JPH01280271A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、相対的に移動する電波源を追尾するアンテナ
装置に関する。

（従来の技術） 例えば、車輌、船舶、航空機等の移動体と固定局や人工
衛星局等との間で、データや信号の送受、テレビジョン
放送受信、ラジオ放送受信、または自己位置認識のため
の通信（以下移動通信という）を行なうことがある。こ
の種の通信においては、ノイズによる擾乱を避けて非常
に微弱な到来電波を受信するため、あるいは、電波の到
来方向を厳密に探索するため等を理由に高利得の狭指向
性（指向性が鋭い）の受信アンテナが用いられることが
多い。ところが、狭指向性のアンテナは、その指向方向
（主ビームの指向する方向：以下同じ）が電波源から少
しでもずれると通信状態が極端に劣下し、最悪の場合に
は通信が杜絶する。このため、電波源を追尾するための
アンテナの姿勢制御が重要な課題となる。

従来より、狭指向性の受信アンテナの主ビームを走査し
、これにより得られる到来電波の位相あるいは強度（受
信レベル）等の変化からアンテナに対する電波源の相対
的移動方向を検知し、アンテナの姿勢制御を行なって電
波源を追尾する連続ロービング方式と呼ばれるアンテナ
姿勢制御がある。この実施態様としては、受信アンテナ
の主ビームを円錐状に回転させるコニカルスキャン方式
、指向方向を時系列でシフトするステップトラック方式
等が知られている。これによれば、１つの受信アンテナ
により電波の受信および電波源の追尾ができるという利
点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 一方、移動通信においては、相対的に移動する障害物、
すなわち、受信を行なう移動体の移動路に近接して存在
する固定建造物や、受信を行なう固定建造物の近傍を移
動する移動体等により一時的に電波伝搬路が遮蔽される
ことが少なくない。

このような場合、単一の受信アンテナにより電波の受信
および電波源の追尾を行なっていれば、その両方が無能
化される。

そこで、本発明は、相対的に移動する電波障害物の影響
を受けにくく、より良好な通信の確保が可能な、電波源
を追尾するアンテナ装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（間閣点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、互いに
離隔して設置され、互いに異なる方向を指向する複数の
受信アンテナ、各受信アンテナを姿勢変更自在に支持す
る支持手段、各受信アンテナの姿勢を変更するための駆
動手段、各受信アンテナの受信レベルを検出する受信レ
ベル検出手段。

各受信アンテナの受信信号を選択的に出力する選択手段
、および、該選択手段に各受信アンテナの受信レベルに
基づいて受信アンテナの選択を指示するとともに、駆動
手段に、各受信アンテナが指向する方向の中心軸から受
信レベルが最も高い受信アンテナが指向方向を臨む方向
の、各受信アンテナの姿勢変更を指示する制御手段、を
備える。

（作用） これによれば、互いに離隔した複数の受信アンテナによ
り受信を行なうので、相対的に移動する電波障害物の影
響を受けにくくなる。また、各アンテナの指向方向をず
らしているので、それらの受信レベルから瞬時に電波源
の方向を検出することが可能になる。つまり、電波源を
追尾してより良好な通信を確保するアンテナ装置を提供
することができる。

本発明の他の目的および特長は、以下の図面を参照する
実施例説明により明らかになろう。

（実施例） 第１図に本発明を一例で実施する自動車用衛星放送受信
システムの外観を示す。この第１図を参照すれば明らか
なように、本実施例システムは、自動車のルーフ上に、
互いに離隔して一列に並べて設置した４つの衛星放送受
信用のアンテナｌ。

２．３および４を備えている。

各アンテナは、同構成かつ同語光であるが互いの指向方
向がずれており、受信点を一点に重ねたとき、各アンテ
ナの主ビームは正四角錐の稜を形成する。いま、第２図
に示すように、この正四角錐の中線が指向する方向（以
下標準指向方向という）ｄＡｏを基準とし、右回りを正
とするアジマス角（自動車の走行面内での回動角：以下
同じ）および、上面を正とするエレベーション角（仰俯
角：以下同じ）で直交座標系を構成すると、アンテナ１
の指向方向ｄＡ、、アンテナ２の指向方向ｄＡ２．アン
テナ３の指向方向ｄＡ３およびアンテナ４の指向方向ｄ
Ａ４は、それぞれ、（−０，５’　、＋０．５”　）　
、　　（−０，５”　、−〇。５°）。

（＋０．５”　、＋０．５”　）および（＋０．５＠、
−０，５’　）で示される。つまり、受信点を重ねたと
きに各アンテナの主ビームが形成する正四角錐の各錐面
は全て１°の頂角を有することになる。

本実施例システムは、これらのアンテナ１，２゜３およ
び４を用いて、同時ロービング方式によす放送衛星を追
尾するとともに、空間ダイバシティ一方式により衛星放
送を受信して、自動車内部に備わるテレビジョンセット
に画像および音声を出力する。

以下、各部の詳細について説明する。

まず、第３ａ図および第３ｂ図を参照されたい。

これらの図面は、アンテナ１を右側方および上方から見
た部分断面図である。

アンテナ１は、大きく分けて、受信機構１１゜支持機構
１２．アジマス駆動機構１３およびエレベーション駆動
機構１４よりなる。

受信機構１１は、パラボラ反射鏡１１１およびＢＳコン
バータと一体の１次放射器１１２を主体としてなる。こ
れらパラボラ反射鏡１１１および１次放射器１１２とは
、支持アーム１１３ａおよび１１３ｂにより固定的に結
合されており、約１２ＧＩＩｚの使用周波数において約
２°の半値角を有する主ビームを約３５°のオフセット
角（１次放射器１１２とビームのなす角）で放射する。

