JPH06326509A - Automatic tracking antenna device for reception of satellite - Google Patents

Automatic tracking antenna device for reception of satellite

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JPH06326509A
JPH06326509A JP11189593A JP11189593A JPH06326509A JP H06326509 A JPH06326509 A JP H06326509A JP 11189593 A JP11189593 A JP 11189593A JP 11189593 A JP11189593 A JP 11189593A JP H06326509 A JPH06326509 A JP H06326509A
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antenna
satellite
rotating
reflector
sin
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Yoshiichi Wakao
伊市 若生
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Yagi Antenna Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a compact, light-weight and inexpensive antenna device which can track a satellite in both horizontal and elevation direction by means of only a horizontal rotary driving means. CONSTITUTION:A beam tilt plane antenna 10 and a beam reflecting plate 16 are rotatably set to a round fixed base 13 via the rotary frames 15a and 15b. A controller 19 drives the motors 21 and 22 in response to the level of the reception signal sent from the antenna 10 via a low noise block converter 12 and turns the antenna 10 and the plate 16 via both frames 15a and 15b to acquire the highest level of the reception signal. Thereafter the controller 19 controls the drive of both motors 21 and 22 based on the azimuth signal supplied from a position sensor 20 and also based on the change of the azimuth signal supplied in accordance with the azimuthal variance of a vehicle body and holds a plane antenna 11 and the plate 16 in the arriving direction of the satellite radio wave in order to always acquire the highest level of the reception signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両や船舶等の移動体
に搭載して使用される衛星受信用自動追尾アンテナ装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a satellite receiving automatic tracking antenna device mounted on a moving body such as a vehicle or a ship.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、車両や船舶等の移動体に搭載して
使用される衛星受信用自動追尾アンテナ装置は、移動体
の左右方向への移動に伴いアンテナのビーム方向を水平
に回転させる水平方向回転追尾機構と、移動体の上下方
向への傾斜に伴いアンテナのビーム方向を仰角方向に変
位させる仰角方向追尾機構を有し、アンテナそれ自体に
仰角方向追尾機構及びその受信信号を周波数変換して抽
出するためのローノイズブロックコンバータ(LNB)
を搭載している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a satellite receiving automatic tracking antenna device used by being mounted on a moving body such as a vehicle or a ship is designed to horizontally rotate the beam direction of the antenna as the moving body moves in the left-right direction. It has a direction rotation tracking mechanism and an elevation angle tracking mechanism that displaces the beam direction of the antenna to the elevation angle direction when the moving body tilts up and down, and the antenna itself converts the elevation angle tracking mechanism and its received signal into frequency. Noise block converter (LNB)
It is equipped with.

【0003】このため、上記移動体固定部側と回転部側
との間には、上記ローノイズブロックコンバータ(LN
B)からの受信信号を固定部側に導入するための高周波
回転結合器や電源及び仰角追尾用の制御信号等を回転部
側に伝えるためのDC結合器が必要になる。
For this reason, the low noise block converter (LN) is provided between the moving body fixed portion side and the rotating portion side.
A high-frequency rotary coupler for introducing the received signal from B) to the fixed portion side and a DC coupler for transmitting a power source and a control signal for elevation angle tracking to the rotary portion side are required.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の自動追尾ア
ンテナ装置は、水平方向の変位に対して水平方向回転追
尾機構が動作し、仰角方向の変位に対して仰角方向追尾
機構が動作する1対1の対応になるので、回転系及び結
合系共に複雑で重量も重く大型になり、一般に普及し易
い小型、軽量、低価格化が困難であるという問題があっ
た。
In the conventional automatic tracking antenna device described above, a pair of pairs of a horizontal rotation tracking mechanism operates in response to a horizontal displacement and an elevation angle tracking mechanism operates in response to an elevation angle displacement. Since it corresponds to No. 1, there is a problem that both the rotary system and the coupling system are complicated, heavy and large in size, and it is difficult to reduce the size, the weight, and the price, which are generally popular.

