JP3136380B2 - アンテナ指向装置 - Google Patents
アンテナ指向装置Info
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- JP3136380B2 JP3136380B2 JP04255056A JP25505692A JP3136380B2 JP 3136380 B2 JP3136380 B2 JP 3136380B2 JP 04255056 A JP04255056 A JP 04255056A JP 25505692 A JP25505692 A JP 25505692A JP 3136380 B2 JP3136380 B2 JP 3136380B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は海事衛星通信等に使用し
て好適な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。
て好適な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】図２は従来のアンテナ指向装置の例を示
す。斯かるアンテナ指向装置は基本的には方位−仰角系
と称され、基台３と斯かる基台３に装着された方位ジン
バル４０と方位ジンバル４０の上端部のＵ字形部材に装
着された取り付け金具４１と斯かる取り付け金具４１に
取り付けられたアンテナ１４とを有する。
す。斯かるアンテナ指向装置は基本的には方位−仰角系
と称され、基台３と斯かる基台３に装着された方位ジン
バル４０と方位ジンバル４０の上端部のＵ字形部材に装
着された取り付け金具４１と斯かる取り付け金具４１に
取り付けられたアンテナ１４とを有する。
【０００３】基台３はブリッジ部３−１を有してよく、
斯かるブリッジ部３−１には上方に突出する円筒部１
０’が装着されており、斯かる円筒部１０’の内部には
１対の軸受９−１、９−１’が取り付けられている。こ
の軸受９−１、９−１’の内輪には方位軸１０が嵌合さ
れており、方位軸１０の上端部にはアーム１０−１を介
して方位ジンバル４０が装着されている。斯くして方位
ジンバル４０は方位軸線（方位軸１０及び軸受９−１、
９−１’の中心軸線）周りに回転することができる。方
位ジンバル４０は下側の支持軸部４０−１と上側のＵ字
形部４０−２とを有し、支持軸部４０−１の軸線は方位
軸線より偏倚して配置されている。
斯かるブリッジ部３−１には上方に突出する円筒部１
０’が装着されており、斯かる円筒部１０’の内部には
１対の軸受９−１、９−１’が取り付けられている。こ
の軸受９−１、９−１’の内輪には方位軸１０が嵌合さ
れており、方位軸１０の上端部にはアーム１０−１を介
して方位ジンバル４０が装着されている。斯くして方位
ジンバル４０は方位軸線（方位軸１０及び軸受９−１、
９−１’の中心軸線）周りに回転することができる。方
位ジンバル４０は下側の支持軸部４０−１と上側のＵ字
形部４０−２とを有し、支持軸部４０−１の軸線は方位
軸線より偏倚して配置されている。
【０００４】方位ジンバル４０のＵ字形部４０−２に
は、より小さいＵ字形の取り付け金具４１が装着されて
おり、斯かる取り付け金具４１は方位ジンバル４０のＵ
字形部４０−２の２つの脚部の間にて仰角軸線１３、１
３’周りに回転可能に支持されている。仰角軸線１３、
１３’は方位軸線に対して直角に配置され、従って略水
平な位置にある。即ち、方位ジンバル４０のＵ字形部４
０−２の２つの脚部の各々には、仰角軸軸受１６、１
６’が装着されており、斯かる軸受１６、１６’によっ
て取り付け金具４１は仰角軸線１３、１３’周りに回転
することができる。
は、より小さいＵ字形の取り付け金具４１が装着されて
おり、斯かる取り付け金具４１は方位ジンバル４０のＵ
字形部４０−２の２つの脚部の間にて仰角軸線１３、１
３’周りに回転可能に支持されている。仰角軸線１３、
１３’は方位軸線に対して直角に配置され、従って略水
平な位置にある。即ち、方位ジンバル４０のＵ字形部４
０−２の２つの脚部の各々には、仰角軸軸受１６、１
６’が装着されており、斯かる軸受１６、１６’によっ
て取り付け金具４１は仰角軸線１３、１３’周りに回転
することができる。
【０００５】Ｕ字形の取り付け金具４１の脚部４１−
１、４１−１’にはアンテナ１４が装着されており、従
ってアンテナ１４は取り付け金具４１と共に仰角軸線１
３、１３’周りを回転する。アンテナ１４は中心軸線Ｘ
−Ｘを有しており、斯かる中心軸線は仰角軸線１３、１
３’に対して垂直である。
１、４１−１’にはアンテナ１４が装着されており、従
ってアンテナ１４は取り付け金具４１と共に仰角軸線１
３、１３’周りを回転する。アンテナ１４は中心軸線Ｘ
−Ｘを有しており、斯かる中心軸線は仰角軸線１３、１
３’に対して垂直である。
【０００６】取り付け金具４１には、仰角ジャイロ４４
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角が検出
され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰角
軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の加
速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度が検出される。
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角が検出
され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰角
軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の加
速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度が検出される。
【０００７】仰角ジャイロ４４と方位ジャイロ４５は、
例えば機械式ジャイロ、光学式ジャイロ等の積分型ジャ
イロの他、振動ジャイロ、レートジャイロ、光ファイバ
ジャイロ等の微分型ジャイロであってよい。
例えば機械式ジャイロ、光学式ジャイロ等の積分型ジャ
イロの他、振動ジャイロ、レートジャイロ、光ファイバ
ジャイロ等の微分型ジャイロであってよい。
【０００８】また、取り付け金具４１の一方の脚部には
