JP3165310B2

JP3165310B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP3165310B2
Application number: JP35172893A
Authority: JP
Inventors: 孝鈴木
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JPH07202544A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動揺を伴う船舶等に搭
載され、目標とする静止衛星等の追尾を行うアンテナ装
置に関する。

【従来の技術】船舶に搭載されたアンテナは、船舶の移
動、又は船首方向の回転、船舶のローリング、ピッチン
グ等にかかわらず、常時目標の静止衛星等に指向させて
追尾を行う必要がある。そのアンテナの姿勢制御をする
方式として、２軸方式がある。

【０００２】２軸方式について、図８に基づいて説明す
る。船舶の架台に垂直なＡｚ軸１を回転自在に設け、こ
のＡｚ軸１に回転自在にＥｌ軸２を設ける。Ａｚ軸１を
回動して静止衛星Ｓに対する船首方向の垂直方向に対す
る方位角に一致させ、Ｅｌ軸２を回動して静止衛星Ｓに
対する水平面からの仰角にアンテナ（放射部）３を指向
させる。

【０００３】そして、船舶の平面に船首方向の船舶の傾
き（ピッチング）、及びそれと直交する方向の傾き（ロ
ーリング）を２つの姿勢センサでそれぞれ検出して補正
角を演算し、船舶の動揺に対応してこの演算結果に基づ
いてＡｚ軸１、及びＥｌ軸２の回動角を補正することに
より、船舶のピッチング、ローリング等の動揺にかかわ
らずアンテナ３を常に静止衛星Ｓの方向に指向させる。

【０００４】このようにして、アンテナ３は、静止衛星
からの電波を受信し、受信回路（図示せず）に出力す
る。また、アンテナ３は、送信回路（図示せず）の出力
を静止衛星Ｓに送信する。この電気的結合は、図７に示
すようにロータリジョイントが実現されている。このロ
ータリジョイントは、アンテナ装置本体に固定された送
受信回路との結合部材と同軸ケーブルとからなる。アン
テナ装置本体の同軸ケーブルと回転部の中心に設けられ
た回転部の同軸ケーブルとは、電磁結合される。本体と
回転体とは複数のベアリングによって結合され、回転部
は、アンテナ装置本体の周りを回転する構造となってい
る。回転部は、放射部を搭載し、同軸ケーブルを挿入し
たコネクタにより電気的結合される。

【０００５】船舶の動揺を検出する動揺センサを、ＡＺ
軸１に垂直な水平面でアンテナ３の指向方向に取り付け
る場合がある。その場合、動揺センサの検出信号、及び
アンテナ３のＥｌ軸２を回動する制御信号は、電線によ
りアンテナ装置本体からアンテナ３に伝送されることに
なる。しかし、回転部があるため、電線がよじれ断線す
る。そのため、検出信号、制御信号をスリップリングで
接続する手段がとられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スパーク等で
スリップリングの接触部がカーボン化する。そのため、
スリップリングを交換する必要がある。また、接触部が
機械的であるため、検出信号、制御信号に脈流がのり、
ノイズの原因となる。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、検出信号、制御信号を機械的部分を介さな
いで伝送する手段を備えたアンテナ装置を提供すること
を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のアンテナ装置においては、信号を赤外線を使
用して伝送する手段を用いた。具体的には、２軸方式の
アンテナ装置において、以下からを備えた構成とし
た。

【０００９】ＡＺ軸に直角な水平面上で、放射部指向
方向に取り付けられ、船舶の動揺を検出する動揺センサ
と、動揺センサの信号を赤外線を使用して伝送する伝送部
と、伝送部を介して得られた動揺センサの値とＥＬ軸の仰
角とからＡＺ軸回転角度を算出するアンテナ制御回路
と、アンテナ制御回路の算出した値に応じてＡＺ軸を回転
する旋回制御部。

【００１０】

【作用】このように構成されたアンテナ装置によれば、
機械的接触部分を最小限度とし、機械部品を交換する頻
度を少なくできる。また、ノイズのない信号を送受で
き、精度よく、迅速にアンテナ制御ができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。

【００１２】〔第１の実施例〕（構成）図１は、第１の実施例を示すブロック図であ
る。アンテナ装置は静止衛星Ｓを追尾するため、旋回方
向（ＡＺ方向）、および、仰角方向（ＥＬ方向）を制御
する。アンテナ装置は、回転するアンテナ部と、そのア
ンテナ部を制御する高周波部等から構成される。アンテ
ナ部は、放射部３（アンテナ素子）、仰角制御部４、制
御回路５、動揺センサ６とから構成される。また、高周
波部は、ヘッダ検出器７と、旋回センサ８と、旋回制御
部９と、アンテナ制御回路１０と、ＲＦ部１１、ＭＯＤ
ＥＭ１２とから構成される。

