JPH0783210B2 - モノパルストラッキングアンテナ - Google Patents
モノパルストラッキングアンテナInfo
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- JPH0783210B2 JPH0783210B2 JP441093A JP441093A JPH0783210B2 JP H0783210 B2 JPH0783210 B2 JP H0783210B2 JP 441093 A JP441093 A JP 441093A JP 441093 A JP441093 A JP 441093A JP H0783210 B2 JPH0783210 B2 JP H0783210B2
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- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波ないしミリ波
帯におけるモノパルス自動追尾機能を備えた反射鏡アン
テナ，即ち、モノパルストラッキングアンテナに関す
る。
帯におけるモノパルス自動追尾機能を備えた反射鏡アン
テナ，即ち、モノパルストラッキングアンテナに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種のモノパルストラッキングアンテ
ナには、主反射鏡と副反射鏡と一次放射器とを有する複
反射鏡形（カセグレン形アンテナおよびグレゴリアン形
アンテナを含む）および反射鏡と放射器とを有する単反
射鏡形（パラボラアンテナを含む）の二種類がある。近
年、衛星通信等の分野におけるモノパルストラックング
アンテナには、極めて良好なアンテナ放射パターンを求
められている。このためモノパルス・フィードホーンと
して、一般には高次モードの伝搬しうる一つのホーンを
使用し、このホーンを通信用のフィードホーンと共用し
ている。なお、追尾用信号の周波数は、一般に、通信用
信号の周波数とは異なっている。
ナには、主反射鏡と副反射鏡と一次放射器とを有する複
反射鏡形（カセグレン形アンテナおよびグレゴリアン形
アンテナを含む）および反射鏡と放射器とを有する単反
射鏡形（パラボラアンテナを含む）の二種類がある。近
年、衛星通信等の分野におけるモノパルストラックング
アンテナには、極めて良好なアンテナ放射パターンを求
められている。このためモノパルス・フィードホーンと
して、一般には高次モードの伝搬しうる一つのホーンを
使用し、このホーンを通信用のフィードホーンと共用し
ている。なお、追尾用信号の周波数は、一般に、通信用
信号の周波数とは異なっている。
【０００３】このモノパルストラッキングアンテナで
は、運用に先立って追尾受信システムの追尾感度および
トラッキングヌル軸（通信用のアンテナビームのアンテ
ナ軸にほぼ一致する）への引き込み応答特性を調整して
安定な自動追尾に備えておく必要がある。この準備の一
つとして、このアンテナではアンテナ駆動系の物理的な
座標軸とこのアンテナの電気的な座標軸，即ちアンテナ
ビームの座標軸とを校正しておく必要がある。即ち、追
尾受信システムは、アンテナ駆動系の物理的な座標軸と
トラッキングヌル軸の方位角（ＡＺ）および仰角（Ｅ
Ｌ）とを一致させ、または補正できるようにしておくこ
とが必要である。
は、運用に先立って追尾受信システムの追尾感度および
トラッキングヌル軸（通信用のアンテナビームのアンテ
ナ軸にほぼ一致する）への引き込み応答特性を調整して
安定な自動追尾に備えておく必要がある。この準備の一
つとして、このアンテナではアンテナ駆動系の物理的な
座標軸とこのアンテナの電気的な座標軸，即ちアンテナ
ビームの座標軸とを校正しておく必要がある。即ち、追
尾受信システムは、アンテナ駆動系の物理的な座標軸と
トラッキングヌル軸の方位角（ＡＺ）および仰角（Ｅ
Ｌ）とを一致させ、または補正できるようにしておくこ
とが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のモノパルストラ
ッキングアンテナの座標軸校正は、衛星またはトランス
ポンダ等の疑似衛星またはビーコン発振源（以下、総称
してコリメーション設備という）からのビーコン波をこ
のアンテナで受信することにより行われていた。上記校
正を十分な精度で行うには、コリメーション設備をアン
テナに対して十分な遠方界となる位置、即ち２Ｄ2 ／λ
（Ｄ：アンテナ開口径，λ：トラッキング（追尾用）信
号の周波数における自由空間波長）以上の距離でしかも
見通しのよい場所に設置する必要がある。しかし、被校
正アンテナが大口径になると、このアンテナとコリメー
ション設備との距離が数Ｋｍにもおよぶため、この距離
の確保およびコリメーション設備の設置が困難であるば
かりでなく、校正のために長時間を要し、また周囲物体
からの散乱によるマルチパス等を考慮すると十分な校正
精度を得ることが困難であった。
ッキングアンテナの座標軸校正は、衛星またはトランス
ポンダ等の疑似衛星またはビーコン発振源（以下、総称
してコリメーション設備という）からのビーコン波をこ
のアンテナで受信することにより行われていた。上記校
正を十分な精度で行うには、コリメーション設備をアン
テナに対して十分な遠方界となる位置、即ち２Ｄ2 ／λ
（Ｄ：アンテナ開口径，λ：トラッキング（追尾用）信
号の周波数における自由空間波長）以上の距離でしかも
見通しのよい場所に設置する必要がある。しかし、被校
正アンテナが大口径になると、このアンテナとコリメー
ション設備との距離が数Ｋｍにもおよぶため、この距離
の確保およびコリメーション設備の設置が困難であるば
かりでなく、校正のために長時間を要し、また周囲物体
からの散乱によるマルチパス等を考慮すると十分な校正
精度を得ることが困難であった。
【０００５】なお、副反射鏡を有するアンテナでは、副
