JP3032711B2 - 自動追尾アンテナ及び自動追尾方法 - Google Patents
自動追尾アンテナ及び自動追尾方法Info
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- JP3032711B2 JP3032711B2 JP7321038A JP32103895A JP3032711B2 JP 3032711 B2 JP3032711 B2 JP 3032711B2 JP 7321038 A JP7321038 A JP 7321038A JP 32103895 A JP32103895 A JP 32103895A JP 3032711 B2 JP3032711 B2 JP 3032711B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動追尾アンテナ
及び自動追尾方法に関し、特にフェーズドアレイアンテ
ナを使用した自動追尾アンテナ及び自動追尾方法に関す
るものである。
及び自動追尾方法に関し、特にフェーズドアレイアンテ
ナを使用した自動追尾アンテナ及び自動追尾方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】自動追尾アンテナは、例えば自動車や船
舶等の移動体に搭載される。放送衛星や通信衛星等の静
止衛星から送信されている信号を、移動体が移動して
も、良好に受信できるように、アンテナの仰角や方位角
を自動的に調整する場合に、自動追尾アンテナは使用さ
れる。この自動追尾アンテナには、例えばパラボラアン
テナや平面アンテナの受信信号のレベルが低下したと
き、或いは上記受信信号の位相がずれてきたときに、仰
角や方位角を調整して、最良の受信ができるようにする
ものがある。
舶等の移動体に搭載される。放送衛星や通信衛星等の静
止衛星から送信されている信号を、移動体が移動して
も、良好に受信できるように、アンテナの仰角や方位角
を自動的に調整する場合に、自動追尾アンテナは使用さ
れる。この自動追尾アンテナには、例えばパラボラアン
テナや平面アンテナの受信信号のレベルが低下したと
き、或いは上記受信信号の位相がずれてきたときに、仰
角や方位角を調整して、最良の受信ができるようにする
ものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の自動追
尾アンテナでは、受信レベルの低下或いは位相のずれが
生じた後に追尾を開始するので、再び最良の受信状態と
するまでに時間がかかり、追従性が悪いという問題点が
あった。
尾アンテナでは、受信レベルの低下或いは位相のずれが
生じた後に追尾を開始するので、再び最良の受信状態と
するまでに時間がかかり、追従性が悪いという問題点が
あった。
【０００４】上記の自動追尾アンテナに、フェーズドア
レイアンテナを使用することもある。このアンテナは、
各アンテナからの受信信号をそのまま移相器に入力し、
この移相器において位相を調整する。フェーズドアレイ
アンテナを利用した自動追尾アンテナを、例えば衛星放
送の受信用に使用した場合、受信周波数帯域は１１．７
ＧＨｚ乃至１２ＧＨｚとかなり高い周波数であるので、
その波長は約２５ｍｍと短い。従って、移相器の移相ラ
インの長さや幅が小さくなるので、所望の特性を得よう
とすると、かなり高い精度が必要となる。しかも、移相
器に使用する基板材料やダイオードも、上記の高い周波
数用のものを使用しなければならず、コストが高くな
る。さらに、移相器の接続、接合部等において反射が生
じやすく、受信システム全体のＮＦが劣化しやすくもな
る。
レイアンテナを使用することもある。このアンテナは、
各アンテナからの受信信号をそのまま移相器に入力し、
この移相器において位相を調整する。フェーズドアレイ
アンテナを利用した自動追尾アンテナを、例えば衛星放
送の受信用に使用した場合、受信周波数帯域は１１．７
ＧＨｚ乃至１２ＧＨｚとかなり高い周波数であるので、
その波長は約２５ｍｍと短い。従って、移相器の移相ラ
インの長さや幅が小さくなるので、所望の特性を得よう
とすると、かなり高い精度が必要となる。しかも、移相
器に使用する基板材料やダイオードも、上記の高い周波
数用のものを使用しなければならず、コストが高くな
る。さらに、移相器の接続、接合部等において反射が生
じやすく、受信システム全体のＮＦが劣化しやすくもな
る。
【０００５】また、受信レベルの低下を検出する場合、
例えば衛星放送のうち特定のチャンネルの受信レベルを
検出することがある。その場合、コンバータ付きのアン
テナからの出力をチューナに供給して、このチューナに
おいて特定のチャンネルを選択して、レベル検出が行わ
れる。この場合、チューナを経た信号のレベル検出を行
うので、検出速度が遅くなる。自動追尾アンテナからの
信号を受信するチューナがＡＧＣ機能を備えている場
合、そのＡＧＣ信号を受信レベルの検出の代わりに使用
することもできる。しかし、追従性が悪いという問題点
があった。位相のずれを検出する場合、各アンテナ素子
ごとに検波器が必要であり、コストが高くなるという問
題点がある。
例えば衛星放送のうち特定のチャンネルの受信レベルを
検出することがある。その場合、コンバータ付きのアン
