JP3241532B2

JP3241532B2 - 衛星追尾アンテナ装置

Info

Publication number: JP3241532B2
Application number: JP10705594A
Authority: JP
Inventors: 訓利西川; 英二寺本; 俊明渡辺; 勝小川; 真森田; 敦志匂坂; 幸治郎近沢; 克己阪田
Original assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 2001-12-25
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JPH07321533A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】自動車などの移動体において衛星
放送（ＢＳ）を受信するためのＢＳアンテナ装置に係わ
り、特に、良好な受信を確保するため衛星を正確かつ迅
速に捕捉し得る衛星追尾アンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の通信技術の進歩に伴い、各種分野
において、電波を用いた無線通信が採用されている。す
なわち、従来のＴＶ放送、ラジオ放送、無線通信に加
え、各種移動体通信や衛星通信等も普及してきている。

【０００３】このような無線通信、特に衛星通信におい
ては、衛星からの微弱な電波を受信しなければならな
い。そこで、電波をいかに効率良く受信し、かつ有効に
利用するかが最も重要になる。この目的のために、複数
のアンテナを用い、電波をより多く受信しようとする試
みがなされている。

【０００４】このような試みの代表的なものとしてアレ
イアンテナがある。このアレイアンテナでは、高利得、
すなわち非常に細いビームをもつアンテナ素子を一列あ
るいは平面的に並べ、複数のアンテナ素子の高周波信号
出力を合成することでアンテナの利得を高くしている。
アンテナ素子の数を増やせばそれだけ利得を向上するこ
とができ、微弱な電波の受信のためには、このアレイア
ンテナは非常に有効である。

【０００５】ところで、自動車などの移動体において、
衛星放送を受信するためには、アレイアンテナのような
高利得、すなわち非常に細いビームを持つアンテナ素子
を用い、かつ、移動体の動きに応じてビームの方位角
（アジマス）および仰角（エレベーション）を制御し、
ビームを衛星方向に保つ衛星追尾機能が必要になる。

【０００６】このような衛星追尾の方法として代表的な
ものに位相モノパルス方式がある。位相モノパルス方式
は、一対のアンテナ出力の位相差を検出することによ
り、アンテナの向きと電波到来方向、すなわち衛星方向
との角度誤差を得る方式である。

【０００７】［関連技術］このようなモノパルスアンテ
ナとして、例えば特願平５−１２４２９７号がある。以
下、これについて図１とともに説明する。

【０００８】図１に示すように、このアンテナ装置は、
上下２列および左右２列のマトリックス状に配設した４
つのサブアレイアンテナ１〜４を含むアレイアンテナ１
１を備える。アレイアンテナ１１は、ターンテーブル６
上に搭載された仰角駆動機構（図示せず）に固設され
る。アンテナ駆動部１７は、ターンテーブル６を方位角
方向に回転駆動するとともに、仰角駆動機構を仰角方向
に駆動するようになっている。

【０００９】さらに、このアンテナ装置は、上段の２つ
のサブアレイ３，４の出力を合成する上合成器１２−１
と、下段の２つのサブアレイ１，２の出力を合成する下
合成器１２−２と、アンテナ背面からみて左側の２つの
サブアレイ３及び１の出力を合成する左合成器１３−１
と、右側の２つのサブアレイ４及び２の出力を合成する
右合成器１３−２と、上合成器出力と下合成器出力との
位相差を検出して仰角モノパルス信号を出力する仰角モ
ノパルス回路１４と、左合成器出力と右合成器出力との
位相差を検出して方位角モノパルス信号を出力する方位
角モノパルス回路１５と、仰角モノパルス信号及び方位
角モノパルス信号に基づきアンテナ駆動部１７の制御を
行う制御部１６とを有している。

【００１０】仰角モノパルス信号は、同相成分（Ｅｃｏ
ｓθ）と直交成分（Ｅｓｉｎθ）とを含み、方位角モノ
パルス信号は、同相成分（Ａｃｏｓφ）と直交成分（Ａ
ｓｉｎφ）とを含む。

【００１１】すなわち、このモノパルスアンテナでは、
アレイアンテナを４つのサブアレイアンテナに分割し、
上２つのサブアレイからの出力を合成したものと、下２
つのサブアレイからの出力を合成したものとから両者の
位相差を検出し、仰角方向のモノパルス信号を生成する
一方、左２つのサブアレイからの出力を合成したもの
と、右２つのサブアレイからの出力を合成したものとか
ら両者の位相差を検出し、方位角方向のモノパルス信号
を生成している。

