JPS6128244B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6128244B2
JPS6128244B2 JP53123762A JP12376278A JPS6128244B2 JP S6128244 B2 JPS6128244 B2 JP S6128244B2 JP 53123762 A JP53123762 A JP 53123762A JP 12376278 A JP12376278 A JP 12376278A JP S6128244 B2 JPS6128244 B2 JP S6128244B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
azimuth
elevation
angle
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP53123762A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5550704A (en
Inventor
Koichi Eguchi
Tsuguya Inoie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP12376278A priority Critical patent/JPS5550704A/ja
Publication of JPS5550704A publication Critical patent/JPS5550704A/ja
Priority to US06/181,665 priority patent/US4334226A/en
Publication of JPS6128244B2 publication Critical patent/JPS6128244B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/18—Means for stabilising antennas on an unstable platform
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/38—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal
    • G01S3/42—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal the desired condition being maintained automatically
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288—Satellite antennas

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は船舶やオイル・リグ等の如く、動揺を
伴うものの上に設備される衛星通信用アンテナ装
置に関するもである。さらに静止衛星に対して船
舶の運行等による衛星方向のゆるやかな変動に対
して自動的に追尾する衛星追尾型アンテナ装置に
関するものである。
古くは1940年代の半ば以後、主に航空機用とし
て、指向性アンテナを動揺する条件の下で安定
に、目標に指向する技術がいくつか提案された。
又、1970年代になつて主に船舶塔載用としての応
用を狙つた提案もいくつか見受けられるようにな
つた。これは1970年代に入つてから海上通信衛星
用としてLbandが割り当てられ、アメリカの海事
衛星マリサツト・システムが計画され、実行に移
されたことが一つの刺激となつたものと思われ
る。海事衛星通信用のアンテナ・システムに要求
される一つの特徴として運用時間の長さと常時動
揺条件下におかれるために電気的な信頼性の向上
と同時に機械系に摩耗に対する配慮が十分なされ
ていなければならないということである。これ
は、必然的にアンテナ支持装置の軸数を増やして
各軸当りの可動範囲と運動量を減らしてやること
で対応する傾向にあるため３軸以上の軸構成が主
流となりつつある。４軸構成の場合、安定台をつ
くりその上に方位軸、仰角軸を備える形が構成し
易く、かつ実用性が高い。
安定台の作り方に関して姿勢センサすなわち傾
斜計や鉛直ジヤイロ装置などによつて傾斜角を検
出し、サーボ制御モータと組み合わせてサーボ・
ループを組みさらに角速度センサすなわちレート
ジヤイロやガスレートセンサなどで安定化を計る
サーボ安定化方式から従来からあり、1970年代に
入つてから、ジヤイロと振り子分銅を組み合わせ
たパツシブな安定方式が提案されている。
しかし、これらの２つの代表的な安定台方式に
も、それぞれの長所と短所を持ち合わせている。
姿勢センサとサーボ制御システムの組み合わせ方
式においては姿勢センサや安定化用レート・セン
サの経費は決して小さくない。又ジヤイロと振り
子分銅、組み合わせのパツシブ方式は動揺の振幅
の大きい船舶やマスト上など船のロール中心から
離れた場所に設置されたときなど安定台の安定性
と傾いたときの水平への復元性の兼ね合いがむず
かしい。
水平安定台を２つの軸回りに回転できるように
支持し何らかの方法で水平安定台の安定を計つた
として、水平安定台に対する外乱としてどんなも
のがあるかを代表的な例として水平安定台を船舶
に塔載した場合について述べる。代表的なものと
して安定台の２つの軸ロール軸、ピツチ軸から伝
わる摩擦トルクと水平安定台に重心の偏りがある
場合の直線加速度によつて誘導されるトルクがあ
る。直線加速度としてはロールピツチによる直線
加速度や波の衝撃（ウオーター・ハンマー）によ