テナからの出力をチューナに供給して、このチューナに
おいて特定のチャンネルを選択して、レベル検出が行わ
れる。この場合、チューナを経た信号のレベル検出を行
うので、検出速度が遅くなる。自動追尾アンテナからの
信号を受信するチューナがＡＧＣ機能を備えている場
合、そのＡＧＣ信号を受信レベルの検出の代わりに使用
することもできる。しかし、追従性が悪いという問題点
があった。位相のずれを検出する場合、各アンテナ素子
ごとに検波器が必要であり、コストが高くなるという問
題点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、請求項１記載の発明は、複数のアンテナ手段の
受信出力の位相をそれぞれ移相手段によって調整し、上
記各アンテナ手段の合成ビームの方向を仰角方向及び方
位角方向にそれぞれ変更可能なフェーズドアレイアンテ
ナと、このフェーズドアレイアンテナの上記仰角方向に
おいて現在のビームとは異なる仰角に上記ビームを向け
ると共に、上記方位角方向において上記現在のビームと
は異なる方位角に上記ビームを向けることを繰り返すよ
うに、上記移相手段を制御する走査手段と、上記フェー
ズドアレイアンテナの受信レベルを検出するレベル検出
手段と、上記異なる仰角における上記受信レベルを比較
すると共に、上記異なる方位角における上記受信レベル
を比較し、その結果に応じて上記仰角方向における最大
受信レベル及び方位角方向における最大受信レベルとな
る上記仰角及び方位角に上記ビームを向けるように上記
移相手段を制御する判定手段とを、具備するものであ
る。
ために、請求項１記載の発明は、複数のアンテナ手段の
受信出力の位相をそれぞれ移相手段によって調整し、上
記各アンテナ手段の合成ビームの方向を仰角方向及び方
位角方向にそれぞれ変更可能なフェーズドアレイアンテ
ナと、このフェーズドアレイアンテナの上記仰角方向に
おいて現在のビームとは異なる仰角に上記ビームを向け
ると共に、上記方位角方向において上記現在のビームと
は異なる方位角に上記ビームを向けることを繰り返すよ
うに、上記移相手段を制御する走査手段と、上記フェー
ズドアレイアンテナの受信レベルを検出するレベル検出
手段と、上記異なる仰角における上記受信レベルを比較
すると共に、上記異なる方位角における上記受信レベル
を比較し、その結果に応じて上記仰角方向における最大
受信レベル及び方位角方向における最大受信レベルとな
る上記仰角及び方位角に上記ビームを向けるように上記
移相手段を制御する判定手段とを、具備するものであ
る。
【０００７】請求項１記載の発明によれば、走査手段に
よって、フェーズドアレイアンテナのビームの方向が、
仰角方向及び方位角方向に順次走査される。この走査
は、仰角方向及び方位角方向において、ビームが、それ
ぞれ現在のビームとは異なる仰角及び方位角をとるよう
に行われる。これら異なる仰角及び方位角での受信レベ
ルが、レベル検出手段で検出される。これら検出レベル
がレベル判定手段に入力され、各方位角での受信レベル
の比較によってどの方位角とするかが決定され、各仰角
での受信レベルの比較によってどの仰角とするかが決定
される。このようなビームの走査、レベル検出、レベル
判定が、常に繰り返し、行われる。
よって、フェーズドアレイアンテナのビームの方向が、
仰角方向及び方位角方向に順次走査される。この走査
は、仰角方向及び方位角方向において、ビームが、それ
ぞれ現在のビームとは異なる仰角及び方位角をとるよう
に行われる。これら異なる仰角及び方位角での受信レベ
ルが、レベル検出手段で検出される。これら検出レベル
がレベル判定手段に入力され、各方位角での受信レベル
の比較によってどの方位角とするかが決定され、各仰角
での受信レベルの比較によってどの仰角とするかが決定
される。このようなビームの走査、レベル検出、レベル
判定が、常に繰り返し、行われる。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の自動追尾アンテナにおいて、上記移相手段が、上記
各アンテナ手段の受信信号を低い周波数の第１中間周波
信号に周波数変換する周波数変換手段の後段に設けられ
ているものである。
明の自動追尾アンテナにおいて、上記移相手段が、上記
各アンテナ手段の受信信号を低い周波数の第１中間周波
信号に周波数変換する周波数変換手段の後段に設けられ
ているものである。
【０００９】請求項２記載の発明によれば、フェーズド
アレイアンテナの構成要素である移相手段は、アンテナ
手段自体の受信周波数よりも低い周波数である第１中間
周波信号を処理するものとなる。
アレイアンテナの構成要素である移相手段は、アンテナ
手段自体の受信周波数よりも低い周波数である第１中間
周波信号を処理するものとなる。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、上記フェーズドアレイアンテナ
が、所定の周波数帯域の電波を受信可能に構成され、上
記レベル検出手段が、上記周波数帯域内の全ての信号の
レベルを検出するものである。
記載の発明において、上記フェーズドアレイアンテナ
が、所定の周波数帯域の電波を受信可能に構成され、上
記レベル検出手段が、上記周波数帯域内の全ての信号の
