JP3522910B2 - Mobile SNG device - Google Patents

Mobile SNG device

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JP3522910B2
JP3522910B2 JP21054395A JP21054395A JP3522910B2 JP 3522910 B2 JP3522910 B2 JP 3522910B2 JP 21054395 A JP21054395 A JP 21054395A JP 21054395 A JP21054395 A JP 21054395A JP 3522910 B2 JP3522910 B2 JP 3522910B2
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sub
polarization
array antenna
antenna
array
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孝雄 村田
雅 藤田
好一 高野
昇 外山
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、災害地などからテ
レビジョンの映像/音声信号を通信衛星経由で基地局
(放送局)に伝送するSNG(Satellite News Gatheri
ng) 装置に係わり、特に移動している船舶や自動車など
の移動体上から通信衛星を自動追尾しながら、同衛星を
介してテレビジョンの映像/音声信号を伝送することの
できる移動体SNG装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】SNG装置は、放送の分野において従来
からニュース素材伝送用として広く使用されている。し
かし、従来のものはアンテナとして直径75cm以上のパ
ラボラアンテナを使用し、このアンテナを固定して送信
する固定局である。また最近では、パラボラアンテナに
機械追尾を組み合わせて移動しながら衛星通信を行う実
験(例えば、関根、吉野“移動体衛星通信(テレビ)研
究・開発について”,テレビジョン学会技術報告,VO
L.18,No. 45,pp.31−36,Aug.199
4)の報告もある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】SNGでは隣接通信衛
星への干渉を避けるためアンテナ半値幅の小さい高利得
なアンテナを使用する必要がある。このため、従来より
使用されている固定局のSNG装置では、最低でも直径
75cm(半値幅約2度)のパラボラアンテナを、強風で
も動かないように堅牢な支持台により固定している。一
方、移動している船舶や自動車上から送信する移動体S
NG装置に従来からのパラボラアンテナを用いたSNG
装置の技術を適用しようとすると、アンテナを通信衛星
の方向に向けるための方位角・仰角方向の機械追尾精度
を少なくとも±1度以下にする必要があるが、これは上
述のパラボラアンテナを使用する限り実現が困難であっ
た。 【0004】また、通信衛星は直線偏波を用いているた
め、移動体SNG装置では方位角・仰角方向の追尾だけ
でなく、偏波追尾も必要となる。パラボラアンテナを用
いる場合には、一次給電ホーンを機械的に回転させるこ
とにより偏波追尾を行っているが、追尾速度などの点で
問題があった。 【0005】本発明の目的は、以上の技術的な課題を解
決し、これまで実現が困難であった高速で安定な追尾が
可能となる移動体SNG装置を現実することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、パラボラアンテナに代わり複数
のサブアレーアンテナで構成した平面アレーアンテナを
用い、各サブアレーアンテナごとの送信位相を制御する
ことによる電子追尾と、従来の機械追尾を組み合わせて
移動体上から常に安定な送信を可能にしている。これに
よれば、特に、機械追尾に比べ高速で高精度な電子追尾
により移動体の細かな振動や動揺に対処し、さらに移動
体の旋回などの大きな方向変化に対しては機械追尾が粗
追尾として対処するため、本発明の機械追尾機構には機
械追尾のみの場合に要求される高い精度は必要としな
い。 【0007】また、本発明においては、偏波追尾の手段
として、少なくとも1個の偏波制御用送信サブアレーア
ンテナを平面アレーアンテナに設け、主偏波用送信サブ
アレーアンテナおよび偏波制御用送信サブアレーアンテ
ナから同時に衛星方向で同位相となるように送信すると
ともに、偏波制御用送信サブアレーアンテナの送信電力
を制御することにより遠方での電力合成にあたって、偏
波の向きを主偏波の方向から±θ度可変することができ
るようにしている。 【0008】さらにまた、互いに直交する偏波方向を持
つサブアレーアンテナで受信したパイロット信号から偏
波の傾き角の検出を行い、この偏波の傾き角検出結果に
より、送信波の偏波を制御するようにしている。 【0009】すなわち、本発明移動体SNG装置は、送
受信共用の複数個のサブアレーアンテナが同一平面上に
配置され、通信衛星への指向方向の制御が機械追尾およ
び電子追尾の双方によって行われる平面アレーアンテナ
を具え、基地局から前記通信衛星経由で送信され、前記
複数個のサブアレーアンテナのうち同一直線上に配置さ
れていない少なくとも3個のサブアレーアンテナによっ
てそれぞれ受信されたパイロット信号を用いて前記通信
衛星の方向を検出し、該検出結果に基づいて前記複数個
のサブアレーアンテナに供給する電力の位相をそれぞれ
制御することにより前記電子追尾による通信衛星への指
向方向の制御が行われるように構成された移動体SNG
装置において、前記複数個のサブアレーアンテナのうち
1個のサブアレーアンテナの偏波方向を他のサブアレー
アンテナの偏波方向に対して直交するようにするととも
に、前記1個のサブアレーアンテナと前記他のサブアレ
ーアンテナのうちのいずれか1個のサブアレーアンテナ
とによりそれぞれ受信された前記パイロット信号相互間
で検出された到来波の偏波傾き角に基づいて、前記1個
のサブアレーアンテナと前記他のサブアレーアンテナの
それぞれに供給する送信電力の比を制御することによ
り、前記平面アレーアンテナからの送信波の偏波傾き角
が制御されるように構成されていることを特徴とするも
のである。 【0010】 【0011】 【0012】 【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、実施の
形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は、本発
明移動体SNG装置を用いて構成した移動体SNGシス
テムの一例を示す概念図である。本例においては、SN
Gシステムの基地局として放送センター1を想定し、移
動中の自動車2(例えば中継車)または船舶3上からテ
レビジョンカメラやマイクロホンによって得られた映像
(V)/音声(A)信号を、船舶3上に載置されたもの
として示されるSNG装置4(円で囲んで示す)を介し
て基地局1に伝送している。また、同図に示すOW(オ
ーダワイヤ)は、SNG装置4側と基地局1間の音声の
連絡回線である。また、基地局1からは、通信衛星5経
由でパイロット信号がSNG装置側に送信されている。
パイロット信号の用途については後述するが、パイロッ
ト信号は、例えば、使用チャンネルの帯域の端の周波数
を使用して送信される高安定の無変調キャリア信号であ
る。 【0013】また、図1に示すSNG装置4において、
その上面に送受信機器や平面アレーアンテナが載置され
ているターンテーブルは、水平安定台(これについて
は、図2につき後述する)によって移動体のピッチ方向
やロール方向の傾きに対してターンテーブルを水平に保
つようにしているが、この水平安定台は、アンテナの指
向方向制御の面から見れば、平面アレーアンテナの機械
追尾機構を構成している。 【0014】電子追尾の制御方法は、まず、基地局1か
ら通信衛星5経由で送られるパイロット信号を平面アレ
ーアンテナ上の少なくとも3個の同一直線上に配置され
ていないサブアレーアンテナで受信する。この各サブア
レーアンテナの受信位相を検出することによりパイロッ
ト信号の到来方向すなわち衛星の方向を検知し、その検
知結果をもとにターンテーブルによる衛星方向の機械追
尾(方位角方向の追尾)、および送信指向特性の制御に
よる電子追尾(方位角、仰角方向の追尾)を行う。さら
に、互いに直交する偏波方向をもつサブアレーアンテナ
で受信したパイロット信号から偏波方向を検出して送信
波の偏波制御を行うことにより、常に安定した運用が可
能となるようにしている。 【0015】さらに、粗追尾として使用される機械追尾
機構は、SNG装置4中のターンテーブルと水平安定台
により構成され、中継車2の屋根や船舶3の甲板上に配
置されている。水平安定台の構成を図2に示す。図2に
示すように、ターンテーブルは水平安定台上に配置さ
れ、さらに平面アレーアンテナや送受信機器はターンテ
ーブル上に配置される。上述したように、ターンテーブ
ルはモーターにより平面アレーアンテナの方位角方向の
機械追尾を行う。ターンテーブルの制御(回転制御)は
平面アレーアンテナ中のサブアレーアンテナで構成され
るモノパルスアンテナの出力電圧により行われる。ま
た、水平安定台は、自動車2の屋根や船舶3の甲板がピ
ッチ方向やロール方向に傾いてもターンテーブルを水平
に保ち、従って平面アレーアンテナおよび送受信機器等
を所定の角度に保つ機械追尾機構で、図示のように、複
数の回転軸に回転自在に取り付けられた1個の固定腕と
2個以上の自動伸縮腕で構成されていて、これらの伸縮
腕の伸び縮みがそれぞれ同じ水平安定台中に配置された
