JPH05142320A - Tracking antenna device - Google Patents
Tracking antenna deviceInfo
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- JPH05142320A JPH05142320A JP30929191A JP30929191A JPH05142320A JP H05142320 A JPH05142320 A JP H05142320A JP 30929191 A JP30929191 A JP 30929191A JP 30929191 A JP30929191 A JP 30929191A JP H05142320 A JPH05142320 A JP H05142320A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、移動体上で衛星放送や
衛星通信等の電波源を追尾受信するための追尾アンテナ
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tracking antenna device for tracking and receiving a radio wave source such as satellite broadcasting or satellite communication on a mobile body.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、移動体(例えば、列車、船舶、自
動車、航空機)上に、地上局あるいは人工衛星局との移
動体通信や、放送波受信のためのアンテナを搭載してい
る物が出現してきている。特に、衛星放送が普及するに
つれて移動体上においても衛星放送を受信したいという
ニーズが高まりつつある。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a mobile object (for example, a train, a ship, an automobile, an aircraft) equipped with an antenna for mobile communication with a ground station or an artificial satellite station and for receiving a broadcast wave. It is appearing. In particular, with the spread of satellite broadcasting, there is a growing need to receive satellite broadcasting on mobile units.
【0003】このような衛星からの微弱な電波を受信す
るには、一般に指向性の鋭い高利得アンテナが必要であ
るため、移動体上で受信しようとした場合、常に電波源
である衛星を高速且つ精度良く追尾するアンテナ姿勢制
御装置が必要になる。追尾アンテナの追尾方式には、目
標から到来する電波を受信して方位誤差を検出してアン
テナを自動的にその方向に姿勢制御する自己追尾方式
と、予め得られている目標の軌道データ等に従って目標
を追尾するプログラム追尾方式に大別することができ
る。しかし、移動体上では、予め定まった軌道線路上を
走る列車以外、自己追尾方式が優位である。In order to receive a weak radio wave from such a satellite, a high-gain antenna having a sharp directivity is generally required. Therefore, when trying to receive on a moving body, the satellite which is the radio wave source is always high speed. In addition, an antenna attitude control device that accurately tracks is required. The tracking method of the tracking antenna is based on the self-tracking method that receives the radio wave coming from the target, detects the azimuth error, and automatically controls the attitude of the antenna in that direction. It can be roughly classified into a program tracking method for tracking a target. However, on a moving body, the self-tracking method is dominant except for a train that runs on a predetermined track line.
【0004】また、自己追尾方式には、1つのアンテナ
の主ビームを何らかの手段によって走査し、得られた受
信波の変化から目標の方位情報を検出する連続ロービン
グ方式と、複数のアンテナを用いて各アンテナの受信波
の差異から瞬時にアンテナの方位指向誤差を検出する同
時ロービング方式があり、特に、同時ロービング方式
は、連続ロービング方式と区別する意味でモノパルス方
式とも呼ばれている。The self-tracking method uses a continuous roving method in which the main beam of one antenna is scanned by some means and the target azimuth information is detected from changes in the received wave obtained, and a plurality of antennas are used. There is a simultaneous roving method in which an azimuth pointing error of an antenna is instantaneously detected from a difference between received waves of respective antennas. In particular, the simultaneous roving method is also called a monopulse method in a sense to be distinguished from a continuous roving method.
【0005】ところで、移動体、特に小型で移動速度の
速い自動車等においては、応答誤差に問題が残る連続ロ
ービング方式よりは瞬時に検出できるモノパルス方式の
方が適している。さらにモノパルス方式には振幅比較モ
ノパルス方式と位相モノパルス方式があるが、ここで
は、位相モノパルス方式について従来例を説明する。
尚、振幅比較モノパルス方式については説明はしない。By the way, for a moving body, especially for a small-sized automobile having a high moving speed, the monopulse method capable of instantaneous detection is more suitable than the continuous roving method which has a problem of response error. Further, the monopulse system includes an amplitude comparison monopulse system and a phase monopulse system. Here, a conventional example of the phase monopulse system will be described.
The amplitude comparison monopulse system will not be described.
【0006】図6は位相モノパルス方式の原理図であ
る。ホーンアンテナ1,2が同一平面上に設けられてお
り、1′,2′はアンテナ1,2の実質放射点(以後、
アンテナ中心という)を表している。アンテナ1には9
0度位相器3が接続されており、アンテナ1,2の出力
はミキサー回路4で混合され、ローパスフィルタ5を介
して出力される。FIG. 6 shows the principle of the phase monopulse system. The horn antennas 1 and 2 are provided on the same plane, and 1'and 2'are the substantial radiation points of the antennas 1 and 2 (hereinafter,
It is called the center of the antenna). 9 for antenna 1
The 0-degree phase shifter 3 is connected, and the outputs of the antennas 1 and 2 are mixed by the mixer circuit 4 and output through the low-pass filter 5.
【0007】ここで、正面方向からθの角度を成す方向
に電波源があり、アンテナ2の受信波をsinωtとお
けば、アンテナ1では、アンテナ中心1′においてL′
の距離分だけアンテナ2より位相が遅れる。アンテナ中
心1′,2′間の距離をLとおけば、L′=L・sin
θと表せるので、結局アンテナ1の受信波は、sin
(ωt−2πL′/λ)と表せる。ただし、ωは受信波
の角速度、λは波長を表す。Here, if there is a radio wave source in a direction forming an angle of θ with respect to the front direction, and the received wave of the antenna 2 is sin ωt, then in the antenna 1, L'at the antenna center 1 '.
