JPH06224615A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】アンテナＡ１〜Ａｎを支持する支持手段１は、
モータ３により回動され、これにより、電波源の方位角
に関する追尾が行われる。アンテナＡ３〜Ａｎは受信用
であり、相互に平行な主放射ローブを有している。アン
テナＡ１，Ａ２は追尾用であり、これらの主放射ローブ
の方向は、支持手段１の回転軸線を含みアンテナＡ３〜
Ａｎの主放射ローブ方向を含む平面に関して対称であ
る。これらのアンテナＡ１，Ａ２の受信信号のレベル差
ＶＭがレベル差検出部５で検出される。このレベル差Ｖ
Ｍに基づき、制御部２が駆動回路４を制御する。これに
より、モータ３の回動が制御される。アンテナＡ１〜Ａ
ｎは、鉛直面内における主放射ローブの電力半値幅が、
電波到来角度範囲よりも広く設定されている。 【効果】方位角に関してのみ電波源の追尾が行われるか
ら、全体の構成が小型になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの移動体に
おいて衛星放送を受信する場合などに好適に用いられる
アンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放送衛星などの衛星から放射されて地上
に到達する電波は微弱であるため、その受信を良好に行
うためには、高利得のアンテナ、すなわち、指向性の鋭
いアンテナが必要となる。このため、たとえば自動車な
どの移動体において衛星からの電波を良好に受信しよう
とする場合には、車両のルーフ上に指向性の強いアンテ
ナを設置するとともに、このアンテナを車両の移動にか
かわりなく衛星の方向に向くように姿勢制御しなければ
ならない。

【０００３】アンテナの姿勢制御のための技術は、たと
えば特公昭６１−２８２４４号公報に開示されている。
この公告公報には、衛星通信用アンテナ装置が開示され
ている。この装置は、フライホイール式の安定台の上に
通信用のアンテナおよびレートジャイロを設置し、通信
方向に初期設定されたアンテナ姿勢を維持する構成とな
っている。

【０００４】しかし、この構成では、アンテナの姿勢を
安定に維持するためには、大きなイナーシャ（慣性）を
有する大きなフライホイールやレートジャイロが必要と
なるから、全体の構成が大型でかつ大重量になる。その
ため、自動車のような小型の移動体での用途には適さな
い。このため、アンテナを複数個に分割して各アンテナ
毎に個別に姿勢制御することによりイナーシャを小さく
して駆動装置の小型化を図ったり、電波の到来方向を検
出してアンテナの姿勢制御を行うことでフライホイール
を不要にしたりして、小型の移動体での用途に適するよ
うに、アンテナ装置の小型化が図られてきた。

【０００５】たとえば、特開平１−２６１００５号公報
には、電波の到来方向を検出してアンテナの姿勢制御を
行うアンテナ装置が開示されている。この公開公報に開
示されたアンテナ装置では、電波の到来方向が検出さ
れ、水平面に沿う方位角方向と、鉛直面に沿う仰角方向
とに関してアンテナが回動される。これにより、電波源
である衛星を追尾することができるから、衛星からの電
波を良好に受信できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この先行技
術では、方位角および仰角に関してアンテナの姿勢を制
御するために、少なくとも２つの駆動軸およびそれに付
随した駆動機構が必要となる。このため、アンテナを複
数個に分割してアンテナ自体の高さを低くした場合で
も、装置全体の高さが高くなってしまう。このため、た
とえば、大型自動車などでは法律で定められた高さ制限
のため、アンテナ装置を搭載することができない場合も
生じ得る。また、たとえ搭載することができても、装置
の高さが嵩むと、美観を損ねるという他の問題がある。

【０００７】さらに、方位角および仰角に対応した２つ
の駆動軸を有しているから、一方の駆動軸が他方の駆動
軸におけるイナーシャを増大させるという問題がある。
このため、駆動装置が大きくなり、このことが大型化の
一因となっている。そこで、本発明の目的は、上述の技
術的課題を解決し、良好な通信を確保しつつ、自動車な
どの小型の移動体への搭載に適したアンテナ装置を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するための請求項１記載の発明は、水平面に略垂直
な第１平面に関して互いに略対称な主放射ローブを有す
るとともに、水平面に略垂直な平面内におけるそれぞれ
の主放射ローブの電力半値幅が電波到来角度範囲よりも
広く設定された第１アンテナおよび第２アンテナと、上
記第１アンテナおよび第２アンテナの主放射ローブの対
称面である上記第１平面に沿う相互に平行な主放射ロー
ブを有するとともに、水平面に略垂直な平面内における
それぞれの主放射ローブの電力半値幅が電波到来角度範
囲よりも広く設定された複数の第３アンテナと、上記第
１アンテナ、第２アンテナおよび第３アンテナを、これ
らの相対的な位置関係を保持した状態で支持する支持手
段と、この支持手段を水平面に略垂直な所定の軸線まわ
りに回動させる駆動手段と、上記第１アンテナと第２ア
ンテナとの受信信号のレベル差を検出する第１レベル差
検出手段と、この第１レベル差検出手段で検出されたレ
ベル差に基づいて、上記第３アンテナの主放射ローブが
電波源に向くように上記駆動手段を付勢制御する制御手
段と、上記複数の第３アンテナの受信信号を同相合成す
る同相合成手段とを含むことを特徴とするアンテナ装置
である。

【０００９】上記の構成によれば、第１アンテナおよび
第２アンテナは水平面に略垂直な第１平面に関して互い
に略対称な主放射ローブを有している。また、複数の第
３アンテナは、第１アンテナおよび第２アンテナの主放
射ローブの対称面に沿う相互に平行な主放射ローブを有
している。このため、第１アンテナと第２アンテナとの
レベル差を第１レベル差検出手段で検出すると、その検
出結果は、第３アンテナの主放射ローブの方向と電波の
到来方向との方位角面における角度差に相当する。

【００１０】第１、第２および第３アンテナを支持して
いる支持手段は、第１レベル差検出手段の出力に基づい
て付勢制御される駆動手段により、水平面に略垂直な所
定の軸線まわりに回動させられる。その結果、方位角に
関する電波源の追尾が達成される。複数の第３アンテナ
の受信信号は、同相合成手段により同相合成されるか
ら、高利得での受信を行える。しかも、複数のアンテナ
の受信信号を同相合成する構成であるから、個々のアン
テナを小さくすることができ、その結果、この小さなア
ンテナを水平面に沿って配列することにより、装置全体
の高さを低くすることがとできる。

【００１１】一方、第１、第２および第３アンテナは、
水平面に略垂直な平面内では、電波到来角度範囲よりも
広い電力半値幅を有している。このため、仰角に関して
は、電波源の追尾を行わなくても、受信信号の利得が過
度に低下することがない。その結果、電波源の追尾のた
めに支持手段を駆動する駆動機構は、方位角に関しての
み必要となるに過ぎない。そのため、アンテナ装置の全
体の構成が簡単になり、小型化が可能となる。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記支持手段に支
持され、上記第３アンテナの主放射ローブの方位を検出
する地磁気センサをさらに含み、上記制御手段は、上記
地磁気センサと上記第１レベル差検出手段との各出力に
基づいて、上記駆動手段を付勢制御するものであること
を特徴とする。この構成では、地磁気センサにより、第
３アンテナの主放射ローブの方位が検出される。したが
って、第１レベル差検出手段の出力だけでなく、地磁気
センサの出力を参照することによっても、第３アンテナ
の主放射ローブを電波源の方向に向けることができる。

【００１３】たとえば、第１アンテナおよび第２アンテ
ナの副放射ローブで電波が受信されると、第１アンテナ
および第２アンテナの受信信号のレベル差のみよって
は、第３アンテナの主放射ローブの方向を正確な方位に
導くことができない。そこで、第３アンテナの方向の大
まかな制御を地磁気センサの出力に基づいて行うことに
より、第１アンテナおよび第２アンテナの主放射ローブ
で電波が受信できる状態に至らしめ、その後にこれら第
１および第２アンテナの受信信号のレベル差に基づいて
支持手段を回動させるようにすれば、電波源の追尾を確
実に行える。