仰角軸線１３、１３’と同軸的に仰角歯車４８が装着さ
れている。斯かる仰角歯車４８にはピニオン５０が噛み
合わされており、斯かるピニオン５０は方位ジンバル４
０のＵ字形部４０−２の一方の脚部に装着された仰角サ
ーボモータ４９の回転軸に取り付けられている。
仰角軸線１３、１３’と同軸的に仰角歯車４８が装着さ
れている。斯かる仰角歯車４８にはピニオン５０が噛み
合わされており、斯かるピニオン５０は方位ジンバル４
０のＵ字形部４０−２の一方の脚部に装着された仰角サ
ーボモータ４９の回転軸に取り付けられている。
【０００９】一方、方位軸１０の下端部には方位歯車１
１が取り付けられ、基台３のブリッジ部３−１上には方
位サーボモータ５２と方位発信器５３が取り付けられ、
方位サーボモータ５２及び方位発信器５３の回転軸にそ
れぞれ取り付けられたピニオン（図示なし）が方位歯車
１１に噛み合わされるように構成されている。
１が取り付けられ、基台３のブリッジ部３−１上には方
位サーボモータ５２と方位発信器５３が取り付けられ、
方位サーボモータ５２及び方位発信器５３の回転軸にそ
れぞれ取り付けられたピニオン（図示なし）が方位歯車
１１に噛み合わされるように構成されている。
【００１０】図示のように、アンテナ指向装置を制御す
るために４つのサーボループが設けられている。尚、ア
ンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水平面となす角をアンテ
ナの仰角θA とし、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水
平面上で子午線となす角をアンテナの方位角φA とす
る。
るために４つのサーボループが設けられている。尚、ア
ンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水平面となす角をアンテ
ナの仰角θA とし、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水
平面上で子午線となす角をアンテナの方位角φA とす
る。
【００１１】第１のループにおいて、仰角ジャイロ４４
の出力は積分器５４及び増幅器５５を介して仰角サーボ
モータ４９にフィードバックされる。それによって船体
が揺動してもアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周り
の角速度は常にゼロに保持される。
の出力は積分器５４及び増幅器５５を介して仰角サーボ
モータ４９にフィードバックされる。それによって船体
が揺動してもアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周り
の角速度は常にゼロに保持される。
【００１２】第２のループにおいて、第１の加速度計４
６からの出力信号は、アークサイン演算器５７を経由し
た後、例えば手動設定された衛星高度角θS を指示する
信号によって減ぜられ、更に、減衰器５６を経由して積
分器５４及び増幅器５５に入力される。このループは、
アンテナ１４の仰角θA を衛星高度角θS に一致させる
べく時定数を有しており、減衰器５６に仰角ジャイロ４
４のドリフト変動を補償させるために積分特性を具備さ
せることも可能である。以上第１及び第２のループから
構成されるのが仰角制御ループである。
６からの出力信号は、アークサイン演算器５７を経由し
た後、例えば手動設定された衛星高度角θS を指示する
信号によって減ぜられ、更に、減衰器５６を経由して積
分器５４及び増幅器５５に入力される。このループは、
アンテナ１４の仰角θA を衛星高度角θS に一致させる
べく時定数を有しており、減衰器５６に仰角ジャイロ４
４のドリフト変動を補償させるために積分特性を具備さ
せることも可能である。以上第１及び第２のループから
構成されるのが仰角制御ループである。
【００１３】一方、第３のループにおいて、方位ジャイ
ロ４５の出力信号は、積分器５８及び増幅器５９を介し
て方位サーボモータ５２にフィードバックされ、それに
よってアンテナ１４は、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘ
及び仰角軸線１３、１３’の両者に対して直交する軸線
周りの船体の回転運動に対して、安定化されることがで
きる。
ロ４５の出力信号は、積分器５８及び増幅器５９を介し
て方位サーボモータ５２にフィードバックされ、それに
よってアンテナ１４は、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘ
及び仰角軸線１３、１３’の両者に対して直交する軸線
周りの船体の回転運動に対して、安定化されることがで
きる。
【００１４】第４のループにおいて、アンテナ１４の方
位角φを指示する方位角信号が方位発信器５３から出力
され、斯かる方位角φは加算器６１にて、衛星方位角φ
S と例えば磁気コンパス又はジャイロコンパスより供給
されたジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC とに
よって減ぜられ、更に、減衰器６０を経由して積分器５
８に入力される。アンテナ方位角φA が衛星方位角φS
とジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC との和に
等しくなる点で、アンテナ１４の方位は静止する。
位角φを指示する方位角信号が方位発信器５３から出力
され、斯かる方位角φは加算器６１にて、衛星方位角φ
S と例えば磁気コンパス又はジャイロコンパスより供給
されたジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC とに
よって減ぜられ、更に、減衰器６０を経由して積分器５
８に入力される。アンテナ方位角φA が衛星方位角φS
とジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC との和に
等しくなる点で、アンテナ１４の方位は静止する。
【００１５】このループは、アンテナ１４の方位角φA
を衛星方位角φS に一致させるべく時定数を有してお
り、減衰器６０に方位ジャイロ４５のドリフト変動を補
償させるために積分特性を具備させることも可能であ
る。即ち、減衰器５６、６０の出力は積分型ジャイロト
ルカの出力に相当する。以上第３及び第４のループから
