JPH0964800A - 移動体sng装置 - Google Patents

移動体sng装置

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JPH0964800A
JPH0964800A JP21054395A JP21054395A JPH0964800A JP H0964800 A JPH0964800 A JP H0964800A JP 21054395 A JP21054395 A JP 21054395A JP 21054395 A JP21054395 A JP 21054395A JP H0964800 A JPH0964800 A JP H0964800A
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antenna
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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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パラボラアンテナを使用した従来の移動体S
NG装置では、通信衛星の追尾と偏波追尾とをともに機
械追尾に頼るしかなかったため、高速で安定な追尾が可
能な移動体SNG装置を実現できなかった。 【解決手段】 送受信共用の複数個のサブアレーアンテ
ナで構成した平面アレーアンテナを用いパイロット信号
を受信することにより、通信衛星の方向および偏波傾き
角を検出し(特にNo.14,18,19,25のサブ
アレーアンテナを用いて検出する)、その検出結果に基
づいて送信ビームの指向方向および偏波傾き角を制御す
る電子追尾と機械追尾とを共用する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、災害地などからテ
レビジョンの映像/音声信号を通信衛星経由で基地局
(放送局)に伝送するSNG(Satellite News Gatheri
ng) 装置に係わり、特に移動している船舶や自動車など
の移動体上から通信衛星を自動追尾しながら、同衛星を
介してテレビジョンの映像/音声信号を伝送することの
できる移動体SNG装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】SNG装置は、放送の分野において従来
からニュース素材伝送用として広く使用されている。し
かし、従来のものはアンテナとして直径75cm以上のパ
ラボラアンテナを使用し、このアンテナを固定して送信
する固定局である。また最近では、パラボラアンテナに
機械追尾を組み合わせて移動しながら衛星通信を行う実
験(例えば、関根、吉野“移動体衛星通信(テレビ)研
究・開発について”,テレビジョン学会技術報告,VO
L.18,No. 45,pp.31−36,Aug.199
4)の報告もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】SNGでは隣接通信衛
星への干渉を避けるためアンテナ半値幅の小さい高利得
なアンテナを使用する必要がある。このため、従来より
使用されている固定局のSNG装置では、最低でも直径
75cm(半値幅約2度)のパラボラアンテナを、強風で
も動かないように堅牢な支持台により固定している。一
方、移動している船舶や自動車上から送信する移動体S
NG装置に従来からのパラボラアンテナを用いたSNG
装置の技術を適用しようとすると、アンテナを通信衛星
の方向に向けるための方位角・仰角方向の機械追尾精度
を少なくとも±1度以下にする必要があるが、これは上
述のパラボラアンテナを使用する限り実現が困難であっ
た。
【0004】また、通信衛星は直線偏波を用いているた
め、移動体SNG装置では方位角・仰角方向の追尾だけ
でなく、偏波追尾も必要となる。パラボラアンテナを用
いる場合には、一次給電ホーンを機械的に回転させるこ
とにより偏波追尾を行っているが、追尾速度などの点で
問題があった。
【0005】本発明の目的は、以上の技術的な課題を解
決し、これまで実現が困難であった高速で安定な追尾が
