JP3202517B2 - 移動体搭載用追尾型アンテナの回転制御方法およびその回転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載用衛星通信アンテ
ナや車載用衛星放送受信アンテナ等の移動体に搭載され
る追尾型アンテナの回転動作を制御する回転制御方法
と、かかる追尾型アンテナの回転制御装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、この種の追尾型アンテナの回転
制御システムの従来例を示すブロック図で、静止衛星を
捕捉対象とする衛星放送受信用の追尾型アンテナについ
て例示している。同図において、符号１は、平面アンテ
ナ２やステッピングモータ３や周波数変換器（ＬＮＢ）
４等にて構成されるアンテナ装置であり、５は受信機、
６は受信レベル検出回路、７は受信レベル判定回路、８
はパルス発生回路、９は相励磁回路、１０は駆動回路で
ある。また、符号１８は図示せぬアンテナ制御回路に接
続されて所定の信号を入力する捕捉制御端子である。

【０００３】いま、このアンテナ装置１として本発明者
の提案による特開平５−１５２８２４号公報記載のアン
テナ装置を用いたとすると、メインビームの抑角は予め
設定されているので、平面アンテナ２を方位角方向に適
宜回転させることにより、目的とする静止衛星を見つけ
ることができる。ここで、平面アンテナ２は、ステッピ
ングモータ３と歯車等の減速機構を介して回転し、例え
ばステッピングモータ３のステップ角度が７．５度で減
速比が１０：１の場合、平面アンテナ２は０．７５度ス
テップで回転することになる。

【０００４】平面アンテナ２で受信された１２ＧＨｚ帯
の衛星放送の電波は、周波数変換器４により約１ＧＨｚ
帯のＢＳ−ＩＦ信号に周波数変換され、受信機５に入力
される。受信機５は、映像や音声を復調すると共に、受
信レベル検出回路６に検波出力を供給し、この検波出力
に基づいて、受信レベル検出回路６は、受信強度に比例
した直流電圧である受信レベルＶａを作り出す。この受
信レベルＶａは、受信レベル判定回路７に供給されて、
予め設定したしきい値Ｖｔと比較される。そして、この
受信レベル判定回路７は、ＶａとＶｔの大小関係を示す
判定信号をパルス発生回路８に供給する。

【０００５】このパルス発生回路８は、ステッピングモ
ータ３に与える駆動パルス信号の基礎となるパルスを発
生させる回路であるが、その詳細については後述する。
パルス発生回路８により発生させたパルスは、相励磁回
路９に供給され、ステッピングモータ３を駆動するため
に必要な駆動パルス信号を作り出す。ステッピングモー
タ３が例えば４相の場合、Ａ巻線とＢ巻線の２つがあ
り、これに対応して４つの端子があるので、相励磁回路
９では、これら４端子に加えるためのタイミングの異な
るパルスで成る駆動パルス信号を作り出す。そして、駆
動回路１０は、相励磁回路９で発生させた駆動パルス信
号を受けて、トランジスタ等から成るスイッチをオン・
オフさせ、ステッピングモータ３の各巻線にタイミング
の異なる電流を流し、こうしてステッピングモータ３を
回転させることができる。

【０００６】ところで、ステッピングモータには、周知
のように次のような特長がある。

【０００７】（１）回転速度はパルス周波数（１秒当り
のパルス数）に比例するので、回転速度を任意にディジ
タル的に制御できる。（２）回転角度誤差がステップ毎
に累積されない。（３）回転角度を検出するためのフィ
ードバックが不要で、制御系が簡単である。（４）モー
タに摺動部分がないため、保守が不要で信頼性が高い。
（５）静止時に大きな保持トルク（静止トルク）がある
ため、保持機構が不要である。

【０００８】ステッピングモータは、上記のような優れ
た特性を有するため、これをマイクロコンピュータ等と
組み合わせて使用すれば、比較的簡単な制御系で衛星捕
捉や追尾を行うことができる。それゆえ、ステッピング
モータは、移動体搭載用の衛星通信システムや衛星放送
受信システムの低コスト化を図るうえで、極めて有利な
モータとみなされている。

【０００９】また、ステッピングモータのトルクは与え
られる駆動パルスの周波数に応じて変化し、そのパルス
周波数とトルクの相関関係は一般に図９のように表され
る。すなわち、図９において、プルイン特性曲線は、ス
ターティング特性曲線とも呼ばれ、パルス周波数と該周
波数でモータが起動できる最大の負荷トルクとの関係を
示しており、このプルイン特性曲線から下の部分をプル
イン領域と呼び、入力パルスに対応して起動、停止、逆
転、加速、減速等の制御が可能である。また、図９にお
けるプルアウト特性曲線は、スルーイング特性曲線とも
呼ばれ、プルイン領域の範囲内で起動した後、モータへ
与えるパルス周波数を徐々に上げていった場合の、パル
ス周波数と該周波数に同期回転しながら発生できる最大
の負荷トルクとの関係を示している。そして、プルイン
特性曲線とプルアウト特性曲線とで囲まれた領域は、プ
ルアウト領域と呼ばれ、モータの起動や停止の制御にお
いて加減速制御が必要になる。

【００１０】さて、静止衛星を捕捉対象とする移動体搭
載用の追尾型アンテナでは、出来るだけ短時間で衛星捕
捉を行う必要があり、特開平５−１５２８２４号公報記
載のアンテナ装置と同様の機構系を備えた図８のアンテ
ナ装置１の場合、平面アンテナ２の最大回転速度は１回
転／秒程度であるが、先述した衛星捕捉のための信号処
理等の時間を考慮すると、平面アンテナ２の回転速度は
約０．５回転／秒（つまり、２秒間で１回転程度）が実
用的である。そして、平面アンテナ２を約０．５回転／
秒で回転させるには、ステッピングモータ３を約５回転
／秒の高速で回転させる必要があるので、図９における
プルアウト領域でステッピングモータ３を回転させるこ
とになる。