構成されるのが方位制御ループである。
を衛星方位角φS に一致させるべく時定数を有してお
り、減衰器６０に方位ジャイロ４５のドリフト変動を補
償させるために積分特性を具備させることも可能であ
る。即ち、減衰器５６、６０の出力は積分型ジャイロト
ルカの出力に相当する。以上第３及び第４のループから
構成されるのが方位制御ループである。
【００１６】こうして、アンテナ指向装置は、４つのサ
ーボループからなる２つの制御ループによってアンテナ
１４の中心軸線Ｘ−Ｘが衛星方向を指向するように、制
御される。
ーボループからなる２つの制御ループによってアンテナ
１４の中心軸線Ｘ−Ｘが衛星方向を指向するように、制
御される。
【００１７】ここで、方位制御ループの伝達関数につい
て考える。増幅器５９のゲインを−Ｋ、減衰器６０のゲ
インをＫT とする。簡単のため、方位サーボモータ５２
を含む駆動部のゲインとジャイロのスケールファクタを
１とし、更に、船体の動揺や傾斜を無視する。ラプラス
変換の後のアンテナの方位角φA の伝達関数は次の数１
の式によって表される。
て考える。増幅器５９のゲインを−Ｋ、減衰器６０のゲ
インをＫT とする。簡単のため、方位サーボモータ５２
を含む駆動部のゲインとジャイロのスケールファクタを
１とし、更に、船体の動揺や傾斜を無視する。ラプラス
変換の後のアンテナの方位角φA の伝達関数は次の数１
の式によって表される。
【００１８】
【数１】
【００１９】ここに、φはアンテナ１４の方位角、φS
は衛星方位角、φC はジャイロコンパス方位角（船首方
位角）、ｓはラプラス変数である。例えば、φC ＝０、
φS＝φS ’／ｓとおいて最終値を求めれば、φC →φ
S ’となり、アンテナの方位角φA は与えられた衛星方
位角φS に向かうこととなる。
は衛星方位角、φC はジャイロコンパス方位角（船首方
位角）、ｓはラプラス変数である。例えば、φC ＝０、
φS＝φS ’／ｓとおいて最終値を求めれば、φC →φ
S ’となり、アンテナの方位角φA は与えられた衛星方
位角φS に向かうこととなる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
アンテナ指向装置において、指向すべき衛星の高度角は
緯度により変化し又は船体の動揺によっても変化するか
ら、アンテナの仰角θも変化する。数１の式は分母に係
数Ｋｃｏｓθを有する項を含むから、方位制御ループ系
の周波数特性はアンテナの仰角θによって変化する。特
に、アンテナの仰角θが大きいときは周波数特性が悪く
なり系の追従精度が低下する。その結果衛星に対するア
ンテナの指向誤差も大きくなる欠点があった。
アンテナ指向装置において、指向すべき衛星の高度角は
緯度により変化し又は船体の動揺によっても変化するか
ら、アンテナの仰角θも変化する。数１の式は分母に係
数Ｋｃｏｓθを有する項を含むから、方位制御ループ系
の周波数特性はアンテナの仰角θによって変化する。特
に、アンテナの仰角θが大きいときは周波数特性が悪く
なり系の追従精度が低下する。その結果衛星に対するア
ンテナの指向誤差も大きくなる欠点があった。
【００２１】また、アンテナの仰角θが９０°近くな
り、アンテナの中心軸線Ｘ−Ｘが方位軸線の方向に一致
すると、方位ジャイロ４５はアンテナの方位軸線周りの
回転変位を検出することができなくなる。従って方位制
御ループはサーボ系として機能しなくなり、衛星に対す
るアンテナの追従は不能となる。斯かる現象はジンバル
ロックと称される。
り、アンテナの中心軸線Ｘ−Ｘが方位軸線の方向に一致
すると、方位ジャイロ４５はアンテナの方位軸線周りの
回転変位を検出することができなくなる。従って方位制
御ループはサーボ系として機能しなくなり、衛星に対す
るアンテナの追従は不能となる。斯かる現象はジンバル
ロックと称される。
【００２２】本発明は、斯かる点に鑑み、アンテナの仰
角θが９０°近くなっても、ジンバルロック現象によっ
て追従不能となることを防止し、良好な周波数特性を有
するサーボ系を有し、衛星に対して良好に指向すること
ができるアンテナ指向装置を提供することを目的とす
る。
角θが９０°近くなっても、ジンバルロック現象によっ
て追従不能となることを防止し、良好な周波数特性を有
するサーボ系を有し、衛星に対して良好に指向すること
ができるアンテナ指向装置を提供することを目的とす
る。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明に依れば、例えば
図１に示すように、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１
に支持されたアンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支
持部材４１を上記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周
りに回転可能に支持する方位ジンバルと、方位ジンバル
４０を仰角軸線１３、１３’に直交する方位軸線周りに
回転可能に支持する基台３と、仰角軸線１３、１３’に
平行な入力軸線を有し支持部材４１に固定された第１の
ジャイロ４４と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１
３’の両者に直交する入力軸線を有し支持部材４１に固
定された第２のジャイロ４５と、水平面に対する中心軸
線Ｘ−Ｘの傾斜角を指示する信号を出力する第１の加速
度計４６と、上記方位ジンバル４０の上記方位軸線周り
の回転角を指示する信号を出力する方位発信器５３とを
有し、上記第１の加速度計４６の出力信号から衛星の高
度角に対応した値を減じた信号を上記第１のジャイロ４
４の実質的なトルカにフィードバックし、上記方位発信
器５３の出力信号、船首方位及び衛星方位角に対応した
信号とを加算器６１にて演算しその出力信号を上記第２
のジャイロ４５の実質的なトルカにフィードバックして
上記アンテナの中心軸線Ｘ−Ｘを上記衛星に指向させる
ように構成されたアンテナ指向装置において、更に、上
記方位ジンバル４０に対する上記アンテナの上記仰角軸
線１３、１３’周りの回転角θを指示する信号を出力す
る仰角発信器７２と、該仰角発信器から出力された回転
角信号よりｓｅｃθの値を計算するｓｅｃθ演算部７６
とを設け、上記第２のジャイロ４５の出力信号と上記ｓ
