JPH09270634A - Mobile satellite news gathering device - Google Patents

Mobile satellite news gathering device

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JPH09270634A
JPH09270634A JP8078660A JP7866096A JPH09270634A JP H09270634 A JPH09270634 A JP H09270634A JP 8078660 A JP8078660 A JP 8078660A JP 7866096 A JP7866096 A JP 7866096A JP H09270634 A JPH09270634 A JP H09270634A
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polarization
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plane
orthogonal
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Takao Murata
孝雄 村田
Masa Fujita
雅 藤田
Koichi Takano
好一 高野
Noboru Toyama
昇 外山
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Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize the small sized mobile SNG device with high precision. SOLUTION: The device is a combination of a high precision mechanical tracking system and a plane antenna 6 consisting of lots of sub arrays, and has an orthogonal elevating angle axis 3 in parallel with a turning face of a turntable 1 on the turn table 1, an elevating angle axis 4 orthogonal to the orthogonal elevating angle axis on the orthogonal elevating angle axis and a polarization wave axis 5 on the elevating angle axis by employing a GPS 9, an earth magnetism sensor 10 and an acceleration sensor 8 or the like. The plane antenna 6 is fitted so as to turn the polarization plane around the polarization wave axis 5 so as to direct the directivity of the plane antenna 6 with high mechanical precision toward a desired communication satellite and in order to confirm it that a radio wave sent actually from the antenna is sent toward a designated communication satellite surely, the three in the middle of the sub arrays being components of the plane antenna 6 are used for a radio wave sensor.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は移動体SNG(Sate
llite News Gathering)装置に関する発明で、比較的小
型で精度の良い機械追尾系と、構造および重量の増加を
伴わないでアンテナの指向方向を検出できる電波センサ
を組み込んだ高利得平面アンテナを用いた移動体SNG
装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mobile SNG (Sate).
llite News Gathering) is an invention related to a device that uses a relatively small and highly accurate mechanical tracking system and a high-gain planar antenna that incorporates a radio wave sensor that can detect the direction of the antenna without increasing the structure and weight. Body SNG
It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動体SNGは高速で移動しながら通信
衛星に電波を発射しなければならず、高度のアンテナ追
尾技術が要求される。また、多くの通信衛星が運用され
ている静止軌道の中の特定の衛星に向けて確実に電波を
送信する必要があるため、衛星から送信されている電波
を受信してから、受信電波の到来方向に向けて電波を送
信する電波センサを用いることが法令で義務づけられて
いる。一方、パラボラアンテナを用いた移動体SNG装
置では、電波センサとして一次放射器に高次モード検出
導波管を用いる必要があるため、一次放射器が極めて重
くなり、しかも反射鏡より遠く離れた位置にあるにもか
かわらずパラボラアンテナの一次放射器は、極めて高い
取り付け位置精度が要求される。このため、従来の移動
体SNG装置では、重量が重くなるとともにアンテナの
衛星追尾精度は約0.5度が限界となり、NTSCのデ
ィジタル信号をかろうじて送信できる程度の電力でない
と隣接衛星への混信を避けるために設けられた法令の基
準を満たすことができなかった。本発明はテレビジョン
画像を送信するアンテナと電波センサとを一枚の平面ア
ンテナで実現し、このアンテナと高精度の機械追尾系と
を組み合わせることにより小型軽量な移動体SNG装置
を実現せんとするものである。
2. Description of the Related Art A mobile SNG must emit radio waves to a communication satellite while moving at high speed, and requires a high level of antenna tracking technology. In addition, since it is necessary to reliably transmit radio waves to a specific satellite in a geostationary orbit in which many communication satellites are operating, the reception of radio waves from the reception of radio waves transmitted from satellites It is mandatory by law to use a radio wave sensor that transmits radio waves in a certain direction. On the other hand, in a mobile SNG device using a parabolic antenna, since it is necessary to use a high-order mode detection waveguide as a primary radiator as a radio wave sensor, the primary radiator becomes extremely heavy, and at a position far away from the reflector. However, the primary radiator of the parabolic antenna requires extremely high mounting position accuracy. For this reason, in the conventional mobile SNG apparatus, the weight becomes heavy and the satellite tracking accuracy of the antenna reaches a limit of about 0.5 degree, and if the power is barely enough to barely transmit the NTSC digital signal, interference with adjacent satellites will occur. We were unable to meet the standards of the legislation established to avoid it. The present invention intends to realize a small and lightweight mobile SNG device by realizing an antenna for transmitting a television image and a radio wave sensor by a single planar antenna, and combining this antenna and a highly accurate mechanical tracking system. It is a thing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】移動体SNG装置では
周波数割り当てが二次業務であるため、従来の固定局S
NG装置に適用されている値より軸外放射電力密度が1
3dBから16dB低く制限されている(無線設備規則
49条18)。このため、パラボラアンテナ方式では、
アンテナ重量の増加を伴う高次モードを使った電波セン
サを使うことが避けられなかった。一方、機械追尾技術
の向上に伴い、ジャイロセンサ、GPS (Global Posit
ioning System)、地磁気センサ、傾斜センサ等の電波セ
ンサ以外のセンサを用いて高精度の機械追尾が可能にな
ってきた。パラボラアンテナを使った機械追尾方式で問
題になるのはセンサのドリフトと、このセンサのドリフ
トを取り除くための電波センサを重量と精度を犠牲にせ
ずにパラボラアンテナのどこに取り付けるかという問題
である。
In the mobile SNG device, since frequency assignment is a secondary task, the conventional fixed station S is used.
Off-axis radiation power density is 1 than the value applied to NG equipment
It is limited to 3 dB to 16 dB lower (Wireless Equipment Regulations Article 49, 18). Therefore, in the parabolic antenna system,
It is unavoidable to use a radio wave sensor using a higher mode with an increase in antenna weight. On the other hand, with the improvement of machine tracking technology, gyro sensor, GPS (Global Position
High precision machine tracking has become possible by using sensors other than radio wave sensors such as ionization system), geomagnetic sensor and tilt sensor. A problem in the mechanical tracking method using the parabolic antenna is the sensor drift and the location of the parabolic antenna without sacrificing the weight and accuracy of the radio wave sensor for eliminating the drift of the sensor.

