JP2009065453A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、天体観測や通信の分野において精密な反射面精度や指向精度、追尾精度が必要とされるアンテナ装置の変位や変形を測定して、これらを補正することのできるアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna device that can measure and correct displacement and deformation of an antenna device that requires precise reflection surface accuracy, pointing accuracy, and tracking accuracy in the field of astronomical observation and communication. is there.
例えば電波天文学の分野では、近年になってミリ波からサブミリ波へとより高い周波数の電波の観測の要求が高まっている。高い周波数の電波天体の観測を行う場合、望遠鏡のビームの指向や、焦点位置は、より高い精度が必要となる。一方、観測効率を上げるために、望遠鏡はより大口径化が進み、また、昼夜のあらゆる天候で観測を実施できることが望まれている。口径が大きくなると望遠鏡の自重変形が大きくなり、また、日中の風の強いときは日射による熱変形や風圧による望遠鏡構造物の変形が大きくなるため、高い指向精度や焦点位置精度を保つことが難しくなる。このような高い指向精度と焦点位置精度の要求と、大口径化、24時間全天候型の望遠鏡を両立させて実現するためには、望遠鏡の副反射鏡の位置や平行変位と回転変位、主反射鏡の変形による焦点位置のずれをリアルタイムに測定し、補正するシステムが必要となる。 For example, in the field of radio astronomy, in recent years, there has been an increasing demand for observation of radio waves with higher frequencies from millimeter waves to submillimeter waves. When observing high-frequency radio celestial bodies, higher accuracy is required for the beam direction and focal position of the telescope beam. On the other hand, in order to increase the observation efficiency, the diameter of the telescope has been increased, and it is desired that the observation can be performed in all weathers day and night. As the aperture increases, the deformation of the telescope increases, and when the wind is strong during the day, thermal deformation due to solar radiation and deformation of the telescope structure due to wind pressure increase. It becomes difficult. In order to achieve both the requirements for high directivity and focus position accuracy, large aperture, and 24-hour all-weather telescope, the position of the sub-reflector of the telescope, parallel displacement and rotational displacement, main reflection A system for measuring and correcting the deviation of the focal position due to the deformation of the mirror in real time is required.
主反射鏡、この主反射鏡を支持する主反射鏡支持部、副反射鏡、この副反射鏡を支持する副反射鏡支持部、および主反射鏡支持部を支持するアンテナマウント部を有するアンテナ装置において、主反射鏡、主反射鏡支持部および副反射鏡支持部に光ファイバーを敷設し、この光ファイバーに入射光を入射し、光ファイバーの各部で発生する散乱光を検出して主反射鏡、主反射鏡支持部および副反射鏡支持部に発生する歪みを測定し、この歪みから補正データを算出して、EL軸駆動部およびAZ軸駆動部や副反射鏡駆動部を駆動して指向誤差を補正し、アンテナの指向方向を補正するようにしたものが提案されている。(特許文献1参照) ANTENNA APPARATUS HAVING A MAIN REFLECTOR, A MAIN REFLECTOR SUPPORTING UNIT SUPPORTING THE MAIN REFLECTING Mirror, A SUB-REFLECTING Mirror, A SUB-REFLECTING Mirror SUPPORTING SUPPORT FOR SUPPORTING THE SUB-REFLING Mirror, AND AN ANTENNA MOUNT SUPPORTING THE MAIN REFLECTING Mirror , An optical fiber is laid on the main reflector, main reflector support part and sub-reflector support part, incident light is incident on this optical fiber, and scattered light generated at each part of the optical fiber is detected to detect the main reflector and main reflector. Measure the distortion generated in the mirror support part and sub-reflecting mirror support part, calculate correction data from this distortion, and drive the EL axis driving part, AZ axis driving part and sub-reflecting mirror driving part to correct the pointing error However, an antenna that corrects the direction of the antenna has been proposed. (See Patent Document 1)
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、光ファイバーを主反射鏡や副反射鏡支持部などに望遠鏡建設時に敷設し、数ヶ所で固定・設置しなければならない。これらの設置作業は非常に困難で労力が必要になる。また、望遠鏡の組立が終了した後に、何らかの原因により光ファイバーが切断されるなどの故障が発生した場合、例えば副反射鏡支持部の中など建設後にアクセスしにくい場所には再設置が非常に困難である。
また光ファイバーは伸縮の一次元の変位しか測定できず、例えば副反射鏡周りなどで3次元的な変位を計ろうとすると、光ファイバーをいろいろな方向に張り巡らせ、光ファイバーの出力から副反射鏡の変位を推定するモデルを作って演算しなければならず、このような変位測定は誤差が乗りやすい。
Since the conventional antenna apparatus is configured as described above, the optical fiber must be laid on the main reflector and the sub-reflector support part at the time of construction of the telescope, and fixed and installed at several places. These installation operations are very difficult and require labor. In addition, if the optical fiber is cut for some reason after the assembly of the telescope is completed, it is very difficult to re-install in places that are difficult to access after construction, such as in the sub-reflector support part. is there.
