JPS6266178A - アンテナ自動追尾装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアンテナ自動追尾装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明はアンテナ自動追尾装置に関し、アンテナと、ア
ンテナの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、
アンテナの仰角を可変する仰角駆動手段と、アンテナの
方位角を可変する方位角駆動手段と、受信レベル検出手
段よりの検出出力に基づいて仰角駆動手段及び方位角駆
動手段に制御信号を供給する制御装置とを設け、この制
御装置の制御によって、アンテナの仰角及び方位角を各
別に微少角ずつ変化させ、これによって得られた仰角方
向及び方位角方向の各受信レベルの勾配ベクトルに夫々
比例した角度だけアンテナの仰角及び方位角を変化させ
るようにすることによシ、正確且つ迅速にアンテナの主
軸を電波到来方向に向けることができるようにしたもの
である。

〔従来の技術〕

従来のアンテナ自動追尾装置は、アンテナ（）臂ラ？ラ
アンテナ）、受信機、アンテナ駆動及び制御装置並びに
ステップ式姿勢制御処理装置から構成されている。そし
て、アンテナの直径、受信周波数に応じて、アンテナの
仰角、方位角を、夫々半値角の約１／１０〜１／２０の
一定角度毎にステップ的に変化させる。そして、第５図
に示す如く、初期設定位置ａから、仰角Ｅのみを一方向
にステップ的に変化させ、このとき受信レベルがステッ
プ的に増大し続けるのであれば、そのまま仰角Ｅを一方
向にステップ的に変化させる。そして、位置すで、受信
レベルが低下したら、仰角Ｅを逆方向に１ステツプ変化
させて位置’ｃＩＣ戻す。次に、位置Ｃから、方位角Ａ
のみを一方向にステップ的に変化させ、このとき受信レ
ベルがステップ的に増大し続けるのであれば、そのｉｔ
方方位角上一方向にステップ的に変化させる。そして、
位置ｄで受信レベルが低下したら、方位角Ａを逆方向に
１ステツプ変化させて位置ｅに戻る。この位置・で、ア
ンテナの主軸は電波到来方向に略一致することになる。

かかる従来のアンテナ自動追尾装置は、アンテナの追尾
に時間が掛る。従って、特に電波の到来方向又はアンテ
ナの取付けられている設置部の位置が変化する場合には
、追尾不能となる虞もある。

又、ステップ角が一定であるため、アンテナの主軸の方
向が電波到来方向に近づくと、ハンティングが生じる虞
があった。

そこで、かかる従来例の欠点を改良したアンテナ自動追
尾装置が、特開昭５８−１４７６６３号公報に開示され
ている。かかるアンテナ自動追尾装置は、上述の従来例
の仰角、方位角のステップ角度を、一定ではなく、受信
レベル差が小さくなる程小さくなるようにした本のであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の両従来例のいずれも、受信レベルに応じて、アン
テナの仰角（又は方位角）をステップ的に何回か変化さ
せ、しかる後アンテナの方位角（又は仰角）をステップ
的に何回か変化させて、アンテナの主軸を電波到来方向
に一致させるようにしたものなので、両従来例間に大小
の差はあるがいずれにしても、アンテナの追尾に時間が
掛りすぎるという欠点を有する。

かかる点に鑑み、本発明は正確且つ迅速にアンテナの主
軸を電波到来方向に向けることのできるアンテナ自動追
尾装置を提案しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるアンテナ自動追尾装置は、アンテナ（１）
と、このアンテナ（１）の受信レベルを検出する受信レ
ベル検出手段ＲＣと、アンテナ（１）の仰角を可変する
仰角駆動手段（６，７）と、アン′テナ（１）の方位角
を可変する方位角駆動手段（８，９）と、受信レベル検
出手段藺よりの検出出力に基づいて仰角駆動手段（６，
７）及び方位角駆動手段（８，９）に制御信号を供給す
る制御装置（１０とを有し、この制御装置αＱの制御に
よって、アンテナ（１）の仰角及び方位角を各別に微少
角ずつ変化させ、これによって得られた仰角方向及び方
位角方向の各受信レベルの勾配ベクトルに夫々比例した
角度だけアンテナ（１）の仰角及び方位角を変化させる
ようにし念ものである。

〔作用〕

制御装ｆｌ（イ）によって仰角駆動手段（６，７）及び
方位角制御手段（８，９）を制御して、アンテナ（１）
の仰角及び方位角を各別に微少角ずつ変化させ、これに
よって得られた仰角方向及び方位角方向の受信レベル検
出手段ＲＣによって得られた各受信レベルの勾配ベクト
ルに夫々比例した角度だけアンテナ（１）の仰角及び方
位角を変化させる。

〔実施例〕

以下に、第１図及び第２図を参照して、本発明の一実施
例を詳細に説明する。（１）は指向性の強い受信アンテ
ナ（ペンシルビームアンテナ）トシテのパラボラアンテ
ナである。

