JPH11163617A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】衛星を探索する際の仰角方向の受信範囲を広げ
て衛星の捕捉時間を短縮したアンテナ装置を提供する。 【解決手段】衛星からの電波を受信する２個のアンテナ
１１，１２を備える。アンテナ１１，１２の出力は周波
数変換後に合成器２５を通して受信機に送られる。した
がって、受信機への信号は２枚のアンテナ１１，１２を
合わせた大きさのアンテナと等価な指向性を持つ。一方
のアンテナ１１は仰角を一定角度ずつ変化させながら方
位方向に回転され、衛星からの電波を受信しているか否
かが探索される。大型のアンテナを用いる場合に比較す
ると、２個の小型アンテナ１１，１２を用いるほうが指
向性がブロードであるから、大型のアンテナに比較して
受信性能を変えることなく探索時間を短縮することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星からの電波を
自動的に補足するように電波の発信源である衛星を自動
的に追尾するアンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、列車、船舶、自動車、航空機など
の移動体において、放送衛星、通信衛星のような衛星と
の間で電波を授受するアンテナ装置を搭載したものが増
加してきている。衛星との間で電波を授受するには、ア
ンテナの方位角だけではなく仰角（地表面に対する傾き
角度）も変化させる必要がある。また、衛星との間で授
受される電波は微弱なものであり、しかも衛星と移動体
との距離は非常に大きいから、目的とする衛星との間で
電波を授受するには、指向性の鋭い高利得なアンテナが
必要である。つまり、衛星との間で電波を授受するため
のアンテナを移動体に搭載する場合には、移動体の移動
に伴って衛星を高速かつ精度よく追尾する必要がある。

【０００３】この機能を実現するものとして、ステップ
トラック追尾方式と称するアンテナ装置が従来より知ら
れている。このアンテナ装置は、図９に示すように、衛
星からのマイクロ波を受信する平面アンテナよりなるア
ンテナ１を備え、アンテナ１により受信したマイクロ波
信号をローノイズブロックダウンコンバータ（以下、Ｌ
ＮＢと略称する）２により中間周波信号に変換した後
に、中間周波信号を分配器３により２分配し、分配器３
により分配された一方の信号を図示しない受信機に送
り、他方の信号を衛星の追尾に用いる。

【０００４】衛星を追尾するために用いる信号は受信レ
ベル検出回路４に入力され、受信レベル検出回路４は受
信レベル（受信強度）に応じた検出信号を出力する。検
出信号は受信検知回路５および制御回路６に送られる。
受信検知回路５は、検出信号があらかじめ設定されてい
る閾値以上であるとアンテナ１が衛星からの電波を受信
しているものとしてオン信号を制御回路６に送出し、オ
ン信号が発生していない期間（つまり、検出信号が閾値
未満であるとき）にはオフ信号を制御回路６に与える。

【０００５】制御回路６は、方位方向駆動モータ７およ
び仰角方向駆動モータ９を制御することによりアンテナ
１の向きを変化させる。方位方向駆動モータ７および仰
角方向駆動モータ９は、それぞれギアなどを備えた方位
方向駆動機構８および仰角方向駆動機構１０を介してア
ンテナ１の向きを変化させる。すなわち、制御回路６
は、受信検知回路５からオフ信号が出力されている間に
は衛星の方向を探索する制御モード（以下、サーチモー
ドと呼ぶ）で動作して方位方向駆動モータ７および仰角
方向駆動モータ９を制御し、受信検知回路５からオン信
号が出力されると衛星を補足したものとしてその受信状
態を維持する制御モード（以下、追尾モードと呼ぶ）で
動作して方位方向駆動モータ７および仰角方向駆動モー
タ９を制御する。

【０００６】電源が投入されると、まずサーチモードで
動作する。このとき、アンテナ１の仰角（仰角や方位角
はアンテナ１の中心の法線の向きとする）は前回の使用
時に受信状態にあったときの仰角に設定されており、制
御回路６は方位方向駆動モータ７を駆動してアンテナ１
を方位方向に所定回数だけ回転させる。ここで、アンテ
ナ１は地表面にほぼ直交する回転軸の回りで回転するよ
うに配置され、この回転軸の回りでの回転を方位方向の
回転と呼ぶ。また、上記回転軸に直交する平面に対して
傾きが調節可能になっており、この傾き角度を仰角と呼
ぶ。

【０００７】しかして、上述のようにアンテナ１を方位
方向に所定回数だけ回転させている間に受信検知回路５
がオン信号を出力しなければ、制御回路６はアンテナ１
の向きと指向性とにより決まる仰角の所定範囲内に衛星
が存在しないものと判断して仰角を変更する。仰角方向
駆動モータ７および仰角方向駆動機構１０による仰角の
設定範囲は衛星を探索するのに必要な範囲に制限されて
おり、仰角のこの角度範囲を以下では仰角探索範囲と呼
ぶ。最初に設定した仰角で衛星の存在が検出されなけれ
ば、アンテナ１を仰角探索範囲の最大角度（最小角度で
もよい）に設定して、この仰角でアンテナ１を方位方向
に旋回させて衛星の方位角を探索する。この仰角でも受
信検知回路５がオン信号を出力しなければ、その仰角範
囲（特定の仰角における仰角方向のアンテナ１の視野）
には衛星が存在しないものと判断する。以後は、アンテ
ナ１の仰角を一定角度ずつ変化させるとともに、その仰
角で方位方向に旋回させて衛星の方位角を探索する。こ
こで、仰角を変化させる角度は、アンテナ１の指向性と
上述したオン信号を発生させる閾値とにより決まる角度
であって、この角度の範囲内に衛星が存在していればオ
ン信号を発生させることができる角度として設定され
る。以下では、この角度を検出仰角幅と呼ぶ。上述のよ
うにアンテナ１の仰角を変化させ方位方向に旋回させる
動作を受信検知回路５がオン信号を出力するまで続け、
受信検知回路５がオン信号を出力すると、衛星を捕捉し
たと判断して追尾モードに移行する。

