JPH0695604B2 - 関節装置、通信衛星及び通信衛星のアンテナの指向方法 - Google Patents
関節装置、通信衛星及び通信衛星のアンテナの指向方法Info
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- JPH0695604B2 JPH0695604B2 JP2099498A JP9949890A JPH0695604B2 JP H0695604 B2 JPH0695604 B2 JP H0695604B2 JP 2099498 A JP2099498 A JP 2099498A JP 9949890 A JP9949890 A JP 9949890A JP H0695604 B2 JPH0695604 B2 JP H0695604B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/125—Means for positioning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
- H01Q1/288—Satellite antennas
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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- Details Of Aerials (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は特に衛星の指向性アンテナの指向に有用な関節
装置（articulated device）に関する。
装置（articulated device）に関する。
本発明はまたこの種の関節装置を備えた通信衛星、特に
データ中継衛星に関する。
データ中継衛星に関する。
本発明はまたこの種の関節装置を使用する通信衛星のア
ンテナ指向方法に関する。
ンテナ指向方法に関する。
（従来の技術） 一般の通信衛星及び特にデータ中継衛星は一般に指向性
であり、姿勢及び軌道修正操縦中、衛星の運動から分離
されねばならないパラボラアンテナを有している。この
パラボラアンテナは通常１つであるが、２つ以上の場合
もある。データ中継衛星の場合、アンテナを地球上又は
地球の周りの低い軌道中で動いている標的に向けさす必
要がある。これらの分離及び指向性機能は慣例的に自由
度２をもつ機構、以下アンテナ指向機構と呼ぶ機構によ
って実現されている。
であり、姿勢及び軌道修正操縦中、衛星の運動から分離
されねばならないパラボラアンテナを有している。この
パラボラアンテナは通常１つであるが、２つ以上の場合
もある。データ中継衛星の場合、アンテナを地球上又は
地球の周りの低い軌道中で動いている標的に向けさす必
要がある。これらの分離及び指向性機能は慣例的に自由
度２をもつ機構、以下アンテナ指向機構と呼ぶ機構によ
って実現されている。
衛星上に設置された送信アンテナの電波の指向法には２
つの公知の方法がある。アンテナは本来少なくとも１つ
のフィード（feed）、１つの反射体及びこれらの部材の
支持構造物からなるから、第１の方法はアンテナ全体、
すなわち、フィード、反射体及び支持構造物を指向させ
ることである。第２の方法は反射体によって反射される
フィードからの放射を指向させるよう反射体のみを動か
すことである。
つの公知の方法がある。アンテナは本来少なくとも１つ
のフィード（feed）、１つの反射体及びこれらの部材の
支持構造物からなるから、第１の方法はアンテナ全体、
すなわち、フィード、反射体及び支持構造物を指向させ
ることである。第２の方法は反射体によって反射される
フィードからの放射を指向させるよう反射体のみを動か
すことである。
第１の解決法は移動させるのに質量が大きく、容積が大
きく、慣性が大きいという欠点を有しており、またアン
テナ指向機構を通じて誘導される高周波信号を必要と
し、実施するのに複雑になりかねない機構となる。第２
の解決法はより簡単でありよりしばしば用いられるが、
フィードと反射体の相対的な位置が変わるためにアンテ
ナの放射パターンのゆがみを招く。フィードはアンテナ
反射体の焦点に留まらない。
きく、慣性が大きいという欠点を有しており、またアン
テナ指向機構を通じて誘導される高周波信号を必要と
し、実施するのに複雑になりかねない機構となる。第２
の解決法はより簡単でありよりしばしば用いられるが、
フィードと反射体の相対的な位置が変わるためにアンテ
ナの放射パターンのゆがみを招く。フィードはアンテナ
反射体の焦点に留まらない。
（発明が解決しようとする課題） したがって、本発明の目的はこれらの問題を解決し、関
節装置タイプであり、アンテナの幾何学的部分を変える
ことなく、関節装置から離れた仮想の回転中心の周りに
少なくとも２種の回転が可能であるようにされている、
特に衛星アンテナを指向（ポイント）するのに適用され
る新しい指向機構を提案することにある。
節装置タイプであり、アンテナの幾何学的部分を変える
ことなく、関節装置から離れた仮想の回転中心の周りに
少なくとも２種の回転が可能であるようにされている、
特に衛星アンテナを指向（ポイント）するのに適用され
る新しい指向機構を提案することにある。
本発明のもう１つの目的は放物面の軸の周りでの回転を
除いてその焦点の周りで少なくとも２種の別々の回転を
するようにされた１つもしくはそれ以上のパラボラアン
テナ反射体を有する通信衛星を提案することである。
除いてその焦点の周りで少なくとも２種の別々の回転を
するようにされた１つもしくはそれ以上のパラボラアン
テナ反射体を有する通信衛星を提案することである。
本発明のさらにもう１つの目的は少なくとも１つのアン
テナ反射体を有する通信衛星に対し、該アンテナ反射体
が偏向したときアンテナの偏向方向をコントロールでき