１次放射器１１２に組込まれているＢＳコンバータは、
約１２ＧＩＩｚの受信電波を約１．２ＧＩｌｚにダウン
コンバートして出力する。この出力信号は、ケーブル１
１４およびロータリジヨイント１１５を介して自動車内
に設置された信号処理回路に与えられる。

支持機構１２は、ベース１２１２回転台１２２．ピラー
１２３およびヘッド１２４を主体としてなる。

ベース１２１は自動車のルーフに形成された凹み１５の
中に固定されており、回転台１２２はその上に回転自在
に係合されている。これらベース１２１と回転台１２２
との間には、スラストベアリング１２１１が備わってい
る。

ピラー１２３は、回転台１２２の上方にヘッド１２４を
支持している。このヘッド１２４には、パラボラ反射ｆ
ｉｌｌｌと１次放射器１１２との組体が枢着されている
。より詳しくは、ヘッド１２４に枢着された回動軸１２
４１の両端にブラケット１２４２が固着されており。

そこにパラボラ反射鏡１１１の背面が固着されてい゛る
。

アジマス駆動機構１３は、アジマス方向の駆動用モータ
（以下アジマスモータという）　１３１．アジマス角検
出用エンコーダ（以下アジマスエンコーダという）　１
３２．ギアボックス１３３．ピニオン１３４および、回
転台１２２の内側に形成されたリングギア１３５を主体
としてなる。

アジマスモータ１３１とアジマスエンコーダ１３２とは
一体であり、その出力軸はギアボックス１３３の入力軸
となっている。これらはベース１２１の下面に固着され
ている。

ギアボックス１３３の出力軸１３３１はベース１２１を
貫通して上面に延び、先端にピニオン１３４が固着され
ている。このピニオン１３４はリングギア１３５に噛合
っている。

つまり、アジマスモータ１３１の回転出力は、ギアボッ
クス１３３．ピニオン１３４およびリングギア１３５を
介して回転台１２２に伝達され、回転台１２２を回動し
てアンテナ１の主ビームを任意のアジマス方向に指向す
る。アンテナ１のアジマス方向のホームポジションは、
その主ビームが自動車の前進方向から０８５°左方を指
向している位置であり、この位置でホームポジションセ
ンサ（以下ＨＰセンサ）１３６が働く、また、アジマス
エンコーダ１３２は、ホームポジションをアジマス角０
°として０．５°単位のステップでアジマス角を検出す
る（右周りを正とする）。

エレベーション駆動機構１４は、エレベーション方向の
駆動用モータ（以下エレベーションモータという）　１
４１．エレベーション角検出用エンコーダ（以下エレベ
ーションエンコーダという）１４２゜ギアボックス１４
３．ピニオン１４４および、扇形歯車１４５を主体とし
てなり、ヘッド１２４内に収容されている。

エレベーションモータ１４１とエレベーションエンコー
ダ１４２とは一体であり、その出力軸はギアボックス１
４３の入力軸となっている。これらはヘッド１２４の底
抜に固着されている。

ピニオン１４４は、ギアボックス１４３の出力軸１４３
１の先端に固着されており、扇形歯車１４５に噛合って
いる。扇形歯車１４５は回動軸１２４１に固着されてい
る。

つまり、エレベーションモータ１４１の回転出力はギア
ボックス１４３、ピニオン１４４および扇形歯車１４５
を介して回動軸１２４１に伝達され、回動軸１２４１を
回動してアンテナ１の主ビームのエレベーション角を設
定する。この回動は、アンテナ１の主ビームが水平線（
ここでは便宜上ベース１２２との平行線をいう：以下間
じ）から上向きに５．５’　から６５．５°の範囲に制
限されており、上下限位置をリミットセンサ１４６ｕお
よび１４６ｄ　（図では１４６ｕに重複している）で検
出する。また、エレベーションエンコーダ１４２は、下
限位置をエレベーション角５゜のホームポジションとし
て０．５＠単位のステップでエレベーション角を検出す
る（上向きを正とする）。

なお、エレベーション駆動機構１４の各電気要素は、ケ
ーブル１４７および、円板状のスリップリング１４８を
介して自動車内に設置された制御回路に接続されている
。

以上は、アンテナｌの構成について説明したものである
が、アンテナ２，３および４の構成も、これに全く同一
である（以下は、上記各要素の番月の最上位桁を各アン
テナの番号に替えて同じ構成要素を示すものとする）。

ただし、アンテナ２においては主ビームが自動車の前進
方向から左向きに０．５°を指向し、水平線から上向き
に４．５を指向する姿勢を各ホームポジションとし、ア
ンテナ３においては主ビームが自動車の前進方向から右
向きに０．５°を指向し、水平線から上向きに５．５を
指向する姿勢を各ホームポジションとし、アンテナ４に
おいては主ビームが自動車の前進方向から右向きに０．
５°を指向し、水平線から上向きに４．５゜を指向する
姿勢を各ホームポジションとしている。

これらのホームポジションは、各エンコーダの基準（ア
ジマス角Ｏａ、エレベーション角５＠）となっているの
で、各アジマスエンコーダの検出アジマス角と各エレベ
ーションエンコーダの検出エレベーション角が等しいと
きには、各アンテナの指向方向に第２図に示した関係が
生じ、各主ビームが頂角１°の４錐面を有する正四角錐
の面積を形成する。

