JPH0195606A - 衛星放送受信アンテナ自動追従装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、船舶などのように移動し方向が一定しない
乗物等において、衛星放送を受信するため受信アンテナ
を常に衛星の方向に自動的に追従させる装置に関する。

衛星放送を受信するためには、その衛星放送の電源の周
波数が高いため電波の指向性があるのでその電波の受信
アンテナは、常に衛星の方向に向けてその電波を受信の
必要がある。

陸上において不動の場所より衛星放送を受信するには、
その衛星自体も宇宙の定点にいるため、一度受信アンテ
ナの方向を決めてしまえば、その後方向を変える必要が
ない。

しかし、船舶等のように移動し方向が一定しない乗物な
どでは、受信アンテナは常に衛星の方向に向けてやる必
要があり、船舶の向きが変ればアンテナに向きも常に移
動することとなり衛星放送を受信出来なくなる。

この受信アンテナの向きを船舶の方向が変るたびに、手
動で受信アンテナの向きをその都度変えてやるには非常
に不便であり、夜間や風のある日、雨の日、寒い日受信
アンテナの取付け場所などいろいろな条件を組合せると
、手動で追従するのは不可能である。

この発明は、船舶のように移動し方向が一定しない乗物
等において、受信アンテナを常に衛星の方向に自動的に
追従させる衛星放送受信アンテナ自動追従装置に関する
ものである。

（ロ）従来の技術 従来より現存する衛星受信アンテナの追従方式は、海事
衛星を利用する船舶に装備する衛星追従機構にみられる
ように、ジャイロコンパスの水平方向（ＡＺ軸）の追従
は補助的なものであり、衛星を追従する方法として、衛
星からのＴＤＭ波を利用するヒル・クライム，ステップ
・トラック（Ｈｉｌｌ　ｃｌｉｍｂ，ｓｔｅｐ　ｔｒａ
ｃｋ）といわれる方式で、水平及び垂直方向すなはち、
ＡＺ軸とＥＬ軸を交互に小さな角度を段階的に変位させ
て、その前後の受信号レベルを比較して、受信信号レベ
ルが最高になる方向にアンテナを指向させる方式であり
、又、船舶のピッチングやローリングのためのアンテナ
取付台を水平に保つ動揺補償機能が設けられていて、機
械的、電気的に高度で複雑になっている。

これらの複雑な装置に電源類が接続されているが、アン
テナの水平方向（ＡＺ軸）の回転範囲は、その電線の捩
れがあるため大きくすることが出来ず、アンテナの水平
回転範囲は３６０度以内であり、アンテナが回転限界に
達すると反転させて電線が捩れを防止している方式のも
のである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 このため従来の海事衛星の追従機構においては、その追
従能力は充分な偉力を発揮出来るものであるが、装置が
複雑で機械的電気的に高度であるため大型になる相当高
価であり、又前迷のごとく水平回転範囲が３６０度以内
で反転させる必要があるため、より装置が複雑になって
いる。

この発明は、荒天時における使用は不向きであるが、行
動範囲のせまい船舶や、行動範囲の広い船舶においても
時々補正をすることにより、衛星放送受信アンテナ追従
装置としては差し支えない位に、簡単に小型に安く市場
に提供せんとしたものであり、又電線の捩れが無いよう
に工夫し３６０度以上、何回転でも出来るようにしたこ
とを、特徴としている。

従来の海事衛星追従装置は、真に衛星を追従するもので
あるが、本発明はジャイロコンパスをセンサーとしたも
のであるため、一定方向追従装置となるが、衛星放送を
受信するにはなんら差し支えない衛星放送受信アンテナ
自動追従装置です。

従来の海事衛星利用の船舶は、外航船などのような大型
船にみうけられるが、本発明は大型船は勿論、内航船な
ど小型船に適した装置です。

特に船内で娯楽設備としてテレビの必要な客船に適して
いる。

（ニ）問題点を解決する手段 そのために本発明は小型に安価に電線の捩れがなくシン
プルに全船舶向けに発明したもので、そのあらましを説
明すれば、ジャイロコンパスのリピーターモーターをセ
ンサーとして利用し、ジャイロコンパスの方向と衛星放
送受信アンテナの方向が常に一定方向すなはち同じ方向
になるようにした自動追従装置であり、リピーターモー
ター部、回転方向検知部、駆動モーター部、駆動モータ
ー制御部、電源部、操作部等より構成されていて、次に
その説明を図面と共に行う。

