JPH03502155A - テレビジョン受信専用受信機用自動偏波制御システム - 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】 テレビシロン受信専用受信機用自動偏波制御システム発明の背景 この発明は、一般に広範囲の衛星テレビジラン信号を受信するテレビジラン受信 専用（ＴＶＩｔＯ）受信機に関し、詳しくは、地上局のアンテナを、’ｌ’ＶＲ ｏ受信機が所定の時間に同調される特定のチャネルの偏波面で、自動的に合わせ て調整する（ａｌｉｇｎ）自動偏波調節システムに関する。

ＴＶｒｔＯシステムにおいて、衛星の信号は、アンテナ（通常放物面ディツシュ ）で受信され、アンテナ部位において低い方の°第１１Ｆ″周波数に変換される 。この変換は、ひとつのチャネルだけを第１１Ｆ１１波数に変換するダウンコン バータ、または同一極性のチャネルをすべて、９５０〜１４５０組（２の範囲の 周波数の第１１Ｆブロツクに変換するブロックコンバータで行うことができる。

次にこの全ブロックの周波数は、同軸ケーブルを通じて受信機に送られ、受信機 は、目視および／または聴取する特定のチャネルを選択する。この受信機におい て、第１１Ｆ信号は、従来、はとんどのＴＶｒｔＯシステムで７０ｋｌＨ２に集 中していた第２１Ｆ周波数範囲に変換される。

衛星によって伝送される信号は、宇宙を通じて伝搬する前に、伝達アンテナで励 起されろというモードで決定される指定の一波をもっている。効率的な受信と最 高のビデオおよび／またはオーディオ特性を得るためには、ＴＶｒｔＯ受信アン テナサブシステムは、受信信号の偏波と、適正に合わせて調整しなければならな い。

隣接する周波数帯域を用いる衛星トランスポンダがらの信号間で起こる干渉を最 小にするために、別の２０ＭＨｚの周波数帯域を使用するトランスポンダからの 信号は、例えば水平の第１偏波を有し、一方介入周波数帯域を使用するトランス ポンダは、第１偏波に対して直交する、例えば垂直の偏波をもっている。

隣接するチャネルで伝送される周波数変調信号は、はとんど常に、互いにオーバ ーラツプするので、隣接するチャネルからの干渉を避けるために、所望のチャネ ルの偏波に正確に合わせて調整する受信アンテナを備えていることが重要である 。局地のマイクロ波リンクからの信号も、衛星チャネルの周波数帯域とオーバー ラツプするため、選択された信号と受信アンテナとの偏波を正確に合わせて調整 することによって地上干渉（Ｌｅｒｒｅｓ−ｔｒｉｓｌ　１ｎｔｅｒｆｅｒｅｎ ｃｅ）　（一般に°Ｔビと呼ぶ）を減少させることができる。

さらにｉつの衛星からの偏波信号を受信する地上局アンテナの適正なオリエンテ ーションは、同じオリエンチーシロンが、他の衛星からの最適の受信を行うこと を意味しない。今日、地球静止軌道中に多数の衛星があり、これらの衛星は干渉 を避けるために互いに方位角方向に間隔をおいている。したがって地上局アンテ ナが地球静止軌道の衛星のアレーを積切って掃引されると、異なる衛星の偏波面 は、衛星の方位角方向の間隔によって互いにわずかにゆがむ。その結果、地上ベ ースのアンテナの偏波の最適偏波面が衛星毎に変化する。アンテナのサブシステ ムと、所定の衛星のトランスポンダから入る信号の偏波面を適切に合わせて調整 するために、ＴＶＲＯシステムは、通常入ってくる信号の一波とアンテナのオリ エンチーシロンとの相対的なアラインメントを調節することができる偏波器を備 えている。

１−ノのノイズの一波器は、はとんどの地」−局アンテナのツイードホーン（ｒ ｅｅｄｈｏｒｎ）に備えられている小さなプローブを、屋内受信機もしくはアン チ→・ボジシッナーによって動力を与えられている小さなサーボモータにより、 機械的に回転させる。第２のタイプの一波器はフリーホーンののど部に位置する 電磁フェライトコアのまわりに巻かれたコイルに印加される電圧を変えることに よって、入ってくる信号の偏波を電気的に調節する。

