JPH07112124B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，車載局等の可搬型衛星通信用アンテナ装置に
関し，特に衛星の初期捕捉を容易に且つ迅速に行うため
の衛星の位置検出用補助アンテナを有するアンテナ装置
に関する。

［従来の技術］ 従来，車載局等の可搬型衛星通信用アンテナ装置におい
ては、第８図に示すように，磁気方位センサ22と緯度，
経度入力部23,及びアンテナ制御回路24を有している。
衛星の初期捕捉を行う場合，現在地のおおよその緯度，
経度を緯度，経度入力部23に入力してアンテナ仰角を決
め，また，磁気方位センサ22より方位を検知してアンテ
ナの方位角を決定する。アンテナ制御回路24は，これら
の決定された値にもとづいて反射鏡アンテナ２の仰角，
方位角を制御し，衛星を初期捕捉している。

［発明が解決しようとする課題］ この様なアンテナ装置を用いる場合，磁気方位センサ22
の精度が初期捕捉の時間を左右する。そして，金属が磁
気方位センサ22の近くにある場合には検出値に誤差を生
じ，捕捉に時間がかかるという欠点があった。

これに対し，初期捕捉を行う場合，方位または仰角の一
方でも正確に検知できると，一軸固定で捕捉制御を行え
るため，初期捕捉に必要な時間は極端に短縮される。

本発明はこのような観点にもとづいてなされたものであ
り，衛星の初期捕捉に際して捕捉制御を容易にすること
のできる衛星通信用アンテナ装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明のアンテナ装置は、前記反射鏡アンテナの一次放
射器の近傍でかつその仰角面内で偏位した位置に設けら
れた１つの補助アレイアンテナと、これに接続された移
相器と、この移相器を高速で動作させる移相制御回路
と、前記移相器を通して得られる信号を処理して衛星の
方位方向を検出し、アンテナを指向させるアンテナ制御
部とを有し、前記補助アレイアンテナは、２×２の素子
から成り、方位面内の素子間隔を仰角面内の素子間隔よ
りも狭くすることによりそのビーム幅が方位面内よりも
仰角面内で広くされており、前記移相器を通して得られ
る信号と前記一次放射器からの信号とをこれらの一方を
選択的に出力する切り換えスイッチを介して前記アンテ
ナ制御部に接続したことを特徴とする。

［実施例］ 第１図は，本発明の一実施例であり，反射鏡アンテナ２
と，一次放射器３とからなるアンテナ装置に，補助アレ
イアンテナ４が取り付けられており，これが衛星通信装
置と共に車両に搭載されている。

第２図は，本発明の一次放射器部分で，第２図（ａ）は
正面図，第２図（ｂ）は側面図である。補助アレイアン
テナ４は，一次放射器３の仰角面内に設置されており，
この補助アレイアンテナ４には移相器５が装備されてい
る。

第３図は補助アレイアンテナ４を４素子のアレイアンテ
ナで構成した例であり，方位面内の素子間隔d₁は仰角面
内の素子間隔d₂より狭くなっている。これにより，第４
図（ａ），（ｂ）に示す様に,x−ｚ面内のパターンの半
値幅をｙ−ｚ面内の半値幅より広くする事ができる。

この結果，第５図（ａ）に示される様に，反射鏡開口面
上での開口分布は,x−ｚ面内で広く,y−ｚ面内では狭い
分布を形成し，第５図（ｂ），（ｄ）に示すようにEL面
内での放射ビームの半値幅を広くする事になる。これ
は，衛星の初期捕捉時に緯度，経度から計算される衛星
の仰角がかなり誤差があっても捕捉に充分なレベルが得
られる事を意味する。

