JP3136367B2

JP3136367B2 - アンテナ指向装置

Info

Publication number: JP3136367B2
Application number: JP04095583A
Authority: JP
Inventors: 一輝佐藤; 武北條; 貫志山本
Original assignee: Tokyo Keiki Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 2001-02-19
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JPH05291811A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は海事衛星通信等に使用さ
れるアンテナを衛星方向へ指向させるためのアンテナ指
向装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、海事衛星通信等に使用されるアン
テナを衛星方向へ指向させるアンテナ指向装置として図
７及び図８に示す如きものが提案されている。

【０００３】斯かるアンテナ指向装置は、基台１００
と、その基台１００に設けられたブリッジ部１００−１
と、斯かるブリッジ部１００−１に装着されそれより上
方に延在する円筒部１０１と、斯かる円筒部１０１の内
部に配置された一対の方位軸受１０２Ａ、１０２Ｂに嵌
合された方位軸１０３と、斯かる円筒部１０１の上端部
にアーム１０４−１を介して取り付けられた方位ジンバ
ル１０４とを有する。斯かる方位ジンバル１０４はアー
ム１０４−１によって方位軸１０３より偏倚されており
且つ方位軸１０３の軸線の周りに回転することができる
ように構成されている。

【０００４】方位ジンバル１０４の上端部にはＵ字状部
材１０４−２が固定されている。このＵ字状部材１０４
−２は方位軸１０３と直交し且つ水平方向に配置された
２個の仰角軸軸受１０５Ａ、１０５Ｂを有する。Ｕ字状
部材１０４−２にはアンテナ部１０６及びクロスダイポ
ール回転機構１０７を装着するためのコ字状の取り付け
金具１０８が装着されており、斯かる取り付け金具１０
８の両脚１０８Ａ、１０８Ｂにそれぞれ装着された仰角
軸１０９Ａ、１０９Ｂが対応する仰角軸軸受１０５Ａ、
１０５Ｂに嵌合しており、それによって取り付け金具１
０８は仰角軸１０９Ａ、１０９Ｂを通る仰角軸線の周り
に回転することができる。

【０００５】取り付け金具１０８には仰角軸線周りのア
ンテナ部１０６の角度を検出する仰角ジャイロ１１０
と、仰角軸線及びアンテナ部１０６の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ部１０６の角度を検
出する方位ジャイロ１１１と、アンテナ部１０６の仰角
軸線周りの傾斜角を検出する第１の加速度計１１２と、
アンテナ部１０６の中心軸線Ｘ−Ｘ周りの傾斜角を検出
する第２の加速度計１１３とを有する。

【０００６】また、取り付け金具１０８は仰角軸１０９
Ａと同軸的に配置された仰角軸歯車１１４を有する。Ｕ
字状部材１０４−２の一方の脚部には仰角サーボモータ
１１５が装着されており、斯かる仰角サーボモータ１１
５の回転軸に装着されたピニオン１１６が斯かる仰角軸
歯車１１４に噛み合うように構成されている。

【０００７】一方、方位軸１０３の下端部には方位歯車
１２０が取り付けられ、基台１００のブリッジ部１００
−１上には方位サーボモータ１２１及び方位発信器１２
２が取り付けられ、斯かる方位サーボモータ１２１及び
方位発信器１２２の回転軸の各々に装着されたピニオン
（図示せず）は方位歯車１２０に噛み合うように構成さ
れている。

【０００８】図７には更に斯かるアンテナ指向装置に設
けられた制御ループが示されており、斯かる制御ループ
では仰角ジャイロ１１０及び方位ジャイロ１１１とし
て、振動ジャイロ、レートジャイロ等の微分型ジャイロ
が用いられている。仰角ジャイロ１１０の出力は積分器
１３０、増幅器１３２を介して仰角サーボモータ１１５
にフィードバックされ、それによって船体の角運動に対
して仰角軸線周りのアンテナ部１０６の角速度がゼロに
保持される。

