JPH0834383B2 - 衛星自動追尾装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車両や船舶等の移動物体上で衛星放送等
の静止衛星からの電波を受信するためにアンテナが常に
静止衛星を指向するように自動追尾を行なう装置に関す
る。

〔従来の技術〕

車両等の移動物体上で例えば衛星放送受信アンテナを
絶えず放送衛星に指向させるには、固定台に水平回転台
を水平回転可能に支持し、この水平回転台に１基の衛星
放送受信アンテナをその仰角を可変に支持し、固定台上
に水平回転台を回転させる機構及びこれを駆動する方位
調整モータを設け、水平回転台上に衛星放送受信アンテ
ナの仰角を変化させる機構及びこれを駆動する仰角調整
モータを設け、これら双方のモータの回転を制御するこ
とが必要である。そのため、衛星放送受信アンテナの受
信レベルの変化に従って放送衛星と衛星放送受信アンテ
ナとのずれを検出する回路と、このずれを補うように両
モータを制御する回路とが、設けられている。また、こ
れら回路は車両等の内部や固定台等に設置され、これら
回路と衛星放送受信アンテナ及び各モータとを接続する
ために、固定台と水平回転台との間に多数の高周波ケー
ブルや直流または低周波信号用のケーブルを設置してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来の装置では、１基の衛星放送受信アンテナ
の受信レベルに従って衛星放送受信アンテナの方位及び
仰角を変更しているので、方位を変更するのか仰角を変
更するのか決定するための制御系が複雑になるという問
題があった。

また、上記の従来の装置では、水平回転台の回転によ
り、ケーブルの絡みや断線事故が多く、ケーブルが水平
回転台に巻きつくために同一方向に何回転もさせること
ができず、そのためによっても制御系が複雑になるとい
う問題があった。

この発明は、上記の問題を解決することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、水平回転可能に設けられた水平回転台
と、この水平回転台を回転させる方位調整手段と、水平
回転台上に仰角調整可能に設けられたアンテナ構体と、
アンテナ構体の仰角を調整する仰角調整手段とを備えて
いる。

この発明の特徴は、アンテナ構体に、指向方向が主ア
ンテナに対して左右にそれぞれ同一角度ずつ偏っている
１対の方位追尾用補助アンテナと、指向方向が主アンテ
ナに対して上下にそれぞれ同一角度ずつ偏っている１対
の仰角追尾用補助アンテナと、主及び各補助アンテナに
到来した衛星通信信号をそれぞれ中間周波信号に変換す
るコンバータを備え、両仰角追尾用補助アンテナのコン
バータの中間周波信号のレベル比較によって、アンテナ
構体の仰角を決定する仰角決定信号を仰角調整手段に供
給する仰角制御手段と、両方位追尾用補助アンテナのコ
ンバータの中間周波信号のレベル比較によって回転水平
台の回転方向を決定する方位決定信号を方位角調整手段
に供給する方位制御手段とを、設けたことである。

この発明の他の特徴は、仰角及び方位制御手段を水平
回転台に設け、さらに主アンテナのコンバータの中間周
波信号を水平回転台の外部に伝達する高周波回転結合器
を水平回転台に水平回転可能に、方位調整手段へ方位決
定信号を伝達するスリップリングを高周波回転結合器を
囲む位置に高周波回転結合器と同心に水平回転可能に設
けたことである。

この発明のさらに別の特徴は、仰角及び方位制御手段
からの仰角及び方位調整手段への供給前に、アンテナ構
体が設定仰角となるように制御信号を仰角調整手段に供
給する手段と、上記の設定仰角への設定後に主アンテナ
のコンバータの中間周波信号が所定レベル以上になるま
で水平回転台を回転させる制御信号を方位調整手段に供
給する手段とを設けたことである。

〔作用〕

この発明によれば、主アンテナが通信衛星に正対して
いれば、仰角及び方位追尾用補助アンテナの出力レベル
が、それぞれ平衡するので、仰角及び方位調整手段を作
動させる信号は発生しない。

車両等の走行中に、車両等の向きが変わると、双方の
方位追尾用補助アンテナの出力レベルの平衡が破れるの
で、方位決定信号が発生し、方位調整手段を作動させ、
主アンテナを通信衛星に正対させる。

車両等が傾斜地に差しかかるなどして、主アンテナの
仰角が変わると、双方の仰角追尾用補助アンテナの出力
レベルの平衡が破れるので、仰角決定信号が発生し、仰
角調整手段を作動させて、主アンテナを通信衛星に正対
させる。

