JPS62190902A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアンテナ装置に関し、一層詳細には、衛星通信
等に用いる指向性アンテナを船舶、航空機等の動揺を伴
う移動体に載置したアンテナ装置において、前記移動体
に対して傾動可能に構成される水平安定台上に前記指向
性アンテナを支持し、前記水平安定台の傾動量を検出し
て当該アンテナ装置の重心位置を移動制御することによ
り前記移動体の動揺等の外乱による指向性アンテナの変
動を効果的に補償することを可能としたアンテナ装置に
関する。

人工衛星を媒体として地球上の無線局間で交信を行う衛
星通信は他の通信方式に比べ安定で高品質な通信が可能
であると共に、船舶、航空機等のような移動体での通信
も容易であるため、近年、広範に用いられる傾向にある
。

ところで、地球上の無線局には信号の送受信のため指向
性アンテナが設置されるが、この指向性アンテナは通信
衛星に常時指向させるようにその方向を制御しておく必
要がある。そのため、船舶等の移動体に載置されたアン
テナ装置には指向性アンテナを通信衛星に追尾させる追
尾機構が備えられると共に、前記移動体のローリングあ
るいはピッチング等による動揺を補償し、前記指向性ア
ンテナを水平状態に維持するための動揺補償機構が併設
されている。ここで追尾機構としては、例えば、単一パ
ルスの電波を用いて方位誤差を検出し、その方位を補正
して通信衛星を追尾するモノパルス方式が知られている
。

一方、動揺補償機構としては、例えば、互いに直交する
二輪の回りに回転可能に構成された支持機構に水平安定
台を介して前記指向性アンテナを設置し、フライホイー
ルの回転によるジャイロ効果および物理振子の制振作用
によって水平安定台の傾動を補償する方法が知られてい
る。

ここで、前記支持機構における回転軸の摩擦力には移動
体の動揺や各種振動等によって水平安定台に摩擦トルク
を発生させる。この摩擦トルクはフライホイールのジャ
イロ効果により水平安定台にプリセツションを引き起こ
すように作用する。この場合、前記水平安定台のプリセ
ツションは物理振子の制振作用によって抑制され、この
結果、水平安定台は水平状態に復帰することとなる。

然しなから、このようなフライホイールと物理振子との
組み合わせによる動揺補償方式では、外乱を受けた水平
安定台が水平状態に復帰するまで螺旋状に運動するため
、前記水平安定台が安定するのに長時間を要するという
欠点が露呈している。また、水平安定台を支持する支持
機構の摩擦力や地球の自転に基因するコリオリカ、ある
いは移動体の移動時に発生する加速度等に　　　　　□
より水平安定台が一方向に傾動したり、その動揺周期が
複雑となるような場合には、物理振子の重力加速度のみ
によって水平安定台を水平状態に維持することは不可能
となる。

本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、動揺する移動体上に！！置されたアンテナ装置
において、水平状態を維持し得る水平安定台上に指向性
アンテナを設置し、前記移動体からの外乱による前記水
平安定台の傾動量を検出し前記傾動量に基づいて重心位
置を移動制御することにより前記水平安定台を水平状態
に迅速に復帰せしめ、前記指向性アンテナの送受信方向
を高精度に維持することの可能なアンテナ装置を提供す
ることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は指向性アンテナ
を有し船舶等の動揺する移動体に載置されるアンテナ装
置において、前記指向性アンテナを支持する水平安定台
と、前記水平安定台を前記移動体に対して傾動可能に支
持する支持機構と、外乱による前記水平安定台の傾動を
抑制するフライホイール機構と、外乱による前記水平安
定台の傾動を検出する傾斜検出手段と、当該傾動量に基
づき重心位置を移動制御する重心位置制御機構とを具備
することを特徴とする。

次に、本発明に係るアンテナ装置について好適な実施例
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する
。

第１図および第２図において、参照符号ＩＯは本発明に
係るアンテナ装置の本体部を示し、この本体部１０は船
舶等の動揺を伴う移動体に！！２置されるものである。

ここで本体部１０は送受信面を通信衛星に常時指向させ
る指向性アンテナ１２と、水平状態を維持する水平安定
台１４と、前記水平安定台１４を水平面内のＸ軸および
Ｙ軸の回りに回動可能な状態で支持するアンテナ支持機
構１６と、前記水平安定台１４の外乱による傾動を抑制
するフライホイール機構１８と、本体部ＩＯの重心位置
を制御する重心位置制御機構２０とから基本的に構成さ
れる。