In addition, optical fiber can only measure one-dimensional displacement of expansion and contraction. For example, when trying to measure three-dimensional displacement around the sub-reflector, the optical fiber is stretched in various directions, and the sub-reflector is displaced from the output of the optical fiber. A model to be estimated must be created and calculated, and such displacement measurements are subject to errors.
この発明は、このような敷設の困難さや、メンテナンス性の問題を解決し、主反射鏡や副反射鏡鏡の変位による指向誤差を高精度に測定し、補正することのできるアンテナ装置を得ることを目的とする。 The present invention solves such difficulty in installation and maintainability, and obtains an antenna device capable of measuring and correcting a pointing error due to displacement of a main reflecting mirror and a sub reflecting mirror with high accuracy. With the goal.
この発明は、主反射鏡、この主反射鏡を支持する主反射鏡支持部、副反射鏡、この副反射鏡を支持すると共に主反射鏡又は主反射鏡支持部に取り付けられる副反射鏡支持部、および主反射鏡支持部を支持するアンテナマウント部を有するアンテナ装置において、主反射鏡支持部と副反射鏡支持部の内部空間および副反射鏡の周囲に設けられたリファレンスフレームと、リファレンスフレームに設置されて副反射鏡支持部の主反射鏡側根元の変位を測定する副反射鏡支持部変位センサと、リファレンスフレームに設置されて副反射鏡支持部の副反射鏡側または副反射鏡の変位を測定する副反射鏡変位センサと、副反射鏡支持部変位センサと副反射鏡変位センサの出力値から副反射鏡の位置を計算し、副反射鏡の変形前後の位置の差分から副反射鏡位置補正値を計算する計測演算部と、計測演算部で計算された副反射鏡補正値を元に副反射鏡の位置を補正する副反射鏡駆動部とを備えたものである。 The present invention relates to a main reflecting mirror, a main reflecting mirror support section that supports the main reflecting mirror, a sub reflecting mirror, a sub reflecting mirror support section that supports the sub reflecting mirror and is attached to the main reflecting mirror or the main reflecting mirror support section. And an antenna device having an antenna mount for supporting the main reflector support, and a reference frame provided in the internal space of the main reflector support section and the sub reflector support section and around the sub reflector, and a reference frame A sub-reflector support unit displacement sensor that measures the displacement of the base reflector side of the sub-reflector support unit installed, and a displacement of the sub-reflector side or sub-reflector side of the sub-reflector support unit installed on the reference frame Sub-reflector displacement sensor to measure the position of the sub-reflector from the output values of the sub-reflector support sensor and the sub-reflector displacement sensor A measurement calculation unit for calculating a position correction value is obtained by a secondary reflecting mirror driving unit for correcting the position of the sub-reflecting mirror based on the sub-reflecting mirror correction value calculated by the measurement calculation unit.