このような追尾動作に際して、方位及び仰角決定信号
は、水平回転台上の方位及び仰角制御手段によって作ら
れるが、これらは高周波信号ではないので、スリップリ
ングによって伝送でき、高周波回転結合器によって水平
回転台から外部に伝達しなければならないのは、主アン
テナの受信出力をコンバータによって変換した中間周波
信号だけである。従って、高周波回転結合器を取り巻い
て複数のスリップリングを配置することによってケーブ
ルの絡みが起こらなくなる。

上記のような追尾動作を行なうためには、その前提と
して通信衛星に主アンテナを正対させる必要があるが、
これを方位及び仰角制御手段からの方位及び仰角決定信
号に基いて行なおうとすると、長時間かかり、しかも最
悪の場合には長時間かけても正対させることができない
こともある。

そこで、この発明では、この装置の設置位置において
通信衛星に主アンテナを正対させるために必要な仰角は
事前に判明しているので、この仰角（設定仰角）にアン
テナ構体の仰角がなるように仰角調整手段に制御信号を
供給する。その後に、主アンテナのコンバータからの中
間周波信号が所定レベル以上になるまで水平回転台を回
転させるように、方位調整手段に制御信号を供給する。
これによって通信衛星に主アンテナを正対させることが
できる。

〔実施例〕

第１図乃至第９図に第１の実施例を示す。第１図及び
第２図において、１はアンテナ構体で、その表面には第
５図に示すように主アンテナ２と、仰角追尾用補助アン
テナ３及び４と、方位追尾用補助アンテナ５及び６と
が、一部分を図示するようなマイクロストリップライン
平面アンテナ2A、3A、4A、5A及び6Aによって形成されて
いる。

各マイクロストリップラインの伸延方向をＸ、アンテ
ナ平面内でこれに直交する方向をＹ、アンテナ平面に垂
直な方向をＺとするとき、主アンテナ２は、第６図に示
すようにビーム方向OPがXZ平面内でθなる仰角を作るよ
うにされている。これは、アンテナ構体１が水平に近い
姿勢で衛星放送電波を受けられるようにすることによ
り、アンテナ構体を収容するレードームの高さを低くす
るためである。

仰角追尾用補助アンテナ３及び４のビーム方向OQ及び
ORは、第６図に示すように、それぞれθ＋α及びθ−α
の仰角を作っている。また、方位追尾用補助アンテナ５
及び６のビーム方向OS及びOTは、第７図に示すようにYO
P平面内において、OPより左右へβづつ、それぞれ振れ
ている。

第８図において２は主アンテナ２からの主受信レベル
を示し、３及び４は仰角追尾用補助アンテナ３及び４か
らの副受信レベルを示す。これから明らかなように主ア
ンテナ２のビーム方向が静止衛星と正対している場合に
は、両補助アンテナ３、４からの副受信レベルは等しい
が、上下いずれかに仰角がずれている場合には、ずれて
いる側の副受信レベルが大きくなる。また、第９図にお
いて５、６は方位角追尾補助アンテナ５及び６からの副
受信レベルである。これから明らかなように主アンテナ
２のビーム方向が静止衛星と正対している場合には、両
補助アンテナ５、６からの副受信レベルは等しいが、左
右いずれかに方位角がずれている場合には、ずれている
側の副受信レベルが大きくなる。このような受信レベル
の相違を利用して、この実施例では、主アンテナのビー
ム方向を静止衛星に正対させることができる。

上述のような各アンテナの指向方向の調節は、マイク
ロストリップラインの各部の寸法を変化させることによ
って達成でき、ビーム特性は各アンテナのＸ方向及びＹ
方向の寸法を変化させることによって達成できる。な
お、アンテナ構体１上での主アンテナ２及び補助アンテ
ナ３、４、５、６の配置は、例えば第10図または第11図
に示すように、必ずしも第５図に示した通りでなくても
よい。

アンテナ構体１の裏面には、アンテナ２〜６の受信電
波をそれぞれ中間周波数に変換するコンバータ2B〜6Bが
設けられている。そして、アンテナ構体１は水平回転台
11に、Ｙ方向に横たわる仰角回転軸12によって軸止され
る。アンテナ構体１の自由端近傍にラックギャー13が軸
14によって軸止されている。このラックギャー13は、水
平回転台11に取付けた仰角調節モータ15で駆動されるピ
ニオン装置16によって移動させられ、アンテナ構体１の
仰角θを変える。

