JP2768392B2 - Tracking antenna device - Google Patents

Tracking antenna device

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JP2768392B2
JP2768392B2 JP3309291A JP30929191A JP2768392B2 JP 2768392 B2 JP2768392 B2 JP 2768392B2 JP 3309291 A JP3309291 A JP 3309291A JP 30929191 A JP30929191 A JP 30929191A JP 2768392 B2 JP2768392 B2 JP 2768392B2
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利夫 安彦
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勝 橋本
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、移動体上で衛星放送や
衛星通信等の電波源を追尾受信するための追尾アンテナ
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tracking antenna device for tracking and receiving a radio wave source such as satellite broadcasting or satellite communication on a mobile body.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、移動体(例えば、列車、船舶、自
動車、航空機)上に、地上局あるいは人工衛星局との移
動体通信や、放送波受信のためのアンテナを搭載してい
る物が出現してきている。特に、衛星放送が普及するに
つれて移動体上においても衛星放送を受信したいという
ニーズが高まりつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, a mobile object (for example, a train, a ship, a car, or an aircraft) is equipped with an antenna for mobile communication with a ground station or an artificial satellite station and for receiving broadcast waves. Is emerging. In particular, as satellite broadcasting becomes more widespread, there is an increasing need to receive satellite broadcasting even on mobile objects.

【0003】このような衛星からの微弱な電波を受信す
るには、一般に指向性の鋭い高利得アンテナが必要であ
るため、移動体上で受信しようとした場合、常に電波源
である衛星を高速且つ精度良く追尾するアンテナ姿勢制
御装置が必要になる。追尾アンテナの追尾方式には、目
標から到来する電波を受信して方位誤差を検出してアン
テナを自動的にその方向に姿勢制御する自己追尾方式
と、予め得られている目標の軌道データ等に従って目標
を追尾するプログラム追尾方式に大別することができ
る。しかし、移動体上では、予め定まった軌道線路上を
走る列車以外、自己追尾方式が優位である。
In order to receive a weak radio wave from such a satellite, a high-gain antenna with sharp directivity is generally required. In addition, an antenna attitude control device that tracks accurately is required. The tracking method of the tracking antenna is based on a self-tracking method that receives radio waves arriving from the target, detects a azimuth error, and automatically controls the attitude of the antenna in that direction, and according to the trajectory data of the target obtained in advance. The method can be broadly divided into a program tracking method for tracking a target. However, on a moving object, the self-tracking method is superior to a train running on a predetermined track.

【0004】また、自己追尾方式には、1つのアンテナ
の主ビームを何らかの手段によって走査し、得られた受
信波の変化から目標の方位情報を検出する連続ロービン
グ方式と、複数のアンテナを用いて各アンテナの受信波
の差異から瞬時にアンテナの方位指向誤差を検出する同
時ロービング方式があり、特に、同時ロービング方式
は、連続ロービング方式と区別する意味でモノパルス方
式とも呼ばれている。
The self-tracking method uses a continuous roving method in which the main beam of one antenna is scanned by some means and the azimuth information of a target is detected from the obtained change in the received wave, and a method using a plurality of antennas. There is a simultaneous roving method in which an azimuth pointing error of an antenna is instantaneously detected from a difference between received waves of the antennas. In particular, the simultaneous roving method is also called a monopulse method to distinguish it from a continuous roving method.

【0005】ところで、移動体、特に小型で移動速度の
速い自動車等においては、応答誤差に問題が残る連続ロ
ービング方式よりは瞬時に検出できるモノパルス方式の
方が適している。さらにモノパルス方式には振幅比較モ
ノパルス方式と位相モノパルス方式があるが、ここで
は、位相モノパルス方式について従来例を説明する。
尚、振幅比較モノパルス方式については説明はしない。
[0005] By the way, in the case of a moving body, particularly a small-sized automobile having a high moving speed, the monopulse system capable of instantaneous detection is more suitable than the continuous roving system in which a response error remains a problem. Further, the monopulse method includes an amplitude comparison monopulse method and a phase monopulse method. Here, a conventional example of the phase monopulse method will be described.
The amplitude comparison monopulse method will not be described.

【0006】図6は位相モノパルス方式の原理図であ
る。ホーンアンテナ1,2が同一平面上に設けられてお
り、1′,2′はアンテナ1,2の実質放射点(以後、
アンテナ中心という)を表している。アンテナ1には9
0度位相器3が接続されており、アンテナ1,2の出力
はミキサー回路4で混合され、ローパスフィルタ5を介
して出力される。
FIG. 6 shows the principle of the phase monopulse system. Horn antennas 1 and 2 are provided on the same plane.
Antenna center). 9 for antenna 1
The 0-degree phase shifter 3 is connected. The outputs of the antennas 1 and 2 are mixed by the mixer circuit 4 and output via the low-pass filter 5.

