JP2004193731A

JP2004193731A - 移動体通信用レンズアンテナ装置

Info

Publication number: JP2004193731A
Application number: JP2002356517A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kuroda; 昌利黒田; Tetsuo Kishimoto; 哲夫岸本; Toshihiro Kubo; 歳弘久保; Kiyoshi Murakami; 清志村上; Masahiko Yoshida; 征彦吉田; Takeshi Nakatogawa; 剛中戸川
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Sumitomo Electric Industries Ltd; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-09
Also published as: JP3754955B2

Abstract

【課題】ルーネベルグレンズを用いたアンテナ装置を移動体に搭載して静止衛星などからの電波を高感度に受信することを可能ならしめる。
【解決手段】反射板３ａを有する半球状のルーネベルグレンズ３と、支持アーム４と、一次放射器５から成るアンテナ２をカバー１０に揺動自在に吊り下げて振り子方式の水平化機構６を構成し、アンテナ２を自然の力で水平に保つ。傾き修正機構７を併用してもよい。また、方位検知手段８によってアンテナの方位を検出し、その検出信号に基づいて制御される方位調整機構９でアンテナ２を常時特定の方位に向けるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、船舶、車両等の移動体に搭載し、静止衛星などからの電波を受信する移動体通信用レンズアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ルーネベルグレンズを用いた衛星通信用アンテナとして、例えば、下記特許文献に示されるものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５７３２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１６５１３１号公報
【特許文献３】
特開２００１−３５２２１１号公報
【特許文献４】
特開２０００−８３６４５号公報
【特許文献５】
特開２００１−４４７４６号公報
【特許文献６】
特開２００１−１０２８５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献のアンテナは、いずれも静止衛星や周回衛星を通信相手にした地上設置用のアンテナであり、設置面の傾きや揺れ動きは全く考慮されていない。従って、設置面の位置、方位が変化し、しかも設置面が揺れ動く移動体用としては使用できない。
【０００５】
ルーネベルグレンズを用いたアンテナは、従来の移動体通信用アンテナと違って同時に複数の電波に対応でき、かつ、どの方向に対しても指向性が鋭く高ゲインであるなどの利点があることから、移動体用としても大きな期待が寄せられているが、移動体は位置、方位が刻々と変化し、また、船舶は特に、揺れも著しく、このため、従来の地上固定用のレンズアンテナでは移動による焦点の変動が起こり、電波を安定して捕捉することができない。
【０００６】
なお、移動体の移動によるアンテナの方位のずれには比較的簡単に対応できるが、揺れによる焦点の変動に対して一次放射器の位置を変えて対応しようとするとアンテナ装置が複雑かつ高価なものになってしまう。また、この方法は位置変更の応答遅れが考えられ、実用性のあるアンテナ装置を得るのも難しい。
【０００７】
この発明は、上記の不具合をなくしてルーネベルグレンズを用いたアンテナを機構の複雑化やコストアップを抑えて移動体用として使用できるようにすることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、球状又は反射板を有する半球状のルーネベルグレンズ、一次放射器、及び一次放射器の支持アームを備えるアンテナと、そのアンテナの水平化機構を有する水平調整機構と、方位検知手段を含むアンテナの方位調整機構とを具備し、前記方位検知手段からの検知信号に基づく方位調整がなされてアンテナが常時特定の方向を向き、さらに、水平化機構による水平化でアンテナが常時水平を保つようにした移動体通信用レンズアンテナ装置を提供する。
【０００９】
