JP5875431B2 - アンテナ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、電波望遠鏡や電波観測通信施設に設けられる大型のアンテナを軸線まわりに回動させる駆動装置を制御するアンテナ制御装置に関し、特に、人工衛星や彗星・小惑星など通常の日周運動とは異なる高速かつ固有の動きをする高速移動天体に自動的にアンテナを向け、さらに高速移動天体の移動に合わせてアンテナを自動的に追尾させるように、駆動装置を制御するアンテナ制御システムに関する。

図９は、従来技術に係るパラボラアンテナ１００の構成を概略的に示すブロック図である。パラボラアンテナ１００は、電波を送信および／または受信するアンテナ本体およびアンテナ本体を支持する架台を有するアンテナ装置１１０と、電動機１２１を備え、該電動機１２１が発生する駆動力によってアンテナ装置１１０を鉛直軸線まわりに回動させるアジマス駆動部１２０と、電動機１３１を備え、該電動機１３１が発生する駆動力によってアンテナ装置１１０を水平軸線まわりに回動させるエレベーション駆動部１３０と、各駆動部１２０，１３０に設けられる電動機１２１，１３１の動作を制御するアンテナ制御システム１４０とを含んで構成される。

アンテナ制御システム１４０は、各電動機１２１，１３１の回転方向（正転／逆転）および回転速度を指示するための回転指令信号をモータコントローラ１６０に送信する速度指示装置１５０と、速度指示装置１５０から送信される回転指令信号に基づいて、各電動機１２１，１３１の動作を制御するモータコントローラ１６０と、アンテナ本体の各軸線まわりの基準位置からの回転角度を検出する回転角度検出部１７０とを含んで構成される。

電波望遠鏡や電波観測通信施設に設けられる大型のパラボラアンテナ１００には、従来から、人工衛星や彗星・小惑星など通常の日周運動とは別に高速かつ固有の動きをする高速移動天体に自動的にアンテナ本体を向ける機能（自動導入機能）、および高速移動天体の移動に合わせてアンテナ本体を自動的に追尾させる機能（自動追尾機能）が備えられている。

従来のパラボラアンテナ１００に備えられている自動導入・追尾機能は、アンテナ制御システム１４０によって実現され、具体的には、速度指示装置１５０が、追尾開始時刻から追尾終了時刻までのたとえば正秒ごとの観測対象の天体（以下、「目標天体」と称する）の天球座標と、回転角度検出部１７０によって検出されるアンテナ本体が現在向いている天球座標とに基づいて、各電動機１２１，１３１を次の正秒に動作させるための回転指令信号を生成してモータコントローラ１６０へ送信し、モータコントローラ１６０が、所定の時刻に回転指令信号に従って各電動機１２１，１３１を動作させることによって実現されている。

このように従来のパラボラアンテナ１００では、自動導入・追尾機能を正確な時刻に基づいて実行するために、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送信される時刻情報に基づいて常に正確な時刻を取得することができる時刻取得装置が、速度指示装置１５０およびモータコントローラ１６０のいずれにも設置されている。

しかしながら、このような時刻取得装置を速度指示装置１５０およびモータコントローラ１６０のいずれにも設置すると、装置全体の構造が複雑化してしまい、またパラボラアンテナ１００の設置コストも高価になってしまうという問題がある。また、従来のパラボラアンテナ１００では、速度指示装置１５０とモータコントローラ１６０との間で同期通信によって信号の伝送が行われているが、同期通信の場合、時間的な制約を受けることから、アナログ的な速度制御が不可能であるという問題がある。

たとえば特許文献１には、水平軸および鉛直軸の２軸まわりに回転可能な経緯台を備える天体望遠鏡架台において、天体の自動導入を制御する天体望遠鏡架台制御装置が開示されているが、上述するような問題点およびその解決手段については、何ら開示されていない。

特開２０１０−４９０４６号公報

本発明の目的は、目標とする高速移動天体に自動的にアンテナを向け、高速移動天体の移動に合わせてアンテナを自動的に追尾させるアンテナ制御システムであって、装置全体の構造を簡素化し設置コストを抑制することができるとともに、追尾速度範囲の広いアンテナ制御システムを提供することである。

本発明は、アンテナ本体を軸線まわりに回動させる電動機の動作を制御するアンテナ制御システムであって、
時刻情報を生成する時刻情報生成源を備え、目標とする天体の各時刻における天球座標に基づいて、アンテナ本体を前記軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含む回転指令信号を生成する信号生成装置と、
前記信号生成装置と通信可能に接続され、前記信号生成装置によって生成される回転指令信号に基づいて、電動機の回転速度を制御する速度制御部とを含み、
前記信号生成装置は、予め定める時間間隔の同期信号を前記速度制御部へ送信するとともに、前記回転指令信号を前記速度制御部へ送信し、
前記速度制御部は、前記信号生成装置から送信される回転指令信号と、前記信号生成装置から送信される同期信号とを受信し、前記回転指令信号に基づく電動機の回転速度を、前記信号生成装置から送信される同期信号に同期して制御することを特徴とするアンテナ制御システムである。

また本発明は、アンテナ本体を軸線まわりに回動させる電動機の動作を制御するアンテナ制御システムであって、
時刻情報を生成する時刻情報生成源を備え、目標とする天体の各時刻における天球座標に基づいて、アンテナ本体を前記軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含む回転指令信号を生成する信号生成装置と、
前記信号生成装置と通信可能に接続され、前記信号生成装置によって生成される回転指令信号に基づいて、電動機の回転速度を制御する速度制御部とを含み、
前記信号生成装置は、予め定める第１時間間隔のパルス列から成る同期信号を前記速度制御部へ送信するとともに、前記同期信号の時系列的に隣接する各２つのパルスの間に設定される送受信可能期間に、前記回転指令信号を前記速度制御部へ送信し、
前記速度制御部は、前記信号生成装置から送信される回転指令信号と、前記信号生成装置から送信される同期信号とを受信し、前記回転指令信号に基づく電動機の回転速度を、前記信号生成装置から送信される同期信号に同期して制御することを特徴とするアンテナ制御システムである。

また本発明は、前記回転指令信号は、前記同期信号における一のパルスが発生する第１時刻と該一のパルスの次のパルスが発生する第２時刻との間において、前記予め定める第１時間よりも短い第２時間ごとに前記アンテナ本体を前記軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含み、
前記信号生成装置は、該回転指令信号を前記速度制御部へ送信し、
前記速度制御部は、前記信号生成装置から受信した回転指令信号に基づいて、前記第２時間間隔で電動機の回転速度を制御することを特徴とする。

また本発明は、前記回転指令信号は、前記同期信号における一のパルスが発生する第１時刻と該一のパルスの次のパルスが発生する第２時刻との間において、前記予め定める第１時間よりも短い第２時間ごとに前記アンテナ本体を前記軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含み、
前記信号生成装置は、該回転指令信号を前記一のパルスの直前の送受信可能期間に前記速度制御部へ送信し、
前記速度制御部は、前記信号生成装置から受信した回転指令信号に基づいて、当該回転指令信号の受信直後のパルスの発生タイミングから、前記第２時間間隔で電動機の回転速度を制御することを特徴とする。

本発明によれば、アンテナ本体を目標とする天体の移動に合わせて追尾させる際、正確な時刻情報を生成する時刻情報生成源が備えられる信号生成装置から速度制御部に対して、予め定める第１時間間隔のパルス列から成る同期信号が送信され、速度制御部は前記同期信号とともに回転指令信号を受信する。したがって、速度制御部は、信号生成装置から受信した同期信号に同期して回転指令信号を実行し、電動機の回転速度を制御することができるので、正確な時刻に電動機を制御することが可能となる。これにより、速度制御部に正確な時刻情報を生成する時刻情報生成源を設ける必要がなくなるので、装置全体の構造を簡素化することができるとともに、設置コストを抑制することができる。