そこで、船舶等の移動体に固定された基台２２上には支
柱２４の下端部が固定され、この支柱２４の上端部には
アンテナ支持機構１６が配設される。

アンテナ支持機構１６は、第３図に示すように、支柱２
４の上端部に固着される略コ字状の第１の支持枠２６と
、前記第１支持枠２６にロール軸２８を介してＹ軸の回
りに回動可能に支持される第２の支持枠３０と、前記第
２支持枠３０にピッチ軸３２を介してＸ軸の回りに回動
可能に支持される連結台３４とから構成される。そして
、連結台３４にはＺ軸方向に指向する方位軸３６の下端
部が取着され、この方位軸３６に水平安定台１４が回転
可能に嵌着する。従って、前記水平安定台１４はＸ軸、
Ｙ軸およびＺ軸の回りに回動可能な状態でアンテナ支持
機構１６に支持される。

水平安定台１４の上面部には指向性アンテナ１２の方位
角を制御するための方位角制御用モータ３８が取着され
、この方位角制御用モータ３８の回転軸４０にはプーリ
４２が軸着される。また、水平安定台１４の上面部に突
出する前記方位軸３６の上端部にはプーリ４４が軸着さ
れ、このプーリ４４と前記プーリ４２とがベルト４６に
よって連結される。

従って、水平安定台１４は方位角制御用モータ３８の駆
動作用下に方位軸３６の回りに回動可能に構成される。

一方、水平安定台１４の両側部には水平方向に延在する
仰角軸４８ａ、４８ｂの一端部が固着される。これらの
仰角軸４８ａ、４８ｂは放物面を有し通信衛星に指向す
る指向性アンテナ１２に連結された支持板５０ａ、５０
ｂに回動可能に嵌合する。

なお、支持板５０ａより突出する仰角軸４８ａの他端部
にはプーリ５４が取着され、また、支持板５０ａには仰
角制御用モータ５６が取着されその回転軸５８にプーリ
６０が軸着される。そして、このプーリ６０と前記仰角
軸４８ａに取着されたブー１Ｊ５４とはベルト６２によ
って連結される。従って、支持板５０ａ、５０ｂに連結
された指向性アンテナ１２は仰角制御用モータ５６の駆
動作用下に仰角軸４８ａ、４８ｂの回りに回動可能に構
成される。

支持板５０ａより突出した仰角軸４８ａの端部にはブー
ＩＪ５４を介して取付板６４が装着され、この取付板６
４にはフライホイール回転用モータ６６が取着される。

前記フライホイール回転用モータ６６の回転輪６８はＺ
軸に沿って鉛直下方向に延在し、その下端部にフライホ
イール７０が連結される。ここで、フライホイール７０
は前記フライホイール回転用モータ６６によって常時高
速で回転駆動されており、そのジ中イロ効果によって前
記水平安定台１４の傾動を抑制している。

一方、支持板５０ｂより突出する仰角軸４８ｂの端部に
は重心位置制御機構２０が装着される。この重心位置制
御機構２０を構成するケーシング７２の上面部には、水
平安定台１４のＸ軸の回りの傾斜角を検出する第１傾斜
検出手段７４と、前記水平安定台１４のＹ軸の回りの傾
斜角を検出する第２傾斜検出手段７６が夫々配設される
。ここで、第１および第２傾斜検出手段７４．７６は、
例えば、電解液の平衡位置からのずれ量を電気的に検出
しその傾斜角を計測するレベルセンサ、あるいは、後述
するように、マグネットからなる振子の磁気抵抗素子に
対する平衡位置からのずれ量を電気的に検出しその傾斜
角を計測する振子式傾斜計等を用いると好適である。

重心位置制御機構２０のケーシング７２内には、第４図
に示すように、夫々Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って第
１の重心制御部７８および第２の重心制御部８０が配設
される。これらの第１および第２重心制御部７８．８０
は夫々同一構成よりなり、第５図に示すように、筺体８
２ａ、８２ｂの一端部にステップモータ８４ａ、８４ｂ
が取着され・このステップモータ３４ａ、８４ｂの回転
軸８６ａ、８６ｂにはブー’Ｊ８８ａ、８８ｂが軸着さ
れる。一方、筺体８２ａ、８２ｂ内の他端部側には支軸
９０ａ、９０ｂが回転可能に軸着され、この支軸９０ａ
、９０ｂの中間部にはプーリ９２ａ、９２ｂが軸着され
る。そして、このプーリ９２ａ、９２ｂと前記プーリ８
８ａ。

