自動追尾受信方法及び自動追尾受信機

【課題】一つのパラボラアンテナ内に設置した複数の追尾輻射器の受信電界レベルが検波電圧の比較に必要な電界レベルより低くても自動追尾可能とする。
【解決手段】二つの追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂで受信した信号を、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂを通して合成器５ａで合成し、その合成信号を検波器６ａで検波して得た検波値が最大になるように移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂの移相量を可変するようにしているため、同条件で片方の追尾輻射器が出力する信号を検波する場合と比較して、約二倍の大きさの信号に基づく検波が可能になる。そのため、二つの追尾輻射器を交互に切り替えながら、一つの追尾輻射器の出力信号で電波到来方向を推定する方式と比較し、約半分の強さの受信電界レベルの電波でも自動追尾受信が可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動追尾受信方法及び自動追尾受信機に係り、特にパラボラアンテナに設置した複数の追尾輻射器の出力を用いて、マイクロ波の到来方向にアンテナビーム方向を自動追尾させる自動追尾受信方法及び自動追尾受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動追尾機能を備えたパラボラアンテナは、特許文献１に記載されているように、本線用一次放射器と同じ角度で取り付けられた４本の追尾用一次放射器を備えている。図９は、この自動追尾機能を備えたパラボラアンテナを有する自動追尾受信機の一例のブロック図を示す。同図において、パラボラアンテナのパラボラ鏡面１は、パラボラ鏡面１の焦点に設置した本線用一次放射器である主輻射器２への電波の受信電界レベルが最も高くなるように、到来する電波を集める特性を有している。主輻射器２はパラボラ鏡面１の焦点に設置され、本線の電波を受信する。
【０００３】
また、追尾輻射器（右）３ａ、追尾輻射器（左）３ｂ、追尾輻射器（上）３ｃ、及び追尾輻射器（下）３ｄは４本の追尾用一次放射器で、それぞれ主輻射器２を中心に右側、左側、上側、及び下側の各位置に主輻射器２と同じ角度で設置されており、主輻射器２を中心に水平・垂直方向にオフセットした方向から到来する電波を受信する。
【０００４】
タイミング発生回路２１は、一定間隔（例えば１０ｍｓｅｃ毎）のタイミングパルスを発生する。切替器２２は、タイミング発生回路２１から出力されるタイミングパルスに同期して、追尾輻射器３ａ〜３ｄのそれぞれの出力を順に切り替える。検波器２３は、切替器２２の出力信号（追尾輻射器３ａ〜３ｄの各出力信号）を検波する。
【０００５】
演算器２４は、タイミング発生回路２１から出力されるタイミングパルスを基に、現在入力されている検波信号が追尾輻射器３ａ〜３ｄのうちどの追尾輻射器の検波信号かを判断し、さらに、追尾輻射器３ａ〜３ｄの各検波信号を比較して電波到来方向を算出する。つまり、演算器２４は、追尾輻射器３ａ〜３ｄに到来する電波強さの強弱（受信電界レベルの強弱）により、電波の到来方向を算出する。サーボ８は演算器２４から与えられる電波到来方向の情報により、雲台９を駆動する制御信号を生成する。雲台９は、この制御信号に基づいて、パラボラ鏡面１を電波到来方向へ向ける。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−８５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図９に示した自動追尾受信機では、パラボラ鏡面１の焦点に設置する主輻射器２に対し、４本の追尾輻射器３ａ〜３ｄはオフセットして設置しているため、主輻射器２に対して、追尾輻射器３ａ〜３ｄの受信電界レベルは低くなる。更に、図９に示した自動追尾受信機では、上下左右４つの追尾輻射器３ａ〜３ｄの出力信号を比較するため、多数の追尾輻射器を有していても同時に使用する追尾輻射器は一つしかない。
【０００８】
従って、パラボラ鏡面１に入る電界レベルがあるレベルより低い場合、主輻射器２には受信機での復調が十分可能な電界レベルでも、追尾輻射器３ａ〜３ｄには検波電圧の比較に必要な電界レベルが入力されず、その結果、自動追尾が不可能な場合がある。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、一つのパラボラアンテナ内に設置した複数の追尾輻射器の受信電界レベルが検波電圧の比較に必要な電界レベルより低くても自動追尾可能な自動追尾受信方法及び自動追尾受信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の自動追尾受信方法は、一つのパラボラアンテナのパラボラ鏡面の焦点に設置された主輻射器の周囲に設置された複数の追尾輻射器でそれぞれ受信されて出力される受信信号に対して、複数の移相手段により互いに独立して与える移相量を、予め定めた移相量範囲内で段階的に可変する移相量可変ステップと、複数の移相手段から出力される受信信号のうち、２以上の受信信号同士を合成する一又は二以上の合成手段により合成する合成ステップと、合成手段から出力された合成信号を一又は二以上の検波手段で検