JPH0770900B2

JPH0770900B2 - 静止衛星追尾用車載アンテナ装置

Info

Publication number: JPH0770900B2
Application number: JP62028120A
Authority: JP
Inventors: 祐吉関口
Original assignee: 三輪精機株式会社
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS63197104A

Description

【発明の詳細な説明】 a.発明の目的（産業上の利用分野）この発明に係る静止衛星追尾用車載アンテナ装置は、地
震、台風等の災害時に出動し、上空に存在する静止衛星
を利用して各種連絡を行なう無線車に組み込み、この無
線車の走行中に於いても常にアンテナが静止衛星に向く
様に、このアンテナの姿勢を制御するのに利用する。

（従来の技術）地震や台風等の災害時に於いて現場と対策本部等との間
の連絡を行なう手段として、無線が使用されるが、近
年、上空に打ち上げられた静止衛星を利用して遠く離れ
た場所同士で明瞭な通信を行なえる様にする事が多くな
っている。

この様な静止衛星を利用した無線通信を行なう場合、ア
ンテナ（通常パラボラアンテナを使用する。）を所定の
静止衛星に正しく向ける事が必要である。何となれば、
現在上空には多くの静止衛星が打ち上げられており、ア
ンテナの向きが僅か（５度程度）にずれた場合に於いて
も、アンテナが本来向いていなければならない静止衛星
の隣の静止衛星に向いてしまい、静止衛星を利用した無
線通信が行なえなくなる為である。

この為従来は、現場に運んだアンテナをモータによりギ
ヤを介して駆動し、静止衛星に向ける様にしていた。

ところが、上述の様にアンテナをギヤを介して駆動する
事により静止衛星に向ける場合、アンテナの向きを変え
るのに若干の時間を要する為、通信用のアンテナを自動
車に積んで現場に向かう場合、走行中にアンテナを利用
して無線通信を行なう事は出来なかった。

即ち、自動車の走行中には、進路変更に伴なって絶えず
自動車の向きが変化するだけでなく、悪路を走行する際
にはローリングやピッチングの繰り返しにより、激しく
アンテナの向きが変化するが、モータによりギヤを介し
て行なう従来のアンテナ駆動装置の場合、この様な激し
い動きに対応して常にアンテナを静止衛星に向けておく
事はほとんど不可能である。

この為従来は、走行中にも通信を行なえる静止衛星追尾
用アンテナ装置は実用化されていないのが現状である
が、本発明者はこの様な事情に鑑みて、上述の様な不都
合を解消する静止衛星追尾用車載アンテナ装置を提案し
た（特眼昭61−241287号）。

この先発明に係る静止衛星追尾用車載アンテナ装置は、
例えば第６〜10図に示す様に構成され、第11図のフロー
チャートに示す様に作用する。

即ち、無線車の屋根上等に固定される基台１の上部に設
けられた支持筒２の内側に挿入された垂直支持軸３は、
ラジアル軸受４とスラスト軸受５とにより、捻り方向の
回転を自在としている。

この様な垂直支持軸３の上端部には、例えば第７図に示
す様な自在継手６を介して、アンテナ支持枠７の中間部
を結合する事により、このアンテナ支持枠７を何れの方
向にも揺動自在に支承している。

この様に垂直支持軸３の上端部に揺動自在に支承したア
ンテナ支持枠７の一端部上側にはアンテナ８を固定し
て、アンテナ支持枠７の揺動に伴なって、このアンテナ
８の向きを自由に変えられる様にしている。

アンテナ支持枠７の他側下方に設けた支持腕９にはバラ
ンスウェイト10を固定する事により、アンテナ８、バラ
ンスウェイト10、後述する複数のノズル等、各種部品を
固定したアンテナ支持枠７の重心を、前記自在継手６中
心（第７図に示す様に、自在継手６に互いに直交する２
本の回転中心軸11、12が存在する場合、両回転中心軸1
1、12の交点。）に一致させている。

又、アンテナ支持枠７の中間部側方に第８〜９図に示す
様に突出させた支持腕13の先端部には、上下１対のノズ
ル14、15から成る第一のノズル組16が固定されている。
この第一のノズル組16を構成する上下１対のノズル14、
15の噴出口は互いに上下逆方向に開口しており、何れか
の噴出口から圧縮空気を選択的に噴射させる事により、
このアンテナ支持枠７を、上記自在継手６の回転支持軸
11を中心として捻り方向に回転させる様に構成してい
る。

一方、アンテナ支持枠７のアンテナ８と反対側端部に
は、第10図に示す様に、第二、第三のノズル組17、18を
固定している。この内、第二のノズル組17は、噴出口を
上下逆方向に開口させた上下１対のノズル19、20により
構成されており、何れかのノズル19（或は20）の噴出口
から選択的に圧縮空気を噴射させる事により、このアン
テナ支持枠７を水平軸（前記自在継手６の回転中心軸1
2）を中心として揺動する方向に回転させる様にしてい
る。