第４図に、本実施例システムの電気制御系を示す。この
制御系は、メインコントロールボード９を制御中枢とし
、サーボモータコントロールボード１６，２６．３６＆
４６．モノパルス回路５゜テレビジョンユニット６、操
作ボード７およびジャイロユニット８を主構成要素とし
てなる。

サーボモータコントロールボード１６にはアジマスモー
タ１３１．アジマスエンコーダ１３２．ＨＰセンサ１３
６．エレベーションモータ１４１．エレベーションエン
コーダ１４２およびリミットセンサ１４６ｕ＆１４６ｄ
が、サーボモータコントロールボード２６にはアジマス
モータ２３１．アジマスエンコーダ２３２．ＨＰセンサ
２３６、エレベーションモータ２４１．エレベーション
エンコーダ２４２およびリミットセンサ２４６ｕ＆２４
６ｄが、サーボモータコントロールボード３６にはアジ
マスモータ３３１．アジマスエンコーダ３３２．ＨＰセ
ンサ３３６、エレベーションモータ３４１．エレベーシ
ョンエンコーダ３４２およびリミットセンサ３４６ｕ＆
３４６ｄが、サーボモータコントロールボード４６には
アジマスモータ４３１．アジマスエンコーダ４３２．Ｈ
Ｐセンサ４３６、エレベーションモータ４４１．エレベ
ーションエンコーダ４４２およびリミットセンサ４４６
ｕ＆４４６ｄが。

それぞれ接続されている。

各サーボモータコントロールボードは、メインコントロ
ールボード９よりの指示を受けて、それぞれに接続され
ているアジマスモータおよび／またはエレベーションモ
ータを付勢して各アンテナの姿勢を更新し、それを終了
するとメインコントロールボード９に対して終了を報知
する。より具体的には、メインコントロールボード９よ
り全ての各サーボモータコントロールボードに対して一
斉にイニシャルセット指示または姿勢更新指示が与えら
れる。各サーボモータコントロールボードでは、前者に
応答し、対応する各センサを監視しながら各アンテナの
姿勢をアジマスおよびエレベーションのホームポジショ
ンにセットする。一方、後者は、アジマスおよび／また
はエレベーションの姿勢更新ステップ数（正負）と更新
速度（絶対値）で与えられるので、これに応答して対応
する各エンコーダを監視しながら各アンテナのアジマス
および／またはエレベーションの姿勢を指定速度で指定
ステップ数だけ更新する。ただし、エレベーションの姿
勢更新は上下限位置で限定された範囲内で行なう。

ところで、各サーボモータコントロールボードでは、ア
ンテナの姿勢更新時に各ホームポジションを検出する毎
に各アジマスエンコーダの検出アジマス角および／また
は各エレベーションエンコーダの検出エレベーション角
を較正し、各検出角を一致させている。これらのアジマ
ス角とエレベーション角は、自動車の前進方向に延びる
水平線を基準とする。標準指向方向を示すものとなり。

サーボモータコントロールボード１６からメインコント
ロールボード９に与えられる。

モノパルス回路５には、各アンテナの１次放射器１１２
，２１２，３１２および４１２に組込まれているＢＳコ
ンバータの出力信号が与えられる。

モノパルス回路５は、第５図に示すように、４つのハイ
ブリッド回路５１，５２，５３＆５４および、ここには
図示していない直線検波器により構成されている。各Ｂ
Ｓコンバータの出力信号は、直線検波器において、各ア
ンテナｌ、２．３および４の受信電界強度に比例する電
圧（以下受信電圧という）ＲＶＩ、ＲＶ２．ＲＶ３およ
びＲＶ４に変換される。

アンテナ１およびアンテナ２の受信電圧ＲＶＩおよびＲ
Ｖ２はハイブリッド回路５１の入力端子に与えられ、ア
ンテナ３およびアンテナ４の受信電圧ＲＶ３およびＲＶ
４はハイブリッド回路５２の入力端子に与えられる。ハ
イブリッド回路５１は、受信電圧ＲＶＩと受信電圧ＲＶ
２との和電圧。

すなわち（ＲＶｌ　＋ＲＶ２）を和電圧出力端子から出
力してハイブリッド回路５３に与え、受信電圧ＲＶＩと
受信電圧ＲＶ２との差電圧、すなわち（ＲＶ　１−ＲＶ
２）を差電圧出力端子から出力してハイブリッド回路５
４に与える。ハイブリッド回路５２は、受信電圧ＲＶ３
と受信電圧ＲＶ４との和電圧、すなわち（ＲＶ３＋ＲＶ
４）を和電圧出力端子から出力してハイブリッド回路５
３に与え、受信電圧ＲＶ３と受信電圧ＲＶ４との差電圧
。

すなわち（ＲＶ３−ＲＶ４）を差電圧出力端子から出力
してハイブリッド回路５４に与える。ハイブリッド回路
５３は、ハイブリッド回路５２より与えられた受信電圧
ＲＶ３と受信電圧ＲＶ４との和２１圧（ＲＶ３＋ＲＶ４
）と、ハイブリッド回路５１より与えられた受信電圧Ｒ
ＶＩと受信電圧ＲＶ２との和電圧（ＲＶ　１　＋ＲＶ　
２）との差電圧。

