JPH06334429A - 追尾アンテナ装置 - Google Patents
追尾アンテナ装置Info
- Publication number
- JPH06334429A JPH06334429A JP12429593A JP12429593A JPH06334429A JP H06334429 A JPH06334429 A JP H06334429A JP 12429593 A JP12429593 A JP 12429593A JP 12429593 A JP12429593 A JP 12429593A JP H06334429 A JPH06334429 A JP H06334429A
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- Japan
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- array
- phase
- antenna
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速の衛星追尾を可能とする。
【構成】 位相差検出手段１６がサブアレイ１と２の位
相差Δφを検出し、これを制御手段１８に供給する。サ
ブアレイ１〜４は平面上に等間隔に配置されているた
め、隣接するもの同士の位相差はすべて等しい。制御手
段１８は、移相器１４ａ〜１４ｃをそれぞれ−Δφ〜−
３Δφずつ異なるように制御する。このように、指向性
を電子的に制御することのよって高速の追尾を達成す
る。
相差Δφを検出し、これを制御手段１８に供給する。サ
ブアレイ１〜４は平面上に等間隔に配置されているた
め、隣接するもの同士の位相差はすべて等しい。制御手
段１８は、移相器１４ａ〜１４ｃをそれぞれ−Δφ〜−
３Δφずつ異なるように制御する。このように、指向性
を電子的に制御することのよって高速の追尾を達成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の移動体にお
いて、衛星を追尾する追尾アンテナ、特に複数のサブア
レイを含むものに関する。
いて、衛星を追尾する追尾アンテナ、特に複数のサブア
レイを含むものに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、通信技術の進歩に伴い衛星を利用
した衛星通信や自動車等における移動体通信等が普及し
てきている。そこで、衛星放送を移動体において受信す
ることについても検討されている。
した衛星通信や自動車等における移動体通信等が普及し
てきている。そこで、衛星放送を移動体において受信す
ることについても検討されている。
【０００３】ここで、衛星からの微弱な電波を受信する
ためには、アンテナは高利得でなければならず、非常に
細いビーム（指向性）を持つアンテナが用いられる。一
方、自動車等の移動体は高速で走行し、それに伴い移動
体に対する衛星の方向が変化するため、移動体の動きに
応じて指向性の方位角（アジマス）および仰角（エレベ
ーション）を制御し、指向性を常に衛星方向に向ける追
尾制御が必要となる。
ためには、アンテナは高利得でなければならず、非常に
細いビーム（指向性）を持つアンテナが用いられる。一
方、自動車等の移動体は高速で走行し、それに伴い移動
体に対する衛星の方向が変化するため、移動体の動きに
応じて指向性の方位角（アジマス）および仰角（エレベ
ーション）を制御し、指向性を常に衛星方向に向ける追
尾制御が必要となる。
【０００４】そして、このようなアンテナの指向性の方
向の制御には、機械的制御や電子的制御があるが、追尾
方式としては機械的制御が採用される場合が多かった。
例えば、本出願人による特開平４−２７３０８２号公報
では、アレイアンテナを複数のサブアンテナに分割し、
別々に受信信号を得ている。そして、２つのサブアンテ
ナの受信信号における位相を比較し衛星方向を検知し、
これに基づいて機械的アンテナ制御装置を駆動してアン
テナ指向性を制御する。
向の制御には、機械的制御や電子的制御があるが、追尾
方式としては機械的制御が採用される場合が多かった。
例えば、本出願人による特開平４−２７３０８２号公報
では、アレイアンテナを複数のサブアンテナに分割し、
