JPH04184282A - 移動体衛星通信用追尾アンテナ - 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） この発明は、例えば自動車等の移動体に搭載されて通信
衛星等の衛星に対して指向制御される移動体衛星通信用
追尾アンテナに関する。

（従来の技術） 一般に、この種の追尾アンテナとしては、磁気コンパス
等の検出センサを用いて搭載された移動体の方向を検出
し、この検出に対応してビーム方向を補正したり、ある
いは受信信号強度をモニタしながら、ステップ追尾する
方式が知られている。このステップ追尾方式は、その指
向方向毎の受信信号の強度を比較して、受信信号強度の
ビーム方向に指向される。

ところが、上記追尾アンテナにあっては、前者の検出セ
ンサを用いる方法の場合、その構成上、外乱（ノイズ）
に弱いために、指向制御の信頼性が劣ると共に、装置が
大掛かりとなるという問題を有していた。

後者のステップ追尾する方式では、一般に衛星通信の場
合、信号対雑音比が低いことにより、正確に強弱を検出
するのに、比較的長い測定時間が要求されるため、移動
体の急速な方向変化に対応することが困難となるという
問題を有していた。

また、このような従来の追尾アンテナとしては、独立し
た２系統のアンテナを備えて、この２系統のアンテナの
位相差を求め、その位相差に応じてビーム方向を指向制
御することにより、迅速にして、正確な指向制御を実現
するよう構成したものがある。

しかしながら、上記追尾アンテナでは、２系統のアンテ
ナを備えなければならないことにより、大形となると共
に、その位相差測定に伴いアンテナ利得が低下されると
いう問題と有していた。

なお、係る事情は、機械走査式や電子走査式等の各種走
査方式において、同様のものである。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、従来の移動体衛星通信用追尾アンテ
ナでは、指向制御の信頼性のが劣るものであったり、迅
速な対応が困難であるという問題を有していた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、小形化
を保ちつつ、迅速にして、正確な指向制御を実現し得る
ようにした移動体衛星通信用追尾アンテナを提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、複数のアンテナ素子を有し、この複数のア
ンテナ素子のうち少なくとも１個のアンテナ素子で副ア
ンテナを形成してなる主アンテナと、この主アンテナの
受信信号あるいは前記副アンテナの受信信号のいずれか
一方を選択的に出力する切換手段と、この切換手段を介
して入力される前記主アンテナの受信信号及び前記副ア
ンテナの受信信号に基づいて位相差を求める演算手段と
、この演算手段で求めた位相差に基づいて前記主アンテ
ナを指向−制御するアンテナ駆動手段とを備えて移動体
衛星通信用追尾アンテナを構成した。

上記構成によれば、指向制御用の位相差は主アンテナの
受信信号及び該主アンテナを構成する副アンテナの受信
信号に基づいて求められることにより、在来のアンテナ
と略同様までの小形化が保ち得る。

また、この発明は、アンテナ素子のビーム方向を電子走
査してなる移動体衛星通信用追尾アンテナにおいて、受
信フレームの同期信号期間で受信信号強度を検出する信
号強度検出手段を備え、この信号強度検出手段の検出に
応じてビーム方向を指向制御するように構成した。

上記構成によれば、受信信号強度は受信フレームの同期
信号期間で検出されることにより、受信アンテナのアン
テナ利得に悪影響を及ぼすことなく検出される。従って
、小形化を保ちつつ、受信アンテナを用いてビーム方向
の指向制御が容易に実現される。

（実施例） 以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る移動体衛星通信用追
尾アンテナを示すもので、図中１０は図示しない自動車
等の移動体に搭載されて通信衛星に指向されるアレーア
ンテナを構成する主アンテナである。主アンテナ１０は
、例えば少なくともひとつのアンテナ素子で構成される
第１及び第２の副アンテナ１０１，１０２に分割される
。これら第１及び第２の副アンテナ１０１，１０２の位
相中心は、第２図に示すように主アンテナ１０の位相中
心と略平行となるように設定され、このうち第１の副ア
ンテナ１０１の位相中心は主アンテナ１０の位相中心と
間隔したけ離間される。これら第１及び第２の副アンテ
ナ１０１，１０２の送信側には送信アンテナ端子１１が
接続され、この送信アンテナ端子を介して合成出力が入
力される。

また、第１及び第２の副アンテナ１０１゜１０２の受信
側にはそれぞれスイッチを構成する第１のダイオード１
２の一端が接続され、この第１のダイオード１２の他端
には受信アンテナ端子１３に接続される。さらに、この
うち第１の副アンテナ１０１の受信側にはダイオードス
イッチを構成する第２のダイオード１４の一端が接続さ
れ、この第２のダイオード１４の他端には上記受信アン
テナ端子１３が接続される。そして、受信アンテナ端子
１３には演算部１５が接続され、この演算部１５の一方
の出力端にはアンテナ駆動部１６が接続される。演算部
１５は入力した受信信号を復調して、受信フレームにお
ける搬送波再生用プリアンプル（ＣＷ）、同期語（ＵＷ
）、　　クロック再生用ビット列を含む同期信号期間を
検出しく第３図参照）、スイッチ切換信号を、例えば予
め設定されているステップで第１及び第２のダイオード
１２．１４の信号入力端に出力して該第１のダイオード
１２をオフすると共に、第２のダイオード１４をオン状
態に切換制御する。これにより、演算部１５には第１の
ダイオード１２の出力に換わって第２のダイオード１４
の出力が入力され、この第２のダイオード１４の出力に
基づいて上記通信衛星に対する位相差を求めて、この位
相差が最少となるようなアンテナ駆動信号を生成し、上
記アンテナ駆動部１６に出力する。

