JP3122579U

JP3122579U - アンテナ追尾装置及びアンテナ

Info

Publication number: JP3122579U
Application number: JP2006002592U
Authority: JP
Inventors: 豊治野平
Original assignee: 有限会社横浜システムマリン
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2016-04-06

Abstract

【課題】簡便な構成でありながら、極めて応答性の高いアンテナ追尾装置を提供する。
【解決手段】衛星８０Ａから送信された電波は、主反射鏡１４に入射して更に反射され、副反射鏡１８に入射して導波管１６に導かれる。ここで、船舶が移動し、衛星が相対的に８０Ａから８０Ｂの位置になったとする。(A)の副反射鏡を傾けない状態で副反射鏡１８を回転させても、導波管１６に導かれる電波の強度は変化しない。しかし、(B)及び(C)のように、副反射鏡１８を傾けて回転させると、信号ゲインが変化する。これにより、衛星が８０Ａから８０Ｂの方向にずれたことを知ることができる。
【選択図】図４

Description

本考案は、衛星放送などを受信するためのアンテナ追尾装置及びアンテナに関し、更に具体的には、船舶などに設置しても放送衛星を追尾することができるアンテナ追尾装置及びアンテナに関する。

従来の衛星追尾手法としては、例えば、下記特許文献１に記載された車載用衛星追尾装置及び車載用衛星受信システムがある。これは、人工衛星に向けて衛星アンテナを自動追尾させることを目的とするもので、追尾すべき人工衛星のＢＳ（Broadcasting Satellite，放送衛星），ＣＳ（Communication Satellite，通信衛星）の種別を判定するとともに、その人工衛星から放送用電波と共に送信されてくる一定周波数のビーコン信号を選局し、その信号レベルが最大となるように平面アンテナの向きを制御する。また、下記特許文献２には、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して、移動体が静止時であっても移動時であっても方位角と傾斜角の割り出しを高精度で行うことができ、衛星追尾を確実に行うようにした移動体積載用衛星自動追尾装置が開示されている。

いずれにしても、多くの背景技術では、移動体自身の方位角・傾斜角を、傾斜計，磁気コンパス，レートジャイロ，ジャイロコンパスなどのセンサを用いて求め、通信衛星への目標角を、運用者が地図情報を基に緯度経度を求め、その値から目標角を算出し、回転雲台の制御部に入力するか、ＧＰＳからの受信信号を利用して演算する方法が一般的である。
特開２００１−３０４８７９公報特開２００５−３００３４７公報

しかしながら、上述した背景技術では、非常に装置構成が複雑となり、故障の原因となる。更に、船舶では、船舶自身の移動のみならず、波やうねりによる揺動もあり、極めて応答性の高い衛星追尾が要求される。

本考案は、以上の点に着目したもので、簡便な構成でありながら、極めて応答性の高いアンテナ追尾装置及びアンテナを提供することを、その目的とする。

前記目的を達成するため、本考案は、主反射鏡及び副反射鏡による反射を利用して送信手段から送信された電波を受信するアンテナを、前記送信手段の方向に駆動機構によって追尾するアンテナ追尾装置であって、前記副反射鏡を、前記主反射鏡からの反射電波を対称に受信できる位置から傾けて配置するともに、前記副反射鏡を回転する回転手段，前記副反射鏡の傾き方向と、電波の受信強度の変化から、アンテナの追尾方向を検出して、前記駆動機構に出力する追尾制御手段，を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つでは、前記追尾制御手段が、前記電波の受信信号の偏向方向を直線偏向に変換する偏向変換手段，この偏向変換手段の変換出力信号から信号強度を検出する信号強度検出手段，前記副反射鏡の傾き方向を検出する傾き方向検出手段，これら信号強度検出手段及び傾き方向検出手段による検出結果に基づいて追尾方向を検出する追尾方向検出手段，を含むことを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記偏向変換手段が、前記主反射鏡の中心に設けられており、前記副反射鏡によって反射された電波が入射する導波管の出力側に設けられたＬＮＢであることを特徴とする。