８８ｂとはベル）９４ａ、９４ｂによって連結される。

なお、ベルト９４ａ、９４ｂには重錘ＭＸ　、Ｍｖが取
着され、前記ステップモータ８４ａ、８４ｂの駆動作用
下にＸ軸およびＹ軸に沿って移動可能に構成される。ま
た、筺体８２ａ、８２ｂ内にはポテンショメータ９６ａ
、９６ｂが配設され、このポテンショメータ９６ａ、９
６ｂの回転軸９８ａ、９８ｂにはギヤ１００ａ、　ＬＯ
Ｏｂが軸着される。そして、このギヤ１００ａ、１００
ｂには支軸９０ａ、９０ｂに軸着されたギヤ１０２ａ、
１０２ｂが噛合する。従って、前記ポテンショメータ９
６ａ、　９６ｂはステップモータ８４ａ１８４ｂの駆動
作用下に夫々Ｘ軸およびＹ軸に沿って移動する重錘ＭＸ
　、Ｍｖの平衡位置からの変位量を検出可能に構成され
ている。

次に、以上のように構成されたアンテナ装置の姿勢制御
系につき説明する。

第６図は本発明に係るアンテナ装置の姿勢制御系のブロ
ック図であり、この制御系は指向性アンテナ１２の仰角
を仰角指令値αに基づき制御する仰角制御部１０４と、
アンテナ装置が載置された移動体の動揺等による水平安
定台の傾動を補償しその水平状態を維持する動揺補償部
１０６と、前記指向性アンテナの方位角を方位角指令値
φに基づき制御する方位角制御部１０Ｂとから基本的に
構成される。

仰角制御部１０４は指向性アンテナ１２を支持板５Ｑａ
、５０ｂを介し仰角軸４８ａ、４８ｂの回りに回動させ
る仰角制御用モータ５６と、仰角指令値αに基づき前記
仰角制御用モータ５６を回動する制御回路１）０と、前
記仰角制御用モータ５６の回動量を検出しその回動量に
応じた信号を前記制御回路１）０にフィードバックさせ
るポテンショメータ１）２とから構成される。

また、方位角制御部１０８は指向性アンテナ１２を方位
軸３６の回りに回動させる方位角制御用モータ３８と、
方位角指令値φに基づき前記方位角制御用モータ３８を
回動する制御回路１）４と、前記方位角制御用モータ３
８の回動量を検出しその回動量に応じた信号を前記制御
回路１）４にフィードバックさせるポテンショメータ１
）６とから構成される。

ここで、制御回路１）０．１）４は、例えば、第７図に
示すように構成される。すなわち、制御回路１）０およ
び１）４は仰角指令値αおよび方位角指令値φに基づき
指令信号を出力する演算回路１）８と、前記指令信号を
アナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１２０および
１２２と、前記アナログ信号に応じて仰角制御用モータ
５６および方位角制御用モータ３８を駆動するサーボ増
幅器１２４および１２６とを含む。この場合、仰角制御
用モータ５６の回動量はプーリ５４．６０で構成される
減速器１２８を介しポテンショメータ１）２によって検
出され、その検出信号はバッファ増幅器１３０およびＡ
／Ｄコンバータ１３２を介して、前記演算回路１）８に
仰角検出信号αａとしてフィードバックするように構成
される。同様に、方位角制御用モータ３８の回動角はブ
ー１Ｊ４２．４４で構成される減速器１３４を介しポテ
ンショメータ１）６により検出され、その検出信号はバ
ッファ増幅器１３６およびＡ／Ｄコンバータ１３８を介
して前記演算回路１）８に方位角検出信号φａとしてフ
ィードバックするように構成される。

なお、前記演算回路１）Ｂは、例えば、第８図に示すマ
イクロプロセッサより構成しておくと好適である。すな
わち、演算回路１）Ｂは仰角指令値α、仰角検出信号α
ａおよび方位角指令値φ、方位角検出信号φａが供給さ
れる入力ポート１４０と、所定の演算プログラムを格納
するＲＯＭ１４４と、前記仰角指令値αおよび前記方位
角指令値φのデータを格納するＲＡＭ１４６と、ＲＯＭ
１４４に格納された前記演算プログラムに応じて入出力
制御および演算を行うＣＰＵ１４Ｂと、その演算結果を
Ｄ／Ａコンバータ１２０．１２２に供給する出力ポート
１４９とを含む。ここで、ＣＰＵ１４Ｂにおいては、Ａ
／Ｄコンバータ１３２．１３８からのフィードバック信
号αａ、φａと仰角指令値α、方位角指令値φとの偏差
を演算し、その偏差に関連した仰角制御信号αｅおよび
方位角制御信号φｅを出カポー目４９に出力する。