前記水平化機構として、アンテナを揺動自在に吊り下げて構成される振り子方式の機構を用いる移動体通信用レンズアンテナ装置や、前記水平調整機構にアンテナ設置面の傾きを修正するアクティブまたはパッシブタイプの傾き修正機構を含ませた移動体通信用レンズアンテナ装置も併せて提供する。
【００１０】
これ等のアンテナ装置は静止衛星用として特に適し、静止衛星からの電波の受信に利用すると機構の簡素化や、コスト低減なども同時に実現できる。
【００１１】
また、振り子を用いた水平化機構は地球の重力を利用したパッシブな機構であり、激しい揺れが想定される場合には問題があるので、必要に応じてアンテナ設置面の傾きを自動修正する傾き修正機構を併用する。この傾き修正機構は、駆動系を有するアクティブ方式、自然の力を利用するパッシブ方式のどちらであってもよい。
【００１２】
方位調整機構は、方位検知手段からの情報に基づいて方位調整用の駆動系を制御し、アンテナを常時特定の方向に向けるものを用いる。
【００１３】
方位検知手段は、ＧＰＳ（汎世界測位システム）装置、ジャイロコンパス、地磁気方位計などが適しており、検知精度を上げるためにこれ等の中から選ばれたものを複数組み合わせて設置してもよい。
【００１４】
【作用】
この発明では、水平化機構を設けてアンテナを常時水平に保つので、振動や揺れによる影響を受けない。
【００１５】
また、方位検知手段からの検知信号に基づいてアンテナの方位を自動調整する方位調整機構を設けてアンテナを常に特定の方位に向けるので、移動体の進行方位の変化による影響も受けない。
【００１６】
従って、静止衛星等、常に同じ方向にある通信相手に対しては一次放射器の位置（レンズとの相対位置）を変えずに（移動エリアが広い場合には微調整が必要となることがある）対応することができ、ルーネベルグレンズの特徴を生かして衛星からの電波を高感度に受信することが可能になる。
【００１７】
また、水平化機構として、地球の重力を利用した振り子方式の機構を採用したので、機構の簡素化や低コスト化も図れる。
【００１８】
このほか、パッシブな水平化機構とアクティブな傾き修正機構を併用するものは、アンテナの水平保持がより正確になされ、電波の捕捉性能がさらに向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明の移動体通信用レンズアンテナ装置の実施形態を示す。このアンテナ装置１は、図１、図２に示すアンテナ２、即ち、反射板３ａを有する半球状のルーネベルグレンズ３、レンズ３を跨ぐアーチ状の支持アーム４、この支持アーム４で支えてレンズの電波の焦点部に配置する一次放射器５とから成るアンテナ２と、水平化機構６を有するアンテナの水平調整機構と、アンテナの方位を検出する方位検知手段８と、方位調整機構９と、電波を透過させるカバー１０とで構成される。
【００２０】
水平化機構６は、ユニバーサルジョイント６ａを介してカバー１０にアンテナ２を揺動自在に吊り下げた振り子方式の機構であり、カバー１０の傾きが振り子の原理によって吸収され、アンテナ２が水平に保たれる。
【００２１】
振り子の振れの支点となる部材は、ベアリングなどを使用して支軸の摩擦抵抗を小さくしたものが好ましい。図はユニバーサルジョイント６ａを用いているがこれに限定されない。
【００２２】
アンテナ２はバランスウエイト１１を用いて重心を調節し、吊り下げられたときの姿勢が水平になるようにしている。このアンテナ２は、支持アーム４の仰角を角度制御モータ４ａで制御できるようにし、また、一次放射器５の支持アーム４上でのアーム長手方向位置（レンズ上での方位）も調整できるようにしているが、移動体の移動範囲によってはこれ等の構成は不要な場合がある。
【００２３】
アンテナ２の水平維持は、水平化機構６のみで行うこともできるが、図３に示すように、水平化機構６と傾き修正機構７を組み合わせた水平調整機構を採用すると、より精密な制御を行える。
【００２４】
図３の傾き修正機構７は、起き上がりこぼし方式の機構であり、カバー１０を支える支持板７ａの下部に外面が球面のウエイト７ｂを取り付け、そのウエイト７ｂの外面を受け具７ｃで揺動可能に受け支えている。この図３の傾き修正機構７はパッシブタイプであるが、アンテナ設置面を傾けようとする力やジャイロ水平儀、水平器などの水準器で人工的に得た水平面に対するアンテナ設置面の傾きを検知し、フィードバック制御を行って駆動系でカバー設置面を水平に保つアクティブタイプの傾き修正機構を採用してもよい。そのような機能を持つ市販の水平ステージ（多軸自由度位置決め機構）が存在し、そのステージ上にカバー１０を設置することもできる。
【００２５】
アンテナ設置面との間に制振材や制振マウントなどを介在してカバー１０に伝わる振動を途中で吸収するようにしてもよい。