【0007】ここで、正面方向からθの角度を成す方向
に電波源があり、アンテナ2の受信波をsinωtとお
けば、アンテナ1では、アンテナ中心1′においてL′
の距離分だけアンテナ2より位相が遅れる。アンテナ中
心1′,2′間の距離をLとおけば、L′=L・sin
θと表せるので、結局アンテナ1の受信波は、sin
(ωt−2πL′/λ)と表せる。ただし、ωは受信波
の角速度、λは波長を表す。
Here, there is a radio wave source in a direction forming an angle of θ from the front direction, and if the received wave of the antenna 2 is defined as sinωt, the antenna 1 has L ′ at the antenna center 1 ′.
The phase is delayed from the antenna 2 by the distance of. If the distance between the antenna centers 1 'and 2' is L, L '= L.sin
θ, the received wave of the antenna 1 eventually becomes sin
(Ωt−2πL ′ / λ). Here, ω represents the angular velocity of the received wave, and λ represents the wavelength.

【0008】ここで、ミキサー回路4により積算する
と、次式のようになる。 sinωt・sin(ωt−x−π/2) =−sinωt・cos(ωt−x) =−1/2・{sin(2ωt−x)+sin(x)} ただし、x=2πL・sinθ/λ それ故、ローパスフィルタ5で高周波成分を除去すれ
ば、図7のように誤差角度θに起因する直流電圧成分だ
けが得られる。尚、図7において、6は、誤差角θの変
化に対する直流電圧変化の軌跡である。
Here, when integrated by the mixer circuit 4, the following equation is obtained. sinωt · sin (ωt−x−π / 2) = − sinωt · cos (ωt−x) = − / · {sin (2ωt−x) + sin (x)} where x = 2πL · sinθ / λ Therefore, if high-frequency components are removed by the low-pass filter 5, only the DC voltage component caused by the error angle θ is obtained as shown in FIG. In FIG. 7, reference numeral 6 denotes a locus of a change in the DC voltage with respect to a change in the error angle θ.

【0009】アンテナ中心1′,2′間の距離L、波長
λは既知の定数であるから、この電圧値から誤差角θを
求めることができ、アンテナ1,2の姿勢制御が可能と
なる。この位相モノパルス方式のアンテナを平面アンテ
ナで構成した例を図8に示す。平面アンテナは、もとも
と小さなアンテナ素子をアレー状に並べたアンテナの集
合体であるから、内部をある程度任意に分割して、複数
のアンテナを構成でき、位相モノパルス方式に適してい
ると言える。
Since the distance L and the wavelength λ between the antenna centers 1 ′ and 2 ′ are known constants, the error angle θ can be obtained from this voltage value, and the attitude of the antennas 1 and 2 can be controlled. FIG. 8 shows an example in which this phase monopulse type antenna is constituted by a planar antenna. Since a planar antenna is originally a collection of antennas in which small antenna elements are arranged in an array, a plurality of antennas can be formed by arbitrarily dividing the inside to some extent, and can be said to be suitable for the phase monopulse system.

【0010】図8(a)は、仰角及び水平方向の2軸制
御用モノパルスアンテナの基本形で、アンテナ7は、7
a〜7dの4つの同じアンテナから構成されており、例
えば、7aと7cで仰角方向の誤差角、(7a&7c)
と(7b&7d)で水平方向の誤差角を検出することが
できる。尚、上記の&の記号は合成を表している。図8
(b)、(c)は、2軸制御に必要な最小の3アンテナ
で構成したモノパルスアンテナで、図8(b)は、8a
と8bで水平方向の誤差角、(8a&8b)と8cで仰
角方向の誤差角を求めることができる。また、図8
(c)において、9bと9cで仰角方向の誤差角、9a
と(9b&9c)で水平方向の誤差角を求めることがで
きる。
FIG. 8 (a) shows a basic form of a monopulse antenna for two-axis control in elevation and horizontal directions.
a to 7d, for example, error angles in the elevation direction at 7a and 7c, (7a & 7c)
And (7b & 7d), the horizontal error angle can be detected. Here, the symbol & indicates the synthesis. FIG.
8 (b) and 8 (c) are monopulse antennas each composed of a minimum of three antennas necessary for two-axis control. FIG.
And 8b, the horizontal error angle can be obtained, and (8a & 8b) and 8c can obtain the elevation error angle. FIG.
In (c), the error angle in the elevation direction is 9b and 9c, 9a
And (9b & 9c), the horizontal error angle can be obtained.

【0011】これらの位相モノパルス方式は、既に既知
の技術であり古くから追尾レーダー等に利用されてきた
が、これを衛星放送受信用に応用した例を図9に示す。
図中のアンテナ9は、図8(c)に示す9a〜9cから
なり、それぞれ12GHz帯の信号波に落とすコンバー
タ(以後LNB(Low Noise Blockconverter)という)
10が接続されている。また、局発回路11は本来LN
B10のそれぞれの内部にある局発回路(10.678
GHz)であるが、各々の周波数のバラツキを無くすた
めに共通化し、各々のLNB10出力の差異が位相差情
報のみによるものとなるようにしている。
These phase monopulse systems are already known technologies and have been used for tracking radars and the like for a long time, and FIG. 9 shows an example in which they are applied to satellite broadcast reception.
The antenna 9 in the figure is composed of 9a to 9c shown in FIG. 8 (c), each of which converts into a signal wave of 12 GHz band (hereinafter referred to as LNB (Low Noise Block converter)).
10 are connected. Also, the local oscillation circuit 11 is originally LN
A local oscillator circuit (10.678) inside each of B10
GHz), but are shared to eliminate variations in the frequencies, and the difference between the outputs of the LNBs 10 is based on only the phase difference information.

