JPH01162401A - 衛星放送用のダイバシティ受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序でこの発明を説明する。

Ａ　産業上の利用分野 Ｂ　発明の概要 Ｃ従来の技術 Ｄ　発明が解決しようとする問題点 Ｅ　問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ　作用 Ｇ　実施例 ０１　回路構成（第１図〜第４図） Ｇ２　回路動作（第５図） Ｈ発明の効果 Ａ　産業上の利用分野 この発明は、例えば船舶や自動車等の移動体上で衛星放
送を受信する場合等に用いて好適な衛星放送用のグイバ
シティ受信装置に関する。

Ｂ　発明の概要 この発明は、複数個のフェーズドアレイアンテナを夫々
異なる向きに配し、これ等複数個のフェーズドアレイア
ンテナの出力レベルを比較して最大レベルのアンテナの
出力を選定し且つこの最大レベルのアンテナの出力が最
適となるように方位角及び仰角を電気的に制御するよう
にすることにより、移動体の動きに対して応答時間が早
く、且つ常時３６０°方向の電波に対して追従できるよ
うにしたものである。

Ｃ従来の技術 一般に短波帯のフェージングを補償又は軽減して受信波
の品質を改善する方法としてグイバシティ受信方式があ
るが、略１２ＧＨｚの周波数を使用する衛星放送のマイ
クロ波に対してもダイバシティ受信方式が考えられる。

つまり、マイクロ波用のアンテナを移動体上に搭載した
場合、移動体の動きに応じてアンテナの向きも変わり、
受信感度が変化して一種のフェージングの如き状態を呈
するので、これに対処してダイハンティ受信方式をとる
ことが考えられる。そこで、マイクロ波に対するアンテ
ナのダイバシティ受信方式として、従来複数のアンテナ
を組合せて機械的に動かす方式が提案されている。また
、電子走査アンテナの１つとしていわゆるフェーズドア
レイアンテナがあるが、これは各素子の所望の励振位相
を移相器を制御することにより実現するものである。

Ｄ　発明が解決しようとする問題点 ところで、上述の如く機械的に動かす方式の場合、移動
体の動きに対して応答時間が遅いと云う問題があった。

またフェーズドアレイアンテナは従来−枚のみ用いて行
われていたので、ビームを動かせる範囲つまり、到来す
る電波に対して追従する範囲が狭いと云う欠点があった
。

この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、移動体の動
きに対して応答時間が早く、常時３６０゜方向の電波に
対して即座に追従することができる衛星放送用のグイバ
シティ受信装置を提供するものである。

Ｅ　問題点を解決するだめの手段 この発明による衛星放送用のグイバシティ受信装置は、
複数個のフェーズドアレイアンテナ（１〜４）を夫々異
なる向きに配し、複数個のフェードアレイアンテナ（１
〜４）の出力レベルを比較して最大レベルのアンテナの
出力を選定（１０）　Ｌ且つこの最大レベルのアンテナ
の出力が最適となるように方位角及び仰角を電気的に制
御（３２）するように構成している。

Ｆ　作用 複数個のフェーズドアレイアンテナ（１〜４）すなわち
ビームを電子的に制御できる複数のマイクロ波用アンテ
ナを夫々異なる向き、つまり全方向になるように配する
。そして、映像信号の垂直ブランキング中にピークレベ
ル検出器（１３）において複数個のフェーズドアレイア
ンテナ（１〜４）の出力レベルを順次検出し、この検出
した出力レベルをマイクロコンピュータ（以下、マイコ
ンと云う）　（１０）で比較して最大レベルのアンテナ
出力を選択する。

この選択されたアンテナに対してマイコン（１０）より
、制御信号を発生してフェーズドアレイアンテナ〈１〜
４）の位相制御回路（３２）を制御してアンテナの出力
が最適（最大レベル）となるように方位角及び仰角を電
気的に調整する。これにより移動体の動きに対して応答
時間が早くなり、全方向の電波に対して即座に追従する
ことができる。

Ｇ　実施例 以下、この発明の一実施例を、本装置が例えば移動体に
搭載された場合を例にとり、第１図〜第５図に基づいて
詳しく説明する。

Ｇ１　　回路構成 第１図はこの発明の一実施例を示すもので、同図におい
て、（１）〜（４）はフェーズドアレイアンテナであっ
て、先ずこのフェーズドアレイアンテナに付いて第２図
〜第４図を参照し乍ら説明する。

