JPH0354425Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 この考案は、アンテナ給電装置に関する。特に
アンテナ給電装置のアンテナの追尾に使用される
角度誤差信号位相補償器の改良に関する。

〔従来技術の説明〕

アンテナの自己追尾に広く用いられている高次
モードモノパルス自己追尾方式は、追尾基準信号
（和信号）と角度誤差信号（差信号）を必要とす
る。さらに同２チヤンネルの方式では、２つの誤
差信号（たとえば仰角誤差信号および方位角誤差
信号）の位相差をπ／２ラジアンにしたのち、１
つの信号に合成し、和信号とともに追尾受信器へ
送り、ここで和信号と差信号の位相同期検波を行
い、２つの誤差信号の直流成分を得ている。

一方、通信信号の偏波調整のため、アンテナ給
電装置の通信信号の経路に回転型πラジアン偏波
変換器が挿入されている場合がある。このような
給電装置のうち和信号は通信信号の経路を通過し
て追尾受信器へ送られるが、差信号は独自の経路
を通過して追尾受信器に送られている。しかしこ
の差信号が偏波変換器を通過しない構成のものに
おいては、偏波変換器により到来電波に対する偏
波調整を行うと、和信号と差信号の位相関係に狂
いが生じ、正しいアンテナ自己追尾を行うことが
できない欠点があつた。

以下にその理由を説明する。なお以下の説明で
は高次モードにはTE°₂₁モードとこれに直交する
TE°₂₁モードを用いた例で説明するが、他の高次
モード（たとえばTM°₀₁とTE°₀₁）を用いた場合
も同様である。

一般にアンテナに到来する任意偏波はだ円偏波
であり、第１図に示すような複素平面座標（Ｈ，
jV）において次のように表わされる。

E_S＝E_O（e^j〓^t＋be^-j〓^t）e^j〓 …… ここでγはだ円の傾き角であり、ｂはだ円偏波
率でｂ＝０の時は円偏波を、ｂ＝１の時は直線偏
波をそれぞれ表わす。

TE°₁₁（基本モード）は、アンテナ軸から少し
偏位していてもその振幅および位相の変化はとん
どないと考えられ、その電界強度は次のように表
わされる。

E_S＝K_SE₀（e^j〓^t＋be^-j〓^t）e^j〓 ……′ これをＶ，Ｈ軸成分に分解すると、 E_V＝K_SI_n（E_S）＝K_SE₀ {sin(ωt+γ)−bsin(ωt-γ)} E_H＝K_SR_e（E_S）＝K_SE₀ {cos(ωt+γ)−bcos(ωt-γ)} …… ここでK_Sはアンテナの機能に比例する定数で
あり、I_n（E_S）、R_e（E_S）はE_Sのそれぞれ虚数部と
実数部を表わす。第１図で追尾誤差θは２次元ベ
クトルであり、そのＶ，Ｈ軸成分はそれぞれ次の
ように表わされる。

〓Ｖ＝θ・sinφ 〓Ｈ＝θ・cosφ …… 一方、アンテナ軸により追尾誤差θだけ変位し
た電波源によつてアンテナ給電装置の円形導波管
に励振される高次モードTE°₂₁およびTE°₂₁の電
圧V₁，V₂はよく知られているように、それぞれ
次式で表わされる。

V₁＝K_E（〓Ｖ・E_H＋〓Ｈ・E_V）＝K_E〓 {sin(ωt+γ+φ)−bsin(ωt-γ-φ)} V₂＝K_M（〓Ｈ・E_H−〓Ｖ・E_V）＝K_M〓 {cos(ωt+γ+φ)−bcos(ωt-γ-φ)} …… ここでK_E，K_Mは高次モード検出器により決定
される定数である。前記２チヤンネル追尾方式に
おいてはV₁，V₂の位相差をπ／２ラジアン、振
幅をＫ＝K_M＝K_Hとし、これをハイブリツド回路
で合成し差信号を得ている。ハイブリツド合成後
の電圧e_Dは次式で表わされる。

e_D＝（V₁・e^jπ／２＋V₂） ＝2K・θcos（ωt＋γ＋φ） …… はじめに追尾ビーコン波が直線偏波の場合につ
いて述べる。この場合は前述のようにｂ＝１であ
り、和信号は′式で表わされこの場合次式のよ
うになる。