【0012】また、2分配回路12、3分配回路13,
14、合成回路15、映像信号合成回路19、水平方向
誤差角検出回路16、仰角方向誤差角検出回路17、制
御回路18、アンテナ9を仰角方向、水平方向に回転さ
せるアンテナ駆動装置20,21等の各回路を備えてい
る。制御回路18は、水平方向誤差角検出回路16、仰
角方向誤差角検出回路17よりアンテナ9の水平方向及
び仰角方向への誤差角を演算検出し、それに応じてアン
テナ駆動装置20,21を誤差角が0になるように制御
し、追尾するものである。
The two distribution circuits 12, three distribution circuits 13,
14, a synthesizing circuit 15, a video signal synthesizing circuit 19, a horizontal error angle detecting circuit 16, an elevation error angle detecting circuit 17, a control circuit 18, antenna driving devices 20 and 21 for rotating the antenna 9 in the elevation and horizontal directions, etc. Each circuit is provided. The control circuit 18 calculates and detects the error angles of the antenna 9 in the horizontal and elevation directions from the horizontal direction error angle detection circuit 16 and the elevation angle error angle detection circuit 17, and accordingly sets the antenna driving devices 20, 21 to the error angles. Is controlled so as to become 0, and tracking is performed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】衛星放送受信に必要な
必要最小限のアンテナ面積を例えば、図8(c)のよう
に分割し、個々のアンテナの受信波の位相差より仰角及
び水平方向の誤差角を検出し、かつ3アンテナ9a〜9
cの受信波を合成して映像信号を得ることは、アンテナ
面積を有効的に使えるので、一見追尾アンテナを小型に
する上で非常に有利であるが、図9のブロック図でも判
るように、個々のアンテナ9a〜9cの受信波を分配、
合成する必要があり、複雑な回路構成となる。
The minimum antenna area required for satellite broadcast reception is divided, for example, as shown in FIG. 8 (c), and the elevation and horizontal directions are determined based on the phase difference between the received waves of the individual antennas. An error angle is detected, and three antennas 9a to 9a are detected.
Obtaining a video signal by synthesizing the received wave of c is very advantageous in reducing the size of the tracking antenna at first glance because the antenna area can be used effectively, but as can be seen from the block diagram of FIG. Distribute the reception waves of the individual antennas 9a to 9c,
It is necessary to combine them, resulting in a complicated circuit configuration.

【0014】その上、水平方向誤差角検出回路16、仰
角方向誤差角検出回路17、映像信号合成回路19への
入力信号波には、微妙な位相調整が必要で、特に、合成
損失なしにアンテナ受信波を合成することは困難で、ア
ンテナ受信面積を100%有効利用しているとは言いが
たく、工業的にも安定した品質を持つことが困難である
という問題があった。
In addition, the signal waves input to the horizontal error angle detecting circuit 16, the elevation angle error angle detecting circuit 17, and the video signal synthesizing circuit 19 need to be finely adjusted in phase. It is difficult to combine received waves, and it cannot be said that 100% of the antenna receiving area is effectively used, and there is a problem in that it is difficult to have a stable quality in industry.

【0015】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、単純なアンテナ構成で、工業的にも製造、調整
しやすく、且つ高速、高精度追尾が可能な小型の追尾ア
ンテナ装置を提供することを目的としたものである。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a small-sized tracking antenna device which has a simple antenna configuration, is easy to manufacture and adjust industrially, and is capable of high-speed, high-accuracy tracking. It is intended to provide.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、衛星放送ある
いは衛星通信等の受信用の第1の平面アンテナと、この
第1の平面アンテナと同一平面上に設けられ仰角方向誤
差角検出用の第2の平面アンテナと、この第2の平面ア
ンテナの受信波より仰角方向の誤差角を検出する第1の
誤差角検出手段と、水平方向の誤差角検出用の第3の平
面アンテナと、この第3の平面アンテナの受信波より水
平方向の誤差角を検出する第2の誤差角検出手段と、上
記第1の平面アンテナを仰角方向に駆動する機構部とを
水平方向に回転するテーブル上に配設し、上記第3の平
面アンテナを上記テーブル上に仰角方向に固定して配設
したものである。
According to the present invention, there is provided a first planar antenna for receiving satellite broadcasting or satellite communication, and a first planar antenna provided on the same plane as the first planar antenna for detecting an error angle in an elevation angle direction. A second plane antenna, first error angle detection means for detecting an error angle in the elevation direction from a reception wave of the second plane antenna, a third plane antenna for detecting an error angle in the horizontal direction, Second error angle detecting means for detecting an error angle in the horizontal direction from the reception wave of the third planar antenna, and a mechanism for driving the first planar antenna in the elevation direction are mounted on a table which rotates in the horizontal direction. And the third planar antenna is fixedly mounted on the table in the elevation direction.