またこの発明は、主反射鏡、この主反射鏡を支持する主反射鏡支持部、副反射鏡、この副反射鏡を支持すると共に主反射鏡又は主反射鏡支持部に取り付けられる副反射鏡支持部、および主反射鏡支持部を支持するアンテナマウント部を有するアンテナ装置において、主反射鏡支持部と副反射鏡支持部の内部空間および副反射鏡の周囲に設けられたリファレンスフレームと、リファレンスフレームに設置されて副反射鏡支持部の主反射鏡側根元の変位を測定する副反射鏡支持部変位センサと、リファレンスフレームに設置されて副反射鏡支持部の副反射鏡側または副反射鏡の変位を測定する副反射鏡変位センサと、副反射鏡支持部変位センサと副反射鏡変位センサの出力値から副反射鏡の位置を計算し、副反射鏡の変形前後の位置の差分から指向補正値を計算する計測演算部と、計測演算部で計算された指向補正値を元にAZ軸の指向を補正するAZ軸駆動機構と、計測演算部で計算された指向補正値を元にEL軸の指向を補正するEL軸駆動機構とを備えたものである。 The present invention also provides a main reflecting mirror, a main reflecting mirror support portion that supports the main reflecting mirror, a sub reflecting mirror, a sub reflecting mirror support that supports the sub reflecting mirror and is attached to the main reflecting mirror or the main reflecting mirror support portion. And an antenna device having an antenna mount for supporting the main reflector support section, a reference frame provided in the internal space of the main reflector support section and the sub reflector support section and around the sub reflector, and a reference frame A sub-reflector support part displacement sensor for measuring the displacement of the base reflector side base of the sub-reflector support part, and a sub-reflector side or sub-reflector side of the sub-reflector support part installed in the reference frame. The position of the sub-reflector is calculated from the output values of the sub-reflector displacement sensor for measuring the displacement, the sub-reflector support displacement sensor, and the sub-reflector displacement sensor. EL based on the measurement calculation unit that calculates the correction value, the AZ axis drive mechanism that corrects the AZ axis direction based on the directional correction value calculated by the measurement calculation unit, and the directional correction value calculated by the measurement calculation unit And an EL axis drive mechanism that corrects the orientation of the axis.
この発明によれば、安定した構造体であるリファレンスフレームの上に副反射鏡支持部変位センサと副反射鏡変位センサを設置し、各センサの変位から副反射鏡または主反射鏡の位置を補正するようにした為、センサの設置の容易性やメンテナンス性が大幅に向上し、且つ指向精度の高いアンテナ装置を得ることができる。また、センサは3次元の位置センサを用いることができるため、副反射鏡の変位をより高精度に測定することができる。 According to this invention, the sub-reflector support part displacement sensor and the sub-reflector displacement sensor are installed on the reference frame which is a stable structure, and the position of the sub-reflector or the main reflector is corrected from the displacement of each sensor. Therefore, it is possible to greatly improve the ease of installation and maintainability of the sensor and to obtain an antenna device with high pointing accuracy. Further, since the sensor can be a three-dimensional position sensor, the displacement of the sub-reflecting mirror can be measured with higher accuracy.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1におけるアンテナ装置を図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1におけるアンテナ装置のシステム構成図、図2は主反射鏡支持部と副反射鏡支持部の内部空間に設けられたリファレンスフレームの詳細図、図3は副反射鏡支持部の内部空間と副反射鏡周囲に設けられたリファレンスフレームの詳細図、図4はこの発明の実施の形態1において使用される計測演算部の具体的構成図である。