反射鏡を基準位置から主反射鏡と反対方向に移動し、上
記コリメーション設備との距離を短縮した状態で空間整
合をとり、上記校正を行う方法もある。しかし、この方
法では、副反射鏡駆動機構を必要とし、校正を度々必要
とする追尾受信システムでは、アンテナ追尾の運用に困
難を来す場合もある。
反射鏡を基準位置から主反射鏡と反対方向に移動し、上
記コリメーション設備との距離を短縮した状態で空間整
合をとり、上記校正を行う方法もある。しかし、この方
法では、副反射鏡駆動機構を必要とし、校正を度々必要
とする追尾受信システムでは、アンテナ追尾の運用に困
難を来す場合もある。
【０００６】従って、本発明の第１の目的は、設置条件
に制約の多い外部にコリメーション設備を設けることな
く、容易にしかも迅速にアンテナ座標軸の校正ができる
モノパルストラッキングアンテナを提供することにあ
る。
に制約の多い外部にコリメーション設備を設けることな
く、容易にしかも迅速にアンテナ座標軸の校正ができる
モノパルストラッキングアンテナを提供することにあ
る。
【０００７】本発明の第２の目的は、精度よく上記校正
ができるモノパルストラッキングアンテナを提供するこ
とにある。
ができるモノパルストラッキングアンテナを提供するこ
とにある。
【０００８】本発明の第３の目的は、単反射鏡アンテナ
においても運用に困難を来す恐れなく上記校正ができる
モノパルスアンテナを提供することにある。
においても運用に困難を来す恐れなく上記校正ができる
モノパルスアンテナを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のモノパルストラ
ッキングアンテナは、追尾信号を受ける反射鏡と前記反
射鏡から前記追尾信号を受ける放射器とを含む反射鏡ア
ンテナと、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記追
尾信号の基本モード成分を和信号として生じるとともに
前記追尾信号の高次モード成分を差信号として生じる追
尾信号検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記和
信号および前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナの
アンテナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差および仰
角誤差を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパル
ストラッキングアンテナにおいて、前記反射鏡の反射面
上に設けられ前記追尾信号と同一周波数のビーコン波を
前記放射器に放射するプローブアンテナをさらに備えて
いる。
ッキングアンテナは、追尾信号を受ける反射鏡と前記反
射鏡から前記追尾信号を受ける放射器とを含む反射鏡ア
ンテナと、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記追
尾信号の基本モード成分を和信号として生じるとともに
前記追尾信号の高次モード成分を差信号として生じる追
尾信号検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記和
信号および前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナの
アンテナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差および仰
角誤差を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパル
ストラッキングアンテナにおいて、前記反射鏡の反射面
上に設けられ前記追尾信号と同一周波数のビーコン波を
前記放射器に放射するプローブアンテナをさらに備えて
いる。
【００１０】本発明のモノパルストラッキングアンテナ
の一つは、追尾信号を受ける主反射鏡と前記主反射鏡か
ら前記追尾信号を受ける副反射鏡と前記副反射鏡から前
記追尾信号を受ける放射器とを含む複反射鏡アンテナ
と、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記追尾信号
の基本モード成分を和信号として生じるとともに前記追
尾信号の高次モード成分を差信号として生じる追尾信号
検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記和信号お
よび前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナのアンテ
ナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差および仰角誤差
を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパルストラ
ッキングアンテナにおいて、前記副反射鏡に設けられ前
記追尾信号と同一周波数のビーコン波を前記放射器に放
射するプローブアンテナと、前記ビーコン波を前記プロ
ーブアンテナに供給するビーコン発振器とをさらに備え
ている。
の一つは、追尾信号を受ける主反射鏡と前記主反射鏡か
ら前記追尾信号を受ける副反射鏡と前記副反射鏡から前
記追尾信号を受ける放射器とを含む複反射鏡アンテナ
と、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記追尾信号
の基本モード成分を和信号として生じるとともに前記追
尾信号の高次モード成分を差信号として生じる追尾信号
検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記和信号お