るアンテナ指向方法を提供することにある。
テナ反射体を有する通信衛星に対し、該アンテナ反射体
が偏向したときアンテナの偏向方向をコントロールでき
るアンテナ指向方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） これらの課題は本発明によって達成された。
すなわち本発明は、１つの局面において、アームによっ
てペアになるよう連結された関節装置であって、関節装
置の先端部分がパラボラ反射体を支持するようにアーム
が関節で連結され、その３つの関節が回転関節部分を有
してそれぞれの軸の周りで回転自在であり、該軸が遠隔
の仮想回転中心で交差するように設定されてなる、３つ
の回転関節部分を有してなる関節装置からなっている。
てペアになるよう連結された関節装置であって、関節装
置の先端部分がパラボラ反射体を支持するようにアーム
が関節で連結され、その３つの関節が回転関節部分を有
してそれぞれの軸の周りで回転自在であり、該軸が遠隔
の仮想回転中心で交差するように設定されてなる、３つ
の回転関節部分を有してなる関節装置からなっている。
本発明のもう１つの特徴によれば、前記関節装置におい
て第１と第２関節の軸間の角度及び第２と第３関節の軸
間の角度は同じである。
て第１と第２関節の軸間の角度及び第２と第３関節の軸
間の角度は同じである。
本発明のその他のかつ有利な特徴によれば、前記アーム
はそのセンターで曲っており、360°軸回転できるよう
にそれぞれの端部で回転自在に取りつけられている。
はそのセンターで曲っており、360°軸回転できるよう
にそれぞれの端部で回転自在に取りつけられている。
本発明は、もう１つの局面において、パラボラ反射体を
有し、アームによってペアになるよう連結された関節装
置であって、関節装置の先端部分がパラボラ反射体を支
持するようにアームが関節で連結され、その３つの関節
が回転関節部分を有してそれぞれの軸の周りで回転自在
であり、該軸が前記パラボラ反射体のパラボラ焦点で交
差するように設定されてなる、３つの回転関節部分を有
してなる関節装置を、パラボラ反射体と通信衛星本体に
設けたパラボラ反射体の支持構造との間に設けた通信衛
星、特に、データ中継用などの衛星からなるものであ
る。
有し、アームによってペアになるよう連結された関節装
置であって、関節装置の先端部分がパラボラ反射体を支
持するようにアームが関節で連結され、その３つの関節
が回転関節部分を有してそれぞれの軸の周りで回転自在
であり、該軸が前記パラボラ反射体のパラボラ焦点で交
差するように設定されてなる、３つの回転関節部分を有
してなる関節装置を、パラボラ反射体と通信衛星本体に
設けたパラボラ反射体の支持構造との間に設けた通信衛
星、特に、データ中継用などの衛星からなるものであ
る。
本発明の有利な特徴によれば、前記通信衛星の関節装置
はさらに、 −最も通信衛星本体側にある第１関節の軸の周りに回転
自在であり、第１アームに締設された第１プーリーホイ
ール、 −第１と第２アームを連結する第２関節の軸の周りに回
転自在であり、ダブルプーリーホイールとなるよう互い
に締設された第２及び第３プーリーホイール、及び −最もパラボラ反射体側にある第３関節の軸の周りに回
転自在であり、関節装置の先端部分に締設された第４プ
ーリーホイール を有してなり、第１と第２のプーリーホイール及び第３
と第４のプーリーホイールがそれぞれ２本の交差しない
ケーブルによって連結されているものである。
はさらに、 −最も通信衛星本体側にある第１関節の軸の周りに回転
自在であり、第１アームに締設された第１プーリーホイ
ール、 −第１と第２アームを連結する第２関節の軸の周りに回
転自在であり、ダブルプーリーホイールとなるよう互い
に締設された第２及び第３プーリーホイール、及び −最もパラボラ反射体側にある第３関節の軸の周りに回
転自在であり、関節装置の先端部分に締設された第４プ
ーリーホイール を有してなり、第１と第２のプーリーホイール及び第３
と第４のプーリーホイールがそれぞれ２本の交差しない
ケーブルによって連結されているものである。
本発明は、さらにもう１つの局面において、上記に定義
した関節装置でかつ、 −最も通信衛星本体側の第１の関節及びその次の第２の
関節を所定の方向への指向を招来するようそれぞれの回
転角度で位置付けし、そして −最もパラボラ反射体側の第３の関節を前記最も通信衛
星本体側の第１の関節の回転角度と反対方向の同じ角度
に位置付けする ことにより指向する方法。
した関節装置でかつ、 −最も通信衛星本体側の第１の関節及びその次の第２の
関節を所定の方向への指向を招来するようそれぞれの回
転角度で位置付けし、そして −最もパラボラ反射体側の第３の関節を前記最も通信衛
星本体側の第１の関節の回転角度と反対方向の同じ角度
に位置付けする ことにより指向する方法。
ことにより前記関節装置を設置した通信衛星に対するア
ンテナを指向させる方法を含むものである。
ンテナを指向させる方法を含むものである。
本発明のその他の特徴及び利点はつぎの説明のためのか
つ本発明を限定するものではない実施例としてのみ示す
添付の図面によって明らかになるであろう。
つ本発明を限定するものではない実施例としてのみ示す
添付の図面によって明らかになるであろう。
（実施例） 第２図は、高周波フィード20、フィード支持構造30、パ
ラボラ反射体２、アンテナ指向機構４及び反射体支持構
造３からなるアンテナを設置した従来の通信衛星を示
す。第２図に見られるように、アンテナ指向機構４によ
って反射体２に伝えられる運動は単純な枢軸運動であ
る。アンテナ反射体の様々の位置は破線図で示してあ
る。アンテナの指向はフィード20によって放射される無
線波をフィードに相対した反射体２の傾きによってある
与えられた方向にそらせることからなっている。しかし
ながら、第２図に見られるように、フィードは反射体放
