JP3034260B2 - アンテナポインティング装置 - Google Patents
アンテナポインティング装置Info
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Description
のビーム方向を制御するアンテナポインティング装置に
関する。
化が要求されており、そのためにより大型の反射鏡アン
テナの搭載が検討されている。これに伴い、反射鏡アン
テナのビーム方向(指向方向)を所望の方向に高精度に
保持する技術が重要になっている。
として一般的なものは、RFセンサとAPM(アンテナポイ
ンティング機構)を用いる方法である。この方法は地上
の適当な場所にビーコン信号と呼ばれる基準信号を衛星
へ向けて常時発しているビーコン局を設け、このビーコ
ン信号の衛星側のRFセンサにより受けてアンテナ指向方
向誤差を検出し、この誤差を零にすべくAPMを動作させ
るものである。APMでは反射鏡を機械的に駆動すること
により、ビーム方向を変位させる。
置の構成例を示す。RFセンサ56はアンテナ51と給電部52
により構成され、アンテナ51でビーコン局からの信号が
受信され、給電部52を介して指向方向誤差に対応したRF
信号が取り出される。このRF信号は追尾受信機53により
RF帯から電圧値に変換される。この電圧値はアンテナ指
向制御部57によりアンテナ動作信号に変換されてアンテ
ナ駆動部54に供給され、これに基づいて反射鏡55が駆動
される。
信号が受信できない場合にアンテナポインティング装置
が動作しないことである。この問題点を解決する手段と
して、地上の別な場所にもう一つのビーコン局を設置
し、衛星側ではこれに対応するもう一つのRFセンサを設
けることにより冗長系を構成することが考えられる。
する場合に、このように冗長系を各アンテナに設けるこ
とは、RFセンサや追尾受信機の数を増加させることにな
るため、衛星全体の構成が複雑になってしまい、またコ
ストの面でも好ましくない。
が搭載されるような場合に、各々の反射鏡アンテナに冗
長系を持たせたアンテナポインティング装置を構成する
ことは、構造上の複雑さを招き、コストの面でも好まし
くないという問題があった。
れる場合に、各反射鏡アンテナに冗長系を構成すること
なく、ビーコン信号が正しく受信されない場合でもビー
ム方向を所望の方向に保持できるアンテナポインティン
グ装置を提供することを目的とする。
は、衛星にそれぞれが反射鏡と該反射鏡を介してビーコ
ン信号を受信するRFセンサ及び該RFセンサの出力信号か
らそれぞれの指向方向誤差を示す第1のアンテナ指向方
向誤差信号及びそれぞれのビーコン信号受信状態を示す
ステイタス信号を生成する追尾受信機からなる複数の反
射鏡アンテナが搭載される。これらの各反射鏡アンテナ
により生成される第1のアンテナ指向方向誤差信号及び
ステイタス信号が共通の演算部に導かれ、演算部ではこ
れらの総合的に判断することにより、各反射鏡アンテナ
のそれぞれの反射鏡を機械的に駆動す複数のアンテナ駆
動部に供給されるべき複数のアンテナ動作信号が算出さ
れる。
ば、各反射鏡によりそれぞれ生成される複数のステイタ
ス信号から各反射鏡アンテナによるビーコン信号受信状
態が正常か否かを判定し、各反射鏡アンテナによるビー
コン信号受信状態が全て正常と判定された時は、各反射
鏡アンテナにより生成される第1のアンテナ指向方向誤
差信号を対応する反射鏡を駆動するためのアンテナ動作
信号として出力すると共に、予め記憶されている各反射
鏡アンテナに対応する第2のアンテナ指向方向誤差信号
を更新し、ビーコン信号受信状態が正常の反射鏡アンテ
ナと正常でない反射鏡アンテナが同時に存在する時は、
ビーコン信号受信状態が正常と判定された反射鏡アンテ
ナにより生成される第1のアンテナ指向方向誤差信号を
そのまま対応する反射鏡を駆動するためのアンテナ動作
信号として出力するとともに、各反射鏡アンテナに対応
する第2のアンテナ指向方向誤差信号の差と、ビーコン
信号受信状態が正常でないと判定された反射鏡アンテナ