よび前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナのアンテ
ナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差および仰角誤差
を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパルストラ
ッキングアンテナにおいて、前記副反射鏡に設けられ前
記追尾信号と同一周波数のビーコン波を前記放射器に放
射するプローブアンテナと、前記ビーコン波を前記プロ
ーブアンテナに供給するビーコン発振器とをさらに備え
ている。
【００１１】また、本発明のモノパルストラッキングア
ンテナの別の一つは、追尾信号を受ける主反射鏡と前記
主反射鏡から前記追尾信号を受ける副反射鏡と前記副反
射鏡から前記追尾信号を受ける放射器とを含む複反射鏡
アンテナと、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記
追尾信号の基本モード成分を和信号として生じるととも
に前記追尾信号の高次モード成分を差信号として生じる
追尾信号検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記
和信号および前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナ
のアンテナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差および
仰角誤差を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパ
ルストラッキングアンテナにおいて、仰角０度の前記反
射鏡のアンテナ軸の選択された特定点を基点としてこの
基点から地面に対する垂直軸および水平軸の等距離の位
置にそれぞれ配置されており前記追尾信号と同一周波数
のビーコン波を前記放射器に放射する二つのプローブア
ンテナと、前記ビーコン波を前記二つのプローブアンテ
ナに切替えて供給するビーコン発振器とをさらに備えて
いる。
ンテナの別の一つは、追尾信号を受ける主反射鏡と前記
主反射鏡から前記追尾信号を受ける副反射鏡と前記副反
射鏡から前記追尾信号を受ける放射器とを含む複反射鏡
アンテナと、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記
追尾信号の基本モード成分を和信号として生じるととも
に前記追尾信号の高次モード成分を差信号として生じる
追尾信号検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記
和信号および前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナ
のアンテナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差および
仰角誤差を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパ
ルストラッキングアンテナにおいて、仰角０度の前記反
射鏡のアンテナ軸の選択された特定点を基点としてこの
基点から地面に対する垂直軸および水平軸の等距離の位
置にそれぞれ配置されており前記追尾信号と同一周波数
のビーコン波を前記放射器に放射する二つのプローブア
ンテナと、前記ビーコン波を前記二つのプローブアンテ
ナに切替えて供給するビーコン発振器とをさらに備えて
いる。
【００１２】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１３】図１は、本発明の第１の実施例のブロック
図であり、モノパルストラッキングアンテナの追尾受信
システムを示している。図２は、図１の実施例における
一次放射器３への高次モード波の励振原理を示す図であ
り、（ａ）はＴＥ２１モード波の励振原理、（ｂ）はＴ
Ｅ２１モード波の電磁界分布を示す。図３は図１の実施
例における追尾誤差による誤差電圧の発生原理を説明す
るための立体座標系を示す図である。
図であり、モノパルストラッキングアンテナの追尾受信
システムを示している。図２は、図１の実施例における
一次放射器３への高次モード波の励振原理を示す図であ
り、（ａ）はＴＥ２１モード波の励振原理、（ｂ）はＴ
Ｅ２１モード波の電磁界分布を示す。図３は図１の実施
例における追尾誤差による誤差電圧の発生原理を説明す
るための立体座標系を示す図である。
【００１４】図１ないし図３を併せ参照し、このモノパ
ルストラッキングアンテナの追尾受信システムにおける
アンテナ座標軸の校正動作について説明する。この追尾
受信システムにおいて、主反射鏡１と副反射鏡２と一次
放射器３とが、カセグレンアンテナを構成している。副
反射鏡２上には、ビーコン発振器４からの微小レベルの
ビーコン信号Ｓを一次放射器３に向けて放射するプロー
ブアンテナ５を設けている。このプローブアンテナ５
は、微小モノポールを形成するアンテナであり、一次放
射器３の基準位置Ｏから、アンテナ軸（ｚ軸）に対して
角度θ、ｘ軸（方位角にほぼ相当）に対して角度φの位
置にオフセットして置かれる。角度θおよびφは、プロ
ーブアンテナ５が副反射鏡２上に存在できるかぎり、任
意に選んでよい。なお、衛星通信用のモノパルスアンテ
ナでは、通信用信号の周波数が４ＧＨｚ帯，開口径１３
ｍ程度のときに、プローブアンテナ５をアンテナ軸に対
して０．１°以下の精度で副反射鏡２に取付けることが
でき、この取付精度は追尾受信システムのトラッキング
精度からの要求値を十分満足できる値である。また、ビ
ーコン発振器４は副反射鏡２の反射面の裏側等，カセグ
レンアンテナの近傍に容易に設置することができる。
ルストラッキングアンテナの追尾受信システムにおける
アンテナ座標軸の校正動作について説明する。この追尾