物面の焦点にとどまっていないという事実からアンテナ
の放射パターンにひずみを招く。
ラボラ反射体２、アンテナ指向機構４及び反射体支持構
造３からなるアンテナを設置した従来の通信衛星を示
す。第２図に見られるように、アンテナ指向機構４によ
って反射体２に伝えられる運動は単純な枢軸運動であ
る。アンテナ反射体の様々の位置は破線図で示してあ
る。アンテナの指向はフィード20によって放射される無
線波をフィードに相対した反射体２の傾きによってある
与えられた方向にそらせることからなっている。しかし
ながら、第２図に見られるように、フィードは反射体放
物面の焦点にとどまっていないという事実からアンテナ
の放射パターンにひずみを招く。
本発明は、次に説明するように、フィード源20と反射体
２の相対的な位置を、アンテナの幾何学的位置、したが
って放射パターンをそのままに保持するよう、衛星に姿
勢及び軌道修正操縦がなされている間の衛星のどのよう
な運動にも関係なく維持することを可能にする。
２の相対的な位置を、アンテナの幾何学的位置、したが
って放射パターンをそのままに保持するよう、衛星に姿
勢及び軌道修正操縦がなされている間の衛星のどのよう
な運動にも関係なく維持することを可能にする。
第１図はアンテナ指向機構として使用するのに適切な本
発明による関節装置を示す。関節装置４はアーム９、10
によりペアになるよう連結され先端部分11まで伸びてい
る３つの関節６、７、８を有してなっている。関節装置
４はその第１の関節６によって反射体支持構造３に固定
されている。先端部分11はパラボラアンテナ反射体２を
支えている。
発明による関節装置を示す。関節装置４はアーム９、10
によりペアになるよう連結され先端部分11まで伸びてい
る３つの関節６、７、８を有してなっている。関節装置
４はその第１の関節６によって反射体支持構造３に固定
されている。先端部分11はパラボラアンテナ反射体２を
支えている。
３つの関節６、７、８はそれぞれ回転軸6A、7A、8Aを有
している。関節装置４の仮想の回転中心Ｘは、アンテナ
反射体２の放物面の焦点に決められる。３つの軸6A、7
A、8Aは、好ましくは、反射体２の少なくとも２つの回
転がその焦点に対し相対的に異なった面で行うことがで
きるようアンテナ反射体２から離れた仮想の回転中心Ｘ
で交差する。すなわち軸6A、7A及び8Aが仮想の回転中心
Ｘで交差すると、点Ｘが常に反射体２の焦点に存在する
ことにより、反射体２を少なくとも軸6A及び7A（又は8
A）の周りで回転させることができる。
している。関節装置４の仮想の回転中心Ｘは、アンテナ
反射体２の放物面の焦点に決められる。３つの軸6A、7
A、8Aは、好ましくは、反射体２の少なくとも２つの回
転がその焦点に対し相対的に異なった面で行うことがで
きるようアンテナ反射体２から離れた仮想の回転中心Ｘ
で交差する。すなわち軸6A、7A及び8Aが仮想の回転中心
Ｘで交差すると、点Ｘが常に反射体２の焦点に存在する
ことにより、反射体２を少なくとも軸6A及び7A（又は8
A）の周りで回転させることができる。
アーム９の第１の先端は関節６の軸6Aの周りで枢軸運動
する。アーム10はアーム９の第２の先端及びアーム10の
第１の先端で関節７によってアーム９に連接されてお
り、軸7Aの周りで枢軸運動する。先端部11はアーム10の
第２の先端及び先端部11の第１の先端で関節８によって
第２のアーム12に連結されており、軸8Aの周りで枢軸運
動する。
する。アーム10はアーム９の第２の先端及びアーム10の
第１の先端で関節７によってアーム９に連接されてお
り、軸7Aの周りで枢軸運動する。先端部11はアーム10の
第２の先端及び先端部11の第１の先端で関節８によって
第２のアーム12に連結されており、軸8Aの周りで枢軸運
動する。
その単純性、質量及び全体の寸法に関連する理由によ
り、この関節装置は反射体に接近して配置されねばなら
ない。第１図に見られるように、関節装置の延長位置で
３本の関節６、７、８の回転軸6A、7A、8Aは同一平面上
にあり、すべて仮想の回転中心を通る。連続した２つの
関節の回転軸は互いに平行ではなくある角度関係にあ
る。各関節の回転角がどのようであろうと、それらの軸
は仮想の回転中心で交差する。したがって、アンテナ反
射体が固定される先端部11はアンテナ反射体の焦点にあ
る仮想の回転中心に関して自由度３を有している。
り、この関節装置は反射体に接近して配置されねばなら
ない。第１図に見られるように、関節装置の延長位置で
３本の関節６、７、８の回転軸6A、7A、8Aは同一平面上
にあり、すべて仮想の回転中心を通る。連続した２つの
関節の回転軸は互いに平行ではなくある角度関係にあ
る。各関節の回転角がどのようであろうと、それらの軸
は仮想の回転中心で交差する。したがって、アンテナ反
射体が固定される先端部11はアンテナ反射体の焦点にあ
る仮想の回転中心に関して自由度３を有している。
上述したように、通信衛星本体側からの初めの２つの関
節６、７により衛星アンテナからのラジオ電波を指向す
るには２つの方法がある。第3a図に示す第１の方法は第
１の関節６及び特にその回転軸6Aを実質的にアンテナの
カバー域を決定する平面の中心点に対応する平均指向方
向に関し中心よせ（centering）することからなってい
る。ここで第3a図において、関節６の軸（6A、第3a図で
は紙面と垂直方向である）は、通信衛星の電波によって
カバーされる（地球上の）カバー域（図中に点線で示し
た円内）の中心点の方向に指向される。この第１の解決
法ではより簡潔、軽量で正確な機構が得られるが、その
関節部分は360°回転できるものでなければならない。
第3b図に示す第２の方法は第１の関節６をカバー面積の
外に置くことからなっている。この解決法はより簡単な
機械的原理に導き、質量及び全体の寸法の点で劣ってい
る。それにもかかわらず、この後者の方法はカバー域内