The phase lags behind the antenna 2 by the distance of. If the distance between the antenna centers 1'and 2'is L, then L '= L.sin
Since it can be expressed as θ, the received wave of the antenna 1 is eventually sin
It can be expressed as (ωt−2πL ′ / λ). However, ω represents the angular velocity of the received wave, and λ represents the wavelength.
【0008】ここで、ミキサー回路4により積算する
と、次式のようになる。 sinωt・sin(ωt−x−π/2) =−sinωt・cos(ωt−x) =−1/2・{sin(2ωt−x)+sin(x)} ただし、x=2πL・sinθ/λ それ故、ローパスフィルタ5で高周波成分を除去すれ
ば、図7のように誤差角度θに起因する直流電圧成分だ
けが得られる。尚、図7において、6は、誤差角θの変
化に対する直流電圧変化の軌跡である。[0008] Here, when integrated by the mixer circuit 4, the following equation is obtained. sin ωt · sin (ωt−x−π / 2) = −sin ωt · cos (ωt−x) = −1 / 2 · {sin (2ωt−x) + sin (x)} where x = 2πL · sin θ / λ Therefore, if the high-frequency component is removed by the low-pass filter 5, only the DC voltage component due to the error angle θ can be obtained as shown in FIG. In FIG. 7, reference numeral 6 is a locus of the DC voltage change with respect to the change of the error angle θ.
【0009】アンテナ中心1′,2′間の距離L、波長
λは既知の定数であるから、この電圧値から誤差角θを
求めることができ、アンテナ1,2の姿勢制御が可能と
なる。この位相モノパルス方式のアンテナを平面アンテ
ナで構成した例を図8に示す。平面アンテナは、もとも
と小さなアンテナ素子をアレー状に並べたアンテナの集
合体であるから、内部をある程度任意に分割して、複数
のアンテナを構成でき、位相モノパルス方式に適してい
ると言える。Since the distance L between the antenna centers 1'and 2'and the wavelength λ are known constants, the error angle θ can be obtained from this voltage value, and the attitude control of the antennas 1 and 2 becomes possible. FIG. 8 shows an example in which this phase monopulse type antenna is configured by a planar antenna. Since a planar antenna is originally an assembly of antennas in which small antenna elements are arranged in an array, a plurality of antennas can be configured by arbitrarily dividing the inside and can be said to be suitable for the phase monopulse system.
【0010】図8(a)は、仰角及び水平方向の2軸制
御用モノパルスアンテナの基本形で、アンテナ7は、7
a〜7dの4つの同じアンテナから構成されており、例
えば、7aと7cで仰角方向の誤差角、(7a&7c)
と(7b&7d)で水平方向の誤差角を検出することが
できる。尚、上記の&の記号は合成を表している。図8
(b)、(c)は、2軸制御に必要な最小の3アンテナ
で構成したモノパルスアンテナで、図8(b)は、8a
と8bで水平方向の誤差角、(8a&8b)と8cで仰
角方向の誤差角を求めることができる。また、図8
(c)において、9bと9cで仰角方向の誤差角、9a
と(9b&9c)で水平方向の誤差角を求めることがで
きる。FIG. 8A shows a basic form of a monopulse antenna for biaxial control in elevation and horizontal directions.
It is composed of four same antennas a to 7d. For example, 7a and 7c are elevation angle error angles, (7a & 7c).
And (7b & 7d) can detect the error angle in the horizontal direction. In addition, the above-mentioned & symbol represents composition. Figure 8
8 (b) and 8 (c) are monopulse antennas composed of a minimum of three antennas required for biaxial control, and FIG. 8 (b) shows 8a.
And 8b, the error angle in the horizontal direction can be obtained, and (8a & 8b) and 8c can obtain the error angle in the elevation direction. Also, FIG.
In (c), 9b and 9c are elevation angle error angles, 9a
The error angle in the horizontal direction can be obtained by (9b & 9c).
【0011】これらの位相モノパルス方式は、既に既知
の技術であり古くから追尾レーダー等に利用されてきた
が、これを衛星放送受信用に応用した例を図9に示す。
図中のアンテナ9は、図8(c)に示す9a〜9cから
なり、それぞれ12GHz帯の信号波に落とすコンバー
タ(以後LNB(Low Noise Blockconverter)という)
10が接続されている。また、局発回路11は本来LN
B10のそれぞれの内部にある局発回路(10.678
GHz)であるが、各々の周波数のバラツキを無くすた
めに共通化し、各々のLNB10出力の差異が位相差情
報のみによるものとなるようにしている。These phase monopulse systems are already known techniques and have been used for tracking radars and the like for a long time. An example in which they are applied for satellite broadcast reception is shown in FIG.
The antenna 9 in the figure is composed of 9a to 9c shown in FIG. 8 (c), and is a converter (hereinafter referred to as an LNB (Low Noise Block converter)) that drops signal waves in the 12 GHz band.
10 are connected. Also, the local oscillator circuit 11 is originally LN
Local circuit (10.678) inside each B10
However, it is common in order to eliminate the variation in each frequency, and the difference between the outputs of each LNB 10 is due to the phase difference information only.