【0004】本発明はこの問題を解決するために、送信
アンテナとして、サブアレイ単位でできた平面アンテナ
を用い、その平面アンテナの中心部の3個のサブアレイ
をビーコン受信アンテナとして使うことにより、重量増
を伴わずにしかも極めて高い精度の電波センサを実現す
ることを目的とするものである。
In order to solve this problem, the present invention uses a planar antenna made of sub-array units as a transmitting antenna and uses three sub-arrays at the center of the planar antenna as beacon receiving antennas, thereby increasing the weight. It is an object of the present invention to realize a radio wave sensor with extremely high accuracy without being accompanied by.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明第1の移動体SNG装置は、ターンテーブル
の回転軸と、該ターンテーブルの回転軸に直交する回転
軸を有する直交仰角軸と、この直交仰角軸上にあってこ
の直交仰角軸に直交する仰角軸と、この仰角軸上にあっ
てそのまわりに偏波面を回転できる偏波軸との4軸を方
向検出センサの出力により制御して機械的に通信衛星を
追尾する4軸制御機械追尾系と、この機械追尾系の前記
偏波軸に、電波の放射方向が通信衛星の方向と一致し、
かつその放射電波の偏波面が前記偏波軸周りに回転でき
るよう取り付けられた平面アンテナとを具備するととも
に、アレイアンテナである前記平面アンテナが数多くの
サブアレイからなり、この平面アンテナ中央部の、同一
直線上配設形態ではなく直交的配設形態をなす少なくと
も3個のサブアレイにより通信衛星から送信される電波
を受信し、この受信信号を使用して通信衛星の方向を正
確に検出する電波センサを構成し、前記サブアレイの受
信および送信給電線路をそれぞれ前記平面アンテナの電
波を放射する面上および裏面上に配置し、前記電波セン
サとして使用されている前記少なくとも3個のサブアレ
イを除いた全てのサブアレイを、通信衛星への信号の送
信と衛星からの電波の受信のために共用させ、さらに、
この平面アンテナの対角線の方向を通信衛星の静止軌道
方向に一致するように設置したとき、前記平面アンテナ
から放射される直線偏波の偏波面が通信衛星の偏波面に
一致するよう、平面アンテナ上の前記マイクロストリッ
プ放射素子を回転させて取り付けるよう構成したことを
特徴とするものである。
In order to achieve this object, a first mobile SNG apparatus of the present invention has an orthogonal elevation axis having a rotation axis of a turntable and a rotation axis orthogonal to the rotation axis of the turntable. The output of the direction detection sensor provides four axes, that is, an elevation angle axis on this orthogonal elevation angle axis and orthogonal to this orthogonal elevation angle axis, and a polarization axis on this elevation angle axis about which the plane of polarization can rotate. A four-axis control mechanical tracking system that controls and mechanically tracks the communication satellite, and the radiation direction of the radio wave coincides with the direction of the communication satellite in the polarization axis of the mechanical tracking system.
And a plane antenna mounted so that the plane of polarization of the radiated radio wave can rotate around the polarization axis, and the plane antenna, which is an array antenna, is made up of a number of sub-arrays. A radio wave sensor that receives radio waves transmitted from a communication satellite by at least three sub-arrays that are arranged in an orthogonal arrangement rather than a straight arrangement and that uses the received signal to accurately detect the direction of the communication satellite. All the sub-arrays except the at least three sub-arrays used as the radio wave sensor, wherein the reception and transmission feed lines of the sub-array are arranged on the surface and the back surface of the planar antenna that radiate radio waves, respectively. Are shared for transmitting signals to communication satellites and receiving radio waves from the satellites.
When installed so that the direction of the diagonal of this plane antenna coincides with the direction of the geostationary orbit of the communication satellite, the plane of the plane antenna is arranged so that the plane of polarization of the linearly polarized wave emitted from the plane antenna matches the plane of polarization of the communication satellite. It is characterized in that the microstrip radiating element (1) is attached by rotating.

