JPH0537431A - Antenna diversity system for satellite communication - Google Patents
Antenna diversity system for satellite communicationInfo
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- JPH0537431A JPH0537431A JP3187679A JP18767991A JPH0537431A JP H0537431 A JPH0537431 A JP H0537431A JP 3187679 A JP3187679 A JP 3187679A JP 18767991 A JP18767991 A JP 18767991A JP H0537431 A JPH0537431 A JP H0537431A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は衛星を介した移動体通
信におけるアンテナダイバーシティ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna diversity device for mobile communication via satellite.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、何時でも、どこでも、誰とでも通
信を行なう移動通信の需要が急激に増加している。特
に、陸上移動通信の市場増大は目覚ましく、より便利で
有効な新たな移動通信手段が求められている。またこの
ままでは限られた周波数資源を使い尽くしてしまうこと
は目に見えており、この観点からも新たな移動通信シス
テムが待ち望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, the demand for mobile communication for communicating with anyone at any time, anywhere is rapidly increasing. In particular, the market for land mobile communication is remarkably increasing, and new convenient and effective new mobile communication means are required. Moreover, it is obvious that the limited frequency resources will be used up as it is, and from this viewpoint, a new mobile communication system is desired.
【０００３】ところで従来の陸上移動通信には相当大き
な問題が山積みされていた。その最大の問題は、広いサ
ービス領域をカバー出来ないということであった。すな
わち、僻地や山間地においては通信を行うことができな
かった。これは従来のシステムがセル方式を用いている
ために通信インフラストラクチャーの建設に莫大な費用
を要する事による。すなわち人口密度の低いところでは
サービスを行なってもインフラストラクチャーの建設費
を償却することが出来ずに経済的に成り立たないという
致命的な欠点があった。さらに、これはセル方式移動通
信用基地局を設置できる所のみがサービス対象となるた
め、海上や、荒野はサービス対象外であった。By the way, the conventional land mobile communication has a considerable number of problems. The biggest problem was that it could not cover a wide service area. That is, communication could not be performed in remote areas and mountainous areas. This is because the conventional system uses a cell method, and thus construction of a communication infrastructure requires huge cost. In other words, there was a fatal drawback that the cost of constructing the infrastructure could not be amortized even if the service was provided in a place with a low population density, and it was not economically viable. Furthermore, this is only available at locations where cell-based mobile communication base stations can be installed, so it was not available at sea or in the wilderness.
【０００４】一方、地球上、極地を除いてどこでも通信
を行なえる方式として、衛星移動通信が実用化されつつ
在る。その一つはインマルサットシステムであり、チリ
沖と南北極海域とを除く地球上すべての海域と一部僻地
で通信を行なうことができる。ところが従来の衛星異動
通信システムには他の問題点があった。これは、従来の
システムでは、地球から360,000km 離れた所にある静止
衛星を用いて通信を行なうために、相当大きな送信電力
を要し、さらにパラボラあるいはカセグレンといった指
向性が高く、重量が重く、大きな制御が極めて困難なア
ナテナを用いなくてはならなかった。例えば、現在用い
られているインマルサット、スタンダードＡシステムで
は、直径１．２ｍ程度のパラボラアンテナをもちい、さ
らに、ジャイロを用いて、移動体の揺れや動きを補正し
て常に一定方向をアンテナが向くようにつくられてい
る。したがって移動局端末すべての重量は１ｔ近くあっ
た。さらに送信パワーは数十Ｗは必要としたため、相当
大きな増幅器を用いる必要があり、消費電力はｋＷオー
ダーにまでなり、低消費電力、超小型化を目指す移動通
信の本質を満たしていなかった。したがって船舶通信な
どに用いられるにすぎなかった。On the other hand, satellite mobile communication is being put to practical use as a system capable of performing communication anywhere on the earth except for polar regions. One of them is the Inmarsat system, which can communicate in all remote areas and some remote areas of the earth except off Chile and the Arctic Ocean. However, the conventional satellite transfer communication system has other problems. This is because the conventional system requires a considerably large amount of transmission power to communicate using geostationary satellites located 360,000 km away from the earth, and has a high directivity such as a parabola or Cassegrain and is heavy. I had to use Anathena, which was extremely difficult to control. For example, the Inmarsat and Standard A systems currently used have a parabolic antenna with a diameter of about 1.2 m, and a gyro is used to correct the shaking and movement of a moving body so that the antenna always faces a certain direction. It is made of. Therefore, the weight of all mobile station terminals was nearly 1 ton. Further, since the transmission power required several tens of watts, it was necessary to use a considerably large amplifier, and the power consumption reached the kW order, which did not satisfy the essence of mobile communication aiming at low power consumption and ultra-miniaturization. Therefore, it was only used for ship communication.