別々に受信信号を得ている。そして、２つのサブアンテ
ナの受信信号における位相を比較し衛星方向を検知し、
これに基づいて機械的アンテナ制御装置を駆動してアン
テナ指向性を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、自動車の悪
路走行時における振動による仰角変動等は、その変動速
度が非常に高速である。このため、このような高速な仰
角変動に追従してアンテナ仰角を変化させるためには非
常に高性能な駆動機構が必要となる。従って、装置全体
が複雑化、大型化すると共に、信頼性も低下するという
問題点があった。また、このような駆動機構は、高価な
ものになり、装置のコストアップにつながるという問題
点もあった。
路走行時における振動による仰角変動等は、その変動速
度が非常に高速である。このため、このような高速な仰
角変動に追従してアンテナ仰角を変化させるためには非
常に高性能な駆動機構が必要となる。従って、装置全体
が複雑化、大型化すると共に、信頼性も低下するという
問題点があった。また、このような駆動機構は、高価な
ものになり、装置のコストアップにつながるという問題
点もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る追尾アンテ
ナ装置は、同一平面上に所定の間隔をおいて並設された
基準サブアレイおよび複数のサブアレイからなるアレイ
アンテナと、基準サブアレイの受信信号と他の１つのサ
ブアレイの受信信号との位相差を検出する位相差検出手
段と、各サブアレイの出力の位相を変化させる移相手段
と、位相差検出手段において検出された位相差および基
準サブアレイと各サブアレイとの距離に基づいて各サブ
アレイの出力に対する移相量を算出するとともに各移相
手段における移相量を制御する制御手段と、基準サブア
レイの出力と各移相手段の出力とを同相で合成する合成
手段と、を含むことを特徴とする。
ナ装置は、同一平面上に所定の間隔をおいて並設された
基準サブアレイおよび複数のサブアレイからなるアレイ
アンテナと、基準サブアレイの受信信号と他の１つのサ
ブアレイの受信信号との位相差を検出する位相差検出手
段と、各サブアレイの出力の位相を変化させる移相手段
と、位相差検出手段において検出された位相差および基
準サブアレイと各サブアレイとの距離に基づいて各サブ
アレイの出力に対する移相量を算出するとともに各移相
手段における移相量を制御する制御手段と、基準サブア
レイの出力と各移相手段の出力とを同相で合成する合成
手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】このように、本発明によれば、アンテナの
指向性を電子的に制御する。
指向性を電子的に制御する。
【０００８】
【作用】衛星方法の電波は非常に微弱であるため、高品
質な画像品質を得るためには非常に利得の高いアンテナ
が必要となる。そして、アンテナは低姿勢であることが
要求されるためため、複数のアンテナ素子を平面状に配
置したアレイアンテナが用いられる。
質な画像品質を得るためには非常に利得の高いアンテナ
が必要となる。そして、アンテナは低姿勢であることが
要求されるためため、複数のアンテナ素子を平面状に配
置したアレイアンテナが用いられる。
【０００９】このようなアレイアンテナ１００の一例を
図３に示す。このアレイアンテナ１００は左右方向に１
０列、上下方向に４列等間隔に配置された合計４０個の
アンテナ素子１２４から構成されている。そして、４０
個のアンテナ素子１２４からの出力を合成することによ
って、高利得のアンテナになる。また、このようなアン
テナの仰角方向の指向性は、図４に示すように比較的鋭
いものとなる。なお、最大感度方向（ボアサイト方向）
は、アレイアンテナ１００の面に対し垂直な方向にな
る。
図３に示す。このアレイアンテナ１００は左右方向に１
０列、上下方向に４列等間隔に配置された合計４０個の
アンテナ素子１２４から構成されている。そして、４０
個のアンテナ素子１２４からの出力を合成することによ
って、高利得のアンテナになる。また、このようなアン
テナの仰角方向の指向性は、図４に示すように比較的鋭
いものとなる。なお、最大感度方向（ボアサイト方向）
は、アレイアンテナ１００の面に対し垂直な方向にな
る。