ジャイロセンサーにより制御される。 【0016】次に、SNG装置の平面アレーアンテナで
受信された到来波の偏波の傾き角検出方法について、平
面アレーアンテナの構成を示す図3、および偏波傾き角
検出の原理を示す図4を参照して説明する。なお、衛星
通信では、アップリンクとダウンリンクとで周波数が異
なるとともに、それらの間で互いに直交偏波となってい
る。いま、本発明移動体SNG装置を構成する平面アレ
ーアンテナは、サブアレーアンテナを縦横5×5個の正
方形状に配置したものからできているものとし、そのア
ンテナ構成を図3に示す。図3においては、各サブアレ
ーアンテナごとにNo.1からNo.25までの通し番
号を付して示している。また、各サブアレーアンテナ
は、複数のアンテナ素子から構成され、各アンテナ素子
はそれ自身で受信、送信が可能(送受信共用)となって
いて、例えば、受信偏波が垂直であるとき送信偏波は水
平となっている。ここで、白ぬきで示すサブアレーアン
テナおよび斜線を施した4個のサブアレーアンテナのう
ちNo.14、No.18、No.19のサブアレーア
ンテナの偏波の方向はすべて同じ向きで、これに対し斜
線を施したNo.25のサブアレーアンテナの偏波方向
だけが、これを除く上記24個のサブアレーアンテナの
偏波方向(これらの中ではすべて同一方向)と直交して
いる。 【0017】以上の平面アレーアンテナを用いて通信衛
星からの到来波(以下主波と言う)の偏波(従って主偏
波)の傾き角を検出する原理につき、図4により説明す
る。ここでは、平面アレーアンテナを構成している複数
のサブアレーアンテナのうち、唯一偏波方向が直交して
いる上記No.25の偏波制御用サブアレーアンテナ
(Nにて示す)とそうでないNo.19の主偏波用サブ
アレーアンテナ(Mにて示す)とを使用し、主偏波用サ
ブアレーアンテナNo.19の偏波と直交する偏波を有
する偏波制御用サブアレーアンテナNo.25でパイロ
ット信号を受信すると、サブアレーアンテナNo.25
においては偏波の傾きに対応した交差偏波レベルEr2
が受信される。このEr2 と主偏波の受信レベルEr1
とにより到来波の偏波の傾き角θrが、θr= tan
-1(Er2 /Er1)によって検出される(図4参照)。 【0018】この検出された結果を用いて、図5に示す
ようにして、受信波と偏波方向が直交する送信波(テレ
ビジョンの映像(V)/音声(A)信号波)の偏波の傾
き角θt= tan-1(Et2 /Et1)が、検出された偏波
の傾き角θrに等しくなる(θr=θt)ように主偏波
用サブアレーアンテナMと偏波制御用サブアレーアンテ
ナNの両方、またはそれらのいずれか一方に入力する信
号のレベルEt1,Et2 を制御する。この純電子式の偏
波制御法により、従来のパラボラアンテナ方式で行われ
る一次給電ホーンの機械追尾方式に比べ、高精度かつ高
速な偏波追尾を行うことが可能になる。 【0019】以上の偏波検出(偏波傾き角の検出)と偏
波制御(偏波傾き角の制御)とは、送受信共用の平面ア
レーアンテナを用いて行うことができ、その構成を示す
概念図を図6に示す。ここでは、平面アレーアンテナ6
の例えばNo.19とNo.25のサブアレーアンテナ
を偏波検出に使用するものとし、それらアンテナで受信
したパイロット信号から偏波傾き角θrを偏波検出回路
7において検出し、その検出結果に基づいて、上記N
o.25のサブアレーアンテナとそれ以外のサブアレー
アンテナに供給する送信電力の比を、送信偏波制御回路
8において制御し、送信波の偏波傾き角θtが上記傾き
角θrに等しくなるようにする。 【0020】次に、以上説明した本発明移動体SNG装
置を構成するための各要素技術を組み合わせて、全体装
置として構成した場合の一例について説明する。図7
は、QPSK変調されたテレビジョンの映像(V)/音
声(A)信号と被変調OW信号が供給されまた受信OW
信号(被変調OW信号)が取り出される情報信号入出力
端子9、と水平安定台のターンテーブル回転(アンテナ
の方位角方向の機械追尾のための)用の制御信号出力端
子10とを具えた本発明移動体SNG装置の一例を示す
ブロック線図である。 【0021】図7において、図面最上部にNo.1から
No.25と記されているサブアレーアンテナは、図3
にて説明した平面アレーアンテナにおけるそれぞれの配
置位置に相当するアンテナを示し、これらはすべて送受
信共用とされている。同一の偏波方向を有するNo.1
からNo.24までのサブアレーアンテナの送信入力ポ
ートには、固体電力増幅器11、アップコンバータ12
(L0 は局部発振器出力を示す)および通信衛星を電子
追尾するために必要な移相器13が順次接続され、それ
ら各移相器の入力側は1つにまとめられ、サーキュレー
タ14を介しQPSK信号(基地局に送信するテレビジ
ョン信号)およびOW信号(送信)の情報信号入出力端
子9に接続されている。 【0022】また、図3に示したように、同一直線上に
配置されていないNo.14,18,19のサブアレー
アンテナは上記機能のほか、パイロット信号を受信する
ことによって、電子追尾のための各サブアレーアンテナ
ごとの受信位相検出を行うと同時に、機械追尾のための
モノパルスアンテナを構成している。このため、図7に
示すSNG装置の全体系において、No.14,18,
19の各サブアレーアンテナの受信出力ポートにはそれ
ぞれ低雑音増幅器15、ダウンコンバータ16が順次接
続され、それら各ダウンコンバータ16の出力信号は、
パイロット信号位相検出回路17およびモノパルス検出
回路18にそれぞれ入力され、これら回路17,18の
出力はそれぞれ電子追尾のための送信ビーム制御(位相
制御)を行うCPU19およびターンテーブル回転のた
めの制御信号出力端子10へ出力される。 【0023】CPU19においては、No.14,1
8,19の各サブアレーアンテナごとのパイロット信号
位相検出の結果からパイロット信号の到来方向を検知
し、No.1からNo.24までのサブアレーアンテナ
の送信指向特性の主ビームがパイロット信号到来方向に
一致するように各サブアレーアンテナごとの移相器13
を制御する。また、信号出力端子10に出力されたモノ
パルス検出回路18からの出力信号はターンテーブル制
御回路(図示せず)に入力され、そこにおいて水平安定
台のターンテーブル用モーターを制御するための制御電
圧が得られる。 【0024】一方、No.25のサブアレーアンテナの
受信出力ポートには低雑音増幅器15、ダウンコンバー
タ16が順次接続され、ダウンコンバータ16の出力は
偏波検出回路20に入力される。No.25のサブアレ
ーアンテナと受信偏波方向が直交しているNo.19の
サブアレーアンテナについてのダウンコンバータ16の
出力も偏波検出回路20に入力され、No.25のサブ
アレーアンテナに接続されたダウンコンバータ16から
の受信レベルと比較される。この比較結果を基に、CP
U19が受信偏波の傾き角を検出し送信偏波制御回路2
1に制御情報を供給する。この送信偏波制御回路21の
出力により送信波の偏波が同じ傾き角になるようにN
o.25のサブアレーアンテナの送信入力ポートの直前
に挿入された送信偏波制御用減衰器22を制御する。こ
の偏波制御は、図6に概念図で示した制御系そのもの
で、また、偏波検出、偏波制御の原理については図4お
よび図5を用いてすでに説明したので、ここでは、その
説明を省略する。 【0025】以上の電子追尾、機械追尾および偏波追尾
用のNo.14,18,19および25以外のサブアレ
ーアンテナの受信ポートには、それぞれ低雑音増幅器1
5およびダウンコンバータ16が順次にそれぞれ接続さ
れ、さらに各ダウンコンバータ16の出力信号は、それ
らについて同相で合成する同相合成回路23に供給さ
れ、同合成回路から受信OW信号が得られる。この受信
OW信号はサーキュレータ14を介して情報信号入出力
端子9から取り出される。 【0026】図8は、図7の情報信号入出力端子9に供
給され、またそこから取り出される信号(テレビジョン
信号およびOW信号)の処理回路の一例を示すブロック
線図である。図7の端子9に供給される信号(すなわ
ち、図8の情報信号入出力端子24から出力される信
号)には、まずテレビジョンの映像信号(V)と音声信
号(A)とがあり、これらはエンコーダ25、QPSK
変調器26およびサーキュレータ27を順次に介して供
給される。また、同じく端子9(図7)に供給される信
号にはOWの音声信号があるが、これは、順次にOW変
調器28およびサーキュレータ27を順次に介して供給
される。 【0027】一方、図7の端子9から取り出される信号
(すなわち、図8の端子24に入力される信号)は、O
Wの音声信号であり、これはサーキュレータ27および
OW復調器29を順次に介し、復調された音声信号によ
りスピーカ30を動作させる。 【0028】なお、上記において図8に示すエンコーダ
25、QPSK変調器26、サーキュレータ27、OW
変調器28、OW復調器29およびスピーカ30以外の
機器(すなわち、図7に示すすべての機器)は水平安定
台のターンテーブル上に配置され、ターンテーブル上の
機器との信号の受け渡し、およびターンテーブル上の機
器への電源供給はロータリージョイント(図示せず)を
介して行われるように構成されている。 【0029】また、図7の制御信号出力端子10から取
り出される制御信号は、平面アレーアンテナの方位角方
向の機械追尾を行うために、ターンテーブルの回転を制
御する信号である。また、ターンテーブルは、移動体の
移動に伴ってそれがピッチ方向やロール方向に傾いたと
きでも水平に保持されなければならず、前述したよう
に、これは水平安定台によって達成される。 【0030】本発明移動体SNG装置は、以上説明した
実施の形態に限られるものではない。例えば、使用する
