JPH06102334A - 車載用衛星放送自動追尾受信装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高利得の受信アンテナを用いた車
両用の電波自動追尾受信装置に関し、特に放送衛星等か
らの円偏波の電波の自動追尾受信装置に関する。 【構成】 平面アンテナ１の仰角方向のメインビームの
半値角を２５°程度と広くするとともに方位角方向のメ
インビームの半値角を３°程度に絞り、信号レベル検出
回路４とジャイロセンサー５とからの情報をもとに制御
部で衛星電波の到来方向を割り出し方位角旋回駆動装置
２を駆動させ衛星を方位角方向にのみ自動追尾させるよ
うにした点を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高利得の受信アンテナ
を用いた車両用の電波自動追尾受信装置に関し、特に放
送衛星等からの円偏波の電波の自動追尾受信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の放送衛星電波の自動追尾受信装置
は、高利得の受信アンテナとしての１つのパラボラアン
テナ装置と、そのアンテナを仰角・方位角の２軸方向に
駆動する駆動装置と、衛星電波の到来方向を検知する方
位検出装置と、衛星からの電波が遮断された状態で車両
が姿勢を変化させてもアンテナビームを常に衛星方向に
向け遮断状態が回復すれば直ちに受信できる方位保持装
置等から構成されている。

【０００３】また、パラボラアンテナ装置以外に、縦横
６波長×７波長以上の低利得な平面アンテナ装置を複数
個縦横に配置し、各平面アンテナで受信した電波を同相
で合成して高利得なアンテナにしているものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のパラ
ボラアンテナを駆動する装置では、高利得を得るために
アンテナの高さや横幅が大きいことや、アンテナ本体の
１次放射器取付部の立体的な構造から、駆動範囲が高さ
方向と横方向にかなり大きくなり、全体としての容積が
たいへん大きくなるといった欠点がある。また、高利得
を得るために仰角方向や方位角方向のアンテナのメイン
ビームの半値角が双方とも約５°と狭いため、衛星の追
尾には仰角方向と方位角方向との２軸の制御が必要であ
り、機構上かなり複雑なものとなる。

【０００５】また、平面アンテナを複数個利用した装置
は、アンテナ本体が平面的であることや、そのアンテナ
各々の配置を工夫することにより高さ方向には容積をか
なり抑える事ができるが、アンテナが低利得であるた
め、高利得のアンテナを得るために各アンテナで受信し
た電波を同相で合成する回路が必要となるとともに、や
はりこれも各アンテナの合成された指向性の仰角方向や
方位角方向のメインビームの半値角が双方とも約５°と
狭いため、衛星の追尾には仰角方向と方位角方向との２
軸の制御が必要であり、制御装置がかなり複雑で高価な
ものになる。また、アンテナ１基ごとの指向性や同相合
成回路での位相調整も必要で、量産性も悪いものであ
る。

【０００６】本発明は上述ような従来技術の各問題点の
解決をはかろうとするもので、受信装置全体の容積を小
さくすると共に、構造も簡単で無調整の量産性に優れ
た、安価な車載用衛星放送自動追尾受信装置およびその
制御方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の車載用衛星放送自動追尾
受信装置は、車両に搭載される衛星放送自動追尾受信装
置において、上記車両に搭載されて衛星からの電波を受
信可能な１台の平面アンテナと、同平面アンテナの仰角
設定用駆動部および方位角調整用旋回駆動装置とをそな
え、上記平面アンテナのメインビームが、仰角方向につ
いてその半値角を広く設定されるとともに方位角方向に
ついてその半値角を狭く設定される一方、上記平面アン
テナで受信された上記衛星からの電波の信号レベルを検
出する信号レベル検出回路と、上記車両の進行方向の変
化量を検出する車両進行方向検出装置と、上記レベル検
出回路と車両進行方向検出装置とからそれぞれ出力され
る信号に基づいて上記平面アンテナのメインビームが常
に上記衛星の方向に向られるように上記旋回駆動装置を
操作する制御装置とが設けられていることを特徴として
いる。また同請求項２に記載の車載用衛星放送自動追尾
受信装置は、請求項１に記載の装置において、平面アン
テナのメインローブを仰角方向にチルトさせて小型化を
はかったことを特徴としている。さらに同請求項３に記
載の制御方法は、請求項１または２に記載の車載用衛星
放送自動追尾受信装置において、上記レベル検出回路の
出力値がピーク値より低下するとともに、上記車両進行
方向検出装置の出力値が直進中や停車中の基準値から変
化した場合、上記車両進行方向検出装置の変化量から車
両の進行方向変化量と変化方向とを求め上記平面アンテ
ナを同変化方向と逆方向に同変化量と同量だけ旋回駆動
させて、上記平面アンテナのメインビームを常に上記衛
星の方向に向ける制御が行われるようにしたことを特徴
としている。