波する検波ステップと、移相量可変ステップで複数の移相手段に対してそれぞれ与えた移相量と、検波手段からそれぞれ出力された検波信号の値とに基づいて、パラボラアンテナへの電波到来方向を算出する演算ステップと、演算ステップにより算出された電波到来方向の情報に基づいて制御信号を生成し、その制御信号によりパラボラ鏡面を、算出された電波到来方向に向けるステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明の自動追尾受信機は、一つのパラボラアンテナのパラボラ鏡面の焦点に設置された主輻射器と、主輻射器の周囲に設置された複数の追尾輻射器と、複数の追尾輻射器からそれぞれ受信される受信信号を、外部から制御された移相量だけ互いに独立に移相する複数の移相手段と、複数の移相手段によりそれぞれ移相されて出力された各受信信号のうち、２以上の受信信号同士を合成する一又は二以上の合成手段と、合成手段から出力された合成信号を検波する一又は二以上の検波手段と、複数の移相手段に対してそれぞれ移相量を与えると共に、検波手段からそれぞれ出力された検波信号の値と複数の移相手段に与えた移相量とに基づいて、パラボラアンテナへの電波到来方向を算出する演算手段と、パラボラアンテナを駆動する駆動手段と、演算手段により算出された電波到来方向の情報に基づいて制御信号を生成し、その制御信号により駆動手段を制御してパラボラ鏡面を、算出された電波到来方向に向けるサーボ手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の追尾輻射器からの受信信号に対して移相量を与えてから合成し、その合成信号を検波して得た値と、各受信信号の移相量とに基づいて電波到来方向を算出しているので、一つの受信信号の検波値を用いて電波到来方向を算出する場合よりも低い受信電界レベルでも自動追尾ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明になる自動追尾受信機の第１の実施形態のブロック図を示す。同図中、図９と同一構成部分には同一符号を付してある。図１において、一つのパラボラアンテナのパラボラ鏡面１は、パラボラ鏡面１の焦点に設置した主輻射器２への電波の受信電界レベルが最も高くなるように、到来する電波を集める特性を有している。主輻射器２は、パラボラ鏡面１の焦点に設置され、図中、右側にある図示しない電波源からの本線の電波を受信する。主輻射器２を中心に右側、左側、上側、及び下側の各位置に主輻射器２と同じ角度で設置された追尾輻射器（右）３ａ、追尾輻射器（左）３ｂ、追尾輻射器（上）３ｃ、及び追尾輻射器（下）３ｄによりそれぞれ受信して得られた信号は、移相器（右）４ａ、移相器（左）４ｂ、移相器（上）４ｃ、及び移相器（下）にそれぞれ供給される。
【００１５】
上記の追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂとは、主輻射器２を中心に水平方向（大地面と平行な方向）にオフセットした方向から到来する電波を受信する。電波の到来方向がパラボラ鏡面１の真正面からの場合、追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂには、電波が同位相で到達する。また、電波の到来方向がパラボラ鏡面１の右又は左にオフセットした方角からの場合、追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂに到達する電波には位相差が生じる。
【００１６】
移相器４ａと移相器４ｂは、演算器７からの可変量の指示により位相シフト量（以下、移相量という）が可変制御され、それぞれ追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂの受信信号の位相を変化させる。追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂの受信信号に位相差が生じても、各移相器４ａと４ｂとにより移相量を可変することで、上記の位相差を相殺することができる。
【００１７】
合成器５ａは、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂの出力信号を合成して検波器６ａへ出力する。検波器６ａは合成器５ａから出力された合成信号を検波して、合成信号レベルに応じた電気信号である検波信号に変換する。移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂの出力信号が同位相となった時、検波器６ａの出力検波信号が最大となる。
【００１８】
演算器７は、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂの各移相量を変えながら、検波器６ａの出力が最大となる位相を検索し、その最大時の移相量（位相変換量）から、追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂに到達する電波の位相差を計算し、水平方向の電波の到来方向を算出する。
【００１９】
同様に、追尾輻射器（上）３ｃと追尾輻射器（下）３ｄ、移相器（上）４ｃと移相器（下）４ｄ、合成器５ｂと検波器６ｂ、演算器７にて、垂直方向の電波到来方向を算出する。サーボ８は、演算器７から与えられる水平方向と垂直方向の電波到来方向の情報により、雲台９を駆動する制御信号を生成する。雲台９はサーボ８からの制御信号に基づいて、パラボラアンテナを回動してパラボラ鏡面１を電波到来方向に向ける。