各サブアレーアンテナは一般的にはマイクロストリップ
パッチアンテナで構成されるが、スロットアンテナなど
他の素子形式で構成してもよい。また、上述の実施の形
態中の偏波検出回路において、No.25のサブアレー
アンテナ出力とレベル比較される相手のサブアレーアン
テナは、No.19に限定されるものでなく、No.1
〜24までのどのサブアレーアンテナの出力と比較する
ようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、機械
追尾系としてターンテーブルおよび水平安定台を用いて
いるが、本発明装置では偏波追尾が高速かつ高精度に行
われるため、機構がより簡単な方位角および仰角の2軸
の機械追尾系を組み合わせて構成することもできる。 【0031】 【発明の効果】本発明移動体SNG装置によれば、複数
の送受信共用サブアレーアンテナで構成した平面アレー
アンテナを用いパイロット信号を受信することにより通
信衛星の方向(方位角、仰角)および偏波傾き角を検出
し、その検出結果に基づいて送信ビームを制御する電子
追尾と機械追尾とを共用した構成としているため、これ
まで実現が困難であった高速かつ安定に動作する移動体
SNG装置を実現することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SNG (Satellite News) for transmitting a video / audio signal of a television from a disaster site to a base station (broadcasting station) via a communication satellite. Gatheri
ng) A mobile SNG device that is capable of transmitting a video / audio signal of a television via the communication satellite while automatically tracking a communication satellite from a moving object such as a moving ship or an automobile. It is about. 2. Description of the Related Art SNG devices have been widely used for transmitting news materials in the field of broadcasting. However, the conventional one is a fixed station that uses a parabolic antenna having a diameter of 75 cm or more as an antenna, and fixes and transmits the antenna. More recently, experiments on satellite communication while moving by combining mechanical tracking with a parabolic antenna (for example, Sekine and Yoshino, "Research and Development on Mobile Satellite Communication (TV)", Television Society Technical Report, VO
L. 18, No. 45, pp. 31-36, Aug. 199
There is also a report 4). [0003] In SNG, it is necessary to use a high gain antenna having a small antenna half width in order to avoid interference with adjacent communication satellites. For this reason, in a conventionally used SNG device of a fixed station, a parabolic antenna having a diameter of at least 75 cm (half-width of about 2 degrees) is fixed by a rigid support base so as not to move even in a strong wind. On the other hand, a moving object S transmitted from a moving ship or car
SNG using conventional parabolic antenna for NG device
In order to apply the technology of the device, the machine tracking accuracy in the azimuth and elevation directions for pointing the antenna toward the communication satellite needs to be at least ± 1 degree or less, which uses the parabolic antenna described above. As long as it was difficult to realize. Further, since a communication satellite uses linearly polarized waves, a mobile SNG device requires not only tracking in the azimuth and elevation directions but also polarization tracking. When a parabolic antenna is used, polarization tracking is performed by mechanically rotating the primary feed horn, but there is a problem in tracking speed and the like. An object of the present invention is to solve the above technical problems and to realize a mobile SNG device capable of performing high-speed and stable tracking which has been difficult to realize until now. In order to achieve the above object, the present invention uses a planar array antenna composed of a plurality of sub-array antennas instead of a parabolic antenna, and controls the transmission phase of each sub-array antenna. By combining the electronic tracking and the conventional mechanical tracking, stable transmission is always possible from the moving body. According to this, especially with high-speed and high-precision electronic tracking compared to machine tracking, it copes with fine vibrations and shaking of the moving body, and machine tracking is coarse tracking for large changes in direction such as turning of the moving body. Therefore, the machine tracking mechanism of the present invention does not need the high accuracy required only in the case of machine tracking. In the present invention, as a polarization tracking means, at least one transmission sub-array antenna for polarization control is provided on the planar array antenna, and the transmission sub-array antenna for main polarization and the transmission sub-array antenna for polarization control are provided. From the main polarization direction when transmitting power at a distant place by controlling the transmission power of