JP3920151B2 - In-vehicle antenna device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、衛星からの電波を常に最高の感度で受信できるように、アンテナを回転制御する車載用アンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の車載用アンテナ装置を図5によって説明する。円盤状のアンテナ21は衛星に対する仰角と固有の指向特性を有し、モータ22によって回転制御される。アンテナ21は衛星からの電波(ほぼ11乃至13GHz)を受信して低雑音コンバータ23に入力する。低雑音コンバータ23は入力された電波を1乃至2GHzに周波数変換して分配器24に入力する。分配器24の一方の出力はBSチューナ25に入力され、他方の出力は回転制御部26の受信強度検出手段26aに入力される。受信強度検出手段26aは電波の受信強度を検出し、アナログ電圧またはそれに対応するデジタル信号に変換すると共にレベル判定手段26bに入力する。
【0003】
レベル判定手段26bには、レベルの異なる、例えば二つの閾値が設定されており、検出された受信強度が前記閾値と比較される。そして、受信強度が高い方の閾値以上である第一のレベル領域であるか又は二つの閾値の間である第二のレベル領域であるか又は低い方の閾値以下である第三のレベル領域であるかが判定される。
【0004】
電波の受信強度はアンテナの指向特性と衛星に対するアンテナの方向とによって異なり、指向特性の主ローブがアンテナの方向からずれるほど受信強度が低下するので、受信強度が第三のレベル領域となれば主ローブの方向とアンテナの方向とがほぼ一致していることになる。
そして、レベル判定手段26bは受信強度に対応した判定結果を回転速度制御手段26cに出力する。
【0005】
回転速度制御手段26cは判定された各レベル領域に対応してアンテナの回転速度を設定するための回転速度信号をモータドライバ26dに出力する。つまり、判定結果が第一のレベル領域であればモータ22を最も遅い速度で回転するための回転速度信号を出力し、第二のレベルであればモータ22を中間の速度で回転するための回転速度信号を出力し、第三のレベルであればモータ22を最も速い速度で回転するための回転速度信号を出力する。モータドライバ26dは入力された回転速度信号によってモータ22を回転する。
【0006】
よって、アンテナ21の回転速度は受信強度が低いほど速く、受信強度が高いほど遅くなるように制御される。この回転制御の方法によってアンテナ21は短時間で受信強度が大きくなる角度まで回転され、その後は速度を落として正確に受信強度が最大となる方向に向くように制御される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、受信強度が閾値の上下に変化したときは判定されるレベル領域がその都度変化するのでアンテナの回転速度も変化する。従って回転動作がスムーズにならず不安定となる。また、受信強度は天候等の影響を受けるので、それにともなって受信強度も変化するので、一旦捕らえた電波を安易に逃さないように、また、受信強度が低い方から増加したときに容易に副ローブの信号を捕らえないようにする必要がある。
【0008】
そこで、本発明では受信強度の変化にともなってアンテナの回転速度が頻繁に変化するのを避けて回転を安定にし、衛星追尾の性能を向上することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、本発明では、アンテナと、前記アンテナを回転制御してその指向方向が衛星の方向に向くようにする回転制御部とを備え、前記回転制御部には前記アンテナで受信した電波の受信強度を所定の時間間隔毎に検出する受信強度検出手段と、検出された前記受信強度が複数に分けられたレベル領域のいずれに該当するかを判定するレベル判定手段と、前記レベル領域に対応して前記アンテナの回転速度を設定する回転速度制御手段とを有し、前記レベル判定手段には前記受信強度と比較する基準閾値に対してそれよりも所定のレベル高い上側閾値と所定のレベル低い下側閾値とを設定し、前記受信強度が上昇中であるときは前記受信強度を前記上側閾値と比較し、前記受信強度が下降中であるときは前記受信強度を前記下側閾値と比較するようにした。
【0010】
また、前記基準閾値のうち最もレベルの高い基準閾値に対して前記上側閾値と前記下側閾値とを設定した。
【0011】
また、前記受信強度の前記レベル領域が高いときほど前記回転速度を遅くした。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の車載用アンテナ装置を図1乃至図4によって説明する。図1は車載用アンテナ装置の全体の構成図、図2はアンテナの受信強度特性図、図3は受信強度のレベル領域を判定するときの判定手順を説明するフローチャート、図4は受信強度の変化時のレベル判定を示す図である。
【0013】
まず、図1において、円盤状のアンテナ1は衛星に対する仰角と固有の指向特性を有し、モータ2によって回転制御される。アンテナ1は衛星からの電波(ほぼ11乃至13GHz)を受信して低雑音コンバータ3に入力する。図2はアンテナを回転して衛星からの電波を受信した際の受信強度を示し、この特性はアンテナの指向特性によって決まる。そして中央の領域Mが指向特性の主ローブによるものであり、その両側の領域S1、S2が副ローブによるものである。
【0014】
低雑音コンバータ3は入力された電波を1乃至2GHzに周波数変換して分配器4に入力する。分配器4の一方の出力はBSチューナ5に入力され、他方の出力は回転制御部6の受信強度検出手段6aに入力される。受信強度検出手段6aは電波の受信強度を検出し、アナログ電圧またはそれに対応するデジタル信号に変換すると共にレベル判定手段6bに入力する。
【0015】
レベル判定手段6bはマイコンによって構成され、その中には、仮想的な二つの基準閾値(第一の基準閾値R1、第二の基準閾値R2、R1>R2とする)のそれぞれの上下に所定のレベル異なる上側閾値R1U、R2Uと下側閾値R1L、R2Lとがプログラムによって設定されている。各上側閾値R1U、R2U及び下側閾値R1L、R2Lは受信強度と比較するための実際の閾値である。そして、第一の基準閾値R1に対応する上側閾値R1U、下側閾値R1L、を主ローブによる領域Mの受信強度の範囲内に設定し、第二の基準閾値R2に対応する上側閾値R2U、下側閾値R2Lを副ローブによる領域S1の受信強度の範囲内に設定される。
【0016】
そして、レベル判定手段6bにおいては、検出された受信強度が上側閾値R1U、R2U及び下側閾値R1L、R2Lと比較され、大まかに第一の基準閾値R1以上の第一のレベル領域(L1)であるか、第一の基準閾値R1と第二の基準閾値R2との間である第二のレベル領域(L2)であるか、第二の基準閾値R2以下の第三のレベル領域(L3)であるかが判定される。そして、各レベルに対応する判定結果が回転速度制御手段6cに入力される。