、ｑｍ片 この発明の主な目的は、アンテナのオリエンチーシロンと、同Ｒ器によって選択 された特定の衛星信号の偏波との相対的なアラインメントを自動的に確実に最適 化する改良ＴＶＲＯ受信機を提供することにある。

この発明の他の目的は、機械的もしくは電子的偏波器ととも用いることができる 自動偏波制御システムを有する改良ＴＶｒ（０受信機を提供することである。

この発明のさらに別の目的は、自動−波制御システムがユーザーによる手操作介 入もしくはデータ入力を必要としない改良１’　Ｖ　ｎ　Ｏ受信機を提供するこ とである。

この発明のさらに池の目的は、その自動−波制御システムを、池の標準受信機に 、比較的低コストで、容易にかつ経済的に組込むことができる改良ＴＶＲＯ受信 機を提供するにある。

この発明のその外の目的とに１点は、以下の詳細な説明と、添付図面から明らか になるであろう。

この発明によれば、自動偏波制御システムは、到来する衛星信号を受信するアン テナと、アンテナに連結されて、アンテナのオリエンチーシロンと到来する信号 の偏波との相対的なアラインメントを調節する偏波手段とを備えるＴＶＲＯ地上 局用に提供され：この制御システムは、偏波手段を制御する電気制御信号を生成 して、アンテナと信号の偏波の相対的アラインメントを調節する手段と、アンテ ナによって受信された衛星（８号中のノイズレベルを検出する手段と、検出され たノイズレベルに応答して制御信号を調節し、その結果偏波手段を調節して、検 出されたノイズレベルを最小にする手段とを備えている。

特に好ましい態様において、前記制御信号は、予め決められた範匣の値によって 調節され、その結果、予めきめられた範囲の設定値によって偏波手段を調節し、 かつ前記制御システムは、前記制御信号の調節中に検出された最小ノイズレベル を測定し、最小ノイズレベルに対応する制御信号値を記憶する手段を備えている 。

図面の簡単な説明 この発明と、この発明の他の目的と利点は、以下の説明と添付図面を参照するこ とによって最もよく理解することができる。

第璽図は、通常のＴＶＲＯ地上局の機能ブロック図である；第２図は、第１図の システムに用いる復調器の図である。

第３図は、第１図のシステムに用いる、この発明の実施態様の自動偏波制御シス テムの単純化したブロック図である。

第４図は、従来のフェライト偏波器の偏波回転効果を示すグラフ図である。

第５図は、第３図のシステムに用いる好ましいノイズ検出器の図である。

第６図は、この発明の第３図の制御システム内のマイクロプロセッサを制御する プログラムのフロチャートである。

好ましい態様の説明 この発明を、いくつかの好ましい態様で説明するが、この発明をこれら特定の実 施！！１様に隔定するものではないことは理解されるであろう。それどころか、 この発明は請求項の思想と範囲内に含まれるすべての変更、改変および同等の装 置を含むものである。

第１図は、衛星信号を受信するＴｌｌ０地上局の機能ブロック図を示す。このシ ステムは、一般に低ノイズブロック（ＬＮＢ）コンバータと関連する付属部品お よび位ｊＩｆＲ整機構を備えた放物面ディツシュであって、軌道を走行する衛星 から伝送される信号を捕獲するアンテナ１１、ならびに同調器１２、復調５１３ 、ビデオを処理し増幅する部分菖４およびオーディオ同Ｒ器１５を具備する受信 機システムを備えている。

アンテナ１１は、４ＧＨｚの周波数帯域（３，７〜４．２ＧＨｚ）で衛星から伝 送される信号を受信し、周波数の全ブロックを、アンテナ部位に位置するブロッ クコンバータによって９５０〜１４５０ＭＩＩｚの第１１ＦＩＩ波数範囲に変換 される。次にこの第１１Ｆ信号を、同軸ケーブルを通じて同調器１２に送り、こ の同調器は、目視する特定のチャネルを選択し、その特定チャネルの信号を第２ ＩＰｌｎ波数範囲に変換する。この第２１Ｆ周波敗範囲としては、ｖＣＯが所望 の信号と干渉するのを防止するために、第２１ＦｖＣＯ周波数を第１１Ｐブロツ クの周波数より大きくできるよう充分に高いのが好ましい。９５０〜！４５０） Ｉｌｌｚの第１１Ｆ周波敗範囲について、このことは、第２１ＦＪＭ波数の中心 周波数が少なくとも５００ＭＨｚでなければならないことを意味する。特に好ま しい第２１Ｆの中心周波数け６１２Ｍ）Ｉｚである。

