JPH0878939A - 直線偏波受信用アンテナ装置 - Google Patents

直線偏波受信用アンテナ装置

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JPH0878939A
JPH0878939A JP21245594A JP21245594A JPH0878939A JP H0878939 A JPH0878939 A JP H0878939A JP 21245594 A JP21245594 A JP 21245594A JP 21245594 A JP21245594 A JP 21245594A JP H0878939 A JPH0878939 A JP H0878939A
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JP
Japan
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angle
plane
polarized wave
linearly polarized
polarization
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JP21245594A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Nonaka
康行 野中
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、円偏波用の移動体受信用アンテナ
の構成で得られる情報から直線偏波受信時の偏波面の角
度調整を行ない得る直線偏波受信用アンテナ装置を提供
することを目的としている。 【構成】移動体の移動方向にかかわらず常に特定方向を
示すセンサ−と、このセンサ−で示される特定方向と平
面アンテナの指向性中心方向とのなす角を水平面に投影
してなる方位角から、衛星に対応する補正角を差し引く
ことにより、直線偏波の電界面と受信地点における水平
面とのなす偏波角を算出する演算手段と、この演算手段
によって算出された偏波角に基づいて平面アンテナの偏
波面角度を制御する制御手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は通信衛星を利用した直
線偏波による放送を受信する直線偏波受信用アンテナ装
置に係り、特に移動体(自動車、列車、船舶等)に搭載
されて直線偏波の偏波面を調整するための制御系の改良
に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、衛星を利用した放送を移
動体に搭載されたアンテナで受信するようにした移動受
信用アンテナ装置としては、従来より、円偏波で運用さ
れている放送衛星受信用のものが開発されている。
【0003】一方、近時では、通信衛星においても、1
2.5GHz〜12.75GHz帯域での放送が可能と
なったため、通信衛星による放送を移動体で受信するた
めの移動受信用アンテナ装置も、その開発が進められて
きている。
【0004】ところで、通信衛星の場合には、直線偏波
が使用されている。このため、通信衛星を利用した放送
を、自動車、列車、船舶等の移動体で受信する移動受信
用アンテナ装置を考えた場合、例えば、仰角や方位角等
のアンテナ指向性の方向調整以外に、直線偏波特有の偏
波面の調整が必要となる。この偏波面の調整とは、各受
信地点において、偏波面(通常電界面)と地面(水平
面)とのなす角度が異なるため、それを調整することで
ある。
【0005】特に、1992年6月より、通信衛星JC
SAT2号及びス−パ−バ−ドB号で、3チャンネルづ
つのテレビジョン放送が行なわれているが、一般自家用
車などでは、移動中に受信要望があるのは音楽放送であ
ることが期待され、音楽専用放送を行なっている通信衛
星を利用した放送サ−ビスの移動体における受信装置の
需要が想像される。
【0006】ここで、直線偏波を移動体で受信するシス
テムにおいて、仰角や方位角等の調整は従来の円偏波を
利用した衛星放送受信用のアンテナシステムと同様の制
御系で良いが、偏波面の調整は、同様にできない。すな
わち、仰角や方位角等の方向制御系の例は、文献・「衛
星放送受信用プリント型平面アンテナ、村田(NHK)
A・P90−S5、信学会」に示されている。しかしな
がら、この文献に示される例では、アンテナが円偏波用
であるため、偏波面の制御の必要がないものであり、ま
た、このような位相差による検出では、直線偏波の受信
に際して偏波面のずれを検出することができないため偏
波面の制御ができないからである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
直線偏波受信用アンテナ装置では、偏波面のずれを検出
することができないため偏波面を正確に調整することが
困難になるという問題を有している。
【0008】この発明の目的は、円偏波用の移動体受信
用アンテナの構成で得られる情報から直線偏波受信時の
偏波面の角度調整を行ない得る直線偏波受信用アンテナ
装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る直線偏波
受信用アンテナ装置は、衛星を利用した直線偏波による
放送を移動体に搭載された平面アンテナで受信する直線
偏波受信用アンテナ装置を対象としている。
【0010】そして、移動体の移動方向にかかわらず常
に特定方向を示すセンサ−と、このセンサ−で示される
特定方向と平面アンテナの指向性中心方向とのなす角を
水平面に投影してなる方位角から、衛星に対応する補正
角を差し引くことにより、直線偏波の電界面と受信地点