第２図は円偏波放射素子を複数個サスペンデッドライン
で共相給電する回路構成を示すもので、これによりアレ
イを構成することになる。また第３図の実線部分は第２
図において線Ｉ−Ｉで切断した状態を示しており、第３
図の破線部分は第２図の状態に上側より第２の金属板が
被さった状態を示している。

第２図及び第３図において、（２１）は下側プレートと
しての第１の金属板（又はメタライズドプラスチック板
）、（２２）は上側プレートとしての第２の金属板（又
はメタライズドプラスチック板）、（２３）は第１及び
第２の金属板（２１）、　（２２）　　で挟持される薄
膜の基板（フィルム状のフレキンプル基板）である。第
１の金属板（２１）は基板（２３）を保持するための凸
部状の突起（２４）を有し、第２の金属板（２２）は例
えば直径が１４ｍｍの穴いわゆるスロット形の穴（２５
）とこれの近傍に設けられて基板（２３）を保持するだ
めの凸部状の突起（２６）　（第３図）を有する。第１
及び第２の金属板（２１）、　（２２）　　で基板（２
３）を挟持するときに突起（２４）とく２６）が一致す
るように位置決めされる。なお、このときの第１の金属
板（２１）と第２の金属板（２２）の犀さは非常に薄く
なり、例えば夫々約１ｍｍ程度である。また、第１及び
第２の金属板（２１）、　（２２）　　で基板（２３）
を挟持した際に穴（２５）に連通ずる空洞部（２７）が
形成されるようになされる。

（２８）は基板り２３）に第２の金属板（２２）の穴（
２５）に対応してこの穴（２５）と同心円状に被着され
たいわゆるパンチ形の面状共振形プリント素子（放射素
子）であって、これ等の放射素子（２８）は空洞部（２
７）を介してサスペンデッドライン（給電線）　（２９
）で連結される。この場合略円形をなす放射素子（２８
）は所定の周波数で共振する直径とされており、円偏波
を受信又は送信するためにサスペンデッドラインに対し
て所定角度例えば４５°の位置に対向する切欠を設けて
いる。

そしてここでは上述の如く第１の金属板（２１）に放射
素子（２８）及びサスペンデッドライン（２９）をさけ
るようにして基板（２３）を保持するための突起（２４
）を設けている。また、アレイ外周部にも突起（２４）
を設けている。その他の部分は空洞部（２７）を構成す
る。これにより複数個のサスペンデッドライン（２９）
が同じ空洞部（２７）内を通る場合もあり相互の結合が
懸念されるが、サスペンデッドライン（２９）の間隔と
空洞部（２７）の上下の壁の間隔を適当に選ぶことによ
り、必要なアイソレーションがとれ、問題ない。そして
、このとき電気力線は空洞部（２７）の上下の壁側へ集
中するため、支持する基板（２３）に沿う電界がほとん
どなくなり、これによって誘電体損失が低下し、結果的
にラインの伝送損失が低減されることになる。

また、第２の金属板（２２）にも第１の金属板（２１）
に対応して突起と空洞部を形成する。すなわち第２の金
属板（２２）に穿設された穴（２５）の近傍及びアレイ
外周部に放射素子（２８）及びサスペンデッドライン（
２９）をさけるようにして基板（２３）を保持するため
の突起（２６）が設けられ、その他の部分は空洞部（２
７）とされる（第３図参照）。

このように設けられた突起（２４）、　（２６）　　に
より基板（２３）は均一に保持されるため、たれ下がる
ことなく、しかも各放射素子、給電部等の周囲は従来と
同様上下の金属板（２１）、　（２２）　　が密着され
るため、特定の周波数における共振等は生じない。

第２図において、１６個の放射素子（２８）を４個を１
組として４つのグループ６１〜Ｇ４　に分ける。

各クループの接続点Ｐ１　は中心よりλｇ／２（２ｇは
中心周波数における線路波長）ずらされ、接続点Ｐ２　
及びＰ３　はλｇ／４ずらされて接続される。これによ
り各クループにおいて、右上の放射素子（２８）に対し
て右下の放射素子（２８）は９０°、左下の放射素子（
２８）は１８０°そして左上の放射素子（２８）は２７
０°夫々位相的にずれていることになり、これにより軸
比が改善される。つまり、空間位相と給電線位相を変化
させて軸比の広帯域化を図っている。

