JP3962025B2

JP3962025B2 - 通信衛星追尾アンテナ

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Publication number: JP3962025B2
Application number: JP2004051825A
Authority: JP
Inventors: 学澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005244610A

Description

この発明は通信衛星と通信するためのアンテナを備え、車両などの移動体に搭載されて通信衛星を追尾する通信衛星追尾アンテナに関する。

通信衛星と通信する（あるいは通信衛星からの電波を受信する）ためのアンテナは、一般には高いゲインを得るためパラボラアンテナなどビーム幅の狭いビームアンテナが使用される傾向にある。したがって通信衛星が静止衛星でない限り、衛星を追尾してアンテナの指向方向を制御する装置（以下単に追尾装置という）が必要である。
また、自動車や列車などの移動体に搭載されて衛星の電波を受信したり、通信したりするアンテナでは、移動体の移動、傾斜、方向の転換などに伴い、アンテナを衛星のほうに指向させなければならないので追尾装置は必須である。
通信衛星がいわゆる準天頂通信衛星（常に天頂付近に位置している移動通信衛星）である場合にも、衛星の位置の範囲が天頂に近い範囲に限定されるとはいえ、上記の条件に大差はない。

ところで、移動体が陸上を走行するものである場合には、トンネル内、高層ビルの谷間、高架道路の下など衛星からの電波を捕らえられない場所は数多くある。（このような場所に入って電波を受信できなくなることを、以後、電波遮断という）。このような場所に入ったとき、通信中のアンテナ装置の追尾装置が衛星からの電波を捕らえようとして、無駄な動きをすると、騒音の発生、機械寿命の短縮、アンテナ方向が全く違う方向にずれてしまうなどの不具合が生じるから、このときだけその動作を停止するように仕組まれている。したがって、通信不能であった間に移動体の姿勢が変化して、このような場所から抜け出て再び衛星の電波を捕らえ得る場所に移動したとき（このことを以後、電波遮断明けという）、姿勢センサの誤差、その他の理由により、アンテナが衛星の方向を向いていないことが多いから、ただちに電波を受けることができるとは限らない。
通信可能であるのに通信できないのでは困るから、電波遮断明けのとき、できるだけ早く電波を送受信できるように、即ち、直ちに衛星追尾動作を再開できるようにするための工夫がいろいろ発明されている。

まずアンテナによる衛星追尾の従来の制御方法には大きく分けて３つの方法がある。
第１の追尾方法は、衛星の将来の方位と仰角とは（静止衛星は無論、移動衛星でも）時刻データとしてほぼ分かっているので、現在の移動体の向きや姿勢をもとに、衛星の今後の見かけの方位と仰角とを算出し、その方向へアンテナを指向させるものである。この方法ではほぼ衛星の方向に向けることができるが、衛星との安定した通信を行うには誤差が大きすぎる。また、この方法による場合、電波遮断明けのときアンテナの方向が衛星の方向と全く異なる方向を向いてしまっていた場合には、追尾を再開しても通信衛星を捉えるまでに数１０秒の時間を必要とする。
第２の追尾方法は、第１の追尾方法あるいは手動調整その他の方法により、ほぼ衛星の方向に向けられたアンテナを所定の小さい角度幅で上下左右に首振りさせると、その間に衛星の電波を捕らえることができるので、常に捕らえた電波の受信強度が最大になる方向へアンテナの向きを制御するものである。この方法では正確に衛星の方向へ向けることができるが、最初にアンテナがほぼ衛星の方向に向いていることが前提条件として必要である。
第３の追尾方法は、いわゆる揺れ止め制御とも呼ばれるもので、何らかの手段によって得たアンテナ架台の姿勢の変化をもとに、その変化をうち消す方向へアンテナを指向させるものである。この方法で移動体の揺れをキャンセルすることができる。一般には第２の追尾制御と併用して用いられる。

