JPH09284196A - 自己整列衛星受信アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、設置の複雑さを軽減しながら、受
信信号強度を最大化することのできる衛星受信アンテナ
20を衛星38と整列する装置および方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 衛星38から受信された信号の信号強度値
を測定して、その信号強度値に基づいて命令を出力する
受信機45と、この受信機45と通信し、衛星38から信号を
受信し、受信機45からの命令によって衛星38に対する指
向方向を調節することができる受信アンテナ20と、受信
機45から離れた位置に配置され、受信機45と通信し、受
信機45からアンテナ20への命令によって受信機45が信号
強度値を最大化することを可能にするように衛星38の方
向に十分に向けられた時を報知する指示器42とを具備し
ていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般にデジタル衛星
通信システムに関し、特に静止軌道衛星と衛星受信アン
テナを整列する方法およびシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、近年のデジタル衛星通信システ
ムでは地上ベース送信機が静止軌道に位置された衛星に
上流リンク信号を放射する。衛星は地上の受信アンテナ
に信号を中継する。

【０００３】直接放送衛星（“ＤＢＳ”）システムによ
り、デジタルテレビジョン、音響、データおよびビデオ
を静止衛星から家庭で直接受信することを可能にする。
システムに加入している各家庭は、衛星ディッシュアン
テナでデジタル放送信号を受信する。典型的なＤＢＳ家
庭用受信機は、通常直径が18インチのパラボラディッシ
ュアンテナとして構成されている屋外衛星アンテナと、
室内テレビジョンセット・トップ・デコーダモジュール
または“ＩＲＤ”とを含んでいる。ケーブルがこのＩＲ
Ｄおよびテレビジョンにアンテナを連結する。

【０００４】加入者は、熟練者の支援または技能を要せ
ずに最新の家庭用の直接衛星受信機を設置することがで
きる。比較的小型で軽量の受信機ディッシュアンテナ
は、典型的に南向きに放送衛星と直接整列した視線で屋
外に取付けられる。ＤＢＳ信号が“静止している”静止
軌道衛星から放射されるため、ディッシュアンテナは一
度位置を固定されてしまうと調節を必要としない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】加入者はほぼ衛星の方
向にアンテナを向け、その後衛星受信機ＩＲＤ中に内蔵
されたスクリーン上の信号強度メータを使用することに
よってその整列を微調整する。加入者は、スクリーン上
のメータが最大の信号強度および品質を示すまでアンテ
ナ位置を調節する。しかしながら、この手順において設
置者はメータを調べるためにアンテナの設置位置から屋
内までかなりの距離を移動することが要求される。

【０００６】既知のＤＢＳは典型的に著しい前進型誤信
号訂正（“ＦＥＣ”）符号化を含むデジタル信号を送信
するため、信号強度が最初の整列しきい値をわずかに上
まわるだけであっても、非常に明瞭で雑音のない受信が
実現される。したがって、素人の設置者が信号強度メー
タを使用しないことを選択し、画像品質に依存する場
合、ＦＥＣが低い信号強度をマスクするため、設置者は
アンテナ整列作業を早い時機に停止する気になる。設置
者がアンテナの整列を適切に完結できない場合、大量の
通信リンクマージンが確実に失われる。その結果、この
マージンの損失は下流リンク側での降雨によって生じる
ようなフェイディング状況中の完全な信号損失の可能性
を高める。いくつかのアンテナは、遠隔制御されたモー
タ付き取付け台を備えており、それによって全ての加入
者が屋外のアンテナを屋内から整列することができる。
しかしながら、加入者が多くの遠隔制御されたモータ付
き取付け台で必要とされる多数の工程を実行するのを好
まない場合、完全な整列が依然として妥協される可能性
が高い。また上述のように設置者が信号強度メータを使
用する代わりに画像品質に依存している場合、設置者は
やはりアンテナ整列を早期の段階で中止し易い。

