JPH06273503A - 車載用衛星放送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度な追尾を実現するとともに小型化でき
る車載用衛星放送受信システムを得ることを目的とす
る。 【構成】 サブアレイアンテナと移相器を１つのモジュ
ール１とし、それを複数集めた合成アンテナ部２とモジ
ュール１内の移相器の移相を設定する移相器ドライバー
３と、追尾受信機５と、方位角回転部７と仰角方向は電
子追尾を行ない、方位角方向は角度誤差を判断して電子
追尾と機械追尾の切換えを行なうコントローラ６とを備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車載用衛星放送受信
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８、図９は従来の車載用衛星放送受信
装置の一例を示す概略構成図であり、図において２１は
指向性の鋭い高利得なアンテナ部、２２は高精度仰角回
転部、２３は高精度方位角回転部、２４は地磁気セン
サ、２５は仰角設定信号、２６は地磁気センサにより検
出された磁北信号、２７は仰角方向を回転させるための
仰角回転用ギア、５は受信信号より追尾誤差を生成する
追尾受信機、６は追尾誤差信号から方位角設定信号と仰
角設定信号を生成するコントローラ、１０は受信信号、
１１は追尾誤差信号、１２は方位角設定信号、１３は受
信レベル信号、１９はビーム方向、２０はターンテーブ
ルである。

【０００３】次に動作について説明する。衛星放送から
の微弱な電波は指向性の鋭い高利得なアンテナ２１のビ
ームを正確に衛星方向に向けることにより受信される。
まず、放送衛星の方向を捕捉する為には、地磁気センサ
２４で磁北を見つけ磁北より放送衛星の方位角を算出し
高精度方位角回転部２３を回転させ概略の方位角を捕捉
する。その後、高精度仰角回転部２２を回転させ受信レ
ベル信号１３が最大となる概略の方向へアンテナ部２１
を向け追尾に移る。

【０００４】受信信号１０から追尾受信機５により追尾
誤差信号１１が検知され、コントローラ６によってその
追尾誤差が零になるように高精度仰角回転部２２、高精
度方位角回転部２３を回転させアンテナ２１のビームを
高精度に放送衛星方向に向けて追尾しつづける。

【０００５】また、アンテナ部には、マイクロストリッ
プパッチアンテナ素子を多数配列した平面アンテナを使
用している。このため、ビーム方向はアンテナ配列面と
垂直な方向となるのでアンテナ部全体を図９に示すよう
に概略の衛星方向へ傾けてある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の車載用衛星放送
受信装置は上記のように構成されており、仰角方向、方
位角方向とも機械的に回転させることでビームを衛星方
向に向けるため、精度の高い回転部が必要となり、また
仰角回転部、方位角回転部の２つの機械的回転部が必要
なため装置が大きくなる。

【０００７】また、放送衛星を捕捉するためには、上記
に示すように地磁気センサにて磁北を見つけ、それによ
り衛星の方位角方向を算出しアンテナをその方向に向け
方位角方向の捕捉をし、その後仰角方向回転部によりビ
ームを上下に走査し衛星を捕捉するため、仰角方向回転
部の駆動スピードが遅いと捕捉できなくなってしまう。

【０００８】また、アンテナ部はマイクロストリップパ
ッチアンテナ素子を多数配列したアレーアンテナを使用
するため、合成された指向性の鋭い高利得なビームは、
アンテナ配列面と垂直な方向になる。このためアンテナ
部全体を概略の衛星方向にビームが向くように設定する
必要があるのでシステム全体の高さが高くなってしまう
などの問題点があった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高精度な追尾を実現するととも
に小型化が可能で、衛星を容易に捕捉することができる
車載用衛星放送受信装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明における車載用
衛星放送受信装置は、サブアレー化したモジュールを複
数用いた合成アンテナ部を使用し、各モジュールの位相
を移相器ドライバーにて設定できるようにし、仰角は電
子追尾とし、方位角は角度誤差を判断し電子追尾と機械
追尾を切換える機能をコントローラに持たせたものであ
る。

【００１１】また、仰角方向をファンビームとして捕捉
を開始するアルゴリズムをコントローラに持たせたもの
である。

【００１２】また、仰角方向をペンシルビームとしてそ
のビームを電子的に上下に振りながら捕捉を行なうアル
ゴリズムをコントローラに持たせたものである。

【００１３】また、捕捉モードと追尾モードの間に方位
角方向の首振り走査を行なうコントモードをコントロー
ラに持たせたものである。

【００１４】また、受信レベルより、捕捉、コント、追
尾のモード切換えを行ない、各モード毎に方位角回転部
と移相器ドライバーのコントロールを行なう機能をコン
トローラに持たせたものである。