そして、特許文献１には、車両に搭載しているＧＰＳ受信機（いわゆるカーナビに利用されているもの）が複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信できるようになったときに電波遮断明けであると判断して、まず前述の第１の追尾方法で追尾を開始し、電波捕捉後に第２の追尾方法で正確な追尾を行うものが開示されている。特許文献１に記載の発明は、衛星電波を受信するチューナの受信レベル（Ｃ／Ｎレベルという）を監視し、これが所定のレベル以上のときは、Ｃ／Ｎレベルが大きくなる方向にアンテナを制御（即ち前述の第２の追尾方法）し、Ｃ／Ｎレベルが所定のレベルを下回ったときには、あらかじめセットしてあるジャイロの信号にもとづいてアンテナを元の方向に指向（即ち前述の第１の追尾方法）させる。そして、別途、有するＧＰＳ受信機が複数のＧＰＳ衛星の信号を受信できなくなったときは衛星追尾動作（第１、第２の追尾全て）を停止し、複数のＧＰＳ衛星の信号を受信できるようになったとき前述の第１の追尾方法から開始して第２の追尾方法へと移る衛星追尾動作を再開するものである。

特許文献１に記載のものでは、電波遮断／遮断明けの判断をＧＰＳ衛星の電波の受信可／不可に基づいて判断するため、ＧＰＳ受信装置を備えていることが必須である。また、例えばＧＰＳ衛星の一つが地平線に近い位置にあるときは、例えばトンネルの奥のほうでも受信できる場合があり、これによる誤判断を避けるため、電波遮断明けの判断には受信できたＧＰＳ衛星の数が複数であることを条件としている。このような条件から、特許文献１の装置構成では、ＧＰＳ衛星の電波を複数受信できるようになるタイミングと、通信衛星からの電波の電波遮断明けになることとの間にほとんど時間差がない。その理由はＧＰＳ衛星の電波が１．５ＧＨｚ程度、通信衛星の電波が１２ＧＨｚ程度と差はあるものの、回折による遮蔽領域への回り込みがないという点で、両者はほぼ同じ特性（直線性）を示すからである。そして複数のＧＰＳ衛星の電波を受信できるようになってから通信衛星の追尾を開始し、通信衛星の捕捉に成功するまでのあいだ、前述のように数１０秒掛かる場合があるため、移動体が通信の可能な位置にいながら通信再開が遅延してしまうという課題があった。
特開２０００−５９２８２

従来の通信衛星追尾アンテナは以上のように構成されていたので、まず、必ずＧＰＳ受信装置を備えなければならないという課題があった。また、電波遮断明けの後にまず第１の追尾方法で追尾を開始し、衛星の捕捉後に第２の追尾方法を実行し、この後にようやく通信再開となるので、電波遮断明けになっても直ちには通信が再開できないという課題があった。

この発明の通信衛星追尾アンテナは、移動体に搭載され、装荷されたビームアンテナの向きを上下、左右に駆動させるアンテナ架台、天頂付近に位置している移動通信衛星と通信可能な周波数における前記ビームアンテナのビーム幅を変化させるビーム幅調整手段、
前記ビームアンテナに接続され受信信号の信号レベルを出力する通信装置、
前記信号レベルが最大になるよう前記アンテナ架台を駆動制御する架台制御装置、
前記信号レベルが最大になるよう前記ビーム幅調整手段を制御するビーム幅制御装置、
前記信号レベルが所定のレベルを下回ったとき電波遮断状態と判断して、前記架台制御装置の制御を停止させるとともに、前記ビーム幅制御装置に指令して前記ビーム幅を最大値に設定して停止させる電波遮断検出回路を備えたものである。

この発明の通信衛星追尾アンテナは、電波遮断中にアンテナのビームの幅を広くしておく。電波遮断明けのときには広ビームであるため、位置が天頂付近に限定される準天頂通信衛星の電波なら直ちに受信できる。そしてビーム幅を狭める制御とともに、直ちに電波追尾（前述の第２の追尾方法）を行うことができるので、衛星の捕捉に要する時間を短縮できる。

また、無指向性アンテナによる比較的低い周波数の受信により、電波遮断明けとなる少し前に、電波遮断明けが近いことを予測して、あらかじめアンテナを衛星の方向に向ける制御（第１の追尾方法）を先行して開始するので、電波遮断明け後に衛星の電波を捕捉するまでの時間を短くすることができる。

