JP5700571B2 - Tracking antenna device and initial phase difference compensation method - Google Patents
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本発明は、移動体衛星通信用地球局装置における追尾アンテナ装置および初期位相差補償方法に関する。 The present invention relates to a tracking antenna device and an initial phase difference compensation method in an earth station device for mobile satellite communication.
衛星通信は洋上で提供される唯一のブロードバンド通信手段であることから、船上の衛星通信用地球局装置の故障に対する信頼性が求められている。これを低コストで実現する手法として、複数のアンテナを使用する追尾アンテナ装置が検討されている(非特許文献1)。ここで、追尾アンテナ装置は、各種センサ情報や通信の相手方からの受信信号から指向方向推定や指向方向誤差量を検出し、アンテナの指向方向(仰角および方位角)を機械的に制御する機能を備えている。 Since satellite communication is the only broadband communication means provided on the ocean, reliability against failure of the earth station device for satellite communication on board is required. As a technique for realizing this at a low cost, a tracking antenna apparatus using a plurality of antennas has been studied (Non-patent Document 1). Here, the tracking antenna device has a function of mechanically controlling the directivity direction (elevation angle and azimuth angle) of the antenna by detecting the directivity direction estimation and the directivity direction error amount from various sensor information and signals received from the other party of communication. I have.
図3は、複数のアンテナを使用する従来の追尾アンテナ装置の構成例を示す。
図3において、追尾アンテナ装置は、N個(Nは2以上の整数)の送受信装置50−1〜50−N、位相制御装置60および変復調装置70により構成される。
FIG. 3 shows a configuration example of a conventional tracking antenna apparatus using a plurality of antennas.
In FIG. 3, the tracking antenna device includes N (N is an integer of 2 or more) transmission / reception devices 50-1 to 50 -N, a
図4は、従来の送受信装置50−kの構成例を示す(k=1〜N)。
図4において、送受信装置50−kは、アンテナ部51と、周波数アップコンバート器(UC)52により構成される。UC52は、周波数fLOのローカル信号LOk を出力する局部発振器と周波数変換器を備える。周波数変換器は、変復調装置70から位相制御装置60を介して入力する周波数fIFの送信IF信号SIF-kとローカル信号LOk とをミキシングし、周波数fRF(=fIF+fLO)の送信RF信号SRF-kをアンテナ部51に出力する。なお、送受信装置50−kにおける受信系の構成は省略している。
FIG. 4 shows a configuration example of a conventional transmission / reception device 50-k (k = 1 to N).
In FIG. 4, the transmission / reception device 50-k includes an
このような追尾アンテナ装置では、各送受信装置50−kからの送信RF信号が衛星局に対して所定の位相(例えば同相)で送信されるように制御し、信頼性向上とともに指向方向精度の向上、EIRP(実効放射電力)およびG/T(受信性能)を向上させている。 In such a tracking antenna device, the transmission RF signal from each transmission / reception device 50-k is controlled to be transmitted in a predetermined phase (for example, in-phase) to the satellite station, thereby improving the reliability and the pointing accuracy. , EIRP (effective radiation power) and G / T (reception performance) are improved.
ただし、各送信RF信号が所定の位相(例えば同相)で送信されるように制御するには、各送受信装置50−kで発生する位相変動を補償する必要がある。そのために、送信IF信号の逓倍波または低周波数の基準信号の逓倍波を用いて、UC52から出力される送信RF信号を低い周波数のFB(フィードバック)信号に変換して位相制御装置60にフィードバックし、各送受信装置50−kで発生する位相変動を補償する方法が提案されている(非特許文献2)。
However, in order to control so that each transmission RF signal is transmitted in a predetermined phase (for example, in-phase), it is necessary to compensate for the phase fluctuation generated in each transmission / reception device 50-k. For this purpose, the transmission RF signal output from the UC 52 is converted into a low-frequency FB (feedback) signal using the multiplied wave of the transmission IF signal or the low-frequency reference signal, and fed back to the
しかし、この方法を実現するためには、まず各送受信装置の初期位相特性を補償する必要がある。その初期位相特性の補償方法として、素子電界ベクトル回転法(REV法:Rotating Element Electric Field Vector Method )を用いて、各送受信装置の位相を移相させ、衛星を経由した自信号の折り返しが最大となるように補償を行う方法がある(非特許文献3)。また、同期直交符号を用いて各送受信装置のアンテナから出力される送信RF信号間が直交するように制御し、受信信号を逆FFT変換するなどして振幅・位相の不均一成分を補償する方法がある(非特許文献4)。 However, in order to realize this method, it is necessary to first compensate the initial phase characteristics of each transmitting / receiving device. As an initial phase characteristic compensation method, the element electric field vector rotation method (REV method: Rotating Element Electric Field Vector Method) is used to shift the phase of each transmitting / receiving device, and the return of the own signal via the satellite is maximized. There is a method of performing compensation so as to satisfy (Non-Patent Document 3). Also, a method for compensating for non-uniform components of amplitude and phase by controlling the transmission RF signals output from the antennas of the respective transmitting and receiving apparatuses to be orthogonal using a synchronous orthogonal code and performing inverse FFT conversion on the received signal. (Non-Patent Document 4).