図1において、主反射鏡1はパラボラ状に構成され、主反射鏡支持部2により支持されている。副反射鏡3は主反射鏡1で反射した電波を更に収束するためのもので、主反射鏡1の焦点位置に配置され、複数本の副反射鏡支持部4により支持されている。副反射鏡3は副反射鏡駆動機構5により駆動され、その向き・位置が変えられるようになっている。なお副反射鏡支持部4の下側は主反射鏡1あるいは主反射鏡支持部2に取り付け固定されている。副反射鏡駆動機構5は副反射鏡支持部4の上部により支持されている。
Hereinafter, an antenna device according to
In FIG. 1, the main reflecting
主反射鏡支持部2は中央支持部6に固定され、中央支持部6はこの主反射鏡支持部2を介して主反射鏡1および副反射鏡3などを支持している。中央支持部6はEL回転構造物7に設けられたEL軸駆動機構8により、アンテナのEL軸周りに回転駆動され、主反射鏡1がEL角(仰角)方向に任意に駆動されるようになっている。EL回転構造物7はAZ回転構造物9に設けられたAZ軸駆動機構10により、アンテナのAZ軸周りに回転駆動され、主反射鏡1がAZ角(方位角)方向に任意に駆動されるようになっている。中央支持部6とEL回転構造物7とAZ回転構造物9によりアンテナマウント部が構成される。
The main reflector support part 2 is fixed to the
主反射鏡支持部2の内部空間と複数の副反射鏡支持部4の各内部空間には、主反射鏡1および副反射鏡3の変位を検出するための基準フレームとなる主鏡部リファレンスフレーム11aおよび副鏡ステイ部リファレンスフレーム11bが設けられている。また副反射鏡3の周囲には副反射鏡支持部4の副反射鏡側または副反射鏡3の変位を検出するための基準フレームとなる副鏡部リファレンスフレーム11cが設けられている。主反射鏡支持部2の内部に配置された主鏡部リファレンスフレーム11aには少なくとも3個の副反射鏡支持部変位センサ12が設置され、副反射鏡支持部4の主反射鏡側根元の変位を測定するようになっている。副反射鏡4の周囲に配置された副鏡部リファレンスフレーム11cには少なくとも3個の副反射鏡変位センサ13が設置され、副反射鏡支持部4の副反射鏡側または副反射鏡3の変位を測定するようになっている。
A main mirror reference frame serving as a reference frame for detecting displacement of the main reflecting
なお主反射鏡1、主反射鏡支持部2、副反射鏡3および副反射鏡支持部4の変形・変位がリファレンスフレーム11に伝わらないようにするため、主鏡部リファレンスフレーム11aは主反射鏡1および主反射鏡支持部2に直接接触しないように、主反射鏡支持部2の内部空間に支持されている。同様に、副鏡ステイ部リファレンスフレーム11bは各副反射鏡支持部4に直接接触しないように、副反射鏡支持部4の内部空間に支持されている。また副鏡部リファレンスフレーム11cは副反射鏡3および副反射鏡駆動部5に直接接触しないように、により支持されている。
In order to prevent the deformation / displacement of the
上記したリファレンスフレーム11a、11b、11cと変位センサ12、13の関係は図2および図3に詳細に示す。これら図2および図3から明らかなように、主鏡部リファレンスフレーム11aは中央支持部6に剛に接続されて支持されている。副鏡ステイ部リファレンスフレーム11bは主鏡部リファレンスフレーム11aに剛に接続されている。なお副鏡ステイ部リファレンスフレーム11bは図2には1個しか図示していないが、各副反射鏡支持部4の内部空間にそれぞれ設けられ、少なくとも3個は有している。副鏡部リファレンスフレーム11cは副鏡ステイ部リファレンスフレーム11bに剛に接続されている。したがって中央支持部6はリファレンスフレーム11a〜11c及び主反射鏡支持部2を支えるに十分剛性の高い構造物となっている。
副反射鏡支持部変位センサ12は主鏡部リファレンスフレーム11aに剛に接続され、副反射鏡支持部4の主反射鏡側根元の変位を測定するようになっている。副反射鏡変位センサ13は副鏡部リファレンスフレーム11cに剛に接続され、副反射鏡支持部4の副反射鏡側または副反射鏡3の変位を測定するようになっている。そして1つの副反射鏡支持部変位センサ12と1つの副反射鏡変位センサ13とで一対のセンサを構成し、少なくとも3対以上のセンサが設けられるようになっている。
The relationship between the
The sub-reflector support
なお、変位測定の基準となるリファレンスフレーム11a、11b、11cは、主反射鏡支持部2や副反射鏡支持部4と比較して、一桁以上剛性が大きく、線膨張係数が小さくなくてはならないが、線膨張係数の小さな炭素繊維強化樹脂(Carbon Fiber Rein-forced Plastics=CFRP)などの複合材料や、スーパーインバーなどの超低膨張率特殊合金を用いることにより、低熱膨張で高剛性なフレームを製作することができる。
Note that the
計測演算部14は、副反射鏡支持部変位センサ12と副反射鏡変位センサ13から出力される変位データ15を入力して、副反射鏡3の位置を計算し、副反射鏡3の変形前後の位置の差分から副反射鏡位置補正値16を計算したり、AZ・EL駆動補正値17を計算したりするものである。この計測演算部14で計算された副反射鏡位置補正値16は副反射鏡駆動部5に入力され、副反射鏡3の位置を補正する。また計測演算部14で計算されたAZ・EL駆動補正値17はAZ駆動機構10及びEL駆動機構8へ入力され、主反射鏡1の指向誤差を補正する。
The