【0017】請求項2では、第3の平面アンテナの仰角
方向へのアンテナ素子を1素子で構成している。また、
請求項3では、電波遮断時にはただちに水平方向の追尾
に移行し、電波復帰後は瞬時に再捕捉するジャイロを設
けている。更に、請求項4では、電波の追尾時では第
2,第3の平面アンテナから検出した誤差角対応電圧を
直接アナログ指示電圧として入力される直流サーボモー
タ及びアナログ制御用サーボコントローラを設けてい
る。
According to the second aspect, the antenna element of the third planar antenna in the elevation angle direction is constituted by one element. Also,
According to a third aspect of the present invention, a gyro is provided which immediately shifts to tracking in the horizontal direction when the radio wave is cut off, and immediately reacquires the signal after the radio wave is restored. Further, in the fourth aspect, a DC servo motor and an analog control servo controller are provided for directly inputting an error angle corresponding voltage detected from the second and third planar antennas as an analog instruction voltage when tracking a radio wave.

【0018】請求項5では、初期捕捉時には、電源オフ
直前の仰角よりサーチして初期捕捉時間を短縮する制御
手段を設けている。また、請求項6では、追尾するチャ
ンネル周波数を切換可能とする電圧制御発振器とチャン
ネル切換回路を設けている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control means for shortening the initial capturing time by searching from the elevation angle immediately before the power is turned off at the time of the initial capturing. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a voltage controlled oscillator and a channel switching circuit capable of switching a channel frequency to be tracked.

【0019】[0019]

【作用】而して、第1の平面アンテナと、仰角方向誤差
角検出用の第2の平面アンテナと、水平方向の誤差角検
出用の第3の平面アンテナの各専用のアンテナを設け、
第3の平面アンテナをテーブル上に仰角方向に固定し、
夫々のアンテナ出力にて仰角方向、水平方向の誤差角を
検出して処理していることにより、小型で高速、高精度
であって、構成が簡単となり、工業的にも製造、調整が
容易となるものである。
Thus, dedicated antennas for each of the first planar antenna, the second planar antenna for detecting the elevation angle error angle, and the third planar antenna for detecting the horizontal error angle are provided.
Fix the third planar antenna on the table in the elevation direction,
By detecting and processing the error angles in the elevation and horizontal directions at each antenna output, it is compact, high-speed, high-precision, simple in configuration, and easy to manufacture and adjust industrially. It becomes.

【0020】また、請求項2では、第3の平面アンテナ
の仰角方向へのアンテナ素子を1素子で構成しているこ
とにより、仰角方向へのビーム幅は十分広く(1素子で
約32度)、仰角方向に固定であっても、九州から北海
道の仰角範囲で十分使用できるものである。請求項3で
は、電波遮断時にはただちに水平方向の追尾に移行し、
電波復帰後は瞬時に再捕捉するジャイロを設けているこ
とにより、安価なジャイロにより、電波遮断時には、た
だちに水平角方向はジャイロ追尾に移行するので、電波
が復帰した瞬間に再捕捉を可能としている。
According to the second aspect of the present invention, since the third planar antenna has one antenna element in the elevation direction, the beam width in the elevation direction is sufficiently wide (about 32 degrees per element). Even if it is fixed in the elevation direction, it can be used sufficiently in the elevation angle range from Kyushu to Hokkaido. In claim 3, when the radio wave is cut off, the system immediately shifts to tracking in the horizontal direction,
By providing a gyro that instantaneously recaptures after radio wave recovery, when the radio wave is interrupted, the horizontal angle direction immediately shifts to gyro tracking with a low-cost gyro, so it is possible to recapture as soon as the radio wave returns .

【0021】また、請求項4では、電波の追尾時では第
2,第3の平面アンテナから検出した誤差角対応電圧を
直接アナログ指示電圧として入力される直流サーボモー
タ及びアナログ制御用サーボコントローラを設けている
ことにより、高速追尾を可能にしている。更に、請求項
5では、初期捕捉時には、電源オフ直前の仰角よりサー
チして初期捕捉時間を短縮する制御手段を設けているこ
とにより、電源オン時には、その仰角よりサーチし始め
るので、短時間に電波を捕捉することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a DC servo motor and an analog control servo controller for directly inputting an error angle corresponding voltage detected from the second and third planar antennas as an analog instruction voltage when tracking a radio wave. This enables high-speed tracking. Further, in the fifth aspect, at the time of the initial capture, a control means for shortening the initial capture time by searching from the elevation angle immediately before the power is turned off is provided. Radio waves can be captured.

【0022】また、請求項6では、追尾するチャンネル
周波数を切換可能とする電圧制御発振器とチャンネル切
換回路を設けていることにより、衛星が故障した場合な
ど、追尾チャンネルが存在しなくなった場合に、容易に
チャンネルの変更を可能としている。
According to the sixth aspect of the present invention, a voltage-controlled oscillator and a channel switching circuit capable of switching a channel frequency to be tracked are provided, so that when a tracking channel disappears, for example, when a satellite breaks down. It is possible to easily change channels.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本発明では、映像受信用アンテナと水平角用モノ
パルスアンテナ及び仰角用モノパルスアンテナの各専用
アンテナを設け、アンテナ以後の回路構成のシンプル化
及び共通化を達成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, a dedicated antenna for a video receiving antenna, a monopulse antenna for a horizontal angle and a monopulse antenna for an elevation angle are provided to achieve simplification and commonality of the circuit configuration after the antenna.

