JP2637991B2 - ビームスキャン追尾装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アンテナを電波源の方向に自己追尾させる
ためのビームスキャン追尾装置に関し、特にアンテナが
移動体に搭載された例えば静止衛星を追尾する装置に関
する。

［従来の技術］ 従来より、この種の追尾方式の代表的なものとして、
ステップトラック方式、コニキャルスキャン方式があ
る。

前記ステップトラック方式は、アンテナを僅かに動か
し、そのステップ駆動の前後の受信レベルの高い方向へ
再びステップ駆動して衛星を追尾するものである。

前記コニキャルスキャン方式は、アンテナビームを円
錘状に回転させ、その中心から衛星がずれている時に得
られる受信信号の振幅変調成分からアンテナビームのず
れを見出だし、このずれを示す角度誤差電圧がなくなる
ようにアンテナを駆動するものである。

これらの方式の詳細については、例えば「衛星通信」
（コロナ社刊，著者川橋猛）のP202〜210に記述されて
いる。

［解決すべき問題点］ 移動体にアンテナを搭載し、ステップトラック方式に
よって衛星追尾を行なう場合、次のような問題がある。

すなわち、ステップトラック方式では、受信レベルを
適当な積分時間をとって判定するため、追尾応答が遅
く、さらに積分中の移動体自身の変位を補正する装置が
別個に必要となる。

一方、前記コニキャルスキャン方式では、ビームを円
錘状に回転させるために、通常のアンテナ機構に加えて
さらにビーム回転用の機械的駆動部を必要とし、構成が
複雑になるという問題があった。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
の問題点を解決し、機械的構成が簡易でありながら、追
尾応答性が優れたビームスキャン追尾装置を提供するこ
とにある。

［問題点の解決手段］ 本発明は、ビームを電気的に走査可能なアンテナと、 前記ビームの走査に伴って変化する２種の受信信号の
受信レベルを同期検波する検波器と、 この検波器に同期して、アンテナ給電部の位相回路の
スイッチングを行なって前記アンテナでのビームスキャ
ンを制御するビーム制御走査回路と、 このビーム制御走査回路を介して取り込んだ前記検波
された受信信号のレベルの高い方向を到来電波の方向と
判断する信号処理部と、 この信号処理部を指令信号に基づいてアンテナ軸を到
来電波の方向に駆動する駆動部とを設けて、ビームスキ
ャン追尾装置を構成している。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説
明する。

第１図は、本発明の一実施例装置のブロック回路図で
ある。

同面において、１は後述するようにビームスキャンが
可能なアンテナであり、このアンテナ１に到来した電波
は、低雑音増幅器2,受信機３を通って、その受信信号が
アンテナ制御装置10に送られる構成となっている。

また、前記アンテナ制御装置10は、混合器4,局部発振
器5,ビーム走査制御回路6,信号処理部７およびモータ駆
動回路８から構成されている。

そして、このアンテナ制御装置10に送られた受信信号
は、検波器の一例である前記局部発振器５によって同期
検波され、ビーム走査制御回路６を介して信号処理部７
に取り込まれるようになっている。

前記ビーム走査制御回路６は、前記局部発振器５に同
期して、アンテナ給電部（図示せず）の移相回路のスイ
ッチングを行なって、前記アンテナ１でのビームスキャ
ンを制御するものである。

また、アンテナ駆動用モータとして、AZ軸モータ11,E
L軸モータ12が設けられ、前記信号処理部７からの駆動
信号をモータ駆動回路８を介して入力して回転駆動さ
れ、前記アンテナ１の向きを変えるようになっている。

次に、上記実施例装置の衛星追尾作用について説明す
る。

一般に、衛星追尾を行なう場合、例えばAZ,EL軸な
ど、２軸の制御を行なう必要があるが、始めにAZ軸の制
御について説明する。

第２図にAZ面での放射パターン，第３図にアンテナ給
電部の構成の一例を示す。

前記放射パターンは、アンテナ給電部についているピ
ンダイオードD1〜D8のスイッチングによって変わるよう
になっている。

例えば、前記ビーム走査制御回路６の制御によって第
３図図示ｃにバイアスがかかると（ピンダイオードがON
となる）、アンテナから第２図の実線で示すパターンＡ
が得られ、ピンダイオードがOFFのとき同図の破線で示
すパターンＢが得られる。