【0012】また、2分配回路12、3分配回路13,
14、合成回路15、映像信号合成回路19、水平方向
誤差角検出回路16、仰角方向誤差角検出回路17、制
御回路18、アンテナ9を仰角方向、水平方向に回転さ
せるアンテナ駆動装置20,21等の各回路を備えてい
る。制御回路18は、水平方向誤差角検出回路16、仰
角方向誤差角検出回路17よりアンテナ9の水平方向及
び仰角方向への誤差角を演算検出し、それに応じてアン
テナ駆動装置20,21を誤差角が0になるように制御
し、追尾するものである。Also, the two-distribution circuit 12, the three-distribution circuit 13,
14, a combination circuit 15, a video signal combination circuit 19, a horizontal direction error angle detection circuit 16, an elevation angle direction error angle detection circuit 17, a control circuit 18, an antenna drive device 20, 21 for rotating the antenna 9 in the elevation direction and the horizontal direction. Each circuit is equipped with. The control circuit 18 arithmetically detects the error angles in the horizontal direction and the elevation angle direction of the antenna 9 from the horizontal direction error angle detection circuit 16 and the elevation angle direction error angle detection circuit 17, and accordingly detects the antenna drive devices 20 and 21. Is controlled so as to be 0, and tracking is performed.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】衛星放送受信に必要な
必要最小限のアンテナ面積を例えば、図8(c)のよう
に分割し、個々のアンテナの受信波の位相差より仰角及
び水平方向の誤差角を検出し、かつ3アンテナ9a〜9
cの受信波を合成して映像信号を得ることは、アンテナ
面積を有効的に使えるので、一見追尾アンテナを小型に
する上で非常に有利であるが、図9のブロック図でも判
るように、個々のアンテナ9a〜9cの受信波を分配、
合成する必要があり、複雑な回路構成となる。The minimum necessary antenna area required for satellite broadcast reception is divided, for example, as shown in FIG. 8C, and the elevation angle and horizontal direction are determined from the phase difference of the received waves of the individual antennas. Error angle is detected, and 3 antennas 9a-9
Obtaining a video signal by synthesizing the received waves of c is very advantageous in reducing the size of the tracking antenna at first glance because the antenna area can be effectively used. However, as can be seen from the block diagram of FIG. 9, Received waves of the individual antennas 9a to 9c are distributed,
It has to be synthesized, resulting in a complicated circuit configuration.
【0014】その上、水平方向誤差角検出回路16、仰
角方向誤差角検出回路17、映像信号合成回路19への
入力信号波には、微妙な位相調整が必要で、特に、合成
損失なしにアンテナ受信波を合成することは困難で、ア
ンテナ受信面積を100%有効利用しているとは言いが
たく、工業的にも安定した品質を持つことが困難である
という問題があった。Moreover, the input signal waves to the horizontal direction error angle detection circuit 16, the elevation angle direction error angle detection circuit 17, and the video signal synthesis circuit 19 require delicate phase adjustment. It is difficult to combine the received waves, and it is difficult to say that the antenna reception area is used 100% effectively, and it is difficult to have stable quality industrially.
【0015】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、単純なアンテナ構成で、工業的にも製造、調整
しやすく、且つ高速、高精度追尾が可能な小型の追尾ア
ンテナ装置を提供することを目的としたものである。The present invention has been provided in view of the above points, and provides a small tracking antenna device which has a simple antenna structure, is easily manufactured and adjusted industrially, and is capable of high-speed and high-precision tracking. It is intended to be provided.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、衛星放送ある
いは衛星通信等の受信用の第1の平面アンテナと、この
第1の平面アンテナと同一平面上に設けられ仰角方向誤
差角検出用の第2の平面アンテナと、この第2の平面ア
ンテナの受信波より仰角方向の誤差角を検出する第1の
誤差角検出手段と、水平方向の誤差角検出用の第3の平
面アンテナと、この第3の平面アンテナの受信波より水
平方向の誤差角を検出する第2の誤差角検出手段と、上
記第1の平面アンテナを仰角方向に駆動する機構部とを
水平方向に回転するテーブル上に配設し、上記第3の平
面アンテナを上記テーブル上に仰角方向に固定して配設
したものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a first plane antenna for receiving satellite broadcasting or satellite communication, and an elevation angle error angle detecting device provided on the same plane as the first plane antenna. A second plane antenna, a first error angle detecting means for detecting an error angle in the elevation angle direction from a received wave of the second plane antenna, a third plane antenna for detecting an error angle in the horizontal direction, and A second error angle detecting means for detecting an error angle in the horizontal direction from the received wave of the third plane antenna and a mechanism section for driving the first plane antenna in the elevation direction are placed on a table which rotates in the horizontal direction. The third planar antenna is fixedly arranged on the table in the elevation angle direction.