（６）は、アンテナ（１）を仰角方向に回動する仰角モ
ータ、（７）はこの仰角モータ（６）を駆動する仰角駆
動回路で、これらにて仰角駆動手段が構成される。

（８）は、アンテナ（１）を方位角方向に回動する方位
角モータ、（９）はこの方位角モータ（８）を駆動する
方位角駆動回路で、これらにて方位角駆動手段が構成さ
れる。

アンテナ（１）よりの受信信号は、受信レベル検出手段
としての受信機ＲＣで受信されるが、この受信信号は先
ずそのアンテナ（１）に内蔵せる周波数変換器（２）に
供給されて中間周波信号に周波数変換され、その中間周
波信号は中間周波増幅器（３）を介して出力端子（５）
に供給され、これが復調回路（図示せず）に供給されて
、ベースバンド信号に復調される。

更に、中間周波増幅器（３）よりの中間周波信号は、振
幅検波器（４）に供給されて振幅検波される。その検波
出力は制御装置α１及びしくルメータαＱに供給される
。

（ト）は制御装置で、これはマイクロコンピュータから
成り、その機能は次の通りである。αηは制御手段で、
仰角駆動回路（７）及び方位角制御回路（９）に夫々仰
角及び方位角駆動信号を供給する。（イ）は記憶手段で
、振幅検波器（４）で検出された受信レベル博をデジタ
ル値に変換して記憶する。この記憶手段いは、制御手段
α化よって鯖御される。記憶手段（２）よシ続出された
データは、演算手段（２）に供給されて演算される。演
算手段（至）よ）の演算出力は、第１の比較手段α→に
供給される。この第１の比較手段α棒の出力は、制御手
段α刀に供給される。演算手段（至）の出力は、第２の
比較手段（至）に供給され、その比較出力は制御手段α
ＩＩに供給される。

次に、第２図の７０−チャート及び第３図の線図をも参
照して、本実施例の動作を説明する。アンテナ（１）の
自動追尾だ先立って、アンテナ（１）の主軸方向の初期
設定を行なう。即ち、アンテナ（１）の利得の半値角の
約２倍のステップ角度でアンテナ（１）の例えば仰角を
可変し、その仰角の各ステップ角度毎に、アンテナ（１
）の方位角を±１８０”の範囲で可変して、レベルメー
タ（ト）を見ながら、アンテナ（１）の追尾に必要な最
低レベル以上の受信レベル（初期レベル）が得られるよ
うに、制御手段αＢの制御により、アンテナ（１）の仰
角Ｅ及び方位角Ａを夫々初期値仰角Ｅ０及び初期値方位
角Ａ０に設定すると共に、これらの値を記憶手段（６）
に記憶せしめる。

しかる後、アンテナ（１）の自動追尾を開始する波器（
４）にて検出して、記憶手段（６）に記憶せしめる（ス
テップ５Ｔ−１）。次に、アンテナ（１）の仰角ＥをΔ
Ｅだけ動かしくステップ５Ｔ−２）、Ｅ＝Ｅ＋ΔＥ。

Ａ＝Ａ０のときの受信レベルＧ、を検波器（４）にて検
出して、その仰角Ｅ及び方位角Ａの値と共に記憶手段α
りに記憶せしめる。次に、アンテナ（１）の仰角Ｅを−
ΔＥ１方位角ＡをΔＡだけ動かしくステップ５Ｔ−４）
、Ｅ＝Ｅ０．Ａ＝Ａｏ＋Δ人のときの受信レベルＧ２を
検波器（４）にて検出して、その仰角Ｅ及び方位角Ａの
値と共に記憶手段αりに記憶せしめる（ステップ５Ｔ−
５）。

次に、アンテナ（１）の方位角Ａを一ΔＡだけ動かす（
このときは、Ｅ＝Ｅｏ、Ａ＝Ａ０である）（ステップ５
Ｔ−６）。

次に、記憶手段に記憶されている各データを読出して、
演算手段（至）に供給して、下記の勾配ベクトルの演算
を行わせる。

次に、演算手段（２）にて、 ＩＯ２−Ｇ０１＋ｌＧ、−Ｇｏｌ＋１Ｇ２−Ｇ、ｌ＝Ｆ
の演算を行なわせ、この値Ｆを比較手段α→に供給して
、所定値ｇと比較する（ステップ５Ｔ−８）。そして、
Ｆ≧ｇであればステップ５Ｔ−９に進み、　Ｆ＜ｇであ
ればステップ５Ｔ−１０に進む。

Ｆ≧ｇのとき（受信レベルＧが未だ最大レベルに至って
いないとき）は、制御手段α℃は比較手段α→の比較出
力により、演算手段（至）の演算結果に基づいて、アン
テナ（１）の仰角Ｅを 仰角Ｅ、方位角Ａを夫々 に設定する（ステップ５Ｔ−９）。しかる後、ステップ
５Ｔ−１に戻って上述の動作を繰返えす。