【００１２】このようにして得られたモノパルス信号に
基づいてアンテナを方位角方向及び仰角方向に駆動制御
することで、アンテナのビーム方向を電波到来方向に向
けることができる。

【００１３】なお、受信出力は、上合成器１２−１の出
力と下合成器１２−２の出力を合成するか、あるいは左
合成器１３−１の出力と右合成器１３−２の出力を合成
することで得られる。

【００１４】次に、図２とともに、位相モノパルス方式
の原理を説明する。この図は、図１における左側のサブ
アレイ１及び３の合成出力と右側のサブアレイ２及び４
の合成出力から、方位角モノパルス信号を求めて方位角
誤差（すなわち衛星方向に対するアンテナ方向の水平面
内での角度誤差）を求める場合を表している。

【００１５】図２に示すように、アンテナの正面方向と
衛星方向との間に方位角誤差Φがある場合、衛星から２
つのアンテナまでに経路長差が生じ、２つのアンテナ出
力間には、この経路長差に応じた位相差（以下、方位角
位相差という）φが生じる。この方位角誤差Φと方位角
位相差φの関係は、次の（１）式で表される。

【００１６】φ＝２π（Ｌ_AｓｉｎΦ）／λ……（１）ここに、λは受信電波の波長，Ｌ_Aは左右のサブアレイ
アンテナの位相中心間距離である。

【００１７】従って、この方位角位相差φを検出するこ
とにより方位角誤差Φを求めることができる。この方位
角位相差φは、方位角モノパルス回路１５によって検出
する。

【００１８】方位角モノパルス回路１５では、左側サブ
アレイの合成出力と右側サブアレイの合成出力を同相で
位相比較器に入力することにより同相成分Ａｃｏｓφを
得、また、一方のアンテナ出力を９０度位相をずらして
から位相比較器に入力することによって直交成分Ａｓｉ
ｎφを得る。すなわち、右側サブアレイ２及び４の合成
出力を同相分配器２１により同相２分配して位相比較器
２３及び２４に入力するとともに、左側サブアレイ１及
び３の合成出力を９０度移相器２２によって同相及びこ
れと９０度位相をずらしたものに分配してそれぞれ位相
比較器２３及び２４に入力する。そして、位相比較器２
３及び２４から方位角モノパルス信号を出力する。すな
わち、位相比較器２３から同相成分Ａｃｏｓφを出力
し、位相比較器２４から直交成分Ａｓｉｎφを出力す
る。

【００１９】この２つの成分から受信信号の方位角振幅
Ａおよび方位角位相差φを自乗和計算（後述する（２）
式）及び逆タンジェント計算（後述する（３）式）で求
めることができる。図１の構成例ではこれらの計算を制
御部１６に含まれるマイクロプロセッサ等で行ってい
る。

【００２０】ところで、このような衛星追尾アンテナで
は、電源投入直後、あるいはビル等の遮蔽から回復した
直後など、衛星方向が未知の状態になった場合に、衛星
方向を捜索し捕捉を行う必要がある。以下、この衛星捕
捉のための従来の捜索動作について図５とともに説明す
る。

【００２１】図５は、方位角誤差Φに対する方位角モノ
パルス信号の同相成分と直交成分、及び各成分から求め
られる方位角振幅Ａと方位角位相φの関係を表したもの
である。

【００２２】図５（ａ）に示すように、方位角モノパル
ス信号は、衛星の方向において最大となる同相成分（Ａ
ｃｏｓφ）と、これに直交する（位相差＝９０°）直交
成分（Ａｓｉｎφ）とを含んでいる。方位角振幅Ａは、
これらの成分から次の（２）式によって求められ、図５
（ｂ）に示すようになる。

【００２３】Ａ＝〔（Ａｃｏｓφ）²＋（Ａｓｉｎφ）²〕^1/2……（２）また、方位角位相差φは次の（３）式から求められ、図
５（ｃ）に示すようになる。

【００２４】 φ＝ｔａｎ^-1〔（Ａｓｉｎφ）／（Ａｃｏｓφ）〕……（３）方位角方向の衛星の追尾は、方位角位相φが０になるよ
うにアンテナ駆動部１７（図１）によりアンテナの指向
方向を変化させて行うが、方位角位相φが０になる方向
は、図５（ｃ）に示すように、衛星方向（Φ＝０）だけ
ではなく複数存在するため、単に位相が０になるようア
ンテナの指向方向を制御しただけでは、アンテナが衛星
方向以外の方向を向いてしまう可能性がある。