【００２０】
次に、図１に示す自動追尾受信機の第１の実施形態について、まず、自動追尾受信の全体の動作について、図１と図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２１】
図１に示す追尾輻射器（右）３ａ、追尾輻射器（左）３ｂ、移相器（右）４ａ、移相器（左）４ｂ、合成器５ａ、検波器６ａ、演算器７から構成される回路部により、水平方向の電波到来角を算出する（ステップＳ１）。サーボ８は、演算器７により算出された水平方向の電波到来角に基づいて制御信号を生成し、その制御信号により雲台９を水平方向に駆動し、パラボラ鏡面１が算出された上記の水平方向の電波到来方向を向くように制御する（ステップＳ２）。
【００２２】
同様に、追尾輻射器（上）３ｃ、追尾輻射器（下）３ｄ、移相器（上）４ｃ、移相器（下）４ｄ、合成器５ｂ、検波器６ｂ、演算器７から構成される回路部により、垂直方向の電波到来角を算出する（ステップＳ３）。サーボ８は、演算器７により算出された垂直方向の電波到来角に基づいて制御信号を生成し、その制御信号により雲台９を垂直方向に駆動し、パラボラ鏡面１が算出された上記の垂直方向の電波到来方向を向くように制御する（ステップＳ４）。第１の実施形態の自動追尾受信機は、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返すことにより、電波到来方向が逐次変化しても自動で追尾受信を行うことができる。
【００２３】
次に、図２のステップＳ１の水平方向の電波到来角の算出方法の詳細動作について、図１と図３に示すフローチャートと共に説明する。
【００２４】
図１において、演算器７は、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂに移相量の初期値（例えば移相量０）を設定する（ステップＳ１１）。次に、演算器７は、検波器６ａからの検波信号の値と、移相器（右）４ａに与えた移相量とを保持する（ステップＳ１２）。続いて、演算器７は、保持した移相量が指定値（例えば２π）に達したかどうか判定し（ステップＳ１３）、達していなければ、移相器（右）４ａに与える移相量を指定ステップ（例えばπ／１８０）増やす（ステップＳ１４）。そして、演算器７は、再び検波器６ａからの検波信号の値と、移相器（右）４ａに与えた移相量とを保持する（ステップＳ１２）。
【００２５】
以下、上記と同様に、演算器７は、ステップＳ１３により移相器（右）４ａの移相量が２πに達したことが検出されるまで、移相器（右）４ａの移相量を指定ステップ（例えばπ／１８０）ずつ段階的に増やす制御を行う（ステップＳ１４、Ｓ１２、Ｓ１３）。この動作により、得られる移相量と検波値の特性例を図４（ａ）に示す。
【００２６】
次に、演算器７は、移相器（右）４ａに与えた、移相量が２πに達すると、ステップＳ１２で保持した値より、検波器６ａの出力検波信号の値（検波値）の最大値（例えば、図４（ａ）のＡ１）と、そのときの移相量（例えば、図４（ａ）のＢ１）とを保持する（ステップＳ１５）。
【００２７】
次に、演算器７は、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂに再び移相量の初期値（例えば移相量０）を設定する（ステップＳ１６）。続いて、演算器７は、検波器６ａからの検波信号の値と、移相器（左）４ｂに与えた移相量とを保持する（ステップＳ１７）。続いて、演算器７は、保持した移相量が指定値（例えば２π）に達したかどうか判定し（ステップＳ１８）、達していなければ、移相器（左）４ｂに与える移相量を指定ステップ（例えばπ／１８０）増やす（ステップＳ１９）。そして、演算器７は、再び検波器６ａからの検波信号の値と、移相器（左）４ｂに与えた移相量とを保持する（ステップＳ１７）。
【００２８】
以下、上記と同様に、演算器７は、ステップＳ１８により移相器（左）４ｂの移相量が２πに達したことが検出されるまで、移相器（左）４ｂの移相量を指定ステップ（例えばπ／１８０）ずつ段階的に増やす制御を行う（ステップＳ１９、Ｓ１７、Ｓ１８）。この動作により、得られる移相量と検波値の特性例を図４（ｂ）に示す。
【００２９】
次に、演算器７は移相器（左）４ｂに与えた、移相量が２πに達すると、ステップＳ１８にて保持した値より、検波器６ａの出力検波値の最大値（例えば、図４（ｂ）のＡ２）と、そのときの移相量（例えば、図４（ｂ）のＢ２）とを保持する（ステップＳ２０）。
【００３０】
最後に、演算器７は、ステップＳ１７で保持した値（検波値Ａ１と移相量Ｂ１）と、ステップＳ２０で保持した値（検波値Ａ２と移相量Ｂ２）とから電波到来方向を算出する（ステップＳ２１）。
【００３１】
次に、図３のステップＳ２１による検波値と移相量とから電波到来方向を算出する方法について、図５（ａ）、（ｂ）の自動追尾受信機の要部の模式図を用いて説明する。図５（ａ）、（ｂ）中、図１と同一構成部分には同一符号を付してある。
【００３２】
