JP2725443B2 - アンテナ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアンテナ制御装置に関し、特に自動車等の陸
上移動体に搭載した衛星通信地球局のアンテナ制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のアンテナ制御装置は、衛星の初期捕捉
時、あるいは、通信断後の再捕捉時にアンテナを方位角
方向の一定の向きに回転させ、所定のレベルの受信電波
が得られるか又は受信機のキャリア捕捉が行なわれると
自動追尾に切換えるようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のアンテナ制御装置は、衛星捕捉時にア
ンテナが一方の向きのみに駆動されるため、アンテナを
搭載した自動車等移動体それ自体の回転速度がアンテナ
回転に重畳されアンテナの回転速度が速くなり過ぎて、
衛星を捕捉できなくなることがあるという欠点がある。

本発明の目的は、移動体に搭載したアンテナで受信電
波を確実に捕捉することのできるアンテナ制御装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明は、移動体に搭載したアンテナを方位角制
御して受信電波を自動追尾するアンテナ制御装置におい
て、前記受信電波の捕捉時に前記アンテナを方位角方向
に回転させて前記受信電波の捕捉中に前記アンテナの回
転の向きを切換える制御手段を含んでいる。

第１の発明において、受信断を検出するごとに前記ア
ンテナの回転の向きを切換えるようにしてもよい。

又、第１の発明において、前記受信電波の捕捉中に前
記アンテナが前記移動体の進行方向を基準としてあらか
じめ定めた方位角に達すると回転の向きを切換えるよう
にしてもよい。

更に、第１の発明において、前記受信電波の捕捉中に
前記アンテナがあらかじめ定めた時間一方の向きに回転
するごとに回転の向きを切換えるようにしてもよい。

更に又、第１の発明において、前記アンテナの回転を
パルスモータで行い、前記受信電波の捕捉中にあらかじ
め定めた数の駆動パルスで前記パルスモータを駆動する
ごとに回転の向きを切換えるようにしてもよい。

第２の発明は、移動体に搭載したアンテナを方位角制
御して受信電波を自動追尾するアンテナ制御装置におい
て、通信断時に前記移動体の回転の向きと逆向きに前記
アンテナを回転させて前記受信電波を捕捉する制御手段
を含んでいる。

第２の発明において、前記移動体に設置した舵角セン
サによって通信断時の前記移動体の回転の向きを検出す
るようにしてもよい。

第３の発明は、移動体に搭載したアンテナを方位角制
御して受信電波を自動追尾するアンテナ制御装置におい
て、前記受信電波の捕捉時に前記移動体の回転移動によ
らず慣性系に対して一定の回転速度で前記アンテナを方
位角方向に回転させて前記受信電波を捕捉する制御手段
を含んでいる。

第３の発明において、前記アンテナに取り付けたレー
トセンサの検出信号に基づき前記受信電波の捕捉中に前
記アンテナの回転速度を前記慣性系に対して一定の回転
速度で制御するようにしてもよい。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第
２図は第１図に示す実施例のアンテナ制御動作のフロー
チャトである。

アンテナ１はその他の機器と共に移動体に搭載されて
おり、衛星からの電波を自動追尾するモード及び方位角
方向に回転して衛星からの電波を捕捉するモードの２つ
のうちいずれか一方で制御される。

送受信機２は、アンテナ１と信号の受渡しをし、アン
テナ１を自動追尾するための追尾信号とキャリアを捕捉
しているとき真になるキャリア捕捉信号とを出力する。
フリップフロップ３はキャリア捕捉信号の立上り又は立
下りのいずれか一方に同期して出力を反転させる。切換
器４は＋Ｖ又は−Ｖのアンテナ回転信号を出力し、フリ
ップフロップ３の出力信号の状態によってアンテナ回転
信号の極性を切換える。切換器５はキャリア捕捉信号の
状態によって追尾信号とアンテナ回転信号とのいずれか
一方を選択出力する。キャリア捕捉信号が真のとき切換
器５は追尾信号を選択する。切換器５の出力信号はパワ
ーアンプ６で増幅され、モータ７を回転させ、減速機構
８を介してアンテナ１を回転制御する。