【００２５】そこで、追尾を行うか、あるいは捜索を行
うかを判定するためのスレッショルドレベルを設定し、
方位角振幅ＡがスレッショルドレベルＴＨ以上の場合は
追尾を行い、これ以下の場合は追尾を行わず、方位角振
幅ＡがスレッショルドレベルＴＨを越えるまでアンテナ
を旋回して捕捉のための捜索を行う。すなわち、スレッ
ショルドレベルＴＨを用いて、追尾範囲を位相φに対し
｜φ｜＜１８０°となる範囲に制限し、アンテナが常に
衛星方向に指向するように追尾制御を行う。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の衛星追尾アンテナ装置には、次のような問題があっ
た。

【００２７】放送衛星に搭載されている放送用アンテナ
の指向性は、本州中央部（名古屋、大阪付近）を中心と
し、日本列島の方向（東北〜南西）に長い楕円形となっ
ている。そのため、衛星放送の電波の強さ（電界強度）
は日本全国で同じでなく地域差があり、北海道、あるい
は本州中心から大きく外れた房総半島などは、本州中央
部と比較して、かなり電波が弱い地域（弱電界地域）と
なる。また、電波は雨・雪などによっても減衰（降雨減
衰）するため、地域差と合わせると放送衛星の電界強度
はかなりの幅で変動する。

【００２８】従って、衛星追尾アンテナ装置を搭載した
移動体（自動車）が弱電界地域に移動したり、あるいは
降雨減衰によって電波が弱くなると、アンテナの受信電
力が減少するため、方位角モノパルス信号の波形が図６
（ａ）のように変化して方位角振幅Ａが減少する。従っ
て、振幅がスレッショルドレベルＴＨを越える範囲が狭
くなり追尾範囲が減少する。このため、移動体が旋回し
た場合等におけるアンテナ駆動部１７（図１）の応答遅
れによって方位角誤差が発生した場合には、追尾外れを
起こしやすくなり、追尾性能が低下する。また、さらに
電波が弱くなった場合には、振幅がスレッショルドレベ
ルを越す範囲がなくなり、捕捉不能となってしまう。

【００２９】この発明は係る課題を解決するためになさ
れたもので、弱電界地域での受信や降雨減衰の場合のよ
うに、電界強度が変動した場合においても、衛星を確実
にかつ短時間で捕捉するとともに、電界強度の変動に応
じて追尾範囲をほぼ一定に維持することができる衛星追
尾アンテナ装置を得ることを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る衛星追尾アンテナ装置は、(i) 衛星からの電波を受信
するアンテナ素子と、(ii)アンテナ素子の受信レベルを
検出するレベル検出手段と、(iii) アンテナ素子の指向
方向を可変するアンテナ駆動手段と、(iv)衛星方向が未
知の場合、前記アンテナ駆動手段を制御してアンテナ素
子の指向方向を変化させながら前記レベル検出手段によ
り検出される受信レベルを観測して衛星を捜索し、該受
信レベルが所定のスレッショルドレベルを上回ったこと
を検出して衛星を捕捉し追尾する捕捉追尾制御手段と、
(v) この捕捉追尾制御手段による衛星捜索中の受信レベ
ルの最大値を保持する手段と、(vi)所定の捜索範囲を捜
索し終わった時点で受信レベルが一度も前記スレッショ
ルドレベルを越えなかったとき、前記最大値に基づいて
スレッショルドレベルを再設定する設定手段と、を具備
することを特徴とするものである。

【００３１】請求項２記載の発明に係る衛星追尾アンテ
ナ装置は、請求項１における設定手段が、所定の捜索範
囲を捜索し終わった時点で受信レベルが一度も前記スレ
ッショルドレベルを越えなかった場合に、この受信レベ
ルの最大値を所定の下限値と比較し、この比較の結果、
受信レベルの最大値が前記下限値以上であったときにの
み、前記最大値に基づくスレッショルドレベルの再設定
を行うことを特徴とするものである。

