JP2637991B2 - Beam scan tracking device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アンテナを電波源の方向に自己追尾させる
ためのビームスキャン追尾装置に関し、特にアンテナが
移動体に搭載された例えば静止衛星を追尾する装置に関
する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam scan tracking device for causing an antenna to self-track in the direction of a radio wave source, and more particularly, to tracking, for example, a geostationary satellite in which an antenna is mounted on a moving body. To a device that

［従来の技術］ 従来より、この種の追尾方式の代表的なものとして、
ステップトラック方式、コニキャルスキャン方式があ
る。[Prior art] Conventionally, as a representative of this type of tracking method,
There are a step track method and a conical scan method.

前記ステップトラック方式は、アンテナを僅かに動か
し、そのステップ駆動の前後の受信レベルの高い方向へ
再びステップ駆動して衛星を追尾するものである。In the step track method, the antenna is slightly moved, and the satellite is tracked by step driving again in a direction of a high reception level before and after the step driving.

前記コニキャルスキャン方式は、アンテナビームを円
錘状に回転させ、その中心から衛星がずれている時に得
られる受信信号の振幅変調成分からアンテナビームのず
れを見出だし、このずれを示す角度誤差電圧がなくなる
ようにアンテナを駆動するものである。In the conical scanning method, the antenna beam is rotated in a cone shape, a deviation of the antenna beam is found from an amplitude modulation component of a reception signal obtained when the satellite is deviated from the center thereof, and an angular error voltage indicating this deviation is obtained. The antenna is driven so as to eliminate the problem.

これらの方式の詳細については、例えば「衛星通信」
（コロナ社刊，著者川橋猛）のP202〜210に記述されて
いる。For details on these systems, see, for example,
(Corona Publishing Company, author Takeshi Kawahashi) P202-210.

［解決すべき問題点］ 移動体にアンテナを搭載し、ステップトラック方式に
よって衛星追尾を行なう場合、次のような問題がある。[Problems to be Solved] When a mobile object is equipped with an antenna and performs satellite tracking by the step track method, there are the following problems.

すなわち、ステップトラック方式では、受信レベルを
適当な積分時間をとって判定するため、追尾応答が遅
く、さらに積分中の移動体自身の変位を補正する装置が
別個に必要となる。That is, in the step track method, since the reception level is determined by taking an appropriate integration time, the tracking response is slow, and a device for correcting the displacement of the moving body itself during integration is separately required.

一方、前記コニキャルスキャン方式では、ビームを円
錘状に回転させるために、通常のアンテナ機構に加えて
さらにビーム回転用の機械的駆動部を必要とし、構成が
複雑になるという問題があった。On the other hand, in the conical scan method, a mechanical drive unit for rotating the beam is required in addition to a normal antenna mechanism in order to rotate the beam in a conical shape, and there is a problem that the configuration is complicated. .

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
の問題点を解決し、機械的構成が簡易でありながら、追
尾応答性が優れたビームスキャン追尾装置を提供するこ
とにある。Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a beam scan tracking device having a simple mechanical configuration and excellent tracking response.

［問題点の解決手段］ 本発明は、ビームを電気的に走査可能なアンテナと、 前記ビームの走査に伴って変化する２種の受信信号の
受信レベルを同期検波する検波器と、 この検波器に同期して、アンテナ給電部の位相回路の
スイッチングを行なって前記アンテナでのビームスキャ
ンを制御するビーム制御走査回路と、 このビーム制御走査回路を介して取り込んだ前記検波
された受信信号のレベルの高い方向を到来電波の方向と
判断する信号処理部と、 この信号処理部を指令信号に基づいてアンテナ軸を到
来電波の方向に駆動する駆動部とを設けて、ビームスキ
ャン追尾装置を構成している。[Means for Solving the Problems] The present invention provides an antenna capable of electrically scanning a beam, a detector for synchronously detecting the reception levels of two types of reception signals that change with the scanning of the beam, and the detector. A beam control scanning circuit for controlling a beam scan by the antenna by switching a phase circuit of the antenna feed unit in synchronization with the antenna control unit; and detecting a level of the detected reception signal fetched through the beam control scanning circuit. A signal processing unit that determines a high direction as the direction of the arriving radio wave, and a drive unit that drives the antenna axis in the direction of the arriving radio wave based on the command signal to form a beam scan tracking device. I have.