上記第２のダイオード１４は、例えば線路長を１／２波
長（λ）の整数倍に設定され、主アンテナ選択状態であ
る開放において、主アンテナ１０の利得に影響を及ぼさ
ないように設定される。

なお、上記送信アンテナ端子１１及び受信アンテナ端子
１３はそれぞれ図示しない送信機及び受信機に接続され
ており、相互のアイソレーション（分離）は送受信周波
数帯域の違いを利用して各帯域のフィルターを組合わせ
て、各伝送路を設計することにより実現される。

上記構成において、演算部１５は第１のダイオード１２
を介して第１及び第２の副アンテナ１０１．１０２の合
成出力が入力され、この入力した受信信号を復調して、
その受信フレームを検出する。そして、演算部１５は受
信フレームの同期信号期間を検出すると、スイッチ切換
信号を第１及び第２のダイオード１２．１４に出力して
第１のダイオード１２をオフし、第２のダイオード１４
をオンする。すると、演算部１５には第２のダイオード
１４を介して第１の副アンテナ１０１の出力が入力され
る。第２図に示すように、電波到来方向が正面の場合、
主アンテナ１０及び第１の副アンテナ１０１は同一位相
で受信できる。主アンテナ１０と第１の副アンテナ１０
１の位相中心が指向軸に対して垂直な同一軸上で距離り
だけ離間されている場合、電波到来方向が角度θだけず
れると、 Δθ−２πＬｓｉｎθ／λ だけ位相がずれる。演算部１５はこの式に基づいて位相
差Δθを算出して主アンテナ１０と第１の副アンテナ１
０１の受信信号間の位相差を求め、この位相差に基づい
てビーム方向補正角を検出して、この補正角に応じたア
ンテナ駆動信号を生成し、アンテナ駆動部１６に出力す
る。アンテナ駆動部１６は入力したアンテナ駆動信号に
対応して駆動制御され、主アンテナ１０のビーム方向を
指向制御する。なお、λは受信信号の波長である。

アンテナが衛星方向に正しく指向している時は、主・副
側アンテナで受信した信号の位相は一致する。電波の到
来方向がずれると、このずれに相当する位相角だけ両ア
ンテナで受信した信号の位相がずれるので、このずれを
測定すれば電波の到来方向を逆に求めることができ、そ
の方向のずれ分をアンテナ駆動系により補正できる。

位相角の比較は、同時に行わず、ある期間主アンテナで
残りの期間を副アンテナで受信し、両者を比較すること
もできるし、２つの副アンテナ同志で比較することがで
きる。一般に、副アンテナの方が利得が低いので、副ア
ンテナで受信している期間を実際の情報伝送部分とする
と、必要な受信品質（信号対雑音比）がとれないという
問題が生じる。このため、少なくとも副アンテナでは、
受信信号データのうちフレーム同期用の既知のデータパ
ターン部分を利用して位相を測定する。これにより、情
報部分での品質劣化は生じない。また、同期ビットパタ
ーンを適当な長さにすることによって、十分性格に位相
測定を行うことが可能である。

この発明はアンテナが送受信共用による場合（同時送受
信）でも送信アンテナ端子と受信アンテナ端子を別々に
設けることにより、有効である。

つまり、受信側における主副アンテナの切換え状態によ
って送信アンテナに影響が出ない用に切換え回路を構成
すれば、送信中・受信中によらず追尾でき、送信の実行
輻射電力を損なうことがない。

ここで、位相差検出周期としては、第３図に示すように
フレーム単位で行うと、フレーム周期に応じた速度とな
るが、例えば音声信号（Ｖｏｉｃｅ　　Ｄａｔａ）の場
合、通常、６０ｍ５程度のフレームで区切られることに
より、移動体の旋回が一秒間に３０°程度であれば十分
に高速追従が可能である。

このように、上記移動体衛星通信用追尾アンテナは第１
及び第２の副アンテナ１０１，１０２で構成される主ア
ンテナ１０を設け、この第１の副アンテナ１０１の受信
信号を選択的に取出して、主アンテナ１０の受信信号と
第１の副アンテナ１０１の受信信号の位相差を求めて、
この位相差に基づいて主アンテナ１０を指向制御するよ
うに構成した。これによれば、指向制御用の位相差は主
アンテナ１０の受信信号及び該主アンテナ１０の一部を
構成する第１の副アンテナ１０１の受信信号に基づいて
求められることにより、在来のアンテナと略同様までの
小形化が保ちつつ、ビーム方向の高精度な指向制御が実
現される。