【0017】請求項2では、第3の平面アンテナの仰角
方向へのアンテナ素子を1素子で構成している。また、
請求項3では、電波遮断時にはただちに水平方向の追尾
に移行し、電波復帰後は瞬時に再捕捉するジャイロを設
けている。更に、請求項4では、電波の追尾時では第
2,第3の平面アンテナから検出した誤差角対応電圧を
直接アナログ指示電圧として入力される直流サーボモー
タ及びアナログ制御用サーボコントローラを設けてい
る。In the second aspect, the antenna element in the elevation angle direction of the third planar antenna is composed of one element. Also,
According to the third aspect, a gyro is provided which immediately shifts to horizontal tracking when the radio wave is cut off and instantly re-captures after the radio wave is restored. Further, in claim 4, a DC servo motor and an analog control servo controller are provided to which the error angle corresponding voltages detected from the second and third planar antennas are directly input as analog instruction voltages during radio wave tracking.
【0018】請求項5では、初期捕捉時には、電源オフ
直前の仰角よりサーチして初期捕捉時間を短縮する制御
手段を設けている。また、請求項6では、追尾するチャ
ンネル周波数を切換可能とする電圧制御発振器とチャン
ネル切換回路を設けている。According to a fifth aspect of the present invention, at the time of initial capture, control means is provided for searching the elevation angle immediately before the power is turned off to shorten the initial capture time. Further, according to the present invention, a voltage controlled oscillator and a channel switching circuit that can switch the channel frequency to be tracked are provided.
【0019】[0019]
【作用】而して、第1の平面アンテナと、仰角方向誤差
角検出用の第2の平面アンテナと、水平方向の誤差角検
出用の第3の平面アンテナの各専用のアンテナを設け、
第3の平面アンテナをテーブル上に仰角方向に固定し、
夫々のアンテナ出力にて仰角方向、水平方向の誤差角を
検出して処理していることにより、小型で高速、高精度
であって、構成が簡単となり、工業的にも製造、調整が
容易となるものである。Thus, the dedicated antennas of the first plane antenna, the second plane antenna for detecting the elevation angle error angle, and the third plane antenna for detecting the horizontal error angle are provided.
The third planar antenna is fixed on the table in the elevation direction,
By detecting and processing the error angle in the elevation direction and the horizontal direction from each antenna output, it is small, high-speed, highly accurate, has a simple structure, and is easy to manufacture and adjust industrially. It will be.
【0020】また、請求項2では、第3の平面アンテナ
の仰角方向へのアンテナ素子を1素子で構成しているこ
とにより、仰角方向へのビーム幅は十分広く(1素子で
約32度)、仰角方向に固定であっても、九州から北海
道の仰角範囲で十分使用できるものである。請求項3で
は、電波遮断時にはただちに水平方向の追尾に移行し、
電波復帰後は瞬時に再捕捉するジャイロを設けているこ
とにより、安価なジャイロにより、電波遮断時には、た
だちに水平角方向はジャイロ追尾に移行するので、電波
が復帰した瞬間に再捕捉を可能としている。In the second aspect of the invention, since the antenna element in the elevation direction of the third planar antenna is composed of one element, the beam width in the elevation direction is sufficiently wide (about 32 degrees for one element). Even if it is fixed in the elevation direction, it can be sufficiently used in the elevation range from Kyushu to Hokkaido. In claim 3, when the electric wave is cut off, the operation immediately shifts to horizontal tracking,
By providing a gyro that recaptures instantly after the radio wave returns, the inexpensive gyro immediately shifts to gyro tracking in the horizontal angle direction when the radio wave is cut off, so it is possible to recapture at the moment the radio wave returns. ..
【0021】また、請求項4では、電波の追尾時では第
2,第3の平面アンテナから検出した誤差角対応電圧を
直接アナログ指示電圧として入力される直流サーボモー
タ及びアナログ制御用サーボコントローラを設けている
ことにより、高速追尾を可能にしている。更に、請求項
5では、初期捕捉時には、電源オフ直前の仰角よりサー
チして初期捕捉時間を短縮する制御手段を設けているこ
とにより、電源オン時には、その仰角よりサーチし始め
るので、短時間に電波を捕捉することができる。Further, in claim 4, a DC servo motor and an analog control servo controller are provided in which an error angle corresponding voltage detected from the second and third planar antennas is directly inputted as an analog instruction voltage when the radio wave is tracked. This enables high-speed tracking. Further, according to claim 5, at the time of initial capture, the control means is provided to search from the elevation angle immediately before the power is turned off to shorten the initial capture time. Radio waves can be captured.
【0022】また、請求項6では、追尾するチャンネル
周波数を切換可能とする電圧制御発振器とチャンネル切
換回路を設けていることにより、衛星が故障した場合な
ど、追尾チャンネルが存在しなくなった場合に、容易に
チャンネルの変更を可能としている。Further, according to the present invention, since the voltage controlled oscillator and the channel switching circuit that can switch the channel frequency to be tracked are provided, when the tracking channel disappears, such as when the satellite fails. The channel can be changed easily.
【0023】[0023]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本発明では、映像受信用アンテナと水平角用モノ
パルスアンテナ及び仰角用モノパルスアンテナの各専用
アンテナを設け、アンテナ以後の回路構成のシンプル化
及び共通化を達成している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, the dedicated antennas for the image receiving antenna, the horizontal angle monopulse antenna, and the elevation angle monopulse antenna are provided to achieve simplification and commonality of the circuit configuration after the antenna.
