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JPH06331720A - Monopulse antenna - Google Patents

Monopulse antenna

Info

Publication number
JPH06331720A
JPH06331720A JP12429793A JP12429793A JPH06331720A JP H06331720 A JPH06331720 A JP H06331720A JP 12429793 A JP12429793 A JP 12429793A JP 12429793 A JP12429793 A JP 12429793A JP H06331720 A JPH06331720 A JP H06331720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
phase
phase difference
combiner
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12429793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunitoshi Nishikawa
訓利 西川
Eiji Teramoto
英二 寺本
Toshiaki Watanabe
俊明 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP12429793A priority Critical patent/JPH06331720A/en
Publication of JPH06331720A publication Critical patent/JPH06331720A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/02Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills
    • B28D5/022Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills by cutting with discs or wheels
    • B28D5/028Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills by cutting with discs or wheels with a ring blade having an inside cutting edge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高感度のモノパルス信号を得る。 【構成】 上2つのサブアレイA3、A4の出力を上合
成器Bにて合成し上信号A3+A4を生成し、下2つの
サブアレイA1、A2の出力を下合成器Cにて合成し下
信号A1+A2を生成し、左2つのサブアレイA1、A
3の出力を左合成器Dにて合成し左信号A1+A3を生
成し、右2つのサブアレイA2、A4の出力を右合成器
Eにて合成し右信号A2+A4を生成する。そして、左
信号(A1+A3)と右信号(A2+A4)の位相差か
ら方位角モノパルス信号を生成する。また、上信号(A
3+A4)と下信号(A1+A2)の位相差から仰角モ
ノパルス信号を生成する。このように、モノパルス信号
生成のために、常にすべてのサブアレイからの出力を利
用する。
(57) [Summary] [Purpose] To obtain highly sensitive monopulse signals. [Structure] The outputs of the upper two sub-arrays A3 and A4 are combined in an upper combiner B to generate an upper signal A3 + A4, and the outputs of the lower two sub-arrays A1 and A2 are combined in a lower combiner C to generate a lower signal A1 + A2. Generate and left two sub-arrays A1, A
The output of No. 3 is combined by the left combiner D to generate the left signal A1 + A3, and the outputs of the two right sub-arrays A2 and A4 are combined by the right combiner E to generate the right signal A2 + A4. Then, an azimuth monopulse signal is generated from the phase difference between the left signal (A1 + A3) and the right signal (A2 + A4). Also, the upper signal (A
An elevation angle monopulse signal is generated from the phase difference between 3 + A4) and the lower signal (A1 + A2). In this way, the outputs from all sub-arrays are always used for monopulse signal generation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、4つのサブアレイアン
テナの出力から電波の到来方向を検出するモノパルスア
ンテナに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a monopulse antenna for detecting the direction of arrival of radio waves from the outputs of four sub-array antennas.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、通信技術の進歩に伴い各種分野に
電波を用いた無線通信が採用されている。すなわち、従
来のTV放送、ラジオ放送、無線通信に加え、各種移動
体通信や衛星通信等も普及してきている。
2. Description of the Related Art In recent years, wireless communication using radio waves has been adopted in various fields with the advance of communication technology. That is, in addition to conventional TV broadcasting, radio broadcasting, and wireless communication, various mobile communication, satellite communication, and the like have become popular.

【0003】このような無線通信、特に衛星通信におい
ては、衛星からの微弱な電波を受信しなければならな
い。そこで、電波をいかに効率良く受信し、かつ有効に
利用するかが最も重要になる。この目的のために、複数
のアンテナを用い、電波をより多く受信しようとする試
みがなされている。
In such wireless communication, especially satellite communication, weak radio waves from the satellite must be received. Therefore, the most important thing is how to efficiently receive and effectively use radio waves. For this purpose, attempts have been made to receive more radio waves by using a plurality of antennas.

【0004】このような試みの代表的なものとしてアレ
イアンテナがある。このアレイアンテナでは、同一方向
に指向性を持つアンテナ素子を一列あるいは平面的に並
べ、複数のアンテナ素子の高周波信号出力を合成するこ
とでアンテナの利得を高くしている。アンテナ素子の数
を増やせばそれだけ利得を向上することができ、微弱な
電波の受信のためには、このアレイアンテナは非常に有
効である。
An array antenna is a typical example of such an attempt. In this array antenna, antenna elements having directivity in the same direction are arranged in a line or in a plane, and high-frequency signal outputs of a plurality of antenna elements are combined to increase the antenna gain. The gain can be improved by increasing the number of antenna elements, and this array antenna is very effective for receiving weak radio waves.

【0005】しかし、アレイアンテナでは、アンテナ素
子を複数並べるため、指向性が鋭くなる。このため、自
動車等の移動体に搭載する場合には、この指向性の向き
を自動車の走行方向の変化に追従して変更しなければな
らない。指向性の向きを変える方法としては、電子的に
変える方法と機械的に変える方法があるが、いずれの方
法においても指向性を向けるべき方向と現在指向性が向
いている方向の角度差に相当する偏差を検出しなければ
ならない。
However, in the array antenna, since a plurality of antenna elements are arranged, the directivity becomes sharp. Therefore, when it is mounted on a moving body such as an automobile, the direction of this directivity must be changed in accordance with the change in the traveling direction of the automobile. There are two methods to change the direction of directivity, electronically and mechanically.Each method is equivalent to the angle difference between the direction in which the directivity should be directed and the direction in which the directivity is currently directed. You have to detect the deviation.

【0006】この角度差に相当する偏差出力を得る方法
の1つとしてモノパルス法があり、このモノパルス法を
利用したアンテナがモノパルスアンテナと呼ばれてい
る。このようなモノパルスアンテナは、例えば特開平2
−250502号公報に示されており、このアンテナで
は、アンテナを3分割している。すなわち、アンテナを
左右2分割すると共に分割された一方の側(左)のアン
テナをさらに上下2分割し、3つのアンテナを構成して
いる。
There is a monopulse method as one of the methods for obtaining a deviation output corresponding to this angle difference, and an antenna using this monopulse method is called a monopulse antenna. Such a monopulse antenna is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2
In this antenna, the antenna is divided into three parts. That is, the antenna is divided into two in the left and right, and the divided one side (left) antenna is further divided into two in the upper and lower parts to form three antennas.

【0007】そして、左2つのアンテナの合成出力と右
のアンテナの出力を比較することで方位角方向のモノパ
ルス信号を得ている。一方、左2つのアンテナの出力を
比較することで、仰角方向のモノパルス信号を得てい
る。
Then, by comparing the combined output of the two left antennas and the output of the right antenna, a monopulse signal in the azimuth direction is obtained. On the other hand, a monopulse signal in the elevation direction is obtained by comparing the outputs of the two left antennas.

【0008】このようにして、アンテナを分割し、分割
部分の出力信号同士を比較することによって、仰角方向
および方位角方向のモノパルス信号を得ることができ
る。従って、このモノパルス信号に基づいてアンテナの
指向性の仰角および方位角を制御することで、アンテナ
の指向性を電波到来方向に向けることができる。
In this way, by dividing the antenna and comparing the output signals of the divided portions, it is possible to obtain monopulse signals in the elevation direction and the azimuth direction. Therefore, by controlling the elevation angle and azimuth angle of the directivity of the antenna based on this monopulse signal, the directivity of the antenna can be directed to the arrival direction of the radio wave.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、仰角方向のモノパルス信号を得るに当たって
利用する信号は、アンテナの半分の出力だけである。従
って、アンテナ全体を利用した検出になっておらず、十
分な感度が得られないという問題点があった。また、電
波到来方向が仰角方向にずれた場合、左2つの部分の出
力において位相差がある。そこで、これを合成して得た
出力は、2倍の感度が得られないことになる。従って、
アンテナ全体の出力が十分利得の高いものにならないと
いう問題点があった。
However, in the above-mentioned conventional example, the signal used in obtaining the monopulse signal in the elevation direction is only half the output of the antenna. Therefore, the detection is not performed using the entire antenna, and there is a problem that sufficient sensitivity cannot be obtained. Further, when the arrival direction of the radio wave is deviated in the elevation direction, there is a phase difference in the outputs of the two left parts. Therefore, the output obtained by synthesizing them cannot have twice the sensitivity. Therefore,
There is a problem that the output of the entire antenna does not have a sufficiently high gain.

【0010】本発明は、上記問題点を解決することを課
題としてされたものであり、精度の高いモノパルス信号
が得られると共に複数の出力を合成してアンテナの最大
合成出力を得ることができるモノパルスアンテナを提供
することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a monopulse capable of obtaining a highly accurate monopulse signal and combining a plurality of outputs to obtain a maximum combined output of an antenna. The purpose is to provide an antenna.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係るモノパルス
アンテナは、図1に示すように、上下2列および左右2
列のマトリックス状に配設した4つのサブアレイアンテ
ナを含むアレイアンテナAと、上2つサブアレイアンテ
ナの出力を合成する上合成器Bと、下2つサブアレイア
ンテナの出力を合成する下合成器Cと、左2つサブアレ
イアンテナの出力を合成する左合成器Dと、右2つサブ
アレイアンテナの出力を合成する右合成器Eと、上合成
器出力と下合成器出力との位相差を検出して仰角モノパ
ルス信号を出力する仰角位相差検出回路Fと、左合成器
出力と右合成器出力との位相差を検出して方位角モノパ
ルス信号を出力する方位角位相差検出回路Gと、を有す
ることを特徴とする。
As shown in FIG. 1, a monopulse antenna according to the present invention has two rows of upper and lower rows and two rows of right and left rows.
An array antenna A including four sub-array antennas arranged in a matrix of rows, an upper combiner B for combining the outputs of the upper two sub-array antennas, and a lower combiner C for combining the outputs of the lower two sub-array antennas. , A left combiner D that combines the outputs of the two left sub-array antennas, a right combiner E that combines the outputs of the two right sub-array antennas, and a phase difference between the upper combiner output and the lower combiner output is detected. An elevation angle phase difference detection circuit F that outputs an elevation angle monopulse signal, and an azimuth phase difference detection circuit G that detects a phase difference between the left synthesizer output and the right synthesizer output and outputs an azimuth angle monopulse signal. Is characterized by.

【0012】また、上記左合成器Dおよび右合成器Eは
入力信号の一方を移相してから合成する位相差合成器で
あり、検出した仰角位相差に基づき右合成器Dおよび左
合成器Eにおける2つの入力信号間の位相差がそれぞれ
0になるような仰角位相差制御信号を出力する仰角移相
器制御手段Hを有することを特徴とする。
The left synthesizer D and the right synthesizer E are phase difference synthesizers for synthesizing one of the input signals after shifting the phase thereof, and the right synthesizer D and the left synthesizer are based on the detected elevation phase difference. Elevation angle phase shifter control means H for outputting an elevation angle phase difference control signal such that the phase difference between the two input signals at E becomes 0 respectively.

【0013】さらに、上記上合成器Bおよび下合成器C
は位相差合成器であり、検出した方位角位相差に基づき
上合成器Bおよび下合成器Cにおける2つの入力信号間
の位相差がそれぞれ0になるような仰角位相差制御信号
を出力する仰角移相器制御手段Iを有することを特徴と
する。
Further, the upper combiner B and the lower combiner C described above.
Is a phase difference combiner, which outputs an elevation angle phase difference control signal such that the phase difference between the two input signals in the upper combiner B and the lower combiner C becomes 0 based on the detected azimuth phase difference. It is characterized by having a phase shifter control means I.

【0014】このように本発明に係るモノパルスアンテ
ナは、アレイアンテナを4つのサブアレイアンテナに分
割する。そして、上2つのサブアレイからの出力を合成
したものと、下2つのサブアレイからの出力を合成した
ものとから両者の位相差を検出し、仰角方向のモノパル
スを生成する。一方、左2つのサブアレイからの出力を
合成したものと、右2つのサブアレイからの出力を合成
したものとから両者の位相差を検出し、方位角方向のモ
ノパルスを生成する。このように、モノパルス生成の際
に、常にすべてのサブアレイアンテナ出力を利用する。
As described above, the monopulse antenna according to the present invention divides the array antenna into four sub-array antennas. Then, the phase difference between the combined output from the upper two sub-arrays and the combined output from the lower two sub-arrays is detected to generate a monopulse in the elevation angle direction. On the other hand, the phase difference between the combined output from the two left sub-arrays and the combined output from the two right sub-arrays is detected to generate a monopulse in the azimuth direction. In this way, all sub-array antenna outputs are always used during monopulse generation.

【0015】[0015]

【作用】このように、上2つのサブアレイA3、A4の
出力を上合成器Bにて合成し上信号A3+A4を生成
し、下2つのサブアレイA1、A2の出力を上合成器C
にて合成し下信号A1+A2を生成し、左2つのサブア
レイA1、A3の出力を左合成器Dにて合成し左信号A
1+A3を生成し、右2つのサブアレイA2、A4の出
力を上合成器Eにて合成し右信号A2+A4を生成す
る。そして、左信号(A1+A3)と右信号(A2+A
4)の位相差から方位角モノパルス信号を生成する。ま
た、上信号(A3+A4)と下信号(A1+A2)の位
相差から仰角モノパルス信号を生成する。
In this way, the outputs of the upper two sub-arrays A3 and A4 are combined by the upper combiner B to generate the upper signal A3 + A4, and the outputs of the lower two sub-arrays A1 and A2 are combined into the upper combiner C.
To generate a lower signal A1 + A2, and the outputs of the two left sub-arrays A1 and A3 are combined by the left combiner D to generate a left signal A.
1 + A3 is generated, and the outputs of the two right sub-arrays A2 and A4 are combined by the upper combiner E to generate the right signal A2 + A4. Then, the left signal (A1 + A3) and the right signal (A2 + A)
An azimuth monopulse signal is generated from the phase difference of 4). Further, an elevation angle monopulse signal is generated from the phase difference between the upper signal (A3 + A4) and the lower signal (A1 + A2).