ｅｃθ演算部７６の出力信号とを乗算し斯かる乗算値を
積分器５８に入力し、それによってサーボ系の周波数特
性が全ての仰角θにおいて不変となるように構成されて
いる。
図１に示すように、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１
に支持されたアンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支
持部材４１を上記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周
りに回転可能に支持する方位ジンバルと、方位ジンバル
４０を仰角軸線１３、１３’に直交する方位軸線周りに
回転可能に支持する基台３と、仰角軸線１３、１３’に
平行な入力軸線を有し支持部材４１に固定された第１の
ジャイロ４４と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１
３’の両者に直交する入力軸線を有し支持部材４１に固
定された第２のジャイロ４５と、水平面に対する中心軸
線Ｘ−Ｘの傾斜角を指示する信号を出力する第１の加速
度計４６と、上記方位ジンバル４０の上記方位軸線周り
の回転角を指示する信号を出力する方位発信器５３とを
有し、上記第１の加速度計４６の出力信号から衛星の高
度角に対応した値を減じた信号を上記第１のジャイロ４
４の実質的なトルカにフィードバックし、上記方位発信
器５３の出力信号、船首方位及び衛星方位角に対応した
信号とを加算器６１にて演算しその出力信号を上記第２
のジャイロ４５の実質的なトルカにフィードバックして
上記アンテナの中心軸線Ｘ−Ｘを上記衛星に指向させる
ように構成されたアンテナ指向装置において、更に、上
記方位ジンバル４０に対する上記アンテナの上記仰角軸
線１３、１３’周りの回転角θを指示する信号を出力す
る仰角発信器７２と、該仰角発信器から出力された回転
角信号よりｓｅｃθの値を計算するｓｅｃθ演算部７６
とを設け、上記第２のジャイロ４５の出力信号と上記ｓ
ｅｃθ演算部７６の出力信号とを乗算し斯かる乗算値を
積分器５８に入力し、それによってサーボ系の周波数特
性が全ての仰角θにおいて不変となるように構成されて
いる。
【００２４】本発明に依れば、例えば図１に示すよう
に、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１に支持されたア
ンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支持部材４１を上
記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周りに回転可能に
支持する方位ジンバルと、方位ジンバル４０を仰角軸線
１３、１３’に直交する方位軸線周りに回転可能に支持
する基台３と、仰角軸線１３、１３’に平行な入力軸線
を有し支持部材４１に固定された第１のジャイロ４４
と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１３’の両者に直
交する入力軸線を有し支持部材４１に固定された第２の
ジャイロ４５と、水平面に対する中心軸線Ｘ−Ｘの傾斜
角を指示する信号を出力する第１の加速度計４６と、上
記方位ジンバル４０の上記方位軸線周りの回転角を指示
する信号を出力する方位発信器５３とを有し、上記第１
の加速度計４６の出力信号から衛星の高度角に対応した
値を減じた信号を上記第１のジャイロ４４の実質的なト
ルカにフィードバックし、上記方位発信器５３の出力信
号、船首方位及び衛星方位角に対応した信号とを加算器
６１にて演算しその出力信号を上記第２のジャイロ４５
の実質的なトルカにフィードバックして上記アンテナの
中心軸線を上記衛星に指向させるように構成されたアン
テナ指向装置において、更に、上記方位ジンバル４０に
対する上記アンテナの上記仰角軸線周りの回転角θを指
示する回転角信号を出力する仰角発信器７２と上記第２
のジャイロ４５の出力信号を遮断するＯＮ／ＯＦＦ器７
８とを設け、該ＯＮ／ＯＦＦ器７８によって上記第２の
ジャイロ４５の出力信号はアンテナの中心軸線Ｘ−Ｘと
方位軸線が平行となるときの値を中心値として所定の角
度範囲にある場合には遮断されるように構成されてい
る。
に、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１に支持されたア
ンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支持部材４１を上
記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周りに回転可能に
支持する方位ジンバルと、方位ジンバル４０を仰角軸線
１３、１３’に直交する方位軸線周りに回転可能に支持
する基台３と、仰角軸線１３、１３’に平行な入力軸線
を有し支持部材４１に固定された第１のジャイロ４４
と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１３’の両者に直
交する入力軸線を有し支持部材４１に固定された第２の
ジャイロ４５と、水平面に対する中心軸線Ｘ−Ｘの傾斜
角を指示する信号を出力する第１の加速度計４６と、上
記方位ジンバル４０の上記方位軸線周りの回転角を指示
する信号を出力する方位発信器５３とを有し、上記第１
の加速度計４６の出力信号から衛星の高度角に対応した
値を減じた信号を上記第１のジャイロ４４の実質的なト
ルカにフィードバックし、上記方位発信器５３の出力信
号、船首方位及び衛星方位角に対応した信号とを加算器
６１にて演算しその出力信号を上記第２のジャイロ４５
の実質的なトルカにフィードバックして上記アンテナの
中心軸線を上記衛星に指向させるように構成されたアン
テナ指向装置において、更に、上記方位ジンバル４０に
対する上記アンテナの上記仰角軸線周りの回転角θを指
示する回転角信号を出力する仰角発信器７２と上記第２
のジャイロ４５の出力信号を遮断するＯＮ／ＯＦＦ器７
８とを設け、該ＯＮ／ＯＦＦ器７８によって上記第２の
ジャイロ４５の出力信号はアンテナの中心軸線Ｘ−Ｘと
方位軸線が平行となるときの値を中心値として所定の角
度範囲にある場合には遮断されるように構成されてい
る。
【００２５】
【作用】本発明によれば、仰角発信器７２より供給され
た仰角信号θに基づきｓｅｃ演算部７６にてｓｅｃθの