水平回転台11は、第３図に示すように、垂直な中空回
転軸21と、その内部に位置する中空支柱21Aとによっ
て、固定台22上に支持される。中空回転軸21は周囲に大
径のギャー23を有し、固定台22に取付けた方位調節モー
タ24で駆動されるピニオン25が、ギャー23に噛み合い、
モータ24の回転によって水平回転台11は回転する。中空
回転軸21は周囲にスリップリング26、26・・・・を有
し、これらのスリップリングには、固定台22に設けたブ
ラシ装置27の各ブラシが接触する。そして、中空回転軸
21及び中空支柱21Aの内部には、高周波回転結合器28が
支持構体28Aによって保持されている。

次に、上述の装置の回路を第４図によって説明する。
30は電源で、固定台22上の方位調節モータ24の駆動回路
29に電流を供給するほか、スリップリング26、26を経由
して水平回転台11上の直流インバータ31及び仰角調節モ
ータ15の駆動回路17に電流を供給する。インバータ31は
交換された直流を、水平回転台11上の諸回路に動作電流
として供給すると共に、電流重畳回路32、33、34、35、
36により、それぞれ可撓ケーブル2C、3C、4C、5C、6Cを
経由して、アンテナ構体１のコンバータ2B、3B、4B、5
B、6Bに動作電流を供給する。

主アンテナ２のコンバータ2Bの中間周波信号は、可撓
ケーブル2C、電流重畳回路32、同軸ケーブル2Dを通り、
高周波回転結合器28により固定台22側の同軸ケーブル2E
に伝達され、受像機に付設したBS・CSチューナに供給さ
れる。高周波回転結合器28を用いているので、水平回転
台11が回転しても、同軸ケーブル2D、2Eがからむことは
ない。仰角追尾用補助アンテナ３及び４のコンバータ3B
及び4Bの中間周波信号は、それぞれ可撓ケーブル3C及び
4Cと電流重畳回路33及び34を通り、レベル検出器37及び
38に送られ、ここで到来電波のレベルが検出される。レ
ベル検出器37及び38の出力は、仰角制御回路39に供給さ
れて演算され、検出器37で検出される補助アンテナ３の
受信レベルの方が、検出器38で検出される補助アンテナ
４の受信レベルよりも大きいときは、仰角制御回路39は
駆動回路17に正転信号を送り、仰角調節モータ15を正転
させて、アンテナ構体１の仰角を増大させる。これとは
逆に、検出器38で検出される補助アンテナ４の受信レベ
ルの方が大きいときは、仰角制御回路39は駆動回路17に
逆転信号を送り、仰角調節モータ15を逆転させて、アン
テナ構体１の仰角を小さくさせる。このようにして、双
方の検出器37、38の受信レベルが平衡するように制御が
行われる。

方位角追尾用補助アンテナ５及び６のコンバータ5B及
び6Bの中間周波信号は、それぞれ可撓ケーブル5C及び6C
と電流重畳回路35及び36を通り、レベル検出器40及び41
に送られ、それぞれの到来電波のレベルが検出される。
方位制御回路42は、これらの検出レベルを比較して、補
助アンテナ５の受信レベルの方が大きいときは、方位調
節モータ24を正転させるための正転信号を生じ、補助ア
ンテナ６の受信レベルの方が大きいときは、方位調節モ
ータ24を逆転させるための逆転信号を生ずる。これらの
正転信号及び逆転信号は何れも低周波信号であり、スリ
ップリング26、26を経由して固定台22上の駆動回路29に
送られ、方位調節モータ24を正転または逆転させ、両補
助アンテナ５及び６の受信レベルが平衡するように、ア
ンテナ構体１の方位を調節する。正転信号及び逆転信号
が共に低周波信号であるので、スリップリング26、26を
介して駆動回路29に送ることができ、これらを送るため
のケーブルが不要であり、何度回転してもケーブルがか
らむことはない。

43はマイクロコンピュータで、電波の到来方向とアン
テナ構体１の方向とが全く異なって、主アンテナ２に受
信電波が到来しない場合に、BS・CSチューナの出力によ
って動作し、ソフトウエアによって凡その方向を探し出
し、これに基いて仰角制御回路39または方位制御回路42
に、モータの正転信号または逆転信号を発するための制
御信号を送り込む。