【００３２】請求項３記載の発明に係る衛星追尾アンテ
ナ装置は、(i) 衛星からの電波を受信するアンテナ素子
と、(ii)アンテナ素子の受信レベルを検出するレベル検
出手段と、(iii) アンテナ素子の指向方向を可変するア
ンテナ駆動手段と、(iv)衛星方向が未知の場合、前記ア
ンテナ駆動手段を制御してアンテナ素子の指向方向を変
化させながら前記レベル検出手段により検出される受信
レベルを観測して衛星を捜索し、該受信レベルが所定の
スレッショルドレベルを上回ったことを検出して衛星を
捕捉し追尾する捕捉追尾制御手段と、(v) この捕捉追尾
制御手段による衛星探索中の受信レベルの最大値を保持
する手段と、(vi)所定の捜索範囲を捜索し終わった時点
で、前記受信レベルが前記スレッショルドレベルを上回
った範囲が所定の角度範囲以下であったとき、前記最大
値に基づいてスレッショルドレベルを再設定する設定手
段と、を具備することを特徴とするものである。

【００３３】請求項４記載の発明に係る衛星追尾アンテ
ナ装置は、請求項１ないし請求項３において、さらに、
前記設定手段による再設定の後、アンテナ素子が衛星方
向に正しく指向した時点の受信レベルに基づき、前記ス
レッショルドレベルを再再設定する第２の設定手段、を
具備することを特徴とするものである。

【００３４】請求項５記載の発明に係る衛星追尾アンテ
ナ装置は、請求項１ないし請求項４において、前記捕捉
追尾制御手段による衛星捜索方向が方位角方向又は仰角
方向の少なくともいずれか一方であることを特徴とする
ものである。

【００３５】

【作用】請求項１記載の発明では、所定の衛星捜索範囲
を捜索し終わった時点で受信レベルが一度も所定のスレ
ッショルドレベルを越えなかったとき、受信レベルの最
大値に基づいてスレッショルドレベルの再設定（変更）
が行われる。従って、電界強度が変動した場合において
も、確実にかつ短時間で衛星が捕捉される。

【００３６】請求項２記載の発明では、所定の捜索範囲
を捜索し終わった時点で受信レベルが一度もスレッショ
ルドレベルを越えず、しかもこの受信レベルの最大値が
所定の下限値以上であったときにのみ、スレッショルド
レベルの再設定が行われる。従って、受信レベルの最大
値が所定の下限値をも下回っていた場合には、アンテナ
装置が一時的に遮蔽物の影に入ったものと認識され、ス
レッショルドレベルの変更は行われない。

【００３７】請求項３記載の発明では、所定の捜索範囲
を捜索し終わった時点で、前記受信レベルが前記スレッ
ショルドレベルを上回った範囲が所定の角度範囲以下で
あったとき、前記最大値に基づいてスレッショルドレベ
ルの再設定が行われる。従って、電界強度が変動した場
合においても、電界強度の変動に応じて追尾範囲がほぼ
一定に保たれる。

【００３８】請求項４記載の発明では、スレッショルド
レベルの再設定の後、さらに、アンテナ素子が衛星方向
に正しく指向した時点の受信レベルに基づいて前記スレ
ッショルドレベルの再再設定が行われる。従って、電界
強度が変動した場合においても、より安定した衛星捕捉
・追尾が可能となる。

【００３９】

【実施例】以下図面に基づき、本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００４０】図１は本発明の一実施例における衛星追尾
アンテナ装置を表したもので、ブロック図としては従来
例として説明したものと同じ構成である。すなわち、こ
のアンテナ装置は、上下２列および左右２列のマトリッ
クス状に配設した４つのサブアレイアンテナ１〜４を含
むアレイアンテナ１１を備える。アレイアンテナ１１
は、ターンテーブル６上に搭載された仰角駆動機構（図
示せず）に固設される。アンテナ駆動部１７は、ターン
テーブル６を方位角方向に回転駆動するとともに、仰角
駆動機構を仰角方向に駆動する。

【００４１】さらに、このアンテナ装置は、上段の２つ
のサブアレイ３，４の出力を合成する上合成器１２−１
と、下段の２つのサブアレイ１，２の出力を合成する下
合成器１２−２と、アンテナ背面からみて左側の２つの
サブアレイ３及び１の出力を合成する左合成器１３−１
と、右側の２つのサブアレイ４及び２の出力を合成する
右合成器１３−２と、上合成器出力と下合成器出力との
位相差を検出して仰角モノパルス信号を出力する仰角モ
ノパルス回路１４と、左合成器出力と右合成器出力との
位相差を検出して方位角モノパルス信号を出力する方位
角モノパルス回路１５と、仰角モノパルス信号及び方位
角モノパルス信号に基づきアンテナ駆動部１７の制御を
行う制御部１６とを有している。制御部１６は、後述す
る最大振幅値を記憶するためのメモリ１８を有してい
る。