可能となる移動体SNG装置を現実することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、パラボラアンテナに代わり複数
のサブアレーアンテナで構成した平面アレーアンテナを
用い、各サブアレーアンテナごとの送信位相を制御する
ことによる電子追尾と、従来の機械追尾を組み合わせて
移動体上から常に安定な送信を可能にしている。これに
よれば、特に、機械追尾に比べ高速で高精度な電子追尾
により移動体の細かな振動や動揺に対処し、さらに移動
体の旋回などの大きな方向変化に対しては機械追尾が粗
追尾として対処するため、本発明の機械追尾機構には機
械追尾のみの場合に要求される高い精度は必要としな
い。
【0007】また、本発明においては、偏波追尾の手段
として、少なくとも1個の偏波制御用送信サブアレーア
ンテナを平面アレーアンテナに設け、主偏波用送信サブ
アレーアンテナおよび偏波制御用送信サブアレーアンテ
ナから同時に衛星方向で同位相となるように送信すると
ともに、偏波制御用送信サブアレーアンテナの送信電力
を制御することにより遠方での電力合成にあたって、偏
波の向きを主偏波の方向から±θ度可変することができ
るようにしている。
【0008】さらにまた、互いに直交する偏波方向を持
つサブアレーアンテナで受信したパイロット信号から偏
波の傾き角の検出を行い、この偏波の傾き角検出結果に
より、送信波の偏波を制御するようにしている。
【0009】すなわち、本発明移動体SNG装置は、送
受信共用の複数個のサブアレーアンテナが同一平面上に
配置され、通信衛星への指向方向の制御が機械追尾およ
び電子追尾の双方によって行われる平面アレーアンテナ
を具えた移動体SNG装置において、基地局から前記通
信衛星経由で送信され、前記複数個のサブアレーアンテ
ナのうち同一直線上に配置されていない少なくとも3個
のサブアレーアンテナによってそれぞれ受信されたパイ
ロット信号を用いて前記通信衛星の方向を検出し、該検
出結果に基づいて前記複数個のサブアレーアンテナに供
給する電力の位相をそれぞれ制御することにより前記電
子追尾による通信衛星への指向方向の制御が行われるよ
うに構成されていることを特徴とするものである。
【0010】また、本発明移動体SNG装置は、前記複
数個のサブアレーアンテナのうち少なくとも1個のサブ
アレーアンテナの偏波方向を、他のサブアレーアンテナ
の偏波方向に対して直交するようにするとともに、前記
他のサブアレーアンテナおよび/または前記少なくとも
1個のサブアレーアンテナへの供給電力を制御すること
により、前記平面アレーアンテナからの送信波の偏波傾
き角が制御されるように構成されていることを特徴とす
るものである。
【0011】また、本発明移動体SNG装置は、前記他
のサブアレーアンテナおよび/または前記少なくとも1
個のサブアレーアンテナへの供給電力の制御が、該1個
のサブアレーアンテナと前記他のサブアレーアンテナの
うちの少なくとも1個のサブアレーアンテナとによりそ
れぞれ受信された前記パイロット信号相互間で検出され
た偏波傾き角に基づいて行われるように構成されている
ことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、実施の
形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は、本発
明移動体SNG装置を用いて構成した移動体SNGシス
テムの一例を示す概念図である。本例においては、SN
Gシステムの基地局として放送センター1を想定し、移
動中の自動車2(例えば中継車)または船舶3上からテ
レビジョンカメラやマイクロホンによって得られた映像
(V)/音声(A)信号を、船舶3上に載置されたもの
として示されるSNG装置4(円で囲んで示す)を介し
て基地局1に伝送している。また、同図に示すOW(オ
ーダワイヤ)は、SNG装置4側と基地局1間の音声の
連絡回線である。また、基地局1からは、通信衛星5経
由でパイロット信号がSNG装置側に送信されている。
パイロット信号の用途については後述するが、パイロッ
ト信号は、例えば、使用チャンネルの帯域の端の周波数
を使用して送信される高安定の無変調キャリア信号であ
る。
【0013】また、図1に示すSNG装置4において、
その上面に送受信機器や平面アレーアンテナが載置され