（ホ）作用 この発明を、図１と共に説明すれば、リピーターモータ
ー部（Ａ）のリピーターモーター（Ａ１）はリピーター
スイッチ（Ｅ１）が閉じればジャイロコンパスに接続さ
れて自動追従する。

操作部（Ｅ）のリピーターモーター（Ｅ３）は電源スイ
ッチ（Ｅ２）の投入時に初期設定を行うことに設けたも
ので、すなわち電源投入時には、後で説明する電気回路
が動作して、受信アンテナは適当な方向を指し、必ずし
も衛星の方向を向いていないので、リピータースイッチ
（Ｅ１）を開いてリピーターモーター（Ｅ３）の回転軸
を手動で回して、リピーターモーター（Ａ１）を回転さ
せ、後で説明する電気回路を駆動させて、受信アンテナ
を衛星の方向に向けるために設けたものです。またこの
リピーターモーター（Ｅ３）は、リピータースイッチ（
Ｅ１）の閉回路後はジャイロコンパスに追従するので、
追従監視器として利用出来て、受信アンテナ方向の補正
時にも使用するものです。

ギヤー（Ａ２）は、リピーターモーター（Ａ１）とカッ
プリングされている。

このギヤー（Ａ２）はジャイロリピーターモーターの増
要比に応じて、ギヤー比の違うものと取替えられるよう
にしたものである。

回転方向検知部（Ｂ）の回転体（Ｂ１）は、ギヤー（Ａ
２）とカップリングされ、すなはちリピーターモーター
（Ａ１）の回転が、増速比調節用のギヤー（Ａ２）を介
して、この回転体（Ｂ１）を回転さすことになる。

一方、駆動モーター部（Ｃ）のモーター（Ｃ１）は、回
転速度調節用に介したギヤー（Ｃ２）とカップリングさ
れた回転体（Ｂ２）を回転さすことになっている。

回転体（Ｂ１）と回転体（Ｂ２）は同一円地上にあり、
お互い直接接触部分は無く、電気的に回転体（Ｂ１）の
回転方向を検知し、もう一つの回転体（Ｂ２）が駆動モ
ーター制御部（Ｄ）及び駆動モーター部（Ｃ）を介して
回転するようにしたもので、回転体（Ｂ１）の回転及び
回転方向と同じ量だけもう一つの回転体（Ｂ２）で回転
するようにした回転方向検知部（Ｂ）で構成している。

この回転方向検知部（Ｂ）をさらに詳しく、図２，３，
４，５，と共に説明すれば、回転体（Ｂ１）はリピータ
ーモーター部（Ａ）を介して回転し、もう一つの回転体
（Ｂ２）は駆動モーター部（Ｃ）を介して回転し、回転
体（Ｂ１）と回転体（Ｂ２）は同一円心上にあるが、直
接接解部分は無い構造になっている。

しかし、回転体（Ｂ２）の円盤の端（円盤の最も外側の
円周部）に、図４に示すごとく約半分を光の通すことが
出来る透明部分（Ｂ３１）を設け他の約半分は、光を通
すことの出来ない不透明部分（Ｂ３２）とで構成し、こ
の透明部分（Ｂ３１）、不透明部分（Ｂ３２）がフォト
インターラプター（Ｂ１２）の発光部及び受光部ではさ
まるように、回転体（Ｂ１）にそのフォトインターラプ
ター（Ｂ１２）を取付ける。

又、回転体（Ｂ１）は船舶の向きが変るたびに始終回転
するため、フォトインターラプター（Ｂ１２）への電気
配線の捩れを防止するため、スリップリング（Ｂ１３）
を介してあり、その電気信号はスリップブラシ（Ｂ１３
１）〜（Ｂ１３４）により外部配線に伝えている。