レベルを検出するものである。
【００１１】請求項３記載の発明によれば、レベル検出
手段は、特定の１波の受信レベルを検出するのではな
く、このフェーズドアレイアンテナの受信周波数帯域内
の全ての信号の受信レベルを検出する。
手段は、特定の１波の受信レベルを検出するのではな
く、このフェーズドアレイアンテナの受信周波数帯域内
の全ての信号の受信レベルを検出する。
【００１２】請求項４記載の発明では、フェーズドアレ
イアンテナにおける現在のビームの仰角とその上下のそ
れぞれ異なる仰角における受信レベルのうち最大受信レ
ベルとなる仰角に上記フェーズドアレイアンテナのビー
ムの仰角を調整する仰角調整過程と、上記フェーズドア
レイアンテナにおける現在のビームの方位角とその左右
のそれぞれ異なる方位角における受信レベルのうち最大
受信レベルとなる方位角に上記フェーズドアレイアンテ
ナの方位角を調整する方位角調整過程とを、具備し、上
記仰角調整過程と上記方位角調整過程とが交互に繰り返
される。
イアンテナにおける現在のビームの仰角とその上下のそ
れぞれ異なる仰角における受信レベルのうち最大受信レ
ベルとなる仰角に上記フェーズドアレイアンテナのビー
ムの仰角を調整する仰角調整過程と、上記フェーズドア
レイアンテナにおける現在のビームの方位角とその左右
のそれぞれ異なる方位角における受信レベルのうち最大
受信レベルとなる方位角に上記フェーズドアレイアンテ
ナの方位角を調整する方位角調整過程とを、具備し、上
記仰角調整過程と上記方位角調整過程とが交互に繰り返
される。
【００１３】請求項５記載の発明では、フェーズドアレ
イアンテナにおける現在のビームの仰角及び方位角の上
下及び左右のそれぞれ異なる方位角及び仰角における受
信レベルを検出する検出過程と、上記検出された受信レ
ベルのうち上記方位角及び仰角方向それぞれにおける最
大受信レベルとなる方位角及び仰角に上記フェーズドア
レイアンテナのビームの方位角及び仰角を調整する調整
過程とを具備し、上記検出過程及び調整過程が繰り返さ
れる。
イアンテナにおける現在のビームの仰角及び方位角の上
下及び左右のそれぞれ異なる方位角及び仰角における受
信レベルを検出する検出過程と、上記検出された受信レ
ベルのうち上記方位角及び仰角方向それぞれにおける最
大受信レベルとなる方位角及び仰角に上記フェーズドア
レイアンテナのビームの方位角及び仰角を調整する調整
過程とを具備し、上記検出過程及び調整過程が繰り返さ
れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】この実施の形態は、船舶または車
両のような移動体において、例えば衛星放送を受信する
ためのもので、例えば図１に示すように、複数のアンテ
ナ素子２を有している。これらアンテナ素子２は、ダイ
ポールアンテナや平面アンテナを使用することができ、
移動体（図示せず）にそれぞれ所定の間隔を隔てて配置
されている。アンテナ素子２としては、サブアレイアン
テナを使用することもある。これらアンテナ素子２は、
例えば衛星放送、１１．７ＧＨｚ乃至１２ＧＨｚの周波
数帯の信号を受信できるように構成されている。
両のような移動体において、例えば衛星放送を受信する
ためのもので、例えば図１に示すように、複数のアンテ
ナ素子２を有している。これらアンテナ素子２は、ダイ
ポールアンテナや平面アンテナを使用することができ、
移動体（図示せず）にそれぞれ所定の間隔を隔てて配置
されている。アンテナ素子２としては、サブアレイアン
テナを使用することもある。これらアンテナ素子２は、
例えば衛星放送、１１．７ＧＨｚ乃至１２ＧＨｚの周波
数帯の信号を受信できるように構成されている。
【００１５】これらアンテナ素子２の受信信号は、周波
数変換手段、例えばローノイズブロックコンバータ４に
よってそれぞれ例えば１ＧＨｚ帯の第１中間周波信号に
周波数変換される。
数変換手段、例えばローノイズブロックコンバータ４に
よってそれぞれ例えば１ＧＨｚ帯の第１中間周波信号に
周波数変換される。
【００１６】各ローノイズブロックコンバータ４からの
第１中間周波信号は、それぞれ移相器６によって位相調
整が行われた後、合成器８によって合成される。各移相
器６は、第１中間周波信号の位相を調整するものであっ
て、高い周波数であるアンテナ素子２の受信信号をその
まま調整するものではない。これら移相器６の位相を調
整することによって、各アンテナ素子２の合成ビームの
方向を調整可能であり、移相器６とアンテナ素子２とロ
ーノイズブロックコンバータ４とによってフェーズドア
レイアンテナが構成されている。
第１中間周波信号は、それぞれ移相器６によって位相調
整が行われた後、合成器８によって合成される。各移相
器６は、第１中間周波信号の位相を調整するものであっ
て、高い周波数であるアンテナ素子２の受信信号をその
まま調整するものではない。これら移相器６の位相を調
整することによって、各アンテナ素子２の合成ビームの
方向を調整可能であり、移相器６とアンテナ素子２とロ
ーノイズブロックコンバータ４とによってフェーズドア
レイアンテナが構成されている。
【００１７】これら移相器６の出力信号は、合成器８に
よって合成され、分配器１０によって２分配され、その