【００１４】請求項３記載の発明は、水平面に略平行な
第２平面への上記第１アンテナの主放射ローブの方向の
投影と上記第１平面とがなす角が、上記地磁気センサの
方位検出誤差以上の角度に設定されていることを特徴と
する。この構成によれば、地磁気センサの出力に誤差が
生じている場合であっても、この地磁気センサの出力に
基づいて支持手段を回動させることにより、第１アンテ
ナと第２アンテナとの各主放射ローブの間の方位に電波
到来方向を位置させることができる。このため、第１ア
ンテナおよび第２アンテナの受信信号のレベル差に基づ
く電波源の追尾を良好に行える。

【００１５】請求項４記載の発明は、上記第１平面に関
して互いに略対称な主放射ローブを有するとともに、水
平面に略垂直な平面内におけるそれぞれの主放射ローブ
の電力半値幅が電波到来角度範囲よりも広く設定され、
かつ、上記支持手段の回動に関する主放射ローブの電力
半値幅が上記第１アンテナおよび第２アンテナの上記支
持手段の回動に関する主放射ローブの電力半値幅よりも
狭く設定された第４アンテナおよび第５アンテナと、こ
の第４アンテナと第５アンテナとの受信信号のレベル差
を検出する第２レベル差検出手段と、上記第１レベル差
検出手段で検出されるレベル差が上記制御手段に与えら
れる第１状態と、上記第２レベル差検出手段で検出され
るレベル差が上記制御手段に与えられる第２状態とを切
り換える切換え手段と、上記第１レベル差検出手段で検
出されたレベル差が所定値以上であるときには上記切換
え手段を上記第１状態に制御し、上記第１レベル差検出
手段で検出されたレベル差が上記所定値未満であるとき
には上記切換え手段を上記第２状態に制御する切換え制
御手段とをさらに含むことを特徴とする。

【００１６】たとえば請求項２や請求項３の構成におい
て、第１アンテナおよび第２アンテナの主放射ローブの
支持手段の回動に関する電力半値幅が広ければ、地磁気
センサに許容される方位検出誤差が大きくなる。しか
し、その一方で、第１アンテナおよび第２アンテナの受
信信号のレベル差に基づく方位角制御が不正確になるお
それがある。この不具合は、第１アンテナおよび第２ア
ンテナとは別に、支持手段の回動に関する電力半値幅の
狭い第４アンテナおよび第５アンテナを設け、これらの
受信信号のレベル差に基づいて駆動手段を付勢制御する
ことにより解決される。

【００１７】すなわち、方位角に関する追尾において、
たとえば、先ず第１段階の方位角制御のために地磁気セ
ンサを用いる。そして、第１、第２アンテナの主放射ロ
ーブでの電波の受信が可能な程度にまで第３アンテナの
方位角が制御された後に、第２段階として、第１、第２
アンテナの受信信号のレベル差に基づいて方位角制御を
行う。この方位角制御の結果、さらに第４および第５ア
ンテナの主放射ローブでの電波の受信が可能な状態に至
ったときに、これら第４および第５アンテナの受信信号
を制御手段に入力して、第３段階の方位角制御を行う。

【００１８】このようにして、精密な地磁気センサを用
いなくても、方位角に関する電波源の追尾を確実に行え
る。なお、この請求項４記載の構成は、地磁気センサを
用いない請求項１記載の構成にも適用することができ
る。請求項５記載の発明は、水平面に略垂直な第１平面
に沿う相互に平行な主放射ローブを有し、水平面に略垂
直な平面内におけるそれぞれの主放射ローブの電力半値
幅が電波到来角度範囲よりも広く設定された複数のアン
テナと、この複数のアンテナを、これらの相対的な位置
関係を保持した状態で支持する支持手段と、この支持手
段を水平面に略垂直な所定の軸線まわりに回動させる駆
動手段と、上記複数のアンテナから選択した一対のアン
テナの受信信号を合成して、上記複数のアンテナの主放
射ローブが沿う上記第１平面に関して互いに略対称な第
１放射ローブおよび第２放射ローブを形成し、この第１
放射ローブおよび第２放射ローブにそれぞれ対応する２
つの信号を出力する第１信号合成手段と、この第１信号
合成手段から出力される２つの信号のレベル差を検出す
る第１レベル差検出手段と、この第１レベル差検出手段
で検出されたレベル差に基づいて、上記複数のアンテナ
の主放射ローブが電波源を向くように、上記駆動手段を
付勢制御する制御手段と、上記複数のアンテナの受信信
号を同相合成する同相合成手段とを含むことを特徴とす
るアンテナ装置である。

【００１９】上記の構成によれば、第１信号合成手段で
は複数のアンテナから選択した一対のアンテナの受信信
号が合成され、複数のアンテナの主放射ローブが沿う第
１平面に関して対称な第１および第２放射ローブが形成
される。したがって、この第１放射ローブおよび第２放
射ローブの信号のレベル差に基づいて、方位角に関する
電波源の追尾を行わせれば、請求項１記載の発明と同様
な作用効果が達成される。

【００２０】さらに、本発明の構成では、電波源の追尾
のために特別に一対のアンテナを設ける必要はなく、電
波受信用の複数のアンテナから選択した一対のアンテナ
の受信信号を電波源の追尾に利用すれば足りる。したが
って、この一対のアンテナも含めて全てのアンテナの受
信信号が同相合成手段で同相合成される。その結果、同
一利得の同相合成信号を得るために要するアンテナの総
面積を小さくすることができるから、アンテナ装置の一
層の小型化に寄与できる。逆に、同程度の大きさのアン
テナ装置を構成する場合には、アンテナ利得を増大する
ことができる。

【００２１】請求項６記載の発明は、上記支持手段に支
持され、上記複数のアンテナの主放射ローブの方位を検
出する地磁気センサをさらに含み、上記制御手段は、上
記地磁気センサと上記第１レベル差検出手段との各出力
に基づいて、上記駆動手段を付勢制御するものであるこ
とを特徴とする。この構成により、上記請求項２記載の
発明と同様な作用効果を達成できる。

【００２２】請求項７記載の発明は、水平面に略平行な
第２平面への上記第１放射ローブの方向の投影と上記第
１平面とがなす角が、上記地磁気センサの方位検出誤差
以上の角度に設定されていることを特徴とする。この構
成により、上記請求項３記載の発明と同様な作用効果を
達成できる。請求項８記載の発明は、上記複数のアンテ
ナから選択した一対のアンテナの受信信号を合成して、
上記複数のアンテナの主放射ローブが沿う上記第１平面
に関して互いに略対称であるとともに、上記支持手段の
回動に関する電力半値幅が上記第１放射ローブおよび第
２放射ローブの上記支持手段の回動に関する電力半値幅
よりも狭く設定された第３放射ローブおよび第４放射ロ
ーブを形成し、この第３放射ローブおよび第４放射ロー
ブにそれぞれ対応する２つの信号を出力する第２信号合
成手段と、この第２信号合成手段から出力される２つの
信号のレベル差を検出する第２レベル差検出手段と、上
記第１レベル差検出手段で検出されるレベル差が上記制
御手段に与えられる第１状態と、上記第２レベル差検出
手段で検出されるレベル差が上記制御手段に与えられる
第２状態とを切り換える切換え手段と、上記第１レベル
差検出手段で検出されたレベル差が所定値以上であると
きには上記切換え手段を上記第１状態に制御し、上記第
１レベル差検出手段で検出されたレベル差が上記所定値
未満であるときには上記切換え手段を上記第２状態に制
御する切換え制御手段とをさらに含むことを特徴とす
る。