【００４２】仰角モノパルス信号は、同相成分（Ｅｃｏ
ｓθ）と直交成分（Ｅｓｉｎθ）とを含み、方位角モノ
パルス信号は、同相成分（Ａｃｏｓφ）と直交成分（Ａ
ｓｉｎφ）とを含む。

【００４３】このようにして得られた各モノパルス信号
に基づいてアンテナを方位角方向及び仰角方向に駆動制
御することで、アンテナのビーム方向を電波到来方向に
向けることができる。

【００４４】なお、受信出力は、上合成器１２−１の出
力と下合成器１２−２の出力を合成するか、あるいは左
合成器１３−１の出力と右合成器１３−２の出力を合成
することで得られる。

【００４５】この装置においても、従来例（図２）と同
様に、図１における左側のサブアレイ１及び３の合成出
力と右側のサブアレイ２及び４の合成出力から、方位角
モノパルス信号を求めて方位角誤差を求めることで、方
位角方向の衛星追尾を行う。その詳細は従来例と同様で
あるのでここでは説明を省略する。

【００４６】一方、仰角方向の衛星追尾は、図１におけ
る下側のサブアレイ１及び２の合成出力と上側のサブア
レイ３及び４の合成出力から、仰角モノパルス信号を求
めて仰角誤差（すなわち衛星方向に対するアンテナ方向
の垂直面内での角度誤差）を求めることで行う。これ
は、図１の仰角モノパルス回路１４を図２の方位角モノ
パルス回路１５とほぼ同様に構成することで可能であ
る。

【００４７】この場合、アンテナの正面方向と衛星方向
との間の仰角誤差をΘとし、衛星から上下２組のアンテ
ナまでの経路長差に応じた位相差（以下、仰角位相差と
いう）をθとすると、仰角誤差Θと仰角位相差θの関係
は、次の（４）式で表される。

【００４８】θ＝２π（Ｌ_EｓｉｎΘ）／λ……（４）ここに、λは受信電波の波長，Ｌ_Eは上下のサブアレイ
アンテナの位相中心間距離である。従って、この仰角位
相差θを検出することにより仰角誤差Θを求めることが
できる。

【００４９】仰角方向の衛星追尾は、仰角位相差θが０
になるようにアンテナ駆動部１７（図１）によりアンテ
ナの指向方向を変化させて行う。この仰角位相差θは、
仰角モノパルス回路１４によって検出する。

【００５０】仰角モノパルス回路１４では、下側サブア
レイの合成出力と上側サブアレイの合成出力を同相で位
相比較器に入力することにより同相成分Ｅｃｏｓθを
得、また、一方のアンテナ出力を９０度位相をずらして
から位相比較器に入力することによって直交成分Ｅｓｉ
ｎθを得る。

【００５１】この２つの成分から、仰角位相差θ、及び
仰角振幅Ｅが、それぞれ次の（５）式及び（６）式によ
り求められる。

【００５２】 θ＝ｔａｎ^-1〔（Ｅｓｉｎθ）／（Ｅｃｏｓθ）〕……（５）Ｅ＝〔（Ｅｃｏｓθ）²＋（Ｅｓｉｎθ）²〕^1/2……（６）次に、以上のような構成の衛星追尾アンテナ装置の衛星
捕捉制御を図３とともに説明する。ここでは簡単のた
め、方位角モノパルス信号を用いて方位角方向について
のみ衛星の捜索・追尾を行う場合を示す。

【００５３】電源投入直後の初期状態では、制御部１６
はまず、スレッショルドレベルを所定の初期値ＴＨに設
定する（ステップＳ１０１）。この初期値としては、強
電界地域（名古屋・大阪など）において正しく追尾可能
となる最小の値を設定しておく。

【００５４】次に、この初期値ＴＨを用いて衛星の捜索
を最大１周（３６０°）の間行う（ステップＳ１０
２）。なお、この捜索の間、制御部１６は、方位角振幅
Ａの最大値をメモリ１８に記憶し保持しておく。

【００５５】１周以内に方位角振幅Ａがスレッショルド
レベルＴＨを越えず捕捉できなかった場合には（ステッ
プＳ１０３；Ｎ）、保持された方位角振幅Ａの最大値を
予め決めた下限値と比較する（ステップＳ１０４）。

