JP2013046215A - Tracking antenna device, and rf characteristic variation compensation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体衛星通信用地球局装置における追尾アンテナ装置およびRF特性変動補償方法に関する。 The present invention relates to a tracking antenna device and an RF characteristic variation compensation method in an earth station device for mobile satellite communication.
追尾アンテナ装置は、各種センサ情報や通信の相手方からの受信信号から指向方向推定や指向方向誤差量を検出し、アンテナの指向方向(仰角および方位角)を機械的に制御する機能を備えている。 The tracking antenna device has a function of mechanically controlling the antenna directivity direction (elevation angle and azimuth angle) by detecting directivity direction estimation and a directivity direction error amount from various sensor information and signals received from a communication partner. .
一方、衛星通信は洋上で提供される唯一のブロードバンド通信手段であることから、船上の衛星通信用地球局装置の故障に対する信頼性を低コストで実現する手法として、複数のアンテナを使用する追尾アンテナ装置が検討されている(非特許文献1)。 On the other hand, since satellite communication is the only broadband communication means provided on the ocean, tracking antennas that use multiple antennas are a low-cost method for realizing reliability against failure of satellite communication earth station equipment on board. An apparatus has been studied (Non-patent Document 1).
図8は、複数のアンテナを使用する従来の追尾アンテナ装置の構成例を示す。
図8において、追尾アンテナ装置は、複数N個の送受信装置50−1〜50−N、位相制御装置60および変復調装置70により構成される。
FIG. 8 shows a configuration example of a conventional tracking antenna apparatus using a plurality of antennas.
In FIG. 8, the tracking antenna device includes a plurality of N transmitting / receiving devices 50-1 to 50 -N, a
図9は、従来の送受信装置50−kの構成例を示す(k=1〜N)。
図9において、送受信装置50−kは、追尾機能付きアンテナ部51と、周波数ダウンコンバート器52と、周波数アップコンバート器53により構成される。周波数ダウンコンバート器52は、追尾機能付きアンテナ部11から入力する受信RF信号RRF(k) を周波数ダウンコンバートした受信IF信号RIF(k) を位相制御装置60を介して変復調装置70に出力する。周波数アップコンバート器53は、10MHz参照信号を入力する局部発振器531と、周波数変換器532と、高域通過フィルタ(HPF)533を備える。周波数変換器532は、変復調装置70から位相制御装置60を介して入力する周波数fIFの送信IF信号TIF(k) と、局部発振器131から入力する周波数fLOのローカル信号LO(k) とをミキシングし、高域通過フィルタ533を介して周波数fRF(=fIF+fLO)の送信RF信号TRF(k) を追尾機能付きアンテナ部51に出力する。
FIG. 9 shows a configuration example of a conventional transmission / reception device 50-k (k = 1 to N).
In FIG. 9, the transmission / reception device 50-k includes an
ローカル信号LO(k) 、送信IF信号TIF(k) 、送信RF信号TRF(k) は次のように表される。
ローカル信号LO(k) : cos(2πfLOt+Δθk(t))
送信IF信号TIF(k) : cos(2πfIFt+θink(mT))
送信RF信号TRF(k) : cos(2πfRFt+θink(mT)+Δθk(t))
ここで、θink(mT) は、位相制御装置60で各送受信装置50−kごとに設定される出力位相であり、Tは設定周期、mは自然数である。Δθk(t)は、ローカル信号に含まれる位相成分である。
The local signal LO (k), the transmission IF signal T IF (k), and the transmission RF signal T RF (k) are expressed as follows.
Local signal LO (k): cos (2πf LO t + Δθ k (t))
Transmission IF signal T IF (k): cos (2πf IF t + θ ink (mT))
Transmission RF signal T RF (k): cos (2πf RF t + θ ink (mT) + Δθ k (t))
Here, θ ink (mT) is an output phase set for each transmission / reception device 50-k by the
このような追尾アンテナ装置では、複数の送受信装置50−1〜50−Nからの送信信号が衛星局に対して所定の位相で送信するように制御し、信頼性向上とともに指向方向精度の向上、EIRP(実効放射電力)およびG/T(受信性能)を向上させている。 In such a tracking antenna device, control is performed so that transmission signals from the plurality of transmission / reception devices 50-1 to 50-N are transmitted to the satellite station at a predetermined phase, and improvement in reliability and improvement in pointing direction accuracy are achieved. EIRP (effective radiation power) and G / T (reception performance) are improved.