本発明の通信衛星追尾アンテナの最良の実施形態について以下に説明する。実施の形態１と実施の形態２で説明するアンテナは準天頂通信衛星と通信するためのもの、関連技術説明１で説明するものは全ての通信衛星を対象としたものである。

実施の形態１．
背景技術で説明したように、アンテナによる衛星追尾の従来の制御方法には大略３つの方法がある。本実施の形態１ではこれらの制御方法の内、第２、第３の追尾方法を利用するが、念のため全ての方法について再度説明する。
第１の追尾方法は、方位／仰角制御ともよばれ、衛星の方位と仰角はあらかじめ記憶した軌道データによりスケジュールとしてほぼ分かっているので、何らかの手段によって得た現在の移動体の向きや姿勢をもとに、衛星の見かけの方位と仰角とを算出し、その方向へアンテナを指向させるものである。この方法は予定の衛星位置に誤差があるため、衛星との安定した通信を行うには誤差が大きすぎる。また、制御開始前にアンテナの方向が衛星の方向と全く異なる方向を向いてしまっていた場合には、追尾を再開しても通信衛星を捉えるまでに数１０秒の時間を必要とする。
第２の追尾方法は、電波制御とも呼ばれ、ほぼ衛星の方向に向けられたアンテナを所定の小さい角度幅で上下左右に首振りさせると、その間に衛星の電波強度が変動するので、常に受信強度が最大になる方向へアンテナの向きを制御するものである。アンテナを正確に衛星の方向へ向けることができるが、所定の首振り角内に衛星がないほどずれているときには制御できない。
第３の追尾方法は、いわゆる揺れ止め制御とも呼ばれるもので、姿勢センサや加速度センサなどによって得たアンテナ架台の姿勢の変化をもとに、その変化をうち消す方向へアンテナを指向させるものである。この方法で移動体の揺れをキャンセルすることができる。一般には第２の追尾制御と併用して用いられる。

図１は本発明の実施の形態１による通信衛星追尾アンテナの構成図である。トンネル９８の中の道路９９を移動体１が走行し、いま、まさにトンネル９８の出口９７を抜け出ようとしている。移動体１には常に天頂付近に位置している移動通信衛星（以下準天頂通信衛星）１００とＫｕ帯（１２〜１４ＧＨｚ）の電波で通信するための指向性アンテナ２（ビームアンテナとも言う）が、上下左右の方向に制御可能な架台３に装荷されて搭載されている。指向性アンテナ２は円偏波で、そのビーム幅を連続的に変化させることができるビームアンテナ、例えばパラボラである。
移動体１の内部にはアンテナ２に接続され、受信した信号の強度を信号レベルとして出力できる通信装置４と、架台３を制御する架台制御装置５とが配置されている。
図２は図１に示されたアンテナ２のビーム幅について説明する図である。図において２ａは準天頂通信衛星と通信を行うための狭ビーム幅の特性を示し、例えば数度の角度幅を持つ。２ｂは通信を目的とせず、単に準天頂衛星の信号の受信が可能であるかどうかを確認するための広ビーム幅の特性を示し、例えば３０度程度の幅を持つ。無論、広ビーム２ｂの場合のアンテナゲインは狭ビーム２ａの場合より１０数ｄｂ程度低い。アンテナのビーム幅を変化させる技術（ビーム幅調整手段という）については、アンテナの種類が何であれ、多くの公知文献があるのでここでは詳細な説明を省略するが、例えばここで図示説明に用いているパラボラアンテナの場合には、反射器に対する放射器の位置を前後させることでビーム幅を連続的に変化させることが出来るし、また、ビーム幅の異なる複数のアンテナを切り替えれば当然ビーム幅を変化させることができる。