【０００５】これらの問題点を解決する他の方式とし
て、複数の低軌道衛星を介した移動通信システムが考え
られる。これは、軌道高度数百〜数千kmの複数の低軌道
周回衛星を打ち上げ、そのうちの、移動端末と通信可能
ないずれかの衛星を選択しつつ通信を行なう方式であ
る。この場合、世界中いずれの地域でも均一なサービス
を行なえる他、低消費電力で通信を行なえるほか、極め
て指向性の良いアンテナをもちいない小型の受信器を用
いた移動通信を実現できる。ところがこの様な周回衛星
を介した通信システムでは以下のような問題点が在り、
現在の技術では実現が困難であり、これらの問題点の解
決が切に望まれていた。As another method for solving these problems, a mobile communication system via a plurality of low earth orbit satellites can be considered. This is a method for launching a plurality of low-orbiting satellites with orbital altitudes of several hundred to several thousand km, and selecting one of the satellites capable of communicating with a mobile terminal to perform communication. In this case, it is possible to provide uniform service in any region of the world, to perform communication with low power consumption, and to realize mobile communication using a small receiver that does not have an antenna with extremely good directivity. However, such a communication system via an orbiting satellite has the following problems.
It is difficult to realize with the current technology, and it has been earnestly desired to solve these problems.
【０００６】ドップラーシフトによる周波数オフセッ
トが大きい。The frequency offset due to the Doppler shift is large.
【０００７】衛星は秒速８km以上で移動するために、大
きなドップラーシフトを生ずる。例えばＬバンドを用い
た場合、ドップラーシフトによる周波数オフセットは４
０KHZ をゆうにこえてしまうものと予測される。特に周
波数オフセットがその伝送特性を大きく劣化させてしま
うようなディジタル通信方式ではこの周波数オフセット
の除去が最大の問題点である、特に高度600Km の軌道を
衛星が通過することを考えると、高々５分程度の間に周
波数オフセットは＋または−４０KHz へと大きく変動す
る。これらの周波数オフセットを有効に除去する技術は
なによりもまして必要であるにもかかわらず、これまで
考えられていなかった。Since a satellite moves at a speed of 8 km / sec or more, a large Doppler shift occurs. For example, when the L band is used, the frequency offset due to Doppler shift is 4
It is predicted that it will exceed 0KHZ. Especially in a digital communication system in which the frequency offset greatly deteriorates the transmission characteristics, removal of the frequency offset is the biggest problem. Especially, considering that the satellite passes an orbit at an altitude of 600 km, it takes at most 5 minutes. The frequency offset fluctuates greatly to + or -40 KHz during the period. Although a technique for effectively removing these frequency offsets is needed above all, it has not been considered so far.
【０００８】衛星切り替え。Satellite switching.
【０００９】ひとつの衛星と通信を続けられる期間は高
度６００km想定した場合、高々、２〜５分である。した
がって、回線を開いてから閉じるまでに何回か、通信を
する衛星を切り替える必要がある。これは前述した周波
数オフセットの存在下で成されなければならない。この
ための技術は今だ未検討である。The period for which communication with one satellite can be continued is at most 2 to 5 minutes assuming an altitude of 600 km. Therefore, it is necessary to switch the satellite for communication several times between opening the line and closing the line. This must be done in the presence of the aforementioned frequency offset. The technology for this is still unexamined.
【００１０】シャドウイング対策。Measures against shadowing.
【００１１】衛星への仰角が低角度であるばあい、樹木
や山岳、建築物でのシャドウイングが問題となる。これ
らにいかに対処するかは、ほとんど検討されておらず大
きな問題点となっている。When the elevation angle to the satellite is low, shadowing on trees, mountains and buildings becomes a problem. How to deal with these has been little studied, and it is a big problem.
【００１２】伝送遅延。Transmission delay.
【００１３】周回衛星を介した通信では、中継衛星（Ｄ
ＲＴＳ）を使用する場合が多い。一般に中継衛星は静止
軌道に在るため、伝送遅延が大きく（３００ｍｓｅ
ｃ）、様々な制御などを行なうのに大きな問題点であ
る。In the communication via the orbiting satellite, the relay satellite (D
RTS) is often used. In general, relay satellites are in geostationary orbits, so the transmission delay is large (300 mse
c), it is a big problem in performing various controls.
