２チャネル追尾装置、および追尾方法
【課題】衛星位置検出の精度の低下を防止する、２チャネル追尾装置および追尾方法を提供する。
【解決手段】追尾装置１は追尾信号から和信号と差信号を生成し、和信号を信号発振器１４が生成する変調信号で抑圧搬送波振幅変調を行い、変調和信号と差信号を合成する。和信号と合成信号を増幅し、中間周波数に変換し、伝送する。ＡＧＣ回路２０は和信号を増幅し、ＡＧＣ回路２１は和信号の利得との差分が所定の範囲内になるよう合成信号を増幅する。検波器２４と検波器２３は、和信号と９０°移相した和信号でそれぞれ合成信号を位相検波し、追尾誤差信号の同位相成分と直交位相成分を検出する。同期検波器２６と同期検波器２５は、同位相成分と直交位相成分を変調信号で同期検波し、伝送された変調信号の同位相成分と直交位相成分を検出し、伝送中の位相変動αと振幅変動Ａを算出する。αとＡに基づき追尾誤差信号の直流成分を補正し、アンテナ駆動部などに送る。
【解決手段】追尾装置１は追尾信号から和信号と差信号を生成し、和信号を信号発振器１４が生成する変調信号で抑圧搬送波振幅変調を行い、変調和信号と差信号を合成する。和信号と合成信号を増幅し、中間周波数に変換し、伝送する。ＡＧＣ回路２０は和信号を増幅し、ＡＧＣ回路２１は和信号の利得との差分が所定の範囲内になるよう合成信号を増幅する。検波器２４と検波器２３は、和信号と９０°移相した和信号でそれぞれ合成信号を位相検波し、追尾誤差信号の同位相成分と直交位相成分を検出する。同期検波器２６と同期検波器２５は、同位相成分と直交位相成分を変調信号で同期検波し、伝送された変調信号の同位相成分と直交位相成分を検出し、伝送中の位相変動αと振幅変動Ａを算出する。αとＡに基づき追尾誤差信号の直流成分を補正し、アンテナ駆動部などに送る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２チャネル追尾装置、および追尾方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星を捕捉および追尾するためには、受信アンテナを衛星方向に向けておく必要がある。衛星追尾装置の追尾処理において、追尾装置の設置場所の緯度と衛星との位置関係によっては受信アンテナの動作範囲が大きくなってしまう。例えば、受信アンテナの回動による信号ケーブルのねじれなどにより、追尾装置内で用いられる高周波化した中間周波数が影響を受ける。そして、アンテナ制御のための追尾誤差信号に、伝送中に発生した位相変動および振幅変動が含まれてしまう。また、伝送チャネルが複数ある場合には、各伝送チャネルで位相変動および振幅変動が発生し、チャネル間で位相変動および振幅変動の差が発生する。そのため、衛星位置検出の精度が低下してしまう。
【０００３】
位相変動および振幅変動は、上述したケーブルのねじれによる変動以外に、例えば、衛星から受信した追尾信号の経時による変動、温度および湿度による変動がある。伝送中に発生した位相変動および振幅変動により衛星位置検出の精度が低下することを防ぐためには、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、位相変動および振幅変動を除去する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３８１１２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】荒木一則、西本博信、石戸喜夫、尾形良征、岡野弘志、藤原知博、「地球観測衛星（ランドサット４号）ＵＱＰＳＫ波用受信装置概要」、昭和５８年度電子通信学会総合全国大会 ２１０５、Ｐ．８−８５
【非特許文献２】山崎孝、川瀬誠一、平野ゆりか、杉山隆一、村瀬文義、藤原知博、「地球観測プラットフォーム技術衛星（ＡＤＥＯＳ）用受信設備」、三菱電機技報・Ｖｏｌ．７０・Ｎｏ．４・１９９６、Ｐ．９９（４４１）〜１０７（４４９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される追尾装置では、伝送チャネルを１チャネルにして、チャネル間の位相変動および振幅変動の差の発生を防止している。
【０００７】
非特許文献１に開示される受信装置では、受信信号の復調後にＡＧＣ回路において誤差信号の検出感度の補正を行っているが、位相変動は検出していない。非特許文献２に開示される受信設備では、受信信号の代わりに試験用信号を試験用端子から入力することにより位相変動および振幅変動を検出することができるが、検出する際には衛星からの受信を停止しなければならない。
【０００８】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、衛星位置検出の精度の低下を防止する、２チャネル追尾装置および追尾方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る２チャネル追尾装置は、アンテナと、追尾信号分離部と、和信号分離部と、変調部と、合成部と、伝送部と、利得調整部と、検波部と、変動検出部とを備える。アンテナは、衛星を含む追尾目標から追尾信号を受信し、追尾信号分離部は、受信した追尾信号から和信号および差信号を生成する。和信号分離部は、和信号を分離し、変調部は、和信号分離部で分離された和信号および／または差信号を所定の変調信号を用いて、所定の変調方式で変調を行う。合成部は、変調部で少なくとも一方は変調された、和信号と差信号を合成して合成信号を生成する。伝送部は、和信号分離部で分離された和信号および合成信号を、中間周波数に変換し、それぞれの伝送チャネルを介して伝送する。利得調整部は、伝送された和信号を増幅し、伝送された和信号の利得と伝送された合成信号の利得の差が所定の範囲内になるように、伝送された合成信号を増幅する。検波部は、増幅された合成信号を増幅された和信号で位相検波し、差信号の和信号に対する位相差および振幅比に基づき算出される、アンテナを制御するための追尾誤差信号の、同位相成分を検出し、増幅された合成信号を９０°移相した増幅された和信号で位相検波し、追尾誤差信号の直交位相成分を検出する。変動検出部は、追尾誤差信号の同位相成分および追尾誤差信号の直交位相成分をそれぞれ、変調部で用いた変調信号で同期検波して、伝送された変調信号の同位相成分および直交位相成分を検出し、伝送された変調信号の変調信号に対する位相差および振幅比を、伝送中に発生した位相変動および振幅変動として検出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、衛星位置検出の精度の低下を防止する、２チャネル追尾装置および追尾方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における周波数特性の例を示す図である。
【図３】実施の形態１における位相振幅変動の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態６に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、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。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。２チャネル追尾装置１（以下、２チャネル追尾装置１を、単に追尾装置１という）は、アンテナ２、給電部１１、方向性結合器１２、変調器１３、信号発振器１４、合成器１５、増幅器１６、１７、周波数変換器１８、１９、ＡＧＣ回路２０、２１、９０°移相器２２、検波器２３、２４、同期検波器２５、２６、変動検出部２７、および補正部２８を備える。
【００１４】
追尾装置１が、衛星を含む追尾目標に対し、アンテナ２が正対するよう制御する原理について説明する。アンテナ２は、追尾目標から追尾信号を受信し、給電部１１に送る。給電部１１は、追尾信号を和信号と差信号に分離する。図２は、実施の形態１における周波数特性の例を示す図である。和信号および差信号は、いずれも図２（ａ）で示されるような単一周波数の信号である。アンテナ２が追尾目標に正対しておらず、ずれが生じている場合には、和信号と差信号の信号レベルが異なり、差信号／和信号≒К・λ・ｅｉθで表される。Кはアンテナ２の設計により決定される比例定数である。追尾装置１は、差信号の和信号に対する位相差θをアンテナ駆動軸座標におけるアンテナ２のずれの方向、差信号の和信号に対する振幅比λをアンテナ駆動軸座標におけるアンテナ２のずれの大きさとして示す、追尾誤差信号を生成し、アンテナ駆動部などに送信し、アンテナ２の制御を行う。
【００１５】
