JPH0442080A - 放送衛星移動受信装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は放送衛星移動受信装置に係り、特に放送衛星の
簡易かつ安価な追尾方式の改良に関する。

［発明の概要］ 複数のアンテナ素子から成るアンテナ手段によって放送
衛星を追尾する方式の放送衛星移動受信装置において、
受信電界強度が高い場合にはアンテナ手段を微小振動さ
せながら回転させて追尾を行い、また受信電界強度が低
い場合にはアンテナ手段を所定方向に回転させるもので
ある。

［従来の技術］ 放送衛星の電波を移動しながら受信する装置には、従来
から下記の方式のものが提案されている。

（ｉ）アンテナを複数ブロックに分割して、各ブロック
の出力を同一周波数のコンバータの出力として合成する
ことによりアンテナの指向性を拡大すると共にＣＮ比を
改善する。

（■）複数アンテナの電波到来の時間を測定してこの時
間に対応するモノパルスによりアンテナの偏位角を算出
し、サーボ系でこの偏位角がＯとなるようにアンテナを
放送衛星に追尾させる。この追尾はアンテナの方位角と
仰角について行う。

（ｉｉｉ）ジャイロをアンテナに取り付けて、トンネル
、ビルの影等入っても上記ジャイロにより放送衛星の追
尾を行わせる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら（ｉ）の方式によると、特殊なコンバータ
を必要とするばかりでなく、合成回路も複雑となる。ま
た（ｕ）の方式ではモノパルス回路を必要とする。更に
（ｍ）の方式はジャイロを必要とするし、アンテナの向
きを検出するためアンテナ出力を用いる場合と、ジャイ
ロ出力を用いる場合とを、マイクロコンピュータで制御
しなければならない。

何れにせよ、どの方式でもシステムが複雑化し、コスト
アップを招くことは避は難い。

［発明の目的］ 本発明の目的は放送衛星移動受信装置において、放送衛
星の追尾方式を簡易な構成とすることによりコストダウ
ンを可能とするにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明の放送衛星移動受信装置
は、複数のアンテナ素子を含む衛星放送受信アンテナ手
段と、上記アンテナ手段の出力信号のエンベロープを検
出する手段と、上記アンテナ手段を放送衛星に追尾させ
る手段と、上記エンベロープ検出手段の出力信号を基準
信号と比較する手段と、上記比較手段により受信電界強
度が高いと判定された場合は所定周波数の信号と該信号
で上記エンベロープ検出手段の出力信号を同期検出した
信号とを上記追尾手段に与えて上記アンテナ手段を微小
振動させながら回転させる手段と、前記比較手段により
受信電界強度が低いと判定された場合は所定電圧を前記
追尾手段に与えて前記アンテナ手段を所定方向に回転さ
せる手段と、を備えたことを要旨とする。

［作用コ アンテナ手段の出力信号のエンベロープを検出すること
により受信電界強度が判定される。受信電界強度が高い
場合は、アンテナ手段を微小振動させながら回転させる
ことによって放送衛星を追尾させる。また受信電界強度
が低い場合はアンテナ手段を所定方向に回転させ、受信
電界強度が高くなると前記の追尾を行わせる。

［実施例］ 以下図面に示す実施例を参照して本発明を説明する。

第１図は本発明による放送衛星移動受信装置のアンテナ
方位角自動追尾システムの一実施例を示す。同図におい
て、２０は車両に設置される放送衛星受信用アンテナ装
置、２１はアンテナの方位角駆動用サーボモータ、２２
はサーボモータ駆動用増幅器、２３はＩＦ出力端子、２
４はエンベロープ検波回路、２５は乗算器、２６はロー
パスフィルタ、２７は振幅比較器、２８は基準電圧源、
２９はローパスフィルタ、３０は電°子スイッチ、３１
は低周波発振器、３２は加算回路、３３は利得制御回路
、３４は利得制御信号発生回路である。

アンテナ装置２０は、例えば、第２図及び第３図に示す
ように構成される。

本発明は簡易受信を前提としているので、その条件は道
路状態がよくほぼ平面の上を移動することであり、従っ
て、第４図に示すように平面アンテナ素子ＡＮ丁の各位
置Ｘ、、Ｘ、、Ｘ、・・・で常に放送衛星に対する仰角
φは一定で、放送衛星からの電波に直交した面にアンテ
ナ面を向ければよいものとする。

