JPS5912201B2

JPS5912201B2 - 人工衛星追跡用アンテナ装置

Info

Publication number: JPS5912201B2
Application number: JP54065081A
Authority: JP
Inventors: ジヨセフ・グラハム・モブリイ; ルロイ・フス・ザ・サ−ド
Original assignee: Scientific Atlanta LLC
Current assignee: Scientific Atlanta LLC
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1984-03-21
Also published as: US4100472A; JPS55692A; JPS54161013A; US4035805A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は船で使用するための人工衛星追跡用アンテナ装
置に関する。

従来、人工衛星追跡用アンテナ装置は大部分が陸上設置
のものであった。

アンテナの受けた信号に応答する自動追跡システムを用
いてアンテナを衛星に向ける制御信号を与えるようにな
っていた。

海上では、船は縦揺れ、横揺れ、旋回（ヨーイング）お
よびこれらの組合わせに出会う。

船搭載の衛星追跡機のアンテナをこのような運動条件の
下に自動的に衛星に向けさせ続けるには、安定化装置を
有し、きびしい海上の環境条件、船の振動、すえ付は場
所の限界にもかかわらず性能を発揮することのできるが
んじょうな構造のアンテナ装置を必要とする。

これらの条件は本発明によって満たされるが、本発明に
よれば、船のマストの頂部に装着するようになった人工
衛星追跡用アンテナ装置は、海上で最適な性能を得るた
めに、マストから上方に延びる柱と、この柱上に設けた
ヨークと、このヨークに支えてあって船の縦揺れ、横揺
れ運動に対して安定化される台と、この台上に装着して
あって方位軸線のまわりに方位回転できかつ方位軸線に
対して直角の仰角軸線を構成しているターンテーブルと
、このターンテーブル上に装着してあって仰角軸線まわ
りに仰角回転できるボックス構造と、側部材と共に前記
ボックス構造の隣合った３つの側壁を構成している反射
器とを包含し、仰角軸線が側部材と交差しており、これ
らの側部材が、仰角軸線を越えて前記反射器から離れる
方向へ延びてネ・りかつ前記ターンテーブルを越えて前
記ボックス構造内に側部材以外例にも囲まれていない開
放区域を構成して前記ボックス構造を少なくとも９０度
にわたって前記仰角軸線まわりに回転させうるようにな
っており、前記側部材間に弓形ビーム構造が設けてあっ
て前記開放区域を妨げることなく前記ボックス構造を補
強している。

好ましく、ボックス構造は、前記両側部材から反射器ま
で延びており仰角軸線と反射器との間に位置した頂、底
の控え部材も有する。

本発明を種々の局面においてより充分に理解してもらう
ために、以下、添付図面を参照しながら説明する。

第１，２図を参照すれば、人工衛星追跡用アンテナ構造
１０が示してあり、とのアンテナ構造は、衛星通信ター
ミナル（たとえば、１９７６年７月２２日出願の米国特
許出願第２３９２４０６１０９号に記載されているもの
）を有する船のマスト１２の頂部に装着しである。

このターミナルは、アンテナをそれぞれ人工衛星の方向
に向き続けるように制御する装置と、人工衛星を経由し
て船舶間通信または船舶陸地間通信を行う送受信装置と
を有する。

アンテナ構造の主な部分は、基礎装置１４と、安定台装
置１６と、アンテナ組立体１８とであり、安定台装置１
６は、第２図に示しである。

基礎装置１４は、円形ベース２２上に配置した円筒管２
０から成る。

鎖線で示すレーダードーム２４がベース２２に取付けて
あってアンテナ構造全体を覆っている。

脚および横棒２６が円筒管２０に溶接してありかつベー
スにボルト止めしてあって円筒管２０をベース上に支え
ている。

ベース２２を貫いているボルトは、適当なブラケットを
介してマスト１２の頂部に固定しである。

チャンネル形態の側部材２８．３０を有するＵ字形のヨ
ーク２７が円筒管２０の上端に固着してあり、これら側
部材２８．３０に支承された軸３２が、安定台装置１６
の横揺れ軸線４０を構成している。

