JPH08154011A - 自動追尾アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、かつ安価な構成で日本全国で受信可能
な自動追尾アンテナ装置を提供する。 【構成】 電源投入時には、まず、仰角方向を基準値に
設定した状態で、仰角方向と水平方向の両駆動手段６〜
９を駆動することにより、衛星の初期捕捉を行い、平面
アンテナ１の最適方向を初期設定し、仰角方向は、この
設定角度を固定とし、その後は水平方向駆動手段６、７
のみを駆動することにより、衛星の追尾動作を行うよう
にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体上で放送衛星や
通信衛星等の電波源を追尾受信するための自動追尾アン
テナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体（例えば、列車、船舶、自
動車、航空機）上に、地上局あるいは人工衛星局との移
動体通信や、放送波受信のためにアンテナを搭載してい
るものがある。特に、衛星放送が普及するにつれて移動
体上においても衛星放送を受信したいというニーズが高
まっている。

【０００３】衛星放送のように、衛星からの微弱な電波
を受信するには、一般に指向性の鋭い高利得アンテナが
必要であるため、移動体上で受信しようとした場合、常
に電波源である衛星を高速かつ精度よく追尾することが
必要となり、さらに、小型、低コスト化された自動追尾
アンテナ装置が求められている。

【０００４】自動追尾アンテナ装置の追尾方式として提
案されているいくつかの追尾方式の中で、上記のような
ニーズを最も満足させるものとして、ステップトラック
方式がある。このステップトラック方式は比較的付属回
路が少なくてすみ、システムが簡潔になるという特徴が
ある。その中でも特に、低コスト、小型化を追求したも
のとして、仰角固定の１軸ステップトラック方式があ
る。

【０００５】１軸ステップトラック方式は、図９に示す
ように、衛星からのマイクロ波受信アンテナとしての平
面アンテナ１と、ＬＮＢ（ローノイズブロックダウンコ
ンバータ）２と、分配器３と、受信レベル検出手段とし
ての受信レベル検出回路４と、制御手段としての制御ユ
ニット５と、平面アンテナ１の水平方向駆動手段をなす
水平方向駆動モータ６および水平方向駆動機構部７を有
してなる。ここで、水平方向駆動モータ６は、常時、衛
星を高速で追尾するために、耐久性、スピード、パワー
を兼ね備えたものである必要がある。平面アンテナ１は
衛星からのマイクロ波信号を受信するものであり、ＬＮ
Ｂ２は平面アンテナ１で受信したマイクロ波信号をＩＦ
信号に変換するものである。分配器３は前記ＩＦ信号を
２分配し、分配された一方の信号は映像信号として受像
機（図示せず）に送られ、他方の信号は受信レベル検出
回路４に送られる。受信レベル検出回路４は、入力され
たＩＦ信号の受信レベルの強弱を検出し、検出信号を制
御ユニット５に送る。制御ユニット５は前記検出信号の
値に基づいて水平方向駆動モータ６に制御信号を送出す
るものである。水平方向駆動モータ６は、制御ユニット
５からの制御信号により水平方向駆動機構部７を回転さ
せて平面アンテナ１が衛星の方向を向くように水平方向
角度を設定するためのものである。

【０００６】ここで、仰角方向については、予め、所定
角度に固定しておくのである。この場合、ある１点の情
報だけでは水平方向駆動モータ６をどちらに回転させれ
ばよいのかが分からないので、制御ユニット５では、平
面アンテナ１を常に左右に振りながら受信レベル検出回
路４の検出信号を参照して、受信レベルが大きくなる方
向に平面アンテナ１が回転するように水平方向駆動手段
を駆動させるのである。つまり、１軸ステップトラック
方式では、平面アンテナの仰角方向は予め固定してお
き、水平角方向の回転のみで衛星を追尾させようとして
いるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の１軸
ステップトラック方式では、平面アンテナ１として仰角
方向に広いビーム幅を有するものを使用したとしても、
急な坂道や受信地域によっては受信できなくなることが
あった。例えば、衛星放送受信について説明すると、日
本各地の衛星を望む仰角および方位角を示した図１０に
よれば、仰角に関しては、例えば、沖縄を除く日本全国
で受信するためには、２０°の範囲、さらに±５°の坂
道分を加えると３０°の範囲で十分な受信レベルを確保
する必要がある。従って、一般に衛星放送受信用の平面
アンテナ１の指向性は鋭いので、上述のような、１軸ス
テップトラップ方式等の仰角固定の１軸追尾では受信地
域を限定する必要が生じる。