受信システムにおいて、主反射鏡１と副反射鏡２と一次
放射器３とが、カセグレンアンテナを構成している。副
反射鏡２上には、ビーコン発振器４からの微小レベルの
ビーコン信号Ｓを一次放射器３に向けて放射するプロー
ブアンテナ５を設けている。このプローブアンテナ５
は、微小モノポールを形成するアンテナであり、一次放
射器３の基準位置Ｏから、アンテナ軸（ｚ軸）に対して
角度θ、ｘ軸（方位角にほぼ相当）に対して角度φの位
置にオフセットして置かれる。角度θおよびφは、プロ
ーブアンテナ５が副反射鏡２上に存在できるかぎり、任
意に選んでよい。なお、衛星通信用のモノパルスアンテ
ナでは、通信用信号の周波数が４ＧＨｚ帯，開口径１３
ｍ程度のときに、プローブアンテナ５をアンテナ軸に対
して０．１°以下の精度で副反射鏡２に取付けることが
でき、この取付精度は追尾受信システムのトラッキング
精度からの要求値を十分満足できる値である。また、ビ
ーコン発振器４は副反射鏡２の反射面の裏側等，カセグ
レンアンテナの近傍に容易に設置することができる。
【００１５】ビーコン信号Ｓは、このモノパルスアンテ
ナが運用中に受ける追尾受信信号と同一角周波数ωを有
し、（１）式で表わされる。
ナが運用中に受ける追尾受信信号と同一角周波数ωを有
し、（１）式で表わされる。
【００１６】 Ｓ＝Ｋ（ｅjwt ＋ｂｅ-jWt）ｅjr …（１） ここで、Ｋは一次放射器３がプローブアンテナ５から受
けるビーコン信号Ｓの主偏波成分の振幅、ｂはビーコン
信号Ｓの交差偏波成分の主偏波成分に対する振幅比、γ
は楕円偏波の主軸の水平軸（ｘ軸）とのなす角（図３参
照）である。ビーコン信号Ｓの磁界成分ｈｉがアンテナ
軸（ｚ軸）に対して仰角θの傾きで一次放射器３に入射
した場合には、一次放射器３の開口部のｙ軸方向管壁に
は、信号Ｓの磁界成分ｈｚ＝（ｈｉ／２）・ｓｉｎθが
同相励振され、この結果、円形導波管を形成する一次放
射器３にはビーコン信号Ｓの高次モードであるＴＥ２１
モード成分も受信される（図２（ａ）および（ｂ）参
照）。なお、ビーコン信号Ｓの電界成分ｅｉがアンテナ
軸に対して仰角θの傾きで一次放射器３に入射した場合
には、同様に一次放射器３の開口部に存在する電界の管
軸方向成分がｅｚ＝ｅｉ・ｓｉｎθになり、一次放射器
３にはビーコン信号Ｓの別の高次モードであるＴＭ０１
モード成分も受信される。ビーコン信号Ｓは、一次放射
器３を介して追尾信号検出器６に供給される。追尾信号
検出器６は、上記高次モードと基本モードであるＴＥ１
１モードとを含むビーコン信号Ｓに応答し、（２）式で
表わされ基本モードから生じる和信号ｅΣおよび（３）
式で表わされ高次モードから生じる差信号ｅδを受信端
６４および差信号出力端６５にそれぞれ生じ、この追尾
受信システムの座標誤差信号の原形とする。
けるビーコン信号Ｓの主偏波成分の振幅、ｂはビーコン
信号Ｓの交差偏波成分の主偏波成分に対する振幅比、γ
は楕円偏波の主軸の水平軸（ｘ軸）とのなす角（図３参
照）である。ビーコン信号Ｓの磁界成分ｈｉがアンテナ
軸（ｚ軸）に対して仰角θの傾きで一次放射器３に入射
した場合には、一次放射器３の開口部のｙ軸方向管壁に
は、信号Ｓの磁界成分ｈｚ＝（ｈｉ／２）・ｓｉｎθが
同相励振され、この結果、円形導波管を形成する一次放
射器３にはビーコン信号Ｓの高次モードであるＴＥ２１
モード成分も受信される（図２（ａ）および（ｂ）参
照）。なお、ビーコン信号Ｓの電界成分ｅｉがアンテナ
軸に対して仰角θの傾きで一次放射器３に入射した場合
には、同様に一次放射器３の開口部に存在する電界の管
軸方向成分がｅｚ＝ｅｉ・ｓｉｎθになり、一次放射器
３にはビーコン信号Ｓの別の高次モードであるＴＭ０１
モード成分も受信される。ビーコン信号Ｓは、一次放射
器３を介して追尾信号検出器６に供給される。追尾信号
検出器６は、上記高次モードと基本モードであるＴＥ１
１モードとを含むビーコン信号Ｓに応答し、（２）式で
表わされ基本モードから生じる和信号ｅΣおよび（３）
式で表わされ高次モードから生じる差信号ｅδを受信端
６４および差信号出力端６５にそれぞれ生じ、この追尾
受信システムの座標誤差信号の原形とする。
【００１７】 ｅΣ＝√２×ＫΣ・ｃｏｓ（ωｔ＋γ） …（２） ｅδ＝Ｋδ・θ・ｃｏｓ（ωｔ±γ±φ） …（３） ここで、ＫΣは受信端６４に生じる和信号ｅΣの振幅、
Ｋδは差信号出力端６５に生じる差信号ｅδの振幅であ
る。
Ｋδは差信号出力端６５に生じる差信号ｅδの振幅であ
る。
【００１８】なお、追尾信号検出回路６は、例えば衛星
に指向して通信中には、通信受信信号を受信端６４に生
じ、通信送信信号を送信端６６から入力する。また、上
記追尾受信信号に応答する和信号および差信号を受信端
６４および差信号出力端６５にそれぞれ生じる。
に指向して通信中には、通信受信信号を受信端６４に生
じ、通信送信信号を送信端６６から入力する。また、上
記追尾受信信号に応答する和信号および差信号を受信端
６４および差信号出力端６５にそれぞれ生じる。
【００１９】和信号ｅΣおよび差信号ｅδが追尾信号処
理回路７に供給され、回路７は和信号ｅΣおよび差信号
ｅδに応答して（４）式および（５）式で表わされる直
交関係の誤差電圧ｅｄ(AZ)および誤差電圧ｅｄ(EL)を生
じる。
理回路７に供給され、回路７は和信号ｅΣおよび差信号
ｅδに応答して（４）式および（５）式で表わされる直
交関係の誤差電圧ｅｄ(AZ)および誤差電圧ｅｄ(EL)を生
じる。
【００２０】 ｅｄ(AZ)＝θ・ｃｏｓφ …（４） ｅｄ(EL)＝θ・ｓｉｎφ …（５） この追尾受信システムでは、運用時においては、誤差電
圧ｅｄ(AZ)がアンテナビームの方位角指向誤差，誤差電
圧ｅｄ(EL)が仰角指向誤差を表わし、従って、誤差電圧
ｅｄ(AZ)および誤差電圧ｅｄ(EL)を共に零（ヌル）にな
るように対象目標からのビーコン波を追尾する。
圧ｅｄ(AZ)がアンテナビームの方位角指向誤差，誤差電