図５（ａ）は、図１の第１の実施形態の自動追尾受信機のパラボラ鏡面と各輻射器の側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う矢視方向の断面図である。図５（ｂ）において、電波は、パラボラ鏡面１の正面からオフセットした電波到来方向１０より到来しているとする。時刻ｔ１にて同じ波面の電波は、時刻ｔ２にパラボラ鏡面１に当たり、同時に反射する。しかし、その波面の電波は、時刻ｔ３で追尾輻射器（左）３ｂに到達するが、追尾輻射器（右）３ａには到達していない。
【００３３】
パラボラ鏡面１からオフセットした方角から到来する電波は、各追尾輻射器に同時刻に到達しないという特徴がある。従って、この場合には、追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂで受信する電波には位相差（時間差）が生じる。この位相差を、図１の移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂで０になるように位相を合わせ、合成器５ａで合成する。ここで、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂの出力信号が同位相となる時、検波器６の検波値が最大となる。従って、検波器６の検波値が最大となる時、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂから出力された信号の位相は同位相である。
【００３４】
ここで、図３のステップＳ１５で保持した検波値Ａ１と図３のステップＳ２０で保持した検波値Ａ２を比較し、例えば、値の大きい方の検波値（例えばＡ１）の移相量（Ｂ１）により移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂから出力された信号の位相は同位相になる。その時、移相器（右）４ａに設定した移相量（この場合、Ｂ１）より、追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂに到達する電波の位相差（時間差）を算出する。その位相差は、パラボラ鏡面１からの電波到来方向の角度によって異なる。従って、電波到来方向１０を算出することが可能となる。
【００３５】
なお、値の大きい方の検波値の移相量を用いるのは、検波値の値が大きい方がより正確に移相量を求められる等の理由からであるが、値の小さい方の検波値の移相量を用いてもよい。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、二つの追尾輻射器（右）３ａと追尾輻射器（左）３ｂで受信した信号を、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂを通して合成器５ａで合成し、その合成信号を検波器６ａで検波して得た検波値が最大になるように移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂの移相量を可変するようにしているため、同条件で片方の追尾輻射器が出力する信号を検波する場合と比較して、約二倍の大きさの信号に基づく検波が可能になる。
【００３７】
そのため、二つの追尾輻射器を交互に切り替えながら、一つの追尾輻射器の出力信号で電波到来方向を推定する方式と比較し、本実施形態によれば、約半分の強さの受信電界レベルの電波でも自動追尾受信が可能である。つまり、背景技術で説明した自動追尾受信機に比べて低い受信電界レベルでも自動追尾が可能ということである。
【００３８】
以上、詳細に実施形態を述べたが、水平方向の電波到来方向の算出（ステップＳ１）と垂直方向の電波到来方向の算出（ステップＳ３）アルゴリズムはＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム等、他の方法により算出してもよい。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明になる自動追尾受信機の第２の実施形態のブロック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施形態の基本的構成は上記の第１の実施形態の通りであるが、本実施形態は、合成器１１、検波器１２及び演算器１３が第１の実施形態と異なる。
【００４０】
すなわち、本実施形態では、合成器１１は、４つの移相器（右）４ａ、移相器（左）４ｂ、移相器（上）４ｃ、及び移相器（下）４ｄの各出力信号をそれぞれ同時に合成する。検波器１２は合成器１１の出力合成信号を検波する。演算器１３は一つの検波器１２の出力信号のみより、移相器（右）４ａ、移相器（左）４ｂ、移相器（上）４ｃ、及び移相器（下）４ｄの各移相量をそれぞれ同時に可変制御する。
【００４１】
この実施形態では、演算器１３は、例えば以下のアルゴリズムに基づいて、移相器（右）４ａ、移相器（左）４ｂ、移相器（上）４ｃ、及び移相器（下）４ｄの各移相量をそれぞれ制御して電波到来方向を算出する。すなわち、演算器１３は、４つの移相器（右）４ａ、移相器（左）４ｂ、移相器（上）４ｃ、及び移相器（下）４ｄに移相量の初期値（例えば移相量０）を設定した後、まずその中の一つの移相器、例えば移相器（右）４ａに与える移相量を、その移相量が２πに達するまで指定ステップ（例えばπ／１８０）ずつ段階的に増やす。そして、そのときの最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とを保持する。
【００４２】