すなわち（（ＲＶ３＋ＲＶ４）−（ＲＶ　１　＋ＲＶ２
））を差電圧出力端子から出力する。また、ハイブリッ
ド回路５４は、ハイブリッド回路５１より与えられた受
信電圧ＲＶＩと受信電圧ＲＶ２との差電圧（ＲＶＩ−Ｒ
Ｖ２）と、ハイブリッド回路５２より与えられた受信電
圧ＲＶ３と受信電圧ＲＶ４との差電圧（ＲＶ３−ＲＶ４
）との和電圧、すなわち（（ＲＶＩ−ＲＶ２）＋（ＲＶ
３−ＲＶ４））を和電圧出力端子から出力する。

ハイブリッド回路５３の出力差電圧、すなわち、（（Ｒ
Ｖ　３　＋ＲＶ　４）−（ＲＶ　１　＋ＲＶ　２））は
、第２図において放送衛星が標準指向方向ｄＡｏにある
とき零となり、それより右向きの角度（正のアジマス方
向）にずれると正の値となり、左向きの角度（負のアジ
マス方向）にずれると負の値となる。つまり、この出力
電圧は、標準指向方向と放送衛星の方向とのアジマス方
向のずれを示すこ、とになる。そこで、以下においては
、この出力電圧をアジマス誤差電圧と呼ぶことにする。

また、ハイブリッド回路５４の出力和電圧、すなわち、
（（ＲＶ３−ＲＶ４）＋（ＲＶｌ−ＲＶ２））は、放送
衛星が標準指向方向ｄＡ、にあるとき零となり、それよ
り上向きの角度（正のエレベーション方向）にずれると
正の値となり、下向きの角度（負のエレベーション方向
）にずれると負の値となる。つまり、この出力電圧は、
ｓｆｐ、指向方向と放送衛星の方向とのエレベーション
方向のずれを示すことになる。そこで、以下においては
、この出力電圧をエレベーション誤差電圧と呼ぶことに
する。

なお、ハイブリッド回路５３の和電圧出力端子およびハ
イブリッド回路５４の差電圧出力端子は。

それぞれ終端されている。

アジマス誤差電圧およびエレベーション誤差電圧は、そ
れぞれＡ／Ｄコンバータ９１でデジタル変換された後、
メインコントロールボード９に与えられる。

テレビジョンユニット６は、スイッチング回路６１、Ｂ
Ｓチューナ６２および、ＣＲＴ６３１．スピーカ６３２
．チャネルセレクタ６３３等を備えたテレビジョンセッ
ト６３を主構成要素としてなる。

スイッチング回路６１は、モノパルス回路５と並列に与
えられる各アンテナの１次放射器１１２゜２１２．３１
２および４１２に組込まれているＢＳコンバータの出力
信号の１つを、メインコントロールボード９の指示によ
り選択してＢＳチューナ６２に与える。

ＢＳチューナ６２は、この信号から、チャネルセレクタ
６３３により指定されたチャネルを復調し、ＣＲＴ６３
１およびスピーカ６３２をドライブするとともに、ＡＧ
Ｃ信号（自動利得調整信号）を受信レベル信号としてＡ
／Ｄコンバータ９１を介してメインコントロールボード
９に与える。

操作ボード７には、スタートキー７１．ストップキー７
２、アップキー（Ｕキー）７３、ダウンキー（Ｄキー）
７４、ライトキー（Ｒキー）７５、レフトキー（Ｌキー
）７６およびデイスプレィパネル７７が備わっている。

その内部には、キーエンコーダやキャラクタジェネレー
タ等が備わり、オペレータによる各キーの操作を読取っ
てメインコントロールボード９に与え、メインコントロ
ールボード９よりの各種のメツセージコードをデコード
してデイスプレィパネル７７に表示する。

ジャイロユニット８は、ヨー角ジャイロ８１゜ロール角
ジャイロ８２およびピッチ角ジャイロ８３よりなる。こ
れらのジャイロは、自動車のヨー角、ロール角およびピ
ッチ角の絶対値データを出力し、Ａ／Ｄコンバータ９２
を介してメインコントロールボード９に与える。

次に、メインコントロールボード９の制御動作について
説明する。

まず、第６ａ図および第６ｂ図に示したフローチャート
を参照されたい。このフローチャートはメインルーチン
を示す。

メインコントロールボード９は、電源が投入されるとＳ
ｌ（フローチャートのステップ番号を示す８以下同義）
において各入出力ポート、内部レジスタおよびフラグ等
を初期化し、サーボモータコントロールボード１６，２
６．３６および４６に対してイニシャルセットを指示す
る。これにより、前述したように、各サーボモータコン
トロールボードが各アンテナの姿勢をホームポジション
にセットするので、Ｓ２においてそれを確認すると、Ｓ
３およびＳ４でなるループでマニュアルモードを設定す
る。

Ｓ４で実行するマニュアル操作処理を第７図を参照して
説明する。これにおいては、Ｕキー７３の操作があると
５１０２においてアジマス方向の更新ステップ数を＋１
としてレジスタＳａに、アジマス方向の更新速度を最大
値ＶａｍａｘとしてレジスタＶａにそれぞれ格納し、Ｄ
キー７４の操作があると８１０４においてアジマス方向
の更新ステップ数を−１としてレジスタＳａに、アジマ
ス方向の更新速度を最大値Ｖａ　ｗａｘとしてレジスタ
Ｖａにそれぞれ格納し、Ｒキー７５の操作があると５１
０６においてエレベーション方向の更新ステップ数を＋
１としてレジスタＳｅに、エレベーション方向の更新速
度を最大値Ｖｅ　ｍａｘとしてレジスタＶｅにそれぞれ
格納し、Ｌキー７６の操作があると５１０８においてエ
レベーション方向の更新ステップ数を−１としてレジス
タＳｅに、エレベーション方向の更新速度を最大値Ｖｅ
　ｗａｘとしてレジスタＶｅにそれぞれ格納する。

