航空機用気象レーダの多機能フロントエンド
【課題】本発明の課題は、１ユニット化した受信部と、送信部を１モジュール内に収納して多機能フロントエンド部を構成することにより、高周波経路の最短化が図れ、小型化、軽量化及び電力効率向上を可能することにある。
【解決手段】本発明は、高周波の送信信号もしくは受信信号が入出力される入出力端を備えるサーキュレータ３２及びサーキュレータ３２の出力端に直列接続されるスイッチ４１、リミッタ３３、低雑音増幅器３４、周波数変換用ミキサ３５，３８を１ユニット化した受信部４２と、サーキュレータ３２の入力端に直列接続される固体化増幅方式の高周波電力増幅器３６及びバンドパスフィルタ３７よりなる送信部４３とを具備し、受信部４２と送信部４３を１モジュール内に収納することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、高周波の送信信号もしくは受信信号が入出力される入出力端を備えるサーキュレータ３２及びサーキュレータ３２の出力端に直列接続されるスイッチ４１、リミッタ３３、低雑音増幅器３４、周波数変換用ミキサ３５，３８を１ユニット化した受信部４２と、サーキュレータ３２の入力端に直列接続される固体化増幅方式の高周波電力増幅器３６及びバンドパスフィルタ３７よりなる送信部４３とを具備し、受信部４２と送信部４３を１モジュール内に収納することを特徴とする。
【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気象レーダの多機能フロントエンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来の航空機用気象レーダのフロントエンドを示す構成説明図である。図２において、１１はハーモニックフィルタ、１２はサーキュレータ、１３はリミッタ、１４は低雑音増幅器、１５はミキサ、１６は高周波電力増幅器、１７はバンドパスフィルタ、１８はミキサ、１９は分配器、２０は発振器である。
【０００３】
ハーモニックフィルタ１１及びサーキュレータ１２はフロントエンド部２１を構成し、リミッタ１３、低雑音増幅器１４、及びミキサ１５は受信部２２を構成し、高周波電力増幅器１６、バンドパスフィルタ１７、及びミキサ１８は送信部２３を構成し、分配器１９及び発振器２０は発振部２４を構成する。フロントエンド部２１と受信部２２は同軸ケーブル２５で接続され、フロントエンド部２１と送信部２３は同軸ケーブル２６で接続され、フロントエンド部２１には導波管２７を介して空中線（図示せず）が接続される。
【０００４】
図２に示すように、低周波の送信信号はミキサ１８に入力され、ミキサ１８には発振器２０からの発振周波数が分配器１９を介して入力される。ミキサ１８は低周波の送信信号と発振器２０からの発振周波数を混合して高周波の送信信号を出力し、ミキサ１８から出力された送信信号はバンドパスフィルタ１７を通って高周波電力増幅器１６で増幅される。高周波電力増幅器１６で増幅された送信信号はサーキュレータ１２及びハーモニックフィルタ１１を経由して空中線に高周波信号として出力され、空中線から電波が放射される。
【０００５】
電波が目標物に当たり戻ってきた反射波は空中線で受信され高周波信号を抽出する。空中線から出力された受信信号はハーモニックフィルタ１１及びサーキュレータ１２を経由してリミッタ１３に入力されて制限された後、低雑音増幅器１４で増幅されてミキサ１５に入力される。ミキサ１５には発振器２０からの発振周波数が分配器１９を介して入力される。ミキサ１５は高周波の受信信号と発振器２０からの発振周波数を混合して低周波の受信信号を指示器（図示せず）に出力して表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平８−５０１３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の航空機用気象レーダのフロントエンド２１は、空中線と送信部２３及び受信部２２との高周波信号の授受を行う機能として、サーキュレータ１２及びハーモニックフィルタ１１などで構築されることが多く、フロントエンド２１、受信部２２、送信部２３、発振部２４が別の構造体により構築されて構造的に分離されている。