【０００９】第１の加速度計１１２の出力信号はアーク
サイン演算器１３４を介して減算器１３８に入力されそ
こで手動設定等による衛星高度角θ_Sに対応した信号に
よって減じられた後、減衰器１３６を通して積分器１３
０に入力される。このループはアンテナ部１０６の仰角
θを衛星高度角θ_Sに一致させる時定数を持ったループ
で、減衰器１３６には仰角ジャイロ１１０のドリフト変
動を補償させるため、積分特性を具備させることもでき
る。

【００１０】一方、方位ジャイロ１１１の出力信号は、
積分器１４０、増幅器１４２を介して方位サーボモータ
１２１にフィードバックされ、アンテナ部１０６をその
中心軸線Ｘ−Ｘ及び仰角軸線の双方に直交する軸線の周
りの船体の角運動に対して安定化させる。一方、方位発
信器１２２からアンテナ部１０６の方位に対応した信号
が出力され、減算器１４６にてマグネットコンパス又は
ジャイロコンパスからの船首方位φ_C及び手動設定等に
よる衛星方位φ_Sを示す信号が差し引かれた後、その信
号は減衰器１４４を通して積分器１４０に入力される。
このループは、アンテナ部１０６の方位φを衛星方位φ
_Sに一致させる時定数を持ったループで、減衰器１４４
は方位ジャイロ１１１のドリフト変動を補償するため、
積分特性を具備させることもできる。即ち、図７におい
て、減衰器１３６、１４４の出力は、積分型ジャイロト
ルカの出力に相当することになる。

【００１１】次に、通信用電波の送信及び受信を、図８
を参照して説明する。アンテナ部１０６は大反射板、ク
ロスダイポール等により構成されている。アンテナ部１
０６によって受信された電波は可変移相器１５６よりダ
イプレクサ１５７に供給され、そこでフィルタリングさ
れて海面反射の低減された信号が得られ、次にローノイ
ズアンプ（ＬＮＡ）１５８により増幅され、ダウンコン
バータ（Ｄ／Ｃ）１５９によって搬送波から信号が分離
される。

【００１２】また、送信信号はアップコンバータ（Ｕ／
Ｃ）１６０によって高周波変調されハイパワーアンプ
（ＨＰＡ）１６１によって電力増幅されダイプレクサ１
５７でフィルタリングされた後、アンテナ部１０６から
送信される。

【００１３】海事衛星通信は動揺を伴う船舶等の移動体
を対象とした通信であるため、それに使用される船舶用
アンテナシステムは、小型軽量且つ低価格であるうえ
に、動揺にかかわらず常に所要の電気的性能が得られる
必要がある。しかしながら、船舶は電波をよく反射する
海面で囲まれているため、海面反射により生ずるフェー
ジングの影響を受けやすく、アンテナの中心軸線を衛星
方向に正しく指向させるだけでは良好な送信受信を達成
することはできない。

【００１４】この海面反射の影響を取り除くため、通
常、アップリンク（１．６４ＧＨｚ帯）とダウンリンク
（１．５４ＧＨｚ帯）の双方へ適用が可能な、ショート
バックファイヤアンテナが用いられている。Ｌバンド
（１．５４／１．６４ＧＨｚ帯）においては、海面反射
によるフェージングの影響を特に受け易い衛星仰角５°
〜１５°の場合、海面からの反射波はほぼ水平方向に偏
平な左旋の楕円偏波となる。

【００１５】このためフェージングによる影響を除去す
るためには、アンテナの偏波特性を海面反射の偏波特性
と直交するよう衛星の仰角に応じて変化させ受信すれば
よいことになる。

【００１６】これを実現するには、図９に示すようにク
ロスダイポールアンテナに含まれる４個のダイポール素
子２０ａ〜２０ｄのうち２個のダイポール素子２０ａ、
２０ｄに可変移相器を付加し、クロスダイポール素子を
その先端Ａ、Ｂを結ぶ線Ｈ−Ｈが海面Ｓに対して平行に
なるように配置する。可変移相器の位相量を変化させる
とアンテナの偏波特性が変化し、海面に対して楕円偏波
の長軸が垂直となる偏波特性を常に得ることができる。