従来の追尾装置は、必要に応じて、和信号と差信号の増幅や中間周波数への周波数変換を行ってから伝送を行う。そして、伝送された信号に基づき、上述のようにアンテナのずれの方向と大きさを検出し、追尾誤差信号を生成し、アンテナ制御を行う。しかし、追尾誤差信号には、例えばアンテナの回動による信号ケーブルのねじれなどの追尾装置外部の影響により発生した位相変動および振幅変動が含まれている。図３は、実施の形態１における位相振幅変動の例を示す図である。黒丸で示される所定の振幅を持つ位相０°の信号が、伝送中に生じた位相変動および振幅変動により、白丸の位置に移動している。
【００１６】
位相変動および振幅変動による衛星位置検出の精度の低下を防ぐため、実施の形態１に係る追尾装置１は、追尾誤差信号に含まれる位相変動および振幅変動を検出する。そして、追尾誤差信号から位相変動および振幅変動を除去し、追尾誤差信号をアンテナ駆動部などに送信し、アンテナ制御を行う。追尾装置１の各部について、以下に説明する。
【００１７】
図１のアンテナ２は、追尾目標から追尾信号を受信し、受信した追尾信号を給電部１１に送る。給電部１１は、追尾信号を和信号と差信号に分離し、和信号を方向性結合器１２に、差信号を合成器１５に送る。方向性結合器１２は送られた和信号を、伝送用和信号と合成用和信号に分離し、それぞれ増幅器１６と変調器１３に送る。変調器１３は、送られた合成用和信号を信号発振器１４が生成する所定の周波数ｆcの変調信号を用いて抑圧搬送波振幅変調を行い、変調和信号を合成器１５に送る。変調和信号は、図２（ｂ）に示される周波数特性を有する。後述するように、図１の変調器１３において重畳された周波数ｆcの成分に基づき、伝送中に発生する位相変動および振幅変動の検出を行う。
【００１８】
合成器１５は、変調和信号と差信号を合成し、合成信号を生成する。合成信号は図２（ｃ）に示される周波数特性を有する。搬送波にあたる部分には、差信号の情報が含まれており、両側波帯にあたる部分には、図１の変調器１３において重畳された周波数ｆcの成分が含まれている。
【００１９】
増幅器１６、１７は、伝送用和信号および合成信号をそれぞれ増幅し、周波数変換器１８、１９に送る。周波数変換器１８、１９は、伝送用和信号および合成信号を高周波数から中間周波数に変換し、それぞれの伝送チャネル５１、５２を介して、ＡＧＣ回路２０、２１に送る。給電部１１、方向性結合器１２、変調器１３、信号発振器１４、合成器１５、増幅器１６、１７、周波数変換器１８、１９は、アンテナ２の直下に配置される。そして、ＡＧＣ回路２０、２１以降の各部は、受信部として、アンテナ２とは物理的に離れて配置される。そのため、主に周波数変換器１８、１９とＡＧＣ回路２０、２１の間の伝送チャネル５１、５２において、伝送用和信号および合成信号は、追尾装置１の外部からの影響を受け、位相変動および振幅変動が発生する。
【００２０】
ＡＧＣ回路２０は、伝送用和信号を増幅し、増幅和信号を９０°移相器２２および検波器２４に送る。ＡＧＣ回路２０は、伝送用和信号の利得情報をＡＧＣ回路２１に送る。ＡＧＣ回路２１は、送られた伝送用和信号の利得情報に基づき、伝送用和信号の利得と合成信号の利得の差が所定の範囲内になるよう、伝送された合成信号の増幅を行う。所定の範囲とは、伝送用和信号の利得と合成信号の利得が同一レベルであるとみなすことができる範囲である。増幅和信号および増幅合成信号には、それぞれ伝送中に発生した位相変動および振幅変動が含まれている。伝送用和信号の利得と合成信号の利得が同一レベルとなるよう利得調整がされているので、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出するために、ＡＧＣ回路２１が出力する増幅合成信号を用いる。ＡＧＣ回路２１は、増幅合成信号を、検波器２３、２４に送る。
【００２１】
９０°移相器２２は、増幅和信号の位相を９０°移相し、移相和信号を検波器２３に送る。検波器２３は、増幅合成信号を移相和信号で位相検波し、差信号の和信号に対する位相差θをアンテナ駆動軸座標におけるアンテナ２のずれの方向、差信号の和信号に対する振幅比λをアンテナ駆動軸座標におけるアンテナ２のずれの大きさとして示す、追尾誤差信号の直交位相成分ＥＬを検出する。検波器２３は、直交位相成分ＥＬを同期検波器２５に送り、直交位相成分ＥＬの直流成分ＤＥＬを補正部２８に送る。検波器２４は、増幅合成信号を増幅和信号で位相検波し、追尾誤差信号の同位相成分ＡＺを検出する。検波器２４は、同位相成分ＡＺを同期検波器２６に送り、同位相成分ＡＺの直流成分ＤＡＺを補正部２８に送る。
【００２２】
同期検波器２５は、直交位相成分ＥＬを信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波し、直交位相成分ＥＬから周波数ｆcの周波数成分を検出する。これは、変調器１３で重畳され、伝送された変調信号の直交位相成分であり、伝送中に発生した位相変動および振幅変動が含まれている。同期検波器２５は、伝送された変調信号の直交位相成分を変動検出部２７に送る。同様に、同期検波器２６は、同位相成分ＡＺを信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波し、伝送された変調信号の同位相成分を変動検出部２７に送る。
【００２３】
変動検出部２７は、伝送された変調信号の直交位相成分および同位相成分、および変調信号に基づき、伝送された変調信号の変調信号に対する位相差である位相変動αおよび振幅比である振幅変動Ａを算出し、補正部２８に送る。
【００２４】
補正部２８は、位相変動αおよび振幅変動Ａに基づき、追尾誤差信号の直交位相成分の直流成分ＤＥＬおよび追尾誤差信号の同位相成分の直流成分ＤＡＺを補正する。補正部２８は、例えば、位相変動αおよび振幅変動Ａに基づき、アンテナ駆動軸座標において、追尾誤差信号の位相変動および振幅変動を補正するための、以下に示す回転行列を算出して、回転行列に基づき補正を行う。
【数１】
【００２５】
補正部２８は、補正した、追尾誤差信号の直交位相成分の直流成分ＤＥＬおよび追尾誤差信号の同位相成分の直流成分ＤＡＺを、アンテナ駆動部などに送る。なお補正部２８を設けず、追尾誤差信号の直交位相成分の直流成分ＤＥＬおよび同位相成分の直流成分ＤＡＺ、位相変動αおよび振幅変動Ａをアンテナ駆動部などに送るよう構成してもよい。これは以下の実施の形態においても同様である。
【００２６】
以上説明したとおり、実施の形態１の追尾装置１によれば、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。従来技術に比べてより正確にアンテナ制御を行うことができるため、アンテナ駆動を最小限に抑え、保守作業を軽減することが可能となる。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態２の追尾装置１は、差信号を変調する。また、アンテナ駆動部などに送られる追尾誤差信号は、極座標で表される。実施の形態２では、変調器１３は、和信号を方向性結合器１２から受け取る代わりに、差信号を給電部１１から受け取る。また、変動検出部２７を備えず、その代わりに、座標変換部２９を備える。実施の形態１と異なる動作をする、実施の形態２の追尾装置１の各部について、説明する。
【００２８】
給電部１１は、差信号を変調器１３に送る。方向性結合器１２は、送られた和信号を伝送用和信号と合成用和信号に分離し、それぞれ増幅器１６と合成器１５に送る。変調器１３は、送られた差信号を信号発振器１４が生成する所定の周波数ｆcの変調信号を用いて抑圧搬送波振幅変調を行い、変調差信号を合成器１５に送る。変調差信号は、図２（ｂ）に示される周波数特性を有する。
【００２９】
合成器１５は、和信号と変調差信号を合成し、合成信号を生成する。合成信号は図２（ｃ）に示される周波数特性を有する。搬送波にあたる部分には、和信号の情報が含まれており、両側波帯にあたる部分には、変調器１３において重畳された周波数ｆcの成分が含まれている。検波器２３、２４の動作は、実施の形態１と同様である。ただし、検波器２３、２４は、直交位相成分ＥＬの直流成分ＤＥＬおよび同位相成分ＡＺの直流成分ＤＡＺを、座標変換部２９に送る。
【００３０】
同期検波器２５は、直交位相成分ＥＬを信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波し、伝送された変調信号の直交位相成分を検出する。伝送された変調信号の直交位相成分と変調信号の直交位相成分に基づき、位相変動αを検出し、補正部２８に送る。なお、９０°移相された移相和信号を用いて位相検波しているので、極座標における補正角として、αを使うことができる。同期検波器２６は、同位相成分ＡＺを信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波し、伝送された変調信号の同位相成分と変調信号の同位相成分に基づき、振幅変動Ａを検出し、補正部２８に送る。
【００３１】