【００２３】この構成により、上記請求項４記載の発明
と同様な作用効果が達成される。

【００２４】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施例のアン
テナ装置の基本構成を示すブロック図である。このアン
テナ装置は、車両などの移動体に搭載されて用いられる
もので、図１において簡略化して示す支持手段１を備
え、この支持手段１に、第１アンテナＡ１、第２アンテ
ナＡ２および複数の第３アンテナＡ３，Ａ４，・・・・，Ａ
ｎが、相対的な位置関係が保持された状態で支持されて
いる。支持手段１は、駆動手段であるモータ３により、
水平面に略垂直な所定の軸線まわりに回動される。モー
タ３には駆動回路４からの電力が供給されており、この
駆動回路４は制御部２により制御されている。

【００２５】第１アンテナＡ１および第２アンテナＡ２
の受信信号Ｖ(1) ，Ｖ(2) は、レベル差検出部５に与え
られ、そのレベル差ＶＭが検出される。このレベル差Ｖ
Ｍは、制御部２に与えられる。すなわち、制御部２はレ
ベル差ＶＭに基づいて駆動回路４を制御する。一方、複
数の第３アンテナＡ３，Ａ４，・・・・，Ａｎでの受信信号
Ｖ(3) ，Ｖ(4) ，・・・・，Ｖ(n) は同相合成部７で同相合
成され、得られた同相合成信号ＶＴは、たとえばＢＳチ
ューナなどの受信装置（図示せず。）に入力される。

【００２６】支持手段１にはさらに地磁気センサ８が支
持されている。この地磁気センサ８は、第３のアンテナ
Ａ３〜Ａｎの主放射ローブの方位を検出するためのもの
である。地磁気センサ８の出力ＶＧは、方位検出部９に
与えられて方位検出信号ΦＧに変換され、この方位検出
信号ΦＧが制御部２に与えられている。図２はアンテナ
Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・・，Ａｎの方位角に関する指向性
を示す特性図である。この図２には、電波源が方位角φ
１（たとえば放送衛星が配置されている方位角である２
２０度）の方向にある場合に支持手段１を回動したとき
に、それに伴う各アンテナＡ１，Ａ２，Ａ３，・・・・，Ａ
ｎの受信強度の変化が示されている。図２において、曲
線ＶＡ(1) は第１アンテナＡ１の指向性を表し、曲線Ｖ
Ａ(2) は第２アンテナＡ２の指向性を表し、曲線ＶＡ
(3) は第３アンテナＡ３，Ａ４，・・・・，Ａｎの指向性を
表している。

【００２７】この図２から判るように、第１アンテナＡ
１および第２アンテナＡ２は、各主放射ローブが、支持
手段１の回転軸線を含む鉛直面に対して互いに対称な方
位角方向に現れるように配置されている。また、第３ア
ンテナＡ３，Ａ４，・・・・，Ａｎは、第１アンテナＡ１，
第２アンテナＡ２の主放射ローブの対称面に沿う方向に
主放射ローブを有している。なお、第３アンテナＡ３〜
Ａｎは相互に平行な主放射ローブを有している。

【００２８】図３はアンテナＡ１〜Ａｎの仰角に関する
指向性を示す図である。この図３には、電波源が仰角θ
１（たとえば放送衛星が配置されている仰角である３８
度）の方向にある場合にアンテナＡ１〜Ａｎ主放射ロー
ブの仰角を変化させた場合における受信強度の変化が示
されており、曲線ＶＥ(1) はアンテナＡ１，Ａ２の指向
性を表し、曲線ＶＥ(3) はアンテナＡ３〜Ａｎの指向性
を表す。ただし、曲線ＶＥ(3) にはアンテナＡ３〜Ａｎ
の受信信号を同相合成した同相合成信号ＶＴの変化が示
されている。

【００２９】本実施例のアンテナ装置では、アンテナＡ
１，Ａ２，・・・・，Ａｎの仰角を変化させる駆動機構は備
えられていない。すなわち、これらのアンテナＡ１〜Ａ
ｎは、当該アンテナ装置が搭載される移動体が水平面に
置かれているときに、アンテナＡ１〜Ａｎの主放射ロー
ブが仰角θ１の方向を向くように、支持手段１に固定的
に支持されている。

【００３０】アンテナＡ１〜Ａｎの主放射ローブは、仰
角θ１を中心とした２０度〜９０度の電力半値幅ＢＷＥ
(1) ，ＢＷＥ(3) を有している。本実施例では、ＢＷＥ
(1)＝ＢＷＥ(3) とされている。たとえば、本州全域で
衛星放送を受信しようとする場合、地域差による電波到
来方向の仰角の変化は約１２度である。しかし、車両等
の移動体は傾斜地を移動する場合もあるから、実際には
電波到来方向の仰角はさらに変化する。そこで、本実施
例では、アンテナＡ１〜Ａｎの電力半値幅を２０度〜９
０度の範囲に設定することで、装置全体の姿勢変化の寄
与を含めて、いずれの地点でも衛星からの電波の受信が
行えるようにしている。すなわち、アンテナＡ１〜Ａｎ
は、水平面に略垂直な平面内におけるそれぞれの主放射
ローブの電力半値幅が電波到来角度範囲よりも広く設定
されている。

【００３１】たとえば、図４において曲線Ｌａで示すよ
うに、アンテナＡ１〜Ａｎの電力半値幅ＢＷＥａを電波
到来角度範囲Δθに等しく設定したときには、電波の到
来方向が仰角面内で変化しても、各アンテナにおける受
信強度の低下は３デシベル程度となる。また、曲線Ｌｂ
に示すようにアンテナＡ１〜Ａｎの電力半値幅ＢＷＥｂ
を電波到来角度範囲Δθの２倍に設定すると、受信強度
の低下は１デシベル程度となる。すなわち、アンテナＡ
１〜Ａｎの主放射ローブの電力半値幅を仰角θ１を中心
に、電波到来角度範囲１倍〜２倍に設定すれば、受信強
度の変化は高々３デシベル程度となり、衛星からの電波
を良好に受信することができる。

【００３２】なお、同相合成信号ＶＴは、アンテナＡ３
〜Ａｎの受信信号Ｖ(3) 〜Ｖ(n) を同相合成したもので
あるから、信号ＶＴは信号Ｖ(1) ，Ｖ(2) に対してＧＴ
＝１０ＬＯＧ（ｎ−２）デシベルだけ利得が大きくなる
（図３参照。）以下では、上記の構成のアンテナ装置に
よる電波源の追尾について説明する。まず、方位角面内
における電波源の追尾について説明する。

【００３３】第３アンテナＡ３〜Ａｎの主放射ローブの
方位角φと電波の到来方向の方位角φ１とが一致しない
ときには、図２から明らかなように、第１アンテナＡ１
の受信信号Ｖ(1) と第２アンテナＡ２の受信信号Ｖ(2)
とのレベル差ＶＭは零以外の値をとる。このレベル差Ｖ
Ｍは、第３アンテナＡ３〜Ａｎの主放射ローブの方位角
φが方位角φ１から大きくずれているほど大きくなる。
また、電波の到来方向の方位角φ１が第１アンテナＡ１
の主放射ローブ側に近いか第２アンテナＡ２の主放射ロ
ーブ側に近いかに応じてレベル差ＶＭの極性に変化が生
じる。

【００３４】制御部２はレベル差ＶＭの極性および大き
さに基づいて駆動回路４を制御する。これにより、支持
手段１は、レベル差ＶＭが零になる回転位置まで回動さ
れる。その結果、第３アンテナＡ３〜Ａｎの主放射ロー
ブの方向が、電波源の方向に一致する。これにより、当
該アンテナ装置が移動体に搭載され、この移動体が進行
方向を変えながら移動した場合であっても、第３アンテ
ナＡ３〜Ａｎの主放射ローブの方位角φを電波の到来方
向の方位角φ１と一致させることができる。その結果、
方位角に関する電波源の追尾が達成される。