図３（ａ）は図２のアンテナの指向性パターンを示す図で角度に対するゲインを、図３（ｂ）は後の説明に対する理解を助けるため、図３（ａ）を、横軸に角度、縦軸にゲインをとった図に書き変えたものである。なお、図では狭、広２つの特性のみを示しているがアンテナ２はこの間の特性をほぼ連続的にとることができるものである。
図４は図１の架台制御装置５などの詳細構成を説明するためのブロック図である。
通信装置４は入出力装置４ａとの間で通信伝送すべき音声／映像などのデータの授受を行うとともに、受信している衛星の電波強度を電波強度信号４０として出力する。
衛星との通信を継続中には、架台制御装置５は架台制御回路５ａを有し、通信装置４が出力した電波強度信号４０を受けて前述の第２の追尾制御を行って、電波強度信号４０が最大となる方向にアンテナ架台３を制御する。即ち、アンテナ２、通信装置４、架台制御回路５ａ、アンテナ架台３は通信衛星１００を介して第１の閉ループを構成している。この制御は公知であるから詳細な説明は省略する。

通信装置４の電波強度信号４０は、また、ビーム幅制御装置２５にも入力される。図５は、ビーム幅制御装置２５の動作を説明するため、仮に衛星１００の方向がアンテナ２のビームの中心方向から１０度程度ずれていた場合に、アンテナ２の方向を変えずに、ビーム幅のみを変化させた場合の受信信号強度の変化を示したものである。
ビーム幅が最小の時にはアンテナのゲインは高いが衛星の方向でのゲインは低いので信号強度は弱い。
ビーム幅が最大の時にはアンテナのゲインが低く、衛星の方向でのゲインも低いので信号強度は弱い。
ビーム幅が最適の時（１０〜１５度）にはアンテナのゲインは中間程度で衛星の方向のゲインも低くないので信号強度はある程度強い。即ち、ビーム幅を最小から最大に変化させるとその間の、衛星の方向のゲインが最大になるビーム幅をとったときに信号強度は最大値を持つ。
ビーム幅制御装置２５とアンテナ２と通信装置４とは第２の閉ループを構成し、電波強度信号４０がより大きくなる方向にビーム幅を自動制御する（この制御を以後ビーム幅自動制御という）。

通信装置４の電波強度信号４０は、更に、電波遮断検出回路６にも入力される。電波遮断検出回路６は電波強度信号４０がほぼゼロのとき、即ち、アンテナ２が衛星の信号を全く受けていないと判断したときには電波状態信号１０９をビーム幅制御装置２５と架台制御回路５ａとの両方に出力して、電波遮断を通知し、弱くても受信していると判断したときには電波状態信号１０９により電波遮断明けを通知する。

ビーム幅制御装置２５は電波遮断検出回路６から電波遮断の通知を受けたときには、前述の第２の閉ループ制御を止め（電波強度信号４０が入力されないからオープンループになってしまう）、ビーム幅を最大にする。その後、電波遮断検出回路６が電波遮断の通知を解除したとき、通信装置４から受けた衛星電波の受信信号４０にもとづき、前述のビーム幅の制御を再開する。
架台制御回路５ａは電波遮断検出回路６から、電波遮断を通知されたとき架台の制御を中断する。その後、電波遮断検出回路６が電波遮断の通知を解除したとき、通信装置４から受けた衛星電波の受信信号４０にもとづき、前述の第２の追尾方法によるアンテナの指向制御を開始する。第２の追尾方法については公知の技術であるから詳細な動作説明は省略する。

説明の都合上、トンネル９８は直線ではなく途中で大きくカーブしており、移動体１がトンネルの内部を通過しているうちに、姿勢センサの誤差分が増大するなどして、アンテナ２は準天頂通信衛星１００の方向を向かなくなっているものとする。アンテナ２のビーム幅は前述の通り狭ビーム幅で数度、広ビーム幅で３０度の程度に調整されている。広ビームの場合のアンテナゲインは狭ビームの場合に比して数１０分の１程度となる。
トンネルの出口９７を通過したとき、アンテナ２の指向方向が正確には準天頂通信衛星１００の方向を向いていなくても、アンテナ２が広ビーム幅に設定されていることと、準天頂通信衛星１００の位置が天頂の付近に限定されているということから、アンテナ２は準天頂通信衛星１００の信号を受信することが出来る（勿論、アンテナゲインが低いために受信出来ると言ってもデータの誤り率が高くデータ通信はできない）。