また、各グループの接続点Ｐ１　及びＰ４〜Ｐ６は給電
部（３０）の給電点（３１）に対して等距離となるよう
に相互接続される。このような構成において、接続点Ｐ
１　及びＰ４〜Ｐ６　の位置を変えて給電位相や電力分
配比を変えることにより各種の指向特性を得ることがで
きる。つまり、接続点Ｐ１　及びＰ４〜Ｐ６　に対する
給電点（３１）からの距離を変えることにより位相が変
化し、また、ザスペンデ。

ドライン（２９）の分岐している所で線を細くしたり、
或いは太くしたりしてインピーダンス比率を変えること
により振幅が変わり、これによって指向特性を任意に変
えることができる。

このようにして本実施例ではフェーズドアレイアンテナ
として第２図及び第３図の如き平面アレイアンチを使用
する。なお、この平面アンテナの詳細は特願昭６２−２
６３１５７号明細書を参照されたい。

さて、本実施例では第２図に示すように放射素子（２８
）の近くに全て位相制御回路（３２）を挿入してフェー
ズドアレイアンテナを構成する。この位相制御回路（３
２）としては例えば第４図に示すようなものが使用され
る。すなわち、第４図において、位相制御回路（３２）
はサスペンデッドラインク２９）とアース間に接続され
た可変容量素子（３２ａ）　　と、マイコン（１０）　
（第１図）からの制御信号によりその電圧を制御可能な
直流型＃　（３２ｂ）　　と、直流電源（３２ｂ）　　
と可変容量素子（３２ａ）　　のカソード側に接続され
たコイル（３２ｃ）　　と、このコイル（３２Ｃ）　　
及び直流電源（３２ｔｌ）　　の接続点とアース間に接
続されたコンデンサ（３２ｄ）　　とから成る。コイル
（３２Ｃ）　　とコンデンサ（３２ｄ）　　はサスペン
デッドライン（２９）からの信号が直流電源（３２ｂ）
　側に流れ込まないようにするための信号阻止回路を構
成している。

再び第１図に戻って説明する。（５）〜（８）はフェー
ズドアレイアンテナ〔１〕〜（４）の夫々給電点（３１
）に接続されたＢＳコンバータであって、これ等のＢＳ
コンバーク（５）〜（８）は受信した電波の周波数を所
定周波数に変換する。例えばＢＳコンバーク（５）〜（
８）は１２ＧＨｚの電波をｌ　ＧＨｚの電波に変換する
。ＢＳコンバーク（５）〜（８）の出力側は夫々スイッ
チ回路（９）の接点ａ　−ｄに接続される。このスイッ
チ回路（９）は後述されるようにマイコン（１０）から
の切換信号により切換えられる。なお、マイコン（１０
）のメモリ　（図示せず）には、フェーズドアレイアン
テナ（１）〜（４）に関連して方位角及び仰角に応じて
位相制御回路（３２）の可変容量素子（３２ａ）　　に
直流電源（３２ｂ）より与える電圧を指示する制御情報
が予め記憶されている。

ＢＳコンバータ（５）〜（８）の出力信号（ＢＳ−ＩＦ
倍信号はスイッチ回路（９）で選択されてＢＳチューナ
（１１）に供給される。ＢＳチューナ（１１）はＢＳ−
ＩＦ倍信号中から希望するチャンネルを選択し、そのＦ
Ｍ信号からテレビ映像信号、音声信号を復調する。この
復調出力はテレビジョン受像機（１２）に供給され、表
示される。

また、ＢＳチューナ（１１）からの映像信号がマイコン
（１０）に供給され、マイコン（１０）は映像信号の垂
直ブランキング期間中にスイッチ回路（９）の各接点ａ
　−ｄを切換える。この垂直ブランキング期間中にフェ
ーズドアレイアンテナ（１）〜（４）の出力、つまり対
応するＢＳチューナ（１１）の復調出力がピークレベル
検出器（１３）に供給されてそのピークレベルが検出さ
れる。このアンテナ毎に検出されたピークレベルはマイ
コン（１０）に供給されて比較され、最大レベルのアン
テナ出力が選択され、対応するアンテナの制御情報、つ
まりそのときの選択されたアンテナの位相制御回路（３
２）の可変容量素子（３２ａ）　　に直流電源（３２ｂ
）　　より与えられている電圧に対応した制御情報がマ
イコン（１０）のメモリに記憶される。そして、選択さ
れたアンテナは移動体が移動する毎にマイコン（１０）
からの制御情報により位相制御され、最大レベルの方位
角及び仰角が設定される。