【００１４】アンテナ指向性。Antenna directivity.
【００１５】衛星は天球のどの位置にいるのかは場所と
位置に依存するが、どの方向に見えても通信ができ、尚
且つ場合によっては、さらにアンテナゲインを稼がなく
てはならない。この様なアンテナまたは複数のアンテナ
の組み合わせをいかに実現するかは未解決の問題であ
る。The position of the satellite on the celestial sphere depends on the position and the position, but communication is possible regardless of the direction, and in some cases, the antenna gain must be further increased. How to realize such an antenna or a combination of a plurality of antennas is an unsolved problem.
【００１６】以上のように、低軌道周回衛星を用いた移
動通信は様々な利点があるにも拘らず、多くの解決しな
くてはならない問題を含んでいた。本発明はこれらの問
題点を解決するために成されたものである。As described above, the mobile communication using the low earth orbit satellite has many advantages, but has many problems to be solved. The present invention has been made to solve these problems.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたきた問題
のうち、特にアンテナ指向性に関する問題を解決するも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the problems described above, the present invention particularly solves the problem of antenna directivity.
【００１８】低軌道衛星を介して通信を行なう場合、移
動体に対して低軌道衛星の位置が受信レベルに大きく影
響する。水平方向に対する仰角が低い位置に低軌道衛星
が存在する時は、移動体と低軌道衛星との距離は低軌道
衛星が移動体の天頂に存在する時よりも十分に長くなっ
てしまう。つまり移動体で受信できる電力は低軌道衛星
の存在する位置（仰角）が高くなるに従って大きくなる
ので、単一のアンテナでは低軌道衛星の位置によって通
信品質が異なってしまう問題が生じる。When communication is performed via a low earth orbit satellite, the position of the low earth orbit satellite with respect to the moving body greatly affects the reception level. When the low earth orbit satellite exists at a position where the elevation angle with respect to the horizontal direction is low, the distance between the moving body and the low earth orbit satellite becomes sufficiently longer than when the low earth orbit satellite exists at the zenith of the moving body. That is, the electric power that can be received by the mobile unit increases as the position (elevation angle) of the low-orbit satellite increases, so that there arises a problem that the communication quality varies with the position of the low-orbit satellite with a single antenna.
【００１９】そこで本発明の目的は低軌道衛星の位置に
よって異なる指向性と指向性利得と指向性半値幅を有す
る複数のアンテナで構成されたアンテナのうちいずれか
を用いることで良好な通信品質を得ようとするものであ
る。Therefore, it is an object of the present invention to obtain good communication quality by using any one of a plurality of antennas having directivity, directional gain and half-width of directivity which are different depending on the position of the low earth orbit satellite. It's about to get.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、第１の発明は、水平方向からの仰角が大きくな
るにしたがって広い指向性パターンを有する複数のアン
テナ素子と、通信衛星から到来する電波を受信した前記
複数のアンテナ素子それぞれの受信電界強度を測定する
受信電界強度測定手段と、前記通信衛星の位置を検出
し、その位置情報を得る位置情報検出手段と、前記受信
電界強度測定手段によって測定された受信電界強度また
は前記位置情報検出手段によって得られた前記通信衛星
の位置情報に基づいて前記複数のアンテナ素子からアン
テナ素子を選択するアンテナ素子選択手段とを具備した
衛星通信用アンテナダイバーシティ装置であり、第２の
発明は、水平方向からの仰角が大きくなるにしたがって
広くなる指向性パターンを発生可能なアンテナ素子群
と、通信衛星から到来する電波の受信強度が最大となる
仰角を測定する仰角測定手段と、この仰角測定手段によ
って測定された仰角と前記通信衛星の位置情報に基づい
て前記アンテナ素子群のそれぞれのアンテナ素子に位相
を変えて給電することによって前記通信衛星の方向に指
向性パターンを発生させる給電手段とを具備した衛星通
信用アンテナダイバーシティ装置である。In order to achieve the above-mentioned object, the first aspect of the present invention is to provide a plurality of antenna elements having a wide directional pattern as the elevation angle from the horizontal direction increases, and to arrive from a communication satellite. Receiving electric field strength measuring means for measuring the receiving electric field strength of each of the plurality of antenna elements that have received radio waves, position information detecting means for detecting the position of the communication satellite and obtaining position information thereof, and the received electric field strength measurement. An antenna for satellite communication comprising: an antenna element selecting means for selecting an antenna element from the plurality of antenna elements based on the received electric field strength measured by the means or the position information of the communication satellite obtained by the position information detecting means. A second aspect of the present invention is a diversity device, in which the directional pattern becomes wider as the elevation angle from the horizontal direction increases. Based on the position information of the communication satellite and the elevation angle measured by the elevation angle measuring means for measuring the elevation angle at which the reception intensity of the radio wave coming from the communication satellite is maximum, And a power feeding means for generating a directivity pattern in the direction of the communication satellite by changing the phase and feeding power to each antenna element of the antenna element group.