【００１５】また、素子アンテナとして屈折ヘリカルア
ンテナを使用したものである。

【００１６】

【作用】この発明における車載用衛星放送受信装置は、
サブアレイ化した素子アンテナと移相器とを１つにした
モジュールを複数配列した合成アンテナ部を使用し、ビ
ームを電子的に走査できるようにすることで、仰角方向
の機械的回転部分を取除いても仰角方向の追尾が可能と
なる。また仰角方向、方位角方向とも電子的にビームが
走査できるのでビーム方向の微調整が可能となる。

【００１７】また、ビームの形状も変えられるので、仰
角方向をファンビームとすることで、地磁気センサがな
くてもコントローラの指令により放送衛星が容易に捕捉
できる。

【００１８】また、ペンシルビームのまま仰角方向にビ
ームを走査しながら方位角方向に回転することで放送衛
星が容易に捕捉できる。

【００１９】また、コントモードを捕捉と追尾の間に付
加することにより捕捉から追尾に切換わる際の捕捉はず
れ、追尾中の電波の瞬断にも短時間で処理できる。

【００２０】また、素子アンテナとして屈折ヘリカルア
ンテナを使用することでアンテナ部を低姿勢にすること
ができる。

【００２１】

【実施例】

実施例１．この発明の一実施例を図について説明する。
図１はこの発明における車載用衛星放送受信装置の概略
構成図である。図において、１はサブアレイアンテナと
移相器とを一体としたモジュール、２はこのモジュール
を複数配列した合成アンテナ部、３は各モジュールの位
相をコントローラからの指令により設定する移相器ドラ
イバー、４は各モジュールからの出力信号を合成する合
成器、５は合成器からの受信信号より追尾信号を生成す
る追尾受信機、６は追尾誤差信号から位相設定信号と方
位角設定信号を生成するコントローラ、７は方位角回転
部、８は位相データ、９はモジュール出力信号、１０は
受信信号、１１は追尾誤差信号、１２は方位角設定信
号、１３は受信レベル信号、１４は位相設定信号であ
る。

【００２２】次に動作について説明する。放送衛星から
の微弱な電波は、合成アンテナ部２内に多数配列された
サブアレイアンテナと位相器とを一体化したモジュール
１により受信される。各モジュール１により受信された
電波はモジュール出力信号９として合成器４に入力さ
れ、合成器４にて合成され受信信号１０となる。受信信
号１０より追尾受信機５の中で、追尾誤差信号１１が検
知される。コントローラ６はその追尾誤差信号を零にす
るように仰角は位相設定信号１４を出し、これを受けた
移相器ドライバー３より合成アンテナ部２内の各モジュ
ール１へ位相データ８を送信し各モジュール１の位相を
設定しビームを電子的に走査して追尾を行なう。一方、
方位角方向は、追尾受信機５からの追尾誤差信号１１を
受けたコントローラ６が角度誤差を算出し、その角度誤
差があらかじめコントローラ６に設定してある許容値よ
り小さいと判断した場合は、方位角設定信号１２を止め
て位相設定信号１４により、仰角方向にてビームを走査
するのと同じ手順で電子的にビームを走査する。コント
ローラ６が算出した角度誤差が許容値より大きいと判断
した場合は方位角設定信号１２により、方位角回転部７
を回転させることにより合成アンテナ部２を機械的に衛
星方向に向けることで方位角方向の追尾を行なう。捕捉
については従来の方法と同様な方法で方位角方向の受信
レベル最大の点で概略方位角を設定した後、仰角方向に
ビームを走査して受信レベルが最大となる点に仰角方向
のビームを設定し追尾へ移る。

【００２３】実施例２．図２は、この発明においてコン
トローラ６の捕捉部分のアルゴリズムを組みかえた実施
例のコントローラ６の動作を示すフローチャートであ
る。２８は合成アンテナ部２の仰角方向のビームをファ
ンビームにするステップ、２９は回転部を回転させるス
テップ、３０は受信レベルが一定値以上かを判断するス
テップ、３１は回転部の回転を続行させるステップ、３
２は回転部を停止するステップ、３３は合成アンテナ部
２の仰角方向のビームをペンシルビームにするステッ
プ、３４はペンシルビームを仰角追尾範囲内で上下に走
査するステップ、３５は受信レベルの最大点を検出する
ステップ、３６は仰角方向のビーム方向を設定するステ
ップである。

