JPH04286403A - 移動体受信装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信衛星や放送衛星等
、静止衛星や移動衛星からの衛星電波を自動車等の移動
体において受信する際に使用される移動体受信装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図３は移動体における衛星電波の受信状
態を示すもので、同図において、２３は自動車の車体、
３１はこの車体２３のルーフ部に設置されたアンテナ、
３２は衛星、２４は上記アンテナ３１の指向性である。

【０００３】すなわち、この移動体における衛星電波の
受信方式では、車体２３のルーフ部に設置されたアンテ
ナ３１により仰角α°に位置する衛星３２からの電波を
受信するもので、このような衛星通信は、地上通信に比
べ、効率的に日本全体を通信区域とするシステムである
。

【０００４】つまり、衛星通信は、電波の到来仰角α°
が高いため、山岳等の地形の影響を受け難く、全国にお
いて均一で良好な通信を行なうことのできるもので、こ
れにより、例えば全国規模で移動している航空機，列車
，ハイウェイバス，トラック，乗用車等の移動体におい
て、各地域固有のチャネルに切換えることなく、同報通
信や個別通信における音声あるいは画像信号を送受信す
ることができる。

【０００５】すなわち、上記図３において、通信衛星３
２は、赤道上空約３５，６００ｋｍの静止軌道上に打上
げられており、通常は、地上からの受信電波を周波数変
換して再び地上に送り返すという性質を利用して衛星通
信が行なわれる。

【０００６】しかしながら、衛星３２は非常に遠方にあ
り、該衛星３２との間の通信電波に対する自由空間損失
が大きいため、良好な衛星通信を行うには、上記車体２
３に設置したアンテナ３１の利得を大きくする必要があ
る。

【０００７】また、衛星３２が車体２３に対し仰角α°
に存在する場合、アンテナ指向性２４は当然衛星３２の
方向に設定されるが、車体２３はその走行に伴ない全方
向に回転するので、上記アンテナ指向性２４も回転対称
にする必要がある。

【０００８】さらに、車体２３が上り坂や下り坂を走行
すると、衛星３２の方向が上記仰角α°に対してβ°あ
るいはγ°変化するため、この場合でも、ある程度の感
度、つまり、最大指向性に対して約３ｄＢ程度の電界強
度相対値が必要になる。

【０００９】ここで、従来の移動体通信装置における衛
星３２の自動追尾方式には、電子的追尾方式と機械的追
尾方式とが存在する。

【００１０】電子的追尾方式は、多数のアレーアンテナ
それぞれの位相，振幅を制御し、素子単体の指向性によ
りその追尾範囲が定まるもので、この電子的追尾方式に
より衛星追尾範囲を広くとるには、素子サイズを小さく
、且つ素子数を多くする必要があり、構成が複雑になる
欠点がある。

【００１１】一方、機械的追尾方式は、衛星電波の到来
方向を検知記憶し、その方向にアンテナ指向性２４を可
変制御するもので、この機械的追尾方式では、その追尾
速度が遅いばかりでなく、衛星電波が遮断された状態で
移動体が向きを変えた場合には、アンテナ指向性２４の
可変制御が行なわれなくなり、受信不能となる欠点があ
る。

【００１２】このような、自動追尾方式における欠点を
解消するには、その他多数の異なる機能を付加しなけれ
ばならず、生産コストが高価になってしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、自動追尾
方式を用いない移動体通信装置において、その通信範囲
を広くとるためには、アンテナ半値幅を広くする必要が
あるが、該アンテナ半値幅を広くとると、当然その利得
は低くなり、搬送波電力対雑音電力比（Ｃ／Ｎ）を大き
くとることができない。

【００１４】この場合、良好な通信品質が得られず、特
に、高速通信や画像通信が行なえないことになる。

【００１５】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
、自動追尾方式を用いず、アンテナ指向性を広くした場
合でも、搬送波電力対雑音電力比（Ｃ／Ｎ）を大きくと
ることが可能になる移動体受信装置を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係わ
る移動体受信装置は、目標とする受信方向に対し半値幅
の広い指向性を有し移動体の複数箇所に離間配置された
複数の無追尾式アンテナ素子と、局部発振器と、上記複
数のアンテナ素子それぞれにより得られる各高周波受信
信号を上記局部発振器から分配供給される同一の局部発
振信号に基づき中間周波数に変換する周波数変換手段と
、この周波数変換手段により中間周波数に変換された上
記複数のアンテナ素子それぞれからの受信信号を合成す
る合成手段とを備えて構成したものである。

【００１７】

【作用】つまり、例えば車体ルーフ部に設置した半値幅
の広い複数のヘリカルアンテナからの衛星受信信号を、
それぞれ周波数変換手段に与え、局部発振器からの局部
発振信号に基づき中間周波数ＩＦに変換した後、合成器
にて合成出力することにより、広い指向性でありながら
大きなＣ／Ｎを得ることができ、高速通信や画像通信を
も良好に行なえるようになる。