【０００７】最近のアンテナ設計は、アンテナが所望の
方向を電気的に指向できるようにするために“フェイズ
ドアレイ”の概念を使用している。一般に、フェイズド
アレイアンテナは、遅延ラインを介して受信機に連結さ
れたダイポールのような多数の小型の簡単なアンテナの
配列を含んでいる。遅延ラインは、同位相または逆位相
のいずれかでそれらの受信された信号を加算するように
電気的に制御され、すなわち“操縦”され、それによっ
て所望の方向からの実効利得を生じさせることができ
る。アンテナは、典型的に平坦でコンパクトな面に素子
をエッチングすることによって軽量の材料から構成され
る。しかしながら、フェイズドアレイアンテナは限られ
た角度だけしか操縦することができない。そのため、設
置中のアンテナの手動整列が正確でなければならないた
めである。したがって、これらのアンテナは設置中に上
記と同様の欠点にさらされる。したがって、設置の複雑
さを軽減し、その一方で受信された信号強度を最大化す
る衛星受信アンテナを整列するための改良された方法お
よびシステムが必要とされている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、衛星と受信ア
ンテナを整列する方法およびシステムを提供する。本発
明は、受信された信号強度を最大化するようにして整列
を自動的に遠隔的に完了する手段をアンテナに提供する
システムにおいて実施されることができる。本発明のシ
ステムは、受信された衛星信号の強度を測定し、その測
定値に基づいて命令を出力する受信機と、受信機と通信
し、自動的な遠隔整列能力を有する衛星受信アンテナ
と、受信機と通信し、粗整列が設置者によって行なわれ
た時を報知する指示器とを含んでいることが好ましい。
システムのアンテナは、操縦可能なフェイズドアレイア
ンテナであってもよい。

【０００９】さらに本発明は、安定した表面上に衛星受
信アンテナを配置し、アンテナが予備整列されたことを
粗整列指示器が報知するまでアンテナの指向方向を衛星
の方向に手動で調節し、安定した表面に受信アンテナを
固定し、アンテナから離れている微整列装置を付勢して
衛星との最終的な整列を遠隔的に行なうステップを含む
方法において実施されることができる。

【００１０】したがって、本発明は衛星受信アンテナを
整列する改良されたシステムおよび方法を提供する。こ
の受信アンテナは、ユーザーが手動による操作をほとん
ど行なわずにアンテナの整列を自動的に完了することを
可能にするフェイズドアレイアンテナ型のものである。
本発明は、設置工程を著しく簡単化するために家庭用の
直接衛星受信機システムで使用されてもよい。これは家
庭において熟練者により設置される必要性を少なくし、
家庭用受信機システムの全体的な費用を軽減する。

【００１１】

【発明の実施の形態】上述された一般的な説明および以
下の詳細な説明は共に典型的な一例に過ぎず、特許請求
の範囲に記載されている本発明はその他の説明が可能で
あることが理解されるであろう。以下の詳細な説明およ
び添付図面から本発明のその他の目的および利点がよく
理解されるであろう。図面を参照すると、図１は本発明
を使用することができるデジタルＤＢＳシステム30を示
す。このシステム30は地上の放送送信機32、衛星38を含
むスペースセグメント31、および地上の受信ステーショ
ン34を含んでいる。例示されたＤＢＳシステムにおい
て、衛星38は西経ほぼ 101°の角度の静止軌道位置に配
置されたヒューズ（商標名）ＨＳ−６０１衛星のような
静止衛星である。加入者の家庭用受信ステーション34
は、ディッシュアンテナ35および屋内に配置された受信
機／デコーダボックスまたはＩＲＤ（示されていない）
を含む。

【００１２】放送送信機32は、デジタル変調されたテレ
ビジョンまたは音響信号を受信し、17.3乃至17.8ＧＨｚ
でアンテナ33により衛星38にそれらを送信する。衛星38
は信号を12.2乃至12.7ＧＨｚに変換し、続いて復調する
ために受信ステーション34のディッシュアンテナ35にそ
れらを送信する。衛星38は 120乃至 240ワットのパワー
レベルで動作する搭載された送受信機39を介して下流リ
ンクに信号を送信する。典型的なＤＢＳシステムに対し
て、衛星への上流リンクは24ＭＨｚのアナログ帯域幅を
有し、シンボル速度は20Ｍシンボル／秒であり、全体的
なビット速度は40Ｍｂｐｓである。

【００１３】図２は、本発明に関連して使用されること
ができるフェイズドアレイアンテナを示す。アンテナ20
は、平坦なグリッドに配列された複数の簡単なダイポー
ルアンテナ22のアレイを含んでいる。各ダイポールアン
テナ22は、遅延ライン23を通り、続いてライン24を通っ
てアンテナ制御装置25に連結されている。制御装置25
は、屋外ケーブル27を介して受信機装置26に接続されて
いる。

