JP2000228604A - アンテナ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】移動体から情報を連続送受信可能な衛星通信用
アンテナ追尾装置において、小形軽量のアンテナ支持機
構を提供すること。 【解決手段】アンテナ１，１１を取り付けたアンテナ支
持部２を球面を構成する３点以上の支持点で支え、駆動
ローラ３，５と駆動モータ４，６でアンテナ支持部２の
仰角と方位角を制御し、さらに、アンテナ支持部２をベ
ース９からのワイヤー１０とばね８によって支持固定部
７へ引っ張ったので、同一平面でＸ，Ｙ軸を交差させた
アンテナ機構で小形軽量化の効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信衛星等に向け
て通信アンテナの姿勢角を制御する衛星追尾アンテナ駆
動システムのアンテナ機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地上固定用または自動車等の移動体搭載
用のアンテナの姿勢角制御用アンテナ駆動システムの支
持機構として、最も一般的な構造は、例えば鶴宏著「人
工衛星」（工学図書株式会社、１９８３年発行）の１９
４頁に記載のＸ−Ｚマウント、またはＡＺ−ＥＬ（Azim
uth−Elevation）マウント、または経緯儀と称するもの
である。図１に第１の従来例を示す。

【０００３】また、同書の１９４頁ないし１９５頁に記
載のようなＸ−Ｙマウントと称する構造のものがある。
図２に第２の従来例を示す。これは、水平に設けられた
Ｘ軸１０５の回りの回転動作と、Ｘ軸の被駆動側部分に
Ｘ軸に垂直な方向に設けられたＹ軸１０６の回りの回転
動作とが可能である。Ｘ−Ｙマウントは、２つの回転軸
１０５，１０６の回りの角変位が鏡軸１０４の方位角と
仰角に直接対応しないものの、鏡軸１０４の方位角と仰
角を一意に定めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】静止軌道の放送衛星の
ような低仰角の衛星の場合、高層ビルが多い市街地など
では通信電波が遮断されることが多く、通信電波の遮断
が少ない高品位の通信が望めない。高品位の通信を可能
にするには低仰角だけで無く、天頂方向の高仰角の衛星
に対しても、姿勢角が制御できる必要がある。この図１
に示した第１の従来例では参考資料にあるように、天頂
方向の追尾には方位角１０１の軸速度が大きくなる不都
合が生じるため、高低どちらの仰角の衛星でも追尾可能
なアンテナ支持機構に適用できない。

【０００５】次に、図２に示した第２の従来例では移動
体が天頂付近を通過する時に第１の従来例の第１軸１０
１の角速度が極度に大きくなる事態を避けられる。この
ため、仰角の大きい位置にある人工衛星等を高速移動体
から連続追尾するような場合に適用できる。

【０００６】しかし、上記従来技術はＸ軸の被駆動側部
分にＹ軸を設けるため、Ｙ軸の駆動モータなどの駆動機
構を可動部に設けることになってＹ軸機構部分が張り出
し、さらに、Ｘ軸ではＹ軸も含めて駆動する必要があ
り、必然的にＸ軸関連の回転機構が大形になる。

【０００７】そのため、Ｘ軸マウント部分が大きくな
り、移動体に搭載する場合、最大車高が高くなり、アン
テナ鏡軸の方向によってはアンテナが車幅から大きくは
み出して、市街地の道路環境では走行の障害になる虞が
大きいという点について配慮されておらず、車載するに
は小型化，軽量化の課題があった。

【０００８】本発明は送受信アンテナを支持するアンテ
ナ支持機構を小形軽量化することを目的としている。

【０００９】また、上記従来技術はアンテナ支持機構が
受信や送信電波の障害物とならない構造とするため、ア
ンテナ支持機構とアンテナ間の距離を大きくとるなどの
ため、結果としてアンテナ支持機構が大型化するなど、
アンテナ支持機構の電波遮断範囲の極小化の点について
配慮されておらず、電波干渉の問題があった。