【０００８】ところが、日本全国で受信のできる自動追
尾アンテナ装置とするために、水平角、仰角の２軸制御
を行おうとすると、図９の自動追尾アンテナ装置におい
て、仰角方向の制御のために、平面アンテナを仰角方向
にも駆動させる仰角方向駆動手段が必要になる。これら
の駆動手段は、平面アンテナ１を常時駆動しておかねば
ならない。そのために、耐久性、スピード、パワー等を
兼ね備えた駆動手段を使用すると、自動追尾アンテナ装
置全体が大型になり、コストアップにもつながるという
問題があった。

【０００９】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、小型、かつ安価な構成
で日本全国で受信可能な自動追尾アンテナ装置を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
衛星放送信号あるいは衛星通信信号等を受信するアンテ
ナと、該アンテナを仰角方向に駆動可能な仰角方向駆動
手段と、水平方向に駆動可能な水平方向駆動手段と、前
記平面アンテナでの受信信号レベルを検出する受信レベ
ル検出手段と、該受信レベル検出手段で検出した受信信
号レベルにより前記仰角方向駆動手段および水平方向駆
動手段を制御する制御手段を有してなる自動追尾アンテ
ナ装置において、前記制御手段により、電源投入時に
は、仰角が基準値になるように前記仰角方向駆動手段を
駆動した後、前記仰角方向駆動手段および水平角方向駆
動手段の両方を駆動することにより衛星の初期捕捉を行
い、該初期捕捉での仰角を初期値として固定設定し、そ
の後は水平方向駆動手段のみを駆動することで衛星を追
尾するように制御したことを特徴とするものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記仰角の固定設定がなされてからの経過
時間を計測する時間計測手段を付加し、前記経過時間が
所定時間になったとき、再度、前記仰角の固定設定動作
を行うようにしたことを特徴とするものである。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の発明において、前記受信レベル検出手段で
検出した受信信号レベルが前記仰角の固定設定時の受信
信号レベルに対して所定値以上の変化が生じたとき、再
度、前記仰角の固定設定動作を行うようにしたことを特
徴とするものである。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３記載の発明において、前記初期値として固定設定さ
れた仰角の角度値を検出する仰角方向角度検出器と、該
仰角方向角度検出器により検出された角度値を記憶する
記憶手段とを付加し、以後の電源投入時には前記記憶手
段に記憶された角度値を基準値として用いて初期捕捉を
行うようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明にあっては、電源投入時に
は、まず、仰角方向を基準値に設定した状態で、仰角方
向と水平方向の両駆動手段を駆動することにより、衛星
の初期捕捉を行い、平面アンテナの最適方向を初期設定
し、仰角方向は、この設定角度を固定とし、その後は水
平方向駆動手段のみを駆動することにより、衛星の追尾
動作を行うのである。

【００１５】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明において、時間計測手段により、仰角の固定
設定がなされてからの経過時間を計測し、経過時間が所
定時間になったとき、再度、仰角の固定設定動作を行う
ようにしているのである。

【００１６】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
または請求項２記載の発明において、受信レベル検出手
段で検出した受信信号レベルに前回の仰角の固定設定時
の受信信号レベルに対して所定値以上の変化が生じたと
き、再度、仰角の固定設定動作を行うようにしているの
である。

