JPH02216483A - 角度誤差検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は人工衛星等の目標物から発射された電波を受
信して、アンテナと目標物の指向角度誤差を検出する角
度誤差検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の角度誤差検出装置の高周波回路の一例で
ある０図において、■はアンテナ、２は例えばＴ　Ｅ　
ｏ　１モ一ド結合器、３はＴＥａ＋モード結合器２に励
振された追尾誤差信号の分波端子、４は例えばＴ　Ｍ、
、モード結合器で５はＴＭ、、モード結合器４に励振さ
れた追尾誤差信号の分波端子、６は基準信号用９０″位
相器、７は９０６位相器６の位相差板、８は基準信号用
偏分波器、９，１０は偏分波器８の直交する２分波端子
である。１１は追尾誤差信号用偏分波器、１２．１３は
偏分波器１１の直交する端子、１４は追尾誤差信号用９
０°位相器、１５は９０″位相器の位相差板、１６は誤
差信号用偏分波器、１７．１８は偏分波器１６の直交す
る２分波端子である。

従来のこのような角度誤差検出装置では目標物から到来
する偏波が円偏波もしくは直線偏波のいずれかに決めら
れる場合には比較的簡単な方法があり、既に実用化され
ている。しかし目標物が衛星などでは運用の条件によっ
て円偏波、直線偏波が使い分けられることがある。例え
ば通常の通信では直線偏波を使い、衛星に何らかの異常
が生じて姿勢が大きく変化するような場合には円偏波を
使用することが考えられる。このように到来波が円偏波
から直線偏波に、あるいはその逆に切り替えられた場合
に所要の指向角度誤差を検出できる角度誤差検出装置が
必要である。

次に動作について説明する。

第４図の座標系において、目標物Ｐがアンテナ１と指向
誤差を生じた場合について説明する。図中Ｅｓは目標物
から発射される電波のベクトルとする。このときアンテ
ナに到来する波のｘ、　　ｙ成分をそれぞれ次式で表わ
す。

Ｃ２ Ｅ３１１＝　　　　（ｅ　”　＋　ｂ　ｅ　−”　）　
　　・・・（１）Ｃ３ Ｅｓｙ−（−ｊ　ｅ　”＋　ｊ　ｂ　ｅ　−”　）　・
”（２）但し、Ｒはアンテナと目標物の距離、ＣＩはア
ンテナ利得に関する定数である。またＥｓは長軸の（頃
き角がγで、軸比が（１＋ｂ）／　（１−ｂ）で回転す
る楕円偏波とする。

またＴＥｏ＋モード結合器２の端子３に生ずる追尾誤差
信号をＥ、、、ＴＭ、、モード結合器４の端子５に出力
する誤差信号をＥｏｔとするとＥＤ、、　Ｅ、ｘは次式
で表わされる。

Ｃｚ、Ｃｘは各モード結合器の結合量に依存するが、可
変減衰器等を用いてＣ２＝Ｃ３とすることができる。

目標物からの到来波が円偏波の場合には基準信号用９０
°位相器６の位相差板７はＸ軸に対して一４５°に設定
されているとする。この時、偏分波器８の直交する端子
９，１０に出力する基準信号Ｅえ、Ｅｙは次式で表わさ
れる。

また追尾誤差信号ＥＤＩ＋　　ＥＩｌｌは追尾誤差信号
用偏波器１１の直交端子１２．１３で合成され、追尾誤
差信号用９０″位相器１４に伝送される。ここで追尾誤
差信号用９０″位相器１４の位相差板１５がＸ軸に対し
４５″に設定されているため、追尾誤差信号用偏分波器
１６の直交端子１７，１８に出力する信号Ｅ。＋Ｅｌｌ
Ｙは次式となる。