【００１７】斯かるアンテナ指向装置におけるフェージ
ング対策として、図８に示すようにフェージング低減制
御装置１６４内に可変移相器制御部１６２を設け、斯か
る可変移相器制御部１６２によって可変位相器１５６が
制御されるように構成してよく、それによってアンテナ
部１０６の仰角及び姿勢角が変化してもそれに応じて最
適受信が得られることができる。

【００１８】一方、船体の運動によらず前述のフェージ
ング低減が効果を奏するためには、船体が動揺しても上
述のようにダイポール素子の先端Ａ、Ｂを結ぶ線Ｈ−Ｈ
が常に水平に配置されることが必要である。図８の例で
は、船体姿勢角とアンテナ仰角との信号よりフェージン
グ低減制御装置１６４で演算されたクロスダイポール回
転角命令信号はクロスダイポール制御部１６３よりクロ
スダイポール回転機構１０７に供給され、それによって
アンテナ部１０６内のクロスダイポール素子２０ａ〜２
０ｄが制御され、ダイポール素子の先端を結ぶ線Ｈ−Ｈ
が水平に配置される。

【００１９】図８に示した可変移相器１５６、ダイプレ
クサ１５７及びローノイズアンプ（ＬＮＡ）１５８は通
常コ字状の取り付け金具１０８部に装着され、ダウンコ
ンバータ（Ｄ／Ｃ）１５９、アップコンバータ（Ｕ／
Ｃ）１６０、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）１６１及びフ
ェージング低減制御装置１６４は通常基台１００上に装
着される。

【００２０】図１０に、斯かる海面反射によるフェージ
ングを減少させるための装置の従来例を示す。この装置
は、クロスダイポール回転機構１０７及びクロスダイポ
ール制御装置１６３を含み、図１０はその斜視図であ
り、その一部が切開除去されて示されている。

【００２１】図１０には、コ字状の取り付け金具１０８
（図示なし）に装着されたアンテナ架台２６が示されて
いる。斯かるアンテナ架台２６上には支柱３０によって
支持された大反射板３１とクロスダイポール支柱２１に
よって支持されたクロスダイポールとが装着されてい
る。クロスダイポールは４本のダイポール素子２０ａ〜
２０ｄを含み、斯かる４本のダイポール素子２０ａ〜２
０ｄは互いに９０°の角度にて隔置され且つクロスダイ
ポール支柱２１に垂直に配置されている。クロスダイポ
ール支柱２１は図示しない転がり軸受等によって軸支さ
れており、従って、４本のダイポール素子２０ａ〜２０
ｄはクロスダイポール支柱２１を通る軸線Ｘ−Ｘ周りに
回転することができる。

【００２２】クロスダイポール支柱２１には傘歯車２２
が取り付けられており、一方アンテナ架台２６上にはモ
ータホルダ２５によって支持されたサーボモータ２４が
装着され斯かるサーボモータ２４の軸には小歯車２３が
取り付けられている。小歯車２３が傘歯車２２に噛み合
うことによってサーボモータ２４の回転がクロスダイポ
ール支柱２１の回転に変化される。

【００２３】アンテナ架台２６にはセンサホルダ２９に
よって支持された回転角センサ２８が装着されており、
斯かる回転角センサ２８の軸の先端部には傘歯車２２に
噛み合う小歯車２７が取り付けられている。回転角セン
サ２８は例えばポテンショメータ又はロータリエンコー
ダ等であってよく、それによって傘歯車２２の回転を検
出することができる。