【０００８】追尾モードでは、制御回路６はサーチモー
ドで受信検知回路５からオン信号が出力された仰角付近
でアンテナ１を微小角度移動させ、受信レベル検出回路
４の検出信号が最大になるアンテナ１の仰角を求める。
その後、アンテナ１を方位方向の左右に微小角度振動さ
せながら受信レベル検出回路４の検出信号の値が大きく
なる方位方向へアンテナ１を移動させると同時に、一定
の時間間隔ごとにアンテナ１の仰角を微小角度変化させ
て、受信レベルが大きくなる方向にアンテナ１の向きを
調節し、アンテナ１が常に衛星に正対するように制御す
る。

【０００９】つまり、追尾モードでは、制御回路６は受
信レベル検出回路４から出力される検出信号に基づいて
受信レベルが大きくなるように方位駆動モータ７および
仰角駆動モータ９を制御し、アンテナ１を常に衛星に正
対させるのである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、衛星からの電波を受信するには、指向性の鋭い高利
得のアンテナ１が必要であり、このようなアンテナ１で
は検出仰角幅を小さく設定することになるから、仰角探
索範囲で仰角を変化させる回数が多くなる。つまり、初
めて衛星を探索する場合のように衛星の仰角に関するデ
ータを持っていない場合や、前回に衛星を捕捉した場所
とは仰角が大きく異なる場所で衛星を探索する場合に
は、衛星を捕捉するまでに非常に長い時間を要すること
がある。たとえば、サーチモードにおいて、最初に仰角
探索範囲の最大角度に設定しておき仰角を小さくする方
向に順次変化させるものとして、衛星に正対する仰角が
仰角探索範囲の最小角度に近いとすれば、その仰角に到
達するまでに長い時間を要することになる。

【００１１】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、サーチモードにおいて衛星を捕捉す
るまでに要する最大時間を短縮したアンテナ装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、方位
角を一致させた複数個のアンテナと、すべてのアンテナ
の方位角を一括して同方向に変化させる方位方向駆動手
段と、各アンテナの仰角を個別に変化させる仰角方向駆
動手段と、各アンテナで受信している衛星からの電波の
受信レベルが規定した閾値に達するとオン信号を出力す
る受信検出手段と、少なくとも１つのアンテナの仰角を
一定角度変化させるたびに方位方向に所定回数旋回させ
る制御手段と、すべてのアンテナの出力を同相で合成し
て受信機に送る合成器とを備え、前記制御手段は受信検
出手段がオン信号を発生するとオン信号が発生した方位
角で方位方向の回転が停止するように方位方向駆動手段
を制御するとともに、オン信号を発生させた電波を受信
したアンテナの仰角に他のアンテナの仰角を一致させる
ように仰角方向駆動手段を制御するものである。

【００１３】請求項２の発明は、方位角を一致させた複
数個のアンテナと、すべてのアンテナの方位角を一括し
て同方向に変化させる方位方向駆動手段と、各アンテナ
の仰角を個別に変化させる仰角方向駆動手段と、各アン
テナで受信している衛星からの電波の受信レベルが規定
した閾値に達するとオン信号を出力する受信検出手段
と、衛星を探索する仰角の変化の範囲である仰角探索範
囲をアンテナの個数で等分割した各分割範囲に各アンテ
ナを対応付けるとともに各アンテナの仰角を同時に一定
角度変化させるたびに方位方向に所定回数旋回させる制
御手段と、すべてのアンテナの出力を同相で合成して受
信機に送る合成器とを備え、前記制御手段は受信検出手
段がオン信号を発生するとオン信号が発生した方位角で
方位方向の回転が停止するように方位方向駆動手段を制
御するとともに、オン信号を発生させた電波を受信した
アンテナの仰角に他のアンテナの仰角を一致させるよう
に仰角方向駆動手段を制御するものである。

【００１４】請求項３の発明は、方位角を一致させた複
数個のアンテナと、すべてのアンテナの方位角を一括し
て同方向に変化させる方位方向駆動手段と、各アンテナ
の仰角を個別に変化させる仰角方向駆動手段と、各アン
テナで受信している衛星からの電波の受信レベルが規定
した閾値に達するとオン信号を出力する受信検出手段
と、各アンテナが衛星からの電波を検出することができ
る仰角方向の角度幅として設定した検出仰角幅ごとの間
隔で各アンテナの仰角を設定し検出仰角幅のアンテナの
個数倍ずつの角度で各アンテナの仰角を同時に変化させ
るたびに方位方向に所定回数旋回させる制御手段と、す
べてのアンテナの出力を同相で合成して受信機に送る合
成器とを備え、前記制御手段は受信検出手段がオン信号
を発生するとオン信号が発生した方位角で方位方向の回
転が停止するように方位方向駆動手段を制御するととも
に、オン信号を発生させた電波を受信したアンテナの仰
角に他のアンテナの仰角を一致させるように仰角方向駆
動手段を制御するものである。