座標変換部２９は、追尾誤差信号の直交位相成分の直流成分ＤＥＬおよび追尾誤差信号の同位相成分の直流成分ＤＡＺを、アンテナ駆動軸座標から極座標に変換する。極座標に変換された追尾誤差信号の直流成分は、補正部２８に送られる。補正部２８は、位相変動α、振幅変動Ａに基づき、補正角α、補正振幅比１／Ａとして、追尾誤差信号の直流成分を補正する。補正した追尾誤差信号の直流成分を、アンテナ駆動部などに送る。
【００３２】
以上説明したとおり、実施の形態２の追尾装置１によれば、差信号を変調し、差信号の変調に用いた変調信号を利用して、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。また極座標においてアンテナ制御が可能となる。
【００３３】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態３の追尾装置１は、和信号および差信号をそれぞれ異なる周波数の変調信号で変調する。追尾誤差信号は実施の形態１と同様にアンテナ駆動軸座標で表される。実施の形態３では、追尾装置１は、変調器１３に加え、変調器３０を備える。変調器１３、３０は、信号発振器１４、３１が生成する異なる周波数の変調信号を用いて、それぞれ和信号と差信号を変調する。実施の形態１、２と異なる動作をする、実施の形態３の追尾装置１の各部について説明する。
【００３４】
給電部１１は、差信号を変調器３０に送る。方向性結合器１２は、送られた和信号を、伝送用和信号と合成用和信号に分離し、それぞれ増幅器１６と変調器１３に送る。変調器１３は、送られた和信号を、信号発振器１４が生成する所定の周波数ｆcの変調信号を用いて、抑圧搬送波振幅変調を行い、変調和信号を合成器１５に送る。
【００３５】
変調器３０は、送られた差信号を信号発振器３１が生成する所定の周波数ｆc’の変調信号を用いて抑圧搬送波振幅変調を行い、変調差信号を合成器１５に送る。合成器１５は、変調和信号と変調差信号を合成し、合成信号を生成する。
【００３６】
同期検波器２５、２６の動作は実施の形態１と同様である。ただし、同期検波器２５、２６は、和信号の変調に用いられた信号発振器１４が生成する和信号用変調信号で同期検波を行う。変動検出部２７は、伝送された和信号用変調信号の直交位相成分および同位相成分、および和信号用変調信号に基づき、伝送された和信号用変調信号の和信号用変調信号に対する位相差である位相変動αおよび振幅比である振幅変動Ａを算出し、補正部２８に送る。
【００３７】
以上説明したとおり、実施の形態３の追尾装置１によれば、和信号および差信号をそれぞれ異なる周波数の変調信号で変調し、和信号の変調に用いた変調信号を利用して、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。
【００３８】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態４の追尾装置１は、和信号および差信号を同じ周波数の変調信号で変調し、変調に用いた周波数と異なる周波数の時分割周波数で和信号と差信号を合成する。追尾誤差信号は実施の形態１と同様にアンテナ駆動軸座標で表される。実施の形態４では、変調器１３、３０は、信号発振器１４が生成する同じ変調信号を用いて、それぞれ和信号と差信号を変調する。合成器１５は、信号発振器３２が生成する時分割周波数で和信号と差信号を合成する。実施の形態１、２、３と異なる動作をする、実施の形態４の追尾装置１の各部について説明する。
【００３９】
給電部１１、方向性結合器１２、変調器１３、３０の動作は実施の形態３と同様である。ただし、変調器３０は、変調器１３と同様に信号発振器１４が生成する所定の周波数ｆcの変調信号を用いる。合成器１５は、信号発振器３２が生成する、ｆcと異なる周波数ｆsの時分割周波数で変調和信号と変調差信号の時分割合成を行い、合成信号を生成する。
【００４０】
検波器２３、２４は、信号発振器３２が生成する時分割周波数を用いて、変調和信号と変調差信号を分離する。そして、分離された変調差信号を位相検波する。同期検波器２５、２６は、実施の形態１と同様に、信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波を行う。変動検出部２７は、実施の形態１と同様に、信号発振器１４が生成する変調信号を用いて、位相変動αおよび振幅変動Ａを算出する。
【００４１】
以上説明したとおり、実施の形態４の追尾装置１によれば、和信号および差信号を同じ周波数の変調信号で変調し、和信号および差信号の変調に用いた変調信号を利用して、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。
【００４２】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態５の追尾装置１は、実施の形態１の追尾装置１が、補正部２８の代わりに、給電部１１で分離された和信号と差信号が合成器１５で合成されるまでの任意の位置で和信号および差信号を補正する補償部を備えるものである。実施の形態１と異なる動作をする、実施の形態５の追尾装置１の各部について、説明する。
【００４３】
給電部１１は、和信号および差信号をＲＦ補償部３３に送る。ＲＦ補償部３３は、変動検出部２７から送られた位相変動αおよび振幅変動Ａに基づき、和信号および差信号を補正する。補正された和信号および差信号は、それぞれ方向性結合器１２および合成器１５に送られる。
【００４４】
なお、ＲＦ補償部３３は、給電部１１で分離された和信号と差信号が合成器１５で合成されるまでの任意の位置に設けることができる。
【００４５】
以上説明したとおり、実施の形態５の追尾装置１によれば、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、補償部にて和信号および差信号を補正し、位相変動および振幅変動を除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。
【００４６】
（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態６の追尾装置１は、実施の形態１の追尾装置１が、補正部２８の代わりに、方向性結合器１２からＡＧＣ回路２０までの間と合成器１５からＡＧＣ回路２１までの間の任意の位置で、それぞれ伝送用和信号と合成信号を補正する補償部を備えるものである。実施の形態１と異なる動作をする、実施の形態６の追尾装置１の各部について、説明する。
【００４７】
増幅器１６、１７は、それぞれ増幅した伝送用和信号および増幅した合成信号をＩＦ補償部３４に送る。ＩＦ補償部３４は、変動検出部２６から送られた、位相変動αおよび振幅変動Ａに基づき、増幅された伝送用和信号および増幅された合成信号を補正する。補正された伝送用和信号および合成信号は、それぞれ周波数変換器１８、１９に送られる。
【００４８】
なお、ＩＦ補償部３４は、方向性結合器１２からＡＧＣ回路２０までの間および合成器１５からＡＧＣ回路２１までの間の任意の位置に設けることができる。
【００４９】
以上説明したとおり、実施の形態６の追尾装置１によれば、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、補償部にて和信号および合成信号を補正し、位相変動および振幅変動を除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。
【００５０】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られず、上述の実施の形態のうち複数の形態を任意に組み合わせたもので構成してもよい。
【００５１】
変調方式は、抑圧搬送波振幅変調に限らず、他の振幅変調を用いて変調を行ってもよい。また、２相ＰＳＫ変調などの変調方式を用いて変調を行ってもよい。２相ＰＳＫ変調により変調する場合には、変調器１３、３０は、信号発振器１４、３１が生成するクロック信号を用いて２相ＰＳＫ変調を行う。そして、検波器２３、２４において、変調に用いたクロック信号で同期検波を行う。そして、同期検波により検出された信号を位相検波する。なお、実施の形態３のように、和信号と差信号を異なる変調信号で変調する場合には、それぞれの変調に用いた信号で同期検波を行う。
【００５２】
合成方法については、変調器１３、３０で用いた信号発振器１４、３１が生成する変調信号と異なる所定の周波数に同期したＰＮ（Pseudorandom Noise：疑似雑音）符号を用いて、合成するよう構成してもよい。ＰＮ符号を用いて合成する場合には、例えば、和信号に＋１を割り当て、差信号に−１を割り当てて、合成する。検波器２３、２４は、合成に用いた所定の周波数を用いて合成信号を、少なくとも一方は変調された和信号と差信号に分離する。そして、分離された差信号を位相検波する。ＰＮ符号で合成することにより、伝送中のノイズの影響を受けにくくすることが可能となる。