アンテナ支持枠７の反対側端部に上記第二のノズル組17
と同様に固定された第三のノズル組18は、それぞれ左右
反対方向に開口したノズル21、22により構成されてお
り、何れかのノズル21（或は22）の噴出口から圧縮空気
を選択的に噴射させる事により、上記支持枠７を前記垂
直支持軸３を中心として回転させる様に構成している。

更に上記アンテナ支持枠７には、このアンテナ支持枠７
の一端に固定されたアンテナ８の向きを検知する為、方
位センサと垂直セサとを内蔵した検知手段23を固定して
いる。この内の方位センサは、アンテナ８の水平方向の
向き（東西南北の向き）を検出し、予め解っている静止
衛星の方向とアンテナ８の方向とがずれている場合に、
そのずれの方向と大きさとを検出出来る様にしている。
この方位センサとしては、方位ジャイロ、或は地磁気方
位センサ等、従来から知られている東西南北検出用の各
種機器を採用する事が出来る。

又垂直センサは、アンテナ８の上下方向の向きを検出し
て、アンテナ８の抑角と静止衛星の高さ位置とがずれて
いる場合に、このずれの方向と大きさとを検出出来る様
にしている。この垂直センサとしては、傾斜計、或はア
ンテナ支持枠７の水平状態を検出するバーチカルジャイ
ロ、水準器等、従来から知られた各種機器を採用する事
が出来る。

尚、静止衛星は赤道の上空約36000kmに静止しており、
無線車から見た静止衛星の方向は、無線車の位置（軽
度、緯度、標高）が多少（水平方向に数十km〜百km程
度。車載式アンテナの場合、垂直方向のずれ（標高差）
は実際上問題となり得ない。）動いたとしても衛星通信
を行なうのに支障が生じる程変わる事はない為、上記方
位センサと垂直セサとから成る検知手段23からの信号に
基づいてアンテナ８の向きを制御する事により、一応は
実用的な通信を行なう事が出来る。

即ち、上記先発明に係る静止衛星追尾用車載アンテナ装
置に於いては、方位センサと垂直センサとから成る検知
手段23から出される信号ハを、第12図のブロック図に示
す様に、上記第一〜第三のノズル組16〜18を構成するノ
ズル14、15、19〜22への圧縮空気の流路の途中に設けた
電磁弁（実際の場合、電磁弁は各ノズルの噴射口に近い
部分に内蔵されている。）の開閉を制御する制御器24に
入力している。そしてこの制御器24は、上記検知手段23
から送られて来る信号ハに基づき、上記６個のノズルの
内の適当なノズルに通じる電磁弁を開いてこのノズルか
ら圧縮空気を噴射させ、この噴出の反作用としてアンテ
ナ支持枠７を適当な方向に回動或は揺動させて、このア
ンテナ支持枠７の一端に固定されたアンテナ８の向きを
常に上空の静止衛星に向ける作用をする。

上述の様に構成される先発明に係る静止衛星追尾用車載
アンテナ装置に於いては、このアンテナ装置を積んだ無
線車が走行する際に、この無線車の走行方向が変化した
り、或は悪路走行に伴なうローリングやピッチングが生
じるが、この走行方向の変化やローリング、ピッチング
により、一端にアンテナ８を固定したアンテナ支持枠７
の方向が変化したり、或は支持枠７にローリングやピッ
チングを生じて、アンテナ８の向きが静止衛星からずれ
る事はない。

即ち、上記アンテナ支持枠７を上端部に支承した垂直支
持軸３は、捻れ方向に回転自在であり、この垂直支持軸
３の上端部に自在継手６を介して装着されたアンテナ支
持枠７の重心は自在継手６の中心、即ちこの自在継手６
を構成する回転中心軸11、12の交点に一致している為、
アンテナ支持枠７は、外力を加えない限りその姿勢を維
持しようとする傾向となり、しかもアンテナ８やバラン
スウェイト10を含むアンテナ支持枠７の慣性質量は50〜
100kg、或はそれ以上と十分に大きい為、アンテナ支持
枠７がそのままの姿勢を維持しようとする傾向は顕著に
なり、アンテナ装置を積んだ無線車の向きが急激に変わ
ったり、或は悪路走行に伴なうローリングやピッチング
が生じた場合でも、アンテナ支持枠７はその大きい慣性
質量の為、そのままの姿勢を維持する。

無線車の姿勢が変化するにも拘らず、アンテナ支持枠７
がそのままの姿勢を維持する為、上記アンテナ支持枠７
と無線車とが相対的に変位するが、この変位は垂直支持
軸３が回転したり、自在継手６が変位したりする事で補
償される。

更に、第６図に示した例に於いては、アンテナ支持枠７
と無線車との相対的変位時に、上記垂直支持軸３が極く
軽い力で回転出来る様に、スリップリングの摩擦抵抗が
垂直支持軸３の回転抵抗となる事を防止する機構を付設
している。