るもの及び重力加速度ｇ及び船舶の加速、減速時
の進行方向の加速度、エンジンやスクリユーの回
転に起因する振動などが掲げられる。通常の船舶
の発進、停止、加速、減速による加速度は十分小
さいのでうまく作られた安定台においてはほとん
どの場合無視出来る。重力加速度は、水平安定台
の２つの軸回りに重力に対して平衡をとつてさえ
おけば有害になることはない。
一般的にもつとも有害な外乱トルクは水平安定
台の軸の摩擦とロールピツチによつて誘導される
直線加速度、船体の受ける波の衝撃（ウオータ
ー・ハンマー）、船舶のエンジンやスクリユーの
回転に伴う船体振動による直線加速度である。こ
れらの影響はアンテナ装置がマスト上などに設備
されたとき一般に強調される。このような直線加
速度は安定台の構成の仕方によつては水平台への
有害な外乱トルクとなつて作用する。
例えばジヤイロと振り子分銅によつて安定台を
作る方式の場合、前記安定台の水平面よりの振り
子分銅の重心の位置をｌ該分銅の質量ｍに対し
て、上記の種々の横方向直線加速度が作用したと
き、安定台に作用する外乱トルクはかなり大きな
ものになることがある。
例えば安定台の１つの軸に作用する外乱トルク
の総和をＮとするとジヤイロ効果によつて安定台
はもう１つの軸の回りに角速度Ωでもつてプリセ
ツシヨンを起す。
Ｎ＝Ω×Ｈ …………(1) ここで Ｈ：ジヤイロ回転体スピン軸回りの角運動量ベク
トル 水平台がほぼ水平のときは(1)式の３つのベクト
ルは互いにほぼ直交しているのでスカラー量で表
現出来て、 Ｎ＝Ω・Ｈ …………(2) となる。よつて Ω＝Ｎ／Ｈ …………(3) 横方向直線加速度をＡとすると振り分銅
（pendulum weight）に作用するトルクは、 Ｎ(r)mxAxl＋Tf＝mAl＋Tf …………(4) （但しTfは軸の摩擦トルク） よつて Ω＝Ｎ／Ｈ(r)ｍＡｌ／Ｈ＋Ｔｆ／Ｈ…………(5) 水平安定台の傾きが小さいときは、ほぼ(5)式で
プリセツシヨンが起ると考えてよい。
ここで注意すべきことは(5)式の右辺の第１項が
直線加速度Ａ及び振り子分銅のmxlに比例するこ
とである。振り子分銅のmxlを大きくすると直線
加速度が大きいとき、外乱トルクもひいてはプリ
セツシヨンの角速度もほぼ比例的に大きくなるこ
とを意味し、船体の受ける大きな波の衝撃やマス
トの振動等による大きな加速度によつて不安定に
なる恐れがあり、好ましくない。逆にダンピング
（制振）用の振り子分銅のmxlを小さくすると安
定台の制振作用がにぶり、安定台の復元性及び静
的な精度（水平の場合）が落ちる。
本発明の目的は、前記の代表的な２つの方式の
中間的な経費で前記２つの方式の欠点を除いた安
定台を備えた衛星通信用アンテナ装置を提供する
と共に、船の移動や衛星の動きによる衛星方向の
変動を自動補正する経済的な自動追尾機能を備え
た衛星通信用アンテナ装置を提供するにある。
本発明の別の目的は、海上等におけるきびしい
環境条件のもとに連続稼動でかつ長い年月の間電
気的のみならず機構的な信頼性が高くかつ経済的
な衛星通信用アンテナ装置を提供するにある。
本発明の衛星通信用アンテナ装置のアンテナ支
持装置PDは第１図に示すようにまず機構的には
水平安定台Ｐをつくり、その上に方位軸と仰角軸
を備え、仰角軸に指向性アンテナＡを取付けた形
式とし、全体をレドームRDでおおつている。
本装置を制御の面から見えば、水平安定台Ｐの
制御と方位軸および仰角軸の制御と大きく２つに
大別される。また本装置の主たる特長も水平安定
台Ｐの構成と制御法及び方位軸、仰角軸の制御の
方法にある。これらの特長について以下にさらに
詳しく述べる。
第２図は本装置の水平安定台Ｐを示す図で、前
述如く２つの直交する軸の回りに回転できるよう
に支持されており各軸の制御トルク・モータＭ
１，Ｍ２を備え、水平安定台Ｐの傾きを電気信号
に変換するレベルセンサLS１，LS２を備えてい
る。また電動機GMとフライホイールFWよりな
るフライホイールユニツトFUはそのスピンベク
トルがつねに水平台Ｐの水平面に直交するように
水平台Ｐ又は方位軸構造物ＥAに取付けられ、水
平安定台Ｐに対してジヤイロ効果を持つ。
振り子分銅で制振された水平安定台ＰはＰの傾
きが小さい範囲で外乱トルクに対して前記(5)式 Ω＝Ｎ／Ｈ(r)ｍＡｌ／Ｈ＋Ｔｆ／Ｈ…………(5)
′ のごとくプリセツシヨンを起す。
これに反して本発明の装置の水平安定台Ｐは軸
回りの平衡をとることによつてmxl(r)０とし(5)′
式の右辺の第１項を無視出来るように構成され
る。その代りに、上に述べたレベル・センサLS
１，LS２とトルク・モータＭ１，Ｍ２を用い能
動的に安定化がはかられる。
(5)′式の第２項に対しては水平台Ｐの２つの軸
AX１，AX２の回りの摩擦トルクTfを小さくす
るため摩擦を大きくする要因をを出来るだけ排除
する必要があり、安定台Ｐ用のトルクモータは減
速装置を設けないで軸直接駆動方式で使用され
る。
トルクモータとしては種々考えられるが望まし
くは直流モータ又は２相サーボモータが適切であ
る。船がロール又はピツチを起したとき、第１の
軸AX１に発生する摩擦トルクはジヤイロ効果に
より水平安定台ＰをAX２回りにプリセツシヨン
を起そうとする。逆に第２の軸AX２に発生する
摩擦トルクは水平安定台ＰをAX１回りにプリセ
ツシヨンさせるように作用する。ここで摩擦トル
クによるプリセツシヨンの角速度は前述如く、 Ωｆ＝Ｔｆ／Ｈ …………(6) Tf：摩擦トルク Ｈ：フライホイール・FWの角運動量 Ωｆ：摩擦トルクによるプリセツシヨンの角速度 で表わされＨが十分大きければΩｆは小さく出来
る。
一般に水平台Ｐに対する軸の摩擦トルクは方向
がほぼ周期的に変化する。それはロールやピッチ
の方向がほぼ周期的に変化することによる。この