【0024】図1〜図3は本発明のアンテナ部分の構成
を示し、本追尾アンテナ装置は、図2に示すように、受
信専用アンテナ31と、超小型の仰角用専用モノパルス
アンテナ32,33を同一平面上に構成したアンテナ
(以後、主アンテナ)30と、図3に示すように超小型
水平角専用モノパルスアンテナ37,38を設けたアン
テナ39からなっている。また、主アンテナ30には受
信用LNB34が設けられ、アンテナ30,39には、
モノパルス用LNBユニット35及び誤差角検出ユニッ
ト36が設けてある。1 to 3 show the structure of the antenna portion of the present invention. In this tracking antenna device, as shown in FIG. 2, a reception-only antenna 31 and ultra-compact elevation-only monopulse antennas 32 and 33 are provided. An antenna (hereinafter referred to as a main antenna) 30 configured on the same plane, and an antenna 39 provided with ultra-small horizontal angle dedicated monopulse antennas 37 and 38 as shown in FIG. Further, the main antenna 30 is provided with a receiving LNB 34, and the antennas 30 and 39 are
An LNB unit 35 for monopulse and an error angle detection unit 36 are provided.
【0025】本発明では、図1に示すように、主アンテ
ナ30と、この主アンテナ30とは別の位置に水平角専
用モノパルスアンテナ39をテーブル80上に配置して
いる。本来は、主アンテナ30内に水平用及び仰角用モ
ノパルスアンテナを構成することが望ましいが、できる
だけ主アンテナ30を小型にし、且つ受信アンテナ31
の有効面積を確保するため、水平方向には、テーブル8
0ごと回転する機構とし、水平角専用モノパルスアンテ
ナ37,38のアンテナ39だけをテーブル80上の別
位置に角度40°に固定したものである。In the present invention, as shown in FIG. 1, the main antenna 30 and the horizontal-angle-dedicated monopulse antenna 39 are arranged on the table 80 at a position different from the main antenna 30. Originally, it is desirable to configure horizontal and elevation monopulse antennas in the main antenna 30, but the main antenna 30 should be made as small as possible and the receiving antenna 31
In order to secure the effective area of
The mechanism is such that it rotates every 0, and only the antenna 39 of the monopulse antennas 37 and 38 for horizontal angle is fixed at another position on the table 80 at an angle of 40 °.
【0026】更に、水平角専用モノパルス37,38
は、仰角方向へのアンテナ素子配列を1素子で構成して
いるので、仰角方向へのビーム幅は十分広く(1素子で
約32度)、仰角方向に固定であっても、九州から北海
道の仰角範囲で十分使用できるようになっている。ま
た、モノパルス専用アンテナを設けたことにより、モノ
パルス用LNBユニット35及び誤差角検出ユニット3
6をブロック的に一体化することが可能となり、且つ水
平用、仰角用共に共通であるから、同一の調整法が可能
となる。Further, monopulses 37 and 38 for horizontal angle only
Since the antenna element array in the elevation direction is composed of one element, the beam width in the elevation direction is sufficiently wide (about 32 degrees with one element), and even if it is fixed in the elevation direction, It can be used well in the elevation range. Further, since the monopulse dedicated antenna is provided, the monopulse LNB unit 35 and the error angle detection unit 3 are provided.
6 can be integrated in a block manner, and since both horizontal and elevation angles are common, the same adjustment method is possible.
【0027】図4は本発明の追尾アンテナ装置全体のブ
ロック図を示し、映像受信専用アンテナ31、仰角用モ
ノパルスアンテナ32,33、水平角用モノパルスアン
テナ37,38を備え、アンテナ31には映像受信用L
NB34を設けている。仰角用モノパルスアンテナ3
2,33からの信号を受けるモノパルス用LNBユニッ
ト35は、10.678GHzの局発回路41と、2分
配回路42と、2つのLNB回路40から構成されてい
る。FIG. 4 shows a block diagram of the entire tracking antenna device of the present invention, which is provided with a video reception dedicated antenna 31, elevation angle monopulse antennas 32 and 33, and horizontal angle monopulse antennas 37 and 38, and the antenna 31 receives video reception. For L
NB34 is provided. Elevation monopulse antenna 3
The monopulse LNB unit 35 that receives the signals from the circuits 2 and 33 is composed of a 10.678 GHz local oscillator circuit 41, a dual distribution circuit 42, and two LNB circuits 40.
【0028】誤差角検出ユニット36は、1〜1.3G
Hz帯の増幅回路43、周波数変換用ミキサー回路4
4、2分配回路45、中心周波数が402.78MHz
のバンドパスフィルタ46、400MHz帯の増幅回路
47、位相差検出用ミキサー回路48、ローパスフィル
タ49、直流増幅回路50、位相調整用ケーブル51か
ら構成されている。The error angle detection unit 36 is 1 to 1.3 G
Hz band amplifier circuit 43, frequency conversion mixer circuit 4
4, 2 distribution circuit 45, center frequency is 402.78 MHz
The band pass filter 46, a 400 MHz band amplification circuit 47, a phase difference detection mixer circuit 48, a low pass filter 49, a DC amplification circuit 50, and a phase adjustment cable 51.