又、Ｆ＜ｇのとき（受信レベルＧが略最大レベルに至っ
たとき）は、受信レベルＧ′を検波器（４）Ｋて検出し
、演算手段（至）にて、 ＋（Ｇ０＋Ｇ、＋Ｇ２）／３−Ｇ’ｌミＨを演算し、こ
れを比較手段（ロ）に供給して、所定値１と比較する。

電波の到来方向又はアンテナ（１）の指向方向が変化し
念ことＫよって、Ｈ＞ｌであれば、ステップ８Ｔ−１に
戻り、上述の動作を繰返す。又、上述の変化が殆んとな
くてＨ≦ｉであればステップ５Ｔ−１０に戻る。

上述のａＥ（微少量）、２人（微少量）及びαは、アン
テナ（１）の径、受信周波数、検波器（４）の検出出力
のダイナミックレンジ等を考慮し、アンテナ（１）の追
尾の精度が高く、追尾の速度が高くなるような値に選定
される。

以上の動作では、ａＥ及びΔＡを入れ替えることができ
る。又、電波到来方向及びアンテナ指向方向のｂずれも
変化しなり場合には、ステップ５Ｔ−１０、８Ｔ−１１
を省略し、その代シに、所定時間後ステップ５Ｔ−１に
戻るようＫしても良い。

以上のアンテナ追尾の動作原理は、第４図の模式図に示
される、受信レベル（アンテナの相対利得）Ｇが００の
平面Ｓ上に突出した、等受信レベル（等相対利得）線で
表わされた山を、等受信レベル線と直交する方向に登る
ことで説明できる。

即ち、受信レベル（アンテナ相対利得）Ｇは、アンテナ
（１）の仰角Ｅ及び方位鳥人の関数であるから、次式の
ように表わされる。

Ｇ＝Ｇ（Ｅ、Ａ） 第４図の山のＥ、Ａ直交座標上の任意の点（Ｅ。

Ａ）の勾配ベクトルは次のように表わされる。

ここで、ｅ、ａは夫々仰角、方位角方向の単位ベクトル
を示す。かかる勾配ベクトルを得るには、Ａを固定し、
ＥをａＥだけ変化させてΔＧ、（Ｅ、Ａ）　　を求め、
Ｅを固定し、人を２人だけ変化させてｊＧ、（Ｅ、Ａ）
を求め、ΔＥ、ΔＡをできるだけ零に近づければ良い。

実際にはΔＥ、ΔＡをあまシ小さくできな込のａａ　　
ａａ　　　　　　　　　　ｊＧ　　ｊＧで、−一、−の
代りＫ、近似的にｉｖ”；ｆｆを用いａＥ　　　ｃｌＡ る。

山の上の初期設定位置Ｘ（０）＝　（Ｅ、　、人。）に
対して。

次の位置を７１）＝　（Ｅ４．Ａ１）とすると、Ｘ（１
）は次式のように表わされる。

ｘ（１）＝マ０）＋αＧ　（ＸＯ） 但し、αはステップ定数である。これを繰返し、）（（
ｋ＋１　）　＝ｘ（ｌｃ）　＋（ＺＶＧ　（Ｘ（ｋ）　
）で、ある設定したレベルに達すれば、アンテナ（１）
は電波到来方向に向いたことにカリ、追尾は完了するこ
とになる。

〔発明の効果〕

上述せる本発明によれば、正確且つ迅速にアンテナの主
軸を電波到来方向に向けることのできるアンテナ自動追
尾装置を得ることができる。従って、本発明アンテナ自
動追尾装置によれば、電波到来方向又はアンテナの取付
けられた設置部の位置に変化がある場合であっても、自
動追尾が可能である。このため、本発明は航空機、船舶
、車両搭載用のアンテナに適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック線図、第２図はそ
の説明のための７０−チャート、第３図及び第４図は夫
々その説明のための線図、第５図は従来例の説明のため
の線図である。 （１）はアンテナ、ＲＣは受信機（受信レベル検出手段
）、（４）は振幅検波器、（６）　、　（７）は仰角駆
動手段を構成する夫々仰角モータ及び仰角駆動回路、（
８）。 （９）は方位角駆動手段を構成する夫々方位角モータ及
び方位角駆動回路、α０は制御装置である。 −賞方包イ列め７′口１．り先漿７ 第１図 第３図 一慣ト方怪イタ・」ω脱Ｂ月のための糸車、口第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アンテナと、 該アンテナの受信レベルを検出する受信レベル検出手段
   と、 上記アンテナの仰角を可変する仰角駆動手段と、上記ア
   ンテナの方位角を可変する方位角駆動手段と、 上記受信レベル検出手段よりの検出出力に基づいて上記
   仰角駆動手段及び上記方位角駆動手段に制御信号を供給
   する制御装置とを有し、 該制御装置の制御によつて、上記アンテナの仰角及び方
   位角を各別に微少角ずつ変化させ、これによつて得られ
   た仰角方向及び方位角方向の各受信レベルの勾配ベクト
   ルに夫々比例した角度だけ上記アンテナの仰角及び方位
   角を変化させるようにしたことを特徴とするアンテナ自
   動追尾装置。