【0005】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、2つの水平回転駆動手段により水平、仰角両方向の
追尾を可能とし、小型、軽量、低価格化を図り得る衛星
受信用自動追尾アンテナ装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and satellite tracking automatic tracking antenna apparatus capable of tracking in both horizontal and elevation directions by means of two horizontal rotation driving means and capable of achieving small size, light weight and low cost. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る衛星受信用
自動追尾アンテナ装置は、アンテナビームが予め設定さ
れたチルト角を有するアンテナと、アンテナ面に垂直な
軸に対してこのアンテナを回転自在にして移動体固定部
に配置するアンテナ回転固定手段と、上記移動体固定部
において上記アンテナを回転駆動するアンテナ回転駆動
手段と、上記アンテナのビームを衛星方向に反射させる
ビーム反射板と、このビーム反射板を水平方向に回転自
在にして上記移動体固定部に配置する反射板回転固定手
段と、上記移動体固定部において上記ビーム反射板を回
転駆動する反射板回転駆動手段と、上記アンテナからの
受信信号レベルに応じて上記アンテナ回転駆動手段及び
反射板回転駆動手段を回転制御する制御手段とを具備し
たことを特徴とする。
An automatic tracking antenna device for satellite reception according to the present invention includes an antenna having an antenna beam having a preset tilt angle, and the antenna being rotatable about an axis perpendicular to the antenna surface. An antenna rotation fixing means to be placed on the moving body fixing portion, an antenna rotation driving means for rotating and driving the antenna in the moving body fixing portion, a beam reflector for reflecting the beam of the antenna in the satellite direction, and this beam Reflector rotation fixing means for arranging the reflection plate in the horizontal direction in the moving body fixing portion, reflecting plate rotation driving means for rotating the beam reflecting plate in the moving body fixing portion, and Control means for controlling rotation of the antenna rotation driving means and the reflector rotation driving means according to the received signal level. .

【0007】[0007]

【作用】アンテナビームが予め設定されたチルト角を有
するアンテナとビーム反射板とを水平方向に回転自在と
したことにより、水平方向の回転駆動手段のみで水平及
び仰角両方向の追尾が可能になる。例えば、チルト角が
10°であれば仰角方向±10°、水平方向360°可
能となる。従って、追尾機構が簡素化され、小型、軽
量、低価格化を図ることができる。
With the antenna beam having a preset tilt angle and the beam reflector being rotatable in the horizontal direction, it is possible to perform tracking in both the horizontal and elevation directions only by the rotation driving means in the horizontal direction. For example, if the tilt angle is 10 °, the elevation angle direction can be ± 10 ° and the horizontal direction can be 360 °. Therefore, the tracking mechanism can be simplified, and the size, weight, and cost can be reduced.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は衛星受信用自動追尾アンテナ装置の構成
を示すもので、この自動追尾アンテナ装置にはビームチ
ルト平面アンテナ10が備えられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an automatic tracking antenna device for satellite reception, and this automatic tracking antenna device is provided with a beam tilt plane antenna 10.

【0009】平面アンテナ10は、アンテナビームが予
め設定されたチルト角を有しており、その下面側中央に
は、高周波回転結合器11を介してローノイズブロック
コンバータ(LNB)12が配設される。
The plane antenna 10 has an antenna beam having a preset tilt angle, and a low noise block converter (LNB) 12 is disposed in the center of the lower surface side thereof via a high frequency rotary coupler 11. .

【0010】ローノイズブロックコンバータ(LNB)
12は、高周波回路基板(SHF)及び中間周波回路基
板(IF)を内蔵し、平面アンテナ10から高周波回転
結合器11を介して供給される衛星受信信号を受信機入
力に対応させた中間周波帯に変換増幅する。上記平面ア
ンテナ10及びローノイズブロックコンバータ(LN
B)12、移動体に固定される円形固定ベース13に載
置され固定される。
Low Noise Block Converter (LNB)
Reference numeral 12 is an intermediate frequency band in which a high frequency circuit board (SHF) and an intermediate frequency circuit board (IF) are built in, and satellite reception signals supplied from the planar antenna 10 through the high frequency rotary coupler 11 are made to correspond to receiver inputs. Convert to and amplify. The planar antenna 10 and the low noise block converter (LN
B) 12, mounted and fixed on a circular fixed base 13 fixed to the moving body.