【0017】
回転速度制御手段6cは判定結果に対応した回転速度信号を出力する。つまり、判定結果が第一のレベル領域L1であればモータ2を最も遅い速度で回転するための回転速度信号を出力し、第二のレベル領域L2であればモータ2を中間の速度で回転するための回転速度信号を出力し、第三のレベル領域L3であればモータ2を最も速い速度で回転するための回転速度信号を出力する。回転速度信号はモータドライバ6dに入力され、モータ2はその回転速度で回転する。
【0018】
次に、レベル判定手段6bによる受信強度と上側閾値R1U、R2U及び下側閾値R1L、R2Lとの比較動作を図3及び図4によって説明する。説明を簡単にするために、第二の基準閾値R2に対応する上側閾値R2U、下側閾値R2Lが設定されていないものとし、第二の基準閾値R2と、第一の基準閾値R1に対応する上側閾値R1U及び下側閾値R1Lとが設定されているものとする。第二の基準閾値R2がノイズレベルに近い場合には上側閾値R2U、下側閾値R2Lを設定するする必要がない。
【0019】
図3において、先ず、検出された受信強度(E)がステップ(S1)でレベル判定手段6bに入力されると、ステップ(S2)では受信強度が第二の基準閾値R2よりも高いかが比較される。ここで、E<R2ならば受信強度が第三のレベル領域L3であると判定される。E>R2ならばステップ(S3)に進み、前回に検出した受信強度と今回検出した受信強度との変化状況から受信強度が上昇中であるかが判断される。ここで、上昇中であればステップ(S4)に進み、第一の基準閾値R1に対応する上側閾値R1Uよりも高いかが比較される。
【0020】
そして、上昇中で且つE>R1Uであれば受信強度が第1のレベル領域L1であると判定される。もしE<R1Uであれば受信強度が第2のレベル領域L2であると判定される。つまり、受信強度が上昇中のときは上側閾値R1Uと比較されて第一のレベル領域L1であるか第二のレベル領域L2であるかが判定される。以上のステップ(4)における判定の様子を示したのが図4のUPの領域である。
【0021】
一方、ステップ(S3)において受信強度が下降中であればステップ(S5)に進み、受信強度は下側閾値R1Lよりも高いかが比較される。そして、E>R1Lであれば受信強度が第1のレベル領域L1であると判定され、E<R1Lであれば第二のレベル領域L2であると判定される。すなわち、受信強度が下降中のときは下側閾値R1Lと比較されて第一のレベル領域L1であるか第二のレベル領域L2であるかが判定される。以上のステップ(5)における判定の様子を示したのが図4のDOUNの領域である。
【0022】
よって、受信強度が上側閾値R1Uと下側閾値R1Lとの間で変化した場合にもそれらの中間の基準閾値R1と比較されないので、判定されるレベル領域が頻繁に変化することが無くアンテナは安定して回転する。そして、アンテナ1の回転速度は受信強度のレベル領域が低いほど速く、高いほど遅くなるように制御されるので、この回転制御の方法によってアンテナ1は短時間でしかも正確に受信強度が最大となる方向に向くように制御される。最大の受信強度になったところでアンテナ1の回転が停止してBSチューナ5によって衛星信号の電波が受信される。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、回転制御部にはアンテナで受信した電波の受信強度を所定の時間間隔毎に検出する受信強度検出手段と、検出された受信強度が複数に分けられたレベル領域のいずれに該当するかを判定するレベル判定手段と、レベル領域に対応してアンテナの回転速度を設定する回転速度制御手段とを有し、レベル判定手段には受信強度と比較する基準閾値に対してそれよりも所定のレベル高い上側閾値と所定のレベル低い下側閾値とを設定し、受信強度が上昇中であるときは受信強度を上側閾値と比較し、受信強度が下降中であるときは受信強度を下側閾値と比較するようにしたので、受信強度が上側閾値と下側閾値との間で変化した場合にもそれらの中間の基準閾値と比較されないので、判定されるレベル領域が頻繁に変化することが無くアンテナは安定して回転する。
【0024】
また、基準閾値のうち最もレベルの高い基準閾値に対して上側閾値と下側閾値とを設定したので、レベルの低い基準閾値がノイズレベルに近い場合にはレベル領域の判定が速くなる。
【0025】
また、受信強度のレベル領域が高いときほど回転速度を遅くしたので、アンテナは短時間でしかも正確に受信強度が最大となる方向に向くように回転制御される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車載用アンテナ装置の構成図である。
【図2】本発明の車載用アンテナ装置におけるアンテナの受信強度特性図である。
【図3】本発明の車載用アンテナ装置における受信強度のレベルを判定する手順示すフローチャートである。
【図4】本発明の車載用アンテナ装置における受信強度の変化に対するレベル判定の様子を示す図である。
【図5】従来の車載用アンテナ装置の構成図である。
【符号の説明】
1 アンテナ
2 モータ
3 低雑音コンバータ
4 分配器
5 BSチューナ
6 回転制御部
6a 受信強度検出手段
6b レベル判定手段
6c 回転速度制御手段
6d モータドライバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle-mounted antenna device that controls the rotation of an antenna so that radio waves from a satellite can be always received with the highest sensitivity.
[0002]
[Prior art]
A conventional vehicle-mounted antenna device will be described with reference to FIG. The disk-
[0003]
For example, two thresholds having different levels are set in the
[0004]
The radio wave reception strength varies depending on the antenna directivity and the direction of the antenna relative to the satellite, and the reception strength decreases as the main lobe of the directivity shifts from the antenna direction. That is, the lobe direction and the antenna direction substantially coincide.