the polarization control transmission sub-array antenna at the same time as transmitting in the same direction in the satellite direction. The degree can be changed. Further, the inclination of the polarization is detected from the pilot signal received by the sub-array antenna having the polarization directions orthogonal to each other, and the polarization of the transmission wave is controlled based on the detection result of the inclination of the polarization. Like that. That is, in the mobile SNG device of the present invention, a plurality of sub-array antennas for transmission and reception are arranged on the same plane, and the directivity control to the communication satellite is controlled by both mechanical tracking and electronic tracking. An antenna, wherein the communication satellite is transmitted using a pilot signal transmitted from a base station via the communication satellite and received by at least three sub-array antennas not arranged on the same straight line among the plurality of sub-array antennas. , And controlling the phase of the power supplied to the plurality of sub-array antennas based on the detection result to control the directional direction toward the communication satellite by the electronic tracking. Mobile SNG
In the apparatus, the polarization direction of one sub-array antenna among the plurality of sub-array antennas is made orthogonal to the polarization direction of another sub-array antenna, and the one sub-array antenna and the other sub-array antenna are orthogonal to each other. The one sub-array antenna and the other sub-array antenna, based on the polarization tilt angle of the arriving wave detected between the pilot signals received by any one of the antennas. By controlling the ratio of the transmission power supplied to each of them, the polarization inclination angle of the transmission wave from the planar array antenna is controlled. The present invention will be described in detail below based on embodiments with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a mobile SNG system configured using the mobile SNG device of the present invention. In this example, SN
Assuming a broadcasting center 1 as a base station of the G system, a video (V) / audio (A) signal obtained by a television camera or a microphone from a moving car 2 (for example, a relay truck) or a ship 3 is transmitted to a ship. 3 is transmitted to the base station 1 via an SNG device 4 (indicated by a circle) shown as being mounted on the base station 1. OW (order wire) shown in FIG. 1 is a voice communication line between the SNG device 4 and the base station 1. Further, a pilot signal is transmitted from the base station 1 to the SNG device via the communication satellite 5.
Although the use of the pilot signal will be described later, the pilot signal is, for example, a highly stable unmodulated carrier signal transmitted using the frequency at the end of the band of the channel to be used. In the SNG device 4 shown in FIG.
A turntable on which a transmitting / receiving device and a flat array antenna are mounted is mounted on a horizontal stabilizer (which will be described later with reference to FIG. 2). Although it is kept horizontal, this horizontal stabilizer constitutes a mechanical tracking mechanism of the planar array antenna from the viewpoint of controlling the directivity of the antenna. In the electronic tracking control method, first, a pilot signal transmitted from the base station 1 via the communication satellite 5 is received by at least three sub-array antennas not arranged on the same straight line on the planar array antenna. By detecting the reception phase of each sub-array antenna, the arrival direction of the pilot signal, that is, the direction of the satellite, is detected. Based on the detection result, machine tracking in the satellite direction by the turntable (tracking in the azimuth direction) and transmission are performed. Performs electronic tracking (tracking in azimuth and elevation directions) by controlling directional characteristics. Furthermore, by detecting the polarization direction from the pilot signal received by the sub-array antenna having the polarization directions orthogonal to each other and performing the polarization control of