【0024】図1〜図3は本発明のアンテナ部分の構成
を示し、本追尾アンテナ装置は、図2に示すように、受
信専用アンテナ31と、超小型の仰角用専用モノパルス
アンテナ32,33を同一平面上に構成したアンテナ
(以後、主アンテナ)30と、図3に示すように超小型
水平角専用モノパルスアンテナ37,38を設けたアン
テナ39からなっている。また、主アンテナ30には受
信用LNB34が設けられ、アンテナ30,39には、
モノパルス用LNBユニット35及び誤差角検出ユニッ
ト36が設けてある。
FIGS. 1 to 3 show the configuration of the antenna portion of the present invention. As shown in FIG. 2, the tracking antenna device comprises a reception-only antenna 31 and a microminiature elevation-dedicated monopulse antenna 32, 33. An antenna (hereinafter referred to as a main antenna) 30 formed on the same plane and an antenna 39 provided with ultra-small horizontal angle dedicated monopulse antennas 37 and 38 as shown in FIG. The main antenna 30 is provided with a receiving LNB 34, and the antennas 30 and 39 have
A monopulse LNB unit 35 and an error angle detection unit 36 are provided.

【0025】本発明では、図1に示すように、主アンテ
ナ30と、この主アンテナ30とは別の位置に水平角専
用モノパルスアンテナ39をテーブル80上に配置して
いる。本来は、主アンテナ30内に水平用及び仰角用モ
ノパルスアンテナを構成することが望ましいが、できる
だけ主アンテナ30を小型にし、且つ受信アンテナ31
の有効面積を確保するため、水平方向には、テーブル8
0ごと回転する機構とし、水平角専用モノパルスアンテ
ナ37,38のアンテナ39だけをテーブル80上の別
位置に角度40°に固定したものである。
In the present invention, as shown in FIG. 1, the main antenna 30 and the monopulse antenna 39 dedicated to horizontal angle are arranged on the table 80 at a position different from the main antenna 30. Originally, it is desirable to form horizontal and elevation monopulse antennas in the main antenna 30. However, the main antenna 30 should be as small as possible and the receiving antenna 31
Table 8 in the horizontal direction to secure the effective area of
In this mechanism, only the antenna 39 of the horizontal angle monopulse antennas 37 and 38 is fixed at another position on the table 80 at an angle of 40 °.

【0026】更に、水平角専用モノパルス37,38
は、仰角方向へのアンテナ素子配列を1素子で構成して
いるので、仰角方向へのビーム幅は十分広く(1素子で
約32度)、仰角方向に固定であっても、九州から北海
道の仰角範囲で十分使用できるようになっている。ま
た、モノパルス専用アンテナを設けたことにより、モノ
パルス用LNBユニット35及び誤差角検出ユニット3
6をブロック的に一体化することが可能となり、且つ水
平用、仰角用共に共通であるから、同一の調整法が可能
となる。
Further, monopulses 37 and 38 dedicated to horizontal angle are used.
Since the antenna element array in the elevation direction is composed of one element, the beam width in the elevation direction is sufficiently wide (about 32 degrees per element), and even if the beam width in the elevation direction is fixed, It can be used in the elevation range. In addition, since the monopulse dedicated antenna is provided, the monopulse LNB unit 35 and the error angle detection unit 3
6 can be integrated in a block, and are common to the horizontal and elevation angles, so that the same adjustment method is possible.

【0027】図4は本発明の追尾アンテナ装置全体のブ
ロック図を示し、映像受信専用アンテナ31、仰角用モ
ノパルスアンテナ32,33、水平角用モノパルスアン
テナ37,38を備え、アンテナ31には映像受信用L
NB34を設けている。仰角用モノパルスアンテナ3
2,33からの信号を受けるモノパルス用LNBユニッ
ト35は、10.678GHzの局発回路41と、2分
配回路42と、2つのLNB回路40から構成されてい
る。
FIG. 4 is a block diagram of the entire tracking antenna device of the present invention. The tracking antenna device includes an antenna 31 for image reception, monopulse antennas 32 and 33 for elevation angles, and monopulse antennas 37 and 38 for horizontal angles. For L
NB34 is provided. Monopulse antenna for elevation 3
The monopulse LNB unit 35 that receives signals from the signals 2 and 33 includes a local oscillation circuit 41 of 10.678 GHz, a two-distribution circuit 42, and two LNB circuits 40.

【0028】誤差角検出ユニット36は、1〜1.3G
Hz帯の増幅回路43、周波数変換用ミキサー回路4
4、2分配回路45、中心周波数が402.78MHz
のバンドパスフィルタ46、400MHz帯の増幅回路
47、位相差検出用ミキサー回路48、ローパスフィル
タ49、直流増幅回路50、位相調整用ケーブル51か
ら構成されている。
The error angle detecting unit 36 is 1 to 1.3 G
Hz band amplification circuit 43, frequency conversion mixer circuit 4
4, 2 distribution circuit 45, center frequency is 402.78 MHz
, A 400 MHz band amplification circuit 47, a phase difference detection mixer circuit 48, a low pass filter 49, a DC amplification circuit 50, and a phase adjustment cable 51.

