JPH0515992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、衛星の自動追尾に必要なアンテナ角
度誤差信号の検出感度を補正する衛星自動追尾用
アンテナ角度誤差信号検出感度補正回路に係り、
特に搬送波を直接検出できない信号波（QPSK信
号波やMSK信号波等）を送信する衛星を自動追
尾する際のアンテナ角度誤差信号検出感度の補正
技術に関する。

（従来の技術） 地球周回衛星として例えば海洋観測衛星１号が
送信する信号波は搬送波を直接検出できない
MSK信号波であるので、このような衛星を自動
追尾するためのアンテナ角度誤差信号の検出は、
データ復調用受信機と角度誤差検出用受信機とを
用いて行われる。以下、従来の検出方式を第５図
と第６図とを参照して説明する。

第５図は、コスタスループによる復調方式を採
用したデータ復調用受信機を示す。この受信機の
データ復調動作は良く知られているが、概略次の
通りである。

即ち、第５図において、無線受信されたMSK
信号波の1F（中間周波）信号（和信号）はバンド
パスフイルタ４１を介したAGC（自動利得制御）
回路４２にてレベル一定化され、分配器４３にて
Ｉチヤネル（Ich）とＱチヤネル（Qch）とに２
分岐されて位相比較器４４ａ，４４ｂに入力し、
ここでコスタスループにおけるVCOの出力（再
生搬送波信号）との相関がとられ、ローパスフイ
ルタ４５ａ，４５ｂにてろ波処理されて復調ベー
スバンド信号となり、再生クロツクで識別され、
Ichのデータ（Ｉ−Data）とQchのデータ（Ｑ−
Date）とが再生される。

さて、この受信機のIF段におけるAGC回路４
２では、受信信号（IF信号）が入力するAGC増
幅器ａの出力（IF信号）を整流器ｂにて包絡線
検波しそれをローパスフイルタｃにてろ波処理し
て検波電圧を形成し、それをAGC増幅器ａの
AGC電圧としてAGC増幅器ａの出力レベル、つ
まり、当該AGC回路４２の出力レベルの一定化
を図るようになつているが、このレベルの一定化
がなされたIF信号とAGC電圧とが角度誤差検出
用受信機に与えられる。

第６図において、無線受信されたMSK信号波
のIF信号（差信号）はバンドパスフイルタ５１
を介してAGC増幅器５２に入力するが、この
AGC増幅器５２は、データ復調側で形成された
AGC電圧が与えられるので、受信入力されたIF
信号（差信号）をデータ復調側と同一に利得制御
して出力レベルを一定化したIF信号を出力する。

そして、このAGC増幅器５２の出力は分配器
５３にてIchとQchの信号に２分岐され、位相比
較器５４ａ，５４ｂに入力し、ここでデータ復調
側で形成されたレベル一定のIF信号（和信号）
との相関がとられ、即ち位相誤差が検出され、ロ
ーパスフイルタ５６ａ，５６ｂを介した増幅器５
７ａ，５７ｂから角度誤差信号が出力される。

以上要するに、このアンテナ角度誤差信号の検
出方式は、データ復調用受信機のIF段において
IF信号を包絡線検波しその検波出力に基づき
AGC電圧を得、斯く取得したAGC電圧によつて
データ復調用受信機と角度誤差検出用受信機の
IF信号レベルの一定化を図つた後に、角度誤差
検出用受信機において両IF信号の位相比較を行
い角度誤差信号を検出するようにし、検出誤差感
度が一定となるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、AGCによつて検出誤差感度を
一定化する従来の検出方式には次の如き問題点が
ある。

即ち、特に地球周回衛星を自動追尾する場合、
受信SN比は大幅に変動するが、例えばSN比が
0dBとなつても角度誤差検出感度は劣化しないこ
とが望ましい。しかし、従来の検出方式ではIF
信号の包絡線検波出力からAGC電圧を得るので
あるから、SN比が低下するとノイズの影響を大
きく受け、AGC後のIF信号中のＳレベルはノイ
ズがない場合に比べて抑圧された形となり、かつ
AGC電圧も入力信号中のＳレベルに対応しない
ことになる。