演算を行い、斯かるｓｅｃθの値に方位ジャイロ４５か
らの出力信号ｄφ／ｄｔ・ｃｏｓθを乗じた値を積分器
に供給するように構成されているため、方位制御ループ
の周波数特性はアンテナの仰角θに依らず一定となる。
た仰角信号θに基づきｓｅｃ演算部７６にてｓｅｃθの
演算を行い、斯かるｓｅｃθの値に方位ジャイロ４５か
らの出力信号ｄφ／ｄｔ・ｃｏｓθを乗じた値を積分器
に供給するように構成されているため、方位制御ループ
の周波数特性はアンテナの仰角θに依らず一定となる。
【００２６】また、本発明によれば、ＯＮ／ＯＦＦ器７
８を設け、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７８によって、仰角発
信器７２からの仰角信号θを参照しながら、アンテナの
中心軸線と方位軸線が平行となるときの角度を中心に、
ある角度区間で方位ジャイロ４５の出力が遮断されるか
ら、ジンバルロック現象による誤差が排除されることが
できる。
８を設け、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７８によって、仰角発
信器７２からの仰角信号θを参照しながら、アンテナの
中心軸線と方位軸線が平行となるときの角度を中心に、
ある角度区間で方位ジャイロ４５の出力が遮断されるか
ら、ジンバルロック現象による誤差が排除されることが
できる。
【００２７】
【実施例】以下に図１を参照して本発明の実施例につい
て説明する。尚図１において図２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。
て説明する。尚図１において図２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。
【００２８】図１は、本発明のアンテナ指向装置の１例
を示しており、アンテナ指向装置は基台３と斯かる基台
３に装着された方位ジンバル４０と方位ジンバル４０の
上端部のＵ字形部材に装着された取り付け金具４１と斯
かる取り付け金具４１に取り付けられたアンテナ１４と
を有する。
を示しており、アンテナ指向装置は基台３と斯かる基台
３に装着された方位ジンバル４０と方位ジンバル４０の
上端部のＵ字形部材に装着された取り付け金具４１と斯
かる取り付け金具４１に取り付けられたアンテナ１４と
を有する。
【００２９】アンテナ１４は中心軸線Ｘ−Ｘを有してお
り、アンテナ１４と斯かるアンテナ１４に装着された取
り付け金具４１とからなる組立体は中心軸線Ｘ−Ｘに直
交する仰角軸線１３−１３’の周りに回転可能に支持さ
れている。方位ジンバル４０は仰角軸線１３−１３’と
直交する方位軸線１０周りに回転可能に基台に支持され
ている。こうして、２軸に回転可能な支持機構が構成さ
れ、斯かる支持機構はアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが
衛星を指向するように制御される。
り、アンテナ１４と斯かるアンテナ１４に装着された取
り付け金具４１とからなる組立体は中心軸線Ｘ−Ｘに直
交する仰角軸線１３−１３’の周りに回転可能に支持さ
れている。方位ジンバル４０は仰角軸線１３−１３’と
直交する方位軸線１０周りに回転可能に基台に支持され
ている。こうして、２軸に回転可能な支持機構が構成さ
れ、斯かる支持機構はアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが
衛星を指向するように制御される。
【００３０】取り付け金具４１には、仰角ジャイロ４４
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角度が検
出され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰
角軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の
加速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度が検出される。
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角度が検
出され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰
角軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の
加速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度が検出される。
【００３１】仰角ジャイロ４４と方位ジャイロ４５は積
分型ジャイロ又は微分型ジャイロのいずれであってもよ
い。
分型ジャイロ又は微分型ジャイロのいずれであってもよ
い。
【００３２】本例によると、方位ジンバル４０のＵ字形
部４０−２の一方の脚部には仰角軸線１３、１３’と同
軸的に又は平行に仰角発信器７２が装着されている。斯
かる仰角発信器７２は例えば仰角歯車４８に係合する仰
角発信器用歯車７４を有しており、仰角軸線１３、１
３’の回転変位は仰角発信器用歯車７４を経由して検出
されるように構成されている。斯かる仰角発信器７２に
よってアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周りの回転
角度即ち仰角θが検出されそれを指示する信号が出力さ
れる。
部４０−２の一方の脚部には仰角軸線１３、１３’と同
軸的に又は平行に仰角発信器７２が装着されている。斯
かる仰角発信器７２は例えば仰角歯車４８に係合する仰
角発信器用歯車７４を有しており、仰角軸線１３、１
３’の回転変位は仰角発信器用歯車７４を経由して検出
されるように構成されている。斯かる仰角発信器７２に
よってアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周りの回転
角度即ち仰角θが検出されそれを指示する信号が出力さ
れる。
【００３３】更に、第３のループには方位ジャイロ４５
の出力側にｓｅｃθ演算部７６とＯＮ／ＯＦＦ器７８が
配置されている。ｓｅｃθ演算部７６は仰角発信器７２
から供給された仰角θを用いてｓｅｃθ（＝１／ｃｏｓ
θ）の計算し、斯かるｓｅｃθの値を方位ジャイロ４５
から供給された（ｄφ／ｄｔ）・ｃｏｓθに乗算するよ