ためうまく構成された安定台は単調に片方へ傾い
てゆくことはない。しかし軸の摩擦トルクは左右
の回転において必ずしも等しくないので、何らか
の補償をしないといずれはどちらかに傾いてしま
う。このようにジヤイロの効果は外乱トルクの周
波数の高い成分に対しては有効であるが、それだ
けでは不十分であることがわかる。外乱トルクの
周波数の低い成分やオフセツト（直流分）に対し
てはレベルセンサLS１，LS２とトルクモータＭ
１，Ｍ２の働きによつて補償する。
まずレベルセンサLS１によつて検知された水
平台Ｐの傾きと傾きの方向によつAX２駆動用の
トルクモータＭ２に必要なトルを発生させる。こ
れによつてジヤイロ効果によりAX１軸に関して
水平安定台Ｐは修正される方向へプリセツシヨン
をはじめる。AX２軸に関してもレベルセンサLS
２とトルクモータＭ１の働きによつて同じように
修正補償される。レベルセンサLS１，LS２は一
般に水平台の傾きのみならず横方向直線加速度に
対しても応答するのでその出力がモータに伝わり
外乱トルクとなる恐れがある。これに対してはモ
ーター本来の最大トルクが必要以上に大きいもの
を使用しないことやレベルセンサ又は途中の増幅
器において水平から約10゜以下の傾きで飽和する
特性をもたせるなどの対策をとることが必要であ
る。これによつて波の衝撃等による水平安定台へ
の影響を最小に抑えることが出来る。これは振り
子分銅によるアンテナ姿勢制御方式に見られない
本発明の大きな特徴であり、著しく安定性と精度
を向上するのに役立つ。さらに第１の軸AX１、
第２の軸AX２、方位角用の第３の軸AX３の軸線
がほぼ一点で交叉せしめることは、アンテナ・ペ
デスタルのAX１，AX２の回りに関するほぼ完全
なモーメントのつり合いを達成するのに重要であ
る。なおＦAは方位軸フレームで安定台Ｐに取り
付けられている。Ｍ３は方位軸AX３用のモータ
である。さらに方位軸フレームＦAには仰角軸AX
４が取り付けられている。
さらに仰角軸AX４に於ける多相励磁型で、一
定な励磁状態を保つ限り停止位置を保持せんとす
るトルク即ち拘束トルクを有する型式の電動機Ｍ
４とその拘束トルクを増幅する如き、減速機構
GR２によつて安定台Ｐの２つの軸AX１，AX２
との相互干渉による安定性のくずれを防いでい
る。このことは一般的に言つて、仰角軸AX４は
安定台Ｐの２つの軸AX１，AX２と平行又は平行
に近くなることがあるためにかかる工夫が必要と
される。
それに比べて方位軸AX３は安定台Ｐの２つの
軸AX１，AX２に対して（船舶の動揺が余り大き
くない範囲で）直交に近い状態にあり、上記のよ
うな工夫は必ずしも必要としない。ここで多相励
磁型で拘束トルクを持つ型式の電動機の代表的な
ものとしては、ステツプ・モータ又はパルス・モ
ータという名称で市販されているものがあり、現
在では比較的容易に入手することが出来る。
さて、船舶の動揺に対しては、今までに述べて
きたように水平安定台Ｐによつて補償される。又
船舶の方向の変動に対しては船舶のコンパスの出
力θvをコンパス・レピータ・ユニツトCRUを介
してシステムに取り込んで、船首尾方向を基準と
したアンテナ方位θaを修正する。衛星方位θ
*、船舶の方位（ヘツデイング）θv、アンテナ
方位θaとの間の関係は第３図から明らかなよう
に θa＝θ*−θv …………(7) の関係にある。
衛星の摂動や船舶の移動による衛星仰角の変動
については、以下に述べるように方向補正装置
STUによつて補正する。従来の地上の大型の指
向性アンテナによる衛星の追尾法はモノパルス方
式が主流であり、モノパルス方式は追尾性能が非
常にすぐれている。
しかしモノパルス方式は比較的小型の指向性ア
ンテナによる追尾のときは必ずしも経済的な方式
とは言い難い。モノパルス方式は一般に４つ以上
のアンテナ素子と（通信用の受信機系統とは別
に）追尾用のための受信機系統が必要とされるか
らである。
ここで提案する追尾（方向補正）方式は追尾用
の特別の型式のアンテナや追尾専用の受信機系統
を必要とせず、通信用の主受信系統から受信電界
強度に対応する受信レベル信号を分岐するだけで
追尾用信号として使える経済的かつ本提案のアン
テナの姿勢制御方式と適合性のよい追尾（方向補
正）方式である。
本方式の原理は一種の試行錯誤法であり、その
手順としては、 手続(1) アンテナの方向を少しずらしてみる。
手続(2) 受信電界強度が増大したか、減少したか
を判定する。
手続(3) 受信電界強度が増大したときは、さらに
前回と同じ方向に少しずらし、減少したときは
前回と逆の方向へずらし再び手続(2)へ戻る。
以下手続(2)と手続(3)の手続を方位軸と仰角軸に
ついて繰返し実行することによつて、アンテナは
受信電界強度の大きい方へと試行錯誤的に追尾す
ることになる。このような追尾法をステツプ・ト
ラツクと呼ぶこともある。
この方式の特長をまとめると (a) 追尾のための特別のアンテナ構造を必要とし
ないこと、即ちモノパルス方式やコニカル・ス
キヤン方式に見られるマルチ・ビームの構成や
ビームを回転させるための特別の構造を必要と
しないため経済的である。
(b) 追尾用として別の受信機系統を必要とせず、
主通信系の受信機系統から一部の信号を方向補
正装置へ分岐すればよい。
(c) 追尾動作が間欠的でかつ動きが小さいので仰
角軸の動きの反動が安定台Ｐの安定性に与える
影響が極めて少ない。
(d) 追尾速度は前記２つの方式即ちモノパルス方
式やコニカル・スキヤン方式に比べて遅い。よ
つて高速飛しよう体の追尾には何かない場合が
多い。しかし衛星通信の場合は比較的ゆつくり
とした追尾で十分な場合が殆んどである。
以上の的き特長は本追尾法が本発明の第１の要
点であるところのアンテナ支持装置及びアンテナ