の電波の置換速度が早くなけれればならない場合に選ば
れよう。ここで電波の置換速度とは、カバー域内の一点
から別の点に、放射される電波を動かす速度である。
節６、７により衛星アンテナからのラジオ電波を指向す
るには２つの方法がある。第3a図に示す第１の方法は第
１の関節６及び特にその回転軸6Aを実質的にアンテナの
カバー域を決定する平面の中心点に対応する平均指向方
向に関し中心よせ（centering）することからなってい
る。ここで第3a図において、関節６の軸（6A、第3a図で
は紙面と垂直方向である）は、通信衛星の電波によって
カバーされる（地球上の）カバー域（図中に点線で示し
た円内）の中心点の方向に指向される。この第１の解決
法ではより簡潔、軽量で正確な機構が得られるが、その
関節部分は360°回転できるものでなければならない。
第3b図に示す第２の方法は第１の関節６をカバー面積の
外に置くことからなっている。この解決法はより簡単な
機械的原理に導き、質量及び全体の寸法の点で劣ってい
る。それにもかかわらず、この後者の方法はカバー域内
の電波の置換速度が早くなけれればならない場合に選ば
れよう。ここで電波の置換速度とは、カバー域内の一点
から別の点に、放射される電波を動かす速度である。
本発明による装置の簡単な形態においては、第１及び第
２関節の軸6A、7A間の角度及び第２及び第３関節の軸7
A、8A間の角度は同じであってよい。この場合、もし各
関節が360°回転でき、第１の関節６がカバー域内の平
均指向方向に関し中心よせされると（第3a図）、軸8A
（アーム10と先端部11を連結する関節８の軸、第１図及
び第3a図参照のこと）は、円錐の頂角の半角（円錐の頂
角の半分の大きさの角）が連続した２つの関節間の角
度、すなわち軸6Aと7Aのアーム９を挟んだ角度及び軸7A
と8Aのアーム10を挟んだ角度の２倍であり、かつ円錐の
平均軸（円錐の頂点と底面の中心を結ぶ線）が第１の関
節６の軸6Aであるような円錐の錐面内にあって、仮想回
転中心（第１図、点Ｘ）を通るすべての方向に指向され
ることができる。
２関節の軸6A、7A間の角度及び第２及び第３関節の軸7
A、8A間の角度は同じであってよい。この場合、もし各
関節が360°回転でき、第１の関節６がカバー域内の平
均指向方向に関し中心よせされると（第3a図）、軸8A
（アーム10と先端部11を連結する関節８の軸、第１図及
び第3a図参照のこと）は、円錐の頂角の半角（円錐の頂
角の半分の大きさの角）が連続した２つの関節間の角
度、すなわち軸6Aと7Aのアーム９を挟んだ角度及び軸7A
と8Aのアーム10を挟んだ角度の２倍であり、かつ円錐の
平均軸（円錐の頂点と底面の中心を結ぶ線）が第１の関
節６の軸6Aであるような円錐の錐面内にあって、仮想回
転中心（第１図、点Ｘ）を通るすべての方向に指向され
ることができる。
360°枢軸回転可能な関節の場合、関節は厚みの少ない
ものであることが好ましい。第４図は厚みの薄い関節を
有する本発明による関節装置を示す。この設計では、関
節のアーム９、10はその中間部分で曲っており、その先
端で枢軸的に互いに重なりあってはめこまれており、36
0°自由に枢軸回転可能である。このタイプの関節には
アーム９、10を回転置換させるための環状電動モーター
（図示せず）を設置した０の形状の斜め接触環状ベアリ
ング又は４つの接触点を持つ環状ベアリングを使用する
ことができる。関節装置は折りたたんだ位置で、第２の
アーム10は第１のアーム９と重なっており、反射体２は
第２のアーム10と重なっている。アーム９と10は関節装
置の折りたたんだ位置でその全長にわたり平行な形状に
なっている。
ものであることが好ましい。第４図は厚みの薄い関節を
有する本発明による関節装置を示す。この設計では、関
節のアーム９、10はその中間部分で曲っており、その先
端で枢軸的に互いに重なりあってはめこまれており、36
0°自由に枢軸回転可能である。このタイプの関節には
アーム９、10を回転置換させるための環状電動モーター
（図示せず）を設置した０の形状の斜め接触環状ベアリ
ング又は４つの接触点を持つ環状ベアリングを使用する
ことができる。関節装置は折りたたんだ位置で、第２の
アーム10は第１のアーム９と重なっており、反射体２は
第２のアーム10と重なっている。アーム９と10は関節装
置の折りたたんだ位置でその全長にわたり平行な形状に
なっている。
フィード20によって放射されるラジオ電波を指向させる
ためには第１の関節６及び第２の関節７のみを使用し、
第３の関節８はアンテナ反射体２をフィード（図示せ
ず、例えば第２図のフィード20を参照）からの電波中に
保持しておくために用いることが実際的である。ここで
第３の関節８の軸8Aは、アンテナのフィード（図示せ
ず）が配置されている点すなわち前記遠隔の仮想回転中
心（Ｘ）に固定して指向されるべきであって、それによ
り電波がパラボラ焦点から外れることを防ぐ。ここでω
１が関節６の回転角度、ω２が関節７の回転角度、ω３
が関節８の回転角度を表わすとすれば、ω１、ω２、ω
３は関節装置が延ばされているとき０に等しい。もし連
続した２つの関節のそれぞれの軸間の角度が等しいなら
ば、この角度をαで表わし、ラジオ電波の指向角度を第
５図に見られるようにθとψで表わすとする。角度θと
ψは２つのアンテナ指向角度であって、本発明による機
構、すなわち第５図に示した本発明の関節装置を設置し
た衛星１において、ある与えられた方向（第５図中、太
線で表わされた電波指向ベクトルＰ）の電波を指向する
ためのアンテナ指向角度であり、衛星１における座標系
（frame of reference）に対応している。ここでＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸は原点０で交わり、衛星１における座標系を