第２図は、第１図のＴＶＲＯシステムの同ｎ器１２の第２ｉＦ出力を受信する復 ｒ！＠器１３のブロック図である。この復調器の回路は、同！１ｊ１５１２の最 終増幅器２５から第２１Ｆ信号を受信する１対の通常のＩＰ増幅器３０と３１を 備えている。これらの増幅器３０と３１の両者は、抵抗器３２を介して自動利得 制御（ＡＧＣ）信号を受信する。増幅Ｐｉｉ３１からの第２ｔＦ信号はフィルタ ３３を通過して、通常のビデオ検出器３４に至り、この検出器は、周波数変調信 号を、もとのビデオ信号のベースバンド（例えば０〜ＩＯＭ）Ｉｚ）に復調し、 複合ビデオ出力信号を生成する。第’２１Ｆフィルタ３３としては、通過帯域が 約２２Ｍｆｌｚ幅のものが好ましいが、この幅の通過帯域は、選択されたチャネ ルのニックに、アンテナによって受信された望ましくないノイズを除去しながら 、重要なビデオおよびオーディオの情報を通過させる。

ＡＧＣ帰還ループは、フィルタ３３の出力を増幅し、それをへ〇〇検出８３７に 送るＩＰ増幅器３６を倫えている。この検出器３７の出力は、ＡＧＣ増幅１１３ Ｂを通過し、端子３９に信号強度メータ駆動信号を生成する。この信号強度メー タは通常、ＴＶｒｔＯ受信機の前面パネルに配置されている。

図に示す復ｗ４謁もＩＦ増幅器４０を備えているが、この増幅器は、ビデオ検出 器３４に送られる同じ入力を受けて、その入力を、増幅して狭い通過帯域のフィ ルタ４１を通過させる。フィルタ４１の出力はダイオード４２の形態の検出器を 通過する。

ダイオード４２を通過した信号は、増幅器４３によって平滑化されて、受信機が 同調されている特定の衛星のチャネルの中心周波数の近くに信号が存在するのを 検出するのに使用できるＤＣ出力電圧を生成する。この信号はこの発明のシステ ムには用いられないが、衛星信号とＴＩを識別するのに有用である。

第２図に示す復ａＳの出力は、ＤＣから約８．５ＩＩＨｚまでの範囲のベースバ ンド信号をもっているが、これは約１５ＫＩＩｚ〜４２Ｍｌｌ７゜のビデオ情報 を有し、約４．５〜８．５ＭＨｚを副搬送する。これらのベースバンドの信号の ビデオ情報は、ビデオモニタもしくはテレビジーンセブトに表示する前に、ビデ オ処理・増幅部璽４を通過させ、次いでオーディオ信号をオーディオ同調器を通 過さＵ・、次いで１つ以上のスピーカーに送ってその信号を可聴音に変換する。

この発明の重要な口様によれば、偏波器は自動システムで制御されるが、この自 動システムは、偏波器を制御する電気制御信号を生成して、アンテナのオリエン チーシロンと到来する信号の偏波との相対的アラインメントを調節する手段と： アンテナが受信する衛星信号のノイズレベルを検出する手段と；検出されたノイ ズレベルに応答して偏波器制御信号を調節し、その結果、偏波器を調節して、検 出されたノイズレベルを最小にする手段とで構成されている。偏波器制御信号を 調節するのに上記のノイズレベルを用いると、到来する信号に対する応答が極端 に速くなる。

第３図に示す！！ＩＩＩにおいて、復調器のビデオ出力はノイズ検出器５０に送 られ、この検出器は、大きさがビデオのベースバンド信号のノイズレベルに比例 するＤＣ出力を生成する。このＤＣ出力は、アナログ−ディジタルコンバータ（ ＡＤＣ）５２を通過させてマイクロプロセッサ５３に送る。ノイズ検出器５０と 、マイクロプロセッサ５３を制御するプログラムとの両者について、第５図と６ 図を参照して以下に詳細に説明する。