the transmission wave, stable operation is always possible. Further, the mechanical tracking mechanism used as the coarse tracking is constituted by a turntable and a horizontal stabilizer in the SNG device 4 and is arranged on the roof of the relay vehicle 2 or on the deck of the ship 3. FIG. 2 shows the configuration of the horizontal stabilizer. As shown in FIG. 2, the turntable is arranged on a horizontal stabilizer, and the planar array antenna and the transmitting / receiving device are arranged on the turntable. As described above, the turntable performs mechanical tracking in the azimuth direction of the planar array antenna by the motor. The control (rotation control) of the turntable is performed by the output voltage of a monopulse antenna composed of a sub-array antenna in the planar array antenna. The horizontal stabilizer is a mechanical tracking mechanism that keeps the turntable horizontal even when the roof of the automobile 2 or the deck of the ship 3 is tilted in the pitch direction or the roll direction, and thus keeps the planar array antenna and the transmission / reception device at a predetermined angle. As shown in the drawing, it is composed of one fixed arm and two or more automatic telescopic arms rotatably mounted on a plurality of rotating shafts, and these telescopic arms have the same expansion and contraction in the same horizontal stabilizer. Is controlled by a gyro sensor located at Next, regarding the method of detecting the tilt angle of the polarization of the incoming wave received by the planar array antenna of the SNG device, FIG. 3 showing the configuration of the planar array antenna and FIG. 4 showing the principle of detecting the tilt angle of the polarization. This will be described with reference to FIG. In the satellite communication, the frequency differs between the uplink and the downlink, and they are orthogonally polarized to each other. Now, it is assumed that the planar array antenna constituting the mobile SNG device of the present invention is formed by arranging 5 × 5 square sub-array antennas vertically and horizontally, and the antenna configuration is shown in FIG. In FIG. 3, No. is assigned to each sub-array antenna. No. 1 to No. It is shown with serial numbers up to 25. Each sub-array antenna is composed of a plurality of antenna elements, and each antenna element can receive and transmit by itself (for both transmission and reception). For example, when the reception polarization is vertical, the transmission polarization is It is horizontal. Here, among the sub-array antennas shown by white and the four sub-array antennas shaded, 14, No. 18, No. The polarization directions of the sub-array antennas of Nos. 19 and 19 are all the same. Only the polarization directions of the 25 sub-array antennas are orthogonal to the polarization directions of the other 24 sub-array antennas (all of these directions are the same). The principle of detecting the tilt angle of the polarization (and thus the main polarization) of the incoming wave (hereinafter referred to as the main wave) from a communication satellite using the above-described planar array antenna will be described with reference to FIG. Here, among the plurality of sub-array antennas constituting the planar array antenna, only the sub-array antennas having the orthogonal polarization directions are the same. 25 and the other No. 25 polarization control sub-array antenna (indicated by N). 19 and the main polarization sub-array antenna (denoted by M). 19 has a polarization orthogonal to the polarization of the sub-array antenna No. 19 for polarization control. 25, when a pilot signal is received, 25
, The cross polarization level Er 2 corresponding to the polarization inclination
Is received. This Er 2 and the reception level of the main polarization Er 1
, The inclination angle θr of the polarization of the incoming wave becomes θr = tan