【０００８】

【作用】上述の本発明の車載用衛星放送自動追尾受信装
置とその制御方法では、信号レベル検出回路と車両進行
方向検出装置とからの情報により、車両進行方向を変更
（変化）したと判断されたとき、車両進行方向の変化に
よる平面アンテナのメインビームの衛星方向に対するズ
レ角度を算出して、算出された角度と同量だけ平面アン
テナを車両進行方向の変化方向と逆方向へ旋回させる操
作が行なわれる。

【０００９】

【実施例】以下、図面により本発明の第一実施例を説明
すると、図１〜４は第一実施例としての車載用衛星放送
自動追尾受信装置とその制御方法を示すもので、図１は
そのレドームカバーを一部切りとった平面図、図２はそ
のレドームカバーを取り除いた側面図、図３はそのブロ
ック図、図４はその制御フロー図である。

【００１０】図１〜３に示すように、この実施例の車載
用衛星放送自動追尾受信装置は、仰角方向にメインビー
ムの半値角を約２５°と広くするため、高さを３波長程
度（約８０ｍｍ）とするとともに、高利得（２７．０ｄ
Ｂ以上）を得るために方位角方向の半値角を約３°程度
にすべく横方向の長さを２５波長程度（約６００ｍｍ）
にした１基の平面アンテナ１と、この平面アンテナ１の
方位角方向にのみ３６０°以上無限回転させうる電動モ
ーター式方位角旋回駆動装置２と、衛星電波の信号レベ
ル量を検出しそのレベル量に比例したＤＣ電圧値として
出力する信号レベル検出回路４と、車両の進行方向のみ
の変化量を検出する車両進行方向検出装置として車両の
進行方向変化の角速度量に比例したＤＣ電圧値として出
力するジャイロセンサー５と、上記レベル検出回路４と
ジャイロセンサー５から出力された情報をもとに平面ア
ンテナ１のメインビームが常に衛星方向に向くように方
位角旋回駆動装置２を操作する制御装置３と、上記の装
置の全てを雨風から遮断しかつ衛星電波に対して良好な
透過率を有するレドームカバー１１とで構成されてい
る。なお仰角に関しては、地域毎の所定仰角に予め仰角
設定用駆動部１２により設定される。