５１０９においては、これらのレジスタの値を全サーボ
モータコントロールボードに向けて一斉に出力してアン
テナ姿勢の更新を指示する。これにより、前述したよう
に、各サーボモータコントロールボードが対応する各エ
ンコーダを監視しながら各アンテナのアジマスおよび／
またはエレベーション方向の姿勢を更新するので、５１
１１において概略それに要する時間（連続操作時のイナ
ーシャを利用するためにそれよりわずかに短い）を待機
する。

Ｓ　１１１においては、更新後のアンテナ姿勢で得られ
ろ受信レベル、アジマス方向の姿勢を示すアジマスデー
タおよびエレベーション方向の姿勢を示すエレベーショ
ンデータを読み取ってレジスタＬ、ＡｚおよびＥＱにそ
れぞれ格納し、その値をデイスプレィパネル７７に表示
する。

ここで、第８図を参照して受信レベルの読み取りについ
て説明する。

５２０１においては、レジスタＬのをクリアし、レジス
タｉおよびｊに１をセットする。

５２０２においては、アンテナｊ　（レジスタｊの値で
示されるアンテナ；以下同じ）の選択をスイッチング回
路６１に指示し、選択したアンテナの受信レベルを読み
取ってレジスタＬｓに格納する。

このレジスタＬｓの値がレジスタＬの値より大きければ
、５２０４においてレジスタＬｓの値をレジスタしに、
レジスタｊの値をレジスタｉにそれぞれセットする。

以上を、５２０５でレジスタｊの値を逐次ｌインクリメ
ントしながら、その値が４を超えるまで繰り返すと、レ
ジスタしには、４つのアンテナのそれぞれから得られる
受（ｊレベルのうち最大の受信レベルが格納され、レジ
スタｌにはそのアンテナ番号が格納される。したがって
、５２０７においてスイッチング回路６１にアンテナｉ
の選択を指示する。

再度、第６ａ図を参照する。

マニュアルモードにおいてスタートキー７１が操作され
ると、Ｓ３からループを抜けてオートトラッキングモー
ドを設定する、このモードは、３段階に分かれており、
その第１段階においてはサーチ処理を実行する。

サーチ処理を第９ａ図および第９ｂ図に示したフローチ
ャートを参照して説明する。

５３０１では、まず、レジスタしに格納している受信レ
ベルを調べる。この受信レベルが最低受信レベルＬ　ｍ
ｉｎを超えているときには、以下の処理を行なうことな
くメインルーチンにリターンするが、受信レベルがＬ＋
ａｉｎ以下のときには、５３０２において、レジスタＡ
ｚおよびＥＱに格納しであるそのときのアンテナ姿勢を
示すアジマスデータおよびエレベーションデータを、レ
ジスタＡｚ″″およびＥＱ−に格納して退避した後、５
３０３において、サーボモータコントロールボード１６
，２６゜３６および４６に前述したイニシャルセットを
指示する。

これによる各アンテナ１，２．３および４のホームポジ
ションセットを確認すると、５３０５においては、レジ
スタＳａにアジマス方向の更新ステップ数の最大値Ｓａ
ｍａｘを、レジスタＶａにアジマス方向の更新速度の最
大値Ｖａｍａｘを、レジスタＳｅにエレベーション方向
の可動角ＥＱｍａｘ（＝６０’）をエレベーション方向
のステップレートＲｅ　　（１ｓシｅｐ１０．５”　）
で除したステップ数（＝１２０）を、レジスタＶｅにエ
レベーション方向の更新速度の微小値Ｖｅｌｏｗを、そ
れぞわセットし、サーボモータコントロールボード１６
，２６．３６および４６に向けて一斉に出力してアンテ
ナ姿勢の更新を指示する。

この指示に従ってサーボモータコントロールボード１６
，２６．３６および４６では、各アンテナ姿勢を、連続
的にアジマス方向に高速回転しながら、エレベーション
方向に微速上向回転するので（約アジマス方向２回転に
対しエレベーション方向１＠の速度レート）、５３０６
〜５３０９でな４ループにおいて受信レベル、ストップ
キー操作およびアンテナ姿勢を監視する。すなわち、こ
のサーチ処理においては、いわゆるヘリカルスキャンを
行なって放送衛星を探索している。

このループにおいて、レジスタＬの値、すなわち４つの
アンテナのそれぞれから得られる受信レベルのうちの最
大受信レベル（第８図の受信レベル読取処理を参照）が
最低受信レベルＬ　ｗｉｎを超えると８３１０において
レジスタＳａ、Ｖａ、ＳｅおよびＶｃの値をサーボモー
タコントロールボード１６，２６．３６および４６に向
けて出力する。

レジスタＳ　ａ　＋　Ｖ　ａ　＋　Ｓ　ｅおよびＶｅは
、５３０５においてすでにクリアしているので、この出
力は停止を意味し、各サーボモータコントロールボード
では、各モータを停止する。

この場合、本実施例においては、アジマス方向に最大法
で連続回転していることからイナーシャのマージンを設
定しているので、停止が完了したときのアンテナ姿勢（
以下停止姿勢という）が受信レベルが最低受信レベルＬ
　ｗｉｎを超えた瞬間のアンテナ姿勢（以下検出姿勢と
いう）からずれる。