により生成される第1のアンテナ指向方向誤差信号との
和を対応するビーコン信号受信状態が正常でないと判定
された反射鏡アンテナの反射鏡を駆動するためのアンテ
ナ動作信号として出力するように構成される。
つRFセンサ及び追尾受信機が設けられ、各追尾受信機か
らの第1のアンテナ指向方向誤差信号及びステイタス信
号が共通の演算部に供給されることにより、各反射鏡ア
ンテナを駆動するためのアンテナ動作信号が生成され
る。
ンサ及び追尾受信機を設けて冗長系を構成する場合に比
較して、アンテナポインティング装置の構成が著しく簡
単となり、コスト低減が図られる。また、演算手段では
複数の反射鏡アンテナに備えられた追尾受信機からの信
号を総合的に判断してアンテナ動作信号を算出すること
から、一部のRFセンサでビーコン信号が正しく受信され
ない場合でも、他のRFセンサ及び追尾受信機を通して得
られるアンテナ指向誤差信号を参照して、ビーコン信号
が受信されないRFセンサを含む反射鏡アンテナのための
アンテナ動作信号が得られる。
る衛星搭載アンテナシステムの外観の一例について示し
たものである。衛星本体67には反射鏡アンテナ2基設置
されている。61,62は一次放射器、63,64は反射鏡、65,6
6は反射鏡を駆動させるアンテナ駆動部である。一次放
射器61,62にはRFセンサが含まれている。
号パターンを持ち、RFセンサの向きが地上のビーコン局
の方向に一致しているときには、差信号のパターンのナ
ル(零点)にあたるので、和信号と差信号との差が最大
になる。ビーコン局の方向が差方向パターンのナルに一
致していない場合には、これら和信号と差信号との差を
最大にするようにアンテナ駆動部を制御する。差信号に
ついては、例えばエレベーション(El)面とアジマス
(Az)面のような二つの直交する面内について検出する
ことにより、アンテナのビームを地上の特定の方向に向
けることができる。
ング装置のブロック図である。地上のビーコン局から入
射した電波(ビーコン信号)は、反射鏡5,6を介して各
々の反射鏡アンテナA,BのRFセンサ70,71に入る。ここ
で、二つの反射鏡アンテナA,Bに対応する地上のビーコ
ン局は別々の場所に存在しているものとする。
ビーコン信号は、給電部3,4を通してRF信号である和信
号、El面差信号及びAz面差信号として取出される。これ
らのRF信号から追尾受信機9,10により、RFセンサ70,71
によるビーコン信号の受信状態を示すステイタス信号
(ビーコン信号が正しく受信されているかどうかを後述
する演算部28で判断する基となる信号)S1,S2と、反射
鏡アンテナA,Bのビーム方向(指向方向)が所定の方向
からどれだけずれているかを示すアンテナ指向方向誤差
信号EEl1,EAz1,EEl2,EAz2が出力される。ここで、添字E
l1,Az1が付けられている信号は反射鏡アンテナAに対す
るEl面,Az面の指向方向誤差信号、添字El2,Az2が付けら
れている信号は同様に反射鏡アンテナBに対するEl面,A
z面の指向方向誤差信号をそれぞれ表わす。本発明で
は、これら追尾受信機9,10から出力される4つの指向方
向誤差信号EEl1,EAz1,EEl2,EAz2を第1のアンテナ指向
方向誤差信号と呼ぶ。
第1のアンテナ指向方向誤差信号EEl1,EAz1,EEl2,EAz2
は、それぞれA/Dコンバータ13,14,11,12,15,16によりデ
ィジタル値に変換され、入力ポート17に受け渡される。
入力ポート17はマルチプレクサにより構成されており、
CPU18より信号線26を介して与えられる選択信号を受け
取って、ステイタス信号と第1のアンテナ指向方向誤差
信号の中のどれを出力するかの選択を行う。
CPU18、ROM19及びRAM20からなる。ROM19にはCPU18を制
御するプログラムが書き込まれており、CPU18はこのプ
ログラムに従って入力ポート17より必要とされる外部デ
ータを取り込んだり、RAM20との間でのデータの授受を
行なったりしながら演算処理を実行し、それにより算出
