JPH0746135B2 - 誤差信号検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，電波を利用して人工衛星に搭載されたアン
テナの指向制御を行うための誤差信号検出装置の改良に
関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の電波を利用した指向制御装置の構成であ
る。

図において，（１）は衛星に対し常時電波を放射し地球
上の基準位置を示す地球局，（２）は地球上の所定の領
域を照射する衛星搭載アンテナ反射鏡，（３）は衛星搭
載アンテナの指向主軸が指向しなければならない指向基
準軸，（４），（５）は指向基準軸（３）に垂直な面内
の２つの軸，（６）は軸（４），（５）に関する誤差信
号を検出する２軸RFセンサ，（７）は反射鏡（２）を軸
（４），（５）の夫々の軸回りに回転させる駆動装置で
ある。

従来の指向制御装置は上記のように構成され，たとえ
ば，外乱により衛星の姿勢が乱れ，衛星搭載アンテナの
指向主軸が指向基準軸（３）からずれた場合，次のよう
にして指向方向を制御する。即ち衛星搭載アンテナで
は，地球局（１）より放射されている電波を反射鏡
（２）で受信し,2軸RFセンサ（６）に導く。

２軸RFセンサ（６）はたとえばよく知られているように
モノパルスカツプラ或いは高次モードカツプラと追尾受
信機とを組合せることにより軸（４），（５）について
指向基準軸（３）に対するアンテナの指向主軸のずれに
比例した誤差信号を検出する。

上記誤差信号は駆動装置（７）に送られ上記誤差信号に
対応した角度だけ軸（４），（５）の回りに反射鏡
（２）を回転させ誤差信号が所定の誤差値以下となるよ
うアンテナの指向方向の制御を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の指向制御装置では，アンテナの指向
基準軸に垂直な面内の２つの軸についての誤差信号しか
検出出来ず，指向基準軸回りの回転に対する誤差信号に
ついては検出できないため上記アンテナの指向主軸の変
動のうち，指向基準軸回りの回転に対しては制御不能と
なる。

このため，指向主軸の回転に対し非対称な放射パターン
をもつ衛星搭載アンテナでは指向基準軸回りの回転方向
の誤差が生じた場合，放射パターンがずれ，利得低下，
ビーム間干渉を生ずるという問題点があつた。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で，指向基準軸回りの回転方向に誤差が生じてもアンテ
ナの指向主軸が所定の方向を指向するよう制御するため
に必要な回転方向に対する誤差信号を検出する装置を得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る誤差信号検出装置は，衛星搭載アンテナ
の給電装置の一部に90°置きに設けた結合孔を有する主
導波管，結合孔を介して接続される分岐導波管，一組の
相隣れる分岐導波管の出力の差と和を出力するハイブリ
ツド回路，増幅器，自動利得制御回路を備え上記相隣れ
る分岐導波管の出力の差を分岐導波管の出力の和で利得
制御した増幅器に導くよう回路構成したもので，上記主
導波官の設定を結合孔の位置がアンテナの指向主軸に回
転方向のずれがないときの上記主導波管に入射する電波
の偏波方向と一致する基準偏波方向に対し±45°になる
ようにし、上記増幅器の出力を誤差信号としたものであ
る。

〔作用〕

この発明においては結合孔が所定の偏波方向に対し45°
の位置に設定してあるため，指向基準軸回りに回転する
と，その回転角に比例した偏波の傾きが生じ，相隣れる
分岐導波管の差に出力が現れ、この出力を増幅器により
増幅することにより回転方向に対する誤差信号が検出さ
れる。

このとき，相隣れる分岐導波管の出力の和はアンテナの
受信レベルに比例しており，この信号で上記増幅器の利
得を制御することにより受信レベルの変動に拘らず指向
基準軸回りの回転角に比例した出力即ち回転方向に対す
る誤差信号を検出するようにしたものである。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例で図中（１）〜（７）は上
記従来装置と全く同一のものである。（８）は給電装置
の一部で，指向基準軸（３）の回りの回転方向に関する
誤差信号を検出する誤差信号検出装置，（９）は衛星本
体の姿勢を制御する姿勢制御装置である。

第２図は第１図に示した誤差信号検出装置（８）の構成
を示すもので，図中（10）は主導波管，（11）〜（14）
は主導波管（10）の管壁上の周方向に90°置きに設けた
結合孔，（15）〜（18）は結合孔（11）〜（14）により
結合した電波を取り出す分岐導波管，（19）は指向主軸
が所定の指向基準軸（３）を指向し，指向基準軸（３）
の回りに回転のないとき主導波管（10）に入射する電波
の偏波方向を示す基準偏波方向で，結合孔（11）に対し
45°回転した位置になつている。

（20）は結合孔（11），（12）に夫々接続する分岐導波
管（15），（16）の出力を合成するハイブリツド回路で
（21）は分岐導波管（15），（16）の出力の差を出力す
る差出力ポート（22）は分岐導波管（15），（16）の出
力の和を出力する和出力ポート，（23）は分岐導波管
（15），（16）の出力の差を増幅する増幅器，（24）は
増幅器（23）の利得を分岐導波管（15），（16）の出力
の和により制御する自動利得制御回路である。