実際には、多少の凹凸や、ゆるい坂道においても受信可
能とするためにアンテナの指向性に広がりをもたせる。

例えば、第２図に示すように、８個の平面アンテナ素子
Ａ１〜Ｄ、を、夫々２個ずつ一体化して４組の平面アン
テナにすると、第５図に示す実線の指向性となり半値幅
は約±１度であるが、各アンテナ素子の指向性は破線の
ように広がっている。従って各組のアンテナ素子の出力
を合成すれば利得は大きく、指向性も広がりをもつよう
になる。

また、アンテナを分割構成とすることの利点はアンテナ
の高さＨが小さくなり、移動体に取り付ける際に都合の
よい場合が多くなる。

第３図は上記１組のアンテナ素子Ａ、、　Ａ、の異なる
ＩＦ周波数の出力合成回路の一例を示す。

同図において、ｌ及び７はアンテナ出力、２゜４．８．
及び１０は周波数コンバータ、３及び９は第１局部発振
器、５及び１１は第２局部発振器、６及び１２はＩＦバ
ンドパスフィルタ、１３は乗算回路、１４はバンドパス
フィルタ、１５は１／２周波数逓降回路、１６はバンド
パスフィルタである。

アンテナ素子Ａ１の出力１は第１局部発振器３の出力と
共に周波数コンバータ２に与えられて、低い周波数に変
換され、更にその変換出力は第２局部発振器５の出力と
に周波数コンバータ４に与えられて、例えば４００ＭＨ
ｚ帯のＩＦ倍信号変換され、バンドパスフィルタ６より
余分の周波数成分を除去する。アンテナ素子Ａ、の出カ
フについても同様にしてバンドパスフィルタ１２の出力
に余分の周波数成分が除去された４０ＯＬｉＨｚ帯のＩ
Ｆ倍信号得られる。

周波数コンバータ６及び１２の出力は乗算回路１３に加
えられ、その出力ら８００Ｍ＋−１２の周波数成分をバ
ンドパスフィルタ１４で取り出し、フリップフコツブな
どから成る１／２周波数逓降回路１５で４００ＭＨｚ帯
のＦＭ信号となし、更に必要ならば４００ＭＨ７のバン
ドパスフィルタ１６を通してアンテナ素子Ａ１とＡ、の
合成出力を得る。他の組のアンテナ素子Ｂ、、　Ｂ、・
Ｄ、、　Ｄ、に対しても同様な出力合成を行うことがで
き、或いはアンテナ素子Ａ、、　Ｂ、、　Ｃ，、Ｄ、等
の出力合成や、Ａ、、　Ｂ、とＣ，、Ｄ、との出力合成
も同様にして可能である。

このようにして複数の平面アンテナ素子を用いて高利得
で指向性の広がったアンテナ装置２０を得ることができ
る。なお、このアンテナ装置は仰角に対してたけでなく
、方位角（回転角）に対しても指向性が広がっている。

第１図の実施例においては、例えば上述したアンテナ装
置２０を使用する。アンテナ装置２０は回転可能に設置
されており、駆動用増幅器２２の出力で駆動されるサー
ボモータ２１により方位角を調整し放送衛星を自動追尾
する。

アンテナ装置２０の出力としてはリミッタで振幅が１１
限されていない所、例えば、第３図のＩＦバンドパスフ
ィルタ６の出力をとり、エンベロープ検波回路２４に与
えて検波する。

本実施例のシステムはアンテナ装置２０の受信電界強度
が強い時と、弱くて使用できない時とで、動作モードを
変えているが、その判定はエンベロープ検波回路２４の
出力で行う。そのため比較用ループ３５が設けられてい
る。

建物の影やトンネル内での受信電界強度が低下し、エン
ベロープ検波回路２４の出力は低下するが、通常は後述
する如くサーボ系でアンテナを振動させているので、筋
記検波出力にはエンベロープの振動成分が含まれており
、この成分をローパスフィルタ２９で除去してほぼ直流
成分を比較器２７の一方の入力に加える。比較器２７の
他方の入力には電圧源２８からの基ｌ＃定電圧加えられ
ており、上記直流成分はこの基ｍｔ圧と比較され、その
結果、弱電界と判定されれば電子スイッチ３０の接点は
ｂに、強電界の場合はａに切り換えられる。

