JPH0611557A

JPH0611557A - 追尾アンテナ装置

Info

Publication number: JPH0611557A
Application number: JP16657692A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Maeda; 充前田; Hiroshi Hatano; 博司畑野; Masaru Hashimoto; 勝橋本; Toshio Abiko; 利夫安彦
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】位相調整ケーブルの長さを短くできて配線が容
易となり、しかも位相調整ケーブルの種類も大幅に少な
くできる追尾アンテナ装置を提供するにある。【構成】誤差角検出ユニット３６の位相調整ケーブル５
１を接続する接続部に設けた移相器６４は移相した信号
を出力する第１の出力端子と、移相しない出力をそのま
ま出力する第２の出力端子とを備えている。９０度以上
位相がばらついている場合には位相調整ケーブル５１を
第１の接続端子に接続して９０度遅れた信号で位相調整
を行ない、位相調整ケーブル５１が長くなりすぎないよ
うにする。また９０度以下の位相のばらつきであれば、
移相しないままの信号を出力する第２の出力端子に位相
調整ケーブル５１を接続して位相調整を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体上で衛星放送や
衛星通信等の電波源を追尾受信するための追尾アンテナ
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体（例えば、列車、船舶、自
動車、航空機）上に、地上局あるいは人工衛星局との移
動体通信や、放送波受信のためのアンテナを搭載してい
る物が出現してきている。特に、衛星放送が普及するに
つれて移動体上においても衛星放送を受信したいという
ニーズが高まりつつある。

【０００３】このような衛星からの微弱な電波を受信す
るには、一般に指向性の鋭い高利得アンテナが必要であ
るため、移動体上で受信しようとした場合、常に電波源
である衛星を高速且つ精度良く追尾するアンテナ姿勢制
御装置が必要になる。追尾アンテナの追尾方式には、目
標から到来する電波を受信して方位誤差を検出してアン
テナを自動的にその方向に姿勢制御する自己追尾方式
と、予め得られている目標の軌道データ等に従って目標
を追尾するプログラム追尾方式に大別することができ
る。しかし、移動体上では、予め定まった軌道線路上を
走る列車以外、自己追尾方式が優位である。

【０００４】また、自己追尾方式には、１つのアンテナ
の主ビームを何らかの手段によって走査し、得られた受
信波の変化から目標の方位情報を検出する連続ロービン
グ方式と、複数のアンテナを用いて各アンテナの受信波
の差異から瞬時にアンテナの方位指向誤差を検出する同
時ロービング方式があり、特に、同時ロービング方式
は、連続ロービング方式と区別する意味でモノパルス方
式とも呼ばれている。

【０００５】ところで、移動体、特に小型で移動速度の
速い自動車等においては、応答誤差に問題が残る連続ロ
ービング方式よりは瞬時に検出できるモノパルス方式の
方が適している。さらにモノパルス方式には振幅比較モ
ノパルス方式と位相モノパルス方式があるが、ここで
は、本発明が適用される位相モノパルス方式の原理につ
いて説明する。

【０００６】図３は位相モノパルス方式の原理図であ
る。ホーンアンテナ１，２が同一平面上に設けられてお
り、１′，２′はアンテナ１，２の実質放射点（以後、
アンテナ中心という）を表している。アンテナ１には９
０度移相器３が接続されており、アンテナ１，２の出力
はミキサー回路４で混合され、ローパスフィルタ５を介
して出力される。

【０００７】ここで、正面方向からθの角度を成す方向
に電波源があり、アンテナ２の受信波をｓｉｎωｔとお
けば、アンテナ１では、アンテナ中心１′においてＬ′
の距離分だけアンテナ２より位相が遅れる。アンテナ中
心１′，２′間の距離をＬとおけば、Ｌ′＝Ｌ・ｓｉｎ
θと表せるので、結局アンテナ１の受信波は、ｓｉｎ
（ωｔ−２πＬ′／λ）と表せる。ただし、ωは受信波
の角速度、λは波長を表す。