なす。特に、θはアンテナの0Y軸に関する電波指向角度
であり、ψはアンテナの0X軸に関する電波指向角度であ
り、この関連の0X、0Y軸は衛星１に対し相対的に決定さ
れる。θ及びψのα、ω１及びω２に関する次の近似関
係式は、作図角度による投影を無視したこれらの種々の
角度間の種々の幾何学的関係から誘導することができ
る： θ＝α［cosω１＋cos（ω１＋ω２）］ ψ＝α［sinω１＋sin（ω１＋ω２）］ 角度ω１及びω２は例えばパラメーターθ及びψを与え
ることによって、コンピューターで簡単に決定される。
次いで角度ω１及びω２は通信衛星本体側から数えて初
めの２つの関節６、７を位置付けるための電子装置をコ
ントロールするのに用いられ、その装置にはその特定の
方向指向を行うためのステッパーモーターを設置するこ
とができる。
ためには第１の関節６及び第２の関節７のみを使用し、
第３の関節８はアンテナ反射体２をフィード（図示せ
ず、例えば第２図のフィード20を参照）からの電波中に
保持しておくために用いることが実際的である。ここで
第３の関節８の軸8Aは、アンテナのフィード（図示せ
ず）が配置されている点すなわち前記遠隔の仮想回転中
心（Ｘ）に固定して指向されるべきであって、それによ
り電波がパラボラ焦点から外れることを防ぐ。ここでω
１が関節６の回転角度、ω２が関節７の回転角度、ω３
が関節８の回転角度を表わすとすれば、ω１、ω２、ω
３は関節装置が延ばされているとき０に等しい。もし連
続した２つの関節のそれぞれの軸間の角度が等しいなら
ば、この角度をαで表わし、ラジオ電波の指向角度を第
５図に見られるようにθとψで表わすとする。角度θと
ψは２つのアンテナ指向角度であって、本発明による機
構、すなわち第５図に示した本発明の関節装置を設置し
た衛星１において、ある与えられた方向（第５図中、太
線で表わされた電波指向ベクトルＰ）の電波を指向する
ためのアンテナ指向角度であり、衛星１における座標系
（frame of reference）に対応している。ここでＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸は原点０で交わり、衛星１における座標系を
なす。特に、θはアンテナの0Y軸に関する電波指向角度
であり、ψはアンテナの0X軸に関する電波指向角度であ
り、この関連の0X、0Y軸は衛星１に対し相対的に決定さ
れる。θ及びψのα、ω１及びω２に関する次の近似関
係式は、作図角度による投影を無視したこれらの種々の
角度間の種々の幾何学的関係から誘導することができ
る： θ＝α［cosω１＋cos（ω１＋ω２）］ ψ＝α［sinω１＋sin（ω１＋ω２）］ 角度ω１及びω２は例えばパラメーターθ及びψを与え
ることによって、コンピューターで簡単に決定される。
次いで角度ω１及びω２は通信衛星本体側から数えて初
めの２つの関節６、７を位置付けるための電子装置をコ
ントロールするのに用いられ、その装置にはその特定の
方向指向を行うためのステッパーモーターを設置するこ
とができる。
第３の関節８は好ましくは衛星１の位置決めの間にアン
テナ反射体２の主軸の方向をできるかぎり一定に維持す
る。この関節は受動的で、動力化されず、その回転は関
節整合システムを手段として２つの関節６、７の回転に
よって決定され、調整される。アンテナ指向機構の場
合、種々の関節６、７、８は次のようにして位置決めさ
れる： −関節装置において最も通信衛星本体側の第１の関節６
及びその次の第２の関節７は例えば与えられた方向へ指
向させるためコンピューターによって決定される、それ
ぞれの回転角度ω１、ω２によって位置付けされ、そし
て −第３の関節８は第１の関節６の回転角度ω１と等しく
かつ反対方向の角度ω３によって位置付けされる。
テナ反射体２の主軸の方向をできるかぎり一定に維持す
る。この関節は受動的で、動力化されず、その回転は関
節整合システムを手段として２つの関節６、７の回転に
よって決定され、調整される。アンテナ指向機構の場
合、種々の関節６、７、８は次のようにして位置決めさ
れる： −関節装置において最も通信衛星本体側の第１の関節６
及びその次の第２の関節７は例えば与えられた方向へ指
向させるためコンピューターによって決定される、それ
ぞれの回転角度ω１、ω２によって位置付けされ、そし
て −第３の関節８は第１の関節６の回転角度ω１と等しく
かつ反対方向の角度ω３によって位置付けされる。
この関節整合システムは、第６図に見られるように、軸
6A、7A、8Aが模式的に平行に示される本発明による関節
装置により得られる。第６図では説明の便宜上、軸6A、
7A、8Aを略平行に示したが、これはアーム９、10及び先
端部分11が軸6A、7A、8Aの周りで回転する様子、特にベ
ルトによるダブルプーリーホイールの操作の説明のため
であって、実際は、軸6A、7A、8Aは第２図に示したよう
に遠隔の仮想回転中心Ｘで交差するようになっている。
前記関節整合システムは、本発明による関節装置によれ
ば、第６図に示したように、第１の回転軸6Aの周りに回
転自在であり第１のアーム９に締接された第１のプーリ
ーホイール21、第２の回転軸7Aの周りに回転自在であり
ダブルプーリーホイールとなるよう互いに締接された第
２及び第３のプーリーホイール24、及び第３の回転軸8A
の周りに回転自在であり先端部11に締接された第４のプ
ーリーホイール27を取り付ける方式により得ることがで
きる。これらのプーリーホイールは２本の交差しないケ
ーブルによってペアになるよう、つまり、プーリーホイ
ール21は第１のベルト22によりダブルプーリーホイール
24に、ダブルプーリーホイール24は第２のベルト25によ
りプーリーホイール27にそれぞれ連結されている。も
し、軸6A、7A、8Aそれぞれの軸の回転角度が、機構指向
範囲に応じる角度、例えば全指向範囲10°を有する機構
