JPH0391301A - 自動追尾用平面アンテナ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、平面アンテナに関し、特に車両や列車等の移
動物体に搭載し、送信源からの電波を常に良好に受信で
きるように方位角や仰角を調整する自動追尾用のものに
関する。

［従来の技術］ 従来、上記のような自動追尾用の平面アンテナとしては
例えば第１３図に示すようなものかあった。これは、常
に受信感度最大方向が送信源、例えば通信衛星を指向す
るように方位角や仰角が図示しない駆動装置によって調
整される主平面アンテナ２を有し、上記仰角や方位角を
調整するのに用いるために、主平面アンテナ２とは仰角
方向において受信感度最大方向を上側にずらせた仰角上
向きずれ検出用の副平面アンテナ４ａと、主平面アンテ
ナ２とは仰角方向において受信感度最大方向を下側にず
らせた仰角下向きずれ検出用の副平面アンテナ４ｂと、
主平面アンテナ２とは方位角方向において受信感度最大
方向を左側にずらせた方位角左向きずれ検出用の側平面
アンテナ４ｃと、主平面アンテナ２とは方位角方向にお
いて受信感度最大方向を右側にずらせた方位角右向きず
れ検出用の側平面アンテナ４ｄとを有している。これら
受信感度最大方向を主平面アンテナ２と異ならせるため
に、各副平面アンテナ４ａ乃至４ｄは、主平面アンテナ
２に対し角度δ１乃至δ４だけ傾けて設けられている。

［発明か解決しようとする課題］ このように各副平面アンテナ４ａ乃至４ｄの受信感度最
大方向を主平面アンテナ２とは異ならせるために、各副
平面アンテナ４ａ乃至４ｄを主平面アンテナ２に対して
傾けているので、主平面アンテナ２と各副平面アンテナ
４ａ乃至４ｄは、同一平面に位置してなく、構造が複雑
になる。さらに高さ寸法Ｈも第１３図に示すように大き
くなるのて、車両等の移動物体の屋根に取り付けにくか
った。

本発明は、上記の各問題点を解決した自動追尾用平面ア
ンテナを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を遠戚するために、本発明では、同一平面の
誘電体基板上に、主平面アンテナと、複数の側平面アン
テナとを設け、各平面アンテナの受信最大感度方向を、
それぞれ異ならせている。

また、主平面アンテナの受信感度最大方向か誘電体基板
面に対して非直線な仰角を形成するようにすることもて
きる。すなわちビームチルトさせることもてきる。

さらに、側平面アンテナか、仰角方向ずれ検出用の２台
のアンテナと、方位角ずれ検出用の２台のアンテナとを
含み、上記仰角方向ずれ検出用の２台のアンテナか、上
記主平面アンテナの受信感度最大方向に対し上方向と下
方向にずらした受信感度最大方向を有し、方位角ずれ検
出用の２台のアンテナか、主平面アンテナの受信感度最
大方向に対し右方向と左方向にずらした受信感度最大方
向を有するようにすることもできる。

［作用・効果］ 本発明によれば、主平面アンテナと各側平面アンテナと
か同一平面上に位置しているので、高さ寸法が小さくな
り、車両等の屋根に搭載することが可能になる。さらに
、主平面アンテナと各側平面アンテナとが１枚の誘電体
板に構成できるので、構造が簡単になり、低コストで製
造することができる。

また、主平面アンテナの受信感度最大方向をビームチル
トさせると、主平面アンテナを水平に近い姿勢て送信源
からの電波を受信できるので、主平面アンテナと各側平
面アンテナを収容するレドームの高さを低くすることが
できる。

さらに、受信感度最大方向を主平面アンテナとは上下に
ずらせた２台の仰角ずれ検出用の側平面アンテナと、受
信感度最大方向を主平面アンテナとは左右にずらせた方
位角ずれ検出用の２台の側平面アンテナとを設けると、
主平面アンテナの受信感度最大方向を送信源に常に良好
に向けることができる。

［実施例］ 第１図において、１０は主平面アンテナ、１２ａは仰角
下向きずれ検出用品平面アンテナ、１２ｂは仰角上向き
ずれ検出用品平面アンテナ、１２ｃは方位角右側ずれ検
出用品平面アンテナ、１２ｄは方位角左側ずれ検出用品
平面アンテナて、１つの水平な誘電体基板１４上に形成
されたマイクロストリップ平面アンテナよりそれぞれ構
成されている。