【００５６】この下限値は、このアンテナ装置において
追尾・受信（画像表示）が可能な最小の電界強度におけ
るモノパルスの振幅値である。衛星放送の電波は、ビル
等で遮蔽されると著しく弱くなり、強電界地域でも遮蔽
時には受信が不可能となる。そのため、最大値が下限値
を下回った場合は（ステップＳ１０４；Ｙ）、遮蔽状態
と判断し（ステップＳ１０５）、スレッショルドレベル
を変更せず捜索を継続する（ステップＳ１０６）。

【００５７】一方、最大値が下限値以上の場合は（ステ
ップＳ１０４；Ｎ）、受信地点が弱電界地域であり現在
設定されているスレッショルドレベルＴＨが電界強度に
対して高すぎると判断し（ステップＳ１０７）、捜索時
において保持された方位角振幅の最大値に基づきスレッ
ショルドレベルを補正する（ステップＳ１０８）。補正
は、例えば、スレショルドレベルを上記最大値の２／３
の値にすることで行う。そして、この補正されたスレッ
ショルドレベルを用いて捜索を継続する（ステップＳ１
０２）。

【００５８】このようにスレッショルドレベルを補正す
ることにより、移動体（衛星追尾アンテナ装置）が遮蔽
状態に入らない限り、２周目の捜索旋回で必ず衛星が捕
捉されることとなり、衛星の捕捉を短時間に、かつ確実
に行うことができる。

【００５９】また、上記のように、１周目の捜索時の最
大値が下限値を下回った場合はスレッショルドレベルを
変更せず捜索を継続するようにしたことにより、移動体
が一時的に遮蔽物の影に入るごとにスレショルドレベル
が変更されてしまうという事態が回避される。

【００６０】さて、衛星を捜索旋回の１周目で捕捉した
場合には（ステップＳ１０３；Ｙ）、スレッショルドレ
ベルは補正されず初期値のままであり、実際の電界強度
に適した値とは限らない。また、前記のように捜索時の
最大値に基づいてスレッショルドレベルの補正を行った
場合でも、捜索時のアンテナ素子の回転速度が比較的高
速であり、かつ制御部１６が位相モノパルス信号をサン
プリングする間隔が有限であることから、記憶された最
大値は必ずしも方位角誤差Φ＝０のときの値とは限らな
い。従って、この最大値に基づいて補正したスレッショ
ルドレベルの値も、実際の電界強度に対して必ずしも最
適な値とは限らない。

【００６１】そこで、本実施例では、衛星を捕捉して追
尾状態に入った後、アンテナが正確に衛星方向を指向し
た時点（Φ＝０すなわち位相φ＝０となった時点）の振
幅値に基づいてスレッショルドレベルを再度補正し、現
在の電界強度に対して最適な値ＴＨ′に設定する（ステ
ップＳ１０９）。例えば、φ＝０となった時点の振幅値
の２／３の値に設定する。

【００６２】このように、アンテナが衛星方向を向いた
時点の振幅値に基づきスレッショルドレベルをＴＨ′に
再設定することにより、受信地点の変化・天候などによ
り電界強度が変動した場合でも、追尾範囲をほぼ一定に
保って常に良好な追尾特性を維持することができる。

【００６３】すなわち、図４に示すように、スレッショ
ルドレベルを初期値ＴＨからＴＨ′へと補正することに
より、追尾範囲がＲからＲ′へと拡がる。このため、例
えば移動体が旋回し、アンテナ駆動部１７（図１）の応
答遅れによって方位角誤差が発生した場合でも、追尾外
れを起こすことがなく、安定した追尾が可能となるので
ある。

【００６４】さて、このようにしてスレッショルドレベ
ルの補正が終了すると、次に衛星の追尾モードに入って
追尾を実行する（ステップＳ１１０）。追尾モードにお
いても、遮蔽等により追尾が不能となり、衛星が追尾範
囲から外れるような事態になったときは（ステップＳ１
１１；Ｙ）、捕捉モードに戻って（ステップＳ１０
２）、再び衛星の捕捉を行う。

【００６５】以上のように、本実施例では、方位角振幅
の最大値がスレッショルドレベルの初期値を越えない程
に電波が弱くなった場合であっても、スレショルドレベ
ル自体を低く変更し、振幅値がスレショルドレベルを越
える範囲を確保するため、従来のように衛星捕捉不能状
態に陥ることが回避される。また、アンテナ素子が衛星
方向に指向した時点の振幅値に基づき、スレッショルド
レベルを再設定することにより、電界強度が変動した場
合でも良好な追尾特性が維持される。