【0016】このように、モノパルス信号をすべてのサ
ブアレイからの出力信号を利用して生成するため、正確
なモノパルス信号を得ることができる。
As described above, since the monopulse signal is generated by using the output signals from all the sub-arrays, the accurate monopulse signal can be obtained.

【0017】なお、上下合成器B,Cの出力である左信
号(A1+A3)と右信号(A2+A4)左信号を合成
することで受信出力を得ることができる。あるいは、左
右合成器D,Eの出力である上信号(A3+A4)と下
信号(A1+A2)を合成することで受信出力を得ても
よい。
A reception output can be obtained by synthesizing the left signal (A1 + A3) and the right signal (A2 + A4) left signal which are the outputs of the upper and lower synthesizers B and C. Alternatively, the reception output may be obtained by combining the upper signal (A3 + A4) and the lower signal (A1 + A2) which are the outputs of the left and right combiners D and E.

【0018】また、方位角モノパルス信号により、上合
成器Bおよび下合成器Cにおける合成を同相合成にす
る。すなわち、上合成器B(下合成器C)に入力される
A3(A1)とA4(A2)の一方を左右サブアレイの
位相差に基づき移相することによって、同相合成する。
これによって、アンテナの仰角方向の向きが電波の入射
方向からずれても常に高感度の方位角モノパルス信号を
得ることとができる。また、上下合成器B,Cにおける
出力を最大出力にできる。
The azimuth monopulse signal causes the upper combiner B and the lower combiner C to be combined in phase. That is, one of A3 (A1) and A4 (A2) input to the upper combiner B (lower combiner C) is phase-shifted based on the phase difference between the left and right sub-arrays to perform in-phase combining.
This makes it possible to always obtain a highly sensitive azimuth monopulse signal even if the direction of the elevation angle of the antenna deviates from the incident direction of the radio wave. Further, the outputs of the upper and lower synthesizers B and C can be maximized.

【0019】さらに、仰角モノパルス信号により、左合
成器Dおよび右合成器Eにおける合成を同相合成にす
る。すなわち、左合成器D(右合成器E)に入力される
A1(A2)とA3(A4)の一方を上下サブアレイの
位相差に基づき移相することによって、同相合成する。
これによって、アンテナの方位角方向の向きが電波の入
射方向からずれていても、常に高感度の仰角モノパルス
信号が得ることができる。また、左右合成器D,Eにお
ける出力を最大出力にできる。
Furthermore, the elevation monopulse signal causes the left synthesizer D and the right synthesizer E to perform in-phase synthesis. That is, in-phase synthesis is performed by shifting one of A1 (A2) and A3 (A4) input to the left synthesizer D (right synthesizer E) based on the phase difference between the upper and lower sub-arrays.
This makes it possible to always obtain a highly sensitive elevation angle monopulse signal even if the azimuth direction of the antenna deviates from the incident direction of the radio wave. Further, the outputs of the left and right synthesizers D and E can be maximized.

【0020】なお、本発明のアレイアンテナ部は、図1
に示す矩形のサブアレイアンテナに限定するものではな
い。すなわち、サブアレイアンテナが例えば円形のラジ
アルアンテナであってもよく、要は4つのサブアレイア
ンテナがマトリックス状に配置されていればよい。
The array antenna section of the present invention is shown in FIG.
It is not limited to the rectangular sub array antenna shown in FIG. That is, the sub-array antenna may be, for example, a circular radial antenna, and in short, four sub-array antennas may be arranged in a matrix.

【0021】[0021]

【実施例】以下に、本発明の一実施例である車載用衛星
放送受信アンテナ装置について、図面を用いて説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A vehicle-mounted satellite broadcast receiving antenna device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】このアンテナ装置は、1つの平面状のアレ
イアンテナを4つのサブアレイに分割し、個々のサブア
レイ出力を分配・合成して作られる位相モノパルス信号
に基づいて放送衛星を追尾し、車室内に設置したBSチ
ューナーに受信信号を出力することにより、移動中の衛
星放送受信を可能にするものである。
In this antenna device, one planar array antenna is divided into four sub-arrays, and the broadcasting satellites are tracked based on a phase monopulse signal generated by distributing and synthesizing the outputs of the individual sub-arrays, and the sub-array is placed inside the vehicle. By outputting a reception signal to the installed BS tuner, it is possible to receive satellite broadcasting while moving.

【0023】<機械系>本アンテナ装置の機械系は、支
持機構、方位角駆動機構、仰角駆動機構の3つに大別さ
れる。これらの構成を図2〜図4に示す。
<Mechanical System> The mechanical system of the present antenna device is roughly classified into a support mechanism, an azimuth angle drive mechanism, and an elevation angle drive mechanism. These configurations are shown in FIGS.

【0024】支持機構 図2〜図4に示すように、支持機構は、ターンテーブル
10、基台12などで構成される。ターンテーブル10
は、円板状のテーブルであり、ここに衛星放送受信用の
アレイアンテナ100が搭載される。基台12は、アン
テナ装置全体を支持する円板状の台で、自動車など移動
体の屋根に固定支持される。また、この基台12はその
周囲に上方に突出する円筒状の基台枠12aを備えてお
り、基台枠12aの上部には内側に向けて水平方向にリ
ブ状のガイド部材16が設けてある。
Support Mechanism As shown in FIGS. 2 to 4, the support mechanism comprises a turntable 10, a base 12, and the like. Turntable 10
Is a disk-shaped table on which the array antenna 100 for satellite broadcast reception is mounted. The base 12 is a disk-shaped base that supports the entire antenna device, and is fixedly supported on the roof of a moving body such as an automobile. Further, the base 12 is provided with a cylindrical base frame 12a that projects upward around the periphery thereof, and a rib-shaped guide member 16 is provided in the upper part of the base frame 12a in the horizontal direction toward the inside. is there.

【0025】ターンテーブル10は、方位角方向におい
て全方向(360°)に回転可能なように軸支機構14
によって基台12上に回転支持される。この軸支機構1
4は、中心のロータリジョイント14aと、基台12か
らロータリジョイント14aを取り囲むように伸びる支
持部14cと、支持部14cの上面に形成されたスリッ
プリング14bと、軸支機構14の上側を覆うと共に、
ターンテーブル10に接続されたキャップ14dと、キ
ャップ14dの側壁内側と支持部14cの外周の間に設
けられたベアリング14eからなっている。このような
軸支機構14によって、ターンテーブル10を基台12
に対し、安定して軸支することができる。なお、ロータ
リジョイント14aは、アンテナにおいて受信したター
ンテーブル10上の信号を車室内のBSチューナに供給
する電気的な接続を行う。また、スリップリング14b
は、車室内からの電源をキャップ14dに設けられた摺
動子(図示せず)を介しターンテーブル10上の回路に
供給する役割を担っている。
The turntable 10 has a shaft support mechanism 14 so as to be rotatable in all directions (360 °) in the azimuth direction.
Is rotatably supported on the base 12. This shaft support mechanism 1
Reference numeral 4 denotes a central rotary joint 14a, a support portion 14c extending from the base 12 so as to surround the rotary joint 14a, a slip ring 14b formed on the upper surface of the support portion 14c, and an upper side of the shaft support mechanism 14, ,
It comprises a cap 14d connected to the turntable 10 and a bearing 14e provided between the inner side wall of the cap 14d and the outer periphery of the support portion 14c. With such a shaft support mechanism 14, the turntable 10 is attached to the base 12
On the other hand, the shaft can be stably supported. The rotary joint 14a is electrically connected to supply the signal on the turntable 10 received by the antenna to the BS tuner in the vehicle compartment. Also, the slip ring 14b
Plays a role of supplying power from the passenger compartment to a circuit on the turntable 10 via a slider (not shown) provided on the cap 14d.

【0026】さらに、図2(B)に示すように、回転が
円滑になるようターンテーブル10の周辺部には、ター
ンテーブル10を基台12に対し支持する補助ローラ3
0が設けられている。すなわち、この補助ローラ30
は、ターンテーブル上の支持部30aに回転自在に支持
された従動ローラ30bからなっており、この従動ロー
ラ30bが基台12上を走行する。なお、この補助ロー
ラ30は60°おきに5つ設けられている。
Further, as shown in FIG. 2B, an auxiliary roller 3 for supporting the turntable 10 with respect to the base 12 is provided around the turntable 10 so that the rotation is smooth.
0 is provided. That is, this auxiliary roller 30
Comprises a driven roller 30b rotatably supported by a supporting portion 30a on the turntable, and the driven roller 30b travels on the base 12. Five auxiliary rollers 30 are provided every 60 °.

【0027】レドーム32は、雨天時でも衛星放送が受
信可能なように装置全体を覆うように基台枠12aに固
定される。このレドーム32はFRP・アクリルなど非
金属の材料で形成される。
The radome 32 is fixed to the base frame 12a so as to cover the entire apparatus so that satellite broadcasting can be received even in rainy weather. The radome 32 is made of a non-metal material such as FRP or acrylic.

【0028】方位角駆動機構 方位角駆動機構は、方位角モーター18、駆動用ローラ
ー20などから構成される。方位角モーター18はター
ンテーブル10上に回転軸が水平になるように設置され
ている。そして、方位角モーター18の出力軸は、ジョ
イント24および軸受け26aを介し、上側の駆動ロー
ラ20に接続されている。一方軸受け26aの下側には
軸受け26bがスプリング(図示せず)を介し取り付け
られている。そして、軸受け26bから伸びる軸には従
動ローラ22が取り付けられている。そして、駆動用ロ
ーラ20および従動ローラ22はターンテーブル10上
周辺部に設置され、基台枠12aのガイド部材16を上
下から挟み込んでいる。また、スプリングは、軸受け2
6a,26b間に両者が近付く方向に力をかけているた
め、このスプリングの力によって駆動ローラ20および
従動ローラ22は、ガイド部材16に押さえ付けられ、
接地圧力がかけられている。この状態で方位角モーター
18を回転することにより、駆動ローラ20が回転し、
駆動ローラ20および従動ローラ22がガイド部材16
上を走行しターンテーブル10全体を方位角方向に回転
駆動する。
Azimuth angle drive mechanism The azimuth angle drive mechanism comprises an azimuth angle motor 18, a driving roller 20, and the like. The azimuth motor 18 is installed on the turntable 10 so that the rotation axis is horizontal. The output shaft of the azimuth motor 18 is connected to the upper drive roller 20 via the joint 24 and the bearing 26a. On the other hand, below the bearing 26a, a bearing 26b is attached via a spring (not shown). The driven roller 22 is attached to the shaft extending from the bearing 26b. The driving roller 20 and the driven roller 22 are installed on the peripheral portion of the turntable 10 and sandwich the guide member 16 of the base frame 12a from above and below. Also, the spring is the bearing 2
Since a force is applied between 6a and 26b in a direction in which they approach each other, the force of this spring presses the drive roller 20 and the driven roller 22 against the guide member 16,
Ground pressure is applied. By rotating the azimuth motor 18 in this state, the drive roller 20 rotates,
The drive roller 20 and the driven roller 22 include the guide member 16
The vehicle travels above and drives the turntable 10 to rotate in the azimuth direction.

【0029】駆動ローラ20を直接駆動するため、方位
角モーター18がCW回転(出力軸方向から見て時計回
り)の場合、ターンテーブル10は上から見てCCW方
向(反時計回り)に、方位角モーター18がCCW回転
の場合ターンテーブル10はCW方向に回転する。
Since the drive roller 20 is directly driven, when the azimuth motor 18 rotates in the CW direction (clockwise when viewed from the output shaft direction), the turntable 10 moves in the CCW direction (counterclockwise direction) when viewed from above. When the angular motor 18 rotates CCW, the turntable 10 rotates in the CW direction.

【0030】なお、駆動ローラ20および従動ローラ2
2の表面には、摩擦の大きな弾性材料であるゴム材など
の層が形成されており、これによりスリップを防止して
いる。
The drive roller 20 and the driven roller 2
On the surface of No. 2, a layer such as a rubber material, which is an elastic material having a large friction, is formed to prevent slippage.