本考案のアンテナは、前記いずれかのアンテナ追尾装置を備えており、前記駆動機構による駆動の際に前記回転手段の重量とバランスをとるためのウエイト手段を、前記主反射鏡の裏面側に設けたことを特徴とする。主要な形態の一つは、船舶に設置されており、ＢＳもしくはＣＳから送信された電波を受信することを特徴とする。本考案の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本考案によれば、副反射鏡を傾けて配置するとともに、回転を付与することとしたので、簡便な構成でありながら、極めて応答性の高い衛星追尾を行うことができる。

以下、本考案を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

図１には、実施例１のアンテナ装置の外観構成が示されている。(A)は後側から見た図であり、(B)は側面から見た図である。これらの図において、アンテナ装置１０は、風雨の影響を受けないように、カバーケース１２内に収納設置されている。このアンテナ装置１０は、パラボラないし主反射鏡１４を備えており、その中心には導波管１６が設けられている。また、導波管１６の先には、副反射鏡１８が設けられている。前記主反射鏡１４は、その側面で支持フレーム２０によって、矢印ＦＡ方向に回動可能に支持されており、支持フレーム２０は、ベース２２に対して矢印ＦＢ方向に回転可能に支持されている。

支持フレーム内には、角度制御モータ２４，方向制御モータ２６がそれぞれ設けられている。支持フレーム側面には、前記主反射鏡１４と角度制御モータ２４との間にベルト車などによる角度制御機構２８が設けられており、支持フレーム底面には、前記ベース２２と方向制御モータ２６との間にギアなどによる方向制御機構３０が設けられている。角度制御モータ２４を駆動すると、角度制御機構２８によって主反射鏡１４が矢印ＦＡ方向に回動し、方向制御モータ２６を駆動すると、方向制御機構３０によって主反射鏡１４が矢印ＦＢ方向に回転する。

ここで、基本的な動作を説明すると、衛星から送信された電波は、主反射鏡１４に入射し、ここで鏡面の焦点方向に反射される。焦点位置には副反射鏡１８が設けられているため、電波は、副反射鏡１８で反射されて導波管１６に導かれる。この場合に、主反射鏡１４が衛星の方向を向いていないと、良好な利得（ゲイン）をえることができない。そこで、角度制御モータ２４や方向制御モータ２６を駆動して、主反射鏡１４を矢印ＦＡないしＦＢ方向に動かすようにする。以上の各部の構成や動作は、いわゆるカセグレーン方式として一般的に知られているアンテナと同様である。

ところで、本実施例では、上述した副反射鏡１８が、回転モータ５０の回転軸に接続されており、回転可能となっている。回転モータ５０は、主反射鏡１４の縁に延設された４本の支持アーム５２によって、主反射鏡１４に支持固定されている。また、主反射鏡１４の裏面側中央には、主反射鏡１４の回転時に前記回転モータ５０の重量とバランスをとるためのバランスウエイト５４が設けられている。また、上述した主反射鏡１４の導波管１６出力側には、ＬＮＢ（Low Noise Block Converter）５６が設けられている。このＬＮＢ５６は、入力信号の円偏波を直線偏波に変換するとともに、信号増幅を行って所定の信号レベルの受信出力が得られるようにするためのものである。なお、副反射鏡１８を構成する材料としては金属が好適であるが、回転モータ５０に負荷をかけないよう、アルミニウムなどがよい。

次に、図２を参照しながら、追尾制御を行う電気的構成について説明する。上述したＬＮＢ５６の信号出力側は、一方においてアンテナ装置１０による受信信号出力となり、例えばテレビチューナ（図示せず）に接続されるとともに、信号強度検出回路６０にも接続されている。一方、上述した副反射鏡１８を回転駆動する回転モータ５０は、例えばステッピングモータによって構成されており、パルス電源５１から駆動パルスが供給されているが、この駆動パルスは、副反射鏡１８の傾き方向検出回路６４にも供給されている。信号強度検出回路６０及び傾き方向検出回路６４の検出出力側は追尾方向検出回路６６に接続されており、追尾方向検出回路６８の検出出力側は上述した角度制御モータ２４，方向制御モータ２６の駆動電源２５，２７にそれぞれ接続されている。なお、各電気回路に駆動電力を供給する電源は図示していない。