図4に示す各送受信装置50−kのUC52が備える局部発振器は、共通の参照信号(例えば10MHz参照信号)により、同一の周波数(Ku帯では 13.05GHz)で発振している。ここで、局部発振器が出力するローカル信号の周波数fLOと参照信号との周波数差が1000倍超であるため、各局部発振器間の分周等によるわずかな位相のずれΔθk(t)が蓄積すると、時間経過とともに相対的な位相が変動する。図5は、同一の入力信号(送信IF信号)に対して送受信装置間に生じる相対的な位相差の時間変動例を示す。このような相対的な位相差が生じると、利得の低下、指向方向のずれといった問題が生じる。
The local oscillator included in the
これらの位相ずれは、各送受信装置を起動する毎に異なる値を持つため、REV法などの手段を用いて送信信号の初期位相補正を行う必要がある。しかし、REV法は、自局信号の衛星折り返し信号の受信レベルの変化を見るため、補正が受信レベルに反映するまで 250msの遅延が生じる上に、送受信装置数が増えると1つ1つの位相を調整・モニタしていくため時間がかかってしまう。また、同期直交符号を用いる場合に高精度に校正を行うには衛星方向を予め知っておく必要があり、適用しようとしているシステムには適さない。 Since these phase shifts have different values every time each transmitting / receiving apparatus is activated, it is necessary to perform initial phase correction of the transmission signal using means such as the REV method. However, since the REV method sees the change in the reception level of the satellite return signal of the local station signal, a delay of 250 ms occurs until the correction is reflected in the reception level, and each phase is increased as the number of transmission / reception devices increases. It takes time to adjust and monitor. In addition, in order to perform calibration with high accuracy when using a synchronous orthogonal code, it is necessary to know the satellite direction in advance, which is not suitable for the system to be applied.
本発明は、複数の送受信装置間の初期位相差を短時間で検出して補償することができる追尾アンテナ装置および初期位相差補償方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a tracking antenna apparatus and an initial phase difference compensation method that can detect and compensate for an initial phase difference between a plurality of transmission / reception apparatuses in a short time.
第1の発明は、中間周波数の送信IF信号の位相を制御する位相制御装置からケーブルを介して複数の送信装置に送信IF信号を入力し、各送信装置で送信IF信号を周波数変換した周波数fRFの送信RF信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置において、送信装置は、送信RF信号の周波数fRFよりfd 低い周波数fref1の第1の基準信号SREF1と、fd 高い周波数fref2の第2の基準信号SREF2とを位相制御装置からケーブルを介して入力し、当該第1の基準信号および第2の基準信号を用いて送信RF信号を周波数変換した第1のフィードバック信号SFB1 および第2のフィードバック信号SFB2 をケーブルを介して位相制御装置にフィードバックする手段を備え、位相制御装置は、基準となる送信装置からの第1のフィードバック信号SFB1-1 と、第kの送信装置からの第1のフィードバック信号SFB1-k との位相差を検出し、基準となる送信装置からの第2のフィードバック信号SFB2-1 と、第kの送信装置からの第2のフィードバック信号SFB2-k との位相差を検出し、各位相差の絶対値が等しくなることから各送信装置における初期位相差を検出し、当該初期位相差に基づいて第1のフィードバック信号および第2のフィードバック信号の位相差が一定になるように各送信装置に伝送する送信IF信号の位相を制御する構成である。 In the first invention, a transmission IF signal is input to a plurality of transmission devices via a cable from a phase control device that controls the phase of a transmission IF signal of an intermediate frequency, and the frequency f obtained by frequency-converting the transmission IF signal by each transmission device. In a tracking antenna device that transmits RF transmission RF signals from an antenna unit in a predetermined phase, the transmission device includes a first reference signal S REF1 having a frequency f ref1 that is f d lower than the frequency f RF of the transmission RF signal, and f a second reference signal S REF2 of d higher frequency f ref2 is input from the phase control unit via a cable, first obtained by frequency converting the transmitted RF signal by using the first reference signal and a second reference signal of the feedback signal S FB1 and the second feedback signal S FB2 comprises means for feedback to the phase control unit via a cable, the phase control unit, reference from the transmitter comprising A first feedback signal S FB1-1, the phase difference between the first feedback signal S FB1-k from the transmitter of the k detected, a second feedback signal S from a reference transmitter device FB2-1 And the second feedback signal S FB2-k from the k-th transmission device, and since the absolute values of the phase differences are equal, the initial phase difference in each transmission device is detected, and the initial position In this configuration, the phase of the transmission IF signal transmitted to each transmission device is controlled so that the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal is constant based on the phase difference.