【0031】さらに、この構成では両ローラ20、22
において、その内側と外側で回転半径の差が生じる。こ
のため、そのまま駆動すると偏摩耗が発生する。そこ
で、本例では、ガイド部材16を外方に向けて厚みが薄
くなるようテーパを設けると共に、両ローラ20、22
の直径をこれに対応して外方に向けて大きくなるように
テーパを設けている。これにより、ターンテーブル10
の回転角に対するローラテーパ部の外側(ターンテーブ
ル外周側)および内側の回転角が一致することになり偏
摩耗の発生を防止している。
Further, in this configuration, both rollers 20, 22 are
At, there is a difference in radius of gyration between the inside and the outside. Therefore, if it is driven as it is, uneven wear occurs. Therefore, in this example, the guide member 16 is provided with a taper so as to be thin toward the outside, and both rollers 20, 22 are provided.
Corresponding to this, the taper is provided so as to increase toward the outside. As a result, the turntable 10
The rotation angle on the outer side (on the outer circumference side of the turntable) and on the inner side of the roller taper portion with respect to the rotation angle of is matched to prevent uneven wear.

【0032】このように、本実施例によれば、 (i)ギアを一切使用しないため、ガタがなくハンチン
グが発生しない。
As described above, according to this embodiment, (i) since no gear is used, there is no play and no hunting occurs.

【0033】(ii)外周部において駆動するため、ロ
ーラにかかる負担(トルク)が小さい。従って、ローラ
で挟み込む力がそれほど大きくなくても十分な駆動力を
発生させることができる。
(Ii) Since the drive is performed at the outer peripheral portion, the load (torque) applied to the roller is small. Therefore, a sufficient driving force can be generated even if the force sandwiched by the rollers is not so large.

【0034】(iii)駆動機構に対する負担が少な
く、かつ構成が単純であるため、動作の信頼性が高い。
(Iii) Since the load on the drive mechanism is small and the structure is simple, the operation reliability is high.

【0035】(iv)モーターが水平配置であるため、
車載に適した低姿勢を実現できる。
(Iv) Since the motor is arranged horizontally,
It is possible to realize a low profile suitable for vehicle mounting.

【0036】(v)ターンテーブルの外周部に方位角モ
ーターを設置できるため、ターンテーブルの中央付近に
アレイアンテナを配置できる。アレイアンテナは横長で
あるため、ターンテーブルの中央付近を通ることによっ
て、効率的な配置が行え、装置の小型化が図れる。
(V) Since the azimuth motor can be installed on the outer periphery of the turntable, the array antenna can be arranged near the center of the turntable. Since the array antenna is horizontally long, it can be efficiently arranged by passing through the vicinity of the center of the turntable, and the size of the device can be reduced.

【0037】(vi)ガイド部材の直径と駆動ローラ直
径の比で減速比が決定されるため、減速比の設定の自由
度が高く、装置の設計が容易である。
(Vi) Since the reduction ratio is determined by the ratio of the diameter of the guide member and the diameter of the driving roller, the degree of freedom in setting the reduction ratio is high and the device design is easy.

【0038】仰角駆動機構 仰角駆動機構は、図3に示すように、仰角モーター5
0、回転直線変換機構52、リンク機構54およびアン
テナ支持部56から構成される。
The elevation driving mechanism elevation driving mechanism, as shown in FIG. 3, the elevation angle motor 5
0, a rotary straight line conversion mechanism 52, a link mechanism 54, and an antenna support portion 56.

【0039】横長矩形状で平面状のアレイアンテナ10
0の両端部は、図3(B)に示すアンテナ支持部56に
よりターンテーブル10上で仰角可変となるように支持
されている。すなわち、アレイアンテナ100の端部に
は、裏面側に伸びる板材56aが固定されており、この
板材56aの他端側には軸56bが固定されている。そ
して、この軸56bがターンテーブル10に固定された
軸受け56cに回動自在に支持されているため、アレイ
アンテナ100は、軸56bを中心に回転可能になって
いる。また、軸56bは、アレイアンテナ100の長手
方向およびターンテーブル10の表面に平行に伸びるた
め、アレイアンテナ100はターンテーブル10上で仰
角方向に回転可能になっている。また、アンテナ支持機
構56の軸56bには突起56dが設けられており、こ
の突起56dには他端が軸受け56cに固定されている
引っ張りばね56eが取り付けられている。そして、こ
の突起56dは、ターンテーブル10側に伸びているた
め、引っ張りばね56eにより、アレイアンテナ100
は、その表面が下方に向けて回転するように付勢されて
いる。
A horizontally long rectangular planar antenna 10
Both end portions of 0 are supported by the antenna support portion 56 shown in FIG. 3B so that the elevation angle can be varied on the turntable 10. That is, the plate member 56a extending to the back surface side is fixed to the end portion of the array antenna 100, and the shaft 56b is fixed to the other end side of the plate member 56a. Further, since the shaft 56b is rotatably supported by the bearing 56c fixed to the turntable 10, the array antenna 100 is rotatable about the shaft 56b. Further, since the shaft 56b extends parallel to the longitudinal direction of the array antenna 100 and the surface of the turntable 10, the array antenna 100 is rotatable on the turntable 10 in the elevation angle direction. A protrusion 56d is provided on the shaft 56b of the antenna support mechanism 56, and a tension spring 56e having the other end fixed to the bearing 56c is attached to the protrusion 56d. Since the protrusion 56d extends to the turntable 10 side, the extension antenna 56e causes the array antenna 100 to move.
Is biased so that its surface rotates downward.

【0040】一方、図3(A)に示すように、仰角モー
ター50の出力軸には、ボールねじで構成される回転直
線変換機構52が接続されている。この回転直線変換機
構52は、仰角モーターによって回転する雄ねじ部52
aと、この雄ねじ部52aの回転によって直線運動する
雌ねじ部52bからなっており、仰角モーター50の回
転により雌ねじ部52bに接続された出力軸52cが直
線運動する。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, the output shaft of the elevation motor 50 is connected to a rotary straight line conversion mechanism 52 composed of a ball screw. The rotary straight line conversion mechanism 52 is provided with a male screw portion 52 that is rotated by an elevation motor.
The output shaft 52c connected to the female screw portion 52b is linearly moved by rotation of the elevation motor 50. The output shaft 52c is linearly moved by rotation of the male screw portion 52a.

【0041】そして、回転直線変換機構52にはリンク
機構54が接続されている。このリンク機構54の先端
側には出力ロッド54aが回動自在に取り付けられてお
り、この出力ロッド54aがアレイアンテナ100の裏
面下側にアレイアンテナに対し垂直に固定されている。
そして、上述のようにアレイアンテナ100は、支持機
構56によって、軸56bを中心に回転する。従って、
リンク機構54が図における右側に移動すると、出力ロ
ッド54aによって、アレイアンテナ100の下側が押
され、アレイアンテナ100は、引っ張りばね56eの
付勢力に抗して上(図の紙面に対しと反時計方向)に向
けて回転する。一方、リンク機構54が図における左側
に移動した場合には、アレイアンテナ100は下(図の
紙面に対し時計方向)に向けて回転する。
A link mechanism 54 is connected to the rotary straight line conversion mechanism 52. An output rod 54a is rotatably attached to the tip end side of the link mechanism 54, and the output rod 54a is fixed to the lower side of the back surface of the array antenna 100 perpendicularly to the array antenna.
Then, as described above, the array antenna 100 is rotated about the shaft 56b by the support mechanism 56. Therefore,
When the link mechanism 54 moves to the right side in the drawing, the lower side of the array antenna 100 is pushed by the output rod 54a, and the array antenna 100 moves upward (counterclockwise with respect to the paper surface of the drawing) against the biasing force of the tension spring 56e. Direction). On the other hand, when the link mechanism 54 moves to the left side in the drawing, the array antenna 100 rotates downward (clockwise with respect to the paper surface of the drawing).

【0042】このようにして、仰角モーター50が回転
すると、その回転運動が回転直線変換機構52により直
線運動に変換され、リンク機構54を介しアレイアンテ
ナ100の背面を押し、アンテナを仰角方向に回転駆動
する。
In this way, when the elevation motor 50 rotates, its rotational motion is converted into a linear motion by the rotary linear conversion mechanism 52, and the back surface of the array antenna 100 is pushed through the link mechanism 54 to rotate the antenna in the elevation direction. To drive.

【0043】なお、引っ張りばね56eにより、アレイ
アンテナ100を常時アンテナの仰角が低くなる方向に
付勢しているため、リンク機構54には常にアンテナを
押す方向に力がかかることになる。従って、リンク機構
54による仰角制御時(特に押す・引くの切替時)にお
けるガタの発生を防止することができる。
Since the tension spring 56e constantly urges the array antenna 100 in the direction in which the elevation angle of the antenna is lowered, the link mechanism 54 is always subjected to a force in the direction of pushing the antenna. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of backlash during elevation angle control by the link mechanism 54 (particularly when switching between pushing and pulling).

【0044】また、リンク機構54には、所定の大きさ
の遮光板58を取り付けている。従って、リンク機構5
4の直線移動に伴い、この遮蔽板58も移動する。そし
て、この遮蔽板58の移動の前後に所定位置にリミット
スイッチとして機能する一対のフォトセンサ60を配設
してある。このフォトセンサ60は、それぞれ発光素子
と受光素子を対向配置させたものであり、この間に遮蔽
板58が侵入した場合に、これを検出する。そこで、リ
ンク機構54の移動範囲が所定以上となったことをフォ
トセンサ60により検出することができ、リンク機構5
4の移動量をフォトセンサ60の出力に基づいて制限す
ることにより、アンテナの仰角をこの範囲に制限するこ
とができる。
Further, a light shielding plate 58 of a predetermined size is attached to the link mechanism 54. Therefore, the link mechanism 5
With the linear movement of 4, the shielding plate 58 also moves. A pair of photosensors 60 functioning as limit switches are provided at predetermined positions before and after the movement of the shield plate 58. The photosensor 60 has a light emitting element and a light receiving element arranged opposite to each other, and detects when the shield plate 58 enters between them. Therefore, it can be detected by the photosensor 60 that the movement range of the link mechanism 54 has become equal to or larger than a predetermined range.
By limiting the moving amount of 4 based on the output of the photo sensor 60, the elevation angle of the antenna can be limited to this range.

【0045】日本全国をサービスエリアと考えた場合、
衛星放送の受信において必要な指向性の仰角は概ね40
°±20°の範囲と考えられる。本実施例では、後述す
る仰角電子追尾機能によってアンテナのボアサイトから
±10°の指向性制御が可能なため、アンテナ仰角の可
変範囲は40°±10°としている。
When considering the whole of Japan as a service area,
The elevation angle of directivity required for satellite broadcasting reception is about 40.
It is considered to be in the range of ± 20 °. In the present embodiment, since the directivity control of ± 10 ° can be performed from the boresight of the antenna by the elevation angle electronic tracking function described later, the variable range of the antenna elevation angle is set to 40 ° ± 10 °.

【0046】なお、引っ張りばね56eに代えて圧縮ば
ねを採用する等して付勢方向を変更してもよい。さら
に、上述のリンク機構54に代えて、図5に示すような
プッシュロッド62とローラ64を組み合わせた構成と
しても良い。この構成では、回転直線変換機構52によ
り、プッシュロッド62が直線的に移動し、その先端に
回転自在に取り付けられてローラ64がアレイアンテナ
100の裏面にぶつかる。従って、このローラ64の移
動によってアレイアンテナ100が仰角方向に回転す
る。なお、本例では、アレイアンテナ100の裏面に所
定平面を有する突出部66を設け、ここにローラ64を
押し付けると共に、この突出部をターンテーブル10に
向けてばね68により引っ張っている。そこで、アレイ
アンテナ100とローラ64は単に押し付けられている
だけであり、両者の間にボルト締め等の固定機構が不要
になっている。
The biasing direction may be changed by using a compression spring instead of the tension spring 56e. Further, instead of the link mechanism 54 described above, a configuration in which a push rod 62 and a roller 64 as shown in FIG. 5 are combined may be adopted. In this structure, the rotation linear conversion mechanism 52 linearly moves the push rod 62, and the push rod 62 is rotatably attached to the tip of the push rod 62 so that the roller 64 hits the back surface of the array antenna 100. Therefore, the movement of the roller 64 causes the array antenna 100 to rotate in the elevation direction. In this example, a protrusion 66 having a predetermined plane is provided on the back surface of the array antenna 100, the roller 64 is pressed against the protrusion 66, and the protrusion 68 is pulled toward the turntable 10 by a spring 68. Therefore, the array antenna 100 and the roller 64 are simply pressed against each other, and a fixing mechanism such as bolting is not required between them.

【0047】<電気系>アンテナ装置の電気系の構成を
図6に示す。このように、本アンテナ装置の電気系は、
アレイアンテナ部100、合成分配部200、位相比較
部300、同相合成部400、制御部500および電源
部600から構成される。このような電気回路は全てタ
ーンテーブル10上に配置される。そして、電源はスリ
ップリング14bを介して自動車からターンテーブル1
0上の電源部600に供給される。また受信信号は、ロ
ータリージョイント14aを介して車室内のBSチュー
ナー700へ送られ、これに接続されているTVモニタ
702において衛星放送が再生される。
<Electrical System> FIG. 6 shows the configuration of the electrical system of the antenna device. In this way, the electrical system of this antenna device is
The array antenna unit 100, the combining / distributing unit 200, the phase comparing unit 300, the in-phase combining unit 400, the control unit 500, and the power supply unit 600 are included. All such electric circuits are arranged on the turntable 10. The power is supplied from the automobile to the turntable 1 via the slip ring 14b.
0 to the power supply unit 600. Further, the received signal is sent to the BS tuner 700 in the vehicle compartment via the rotary joint 14a, and satellite broadcasting is reproduced on the TV monitor 702 connected to the BS tuner 700.