【0029】また、水平角用モノパルスアンテナ37,
38に接続されたモノパルス用LNBユニット35、及
び誤差角検出ユニット36は、仰角用モノパルスアンテ
ナ32,33に接続されているのと同一の回路構成とな
っている。また、2分配回路81からの信号はC/N検
出回路52に入力され、比較回路53では、C/N値が
ある一定値以上になれば、Hレベルの信号を出力する。
また、電圧制御発振器(VCO)54、追尾チャンネル
切換回路55、制御回路56、振動子型ジャイロ57、
水平角用及び仰角用サーボコントローラ58,59、水
平角用及び仰角用サーボモータ60,62、ロータリー
エンコーダ61,63を備えている。The horizontal angle monopulse antenna 37,
The monopulse LNB unit 35 and the error angle detection unit 36 connected to 38 have the same circuit configuration as that of the elevation angle monopulse antennas 32 and 33. Further, the signal from the two-distribution circuit 81 is input to the C / N detection circuit 52, and the comparison circuit 53 outputs an H level signal when the C / N value exceeds a certain value.
Further, a voltage controlled oscillator (VCO) 54, a tracking channel switching circuit 55, a control circuit 56, a vibrator type gyro 57,
It is provided with horizontal angle and elevation angle servo controllers 58 and 59, horizontal angle and elevation angle servo motors 60 and 62, and rotary encoders 61 and 63.
【0030】映像受信専用アンテナ31で受信された1
2GHz帯の信号は、LNB34で1.3GHz帯の信
号に変換され、2分配回路81で分配された後、一方は
そのまま映像信号として伝送される。そして、他方はC
/N検出回路52に伝送され、C/N値がある一定値以
上であれば、受信状態であるものとして、比較回路53
より制御回路56へHレベルの信号が出力される。1 received by the video reception dedicated antenna 31
The 2 GHz band signal is converted by the LNB 34 into a 1.3 GHz band signal, distributed by the 2 distribution circuit 81, and one of them is directly transmitted as a video signal. And the other is C
If the C / N value is transmitted to the / N detection circuit 52 and is equal to or higher than a certain value, it is determined that the C / N value is in the reception state, and the comparison circuit 53
Then, an H level signal is output to the control circuit 56.
【0031】一方、仰角用モノパルスアンテナ32,3
3の受信波は、モノパルス用LNBユニット35で1.
3GHz帯の信号に変換された後、誤差角検出ユニット
36で、さらに追尾するチャンネルの信号と400MH
z帯の信号に変換し、増幅して、追尾誤差に対応した電
圧値として制御回路56に送られる。比較回路53の出
力がHレベルで、アンテナが追尾状態であるとき、制御
回路56では、内部スイッチS1 ,S2 をオンにし、各
モノパルスアンテナ32,33,37,38から検出し
た誤差角対応電圧(以後、モノパルス電圧という)をそ
のまま、アナログ制御用サーボコントローラ58,59
に指示電圧値として与え、サーボモータ60,62を駆
動させてアンテナを姿勢制御するようになっている。On the other hand, elevation monopulse antennas 32 and 3
The received wave of No. 3 is 1.
After being converted to a 3 GHz band signal, the error angle detection unit 36 further tracks the channel signal and 400 MHz.
The signal is converted into a z-band signal, amplified, and sent to the control circuit 56 as a voltage value corresponding to the tracking error. When the output of the comparison circuit 53 is at the H level and the antenna is in the tracking state, the control circuit 56 turns on the internal switches S 1 and S 2 to correspond to the error angles detected from the monopulse antennas 32, 33, 37 and 38. The voltage (hereinafter, referred to as a monopulse voltage) is kept as it is, and the analog control servo controllers 58 and 59 are used.
Is given as an instruction voltage value to drive the servo motors 60 and 62 to control the attitude of the antenna.
【0032】このため、制御回路56内で、モノパルス
電圧を誤差角に演算したり、デジタル制御用サーボコン
トローラを駆動させるための複雑な処理が一切不要で、
すばやい追尾を可能にしている。ここで、電圧制御発振
器(VCO)54と、追尾チャンネル切換回路55を設
けているのは、例えば、衛星の故障などにより追尾チャ
ンネルの放送波が存在しなくなった場合に、容易に変更
可能としている。Therefore, in the control circuit 56, no complicated processing for calculating a monopulse voltage into an error angle or driving a servo controller for digital control is required.
It enables quick tracking. Here, the voltage-controlled oscillator (VCO) 54 and the tracking channel switching circuit 55 are provided so that they can be easily changed when the broadcasting wave of the tracking channel is no longer present due to, for example, a satellite failure. ..
【0033】また、制御回路56の制御モードとして
は、主に初期捕捉モード、追尾モード(前述)、再捕捉
モードの3モードがあり、初期捕捉モードでは、受信追
尾状態での仰角データを常にロータリーエンコーダ63
より制御回路56に取り込んでおり、電源オフ直前の仰
角データをRAM上に保存し、電源オン時には、その仰
角よりサーチし始めるので、大部分の場合短時間に捕捉
できることを可能としている。The control mode of the control circuit 56 mainly includes three modes: an initial acquisition mode, a tracking mode (described above), and a reacquisition mode. In the initial acquisition mode, the elevation angle data in the reception tracking state is always rotated. Encoder 63
The elevation angle data immediately before the power is turned off is stored in the RAM, and the search is started from the elevation angle when the power is turned on, so that most cases can be captured in a short time.
