JP2007006265A - 電波レンズアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静止衛星対応のルーネベルグレンズを用いた電波レンズアンテナ装置を改善の対象にして、一次放射器の初期位置設定や、移動体通信用アンテナ装置における移動体の移動に伴う位置調整を容易にすることを課題としている。
【解決手段】捕捉した電波を集束するルーネベルグレンズ２、反射板３、一次放射器４、及び一次放射器４をレンズの焦点部に保持する支持アーム５とから成るアンテナ部１を有し、支持アーム５にプラットホーム１３を装着し、そのプラットホーム１３に一次放射器４の取り付け部を設け、同一プラットホーム１３に一次放射器４を複数個取り付け可能となした。
【選択図】図１

Description

この発明は、静止衛星からの電波を受信する電波レンズアンテナ装置、詳しくは、一次放射器の初期位置設定などを容易にした電波レンズアンテナ装置に関する。

ルーネベルグレンズを用いた電波レンズアンテナ装置の従来技術として、例えば、下記特許文献１〜３に開示されたものなどがある。

特許文献１が開示している電波レンズアンテナ装置は、半球状のルーネベルグレンズと定位置に固定する電波反射板を組み合わせ、支持アームに複数個の一次放射器を位置調整可能に取り付けており、一次放射器の初期位置設定は、各一次放射器を支持アーム上で個別に動かして行う。例えば、レンズを跨ぐアーチ状の支持アームを用いたものは、両端の支軸を支点にして支持アームを回転させると仰角が変化し、また、一次放射器を支持アーム上でアーム長手方向に移動させると方位角が変化する。その仰角と方位角の調整を行って一次放射器の初期位置が設定される。しかしながら、この特許文献１のアンテナ装置は、複数の一次放射器の初期位置設定のための位置調整を個々の放射器毎に行う必要があり、設定に手間取る。

また、特許文献２が開示しているレンズアンテナ装置は、半球レンズのアジマス軸周りに放射器の位置を調整して電波ビームの方位角を制御する方位角調整手段と、半球レンズのエレベーション軸周りに放射器の位置を調整して電波ビームの仰角を制御する方位角調整手段を具備しており、周回衛星の追尾が可能である。しかしながら、放射器の初期位置設定は、ガイドレール上で各放射器を個別に動かして行う必要があり、特許文献１と同様、初期位置設定の手間と時間が長くなる。

特許文献３が開示している電波レンズアンテナ装置は、移動体に搭載する移動体通信用アンテナ装置であり、アンテナを水平に保つ水平調整機構、アンテナの自己位置確認手段、方位確認手段、方位調整機構、自己位置確認手段と方位確認手段からの確認信号に基づいて仰角調整機構と方位調整機構の動きを制御して一次放射器を移動体の移動に伴って変動する電波の焦点に移動させる制御装置などを備えている。このアンテナ装置も一次放射器の初期位置設定を必要とするが、設定の仕方は特許文献１や２のアンテナ装置と変わるところがなく、初期位置設定の手間と時間が長くなる。

また、移動体通信用電波レンズアンテナ装置は、移動体の移動によって電波の焦点位置が変動するので、仰角調整機構と方位調整機構に加えて支持アーム上での一次放射器の位置を自動的に調整する機構を付随させることがあるが、このときの一次放射器の位置調整を、放射器毎に行う方法を採ると、調整機構が煩雑になり、アンテナ装置の複雑化、大型化、コスト増などが避けられなくなる。
特開２００３−１１０３５２号公報 特開２００２−２３２２３０号公報 特開２００４−２６６８１６号公報

この発明は、静止衛星対応のルーネベルグレンズを用いた電波レンズアンテナ装置を改善の対象にし、一次放射器の初期位置設定や、移動体通信用アンテナ装置における移動体の移動に伴う位置調整を容易にすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、捕捉した電波を集束するルーネベルグレンズ、一次放射器、及びレンズを跨いで前記一次放射器をレンズの焦点部に保持する支持アームとから成るアンテナ部とを有する電波レンズアンテナ装置の前記支持アームに、プラットホームをアーム長手方向に装着し、そのプラットホームに一次放射器の取り付け部を設け、同一プラットホームに一次放射器を複数個取り付け可能となした。