一方は、出力信号として、衛星放送受信用のチューナ
（図示せず）に供給される。また、他方の分配信号は、
レベル検出手段、例えば検波器１２に供給され、レベル
検出が行われる。検波器１２は、例えば検波用のダイオ
ードと、これに対する電源を備えたものである。この検
波ダイオードは、１ＧＨｚ帯の第１中間周波数において
使用可能なもので充分である。この検波器１２は、衛星
放送の受信帯域内に存在する全てのチャンネルの合成受
信レベルを検出する。この検波は、第１中間周波信号に
対して行われているので、各アンテナ素子２での受信信
号をチューナによって第２中間周波信号に変換して後に
レベル検出する場合と比較して、高速追従が可能であ
り、また検波ダイオードも１ＧＨｚ帯のものであるの
で、コストも安い。なお、分配器１０に変えて分岐器を
使用することも可能である。
よって合成され、分配器１０によって２分配され、その
一方は、出力信号として、衛星放送受信用のチューナ
（図示せず）に供給される。また、他方の分配信号は、
レベル検出手段、例えば検波器１２に供給され、レベル
検出が行われる。検波器１２は、例えば検波用のダイオ
ードと、これに対する電源を備えたものである。この検
波ダイオードは、１ＧＨｚ帯の第１中間周波数において
使用可能なもので充分である。この検波器１２は、衛星
放送の受信帯域内に存在する全てのチャンネルの合成受
信レベルを検出する。この検波は、第１中間周波信号に
対して行われているので、各アンテナ素子２での受信信
号をチューナによって第２中間周波信号に変換して後に
レベル検出する場合と比較して、高速追従が可能であ
り、また検波ダイオードも１ＧＨｚ帯のものであるの
で、コストも安い。なお、分配器１０に変えて分岐器を
使用することも可能である。
【００１８】検波器１２からのレベル検出信号は、図示
していないＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換
されて、ＣＰＵ１４に供給される。ＣＰＵ１４は、後述
する方法により合成ビームの方向を決定し、各移相器６
を調整して、各アンテナ素子２の合成ビームの方位角及
び仰角を調整する。
していないＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換
されて、ＣＰＵ１４に供給される。ＣＰＵ１４は、後述
する方法により合成ビームの方向を決定し、各移相器６
を調整して、各アンテナ素子２の合成ビームの方位角及
び仰角を調整する。
【００１９】それには、各移相器６にローノイズブロッ
クコンバータ４から供給される第１中間周波信号に、各
ローノイズブロックコンバータ４が周波数変換の際に使
用する局部発振信号の周波数のずれ、位相のずれ及び振
幅のずれがあってはならない。そのため、各ローノイズ
ブロックコンバータ４に供給する局部発振信号は同一周
波数、同一位相及び同一振幅とする必要がある。
クコンバータ４から供給される第１中間周波信号に、各
ローノイズブロックコンバータ４が周波数変換の際に使
用する局部発振信号の周波数のずれ、位相のずれ及び振
幅のずれがあってはならない。そのため、各ローノイズ
ブロックコンバータ４に供給する局部発振信号は同一周
波数、同一位相及び同一振幅とする必要がある。
【００２０】そこで、１台の局部発振器１６の局部発振
信号を増幅器１８で増幅した後、分配器２０によって各
ローノイズブロックコンバータ４に供給するが、この供
給の際、同一長さの線路を使用する。また、例えば移動
体が停止しており、かつ放送衛星に対しアンテナを正対
させ衛星放送を受信できている状態で、即ち初期状態
で、各移相器６に供給されている第１中間周波信号にロ
ーノイズブロックコンバータ４での処理の際に生じた位
相のずれを揃えるために、図１には示していないが、各
ローノイズブロックコンバータ４と各移相器６との間ま
たは、各移相器６と合成器８との間に、初期位相設定用
の移相器を設けることもある。或いは、初期位相設定用
の移相器を設ける代わりに、後述するＣＰＵ１４での制
御において、初期状態における位相のずれを見込んで制
御するようにしてもよい。
信号を増幅器１８で増幅した後、分配器２０によって各
ローノイズブロックコンバータ４に供給するが、この供
給の際、同一長さの線路を使用する。また、例えば移動
体が停止しており、かつ放送衛星に対しアンテナを正対
させ衛星放送を受信できている状態で、即ち初期状態
で、各移相器６に供給されている第１中間周波信号にロ
ーノイズブロックコンバータ４での処理の際に生じた位
相のずれを揃えるために、図１には示していないが、各
ローノイズブロックコンバータ４と各移相器６との間ま
たは、各移相器６と合成器８との間に、初期位相設定用
の移相器を設けることもある。或いは、初期位相設定用
の移相器を設ける代わりに、後述するＣＰＵ１４での制
御において、初期状態における位相のずれを見込んで制
御するようにしてもよい。
【００２１】ＣＰＵ１４が行う各移相器６の制御では、
図２及び図３に示すように仰角及び方位角をそれぞれ一
定の角度ピッチで網の目状に区切り、その各点を１つの
ビーム方向の要素としたものを用いている。
図２及び図３に示すように仰角及び方位角をそれぞれ一
定の角度ピッチで網の目状に区切り、その各点を１つの