うに構成されている。斯くして、ｓｅｃθ演算部７６か
らは仰角θを含まない信号が供給される。
の出力側にｓｅｃθ演算部７６とＯＮ／ＯＦＦ器７８が
配置されている。ｓｅｃθ演算部７６は仰角発信器７２
から供給された仰角θを用いてｓｅｃθ（＝１／ｃｏｓ
θ）の計算し、斯かるｓｅｃθの値を方位ジャイロ４５
から供給された（ｄφ／ｄｔ）・ｃｏｓθに乗算するよ
うに構成されている。斯くして、ｓｅｃθ演算部７６か
らは仰角θを含まない信号が供給される。
【００３４】本例の場合について、数１の式と同様に、
ラプラス変換の後のアンテナの方位角φの伝達関数を求
めると次の数２の式によって表される。
ラプラス変換の後のアンテナの方位角φの伝達関数を求
めると次の数２の式によって表される。
【００３５】
【数２】
【００３６】尚、数１の式と同様、増幅器５９のゲイン
を−Ｋ、減衰器６０のゲインをＫTとしている。こうし
て、本例では、ｓｅｃθ演算部７６を設けることによっ
て方位制御ループの周波数特性はアンテナの仰角θに無
関係に一定となるため、衛星高度角が９０°に近いとき
でも追従精度の低下を防止することができる。
を−Ｋ、減衰器６０のゲインをＫTとしている。こうし
て、本例では、ｓｅｃθ演算部７６を設けることによっ
て方位制御ループの周波数特性はアンテナの仰角θに無
関係に一定となるため、衛星高度角が９０°に近いとき
でも追従精度の低下を防止することができる。
【００３７】更に、本例のｓｅｃθ演算部７６は、仰角
θが９０°を越えた場合に発生する方位ジャイロ４５の
入力信号の極性の反転に起因するサーボ系の発散を防止
する機能を有する。
θが９０°を越えた場合に発生する方位ジャイロ４５の
入力信号の極性の反転に起因するサーボ系の発散を防止
する機能を有する。
【００３８】本例の第３のループでは、更に、ＯＮ／Ｏ
ＦＦ器７８が配置されており、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７
８は仰角発信器７２より得られる仰角θの値に基づい
て、ｓｅｃθ演算部７６の出力信号を供給し又は遮断す
るように構成されており、それによって以下に説明する
ようにジンバルロック現象が回避される。
ＦＦ器７８が配置されており、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７
８は仰角発信器７２より得られる仰角θの値に基づい
て、ｓｅｃθ演算部７６の出力信号を供給し又は遮断す
るように構成されており、それによって以下に説明する
ようにジンバルロック現象が回避される。
【００３９】図１に示すように、アンテナの中心軸線Ｘ
−Ｘ方向にＸ軸をとり、仰角軸線１３、１３’方向にＹ
軸をとり、Ｘ軸とＹ軸の双方に直角にＺ軸をとる。本発
明が対象とする２軸の方位−仰角系のアンテナ指向装置
では、Ｚ軸に平行な入力軸を有する方位ジャイロ４５に
よって、慣性空間に対するＺ軸周りの角速度が検出され
る。方位ジャイロ４５によって出力されたＺ軸周りの角
速度を指示する信号は、積分器５８、サーボアンプ５９
を経由して方位サーボモータ５２にフィードバックされ
る。こうしてアンテナ１４はＺ軸周りに回転しないよう
に慣性空間に対して安定化され、指向誤差の発生が防止
されている。
−Ｘ方向にＸ軸をとり、仰角軸線１３、１３’方向にＹ
軸をとり、Ｘ軸とＹ軸の双方に直角にＺ軸をとる。本発
明が対象とする２軸の方位−仰角系のアンテナ指向装置
では、Ｚ軸に平行な入力軸を有する方位ジャイロ４５に
よって、慣性空間に対するＺ軸周りの角速度が検出され
る。方位ジャイロ４５によって出力されたＺ軸周りの角
速度を指示する信号は、積分器５８、サーボアンプ５９
を経由して方位サーボモータ５２にフィードバックされ
る。こうしてアンテナ１４はＺ軸周りに回転しないよう
に慣性空間に対して安定化され、指向誤差の発生が防止
されている。
【００４０】斯かる機能は、ｓｅｃθ演算部７６を設け
ることによって、仰角θが存在する場合であっても、殆
ど全ての仰角θ（θが９０°を越えた場合でも）に対し
て充分達成されている。しかしながら、衛星高度角θS
が大きく且つ動揺が存在する場合には、方位軸線とアン
テナの中心軸線Ｘ−Ｘが完全に平行となる場合がある。
ることによって、仰角θが存在する場合であっても、殆
ど全ての仰角θ（θが９０°を越えた場合でも）に対し
て充分達成されている。しかしながら、衛星高度角θS
が大きく且つ動揺が存在する場合には、方位軸線とアン
テナの中心軸線Ｘ−Ｘが完全に平行となる場合がある。
【００４１】斯かる瞬間にアンテナのＺ軸周りに角速度
が発生すると、斯かる角速度は方位ジャイロ４５によっ
て検出され、方位サーボモータ５２によってアンテナは
方位軸１０周りに回転される。方位制御ループは、方位
サーボモータ５２の回転角度が方位ジャイロ４５にフィ
ードバックされ、斯かるアンテナのＺ軸周りの角速度が
ゼロとなるように制御されるように構成されているが、
斯かる瞬間にはフィードバック機能は不能となる。こう
して方位ジャイロ４５の出力はそのまま積分器５８に入
力され続け、方位サーボモータ５２は一種の暴走状態と
なる。
が発生すると、斯かる角速度は方位ジャイロ４５によっ
て検出され、方位サーボモータ５２によってアンテナは
方位軸１０周りに回転される。方位制御ループは、方位
サーボモータ５２の回転角度が方位ジャイロ４５にフィ
ードバックされ、斯かるアンテナのＺ軸周りの角速度が
ゼロとなるように制御されるように構成されているが、
斯かる瞬間にはフィードバック機能は不能となる。こう
して方位ジャイロ４５の出力はそのまま積分器５８に入
力され続け、方位サーボモータ５２は一種の暴走状態と
なる。
【００４２】本発明においては、仰角θを制御信号とす
るＯＮ／ＯＦＦ器７８がｓｅｃθ演算部７６の出力側に
設けられており、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７８は方位制御
ループが正常に作動している状態、例えば、仰角θが９
０°±２°においてｓｅｃθ演算部７６の出力信号を遮
断するように機能し、それによって積分器５８の値は一
定値に保持される。
るＯＮ／ＯＦＦ器７８がｓｅｃθ演算部７６の出力側に
設けられており、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７８は方位制御
ループが正常に作動している状態、例えば、仰角θが９