【００１１】なお、ステッピングモータ３をプルアウト
領域で回転させる際には、まず、プルイン領域でステッ
ピングモータ３を起動し、続いてパルス周波数を上昇さ
せる加速運転を行って高速の定速運転に移行する。ま
た、ステッピングモータ３がプルアウト領域で高速回転
している場合に停止させるには、減速運転させて制御可
能なプルイン領域に移行させた後、所定位置で停止させ
る。そして、このような加減速運転および定速運転を行
うためには、ステッピングモータ３に与える駆動パルス
信号の周波数を可変にする必要があるので、図８に示す
パルス発生回路８は、例えば図１０に示すような構成に
することで、加減速パルスが発生できるようになってい
る。

【００１２】すなわち、図１０において、符号１１はＶ
／Ｆ変換器とも称される電圧−周波数変換回路、１２は
スイッチ、１３，１４は抵抗、１５はコンデンサ、１６
はＡＮＤ回路、１７は電源端子、１８は捕捉制御端子、
１９は制御端子、２０はパルス出力端子である。ここ
で、Ｖ／Ｆ変換器１１は、入力直流電圧Ｖｉｎに比例し
た周波数のパルスを出力する。スイッチ１２はリレーま
たは電子スイッチで、ＡＮＤ回路１６から与えられるス
イッチ制御信号がハイレベルの場合にａ側に切り替わ
り、スイッチ制御信号がローレベルの場合にｂ側に切り
替わる。ＡＮＤ回路１６は、捕捉制御端子１８と制御端
子１９の両方がハイレベルの場合にハイレベルのスイッ
チ制御信号を出力し、捕捉制御端子１８と制御端子１９
のいずれかがローレベルの場合にローレベルのスイッチ
制御信号を出力する。なお、捕捉制御端子１８は、図示
せぬアンテナ制御回路に接続されて、衛星捕捉が開始さ
れるとハイレベルが入力され、衛星捕捉を停止するとロ
ーレベルが入力される端子である。また、制御端子１９
は、受信レベル判定回路７に接続されて、受信レベルＶ
ａがしきい値Ｖｔ未満の場合にはハイレベルが入力さ
れ、ＶａがＶｔ以上の場合にはローレベルが入力される
端子である。

【００１３】次に、図８、図１０および図１１を参照し
つつ、かかる従来技術における衛星捕捉動作を具体的に
説明する。なお、捕捉開始時点では衛星からの電波が受
信されておらず、従って制御端子１９にはハイレベルが
入力されているものとする。

【００１４】まず、図１１（ａ）に示すように、捕捉制
御端子１８に加えられる捕捉開始信号が時刻ｔ０におい
てハイレベルになると、ＡＮＤ回路１６からハイレベル
のスイッチ制御信号が出力され、スイッチ１２がａ側に
切り替わり、電源端子１７から抵抗１３を通してコンデ
ンサ１５に電流が流れ込み、このコンデンサ１５が充電
されていく。このとき、Ｖ／Ｆ変換器１１の入力電圧Ｖ
ｉｎは、指数関数的に増加する。従って、Ｖ／Ｆ変換器
１１の出力パルスの周波数ｆｐも図１１（ｂ）の（イ）
で示すように指数関数的に増加し、よってステッピング
モータ３は図１１（ｃ）に示すように、時刻ｔ０より加
速運転される。そしてコンデンサ１５が十分に充電され
ると、Ｖｉｎの増加は止まりｆｐも一定となるので、ス
テッピングモータ３は定速運転される。つまり、ステッ
ピングモータ３は、プルイン領域から回転し始め、プル
アウト領域において高速で定速回転することになって、
このステッピングモータ３の回転に伴い平面アンテナ２
が回転する。

【００１５】こうして平面アンテナ２を定速で回転させ
てメインビームが目的の方位角に近付くと、受信信号の
強度が急に増加するので、図１１（ｄ）に示すように、
例えば時刻ｔ１で受信レベルＶａが増加し始め、時刻ｔ
２でＶａがしきい値Ｖｔに達する。そして、ＶａがＶｔ
以上になると、図１１（ｅ）に示すように受信レベル判
定回路７がローレベル信号を出力し、この信号がパルス
発生回路８の制御端子１９に入力されるので、スイッチ
１２がｂ側に切り替わり、コンデンサ１５から抵抗１４
を通して電流が放電される。このとき、コンデンサ１５
の両端電圧、つまりＶ／Ｆ変換器１１の入力電圧Ｖｉｎ
は、指数関数的に減少する。従って、Ｖ／Ｆ変換器１１
の出力パルスの周波数ｆｐも、図１１（ｂ）の（ロ）で
示すように指数関数的に減少し、よってステッピングモ
ータ３は図１１（ｃ）に示すように、時刻ｔ２より減速
運転され、最終的に停止する。ここで、減速時間（ｔ３
−ｔ２）を適切に設定することにより、図１１（ｄ）に
示すように、受信レベルＶａのピークで平面アンテナ２
の回転を停止させることが可能である。

【００１６】なお、ステッピングモータ３の加速時間
は、抵抗１３とコンデンサ１５からなる時定数で設定す
ることができ、また減速時間は、抵抗１４とコンデンサ
１５からなる時定数で設定することができる。そこで、
図１１を参照しつつ、これらの加速時間および減速時間
の一例を説明する。