ビーム方向の要素としたものを用いている。
【００２２】例えば、方向Ｐにフェーズドアレイアンテ
ナのビームが向いているとすると、この方向Ｐと４隣接
している方向ＰＵ、ＰＤ、ＰＲ、ＰＬにそれぞれビーム
を順次向けるように、各移相器６をＣＰＵ１４が調整
し、そのときの受信レベルＶＵ、ＶＤ、ＶＲ、ＶＬをそ
れぞれ記憶する。
ナのビームが向いているとすると、この方向Ｐと４隣接
している方向ＰＵ、ＰＤ、ＰＲ、ＰＬにそれぞれビーム
を順次向けるように、各移相器６をＣＰＵ１４が調整
し、そのときの受信レベルＶＵ、ＶＤ、ＶＲ、ＶＬをそ
れぞれ記憶する。
【００２３】即ち、仰角方向において、方向Ｐを挟ん
で、同一方位角でその両側にある仰角ＰＵ、ＰＤでの受
信レベルＶＵ、ＶＤを検出、記憶する。同じく方位角方
向において、方向Ｐを挟んで、同一仰角でその両側にあ
る方位角ＰＲ、ＰＤでの受信レベルＶＲ、ＶＬをそれぞ
れ検出、記憶する。このようにＣＰＵ１４は、ビーム方
向の走査手段として機能する。
で、同一方位角でその両側にある仰角ＰＵ、ＰＤでの受
信レベルＶＵ、ＶＤを検出、記憶する。同じく方位角方
向において、方向Ｐを挟んで、同一仰角でその両側にあ
る方位角ＰＲ、ＰＤでの受信レベルＶＲ、ＶＬをそれぞ
れ検出、記憶する。このようにＣＰＵ１４は、ビーム方
向の走査手段として機能する。
【００２４】そして、ＶＵ、ＶＤをＣＰＵ１４が比較
し、ＶＵがＶＤと等しければ、仰角の調整は行わず、Ｖ
ＵがＶＤよりも大きければ、仰角を１ピッチ上げるよう
に各移相器６を調整する。逆に、ＶＵがＶＤよりも小さ
ければ、仰角を１ピッチ下げるように各移相器６を調整
する。
し、ＶＵがＶＤと等しければ、仰角の調整は行わず、Ｖ
ＵがＶＤよりも大きければ、仰角を１ピッチ上げるよう
に各移相器６を調整する。逆に、ＶＵがＶＤよりも小さ
ければ、仰角を１ピッチ下げるように各移相器６を調整
する。
【００２５】同様に、ＶＲ、ＶＬをＣＰＵ１４が比較
し、ＶＲがＶＬと等しければ、方位角の調整は行わず、
ＶＲがＶＬよりも大きければ、方位角を１ピッチ右方向
に移動させるように各移相器６を調整し、ＶＲがＶＬよ
りも小さければ、方位角を１ピッチ左方向に移動させる
ように各移相器６を調整する。なお、仰角及び方位角の
調整は、どちらを先に行ってもよい。また、先にＰＵ、
ＰＤ、ＰＲ、ＰＬにおける受信レベルＶＵ、ＶＤ、Ｖ
Ｒ、ＶＬを記憶した後に、各移相器６の調整を行った
が、例えば仰角方向の受信レベルＶＵ、ＶＤを測定した
後、直ちに仰角を調整し、その後ＶＲ、ＶＬを測定し、
方位角を調整してもよい。無論、仰角での受信レベルの
測定及び調整を先に行ってもよい。
し、ＶＲがＶＬと等しければ、方位角の調整は行わず、
ＶＲがＶＬよりも大きければ、方位角を１ピッチ右方向
に移動させるように各移相器６を調整し、ＶＲがＶＬよ
りも小さければ、方位角を１ピッチ左方向に移動させる
ように各移相器６を調整する。なお、仰角及び方位角の
調整は、どちらを先に行ってもよい。また、先にＰＵ、
ＰＤ、ＰＲ、ＰＬにおける受信レベルＶＵ、ＶＤ、Ｖ
Ｒ、ＶＬを記憶した後に、各移相器６の調整を行った
が、例えば仰角方向の受信レベルＶＵ、ＶＤを測定した
後、直ちに仰角を調整し、その後ＶＲ、ＶＬを測定し、
方位角を調整してもよい。無論、仰角での受信レベルの
測定及び調整を先に行ってもよい。
【００２６】例えばＶＵがＶＤよりも大きくて、かつＶ
ＲがＶＬよりも小さければ、ビームが図３におけるＰ２
の方向を向くように各移相器６が調整される。
ＲがＶＬよりも小さければ、ビームが図３におけるＰ２
の方向を向くように各移相器６が調整される。
【００２７】ＶＵ、ＶＤ、ＶＲ、ＶＬの値の比較によっ
てビームがどの方向を向くかを表１に示す。この表で
は、方向Ｐを方位角ｎ、仰角ｍで表し、方向Ｐより仰角
を上に１ピッチ上げる場合には、ｍ＋１と表し、仰角を
下に１ピッチ下げる場合には、ｍ−１と表し、方向Ｐよ
り方位角を１ピッチ右に向ける場合にはｎ＋１と表し、
方位角を１ピッチ左に向ける場合にはｎ−１と表してあ
る。
てビームがどの方向を向くかを表１に示す。この表で
は、方向Ｐを方位角ｎ、仰角ｍで表し、方向Ｐより仰角
を上に１ピッチ上げる場合には、ｍ＋１と表し、仰角を
下に１ピッチ下げる場合には、ｍ−１と表し、方向Ｐよ
り方位角を１ピッチ右に向ける場合にはｎ＋１と表し、
方位角を１ピッチ左に向ける場合にはｎ−１と表してあ
る。
【００２８】
【表１】
【００２９】この表１において、ｎ−１、ｍ＋１が図３
のＰ１に、ｎ−１、ｍが同ＰＬに、ｎ−１、ｍ−１が同
Ｐ３に、ｎ、ｍ＋１が同ＰＵに、ｎ、ｍが同Ｐに、ｎ、
ｍ−１が同ＰＤに、ｎ＋１、ｍ＋１が同Ｐ２に、ｎ＋
１、ｍが同ＰＲに、ｎ＋１、ｍ−１が同Ｐ４に、それぞ
れ相当する。
のＰ１に、ｎ−１、ｍが同ＰＬに、ｎ−１、ｍ−１が同
Ｐ３に、ｎ、ｍ＋１が同ＰＵに、ｎ、ｍが同Ｐに、ｎ、
ｍ−１が同ＰＤに、ｎ＋１、ｍ＋１が同Ｐ２に、ｎ＋
１、ｍが同ＰＲに、ｎ＋１、ｍ−１が同Ｐ４に、それぞ
れ相当する。
【００３０】このように各受信レベルＶＵ、ＶＤの比較
結果、ＶＲ、ＶＬの比較結果に応じて、ビームの方向が
決定され、その決定された方向にビームが向くように移
相器６の調整をＣＰＵ１４が行う。即ち、ＣＰＵ１４
は、レベル判定手段として機能する。決定された方向に