【００２４】回転角センサ２８の出力はクロスダイポー
ル制御部１６３に入力され、クロスダイポール制御部１
６３の出力はサーボモータ２４に入力され、斯くして４
本のダイポール素子２０ａ〜２０ｄは所望のクロスダイ
ポール位置に配置されるように構成されている。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アンテナ指向装置は、図１０に示す如き複雑な機構のク
ロスダイポール回転機構１０７及びクロスダイポール制
御部１６３を有しており、それに含まれるサーボモータ
２４、回転角センサ２８、歯車系２２、２３、２７及び
制御部等の製造費が高くつくという欠点があった。

【００２６】また、クロスダイポール回転機構１０７と
クロスダイポール制御部１６３との間は２軸のジンバル
構造にて結合されているため、その結合部にスリップリ
ング等の寿命が短い部品を使用しなければならず信頼性
が悪いという欠点を有していた。

【００２７】本発明は、斯かる点に鑑み、海面反射によ
るフェージングの影響を減少させるためのより簡単で信
頼性のあるクロスダイポール回転機構とクロスダイポー
ル制御部を有するアンテナ指向装置を提供することを目
的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、例えば
図１に示すように、２軸のジンバル構造に支持されたア
ンテナ架台５０と、送受信器と、アンテナの方位角、姿
勢角及び位置を検出する検出手段と、アンテナの方位角
及び姿勢角を制御する制御手段と、アンテナ架台５０に
設けられたクロスダイポールアンテナとを含むアンテナ
指向装置において、クロスダイポールアンテナをアンテ
ナ架台５０に対して回転可能に軸支し、クロスダイポー
ルアンテナを含む回転部の重心を回転軸線から所定の距
離だけ偏心させ且つ略々隣接する２つのクロスダイポー
ル素子２０ａ〜２０ｄの先端を結ぶ直線Ｈ−Ｈの２等分
線Ｖ−Ｖ上に配置し、それによってクロスダイポールア
ンテナを含む回転部が回転軸線周りの物理振子となるよ
うに構成されている。

【００２９】本発明によれば、例えば図１又は図３に示
すように、アンテナ指向装置において、上記回転部の回
転運動を減衰させるために磁気ダンパ５３、６１が設け
られている。

【００３０】本発明によれば、例えば図６に示すよう
に、アンテナ指向装置において、アンテナ架台５０と回
転部との間に復帰用ばね７４、７５を設け、この復帰用
ばね７４、７５のトルクばね定数をＫとし、物理振子の
ペンデュロシティをｍＬとし、船体の動揺中心から物理
振子の回転中心までの距離をＲとし、船体動揺の角周波
数をωとして、この復帰用ばねのトルクばね定数Ｋを、Ｋ≒ｍＬＲω² としている。

【００３１】本発明によれば、アンテナ指向装置におい
て、物理振子のペンデュロシティｍＬを略々次の式にて
求められる値としている。ｍＬ＝Ｋ’／Ｒω² Ｋ’：クロスダイポールアンテナに接続された電路のト
ルクばね定数Ｒ：船体の動揺中心から上記物理振子の回転中心までの
距離 ω：船体の動揺の角周波数ｍ：振子の質量Ｌ：振子の重心と回転中心との間の距離

【００３２】

【作用】本発明によれば、アンテナ架台２６に装着され
たクロスダイポール素子２０ａ〜２０ｄを含む回転部は
それ自身が物理振子として構成されているため、アンテ
ナが衛星を追尾している時にも、振り子の原理によっ
て、クロスダイポール素子の先端を結ぶ線分Ｈ−Ｈは常
に水平に保持される。こうして自動的に、海面反射によ
るフェージングの影響が除去される。

【００３３】船体が動揺したときクロスダイポール素子
２０ａ〜２０ｄに接続された送受信ケーブル７６ａ、７
６ｂの有するばねトルクが大きくそれを無視することが
できないときには、斯かる送受信ケーブルのばねトルク
を斯かる物理振子に作用するトルクに釣り合うように構
成し、それによって、常に、クロスダイポール素子の先
端を結ぶ線分Ｈ−Ｈは水平に保持される。

【００３４】

【実施例】以下に図１〜図６を参照して本発明の実施例
について説明する。尚図１〜図６において図７〜図１０
の対応する部分には同一の参照符号を付してその詳細な
説明は省略する。