E_S＝K_SE₀（e^j〓^t＋e^-j〓^t）e^j〓 ＝2K_SE₀cosωt・e^j〓 …… 和信号は給電装置のπラジアン偏波変換器を通
る。ここで和信号の最大電力が得られるように回
転調整が行われる。この偏波変換器の位相シフト
は回転角の２倍であり、式のγ＝０となるよう
に調整され、出力電圧は次式のようになる。

E_S′＝2K_SE₀cosωt …… 一方差信号はｂに関係なく式で表される。今到
来偏波の傾き角γが変化し、この偏波変換器によ
り調整した場合には、式および式より明らか
なように和信号と差信号に位相の狂いが生じ正し
い自己追尾が行えないことになる。

次に通信信号が直線偏波で追尾ビーコン波が円
偏波の場合について述べる。この場合は前述のよ
うにｂ＝０であり、和信号′式より次式で表わ
される。

E_S＝K_SE₀e^j(〓^t+〓⁾ ……′ πラジアン偏波変換器の移相枝とＨ軸とのなす角
をαとすると、和信号はこの偏波変換器を通過後
逆旋偏波となり、さらにαの２倍の位相シフト
を受けて次式のようになる。

E_S′＝K_SE₀e^-j(〓^t+〓⁺²〓⁾ ……′ 一方差信号は前と同様に式で表わされる。今通
信信号の偏波調整のためにこの円偏波変換器を回
転すると、Ｈ軸とのなす角αが変化することにな
り、式および′式から明らかなように和信号
と差信号に位相の狂いが生じ正しい追尾が行えな
いことになる。

以上の欠点を除去するために、従来は第２図に
示すようにアンテナ１に接続された高次モード
（差信号）検出器２を介してπラジアン偏波変換
器３にて通信信号の偏波調整が行われ、送受分波
器４を介して端子６に現われる受信信号および和
信号を得た後、差信号経路に挿入された位相補償
器７で別個に上記差信号の和信号に対する位相を
補正するか、または電気的なサーボループを組み
ことで自動的に補正する方法がとられている。５
は送信信号が入力する端子であり、８は差信号が
出力する端子である。ところが前者の方法は信号
波の偏波調整の都度、追尾誤差信号についても繁
雑な調整を行わなければならない欠点があり、後
者の方法においても複雑な構造と電気駆動制御回
路を必要とし、しかも電気部品の故障に起因する
信頼性がそこなわれる欠点があつた。

さらに第３図に示すように、和信号を高次モー
ド検出器２とπラジアン偏波変換器３の間に置か
れた和信号検出器１０にてとり出し、和信号がこ
の偏波変換器３による位相シフトの影響を受けな
い構成を有する給電装置もあるが、この場合は差
信号経路へ通信信号が漏洩し効率が劣化するのを
防止する目的で挿入される通信信号阻止フイルタ
９によつて、追尾ビーコン周波数が固定されてし
まいビーコン周波数の変更がきかない欠点があつ
た。また独自の和信号経路を必要とするために給
電装置が複雑な構成となる欠点があつた。