【０００８】ここで、ミキサー回路４により積算する
と、次式のようになる。ｓｉｎωｔ・ｓｉｎ（ωｔ−ｘ−π／２）＝−ｓｉｎωｔ・ｃｏｓ（ωｔ−ｘ）＝−１／２・｛ｓｉｎ（２ωｔ−ｘ）＋ｓｉｎ（ｘ）｝ただし、ｘ＝２πＬ・ｓｉｎθ／λ それ故、ローパスフィルタ５で高周波成分を除去すれ
ば、図４のように誤差角度θに起因する直流電圧成分だ
けが得られる。尚、図４において、６は、誤差角θの変
化に対する直流電圧変化の軌跡である。

【０００９】アンテナ中心１′，２′間の距離Ｌ、波長
λは既知の定数であるから、この電圧値から誤差角θを
求めることができ、アンテナ１，２の姿勢制御が可能と
なる。この位相モノパルス方式のアンテナを平面アンテ
ナで構成した例を図５に示す。平面アンテナは、もとも
と小さなアンテナ素子をアレー状に並べたアンテナの集
合体であるから、内部をある程度任意に分割して、複数
のアンテナを構成でき、位相モノパルス方式に適してい
ると言える。

【００１０】図５〜図７はその平面アンテナで構成した
場合のアンテナ部分の構成を示し、図６に示すように、
受信専用アンテナ３１と、超小型の仰角用専用モノパル
スアンテナ３２，３３を同一平面上に構成したアンテナ
（以後、主アンテナ）３０と、図７に示すように超小型
水平角専用モノパルスアンテナ３７，３８を設けたアン
テナ３９からなっている。また、主アンテナ３０には受
信用ＬＮＢ３４が設けられ、アンテナ３０，３９には、
モノパルス用ＬＮＢユニット３５及び誤差角検出ユニッ
ト３６が設けてある。

【００１１】また図５に示すように、主アンテナ３０
と、この主アンテナ３０とは別の位置に水平角専用モノ
パルスアンテナ３９をテーブル８０上に配置している。
図８は追尾アンテナ装置全体のブロック図を示し、放送
受信専用アンテナ３１、仰角用モノパルスアンテナ３
２，３３、水平角用モノパルスアンテナ３７，３８を備
え、アンテナ３１には放送受信用ＬＮＢ３４を設けてい
る。

【００１２】仰角用モノパルスアンテナ３２，３３から
の信号を受けるモノパルス用ＬＮＢユニット３５は、１
０．６７８ＧＨｚの局発回路４１と、２分配回路４２
と、２つのＬＮＢ回路４０から構成されている。誤差角
検出ユニット３６は、１〜１．３ＧＨｚ帯の増幅回路４
３、周波数変換用ミキサー回路４４、２分配回路４５、
中心周波数が４０２．７８ＭＨｚのバンドパスフィルタ
４６、４００ＭＨｚ帯の増幅回路４７、位相差検出用ミ
キサー回路４８、ローパスフィルタ４９、直流増幅回路
５０、位相調整用ケーブル５１から構成されている。

【００１３】水平角用モノパルスアンテナ３７，３８に
接続されたモノパルス用ＬＮＢユニット３５、及び誤差
角検出ユニット３６は、仰角用モノパルスアンテナ３
２，３３に接続されているのと同一の回路構成となって
いる。また、２分配回路８１からの信号はＣ／Ｎ検出回
路５２に入力され、比較回路５３では、Ｃ／Ｎ値がある
一定値以上になれば、Ｈレベルの信号を出力する。ま
た、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５４、追尾チャンネル切
換回路５５、制御回路５６、振動子型ジャイロ５７、水
平角用及び仰角用サーボコントローラ５８，５９、水平
角用及び仰角用サーボモータ６０，６２、ロータリーエ
ンコーダ６１，６３を備えている。

【００１４】放送受信専用アンテナ３１で受信された１
２ＧＨｚ帯の信号は、ＬＮＢ３４で１．３ＧＨｚ帯の信
号に変換され、２分配回路８１で分配された後、一方は
そのまま映像信号として伝送される。そして、他方はＣ
／Ｎ検出回路５２に伝送され、Ｃ／Ｎ値がある一定値以
上であれば、受信状態であるものとして、比較回路５３
より制御回路５６へＨレベルの信号が出力される。