０°±２°においてｓｅｃθ演算部７６の出力信号を遮
断するように機能し、それによって積分器５８の値は一
定値に保持される。
【００４３】仰角θが９０°±２°の範囲にあるとき、
方位サーボモータ５２は暴走状態となる直前で保持され
た角速度にて回転し続け、仰角θが９０°±２°の範囲
を越えると方位制御サーボ系は正常状態に復帰し、殆ど
指向誤差を発生することがない。
方位サーボモータ５２は暴走状態となる直前で保持され
た角速度にて回転し続け、仰角θが９０°±２°の範囲
を越えると方位制御サーボ系は正常状態に復帰し、殆ど
指向誤差を発生することがない。
【００４４】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。
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。
【００４５】上述の例ではｓｅｃθ演算器７６とＯＮ／
ＯＦＦ器７８との両者を含むように構成されているが、
何方か一方のみを含むように構成してもよい。
ＯＦＦ器７８との両者を含むように構成されているが、
何方か一方のみを含むように構成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】本発明に依れば、仰角発信器７２から供
給された仰角θよりｓｅｃθの値を求め、斯かるｓｅｃ
θの値に方位ジャイロ４５から供給される出力信号を乗
算して求めた値を積分器５８に供給するように構成され
ているため、方位ジャイロ４５にて形成される方位制御
ループの周波数特性は仰角θによらず一定値となる利点
がある。
給された仰角θよりｓｅｃθの値を求め、斯かるｓｅｃ
θの値に方位ジャイロ４５から供給される出力信号を乗
算して求めた値を積分器５８に供給するように構成され
ているため、方位ジャイロ４５にて形成される方位制御
ループの周波数特性は仰角θによらず一定値となる利点
がある。
【００４７】本発明に依れば、衛星に対するアンテナの
中心軸線の追従精度を向上させることができ、且つアン
テナ１４の指向方向に誤差が生じることが回避される利
点がある。
中心軸線の追従精度を向上させることができ、且つアン
テナ１４の指向方向に誤差が生じることが回避される利
点がある。
【００４８】本発明に依れば、アンテナ１４の仰角θが
９０°を越えた場合に発生する方位ジャイロ４５の入力
信号の極性の反転によるサーボ系の発散を防止すること
ができる利点がある。
９０°を越えた場合に発生する方位ジャイロ４５の入力
信号の極性の反転によるサーボ系の発散を防止すること
ができる利点がある。
【００４９】本発明によれば、ＯＮ／ＯＦＦ器７８を設
けることによって仰角信号θが監視され、仰角信号θが
９０°近傍において、ｓｅｃθ演算部の出力を遮断する
ように構成されているからジンバルロック現象が発生す
ることが防止される利点がある。
けることによって仰角信号θが監視され、仰角信号θが
９０°近傍において、ｓｅｃθ演算部の出力を遮断する
ように構成されているからジンバルロック現象が発生す
ることが防止される利点がある。
【図１】本発明のアンテナ指向装置の例を示す図であ
る。
る。
【図２】従来のアンテナ指向装置の例を示す図である。
３ 基台 ３−１ ブリッジ部 ９−１、９−１’ 軸受 １０ 方位軸 １０’ 円筒部 １０−１ アーム １１ 方位歯車 １３、１３’ 仰角軸線 １４ アンテナ １６、１６’ 仰角軸軸受 ４０ 方位ジンバル ４０−１ 支持軸部 ４０−２ Ｕ字形部 ４１ 取り付け金具 ４１−１、４１−１’ 脚部 ４４ 仰角ジャイロ ４５ 方位ジャイロ ４６、４７ 加速度計 ４８ 仰角歯車 ４９ 仰角サーボモータ ５０ ピニオン ５２ 方位サーボモータ ５３ 方位発信器 ５４ 積分器 ５５ 増幅器 ５６ 減衰器 ５７ アークサイン演算器 ５８ 積分器 ５９ 増幅器 ６０ 減衰器 ６１ 加算器 ７２ 仰角発信器 ７４ 仰角発信器用歯車 ７６ ｓｅｃ演算部 ７８ ＯＮ／ＯＦＦ器 Ｘ−Ｘ アンテナ中心軸線
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (3)
- 【請求項１】 中心軸線を有し支持部材に支持されたア
ンテナと、該アンテナ及び支持部材を上記中心軸線に直
交する仰角軸線周りに回転可能に支持する方位ジンバル
と、該方位ジンバルを上記仰角軸線に直交する方位軸線
周りに回転可能に支持する基台と、上記仰角軸線に平行
な入力軸線を有し上記支持部材に固定された第１のジャ
イロと、上記中心軸線と仰角軸線の両者に直交する入力
軸線を有し上記支持部材に固定された第２のジャイロ
と、水平面に対する上記中心軸線の傾斜角を指示する信
号を出力する加速度計と、上記方位ジンバルの上記方位
軸線周りの回転角を指示する信号を出力する方位発信器
とを有し、上記加速度計の出力信号から衛星の高度角に
対応した値を減じた信号を上記ジャイロの実質的なトル
カにフィードバックし、上記方位発信器の出力信号と船
首方位角及び衛星方位角に対応した信号とを加算器にて
演算しその出力信号を上記第２のジャイロの実質的なト
ルカにフィードバックして上記アンテナの中心軸線を上
記衛星に指向させるように構成されたアンテナ指向装置
において、 更に、上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角θを指示する回転角信号を出力する
仰角発信器と、該仰角発信器から出力された回転角信号
よりｓｅｃθの値を計算するｓｅｃθ演算部とを設け、
上記第２のジャイロの出力信号と上記ｓｅｃθ演算部の
出力信号とを乗算し斯かる乗算値を積分器に入力し、そ
れによってサーボ系の周波数特性が全ての仰角θにおい
て不変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】 中心軸線を有し支持部材に支持されたア
ンテナと、該アンテナ及び支持部材を上記中心軸線に直
交する仰角軸線周りに回転可能に支持する方位ジンバル
と、該方位ジンバルを上記仰角軸線に直交する方位軸線
周りに回転可能に支持する基台と、上記仰角軸線に平行
な入力軸線を有し上記支持部材に固定された第１のジャ
イロと、上記中心軸線と仰角軸線の両者に直交する入力
軸線を有し上記支持部材に固定された第２のジャイロ
と、水平面に対する上記中心軸線の傾斜角を指示する信
号を出力する加速度計と、上記方位ジンバルの上記方位
軸線周りの回転角を指示する信号を出力する方位発信器