また本発明によれば、アンテナ本体を目標とする天体の移動に合わせて追尾させる際、信号生成装置は、隣接する一対のパルスが発生する第１時刻と第２時刻との間において、第１時刻と第２時刻との間の時間である第１時間よりも短い第２時間ごとにアンテナ本体を軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含む回転指令信号を生成し、その回転指令信号を前記隣接する前記一対のパルスのうちの先のパルスの直前の送受信可能期間に速度制御部へ送信する。そして、速度制御部では、信号生成装置から受信した回転指令信号に基づいて、当該回転指令信号の受信直後のパルスの発生タイミングから、前記第２時間間隔で電動機の回転速度を制御する。このように、第１時刻と第２時刻との間で第２時間間隔で行われる電動機の回転速度の制御を、第１時刻と第２時刻との間で第２時間ごとに回転指令信号を送信することによって行うのではなく、前もってまとめて送信された回転指令信号に基づいて行うので、回転指令信号の通信速度や回転指令信号を生成するための演算に要する時間に起因して時間的正確性に欠ける制御となってしまうことを防止することができる。

本発明の一実施形態に係るアンテナ制御システム３３を備えるパラボラアンテナ１０の全体構成を示す断面図である。 アジマス駆動部３１の構成の一例を簡略的に示す系統図である。 図２に示す駆動力発生部４０および駆動力断続部４２の構成の一例を簡略的に示す系統図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ制御システム３３の構成を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ制御システム３３の構成を示すブロック図である。 、アンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０と現在時刻での目標天体の地平座標Ｐ０とに基づいて導入／追尾モードを決定するための方法の一例を示す図である。 追尾モードにおける１次側制御装置８３とアンテナ制御部８１との間での回転指令信号Ｓｂの送受信のタイミングを説明するための図である。 アンテナ制御システム３３による各電動機５１ａ〜５１ｃの切換動作を説明するための図である。 従来技術に係るパラボラアンテナ１００の構成を概略的に示すブロック図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ制御システム３３を備えるパラボラアンテナ１０の全体構成を示す断面図である。パラボラアンテナ１０は、地上の基地局に設置され、人工衛星や彗星・小惑星など目標とする天体（以下、「目標天体」と称する）との間で電波を送信および／または受信するために用いられる。

パラボラアンテナ１０は、具体的には、目標天体との間で電波を送信および／または受信する機能を有するアンテナ装置１１と、アンテナ装置１１を予め定める鉛直軸線Ｊ１および水平軸線Ｊ２まわりに回動させるアンテナ駆動装置１２と、地面に固定して設置される基台１３とを含んで構成される。

アンテナ装置１１は、図１に示すように、放物面反射器２１ａを有し、電波を送信および／または受信するアンテナ本体２１と、鉛直軸線Ｊ１と同軸となるように設けられ、基台１３に鉛直軸線Ｊ１まわりに回転可能に支持される円板状の回転台２２と、回転台２２上に設置され、回転台２２と一体的に回転する支持台２３と、長手方向の中間部において支持台２３に水平軸線Ｊ２まわりに回転可能に支持され、長手方向の一端部２４ａにアンテナ本体２１が固定されるアンテナ支持部２４とを含んで構成される。本実施形態では、アンテナ装置１１は、鉛直軸線Ｊ１と水平軸線Ｊ２とが同一平面上に配置されるように構成されている。

アンテナ駆動装置１２は、駆動力を発生し、その駆動力をアンテナ装置１１に伝達して、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１まわりに回動させるアジマス駆動部３１と、駆動力を発生し、その駆動力をアンテナ装置１１に伝達して、アンテナ本体２１を水平軸線Ｊ２まわりに回動させるエレベーション駆動部３２と、アンテナ本体２１が目標天体に向き、移動する目標天体をアンテナ本体２１が追尾するようにアジマス駆動部３１およびエレベーション駆動部３２の動作を制御するアンテナ制御システム３３とを含んで構成される。

本実施形態では、図１に示すように、アジマス駆動部３１は、発生した駆動力を、アンテナ装置１１における回転台２２に伝達して、回転台２２を鉛直軸線Ｊ１まわりに回動させるように構成されている。詳細には後述するが、アジマス駆動部３１は、中心軸線Ｌ１が鉛直軸線Ｊ１に一致するように、回転台２２に固定して設けられた従動側歯車５０ａを含み、回転台２２には、この従動側歯車５０ａを介して駆動力が伝達される。

回転台２２は、アジマス駆動部３１によって駆動力が伝達されると、その駆動力によって鉛直軸線Ｊ１まわりに回動する。回転台２２には、アンテナ本体２１が一体的に回動するように設けられているので、アジマス駆動部３１によって回転台２２に駆動力が伝達されることによって、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１まわりに回動させることができる。

同様に、エレベーション駆動部３２は、発生した駆動力を、アンテナ装置１１におけるアンテナ支持部２４に伝達して、アンテナ支持部２４を水平軸線Ｊ２まわりに回動させるように構成されている。エレベーション駆動部３２は、中心軸線が水平軸線Ｊ２に一致するように、アンテナ支持部２４の他端部２４ｂに固定して設けられた円弧状のラック５０ｂを含み、アンテナ支持部２４には、このラック５０ｂを介して駆動力が伝達される。

アンテナ支持部２４は、エレベーション駆動部３２によって駆動力が伝達されると、その駆動力によって水平軸線Ｊ２まわりに回動する。アンテナ支持部２４には、アンテナ本体２１が一体的に回動するように設けられているので、エレベーション駆動部３２によってアンテナ支持部２４に駆動力が伝達されることによって、アンテナ本体２１を水平軸線Ｊ２まわりに回動させることができる。

図２は、アジマス駆動部３１の構成の一例を簡略的に示す系統図である。アジマス駆動部３１とエレベーション駆動部３２とは、従動側歯車５０ａとラック５０ｂの構成が相違している点を除き、他の構造は同様であるので、以下では、アジマス駆動部３１の構造についてのみ説明し、エレベーション駆動部３２の構造については説明を省略する。

アジマス駆動部３１は、アンテナ装置１１を回動させるための駆動力を発生する駆動力発生部４０と、駆動力発生部４０によって発生される駆動力をアンテナ装置１１に伝達する駆動力伝達部４１とを含んで構成される。

また、駆動力伝達部４１は、駆動力断続部４２と、入力歯車４３と、第１伝達軸４４と、第１傘歯車４５ａと、第２傘歯車４５ｂと、第２伝達軸４６と、第１ウォーム歯車４７ａと、第２ウォーム歯車４７ｂと、第１駆動側歯車４８ａと、第２駆動側歯車４８ｂと、位相調整用のカップリング４９と、アンテナ装置１１における回転台２２に固定して設けられる従動側歯車５０ａとを含んで構成される。

図２に示すように、駆動力発生部４０によって発生される駆動力は、駆動力断続部４２を介して入力歯車４３に入力される。入力歯車４３は、軸線Ｊ３に沿って延び、軸線Ｊ３まわりに回転可能に支持される第１伝達軸４４の長手方向の一端部に、第１伝達軸４４と同軸となるように固定して設けられ、第１伝達軸４４の長手方向の他端部には、第１傘歯車４５ａが、第１伝達軸４４と同軸となるように固定して設けられる。

第２傘歯車４５ｂは、軸線Ｊ４に沿って延び、軸線Ｊ４まわりに回転可能に支持される第２伝達軸４６の長手方向の中央部に、第２伝達軸４６と同軸となるように固定して設けられ、前記第１傘歯車４５ａに噛合するように設けられる。第２伝達軸４６の長手方向の一端部には、第１ウォーム歯車４７ａが第２伝達軸４６と同軸となるように固定して設けられ、また第２伝達軸４６の長手方向の他端部には、第１ウォーム歯車４７ａと同一に構成される第２ウォーム歯車４７ｂが第２伝達軸４６と同軸となるように固定して設けられる。

第１駆動側歯車４８ａは、第１ウォーム歯車４７ａに噛合するとともに、従動側歯車５０に噛合するように、軸線Ｌ２まわりに回転可能に設けられる。また、第２駆動側歯車４８ｂは、第１駆動側歯車４８ａと同一に構成されており、前記と同様に、第２ウォーム歯車４７ｂに噛合するとともに、従動側歯車５０ａに噛合するように、軸線Ｌ２に平行な軸線Ｌ３まわりに回転可能に設けられる。従動側歯車５０は、軸線Ｌ２，Ｌ３に平行であって、鉛直軸線Ｊ１に一致する軸線Ｌ１まわりに回転可能に、アンテナ装置１１における回転台２２に固定して設けられる。