【００１７】先述したようにステッピングモータ３のス
テップ角度が７．５度で、減速比が１０：１の場合、平
面アンテナ２は、０．７５度ステップで回転する。従っ
て、ステッピングモータ３に対して４８０パルスを与え
た場合に、平面アンテナ２は４８０ステップ回転し、１
回転（３６０度回転）する。そこで、平面アンテナ２を
２秒間で１回転させて停止させる場合、加速運転および
減速運転の時間を含めて２秒となるように各時間や定速
運転時の回転速度（パルス周波数ｆｐ）を設定する。例
えば、加速運転に８０ステップ（平面アンテナ２が６０
度回転）、定速運転に３８０ステップ（平面アンテナ２
が２８５度回転）、減速運転に２０ステップ（平面アン
テナ２が１５度回転）をそれぞれ割り当て、さらに、定
速運転時のパルス周波数ｆｐをプルアウト領域の２５０
ＰＰＳ（Ｐｕｌｓｅｓ ＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）とする場
合、定速運転時間は１．５２秒となる。また、残りの
０．４８秒は、加速時間が０．３８秒、減速時間が０．
１秒となるようにする。

【００１８】衛星からの電波がアンテナ装置１に到達し
ている場合の通常の衛星捕捉においては、平面アンテナ
２を１回転させる間に必ず衛星からの電波が受信される
ことから、上述した時間でステッピングモータ３の加減
速運転および定速運転を行うことにより、２秒以内で衛
星捕捉が完了する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、先述したよ
うにステッピングモータは、移動体搭載用の追尾型アン
テナにおけるアンテナ駆動手段として大変に有用である
が、その反面、高速回転時に過負荷状態が生じると脱調
して停止しやすいという短所を有するため、ステッピン
グモータをプルアウト領域で高速回転させているときに
何等かの外乱を受けると、衛星捕捉が行えなくなってし
まう虞があった。特に、アンテナを搭載した自動車等の
移動体が例えばトンネル内を通過しているときのように
電波が遮断されている場合には、平面アンテナ２を１回
転させても衛星捕捉ができず、この平面アンテナ２を高
速で回転させ続ける状況が起こりやすいが、そのときス
テッピングモータ３に一時的な過負荷状態が生じると異
常停止してしまい、トンネル通過後も衛星通信や衛星放
送受信が行えないという不都合が発生しやすかった。な
お、ステッピングモータに過負荷状態を生じさせる外乱
の原因としては、温度低下や経年変化、あるいは機構系
にごみや塵が堆積した場合などが考えられる。

【００２０】また、ステッピングモータが高速回転時に
脱調しやすい理由は、概略次のように説明できる。すな
わち、ステッピングモータの巻線のインピーダンスは、
等価的に抵抗とインダクタンスの直列回路とみなせるの
で、パルス周波数が０（直流）の場合には、ステッピン
グモータの巻線のインピーダンスは最小となって該巻線
には最大の電流が流れ、図９に示すように最大のトルク
（最大静止トルク）が得られる。一方、回転中は、イン
ピーダンスがパルス周波数ｆｐと共に大きくなるため、
静止時に比較してステッピングモータの巻線に流れる電
流が小さくなり、これに伴いトルクが低下する。高速回
転時においてはこの現象が一段と顕著となり、わずかな
外乱を受けた場合でもステッピングモータが脱調しやす
くなる。

【００２１】このように移動体搭載用追尾型アンテナに
使用されるステッピングモータは、高速回転時に過負荷
状態が生じると異常停止しやすく、しかも過負荷状態は
不測の事態により起こりうるものなので、これまでは、
常に確実に衛星捕捉が行える信頼性を維持するためにス
テッピングモータの回転速度を落とすか、さもなくば、
衛星捕捉に要する時間を短くするという実用性を重んじ
て信頼性を若干犠牲にするしかなかった。

【００２２】本発明は、上述した技術的背景に鑑みてな
されたもので、その第１の目的は、ステッピングモータ
を高速回転させて衛星捕捉が短時間で行え、且つ、高速
回転時にステッピングモータが異常停止してもその後の
衛星捕捉動作に支障をきたさない、実用性および信頼性
に優れた移動体搭載用追尾型アンテナの回転制御方法を
提供することにあり、また、本発明の第２の目的は、か
かる移動体搭載用追尾型アンテナの回転制御装置を提供
することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述した本発明の第１の
目的は、予めメインビームの仰角が設定された平面アン
テナと、この平面アンテナが受信した信号レベルを検出
する受信レベル検出回路と、前記平面アンテナを方位角
方向に回転駆動するステッピングモータと、このステッ
ピングモータの回転数を周波数制御するパルス信号を発
生させるパルス発生回路とを備え、捕捉開始信号によっ
て前記平面アンテナを回転駆動し、前記受信レベル検出
回路の受信信号レベルが所定値になると該平面アンテナ
の回転駆動を停止させて、前記平面アンテナが所定の静
止衛星を捕捉する動作において、前記平面アンテナの回
転駆動時に、前記パルス発生回路へパルス信号の周波数
を周期的に増減させる制御信号を加えることにより、前
記ステッピングモータを加速運転して定速運転した後に
減速運転するという一連の回転速度制御を、所定時間ご
とに繰り返し行うことによって達成される。

