專(zhuān)利名稱(chēng)：脈沖信號(hào)發(fā)送裝置、其波形調(diào)整方法及dme地面站裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為航空電波導(dǎo)航救助設(shè)備之一的距離測(cè)定裝置 (DME: Distance Measuring Equipment)的地面站裝置所使用的脈沖 信號(hào)發(fā)送裝置，特別是涉及將發(fā)送信號(hào)的脈沖波形中產(chǎn)生的畸變除去 的波形調(diào)整技術(shù)。
背景技術(shù)：
DME用來(lái)在地面站中接收從航空器發(fā)送來(lái)的詢(xún)問(wèn)脈沖信號(hào)而檢 測(cè)其時(shí)間位置，并在規(guī)定期間內(nèi)發(fā)送應(yīng)答脈沖信號(hào)，從而供該航空器 判別距離信息(例如參照日本專(zhuān)利第2629612號(hào)公報(bào))。在DME中， 由于預(yù)先分配了收發(fā)信息頻道的頻率，使該頻率的脈沖頻譜的帶寬較 窄，所以使得所使用的調(diào)制脈沖的波形近似于高斯誤差函數(shù)。于是， 采用了下述技術(shù)將用于檢測(cè)脈沖在時(shí)間軸上的位置(以下稱(chēng)作脈沖 位置)的定時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)作為脈沖上升部分的半振幅點(diǎn)。因此，作為DME， 脈沖位置的檢測(cè)精度會(huì)直接對(duì)系統(tǒng)精度造成很大影響。在DME的地面站裝置中，在輸出段，利用高輸出的功率晶體管 來(lái)將發(fā)送脈沖信號(hào)放大并輸出。因此，在輸出段得到的發(fā)送脈沖信號(hào) 的輸出波形由于含有功率晶體管的放大電路的特性而必然會(huì)產(chǎn)生畸 變。在DME中，所發(fā)送的脈沖波形的上升時(shí)間、下降時(shí)間以及脈沖 寬度等都有規(guī)定，在發(fā)送脈沖波形不滿(mǎn)足規(guī)定的情況下，必須進(jìn)行調(diào)整以滿(mǎn)足該規(guī)定。與輸入的波形相比如何畸變，是無(wú)法根據(jù)含有功率晶體管的放大 電路的特性進(jìn)行預(yù)測(cè)的。因此，以往在進(jìn)行調(diào)整時(shí)，需要一邊觀察輸 出波形一邊使輸入波形一點(diǎn)點(diǎn)變化來(lái)進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整作業(yè)需要大 量的勞動(dòng)。另外，在上述日本專(zhuān)利第2629612號(hào)公報(bào)中，對(duì)DME的自動(dòng)增 益控制進(jìn)行了記載，但對(duì)于自動(dòng)波形整形卻沒(méi)有記載。如上所述，在DME地面站裝置中，在發(fā)送脈沖信號(hào)放大時(shí)，在 該信號(hào)中會(huì)產(chǎn)生不能預(yù)測(cè)的畸變，所以需要一邊觀察輸出信號(hào)的脈沖 波形一邊使輸入信號(hào)的脈沖波形一點(diǎn)點(diǎn)變化來(lái)進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整作 業(yè)需要大量的勞動(dòng)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖信號(hào)發(fā)送裝置、其波形調(diào)整方法 以及DME地面站裝置，該脈沖信號(hào)發(fā)送裝置能夠自動(dòng)對(duì)發(fā)送脈沖信 號(hào)的脈沖波形進(jìn)行調(diào)整以使發(fā)送脈沖信號(hào)的脈沖波形滿(mǎn)足規(guī)定范圍。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的脈沖信號(hào)發(fā)送裝置具備波形生成 單元，以規(guī)定的定時(shí)生成近似于高斯誤差函數(shù)的波形的脈沖信號(hào)；發(fā) 送單元，將由該波形生成單元生成的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大并發(fā)送； 提取單元，從上述功率放大后的脈沖信號(hào)中提取脈沖波形部分；評(píng)價(jià) 單元，將上述提取出的脈沖波形部分與理想波形進(jìn)行比較而求出其誤 差量，評(píng)價(jià)該誤差量是否處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)；以及自動(dòng)調(diào)整單元， 當(dāng)由上述評(píng)價(jià)單元評(píng)價(jià)為上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍之外時(shí)，對(duì)由 上述波形生成單元生成的脈沖信號(hào)的波形進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的上 述評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)結(jié)果反復(fù)實(shí)施修正而加以調(diào)整，以便最終由上述評(píng) 價(jià)單元評(píng)價(jià)為上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)。