第1の発明の追尾アンテナ装置において、位相制御装置は、送信IF信号の位相変化に第1の基準信号および第2の基準信号の位相を追従させ、第1の基準信号を入力したときの第1のフィードバック信号と第2のフィードバック信号の位相差と、第2の基準信号を入力したときの第1のフィードバック信号と第2のフィードバック信号の位相差の正負を反転させた値との差が最小になるように送信IF信号の位相を制御する。 In the tracking antenna device of the first invention, the phase control device causes the phase of the first reference signal and the second reference signal to follow the phase change of the transmission IF signal, and the first reference signal is input. The difference between the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal and the value obtained by inverting the sign of the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal when the second reference signal is input. The phase of the transmission IF signal is controlled so as to be minimized.
第2の発明は、中間周波数の送信IF信号の位相を制御する位相制御装置からケーブルを介して複数の送信装置に送信IF信号を入力し、各送信装置で送信IF信号を周波数変換した周波数fRFの送信RF信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置の初期位相差補償方法において、送信装置は、送信RF信号の周波数fRFよりfd 低い周波数fref1の第1の基準信号SREF1と、fd 高い周波数fref2の第2の基準信号SREF2とを位相制御装置からケーブルを介して入力し、当該第1の基準信号および第2の基準信号を用いて送信RF信号を周波数変換した第1のフィードバック信号SFB1 および第2のフィードバック信号SFB2 をケーブルを介して位相制御装置にフィードバックし、位相制御装置は、基準となる送信装置からの第1のフィードバック信号SFB1-1 と、第kの送信装置からの第1のフィードバック信号SFB1-k との位相差を検出し、基準となる送信装置からの第2のフィードバック信号SFB2-1 と、第kの送信装置からの第2のフィードバック信号SFB2-k との位相差を検出し、各位相差の絶対値が等しくなることから各送信装置における初期位相差を検出し、当該初期位相差に基づいて第1のフィードバック信号および第2のフィードバック信号の位相差が一定になるように各送信装置に伝送する送信IF信号の位相を制御する。 According to a second aspect of the present invention, a transmission IF signal is input to a plurality of transmission devices via a cable from a phase control device that controls the phase of a transmission IF signal having an intermediate frequency, and a frequency f obtained by frequency-converting the transmission IF signal by each transmission device. In the initial phase difference compensation method for a tracking antenna apparatus that transmits an RF transmission RF signal from an antenna unit in a predetermined phase, the transmission apparatus uses a first reference of a frequency f ref1 that is f d lower than the frequency f RF of the transmission RF signal. the signal S REF1, f d greater and the second reference signal S REF2 frequency f ref2 is input from the phase control unit via a cable, transmission RF signal by using the first reference signal and a second reference signal a first feedback signal S FB1 and the second feedback signal S FB2 obtained by frequency conversion via the cable back to the phase controller, a phase controller, a primary transmission instrumentation A first feedback signal S FB1-1 from the phase difference between the first feedback signal S FB1-k from the transmitter of the k detected, a second feedback signal S from the transmitter as a reference The phase difference between FB2-1 and the second feedback signal S FB2-k from the kth transmitter is detected, and since the absolute value of each phase difference is equal, the initial phase difference in each transmitter is detected, Based on the initial phase difference, the phase of the transmission IF signal transmitted to each transmission apparatus is controlled so that the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal is constant.