このため、送信又は受信の信号通過損失が大きくなり、また、損失をカバーするために送信部２３の高周波電力増幅器１６が高出力を要することとなり、レーダシステム構築において構造体そのものが大型化となる方向にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の航空機用気象レーダの多機能フロントエンドは、高周波の送信信号もしくは受信信号が入出力される入出力端を備えるサーキュレータ及び前記サーキュレータの出力端に直列接続されるスイッチ、リミッタ、低雑音増幅器、周波数変換用ミキサを１ユニット化した受信部と、前記サーキュレータの入力端に直列接続される固体化増幅方式の高周波電力増幅器及びバンドパスフィルタよりなる送信部とを具備し、前記受信部と前記送信部を１モジュール内に収納することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る航空機用気象レーダの多機能フロントエンドは、空中線結合部に位置付けられるサーキュレータを含めて、スイッチ、リミッタ，低雑音増幅器、ミキサと共に受信部として１ユニット化し、１ユニット化した受信部と、送信部の固体化増幅方式高周波電力増幅器、バンドパスフィルタを１モジュール内に収納することにより、高周波経路の最短化が図れ、小型化、軽量化及び電力効率向上が可能となる。また、フロントエンドに外付けのハーモニックフィルタと発振部の選定により、フロントエンドの使用周波数幅を広めることができる。さらに、フロントエンド内への制御や使用電源が、複数ライン構築する手間が省け簡素化される。また、フロントエンド内の受信部は、スイッチ及び低雑音増幅器を送信中に電源オフ（ＯＦＦ）することにより送受信のアイソレーション効果が期待できる。また、フロントエンド内の送信部は高周波電力増幅器が固体化増幅方式により、信頼性に優れ、故障率が低くなる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る航空機用気象レーダの多機能フロントエンドを示す構成説明図である。
【図２】従来の航空機用気象レーダのフロントエンドを示す構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る航空機用気象レーダの多機能フロントエンドを示す構成説明図である。図１において、３１はハーモニックフィルタ、３２はサーキュレータ、３３はリミッタ、３４は低雑音増幅器、３５はミキサ、３６は固体化増幅方式の高周波電力増幅器、３７はバンドパスフィルタ、３８はミキサ、３９は分配器、４０は発振器、４１はスイッチである。
【００１３】
図１に示すように、高周波信号が入出力される空中線（図示せず）にはハーモニックフィルタ３１の一端が例えば導波管により接続され、ハーモニックフィルタ３１の他端にはサーキュレータ３２の入出力端が接続される。サーキュレータ３２の出力端にはスイッチ４１を介してリミッタ３３の入力端が接続され、リミッタ３３の出力端は低雑音増幅器３４の入力端に接続される。低雑音増幅器３４の出力端はミキサ３５の一方の入力端に接続され、ミキサ３５の他方の入力端には分配器３９の一方の出力端が接続される。ミキサ３５の出力端には低周波受信信号が加えられる指示器（図示せず）が接続される。分配器３９の入力端には発振器４０が接続される。
【００１４】
分配器３９の他方の出力端はミキサ３８の一方の入力端が接続され、ミキサ３８の他方の入力端には低周波送信信号を発生する送信機（図示せず）が接続される。ミキサ３８の出力端にはバンドパスフィルタ３７の入力端が接続され、バンドパスフィルタ３７の出力端には高周波電力増幅器３６の入力端が接続され、高周波電力増幅器３６出力端はサーキュレータ３２の入力端に接続される。
【００１５】
サーキュレータ３２、スイッチ４１、リミッタ３３、低雑音増幅器３４、ミキサ３５，３８、及び分配器３９は１ユニット化した受信部４２を構成し、高周波電力増幅器３６及びバンドパスフィルタ３７は送信部４３を構成し、受信部４２及び送信部４３は１モジュール内に収納されて航空機用気象レーダの多機能フロントエンド部４４を構成する。多機能フロントエンド部４４にはハーモニックフィルタ３１及び発振器４０がそれぞれ外付けされる。
【００１６】
すなわち、低周波の送信信号はミキサ３８に入力され、ミキサ３８には発振器４０からの発振周波数が分配器３９を介して入力される。ミキサ３８は低周波の送信信号と発振器４０からの発振周波数を混合して高周波の送信信号を出力し、ミキサ３８から出力された送信信号はバンドパスフィルタ３７を通って高周波電力増幅器３６で例えばＸ帯固体化増幅（雲や雨に対して反射しやすい周波数帯としてＸバンドを用いる）により増幅される。高周波電力増幅器３６で増幅された送信信号はサーキュレータ３２及びハーモニックフィルタ３１を経由して空中線に高周波信号として出力され、空中線から電波が放射される。