出力した追尾基準信号および追尾誤差信号は追尾受信機
で信号処理される。追尾受信機では追尾基準信号Ｅｌ、
、（もしくはＥｏ、）を追尾基準信号Ｅ。

（もしくはＥｙ）にてＡＧＣ回路で正規化し、位相検波
回路で位相検波する。

円偏波の場合（６）式でｂ＝ｏとすると、追尾誤差信号
は次式で表わされる。

ＣＯＳφ、Δｙ−θｓｉｎφで表わされることから（１
１）　、　（１２）式より、 Ｅｏｙ＝０ また追尾基準信号は（５）式より、 ・・・（８） Ｅ、−０−・・・（１０） 追尾受信機でＡＧＣ回路により正規化され、位相検波し
た結果は以下のようになる。

第３図で指向誤差をΔＸ、ΔｙとするとΔＸ−〇となり
指向誤差が検出されることになる。

次に目標物からの到来波が直線偏波に切り替えられたと
する。この時、追尾基準信号の位相器６の位相差板７の
角度をそのままにすれば自動追尾は継続されるが、受信
信号は偏波損により１／２となり通信回線品質に支障を
きたす場合がある。

そこで、受信信号レベルを低下させることなく自動追尾
をｗ１続して行うため、追尾基準信号の９００位相器６
の位相差板７０角度をＸ軸に平行（もしくは垂直）に設
定する方法がとられる。この場合、受信信号のレベル低
下は起こらないが追尾誤差信号は以下のようになる。直
線偏波時の誤差信号は（６）式でｂ−ｉで与えられる。

ｔ ＥＤ−−１丁− θ　、−Ｊ　　げ中釣　　。−ｊ”　　　　、　　（１
６）ここで追尾基準信号は位相差板７がＸ軸に平行とし
て、 ｏｘ Ｅ。

となり４５ ば、 １ｆｉｃ・、８．い。４４％　、、。

２ｃＩ ０の位相差を予め補正し位相検波すれ 直線偏波が水平偏波の時はγ−〇であるから（１５）。

（１６）　、　（１７）式は以下のようになる。

Ｅ、−１・・・（２１） そこで追尾受信器のＡＧＣ回路出力は次式となる。

円偏波時のＥｘ、Ｅｖは（１３）、　（１４）式であり
、これは直線偏波時の（２４）　、　（２５）式と比較
すると、（１）　　ΔＸ、Δｙに対する係数が円偏波時
の場合、直線偏波時ｃｒｒ５倍となり、いわゆる誤差感
度が変わる。

（２）追尾基準信号と誤差信号間の位相は円偏波時と直
線偏波時で４５″変化する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の回路は以上のように構成されているので円偏波運
用時と直線偏波運用時では誤差感度および追尾基準信号
と追尾誤差信号間の位相差が変化するため、円偏波と直
線偏波の切り替え時に追尾受信機等でこれらの補正が必
要となり装置が複雑になるという欠点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、到来波が円偏波および直線偏波のいずれの場
合にも追尾誤差感度および追尾基準信号、追尾誤差信号
間の位相が変化せず、連続性を維持できる角度誤差検出
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る角度誤差検出装置は、円形導波管で構成
される主導波管に設けた基準信号用９００位相器とこれ
に接続した基準信号出力用の偏分波器とから基準信号を
得るとともに、目標物との追尾誤差により上記円形導波
管に励振される直交する２つの高次モードを検出する高
次モード検出器の出力を互いに直交させて合成する偏分
波器と、この偏分波器に接続した追尾誤差信号用９０’
位相器と、これに接続した追尾誤差信号出力用の偏分波
器とにより追尾誤差信号を得るものにおいて、目標物か
らの到来波が円偏波の時、基準信号用９０°位相器の位
相差板を偏分波器のＸ軸方向に対して−４５″傾けて設
定するとともに、追尾誤差信号用９０”位相差板をその
偏分波器のＸ軸方向に対して水平もしくは垂直に設置し
、かつ、目標物からの到来波が直線偏波の時、基準信号
用９００位相器の位相差板をその偏分波器のＸ軸方向に
対して水平もしくは垂直に設定するとともに、上記追尾
誤差信号用９０”位相器をその偏分波器のＸ軸方向に対
して＋４５°傾けて設定するようにしたものである。