続いて、演算器１３は、再び上記の初期状態に設定した後、今度は２つ目の移相器（左）４ｂについてのみ、上記と同様の０〜２πの範囲の移相量の段階的な可変制御を行い、それにより得られた最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とを保持する。そして、上記により得られた２つの最大検波値のうち大きな方の最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とに基づいて水平方向の電波到来方向を算出する。
【００４３】
残りの移相器（上）４ｃ及び移相器（下）４ｄについても、前記初期状態に設定した後、一つの移相器についてのみ、上記と同様の０〜２πの範囲の移相量の段階的な可変制御を行い、それにより得られた最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とを保持する動作を順次に行う。これにより得られた２つの最大検波値のうち大きな方の最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とに基づいて垂直方向の電波到来方向を算出する。
【００４４】
なお、演算器１３による電波到来方向の算出方法は、上記の方法に限定されるものではなく、他の種々の方法が考えられ、例えば、以下の方法でもよい。演算器１３は、４つの移相器（右）４ａ、移相器（左）４ｂ、移相器（上）４ｃ、及び移相器（下）４ｄに移相量の初期値（例えば移相量０）を設定した後、まずその中の一つの移相器のみ、例えば移相器（右）４ａのみに対して０〜２πの範囲の移相量の段階的な可変制御を行い、それにより得られた最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とを保持する。続いて、演算器１３は、移相器（右）４ａの移相量は最大検波値が得られたときの移相量に固定し、残りの３つの移相器のうち例えば、移相器（左）４ｂのみに対して０〜２πの範囲の移相量の段階的な可変制御を行い、それにより得られた最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とを保持する。
【００４５】
続いて、演算器１３は、移相器（右）４ａと、移相器（左）４ｂの移相量はそれぞれ最大検波値が得られたときの移相量に固定し、残りの２つの移相器のうち例えば、移相器（上）４ｃのみに対して０〜２πの範囲の移相量の段階的な可変制御を行い、それにより得られた最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とを保持する。同様に、演算器１３は、移相器（右）４ａと、移相器（左）４ｂ、移相器（上）４ｃの移相量はそれぞれ最大検波値が得られたときの移相量に固定し、残りの移相器（下）４ｄのみに対して０〜２πの範囲の移相量の段階的な可変制御を行い、それにより得られた最大検波値と、その最大検波値が得られたときの移相量とを保持する。そして、演算器１３は、４つの最大検波値を比較し、最大検波値が得られたときの移相量に基づいて、電波到来方向を算出する。
【００４６】
サーボ８は、演算器１３から与えられる電波到来方向の情報により、雲台９を駆動する制御信号を生成する。雲台９はサーボ８からの制御信号に基づいて、パラボラアンテナを回動してパラボラ鏡面１を電波到来方向に向ける。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、４つの追尾輻射器（右）３ａ、追尾輻射器（左）３ｂ、追尾輻射器（上）３ｃ、及び追尾輻射器（下）３ｄの出力信号を、移相器（右）４ａと移相器（左）４ｂ、移相器（上）４ｃ、及び移相器（下）４ｄを通して一つの合成器１１で合成し、その合成信号を一つの検波器１２で検波して得た検波値に基づいて、演算器１３が電波到来方向を算出するようにしているため、２つの追尾輻射器の出力を合成して得た信号の検波値から垂直方向又は水平方向の電波到来方向を算出する第１の実施形態と比べて、検波器１２の入力信号レベルが大であり、その結果、第１の実施形態によりも更に低い受信電界レベルでも、自動追尾が可能という効果が得られる。さらに、本実施形態において、追尾輻射器の数を任意に増やして構成してもよい。
【００４８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、本発明になる自動追尾受信機の第３の実施形態のブロック図を示す。同図中、図６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施形態の基本的構成は上記の第２の実施形態の通りであるが、本実施形態は、追尾輻射器のパラボラアンテナ上の配置が第１及び第２の実施形態とは異なる。
【００４９】
そこで、まず、追尾輻射器のパラボラアンテナ上の配置について、図８と共に説明する。図８（ａ）は、基本構成のパラボラ鏡面と各輻射器の側面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視方向の断面図である。図１の第１の実施形態、及び図６の第２の実施形態の自動追尾受信機の追尾輻射器は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、主輻射器２に対し、水平面上の右側に位置する追尾輻射器（右）３ａ及び左側に位置する追尾輻射器（左）３ｂと、垂直面上の上側に位置する追尾輻射器（上）３ｃ及び下側に位置する追尾輻射器（下）３ｄとからなる。