これは、AGC回路が入力信号のSN比と無関係
に、つまり、信号成分Ｓと雑音成分Ｎとを区別す
ることなく、Ｓ＋Ｎの入力信号を受けて出力のピ
ークレベルが一定となるように動作するからであ
る。

具体的に言えば、データ復調側のAGC回路で
は、ノイズがない場合（SN比が大きい場合）は、
入力信号は大部分がＳ成分であり、AGC電圧は、
入力Ｓレベルに対応したものとなる。

しかし、SN波が低下しノイズレベルが無視で
きない状況下では当該AGC回路はＳ＋Ｎのレベ
ルを入力信号レベルとし、これを基準に形成した
AGC電圧により動作するので、AGC後のIF信号
中のＳレベルは相対的に小さくなり、また得られ
たAGC電圧も入力Ｓレベルに対応しないものと
なる。SN比が0dBの場合のＳレベルはSN比が大
きい場合のほぼ1/2に抑圧される。

従つて、SN比とAGC電圧及びIF信号レベルの
関係は例えば第７図ａ，ｂに示すようになる。

第７図ａにおいて、AGC電圧は、理想的には
破線で示すようにSN比の低下に伴い直線的に減
少しAGC回路が信号成分Ｓを一定レベルまで増
幅するよう利得を増大させるのが本来であるが、
実際には実線で示すように、約3dB付近から理想
の値からのずれが顕著となり、理想値まで低下せ
ず大きくなり0dBでは3dBのときの値とほぼ同じ
となつている。つまり、AGC回路はSN比が約
3dB以下となると利得が低下し信号成分Ｓを所定
レベルまで増幅できないのである。

その結果、IF信号レベルは、第７図ｂに示す
ように、Ｓ＋Ｎのレベルで見ればSN比と無関係
にほぼ一定レベルであるが、信号成分Ｓのレベル
はSN比の低下に伴い低下するのである。SN比が
0dBでは約3dB低下する。

それ故、角度誤差検出用受信機ではこのような
AGC電圧及びIF信号を得て角度誤差信号を検出
するので、第７図ｃに示すように、検出角度誤差
信号の真値からのずれは理想的には破線で示すよ
うに一定値で感度は不変であるが、低SN比では
実線で示すように真値からのずれが大きくなり感
度が低下するのである。SN比が0dBでは、デー
タ復調側からのIF信号が3dB低下し、さらに角度
誤差検出用受信機のAGC増幅器の利得低下があ
り、これにハードウエア等のロスを含めると約
6dBの感度低下がある。

要するに、従来の検出方式では、SN比が低下
した状態ではデータ復調用受信機のIF信号およ
びそれに基づき形成されるAGC電圧の状態変化
の影響を受ける結果、角度誤差検出用受信機で取
得される角度誤差信号の検出感度が劣化するとい
う問題点がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的は、SN比の変動に応じて
角度誤差信号の検出感度を補正し、以て低SN比
の状態でも良好な角度誤差信号検出感度を維持で
きるようにする衛星自動追尾用アンテナ角度誤差
信号検出感度補正回路を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明の衛星自動
追尾用アンテナ角度誤差信号検出感度補正回路は
次の如き構成を有する。