【００２４】さらに、この第１の目的は、予めメインビ
ームの仰角が設定された平面アンテナと、この平面アン
テナが受信した信号レベルを検出する受信レベル検出回
路と、前記平面アンテナを方位角方向に回転駆動するス
テッピングモータと、このステッピングモータの回転数
を周波数制御するパルス信号を発生させるパルス発生回
路とを備え、捕捉開始信号によって前記平面アンテナを
回転駆動し、前記受信レベル検出回路の受信信号レベル
が所定値になると該平面アンテナの回転駆動を停止させ
て、前記平面アンテナが所定の静止衛星を捕捉する動作
において、前記平面アンテナの回転駆動時に、前記ステ
ッピングモータが回転を停止したか否かを検出し、回転
停止時には、前記パルス発生回路へパルス信号の周波数
を低下させた後に増加させることにより前記ステッピン
グモータを起動させることによっても達成される。

【００２５】また、上述した本発明の第２の目的は、予
めメインビームの仰角が設定された平面アンテナと、こ
の平面アンテナが受信した信号レベルを検出する受信レ
ベル検出回路と、前記平面アンテナを方位角方向に回転
駆動するステッピングモータと、このステッピングモー
タの回転数を周波数制御するパルス信号を発生させるパ
ルス発生回路とを備え、前記パルス発生回路は、電源に
接続されたときには該電源により充電され放電回路に接
続されたときには放電する電圧保持手段（例えばコンデ
ンサ）と、この電圧保持手段を電源もしくは放電回路に
択一的に接続する切替手段と、この切替手段に対して切
替パルス信号を所定時間ごとに出力する切替信号発生手
段（例えば計時装置や計数装置）と、前記電圧保持手段
に保持されている電圧に応じた周波数の駆動パルス信号
を前記ステッピングモータに出力する駆動パルス出力手
段とを含み、前記平面アンテナが所定の静止衛星を捕捉
する動作時に、前記切替信号発生手段から前記切替手段
に前記切替パルス信号が出力されている間だけ前記電圧
保持手段を前記放電回路に接続するように構成すること
によって達成される。

【００２６】さらに、この第２の目的は、予めメインビ
ームの仰角が設定された平面アンテナと、この平面アン
テナが受信した信号レベルを検出する受信レベル検出回
路と、前記平面アンテナを方位角方向に回転駆動するス
テッピングモータと、このステッピングモータの回転数
を周波数制御するパルス信号を発生させるパルス発生回
路とを備え、前記パルス発生回路は、電源に接続された
ときには該電源により充電され放電回路に接続されたと
きには放電する電圧保持手段と、この電圧保持手段を電
源もしくは放電回路に択一的に接続する切替手段と、こ
の切替手段に対して切替パルス信号を出力する切替信号
発生手段と、前記電圧保持手段に保持されている電圧に
応じた周波数の駆動パルス信号を前記ステッピングモー
タに出力する駆動パルス出力手段と、この駆動パルス信
号の出力中に前記ステッピングモータが回転停止したこ
とを検出するモータ停止検出手段とを含み、前記平面ア
ンテナが所定の静止衛生を捕捉する動作時に、前記モー
タ停止検出手段からの検出信号に基づいて前記切替信号
発生手段から前記切替手段に前記切替パルス信号が出力
されると、この切替パルス信号が出力されている間だけ
前記電圧保持手段を前記放電回路に接続するように構成
することによっても達成される。なお、かかるモータ停
止検出手段としては例えば、前記ステッピングモータの
駆動回路へ電源から流れ込む電流を検出して該電流を所
定値と比較するような構成のものが好ましい。

【００２７】

【作用】ステッピングモータは駆動パルス信号によって
１パルスごとに１ステップ（単位回転角度）ずつ回転す
るので、駆動パルス信号の周波数を変化させることによ
りステッピングモータの回転速度を変化させることがで
きる。また、ステッピングモータは、高速駆動させてい
る時に一時的な過負荷状態が生じると停止しやすいが、
過負荷状態が解除されればプルイン領域において回転を
開始させることができ、加速させれば再び高速で回転す
る。

【００２８】したがって、駆動パルス信号の周波数を周
期的に増減させることにより、ステッピングモータを加
速運転して定速運転した後に減速運転するという一連の
回転速度制御を、所定時間ごとに繰り返す回転制御方法
を採用することにより、プルアウト領域で高速回転させ
ているステッピングモータが一時的な過負荷状態により
異常停止しても、速やかにプルイン領域で起動して再び
プルアウト領域で高速回転し、その後の衛星捕捉動作に
支障をきたす虞がない。

【００２９】また、ステッピングモータが脱調して回転
を停止したことを、例えば消費電流の増加から検出し、
その際には駆動パルス信号の周波数を低下させた後に増
加させるという回転制御方法を採用することにより、一
時的な過負荷状態により異常停止したステッピングモー
タは速やかにプルイン領域で起動して再びプルアウト領
域で高速回転する。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７に基づい
て説明する。ここで、図１〜図３は本発明の第１実施例
を示し、図４および図５は本発明の第２実施例を示し、
図６および図７は本発明の第３実施例を示しており、そ
れぞれ、従来例と同等の構成要素には同一符号を付けて
いる。

【００３１】本発明の第１実施例は、図１と図８を比較
参照すれば明らかなように、従来例にタイマー３０を付
加した構成になっている。このタイマー３０は、所定時
間ごとにローレベルの減速制御パルスを一定時間だけ出
力するというもので、その制御パルスはパルス発生回路
３１の制御端子３３に入力される。このパルス発生回路
３１は、図２と図１０を比較参照すれば明らかなよう
に、従来例のパルス発生回路８に制御端子３３を付加し
たものであり、捕捉制御端子１８と制御端子１９と制御
端子３３のいずれかがローレベルになると、３入力ＡＮ
Ｄ回路３２によりスイッチ１２がｂ側に切り替わるよう
になっていて、そのとき、パルス発生回路３１はステッ
ピングモータ３に対して減速パルスを与えることにな
る。