送受信機２が衛星からの電波を捕捉しておりキャリア
捕捉信号が真であれば、切換器５は追尾信号を出力し、
アンテナ１は自動追尾モードで制御される。この状態を
制御フローとして示せば、第２図のステップS11,ステッ
プS12のループを循環していることになる。

通信断となりキャリア捕捉信号が真でなくなると（S1
1）、切換器５は切換器４からのアンテナ回転信号を選
択出力し、制御モードは自動追尾モードから捕捉モード
に切換わる。フリップフロップ３がキャリア捕捉信号の
立上りで出力を反転させるならば切換器５の切換時に切
換器４は切換わらず、フリップフロップ３がキャリア捕
捉信号の立下りで出力を反転させるならば切換器５の切
換時に切換器４も切換わる。しかし、本実施例では捕捉
モードの開始時にアンテナ１をどちらの向きに回転させ
るかを区別しないので、制御フローがステップS13から
直接ステップS14に移行するかステップS15を通ってステ
ップS14に移行するかはどちらでもよい。いずれにして
も、捕捉モードに切換った後、キャリア捕捉信号が真に
なるかアンテナ回転信号の極性が切換わるまでアンテナ
１はアンテナ回転信号の極性で指定された向きに回転す
る。この状態を制御フローとして示せば、第２図のステ
ップS14,S11,S13のループを循環していることになる。
なお、ステップS13を前回通信断と表現したのは次の説
明で明らかになる。

アンテナ１が一方の向きに回転して衛星を捕捉しキャ
リア捕捉信号が真になると（S11）、切換器５が切換っ
て追尾信号を出力し、自動追尾モードに戻る（S12）。

ところで、ステップS14でのアンテナ１の回転の向き
が移動体の回転の向きと一致していると、既に述べたよ
うに移動体自身の回転速度がアンテナ１の回転速度に重
畳され、アンテナ１の回転速度が速過ぎて、アンテナ１
が衛星を捕捉した後回転し過ぎて再び通信断になること
がある。この場合、キャリア捕捉信号は一度真になり再
び真でなくなる。その結果、フリップフロップ３の出力
が反転し、切換器４が切換ってアンテナ回転信号の極性
が反転し、アンテナ１は移動体の回転の向きと逆の向き
に回転する。この状態を制御フローとして示すと、ステ
ップS14,S11,S13のループを循環中、ステップS11で通信
断であり前回のループでは通信断でなかったことをフリ
ップフロップ３の出力の反転により検出し（S13）、回
転方向を切換え（S15）、再びステップS14,S11,S13のル
ープに戻ることになる。今度はアンテナ１の回転速度は
移動体自身の回転速度と相殺されて小さくなるので、ア
ンテナ１が衛星を捕捉すると自動追尾モードに確実に切
換わる。

以上、通信断後の再捕捉の場合について第１図の実施
例の動作を説明したが、初期捕捉の場合についてもその
動作は以上の説明と同じである。

第１図の実施例はキャリア捕捉信号によって通信断を
検出しているが、フレーム同期信号等通信断かどうかを
判別できるどんな信号によって通信断を検出しても同じ
効果を得ることができる。

又、第１図の実施例はハードウェアによって第２図の
アンテナ制御動作フローを実現しているが、CPUを用い
てソフトウェアにより第２図の制御フローを実現するこ
ともできる。

第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、第
４図は第３図に示す実施例のアンテナ制御動作のフロー
チャートである。