【００５０】
これに対し、本実施形態の４つの追尾輻射器は、図８（ａ）、（ｂ）に示した４つの追尾輻射器３ａ〜３ｄを４５度傾けて、図８（ｃ）に示す配置にしたものである。すなわち、図８（ｃ）に示すように、本実施形態の追尾輻射器は、主輻射器２に対して、右斜め上に配置された追尾輻射器（右上）３ｅと、左斜め下に配置された追尾輻射器（左下）３ｆと、左斜め上に配置された追尾輻射器（左上）３ｇと、右斜め下に配置された追尾輻射器（右下）３ｈとからなる。
【００５１】
図７に戻って説明する。図７において、パラボラアンテナのパラボラ鏡面１は、パラボラ鏡面１の焦点に設置した主輻射器２への電波の受信電界レベルが最も高くなるように、到来する電波を集める特性を有している。主輻射器２は、パラボラ鏡面１の焦点に設置され、本線の電波を受信する。追尾輻射器（右上）３ｅ、追尾輻射器（左上）３ｇ、追尾輻射器（右下）３ｈ、及び追尾輻射器（左下）３ｆは、主輻射器２を中心に水平・垂直方向にオフセットした方向から到来する電波を受信する。電波の到来方向がパラボラ鏡面の真正面からの場合、各追尾輻射器３ｅ〜３ｈには、電波が同位相で到達し、電波の到来方向がパラボラ鏡面１の上下左右にオフセットした方角からの場合、各追尾輻射器３ｅ〜３ｈに到達する電波には位相差が生じる。
【００５２】
移相器（右上）４ｅ、移相器（左上）４ｇ、移相器（右下）４ｈ、移相器（左下）４ｆは、それぞれ追尾輻射器（右上）３ｅ、追尾輻射器（左上）３ｇ、追尾輻射器（右下）３ｈ、及び追尾輻射器（左下）３ｆから供給される受信信号の位相を、演算器１３からの指示シフト量だけ位相シフト（移相）する。追尾輻射器（右上）３ｅ、追尾輻射器（左上）３ｇ、追尾輻射器（右下）３ｈ、及び追尾輻射器（左下）３ｆからの各受信信号に位相差が生じても、移相器（右上）４ｅ、移相器（左上）４ｇ、移相器（右下）４ｈ、移相器（左下）４ｆによる移相量を可変することにより、位相差を相殺することができる。
【００５３】
合成器１１は、４つの移相器（右上）４ｅ、移相器（左上）４ｇ、移相器（右下）４ｈ、移相器（左下）４ｆの各出力信号が共通に供給されてこれらを合成して検波器１２へ出力する。検波器１２は、合成器１１から出力された合成信号を検波して合成信号レベルに検波信号を出力する。移相器（右上）４ｅ、移相器（左上）４ｇ、移相器（右下）４ｈ、移相器（左下）４ｆの各出力信号が同位相となった時、検波器６の出力信号の値（検波値）が最大となる。
【００５４】
演算器１５は、検波器１２から出力された検波信号を入力として受け、垂直方向の電波到来角を算出する時、移相器（右上）４ｅと移相器（左上）４ｇの二つの移相器に同じ値を設定し、移相器（右下）４ｈと移相器（左下）４ｆの二つの移相器に同じ値を設定し、各々対で位相を可変して検波器１２の出力検波値が最大となる位相を検索する。同様に、演算器１５は、水平方向の電波到来角を算出する時は、移相器（右上）４ｅと移相器（右下）４ｈの二つの移相器に同じ値を設定し、移相器（左上）４ｇと移相器（左下）４ｆの二つの移相器に同じ値を設定し、各々対で位相を可変して検波器１２の出力検波値が最大となる位相を検索する。
【００５５】
更に、演算器１５は、各移相器４ｅ〜４ｈの位相を変えながら、検波器１２の出力検波値が最大となる位相を検索し、その最大検波値が得られる時の移相量から、各追尾輻射器３ｅ〜３ｈに到達する電波の位相差を計算し、電波の到来角を算出する。サーボ８は演算器１５から与えられる電波到来方向の情報により、雲台９を駆動する制御信号を生成する。雲台９は、サーボ８からの制御信号に基づいて、パラボラ鏡面１を電波到来方向へ向ける。
【００５６】
このように、本実施形態では、４つの追尾輻射器（右上）３ｅ、追尾輻射器（左上）３ｇ、追尾輻射器（右下）３ｈ、及び追尾輻射器（左下）３ｆの出力信号を移相器（右上）４ｅ、移相器（左上）４ｇ、移相器（右下）４ｈ、移相器（左下）４ｆを通して合成器１１で一つの合成信号に合成し、その合成信号を検波器１２で検波して得た検波値に基づいて、演算器１５が電波到来方向を算出するようにしているため、２つの追尾輻射器の出力を合成して得た信号の検波値から垂直方向又は水平方向の電波到来方向を算出する第１の実施形態と比べて、検波器１２の入力信号レベルが大であり、その結果、第１の実施形態によりも更に低い受信電界レベルでも、自動追尾が可能という効果が得られる。更に、本実施形態において、追尾輻射器の数を任意に増やして構成してもよい。
【００５７】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、例えば、図８（ｃ）の配置の４つの追尾輻射器３ｅ〜３ｈの各出力信号を２つずつ合成して２つの合成信号を得た後、２つの検波器でそれぞれ検波してから、それらの検波信号を演算器に供給する構成も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の自動追尾受信機の第１の実施形態のブロック図である。
【図２】図１の自動追尾受信機の自動追尾受信方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図３】図２中の水平方向の電波到来角の算出ステップの詳細を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の自動追尾受信機の動作例を説明する移相量と検波値の特性例を示す図である。