とを有し、上記加速度計の出力信号から衛星の高度角に
対応した値を減じた信号を上記第１のジャイロの実質的
なトルカにフィードバックし、上記方位発信器の出力信
号と船首方位角及び衛星方位角に対応した信号とを加算
器にて演算しその出力信号を上記第２のジャイロの実質
的なトルカにフィードバックして上記アンテナの中心軸
線を上記衛星に指向させるように構成されたアンテナ指
向装置において、 更に、上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角θを指示する回転角信号を出力する
仰角発信器と上記第２のジャイロの出力信号を遮断する
ＯＮ／ＯＦＦ器とを設け、該ＯＮ／ＯＦＦ器によって上
記第２のジャイロの出力信号はアンテナの中心軸線と方
位軸線が平行となるときの値を中心値として所定の角度
範囲にある場合には遮断され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３】 請求項２記載のアンテナ指向装置におい
て、上記所定の角度範囲の幅は０．２〜５°であること
を特徴とするアンテナ指向装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04255056A JP3136380B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | アンテナ指向装置 |
| US08/027,224 US5517204A (en) | 1992-03-10 | 1993-03-05 | Antenna directing apparatus |
| GB9304916A GB2266164B (en) | 1992-03-10 | 1993-03-10 | Antenna directing apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04255056A JP3136380B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | アンテナ指向装置 |
| US08/027,224 US5517204A (en) | 1992-03-10 | 1993-03-05 | Antenna directing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104621A JPH06104621A (ja) | 1994-04-15 |
| JP3136380B2 true JP3136380B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=26541999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04255056A Expired - Lifetime JP3136380B2 (ja) | 1992-03-10 | 1992-09-24 | アンテナ指向装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3136380B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6023382B1 (ja) * | 2015-06-10 | 2016-11-09 | ゴ カン，チャン | クラウドサービスと電子メールサービスの融合システム及び方法 |
| US9641596B2 (en) | 2012-01-25 | 2017-05-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Home appliance information management apparatus, home appliance information sharing method, and home appliance information sharing system |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60025233T2 (de) | 1999-10-01 | 2006-09-21 | Johnson & Johnson Consumer Companies, Inc. | Verfahren zur beruhigen von menschen unter verwendung von körperpflegemitteln |
| GB2411478A (en) | 2002-01-29 | 2005-08-31 | Johnson & Johnson Consumer | Method of measuring the stress or relaxation level of a mammal |
| CN105934852B (zh) * | 2014-01-17 | 2018-11-06 | 三菱电机株式会社 | 天线控制装置及天线装置 |
-
1992
- 1992-09-24 JP JP04255056A patent/JP3136380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9641596B2 (en) | 2012-01-25 | 2017-05-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Home appliance information management apparatus, home appliance information sharing method, and home appliance information sharing system |
| JP6023382B1 (ja) * | 2015-06-10 | 2016-11-09 | ゴ カン，チャン | クラウドサービスと電子メールサービスの融合システム及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06104621A (ja) | 1994-04-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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