第３図の実施例は、第１図の実施例のフリップフロッ
プ３をアンテナ位置検出器９及びフリップフロップ10で
置換して構成されている。

アンテナ位置検出器９をアンテナ１の回転方向切換点
に設ける。この回転方向切換点は、移動体の進行方向を
基準として任意の方向に、例えば進行方向に一致する方
向に設ける。回転方向切換点にアンテナ１の回転方向が
達するごとに、アンテナ位置検出器９は検出信号を出力
し、フリップフロップ10を介して切換器４を切換える。
その他の各機器の動作は第１図の実施例におけると同じ
である。

送受信機２が衛星からの電波を捕捉しておりキャリア
捕捉信号が真であればアンテナ１が自動追尾モードで制
御される（S21,S22）ことは第１図の実施例におけると
同じである。

通信断となりキャリア捕捉信号は真でなくなると（S2
1）、切換器５は切換器４からのアンテナ回転信号を選
択してパワーアンプ６へ出力し、制御モードは捕捉モー
ドに切換わる。アンテナ１はそのとき切換器４が出力し
ているアンテナ回転信号の極性で指定された向きに回転
し（S23）、キャリア捕捉信号が真になるかアンテナ１
の回転方向が回転方向切換点に達するまでその向きの回
転を続ける。すなわち、ステップS24,S21,S23のループ
を循環する。

アンテナ１が衛星を捕捉してキャリア捕捉信号が真に
なると（S21）、切換器５が切換って追尾信号を出力
し、自動追尾モードに戻る（S2）。又、ステップS24,S2
1,S23のループを循環中にアンテナ１が回転方向切換点
に達すると（S24）、切換器４が切換ってアンテナ回転
信号の極性が反転し、アンテナ１の回転の向きが切換わ
り（S25）、ステップS21に戻る。従って、捕捉モードで
ある間アンテナ１は一方の向きの回転と他方の向きの回
転とを繰返すので、これら両方の向きの回転のどちらか
一方ではアンテナ１の回転速度と移動体自身の回転速度
とが相殺してアンテナ１の回転速度が小さくなり、アン
テナ１が衛星を捕捉すれば自動追尾モードに確実に切換
わる。

初期捕捉の場合の動作についても上述した再捕捉の場
合の動作と同じである。通信断の検出にキャリア捕捉信
号以外の信号を用いることもできることは第１図の実施
例におけると同様である。

又、第３図の実施例はハードウェアによって第４図の
アンテナ制御動作フローを実現しているが、CPUを用い
てソフトウェアにより第４図の制御フローを実現するこ
ともできる。

更に、第３図の実施例は捕捉モード時にアンテナ位置
検出器９の検出信号によってアンテナ１の回転の向きを
切換えているが、捕捉モード時にタイマによって一定時
間ごとにアンテナ１の回転の向きを切換えるようにして
も同じ効果が得られる。

更に又、モータ７がパルスモータである場合は、捕捉
モード時に駆動パルス数が一定数に達するごとにアンテ
ナ１の回転の向きを切換えるようにしても同じ効果が得
られる。

第５図は本発明の第３の実施例を示すブロック図、第
６図は第５図に示す実施例のアンテナ制御動作のフロー
チャートである。

第５図の実施例は、第１図の実施例のフリップフロッ
プ３を舵角センサ11及びフリップフロップ12で置換して
構成されている。舵角センサ11として車両等の移動体の
舵角センサを用いる。

フリップフロップ12は、キャリア捕捉信号の立下りに
同期して舵角センサ11の検出信号を保持し、保持した検
出信号が示す移動体の回転の向きと逆向きにアンテナ１
が回転する極性のアンテナ回転信号が出力するように切
換器４を制御する。その他の各機器の動作は第１図の実
施例におけると同じである。

送受信機２が衛星からの電波を捕捉しておりキャリア
捕捉信号が真であればアンテナ１が自動追尾モードで制
御される（S31,S32）ことは第１図の実施例におけると
同じである。

自動追尾モード中に車両の回転等で通信断となりキャ
リア捕捉信号が真でなくなると（S31,S33）、切換器５
は切換器４からのアンテナ回転信号を選択してパワーア
ンプ６へ出力し、制御モードは捕捉モードに切換わる。