そのスリップブラシより駆動モーター制御部（Ｄ）に電
気配線は接続されている。

ここでフォトインターラプター（Ｂ１２）のセンサー（
Ｂ１０）及び（Ｂ２０）は発光部であり、センサー（Ｂ
１１）及び（Ｂ２１）は受光部であり、この二つのセン
サーすなはち発光部（Ｂ１０）と受光部（Ｂ１１）及び
もう一つのセンサーの発光部（Ｂ２０）と受光部（Ｂ２
１）のそれぞれの発光部と受光部との間に、透明部分（
Ｂ３１）又は不透明部分（Ｂ３２）をもつ回転体（Ｂ２
）がある。

受光部は発光部の光信号を受けると、その受光部の抵抗
値が変化（高抵抗より低抵抗）する構造のものである。

そこで回転体（Ｂ１）に取付けられているフォトインタ
ラプター（Ｂ１２）のセンサーの受光部（Ｂ１１）（Ｂ
２１）が、回転体（Ｂ２）の不透明部分（Ｂ３２）にて
発光部（Ｂ１０）（Ｂ２０）の光がさえぎられている場
合には、その受光部（Ｂ１１）（Ｂ２１）の抵抗値に変
化なく高抵抗となっているが、回転体（Ｂ１）が移動し
透明部分（Ｂ３１）より発光部（Ｂ１０）（Ｂ２０）の
光信号を受光部（Ｂ１１）（Ｂ２１）が受けると、その
受光部（Ｂ１１）（Ｂ２１）の抵抗値は変化し抵抗値が
下ることとなる。

すなはち、回転体（Ｂ１）が右回り又は左回りかに回転
することにより、どちらかのフォトインターラプター（
Ｂ１２）の受光部の抵抗値が変化し、右回転したか左回
転したかを検知出来ることになる。

ここで回転体（Ｂ１）に付属する部分品、すなはちフォ
トインターラプター（Ｂ１２）やスリップリング（Ｂ１
３）などは回転体（Ｂ２）に、又回転体（Ｂ２）の透明
部分（Ｂ３１）不透明部分（Ｂ３２）は回転体（Ｂ１）
にお互におきかえても良い。

そして無接触方式のフォトインターラプター等のような
光半導体に対して、有接触方式の電気部品としてマイク
ロスイッチの利用も考えられる。

これを簡単に説明すれば、前述の回転体（Ｂ２）の透明
部分、不透明部分に相当する部分を段差にし、マイクロ
スイッチのアームがその段差のところを移動するように
回転体（Ｂ１）にマイクロスイッチを設けた構造にした
ものである。

マイクロスイッチがこの段差のところで開閉するように
したもので、すなはちフォトインタラプターのところで
述べた透明部分でマイクロスイッチの電気接点が閉回路
となり、不透明部分でその接点が開回路となるようにし
た回転方向検知部である。

この方式は回転体（Ｂ１）と回転体（Ｂ２）とがマイク
ロスイッチを介して接触はしているが、その摩擦抵抗は
微小であり、ジャイロリピーターモーターのトルクに影
響を与えるものではない。

そして、凸凹の段差は回転体の円盤の外周でも良く、円
盤の上面又は下面でもマイクロスイッチの取付けを対応
させることにより、幅広く応用出来る利点もある。

以上のようにマイクロスイッチ利用による、回転方向検
知部も出来る。

元の図１に戻って説明すれば、回転体（Ｂ１）の回転に
より得られた電気信号は、すなはち電源部（Ｆ）より出
力の正の電圧（＋）は受光部（Ｂ１１）又は（Ｂ２１）
の抵抗値が下がることにより、その電圧が駆動モーター
制御部（Ｄ）のトランジスター（Ｄ１）又は（Ｄ２）を
その入力側の抵抗（Ｄ３）又は（Ｄ４）を介して導通さ
せて、さらにはリレーコイル（Ｄ７）又は（Ｄ８）を導
通させ、そのリレー接点（Ｄ５）又は（Ｄ６）を開閉し
、駆動モーター部（Ｃ）を動作さすこととなり、回転体
（Ｂ２）を回転さすこととなる。