第2の発明の追尾アンテナ装置の初期位相差補償方法において、位相制御装置は、送信IF信号の位相変化に第1の基準信号および第2の基準信号の位相を追従させ、第1の基準信号を入力したときの第1のフィードバック信号と第2のフィードバック信号の位相差と、第2の基準信号を入力したときの第1のフィードバック信号と第2のフィードバック信号の位相差の正負を反転させた値との差が最小になるように送信IF信号の位相を制御する。 In the initial phase difference compensation method for the tracking antenna device according to the second aspect of the invention, the phase control device causes the phase of the transmission IF signal to follow the phases of the first reference signal and the second reference signal, and the first reference signal The phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal when the signal is input and the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal when the second reference signal is input are inverted. The phase of the transmission IF signal is controlled so that the difference from the measured value is minimized.
本発明は、送信RF信号の周波数fRFよりfd 低い周波数fref1の第1の基準信号SREF1と、fd 高い周波数fref2の第2の基準信号SREF2とを用い、第1のフィードバック信号および第2のフィードバック信号の位相差が一定になるように各送信装置に伝送する送信IF信号の位相を制御することにより、複数の送受信装置間の初期位相差を短時間で検出して補償することができる。 The present invention uses a first reference signal S REF1 having a frequency f ref1 that is f d lower than the frequency f RF of the transmission RF signal and a second reference signal S REF2 having a frequency f ref2 that is f d higher than the frequency f RF. Controls the phase of the transmission IF signal transmitted to each transmission device so that the phase difference between the signal and the second feedback signal is constant, thereby detecting and compensating for the initial phase difference between the plurality of transmission / reception devices. can do.
図1は、本発明の追尾アンテナ装置の実施例構成を示す。
図1において、本実施例の追尾アンテナ装置は、送受信装置10−k(k=1〜N、Nは2以上の整数)、位相制御装置20および変復調装置30により構成される。送受信装置10−kと位相制御装置20は、それぞれケーブル長lk のケーブル40−kを介して接続される。なお、図1では初期位相制御に関する送信系の構成を示し、受信系その他の構成は省略している。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the tracking antenna apparatus of the present invention.
In FIG. 1, the tracking antenna apparatus according to the present embodiment includes a transmission / reception apparatus 10-k (k = 1 to N, N is an integer of 2 or more), a
送受信装置10−kは、アンテナ部11、周波数アップコンバート器(UC)12、周波数変換器13、分波器14および合分波器15により構成される。
The transmission / reception device 10-k includes an
位相制御装置20は、基準信号発生器21、各送受信装置10−kに対応する位相制御部22−k、初期位相制御部23により構成される。位相制御部22−kは、変復調装置30から出力される周波数fIFの送信IF信号SIFの位相を初期位相制御部23から出力される送信位相制御信号により制御する移相器221、基準信号発生器21から出力される周波数fref1,fref2の基準信号SREF1,SREF2の位相を初期位相制御部23から出力される基準位相制御信号により制御する移相器222、それぞれ位相制御された送信IF信号SIF-kおよび基準信号SREF1,SREF2を加算する加算器223、その加算出力をアナログ信号に変換してケーブル40−kに送出するD/A変換器224および合分波器225、ケーブル40−kから合分波器225を介して入力するFB信号SFB1-k ,SFB1-k をデジタル信号に変換して初期位相制御部23に出力するA/D変換器226により構成される。
The
位相制御装置20からケーブル40−kを介して送受信装置10−kに入力する送信IF信号SIF-kと基準信号SREF1,SREF2は、合分波器15を介して分波器14で分波され、送信IF信号SIF-kはUC12に、基準信号SREF1,SREF2は周波数変換器13に入力する。UC12は、送信IF信号SIF-kとローカル信号LOk をミキシングし、周波数fRFの送信RF信号SRF-kに周波数変換する。この送信RF信号SRF-kは、アンテナ部11から送信されるとともに周波数変換器13に入力する。周波数変換器13は、送信RF信号SRF-kと基準信号SREF1,SREF2をミキシングし、FB信号Sx1-k,Sx2-kに周波数変換する。FB信号Sx1-k,Sx2-kは、合分波器15からケーブル50−kを介して位相制御装置20に伝送され、対応する位相制御部22−kの合分波器225で分波されてFB信号SFB1-k ,SFB2-k となり、初期位相制御部23に入力する。