各送受信装置50−kが備える局部発振器531は,位相制御装置60から共通の参照信号(例えば10MHz参照信号) を入力し、同一の周波数(Ku帯では 13.05GHz)で発振している。ここで、ローカル信号と参照信号との周波数差が1000倍超であるため、各追尾アンテナ送受信装置の局部発振器間の分周等によるわずかな位相のずれΔθk(t)が蓄積すると、時間経過とともに相対的な位相が変動する。図10は、送受信装置間に生じる相対位相差の時間変動例を示す。このような相対位相差が生じると、利得の低下、指向方向のずれといった問題が生じる。
A
この問題を解決するためには、位相制御装置60において、各送受信装置50−1〜50−Nの周波数アップコンバート器53の出力を位相比較し、上記のような特性変動による位相差が0になるようフィードバック制御を行う方法が考えられる。しかし、周波数アップコンバート後の信号は周波数が高く、さらに各送受信装置間もメートルオーダとなる場合もあることから、損失や環境変化による位相変動の点を考慮すると、位相制御装置60へそのままのフィードバックは困難となる。そのため、低い周波数に変換することが望ましいが、独立の局部発振器を用いて周波数変換を行うと、周波数アップコンバート器53と同様に新たな位相変動が重畳されてしまう。
In order to solve this problem, the
また、変復調装置70または位相制御装置60から各送受信装置50−1〜50−Nへ送信信号と同じ周波数帯の共通の基準信号を供給し、それを元に低い周波数の信号へ周波数変換を行う構成も考えられる。しかし、衛星通信で広く用いられるKu帯のような高い周波数の信号を変換するには基準信号の周波数を高くする必要があるため、上記と同じように損失や環境変化による位相変動の点を考慮すると現実的ではない。
Further, a common reference signal in the same frequency band as the transmission signal is supplied from the modem device 70 or the
また、周波数アップコンバート器53へ入力する送信IF信号を用いて、Ku帯の送信RF信号の周波数を変換して低周波のフィードバック信号を得る方法(非特許文献2)もあるが、送信IF信号を用いてKu帯の送信RF信号を周波数変換すると、得られるフィードバック信号の周波数は、送信IF信号に依存して変化し、最大で数百MHzとなるために損失などが問題となる。
Also, there is a method (Non-patent Document 2) for obtaining a low-frequency feedback signal by converting the frequency of the Ku-band transmission RF signal using the transmission IF signal input to the frequency up-
本発明は、それぞれ独立に動作する複数の送受信装置における時間経過による位相変動を補償することができる追尾アンテナ装置およびRF特性変動補償方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a tracking antenna device and an RF characteristic variation compensation method that can compensate for phase variation over time in a plurality of transmission / reception devices that operate independently.
第1の発明は、送信IF信号を複数の送信装置に所定の入力位相で分配する分配・移相器を備え、各送信装置で送信IF信号を周波数アップコンバートした送信RF信号をそれぞれアンテナから所定の位相で送信する追尾アンテナ装置において、送信装置で周波数アップコンバートされた後の位相変動を含む送信RF信号を、複数の送信装置に共通の基準信号を逓倍した信号を用いてダウンコンバートし、フィードバック信号を生成するフィードバック信号生成ダウンコンバート手段と、各送信装置のフィードバック信号から位相変動による各アンテナ間の相対位相差を検出する位相変動検出手段とを備え、分配・移相器は、相対位相差の検出結果に基づいて複数の送信装置に分配する送信IF信号の各入力位相を制御し、各アンテナ間の位相変動を補償する構成である。 A first invention includes a distributor / phase shifter that distributes a transmission IF signal to a plurality of transmission devices at a predetermined input phase, and transmits RF signals obtained by frequency upconverting the transmission IF signal at each transmission device from an antenna. In a tracking antenna device that transmits at a phase of the same, a transmission RF signal including phase fluctuations after frequency up-conversion by the transmission device is down-converted using a signal obtained by multiplying a reference signal common to a plurality of transmission devices, and feedback is performed. Feedback signal generation down-converting means for generating a signal, and phase fluctuation detecting means for detecting a relative phase difference between the antennas due to phase fluctuations from the feedback signal of each transmitting device, and the distributor / phase shifter has a relative phase difference Based on the detection result of each, the input phase of the transmission IF signal distributed to a plurality of transmission devices is controlled, and the position between each antenna is controlled. It is configured to compensate for variations.
第2の発明は、送信IF信号を複数の送信装置に所定の入力位相で分配する分配・移相器を備え、各送信装置で送信IF信号を周波数アップコンバートした送信RF信号をそれぞれアンテナから所定の位相で送信する追尾アンテナ装置において、送信装置で周波数アップコンバートされた後の位相変動を含む送信RF信号を、複数の送信装置に共通の基準信号を用いて2次以上のエイリアス成分によって発生する低い周波数に変換してフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成ダウンコンバート手段と、各送信装置のフィードバック信号から特性変動による各アンテナ間の相対位相差を検出する位相変動検出手段とを備え、分配・移相器は、相対位相差の検出結果に基づいて複数の送信装置に分配する送信IF信号の各入力位相を制御し、各アンテナ間の位相変動を補償する構成である。 A second invention includes a distributor / phase shifter that distributes a transmission IF signal to a plurality of transmission devices at a predetermined input phase, and transmits RF signals obtained by frequency up-converting the transmission IF signal at each transmission device from an antenna. In a tracking antenna device that transmits at a phase of λ, a transmission RF signal including phase fluctuations after frequency up-conversion by the transmission device is generated by a secondary or higher-order alias component using a reference signal common to the plurality of transmission devices. A feedback signal generation down-conversion unit that converts the frequency into a low frequency to generate a feedback signal, and a phase fluctuation detection unit that detects a relative phase difference between the antennas due to characteristic fluctuations from the feedback signal of each transmission device are provided. The phase shifter is configured so that each input phase of the transmission IF signal is distributed to a plurality of transmission devices based on the detection result of the relative phase difference. Controlled, a structure for compensating for phase variations between each antenna.