〔考案の目的〕

本考案は以上の種々の欠点を除去するもので、
簡素な構造で、安価かつ小型でしかも信頼性の高
い位相補償器を備えたアンテナ給電装置を提供す
ることを目的とする。

〔考案の特徴〕

本考案は、アンテナの追尾基準信号である和信
号が通過する経路に、この和信号の偏波を調整す
る回転型πラジアン偏波変換器を備え、上記経路
と別に設けられアンテナの角度誤差信号である差
信号が通過する経路に、この差信号の上記和信号
に対する回転位相を補償する回転型位相補償器を
備え、上記和信号および差信号によりアンテナが
自己追尾するように構成された高次モードモノパ
ルス方式のアンテナ給電装置において、 上記位相補償器は上記偏波変換器と同一の移相
特性を有する構成であり、上記偏波変換器と上記
位相補償器との間に、この偏波変換器の回転位相
角をこの位相補償器に伝達する機械的手段を設
け、上記位相補償器は、上記偏波変換器と同期し
て回転するように構成されたことを特徴とする。

〔実施例による説明〕

以下実施例図面により説明する。

第４図は本考案実施例アンテナ給電装置のブロ
ツク構成図である。第４図は高次モード検出モノ
パルス自己追尾方式を使用する例である。第４図
において、各符号は第２図の各符号にそれぞれ対
応する。本実施例の特徴である構成は、和信号経
路に用いられたπラジアン偏波変換器３と同一の
移相特性を有する位相補償器７を差信号経路に設
け、この位相補償器７が偏波変換器３の回転角を
１対１に伝えるギヤボツクス１３を介して前記偏
波変換器３に機械的に結合されたところにある。
位相補償器７としては、例えば２個のπ／２ラジ
アン偏波変換器の間にπラジアン偏波変換器を挿
入した構成のものを用いる。

このような構成で、πラジアン偏波変換器３の
みを回転すると、回転角の２倍の位相シフトが得
られる。これは偏波変換器３と同一の移相特性を
有する。この偏波変換器３の回転角の２倍の位相
シフトは、ギヤボツクス１３によりそのまま位相
補償器７に伝えられる。その結果、偏波変換器３
の回転により和信号に生じた位相シフトと同じ量
の位相シフトが位相補償器７によつて差信号にも
生じて、差信号の位相補償が偏波変換器７の調整
に応じて自動的に行うことができる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案によれば、偏波変換
器に位相補償器を偏波変換器と同一位相特性とな
るように、機械的に結合させることにより、複雑
な電気駆動回路を不要とし、簡素な構造で、安価
かつ小型でしかも自動的に位相補正の行える位相
補償器が実現でき、さらに電気部品の故障等に起
因する信頼性に関しても著しい効果を発揮するこ
とができる。

また直線偏波および円偏波のいずれのビーコン
波にも使用することができ広帯域な周波数特性を
有するという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は到来偏波とアンテナ軸を示す図。第２
図および第３図は従来例給電装置のブロツク構成
図。第４図は本考案実施例給電装置のブロツク構
成図。 １……アンテナ、２……高次モード（差信号）
検出器、３……πラジアン偏波変換器、４……送
受分波器、５……送信信号入力端子、６……受信
信号出力端子および和信号出力端子、７……位相
補償器、８……差信号出力端子、９……通信信号
阻止フイルタ、１０……和信号検出器、１１……
受信信号出力端子、１２……和信号電圧力端子、
１３……ギヤボツクス。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 アンテナの追尾基準信号である和信号が通過す
   る経路に、この和信号の偏波を調整する回転型π
   ラジアン偏波変換器を備え、 上記経路と別に設けられアンテナの角度誤差信
   号である差信号が通過する経路に、この差信号の
   上記和信号に対する回転位相を補償する回転型位
   相補償器を備え、 上記和信号および差信号によりアンテナが自己
   追尾するように構成された高次モードモノパルス
   方式のアンテナ給電装置において、 上記位相補償器は上記偏波変換器と同一の移相
   特性を有する構成であり、 上記偏波変換器と上記位相補償器との間に、こ
   の偏波変換器の回転位相角をこの位相補償器に伝
   達する機械的手段を設け、 上記位相補償器は、上記偏波変換器と同期して
   回転するように構成されたことを特徴とするアン
   テナ給電装置。