【００１０】ここで、図５に示すように、図３に示すア
レイアンテナ１００を上下方向２列ずつの２つのサブア
レイに分割した場合を考える。このサブアレイの指向性
Ｇ2は、４列のものと比較して幅が広くなり、最大利得
は４列の場合の１／２になる。この２つのサブアレイ出
力を単純に同位相で合成した場合は、アレイアンテナ１
００全体の指向性は４列のものと等しくなる。なお、各
サブアレイからの出力は、合成器１２において、合成さ
れる。
レイアンテナ１００を上下方向２列ずつの２つのサブア
レイに分割した場合を考える。このサブアレイの指向性
Ｇ2は、４列のものと比較して幅が広くなり、最大利得
は４列の場合の１／２になる。この２つのサブアレイ出
力を単純に同位相で合成した場合は、アレイアンテナ１
００全体の指向性は４列のものと等しくなる。なお、各
サブアレイからの出力は、合成器１２において、合成さ
れる。
【００１１】次に、図６に示すように、２つのサブアレ
イ出力の内の一方を移相器１４において−Δφだけ変化
させてから合成器１２に入力し、合成した場合を考え
る。この場合は、合成器１２入力前の信号が同位相にな
る到来角Δθに対してアレイアンテナ１００の指向性が
最大になる。そして、その最大利得は個々のサブアレイ
の到来角Δθ方向の利得の２倍になる。すなわち、Δφ
とΔθには、Δφ＝ＬｓｉｎΔθ／λの関係がある（Ｌ
は２つのサブアレイ間の距離であり、λは電波の波長で
ある）。
イ出力の内の一方を移相器１４において−Δφだけ変化
させてから合成器１２に入力し、合成した場合を考え
る。この場合は、合成器１２入力前の信号が同位相にな
る到来角Δθに対してアレイアンテナ１００の指向性が
最大になる。そして、その最大利得は個々のサブアレイ
の到来角Δθ方向の利得の２倍になる。すなわち、Δφ
とΔθには、Δφ＝ＬｓｉｎΔθ／λの関係がある（Ｌ
は２つのサブアレイ間の距離であり、λは電波の波長で
ある）。
【００１２】従って、位相検出手段１６を用いて基準と
なるサブアレイ（一方）ともう１つサブアレイ出力の位
相差Δφを検出し、この位相差Δφを制御手段１８に入
力する。そして、制御手段１８は移相器１４の移相量を
−Δφに設定する。このため、合成器１２に供給される
２つの信号は、その位相がΔφずれたものになり、Δθ
の方向、すなわち衛星の方向に対し指向性が向けられ
る。このようにして、アレイアンテナ１００全体の指向
性が常に電波到来方向、すなわち衛星方向に向き、自動
的に衛星を追尾することができる。
なるサブアレイ（一方）ともう１つサブアレイ出力の位
相差Δφを検出し、この位相差Δφを制御手段１８に入
力する。そして、制御手段１８は移相器１４の移相量を
−Δφに設定する。このため、合成器１２に供給される
２つの信号は、その位相がΔφずれたものになり、Δθ
の方向、すなわち衛星の方向に対し指向性が向けられ
る。このようにして、アレイアンテナ１００全体の指向
性が常に電波到来方向、すなわち衛星方向に向き、自動
的に衛星を追尾することができる。
【００１３】そして、本発明では、分割数を３以上、す
なわち基準サブアレイ以外に２以上のサブアレイを有し
ている。そして、基準サブアレイと他の１つのサブアレ
イとの位相差を検出し、検出した位相差に基づき各移相
手段における移相量を制御する。アレイアンテナにおい
ては各アンテナ素子間の干渉による性能劣化を避けるた
めに各素子間は一定以上の間隔を設ける必要があり、ま
た、全体のアレイアンテナの大きさは小さいことが望ま
しいことから、一般に各サブアレイを一定間隔で配置す
る場合が多い。この場合、基準アレイを含めたサブアレ
イの数をＮとし、基準サブアレイと隣接するサブアレイ
の位相差を検出すれば、各移相器における移相量をそれ
ぞれΔφ〜（Ｎ−１）Δφに設定することによって指向
方向の制御を行うことができる。また、アブアレイ間隔
が一定でない場合でも、移相相器の移相量を基準のサブ
アレイとの距離に応じた値とすれば同等の効果が得られ
ることは自明である。
なわち基準サブアレイ以外に２以上のサブアレイを有し
ている。そして、基準サブアレイと他の１つのサブアレ
イとの位相差を検出し、検出した位相差に基づき各移相
手段における移相量を制御する。アレイアンテナにおい
ては各アンテナ素子間の干渉による性能劣化を避けるた