一方、第６図において、動揺補償部１０６はジャイロ効
果によって水平安定台１４の傾動を抑制するフライホイ
ール機構１８と、移動体の動揺等によって生じる前記水
平安定台１４の傾動を補償する重心位置制御機構２０と
から構成される。前記重心位置制御機構２０は水平安定
台１４の傾斜角を検出する第１および第２傾斜検出手段
７４．７６と、前記第１および第２傾斜検出手段７４．
７６によって検出された傾斜角に応じて重錘ＭＸ、　Ｍ
Ｙの位置を変位させるステップモータ８４ａ、８４ｂと
、前記ステップモータ８４ａ、８４ｂを駆動制御する制
御回路１５４と、重錘Ｍ、、ＭＶの平衡位置からのずれ
量を検出し前記制御回路１５４にフィードバックするポ
テンショメータ９５ａ、９６ｂとから構成される。

ここで、前記制御回路１５４は第９図のように構成され
る。すなわち、制御回路１５４は第１および第２傾斜検
出手段７４．７６よりＡ／Ｄコンバータ１５６．１５Ｂ
を介して供給される水平安定台１４の傾斜角信号θ舅、
θＶを演算処理する演算回路１６０と、前記演算回路１
６０により演算処理されたデータに基づきステップモー
タ８４ａ、　８４ｂを駆動するステップモータ駆動回路
１６２．１６４とを含む。この場合、ステップモータ８
４ａによって変位された重錘ＭＸの平衡位置からの変位
量Ｘはギヤ１００ａ、１０２ａからなる減速器１６３を
介しポテンショメータ９６ａによって検出され、その検
出信号はバッファ増幅器１６６およびＡ／Ｄコンバータ
１６８を介して前記演算回路１６０にフィードバックさ
れる。同様に、ステップモータ８４ｂによって変位され
た重錘ＭＹの平衡位置からの変位１ｙはギヤ１００ｂ、
１０２ｂからなる減速器１６５を介してポテンショメー
タ９６ｂによって検出され、その検出信号はバッファ増
幅器１７０およびＡ／Ｄコンバータ１７２を介して演算
回路１６０にフィードバックされる。

この場合、演算回路１６０は、前述した制御回路１）０
．１）４を構成する演算回路１）８と同様に、第８図に
示すマイクロプロセッサにより構成しておくと好適であ
る。すなわち、第８図において、入力ポート１４０には
第１および第２傾斜検出手段７４．７６からの傾斜角信
号θ８、θ、が供給されると共に、Ａ／Ｄコンバータ１
６Ｂ　、１７２からの変位信号ｘ、ｙが供給される。一
方、ＣＰＵ１４Ｂにおいては、傾斜角信号θ８、θ７と
変位信号ｘ、ｙとが所定の関係のもとに演算処理され、
その演算結果が出力ポート１４９に出力される。

なお、第１および第２ｉ＃４斜検出手段７４．７６は、
例えば、重力方向に指向して吊下されたマグネッ）１７
４．１７６と磁気抵抗素子を含むホイートストンブリッ
ジ１７Ｂ、１８０との組み合わせにより構成される。す
なわち、ホイートストンブリッジ１７８．１８０は隣接
する二辺の抵抗素子ＲＸ％Ｒｖが磁気抵抗素子よりなり
、これらの抵抗素子Ｒ，，ＲＶと他の二辺の抵抗素子Ｒ
，、Ｒ。

との間には差動増幅器１Ｂ２．１８４の入力端子が接続
される。ここで、マグネット１７４．１７６が磁気抵抗
素子Ｒｘ　、Ｒｖの接続点に位置する時、すなわち、第
１および第２傾斜検出手段７４．７６がＹ軸およびＹ軸
に対して傾斜していない場合、前記磁気抵抗素子ＲＸ　
、Ｒｖの抵抗値が等しくなるように設定しておく。また
、他の二つの抵抗素子Ｒ＋、Ｒｚは等しく設定しである
。そして、前記差動増幅器１８２．１８４の出力端子は
Ａ／Ｄコンバータ１５６．１５Ｂに接続しておく。