【0048】アレイアンテナ部 アレイアンテナ100は、図7に示すように、衛星から
の約12GHzの電波を受信し、約1.3GHzの中間
周波数(BS−IF)に変換して合成分配部200へ供
給する部分であり、4つのサブアレイ100A1、10
0A2、100A3、100A4と、個々のサブアレイ
用のBSコンバータ102A1、102A2、102A
3、102A4、および1次ローカル部104からな
る。1次ローカル部104は、ローカル発振器104a
とアンプ104bと、同相4分配器104cからなって
いる。そして、ローカル発振器104aの10.7GH
zのローカル信号出力を各BSコンバータ102A1〜
102A4に供給する。各BSコンバータ102A1〜
102A4は受信信号と1次ローカル部104からのロ
ーカル信号を混合し、中間周波数の信号を得る。そし
て、各BSコンバータ102A1〜102A4より各サ
ブアレイ100A1〜100A4の中間周波数信号(B
S−IF信号)A1,A2,A3,A4が出力される。
なお、仰角ドライバー106は、仰角モーター50の回
転を制御するものであり、方位角ドライバー108は、
方位角モーター18の回転を制御するものである。
Array Antenna Section The array antenna 100 receives radio waves of about 12 GHz from a satellite, converts it to an intermediate frequency (BS-IF) of about 1.3 GHz, and sends it to the combining / distributing section 200, as shown in FIG. The part that supplies the four sub-arrays 100A1, 10
0A2, 100A3, 100A4 and BS converters 102A1, 102A2, 102A for individual sub-arrays
3, 102A4, and the primary local unit 104. The primary local unit 104 includes a local oscillator 104a.
And an amplifier 104b and an in-phase four-way divider 104c. Then, 10.7 GHz of the local oscillator 104a
z local signal output to each BS converter 102A1
Supply to 102A4. Each BS converter 102A1
102A4 mixes the received signal and the local signal from the primary local unit 104 to obtain an intermediate frequency signal. Then, from the BS converters 102A1 to 102A4, the intermediate frequency signals (B
S-IF signals) A1, A2, A3 and A4 are output.
The elevation driver 106 controls the rotation of the elevation motor 50, and the azimuth driver 108
The rotation of the azimuth motor 18 is controlled.

【0049】アレイアンテナの構成 サブアレイ100A1、100A2、100A3、10
0A4は1つの横長の矩形状のアレイアンテナ100を
上下左右4つに分割した形となっている。ここでは説明
のためアンテナ背面側からみて左下のサブアレイを10
0A1、右下を100A2、左上を100A3、右上を
100A4とする。
Array Antenna Configuration Sub-arrays 100A1, 100A2, 100A3, 10
The 0A4 has a shape in which one horizontally long rectangular array antenna 100 is divided into four vertically and horizontally. Here, for the sake of explanation, the lower left sub-array is 10
0A1, lower right is 100A2, upper left is 100A3, and upper right is 100A4.

【0050】本例においては、アレイアンテナ100は
受信アンテナであるが、送信アンテナと受信アンテナは
相反の関係であるため、以下では送信アンテナとして説
明する。
In this example, the array antenna 100 is a receiving antenna, but since the transmitting antenna and the receiving antenna have a reciprocal relationship, the transmitting antenna will be described below.

【0051】1つのサブアレイ100Aの構造を図8に
示す。サブアレイ100Aは給電用の導波管110と、
導波管110上に設けられた複数のアンテナ素子124
から構成される。
The structure of one sub-array 100A is shown in FIG. The sub-array 100A includes a power supply waveguide 110,
A plurality of antenna elements 124 provided on the waveguide 110
Composed of.

【0052】導波管110は、2列の方形導波管11
4,116の幅狭面(以下E面)どうしを接合し、その
接合面112の中心付近を切除し窓112aを設けてい
る。そして、その窓112aの中心付近に方形導波管1
10の幅広面(以下H面)の裏側からBSコンバータ1
02の給電プローブ120が挿入される。
The waveguide 110 comprises two rows of rectangular waveguides 11.
The narrow surfaces 4 and 116 (hereinafter referred to as E surfaces) are joined to each other, and the joining surface 112 is cut near the center to provide a window 112a. The rectangular waveguide 1 is provided near the center of the window 112a.
BS converter 1 from the back side of the wide surface of 10 (hereinafter H surface)
02 feeding probe 120 is inserted.

【0053】各導波管114、116のそれぞれの表側
のH面の中心線上には、導波管114、116とアンテ
ナ素子124とを結合するための小孔が設けてある。
A small hole for coupling the waveguides 114 and 116 and the antenna element 124 is provided on the center line of the front H side of each of the waveguides 114 and 116.

【0054】アンテナ素子124は、図9に示すよう
に、グランド板として機能する導波管110の上部H面
上に誘電体層126を介し設けられた金属板(パッチ)
128と、このパッチ128から下方に向けて伸びる脚
部(結合プローブ)130とからなっている。この結合
プローブ130は、導波管110のH面に設けられた小
孔132を貫通し導波管110内に突出しており、これ
によって導波管110と電磁結合される。パッチ128
はフォトエッチングや印刷等の手法で誘電体層126上
に形成される。従って、複数のパッチ128を同時に形
成することができる。
As shown in FIG. 9, the antenna element 124 is a metal plate (patch) provided on the upper H surface of the waveguide 110 functioning as a ground plate with a dielectric layer 126 interposed therebetween.
The patch 128 includes a leg portion (coupling probe) 130 extending downward from the patch 128. The coupling probe 130 penetrates through a small hole 132 provided in the H surface of the waveguide 110 and projects into the waveguide 110, whereby it is electromagnetically coupled to the waveguide 110. Patch 128
Is formed on the dielectric layer 126 by a method such as photoetching or printing. Therefore, a plurality of patches 128 can be formed simultaneously.

【0055】パッチ128は、全体として円形であり、
対称な位置に一対の切り欠きを有している。そして、パ
ッチ128の所定の位置(接合点)に、結合プローブ1
30が接合される。この接合点とパッチ中心を結ぶ線
は、切り欠きを結ぶ線に対し45度に設定されている。
そして、本実施例では、この接合点のパッチ中心からの
距離をアンテナ素子124の設置位置に応じて設定して
いる。
The patch 128 has a circular shape as a whole,
It has a pair of notches at symmetrical positions. Then, the binding probe 1 is placed at a predetermined position (joint point) of the patch 128.
30 is joined. The line connecting the joining point and the patch center is set at 45 degrees with respect to the line connecting the notches.
Then, in this embodiment, the distance from the patch center of this junction point is set according to the installation position of the antenna element 124.

【0056】導波管110からパッチ128に伝送され
る所定周波数の電力の結合係数αは、パッチ128より
導波管110内に挿入されている結合プローブ130自
体のインピーダンスとパッチ128のインピーダンスの
比で決まる。ここで、結合プローブ130のインピーダ
ンスは、例えば結合プローブ130の長さ、太さなどに
より任意のインピーダンスに設定することができる。な
お、アンテナ全体の形状から結合プローブ130の寸法
には所定の制約があり、実際に変更可能な結合プローブ
130のインピーダンスは数10Ω〜数100Ω程度で
ある。また、パッチ128の入力インピーダンスは、誘
電体層126の比誘電率および厚さによって異なった値
となる。従って、各アンテナ素子124を等振幅で励振
するための結合係数αの組み合わせは無数にある。
The coupling coefficient α of the power of a predetermined frequency transmitted from the waveguide 110 to the patch 128 is the ratio of the impedance of the coupling probe 130 itself inserted in the waveguide 110 from the patch 128 to the impedance of the patch 128. Depends on. Here, the impedance of the coupling probe 130 can be set to an arbitrary impedance depending on, for example, the length and thickness of the coupling probe 130. There are certain restrictions on the dimensions of the coupling probe 130 due to the shape of the entire antenna, and the impedance of the coupling probe 130 that can be actually changed is about several tens Ω to several hundreds Ω. Further, the input impedance of the patch 128 has different values depending on the relative dielectric constant and the thickness of the dielectric layer 126. Therefore, there are innumerable combinations of coupling coefficients α for exciting each antenna element 124 with equal amplitude.

【0057】ここで、パッチ128に対する給電点の位
置と結合係数αの関係の例を、図10に示す。このよう
に給電点の位置を変更することによって、結合係数αを
所望のものにできる。図10は結合プローブ130のイ
ンピーダンスをパッチ128の外周部(エッジ)での入
力インピーダンスの1/3とした場合の結合係数αを示
している。
Here, an example of the relationship between the position of the feeding point with respect to the patch 128 and the coupling coefficient α is shown in FIG. By changing the position of the feeding point in this way, the coupling coefficient α can be set to a desired value. FIG. 10 shows the coupling coefficient α when the impedance of the coupling probe 130 is ⅓ of the input impedance at the outer peripheral portion (edge) of the patch 128.

【0058】このように、結合プローブ130のインピ
ーダンスとパッチ128のインピーダンスが等しい場合
に両者の結合度が最も大きくなり、それ以外では結合度
が小さくなる。そこで、本実施例では、接合点の位置を
変更することで、アンテナ素子124における結合プロ
ーブ130の長さおよび太さを同一としたまま各アンテ
ナ素子124における結合度を調整する。
As described above, when the impedance of the coupling probe 130 and the impedance of the patch 128 are equal to each other, the degree of coupling between the two becomes maximum, and in other cases, the degree of coupling becomes smaller. Therefore, in the present embodiment, by changing the position of the junction point, the coupling degree in each antenna element 124 is adjusted while keeping the length and thickness of the coupling probe 130 in the antenna element 124 the same.

【0059】そして、図11に示すように、各アンテナ
素子124における結合度を給電プローブ120からの
距離に応じて設定することで、給電プローブ120に対
する設置位置の違いによって生じるアンテナ素子124
に供給される電力の相違を補正し、すべてのアンテナ素
子124を等振幅励振することができる。
Then, as shown in FIG. 11, by setting the degree of coupling in each antenna element 124 according to the distance from the feeding probe 120, the antenna element 124 caused by the difference in the installation position with respect to the feeding probe 120.
It is possible to correct the difference in the power supplied to the antennas and to excite all the antenna elements 124 with the same amplitude.

【0060】さらに、給電プローブ120からの距離に
よって、各アンテナ素子における電流の位相が異なる。
本例では、アンテナ素子124の向きを変更する(機械
的に回転して配置する)ことで位相を調整し、各アンテ
ナ素子124の電力合成の際の位相を合わせている。す
なわち、各アンテナ素子124のパッチ128における
切り欠きを結ぶ線の方向を給電プローブ120からの距
離によって変更し、位相を調整する。
Furthermore, the phase of the current in each antenna element differs depending on the distance from the feeding probe 120.
In this example, the phase is adjusted by changing the orientation of the antenna element 124 (arranged by rotating mechanically), and the phase of each antenna element 124 at the time of power combination is matched. That is, the direction of the line connecting the notches in the patch 128 of each antenna element 124 is changed according to the distance from the power feeding probe 120 to adjust the phase.

【0061】BSコンバータ102A1〜102a4
は、4つのサブアレイ100A1〜100A4に各1つ
ずつ給電プローブ120を介して接続され、受信信号を
約1.3GHzのBS−IF信号に変換する。また、本
アンテナ装置では追尾を各サブアレイ出力間100A1
〜100A4の位相差に基づいて行うため、各コンバー
タ102A1〜102a4の出力がサブアレイ100A
1〜100A4の出力の位相関係を保っている必要があ
る。そこで、前述のように各ローカル信号は一つのロー
カル発振器104aの出力を同相4分配器104cで4
分配したものを用いている。
BS converters 102A1 to 102a4
Is connected to each of the four sub-arrays 100A1 to 100A4 via the power supply probe 120, and converts the received signal into a BS-IF signal of about 1.3 GHz. Further, in the present antenna device, tracking is performed between 100A1 between the outputs of each sub-array.
.. to 100A4 based on the phase difference, the outputs of the converters 102A1 to 102a4 are output to the sub-array 100A.
It is necessary to maintain the phase relationship of the outputs of 1 to 100 A4. Therefore, as described above, each local signal outputs the output of one local oscillator 104a to the in-phase quad divider 104c.
We use what we distributed.

【0062】合成分配部の構成 合成分配部200では、図12に示すように、アレイア
ンテナ100の4つのサブアレイ100A1〜100A
4の出力信号A1〜A4を分配および合成することによ
り、方位角モノパルス信号を得るための2つの合成信号
(左側(A1+A3)、右側(A2+A4) )と仰角モ
ノパルス信号を得るための2つの合成信号(下側(A1
+A2)、上側(A3+A4))とを発生し、位相比較
部300へ供給する。
Structure of Combined Distributor In the combined distributor 200, as shown in FIG. 12, four sub-arrays 100A1 to 100A of the array antenna 100 are provided.
4 output signals A1 to A4 are distributed and combined to obtain two combined signals for obtaining an azimuth monopulse signal (left side (A1 + A3), right side (A2 + A4)) and two combined signals for obtaining an elevation monopulse signal. (Lower side (A1
+ A2) and the upper side (A3 + A4)) are generated and supplied to the phase comparison unit 300.