したアンテナ動作信号VAz1,VEl1,VAz2,VEl2を出力ポー
ト21へ出力する。
号線27を介してCPU18から出力ポート21に与えられる出
力ポート指定信号を受け、そのポートにデータを一時記
憶すると共にD/Aコンバータ22,23,24,25に対して各々に
対応するアンテナ動作信号を出力する。D/Aコンバータ2
2,23,24,25は、ディジタル信号であるアンテナ動作信号
VAz1,VEl1,EAz2,EEl2をアンテナ駆動部7,8を動作させる
アナログ信号に変換する。
に基づいて反射鏡5,6を機械的に動かすことにより、反
射鏡アンテナA,Bのビーム方向を変位させる。
の関係を示した図である。RFセンサのアンテナ部は第5
図に示すように4個のホーンアンテナ31,32,33,34によ
り構成され、それぞれのホーンアンテナの開口は反射鏡
の焦点面内またはその近傍に配置される。また第4図の
x−z面はEl面、y−z面はAz面にそれぞれ対応してい
る。
る。この図に示すようにハイブリッド35,36,37,38を用
いることにより、和信号、Az面差信号及びEl面差信号を
取出すことができる。
る。RFセンサ給電部3,4から入力された和信号、Az面差
信号及びEl面差信号は、まずモノパルスコンバータ41に
より1チャンネルに合成される。すなわち、モノパルス
コンバータ41では同期信号発生回路48からの同期信号が
与えられる毎に和信号、Az面差信号及びEl面差信号を順
次選択し、シリアルに出力する。
音増幅器(LAN)42により増幅され、さらに帯域通過フ
ィルタ(BPF)43により不要な周波数帯の信号が除去さ
れた後、ダウンコンバータ(D,C)44によりRF帯からIF
帯に周波数変換される。ダウンコンバータ44の出力信号
は中間周波増幅器(IF−AMP)45により増幅される。中
間周波増幅器45は自動利得制御部(AGC)47により出力
信号のレベルが一定となるように利得制御される。
によりDC電圧となり、RFセンサ70,71で受信されたビー
コン信号の極端な減少または出力雑音の増大を検出する
ためのステイタス信号を出力する。ステイタス信号は例
えばRFセンサ給電部3,4から入力された和信号成分に対
応する検波出力(DC電圧値)で与えられる。
は誤差検出部49にも入力され、ここで同期信号発生回路
48からの同期信号によりAz面差信号及びEl面差信号に対
応する検波出力が取出されることにより、Az面及びEl面
に対応する第1のアンテナ指向方向誤差信号EAz,EElが
出力される。
算出のためのプログラムをフローチャートで示したもの
である。なお、本アンテナポインティング装置の動作開
始に先立ち、例えば地上からのコントロールによりアン
テナ駆動部7,8を介して反射鏡アンテナA,Bを駆動するこ
とにより、RFセンサ70,71が両方ともビーコン信号を正
しく受信できる状態とし、そのときの第1のアンテナ指
向方向誤差信号をRAM20に初期値として記憶させるもの
とする。
CPU18はまず入力ポート17へポート指定信号を信号線26
を介して与え、ステイタス信号S1,S2と、第1のアンテ
ナ指向方向誤差信号EEl1,EAz1,EEl2,EAz2を読み込む
(ステップ101)。次に、ステイタス信号S1,S2を予め設
定した閾値TH1,TH2とそれぞれ比較し、S1≧TH1,S2≧TH2
かどうか、すなわちRFセンサ70,71で受信されたビーコ
ン信号の強度が十分かどうか(ビーコン信号が正しく受
信されたかどうか)を判定する(ステップ102)。
れた場合、すなわちRFセンサ70,71によるビーコン信号
の受信状態が共に正常と判定された場合には、そのとき
の第1のアンテナ指向方向誤差信号EEl1,EAz1,EEl2,E
Az2を各々第2のアンテナ指向方向誤差信号FAz1,FEl1,F
Az2,FEl2としてRAM20の内容を更新する(ステップ10
3)。次に、第1のアンテナ指向方向誤差信号EEl1,
EAz1,EEl2,EAz2を各々のアンテナ動作信号VEl1,VAz1,V
El2,VAz2にそのまま代入して(ステップ104)、出力ポ