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説
明する。EXAMPLES Hereinafter, one example of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第１図は、本発明の一実施例装置のブロック回路図で
ある。FIG. 1 is a block circuit diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

同面において、１は後述するようにビームスキャンが
可能なアンテナであり、このアンテナ１に到来した電波
は、低雑音増幅器2,受信機３を通って、その受信信号が
アンテナ制御装置10に送られる構成となっている。On the same surface, reference numeral 1 denotes an antenna capable of beam scanning as described later. A radio wave arriving at the antenna 1 passes through a low-noise amplifier 2 and a receiver 3, and a received signal is transmitted to an antenna control device 10. Configuration.

また、前記アンテナ制御装置10は、混合器4,局部発振
器5,ビーム走査制御回路6,信号処理部７およびモータ駆
動回路８から構成されている。The antenna control device 10 includes a mixer 4, a local oscillator 5, a beam scanning control circuit 6, a signal processing unit 7, and a motor driving circuit 8.

そして、このアンテナ制御装置10に送られた受信信号
は、検波器の一例である前記局部発振器５によって同期
検波され、ビーム走査制御回路６を介して信号処理部７
に取り込まれるようになっている。The received signal sent to the antenna control device 10 is synchronously detected by the local oscillator 5 which is an example of a detector, and is received by the signal processing unit 7 via the beam scanning control circuit 6.
Has been taken into.

前記ビーム走査制御回路６は、前記局部発振器５に同
期して、アンテナ給電部（図示せず）の移相回路のスイ
ッチングを行なって、前記アンテナ１でのビームスキャ
ンを制御するものである。The beam scanning control circuit 6 controls a beam scanning by the antenna 1 by switching a phase shift circuit of an antenna feeding unit (not shown) in synchronization with the local oscillator 5.

また、アンテナ駆動用モータとして、AZ軸モータ11,E
L軸モータ12が設けられ、前記信号処理部７からの駆動
信号をモータ駆動回路８を介して入力して回転駆動さ
れ、前記アンテナ１の向きを変えるようになっている。AZ axis motors 11, E are used as antenna driving motors.
An L-axis motor 12 is provided, is driven to rotate by inputting a drive signal from the signal processing unit 7 via a motor drive circuit 8, and changes the direction of the antenna 1.

次に、上記実施例装置の衛星追尾作用について説明す
る。Next, the satellite tracking operation of the above-described embodiment will be described.

一般に、衛星追尾を行なう場合、例えばAZ,EL軸な
ど、２軸の制御を行なう必要があるが、始めにAZ軸の制
御について説明する。In general, when performing satellite tracking, it is necessary to control two axes, for example, AZ and EL axes. First, control of the AZ axis will be described.

第２図にAZ面での放射パターン，第３図にアンテナ給
電部の構成の一例を示す。FIG. 2 shows an example of the radiation pattern on the AZ plane, and FIG. 3 shows an example of the configuration of the antenna feed section.

前記放射パターンは、アンテナ給電部についているピ
ンダイオードD1〜D8のスイッチングによって変わるよう
になっている。The radiation pattern changes according to the switching of the pin diodes D1 to D8 provided on the antenna feed unit.

例えば、前記ビーム走査制御回路６の制御によって第
３図図示ｃにバイアスがかかると（ピンダイオードがON
となる）、アンテナから第２図の実線で示すパターンＡ
が得られ、ピンダイオードがOFFのとき同図の破線で示
すパターンＢが得られる。For example, when a bias is applied to c in FIG. 3 under the control of the beam scanning control circuit 6 (the pin diode is turned on).
2), a pattern A shown by a solid line in FIG.
Is obtained, and when the pin diode is OFF, a pattern B indicated by a broken line in the figure is obtained.