【0034】更に、再捕捉モードでは、ジャイロ57を
水平方向追尾に使用しており、電波遮断時には、ただち
に水平角方向はジャイロ追尾に移行するので、電波が復
帰した瞬間に再捕捉を可能としている。図5は実際の追
尾アンテナ装置の平面図と側面図を示している。図中7
4は電源回路ユニット、75は制御回路及びサーボコン
トローラユニットである。Further, in the re-acquisition mode, the gyro 57 is used for horizontal tracking, and when the radio wave is cut off, the gyro 57 immediately shifts to the gyro tracking in the horizontal angle direction, so that the re-acquisition is possible at the moment when the radio wave is restored. .. FIG. 5 shows a plan view and a side view of an actual tracking antenna device. 7 in the figure
Reference numeral 4 is a power supply circuit unit, and 75 is a control circuit and servo controller unit.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明は上述のように、衛星放送あるい
は衛星通信等の受信用の第1の平面アンテナと、この第
1の平面アンテナと同一平面上に設けられ仰角方向誤差
角検出用の第2の平面アンテナと、この第2の平面アン
テナの受信波より仰角方向の誤差角を検出する第1の誤
差角検出手段と、水平方向の誤差角検出用の第3の平面
アンテナと、この第3の平面アンテナの受信波より水平
方向の誤差角を検出する第2の誤差角検出手段と、上記
第1の平面アンテナを仰角方向に駆動する機構部とを水
平方向に回転するテーブル上に配設し、上記第3の平面
アンテナをテーブル上に仰角方向に固定して配設したも
のであるから、第1の平面アンテナと、仰角方向誤差角
検出用の第2の平面アンテナと、水平方向の誤差角検出
用の第3の平面アンテナの各専用のアンテナを設け、第
3の平面アンテナを上記テーブル上に仰角方向に固定
し、夫々のアンテナ出力にて仰角方向、水平方向の誤差
角を検出して処理していることにより、小型で高速、高
精度であって、構成が簡単となり、工業的にも製造、調
整が容易となる効果を奏するものである。As described above, the present invention provides a first plane antenna for receiving satellite broadcasting or satellite communication, and an elevation angle error angle detecting device provided on the same plane as the first plane antenna. A second plane antenna, a first error angle detecting means for detecting an error angle in the elevation angle direction from a received wave of the second plane antenna, a third plane antenna for detecting an error angle in the horizontal direction, and A second error angle detecting means for detecting an error angle in the horizontal direction from the received wave of the third plane antenna and a mechanism section for driving the first plane antenna in the elevation direction are placed on a table which rotates in the horizontal direction. Since the third planar antenna is disposed on the table while being fixed in the elevation direction, the first planar antenna, the second planar antenna for detecting the elevation angle error angle, and the horizontal plane are arranged. Direction plane angle detection third plane By providing a dedicated antenna for each tena, fixing the third planar antenna on the table in the elevation direction, and detecting and processing the error angles in the elevation direction and the horizontal direction from the respective antenna outputs, It has a small size, a high speed, a high precision, a simple structure, and is industrially manufactured and adjusted easily.
【0036】また、請求項2では、第3の平面アンテナ
の仰角方向へのアンテナ素子を1素子で構成しているこ
とにより、仰角方向へのビーム幅は十分広く(1素子で
約32度)、仰角方向に固定であっても、九州から北海
道の仰角範囲で十分使用できるものである。請求項3で
は、電波遮断時にはただちに水平方向の追尾に移行し、
電波復帰後は瞬時に再捕捉するジャイロを設けているこ
とにより、安価なジャイロにより、電波遮断時には、た
だちに水平角方向はジャイロ追尾に移行するので、電波
が復帰した瞬間に再捕捉を可能としている。In the second aspect, since the antenna element in the elevation direction of the third planar antenna is composed of one element, the beam width in the elevation direction is sufficiently wide (about 32 degrees for one element). Even if it is fixed in the elevation direction, it can be sufficiently used in the elevation range from Kyushu to Hokkaido. In claim 3, when the electric wave is cut off, the operation immediately shifts to horizontal tracking,
By providing a gyro that recaptures instantly after the radio wave returns, the inexpensive gyro immediately shifts to gyro tracking in the horizontal angle direction when the radio wave is cut off, so it is possible to recapture at the moment the radio wave returns. ..
【0037】また、請求項4では、電波の追尾時では第
2,第3の平面アンテナから検出した誤差角対応電圧を
直接アナログ指示電圧として入力される直流サーボモー
タ及びアナログ制御用サーボコントローラを設けている
ことにより、高速追尾を可能にしている。更に、請求項
5では、初期捕捉時には、電源オフ直前の仰角よりサー
チして初期捕捉時間を短縮する制御手段を設けているこ
とにより、電源オン時には、その仰角よりサーチし始め
るので、短時間に電波を捕捉することができる。Further, in claim 4, a DC servo motor and a servo controller for analog control are provided in which the error angle corresponding voltage detected from the second and third planar antennas is directly inputted as an analog instruction voltage when the radio waves are tracked. This enables high-speed tracking. Further, according to claim 5, at the time of initial capture, the control means is provided to search from the elevation angle immediately before the power is turned off to shorten the initial capture time. Radio waves can be captured.
【0038】また、請求項6では、追尾するチャンネル
周波数を切換可能とする電圧制御発振器とチャンネル切
換回路を設けていることにより、衛星が故障した場合な
ど、追尾チャンネルが存在しなくなった場合に、容易に
チャンネルの変更を可能としている。Further, according to the present invention, since the voltage controlled oscillator and the channel switching circuit that can switch the channel frequency to be tracked are provided, when the tracking channel disappears, such as when the satellite fails. The channel can be changed easily.