〔作用〕

この発明における角度誤差検出装置の自動追尾装置は、
上述のように目標物からの到来波が円偏波から直線偏波
へ、もしくはその逆に切り替えられたとき追尾基準信号
系の９０″位相器と追尾誤差信号系の９０６位相器の位
相差板を同時に４５″回転させるように構成したので、
目標物からの到来波が円偏波から直線偏波に、もしくは
その逆に切り替えられても追尾誤差感度、および追尾基
準信号と追尾誤差信号との間の位相が変化せず、連続し
て自動追尾を維持することが可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による角度誤差検出装置の構
成を示しており、図において、１９は回転可能な追尾誤
差信号用９０″位相器であり、他の構成品は従来の実施
例と同じである。

次に動作について説明する。

まず直線偏波で運用している場合を説明する。

追尾基準信号用９０°位相器６の位相差板７をＸ軸に対
して水平または垂直に設定する。また追尾誤差信号用９
０６位相器１９の位相差板１５はＸ軸に対し４５°に設
定する。この場合は従来の実施例と同じであり、追尾基
準信号、追尾誤差信号の出力は（２４）　、　（２５）
式で示されるようになる。第１図はこのように位相差板
を設定した場合を示す。

次に到来偏波が直線偏波から円偏波に切り替わった場合
について説明する。円偏波に切り替わった場合、位相器
６の位相差板７はＸ軸に対して一４５＠に、また位相器
１９０位相差板１５はＸ軸に対して水平または垂直に設
定する。このように設定された時の追尾基準信号Ｅ、、
Ｅ、および追尾誤差信号Ｅ！ＩＸＩ　　Ｅｏｙは次式の
ようになる。

Ｅ、−〇 Ｃ寞 ＥＩｌ、−−ｊ　　　　θｅｊ（ｉｓグ）巳３．＝ Ｃ！ θｅｊＣｒ令ｈ ここで、Ｅｌｌ、ｌ／Ｅ、を求めると、８°°　　１　
Ｊ　０”、８・φ。・・・Ｅ、Ｌ　　　　　　ｊ　　　
　２　　　　Ｃ＋となり、（２２）式と同一であること
が示される。従って追尾受信機の出力は（２４）、　（
２５）式と同一となり、直線偏波から円偏波に切り替え
た場合にも誤差感度および追尾基準信号と誤差信号間の
位相差が変化しないようすることが可能となる。

このように本実施例によれば、目標物からの到来波が円
偏波および直線偏波である場合に応じて追尾基準信号系
および誤差信号系の９０”位相器の位相差板を連動して
同時に４５″回転させるようにしたので、目標物からの
到来波が円偏波から直線偏波に、もしくはその逆に切り
替わっても追尾誤差感度が変化することなく、しかも追
尾基準信号と追尾誤差信号との間の位相も変化すること
なく連続して自動追尾を維持することができる。

また、第２図は上記実施例の第１図で追尾基準信号用９
０°位相器６および追尾誤差信号用９０＠位相器１９の
周辺に歯車２０．２２を設け、他の歯車２１を介して位
相器６と位相器１９を同時に回転できるようにしたもの
である。これにより直線偏波時には追尾基準信号用位相
器６の位相差板７のＸ軸からの設定角が０＠または９０
＠で追尾誤差信号用位相器１９の位相差板１５のＸ軸か
らの設定角が４５°に、一方、円偏波時には追尾基準信
号用位相器６の位相差板７のＸ軸からの設定角が一４５
°で追尾誤差信号用位相器１９の位相差板１５のＸ軸か
らの設定角が０＠または９０゜になるように連動して回
転することができる。