Then, the
[0005]
The rotational speed control means 26c outputs a rotational speed signal for setting the rotational speed of the antenna to the
[0006]
Therefore, the rotation speed of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the received intensity changes above and below the threshold, the determined level region changes each time, so the rotation speed of the antenna also changes. Therefore, the rotation operation is not smooth and unstable. Also, since the reception strength is affected by the weather, etc., the reception strength also changes accordingly, so that the captured radio waves are not easily missed, and when the reception strength increases from the lower one, it is easily It is necessary to prevent the lobe signal from being captured.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to stabilize the rotation by avoiding frequent changes in the rotation speed of the antenna as the reception intensity changes, and to improve satellite tracking performance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, the present invention comprises an antenna and a rotation control unit that controls the rotation of the antenna so that the direction of the antenna is directed toward the satellite. The rotation control unit includes the antenna. Reception intensity detection means for detecting the reception intensity of the received radio wave at predetermined time intervals, level determination means for determining which of the level areas into which the detected reception intensity is divided, and A rotation speed control means for setting the rotation speed of the antenna corresponding to a level region, and the level determination means includes an upper threshold value that is a predetermined level higher than a reference threshold value to be compared with the reception intensity. A lower threshold value is set lower than a predetermined level. When the reception strength is increasing, the reception strength is compared with the upper threshold value. When the reception strength is decreasing, the reception strength is compared. And to compare with the lower threshold value.
[0010]
Further, the upper threshold and the lower threshold are set with respect to the reference threshold having the highest level among the reference thresholds.
[0011]
In addition, the rotation speed is decreased as the level region of the reception intensity is higher.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The vehicle-mounted antenna device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an in-vehicle antenna device, FIG. 2 is a reception strength characteristic diagram of the antenna, FIG. 3 is a flowchart for explaining a determination procedure when determining a level region of reception strength, and FIG. It is a figure which shows the level determination at the time.