【００２４】図２において、捕捉を開始するとあらかじ
め設定してあった位相設定信号１４により合成アンテナ
部２の仰角方向のビーム形状をファンビームとし（ステ
ップ２８）、方位角方向の回転部７を回転させる（ステ
ップ２９）、回転部７が回転しているときは常に受信レ
ベル信号１３をモニタしそれが一定値以上か否かを判断
する（ステップ３０）。ステップ３０にて一定値以下と
判断したときは回転部７の回転を続行し（ステップ３
１）ステップ３０に戻る。ステップ３０にて一定値以上
と判断したときは回転部７の回転を停止し（ステップ３
２）、合成アンテナ部２の仰角方向のビーム形状をペン
シルビームとし（ステップ３３）、仰角追尾範囲を上下
に走査する（ステップ３４）。このとき受信レベルをモ
ニタし受信レベルが最大となる点を検出し（ステップ３
５）、仰角のビーム方向をこの点に設定し（ステップ３
６）捕捉を終了する。ここで一定値とは仰角方向のビー
ム形状をファンビームからペンシルビームとした際に合
成アンテナ部２の利得が上がった時、十分に追尾できる
受信レベルのことである。

【００２５】実施例３．図３は、この発明において捕捉
部分のアルゴリズムを組みかえた実施例のコントローラ
６の動作を示すフローチャートである。３４は合成アン
テナ部２の仰角方向のペンシルビームを仰角追尾範囲内
で上下に走査するステップ、３７は受信レベルが追尾に
移れるレベル以上かを判断するステップ、３８は仰角方
向のペンシルビームの走査を続行するステップ、３９は
仰角方向のビーム走査を停止するステップである。ま
た、同一番号のステップは実施例２と同じステップであ
る。捕捉開始すると合成アンテナ部２の仰角方向のペン
シルビームを仰角追尾範囲内で上下に走査し（ステップ
３４）、方位角の回転部７を回転させる（ステップ２
９）。ステップ３４、ステップ２９の動作中、常時受信
レベル信号１３をモニタし追尾に移れる受信レベル以上
かを判断する（ステップ３７）。ステップ３７にて追尾
に移れるレベル以下と判断したときは、回転部の回転を
続行し（ステップ３１）、仰角方向のビーム走査を続行
し（ステップ３８）ステップ３７に戻る。ステップ３７
にて追尾に移れるレベル以上と判断したときは回転部７
を停止し（ステップ３２）、仰角方向のビーム走査を停
止（ステップ３９）して捕捉を終了する。

【００２６】実施例４．図４はこの発明において捕捉モ
ードの後にコントモードを付加した実施例のコントロー
ラ６の動作を示すフローチャートである。４０は実施例
２、実施例３に示すような捕捉モード、４１は回転部７
を左右に振る首振り動作をするステップ、４２は受信レ
ベルの最大点を検出するステップである。また、同一番
号のステップは実施例２又は実施例３のステップと同じ
である。捕捉を開始し実施例２又は実施例３に示すよう
な捕捉動作（ステップ４０）が終了すると、コントモー
ドに移る。コントモードでは仰角方向のビームを仰角追
尾範囲内で上下に走査し（ステップ３４）、方位角の回
転部７を左右にある一定角度範囲（例えば±１０゜）回
転する（ステップ４１）。上記の動作中、常時受信レベ
ル信号１３をモニタし追尾に移れるレベル以上であるか
判断する（ステップ３７）。ステップ３７にて追尾に移
れるレベル以下と判断したときは捕捉モード（ステップ
４０）へ戻る。ステップ３７にて追尾に移れるレベル以
上と判断したときは、回転部７を停止し（ステップ３
２）、仰角方向のビーム走査を停止し（ステップ３
９）、コントモードを終了する。コントモードは捕捉終
了点を中心として、回転部７を左右に振るので捕捉から
追尾に移る瞬間に方位角が追尾範囲からはずれたときに
も再び捕捉モードに戻らずに再捕捉が可能となる。

【００２７】実施例５．図５はこの発明において捕捉、
コント、追尾の３つのモードを受信レベルにより切り換
える機能をコントローラ６に持たせたときのコントロー
ラ６の動作を示す示すフローチャートである。４３は受
信レベル検出のステップ、４４は受信レベルが追尾モー
ドの設定値を越えているか判断するステップ、４５は実
施例１に示すような追尾モード、４６は受信レベルが追
尾モードの設定値以下のとき、コントモードの設定値を
越えているか判断するステップ、４７は実施例４に示す
コントモードのステップである。同一番号のステップは
実施例２、実施例３または実施例４と同一のステップで
ある。

