通信装置
【課題】飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置において、飛翔体からの送信信号の周波数がドップラー効果により大きく変動した場合であっても、送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できるようにする。
【解決手段】飛翔体に搭載され衛星２０と通信を行う通信装置１０であって、衛星２０に対し送信信号を送信する送信部５と、衛星２０に対する飛翔体の相対位置、姿勢、速度に基づいて、ドップラー効果による送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部１４と、衛星２０から見た送信信号の周波数が規定周波数となるように、周波数変動量に基づいて、送信信号の周波数を調整する送信信号調整部１３と、を備える。
【解決手段】飛翔体に搭載され衛星２０と通信を行う通信装置１０であって、衛星２０に対し送信信号を送信する送信部５と、衛星２０に対する飛翔体の相対位置、姿勢、速度に基づいて、ドップラー効果による送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部１４と、衛星２０から見た送信信号の周波数が規定周波数となるように、周波数変動量に基づいて、送信信号の周波数を調整する送信信号調整部１３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロケットなどの飛翔体を飛行機から空中発射させる場合に、飛翔体の追跡、制御を行うために衛星を利用できる。即ち、飛翔体と衛星との通信を利用することで、地上にある管制局は、上述の衛星を介して飛翔体と通信を行える。これにより、幅広い通信エリアを確保できる。
【０００３】
上述の衛星として、例えば、インマルサット通信衛星を用いることが想定される。インマルサット通信衛星は、１９８０年代から運用されており、上述の衛星としてのインマルサット衛星は、最新の第４世代衛星である。第３世代までのインテルサット衛星は、送信出力、受信感度共に、第４世代衛星に比べて小さく、ロケット搭載受信端末は、実現できなかった。第４世代衛星が運用されるようになり、初めて、ロケット搭載通信端末で通信が可能になった。この衛星は、３機体制で全地球をカバーする方式であり、２００８年８月に３号機が打上げられ、２００９年２月に各衛星の最終配置が完了したばかりである。
【０００４】
本願の先行技術文献として次の特許文献１〜３がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１３９４９号公報
【特許文献２】特開２０００−５９２８１号公報
【特許文献３】特開２００５−７２８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ロケットなどの飛翔体は、高速で移動するため、飛翔体と衛星との間には、ドップラー効果による通信周波数変動が生じる。この周波数変動は、ある例では、最大で２０ｋＨｚにもなることが予測される。
【０００７】
このように周波数変動が大きくなると、飛翔体からの送信信号は、衛星から見た場合（観測した場合）、規定周波数からずれてしまう。即ち、飛翔体は、前記規定周波数で送信信号を送信しても、ドップラー効果により、この送信信号の周波数は、衛星から見た場合、前記規定周波数からずれてしまう。なお、規定周波数は、前記衛星が信号を受信するのに好ましい周波数であり、前記衛星について定められている（以下、同様）。
【０００８】
また、上述のように周波数変動が大きくなると、飛翔体の通信装置は、受信信号を復調できなくなってしまう可能性がある。具体的には、次の通りである。飛翔体の通信装置は、受信信号と位相と周波数が同期した信号をＰＬＬにより取得する。この同期信号により、衛星からの信号を復調する。しかし、受信信号の周波数がドップラー効果により、ＰＬＬの引き込み範囲外となってしまう。この場合、信号を復調できない可能性がある。なお、引き込み範囲とは、前記受信信号の周波数と同じ周波数の信号をＰＬＬのＶＣＯ（電圧制御発振回路）が出力できる前記受信信号の周波数の範囲である（以下、同様）。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置において、飛翔体からの送信信号の周波数がドップラー効果により大きく変動した場合であっても、送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できるようにすることにある。
また、本発明の別の目的は、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置において、受信信号の周波数がドップラー効果により大きく変動した場合であっても、衛星からの受信信号を復調できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によると、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、
前記衛星からの変調信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬと、を有し、
前記ＰＬＬは、
前記受信信号と比較対象信号との位相差を示す制御電圧を出力する位相比較部と、
前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力するＶＣＯと、を有し、
前記周波数変動量取得部は、
前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に応じた調整電圧を出力する周波数弁別器と、
前記制御電圧を前記調整電圧だけ変化させ、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる電圧調整部と、
前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部に出力する周波数差算出部と、を有することを特徴とする通信装置が提供される。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明によると、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、を備え、
前記衛星からの変調信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬと、を有し、
前記ＰＬＬは、
前記受信信号と比較対象信号との位相差を示す制御電圧を出力する位相比較部と、
前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力するＶＣＯと、を有し、
前記周波数変動量取得部は、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量推定値を算出する推定部と、