以下、図4に基づいて計測演算部14の具体的構成図について説明する。図4において、計測演算部14には、副反射鏡支持部変位センサ12から出力される変位データ15aと副反射鏡変位センサ13から出力される変位データ15bが入力される。計測演算部14の出力側は、図1に示す副反射鏡駆動部5、EL駆動機構8およびAZ駆動機構10が接続される。図4において、複数の副反射鏡支持部変位センサ12と複数の副反射鏡変位センサ13から出力される変位データ15a、15bは指向誤差演算部31に入力され、望遠鏡の指向誤差32が算出される。第一の副鏡補正演算部(指向誤差)33は、指向誤差演算部31で演算された指向誤差32が入力され、指向誤差を補正するための副鏡位置補正値(指向誤差)34を演算する。第二の副鏡補正演算部(姿勢変形)35は、天体方向などの主鏡駆動指令値18が入力され、望遠鏡の姿勢に依存した自重変形による誤差である副鏡位置補正値(姿勢変形)36を算出する。副鏡駆動演算部37は、副鏡位置補正値(指向誤差)34と副鏡位置補正値(姿勢変形)36が入力され、副反射鏡位置補正値16を演算する。こうして副反射鏡3の変形前後の位置の差分により計測演算部14で計算された副反射鏡位置補正値16は副反射鏡駆動機構5に入力され、副反射鏡3の位置を補正して、指向誤差や自重変形による誤差が補正される。
Hereinafter, a specific configuration diagram of the
主鏡補正演算部38は、指向誤差演算部31で演算された指向誤差32が入力され、指向誤差によるアンテナの指向補正値である主鏡位置補正値39を算出する。主鏡補正演算部38は、AZ補正演算部38aとEL補正演算部38bとを有する。主鏡駆動演算部40は、主鏡補正演算部38で演算された主鏡位置補正値39と主鏡駆動指令値18が入力され、AZ・EL駆動補正値17が算出される。AZ・EL駆動補正値17のうち、EL駆動補正値17aはEL軸駆動機構8に、AZ駆動補正値17bはAZ軸駆動機構10にそれぞれ入力され、アンテナは指向誤差が補正された所望の方向に駆動される。
The primary mirror
次にこの発明の実施の形態1における動作を図5に基づき説明する。図5において、主鏡部リファレンスフレーム11aに取付けられた副反射鏡支持部変位センサ12は、主鏡部リファレンスフレーム11aに対する副反射鏡支持部4の下部(主反射鏡側)の3次元の位置P(px,py,pz)を測定する。なおこの位置Pは主反射鏡1を代表する点と考え、副反射鏡部支持部4の数だけ設置する。同様に副鏡部リファレンスフレーム11cに取付けられた副反射鏡変位センサ13は、副反射鏡3の裏面外周部などの副鏡部リファレンスフレーム11cに対する副反射鏡3の変位Q(qx、qy、qz)を測定する。こうして変形前のP点とQ点の基準空間における座標を副反射鏡支持部変位センサ12と副反射鏡変位センサ13で測定する。これらの測定値から、位置P(主反射鏡)を基準とした副反射鏡部3の位置Rは、
R= Q - P ・・・(1)
と求まる。
Next, the operation in
R = Q-P (1)
It is obtained.
副反射鏡支持部4の日射などの熱変形や自重変形、風圧などによる変形が発生する前の副反射鏡位置をR0、変形が発生した後の副反射鏡位置をR’とすると、変形後の副反射鏡位置補正値ΔRは、
ΔR= R’−R0 ・・・(2)
と求まる。この副反射鏡位置補正値ΔRが補正すべき副反射鏡3の変位量で、その演算は、各変位センサ12、13の変位データ15a、15bから図4に示す計測演算部14の指向誤差演算部31、第一の副鏡補正演算部(指向誤差)33、第二の副鏡補正演算部(姿勢変形)35および副鏡駆動演算部37で演算して求めることができる。
When the sub-reflector position before the deformation of the
ΔR = R′−R0 (2)
It is obtained. The sub-reflector position correction value ΔR is a displacement amount of the sub-reflector 3 to be corrected, and the calculation is performed by calculating the pointing error of the
以上は1つの副反射鏡支持部変位センサ12と1つの副反射鏡変位センサ13とで構成される一対のセンサで測定する場合の基本的な考え方について説明したが、実際は副反射鏡支持部変位センサ12と副反射鏡変位センサ13の対を数対設けて測定する。この場合の動作について説明する。
例えば、副反射鏡支持部4の数が3個の場合は、センサは3対となる。センサが3対あった場合、主鏡部リファレンスフレーム11aに対する副反射鏡支持部4の下部(主反射鏡側)の位置Pは、各副反射鏡支持部センサ12毎にP1、P2、P3とする。副鏡部リファレンスフレーム11cに対する副反射鏡3の変位Qは、各副反射鏡変位センサ13毎にQ1、Q2、Q3とする。副反射鏡バーテックス位置の変位Rは、
R(x,y,z)=(Σ(qxi-pxi)/3,Σ(qyi-pyi)/3,Σ(qzi-pzi)/3) ・・・(3)
但し(i=1,2,3)
と求まる。
ここで、Q=(qx、qy、qz)
P=(px、py、pz) である。
また、ΔRは
ΔR(△x,△y,△z) =(Σ(r’xi-r0xi)/3,Σ(r’yi-r0yi)/3,Σ(r’zi-r0zi)/3)・・(4)
と求まる。
ここで、R’=(r’x、r’y、r’z)
R0 =(r0x、r0y、r0z) である。
このようにして計算された副反射鏡位置補正値ΔRは、副反射鏡駆動機構5へ入力され、副反射鏡3の位置は補正され、指向誤差や焦点位置誤差はリアルタイムに補正される。
The basic concept in the case of measuring with a pair of sensors composed of one sub-reflecting mirror support
For example, when the number of sub-reflecting
R (x, y, z) = (Σ (qxi-pxi) / 3, Σ (qyi-pyi) / 3, Σ (qzi-pzi) / 3) (3)
However (i = 1, 2, 3)
It is obtained.