【００１８】

【実施例】以下図面により本発明の一実施例について説
明する。

【００１９】図１は移動体受信装置の構成を示すもので
、この移動体受信装置は２基のヘリカルアンテナ１１ａ
，１１ｂを備えている。

【００２０】ヘリカルアンテナ１１ａ，１１ｂは、それ
ぞれアース板１２ａ，１２ｂ上に任意の間隔で設置され
るもので、このヘリカルアンテナ１１ａ，１１ｂにより
得られた衛星受信信号は、それぞれ対応するＢＰＦ（通
過型濾波器）１３ａ，１３ｂを介して必要な受信周波数
帯域に制限された後、ミキサ１４ａ，１４ｂに供給され
る。

【００２１】このミキサ１４ａ，１４ｂには、局部発振
器１５からの２分配された局部発振信号が供給される。

【００２２】つまり、ミキサ１４ａ，１４ｂは、それぞ
れ上記ＢＰＦ１３ａ，１３ｂを通して供給された高周波
の衛星受信信号を、上記局部発振器１５から供給される
局部発振信号に基づき中間周波数（ＩＦ）に変換するも
ので、このミキサ１３ａ，１３ｂにより中間周波数（Ｉ
Ｆ）に変換された衛星受信信号は、増幅器１６ａ，１６
ｂを通して増幅され、合成器１７にて合成される。

【００２３】ここで、移動体通信を目的としたＶ型技術
試験衛星（ＥＴＳ−Ｖ）は、搬送波周波数ｆ０　＝約１
．６ＧＨｚの円偏波を用いている。

【００２４】この場合、上記ミキサ１３ａ，１３ｂにお
ける中間周波数ＩＦは４００ＭＨｚあるいは１４０ＭＨ
ｚ付近に選択され、また、搬送波周波数ｆ０　＝約１２
ＧＨｚとした場合には、その中間周波数ＩＦは１ＧＨｚ
付近に選択される。

【００２５】すなわち、上記構成による移動体受信装置
では、２つのヘリカルアンテナ１１ａ，１１ｂにより得
られる２系列の衛星受信信号を合成して出力させるので
、１系列のみのアンテナ装置により得られる受信信号に
比較して、その搬送波電力対雑音電力比（Ｃ／Ｎ）を３
ｄＢ上昇させることができる。

【００２６】つまり、従来のアンテナ装置を、図１にお
ける１系列のみの受信システムとし、その搬送波電力対
雑音電力比（Ｃ／Ｎ）＝０ｄＢとすると、この実施例に
おけるアンテナシステムでは、Ｃ／Ｎ＝３ｄＢとなり、
例えば同様にして１０系列の受信合成によるアンテナシ
ステムとした場合、Ｃ／Ｎ＝１０ｄＢとなる。

【００２７】この場合、音楽放送等の良好な受信が可能
になる。

【００２８】また、上記同様にして１００系列以上の受
信合成システムを組み、各アンテナ素子単体の利得を上
げることにより、画像放送の良好な受信も可能になる。

【００２９】つまり、各アンテナ素子１１ａ，１１ｂ，
…単体の指向性を広げ、広いサービスエリアをカバーし
ても、多数系列の受信合成システムを構成することによ
り、良好なＣ／Ｎを得ることができる。

【００３０】なお、上記移動体受信装置におけるアンテ
ナ素子としては、上記ヘリカルアンテナ１１ａ，１１ｂ
やパッチアンテナを基本モードあるいは高次元モードを
用いて励振するか、または、反射板上に０．３〜０．４
５λの間隔で直線偏波のアンテナ素子を設置することに
より、円錐状のアンテナ指向性が得られる。

【００３１】図２は３系列の受信合成システムとした移
動体受信装置の外観構成を示すもので、同図において、
２１ａ，２１ｂ，２１ｃはそれぞれアンテナ素子であり
、このアンテナ素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、アクテ
ィブ装置２２を基台にして所定間隔で立設される。

【００３２】上記アクティブ装置２２には、前記図１に
おける周波数変換部や増幅部，合成部等が収容されるも
ので、このアクティブ装置２２には外部から電源Ｅが供
給され、また、このアクティブ装置２２内の周波数変換
部，増幅部，合成部を通して、３系列の受信合成による
中間周波信号ＩＦが出力される。

【００３３】この図２における受信合成システム全体の
遠方指向性２４は、各アンテナ素子２１ａ，２１ｂ，２
１ｃ単体の指向性と同等であり、Ｃ／Ｎだけが約４．７
ｄＢと３倍に上昇することになる。

【００３４】したがって、上記構成の移動体受信装置に
よれば、アース板１２ａ，１２ｂ上に設置した複数のヘ
リカルアンテナ１１ａ，１ｂからの衛星受信信号を、そ
れぞれＢＰＦ１３ａ，１３ｂ及びミキサ１４ａ，１４ｂ
を通過させ、局部発振器１５からの局部発振信号に基づ
き中間周波数ＩＦに変換した後、合成器１７にて合成出
力することにより、広い指向性でありながら大きなＣ／
Ｎを得ることができ、高速通信や画像通信をも良好に行
なうことが可能になる。