【図５】本発明の自動追尾受信機による電波到来方向の算出方法の一例を説明する図である。
【図６】本発明の自動追尾受信機の第２の実施形態のブロック図である。
【図７】本発明の自動追尾受信機の第３の実施形態のブロック図である。
【図８】本発明における追尾輻射器のパラボラアンテナ上の配置について説明する図である。
【図９】本発明に関連する自動追尾受信機の一例のブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１パラボラ鏡面
２主輻射器
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ追尾輻射器
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ移相器
５ａ、５ｂ、１１合成器
６ａ、６ｂ、１２検波器
７、１３、１５演算器
８サーボ
９雲台

【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つのパラボラアンテナのパラボラ鏡面の焦点に設置された主輻射器の周囲に設置された複数の追尾輻射器でそれぞれ受信されて出力される受信信号に対して、複数の移相手段により互いに独立して与える移相量を、予め定めた移相量範囲内で段階的に可変する移相量可変ステップと、
前記複数の移相手段から出力される前記受信信号のうち、２以上の受信信号同士を合成する一又は二以上の合成手段により合成する合成ステップと、
前記合成手段から出力された合成信号を一又は二以上の検波手段で検波する検波ステップと、
前記移相量可変ステップで前記複数の移相手段に対してそれぞれ与えた前記移相量と、前記検波手段からそれぞれ出力された検波信号の値とに基づいて、前記パラボラアンテナへの電波到来方向を算出する演算ステップと、
前記演算ステップにより算出された前記電波到来方向の情報に基づいて制御信号を生成し、その制御信号により前記パラボラ鏡面を、算出された前記電波到来方向に向けるステップと
を含むことを特徴とする自動追尾受信方法。
【請求項２】
前記複数の追尾輻射器は４つの追尾輻射器であり、
前記合成ステップは、前記移相量可変ステップで前記移相量が与えられた前記４つの追尾輻射器のうち所定の２つの追尾輻射器からの受信信号を合成して第１の合成信号を出力すると共に、前記移相量可変ステップで前記移相量が与えられた前記４つの追尾輻射器のうち残りの２つの追尾輻射器からの受信信号を合成して第２の合成信号を出力し、前記検波ステップは、前記第１の合成信号を検波すると共に、前記第２の合成信号を検波し、
前記演算ステップは、前記第１の合成信号を検波して得た第１の検波値の最大値と、その最大値が得られるときの前記所定の２つの追尾輻射器からの受信信号に対して与えた前記移相量とに基づいて、水平方向及び垂直方向のうち一方の方向の第１の電波到来角を算出すると共に、前記第２の合成信号を検波して得た第２の検波値の最大値と、その最大値が得られるときの前記残りの２つの追尾輻射器からの受信信号に対して与えた前記移相量とに基づいて、水平方向及び垂直方向のうち他方の方向の第２の電波到来角を算出することを特徴とする請求項１記載の自動追尾受信方法。
【請求項３】
前記複数の追尾輻射器は４つの追尾輻射器であり、
前記合成ステップは、前記移相量可変ステップで前記移相量が与えられた前記４つの追尾輻射器からの各受信信号を合成した一つの合成信号を出力し、前記検波ステップは、前記合成信号を検波して検波信号を出力し、
前記演算ステップは、前記検波信号を検波して得た値の最大値と、その最大値が得られるときの前記４つの追尾輻射器からの各受信信号に対して与えた前記移相量とに基づいて、電波到来角を算出することを特徴とする請求項１記載の自動追尾受信方法。
【請求項４】
前記４つの追尾輻射器は、
前記主輻射器を中心に右側と左側にそれぞれ設置され、前記主輻射器を中心に水平方向にオフセットした方向から到来する電波を受信するための第１及び第２の追尾輻射器と、
前記主輻射器を中心に上側と下側にそれぞれ設置され、前記主輻射器を中心に垂直方向にオフセットした方向から到来する電波を受信するための第３及び第４の追尾輻射器とよりなることを特徴とする請求項１又は２記載の自動追尾受信方法。
【請求項５】
前記４つの追尾輻射器は、前記主輻射器を中心に右上側と左上側にそれぞれ設置された第１及び第２の追尾輻射器と、前記主輻射器を中心に右下側と左下側にそれぞれ設置された第３及び第４の追尾輻射器とよりなり、
前記移相量可変ステップは、前記第１、第２、第３、第４の追尾輻射器からの各受信信号を別々に移相する第１、第２、第３、第４の移相器に対して与える移相量を予め定めた移相量範囲内で段階的に可変設定し、
前記演算ステップは、
前記第１及び第２の移相器に同じ第１の移相量を設定すると共に、前記第３及び第４の移相器に同じ第２の移相量を設定し、各々対で移相量を順次可変するように制御して前記検波器から最大値の検波信号が出力される移相量を検索し、そのときの最大検波値と移相量とに基づいて、垂直方向の第１の電波到来角を算出し、前記第１及び第３の移相器に同じ第３の移相量を設定すると共に、前記第２及び第４の移相器に同じ第４の移相量を設定し、各々対で移相量を順次可変するように制御して前記検波器から最大値の検波信号が出力される移相量を検索し、そのときの最大検波値と移相量とに基づいて、水平方向の第２の電波到来角を算出することを特徴とする請求項３記載の自動追尾受信方法。