【００１３】アンテナ部と高周波部との接続は、放射部
ＲＦ信号をロータリジョイント１３、電源供給をスリッ
プリング１４、仰角の制御信号、動揺センサ６の検出信
号は、赤外線を利用した伝送部１５で行う。それによ
り、回転部であるアンテナ部での機械的接触部分を最小
限にとどめている。

【００１４】（動作説明）伝送部１５は、赤外線発光ダ
イオードからなる発光器１５ａ、フォトダイオードから
なる受光器１５ｂで構成される。赤外線による、検出信
号の伝送概要を図２に示す。（ａ）は発光側のブロック
図、（ｂ）は受光側のブロック図、（ｃ）は発光側の検
出信号の出力（変調信号）、（ｄ）は発振器の搬送波、
（ｅ）は赤外発光ダイオードの出力波形、（ｆ）は受光
側フォトダイオードの入力波形、（ｇ）は受光側の比較
器の出力波形を示す。

【００１５】動揺センサ６の検出信号をアンテナ制御回
路１０に伝送する場合を説明する。発光側では、変調器
５ａが、発振器５ａの搬送波（ｄ）を、動揺センサ６か
らの検出信号（ｃ）で変調する。変調信号（ｅ）をドラ
イバ５ｃを介して出力する。赤外線発光ダイオード１５
ａは、その変調信号（ｅ）を受信側に送信する。受信側
はで、フォトダイオード１５ｂで赤外線の変調信号
（ｆ）を検出する。その信号を増幅器１０ａで増幅した
後、検出信号の搬送波と同じ周波数のＢＰＦ１０ｂ（バ
ンドパスフィルタ）を介し、検波器１０ｃで復調され
る。その復調信号（ｆ）、比較器１０ｄでデジタル波形
（ｇ）に再生する。

【００１６】また、ＥＬ軸２の回転制御信号は、アンテ
ナ制御回路１０から、制御部５に伝送される。航法装置
（図示せず）からの自船の位置情報により、所定の仰角
が設定される。これらの伝送は、通常の通信方式で行わ
れる。例えば、動揺センサ６の検出信号は、分解能０．
２度／ｂｉｔで、仰角切換信号出力は、２ｂｉｔで行
う。

【００１７】図３は、赤外線による、検出信号の伝送部
１５を説明するための概略図である。赤外線の搬送波周
波数は、太陽光等の影響が少ない３０ＫＨｚ〜６０ＫＨ
ｚとする。また、赤外線の制御信号を確実に伝達するた
めに、赤外線を反射するカバ１６を取り付ける。

【００１８】〔第２の実施例〕第２の実施例の構成を図
４に基づいて説明する。（ａ）は構造の概略を示す概念
図、（ｂ）は回路構成を示すブロック図である。電源
を、電磁波を利用して、アンテナ部のバッテリＢＴに充
電する。アンテナ装置本体に置かれた発振器１７の出力
を、コイル１８を介して鉄心１９に誘導する。さらにア
ンテナ部のターンテーブル２０の上面の周囲に置かれた
コイル２１に誘導する。そのコイル２１の出力端に発生
する誘導波形を整流器２２、コンデンサＣ、抵抗Ｒ、ダ
イオードＤにより、バッテリＢＴに充電する。バッテリ
ＢＴは、制御回路５、動揺センサ６、仰角制御部に電源
を供給する。なお、アースは、ロータリジョイント１３
のベアリング、およびアンテナ部のターンテーブル２０
のベアリングを介して接続される。

【００１９】〔アンテナ装置の説明〕放射部３の放射ビ
ームの仰角方向を広くした楕円ビームパターンとし、仰
角を所定の角度に設定する。動揺センサのロールまたは
ピッチのアンテナ方向に直角な成分である合成ローリン
グと、設定された放射部の仰角とからＡＺ軸１を最適に
回転制御することにより、±１５度のローリング、ピッ
チングを受けても、静止衛星Ｓは楕円ビームパターンの
範囲から外れない。仰角の範囲が１８度程度の領域では
ＥＬ軸を固定したままで使用することができる。また、
より広い領域での使用では、ＥＬ軸をプリセットすれば
よい。また、切替え時のＥＬ軸の速度も船舶の移動速度
を考慮すると、遅いもので良く、駆動モータも小出力の
もので十分となる。そのため、第２の実施例のバッテリ
ＢＴが小容量のものでも可能となる。