即ち、無線車の車体に固定の部分と垂直支持軸３との間
には、圧縮空気源から前記複数のノズルに圧縮空気を送
る為の空気配管、検知手段23や電磁弁のソレノイドに通
電する為の電源コード、或は検知手段23から制御器24に
信号を送る為のコード等を接続するスリップリング及び
フリージョイント（以下、単にスリップリングとす
る。）25を設けなければならないが、このスリップリン
グ25の回転抵抗は圧縮空気の漏れを防止する必要上、か
なり大きなものとならざるを得ず、そのまま対策を講じ
なければ垂直支持軸３の回転抵抗が大きくなって、無線
車の姿勢変化に対応してアンテナ支持枠７の姿勢が多少
なりとも変化する事が避けられない。

この為、第６図に示した例に於いては、スリップリング
25の上部と垂直支持軸３と下端部とを直接接続する事を
せず、スリップリング25の上端部に設けた接続口と垂直
支持軸３の下端部に設けた接続口とを可撓性を有する導
線及びチューブ26により接続している。上記スリップリ
ング25の上端部には、モータ27により回転駆動される歯
車28を、この歯車28の上面と垂直支持軸３の下端部に固
定された検出板29との間には角変位検出器30を、それぞ
れ設けている。上記歯車28は、これを回転させる事によ
り、スリップリング25の上端部の接続口が回転する様
に、この接続口に対して固定されており、モータ27によ
って歯車28を回転させた場合に、スリップリング25上端
の接続部が回転する様に構成している。角変位検出器30
は、垂直支持軸３と歯車28との変位量が大きくなり、上
記導線及びチューブ26の捻れ量が多くなった場合、上記
モータ27を起動して、導線及びチューブ26の捻れを修正
する方向に歯車28を回転させる。

スリップリング25と垂直支持軸３とをこの様に接続する
事により、垂直支持軸３を回転させる為に要する力は、
ラジアル軸受４とスラスト軸受５との回転抵抗の他は、
導線及びチューブ26を少し捻るのに要するだけの極く小
さなもので済む為、垂直支持軸３は極く軽い力で回転
し、無線車の変位がアンテナ支持枠７に迄伝わるのを有
効に防止する。

アンテナ支持枠７の運動が自由に行なわれる様にする為
に、各軸受４、５、自在継手６の軸受部に空気軸受を採
用する事も先発明に於いて提案されている。

無線車とアンテナ支持枠７との相対的変位が多数回繰り
返される事に伴ない、垂直支持軸３を支承したラジラル
軸受４、スラスト軸受５、自在継手６の回転抵抗や導線
及びチューブ26の捻れによって発生する力、更にはアン
テナ８やアンテナ支持枠７に当たる風（図示の例に於い
ては防風板31によってアンテナ８を覆っているが、僅か
な隙間風や防風板31の内側で発生する対流により、アン
テナ支持枠７の付近に空気の流れが生じる事は避けられ
ない。）によってアンテナ支持枠７が変位し、このアン
テナ支持枠７に支持されたアンテナ８の向きが静止衛星
からずれた場合、アンテナ支持枠７に装着した検知手段
23が制御器24に送る信号と、この制御器24に予め記憶さ
せていた静止衛星の位置を表わす信号との間にずれが生
じる。

この様な予め記憶していた信号に対してずれた信号を受
けた制御器24は、ずれの方向と大きさとを求め、このず
れの方向と大きさとに応じて、第一〜第三のノズル組16
〜18を構成する複数のノズルの内、適当なノズルに通じ
る圧縮空気流路途中の電磁弁を、ずれの大きさに応じて
適当な時間だけ開く。

例えばアンテナ８の抑角が小さくなり過ぎて、アンテナ
８が静止衛星の下側に向いた場合、制御器24は第二のノ
ズル組17を構成する２個のノズル19、20の内、上側のノ
ズル19に通じる流路途中の電磁弁を開き、このノズル19
から圧縮空気を噴射する。この噴射によりアンテナ支持
枠７は第６図の矢印ａ方向に回転し、アンテナ８の抑角
が大きくなる。

アンテナ８が他の方向にずれた場合に於いても、３組６
個のノズルの内の１乃至３個の適当なノズルから圧縮空
気が噴出し、アンテナ支持枠７を揺動或は回動させて、
アンテナ８を静止衛星に向ける。

以上に述べた様に、検知手段23からのアンテナ８の向き
を表わす信号により、このアンテナ８を一応静止衛星に
向ける事が出来、この静止衛星を使用して実用上十分な
無線通信を行なう事が出来る。

ところで、車載式アンテナに積み込む検知手段23を組み
込むジャイロ等の方位センサやバーチカルジャイロ等の
垂直センサの場合、小型化する為、或はコスト上の制約
から、その精度には限度があり、しかも無線車が移動し
た場合は、前述した様に実用上使用可能な範囲内とは言
え、移動に伴なって発生する誤差を修正する事が出来
ず、必ずしも最良の通信状態を得られない場合が生じる
が、この様な問題を解決する為先発明に於いては、第11
〜12図に示す様に、アンテナ８で受けた受信電波イの増
幅率を自動的に変化させ、受信器32に送り込むAGC（オ
ートゲインコントローラ）33の増幅率を表す信号ロを、
各ノズルへの圧縮空気の供給を制御する制御器24に入力
し、上記増幅率が常に小さくなる様に各ノズルへの圧縮
空気送給を制御する電磁弁を開閉する事により、アンテ
ナ８を確実に静止衛星に向ける様にしている。