【００６６】本実施例では、衛星方向が未知となった場
合、所定の範囲（例えば全方位角方向）について受信レ
ベルがスレッショルドレベルの初期値、すなわち、強電
界地域において追尾が正常に行われる値（方位角位相φ
に対し−１８０°＜φ＜１８０°となる値）を越えるか
どうかを確認しながら衛星を探索旋回し、もし一度もス
レッショルドレベルを上回らない場合、先の探索旋回中
における受信レベルの最大値（すなわち、アンテナがほ
ぼ衛星方向に指向しているときの値）に基づいてスレッ
ショルドレベルの値を補正する。従って、スレッショル
ドレベルをまず強電界地域に合わせた値（高めの値）と
しているため、微弱な反射波を捕捉したり、サイドロー
ブで衛星を捕捉したりすることがなく、適切な衛星の捕
捉が可能となる。

【００６７】また、地域や天候等による電界強度の変動
に応じてスレッショルドレベルの値の補正を行う際に、
アンテナがほぼ衛星方向に指向している状態の受信レベ
ルにのみ基づいて行うため、スレッショルドレベルが不
当に低い値に設定されることがない。従って、常に衛星
を迅速・確実に捕捉することが可能になる。しかも、降
雨・シンチレーションにより、電界強度が一時的に低下
しスレッショルドレベルを下回ったとしても、速やかに
探索旋回に移行し、スレッショルドレベルの値を低下し
た電界強度に応じた値に再設定するため、受信レベルが
回復することを待たずして追尾を継続することができ、
優れた受信状態を常に維持することができる。

【００６８】なお、上記実施例では、スレッショルドレ
ベルの補正は、１周目の捜索において方位角振幅の最大
値がスレッショルドレベルの初期値を越えなかった場合
に行うこととしたが、その他、１周目の捜索において方
位角振幅の値がスレッショルドレベルの初期値を上回っ
た角度範囲が一定値以下であった場合についても同様に
スレッショルドレベル補正を行うこととすれば、より効
果的である。この場合には、１周目の捜索において方位
角振幅の値がスレッショルドレベルの初期値を上回った
角度範囲をメモリ１８に記憶しておき、これを上記一定
値と比較すればよい。

【００６９】なお、本実施例では、方位角方向での衛星
捕捉動作を説明したが、仰角方向でも同様である。そし
て、両者を組合せることにより、迅速かつ正確な衛星捕
捉が可能になるとともに、衛星追尾範囲の拡大により安
定した追尾が実現できる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、所定の衛星捜索範囲を捜索し終わった時点
で受信レベルが一度も所定のスレッショルドレベルを越
えなかったとき、受信レベルの最大値に基づいてスレッ
ショルドレベルの再設定を行うこととしたので、受信地
点や天候等の影響で電界強度が変動（低下）した場合に
おいても、確実にかつ短時間で衛星を捕捉することがで
きる。

【００７１】請求項２記載の発明によれば、所定の捜索
範囲を捜索し終わった時点で受信レベルが一度もスレッ
ショルドレベルを越えず、しかもこの受信レベルの最大
値が所定の下限値以上であったときにのみ、スレッショ
ルドレベルの再設定を行うこととしたので、受信レベル
の最大値が所定の下限値をも下回っていた場合には、ス
レッショルドレベルの変更は行われない。従って、例え
ばアンテナ装置が一時的に遮蔽物の影に入る都度スレッ
ショルドレベルが変更されてしまう事態を回避すること
ができる。

【００７２】請求項３記載の発明によれば、所定の捜索
範囲を捜索し終わった時点で、前記受信レベルが前記ス
レッショルドレベルを上回った範囲が所定の角度範囲以
下であったとき、前記最大値に基づいてスレッショルド
レベルの再設定を行うこととしたので、電界強度が変動
した場合においても、電界強度の変動に応じて追尾範囲
がほぼ一定に保たれる。従って、受信地点や天候の状態
によって追尾範囲が狭くなることはなく、常に安定した
衛星捕捉・追尾性能を得ることが可能になる。