【００２１】[0021]
【作用】本発明を用いることによって低軌道衛星が移動
体から見通せる範囲に存在する時は、その低軌道衛星の
位置によらず、通信品質を保つことが可能となる。何故
ならば、このダイバーシティ方式に用いられるアンテナ
が、移動体から低軌道衛星への仰角（距離）に応じた指
向性や、指向性利得を持っているからである。この理由
を図７、図８を用いて説明する。By using the present invention, when the low earth orbit satellite exists within the range in which it can be seen from the moving body, it becomes possible to maintain the communication quality regardless of the position of the low earth orbit satellite. This is because the antenna used in this diversity system has directivity and directional gain according to the elevation angle (distance) from the moving body to the low earth orbit satellite. The reason for this will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
【００２２】図７は移動体と低軌道衛星との関係を示
し、数１は数１の式〜式は移動体と低軌道衛星との
距離と仰角との関係を表わした数式である。FIG. 7 shows the relationship between the mobile body and the low earth orbit satellite. Equation 1 is an equation representing the relationship between the distance between the mobile body and the low earth orbit satellite and the elevation angle.
【００２３】[0023]
【数１】 [Equation 1]
【００２４】図８は式に基づいて移動体と低軌道衛星
との距離に対する仰角の変化と、同距離における移動体
での受信電力（規格化）を示している。（但し、規則に
従うものとする。）図８によると、移動体と低軌道衛星
との距離が離れると急に受信電力は下がり、仰角も下が
ってくる。そこで図８から高利得のアンテナが必要な仰
角は低いことが理解できる。よって水平方向に対する仰
角が低いほど、指向性の鋭く、高利得のアンテナを使用
する。本発明のようなアンテナダイバーシティを用いる
と通信品質が劣化せずに済む。FIG. 8 shows the change in elevation angle with respect to the distance between the mobile unit and the low-orbit satellite based on the formula, and the received power (normalized) at the mobile unit at the same distance. (However, the rules shall be followed.) According to FIG. 8, when the distance between the moving body and the low earth orbit satellite increases, the received power suddenly decreases and the elevation angle also decreases. Therefore, it can be understood from FIG. 8 that the elevation angle required for the high gain antenna is low. Therefore, the lower the elevation angle with respect to the horizontal direction, the sharper the directivity is, and the higher gain antenna is used. By using the antenna diversity as in the present invention, the communication quality does not deteriorate.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２６】図１はそれぞれ異なった特性を持つ複数の
アンテナで構成された、本発明の実施例である移動体用
アンテナダイバーシティを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the antenna diversity for a mobile body, which is an embodiment of the present invention and is composed of a plurality of antennas having different characteristics.
【００２７】移動体１には仰角φ1 に指向性を持つアン
テナ２ａと、アンテナ２ａよりも高い仰角φ2 に指向性
を持ち、アンテナ２ａよりも広い指向性半値幅を持つア
ンテナ２ｂと、アンテナ２ｂよりも高い仰角φ3 に指向
性を持ち、アンテナ２ｂよりも広い指向性半値幅を持つ
アンテテナ２ｃと、アンテナ２ｃよりも高い仰角φ4 に
指向性を持ち、アンテナ２ｃよりも広い指向性半値幅を
持つアンテナ２ｄと、アンテナ２ｄよりも高い仰角φ5
に指向性を持ち、アンテナ２ｄよりも広い指向性半値幅
を持つアンテナ２ｅで構成されたアンテナは、移動体１
の見通し範囲内から到来する低軌道衛星からの電波を、
漏れなく受信し、複数のアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、２
ｄ、２ｅのうち、最も受信電界強度の強いアンテナを選
択しながら通信を行なう。例えば到来電波３の場合はア
ンテナ２ｄを選択して通信を行なう。The moving body 1 has an antenna 2a having directivity at an elevation angle φ 1 , an antenna 2b having directivity at an elevation angle φ 2 higher than the antenna 2a and having a wider directivity half value width than the antenna 2a, and an antenna. The antenna 2c has a directivity at an elevation angle φ 3 higher than 2b and has a wider directivity half width than the antenna 2b, and has a directivity at an elevation angle φ 4 higher than the antenna 2c and has a wider directivity half than the antenna 2c. Antenna 2d having a value range and elevation angle φ 5 higher than that of antenna 2d
The antenna composed of the antenna 2e having a directivity and a wider directivity half width than the antenna 2d is
Radio waves from low-orbit satellites coming from within the line-of-sight range of
Received without omission, the plurality of antennas 2a, 2b, 2c, 2
Communication is performed while selecting the antenna having the highest received electric field strength from d and 2e. For example, in the case of the incoming radio wave 3, the antenna 2d is selected for communication.