プラットホームは、一つの支持アームに複数個装着してもよく、また、一次放射器の取り付け位置の微調整機構を含むものにしてもよい。

このアンテナ装置は、前記支持アームの仰角調整機構と、前記アンテナ部を水平に保つ水平調整機構と、アンテナ装置の自己位置確認手段と、方位確認手段と、方位調整機構と、前記自己位置確認手段と方位確認手段からの確認信号に基づいて前記仰角調整機構と方位調整機構の動きを制御して前記一次放射器を移動体の移動に伴って変動する電波の焦点に移動させる制御装置を付加すると、移動体通信用として船舶などに搭載して使用することができる。

移動体通信用電波レンズアンテナ装置の自己位置確認手段は、車などのナビゲーションシステムに多用されている汎地球測位システム装置(所謂ＧＰＳ)を好適に使用することができる。

また、移動体通信用電波レンズアンテナ装置は、受信電波のレベルを検出する受信レベルセンサを方位確認手段として含ませると好ましい。さらに、支持アームに着脱自在に取り付けるアーム長手方向に延びたラックと、そのラックに噛合するピニオンと、このピニオンを回転させるモータとからなるプラットホーム送り機構を設け、プラットホームのアーム長手方向移動をそのプラットホーム送り機構によって行うのも好ましい。

この発明の電波レンズアンテナ装置は、一つのプラットホームに一次放射器を複数個取り付け、この状態でどれか一つの一次放射器の位置調整を行うためにプラットホームを支持アーム上で移動させると、同一プラットホームに取り付けた他の一次放射器も一緒に移動する。これにより、同一プラットホームに取り付けた複数個の一次放射器の位置調整が一括してなされ、作業が１回で済むようになる。一次放射器の初期位置を設定する際には、別途微調整が必要になることがあるが、最も手間のかかる粗調整を、プラットホーム数が例えば１の場合、１回に減らすことができるので、作業の簡略化の効果は大きい。

また、移動体通信用電波レンズアンテナ装置において、移動体の移動による電波の焦点位置の変動に対し、一次放射器を支持アーム上で移動させて対応する場合、プラットホームを動かすだけで複数の一次放射器の位置調整を行うことができる。通信相手が静止衛星で、しかもアンテナのレンズ径があまり大きくない場合(たとえば、直径５００ｍｍ以下)には、移動体が移動しても隣り合う電波の焦点位置間の距離（一次放射器間の距離）はほとんど変わらないので、一次放射器を、それぞれに位置調整機構を伴わせて個々に動かすのは無駄なことになる。この発明のアンテナ装置によれば、この問題も解消される。

受信電波のレベルを検出する受信レベルセンサを含ませると、電波の受信レベルを目安にして一次放射器を最適位置に位置決めすることができ、高価な方位センサを設ける必要がなく、調整も簡単になる。

また、支持アームに後付けするラックと、そのラックに噛合するピニオンと、このピニオンを回転させるモータとからなるプラットホーム送り機構を採用したものは、ラックやピニオンが摩耗するなどして傷み、或いは破損したときにそれのみを交換することができ、修理の容易化と修理費の削減が図れる。

以下、この発明の電波レンズアンテナ装置の実施の形態を、添付図面の図１〜図７に基づいて説明する。例示の電波レンズアンテナ装置は、船舶などに搭載する移動体通信用である。このアンテナ装置は、半球状のルーネベルグレンズ(以下、単にレンズと言う)２、このレンズと組み合わせる電波の反射板３、一次放射器４および一次放射器４をレンズの焦点部に保持する支持アーム５を備えたアンテナ部１を有する。必要に応じてカバー６を設けることができ、また、球状レンズを採用する反射板３の無いアンテナ装置も考えられる。

また、支持アーム５の仰角調整機構７と、アンテナ部１を水平に保つ水平調整機構８と、アンテナ装置の自己位置確認手段９と、方位確認手段１０と、方位調整機構１１と、自己位置確認手段９と方位確認手段１０からの確認信号に基づいて仰角調整機構７と方位調整機構１１の動きを制御して一次放射器４を移動体の移動に伴って変動する電波の焦点に移動させる制御装置１２を備えている。

支持アーム５はレンズ２の表面に沿うアーチ状のアームを用いており、レンズ２を跨がせたこの支持アーム５の両端に水平な支軸７ａを設け、その両端の支軸７ａをそれぞれブラケット７ｂで支持し、片側の支軸を回転駆動する仰角モータ７ｃを付属させて支持アーム５の仰角を変化させる仰角調整機構７を構成している。