【００３５】図１は本発明のアンテナ指向装置の一例を
示しており、アンテナ部１０６には図示しないコ字状の
取り付け金具に支持された円筒形状の架台５０が装着さ
れており、斯かる架台５０上には適当な固定手段例えば
ねじ、接着等により大反射板３１が取り付けられてい
る。

【００３６】架台５０の略中心には一対の適当な軸受５
１ａ、５１ｂ例えばころがり軸受等が互いに軸線方向に
隔置されて装着されており、斯かる軸受５１ａ、５１ｂ
によってダイポール支柱２１が回転可能に支持されてい
る。ダイポール支柱２１の上端部には互いに９０°の角
度にて隔置された４つのダイポール素子２０ａ〜２０ｄ
が取り付けられており、したがってこのダイポール素子
２０ａ〜２０ｄは軸線Ｏ−Ｏ周りに回転することができ
る。

【００３７】このダイポール支柱２１の下端部には銅又
はアルミ等の導体よりなる円筒形状のダンパーカップ５
３がダイポール支柱２１と同軸的に装着されており、斯
かるダンパーカップ５３は架台５０に形成された環状の
溝内に配置され、ダンパーカップ５３と斯かる環状の溝
の間には同軸的な環状の間隙が形成されている。

【００３８】ダイポール支柱２１の下端部には更に偏心
ウェイト５２が取り付けられており、斯かるダイポール
支柱２１、偏心ウェイト５２、ダイポール素子２０ａ〜
２０ｄ及びダンパーカップ５３よりなる回転部の重心は
軸線Ｏ−Ｏより下側に偏倚されている。

【００３９】軸線Ｏ−Ｏに垂直な面内にて斯かる回転部
の重心の位置は、図８に示すように、２つのダイポール
素子２０ｃ、２０ｄの先端を結ぶ線分Ｈ−Ｈの２等分線
Ｖ−Ｖ上にあるように、即ち、回転部が物理振子を構成
するように設計される。

【００４０】従って、軸線Ｏ−Ｏが水平よりある角度だ
け傾斜した姿勢となっても、ダイポール素子２０ｃ、２
０ｄの先端を結ぶ線分Ｈ−Ｈは振子の原理によって常に
水平に配置されることとなる。

【００４１】また架台５０の環状の溝内には、その内側
面にマグネット５５が装着され、その外側面に純鉄等で
製造されたリターンパス５４が適当な方法例えば接着等
により取り付けられている。

【００４２】図２は図１の線Ａ−Ａに沿って切断した断
面図である。図２に示すように、マグネット５５は４つ
のカマボコ形のマグネット５５ａ〜５５ｄよりなり、こ
れらは架台５０に装着された８角形の高透磁率材例えば
純鉄よりなる磁路５６に装着されている。マグネット５
５ａ〜５５ｄは図示のように互いに隣接する磁石の極性
が異なるように且つ直径方向両側の磁石の極性が同じと
なるように、配置される。斯かる構成において、ダンパ
ーカップ５３が回転するとダンパーカップ５３がマグネ
ット５５ａ〜５５ｄによる磁界を横切ることとなり、渦
電流がダンパーカップ５３に発生しそれによって回転速
度に比例したトルクが発生する。

【００４３】斯かるトルクはダイポール素子２０ａ〜２
０ｄを含む回転部の回転運動に対する減衰力として作用
するから、ダンパーカップ５３はダンパーとしての機能
を提供することとなる。アンテナ指向装置を図１に示す
ような構成とすることによって、基台１００が旋回又は
動揺しても、ダイポール素子２０ｃ、２０ｄの先端を結
ぶ線分Ｈ−Ｈは、図７に示す如く、常に水平に配置され
ることとなるから、海面等からのフェージングが軽減さ
れる。