における水平面とのなす偏波角を算出する演算手段と、
この演算手段によって算出された偏波角に基づいて平面
アンテナの偏波面角度を制御する制御手段とを備えるよ
うにしたものである。
【0011】
【作用】上記のような構成によれば、移動体の移動方向
にかかわらず常に特定方向を示すセンサ−と、このセン
サ−で示される特定方向と平面アンテナの指向性中心方
向とのなす角を水平面に投影してなる方位角から、衛星
に対応する補正角を差し引くことにより、直線偏波の電
界面と受信地点における水平面とのなす偏波角を算出
し、算出された偏波角に基づいて平面アンテナの偏波面
角度を制御するようにしたので、円偏波用の移動体受信
用アンテナの構成で得られる情報から直線偏波受信時の
偏波面の角度調整を行なうことができるようになる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図1は、この実施例で説明する
直線偏波受信用アンテナ装置の受信位置を示している。
図1(a)における座標系において、θは受信点におけ
る緯度、φは受信したい衛星と受信点との経度差を示し
ている。また、βは、衛星の偏波面(この場合、水平偏
波)と赤道面とのなす角度である(垂直偏波は赤道面と
垂直な方向とのなす角度がβとなる)。
【0013】受信点における偏波面と地面とのなす角を
偏波角とすると偏波角は下記の式で表される。 偏波角=β−tan-1(sinφ/tanθ)…(式1) 一方、真北から東回りにみた方位角をAZとするとこの
AZは下記の式で表される。
【0014】 AZ=180°+tan-1(tanφ/sinθ)…(式2) ここで、直線偏波受信用アンテナ装置に磁気センサ−を
使用した場合を考えると、図1(b)に示すように、地
磁気と真北とは場所により偏差Dがあり、この偏差D
は、下記の式で表される(理科年表1989年版より。
なお記号は図1の座標系にあわせた)。
【0015】
【数1】
【0016】ここで、図2(a)は、移動体すなわち自
動車の屋根にアンテナ装置10を取り付けた場合を示し
ている。すなわち、このアンテナ装置10は、複数のプ
リント型平面アンテナ11と磁気センサ−12とを同一
の回転ケ−ブル13の上に取り付けて構成されている。
【0017】これら複数のプリント型平面アンテナ11
の出力は、IF周波数(中間周波数)に変換された後、
図示しないPLL回路(フェイズ・ロックド・ル−プ)
で同相合成される。そして、このPLL回路で得られた
制御信号により、アンテナ装置10の方位角方向(36
0度)の機械追尾が行なわれ、自動車の大きな方向変化
に対処するように構成されている。
【0018】なお、図2(b)は、プリント型平面アン
テナ11と磁気センサ−12とを上方から見た状態を示
している。図中Nは、磁気センサ−12が示す磁北を示
している。
【0019】プリント型平面アンテナ11の指向性中心
方向Bと磁気センサ−12の示す磁北とのなす角を水平
面に投影してなる方位角Φは下記の式で表される。 Φ=AZ+D …(式4) プリント型平面アンテナ11は、従来例で述べたような
方法で、受信中は、衛星の方向を向いている。このた
め、例えばJCSAT2号機を受信する場合には、磁気
センサ−12の示す磁北とプリント型平面アンテナ11
の指向性中心方向Bとのなす角を水平面に投影してなる
方位角Φから補正角151.8°を減じた値を偏波角と
して制御すれば、約3°の誤差で制御可能である。実用
上は、この程度の誤差で問題ないが、さらなる精度を求
める場合は、方位角と同様に受信している移動体に取り
付けられた傾斜角計とプリント型平面アンテナ11の仰
角方向の角度との差から容易にアンテナ仰角が算出でき
るので、いくつかの仰角範囲に区切り、磁北からの方位
角と偏波角との補正角をいくつか設けるようにしてもよ
い。
【0020】ス−パ−バ−ドBの場合は、同様に補正角
を147.9°に設定することで同様の効果が得られ
る。この補正値はこれらの値に限らず、移動の予想され
る範囲と受信したい衛星とに応じて、自由に設定するこ
とが可能である。
【0021】ところで、図3は、ジャイロをセンサ−と
して制御する場合のプリント型平面アンテナ11の向き
とジャイロの向きとの関係を示している。ジャイロは、
磁気センサ−12のように特定の方向を示すのではな
く、移動体の動きに関わらず常に一定の方向を示してい
る。このため、上述した地磁気のような場所の関数でな
く真北の方向を知るのに有利である。
【0022】まず、使用者は、最初に衛星を検知した時
点で受信地点を入力する。この入力方法としては、例え
ばあらかじめ機器のマイクロコンピュ−タ等に初期設定
された地名から選ぶことや、経度・緯度を入力すること
が考えられる。要するに、この方法は、プリント型平面
アンテナ11の向きとジャイロの向きとの相対角と、真
北からみた方位角との補正角を算出しているものであ
る。
【0023】こうして、初期の受信点がわかったとする
と、真北からみた方位角AZは、式2により算出でき
る。図3(a)において、ジャイロの向きとプリント型
平面アンテナ11の方位角との差をξとすると、AZ−
ξは、ジャイロの向きと真北との補正角になる。このよ
うにすることによって、ジャイロは、常にξの差を持っ
て真北が検出できるセンサ−となっている。ここで、ジ
ャイロをセンサ−として用いたアンテナ装置は、得られ
た補正角をもって、上記磁気センサ−12を用いた場合
のように、偏波角を求めてプリント型平面アンテナ11
に対する直線偏波受信用の偏波面の傾き角を制御する。
次に、図3(b)に示すように傾斜角センサ−から水平
面を算出し、プリント型平面アンテナ11の仰角方向の
向きから受信点における仰角は移動中においても容易に
算出可能である。
【0024】こうして得られた仰角をELとすると、こ