【0006】また第2の移動体SNG装置は、機械追尾
系が水平安定台の上にターンテーブルを設け、該ターン
テーブル上に仰角調整用の仰角軸と偏波面調整用の偏波
軸とを設けた3軸制御機械追尾系であり、前記偏波軸に
前記平面アンテナを取り付けたことを特徴とするもので
ある。
In the second mobile SNG apparatus, the mechanical tracking system has a turntable provided on a horizontal stabilizer, and an elevation angle axis for adjusting the elevation angle and a polarization axis for adjusting the polarization plane are provided on the turntable. A three-axis control machine tracking system is provided, wherein the plane antenna is attached to the polarization axis.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明では例えば16個のサブア
レイから成る平面アンテナにおいて、電波センサ用のビ
ーコン受信アンテナとして中央の直交形態をなす少なく
とも3個のサブアレイを衛星の方向検出に使い、残りの
サブアレイ全部を送信波と受信波用の給電線路に分けて
おのおの合成し、最終的には一点で給電することによ
り、極めて簡単な構造でしかも電波センサも兼ね備えた
平面アンテナに、ターンテーブル、直交仰角、仰角およ
び偏波角を、それぞれ調整できる機械制御を組み合わせ
ることにより小型軽量な移動体SNG装置を実現してい
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, for example, in a planar antenna composed of 16 sub-arrays, at least three sub-arrays having a central orthogonal form are used as a beacon receiving antenna for a radio wave sensor for satellite direction detection, and the remaining By dividing the entire sub-array into feed lines for transmitting waves and receiving waves, combining each, and finally feeding at a single point, a planar antenna with an extremely simple structure and also a radio wave sensor, turntable, orthogonal elevation angle A small and lightweight mobile SNG device is realized by combining mechanical controls that can adjust the elevation angle and the polarization angle.

【0008】[0008]

【実施例】以下添付図面を参照し、実施例により本発明
の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明移動体S
NG(Satellite News Gathering)装置に係る第1の実
施例の構成を示す図で、ターンテーブル回転軸2、直交
仰角軸3、仰角軸4、偏波軸5の4軸制御機械追尾系の
偏波軸に平面アンテナ6が固定されている。平面アンテ
ナ6の中央部には、アレイアンテナ表面のセンサ用およ
び受信用給電線路を示す図2、および同裏面の送信用給
電線路を示す図3を参照すれば明らかなように、3個の
電波センサ用アンテナ(それぞれが1個のサブアレイに
対応)16を有し、残り13個の総てのサブアレイ17
の放射素子18は、送信用の励振端子19(裏面)と受
信用の励振端子20(表面)にそれぞれマイクロストリ
ップ線路により結ばれている。この平面アンテナ(アレ
イアンテナ)6はこの場合16個のサブアレイ(16お
よび17)からなり、各サブアレイは8×8個=64個
のマイクロストリップ放射素子18よりなっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the moving body S of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment related to an NG (Satellite News Gathering) device, which is a polarization of a four-axis controlled mechanical tracking system including a turntable rotation axis 2, an orthogonal elevation angle axis 3, an elevation angle axis 4, and a polarization axis 5. The plane antenna 6 is fixed to the shaft. At the center of the planar antenna 6, as shown in FIG. 2 showing the sensor feed line and the receive feed line on the front surface of the array antenna, and FIG. It has sensor antennas (each corresponding to one sub-array) 16 and all the remaining 13 sub-arrays 17
The radiating element 18 is connected to the excitation terminal 19 (rear surface) for transmission and the excitation terminal 20 (front surface) for reception by microstrip lines. This planar antenna (array antenna) 6 in this case consists of 16 sub-arrays (16 and 17), each sub-array consisting of 8 × 8 = 64 microstrip radiating elements 18.