第１図に示すように各マイクロストリップラインの伸延
方向をＸ、アンテナ平面内でこれに直交する方＋ｒＩｊ
をＹ、第２図及び第３図に示すようにアンテナ平面に垂
直な方向をＺとすると、主平面アンテナは、第２図に示
すように受信感度最大方向ＯＰがｘＺ平面内でθという
仰角を作るように、即ちビームチルトされている。また
、仰角下向きずれ検出用品平面アンテナ１２ａ　、仰角
上向きずれ検出用品平面アンテナ１２ｂは、その受信感
度最大方向ＯＲ，ＯＱがθ−α、θ＋αたけビームチル
トされている。また方位角右向きずれ検出用品平面アン
テナ１２ｃ、方位角左向きずれ検出用品平面アンテナ１
２ｄは、その受信感度最大方向が第３図に示すようにＹ
ＯＰ平面内において、ＯＰよりも左右へβずつそれぞれ
振れている。

このような指向特性の調整は、第４図に示す各マイクロ
ストリップライン１６の各部の寸法の調整及び給電ライ
ン１８の長さの調整によって行なわれる。

即ち、まず仰角の調整について説明すると、第５図に示
すようにマイクロストリップライン１６の１クランクの
ピッチＰは、２ａ＋（ｃ／２＋ｃ／２）＝２ａ＋ｃとな
る。このとき、チルト角をθ、とすると、このチルト角
により点Ａから放射される電波と点Ｂから放射される電
波とでは距離Ｄ８たけ点Ａからの電波か遅れる。このＤ
ｌｌは、 Ｄ　、　＝　（２ａ＋ｃ）ｃｏｓθ稍 である。一方クランクの全長りは、 Ｌ　＝　２ａ＋２ｂ＋ｃ である。Ａ点から放射された電波とＢ点から放射された
電波とか直線ＢＣ上て同相になるためには、誘電体基板
１４上ての波長短縮率をη、平面アンテナから放射され
る電波の誘電体基板上での波長なん８とすると、 Ｌ／η＝ｎλ、　＋Ｄｅ か成立しなければならない。ただし、ｎは整数で、通常
は２である。これに、Ｌ及びＤｅの値を代入すると、 （２ａ＋２ｂ＋ｃ　　）　／　　η＝２人、　　＋　（
２ａ＋ｃ）ｃｏｓ　　Ｏｍとなり、これを整理すると、 ｃｏｓ　０ｍ　＝　（２ａ＋２ｂ＋ｃ−２λｇ）／　η
（２ａ＋ｃ）となる。従って、主平面アンテナにおいて
は、θ、かθになるように、仰角下向きずれ検出用品平
面アンテナ１２ａてはθ、かθ−αになるように、仰角
上向きずれ検出用品平面アンテナ１２ｂてはθ、がθ＋
αになるように、ａ、　ｂ、　ｃを定めればよい。

次に方位角の調整について説明する。第４図及び第６図
（ａ）に示すように給電点２０に供給された信号は、給
電ライン見、′と立、′を介してクランク給電点ｆ１に
供給され、同しく給電ライン文□′と文、を介してクラ
ンク給電点ｆ２に供給され、給電ライン見、と見２′と
を介してクランク給電点ｆ３に供給され、給電ライン見
、と文、とを介してクランク給電点ｆ４に供給され、各
マイクロストリップラインアンテナ１６．１６・・・・
から電波として放射される。ここで第６図（ｂ）に示す
ように右向きに００のチルトを有しているとすると、ク
ランク給電点ｆ０から放射された電波と、α点、β点、
γ点の電波とは同相でなければならない。そのため、（
文、’＋　１２’）　／η＝（見、′十文２）／η＋ｄ
ｓｉｎθ１ （文、′十文２′）／η＝（文＋＋ｉ２’）／η＋２ｄ
ｓｉｎ　θ。