【0029】また、水平角用モノパルスアンテナ37,
38に接続されたモノパルス用LNBユニット35、及
び誤差角検出ユニット36は、仰角用モノパルスアンテ
ナ32,33に接続されているのと同一の回路構成とな
っている。また、2分配回路81からの信号はC/N検
出回路52に入力され、比較回路53では、C/N値が
ある一定値以上になれば、Hレベルの信号を出力する。
また、電圧制御発振器(VCO)54、追尾チャンネル
切換回路55、制御回路56、振動子型ジャイロ57、
水平角用及び仰角用サーボコントローラ58,59、水
平角用及び仰角用サーボモータ60,62、ロータリー
エンコーダ61,63を備えている。
The horizontal angle monopulse antenna 37,
The monopulse LNB unit 35 and the error angle detection unit 36 connected to 38 have the same circuit configuration as those connected to the elevation monopulse antennas 32 and 33. Further, the signal from the two distribution circuit 81 is input to the C / N detection circuit 52, and the comparison circuit 53 outputs an H level signal when the C / N value exceeds a certain value.
Further, a voltage controlled oscillator (VCO) 54, a tracking channel switching circuit 55, a control circuit 56, an oscillator type gyro 57,
There are provided servo controllers 58 and 59 for horizontal angle and elevation angle, servo motors 60 and 62 for horizontal angle and elevation angle, and rotary encoders 61 and 63.

【0030】映像受信専用アンテナ31で受信された1
2GHz帯の信号は、LNB34で1.3GHz帯の信
号に変換され、2分配回路81で分配された後、一方は
そのまま映像信号として伝送される。そして、他方はC
/N検出回路52に伝送され、C/N値がある一定値以
上であれば、受信状態であるものとして、比較回路53
より制御回路56へHレベルの信号が出力される。
1 received by the video receiving antenna 31
The signal in the 2 GHz band is converted into a signal in the 1.3 GHz band by the LNB 34 and distributed by the two distribution circuit 81, and one of them is transmitted as a video signal as it is. And the other is C
/ N detection circuit 52, and if the C / N value is equal to or greater than a certain value, it is determined to be in a receiving state and the comparison circuit 53
Accordingly, an H-level signal is output to control circuit 56.

【0031】一方、仰角用モノパルスアンテナ32,3
3の受信波は、モノパルス用LNBユニット35で1.
3GHz帯の信号に変換された後、誤差角検出ユニット
36で、さらに追尾するチャンネルの信号と400MH
z帯の信号に変換し、増幅して、追尾誤差に対応した電
圧値として制御回路56に送られる。比較回路53の出
力がHレベルで、アンテナが追尾状態であるとき、制御
回路56では、内部スイッチS1 ,S2 をオンにし、各
モノパルスアンテナ32,33,37,38から検出し
た誤差角対応電圧(以後、モノパルス電圧という)をそ
のまま、アナログ制御用サーボコントローラ58,59
に指示電圧値として与え、サーボモータ60,62を駆
動させてアンテナを姿勢制御するようになっている。
On the other hand, the elevation monopulse antennas 32, 3
3 are received by the monopulse LNB unit 35.
After being converted into a signal of 3 GHz band, the error angle detection unit 36 further adds a signal of 400 MHz to the signal of the channel to be tracked.
The signal is converted into a signal in the z band, amplified, and sent to the control circuit 56 as a voltage value corresponding to the tracking error. When the output of the comparison circuit 53 is at the H level and the antenna is in the tracking state, the control circuit 56 turns on the internal switches S 1 and S 2 and responds to the error angles detected from the monopulse antennas 32, 33, 37 and 38. The voltages (hereinafter, referred to as monopulse voltages) are used as they are, and the servo controllers 58 and 59 for analog control are used.
, And the servo motors 60 and 62 are driven to control the attitude of the antenna.

【0032】このため、制御回路56内で、モノパルス
電圧を誤差角に演算したり、デジタル制御用サーボコン
トローラを駆動させるための複雑な処理が一切不要で、
すばやい追尾を可能にしている。ここで、電圧制御発振
器(VCO)54と、追尾チャンネル切換回路55を設
けているのは、例えば、衛星の故障などにより追尾チャ
ンネルの放送波が存在しなくなった場合に、容易に変更
可能としている。
Therefore, in the control circuit 56, there is no need to calculate a monopulse voltage into an error angle or to perform complicated processing for driving a digital control servo controller.
It enables quick tracking. Here, the provision of the voltage controlled oscillator (VCO) 54 and the tracking channel switching circuit 55 makes it possible to easily change, for example, when the broadcast wave of the tracking channel stops existing due to a satellite failure or the like. .

【0033】また、制御回路56の制御モードとして
は、主に初期捕捉モード、追尾モード(前述)、再捕捉
モードの3モードがあり、初期捕捉モードでは、受信追
尾状態での仰角データを常にロータリーエンコーダ63
より制御回路56に取り込んでおり、電源オフ直前の仰
角データをRAM上に保存し、電源オン時には、その仰
角よりサーチし始めるので、大部分の場合短時間に捕捉
できることを可能としている。
As the control modes of the control circuit 56, there are mainly three modes: an initial acquisition mode, a tracking mode (described above), and a reacquisition mode. In the initial acquisition mode, the elevation data in the reception and tracking state is always rotary. Encoder 63
The elevation data immediately before the power is turned off is stored in the RAM, and the search is started from the elevation angle when the power is turned on. Therefore, in most cases, the data can be captured in a short time.