で５°であり、各連続する２つの軸のなす角度が同じで
あるならば、ベルト22、25は同一平面上にない。この問
題を克服するため、２つのペアの第２プーリーホイール
23、26が使用されるが、おのおのの第２プーリーホイー
ルはペアのベルト22、25により形成される走路に対応す
るベルト走路上に、それぞれのベルト走路に関与するこ
とによってベルトの同一平面形態を是正するような方式
で、好ましくはベルト長さの実質的中央に位置してい
る。
6A、7A、8Aが模式的に平行に示される本発明による関節
装置により得られる。第６図では説明の便宜上、軸6A、
7A、8Aを略平行に示したが、これはアーム９、10及び先
端部分11が軸6A、7A、8Aの周りで回転する様子、特にベ
ルトによるダブルプーリーホイールの操作の説明のため
であって、実際は、軸6A、7A、8Aは第２図に示したよう
に遠隔の仮想回転中心Ｘで交差するようになっている。
前記関節整合システムは、本発明による関節装置によれ
ば、第６図に示したように、第１の回転軸6Aの周りに回
転自在であり第１のアーム９に締接された第１のプーリ
ーホイール21、第２の回転軸7Aの周りに回転自在であり
ダブルプーリーホイールとなるよう互いに締接された第
２及び第３のプーリーホイール24、及び第３の回転軸8A
の周りに回転自在であり先端部11に締接された第４のプ
ーリーホイール27を取り付ける方式により得ることがで
きる。これらのプーリーホイールは２本の交差しないケ
ーブルによってペアになるよう、つまり、プーリーホイ
ール21は第１のベルト22によりダブルプーリーホイール
24に、ダブルプーリーホイール24は第２のベルト25によ
りプーリーホイール27にそれぞれ連結されている。も
し、軸6A、7A、8Aそれぞれの軸の回転角度が、機構指向
範囲に応じる角度、例えば全指向範囲10°を有する機構
で５°であり、各連続する２つの軸のなす角度が同じで
あるならば、ベルト22、25は同一平面上にない。この問
題を克服するため、２つのペアの第２プーリーホイール
23、26が使用されるが、おのおのの第２プーリーホイー
ルはペアのベルト22、25により形成される走路に対応す
るベルト走路上に、それぞれのベルト走路に関与するこ
とによってベルトの同一平面形態を是正するような方式
で、好ましくはベルト長さの実質的中央に位置してい
る。
通信衛星本体側の初めの２つの関節６、７の回転と整合
されている第３の関節８の回転は反射体２が偏っている
時にアンテナの偏りを調整し、反射体２をフィード20か
らの極大エネルギーを遮り、「範囲外」方向指向をする
ような方式で配置する。これらの複雑な整合法の場合、
コンピューターに連結した電子的な制御及び整合電気回
路が必要である。
されている第３の関節８の回転は反射体２が偏っている
時にアンテナの偏りを調整し、反射体２をフィード20か
らの極大エネルギーを遮り、「範囲外」方向指向をする
ような方式で配置する。これらの複雑な整合法の場合、
コンピューターに連結した電子的な制御及び整合電気回
路が必要である。
もちろん、プーリーホイールとベルトの代りにその他の
結合機構、例えば、テーパーつきギアーとねじれアーム
を用いることができる。
結合機構、例えば、テーパーつきギアーとねじれアーム
を用いることができる。
本発明による関節装置は特に５°から20°の間の角度の
ラジオ電波の指向及び／又はスパイラルサーチ方式に有
用である。
ラジオ電波の指向及び／又はスパイラルサーチ方式に有
用である。
パラボラ反射体データ中継衛星の場合、機械的な結合シ
ステムよりも３つの同等で独立の駆動単位系を用いるの
が好ましい。そのような駆動単位系によって関節装置の
正確な結合、より良いモジュラー性及び進歩的な展開が
得られる。
ステムよりも３つの同等で独立の駆動単位系を用いるの
が好ましい。そのような駆動単位系によって関節装置の
正確な結合、より良いモジュラー性及び進歩的な展開が
得られる。
本発明は、上記に関し説明し具体化した実施例に限定さ
れるものではなく、かつ本発明のその他の形態を本発明
の範囲から逸脱することなく想定することができる。
れるものではなく、かつ本発明のその他の形態を本発明
の範囲から逸脱することなく想定することができる。
第１図は本発明による関節装置の模式図である。 第２図はパラボラ反射体を設置された衛星の模式図であ
る。 第3a図はアンテナ反射体指向方向に関する本発明による
関節装置の第１位置を示す。 第3b図はアンテナ反射体指向方向に関する本発明による
関節装置の第２位置を示す。 第４図は厚みの薄い関節を用いる本発明による関節装置
の模式図である。 第５図は本発明による装置が指向しようとする方式の模
式図である。 第６図はプーリーホイールとベルトを有してなる本発明
による関節装置の模式図である。 符号の説明 １…衛星 ２…パラボラ反射体 ３…支持構造 ４…関節装置 ６、７、８…関節部分 ９、10…アーム 11…先端部
る。 第3a図はアンテナ反射体指向方向に関する本発明による
関節装置の第１位置を示す。 第3b図はアンテナ反射体指向方向に関する本発明による
関節装置の第２位置を示す。 第４図は厚みの薄い関節を用いる本発明による関節装置
の模式図である。 第５図は本発明による装置が指向しようとする方式の模
式図である。 第６図はプーリーホイールとベルトを有してなる本発明
による関節装置の模式図である。 符号の説明 １…衛星 ２…パラボラ反射体 ３…支持構造 ４…関節装置 ６、７、８…関節部分 ９、10…アーム 11…先端部
Claims (6)
- 【請求項１】アームによってペアになるよう連結された
関節装置であって、関節装置の先端部分がパラボラ反射
体を支持するようにアームが関節で連結され、その３つ
の関節が回転関節部分を有してそれぞれの軸の周りで回
転自在であり、該軸が遠隔の仮想回転中心で交差するよ
うに設定されてなる、３つの回転関節部分を有してなる