Where Q = (qx, qy, qz)
P = (px, py, pz).
ΔR is ΔR (Δx, Δy, Δz) = (Σ (r'xi-r0xi) / 3, Σ (r'yi-r0yi) / 3, Σ (r'zi-r0zi) / 3) (4)
It is obtained.
Where R ′ = (r′x, r′y, r′z)
R0 = (r0x, r0y, r0z).
The sub-reflector position correction value ΔR calculated in this way is input to the
以上のように、この発明は、主反射鏡支持部と副反射鏡支持部の内部空間および副反射鏡周囲にリファレンスフレーム11を設け、このリファレンスフレームに副反射鏡支持部の主反射鏡側根元の変位を測定する副反射鏡支持部変位センサ12と、副反射鏡支持部の副反射鏡側または副反射鏡の変位を測定する副反射鏡変位センサ13を設置するようにしたから、小型のセンサを数ケ所に設置するだけでよく、また敷設後にもアクセスしやすい場所にセンサを配置することが出来るのでメンテナンス性が大幅に向上する。更に、設置するセンサによっては3次元の情報が1つのセンサで精度良く計れ、指向精度の高いアンテナ装置を得ることができる。
なお以上は副反射鏡支持部4の数が3個の場合について説明したが、4個あるいはそれ以上の場合も同様である。
As described above, according to the present invention, the reference frame 11 is provided in the internal space of the main reflector support portion and the sub reflector support portion and the periphery of the sub reflector, and the main reflector side base of the sub reflector support portion is provided in the reference frame. Since the sub-reflector support
Although the case where the number of sub-reflecting
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2におけるアンテナ装置を図に基づいて説明する。この実施の形態2におけるアンテナ装置の図面は実施の形態1におけるアンテナ装置の図1乃至図4と同じにつき、これらの図を援用して説明する。
この発明の実施の形態2は、式2で求まる副反射鏡位置補正値ΔRによって発生する指向誤差を、副反射鏡駆動機構5による補正の代わりに、アンテナの主反射鏡1の位置・向きを変えるAZ駆動機構10やEL駆動機構8で補正するようにしたものである。以下、この場合の動作について説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, an antenna device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings of the antenna device according to the second embodiment are the same as those of FIGS. 1 to 4 of the antenna device according to the first embodiment, and will be described with reference to these drawings.
In Embodiment 2 of the present invention, instead of correcting the directing error generated by the sub-reflector position correction value ΔR obtained by Equation 2 by the
副反射鏡3の変位ΔRによるアンテナの指向誤差Δθは、
Δθ(ΔAZ、ΔEL)=f(ΔR、Fm、M) ・・・(5)
のように、アンテナの合成焦点距離Fmと倍率要素(Magnification Factor)Mの関数で表される。
ここでΔAZとΔELは、AZおよびELの駆動補正値である。これらの副反射鏡3の変位ΔRからAZ及びELの駆動補正値ΔAZ、ΔELへの演算は、図4に示す計測演算部4の主鏡補正演算部38と主鏡駆動演算部40において演算される。
即ち、主鏡補正演算部38におけるAZ補正演算部38aとEL補正演算部38bで主鏡位置補正値39を演算し、この主鏡位置補正値39と主鏡駆動指令値18が主鏡駆動演算部40に入力されて、AZ・ELの駆動補正値17が演算される。
The directivity error Δθ of the antenna due to the displacement ΔR of the
Δθ (ΔAZ, ΔEL) = f (ΔR, Fm, M) (5)
As described above, it is expressed by a function of a combined focal length Fm of the antenna and a magnification factor (Magnification Factor) M.