-1 (Er 2 / Er 1 ) (see FIG. 4). Using the detected result, as shown in FIG. 5, the polarization of the transmission wave (video (V) / audio (A) signal wave of television) which is orthogonal to the polarization direction of the reception wave. The main polarization sub-array antenna M and the polarization control sub-array antenna such that the inclination angle θt = tan −1 (Et 2 / Et 1 ) of the sub-array antenna becomes equal to the inclination angle θr of the detected polarization (θr = θt). N, and control the levels Et 1 and Et 2 of the signals input to both or one of them. With this pure electronic polarization control method, it becomes possible to perform high-accuracy and high-speed polarization tracking as compared with the mechanical tracking method of the primary feed horn performed by the conventional parabolic antenna method. The above-described polarization detection (polarization tilt angle detection) and polarization control (polarization tilt angle control) can be performed using a planar array antenna that is used for both transmission and reception. The figure is shown in FIG. Here, the planar array antenna 6
For example, No. 19 and no. 25 sub-array antennas are used for polarization detection, the polarization tilt angle θr is detected from the pilot signal received by those antennas in the polarization detection circuit 7, and based on the detection result, the N
o. The ratio of the transmission power supplied to the 25 sub-array antennas and the other sub-array antennas is controlled by the transmission polarization control circuit 8 so that the polarization inclination angle θt of the transmission wave becomes equal to the inclination angle θr. Next, a description will be given of an example of a case where the above-described mobile SNG device of the present invention is configured as an entire device by combining the respective element technologies for configuring the mobile SNG device. FIG.
Is supplied with a QPSK-modulated television video (V) / audio (A) signal and a modulated OW signal, and
A book including an information signal input / output terminal 9 from which a signal (modulated OW signal) is taken out and a control signal output terminal 10 for turning the turntable of the horizontal stabilizer (for machine tracking in the azimuthal direction of the antenna). It is a block diagram which shows an example of an inventive mobile SNG apparatus. In FIG. 7, No. is displayed at the top of the drawing. No. 1 to No. The sub-array antenna marked 25 is shown in FIG.
The antennas corresponding to the respective arrangement positions in the planar array antenna described above are shown, all of which are shared for transmission and reception. No. having the same polarization direction. 1
From No. The transmission input ports of the sub-array antennas up to 24 include a solid-state power amplifier 11, an up-converter
(L 0 indicates a local oscillator output) and a phase shifter 13 necessary for electronically tracking the communication satellite are sequentially connected, and the input side of each phase shifter is combined into one, and QPSK is transmitted through a circulator 14. It is connected to an information signal input / output terminal 9 for signals (television signals to be transmitted to the base station) and OW signals (transmission). Also, as shown in FIG. 3, the Nos. That are not arranged on the same straight line. In addition to the above functions, the sub-array antennas 14, 18, and 19 perform reception phase detection for each sub-array antenna for electronic tracking by receiving a pilot signal, and constitute a monopulse antenna for mechanical tracking. ing. Therefore, in the overall system of the SNG device shown in FIG. 14, 18,
A low-noise amplifier 15 and a down-converter 16 are sequentially connected to the reception output port of each of the 19 sub-array antennas, and the output signal of each of the down-converters 16 is
The signals are input to a pilot signal phase detection circuit 17 and a monopulse detection circuit 18, respectively. Outputs of these circuits 17 and 18 are a CPU 19 for performing transmission beam control (phase control) for electronic tracking and a control signal output for turntable rotation. Output to terminal 10. In the CPU 19, No. 14,1
8 and 19, the direction of arrival of the pilot signal is detected from the result of the pilot signal phase detection for each sub-array antenna. No. 1 to No. The phase shifters 13 for each sub-array antenna are arranged so that the main beams of the transmission directivity characteristics of the sub-array antennas up to 24 coincide with the direction of arrival of the pilot signal.