【００１５】請求項４の発明は、方位角を一致させた複
数個のアンテナと、すべてのアンテナの方位角を一括し
て同方向に変化させる方位方向駆動手段と、各アンテナ
の仰角を個別に変化させる仰角方向駆動手段と、各アン
テナで受信している衛星からの電波の受信レベルが規定
した閾値に達するとオン信号を出力する受信検出手段
と、衛星を探索する仰角の変化の範囲である仰角探索範
囲の最大角と最小角との間で少なくとも１つのアンテナ
を往復移動させると同時に方位方向に所定回数旋回させ
る制御手段と、すべてのアンテナの出力を同相で合成し
て受信機に送る合成器とを備え、前記制御手段は受信検
出手段がオン信号を発生するとオン信号が発生した方位
角で方位方向の回転が停止するように方位方向駆動手段
を制御するとともに、オン信号を発生させた電波を受信
したアンテナの仰角に他のアンテナの仰角を一致させる
ように仰角方向駆動手段を制御するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下では、２個のアンテナ１１，
１２を備えるアンテナ装置について説明するが、本発明
の技術思想はアンテナが２個以上であれば適用可能であ
る。また、以下の実施形態では、アンテナ１１，１２と
して平面アンテナを用いており、従来構成のアンテナ１
を上下に２分割したものを想定しているが、アンテナの
種類や面積についてもとくに制限はなく、要求される感
度や重量に応じて適宜に選択すればよい。

【００１７】（実施形態１）本実施形態で用いる２個の
アンテナ１１，１２は、図２に示すように、ベース２７
に設けた回転軸２８を中心に回転する１つのターンテー
ブル２９の上に載置され、両アンテナ１１，１２の方位
が常に同じになるように配置してある。また、両アンテ
ナ１１，１２の仰角探索範囲（衛星を探索する仰角の変
化の範囲）は等しく設定されているが、仰角はそれぞれ
独立して制御可能になっている。各アンテナ１１，１２
の仰角探索範囲において、他方のアンテナ１１，１２が
検出仰角幅に入らないように位置関係が設定されてい
る。

【００１８】各アンテナ１１，１２で受信した衛星から
のマイクロ波は、図１に示す回路によって、それぞれ従
来構成と同様に処理される。つまり、各アンテナ１１，
１２で受信したマイクロ波信号はそれぞれＬＮＢ１３，
１４により中間周波信号に変換され、各中間周波信号は
分配器１５，１６により２分配される。各分配器１５，
１６により分配された一方の信号は衛星の追尾に用いら
れ、他方の信号は後述する合成器２５により同相で合成
されて図示しない受信機に送られる。

【００１９】ところで、各分配器１５，１６により分配
され衛星を追尾するために用いられる信号は、それぞれ
受信レベル検出回路１７，１８に入力され、各受信レベ
ル検出回路１７，１８は受信レベル（受信強度）に応じ
た検出信号をそれぞれ出力する。また、各検出信号はそ
れぞれ受信検知回路１９，２０および制御手段としての
制御回路２６に送られる。受信検知回路１９，２０は、
入力された検出信号があらかじめ設定されている閾値以
上であるとアンテナ１１，１２が衛星からの電波を受信
しているものとしてオン信号を制御回路２６に送出する
ものであり、オン信号が発生していない期間にはオフ信
号を制御回路２６に与える。つまり、受信レベル検出回
路１７，１８と受信検知回路１９，２０とが受信検知手
段として機能する。

【００２０】制御回路２６は、１個の方位方向駆動モー
タ７および２個の仰角方向駆動モータ２３，２４を制御
することによりアンテナ１１，１２の向きを変化させ
る。方位方向駆動モータ７および仰角方向駆動モータ２
３，２４は、それぞれギアなどを備えた方位方向駆動機
構８および仰角方向駆動機構２１，２２を介してアンテ
ナ１１，１２の向きを変化させる。つまり、方位方向駆
動機構８は回転軸２８に結合され、仰角方向駆動機構２
１，２２はターンテーブル２９上に配置されアンテナ１
１，１２に結合される。ここにおいて、仰角方向駆動モ
ータ２３および仰角方向駆動機構２１はアンテナ１１の
仰角を変化させるために用いられ、仰角方向駆動モータ
２４および仰角方向駆動機構２２はアンテナ１２の仰角
を変化させるために用いられる。したがって、各アンテ
ナ１１，１２の方位角は同じに保たれるが、仰角は独立
して個別に変化させることができる。つまり、方位方向
駆動モータ７、方位方向駆動機構８により方位方向駆動
手段が形成され、仰角方向駆動モータ２３，２４、仰角
方向駆動機構２１，２２により仰角方向駆動手段が形成
される。ここで、制御回路２６は、受信レベル検出回路
１７および受信検知回路１９の出力に基づいて仰角方向
駆動モータ２３を制御し、受信レベル検出回路１８およ
び受信検知回路２０の出力に基づいて仰角方向駆動モー
タ２４を制御する。

【００２１】上述のように各アンテナ１１，１２は従来
構成のアンテナ１を上下に２分割したものであるから、
図３に示すように、各アンテナ１１，１２の検出仰角幅
θ１は従来構成のアンテナ１に対して約２倍になる（ア
ンテナ１の検出仰角幅をθ２で示す）。これは、大きい
アンテナの指向性は鋭く、小さいアンテナの指向性はブ
ロードである、というアンテナの周知の動作である。こ
こで、図３におけるは本実施形態に用いた各アンテナ
１１，１２の指向性、は従来構成のアンテナ１の指向
性を示し、Ｌ１は受信検知回路１９，２０がオン信号を
発生する閾値を示す。しかして、両アンテナ１１，１２
の出力は合成器２５を用いて同相で合成されるから、合
成器２５の出力は両アンテナ１１，１２の２倍の面積を
有する従来構成のアンテナから得られる出力とほぼ等し
くなる。つまり、両アンテナ１１，１２と合成器２５と
を持つことによって一種のアレイアンテナを構成してい
るから、各アンテナ１１，１２の個別性能では従来構成
のアンテナ１に対して検出仰角幅を約２倍としながら
も、受信機に入力される中間周波信号を従来構成のアン
テナ１から得られる中間周波信号とほぼ等価にすること
ができる。