【0011】上記固定ベース13には、周縁部に沿って
同心円状に2つの立上げ部13a,13bが設けられて
おり、この立上げ部13a,13bにボールベアリング
を内蔵した回転機構部14a,14bを介して環状のア
ンテナ回転枠15a及び反射板回転枠15bが設けられ
る。そして、上記アンテナ回転枠15aに平面アンテナ
10が装着され、反射板回転枠15b上の任意の位置に
平面アンテナ10の放射板面より十分大きい平面状ビー
ム反射板16の一端がその仰角調整機構17を介して取
付けられる。上記反射板回転枠15bは、平面アンテナ
10の外周において反射板16を水平方向に回転させ
る。反射板16は、平面アンテナ10のアンテナビーム
が衛星電波の到来方向に対応する仰角方向に反射される
よう上記仰角調整機構17により仰角調整される。
The fixed base 13 is provided with two rising portions 13a and 13b concentrically along the peripheral edge thereof. The rising portions 13a and 13b have a rotating mechanism portion 14a having a ball bearing built therein. An annular antenna rotation frame 15a and a reflector rotation frame 15b are provided via 14b. Then, the flat antenna 10 is mounted on the antenna rotating frame 15a, and one end of the flat beam reflecting plate 16 which is sufficiently larger than the radiation plate surface of the flat antenna 10 is located at an arbitrary position on the reflecting plate rotating frame 15b. Mounted via. The reflector rotating frame 15b rotates the reflector 16 in the horizontal direction on the outer periphery of the planar antenna 10. The reflection plate 16 is adjusted in elevation angle by the elevation angle adjustment mechanism 17 so that the antenna beam of the planar antenna 10 is reflected in the elevation angle direction corresponding to the arrival direction of satellite radio waves.

【0012】上記ローノイズブロックコンバータ(LN
B)12により中間周波帯に変換された受信信号は、分
配器18を介して、その一方(IF出力)が受信機に供
給され、他方が受信信号レベルに応じた直流信号に変換
されて制御器19に供給される。
The low noise block converter (LN
B) The reception signal converted into the intermediate frequency band by 12 is supplied to the receiver through the distributor 18 (IF output), and the other is converted into a DC signal according to the reception signal level for control. Is supplied to the container 19.

【0013】また、この自動追尾アンテナ装置には、移
動体の水平方向あるいは仰角方向あるいはその両方向の
変位を検出する変位検出手段例えばGPS装置、方位計
等を用いた位置センサ20が備えられ、移動体の変位に
応じた位置信号が制御器19に供給される。
Further, this automatic tracking antenna device is provided with a position sensor 20 using a displacement detecting means such as a GPS device or an azimuth detector for detecting the displacement of the moving body in the horizontal direction, the elevation angle direction or both directions. A position signal according to the displacement of the body is supplied to the controller 19.

【0014】一方、上記平面アンテナ10を水平回転さ
せるアンテナ回転枠15a及びビーム反射板16を水平
回転させる反射板回転枠15bは、アンテナモータ
(M)21,反射板モータ(M)22によりそれぞれロ
ーラ23,24を介して回転される。上記モータ21,
22としてはパルスモータを用いており、制御器19か
らのモータ駆動制御信号に応じてモータ駆動器25,2
6により駆動される。
On the other hand, the antenna rotating frame 15a for horizontally rotating the planar antenna 10 and the reflecting plate rotating frame 15b for horizontally rotating the beam reflecting plate 16 are respectively rolled by an antenna motor (M) 21 and a reflecting plate motor (M) 22. It is rotated through 23 and 24. The motor 21,
A pulse motor 22 is used as the motor 22, and the motor drivers 25, 2 are supplied in response to a motor drive control signal from the controller 19.
Driven by 6.

【0015】上記のように平面アンテナ10及び平面状
ビーム反射板16に対する2つの水平回転駆動手段によ
り、衛星に対して水平及び仰角両方向の追尾を行なう。
また、例えば車載用の直流電源が電源回路27に入力さ
れ、上記制御系,駆動系の各部に分配供給される。
As described above, the two horizontal rotation driving means for the plane antenna 10 and the plane beam reflector 16 track the satellite in both the horizontal and elevation directions.
Further, for example, an on-vehicle DC power supply is input to the power supply circuit 27 and distributed and supplied to each part of the control system and the drive system.