即ち、本発明の衛星自動追尾用アンテナ角度誤
差信号検出感度補正回路は、データ復調用受信機
が出力する復調ベースバンド信号を全波整流する
全波整流器と；前記全波整流器の整流出力に対し
適宜レベルのしきい値を設定するためのしきい値
設定回路と；前記しきい値と前記整流出力とのレ
ベル比較を行うコンパレータと；タイミング信号
を発生するタイミング発生器と；前記タイミング
信号に応答して前記コンパレータの出力をサンプ
リングしその信号レベル値を保持出力するフリツ
プフロツプと；前記フリツプフロツプの出力レベ
ル値に対応して異なる値の電流を発生する定電流
回路と；前記定電流回路の出力電流を平均化する
フイルタと；角度誤差検出用受信機が出力する角
度誤差信号を前記フイルタの出力レベルで定まる
増幅度でもつて増幅する増幅器と；を備えたこと
を特徴とするものである。

（作用） 次に、前記の如く構成される本発明の衛星自動
追尾用アンテナ角度誤差信号検出感度補正回路の
作用を説明する。

データ復調用受信機と角度誤差検出用受信機は
従前の如くに動作し、データ復調用受信機は復調
ベースバンド信号を、角度誤差検出用受信機は角
度誤差信号をそれぞれ発生するが、本発明では角
度誤差信号は補正用の増幅器の入力信号となり、
この増幅器の増幅度を定める補正信号を復調ベー
スバンド信号から次の如くして形成するのであ
る。

即ち、復調ベースバンド信号を全波整流器で整
流し、その整流出力としきい値とのレベル比較を
コンパレータで行う。ここに、コンパレータは、
整流出力レベルがしきい値を越えるときは出力を
“１”レベルに、越えないときは“０”レベルに
する。前述したように、データ復調用受信機では
包絡線検波によつてAGC電圧を得てIF信号レベ
ル、つまり復調ベースバンド信号レベルの一定化
を図つているから、SN比が低下すると信号レベ
ル自体が抑圧され、しきい値の設定の仕方によつ
ては整流出力レベルがしきい値を下回ることがあ
り得るのである。

そこで、コンパレータの出力レベル値をフリツ
プフロツプにセツトして保持させ、その保持レベ
ル値が“０”のときは所定値電流が流れ、逆に保
持レベル値が“１”のときは例えば電流は流れな
いようにすると、SN比が低下し復調ベースバン
ド信号中のノイズ量が増えれば、電流の発生する
度合が増えるので、その電流値でもつて増幅器の
増幅度を可変設定するのである。

このように、本発明の衛星自動追尾用アンテナ
角度誤差信号検出感度補正回路によれば、データ
復調用受信機が出力するベースバンド信号中のノ
イズ量を検出し、検出したノイズ量に応じて角度
誤差信号検出感度を補正するようにしたので、低
SN比の状態となり角度誤差検出用受信機の検出
感度が劣化してもそれを補正し角度誤差信号検出
感度を良好な状態に維持することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係るアンテナ角度
誤差信号検出感度補正回路を示す。第１図におい
て、１は全波整流器、２はコンパレータ、３はし
きい値設定回路、４はフリツプフロツプ、５は定
電流回路、６は低域通過フイルタ、７は増幅器、
８はタイミング発生器、９はデータ復調用信号
機、１０は角度誤差検出用受信機である。なお、
アンテナ角度誤差信号検出用方式は従来と同様で
あり、データ復調用受信機９は第５図に示すもの
で、角度誤差検出受信機１０は第６図に示すもの
である。前述したように、角度誤差検出用受信機
にはデータ復調用受信機からIF信号とAGC信号
が与えられるが、その信号ラインの図示は省略し
た。データ復調用受信機９の出力たる復調ベース
バンド信号は第５図中のローパスフイルタ４５ａ
と同４５ｂの何れか一方の出力を示す。従つて、
その信号レベルとSN比との関係はIF信号レベル
の場合と同様である（第７図ｂ）。角度誤差検出
用受信機１０の出力たる角度誤差信号は本来第６
図中の２チヤネルをそれぞれ示すべきであるが、
その一方のみを示してある。全波整流器１は、デ
ータ復調用受信機が出力する復調ベースバンド信
号ａを全波整流し、全波整流器出力信号ｃをコン
パレータ２の一方の入力へ出力する。第２図に全
波整流器１の出力波形を示す。同図ａはSN比が
大の場合があり、重畳される雑音成分は非常に少
なくほぼ信号成分のみである。一方、同図ｂは信
号Ｓレベルと雑音Ｎレベルとが等しいＳ／Ｎ＝
0dBの場合を示す。Ｓ＝Ｎであるので、信号Ｓレ
ベルはSN比が大のときの1/2となることが示され
ている。