ビームが向いてから、例えば所定の時間が経過すると、
そのときのビームの方向をＰとして、再び上記と同様に
して新たなビームの方向が決定される。即ち、ビーム走
査及びレベル判定が周期的に行われる。なお、上記所定
の時間は０としてもよく、その時点でＰを中心に周回を
続ける。
結果、ＶＲ、ＶＬの比較結果に応じて、ビームの方向が
決定され、その決定された方向にビームが向くように移
相器６の調整をＣＰＵ１４が行う。即ち、ＣＰＵ１４
は、レベル判定手段として機能する。決定された方向に
ビームが向いてから、例えば所定の時間が経過すると、
そのときのビームの方向をＰとして、再び上記と同様に
して新たなビームの方向が決定される。即ち、ビーム走
査及びレベル判定が周期的に行われる。なお、上記所定
の時間は０としてもよく、その時点でＰを中心に周回を
続ける。
【００３１】なお、ビーム走査を行っている間も、受信
レベルが所要値以上（Ｃ／Ｎ比が所要値以上）、例えば
受信されたテレビジョン映像に劣化がない値以上である
必要があるので、上記各方向要素Ｐ、ＰＵ、ＰＤ、Ｐ
Ｒ、ＰＬ、Ｐ１乃至Ｐ４等の角度ピッチは、仰角及び方
位角方向共に、例えば利得最大方向からの利得の低下が
１ｄＢ以内となるという条件の基に決定されている。
レベルが所要値以上（Ｃ／Ｎ比が所要値以上）、例えば
受信されたテレビジョン映像に劣化がない値以上である
必要があるので、上記各方向要素Ｐ、ＰＵ、ＰＤ、Ｐ
Ｒ、ＰＬ、Ｐ１乃至Ｐ４等の角度ピッチは、仰角及び方
位角方向共に、例えば利得最大方向からの利得の低下が
１ｄＢ以内となるという条件の基に決定されている。
【００３２】上記の実施の形態では、レベル検出をビー
ムの方向ＰＵ、ＰＤ、ＰＲ、ＰＬの４方向で行ったが、
例えば仰角方向において、ＰＵよりも更に１ピッチ上の
方向ＰＵ１、ＰＤよりも更に１ピッチ下の方向ＰＤ１で
もレベルＶＵ１、ＶＤ１の検出を行い、ＶＵ、ＶＵ１、
ＶＤ、ＶＤ１のうち最もレベルの高い方向に仰角を調整
するようにしてもよい。同様に方位角方向において、Ｐ
Ｒよりも更に１ピッチ右の方向ＰＲ１、ＰＬよりも更に
１ピッチ左の方向ＰＬ１でもレベルＶＲ１、ＶＬ１の検
出を行い、ＶＲ、ＶＲ１、ＶＬ、ＶＬ１のうち最もレベ
ルの高い方向に仰角を調整するようにしてもよい。この
ように仰角及び方位角方向にレベル検出のためにとる方
向の要素数は、任意に増減することができる。
ムの方向ＰＵ、ＰＤ、ＰＲ、ＰＬの４方向で行ったが、
例えば仰角方向において、ＰＵよりも更に１ピッチ上の
方向ＰＵ１、ＰＤよりも更に１ピッチ下の方向ＰＤ１で
もレベルＶＵ１、ＶＤ１の検出を行い、ＶＵ、ＶＵ１、
ＶＤ、ＶＤ１のうち最もレベルの高い方向に仰角を調整
するようにしてもよい。同様に方位角方向において、Ｐ
Ｒよりも更に１ピッチ右の方向ＰＲ１、ＰＬよりも更に
１ピッチ左の方向ＰＬ１でもレベルＶＲ１、ＶＬ１の検
出を行い、ＶＲ、ＶＲ１、ＶＬ、ＶＬ１のうち最もレベ
ルの高い方向に仰角を調整するようにしてもよい。この
ように仰角及び方位角方向にレベル検出のためにとる方
向の要素数は、任意に増減することができる。
【００３３】上記の実施の形態では、ローノイズブロッ
クコンバータ４で、何段かの第１中間周波信号の増幅を
行っているが、その段数を減少させ、合成器８と分配器
１０との間に中間周波増幅器を設けてもよい。
クコンバータ４で、何段かの第１中間周波信号の増幅を
行っているが、その段数を減少させ、合成器８と分配器
１０との間に中間周波増幅器を設けてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、仰角方向においてフェーズドアレイアンテナの現
在のビームの両側の異なる仰角に、ビームを向けると共
に、方位角方向において上記現在のビームの異なる方位
角にビームを向け、これら各方向における受信レベルを
検出し、これら受信レベルを比較した結果に応じて、仰
角方向における最大受信レベル及び方位角方向における
最大受信レベルとなる仰角及び方位角にビームを向ける
ことを繰り返し行っている。即ち、現在の受信方向の周
囲のレベル変化を基に、衛星方向のレベル低下を予想し
ている。従って、受信レベルが閾値よりも低下したとき
や、受信信号の位相のずれが閾値以上となったときに、
始めて走査を開始するものと比較して、速やかに最良の
状態で受信することができ、追従性が良好になる。
れば、仰角方向においてフェーズドアレイアンテナの現
在のビームの両側の異なる仰角に、ビームを向けると共
に、方位角方向において上記現在のビームの異なる方位
角にビームを向け、これら各方向における受信レベルを
検出し、これら受信レベルを比較した結果に応じて、仰
角方向における最大受信レベル及び方位角方向における
最大受信レベルとなる仰角及び方位角にビームを向ける
ことを繰り返し行っている。即ち、現在の受信方向の周
囲のレベル変化を基に、衛星方向のレベル低下を予想し
ている。従って、受信レベルが閾値よりも低下したとき
や、受信信号の位相のずれが閾値以上となったときに、
始めて走査を開始するものと比較して、速やかに最良の
状態で受信することができ、追従性が良好になる。
【００３５】請求項２記載の発明によれば、フェーズド
アレイアンテナのビーム方向の変更に使用されている移