【0009】前記送信用の励振端子19は高出力の固体
化送信機または進行波管送信機で構成されたTV、オー
ダワイヤ送信機に接続され、前記受信用端子はオーダワ
イヤ受信機に接続される。偏波角制御は通信衛星の偏波
面が使用場所により変化するのを補正するための機構
で、極めて緩慢な動作で良いので軽量な低出力のモータ
で駆動する。
The excitation terminal 19 for transmission is connected to a TV or order wire transmitter composed of a high output solid-state transmitter or a traveling wave tube transmitter, and the reception terminal is connected to an order wire receiver. The polarization angle control is a mechanism for correcting the polarization plane of the communication satellite changing depending on the place of use, and since it can operate extremely slowly, it is driven by a lightweight, low-output motor.

【0010】機械追尾系におけるアンテナマウントの軸
構成は種々提案されている(詳しくは、結城、唐沢、塩
川、武田:“2軸Az−Elアンテナマウントの制御方
式”,電子情報通信学会技術報告,SANE83−5
3,pp1〜6を参照されたい)。中でも、上記文献の2
頁図1(c)に示されるようなターンテーブル回転軸
2、直交仰角軸3、仰角軸4、偏波軸5の4軸制御機械
追尾系は、本発明図4に示すように仰角軸(紙面に垂
直)4と偏波軸5が直交しており、更に、ターンテーブ
ルの回転軸2と直交仰角軸3をベクトル合成した回転軸
7を偏波軸5に直交させることができるので、アンテナ
の指向方向(偏波軸に一致している)を、偏波軸を回転
させることなく通信衛星に向けることができる。なお、
通信衛星では偏波として直線偏波を使用しており(送信
と受信でお互いに直交する偏波を使用する)、良好な通
信を確保するためには偏波を正確に合わせる必要があ
る。従って、この4軸制御機械追尾方式を使用すれば、
アンテナの指向方向制御により、偏波面の回転が生じる
ことはない。この結果、直交仰角軸が無い3軸制御方式
に比べて正確で高速な追尾制御が可能となる。
Various axial configurations of antenna mounts in mechanical tracking systems have been proposed (more specifically, Yuki, Karasawa, Shiokawa, Takeda: "Control system for 2-axis Az-El antenna mount", IEICE technical report, SANE83-5
3, pp 1-6). Above all, 2 of the above document
A four-axis controlled mechanical tracking system including a turntable rotation axis 2, an orthogonal elevation angle axis 3, an elevation angle axis 4, and a polarization axis 5 as shown in FIG. The vertical axis 4 and the polarization axis 5 are orthogonal to each other, and the rotation axis 7 obtained by vector-combining the rotation axis 2 of the turntable and the orthogonal elevation axis 3 can be orthogonal to the polarization axis 5. Can be directed to the communication satellite without rotating the polarization axis. In addition,
Communication satellites use linearly polarized waves as polarized waves (use polarized waves that are orthogonal to each other for transmission and reception), and it is necessary to accurately match the polarized waves to ensure good communication. Therefore, if you use this 4-axis control machine tracking method,
Rotation of the plane of polarization does not occur due to the control of the pointing direction of the antenna. As a result, accurate and high-speed tracking control can be performed as compared with the three-axis control method having no orthogonal elevation angle axis.