【0016】上記制御器19は、プログラム制御される
CPU(マクロプロセッサ)を有し、分配器18から供
給される受信信号レベルが映像信号として十分受信可能
な所定レベルLth以下である場合に該受信信号レベルが
最大となるように平面アンテナ10及びビーム反射板1
6を左右方向に回転制御する初期捕捉制御(ワイパーモ
ード)と、この初期捕捉制御により最大の受信信号レベ
ルが得られたときの車体位置を基準として位置センサ2
0から供給される位置信号の変化に応じて上記平面アン
テナ10及びビーム反射板16を一定の位置(水平方向
及び仰角方向)に設定するべく左右方向に回転制御する
位置制御(連続追尾モード)との繰返し制御を行なう。
この場合、モータ21,22の駆動パルス数と平面アン
テナ10及びビーム反射板16の回転角とは比例してお
り、位置センサ20からの位置信号の変化分に応じた角
度分のモータ駆動パルスが上記モータ駆動制御信号とし
てモータ駆動器25,26に供給される。
The controller 19 has a program-controlled CPU (macro processor), and when the received signal level supplied from the distributor 18 is below a predetermined level Lth at which it can be sufficiently received as a video signal, the reception is performed. Planar antenna 10 and beam reflector 1 so that the signal level is maximized
An initial acquisition control (wiper mode) for controlling rotation of 6 in the left-right direction, and a position sensor 2 based on the vehicle body position when the maximum reception signal level is obtained by this initial acquisition control.
Position control (continuous tracking mode) in which the plane antenna 10 and the beam reflector 16 are controlled to rotate in the left-right direction in order to set the flat antenna 10 and the beam reflector 16 at constant positions (horizontal direction and elevation angle direction) according to changes in the position signal supplied from 0; Is repeatedly controlled.
In this case, the number of drive pulses of the motors 21 and 22 is proportional to the rotation angles of the planar antenna 10 and the beam reflector 16, and the motor drive pulses for the angle corresponding to the change amount of the position signal from the position sensor 20 are generated. The motor drive control signal is supplied to the motor drivers 25 and 26.

【0017】次に、上記実施例の動作を説明する。装置
電源27が投入されると、分配器18から制御器19に
供給される受信信号レベルがサンプリングされ、予め設
定された所定レベルLth以下か否か判断される。
Next, the operation of the above embodiment will be described. When the device power supply 27 is turned on, the level of the received signal supplied from the distributor 18 to the controller 19 is sampled, and it is determined whether the received signal level is equal to or lower than a preset predetermined level Lth.

【0018】ここで、制御器19において、上記受信信
号レベルが所定レベルLth以下と判断された場合には、
初期捕捉制御(ワイパーモード)が起動され、モータ駆
動器25,26にモータ駆動制御信号が出力されてモー
タ21,22が駆動され、平面アンテナ10がローラ2
3及びアンテナ回転枠15aを介して右あるいは左方向
に回転駆動されると共に、ビーム反射板16がローラ2
4及び反射板回転枠15bを介して右あるいは左方向に
回転駆動される。
When the controller 19 determines that the received signal level is below the predetermined level Lth,
The initial capture control (wiper mode) is activated, a motor drive control signal is output to the motor drivers 25 and 26, the motors 21 and 22 are driven, and the planar antenna 10 causes the roller 2 to move.
3 and the antenna rotation frame 15a, the beam is rotated rightward or leftward, and the beam reflector 16 is rotated by the roller 2
It is rotationally driven in the right or left direction via the 4 and the reflector rotating frame 15b.

【0019】この際、上記ビーム反射板16により反射
されるアンテナビームが衛星からの到来電波方向に向く
と上記受信信号レベルは最大レベルとなるので、この最
大の受信信号レベルが得られるまで平面アンテナ10及
びビーム反射板16は左右方向に回転駆動される。上記
のようにアンテナビームがチルト角を有する平面アンテ
ナ10と、平面状ビーム反射板16とを水平方向に回転
制御することにより、水平及び仰角の両方向の追尾が可
能となる。例えば平面アンテナ10のチルト角が10°
であれば、仰角方向±10°、水平方向360°可能と
なるもので、その詳細については後述する。
At this time, when the antenna beam reflected by the beam reflector 16 is directed in the direction of the incoming radio wave from the satellite, the received signal level becomes the maximum level. Therefore, the planar antenna is obtained until the maximum received signal level is obtained. 10 and the beam reflector 16 are rotationally driven in the left-right direction. As described above, the plane antenna 10 having the tilt angle of the antenna beam and the plane beam reflector 16 are controlled to rotate in the horizontal direction, so that tracking can be performed in both the horizontal direction and the elevation angle. For example, the tilt angle of the planar antenna 10 is 10 °
In this case, the elevation angle can be ± 10 ° and the horizontal direction can be 360 °, which will be described in detail later.

【0020】そして、上記制御器19に供給される受信
信号レベルが最大になると、モータ駆動制御信号の出力
が停止され、平面アンテナ10及びビーム反射板16は
その反射ビームを衛星からの到来電波方向に設定した状
態になり、制御器19は、その制御モードが上記初期捕
捉制御(ワイパーモード)から位置制御(連続追尾モー
ド)に切換えられる。
When the level of the received signal supplied to the controller 19 becomes maximum, the output of the motor drive control signal is stopped, and the plane antenna 10 and the beam reflector 16 direct the reflected beam to the incoming radio wave direction from the satellite. The control mode of the controller 19 is switched from the initial capture control (wiper mode) to the position control (continuous tracking mode).