AGC33の増幅率によりアンテナ８を静止衛星に向ける場
合、アンテナ８が正確に静止衛星に向いていない場合に
於いても、向いていない事（ずれている事）のみが解る
だけで、ずれの方向は解らない。この為、AGC33の増幅
率を基にしてアンテナ８を静止衛星に向ける場合は、第
11図のフローチャート右下のａ部分に示す様に、アンテ
ナ８の向きを少しづつ変化させ、この変化に伴なう増幅
率の変化を見ながら試行錯誤的にアンテナ８の向きを変
える。

但し、この調節は絶えず細かく行なわれる為、一度アン
テナ８が静止衛星からの電波を捕えれば、常にこのアン
テナ８を静止衛星に正確に向けておく事が出来る。無線
車がトンネル、ビルの間、山陰に入る等して静止衛星か
らの電波が途絶え、AGC33の増幅率によるアンテナ８の
姿勢制御が行なえない間は、検知手段23からの信号によ
りアンテナ８の姿勢制御を行なって、無線車が電波の届
く場所に移動した後、直ちに通信を再開出来る様にして
おく。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上述の様に構成され作用する先発明に係る静
止衛星追尾用車載アンテナ装置の場合、依然として次の
様な解決すべき問題が存在する。

即ち、最良の通信状態を確保する為、アンテナ８の向き
を、検知手段23からの信号によるだけでなく、実際に静
止衛星から送られて来る電波の強さによっても制御する
場合、制御が難しく、アンテナ８の向きが常に細かく変
化する事が避けられない。

即ち、静止衛星から送られ、アンテナ８に達する電波の
強さは常に一定ではなく、天候、或はアンテナを搭載し
た無線車の周囲に建造物が存在するか否か等、各種条件
によって常に変化する。

従って、制御器24にAGC33の増幅率を入力したとして
も、この増幅率が与えられた条件（天候、無線車周囲の
状況）の下で最も小さいものか否かは直ちに知る事が出
来ない。この為先発明の場合、アンテナ８の向きを常に
変化させ、このアンテナ８がAGC33に因る増幅率が小さ
くなる方向に多く移動する様にしている。

この様にアンテナ８の向きを常に変化させる事は、送
信、及び受信状態が常に変化するだけでなく、アンテナ
８の姿勢制御用の圧縮空気の使用量が多くなる為、好ま
しくない。

本発明の静止衛星追尾用車載アンテナ装置は、前述した
先発明の利点はそのままにして、上述の様な不都合を解
消するものである。

b. 発明の構成（問題点を解決する為の手段）本発明の静止衛星追尾用車載アンテナ装置に於いては、
捻り方向に自由に回転自在な垂直支持軸の上端部に自在
継手を介して、筒状の軸受筒を有するアンテナ支持枠の
中間部を装着している。

このアンテナ支持枠の軸受筒に、捻り方向に亘る回転の
み自在として挿通された回転軸の一端にはアンテナを、
この回転軸の中心軸の方向とアンテナの指向方向とを僅
かにずらせた状態で固定している。又、アンテナ支持枠
の他側には、上記アンテナの重量に見合う重量を有する
構造物を固定する事により、このアンテナ支持枠の重心
を前記自在継手の中心に一致させている。

又、前記回転軸には、この回転軸を回転させる手段を付
設する事で、回転軸の端部に固定したアンテナを継続的
に回転させられる様にしている。

回転軸を含むアンテナ支持枠には、圧縮空気の噴出によ
ってアンテナ支持枠を、垂直支持軸と自在継手とを中心
として、三次元の任意の方向に回転させるノズルを設け
て、上記アンテナの向きを任意に変化させられる様にし
ている。

更に、前記回転軸の回転に伴なってアンテナが受ける電
波の強さの変化を、回転軸の回転方向に亘る位相との関
係で測定する測定手段を設け、この測定手段から出され
る信号を、アンテナの姿勢制御用の制御器に入力してい
る。

そしてこの制御器は、測定手段から送られて来る信号に
基づき、上記ノズルへの圧縮空気の供給を制御する電磁
弁を適当なタイミングで開いて、このノズルから適当な
方向に圧縮空気を噴射させ、アンテナ支持枠を適当な方
向に回動或は揺動させて、回転軸の回転に伴なってアン
テナが受ける電波の強さが変化しない様にする事で、ア
ンテナの向きを常に上空の静止衛星に向ける機能を有す
る。

（作用）上述の様に構成される本発明の静止衛星追尾用車載アン
テナ装置の、アンテナを常に静止衛星に向けておく際に
於ける作用は、次の通りである。

本発明のアンテナ装置を使用して通信を行なう場合、一
端にアンテナを固定したアンテナ支持枠の回転軸は常に
一方向に捻り回転させておく。この様に一端にアンテナ
を固定した回転軸を捻り方向に回転させると、この回転
軸の方向と静止衛星の方向とが一致いた場合は、回転軸
の回転に伴なってアンテナが静止衛星から受ける電波の
強さが変化する事はないが、上記回転軸の方向と静止衛
星の方向とがずれた場合は、回転軸の回転に伴なってア
ンテナが静止衛星から受ける電波の強さが変化する。