ところで、本実施例では、副反射鏡１８が、主反射鏡１４に対して傾いた配置（主反射鏡１４に対して副反射鏡１８の鏡面が非対称となる配置，あるいは、最もゲインの高い方向から鏡面が傾いた配置）となっている。すなわち、従来は、図３(A)に点線で示す位置であるのに対し、実線で示すように若干傾いた位置となっている。例えば、従来の位置から主反射鏡１４側に突出した部分を白，引っ込んだ部分をハッチングで示すと、図３(B)に示すようになる。これが矢印ＦＣ方向に回転すると、同図(C)→(D)→(E)→(B)のようになる。

次に、図４を参照して、本実施例による追尾手法を説明する。図４(A)は、図３(A)に点線でした従来の副反射鏡１８が傾いていない場合を示した図で、図４(B)及び(C)は、図３(A)に実線で示した本実施例の副反射鏡１８が傾いている場合を示した図である。図４(B)の状態から１８０度回転すると、図４(C)の状態となる。

これら図４(A)〜(C)において、衛星８０Ａから送信された電波は、主反射鏡１４に入射して更に反射され、副反射鏡１８に入射する。そして、副反射鏡１８で反射した電波は、導波管１６に導かれる。ここで、船舶が移動し、相対的に矢印ＦＤで示すように衛星が８０Ａから８０Ｂの位置になったとすると、主反射鏡１４に対する電波の入射角が変わるため、受信する電波強度，いわゆるゲインが低下する。このゲインの低下から、アンテナが良好に衛星８０Ｂの方向を向いていないことを知ることができる。以上の点は、いずれにおいても共通である。

ここで、図４(A)に示す従来の場合において、副反射鏡１８を回転させたとしても、導波管１６に導かれる電波の強度は変化しない。しかし、図４(B)及び(C)に示す本実施例の場合には、副反射鏡１８が傾いているため、これが回転すると、受信信号のゲインが変化するようになる。別言すれば、副反射鏡１８から主反射鏡１４を介して衛星８０Ｂを見たとき、図４(A)は見え方が変化しないが、図４(B)，(C)は回転するにつれて見え方が変化し、よく見える角度でゲインも増大する。これにより、衛星が８０Ａから８０Ｂの方向にずれたことを知ることができる。図の紙面垂直の方向についても同様である。すなわち、副反射鏡１８が図３(B)の位置にあるときのゲインと(D)の位置にあるときのゲインを比較することで、図３の左右における衛星の方向を検出することができ、図３(C)の位置にあるときのゲインと(E)の位置にあるときのゲインを比較することで、図３の上下における衛星の方向を検出することができる。

次に、本実施例の全体的動作を説明する。パルス電源５１から駆動用のパルス信号が供給されると回転モータ５０が駆動され、副反射鏡１８が回転する。この状態で主反射鏡１４に入射した電波は、主反射鏡１４，副反射鏡１８で反射されて導波管１６に導かれる。導波管１６に導かれた電波は、ＬＮＢ５６で偏波方向が円偏向から直線偏向に変換されるとともに、信号の増幅が行われる。増幅後の受信信号は、例えば放送チューナに出力され、テレビジョン放送の受信が行われる。

一方、前記ＬＮＢ５６の出力信号は、信号強度検出回路６０にも供給されており、この回路によって信号強度が検出される。また、前記パルス電源５１から出力されているパルス信号は、傾き方向検出回路６４にも供給されており、この回路によって、副反射鏡１８の傾き方向が検出されている。パルスモータの場合、１パルス当たりの回転角度が決まっているので、パルス数をカウントすることで、副反射鏡１８がいずれの方向に傾いているかを知ることができる。

これら信号強度検出回路６０，傾き方向検出回路６４の検出結果は、追尾方向検出回路６６に供給される。追尾方向検出回路６６は、副反射鏡１８の傾き方向と受信信号強度との関係から、追尾方向を検出する。具体的には、図３(B)，(D)の副反射鏡位置の信号ゲインを比較することで、左右における追尾方向を検出し、図３(C)，(E)の副反射鏡位置の信号ゲインを比較することで、上下における追尾方向を検出する。上下における追尾方向の検出結果は駆動電源２５に供給され、左右における追尾方向の検出結果は駆動電源２７に供給される。駆動電源２５は、入力信号に対応して角度制御モータ２４を駆動し、アンテナ装置１０の受信角度を制御する。駆動電源２７は、入力信号に対応して方向制御モータ２６を駆動し、アンテナ装置１０の受信方向を制御する。なお、信号強度検出回路６０（もしくは追尾方向検出回路６６）は、アンテナ装置１０が最も強く衛星電波を受信したときの受信信号最大値のデータを予め保持しており、この値に近づくまで信号検出を行う。