【００３５】尚、上記実施例において、ヘリカルアンテ
ナ１１ａ，１１ｂからの衛星受信信号を、予め高周波増
幅器を介して増幅させることにより、局部発振器１５か
らの信号漏洩を防止でき、受信信号損失を低減すること
ができる。

【００３６】また、上記実施例において、アクティブ素
子の合成数が多くなると、それに応じた設置面積が必要
になるが、この問題は、モノシリックＩＣを用いること
で解決することができる。

【００３７】さらに、上記実施例におけるアンテナ素子
の１つあるいは複数のアンテナ素子に送信器を付加する
か、あるいはその中間周波信号ＩＦの分配後にそれぞれ
周波数変換を行ない各アンテナ素子に合成を図ることに
より、相互通信が可能である。

【００３８】一方、我国の技術試験衛星Ｖ型（ＥＴＳ−
Ｖ）で用いられた地球局モデル「１型」及び「２型」そ
れぞれの主要諸元は次の通りである。

【００３９】先ず、アンテナ利得は「１型」が３ｄＢ、
「２型」が１３ｄＢ、ＨＰＡ出力は「１型」「２型」共
７ｄＢＷ　、Ｇ／Ｔは「１型」が−２３、「２型」が−
１３、ｅ，ｉ，ｒ，ｐは「１型」が１０ｄＢＷ　、「２
型」が２０ｄＢＷ　、そして、「１型」のデータ伝送速
度は０．５１〜２．４Ｋｂｐｓである。

【００４０】ここで、「１型」には、無追尾式の円形パ
ッチアンテナや４巻線ヘリカルアンテナ等が用いられ、
「２型」には、追尾方式のパラボラアンテナやパッチフ
ェーズドアレーアンテナ等が用いられる。

【００４１】したがって、上記「１型」アンテナに本発
明実施例を応用して約１０系列の受信合成システムを付
加することにより、「２型」と同等のＧ／Ｔが得られ、
固定アンテナにて、音声信号及び非電話（Ｇ３　ファク
シミリ，パソコン）信号をデマンドアサインとして公衆
電話網との通信が可能になる。

【００４２】上記ＥＴＳ−Ｖは、現在、日本と北太平洋
の高域サービスをしているが、我国を１ビームまたはマ
ルチビームでサービスすることにより、さらに簡単な構
成になることが予想され、自動車電話，ポケットベル，
一般業務用無線等に広く使用されることになる。

【００４３】なお、上記実施例における移動体受信装置
のアンテナ素子を、衛星放送（円偏波），衛星通信（直
線偏波）の受信用とし、さらに１桁上の合成を行なうこ
とにより、衛星画像受信装置をも実現できる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、目標とす
る受信方向に対し半値幅の広い指向性を有し移動体の複
数箇所に離間配置された複数の無追尾式アンテナ素子と
、局部発振器と、上記複数のアンテナ素子それぞれによ
り得られる各高周波受信信号を上記局部発振器から分配
供給される同一の局部発振信号に基づき中間周波数に変
換する周波数変換手段と、この周波数変換手段により中
間周波数に変換された上記複数のアンテナ素子それぞれ
からの受信信号を合成する合成手段とを備えて構成した
ので、自動追尾方式を用いず、アンテナ指向性を広くし
た場合でも、搬送波電力対雑音電力比（Ｃ／Ｎ）を大き
くとることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる移動体受信装置の構
成を示す図。

【図２】３系列の受信合成システムとした移動体受信装
置の外観構成を示す図。

【図３】移動体における衛星電波の受信状態を示す図。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂ…ヘリカルアンテナ、１２ａ，１２ｂ…
アース板、１３ａ，１３ｂ…通過型濾波器（ＢＰＦ）、
１４ａ，１４ｂ…ミキサ、１５…局部発振器、１６ａ，
１６ｂ…増幅器、１７…合成器、２１ａ，２１ｂ，２１
ｃ…アンテナ素子、２２…アクティブ装置、２３…車体
、２４…アンテナ指向性、３２…衛星。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　目標とする受信方向に対し半値幅の広
   い指向性を有し移動体の複数箇所に離間配置された複数
   の無追尾式アンテナ素子と、局部発振器と、上記複数の
   アンテナ素子それぞれにより得られる各高周波受信信号
   を上記局部発振器から分配供給される同一の局部発振信
   号に基づき中間周波数に変換する周波数変換手段と、こ
   の周波数変換手段により中間周波数に変換された上記複
   数のアンテナ素子それぞれからの受信信号を合成する合
   成手段とを具備したことを特徴とする移動体受信装置。
2. 【請求項２】　　上記複数のアンテナ素子それぞれによ
   り得られる高周波受信信号は予め増幅された後周波数変
   換されることを特徴とする請求項１記載の移動体受信装
   置。
3. 【請求項３】　　上記複数のアンテナ素子はアース板上
   に設置されることを特徴とする請求項１記載の移動体受
   信装置。
4. 【請求項４】　　上記複数のアンテナ素子はそれぞれ所
   定の仰角で回転対称となる指向性を有することを特徴と
   する請求項１記載の移動体受信装置。