６２　回路動作 次に第１図の回路動作を第５図を参照し乍ら説明する。

ステップ（イ）で動作開始して、ステップ（ロ）でマイ
コン（１０）はＢＳチューナ（１１）からの映像信号を
見て垂直ブランキング期間であるか否かを判断し、そう
でなければ垂直ブランキング期間まで待機し、垂直ブラ
ンキング期間であると切換信号をスイッチ回路（９）に
供給して順次その接点ａ　−ｄを切換え、フェーズドア
レイアンテナ（１）〜（４）の出力を夫々ＢＳコンハー
ク（５）〜（８）を介してＢＳチューナ〈１１）に供給
する。そして、ステップ（ハ）でＢＳチューナ（１１）
の復調出力が供給されるピークレベル検出器（１３）で
各アンテナ毎にピークレベルを検出し、マイコン（１０
）に供給する。マイコン（１０）では供給された各ピー
クレベルを比較し、最大レベルのアンテナの出力を選択
する。そしてこのとき選択されたアンテナの位相制御回
路（３２）の可変容量素子（３２ａ）　　に直流電源（
３２１１）　　より与えられている電圧に対応した制御
情報がマイコン（１０）のメモリに記憶される。

しかし、本装置が移動体に搭載されているを考えると、
アンテナの向きは移動体の動きに応じて冒 変わる筈である。したがって、その選択された最大レベ
ルのアンテナの出力も移動体の動きに応じて変わるので
、このアンテナに対して更に最適（最大レベル）となる
ように方位角及び仰角を調整する必要がある。

そこで、ステップ（ニ）において、マイコン（１０）よ
り制御情報をその選択されたアンテナの位相制御回路（
３２）に供給して位相制御し、最大レベルとなるように
方位角を設定する。

マイコン（１０）のメモリには上述の如く方位角及び仰
角に応じて位相比較回路（３２〉の可変容量素子（３２
ａ）　　に直流電源（３２ｂ）　　より与える電圧を指
示する制御情報が予め記憶されているので、上述の如く
最大レベルのアンテナ出力が得られた方位角の前後の制
御情報を読み出して位相制御して見る。

つまり、アンテナのビームを左右に振って見る。

例えば最大レベルのアンテナ出力が得られたときの方位
角が第２図の図面上右上１０°にあるとすると、一番右
側の列の放射素子（２８）にはＯｏ、左側より２番目の
列の放射素子（２８）には１０°、左側より３番目の列
の放射素子（２８）には２０°、左側より４番目の列（
すなわち一番右側の列）の放射素子（２８）には３０°
の遅延が生じるように直流電源（３２ｂ）　　より可変
容量素子（３２ａ）　　に電圧を与えるべくマイコン（
１０）のメモリには制御情報が設定されている。このよ
うに到来する電波に近い方の放射素子の遅延量を大きく
することにより、給電点（３１）で見たときの各放射素
子からの電流は同相となり、効率良く電流を給電できる
。

そして、この方位角１０°に対して前後の方位角例えば
９°又は１１°の制御情報をマイコン（１０）のメモリ
より読み出して実質的にアンテナビームを振って見る。

例えば方位角９°のときは一番左側の列の放射素子（２
８）には０°、左側より２番目の列の放射素子（２８）
には９°、左側より３番目の列の放射素子（２８）には
１８°、左側より４番目の列（すなわち一番右側の列〉
の放射素子（２８）には２７°、又方位角１１°のとき
は一番左側の列の放射素子（２８）にはＯｏ、左側より
２番目の列の放射素子（２８）には１１°、左側より３
番目の列の放射素子（２８）には２２°、左側より４番
目の列の放射素子（２８）には３３°の夫々遅延が生じ
るように可変容量素子（３２ａ）　　に電圧を与えるべ
くマイコン（１ｏ）のメモリよりの制御情報を直流電源
（３２ｂ）に与える。

勿論このとき、仰角は成る一定の値とする。

そして、各方位角のときのＢＳチューナ（１１）からの
復調出力レベルをピークレベル検出器（１３）で検出し
、最大レベルのときの制御情報をマイコン（１０）のメ
モリに記憶して方位角を設定する。