前記周波数変動量推定値に基づいて、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる電圧調整部と、
前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部に出力する周波数差算出部と、を有することを特徴とする通信装置が提供される。
【００１２】
さらに、上記目的を達成するため、本発明によると、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、を備えることを特徴とする通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によると、飛翔体側の周波数制御により、飛翔体からの送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できる。即ち、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求め、前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整するので、飛翔体からの送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による通信装置の構成部図である。
【図２】本発明の第２実施形態による通信装置の構成部図である。
【図３】本発明の第３実施形態による通信装置の構成部図である。
【図４】周波数弁別器の特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態による通信装置１０の概略構成を示す。通信装置１０は、飛翔体に搭載され衛星２０（例えば、インマルサット通信衛星）と通信を行うために、衛星２０からの変調信号を受信信号として受信する受信部３と、前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬ（位相同期回路）４と、衛星２０に対し送信信号を送信する送信部５とを有する。ＰＬＬ４は、位相比較部７、ＶＣＯ９から構成される。また、通信装置１０は、さらに、周波数変動量取得部１１と、受信周波数補正部１２と、送信信号調整部１３を備える。
【００１７】
位相比較部７は、前記受信信号と後述の比較対象信号との位相差を示す差信号（即ち、制御電圧）を出力する。位相比較部７は、位相比較器７ａとループフィルタ７ｂからなる。位相比較器７ａは、前記受信信号と比較対象信号との位相差を、パルス状信号として出力する。ループフィルタ７ｂは、位相比較器７ａからの前記パルス状信号から交流成分を取り除くことで、前記パルス状信号から制御電圧を生成して出力する。具体的には、ループフィルタ７ｂは、直前に出力した制御電圧から、現時点で入力された前記パルス状信号が示す前記位相差に応じた量だけ、増加または減少させた電圧を、現時点の制御電圧として出力する。
【００１８】
ＶＣＯ９は、前記位相比較部７からの前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力する電圧制御発振回路である。
【００１９】
周波数変動量取得部１１は、前記衛星２０に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の衛星２０に対する相対速度に基づいて、ドップラー効果による前記受信信号の周波数変動量推定値を算出する。
前記周波数変動量取得部１１は、前記衛星２０に対する前記飛翔体の相対位置を検知する位置検知部１１ａと、前記飛翔体の姿勢を検知する姿勢検知部１１ｂと、前記飛翔体の速度（即ち、前記飛翔体の衛星２０に対する相対速度）を検知する速度検知装置１１ｃと、前記相対位置、前記姿勢および前記相対速度に基づいて、前記周波数変動量を算出する変動量算出部１１ｄと、を備える。
なお、前記相対位置および前記速度は、３次元基準座標を用いて表現されてよい。速度検知部１１ｃは、飛翔体に搭載された加速度センサによる加速度検出値、および、前記検知した姿勢から飛翔体の速度を算出してよい。位置検知部１１ａは、前記３次元基準座標における飛翔体の位置を、当該速度に基づいて算出してよい。また、速度検知部１１ｃは、衛星２０の既知の運動と前記加速度検出値と基づいて、前記飛翔体の衛星２０に対する相対速度を算出する。
位置検知部１１ａおよび速度検知部１１ｃは、任意のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号を用いずに、飛翔体の相対位置および速度を検知する第１検知手段として構成してもよいし、第１検知手段を用いずに前記ＧＰＳ信号に基づいて飛翔体の相対位置および速度を検知する第２検知手段として構成してもよいし、検知精度を高めるために、前記第１検知手段と第２検知手段を組み合わせて構成してもよい。前記姿勢検知部１１ｂは、ジャイロセンサを利用して前記姿勢を検知してよい。
【００２０】
受信周波数補正部１２は、前記受信信号の周波数を前記周波数変動量だけ増加または減少させることで、前記受信信号の周波数がドップラー効果が無かった場合の周波数に近づくように、前記受信信号を補正する。受信周波数補正部１２により補正された前記受信信号は、位相比較器７ａに入力される。これにより、該補正された受信信号と前記比較対象信号との位相差を示す前記制御電圧が、位相比較部７からＶＣＯ９に入力される。ＰＬＬ４の引き込み範囲は、その中央に、衛星２０が送受信する信号の規定周波数（予め定められている）を含む。従って、補正された前記受信信号の周波数は、前記規定周波数に近い周波数になっており、前記引き込み範囲内となる。その結果、ＶＣＯ９からの前記比較対象信号の周波数は、補正された前記受信信号の周波数と位相にロック（同期）される。
受信周波数補正部１２は、例えば、ミキサーを用いて構成してよく、前記周波数変動量に応じて受信信号の周波数を補正できる。
【００２１】
送信信号調整部１３は、衛星２０から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、変動量算出部１１ｄが算出した前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する。即ち、送信信号調整部１３は、前記衛星２０が前記規定周波数で前記送信信号を受信できるように、前記送信信号の周波数を調整する。具体的には、次の通りである。衛星２０が受信する信号の周波数は規定周波数に予め定められている。仮に、送信部５が、前記規定周波数で送信信号を送信すると、衛星２０は、前記規定周波数から前記周波数変動だけ変位した周波数で前記送信信号を受信する。そこで、送信部５は、前記規定周波数から前記周波数変動だけ逆に変位させた周波数で送信信号を送信することで、前記衛星２０は、該送信信号を前記規定周波数で受信できる。
送信信号調整部１３は、例えば、ＰＬＬ周波数シンセサイザを用いて構成してよい。この場合、周波数シンセサイザの分周器をプログラマブルデバイダにすることにより、所望の精度（分解能）で、送信信号調整部１３は、前記周波数変動量に応じて送信信号の周波数を調整できる。