Control. The output signal from the monopulse detection circuit 18 output to the signal output terminal 10 is input to a turntable control circuit (not shown), where a control voltage for controlling the turntable motor of the horizontal stabilizer is changed. can get. On the other hand, no. A low noise amplifier 15 and a down converter 16 are sequentially connected to the reception output ports of the 25 sub-array antennas, and the output of the down converter 16 is input to the polarization detection circuit 20. No. No. 25 in which the direction of polarization of polarization is orthogonal to the sub-array antenna of No. 25. The output of the down-converter 16 for the sub-array antenna of No. 19 is also input to the polarization detection circuit 20. It is compared with the reception level from the down converter 16 connected to the 25 sub-array antennas. Based on this comparison result, the CP
U19 detects the inclination angle of the reception polarization and transmits the polarization control circuit 2
1 to supply control information. The output of the transmission polarization control circuit 21 causes the polarization of the transmission wave to have the same inclination angle so that N
o. The transmission polarization control attenuator 22 inserted immediately before the transmission input port of each of the 25 sub-array antennas is controlled. This polarization control is performed by the control system itself shown in the conceptual diagram of FIG. 6, and the principle of the polarization detection and the polarization control has already been described with reference to FIGS. 4 and 5. Is omitted. The electronic tracking, mechanical tracking, and polarization tracking Nos. The reception ports of the sub-array antennas other than 14, 18, 19, and 25 have low noise amplifiers 1 respectively.
5 and the down-converter 16 are sequentially connected to each other, and the output signal of each down-converter 16 is supplied to an in-phase synthesizing circuit 23 for synthesizing them in the same phase, from which a received OW signal is obtained. This reception OW signal is extracted from the information signal input / output terminal 9 via the circulator 14. FIG. 8 is a block diagram showing an example of a circuit for processing signals (television signal and OW signal) supplied to and taken out from the information signal input / output terminal 9 in FIG. The signals supplied to the terminal 9 in FIG. 7 (that is, the signals output from the information signal input / output terminal 24 in FIG. 8) include a television video signal (V) and an audio signal (A). These are encoder 25, QPSK
The signal is supplied through a modulator 26 and a circulator 27 sequentially. Similarly, the signal supplied to the terminal 9 (FIG. 7) includes an OW audio signal, which is supplied sequentially through the OW modulator 28 and the circulator 27. On the other hand, the signal extracted from the terminal 9 in FIG. 7 (that is, the signal input to the terminal 24 in FIG. 8) is
This is a W audio signal, which sequentially passes through a circulator 27 and an OW demodulator 29 to operate the speaker 30 with the demodulated audio signal. The encoder 25, QPSK modulator 26, circulator 27, OW shown in FIG.
The devices other than the modulator 28, the OW demodulator 29, and the speaker 30 (ie, all the devices shown in FIG. 7) are arranged on a turntable of a horizontal stabilizer, and transfer signals to and from the devices on the turntable. The power supply to the devices on the table is configured to be performed via a rotary joint (not shown). The control signal extracted from the control signal output terminal 10 shown in FIG. 7 is a signal for controlling the rotation of the turntable in order to perform mechanical tracking in the azimuth direction of the planar array antenna. Further, the turntable must be held horizontally even when it is tilted in the pitch direction or the roll direction with the movement of the moving body. As described above, this is achieved by the horizontal stabilizer. The mobile SNG device of the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, each sub-array antenna to be used is generally configured by a microstrip patch antenna, but may be configured by another element type such as a slot antenna. Further, in the polarization detection circuit in the above-described embodiment, No. The sub-array antenna of the other party whose level is compared with the output of the sub-array antenna of No. 25 is No. 25. No. 19 is not limited. 1
The output may be compared with the output of any of the sub-array antennas up to 24. Further, in the above-described embodiment, the turntable and the horizontal stabilizer are used as the mechanical tracking system. However, in the apparatus of the present invention, the polarization tracking is performed at high speed and with high accuracy. It is also possible to combine two-axis machine tracking systems with elevation angles. According to the mobile SNG device of the present invention, the direction (azimuth and elevation) of the communication satellite can be improved by receiving a pilot signal using a planar array antenna composed of a plurality of transmission / reception shared sub-array antennas. Since the electronic tracking and the mechanical tracking for detecting the polarization tilt angle and controlling the transmission beam based on the detection result are shared, the moving object SNG that operates at high speed and stably has been difficult to realize until now. The device can be realized.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明移動体SNG装置を用いて構成した移動