めに各素子間は一定以上の間隔を設ける必要があり、ま
た、全体のアレイアンテナの大きさは小さいことが望ま
しいことから、一般に各サブアレイを一定間隔で配置す
る場合が多い。この場合、基準アレイを含めたサブアレ
イの数をＮとし、基準サブアレイと隣接するサブアレイ
の位相差を検出すれば、各移相器における移相量をそれ
ぞれΔφ〜（Ｎ−１）Δφに設定することによって指向
方向の制御を行うことができる。また、アブアレイ間隔
が一定でない場合でも、移相相器の移相量を基準のサブ
アレイとの距離に応じた値とすれば同等の効果が得られ
ることは自明である。
【００１４】このように、本発明においては、位相差検
出手段において、１つの位相差しか検出しない。そし
て、この検出結果に基づいてすべてのサブアレイの出力
に対する移相量を算出し、指向方向を制御する。従っ
て、サブアレイ数が多数あった場合においても位相差検
出器は１つで良く、装置を簡略化することができる。
出手段において、１つの位相差しか検出しない。そし
て、この検出結果に基づいてすべてのサブアレイの出力
に対する移相量を算出し、指向方向を制御する。従っ
て、サブアレイ数が多数あった場合においても位相差検
出器は１つで良く、装置を簡略化することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図１は、実施例の全体構成を示す図であ
り、アレイアンテナ１００は図３に示したような構成を
有しており、上下方向４列のアンテナ素子１２４を有し
ている。そして、この４列のアンテナ素子１０が列毎に
分割され、４つのサブアレイ（サブアレイ１〜サブアレ
イ４）を構成している。なお、この例では、サブアレイ
１が基準サブアレイである。そして、サブアレイ１およ
び２の出力信号が、位相差検出手段１６に入力される。
位相差検出手段１６は、サブアレイ１およびサブアレイ
２の受信信号から、両信号の位相差Δφを検出する。こ
の位相差検出手段１６は、乗算器により構成することが
できるが、衛星放送は高周波であるため、所定周波数の
信号を混合し、周波数を所定の低周波に落としてから乗
算し、位相差を検出すると良い。また、バンドパスフィ
ルタによって乗算器に入力される信号に対し、所定の帯
域制限を施すことも好適である。
いて説明する。図１は、実施例の全体構成を示す図であ
り、アレイアンテナ１００は図３に示したような構成を
有しており、上下方向４列のアンテナ素子１２４を有し
ている。そして、この４列のアンテナ素子１０が列毎に
分割され、４つのサブアレイ（サブアレイ１〜サブアレ
イ４）を構成している。なお、この例では、サブアレイ
１が基準サブアレイである。そして、サブアレイ１およ
び２の出力信号が、位相差検出手段１６に入力される。
位相差検出手段１６は、サブアレイ１およびサブアレイ
２の受信信号から、両信号の位相差Δφを検出する。こ
の位相差検出手段１６は、乗算器により構成することが
できるが、衛星放送は高周波であるため、所定周波数の
信号を混合し、周波数を所定の低周波に落としてから乗
算し、位相差を検出すると良い。また、バンドパスフィ
ルタによって乗算器に入力される信号に対し、所定の帯
域制限を施すことも好適である。
【００１６】そして、検出した位相差Δφは制御手段１
８に供給される。制御手段１８は、サブアレイ２の出力
の位相を変更する移相器１４ａに−Δφ、サブアレイ３
の出力の位相を変更する移相器１４ｂに−２Δφ、サブ
アレイ４の出力の位相を変更する移相器１４ｃに−３Δ
φの信号を与える。移相器１４ａ〜１４ｃは、それぞれ
−Δφ、−２Δφ、−３Δφだけ入力信号を移相する。
８に供給される。制御手段１８は、サブアレイ２の出力
の位相を変更する移相器１４ａに−Δφ、サブアレイ３
の出力の位相を変更する移相器１４ｂに−２Δφ、サブ
アレイ４の出力の位相を変更する移相器１４ｃに−３Δ
φの信号を与える。移相器１４ａ〜１４ｃは、それぞれ
−Δφ、−２Δφ、−３Δφだけ入力信号を移相する。
【００１７】ここで、各サブアレイ１〜４は、一定間隔
Ｌをおいて配置されている。そこで、図に示すように、
衛星の方向（電波到来方向）がボアサイト方向（最大利
得が得られる方向＝アンテナに垂直な方向）に対しΔθ
ずれていた場合には、各サブアレイで受信する信号と隣