【００２２】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態による通信装置１０の概略構成を示す。通信装置１０は、飛翔体に搭載され衛星２０（例えば、インマルサット通信衛星）と通信を行うために、衛星２０からの変調信号を受信信号として受信する受信部３と、前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬ（位相同期回路）４と、衛星２０に対し送信信号を送信する送信部５とを有する。ＰＬＬ４は、位相比較部７、ＶＣＯ９から構成される。また、通信装置１０は、さらに、周波数変動量取得部１４と送信信号調整部１３を備える。
【００２３】
位相比較部７は、第１実施形態の位相比較部７と同じ構成を有し、前記受信信号と後述の比較対象信号との位相差を示す差信号（即ち、制御電圧）を出力する。位相比較部７は、位相比較器７ａとループフィルタ７ｂからなる。位相比較器７ａは、前記受信信号と比較対象信号との位相差を、パルス状信号として出力する。ループフィルタ７ｂは、位相比較器７ａからの前記パルス状信号から交流成分を取り除くことで、前記パルス状信号から制御電圧を生成して出力する。具体的には、ループフィルタ７ｂは、直前に出力した制御電圧から、現時点で入力された前記パルス状信号が示す前記位相差に応じた量だけ、増加または減少させた電圧を、現時点の制御電圧として出力する。
【００２４】
ＶＣＯ９は、前記位相比較部７から出力され後述の電圧調整部１５により調整された制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力する電圧制御発振回路である。
【００２５】
周波数変動量取得部１４は、推定部１１、電圧調整部１５、および周波数差算出部１７を有する。
推定部１１の構成は、第１実施形態の周波数変動量取得部１１と同じ構成である。即ち、推定部１１は、前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量推定値（即ち、周波数変動量の推定値）を算出する。具体的には、推定部１１は、前記衛星２０に対する前記飛翔体の相対位置を検知する位置検知部１１ａと、前記飛翔体の姿勢を検知する姿勢検知部１１ｂと、前記飛翔体の速度を検知する速度検知装置１１ｃと、前記相対位置、前記姿勢および前記速度に基づいて、前記周波数変動量推定値を算出する変動量算出部１１ｄと、を備える。
電圧調整部１５は、前記推定部１１が算出した前記周波数変動量推定値に基づいて、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数（該周波数はドップラー効果の影響を受けている）を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる。電圧調整部１５は、例えば、演算増幅器１５ａと、オフセット調整部１５ｂとを有する。演算増幅器１５ａのプラス端子には、ループフィルタ７ｂからの制御電圧が入力され、演算増幅器１５ａのマイナス端子には、オフセット調整部１５ｂからの調整電圧が入力され、これにより、調整された制御電圧が演算増幅器１５ａからＶＣＯ９へ出力される。なお、演算増幅器１５ａのマイナス端子に、ループフィルタ７ｂからの制御電圧が入力され、演算増幅器１５ａのプラス端子に、オフセット調整部１５ｂからの調整電圧が入力されるようにしてもよい。
オフセット調整部１５ｂは、変動量算出部１１ｄが算出した前記周波数変動量推定値に基づいて、前記引き込み範囲が該周波数変動量推定値だけシフトするための前記調整電圧を前記マイナス端子に出力する。例えば、前記マイナス端子への入力電圧がゼロの時に、前記引き込み範囲は、その中央に前記規定周波数を含む。この場合、ドップラー効果により、前記受信信号の周波数が、前記引き込み範囲外となってしまう場合、前記受信信号の該周波数が前記引き込み範囲内となる方向に、正または負の前記調整電圧により、前記引き込み範囲が前記周波数変動量推定値だけシフトする。これにより、前記受信信号の前記周波数が、シフトされた前記引き込み範囲内となる。その結果、ＶＣＯ９からの前記比較対象信号の周波数は、前記受信信号の前記周波数と位相にロックされる。
周波数差算出部１７は、前記受信信号の周波数と位相にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を周波数変動量として算出する。
【００２６】
送信信号調整部１３は、衛星２０から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、周波数差算出部１７が算出した前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する。即ち、送信信号調整部１３は、前記衛星２０が前記規定周波数で前記送信信号を受信できるように、前記送信信号の周波数を調整する。具体的には、次の通りである。衛星２０が受信する信号の周波数は規定周波数に予め定められている。仮に、送信部５が、前記規定周波数で送信信号を送信すると、衛星２０は、前記規定周波数から前記周波数変動だけ変位した周波数で前記送信信号を受信する。そこで、送信部５は、前記規定周波数から前記周波数変動だけ逆に変位させた周波数で送信信号を送信することで、前記衛星２０は、該送信信号を前記規定周波数で受信できる。
送信信号調整部１３は、例えば、ＰＬＬ周波数シンセサイザを用いて構成してよい。この場合、周波数シンセサイザの分周器をプログラマブルデバイダにすることにより、所望の精度（分解能）で、送信信号調整部１３は、周波数差算出部１７が算出した前記周波数変動量に応じて送信信号の周波数を調整できる。
【００２７】
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態による通信装置１０の概略構成を示す。第３実施形態では、周波数変動量取得部１４の構成が、第２実施形態と異なり、他の構成は、第２実施形態と同様である。
【００２８】
第３実施形態では、周波数変動量取得部１４は、電圧調整部１５と周波数差算出部１７を有する。電圧調整部１５は、演算増幅器１５ａと周波数弁別器１５ｃとからなる。第３実施形態の演算増幅器１５ａは、第２実施形態の演算増幅器１５ａと同様の構成を有する。即ち、第３実施形態において、演算増幅器１５ａのプラス端子には、ループフィルタ７ｂからの制御電圧が入力され、演算増幅器１５ａのマイナス端子には、周波数弁別器１５ｃからの調整電圧が入力され、これにより、前記調整電圧だけ調整された前記制御電圧が演算増幅器１５ａからＶＣＯ９へ出力される。なお、演算増幅器１５ａのマイナス端子に、ループフィルタ７ｂからの制御電圧が入力され、演算増幅器１５ａのプラス端子に、周波数弁別器１５ｃからの調整電圧が入力されるようにしてもよい。