すなはち、回転体（Ｂ１）の右回転が、フォトインター
ラプター（Ｂ１２）、トランジスター（Ｄ１）（Ｄ２）
、リレーコイル（Ｄ７）（Ｄ８）、駆動モーター部（Ｃ
）を介して回転体（Ｂ２）を右回転になるように、電気
配線やギヤー等を位置すれば、回転体（Ｂ１）の右回転
と同じ分量だけ回転体（Ｂ２）が右回転し、フォトイン
ターラプター（Ｂ１２）が回転体（Ｂ２）の不透明部分
（Ｂ３２）でさえぎられた時に、その回転を止める構成
とする。

左回転も同様、回転体（Ｂ１）が左回転すれば回転体（
Ｂ２）は左回転に追従する。

尚、回転体（Ｂ３）は回転体（Ｂ２）と直結同一軸上（
同心円上）にあり、回転方向、回転速度は同じである。

又、この回転体（８３）に受信アンテナを乗せ組立てる
ことが可能な構造としてある。

そして、回転体（Ｂ３）を受信アンテナより受信２号を
電線にて送出する必要があるので、その電線の捩れを防
止するため、回転体（Ｂ１）で述べたと同様な、スリッ
プリング・スリップブラシを回転体（Ｂ３）に構成して
ある。

実際の製造にあっては、回転体（Ｂ１）と回転体（Ｂ３
）の回転方向と回転速度（角度）が同じであれば、ギヤ
ー等はどのように介しても差し支えない。

駆動モーター（Ｃ１）はコンデンサーモーターであり、
リレー接点（Ｄ５）又は（Ｄ６）により位相が変るよう
にして進相コンデンサー（Ｃ４）と構成してあり、又、
その駆動モーター（Ｃ１）にはそのモーターが回転して
いて電源の供給が無くなった場合、そのモーターの慣性
モーメントで空回りを防ぐため電磁ブレーキ（Ｃ３）を
設けてある。

回転体（Ｂ３）に組立てる受信アンテナの迎角（ｅｌｅ
ｖａｔｉｏｎ　ａｎｇｌｅ）は、あらかじめ設定してあ
り、ジャイロコンパスによる真方位のみの追従となって
いる。

（ヘ）実施例 この衛星放送受信アンテナ自動追従装置の操作方法を図
面と共に説明すれば、まず、ジャイロコンパスが正常に
リピーター共に動作していることを確認し、電源スイッ
チ（Ｅ２）を閉じて、電気回路に電源を投入する。

この時、回転体（Ｂ１）と回転体（Ｂ２）がずれている
場合は、ずれの補正点まで自動的に移動回転するので、
その動作が止まるまで数秒待つ。

次に、リピータースイッチ（Ｅ１）は開いたままで、リ
ピーターモーター（Ｅ３）の回転軸を手動で回して、受
信アンテナを衛星に向ける。

この操作は、テレビの受面像をみながら写りの最も良好
なるところで止めると良い。

この位置が衛星の方向とほぼ一致する。

そして、リピータースイッチ（Ｅ１）を閉じれば、その
後はジャイロコンパスに受信アンテナは自動的に追従す
ることとなる。

受信画像が悪るくなって、再び受信アンテナを衛星の方
向に補正をしたい場合は、リピータースイッチ（Ｅ１）
を開き、リピーターモーター（Ｅ３）の回転軸を手動で
回し、受信画像の良い位置でリピータースイッチ（Ｅ１
）を再び閉じれば、すなはち追従の補正となる。

又、リピーターモーター（Ｅ３）は回転方向、回転速度
などの監視器として利用出来て、仮りに電源スイッチ（
Ｅ２）が投入されてなく衛星放送受信アンテナ自動追従
装置が必要でない時でも、リピータースイッチ（Ｅ１）
が投入されていれば船舶の操船上の監視器として役目も
するので非常に便利である。

又、前述はジャイロリピーターモーターがシンクロ方式
の場合を説明したが、ジャイロリピーターモーターがス
テップ式の場合は、図７に図示したようになる。

この操作方法を図面と共に説明すれば、リピータースイ
ッチ（１１）を閉じることにより、リピーターモーター
（Ａ１１）及び（３３）はジャイロに追従する。

受信アンテナの衛星方向への補正が必要とする場合、ス
イッチ（６６）を閉じて、リレー（４４）を導通させ、
その接点（５５）を動作させば、リピーターモーター（
３３）への通電は無くなり、その回転軸は容易に手動で
回すことが出来る。