ここで、パターンＡの最大放射方向と、パターンＢの
最大放射方向とがなす角度αを、アンテナビーム半値角
の十分の一程度にしておく。Here, the angle α between the maximum radiation direction of the pattern A and the maximum radiation direction of the pattern B is set to about one tenth of the half value angle of the antenna beam.

このパターンＡとパターンＢとのスイッチングを、第
１図の局部発振器５の周波数に同期して前記ビーム走査
制御回路６で行なう。The switching between the pattern A and the pattern B is performed by the beam scanning control circuit 6 in synchronization with the frequency of the local oscillator 5 in FIG.

このスイッチングによって得られる受信信号を、局部
発振器５の周波数で同期検波することにより、２つの受
信レベル信号を得ることができる。By synchronously detecting the reception signal obtained by this switching at the frequency of the local oscillator 5, two reception level signals can be obtained.

この２つの受信レベル信号に基づき、高いレベルが得
られた方向にアンテナ軸を機械的に回転する。Based on these two reception level signals, the antenna axis is mechanically rotated in a direction where a high level is obtained.

すなわち、１ステップでのアンテナ機械的回転角をα
゜以下に設定しておき、その設定角度回転の後に、再び
ビーム走査により受信レベルの判断を行なう。この動作
を２つの受信レベルがほぼ等しくなるまで行なう。２つ
の受信レベルが等しくなるか、あるいはそのレベル差が
ある一定の値△以上になった時には、ピークを捕まえた
と判断する。つまり、第２図の図示Ｓ方向と衛星の方向
とが一致したとし、AZ軸の追尾を完了する。That is, the mechanical rotation angle of the antenna in one step is α
(4) After setting, the receiving level is determined again by beam scanning after the set angle rotation. This operation is performed until the two reception levels become substantially equal. When the two reception levels are equal or the level difference is equal to or greater than a certain value △, it is determined that a peak has been caught. That is, it is assumed that the S direction shown in FIG. 2 matches the satellite direction, and the tracking of the AZ axis is completed.

他方、EL軸についても、前述したAZ軸と同様な制御を
行なえば良いことは明らかである。On the other hand, it is apparent that the same control as that of the AZ axis described above may be performed on the EL axis.

すなわち、第３図図示ｄのバイアスを制御すること
で、ピンダイオードD9,D10が制御され、EL面においても
AZ面と同様にビーム走査が行なわれる。That is, the pin diodes D9 and D10 are controlled by controlling the bias shown in FIG.
Beam scanning is performed similarly to the AZ plane.

ここで、移動体等にアンテナを搭載している場合、常
時２軸を制御する必要がある。Here, when an antenna is mounted on a moving body or the like, it is necessary to constantly control two axes.

このような２軸を常時制御する場合の動作を、第４図
のフローチャートを参照して説明する。The operation when such two axes are constantly controlled will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、同図のステップ1,2で、AZ軸のビーム走査を行
ない、同期検波し、AZ軸ビーム走査に基づく２つの受信
レベルAZ（ａ）,AZ（ｂ）を一旦記憶しておく。First, in steps 1 and 2 of the drawing, beam scanning on the AZ axis is performed, synchronous detection is performed, and two reception levels AZ (a) and AZ (b) based on the AZ axis beam scanning are temporarily stored.

次に、同図のステップ3,4で、EL軸のビーム走査，同
期検波を実行し、AZ軸と同様に２つの受信レベルEL
（ａ）,EL（ｂ）を記憶しておく。Next, in steps 3 and 4 of the same figure, beam scanning and synchronous detection of the EL axis are executed, and the two reception levels EL are set similarly to the AZ axis.
(A) and EL (b) are stored.