【００３５】ただし、第３アンテナＡ３〜Ａｎの放射ロ
ーブの方位角φが電波の到来方向の方位角φ１から大き
くずれているときには、第１アンテナＡ１または第２ア
ンテナＡ２からは、これらの副放射ローブに対応する受
信信号が出力される。このため、レベル差ＶＭの上記の
性質が保持されなくなる。そこで、地磁気センサ８の出
力を方位検出部９で方位検出信号ΦＧに変換し、この方
位検出信号ΦＧに基づいて駆動回路４を制御することで
大まかな調整を行う。その後に、第１アンテナＡ１およ
び第２アンテナＡ２の受信信号Ｖ(1) ，Ｖ(2) に基づい
て、正確な駆動制御を行う。これにより、支持手段１
を、第３アンテナＡ３〜Ａｎの主放射ローブが電波源に
向く回転位置に正確に導くことができる。

【００３６】着磁などに起因する地磁気センサ８の方位
検出誤差は、通常１０度程度である。このため、少なく
とも第３アンテナＡ３〜Ａｎの主放射ローブの方向と電
波源の方向との角度差が±１０度の範囲で第１アンテナ
Ａ１および第２アンテナＡ２の主放射ローブの受信信号
が得られるようにすればよい。そのためには、第１アン
テナＡ１の主放射ローブの方向と、第３アンテナＡ３〜
Ａｎの主放射ローブの方向とを水平面に略沿う平面にそ
れぞれ投影したときに、これらの投影が１０度以上の角
度を成すようにすればよい。第２アンテナＡ２の主放射
ローブは、第３アンテナの主放射ローブの方向を含む鉛
直面に関して第１アンテナＡ１の主放射ローブと対称に
なるようにする。

【００３７】このような設定は、具体的には、第１アン
テナＡ１および第２アンテナＡ２を支持手段１に支持さ
せる際に、第３アンテナＡ３〜Ａｎに対する第１、第２
アンテナＡ１，Ａ２の相対的な位置関係を調整したり、
第１アンテナおよび第２アンテナの指向性を適当に設定
したりすることにより行える。次に、仰角面内における
電波源の追尾について説明する。

【００３８】アンテナＡ１〜Ａｎの主放射ローブは上記
のように仰角θ１を中心とした２０度〜９０度の電力半
値幅を有している。このため上述のように、本州全域で
衛星放送を受信しようとする場合、たとえ移動体が傾斜
地などを走行する場合のように装置全体の姿勢が変化し
たとしても、いずれの地点においても衛星からの電波を
良好に受信できる。

【００３９】すなわち、本発明では、アンテナＡ１〜Ａ
ｎは仰角に関しては鋭い指向性を有していないから、各
アンテナＡ１〜Ａｎの仰角についての姿勢制御を行わな
くても、受信強度が著しく低下することはない。しか
も、第３のアンテナＡ３〜Ａｎの受信信号を同相合成し
て得た同相合成信号ＶＴをＢＳチューナなどに与える構
成を採用しているから、高利得での受信を確保できる。

【００４０】上記のように、本実施では、方位角につい
ては電波源を機械的に追尾する一方で、仰角については
複数の受信アンテナの指向性と姿勢を適当に設定し、か
つ、複数の受信アンテナの受信信号を同相合成すること
として、機械的追尾を不要としている。このため、駆動
機構は、方位角についての姿勢制御用のもののみで足り
るから、支持手段１の構成も簡単になり、全体を軽量か
つ小型に構成できる。また、仰角についての姿勢制御が
不要であるから、装置の高さを低くすることができる。

【００４１】このように装置を小型に構成でき、しかも
高さを低くすることができるから、たとえば、高さの高
い大型の車両などにおいても、法的制限高さを超えるこ
となく、本実施例のアンテナ装置を搭載することができ
る。また、装置が嵩張らないから、美観を損ねることも
ない。図５は本発明の第２実施例の構成を示すブロック
図である。本実施例は上記の第１実施例と類似している
ので、上述の図１に示された各部に対応する部分には同
一の参照符号を付して示す。

【００４２】本実施例では、第１アンテナＡ１、第２ア
ンテナＡ２および第３アンテナＡ３〜Ａｎの他に、さら
に第４アンテナＡ１４および第５アンテナＡ１５が支持
手段１に固定的に支持されている。この第４および第５
アンテナＡ１４，Ａ１５は、第３アンテナＡ３〜Ａｎの
主放射ローブを含む鉛直面に関して対称な主放射ローブ
を有する。そして、各アンテナＡ１４，Ａ１５の主放射
ローブの鉛直面内における電力半値幅は、仰角θ１を中
心とした２０度〜９０度の範囲に設定されている。さら
に、第４および第５アンテナＡ１４，Ａ１５の主放射ロ
ーブの支持手段１の回動に関する電力半値幅は、第１お
よび第２アンテナＡ１，Ａ２の主放射ローブの支持手段
１の回動に関する電力半値幅よりも狭く設定されてい
る。

【００４３】第１アンテナＡ１、第２アンテナＡ３、第
４アンテナＡ１４および第５アンテナＡ１５の受信信号
Ｖ(1) ，Ｖ(2) ，Ｖ(14)，Ｖ(15)は、切換え器１１に入
力されている。この切換え器１１は、第１アンテナＡ１
および第２アンテナＡ２の受信信号Ｖ(1) ，Ｖ(2) と、
第４アンテナＡ１４および第５アンテナＡ１５の受信信
号Ｖ(14)，Ｖ(15)とを切り換えて、第１レベル差検出手
段および第２レベル差検出手段として機能するレベル差
検出部５に与える。この切換え器１１の切換えは、制御
部２により制御されている。すなわち、制御部２は切換
え制御手段としての機能をも有している。

【００４４】たとえば、第１アンテナＡ１および第２ア
ンテナＡ２の指向性を、電力半値幅が大きくとれるよう
に設定すると、その分だけ地磁気センサ８として方位検
出誤差の大きいものを適用することができる。しかし、
この場合には、アンテナＡ１，Ａ２の利得が低下するか
ら、アンテナＡ１，Ａ２の受信信号に基づく追尾の精度
が低下する。

【００４５】そこで、本実施例では、支持手段１の回動
に関する電力半値幅の小さい一対のアンテナＡ１４，Ａ
１５がさらに用意されている。そして、電波源の追尾の
第１段階では地磁気センサ８の出力に基づいて方位検出
部９で作成される方位検出信号ΦＧを用いる。そして、
第２段階では、切換え器１１を制御して第１および第２
アンテナＡ１，Ａ２の受信信号Ｖ(1) ，Ｖ(2) をレベル
差検出部５に与え、この受信信号Ｖ(1) ，Ｖ(2) のレベ
ル差を用いて電波源を追尾する。この第１アンテナＡ１
および第２アンテナＡ２の受信信号Ｖ(1) ，Ｖ(2) のレ
ベル差を用いた電波源の追尾の結果、レベル差信号ＶＭ
が所定値以下になり、新たに用意した一対のアンテナＡ
１４，Ａ１５の主放射ローブ範囲での受信が可能な状態
に至ると、制御部２は切換え器１１を切り換える。すな
わち、第４および第５アンテナＡ１４，Ａ１５の受信信
号Ｖ(14)，Ｖ(15)がレベル差検出部５に与えられる。こ
れにより、第４アンテナＡ１４および第５アンテナＡ１
５の受信信号Ｖ(14)，Ｖ(15)を用いた第３段階の追尾動
作が行われる。

【００４６】このような構成を採用すれば、地磁気セン
サ８に高精度のものを用いることなく、電波源を正確に
追尾できる。なお、本実施例では、第１アンテナＡ１お
よび第２アンテナＡ２の受信信号Ｖ(1) ，Ｖ(2) と、第
４アンテナＡ１４および第５アンテナＡ１５の受信信号
Ｖ(14)，Ｖ(15)とを、切換え器１１で切り換えて、１個
のレベル差検出部５に入力する構成が採用されている
が、第１および第２アンテナＡ１，Ａ２と第４および第
５アンテナＡ１４，Ａ１５とのそれぞれに対応して、２
個のレベル差検出部を設けてもよい。このときには、こ
の２個のレベル差検出部の出力信号を切換え器を用い
て、選択的に制御部２に入力する構成とすればよい。