【0021】すなわち、上記最大受信信号レベルが得ら
れたとき、つまり、この位置制御(連続追尾モード)に
切換えられたときに位置センサ20から供給される位置
信号を基準とし、それ以降の車体の位置変動に伴い供給
される位置信号の変化に基づき、その位置変化分のパル
ス信号がモータ駆動制御信号としてモータ駆動器25,
26に出力されるもので、これにより、上記平面アンテ
ナ11からビーム反射板16により反射されるアンテナ
ビームの方向は、上記最大受信信号レベルが得られた衛
星電波の到来方向に保持されるようになる。
That is, when the maximum received signal level is obtained, that is, when the position control (continuous tracking mode) is switched to, the position signal supplied from the position sensor 20 is used as a reference, and the vehicle body after that is used as a reference. Based on the change in the position signal supplied with the position change, the pulse signal corresponding to the position change is used as the motor drive control signal by the motor driver 25,
26, so that the direction of the antenna beam reflected from the plane antenna 11 by the beam reflector 16 is maintained in the direction of arrival of the satellite radio wave in which the maximum received signal level is obtained. Become.

【0022】図2は平面アンテナ10の座標系を示す図
で、アンテナ開口面の中心点を原点Oとする。また、x
軸、y軸はアンテナ開口面と同一平面にあり、z軸はア
ンテナビームと同じ方向を正方向とする。図3はアンテ
ナビームが反射板16により反射されたビームを示す図
で、反射板16が平面の場合である。
FIG. 2 is a view showing the coordinate system of the planar antenna 10, and the center point of the antenna aperture plane is the origin O. Also, x
The axes and the y-axis are in the same plane as the antenna aperture plane, and the z-axis is in the same direction as the antenna beam. FIG. 3 is a diagram showing a beam in which the antenna beam is reflected by the reflection plate 16, and the case where the reflection plate 16 is a flat surface.

【0023】次に上記平面アンテナ10及び平面状ビー
ム反射板16の水平回転駆動による水平及び仰角方向の
追尾可能角度について説明する。図2及び図3におい
て、 A :アンテナビーム単位ベクトル B :反射板16からのビーム単位ベクトル C1 :反射板16と同一方向単位ベクトル C2 :反射板16の垂直方向単位ベクトル C3 :反射板16の垂直方向単位ベクトル(C2 ×C
1 ) θa :z軸に対するアンテナビームチルト角度 φa :x軸に対するアンテナビーム角度 θB :z軸に対する反射板16からのビーム角度 φB :x軸に対する反射板16からのビーム角度 θr :z軸に対する反射板16の角度 φr :x軸に対する反射板16の角度 ix ,iy ,iz :x,y,z軸それぞれの単位ベクト
ル とおくと、それぞれの関係は次のようになる。
Next, the trackable angles in the horizontal and elevation angles by the horizontal rotation drive of the planar antenna 10 and the planar beam reflector 16 will be described. 2 and 3, A: antenna beam unit vector B: beam unit vector from the reflector 16 C 1 : unit vector in the same direction as the reflector 16 C 2 : vertical unit vector of the reflector 16 C 3 : reflector 16 vertical unit vectors (C 2 × C
1 ) θa: Antenna beam tilt angle with respect to z-axis φa: Antenna beam angle with respect to x-axis θ B : Beam angle from reflector 16 with respect to z-axis φ B : Beam angle from reflector 16 with respect to x-axis θr: With respect to z-axis Angle φr of reflector 16: Angle of reflector 16 with respect to x-axis ix, iy, iz: If x, y, and z-axis are unit vectors, their relations are as follows.