【００２８】図２は単一のアンテナではあるが複数の指
向性と指向性利得と指向性半値幅を作ることが可能なア
ンテナを用いた場合のアンテナダイバーシティを示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing antenna diversity in the case of using a single antenna, but an antenna capable of forming a plurality of directivities, directivity gains, and directivity half widths.
【００２９】アンテナ４は指向性パターン５ａ、５ｂ、
５ｃ、５ｄを同時に発生させることは不可能であるが、
指向性パターン５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちどれか１
つを発生させることができる。指向性パターン５ｂは仰
角θ1 の指向性パターン５ａよりも高い仰角θ2 に指向
性を持ち、指向性パターン５ａよりも指向性利得が低
く、指向性半値幅が広い。指向性パターン５ｃは指向性
パターン５ｂよりも高い仰角θ3 に指向性を持ち、指向
性パターン５ｂよりも指向性利得が低く、指向性半値幅
が広い。指向性パターン５ｄは指向性パターン５ｃより
も高い仰角θ4 に指向性をもち、指向性パターン５ｃよ
りも指向性利得が低く、指向性半値幅が広い。The antenna 4 has directivity patterns 5a, 5b,
It is impossible to generate 5c and 5d at the same time,
Any one of the directional patterns 5a, 5b, 5c, 5d 1
Can be generated. The directivity pattern 5b has directivity at an elevation angle θ 2 higher than the directivity pattern 5a having an elevation angle θ 1 , has a lower directivity gain than the directivity pattern 5a, and has a wide directivity half width. The directional pattern 5c has directivity at an elevation angle θ 3 higher than that of the directional pattern 5b, has a lower directional gain than the directional pattern 5b, and has a wide directional half width. The directivity pattern 5d has directivity at an elevation angle θ 4 higher than that of the directivity pattern 5c, has a lower directivity gain than the directivity pattern 5c, and has a wide directivity half-width.
【００３０】図３はアンテナ指向性パターン制御器の構
成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the structure of the antenna directivity pattern controller.
【００３１】このアンテナ指向性パターン制御器は移動
体通信用低軌道衛星の仰角に応じてアンテナ指向性、指
向性利得、及び、指向性半値幅を変えてどの仰角におい
ても高品質の通信が行なえるようにする。This antenna directivity pattern controller changes the antenna directivity, the directivity gain, and the directivity half-width according to the elevation angle of the low-orbit satellite for mobile communication, and can perform high-quality communication at any elevation angle. To do so.
【００３２】移動体通信用低軌道衛星６から到来したは
アンテナ８によって受信される。この時、移動体９は移
動体通信用低軌道衛星に関する情報を低軌道衛星位置情
報メモリ１０に持っている（情報とは絶対時刻における
衛星の位置）。さらにアンテナ８からの受信電界強度が
受信電界強度測定器１３ａで測定される。そして低軌道
衛星位置情報メモリ１０に保持されている衛星の位置情
報と受信電界強度測定器１３ａで測定された受信電界強
度に基づいて移動体通信用低軌道衛星６と移動体９との
間の仰角を仰角計算器１２によって求め、指向性パター
ン１１（指向性、指向性利得、指向性半値幅）を指向性
パターン発生器１３によって作成して移動体通信用低軌
道衛星６との間で通信を行なう。The signal coming from the low-orbit satellite 6 for mobile communication is received by the antenna 8. At this time, the mobile unit 9 has information on the low-orbit satellite for mobile communication in the low-orbit satellite position information memory 10 (the information is the position of the satellite in absolute time). Further, the received electric field strength from the antenna 8 is measured by the received electric field strength measuring device 13a. Then, based on the satellite position information held in the low earth orbit satellite position information memory 10 and the received electric field strength measured by the received electric field strength measuring device 13a, the space between the low earth orbit satellite 6 for mobile communication and the mobile body 9 is communicated. The elevation angle is obtained by the elevation angle calculator 12, and the directivity pattern 11 (directivity, directivity gain, directivity half-width) is created by the directivity pattern generator 13, and communication is performed with the low-orbit satellite 6 for mobile communication. Do.