【００２６】
図１、図３のアンテナ装置は、カバー１０にアンテナ２を回転させる方位調整機構９の方位制御モータ９ａを取り付けている。また、カバー１０上に方位検知手段（図示せず）を設けている。方位検知手段はＧＰＳ装置と方位センサを組み合わせて用いており、高度な方位検知が行える。
【００２７】
方位調整機構９は、ＧＰＳ装置と方位センサとから成る方位検知手段によってカバー１０の向きを検知し、移動体の進行方向が変わってカバー１０の向きが基準方位からずれるときに、ずれに基づくフィードバック制御を行って方位制御モータ９ａでアンテナ２を常時特定の方位に向ける（例えば反射板３ａの正面を真南に向ける）。
【００２８】
アンテナ２に含ませる支持アーム４は、レンズ３の表面に沿って起立する図４に示すような片持ち支持の彎曲したアームであってもよい。
【００２９】
以上のように構成したレンズアンテナ装置１は、図３の如き傾き修正機構を備えているものはその傾き修正機構７によりカバー設置面Ｂの傾きが修正されるので、アンテナ設置面Ａが大きく傾いてもカバー１０が傾くことがない。また、傾き修正のタイミング遅れなどでカバー設置面Ｂが仮に傾いても、振り子方式の水平化機構６によりその傾きが吸収されてアンテナ２が常に水平に保たれる。
【００３０】
また、アンテナ装置１を搭載した移動体の進行方位が変わると方位調整機構９が作動してアンテナ２が常に特定の方位に向けられる。
【００３１】
従って、通信相手が例えば静止衛星である場合には、移動体の移動方位の変化や揺れがあっても一次放射器５が電波の焦点部から大きくずれることがなく、静止衛星からの電波を安定して捕捉することができる。
【００３２】
なお、アンテナ２はカバー１０以外の部材に吊り下げてもよく、カバー１０は必須の要素とはならない。
【００３３】
また、大きな揺れや衝撃的な揺れが起こらない移動体に搭載するアンテナ装置は、傾き修正機構７がなくても電波の安定した捕捉が行える。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のレンズアンテナ装置は、アンテナを常時水平に保つ水平化機構と、方位検知手段手段からの方位情報に基づいてアンテナを常時特定の方向に向ける方位調整機構とを設けたので、位置及び進行方位の変化と揺れが不可避の移動体に搭載して静止衛星などからの電波を安定して高感度に受信することができる。
【００３５】
また、ルーネベルグレンズを使用しているので、複数の電波に対応でき、アンテナ装置の簡素化や低コスト化も図れる。
【００３６】
さらに、アンテナの水平維持を自然の力を利用する振り子方式の水平化機構によって行うので、機構が複雑にならず、コスト面でさらに有利になる。
【００３７】
なお、パッシブな水平化機構とアクティブあるいはパッシブな傾き修正機構を併用した水平調整機構を備えるものは、アンテナの水平維持がより安定してなされ、激しい揺れが想定される移動体に採用しても通信相手からの電波を確実に捕捉することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のレンズアンテナ装置の実施形態を示す断面図
【図２】図１のレンズアンテナ装置に採用したアンテナの平面図
【図３】レンズアンテナ装置の他の実施形態を示す断面図
【図４】この発明の装置に用いるレンズアンテナの他の例を示す斜視図
【符号の説明】
１レンズアンテナ装置
２アンテナ
３ルーネベルグレンズ
３ａ反射板
４支持アーム
４ａ角度制御モータ
５一次放射器
６水平調整機構（水平化機構）
６ａユニバーサルジョイント
７傾き修正機構
８方位検知手段
９方位調整機構
９ａ方位制御モータ
１０カバー
１１バランスウエイト
Ａアンテナ設置面
Ｂカバー設置面

Claims

球状又は反射板を有する半球状のルーネベルグレンズ、一次放射器、及び一次放射器の支持アームを備えるアンテナと、そのアンテナの水平化機構を有する水平調整機構と、方位検知手段を含むアンテナの方位調整機構とを具備し、前記方位検知手段からの検知信号に基づく方位調整がなされてアンテナが常時特定の方向を向き、さらに、水平化機構による水平化でアンテナが常時水平を保つようにした移動体通信用レンズアンテナ装置。
前記水平化機構として、アンテナを揺動自在に吊り下げて構成される振り子方式の機構を用いた請求項１記載の移動体通信用レンズアンテナ装置。
前記水平調整機構にアンテナ設置面の傾きを修正するアクティブまたはパッシブタイプの傾き修正機構を含ませた請求項１または２記載の移動体通信用レンズアンテナ装置。
通信相手を静止衛星に限定した請求項１乃至３のいずれかに記載の移動体通信用レンズアンテナ装置。