【００３２】次に、図１，２の如くに構成される第１実
施例による衛星捕捉動作を、図３を参照しつつ説明す
る。

【００３３】図３（ａ）に示すように、時刻ｔ０におい
て捕捉開始信号がハイレベルになると、ステッピングモ
ータ３は従来例と同様に、加速運転されて高速回転状態
で定速運転されるようになるが、このとき、タイマー３
０から図３（ｂ）に示すようなローレベルの減速制御パ
ルスが制御端子３３に入力されると、ステッピングモー
タ３は減速運転に切り替わって回転速度が低下する。こ
こで、タイマー３０から減速制御パルスが出力されてお
らずタイマー出力がハイレベルの時間をｔｍ１とし、減
速制御パルスが出力されてタイマー出力がローレベルの
時間をｔｍ２とすると、図３（ｂ）に示すようにｔｍ２
はｔｍ１に比較して極めて短い時間に設定してある。す
なわち、このｔｍ２は、ステッピングモータ３に与える
駆動パルス信号の周波数を低下させて、プルアウト領域
で高速回転しているステッピングモータ３をプルイン領
域での低速回転状態に移行させることが可能な時間であ
れば良い。換言するなら、ステッピングモータ３は周期
的に短時間ｔｍ２だけ減速運転されるが、停止すること
はなく、再び加速運転されて高速回転状態となる。

【００３４】具体的には、本実施例を従来例と同様に平
面アンテナ２を２秒で１回転させるものとすると、ｔｍ
１＝１．９秒、ｔｍ２＝０．１秒に設定すれば良い。こ
うすることにより、ステッピングモータ３は、平面アン
テナ２が１回転するごとに、低速回転状態から加速して
高速回転状態を保った後に再び低速回転状態に戻るとい
う一連の加減速運転を、繰り返し行うようになる。

【００３５】さて、上述した第１実施例によれば、高速
回転状態の衛星捕捉動作が継続的に行われている間に、
外乱により一時的な過負荷状態が生じてステッピングモ
ータ３が脱調し、図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ４で
その回転が停止してしまった場合には、次の加速開始時
刻ｔ５においてステッピングモータ３はプルイン領域か
ら起動されてプルアウト領域での高速回転状態に移行す
るので、速やかに平面アンテナ２の回転が再開されて衛
星捕捉動作が行われる。そして、アンテナ装置１に衛星
からの電波が到達している場合には、従来例と同様に２
秒以内で衛星捕捉が完了する。

【００３６】なお、平面アンテナ２が回転してメインビ
ームが目的の方位角に近づいた後の衛星捕捉動作につい
ては、従来例と同様（図１１参照）なので、その説明は
省略する。

【００３７】次に、平面アンテナ２が２回転して静止衛
星を捕捉したと仮定した場合の衛星捕捉時間を、本実施
例と従来例とで比較してみる。本実施例では、加速→定
速→減速→加速→定速→減速という動作となり、加速→
定速→減速の１サイクルが２秒であるから、全体で４秒
となる。一方、従来例では、加速→定速→減速という動
作をし、それぞれの運転に要する時間は、先述したよう
に加速時間が８０ステップで０．３８秒、減速時間が２
０ステップで０．１秒であるから、定速運転時間は８６
０ステップで３．４４秒であり、全体で９６０ステップ
で３．９２秒となる。したがって、衛星捕捉動作中に連
続回転が続く場合、本実施例と従来例とを比べると、従
来例の方が平均回転速度が速くなる。しかし、静止衛星
を捕捉するまでに平面アンテナ２が多数回回転する場合
は、移動体がトンネル内やビル陰などの電波遮断地域に
ある場合であり、この場合に、平面アンテナ２の回転速
度が従来例に比べて若干遅いとしても何ら支障なく、衛
星捕捉動作に与える影響はない。

【００３８】そして、本実施例の場合、外乱によりステ
ッピングモータ３が衛星捕捉動作中に予期せず停止して
しまった場合にも、ステッピングモータ３をプルイン領
域から速やかに起動できるようになっているので、異常
停止後の衛星捕捉動作に支障をきたさず、信頼性が大幅
に高まっている。なお、上述した比較は、プルアウト領
域での高速回転時のパルス周波数ｆｐを本実施例と従来
例とで同じ（ｆｐ＝２５０ＰＰＳ）として行ったもので
あるから、本実施例において、プルアウト領域での高速
回転時のパルス周波数ｆｐを従来例よりも若干高く設定
しておけば、衛星捕捉時間の僅かな差も解消される。

【００３９】本発明の第２実施例は、図４に示すよう
に、従来例にパルスカウンタ４０を付加した構成になっ
ている。なお、図４中のパルス発生回路３１の構成は、
前記第１実施例と同等である（図２参照）。

【００４０】この第２実施例において、パルスカウンタ
４０は、パルス発生回路３１から相励磁回路９へ出力さ
れるパルス数をカウントし、そのカウント値が設定値に
なるとローレベルの減速制御パルスを一定時間だけ、パ
ルス発生回路３１の制御端子３３に入力するというもの
である。そして、このパルス発生回路３１は、前記第１
実施例と同様に、捕捉制御端子１８と制御端子１９と制
御端子３３のいずれかがローレベルになると、３入力Ａ
ＮＤ回路３２によりスイッチ１２がｂ側に切り替わるよ
うになっていて（図２参照）、そのとき、パルス発生回
路３１はステッピングモータ３に対して減速パルスを与
えることになる。