マイクロプロセッサ５３の基本的な機能は、予め決められた範囲にわたって偏波 器を連続的に調節するのに用いることができる出力信号を生成し、同時に偏波器 の逐次設定値で検出されるノイズレベルを評価して、最小ノイズレベルを生成す る偏波器設定値を決定することである。次にこの設定値は記憶され、そのため次 に同じチャネルが選択される時、その設定値を検索して、偏波器をリセツトする ことができる。

偏波４を制御するマイクロプロセッサの出力信号は、ディジタル−アナログコン バータ（ＤＡＣ）５４に送られ、このコンバータのアナログ出力信号は、加算接 続［５５に加えられる。

この信号は、通常のフェライトコアの偏波器５６のコイルに印加される指令電圧 を示す、加算接続部５５へのその外の入力信号は、−波器の実際の設定値を示す 信号であり、偏波器のコイルと大地との間に接続されている固定抵抗器５７を通 過する電流で決定される。加算接続部５５は、これらの“指令°と“実際°の入 力信号を代数的に加算して、得られた２つの入力信号間の差に比例する°エラー °出力信号を生成する。勿論、マイクロプロセッサが％−偏波器設定値に変化を 生じさせろ信号を生成するときはいつも、″指令”信号と“実際１信号との間に 直ちに不一致が起こり、その結果故意の“エラー°信号を生成して偏波１ｉ１５ ６の設定値を変える。

加算接続部５５からの“エラー”出力信号は、増幅器５８を通過して偏波器駆動 回路５９に到達するが、この回路は、マイクロプロセッサ５３からの“指令”信 号で表される所望の位置に偏波器５Ｇを設定するのに必要なレベルのＤＣ７に圧 を発生する。いくつかの異なる通常の回路は、ドライバ５９に用いることができ るが、この目的には、２ステージ、コレクタ出ツバ限流式Ｂ級増幅器を用いろこ とが好ましい。

よく知られているように、フェライトコアの偏波器５６は、電磁フェライトコア のまわりに巻いたワイヤコイルを倫えている。偏波器は特に制御移相器として作 用し、到来する衛星信号を受信し次にこの信号をフェライトコアを通過させるフ ィードホーン装置を備えている。電圧がドライバ５９によってコイルの両端に印 加されると、対応する強度の電磁界がフェライトコアのまわりに生成する。この 電磁界は、コアを介して生成する電磁界と作用して、受信信号の偏波面を、ドラ イバ５９によってコイルに印加されたＤＣ電圧の大きさに対応する予め決められ た角度だけ回転させる。

偏波Ｄ５６の運転時のドライバ５９からのＤＣ電圧の変化の影響を第４図に示す 。第４図は、偏波器コイルに印加されたｉ）Ｃ電圧の関数としての、信号偏波の 回転（度数）のプロットである。図に示すごとく、零電圧は、移相を全く起こさ ず、−１８ボルトによって、信号を一方向に９０°回転させ、＋１８ボルトによ って、信号を反対の方向に９０”回転させる。市販されている実際のフェライト コア偏波器において、フェライトのコアは、通常＋１４ボルトで飽和され、この 電圧は±７５＠の信号の回転に相当し、そのため、信号回転の実際の全範囲は約 １５０”である。

好ましいノイズ検出ＰＨ５０の詳細を第５図に示す。この特定の検出器において 、復Ｆ４器Ｉ３からのビデオベース帯域信号が最初帯域フィルタ６０を介して送 られるが、このフィルタは中心が約２３１ＦＩｚで幅が約５００ＫＨｚの通過帯 域を有するものが好ましく、ベースバンド信号中のビデオ情報を充分越えるもの である。

また２３ＭＨｚの中心周波数は、２７ＭＨｚのＣＢ倍信号２１１１Ｈｚと２４． ５ＭＨｚのへ１１無線信号、および同調器Ｉ２の結晶発振器の４　ＭＨｚの出力 の高調波からの干渉を回避する。

