JPH0578794B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アンテナ指向方向を受信電波の到来
する方向に追尾させるために使用されるモノパル
ス方式の追尾受信機の冗長構成に関する。

発明の概要 本発明は、アンテナ指向方向を受信電波の到来
する方向に追尾させるために、基準受信信号およ
び直交する２軸に関する２つの誤差信号を合成し
て２チヤンネル化または１チヤネル化したモノパ
ルス方式の追尾受信機において、 前記２つの誤差信号を合成するための信号合成
回路または該信号合成回路の出力する合成誤差信
号と前記基準受信信号とを合成するための信号合
成回路をハイブリツド回路によつて構成して、 該ハイブリツド回路の２つの出力端子にそれぞ
れ現用および予備の追尾受信機を接続して冗長構
成としたものである。

現用を予備に切替えるための切替スイツチを不
要とし、スイツチ接点の不良等による切替不良を
防止し、信頼性を向上させることができる。

従来技術 従来、モノパルス方式によるアンテナ指向方向
検出においては、２次元の指向方向誤差（例え
ば、東西方向と南北方向、または方位角方向と仰
角方向など）を検出するために、１つの基準信号
と２次元の各軸に関する２つの誤差信号が追尾受
信機に入力される。ここで、基準信号はアンテナ
指向方向と追尾用信号到来方向が一致したとき振
幅がほぼ最大となり、アンテナの指向方向検出可
能角度範囲において位相がほぼ一定となる追尾用
信号受信信号であり、誤差信号はアンテナ指向方
向と追尾用信号到来方向が一致したとき振幅がほ
ぼ零となり、アンテナ指向方向と追尾用信号到来
方向のずれの角度が大なるに従つて振幅が増加す
るとともに、アンテナ指向方向と追尾用信号到来
方向が一致する角度を中心として、アンテナ指向
方向のずれの方向によつて位相が反転する追尾用
信号受信信号である。

これらの信号を得る方法は、例えば、井上、貝
塚「準ミリ波衛星通信用アンテナ追尾駆動系の設
計と特性」電気通信研究所研究実用化報告、第26
巻、第４号、pp1327−1348、1977年４月22日発
行や宮憲一「新版 衛星通信工学」ラテイス刊、
pp258−264、昭和47年４月８日発行に示されて
いるように複数の一次放射器即ち電磁ホーンを用
いた方法や高次モードを検出する方法がある。

複数のホーンを用いた方法は、例えば４個の一
次放射器を対称的に配列し、アンテナ軸に対し互
いにわずかにずれたビームを作つて、各ホーンの
総和が得られるよう給電回路を構成し、この出力
を基準信号とする。また、例えば東西に配列した
ホーン出力同士の差が得られるよう給電回路を構
成した場合は東西方向の誤差信号が得られ、南北
に配列したホーン出力同士の差が得られるよう給
電回路を構成した場合は南北方向の誤差信号が得
られる。

また、高次モード検出方式はアンテナが追尾信
号送信源と正対したときには、一次放射器に誘起
される電磁界モードは基本モードだけであるが、
アンテナの方向がずれると高次モードが誘起され
る。この基本モードを基準信号、高次モードを誤
差信号として使用する。

ここで、基準信号は４個のホーンを用いた場合
に全ホーン出力の和を用いることから和信号、ホ
ーン出力の差を取ることから誤差信号を差信号と
呼ぶこともある。

これらの基準信号および誤差信号を処理してア
ンテナの指向方向誤差に比例した電圧を得るため
の追尾受信機は３チヤネル方式、２チヤネル方式
および１チヤネル方式がある。これらの構成およ
び原理を示した例として、前に参照した井上、貝
塚「準ミリ波衛星通信用アンテナ追尾駆動系の設
計と特性」電気通信研究所研究実用化報告、第26
巻、第４号、pp1327−1348、1977年発行や宮憲
一「新版 衛星通信工学」ラテイス刊、pp265−
267、昭和47年発行がある。３チヤネル方式は最
も原理的な方法であり、基準信号を自動利得制御
（AGC）増幅器で出力が一定となるよう制御する
と同時に同利得で誤差信号を増幅することにより
基準信号の振幅を基準として誤差信号を正規化
し、基準信号の位相を基準として各誤差信号を検
波し、２軸に関する誤差角度に比例する直流電圧
を得る。３チヤネル方式では検波段までの周波数
変換器、AGC増幅器などの回路が基準信号１チ
ヤネルおよび誤差信号２チヤネルの計３チヤネル
分必要となる。このため、一般には指向方向誤差
検出精度、経済性の点で２チヤネル方式または１
チヤネル方式が多く使われている。