【００１４】アンテナ20が動作しているとき、遅延ライ
ン23は、ダイポール22のそれぞれから受信された信号21
が同位相で加算されるように制御装置25によって調節さ
れる。信号21が所望のビーム方向から到着したときに組
合わせられた受信信号パワーを最大化することによっ
て、所望の方向において実効利得が生成される。別の方
向から受信された信号は、制御装置25によって位相がず
れて加算される。したがって、これらの所望されない信
号の受信信号パワーは大幅に低下させられる。ダイポー
ル22は単一の方向で信号21中のパワーを最大化する。し
たがって、フェイズドアレイアンテナは、所望の方向か
ら信号を受信するために非常に迅速に“電気的に操縦”
され、それによって機械的なシステムによりアンテナを
操縦したときに生じる可能性のある機械的な問題のいく
つかを除去することができる。

【００１５】ダイポールアンテナ22がグリッドに配列さ
れたときのダイポールアンテナ22間の距離は、図３に示
されたフェイズドアレイアンテナ20の操縦角度θを決定
する。フェイズドアレイアンテナ20は、放送衛星62とそ
のビーム中心線61に関して操縦可能である。フェイズド
アレイアンテナ20のビームは、±θ°にわたって操縦可
能である。アンテナ20は、受信特性を著しく劣化させず
にこの角度にわたって操縦されることができる。アンテ
ナ20はまた図３の紙面に垂直な軸に沿って操縦される必
要がある。アンテナ20は、ここに記載された同じ方法を
使用して垂直な軸に沿って同じ角度を通って操縦される
ことができる。

【００１６】角度Φに対する粗整列は、受信された信号
強度がある選択されたしきい値を越えるまで、アンテナ
20を物理的に動かすことによって行われる。この粗整列
角度は、衛星の送信されたパワーおよび選択された信号
強度しきい値の関数である。粗整列のために選択された
信号強度しきい値は、好ましくは角度Φが可能性のある
全ての状況に対して角度θより小さいことを保証しなけ
ればならない。

【００１７】図４は、本発明による受信アンテナ、整列
システムおよび衛星放送受信機を示す。受信機システム
40は、フェイズドアレイ操縦性ビームアンテナ20、衛星
放送受信機45、およびユーザーインターフェイス50を含
む。フェイズドアレイ操縦性ビームアンテナ20は、アン
テナ20の後部またはそのベース（示されていない）に取
付けられたＬ．Ｅ．Ｄの形態で粗整列指示器42を含んで
いることが好ましい。多数の低電圧直流接続であること
が好ましい屋外ライン55は、衛星放送受信機45とアンテ
ナ20を接続する。受信機45は、アンテナ20から受信され
た放送信号をデコードする集積された受信機デコーダ
（“ＩＲＤ”）セット・トップ装置を含んでいることが
好ましい。ＩＲＤ45は、制御装置サブシステム47に連結
されたチューナ・復調器サブシステム46を収容してい
る。ＩＲＤ45はユーザーインターフェイス50に接続さ
れ、このユーザーインターフェイス50はテレビジョンの
スクリーンまたはＩＲＤ45上のフロントパネルディスプ
レイを含んでいることが好ましい。

【００１８】ユーザーインターフェイス50は、設置およ
び最終的な整列または“ピーク感度設定”プロセス中に
設置者を補助するために使用される。ユーザーインター
フェイス50は、ＩＲＤ45上のフロントパネルディスプレ
イまたは通常のテレビジョンセットで表示されるユーザ
ースクリーンのいずれかであることができる。パネルま
たはスクリーンは信号強度またはその他の位置決定のた
めの情報を表示し、設置者に対してアンテナ20の自動整
列を開始するための手段を提供する。

【００１９】フェイズドアレイアンテナ20を設置するた
めに、ユーザーは、アンテナ20が軌道衛星38に十分に向
けられ、アンテナ20がそれに続いて衛星38との整列を完
了することを可能にすることを粗整列指示器42が示すま
で予めアンテナ20を整列する。その後、ユーザーはこの
位置にアンテナ20を永久的に固定し、屋内に配置されて
いることが好ましいＩＲＤ45に戻る。その後、ユーザー
はユーザーインターフェイス50を使用して最終的な整列
プロセスを付勢する。