【００２８】電源がＯＮになると受信レベルを検出し
（ステップ４３）、まず追尾モードの設定値と比較を行
い（ステップ４４）、受信レベルが追尾モードの設定値
を越えていれば追尾モード（ステップ４５）に移る。ス
テップ４４にて追尾モードの設定値以下のときはコント
モードの設定値と比較を行ない（ステップ４６）、受信
レベルがコントモードの設定値以上であればコントモー
ド（ステップ４７）に移る。ステップ４６にてコントモ
ードの設定値以下のときは捕捉モード（ステップ４０）
に移る。コントローラ６は動作中常に上記の判断を行な
い適切なモードを選択する。受信レベルの設定値の大小
関係は追尾モード＞コントモード＞捕捉モードである。

【００２９】実施例６．図６、図７はこの発明の他の実
施例を示す概略図であり、図６はモジュールの内部構成
で１５は屈折ヘリカルアンテナ、１６はモジュール内の
各ヘリカルアンテナを同相に給電する給電回路、１７は
移相器、１８は地球の中心から天頂へ向かう軸、１９は
このモジュールのビーム方向、４８は地板である。

【００３０】ヘリカルアンテナの基底部と地板４８との
間を屈曲させ、屈折ヘリカルアンテナ１５の軸は地板４
８に対して傾斜させながら屈折ヘリカルアンテナ１５の
端部は地板４８に対して垂直に接地したものである。従
来のヘリカルアンテナはアンテナの軸が地板上に垂直に
なるように接地し、地板を傾斜させて電波の到来方向に
ヘリカルアンテナの軸を向けていたが、地板４８を傾斜
させずにヘリカルアンテナの端部を屈曲させることで電
波到来方向にヘリカルアンテナの軸すなわちビーム方向
１９を向けることができる。なお、上記ヘリカルアンテ
ナの地板側の端部は地板４８に対して垂直にすることに
限らず、ヘリカルアンテナの螺旋部分を地板４８と非接
触とするように地板４８の上方へ伸長させればよい。

【００３１】図７は図６に示したモジュールを使用した
ときのこの発明における車載用衛星放送受信装置の概略
構成図である。図７において２０はモジュールを複数配
列したターンテーブルである。素子アンテナに屈折ヘリ
カルアンテナ１５を使用することでモジュール全体を概
略の衛星方向に向けなくてもビーム方向を衛星方向に向
けられるので、各モジュール１をターンテーブル２０上
に平面的に並べられ、合成アンテナ部２を低姿勢にでき
装置全体を小型化することが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、サブア
レイ化した素子アンテナと移相器とを１つとしたモジュ
ールを複数配列した合成アンテナ部を使用してビームを
電子的に走査できるようにし、コントローラにて仰角は
電子追尾、方位角は電子追尾、機械追尾を切換えること
で仰角方向の機械的回転部が不要でかつ高精度な方位角
回転機構でなくても高精度な追尾が可能となる効果があ
る。

【００３３】また、アルゴリズムの組み変えにより、衛
星を容易に捕捉できる効果もある。

【００３４】さらに、屈折ヘリカルアンテナを素子アン
テナとして使用することで、装置を低姿勢にできる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における車載用衛星放送受信装置のブ
ロック図である。