２チヤネル方式の例として、２つの誤差信号に
通路差を持たせたり、移相器により互いに90度の
位相差を与えて合成即ち直交合成し、検波時に基
準信号で検波した出力と基準信号を90度位相推移
させた信号で検波した出力を得ることで２軸に関
する誤差電圧を得る方法がある。

１チヤネル方式は、２つの誤差信号を直交合成
し、さらに低周波で変調した後、基準信号と合成
する。これを周波数変換し、AGCをかけた後、
基準信号および基準信号を90度位相推移させた信
号で検波し、さらに低周波信号で検波して２軸に
関する誤差角度に比例する直流電圧を得る。

また、別の方法として、２つの誤差信号を90度
の位相差を持つ２つの低周波信号で各々変調した
後合成し、さらに基準信号と合成する。これを周
波数変換し、AGCをかけた後、基準信号で検波
し、さらに90度の位相差を持つ低周波信号で各々
検波して２軸に関する誤差角度に比例する直流電
圧を得る。第３図は、従来の追尾受信機の冗長構
成の一例を示すブロツク図である。すなわち、基
準受信信号入力端子１ａ，誤差信号入力端子１
ｂ，１ｃから入力する基準受信信号および２つの
誤差信号を、それぞれ切替スイツチS₁〜S₃を通し
て現用または予備の追尾受信機に入力させるよう
になつている。第３図における追尾受信機１４お
よび１５は１チヤネル方式による例を示してい
る。誤差信号入力端子１ｂ，１ｃから入力された
２つの誤差信号は、その一方を90°移相器２を通
して90°位相シフトさせて信号合成器３ａによつ
て合成される。信号合成器３ａの出力する合成誤
差信号は、変調器４によつて低周波信号で振幅変
調または位相変調等されて信号合成回路３ｂに入
力させ、信号合成回路３ｂは上記変調された合成
誤差信号と基準信号入力端子１ａから入力された
基準受信信号とを合成して１チヤネル化する。信
号合成回路３ｂの出力は、周波数変換器６によつ
て中間周波数帯の信号に周波数変換され、増幅器
８によつて増幅される。なお、低周波発振器５は
上記低周波変調のための発振器であり、局部発振
器７は周波数変換のための発振器である。

増幅器８の利得は自動利得制御回路９によつて
制御され、その出力振幅は一定となる。信号分離
回路１０は増幅器８の出力信号を基準信号と誤差
信号とに分離して乗積検波器１１ａに出力する。
また誤差信号を90°位相シフトさせて乗積検波器
１１ｂに入力させる。乗積検波器１１ａは誤差信
号を基準信号によつて乗積検波して乗積検波器１
２ａに送り、乗積検波器１１ｂは90°位相シフト
された誤差信号を基準信号によつて乗積検波して
乗積検波器１２ｂに送る。乗積検波器１２ａ，１
２ｂはそれぞれの入力を低周波発振器５の出力す
る低周波信号によつて乗積検波して２次元の誤差
電圧を検出誤差出力端子１３ａ，１３ｂに出力す
る。上記従来回路では、現用と予備の切替えは、
切替スイツチS₁〜S₃を切替えることによつて行な
う。

発明が解決しようとする問題点 上述した従来の追尾受信機の冗長構成は、３つ
の入力信号を現用から予備に切替えるための切替
スイツチS₁〜S₃が可動部分を持つために信頼性が
悪いという欠点がある。切替スイツチも冗長構成
とすると構成が複雑になり、その上信号の通過損
失が増加する。また、機械的なスイツチを使用し
ないで電気的な能動素子によつて切替えるように
した場合は、各信号の通過損失が増加する。本発
明は、上述した従来の欠点を解決し、スイツチを
使用しないで、簡単な回路によつて現用、予備の
切替えを可能として信頼性を向上させようという
ものである。

発明の構成 本発明の追尾受信機の冗長構成は、 基準受信信号および直交する２軸に関する２つ
の誤差信号を入力してアンテナ指向方向を受信電
波到来方向に追尾させるモノパルス方式の追尾受
信機において、 前記２つの誤差信号を合成するための信号合成
回路または該信号合成回路の出力する合成誤差信
号と前記基準受信信号とを合成するための信号合
成回路をハイブリツド回路によつて構成して、 該ハイブリツド回路の２つの出力端子にそれぞ
れ現用および予備の追尾受信機を接続したことを
特徴とする。