【0063】すなわち、信号A1〜A4はそれぞれ2分
配器202、204、206、208に入力され、それ
ぞれ2つ出力される。そして、合成器212は2分配器
202および206の出力を合成して、A1+A3を
得、合成器214は2分配器202および204の出力
を合成して、A1+A2を得、合成器216は2分配器
204および208の出力を合成して、A2+A4を
得、合成器218は2分配器206および208の出力
を合成して、A3+A4を得る。従って、これら合成器
212〜218からの出力により、位相比較部300に
供給する仰角および方位角モノパルス信号を得るための
4つの信号を得ることができる。なお、合成器214、
218の出力は、それぞれ2分配器220、222を介
し出力されるため、A1+A2およびA3+A4の信号
は、2つずつ得られ、一方は同相合成部400に供給さ
れる。
That is, the signals A1 to A4 are input to the two-way dividers 202, 204, 206 and 208, respectively, and two of each are output. Then, the combiner 212 combines the outputs of the two dividers 202 and 206 to obtain A1 + A3, the combiner 214 combines the outputs of the two dividers 202 and 204 to obtain A1 + A2, and the combiner 216 divides into two. The outputs of the devices 204 and 208 are combined to obtain A2 + A4, and the combiner 218 combines the outputs of the two-dividers 206 and 208 to obtain A3 + A4. Therefore, from the outputs from the combiners 212 to 218, four signals for obtaining the elevation angle and azimuth angle monopulse signals supplied to the phase comparison section 300 can be obtained. In addition, the synthesizer 214,
Since the outputs of 218 are output via the two-way dividers 220 and 222, respectively, two signals of A1 + A2 and A3 + A4 are obtained, and one of them is supplied to the in-phase combiner 400.

【0064】この構成により方位角・仰角の両モノパル
ス信号はともにアレイアンテナ全体の受信電力から発生
することになるため、両モノパルス信号ともS/N比が
高くなり、高精度な衛星追尾が可能となる。
With this configuration, since both the azimuth and elevation monopulse signals are generated from the received power of the entire array antenna, both monopulse signals have a high S / N ratio, and highly accurate satellite tracking is possible. Become.

【0065】さらに、合成器212、214、216、
218を位相差合成器によって構成すると、さらに高精
度のモノパルス信号および受信信号を生成することがで
きる。ここで、位相差合成器は、図13に示すように、
2つの入力の内1つの入力を移相器PSによって移相し
た後、合成器SSで合成するものである。
Furthermore, the synthesizers 212, 214, 216,
By configuring 218 with a phase difference synthesizer, it is possible to generate a highly accurate monopulse signal and received signal. Here, the phase difference synthesizer, as shown in FIG.
One of the two inputs is phase-shifted by the phase shifter PS and then synthesized by the synthesizer SS.

【0066】アレイアンテナ100の向きと電波の入射
方向とがずれている場合、サブアレイから出力される4
つの信号A1,A2,A3,A4には、互いに位相差が
ある。そこで、位相差合成器では、これらの位相差に基
づいて一方の信号を移相し、同相合成する。
When the direction of the array antenna 100 is deviated from the incident direction of the radio wave, the signal is output from the sub-array 4
The two signals A1, A2, A3 and A4 have a phase difference with each other. Therefore, the phase difference synthesizer shifts one of the signals on the basis of these phase differences to perform in-phase synthesis.

【0067】合成器212は、上下のサブアレイ出力信
号(以下上下信号という。他も同様)A1とA3を合成
するものであり、後述するように、制御部500では、
上下信号の位相差θを検出している。そこで、この上下
サブアレイからの信号間の位相差θを内部の移相器PS
によって解消することによって、最大効率の2信号の同
相合成が行える。また、合成器214では信号A1とA
2を合成するためそれらの信号の位相差である左右位相
差φ、合成器216では信号A2とA4を合成するため
上下位相差θ、合成器218では信号A3とA4を合成
するため左右位相差φに基づいて、それぞれの内部の移
相器PSの移相量を設定することで、それぞれ同相合成
を達成できる。
The synthesizer 212 synthesizes the upper and lower sub-array output signals (hereinafter referred to as upper and lower signals. The same applies to other signals) A1 and A3. As will be described later, in the control section 500,
The phase difference θ between the upper and lower signals is detected. Therefore, the phase difference θ between the signals from the upper and lower sub-arrays is set to the internal phase shifter PS.
By eliminating the above, in-phase combining of two signals with maximum efficiency can be performed. Further, in the combiner 214, the signals A1 and A
2 is a phase difference between the signals, that is, a left / right phase difference φ, a combiner 216 is a vertical phase difference θ for combining the signals A2 and A4, and a combiner 218 is a left / right phase difference for combining the signals A3 and A4. In-phase synthesis can be achieved by setting the amount of phase shift of each internal phase shifter PS based on φ.

【0068】なお、制御部500において得られる上下
位相差θは一方の信号を左右位相差φだけ移相した後合
成した信号(A1+A2)および(A3+A4)、左右
位相差φは同様に一方の信号を上下位相差θだけ移相し
たのち合成した信号(A1+A3)および(A2+A
4)から、それぞれ求めた位相差であるが、移相の影響
により個々の信号の位相は同じ値だけ変化するが位相差
は変化しないため、位相差の値がより正確なだけであ
り、問題はない。
The upper and lower phase difference θ obtained by the control unit 500 is the signals (A1 + A2) and (A3 + A4) obtained by shifting one signal by the right and left phase difference φ, and the left and right phase difference φ is similarly one signal. Are phase-shifted by the upper and lower phase difference θ and then combined signals (A1 + A3) and
The phase difference obtained from 4) is that the phase of each signal changes by the same value due to the influence of the phase shift, but the phase difference does not change, so the value of the phase difference is only more accurate. There is no.

【0069】このような構成によれば、アンテナのボア
サイト方向が仰角方向にずれている場合でも、S/N比
の良い方位角モノパルス信号を得ることができ、また同
様にボアサイト方向が方位角方向にずれている場合で
も、S/N比の良い仰角モノパルス信号を得ることがで
きる。したがって、仰角および方位角の双方について高
精度な追尾を達成することができる。
According to such a configuration, even if the boresight direction of the antenna is deviated in the elevation direction, an azimuth monopulse signal having a good S / N ratio can be obtained, and similarly, the boresight direction is in the azimuth direction. An elevation monopulse signal with a good S / N ratio can be obtained even when the signals are deviated in the angular direction. Therefore, highly accurate tracking can be achieved for both the elevation angle and the azimuth angle.

【0070】また、すべての合成器212、214、2
16、218を位相差合成器とするのではなく、一部の
合成器のみを位相差合成器としてもよい、例えば合成器
214、218のみを位相差合成器とすれば、前述のよ
うに、方位角方向がずれている場合の仰角モノパルス信
号のS/N比が改善されるとともに、同相合成部400
に供給される信号は、方位角方向についての位相差も補
償されたものになる。したがって、同相合成部400に
おいて(A1+A2)と(A3+A4)とを同相合成す
ることにより、仰角方向だけでなく方位角方向について
も電子的追尾が達成される。
Further, all combiners 212, 214, 2
Instead of using the phase difference combiners 16 and 218, only some of the combiners may be phase difference combiners. For example, if only the combiners 214 and 218 are phase difference combiners, as described above, The S / N ratio of the elevation angle monopulse signal when the azimuth direction is deviated is improved, and the in-phase synthesis unit 400 is provided.
The signal supplied to is compensated for the phase difference in the azimuth direction. Therefore, by in-phase combining (A1 + A2) and (A3 + A4) in the in-phase combiner 400, electronic tracking is achieved not only in the elevation direction but also in the azimuth direction.

【0071】なお、位相差合成器を、図14に示すよう
に、ローカル発振器LO、移相器PS、2つの混合器M
IX1,MIX2および合成器SSから構成し、周波数
変換と同相合成を同時に行うことも可能である。この構
成では、移相器PSはローカル発振器LOからのローカ
ル信号の一方の位相を移相器制御信号に基づいて移相
し、出力する。そして、混合器MIX1は移相後のロー
カル信号を入力1に混合し、混合器MIX2はローカル
発振器LOからの移相前のローカル信号を直接入力2に
混合する。従って、混合器MIX1の出力信号は、移相
器PSの移相量だけ、入力1を移相したものになってい
る。このため、各合成器212、214、216、21
8の移相器PSの移相量を上述の場合と同様にそれぞれ
設定することで、各合成器において同相合成が行える。
この構成では、受信信号ではなくローカル信号を移相器
PSで移相するため、移相器PSに狭帯域の移相器を使
用できる。
As shown in FIG. 14, the phase difference synthesizer includes a local oscillator LO, a phase shifter PS, and two mixers M.
It is also possible to use IX1 and MIX2 and a synthesizer SS to perform frequency conversion and in-phase synthesis at the same time. In this configuration, the phase shifter PS shifts one of the phases of the local signal from the local oscillator LO based on the phase shifter control signal, and outputs it. The mixer MIX1 mixes the phase-shifted local signal to the input 1, and the mixer MIX2 directly mixes the phase-shifted local signal from the local oscillator LO to the input 2. Therefore, the output signal of the mixer MIX1 is obtained by shifting the input 1 by the phase shift amount of the phase shifter PS. Therefore, each synthesizer 212, 214, 216, 21
By setting the phase shift amounts of the eight phase shifters PS in the same manner as in the above case, in-phase synthesis can be performed in each synthesizer.
In this configuration, the local signal, not the received signal, is phase-shifted by the phase shifter PS, so that a narrow band phase shifter can be used as the phase shifter PS.

【0072】位相比較部の構成 位相比較部300は、図15に示すように、合成分配部
200からの4つの合成信号A1+A3,A2+A4,
A1+A2,A3+A4から、衛星追尾に必要な方位角
モノパルス信号および仰角モノパルス信号を発生する。
Structure of Phase Comparing Section As shown in FIG. 15, the phase comparing section 300 has four composite signals A1 + A3, A2 + A4 from the composite distributing section 200.
From A1 + A2 and A3 + A4, an azimuth monopulse signal and an elevation monopulse signal necessary for satellite tracking are generated.

【0073】まず、合成分配部200から入力された約
1.3GHzの4つの合成信号は混合器302、30
4、306、308に入力される。この混合器302〜
308には、2次ローカル発振器310からの2次ロー
カル信号が同相4分配器312を介しそれぞれ供給され
ている。このように、2次ローカルにおいても1つの発
振器の出力を同相4分配したものを用いるのは、1次ロ
ーカルと同様、各信号の位相関係を保つためである。そ
して、この混合器302〜308において、2次ローカ
ル信号を用いて約100MHz(第2IF信号)にそれ
ぞれ変換される。この第2IF信号は、ローパスフィル
タ322〜328およびバンドパスフィルタ332〜3
38により、約100MHzの信号を抽出することで、
衛星放送の複数のチャンネルのうち特定の1チャンネル
(追尾チャンネル)の信号成分を抽出する。また、追尾
チャンネルの切り換えは2次ローカル信号の周波数を可
変することにより行い、バンドパスフィルタ332〜3
38において抽出される第2IF信号は常に同一周波数
の信号である。
First, the four combined signals of about 1.3 GHz input from the combining / distributing unit 200 are mixed by the mixers 302, 30.
4, 306 and 308. This mixer 302-
Secondary local signals from the secondary local oscillator 310 are supplied to the respective 308 via the in-phase quad divider 312. As described above, the reason why the output of one oscillator is divided into four in-phase in the secondary local is used in order to maintain the phase relationship of each signal as in the primary local. Then, in the mixers 302 to 308, the secondary local signals are converted into about 100 MHz (second IF signal). This second IF signal is a low-pass filter 322-328 and a band-pass filter 332-3.
By extracting the signal of about 100MHz by 38,
A signal component of a specific one channel (tracking channel) is extracted from a plurality of satellite broadcast channels. Further, switching of the tracking channel is performed by changing the frequency of the secondary local signal, and the bandpass filters 332 to 3 are used.
The second IF signal extracted at 38 is always the same frequency signal.

【0074】第2IF信号に変換された左側信号A1+
A3は90度ハイブリッド342に入力され、同相(0
°)成分と直交(90°)成分に分けられる。また、右
側信号A2+A4は同相2分配器344により2つの同
相(0°)成分に分けられる。そして、この90度ハイ
ブリッド342からの左側信号の直交成分と同相2分配
器344からの右側信号の同相成分は位相比較器346
に入力され、90度ハイブリッド342からの左側同相
成分と同相2分配器344からの右側同相成分は位相比
較器348に入力され、それぞれ位相比較される。これ
によって、位相比較器346、348において、左右信
号A1+A3およびA2+A4の位相差の直流成分であ
る方位角モノパルス信号(Asin φ、Acos φ)を得
る。ここで、Aは受信信号の振幅に比例し、φは方位角
面における衛星方向とアレイアンテナのボアサイト方向
とのずれ角に比例する。
Left side signal A1 + converted to the second IF signal
A3 is input to the 90-degree hybrid 342 and in-phase (0
°) component and orthogonal (90 °) component. The right-side signal A2 + A4 is split into two in-phase (0 °) components by the in-phase two-way divider 344. Then, the quadrature component of the left-side signal from the 90-degree hybrid 342 and the in-phase component of the right-side signal from the in-phase two-way divider 344 are the phase comparator 346.
The left in-phase component from the 90-degree hybrid 342 and the right in-phase component from the in-phase two-way divider 344 are input to the phase comparator 348, and the respective phases are compared. Thereby, the phase comparators 346 and 348 obtain the azimuth angle monopulse signals (A sin φ, A cos φ) which are the DC components of the phase difference between the left and right signals A1 + A3 and A2 + A4. Here, A is proportional to the amplitude of the received signal, and φ is proportional to the deviation angle between the satellite direction in the azimuth plane and the boresight direction of the array antenna.