姿勢制御装置の構成に対してきわめて適合してい
ることを示している。
第５図は本発明の実施例としてアンテナ・ペデ
スタル制御部を含めた装置全体の構成を示すブロ
ツク図で、以下これを用いて動作について説明す
る。PSUは姿勢制御装置で、まず、ジヤイロ効果
を持たせるためにフライホイール・ユニツトFU
が水平安定台Ｐに固定されており、フライホイー
ルFWは必要とされる角運動量をうるために電動
機GMによつて回転される。さらに安定台Ｐの傾
きを電気信号に変換する傾斜検出手段としてのレ
ベル・センサLS１，LS２に、発振器OSCからの
180゜の位相差をもつ２相の励起電圧を供給する
とレベル・センサの共通端子からはレベル・セン
サの傾斜角とその方向に応じた交流信号が出力さ
れる。
このように水平安定台Ｐの傾きの方向と度合を
示すレベル・センサの出力は第６図に示す安定台
誤差回路PECの復調器DEM１，DEM２で復調さ
れ、駆動回路DRV１，DRV２へ供給され、駆動
回路DRV１，DRV２は水平安定台Ｐの傾きの方
向と度合を示す復調器DEM１，DEM２の出力を
増幅して、軸AX１，AX２にそれぞれに減速機構
なしで直結された軸直結駆動型のトルク・モータ
Ｍ１，Ｍ２を水平安定台Ｐの傾きの度合を減らす
方向へ駆動する。このとき、フライホールFWの
ジヤイロ効果を考慮してAX１軸の傾きを表わす
レベル・センサLS１の出力を復調増幅した信号
はAX２軸を制御するトルク・モータＭ２に加
え、AX２軸の傾きを表わすレベル・センサLS２
の出力を復調・増幅した信号はAX１軸を制御す
るトルク・モータＭ１に加える。
このことは従来のフライホイールを用いない姿
勢センサにとサーボ・モータよるサーボ安定台方
式と大きく異なるところである。なお、別の実施
例として傾斜検出手段として直流出力型の傾斜計
を使用する場合は復調器DEM１，DEM２の代り
に直流増幅器を用いればよく、発振器OSCの２
つの逆相の励起電圧の代りに十分に安定化された
直流電圧を供給すればよい。この場合は第６図の
場合より簡単になるので図示せずとも容易に類推
できるであろう。
つぎに方位・仰角ユニツトAEUを中心に説明
する。方位・仰角ユニツトAEUへの第１の入力
として操作ユニツトOPUから、衛星方向に関す
る少なくとも２つの初期値データ即ち方位角初期
値θ*0、仰角初期値α*0が与えられる。これら
は、操作ユニツトOPUのスイツチ又は鍵盤（キ
ーボード）から手動により入力される。なお方
位・仰角ユニツトAEUおよび操作ユニツトOPU
の情報のうち少なくとも方位角θ*、仰角α*は
不揮発性メモリユニツトNVMUに記憶され停電
事故等によるデータの消失を防ぐ。又、方向補正
装置STUからは方位角、仰角の微調角Δθ，Δ
αが方位・仰角ユニツトAEUへ供給される。こ
れらの情報は方位・仰角ユニツトAEUの詳細を
示す第７図の如く演算回路ADRを通して方位角
レジスタ、仰角レジスタAREG，EREGに蓄えら
れる。方位・仰角ユニツトAEUは仰角レジスタ
EREGと演算回路ADR及びデイジタル−アナロ
グ変換器DAを含み第１の重要な動作は仰角α*
の生成である。
ｉ番目の仰角αi *は（ｉ−１）番目のα*の
値αｉ−１ ＊に微調角Δαiを加えて得られる。即ちαi
＊＝αi-*＋Δαi（ｉ＝１、２、３、…………）
で表わされる。
（番号ｉにかかわらず一般的に表わす時はｉを記
さない。） 上記の右辺の演算は第７図の演算回路ADRに
よつて実行される。仰角α*は仰角軸サーボ系の
指令値として仰角軸サーボ回路ESUへ与えられ
る。仰角軸サーボ回路ESUは誤差回路EEDと駆
動回路EDRVと仰角モータＭ４と仰角軸度検出器
POT及びモータＭ４と仰角軸AX４との間に介在
する減速機構GR２とからなり仰角軸モータＭ４
は強力な位置保持トルクを有する型式のモータを
使用し安定なサーボ系を構成する。ここで仰角軸
誤差回路EEDは方位・仰角ユニツトAEUからの
仰角α*と仰角軸角度検出器POTの出力が示す
角度αa′との差を検出し該差信号を駆動回路
EDRVへ出力する回路である。
方位・仰角ユニツトAEUのもう一つ別の重要
な動作は方位角の生成であり、該ユニツトAEU
は方位レジスタAREGと演算回路ADR及び方位
レジスタAREGの内容（デイジタル・データ）を
アナログ信号（シンクロ）信号に変換するデイジ
タル−シンクロ変換器DSを含んでいる。
ｊ番目の方位角θj *はｊ−１番目の値θj-1 *
にステツプ・トラツク・ユニツトSTUからの微
調角Δθjを加えてえられる。即ち、 θj *＝θj-1 *＋Δθj （番号ｊにかかわわらず一般的に方位角を表わす
時はθ*と記す。） 上式の右辺の演算は第７図の演算回路ADRに
よつて実行される。方位レジスタAREGには衛星
方位角がデイジタル・データの形で蓄えられてい
るから、これをデイジタル−シンクロ変換器DS
によつてアナログ（シンクロ）信号に変換したあ
とコンパス・レピータ・ユニツトCRUへ供給す
る。
コンパス・レピータ・ユニツトCRUはレピー
タ・モータ（又はトルク型シンクロ電機）と差動
シンクロ発信機CDXと減速機構よりなつてお
り、船の方位の変動はレピータ・モータを介して
差動シンクロ発信機CDXのシヤフトに伝わるよ
うに構成される。
コンパス・レピータ・ユニツトCRUは方位・
仰角ユニツトAEUのデイジタル−シンクロ変換
器DSの出力信号θ*をうけて、方位軸AX３の制
御指令角θaに相当する信号を出力する。ここで
第３図および第４図に示す如くθa＝θ*−θvの
関係にある。
コンパス・レピータ・ユニツトCRUの出力
は、方位軸サーボ回路ASUへ与えられる。方位
軸サーボ回路ASUは誤差回路AEDと駆動回路
ADRVと方位軸モータＭ３と方位軸角度検出器