Here, ΔAZ and ΔEL are drive correction values for AZ and EL. The calculation from the displacement ΔR of the
That is, the AZ correction calculation unit 38a and the EL
このようにして計算されたAZ・EL駆動補正値17のうち、EL駆動補正値17aはアンテナのEL軸駆動機構8に、AZ駆動補正値17bはアンテナのAZ軸駆動機構10にそれぞれ入力されて、主反射鏡1の位置・向きが補正され、副反射鏡3の位置による指向誤差はリアルタイムに補正される。こうしてアンテナは指向誤差が補正された所望の方向に駆動される。
Of the AZ / EL drive correction values 17 calculated in this way, the EL
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係わるアンテナ装置は、より高精度に指向誤差を補正するために、副反射鏡支持部変位センサ12の変位データ15aと副反射鏡変位センサ13の変位データ15bの差分から副反射鏡3の位置を計算し、この副反射鏡3の位置を自重変形や風圧による変形、日射等の温度変化や温度分布による変形が発生する前(基準値)と後(変位値)の2つのケースで計算し、それらの基準値と変位値の差分から、副反射鏡3の平行変位と回転変位を計算し、その値から副反射鏡位置の補正値や指向補正値を演算するものである。
In the antenna device according to the third embodiment of the present invention, the difference between the
副反射鏡3の平行変位と回転変位とは、例えば、図6に示すように、Qを副反射鏡3の位置と定義し、主鏡部リファレンスフレーム11aの中心を、中心とする座標を設けた場合、平行変位△Rは、X、Y、Z方向の変位△x、△y、△zとすると、式6のようになる。
また回転変位△Rθは、各軸周りの回転θx、θy、θzとすると、式7のようになる。
Further, the rotational displacement ΔRθ is expressed by
上記のようにして平行変位△Rと回転変位△Rθを計算し、これらの値から副反射鏡位置の補正値や指向補正値を演算して、実施の形態1や実施の形態2と同様に、副反射鏡駆動機構5により副反射鏡3の位置を補正したり、AZ駆動機構10やEL駆動機構8によりアンテナの主反射鏡1の位置・向きを補正するようにして、指向誤差を補正するようにしたものである。
As described above, the parallel displacement ΔR and the rotational displacement ΔRθ are calculated, and the correction value and the directivity correction value of the sub-reflecting mirror position are calculated from these values, and similarly to the first and second embodiments. Correcting the pointing error by correcting the position of the
1 主反射鏡、 2 主反射鏡支持部、
3 副反射鏡、 4 副反射鏡支持部、
5 副反射鏡駆動機構、 6 中央支持部(アンテナマウント部)、
7 EL回転構造物(アンテナマウント部)、8 EL軸駆動機構
9 AZ回転構造物(アンテナマウント部)、10 AZ軸駆動機構、
11a 主鏡部リファレンスフレーム、 11b 副鏡ステイ部リファレンスフレーム、
11c 副鏡部リファレンスフレーム、 12 副反射鏡支持部変位センサ、
13 副反射鏡変位センサ、 14 計測演算部、
15 変位データ 16 副反射鏡位置補正値、
17 AZ・EL駆動補正値、 18 主鏡駆動指令値
31 指向誤差演算部、 32 指向誤差、
33 第一の副鏡補正演算部(指向誤差)、34 副鏡位置補正値(指向誤差)、
35 第二の副鏡補正演算部(姿勢変形)、36 副鏡位置補正値(姿勢変形)、
37 副鏡駆動演算部、 38 主鏡補正演算部、
39 主鏡位置補正値、 40 主鏡駆動演算部、
1 main reflector, 2 main reflector support,
3 sub reflector, 4 sub reflector support,
5 Sub-reflection mirror drive mechanism, 6 Center support part (antenna mount part),
7 EL rotating structure (antenna mounting part), 8 EL
11a primary mirror reference frame, 11b secondary mirror stay reference frame,
11c Sub mirror part reference frame, 12 Sub reflector support part displacement sensor,
13 sub-reflector displacement sensor, 14 measurement calculation unit,
15
17 AZ / EL drive correction value, 18 Primary mirror drive command value, 31 Direction error calculation unit, 32 Direction error,
33 first secondary mirror correction calculation unit (directing error), 34 secondary mirror position correction value (directing error),
35 second secondary mirror correction calculation unit (posture deformation), 36 secondary mirror position correction value (posture deformation),
37 secondary mirror drive calculation unit, 38 primary mirror correction calculation unit,
39 Primary mirror position correction value, 40 Primary mirror drive calculation unit,
Claims (5)
上記主反射鏡支持部と上記副反射鏡支持部の内部空間および上記副反射鏡周囲に設けられたリファレンスフレームと、
上記リファレンスフレームに設置されて上記副反射鏡支持部の主反射鏡側根元の変位を測定する副反射鏡支持部変位センサと、
上記リファレンスフレームに設置されて上記副反射鏡支持部の副反射鏡側または上記副反射鏡の変位を測定する副反射鏡変位センサと、
上記副反射鏡支持部変位センサと上記副反射鏡変位センサの出力値から上記副反射鏡の位置を計算し、上記副反射鏡の変形前後の位置の差分から副反射鏡位置補正値を計算する計測演算部と、