帯域フィルタ６０の出力は、通常のｒｔＦ増幅Ｐｉ！６１を通過し、ダイオード ６２の形態の検出器に到達する。このダイオード６２は、増幅器６１からのＡＣ 出力を整流し、生成した信号をＤＣ増幅ＷＡ６３と低域フィルタ６４を通過させ ることによって平滑にする。第３図のＡＤＣ５２に加えられたのは、フィルタ５ ４の平滑なりＣ出力であるが、さきに説明したように、このＤＣ信号の大きさは 復ｌｉ器からのビデオのベースバンド出力のノイズレベルに比例して変化する。

第６図は、マイクロプロセッサ５３を制御する好ましいプログラムのフローチャ ートである。このプログラムはステップ＋０１で入力され、このステップで偏波 器モード演算子の電流値Ｐ０が電流値ｌに初期設定される。この値は、偏波器の 零電圧レベルに相当し、偏波器は移相を起こさない。

ステップ＋０２において、ノイズ検出器５０のＤＣ出力の現在の４ｉｉＩＮｃを 読取り、同Ｒ器が現在同調されている特定の信号内に存在するノイズレベルを測 定する。次いでステップ１０３で、演算子Ｐｃがその初期設定された値になって いるか否かを検査し、答えが肯定の場合は、ノイズレベルと偏波器モード演算子 との現在の値ＮｃとＰｃがそれぞれ、ステップ電０４でＮＬおよびＰｃ、として 記憶されるが、これらの値はそれぞれ、現在の信号のノイズレベルの最低測定値 と、このノイズレベルが測定された対応するモード演算子を示す。

ステップ１０５は、ステップ１０３で否定の応答があった場合に進むかまたはス テップ１０４に続いて進むステップであり、ＮｃとＮＬの値が比較される。現在 のノイズレベル値Ｎｅが、先に測定した最低のノイズ値ＮＬより大きいことが、 ステップ１０６で測定されて分かった場合、最低ノイズ値ＮＬと、対応する偏波 器モード演算子値ＰＬがステップ１０７において再び記憶される。しかし現在の ノイズレベル値Ｎｃが最低のノイズレベル値Ｎｃ”より低いことが分かりた場合 、現在値のＮｃとＰゎが、新しい値Ｎｔ、とＰｔ、とじてステップ１０８で記憶 される。

ステップ１０７またはステップ１０８から、システムはステップ１０９に進み、 偏波器モード演算子の現在値Ｐｃが最大値Ｍに等しいか否かを決定する。このス テップでの回答が肯定の場合は、偏波器が設定値の全範囲にわたって調節された が、その結実現在記憶されている値Ｐｃが最低のノイズレベルを生成する偏波器 の決定値を表していることを示している。ステップ璽０９における回答が否定の 場合は、偏波器がその設定の全範囲にわたって調節されたが、その結果偏波器モ ード演算子の現在値Ｐｃが、増加されかつステップ１０２〜１０９を轢返すべき であることを示している。Ｐｃの増加はステップ１１０で行われ、次いでシステ ムはステップ１０２に戻る。

偏波器モードオペレータ値Ｐｃがステップ１１０で増加される度毎に、マイクロ プロセッサ５３から発生する出力信号が、偏波器駆動１１５９のＤＣ電圧出力を 変えて、偏波器５６の設定値を変化させることは明らかである。偏波器の調節範 囲は、フェライトコアの飽和点で限定されるが、制御システムの感度は、増加分 の大きさ、すなわち偏波器５６の全範囲をカバーするのに必要な増加分の数で決 定される。

ステップ蔦０９での回答が肯定の場合、システムはステップＩＩＩに進み、この ステップで、偏波器の設定値が、最低ノイズレベル値ＮＬに対応する偏波器モー ド洟算子値ＰＬで表されるレベルに調節される。実際に行う場合、偏波器を最高 のモードＰＬに直接設定する代わりに、零設定値から選択された設定値へいくつ かのステップで上方に移動させて、偏波器のフェライトコアに固有のヒステリシ ス効果を避けるのが賢明である。