圧ｅｄ(EL)が仰角指向誤差を表わし、従って、誤差電圧
ｅｄ(AZ)および誤差電圧ｅｄ(EL)を共に零（ヌル）にな
るように対象目標からのビーコン波を追尾する。
【００２１】一方、本発明の目的である座標軸校正にお
いては、副反射鏡２上のプローブアンテナ５が一次放射
器３の放射の中心（基準位置）Ｏを原点とする立体座標
系の角度（θ，φ）方向にオフセットされており（図３
参照）、このオフセット角比は既知である。従って、追
尾信号処理回路７では、誤差電圧ｅｄ(AZ)に対する誤差
電圧ｅｄ(EL)の比をプローブアンテナ５のオフセット角
比に等しくなるように設定する。即ち、ｅｄ(EL)／ｅｄ
(AZ)＝ｔａｎφとなるように設定すると、誤差電圧ｅｄ
(AZ)および誤差電圧ｅｄ(EL)をプローブアンテナ５から
のビーコン信号Ｓの方位角成分および仰角成分にそれぞ
れ一致させることができ、即ち、この追尾受信システム
のアンテナ座標軸校正ができる。なお、上記誤差電圧比
の設定は、追尾信号処理回路７への和信号ｅΣと差信号
ｅδとの相対入力位相を変化させてアンテナの電気的座
標系を回転させることで行う。
いては、副反射鏡２上のプローブアンテナ５が一次放射
器３の放射の中心（基準位置）Ｏを原点とする立体座標
系の角度（θ，φ）方向にオフセットされており（図３
参照）、このオフセット角比は既知である。従って、追
尾信号処理回路７では、誤差電圧ｅｄ(AZ)に対する誤差
電圧ｅｄ(EL)の比をプローブアンテナ５のオフセット角
比に等しくなるように設定する。即ち、ｅｄ(EL)／ｅｄ
(AZ)＝ｔａｎφとなるように設定すると、誤差電圧ｅｄ
(AZ)および誤差電圧ｅｄ(EL)をプローブアンテナ５から
のビーコン信号Ｓの方位角成分および仰角成分にそれぞ
れ一致させることができ、即ち、この追尾受信システム
のアンテナ座標軸校正ができる。なお、上記誤差電圧比
の設定は、追尾信号処理回路７への和信号ｅΣと差信号
ｅδとの相対入力位相を変化させてアンテナの電気的座
標系を回転させることで行う。
【００２２】図１を参照して追尾信号検出器６の動作を
詳細に説明すると、検出器６はモードカップラ６１と偏
波変換器６２と偏分波器６３とを含んでいる。モードカ
ップラ６１は、一次放射器３からビーコン信号Ｓを受
け、ＴＥ２１モードの差信号ｅδを差信号出力端６５
に、ＴＥ１１モードの和信号ｅΣを偏波変換器６２にそ
れぞれ生じる。なお、このモードカップラ６１は、モノ
パルストラッキングアンテナの運用時にアンテナ軸（ｚ
軸）が対象目標に指向すると、差信号出力端６５での上
記追尾受信信号の受信レベルが零になる。また、モード
カップラ６１の差信号出力端６５へ結合する高次モード
としては、ＴＭ０１モード，ＴＥ０１モード等も使用で
きる。偏波変換器６２は、モードカップラ６１からＴＥ
１１モードのビーコン信号Ｓを供給され、この信号Ｓの
偏波面を偏分波器６３の入力偏波面に一致させる。偏分
波器６３は、偏波変換器６２から供給されたビーコン信
号Ｓを受信端６４に和信号ｅΣとして生じ、またモノパ
ルストラッキングアンテナの運用時には、送信端６６に
供給された通信信号を偏波変換器６２に供給する。
詳細に説明すると、検出器６はモードカップラ６１と偏
波変換器６２と偏分波器６３とを含んでいる。モードカ
ップラ６１は、一次放射器３からビーコン信号Ｓを受
け、ＴＥ２１モードの差信号ｅδを差信号出力端６５
に、ＴＥ１１モードの和信号ｅΣを偏波変換器６２にそ
れぞれ生じる。なお、このモードカップラ６１は、モノ
パルストラッキングアンテナの運用時にアンテナ軸（ｚ
軸）が対象目標に指向すると、差信号出力端６５での上
記追尾受信信号の受信レベルが零になる。また、モード
カップラ６１の差信号出力端６５へ結合する高次モード
としては、ＴＭ０１モード，ＴＥ０１モード等も使用で
きる。偏波変換器６２は、モードカップラ６１からＴＥ
１１モードのビーコン信号Ｓを供給され、この信号Ｓの
偏波面を偏分波器６３の入力偏波面に一致させる。偏分
波器６３は、偏波変換器６２から供給されたビーコン信
号Ｓを受信端６４に和信号ｅΣとして生じ、またモノパ
ルストラッキングアンテナの運用時には、送信端６６に
供給された通信信号を偏波変換器６２に供給する。
【００２３】さらに図１を参照して追尾信号処理回路７
の動作を詳細に説明すると、この回路７は、差信号出力
端６５からの差信号ｅδをそれぞれ受ける位相検波器７
３および７４と、和信号ｅΣを受信端６４から受けこの
信号ｅΣを可変移相させて信号ｅΣ１を生じる可変位相
器７６と、信号ｅΣ１をπ／２ラジアン遅らせて信号ｅ
Σ２を生じる位相器７５とを含む。位相検波器７３は差
信号ｅδと信号ｅΣ１とを比較して比較信号ｅ１を生
じ、位相検波器７４は差信号ｅδと信号ｅΣ２とを比較
して比較信号ｅ２を生じる。これら直交関係にある比較
信号ｅ１およびｅ２の各各は、ローパスフィルタ７１お
よび７２により直流成分のみをそれぞれ検出され、
（２）式および（３）式の誤差電圧ｅｄ(AZ)および誤差
電圧ｅｄ(EL)になる。上述の信号ｅΣ１，ｅΣ２，ｅ１
およびｅ２を（６）式ないし（９）式に示す。
の動作を詳細に説明すると、この回路７は、差信号出力
端６５からの差信号ｅδをそれぞれ受ける位相検波器７
３および７４と、和信号ｅΣを受信端６４から受けこの
信号ｅΣを可変移相させて信号ｅΣ１を生じる可変位相
器７６と、信号ｅΣ１をπ／２ラジアン遅らせて信号ｅ
Σ２を生じる位相器７５とを含む。位相検波器７３は差
信号ｅδと信号ｅΣ１とを比較して比較信号ｅ１を生
じ、位相検波器７４は差信号ｅδと信号ｅΣ２とを比較
して比較信号ｅ２を生じる。これら直交関係にある比較
信号ｅ１およびｅ２の各各は、ローパスフィルタ７１お
よび７２により直流成分のみをそれぞれ検出され、
（２）式および（３）式の誤差電圧ｅｄ(AZ)および誤差
電圧ｅｄ(EL)になる。上述の信号ｅΣ１，ｅΣ２，ｅ１