The transmission IF signal S IF-k and the reference signals S REF1 and S REF2 input from the
ここで、基準信号SREF1,SREF2の周波数fref1,fref2は、
fRF−fref1=fref2−fRF=fd
となるように設定される。
Here, the frequencies f ref1 and f ref2 of the reference signals S REF1 and S REF2 are
f RF −f ref1 = f ref2 −f RF = f d
Is set to be
ケーブル40−kの誘電率をεとすると、伝搬速度vはv=c/√ε(cは光速で3×108[m/s]) で表される。送受信装置10−1を基準としたときの各送受信装置10−kとの間のケーブル長差に起因する位相差は、次のように求められる。ケーブル40−1のケーブル長l1 に対する各ケーブル40−kのケーブル長差Lk (=lk −l1 )の位相係数αをα=2πLk √ε/cとおくと、ケーブル長差Lk で送信IF信号SIF-kに加算される位相はαfIF、基準信号SREF1,SREF2に同区間で加算される位相はαfref1,αfref2となる。さらに、FB信号Sx1,k,Sx2,kに同区間で加算される位相はαfd となり、これをFB信号SFB1-k ,SFB2-k としている。また、送受信装置10−kのUC12で発生する初期位相をθUC-kとする。 When the dielectric constant of the cable 40-k is ε, the propagation velocity v is represented by v = c / √ε (c is the speed of light of 3 × 10 8 [m / s]). The phase difference resulting from the cable length difference between each transceiver 10-k when the transceiver 10-1 is used as a reference is obtained as follows. When the phase coefficient α of the cable length difference L k (= l k −l 1 ) of each cable 40-k with respect to the cable length l 1 of the cable 40-1 is set to α = 2πL k √ε / c, the cable length difference L The phase added to the transmission IF signal S IF-k at k is αf IF , and the phases added to the reference signals S REF1 and S REF2 in the same section are αf ref1 and αf ref2 . Further, the phase added to the FB signals S x1, k and S x2, k in the same section is αf d , which are set as FB signals S FB1 -k and S FB2 -k . In addition, an initial phase generated in the UC 12 of the transmission / reception device 10-k is assumed to be θ UC-k .
まず、位相制御装置20から送受信装置10−kに送信IF信号SIFを伝送して周波数変換されたアンテナ部11の入力端(UC12の出力端)における送信RF信号SRF-kは、ケーブル長差Lk 分の位相αfIFとUC12で発生する初期位相をθUC-kを加算して
SRF-k= sin(2π(fRF)t+αfIF+θUC-k) …(1)
と表される。
First, the transmission RF signal S RF-k at the input end (the output end of the UC 12) of the
It is expressed.
この送信RF信号SRF-kと、位相制御装置20から送受信装置10−kに伝送してケーブル長差Lk 分の位相αffef1が加算された基準信号SREF1とをミキシングする周波数変換器13の出力端のFB信号Sx1,kは、
Sx1,k = sin(2π(fRF−fref1)t+αfIF+θUC-k−αfref1) …(2)
と表され、さらにケーブル長差Lk 分の位相αfd が加算されて位相制御部22−kに入力するFB信号SFB1-k は、
SFB1,k= sin(2π(fRF−fref1)t+αfIF+θUC-k−αfref1+αfd) …(3)
と表される。よって、FB信号SFB1-k の位相Aは、
A=αfIF+θUC-k−αfref1+αfd …(4)
と表される。
A
S x1, k = sin (2π (f RF −f ref1 ) t + αf IF + θ UC−k −αf ref1 ) (2)
Represented, further FB signal S FB1-k phase .alpha.f d inputs are added to the phase control unit 22-k of the cable length difference L k min and,
S FB1, k = sin (2π (f RF −f ref1 ) t + αf IF + θ UC−k −αf ref1 + αf d ) (3)
It is expressed. Therefore, the phase A of the FB signal S FB1-k is
A = αf IF + θ UC−k −αf ref1 + αf d (4)
It is expressed.