強電界でａ接点が選択されると、アンテナ装置２０は低
周波の回転振動（△θの振動）の動作モードをとる。こ
のモードの時は、発振器３１の発振出力とローパスフィ
ルタ２６の出力とが加算回路３２て加算され、その加算
出力が増幅器２２を介してサーボモータ２１を駆動する
ので、このモータによりアンテナ装置２０は低周波の回
転振動（△θの振動）される。

低周波発振器３１は１例えば周波数ｆ＝］〜３０比の低
周波信号を発生可能であり、アンテナサーボ系の周波数
応答に従ってｆを選択する。モータ２１がｆＨｚで回転
振動すると、エンベロープ検波回路２４の検波出力もｆ
Ｈｚて振動するエンベロープを有することになるが、こ
れについて第６図及び第７図を参照して説明する。

第６図において、横軸はアンテナの回転角Ｏ１縦軸は受
信電界強度Ｅをとっており、アンテナの指向性に応じて
図示の特性が得られる。θ＝θ。

でＥ。のビーク感度となる。アンテナを回転角△θでθ
、〜θ３の間で振動させると、電界はＥ１〜Ｅ１間で振
動する。従って△θの振動回転角を得るための第７図（
ａ）に示す方形波でサーボモータ２１を駆動すると、エ
ンベロープ検波回路の２４の検波出力は同図（ｂ）のよ
うになり、θ、〜θ４間で振動させた場合はＥはＥ、〜
Ｅ４間で振動するので、（ｂ）とは逆相になる。

仮りにＥ、＝Ｅ、とすると、振動回転角△θがθ、〜θ
３の場合では、振動の軌跡は第６図でＥ　ｌ　ｌＥ、、
　Ｅ、、　Ｅ、、　Ｅ、となるので、前記エンベロープ
検波回路２４の検波出力は第７図（ｃ）のようになり、
Ｅ、＝Ｅ、であるが、Ｅ、を通過する際にピークが出る
。

次に第７図（ａ）の方形波と同図（ｂ）の検波出力との
積をとると、同図（ｃｌ）の信号が得られ、上記検波出
力（ｂ）がＥ、〜Ｅ４間の振動により逆相となる場合で
は同図（ｅ）の信号が得られる。

因みに第７図（ａ）の方形波と同図（ｃ）の信号との積
は零である。また第７図（ｄ）の信号で破線で示す平均
値は正であり、同図（ｅ）では負となっている。

そこで上述した検討に基づき前記検波出力に対し下記の
ような信号処理が施される。

即ち、エンベロープ検波回路２４の出力は乗算器２５の
一方の入力に加えられ、その他方の入力には低周波発振
器３１の出力が加えられ、両出力の積がとられる。乗算
器２５の積出力はローパスフィルタ２６を介して取り出
され、その出力は第７ｆｆｉ　（ｄ）又は（ｅ）のよう
になっている。

ローパスフィルタ２６の出力は電子スイッチ３０のａ接
点を介して取り出され、加算器３２に与えられ、低周波
発振器３１の出力と加算されて、アンテナ装置２０を回
転させて放送衛星を追尾させる。即ち、前述したように
第７図で０．〜０１間でのモータ２１の振動回転では第
７図（ｄ）の検波出力によりアンテナ装置２０はθ、の
方向に回転させ、エンベロープ検波回路２４の検波出力
が第３図（Ｃ）となれば、ローパスフィルタ２６の出力
は零となり、アンテナ装置２０の回転角は平均値でθ、
で、それ以上回転しなくなる。但し、△Ｏの振動は継続
する。この場合、比較用ループ３５におけるローパスフ
ィルタ２９の出力が利得制御信号発生回路３４に与えら
れ、その出力に応じた利得制御信号を発生し、この信号
によって利得制御回路３３の利得が１／２に減衰せしめ
られる。従ってアンテナ装置２０の振動回転角△θは△
θ／２になる。即ち、受信電界強度が強ければアンテナ
装置２１の回転振動の振幅を小さくする。