【0024】 A =sin θa cos φa ix +sin θa sin φa iy +cos θa iz C1 =sin θr cos φr ix +sin θr sin φr iy +cos θr iz C2 =cos θr cos φr ix +cos θr sin φr iy −sin θr iz C3 =C2 ×C1 =−sin φr ix +cos φr iy B =sin θB cos φB ix +sin θB sin φB iy +cos θB iz B =(A・C1 )C1 −(A・C2 )C2 +(A・C3 )C3 ∴sin θB cos φB ix +sin θB sin φB iy +cos θB iz =[{cos θa sin 2θr −sin θa cos 2θr cos (φa −φr)} ・cos φr +sin θa sin (φa −φr )sin φr ]ix +[{cos θa sin 2θr −sin θa cos 2θr cos (φa −φr)} ・sin φr −sin θa sin (φa −φr )cos φr ]iy +{cos θa cos 2θr +sin θa sin 2θr cos (φa −φr )}iz 従って、反射板16からのビーム角度θB 、φB は、そ
れぞれ以下のようにして求まる。
A = sin θa cos φa ix + sin θa sin φa ii + cos θa iz C 1 = sin θr cos φr ix + sin θr sin φr ii + cos θr iz C 2 = cos θr cos φr ix + cos θr sin φr ii −sin θ iz C 3 = C 2 × C 1 = −sin φr ix + cos φr iy B = sin θ B cos φ B ix + sin θ B sin φ B iy + cos θ B iz B = (A · C 1 ) C 1 − (A・ C 2 ) C 2 + (A ・ C 3 ) C 3 ∴sin θ B cos φ B ix + sin θ B sin φ B iy + cos θ B iz = [{cos θa sin 2 θr −sin θa cos 2 θr cos (φa − φr)} ・ cos φr + sin θa sin (φa −φr) sin φr] ix + [{cos θa sin 2θr −sin θa cos 2θr cos (φa −φr)} ・ sin φr −sin θa sin (φa −φr) cos [phi] r] iy + {cos [theta] a cos 2 [theta] r + sin [theta] a sin 2 [theta] r cos ([phi] a- [phi] r)} iz Therefore, the beam angles [theta] B and [phi] B from the reflector 16 are obtained as follows, respectively.

【0025】 θB = cos-1(cosθa cos 2θr +sin θa sin 2θr cos(φa −φr )) φ = tan-1((Gsin φr +Hcos φr ) / (Gcos φr −Hsin φr )) G=cos θa sin 2θr −sin θa cos 2θr cos (φa −φr ) H=sin θa sin (φa −φr ) 平面アンテナ10及び反射板16は、それぞれZ軸に対
して回転自在としているため、アンテナビーム角度φa
及び反射板角度φr はそれぞれ0°〜360°の任意の
値に選ぶことができる。従って、反射板16からのビー
ム角度θB の最大値θBmax及び最小値θBminは次のよう
に求まる。
Θ B = cos −1 (cos θa cos 2 θr + sin θa sin 2 θr cos (φa −φr)) φ B = tan −1 ((Gsin φr + Hcos φr) / (Gcos φr −Hsin φr)) G = cos θa sin 2θr −sin θa cos 2θr cos (φa −φr) H = sin θa sin (φa −φr) Since the planar antenna 10 and the reflector 16 are each rotatable with respect to the Z axis, the antenna beam angle φa
The reflector angle φr can be selected to any value between 0 ° and 360 °. Therefore, the maximum value θ Bmax and the minimum value θ Bmin of the beam angle θ B from the reflecting plate 16 are obtained as follows.

【0026】 θBmax=2θr +θa (φa =φr ) θBmin=2θr −θa (φa =π+φr ) このことから、衛星が反射板16からのビーム角度θ
Bmax〜θBminの範囲内にあるとき追尾可能となることが
分かる。
Θ Bmax = 2θ r + θa (φa = φr) θ Bmin = 2 θr −θa (φa = π + φr) From this, the satellite detects the beam angle θ from the reflector 16.
It can be seen that allows tracking when in range of bmax through? Bmin.

【0027】平面アンテナ10を水平に置いた場合、衛
星仰角をθELとすると、反射板16からのビーム角度θ
B との関係は次のようになる。 θEL=π/2−θB 以上のことから、例えば平面アンテナ10を水平におい
た状態で、東京(BS衛星仰角約38°)を中心とした
ときの追尾可能な範囲を求めると、z軸に対する反射板
角度θr =26°となり、チルト角度θa =10°とす
る時、θBmax=62°、θBmin=42°となる。従っ
て、衛星仰角θELが28°〜48°の間で追尾でき、北
海道から九州までの範囲で使用可能となる。
When the plane antenna 10 is placed horizontally, and the satellite elevation angle is θ EL , the beam angle θ from the reflector 16 is θ.
The relationship with B is as follows. Since θ EL = π / 2−θ B or more, for example, when the planar antenna 10 is placed horizontally, the trackable range around the Tokyo (BS satellite elevation angle of about 38 °) is obtained. With respect to the reflector angle θr = 26 °, and when the tilt angle θa = 10 °, θBmax = 62 ° and θBmin = 42 °. Therefore, the satellite elevation angle θ EL can be tracked between 28 ° and 48 °, and the satellite can be used in the range from Hokkaido to Kyushu.