【００１７】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
乃至請求項３記載の発明において、前記初期設定された
最適な仰角を仰角方向角度検出器で検出し、記憶部に記
憶しておき、次回の電源投入時からは、前記記憶部に記
憶された角度値を基準値として用いて初期捕捉を行うよ
うにしているのである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は、本発明に係る自動追尾アンテナ装置の一
実施例を示すブロック図であり、自動追尾アンテナ装置
としての基本的構成は、従来例として説明した図９のも
のと同等であるので、同一箇所には同一符号を付して説
明を省略し、ここでは、本発明の特徴部分についてのみ
説明する。

【００１９】本発明の特徴は、図９で示した自動追尾ア
ンテナ装置において、仰角方向駆動手段として、仰角設
定用小型モータ８および仰角方向駆動機構部９とを付加
したこと、および、制御ユニット５により、仰角設定用
小型モータ８および仰角方向駆動機構部９からなる仰角
方向駆動手段を、初期捕捉のときのみ駆動させるように
制御するようにしたことである。仰角設定用小型モータ
８は、制御ユニット５からの制御信号により仰角方向駆
動機構部９を駆動するためのものであり、耐久性やスピ
ード、パワー等は特に兼ね備えたものを使用する必要は
なく、簡易なものでよい。仰角方向駆動機構部９は、仰
角設定用小型モータ８により、平面アンテナ１を仰角方
向に所定角度回転させるためのものである。

【００２０】本実施例の衛星追尾動作を図２に示したフ
ローチャートを用いて説明する。まず、電源投入時、仰
角を基準値（例えば４０°）に設定し、水平方向駆動モ
ータ６、水平方向駆動機構部７により、平面アンテナ１
を水平方向に回転させながら、受信レベルを検出し、受
信レベルが所定値を越えたとき、即ち衛星を捕捉したと
き、仰角設定用小型モータ８および仰角方向駆動機構部
９により仰角を上下に小刻みに動かして、受信レベルが
最大になる位置で仰角を固定設定する。これにより、仰
角方向の初期設定が完了したことになる。以上が衛星の
初期捕捉の動作である。この後、水平方向のみの１軸の
ステップトラック方式で追尾を行う。つまり、水平方向
駆動モータ６、水平方向駆動機構部７により、水平方向
のみ回転させることにより衛星を捕捉していくのであ
る。

【００２１】図３は本実施例に係る平面アンテナの受信
レベルの高い近畿地区を想定した場合における仰角方向
の指向パターンを示すものである。例えば、５°の急な
坂道の場合、約３．４ｄＢの受信レベルの減衰が生じる
が、映像の受信限界がＣ／Ｎ＝８ｄＢであることを考慮
すれば、約３．４ｄＢの受信レベルの減衰に対しても十
分に映像を見ることができるのである。比較的受信レベ
ルの低い北海道地方でも、受信Ｃ／Ｎのピークが約１２
ｄＢは確保できるので、５°の急な坂道であっても十分
に映像を見ることができる。

【００２２】本実施例によれば、平面アンテナ１の仰角
方向の設定は、電源投入時に行う初期捕捉においてのみ
である。従って、仰角設定用小型モータ８および仰角方
向駆動機構部９による平面アンテナ１の駆動が初期捕捉
のときだけとなり、常時駆動する必要がないので、仰角
設定用小型モータ８の使用頻度は非常に小さくなり、高
耐久性やハイスピード、パワーが要求されることもな
く、小型で安価のものが使用できるのである。