【００１０】本発明の他の目的は送受信電波の障害物に
ならない構造のアンテナ支持機構を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、Ｘ軸の被駆動側部分にＹ軸を設けた構成をとらず、
アンテナ支持部と支持固定部の間を球面を構成する３点
以上の支持点を支持機構で支え、球面内の支持機構にア
ンテナ支持部を駆動する駆動機構を設けることにより達
成される。

【００１２】上記他の目的を達成するために、アンテナ
支持部が動作した際にその動作に伴って描かれる電波通
過範囲に、アンテナ支持固定部の機構部分を設けないこ
とにより達成される。

【００１３】上記他の目的を達成するために、アンテナ
支持部をばねなどの伸縮性部材でベース上に取り付け
て、発生する張力によって保持することで達成される。

【００１４】上記他の目的を達成するために、アンテナ
支持部を駆動する駆動機構としてローラによる摩擦伝動
機構とすることにより達成される。

【００１５】上記他の目的を達成するために、アンテナ
支持部を駆動する駆動機構をアンテナ支持部内に設ける
ことにより達成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図３以下
に述べる。図３に移動体の通信システムの機器構成を示
す。機器構成は、画像データを収集するためのカメラな
どの計測機器２１，画像データなどを送受信する通信装
置２８，モータドライバー２９，３３，アンテナ駆動機
構３４，全体を制御するための制御装置２４で構成す
る。移動体上部には、送受信アンテナ１，１１を駆動す
る機構３４と駆動モータ，ドライバー２９，３３、アン
テナ裏面には送受信信号の増幅用や変換用のアンプ類を
配置する。移動体上部のこれらのアンテナ駆動系はベー
ス９で移動体に固定し、更に、レドーム３２で全体を被
い、耐環境性を高める。

【００１７】移動体内部にシステム全体の制御装置２４
を配置し、制御装置２４内には、受信信号から仰角と方
位角を算出する追尾制御部２５，追尾制御部２５から指
示された仰角と方位角指令２７からモータを制御するサ
ーボ制御部２６を配置する。サーボ制御部２６はアンテ
ナ位置信号３０から演算した現在のアンテナの仰角と方
位角２２を指示された仰角と方位角指令２７に追従制御
させると共に現在の仰角と方位角２２を追尾制御部２５
に転送する。制御装置には操作盤２３があり、電源の投
入や動作状態を表示する。

【００１８】次に、送受信アンテナ１，１１を支持する
本発明の機構の側面図を図４に、平面図を図５に示す。
半球の上面に送受信アンテナ１，１１を配置して、ベー
ス９から立ち上がっている支持固定部７のＸ及びＹ軸の
駆動ローラ３，５を回転させることで、半球形状のアン
テナ支持部２を回転制御する。

【００１９】支持固定部７にはＸ及びＹ軸の駆動機構で
ある駆動ローラ３，５，駆動モータ４，６，ブレーキ１
３，４３とアンテナ支持部を保持する支持点である小球
（反対側にあるため図４では図示せず、図５の図中小球
４５である）を配置する。支持固定部７はベース９から
立ち上がったサポート１５，１６で支持する。支持固定
部７の支持機構や駆動機構はアンテナ支持部２より低い
位置にあり、アンテナ支持部２が回転した時、支持固定
部７が電波の送受に対して干渉せず、フレネル効果が回
避可能でアンテナ支持機構の高さを押さえることができ
る。

【００２０】アンテナ支持部２の半球は図５の仮想線で
示す球（平面図のため、円）の接点に配置された支持固
定部７の小球４５とＸとＹ軸の駆動ローラ３，５で支え
る。

【００２１】図５において断面で示したアンテナ支持部
２の半球内側には送受アンプの一部６３，６２をアンテ
ナ１，１１の裏面に一体化して配置する。送受信ケーブ
ル１２は半球下部から下方に引き出す。

【００２２】ワイヤー１０が架けられたプーリ６６を自
在継ぎ手６５で支える支持棒６４を送受信アンテナ１，
１１を取り付けたアンテナベース６１の下方に取り付け
る。プーリ６６のワイヤー１０はばね８を介してベース
９に取り付ける。これにより、アンテナ支持部２はプー
リ６６，ワイヤー１０，ばね８を介してベース９に結合
され、アンテナ支持部２には下向きの引っ張り力が作用
する。この張力により、半球のアンテナ支持部２と駆動
ローラ間の摩擦力が高まり、駆動モータからの伝動力が
効率良く伝わることになる。