【００２２】次に、本実施形態の動作を説明する。電源
が投入されると、まず衛星に正対する位置を求めるため
のサーチモードで動作する。このとき、両アンテナ１
１，１２の仰角は前回の使用時に受信状態にあったとき
の仰角に設定されており、この状態で制御回路２６は方
位方向駆動モータ７を駆動してアンテナ１１，１２の方
位方向に所定回数だけ回転させる。

【００２３】しかして、上述のようにアンテナ１を方位
方向に所定回数だけ回転させている間にどちらの受信検
知回路１９，２０もオン信号を出力しなければ、制御回
路２６はその仰角に対する検出仰角幅（つまり仰角範
囲）の中に衛星が存在しないものと判断し、仰角方向駆
動モータ２３を制御して一方のアンテナ１１の仰角を最
小に設定する。いま、図４（ａ）に示すように、衛星を
検出可能な最小仰角から最大仰角までの範囲である仰角
探索範囲Θがアンテナ１１，１２の検出仰角幅θ１の４
倍であるものとすれば、アンテナ１１，１２の表面の中
心に立てた法線をＥ１〜Ｅ４の４つの仰角位置に位置さ
せることによって仰角探索範囲Θをすべて埋めることが
できる。したがって、まず図４（ａ）に斜線部で示す範
囲の探索を行なうために、アンテナ１１の仰角を仰角位
置Ｅ１に設定し、アンテナ１１，１２を方位方向に旋回
させて衛星の方位角を探索する。

【００２４】この仰角位置Ｅ１で受信検知回路１９がオ
ン信号を出力しなければ、その仰角範囲には衛星が存在
しないものと判断し、アンテナ１１を仰角位置Ｅ２に移
動させて方位方向に旋回させる。このようにして、衛星
が捕捉できるまで仰角位置をＥ１〜Ｅ４に順次変化させ
て衛星を探索する。サーチモードにおいて受信検知回路
１９がオン信号を出力すると、衛星を捕捉したと判断し
て方位方向の旋回を停止し、他方のアンテナ１２の仰角
をその時点でのアンテナ１１の仰角位置Ｅ１〜Ｅ４に一
致させ、追尾モードに移行する。

【００２５】追尾モードでは、制御回路２６はサーチモ
ードで受信検知回路１９，２０からオン信号が出力され
た仰角付近でアンテナ１１，１２を微小角度移動させ、
受信レベル検出回路１７，１８の検出信号が最大になる
アンテナ１１，１２の仰角を求める。その後、アンテナ
１１，１２を方位方向の左右に微小角度振動させながら
受信レベル検出回路１７，１８の検出信号の値が大きく
なる方位方向へアンテナ１１，１２を移動させると同時
に、一定の時間間隔ごとにアンテナ１１，１２の仰角を
同時に微小角度変化させて、受信レベルが大きくなる方
向にアンテナ１１，１２の向きを調節し、アンテナ１
１，１２をつねに衛星に正対させるように制御する。

【００２６】図４（ｂ）に示す従来構成のアンテナ１の
検出仰角幅θ２と比較すると、本実施形態に用いるアン
テナ１１，１２の検出仰角幅θ１は２倍になる。つま
り、従来構成のアンテナ１を用いると、仰角探索範囲Θ
をすべて埋めるためにアンテナ１の仰角位置をｅ１〜ｅ
８の８位置に設定する必要があったのに対して、本実施
形態ではＥ１〜Ｅ４の４位置になるから、各仰角位置で
方位方向に１回ずつ回転させるものとしても、従来構成
のアンテナ１では最大で９回転（電源投入直後と、各仰
角位置ｅ１〜ｅ８ごとの各１回転の合計）が必要になる
のに対して、本実施形態では最大で５回転になり、探索
に要する時間が大幅に短縮される可能性がある。なお、
上述の説明ではサーチモードにおいて一方のアンテナ１
１のみの仰角位置を変更していたが、両アンテナ１１，
１２の仰角位置を同時に変更してもよい。

【００２７】（実施形態２）本実施形態は、実施形態１
と同様の構成を有し、制御回路２６によるサーチモード
での制御のみが異なるものである。したがって、サーチ
モードにおける動作手順のみを説明する。他の構成およ
び動作は実施形態１と同様である。本実施形態のサーチ
モードでは、仰角探索範囲Θをアンテナ１１，１２の個
数で等分割し（本実施形態では２分割）、分割した各分
割範囲φ１１，φ１２（図５参照）に各アンテナ１１，
１２を対応付けて各アンテナの仰角を同時に一定角度変
化させ、かつ方位方向に旋回させて衛星を探索してい
る。要するに、各アンテナ１１，１２の仰角方向を互い
に異ならせた状態で方位方向に旋回させ、２つのアンテ
ナ１１，１２で異なる仰角範囲を探索する。したがっ
て、検出仰角幅θ１の２倍の範囲を１回転で探索するこ
とが可能になり、衛星を補足するまでに要する最大時間
を実施形態１よりもさらに短縮することができるもので
ある。