このとき、既に述べた舵角センサ11及びフリップフロ
ップ12による切換器４への制御により、アンテナ１は車
両の回転の向きと逆向きに回転する（S34）。アンテナ
１は衛星を捕捉するまでその向きの回転を続け（S31,S3
3,S35）、再びアンテナ１が衛星を捕捉すると（S31）、
制御モードは自動追尾モードに戻る。この再捕捉動作
中、アンテナ１は車両の回転の向きと逆向きに回転する
ので、車両自体の回転速度が重畳してアンテナ１の回転
速度が速くなり過ぎることはなく、一方の向きの回転だ
けで確実に自動追尾モードに戻ることができる。しか
も、車両の回転により通信断となった場合、車両の回転
の向きと逆の向きの方向に衛星は位置するので、アンテ
ナ１は車両の回転の向きと逆の向き、いいかえれば、衛
星の位置する方向への向きに回転して最小の回転量で衛
星を捕捉できる。これら２つの理由から、第５図の実施
例は第１図の実施例や第３図の実施例より短時間で再捕
捉ができる。

初期捕捉の場合は、動作開始時にフリップフロップ12
の出力が不定であるので、ステップS31,S33を経て、ス
テップS35でそのとき切換器４が出力しているアンテナ
回転信号の極性が指定する向きにアンテナ１は回転を始
める。この回転によって衛星が捕捉できれば自動追尾モ
ードに切換わる（S31,S32）。アンテナ１の回転の向き
が車両の回転の向きと一致してアンテナ１の回転速度が
速くなり過ぎ、衛星を捕捉した後アンテナ１が回転し過
ぎて再び通信断となったときは（S31,S33）、フリップ
フロップ12が舵角センサ11の検出信号を保持し、アンテ
ナ１の回転の向きが車両の回転の向きと逆向きに変り
（S34）、次に衛星を捕捉したとき確実に自動追尾モー
ドに入ることができる。

なお、通信断の検出にキャリア捕捉信号以外の信号を
用いることもできることは第１図の実施例におけると同
様である。

又、第５図の実施例はハードウェアによって第６図の
アンテナ制御動作フローを実現しているが、CPUを用い
てソフトウェアにより第６図の制御フローを実現するこ
ともできる。

第７図は本発明の第４の実施例を示すブロック図、第
８図は第７図に示す実施例のアンテナ制御動作のフロー
チャートである。

第７図の実施例は、第１図の実施例のフリップフロッ
プ３及び切換器４をレートセンサ13及び演算回路14で置
換えて構成されれいる。

レートセンサ13をアンテナ１に取付け、アンテナ１の
慣性系に対する角速度を検出する。演算回路14は、レー
トセンサ13からの検出信号に基づき、衛星に対するアン
テナ１の回転速度が一定になるようにアンテナ回転信号
を算出して出力する。その他の各機器の動作は第１図の
実施例におけると同じである。

送受信機２が衛星からの電波を捕捉しておりキャリア
捕捉信号が真であればアンテナ１が自動追尾モードで制
御される（S41,S42）ことは第１図の実施例におけると
同じである。

通信断となりキャリア捕捉信号が真でなくなると（S4
1）、切換器５が切換って制御モードは捕捉モードに切
換わる。捕捉モードでは、レートセンサ13が上述したよ
うにアンテナ回転速度を検出し（S43）、演算回路14は
アンテナ１を一定の回転速度で回転させるようにアンテ
ナ回転信号を出力し、このアンテナ回転信号が切換器5,
パワーアンプ６を通ってモータ７を駆動し、アンテナ１
は衛星に対して一定速度で回転する（S44）。アンテナ
１が回転を続け（S41,S43,S44）、衛星を捕捉すると（S
41）、制御モードは自動追尾モードに戻る（S42）。