駆動力伝達部４１は、駆動力発生部４０から入力歯車４３を軸線Ｊ３まわりに矢符Ａ１で示す回転方向に回動させる駆動力が入力されると、入力歯車４３、第１伝達軸４４および第１傘歯車４５ａが一体となって回転方向Ａ１に回動し、これによって第１傘歯車４５ａに噛合する第２傘歯車４５ｂに、該第２傘歯車４５ｂを軸線Ｊ４まわりに矢符Ｂ１で示す回転方向に回動させる駆動力が伝達される。

そして、第２傘歯車４５ｂに駆動力が伝達されると、第２傘歯車４５ｂ、第２伝達軸４６、ならびに第１および第２ウォーム歯車４７ａ，４７ｂが一体となって回転方向Ｂ１に回動し、第１ウォーム歯車４７ａに噛合する第１駆動側歯車４８ａに、該第１駆動側歯車４８ａを軸線Ｌ２まわりに矢符Ｃ１で示す回転方向に回動させる駆動力が伝達されるとともに、第２ウォーム歯車４７ｂに噛合する第２駆動側歯車４８ｂに、該第２駆動側歯車４８ｂを軸線Ｌ３まわりに矢符Ｄ１で示す回転方向に回動させる駆動力が伝達される。

これによって、第１および第２駆動側歯車４８ａ，４８ｂは、それぞれの軸線Ｌ２，Ｌ３まわりに回転方向Ｃ１，Ｄ１に同期して回動し、第１および第２駆動側歯車４８ａ，４８ｂに噛合する従動側歯車５０ａに、該従動側歯車５０ａを軸線Ｌ１まわりに矢符Ｅ１で示す回転方向に回動させる駆動力が伝達される。これによって、従動側歯車５０ａが固定される回転台２２に駆動力が伝達され、回転台２２とともにアンテナ本体２１を回転方向Ｅ１に回動させる。

また駆動力伝達部４１は、駆動力発生部４０から入力歯車４３を軸線Ｊ３まわりに矢符Ａ２で示す回転方向に回動させる駆動力が入力されると、入力歯車４３、第１伝達軸４４および第１傘歯車４５ａが一体となって回転方向Ａ２に回動し、これによって第１傘歯車４５ａに噛合する第２傘歯車４５ｂに、該第２傘歯車４５ｂを軸線Ｊ４まわりに矢符Ｂ２で示す回転方向に回動させる駆動力が伝達される。

そして、第２傘歯車４５ｂに駆動力が伝達されると、第２傘歯車４５ｂ、第２伝達軸４６、ならびに第１および第２ウォーム歯車４７ａ，４７ｂが一体となって回転方向Ｂ２に回動し、第１ウォーム歯車４７ａに噛合する第１駆動側歯車４８ａに、該第１駆動側歯車４８ａを軸線Ｌ２まわりに矢符Ｃ２で示す回転方向に回動させる駆動力が伝達されるとともに、第２ウォーム歯車４７ｂに噛合する第２駆動側歯車４８ｂに、該第２駆動側歯車４８ｂを軸線Ｌ３まわりに矢符Ｄ２で示す回転方向に回動させる駆動力が伝達される。

これによって、第１および第２駆動側歯車４８ａ，４８ｂは、それぞれの軸線Ｌ２，Ｌ３まわりに回転方向Ｃ２，Ｄ２に同期して回動し、第１および第２駆動側歯車４８ａ，４８ｂに噛合する従動側歯車５０ａに、該従動側歯車５０ａを軸線Ｌ１まわりに矢符Ｅ２で示す回転方向に回動させる駆動力が伝達される。これによって、従動側歯車５０ａが固定される回転台２２に駆動力が伝達され、回転台２２とともにアンテナ本体２１を回転方向Ｅ２に回動させる。

このように、アジマス駆動部３１は、駆動力発生部４０によって発生される駆動力を駆動力伝達部４１によって回転台２２に伝達することによって、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１まわりに、回転方向Ｅ１，Ｅ２に回動させる。同様に、エレベーション駆動部３２は、駆動力発生部４０によって発生される駆動力を、アンテナ支持部２４の他端部２４ｂに設けられるラック５０ｂに伝達することによって、アンテナ本体２１を水平軸線Ｊ２まわりに、回転方向Ｆ１，Ｆ２（図１参照）に回動させる。

図３は、図２に示す駆動力発生部４０および駆動力断続部４２の構成の一例を簡略的に示す系統図である。以下、アジマス駆動部３１およびエレベーション駆動部３２における駆動力発生部４０および駆動力断続部４２について詳細に説明する。

駆動力発生部４０は、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１（アジマス駆動部３１の場合）または水平軸線Ｊ２（エレベーション駆動部３２の場合）（以下、「軸線Ｊ」と称する）まわりに回動させるべき回転速度Ｖに関して、予め定められた複数の速度範囲のそれぞれに対応付けられた複数の電動機５１ａ〜５１ｃを備えて構成されている。

具体的には、駆動力発生部４０は、アンテナ本体２１を軸線Ｊまわりに低速の速度範囲で回動させるときに用いられる低速用電動機５１ａと、アンテナ本体２１を軸線Ｊまわりに低速よりも速い中速の速度範囲で回動させるときに用いられる中速用電動機５１ｂと、アンテナ本体２１を軸線Ｊまわりに中速よりも速い高速の速度範囲で回動させるときに用いられる高速用電動機５１ｃとを備えて構成されている。低速・中速・高速の速度範囲は、それぞれ重複していてもよい。以下、各電動機５１ａ〜５１ｃを区別する必要がない場合には、電動機５１と記す。

また駆動力断続部４２は、電動機５１によって発生される駆動力が入力歯車４３へ伝達される接続状態と、電動機５１によって発生される駆動力が入力歯車４３へ伝達されない未接続状態とに切換える複数のクラッチ機構５２ａ，５２ｂを備えて構成されている。各クラッチ機構５２ａ，５２ｂは、たとえば電磁クラッチによって実現される。

具体的な構造について説明すると、高速用電動機５１ｃの出力軸７１ｃは、第３の減速機５３ｃの駆動側歯車５４に連結されている。第３の減速機５３ｃは、前記入力歯車４３を含んで構成され、駆動側歯車５４に入力される回転を減速して、入力歯車４３に連結される第１伝達軸４４へ出力する。このように、高速用電動機５１ｃによって発生される駆動力は、第３の減速機５３ｃを介して、第１伝達軸４４へ出力される。

また中速用電動機５１ｂの出力軸７１ｂは、第２の減速機５３ｂに連結されている。第２の減速機５３ｂは、入力側の回転速度を減速して、出力軸７１ｄへ出力する。この出力軸７１ｄの一端は、高速用電動機５１ｃの出力軸７１ｃと同軸となるように、第３の減速機５３ｃの駆動側歯車５４に連結されている。第２のクラッチ機構５２ｂは、この出力軸７１ｄに設けられ、第２の減速機５３ｂに入力される駆動力が第３の減速機５３ｃへ伝達される接続状態と、第２の減速機５３ｂに入力される駆動力が第３の減速機５３ｃへ伝達されない未接続状態とに切換える。このように、中速用電動機５１ｂによって発生される駆動力は、第２の減速機５３ｂ、第２のクラッチ機構５２ｂおよび第３の減速機５３ｃを介して、第１伝達軸４４へ出力される。

また、低速用電動機５１ａの出力軸７１ａは、第１の減速機５３ａに連結されている。第１の減速機５３ａは、入力側の回転速度を減速して、出力軸７１ｅへ出力する。この出力軸７１ｅの一端は、第２の減速機５３ｂに連結されている。第１のクラッチ機構５２ａは、この出力軸７１ｅに設けられ、第１の減速機５３ａに入力される駆動力が第２の減速機５３ｂへ伝達される接続状態と、第１の減速機５３ａに入力される駆動力が第２の減速機５３ｂへ伝達されない未接続状態とに切換える。このように、低速用電動機５１ａによって発生される駆動力は、第１の減速機５３ａ、第１のクラッチ機構５２ａ、第２の減速機５３ｂ、第２のクラッチ機構５２ｂおよび第３の減速機５３ｃを介して、第１伝達軸４４へ出力される。