【００４１】パルスカウンタ４０は、アップカウンタま
たはダウンカウンタのどちらでも良いが、ダウンカウン
タの例で説明する。ステッピングモータ３は、１パルス
で１ステップ回転するため、回転角度はパルス数に比例
する。従って、所定のパルス数を予め設定したパルスカ
ウンタ（ダウンカウンタ）４０により、パルス発生回路
３１から出力されるパルス数をカウント（減算）し、カ
ウント値が０になった時には、パルスカウンタ４０が一
定時間だけローレベルの減速制御パルスを出力するよう
にしておく。そして、減速制御パルスを出力した後は再
び所定のパルス数をパルスカウンタ４０に設定して、カ
ウントを繰り返すようにしておけば、所定のパルス数ご
とに周期的にローレベルのカウンタ出力が得られる。図
５（ｂ）は、この様子を示している。ここで、カウンタ
出力がローレベルになる時間ｔｃ２は、パルスカウンタ
４０がパルス数をカウント中でカウンタ出力がハイレベ
ルである時間ｔｃ１に比して、極めて短く設定してあ
り、それゆえ、ステッピングモータ３は周期的に短時間
ｔｃ２だけ減速運転されるが、停止することはなく、再
び加速運転されて高速回転状態となる。

【００４２】ここで、定速運転時のパルス周波数、加速
運転と定速運転と減速運転の各ステップ数（パルス数）
等を従来例と同様に設定し、平面アンテナ２を２秒間で
１回転させるものとすると、加速運転と定速運転を含め
たパルス数は４６０パルスであり、減速運転でのパルス
数は２０パルスとなる。つまり、パルスカウンタ４０の
設定値を４６０とし、そこからカウント（減算）を開始
するように設定しておけば良い。時間的な見方をする
と、図５（ｂ）において、ｔｃ１＝１．９秒、ｔｃ２＝
０．１秒となる。このように設定することにより、ステ
ッピングモータ３は、平面アンテナ２が１回転するごと
に、低速回転状態から加速して高速回転状態を保った後
に再び低速回転状態に戻るという一連の加減速運転を行
うようになる。

【００４３】この第２実施例によれば、高速回転状態の
衛星捕捉動作が継続的に行われている間に、外乱により
一時的な過負荷状態が生じてステッピングモータ３が脱
調し、図５（ｄ）に示すように、時刻ｔ６でその回転が
停止してしまった場合には、次の加速開始時刻ｔ７にお
いてステッピングモータ３はプルイン領域から起動され
てプルアウト領域での高速回転状態に移行するので、速
やかに平面アンテナ２の回転が再開されて衛星捕捉動作
が行われる。そして、アンテナ装置１に衛星からの電波
が到達している場合には、従来例および第１実施例と同
様に、２秒以内で衛星捕捉が完了する。

【００４４】なお、この第２実施例においても、平面ア
ンテナ２が回転してメインビームが目的の方位角に近づ
いた後の衛星捕捉動作は従来例と同様なので、その説明
は省略する。また、衛星捕捉中に連続回転が続く場合の
動作時間を第２実施例と従来例とで比較したときの説明
についても、前記第１実施例における記載内容と同じな
ので省略する。

【００４５】このように、本発明の第１実施例と第２実
施例では、外乱によりステッピングモータ３が衛星捕捉
動作中に予期せず停止してしまった場合にも、速やかに
ステッピングモータ３をプルイン領域から起動するの
で、その後の衛星捕捉動作に支障をきたさず信頼性が高
く、しかもステッピングモータ３を高速で定速運転する
ことができるので、短時間で衛星捕捉が行えて実用性が
高い。また、これら第１および第２実施例は、従来例に
比較してタイマー３０やパルスカウンタ４０が必要なた
め構成が複雑化してコストアップを招くようにもみえる
が、移動体搭載用の追尾型アンテナの回転制御は一般に
マイクロコンピュータ等で行われ、図１、図２および図
４に示す各ブロックはマイクロコンピュータの機能やソ
フトウェアで実現できるものなので、実際の部品構成は
従来例と変わることはなく、よってコストアップを招来
する心配はない。

【００４６】本発明の第３実施例は、図６に示すよう
に、従来例に消費電流検出回路５０とモータ停止判定回
路５１とを付加した構成になっている。なお、図６中の
パルス発生回路３１の構成は、前記第１実施例と同等で
ある（図２参照）。

【００４７】この第３実施例において、消費電流検出回
路５０は、電源から駆動回路１０へ流れ込む電流、すな
わちステッピングモータ３自体の消費電流と駆動回路１
０での消費電流とを合計した電流を検出するための回路
である。ここで、ステッピングモータ３の消費電流は、
先述したように静止時（モータを励磁して停止させた状
態、つまりパルス周波数ｆｐが０のとき）に最大とな
り、パルス周波数ｆｐを上昇させると、それに反比例し
て減少する特性を有している。したがって、ステッピン
グモータ３に駆動パルス信号を出力して回転させようと
しているにもかかわらず、図７（ｂ）に示すように、外
乱によりステッピングモータ３が脱調して回転が停止し
てしまった場合には、図７（ｃ）に示すように、消費電
流が急激に上昇する。また、モータ停止判定回路５１
は、消費電流検出回路５０の検出した電流値が所定値を
越えるとローレベルの減速制御パルスを一定時間だけ、
パルス発生回路３１の制御端子３３に入力するというも
のである。そして、このパルス発生回路３１は、前記第
１および第２実施例と同様に、捕捉制御端子１８と制御
端子１９と制御端子３３のいずれかがローレベルになる
と、３入力ＡＮＤ回路３２によりスイッチ１２がｂ側に
切り替わるようになっていて（図２参照）、そのとき、
パルス発生回路３１はステッピングモータ３に対して減
速パルスを与えることになる。