【００５３】
追尾信号が、右旋偏波または左旋偏波に含まれる場合には、追尾装置１は、右旋偏波および左旋偏波に対応する給電部１１以降の各部をそれぞれ備えるよう構成してもよい。アンテナ２は、右旋偏波または左旋偏波に含まれる追尾信号を受信し、対応する給電部１１に追尾信号を送る。
【００５４】
また追尾装置１は、校正用試験信号を発生する校正信号発信部を備え、給電装置１１は、アンテナ２で受信した追尾信号または校正用試験信号から、和信号および差信号を生成するよう構成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ ２チャネル追尾装置
２ アンテナ
１１ 給電部
１２ 方向性結合器
１３、３０ 変調器
１４、３１、３２ 信号発振器
１５ 合成器
１６、１７ 増幅器
１８、１９ 周波数変換器
２０、２１ ＡＧＣ回路
２２ ９０°移相器
２３、２４ 検波器
２５、２６ 同期検波器
２７ 変動検出部
２８ 補正部
２９ 座標変換部
３３ ＲＦ補償部
３４ ＩＦ補償部
５１、５２ 伝送チャネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２チャネル追尾装置、および追尾方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星を捕捉および追尾するためには、受信アンテナを衛星方向に向けておく必要がある。衛星追尾装置の追尾処理において、追尾装置の設置場所の緯度と衛星との位置関係によっては受信アンテナの動作範囲が大きくなってしまう。例えば、受信アンテナの回動による信号ケーブルのねじれなどにより、追尾装置内で用いられる高周波化した中間周波数が影響を受ける。そして、アンテナ制御のための追尾誤差信号に、伝送中に発生した位相変動および振幅変動が含まれてしまう。また、伝送チャネルが複数ある場合には、各伝送チャネルで位相変動および振幅変動が発生し、チャネル間で位相変動および振幅変動の差が発生する。そのため、衛星位置検出の精度が低下してしまう。
【０００３】
位相変動および振幅変動は、上述したケーブルのねじれによる変動以外に、例えば、衛星から受信した追尾信号の経時による変動、温度および湿度による変動がある。伝送中に発生した位相変動および振幅変動により衛星位置検出の精度が低下することを防ぐためには、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、位相変動および振幅変動を除去する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３８１１２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】荒木一則、西本博信、石戸喜夫、尾形良征、岡野弘志、藤原知博、「地球観測衛星（ランドサット４号）ＵＱＰＳＫ波用受信装置概要」、昭和５８年度電子通信学会総合全国大会 ２１０５、Ｐ．８−８５
【非特許文献２】山崎孝、川瀬誠一、平野ゆりか、杉山隆一、村瀬文義、藤原知博、「地球観測プラットフォーム技術衛星（ＡＤＥＯＳ）用受信設備」、三菱電機技報・Ｖｏｌ．７０・Ｎｏ．４・１９９６、Ｐ．９９（４４１）〜１０７（４４９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される追尾装置では、伝送チャネルを１チャネルにして、チャネル間の位相変動および振幅変動の差の発生を防止している。
【０００７】
非特許文献１に開示される受信装置では、受信信号の復調後にＡＧＣ回路において誤差信号の検出感度の補正を行っているが、位相変動は検出していない。非特許文献２に開示される受信設備では、受信信号の代わりに試験用信号を試験用端子から入力することにより位相変動および振幅変動を検出することができるが、検出する際には衛星からの受信を停止しなければならない。
【０００８】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、衛星位置検出の精度の低下を防止する、２チャネル追尾装置および追尾方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る２チャネル追尾装置は、アンテナと、追尾信号分離部と、和信号分離部と、変調部と、合成部と、伝送部と、利得調整部と、検波部と、変動検出部とを備える。アンテナは、衛星を含む追尾目標から追尾信号を受信し、追尾信号分離部は、受信した追尾信号から和信号および差信号を生成する。和信号分離部は、和信号を分離し、変調部は、和信号分離部で分離された和信号および／または差信号を所定の変調信号を用いて、所定の変調方式で変調を行う。合成部は、変調部で少なくとも一方は変調された、和信号と差信号を合成して合成信号を生成する。伝送部は、和信号分離部で分離された和信号および合成信号を、中間周波数に変換し、それぞれの伝送チャネルを介して伝送する。利得調整部は、伝送された和信号を増幅し、伝送された和信号の利得と伝送された合成信号の利得の差が所定の範囲内になるように、伝送された合成信号を増幅する。検波部は、増幅された合成信号を増幅された和信号で位相検波し、差信号の和信号に対する位相差および振幅比に基づき算出される、アンテナを制御するための追尾誤差信号の、同位相成分を検出し、増幅された合成信号を９０°移相した増幅された和信号で位相検波し、追尾誤差信号の直交位相成分を検出する。変動検出部は、追尾誤差信号の同位相成分および追尾誤差信号の直交位相成分をそれぞれ、変調部で用いた変調信号で同期検波して、伝送された変調信号の同位相成分および直交位相成分を検出し、伝送された変調信号の変調信号に対する位相差および振幅比を、伝送中に発生した位相変動および振幅変動として検出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、衛星位置検出の精度の低下を防止する、２チャネル追尾装置および追尾方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における周波数特性の例を示す図である。
【図３】実施の形態１における位相振幅変動の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態６に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、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。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。２チャネル追尾装置１（以下、２チャネル追尾装置１を、単に追尾装置１という）は、アンテナ２、給電部１１、方向性結合器１２、変調器１３、信号発振器１４、合成器１５、増幅器１６、１７、周波数変換器１８、１９、ＡＧＣ回路２０、２１、９０°移相器２２、検波器２３、２４、同期検波器２５、２６、変動検出部２７、および補正部２８を備える。
【００１４】
追尾装置１が、衛星を含む追尾目標に対し、アンテナ２が正対するよう制御する原理について説明する。アンテナ２は、追尾目標から追尾信号を受信し、給電部１１に送る。給電部１１は、追尾信号を和信号と差信号に分離する。図２は、実施の形態１における周波数特性の例を示す図である。和信号および差信号は、いずれも図２（ａ）で示されるような単一周波数の信号である。アンテナ２が追尾目標に正対しておらず、ずれが生じている場合には、和信号と差信号の信号レベルが異なり、差信号／和信号≒К・λ・ｅｉθで表される。Кはアンテナ２の設計により決定される比例定数である。追尾装置１は、差信号の和信号に対する位相差θをアンテナ駆動軸座標におけるアンテナ２のずれの方向、差信号の和信号に対する振幅比λをアンテナ駆動軸座標におけるアンテナ２のずれの大きさとして示す、追尾誤差信号を生成し、アンテナ駆動部などに送信し、アンテナ２の制御を行う。
【００１５】
従来の追尾装置は、必要に応じて、和信号と差信号の増幅や中間周波数への周波数変換を行ってから伝送を行う。そして、伝送された信号に基づき、上述のようにアンテナのずれの方向と大きさを検出し、追尾誤差信号を生成し、アンテナ制御を行う。しかし、追尾誤差信号には、例えばアンテナの回動による信号ケーブルのねじれなどの追尾装置外部の影響により発生した位相変動および振幅変動が含まれている。図３は、実施の形態１における位相振幅変動の例を示す図である。黒丸で示される所定の振幅を持つ位相０°の信号が、伝送中に生じた位相変動および振幅変動により、白丸の位置に移動している。
【００１６】
位相変動および振幅変動による衛星位置検出の精度の低下を防ぐため、実施の形態１に係る追尾装置１は、追尾誤差信号に含まれる位相変動および振幅変動を検出する。そして、追尾誤差信号から位相変動および振幅変動を除去し、追尾誤差信号をアンテナ駆動部などに送信し、アンテナ制御を行う。追尾装置１の各部について、以下に説明する。