なお、駆動力伝達部４１は、第１〜第３の減速機５３ａ〜５３ｃおよび出力軸７１ｄ，７１ｅをさらに含んで構成される。本実施形態では、駆動力伝達部４１は、高速用電動機５１ｃの回転速度が、駆動力伝達部４１によって１／４０００に減速されて回転台２２に伝達され、中速用電動機５１ｂの回転速度が、１／８００００に減速されて回転台２２に伝達され、低速用電動機５１ａの回転速度が、１／１６０００００に減速されて回転台２２に伝達されるように構成されている。すなわち、第１および第２の減速機５３ａ，５３ｂはいずれも、入力側の回転速度を１／２０に減速して、各出力軸７１ｅ，７１ｄへ出力する。

これら各電動機５１ａ〜５１ｃおよび各クラッチ機構５２ａ，５２ｂの動作は、アンテナ制御システム３３によって、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１まわりに回動させるべき回転速度Ｖａｚと水平軸線Ｊ２まわりに回動させるべき回転速度Ｖｅｌとに基づいて制御される。

具体的には、アンテナ制御システム３３は、アジマス駆動部３１に関して、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１まわりに回動させるべき回転速度Ｖａｚが、予め定める低速の速度範囲であれば、アンテナ本体２１をその回転速度Ｖａｚで回動させるための回転速度ｗ１で低速用電動機５１ａの出力軸７１ａが回動するように低速用電動機５１ａを駆動させ、さらに、低速用電動機５１ａによって発生される駆動力が入力歯車４３に入力されるように、第１および第２のクラッチ機構５２ａ，５２ｂを接続状態にする。

同様に、アンテナ制御システム３３は、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１まわりに回動させるべき回転速度Ｖａｚが、予め定める中速の速度範囲であれば、アンテナ本体２１をその回転速度Ｖａｚで回動させるための回転速度ｗ２で中速用電動機５１ｂの出力軸７１ｂが回動するように中速用電動機５１ｂを駆動させ、さらに、中速用電動機５１ｂによって発生される駆動力が入力歯車４３に入力されるように、第２のクラッチ機構５２ｂを接続状態にするとともに、第１のクラッチ機構５２ａを未接続状態にする。

またアンテナ制御システム３３は、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１まわりに回動させるべき回転速度Ｖａｚが、予め定める高速の速度範囲であれば、アンテナ本体２１をその回転速度Ｖａｚで回動させるための回転速度ｗ３で高速用電動機５１ｃの出力軸７１ｃが回動するように高速用電動機５１ｃを駆動させ、さらに、第１および第２のクラッチ機構５２ａ，５２ｂを未接続状態にする。

このように、アンテナ制御システム３３は、アンテナ本体２１を回動させるべき回転速度Ｖａｚに応じて、駆動させるべき電動機５１を選択して駆動させるとともに、その選択した電動機５１によって発生される駆動力が入力歯車４３に伝達するように、各クラッチ機構５２ａ，５２ｂの状態を切換えるように制御する。アンテナ制御システム３３は、エレベーション駆動部３２に関しても同様に制御する。

図４は、本発明の一実施形態に係るアンテナ制御システム３３の構成を示す概念図である。図５は、本発明の一実施形態に係るアンテナ制御システム３３の構成を示すブロック図である。

アンテナ制御システム３３は、アンテナ装置１１が設置されているアンテナ棟８６に設けられるアンテナ制御部８１、回転角度検出部８２、および１次側制御装置８３と、アンテナ棟８６とは別の棟である観測・制御棟８５に設けられる２次側制御装置８４とを含んで構成される。

アンテナ制御部８１は、モータコントローラ８１ａを含み、アジマス駆動部３１およびエレベーション駆動部３２に含まれる駆動力発生部４０および駆動力断続部４２の動作を制御する。具体的には、アンテナ制御部８１は、１次側制御装置８３から送信される回転指令信号Ｓａまたは回転指令信号Ｓｂに基づいて、各電動機５１ａ〜５１ｃおよび各クラッチ機構５２ａ，５２ｂの動作を制御する。各電動機５１ａ〜５１ｃは、モータコントローラ８１ａによって制御される。

本実施形態では、１次側制御装置８３からアンテナ制御部８１へ送信される回転指令信号Ｓａ，Ｓｂには、アンテナ本体２１を鉛直軸線Ｊ１まわりに回動させるべき回転方向Ｄａｚおよび回転速度Ｖａｚ、ならびにアンテナ本体２１を水平軸線Ｊ２まわりに回動させるべき回転方向Ｄｅｌおよび回転速度Ｖｅｌを示すデータが含まれ、回転指令信号Ｓａ，Ｓｂを受信したアンテナ制御部８１は、回転速度Ｖａｚ，Ｖｅｌに応じた電動機５１によって発生される駆動力がアンテナ装置１１へ伝達するように、各電動機５１ａ〜５１ｃの回転速度および回転方向、ならびに各クラッチ機構５２ａ，５２ｂの接続状態・未接続状態の切換えを制御する。

回転角度検出部８２は、アンテナ本体２１の各軸線Ｊ１，Ｊ２まわりの回転角度を検出して、検出信号Ｓａｚ，Ｓｅｌを１次側制御装置８３に送信する。本実施形態では、回転角度検出部８２は、２つのインクリメント型のロータリエンコーダ８２ａ，８２ｂによって実現され、各ロータリエンコーダ８２ａ，８２ｂと１次側制御装置８３とは、専用のケーブル８７によって接続されている。

ＡＺ用ロータリエンコーダ８２ａは、回転台２２の鉛直軸線Ｊ１まわりの回転角度を検出可能にアンテナ装置１１に取り付けられ、ＡＺ用ロータリエンコーダ８２ａからは、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相の各パルスが、検出信号Ｓａｚとして１次側制御装置８３へ出力される。また、ＥＬ用ロータリエンコーダ８２ｂは、アンテナ支持部２４の水平軸線Ｊ２まわりの回転角度を検出可能にアンテナ装置１１に取り付けられ、ＥＬ用ロータリエンコーダ８２ｂからは、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相の各パルスが、検出信号Ｓｅｌとして１次側制御装置８３へ出力される。

本実施形態ではインクリメント型のロータリエンコーダによって実現されているが、これに限らず、アブソリュート型のロータリエンコーダによって実現されてもよい。また、回転角度検出部８２は、ロータリエンコーダに限らず、たとえばポテンショメータによって実現されてもよい。

２次側制御装置８４は、ユーザ操作用の端末装置であり、マウスおよびキーボードなどによって実現される操作部８４ａと、液晶表示装置などによって実現される、画像を表示可能な表示部８４ｂとを含んで構成される。

２次側制御装置８４は、システム全体の起動指令および終了指令ならびにアンテナ本体２１の回転動作の停止指令を１次側制御装置８３に入力するために用いられるとともに、アンテナ本体２１を目標天体に自動的に導入・追尾させるために必要な目標天体の移動経路情報を、１次側制御装置８３に入力するために用いられる。

ここで、目標天体の移動経路情報とは、複数の時刻における目標天体の天球座標を示す情報であり、本実施形態では、天球座標として、２０００年分点による赤道座標を用いて示されている。

また２次側制御装置８４は、アンテナ本体２１が今現在どの方向を向いているのかを示すデータが１次側制御装置８３から送信され、該データに基づいて、表示部８４ｂの表示画面に表示される星図上に、アンテナ本体２１が今現在どの方向を向いているのかをポインタによって表示する機能を有している。

このような機能を有する２次側制御装置８４は、たとえばＰＣ（Personal Computer）によって実現される。２次側制御装置８４は、インターネットあるいは構内ＬＡＮ（Local Area Network）を介して、１次側制御装置８３と通信可能に接続される。