周波数弁別器１５ｃは、受信部３が受信した前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に応じた調整電圧を出力する。即ち、周波数弁別器１５ｃは、図４のように、前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に比例する調整電圧を出力する。周波数弁別器１５ｃには、前記受信信号が入力される。図４において、横軸は、前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を示し、原点が、前記受信信号の周波数が規定周波数ｆ０である場合に相当する。図４において、縦軸は、前記調整電圧を示す。図４において、範囲Ａで、周波数弁別器１５ｃは、前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に比例する前記調整電圧を出力する。
この構成で、第３実施形態の電圧調整部１５ａは、ループフィルタ７ｂからの前記制御電圧を前記調整電圧だけ変化させ、これにより、前記ＰＬＬ４の引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる。その結果、前記比較対象信号の周波数と位相が前記受信信号の周波数と位相にロックされる。
【００２９】
第３実施形態の周波数差算出部１７は、第２実施形態の周波数差算出部１７と同様に、前記受信信号の周波数と位相にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部１３に出力する。
【００３０】
第３実施形態の他の構成は、第２実施形態と同じである。
【００３１】
［第１、第２、第３実施形態による効果］
上述した第１〜第３実施形態による通信装置１０では、前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を算出し、前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整するので、飛翔体からの送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できる。
【００３２】
また、第１〜第３実施形態において、ＶＯＣ９からの出力信号、または、ＶＣＯ９へ入力される前記制御電圧は復調信号となり、該復調信号に基づいて、衛星２０からの変調信号を復調（例えば、ＦＭ復調）できる。
【００３３】
また、第２実施形態では、まず、前記衛星２０に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量推定値を算出し、次いで、この周波数変動量推定値に基づいて、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる。その結果、前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出するので、前記衛星２０が前記規定周波数で前記変調信号を送信している場合に、該周波数差は、ドップラー効果による高精度な周波数変動量となる。高精度な周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整するので、衛星２０は、高精度で、前記規定周波数の前記送信信号を受信できる。よって、前記衛星において、ドップラー効果による周波数変動を補償する必要がなくなる。
【００３４】
また、第３実施形態では、まず、周波数弁別器１５ｃが、前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に応じた調整電圧を出力し、次いで、この調整電圧だけ、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる。その結果、前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出するので、前記衛星２０が前記規定周波数で前記変調信号を送信している場合に、該周波数差は、ドップラー効果による高精度な周波数変動量となる。高精度な周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整するので、衛星２０は、高精度で、前記規定周波数の前記送信信号を受信できる。よって、前記衛星において、ドップラー効果による周波数変動を補償する必要がなくなる。
【００３５】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
３ 受信部、４ ＰＬＬ、５ 送信部、
７ 位相比較部、７ａ 位相比較器、７ｂ ループフィルタ、
９ ＶＣＯ、１０ 通信装置、
１１ 周波数変動量取得部、又は推定部、
１２ 受信周波数補正部、
１１ａ 位置検知部、１１ｂ 姿勢検知部、１１ｃ 速度検知部、
１３ 送信信号調整部、１４ 周波数変動量取得部、１５ 電圧調整部、
１７ 周波数差算出部、２０ 衛星
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロケットなどの飛翔体を飛行機から空中発射させる場合に、飛翔体の追跡、制御を行うために衛星を利用できる。即ち、飛翔体と衛星との通信を利用することで、地上にある管制局は、上述の衛星を介して飛翔体と通信を行える。これにより、幅広い通信エリアを確保できる。
【０００３】
上述の衛星として、例えば、インマルサット通信衛星を用いることが想定される。インマルサット通信衛星は、１９８０年代から運用されており、上述の衛星としてのインマルサット衛星は、最新の第４世代衛星である。第３世代までのインテルサット衛星は、送信出力、受信感度共に、第４世代衛星に比べて小さく、ロケット搭載受信端末は、実現できなかった。第４世代衛星が運用されるようになり、初めて、ロケット搭載通信端末で通信が可能になった。この衛星は、３機体制で全地球をカバーする方式であり、２００８年８月に３号機が打上げられ、２００９年２月に各衛星の最終配置が完了したばかりである。
【０００４】
本願の先行技術文献として次の特許文献１〜３がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１３９４９号公報
【特許文献２】特開２０００−５９２８１号公報
【特許文献３】特開２００５−７２８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ロケットなどの飛翔体は、高速で移動するため、飛翔体と衛星との間には、ドップラー効果による通信周波数変動が生じる。この周波数変動は、ある例では、最大で２０ｋＨｚにもなることが予測される。
【０００７】
このように周波数変動が大きくなると、飛翔体からの送信信号は、衛星から見た場合（観測した場合）、規定周波数からずれてしまう。即ち、飛翔体は、前記規定周波数で送信信号を送信しても、ドップラー効果により、この送信信号の周波数は、衛星から見た場合、前記規定周波数からずれてしまう。なお、規定周波数は、前記衛星が信号を受信するのに好ましい周波数であり、前記衛星について定められている（以下、同様）。
