JP2005337731A - 通信信号波の自動追尾装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な回路構成で測定精度の高い通信信号波の自動追尾装置を実現する。
【解決手段】通信信号と通信信号の到来方向からのずれ角に対応した誤差信号を出力するアンテナ１、誤差信号を角度誤差電圧に変換して出力する追尾受信機９９、角度誤差電圧に基づいて通信相手の位置方向にアンテナを指向させる制御信号を出力するアンテナ駆動回路１３、その制御信号に基づいてアンテナ１を駆動するアンテナ駆動機構１２を備えた通信信号波の自動追尾装置において、追尾受信機９９は、通信信号と誤差信号のいずれかを選択するスイッチ２１、スイッチ２１を介して出力される通信信号と誤差信号とが常に一定した電圧値を出力するよう利得を制御する自動利得制御回路９、その出力に基づきアンテナのアンテナ軸に対する通信信号の誤差電圧を求める角度誤差電圧演算回路２２、スイッチ２１の切換時間を変更するスイッチ制御回路２３を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、衛星間通信や移動体衛星通信のように通信相手が相対的に移動している場合の通信信号波の自動追尾装置に関するものである。

従来の通信信号波の自動追尾装置として、通信相手から受信した通信信号とその通信信号の到来方向からのずれ角に対応した誤差信号を出力するアンテナと、誤差信号をアンテナの向きの角度誤差電圧に変換して出力する追尾受信機と、追尾受信機からの角度誤差電圧に基づいて通信相手の位置方向にアンテナを指向させるための制御信号を出力するアンテナ駆動回路と、アンテナ駆動回路からの制御信号に基づいてアンテナを駆動するアンテナ駆動機構とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

ここで、アンテナは給電部を有し、給電部から通信信号と誤差信号が出力される。また、追尾受信機においては、通信信号と誤差信号をそれぞれ低雑音増幅器により電力増幅し、電力増幅された誤差信号はさらに変調器により振幅あるいは位相変調される。電力増幅された通信信号と電力増幅され変調した通信信号は電力合成器により合成され、合成信号は周波数変換器により低い周波数に変換され、さらに、帯域通過フィルタにより所望帯域外の不要な雑音が抑制され、自動利得制御回路により電力制御され、検波回路を介した信号をもとに角度誤差復調回路により角度誤差電圧が求められて出力される。アンテナ駆動回路は、追尾受信機から出力される角度誤差電圧に応じたアンテナ制御信号をアンテナ駆動機構１２に出力し、アンテナ１の向きを自動調整する。

特開平９−２８１２０５号公報

しかしながら、上述した従来の通信信号波の自動追尾装置では、誤差信号のみを変調しているため、変調器の通過特性によっては、通信信号と誤差信号との振幅差と位相差とに誤差を与える場合があった。こうした誤差を解消するためには、補正回路を新たに備える必要があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡素な回路構成で測定精度の高い通信信号波の自動追尾装置を実現することを目的とする。

この発明に係る通信信号波の自動追尾装置は、通信相手から受信した通信信号とその通信信号の到来方向からのずれ角に対応した誤差信号を出力するアンテナと、前記誤差信号をアンテナの向きの角度誤差電圧に変換して出力する追尾受信機と、前記追尾受信機からの角度誤差電圧に基づいて通信相手の位置方向に前記アンテナを指向させるための制御信号を出力するアンテナ駆動回路と、前記アンテナ駆動回路からの制御信号に基づいて前記アンテナを駆動するアンテナ駆動機構とを備えた通信信号波の自動追尾装置において、前記追尾受信機は、前記通信信号と前記誤差信号のいずれかを選択する入力切換手段と、前記入力切換手段を介して出力される通信信号と誤差信号とが常に一定した電圧値を出力するよう利得を制御する自動利得制御回路と、前記自動利得制御回路からの出力に基づいて前記アンテナのアンテナ軸に対する前記通信信号の誤差電圧を求める誤差電圧演算回路と、前記入力切換手段の切換時間を任意に変更する入力切換手段制御回路とを有するものである。

この発明によれば、入力切換手段制御回路により、通信信号と誤差信号の処理を時分割とし、かつ処理時間を変化させることで、簡素な回路構成で高精度な誤差検出が可能となる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る通信信号波の自動追尾装置を示す構成図である。図１に示す実施の形態１に係る通信信号波の自動追尾装置は、通信相手から受信した通信信号（Σ信号）とその通信信号の到来方向からのずれ角に対応した誤差信号（Δ信号）を出力するアンテナ１と、誤差信号をアンテナ１の向きの角度誤差電圧に変換して出力する追尾受信機９９と、追尾受信機９９からの角度誤差電圧に基づいて通信相手の位置方向にアンテナ１を指向させるためのアンテナ制御信号を出力するアンテナ駆動回路１３と、アンテナ駆動回路１３からの制御信号に基づいてアンテナ１を駆動するアンテナ駆動機構１２とを備えている。