第1の発明または第2の発明の追尾アンテナ装置において、位相変動検出手段は、各送信装置のフィードバック信号から相対位相差を検出し、このフィードバック信号の相対位相差と各送信装置に分配する送信IF信号の既知の位相とを用いて、各送信装置の周波数アップコンバートで重畳される相対位相差を検出する構成である。 In the tracking antenna device of the first invention or the second invention, the phase fluctuation detecting means detects a relative phase difference from the feedback signal of each transmission device, and transmits the relative phase difference of the feedback signal and the transmission distributed to each transmission device. This is a configuration for detecting a relative phase difference superimposed by frequency up-conversion of each transmission device using a known phase of the IF signal.
第1の発明または第2の発明の追尾アンテナ装置において、送信IF信号の周波数に合せて基準信号の周波数を変化させ、フィードバック信号の周波数を一定とする構成である。 In the tracking antenna device of the first invention or the second invention, the frequency of the reference signal is changed in accordance with the frequency of the transmission IF signal, and the frequency of the feedback signal is made constant.
第1の発明または第2の発明の追尾アンテナ装置において、基準信号と送信IF信号の周波数が異なるように設定し、複数の送信装置に分配する送信IF信号に基準信号を重畳して複数の送信装置に伝送する手段と、複数の送信装置に伝送された送信IF信号と基準信号を分波し、分波された基準信号をフィードバック信号生成ダウンコンバート手段に入力する手段とを備える。 In the tracking antenna device of the first or second invention, the reference signal and the transmission IF signal are set to have different frequencies, and a plurality of transmissions are performed by superimposing the reference signal on the transmission IF signal distributed to the plurality of transmission devices. Means for transmitting to the apparatus, and means for demultiplexing the transmission IF signal and the reference signal transmitted to the plurality of transmitting apparatuses, and inputting the demultiplexed reference signal to the feedback signal generation down-converting means.
第1の発明または第2の発明の追尾アンテナ装置において、複数の送信装置に分配する送信IF信号と異なる信号線を介して基準信号を複数の送信装置に伝送する手段と、複数の送信装置に送信IF信号と異なる信号線を介して伝送された基準信号をフィードバック信号生成ダウンコンバート手段に入力する手段とを備える。 In the tracking antenna device of the first or second invention, means for transmitting a reference signal to a plurality of transmitting devices via a signal line different from a transmission IF signal distributed to the plurality of transmitting devices, and a plurality of transmitting devices Means for inputting a reference signal transmitted via a signal line different from the transmission IF signal to feedback signal generation down-converting means.
第3の発明は、送信IF信号を複数の送信装置に所定の入力位相で分配する分配・移相器を備え、各送信装置で送信IF信号を周波数アップコンバートした送信RF信号をそれぞれアンテナから所定の位相で送信する追尾アンテナ装置のRF特性変動補償方法において、送信装置で周波数アップコンバートされた後の位相変動を含む送信RF信号を、複数の送信装置に共通の基準信号を逓倍した信号を用いてダウンコンバートし、フィードバック信号を生成し、各送信装置のフィードバック信号から位相変動による各アンテナ間の相対位相差を検出し、分配・移相器は、相対位相差の検出結果に基づいて複数の送信装置に分配する送信IF信号の各入力位相を制御し、各アンテナ間の位相変動を補償する。 A third invention includes a distributor / phase shifter that distributes a transmission IF signal to a plurality of transmission devices at a predetermined input phase, and transmits RF signals obtained by frequency up-converting the transmission IF signal at each transmission device from an antenna. In the RF characteristic variation compensation method of the tracking antenna device that transmits at the phase of the transmission antenna, a signal obtained by multiplying a transmission RF signal including phase variation after frequency up-conversion by the transmission device by a reference signal common to a plurality of transmission devices is used. Down-convert, generate a feedback signal, detect the relative phase difference between the antennas due to phase fluctuations from the feedback signal of each transmission device, and the distributor / phase shifter detects a plurality of phases based on the detection result of the relative phase difference. Each input phase of the transmission IF signal distributed to the transmission apparatus is controlled to compensate for phase variation between the antennas.