この支持アーム５に、図３に示すプラットホーム１３が装着されている。そのプラットホーム１３には、取り付け部１４を複数個（図は２個）設けており、各取り付け部１４、１４に一次放射器４がそれぞれ取り付けられる。プラットホーム１３には、必要に応じて一次放射器４の取り付け位置の微調整機構１７（図４参照）を付加することができる。微調整機構１７は、ラック１７ａ、そのラックに噛合したピニオン１７ｂ、そのピニオンを駆動して取り付け部１４をプラットホーム１３上で移動させるモータ１７ｃからなるものを示したが、これに限定されるものではない。

移動体通信用電波レンズアンテナ装置に採用するプラットホーム１３は、プラットホーム送り機構を備えさせて支持アーム５上で自走できるようにしたものが望ましい。そのプラットホーム送り機構の具体的形態を図５、図６に示す。例示のプラットホーム送り機構１５は、アーム長手方向に延びるラック１５ａと、ピニオン１５ｂと、このピニオン１５ｂを回転させる減速機付のモータ１５ｃとからなる。ラック１５ａは、支持アーム５から独立した図５のような部品、支持アーム５を構成するアーム部品５ａの一部に形成された図６のような部品のどちらであってもよい。

このラック１５ａやラック１５ａを形成したアーム部品５ａを支持アーム５に着脱自在に取り付け、モータ１５ｃの出力軸に装着したピニオン１５ｂをラック１５ａに噛合させ、この状態でモータ１５ｃを回転させてモータ１５ｃを搭載したプラットホーム１３を支持アーム５に添って移動させる構造にしておくと、ラック１５ａやピニオン１５ｂが摩耗、破損したときに、傷んだ部品のみを容易に交換することができる。

水平調整機構８は、反射板３の裏側に設けた半球部材８aを架台１６上に設けた座８ｂで揺動可能に支え、さらに、半球部材８ａに取り付けた垂直軸８ｃにアンテナの重心位置を下げるウエイト８ｄを取り付けてジンバル機構を構成し、そのジンバル機構の働きでアンテナ部１の傾きが自動的に修正されてアンテナ部１が常時水平に保たれるものを例示した。これはパッシブ型であるが、アクティブ型の水平調整機構であってもよい。

自己位置確認手段９は、ＧＰＳ装置が好ましいが、ジャイロコンパスを使用することも可能である。また、方位確認手段１０は、受信電波のレベルを検出する受信レベルセンサ１０ａでよく、ここではその受信レベルセンサ１０ａを制御系に含ませて電波の受信レベルがピークになる方向にアンテナ部１を向けるようにしたが、地磁気方位計、方位センサ、
複数のＧＰＳ装置などを使用し、或いは併用してもよい。

方位調整機構１１は、半球部材８aの外周にリングギヤ１１ａを取り付け、そのリングギヤ１１ａに噛合したピニオン１１ｂを方位角モータ１１ｃで回転させてアンテナ部１をレンズ２の軸心（アジマス軸）を中心にして回転させるものを設けている。

以上の如く構成した電波レンズアンテナ装置は、船舶などの移動体に搭載し、初期設定を行った後に実用に供する。初期設定は、図７に示すように、先ず、各モータの原点を探知し、その後にアンテナ装置の位置と通信相手の静止衛星の位置情報を入力する。それらの情報に基づいて制御装置１２が支持アーム５の仰角、一次放射器４の支持アーム５上での位置を演算し、仰角調整機構７とプラットホーム送り機構１５に演算結果に基づく制御指令を流して支持アーム５の仰角調整と支持アーム５上でのプラットホーム１３の位置調整を行う。プラットホーム１３には複数の一次放射器４を取り付けてあり、その複数の一次放射器の位置調整が一括してなされる。

制御装置１２はこの後さらに方位調整機構１１を制御してアンテナ部１をレンズ２の軸心を中心にして回転させる。このとき、受信レベルセンサ１０ａの出力を監視して一次放射器４で受信した電波の受信レベルがピーク値を示す位置を確認し、ピーク値を示したところでアンテナ部１の回転を停止させて初期設定を完了する。