本発明に係るアンテナ装置は基本的には、以上のように
構成されるものであり、次にその作用並びに効果につい
て説明する。

先ず、指向性アンテナ１２を通信衛星に指向させるため
、その仰角制御および方位角制御につき説明する。

指向性アンテナ１２の仰角制御は第６図に示す仰角制御
部１０４において行われる。すなわち、制御回路１）０
には水平面に対する通信衛星の仰角が仰角指令値αとし
て入力される。この場合、制御回路１）０は、第７図お
よび第８図に示すように構成されている。そこで、演算
回路１）Ｂの入力ポート１４０を介してＣＰＵ１４Ｂに
入力した仰角指令値αはＲＡＭ１４６に一旦格納される
。

そして、前記ＲＡＭ１４６に格納された仰角指令値αは
ＲＯＭ１４４に格納されたプログラムに基づきＣＰＵ１
４８において演算処理され、仰角制御信号αｅとしてＤ
／Ａコンバータ１２０に出力される。Ｄ／Ａコンバータ
１２０は前記仰角制御信号αｅをアナログ信号に変換し
た後、サーボ増幅器１２４に出力し、前記サーボ増幅器
１２４は仰角制御信号αｅに基づき仰角制御用モータ５
６を所定量回動する。この場合、仰角制御用モータ５６
はベルト６２を介して減速器１２８を構成するプーリ５
４を回動させるように作用する。ここで、プーリ５４は
仰角軸４８ａに軸着されている。そのため、仰角制御用
モータ５６は回転軸５８の回動によって仰角軸４８ａを
中心として回動するに至る。

この結果、指向性アンテナ１２は支持板５０ａ、５０ｂ
を介して仰角指令値αに応じた角度だけ回動される。

なお、仰角軸４８ａ、４８ｂに対する指向性アンテナ１
２の回動角度はポテンショメータ１）２によって検出さ
れ、その検出信号はバッファ増幅器１３０を介してＡ／
Ｄコンバータ１３２に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１
３２は前記検出信号をデジタル変換し、仰角検出信号α
ａとして演算回路１）８にフィードバックする。演算回
路１）８のＣＰＵ１４ＢはＲＡＭ１４６に格納されてい
る仰角指令値αと前記仰角検出信号αａとの差を演算し
、仰角制御信号αｅとして再び出力ボート１４９を介し
てＤ／Ａコンバータ１２２に出力する。そして、サーボ
増幅器１２４は前記仰角制御信号αｅに基づき仰角制御
用モータ５６を駆動し、指向性アンテナ１２の仰角を調
整する。このように、指向性アンテナ１２の仰角はサー
ボ機構によって仰角指令値αに設定される。

一方、指向性アンテナ１２の通信衛星に対する方位角は
方位角制御部１０８において制御される。

すなわち、制御回路１）４に入力された方位角指令値φ
は仰角制御時の場合と同様に演算回路１）８を介し方位
角制御信号φｅとしてＤ／Ａコンバータ１２２に出力さ
れる。Ｄ／Ａコンバータ１２２は前記方位角制御信号φ
ｅをアナログ変換した後、サーボ増幅器１２６に出力し
、サーボ増幅器１２６は水平安定台１４に装着された方
位角制御用モータ３８を駆動する。この場合、方位角制
御用モータ３８はベルト４６を介して減速器１３４を構
成するプーリ４４を回動させるように作用する。

ここで、プーリ４４は水平安定台１４に嵌着された方位
軸３６に軸着されている。そのため、水平安定台１４は
方位角制御用モータ３８の回動動作によって方位軸３６
を中心として回動するに至る。この結果、指向性アンテ
ナ１２は本位角指令値φに応じた角度だけ回動される。

なお、指向性アンテナ１２の回動角度はポテンショメー
タ１）６によって検出され、その検出信号はバッファ増
幅器１３６を介してＡ／Ｄコンバータ１３８に入力され
る。Ａ／Ｄコンバータ１３８は前記検出信号をデジタル
変換し、方位角検出信号φａとして演算回路１）８にフ
ィードバックする。演算回路１）８のＣＰＵ１４ＢはＲ
ＡＭ１４６に格納されている方位角指令値φと前記方位
角検出信号φａとの差を演算し、方位角制御信号φｅと
して再び出力ボート１４９を介しＤ／Ａコンバータ１２
２に出力する。そして、Ｄ／Ａコンバータ１２２によっ
てアナログ変換された方位角制御信号φｅはサーボ増幅
器１２６により方位角制御用モータ３８を駆動し、指向
性アンテナ１２の方位角を調整する。このように、指向
性アンテナ１２の方位角はサーボ機構によって方位角指
令値φに設定される。