【００７３】請求項４記載の発明によれば、スレッショ
ルドレベルの再設定の後、さらに、アンテナ素子が衛星
方向に正しく指向した時点の受信レベルに基づいて前記
スレッショルドレベルの再再設定を行うこととしたの
で、正確な受信レベル（電界強度）に応じたスレッショ
ルドレベルが設定されることとなり、より安定した衛星
捕捉・追尾が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における衛星追尾アンテナ装
置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】方位角モノパルス信号を得る場合の原理図であ
る。

【図３】図１の装置の衛星捕捉動作を説明するための流
れ図である。

【図４】方位角に対する方位角モノパルス信号、方位角
振幅及び方位角位相の特性と、スレッショルドレベルの
変化に対する衛星追尾範囲の広狭を示す図である。

【図５】方位角に対する方位角モノパルス信号、方位角
振幅及び方位角位相の特性を示す図である。

【図６】電界強度が変化した場合における方位角に対す
る方位角モノパルス信号、方位角振幅及び方位角位相の
特性と、衛星追尾範囲の広狭を示す図である。

【符号の説明】

１〜４サブアレイアンテナ６ターンテーブル１１アレイアンテナ１２−１上合成器１２−２下合成器１３−１左合成器１３−２右合成器１４仰角モノパルス回路１５方位角モノパルス回路１６制御部１７アンテナ駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川勝愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者森田真愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者匂坂敦志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者近沢幸治郎兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28 号富士通テン株式会社内 (72)発明者阪田克己兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28 号富士通テン株式会社内審査官吉村伊佐雄 (56)参考文献特開平６−314922（ＪＰ，Ａ) 特開平２−124603（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 21/30 H01Q 23/00 H01Q 25/00 - 25/04 G01S 3/42 H04B 7/14 - 7/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】衛星からの電波を受信するアンテナ素子
と、アンテナ素子の受信レベルを検出するレベル検出手段
と、アンテナ素子の指向方向を可変するアンテナ駆動手段
と、衛星方向が未知の場合、前記アンテナ駆動手段を制御し
てアンテナ素子の指向方向を変化させながら前記レベル
検出手段により検出される受信レベルを観測して衛星を
捜索し、該受信レベルが所定のスレッショルドレベルを
上回ったことを検出して衛星を捕捉し追尾する捕捉追尾
制御手段と、この捕捉追尾制御手段による衛星捜索中の受信レベルの
最大値を保持する手段と、所定の捜索範囲を捜索し終わった時点で受信レベルが一
度も前記スレッショルドレベルを越えなかったとき、前
記最大値に基づいてスレッショルドレベルを再設定する
設定手段と、を具備することを特徴とする衛星追尾アンテナ装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記設
定手段は、所定の捜索範囲を捜索し終わった時点で受信レベルが一
度も前記スレッショルドレベルを越えなかった場合に、
この受信レベルの最大値を所定の下限値と比較し、この
比較の結果、受信レベルの最大値が前記下限値以上であ
ったときにのみ、前記最大値に基づくスレッショルドレ
ベルの再設定を行うことを特徴とする衛星追尾アンテナ
装置。
【請求項３】衛星からの電波を受信するアンテナ素子
と、アンテナ素子の受信レベルを検出するレベル検出手段
と、アンテナ素子の指向方向を可変するアンテナ駆動手段
と、衛星方向が未知の場合、前記アンテナ駆動手段を制御し
てアンテナ素子の指向方向を変化させながら前記レベル
検出手段により検出される受信レベルを観測して衛星を
捜索し、該受信レベルが所定のスレッショルドレベルを
上回ったことを検出して衛星を捕捉し追尾する捕捉追尾
制御手段と、この捕捉追尾制御手段による衛星探索中の受信レベルの
最大値を保持する手段と、所定の捜索範囲を捜索し終わった時点で、前記受信レベ
ルが前記スレッショルドレベルを上回った範囲が所定の
角度範囲以下であったとき、前記最大値に基づいてスレ
ッショルドレベルを再設定する設定手段と、を具備することを特徴とする衛星追尾アンテナ装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３に記載の装置に
おいて、さらに、前記設定手段による再設定の後、アンテナ素子が衛星方
向に正しく指向した時点の受信レベルに基づき、前記ス
レッショルドレベルを再再設定する第２の設定手段、を具備することを特徴とする衛星追尾アンテナ装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４に記載の装置に
おいて、前記捕捉追尾制御手段による衛星捜索方向は方
位角方向又は仰角方向の少なくともいずれか一方である
ことを特徴とする衛星追尾アンテナ装置。