コンタクト（２２）はリピーターモーター（３３）と連
動し、それぞれの接点はお互いに１２０度ずつずれて接
触し、３接点の内どれか一つの接点が外ずれている構造
になっている。

リピーターモーター（Ａ１１）へのジャイロから直接信
号は無くなっているので、リピーターモーター（３３）
の回転軸を回すことにより、コンタクト（２２）が動作
しリピーターモーター（Ａ１１）が回転する。

補正後はスイッチ（６６）を開けば、その後はリピータ
ーモーター（３３）及び（Ａ１１）は、ジャイロコンパ
スに追従することとなる。

このようにして、ステップ式リピーターモーターの操作
もシンクロリピーターモーターとほぼ同じに操作するこ
とが出来る。

回転体（Ｂ１）と回転体（Ｂ３）との回転同期機構に、
サーボ機構を用いた同期機構も流用出来るので、簡単に
その説明を図８と共にすれば、シンクロリピーターモー
ターで直接回転体（Ｂ３）を回すことは、衛星放送受信
アンテナが重量物のため、大きな負荷となり機械的に回
転さすにはトルク不足のため、回転誤差を生じ本来の目
的を達することが出来ない。

この欠点を解決するのに、サーボ機構を用いた回転同期
機構がある。

ジャイロリピーターの出力すなはちシンクロジェネレー
ターＧの出力は、リピーターモーター（Ａ１）、図８に
おいてはコントロールランスＣＴを通じて、サーボアン
プに印加され、そのサーボアンプで増幅されて、サーボ
モーターＢを駆動する。

サーボモーターＢは機械的負荷となる機構部分すなはち
、回転体（Ｂ３）と連結されていて、サーボモーターＢ
により駆動されるが、このトルクはシンクロジェネレー
ターの有するトルクには関係せず、サーボモーターとサ
ーボアンプで決まるトルクを得ることが出来る。

サーボモーターＢの出力の一部は、機械的にコントロー
ルトランスＣＴの回転子軸に連結されていて、サーボア
ンプへの入力、すなはちコントロールトランスＣＴから
の誤差電圧出力が常に最小になるような方向に、コント
ロールトランスＣＴの回転子軸を回転させ、機械的な負
帰還回路を構成し、サーボモーターＢの機械的な回転角
がコントロールトランスＣＴに印加される。電気回路信
号と常に比較して、その誤差が最小になるように、サー
ボモーターＢが回転するので、極めて高い回転精度を有
している。

このサーボ機構を利用し、大きなトルクで回転体（Ｂ３
）を回す回転同期機構を利用すれば、電線の換れを防止
するために、回転体（Ｂ１）に設けたスリップリング・
スリップブラシや、又、回転方向検知部のフォトインタ
ーラプターや駆動モーター制御部、しいては駆動モータ
ー部までが不要となるすぐれた特徴がある。

（ト）発明の効果 以上の様に構成した衛星放送受信アンテナ自動追従装置
であるから、船舶等がその向きを変えても受信アンテナ
は常に衛星の方向にあり、いつも鮮明な画像を受信する
ことが出来る。

また、従来より利用しているＶＨＦやＵＨＦのテレビ放
送の受信も、この自動追従装置を利用し、回転体（Ｂ３
）に受信アンテナを建てれば、無指向性や全方向性など
特殊なアンテナは必要でなく、従来の安価なシンプルな
アンテナで良いことになり、塩害によるアンテナの腐食
が起りやすい海上での使用は、アンテナの取替が必要で
あるため、結局は２倍にも３倍にも経済的である。

したがって、この装置を普通のテレビ用として利用すれ
ば、放送局（放送送信アンテナ）より遠くない距離を航
行区域として移動する船舶には、充分な偉力を発揮する
。

又、本来の衛星放送受信用とすれば、その衛星放送は２
４時間放送していて、船舶もまた昼夜を問わず運航する
ため、娯楽設備としてだけでなく、船舶の航行安全に必
要な天気予報なども画像で受信出来て、より安全航行に
役立ち便利である。