CT及び減速機構GR１とからなり、方位軸サーボ
系を構成している。ここで方位軸誤差回路AED
はコンパス・レピータ・ユニツトCRUからの方
位軸制御角θaと方位軸角度検出器CTの出力の示
す角度θa′との差を検出し、差信号を駆動回路
ADRVへ出力する回路である。
次に第５図および方向補正装置STUを示す第
８図を参照しながら方向補正装置STUについて
説明する。
第５図に示した指向性アンテナＡによつて受信
され、低雑音増幅器LNAで増幅されたのち、受
信復調器RCVRで得られた受信電界強度に対応す
る受信レベル信号Ｌは方向補正装置STUへ供給
される。第８図に示すように方向補正装置STU
は受信レベル信号Ｌをアナログ・デイジタル変換
するアナログ−デイジタル変換器ADSとｋ番目
の受信レベル信号Ｌk（ｋ＝１、２、３、………
…）をデイジタル・データとして蓄えるレジスタ
REGAと前回即ちｋ−１番目の受製レベル信号Ｌ
(k-1)を蓄えるレジスタREGBと該両レジスタの
内容を比較し両レジスタの内容の差の信号即ち受
信レジル差信号ΔＬを出力するデイジタル比較器
CMPと方位軸と仰角軸の選択信号AZ／ELを出力
する軸選択回路AESとを備えており、さらにデ
イジタル比較器CMPの出力即ち受信レベル差信
号ΔＬと仰角データα*と軸選択回路AESの出
力AZ／ELとを受けて、仰角軸微調角Δα及び方
位軸微調角Δθを出力する微調角発生回路SGを
備えた自動追尾ユニツトである。
仰角軸と方位軸を同時に微調整を行なつたとす
れば、その影響が重なつて、次回の微調角の決定
が複雑かつ困難になるので方位に関する微調整と
仰角に関する微調整は別々に行なわれる。軸選択
回路AESは微調整を行う軸の選択を行う。さら
に軸選択回路AESは１個のフリツプ・フロツプ
又は数個のフリツプ・フロツプからなるカウンタ
とデコーダで構成することが出来る。
最も簡単な場合は１個の（Ｔ型）フリツプ・フ
ロツプに適当なクロツクを入力してやればよい。
１つのクロツク・パルスごとにフリツプ・フロツ
プは反転するので、例えばフリツプ・フロツプの
“Ｑ”“”出力を方位軸選択信号、仰角軸選択信
号に対応させておけば、ステツプ・トラツクは方
位軸と仰角軸とにおいて交互に実行される。
仰角軸ステツプ・トラツクの１回の実行に対し
て方位軸ステツプ・トラツクをｎ個実行したいと
きはカウンタを構成し適当なクロツクを入力して
カウンタの状態をデコードして仰角軸選択信号と
方位軸選択信号とに振り分けてやればよい。
また微調角発生回路SGを説明する前にノーテ
ーシヨンを次のように定めておく。
Δαi；ｉ番目の仰角微調角（ｉ＝１、２、３、
…………） Δθj；ｊ番目の方位微調角（ｊ＝１、２、３、
…………） ΔＬｉ Ｅ；Δαiによる受信レベル差信号 ΔＬｊ Ａ；Δθjによる受信レベル差信号 sgn×××；×××なるデータの符号 微調角発生回路SG発生する微調角Δα，θの
符号の決定は次のような約束で決定される。
sgnΔαi＝sgnΔαi-1／sgnΔＬｉ Ｅ…………(8) sgnΔθi＝sgnΔθj-1・sgnΔＬｊ Ａ…………(9) 即ち微調整Δαi-1後の受信レベルＬが増加し
たときは次回の微調角Δαiの符号はΔαi-1のそ
れと等しく、受信レベルＬが減少したときは次回
の微調角Δαiの符号はΔαi-1の符号と反対とな
る。方位軸微調角Δθjについても同様である。
方位微調量即ち方位微調角Δθの絶対値｜Δθ
j｜（ｊ＝０、１、２、３、…………）について
は、一定又は仰角α*に関して単調増加関数とし
て決定される。ここで単調増加関数とは変数（例
えば仰角α*）の増加に対して関数の値（例えば
Δθj）が減少することのない関数である。この
ような単調増加関数型の微調量発生器SAG（図
示せず）の好ましい理由は、高仰角における方位
軸の追尾速度の向上にある。
単調増加関数型の微調角発生器SGを含むやや
複雑な方向補正装置STUや方位・仰角ユニツト
AEUを構成するのにマイクロ・コンピユータMP
やランダム・アクセス・メモリーRAM、読取専
用記憶装置ROMを組み入れると、きめの細かい
設計が可能となる。この場合は方向補正装置
STUや方位・仰角ユニツトAEUにおけるレジス
タ群やデイジタル比較器CMP、演算回路ADRな
どはマイクロ・コンピユータMPやランダム・ア
クセス・ムモリーRAMの中に構成される。
以上述べた如く、本発明装置においては(1)水平
安定台を制御するためにレベルセンサと電動式ジ
ヤイロ回転体を併用しかつ増幅器に飽和特性をも
たせたこと。(2)ローリングおよびピツチングを制
御するＸ軸、Ｙ軸の駆動をブラシレス・モータ直
結で行つたこと、(3)衛星方向にアンテナを指向さ
せるために簡単な自動追尾方式を構成したこと等
を特徴とするので(1)水平安定台の水平位置保持が
確実である。(2)制御速度が速くスパーク等の心配
がない。増幅器の飽和特性に波浪による衝撃の吸
収をはかつた。(3)簡単なデジタル化により機構が
単純となりコストが低減できる等の多くの利点を
有する。
【図面の簡単な説明】
第１図はレドームを含めた本発明の衛星通信用
アンテナ装置の実施例を示す図、第２図は本発明
の中枢であるアンテナペデスタルの水平安定台と
方位軸周辺実施例を示す図、第３図はアンテナ方
位軸の信号処理および演算の原理を示す図、第４
図は方位・仰角座標系（極座標）を示す図、第５
図は本発明の装置全体の構成を示すブロツク図、
第６図は姿勢制御装置PSUの構成を示す図、第７
図は方位・仰角ユニツトAEUの構成を示す図、
第８図は方向補正装置STUの構成を示す図であ
る。 PSU……姿勢制御装置、STU……方向補正装
置、OPU……操作ユニツト、NVMU……不揮発
生メモリ・ユニツト、AEU……方位・仰角ユニ