ここで、追尾受信機９９は、アンテナ１の給電部２から出力される通信信号（Σ信号）と誤差信号（Δ信号）をそれぞれ増幅する低雑音増幅器３ａ及び３ｂと、低雑音増幅器３ａ及び３ｂを介した通信信号と誤差信号のいずれかを選択すべく信号経路を制御する入力切換手段としてのスイッチ２１と、スイッチ２１を介した通信信号と誤差信号のいずれかの信号を電圧制御発振器７からの出力に基づいてドップラシフト成分を除去した安定した中間周波数に変換する周波数変換器６と、周波数変換器６の出力の必要な信号対雑音比を確保する帯域通過フィルタ８と、帯域通過フィルタ８を介した信号の信号レベルをＡＧＣ電圧として通信信号と誤差信号とが常に一定した電圧値を出力するよう利得を制御する自動利得制御回路９と、自動利得制御回路９からの出力に基づいてアンテナ１のアンテナ軸に対する通信信号の角度誤差電圧を求める角度誤差電圧演算回路２２と、スイッチ２１の切換時間を任意に変更する入力切換手段制御回路としてのスイッチ制御回路２３とを有する。

次に上記構成に係る通信信号波の自動追尾装置の動作について説明する。アンテナ１の給電部２は、通信信号と誤差信号を低雑音増幅器３ａと３ｂにそれぞれ出力する。信号経路を制御するスイッチ制御回路２３の制御に基づいてスイッチ２１は、通信信号と誤差信号のいずれかを周波数変換器６に出力する。周波数変換器６は、スイッチ２１からの入力信号を中間周波数に変換し、帯域通過フィルタ８に出力する。帯域通過フィルタ８は、入力信号の所望帯域外の不要な雑音を抑圧し、自動利得制御回路９に出力する。自動利得制御回路９は、角度誤差電圧演算回路２２に対して最適となるように電力制御した信号および自動利得制御回路９の利得データを角度誤差電圧演算回路２２に出力する。角度誤差電圧演算回路２２は、入力信号および利得データから角度誤差電圧を求め、アンテナ駆動電子回路１３に出力する。アンテナ駆動電子回路１３は、角度誤差電圧に応じたアンテナ制御信号をアンテナ駆動機構１２に出力し、アンテナ１の向きを自動調整する。

図２は、アンテナ制御の経過時間に対する通信信号と誤差信号の振幅差α（図中、実線）と、誤差信号がスイッチ２１を通過する時間の割合β（図中、破線）との説明図である。図２に示すように、アンテナ制御を開始した時点では、まず、通信信号（Σ信号）の振幅と位相を精度良く検出する。そのため、スイッチ制御回路２３は、通信信号がスイッチ２１を通過する時間の割合を大きくする。すなわち、スイッチ制御回路２３は、βを小さくするように動作する。追尾受信機９９によりアンテナ１の向きを自動調整しているため、一定時間後の誤差信号の振幅は小さくなる。よって、αは十分大きな値となる。このとき、βが小さな値のままの場合、誤差信号の振幅と位相を演算する時間が十分確保されず、高精度な誤差検出はできなくなる。そこで、スイッチ制御回路２３は、時間の経過とともにβの値を大きくなるように動作する。

上述したように、実施の形態１によれば、スイッチ制御回路２３により、通信信号と誤差信号の処理を時分割とし、かつ処理時間を変化させることで、簡素な回路構成で高精度な誤差検出が可能となる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る通信信号波の自動追尾装置を示す構成図である。図３に示す実施の形態２において、図１に示す実施の形態１と同一符号については同一または相当部分を示し、その説明を省略する。図３に示す実施の形態２において、スイッチ制御回路２３は、自動利得制御回路９による通信信号と誤差信号との電力制御時の利得差に応じてスイッチ２１の切換時間を変更するようになっている。

次に上記構成に係る動作について説明する。実施の形態１と同様な動作については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。自動利得制御回路９は、角度誤差電圧演算回路２２に対して最適となるように電力制御した信号を角度誤差電圧演算回路２２に、利得データを角度誤差電圧演算回路２２とスイッチ制御回路２３にそれぞれ出力する。スイッチ制御回路２３は、図４に示すように、通信信号の電力制御時の利得と誤差信号の電力制御時の利得との差に応じて誤差信号がスイッチ２１を通過する時間の割合βを変更する。