ート21へ出力する(ステップ110)。
れた場合、すなわちRFセンサ70によるビーコン信号の受
信状態は正常であるが、RFセンサ71が正しくビーコン信
号を受信していないと判定された場合には、RAM20に記
憶されている第2のアンテナ指向方向誤差信号FEl1,F
Az1,FEl2,FAz2をRAM20より読出す(ステップ105)。こ
の場合、反射鏡アンテナAのためのアンテナ動作信号V
El1,VAz1に関しては、第1のアンテナ指向方向誤差信号
EEl1,EAz1をそのまま用いる。一方、反射鏡アンテナB
のためのアンテナ動作信号VEl2,VAz2に関しては、第2
のアンテナ指向方向誤差信号FEl1,FAz1,FEl2,FAz2と、
第1のアンテナ指向方向誤差信号EEl1,EAz1により計算
される値を用いる(ステップ106)。
反射鏡アンテナAの指向方向の誤差から、反射鏡アンテ
ナBの指向方向誤差を推定する。そのために両反射鏡ア
ンテナA,BのRFセンサ70,71がビーコン信号を正常に受信
している状態における指向方向誤差の相対的な差を予め
知っておく必要がある。受信状態が正常なときの第1の
アンテナ指向方向誤差信号を第2のアンテナ指向方向誤
差信号として記憶するのはそのためである。より具体的
には、反射鏡アンテナBにおけるRFセンサ70のビーコン
信号の受信が不調の場合には、反射鏡アンテナAの指向
方向誤差信号EEl1EAz1と、記憶されている二つの反射鏡
アンテナA,Bの指向方向誤差信号の相対的な差FEl2−F
El1,FAz2−FAz1との和、つまりVEl2=EEl1−FEl1+
FEl2,VAz2=EAz1−FAz1+FAz2を算出することにより、
反射鏡アンテナBの指向方向誤差を推定し、これを反射
鏡アンテナBのためのアンテナ動作信号となる。
ふらつきによるものであれば、上述のように片方のRFセ
ンサによるビーコン信号の受信状態が不調であっても、
十分にビーム方向の制御が可能である。実際には熱や振
動の加わり方の違いのため、二つの反射鏡アンテナA,B
で異なるビーム方向誤差を生じることが考えられるが、
この誤差は衛星本体のふらつきによるものに比較して小
さいので、本実施例によるビーム方向制御の手法は有効
であると言える。ただし、熱によるビーム方向誤差は時
間が経つと積算され、その場合は二つの反射鏡アンテナ
A,Bのビーム方向誤差の違いが無視できないことが生じ
ることが考えられるが、ステップ103においてRAM20に記
憶されている正常時のデータ(第1のアンテナ指向方向
誤差信号)が常に更新されることにより、RAM20に最新
のデータが記憶されてることから、ビーム方向誤差の積
算がある程度の時間内であればビーム方向の制御が有効
である。
が長く続くことは希であるので、本方法でビーム方向制
御が不能になることはほとんど無い。
れた場合、すなわちRFセンサ70によるビーコン信号の受
信状態は正常でなく、RFセンサ71のよるビーコン信号の
受信が正常であると判定された場合には、ステップ105,
106と同様にし、RAM20に記憶されている第2のアンテナ
指向方向誤差信号FAz1,FEl1,FAz2,FEl2をRAM20より読出
し(ステップ105)、反射鏡アンテナBのためのアンテ
ナ動作信号VEl2,VAz2に関しては、第1のアンテナ指向
方向誤差信号EEl2,EAz2をそのまま用いる。また、反射
鏡アンテナAのためのアンテナ動作信号VEl1,VAz1に関
しては、第2のアンテナ指向方向誤差信号FEl1,FAz1,F
El2,FAz2と、第1のアンテナ指向方向誤差信号EEl2,E
Az2により計算される値、すなわち反射鏡アンテナBの
指向方向誤差信号EEl2,EAz2と、記憶されている二つの
反射鏡アンテナA,Bの指向方向誤差信号の相対的な差F
El1−FEl2,FAz1−FAz2との和、つまりVEl1=EEl2−FEl2
+FEl1,VAz1=EAz2−FAz2+FAz1を算出して、反射鏡ア
ンテナAのためのアンテナ動作信号とする。
合、すなわちRFセンサ70,71によるビーコン信号の受信