【００４４】尚、図１及び図２において、マグネット５
５ａ〜５５ｄとリターンパス５４との位置関係を交換し
ても、同様な機能と効果が得られる。更に、図２におい
てマグネット５５ａ〜５５ｄの数を４個としているが、
偶数個であれば４個である必要はない。

【００４５】図３及び図４は図１及び図２にて示したダ
ンパーカップ５３と同様の機能を提供するダンパーの他
の例を示す。図１及び図２にて示したダンパーカップ５
３は円筒状であるが、図３及び図４にて示すダンパー６
１は円板状である。本例によると、ダイポール支柱２１
の端部に銅又はアルミ等の導体よりなる円板状のダンパ
ー６１がダイポール支柱２１に同軸的に取り付けられて
いる。

【００４６】一方、架台５０には純鉄よりなる環状のリ
ターンパス６２が軸線Ｏ−Ｏに対して同軸的に装着され
ている。更に、架台５０にはマグネットホルダ６０が取
り付けられており、斯かるマグネットホルダ６０によっ
てマグネット６４ａ〜６４ｄ及び純鉄よりなる環状の磁
路６３が架台５０に取り付けられている。図示のよう
に、円板状のダンパー６１、リターンパス６２及びマグ
ネット６４ａ〜６４ｄは同軸的に且つ互いに軸線方向に
隔置されている。

【００４７】斯かる構成によって、図１及び図２に示す
例と同様に円板状のダンパー６１によって回転部の回転
運動に対してダンパー機能が提供されることとなる。

【００４８】ダイポール支柱２１には、図１及び図２の
例と同様に（図示しない）偏心ウェイトが取り付けられ
ており、それによって物理振子が構成される。尚、図１
及び図２に示す例及び図３及び図４に示す例では、物理
振子を構成するために偏心ウェイトが使用されている
が、物理振子を構成するために他の方法が採られてよ
い。例えば、ダイポール素子２０ａ〜２０ｄをそれぞれ
比重の異なる材料にて構成したり、ダンパーカップ５３
及びダンパー６１を偏心して取り付けるように構成する
ことによって、物理振子を構成してもよい。

【００４９】以上に述べた物理振子及びダンパー方式を
用いた場合、船体の動揺が比較的小さい時には振り子の
原理によりクロスダイポールが回転し、ダイポール素子
２０ｃ、２０ｄの先端を結ぶ線分Ｈ−Ｈが水平となる
が、船体の動揺が大きい時には動揺加速度によりクロス
ダイポールが回転し、ダイポール素子２０ｃ、２０ｄの
先端を結ぶ線分Ｈ−Ｈは必ずしも水平にならないことが
ある。斯かる問題点を解決するための手段を図５及び図
６を参照して説明する。

【００５０】図５は船体が動揺した時のダイポールの重
心の運動を示す図である。船体の動揺運動の回転中心を
Ｏ、ダイポールの回転中心をＰ、２つの回転中心間の距
離をＲとする。船体が回転中心Ｏ周りに角度ψだけ回転
するとダイポールの重心Ｇには、船体の動揺加速度Ｒｄ
²ψ／ｄｔ²が作用するから、ダイポールには次のトル
クＴが作用する。

【００５１】

【数１】

【００５２】ここに、ｍはダイポールの回転部の質量で
あり、Ｌは重心の偏倚量でありＲに比べて充分に小さい
（Ｒ≫Ｌ）ものとする。船体の動揺運動は正弦波状の周
期運動であるから、ψ＝ψ₀ｓｉｎωｔとおいて、数１
の式は、

【００５３】

【数２】Ｔ＝ｍＬＲψ₀ω²

【００５４】となる。ここに、ψ₀は角度振幅、ωは角
周波数である。従ってこのトルクを打ち消すためには、
例えばばねを設け斯かるばねによるトルクＴ＝Ｋψ
₀（Ｋはばね定数）を付加してやればよい。この式Ｔ＝
Ｋψ₀を数２の式に代入して、