次に、ステップ４で、AZ（ａ）とAZ（ｂ）とを比較
し、 |AZ（ａ）−AZ（ｂ）｜が一定レベル△１より大きい場
合、ステップ６でAZ軸駆動準備とし、同様に、ステップ
７でEL（ａ）とEL（ｂ）とを比較し、 |EL（ａ）−EL（ｂ）｜が一定レベル△２より大きい場
合、EL軸駆動準備とする。Next, in step 4, AZ (a) is compared with AZ (b). If | AZ (a) −AZ (b) | is larger than a certain level △ 1, in step 6, AZ axis drive preparation is made. Similarly, in step 7, EL (a) and EL (b) are compared, and if | EL (a) −EL (b) | is larger than the fixed level △ 2, the EL axis drive preparation is made.

次に、ステップ８で、角軸の駆動準備状態に基づきAZ
軸,EL軸を駆動し、これを繰り返すようにしている。Next, in step 8, AZ is set based on the drive preparation state of the square axis.
The axis and EL axis are driven and this is repeated.

このような動作により、時間を要する機械駆動の前
に、電気的に電波源の方向を判断する受信レベルデータ
を得ることができるので、実際上２軸同時の追尾動作が
可能となる。By such an operation, the reception level data for electrically determining the direction of the radio wave source can be obtained before the mechanical drive which requires time, so that the tracking operation of two axes simultaneously can be practically performed.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。The present invention is not limited to the above embodiment,
Various modifications can be made within the scope of the present invention.

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば電気的にアンテ
ナのビームを走査して受信レベル信号を処理するため、
電波到来方向の判断を迅速に行なうことができ、しか
も、方向判断は、受信レベルの振幅に基づいて行なうた
め、複雑な復調機を必要としない。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a beam of an antenna is electrically scanned to process a reception level signal.
The direction of arrival of the radio wave can be determined quickly, and the direction is determined based on the amplitude of the reception level, so that a complicated demodulator is not required.

また、電波到来後は、アンテナ軸の機械的回転によっ
てアンテナ自体を電波到来方向に向けるため、アンテナ
単体のビームを走査角は小さくて済み、設計が容易とな
る。Further, after the arrival of the radio wave, the antenna itself is directed in the direction of the radio wave arrival by mechanical rotation of the antenna axis, so that the beam of the antenna alone can be reduced in the scanning angle and the design becomes easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の一実施例装置のブロック回路図、第２
図はアンテナ放射パターンを示す概略説明図、第３図は
アンテナ給電系の回路構成図、第４図は２軸同時追尾の
動作手順を示すフローチャートである。 1;アンテナ、 5;検波器（局部発振器）、 7;信号処理部、 8,11,12;駆動部。FIG. 1 is a block circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an antenna radiation pattern, FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an antenna feed system, and FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of two-axis simultaneous tracking. 1; antenna, 5; detector (local oscillator), 7; signal processing unit, 8, 11, 12; driving unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】ビームを電気的に走査可能なアンテナと、 前記ビームの走査に伴って変化する２種の受信信号の受
信レベルを同期検波する検波器と、 この検波器に同期して、アンテナ給電部の位相回路のス
イッチングを行なって前記アンテナでのビームスキャン
を制御するビーム制御走査回路と、 このビーム制御走査回路を介して取り込んだ前記検波さ
れた受信信号のレベルの高い方向を到来電波の方向と判
断する信号処理部と、 この信号処理部の指令信号に基づいてアンテナ軸を到来
電波の方向に駆動する駆動部とを設けたことを特徴とす
るビームスキャン追尾装置。An antenna capable of electrically scanning a beam, a detector for synchronously detecting reception levels of two kinds of reception signals that change with the scanning of the beam, and an antenna synchronized with the detector. A beam control scanning circuit that controls a beam scan by the antenna by performing switching of a phase circuit of a feeding unit; and a direction in which the level of the detected reception signal captured via the beam control scanning circuit is high. A beam scan tracking device comprising: a signal processing unit that determines a direction; and a driving unit that drives an antenna axis in a direction of an incoming radio wave based on a command signal from the signal processing unit.