【００２８】次に、本実施形態によるサーチモードの動
作について説明する。電源投入直後には、アンテナ１
１，１２の仰角は前回の使用時に受信状態にあった仰角
に設定されているから、方位方向に所定回数旋回させて
衛星の方位角を探索する。アンテナ１１，１２が旋回す
る間に受信検知回路１９，２０がオン信号を出力しなけ
れば、制御回路２６はその仰角範囲に衛星が存在しない
ものと判断し、図５に示すように、アンテナ１１を仰角
位置Ｅ２に移動させると同時にアンテナ１２を仰角位置
Ｅ４に移動させ、両アンテナ１１，１２を方位方向に旋
回させて衛星の方位角を探索する。この間にどちらの受
信検知回路１９，２０もオン信号を出力しなければ、仰
角範囲Ｅ２，Ｅ４には衛星が存在しないものと判断し、
アンテナ１１を仰角位置Ｅ１に移動させると同時にアン
テナ１２を仰角位置Ｅ３に移動させ、アンテナ１１，１
２を方位方向に旋回させる。

【００２９】以上のような動作の間に、どちらかの受信
検知回路１９，２０がオン信号を出力すると、制御回路
２６は衛星を捕捉したと判断し、方位方向の旋回を停止
させ、オン信号を出力した受信検知回路１９，２０を判
別する。いま、受信検知回路１９がオン信号を出力した
とすれば、受信レベル検出回路１７の出力信号を参照し
て、衛星に正対する位置付近の仰角位置になるように、
アンテナ１１の仰角を修正移動させる。その後、アンテ
ナ１２の仰角をアンテナ１１と同じ仰角まで移動させて
追尾モードに移行する。

【００３０】本実施形態において、各仰角位置で１回ず
つ方位方向に回転させるとすれば、仰角探索範囲のすべ
てを埋めるには、前回の使用時の仰角位置と、アンテナ
１１，１２を仰角位置Ｅ２，Ｅ４に設定した状態と、ア
ンテナ１１，１２を仰角位置Ｅ１，Ｅ３に設定した状態
との３回転になるから、衛星の補足までに要する最大時
間を実施形態１よりもさらに短縮することが可能にな
る。なお、上述の例ではアンテナ１１，１２の仰角位置
を同じ向きに変化させているが、互いに逆向きに変化さ
せてもよい。たとえば、アンテナ１１，１２を仰角位置
Ｅ１，Ｅ４に設定した後に、仰角位置Ｅ２，Ｅ３に設定
しても効果は同様である。

【００３１】（実施形態３）本実施形態は、実施形態１
と同様の構成を有し、制御回路２６によるサーチモード
での制御のみが異なるものである。したがって、サーチ
モードにおける動作手順のみを説明する。他の構成およ
び動作は実施形態１と同様である。本実施形態のサーチ
モードでは、各アンテナ１１，１２の仰角方向を互いに
異ならせた状態で方位方向に旋回させ、２つのアンテナ
１１，１２で異なる仰角方向を探索する。したがって、
検出仰角幅θ１の２倍の範囲を１回転で探索することが
可能になり、衛星を補足するまでに要する最大時間を実
施形態１よりもさらに短縮することができるものであ
る。ただし、両アンテナ１１，１２の仰角方向の差は検
出仰角幅θ１に保たれている点が実施形態２と相違す
る。つまり、図６に示すように、両アンテナ１１，１２
の仰角位置を検出仰角幅θ１だけずらし、両アンテナ１
１，１２間の仰角位置の関係を保った状態で、両アンテ
ナ１１，１２で同時に衛星を探索するのである。

【００３２】次に、本実施形態によるサーチモードの動
作について説明する。電源投入直後には、アンテナ１
１，１２の仰角は前回の使用時に受信状態にあった仰角
に設定されているから、方位方向に所定回数旋回させて
衛星の方位角を探索する。アンテナ１１，１２が旋回す
る間に受信検知回路１９，２０がオン信号を出力しなけ
れば、制御回路２６はその仰角範囲に衛星が存在しない
ものと判断し、アンテナ１１を仰角位置Ｅ３に移動させ
ると同時にアンテナ１２を仰角位置Ｅ４に移動させ、両
アンテナ１１，１２を方位方向に旋回させて衛星の方位
角を探索する。この間にどちらの受信検知回路１９，２
０もオン信号を出力しなければ、仰角範囲Ｅ３，Ｅ４に
は衛星が存在しないものと判断し、アンテナ１１を仰角
位置Ｅ１に移動させると同時にアンテナ１２を仰角位置
Ｅ２に移動させ、アンテナ１１，１２を方位方向に旋回
させる。

【００３３】以上のような動作の間に、どちらかの受信
検知回路１９，２０がオン信号を出力すると、制御回路
２６は衛星を捕捉したと判断し、方位方向の旋回を停止
させ、オン信号を出力した受信検知回路１９，２０を判
別する。いま、受信検知回路１９がオン信号を出力した
とすれば、受信レベル検出回路１７の出力信号を参照し
て、衛星に正対する位置付近の仰角位置になるように、
アンテナ１１の仰角を修正移動させる。その後、アンテ
ナ１２の仰角をアンテナ１１と同じ仰角まで移動させて
追尾モードに移行する。

【００３４】本実施形態において、各仰角位置で１回ず
つ方位方向に回転させるとすれば、仰角探索範囲のすべ
てを埋めるには、前回の使用時の仰角位置と、アンテナ
１１，１２を仰角位置Ｅ３，Ｅ４に設定した状態と、ア
ンテナ１１，１２を仰角位置Ｅ１，Ｅ２に設定した状態
との３回転になるから、衛星の補足までに要する最大時
間を実施形態１よりもさらに短縮することが可能にな
る。また、両アンテナ１１，１２の仰角位置の差が検出
仰角幅θ１であるから、アンテナ１１，１２の一方で衛
星が補足されたときに他方を同じ仰角位置に移動させる
のに要する時間は実施形態２より短くなる。