【００１７】
電波が目標物に当たり戻ってきた反射波は空中線で受信され高周波信号を抽出する。空中線から出力された受信信号はハーモニックフィルタ３１、サーキュレータ３２、及びスイッチ４１を経由してリミッタ３３に入力されて制限された後、低雑音増幅器３４で増幅されてミキサ３５に入力される。ミキサ３５には発振器４０からの発振周波数が分配器３９を介して入力される。ミキサ３５は高周波の受信信号と発振器４０からの発振周波数を混合して低周波の受信信号を表示器等（図示せず）に出力して表示する。
【００１８】
以上のように本発明は、高周波電力増幅、受信低雑音増幅、周波数変換及び送受経路を備えた多機能フロントエンドであり、一般的にレーダの送受信部及び空中線接合部を担う機能を備える。これらは、内部パターン化を主として製品のコンパクト化、省スペース化を実現でき、送受信部の小型化だけでなく、空中線と一体化できるなど、特に、航空機搭載などの実装スペースに制約がある場合に有効的である。このように、多機能フロントエンドは、空中線結合部と送受信部が一体化、モジュール化を実現することにより、航空機搭載における設置スペースの制約や構造体の小型化において有効的であり、送受信機能を空中線部に配備する、低電力化ができるなどの機能メリットを有する。
【００１９】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００２０】
３１…ハーモニックフィルタ、３２…サーキュレータ、３３…リミッタ、３４…低雑音増幅器、３５…ミキサ、３６…固体化増幅方式の高周波電力増幅器、３７…バンドパスフィルタ、３８…ミキサ、３９…分配器、４０…発振器、４１…スイッチ、４２…受信部、４３…送信部、４４…多機能フロントエンド部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に搭載される気象レーダの多機能フロントエンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来の航空機用気象レーダのフロントエンドを示す構成説明図である。図２において、１１はハーモニックフィルタ、１２はサーキュレータ、１３はリミッタ、１４は低雑音増幅器、１５はミキサ、１６は高周波電力増幅器、１７はバンドパスフィルタ、１８はミキサ、１９は分配器、２０は発振器である。
【０００３】
ハーモニックフィルタ１１及びサーキュレータ１２はフロントエンド部２１を構成し、リミッタ１３、低雑音増幅器１４、及びミキサ１５は受信部２２を構成し、高周波電力増幅器１６、バンドパスフィルタ１７、及びミキサ１８は送信部２３を構成し、分配器１９及び発振器２０は発振部２４を構成する。フロントエンド部２１と受信部２２は同軸ケーブル２５で接続され、フロントエンド部２１と送信部２３は同軸ケーブル２６で接続され、フロントエンド部２１には導波管２７を介して空中線（図示せず）が接続される。
【０００４】
図２に示すように、低周波の送信信号はミキサ１８に入力され、ミキサ１８には発振器２０からの発振周波数が分配器１９を介して入力される。ミキサ１８は低周波の送信信号と発振器２０からの発振周波数を混合して高周波の送信信号を出力し、ミキサ１８から出力された送信信号はバンドパスフィルタ１７を通って高周波電力増幅器１６で増幅される。高周波電力増幅器１６で増幅された送信信号はサーキュレータ１２及びハーモニックフィルタ１１を経由して空中線に高周波信号として出力され、空中線から電波が放射される。
【０００５】
電波が目標物に当たり戻ってきた反射波は空中線で受信され高周波信号を抽出する。空中線から出力された受信信号はハーモニックフィルタ１１及びサーキュレータ１２を経由してリミッタ１３に入力されて制限された後、低雑音増幅器１４で増幅されてミキサ１５に入力される。ミキサ１５には発振器２０からの発振周波数が分配器１９を介して入力される。ミキサ１５は高周波の受信信号と発振器２０からの発振周波数を混合して低周波の受信信号を指示器（図示せず）に出力して表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平８−５０１３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の航空機用気象レーダのフロントエンド２１は、空中線と送信部２３及び受信部２２との高周波信号の授受を行う機能として、サーキュレータ１２及びハーモニックフィルタ１１などで構築されることが多く、フロントエンド２１、受信部２２、送信部２３、発振部２４が別の構造体により構築されて構造的に分離されている。