【0011】加速度センサ8(ジャイロセンサ等を使
う)はターンテーブル回転軸2、仰角軸4、直交仰角軸
3の3軸を通信衛星からの電波を使わずに制御するセン
サで、移動体SNG装置がトンネルの中或いは高層建築
物などで衛星からの電波が受信できないとき(このとき
は他の通信回線への不要放射を防ぐため衛星への電波の
送信も中止する必要がある)にも、移動体SNGのアン
テナを目的とする衛星に指向させておき、衛星が可視範
囲に入った時直ちに電波の送信を開始できるものであ
る。GPS9と地磁気センサ10は移動体SNG装置の
位置と方向を検出するもので偏波面の傾きとアンテナの
仰角の計算に用いるとともに、加速度センサ8の粗校正
に使う。アンテナの中央部の3個のサブアレイ16は衛
星からのビーコン波を受信し、衛星の方向を正確に検出
するための電波センサ用のアンテナで、各サブアレイア
ンテナに到着する衛星からの電波の路長差を検出してい
るため極めて精度が高い。図2、図3より明らかなよう
に、受信用アンテナの給電線はアンテナ表面側、送信用
の給電線はアンテナ裏面側と完全に別になっているため
送信波との混信が少なく、送受分離フィルタは簡単な構
造のものでよい。電波センサ用のマイクロストリップ放
射素子を除いて、総てのマイクロストリップ放射素子1
8の送信波の励振端(給電点)と受信波の励振端(給電
点)はそれぞれマイクロストリップ線路で結合され、送
信用コネクタと受信用コネクタに導かれている。
The acceleration sensor 8 (using a gyro sensor or the like) is a sensor for controlling the three axes of the turntable rotation axis 2, elevation angle axis 4 and orthogonal elevation angle axis 3 without using radio waves from a communication satellite. Move even when the radio waves from the satellite cannot be received in the tunnel or in high-rise buildings (at this time, the transmission of radio waves to the satellite must be stopped to prevent unnecessary radiation to other communication lines). By directing the antenna of the body SNG to the target satellite, the transmission of radio waves can be started immediately when the satellite enters the visible range. The GPS 9 and the geomagnetic sensor 10 detect the position and direction of the mobile SNG device, and are used to calculate the tilt of the polarization plane and the elevation angle of the antenna, as well as to roughly calibrate the acceleration sensor 8. The three sub-arrays 16 in the central part of the antenna are antennas for the radio wave sensor for receiving the beacon wave from the satellite and accurately detecting the direction of the satellite, and the path length of the radio wave from the satellite arriving at each sub-array antenna. Since the difference is detected, the accuracy is extremely high. As is clear from FIGS. 2 and 3, the feed line of the receiving antenna is completely separate from the front surface of the antenna, and the feed line of the transmitting is completely separate from the rear surface of the antenna. May have a simple structure. All microstrip radiating elements except the microstrip radiating element for radio wave sensor 1
The excitation end (feeding point) of the transmission wave and the excitation end (feeding point) of the reception wave of No. 8 are coupled by microstrip lines, respectively, and led to the transmission connector and the reception connector.

【0012】図5はマイクロストリップ放射素子18の
形状を示している。14GHz帯の送信波と12GHz
帯の受信波で共振させるため長方形(a,b,a>b)
になっている。同図には同時に放射素子の送信用給電点
21、受信用給電線22を示してある。また、静止衛星
の軌道方向にはできるだけサイドローブを低くするた
め、16個のサブアレイ(16,17)から成るアレイ
アンテナ6全体を正方形の形とし、この正方形の対角線
23の方向を静止衛星の軌道方向に一致するように配置
する。このとき、アンテナの偏波面の方向は衛星の偏波
面の方向に一致するように各マイクロストリップ放射素
子18は図6のように回転させてある。アンテナの偏波
面の傾きは送信している地理的場所により変化するの
で、追尾系の偏波軸5をGPS9で検出した送信点の場
所の情報により、あらかじめコンピュータにより計算さ
れている偏波面の傾きに合うように偏波軸を回転させ
る。この偏波面の傾きの場所による変化は100km移
動しても約1度であるので、偏波軸5の回転は極めて遅
くてよい。また、衛星の仰角および方位角についても移
動体SNGの稼働している場所により定まった値になっ
ているので、GPSと地磁気センサを用いておおよその
値を計算により求め、電波センサにより常に精密に校正
する。角速度センサは移動体SNG装置の瞬時の動きを
高精度で検出し、アンテナの指向方向を衛星に向ける
が、センサ出力の積分による誤差の積み重ねは時間とと
もに増大するので、衛星が可視範囲にある限り常時校正
し、常に正しい値で衛星を追尾する。
FIG. 5 shows the shape of the microstrip radiating element 18. 14GHz band and 12GHz
Rectangular (a, b, a> b) to resonate with the received wave in the band
It has become. At the same time, in the same figure, a transmission feed point 21 and a reception feed line 22 of the radiating element are shown. Further, in order to reduce the side lobes in the orbit direction of the geostationary satellite as much as possible, the entire array antenna 6 composed of 16 sub-arrays (16, 17) has a square shape, and the direction of the diagonal line 23 of the square is the orbit of the geostationary satellite. Arrange so that it matches the direction. At this time, each microstrip radiating element 18 is rotated as shown in FIG. 6 so that the direction of the plane of polarization of the antenna matches the direction of the plane of polarization of the satellite. Since the inclination of the plane of polarization of the antenna changes depending on the geographical location of transmission, the inclination of the plane of polarization calculated in advance by a computer based on the information on the location of the transmission point detected by the GPS 9 on the polarization axis 5 of the tracking system. Rotate the polarization axis to match. Since the change of the inclination of the polarization plane depending on the location is about 1 degree even if it moves 100 km, the rotation of the polarization axis 5 may be extremely slow. Also, since the elevation angle and azimuth angle of the satellite are determined by the place where the mobile SNG is operating, the approximate values are calculated by using the GPS and the geomagnetic sensor, and the radio wave sensor always accurately measures the values. Calibrate. The angular velocity sensor detects the instantaneous motion of the mobile SNG device with high accuracy and directs the antenna pointing direction to the satellite. However, since the accumulation of errors due to the integration of the sensor output increases with time, as long as the satellite is within the visible range. Always calibrate and always track the satellite with the correct value.