【請求項６】
一つのパラボラアンテナのパラボラ鏡面の焦点に設置された主輻射器と、
前記主輻射器の周囲に設置された複数の追尾輻射器と、
前記複数の追尾輻射器からそれぞれ受信される受信信号を、外部から制御された移相量だけ互いに独立に移相する複数の移相手段と、
前記複数の移相手段によりそれぞれ移相されて出力された各受信信号のうち、２以上の受信信号同士を合成する一又は二以上の合成手段と、
前記合成手段から出力された合成信号を検波する一又は二以上の検波手段と、
前記複数の移相手段に対してそれぞれ前記移相量を与えると共に、前記検波手段からそれぞれ出力された検波信号の値と前記複数の移相手段に与えた前記移相量とに基づいて、前記パラボラアンテナへの電波到来方向を算出する演算手段と、
前記パラボラアンテナを駆動する駆動手段と、
前記演算手段により算出された前記電波到来方向の情報に基づいて制御信号を生成し、その制御信号により前記駆動手段を制御して前記パラボラ鏡面を、算出された前記電波到来方向に向けるサーボ手段と
を有することを特徴とする自動追尾受信機。
【請求項７】
前記複数の追尾輻射器は４つの追尾輻射器であり、
前記移相手段は前記４つの追尾輻射器からの各受信信号を別々に移相する４つの移相器からなり、
前記合成手段は、前記４つの移相器のうち所定の２つの移相器からの信号を合成する第１の合成器と、前記４つの移相器のうち残りの２つの移相器からの信号を合成する第２の合成器とからなり、
前記検波手段は、前記第１の合成器から出力される第１の合成信号を検波する第１の検波器と、前記第２の合成器から出力される第２の合成信号を検波する第２の検波器とからなり、
前記演算手段は、
前記第１の検波器から出力された検波信号の値の最大値と、その最大値が得られるときの前記所定の２つの移相器に与えた前記移相量とに基づいて、水平方向及び垂直方向のうち一方の方向の第１の電波到来角を算出する第１の算出手段と、
前記第２の検波器から出力された検波信号の値の最大値と、その最大値が得られるときの前記残りの２つの移相器に与えた前記移相量とに基づいて、水平方向及び垂直方向のうち他方の方向の第２の電波到来角を算出する第２の算出手段とを備え、
前記サーボ手段は、
前記第１の電波到来角に基づいて、前記パラボラ鏡面を前記第１の電波到来角の方向に向くように前記雲台を制御する第１の制御信号を生成した後、前記第２の電波到来角に基づいて、前記パラボラ鏡面を前記第２の電波到来角の方向に向くように前記雲台を制御する第２の制御信号を生成することを特徴とする請求項６記載の自動追尾受信機。
【請求項８】
前記複数の追尾輻射器は４つの追尾輻射器であり、
前記移相手段は前記４つの追尾輻射器からの各受信信号を別々に移相する４つの移相器からなり、
前記合成手段は、前記４つの移相器からの各信号を合成する一つの合成器からなり、
前記検波手段は、前記合成器から出力される合成信号を検波する一つの検波器からなり、
前記演算手段は、前記検波器から出力された検波信号の値の最大値と、その最大値が得られるときの前記４つの移相器に与えた前記移相量とに基づいて、電波到来角を算出する算出手段を備え、
前記サーボ手段は、前記電波到来角に基づいて、前記パラボラ鏡面を前記電波到来角の方向に向くように前記雲台を制御する制御信号を生成することを特徴とする請求項６記載の自動追尾受信機。
【請求項９】
前記４つの追尾輻射器は、
前記主輻射器を中心に右側と左側にそれぞれ設置され、前記主輻射器を中心に水平方向にオフセットした方向から到来する電波を受信するための第１及び第２の追尾輻射器と、
前記主輻射器を中心に上側と下側にそれぞれ設置され、前記主輻射器を中心に垂直方向にオフセットした方向から到来する電波を受信するための第３及び第４の追尾輻射器とよりなることを特徴とする請求項７又は８記載の自動追尾受信機。
【請求項１０】
前記４つの追尾輻射器は、
前記主輻射器を中心に右上側と左上側にそれぞれ設置された第１及び第２の追尾輻射器と、前記主輻射器を中心に右下側と左下側にそれぞれ設置された第３及び第４の追尾輻射器とよりなり、
前記移相手段は、前記第１、第２、第３、第４の追尾輻射器からの各受信信号を別々に移相する第１、第２、第３、第４の移相器からなり、
前記演算手段は、
前記第１及び第２の移相器に同じ第１の移相量を設定すると共に、前記第３及び第４の移相器に同じ第２の移相量を設定し、各々対で移相量を順次可変するように制御して前記検波器から最大値の検波信号が出力される移相量を検索し、そのときの最大検波値と移相量とに基づいて、垂直方向の第１の電波到来角を算出する第１の算出手段と、
前記第１及び第３の移相器に同じ第３の移相量を設定すると共に、前記第２及び第４の移相器に同じ第４の移相量を設定し、各々対で移相量を順次可変するように制御して前記検波器から最大値の検波信号が出力される移相量を検索し、そのときの最大検波値と移相量とに基づいて、水平方向の第２の電波到来角を算出する第２の算出手段と、
前記サーボ手段は、
前記第１の電波到来角に基づいて、前記パラボラ鏡面を前記第１の電波到来角の方向に向くように前記雲台を制御する第１の制御信号を生成した後、前記第２の電波到来角に基づいて、前記パラボラ鏡面を前記第２の電波到来角の方向に向くように前記雲台を制御する第２の制御信号を生成することを特徴とする請求項８記載の自動追尾受信機。

【図１】