この様に、回転軸の方向と静止衛星の向きとがずれた場
合にのみ、回転軸の回転に伴なってアンテナが受ける電
波の強さが変化するのは、次の理由による。

即ち、静止衛星の向きとアンテナの指向方向とのずれの
大きさと、このアンテナが静止衛星から受ける電波の強
さとの関係は、第５図に示す様に、放物線状になる。

この為、回転軸の方向と静止衛星の方向とが、第５図の
垂直方向の実線イで示す様に一致した場合、その指向方
向を、第５図の二点鎖線ロ、ロで示す様に、上記回転軸
の方向イに対して僅かな角度αだけずらせたアンテナが
受ける電波の強さは、受け得る最も強い電波の強さ（ア
ンテナの指向方向と静止衛星の方向とが一致した場合に
このアンテナが受ける電波の強さ）よりも僅かに弱い強
さＡとなる。

これに対して、回転軸の方向が、第５図に破線ハで示す
様に、同図に実線イで示す静止衛星の方向から大きくず
れた場合、同図に一点鎖線ニ、ニで示す様に、回転軸の
方向ハに対して角度αだけずれた指向方向を有するアン
テナが受ける電波の強さは、上記回転軸の回転に伴なっ
て、第５図のＢ〜Ｃの間で変化する。

従って、回転軸の回転に伴なってアンテナが受ける電波
の強さが変化するか否かを観察すれば、上記回転軸の方
向と静止衛星の方向とが一致しているか否かを知る事が
出来る。

回転軸の回転に伴なってアンテナが受ける電波の強さが
変化しない場合は、回転軸の方向と静止衛星の方向とが
一致している事になり、指向方向を上記回転軸の方向に
対して僅かだけずらせたアンテナは、上記静止衛星から
の電波を良好な状態で受け得る事になる。

即ち、アンテナの指向方向と静止衛星の方向とを完全に
一致させる事は出来ないが、第５図からも明らかな様
に、アンテナの指向方向が静止衛星の方向から僅かにず
れただけでは、アンテナが受ける電波の強さはそれ程弱
くならない為、アンテナの指向方向と静止衛星の方向と
が一致した場合とほぼ同様の送信、受信状態を得る事が
出来る。

又、回転軸の回転に伴なってアンテナが受ける電波の強
さが変化する場合、変化する事自体で、回転軸の方向と
静止衛星の方向とがずれている事だけでなく、ずれの方
向も併せて知る事が出来る。

即ち、第５図から明らかな通り、現在の回転軸の方向
（破線ハ方向）に対して静止衛星の方向（実線イ方向）
は、アンテナが受ける電波の強さが、回転軸の回転に伴
なって最も強くなる方向（強さＢの電波を受ける方向）
に存在する事が解る。

そこで、アンテナ支持枠に設けたノズルから、適当な方
向に適当な時間だけ圧縮空気を噴出し、第５図の破線ハ
で示す様に、静止衛星の方向イからずれた回転軸の方向
を修正すれば、アンテナによる送信、受信状態を改善す
る事が出来る。

以下、常に回転軸を回転させておく事で、アンテナを常
に静止衛星の方向に向けておく様にするが、この際に於
けるアンテナの姿勢制御の状態は、第４図のフローチャ
ートに示す様になる。尚、この第４図は一度静止衛星に
向いたアンテナの姿勢を微調整する際に於ける作用のみ
を示している。即ち、この第４図は前記第11図のａ部分
に相当するもので、静止衛星の方向から大きくずれたア
ンテナの向きを、ジャイロ等を組み込んだ検知手段によ
って修正する場合、第11図の左上部分の様な作用によ
り、アンテナの向きを修正する。

（実施例）次に、図示の実施例を説明しつつ本発明を更に詳しく説
明する。

第１図は本発明の実施例を示しており、第１図は本発明
のアンテナ装置の機械装置部分を示す略側面図、第２図
は第１図のＸ矢視図である。

無線車の屋根上等に固定される基台１の上面に、スラス
ト軸受34を介して鉛直線を中心とする捻れ方向の回転を
自在に設けられた支持筒２の内側には、垂直支持軸３が
挿入されており、この垂直支持軸３は、ラジアル軸受４
とスラスト軸受５とにより、上記支持筒２に捻り方向の
回転を自在として支持されている。

上記垂直支持軸３の上端部には、任意方向の変位が自在
な自在継手６が設けられており、この自在継手６によ
り、筒状の軸受筒35を有するアンテナ支持枠７の中間部
を装着している。

このアンテナ支持枠７を構成する円筒状の軸受筒35に挿
入した回転軸36の外周面と軸受筒35の内周面との間には
軸受37、37を設ける事で、軸受筒35の内側に回転軸36
を、捻れ方向の回転のみ自在として支承している。