本發(fā)明的波形調(diào)整方法用于脈沖信號(hào)發(fā)送裝置，該脈沖信號(hào)發(fā)送裝置以規(guī)定的定時(shí)生成近似于高斯誤差函數(shù)的波形的脈沖信號(hào)，將生 成的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大并發(fā)送，該方法設(shè)計(jì)成，從上述功率放大 后的脈沖信號(hào)中提取脈沖波形部分，將上述提取出的脈沖波形部分與 理想波形進(jìn)行比較而求出其誤差量，并評(píng)價(jià)該誤差量是否處于規(guī)定誤 差范圍內(nèi)，當(dāng)評(píng)價(jià)為上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍之外時(shí)，對(duì)上述生 成的脈沖信號(hào)的波形進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的評(píng)價(jià)結(jié)果反復(fù)進(jìn)行修正 而加以調(diào)整，以便最終上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)。本發(fā)明的DME地面站裝置通過(guò)接收來(lái)自航空器的詢(xún)問(wèn)信號(hào)并按 照規(guī)定的定時(shí)發(fā)送規(guī)定了波形的發(fā)送脈沖信號(hào)來(lái)提供距離信息，具 備接收單元，接收上述詢(xún)問(wèn)信號(hào)；波形生成單元，根據(jù)上述接收單 元的接收定時(shí)以規(guī)定的定時(shí)生成近似于高斯誤差函數(shù)的波形的脈沖 信號(hào)；發(fā)送單元，將由該波形生成單元生成的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大 并發(fā)送；提取單元，從上述功率放大后的脈沖信號(hào)中提取脈沖波形部 分；評(píng)價(jià)單元，將上述提取出的脈沖波形部分與理想波形進(jìn)行比較而 求出其誤差量，評(píng)價(jià)該誤差量是否處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)；以及自動(dòng)調(diào) 整單元，當(dāng)由上述評(píng)價(jià)單元評(píng)價(jià)為上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍之外 時(shí)，對(duì)由上述波形生成單元生成的脈沖信號(hào)的波形進(jìn)行修正，根據(jù)修 正后的上述評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)結(jié)果反復(fù)進(jìn)行修正而加以調(diào)整，以便最終 由上述評(píng)價(jià)單元評(píng)價(jià)為上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明中舉出，并將根據(jù)說(shuō)明的記載而變 得明顯或由本發(fā)明的實(shí)踐而獲知。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)后面具體做出 的例示和組合而實(shí)現(xiàn)和獲得。


結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖例示了本發(fā)明的 實(shí)施例，并與上面做出的總體說(shuō)明以及下面做出的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明 一起用來(lái)解釋本發(fā)明的宗旨。圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明的DME地面站裝置的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)的框圖。圖2A和圖2B分別是表示圖1所示DME地面站裝置所用的接收 信號(hào)和發(fā)送信號(hào)的關(guān)系的定時(shí)波形圖。圖3是表示在圖1所示的誤差量評(píng)價(jià)部中對(duì)被測(cè)定脈沖波形和理 想脈沖波形進(jìn)行比較的情況的波形圖。圖4是表示在圖1所示的裝置中進(jìn)行的波形適當(dāng)化的自動(dòng)調(diào)整作 業(yè)的流程的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。 圖1是表示本發(fā)明的DME地面站裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖1中， 由收發(fā)共用天線11接收的來(lái)自航空器的脈沖信號(hào)(詢(xún)問(wèn))經(jīng)由循環(huán) 器12由接收處理器13接收并檢波，從而檢測(cè)到脈沖的上升定時(shí)。信 號(hào)生成器14根據(jù)由接收處理器13檢測(cè)到的脈沖上升定時(shí)而在一定期 間之后生成高斯波形的脈沖信號(hào)。這里生成的脈沖信號(hào)在發(fā)送處理器 15中接受規(guī)定的調(diào)制處理而被轉(zhuǎn)換成發(fā)送頻率，在功率放大器16中 進(jìn)行功率放大，然后經(jīng)由耦合器17以及循環(huán)器12從收發(fā)共用天線 11向空間發(fā)送。上述耦合器17是將發(fā)送信號(hào)分出一部分作為發(fā)送波形監(jiān)視之用 的裝置，分出來(lái)的信號(hào)被送到誤差量評(píng)價(jià)器18。