【０００８】
また、上述のように周波数変動が大きくなると、飛翔体の通信装置は、受信信号を復調できなくなってしまう可能性がある。具体的には、次の通りである。飛翔体の通信装置は、受信信号と位相と周波数が同期した信号をＰＬＬにより取得する。この同期信号により、衛星からの信号を復調する。しかし、受信信号の周波数がドップラー効果により、ＰＬＬの引き込み範囲外となってしまう。この場合、信号を復調できない可能性がある。なお、引き込み範囲とは、前記受信信号の周波数と同じ周波数の信号をＰＬＬのＶＣＯ（電圧制御発振回路）が出力できる前記受信信号の周波数の範囲である（以下、同様）。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置において、飛翔体からの送信信号の周波数がドップラー効果により大きく変動した場合であっても、送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できるようにすることにある。
また、本発明の別の目的は、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置において、受信信号の周波数がドップラー効果により大きく変動した場合であっても、衛星からの受信信号を復調できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によると、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、
前記衛星からの変調信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬと、を有し、
前記ＰＬＬは、
前記受信信号と比較対象信号との位相差を示す制御電圧を出力する位相比較部と、
前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力するＶＣＯと、を有し、
前記周波数変動量取得部は、
前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に応じた調整電圧を出力する周波数弁別器と、
前記制御電圧を前記調整電圧だけ変化させ、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる電圧調整部と、
前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部に出力する周波数差算出部と、を有することを特徴とする通信装置が提供される。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明によると、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、を備え、
前記衛星からの変調信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬと、を有し、
前記ＰＬＬは、
前記受信信号と比較対象信号との位相差を示す制御電圧を出力する位相比較部と、
前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力するＶＣＯと、を有し、
前記周波数変動量取得部は、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量推定値を算出する推定部と、
前記周波数変動量推定値に基づいて、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる電圧調整部と、
前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部に出力する周波数差算出部と、を有することを特徴とする通信装置が提供される。
【００１２】
さらに、上記目的を達成するため、本発明によると、飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、を備えることを特徴とする通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によると、飛翔体側の周波数制御により、飛翔体からの送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できる。即ち、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求め、前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整するので、飛翔体からの送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による通信装置の構成部図である。
【図２】本発明の第２実施形態による通信装置の構成部図である。
【図３】本発明の第３実施形態による通信装置の構成部図である。
【図４】周波数弁別器の特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態による通信装置１０の概略構成を示す。通信装置１０は、飛翔体に搭載され衛星２０（例えば、インマルサット通信衛星）と通信を行うために、衛星２０からの変調信号を受信信号として受信する受信部３と、前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬ（位相同期回路）４と、衛星２０に対し送信信号を送信する送信部５とを有する。ＰＬＬ４は、位相比較部７、ＶＣＯ９から構成される。また、通信装置１０は、さらに、周波数変動量取得部１１と、受信周波数補正部１２と、送信信号調整部１３を備える。
【００１７】
位相比較部７は、前記受信信号と後述の比較対象信号との位相差を示す差信号（即ち、制御電圧）を出力する。位相比較部７は、位相比較器７ａとループフィルタ７ｂからなる。位相比較器７ａは、前記受信信号と比較対象信号との位相差を、パルス状信号として出力する。ループフィルタ７ｂは、位相比較器７ａからの前記パルス状信号から交流成分を取り除くことで、前記パルス状信号から制御電圧を生成して出力する。具体的には、ループフィルタ７ｂは、直前に出力した制御電圧から、現時点で入力された前記パルス状信号が示す前記位相差に応じた量だけ、増加または減少させた電圧を、現時点の制御電圧として出力する。
【００１８】
ＶＣＯ９は、前記位相比較部７からの前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力する電圧制御発振回路である。
【００１９】
周波数変動量取得部１１は、前記衛星２０に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の衛星２０に対する相対速度に基づいて、ドップラー効果による前記受信信号の周波数変動量推定値を算出する。