【００１７】
図１のアンテナ２は、追尾目標から追尾信号を受信し、受信した追尾信号を給電部１１に送る。給電部１１は、追尾信号を和信号と差信号に分離し、和信号を方向性結合器１２に、差信号を合成器１５に送る。方向性結合器１２は送られた和信号を、伝送用和信号と合成用和信号に分離し、それぞれ増幅器１６と変調器１３に送る。変調器１３は、送られた合成用和信号を信号発振器１４が生成する所定の周波数ｆcの変調信号を用いて抑圧搬送波振幅変調を行い、変調和信号を合成器１５に送る。変調和信号は、図２（ｂ）に示される周波数特性を有する。後述するように、図１の変調器１３において重畳された周波数ｆcの成分に基づき、伝送中に発生する位相変動および振幅変動の検出を行う。
【００１８】
合成器１５は、変調和信号と差信号を合成し、合成信号を生成する。合成信号は図２（ｃ）に示される周波数特性を有する。搬送波にあたる部分には、差信号の情報が含まれており、両側波帯にあたる部分には、図１の変調器１３において重畳された周波数ｆcの成分が含まれている。
【００１９】
増幅器１６、１７は、伝送用和信号および合成信号をそれぞれ増幅し、周波数変換器１８、１９に送る。周波数変換器１８、１９は、伝送用和信号および合成信号を高周波数から中間周波数に変換し、それぞれの伝送チャネル５１、５２を介して、ＡＧＣ回路２０、２１に送る。給電部１１、方向性結合器１２、変調器１３、信号発振器１４、合成器１５、増幅器１６、１７、周波数変換器１８、１９は、アンテナ２の直下に配置される。そして、ＡＧＣ回路２０、２１以降の各部は、受信部として、アンテナ２とは物理的に離れて配置される。そのため、主に周波数変換器１８、１９とＡＧＣ回路２０、２１の間の伝送チャネル５１、５２において、伝送用和信号および合成信号は、追尾装置１の外部からの影響を受け、位相変動および振幅変動が発生する。
【００２０】
ＡＧＣ回路２０は、伝送用和信号を増幅し、増幅和信号を９０°移相器２２および検波器２４に送る。ＡＧＣ回路２０は、伝送用和信号の利得情報をＡＧＣ回路２１に送る。ＡＧＣ回路２１は、送られた伝送用和信号の利得情報に基づき、伝送用和信号の利得と合成信号の利得の差が所定の範囲内になるよう、伝送された合成信号の増幅を行う。所定の範囲とは、伝送用和信号の利得と合成信号の利得が同一レベルであるとみなすことができる範囲である。増幅和信号および増幅合成信号には、それぞれ伝送中に発生した位相変動および振幅変動が含まれている。伝送用和信号の利得と合成信号の利得が同一レベルとなるよう利得調整がされているので、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出するために、ＡＧＣ回路２１が出力する増幅合成信号を用いる。ＡＧＣ回路２１は、増幅合成信号を、検波器２３、２４に送る。
【００２１】
９０°移相器２２は、増幅和信号の位相を９０°移相し、移相和信号を検波器２３に送る。検波器２３は、増幅合成信号を移相和信号で位相検波し、差信号の和信号に対する位相差θをアンテナ駆動軸座標におけるアンテナ２のずれの方向、差信号の和信号に対する振幅比λをアンテナ駆動軸座標におけるアンテナ２のずれの大きさとして示す、追尾誤差信号の直交位相成分ＥＬを検出する。検波器２３は、直交位相成分ＥＬを同期検波器２５に送り、直交位相成分ＥＬの直流成分ＤＥＬを補正部２８に送る。検波器２４は、増幅合成信号を増幅和信号で位相検波し、追尾誤差信号の同位相成分ＡＺを検出する。検波器２４は、同位相成分ＡＺを同期検波器２６に送り、同位相成分ＡＺの直流成分ＤＡＺを補正部２８に送る。
【００２２】
同期検波器２５は、直交位相成分ＥＬを信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波し、直交位相成分ＥＬから周波数ｆcの周波数成分を検出する。これは、変調器１３で重畳され、伝送された変調信号の直交位相成分であり、伝送中に発生した位相変動および振幅変動が含まれている。同期検波器２５は、伝送された変調信号の直交位相成分を変動検出部２７に送る。同様に、同期検波器２６は、同位相成分ＡＺを信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波し、伝送された変調信号の同位相成分を変動検出部２７に送る。
【００２３】
変動検出部２７は、伝送された変調信号の直交位相成分および同位相成分、および変調信号に基づき、伝送された変調信号の変調信号に対する位相差である位相変動αおよび振幅比である振幅変動Ａを算出し、補正部２８に送る。
【００２４】
補正部２８は、位相変動αおよび振幅変動Ａに基づき、追尾誤差信号の直交位相成分の直流成分ＤＥＬおよび追尾誤差信号の同位相成分の直流成分ＤＡＺを補正する。補正部２８は、例えば、位相変動αおよび振幅変動Ａに基づき、アンテナ駆動軸座標において、追尾誤差信号の位相変動および振幅変動を補正するための、以下に示す回転行列を算出して、回転行列に基づき補正を行う。
【数１】
【００２５】
補正部２８は、補正した、追尾誤差信号の直交位相成分の直流成分ＤＥＬおよび追尾誤差信号の同位相成分の直流成分ＤＡＺを、アンテナ駆動部などに送る。なお補正部２８を設けず、追尾誤差信号の直交位相成分の直流成分ＤＥＬおよび同位相成分の直流成分ＤＡＺ、位相変動αおよび振幅変動Ａをアンテナ駆動部などに送るよう構成してもよい。これは以下の実施の形態においても同様である。
【００２６】
以上説明したとおり、実施の形態１の追尾装置１によれば、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。従来技術に比べてより正確にアンテナ制御を行うことができるため、アンテナ駆動を最小限に抑え、保守作業を軽減することが可能となる。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態２の追尾装置１は、差信号を変調する。また、アンテナ駆動部などに送られる追尾誤差信号は、極座標で表される。実施の形態２では、変調器１３は、和信号を方向性結合器１２から受け取る代わりに、差信号を給電部１１から受け取る。また、変動検出部２７を備えず、その代わりに、座標変換部２９を備える。実施の形態１と異なる動作をする、実施の形態２の追尾装置１の各部について、説明する。
【００２８】
給電部１１は、差信号を変調器１３に送る。方向性結合器１２は、送られた和信号を伝送用和信号と合成用和信号に分離し、それぞれ増幅器１６と合成器１５に送る。変調器１３は、送られた差信号を信号発振器１４が生成する所定の周波数ｆcの変調信号を用いて抑圧搬送波振幅変調を行い、変調差信号を合成器１５に送る。変調差信号は、図２（ｂ）に示される周波数特性を有する。
【００２９】
合成器１５は、和信号と変調差信号を合成し、合成信号を生成する。合成信号は図２（ｃ）に示される周波数特性を有する。搬送波にあたる部分には、和信号の情報が含まれており、両側波帯にあたる部分には、変調器１３において重畳された周波数ｆcの成分が含まれている。検波器２３、２４の動作は、実施の形態１と同様である。ただし、検波器２３、２４は、直交位相成分ＥＬの直流成分ＤＥＬおよび同位相成分ＡＺの直流成分ＤＡＺを、座標変換部２９に送る。
【００３０】
同期検波器２５は、直交位相成分ＥＬを信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波し、伝送された変調信号の直交位相成分を検出する。伝送された変調信号の直交位相成分と変調信号の直交位相成分に基づき、位相変動αを検出し、補正部２８に送る。なお、９０°移相された移相和信号を用いて位相検波しているので、極座標における補正角として、αを使うことができる。同期検波器２６は、同位相成分ＡＺを信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波し、伝送された変調信号の同位相成分と変調信号の同位相成分に基づき、振幅変動Ａを検出し、補正部２８に送る。
【００３１】
座標変換部２９は、追尾誤差信号の直交位相成分の直流成分ＤＥＬおよび追尾誤差信号の同位相成分の直流成分ＤＡＺを、アンテナ駆動軸座標から極座標に変換する。極座標に変換された追尾誤差信号の直流成分は、補正部２８に送られる。補正部２８は、位相変動α、振幅変動Ａに基づき、補正角α、補正振幅比１／Ａとして、追尾誤差信号の直流成分を補正する。補正した追尾誤差信号の直流成分を、アンテナ駆動部などに送る。
【００３２】
以上説明したとおり、実施の形態２の追尾装置１によれば、差信号を変調し、差信号の変調に用いた変調信号を利用して、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。また極座標においてアンテナ制御が可能となる。