【0075】また、第2IF信号に変換された下側信号
A1+A2は90度ハイブリッド352に入力され、同
相(0°)成分と直交(90°)成分に分けられる。ま
た、上側信号は同相2分配器354により2つの同相
(0°)成分に分けられる。そして、この90度ハイブ
リッド352からの下側信号(A1+A2)の直交成分
と同相2分配器354からの上側信号A3+A4の同相
成分は位相比較器356に入力され、90度ハイブリッ
ド352からの下側同相成分と同相2分配器354から
の上側同相成分は位相比較器358に入力され、それぞ
れ位相比較される。これによって、位相比較器356、
358において、上下信号A1+A2およびA3+A4
の位相差の直流成分である仰角モノパルス信号(Esin
θ、Ecosθ)を得る。ここで、Eは受信信号の振幅、
θは仰角面における衛星方向とボアサイト方向とのずれ
角に比例する。
The lower signal A1 + A2 converted into the second IF signal is input to the 90-degree hybrid 352 and is divided into an in-phase (0 °) component and a quadrature (90 °) component. Further, the upper signal is divided into two in-phase (0 °) components by the in-phase two-way divider 354. Then, the quadrature component of the lower signal (A1 + A2) from the 90-degree hybrid 352 and the in-phase component of the upper signal A3 + A4 from the in-phase two-way divider 354 are input to the phase comparator 356, and the lower in-phase signal from the 90-degree hybrid 352 is input. The component and the upper in-phase component from the in-phase two-way divider 354 are input to the phase comparator 358, and the respective phases are compared. This allows the phase comparator 356,
At 358, the up and down signals A1 + A2 and A3 + A4
Elevation monopulse signal (Esin which is the DC component of the phase difference of
θ, Ecos θ) is obtained. Where E is the amplitude of the received signal,
θ is proportional to the deviation angle between the satellite direction and the boresight direction in the elevation plane.

【0076】同相合成部の構成 同相合成部400は、図16に示すように、移相器40
2、合成器404、移相器ドライバー406およびバン
ドパスフィルタ408およびから構成される。そして、
合成分配部200からの下側信号(A1+A2)出力を
合成器404に直接入力し、上側信号(A3+A4)出
力を移相器402を介し合成器404に入力する。そし
て、移相器402における移相量は、移相器ドライバー
406からの信号によって制御される。この移相器ドラ
イバー406による移相器402の移相量の制御は、制
御部500で仰角モノパルス信号(Esinθ、Eco
sθ)からアークタンジェント(tan-1)演算により
下側信号に対する上側信号の位相差θを求めたのち、移
相器の位相量が−θとなるように4ビットの移相器制御
信号を操作して実行する。このため、移相器402から
出力される上側の信号の位相は、合成器404に直接入
力される下側の信号の位相と同じになる。そこで、合成
器404において、同相合成が行われる。なお、バンド
パスフィルタ408は、雑音を除去するためのものであ
る。
Configuration of In- Phase Synthesizing Section The in-phase synthesizing section 400, as shown in FIG.
2, a combiner 404, a phase shifter driver 406, and a bandpass filter 408. And
The lower signal (A1 + A2) output from the combining / distributing unit 200 is directly input to the combiner 404, and the upper signal (A3 + A4) output is input to the combiner 404 via the phase shifter 402. The amount of phase shift in the phase shifter 402 is controlled by the signal from the phase shifter driver 406. Control of the amount of phase shift of the phase shifter 402 by the phase shifter driver 406 is performed by the control unit 500 with the elevation angle monopulse signal (Esin θ, Eco).
After calculating the phase difference θ of the upper signal with respect to the lower signal by calculating the arc tangent (tan −1 ) from sθ), operate the 4-bit phase shifter control signal so that the phase shifter has a phase amount of −θ. Then run. Therefore, the phase of the upper signal output from the phase shifter 402 becomes the same as the phase of the lower signal directly input to the combiner 404. Therefore, the combiner 404 performs in-phase combining. The bandpass filter 408 is for removing noise.

【0077】このようにして、上側と下側の2つのサブ
アレイ出力を同位相となるように合成することにより、
合成後のアレイアンテナ100の仰角面における指向性
は常に衛星方向に向くことになり、仰角電子追尾が実現
される。本装置における電子追尾可能範囲はボアサイト
方向±10°程度である。
In this way, by combining the two upper and lower sub-array outputs so that they have the same phase,
The directivity in the elevation plane of the combined array antenna 100 always faces the satellite direction, and elevation electron tracking is realized. The electronic trackable range of this device is approximately ± 10 ° in the boresight direction.

【0078】なお、上記例においては、同相合成部40
0への入力を上下サブアレイからの信号A1+A2およ
びA3+A4とし、移相器402において仰角位相差θ
に基づいて移相量を設定したが、左右サブアレイからの
信号A1+A3およびA2+A4とし、移相器402に
おいて方位角位相差φに基づいて移相量を設定してもよ
い。この場合、電子追尾は仰角でなく方位角について行
われたことになる。
In the above example, the in-phase synthesis section 40 is used.
The input to 0 is the signals A1 + A2 and A3 + A4 from the upper and lower sub-arrays, and the phase shifter 402 calculates the elevation phase difference θ.
Although the phase shift amount is set on the basis of the signals A1 + A3 and A2 + A4 from the left and right sub-arrays, the phase shift amount may be set on the phase shifter 402 based on the azimuth angle phase difference φ. In this case, the electronic tracking is performed for the azimuth angle instead of the elevation angle.

【0079】本装置では移相器402としてステップ可
変型移相器を用いている。この構成例を図17に示す。
信号を伝達するマイクロストリップ線路には、長さの異
なる4組のマイクロストリップ線路ペアT1L/T1S、T
2L/T2S、T3L/T3S、T4L/T4SがPINダイオード
スイッチSW1〜SW8を介し接続されている。ここ
で、添字のLはロング、Sはショートを意味しており、
スイッチSW1〜8の切り換えにより信号は4組の各ペ
アのどちらか一方を経由して伝達される。そして、各ペ
アT1L/T1S、T2L/T2S、T3L/T3S、T4L/T4Sは
約1.3GHzのBS−IF信号に対しそれぞれ180
°、90°、45°、22.5°の位相差を持つため、
4ビットの信号で各(SW1,SW2),(SW3,S
W4),(SW5,SW6),(SW7,SW8)の切
り換えを制御することにより、これらを組み合わせて0
°〜360°の範囲で22.5°ステップで移相量を制
御することができる。
In this apparatus, a step variable type phase shifter is used as the phase shifter 402. An example of this configuration is shown in FIG.
Microstrip lines that transmit signals include four microstrip line pairs T1L / T1S, T having different lengths.
2L / T2S, T3L / T3S, T4L / T4S are connected via PIN diode switches SW1 to SW8. Here, the subscript L means long, S means short,
A signal is transmitted through one of the four pairs by switching the switches SW1 to SW8. And each pair T1L / T1S, T2L / T2S, T3L / T3S, T4L / T4S is 180 for BS-IF signal of about 1.3 GHz.
Since it has a phase difference of °, 90 °, 45 °, 22.5 °,
4-bit signal (SW1, SW2), (SW3, S
By controlling the switching of W4), (SW5, SW6), and (SW7, SW8), these are combined to 0.
The amount of phase shift can be controlled in 22.5 ° steps in the range of ° to 360 °.

【0080】このように、移相器402の移相量が2
2.5°ステップであるため、合成時2つの信号は正確
に同相とはならず最大11.25°の位相誤差を持つ可
能性がある。しかし、この誤差による合成時のロスは非
常に小さいため実用上さしつかえない。
As described above, the phase shift amount of the phase shifter 402 is 2
Because of the 2.5 ° step, the two signals may not be exactly in phase at the time of synthesis and may have a phase error of 11.25 ° at maximum. However, since the loss at the time of synthesis due to this error is extremely small, it is practically acceptable.

【0081】同相合成部400によって合成され作られ
た受信信号は、ロータリージョイント14aを経由し、
車室内に設置されたBSチューナー700に送られる。
The reception signal combined and produced by the in-phase combiner 400 passes through the rotary joint 14a,
It is sent to the BS tuner 700 installed in the vehicle compartment.

【0082】制御部の構成 制御部500は、位相比較部300からの方位角/仰角
の両モノパルス信号を入力し、前述した仰角電子追尾の
ための移相器および機械追尾のための方位角駆動機構、
仰角駆動機構を制御して衛星追尾を実行する。
Configuration of Control Unit The control unit 500 inputs both the azimuth / elevation monopulse signals from the phase comparison unit 300, and drives the above-mentioned phase shifter for elevation electronic tracking and azimuth drive for mechanical tracking. mechanism,
Satellite tracking is performed by controlling the elevation drive mechanism.

【0083】制御部500は、図18に示すように、ア
ナログ信号である方位角/仰角モノパルス信号をデジタ
ル信号に変換する4つのA/Dコンバータ502、50
4、506、508と、衛星追尾のための信号処理およ
び本アンテナ装置の状態制御を行うCPU512と、移
相器ドライバー406へ供給する移相器制御信号を発生
する移相器制御信号発生器514と、方位角モータード
ライバー108へ供給する方位角制御信号を発生する方
位角制御信号発生器518と、仰角モータードライバー
106に仰角制御信号を供給する仰角制御信号発生器5
16とから構成される。
As shown in FIG. 18, the control unit 500 has four A / D converters 502 and 50 for converting an analog azimuth / elevation angle monopulse signal into a digital signal.
4, 506, 508, a CPU 512 for performing signal processing for satellite tracking and state control of the present antenna device, and a phase shifter control signal generator 514 for generating a phase shifter control signal to be supplied to a phase shifter driver 406. And an azimuth control signal generator 518 that generates an azimuth control signal to be supplied to the azimuth motor driver 108, and an elevation angle control signal generator 5 that supplies an elevation angle control signal to the elevation motor driver 106.
16 and 16.

【0084】CPU512による本アンテナ装置全体の
制御フローを図19に示す。本アンテナ装置には大別し
て捜索モードと追尾モードの2つの動作モードがある。
FIG. 19 shows a control flow of the whole antenna apparatus by the CPU 512. This antenna device is roughly divided into two operation modes, a search mode and a tracking mode.

【0085】CPU512は、装置初期化(S0)後、
まず捜索モードとなる。捜索モードでは最初に方位角モ
ノパルス信号から受信レベルA(=√{(Acos θ)2
+(Asin θ)2 }を調べ、受信レベルAが一定のスレ
ッショルドレベル以上であるかにより、受信状態である
かを判定する(S11)、受信レベルがスレッショルド
以上であれば受信状態と判断し追尾モードへ移行する。
一方、S11において、受信レベルAがスレッショルド
レベル以下の場合は、方位角モータードライバー108
を介し、方位角モーター18を制御してターンテーブル
10の回転速度を[高速]に設定する。そして、この状
態で、捜索旋回(高速サーチ)を開始する(S12)。
このときの回転速度は約180°/秒であり、約2秒で
1回転する。捜索中は常に受信レベルAを監視し、受信
状態になったかどうかをチェックする(S13)。捜索
中に受信状態になった時点で捜索旋回を中止するが、方
位角モーター18の速度変化には限界があり急停止がで
きないため、徐々に減速し停止する。従って、通常この
時点では受信可能位置を通り過ぎてしまっているので、
回転方向を反転した(S14)後、回転速度を[低速]
(急停止できる限界の速度)として再び捜索旋回(低速
サーチ)を行う(S15)。そして、受信レベルAを監
視し、受信状態になったかを判定する(S16)。通常
は低速サーチ開始後すぐ受信状態となるが、自動車の旋
回中や建物などの遮蔽があると再捕捉が困難となる。そ
こで、受信状態にならない場合には、一定時間経過した
か(タイムアウトしたか)を判定する(S17)。そし
て、一定時間内に再捕捉できない場合は再びS11に戻
り捜索を再開する。一方、一定時間内に受信状態になっ
た場合は追尾モードへ移行する。
After the device initialization (S0), the CPU 512
First, the search mode is entered. In the search mode, the reception level A (= √ {(Acos θ) 2
+ (Asin θ) 2 } is checked, and it is determined whether the reception state is the reception state depending on whether the reception level A is equal to or higher than a certain threshold level (S11). If the reception level is equal to or higher than the threshold, the reception state is determined and tracking is performed. Switch to mode.
On the other hand, if the reception level A is less than or equal to the threshold level in S11, the azimuth motor driver 108
The azimuth angle motor 18 is controlled via the to set the rotation speed of the turntable 10 to [high speed]. Then, in this state, the search turn (high-speed search) is started (S12).
The rotation speed at this time is about 180 ° / second, and one rotation is performed in about 2 seconds. During the search, the reception level A is constantly monitored and it is checked whether or not the reception state has been reached (S13). The search turn is stopped at the time of reception during the search, but the speed change of the azimuth motor 18 is limited and sudden stop cannot be performed, so the speed is gradually decelerated and stopped. Therefore, normally, at this point, it has passed the receivable position,
After reversing the rotation direction (S14), the rotation speed is changed to [low speed].
The search turn (low speed search) is performed again as (the limit speed at which the vehicle can suddenly stop) (S15). Then, the reception level A is monitored and it is determined whether or not the reception state is reached (S16). Normally, the reception state is immediately after starting the low-speed search, but if the vehicle is turning or there is a shield such as a building, it becomes difficult to reacquire. Therefore, if the reception state is not reached, it is determined whether a fixed time has elapsed (timed out) (S17). If it cannot be reacquired within a fixed time, the process returns to S11 to restart the search. On the other hand, if the reception state is reached within a certain period of time, the tracking mode is entered.