ているターンテーブルは、水平安定台(これについて
は、図2につき後述する)によって移動体のピッチ方向
やロール方向の傾きに対してターンテーブルを水平に保
つようにしているが、この水平安定台は、アンテナの指
向方向制御の面から見れば、平面アレーアンテナの機械
追尾機構を構成している。
【0014】電子追尾の制御方法は、まず、基地局1か
ら通信衛星5経由で送られるパイロット信号を平面アレ
ーアンテナ上の少なくとも3個の同一直線上に配置され
ていないサブアレーアンテナで受信する。この各サブア
レーアンテナの受信位相を検出することによりパイロッ
ト信号の到来方向すなわち衛星の方向を検知し、その検
知結果をもとにターンテーブルによる衛星方向の機械追
尾(方位角方向の追尾)、および送信指向特性の制御に
よる電子追尾(方位角、仰角方向の追尾)を行う。さら
に、互いに直交する偏波方向をもつサブアレーアンテナ
で受信したパイロット信号から偏波方向を検出して送信
波の偏波制御を行うことにより、常に安定した運用が可
能となるようにしている。
【0015】さらに、粗追尾として使用される機械追尾
機構は、SNG装置4中のターンテーブルと水平安定台
により構成され、中継車2の屋根や船舶3の甲板上に配
置されている。水平安定台の構成を図2に示す。図2に
示すように、ターンテーブルは水平安定台上に配置さ
れ、さらに平面アレーアンテナや送受信機器はターンテ
ーブル上に配置される。上述したように、ターンテーブ
ルはモーターにより平面アレーアンテナの方位角方向の
機械追尾を行う。ターンテーブルの制御(回転制御)は
平面アレーアンテナ中のサブアレーアンテナで構成され
るモノパルスアンテナの出力電圧により行われる。ま
た、水平安定台は、自動車2の屋根や船舶3の甲板がピ
ッチ方向やロール方向に傾いてもターンテーブルを水平
に保ち、従って平面アレーアンテナおよび送受信機器等
を所定の角度に保つ機械追尾機構で、図示のように、複
数の回転軸に回転自在に取り付けられた1個の固定腕と
2個以上の自動伸縮腕で構成されていて、これらの伸縮
腕の伸び縮みがそれぞれ同じ水平安定台中に配置された
ジャイロセンサーにより制御される。
【0016】次に、SNG装置の平面アレーアンテナで
受信された到来波の偏波の傾き角検出方法について、平
面アレーアンテナの構成を示す図3、および偏波傾き角
検出の原理を示す図4を参照して説明する。なお、衛星
通信では、アップリンクとダウンリンクとで周波数が異
なるとともに、それらの間で互いに直交偏波となってい
る。いま、本発明移動体SNG装置を構成する平面アレ
ーアンテナは、サブアレーアンテナを縦横5×5個の正
方形状に配置したものからできているものとし、そのア
ンテナ構成を図3に示す。図3においては、各サブアレ
ーアンテナごとにNo.1からNo.25までの通し番
号を付して示している。また、各サブアレーアンテナ
は、複数のアンテナ素子から構成され、各アンテナ素子
はそれ自身で受信、送信が可能(送受信共用)となって
いて、例えば、受信偏波が垂直であるとき送信偏波は水
平となっている。ここで、白ぬきで示すサブアレーアン
テナおよび斜線を施した4個のサブアレーアンテナのう
ちNo.14、No.18、No.19のサブアレーア
ンテナの偏波の方向はすべて同じ向きで、これに対し斜
線を施したNo.25のサブアレーアンテナの偏波方向
だけが、これを除く上記24個のサブアレーアンテナの
偏波方向(これらの中ではすべて同一方向)と直交して
いる。
【0017】以上の平面アレーアンテナを用いて通信衛
星からの到来波(以下主波と言う)の偏波(従って主偏
波)の傾き角を検出する原理につき、図4により説明す
る。ここでは、平面アレーアンテナを構成している複数
のサブアレーアンテナのうち、唯一偏波方向が直交して
いる上記No.25の偏波制御用サブアレーアンテナ
(Nにて示す)とそうでないNo.19の主偏波用サブ
アレーアンテナ(Mにて示す)とを使用し、主偏波用サ
ブアレーアンテナNo.19の偏波と直交する偏波を有
する偏波制御用サブアレーアンテナNo.25でパイロ
ット信号を受信すると、サブアレーアンテナNo.25
においては偏波の傾きに対応した交差偏波レベルEr2
が受信される。このEr2 と主偏波の受信レベルEr1
とにより到来波の偏波の傾き角θrが、θr= tan