【００２０】図５に基づいて、合成ローリングの算出方
法を説明する。図５の（ａ）は動揺センサ６の周波数特
性図、（ｂ）は動揺センサ６の処理を示した機能ブロッ
ク図である。船舶の動揺を検出する動揺センサ６は、Ａ
Ｚ軸１に直角な水平面上で、アンテナ指向方向に取り付
けられたレートセンサ１０１とレベルセンサとから構成
される（図６）。レートセンサ１０１とレベルセンサ
は、ロールまたはピッチのアンテナ方向に直角な成分で
ある合成ローリング角ＤＲを検出する。アンテナ部・高
周波部は船舶の重心より離れた高い位置に設置される。
そのため、横加速度による動揺検出誤差を除去し、速い
周期の動揺を検出する。速い周期の動揺に対してはレー
トセンサ１０１が、遅い周期の動揺に対してはレベルセ
ンサが受け持つ。したがって、センサの応答は、図５
（ａ）に示すような周波数特性となる。

【００２１】レートセンサ１０１とレベルセンサより検
出した信号は、アンテナ制御回路１０でＡ／Ｄ変換を行
い、図５（ｂ）に示す信号処理を経て合成される。レー
トセンサ１０１は特性上、出力信号には、温度によるＤ
Ｃドリフトオフセット電圧が重畳されるが、ＤＣカッ
ト、ハイパスフイルタ処理で除去される。

【００２２】楕円ビームパターンは、以下により実現す
る。放射部３、反射板と、反射板に固定された１段４列
の輻射器とによって構成されている。各輻射器は、その
中心がＥＬ軸に垂直な一直線上に配置され、同相のビー
ムを放射することにより、ＥＬ方向に６０度、ＡＺ方向
に２０度と長楕円のアンテナパターンを形成することが
できる。

【００２３】図６に示すように、船舶の旋回を検出する
センサは、放射部（アンテナ）３のＡＺ軸方向に取り付
けられたレートセンサ２０１と、磁気方位センサがあ
る。レートセンサ２０１は、ＡＺ軸１に関し、その旋回
方向と回転角速度を検出する。磁気センサは、地磁気に
よりアンテナの方位角を検出する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のアンテナ装
置によれば、ＡＺ軸に直角な水平面上で、放射部指向方
向に取り付けられ、船舶の動揺を検出する動揺センサの
信号を赤外線を使用して伝送する伝送部を設けた。その
ため、ノイズのない信号を送受でき、精度よく、迅速に
アンテナ制御ができる。また、機械的接触部分を最小限
度としたため、機械部品の交換頻度を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】赤外線による、検出信号の伝送概要を示す図で
ある。

【図３】赤外線による、検出信号の伝送部１５を説明す
るための概略図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。

【図５】（ａ）は動揺センサの周波数特性図、（ｂ）は
動揺センサの処理を示した機能ブロック図である。

【図６】センサの動揺方向の関係を示した図である。

【図７】回転部とアンテナ装置本体間のＲＦ信号の接続
を示すロータリジョイントの概要図である。

【図８】従来のＡＺ−ＥＬ方式のアンテナ装置を示す原
理図である。

【符号の説明】

１…ＡＺ軸、２…ＥＬ軸、３…放射部、４…仰角制御
部、５…制御部、６…動揺センサ、７…ヘッダ検出器、
８…旋回センサ、９…旋回制御部、１０…アンテナ制御
回路、１１…ＲＦ部、１２…ＭＯＤＥＭ、１３…ロータ
リジョイント、１４…スリップリング、１５…伝送部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】船舶に搭載された放射部（３）と、該放射
部を回転制御するＥＬ軸（２）と、ＡＺ軸（１）とを備
えたアンテナ装置において、ＡＺ軸に直角な水平面上
で、放射部指向方向に取り付けられ、船舶の動揺を検出
する動揺センサ（６）と、該動揺センサの信号を赤外線
を使用して伝送する伝送部（１５）と、該伝送部を介し
て得られた動揺センサの値とＥＬ軸の仰角とからＡＺ軸
回転角度を算出するアンテナ制御回路（１０）と、該ア
ンテナ制御回路の算出した値に応じてＡＺ軸を回転する
旋回制御部（９）とを有することを特徴とするアンテナ
装置。