【００３５】（実施形態４）本実施形態は、実施形態１
と同様の構成を有し、制御回路２６によるサーチモード
での制御のみが異なるものである。したがって、サーチ
モードにおける動作手順のみを説明する。他の構成およ
び動作は実施形態１と同様である。本実施形態のサーチ
モードでは、各アンテナ１１，１２を仰角探索範囲Θの
全範囲が埋まるように仰角方向に往復移動させながら方
位方向に旋回させる。仰角方向の往復移動の周期は方位
方向に１回転する時間よりも短く設定するのが望まし
い。また、図７に示すように、両アンテナ１１，１２の
仰角方向（図７においてイはアンテナ１１の仰角範囲を
示し、ロはアンテナ１２の仰角範囲を示す）の差が時間
経過（方位角が時間軸に相当する）に伴って変化するよ
うに制御される。つまり、図示例では両アンテナ１１，
１２の往復移動の周期が等しく位相が異なるように設定
されているが、両アンテナ１１，１２の往復移動の周期
を異ならせたり、位相と周期との両方を異ならせたりし
てもよい。

【００３６】本実施形態では、電源投入時にはアンテナ
１１，１２の仰角位置は前回の使用時に受信状態であっ
た仰角位置になっているから、その仰角位置でアンテナ
１１，１２を方位方向に所定回数旋回させる。この間に
いずれかの受信検知回路１９，２０からオン信号が出力
されなければ、制御回路２６はその仰角範囲に衛星が存
在しないと判断し、アンテナ１１を仰角位置Ｅ１に移動
させ、アンテナ１２を仰角位置Ｅ４に移動させた後、ア
ンテナ１１，１２をそれぞれ仰角方向に往復移動させな
がら方位方向に旋回させる。このような動作によって、
比較的短い時間でアンテナ１１，１２の移動可能な全範
囲を埋めることができることになる。

【００３７】各アンテナ１１，１２の方位方向の指向性
にもよるが、一般には仰角方向における往復移動の周期
が短いほど衛星を捕捉するまでの時間が短縮される可能
性が高くなる。また、移動体が移動している間にはアン
テナ１１，１２の仰角方向の往復移動の周期が方位方向
の１回転に要する時間の整数分の１であっても衛星の方
位角や仰角が時々変化しているから問題は生じないが、
一般には仰角方向の往復移動の周期が方位方向の１回転
に要する時間の整数分の１にならないように設定するの
が望ましい。

【００３８】上述のような動作によって、いずれかの受
信検知回路１９，２０がオン信号を出力すると制御回路
２６は衛星を捕捉したと判断し、方位方向の旋回を停止
させ、オン信号を出力した受信検知回路１９，２０を判
別する。受信検知回路１９，２０を判別した後の動作手
順については実施形態２，３と同様である。 （実施形態５）本実施形態は、実施形態１と同様の構成
を有し、制御回路２６によるサーチモードでの制御のみ
が異なるものである。したがって、サーチモードにおけ
る動作手順のみを説明する。他の構成および動作は実施
形態１と同様である。本実施形態のサーチモードでは、
一方のアンテナ１１は実施形態１と同様に方位方向に１
回転するたびに検出仰角幅θ１ずつ仰角を変化させ（図
８のイはアンテナ１１の仰角範囲を示し、ロはアンテナ
１２の仰角範囲を示す）、他方のアンテナ１２は実施形
態４と同様にアンテナ１１，１２が方位方向に回転して
いる間に仰角方向に往復移動させるものである。ここ
に、仰角方向の往復移動は方位方向に１回転する時間よ
りも短く設定するのが望ましい。

【００３９】本実施形態では、電源投入時にはアンテナ
１１，１２の仰角位置は前回の使用時に受信状態であっ
た仰角位置になっているから、その仰角位置でアンテナ
１１，１２を方位方向に所定回数旋回させる。この間に
いずれかの受信検知回路１９，２０からオン信号が出力
されなければ、制御回路２６はその仰角範囲に衛星が存
在しないと判断し、アンテナ１１を仰角位置Ｅ１に移動
させ、アンテナ１２を仰角位置Ｅ４に移動させる。アン
テナ１１については方位方向に１回転するたびに仰角位
置をＥ２〜Ｅ４に順次変化させる。また、アンテナ１２
は仰角方向に往復移動させながら方位方向に旋回させ
る。このような動作によって、比較的短い時間でアンテ
ナ１１，１２の移動可能な全範囲を埋めることができ
る。アンテナ１２の方位方向の指向性にもよるが、一般
にはアンテナ１２の仰角方向の往復移動の周期が短いほ
ど衛星を短時間で捕捉する可能性が高くなる。しかも、
アンテナ１１は方位方向における１回転の間に仰角が固
定されているから、アンテナ１２で衛星を検出すること
ができない状況でもアンテナ１１では衛星を補足する可
能性が高くなる。