【００４７】図６は本発明の第３実施例のアンテナ装置
の構成を示す平面図であり、図７はその正面図である。
このアンテナ装置は、車両のルーフ上などに設置されて
用いられるものであり、車両のルーフに固定されるベー
ス２０を備えている。このベース２０上には、回転軸２
１により支持された支持手段であるターンテーブル２２
が設けられている。このターンテーブル２２は鉛直方向
に沿う軸線２３まわりに回動することができる。

【００４８】ターンテーブル２２の周面には歯車が形成
されており、この歯車にギア２４が噛合している。この
ギア２４には、駆動手段であるモータ２５の回転力が傘
歯車２６，２４Ａにより伝達されている。ターンテーブ
ル２２の上面には、複数のアンテナＡ１，Ａ２，・・・・，
Ａ１０が支持部材２７などを介して相互に平行になるよ
うに固定されている。すなわち、主放射ローブの方向は
相互に平行である。アンテナＡ１とアンテナＡ２とは、
水平面に沿う方位角方向に関する電波源の追尾と、電波
の受信とに兼用されるアンテナである。また、アンテナ
Ａ３〜Ａ１０は、専ら電波の受信のために用いられる。
これらのアンテナＡ１〜Ａ１０は、相互に平行な放射ロ
ーブを有している。

【００４９】ベース２０上に配置された各構成部分は図
７において仮想線で示すレドーム３０で覆われている。
ただし、図６ではレドーム３０の図示は省略されてい
る。たとえば、アンテナＡ１〜Ａ１０は、その仰角θが
約３８度になるように固定されている。これは、日本の
本州で衛星放送を受信する場合に、各地域における放送
衛星の方向の仰角が約３２度〜４４度の範囲であるた
め、その中央値をとったものである。これにより、受信
地点毎の仰角の相違に伴う受信アンテナＡ１〜Ａ１０の
利得の低下が最小になる。これらのアンテナＡ１〜Ａ１
０は、上述の第１実施例におけるアンテナＡ１〜Ａｎと
同様に、水平面に略垂直な平面内での電力半値幅が２０
度〜９０度に設定されている。

【００５０】また、装置全体の高さが最も低くなるよう
に、アンテナＡ１〜Ａ１０には平面アンテナが使用さ
れ、さらにこれらのアンテナＡ１〜Ａ１０がターンテー
ブル上に平面的に配列されている。この場合、アンテナ
Ａ１〜Ａ１０の高さはたとえば４０mm以下程度になり、
アンテナ装置全体の高さはたとえば１３０mm程度にな
る。したがって、このアンテナ装置は、自動車等の小型
の移動体に搭載した場合でも、その美観を損ねることが
ない。また、大型車両においても法的高さ制限以下の高
さで搭載することができる。

【００５１】図８は上記のアンテナ装置の電気的構成を
示すブロック図である。アンテナＡ１〜Ａ１０の受信信
号は、ＢＳコンバータＢＣ１〜ＢＣ１０に入力され、衛
星放送の電波の周波数（約１１．７〜１２ＧHz）の信号
が、信号処理が容易な低周波信号（約１．０３〜１．３
３ＧHz）に変換される。アンテナＡ３〜Ａ１０に対応し
たＢＳコンバータＢＣ３〜ＢＣ１０の出力信号は、同相
合成部４０に与えられる。

【００５２】一方、アンテナＡ１，Ａ２に対応したＢＳ
コンバータＢＣ１，ＢＣ２の出力信号は、分配器４１，
４２で分配される。分配器４１，４２でそれぞれ分配さ
れた各一方の信号は、上記の同相合成部４０に与えら
れ、ＢＳコンバータＢＣ３〜ＢＣ１０からの信号ととも
に同相合成される。同相合成されて得られた同相合成信
号ＶＴは、ＢＳチューナ（図示せず。）に与えられる。

【００５３】分配器４１，４２で分配された各他方の信
号は、減衰器４３，４４からハイブリッド回路４５に与
えられて合成される。ハイブリッド回路４５は、図９に
示すように、２つの入力端子Ｐ１，Ｐ２に与えられた位
相差δの入力信号ａ，ｂを、位相差δ±９０°の２つの
信号ｃ，ｄに変換して出力端子Ｐ３，Ｐ４に導出するも
のである。

【００５４】すなわち、入力信号ａ，ｂがそれぞれ下記
第(1) 式および第(2) 式で表されるとすると、この入力
信号はａ，ｂは下記第(3) 式および第(4) 式に示す出力
信号ｃ，ｄに変換される。なお、Ａ，Ｂは信号の振幅で
あり、ωは角振動数であり、δ′，δ″は定数である。

【００５５】

【数１】 ａ＝Ａcosωｔ ・・・・ (1) ｂ＝Ｂcos(ωｔ＋δ） ・・・・ (2) ｃ＝Ａcos(ωｔ＋δ′）＋Ｂcos(ωｔ＋δ′＋δ＋９０°） ・・・・ (3) ｄ＝Ａcos(ωｔ＋δ″）＋Ｂcos(ωｔ＋δ″＋δ−９０°） ・・・・ (4) ハイブリッド回路４５の出力信号Ｓｃ，Ｓｄは、レベル
差検出部４６に与えられ、そのレベル差ＶＭが検出され
る。検出されたレベル差ＶＭは、制御部４７に入力され
る。この制御部４７にはまた、ターンテーブル２２（図
６および図７参照。）の所定位置に固定配置された地磁
気センサ（図６および図７では図示が省略されてい
る。）４８の出力に基づいてアンテナＡ１〜Ａ１０の主
放射ローブの方位角を検出し、それに対応する方位検出
信号ΦＧを出力する方位検出部４９の出力も与えられて
いる。

【００５６】なお、本実施例では、着磁等の影響のない
環境でターンテーブル２２を水平においたときに、地磁
気センサ４８が検出する方位角が０°（真北に対応す
る。）になる状態でアンテナＡ１〜Ａ１０の主放射ロー
ブの方位角面への投影が磁北を指すように、地磁気セン
サ４８とアンテナＡ１〜Ａ１０との相対的な関係が設定
されている。このように設定することにより、アンテナ
Ａ１〜Ａ１０の主放射ローブの方位角面への投影は、地
磁気センサ４８の検出方位を向くことになる。換言すれ
ば、地磁気センサ４８の出力ＶＧに基づいて方位検出部
４９から出力される方位検出信号ΦＧは、アンテナＡ１
〜Ａ１０の主放射ローブの方位角を表す信号である。

【００５７】制御部４７は方位検出部４８からの方位検
出信号ΦＧおよびレベル差ＶＭに対応する制御信号をモ
ータ駆動回路５０に与える。これにより、モータ２５が
モータ駆動回路５０からの電力により付勢され、ターン
テーブル２２が回動する。アンテナＡ１，Ａ２からの信
号をハイブリッド回路４５で処理すると、第１放射ロー
ブおよび第２放射ローブが形成される。たとえば、アン
テナＡ１，Ａ２に同一放射ローブ、同一利得のものを使
用し、その中心を結ぶ軸が放射ローブと直角をなすとと
もにターンテーブル２２と平行な面内にあるようにアン
テナＡ１，Ａ２を配置し、各アンテナＡ１，Ａ２からハ
イブリッド回路４５までのＢＳコンバータやケーブル等
は、同じ特性、長さのものを使用するものとする。この
場合、たとえば、両アンテナＡ１，Ａ２の中心の間隔を
１．６波長とし、両アンテナＡ１，Ａ２のターンテーブ
ル２２の回動に関する電力半値幅を約４４度に選ぶと、
上記第１放射ローブおよび第２放射ローブの方向の方位
角面への投影は、受信アンテナＡ１〜Ａ１０の主放射ロ
ーブの方向の方位角面への投影に対して、約１２度の角
度をなして、互いに反対側に存在するようになる。