このため、送信又は受信の信号通過損失が大きくなり、また、損失をカバーするために送信部２３の高周波電力増幅器１６が高出力を要することとなり、レーダシステム構築において構造体そのものが大型化となる方向にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の航空機用気象レーダの多機能フロントエンドは、高周波の送信信号もしくは受信信号が入出力される入出力端を備えるサーキュレータ及び前記サーキュレータの出力端に直列接続されるスイッチ、リミッタ、低雑音増幅器、周波数変換用ミキサを１ユニット化した受信部と、前記サーキュレータの入力端に直列接続される固体化増幅方式の高周波電力増幅器及びバンドパスフィルタよりなる送信部とを具備し、前記受信部と前記送信部を１モジュール内に収納することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る航空機用気象レーダの多機能フロントエンドは、空中線結合部に位置付けられるサーキュレータを含めて、スイッチ、リミッタ，低雑音増幅器、ミキサと共に受信部として１ユニット化し、１ユニット化した受信部と、送信部の固体化増幅方式高周波電力増幅器、バンドパスフィルタを１モジュール内に収納することにより、高周波経路の最短化が図れ、小型化、軽量化及び電力効率向上が可能となる。また、フロントエンドに外付けのハーモニックフィルタと発振部の選定により、フロントエンドの使用周波数幅を広めることができる。さらに、フロントエンド内への制御や使用電源が、複数ライン構築する手間が省け簡素化される。また、フロントエンド内の受信部は、スイッチ及び低雑音増幅器を送信中に電源オフ（ＯＦＦ）することにより送受信のアイソレーション効果が期待できる。また、フロントエンド内の送信部は高周波電力増幅器が固体化増幅方式により、信頼性に優れ、故障率が低くなる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る航空機用気象レーダの多機能フロントエンドを示す構成説明図である。
【図２】従来の航空機用気象レーダのフロントエンドを示す構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る航空機用気象レーダの多機能フロントエンドを示す構成説明図である。図１において、３１はハーモニックフィルタ、３２はサーキュレータ、３３はリミッタ、３４は低雑音増幅器、３５はミキサ、３６は固体化増幅方式の高周波電力増幅器、３７はバンドパスフィルタ、３８はミキサ、３９は分配器、４０は発振器、４１はスイッチである。
【００１３】
図１に示すように、高周波信号が入出力される空中線（図示せず）にはハーモニックフィルタ３１の一端が例えば導波管により接続され、ハーモニックフィルタ３１の他端にはサーキュレータ３２の入出力端が接続される。サーキュレータ３２の出力端にはスイッチ４１を介してリミッタ３３の入力端が接続され、リミッタ３３の出力端は低雑音増幅器３４の入力端に接続される。低雑音増幅器３４の出力端はミキサ３５の一方の入力端に接続され、ミキサ３５の他方の入力端には分配器３９の一方の出力端が接続される。ミキサ３５の出力端には低周波受信信号が加えられる指示器（図示せず）が接続される。分配器３９の入力端には発振器４０が接続される。
【００１４】
分配器３９の他方の出力端はミキサ３８の一方の入力端が接続され、ミキサ３８の他方の入力端には低周波送信信号を発生する送信機（図示せず）が接続される。ミキサ３８の出力端にはバンドパスフィルタ３７の入力端が接続され、バンドパスフィルタ３７の出力端には高周波電力増幅器３６の入力端が接続され、高周波電力増幅器３６出力端はサーキュレータ３２の入力端に接続される。
【００１５】
サーキュレータ３２、スイッチ４１、リミッタ３３、低雑音増幅器３４、ミキサ３５，３８、及び分配器３９は１ユニット化した受信部４２を構成し、高周波電力増幅器３６及びバンドパスフィルタ３７は送信部４３を構成し、受信部４２及び送信部４３は１モジュール内に収納されて航空機用気象レーダの多機能フロントエンド部４４を構成する。多機能フロントエンド部４４にはハーモニックフィルタ３１及び発振器４０がそれぞれ外付けされる。