【００３３】図４は本実施例に用いられるアンテナ構成
を示している。FIG. 4 shows an antenna configuration used in this embodiment.
【００３４】移動体のルーフ１４に対し天頂方向に複数
のアンテナ素子（モノポールアンテナ）１５で構成され
たコリニアアレイアンテナ１６を１本設置し、アンテナ
１６を構成する個々のアンテナ素子１５は、それぞれ異
なった位相の信号を給電することが可能な給電部を備え
ている。このコリニアアレイアンテナ１６は個々のアン
テナ素子１５に位相の異なった信号を給電することで異
なった指向性を持つパターンを発生し、それらを合成す
ることで、仰角に応じて異なった指向性利得・指向性半
値幅を持つ指向性パターン１７ａ、１７ｂを独立に発生
可能となる。このようにすると仰角が低い方向に対して
はより指向性半値幅を狭帯化でき、所望の特性を持たせ
ることが可能となる。One collinear array antenna 16 composed of a plurality of antenna elements (monopole antennas) 15 is installed on the roof 14 of the moving body in the zenith direction, and each antenna element 15 constituting the antenna 16 is The power supply unit is capable of supplying signals of different phases. This collinear array antenna 16 generates patterns having different directivities by feeding signals with different phases to the individual antenna elements 15, and by combining them, different directivity gains depending on the elevation angle are obtained. It is possible to independently generate the directional patterns 17a and 17b having the directional half width. By doing so, the directivity half-width can be narrowed further in the direction of low elevation angle, and desired characteristics can be provided.
【００３５】図５は本実施例に用いられる他のアンテナ
構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another antenna configuration used in this embodiment.
【００３６】同図に示すように、移動体のルーフ１４に
対し、天頂方向に複数のアンテナ素子１８（モノポール
アンテナ）で構成されたコリニアアンテナ１９を天頂か
ら眺めて円形に複数配置し、コリニアアンテナ１９を構
成する個々のアンテナ素子１８はそれぞれ異なった位相
の信号を給電することが可能な給電部を備えている。そ
してアンテナ素子１８に位相の異なった信号を給電する
ことによって個々のアンテナ素子１８は異なった指向性
パターンを発生し、それらを合成して移動体通信用低軌
道衛星の方向と仰角に応じた指向性利得・指向性半値幅
を持つ指向性パターン２０ａ、２０ｂを独立に発生させ
ることが可能となる。またこのようなアンテナ構成を用
いることにより、不必要な方向へのアンテナパターン発
生を抑えることが可能となり、所望の方向への指向性パ
ターン２０ａ、２０ｂに対し、不必要指向性パターン２
０ｃ、２０ｄの発生を十分に抑圧することが可能とな
る。図６は本実施例に用いられる、さらに他のアンテナ
構成を示す図である。As shown in the figure, a plurality of collinear antennas 19 composed of a plurality of antenna elements 18 (monopole antennas) in the zenith direction are arranged in a circular shape when viewed from the zenith on the roof 14 of the moving body. Each of the antenna elements 18 constituting the antenna 19 is provided with a power feeding unit capable of feeding signals of different phases. By feeding signals with different phases to the antenna elements 18, the individual antenna elements 18 generate different directivity patterns, which are combined to direct the signals according to the direction and elevation angle of the low-orbit satellite for mobile communication. It is possible to independently generate the directional patterns 20a and 20b having the directional gain / directivity half width. Further, by using such an antenna configuration, it is possible to suppress the generation of an antenna pattern in an unnecessary direction, and the unnecessary directivity pattern 2 with respect to the directivity patterns 20a and 20b in a desired direction.
It is possible to sufficiently suppress the occurrence of 0c and 20d. FIG. 6 is a diagram showing still another antenna configuration used in this embodiment.
【００３７】移動体ルーフ上に設けられた円形のアレー
アンテナ２１は、２つの部分２１ａ及び２１ｂに分けら
れて構成されている。アレーアンテナ２１ａは、アレー
アンテナ２１ｂに囲まれるように配置され、アレーアン
テナ２１ｂよりも面積が小さい。アレーアンテナ２１ｂ
はアンテナ素子２２が複数個位置されており、アンテナ
素子２２はマイクロストリップアンテナ２２ａ、２２
ｂ、またはクロスダイポールアンテナ２２ｃを用いるこ
とができる。The circular array antenna 21 provided on the roof of the moving body is divided into two parts 21a and 21b. The array antenna 21a is arranged so as to be surrounded by the array antenna 21b, and has a smaller area than the array antenna 21b. Array antenna 21b
Is provided with a plurality of antenna elements 22. The antenna elements 22 are microstrip antennas 22a, 22a.
b or the crossed dipole antenna 22c can be used.
