射器駆動部による導波管幅の制御により、ビームの最大指向方向（ノーズ方向）が方位方向及び高低方向にそれぞれ走査される。
【００２３】
方位アンテナ３ｃ及び高低アンテナ４ｃを介して空間に放射されたレーダ送信信号は、この実施例において、航空機またはコーナリフレクタ等の共通した目標物９で反射され、反射レーダ波（目標反射信号）は方位アンテナ３ｃ，高低アンテナ４ｃを介して受信され、送受切換え器３ｂ，４ｂを経由し、方位受信器３ｄ及び高低受信器４ｄにて受信増幅される。
【００２４】
方位受信器３ｄ及び高低受信器４ｄにて増幅された反射レーダ波は、第２の切換えスイッチ５を経由し、信号処理部６に供給され、信号処理により航空機等の目標物（ターゲット）９の位置を検出できる。
【００２５】
この実施例の制御部８Ａは、第１の切換えスイッチ２及び第２の切換えスイッチ５を個別に、あるいは従来と同様に連動するように切換え制御する。
【００２６】
そこで、制御部８Ａは、方位空中線部３及び高低空中線部４の送信器３ａ，４ａ及び受信器３ｄ，４ｄの動作機能を点検するときには、後述するように、第１の切換えスイッチ２及び第２の切換えスイッチ５を適宜個別に選択切換え制御を行うものであり、方位空中線部３及び高低空中線部４が本来の精測進入レーダとしての目標検出及び目標誘導を行うときには、従来と同様に連動同期した切換え制御を行うものである。
【００２７】
図２（ａ）（ｂ）は、送信器３ａ，４ａ及び受信器３ｄ，４ｄの動作機能の点検に際して、制御部８Ａによる第１の切換えスイッチ２及び第２の切換えスイッチ５に対して制御する切換え選択タイミングを示したものである。
【００２８】
すなわち、図２（ａ）（ｂ）に示した切換え選択により、信号処理部６は、図２（ｃ）に示した送受信ルートの組み合わせからなる目標反射信号の供給を受けることを示したものである。
【００２９】
図２（ｃ）において、信号処理部６の受信信号Ｐｒとし、（  ）内は、選択された空中線部、すなわち（第１の切換えスイッチ２による送信側の空中線部の（方位：ＡＺ、または高低：ＥＬ），第２の切換えスイッチ５による受信側の空中線部の（方位：ＡＺ、または高低：ＥＬ））を示したものである。
【００３０】
制御部８Ａは、送信器３ａ，４ａや受信器３ｄ，４ｄの故障の有無を検出に際し、第１の切換えスイッチ２及び第２の切換えスイッチ５をＯＮ／ＯＦＦ切換え制御するので、切換え選択のルートを経た受信信号が信号処理器６に供給され、Ａ／Ｄ変換及び検波を経てレベル検出部１０に供給される。
【００３１】
レベル検出部１０は、信号処理部６から供給された検波信号のレベルを検出し、その検出データを、異常検出部１１の比較判定器１１ａに供給する。
【００３２】
異常検出部１１は、比較判定器１１ａとともに基準値テーブル１１ｂを備え、基準値テーブル１１ｂは、制御部８Ａによる第１の切換えスイッチ２及び第２の切換えスイッチ５の切換え選択の組み合わせに対応して受信信号を得たとき、その方位空中線部３及び高低空中線部４の送信及び受信の選択組み合わせにおいて正常とみなし得る受信信号レベルを基準値Ｐr0 とし、各組み合わせにおける補正値（Ａ１ないしＡ４）を考慮した許容限度範囲、すなわち（基準値Ｐr0 −（Ａ１〜Ａ４））が予め記録されている。
【００３３】
すなわち、この実施例において、方位空中線部３の送受信器３ａ，３ｄと対応する高低空中線部４の送受信器４ａ，４ｄとは、構造及び機能が同等に構成されていると看做し、同一目標物（ターゲット）９に対する送受信ルートの組み合わせに基づく、送信器３ａ，４ａ及び受信器３ｄ，４ｄの交換置き換え操作により、送信器３ａ，４ａ及び受信器３ｄ，４ｄの良否、ないしは異常の有無を個々に判定するものである。
【００３４】