-1(Er2 /Er1)によって検出される(図4参照)。
【0018】この検出された結果を用いて、図5に示す
ようにして、受信波と偏波方向が直交する送信波(テレ
ビジョンの映像(V)/音声(A)信号波)の偏波の傾
き角θt= tan-1(Et2 /Et1)が、検出された偏波
の傾き角θrに等しくなる(θr=θt)ように主偏波
用サブアレーアンテナMおよび/または偏波制御用サブ
アレーアンテナNに入力する信号のレベルEt1,Et2
を制御する。この純電子式の偏波制御法により、従来の
パラボラアンテナ方式で行われる一次給電ホーンの機械
追尾方式に比べ、高精度かつ高速な偏波追尾を行うこと
が可能になる。
【0019】以上の偏波検出(偏波傾き角の検出)と偏
波制御(偏波傾き角の制御)とは、送受信共用の平面ア
レーアンテナを用いて行うことができ、その構成を示す
概念図を図6に示す。ここでは、平面アレーアンテナ6
の例えばNo.19とNo.25のサブアレーアンテナ
を偏波検出と偏波制御に使用するものとし、それらアン
テナで受信したパイロット信号から偏波傾き角θrを偏
波検出回路7において検出し、その検出結果に基づい
て、上記No.25のサブアレーアンテナとそれ以外の
サブアレーアンテナに供給する送信電力の比を、送信偏
波制御回路8において制御し、送信波の偏波傾き角θt
が上記傾き角θrに等しくなるようにする。
【0020】次に、以上説明した本発明移動体SNG装
置を構成するための各要素技術を組み合わせて、全体装
置として構成した場合の一例について説明する。図7
は、QPSK変調されたテレビジョンの映像(V)/音
声(A)信号と被変調OW信号が供給されまた受信OW
信号(被変調OW信号)が取り出される情報信号入出力
端子9、と水平安定台のターンテーブル回転(アンテナ
の方位角方向の機械追尾のための)用の制御信号出力端
子10とを具えた本発明移動体SNG装置の一例を示す
ブロック線図である。
【0021】図7において、図面最上部にNo.1から
No.25と記されているサブアレーアンテナは、図3
にて説明した平面アレーアンテナにおけるそれぞれの配
置位置に相当するアンテナを示し、これらはすべて送受
信共用とされている。同一の偏波方向を有するNo.1
からNo.24までのサブアレーアンテナの送信入力ポ
ートには、固体電力増幅器11、アップコンバータ12
(L0 は局部発振器出力を示す)および通信衛星を電子
追尾するために必要な移相器13が順次接続され、それ
ら各移相器の入力側は1つにまとめられ、サーキュレー
タ14を介しQPSK信号(基地局に送信するテレビジ
ョン信号)およびOW信号(送信)の情報信号入出力端
子9に接続されている。
【0022】また、図3に示したように、同一直線上に
配置されていないNo.14,18,19のサブアレー
アンテナは上記機能のほか、パイロット信号を受信する
ことによって、電子追尾のための各サブアレーアンテナ
ごとの受信位相検出を行うと同時に、機械追尾のための
モノパルスアンテナを構成している。このため、図7に
示すSNG装置の全体系において、No.14,18,
19の各サブアレーアンテナの受信出力ポートにはそれ
ぞれ低雑音増幅器15、ダウンコンバータ16が順次接
続され、それら各ダウンコンバータ16の出力信号は、
パイロット信号位相検出回路17およびモノパルス検出
回路18にそれぞれ入力され、これら回路17,18の
出力はそれぞれ電子追尾のための送信ビーム制御(位相
制御)を行うCPU19およびターンテーブル回転のた
めの制御信号出力端子10へ出力される。
【0023】CPU19においては、No.14,1
8,19の各サブアレーアンテナごとのパイロット信号
位相検出の結果からパイロット信号の到来方向を検知
し、No.1からNo.24までのサブアレーアンテナ
の送信指向特性の主ビームがパイロット信号到来方向に
一致するように各サブアレーアンテナごとの移相器13
を制御する。また、信号出力端子10に出力されたモノ
パルス検出回路18からの出力信号はターンテーブル制
御回路(図示せず)に入力され、そこにおいて水平安定
台のターンテーブル用モーターを制御するための制御電
圧が得られる。
【0024】一方、No.25のサブアレーアンテナの
受信出力ポートには低雑音増幅器15、ダウンコンバー