【００２３】図４は本発明に係る自動追尾アンテナ装置
の他の実施例を示すブロック図である。本実施例は、上
述の実施例のものに対して、仰角の固定設定の時点から
の経過時間を計測する時間計測手段としてのタイマー１
０を付加した構成になっており、上述の実施例と異なる
点は、タイマー１０により計測される仰角の固定設定の
時点からの経過時間が所定時間になると、再度、仰角固
定設定動作を行うようにした点である。つまり、その動
作は図５のフローチャートに示すように、電源投入時に
行う初期捕捉において、平面アンテナ１の仰角が固定設
定された時に、タイマー１０がリセットされ、経過時間
ｔの計測が開始される。経過時間ｔが所定時間Ｔに達し
たとき、水平方向のステップトラック方式での追尾を行
わず、再度、仰角固定設定動作を行い、仰角を最適値に
固定設定した後、タイマー１０がリセットされ、経過時
間ｔの計測が開始されるというようにして、この動作が
繰り返されるのである。

【００２４】本実施例によれば、仰角の固定設定動作が
電源投入時の１回だけではなく、所定時間Ｔ毎に行われ
るので、連続使用状態のまま長距離を移動した場合や坂
道で仰角設定した場合でも、仰角方向のずれが大きくな
って映像劣化が起こることがなくなり、日本全国どこで
も常に問題なく使用できるのである。また、所定時間Ｔ
を１時間あるいは２時間程度に設定しておけば、実用上
十分であり、仰角駆動系の負担も問題ないので、仰角設
定用小型モータ８としては、小型で安価のものが使用で
きるのである。

【００２５】図６は、本発明に係る自動追尾アンテナ装
置のさらに他の実施例に係る動作を示すフローチャート
である。本実施例においては、電源投入時に行う初期捕
捉において、平面アンテナ１の仰角が固定設定された直
後の受信信号レベルＸを読み取っておき、水平方向のス
テップトラック方式での追尾状態での受信信号レベルＹ
と受信信号レベルＸとを比較し、その差が予め定められ
た変動量ΔＸより大きくなった場合には、水平方向のス
テップトラック方式での追尾を行わず、再度、仰角固定
設定動作を行うようにしているのである。

【００２６】本実施例においても、仰角の固定設定動作
が電源投入時の１回だけではなく、受信信号レベルが仰
角の固定設定時の受信信号レベルから所定量以上変動し
た場合に、その都度行われるので、連続使用状態のまま
長距離を移動した場合や坂道で仰角設定した場合でも、
仰角方向のずれが大きくなって映像劣化が起こることが
なくなり、日本全国どこでも常に問題なく使用できるの
である。また、所定時間Ｔを１時間あるいは２時間程度
に設定しておけば、実用上十分であり、仰角駆動系の負
担も問題ないので、仰角設定用小型モータ８としては、
小型で安価のものが使用できるのである。

【００２７】図７は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク図である。本実施例では、上述の実施例において、さ
らに、仰角方向角度検出器１１と記憶装置１２を付加し
たものである。仰角方向角度検出器１１は、平面アンテ
ナ１の仰角方向の角度を検出するものであり、記憶装置
１２はＥ² ＰＲＯＭ等からなり仰角方向角度検出器１１
で検出した仰角方向角度を記憶しておくものである。

【００２８】本実施例の動作は、図５のフローチャート
に示すように、前述の実施例と異なる点は、電源投入時
の初期捕捉での仰角を仰角方向角度検出器１１で検出
し、記憶装置１２に記憶しておく点である。そして、次
回以降の電源投入時の仰角の設定時、４０°を基準値と
して設定する替わりに前記記憶装置１２に記憶された角
度値を基準値として用いることである。

【００２９】本実施例によれば、電源投入時の初期捕捉
の時間が短くなり、仰角の初期設定が迅速に行えるので
ある。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の自動追尾
アンテナ装置によれば、電源投入時には、まず、仰角方
向を基準値に設定した状態で、仰角方向と水平方向の両
駆動手段を駆動することにより、衛星の初期捕捉を行
い、平面アンテナの仰角方向の最適方向を初期設定し、
仰角方向は、この設定角度を固定とし、その後は水平方
向駆動手段のみを駆動することにより、衛星の追尾動作
を行うようにしたので、仰角方向の駆動は初期捕捉のと
きのみでよくなり、仰角方向の駆動手段として用いるモ
ータに耐久性、スピード、パワー等を兼ね備えたものを
使用する必要がなくなり、小型、かつ安価な構成で日本
全国で受信可能な自動追尾アンテナ装置が提供できた。