【0013】図7は本発明装置に係る第1の実施例の追
尾系の構成ブロック線図を示す図で、ターンテーブル1
の回転軸2、直交仰角軸3、仰角軸4および偏波軸5の
各軸に取り付けられた方位用センサ11、直交仰角用セ
ンサ12、仰角用センサ13および偏波用センサ14の
出力信号は、CPU(誤差補正装置)25で、少なくと
も3個の平面アンテナのサブアレイ16の電波センサで
捕捉したビーコン信号を処理したビーコン信号処理装置
26からの信号、GPS9からの信号および地磁気セン
サ10からの信号を用いて精密に校正され、各軸のサー
ボコントローラであるターンテーブル回転軸サーボコン
トローラ27、直交仰角軸サーボコントローラ28、仰
角軸サーボコントローラ29および偏波軸サーボコント
ローラ30に制御信号が送られ、各サーボコントローラ
の出力は各軸のモータドライバ31,32,33および
34に供給され、高精度モータにより各軸が駆動制御さ
れる。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration block diagram of a tracking system according to the first embodiment of the present invention.
The output signals of the azimuth sensor 11, the orthogonal elevation sensor 12, the elevation sensor 13, and the polarization sensor 14 attached to the rotation axis 2, the orthogonal elevation angle axis 3, the elevation angle axis 4, and the polarization axis 5 are , A signal from a beacon signal processing device 26 that processes a beacon signal captured by a radio wave sensor of a sub-array 16 of at least three planar antennas by a CPU (error correction device) 25, a signal from a GPS 9 and a signal from a geomagnetic sensor 10. Are precisely calibrated using the control signals sent to the turntable rotary axis servo controller 27, the orthogonal elevation angle servo controller 28, the elevation angle servo controller 29, and the polarization axis servo controller 30, which are servo controllers for each axis. The output of the servo controller is supplied to the motor drivers 31, 32, 33 and 34 of each axis, Each axis is driven and controlled by a precision motor.

【0014】図8は本発明の平面アンテナ6の放射パタ
ーン35で、移動体SNGに適用されている無線設備規
則49条の18のカーブ36を重ねて描いてある。アン
テナの指向方向における軸外放射電力密度は、ディジタ
ル画像を伝送するのに十分な30dBW/40kHzと
成るよう送信機の送信電力と信号伝送レートを決める。
このとき、図8から明らかなように、本発明のアンテナ
のサイドローブ特性は無線設備規則49条の18の規定
を充分に満たしていることがわかる。
FIG. 8 shows a radiation pattern 35 of the planar antenna 6 of the present invention, in which 18 curves 36 of Article 49 of the radio equipment regulations applied to the mobile SNG are overlapped and drawn. The off-axis radiation power density in the directional direction of the antenna determines the transmission power and signal transmission rate of the transmitter to be 30 dBW / 40 kHz, which is sufficient to transmit a digital image.
At this time, as is clear from FIG. 8, it is understood that the side lobe characteristics of the antenna of the present invention sufficiently satisfy the requirements of Article 49-18 of the radio equipment regulations.

【0015】図9は本発明機械追尾系の第2の実施例を
示した図で、水平安定台41の上に、ターンテーブル4
2と、仰角調整用の仰角軸43と偏波面回転機構44と
による3軸の機械追尾機構を設けた構造である。水平安
定台は、傾斜センサにより常に水平安定台面上を水平に
保つ装置であり、同じ原理に基づくものが船舶用の衛星
放送移動受信装置にすでに使用されている。この機械駆
動系においても場所による偏波面のずれ以外には衛星の
方向の追尾による偏波面の回転はない。また、水平安定
台によりターンテーブルが常に水平に保たれるので、衛
星の仰角も送信場所による変化のみである。従って、仰
角軸と偏波軸はともに極めて簡単な駆動装置により回転
させるだけで、第1の実施例とほぼ同じ効果を得ること
ができる。
FIG. 9 is a view showing a second embodiment of the machine tracking system of the present invention, in which a turntable 4 is mounted on a horizontal stabilizing base 41.
2 and a three-axis mechanical tracking mechanism including an elevation angle axis 43 for adjusting the elevation angle and a polarization plane rotation mechanism 44. The horizontal stabilizer is a device that keeps the surface of the horizontal stabilizer always horizontal by an inclination sensor, and one based on the same principle has already been used for a satellite broadcast mobile receiver. Even in this mechanical drive system, there is no rotation of the polarization plane due to tracking of the satellite direction, other than the deviation of the polarization plane due to the location. Also, since the turntable is always kept horizontal by the horizontal stabilizer, the elevation angle of the satellite only changes depending on the transmitting location. Therefore, almost the same effect as in the first embodiment can be obtained by rotating both the elevation axis and the polarization axis with a very simple driving device.