関節装置。 - 【請求項２】第１と第２関節の軸間の角度及び第２と第
３関節の軸間の角度が同じである請求項１記載の関節装
置。 - 【請求項３】前記アームがそのセンターで曲っており、
360°軸回転できるようにそれぞれの端部で回転自在に
取り付けられている請求項１記載の関節装置。 - 【請求項４】パラボラ反射体を有し、アームによってペ
アになるよう連結された関節装置であって、関節装置の
先端部分がパラボラ反射体を支持するようにアームが関
節で連結され、その３つの関節が回転関節部分を有して
それぞれの軸の周りで回転自在であり、該軸が前記パラ
ボラ反射体のパラボラ焦点で交差するように設定されて
なる、３つの回転関節部分を有してなる関節装置を、パ
ラボラ反射体と通信衛星本体に設けたパラボラ反射体の
支持構造との間に設けた通信衛星。 - 【請求項５】関節装置がさらに −最も通信衛星本体側にある第１関節の軸の周りに回転
自在であり、第１アームに締設された第１プーリーホイ
ール、 −第１と第２アームを連結する第２関節の軸の周りに回
転自在であり、互いに締設された第２及び第３プーリー
ホイール、及び −最もパラボラ反射体側にある第３関節の軸の周りに回
転自在であり、関節装置の先端部分に締設された第４プ
ーリーホイール を有してなり、第１と第２のプーリーホイール及び第３
と第４のプーリーホイールがそれぞれ２本の交差しない
ケーブルによって連結されている請求項４記載の通信衛
星。 - 【請求項６】パラボラ反射体を有し、アームによってペ
アになるよう連結された関節装置であって、関節装置の
先端部分がパラボラ反射体を支持するようにアームが関
節で連結され、その３つの関節がそれぞれ回転関節部分
を有してそれぞれの軸の周りで回転自在であり、該軸が
前記パラボラ反射体のパラボラ焦点で交差するように設
定されてなる、３つの回転関節部分を有してなる関節装
置を、パラボラ反射体と通信衛星本体に設けたパラボラ
反射体の支持構造との間に設けた通信衛星のアンテナを −最も通信衛星本体側の第１の関節及びその次の第２の
関節を所定の方向への指向を招来するようそれぞれの回
転角度で位置付けし、そして −最もパラボラ反射体側の第３の関節を前記最も通信衛
星本体側の第１の関節の回転角度と反対方向の同じ角度
に位置付けする ことにより指向する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8905105A FR2646023B1 (fr) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | Dispositif de pointage d'antenne, satellite equipe d'un tel dispositif et procede de pointage d'antenne utilisant un tel dispositif |
| FR8905105 | 1989-04-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02295301A JPH02295301A (ja) | 1990-12-06 |
| JPH0695604B2 true JPH0695604B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=9380836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099498A Expired - Lifetime JPH0695604B2 (ja) | 1989-04-18 | 1990-04-17 | 関節装置、通信衛星及び通信衛星のアンテナの指向方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5091733A (ja) |
| JP (1) | JPH0695604B2 (ja) |
| CA (1) | CA2013632C (ja) |
| FR (1) | FR2646023B1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1240810B (it) * | 1990-03-28 | 1993-12-17 | Selenia Spazio Spa Ora Alenia | Sistema di puntamento fine per antenna a riflettore, particolarmente idoneo per applicazioni spaziali. |
| FR2672737B1 (fr) * | 1991-02-08 | 1993-04-30 | Europ Agence Spatiale | Dispositif de support et d'entrainement en rotation d'une charge utile par rapport a une structure, notamment pour un mecanisme de pointage d'antenne de satellite. |
| US5673057A (en) * | 1995-11-08 | 1997-09-30 | Trw Inc. | Three axis beam waveguide antenna |
| USD404737S (en) * | 1996-02-05 | 1999-01-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Converter for receiving signals from a satellite antenna |