該誤差量評(píng)價(jià)器18 將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并從該輸入信號(hào)中提取脈沖波形部分而 與理想波形進(jìn)行比較，對(duì)兩者的誤差量進(jìn)行抽樣，評(píng)價(jià)是否處于規(guī)定 誤差范圍內(nèi)。在不處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)的情況下，將抽樣的誤差量送 到波形控制器19。該波形控制器19根據(jù)脈沖波形誤差量的抽樣結(jié)果 實(shí)施對(duì)由信號(hào)生成器14生成的脈沖波形進(jìn)行增減的修正，并根據(jù)抽 樣誤差量的變化適當(dāng)控制該修正，從而使輸出脈沖信號(hào)的波形接近于理想波形，最終決定能夠得到落入規(guī)定誤差范圍內(nèi)的輸出脈沖信號(hào)的 波形圖形。下面參照?qǐng)D2至圖4對(duì)上述方案的運(yùn)用處理進(jìn)行說(shuō)明。圖2A和 圖2B是表示DME地面站裝置所用的接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)的關(guān)系的 定時(shí)波形圖?，F(xiàn)在，如圖2A所示，假設(shè)得到脈沖對(duì)P1、 P2的接收 信號(hào)。在接收處理器13中對(duì)高斯波形的脈沖信號(hào)進(jìn)行接收并檢波， 在半振幅的位置對(duì)脈沖信號(hào)P1、 P2各自的上升進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于脈沖 對(duì)P1、 P2的間隔，如果是X模式則規(guī)定為12usec，如果是Y模式 則規(guī)定為36U sec，在接收處理器13中測(cè)量?jī)蓚€(gè)脈沖Pl、 P2的檢測(cè) 定時(shí)的間隔，從而判定要求的是X模式還是Y模式。在信號(hào)生成器14中，如圖2B所示，從接收處理器13接收最初 的脈沖P1的檢測(cè)定時(shí)信號(hào)和判定模式，并在經(jīng)過(guò)規(guī)定的系統(tǒng)延遲時(shí) 間(在X模式中是50ixsec，在Y模式中是56usec)后，提供規(guī)定 的脈沖間隔(如果是X模式則是12 P sec，如果是Y模式則是30 u sec) 的脈沖對(duì)P3、 P4的波形信號(hào)。該波形信號(hào)被發(fā)送處理器15調(diào)制并轉(zhuǎn) 換成發(fā)送頻率，在功率放大器16中進(jìn)行功率放大后，經(jīng)耦合器17和 循環(huán)器12而從收發(fā)共用天線11向空間發(fā)送。關(guān)于上述發(fā)送信號(hào)的生成，如圖4所示那樣進(jìn)行波形適當(dāng)化的自 動(dòng)調(diào)整處理。首先，在誤差量評(píng)價(jià)器18中，將由上述耦合器17分出 來(lái)的一部分發(fā)送信號(hào)作為發(fā)送波形監(jiān)視之用而取入(步驟S1)，從該 輸入信號(hào)提取脈沖波形部分(步驟S2)，然后如圖3所示，將提取出 來(lái)的脈沖波形部分作為被測(cè)定波形而與理想波形進(jìn)行比較，對(duì)兩者的 誤差量進(jìn)行抽樣(步驟S3)，評(píng)價(jià)是不是處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)(步驟 S4)。這里，如果將被測(cè)定波形設(shè)為y (t)，將理想波形設(shè)為y。，將誤差量設(shè)為S (t)，將規(guī)定誤差范圍的閾值設(shè)為e ，則該評(píng)價(jià)表示如下:<formula>formula see original document page 9</formula>下面，將第k次(本次)測(cè)定時(shí)的誤差量設(shè)為e k，將第k-1次(前 一次)測(cè)定時(shí)的誤差量設(shè)為e^。當(dāng)落入誤差量規(guī)定誤差范圍e內(nèi)時(shí)，判定為發(fā)送信號(hào)的脈沖波形 適當(dāng)，結(jié)束調(diào)整處理。而當(dāng)沒(méi)有落入規(guī)定誤差范圍e內(nèi)時(shí)，則比較本 次的誤差量e k和前一次的誤差量e w (步驟S5)，當(dāng)e k< e ^時(shí)， 采用本次的對(duì)脈沖波形的修正數(shù)據(jù)(步驟S6)，而當(dāng)e k》e k.,時(shí), 則放棄本次的對(duì)脈沖波形的修正數(shù)據(jù)fk.P采用前一次的修正數(shù)據(jù)fk-2 (步驟S7)。所采用的修正數(shù)據(jù)作為對(duì)下一次的脈沖波形的修正數(shù)據(jù) fk的指標(biāo)而存儲(chǔ)起來(lái)。再次利用修正數(shù)據(jù)fk對(duì)信號(hào)生成器14的生成 波形實(shí)施修正(步驟S8)，取入發(fā)送處理器15的調(diào)制處理、功率放 大器16的功率放大結(jié)果，從上述步驟SI開(kāi)始再次執(zhí)行處理。重復(fù)以 上的處理，利用遺傳算法實(shí)施修正，從而最終落入規(guī)定誤差范圍e內(nèi)。因此，根據(jù)上述方案的DME地面站裝置，能夠自動(dòng)進(jìn)行以往利 用手動(dòng)作業(yè)調(diào)整的脈沖波形的整形，能夠顯著減少調(diào)整作業(yè)的勞動(dòng)。另外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在實(shí)施階段，在不脫離其 宗旨的范圍內(nèi)可以將構(gòu)成要素變形而具體化。