安定台装置１６は、フレーム３４から成り、その両側面
は、軸３２に取付けである（第２図参照）。

安定台３６が、フレーム３４内で軸３８上に枢着しであ
る。

この軸３８は、フレーム３４の側部材に支承されて台３
６に取付けである。

台の縦揺れ軸線４２は、軸３８の軸線である。

横揺れ軸線４０と、縦揺れ軸線４２と方位軸線４４（安
定台の中心を下方へ延びている）とは、互に直角で共通
の点で交差している。

縦揺れおよび横揺れの軸線４０．４２は同じ平面にある
。

ターンテーブル４６が、方位軸線４４のまわりに回転で
きるように台３６上に装置しである。

このターンテーブル４６は、Ｕ字形の部材であって、
下向きのアーム４８．５０を有する。

ターンテーブルの中心には、駆動軸５２が取付けてあり
、この駆動軸５２は、台３６上に装着した軸受シリンダ
５４を貫通している。

軸５２は、シリンダ５４とほぼ同じ直径のシリンダ５６
から延びている。

軸５２は、シリンダ５４の内部にある軸受に回転自在に
装着してあり、どれらの軸受が、ターンテーブル４６を
支えている。

仰角軸線５８は、ターンテーブル４６のアーム４８，５
０から横方向に延びる軸６０．６２の軸線である。

仰角軸線５８は、方位軸線に対して直角であり、横揺れ
軸とほぼ一致するが、そのやや下にある。

「縦揺れ」、「横揺れ」なる用語は、説明を簡略化する
ために確たる根拠もなく用いている。

基礎装置の円筒管、すなわち柱２０とヨーク２６が方位
軸４４のまわりに９０度回転すれば、縦揺れ軸線が横揺
れ軸線となり、あるいはその逆となる。

アンテナ組立体１８は仰角軸線５８のまわりに回転でき
るように軸６０．６２上に装着しである。

アンテナ組立体１８の全体は、軸６０．６２のところで
ターンテーブル４６によって支えられている。

このアンテナ組立体１８は、放物面反射器６６とフィー
ド６８とから成るアンテナ６４を包含する。

反射器６６は、好ましくは、薄いアルミニウムの多孔板
で作ってあり、機械的強度を与えるために巻き込んだ縁
７０を有する。

フィード６８は、反射器７４の後にある二極アンテナ７
２から成る。

このフィードは、三脚台を構成するロッド７６に装着し
である。

フィードの出力部は、ハイブリッド８０に組込んであり
、このハイブリッドは、反射器６６の中央を貫通してい
るケーブル８２に接続しである。

このケーブルは、アンテナ組立体１８に装着したダイプ
レクサ８４に接続しである。

反射器６６は、ボックス構造８６の一端を形成している
。

このボックス構造８６の残余部は、側部材と弓形ビーム
構造９２とから成り、この弓形ビーム構造は、アンテナ
組立体１８の重量を増加させずに機械的強度を与える。

弓形ビーム構造９２は、また、ターンテーブル４６の背
後に空間を形成して、アンテナ組立体１８が仰角におい
て少なくとも９０度回転できるようにしている。

アンテナの軸線は、垂直方向、水平方向のみならず、そ
の間の任意の角度に向けることができる。

ボックス構造８６の片側の上下の側部材９４．９６およ
びその反対側の対応する部分は、反射器６６の後部に取
付けである。

仰角軸線を持った軸６０゜６２は、ボックス構造８６の
側部材の一部を構成しているプレー）１０６，１０８の
ジャーナル部を貫通している。

アンテナ組立体１８は、全体的に、軸６０゜６２０まわ
りに回転できる。

このために、滑車１１０が、軸６０にキー止めなどによ
って固着しである。

仰角サーボモータ１１２として作動する電動機が、プレ
ート１０６上に設置したブラケットプレート１１４上に
装置しである。

仰角サーボモータ１１２の軸が、滑車１１０のまわりに
通したタイミングベルト１１６を駆動する。

滑車１１０、ベルト１１６、モータの駆動滑車には、歯
が設けであるのが好ましい。

仰角サーボモータ１１２は、滑車１１０のまわりに遊星
式に移動する。

その結果、アンテナ組立体１８の全体が、軸６０．６２
のまわりに動くことになる。

プレート１０８上にポテンショメータ１２０（第３図）
が装着してあり、これは、仰角軸線の軸６２に取付けた
軸を有し、このポテンショメータ１２０によって表われ
た抵抗が仰角軸線のまわりのアンテナ６４０回転の関数
となる。