相器は、アンテナ素子の受信信号の周波数を低い周波数
の第１中間周波信号に周波数変換する周波数変換手段の
後段に設けられているので、移相器に使用するラインの
幅や長さが大きくできる。例えば第１中間周波信号が１
ＧＨｚ帯の場合、ラインの幅や長さが２００乃至２９０
ｍｍとなる。これは、受信信号用の移相器よりも約１０
倍の長さであるので、上記ラインの幅や長さは、受信信
号用の移相器のラインのものの１／１０程度の精度で製
造しても、同等の精度が得られる。しかも、移相器に使
用する基板やダイオードも第１中間周波信号に対応した
ものを使用できるので、ローコストとすることができ
る。また、このようなアンテナを使用したシステム全体
のＮＦは、周波数変換手段、例えばローノイズブロック
コンバータの性能で決定されるので、レベル検出手段に
おいてＮＦを考慮する必要がない。また、移相器の部分
において反射等により損失が発生したとしても、レベル
検出手段の前段または後段に増幅手段を設けることによ
って、この損失を補うことができる。
アレイアンテナのビーム方向の変更に使用されている移
相器は、アンテナ素子の受信信号の周波数を低い周波数
の第１中間周波信号に周波数変換する周波数変換手段の
後段に設けられているので、移相器に使用するラインの
幅や長さが大きくできる。例えば第１中間周波信号が１
ＧＨｚ帯の場合、ラインの幅や長さが２００乃至２９０
ｍｍとなる。これは、受信信号用の移相器よりも約１０
倍の長さであるので、上記ラインの幅や長さは、受信信
号用の移相器のラインのものの１／１０程度の精度で製
造しても、同等の精度が得られる。しかも、移相器に使
用する基板やダイオードも第１中間周波信号に対応した
ものを使用できるので、ローコストとすることができ
る。また、このようなアンテナを使用したシステム全体
のＮＦは、周波数変換手段、例えばローノイズブロック
コンバータの性能で決定されるので、レベル検出手段に
おいてＮＦを考慮する必要がない。また、移相器の部分
において反射等により損失が発生したとしても、レベル
検出手段の前段または後段に増幅手段を設けることによ
って、この損失を補うことができる。
【００３６】請求項３記載の発明によれば、フェーズド
アレイアンテナが、所定の周波数帯域の電波を受信可能
であり、レベル検出手段が、周波数帯域内の全ての信号
のレベルを全て検出するので、特定のチャンネルを選択
できるようにチューナを設ける必要がなく、高速な検波
が行える。レベル検出手段は、第１中間周波信号を検波
可能な特性のダイオードと、このダイオードに対する電
源程度で構成することができるので、小型化を図ること
ができるし、低コストとすることができる。また、衛星
放送受信等の民生用機器として必要なレベルの性能を維
持しながら、コストを低減することができる。
アレイアンテナが、所定の周波数帯域の電波を受信可能
であり、レベル検出手段が、周波数帯域内の全ての信号
のレベルを全て検出するので、特定のチャンネルを選択
できるようにチューナを設ける必要がなく、高速な検波
が行える。レベル検出手段は、第１中間周波信号を検波
可能な特性のダイオードと、このダイオードに対する電
源程度で構成することができるので、小型化を図ること
ができるし、低コストとすることができる。また、衛星
放送受信等の民生用機器として必要なレベルの性能を維
持しながら、コストを低減することができる。
【００３７】請求項４及び５記載の発明によれば、現在
のビームの方向を中心としてその上下及び左右の方向で
の受信レベルを測定し、そのうちの最大の受信レベルと
なる仰角及び方位角にビームの方向を調整している。従
って、現在のビームの方向の周囲の全ての方向に実際に
ビームを向けなくても最大受信レベルとなるビームの方
向を容易に定めることができる。
のビームの方向を中心としてその上下及び左右の方向で
の受信レベルを測定し、そのうちの最大の受信レベルと
なる仰角及び方位角にビームの方向を調整している。従
って、現在のビームの方向の周囲の全ての方向に実際に
ビームを向けなくても最大受信レベルとなるビームの方
向を容易に定めることができる。
【図１】本願発明による自動追尾アンテナの１実施形態
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】同実施形態におけるビームの方向の変更の説明
用斜視図である。
用斜視図である。
【図３】同実施形態におけるビームの方向の変更の説明
用正面図である。
用正面図である。
２ アンテナ素子（アンテナ手段） ４ ローノイズブロックコンバータ（周波数変換手段） ６ 移相器（移相手段） １２ 検波器（レベル検出手段） １４ ＣＰＵ（走査手段、レベル判定手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 3/00 - 3/74 H01Q 3/26 - 3/42
Claims (4)
- 【請求項１】 複数のアンテナ手段の受信出力の位相を
それぞれ移相手段によって調整し、上記各アンテナ手段
の合成ビームの方向を仰角方向及び方位角方向にそれぞ
れ変更可能なフェーズドアレイアンテナと、 このフェーズドアレイアンテナの現在のビームに仰角及
び方位角方向において少なくとも４隣接する方向に上記