【0086】追尾モードでは、CPU512は、捜索モ
ード時と同様にまず方位角モノパルス信号から受信レベ
ルAを求め、受信状態であるかを判定する(S21)。
そして、受信状態であることをを確認した場合には、方
位角/仰角の追尾制御を行う(S22)。
In the tracking mode, the CPU 512 first obtains the reception level A from the azimuth monopulse signal as in the search mode, and determines whether it is in the reception state (S21).
Then, when it is confirmed that the reception state is obtained, azimuth / elevation tracking control is performed (S22).

【0087】追尾中に建物・樹木などにより遮蔽が発生
し受信レベルAが低下して受信不可能になった場合は、
S21において、受信状態でないと判定される。この場
合は、一旦追尾動作を中止しそのまま数秒間待機する。
すなわち、受信状態か否かを判定し(S23)、受信状
態でなかった場合には、一定時間経過したか(タイムア
ウトか否か)を判定し(S24)、タイムアウトするま
でこれを繰り返す。そして、この待機処理中にS23に
おいて、再度受信状態になった場合はS22に戻り追尾
制御を再開する。S24においてタイムアウトした場合
(数秒間待機しても受信状態にならない場合)は衛星を
見失ったものと判断し、再び捜索モード(S11)へ移
行する。
In the case where the reception level A is lowered due to the blocking caused by the building or the tree during the tracking and the reception becomes impossible,
In S21, it is determined that the reception state is not set. In this case, the tracking operation is temporarily stopped and the process waits for several seconds.
That is, it is determined whether or not it is in the reception state (S23), and if it is not in the reception state, it is determined whether or not a fixed time has elapsed (whether or not it has timed out) (S24), and this is repeated until the time-out. Then, during the standby process, in S23, if the reception state is again obtained, the process returns to S22 to restart the tracking control. When the time-out occurs in S24 (when the reception state is not reached even after waiting for a few seconds), it is determined that the satellite has been lost, and the mode shifts to the search mode (S11) again.

【0088】次に、追尾制御動作(S22)について、
方位角制御と仰角制御に分けて詳細に説明する。
Next, regarding the tracking control operation (S22),
The azimuth control and the elevation control will be separately described in detail.

【0089】方位角制御の構成 方位角追尾制御はディジタル信号処理による閉ループ動
作で行う。方位角追尾制御系の機能ブロック図を図20
に示す。まず、位相比較部300からの方位角モノパル
ス信号Acosφ、Asinφは、tan-1演算器52
2に入力され、tan-1演算によって位相差φが求めら
れる。このφに対しループフィルタ処理部530におい
ても完全積分型ループフィルタを用いてフィルタ出力
φ' を求める。すなわち、位相差φは、ゲインAG1の
アンプ532とゲインAG2のアンプ534に入力さ
れ、アンプ532の出力はそのまま加算器536に入力
されるが、アンプ534の出力は、加算器538とこの
加算器538の出力を1単位時間遅延する遅延器540
とにより積分した後加算器536に入力される。そこ
で、位相差φに対するループフィルタ出力φ' が得られ
る。
Configuration of Azimuth Angle Control Azimuth angle tracking control is performed by a closed loop operation by digital signal processing. FIG. 20 is a functional block diagram of the azimuth tracking control system.
Shown in. First, the azimuth angle monopulse signals Acosφ and Asinφ from the phase comparison unit 300 are tan −1 calculator 52.
The phase difference φ is obtained by inputting 2 to the tan −1 calculation. For this φ, the loop filter processing unit 530 also uses the perfect integral loop filter to obtain the filter output φ ′. That is, the phase difference φ is input to the amplifier 532 of the gain AG1 and the amplifier 534 of the gain AG2, and the output of the amplifier 532 is input to the adder 536 as it is, but the output of the amplifier 534 is the output of the adder 538 and the adder 538. Delay unit 540 for delaying the output of 538 by one unit time
After being integrated by and input to the adder 536. Then, the loop filter output φ ′ with respect to the phase difference φ is obtained.

【0090】そして、このフィルタ出力φ' を回転方向
・速度制御部550を介し、方位角制御信号として方位
角モータードライバー108に供給する。そこで、方位
角モータードライバー108が、方位角モーター18に
よりターンテーブル10の回転を制御する。これによっ
て、φ' が0となる方向に、|φ' |に比例した速度で
方位角モーター18が回転され、方位角追尾が実行され
る。
Then, this filter output φ'is supplied to the azimuth angle motor driver 108 as an azimuth angle control signal via the rotation direction / speed control section 550. Therefore, the azimuth motor driver 108 controls the rotation of the turntable 10 by the azimuth motor 18. As a result, the azimuth motor 18 is rotated at a speed proportional to | φ ′ | in the direction in which φ ′ becomes 0, and azimuth tracking is executed.

【0091】系の応答特性はループフィルタの比例ゲイ
ンAG1および積分ゲインAG2で決定される。実際に
は自動車の旋回運動に十分追尾可能な範囲で、かつノイ
ズ等の影響による振動が少なくなるように比例ゲインお
よび積分ゲインを決定する。ここで、上述の図13に示
す位相差合成器を図12の合成器214、218に利用
した場合には、方位角方向に対する電子的な追尾動作が
そこで行われる。そこで、ループフィルタ530の積分
ゲインを大きくし、機械的追尾の応答を比較的遅くする
ことが好適である。
The response characteristic of the system is determined by the proportional gain AG1 and the integral gain AG2 of the loop filter. Actually, the proportional gain and the integral gain are determined within a range that can be sufficiently tracked to the turning motion of the automobile and the vibration due to the influence of noise and the like is reduced. Here, when the phase difference combiner shown in FIG. 13 is used as the combiners 214 and 218 in FIG. 12, an electronic tracking operation in the azimuth direction is performed there. Therefore, it is preferable to increase the integral gain of the loop filter 530 to relatively slow the response of mechanical tracking.

【0092】なお、この例では、ループフィルタ530
および回転方向・速度制御部550はCPU512のソ
フトウエアで実現している。
In this example, the loop filter 530
The rotation direction / speed control unit 550 is realized by software of the CPU 512.

【0093】ここで、衛星に対するアレイアンテナのボ
アサイトの方位角に対する方位角モノパルス信号、およ
び方位角モノパルス信号から得られる振幅および位相の
関係を図21に示す。図からわかるように位相φが0に
なる点は、方位角0の点以外にも複数存在するため、単
に位相φが0となるように閉ループ動作させただけでは
アレイアンテナのボアサイトが正しく衛星方向に向かな
くなる場合が存在する。本アンテナ装置では、受信スレ
ッショルドレベルを適当に選ぶことにより、閉ループ動
作を行う範囲を位相|φ|<180°となる範囲に制限
し、常にアンテナを衛星方向に正しく指向するよう制御
する。
FIG. 21 shows the relationship between the azimuth monopulse signal with respect to the azimuth angle of the boresight of the array antenna with respect to the satellite, and the amplitude and phase obtained from the azimuth monopulse signal. As can be seen from the figure, there are multiple points where the phase φ becomes 0, in addition to the point where the azimuth angle is 0. Therefore, if the closed loop operation is performed so that the phase φ becomes 0, the boresight of the array antenna will be correct. There are cases in which the direction is lost. In the present antenna device, by properly selecting the reception threshold level, the range in which the closed loop operation is performed is limited to the range where the phase | φ | <180 °, and the antenna is always controlled to be correctly oriented in the satellite direction.

【0094】仰角制御の構成 仰角追尾制御は、機械追尾による閉ループ動作と電子追
尾による開ループ動作を組み合わせたハイブリッド追尾
方式を用いている。仰角追尾制御系のブロック図を図2
2に示す。まず、位相比較部300からの仰角モノパル
ス信号Ecosθ、Esinθはtan-1演算部562
に入力され、ここでtan-1演算が行われ、位相差θが
求められる。この位相差θは、上側サブアレイからの信
号A3+A4と、下側サブアレイからの信号A1+A2
の位相比較によって得られたものである。そして、上側
信号A3+A4の移相器402の移相量を−θとして同
相合成を行い仰角電子追尾を行う。
Configuration of Elevation Angle Control The elevation angle tracking control uses a hybrid tracking method in which a closed loop operation by mechanical tracking and an open loop operation by electronic tracking are combined. Figure 2 shows a block diagram of the elevation tracking control system.
2 shows. First, the elevation angle monopulse signals Ecos θ and E sin θ from the phase comparison unit 300 are tan −1 calculation unit 562.
Is input to the input terminal, and the tan −1 calculation is performed here to obtain the phase difference θ. This phase difference θ depends on the signal A3 + A4 from the upper sub-array and the signal A1 + A2 from the lower sub-array.
It is obtained by the phase comparison of. Then, the phase shift amount of the upper side signal A3 + A4 of the phase shifter 402 is set to −θ, in-phase synthesis is performed, and elevation angle electronic tracking is performed.

【0095】ここで、上下のサブアレイの間隔をLと
し、衛星の方向(電波到来方向)がボアサイト方向(最
大利得が得られる方向=アンテナに垂直な方向)に対し
αだけずれていた場合には、上下サブアレイで受信する
電波の位相ずれθは、 θ=(Lsinα)/λ である。従って、下側サブアレイで受信される電波に対
し、上側サブアレイにおいて受信する電波はそれぞれθ
だけ位相がずれている。
Here, when the space between the upper and lower sub-arrays is L, and the direction of the satellite (direction of arrival of radio waves) is deviated by α with respect to the boresight direction (direction in which maximum gain is obtained = direction perpendicular to antenna). Is the phase shift θ of the radio waves received by the upper and lower sub-arrays, θ = (Lsin α) / λ 2. Therefore, the radio wave received by the upper sub-array is θ compared to the radio wave received by the lower sub-array.
Only out of phase.

【0096】そこで、移相器402における移相量を−
θに設定することによって、合成器404に入力されて
くる信号の位相は同位相になっている。従って、合成器
404の出力は、アンテナの指向性が、衛星方向に向け
られたものになる。そして、位相比較部300により常
に位相差を検出して、移相器402の移相量を制御する
ことによって、アンテナの指向性を常に衛星方向(電波
到来方向)に向けることができる。
Therefore, the phase shift amount in the phase shifter 402 is set to −
By setting to θ, the signals input to the combiner 404 have the same phase. Therefore, the output of the combiner 404 is such that the directivity of the antenna is directed toward the satellite. By constantly detecting the phase difference by the phase comparison unit 300 and controlling the phase shift amount of the phase shifter 402, the directivity of the antenna can be always directed in the satellite direction (radio wave arrival direction).

【0097】そして、この指向性の制御はすべて、電気
的に行われる。そこで、自動車走行時の振動等非常に高
速な仰角の変動にも容易に追従し衛星を追尾することが
可能となる。
All the control of the directivity is performed electrically. Therefore, it becomes possible to easily follow a very high-speed change in elevation angle such as a vibration when a vehicle is running and to track the satellite.

【0098】さらに、tan-1演算部562の出力であ
る位相差θはアベレージング処理部570に入力され
る。このアベレージング処理部570は、N−1個の遅
延回路572(1)〜572(N−1)と、これら遅延
回路572(1)〜572(N−1)の各出力と入力位
相差θとが入力され、これらの和をとる加算器574
と、この加算器の出力を1/Nする1/N乗算器576
からなっている。そこで、所定時間(1つの遅延回路の
遅延時間のN倍)の位相差θの平均値が演算され、その
結果平均位相差θ' が得られる。この平均位相差θ' は
振動などによる瞬時的なθの変動を除去されたものにな
っている。
Further, the phase difference θ output from the tan −1 calculation unit 562 is input to the averaging processing unit 570. The averaging processing unit 570 includes N−1 delay circuits 572 (1) to 572 (N−1), respective outputs of the delay circuits 572 (1) to 572 (N−1), and an input phase difference θ. And are input, and an adder 574 that takes the sum of these
And a 1 / N multiplier 576 for 1 / N the output of this adder
It consists of Therefore, the average value of the phase difference θ for a predetermined time (N times the delay time of one delay circuit) is calculated, and as a result, the average phase difference θ ′ is obtained. This average phase difference θ ′ is one in which the instantaneous fluctuation of θ due to vibration or the like is removed.