【００１６】
すなわち、低周波の送信信号はミキサ３８に入力され、ミキサ３８には発振器４０からの発振周波数が分配器３９を介して入力される。ミキサ３８は低周波の送信信号と発振器４０からの発振周波数を混合して高周波の送信信号を出力し、ミキサ３８から出力された送信信号はバンドパスフィルタ３７を通って高周波電力増幅器３６で例えばＸ帯固体化増幅（雲や雨に対して反射しやすい周波数帯としてＸバンドを用いる）により増幅される。高周波電力増幅器３６で増幅された送信信号はサーキュレータ３２及びハーモニックフィルタ３１を経由して空中線に高周波信号として出力され、空中線から電波が放射される。
【００１７】
電波が目標物に当たり戻ってきた反射波は空中線で受信され高周波信号を抽出する。空中線から出力された受信信号はハーモニックフィルタ３１、サーキュレータ３２、及びスイッチ４１を経由してリミッタ３３に入力されて制限された後、低雑音増幅器３４で増幅されてミキサ３５に入力される。ミキサ３５には発振器４０からの発振周波数が分配器３９を介して入力される。ミキサ３５は高周波の受信信号と発振器４０からの発振周波数を混合して低周波の受信信号を表示器等（図示せず）に出力して表示する。
【００１８】
以上のように本発明は、高周波電力増幅、受信低雑音増幅、周波数変換及び送受経路を備えた多機能フロントエンドであり、一般的にレーダの送受信部及び空中線接合部を担う機能を備える。これらは、内部パターン化を主として製品のコンパクト化、省スペース化を実現でき、送受信部の小型化だけでなく、空中線と一体化できるなど、特に、航空機搭載などの実装スペースに制約がある場合に有効的である。このように、多機能フロントエンドは、空中線結合部と送受信部が一体化、モジュール化を実現することにより、航空機搭載における設置スペースの制約や構造体の小型化において有効的であり、送受信機能を空中線部に配備する、低電力化ができるなどの機能メリットを有する。
【００１９】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００２０】
３１…ハーモニックフィルタ、３２…サーキュレータ、３３…リミッタ、３４…低雑音増幅器、３５…ミキサ、３６…固体化増幅方式の高周波電力増幅器、３７…バンドパスフィルタ、３８…ミキサ、３９…分配器、４０…発振器、４１…スイッチ、４２…受信部、４３…送信部、４４…多機能フロントエンド部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波の送信信号もしくは受信信号が入出力される入出力端を備えるサーキュレータ及び前記サーキュレータの出力端に直列接続されるスイッチ、リミッタ、低雑音増幅器、周波数変換用ミキサを１ユニット化した受信部と、
前記サーキュレータの入力端に直列接続される固体化増幅方式の高周波電力増幅器及びバンドパスフィルタよりなる送信部とを具備し、
前記受信部と前記送信部を１モジュール内に収納することを特徴とする航空機用気象レーダの多機能フロントエンド。
【請求項１】
高周波の送信信号もしくは受信信号が入出力される入出力端を備えるサーキュレータ及び前記サーキュレータの出力端に直列接続されるスイッチ、リミッタ、低雑音増幅器、周波数変換用ミキサを１ユニット化した受信部と、
前記サーキュレータの入力端に直列接続される固体化増幅方式の高周波電力増幅器及びバンドパスフィルタよりなる送信部とを具備し、
前記受信部と前記送信部を１モジュール内に収納することを特徴とする航空機用気象レーダの多機能フロントエンド。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２２０８９６（Ｐ２０１１−２２０８９６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１５９７（Ｐ２０１０−９１５９７）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００２２１１５５）東芝電波プロダクツ株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００２２１１５５）東芝電波プロダクツ株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
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