前記周波数変動量取得部１１は、前記衛星２０に対する前記飛翔体の相対位置を検知する位置検知部１１ａと、前記飛翔体の姿勢を検知する姿勢検知部１１ｂと、前記飛翔体の速度（即ち、前記飛翔体の衛星２０に対する相対速度）を検知する速度検知装置１１ｃと、前記相対位置、前記姿勢および前記相対速度に基づいて、前記周波数変動量を算出する変動量算出部１１ｄと、を備える。
なお、前記相対位置および前記速度は、３次元基準座標を用いて表現されてよい。速度検知部１１ｃは、飛翔体に搭載された加速度センサによる加速度検出値、および、前記検知した姿勢から飛翔体の速度を算出してよい。位置検知部１１ａは、前記３次元基準座標における飛翔体の位置を、当該速度に基づいて算出してよい。また、速度検知部１１ｃは、衛星２０の既知の運動と前記加速度検出値と基づいて、前記飛翔体の衛星２０に対する相対速度を算出する。
位置検知部１１ａおよび速度検知部１１ｃは、任意のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号を用いずに、飛翔体の相対位置および速度を検知する第１検知手段として構成してもよいし、第１検知手段を用いずに前記ＧＰＳ信号に基づいて飛翔体の相対位置および速度を検知する第２検知手段として構成してもよいし、検知精度を高めるために、前記第１検知手段と第２検知手段を組み合わせて構成してもよい。前記姿勢検知部１１ｂは、ジャイロセンサを利用して前記姿勢を検知してよい。
【００２０】
受信周波数補正部１２は、前記受信信号の周波数を前記周波数変動量だけ増加または減少させることで、前記受信信号の周波数がドップラー効果が無かった場合の周波数に近づくように、前記受信信号を補正する。受信周波数補正部１２により補正された前記受信信号は、位相比較器７ａに入力される。これにより、該補正された受信信号と前記比較対象信号との位相差を示す前記制御電圧が、位相比較部７からＶＣＯ９に入力される。ＰＬＬ４の引き込み範囲は、その中央に、衛星２０が送受信する信号の規定周波数（予め定められている）を含む。従って、補正された前記受信信号の周波数は、前記規定周波数に近い周波数になっており、前記引き込み範囲内となる。その結果、ＶＣＯ９からの前記比較対象信号の周波数は、補正された前記受信信号の周波数と位相にロック（同期）される。
受信周波数補正部１２は、例えば、ミキサーを用いて構成してよく、前記周波数変動量に応じて受信信号の周波数を補正できる。
【００２１】
送信信号調整部１３は、衛星２０から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、変動量算出部１１ｄが算出した前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する。即ち、送信信号調整部１３は、前記衛星２０が前記規定周波数で前記送信信号を受信できるように、前記送信信号の周波数を調整する。具体的には、次の通りである。衛星２０が受信する信号の周波数は規定周波数に予め定められている。仮に、送信部５が、前記規定周波数で送信信号を送信すると、衛星２０は、前記規定周波数から前記周波数変動だけ変位した周波数で前記送信信号を受信する。そこで、送信部５は、前記規定周波数から前記周波数変動だけ逆に変位させた周波数で送信信号を送信することで、前記衛星２０は、該送信信号を前記規定周波数で受信できる。
送信信号調整部１３は、例えば、ＰＬＬ周波数シンセサイザを用いて構成してよい。この場合、周波数シンセサイザの分周器をプログラマブルデバイダにすることにより、所望の精度（分解能）で、送信信号調整部１３は、前記周波数変動量に応じて送信信号の周波数を調整できる。
【００２２】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態による通信装置１０の概略構成を示す。通信装置１０は、飛翔体に搭載され衛星２０（例えば、インマルサット通信衛星）と通信を行うために、衛星２０からの変調信号を受信信号として受信する受信部３と、前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬ（位相同期回路）４と、衛星２０に対し送信信号を送信する送信部５とを有する。ＰＬＬ４は、位相比較部７、ＶＣＯ９から構成される。また、通信装置１０は、さらに、周波数変動量取得部１４と送信信号調整部１３を備える。
【００２３】
位相比較部７は、第１実施形態の位相比較部７と同じ構成を有し、前記受信信号と後述の比較対象信号との位相差を示す差信号（即ち、制御電圧）を出力する。位相比較部７は、位相比較器７ａとループフィルタ７ｂからなる。位相比較器７ａは、前記受信信号と比較対象信号との位相差を、パルス状信号として出力する。ループフィルタ７ｂは、位相比較器７ａからの前記パルス状信号から交流成分を取り除くことで、前記パルス状信号から制御電圧を生成して出力する。具体的には、ループフィルタ７ｂは、直前に出力した制御電圧から、現時点で入力された前記パルス状信号が示す前記位相差に応じた量だけ、増加または減少させた電圧を、現時点の制御電圧として出力する。
【００２４】
ＶＣＯ９は、前記位相比較部７から出力され後述の電圧調整部１５により調整された制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力する電圧制御発振回路である。
【００２５】
周波数変動量取得部１４は、推定部１１、電圧調整部１５、および周波数差算出部１７を有する。
推定部１１の構成は、第１実施形態の周波数変動量取得部１１と同じ構成である。即ち、推定部１１は、前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量推定値（即ち、周波数変動量の推定値）を算出する。具体的には、推定部１１は、前記衛星２０に対する前記飛翔体の相対位置を検知する位置検知部１１ａと、前記飛翔体の姿勢を検知する姿勢検知部１１ｂと、前記飛翔体の速度を検知する速度検知装置１１ｃと、前記相対位置、前記姿勢および前記速度に基づいて、前記周波数変動量推定値を算出する変動量算出部１１ｄと、を備える。
電圧調整部１５は、前記推定部１１が算出した前記周波数変動量推定値に基づいて、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数（該周波数はドップラー効果の影響を受けている）を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる。電圧調整部１５は、例えば、演算増幅器１５ａと、オフセット調整部１５ｂとを有する。演算増幅器１５ａのプラス端子には、ループフィルタ７ｂからの制御電圧が入力され、演算増幅器１５ａのマイナス端子には、オフセット調整部１５ｂからの調整電圧が入力され、これにより、調整された制御電圧が演算増幅器１５ａからＶＣＯ９へ出力される。なお、演算増幅器１５ａのマイナス端子に、ループフィルタ７ｂからの制御電圧が入力され、演算増幅器１５ａのプラス端子に、オフセット調整部１５ｂからの調整電圧が入力されるようにしてもよい。