【0034】更に、再捕捉モードでは、ジャイロ57を
水平方向追尾に使用しており、電波遮断時には、ただち
に水平角方向はジャイロ追尾に移行するので、電波が復
帰した瞬間に再捕捉を可能としている。図5は実際の追
尾アンテナ装置の平面図と側面図を示している。図中7
4は電源回路ユニット、75は制御回路及びサーボコン
トローラユニットである。
Further, in the reacquisition mode, the gyro 57 is used for tracking in the horizontal direction, and when the radio wave is cut off, the gyro tracking is immediately shifted to the horizontal angle direction. . FIG. 5 shows a plan view and a side view of an actual tracking antenna device. 7 in the figure
4 is a power supply circuit unit, 75 is a control circuit and a servo controller unit.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明は上述のように、衛星放送あるい
は衛星通信等の受信用の第1の平面アンテナと、この第
1の平面アンテナと同一平面上に設けられ仰角方向誤差
角検出用の第2の平面アンテナと、この第2の平面アン
テナの受信波より仰角方向の誤差角を検出する第1の誤
差角検出手段と、水平方向の誤差角検出用の第3の平面
アンテナと、この第3の平面アンテナの受信波より水平
方向の誤差角を検出する第2の誤差角検出手段と、上記
第1の平面アンテナを仰角方向に駆動する機構部とを水
平方向に回転するテーブル上に配設し、上記第3の平面
アンテナをテーブル上に仰角方向に固定して配設したも
のであるから、第1の平面アンテナと、仰角方向誤差角
検出用の第2の平面アンテナと、水平方向の誤差角検出
用の第3の平面アンテナの各専用のアンテナを設け、第
3の平面アンテナを上記テーブル上に仰角方向に固定
し、夫々のアンテナ出力にて仰角方向、水平方向の誤差
角を検出して処理していることにより、小型で高速、高
精度であって、構成が簡単となり、工業的にも製造、調
整が容易となる効果を奏するものである。
As described above, the present invention provides a first planar antenna for receiving satellite broadcasts or satellite communications, and an elevation angle error detector provided on the same plane as the first planar antenna. A second plane antenna, first error angle detection means for detecting an error angle in the elevation direction from a reception wave of the second plane antenna, a third plane antenna for detecting an error angle in the horizontal direction, Second error angle detecting means for detecting an error angle in the horizontal direction from the reception wave of the third planar antenna, and a mechanism for driving the first planar antenna in the elevation direction are mounted on a table which rotates in the horizontal direction. Since the third planar antenna is arranged and fixed in the elevation direction on the table, the first planar antenna, the second planar antenna for detecting the elevation angle error angle, and the horizontal Third plane for detecting the error angle of the direction By providing a dedicated antenna for each of the teners, fixing the third planar antenna on the table in the elevation direction, and detecting and processing the error angle in the elevation direction and the horizontal direction with each antenna output, It is compact, high-speed, high-precision, has a simple configuration, and has an effect of being easily manufactured and adjusted industrially.

【0036】また、請求項2では、第3の平面アンテナ
の仰角方向へのアンテナ素子を1素子で構成しているこ
とにより、仰角方向へのビーム幅は十分広く(1素子で
約32度)、仰角方向に固定であっても、九州から北海
道の仰角範囲で十分使用できるものである。請求項3で
は、電波遮断時にはただちに水平方向の追尾に移行し、
電波復帰後は瞬時に再捕捉するジャイロを設けているこ
とにより、安価なジャイロにより、電波遮断時には、た
だちに水平角方向はジャイロ追尾に移行するので、電波
が復帰した瞬間に再捕捉を可能としている。
According to the second aspect of the present invention, the antenna element in the elevation direction of the third planar antenna is composed of one element, so that the beam width in the elevation direction is sufficiently large (about 32 degrees per element). Even if it is fixed in the elevation direction, it can be used sufficiently in the elevation angle range from Kyushu to Hokkaido. In claim 3, when the radio wave is cut off, the system immediately shifts to tracking in the horizontal direction,
By providing a gyro that instantaneously recaptures after radio wave recovery, when the radio wave is interrupted, the horizontal angle direction immediately shifts to gyro tracking with a low-cost gyro, so it is possible to recapture as soon as the radio wave returns .

【0037】また、請求項4では、電波の追尾時では第
2,第3の平面アンテナから検出した誤差角対応電圧を
直接アナログ指示電圧として入力される直流サーボモー
タ及びアナログ制御用サーボコントローラを設けている
ことにより、高速追尾を可能にしている。更に、請求項
5では、初期捕捉時には、電源オフ直前の仰角よりサー
チして初期捕捉時間を短縮する制御手段を設けているこ
とにより、電源オン時には、その仰角よりサーチし始め
るので、短時間に電波を捕捉することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a DC servo motor and an analog control servo controller for directly inputting the voltage corresponding to the error angle detected from the second and third planar antennas as an analog instruction voltage when tracking a radio wave. This enables high-speed tracking. Further, in the fifth aspect, at the time of the initial capture, a control means for shortening the initial capture time by searching from the elevation angle immediately before the power is turned off is provided. Radio waves can be captured.