状態がともに正常でない場合には、アンテナ動作信号V
El1,VAz1,VEl2,VAz2にすべて零を代入する(ステップ10
9)。これによりRFセンサ70,71によるビーコン信号の受
信状態が全て正常でないときの、無意味な値となってい
る第1のアンテナ指向方向誤差信号EEl1,EAz1、EEl2,E
Az2によって反射鏡アンテナA,Bが駆動されることを防止
している。これにより、ビーム方向が不本意な方向に向
いて事故が起きるのを防ぐことができる。なお、このよ
うな場合には地上からの観測による制御など、他のアン
テナ指向方向制御に切り替えることも可能である。
れるアンテナ動作信号VEl1,VAz1,VEl2,VAz2に比例して
反射鏡5,6をAz面、El面に対応した方向へ機械的に動か
す。
るように種々変形して実施することができる。
ともよく、カセグレン・アンテナやグレゴリアン・アン
テナのような二枚鏡アンテナでも構わない。その場合、
アンテナ駆動部により駆動されるのは主反射鏡及び副反
射鏡のいずれか一方のみでもよいし、主副両反射鏡と一
次放射器を含めたアンテナ全体でもよい。
が、5ホーンや8ホーンを用いる他のマルチホーン方式
でも構わないし、高次モードを用いる方式でもよい。
ついて示したが、2チャンネルもしくは3チャンネルの
追尾受信機を用いても同様の効果が得られる。
値からアナログ値に変換されて伝達されているが、アン
テナ駆動部の方式によってはディジタル値のままでも構
わないし、他の信号形式に変換されても構わない。
搭載されている場合について示したが、3基以上の反射
鏡アンテナを搭載した場合でも、本発明を適用して同様
の効果が得られる。
て実施することが可能である。
反射鏡アンテナへのビーコン信号が途絶えた場合でも、
各反射鏡アンテナのビーコン方向ずれを正確に感知して
ビーム方向を制御するアンテナポインティングが可能に
なる。しかも、本発明では各反射鏡の追尾受信機からの
信号(第1のアンテナ指向方向誤差信号及びステイタス
信号)を共通の演算部に導き、これらの信号を総合的に
判断して各反射鏡アンテナの反射鏡を駆動するためのア
ンテナ動作信号を算出しているため、各反射鏡アンテナ
毎に冗長系を持たせた従来技術と比較して全体の構成が
簡単となり、コスト面でも有利である。
であるときに絶えずビーム方向誤差信号を更新して記憶
しているので、ビーコン信号が途絶えたときに最新の正
常時の値からビーム方向誤差を指定できる。従って、熱
や振動に起因する複数の反射鏡アンテナ間で独立なビー
ム方向誤差を生じても、ある程度の時間内でのビーム方
向制御が可能である。
グ装置の構成を示す図、第2図は本発明のアンテナポイ
ンティング装置を用いる衛星搭載アンテナの概要を示す
図、第3図はRFセンサから得られる和信号及び差信号の
パターンを示す図、第4図は本発明の実施例における反
射鏡とRFセンサの配置を示す図、第5図はRFセンサの正
面図、第6図はRFセンサ給電系の構成例を示す図、第7
図は追尾受信機の構成例を示す図、第8図は第1図にお
ける演算部でのアンテナ動作信号算出手順を示すフロー
チャート、第9図は従来のアンテナポインティング装置
の構成を示す図である。 A,B……反射鏡アンテナ 70,71……RFセンサ(センサ手段) 7,8……アンテナ駆動部 9,10……追尾受信機(信号処理手段) 28……演算部
Claims (2)
- 【請求項1】衛星に搭載され、それぞれが反射鏡と該反
射鏡を介してビーコン信号を受信するRFセンサ及び該RF
センサの出力信号からそれぞれの指向方向誤差を示す第
1のアンテナ指向方向誤差信号及びそれぞれのビーコン
信号受信状態を示すステイタス信号を生成する追尾受信
機からなる複数の反射鏡アンテナと、 各反射鏡アンテナにより生成される第1のアンテナ指向
方向誤差信号及びステイタス信号を総合的に判断して、
各反射鏡アンテナの反射鏡をそれぞれ駆動するための複
数のアンテナ動作信号を生成する演算部と、 前記演算部により生成された各アンテナ動作信号に基づ
いて、各反射鏡アンテナのそれぞれの反射鏡を機械的に