【００５８】したがって、上記のように各条件を選択す
ることにより、受信アンテナＡ１〜Ａ１０の主放射ロー
ブの方向の方位角面への投影は、第１放射ローブおよび
第２放射ローブの方向の方位角面への投影の間に収める
ことができる。なお、受信アンテナＡ１およびＡ２のア
ンテナ利得、ＢＳコンバータＢＣ１，ＢＣ２の変換利
得、または分配器４１，４２の分配比に幾分の特性のば
らつきがある場合は、減衰器４３，４４での減衰値を適
当に設定することにより、その分を補償することができ
る。

【００５９】上記のようにアンテナＡ１，Ａ２の方位角
に関する電力半値幅は約４４度であり、また、第１、第
２放射ローブの方位がアンテナＡ１〜Ａ１０の固有の主
放射ローブの方位に対してそれぞれ１２度の角度を成し
ている。このため、第１放射ローブおよび第２放射ロー
ブはアンナテＡ１〜Ａ１０の主放射方向を中心とした±
１２度の範囲では重なり合うことを考慮すると、第１、
第２放射ローブの覆域は受信アンテナＡ１〜Ａ１０の主
放射ローブの方位を中心として、その両側３２度（＝４
４度−１２度）ずつの範囲となる。

【００６０】一方、日本の本州では、衛星放送のための
放送衛星は、方位角２１４度〜２２６度の範囲に位置す
る。したがって、検出方位信号ΦＧが表す方位角が２２
０度となった時点で、ターンテーブル２２が水平であ
り、しかも地磁気センサ４８に着磁等の影響がなく、さ
らに方位検出部４９に誤差がなければ、受信アンテナＡ
１〜Ａ１０の主放射ローブの方位角面における方向と、
衛星の方位角面内における方向との角度差は、最大で６
度程度である。

【００６１】一方、地磁気センサ４８の着磁や方位検出
部４９が内包する誤差のために、１０度程度の方位検出
誤差が生じるとすると、方位角面内における衛星の方向
と受信アンテナＡ１〜Ａ１０の放射ローブとの角度差
は、最大で１６度程度である。また、実際のターンテー
ブルは、水平面に対し傾斜する場合もあり、この傾斜は
最大４０度程度であるから、この傾斜の上記角度差への
影響は、最大８度程度となる。

【００６２】したがって、上記の角度差は最大で２４度
程度となる。第１放射ローブおよび第２放射ローブの方
位角面内での方向は、アンテナＡ１〜Ａ１０の固有の主
放射ローブの方位角面内での方向に対して±１２度の角
度をなしている。このため、方位検出部４９から出力さ
れる方位検出信号ΦＧが表す方位角に最大で２４度の誤
差が生じていても、方位検出信号づΦＧが表す方位角が
２２０度となった時点では、第１、第２放射ローブで電
波を受信できる状態となっている。このため、レベル差
検出部４０の出力に基づき、方位角に関するアンテナの
姿勢制御を正確に行える。

【００６３】図１０は同相合成部４０の詳しい構成を示
すブロック図である。この同相合成部４０にはＢＳコン
バータＢＣ１〜ＢＣ１０からの信号Ｂ１〜Ｂ１０が入力
される。そして、ＢＳコンバータＢＣ１０からの信号Ｂ
１０を基準信号として、同相合成処理が行われる。さら
に詳細に説明すると、信号Ｂ１〜Ｂ９に対応して位相同
期回路ＰＬＬ１〜ＰＬＬ９が設けられている。また、信
号Ｂ１０はダウンコンバータＤＣ１０で電圧制御型発振
器ＶＣＯ１０からの信号と混合されて、周波数変換され
る。この信号は、自動レベル調整器ＡＧＣ１０でレベル
調整された後に、分配器ＳＰ１０に与えられる。分配器
ＳＰ１０で分配された一方の信号Ｄ１０は、移相器５１
で９０°だけ移相が遅らされた後に、信号Ｃ１０として
電力合成器５２に与えられる。電圧制御型発振器ＶＣＯ
１０には、一定の制御電圧Ｖ₀ が与えられている。

【００６４】分配器ＳＰ１０で分配された他方の信号は
さらに分配器５３で分配され、位相制御信号Ｄ１，Ｄ
２，・・・・，Ｄ９として、位相同期回路ＰＬＬ１〜ＰＬＬ
９に与えられる。たとえば、位相同期回路ＰＬＬ１で
は、入力信号Ｂ１はダウンコンバータＤＣ１で電圧制御
型発振器ＶＣＯ１からの信号と混合されて周波数変換さ
れる。この信号は、さらに自動レベル調整器ＡＧＣ１で
レベル調整された後に分配器ＳＰ１で分配され、分配さ
れた一方の信号が信号Ｃ１として電力合成器５２に入力
される。

【００６５】分配器ＳＰ１で分配された他方の信号は、
位相比較器ＰＣ１に与えられる。この位相比較器ＰＣ１
では、分配器ＳＰ１からの信号と位相制御信号Ｄ１とが
位相比較される。そして、その出力信号が、ループフィ
ルタＬＦ１で制御電圧に変換され、この制御電圧が電圧
制御型発振器ＶＣＯ１に与えられる。たとえば、位相比
較器ＰＣ１に乗算回路を用いるときには、位相同期回路
ＰＬＬ１は、信号Ｃ１と位相制御信号Ｄ１との位相差が
９０度に保持されるように動作する。

【００６６】信号Ｂ２〜Ｂ９に対応する他の位相同期回
路ＰＬＬ２〜ＰＬＬ９は、位相同期回路ＰＬＬ１と同様
な構成を有しており、各位相同期回路ＰＬＬ２〜ＰＬＬ
９からは、いずれも位相制御信号Ｄ２〜Ｄ９と一定の位
相差（たとえば９０度）を有する信号Ｃ２〜Ｃ９が出力
されて電力合成器５２に与えられる。分配器ＳＰ１０で
分配されて移相器５１に与えられる信号Ｄ１０は、信号
Ｄ１〜Ｄ９と同相であるから、結局、移相器５１から電
力合成器５２に与えられる信号Ｃ１０は、信号Ｃ１〜Ｃ
９と同相である。その結果、電力合成器５２からは、信
号ＢＳ１〜ＢＳ１０を同相合成した信号ＶＴが出力され
ることになる。

【００６７】図１１はレベル差検出部４６の構成を示す
ブロック図である。ハイブリッド回路４５からの２つの
出力信号Ｓｃ，Ｓｄは、増幅器６１，６２で適当なレベ
ルに調整された後、二乗検波器６３，６４で検波され、
信号電力に比例した直流電圧が出力される。この直流電
圧は、対数増幅器６５，６６に与えられてその対数値に
比例した電圧に変換される。この対数増幅器６５，６６
の各出力は、差動増幅器６７に与えられて差分がとら
れ、さらにローパスフィルタ６８を経てレベル差信号Ｖ
Ｍとなる。この構成により、レベル差信号ＶＭは、入力
信号Ｓｃ，Ｓｄの相対的なレベル差に比例した信号とな
る。これにより、到来電波の強弱によっては信号ＶＭは
変化せず、到来方向の変化による信号Ｓｃ，Ｓｄの相対
的レベル差の変化のみにより、信号ＶＭが変化する。

【００６８】図１２は制御部４７での処理を説明するた
めのフローチャートである。電源投入または装置のリセ
ットにより、ステップＳ１では、方位検出部４９での方
位検出信号ΦＧが表す方位角（以下「方位角ΦＧ」とい
う。）が２２０度に等しいかどうかが調べられる。方位
角ΦＧが２２０度に等しくなければ、ステップＳ２で方
位角ΦＧが２２０度未満であるかどうかが調べられる。