同様に、送信RF信号SRF-kと、位相制御装置20から送受信装置10−kに伝送してケーブル長差Lk 分の位相αfref2が加算された基準信号SREF2とをミキシングする周波数変換器13の出力端のFB信号Sx2,kは、
Sx2,k = sin(2π(fRF−fref2)t+αfIF+θUC-k−αfref2) …(5)
と表される。この信号は、周波数が負となるので位相が反転する。よって、ケーブル長差Lk 分の位相αfd が加算されて位相制御部22−kに入力するFB信号SFB2-k は、
SFB2-k= sin(2π(fRF−fref1)t−αfIF−θUC-k+αfref2+αfd) …(6)
と表される。よって、FB信号SFB2-k の位相Bは、
B=−αfIF−θUC-k+αfref2+αfd …(7)
と表される。
Similarly, the frequency conversion for mixing the transmission RF signal S RF-k and the reference signal S REF2 transmitted from the
S x2, k = sin (2π (f RF −f ref2 ) t + αf IF + θ UC−k −αf ref2 ) (5)
It is expressed. Since this signal has a negative frequency, the phase is inverted. Therefore, FB signal S FB2-k cable length difference L k of the phase .alpha.f d is added to the input to the phase control unit 22-k is
S FB2−k = sin (2π (f RF −f ref1 ) t−αf IF −θ UC−k + αf ref2 + αf d ) (6)
It is expressed. Therefore, the phase B of the FB signal S FB2-k is
B = −αf IF −θ UC−k + αf ref2 + αf d (7)
It is expressed.
初期位相制御部23では、式(4) のFB信号SFB1-k の位相Aと、式(7) のFB信号SFB2-k の位相Bを加算すると、
A+B=−αfref1+αfref2+2αfd =−α(fRF−fd) +α(fRF+fd)+2αfd =4αfd …(8)
となり、ケーブル長差Lk の位相係数αを算出することが可能となる。
In the initial
A + B = −αf ref1 + αf ref2 + 2αf d = −α (f RF −f d ) + α (f RF + f d ) + 2αf d = 4αf d (8)
Thus, the phase coefficient α of the cable length difference L k can be calculated.
この位相係数αが算出されれば、その他の位相も判明するため、UC12で発生する初期位相θUC-kを算出することができる。この初期位相θUC-kに対応する送信位相制御信号を位相制御部22−kの移相器221に出力し、送信IF信号SIF-kの位相から初期位相θUC-kを遅らさせる補正を行うことにより、送受信装置10−kにおける初期位相補正が完了する。
If this phase coefficient α is calculated, other phases are also found, so that the initial phase θ UC-k generated in the UC 12 can be calculated. The transmission phase control signal corresponding to the initial phase θ UC-k is output to the
また、式(4) および式(7) から
A−αfd =αfIF+θUC-k−αfref1 …(9)
B−αfd =−(αfIF+θUC-k−αfref2) …(10)
となるが、αfref1またはαfref2が増加する場合の位相の回転が逆になることがわかる。周波数fref1,fref2が高周波数である場合は、αの値の小さな誤差が、算出される位相量に大きな影響を及ぼす可能性がある。そのため、送信IF信号SIF-kの位相変化に基準信号SREF1,SREF2の位相が以下の関係になるように従属させて制御を行うことが考えられる。具体的な手順について図2(1) 〜(4) を参照して説明する。
Further, from the equations (4) and (7), A−αf d = αf IF + θ UC−k −αf ref1 (9)
B-αf d = - (αf IF + θ UC-k -αf ref2) ... (10)
However, it can be seen that the rotation of the phase is reversed when αf ref1 or αf ref2 increases. When the frequencies f ref1 and f ref2 are high frequencies, an error with a small value of α may greatly affect the calculated phase amount. For this reason, it is conceivable that the control is performed by depending on the phase change of the transmission IF signal S IF-k so that the phases of the reference signals S REF1 and S REF2 have the following relationship. A specific procedure will be described with reference to FIGS. 2 (1) to (4).