【図1】本発明の実施例のアンテナ部分の正面図であ
る。FIG. 1 is a front view of an antenna portion according to an embodiment of the present invention.
【図2】同上の主アンテナの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the main antenna of the above.
【図3】同上の水平角方向のアンテナの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the horizontal angle antenna of the above.
【図4】同上の追尾アンテナ装置全体のブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram of the entire tracking antenna device of the above.
【図5】(a)(b)は同上の追尾アンテナ装置の平面
図及び側面図である。5A and 5B are a plan view and a side view of the above tracking antenna device.
【図6】位相モノパルス方式の原理図である。FIG. 6 is a principle diagram of a phase monopulse system.
【図7】同上の誤差角の変化に対する直流電圧変化の軌
跡を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a locus of changes in DC voltage with respect to changes in the error angle in the above.
【図8】モノパルスアンテナの説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a monopulse antenna.
【図9】従来例のアンテナ装置全体のブロック図であ
る。FIG. 9 is a block diagram of an entire conventional antenna device.
31 第1の平面アンテナ 32,33 第2の平面アンテナ 34 受信用LNB 35 モノパルス用LNBユニット 36 誤差角検出ユニット 37,38 第3の平面アンテナ 80 テーブル 31 first planar antenna 32, 33 second planar antenna 34 receiving LNB 35 monopulse LNB unit 36 error angle detection unit 37, 38 third planar antenna 80 table
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 勝 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 藤井 康弘 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaru Hashimoto 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor, Yasuhiro Fujii 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd.
Claims (6)
第1の平面アンテナと、この第1の平面アンテナと同一
平面上に設けられ仰角方向誤差角検出用の第2の平面ア
ンテナと、この第2の平面アンテナの受信波より仰角方
向の誤差角を検出する第1の誤差角検出手段と、水平方
向の誤差角検出用の第3の平面アンテナと、この第3の
平面アンテナの受信波より水平方向の誤差角を検出する
第2の誤差角検出手段と、上記第1の平面アンテナを仰
角方向に駆動する機構部とを水平方向に回転するテーブ
ル上に配設し、上記第3の平面アンテナを上記テーブル
上に仰角方向に固定して配設したことを特徴とする追尾
アンテナ装置。1. A first planar antenna for receiving satellite broadcasting or satellite communication, and a second planar antenna for detecting an elevation angle error angle provided on the same plane as this first planar antenna, First error angle detecting means for detecting an error angle in the elevation angle direction from the received wave of the second planar antenna, a third planar antenna for detecting an error angle in the horizontal direction, and a received wave of the third planar antenna. Second error angle detecting means for detecting a more horizontal error angle and a mechanism portion for driving the first planar antenna in the elevation direction are arranged on a table which rotates in the horizontal direction, and the third error angle detecting means is arranged. A tracking antenna device, in which a planar antenna is fixedly disposed on the table in the elevation direction.
アンテナ素子を1素子で構成したことを特徴とする請求
項1記載の追尾アンテナ装置。2. The tracking antenna device according to claim 1, wherein one antenna element in the elevation direction of the third planar antenna is formed.
に移行し、電波復帰後は瞬時に再捕捉するジャイロを設
けたことを特徴とする請求項1記載の追尾アンテナ装
置。3. The tracking antenna device according to claim 1, further comprising a gyro that immediately shifts to horizontal tracking when the radio wave is cut off and instantly reacquires after the radio wave returns.
テナから検出した誤差角対応電圧を直接アナログ指示電
圧として入力される直流サーボモータ及びアナログ制御
用サーボコントローラを設けたことを特徴とする請求項
1記載の追尾アンテナ装置。4. A direct-current servomotor and an analog-control servo controller for directly inputting an error-angle-corresponding voltage detected from the second and third planar antennas as an analog command voltage during radio wave tracking are provided. The tracking antenna device according to claim 1.
りサーチして初期捕捉時間を短縮する制御手段を設けた
ことを特徴とする請求項1記載の追尾アンテナ装置。5. The tracking antenna device according to claim 1, further comprising a control means for reducing an initial acquisition time by searching from an elevation angle immediately before power-off at the time of initial acquisition.
する電圧制御発振器とチャンネル切換回路を設けたこと
を特徴とする請求項1記載の追尾アンテナ装置。6. The tracking antenna device according to claim 1, further comprising a voltage control oscillator and a channel switching circuit that can switch a channel frequency to be tracked.
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JP3309291A JP2768392B2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Tracking antenna device |
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JPH05142320A true JPH05142320A (en) | 1993-06-08 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH11142496A (en) * | 1997-11-06 | 1999-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | Satellite radio wave monitoring device |
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Citations (2)
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JPH0272987U (en) * | 1988-11-24 | 1990-06-04 | ||
JPH02212790A (en) * | 1989-02-14 | 1990-08-23 | Sogo Keibi Hoshiyou Kk | Satellite automatic pursuit device |
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1991
- 1991-11-25 JP JP3309291A patent/JP2768392B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH11142496A (en) * | 1997-11-06 | 1999-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | Satellite radio wave monitoring device |
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JP2768392B2 (en) | 1998-06-25 |
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