副反射鏡１８は、例えば１分間に１２００回転，すなわち１秒間に２０回転する。このため、１秒間に２０回の割合で、上述した追尾制御を行うことができる。従って、アンテナ装置１０を設置した船舶の通常の航行による追尾のみならず、波やうねりの影響を受けてアンテナ装置１０の受信方向がずれても、良好に衛星の方向に追尾することができる。また、従来技術のように、ＧＰＳ受信装置やジャイロコンパスなどを全く必要としないため、装置構成を簡略化できる。なお、副反射鏡１８の回転数は適宜設定してよいが、良好な応答性を得るためには、１秒間に１０回転以上が好ましい。

なお、本考案は、上述した実施例に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例に示した形状や回路構成は一例であり、同様の機能を奏するように種々設計変更が可能である。例えば、マイクロプロセッサを使用して信号処理を行うようにしてもよい。
(2)本考案の適用対象としては、ＢＳ，ＣＳなどの放送の受信アンテナが好適な例であるが、他の各種の電波の受信に適用してよい。例えば、テレビ塔から出力されている電波を受信する場合にも適用可能である。また、本考案のアンテナ装置の搭載対象も船舶に限定されるものではなく、自動車，航空機など、各種のものに適用してよい。

本考案によれば、アンテナ装置を衛星に対して良好に追尾させることができるので、船舶などにおけるＢＳ放送やＣＳ放送の受信に好適である。

本考案の実施例に係るアンテナ装置の機械的構成を示す図である。(A)は斜視図，(B)は側面図である。前記実施例の電気的構成を示す回路ブロック図である。前記実施例における副反射鏡の傾きの様子を示す説明図である。追尾動作の原理を示す説明図である。(A)は従来の場合を示し、(B)及び(C)は前記実施例の場合を示す。

符号の説明

１０：アンテナ装置
１２：カバーケース
１４：主反射鏡
１６：導波管
１８：副反射鏡
２０：支持フレーム
２２：ベース
２４：角度制御モータ
２５，２７：駆動電源
２６：方向制御モータ
２８：角度制御機構
３０：方向制御機構
５０：回転モータ
５１：パルス電源
５２：支持アーム
５４：バランスウエイト
６０：信号強度検出回路
６４：方向検出回路
６６：追尾方向検出回路
６８：追尾方向検出回路
８０Ａ，８０Ｂ：衛星ないしその位置

Claims

主反射鏡及び副反射鏡による反射を利用して送信手段から送信された電波を受信するアンテナを、前記送信手段の方向に駆動機構によって追尾するアンテナ追尾装置であって、
前記副反射鏡を、前記主反射鏡からの反射電波を対称に受信できる位置から傾けて配置するともに、
前記副反射鏡を回転する回転手段，
前記副反射鏡の傾き方向と、電波の受信強度の変化から、アンテナの追尾方向を検出して、前記駆動機構に出力する追尾制御手段，
を備えたことを特徴とするアンテナ追尾装置。
前記追尾制御手段は、
前記電波の受信信号の偏向方向を直線偏向に変換する偏向変換手段，
この偏向変換手段の変換出力信号から信号強度を検出する信号強度検出手段，
前記副反射鏡の傾き方向を検出する傾き方向検出手段，
これら信号強度検出手段及び傾き方向検出手段による検出結果に基づいて追尾方向を検出する追尾方向検出手段，
を含むことを特徴とする請求項１記載のアンテナ追尾装置。
前記偏向変換手段が、
前記主反射鏡の中心に設けられており、前記副反射鏡によって反射された電波が入射する導波管の出力側に設けられたＬＮＢであることを特徴とする請求項２記載のアンテナ追尾装置。
請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ追尾装置を備えており、前記駆動機構による駆動の際に前記回転手段の重量とバランスをとるためのウエイト手段を、前記主反射鏡の裏面側に設けたことを特徴とするアンテナ。
船舶に設置されており、ＢＳもしくはＣＳから送信された電波を受信することを特徴とする請求項４記載のアンテナ。