【００１５】一方、仰角用モノパルスアンテナ３２，３
３の受信波は、モノパルス用ＬＮＢユニット３５で１．
３ＧＨｚ帯の信号に変換された後、誤差角検出ユニット
３６で、さらに追尾するチャンネルの信号と４００ＭＨ
ｚ帯の信号に変換し、増幅して、追尾誤差に対応した電
圧値として制御回路５６に送られる。比較回路５３の出
力がＨレベルで、アンテナが追尾状態であるとき、制御
回路５６では、内部スイッチＳ₁，Ｓ₂をオンにし、各
モノパルスアンテナ３２，３３，３７，３８から検出し
た誤差角対応電圧（以後、モノパルス電圧という）をそ
のまま、アナログ制御用サーボコントローラ５８，５９
に指示電圧値として与え、サーボモータ６０，６２を駆
動させてアンテナを姿勢制御するようになっている。

【００１６】ところで、上記のような従来例の場合、誤
差角検出ユニット３６内の増幅器４３，４７とモノパル
ス用ＬＮＢ４０内の増幅素子によって、約９０ｄＢゲイ
ンをを増幅しているが、これらの増幅素子で約±９０度
の位相ばらつきがある。そのため、位相差検出回路４８
の一方の入力に位相調整ケーブル５１を挿入接続し、そ
の長さによってばらつきを吸収するようにしていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように位相調整
ケーブル５１を用いて位相調整を行う周波数帯は４００
ＭＨｚであり、位相調整ケーブル５１の波長短縮率を
０．８とすると、位相ケーブル５１の長さが１５ｍｍ変
わると、約１０度の位相が変わることになる。さらに、
誤差角検出ユニット３６は形状を簡単にし、調整ポイン
トを少なくするために、位相調整調整ケーブル５１の挿
入箇所は１カ所にしてある。従って、前述の誤差角検出
ユニット３６内の増幅器４３，４７とモノパルス用ＬＮ
Ｂ４０内の増幅素子によって発生する位相ばらつきのす
べてをこのケーブルによって吸収するため、通常２００
ｍｍに設定してある位相調整ケーブル５１の長さが約７
０ｍｍ〜３３０ｍｍまで変動することになる。

【００１８】ここで、位相調整ケーブル５１の長さが例
えば３３０ｍｍというように長くなると、配線する物理
的なスペースをとりすぎ、配線が困難になるという問題
がある。また、位相調整ケーブル５１を１０ｍｍごとの
長さで用意するとしても、約３０種類になるので、生産
的にも問題となる。

【００１９】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、位相調整ケーブルの長さを短くできて配線が容
易となり、しかも位相調整ケーブルの種類も大幅に少な
くできる追尾アンテナ装置を提供することを目的とした
ものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、主アンテナ以外に設けた誤差角検出用
の対のモノパルスアンテナの受信信号の位相差を位相差
検出回路で検出して追尾方向の誤差角を検出する誤差角
検出ユニットを備え、誤差角検出ユニットには各モノパ
ルスアンテナから位相差検出回路に至る経路の一方に位
相調整ケーブルを挿入接続する接続部を設け、回路素子
による位相ばらつきを位相調整ケーブルの長さで吸収す
る追尾アンテナ装置において、入力したモノパルスアン
テナ側からの信号を９０度移相して出力する出力端子
と、移相しないで出力する出力端子とを有する移相器を
備えたものである。

【００２１】

【作用】而して、本発明の構成によれば、誤差角検出ユ
ニットで、回路素子の位相ばらつきを吸収するために位
相調整を行う際に、位相調整ケーブルが長くなりすぎた
場合、信号を９０度移相させて出力する移相器の出力端
子に位相調整ケーブルを接続し、長くならない場合は、
移相しないで信号を出力する移相器の端子に接続する。
これにより、位相調整ケーブルの長さを短くでき、配線
がシンプルになる。また、位相調整ケーブルの種類も大
幅に少なくてすむ。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。図１
は本発明の追尾アンテナ装置に用いる誤差角検出ユニッ
ト３６のブロック図を示しており、図示する誤差角検出
ユニット３６は、１〜１．３ＧＨｚ帯の増幅回路４３、
周波数変換用ミキサー回路４４，２分配回路４５、中心
周波数が４０２．７８ＭＨｚのバンドパルスフィルタ４
６、４００ＭＨｚ帯の増幅回路４７位相差検出用ミキサ
ー回路４８、ローパスフィルタ４９、直流増幅回路５
０、位相調整ケーブル５１、９０度移相器６４から構成
されている。