図２は、図５に対応させて示したこの実施例における送受信ルートの組み合わせのタイミングを示したもので、図２（ａ）は、制御部８Ａの制御による第１の切換えスイッチ２の切換えタイミング、図２（ｂ）は第２の切換えスイッチ５の切換えタイミング、図２（ｃ）は、図２（ａ）と図２（ｂ）との組み合わせにより得られる信号処理部６に供給された信号（入力信号）の送受信ルートを示したものである。
【００３５】
制御部８Ａが第１の切換えスイッチ２及び第２の切換えスイッチ５を制御し、送信を方位（ＡＺ）送信器３ａ、受信を方位（ＡＺ）受信器３ｄを選択したときの受信信号レベルの正常と判定できるための許容限度を（Ｐr0（AZ,AZ）−Ａ１）とし、同様に、制御部８Ａが切換えスイッチ２及び切換えスイッチ５を制御し、送信を方位（ＡＺ）送信器３ｄ、受信を高低（ＥＬ）受信器４ｄを選択したときの受信信号レベルが正常と判定し得るための許容限度を（Ｐr0（AZ,EL）−Ａ２）として予め設定したとき、
（１）Pr（AZ,AZ）＜（ Pr0（AZ,AZ）−Ａ１）で、かつ（ａｎｄ）
Pr（AZ,EL）＜（ Pr0（AZ,EL）−Ａ２）
であるとき、双方の受信器３ｄ，４ｄの同時故障がないという条件のもとで、方位（ＡＺ）送信器３ａに故障ないしは異常であると判定することができる。
【００３６】
ここで、Pr0（AZ,AZ）は、上記のように、方位（AZ）空中線部３で送信し、方位（AZ）空中線部３で受信したときの受信基準レベルを表している。
【００３７】
同様に、Pr0（AZ,EL）は、方位（AZ）空中線部３で送信し、高低（EL）空中線部４で受信したときの受信基準レベル、
Pr0（EL,AZ）は、高低（EL）空中線部４で送信し、方位（AZ）空中線部３で受信したときの受信基準レベル、
そして、Pr0（EL,EL）は、高低（EL）空中線部４で送信し、高低（EL）空中線部４で受信したときの受信基準レベルであり、
これらの基準レベルは、設計データあるいは出荷時あるいは設置時等における実測データから求め、補正値（Ａ１〜Ａ４）と合わせ、正常と看做し得る許容限度として基準値テーブル１１ｂに予め記憶されている。
【００３８】
各送受信器３ａ，３ｄ，４ａ，４ｄの個々の性能に、ばらつきは避けられないこともあり、故障や異常を検出するのための実測値が正常であると判定できる許容限度の値は、その製造ロットにおいて設計上あるいは実測上正常とされる基準値に補正値を考慮して設定する必要があり、その補正値（Ａ１〜Ａ４）は、例えば実測された検波出力信号（電圧レベル値）の−３ｄＢに設定することができる。
【００３９】
上記のように、基準値Ｐr0 に対し、装置動作時における各受信信号レベルＰr の許容限度を予め設定する。基準値レベル（Ｐr0 ）から補正値Ａを考慮とし、限界を （Pr0(**) −Ａ２）と考えることができることから、
（１）Pr（AZ,AZ）＜（ Pr0（AZ,AZ）−Ａ１）で、かつ（ａｎｄ）
Pr（AZ,EL）＜（ Pr0（AZ,EL）−Ａ２）
の場合は、方位（AZ）空中線部３の方位（AZ）送信器３ａが原因で、許容範囲を満足せず、故障あるいは性能劣化であるものと判定し、警報器１２にその旨伝送し報知する。
【００４０】
以下、同様に、
（２）Pr（AZ,AZ）＜（ Pr0（AZ,AZ）−Ａ１）で、かつ（ａｎｄ） 
Pr（EL,AZ）＜（ Pr0（EL,AZ）−Ａ３）
の場合は、共通する点は、方位（AZ）空中線３の受信器３ｄであるから、方位（AZ）空中線部３の受信器３ｄが異常であると判定する。
【００４１】
（３）Pr（EL,AZ）＜（ Pr0（EL,AZ）−Ａ３）で、かつ（ａｎｄ）
Pr（EL,EL）＜（ Pr0（EL,EL）−Ａ４）
の場合は、高低（EL）空中線部４の送信器４ａが共通し、高低（EL）空中線部４の送信器４ａが異常であると判定できる。
【００４２】
（４）Pr（AZ,EL）＜（ Pr0（AZ,EL）−Ａ２）で、かつ（ａｎｄ）