上記計測演算部で計算された上記副反射鏡補正値を元に上記副反射鏡の位置を補正する副反射鏡駆動部とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。 A main reflector, a main reflector support that supports the main reflector, a sub-reflector, a sub-reflector support that supports the sub-reflector and is attached to the main reflector or the main reflector support; and In the antenna device having the antenna mount portion that supports the main reflector support portion,
A reference frame provided in an inner space of the main reflector support portion and the sub reflector support portion and around the sub reflector,
A sub-reflector support part displacement sensor that is installed in the reference frame and measures the displacement of the base part of the sub-reflector support part on the main reflector side;
A sub-reflector displacement sensor that is installed on the reference frame and measures the displacement of the sub-reflector side of the sub-reflector support or the sub-reflector;
The position of the sub-reflecting mirror is calculated from the output values of the sub-reflecting mirror support part displacement sensor and the sub-reflecting mirror displacement sensor, and the sub-reflecting mirror position correction value is calculated from the difference between the positions before and after the deformation of the sub-reflecting mirror. A measurement calculation unit;
An antenna device comprising: a sub-reflecting mirror driving unit that corrects the position of the sub-reflecting mirror based on the sub-reflecting mirror correction value calculated by the measurement calculation unit.
上記主反射鏡支持部と上記副反射鏡支持部の内部空間および上記副反射鏡周囲に設けられたリファレンスフレームと、
上記リファレンスフレームに設置されて上記副反射鏡支持部の主反射鏡側根元の変位を測定する副反射鏡支持部変位センサと、
上記リファレンスフレームに設置されて上記副反射鏡支持部の副反射鏡側または上記副反射鏡の変位を測定する副反射鏡変位センサと、
上記副反射鏡支持部変位センサと上記副反射鏡変位センサの出力値から上記副反射鏡の位置を計算し、上記副反射鏡の変形前後の位置の差分から指向補正値を計算する計測演算部と、
上記計測演算部で計算された上記指向補正値を元にAZ軸の指向を補正するAZ軸駆動機構と、
上記計測演算部で計算された上記指向補正値を元にEL軸の指向を補正するEL軸駆動機構とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。 A main reflector, a main reflector support that supports the main reflector, a sub-reflector, a sub-reflector support that supports the sub-reflector and is attached to the main reflector or the main reflector support; and In the antenna device having the antenna mount portion that supports the main reflector support portion,
A reference frame provided in an inner space of the main reflector support portion and the sub reflector support portion and around the sub reflector,
A sub-reflector support part displacement sensor that is installed in the reference frame and measures the displacement of the base part of the sub-reflector support part on the main reflector side;
A sub-reflector displacement sensor that is installed on the reference frame and measures the displacement of the sub-reflector side of the sub-reflector support or the sub-reflector;
A measurement calculation unit that calculates the position of the sub-reflecting mirror from the output values of the sub-reflecting mirror support part displacement sensor and the sub-reflecting mirror displacement sensor, and calculates the directional correction value from the difference between the positions before and after the deformation of the sub-reflecting mirror When,
An AZ axis drive mechanism that corrects the orientation of the AZ axis based on the orientation correction value calculated by the measurement calculation unit;
An antenna apparatus comprising: an EL axis drive mechanism that corrects the directivity of the EL axis based on the directivity correction value calculated by the measurement calculation unit.
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