ツト、PEC……安定台誤差回路、FU……フライ
ホイール・ユニツト、ESU……仰角軸サーボ・
ユニツト、ASU……方位軸サーボ・ユニツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 指向性アンテナＡと複数個の軸を有するアン
    テナ支持装置PDと全体を覆うレードームRDを備
    えた衛星通信用アンテナ装置において、該アンテ
    ナ支持装置PDが、 (a) 水平安定台Ｐと (b) 該水平安定台Ｐの水平面に対しつねに直角な
    方向にスピン・ベクトルを有するフライ・ホイ
    ールユニツトFUと、ローリング、ピツチング
    用の互いに直交する補正軸AX１，AX２の回り
    に関する水平安定台Ｐの傾きを電気信号に変換
    する傾斜検出手段LS１，LS２および水平安定
    台Ｐの制御手段Ｍ１，Ｍ２と (c) 前記水平安定台Ｐの水平面に直交する方位軸
    AX３と方位軸制御手段Ｍ３と (d) 水平安定台Ｐの２つの軸AX１，AX２の軸線
    と方位軸AX３の軸線の３つがほぼ一点で交わ
    るように構成され、方位軸AX３と直交して、
    アンテナＡを仰角方向に指向する仰角軸AX４
    と仰角軸制御手段Ｍ４とを備え、 (e) 該仰角軸制御手段Ｍ４が励磁状態において、
    停止位置を保持する拘束トルクを発生する型式
    の電動機であり、 (f) 電動機Ｍ４と軸AX４との間に減速機構GR２
    を設け、 (g) 水平安定台Ｐと該水平安定台Ｐに載置される
    構造物が軸AX１と軸AX２の回りにおいて、重
    力及び水平直線加速度によるトルクが全可動範
    囲でほぼ平衡する構成とした衛星通信用アンテ
    ナ装置。 ２ 水平安定台Ｐの制御手段として軸AX１，AX
    ２にトルク・モータＭ１，Ｍ２を直結したことを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の衛星通信
    用アンテナ装置。 ３ 水平安定台Ｐの傾きで電気信号に変換する傾
    斜検出手段LS１，LS２の特性を約10゜以下の角
    度において飽和する特性としたことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の衛星通信用アンテナ
    装置。 ４ 指向性アンテナＡと、複数個の軸よりなるア
    ンテナ支持装置PDと、全体をおおうレードーム
    RDを備えた衛星通信用アンテナ装置において、
    水平安定台Ｐの２つの軸AX１，AX２を制御する
    ための姿勢制御装置PSUと、衛星に対する仰角お
    よび方位角に関する初期値データを入出力する操
    作ユニツトOPUと、衛星からの受信信号を受け
    電界の強さより仰角及び方位角に対する微調角を
    出力する方向補正装置STUと、該方向補正装置
    STUおよび前記操作ユニツトOPUからデータを
    受け仰角α*及び方位角θ*を算出し出力する方
    位・仰角ユニツトAEUと、仰角α*を受け仰角
    軸に対する制御を行う仰角軸サーボ・ユニツト
    ESUと、方位角θ*と船舶のコンパス出力θvを
    受けて、方位軸制御角θa（＝θ*−θv）を出力
    するコンパス・レピータ・ユニツトCRUと、方
    位軸制御角θaを受けて方位軸に対する制御を行
    う方位軸サーボ・ユニツトASUと備えたことを
    特徴とする衛星通信用アンテナ装置。 ５ 少なく共、仰角α*及び方位角θ*をデイジ
    タル・データとして記憶する不揮発生記憶装置
    NVMUを備えたことを特徴とする特許請求範囲
    第４項記載の衛星通信用アンテナ装置。 ６ 姿勢制御装置PSUが、フライホイール・ユニ
    ツトFUと、水平安定台Ｐの第１の軸AX１の回り
    の傾きを電気信号に変換する傾斜検出手段LS１
    と、該傾斜検出手段LS１の出力を増幅し、第２
    の軸AX２のトルク・モータＭ２を制御する駆動
    回路DRV２と、該駆動回路DRV２の出力をつけ
    て安定台Ｐの第２の軸AX２を制御するトルク・
    モータＭ２と、さらに水平安定台Ｐの第２の軸
    AX２の回りの傾きを電気信号に変換する傾斜検
    出手段LS２と、傾斜検出手段LS２の出力を増幅
    し第１の軸AX１のトルク・モータＭ１を駆動す
    る駆動回路DRV１と、該駆動回路DRV１の出力
    を受けて水平安定台Ｐの第１の軸AX１を制御す
    るトルク・モータＭ１とを備えたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第４項記載の衛星通信用アンテ
    ナ装置。 ７ 方向補正装置STUが、受信信号Ｌをアナロ
    グ−デイジタル変換するアナログ−デイジタル変
    換器ADと、該変換器の信号のうちＬk、Ｌk-1
    （ｋ＝１、２、３、…………）をそれぞれ蓄える
    レジスタREGAおよびREGBと、該両レジスタの
    内容を比較し受信レベル差信号ΔＬを出力するデ
    イジタル型比較器CMPと、順次補正を実施する
    軸を決定して方位軸、仰角軸の選択信号AZ／EL
    を出力する軸選択回路AESと、さらに仰角α*
    と軸選択信号AZ／ELと受信レベル差信号ΔＬを
    受けて仰角微調角Δα及び方位微調角Δθを出力
    する微調角発生回路SGとを備え、該微調角発生
    回路SGは微調角変化により受信レベル増加した
    ときはさらに同じ方向に変化させ、減少したとき
    は逆方向に変化させることを仰角軸及び方位角軸