[0013]
First, in FIG. 1, the disk-
[0014]
The
[0015]
The level determination means 6b is constituted by a microcomputer, and includes a predetermined reference value above and below each of two virtual reference threshold values (first reference threshold value R1, second reference threshold value R2, and R1> R2). Upper threshold values R1U and R2U and lower threshold values R1L and R2L having different levels are set by a program. The upper threshold values R1U and R2U and the lower threshold values R1L and R2L are actual threshold values for comparison with the reception strength. Then, the upper threshold value R1U and the lower threshold value R1L corresponding to the first reference threshold value R1 are set within the range of the reception intensity of the region M by the main lobe, and the upper threshold value R2U corresponding to the second reference threshold value R2 and the lower threshold value R1U are set. The side threshold value R2L is set within the range of the reception intensity of the area S1 due to the side lobe.
[0016]
In the level determination means 6b, the detected reception intensity is compared with the upper threshold values R1U and R2U and the lower threshold values R1L and R2L, and roughly in the first level region (L1) equal to or higher than the first reference threshold value R1. Or a second level region (L2) that is between the first reference threshold R1 and the second reference threshold R2, or a third level region (L3) that is less than or equal to the second reference threshold R2. It is determined whether there is any. And the determination result corresponding to each level is input into the rotational speed control means 6c.
[0017]
The rotation speed control means 6c outputs a rotation speed signal corresponding to the determination result. That is, if the determination result is the first level region L1, a rotation speed signal for rotating the
[0018]
Next, a comparison operation between the reception strength by the level determination means 6b and the upper threshold values R1U and R2U and the lower threshold values R1L and R2L will be described with reference to FIGS. In order to simplify the explanation, it is assumed that the upper threshold R2U and the lower threshold R2L corresponding to the second reference threshold R2 are not set, and correspond to the second reference threshold R2 and the first reference threshold R1. It is assumed that an upper threshold value R1U and a lower threshold value R1L are set. When the second reference threshold value R2 is close to the noise level, it is not necessary to set the upper threshold value R2U and the lower threshold value R2L.
[0019]
In FIG. 3, first, when the detected reception strength (E) is input to the level determination means 6b in step (S1), it is compared in step (S2) whether the reception strength is higher than the second reference threshold value R2. The Here, if E <R2, it is determined that the reception intensity is in the third level region L3. If E> R2, the process proceeds to step (S3), and it is determined whether the reception intensity is increasing from the change state between the reception intensity detected last time and the reception intensity detected this time. Here, if it is rising, it will progress to step (S4) and it will be compared whether it is higher than upper threshold value R1U corresponding to 1st reference threshold value R1.
[0020]
If it is rising and E> R1U, it is determined that the reception intensity is in the first level region L1. If E <R1U, it is determined that the reception intensity is in the second level region L2. That is, when the reception intensity is increasing, it is compared with the upper threshold value R1U to determine whether it is the first level region L1 or the second level region L2. The state of determination in the above step (4) is the UP area in FIG.
[0021]
On the other hand, if the reception strength is decreasing in step (S3), the process proceeds to step (S5) to compare whether the reception strength is higher than the lower threshold R1L. If E> R1L, it is determined that the received intensity is in the first level region L1, and if E <R1L, it is determined that it is in the second level region L2. That is, when the reception intensity is decreasing, it is compared with the lower threshold value R1L to determine whether it is the first level region L1 or the second level region L2. The state of determination in the above step (5) is the DOUN area of FIG.
[0022]
Therefore, even when the reception strength changes between the upper threshold value R1U and the lower threshold value R1L, it is not compared with the intermediate reference threshold value R1, so that the determined level region does not change frequently and the antenna is stable. Then rotate. The rotation speed of the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the rotation control unit includes reception intensity detection means for detecting the reception intensity of the radio wave received by the antenna at predetermined time intervals, and the detected reception intensity is divided into a plurality of levels. A level determination means for determining which of the areas corresponds, and a rotation speed control means for setting the rotation speed of the antenna corresponding to the level area, and the level determination means has a reference threshold value to be compared with the reception intensity. On the other hand, an upper threshold value that is higher by a predetermined level and a lower threshold value that is lower than a predetermined level are set. When the reception strength is increasing, the reception strength is compared with the upper threshold value, and when the reception strength is decreasing. Since the received intensity is compared with the lower threshold, even if the received intensity changes between the upper threshold and the lower threshold, it is not compared with the intermediate reference threshold between them. frequent Without having to change the antenna to rotate stably.
[0024]
Further, since the upper threshold and the lower threshold are set with respect to the reference threshold having the highest level among the reference thresholds, the determination of the level region is accelerated when the reference threshold having a low level is close to the noise level.
[0025]
Further, since the rotation speed is slowed as the reception intensity level region is higher, the rotation of the antenna is controlled so as to be directed in a direction where the reception intensity is maximized in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an in-vehicle antenna device of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the reception strength characteristics of the antenna in the in-vehicle antenna device of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for determining the level of received intensity in the in-vehicle antenna device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a state of level determination with respect to a change in reception intensity in the in-vehicle antenna device of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional in-vehicle antenna device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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