【００５５】

【数３】Ｋ＝ｍＬＲω²

【００５６】を得る。即ち、数３の式によって得られる
ばね定数Ｋを有するばねを設ければよいこととなる。

【００５７】振子のペンデュロシティｍＬはダイポール
部の設計時に既知でありまた距離Ｒも船体により既知で
ある。一方、動揺による角周波数ωは、船体のロール軸
方向とピッチ軸方向とでは異なるから、両者の中間の値
を採用すればよい。

【００５８】図６は斯かるばね定数を有するばねが装着
されたアンテナ指向装置の例を示す。架台５０にはダイ
ポール素子２０ａ〜２０ｄと反対側に偏心ウェイト５２
が装着されており、斯かる偏心ウェイト５２を貫通して
送信受信ケーブル７６ａ、７６ｂが配置されている。斯
かる送信受信ケーブル７６ａ、７６ｂはダイポール素子
２０ａ〜２０ｄより中空のダイポール支柱２１を通って
外方へ延在している。偏心ウェイト５２には半径方向に
延在するばね取り付け用の第１の支柱７１が取り付けら
れ、架台５０の端面には軸線方向に延在するばね取り付
け用の第２の支柱７２及び第３の支柱７３が取り付けら
れている。

【００５９】第１の支柱７１と第２の支柱７２との間に
は第１のばね７４が取り付けられており、第１の支柱７
１と第３の支柱７３との間には第２のばね７５が取り付
けられている。これらのばね７４、７５のばね定数Ｋは
上述のように、数３の式にて求められる値に対応して設
定されている。

【００６０】このようにばねを設けることによって、船
体の動揺によるダイポールのトルクは２本のばねによる
トルクの差により打ち消すことができるから、架台５０
が大きく動揺しても常にダイポール素子２０ａ〜２０ｄ
を同一の位置に保持することができる。尚、図６にて２
本のばねが設けられているが、１本又は３本以上のばね
を設けてもよい。

【００６１】以上は図６にて、送信受信ケーブル７６
ａ、７６ｂのばね定数が小さく無視することができる場
合について説明したが、このばね定数が大きく無視する
ことができない場合について説明する。

【００６２】送信受信ケーブル７６ａ、７６ｂのばね定
数が大きいときは、ばね７４、７５の代わりに斯かるケ
ーブル７６ａ、７６ｂを減衰用のばねとして利用するこ
とができる。送信受信ケーブル７６ａ、７６ｂのばね定
数が数３の式を満足するように構成する。即ち送信受信
ケーブル７６ａ、７６ｂのばね定数をＫ’として、これ
を数３の式に代入して変形すると、

【００６３】

【数４】ｍＬ＝Ｋ’／Ｒω²

【００６４】即ち、数４の式より求められるペンデュロ
シティｍＬとなるようペンデュロシティを設計すればよ
い。こうして、送信受信ケーブル７６ａ、７６ｂをばね
７４、７５の代わりに利用して、付加的にばね７４、７
５を装着する必要性が除去され、安価で簡単な構造とす
ることができる。

【００６５】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００６６】

【発明の効果】本発明によると、複雑な機構のクロスダ
イポール回転機構及びクロスダイポール制御部が除去さ
れるためより安価なアンテナ指向装置を提供することが
できる利点がある。

【００６７】本発明によると、クロスダイポール回転機
構とクロスダイポール制御部との間の結線系が不要であ
るため、スリップリング等を使用しなくてもよく、従っ
て長寿命で信頼性が高いアンテナ指向装置を提供するこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ指向装置の例の主要部の側面
図である。

【図２】図１の線Ａ−Ａに沿って切断した本発明のアン
テナ指向装置の要部の断面図である。

【図３】本発明のアンテナ指向装置の他の例の主要部の
側面図である。

【図４】本発明のアンテナ指向装置の他の例の主要部の
分解図である。

【図５】ダイポールの重心の運動を示す説明図である。

【図６】本発明のアンテナ指向装置の更に他の例の主要
部の斜視図である。

【図７】従来のアンテナ指向装置の例を示す図である。

【図８】従来のアンテナ指向装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図９】ダイポール素子の配置を示す説明図である。