【００４８】すなわち、モータ停止判定回路５１には、
図７（ｃ）に示すように、予め基準電流値Ｉｔが設定し
てあり、消費電流がこのＩｔを越えた場合にはステッピ
ングモータ３が停止したと判断し、図７（ｄ）に示すよ
うに、一定時間だけローレベルの減速制御パルスを出力
する。この一定時間とは、第１実施例におけるｔｍ２や
第２実施例におけるｔｃ２と同様に、駆動パルス信号の
周波数を低下させてステッピングモータ３がプルイン領
域で起動可能となる時間（例えば０．１秒）であれば良
い。

【００４９】いま、図７（ｂ）に示すように時刻ｔ８に
おいて外乱によりステッピングモータ３が異常停止する
と、パルス発生回路３１の制御端子３３に短時間（ｔ９
−ｔ８）だけ減速制御パルスが入力され、よってパルス
発生回路３１から出力されるパルス周波数ｆｐは図７
（ｅ）に示すように変化する。つまり、ステッピングモ
ータ３は時刻ｔ８で異常停止しても、その直後の時刻ｔ
９から加速運転されて高速回転状態に移行するので、速
やかに衛星捕捉動作が再開される。

【００５０】なお、この第３実施例において、ステッピ
ングモータ３の異常停止が起こらない通常の衛星捕捉動
作は従来例と同様なので、その説明は省略する。

【００５１】さて、この第３実施例によれば、アンテナ
装置１に衛星からの電波が到達しており、かつ外乱がな
い場合には、従来例と全く同様の衛星捕捉動作が行われ
る。また、外乱によりステッピングモータ３が異常停止
してしまった場合にも、この異常停止を消費電流の変化
から検出し、ステッピングモータ３に出力する駆動パル
ス信号の周波数を一旦下げてからすぐに上昇させるとい
う制御を行うので、その後の衛星捕捉動作に支障をきた
す虞がない。

【００５２】なお、この第３実施例において、駆動電流
検出回路５０はハードウェアで構成しなければならない
が、これは電源と駆動回路１０との間に抵抗を１本挿入
するだけの簡単なものでも十分実用になるため、従来例
に比べてコストアップが問題となることはない。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外乱により一時的な過負荷状態が生じて、高速回転して
いる衛星捕捉動作中のステッピングモータが異常停止し
てしまった場合にも、このステッピングモータは周期的
あるいは異常停止時にプルイン領域から加速運転するよ
うに制御されているので、速やかにプルアウト領域の高
速回転状態に戻すことができ、よってその後の衛星捕捉
動作に支障をきたさなくなって信頼性が高まるととも
に、短時間で衛星捕捉が行えて実用性が高いという優れ
た効果を奏し、また、構成が複雑化しないのでコストア
ップも問題とならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の回転制御システムを示す
ブロック図である。

【図２】第１実施例におけるパルス発生回路の回路構成
図である。

【図３】第１実施例における各出力信号やモータ回転速
度の相関関係ならびに時間変化を示す特性図である。

【図４】本発明の第２実施例の回転制御システムを示す
ブロック図である。

【図５】第２実施例における各出力信号やモータ回転速
度の相関関係ならびに時間変化を示す特性図である。

【図６】本発明の第３実施例の回転制御システムを示す
ブロック図である。

【図７】第３実施例における各出力信号やモータ回転速
度の相関関係ならびに時間変化を示す特性図である。

【図８】従来例の回転制御システムを示すブロック図で
ある。

【図９】ステッピングモータのパルス周波数とその周波
数での最大負荷トルクとの相関関係を示す特性図であ
る。

【図１０】従来例におけるパルス発生回路の回路構成図
である。

【図１１】従来例における各出力信号やモータ回転速度
の相関関係ならびに時間変化を示す特性図である。

【符号の説明】

１ アンテナ装置 ２ 平面アンテナ ３ ステッピングモータ ４ 周波数変換器 ５ 受信機 ６ 受信レベル検出回路 ７ 受信レベル判定回路 ９ 相励磁回路 １０ 駆動回路 １１ 電圧−周波数変換回路 １２ スイッチ １３，１４ 抵抗 １５ コンデンサ １７ 電源端子 １８，１９，３３ 制御端子 ２０ パルス出力端子 ３０ タイマー（計時装置） ３１ パルス発生回路 ３２ ＡＮＤ回路 ４０ パルスカウンタ（計数装置） ５０ 消費電流検出回路 ５１ モータ停止判定回路 ｆｐ パルス周波数 Ｖａ 受信レベル Ｖｉｎ 入力直流電圧