【００４０】上述のような動作によって、いずれかの受
信検知回路１９，２０がオン信号を出力すると制御回路
２６は衛星を捕捉したと判断し、方位方向の旋回を停止
させ、オン信号を出力した受信検知回路１９，２０を判
別する。受信検知回路１９，２０を判別した後の動作手
順については実施形態２，３と同様である。なお、上述
した各実施形態において電源投入直後に前回の使用時に
受信状態にあった仰角で衛星を探索した後に、規定の角
度を初期状態として仰角位置を変化させているが、前回
の使用時に受信状態にあった仰角で探索する動作は必須
の動作ではない。ただし、電源投入時に前回の使用時か
らの移動距離が短ければ仰角は前回の使用時から大きく
変化していないと考えられるから、この動作を行なうの
は実用上は有益である。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明は、方位角を一致させた
複数個のアンテナと、すべてのアンテナの方位角を一括
して同方向に変化させる方位方向駆動手段と、各アンテ
ナの仰角を個別に変化させる仰角方向駆動手段と、各ア
ンテナで受信している衛星からの電波の受信レベルが規
定した閾値に達するとオン信号を出力する受信検出手段
と、少なくとも１つのアンテナの仰角を一定角度変化さ
せるたびに方位方向に所定回数旋回させる制御手段と、
すべてのアンテナの出力を同相で合成して受信機に送る
合成器とを備え、前記制御手段は受信検出手段がオン信
号を発生するとオン信号が発生した方位角で方位方向の
回転が停止するように方位方向駆動手段を制御するとと
もに、オン信号を発生させた電波を受信したアンテナの
仰角に他のアンテナの仰角を一致させるように仰角方向
駆動手段を制御するものであり、合成器により複数のア
ンテナの出力を同相で合成するから、指向性がブロード
であるアンテナを用いて衛星を検出しながらも合成器の
出力はすべてのアンテナを集合させた指向性の鋭いアン
テナと等価に機能することになる。つまり、指向性がブ
ロードなアンテナで衛星を探索するから、衛星を探索す
る全範囲を埋めるのに要する時間を指向性の鋭いアンテ
ナで探索する場合よりも短縮することができ、しかも、
受信機には指向性が鋭いアンテナと同等の信号を与える
ことができるという利点がある。

【００４２】請求項２の発明は、方位角を一致させた複
数個のアンテナと、すべてのアンテナの方位角を一括し
て同方向に変化させる方位方向駆動手段と、各アンテナ
の仰角を個別に変化させる仰角方向駆動手段と、各アン
テナで受信している衛星からの電波の受信レベルが規定
した閾値に達するとオン信号を出力する受信検出手段
と、衛星を探索する仰角の変化の範囲である仰角探索範
囲をアンテナの個数で等分割した各分割範囲に各アンテ
ナを対応付けるとともに各アンテナの仰角を同時に一定
角度変化させるたびに方位方向に所定回数旋回させる制
御手段と、すべてのアンテナの出力を同相で合成して受
信機に送る合成器とを備え、前記制御手段は受信検出手
段がオン信号を発生するとオン信号が発生した方位角で
方位方向の回転が停止するように方位方向駆動手段を制
御するとともに、オン信号を発生させた電波を受信した
アンテナの仰角に他のアンテナの仰角を一致させるよう
に仰角方向駆動手段を制御するものであり、請求項１の
発明と同様の効果に加えて、衛星を探索する範囲を複数
のアンテナで分割して同時に探索するから、衛星を探索
する全範囲を埋めるのに要する時間を請求項１の発明の
構成よりもさらに短縮することが可能になる。

【００４３】請求項３の発明は、方位角を一致させた複
数個のアンテナと、すべてのアンテナの方位角を一括し
て同方向に変化させる方位方向駆動手段と、各アンテナ
の仰角を個別に変化させる仰角方向駆動手段と、各アン
テナで受信している衛星からの電波の受信レベルが規定
した閾値に達するとオン信号を出力する受信検出手段
と、各アンテナが衛星からの電波を検出することができ
る仰角方向の角度幅として設定した検出仰角幅ごとの間
隔で各アンテナの仰角を設定し検出仰角幅のアンテナの
個数倍ずつの角度で各アンテナの仰角を同時に変化させ
るたびに方位方向に所定回数旋回させる制御手段と、す
べてのアンテナの出力を同相で合成して受信機に送る合
成器とを備え、前記制御手段は受信検出手段がオン信号
を発生するとオン信号が発生した方位角で方位方向の回
転が停止するように方位方向駆動手段を制御するととも
に、オン信号を発生させた電波を受信したアンテナの仰
角に他のアンテナの仰角を一致させるように仰角方向駆
動手段を制御するものであり、請求項１の発明と同様の
効果に加えて、衛星を探索する範囲を複数のアンテナで
分割して同時に探索するから、衛星を探索する全範囲を
埋めるのに要する時間を請求項１の発明の構成よりもさ
らに短縮することが可能になる。加えて、各アンテナの
仰角が前記角度幅ずつずれているだけなので、１つのア
ンテナが衛星を捕捉したときに他のアンテナの仰角を一
致させる際の移動時間を比較的短くなるという利点があ
る。請求項４の発明は、方位角を一致させた複数個のア
ンテナと、すべてのアンテナの方位角を一括して同方向
に変化させる方位方向駆動手段と、各アンテナの仰角を
個別に変化させる仰角方向駆動手段と、各アンテナで受
信している衛星からの電波の受信レベルが規定した閾値
に達するとオン信号を出力する受信検出手段と、衛星を
探索する仰角の変化の範囲である仰角探索範囲の最大角
と最小角との間で少なくとも１つのアンテナを往復移動
させると同時に方位方向に所定回数旋回させる制御手段
と、すべてのアンテナの出力を同相で合成して受信機に
送る合成器とを備え、前記制御手段は受信検出手段がオ
ン信号を発生するとオン信号が発生した方位角で方位方
向の回転が停止するように方位方向駆動手段を制御する
とともに、オン信号を発生させた電波を受信したアンテ
ナの仰角に他のアンテナの仰角を一致させるように仰角
方向駆動手段を制御するものであり、請求項１の発明と
同様の効果に加えて、アンテナを仰角方向に往復移動さ
せながら方位方向に回転させることによって、１回転内
で衛星を補足できる確率が高くなり、衛星を補足するま
でに要する時間がより一層短縮される可能性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施形態の共通構成を示すブロック
図である。