図において地球局（１）より放射された電波は衛星搭載
アンテナの反射鏡（２）で受信され,2軸RFセンサ（６）
及び誤差信号検出装置（８）に導かれる。

このとき衛星の姿勢変動等により衛星搭載アンテナの指
向主軸が所定の指向基準軸（３）回りの回転方向にずれ
た場合，地球局（１）からの電波が直線偏波であること
から，衛星搭載アンテナの指向主軸の回転方向のずれに
応じて誤差信号検出装置（８）の主導波管（10）に入射
する受信波の偏波方向もずれるが指向主軸の指向基準軸
（３）に対する回転角と主導波管（10）に入射する電波
の偏波の基準偏波方向（19）に対する回転角とは等しく
なることから指向主軸の回転方向のずれは上記偏波の回
転角を検出すればよい。

第２図に示す構成からわかるように，指向主軸に回転方
向のずれがない場合，主導波管（10）に対する入射波の
偏波は基準偏波方向（19）に一致する。

このとき分岐導波管（15），（16）の出力は結合孔（1
1），（12）が基準偏波方向（19）に対し45°の位置に
あることから同一となり，差出力ポート（21）の出力は
０となり、増幅器（23）の出力も０となり誤差信号は現
れない。

次に指向主軸が指向基準軸（３）の回りにθ回転すると
主導波管（10）に対する入射波の偏波は基準偏波方向
（19）に対し，上記回転角に等しいθだけ回転する。

このとき分岐導波管（15），（16）の出力は主導波管
（10）への入射電力をPoとすると夫々 に比例した出力となりハイブリツド回路（20）の差出力
ポート（21）にはPosinθに比例した出力，和出力ポー
ト（22）にはPoに比例した出力が生じる。

従つて，増幅器（23）の出力は回転角θに比例した出力
を得ることになり，予め回転角θと増幅器（23）の出力
の関係を適当に設定することにより回転角θを検出する
ことが可能となる。

また，増幅器（23）の利得は和出力ポート（22）の出力
が小さくなると高くなり，逆に和出力ポート（22）の出
力が大きくなると低くなるよう自動利得制御回路（24）
を調整し，回転角θが一定の場合増幅器（23）の入力レ
ベルに対し常に一定となるよう設定することにより主導
波管（10）の入射電力Poが変動しても回転角θを検出す
ることが可能となる。

ところで上記発明は指向基準軸（３）回りの回転に対す
る誤差信号の検出について述へたが，その他の電波の偏
波面の回転に対し追尾する偏波面追尾に対しても利用で
きることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり衛星搭載アンテナ給電装
置の一部に主導波管と上記主導波管の管壁上に周方向に
90°置きに設けた結合孔を介して接続される分岐導波
管，相隣れる分岐導波管の出力を合成するハイブリツド
回路，増幅器，自動利得制御回路とから構成され上記分
岐導波管の出力の差を分岐導波管の出力の和で利得制御
した増幅器に導くよう回路構成し更に，上記主導波管の
設定を結合孔の位置が基準偏波方向に対し±45°になる
よう設定することにより，指向基準軸回りの回転角を検
出することが出来，衛星の姿勢制御装置と組合すことに
より衛星搭載アンテナの指向主軸の回転方向に対する制
御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置を利得した制御装置の構成を示
す図，第２図はこの発明の実施例を示す図，第３図は従
来の電波を利用した制御装置の構成を示す図である。 図において（１）は地球局，（２）は衛星搭載アンテナ
の反射鏡，（３）はアンテナの指向基準軸，（４），
（５）は指向基準軸に垂直な面内の２つの軸，（６）は
２軸RFセンサ，（７）は駆動装置，（８）は誤差信号検
出装置，（９）は衛星の姿勢制御装置，（10）は主導波
管，（11）〜（14）は結合孔，（15）〜（18）は分岐導
波管，（19）は基準偏波方向，（20）はハイブリツド回
路，（21）は分岐導波管の出力の差を出力する差出力ポ
ート，（22）は分岐導波管の出力の和を出力する和出力
ポート，（23）は増幅器，（24）は自動利得制御回路で
ある。 なお，図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地球局から常時放射される直線偏波の電波
   を静止軸道上の人工衛星に搭載されたアンテナで受信す
   ることにより、上記アンテナの指向主軸の回転方向に対
   する誤差信号を検出する誤差信号検出装置において、上
   記アンテナの給電装置の一部に主導波管、上記主導波管
   の管壁上に周方向に90°置きに設けた４個の結合孔のう
   ち２個の結合孔を介して接続される分岐導波管、１組の
   相隣れる上記分岐導波管の出力の和と差を出力するハイ
   ブリッド回路、上記差の出力を増幅する増幅器、及び上
   記増幅器の利得を上記和の出力に反比例するように制御
   する自動利得制御回路とを備え、上記主導波管に設けた
   結合孔の位置を、上記指向主軸に回転方向のずれがない
   ときの上記主導波管に入射する電波の偏波方向と一致す
   る基準偏波方向に対し±45°の位置になるよう上記主導
   波管を設定し、上記増幅器の出力を誤差信号としたこと
   を特徴とする誤差信号検出装置。