───────────────────────────────────────────────────── 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 - 3/46 H01Q 1/27 G01S 3/42 H02P 8/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予めメインビームの仰角が設定された平
   面アンテナと、この平面アンテナが受信した信号レベル
   を検出する受信レベル検出回路と、前記平面アンテナを
   方位角方向に回転駆動するステッピングモータと、この
   ステッピングモータの回転数を周波数制御するパルス信
   号を発生させるパルス発生回路とを備え、 捕捉開始信号によって前記平面アンテナを回転駆動し、
   前記受信レベル検出回路の受信信号レベルが所定値にな
   ると該平面アンテナの回転駆動を停止させて、前記平面
   アンテナが所定の静止衛星を捕捉する動作において、 前記平面アンテナの回転駆動時に、前記パルス発生回路
   へパルス信号の周波数を周期的に増減させる制御信号を
   加えることにより、前記ステッピングモータを加速運転
   して定速運転した後に減速運転するという一連の回転速
   度制御を、所定時間ごとに繰り返し行うようにしたこと
   を特徴とする移動体搭載用追尾型アンテナの回転制御方
   法。
2. 【請求項２】 予めメインビームの仰角が設定された平
   面アンテナと、この平面アンテナが受信した信号レベル
   を検出する受信レベル検出回路と、前記平面アンテナを
   方位角方向に回転駆動するステッピングモータと、この
   ステッピングモータの回転数を周波数制御するパルス信
   号を発生させるパルス発生回路とを備え、 捕捉開始信号によって前記平面アンテナを回転駆動し、
   前記受信レベル検出回路の受信信号レベルが所定値にな
   ると該平面アンテナの回転駆動を停止させて、前記平面
   アンテナが所定の静止衛星を捕捉する動作において、 前記平面アンテナの回転駆動時に、前記ステッピングモ
   ータが回転を停止したか否かを検出し、回転停止時に
   は、前記パルス発生回路へパルス信号の周波数を低下さ
   せた後に増加させることにより前記ステッピングモータ
   を起動させるようにしたことを特徴とする移動体搭載用
   追尾型アンテナの回転制御方法。
3. 【請求項３】 予めメインビームの仰角が設定された平
   面アンテナと、この平面アンテナが受信した信号レベル
   を検出する受信レベル検出回路と、前記平面アンテナを
   方位角方向に回転駆動するステッピングモータと、この
   ステッピングモータの回転数を周波数制御するパルス信
   号を発生させるパルス発生回路とを備え、 前記パルス発生回路は、電源に接続されたときには該電
   源により充電され放電回路に接続されたときには放電す
   る電圧保持手段と、この電圧保持手段を電源もしくは放
   電回路に択一的に接続する切替手段と、この切替手段に
   対して切替パルス信号を所定時間ごとに出力する切替信
   号発生手段と、前記電圧保持手段に保持されている電圧
   に応じた周波数の駆動パルス信号を前記ステッピングモ
   ータに出力する駆動パルス出力手段とを含み、 前記平面アンテナが所定の静止衛星を捕捉する動作時
   に、前記切替信号発生手段から前記切替手段に前記切替
   パルス信号が出力されている間だけ前記電圧保持手段を
   前記放電回路に接続するように構成したことを特徴とす
   る移動体搭載用追尾型アンテナの回転制御装置。
4. 【請求項４】 予めメインビームの仰角が設定された平
   面アンテナと、この平面アンテナが受信した信号レベル
   を検出する受信レベル検出回路と、前記平面アンテナを
   方位角方向に回転駆動するステッピングモータと、この
   ステッピングモータの回転数を周波数制御するパルス信
   号を発生させるパルス発生回路とを備え、 前記パルス発生回路は、電源に接続されたときには該電
   源により充電され放電回路に接続されたときには放電す
   る電圧保持手段と、この電圧保持手段を電源もしくは放
   電回路に択一的に接続する切替手段と、この切替手段に
   対して切替パルス信号を出力する切替信号発生手段と、
   前記電圧保持手段に保持されている電圧に応じた周波数
   の駆動パルス信号を前記ステッピングモータに出力する
   駆動パルス出力手段と、この駆動パルス信号の出力中に
   前記ステッピングモータが回転停止したことを検出する
   モータ停止検出手段とを含み、 前記平面アンテナが所定の静止衛星を捕捉する動作時
   に、前記モータ停止検出手段からの検出信号に基づいて
   前記切替信号発生手段から前記切替手段に前記切替パル
   ス信号が出力されると、この切替パルス信号が出力され
   ている間だけ前記電圧保持手段を前記放電回路に接続す
   るように構成したことを特徴とする移動体搭載用追尾型
   アンテナの回転制御装置。
5. 【請求項５】 請求項３および４のいずれかの記載にお
   いて、前記平面アンテナで受信した受信信号強度が所定
   値以上のときには強判定信号を出力し所定値未満のとき
   には弱判定信号を出力する受信強度判定手段を備え、受
   信信号の捕捉動作中に、前記弱判定信号が出力され且つ
   前記切替パルス信号が出力されていないときには前記切
   替手段が前記電圧保持手段を電源に接続し、前記強判定
   信号と前記切替パルス信号の少なくとも一方が出力され
   たときには前記切替手段が前記電圧保持手段を放電回路
   に接続するように構成したことを特徴とする移動体搭載
   用追尾型アンテナの回転制御装置。
6. 【請求項６】 請求項３の記載において、前記切替信号
   発生手段が計時装置であることを特徴とする移動体搭載
   用追尾型アンテナの回転制御装置。
7. 【請求項７】 請求項３の記載において、前記切替信号
   発生手段が計数装置であることを特徴とする移動体搭載
   用追尾型アンテナの回転制御装置。
8. 【請求項８】 請求項４の記載において、前記モータ停
   止検出手段が、前記ステッピングモータの駆動回路へ電
   源から流れ込む電流を検出して該電流を所定値と比較す
   るように構成したことを特徴とする移動体搭載用追尾型
   アンテナの回転制御装置。
9. 【請求項９】 請求項３ないし８のいずれかの記載にお
   いて、前記電圧保持手段としてコンデンサを用いたこと
   を特徴とする移動体搭載用追尾型アンテナの回転制御装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項３ないし９のいずれかの記載に
    おいて、前記駆動パルス出力手段として電圧制御発振器
    を用いたことを特徴とする移動体搭載用追尾型アンテナ
    の回転制御装置。