ここで、パターンＡの最大放射方向と、パターンＢの
最大放射方向とがなす角度αを、アンテナビーム半値角
の十分の一程度にしておく。

このパターンＡとパターンＢとのスイッチングを、第
１図の局部発振器５の周波数に同期して前記ビーム走査
制御回路６で行なう。

このスイッチングによって得られる受信信号を、局部
発振器５の周波数で同期検波することにより、２つの受
信レベル信号を得ることができる。

この２つの受信レベル信号に基づき、高いレベルが得
られた方向にアンテナ軸を機械的に回転する。

すなわち、１ステップでのアンテナ機械的回転角をα
゜以下に設定しておき、その設定角度回転の後に、再び
ビーム走査により受信レベルの判断を行なう。この動作
を２つの受信レベルがほぼ等しくなるまで行なう。２つ
の受信レベルが等しくなるか、あるいはそのレベル差が
ある一定の値△以上になった時には、ピークを捕まえた
と判断する。つまり、第２図の図示Ｓ方向と衛星の方向
とが一致したとし、AZ軸の追尾を完了する。

他方、EL軸についても、前述したAZ軸と同様な制御を
行なえば良いことは明らかである。

すなわち、第３図図示ｄのバイアスを制御すること
で、ピンダイオードD9,D10が制御され、EL面においても
AZ面と同様にビーム走査が行なわれる。

ここで、移動体等にアンテナを搭載している場合、常
時２軸を制御する必要がある。

このような２軸を常時制御する場合の動作を、第４図
のフローチャートを参照して説明する。

先ず、同図のステップ1,2で、AZ軸のビーム走査を行
ない、同期検波し、AZ軸ビーム走査に基づく２つの受信
レベルAZ（ａ）,AZ（ｂ）を一旦記憶しておく。

次に、同図のステップ3,4で、EL軸のビーム走査，同
期検波を実行し、AZ軸と同様に２つの受信レベルEL
（ａ）,EL（ｂ）を記憶しておく。

次に、ステップ４で、AZ（ａ）とAZ（ｂ）とを比較
し、 |AZ（ａ）−AZ（ｂ）｜が一定レベル△１より大きい場
合、ステップ６でAZ軸駆動準備とし、同様に、ステップ
７でEL（ａ）とEL（ｂ）とを比較し、 |EL（ａ）−EL（ｂ）｜が一定レベル△２より大きい場
合、EL軸駆動準備とする。

次に、ステップ８で、角軸の駆動準備状態に基づきAZ
軸,EL軸を駆動し、これを繰り返すようにしている。

このような動作により、時間を要する機械駆動の前
に、電気的に電波源の方向を判断する受信レベルデータ
を得ることができるので、実際上２軸同時の追尾動作が
可能となる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば電気的にアンテ
ナのビームを走査して受信レベル信号を処理するため、
電波到来方向の判断を迅速に行なうことができ、しか
も、方向判断は、受信レベルの振幅に基づいて行なうた
め、複雑な復調機を必要としない。

また、電波到来後は、アンテナ軸の機械的回転によっ
てアンテナ自体を電波到来方向に向けるため、アンテナ
単体のビームを走査角は小さくて済み、設計が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置のブロック回路図、第２
図はアンテナ放射パターンを示す概略説明図、第３図は
アンテナ給電系の回路構成図、第４図は２軸同時追尾の
動作手順を示すフローチャートである。 1;アンテナ、 5;検波器（局部発振器）、 7;信号処理部、 8,11,12;駆動部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビームを電気的に走査可能なアンテナと、 前記ビームの走査に伴って変化する２種の受信信号の受
   信レベルを同期検波する検波器と、 この検波器に同期して、アンテナ給電部の位相回路のス
   イッチングを行なって前記アンテナでのビームスキャン
   を制御するビーム制御走査回路と、 このビーム制御走査回路を介して取り込んだ前記検波さ
   れた受信信号のレベルの高い方向を到来電波の方向と判
   断する信号処理部と、 この信号処理部の指令信号に基づいてアンテナ軸を到来
   電波の方向に駆動する駆動部とを設けたことを特徴とす
   るビームスキャン追尾装置。