【００１１】上述の構成により、まず手動で地域毎の所
定の仰角に平面アンテナの仰角を設定し、次いで受信装
置の電波をＯＮにすると、図４のフローチャートにした
がった自動追尾制御が行なわれる。すなわち電源ＯＮで
自動追尾受信装置がまず衛星方向サーチモードになり、
信号レベル検出回路４で衛星からの到来電波の最大値
（ピーク値）をサーチして、平面アンテナのアンテナ面
を衛星方向に設定する。以後、車両の走行中に、車両が
ローリングやピッチングによって姿勢変化をおこした場
合、本来ならば、地域毎に設定した仰角から平面アンテ
ナ１のメインビームにズレが生じるため、このズレの修
正操作が必要であるが、この実施例の場合、平面アンテ
ナ１のメインビームが仰角方向に広く設定されているの
で、このような修正を必要としない。つまり、一般的
に、車両自体のローリングやピッチングによる姿勢変化
量は、車両進行方向の変化量に比較してみるとほとんど
変化がなく約±１０°内におさまっている。よって、こ
の実施例のように平面アンテナ１の高さ方向を約３波長
にすることで、仰角方向に同アンテナのメインビームの
半値角が２５°程度と広くなる。したがって、車両のロ
ーリング等に対応してアンテナを仰角方向に駆動し追尾
する操作を行なわなくても、車両のローリングやピッチ
ングによるアンテナの仰角誤差を無視することができ
る。車両が進行方向を変化させた場合には、メインビー
ムが衛星方向から方位角方向にのみズレる。このズレに
よって信号レベル検出回路４の出力値がピーク値から低
下する。同時に、ジャイロセンサー５からの出力値に
も、車両の直進中や停車中の基準値から車両の進行方向
変化量に伴った角速度でズレが生じる。このように、信
号レベル検出回路４の出力値が低下することジャイロセ
ンサー５の出力値が変化することとが同時に検出された
ときに車両進行方向が変更（変化）されたものと判断し
て、上記の角速度のズレをある時間積分することにより
車両進行方向の進行角度変化量、すなわち衛星方向との
ズレ（角度）が算出される。そして、方位角旋回駆動装
置２を駆動して平面アンテナ１を上記の算出された角度
と同量だけ車両進行方向の変化方向と逆方向へ旋回させ
る操作が行なわれる。これにより、平面アンテナ１のメ
インビームを常に衛星方向に向けること、すなわち車両
に搭載された衛星放送受信用の平面アンテナを、車両が
進行方向を変更させたときに自動的に追尾させることが
可能となる。

【００１２】陸橋やビルの陰に車両が進入して衛星から
の電波が短時間遮断された場合は、レベル検出回路４か
らの出力値がある一定値（ミニマム値）以下となるの
で、ジャイロセンサー５の出力値のみの情報をもとに平
面アンテナ１のメインビームを衛星方向に向ける制御が
行なわれる。これにより電波の遮断状態が回復すれば直
ちに受信可能であるが、長距離のトンネル内で交通渋滞
に巻き込まれ衛星からの電波が長時間遮断されるような
場合で、ジャイロセンサー５として比較的安価なものが
用いられていて高精度が得られない場合や、角速度積分
の方法や精度により方位保持で約±１°内の高精度が得
られない場合（精度誤差による方位保持エラー）等で
は、車両の乗員が、衛星電波の遮断か精度誤差による方
位保持エラーかを判断し、方位保持エラーと判断したと
き衛星方向をサーチさせるサーチ機能スイッチ１３が設
けられている。これにより乗員が衛星電波が遮断されて
いないと思われるが放送を受信できない場合は、サーチ
機能スイッチ１３を押して、図４のフロー図における衛
星方向サーチモードに戻し衛星方向をサーチさせること
ができる。

【００１３】また、精度誤差による方位保持エラーの場
合は、レベル検出回路４からの出力値が上記一定値（ミ
ニマム値）とピーク値内にあるため、この範囲内でかつ
ジャイロセンサー５の出力値が姿勢変化を示している間
が一定時間を経過すると自動的にサーチモードになり、
レベル検出回路４の出力値がピーク値となる方向をサー
チする機能を付加することができ、これにより乗員がサ
ーチ機能スイッチ１３を押してサーチさせる操作を自動
化することも可能となる。

【００１４】また、アンテナ本体の高さを約３波長とし
たことにより、アンテナの高さが低いため旋回駆動装置
や、制御装置等を含めた装置全体の高さを低くすること
ができ（約１３０ｍｍ）、全体の容積を小さくすること
ができる。

【００１５】また、地域毎の仰角設定を上述のものでは
手動で設定していたが、その他に電動の駆動装置を設
け、その駆動装置を外部から制御する事により、仰角の
設定をする事も可能であり、これにより仰角設定時にレ
ドームカバーを取り外す手間を省く事ができる。