第4の発明は、送信IF信号を複数の送信装置に所定の入力位相で分配する分配・移相器を備え、各送信装置で送信IF信号を周波数アップコンバートした送信RF信号をそれぞれアンテナから所定の位相で送信する追尾アンテナ装置のRF特性変動補償方法において、送信装置で周波数アップコンバートされた後の位相変動を含む送信RF信号を、複数の送信装置に共通の基準信号を用いて2次以上のエイリアス成分によりダウンコンバートし、フィードバック信号を生成し、各送信装置のフィードバック信号から特性変動による各アンテナ間の相対位相差を検出し、分配・移相器は、相対位相差の検出結果に基づいて複数の送信装置に分配する送信IF信号の各入力位相を制御し、各アンテナ間の位相変動を補償する。 A fourth invention includes a distributor / phase shifter that distributes a transmission IF signal to a plurality of transmission devices at a predetermined input phase, and transmits RF signals obtained by frequency up-converting the transmission IF signal at each transmission device from an antenna. In the RF characteristic variation compensation method of the tracking antenna device that transmits at a phase of the transmission RF signal, the transmission RF signal including the phase variation after frequency up-conversion by the transmission device is second or higher using a reference signal common to a plurality of transmission devices. Down-converted by the alias component of, generates a feedback signal, detects the relative phase difference between each antenna due to characteristic fluctuations from the feedback signal of each transmitter, and the distributor / phase shifter is based on the detection result of the relative phase difference Thus, each input phase of a transmission IF signal distributed to a plurality of transmission devices is controlled to compensate for phase fluctuations between antennas.
本発明は、それぞれ独立に動作する複数の送信装置の時間経過による位相変動を補償することにより、利得、指向方向を安定させることができる。また、複数のアンテナ装置により構成されるため、冗長による信頼度向上および拡張性のある地球局アンテナ装置を構成することができる。 The present invention can stabilize the gain and the directing direction by compensating for phase fluctuations over time of a plurality of transmission apparatuses that operate independently of each other. In addition, since it is configured by a plurality of antenna devices, it is possible to configure an earth station antenna device that has improved reliability and redundancy by redundancy.
従来、送信信号が高周波かつ各装置間が離れているため、減衰や経路長変動などの問題によって現実的でなかった共通の基準信号を用いたフィードバック信号の生成を、送信IF信号周波数と同程度の低い周波数の基準信号を用いることによって可能にし、安定したフィードバック信号を得ることができる。 Conventionally, because the transmission signal is high frequency and the devices are separated from each other, the generation of a feedback signal using a common reference signal that is not practical due to problems such as attenuation and path length fluctuation is about the same as the transmission IF signal frequency And a stable feedback signal can be obtained by using a low frequency reference signal.
また、送信IF信号周波数に合わせて基準信号周波数を変えることにより、一定の周波数フィードバック信号を得ることができる。 Moreover, a constant frequency feedback signal can be obtained by changing the reference signal frequency in accordance with the transmission IF signal frequency.
送信IF信号周波数と基準信号周波数が異なるように選び、送信装置内で分波することで、両者を同一の信号線に重畳して供給することが可能となり、信号線の数を少なくすることができる。 By selecting the transmission IF signal frequency and the reference signal frequency to be different and demultiplexing them within the transmission device, it is possible to supply both signals superimposed on the same signal line, thereby reducing the number of signal lines. it can.
また、基準信号を別の信号線で供給することで、送信装置内部の分波器を不要とし、また送信IF信号周波数を基準信号周波数と同じにすることも可能になる。 Further, by supplying the reference signal through another signal line, it is possible to eliminate the duplexer inside the transmission apparatus and to make the transmission IF signal frequency the same as the reference signal frequency.
図1は、本発明の追尾アンテナ装置の実施例1の構成を示す。
図1において、本実施例の追尾アンテナ装置は、複数N個の送受信装置10−1〜10−Nと、位相制御装置20と、変復調装置30とを備え、送受信装置10−k(k=1〜N)において発生する位相変動によって生じる相対的な位相差を位相制御装置20で補償する構成である。
FIG. 1 shows a configuration of a tracking antenna device according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the tracking antenna apparatus according to the present embodiment includes a plurality of N transmission / reception apparatuses 10-1 to 10-N, a
位相制御装置20は、分配・移相器21と、基準信号重畳器22と、動的位相変動検出器23と、信号合成器24により構成される。分配・移相器21は、送信IF信号TIF(=cos(2πfIFt)) を入力して各送受信装置10−kに分配する送信IF信号TIF(k) の出力位相θink(mT) を設定する。基準信号重畳器22は、分配・移相器21から出力される送信IF信号TIF(k) (=cos(2πfIFt+θink(mT)))に基準信号(=cos(2πfREFt))を重畳する。分配・移相器21と動的位相変動検出器23の関係は、図3を参照して別途説明する。信号合成器24は、各送受信装置10−kからの受信IF信号RIF(k) を合成して変復調装置30に出力する。
The
図2は、実施例1における送受信装置10−kの構成例を示す。
図2において、送受信装置10−kは、追尾機能付きアンテナ部11と、周波数ダウンコンバート器12と、周波数アップコンバート器13と、分波器14と、フィードバック信号生成ダウンコンバート器15により構成される。分波器14は、位相制御装置20から入力する送信IF信号TIF(k) (=cos(2πfIFt+θink(mT))+cos(2πfREFt)) を送信IF信号(=cos(2πfIFt+θink(mT)))と基準信号(=cos(2πfREFt))に分波する。
FIG. 2 illustrates a configuration example of the transmission / reception device 10-k according to the first embodiment.