【００３３】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態３の追尾装置１は、和信号および差信号をそれぞれ異なる周波数の変調信号で変調する。追尾誤差信号は実施の形態１と同様にアンテナ駆動軸座標で表される。実施の形態３では、追尾装置１は、変調器１３に加え、変調器３０を備える。変調器１３、３０は、信号発振器１４、３１が生成する異なる周波数の変調信号を用いて、それぞれ和信号と差信号を変調する。実施の形態１、２と異なる動作をする、実施の形態３の追尾装置１の各部について説明する。
【００３４】
給電部１１は、差信号を変調器３０に送る。方向性結合器１２は、送られた和信号を、伝送用和信号と合成用和信号に分離し、それぞれ増幅器１６と変調器１３に送る。変調器１３は、送られた和信号を、信号発振器１４が生成する所定の周波数ｆcの変調信号を用いて、抑圧搬送波振幅変調を行い、変調和信号を合成器１５に送る。
【００３５】
変調器３０は、送られた差信号を信号発振器３１が生成する所定の周波数ｆc’の変調信号を用いて抑圧搬送波振幅変調を行い、変調差信号を合成器１５に送る。合成器１５は、変調和信号と変調差信号を合成し、合成信号を生成する。
【００３６】
同期検波器２５、２６の動作は実施の形態１と同様である。ただし、同期検波器２５、２６は、和信号の変調に用いられた信号発振器１４が生成する和信号用変調信号で同期検波を行う。変動検出部２７は、伝送された和信号用変調信号の直交位相成分および同位相成分、および和信号用変調信号に基づき、伝送された和信号用変調信号の和信号用変調信号に対する位相差である位相変動αおよび振幅比である振幅変動Ａを算出し、補正部２８に送る。
【００３７】
以上説明したとおり、実施の形態３の追尾装置１によれば、和信号および差信号をそれぞれ異なる周波数の変調信号で変調し、和信号の変調に用いた変調信号を利用して、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。
【００３８】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態４の追尾装置１は、和信号および差信号を同じ周波数の変調信号で変調し、変調に用いた周波数と異なる周波数の時分割周波数で和信号と差信号を合成する。追尾誤差信号は実施の形態１と同様にアンテナ駆動軸座標で表される。実施の形態４では、変調器１３、３０は、信号発振器１４が生成する同じ変調信号を用いて、それぞれ和信号と差信号を変調する。合成器１５は、信号発振器３２が生成する時分割周波数で和信号と差信号を合成する。実施の形態１、２、３と異なる動作をする、実施の形態４の追尾装置１の各部について説明する。
【００３９】
給電部１１、方向性結合器１２、変調器１３、３０の動作は実施の形態３と同様である。ただし、変調器３０は、変調器１３と同様に信号発振器１４が生成する所定の周波数ｆcの変調信号を用いる。合成器１５は、信号発振器３２が生成する、ｆcと異なる周波数ｆsの時分割周波数で変調和信号と変調差信号の時分割合成を行い、合成信号を生成する。
【００４０】
検波器２３、２４は、信号発振器３２が生成する時分割周波数を用いて、変調和信号と変調差信号を分離する。そして、分離された変調差信号を位相検波する。同期検波器２５、２６は、実施の形態１と同様に、信号発振器１４が生成する変調信号で同期検波を行う。変動検出部２７は、実施の形態１と同様に、信号発振器１４が生成する変調信号を用いて、位相変動αおよび振幅変動Ａを算出する。
【００４１】
以上説明したとおり、実施の形態４の追尾装置１によれば、和信号および差信号を同じ周波数の変調信号で変調し、和信号および差信号の変調に用いた変調信号を利用して、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。
【００４２】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態５の追尾装置１は、実施の形態１の追尾装置１が、補正部２８の代わりに、給電部１１で分離された和信号と差信号が合成器１５で合成されるまでの任意の位置で和信号および差信号を補正する補償部を備えるものである。実施の形態１と異なる動作をする、実施の形態５の追尾装置１の各部について、説明する。
【００４３】
給電部１１は、和信号および差信号をＲＦ補償部３３に送る。ＲＦ補償部３３は、変動検出部２７から送られた位相変動αおよび振幅変動Ａに基づき、和信号および差信号を補正する。補正された和信号および差信号は、それぞれ方向性結合器１２および合成器１５に送られる。
【００４４】
なお、ＲＦ補償部３３は、給電部１１で分離された和信号と差信号が合成器１５で合成されるまでの任意の位置に設けることができる。
【００４５】
以上説明したとおり、実施の形態５の追尾装置１によれば、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、補償部にて和信号および差信号を補正し、位相変動および振幅変動を除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。
【００４６】
（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６に係る２チャネル追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態６の追尾装置１は、実施の形態１の追尾装置１が、補正部２８の代わりに、方向性結合器１２からＡＧＣ回路２０までの間と合成器１５からＡＧＣ回路２１までの間の任意の位置で、それぞれ伝送用和信号と合成信号を補正する補償部を備えるものである。実施の形態１と異なる動作をする、実施の形態６の追尾装置１の各部について、説明する。
【００４７】
増幅器１６、１７は、それぞれ増幅した伝送用和信号および増幅した合成信号をＩＦ補償部３４に送る。ＩＦ補償部３４は、変動検出部２６から送られた、位相変動αおよび振幅変動Ａに基づき、増幅された伝送用和信号および増幅された合成信号を補正する。補正された伝送用和信号および合成信号は、それぞれ周波数変換器１８、１９に送られる。
【００４８】
なお、ＩＦ補償部３４は、方向性結合器１２からＡＧＣ回路２０までの間および合成器１５からＡＧＣ回路２１までの間の任意の位置に設けることができる。
【００４９】
以上説明したとおり、実施の形態６の追尾装置１によれば、アンテナ制御のための追尾誤差信号に含まれる、伝送中に発生した位相変動および振幅変動を検出し、補償部にて和信号および合成信号を補正し、位相変動および振幅変動を除去することで、衛星位置検出の精度の低下を防止することが可能となる。
【００５０】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られず、上述の実施の形態のうち複数の形態を任意に組み合わせたもので構成してもよい。
【００５１】
変調方式は、抑圧搬送波振幅変調に限らず、他の振幅変調を用いて変調を行ってもよい。また、２相ＰＳＫ変調などの変調方式を用いて変調を行ってもよい。２相ＰＳＫ変調により変調する場合には、変調器１３、３０は、信号発振器１４、３１が生成するクロック信号を用いて２相ＰＳＫ変調を行う。そして、検波器２３、２４において、変調に用いたクロック信号で同期検波を行う。そして、同期検波により検出された信号を位相検波する。なお、実施の形態３のように、和信号と差信号を異なる変調信号で変調する場合には、それぞれの変調に用いた信号で同期検波を行う。
【００５２】
合成方法については、変調器１３、３０で用いた信号発振器１４、３１が生成する変調信号と異なる所定の周波数に同期したＰＮ（Pseudorandom Noise：疑似雑音）符号を用いて、合成するよう構成してもよい。ＰＮ符号を用いて合成する場合には、例えば、和信号に＋１を割り当て、差信号に−１を割り当てて、合成する。検波器２３、２４は、合成に用いた所定の周波数を用いて合成信号を、少なくとも一方は変調された和信号と差信号に分離する。そして、分離された差信号を位相検波する。ＰＮ符号で合成することにより、伝送中のノイズの影響を受けにくくすることが可能となる。
【００５３】
追尾信号が、右旋偏波または左旋偏波に含まれる場合には、追尾装置１は、右旋偏波および左旋偏波に対応する給電部１１以降の各部をそれぞれ備えるよう構成してもよい。アンテナ２は、右旋偏波または左旋偏波に含まれる追尾信号を受信し、対応する給電部１１に追尾信号を送る。
【００５４】
また追尾装置１は、校正用試験信号を発生する校正信号発信部を備え、給電装置１１は、アンテナ２で受信した追尾信号または校正用試験信号から、和信号および差信号を生成するよう構成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ ２チャネル追尾装置