【００１６】次に、本発明の第二実施例を説明すると、
図５は第二実施例としての車載用衛星放送自動追尾受信
装置のアンテナ本体のみの側面図である。

【００１７】本実施例では図５に示すように、上述の第
一実施例の平面アンテナのメインローブを仰角方向に約
２０゜チルトさせた以外はほぼ同様な構造となってい
る。

【００１８】これにより、上述の第一実施例と同様な作
用効果が得られると同時に、平面アンテナ１のメインロ
ーブを約２０°チルトさせることにより、平面アンテナ
１を上述の第一実施例の場合より約２０°寝かせること
が可能となり、上述の第一実施例の場合よりも装置全体
の高さを低く（約１２０ｍｍ以下）することができ全体
の容積を上述の第一実施例のものよりさらに小さくする
ことができる。また、衛星電波が遮断された場合は、ジ
ャイロセンサー５の情報のみをもとに平面アンテナ１の
方位角設定の制御が行なわれるので衛星電波の遮断回復
後は、直ちに受信することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車載用衛
星放送自動追尾受信装置とその制御方法によれば、次の
ような効果ないし利点が得られる。 (1) 装置全体の高さ方向の容積を抑えることができると
ともに、アンテナが１基のみであるため、従来技術にお
けるアンテナの同相合成装置を取り除くことができる。 (2) 仰角方向の車両の変動はアンテナのメインビームの
半値角内におさまるため、仰角方向の追尾を行なわな
く、従来技術における仰角方向の駆動制御装置を取り除
くことができる。 (3) 上記(1),(2)の理由により、安価な衛星放送自動追
尾受信装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例としての車載用衛星放送自
動追尾受信装置の平面図である。

【図２】同側面図である。

【図３】同ブロック図である。

【図４】同制御方法の制御フロー図である。

【図５】本発明の第二実施例としての車載用衛星放送自
動追尾受信装置の平面アンテナのみの側面図である。

【符号の説明】

１ 平面アンテナ ２ 方位角旋回駆動装置 ３ 制御装置 ４ 信号レベル検出回路 ５ ジャイロセンサー ６ ＬＮＢ（コンバーター） ７ 衛星電波信号線 ８ 旋回駆動装置制御線 ９ 車両進行方向の信号線 10 衛星電波信号レベルの信号線 11 レドームカバー 12 仰角設定用駆動部 13 サーチ機能スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載される衛星放送自動追尾受信
   装置において、上記車両に搭載されて衛星からの電波を
   受信可能な１台の平面アンテナと、同平面アンテナの仰
   角設定用駆動部および方位角調整用旋回駆動装置とをそ
   なえ、上記平面アンテナのメインビームが、仰角方向に
   ついてその半値角を広く設定されるとともに方位角方向
   についてその半値角を狭く設定される一方、上記平面ア
   ンテナで受信された上記衛星からの電波の信号レベルを
   検出する信号レベル検出回路と、上記車両の進行方向の
   変化量を検出する車両進行方向検出装置と、上記レベル
   検出回路と車両進行方向検出装置とからそれぞれ出力さ
   れる信号に基づいて上記平面アンテナのメインビームが
   常に上記衛星の方向に向られるように上記旋回駆動装置
   を操作する制御装置とが設けられていることを特徴とす
   る、車載用衛星放送自動追尾受信装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車載用衛星放送自動追
   尾受信装置において、上記平面アンテナのメインローブ
   を仰角方向にチルトさせて小型化をはかったことを特徴
   とする、車載用衛星放送自動追尾受信装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の車載用衛星放
   送自動追尾受信装置において、上記レベル検出回路の出
   力値がピーク値より低下するとともに、上記車両進行方
   向検出装置の出力値が直進中や停車中の基準値から変化
   した場合、上記車両進行方向検出装置の変化量から車両
   の進行方向変化量と変化方向とを求め上記平面アンテナ
   を同変化方向と逆方向に同変化量と同量だけ旋回駆動さ
   せて、上記平面アンテナのメインビームを常に上記衛星
   の方向に向ける制御が行われるようにしたことを特徴と
   する、車載用衛星放送自動追尾受信装置の制御方法。