第２の実施例を第12図に示す。この実施例は、この自
動追尾装置の起動時に、通信衛星に主アンテナ２を正対
させる手段を第１の実施例に付加したものである。な
お、第１の実施例と同等部分には同一符号を付して、そ
の説明を省略する。

第１の実施例に対して付加されているのは、次の通り
である。すなわち、仰角制御回路39と駆動回路17との間
に切換器44が設けられ、同様に駆動回路29に接続される
スリップリング26と方位制御回路42との間に切換器46が
設けられている。切換器44は仰角制御回路39からの正
転、逆転信号と、マイクロコンピュータ43からの正転、
逆転信号とのいずれかを駆動回路17に供給する。この切
換器44の切換制御は、マイクロコンピュータ43によって
行なわれる。同様に、切換器46は、方位制御回路42から
の正転、逆転信号とマイクロコンピュータ43からの正
転、逆転信号とのいずれかを駆動回路29に供給する。こ
の切換器46の切換制御もマイクロコンピュータ43によっ
て行なわれる。

さらに、仰角調整モータ15にはアンテナ構体１に所定
角度づつ仰角をあげさせるだけ仰角調整モータ15が回転
するごとにパルスを発生するパルス発生器48が設けられ
ている。また、アンテナ構体１が所定の仰角、例えば０
°の状態にあることを検出するリミットスイッチ50も設
けられている。これらパルス発生器48からのパルス及び
リミットスイッチ50からの信号は、共にマイクロコンピ
ュータ43に供給されている。

この追尾装置を作動させる前に、マイクロコンピュー
タ43に付属している仰角設定スイッチ（図示せず）を操
作して、この追尾装置の設置位置において主アンテナ１
を通信衛星に正対させるために必要な設定仰角（これは
事前に判明している。）を設定する。そして、この追尾
装置を起動すると、マイクロコンピュータ43は切換器44
を介して駆動回路17にアンテナ構体１が水平となるよう
に制御信号を供給する。この供給はリミットスイッチ50
がアンテナ構体１を検出した検出信号を発生するまで行
なわれる。

これに続いて、マイクロコンピュータ43は、切換器44
を介して駆動回路17にアンテナ構体１の仰角を大きくす
る方向の制御信号を供給する。これに従ってアンテナ構
体１の仰角は大きくなると共に、パルス発生器50は所定
角度づつアンテナ構体１の仰角が大きくなるごとにパル
スを発生する。このパルスをマイクロコンピュータ43が
カウントし、そのカウント値が仰角設定スイッチによっ
て設定された設定仰角に一致すると、マイクロコンピュ
ータ43は、駆動回路17への制御信号の供給を停止する。
そして、マイクロコンピュータ43は、切換器46を介して
駆動回路29に制御信号を供給して、水平回転台11を所定
方向、例えば右側方向に回転させる。同時にマイクロコ
ンピュータ43は、BS・CSチューナからの受信レベル信号
も入力し、主アンテナ１が通信衛星に正対したと目され
るレベル以上にBS・CSチューナからの受信レベルがなっ
たとき、駆動回路29への制御信号の供給を停止する。そ
してマイクロコンピュータ43は、切換器44、46を切換え
て、仰角制御回路39、方位制御回路42からの信号が駆動
回路17、29にそれぞれ供給されるようにする。以後、第
１の実施例と同様に動作する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、主アンテナのビーム
方向に対して上下方向にそれぞれ同一角度ずつ偏ったビ
ーム方向を持つ１対の仰角追尾用アンテナと、主アンテ
ナのビーム方向に対して左右方向にそれぞれ同一角度ず
つ偏ったビーム方向を持つ１対の方位追尾用アンテナと
を、主アンテナと共にアンテナ構体に設け、これら追尾
用アンテナの出力レベルに基づいて自動追尾を行うの
で、その制御系の構成が簡略化される。

さらに、この発明によれば、水平回転台から外部へ伝
達される信号のうち高周波信号は、主アンテナのコンバ
ータからの中間周波信号のみであるから、これを１個の
高周波回転結合器によって外部に伝達し、この高周波回
転結合器の周囲に同心的に、かつ水平回転可能に配置し
たスリップリングにより、アンテナ構体の外部にある方
位調整手段に方位信号を伝達するので、支障なく各信号
の授受を行なうことができる。従って、ケーブル類が水
平回転台に絡んだり、断線したりする事故が起こらず、
水平回転台を自由に何回も同一方向に回転させることが
できるので、この点からも制御系を簡略化できる。