この回転軸36の一端にはパラボラ型のアンテナ８を固定
している。このアンテナ８の指向方向は、第１図に鎖線
ａで示す様に、アンテナ８を支持固定している回転軸36
の中心軸方向（第１図の鎖線ｂ方向）に対して微小角度
α（例えばα＝0.3度以下）だけずらせている。

又、上記回転軸36の他端とアンテナ支持枠７を構成する
軸受筒35の端部との間には、カップリング機構38を設け
て、回転軸36の回転に伴なって回転する部分側に、回転
しない部分側から信号を送り、或は回転軸36の回転に伴
なって回転するアンテナ８が受けた電波を、回転しない
部分側に取り出せる様にしている。

又、軸受筒35の内周面と、回転軸36の外周面との間に
は、ロータリエンコーダ等の角度検出器39を設ける事
で、上記回転軸36の回転方向に亘る位置検出を行なえる
様に構成している。

回転軸36の先端部で、軸受筒35の先端部から突出した部
分には、支持腕40の基端部を固定しており、この支持腕
40の先端部に、圧縮空気を噴射する為のノズル組立41を
装着している。このノズル組立41は、上記回転軸36を中
心とする円の接線方向に圧縮空気を噴出する第一のノズ
ル口42と、上記円の直径方向に圧縮空気を噴出する第二
のノズル口43とから構成されている。

上記第一、第二の両ノズル口42、43の内、接線方向に亘
って圧縮空気を噴射する第一のノズル口42は、回転軸36
を介してアンテナ８を回転させるもので、本発明のアン
テナ装置を用いて無線通信を行なう場合には、この第一
のノズル口42から圧縮空気の噴射を継続して行ない、回
転軸36の端部に固定したアンテナ８を常に回転させてお
く。

一方、直径方向に亘って圧縮空気を噴射する第二のノズ
ル口43は、回転軸36を支承した軸受筒35を含むアンテナ
支持枠７を、前記垂直支持軸３と自在継手６とを中心と
して三次元の任意の方向に回転させる為のもので、この
第二のノズル口43から、適当なタイミングで適当な時間
だけ圧縮空気の噴射を行なう事で、上記アンテナ支持枠
７に支持されたアンテナ８の向きを任意に変化出来る様
にしている。

アンテナ支持枠７を構成する軸受筒35の上面には、前述
した先発明に係るアンテナ装置の場合と同様の検知手段
23を含めた、姿勢制御器44が設けられている。この姿勢
制御器44には、前記角度検出器39が検出する、回転軸36
の回転位置を表わす信号が導線45により、アンテナ８が
受ける静止衛星からの電波がカップリング機構38と姿勢
制御器44とを結ぶ導線48により、それぞれ入力される。

この姿勢制御器44には、前記回転軸36の回転に伴なって
アンテナ８が受ける電波の強さの変化を測定する測定手
段を設け、この測定手段から出される信号を、アンテナ
８の姿勢制御を行なう姿勢制御部に送り込む様にしてい
る。

この姿勢制御器44の姿勢制御部は、測定手段から送り込
まれる信号に基づいて、上記ノズル組立41を構成する第
二のノズル口43への圧縮空気の供給を制御する電磁弁を
適当なタイミングで開き、このノズル口43から適当量の
圧縮空気を噴射させる機能を有する。

即ち、上記姿勢制御部はアンテナ支持枠７を構成する軸
受筒35内に回転自在に支持された回転軸36の中心軸方向
と静止衛星の方向とがずれた場合、上記第二のノズル口
43からの圧縮空気噴射によって、アンテナ支持枠７を適
当な方向に回動或は揺動させ、回転軸36の中心軸の方向
と静止衛星の方向とを一致させて、回転軸36の回転に伴
なってアンテナ８が受ける電波の強さが変化しない様に
機能する。

尚、上述の様に、アンテナ８の姿勢制御用、或はアンテ
ナ８の回転用に用いる圧縮空気を前記ノズル組立41部分
に供給する為、基台１に固定のスリップリング25、可撓
性を有するチューブ26、垂直支持軸３内の空気流路、こ
の垂直支持軸３と前記リップリング機構38とを結ぶチュ
ーブ46を介して、回転軸36内の空気流路内に圧縮空気を
送り込み自在とし、この回転軸36内の空気流路から上記
ノズル組立41に適宜圧縮空気を送給出来る様にしてい
る。

以上に述べた様に、アンテナ８、カップリング機構38、
姿勢制御器44等を装着したアンテナ支持枠７の重心は、
各部品の重さや装着位置を選定する事で、このアンテナ
支持枠７を垂直支持軸３の上端部に支持する為の自在継
手６の中心に一致させている。この場合、重心を自在継
手６の中心に一致させるのに、適当なバランスウエイト
を用いる事も出来る。

上述の様に構成される本発明の静止衛星追尾用車載アン
テナ装置に於いては、通信時にはアンテナ８を常に静止
衛星に向けておく為、ノズル組立41を構成する第一のノ
ズル口42から圧縮空気の噴射を継続して行ない、一端に
アンテナ８を固定したアンテナ支持枠７の回転軸36を常
に一方に回転させておく。