左側部材の三角筋かい１２４を構成する控え（山形部材
でよい）によってボックス構造８６の剛性がさらに大き
くなっている。

これらの控えは、その頂部をブラケットによって反射器
６６の後に連結しである。

これらの筋かい１２４は、山形部材から作っである。

同様の筋かい１２８が右側部・材にも設けである。

三角筋かい１３０，１３２も、ボックス構造８６に設け
である。

第２図に示すように、方位軸５２は、歯付きタイミング
ベルト１３６を駆動する方位サーボモータ１３４によっ
て駆動する。

歯の設けた滑車１３８をベルト１３６が駆動する。

この滑車１３８は、方位軸５２にキー止めしである。

方位モータが、ブラケット上に装着するなどして、台３
６の下側に固着しである。

タイミングベルト１３６つ外周は、その内周と共に、歯
が設けてあって、台３６の下側に同様に装着したポテン
ショメータ１４０（７）軸１３９を駆動するのに用いる
。

方位ポテンショメータ１４０によって与えられる抵抗は
、方位におけるアンテナ６４０角度位置に相当する。

安定台３６ば、フレーム３４の側面１４４に装着した縦
揺れモータ１４２によって方向付けられる（第２図参照
）。

縦揺れ軸３８が、滑車１４６にキー止めしてあって、こ
の滑車は、好ましくは歯付きタイミングベルト１４８を
介して縦揺れモータ１４２によって駆動する。

安定台３６は、フレーム３４と共に、横揺れサーボモー
タ１５０によって横揺れ軸線４０のまわりに回転させら
れる。

この横揺れサーボモータ１５０は、柱２０から上方に延
びるヨークのアーム３０上に装着しである。

横揺れ軸３２にキー止めした滑車１５２をタイミングベ
ルト１５４によって駆動する。

横揺れサーボモータ１５０の軸とベルト１５４と滑車１
５２の周面とにも歯が設けであると好ましい。

安定台３６の動きおよび位置は、縦揺れおよび横揺れの
センサ１５５，１５７によって検出する。

これらのセンサは、１対のレートトランスデユーサ１５
６，１５８から成り、方位軸５２が支承されているシリ
ンダ５４の両側で台３６上に装着しである。

これらのトランスデユーサは、好ましくは、流体式レー
トセンサである。

これらは、台の短時間運動を監視するソリッドステート
装置である。

これらの装置の一方１５６は、横揺れ軸線に平行な流路
な有し、他方の装置１５Ｂは、縦揺れ軸線に平行な流路
な有する。

装置１５６は、したがって、縦揺れ率センサとして作用
し、装置１５８は、横揺れ率センサとして作用する。

適当なものとしては、１９７０年３月１７日に許された
米国特許第３５００６９１号に記載されている形式のも
のがある。

台３６の長時間運動は、台の縁に沿って装着した位置セ
ンサ、すなわちレベルセンサ１６０によって検出する。

これらレベルセンサの一方は、縦揺れ軸線のまわりの局
部ベクトルに対する台３６の角度位置を検出し、他方の
レベルセンサは、横揺れ軸線まわりの局部加速度ベクト
ルに対する台の角度位置を検出する。

これらのレベルセンサは、部分的に流体を満たした管を
包含する装置でもよく、この場合、一方の管は、その軸
線が縦揺れ軸線に平行となっており、他方の管の軸線は
、横揺れ軸線に平行となっている。

流体の両側の隔たった位置に電極が設けである。

流体は、絶縁体として作用して、管内の流体の角度位置
の関数として電極間に表われるキャパシタンスを変える
。

レートセンサ１５６、１５８および位置センサ１６０
の出力は、縦揺れモータ１４２および横揺れモータ１５
０に制御電圧を与えるサーボ制御装置で用いられて台を
安定させ続ける。

アンテナ６４の重量がつりあわされて仰角モータ１１２
の必要トルクを最少限に抑えるのが望ましい。

２つあわせ重量は、たいたし・において、ダイプレクサ
８４と、左側部材８８のプレート１０６に装着した低ノ
イズ増幅器１６２と、右側部材のプレート１０８に装着
したパワー増幅器１６４（第３図）とによって、余分で
不必要な重量をなんら加えることなく与えられる。

必要ならば、つりあわせのために側アームばかりでなく
フレーム３４および安定台３６上に別におもりを設けて
もよい。

アンテナ１０と甲板下に設置した人工衛星通信ターミナ
ルの他の器機との間で電気信号および電力を搬送するケ
ーブル１６６は、アンテナ構造１８を方位、仰角の両方
において所望の角度、たとえば方位回転で２７０度、仰
角移動で９０度にわたって回転させるに充分な余裕を持
っている。

このケーブル１６６は、方位滑車１３８および方位軸５
２の中央開口を通り、次にターンテーブル４６の開口１
７０を通って上方へ延びる多導体ケーブルでよい。

柱２０の下端のところでベースに適当なコネクタを設け
、ケーブルをコネクタから柱２０の中央長手方向通路に
通してもよい。

適自な止めをターンテーブル４６に設けてアンテナ構造
１８の仰角方向移動を制限してもよい。

ターンテーブルと共に回転するシリンダ５６に一端を連
結し、他端を台３６上に装置したシリンダ５４に連結し
たひも１７２が、ターンテーブル４６、したがってアン
テナの方位回転を制限するのに役立つ。