【0028】なお、平面アンテナ10のチルト角が大き
いほど仰角方向の追尾範囲は広がるが、アンテナ利得が
低下するので、アンテナを大きくしなければならない。
また、移動体自体が傾くことにより仰角方向の追尾可能
範囲に余裕が必要である(7%勾配時4°の傾き)。従
って、仰角調節機構17を設けて反射板角度θr を変更
可能にし、実用的な範囲で仰角方向の追尾を行ない、そ
れ以上の範囲については仰角調節機構17の調整により
追尾可能範囲を変更する。例えば、北海道から九州まで
の場合には移動体自体の傾き±4°を加えるとチルト角
度θa =14°が必要となる。しかし、本州の殆どにお
いて衛星の仰角は33°〜43°の範囲にあるため、移
動体自体の傾き±4°を加えた仰角29°〜47°の範
囲でも、追尾可能なチルト角度はθa =9°で済む。こ
のとき反射板角度θr =26°となる。また、仰角調節
機構17により不使用時には反射板16をたたみコンパ
クトに収容できる。
It should be noted that the larger the tilt angle of the planar antenna 10, the wider the tracking range in the elevation direction, but the antenna gain decreases, so the antenna must be made larger.
Further, due to the inclination of the moving body itself, it is necessary to have a margin in the tracking range in the elevation direction (inclination of 4 ° at a 7% gradient). Therefore, the elevation angle adjusting mechanism 17 is provided so that the reflector angle θr can be changed, and tracking in the elevation angle direction is performed within a practical range. For the range beyond that, the tracking possible range is changed by adjusting the elevation angle adjusting mechanism 17. For example, in the case of from Hokkaido to Kyushu, if the tilt of the moving body itself is added by ± 4 °, the tilt angle θa = 14 ° is required. However, in most of Honshu, the satellite elevation angle is in the range of 33 ° to 43 °, so the tilt angle that can be tracked is θa = even in the elevation angle range of 29 ° to 47 ° in which the inclination of the moving body itself is ± 4 °. 9 ° is enough. At this time, the reflection plate angle θr = 26 °. Further, the elevation angle adjusting mechanism 17 allows the reflector 16 to be folded and stored compactly when not in use.

【0029】以上のようにして、一般にも容易に普及可
能な小型、軽量、低価格な衛星受信用自動追尾アンテナ
装置を達成することができる。なお、衛星の初期捕捉時
あるいはトンネル内を移動後の再捕捉時には全水平方
向、全仰角方向を操作する必要があり、捕捉までに時間
がかかる。また、トンネル内か外かを判別できないた
め、例えば10秒おきに再捕捉動作をするという制御に
なり、トンネル外に出るまで無駄な再捕捉動作をし続け
なければならない。この解決策として、例えばGPS装
置と傾斜計、方位計による位置センサ20を制御器19
と接続することにより、CPUで演算してアンテナ装置
に対する衛星のおよその位置が分かり、衛星の初期捕捉
時、トンネル内を移動後の再捕捉時の捕捉時間を短縮で
きる。更に、トンネル内や衛星との間に遮蔽物がある場
合をGPS波の有無で判別でき、トンネル内で再捕捉動
作をするという余計な動作をしなくなる。
As described above, it is possible to achieve a small-sized, light-weight, low-priced satellite tracking automatic tracking antenna device which can be easily spread to the general public. Note that it is necessary to operate in all horizontal directions and all elevation angles at the time of initial acquisition of the satellite or reacquisition after moving in the tunnel, and it takes time to acquire. Further, since it is not possible to determine whether it is inside or outside the tunnel, the control is performed such that the reacquisition operation is performed every 10 seconds, for example, and the wasteful reacquisition operation must be continued until the vehicle exits the tunnel. As a solution to this, for example, a position sensor 20 including a GPS device, an inclinometer, and an azimuth meter is used as a controller 19
By connecting with, the approximate position of the satellite with respect to the antenna device can be calculated by the CPU, and the acquisition time at the time of initial acquisition of the satellite and reacquisition after moving in the tunnel can be shortened. Further, when there is a shield in the tunnel or between the satellite and satellites, it can be discriminated by the presence or absence of GPS waves, and the extra operation of reacquisition in the tunnel does not occur.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ビ
ームチルト平面アンテナとビーム反射板とを水平方向に
回転制御して衛星からの電波を追尾するようにしたの
で、2つの水平回転駆動手段により水平及び仰角の両方
向の追尾が可能となり、小型、軽量、低価格化を図るこ
とができる。
As described above in detail, according to the present invention, since the beam tilt plane antenna and the beam reflector are rotationally controlled in the horizontal direction to track the radio waves from the satellite, two horizontal rotations are performed. The driving means enables tracking in both horizontal and elevation directions, and can achieve size reduction, weight reduction, and cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る衛星受信用自動追尾ア
ンテナ装置の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a satellite receiving automatic tracking antenna device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例におけるアンテナの座標系を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a coordinate system of an antenna in the example.