タ16が順次接続され、ダウンコンバータ16の出力は
偏波検出回路20に入力される。No.25のサブアレ
ーアンテナと受信偏波方向が直交しているNo.19の
サブアレーアンテナについてのダウンコンバータ16の
出力も偏波検出回路20に入力され、No.25のサブ
アレーアンテナに接続されたダウンコンバータ16から
の受信レベルと比較される。この比較結果を基に、CP
U19が受信偏波の傾き角を検出し送信偏波制御回路2
1に制御情報を供給する。この送信偏波制御回路21の
出力により送信波の偏波が同じ傾き角になるようにN
o.25のサブアレーアンテナの送信入力ポートの直前
に挿入された送信偏波制御用減衰器22を制御する。こ
の偏波制御は、図6に概念図で示した制御系そのもの
で、また、偏波検出、偏波制御の原理については図4お
よび図5を用いてすでに説明したので、ここでは、その
説明を省略する。
【0025】以上の電子追尾、機械追尾および偏波追尾
用のNo.14,18,19および25以外のサブアレ
ーアンテナの受信ポートには、それぞれ低雑音増幅器1
5およびダウンコンバータ16が順次にそれぞれ接続さ
れ、さらに各ダウンコンバータ16の出力信号は、それ
らについて同相で合成する同相合成回路23に供給さ
れ、同合成回路から受信OW信号が得られる。この受信
OW信号はサーキュレータ14を介して情報信号入出力
端子9から取り出される。
【0026】図8は、図7の情報信号入出力端子9に供
給され、またそこから取り出される信号(テレビジョン
信号およびOW信号)の処理回路の一例を示すブロック
線図である。図7の端子9に供給される信号(すなわ
ち、図8の情報信号入出力端子24から出力される信
号)には、まずテレビジョンの映像信号(V)と音声信
号(A)とがあり、これらはエンコーダ25、QPSK
変調器26およびサーキュレータ27を順次に介して供
給される。また、同じく端子9(図7)に供給される信
号にはOWの音声信号があるが、これは、順次にOW変
調器28およびサーキュレータ27を順次に介して供給
される。
【0027】一方、図7の端子9から取り出される信号
(すなわち、図8の端子24に入力される信号)は、O
Wの音声信号であり、これはサーキュレータ27および
OW復調器29を順次に介し、復調された音声信号によ
りスピーカ30を動作させる。
【0028】なお、上記において図8に示すエンコーダ
25、QPSK変調器26、サーキュレータ27、OW
変調器28、OW復調器29およびスピーカ30以外の
機器(すなわち、図7に示すすべての機器)は水平安定
台のターンテーブル上に配置され、ターンテーブル上の
機器との信号の受け渡し、およびターンテーブル上の機
器への電源供給はロータリージョイント(図示せず)を
介して行われるように構成されている。
【0029】また、図7の制御信号出力端子10から取
り出される制御信号は、平面アレーアンテナの方位角方
向の機械追尾を行うために、ターンテーブルの回転を制
御する信号である。また、ターンテーブルは、移動体の
移動に伴ってそれがピッチ方向やロール方向に傾いたと
きでも水平に保持されなければならず、前述したよう
に、これは水平安定台によって達成される。
【0030】本発明移動体SNG装置は、以上説明した
実施の形態に限られるものではない。例えば、使用する
各サブアレーアンテナは一般的にはマイクロストリップ
パッチアンテナで構成されるが、スロットアンテナなど
他の素子形式で構成してもよい。また、上述の実施の形
態中の偏波検出回路において、No.25のサブアレー
アンテナ出力とレベル比較される相手のサブアレーアン
テナは、No.19に限定されるものでなく、No.1
〜24までのどのサブアレーアンテナの出力と比較する
ようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、機械
追尾系としてターンテーブルおよび水平安定台を用いて
いるが、本発明装置では偏波追尾が高速かつ高精度に行
われるため、機構がより簡単な方位角および仰角の2軸
の機械追尾系を組み合わせて構成することもできる。
【0031】
【発明の効果】本発明移動体SNG装置によれば、複数
の送受信共用サブアレーアンテナで構成した平面アレー
アンテナを用いパイロット信号を受信することにより通