In FIG. 2, the transmission / reception device 10-k includes an
周波数アップコンバート器13は、分波器14で分波された送信IF信号(= cos(2πfIFt+θink(mT))) をローカル信号(=cos(2πfLOt+Δθk(t))) を用いて式(1) のように周波数変換を行い、送信RF周波数 fRF=fLO+fIFへ変換する。
cos(2πfLOt+Δθk(t)) cos(2πfIFt+θink(mT))
=(1/2)cos(2π(fLO+fIF)t+θink(mT)+Δθk(t))
+(1/2)cos(2π(fLO−fIF)t+θink(mT)+Δθk(t)) =(1/2)cos(2πfRFt+θink(mT)+Δθk(t))
+(1/2)cos(2π(fLO−fIF)t+θink(mT)+Δθk(t)) …(1)
The frequency up-
cos (2πf LO t + Δθ k (t)) cos (2πf IF t + θ ink (mT))
= (1/2) cos (2π (f LO + f IF ) t + θ ink (mT) + Δθ k (t))
+ (1/2) cos (2π (f LO −f IF ) t + θ ink (mT) + Δθ k (t)) = (1/2) cos (2πf RF t + θ ink (mT) + Δθ k (t))
+ (1/2) cos (2π (f LO −f IF ) t + θ ink (mT) + Δθ k (t))… (1)
この信号のうち、第1項だけをフィルタ等を用いて取り出し、追尾機能付きアンテナ部11およびフィードバック信号生成ダウンコンバート器15に出力する。このとき、ローカル信号に含まれるΔθk(t)の位相成分が残り、周波数変換後の送信RF信号TRF(k) (=cos(2 πfRFt+θink(mT)+Δθk(t))) に重畳されるため、この位相変動を検出して補償を行う必要がある。フィードバック信号生成ダウンコンバート器15は、送信RF信号TRF(k) から、この位相変動補償のためのフィードバック信号を生成する。
Of this signal, only the first term is extracted using a filter or the like, and is output to the
ここで、本発明では、位相制御装置20で共通の基準信号(=cos(2πfREFt))を、各送受信装置10−kに分配する送信IF信号TIF(k) (=cos(2πfIFt+θink(mT)))に重畳しており、分波器14でそれらが分波される。フィードバック信号生成ダウンコンバート器15の逓倍器151は、分波器14で分波された基準信号(=cos(2πfREFt))をL逓倍(Lは自然数)する。周波数変換器152は、送信RF信号TRF(k) (= cos(2πfRFt+θink(mT)+Δθk(t))) をL逓倍された基準信号(=cos(2πLfREFt))を用いて式(2) のように周波数変換を行う。
cos(2πfRFt+θink(mT)+Δθk(t)) cos(2πLfREFt)
=(1/2)cos(2π(fRF+LfREF)t+θink(mT)+Δθk(t))
+(1/2)cos(2π(fRF−LfREF)t+θink(mT)+Δθk(t)) …(2)
Here, in the present invention, the transmission IF signal T IF (k) (= cos (2πf IF ) for distributing the reference signal (= cos (2πf REF t)) common to the
cos (2πf RF t + θ ink (mT) + Δθ k (t)) cos (2πLf REF t)
= (1/2) cos (2π (f RF + Lf REF ) t + θ ink (mT) + Δθ k (t))
+ (1/2) cos (2π (f RF −Lf REF ) t + θ ink (mT) + Δθ k (t)) (2)
この信号のうち、第2項だけを低域通過フィルタ(LPF)153で取り出し、フィードバック信号FB(k) (=cos(2π(fRF−LfREF)t+θink(mT)+Δθk(t)))として出力する。なお、フィードバック信号FB(k) は、逓倍器151を用いず、送信RF信号TRF(k) と基準信号を周波数変換器152に入力してハーモニックミキシングすることで得られる2次以上のエイリアス成分を利用してもよい。
Of this signal, only the second term is taken out by the low-pass filter (LPF) 153 and the feedback signal FB (k) (= cos (2π (f RF −Lf REF ) t + θ ink (mT) + Δθ k (t)) ) Is output. Note that the feedback signal FB (k) does not use the
ここで、送信IF信号周波数と基準信号周波数の関係の例を図4に示す。フィードバック信号の周波数を70MHzおよび 140MHz、L=6とした場合の送信IF信号周波数に対する基準信号周波数をプロットしている。なお、ローカル信号周波数は13.05 GHzである。このように本発明では、基準信号周波数を送信IF信号の周波数に対して設定することにより、常に一定の周波数のフィードバック信号を得ることができる。 Here, an example of the relationship between the transmission IF signal frequency and the reference signal frequency is shown in FIG. The reference signal frequency is plotted against the transmission IF signal frequency when the frequency of the feedback signal is 70 MHz and 140 MHz, and L = 6. The local signal frequency is 13.05 GHz. As described above, in the present invention, by setting the reference signal frequency with respect to the frequency of the transmission IF signal, a feedback signal having a constant frequency can always be obtained.