接するサブアレイにおいて受信する電波の位相ずれΔφ
は、 Δφ＝（ＬｓｉｎΔθ）／λ ある。従って、サブアレイ１で受信される電波に対し、
サブアレイ２〜サブアレイ４において受信する電波はそ
れぞれΔφ、２Δφ、３Δφだけ位相がずれている。
Ｌをおいて配置されている。そこで、図に示すように、
衛星の方向（電波到来方向）がボアサイト方向（最大利
得が得られる方向＝アンテナに垂直な方向）に対しΔθ
ずれていた場合には、各サブアレイで受信する信号と隣
接するサブアレイにおいて受信する電波の位相ずれΔφ
は、 Δφ＝（ＬｓｉｎΔθ）／λ ある。従って、サブアレイ１で受信される電波に対し、
サブアレイ２〜サブアレイ４において受信する電波はそ
れぞれΔφ、２Δφ、３Δφだけ位相がずれている。
【００１８】そこで、移相器１４ａ〜１４ｃから出力さ
れてくる信号の位相は、すべて同位相になっている。従
って、合成器１２の出力は、アンテナの指向性が、図１
に示すように衛星方向に向けられたものになる。そし
て、上述のように、位相差検出手段１６により常に位相
差を検出して、移相器１４ａ〜１４ｃの移相量を制御す
ることによって、アンテナの指向性を常に衛星方向（電
波到来方向）に向けることができる。
れてくる信号の位相は、すべて同位相になっている。従
って、合成器１２の出力は、アンテナの指向性が、図１
に示すように衛星方向に向けられたものになる。そし
て、上述のように、位相差検出手段１６により常に位相
差を検出して、移相器１４ａ〜１４ｃの移相量を制御す
ることによって、アンテナの指向性を常に衛星方向（電
波到来方向）に向けることができる。
【００１９】そして、この指向性の制御はすべて、電気
的に行われる。従って、非常に高速の動作が達成でき、
自動車の走行に伴う早い衛星方向の変化にも追従でき
る。特に、自動車走行時の振動等非常に高速な仰角の変
動にも容易に追従し衛星を追尾することが可能となる。
的に行われる。従って、非常に高速の動作が達成でき、
自動車の走行に伴う早い衛星方向の変化にも追従でき
る。特に、自動車走行時の振動等非常に高速な仰角の変
動にも容易に追従し衛星を追尾することが可能となる。
【００２０】図２に示したのは、アレイアンテナ１００
をＮ個に分割した例であり、この例では、Ｎ−１個の移
相器１４が設けられ、制御手段１８がＮ−１個の移相器
１４をそれぞれ−ｋΔφ（ｋは１〜Ｎ−１の整数）だけ
移相する。従って、合成器１８において同相の合成が行
え、Ｎ個のサブアレイからの信号による受信が行える。
をＮ個に分割した例であり、この例では、Ｎ−１個の移
相器１４が設けられ、制御手段１８がＮ−１個の移相器
１４をそれぞれ−ｋΔφ（ｋは１〜Ｎ−１の整数）だけ
移相する。従って、合成器１８において同相の合成が行
え、Ｎ個のサブアレイからの信号による受信が行える。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアレ
イアンテナによれば、機械的な駆動機構が不要であり、
アレイアンテナの仰角は固定したままで、純電子的に仰
角方向の高速の追尾を行うことができる。従って、自動
車走行時の振動など非常に高速な仰角変動にも容易に追
尾が可能であり、高信頼性が得られる。また、高精度の
機械的駆動装置が不要であるため、装置全体の低コスト
化が図れると共に、装置の低姿勢化を図りやすいという
効果も得られる。
イアンテナによれば、機械的な駆動機構が不要であり、
アレイアンテナの仰角は固定したままで、純電子的に仰
角方向の高速の追尾を行うことができる。従って、自動
車走行時の振動など非常に高速な仰角変動にも容易に追
尾が可能であり、高信頼性が得られる。また、高精度の
機械的駆動装置が不要であるため、装置全体の低コスト
化が図れると共に、装置の低姿勢化を図りやすいという
効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例（サブアレイの数を４としたもの）の全
体構成を示す説明図である。
体構成を示す説明図である。
【図２】サブアレイの数をＮ個にした場合の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】アレイアンテナの外観を示す説明図である。
【図４】アンテナの指向性を示す説明図である。