１次側制御装置８３は、２次側制御装置８４からインターネットあるいは構内ＬＡＮを介して入力される目標天体の移動経路情報と、回転角度検出部８２から送信される検出信号Ｓａｚ，Ｓｅｌとに基づいて、所定の計算処理を行って、アンテナ制御部８１に対して回転指令信号Ｓａまたは回転指令信号Ｓｂを送信する処理を行う。この処理は、回転角度取得部９１と、目標座標演算部９２と、差分演算部９３と、導入用回転指令信号生成部９４と、追尾用回転指令信号生成部９５とによって実行される。

１次側制御装置８３は、たとえばＰＣによって実現され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および時刻情報生成源９６を含んで構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されるプログラムを実行することによって、回転角度取得部９１と、目標座標演算部９２と、差分演算部９３と、導入用回転指令信号生成部９４と、追尾用回転指令信号生成部９５として機能する。ＲＯＭには、前記プログラムのほか、演算に必要な各種のデータが格納される。またＲＡＭは、ＣＰＵのワークエリアとして用いられる。時刻情報生成源９６は、正確な時刻を常に取得できるものであればよく、たとえばＧＰＳ衛星から送信される時刻情報に基づいて常に正確な時刻を取得するように構成されてもよい。

回転角度取得部９１は、各ロータリエンコーダ８２ａ，８２ｂから送信される各相のパルス数をカウントすることによって、アンテナ本体２１の各軸線Ｊ１，Ｊ２まわりの基準位置からの現在の回転角度を取得し、アンテナ本体２１が現在向いている方位角および高度を示す地平座標を演算する。

目標座標演算部９２は、２次側制御装置８４から入力される目標天体の移動経路情報に基づいて、複数の時刻における目標天体の２０００年分点による赤道座標を歳差補正することによって、視位置による赤道座標に変換し、さらに赤道座標を方位角および高度によって示される地平座標に変換する。

さらに、目標座標演算部９２は、前記のようにして得られた複数の時刻における目標天体の地平座標を、スプライン関数を用いて補間することによって、予め定める第１時間Ｔ１間隔の各時刻における目標天体の地平座標の推算データを生成する。本実施形態では、２次側制御装置８４において正秒ごとの目標天体の天球座標がユーザによって入力され、目標座標演算部９２では、座標変換した正秒ごとの目標天体の地平座標に基づいて、０．１秒ごと目標天体の地平座標の推算データが生成される。すなわち、前記予め定める第１時間Ｔ１は、０．１秒である。

差分演算部９３は、回転角度取得部９１によって演算されるアンテナ本体２１の現在の地平座標と、目標座標演算部９２によって生成される推算データにおける現在時刻での目標天体の地平座標との差分を演算し、差分の大きさが大きい場合には、アンテナ本体２１を目標天体へ速やかに向けるための「導入モード」を選択し、差分の大きさが小さい場合には、アンテナ本体２１を目標天体に追尾させる「追尾モード」を選択する。いずれのモードが選択されるかによって、後述するように、アンテナ制御部８１による電動機５１の制御方法が異なる。

図６は、アンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０と現在時刻での目標天体の地平座標Ｐ０とに基づいて導入／追尾モードを決定するための方法の一例を示す図である。図６では、現在時刻での目標天体の地平座標Ｐ０を原点とし、横軸（ｘ軸）を方位角、縦軸（ｙ軸）を高度としている。

図６に示すように、各時刻での目標天体の地平座標Ｐ０に対しては、追尾モードが実行される追尾モード領域Ａ１と、追尾モードが実行されるときに目標とされる、追尾モード領域Ａ１よりも一回り小さな追尾誤差許容領域Ａ２とが予め設定される。

図６に示す例では、追尾モード領域Ａ１は、−Ｘ０≦ｘ≦Ｘ０かつ−Ｙ０≦ｙ≦Ｙ０の範囲として設定され、追尾誤差許容領域Ａ２は、−Ｘ１≦ｘ≦Ｘ１かつ−Ｙ１≦ｙ≦Ｙ１（ただし、０＜Ｘ１＜Ｘ０および０＜Ｙ１＜Ｙ０）の範囲として設定されている。各領域Ａ１，Ａ２の大きさおよび形状は、ユーザによって適宜変更することができる。

差分演算部９３は、回転角度取得部９１によって演算されるアンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０が、現在時刻での目標天体の地平座標Ｐ０について規定される追尾モード領域Ａ１の範囲外に位置していると判定すると導入モードを選択し、該追尾モード領域Ａ１の範囲内に位置していると判定すると追尾モードを選択する。

差分演算部９３によって導入モードが選択されると、導入用回転指令信号生成部９４によって、導入モードに応じた回転指令信号Ｓａが生成され、生成された回転指令信号Ｓａがアンテナ制御部８１へ送信される。

一方、差分演算部９３によって追尾モードが選択されると、追尾用回転指令信号生成部９５によって、追尾モードに応じた回転指令信号Ｓｂが生成され、生成された回転指令信号Ｓｂがアンテナ制御部８１へ送信される。

本実施形態では、１次側制御装置８３とアンテナ制御部８１とは、ＲＳ−２３２Ｃシリアル通信ケーブル８８を用いて、シリアル通信を行うように接続されている。すなわち、１次側制御装置８３において生成される回転指令信号Ｓａ，Ｓｂは、シリアル通信によってアンテナ制御部８１へ送信される。一実施例では、速度が９６００ｂｐｓ、データビットが８ｂｉｔ、ストップビットが１ｂｉｔおよびパリティービットなしの通信仕様で通信が行われる。

導入モードでは、導入用回転指令信号生成部９４によって、回転角度取得部９１によって演算されるアンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０と、目標座標演算部９２によって生成される目標天体の地平座標の第１時間Ｔ１間隔の推算データとに基づいて、アンテナ本体２１を各軸線Ｊまわりに回動させるべき回転方向Ｄａｚ，Ｄｅｌおよび回転速度Ｖａｚ，Ｖｅｌが演算され、これらの各情報を含む回転指令信号Ｓａが、即時にアンテナ制御部８１へ送信される。

一方、アンテナ制御部８１は、この回転指令信号Ｓａを受信すると、即時に、回転指令信号Ｓａに含まれる各情報Ｄａｚ，Ｄｅｌ，Ｖａｚ，Ｖｅｌに基づいて、回転速度Ｖａｚ，Ｖｅｌに応じた電動機５１によって発生される駆動力がアンテナ装置１１へ伝達するように、各電動機５１ａ〜５１ｃの回転速度および回転方向、ならびに各クラッチ機構５２ａ，５２ｂの接続状態・未接続状態の切換えを制御する。このように、導入モードでは、リアルタイムで回転指令信号Ｓａがアンテナ制御部８１へ送信され、該回転指令信号Ｓａに基づく動作がリアルタイムで実行される。

電動機５１が駆動することによってアンテナ本体２１が回動すると、差分演算部９３によって、アンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０と現在時刻での目標天体の地平座標Ｐ０との差分が再度演算され、アンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０が、未だ追尾モード領域Ａ１の範囲外に位置していると判定されると、再び導入用回転指令信号生成部９４によって回転指令信号Ｓａが生成され、アンテナ制御部８１へ送信される。

このように、導入モードは、アンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０が、現在時刻での目標天体の地平座標Ｐ０について規定される追尾モード領域Ａ１の範囲内に達するまで継続して実行される。そして、アンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０が、現在時刻での目標天体の地平座標Ｐ０について規定される追尾モード領域Ａ１の範囲内に達すると、導入モードが終了し、追尾モードに移行する。

本実施形態では、導入モードの継続期間には、目標座標演算部９２によって生成される推算データの時間間隔に従って、０．１秒ごとに回転指令信号Ｓａを送信するように構成されている。

また、追尾モードでは、追尾用回転指令信号生成部９５によって、回転角度取得部９１によって演算されるアンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０と、目標座標演算部９２によって生成される目標天体の地平座標の第１時間Ｔ１間隔の推算データとに基づいて、アンテナ本体２１の地平座標Ｓ０が追尾誤差許容領域Ａ２の範囲内に納まるように、アンテナ本体２１を各軸線Ｊまわりに回動させるべき回転方向Ｄａｚ，Ｄｅｌおよび回転速度Ｖａｚ，Ｖｅｌが演算され、これらの各情報を含む回転指令信号Ｓｂが、アンテナ制御部８１へ送信される。