また、この発明によれば、起動時に主アンテナを静止
衛星に正対させるために必要な仰角にアンテナ構体を傾
け、さらに水平回転台を回転させて、主アンテナからの
受信レベルが所定レベル以上となる位置で停止させてい
るので、短時間のうちに静止衛星に主アンテナを正対さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の側面図、第２図はそ
の背面図、第３図はその水平回転台の回転軸部分の拡大
断面図、第４図はその電気回路図、第５図はそのアンテ
ナ構体の平面図、第６図はその仰角追尾用補助アンテナ
３及び４の指向方向の説明図、第７図はその方位追尾用
補助アンテナ５及び６の指向方向の説明図、第８図はそ
の仰角追尾用補助アンテナ３及び４の指向特性図、第９
図はその方位追尾用補助アンテナ５及び６の指向特性
図、第10図及び第11図は各アンテナの配置が異なる実施
例を示すアンテナ構体の平面図、第12図はこの発明の第
２の実施例の電気回路図である。 １……アンテナ構体、２……主アンテナ、３及び４……
仰角追尾用補助アンテナ、５及び６……方位追尾用補助
アンテナ、2B〜6B……コンバータ、11……水平回転台、
13……ラックギャー（仰角調整手段の一部）、15……仰
角調節モータ（仰角調整手段の一部）、21……中空回転
軸、21A……中空支柱、22……固定台、23……ギャー
（方位調整手段の一部）、24……方位調節モータ（方位
調整手段の一部）、25……ピニオン（方位調整手段の一
部）、26……スリップリング、27……ブラシ装置、28…
…高周波回転結合器、37〜39……仰角制御手段、40〜42
……方位制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇野 喜裕 兵庫県神戸市兵庫区浜崎通２番15号 デイ エツクスアンテナ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−13103（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−230304（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−185581（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平回転可能に設けられた水平回転台と、 この水平回転台を回転させる方位調整手段と、 上記水平回転台上に仰角調整可能に設けられ、主アンテ
   ナと、ビーム方向が上記主アンテナのビーム方向に対し
   て左右にそれぞれ同一角度ずつ偏っている１対の方位追
   尾用補助アンテナと、ビーム方向が上記主アンテナのビ
   ーム方向に対して上下にそれぞれ同一角度ずつ偏ってい
   る１対の仰角追尾用補助アンテナと、上記主アンテナ及
   び上記各補助アンテナに到来した衛星からの信号をそれ
   ぞれ中間周波信号に変換するコンバータとを、有するア
   ンテナ構体と、 このアンテナ構体の仰角を調整する仰角調整手段と、 上記両仰角追尾用補助アンテナのコンバータが生じる中
   間周波信号のレベルの比較によって上記アンテナ構体の
   仰角を決定する仰角決定信号を上記仰角調整手段に供給
   する仰角制御手段と、 上記両方位追尾用補助アンテナのコンバータが生ずる中
   間周波信号のレベルの比較によって上記水平回転台の回
   転方向を決定する方位決定信号を上記方位調整手段に供
   給する方位制御手段とを、 具備する衛星自動追尾装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の衛星自動追尾装置におい
   て、仰角制御手段及び方位制御手段を、上記水平回転台
   に設け、上記主アンテナのコンバータが生ずる中間周波
   信号を上記水平回転台の外部に伝達する高周波回転結合
   器を上記水平回転台に水平回転可能に設け、上記方位調
   整手段へ低周波信号である上記方位決定信号を伝達する
   スリップリングを上記高周波回転結合器を囲む位置に上
   記高周波回転結合器と同心にかつ水平回転可能に設けて
   なる衛星自動追尾装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の衛星自動追尾装置
   において、上記仰角制御手段及び方位制御手段からの仰
   角決定信号及び方位決定信号の上記仰角調整手段及び方
   位調整手段への供給前に、上記アンテナ構体が設定仰角
   となるように制御信号を上記仰角調整手段に供給する手
   段と、上記設定仰角への設定後に上記主アンテナのコン
   バータが生ずる中間周波信号が所定レベル以上になるま
   で上記水平回転台を回転させる制御信号を上記方位調整
   手段に供給する手段とを、設けてなる衛星自動追尾装
   置。