駆動する複数のアンテナ駆動部とを備えたことを特徴と
するアンテナポインティング装置。 - 【請求項2】前記演算部は、 各反射鏡によりそれぞれ生成される複数のステイタス信
号から各反射鏡アンテナによるビーコン信号受信状態が
正常か否かを判定し、 各反射鏡アンテナによりビーコン信号受信状態が全て正
常と判定された時は、各反射鏡アンテナにより生成され
る第1のアンテナ指向方向誤差信号を対応する反射鏡を
駆動するためのアンテナ動作信号として出力すると共
に、予め記憶されている各反射鏡アンテナに対応する第
2のアンテナ指向方向誤差信号を更新し、 ビーコン信号受信状態が正常の反射鏡アンテナと正常で
ない反射鏡アンテナが同時に存在する時は、ビーコン信
号受信状態が正常と判定された反射鏡アンテナにより生
成される第1のアンテナ指向方向誤差信号をそのまま対
応する反射鏡を駆動するためのアンテナ動作信号として
出力するとともに、各反射鏡アンテナに対応する第2の
アンテナ指向方向誤差信号の差と、ビーコン信号受信状
態が正常でないと判定された反射鏡アンテナにより生成
される第1のアンテナ指向方向誤差信号との和を対応す
るビーコン信号受信状態が正常でないと判定された反射
鏡アンテナの反射鏡を駆動するためのアンテナ動作信号
として出力することを特徴とする請求項1記載のアンテ
ナポインティング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1138837A JP3034260B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | アンテナポインティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1138837A JP3034260B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | アンテナポインティング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH034603A JPH034603A (ja) | 1991-01-10 |
JP3034260B2 true JP3034260B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=15231370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1138837A Expired - Lifetime JP3034260B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | アンテナポインティング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3034260B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3313636B2 (ja) | 1997-12-22 | 2002-08-12 | 日本電気株式会社 | 低軌道衛星通信用アンテナ装置 |
US9853356B2 (en) * | 2013-09-26 | 2017-12-26 | Orbital Sciences Corporation | Ground-based satellite antenna pointing system |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP1138837A patent/JP3034260B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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JPH034603A (ja) | 1991-01-10 |
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