【図１０】従来のアンテナ指向装置の主要部の構成例を
示す一部切開斜視図である。

【符号の説明】

２０ａ〜２０ｄクロスダイポール素子２１クロスダイポール支柱２２傘歯車２３小歯車２４サーボモータ２５モータホルダ２６アンテナ架台２７小歯車２８回転角センサ２９センサホルダ３０支柱３１大反射板５０架台５１Ａ、５１Ｂ軸受５２偏心ウェイト５３ダンパーカップ５４リターンパス５５、５５ａ〜５５ｄマグネット５６磁路６０マグネットホルダ６１ダンパー６２リターンパス６３磁路６４ａ〜６４ｄマグネット７１、７２、７３支柱７４、７５ばね７６ａ、７６ｂ送信受信ケーブル１００基台１００−１ブリッジ部１０１円筒部１０２Ａ、１０２Ｂ方位軸軸受１０３方位軸１０４方位ジンバル１０４−１アーム１０４−２Ｕ字状部材１０５Ａ、１０５Ｂ仰角軸軸受１０６アンテナ部１０７クロスダイポール機構１０８コ字状部材１０８Ａ、１０８Ｂ脚部１０９Ａ、１０９Ｂ仰角軸１１０仰角ジャイロ１１１方位ジャイロ１１２、１１３加速度計１１４仰角軸歯車１１５仰角軸サーボモータ１１６ピニオン１２０方位歯車１２１方位サーボモータ１２２方位発信器１３０積分器１３２増幅器１３４アークサイン演算器１３６減衰器１３８加算器１４０積分器１４２増幅器１４４減衰器１４６加算器１５６可変移相器１５７ダイプレクサ１５８ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１５９ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１６０アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）１６１ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）１６２可変移相器制御部１６３クロスダイポール制御部１６４フェージング低減制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/10 H01Q 1/18,1/34 H01Q 21/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２軸のジンバル構造に支持されたアンテ
ナ架台と、送受信器と、アンテナの方位角、姿勢角及び
位置を検出する検出手段と、上記アンテナの方位角及び
姿勢角を制御する制御手段と、上記アンテナ架台に設け
られたクロスダイポールアンテナとを含むアンテナ指向
装置において、上記クロスダイポールアンテナを上記アンテナ架台に対
して回転可能に軸支し、上記クロスダイポールアンテナ
を含む回転部の重心を回転軸線から所定の距離だけ偏心
させ且つ略々隣接する２つのクロスダイポール素子の先
端を結ぶ直線の２等分線上に配置し、それによって上記
クロスダイポールアンテナを含む回転部が上記回転軸線
周りの物理振子となるように構成されていることを特徴
とするアンテナ指向装置。
【請求項２】請求項１記載のアンテナ指向装置におい
て、上記回転部の回転運動を減衰させるために磁気ダン
パを設けたことを特徴とするアンテナ指向装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のアンテナ指向装置
において、上記アンテナ架台と上記回転部との間に復帰
用ばねを設け、該復帰用ばねのトルクばね定数をＫと
し、上記物理振子のペンデュロシティをｍＬとし、船体
の動揺中心から上記物理振子の回転中心までの距離をＲ
とし、船体動揺の角周波数をωとして、上記復帰用ばね
のトルクばね定数Ｋを、Ｋ≒ｍＬＲω² としたことを特徴とするアンテナ指向装置。
【請求項４】請求項１又は２記載のアンテナ指向装置
において、上記物理振子のペンデュロシティｍＬを略々
次の式にて求められる値としたことを特徴とするアンテ
ナ指向装置。ｍＬ＝Ｋ’／Ｒω² Ｋ’：クロスダイポールアンテナに接続された電路のト
ルクばね定数Ｒ：船体の動揺中心から上記物理振子の回転中心までの
距離 ω：船体の動揺の角周波数ｍ：振子の質量Ｌ：振子の重心と回転中心との間の距離