アンテナ１は捕捉モードでは衛星に対して一定速度で
回転し、移動体自身の回転速度が重畳してアンテナ１の
回転速度が速くなり過ぎることはないので、確実に衛星
を捕捉できる。

初期捕捉の場合についても上述した再捕捉の場合の動
作と同じである。通信断の検出にキャリア捕捉信号以外
の信号を用いることもできることは第１図の実施例にお
けると同様である。

又、レートセンサ13をアンテナ１でなく移動体に取付
けて移動体の回転速度を検出し、この検出信号に基づい
てアンテナ１の回転速度を一定に制御しても同じ効果が
得られる。

更に、第７図の実施例はハードウェアによって第８図
のアンテナ制御動作フローを実現しているが、CPUを用
いてソフトウェアにより第８図の制御フローを実現する
こともできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、第１の発明は受信電波の捕捉時
のアンテナの回転の向きを方位角方向の両方の向きに切
換えることにより、又第２の発明は受信断時に移動体の
回転の向きと逆向きにアンテナを回転して受信電波を捕
捉することにより、更に第３の発明は受信電波の捕捉時
にアンテナを慣性系に対して一定の回転速度で回転させ
ることにより、移動体に搭載したアンテナで受信電波を
確実に捕捉できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は第１図に示す実施例のアンテナ制御動作のフローチ
ャート、第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック
図、第４図は第３図に示す実施例のアンテナ制御動作の
フローチャート、第５図は本発明の第３の実施例を示す
ブロック図、第６図は第５図に示す実施例のアンテナ制
御動作のフローチャート、第７図は本発明の第４の実施
例を示すブロック図、第８図は第７図に示す実施例のア
ンテナ制御動作のフローチャートである。 １……アンテナ、２……送受信機、3,10,12……フリッ
プフロップ、4,5……切換器、６……パワーアンプ、７
……モータ、８……減速機構、９……アンテナ位置検出
器、11……舵角センサ、13……レートセンサ、14……演
算回路。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に搭載したアンテナを方位角制御し
   て受信電波を自動追尾するアンテナ制御装置において、
   前記受信電波の捕捉時に前記アンテナを方位角方向に回
   転させて前記受信電波の捕捉中に前記アンテナの回転の
   向きを切換える制御手段を含むことを特徴とするアンテ
   ナ制御装置。
2. 【請求項２】受信断を検出するごとに前記アンテナの回
   転の向きを切換えることを特徴とする請求項１記載のア
   ンテナ装置。
3. 【請求項３】前記受信電波の捕捉中に前記アンテナが前
   記移動体の進行方向を基準としてあらかじめ定めた方位
   角に達すると回転の向きを切換えることを特徴とする請
   求項１記載のアンテナ制御装置。
4. 【請求項４】前記受信電波の捕捉中に前記アンテナがあ
   らかじめ定めた時間一方の向きに回転するごとに回転の
   向きを切換えることを特徴とする請求項１記載のアンテ
   ナ装置。
5. 【請求項５】前記アンテナの回転をパルスモータで行
   い、前記受信電波の捕捉中にあらかじめ定めた数の駆動
   パルスで前記パルスモータを駆動するごとに回転の向き
   を切換えることを特徴とする請求項１記載のアンテナ制
   御装置。
6. 【請求項６】移動体に搭載したアンテナを方位角制御し
   て受信電波を自動追尾するアンテナ制御装置において、
   前記受信電波の捕捉時に前記移動体の回転速度によらず
   慣性系に対して一定の回転速度で前記アンテナを方位角
   方向に回転させて前記受信電波を捕捉する制御手段を含
   むことを特徴とするアンテナ装置。
7. 【請求項７】前記アンテナに取り付けたレートセンサの
   検出信号に基づき前記受信電波の捕捉中に前記アンテナ
   の回転速度を前記慣性系に対して一定の回転速度で制御
   することを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。