ビームを順次向けることを繰り返すように、上記移相手
段を制御する走査手段と、 上記フェーズドアレイアンテナの受信レベルを検出する
レベル検出手段と、 上記少なくとも４隣接のビーム方向のうち、仰角方向に
おける最大受信レベルの方向と方位角方向における最大
受信レベルの方向に上記ビームを向けるように、上記移
相手段を制御する判定手段とを、 具備する自動追尾アンテナ。 - 【請求項２】 請求項１記載の自動追尾アンテナにおい
て、上記移相手段が、上記各アンテナ手段の受信信号を
低い周波数の第１中間周波信号に周波数変換する周波数
変換手段の後段に設けられている自動追尾アンテナ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の自動追尾アンテ
ナにおいて、上記フェーズドアレイアンテナは、所定の
周波数帯域の電波を受信可能に構成され、上記レベル検
出手段は、上記周波数帯内の全ての信号のレベルを検出
する自動追尾アンテナ。 - 【請求項４】 フェーズドアレイアンテナにおける現在
のビームの仰角及び方位角の上下左右方向のそれぞれ異
なる方位角及び仰角における受信レベルを検出する検出
過程と、 上記検出された受信レベルのうち上記方位角及び仰角方
向それぞれにおける最大受信レベルとなる方位角及び仰
角に上記フェーズドアレイアンテナのビームの方位角及
び仰角を調整する調整過程とを、 具備し、上記検出過程と上記調整過程とを繰り返す自動
追尾方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7321038A JP3032711B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 自動追尾アンテナ及び自動追尾方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7321038A JP3032711B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 自動追尾アンテナ及び自動追尾方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09138266A JPH09138266A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3032711B2 true JP3032711B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=18128115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7321038A Expired - Fee Related JP3032711B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 自動追尾アンテナ及び自動追尾方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3032711B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030107517A1 (en) * | 2001-12-10 | 2003-06-12 | Tdk Corporation | Antenna beam control system |
| JP4618483B2 (ja) * | 2004-06-01 | 2011-01-26 | ブラザー工業株式会社 | 無線タグ通信システムの質問器及び無線タグ通信システム |
| JP5381035B2 (ja) * | 2008-11-17 | 2014-01-08 | 日本電気株式会社 | 自動追尾受信方法及び自動追尾受信機 |
| US9466869B2 (en) * | 2013-09-06 | 2016-10-11 | Empire Technoogy Development Llc | Optimal direction determination of radio signals |
| WO2015109457A1 (en) | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Empire Technology Development Llc | Adaptively selecting from among multiple base stations |
| CN112290195B (zh) * | 2020-10-20 | 2023-03-24 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种用于旋翼机的轻量化天线跟踪系统 |
-
1995
- 1995-11-14 JP JP7321038A patent/JP3032711B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09138266A (ja) | 1997-05-27 |
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