発明の実施例 次に、本発明について、図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
である。すなわち、基準信号入力端子１ａ、誤差
信号入力端子１ｂ，１ｃから基準受信信号および
２つの誤差信号がそれぞれ入力される。誤差信号
入力端子１ｃから入力された誤差信号は90°移相
器２を通して90°位相シフトさせて信号合成器３
ａに入力させ、信号合成器３ａは該信号と誤差信
号入力端子１ｂから入力された誤差信号とを合成
出力する。信号合成器３ａの出力する合成誤差信
号は、変調器４によつて低周波で振幅変調または
位相変調等されて信号合成回路３ｂに入力され
る。上記変調のための信号は現用系追尾受信機１
４の低周波発振器５から供給される（変調器４に
は、予備系追尾受信機１５の低周波発振器５の出
力も接続されているが、現用系追尾受信機１４を
動作させているときは、予備系追尾受信機１５に
は電源が供給されていないので、その低周波発振
器５からは信号は出力されていない）。信号合成
回路３ｂは変調された合成誤差信号と基準信号入
力端子１ａから入力された基準受信信号とを合成
して１チヤネル化する。信号合成器３ｂはハイブ
リツド回路で構成されていて、２つの出力の一方
を現用系追尾受信機１４の周波数変換器６に入力
させ、他方を予備系追尾受信機１５の周波数変換
器６に入力させる。即ち、第１図と第３図との違
いは入力端子１ａ，１ｂ，１ｃ、移相器２、信号
合成回路３ａ，３ｂおよび変調器４を第１図では
現用、予備系で共用しているのに対し、第３図で
は各系で独立に備えていることである。その他の
周波数変換器以下の部分は第１図および第３図に
おいて同一である。本実施例では１チヤネル方式
の追尾受信機においては誤差信号および基準信号
を一時合成するので、この合成を行う信号合成回
路をハイブリツド回路とすれば合成出力が２系統
得られるので、これを利用することによつて部品
を追加することなく現用系および予備系の回路に
信号を分岐することができる。現用系追尾受信機
を動作させるときは、現用系追尾受信機１４の周
波数変換器６によつて中間周波数帯の信号に周波
数変換され、増幅器８によつて増幅される。な
お、局部発振器７は周波数変換のための発振器で
ある。

増幅器８の利得は、自動利得制御回路９によつ
て制御され、その出力レベルは一定となる。信号
分離回路１０は増幅器８の出力を基準信号と誤差
信号とに分離して乗積検波器１１ａに出力する。
また誤差信号を90°位相シフトさせて乗積検波器
１１ｂに入力させる。乗積検波器１１ａは誤差信
号を基準信号によつて乗積検波して乗積検波器１
２ａに送り、乗積検波器１１ｂは90°位相シフト
された誤差信号を基準信号によつて乗積検波して
乗積検波器１２ｂに送る。乗積検波器１２ａ，１
２ｂはそれぞれの入力信号を低周波発振器５の出
力する低周波信号によつて乗積検波して２次元の
誤差電圧を検出誤差出力端子１３ａ，１３ｂに出
力する。

予備系追尾受信機１５は、上記同様な低周波発
振器５、周波数変換器６、局部発振器７、増幅器
８、自動利得制御回路９、信号分離回路１０、乗
積検波器１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを備え
て冗長回路を構成している。

本実施例では、現用系追尾受信機１４から予備
系追尾受信機１５への切替えは、現用系追尾受信
機１４の電源供給を停止して予備系追尾受信機１
５へ電源を供給することによつて行なうことがで
きる。信号回路に切替スイツチを使用していない
ので信頼性が向上し、損失も増加しないという効
果がある。なお、90°移相器２、信号合成器３ａ，
３ｂ、および変調器４については、冗長回路を設
けていないが、これらの部分が故障する確率は極
めて小であり、信頼性上の問題はない。

第２図は、本発明の他の実施例を示すブロツク
図であり、信号合成器３ｂおよび変調器４の部分
も冗長化したものである。この場合は、信号合成
器３ａをハイブリツド回路で構成し、信号合成器
３ａの２つの出力端子を現用系追尾受信機１４の
変調器４ａおよび予備系追尾受信機１５の変調器
４ｂに接続する。また、基準信号入力端子１ａか
ら入力される基準受信信号は信号分岐回路１６に
よつて２つに分岐する。信号分岐回路１６の一方
の出力は現用系追尾受信機１４の信号合成器３ｂ
に入力させ、他方の出力は予備系追尾受信機１５
の信号合成器３ｃに入力させる。追尾受信機１
４，１５等の動作は、前述と同様であるので説明
を省略する。この場合は、能動素子をすべて冗長
化することにより、さらに高度の信頼性が保証さ
れるという効果がある。