図７は、追尾モードにおける１次側制御装置８３とアンテナ制御部８１との間での回転指令信号Ｓｂの送受信のタイミングを説明するための図である。追尾モードでは、１次側制御装置８３からアンテナ制御部８１に対し、予め定める第２時間Ｔ２ごとに、第２時間Ｔ２よりも短いパルス幅Ｔ３のパルス列から成るＲＴＳ（Request To Send）信号が時刻同期信号として送信される。本実施形態では、１次側制御装置８３には、正確な時刻情報を生成する時刻情報生成源９６が設けられており、毎正秒の瞬間に、パルス幅Ｔ３が０．１秒未満のパルスを発生するＲＴＳ信号が時刻同期信号として送信される。

また、時系列的に隣接する各２つのパルスの各発生タイミング間には、回転指令信号Ｓｂを送受信可能な送受信可能期間Ｔ４が予め設定され、この送受信可能期間Ｔ４において、１次側制御装置８３からアンテナ制御部８１へ回転指令信号Ｓｂが送信される。

本実施形態では、ＲＴＳ信号と回転指令信号Ｓｂや回転指令信号Ｓｂに対するアンサー信号が互いに干渉することを防止するために、正秒直後のパルス幅Ｔ３よりも僅かに長い期間Ｔ５と、正秒直前の所定の期間Ｔ６とが、送受信禁止期間として設定され、この送受信禁止期間Ｔ５，Ｔ６を避けて送受信可能期間Ｔ４が設定されている。

送受信禁止期間における各期間Ｔ５，Ｔ６は、たとえば０．１秒にそれぞれ設定され、送受信可能期間Ｔ４は、たとえば０．８秒に設定される。すなわち、この場合には、追尾用回転指令信号生成部９５は、毎正秒間に設定された０．８秒の送受信可能期間Ｔ４に回転指令信号Ｓｂを送信する。

ここで、追尾用回転指令信号生成部９５によって生成される回転指令信号Ｓｂについて説明する。追尾用回転指令信号生成部９５は、ＲＴＳ信号における一のパルスの発生タイミングと該一のパルスの次のパルスの発生タイミングとの間にアンテナ制御部８１によって実行されるべき回転指令（すなわち、アンテナ本体２１を各軸線Ｊまわりに回動させるべき回転方向Ｄａｚ，Ｄｅｌおよび回転速度Ｖａｚ，Ｖｅｌ）を含む回転指令信号Ｓｂを、前記一のパルスの直前の送受信可能期間Ｔ４に送信するように構成されている。

換言すれば、アンテナ制御部８１は、送受信可能期間Ｔ４に回転指令信号Ｓｂを受信すると、その回転指令信号Ｓｂに基づく電動機５１の制御動作を、その送受信可能期間Ｔ４の直後のパルスの発生タイミングと次のパルスの発生タイミングとの間に実行するように構成されている。

また、回転指令信号Ｓｂは、隣接するパルスの発生タイミング間の時間（すなわち第２時間Ｔ２）よりも短い第７時間Ｔ７ごとにアンテナ制御部８１によって実行されるべき回転指令を含むように生成される。

本実施形態では、追尾用回転指令信号生成部９５は、一の送受信可能期間Ｔ４に、その一の送受信可能期間Ｔ４の直後の正秒から次の正秒までの１秒間（以下、「次の１秒間」と称する）に、アンテナ制御部８１によって０．１秒ごとに実行されるべき１０個の回転指令を含む回転指令信号Ｓｂを送信する。

このため、追尾用回転指令信号生成部９５では、次の１秒間に実行されるべき１０個の回転指令が、回転角度取得部９１によって演算されるアンテナ本体２１の現在の地平座標Ｓ０と、目標座標演算部９２によって生成される目標天体の地平座標の第１時間Ｔ１間隔の推算データとに基づいて、前もって演算される。

一方、アンテナ制御部８１は、送受信可能期間Ｔ４に回転指令信号Ｓｂを受信すると、その回転指令信号Ｓｂに含まれる１０個の回転指令を分解し、１次側制御装置８３から送信されるＲＴＳ信号に同期して、その送受信可能期間Ｔ４の直後のＲＴＳ信号のパルスの発生タイミングから０．１秒ごとに、前記１０個の回転指令を順次実行する。

本実施形態によれば、アンテナ本体２１を目標天体の移動に合わせて追尾させる際、正確な時刻情報を生成する時刻情報生成源９６が備えられる１次側制御装置８３からアンテナ制御部８１に対して、第２時間Ｔ２間隔の各時刻にパルスを発生するＲＴＳ信号が送信される。したがって、アンテナ制御部８１は、このＲＴＳ信号に同期して電動機５１の回転速度を回転指令信号Ｓｂに基づいて制御することで、正確な時刻に電動機５１を制御することが可能となる。これにより、アンテナ制御部８１に時刻情報生成源を設ける必要がなくなるので、装置全体の構造を簡素化することができるとともに、設置コストを抑制することができる。

また本実施形態によれば、追尾モードにおいて、短い時間間隔（本実施形態では、０．１秒間隔）で電動機５１の速度を制御するように構成されているので、アンテナ本体２１を軸線Ｊ１，Ｊ２まわりに滑らかに回動させることができる。

また本実施形態によれば、アンテナ本体２１を目標天体の移動に合わせて追尾させる際、１次側制御装置８３は、隣接する一対の正秒の間において、各正秒間の第２時間Ｔ２よりも短い第７時間Ｔ７ごとにアンテナ制御部８１によって実行されるべき複数の回転指令を含む回転指令信号Ｓｂを生成し、その回転指令信号Ｓｂを前記隣接する一対の正秒のうちの先の正秒の直前の送受信可能期間Ｔ４にアンテナ制御部８１へ送信する。そして、アンテナ制御部８１では、１次側制御装置８３から受信した回転指令信号Ｓｂに基づいて、当該回転指令信号Ｓｂの受信直後のパルスの発生タイミングから、前記第７時間Ｔ７ごとに電動機５１の回転速度を制御する。

このように、隣接する一対の正秒の間に第７時間Ｔ７ごとに行われる電動機５１の回転速度の制御を、第７時間Ｔ７ごとに回転指令信号を送信することによって行うのではなく、隣接する一対の正秒のうちの先の正秒よりも前にまとめて送信された複数の回転指令に基づいて行うので、回転指令信号Ｓｂの通信速度や回転指令信号Ｓｂを生成するための演算に要する時間に起因して時間的正確性に欠ける制御となってしまうことを防止することができる。

また本実施形態によれば、アンテナ制御部８１と１次側制御装置８３との通信間隔を１秒間隔とし、０．１秒間隔で実行される１０個の回転指令を含む回転指令信号Ｓｂをアンテナ制御部８１へ送信するように構成されている。これにより、通信データ量を低減することができるため、９６００ｂｐｓ程度の低速の伝送路を用いることができる。したがって、アンテナ制御部８１と１次側制御装置８３との間の距離を長くとることができ、装置を設計する際の自由度を向上させることができる。また、電動機５１から発生するノイズによって生じる不具合についても低減することができる。

図８は、アンテナ制御システム３３による各電動機５１ａ〜５１ｃの切換動作を説明するための図である。先ず、アンテナ本体２１を回動させるべき回転速度Ｖが加速していく場合について説明する。

アンテナ制御システム３３は、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが低速の速度範囲であるときには、第１および第２のクラッチ機構５２ａ，５２ｂを接続状態となるように動作させるとともに、低速用電動機５１ａに電力を供給して、低速用電動機５１ａを回転速度Ｖに応じた回転速度ｗ１で駆動させる。

このとき、低速用電動機５１ａによって発生された駆動力は、駆動力伝達部４１を介して回転台２２に伝達され、アンテナ本体２１を回動させるとともに、中速用電動機５１ｂおよび高速用電動機５１ｃにも伝達される。したがって、低速用電動機５１ａのアンテナ本体２１への駆動力伝達時には、中速用電動機５１ｂの出力軸７１ｂが、第１の減速機５３ａによって減速された回転速度で回転し、また高速用電動機５１ｃの出力軸７１ｃが、第１および第２の減速機５３ａ，５３ｂによって減速された回転速度で回転する。