が成立しなければならない。なお、ｄは各クランク給電
点間の距離である。これら両式をそれぞれ変形すると、 （４１２−１２）　／η＝ｄｓｉｎθ。

Ｃ１＋　　ｌ　ｓ　）　／　’ｌ　＝２ｄｓｉｎθ。

となる。従って、右向きにβのチルトを持たせる方位角
右向きずれ検出用品平面アンテナ１２ｃの場合、θ、を
βとして上記２式を満足するように各文□、１．．１２
、見、′を設計すればよい。なお、左向きにチルトを持
たせる方位角右向きずれ検出用品平面アンテナ１２ｄの
場合には、第６図（ａ）におけるＫＬｌと文□の位置、
見、と文、′の位置をそれぞれ入れ替えて、θ、をβと
して上記２式を満足するように各Ｊ２．Ｉ、Ｍ、、１２
、文２′を設計すればよい。無論、この場合、方位角右
向きずれ検出用及び方位角左向きずれ検出用品平面アン
テナ＋４ｃ、１４ｄの各マイクロストリップラインアン
テナ１６のａ、　ｂ、　ｃは主平面アンテナ１０のａ、
　ｂ、　ｃと同じ長さにして主平面アンテナＩＯと同じ
仰角を持たせである。なお、上記の説明は各平面アンテ
ナから電波が放射される場合について説明したか、一般
にアンテナは電波の送信及び受信に対して可逆性を有し
ているので、当然に受信の場合についても上記の説明は
成立する。

第７図は、このように構成した主平面アンテナ１０、仰
角下向き及び上向きずれ検出用品平面アンテナ１２ｃ、
　１２ｄの指向特性図、第８図は方位角右向き及び左向
きずれ検出用品平面アンテナ１２ａ、１２ｂの指向特性
図である。

このように各平面アンテナか構成された誘電体板１４の
裏面には、第９図に示すように各平面アンテナでの受信
信号をそれぞれ中間周波信号に変換するＢＳコンバータ
２２．２４．２６．２８（第１０図参照）　、３０（第
１０図参照）が設けられている。そして、この誘電体板
１４は、水平回転台３２にＹ方向に泊って設けた仰角回
転軸３４によって軸止される。

誘電体板１４の自由端近傍にはラックギヤー３６か軸３
８によって軸止されている。このラックキャー３６は水
平回転台３２に取り付けた仰角調整モータ４０て駆動さ
れるビニオン装置４２によって移動させられ、誘電体板
の仰角θを変える。

水平回転台３２は、垂直な中空回転軸４３と、その内部
に位置する中空支柱４４とによって、固定台４６上に指
示される。中空回転軸４３は周囲に大径のギヤー４８を
有し、固定台４６に取り付けた方位角調整モータ５０に
よって駆動されるピニオン５２が、ギヤー４８に噛みあ
い、方位角調整モータ５０の回転によって水平回転台３
２が旋回する。中空回転軸４３の周囲にはスリップリン
グ５４．５４・・・・が設けられてい１す る。これらスリップリング５４には、固定台４６に設け
たツラシ５５が接触する。そして、中空回転軸４３及び
中空支柱４４内には、主平面アンテナ１０て受信されＢ
Ｓコンバータ２２て中間周波信号に変換された信号をＢ
Ｓチューナに供給するための高周波回転結合器５６が設
けられている。

第１０図は、誘電体板１４の仰角及び方位角を調整する
ための回路を示したものて、５８は電源で、固定台４６
上の方位角調整モータ５０の駆動回路６０に電流を供給
する他、スリップリング５４を介して水平回転台３２上
のＤ（、−ＤＣインバータ６１及び仰角調整モータ４０
の駆動回路６２に電流を供給する。ＤＣＤＣインバータ
６１は変換された直流を水平回転台３２上の諸回路に動
作電流として供給すると共に、電流重畳回路６３．６４
．６６．６８．７０を介してＢＳコンバータ２２．２４
．２６．２８．３０に動作電流を供給する。

主平面アンテナ１０のＢＳコンバータ２２の中間周波信
号は、電流重畳回路６３、高周波回転結合器５６を介し
て固定台４６側に伝達され、受像機に付設さ　２ れたＢＳチューナ（図示せず）に供給される。仰角上向
きずれ検出用副平面アンテナ１２ｂ及び仰角下向きずれ
検出用副平面アンテナ１２ａのコンバータ２６．２４の
中間周波信号は電流重畳回路６６．６４を介してレベル
検出器７２．７４に供給され、ここで到来電波のレベル
が検出される。レベル検出器７２．７４の出力は、仰角
制御回路７６に供給されて演算され、レベル検出器７４
で検出された仰角上向きずれ検出用副平面アンテナ１２
ｂの受信レベルの方が仰角下向きずれ検出用副平面アン
テナ１２ａての受信レベルよりも高いと、仰角制御回路
７６は、駆動回路６２に正転信号を供給し、仰角調整モ
ータ４０を正転させて、仰角を増大させる。これとは逆
にレベル検出器７４て検出される仰角下向きずれ検出用
副平面アンテナ１２ａの受信レベルの方が大きいと、仰
角制御回路７６は駆動回路６２に逆転信号を送り、仰角
調整モータ４０を逆転させて、仰角を小さくする。