【図２】本発明の各実施形態に共通なアンテナの配置を
示す側面図である。

【図３】本発明の実施形態に用いるアンテナと従来構成
に用いるアンテナとを比較する動作説明図である。

【図４】（ａ）は本発明の各実施形態に用いるアンテナ
の仰角探索範囲と検出仰角幅との関係を示す動作説明図
であり、（ｂ）は従来例に用いるアンテナの仰角探索範
囲と検出仰角幅との関係を示す動作説明図である。

【図５】本発明の実施形態２の動作説明図である。

【図６】本発明の実施形態３の動作説明図である。

【図７】本発明の実施形態４の動作説明図である。

【図８】本発明の実施形態５の動作説明図である。

【図９】従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

７ 方位方向駆動モータ ８ 方位方向駆動機構 １１，１２ アンテナ １３，１４ ローノイズブロックダウンコンバータ １５，１６ 分配器 １７，１８ 受信レベル検出回路 １９，２０ 受信検知回路 ２１，２２ 仰角方向駆動機構 ２３，２４ 仰角方向駆動モータ ２５ 合成器 ２６ 制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方位角を一致させた複数個のアンテナ
   と、すべてのアンテナの方位角を一括して同方向に変化
   させる方位方向駆動手段と、各アンテナの仰角を個別に
   変化させる仰角方向駆動手段と、各アンテナで受信して
   いる衛星からの電波の受信レベルが規定した閾値に達す
   るとオン信号を出力する受信検出手段と、少なくとも１
   つのアンテナの仰角を一定角度変化させるたびに方位方
   向に所定回数旋回させる制御手段と、すべてのアンテナ
   の出力を同相で合成して受信機に送る合成器とを備え、
   前記制御手段は受信検出手段がオン信号を発生するとオ
   ン信号が発生した方位角で方位方向の回転が停止するよ
   うに方位方向駆動手段を制御するとともに、オン信号を
   発生させた電波を受信したアンテナの仰角に他のアンテ
   ナの仰角を一致させるように仰角方向駆動手段を制御す
   ることを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 方位角を一致させた複数個のアンテナ
   と、すべてのアンテナの方位角を一括して同方向に変化
   させる方位方向駆動手段と、各アンテナの仰角を個別に
   変化させる仰角方向駆動手段と、各アンテナで受信して
   いる衛星からの電波の受信レベルが規定した閾値に達す
   るとオン信号を出力する受信検出手段と、衛星を探索す
   る仰角の変化の範囲である仰角探索範囲をアンテナの個
   数で等分割した各分割範囲に各アンテナを対応付けると
   ともに各アンテナの仰角を同時に一定角度変化させるた
   びに方位方向に所定回数旋回させる制御手段と、すべて
   のアンテナの出力を同相で合成して受信機に送る合成器
   とを備え、前記制御手段は受信検出手段がオン信号を発
   生するとオン信号が発生した方位角で方位方向の回転が
   停止するように方位方向駆動手段を制御するとともに、
   オン信号を発生させた電波を受信したアンテナの仰角に
   他のアンテナの仰角を一致させるように仰角方向駆動手
   段を制御することを特徴とするアンテナ装置。
3. 【請求項３】 方位角を一致させた複数個のアンテナ
   と、すべてのアンテナの方位角を一括して同方向に変化
   させる方位方向駆動手段と、各アンテナの仰角を個別に
   変化させる仰角方向駆動手段と、各アンテナで受信して
   いる衛星からの電波の受信レベルが規定した閾値に達す
   るとオン信号を出力する受信検出手段と、各アンテナが
   衛星からの電波を検出することができる仰角方向の角度
   幅として設定した検出仰角幅ごとの間隔で各アンテナの
   仰角を設定し検出仰角幅のアンテナの個数倍ずつの角度
   で各アンテナの仰角を同時に変化させるたびに方位方向
   に所定回数旋回させる制御手段と、すべてのアンテナの
   出力を同相で合成して受信機に送る合成器とを備え、前
   記制御手段は受信検出手段がオン信号を発生するとオン
   信号が発生した方位角で方位方向の回転が停止するよう
   に方位方向駆動手段を制御するとともに、オン信号を発
   生させた電波を受信したアンテナの仰角に他のアンテナ
   の仰角を一致させるように仰角方向駆動手段を制御する
   ことを特徴とするアンテナ装置。
4. 【請求項４】 方位角を一致させた複数個のアンテナ
   と、すべてのアンテナの方位角を一括して同方向に変化
   させる方位方向駆動手段と、各アンテナの仰角を個別に
   変化させる仰角方向駆動手段と、各アンテナで受信して
   いる衛星からの電波の受信レベルが規定した閾値に達す
   るとオン信号を出力する受信検出手段と、衛星を探索す
   る仰角の変化の範囲である仰角探索範囲の最大角と最小
   角との間で少なくとも１つのアンテナを往復移動させる
   と同時に方位方向に所定回数旋回させる制御手段と、す
   べてのアンテナの出力を同相で合成して受信機に送る合
   成器とを備え、前記制御手段は受信検出手段がオン信号
   を発生するとオン信号が発生した方位角で方位方向の回
   転が停止するように方位方向駆動手段を制御するととも
   に、オン信号を発生させた電波を受信したアンテナの仰
   角に他のアンテナの仰角を一致させるように仰角方向駆
   動手段を制御することを特徴とするアンテナ装置。