一方、しきい値設定回路３は、全波整流器出力
信号ｃに対し適宜レベルのしきい値ｂを発生し、
それをコンパレータ２の他方の入力へ出力する。

本実施例では、このしきい値設定回路３はデー
タ復調用受信機９からAGC電圧ｊを得、この
AGC電圧ｊに基づいてしきい値ｂを発生するよ
うになつている。これは、SN比が低下したとき
の復調ベースバンド信号のレベル変化に応じて適
切なレベルのしきい値ｂを設定できるようにしよ
うとするものである。勿論、しきい値ｂは固定的
に設定しても良い。第３図に示す全波整流器出力
信号ｃはSN比が良好な場合の波形を示すが、SN
比が低下するとしきい値ｂの設定の仕方によつて
は全波整流器出力信号ｃがしきい値ｂを下回るこ
とがあり得ることは第２図ｂから理解できる。

コンパレータ２はしきい値ｂと全波整流器出力
信号ｃの信号レベルを比較し、全波整流器出力信
号ｃのレベルがしきい値ｂよりも大きい場合
（SN比が良好な場合）には、しきい値ｂを越えた
所定期間出力をハイレベルにする。即ち、第３図
に示す如き矩形データｄが形成される。逆の場合
（低SN比の場合）には出力をロウレベルにする。

コンパレータ２の出力はフリツプフロツプ４へ
与えられる。

フリツプフロツプ４は、第３図に示す如く全波
整流器出力信号ｃのピーク点位置で発生するサン
プリングタイミングｅがタイミング発生器８から
供給されており、矩形データｄが入力するときは
出力をハイレベルにし、コンパレータ２の出力レ
ベルがロウレベルのときはそのロウレベルをラツ
チ出力する。したがつて、SN比が低下し、復調
ベースバンド信号ａに重畳するノイズレベル
（量）が増加すればするほど、フリツプフロツプ
４にロウレベルがラツチされる頻度が増加する。

定電流回路５はフリツプフロツプ４の出力ｆの
ハイ又はロウレベルに応じて値の異なる電流ｇを
発生し、低域通過フイルタ６へ出力する。

例えば、出力ｆがハイレベルのときは０ｍＡ、
ロウレベルのときは10ｍＡの電流を発生するので
ある。ここで、フリツプフロツプ４にロウレベル
がラツチされたときに定電流回路５が所定値電流
を発生する頻度はSN比が低下する度合、つまり
ノイズレベル（量）の大きさと相関関係をもつこ
とになる。本発明はこの関係を利用し、SN比低
下に応じて角度誤差信号検出感度の補正を行うも
のである。

即ち、定電流回路５が出力する電流ｇを適切な
時定数をもつ低域通過フイルタ６で平均化して補
正用信号ｈを得、その補正用信号ｈの値をもとに
増幅器７の増幅度を可変制御し、角度誤差信号の
検出感度を補正し一定化した補正角度誤差信号を
得るようにしている。ここに、増幅器７に加えら
れる補正用信号ｈは、SN比低下の度合によつて
そのレベルが変化するのである。

次に、第４図は本発明の他の実施例を示す。

この第２実施例回路は、コンパレータ２ａ，２
ｂ、しきい値設定回路３ａ，３ｂ、フリツプフロ
ツプ４ａ，４ｂおよび定電流回路５ａ，５ｂをそ
れぞれ２個設け、SN比低下の度合に伴う補正用
信号ｈの変化を角度誤差信号検出感度の劣化の特
性に近づけ、角度誤差信号の検出感度補正をより
適切なものにしようとするものである。