【0038】また、請求項6では、追尾するチャンネル
周波数を切換可能とする電圧制御発振器とチャンネル切
換回路を設けていることにより、衛星が故障した場合な
ど、追尾チャンネルが存在しなくなった場合に、容易に
チャンネルの変更を可能としている。
According to the sixth aspect of the present invention, a voltage-controlled oscillator and a channel switching circuit capable of switching a channel frequency to be tracked are provided, so that when a tracking channel disappears, for example, when a satellite breaks down. It is possible to easily change channels.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例のアンテナ部分の正面図であ
る。
FIG. 1 is a front view of an antenna part according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上の主アンテナの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the main antenna according to the first embodiment.

【図3】同上の水平角方向のアンテナの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the antenna in the horizontal angle direction according to the first embodiment;

【図4】同上の追尾アンテナ装置全体のブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram of the entire tracking antenna device.

【図5】(a)(b)は同上の追尾アンテナ装置の平面
図及び側面図である。
5 (a) and 5 (b) are a plan view and a side view of the tracking antenna device of the above.

【図6】位相モノパルス方式の原理図である。FIG. 6 is a principle diagram of a phase monopulse system.

【図7】同上の誤差角の変化に対する直流電圧変化の軌
跡を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a locus of a DC voltage change with respect to a change in the error angle according to the first embodiment.

【図8】モノパルスアンテナの説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a monopulse antenna.

【図9】従来例のアンテナ装置全体のブロック図であ
る。
FIG. 9 is a block diagram of the entire antenna device of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 第1の平面アンテナ 32,33 第2の平面アンテナ 34 受信用LNB 35 モノパルス用LNBユニット 36 誤差角検出ユニット 37,38 第3の平面アンテナ 80 テーブル 31 First planar antenna 32, 33 Second planar antenna 34 LNB for reception 35 LNB unit for monopulse 36 Error angle detection unit 37, 38 Third planar antenna 80 Table

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 充 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 橋本 勝 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 藤井 康弘 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−212790(JP,A) 実開 平2−72987(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Mitsuru Maeda 1048 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. Inventor Yasuhiro Fujii 1048 Kazuma Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Works, Ltd. (56) References JP-A-2-212790 (JP, A) JP-A-2-72987 (JP, U)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 衛星放送あるいは衛星通信等の受信用の
第1の平面アンテナと、この第1の平面アンテナと同一
平面上に設けられ仰角方向誤差角検出用の第2の平面ア
ンテナと、この第2の平面アンテナの受信波より仰角方
向の誤差角を検出する第1の誤差角検出手段と、水平方
向の誤差角検出用の第3の平面アンテナと、この第3の
平面アンテナの受信波より水平方向の誤差角を検出する
第2の誤差角検出手段と、上記第1の平面アンテナを仰
角方向に駆動する機構部とを水平方向に回転するテーブ
ル上に配設し、上記第3の平面アンテナを上記テーブル
上に仰角方向に固定して配設したことを特徴とする追尾
アンテナ装置。
1. A first planar antenna for receiving satellite broadcasting or satellite communication or the like, a second planar antenna provided on the same plane as the first planar antenna for detecting an elevation angle error angle, and First error angle detection means for detecting an error angle in the elevation direction from a reception wave of the second planar antenna, a third plane antenna for detecting an error angle in the horizontal direction, and a reception wave of the third plane antenna A second error angle detecting means for detecting an error angle in the horizontal direction and a mechanism for driving the first planar antenna in the elevation direction are provided on a table which rotates in the horizontal direction. A tracking antenna device wherein a planar antenna is fixedly mounted on the table in an elevation direction.
【請求項2】 上記第3の平面アンテナの仰角方向への
アンテナ素子を1素子で構成したことを特徴とする請求
項1記載の追尾アンテナ装置。
2. The tracking antenna device according to claim 1, wherein the antenna element in the elevation angle direction of the third planar antenna is constituted by one element.
【請求項3】 電波遮断時にはただちに水平方向の追尾
に移行し、電波復帰後は瞬時に再捕捉するジャイロを設
けたことを特徴とする請求項1記載の追尾アンテナ装
置。
3. The tracking antenna device according to claim 1, further comprising a gyro that immediately shifts to tracking in the horizontal direction when the radio wave is cut off, and immediately reacquires the signal after the radio wave is restored.
【請求項4】 電波の追尾時では第2,第3の平面アン
テナから検出した誤差角対応電圧を直接アナログ指示電
圧として入力される直流サーボモータ及びアナログ制御
用サーボコントローラを設けたことを特徴とする請求項
1記載の追尾アンテナ装置。
4. A direct current servo motor and an analog control servo controller for directly inputting an error angle corresponding voltage detected from the second and third planar antennas as an analog instruction voltage when tracking a radio wave. The tracking antenna device according to claim 1.
【請求項5】 初期捕捉時には、電源オフ直前の仰角よ
りサーチして初期捕捉時間を短縮する制御手段を設けた
ことを特徴とする請求項1記載の追尾アンテナ装置。
5. The tracking antenna apparatus according to claim 1, further comprising control means for searching from an elevation angle immediately before power-off to shorten an initial capturing time at the time of initial capturing.
【請求項6】 追尾するチャンネル周波数を切換可能と
する電圧制御発振器とチャンネル切換回路を設けたこと
を特徴とする請求項1記載の追尾アンテナ装置。
6. The tracking antenna device according to claim 1, further comprising a voltage controlled oscillator capable of switching a channel frequency to be tracked and a channel switching circuit.
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