JPS5983425A - アンテナ指向方向制御方式 - Google Patents

アンテナ指向方向制御方式

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Publication number
JPS5983425A
JPS5983425A JP19249782A JP19249782A JPS5983425A JP S5983425 A JPS5983425 A JP S5983425A JP 19249782 A JP19249782 A JP 19249782A JP 19249782 A JP19249782 A JP 19249782A JP S5983425 A JPS5983425 A JP S5983425A
Authority
JP
Japan
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antenna
signal
axis
error
signals
Prior art date
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Pending
Application number
JP19249782A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayoshi Nishida
西田 隆良
Toshiyuki Kaizuka
貝塚 俊之
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS5983425A publication Critical patent/JPS5983425A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/04Multimode antennas

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、衛星通信などにおいてアンテナの指向方向を
、該アンテナが正対すべき対向アンテナの方向に常時一
致させるだめのアンテナ指向方向制御方式に関するもの
である。
従来のアンテナ指向方向制御方式の一例として、対向ア
ンテナから信号を発射し、この、信号を制御すべきアン
テナで受信して、該受信信号中よりアンテナの指向方向
誤差を検出し、これにより該アンテナの指向方向を制御
する方式がある。この方式を衛星搭載アンテナの指向方
向制御に適用すると、環境条件のきびしい衛星に受信機
などの信号処理装置を搭載することになシ、精度、信頼
度が劣化するばかシでなく、衛星の重量が増大するとい
う欠点があった。
また、アンテナ指向方向制御方式の他の例として、制御
すべきアンテナに複数のホーンを取シ付け、各ホーン出
力の偏波、周波数が適当な組合せとなるように各ホーン
を励振し、対向アンテナを有する無線局で該アンテナの
指向方向誤差を検出する方式がある。
この方式における垂直方向の指向方向誤差の検出方法は
以下に述べるとおυである。
制御すべきアンテナの指向方向に対して、互いに上下に
対称なビームを作るような一対のホーンを該アンテナに
取シ付け、各ホーン出力が等振幅で互いに逆旋回(右旋
回および左旋回)の円偏波となるように一定の周波数の
信号で各ホーンを励振すれば、該アンテナの指向方向が
対向アンテナの方向と一致したとき、対向アンブナ側で
の右旋回および左旋回の円偏波の信号の強度は等しくな
シ、直線偏波として受信される。また、該アンテナの指
向方向が対向アンテナの方向から垂直方向にずれた場合
、一方のホーンからの信号(例えば右旋回円偏波)の強
度が他方のホーンからの信号(例えば左旋回円偏波)の
強度よシ強くなり、楕円偏波(ここの例では右旋回楕円
偏波)として受信される。従って、対向アンテナ側で受
信信号から垂直方向の指向方向誤差を検出できる。
水平方向の指向方向誤差についても、垂直方向の場合と
同様に、水平方向に対称なビームを作るようなもう一対
のホーンを核アンテナに取り付けることにより、対向ア
ンテナ側で検出できる。ただし、垂直方向の指向方向誤
差を検出するための信号と識別するために、水平方向の
指向方向誤差を検出するだめの信号の周波数は垂直方向
の場合とは異なる周波数を用いる必要がある。
この方式を衛星搭載アンテナの指向方向制御に応用する
場合、受信機などの信号処理装置を地球局に設置するこ
とは可能であるが、2つの周波数を使用しているために
、衛星に発振周波数の異なる2台の発振器を搭載しなけ
ればならず、また、地球局では各々の周波数に対応する
垂直方向誤差検出用および水平方向誤差検出用の2系統
の受信機を設置する必要があるので、システム構成が複
雑になる欠点があった。
本発明は、制御すべきアンテナを放射パターンの異なる
複数のモードで励振し、対向アンテナを有する無線局で
該アンテナの指向方向誤差を検出することを特徴とし、
その目的は1つの周波数の信号のみで垂直および水平の
両方向の指向方向誤差を検出することを可能にすること
により、システム構成を簡易化することにある。
以下、本発明について図面を用いて説明する。
第1図は、本発明の基本的な原理を説明するだめの図で
あって、アンテナAの指向方向BがアンテナAと対向す
るアンテナCを結ぶ直線りから外れている様子を示して
いる。
第1図において、その放射パターンが異なる励振モード
Eと励振モードFでアンテナAを励振したとき、対向す
るアンテナCを有する無線局で励振モードEおよび励振
モードFの信号を弁別できるならば、該信号によりアン
テナAの指向方向誤差角度を検出可能であることが推察
できる。