即ち、しきい値設定回路３ａは前記しきい値ｂ
を、しきい値設定回路３ｂはしきい値ｂとは異な
る値のしきい値ｉ（第３図参照）をそれぞれ発生
するようにし、また定電流回路５ａと同５ｂはそ
れぞれ異なる値の電流を出力するようにし、以て
補正用信号ｈのレベル値がより一層適切なものと
なるようにするのである。

この第２実施例を拡張し、しきい値設定回路、
コンパレータ、フリツプフロツプおよび定電流回
路をそれぞれ複数個設け、しきい値および定電流
回路の出力値を適宜設定することで、所望の補正
特性にさらに近づいた特性を得ることが可能とな
る。

なお、しきい値の設定は、定電流回路の動作を
決定する論理の組み方により、全波整流器出力信
号ｃよりも高いレベルにも設定することもでき、
復調ベースバンド信号にほぼ正規分布の確率で重
畳されるノイズに対し、より適切なノイズレベル
検出回路が構成できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の衛星自動追尾用
アンテナ角度誤差信号検出感度補正回路によれ
ば、データ復調用受信機が出力するベースバンド
信号中のノイズ量を検出し、検出したノイズ量に
応じて角度誤差信号検出感度を補正するようにし
たので、低SN比の状態となり角度誤差検出用受
信機の検出感度が劣化してもそれを補正し角度誤
差信号検出感度を良好な状態に維持することがで
きる。

また、角度誤差信号検出感度の補正特性はしき
い値設定回路やコンパレータ等を増設することで
微調可能であり、任意の特性を得ることができ
る。

さらに、SN比低下の原因には衛星の送信パワ
ーの劣化による場合もあり、故に本発明回路は静
止衛星の自動追尾においても適用できることにな
る。加えて、ローパスフイルタの出力レベルを適
切に処理すればSN比の算出が容易となるので、
信号品質の確認や回線状態を含む受信システムの
状態確認が可能となる、等各種の優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る回路構成のブ
ロツク図、第２図はSN比良好時と低下時の全波
整流器の出力波形概念図、第３図は動作説明図、
第４図は本発明の他の実施例に係る回路構成のブ
ロツク図、第５図はデータ復調用受信機の構成ブ
ロツク図、第６図は角度誤差検出用受信機の構成
ブロツク図、第７図はSN比とAGC電圧、IF信
号、角度誤差信号検出感度との関係図である。 １……全波整流器、２，２ａ，２ｂ……コンパ
レータ、３，３ａ，３ｂ……しきい値設定回路、
４，４ａ，４ｂ……フリツプフロツプ、５，５
ａ，５ｂ……定電流回路、６……低域通過フイル
タ、７……増幅器、８……タイミング発生器、９
……データ復調用受信機、１０……角度誤差検出
用受信機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ データ復調用受信機が出力する復調ベースバ
   ンド信号を全波整流する全波整流器と；前記全波
   整流器の整流出力に対し適宜レベルのしきい値を
   設定するためのしきい値設定回路と；前記しきい
   値と前記整流出力とのレベル比較を行うコンパレ
   ータと；タイミング信号を発生するタイミング発
   生器と；前記タイミング信号に応答して前記コン
   パレータの出力をサンプリングしその信号レベル
   値を保持出力するフリツプフロツプと； 前記フリツプフロツプの出力レベル値に対応し
   て異なる値の電流を発生する定電流回路と；前記
   定電流回路の出力電流を平均化するフイルタと；
   角度誤差検出用受信機が出力する角度誤差信号を
   前記フイルタの出力レベルで定まる増幅度でもつ
   て増幅する増幅器と；を備えたことを特徴とする
   衛星自動追尾用アンテナ角度誤差信号検出感度補
   正回路。