のような機器構成で移動中にも得られるパラメ−タは、
仰角ELと真北から見た方位角AZである。ここで、偏
波面の傾き角をSKEWとすると、SKEWは、下記式
で導くことが可能となる。
【0025】
【数2】
【0026】式5において、Reは地球の赤道半径で6
378.16km、aは地球中心から静止衛星軌道まで
の高さで42164.23kmを示している。また、式
5によって、未知数SKEWが求められる。
【0027】この制御方法は、式5により連続的に仰角
を検出する必要はなく式5の右辺の第1項目はAZの関
数で、2項目はELの関数であることから、2項目をあ
る仰角範囲内では、一定の係数として扱うことも可能で
ある。このような取扱いは、例えば列車等の移動範囲が
限定できる場合に有効で機器の簡略化が図れる。
【0028】上記実施例のような構成によれば、位相差
検知回路のような特殊な回路構成を必要とせず、基本的
に方位角を検出するのみで偏波面の角度調整が可能であ
る。また、この実施例では、方位角を検出するセンサ−
に応じて仰角による補正を加えることで偏波面を制御で
きることを示している。ここでは、方位角を検出できる
センサ−の例として磁気センサ−とジャイロとの2例を
述べている。地磁気センサ−を用いた場合は、磁気セン
サ−12とプリント型平面アンテナ11との向きから得
られたデ−タから、JCSAT2号機とス−パ−バ−ド
Bとに対応する補正角を差し引くことによって偏波角を
得て、この偏波角によって、プリント型平面アンテナ1
1に対する直線偏波受信用の偏波面の傾き角を制御す
る。
【0029】ジャイロをセンサ−として用いた場合は、
プリント型平面アンテナ11の向きとジャイロの向きと
の相対角と真北からみた方位角との補正角を算出し、プ
リント型平面アンテナ11とジャイロとの向きに基づい
て得られた方位角ξからこの補正角を差し引いたものを
偏波角として、プリント型平面アンテナ11に対する直
線偏波受信用の偏波面の傾き角を制御する。
【0030】また、通常、移動体における方位角の検出
は、トンネル等で信号が遮断された場合にもアンテナの
向きを制御するのに有効で直線偏波受信用の偏波面調整
のためだけでなく、円偏波の場合にも必要な機器である
ため、こうした意味からも従来機器構成で偏波面の傾き
角度調整が可能となる。ところで、センサ−としては、
上記の2例のものに限らず、移動体の向きに関わらず地
球に対して特定の方向を検出できるものであれば良い。
【0031】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
円偏波用の移動体受信用アンテナの構成で得られる情報
から直線偏波受信時の偏波面の角度調整を行ない得る直
線偏波受信用アンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る直線偏波受信用アンテナ装置の
一実施例を説明するために示す図。
【図2】同実施例の具体的構造を示す図。
【図3】同実施例におけるジャイロをセンサ−として制
御する場合のプリント型平面アンテナの向きとジャイロ
の向きとの関係を示す図。
【符号の説明】
10…アンテナ装置、11…プリント型平面アンテナ、
12…磁気センサ−、13…回転ケ−ブル。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 衛星を利用した直線偏波による放送を移
    動体に搭載された平面アンテナで受信する直線偏波受信
    用アンテナ装置において、前記移動体の移動方向にかか
    わらず常に特定方向を示すセンサ−と、このセンサ−で
    示される特定方向と前記平面アンテナの指向性中心方向
    とのなす角を水平面に投影してなる方位角から、前記衛
    星に対応する補正角を差し引くことにより、前記直線偏
    波の電界面と受信地点における水平面とのなす偏波角を
    算出する演算手段と、この演算手段によって算出された
    偏波角に基づいて前記平面アンテナの偏波面角度を制御
    する制御手段とを具備してなることを特徴とする直線偏
    波受信用アンテナ装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記平面アンテナの仰
    角を検出する検出手段と、この検出手段で検出された仰
    角と前記方位角とに基づいて前記平面アンテナの偏波面
    角度を調整する調整手段とを具備してなることを特徴と
    する請求項1記載の直線偏波受信用アンテナ装置。
JP21245594A 1994-09-06 1994-09-06 直線偏波受信用アンテナ装置 Pending JPH0878939A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108917698A (zh) * 2018-05-17 2018-11-30 四川九洲电器集团有限责任公司 一种方位角计算方法
CN114759349A (zh) * 2022-04-11 2022-07-15 青岛上合航天科技有限公司 具有动态跟踪功能的北斗天线、调整方法及存储介质

Cited By (3)

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CN108917698A (zh) * 2018-05-17 2018-11-30 四川九洲电器集团有限责任公司 一种方位角计算方法
CN108917698B (zh) * 2018-05-17 2020-10-02 四川九洲电器集团有限责任公司 一种方位角计算方法
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