以降アンテナAの一次放射器を円錐ホーンとし、励振モ
ードを2つのTEl、モードと1つのT〜io+モード
とした実施例について説明する。
第2図は本発明を説明するために用いる座標系を示した
図であって、Aは指向方向制御すべきアンテナを、また
Cは対向アンテナを示している。第2図において、該ア
ンテナAの指向方向をZ軸とし、Z軸に垂直な該アンテ
ナ開口面に直交する座標Xo  Yoをおく。
一方、該アンテナAから対向アンテナCへの方向を2′
軸とし、該アンテナAの指向方向(2軸)が対向アンテ
ナ方向(2/軸)と一致したとき、Z′軸に垂直な対向
アンテナCの開口面の座標系Xo  Yoの射影を座標
系X’ −Y’とする。
また該アンテナAの指向方向(Z軸)が対向アンテナC
の方向(2/軸)からずれだとき、Z軸に垂直で対向ア
ンテナCを含む平面への座標系Xo  Yoの射影を座
標系X−Yとする。いま指向方向(2軸)が対向アンテ
ナCの方向(2/軸)から角度θだけずれており、x−
y平面において対向アンテナCはX軸よシ角度ψだけ回
転した位置にあるとする。
第3図はアンテナの給電回路の一実施例を示すブロック
図、第4図(、)〜(c)はアンテナを励振するモード
を示す図であって、1は信号発生器、2はTEIIモー
ド結合器、3は位相を90度遅延させる移相器、4はT
 Molモード結合器、5は一次放射器である。
一次放射器5の開口面での電界が第4図(a)で示され
るようなTEII(v)モードとなるように、信号発生
器1の出力信号をT E、、モード結合器2より給電す
ると、第2図の座標系において対向アンテナCの位置す
るところでの放射電界のY軸、Y軸、Z構成分(EXI
 、EYI 、Ezs )は、角度θが十分率さいとき
は と表わされる。
ここにAは定数、ωは信号の角周波数、αは位相定数で
ある。
つぎに、−次放射器5の開口面での電界が前記TEn(
v)モードと振幅が等しく、位相が90゜異なる第4図
(b)で示されるT Est(u)モード となるよう
に、信号発生器1の出力信号を位相を90度遅延させる
移相器3を介してT El、モード結合器2に給電する
と、対向アンテナの位置での放射電界のY軸、Y軸、2
構成分(EX2+EY2+E Z2 )は、 角度θが十分率さいとき、 と表わされる。
また−次放射器5の開口面での電界が、前記TE1ζ(
v)モードと位相が等しい第4図(e)で示されるTM
osモードとなるように、信号発生器1の出力信号をT
Moiモード結合器4に給電すると、対向アンテナの位
置での放射電界のY軸、Y軸、2構成分(EX3 、 
EY3 、 Ezs )は、角度θが十分率さいとき、 と表わせる。ここに、Bは定数である。
従って、対向アンテナの位置での合成放射電界のY軸、
Y軸、2構成分(Exo y Eyo *Ezo)は、 となる。
第2図の座標系において、一般にX軸方向とY′軸方向
、Y軸方向とY′軸方向、2軸方向と2′軸方向は一致
しないが、0が十分率さいときには対向アンテナの位置
での放射電界のX′軸、Y′軸、2′軸構成(Ez’o
、Ey’@、 Ez’6)は、各々Exo、EτOSE
!Oに近似的に一致し、と表わせる。
第5図(a)は、アンテナの指向方向誤差角度を検出す
るための分波給電回路と受信機の構成の一実施例を示す
ブロック図でIC26&は分波給電回路、7は一次放射
器、8は偏分波器、9は位相を90度遅延させる移相器
、10はマジックT、llaはマジックTの和出力ボー
ト、llbはマジックTの差出力ボート、12はモノパ
ルス追尾受信機、13a、13bは受信機入力端子、1
4は局部発振器、15a、15bは周波数変換回路、1
6a、16bは増幅器、17はAGC回路、18は位相
を90度遅延させる移相器、19a、19bは同期検波
器、20a、20bは受信機出力端子である。
前述したT Ell(リモート、TE01(I)モード
およびTMo、モードで励振された該アンテナからの電
波を対向アンテナの一次放射器7で受信し、偏分波器8
でY′軸方向に電界を有する信号ex′とY′軸方向に
電界を有する信号eYlに分波する。信号ex′は位相
を90度遅延させる移相器9で位相が90度ずれた信号
ex ’ (嘱)に変換された゛ 後に、また信号eY
′はそのままマジックT10に入力される。マジックT
の和出力ボート11&の信号exはe x ’ (’/
I )とe y’ f) 和K 比例シ、マジックTの
差出力ボート11bの信号e1はex′(”、4)とe
!Iの差に比例し、 と表わされる。ここに、klは定数、βは位相定数であ
る。この2つの信号eΣおよびe7を14〜19a、1
9bの部品で構成される公知のモノパルス追尾受信機1
2に受信機入力端子13a、13bより入力すると、出
力端子20a、20bにおのおの誤差信号δKL、 δ
人Zが現われ、と表わされる。ここに、k2は定数であ
る。θが十分小さくBθ(Aとすると誤差信号δKLお
よびδム2は近似的に、 となる。
ここで、第2図かられかるように、θ・sinψは該ア
ンテナのY軸方向の誤差角度であシ、θ・cosψは該
アンテナのX軸方向の誤差角度である。よって誤差信号
δKLおよびδム2はおのおのY軸方向、X軸方向の誤
差角度に比例する。
第5図(b)は、アンテナの指向方向誤差を検出するだ
めの分波給電回路と受信機の構成の他の実施例を示すブ
ロック図であって、7.8.12.13a、1.3b、
20a、20bは第5図(a)と同じであシ、6bは分
波給電回路、21は偏波変換器、22a、22bは偏分
波器の出力ポートである。前述したように送信側のアン
テナを励振する二つのTE、、モードは同一振幅で位相
が90度ずれて互いに直交しているので一次放射器7で