なお，第１図に示したように,x軸は反射鏡の開口でＸ軸
に,y軸はＺ軸に対応し,Z軸は電波進行方向と一致してい
る。

第６図は本発明のアンテナシステムのブロック図を示
す。まず，初期捕捉時には，スイッチ制御部７によりス
イッチＳを一次放射器３から補助アレイアンテナ４側に
倒しておく。補助アレイアンテナ４では,y軸方向に並ん
でいる素子９−1,9−２に対して移相器５が，素子９−
3,9−４に対しても別の移相器５が装備されており，こ
れらの移相器５は移相器制御部６により高速で位相が制
御される。この時，位相は２値でｙ軸のアレイに対して
は同相で、ｘ軸に対して位相を有するアレイとなってい
るため,x−ｚ軸面内でのビーム走査となる。

この結果，第５図（ａ）に示す様に，開口分布はＸ−Ｚ
軸面内で移動し，アンテナの方位面内でのビーム走査が
可能となる。この時，第５図（ｂ）中に示される様に衛
星15がアンテナ中心からずれていると，実線13,破線14
で示すように走査ビームが異なることにより受信レベル
が異なる。これを第６図中の位相器制御部６からの位相
切り替え信号を基に検波すると，第５図（ｃ）に示す誤
差信号をとり出せる。誤差信号は，衛星がアンテナ中心
にある場合，走査されたビームにレベル誤差を生じない
ため，誤差信号は０となり，アンテナ中心からずれるほ
ど誤差信号のレベルは大きくなる。このため，この誤差
信号レベルからアンテナを衛星方向に向けさせる角度を
知ることができ，第６図中のアンテナ制御部８における
信号処理によりアンテナをAz方向に駆動させる事ができ
る。

なお，補助アレイアンテナとしては，第３図に示すもの
に限らず，第７図，に示すようなものでも良い。

第７図は補助アレイアンテナ４の後部にグランド板19を
介して移相器16を一体化した例である。17はコネクタ,1
8は金属壁である。これにより補助アレイアンテナの小
型化が図れる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は，一次放射器のｙ−ｚ軸面
内に偏位させて補助アレイアンテナを装備し，この補助
アレイアンテナの位相を制御する事により，磁気センサ
による情報を全く必要とせずに正確にアンテナを衛星の
方位方向に指向させる事が可能である。この結果、初期
捕捉はEL面内のみ行えば良く，容易に且つ短時間で衛星
を初期捕捉できる事となる。

この初期捕捉時間の短縮は，迅速な対応を必要とするテ
レビ放送を目的とした車載衛星通信地球局，或は非常時
の電話回線設定時等に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアンテナ装置を車両に搭載した図，第
２図は本発明による補助アレイアンテナの設量例を示し
た図，第３図は補助アレイアンテナの構成を示した図，
第４図は第３図に示した補助アレイアンテナの放射パタ
ーンを示した図，第５図は本発明による衛星の初期捕捉
の原理を説明するための図，第６図は本発明による初期
捕捉制御システムのブロック図，第７図は補助アレイア
ンテナと移相器とを一体化した他の実施例を示した図、
第８図は従来の初期捕捉制御システムのブロック図。 2:反射鏡アンテナ,3:一次放射器,4:補助アレイアンテ
ナ,5:移相器,6:移相器制御部,7:スイッチ制御部,8:アン
テナ制御部,9:アンテナ素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射鏡アンテナを有するアンテナ装置にお
   いて、前記反射鏡アンテナの一次放射器の近傍でかつそ
   の仰角面内で偏位した位置に設けられた１つの補助アレ
   イアンテナと、これに接続された移相器と、この移相器
   を高速で動作させる移相制御回路と、前記移相器を通し
   て得られる信号を処理して衛星の方位方向を検出し、ア
   ンテナを指向させるアンテナ制御部とを有し、前記補助
   アレイアンテナは、２×２の素子から成り、方位面内の
   素子間隔を仰角面内の素子間隔よりも狭くすることによ
   りそのビーム幅が方位面内よりも仰角面内で広くされて
   おり、前記移相器を通して得られる信号と前記一次放射
   器からの信号とをこれらの一方を選択的に出力する切り
   換えスイッチを介して前記アンテナ制御部に接続したこ
   とを特徴とするアンテナ装置。