【図3】同実施例におけるアンテナビームが反射板によ
り反射した状態を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which an antenna beam in the embodiment is reflected by a reflector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 平面アンテナ 11 高周波回転結合器 12 ローノイズブロックコンバータ(LNB) 13 固定ベース 14a,14b 回転機構部 15a アンテナ回転枠 15b 反射板回転枠 16 ビーム反射板 17 仰角調節機構 18 分配器 19 制御器 20 位置センサ 21 アンテナモータ(M) 22 反射板モータ(M) 23,24 ローラ 25,26 モータ駆動器 27 電源 10 Planar Antenna 11 High Frequency Rotation Coupler 12 Low Noise Block Converter (LNB) 13 Fixed Base 14a, 14b Rotation Mechanism Part 15a Antenna Rotation Frame 15b Reflector Rotation Frame 16 Beam Reflection Plate 17 Elevation Angle Adjustment Mechanism 18 Distributor 19 Controller 20 Position Sensor 21 Antenna Motor (M) 22 Reflector Motor (M) 23, 24 Roller 25, 26 Motor Driver 27 Power Supply

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年6月14日[Submission date] June 14, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0026】 θBmax=2θr +θa (φa =π+φr ) θBmin=2θr −θa (φa =φr ) このことから、衛星が反射板16からのビーム角度θ
Bmax〜θBminの範囲内にあるとき追尾可能となることが
分かる。
Θ Bmax = 2θr + θa ( φa = π + φr ) θ Bmin = 2θr −θa ( φa = φr ) From this, the satellite detects the beam angle θ from the reflector 16.
It can be seen that allows tracking when in range of bmax through? Bmin.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図1[Name of item to be corrected] Figure 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アンテナビームが予め設定されたチルト
角を有するアンテナと、 アンテナ面に垂直な軸に対してこのアンテナを回転自在
にして移動体固定部に配置するアンテナ回転固定手段
と、 上記移動体固定部において上記アンテナを回転駆動する
アンテナ回転駆動手段と、 上記アンテナのビームを衛星方向に反射させるビーム反
射板と、 このビーム反射板を水平方向に回転自在にして上記移動
体固定部に配置する反射板回転固定手段と、 上記移動体固定部において上記ビーム反射板を回転駆動
する反射板回転駆動手段と、 上記アンテナからの受信信号レベルに応じて上記アンテ
ナ回転駆動手段及び反射板回転駆動手段を回転制御する
制御手段と、 を具備したことを特徴とする衛星受信用自動追尾アンテ
ナ装置。
1. An antenna having an antenna beam having a preset tilt angle; antenna rotation fixing means for rotatably disposing this antenna on an axis perpendicular to an antenna surface and arranging it on a movable body fixing portion; Antenna rotation driving means for rotatably driving the antenna in the body fixing portion, a beam reflecting plate for reflecting the beam of the antenna in the satellite direction, and the beam reflecting plate rotatably in the horizontal direction and arranged in the moving body fixing portion. Rotating means for rotating the reflecting plate, rotating means for rotating the rotating plate of the beam in the fixed portion of the moving body, and rotating means for rotating the antenna and rotating means for rotating the reflecting plate according to the received signal level from the antenna. An automatic tracking antenna device for satellite reception, comprising:
【請求項2】 移動体固定部の水平方向及び仰角方向の
少なくとも一方の変位を検出する変位検出手段と、 この変位検出手段による移動体固定部の変移に応じて上
記アンテナ回転駆動手段及び反射板回転駆動手段を回転
制御する変位制御手段と、 を具備したことを特徴とする請求項1記載の衛星受信用
自動追尾アンテナ装置。
2. A displacement detecting means for detecting at least one displacement of a moving body fixing portion in a horizontal direction and an elevation angle direction, and the antenna rotation driving means and a reflector according to the displacement of the moving body fixing portion by the displacement detecting means. The automatic tracking antenna device for satellite reception according to claim 1, further comprising: displacement control means for controlling rotation of the rotation driving means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030045405A (en) * 2001-12-04 2003-06-11 주식회사 아이디에스 Potable satellite antenna

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