また、上記移動体衛星通信用追尾アンテナは主アンテナ
１０の一部を構成する第１の副アンテナ１０１からの出
力キャリアを受信フレームの同期信号期間で取出して、
主アンテナ１０からの出力キャリアとの位相差を求めて
、主アンテナ１０の指向制御を行うように構成した。こ
れによれば、受信信号品質の劣化を招くことなく、位相
差検出が実現され、迅速にして、正確な指向制御が可能
となる。

なお、上記実施例では、主アンテナ１０を第１及び第２
の副アンテナ１０１，１０２に分割して、そのうち主ア
ンテナ１０と、その一部をなす第１の副アンテナ１０１
を利用して位相差を求めるように構成したが、これに限
ることなく、主アンテナ１０と第２の副アンテナ１０２
を利用して位相差を検出するように構成することも可能
である。

また、主アンテナ１０に別々に少なくとも１個のアンテ
ナ素子で構成した副アンテナを備え、この副アンテナと
主アンテナ１０を利用して位相差を検出するように構成
することも可能である。

さらに、上記実施例では、送受信が可能に構成したもの
に適用した場合で説明したが、これに限ることなく、受
信専用追尾アンテナにおいても適用可能である。

また、上記実施例では、ビーム方向を機械式走査する方
式の移動体衛星通信用追尾アンテナに適用した場合で説
明したが、これに限ることなく、アンテナ素子のビーム
方向を電子走査する移動体衛星通信用追尾アンテナにお
いても適用可能である。この電子走査式の場合には、受
信フレームの同期信号期間で受信信号強度を検出する信
号強度検出手段を設け、この信号強度検出手段の検出に
応じてビーム方向を指向制御するように構成できる。す
なわち、例えば第４図に示すようにステップトラック式
に信号強度を求めて最も強い方向に指向制御したり、あ
るいは第５図に示すようにビーム中心を挟んで該ビーム
中心を含む所定の３箇所における信号強度を求めて各検
出箇所における強度が一定となるようにビーム方向を指
向制御する方法がある。そして、これらの信号強度検出
周期としては、受信フレームの同期信号期間毎に検出し
たり、所定間隔おきに検出することが可能である。これ
によれば、受信信号強度は受信フレームの同期信号期間
で検出されることにより、アンテナ利得に悪影響を及ぼ
すことなく検出されるため、受信アンテナを用いての信
号強度の検出が可能となり、小形化が確保される。

よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その他
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施
し得ることは勿論のことである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明によれば、小形化を保ち
つつ、迅速にして、正確な指向制御を実現し得るように
した移動体衛星通信用追尾アンテナを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る移動体衛星通信用追
尾アンテナを示すブロック図、第２図は第１図の主アン
テナの配置関係を示す図、第３図は受信フレームとスイ
ッチ切換信号のタイミングを示すタイミング図、第４図
及び第５図はこの発明の他の実施例を説明するために示
した動作説明図である。 １０・・・主アンテナ、１０１，１０２・・・第１及び
第２の副アンテナ、１１・・・送信アンテナ端子、１２
．１４・・・第１及び第２のダイオード、１３・・・受
信アンテナ端子、１５・・・演算部、１６・・・アンテ
ナ駆動部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のアンテナ素子を有し、この複数のアンテナ
   素子のうち少なくとも１個のアンテナ素子で副アンテナ
   を形成してなる主アンテナと、この主アンテナの受信信
   号あるいは前記副アンテナの受信信号のいずれか一方を
   選択的に出力する切換手段と、 この切換手段を介して入力される前記主アンテナの受信
   信号及び前記副アンテナの受信信号に基づいて位相差を
   求める演算手段と、 この演算手段で求めた位相差に基づいて前記主アンテナ
   を指向制御するアンテナ駆動手段とを具備したことを特
   徴とする移動体衛星通信用追尾アンテナ。
2. （２）互いに位相中心が異なる第１及び第２のアンテナ
   と、 この第１及び第２のアンテナの出力信号のいずれか一方
   を選択的に出力する切換手段と、 この切換手段の出力信号が供給され、前記第１及び第２
   のアンテナ出力信号間の位相差を導出する導出手段と、 この導出手段で導出される位相差が予め決められた値に
   なるように前記第１及び第２のアンテナのうち少なくと
   も一方のビームの指向方向を制御する制御手段と を具備し、前記第１及び第２のアンテナの受信信号の同
   期信号期間に、前記切換手段でアンテナ出力を切換えて
   信号を前記導出手段に供給するように構成したことを特
   徴とする移動体衛星通信用追尾アンテナ。
3. （３）アンテナ素子のビーム方向を電子走査してなる移
   動体衛星通信用追尾アンテナにおいて、受信フレームの
   同期信号期間で受信信号強度を検出する信号強度検出手
   段を具備し、この信号強度検出手段の検出に応じてビー
   ム方向を指向制御するように構成したことを特徴とする
   移動体衛星通信用追尾アンテナ。