およびｅ２を（６）式ないし（９）式に示す。
【００２４】 ｅΣ１＝ＫΣ・ｃｏｓ（ωｔ＋γ） …（６） ｅΣ２＝ＫΣ・ｓｉｎ（ωｔ＋γ） …（７） ｅ１＝θ・［ｃｏｓφ＋ｃｏｓ（２ωｔ±２γ±φ）］ …（８） ｅ２＝θ・［ｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２ωｔ±２γ±φ）］ …（９） （４）式および（５）式の誤差電圧ｅｄ(AZ)および誤差
電圧ｅｄ(EL)は、可変位相器７６により位相調整され、
座標系を変換したあとの電圧である。可変位相器７６の
調整はこの校正時にマニュアル操作で行ってよい。
電圧ｅｄ(EL)は、可変位相器７６により位相調整され、
座標系を変換したあとの電圧である。可変位相器７６の
調整はこの校正時にマニュアル操作で行ってよい。
【００２５】上述のとおり、図１の実施例は、設置のた
めの制約条件が多くまた校正精度にも不安のある外部コ
リメーション設備を用いないので、容易かつ迅速に精度
の高いモノパルスアンテナのアンテナ座標軸の校正を行
うことができる。
めの制約条件が多くまた校正精度にも不安のある外部コ
リメーション設備を用いないので、容易かつ迅速に精度
の高いモノパルスアンテナのアンテナ座標軸の校正を行
うことができる。
【００２６】図４は、本発明の第２の実施例を示す図で
あり、（ａ）はブロック図、（ｂ）はプローブアンテナ
５Ａおよび５Ｂの配置図である。
あり、（ａ）はブロック図、（ｂ）はプローブアンテナ
５Ａおよび５Ｂの配置図である。
【００２７】このモノパルストラッキングアンテナの追
尾受信システムは、図１の実施例と同様に、主反射鏡１
と副反射鏡２Ａと一次放射器３とを含むカセグレンアン
テナと、ビーコン発振器４と、追尾信号検出器６と、追
尾信号処理回路７とを備えている。しかし、この追尾受
信システムは、プローブアンテナ５に代えて二つのプロ
ーブアンテナ５Ａおよび５Ｂを、図示するごとく、副反
射鏡２Ａの中心Ｐを通るアンテナ軸の選択された特定点
を基点としてこの基点から垂直（ｙ軸）面内および水平
（ｘ軸）面内の等距離の位置にそれぞれ配置している。
なお、図におけるｘ軸およびｙ軸は、主反射鏡１および
副反射鏡２Ａが仰角０度の場合，つまり校正時におい
て、地面と平行な面および地面と垂直な面にそれぞれ一
致するように設定している。また、ビーコン発振器４か
らのビーコン波Ｓは、切替器８によりプローブアンテナ
５Ａおよび５Ｂに交互に切替えられ、プローブアンテナ
５Ａからはビーコン波Ｓ１，プローブアンテナ５Ｂから
はビーコン波Ｓ２を一次放射器３の方向に放射する。
尾受信システムは、図１の実施例と同様に、主反射鏡１
と副反射鏡２Ａと一次放射器３とを含むカセグレンアン
テナと、ビーコン発振器４と、追尾信号検出器６と、追
尾信号処理回路７とを備えている。しかし、この追尾受
信システムは、プローブアンテナ５に代えて二つのプロ
ーブアンテナ５Ａおよび５Ｂを、図示するごとく、副反
射鏡２Ａの中心Ｐを通るアンテナ軸の選択された特定点
を基点としてこの基点から垂直（ｙ軸）面内および水平
（ｘ軸）面内の等距離の位置にそれぞれ配置している。
なお、図におけるｘ軸およびｙ軸は、主反射鏡１および
副反射鏡２Ａが仰角０度の場合，つまり校正時におい
て、地面と平行な面および地面と垂直な面にそれぞれ一
致するように設定している。また、ビーコン発振器４か
らのビーコン波Ｓは、切替器８によりプローブアンテナ
５Ａおよび５Ｂに交互に切替えられ、プローブアンテナ
５Ａからはビーコン波Ｓ１，プローブアンテナ５Ｂから
はビーコン波Ｓ２を一次放射器３の方向に放射する。
【００２８】上述の通りにプローブアンテナ５Ａおよび
５Ｂを配置すると、プローブアンテナ５Ａからのビーコ
ン波Ｓ１の放射時には、仰角方向の誤差電圧ｅｄ(EL)が
最大値に、方位角方向の誤差電圧ｅｄ(AZ)が零にならな
ければならない。一方、プローブアンテナ５Ｂからのビ
ーコン波Ｓ２の放射では、誤差電圧ｅｄ(EL)が零に、誤
差電圧ｅｄ(AZ)が最大値にならなければならない。これ
らの誤差電圧設定も追尾信号処理回路７内の可変位相器
７６の移相量を調整して和信号ｅΣの伝送系と差信号ｅ
δの伝送系との間の電気長のずれを補正することにより
達成され、アンテナ座標軸の校正がされる。
５Ｂを配置すると、プローブアンテナ５Ａからのビーコ
ン波Ｓ１の放射時には、仰角方向の誤差電圧ｅｄ(EL)が
最大値に、方位角方向の誤差電圧ｅｄ(AZ)が零にならな
ければならない。一方、プローブアンテナ５Ｂからのビ
ーコン波Ｓ２の放射では、誤差電圧ｅｄ(EL)が零に、誤
差電圧ｅｄ(AZ)が最大値にならなければならない。これ
らの誤差電圧設定も追尾信号処理回路７内の可変位相器
７６の移相量を調整して和信号ｅΣの伝送系と差信号ｅ
δの伝送系との間の電気長のずれを補正することにより
達成され、アンテナ座標軸の校正がされる。
【００２９】図４の実施例においては、仰角方向および
方位角方向のアンテナ座標の校正をそれぞれ独立に行う
ことができるので、図１の実施例よりさらに精度を高い
校正を行うことができる。
方位角方向のアンテナ座標の校正をそれぞれ独立に行う
ことができるので、図１の実施例よりさらに精度を高い
校正を行うことができる。
【００３０】なお、ビーコン信号Ｓ１の放射用として、
図１の実施例においては１個のプローブアンテナ５を、
図４の実施例においては２個のプローブアンテナ５Ａお
よび５Ｂをそれぞれ備えているが、これらプローブアン
テナの数量は、実施例に限定されるものではなく、多い
ほどアンテナ座標軸の校正精度をよくできるのは勿論で
ある。
図１の実施例においては１個のプローブアンテナ５を、
図４の実施例においては２個のプローブアンテナ５Ａお
よび５Ｂをそれぞれ備えているが、これらプローブアン
テナの数量は、実施例に限定されるものではなく、多い