オフセット調整部１５ｂは、変動量算出部１１ｄが算出した前記周波数変動量推定値に基づいて、前記引き込み範囲が該周波数変動量推定値だけシフトするための前記調整電圧を前記マイナス端子に出力する。例えば、前記マイナス端子への入力電圧がゼロの時に、前記引き込み範囲は、その中央に前記規定周波数を含む。この場合、ドップラー効果により、前記受信信号の周波数が、前記引き込み範囲外となってしまう場合、前記受信信号の該周波数が前記引き込み範囲内となる方向に、正または負の前記調整電圧により、前記引き込み範囲が前記周波数変動量推定値だけシフトする。これにより、前記受信信号の前記周波数が、シフトされた前記引き込み範囲内となる。その結果、ＶＣＯ９からの前記比較対象信号の周波数は、前記受信信号の前記周波数と位相にロックされる。
周波数差算出部１７は、前記受信信号の周波数と位相にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を周波数変動量として算出する。
【００２６】
送信信号調整部１３は、衛星２０から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、周波数差算出部１７が算出した前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する。即ち、送信信号調整部１３は、前記衛星２０が前記規定周波数で前記送信信号を受信できるように、前記送信信号の周波数を調整する。具体的には、次の通りである。衛星２０が受信する信号の周波数は規定周波数に予め定められている。仮に、送信部５が、前記規定周波数で送信信号を送信すると、衛星２０は、前記規定周波数から前記周波数変動だけ変位した周波数で前記送信信号を受信する。そこで、送信部５は、前記規定周波数から前記周波数変動だけ逆に変位させた周波数で送信信号を送信することで、前記衛星２０は、該送信信号を前記規定周波数で受信できる。
送信信号調整部１３は、例えば、ＰＬＬ周波数シンセサイザを用いて構成してよい。この場合、周波数シンセサイザの分周器をプログラマブルデバイダにすることにより、所望の精度（分解能）で、送信信号調整部１３は、周波数差算出部１７が算出した前記周波数変動量に応じて送信信号の周波数を調整できる。
【００２７】
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態による通信装置１０の概略構成を示す。第３実施形態では、周波数変動量取得部１４の構成が、第２実施形態と異なり、他の構成は、第２実施形態と同様である。
【００２８】
第３実施形態では、周波数変動量取得部１４は、電圧調整部１５と周波数差算出部１７を有する。電圧調整部１５は、演算増幅器１５ａと周波数弁別器１５ｃとからなる。第３実施形態の演算増幅器１５ａは、第２実施形態の演算増幅器１５ａと同様の構成を有する。即ち、第３実施形態において、演算増幅器１５ａのプラス端子には、ループフィルタ７ｂからの制御電圧が入力され、演算増幅器１５ａのマイナス端子には、周波数弁別器１５ｃからの調整電圧が入力され、これにより、前記調整電圧だけ調整された前記制御電圧が演算増幅器１５ａからＶＣＯ９へ出力される。なお、演算増幅器１５ａのマイナス端子に、ループフィルタ７ｂからの制御電圧が入力され、演算増幅器１５ａのプラス端子に、周波数弁別器１５ｃからの調整電圧が入力されるようにしてもよい。
周波数弁別器１５ｃは、受信部３が受信した前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に応じた調整電圧を出力する。即ち、周波数弁別器１５ｃは、図４のように、前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に比例する調整電圧を出力する。周波数弁別器１５ｃには、前記受信信号が入力される。図４において、横軸は、前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を示し、原点が、前記受信信号の周波数が規定周波数ｆ０である場合に相当する。図４において、縦軸は、前記調整電圧を示す。図４において、範囲Ａで、周波数弁別器１５ｃは、前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に比例する前記調整電圧を出力する。
この構成で、第３実施形態の電圧調整部１５ａは、ループフィルタ７ｂからの前記制御電圧を前記調整電圧だけ変化させ、これにより、前記ＰＬＬ４の引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる。その結果、前記比較対象信号の周波数と位相が前記受信信号の周波数と位相にロックされる。
【００２９】
第３実施形態の周波数差算出部１７は、第２実施形態の周波数差算出部１７と同様に、前記受信信号の周波数と位相にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部１３に出力する。
【００３０】
第３実施形態の他の構成は、第２実施形態と同じである。
【００３１】
［第１、第２、第３実施形態による効果］
上述した第１〜第３実施形態による通信装置１０では、前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を算出し、前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整するので、飛翔体からの送信信号を所定の規定周波数で衛星が受信できる。
【００３２】
また、第１〜第３実施形態において、ＶＯＣ９からの出力信号、または、ＶＣＯ９へ入力される前記制御電圧は復調信号となり、該復調信号に基づいて、衛星２０からの変調信号を復調（例えば、ＦＭ復調）できる。
【００３３】
また、第２実施形態では、まず、前記衛星２０に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量推定値を算出し、次いで、この周波数変動量推定値に基づいて、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる。その結果、前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出するので、前記衛星２０が前記規定周波数で前記変調信号を送信している場合に、該周波数差は、ドップラー効果による高精度な周波数変動量となる。高精度な周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整するので、衛星２０は、高精度で、前記規定周波数の前記送信信号を受信できる。よって、前記衛星において、ドップラー効果による周波数変動を補償する必要がなくなる。
【００３４】