この回転軸36の方向と、静止衛星の方向とが第１図の鎖
線ｂで示す様に一致している場合、前述した様に、回転
軸36の回転に伴なってアンテナ８が静止衛星から受ける
電波の強さが変化する事はなく、アンテナ８の指向方向
と静止衛星の方向とは、微小角度αだけずれる事になる
為、このアンテナ８は受け得る限り最高に近い強さＡ
（第５図）の電波を受けられる。

これに対して、上記回転軸36の方向と静止衛星の方向と
がずれた場合、回転軸36の回転に伴なってアンテナ８が
静止衛星から受ける電波の強さが、第５図のＢ〜Ｃに示
す様に変化する。この様に、回転軸36の回転に伴なって
静止衛星からアンテナ８が受ける電波の強さが変化する
場合、回転軸36の回転方向に亘る位相と、上記電波の強
さの変化との関係は、上記電波と角度検出器39からの信
号とを入力する姿勢制御器44で求められる。この為、電
波の強さが変化する事自体で、回転軸36の方向と静止衛
星の方向とがずれている大きさ（回転軸36の方向と静止
衛星の方向とが成す角度）と、ずれの方向とを知る事が
出来る。

この様に、回転軸36の方向が静止衛星の方向に対してず
れている方向とそのずれの大きさとが知れたならば、支
持腕40の先端部のノズル組立41を構成する第二のノズル
口43から、適当なタイミングで適当な時間だけ圧縮空気
を噴射し、この噴射に伴なって発生する反作用で回転軸
36の方向を修正し、回転軸36の方向と静止衛星の方向と
を一致させれば、アンテナ８の指向方向と静止衛星の方
向とのずれを僅少にして、このアンテナ８による送信、
受信状態を改善する事が出来る。

尚、回転軸36の中心と静止衛星の方向とがずれている場
合、このずれを矯正する為に、ノズル組立41を構成する
第二のノズル口43から圧縮空気を噴射するタイミングを
求めるのは、第３図の様な関係を考慮して行なう。

この第３図は、軸Ａを中心として矢印Ｂ方向に回転する
回転体47に、矢印F₀で示す外力（本発明に係るアンテナ
装置の場合、第二のノズル口43から圧縮空気を噴射した
場合、その反作用として生じる。）が加わった場合に於
ける、上記軸Ａが移動しようとする方向を表わしてい
る。

即ち、上述の様な回転体47に矢印F₀で示した外力を加え
た場合、この外力と矢印Ｂで示した回転運動とが合成さ
れた運動量として、回転体47の重心部分に、矢印M₁で示
す、上記外力と直角方向の運動量が発生する。一方、回
転体47の回転に伴なうジャイロ効果によって発生する運
動量が、上記回転体47の重心部分に、矢印M₂で示す様
に、この回転体47の回転中心方向（軸Ａ方向）に亘って
発生する。この互いに独立して発生した矢印M₁、M₂方向
の運動量の合成運動量として、回転体47の重心部分に、
矢印M₃方向の運動量が発生する。

この結果、矢印F₀で示した外力が加わる以前には軸Ａを
中心として回転していた回転体47が、この回転中心を角
度θだけ動かし、上記外力を受けた後に於いては、矢印
M₃の方向をその回転中心として回転する様になる。

回転体に加えた外力の方向及び大きさと、この回転体の
回転中心がずれる方向とずれの大きさとの間には、上述
した第３図の様な関係が存在する為、この関係を考慮し
て前記第二のノズル口43から圧縮空気を噴射するタイミ
ングと噴射継続時間とを定めれば、１個のみ設けた第二
のノズル口43によって、アンテナ８の向きを任意に変化
させる事が出来る。

但し、アンテナ支持枠７の方向を変化させる為のノズル
を、第１〜２図に示す様な１個のノズル口43により構成
するのでなく、前述した先発明の場合と同様、複数のノ
ズル組により構成すれば、圧縮空気の噴射方向とアンテ
ナ８の移動方向との関係が簡単になって、アンテナ８の
姿勢制御が容易となり、アンテナの姿勢を修正する際の
レスポンスも向上する。

又、第１図に示した本発明の実施例に於いても、前述し
た先発明の場合と同様に、アンテナ支持枠７に装着した
各部品に圧縮空気や電気を送ったり、或はアンテナが捕
えた電波を無線車室内に取り入れる為の導線及びチュー
ブ26の存在に拘らず、垂直支持軸３の回転を極く軽い力
で行なえる様に考慮している。