ほどアンテナ座標軸の校正精度をよくできるのは勿論で
ある。
【００３１】図５は本発明の第３の実施例のブロック図
である。
である。
【００３２】このモノパルスアンテナの追尾受信システ
ムは、放射器２１と反射鏡２２とを含むパラボラアンテ
ナと、上述した追尾信号検出器６と追尾信号処理回路７
とを備えている。また、この追尾受信システムは、反射
鏡２２上にビーコン発振器４からのビーコン信号Ｓを放
射器２１に向けて放射するプローブアンテナ２３を設け
ている。このプローブアンテナ２３は、図１の実施例の
プローブアンテナ５と同様のアンテナであり、位置もア
ンテナ軸（ｚ軸）に対して放射器２１の基準位置Ｏ１か
ら、ｘ軸に対して角度θ、ｙ軸に対して角度φの位置に
オフセットして置かれる。従って、この実施例も図１の
実施例と同様にアンテナ座標軸の校正を行うことができ
る。
ムは、放射器２１と反射鏡２２とを含むパラボラアンテ
ナと、上述した追尾信号検出器６と追尾信号処理回路７
とを備えている。また、この追尾受信システムは、反射
鏡２２上にビーコン発振器４からのビーコン信号Ｓを放
射器２１に向けて放射するプローブアンテナ２３を設け
ている。このプローブアンテナ２３は、図１の実施例の
プローブアンテナ５と同様のアンテナであり、位置もア
ンテナ軸（ｚ軸）に対して放射器２１の基準位置Ｏ１か
ら、ｘ軸に対して角度θ、ｙ軸に対して角度φの位置に
オフセットして置かれる。従って、この実施例も図１の
実施例と同様にアンテナ座標軸の校正を行うことができ
る。
【００３３】また、この反射鏡２２のアンテナ軸に対し
て垂直軸面上および水平面上に図４の実施例と同様に二
つのプローブアンテナを設けると、図４と同様の動作原
理によりアンテナ座標軸の校正ができるのは明らかであ
る。
て垂直軸面上および水平面上に図４の実施例と同様に二
つのプローブアンテナを設けると、図４と同様の動作原
理によりアンテナ座標軸の校正ができるのは明らかであ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、反射鏡面
上のしかもアンテナ軸から任意にオフセットした点に一
つ以上のプローブアンテナを設け、このプローブアンテ
ナをコリメーションのための放射源とするので、設置条
件に制約の多い外部にコリメーション設備を設けること
なく、迅速・容易にしかも精度よくモノパルストラッキ
ングアンテナのアンテナ座標軸の校正ができるという効
果がある。
上のしかもアンテナ軸から任意にオフセットした点に一
つ以上のプローブアンテナを設け、このプローブアンテ
ナをコリメーションのための放射源とするので、設置条
件に制約の多い外部にコリメーション設備を設けること
なく、迅速・容易にしかも精度よくモノパルストラッキ
ングアンテナのアンテナ座標軸の校正ができるという効
果がある。
【００３５】また本発明は、単反射鏡アンテナにおいて
も運用に困難を来す恐れなく上記校正ができる効果があ
る。
も運用に困難を来す恐れなく上記校正ができる効果があ
る。
【図１】本発明の第１の実施例のブロック図である。
【図２】図１の実施例における一次放射器３への高次モ
ード波の励振原理を示す図であり、（ａ）はＴＥ２１モ
ード波の励振原理、（ｂ）はＴＥ２１モード波の電磁界
分布を示す。
ード波の励振原理を示す図であり、（ａ）はＴＥ２１モ
ード波の励振原理、（ｂ）はＴＥ２１モード波の電磁界
分布を示す。
【図３】図１の実施例における追尾誤差による誤差電圧
の発生原理を説明するための立体座標系を示す図であ
る。
の発生原理を説明するための立体座標系を示す図であ
る。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図であり、（ａ）
はブロック図、（ｂ）はプローブアンテナ５Ａおよび５
Ｂの配置図である。
はブロック図、（ｂ）はプローブアンテナ５Ａおよび５
Ｂの配置図である。
【図５】本発明の第３の実施例のブロック図である。
１ 主反射鏡 ２ 副反射鏡 ３ 一次放射器 ４ ビーコン発振器 ５，５Ａ，５Ｂ，２３ プローブアンテナ ６ 追尾信号検出器 ７ 追尾信号処理回路 ８ 切替器 ２１ 放射器 ２２ 反射鏡 ６１ モードカップラ ６２ 偏波変換器 ６３ 偏分波器 ６４ 受信端 ６５ 差信号出力端 ６６ 送信端 ７１，７２ ローパスフィルタ ７３，７４ 位相検波器 ７５ 位相器 ７６ 可変位相器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｑ 25/02
Claims (6)
- 【請求項１】 追尾信号を受ける反射鏡と前記反射鏡か
ら前記追尾信号を受ける放射器とを含む反射鏡アンテナ
と、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記追尾信号
の基本モード成分を和信号として生じるとともに前記追
尾信号の高次モード成分を差信号として生じる追尾信号
検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記和信号お
よび前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナのアンテ
ナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差および仰角誤差
を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパルストラ
ッキングアンテナにおいて、 前記反射鏡の反射面上に設けられ前記追尾信号と同一周
波数のビーコン波を前記放射器に放射するプローブアン
テナをさらに備えることを特徴とするモノパルストラッ
キングアンテナ。 - 【請求項２】 前記反射鏡が、前記追尾信号を受ける主
反射鏡と、前記主反射鏡から前記追尾信号を受けてこの