以上のようにして指向性アンテナ１２はその仰角および
方位角が所定の値に設定され、通信衛星に正しく指向さ
れることとなる。

次に、動揺補償部１０６による水平安定台１４の姿勢制
御動作につき説明する。

水平安定台１４は第３図に示すアンテナ支持機構１６に
よってＹ軸およびＹ軸の回りに回動可能な状態で支持さ
れている。そして、この水平安定台１４には仰角軸４８
ａを介してフライホイール機構１８が連結されている。

ここで、フライホイール機構１８はフライホイール回転
用モータ６６によって常時高速で回転するフライホイー
ル７０を有し、このフライホイール７０の回転輪６８は
そのスピンベクトルが水平安定台１４の水平面と直交す
るように設定されている。従って、水平安定台１４はフ
ライホイール７０のジャイロ効果によって水平面に対す
る傾動が抑制される。

ここで、本発明に係るアンテナ装置はその本体部１０が
船舶等の動揺を伴う移動体上に載置されている。そこで
、前記移動体がローリングあるいはピッチング等によっ
て動揺している場合を想定する。この場合、前記水平安
定台１４にはアンテナ支持機構１６を構成するロール軸
２８と第１支持枠２６との間の摩擦力およびピッチ軸３
２と第２支持枠３０との間の摩擦力によって摩擦トルク
が付与される。従って、移動体が動揺すると、水平安定
台１４はフライホイール７０の回転によるジャイロ効果
によってＺ軸を中心としてプリセツションを行うことと
なる。このプリセツシヨンの角速度Ωはアンテナ支持機
構１６に発注する摩擦トルクをＴとし、フライホイール
７ｏの角運動量をＨとした場合、近似的に、 Ω嬌□　　　　　　　　・・・（１） と表される。ここで、フライホイール７０の角運動ｉＨ
が十分大きければ、プリセツションの角速度Ωは小さく
なる。フライホイール７０によるジャイロ効果は外乱に
よる摩擦トルクＴの減少に伴って水平安定台１４を第１
θ図に示す曲線Ｉに沿って水平状態へと螺旋状に復帰さ
せるように作用する。

一方、水平安定台１４には仰角軸４８ｂを介して重心位
置制御機構２０が装着されている。そこで、水平安定台
１４が移動体の動揺に伴って傾動した時、重心位置制御
機構２０に配設された第１および第２傾斜検出手段７４
．７６がその傾斜量を検出する。

すなわち、第９図において、水平安定台１４がＹ軸を中
心として傾動した時、第１傾斜検出手段７４を構成する
マグネット１７４は磁気抵抗素子ＲＸ、ＲＶの接続点か
ら変位し、前記磁気抵抗素子Ｒｘ、Ｒ，の抵抗値が変動
する。従って、ホイートストンブリッジ１７８は平衡状
態より変位し、差動増幅器１８２に水平安定台１４のＸ
軸回りの傾斜角に応じた傾斜角信号θ８を出力する。

この傾斜角信号θ８はＡ／Ｄコンバータ１５６によって
デジタル信号に変換された後、制御回路１５４の演算回
路１６０に入力される。そして、演算回路１６０は前記
傾斜角信号θ８に応じた制御信号をステップモータ駆動
回路１６２に出力し、このステップモータ駆動回路１６
２により第１）心制御部７８を構成するステップモータ
８４ａが駆動される。

ここで、第１重心制御部７８は、第４図および第５図に
示すように、ステップモータ８４ａによってＹ軸に沿っ
て移動する重錘Ｍ、を有しており、この重ｉｉＭつの移
動によって水平安定台１４のＸ軸の回りの傾動動作が補
償される。なお、前記重錘Ｍ×の平衡位置からの変位量
Ｘは減速器を構成するギヤ１ｏｏａ、１０２ａを介して
ポテンショメータ９６ａによって検出され、その検出信
号はバッファ増幅器１６６を介してＡ／Ｄコンバータ１
６８に人力される。Ａ／Ｄコンバータ１６８は前記検出
信号をデジタル変換し、重錘Ｍｘの平衡位置からの変位
信号Ｘとして演算回路１６０にフィードバックする。演
算回路１６０はこの変位信号Ｘに基づき前記第１傾斜検
出手段７４からの傾斜角信号θ８がＯとなるように再び
ステップモータ駆動回路１６２に所定の制御信号を出力
し、ステップモータ８４を駆動制御する。