／７／Ｇ、／。

ｔ’ｔｃ；、２゜ ＦＩＧ、６゜ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．到来する衛星信号を受信するアンテナと；アンテナのオリエンテーションと 到来する信号の偏波との相対的アライソメントを調節する、前記アンテナに連結 された偏波手段とを備えだテレビジョン受信専用地上局であって：前記偏波手段 を制御する電気制御信号を生成して前記の相対的アライソメントを調節する手段 と、 アンテナによっ受信された衛星信号のノイズレベルを検出する手段と： 検出したノイズレベルに応答して前記制御信号を調節し、その結果、前記偏波手 段を調節して、検出したノイズレベルを最小にする手段と； からなる自動偏波制御システムを備えたテレビジョン受信専用地上局。
2. ２．前記偏波手段が、アンテナのオリエンテーションに対応して到来衛星信号の 偏波を調節し、到来信号のどの偏波をアンテナで実際に受信するかを選択的に決 定するフェライト偏波器からなる請求項１記載のテレビジョン受信専用地上局。
3. ３．前記アンテナがプローブを具備するフィードホーンを備え、前記偏波手段が 、前記プローブを回転して、到来信号のどの偏波をアンテナで実際に受信するか を選択的に決定する手段からなる請求項１記載のテレビジョン受信専用地上局。
4. ４．特定の衛星のトランスポンダから受信した信号を選択する同調器と、選択さ れた信号を復調する復調器とを備え：前記のノイズ検出手段が、復調器からのビ デオ出力を受けて、選択されたトランスポンダから受信した信号におけるノイズ レベルを検出する請求項１記載のテレビジョン受信専用地上局。
5. ５．選択されたチャネルに対する最小の検出ノイズレベルを測定し、この最小検 出ノイズレベルに対応する前記制御信号のレベルをす値を記憶する手段を備える 請求項１記載のテレビジョン受信専用地上局。
6. ６．各チャネル選択に応答して、前記制御信号を、前記の記憶された値に対応す るレベルに調節する手段を備える請求項１記載のテレビジョン受信専用地上局。
7. ７．前記の制御信号を、予め決められた範囲の値によって調節し、その結果、前 記偏波手段を、予め決められた設定値の範囲によって調節する手段を備える請求 項１記載のテレビジョン受信専用地上局。
8. ８．到来する衛星信号を受信するアンテナと：アンテナのオリエンテーションと 到来する信号の偏波との相対的アラインメントを調節する、前記アンテナに連結 された偏波手段と；を備えたテレビジョン受信専用地上局であって：前記偏波手 段を制御する電気制御信号を生成して前記の相対的アライソメントを調節する手 段と： アンテナで受信した衛星信号のノイズレベルを検出する手段と； 前記の制御信号を予め決められた範囲の値によって調節し、その結果、前記偏波 手段を予め決められた範囲の設定値によって調節する手段と； 前記制御信号を調節中に検出された最小ノイズレベルを測定し、前記最小ノイズ レベルに対応する制御信号値を記憶する手段と； からなる自動偏波制御システムを備えたテレビジョン受信専用地上局。
9. ９．前記偏波手段が、アンテナのオリエンテーションに対応して到来衛星信号の 偏波を調節して、到来する信号のどの偏波をアンテナで実際に受信するかを選択 的に決定するフェライトコア偏波器からなる請求項８記載のテレビジョン受信専 用地上局。
10. １０．前記アンテナがプローブを具備するフィードホーンを備え、前記偏波手段 が、前記プローブを回転して、到来信号のどの偏波をアンテナで実際に受信する かを選択的に決定する手段からなる請求項８記載のテレビジョン受信専用地上局 。
11. １１．特定の衛星のトランスポンダから受信した信号を選択する同調器と、選択 された信号を復調する復調器とを備え：前記のノイズ検出手段が、復調器からの ビデオ出力を受けて、選択されたトランスポンダから受信した信号におけるノイ ズレベルを検出する請求項８記載のテレビジョン受信専用地上局。
12. １２．選択されたチャネルに対する最小の検出ノイズレベルを測定し、この最小 検出ノイズレベルに対応する前記制御信号のレベルを表す値を記憶する手段を備 える請求項８記載のテレビジョン受信専用地上局。
13. １３．各チャネル選択に応答して、前記制御信号を、前記の記憶された値に対応 するレベルに調節する手段を備える請求項８記載のテレビジョン受信専用地上局 。