図2(1) は、式(4) および式(7) で表される初期状態を示す。この初期状態からFB信号SFB1-k ,SFB2-k の初期位相αfd を減算し、式(10)および式(11)の状態にする。この状態を図2(2) に示す。また、図2(3) に示すように、送信IF信号SIF-kと基準信号SREF1の位相をfd :fref1、送信IF信号SIF-kと基準信号SREF2の位相をfd :fref2となるように位相回転を行い、A−αfd と−(B−αfd )の位相差が最小になるように制御を行ってもよい。すなわち、移相器222に与える基準位相制御信号はxαfd (x<1)、移相器221に与える送信位相制御信号はxαfref1だけ同時に動かす。基準信号SREF2についても同様に、基準位相制御信号は基準信号SREF1で動かした位相量と同等のxαfd 、送信位相制御信号はxαfref2だけ同時に動かす。これを各基準信号を交互に切り替えて、送信IF信号の位相を精度よく少しずつ変化させ、図2(4) に示すように、2つのFB信号SFB1-k ,SFB2-k の位相差が最小となる点(θUC-k)を探すことにより、位相係数αの誤差の影響を軽減することができる。
FIG. 2 (1) shows the initial state expressed by the equations (4) and (7). From this initial state, the initial phase αf d of the FB signals S FB1 -k and S FB2 -k is subtracted to obtain the states of equations (10) and (11). This state is shown in Fig. 2 (2). Further, as shown in FIG. 2 (3), the phases of the transmission IF signal S IF-k and the reference signal S REF1 are f d : f ref1 , and the phases of the transmission IF signal S IF-k and the reference signal S REF2 are f d. : The phase may be rotated so as to be f ref2, and control may be performed so that the phase difference between A−αf d and − (B−αf d ) is minimized. That is, the reference phase control signal applied to the
なお、以上の説明は、基準信号SREF1,SREF2で送信RF信号SRF-kを周波数変換する例であるが、基準信号SREF1,SREF2をM逓倍して周波数変換器13に入力する構成の場合には、基準信号SREF1,SREF2の位相制御量は1/M倍になる。
The above description is an example of transmitting RF signal S RF-k frequency conversion by the reference signal S REF1, S REF2, and inputs the reference signal S REF1, S REF2 to the
10,50 送受信装置
11,51 アンテナ部
12,52 周波数アップコンバート器(UC)
13 周波数変換器
14 分波器
15 合分波器
20,60 位相制御装置
21 基準信号発生器
22 位相制御部
23 初期位相制御部
221,222 移相器
223 加算器
224 D/A変換器
225 合分波器
226 A/D変換器
30,70 変復調装置
40 ケーブル
10, 50
13
Claims (4)
前記送信装置は、前記送信RF信号の周波数fRFよりfd 低い周波数fref1の第1の基準信号SREF1と、fd 高い周波数fref2の第2の基準信号SREF2とを前記位相制御装置から前記ケーブルを介して入力し、当該第1の基準信号および第2の基準信号を用いて前記送信RF信号を周波数変換した第1のフィードバック信号SFB1 および第2のフィードバック信号SFB2 を前記ケーブルを介して前記位相制御装置にフィードバックする手段を備え、
前記位相制御装置は、基準となる送信装置からの第1のフィードバック信号SFB1-1 と、第kの送信装置からの第1のフィードバック信号SFB1-k との位相差を検出し、基準となる送信装置からの第2のフィードバック信号SFB2-1 と、第kの送信装置からの第2のフィードバック信号SFB2-k との位相差を検出し、各位相差の絶対値が等しくなることから前記各送信装置における初期位相差を検出し、当該初期位相差に基づいて前記第1のフィードバック信号および第2のフィードバック信号の位相差が一定になるように前記各送信装置に伝送する前記送信IF信号の位相を制御する構成である
ことを特徴とする追尾アンテナ装置。 A transmission IF signal is input to a plurality of transmission devices via a cable from a phase control device that controls the phase of the transmission IF signal of the intermediate frequency, and a transmission RF signal of frequency f RF obtained by frequency-converting the transmission IF signal by each transmission device is transmitted. In the tracking antenna device that transmits each from the antenna unit at a predetermined phase,
The transmission apparatus includes a first reference signal S REF1 of the transmission RF signal of frequency f RF than f d lower frequency f ref1, said second reference signal S REF2 of f d higher frequency f ref2 phase control device The first feedback signal S FB1 and the second feedback signal S FB2 that are input through the cable and frequency-converted the transmission RF signal using the first reference signal and the second reference signal are connected to the cable. Means for feeding back to the phase control device via
The phase control device detects a phase difference between the first feedback signal S FB1-1 from the reference transmission device and the first feedback signal S FB1-k from the kth transmission device, and Because the phase difference between the second feedback signal S FB2-1 from the transmitting device and the second feedback signal S FB2-k from the kth transmitting device is detected, and the absolute value of each phase difference becomes equal The transmission IF that detects an initial phase difference in each of the transmission devices and transmits the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal to each of the transmission devices based on the initial phase difference. A tracking antenna device, characterized by being configured to control the phase of a signal.