同様に、第２傾斜検出手段７６は水平安定台１４のＹ軸
を中心とした傾斜角を検出する。すなわち、マグネッ目
７６の変位によってホイートストンブリッジ１８０より
出力される信号は差動増幅器１８４を介して傾斜信号θ
７としてＡ／Ｄコンバータ１５８に入力される。Ａ／Ｄ
コンバータ１５８に人力した前記傾斜信号θ、はデジタ
ル変換された後、制御回路１５４の演算回路１６０に入
力する。そして、演算回路１６０は前記傾斜信号θ、に
応じた制御信号をステップモータ駆動回路１６４に出力
し、このステップモータ駆動回路１６４により第２重心
制御部８０のステップモータ８４ｂが駆動される。この
場合、ステップモータ８４ｂはベルト９４ｂを介して重
錘ＭｙをＹ軸に沿って変位させる。この重錘Ｍｖの移動
によって水平安定台１４のＹ軸の回りの傾動動作が補償
される。なお、重錘Ｍｖの平衡位置からの変位量ｙは減
速器１６５を構成するギヤ１０Ｑｂ、　１０２ｂを介し
てポテンショメータ９６ｂによって検出され、その検出
信号はバッファ増幅器１７０を介してＡ／Ｄコンバータ
１７２に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１７２は前記検
出信号をデジタル変換し、重錘Ｍｖの平衡位置からの変
位信号ｙとして演算回路１６０にフィードバックする。

演算回路１６０はこの変位信号ｙに基づき前記第２傾斜
検出手段７６からの傾斜信号θ７が０となるように再び
ステップモータ駆動回路１６４に制？ｌｊｔ号を出力し
、ステップモータ８４ｂを駆動制御する。

以上のようにして、水平安定台１４は重心位置制御機構
２０における重錘ＭＸ、Ｍ、を移動動作させることによ
り強制的に水平状態に復帰される。この場合、水平安定
台１４は、第１０図に示すように、螺旋状にプリセツシ
ョンすることなく曲線■に沿って略直線的に水平状態に
復帰される。従って、移動体からの外乱によって生じた
水平安定台１４の動揺は迅速に補償されることになる。

なお、重錘ＭＸ　、Ｍｙの位置移動によるフィードバッ
ク制御は、好適には、−次遅れ系によって与えられる。

すなわち、第１）図に示すように、重錘ＭＸ　、Ｍｙの
平衡位置Ｏからの変位を夫々ｘ、ｙとし、第１および第
２傾斜検出手段７４．７６からの傾斜信号をθ８、θ、
とした場合、変位ｘ、ｙの変数Ｓに対するラプラス変換
、Ｘ　（ｓ）　、Ｙ　（ｓ）は と表される。ここで、θｘ（ｓ）　、θｖ（Ｓ）は傾斜
信号θ８、θ、のラプラス変換、ｋは比例定数、ａは時
定数を示す。従って、重錘ＭいＭｖのＸ軸回りおよびＹ
軸回りの制御トルクをτ８、τ、とした場合、そのラプ
ラス変換Ｔｘ（ｓ）、Ｔ、（ｓ）は、近位的に、 Ｔｘ（ｓ）　　＝−Ｍｙ’　ｇ−Ｙ（ｓ）Ｔｖ（ｓ）　
＃　　ＭＸ　　−ｇ−Ｘ（ｓ）と表される。ここで、じ
は重力加速度を示す。

この場合、（４）式および（５）式は低域通過特性を示
しており、時定数ａを所定の値に設定すれば水平安定台
１４に発生する低周波特性を有効に補償することが可能
となる。この結果、水平安定台１４の外乱による動揺の
うち、高周波特性はフライホイール機構１８のジャイロ
効果によって補償され、低周波特性は重心位置制御機構
２０によって効果的に補償される。

以上のように、本発明によれば、フライホイールのジャ
イロ効果によって動揺が抑制される水平安定台に指向性
アンテナを支持させ、前記指向性アンテナが載置される
船舶等の移動体の動揺によって傾動する前記水平安定台
の傾動を傾斜検出手段によって検出し、前記指向性アン
テナを含む水平安定台の重心位置を強制的に移動させる
ことにより、前記水平安定台の傾動を補償するように構
成している。そのため、前記指向性アンテナが移動体の
動揺等の外乱を受ける場合であっても、常時、通信衛星
に正確に指向させることが出来る。従って、このアンテ
ナ装置によれば、常に、高精度な通信が可能となるとい
う利点が得られる。