そして、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ２まで上昇すると、アンテナ制御システム３３は、第１のクラッチ機構５２ａを接続状態から未接続状態に切換えるとともに、瞬時に中速用電動機５１ｂに電力を供給して、中速用電動機５１ｂを起動させる。低速用電動機５１ａは、その後アンテナ制御システム３３によって駆動停止される。

このように、低速用電動機５１ａから中速用電動機５１ｂに切換える際には、中速用電動機５１ｂの駆動力を回転台２２に伝達するための第２のクラッチ機構５２ｂが既に接続状態にあり、また中速用電動機５１ｂの出力軸７１ｂは低速用電動機５１ａによって回転されているので、第１のクラッチ機構５２ａを未接続状態にして瞬時に中速用電動機５１ｂに電力を供給することにより、中速用電動機５１ｂをスムーズに衝撃なく駆動させることができる。

同様に、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが中速の速度範囲であるときには、アンテナ制御システム３３は、第２のクラッチ機構５２ｂを接続状態に維持するとともに第１のクラッチ機構５２ａを未接続状態に維持した状態で、中速用電動機５１ｂを回転速度Ｖに応じた回転速度ｗ２で駆動させる。

このとき、中速用電動機５１ｂによって発生された駆動力は、駆動力伝達部４１を介して回転台２２に伝達され、アンテナ本体２１を回動させるとともに、高速用電動機５１ｃにも伝達される。したがって、中速用電動機５１ｂのアンテナ本体２１への駆動力伝達時には、高速用電動機５１ｃの出力軸７１ｃが、第２の減速機５３ｂによって減速された回転速度で回転する。

そして、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ５まで上昇すると、アンテナ制御システム３３は、第２のクラッチ機構５２ｂを接続状態から未接続状態に切換えるとともに、瞬時に高速用電動機５１ｃに電力を供給して、高速用電動機５１ｃを起動させる。中速用電動機５１ｂは、その後、アンテナ制御システム３３によって駆動停止される。

高速用電動機５１ｃと第３の減速機５３ｃとの間にはクラッチ機構が設けられておらず、また中速用電動機５１ｂから高速用電動機５１ｃに切換える際には、高速用電動機５１ｃの出力軸７１ｂは中速用電動機５１ｂによって回転されているので、第２のクラッチ機構５２ｂを未接続状態にして瞬時に高速用電動機５１ｃに電力を供給することにより、高速用電動機５１ｃをスムーズに衝撃なく駆動させることができる。

以降、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ５よりも大きい場合には、アンテナ制御システム３３は、第１および第２のクラッチ機構５２ａ，５２ｂを未接続状態に維持した状態で、高速用電動機５１ｃを回転速度Ｖに応じた回転速度ｗ３で駆動させる。

本実施形態では、アンテナ本体２１を回動させるべき回転速度Ｖは、恒星時の１倍速（２３時間５６分４秒）を１，０００として規定されるものとする。すなわち、回転速度Ｖ＝１，０００は、アンテナ本体２１を恒星時の１倍速で回動させるときの速度に相当する。

また、アンテナ本体２１を回動させるべき回転速度Ｖに応じた各電動機５１ａ〜５１ｃの回転速度ｗ１〜ｗ３は、低速用電動機５１ａの回転速度ｗ１［Ｈｚ］が、ｗ１＝Ｖ×３．７１３８４７×１０^−２によって演算され、中速用電動機５１ｂの回転速度ｗ２［Ｈｚ］が、ｗ２＝Ｖ×１．８５６９２３×１０^−３によって演算され、高速用電動機５１ｃの回転速度ｗ３［Ｈｚ］が、ｗ３＝Ｖ×９．２８４６１７×１０^−５によって演算されるものとする。

本実施形態では、低速用電動機５１ａから中速用電動機５１ｂへの切換え時の回転速度ｖ２は、ｖ２＝１，６１６に選択されている。すなわち、低速用電動機５１ａの回転速度ｗ１が６０Ｈｚ（＝１，６１６×３．７１３８４７×１０^−２）まで上昇すると、アンテナ制御システム３３は、第１の減速機５３ａの減速比１／２０に応じて、中速用電動機５１ｂを、回転速度ｗ２＝３Ｈｚ（＝１，６１６×１．８５６９２３×１０^−３）で駆動させる。

また、中速用電動機５１ｂから高速用電動機５１ｃへの切換え時の回転速度ｖ５は、ｖ５＝３２，３１１に選択されている。すなわち、中速用電動機５１ｂの回転速度ｗ２が６０Ｈｚ（＝３２，３１１×１．８５６９２３×１０^−３）まで上昇すると、アンテナ制御システム３３は、第２の減速機５３ｂの減速比１／２０に応じて、高速用電動機５１ｃを、回転速度ｗ３＝３Ｈｚ（＝３２，３１１×９．２８４６１７×１０^−５）で駆動させる。

また、本実施形態では、高速用電動機５１ｃの回転速度ｗ３の上限が６０Ｈｚに設定されている。したがって、アンテナ本体２１を回動させるべき回転速度Ｖが、Ｖ＝６４６，２３０（＝６０÷９．２８４６１７×１０^５）を越えた場合には、アンテナ制御システム３３は、高速用電動機５１ｃは、回転速度ｗ３＝６０Ｈｚで駆動させる。

次に、アンテナ本体２１を回動させるべき回転速度Ｖが減速していく場合について説明する。アンテナ制御システム３３は、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが高速の速度範囲であるときには、第１および第２のクラッチ機構５２ａ，５２ｂを未接続状態となるように動作させるとともに、高速用電動機５１ｃに電力を供給して、高速用電動機５１ｃを回転速度Ｖに応じた回転速度ｗ３で駆動させる。

そして、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ６（ただし、ｖ５＜ｖ６）まで低下すると、中速用電動機５１ｂを起動させる。本実施形態では、中速用電動機５１ｂの起動時の速度ｖ６が、ｖ６＝３７，６９７に選択されている。すなわち、高速用電動機５１ｃの回転速度ｗ３が３．５Ｈｚ（＝３７，６９７×９．２８４６１７×１０^−５）まで低下した段階で、アンテナ制御システム３３は、中速用電動機５１ｂを起動し、第２の減速機５３ｂの減速比１／２０に応じて、回転速度ｗ２＝３Ｈｚ（＝３７，６９７×１．８５６９２３×１０^−３）で中速用電動機５１ｂを駆動させる。この時点では、第２のクラッチ機構５２ｂは未接続状態が維持されている。

そして、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ５よりも小さな速度ｖ４まで低下するまでは、第２のクラッチ機構５２ｂを未接続状態に維持した状態で、アンテナ制御システム３３は、中速用電動機５１ｂおよび高速用電動機５１ｃを回転速度Ｖに応じた回転速度ｗ２，ｗ３でそれぞれ駆動させ、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ４まで低下すると、第２のクラッチ機構５２ｂを未接続状態から接続状態に切換えるとともに、高速用電動機５１ｃを駆動停止する。速度ｖ４は、ｖ５（＝３２，３１１）未満の適宜の値に選択される。

このように、本実施形態では、高速用電動機５１ｃ側のクラッチ板の回転速度と中速用電動機５１ｂ側のクラッチ板の回転速度とが同一または略同一となるように、換言すれば、第２の減速機５３ｂの減速比１／２０を考慮して、高速用電動機５１ｃの回転速度ｗ３に対応した回転速度ｗ２で中速用電動機５１ｂが回転するように、中速用電動機５１ｂおよび高速用電動機５１ｃをそれぞれ駆動させた状態で、第２のクラッチ機構５２ｂを未接続状態から接続状態に切換えているので、高速用電動機５１ｃから中速用電動機５１ｂに切換える際に、第２のクラッチ機構５２ｂをスムーズに衝撃なく接続状態に切換えることができる。