２ アンテナ
１１ 給電部
１２ 方向性結合器
１３、３０ 変調器
１４、３１、３２ 信号発振器
１５ 合成器
１６、１７ 増幅器
１８、１９ 周波数変換器
２０、２１ ＡＧＣ回路
２２ ９０°移相器
２３、２４ 検波器
２５、２６ 同期検波器
２７ 変動検出部
２８ 補正部
２９ 座標変換部
３３ ＲＦ補償部
３４ ＩＦ補償部
５１、５２ 伝送チャネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星を含む追尾目標から追尾信号を受信する、アンテナと、
前記追尾信号から和信号および差信号を生成する、追尾信号分離部と、
前記和信号を分離する、和信号分離部と、
前記和信号分離部で分離された前記和信号および／または前記差信号を所定の変調信号を用いて、所定の変調方式で変調を行う、変調部と、
前記変調部で少なくとも一方は変調された、前記和信号と前記差信号を合成して合成信号を生成する、合成部と、
前記和信号分離部で分離された前記和信号および前記合成信号を、中間周波数に変換し、それぞれの伝送チャネルを介して伝送する、伝送部と、
伝送された前記和信号を増幅し、伝送された前記和信号の利得と伝送された前記合成信号の利得の差が所定の範囲内になるように、伝送された前記合成信号を増幅する、利得調整部と、
増幅された前記合成信号を増幅された前記和信号で位相検波し、前記差信号の前記和信号に対する位相差および振幅比に基づき算出される、前記アンテナを制御するための追尾誤差信号の、同位相成分を検出し、増幅された前記合成信号を９０°移相した増幅された前記和信号で位相検波し、前記追尾誤差信号の直交位相成分を検出する、検波部と、
前記追尾誤差信号の同位相成分および前記追尾誤差信号の直交位相成分をそれぞれ、前記変調部で用いた前記変調信号で同期検波して、伝送された前記変調信号の同位相成分および直交位相成分を検出し、前記伝送された変調信号の前記変調信号に対する位相差および振幅比を、伝送中に発生した位相変動および振幅変動として検出する、変動検出部と、
を備える２チャネル追尾装置。
【請求項２】
前記変調部は、前記和信号分離部で分離された前記和信号を変調し、
前記合成部は、前記変調部で変調された前記和信号と前記差信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記変動検出部は、前記変調部で前記和信号の変調に用いた前記変調信号で同期検波を行う、請求項１に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項３】
前記変調部は、前記差信号を変調し、
前記合成部は、前記和信号分離部で分離された前記和信号と、前記変調部で変調された前記差信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記変動検出部は、前記変調部で前記差信号の変調に用いた前記変調信号で同期検波を行う、請求項１に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項４】
前記変調部は、前記和信号分離部で分離された前記和信号と前記差信号をそれぞれ異なる変調信号を用いて変調し、
前記合成部は、前記変調部で変調された前記和信号と前記変調部で変調された前記差信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記変動検出部は、前記変調部で前記和信号の変調に用いた前記変調信号で同期検波を行う、請求項１に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項５】
前記変調部は、前記和信号分離部で分離された前記和信号と前記差信号をそれぞれ同じ変調信号を用いて変調し、
前記合成部は、前記変調部で用いた前記変調信号と異なる周波数の所定の時分割周波数を用いて、前記変調部で変調された前記和信号と前記変調部で変調された前記差信号を時分割合成して前記合成信号を生成し、
前記検波部は、前記合成部で用いた前記時分割周波数を用いて、前記変調部で変調された前記和信号と前記変調部で変調された前記差信号に分離し、分離された前記変調部で変調された前記差信号を位相検波し、
前記変動検出部は、前記変調部で前記和信号と前記差信号の変調に用いた前記変調信号で同期検波を行う、請求項１に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項６】
前記合成部は、前記変調部で用いた前記変調信号と異なる所定の周波数に同期したＰＮ符号を用いて、前記変調部で少なくとも一方は変調された、前記和信号と前記差信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記検波部は、前記合成部で用いた前記所定の周波数を用いて前記合成信号を、前記変調部で少なくとも一方は変調された、前記和信号と前記差信号に分離し、分離された前記差信号を位相検波する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項７】
前記変調部は、前記変調方式として、抑圧搬送波振幅変調を用いる、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項８】
前記変調部は、前記変調方式として、２相ＰＳＫ変調を用い、前記変調信号としてクロック信号を用い、
前記検波部は、増幅された前記合成信号または分離された前記差信号を前記変調部で用いた前記クロック信号で同期検波し、同期検波された前記合成信号または前記差信号を位相検波する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項９】
右旋偏波および左旋偏波に対応する、前記追尾信号分離部、前記和信号分離部、前記変調部、前記合成部、前記伝送部、前記利得調整部、前記検波部、および前記変動検出部をそれぞれ備え
前記アンテナは、右旋偏波または左旋偏波に含まれる前記追尾信号を受信し、右旋偏波および左旋偏波に対応する前記追尾信号分離部に前記追尾信号を送る、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項１０】
前記変動検出部で検出した前記位相変動および前記振幅変動に基づき前記追尾誤差信号を補正する位相振幅補正部をさらに備える、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項１１】
前記追尾信号分離部と前記利得調整部の間の任意の位置で、前記変動検出部で検出した前記位相変動および前記振幅変動に基づき前記和信号および、前記差信号または前記合成信号を補正する、補償部をさらに備える、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項１２】
校正用試験信号を発信する、校正信号発信部をさらに備え、
前記追尾信号分離部は、前記追尾信号または前記校正用試験信号から前記和信号および前記差信号を生成する、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項１３】
２チャネル追尾装置が行う追尾方法であって、
衛星を含む追尾目標から追尾信号を受信する、受信ステップと、
前記追尾信号から和信号および差信号を生成する、追尾信号分離ステップと、
前記和信号を分離する、和信号分離ステップと、
前記和信号分離ステップで分離された前記和信号および／または前記差信号を所定の変調信号を用いて、所定の変調方式で変調を行う、変調ステップと、
前記変調ステップで少なくとも一方は変調された、前記和信号と前記差信号を合成して合成信号を生成する、合成ステップと、
前記和信号分離ステップで分離された前記和信号および前記合成信号を、中間周波数に変換し、それぞれの伝送チャネルを介して伝送する、伝送ステップと、
伝送された前記和信号を増幅し、伝送された前記和信号の利得と伝送された前記合成信号の利得の差が所定の範囲内になるように、伝送された前記合成信号を増幅する、利得調整ステップと、
増幅された前記合成信号を増幅された前記和信号で位相検波し、前記差信号の前記和信号に対する位相差および振幅比に基づき算出される、アンテナを制御するための追尾誤差信号の、同位相成分を検出し、増幅された前記合成信号を９０°移相した増幅された前記和信号で位相検波し、前記追尾誤差信号の直交位相成分を検出する、検波ステップと、
前記追尾誤差信号の同位相成分および前記追尾誤差信号の直交位相成分をそれぞれ、前記変調ステップで用いた前記変調信号で同期検波して、伝送された前記変調信号の同位相成分および直交位相成分を検出し、前記伝送された変調信号の前記変調信号に対する位相差および振幅比を、伝送中に発生した位相変動および振幅変動として検出する、変動検出ステップと、
を備える追尾方法。
【請求項１】