    の双方について行うことを特徴とする特許請求の
    範囲第４項記載の衛星通信用アンテナ装置。 ８ 方位、仰角ユニツトAEUが、操作ユニツト
    OPUから衛生方向に関する少くとも２つの初期
    値データ（即ち方位角初期値θ*0、仰角初期値
    α*0）と、方向補正装置STUから方位・仰角の
    微調角Δαi，Δθjを受けて仰角α*、方位角θ
    *を算出する演算回路ADRと、該演算回路の出
    力α*，θ*を蓄えるレジスタEREG、レジスタ
    AREGと、レジスタEREGの内容α*をアナログ
    変換して出力するデイジタル−アナログ変換器
    DAと、レジスタAREGの内容θ*をシンクロ信
    号に変換し出力するデイジタル−シンクロ変換器
    DSとを備えたことを特徴とする特許請求の範囲
    第４項記載の衛星通信用アンテナ装置。 ９ 前記第７項記載の微調角発生回路SGが、仰
    角α*に関して単調増加関数型の方位微調量｜Δ
    θj｜（ｊ＝１、２、３、…………）を発生する
    微調量発生回路SAGを備えたことを特徴とする
    特許請求の範囲第７項記載の衛星通信用アンテナ
    装置。
JP12376278A 1978-10-06 1978-10-06 Antenna unit for satellite communication Granted JPS5550704A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12376278A JPS5550704A (en) 1978-10-06 1978-10-06 Antenna unit for satellite communication
US06/181,665 US4334226A (en) 1978-10-06 1980-08-26 Antenna system for satellite communication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12376278A JPS5550704A (en) 1978-10-06 1978-10-06 Antenna unit for satellite communication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5550704A JPS5550704A (en) 1980-04-12
JPS6128244B2 true JPS6128244B2 (ja) 1986-06-30

Family

ID=14868644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12376278A Granted JPS5550704A (en) 1978-10-06 1978-10-06 Antenna unit for satellite communication

Country Status (2)

Country Link
US (1) US4334226A (ja)
JP (1) JPS5550704A (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983001681A1 (en) * 1981-11-09 1983-05-11 Navidyne Corp Improved gyro-stabilized apparatus
JPS5946010U (ja) * 1982-09-17 1984-03-27 日本電気株式会社 空中線自動追尾装置
JPH0619490B2 (ja) * 1983-08-22 1994-03-16 敬 森 バランサ
FR2551920B1 (fr) * 1983-09-14 1985-12-06 Gall Jean Claude Le Dispositif de stabilisation et de pointage d'antenne, notamment sur navire
US4598297A (en) * 1983-10-21 1986-07-01 Hawkins Joel W Mounting apparatus for satellite dish antennas
JPS615601A (ja) * 1984-06-20 1986-01-11 Nec Corp アンテナ追尾装置
US5157595A (en) * 1985-07-19 1992-10-20 El Paso Technologies, Company Distributed logic control system and method
US4687161A (en) * 1985-09-30 1987-08-18 Ford Aerospace & Communications Corporation Pointing compensation system for spacecraft instruments
JP2579070B2 (ja) * 1991-03-06 1997-02-05 日本無線株式会社 アレイアンテナ及び揺動補償型アンテナ装置
US5537124A (en) * 1994-10-11 1996-07-16 Northrop Grumman Translation cancelling vertical sensing system
ES2109877B1 (es) * 1995-06-02 1998-08-01 Tecnologico Robotiker Centro Sistema de teleposicionamiento de antenas repetidoras de television.