各送受信装置10−kで得られるフィードバック信号FB(k) は、位相制御装置20の動的位相変動検出装置23にフィードバックされ、各送受信装置10−kの周波数アップコンバート器13で生じる位相変動を検出する。そして、基準となる送受信装置(例えば10−1)の位相から相対的な位相ずれが0となるように、分配・移相器21の位相設定値を決定する。
The feedback signal FB (k) obtained by each transmission / reception device 10-k is fed back to the dynamic phase
図3は、動的位相変動検出装置23の構成例を示す。
図3において、動的位相変動検出装置23は、位相差検出器231および位相補償量演算器232により構成される。位相差検出器231は、各送受信装置10−kから入力するフィードバック信号FB(k) (=cos(2π(fRF−LfREF)t+θink(mT)+Δθk(t)))をA/D変換し、逆三角関数への変換やスライディング相関などの手段で、送受信装置10−kのフィードバック信号FB(k) と、ここで基準となる送受信装置10−1のフィードバック信号FB(1) との相対的な位相差θoutk 1(t) を求める。この相対的位相差θoutk 1(t) は、次の関係式で表される。
θoutk 1(t) =(θink(mT)+Δθk(t))−(θin1(mT)+Δθ1(t)) …(3)
FIG. 3 shows a configuration example of the dynamic phase
In FIG. 3, the dynamic phase
θ outk 1 (t) = (θ ink (mT) + Δθ k (t))-(θ in1 (mT) + Δθ 1 (t))… (3)
位相補償量演算器232は、位相差検出器231で求められた相対的な位相差θoutk 1(t) から現在の分配・移相器21のそれぞれの設定値θink(mT)、θin1(mT)を用いて次の演算を行うことにより、送受信装置10−1,10−kの各周波数アップコンバート器13でそれぞれ重畳されたローカル信号に含まれる位相成分Δθ1(t)、Δθk(t)の相対位相差Δθk 1(t)(=Δθk(t)−Δθ1(t)) を検出できる。
Δθk 1(t)=θoutk 1(t) −(θink(mT)−(θin1(mT)) …(4)
The phase
Δθ k 1 (t) = θ outk 1 (t) − (θ ink (mT) − (θ in1 (mT)) (4)
位相補償量演算器232で検出される相対位相差Δθk 1(t)は、θink(mT) の関数であり一意に決まるので、分配・移相器21で位相設定値θink(mT) を適切に制御することより、送信信号に含まれる相対的な位相変動Δθk 1(t)を0にすることができる。そのため補償制御方法の一例としては、θink(mT) 、Δθk 1(t)、定数α(0<α<1)を用いて、以下の式(5) のように、分配・移相器21の時間(m+1)Tにおける位相設定量θink((m+1)T)を変化させることで、誤検出による急激な位相設定の変化を避け、徐々にΔθk 1(t)が0となるようにフィードバック制御をかける等の方法が考えられる。
θink((m+1)T)=θink(mT)−αΔθk 1(t) …(5)
Relative phase difference Δθ k detected by the phase compensation amount calculator 232 1 (t) is a function of θ ink (mT) and is uniquely determined. Therefore, by appropriately controlling the phase setting value θ ink (mT) by the distributor /
θ ink ((m + 1) T) = θ ink (mT) −αΔθ k 1 (t)… (5)
図5は、相対位相変動が存在する環境下において、設定周期Tに対する位相変動補償のシミュレーション例を示す。補償なしの時の相対位相を図5のように設定した。補償を行った場合、位相変動が抑制されていることが確認できる。 FIG. 5 shows a simulation example of phase fluctuation compensation for the set period T in an environment where relative phase fluctuation exists. The relative phase without compensation was set as shown in FIG. When the compensation is performed, it can be confirmed that the phase fluctuation is suppressed.
実施例1は、位相制御装置20で送信IF信号TIF(k) に基準信号を重畳して各送受信装置10−kに送信し、各送受信装置10−kで基準信号を分波してフィードバック信号生成ダウンコンバート器15に入力し、フィードバック信号FB(k) を生成する構成であった。実施例2は、位相制御装置20から送信IF信号TIF(k) とは別の信号線で基準信号を各送受信装置10−kのフィードバック信号生成ダウンコンバート器15に伝送し、フィードバック信号FB(k) を生成する構成である。
In the first embodiment, the
図6は、本発明の追尾アンテナ装置の実施例2の構成を示す。
図6において、図1に示す実施例1の基準信号重畳器22に代えて基準信号発生器25を用い、送信IF信号TIF(k) とは別の信号線で基準信号(=cos(2πfREFt))を各送受信装置10−kに伝送する。その他の構成は、実施例1と同様である。
FIG. 6 shows a configuration of a tracking antenna apparatus according to a second embodiment of the present invention.
In FIG. 6, a
図7は、実施例2における送受信装置10−kの構成例を示す。
図7において、図1に示す実施例1の分波器14は不要となり、直接伝送された基準信号をフィードバック信号生成ダウンコンバート器15の逓倍器151に入力する。その他の構成は、実施例1と同様である。
FIG. 7 illustrates a configuration example of the transmission / reception device 10-k according to the second embodiment.