【００２３】尚追尾アンテナ装置として、他の回路構成
は従来例と同じであるため、省略する。而して誤差角検
出ユニット３６は、モノパルス用ＬＮＢ４０（図８参
照）からの入力するＢＳＩＦ１．３ＧＨｚ帯の信号を増
幅回路４３で増幅し、ミキサー回路４４で４００ＭＨｚ
帯の信号にする。この信号をバンドパスフィルタと４０
０ＭＨｚ帯の増幅器４７とを介して位相差検出回路を構
成するミキサー回路４８で位相検出をし、ローパスフィ
ルタ４９で高周波成分をカットして、直流増幅器５０で
増幅し出力する。ここで片側の系列では回路素子のばら
つきによる位相ばらつきを吸収するために位相調整ケー
ブル５１を挿入接続して位相調整を行う。

【００２４】本実施例ではこの位相調整ケーブル５１を
接続する接続部に入力信号を９０度移相する移相器６４
を設けており、９０度以上の位相のばらつきが有る場合
には、移相した信号を出力する第１の出力端子に位相調
整ケーブル５１を接続して９０度遅れた信号で位相調整
を行ない、位相調整ケーブル５１が長くなりすぎないよ
うにする。また９０度以下の位相のばらつきであれば、
移相しないままの信号を出力する出力端子に位相調整ケ
ーブル５１を接続して位相調整を行なう。

【００２５】図２に誤差角検出ユニット３６の斜視図を
示す。モノパルス用ＬＮＢ４０側からの信号の入力端子
６５，６６と、ＶＣＯ５４（図８参照）からの信号入力
端子６７及び位相調整ケーブル５１を接続する接続端子
６８、６９、７０が有り、特に６９と７０の端子は移相
器６４の各出力端子に対応している。通常は位相調整ケ
ーブル５１を、ミキサー回路４８の入力端子に接続され
た６８と、移相器６４の移相されないまま入力信号を出
力する出力端子に接続された接続端子６９間に接続し、
９０度移相した信号を出力する移相器６４の出力端子に
接続された接続端子７０は回路内への影響を避けるため
に終端器７１で終端しておく。そして位相の調整具合に
より、位相調整ケーブル５１が長くなりすぎた場合には
接続端子６８、７０間に位相調整ケーブル５１を接続す
ることにより、９０度分長さを短くできる。この時接続
端子６９は終端器７１で終端しておく。［発明の効果］本発明は、上述のように構成した追尾ア
ンテナ装置において、誤差角検出ユニット内の位相調整
ケーブル接続端子の片側２端子間に９０度移相器を設け
ることにより、位相調整ケーブルの長さを大幅に短くす
ることができ、配線がシンプルになる。

【００２６】また、位相調整ケーブルの長さの種類も９
０度分少なくすることができ、工業的にも非常に有利で
ある。

【００２７】

【発明の効果】本発明は上述のように、入力したモノパ
ルスアンテナ側からの信号を９０度移相して出力する出
力端子と、移相しないで出力する出力端子とを有する移
相器を位相調整ケーブルを接続する接続部に備えたの
で、位相調整ケーブルの長さを大幅に短くすることがで
き、その結果配線が容易に行なえ、しかも位相調整ケー
ブルの長さの種類も９０度分少なくすることができるた
め、生産的にも非常に有利であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いる誤差角検出ユニット
の回路構成図である。