【図５】サブアレイの数を２つにした場合の指向性を示
す説明図である。
す説明図である。
【図６】サブアレイの数を２つにした場合の構成を示す
説明図である。
説明図である。
１２ 合成器 １４ 移相器 １６ 位相差検出手段 １８ 制御手段 １２４ アンテナ素子
Claims (1)
- 【請求項１】 同一平面上に所定の間隔をおいて並設さ
れた基準サブアレイおよび複数のサブアレイからなるア
レイアンテナと、 基準サブアレイの受信信号と他の１つのサブアレイの受
信信号との位相差を検出する位相差検出手段と、 各サブアレイの出力の位相を変化させる移相手段と、 位相差検出手段において検出された位相差および基準サ
ブアレイと各サブアレイとの距離に基づいて各サブアレ
イの出力に対する移相量を算出するとともに、各移相手
段における移相量を制御する制御手段と、 基準サブアレイの出力と各移相手段の出力とを同相で合
成する合成手段と、 を含むことを特徴とする追尾アンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12429593A JPH06334429A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 追尾アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12429593A JPH06334429A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 追尾アンテナ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06334429A true JPH06334429A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14881799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12429593A Pending JPH06334429A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 追尾アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06334429A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU654107B2 (en) * | 1989-04-19 | 1994-10-27 | Rheem Australia Pty Ltd | Hot water heaters |
| KR100433796B1 (ko) * | 2001-12-28 | 2004-05-31 | 한국전자통신연구원 | 전자적 능동 위상제어 배열 안테나 및 그 안테나에서의지향 방향 차이 보상 방법과, 그 안테나를 사용한 위성추적 시스템 및 그 방법 |
| JP2007524273A (ja) * | 2003-06-26 | 2007-08-23 | スカイパイロット ネットワークス， インコーポレイテッド | ワイヤレスメッシュネットワークのための平面アンテナ |
| JP2008151582A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Denso Corp | レーダ装置 |
| JP4664411B2 (ja) * | 2006-07-14 | 2011-04-06 | ビ−エイイ− システムズ パブリック リミテッド カンパニ− | 展開可能アンテナシステムにおける位相補正 |
| CN117706541A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 四川省华盾防务科技股份有限公司 | 相控阵多目标跟踪方法、装置、设备及存储介质 |
-
1993
- 1993-05-26 JP JP12429593A patent/JPH06334429A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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