従って、実施の形態２によれば、スイッチ制御回路２３により、自動利得制御回路９の利得データを用いることで、通信信号（Σ信号）と誤差信号（Δ信号）の振幅差αに応じて誤差信号（Δ信号）がスイッチ２１を通過する割合βを制御することで、αの変化に対応した高精度な誤差検出が可能となる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係る通信信号波の自動追尾装置を示す構成図である。図５に示す実施の形態３において、図１に示す実施の形態１と同一符号については同一または相当部分を示し、その説明を省略する。図５に示す実施の形態３において、スイッチ制御回路２３は、角度誤差電圧演算回路２２からの角度誤差電圧の電圧値に応じてスイッチ２１の切換時間を変更するようになっている。

次に上記構成に係る動作について説明する。実施の形態１と同様な動作については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。角度誤差電圧演算回路２２は、入力信号および利得データから角度誤差電圧を求め、アンテナ駆動電子回路１３およびスイッチ制御回路２３に出力する。スイッチ制御回路２３は、図６に示すように、角度誤差電圧に応じて誤差信号（Δ信号）がスイッチ２１を通過する時間の割合βを変更する。

図６に、時間に対する角度誤差電圧γ（図中、実線）と、誤差信号がスイッチ２１を通過する時間の割合β（図中、破線）の説明図を示す。アンテナ制御を開始した時点でアンテナ１の向きが目標方向より大きくずれていると、角度誤差電圧γは大きな値となる。追尾受信機９９によりアンテナ１の向きを自動調整しているため、一定時間後のアンテナ１の向きはほぼ目標方向に向いている。よって、角度誤差電圧γは小さな値となる。このとき、βが小さな値のままの場合、誤差信号の振幅と位相を演算する時間が十分確保されず、高精度な誤差検出はできなくなる。そこで、スイッチ制御回路２３は、γに逆比例してβの値を大きくなるように動作する。

従って、実施の形態３によれば、スイッチ制御回路２３により、角度誤差電圧γに応じて誤差信号がスイッチ２１を通過する時間の割合βを制御することで、角度誤差電圧γは通信信号と誤差信号の振幅差と位相差に応じて変化する。よって、信号の振幅と位相が変化に対応した高精度な誤差検出が可能となる。

この発明の実施の形態１に係る通信信号波の自動追尾装置を示す構成図である。 図１におけるアンテナ制御の経過時間に対する通信信号と誤差信号の振幅差αと、誤差信号がスイッチ２１を通過する時間の割合βとの説明図である。 この発明の実施の形態２に係る通信信号波の自動追尾装置を示す構成図である。 図３におけるアンテナ制御の経過時間に対する通信信号と誤差信号の振幅差αと、誤差信号がスイッチ２１を通過する時間の割合βとの説明図である。 この発明の実施の形態３に係る通信信号波の自動追尾装置を示す構成図である。 図５におけるアンテナ制御の経過時間に対する角度誤差電圧γと、誤差信号がスイッチ２１を通過する時間の割合βの説明図である。

符号の説明

１ アンテナ、２ 給電部、３ａ，３ｂ 低雑音増幅器、６ 周波数変換器、７ 電圧制御発振器、８ 帯域通過フィルタ、９ 自動利得制御回路、１２ アンテナ駆動機構、１３ アンテナ駆動電子回路、２１ スイッチ、２２ 角度誤差電圧演算回路、２３ スイッチ制御回路、９９ 追尾受信機。

Claims (3)

1. 通信相手から受信した通信信号とその通信信号の到来方向からのずれ角に対応した誤差信号を出力するアンテナと、
   前記誤差信号をアンテナの向きの角度誤差電圧に変換して出力する追尾受信機と、
   前記追尾受信機からの角度誤差電圧に基づいて通信相手の位置方向に前記アンテナを指向させるための制御信号を出力するアンテナ駆動回路と、
   前記アンテナ駆動回路からの制御信号に基づいて前記アンテナを駆動するアンテナ駆動機構と
   を備えた通信信号波の自動追尾装置において、
   前記追尾受信機は、
   前記通信信号と前記誤差信号のいずれかを選択する入力切換手段と、
   前記入力切換手段を介して出力される通信信号と誤差信号とが常に一定した電圧値を出力するよう利得を制御する自動利得制御回路と、
   前記自動利得制御回路からの出力に基づいて前記アンテナのアンテナ軸に対する前記通信信号の誤差電圧を求める誤差電圧演算回路と、
   前記入力切換手段の切換時間を任意に変更する入力切換手段制御回路と
   を有する
   ことを特徴とする通信信号波の自動追尾装置。
2. 請求項１に記載の通信信号波の自動追尾装置において、
   前記入力切換手段制御回路は、前記自動利得制御回路による通信信号と誤差信号との電力制御時の利得差に応じて前記入力切換手段の切換時間を変更する
   ことを特徴とする通信信号波の自動追尾装置。
3. 請求項１に記載の通信信号波の自動追尾装置において、
   前記入力切換手段制御回路は、前記誤差電圧演算回路からの誤差電圧の電圧値に応じて入力切換手段の切換時間を変更する
   ことを特徴とする通信信号波の自動追尾装置。

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