【図２】同上の誤差角検出ユニットの斜視図である。

【図３】位相モノパルス方式原理図である。

【図４】同上の誤差角の変化に対する直流電圧変化の軌
跡を示す図である。

【図５】従来例のアンテナ部分の正面図である。

【図６】同上の放送受信専用アンテナの平面図である。

【図７】同上の水平角方向のモノパルスアンテナの平面
図である。

【図８】同上の追尾アンテナ装置全体の回路構成図であ
る。

【符号の説明】

３６誤差角検出ユニット５１位相調整ケーブル６４移相器

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【手続補正書】

【提出日】平成４年８月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】一方、仰角用モノパルスアンテナ３２，３
３の受信波は、モノパルス用ＬＮＢユニット３５で１．
３ＧＨｚ帯の信号に変換された後、誤差角検出ユニット
３６で、さらに追尾するチャンネルの信号を４００ＭＨ
ｚ帯の信号に変換し、増幅して、追尾誤差に対応した電
圧値として制御回路５６に送られる。比較回路５３の出
力がＨレベルで、アンテナが追尾状態であるとき、制御
回路５６では、内部スイッチＳ₁，Ｓ₂をオンにし、各
モノパルスアンテナ３２，３３，３７，３８から検出し
た誤差角対応電圧（以後、モノパルス電圧という）をそ
のまま、アナログ制御用サーボコントローラ５８，５９
に指示電圧値として与え、サーボモータ６０，６２を駆
動させてアンテナを姿勢制御するようになっている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】ところで、上記のような従来例の場合、誤
差角検出ユニット３６内の増幅器４３，４７とモノパル
ス用ＬＮＢ４０内の増幅素子によって、約９０ｄＢゲイ
ンをを増幅しているが、これらの増幅素子で約±９０度
以上、位相がばらつく可能性がある。そのため、位相差
検出回路４８の一方の入力に位相調整ケーブル５１を挿
入接続し、その長さによってばらつきを吸収するように
していた。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように位相調整
ケーブル５１を用いて位相調整を行う周波数帯は４００
ＭＨｚであり、位相調整ケーブル５１の波長短縮率を
０．８とすると、位相ケーブル５１の長さが１５ｍｍ変
わると、約１０度の位相が変わることになる。さらに、
誤差角検出ユニット３６は形状を簡単にし、調整ポイン
トを少なくするために、位相調整調整ケーブル５１の挿
入箇所は１カ所にしてある。従って、前述の誤差角検出
ユニット３６内の増幅器４３，４７とモノパルス用ＬＮ
Ｂ４０内の増幅素子によって発生する位相ばらつきのす
べてをこのケーブルによって吸収するため、仮に最大±
９０度ばらつくとすると、通常２００ｍｍに設定してあ
る位相調整ケーブル５１の長さが約７０ｍｍ〜３３０ｍ
ｍまで変動することになる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】尚追尾アンテナ装置として、他の回路構成
は従来例と同じであるため、省略する。而して誤差角検
出ユニット３６は、モノパルス用ＬＮＢ４０（図８参
照）からの入力するＢＳＩＦ１．３ＧＨｚ帯の信号を増
幅回路４３で増幅し、ミキサー回路４４で４００ＭＨｚ
帯の信号にする。この信号をバンドパスフィルタと４０
０ＭＨｚ帯の増幅器４７とを介して位相差検出回路を構
成するミキサー回路４８で位相差検出をし、ローパスフ
ィルタ４９で高周波成分をカットして、直流増幅器５０
で増幅し出力する。ここで片側の系列では回路素子のば
らつきによる位相ばらつきを吸収するために位相調整ケ
ーブル５１を挿入接続して位相調整を行う。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安彦利夫大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主アンテナ以外に設けた誤差角検出用の対
のモノパルスアンテナの受信信号の位相差を位相差検出
回路で検出して追尾方向の誤差角を検出する誤差角検出
ユニットを備え、誤差角検出ユニットには各モノパルス
アンテナから位相差検出回路に至る経路の一方に位相調
整ケーブルを挿入接続する接続部を設け、回路素子によ
る位相ばらつきを位相調整ケーブルの長さで吸収する追
尾アンテナ装置において、入力したモノパルスアンテナ
側からの信号を９０度移相して出力する出力端子と、移
相しないで出力する出力端子とを有する移相器を上記接
続部に備えたことを特徴とする追尾アンテナ装置。