【0016】以上2実施例により本願発明を詳細に説明
してきたが、本願発明はこれに限定されることなく、請
求項に記載された発明の要旨内で各種の変形、変更の可
能なことは自明であろう。
Although the invention of the present application has been described in detail with reference to the two embodiments, the invention of the present application is not limited to this, and various modifications and changes can be made within the scope of the invention described in the claims. It will be obvious.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明の平面アンテナおよび機械追尾機
構の構成によれば、軽量化した送受信部が構成でき、さ
らに機構部の負荷が大幅に軽量化されることにより簡
易、小型で高精度の機械追尾系が実現できる。これによ
って、装置全体が小型で分解組立が容易な移動体SNG
装置が実現できる。
According to the configuration of the plane antenna and the mechanical tracking mechanism of the present invention, a lighter transmission / reception unit can be configured, and the load on the mechanism unit is significantly reduced, so that the mechanism is simple, compact and highly accurate. A machine tracking system can be realized. As a result, the entire device is small and the mobile unit SNG is easy to disassemble and assemble.
The device can be realized.

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

【図1】本発明装置に係る第1の実施例の構成を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment according to the device of the present invention.

【図2】第1の実施例に用いる平面アンテナのおもて面
の構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a front surface of a planar antenna used in the first embodiment.

【図3】第1の実施例に用いる平面アンテナのうら面の
構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the back surface of the planar antenna used in the first embodiment.

【図4】第1の実施例で偏波軸を回転させることなく偏
波軸の方向のみを制御できることを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing that only the direction of the polarization axis can be controlled without rotating the polarization axis in the first embodiment.

【図5】第1の実施例でマイクロストリップ放射素子の
形状を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing the shape of a microstrip radiating element in the first embodiment.

【図6】第1の実施例で放射素子の傾きを示す図。FIG. 6 is a diagram showing a tilt of the radiating element in the first embodiment.

【図7】第1の実施例の追尾系の構成を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a tracking system of the first embodiment.

【図8】第1の実施例の送信アンテナの軸外放射電力密
度(dBW/40kHz)を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing off-axis radiation power density (dBW / 40 kHz) of the transmitting antenna according to the first embodiment.

【図9】本発明装置に係る機械追尾系の第2の実施例の
略構成図。 1,42 ターンテーブル 2 ターンテーブル回転軸 3 直交仰角軸 4,43 仰角軸 5,44 偏波軸 6,40 平面アンテナ 7 2と3のベクトル合成後の軸 8 加速度センサ 9 GPS(Global Positioning System) 10 地磁気センサ 11 方位用センサ 12 直交仰角用センサ 13 仰角用センサ 14 偏波用センサ 15 追尾制御器 16 サブアレイ(電波用センサ) 17 サブアレイ(送受信用) 18 マイクロストリップ放射素子 19 送信用励振端子 20 受信用励振端子 21 送信用給電点 22 受信用給電線 23 6の対角線方向 25 CPU(誤差補正装置) 26 ビーコン信号処理装置 27 ターンテーブル回転軸サーボコントローラ 28 直交仰角軸サーボコントローラ 29 仰角軸サーボコントローラ 30 偏波軸サーボコントローラ 31〜34 モータドライバ 35 6の放射パターン例 36 無線設備規則49条の18のカーブ 41 水平安定台
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of a machine tracking system according to the device of the present invention. 1,42 Turntable 2 Turntable rotation axis 3 Orthogonal elevation angle axis 4,43 Elevation angle axis 5,44 Polarization axis 6,40 Planar antenna 7 Axis after vector combination of 2 and 3 8 Accelerometer 9 GPS (Global Positioning System) 10 Geomagnetic Sensor 11 Sensor for Azimuth 12 Sensor for Orthogonal Elevation Angle 13 Sensor for Elevation Angle 14 Sensor for Polarization 15 Tracking Controller 16 Sub Array (Radio Wave Sensor) 17 Sub Array (For Transmission / Reception) 18 Microstrip Radiating Element 19 Transmission Excitation Terminal 20 Reception Excitation terminal 21 Transmission feed point 22 Reception feed line 23 Diagonal direction of 6 25 CPU (error correction device) 26 Beacon signal processing device 27 Turntable rotation axis servo controller 28 Orthogonal elevation axis servo controller 29 Elevation axis servo controller 30 Deflection Wave axis servo controller 31 34 motor driver 35 6 radiation pattern example 36 curve 41 horizontal stabilizer stand Radio Equipment Regulations 49 Article 18