【００２３】図６は別の実施例で、アンテナ支持部２内
に、それ自身の駆動系を持たせたものである。アンテナ
支持部２の半球内側を示すために、一部分を断面で示
す。アンテナベース６１に、タイミングプーリ８０を取
り付けたＹ軸駆動モータ６をモータ支え８２で下方に取
り付ける。Ｙ軸駆動ローラ５は支持固定部７では無く
て、アンテナ支持部２の半球裏側に取り付ける。Ｙ軸駆
動モータ６はタイミングプーリ８０，ベルト８１を介し
て、Ｙ軸駆動ローラ５に取り付けたタイミングプーリ８
２を回転させる。

【００２４】以上の例ではアンテナ支持部２の駆動力を
駆動点のローラによって伝えているが、圧電素子を始め
とする他の摩擦駆動で実現できることは明らかである。

【００２５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
アンテナを取り付けるアンテナ支持部２を球面を構成す
る３点以上の支持点で支え、アンテナ支持部２を駆動す
ることにより、走行中または停車中の移動体上から低仰
角から天頂方向の高仰角の通信衛星を追尾することが可
能な小形で軽量なアンテナ機構が構成できる。

【００２６】本発明によれば、アンテナ支持部２の支持
機構を駆動機構と兼用することで、部品点数が減少し
て、軽量化の効果がある。

【００２７】本発明によれば、アンテナ支持部２のアン
テナ開口面が描く送受信可能な空間外に、支持固定部７
を配置できることで、送受信電波の障害にならず、良好
な送受信が得られる効果がある。

【００２８】本発明によれば、アンテナ支持部２をばね
８とワイヤー１０でベース９に固定して張力を発生させ
ることで、支持固定部７からの駆動力の伝動効率向上に
効果がある。

【００２９】本発明によれば、駆動機構をアンテナ支持
部２内に設置することで、ベース側に駆動機構を取り付
ける場合に比べて、小型化の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の従来例であるアンテナ機構の斜視図。

【図２】第２の従来例であるアンテナ機構の斜視図。

【図３】移動体の衛星通信システムの機器構成を示す図
である。

【図４】本発明の一実施例の側面図である。

【図５】本発明の一実施例の平面図である。

【図６】本発明の駆動機構部の別の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】 １…受信アンテナ、２…アンテナ支持部、３…Ｘ軸駆動
ローラ、４…Ｘ軸駆動モータ、５…Ｙ軸駆動ローラ、６
…Ｙ軸駆動モータ、７…支持固定部、１３…ブレーキ、
１０１…従来例における第１軸。

フロントページの続き (72)発明者 三留 隆宏 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 5J021 AA01 AA02 DA02 DA05 DA07 FA26 HA03 HA05 HA10 JA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アンテナと送受信装置とアンテナを保持す
   るアンテナ支持部と移動体のベースよりアンテナ支持部
   を支持する支持固定部より成る通信衛星用の衛星追尾ア
   ンテナ機構において、アンテナ支持部と支持固定部の間
   を球面を構成する３点以上の支持点で支え、前記支持点
   を構成する支持機構部が少なくとも、アンテナ支持部と
   支持固定部のどちらかにあって、前記支持機構部の少な
   くとも一つがアンテナ支持部を駆動する駆動機構である
   ことを特徴とするアンテナ機構。
2. 【請求項２】前記アンテナ支持部が全ての範囲を動作す
   る際のアンテナ開口面が描く送受信可能な空間内に前記
   支持機構或いは前記駆動機構を保持する前記支持固定部
   が存在しないことを特徴とする請求項１記載のアンテナ
   機構。
3. 【請求項３】前記アンテナ支持部を張力発生部によって
   前記ベースに結合したことを特徴とする請求項１記載の
   アンテナ機構。
4. 【請求項４】前記駆動機構が摩擦伝動機構であることを
   特徴とする請求項１記載のアンテナ機構。
5. 【請求項５】前記駆動機構をアンテナ支持部に設置した
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ機構。