【００６９】方位角ΦＧが２２０度未満であるときに
は、ステップＳ３で、ターンテーブル２２の角度ＡＺが
所定値ΔＡＺ（たとえば０．１度）だけ増大するよう
に、モータ２５が付勢される。また、方位角ΦＧが２２
０度よりも大きいときには、ステップＳ４において、角
度ＡＺが所定値ΔＡＺだけ減少するように、モータ２５
が付勢される。その後の処理は、ステップＳ１に戻る。

【００７０】一方、方位角ΦＧが２２０度に等しいとき
には、ステップＳ１からステップＳ５に進み、レベル差
検出部４６が出力するレベル差信号ＶＭが零であるかど
うかが調べられる。レベル差信号ＶＭが零であればステ
ップＳ５での処理を繰り返し、レベル差信号ＶＭが零以
外の値をとるときにはステップＳ６に進む。ステップＳ
６では、レベル差信号ＶＭが零未満かどうかが調べら
れ、レベル差信号ＶＭが零未満なら、ステップＳ７へ進
み、ターンテーブル２２の角度ＡＺがΔＡＺだけ増大す
るようにモータ２５が付勢される。レベル差信号ＶＭが
零よりも大きいときには、ステップＳ８において、ター
ンテーブル２２の角度ＡＺがΔＡＺだけ減少するように
モータ２５が付勢される。

【００７１】以上のように本実施例によれば、方位角に
関する追尾のみが行われ、仰角に関する追尾は行われな
いから、上記の第１実施例に関連してのべた各効果が達
成される。のみならず、電波源の追尾のために受信信号
が利用されるアンテナＡ１，Ａ２も含めて全てのアンテ
ナＡ１〜Ａ１０の受信信号が同相合成部４０で同相合成
されるから、同一利得の同相合成信号を得るためのアン
テナ総面積を小さくすることができる。これにより、ア
ンテナ装置の一層の小型化に寄与できる。逆に、同程度
の大きさのアンテナ装置を構成する場合に、アンテナ利
得を増大することができる。

【００７２】図１３は本発明の第４実施例の構成を示す
ブロック図である。本実施例は上記の第３実施例に類似
するので、上記の図８に示された各部に対応する部分に
は同一の参照符号を付して示す。本実施例では、アンテ
ナＡ１，Ａ２に対応したＢＳコンバータＢＣ１，ＢＣ２
の各出力信号は、分配器４１Ａ，４２Ａにより、同相合
成部４０、第１信号合成手段であるハイブリッド回路４
５および第２信号合成手段であるハイブリッド回路７５
に分配される。分配器４１Ａ，４２Ａとハイブリッド回
路７５との間には、それぞれ減衰器７３，７４が介在さ
れている。

【００７３】ハイブリッド回路７５は、アンテナＡ１，
Ａ１０の固有の主放射ローブが沿う鉛直面に関して互い
に対称であるとともに、ターンテーブル２２の回動に関
する電力半値幅が上記第１放射ローブおよび第２放射ロ
ーブのターンテーブル２２の回動に関する電力半値幅よ
りも狭く設定された第３放射ローブおよび第４放射ロー
ブを形成し、この第３放射ローブおよび第４放射ローブ
にそれぞれ対応する２つの信号を出力するものである。

【００７４】２つのハイブリッド回路４５，７５からの
信号は、切換え器７６に入力され、いずれか一方のハイ
ブリッド回路からの信号が選択される。そして、選択さ
れた信号が、本実施例において第１レベル差検出手段お
よび第２レベル差検出手段として機能するレベル差検出
部４６に入力される。切換え器７６は、制御部４７から
ライン７７を介して与えられる切換え制御信号により切
り換えられる。

【００７５】電波源の追尾の第１段階では地磁気センサ
４８の出力に基づいて方位検出部４９で作成される方位
検出信号ΦＧを用いる。そして、第２段階では、切換え
器７７を制御してハイブリッド回路４５の出力信号をレ
ベル差検出部４６に与え、このときのレベル差信号ＶＭ
を用いて電波源を追尾する。このハイブリッド回路４５
からの信号のレベル差を用いた電波源の追尾の結果、レ
ベル差信号ＶＭが所定値以下になり、新たに用意したハ
イブリッド回路７５で形成される第３および第４放射ロ
ーブでの受信が可能な状態に至ると、制御部４７は切換
え器７６を切り換える。すなわち、ハイブリッド回路７
５から出力される２つの信号がレベル差検出部４６に与
えられる。これにより、第３および第４放射ローブに対
応した信号を用いた第３段階の追尾動作が行われる。

【００７６】このような構成により、地磁気センサ４８
に高精度のものを用いることなく、電波源を正確に追尾
できる。なお、本実施例では、ハイブリッド回路４５，
７５の出力信号を切換え器７６で切り換えて１個のレベ
ル差検出部４６に入力する構成が採用されているが、ハ
イブリッド回路４５，７５のそれぞれに対応して、２個
のレベル差検出部を設けてもよい。このときには、この
２個のレベル差検出部の出力信号を切換え器を用いて、
選択的に制御部４７に入力する構成とすればよい。

【００７７】本発明の実施例の説明は以上のとおりであ
るが、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を
施すことが可能である。

【００７８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、仰角に関
しては電波源の追尾は不要であり、方位角に関してのみ
電波源の追尾が行われる、このため、アンテナの姿勢制
御のための駆動機構は、方位角方向に関してのみ必要と
なるに過ぎない。その結果、アンテナ装置の全体の構成
が簡単になり、小型化が可能となる。

【００７９】しかも、複数の第３アンテナの受信信号
は、同相合成手段により同相合成されるから、高利得で
の受信を行える。また、複数のアンテナの受信信号を同
相合成する構成であるから、個々のアンテナを小さくす
ることができ、その結果、この小さなアンテナを水平面
に沿って配列することにより、全体の高さを低くするこ
とができる。

【００８０】このように、小型で、かつ、低い高さに構
成することができるから、自動車等の小型の移動体に搭
載した場合に、その美観を損ねることがない。また、比
較的高さの高い移動体にも、たとえば法的高さ制限など
の規制を受けることなく、搭載することができる。請求
項２記載の発明によれば、地磁気センサによる第３アン
テナの主放射ローブの方位の検出と、第１および第２ア
ンテナの受信信号のレベル差の検出との併用により、電
波源の追尾を確実に行わせることができる。

【００８１】請求項３記載の発明によれば、地磁気セン
サによる第３アンテナテの主放射ローブの方位の検出
と、第１および第２アンテナの受信信号のレベル差の検
出との併用による電波源の追尾が一層良好に行える。請
求項４記載の発明によれば、たとえば精密な地磁気セン
サを用いなくても、方位角方向に関する電波源の追尾を
確実に行える。

【００８２】請求項５記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様な効果が得られるほか、電波源の追尾の
ために用いられる一対のアンテナも含めて全てのアンテ
ナの受信信号が合成手段で同相合成されるから、同一利
得の同相合成信号を得るためのアンテナ総面積を小さく
することができる。これにより、アンテナ装置の一層の
小型化に寄与できる。逆に、同程度の大きさのアンテナ
装置を構成する場合には、アンテナ利得を増大すること
ができる。

【００８３】さらに、請求項６記載の発明では、請求項
２記載の発明と同様な効果が得られ、また、請求項７記
載の発明では、上記請求項３記載の発明と同様な効果が
得られ、さらに、請求項８記載の発明では、請求項４記
載の発明と同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のアンテナ装置の概念的な
構成を示すブロック図である。

【図２】アンテナＡ１〜Ａｎの方位角に関する指向性を
示す特性図である。

【図３】アンテナＡ１〜Ａｎの仰角に関する指向性を示
す特性図である。

【図４】仰角面内での主放射ローブの電力半値幅と、受
信強度の低下との関係を説明するための特性図である。

【図５】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】本発明の第３実施例のアンテナ装置の構成を示
す平面図である。