また、第３実施形態では、まず、周波数弁別器１５ｃが、前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に応じた調整電圧を出力し、次いで、この調整電圧だけ、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる。その結果、前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出するので、前記衛星２０が前記規定周波数で前記変調信号を送信している場合に、該周波数差は、ドップラー効果による高精度な周波数変動量となる。高精度な周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整するので、衛星２０は、高精度で、前記規定周波数の前記送信信号を受信できる。よって、前記衛星において、ドップラー効果による周波数変動を補償する必要がなくなる。
【００３５】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
３ 受信部、４ ＰＬＬ、５ 送信部、
７ 位相比較部、７ａ 位相比較器、７ｂ ループフィルタ、
９ ＶＣＯ、１０ 通信装置、
１１ 周波数変動量取得部、又は推定部、
１２ 受信周波数補正部、
１１ａ 位置検知部、１１ｂ 姿勢検知部、１１ｃ 速度検知部、
１３ 送信信号調整部、１４ 周波数変動量取得部、１５ 電圧調整部、
１７ 周波数差算出部、２０ 衛星
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、
前記衛星からの変調信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬと、を有し、
前記ＰＬＬは、
前記受信信号と比較対象信号との位相差を示す制御電圧を出力する位相比較部と、
前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力するＶＣＯと、を有し、
前記周波数変動量取得部は、
前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に応じた調整電圧を出力する周波数弁別器と、
前記制御電圧を前記調整電圧だけ変化させ、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる電圧調整部と、
前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部に出力する周波数差算出部と、を有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、を備え、
前記衛星からの変調信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬと、を有し、
前記ＰＬＬは、
前記受信信号と比較対象信号との位相差を示す制御電圧を出力する位相比較部と、
前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力するＶＣＯと、を有し、
前記周波数変動量取得部は、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量推定値を算出する推定部と、
前記周波数変動量推定値に基づいて、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる電圧調整部と、
前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部に出力する周波数差算出部と、を有することを特徴とする通信装置。
【請求項３】
飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１】
飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、
前記衛星からの変調信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬと、を有し、
前記ＰＬＬは、
前記受信信号と比較対象信号との位相差を示す制御電圧を出力する位相比較部と、
前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力するＶＣＯと、を有し、
前記周波数変動量取得部は、
前記受信信号の周波数と前記規定周波数との周波数差に応じた調整電圧を出力する周波数弁別器と、
前記制御電圧を前記調整電圧だけ変化させ、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる電圧調整部と、
前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部に出力する周波数差算出部と、を有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、を備え、
前記衛星からの変調信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に基づいて、該受信信号を復調するための復調信号を出力するＰＬＬと、を有し、
前記ＰＬＬは、
前記受信信号と比較対象信号との位相差を示す制御電圧を出力する位相比較部と、
前記制御電圧の大きさに応じた周波数の信号を前記比較対象信号として出力するＶＣＯと、を有し、
前記周波数変動量取得部は、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量推定値を算出する推定部と、
前記周波数変動量推定値に基づいて、前記制御電圧を調整し、これにより、前記ＰＬＬの引き込み範囲が前記受信信号の周波数を含むように、該引き込み範囲をシフトさせる電圧調整部と、
前記受信信号の周波数にロックされた前記比較対象信号の周波数と前記規定周波数との周波数差を算出し、該周波数差を前記周波数変動量として前記送信信号調整部に出力する周波数差算出部と、を有することを特徴とする通信装置。
【請求項３】
飛翔体に搭載され衛星と通信を行う通信装置であって、
前記衛星に対し送信信号を送信する送信部と、
前記衛星に対する前記飛翔体の相対位置、前記飛翔体の姿勢、前記飛翔体の速度に基づいて、ドップラー効果による前記送信信号の周波数変動量を求める周波数変動量取得部と、
前記衛星から見た前記送信信号の周波数が規定周波数となるように、前記周波数変動量に基づいて、前記送信信号の周波数を調整する送信信号調整部と、を備えることを特徴とする通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４１５８（Ｐ２０１１−２４１５８Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９７４７（Ｐ２００９−１６９７４７）
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【Ｆターム（参考）】
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