【図２】この発明の実施例２の動作を示す概略フローチ
ャートである。

【図３】この発明の実施例３の動作を示す概略フローチ
ャートである。

【図４】この発明の実施例４の動作を示す概略フローチ
ャートである。

【図５】この発明の実施例５の動作を示す概略フローチ
ャートである。

【図６】この発明の実施例６のモジュール拡大図であ
る。

【図７】この発明の実施例６の概略構成図である。

【図８】従来の車載用衛星放送受信装置のブロック図で
ある。

【図９】従来の車載用衛星放送受信装置の概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１ モジュール ２ 合成アンテナ部 ３ 移相器ドライバー ４ 合成器 ５ 追尾受信機 ６ コントローラ ７ 方位角回転部 ８ 位相データ ９ モジュール出力信号 １０ 受信信号 １１ 追尾誤差信号 １２ 方位角設定信号 １３ 受信レベル信号 １４ 位相設定信号 １５ 屈折型ヘリカルアンテナ １６ 給電回路 １７ 移相器 １８ 垂直軸 １９ ビーム方向 ２０ ターンテーブル ２１ アンテナ部 ２２ 高精度仰角回転部 ２３ 高精度方位角回転部 ２４ 地磁気センサ ２５ 仰角設定信号 ２６ 磁北信号 ２７ 仰角回転用ギア ２８ 仰角ファンビームステップ ２９ 方位角回転開始ステップ ３０ 受信レベル判断ステップ ３１ 方位角回転続行ステップ ３２ 方位角回転停止ステップ ３３ 仰角ペンシルビームステップ ３４ 仰角ビーム走査開始ステップ ３５ 仰角受信レベル最大点検出ステップ ３６ 仰角ビーム方向設定ステップ ３７ 追尾判断ステップ ３８ 仰角ビーム走査続行ステップ ３９ 仰角ビーム走査停止ステップ ４０ 捕捉モードステップ ４１ 方位角首振り開始ステップ ４２ 受信レベル最大点検出ステップ ４３ 受信レベル検出ステップ ４４ 追尾モード判断ステップ ４５ 追尾モードステップ ４６ コントモード判断ステップ ４７ コントモードステップ ４８ 地板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星放送受信用の素子アンテナを複数個
   有するサブアレイアンテナとこのサブアレイアンテナの
   位相を可変する移相器とを有するモジュールを複数配列
   した合成アンテナ部と、この合成アンテナ部にて受信し
   た衛星からの信号より受信レベルの検出および追尾誤差
   信号を生成する追尾受信機と、上記合成アンテナ部を方
   位角方向に回転させる回転部と、上記各モジュールの位
   相を設定する移相器ドライバーと、上記追尾受信機から
   の追尾誤差信号から角度誤差を算出し、追尾誤差が零と
   なるように仰角方向に対してはモジュールの位相設定を
   変えて電子追尾を行ない、方位角方向に対しては角度誤
   差があらかじめ設定されている許容値より小さい場合
   は、モジュールの位相設定を変え電子追尾を行ない、許
   容値より大きい場合は上記回転部を回転させ機械追尾を
   行なう様に制御するコントローラとを備えた車載用衛星
   放送受信装置。
2. 【請求項２】 衛星を捕捉するために、上記合成アンテ
   ナ部の仰角方向のビーム形状をファンビームに設定する
   手段、上記回転部を駆動制御する手段、上記合成アンテ
   ナ部の受信レベルが一定値以上か否かを判断し、上記受
   信レベルが一定値以下のとき、回転部の回転を続行し、
   また受信レベルが一定値以上のとき上記回転部の回転を
   停止させ、仰角方向のビーム形状を追尾時に使用するペ
   ンシルビームに設定するとともに仰角の追尾範囲でペン
   シルビームを走査する手段、仰角方向の受信レベルの最
   大点を検出し、その最大点に仰角方向のペンシルビーム
   の方向を設定する手段とを有するコントローラを備えた
   請求項１記載の車載用衛星放送受信装置。
3. 【請求項３】 衛星を捕捉するために、合成アンテナ部
   のビームを仰角の追尾範囲で上下に走査し、上記回転部
   を駆動制御する手段、上記ビームを上下走査し、かつ回
   転部の回転中に合成アンテナ部の受信レベルが追尾に移
   れるレベルかを判断し、その受信レベルが追尾に移れる
   レベル以下のとき回転部の回転を続行するとともに、仰
   角方向のビーム走査を続行し、また受信レベルが追尾に
   移れるレベル以上のとき回転部を停止するとともに仰角
   のビーム走査を停止する手段とを有するコントローラを
   備えた請求項１記載の車載用衛星放送受信装置。
4. 【請求項４】 捕捉モード終了後、コントモードとして
   合成アンテナ部のビームを仰角追尾範囲内で上下に走査
   し、上記回転部を左右に首振り運動を行わせる手段、回
   転部の首振り運動中に合成アンテナ部の受信レベルの最
   大点を検出し、その受信レベルが追尾に移れるかを判断
   し追尾に移れるレベル以下のときは捕捉モードに戻り、
   またその受信レベルが追尾に移れるレベル以下のときは
   回転部の動作を停止し、仰角方向のビームの方向を設定
   する手段とを有するコントローラを備えた請求項１、請
   求項２又は請求項３記載の車載用衛星放送受信装置。
5. 【請求項５】 合成アンテナ部の受信レベルを検出し、
   その受信レベルが追尾に移れる受信レベルかを判断する
   手段、受信レベルが追尾モードに移れる受信レベル以下
   のときコントモードに移れる受信レベルかを判断する手
   段、その受信レベルがコントモードに移れるレベル以下
   であれば捕捉モードに移る手段とを有するコントローラ
   を備えた請求項１〜４いずれか記載の車載用衛星放送受
   信装置。
6. 【請求項６】 素子アンテナとして屈折ヘリカルアンテ
   ナを使用することを特徴とする請求項１記載の車載用衛
   星放送受信装置。