【図７】図６に示された構成の正面図である。

【図８】上記第３実施例のアンテナ装置の電気的構成を
示すブロック図である。

【図９】ハイブリッド回路の働きを説明するためのブロ
ック図である。

【図１０】同相合成部の内部構成を示すブロック図であ
る。

【図１１】レベル差検出部の構成を示すブロック図であ
る。

【図１２】動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【図１３】本発明の第４実施例の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

Ａ１ 第１アンテナ Ａ２ 第２アンテナ Ａ３〜Ａｎ 第３アンテナ １ 支持手段 ２ 制御部 ３ モータ ５ レベル差検出部 ７ 同相合成部 ８ 地磁気センサ ９ 方位検出部 １１ 切換え器 Ａ１４ 第４アンテナ Ａ１５ 第５アンテナ ２０ ベース ２１ 回転軸 ２２ ターンテーブル ２５ モータ ２７ 支持部材 ４０ 同相合成部 ４５ ハイブリッド回路 ４６ レベル差検出部 ４７ 制御部 ４８ 地磁気センサ ４９ 方位検出部 ５０ モータ駆動回路 Ａ１〜Ａ１０ アンテナ ７５ ハイブリッド回路 ７６ 切換え器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保田 昌男 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会 社大阪製作所内 (72)発明者 三田 雅樹 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会 社大阪製作所内 (72)発明者 村田 孝雄 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 高野 好一 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 藤田 雅 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 外山 昇 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平面に略垂直な第１平面に関して互いに
   略対称な主放射ローブを有するとともに、水平面に略垂
   直な平面内におけるそれぞれの主放射ローブの電力半値
   幅が電波到来角度範囲よりも広く設定された第１アンテ
   ナおよび第２アンテナと、 上記第１アンテナおよび第２アンテナの主放射ローブの
   対称面である上記第１平面に沿う相互に平行な主放射ロ
   ーブを有するとともに、水平面に略垂直な平面内におけ
   るそれぞれの主放射ローブの電力半値幅が電波到来角度
   範囲よりも広く設定された複数の第３アンテナと、 上記第１アンテナ、第２アンテナおよび第３アンテナ
   を、これらの相対的な位置関係を保持した状態で支持す
   る支持手段と、 この支持手段を水平面に略垂直な所定の軸線まわりに回
   動させる駆動手段と、 上記第１アンテナと第２アンテナとの受信信号のレベル
   差を検出する第１レベル差検出手段と、 この第１レベル差検出手段で検出されたレベル差に基づ
   いて、上記第３アンテナの主放射ローブが電波源に向く
   ように上記駆動手段を付勢制御する制御手段と、 上記複数の第３アンテナの受信信号を同相合成する同相
   合成手段とを含むことを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】上記支持手段に支持され、上記第３アンテ
   ナの主放射ローブの方位を検出する地磁気センサをさら
   に含み、 上記制御手段は、上記地磁気センサと上記第１レベル差
   検出手段との各出力に基づいて、上記駆動手段を付勢制
   御するものであることを特徴とする請求項１記載のアン
   テナ装置。
3. 【請求項３】水平面に略平行な第２平面への上記第１ア
   ンテナの主放射ローブの方向の投影と上記第１平面とが
   なす角が、上記地磁気センサの方位検出誤差以上の角度
   に設定されていることを特徴とする請求項２記載のアン
   テナ装置。
4. 【請求項４】上記第１平面に関して互いに略対称な主放
   射ローブを有するとともに、水平面に略垂直な平面内に
   おけるそれぞれの主放射ローブの電力半値幅が電波到来
   角度範囲よりも広く設定され、かつ、上記支持手段の回
   動に関する主放射ローブの電力半値幅が上記第１アンテ
   ナおよび第２アンテナの上記支持手段の回動に関する主
   放射ローブの電力半値幅よりも狭く設定された第４アン
   テナおよび第５アンテナと、 この第４アンテナと第５アンテナとの受信信号のレベル
   差を検出する第２レベル差検出手段と、 上記第１レベル差検出手段で検出されるレベル差が上記
   制御手段に与えられる第１状態と、上記第２レベル差検
   出手段で検出されるレベル差が上記制御手段に与えられ
   る第２状態とを切り換える切換え手段と、 上記第１レベル差検出手段で検出されたレベル差が所定
   値以上であるときには上記切換え手段を上記第１状態に
   制御し、上記第１レベル差検出手段で検出されたレベル
   差が上記所定値未満であるときには上記切換え手段を上
   記第２状態に制御する切換え制御手段とをさらに含むこ
   とを特徴とする請求項１、２または３記載のアンテナ装
   置。
5. 【請求項５】水平面に略垂直な第１平面に沿う相互に平
   行な主放射ローブを有し、水平面に略垂直な平面内にお
   けるそれぞれの主放射ローブの電力半値幅が電波到来角
   度範囲よりも広く設定された複数のアンテナと、 この複数のアンテナを、これらの相対的な位置関係を保
   持した状態で支持する支持手段と、 この支持手段を水平面に略垂直な所定の軸線まわりに回
   動させる駆動手段と、 上記複数のアンテナから選択した一対のアンテナの受信
   信号を合成して、上記複数のアンテナの主放射ローブが
   沿う上記第１平面に関して互いに略対称な第１放射ロー
   ブおよび第２放射ローブを形成し、この第１放射ローブ
   および第２放射ローブにそれぞれ対応する２つの信号を
   出力する第１信号合成手段と、 この第１信号合成手段から出力される２つの信号のレベ
   ル差を検出する第１レベル差検出手段と、 この第１レベル差検出手段で検出されたレベル差に基づ
   いて、上記複数のアンテナの主放射ローブが電波源を向
   くように、上記駆動手段を付勢制御する制御手段と、 上記複数のアンテナの受信信号を同相合成する同相合成
   手段とを含むことを特徴とするアンテナ装置。
6. 【請求項６】上記支持手段に支持され、上記複数のアン
   テナの主放射ローブの方位を検出する地磁気センサをさ
   らに含み、 上記制御手段は、上記地磁気センサと上記第１レベル差
   検出手段との各出力に基づいて、上記駆動手段を付勢制
   御するものであることを特徴とする請求項５記載のアン
   テナ装置。
7. 【請求項７】水平面に略平行な第２平面への上記第１放
   射ローブの方向の投影と上記第１平面とがなす角が、上
   記地磁気センサの方位検出誤差以上の角度に設定されて
   いることを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
8. 【請求項８】上記複数のアンテナから選択した一対のア
   ンテナの受信信号を合成して、上記複数のアンテナの主
   放射ローブが沿う上記第１平面に関して互いに略対称で
   あるとともに、上記支持手段の回動に関する電力半値幅
   が上記第１放射ローブおよび第２放射ローブの上記支持
   手段の回動に関する電力半値幅よりも狭く設定された第
   ３放射ローブおよび第４放射ローブを形成し、この第３
   放射ローブおよび第４放射ローブにそれぞれ対応する２
   つの信号を出力する第２信号合成手段と、 この第２信号合成手段から出力される２つの信号のレベ
   ル差を検出する第２レベル差検出手段と、 上記第１レベル差検出手段で検出されるレベル差が上記
   制御手段に与えられる第１状態と、上記第２レベル差検
   出手段で検出されるレベル差が上記制御手段に与えられ
   る第２状態とを切り換える切換え手段と、 上記第１レベル差検出手段で検出されたレベル差が所定
   値以上であるときには上記切換え手段を上記第１状態に
   制御し、上記第１レベル差検出手段で検出されたレベル
   差が上記所定値未満であるときには上記切換え手段を上
   記第２状態に制御する切換え制御手段とをさらに含むこ
   とを特徴とする請求項５、６または７記載のアンテナ装
   置。