Pr（EL,EL）＜（ Pr0（EL,EL）−Ａ４）
の場合は、高低（EL）空中線部４の受信器４ｄが共通し、高低（EL）空中線部４の受信器４ｄが異常であるものと判定できる。
【００４３】
上記（１）では、共通する方位（AZ）空中線部３の方位（AZ）送信器３ａが故障であると判定したが、方位空中線部３の送信系には方位（AZ）アンテナ３ｃも存在する。
【００４４】
従って、下記（５）のように、もう一方の高低（EL）空中線部４の高低（EL）送信器４ａのからの送信を加味することにより、方位（AZ）空中線部３における方位アンテナ３ｃの故障の有無を判定することができる。
【００４５】
すなわち、 
（５）Pr（AZ,AZ）＜（ Pr0（AZ,AZ）−Ａ１）で、かつ（ａｎｄ）
Pr（AZ,EL）＜（ Pr0（AZ,EL）−Ａ２）で、かつ（ａｎｄ）
Pr（EL,AZ）＜（ Pr0（EL,AZ）−Ａ３）
の場合は、方位（ＡＺ）空中線部３の方位（ＡＺ）アンテナ３ｃの故障と判定する。
【００４６】
同様に、
（６）Pr（AZ,EL）＜（ Pr0（AZ,EL）−Ａ２）で、かつ（ａｎｄ）
Pr（EL,AZ）＜（ Pr0（EL,AZ）−Ａ３）で、かつ（ａｎｄ）
Pr（EL,EL）＜（ Pr0（EL,EL）−Ａ４）
の場合は、高低（EL）空中線部４の高低（EL）アンテナ４ｃの故障と判定する。
【００４７】
上記（１）から（６）の条件を満たし、送受信器あるいはアンテナが故障していると判定されたときには、異常検出部１１の比較判定器１１ａは判定結果を警報器１２に伝送するので、警報が発せられ、オペレータは異常ないしは故障箇所を認識することができる。
【００４８】
なお、上記実施例では、方位空中線部３及び高低空中線部４の方位アンテナ３ｃ，高低アンテナ４ｃは、スロット放射器で構成された旨説明したが、他の第２の実施例として、図３に示したように、方位空中線部３及び高低空中線部４の方位アンテナ３ｃ，高低アンテナ４ｃを、移相器と移相器に接続されたアレイアンテナとし、方位空中線部３及び高低空中線部４をモジュール化し、これらをアレイ状に配置していわゆる電子走査型のアクティブアレイアンテナにより構成しても、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による精測進入レーダ装置の第１の実施例を示した構成図である。
【図２】図２は、制御部８Ａにて行う方位空中線部３と高低空中線部４の切換えタイミングを示したものである。
【図３】本発明による精測進入レーダ装置の第２の実施例を示した構成図である。
【図４】従来の精測進入レーダ装置を示した構成図である。
【図５】図４に示した装置における、方位空中線部３と高低空中線部４の切換えタイミングを示したものである。
【符号の説明】
【００５０】
１  送信信号発生部（信号発生器）
２  第１の切換えスイッチ
３，３（３１，３２，・・・３ｎ）  方位空中線部
３ａ  方位送信器
３ｂ  送受切換え器
３ｃ  方位アンテナ
３ｃａ  アンテナ
３ｃｂ  移相器
３ｄ  方位受信器
４，４（４１，４２，・・・４ｎ）  高低空中線部
４ａ 高低送信器
４ｂ 送受切換え器
４ｃ 高低アンテナ
４ｃａ  アンテナ
４ｃｂ  移相器
４ｄ  高低受信器
５  第２の切換えスイッチ
８Ａ  制御部（制御器）
９  目標（航空機またはコーナリフレクタ）
１０  レベル検出部（検出器）
１１  異常検出部
１１ａ  比較判定器（比較器）
１１ｂ  基準値テーブル
１２  警報器（報知器）
【図１】
2008014763.tif 000003
【図２】
2008014763.tif 000004
【図３】
2008014763.tif 000005
【図４】
2008014763.tif 000006
【図５】
2008014763.tif 000007