受信される電波は円偏波であシ、またTMorMolモ
ードされた電波は直線偏波として受信される。
偏波変換器21によりT E+tモードで励振された円
偏波の電波は直線偏波に、またT Molモードで励振
された直線偏波の電波は円偏波に変換される。偏分波器
8において直線偏波のTE、。
モードで励振された電波は出カポ−) 22 aよシ、
また楕円偏波のTMolモードで励振された電波は出力
ポート22 aおよびこれと直交する出力ポート22 
bより出力される。
このとき、出カポ−) 22 aおよび出力ポート22
 bから出力される信号Ea、Ebはと表わされる。こ
こにに3は定数、γは位相定数である。
上記の信号Ea、Ebは前述した第5図(a)の分波給
電回路の出力信号((6)式のe、e、)  と同じも
のであシ、信号Ea、Ebをモノパルス受信機12に受
信機入力端子13a、13bより入力すると、第5図(
a)の分波給電回路および受信機構成例の場合と同様に
、(8)式で示される誤差信号6組1、δム2が受信機
出力端子20a、20bに現われる。
以上説明した第5図(、)または第5図(b)いずれの
実施例の場合においても、対向アンテナを有する無線局
で得られた誤差信号δtL 、δAZを制御すべきアン
テナを有する無線局へ伝送し、該無線局では、この誤差
信号δKL、δム2にもとづき該アンテナの指向方向が
対向アンテナの軸方向に一致するようアンテナの指向方
向を制御することができる。
以上説明したように本発明の方式によれば、制御すべき
アンテナに複数モードの励振ホーンを取υ付け、対向ア
ンテナを有する無線局に追尾受信機を設置することによ
り、一つの周波数の信号だけで垂直および水平両方向の
指向方向誤差を検出できるので、簡単なシステム構成で
アンテナの指向方向制御が可能となる利点がある0 また、本発明を衛星搭載アンテナの指向方向制御に応用
すれに1、衛星に搭載する能動回路は1台の発振器のみ
で良く、追尾受信機は地球局に設置することができるの
で、衛星の重量を増大させることなく、精度と信頼性の
高いシステムを得ることができる。。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的な原理を説明するための図、第
2図は本発明を説明するために用いる座標系を示した図
、第3図はアンテナの給電回路の一実施例を示すブロッ
ク図、第4図(a)〜(C)はアンテナを励振するモー
ドを示す図、第5図(a)はアンテナの指向方向誤差角
度を検出するだめの分波給電回路と受信機の構成の一実
施例を示すブロック図、第5図(b)はアンテナの指向
方向誤差を検出するだめの分波給電回路と受信機の構成
の他の実施例を示すブロック図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 互いに向き合って設けられたアンテナの内、一方のアン
    テナを放射パターンの異なる複数のモードで励振し、こ
    れにより輻射される電磁波を他方のアンテナで受信して
    、その受信波から前記一方のアンテナの正しい指向方向
    からのずれの角度に応じた信号を検出して、該信号によ
    り前記一方のアンテナの指向方向を制御することを特徴
    とするアンテナ指向方向制御方式。
JP19249782A 1982-11-04 1982-11-04 アンテナ指向方向制御方式 Pending JPS5983425A (ja)

Priority Applications (1)

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JP19249782A JPS5983425A (ja) 1982-11-04 1982-11-04 アンテナ指向方向制御方式

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JP19249782A JPS5983425A (ja) 1982-11-04 1982-11-04 アンテナ指向方向制御方式

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5983425A true JPS5983425A (ja) 1984-05-14

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ID=16292285

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JP19249782A Pending JPS5983425A (ja) 1982-11-04 1982-11-04 アンテナ指向方向制御方式

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JP (1) JPS5983425A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0794941A (ja) * 1993-04-09 1995-04-07 Hughes Aircraft Co エア・ストリップラインを用いたマルチポート形給電回路網を備えたモノパルス・アレイ・システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0794941A (ja) * 1993-04-09 1995-04-07 Hughes Aircraft Co エア・ストリップラインを用いたマルチポート形給電回路網を備えたモノパルス・アレイ・システム

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