以上は強電界モードでの動作で、比較用ループ３５にお
ける比較器２７の比較結果により受信電界強度が弱いと
判定されれば、電子スイッチ３０は接点すに切り換えら
れ、加算器３２を介して一定電圧ＶＢがサーボ増幅器２
１に加わるので、モータ２１はアンテナ装置２０を一定
方向に回転させるように駆動される。

第８図は本発明における電界強度とアンテナモードとの
関係を示す。同図（ｆ）において、横軸が時間、縦軸が
受信電界強度に相当するローパスフィルタ２９の出力で
ある。（ｆ）の破線は基準電圧を示し、これ以下では比
較器２７により第８図（ｇ）のようにスイッチ３０が接
点すを、以上ならば接点８を選択する。受信電界強度が
弱から強に変化する所の時間軸を拡大してアンテナの回
転角を示すと、第８図（ｈ）となる。この（ｈ）の左側
の○〜３６０°の斜線はアンテナ装置２０が一方向に回
転を続けることを示している。し−し、で受信電界が強
くなると、電子スイッチ３０はａ接点に切り換わり、低
周波発振器３１のｆｌｉｚの出力による回転振動電圧と
、エンベロープ検波回路２６の検波出力によるアンテナ
装置２０の平均値の回転駆動電圧とが加算され、更に前
記利得制御により回転は１／２に小さくなる。このこと
を第８図（ｉ）、（ｊ）に詳細に示す。（１）はアンテ
ナ装置２ｏの回転角、（ｊ）はＩＦ小出力ある。

なお、第８図（ｈ）でＯ〜３６０°の回転でも１（ｚの
振動が多重されているが省略した。またこの間はｆＨｚ
の発振を停止しても差し支えない。

なお、本発明において、アンテナ装置２ｏの構成は第２
図及び第３図の構成に限定されるものではない。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、 （１）アンテナを複数の素子に分割し、夫々の出力を合
成しているので、アンテナの高さを低くし、かつ指向性
を広げることができ、また特別な周波数コンバータは不
要である。

（■）受信電界強度が強い際には、ｆ　Ｈｚの低周波信
号によるＩＦ小出力エンベロープの同期検波によりアン
テナの方位角のずれが分かり、サーボモータにより自動
追尾することができる。また追尾が終わると、ｆＨｚの
アンテナの回転振動が小さくなる。

（用）受信電界強度が弱くなると、アンテナは一定方向
に回転を続け、その状態（トンネルなど）が終わると、
−回転中に受信電界強度が強くなる方位角をとらえるこ
とができる。

（１ｖ）ジャイロや壬ノパルスを用いる方式に比して放
送衛星の自動追尾装置を簡易に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図及
び第３図はアンテナ装置の一例を示す図、第４図は放送
衛星の移動受信のアンテナ仰角を示す図、第５図はアン
テナの指向性を示す図、第６図はンテナの回転角と電界
強度との関係を示す図、第７図は上記実施例の動作説明
用波形図、第８図は上記実施例におけるアンテナの回転
と電界強度との関係を示す図である。 ２０・・−・・・・・アンテナ装置、２Ｉ・・・・・・
・・・サーボモータ、２４　・・・・・・・エンベロー
プ検波回路、２５・・・・・・乗算器、２７・・・・・
・・・・振幅比較器、３０・・・・・・・電子スイッチ
、３１・・・・・・・低周波発振器。 特許出願人　　　　クラリオン株式会社代理人　弁理士
　　永　１）武　三　部第１図 第２図 第３Ｌ、１ 第４図 Ｘｌ ｘ−〉 第 図 角層 第 図 第 図 ←→Δθ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のアンテナ素子を含む衛星放送受信アンテナ手段と
   、 上記アンテナ手段の出力信号のエンベロープを検出する
   手段と、 上記アンテナ手段を放送衛星に追尾させる手段と、 上記エンベロープ検出手段の出力信号を基準信号と比較
   する手段と、 上記比較手段により受信電界強度が高いと判定された場
   合は所定周波数の信号と該信号で上記エンベロープ検出
   手段の出力信号を同期検出した信号とを上記追尾手段に
   与えて上記アンテナ手段を微小振動させながら回転させ
   る手段と、 前記比較手段により受信電界強度が低いと判定された場
   合は所定電圧を前記追尾手段に与えて前記アンテナ手段
   を所定方向に回転させる手段と、を備えたことを特徴と
   する放送衛星移動受信装置。