検出姿勢を示すアジマスデータおよびエレベーションデ
ータは、５３０６において読み取り、レジスタＡｚおよ
びＥｆｌに格納しであるので、その値を８３１２におい
てレジスタＡｚ−およびＥＱ−に退避する。

５３１４においては、検出姿勢のアジマスデータと停止
姿勢のアジマスデータとの差をアジマス方向のステップ
レートＲａ　　（１５ｔｅｐ１０．５°）で除した値を
更新ステップ数としてレジスタＳａにセットし、アジマ
ス方向の更新速度の微小値ＶａｌｏｗをレジスタＶａに
セットし、サーボモータコントロールボード１６，２６
．３６および４６に向けて出力する。この後、５３１４
において各サーボモータコントロールボードが各アンテ
ナを検出姿勢に設定したことを確認するとメインルーチ
ンにリターンする。このとき、後述する受信不能表示を
行なっていれば８３１６においてそれを解除する。

上記５３０６〜５３０９でなるループにおいてストップ
キー７２が操作されると、５３２０においてレジスタＳ
ａ、Ｖａ、ＳｓおよびＶｅの値をサーボモータコントロ
ールボード１６，２６．３６および４６に向けて出力す
る。これにより、各サーボモータコントロールボードが
姿勢更新を停止したことを確認すると、５３２２でスト
ップフラグをセットしてメインルーチンにリターンする
。

上記５３０６〜５３０９でなるループにおいて受信レベ
ルが最低受信レベルＬ　ｍｉｎを超える前にアンテナ姿
勢がエレベーション方向の上限に達すると（Ｕｌｉｍを
確認）　、５３３０においてレジスタＳａ。

Ｖａ、ＳｅおよびＶｅの値をサーボモータコントロール
ボード１６，２６，３６および４６に向けて出力するに
れにより、各サーボモータコントロールボードが姿勢更
新を停止したことを確認すると、５３３２においてデイ
スプレィパネル７７上に受信不能を表示する。

５３３３では、５３０２においてレジスタＡｚ−および
ＥＱ−に退避したサーチ処理開始時のアンテナ姿勢を示
すアジマスデータおよびエレベーションデータと、停止
姿勢を示すアジマスデータおよびエレベーションデータ
との差より各更新ステップ数を設定してレジスタＳａお
よびＳｓにそれぞれセットし、アジマス方向およびエレ
ベーション方向の更新速度の最大値ＶａｍａｘおよびＶ
ｅｍａｘをレジスタＶａおよびＶｅにそれぞれセットし
た後、これらレジスタＳａ、Ｖａ、ＳｅおよびＶｅの値
をサーボモータコントロールボード１６，２６゜３６お
よび４６に向けて出力する。

これにより、各サーボモータコントロールボードは各ア
ンテナの姿勢を概略サーチ処理開始時の姿勢に戻すので
、これを確認すると８３２２でストップフラグをセット
し、メインルーチンにリターンする。

サーチ処理からメインルーチンに戻ると、Ｓ６において
ストップフラグを調べる。上述したように、ヘリカルス
キャン中にストップキー７２が操作されたとき、あるい
はヘリカルスキャンで放送衛星を検出できなかったとき
には、このフラグをセットしているので、その場合には
Ｓ７においてこのフラグをリセットした後、Ｓ３に進み
、マニュアルモードを設定する。

ストップフラグをセットしていないときには、８８以下
に進み、第２段階のアクティブトラッキング処理を実行
する。

Ｓ８およびＳ９はアクティブトラッキング処理のイニシ
ャライズステップである。ここでは、アクティブトラッ
キング処理開始時の自動車の姿勢を読み取り、変位量を
初期値にリセットする。より具体的に説明すると、Ｓ７
においては、ヨー角ジャイロ８１よりのヨー角データ、
ロール角ジャイロ８２よりのロール角データおよびピッ
チ角ジャイロ８３よりのピッチ角データを読み取り、そ
れぞれレジスタＧ　Ｙ　＋　ＯｒおよびＧＰに格納した
後。

それらの値をアンテナ姿勢に対応するアジマス角とエレ
ベーション角のデータに変換し、ジャイロデータとして
レジスタＧａおよびＧｅに格納する。

フローチャートではこの変換演算を高次項を省略した変
換マトリクス（Ｚ）により示したが、実際にはＲＯＭテ
ーブルを参照して行なっている。

Ｓ９においては、アジマス方向の単位変位量を格納する
レジスタＤａおよびエレベーション方向の単位変位量を
格納するレジスタＤｅをクリアする。

８１０〜３１６はループを構成している。ここでは、Ｓ
ＩＯにおいてタイマＴ（ハードウェアカウンタ）をクリ
ア及スタートすると、Ｓ１１において受信追尾処理を実
行する。

受信追尾処理を第１０図を参照して説明する。

５４０Ｌにおいてはモノパルス回路５から出力されるア
ジマス誤差電圧およびエレベーション誤差電圧をデジタ
ル変換したアジマス誤差データおよびエレベーション誤
差データを読み取ってそれぞれレジスタΔＡｚおよびΔ
ＥＱに格納し、５４０２においてはレジスタｊを１にセ
ットしレジスタｋをクリアする。