In FIG. 7, the
本実施例においても、送受信装置10−kの内部で位相制御装置20から伝送された基準信号を逓倍し、実施例1と同様に処理を行うことで補償を行う。基準信号の周波数fREFは、実施例1と同様に、フィードバック信号FB(k) の周波数が一定となるように設定する。また、本実施例では、fREF=fIF の周波数を設定することも可能である。
Also in the present embodiment, compensation is performed by multiplying the reference signal transmitted from the
なお、図6には基準信号発生器25が位相制御装置20内に備わる構成を示したが、これに限定せず、位相制御装置20の外部に独立して設置される構成や、いずれかの送受信装置内に備わる構成など、単一の基準信号発生器から基準信号を分配する構成でもよい。
6 shows a configuration in which the
10−1〜10−N 送受信装置
11 追尾機能付きアンテナ部
12 周波数ダウンコンバート器
13 周波数アップコンバート器
14 分波器
15 フィードバック信号生成ダウンコンバート器
151 逓倍器
152 周波数変換器
153 低域通過フィルタ(LPF)
20 位相制御装置
21 分配・移相器
22 基準信号重畳器
23 動的位相変動検出器
231 位相差検出器
232 位相補償量演算器
24 信号合成器
25 基準信号発生器
30 変復調装置
10-1 to 10-
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記送信装置で周波数アップコンバートされた後の位相変動を含む前記送信RF信号を、前記複数の送信装置に共通の基準信号を逓倍した信号を用いてダウンコンバートし、フィードバック信号を生成するフィードバック信号生成ダウンコンバート手段と、
前記各送信装置の前記フィードバック信号から位相変動による各アンテナ間の相対位相差を検出する位相変動検出手段とを備え、
前記分配・移相器は、前記相対位相差の検出結果に基づいて前記複数の送信装置に分配する送信IF信号の各入力位相を制御し、各アンテナ間の位相変動を補償する構成である
ことを特徴とする追尾アンテナ装置。 A distribution / phase shifter that distributes a transmission IF signal to a plurality of transmission devices at a predetermined input phase, and that each transmission device frequency-converts the transmission IF signal and transmits a transmission RF signal from the antenna at a predetermined phase. In the antenna device,
Feedback signal generation for generating a feedback signal by down-converting the transmission RF signal including the phase fluctuation after frequency up-conversion by the transmission device using a signal obtained by multiplying a reference signal common to the plurality of transmission devices. Down-conversion means,
Phase fluctuation detecting means for detecting a relative phase difference between the antennas due to phase fluctuations from the feedback signal of each transmitting device;
The distribution / phase shifter is configured to control each input phase of a transmission IF signal distributed to the plurality of transmission devices based on the detection result of the relative phase difference, and to compensate for a phase variation between the antennas. A tracking antenna device characterized by the above.
前記送信装置で周波数アップコンバートされた後の位相変動を含む前記送信RF信号を、前記複数の送信装置に共通の基準信号を用いて2次以上のエイリアス成分によって発生する低い周波数に変換してフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成ダウンコンバート手段と、
前記各送信装置の前記フィードバック信号から特性変動による各アンテナ間の相対位相差を検出する位相変動検出手段とを備え、
前記分配・移相器は、前記相対位相差の検出結果に基づいて前記複数の送信装置に分配する送信IF信号の各入力位相を制御し、各アンテナ間の位相変動を補償する構成である
ことを特徴とする追尾アンテナ装置。 A distribution / phase shifter that distributes a transmission IF signal to a plurality of transmission devices at a predetermined input phase, and that each transmission device frequency-converts the transmission IF signal and transmits a transmission RF signal from the antenna at a predetermined phase. In the antenna device,
The transmission RF signal including the phase fluctuation after frequency up-conversion by the transmission device is converted to a low frequency generated by a secondary or higher-order alias component using a reference signal common to the plurality of transmission devices and fed back. Feedback signal generation down-converting means for generating a signal;
Phase fluctuation detection means for detecting a relative phase difference between the antennas due to characteristic fluctuations from the feedback signal of each of the transmission devices; and
The distribution / phase shifter is configured to control each input phase of a transmission IF signal distributed to the plurality of transmission devices based on the detection result of the relative phase difference, and to compensate for a phase variation between the antennas. A tracking antenna device characterized by the above.
前記位相変動検出手段は、前記各送信装置の前記フィードバック信号から相対位相差を検出し、このフィードバック信号の相対位相差と前記各送信装置に分配する前記送信IF信号の既知の位相とを用いて、前記各送信装置の周波数アップコンバートで重畳される相対位相差を検出する構成である
ことを特徴とする追尾アンテナ装置。 In the tracking antenna device according to claim 1 or 2,
The phase fluctuation detection means detects a relative phase difference from the feedback signal of each transmission device, and uses the relative phase difference of the feedback signal and the known phase of the transmission IF signal distributed to each transmission device. The tracking antenna device is characterized by detecting a relative phase difference superimposed by frequency up-conversion of each of the transmission devices.