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01S 7/02 G01S 7/02 D F H01Q 1/12 H01Q 1/12 B 3/08 3/08 (72)発明者 外山 昇 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G01S 7/02 G01S 7/02 DF H01Q 1/12 H01Q 1/12 B 3/08 3/08 (72) Inventor Noboru Toyama 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Technology Laboratory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ターンテーブルの回転軸と、該ターンテ
ーブルの回転軸に直交する回転軸を有する直交仰角軸
と、この直交仰角軸上にあってこの直交仰角軸に直交す
る仰角軸と、この仰角軸上にあってそのまわりに偏波面
を回転できる偏波軸との4軸を方向検出センサの出力に
より制御して機械的に通信衛星を追尾する4軸制御機械
追尾系と、 この機械追尾系の前記偏波軸に、電波の放射方向が通信
衛星の方向と一致し、かつその放射電波の偏波面が前記
偏波軸周りに回転できるよう取り付けられた平面アンテ
ナとを具備するとともに、 アレイアンテナである前記平面アンテナが数多くのサブ
アレイからなり、この平面アンテナ中央部の、同一直線
上配設形態ではなく直交的配設形態をなす少なくとも3
個のサブアレイにより通信衛星から送信される電波を受
信し、この受信信号を使用して通信衛星の方向を正確に
検出する電波センサを構成し、 前記サブアレイの受信および送信給電線路をそれぞれ前
記平面アンテナの電波を放射する面上および裏面上に配
置し、前記電波センサとして使用されている前記少なく
とも3個のサブアレイを除いた全てのサブアレイを、通
信衛星への信号の送信と衛星からの電波の受信のために
共用させ、 さらに、この平面アンテナの対角線の方向を通信衛星の
静止軌道方向に一致するように設置したとき、前記平面
アンテナから放射される直線偏波の偏波面が通信衛星の
偏波面に一致するよう、平面アンテナ上の前記マイクロ
ストリップ放射素子を回転させて取り付けるよう構成し
たことを特徴とする移動体SNG装置。
1. A rotation axis of a turntable, an orthogonal elevation angle axis having a rotation axis orthogonal to the rotation axis of the turntable, an elevation angle axis on the orthogonal elevation angle axis and orthogonal to the orthogonal elevation angle axis, and A four-axis control machine tracking system that mechanically tracks a communication satellite by controlling the four axes, which are on the elevation axis and can rotate the plane of polarization around it, by the output of a direction detection sensor, and this machine tracking An array comprising a plane antenna mounted on the polarization axis of the system so that the radiation direction of the radio wave coincides with the direction of the communication satellite and the polarization plane of the radiation wave is rotatable around the polarization axis; The planar antenna, which is an antenna, is composed of a number of sub-arrays, and the central portion of the planar antenna has at least 3 orthogonal arrangements rather than collinear arrangements.
A radio sensor for receiving radio waves transmitted from a communication satellite by each of the sub-arrays and accurately detecting the direction of the communication satellite by using the received signal is configured. All the sub-arrays except the at least three sub-arrays used as the radio wave sensors are arranged on the front surface and the back surface for radiating radio waves of, and transmit signals to and receive radio waves from the satellites. Moreover, when the plane antenna is installed so that the direction of the diagonal line of the plane antenna coincides with the direction of the geostationary orbit of the communication satellite, the plane of polarization of the linearly polarized wave emitted from the plane antenna is the plane of polarization of the communication satellite. The moving body S is characterized in that the microstrip radiating element on the planar antenna is rotated and attached so as to correspond to G devices.
【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記方向
検出センサとしてジャイロセンサおよびGPSが使用さ
れることを特徴とする移動体SNG装置。
2. The mobile SNG device according to claim 1, wherein a gyro sensor and a GPS are used as the direction detection sensor.
【請求項3】 請求項1記載の装置において、前記方向
検出センサとして角速度センサのみが使用されることを
特徴とする移動体SNG装置。
3. The mobile SNG device according to claim 1, wherein only an angular velocity sensor is used as the direction detection sensor.
【請求項4】 機械追尾系が水平安定台の上にターンテ
ーブルを設け、該ターンテーブル上に仰角調整用の仰角
軸と偏波面調整用の偏波軸とを設けた3軸制御機械追尾
系であり、前記偏波軸に請求項1記載に使用される前記
平面アンテナを取り付けたことを特徴とする移動体SN
G装置。
4. A three-axis control mechanical tracking system in which a machine tracking system has a turntable provided on a horizontal stabilizer and an elevation angle axis for elevation angle adjustment and a polarization axis for polarization plane adjustment are provided on the turntable. And the planar antenna used in claim 1 is attached to the polarization axis.
G device.
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