初期位置設定後のアンテナ装置は、これを搭載した移動体の進行方向や位置が変わると、自己位置確認手段９によって検知される現在位置、方位確認手段１０によって検知されるアンテナの方位情報を取り込んだ制御装置１２から方位調整機構１１に作動指令が流れてアンテナを初期姿勢に保つための方位修正が自動的に実行される。また、水平調整機構８の働きによってアンテナ部１は常に水平状態を保ち、このようにして通信相手の静止衛星からの電波を受ける姿勢を維持する。

静止衛星を相手にした移動体通信用アンテナ装置の場合、移動体の移動範囲によっては方位角だけでなく支持アーム５の仰角調整も必要になることがあり、従って、仰角調整機構７は駆動用のモータを有するものが必要になる。一方、移動体が広範な範囲で移動しても同一プラットホームに取り付けた複数の一次放射器間の距離変動がほとんど起こらない小型のアンテナ装置(例えばレンズ直径が５００ｍｍ以下)では、プラットホーム１３上での一次放射器４の自動位置調整が要求されることは先ず無く、その場合には、各一次放射器の位置(取り付け部の位置)をプラットホーム１３上で個々に微調整する微調整機構は不要となり、コストが削減される。

この発明の電波レンズアンテナ装置の実施形態を示す正面視断面図 図１のアンテナ装置のカバーを外した状態の平面図 プラットホームの一例の概要を示す拡大平面図 プラットホームの他の例の概要を示す拡大平面図 プラットホーム送り機構の一例を示す支持アーム長手直角方向の拡大断面図 プラットホーム送り機構の他の例を示す支持アーム長手直角方向の拡大断面図 初期設定説明用のフローチャート

符号の説明

１ アンテナ部
２ ルーネベルグレンズ
３ 反射板
４ 一次放射器
５ 支持アーム
５ａ アーム部品
７ 仰角調整機構
７ａ 支軸
７ｂ ブラケット
７ｃ 仰角モータ
８ 水平調整機構
８ａ 半球部材
８ｂ 座
８ｃ 垂直軸
８ｄ ウエイト
９ 自己位置確認手段
１０ 方位確認手段
１０ａ 受信レベルセンサ
１１ 方位調整機構
１１ａ ギヤ
１１ｂ ピニオン
１１ｃ 方位角モータ
１２ 制御装置
１３ プラットホーム
１４ 取り付け部
１５ プラットホーム送り機構
１５ａ ラック
１５ｂ ピニオン
１５ｃ モータ
１６ 架台
１７ 微調整機構
１７ａ ラック
１７ｂ ピニオン
１７ｃ モータ

Claims (6)

1. 捕捉した電波を集束するルーネベルグレンズ、一次放射器、及びその一次放射器をレンズの焦点部に保持する支持アームとから成るアンテナ部を有し、前記支持アームにプラットホームをアーム長手方向に装着し、そのプラットホームに一次放射器の取り付け部を設け、同一プラットホームに一次放射器を複数個取り付け可能となした電波レンズアンテナ装置。
2. 前記プラットホームに、一次放射器の取り付け位置の微調整機構を含ませた請求項１に記載の電波レンズアンテナ装置。
3. 請求項１又は２に記載の電波レンズアンテナ装置に、前記支持アームの仰角調整機構と、前記アンテナ部を水平に保つ水平調整機構と、アンテナ装置の自己位置確認手段と、方位確認手段と、方位調整機構と、前記自己位置確認手段と方位確認手段からの確認信号に基づいて前記仰角調整機構と方位調整機構を制御して前記一次放射器を移動体の移動に伴って変動する電波の焦点に移動させる制御装置を付加して構成される移動体通信用電波レンズアンテナ装置。
4. 前記自己位置確認手段として、汎地球測位システム装置を用いた請求項３に記載の移動体通信用電波レンズアンテナ装置。
5. 前記方位確認手段として、受信電波のレベルを検出する受信レベルセンサを用いた請求項３又は４に記載の移動体通信用電波レンズアンテナ装置。
6. 前記支持アームに着脱自在に取り付けるアーム長手方向に延びたラックと、そのラックに噛合するピニオンと、このピニオンを回転させるモータとからなるプラットホーム送り機構を有し、プラットホームのアーム長手方向移動をそのプラットホーム送り機構によって行うようにした請求項３〜５のいずれかに記載の移動体通信用電波レンズアンテナ装置。

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