【００３８】アンテナ素子２２は天頂方向のみの指向性
パターン２３を発生させることを特徴としており、アレ
ーアンテナ２１ａは複数個のアンテナ素子２２の合成パ
ターンとして天頂方向に指向性利得は低く、指向性半値
幅の広い指向性パターン２４となる。次にアレーアンテ
ナ２１ｂはアンテナ素子２５が複数個配置されており、
アンテナ素子２５はマイクロストリップアンテナ２２ａ
または２２ｂである。アンテナ素子２５は例えばＴＭ11
モードやＴＭ21モードやＴＭ31モードで励振され、天頂
方向以外の主に水平方向への指向性パターン２６を発生
させる。そして複数のアンテナ素子２５の構成パターン
として主に水平方向へ仰角に応じて指向性利得や指向性
半値幅を可変な指向性パターン２７や２８を発生させ
る。The antenna element 22 is characterized by generating a directional pattern 23 only in the zenith direction. The array antenna 21a is a composite pattern of a plurality of antenna elements 22 and has a low directional gain in the zenith direction and a directivity half. The directional pattern 24 has a wide value range. Next, the array antenna 21b has a plurality of antenna elements 25 arranged,
The antenna element 25 is the microstrip antenna 22a.
Or 22b. The antenna element 25 is, for example, TM 11
The directional pattern 26 is generated mainly in the horizontal direction other than the zenith direction by being excited in the mode, TM 21 mode, or TM 31 mode. Then, as the constituent patterns of the plurality of antenna elements 25, the directional patterns 27 and 28 in which the directional gain and the half-width of the directivity are variable mainly in the horizontal direction are generated.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明のアンテナダイバーシティ装置に
よれば、通信衛星が低い位置の時は、通信衛星とアンテ
ナの相対速度は小さく、距離は長いので、狭い指向性と
なるので高い利得になる。また通信衛星が高い位置にあ
る時には、通信衛星とアンテナの相対速度は大きく、距
離は短いので通信衛星の追従が容易になる。According to the antenna diversity device of the present invention, when the communication satellite is at a low position, the relative speed between the communication satellite and the antenna is small and the distance is long, so that the directivity is narrow and the gain is high. Further, when the communication satellite is at a high position, the relative speed between the communication satellite and the antenna is large and the distance is short, so that the communication satellite can easily follow.
【図１】それぞれ異なった特性を持つ複数のアンテナで
構成された、本発明の実施例である移動体用アンテナダ
イバーシティを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing antenna diversity for a mobile object, which is an embodiment of the present invention, which is composed of a plurality of antennas having different characteristics.
【図２】単一のアンテナではあるが複数の指向性と指向
性利得と指向性半値幅を作ることが可能なアンテナを用
いた場合のアンテナダイバーシティを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing antenna diversity in the case of using an antenna having a single antenna but capable of creating a plurality of directivities, directivity gains, and directivity half widths.
【図３】アンテナ指向性パターン制御器の構成を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an antenna directivity pattern controller.
【図４】本実施例に用いられるアンテナ構成を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing an antenna configuration used in this embodiment.
【図５】本実施例に用いられる他のアンテナ構成を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing another antenna configuration used in the present embodiment.
【図６】本実施例に用いられるさらに他のアンテナ構成
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing still another antenna configuration used in the present embodiment.
【図７】移動体と低軌道衛星との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a mobile body and a low earth orbit satellite.
【図８】移動体と低軌道衛星との距離に対する仰角の変
化と、同距離における移動体での受信電力（規格化）を
示す図である。FIG. 8 is a diagram showing changes in elevation angle with respect to a distance between a mobile body and a low-orbit satellite, and received power (normalized) at the mobile body at the same distance.