前記送信IF信号の周波数に合せて前記基準信号の周波数を変化させ、前記フィードバック信号の周波数を一定とする構成である
ことを特徴とする追尾アンテナ装置。 In the tracking antenna device according to claim 1 or 2,
A tracking antenna apparatus, wherein the frequency of the reference signal is changed in accordance with the frequency of the transmission IF signal, and the frequency of the feedback signal is made constant.
前記基準信号と前記送信IF信号の周波数が異なるように設定し、前記複数の送信装置に分配する前記送信IF信号に前記基準信号を重畳して前記複数の送信装置に伝送する手段と、
前記複数の送信装置に伝送された前記送信IF信号と前記基準信号を分波し、分波された基準信号を前記フィードバック信号生成ダウンコンバート手段に入力する手段と
を備えたことを特徴とする追尾アンテナ装置。 In the tracking antenna device according to claim 1 or 2,
Means for setting the reference signal and the transmission IF signal to have different frequencies, and superimposing the reference signal on the transmission IF signal distributed to the plurality of transmission devices, and transmitting the reference signal to the plurality of transmission devices;
And means for demultiplexing the transmission IF signal and the reference signal transmitted to the plurality of transmission devices, and inputting the demultiplexed reference signal to the feedback signal generation down-conversion means. Antenna device.
前記複数の送信装置に分配する前記送信IF信号と異なる信号線を介して前記基準信号を前記複数の送信装置に伝送する手段と、
前記複数の送信装置に前記送信IF信号と異なる信号線を介して伝送された前記基準信号を前記フィードバック信号生成ダウンコンバート手段に入力する手段と
を備えたことを特徴とする追尾アンテナ装置。 In the tracking antenna device according to claim 1 or 2,
Means for transmitting the reference signal to the plurality of transmission devices via a signal line different from the transmission IF signal distributed to the plurality of transmission devices;
A tracking antenna apparatus comprising: means for inputting the reference signal transmitted to the plurality of transmission apparatuses via a signal line different from the transmission IF signal to the feedback signal generation down-conversion means.
前記送信装置で周波数アップコンバートされた後の位相変動を含む前記送信RF信号を、前記複数の送信装置に共通の基準信号を逓倍した信号を用いてダウンコンバートし、フィードバック信号を生成し、
前記各送信装置の前記フィードバック信号から位相変動による各アンテナ間の相対位相差を検出し、
前記分配・移相器は、前記相対位相差の検出結果に基づいて前記複数の送信装置に分配する送信IF信号の各入力位相を制御し、各アンテナ間の位相変動を補償する
ことを特徴とする追尾アンテナ装置のRF特性変動補償方法。 A distribution / phase shifter that distributes a transmission IF signal to a plurality of transmission devices at a predetermined input phase, and that each transmission device frequency-converts the transmission IF signal and transmits a transmission RF signal from the antenna at a predetermined phase. In the RF characteristic variation compensation method for an antenna device,
Down-converting the transmission RF signal including the phase fluctuation after frequency up-conversion by the transmission device using a signal obtained by multiplying a reference signal common to the plurality of transmission devices, and generating a feedback signal;
Detecting a relative phase difference between the antennas due to phase fluctuations from the feedback signal of each of the transmission devices;
The distribution / phase shifter controls each input phase of a transmission IF signal distributed to the plurality of transmission devices based on the detection result of the relative phase difference, and compensates for phase fluctuation between the antennas. A method for compensating for fluctuations in RF characteristics of a tracking antenna device.
前記送信装置で周波数アップコンバートされた後の位相変動を含む前記送信RF信号を、前記複数の送信装置に共通の基準信号を用いて2次以上のエイリアス成分によって発生する低い周波数に変換してフィードバック信号を生成し、
前記各送信装置の前記フィードバック信号から特性変動による各アンテナ間の相対位相差を検出し、
前記分配・移相器は、前記相対位相差の検出結果に基づいて前記複数の送信装置に分配する送信IF信号の各入力位相を制御し、各アンテナ間の位相変動を補償する
ことを特徴とする追尾アンテナ装置のRF特性変動補償方法。 A distribution / phase shifter that distributes a transmission IF signal to a plurality of transmission devices at a predetermined input phase, and that each transmission device frequency-converts the transmission IF signal and transmits a transmission RF signal from the antenna at a predetermined phase. In the RF characteristic variation compensation method for an antenna device,
The transmission RF signal including the phase fluctuation after frequency up-conversion by the transmission device is converted to a low frequency generated by a secondary or higher-order alias component using a reference signal common to the plurality of transmission devices and fed back. Generate a signal,
Detecting a relative phase difference between the antennas due to characteristic variation from the feedback signal of each of the transmission devices;
The distribution / phase shifter controls each input phase of a transmission IF signal distributed to the plurality of transmission devices based on the detection result of the relative phase difference, and compensates for phase fluctuation between the antennas. A method for compensating for fluctuations in RF characteristics of a tracking antenna device.
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