また、従来の如く、移動体の動揺によって生ずろ水平安
定台のプリセツションを物理振子の重力作用によって水
平状態に復帰させるのではなく、重心移動によって強制
的に当該プリセツションを消滅するように構成している
ため、水平安定台の水平状態への復帰が極めて迅速に行
われる。従って、例えば、水平安定台に印加される外乱
が高周波から低周波に渡る複雑な周波数特性を有した場
合であっても、水平安定台の傾斜角度を最小限に抑制す
ることが出来、移動体の動揺等の影響を受けないアンテ
ナ装置を提供することが可能となる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアンテナ装置の本体部を示す斜視
図、 第２図は本発明に係るアンテナ装置の本体部を示す平面
図、 第３図は本発明に係るアンテナ装置のアンテナ支持機構
を示す斜視図、 第４図は本発明に係るアンテナ装置の重心位置制御機構
を示す構成斜視図、 第５図は本発明に係るアンテナ装置における重心位置制
御機構の内部構成図、 第６図は本発明に係るアンテナ装置における姿勢制御系
を示す構成ブロック図、 第７図は本発明に係るアンテナ装置における姿勢制御系
の仰角制御部および方位角制御部を示す構成ブロック図
、 第８図は第７図に示す演算回路のブロック図、第９図は
本発明に係るアンテナ装置における姿勢制御系の動揺補
償部を示す構成ブロック図、第１０図は本発明に係るア
ンテナ装置における水平安定台の動揺補償動作を示す説
明図、第１）図は本発明に係るアンテナにおける重心位
置制御機構の補償原理を示す説明図である。 １０・・・本体部　　　　　１２・・・指向性アンテナ
１４・・・水平安定台　　　１６・・・アンテナ支持機
構１８・・・フライホイール機構 ２０・・・重心位置制御機構 ２４・・・支柱　　　　　　３６・・・方位軸３８・・
・方位角制御用モータ ４８ａ、４８ｂ・・・仰角軸　５６・・・仰角制御用モ
ータ６６・・・フライホイール回転用モータ７０・・・
フライホイール　７４．７６・・・傾斜検出手段７８．
８０・・・重心制御部 ８４ａ、８４ｂ・・・ステップモータ ９５ａ、９６ｂ・・・ポテンショメータ１０４・・・仰
角制御部　　１０６・・・動揺補償部１０８・・・方位
角制御部　１）０．１）４．１５４・・・制御回路ＭＸ
　、Ｍｖ・・・重錘 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３　　１

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）指向性アンテナを有し船舶等の動揺する移動体に
   載置されるアンテナ装置において、前記指向性アンテナ
   を支持する水平安定台と、前記水平安定台を前記移動体
   に対して傾動可能に支持する支持機構と、外乱による前
   記水平安定台の傾動を抑制するフライホイール機構と、
   外乱による前記水平安定台の傾動を検出する傾斜検出手
   段と、当該傾動量に基づき重心位置を移動制御する重心
   位置制御機構とを具備することを特徴とするアンテナ装
   置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、支持
   機構はＸ軸の回りに回動可能な第１の支持体と、前記第
   １支持体に軸支されＹ軸の回りに回動可能な第２の支持
   体とから構成され、前記第２支持体に水平安定台が支持
   されてなるアンテナ装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、水平
   安定台は方位角制御機構により支持機構に対しＸ−Ｙ平
   面内で回転可能に構成してなるアンテナ装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、支持
   機構は方位角制御機構により移動体に対しＸ−Ｙ平面内
   で回転可能に構成してなるアンテナ装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、指向
   性アンテナは仰角制御機構により水平安定台に対し鉛直
   面内で回動可能に構成してなるアンテナ装置。
6. （６）特許請求の範囲第１項記載の装置において、フラ
   イホイール機構は水平安定台に直交するスピンベクトル
   を有し高速で回転するフライホイールより構成してなる
   アンテナ装置。
7. （７）特許請求の範囲第１項記載の装置において、傾斜
   検出手段は水平安定台のＸ軸回りの傾斜を検出する第１
   の傾斜検出部と、水平安定台のＹ軸回りの傾斜を検出す
   る第２の傾斜検出部とから構成してなるアンテナ装置。
8. （８）特許請求の範囲第７項記載の装置において、重心
   位置制御機構は第１傾斜検出部からの検出信号に基づき
   Ｘ軸方向の重心位置を移動する第１の重心位置移動手段
   と、第２傾斜検出部からの検出信号に基づきＹ軸方向の
   重心位置を移動する第２の重心位置移動手段とから構成
   してなるアンテナ装置。
9. （９）特許請求の範囲第８項記載の装置において、第１
   重心位置移動手段はステップモータによってＸ軸に沿っ
   て移動する重錘Ｍ＿ｘを有し、一方、第２重心位置移動
   手段はステップモータによってＹ軸に沿って移動する重
   錘Ｍ＿ｙを有してなるアンテナ装置。