即ち、上記導線及びチューブ26の下端を接続したスリッ
プリング25の上端部を固定した支持筒２の下端部外周面
に形成した歯車部に、モータ27により回転駆動される歯
車を噛合させており、垂直支持軸３の外周面に固定した
検出板29と上記支持筒２との間に、上記垂直支持軸３と
支持筒２との間の相対的変位角度を検出する角変位検出
器30を設けている。上記歯車部は、これを回転させる事
により、支持筒２を介してスリップリング25の上端部の
接続口を回転させるもので、モータ27により歯車部を回
転させた場合に、スリップリング25上端の接続部が回転
する様に構成している。角変位検出器30は、回転支持軸
３と支持筒２との変位量が大きくなり、上記導線及びチ
ューブ26の捻れ量が多くなった場合に、上記モータ27を
起動して、導線及びチューブ26の捻れを修正する方向に
支持筒２下端の歯車部を回転させる。

尚、本発明の静止衛星追尾用車載アンテナ装置の場合、
一度アンテナを静止衛星に向ければ、静止衛星からの電
波がアンテナに届く限り、アンテナを静止衛星に向ける
動作を続けるが、アンテナを載せた無線車が物陰に隠れ
たり、或はトンネルに進入したりして電波が途絶える事
が考慮して、ジャイロ等によって構成される検知手段23
を併せて設ける事が好ましい。

更に、垂直支持軸３の上端部とアンテナ支持枠７とを結
合する自在継手６は、このアンテナ支持枠７の第１図で
矢印Ｙ方向に亘る揺動を許容するものであれば良く、必
ずしも第７図に示す様な三次元方向の揺動を総て許容す
るものでなくても良い。この場合に於いても、上記垂直
支持軸３の捻れ方向に亘る回転によって、アンテナ８を
任意の方向に向ける事が可能となる。

c. 発明の効果本発明の静止衛星追尾用車載アンテナ装置は、以上に述
べた通り構成され作用する為、走行中の無線車に積んだ
無線機と静止衛星との電波授受を確実に行なう事が出
来、しかもアンテナを常に静止衛星に向けておく事を容
易に行なえる為、災害対策の連絡等、緊急を要する通信
の確保に果たす役割は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアンテナ装置の機械装置部分を示す概
側面図、第２図は第１図のＸ矢視図、第３図は外力を加
える方向と回転軸がずれる方向との関係を示す略斜視
図、第４図は本発明のアンテナ装置の作用を示すフロー
チャート、第５図は本発明のアンテナ装置の姿勢制御の
原理を示す線図、第６図は先発明のアンテナ装置の機械
装置部分を示す概側面図、第７図は垂直軸と支持枠とを
結合する自在継手の１例を示す斜視図、第８図は第一の
ノズル組を示す第６図のＡ部平面図、第９図は第６図の
Ａ部を右方から見た図、第10図は第二〜第三のノズル組
を示す第６図のＢ部を右方から見た図、第11図はこの姿
勢制御装置の動作を示すフローチャート、第12図はアン
テナの姿勢制御装置部分のブロック図である。 1:基台、2:支持筒、3:垂直支持軸、4:ラジアル軸受、5:
スラスト軸受、6:自在継手、7:アンテナ支持枠、8:アン
テナ、9:支持腕、10:バランスウェイト、11、12:回転中
心軸、13:支持腕、14、15:ノズル、16:第一のノズル
組、17:第二のノズル組、18:第三のノズル組、19、20、
21、22:ノズル、23:検知手段、24:制御器、25:スリップ
リング、26:導線及びチューブ、27:モータ、28:歯車、2
9:検出板、30:角変位検出器、31:防風板、32:受信器、3
3:AGC、34:スラスト軸受、35:軸受筒、36:回転軸、37:
軸受、38:カップリング機構、39:角度検出器、40:支持
腕、41:ノズル組立、42:第一のノズル口、43:第二のノ
ズル口、44:姿勢制御器、45:導線、46:チューブ、47:回
転体、48:導線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】捻り方向に自由に回転自在な垂直支持軸の
上端部に自在継手を介して、筒状の軸受筒を有するアン
テナ支持枠の中間部を装着し、このアンテナ支持枠の軸
受筒に捻り方向に亘る回転のみ自在として挿通された回
転軸の一端にアンテナを、この回転軸の中心軸方向とア
ンテナの指向方向とを僅かにずらせた状態で固定すると
共に、アンテナ支持枠の他側に、上記アンテナの重量に
見合う重量を有する構造物を固定する事により、このア
ンテナ支持枠の重心を前記自在継手の中心に一致させ、
前記回転軸を回転させる手段と、圧縮空気の噴出によっ
てアンテナ支持枠を垂直支持軸と自在継手とを中心とし
て三次元の任意の方向に回転させるノズルと、前記回転
軸の回転に伴なってアンテナが受ける電波の強さの変化
を、回転軸の回転方向に亘る位相との関係で測定する測
定手段とを設け、この測定手段から出される信号を、測
定手段から送られて来る信号に基づいて上記ノズルへの
圧縮空気の供給を制御する電磁弁を適当なタイミングで
開いてこのノズルから圧縮空気を噴射させ、アンテナ支
持枠を適当な方向に回動或は揺動させて回転軸の回転に
伴なってアンテナが受ける電波の強さが変化しない様に
する事で、アンテナの向きを常に上空の静止衛星に向け
る制御器に入力して成る、静止衛星追尾用車載アンテナ
装置。