同様に、アンテナ制御システム３３は、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが中速の速度範囲であるときには、第１のクラッチ機構５２ａを未接続状態となり、第２のクラッチ機構５２ｂを接続状態となるように動作させるとともに、中速用電動機５１ｂに電力を供給して、中速用電動機５１ｂを回転速度Ｖに応じた回転速度ｗ２で駆動させる。

そして、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ３（ただし、ｖ２＜ｖ３）まで低下すると、低速用電動機５１ａを起動させる。本実施形態では、低速用電動機５１ａの起動時の速度ｖ３が、ｖ３＝１，８８５に選択されている。すなわち、中速用電動機５１ｂの回転速度ｗ２が３．５Ｈｚ（＝１，８８５×１．８５６９２３×１０^−３）まで低下した段階で、アンテナ制御システム３３は、低速用電動機５１ａを起動し、第１の減速機５３ａの減速比１／２０に応じて、回転速度ｗ１＝３Ｈｚ（＝１，８８５×３．７１３８４７×１０^−２）で低速用電動機５１ａを駆動させる。この時点では、第１のクラッチ機構５２ａは未接続状態が維持されている。

そして、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ２よりも小さな速度ｖ１まで低下するまでは、第１のクラッチ機構５２ａを未接続状態に維持した状態で、アンテナ制御システム３３は、低速用電動機５１ａおよび中速用電動機５１ｂを回転速度Ｖに応じた回転速度ｗ１，ｗ２でそれぞれ駆動させ、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ１まで低下すると、第１のクラッチ機構５２ａを未接続状態から接続状態に切換えるとともに、中速用電動機５１ｂを駆動停止する。速度ｖ１は、ｖ２（＝１，６１６）未満の適宜の値に選択される。

このように、本実施形態では、中速用電動機５１ｂ側のクラッチ板の回転速度と低速用電動機５１ａ側のクラッチ板の回転速度とが同一または略同一となるように、換言すれば、第１の減速機５３ａの減速比１／２０を考慮して、中速用電動機５１ｂの回転速度ｗ２に対応した回転速度ｗ１で低速用電動機５１ａが回転するように、低速用電動機５１ａおよび中速用電動機５１ｂをそれぞれ駆動させた状態で、第１のクラッチ機構５２ａを未接続状態から接続状態に切換えているので、中速用電動機５１ｂから低速用電動機５１ａに切換える際に、第１のクラッチ機構５２ａをスムーズに衝撃なく接続状態に切換えることができる。

以降、速度指令信号から取得した回転速度Ｖが速度ｖ１よりも小さい場合には、アンテナ制御システム３３は、第１および第２のクラッチ機構５２ａ，５２ｂを接続状態に維持した状態で、低速用電動機５１ａを回転速度Ｖに応じた回転速度ｗ１で駆動させ、回転速度ＶがＶ＝８まで低下すると、低速用電動機５１ａを駆動停止する。

このようにアンテナ制御システム３３は、各電動機５１ａ〜５１ｃを切換える際に、ヒステリシスを設けて制御しているので、ハンチングの発生を防止することができる。

以上のように、本実施形態によれば、アンテナ本体２１を回動させるべき速度に関して低速・中速・高速の各速度範囲ごとに電動機５１ａ〜５１ｃが設けられている。したがって、各電動機５１ａ〜５１ｃに関して、各速度範囲において必要とされる出力に適した電動機を選択することにより、低速から高速までの広い速度範囲において、アンテナ本体２１を精度良く駆動させることができる。これにより、アンテナ本体２１の向きを追尾対象の衛星の位置へ正確に導入し、追尾させることができる。

またこのように、複数の速度範囲ごとに電動機５１ａ〜５１ｃを設けることによって、アンテナ本体２１の回転速度の範囲を広くすることができ、衛星の追尾性能を向上させることができる。

駆動力発生部４０を構成する各電動機は、誘導電動機（インダクションモータ）によって実現されるのが好ましい。これにより、サーボモータなどの高価な電動機を用いる場合に比べて、低コスト化を図ることができる。

また、誘導電動機を用いることによって、サーボモータなどを用いる場合に比べて、電動機自体の寿命を長くすることができる。さらに、誘導電動機は、サーボモータとは異なり、特殊な部品を用いることなく構成されるので、故障などの不具合が生じた場合であっても、メンテナンスを容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、アンテナ本体２１を回動させるべき速度を３段階に区分して、各速度範囲に対応するように電動機５１ａ〜５１ｃが設けられているが、区分する段階数は、３つに限らず、２つであってもよく、また４つ以上であってもよい。

さらに、本実施形態では、図２および図３に示される構造が、アジマス駆動部３１およびエレベーション駆動部３２のいずれにも採用されているが、これに限らず、他の実施形態では、いずれか一方、すなわちアジマス駆動部３１またはエレベーション駆動部３２のみに採用されてもよい。

１０ パラボラアンテナ
１１ アンテナ装置
１２ アンテナ駆動装置
３１ アジマス駆動部
３２ エレベーション駆動部
３３ アンテナ制御システム
５１ａ〜５１ｃ 電動機
５２ａ，５２ｂ クラッチ機構
８１ アンテナ制御部
８２ 回転角度検出部
８３ １次側制御装置
８４ ２次側制御装置

Claims (4)

1. アンテナ本体を軸線まわりに回動させる電動機の動作を制御するアンテナ制御システムであって、
   時刻情報を生成する時刻情報生成源を備え、目標とする天体の各時刻における天球座標に基づいて、アンテナ本体を前記軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含む回転指令信号を生成する信号生成装置と、
   前記信号生成装置と通信可能に接続され、前記信号生成装置によって生成される回転指令信号に基づいて、電動機の回転速度を制御する速度制御部とを含み、
   前記信号生成装置は、予め定める時間間隔の同期信号を前記速度制御部へ送信するとともに、前記回転指令信号を前記速度制御部へ送信し、
   前記速度制御部は、前記信号生成装置から送信される回転指令信号と、前記信号生成装置から送信される同期信号とを受信し、前記回転指令信号に基づく電動機の回転速度を、前記信号生成装置から送信される同期信号に同期して制御することを特徴とするアンテナ制御システム。
2. アンテナ本体を軸線まわりに回動させる電動機の動作を制御するアンテナ制御システムであって、
   時刻情報を生成する時刻情報生成源を備え、目標とする天体の各時刻における天球座標に基づいて、アンテナ本体を前記軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含む回転指令信号を生成する信号生成装置と、
   前記信号生成装置と通信可能に接続され、前記信号生成装置によって生成される回転指令信号に基づいて、電動機の回転速度を制御する速度制御部とを含み、
   前記信号生成装置は、予め定める第１時間間隔のパルス列から成る同期信号を前記速度制御部へ送信するとともに、前記同期信号の時系列的に隣接する各２つのパルスの間に設定される送受信可能期間に、前記回転指令信号を前記速度制御部へ送信し、
   前記速度制御部は、前記信号生成装置から送信される回転指令信号と、前記信号生成装置から送信される同期信号とを受信し、前記回転指令信号に基づく電動機の回転速度を、前記信号生成装置から送信される同期信号に同期して制御することを特徴とするアンテナ制御システム。
3. 前記回転指令信号は、前記同期信号における一のパルスが発生する第１時刻と該一のパルスの次のパルスが発生する第２時刻との間において、前記予め定める第１時間よりも短い第２時間ごとに前記アンテナ本体を前記軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含み、
   前記信号生成装置は、該回転指令信号を前記速度制御部へ送信し、
   前記速度制御部は、前記信号生成装置から受信した回転指令信号に基づいて、前記第２時間間隔で電動機の回転速度を制御することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ制御システム。
4. 前記回転指令信号は、前記同期信号における一のパルスが発生する第１時刻と該一のパルスの次のパルスが発生する第２時刻との間において、前記予め定める第１時間よりも短い第２時間ごとに前記アンテナ本体を前記軸線まわりに回動させるべき速度の情報を含み、
   前記信号生成装置は、該回転指令信号を前記一のパルスの直前の送受信可能期間に前記速度制御部へ送信し、
   前記速度制御部は、前記信号生成装置から受信した回転指令信号に基づいて、当該回転指令信号の受信直後のパルスの発生タイミングから、前記第２時間間隔で電動機の回転速度を制御することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ制御システム。

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