US5921505A (en) * 1996-12-02 1999-07-13 Trw Inc. System and method for reducing mechanical disturbances from energy storage flywheels
NL1006599C2 (nl) * 1997-07-16 1999-01-19 Hollandse Signaalapparaten Bv Stelsel voor het stabiliseren van een op een beweegbaar platform geplaatst object.
US7006788B1 (en) 1997-12-11 2006-02-28 Dyncorp Information Systems Llc Method and system for preventing sun transit outages in point-to-multipoint satellite systems
KR100413217B1 (ko) * 2001-05-25 2003-12-31 주식회사 사라콤 위성신호수신안테나의 위치조정장치
WO2007079473A2 (en) * 2006-01-04 2007-07-12 Wayne Staney Motorized tracking device
EP2283313B1 (en) * 2008-05-26 2015-02-25 Microgate S.r.l. Electromechanical device for measuring the inclination of a support plane with high resolution, high accuracy and low sensitivity to outside disturbances
US9310479B2 (en) * 2012-01-20 2016-04-12 Enterprise Electronics Corporation Transportable X-band radar having antenna mounted electronics
WO2013185749A1 (de) * 2012-06-16 2013-12-19 Atlas Elektronik Gmbh Unterwasserantennenvorrichtung mit einer ortsveränderlichen antenne sowie unterwasserfahrzeug
ES2960107T3 (es) * 2016-11-18 2024-02-29 Saab Ab Disposición de estabilización para estabilizar un mástil de antena
US10594027B1 (en) * 2018-08-31 2020-03-17 Hughes Networks Systems, Llc Machine learning models for detecting the causes of conditions of a satellite communication system
US20230117595A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-20 Viavi Solutions Inc. Smart mount for coupling an antenna alignment device to an antenna

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2947986A (en) * 1954-02-05 1960-08-02 Collins Radio Co Radiometric sextant stabilization system
US4035805A (en) * 1975-07-23 1977-07-12 Scientific-Atlanta, Inc. Satellite tracking antenna system
US4156241A (en) * 1977-04-01 1979-05-22 Scientific-Atlanta, Inc. Satellite tracking antenna apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5550704A (en) 1980-04-12
US4334226A (en) 1982-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6128244B2 (ja)
US5279483A (en) Attitude control system for a three-axis stabilized satellite especially a remote sensing satellite
US5227806A (en) Stabilized ship antenna system for satellite communication
US5922039A (en) Actively stabilized platform system
US5517204A (en) Antenna directing apparatus
US5020745A (en) Reaction wheel fricton compensation using dither
JPS6047159B2 (ja) 衛星の姿勢制御装置
JPH0568881B2 (ja)
EP0622295A1 (en) Attitude control of spinning spacecraft
BG107622A (bg) Следяща система за плоска мобилна антенна система
EP1165371A1 (en) System and method for controlling the attitude of a spacecraft
US6772978B2 (en) Dynamic unbalance compensation system and method
JPS6057702A (ja) 船舶用三軸型アンテナ架台
JP5907535B2 (ja) 衛星追尾アンテナシステムおよび衛星追尾アンテナ制御方法
JPH0653519B2 (ja) デユアル・スピン衛星の章動抑制装置
JPS5994104A (ja) 補助安定化装置
JPS63271182A (ja) アンテナビ−ム方向の自動制御装置
JPH07249920A (ja) アンテナ指向装置
JP4423371B2 (ja) 空間安定装置
JPH02500662A (ja) 二重スピン安定化衛星用章動センサおよび章動制御システム
US6196502B1 (en) Attitude control of spinning spacecraft with counterspun controls platform
JP3393025B2 (ja) 指向性アンテナ用三軸制御装置
JP3957628B2 (ja) 目標追尾装置およびその方法
JP3136380B2 (ja) アンテナ指向装置
JP2596376B2 (ja) アンテナの駆動制御装置