このような本実施例においても上記実施例と同様に、目
標物からの到来波が円偏波および直線偏波である場合に
応じて追尾基準信号系および誤差信号系の９０６位相器
を連動して４５＠回転するようにしたので、誤差感度及
び追尾基準信号と追尾誤差信号との間の位相が変わらな
いようにできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、追尾基準信号および
追尾誤差信号に９０°位相器を設け、目標物からの到来
波が円偏波から直線偏波へ、もしくはその逆に切り替え
られたとき追尾基準信号系の９０”位相器と追尾誤差信
号系の９０″位相器の位相差板を同時に４５°回転させ
、目標物からの到来波が円偏波の時には、基準信号用９
０＠位相器の位相差板をその偏分波器のＸ軸方向に対し
て一４５°に、追尾誤差信号用９０°位相差板をその偏
分波器のＸ軸方向に対して水平もしくは垂直に設置する
とともに、目標物からの到来波が直線偏波の時、基準信
号用９０６位相器の位相差板をその偏分波器のＸ軸方向
に対して水平もしくは垂直に、追尾誤差信号用９０°位
相器をその偏分波器のＸ軸方向に対して＋４５°に設定
するようにしたので、目標物からの到来波が円偏波から
直線偏波に、もしくはその逆に切り替えられても追尾誤
差感度、及び追尾基準信号と追尾誤差信号との間の位相
の変化を防止でき、連続して自動追尾を維持することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による角度誤差検出装置の
構造を示す図、第２図はこの発明の他の実施例による角
度誤差検出装置の構造を示す図、第３図は従来の角度誤
差検出装置の構造を示す図、第４図は座標を示す説明図
である。 ｌ・・・アンテナ、２．４・・・互いに直交する高次モ
ード結合器、３．５．９．１０．１７．１８・・・分波
端子、６・・・追尾基準信号用９０°位相器、７゜１５
・・・位相差板、８・・・追尾基準信号出力用偏分波器
、１１・・・追尾誤差信号を合成する偏分波器、１２．
１３・・・端子、１６・・・追尾誤差信号出力用偏分波
器、１４．１９・・・追尾誤差信号用９０″位相器、２
０．２１．２２・・・歯車。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円形導波管で構成される主導波管に設けた追尾基
   準信号用９０°位相器と、 該追尾基準信号用９０°位相器に接続され、その直交す
   る端子にそれぞれ追尾基準信号のｘ軸方向成分及びｙ軸
   方向成分を出力する追尾基準信号出力用偏分波器と、 目標物との追尾誤差により上記円形導波管に励振される
   直交する２つの高次モードを検出する高次モード検出器
   と、 該高次モード検出器の追尾誤差信号出力を互いに直交さ
   せて合成する追尾誤差信号合成用偏分波器と、 該追尾誤差信号合成用偏分波器に接続した追尾誤差信号
   用９０°位相器と、 該追尾誤差信号用９０°位相器に接続され、その直交す
   る端子にそれぞれ追尾誤差信号のｘ軸方向成分及びｙ軸
   方向成分を出力する追尾誤差信号出力用偏分波器とを備
   えた角度誤差検出装置において、 上記目標物からの到来波が円偏波の時、上記追尾基準信
   号用９０°位相器の位相差板を上記追尾基準信号出力用
   偏分波器のｘ軸方向に対して−４５°傾けて設定すると
   ともに、上記追尾誤差信号用９０°位相器の位相差板を
   上記追尾誤差信号出力用偏分波器のｘ軸方向に対して水
   平もしくは垂直に設置し、かつ、 上記目標物からの到来波が直線偏波の時、上記追尾基準
   信号用９０°位相器の位相差板を上記追尾基準信号出力
   用偏分波器のｘ軸方向に対して水平もしくは垂直に設定
   するとともに、上記追尾誤差信号用９０°位相器の位相
   差板を上記追尾誤差信号出力用偏分波器のｘ軸方向に対
   して＋４５°傾けて設定するようにしたことを特徴とす
   る角度誤差検出装置。