このとき、レジスタΔＡｚの値、すなわち標準指向方向
と放送衛星の方向とのアジマス方向のずれを示すアジマ
ス誤差データが、約０．３ｍのアジマス方向圧のずれに
対応する値ΔＡｚ　ｗｉｎを超えるときには５４０４に
おいてレジスタＳａおよびＶａにそれぞれ更新ステップ
数＋１と最大速度ｖａＩＩｌａｘをセットしてレジスタ
ｊの値を２インクリメントし、そのずれが約０．３’の
アジマス負方向のずれに対応する値−ΔＡｚ　ｎ＋ｉｎ
未満のときには８４０６においレジスタＳａおよびＶａ
にそれぞれ更新ステップ数−１と最大速度Ｖａ　ｔａａ
ｘをセットする。５４０７においてはこのいずれにも該
当しないとき、レジスタｋを１インクリメントする。

また、レジスタΔＥＱの値、すなわち標準指向方向と放
送衛星の方向とのエレベーション方向のずれを示すエレ
ベーション誤差データが、約０．３゜のエレベーション
方向圧のずれに対応する値ΔＥＱｍｉｎを超えるときに
は５４０９においてレジスタＳｅおよびＶｅにそれぞれ
更新ステップ数＋１と最大速度Ｖｅ＋ｓａｘをセットし
てレジスタｊの値を１インクリメントし、そのずれが約
０．３ｍのエレベーション負方向のずれに対応する値−
ΔＥＲｍｉｎ未満のときには５４１１においレジスタＳ
ｅおよびＶｅにそれぞれ更新ステップ数−１と最大速度
Ｖｅｍａｘをセットする。Ｓ　４１２においてはこのい
ずれにも該当しないとき、レジスタｋを１インクリメン
トする。

以上を終了したとき、レジスタにの値が２であれば、標
準指向方向と放送衛星の方向とのアジマスおよびエレベ
ーション方向のずれが±０．３”以下であるので、その
場合は直ちにメインルーチンにリターンするが、レジス
タにの値が０または１であれば、標準指向方向と放送衛
星の方向とのアジマスおよび／またはエレベーション方
向のずれが±０．３ｍ　を超えるので、その場合はレジ
スタＳａ、Ｖａ、ＳｅおよびＶｅの値をサーボモータコ
ントロールボード１６，２６．３６および４６に向けて
出力し、レジスタｊの値をレジスタｉにセットし、メイ
ンルーチンにリターンする。

メインルーチンでは、Ｓｉ２においてスイッチング回路
６Ｉにアンテナｉの選択を指示し、アンテナｉにより得
られる受信レベルおよびアンテナ姿勢を読み取ってデイ
スプレィパネル７７に表示する。

Ｓ１４およびＳ１５においてストップキー７２の操作と
タイマＴの値を監視しながら、スキャン周期Ｔｓｃｎを
待ち、Ｓ１５においてジャイロ制御処理を行なう。

ジャイロ制御処理を第１１ａ図および第１１ｂ図を参照
して説明する。

５５０１においては、レジスタＧａおよびＧｅに格納し
ている１周期１前のジャイロデータをそれぞれレジスタ
Ｇａ−およびＧｅ−に退避し、レジスタＤａおよびＤｅ
に格納している１周期前の変位量データをそれぞれレジ
スタＤａ−およびＤｅ−トこ退避する。

５５０２においては、前述したＳ７と同じ処理を行なっ
てレジスタＧａおよびＧｅに今回のジャイロデータを格
納する。

Ｓ　５０３においては、１周期前のジャイロデータと今
回のジャイロデータから今回の変位量データ（変位速度
に対応する）を求めてそれぞれレジスタＤａおよびＤｅ
に格納し、その値に対応する更新ステップ数（正負）を
ＲＯＭテーブルから読み出してそれぞれレジスタＳａお
よびＳｓにセットする。また、１周期前の変位量データ
と今回の変位量データとの差分て表わされる変位加速度
データ（絶対値）を求めてそれぞれレジスタＡＣａおよ
びＡ　Ｃａにセットし、その値を用いて第１１ｂ図に示
した加速度補償グラフ（ＲＯＭテーブル）から加速度補
償データを読み取ってそれぞれレジスタＰａおよびＰｅ
にセットする。さらに、レジスタＡ　ＣａおよびＡＣｅ
に格納している変位加速度データに対応するアジマスお
よびエレベーション方向の姿勢更新速度を求めてレジス
タＰａおよびＰａに格納している加速度補償し、それぞ
れレジスタＶａおよびＶｅにセットすると、これらレジ
スタＳａ、Ｖａ、ＳｓおよびＶｅの値をサーボモータコ
ントロールボード１６，２６．３６および４６に向けて
出力する。

再度、第６ｂ図に示したメインルーチンを参照する。

ＳＩＯ〜Ｓ１６のループにおいてアクティブトラッキン
グ処理を縁り返す間に、受信レベルが最低受信レベルＬ
　ｗｉｎ以下に低下すると、Ｓ１３からループを抜けて
３１７に進み、第３段階のパッシブトラッキング処理を
実行する。

受信レベルの低下は、自動車がトンネルやビル蔭等を通
過してアンテナ１，２．３および４が遮蔽された場合や
、自動車の急激な姿勢変更により指向方向が放送衛星の
方向から大きくずれた場合に生起する。本実施例の衛星
放送受信システムは。

最大で、アジマス方向±４０°／ｓｅｃ、エレベーショ
ン方向±２０°八ｅｃの速度で各アンテナの姿勢更新が
可能なので、自動車の姿勢変更がこれ以下の速度で行な
われた場合には追随が可能である。つまり、Ｓ１７にお
いてはジャイロ制御処理で求めた姿勢更新速度とこれら
の値とを照合して追随の可否を判定する。