１チヤネル構成の追尾受信方式には、２つの誤
差信号にそれぞれ変調をかけてから合成する方法
等もあり、また２チヤネル構成の追尾受信機では
２つの誤差信号の合成は行なうが誤差信号と基準
信号との合成は行なわない。いずれの場合であつ
ても、３チヤネル（１つの基準信号と２つの誤差
信号）を合成して２チヤネル化または１チヤネル
化する際に使用する信号合成回路をハイブリツド
回路で構成して、該ハイブリツド回路の２つの出
力をそれぞれ現用および予備に入力させるように
すれば、それ以降の回路を冗長化することができ
ることは勿論である。信号合成回路を使用しない
チヤンネルについては、新たにハイブリツド回路
による信号分岐回路を挿入して、該信号分岐回路
の２つの出力を現用と予備に入力させればよい。

発明の効果 以上のように、本発明においては、２つの誤差
信号を合成するための信号合成回路または該信号
合成回路の出力をさらに基準信号と合成するため
の信号合成回路をハイブリツド回路によつて構成
し、該ハイブリツド回路の２つの出力を現用と予
備に入力させるように構成したから、現用、予備
切替のためのスイツチ回路を不要として信頼性を
向上し、しかも損失が増大しないという効果があ
る。導波管を使用するような高周波の場合は特に
構成が簡単となり、構成部品および能動素子が少
なくなり信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は本発明の他の実施例を示すブロツク図、
第３図は従来の追尾受信機の冗長構成の一例を示
すブロツク図である。 図において、１ａ……基準信号入力端子、１
ｂ，１ｃ……誤差信号入力端子、２……90°移相
器、３ａ，３ｂ，３ｃ……信号合成器、４，４
ａ，４ｂ……変調器、５……低周波発振器、６…
…周波数変換器、７……局部発振器、８……増幅
器、９……自動利得制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アンテナ指向方向と追尾用信号到来方向が一
   致したとき振幅がほぼ最大となり、アンテナの指
   向方向検出可能角度範囲内で位相がほぼ一定とな
   る追尾用信号受信出力である基準信号と、 アンテナ指向方向と追尾用信号到来方向が一致
   したとき振幅がほぼ零となり、アンテナ指向方向
   と追尾用信号到来方向のずれの角度が大なるに従
   つて振幅が増加するとともに、アンテナ指向方向
   と追尾用信号到来方向が一致する角度を中心とし
   て、アンテナ指向方向のずれの方向によつて位相
   が反転する追尾用信号受信出力である誤差信号
   を、出力するよう構成されたアンテナおよび給電
   回路を用いて、該基準信号および直交する２軸に
   関する２つの該誤差信号を入力してアンテナ指向
   方向と追尾用信号到来方向との誤差に比例した電
   圧を得るモノパルス方式の追尾受信機であつて、 該２つの誤差信号間に90度の位相差を与えて合
   成した第１の合成信号を、前記基準信号または前
   記基準信号に位相同期した信号である第１の基準
   信号相当の信号および該第１の基準信号相当信号
   の位相を90度推移させた第２の基準信号相当信号
   で検波、または、該第１の合成信号および該第１
   の合成信号に90度の位相推移を与えた信号を前記
   第１の基準信号相当信号または第２の基準信号相
   当信号で検波することにより、 または、前記第１の合成信号を低周波信号で変
   調した後、前記基準信号と合成した第２の合成信
   号を前記第１の基準信号相当信号および前記第２
   の基準信号相当信号で検波した後、該低周波信号
   で検波することにより、 または、90度位相の異なる２つの低周波信号で
   前記２つの誤差信号を各々変調した後、合成した
   第３の合成信号をさらに前記基準信号と合成した
   第４の合成信号を、前記第１の基準信号相当信号
   または第２の基準信号相当信号で検波した後、該
   互いに90度位相の異なる２つの低周波信号で検波
   することにより、 アンテナ指向方向誤差に比例する直流電圧を得
   る追尾受信機において、 前記２つの誤差信号同士を位相差を持たせて、
   または変調して合成して第１の合成信号または第
   ３の合成信号をつくるための信号合成回路、また
   は該信号合成回路の出力する合成信号を変調して
   または変調せずに前記基準信号と合成して第２の
   合成信号または第４の合成信号をつくるための信
   号合成回路をハイブリツド回路によつて構成し
   て、 該ハイブリツド回路の２つの出力端子にそれぞ
   れ現用および予備の追尾受信機の該ハイブリツド
   回路による信号合成回路より後段の部分を接続し
   たことを特徴とする追尾受信機の冗長構成。