而且，可以通過(guò)將上述 實(shí)施方式中公開(kāi)的多個(gè)構(gòu)成要素適當(dāng)組合來(lái)形成各種發(fā)明。例如，也 可以從實(shí)施方式所示的所有構(gòu)成要素中刪除幾個(gè)構(gòu)成要素。進(jìn)而，還 可以將不同實(shí)施方式中的構(gòu)成要素加以適當(dāng)組合。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和變形是顯而易見(jiàn)的。 因此，本發(fā)明在其更廣的方面并不限于這里表示和描述的具體細(xì)節(jié)以 及實(shí)施例。因此，在不脫離由附加的權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā) 明總的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)，可以實(shí)施各種變形。
權(quán)利要求
1、一種脈沖信號(hào)發(fā)送裝置，具備信號(hào)生成器，以規(guī)定的定時(shí)生成近似于高斯誤差函數(shù)的波形的脈沖信號(hào)；發(fā)送器，將由該信號(hào)生成器生成的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大并發(fā)送；評(píng)價(jià)器，從上述功率放大后的脈沖信號(hào)中提取脈沖波形部分，將該脈沖波形部分與理想波形進(jìn)行比較而求出其誤差量，評(píng)價(jià)該誤差量是否處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)；以及波形控制器，對(duì)上述信號(hào)生成器，每當(dāng)由上述評(píng)價(jià)器評(píng)價(jià)為上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍之外時(shí)，對(duì)上述脈沖信號(hào)的波形實(shí)施修正，使得上述誤差量減小。
2、 一種脈沖信號(hào)發(fā)送裝置的波形調(diào)整方法，該脈沖信號(hào)發(fā)送裝 置以規(guī)定的定時(shí)生成近似于高斯誤差函數(shù)的波形的脈沖信號(hào)，將生成 的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大并發(fā)送，該方法包括從上述功率放大后的脈沖信號(hào)中提取脈沖波形部分， 將上述提取出的脈沖波形部分與理想波形進(jìn)行比較而求出其誤差量，并評(píng)價(jià)該誤差量是否處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)，每當(dāng)評(píng)價(jià)為上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍之外時(shí)，對(duì)上述脈沖信號(hào)的波形實(shí)施修正，使得上述誤差量減小。
3、 一種DME地面站裝置，通過(guò)接收來(lái)自航空器的詢(xún)問(wèn)信號(hào)并以 規(guī)定的定時(shí)發(fā)送規(guī)定了波形的發(fā)送脈沖信號(hào)來(lái)提供距離信息，具備接收器，接收上述詢(xún)問(wèn)信號(hào)；信號(hào)生成器，根據(jù)上述接收器的接收定時(shí)以規(guī)定的定時(shí)生成近似 于高斯誤差函數(shù)的波形的脈沖信號(hào)；發(fā)送器，將由該信號(hào)生成器生成的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大并發(fā)送；評(píng)價(jià)器，從上述功率放大后的脈沖信號(hào)中提取脈沖波形部分，將 該脈沖波形部分與理想波形進(jìn)行比較而求出其誤差量，評(píng)價(jià)該誤差量 是否處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)；以及波形控制器，對(duì)上述信號(hào)生成器，每當(dāng)由上述評(píng)價(jià)器評(píng)價(jià)為上述 誤差量處于規(guī)定誤差范圍之外時(shí)，對(duì)上述脈沖信號(hào)的波形實(shí)施修正， 使得上述誤差量減小。
全文摘要
本發(fā)明的脈沖信號(hào)發(fā)送裝置具備信號(hào)生成器，以規(guī)定的定時(shí)生成近似于高斯誤差函數(shù)的波形的脈沖信號(hào)；發(fā)送器，將由該信號(hào)生成器生成的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大并發(fā)送；評(píng)價(jià)器，從上述功率放大后的脈沖信號(hào)中提取脈沖波形部分，將提取出的脈沖波形部分與理想波形進(jìn)行比較而求出其誤差量，評(píng)價(jià)該誤差量是否處于規(guī)定誤差范圍內(nèi)；以及波形控制器，對(duì)上述信號(hào)生成器，每當(dāng)由上述評(píng)價(jià)器評(píng)價(jià)為上述誤差量處于規(guī)定誤差范圍之外時(shí)，對(duì)上述脈沖信號(hào)的波形實(shí)施修正，以便減小上述誤差量。
文檔編號(hào)G01S3/66GK101236243SQ20081000943
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者上村幸弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