体SNGシステムの一例を示す概念図である。 【図2】水平安定台の構成を示す線図である。 【図3】水平アレーアンテナの構成を示す線図である。 【図4】偏波傾き角検出の原理を示す説明図である。 【図5】偏波傾き角制御の原理を示す説明図である。 【図6】偏波傾き角制御の構成を示す概念図である。 【図7】本発明移動体SNG装置の一例を示すブロック
線図である。 【図8】テレビジョン信号およびOW信号の処理回路の
一例を示すブロック線図である。 【符号の説明】 1 放送センター(基地局) 2 自動車(移動局) 3 船舶(移動局) 4 SNG装置 5 通信衛星 6 平面アレーアンテナ 7,20 偏波検出回路 8,21 送信偏波制御回路 9,24 情報信号入出力端子 10 制御信号出力端子 11 固体電力増幅器 12 アップコンバータ 13 移相器 14,27 サーキュレータ 15 低雑音増幅器 16 ダウンコンバータ 17 パイロット信号位相検出回路 18 モノパルス検出回路 19 CPU 22 送信偏波制御用減衰器 23 同相合成回路 25 エンコーダ 26 QPSK変調器 28 OW変調器 29 OW復調器 30 スピーカ V 映像信号 A 音声信号 OW オーダワイヤ M 主偏波用サブアレーアンテナ N 偏波制御用サブアレーアンテナ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a mobile SNG system configured using the mobile SNG device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a horizontal stabilizer. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a horizontal array antenna. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the principle of polarization tilt angle detection. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the principle of polarization tilt angle control. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration of polarization tilt angle control. FIG. 7 is a block diagram showing an example of a mobile SNG device according to the present invention. FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a processing circuit for a television signal and an OW signal. [Description of Signs] 1 Broadcasting center (base station) 2 Car (mobile station) 3 Ship (mobile station) 4 SNG device 5 Communication satellite 6 Planar array antenna 7, 20 Polarization detection circuit 8, 21 Transmission polarization control circuit 9 , 24 information signal input / output terminal 10 control signal output terminal 11 solid-state power amplifier 12 up-converter 13 phase shifter 14, 27 circulator 15 low-noise amplifier 16 down-converter 17 pilot signal phase detection circuit 18 monopulse detection circuit 19 CPU 22 transmission polarization Control attenuator 23 In-phase synthesis circuit 25 Encoder 26 QPSK modulator 28 OW modulator 29 OW demodulator 30 Speaker V Video signal A Audio signal OW Order wire M Main array sub-array antenna for polarization N Sub-array antenna for polarization control

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外山 昇 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−16634(JP,A) 特開 平7−142926(JP,A) 特開 平5−281322(JP,A) 特開 平2−32630(JP,A) 実開 平4−61945(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/14 - 7/22 H01Q 3/02 H01Q 3/34 G01S 3/42 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Noboru Toyama 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Research Institute of Broadcasting Technology (56) References JP-A-61-16634 (JP, A) JP-A-7-142926 (JP, A) JP-A-5-281322 (JP, A) JP-A-2-32630 (JP, A) JP-A-4-61945 (JP, U) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) H04B 7 /14-7/22 H01Q 3/02 H01Q 3/34 G01S 3/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 送受信共用の複数個のサブアレーアンテ
ナが同一平面上に配置され、通信衛星への指向方向の制
御が機械追尾および電子追尾の双方によって行われる平
面アレーアンテナを具え、基地局から前記通信衛星経由
で送信され、前記複数個のサブアレーアンテナのうち同
一直線上に配置されていない少なくとも3個のサブアレ
ーアンテナによってそれぞれ受信されたパイロット信号
を用いて前記通信衛星の方向を検出し、該検出結果に基
づいて前記複数個のサブアレーアンテナに供給する電力
の位相をそれぞれ制御することにより前記電子追尾によ
る通信衛星への指向方向の制御が行われるように構成さ
れた移動体SNG装置において、 前記複数個のサブアレーアンテナのうち1個のサブアレ
ーアンテナの偏波方向を他のサブアレーアンテナの偏波
方向に対して直交するようにするとともに、前記1個の
サブアレーアンテナと前記他のサブアレーアンテナのう
ちのいずれか1個のサブアレーアンテナとによりそれぞ
れ受信された前記パイロット信号相互間で検出された到
来波の偏波傾き角に基づいて、前記1個のサブアレーア
ンテナと前記他のサブアレーアンテナのそれぞれに供給
する送信電力の比を制御することにより、前記平面アレ
ーアンテナからの送信波の偏波傾き角が制御されるよう
に構成されていることを特徴とする移動体SNG装置。
(57) [Claim 1] A plane in which a plurality of sub-array antennas shared for transmission and reception are arranged on the same plane, and the control of the directivity to the communication satellite is performed by both mechanical tracking and electronic tracking. An array antenna, the communication using a pilot signal transmitted from the base station via the communication satellite and received by at least three sub-array antennas not arranged on the same straight line among the plurality of sub-array antennas. The direction of the satellite is controlled by controlling the phase of the power supplied to the plurality of sub-array antennas based on the detection result. A mobile SNG device, wherein the polarization of one of the plurality of sub-array antennas is The direction is set to be orthogonal to the polarization direction of the other sub-array antenna, and the pilots respectively received by the one sub-array antenna and one of the other sub-array antennas By controlling the ratio of the transmission power supplied to each of the one sub-array antenna and the other sub-array antenna based on the polarization tilt angle of the arriving wave detected between the signals, from the planar array antenna A mobile SNG device characterized in that the polarization tilt angle of the transmitted wave is controlled.
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