【００２０】以下、特に全ての図面を組合わせて参照し
て設置および整列を完了するまでの工程を説明する。最
初に、永久的な取付けが所望される堅牢で安定した表面
にシステム40のアンテナ20が固定される。その後設置者
は、受信された信号強度が予め選択されたしきい値を越
えるまでアンテナ20を手動で動かす。この粗整列角度Φ
に達したときに、粗整列指示器42が自動的に付勢され
る。これは、アンテナ20が放送衛星38に十分に向けら
れ、アンテナビームを電気的に操縦することによって自
動的な最終整列が可能であることを設置者に示す。その
後、アンテナ20はこの位置に永久的に固定され、再び物
理的に動かす必要がない。次に設置者は制御スイッチ52
を選択することによって、好ましくはテレビジョンのよ
うなユーザーインターフェイス50を通じてメニュー項目
を選択することによりＩＲＤ45内の制御装置サブシステ
ム47を付勢する。チューナ・復調器46は、ＩＲＤ45の他
の部分に復調された通信信号を供給する。チューナ・復
調器46はまた、制御装置47に受信された信号強度の表示
を供給する。チューナ・復調器46と組合わせられた制御
装置47は、アンテナの操縦可能な角度θ内でアンテナビ
ームを操縦するように共同する。最終的な整列手順は、
受信された信号強度が最大化されるまで続けられる。こ
の位置は、アンテナビームがアンテナ表面に対してほぼ
垂直なときに得られることが好ましい。

【００２１】アンテナ20の粗整列中、アンテナ20によっ
て受信された放送信号は、屋外ライン44を介して家庭内
のＩＲＤ45に伝送される。チューナ・復調器46は受信さ
れた信号を下方変換し、信号強度値を計算する。信号強
度値は、記憶されたしきい値の信号強度値とその値を比
較する制御装置47に送られる。記憶された値は、放送衛
星38から直接的に下流リンクで結合されるか、或いは制
御装置47のメモリ中に保持される。しきい値信号強度値
は、放送衛星38に関するその地球上の位置に応じて受信
機ごとに異なり、郵便番号のような地理学的指示器に基
づいて固定されたパラメータであることができる。

【００２２】制御装置47は粗整列モードのときに、信号
強度しきい値が満たされるか、或いは越された場合、ラ
イン49を通してチューナ・復調器46に信号を送る。チュ
ーナ・復調器46はアンテナ20上またはその付近に取付け
られた粗整列指示器42に屋外ライン43を介して指示器制
御信号を中継する。指示器制御信号は粗整列指示器42を
付勢させ、それによってアンテナ20が適切な粗整列位置
であることを設置者に通知する。

【００２３】粗整列指示器Ｌ．Ｅ．Ｄ42は、ＩＲＤ45が
“粗整列”モードのときに照明されることが好ましい。
Ｌ．Ｅ．Ｄは、アンテナが適切に粗整列されたときに照
明を中止する。その代わりに、粗整列指示器42は、ＩＲ
Ｄ45から離れている設置者に適切な位置状態を通知する
ためにブザーまたはスピーカのような可聴信号発生器を
含んでいてもよい。指示器42が粗整列の完了したことを
設置者に通知すると、設置者は適切に位置の取付け場所
にアンテナ20を永久的に固定する。

【００２４】設置はアンテナ20の設置位置から隔たった
屋内で完了されることができる。整列を完結するため
に、設置者は、ユーザーインターフェイス50のスクリー
ン上で制御オプションを付勢することによってＩＲＤ45
内の整列工程を付勢する。この工程が付勢されると、制
御装置47は屋外ライン44、チューナ・復調器46およびリ
ンク48を介してアンテナ20によって受信された放送信号
の信号強度を連続的に読取る。その後、制御装置は、制
御リンク49を介してチューナ・復調器46に操縦命令を送
信し始める。チューナ・復調器46は、屋外リンク43を介
してアンテナ20に操縦命令を中継する。アンテナビーム
は、予め定められた一連の動きにより電気的に操縦さ
れ、それによって信号強度が最大であるビーム角度を決
定する。その後、アンテナビームはこの位置に設定さ
れ、アンテナ20の整列が完了する。ビーム位置は、アン
テナ20がＩＲＤ45のパワーアップ時に自動的に整列され
た状態であるようにＩＲＤ45内に記憶される。整列シー
ケンスは、アンテナが取替えまたは修理される必要があ
るならば、何時でも反復されることができる。