【００３１】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明において、時間計測手段により、仰角の固定
設定がなされてからの経過時間を計測し、経過時間が所
定時間になったとき、再度、仰角の固定設定動作を行う
ようにしたので、連続使用状態での長距離移動の場合や
坂道で仰角設定をした場合でも、映像劣化を生じること
がなくなるのである。

【００３２】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
または請求項２記載の発明において、受信レベル検出手
段で検出した受信信号レベルに前回の仰角の固定設定時
の受信信号レベルに対して所定値以上の変化が生じたと
き、再度、仰角の固定設定動作を行うようにしたので、
連続使用状態での長距離移動の場合や坂道で仰角設定を
した場合でも、映像劣化を生じることがなくなるのであ
る。

【００３３】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
乃至請求項３記載の発明において、前記初期設定された
最適な仰角を仰角方向角度検出器で検出し、記憶部に記
憶しておき、次回の電源投入時からは、前記記憶部に記
憶された角度値を仰角設定の基準値として用いて初期捕
捉を行うようにしたので、電源投入時の初期捕捉の時間
が短くなり、仰角の初期設定が迅速に行えるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】同上の動作を示すフローチャートである。

【図３】同上に係る仰角方向のアンテナ指向パターン図
である。

【図４】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【図５】同上の動作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の他の実施例の動作を示すフローチャー
トである。

【図７】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【図８】同上の動作を示すフローチャートである。

【図９】従来例を示すブロック図である。

【図１０】日本全国の衛星を望む方位角および仰角を示
す図である。

【符号の説明】

１ 平面アンテナ ２ ＬＮＢ ３ 分配器 ４ 受信レベル検出回路 ５ 制御ユニット ６ 水平方向駆動モータ ７ 水平方向駆動機構部 ８ 仰角設定用小型モータ ９ 仰角方向駆動機構部 １０ タイマー １１ 仰角方向角度検出器 １２ 記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 高木 雅治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星放送信号あるいは衛星通信信号等を
   受信するアンテナと、該アンテナを仰角方向に駆動可能
   な仰角方向駆動手段と、水平方向に駆動可能な水平方向
   駆動手段と、前記平面アンテナでの受信信号レベルを検
   出する受信レベル検出手段と、該受信レベル検出手段で
   検出した受信信号レベルにより前記仰角方向駆動手段お
   よび水平方向駆動手段を制御する制御手段を有してなる
   自動追尾アンテナ装置において、前記制御手段により、
   電源投入時には、仰角が基準値になるように前記仰角方
   向駆動手段を駆動した後、前記仰角方向駆動手段および
   水平角方向駆動手段の両方を駆動することにより衛星の
   初期捕捉を行い、該初期捕捉での仰角を初期値として固
   定設定し、その後は水平方向駆動手段のみを駆動するこ
   とで衛星を追尾するように制御したことを特徴とする自
   動追尾アンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記仰角の固定設定がなされてからの経
   過時間を計測する時間計測手段を付加し、前記経過時間
   が所定時間になったとき、再度、前記仰角の固定設定動
   作を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の自
   動追尾アンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記受信レベル検出手段で検出した受信
   信号レベルが前記仰角の固定設定時の受信信号レベルに
   対して所定値以上の変化が生じたとき、再度、前記仰角
   の固定設定動作を行うようにしたことを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の自動追尾アンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記初期値として固定設定された仰角の
   角度値を検出する仰角方向角度検出器と、該仰角方向角
   度検出器により検出された角度値を記憶する記憶手段と
   を付加し、以後の電源投入時には前記記憶手段に記憶さ
   れた角度値を基準値として用いて初期捕捉を行うように
   したことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の自動
   追尾アンテナ装置。