衛星放送が受信出来る領海内に船舶がいれば２４時間受
信出来るなどのメリットの他に、船舶の利用する娯楽楽
設備としては、テレビは最高と思われるので将来の需要
が期待出来る。

この装置が普及すれば、意識的に放送局より情報を送る
ことが出来るため、より船舶の安全航行に役立たせるこ
とが出来る。

追従精度はジャイロコンパスの精度にほぼ等しく、非常
に精度が高い。

実際に衛星放送の受信角度は、５度位ずれていても差し
支えないと伝われている。

したがって、船舶が緯度・経度の数度の移動であれば、
受信アンテナの迎角（ＥＬ角）の補正は必要としない。

仮りに、航行区域が数度以上と長い場合は、迎角の補正
が必要となるが、受信アンテナの迎角はたまに変えれば
良いので、迎角を容易に変えられるような構造にしてお
けば、さほど問題はない。

さらに、リピーターモーター側の回転体と、受信アンテ
ナ取付ける負荷側との回転体には、半導体を利用して直
接接触はないので、リピーターモーターのトルクに影響
をおよぼすことがない。

また、スリップリング・スリップブラシを利用した構造
にしてあるため電線の捩れがなく、受信アンテナの反転
が必要でなく、３６０度以上、何回転でも回すことが出
来て、受信アンテナのジャイロコンパスへの追従がスム
ーズであり、航海中において旋回時の映像の乱れがなく
なる。

そして、小型軽量であるため、小型船舶であっても、さ
ほど取付け場所を選ばなく、せまい場所でも取付け可能
となる。しかも安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の回路図、一部機能図。 第２図は、回転方向検知部の基本的構成を示す側面略図
。第３図ａ及び第３図ｂは、第２図を、補足する回路図
。 第４図は、第２図の回転方向検知部の平面図。 第５図は、回転方向検知部の回路図であり、第１図の一
部機能図の補足回路図。 第６図は、本発明の基本的機構の展開斜視図。 第７図は、リピーターモーターがステップ式の場合の回
路図。 第８図は、サーボ機構の基本ブロック図。 第１図より第７図までの図中、 Ａは、リピーターモーター部 Ｂは、回転方向検知部 Ｃは、駆動モーター部 Ｄは、駆動モーター制御部 Ｅは、操作部 Ｆは、電源部、などのブロックを示し、以下、次の通り
、 Ａ１：リピーターモーター Ａ２：ギヤー Ｂ１：Ｂ２：Ｂ３：回転体 Ｂ１０：センサー（発光部） Ｂ１１：センサー（受光部） Ｂ１２：フォトインターラプター Ｂ１３：スリップリング Ｂ１４：Ｂ１５：Ｂ１６：Ｂ１７：抵抗Ｂ２０：センサ
ー（発光部） Ｂ２１：センサー（受光部） Ｂ３１：透明部分 Ｂ３２：不透明部分 Ｂ１３１：Ｂ１３２：スリップブラシ Ｂ１３３：Ｂ１３４：スリップブラシ Ｃ１：モーター Ｃ２：ギヤー Ｃ３：電磁ブレーキ Ｃ４：進相コンデンサー Ｄ１：Ｄ２：トランジスター Ｄ３：Ｄ４：抵抗 Ｄ５：Ｄ６：リレー接点 Ｄ７：Ｄ８：リレーコイル Ｅ１：リピータースイッチ Ｅ２：電源スイッチ Ｅ３：リピーターモーター １１：リピータースイッチ Ａ１１：リピーターモーター ３３：リピーターモーター ６６：スイッチ ４４：リレー ５５：接点 ２２：コンタクトを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イ、ジャイロコンパスのリピーターモーターをセン
   サーとして、 ロ、光半導体を用いた回転方向検知部からなり、 ハ、電線の捩れを防止するため、回転体にスリップリン
   グ・スリップブラシを利用した ことを特徴とした衛星放送受信アンテナ自動追従装置。 ２、光半導体の代りにマイクロスイッチを利用したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の衛星放送受信
   アンテナ自動追従装置。 ３、サーボ機構を利用した特許請求範囲第１項記載の衛
   星放送受信アンテナ自動追従装置。