【００２５】上記の好ましい実施形態は、ユーザーまた
は設置者が、ＩＲＤの設置位置とアンテナの設置との間
においてそれ程移動せずに衛星受信アンテナを正確に整
列することを可能にする。したがって、アンテナの最終
的な整列は家庭で都合よいように単一のユーザーによっ
て完全に行なわれることができる。さらに、上記の自動
整列工程は非常に正確なアンテナの位置設定を行ない、
それによって受信機システムにおいて受信された信号強
度を高め、降雨フェイドその他の減衰状況による信号損
失の可能性を最小化する。

【００２６】もちろん、上記の好ましい実施形態を広範
囲にわたって変化および修正することができることが理
解されるべきである。例えば、アンテナの最終的整列の
ための制御装置はＩＲＤから離されて収容されてもよ
く、それによって販売後の整列付属品とされることもで
きる。したがって、上記の詳細な説明は単なる例示であ
って本発明を何等限定するものではなく、添付された特
許請求の範囲は均等物を全て含み、本発明の技術的範囲
を定めるものであることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法および装置を使用することができ
る家庭用の直接衛星放送システムの概略図。

【図２】図１のシステムにおいて使用されることのでき
るフェイズドアレイアンテナ構造の概略図。

【図３】図１および２に示されたフェイズドアレイアン
テナを整列するのに使用される整列角度を示した概略
図。

【図４】図１に示されたシステムおよび図２および３に
示されたフェイズドアレイアンテナで使用される本発明
の衛星受信機システムの概略図。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星から受信された信号の信号強度値を
   測定して、前記信号強度値に基づいて命令を出力する受
   信機と、 前記受信機と通信し、衛星から信号を受信し、前記受信
   機からの命令によって前記衛星に対する指向方向を調節
   することができる受信アンテナと、 前記受信機から離れた位置に配置され、前記受信機と通
   信し、前記受信機から前記アンテナへの命令によって前
   記受信機が前記信号強度値を最大化することを可能にす
   るように前記衛星の方向に十分に向けられた時を報知す
   る指示器とを具備していることを特徴とする衛星受信ア
   ンテナを衛星と整列する装置。
2. 【請求項２】 さらに前記受信アンテナはフェイズドア
   レイアンテナを含んでいる請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 さらに前記受信アンテナは、前記受信機
   と通信しているモータ付き整列装置を含む取付け装置に
   固定されたパラボラデッシュアンテナを含んでいる請求
   項１記載の装置。
4. 【請求項４】 前記指示器は前記受信アンテナに取付け
   られている請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 衛星から信号を受信するアンテナと、 受信された信号を復調する復調器および前記受信アンテ
   ナを制御する制御装置を含んでいる受信機と、 前記アンテナの付近に配置され、前記受信機と通信する
   粗整列指示器と、 前記受信機と通信し、信号強度指示器および前記受信機
   から前記アンテナに制御信号を送る制御スイッチを含む
   ユーザーインターフェイスとを具備していることを特徴
   とする衛星受信アンテナを衛星と整列する装置。
6. 【請求項６】 さらに前記受信アンテナはフェイズドア
   レイアンテナを含んでいる請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 アンテナの近くに指示器を配置し、 受信アンテナを一時的に固定し、 前記受信アンテナが予備整列されたことを前記指示器が
   報知するまで衛星の方向に前記受信アンテナの指向方向
   を調節し、 安定した表面に前記受信アンテナを永久的に固定し、 前記アンテナから離れた配置された装置を付勢して、前
   記アンテナの前記衛星との最終的な整列を自動的に行な
   わせるステップを含んでいることを特徴とする衛星受信
   アンテナを衛星と整列する方法。
8. 【請求項８】 さらに前記受信アンテナはフェイズドア
   レイアンテナを含んでいる請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 さらに前記受信アンテナから離れて配置
   された装置を付勢して前記アンテナの前記衛星との最終
   的な整列を自動的に行なわせる前記ステップは、ユーザ
   ーインターフェイスを介して整列手順を選択する請求項
   ７記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記指示器は前記受信アンテナに取付
    けられている請求項７記載の方法。