第１図でわかるように、弓形ビーム構造９２が、ターン
テーブル４６のすぐ後に配置しである。

このようにして、ボックス構造８６の背後に大きな空間
があるので、アンテナ６４およびボックス構造８６全体
を完全に９０度仰角方向に動かすことができる。

同時に、この弓形ビーム構造は、ボックス構造およびア
ンテナ装置全体に高度の剛性を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図）土木発明を具体化した人工衛星追跡用アンテナ
装置の斜視図、第２図は第１図に示すアンテナ装置の一
部を構成している安定台およびそれに組合った構造を示
す概略斜視図である。１０・・・アンテナ装置、１２・・・マスト、１６・・
・台、１８・・・アンテナ組立体、２２−・・ベース、
２７・・・ヨーク、２８・・・側部材、３４・・・フレ
ーム。

Claims

【特許請求の範囲】１船のマストの頂上に装備して用いる人工衛星追跡用
アンテナ装置であって、海上で最適な性能を得るために
、前記マスト１２から上方に延びる柱２０と、との柱上
に設けたヨーク２７と、このヨークに支えてあって船の
縦揺れ、横揺れ運動に対して安定化される台３６と、こ
の台上に装着してあって方位軸線４４のまわりに方位回
転できかつこの方位軸線に対して直角の仰角軸線を構成
しているターンテーブル４６と、このターンテーブル上
に装着してあって前記仰角軸線まわりに仰角回転できる
ボックス構造８６と、側部材９４゜９６と共に前記ボッ
クス構造の隣合った３つの側面を構成している反射器６
６とを包含し、前記仰角軸線が前記側部材と交差してお
り、前記側部材が、前記仰角軸線を越えて前記反射器か
ら離れる方向へ延びておりかつ前記ターンテーブルを越
えて前記ボックス構造内に前記側部材以外例にも囲まれ
ていない開放区域を構成して前記ボックス構造を少なく
とも９０度の角度にわたって前記仰角軸線まわりに回転
させうるようになっており、前記側部材間に弓形ビーム
構造９２が設けてあって前記開放区域を妨げることなく
前記ボックス構造を補強していることを特徴とするアン
テナ装置。２前記ボックス構造８６が、前記両側部材９４゜９６
から反射器６６まで延びかつ仰角軸線５８と前記反射器
６６との間に位置した頂、底の控え部材１３０，１３２
を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
アンテナ装置。３前記類、底の控え部材１３０，１３２が、前記反射
器とそれぞれの結合部で角をなしていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載のアンテナ装
置。４前記控え部材１３０，１３２が、前記ボックス構造
８６の頂、底のそれぜれの平面にあることを特徴とする
特許請求の範囲第１乃至３項のいずれかに記載のアンテ
ナ装置。５前記反射器６６が放物面面であり、前記ボックス構
造８６がこの皿の突出面に配置してあり、この突出面が
ボックス構造の１壁面を構成しているととを特徴とする
特許請求の範囲第１乃至４項；のいずれかに記載のア
ンテナ装置。６前記柱２０が、前記マスト１２と同軸に装着しであ
る円筒柱であり、前記ヨーク２７が、隔たった脚２８．
３０を有しかつ前記船がそのまわりに動く前記縦揺れ、
横揺れ軸線４２，４０の一方４０を構成する「Ｕ字形」
部材であり、この一方の軸線が、前記柱の垂直なとき前
記仰角軸線とほぼ同じ平面にあり、前記方位軸線４４も
、前記柱が垂直のときに前記柱の軸線とほぼ一致するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１乃至５項のいずれか
に記載のアンテナ装置。７前記ターンテーブル４６が、前記台３６の上方に位
置した棒であり、軸５２が、前記柱から前記台３６まで
延びていてそこに回転自在に装着されており、この軸の
軸線が、前記方位軸線４４と一致しており、前記ターン
テーブル棒が、前記軸の両側面から横方向へ前記ヨーク
を越えて延びており、下向きの脚４８．５０が前記ター
ンテーブル棒の各端にあり、支承部６０，６２が前記膜
から延びており、前記ボックス構造が、前記支承部に枢
着してあり、この支承部の軸線が前記仰角軸線５８に沿
っていることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
アンテナ装置。