方位角右向きずれ検出用副平面アンテナ１２ｃと、方位
角左向きずれ検出用副平面アンテナ１２ｄのコンバータ
２８．３０の中間周波信号は、電流重畳回路６８．７０
を介してレベル検出器７６．７８に送られ、それぞれ到
来電波のレベルか検出される。方位角制御回路８０は、
これら検出レベルを比較して、方位角右向きずれ検出用
副平面アンテナ１２’ｃの受信レベルか大きいときには
、方位角調整モータ５０を右向きに回転させる信号を生
じ、方位角左向きずれ検出用副平面アンテナ１２ｄのレ
ベルの方が大きいときには、方位角調整モータ５０を左
向きに回転させる信号を生しる。これら信号はスリップ
リング５４．５４を介して固定台４６上の駆動回路６゜
に供給され、方位角調整モータ５０を回転させる。

８２はマイクロコンビエータで、電波の到来方向とアン
テナの最大受信感度方向とか全く異なって、主平面アン
テナ１０に受信電波が到来しない場合に、ＢＳチューナ
の出力によって動作し、これに基づいて仰角制御回路７
６及び方位角制御回路８゜に信号を発生させるものであ
る。

上記の実施例では、主平面アンテナＩＯの両側にそれぞ
れ副平面アンテナ１２ａ乃至１２ｄを設けたか、第１１
図及び第１２図に示すように、主平面アンテナｌＯの片
側または下側に副平面アンテナ１２ａ乃至１２ｄを設け
てもよい。無論図示していないか、主平面アンテナ１０
の上側に各側平面アンテナ１２ａ乃至１２ｄを設けても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動追尾用平面アンテナの１実施
例の平面図、第２図は同実施例の主平面アンテナと仰角
上向き及び下向きずれ検出用副平面アンテナの仰角方向
の指向性の説明図、第３図は同実施例の主平面アンテナ
と方位角右向き及び左向きずれ検出用副平面アンテナの
方位角方向の指向性の説明図、第４図は同実施例の主要
部の拡大平面図、第５図は仰角方向のビームチルトの説
明図、第６図は方位角方向のビームチルトの説明図、第
７図は同実施例の仰角方向の指向特性図、第８図は同実
施例の方位角方向の指向特性図、第９図は同実施例を用
いた自動追尾装置の側面図、第１Ｏ図は同実施例を用い
た自動追尾装置の電気回路のブロック図、第１１図は本
発明による自動追尾　５ 用平面アンテナの他の実施例の概略平面図、第１２図は
本発明による自動追尾用平面アンテナのさらに別の実施
例の概略平面図、第１３図は従来の自動追尾用平面アン
テナの一例を示す斜視図である。 １０・・・・・主平面アンテナ、１２ａ乃至１２ｄ・・
・・・副平面アンテナ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一平面の誘電体基板上に主平面アンテナと、複
   数の副平面アンテナとを設け、上記各平面アンテナの受
   信最大感度方向がそれぞれ異なっている自動追尾用平面
   アンテナ。
2. （２）上記主平面アンテナの受信感度最大方向が上記誘
   電体基板面に対して非直角な仰角を形成していることを
   特徴とする請求項１記載の自動追尾用平面アンテナ。
3. （３）上記副平面アンテナが、仰角方向ずれ検出用の２
   台のアンテナと、方位角ずれ検出用の２台のアンテナと
   を含み、上記仰角方向ずれ検出用の２台のアンテナが、
   上記主平面アンテナの受信感度最大方向に対し上方向と
   下方向にずらした受信感度最大方向を有し、上記方位角
   ずれ検出用の２台のアンテナが、上記主平面アンテナの
   受信感度最大方向に対し右方向と左方向にずらした受信
   感度最大方向を有する請求項１記載の自動追尾用平面ア
   ンテナ。