次にステップ（ホ）において、マイコン（１ｏ）より制
御情報をその選択されたアンテナの位相制御回路（３２
）に供給して位相制御し、最大レベルとなるように仰角
を設定する。

すなわち、この場合も今度は方位角を成る一定の値に固
定した状態、例えば最大レベルの得られた方位角に固定
した状態で、上述の如く最大レベルのアンテナ出力が得
られた仰角の前後の制御情報を読み出して位相制御して
見る。つまり、アンテナのビームを左右に振って見る。

例えば最大レベルのアンテナ出力が得られたときの仰角
が第２図の図面上下側より見て３５°にあるとすると、
一番上側の行の放射素子（２８）には０°、上側より２
番目の行の放射素子（２８）には３５°、上側より３番
目の行の放射素子（２８）には７０°、上側より４番目
の行くすなわち一番下側の行）の放射素子（２８）には
１０５°の遅延が生じるように直流電源（３２ｂ）　　
より可変容量素子（３２ａ）　　に電圧を与えるべくマ
イコン（１０）のメモリには制御情報が設定されている
。

そして、この仰角３５°に対して前後の仰角例えば３４
°又は３６°の制御情報をマイコン（１０）のメモリよ
り読み出して実質的にアンテナビームを振って見る。例
えば仰角３４°のときは一番上側の行の放射素子（２８
）にはＯｏ、上側より２番目の行の放射素子（２８）に
は３４°、上側より３番目の行の放射素子（２８）には
６８°、上側より４番目の行（すなわち−零下側の行）
の放射素子（２８）には１０２°、又仰角３６°のとき
は一番上側の列の放射素子（２８）には０°、上側より
２番目の行の放射素子（２８）には３６°、上側より３
番目の行の放射素子（２８）には７２°、上側より４番
目の行の放射素子（２８）には１０８°の夫々遅延が生
じるように可変容量素子（３２ａ）　　に電圧を与える
べくマイコン（１０）のメモリよりの制御情報を直流電
源（３２ｂ）　　に与える。

そして、各仰角のときのＢＳチ２−す（１１）からの復
調出力レベルをピークレベル検出器（１３）で検出し、
最大レベルのときの制御情報をマイコン（１０）のメモ
リに記憶して仰角を設定する。

このようにして、最大レベルの方位角と仰角を設定して
、再び移動体が移動したら、上述の動作を繰り返す。

なお、本実施例では方位角は各アンテナ当り±４５°の
範囲で調整可能であり、また、仰角は我国の場合例えば
３０°〜４６°の範囲で調整可能である。

また、上述の実施例において、第２図における位相制御
回路（３２）は破線で示すようにグループ毎に接続点Ｐ
１　　の近くに挿入し、大まかに位相制御するようにし
てもよい。

Ｈ発明の効果 上述の如くこの発明によれば、複数個のフェーズドアレ
イアンテナの出力レベルを比較して最大レベルのアンテ
ナの出力を選定し、この最大レベルのアンテナの出力が
最適となるように方位角及び仰角を電気的に制御するよ
うにしたので、移動体の動きに対する応答時間が早く、
且つ常時３６０゜方向の電波に対して追従できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はこ
の発明の要部の給電回路図、第３図は第２図の線Ｉ−Ｉ
における断面図、第４図はこの発明の要部の構成図、第
５図はこの発明の動作説明に供するためのフローチャー
トである。 （１）〜（４）はフェーズドアレイアンテナ、（５）〜
（８）はＢＳコンバータ、（９）はスイッチ回路、（１
０）はマイクロコンピユータ、（１１）はＢＳチューナ
、（１３）はピークレベル検出器、（３２）は位相制御
回路である。 代　　理　　人　　　　　伊　　藤　　　　　頁間　　
　　　　　　松　　隈　　秀　　盛符開平１−１６２４
０１　（７） 平部の構成図 第４図 ｊ段請丑 を郭／）給電図外図 第２図 １涜ぐ１□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数個のフェーズドアレイアンテナを夫々異なる向きに
   配し、 上記複数個のフェーズドアレイアンテナの出力レベルを
   比較して最大レベルのアンテナの出力を選定し 且つこの最大レベルのアンテナの出力が最適となるよう
   に方位角及び仰角を電気的に制御するようにしたことを
   特徴とする衛星放送用のダイバシティ受信装置。