前記位相制御装置は、前記送信IF信号の位相変化に前記第1の基準信号および前記第2の基準信号の位相を追従させ、前記第1の基準信号を入力したときの前記第1のフィードバック信号と前記第2のフィードバック信号の位相差と、前記第2の基準信号を入力したときの前記第1のフィードバック信号と前記第2のフィードバック信号の位相差の正負を反転させた値との差が最小になるように前記送信IF信号の位相を制御する
ことを特徴とする追尾アンテナ装置。 The tracking antenna device according to claim 1,
The phase control device causes the phase of the first reference signal and the second reference signal to follow the phase change of the transmission IF signal, and the first feedback signal when the first reference signal is input. And the difference between the phase difference between the second feedback signal and the value obtained by inverting the sign of the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal when the second reference signal is input. A tracking antenna apparatus, wherein the phase of the transmission IF signal is controlled to be minimized.
前記送信装置は、前記送信RF信号の周波数fRFよりfd 低い周波数fref1の第1の基準信号SREF1と、fd 高い周波数fref2の第2の基準信号SREF2とを前記位相制御装置から前記ケーブルを介して入力し、当該第1の基準信号および第2の基準信号を用いて前記送信RF信号を周波数変換した第1のフィードバック信号SFB1 および第2のフィードバック信号SFB2 を前記ケーブルを介して前記位相制御装置にフィードバックし、
前記位相制御装置は、基準となる送信装置からの第1のフィードバック信号SFB1-1 と、第kの送信装置からの第1のフィードバック信号SFB1-k との位相差を検出し、基準となる送信装置からの第2のフィードバック信号SFB2-1 と、第kの送信装置からの第2のフィードバック信号SFB2-k との位相差を検出し、各位相差の絶対値が等しくなることから前記各送信装置における初期位相差を検出し、当該初期位相差に基づいて前記第1のフィードバック信号および第2のフィードバック信号の位相差が一定になるように前記各送信装置に伝送する前記送信IF信号の位相を制御する
ことを特徴とする追尾アンテナ装置の初期位相差補償方法。 A transmission IF signal is input to a plurality of transmission devices via a cable from a phase control device that controls the phase of the transmission IF signal of the intermediate frequency, and a transmission RF signal of frequency f RF obtained by frequency-converting the transmission IF signal by each transmission device is transmitted. In the initial phase difference compensation method of the tracking antenna device that transmits each of the antenna units at a predetermined phase,
The transmission apparatus includes a first reference signal S REF1 of the transmission RF signal of frequency f RF than f d lower frequency f ref1, said second reference signal S REF2 of f d higher frequency f ref2 phase control device The first feedback signal S FB1 and the second feedback signal S FB2 that are input through the cable and frequency-converted the transmission RF signal using the first reference signal and the second reference signal are connected to the cable. Feedback to the phase control device via
The phase control device detects a phase difference between the first feedback signal S FB1-1 from the reference transmission device and the first feedback signal S FB1-k from the kth transmission device, and Because the phase difference between the second feedback signal S FB2-1 from the transmitting device and the second feedback signal S FB2-k from the kth transmitting device is detected, and the absolute value of each phase difference becomes equal The transmission IF that detects an initial phase difference in each of the transmission devices and transmits the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal to each of the transmission devices based on the initial phase difference. An initial phase difference compensation method for a tracking antenna device, characterized by controlling a phase of a signal.
前記位相制御装置は、前記送信IF信号の位相変化に前記第1の基準信号および前記第2の基準信号の位相を追従させ、前記第1の基準信号を入力したときの前記第1のフィードバック信号と前記第2のフィードバック信号の位相差と、前記第2の基準信号を入力したときの前記第1のフィードバック信号と前記第2のフィードバック信号の位相差の正負を反転させた値との差が最小になるように前記送信IF信号の位相を制御する
ことを特徴とする追尾アンテナ装置の初期位相差補償方法。 In the initial phase difference compensation method of the tracking antenna device according to claim 3,
The phase control device causes the phase of the first reference signal and the second reference signal to follow the phase change of the transmission IF signal, and the first feedback signal when the first reference signal is input. And the difference between the phase difference between the second feedback signal and the value obtained by inverting the sign of the phase difference between the first feedback signal and the second feedback signal when the second reference signal is input. A method of compensating for an initial phase difference of a tracking antenna device, wherein the phase of the transmission IF signal is controlled to be minimized.
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