信衛星の方向(方位角、仰角)および偏波傾き角を検出
し、その検出結果に基づいて送信ビームを制御する電子
追尾と機械追尾とを共用した構成としているため、これ
まで実現が困難であった高速かつ安定に動作する移動体
SNG装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明移動体SNG装置を用いて構成した移動
体SNGシステムの一例を示す概念図である。
【図2】水平安定台の構成を示す線図である。
【図3】水平アレーアンテナの構成を示す線図である。
【図4】偏波傾き角検出の原理を示す説明図である。
【図5】偏波傾き角制御の原理を示す説明図である。
【図6】偏波傾き角制御の構成を示す概念図である。
【図7】本発明移動体SNG装置の一例を示すブロック
線図である。
【図8】テレビジョン信号およびOW信号の処理回路の
一例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
1 放送センター(基地局) 2 自動車(移動局) 3 船舶(移動局) 4 SNG装置 5 通信衛星 6 平面アレーアンテナ 7,20 偏波検出回路 8,21 送信偏波制御回路 9,24 情報信号入出力端子 10 制御信号出力端子 11 固体電力増幅器 12 アップコンバータ 13 移相器 14,27 サーキュレータ 15 低雑音増幅器 16 ダウンコンバータ 17 パイロット信号位相検出回路 18 モノパルス検出回路 19 CPU 22 送信偏波制御用減衰器 23 同相合成回路 25 エンコーダ 26 QPSK変調器 28 OW変調器 29 OW復調器 30 スピーカ V 映像信号 A 音声信号 OW オーダワイヤ M 主偏波用サブアレーアンテナ N 偏波制御用サブアレーアンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送受信共用の複数個のサブアレーアンテ
    ナが同一平面上に配置され、通信衛星への指向方向の制
    御が機械追尾および電子追尾の双方によって行われる平
    面アレーアンテナを具えた移動体SNG装置において、
    基地局から前記通信衛星経由で送信され、前記複数個の
    サブアレーアンテナのうち同一直線上に配置されていな
    い少なくとも3個のサブアレーアンテナによってそれぞ
    れ受信されたパイロット信号を用いて前記通信衛星の方
    向を検出し、該検出結果に基づいて前記複数個のサブア
    レーアンテナに供給する電力の位相をそれぞれ制御する
    ことにより前記電子追尾による通信衛星への指向方向の
    制御が行われるように構成されていることを特徴とする
    移動体SNG装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の移動体SNG装置におい
    て、前記複数個のサブアレーアンテナのうち少なくとも
    1個のサブアレーアンテナの偏波方向を、他のサブアレ
    ーアンテナの偏波方向に対して直交するようにするとと
    もに、前記他のサブアレーアンテナおよび/または前記
    少なくとも1個のサブアレーアンテナへの供給電力を制
    御することにより、前記平面アレーアンテナからの送信
    波の偏波傾き角が制御されるように構成されていること
    を特徴とする移動体SNG装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の移動体SNG装置におい
    て、前記他のサブアレーアンテナおよび/または前記少
    なくとも1個のサブアレーアンテナへの供給電力の制御
    は、該1個のサブアレーアンテナと前記他のサブアレー
    アンテナのうちの少なくとも1個のサブアレーアンテナ
    とによりそれぞれ受信された前記パイロット信号相互間
    で検出された偏波傾き角に基づいて行われるように構成
    されていることを特徴とする移動体SNG装置。
JP21054395A 1995-08-18 1995-08-18 移動体sng装置 Expired - Fee Related JP3522910B2 (ja)

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