| US20090234369A1 (en) * | 2006-06-19 | 2009-09-17 | Robarts Research Institute | Apparatus for guiding a medical tool |
| US7775944B1 (en) | 2007-06-07 | 2010-08-17 | Shultz Larry D | Kinematic rotating-tilting mechanism |
| FR2973168B1 (fr) * | 2011-03-24 | 2013-05-17 | Thales Sa | Systeme d'actionnement pour reflecteur d'antenne a surface reflechissante deformable |
| JP6514366B2 (ja) | 2015-02-24 | 2019-05-15 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン | 集束アンテナを備えた集積型トランシーバ |
| EP3229313B1 (en) * | 2016-04-06 | 2019-03-20 | MacDonald, Dettwiler and Associates Corporation | Three axis reflector deployment and pointing mechanism |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2502404A1 (fr) * | 1981-03-20 | 1982-09-24 | Matra | Dispositif de montage articule, notamment d'un sous-ensemble de satellite artificiel |
| US4550319A (en) * | 1982-09-22 | 1985-10-29 | Rca Corporation | Reflector antenna mounted in thermal distortion isolation |
| DE3411838A1 (de) * | 1984-03-30 | 1985-10-10 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Schwenkstrahlantenne fuer weltraumfunkstellen |
| FR2578687B1 (fr) * | 1985-03-05 | 1988-06-10 | Hardricourt Constr Blindees | Dispositif de support et de reglage d'un radar notamment sur un vehicule ou sur un shelter, et notamment un vehicule blinde |
| US4790718A (en) * | 1985-03-27 | 1988-12-13 | The English Electric Company Plc | Manipulators |
| US4821047A (en) * | 1986-01-21 | 1989-04-11 | Scientific-Atlanta, Inc. | Mount for satellite tracking devices |
| US4973215A (en) * | 1986-02-18 | 1990-11-27 | Robotics Research Corporation | Industrial robot with servo |
| US4766775A (en) * | 1986-05-02 | 1988-08-30 | Hodge Steven W | Modular robot manipulator |
| DE3866039D1 (de) * | 1987-07-09 | 1991-12-12 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | Roboterarm mit parallelstangen. |
| US4787813A (en) * | 1987-08-26 | 1988-11-29 | Watkins-Johnson Company | Industrial robot for use in clean room environment |
-
1989
- 1989-04-18 FR FR8905105A patent/FR2646023B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-03-27 US US07/499,774 patent/US5091733A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-04-02 CA CA002013632A patent/CA2013632C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-04-17 JP JP2099498A patent/JPH0695604B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2013632C (en) | 1994-05-24 |
| JPH02295301A (ja) | 1990-12-06 |
| FR2646023B1 (fr) | 1991-06-14 |
| FR2646023A1 (fr) | 1990-10-19 |
| CA2013632A1 (en) | 1990-10-18 |
| US5091733A (en) | 1992-02-25 |
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