ここで追随不能と判定するとＳ２６においてデイスプレ
ィパネル７７に受信不能を表示した後Ｓ３に戻るが、追
随可能と判定するとＳ１８以下に進む。

８１８においては、カウントレジスタＣＲをクリアする
。このカウントレジスタＣＲは、ＳＬ９〜Ｓ２５でなる
ループの繰り返し処理回数をカウントする。

この後、前述と同様に、Ｓ１９およびＳ２０においてス
トップキー７２の操作とタイマＴの値を監視しながらス
キャン周期Ｔｓｃｎを待ち、Ｓ２１においてジャイロ制
御処理を行い、タイマＴをクリア＆スタートする。

Ｓ２２においては、受信レベル（各アンテナのうちの最
大のレベル）およびアンテナの姿勢データを読み取って
表示する。この受信レベルが最低受信レベルＬ　ｗｉｎ
以下であれば、Ｓ２４でカウントレジスタＣＲを１イン
クリメントした後、Ｓ１９に戻り、上記を繰り返す。つ
まり、パッシブトラッキング処理においては、ジャイロ
制御処理のみによってアンテナの姿勢制御がなされる。

受信環境が好転しく例えば自動車がトンネルやビル蔭等
を抜ける）、受信レベルが最低受信レベルＬ　ｗｉｎを
超えると、Ｓ２３からこのループを抜けて３１１に戻り
、アクティブトラッキング処理を再開する。しかし、受
信レベルが最低受信レベルＬ　ｗｉｎを超える前に、カ
ウントレジスタＣＲの値が繰返し処理限度値ＣＲｍａｘ
を超えると３２５からこのループを抜けて３２６におい
てデイスプレィパネル７７に受信不能を表示した後、Ｓ
ｓに戻る。

なお、上記実施例においては、同特性の各アンテナの姿
勢検出の基準をずらして各アンテナの指向方向にずれを
与えているが、オフセット角を調整してこのずれを与え
ても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば互いに離隔して設
置した複数の受信アンテナにより受信を行なうので相対
的に移動する電波障害物の影響を受けにくくなる。また
、各アンテナの指向方向をずらしているので、それらの
受信レベルから瞬時に電波源の方向を検出することが可
能になる。つまり、電波源を追尾してより良好な通信を
確保するアンテナ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を一例で実施する自動車用衛星放送受信
システムの外観を示す斜視図である。 第２図は第１図に示した各アンテナの指向方向のずれを
説明するための説明図である。 第３ａ図および第３ｂ図は第１図に示したアンテナ１を
右側方および上方から見た部分断面図である。 第４図は第１図に示した装置の制御系を示すブロック図
であり、第５図はその一部を詳細に示すブロック図であ
る。 第６ａ図、第６ｂ図、第７図、第８図、第９ａ図、第９
ｂ図、第１０図および第１１ａ図は第４図に示したメイ
ンコントロールボードの動作を示すフローチャートであ
る。 第１１ｂ図は加速度補償を示すグラフである。 １．２，３，４　：衛星放送受信用のアンテナ１１：受
信機構 １１１：パラボラ反射鏡 １１２．２１２，３１２，４１２　：　１次放射器１２
：支持機構（支持手段） １２１：ベース　　　　　１２２：回転台１２３：ピラ
−１２４＝ヘッド １３：アジマス駆動機構 １３１．２３１，３３１，４３１　：アジマスモータ１
３２．２３２，３３２，４３２　：アジマスエンコーダ
１３３；ギアボックス　　１３４：ピニオン１３５：リ
ングギア １４：エレベーション駆動機構 １４１．２４１，３４１，４４１　：エレベーションモ
ータ１４２．２４２，３４２，４４２　：エレベーショ
ンエンコーダ１４３：ギアボックス　　１４５：扇形歯
車１３．１４　：　（駆動手段） １５；円形溝 １６．２６，３６，４６　：サーボモータコントロール
ボード５：モノパルス回路（受信レベル検出手段）５１
．５２，５３，５４　：ハイブリッド回路６：テレビジ
ヨンユニツト ６１ニスイツチング回路（選択手段） ６２　：　ＢＳチューナ ６３：テレビジョンセット ７：操作ボード ７１．７２，７３，７４，７５，７６　：操作キー７７
：デイスプレィパネル ８：ジャイロユニット ８１．８２．８３　：ジャイロ ９：メインコントロールボード（制御手段）９１．９２
　：　Ａ／Ｄコンバータ 特許出願人　　アイシン精機株式会社（他１名）夕 蒐１因 市２ｚ 茅５　図 声６ａ図 声６ｂ図 声９８図 第７　図 声８図 声１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 互いに離隔して設置され、互いに異なる方向を指向する
   複数の受信アンテナ； 各受信アンテナを姿勢変更自在に支持する支持手段； 各受信アンテナの姿勢を変更するための駆動手段； 各受信アンテナの受信レベルを検出する受信レベル検出
   手段； 各受信アンテナの受信信号を選択的に出力する選択手段
   ；および、 前記選択手段に、各受信アンテナの受信レベルに基づい
   て受信アンテナの選択を指示するとともに、前記駆動手
   段に、各受信アンテナが指向する方向の中心軸から受信
   レベルが最も高い受信アンテナが指向する方向を臨む方
   向の、各受信アンテナの姿勢変更を指示する制御手段； を備えるアンテナ装置。