【0099】そして、符号・絶対値判定部580は、ア
ベレージング結果である平均位相差θ' の符号および絶
対値を判定し、|θ' |がある程度大きくなったらθ'
が0となる方向に仰角モーター50を回転制御して仰角
機械追尾を行う。この制御は仰角モータードライバー1
06を介して行う。なお、この例ではtan-1演算56
2、アベレージング処理570および符号・絶対値判定
580はCPU512のソフトウエアで実現している。
Then, the sign / absolute value judging unit 580 judges the sign and the absolute value of the average phase difference θ ′ which is the averaging result, and when | θ ′ | becomes large to some extent, θ ′.
The elevation motor 50 is rotationally controlled in the direction in which is zero to perform elevation mechanical tracking. This control is the elevation motor driver 1
Via 06. In this example, tan −1 operation 56
2. The averaging process 570 and the sign / absolute value judgment 580 are realized by the software of the CPU 512.

【0100】このように、仰角モーター50による機械
的追尾は、振動等による高速の変動成分を除去したもの
になっている。そこで、緯度変化、坂道による姿勢変化
等に追従して、アンテナのボアサイトを衛星方向に追尾
させる制御を行うことができる。そして、これによっ
て、振動等による仰角方向の高速な変動成分に対しては
電子追尾で対応するため、機械追尾の応答速度が遅くて
も良好な追尾特性が得られる。また、このように、仰角
方向の機械追尾の応答速度は遅くても良いため、仰角モ
ーター50は、比較的トルクの小さい小型のものを使用
しても問題がなく、装置の小形化に寄与できる。
As described above, the mechanical tracking by the elevation motor 50 eliminates the high-speed fluctuation component due to vibration or the like. Therefore, it is possible to perform control to track the boresight of the antenna in the satellite direction by following changes in latitude, changes in attitude due to slopes, and the like. As a result, since a high-speed variation component in the elevation direction due to vibration or the like is dealt with by electronic tracking, good tracking characteristics can be obtained even if the response speed of mechanical tracking is slow. Further, since the response speed of the mechanical tracking in the elevation direction may be slow in this way, there is no problem even if a small one having a relatively small torque is used as the elevation motor 50, which can contribute to downsizing of the device. .

【0101】方位角および仰角追尾制御フロー 以上説明した方位角および仰角追尾制御を実行するため
のフローチャートを図23に示す。なお、追尾動作中は
図23の処理を約5ms毎に繰り返し実行している。
[0102] The flow chart for executing the azimuth and elevation tracking control described azimuth and elevation tracking control flow than shown in Figure 23. Note that the processing of FIG. 23 is repeatedly executed about every 5 ms during the tracking operation.

【0102】まず、方位角制御のため、tan-1演算部
522において、 φ=tan-1(Asinφ/Acosφ) の演算を行い左右の位相差φを算出する(S31)。こ
の位相差φをループフィルタ処理部530に入力し、フ
ィルタ出力φ' を算出し(S32)、φ' >0であるか
否かを判定する(S33)。そして、回転方向・速度制
御部550は、φ' >0であった場合には、方位角モー
タ18を正転(S34)、φ' ≦0であった場合には、
方位角モーター18を逆転(S35)にすると共に、方
位角モーター18の速度を|φ' |に比例した値に設定
して(S36)、方位角モータ18を駆動する。
First, for azimuth control, the tan -1 calculator 522 calculates φ = tan -1 (Asinφ / Acosφ) to calculate the left and right phase difference φ (S31). This phase difference φ is input to the loop filter processing unit 530, the filter output φ ′ is calculated (S32), and it is determined whether φ ′> 0 (S33). Then, the rotation direction / speed control unit 550 rotates the azimuth motor 18 forward when φ ′> 0 (S34), and when φ ′ ≦ 0,
The azimuth motor 18 is rotated in the reverse direction (S35), the speed of the azimuth motor 18 is set to a value proportional to | φ '| (S36), and the azimuth motor 18 is driven.

【0103】次に、仰角制御のため、tan-1演算部5
62において、 θ=tan-1(Esinθ/Ecosθ) の演算を行い上下の位相差θを算出する(S37)。そ
して、この位相差θに基づいて移相器402における移
相量を−θにセットする(S38)。また、アベレージ
ング処理部570において、平均位相差θ' を算出し
(S39)、θ' の絶対値|θ' |が所定値(仰角モー
ター50による仰角制御を開始すべき位相差)以上か否
かを判定する(S40)。そして、θ' が所定値に以下
であった場合には、仰角モーター50の駆動を停止する
(S41)。一方、|θ' |が所定値以上であった場合
には、θ' >0かを判定する(S42)。そして、θ'
>0であれば、仰角モーター50を正転し、アンテナの
指向方向をアップし(S43)、θ' <0であれば、仰
角モーター50を逆転し、アンテナの指向方向をダウン
する(S44)。
Next, for elevation angle control, the tan -1 operation unit 5
At 62, θ = tan −1 (Esin θ / Ecos θ) is calculated to calculate the upper and lower phase difference θ (S37). Then, based on this phase difference θ, the phase shift amount in the phase shifter 402 is set to −θ (S38). Further, the averaging processing unit 570 calculates the average phase difference θ ′ (S39), and determines whether the absolute value | θ ′ | of θ ′ is equal to or greater than a predetermined value (the phase difference at which the elevation angle control by the elevation angle motor 50 should be started). It is determined (S40). Then, when θ ′ is less than or equal to the predetermined value, the drive of the elevation angle motor 50 is stopped (S41). On the other hand, if | θ '| is greater than or equal to the predetermined value, it is determined whether θ'> 0 (S42). And θ '
If> 0, the elevation motor 50 is rotated forward and the pointing direction of the antenna is increased (S43). If θ '<0, the elevation motor 50 is reversed and the pointing direction of the antenna is lowered (S44). .

【0104】このように、方位角方向は、左右サブアレ
イにおいて受信した電波の位相差に基づく方位角モータ
ー18の駆動による制御を行うことができ、また仰角方
向は、振動等による高速の変化に対しては、移相器40
2における移相量制御による電子的制御で高速に応答
し、緯度変化など低速の変化に対しては平均位相差に基
づく仰角モーター50の制御によって応答する。これに
よって、自動車等の移動体に搭載して良好な衛星の追尾
を達成することができる。
As described above, the azimuth angle direction can be controlled by driving the azimuth angle motor 18 based on the phase difference of the radio waves received by the left and right sub-arrays, and the elevation angle direction can be controlled by high-speed changes due to vibration or the like. The phase shifter 40
It responds at high speed by electronic control by phase shift amount control in 2, and responds to low speed changes such as latitude changes by control of the elevation angle motor 50 based on the average phase difference. As a result, the satellite can be mounted on a moving body such as an automobile to achieve good satellite tracking.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上説明したように、モノパルス信号を
すべてのサブアレイからの出力信号を利用して生成する
ため、電波入射方向がずれても正確なモノパルス信号を
得ることができ、また受信信号の出力も最大出力にでき
る。
As described above, since the monopulse signal is generated by using the output signals from all the sub-arrays, an accurate monopulse signal can be obtained even if the radio wave incident direction is deviated, and the received signal The output can also be maximized.

【0106】また、左右の合成の際に、仰角位相差(上
下の位相差)を補償することで、アンテナの仰角方向の
向きが電波の入射方向からずれても常に高感度の方位角
モノパルス信号を得ることができる。
Further, by compensating for the elevation angle phase difference (upper and lower phase difference) when combining the left and right sides, the azimuth monopulse signal is always highly sensitive even if the direction of the elevation angle of the antenna deviates from the incident direction of the radio wave. Can be obtained.

【0107】さらに、上下の合成の際に、方位角位相差
(左右の位相差)を補償することで、アンテナの方位角
方向の向きが電波の入射方向からずれていても、常に高
感度の仰角モノパルス信号が得ることができる。
Further, by compensating the azimuth angle phase difference (horizontal phase difference) at the time of combining the upper and lower sides, even if the direction of the antenna in the azimuth direction is deviated from the incident direction of the radio wave, high sensitivity is always obtained. An elevation monopulse signal can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るモノパルスアンテナの構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a monopulse antenna according to the present invention.

【図2】アンテナ装置の機械系の要部構成を示す正面断
面図である。
FIG. 2 is a front sectional view showing a configuration of a main part of a mechanical system of the antenna device.

【図3】仰角移動機構の構成を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the configuration of an elevation angle moving mechanism.

【図4】アンテナ装置の機械系の要部構成を示す平面図
である。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a main part of a mechanical system of the antenna device.

【図5】仰角移動機構の他の構成例を示す正面図であ
る。
FIG. 5 is a front view showing another configuration example of the elevation angle moving mechanism.

【図6】アンテナ装置の電気系の全体構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an overall configuration of an electric system of the antenna device.

【図7】アレイアンテナ部の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an array antenna unit.

【図8】アレイアンテナの要部構成を示す概略斜視図で
ある。
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a main configuration of an array antenna.

【図9】アンテナ素子の構成を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of an antenna element.

【図10】給電点位置と結合係数の関係を示す特性図で
ある。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between a feeding point position and a coupling coefficient.

【図11】アンテナ素子に対する給電状態を示す説明図
である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a power supply state to the antenna element.

【図12】合成分配部の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a combining and distributing unit.

【図13】位相差合成器の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a phase difference synthesizer.

【図14】位相差合成器の他の構成例を示すブロック図
である。
FIG. 14 is a block diagram showing another configuration example of the phase difference synthesizer.

【図15】位相比較部の構成を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a phase comparison unit.

【図16】同相合成部の構成を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of an in-phase combining unit.

【図17】移相器の構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a phase shifter.

【図18】制御部の構成を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a control unit.

【図19】追尾動作を説明するフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart illustrating a tracking operation.

【図20】指向性の方位角制御のための構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration for directional azimuth control.

【図21】方位角制御のための信号の波形を示す図であ
る。
FIG. 21 is a diagram showing a waveform of a signal for azimuth control.

【図22】指向性の仰角制御のための構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration for directivity elevation angle control.

【図23】方位角、仰角制御の動作を示すフローチャー
トである。
FIG. 23 is a flowchart showing an operation of azimuth and elevation control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A アレイアンテナ B 上合成器 C 下合成器 D 左合成器 E 右合成器 F 仰角位相差検出回路 G 方位角位相差検出回路 H 仰角移相器制御手段 I 方位角移相器制御手段 A array antenna B upper combiner C lower combiner D left combiner E right combiner F elevation angle phase difference detection circuit G azimuth angle phase difference detection circuit H elevation angle phase shifter control means I azimuth phase shifter control means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上下2列および左右2列のマトリックス
状に配設した4つのサブアレイアンテナを含むアレイア
ンテナと、 上2つサブアレイアンテナの出力を合成する上合成器
と、 下2つサブアレイアンテナの出力を合成する下合成器
と、 左2つサブアレイアンテナの出力を合成する左合成器
と、 右2つサブアレイアンテナの出力を合成する右合成器
と、 上合成器出力と下合成器出力との位相差を検出して仰角
モノパルス信号を出力する仰角位相差検出回路と、 左合成器出力と右合成器出力との位相差を検出して方位
角モノパルス信号を出力する方位角位相差検出回路と、 を有することを特徴とするモノパルスアンテナ。
1. An array antenna including four sub-array antennas arranged in a matrix of two rows above and below and two rows left and right, an upper combiner for combining outputs of the upper two sub-array antennas, and a lower two sub-array antennas. A lower combiner that combines the outputs, a left combiner that combines the outputs of the two left sub-array antennas, a right combiner that combines the outputs of the two right sub-array antennas, and an upper combiner output and a lower combiner output An elevation angle phase difference detection circuit that detects the phase difference and outputs an elevation angle monopulse signal, and an azimuth phase difference detection circuit that detects the phase difference between the left synthesizer output and the right synthesizer output and outputs an azimuth monopulse signal. A monopulse antenna, comprising:
【請求項2】 請求項1記載のアンテナであって、 上記左合成器および右合成器は入力信号の一方を移相し
てから合成する位相差合成器であり、検出した仰角位相
差に基づき左合成器および右合成器における2つの入力
信号間の位相差がそれぞれ0になるような仰角位相差制
御信号を出力する仰角移相器制御手段を有することを特
徴とするモノパルスアンテナ。
2. The antenna according to claim 1, wherein the left combiner and the right combiner are phase difference combiners that combine one of the input signals after shifting the phase of the input signal, and based on the detected elevation angle phase difference. A monopulse antenna comprising elevation angle phase shifter control means for outputting an elevation angle phase difference control signal such that a phase difference between two input signals in the left combiner and the right combiner becomes 0, respectively.
【請求項3】 請求項1または2記載のアンテナであっ
て、 上記上合成器および下合成器は入力信号の一方を移相し
てから合成する位相差合成器であり、検出した方位角位
相差に基づき上合成器および下合成器における2つの入
力信号間の位相差がそれぞれ0になるような仰角位相差
制御信号を出力する仰角移相器制御手段を有することを
特徴とするモノパルスアンテナ。
3. The antenna according to claim 1, wherein the upper combiner and the lower combiner are phase difference combiners that combine one of the input signals after shifting the phase of the input signal. A monopulse antenna comprising elevation angle phase shifter control means for outputting an elevation angle phase difference control signal such that the phase difference between two input signals in the upper combiner and the lower combiner becomes 0 based on the phase difference.
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