１、９…移動体
４、８…アンテナ
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…指向性パターン
６…移動体通信用低軌道衛星
７…電波
１０…低軌道衛星位置情報メモリ
１１、１７ａ、１７ｂ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０
ｄ、２３、２４、２７、２８…指向性パターン
１２…仰角計算器
１３…指向性パターン発生器
１３ａ…受信電界強度測定器
１５、１８、２２、２５…アンテナ素子（モノポールア
ンテナ）
１６、１９…コリニアアレイアンテナ
２１、２１ａ、２１ｂ…アレーアンテナ
２２ａ、２２ｂ…マイクロストリップアンテナ
２２ｃ…クロスダイポールアンテナ1, 9 ... Mobile units 4, 8 ... Antennas 5a, 5b, 5c, 5d ... Directional pattern 6 ... Mobile communication low-orbit satellite 7 ... Radio wave 10 ... Low-orbit satellite position information memory 11, 17a, 17b, 20a, 20b, 20c, 20
d, 23, 24, 27, 28 ... Directivity pattern 12 ... Elevation angle calculator 13 ... Directivity pattern generator 13a ... Received field strength measuring device 15, 18, 22, 25 ... Antenna element (monopole antenna) 16, 19 ... collinear array antenna 21, 21a, 21b ... array antenna 22a, 22b ... microstrip antenna 22c ... cross dipole antenna
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 浩嗣 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 鈴木 康夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiroshi Ogura 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research Institute (72) Inventor Yasuo Suzuki 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research Institute
Claims (2)
って広い指向性パターンを有する複数のアンテナ素子
と、 通信衛星から到来する電波を受信した前記複数のアンテ
ナ素子それぞれの受信電界強度を測定する受信電界強度
測定手段と、 前記通信衛星の位置を検出し、その位置情報を得る位置
情報検出手段と、 前記受信電界強度測定手段によって測定された受信電界
強度または前記位置情報検出手段によって得られた前記
通信衛星の位置情報に基づいて前記複数のアンテナ素子
からアンテナ素子を選択するアンテナ素子選択手段とを
具備した衛星通信用アンテナダイバーシティ装置。1. A plurality of antenna elements having a wide directivity pattern as the elevation angle from the horizontal direction increases, and a reception for measuring the received electric field strength of each of the plurality of antenna elements that have received radio waves coming from a communication satellite. Electric field strength measuring means, position information detecting means for detecting the position of the communication satellite, and obtaining position information thereof, received electric field strength measured by the receiving electric field strength measuring means or the position information detecting means An antenna diversity device for satellite communication, comprising: an antenna element selecting means for selecting an antenna element from the plurality of antenna elements based on position information of a communication satellite.
って広くなる指向性パターンを発生可能なアンテナ素子
群と、 通信衛星から到来する電波の受信強度が最大となる仰角
を測定する仰角測定手段と、 この仰角測定手段によって測定された仰角と前記通信衛
星の位置情報に基づいて前記アンテナ素子群のそれぞれ
のアンテナ素子に位相を変えて給電することによって前
記通信衛星の方向に指向性パターンを発生させる給電手
段とを具備した衛星通信用アンテナダイバーシティ装
置。2. An antenna element group capable of generating a directional pattern which becomes wider as the elevation angle from the horizontal direction increases, and an elevation angle measuring means for measuring the elevation angle at which the reception intensity of a radio wave coming from a communication satellite becomes maximum. A directional pattern is generated in the direction of the communication satellite by changing the phase and feeding power to each antenna element of the antenna element group based on the elevation angle measured by the elevation angle measuring means and the position information of the communication satellite. An antenna diversity device for satellite communication, comprising a power feeding means.
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|---|---|---|---|
| JP18767991A JP3176958B2 (en) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | Antenna diversity device for satellite communication |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18767991A JP3176958B2 (en) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | Antenna diversity device for satellite communication |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537431A true JPH0537431A (en) | 1993-02-12 |
| JP3176958B2 JP3176958B2 (en) | 2001-06-18 |
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ID=16210247
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18767991A Expired - Fee Related JP3176958B2 (en) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | Antenna diversity device for satellite communication |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176958B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039493A1 (en) * | 1996-04-16 | 1997-10-23 | Kyocera Corporation | Portable radio device |
| JPH11346113A (en) * | 1998-06-02 | 1999-12-14 | Japan Radio Co Ltd | Directivity synthesizing processing method |
| JP2000036785A (en) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Victor Co Of Japan Ltd | Radio communication system |
| JP2006191610A (en) * | 2004-12-30 | 2006-07-20 | Valeo Raytheon Systems Inc | Beam shape for increasing azimuth resolution |
| US7627284B2 (en) | 1999-01-07 | 2009-12-01 | The Directv Group, Inc. | Method and apparatus for providing wideband services using medium and low earth orbit satellites |
| WO2021230301A1 (en) * | 2020-05-15 | 2021-11-18 | 株式会社デンソー | Antenna device |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP18767991A patent/JP3176958B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3176958B2 (en) | 2001-06-18 |
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