追尾信号を前記放射器に反射する副反射鏡とを含み、 前記プローブアンテナが、前記副反射鏡の反射面上に設
けられ、 前記ビーコン波を前記プローブアンテナに供給するビー
コン発振器をさらに備えることを特徴とする請求項１記
載のモノパルストラッキングアンテナ。 - 【請求項３】 前記プローブアンテナが、仰角０度の前
記反射鏡のアンテナ軸の選択された特定点を基点として
この基点から地面に対する垂直軸および水平軸の等距離
の位置にそれぞれ配置されている二つのプローブアンテ
ナを含むことを特徴とする請求項１記載のモノパルスト
ラッキングアンテナ。 - 【請求項４】 前記追尾信号処理手段が、前記ビーコン
波の放射時において、前記放射器に対する前記プローブ
アンテナの方位角および仰角に対応する前記方位角誤差
および前記仰角誤差を検出せしめるように、供給される
前記和信号と前記差信号との相対位相を変化させること
ができる位相調整手段を備えることを特徴とする請求項
１記載のモノパルストラッキングアンテナ。 - 【請求項５】 追尾信号を受ける主反射鏡と前記主反射
鏡から前記追尾信号を受ける副反射鏡と前記副反射鏡か
ら前記追尾信号を受ける放射器とを含む複反射鏡アンテ
ナと、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記追尾信
号の基本モード成分を和信号として生じるとともに前記
追尾信号の高次モード成分を差信号として生じる追尾信
号検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記和信号
および前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナのアン
テナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差よよび仰角誤
差を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパルスト
ラッキングアンテナにおいて、 前記副反射鏡に設けられ前記追尾信号と同一周波数のビ
ーコン波を前記放射器に放射するプローブアンテナと、
前記ビーコン波を前記プローブアンテナに供給するビー
コン発振器とをさらに備えることを特徴とするモノパル
ストラッキングアンテナ。 - 【請求項６】 追尾信号を受ける主反射鏡と前記主反射
鏡から前記追尾信号を受ける副反射鏡と前記副反射鏡か
ら前記追尾信号を受ける放射器とを含む複反射鏡アンテ
ナと、前記放射器から前記追尾信号を受けて前記追尾信
号の基本モード成分を和信号として生じるとともに前記
追尾信号の高次モード成分を差信号として生じる追尾信
号検出手段と、前記追尾信号検出手段からの前記和信号
および前記差信号に応答して前記反射鏡アンテナのアン
テナ軸に対する前記追尾信号の方位角誤差および仰角誤
差を検出する追尾信号処理手段とを備えるモノパルスト
ラッキングアンテナにおいて、仰角０度の 前記反射鏡のアンテナ軸の選択された特定点
を基点としてこの基点から地面に対する垂直軸および水
平軸の等距離の位置にそれぞれ配置されており前記追尾
信号と同一周波数のビーコン波を前記放射器に放射する
二つのプローブアンテナと、前記ビーコン波を前記二つ
のプローブアンテナに切替えて供給するビーコン発振器
とをさらに備えることを特徴とするモノパルストラッキ
ングアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP441093A JPH0783210B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | モノパルストラッキングアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP441093A JPH0783210B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | モノパルストラッキングアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216636A JPH06216636A (ja) | 1994-08-05 |
| JPH0783210B2 true JPH0783210B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=11583547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP441093A Expired - Fee Related JPH0783210B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | モノパルストラッキングアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783210B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5713751B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2015-05-07 | 三菱電機株式会社 | 追尾アンテナ装置の調整方法、及び追尾アンテナ装置 |
| JP6056442B2 (ja) * | 2012-12-11 | 2017-01-11 | 三菱電機株式会社 | 追尾アンテナ装置 |
-
1993
- 1993-01-14 JP JP441093A patent/JPH0783210B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06216636A (ja) | 1994-08-05 |
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