衛星を含む追尾目標から追尾信号を受信する、アンテナと、
前記追尾信号から和信号および差信号を生成する、追尾信号分離部と、
前記和信号を分離する、和信号分離部と、
前記和信号分離部で分離された前記和信号および／または前記差信号を所定の変調信号を用いて、所定の変調方式で変調を行う、変調部と、
前記変調部で少なくとも一方は変調された、前記和信号と前記差信号を合成して合成信号を生成する、合成部と、
前記和信号分離部で分離された前記和信号および前記合成信号を、中間周波数に変換し、それぞれの伝送チャネルを介して伝送する、伝送部と、
伝送された前記和信号を増幅し、伝送された前記和信号の利得と伝送された前記合成信号の利得の差が所定の範囲内になるように、伝送された前記合成信号を増幅する、利得調整部と、
増幅された前記合成信号を増幅された前記和信号で位相検波し、前記差信号の前記和信号に対する位相差および振幅比に基づき算出される、前記アンテナを制御するための追尾誤差信号の、同位相成分を検出し、増幅された前記合成信号を９０°移相した増幅された前記和信号で位相検波し、前記追尾誤差信号の直交位相成分を検出する、検波部と、
前記追尾誤差信号の同位相成分および前記追尾誤差信号の直交位相成分をそれぞれ、前記変調部で用いた前記変調信号で同期検波して、伝送された前記変調信号の同位相成分および直交位相成分を検出し、前記伝送された変調信号の前記変調信号に対する位相差および振幅比を、伝送中に発生した位相変動および振幅変動として検出する、変動検出部と、
を備える２チャネル追尾装置。
【請求項２】
前記変調部は、前記和信号分離部で分離された前記和信号を変調し、
前記合成部は、前記変調部で変調された前記和信号と前記差信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記変動検出部は、前記変調部で前記和信号の変調に用いた前記変調信号で同期検波を行う、請求項１に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項３】
前記変調部は、前記差信号を変調し、
前記合成部は、前記和信号分離部で分離された前記和信号と、前記変調部で変調された前記差信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記変動検出部は、前記変調部で前記差信号の変調に用いた前記変調信号で同期検波を行う、請求項１に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項４】
前記変調部は、前記和信号分離部で分離された前記和信号と前記差信号をそれぞれ異なる変調信号を用いて変調し、
前記合成部は、前記変調部で変調された前記和信号と前記変調部で変調された前記差信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記変動検出部は、前記変調部で前記和信号の変調に用いた前記変調信号で同期検波を行う、請求項１に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項５】
前記変調部は、前記和信号分離部で分離された前記和信号と前記差信号をそれぞれ同じ変調信号を用いて変調し、
前記合成部は、前記変調部で用いた前記変調信号と異なる周波数の所定の時分割周波数を用いて、前記変調部で変調された前記和信号と前記変調部で変調された前記差信号を時分割合成して前記合成信号を生成し、
前記検波部は、前記合成部で用いた前記時分割周波数を用いて、前記変調部で変調された前記和信号と前記変調部で変調された前記差信号に分離し、分離された前記変調部で変調された前記差信号を位相検波し、
前記変動検出部は、前記変調部で前記和信号と前記差信号の変調に用いた前記変調信号で同期検波を行う、請求項１に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項６】
前記合成部は、前記変調部で用いた前記変調信号と異なる所定の周波数に同期したＰＮ符号を用いて、前記変調部で少なくとも一方は変調された、前記和信号と前記差信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記検波部は、前記合成部で用いた前記所定の周波数を用いて前記合成信号を、前記変調部で少なくとも一方は変調された、前記和信号と前記差信号に分離し、分離された前記差信号を位相検波する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項７】
前記変調部は、前記変調方式として、抑圧搬送波振幅変調を用いる、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項８】
前記変調部は、前記変調方式として、２相ＰＳＫ変調を用い、前記変調信号としてクロック信号を用い、
前記検波部は、増幅された前記合成信号または分離された前記差信号を前記変調部で用いた前記クロック信号で同期検波し、同期検波された前記合成信号または前記差信号を位相検波する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項９】
右旋偏波および左旋偏波に対応する、前記追尾信号分離部、前記和信号分離部、前記変調部、前記合成部、前記伝送部、前記利得調整部、前記検波部、および前記変動検出部をそれぞれ備え
前記アンテナは、右旋偏波または左旋偏波に含まれる前記追尾信号を受信し、右旋偏波および左旋偏波に対応する前記追尾信号分離部に前記追尾信号を送る、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項１０】
前記変動検出部で検出した前記位相変動および前記振幅変動に基づき前記追尾誤差信号を補正する位相振幅補正部をさらに備える、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項１１】
前記追尾信号分離部と前記利得調整部の間の任意の位置で、前記変動検出部で検出した前記位相変動および前記振幅変動に基づき前記和信号および、前記差信号または前記合成信号を補正する、補償部をさらに備える、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項１２】
校正用試験信号を発信する、校正信号発信部をさらに備え、
前記追尾信号分離部は、前記追尾信号または前記校正用試験信号から前記和信号および前記差信号を生成する、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の２チャネル追尾装置。
【請求項１３】
２チャネル追尾装置が行う追尾方法であって、
衛星を含む追尾目標から追尾信号を受信する、受信ステップと、
前記追尾信号から和信号および差信号を生成する、追尾信号分離ステップと、
前記和信号を分離する、和信号分離ステップと、
前記和信号分離ステップで分離された前記和信号および／または前記差信号を所定の変調信号を用いて、所定の変調方式で変調を行う、変調ステップと、
前記変調ステップで少なくとも一方は変調された、前記和信号と前記差信号を合成して合成信号を生成する、合成ステップと、
前記和信号分離ステップで分離された前記和信号および前記合成信号を、中間周波数に変換し、それぞれの伝送チャネルを介して伝送する、伝送ステップと、
伝送された前記和信号を増幅し、伝送された前記和信号の利得と伝送された前記合成信号の利得の差が所定の範囲内になるように、伝送された前記合成信号を増幅する、利得調整ステップと、
増幅された前記合成信号を増幅された前記和信号で位相検波し、前記差信号の前記和信号に対する位相差および振幅比に基づき算出される、アンテナを制御するための追尾誤差信号の、同位相成分を検出し、増幅された前記合成信号を９０°移相した増幅された前記和信号で位相検波し、前記追尾誤差信号の直交位相成分を検出する、検波ステップと、
前記追尾誤差信号の同位相成分および前記追尾誤差信号の直交位相成分をそれぞれ、前記変調ステップで用いた前記変調信号で同期検波して、伝送された前記変調信号の同位相成分および直交位相成分を検出し、前記伝送された変調信号の前記変調信号に対する位相差および振幅比を、伝送中に発生した位相変動および振幅変動として検出する、変動検出ステップと、
を備える追尾方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２９４３０（Ｐ２０１３−２９４３０Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５８６１（Ｐ２０１１−１６５８６１）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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