準天頂通信衛星１００の電波を受信すると、電波遮断検出回路６は、ただちに電波状態信号１０９により電波遮断明けを出力し、ビーム幅制御回路２５はこの信号を受けてアンテナ２のビーム幅自動制御を再開する。このとき同時に、架台制御回路５ａは第２の追尾方法によりアンテナ架台３を制御して衛星追尾を開始するので、アンテナ２が狭ビームに制御されたとき衛星の捕捉を失敗すると言うことはない。
このように、移動体１がトンネル９８に入ると、ビーム幅自動制御が中断されて、アンテナ２のビーム幅が最大に設定されるとともに、架台３の制御も中止される。移動体１が、トンネルから抜け出るとビーム幅が最大なので準天頂通信衛星１００の電波は弱いけれども必ず受信される。そしてビーム幅制御とアンテナ２の方向制御とが同時に実行されるので、やがてアンテナ２はビーム幅が最小で準天頂衛星の方向に向くようになる。

また、移動体１の姿勢センサＡから、姿勢（移動体の３次元的回転加速度など姿勢の変化にかかわる信号）信号が出力され、この信号は架台制御回路５ａ内の揺れキャンセル回路５ｂに移動体１の姿勢変化信号５０として入力される。アンテナ２が衛星と通信しているとき移動体１の揺れによりアンテナの指向方向が急激に変化しても、姿勢変化信号５０に基づいてアンテナ２の方向は一定方向に保持される。この制御は揺れ止め制御として公知なので詳細な説明は省略する。ただし、この揺れキャンセル回路５ｂによる制御は、移動体１が鉄道車両の場合のように小さくて、その傾斜角の最大値がアンテナ２の狭ビーム幅より小さい場合には省略してもよい。

なお、第１の閉ループと第２の閉ループとが二重の自動制御系を構成していることと、
アンテナ２の広ビームパターンを図３（ａ）の２ｂのようなきれいな形にすることが難しく、二股特性になったりすることがあるので、トンネル通過後、ビーム幅自動制御と第２の追尾方法とを同時には行わず、所定の時間間隔で交互に実施してもよい。
広ビーム幅で受信する電波は準天頂通信衛星のものとして説明したが、他の周波数、例えばあらかじめ位置がスケジュールとしてわかっているＧＰＳ衛星のうち、準天頂通信衛星の方向にあるものを用いてもよい。

実施の形態１の通信衛星追尾アンテナによれば、衛星が準天頂通信衛星１００であることが必要ではあるが、トンネル通過後に電波を受信するためのアンテナの方位制御をしなくても、いきなり電波を受信してその信号強度が最大になるように、アンテナビーム幅とアンテナ指向方向の制御を制御することができるので、通信の再開までに要する時間を短縮することができるという作用効果を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１で示したパラボラ形式のアンテナでは、広ビームにするために例えば放射器の位置を変えると、例えば図６に示すように広ビームの特性２ｂが二股になる場合があり、安定したビーム幅自動制御が行えない。そこで図７に示すように平面７１（パッチという）状の複数のアンテナを組み合わせたパッチアレーアンテナ７０を用いる。同一方向を向いたパッチ７１の数を増やせば増やすほど鋭いビームが得られる。また、各々の方向を少しずつ、ずらせばくびれのない広ビーム特性が得られる。

関連技術説明１．
図８は本発明技術に関連する通信衛星追尾アンテナの構成図である。トンネル９８の中の道路９９を移動体１が走行し、いま、まさにトンネル９８の出口９７を抜け出ようとしている。移動体１には通信衛星１０１（衛星の種類は問わない）とＫｕ帯（１２〜１４ＧＨｚ）の電波で通信するための指向性アンテナ２０が、方向制御可能な架台３に装荷されて搭載されている。
そして移動体１の内部にはアンテナ２０に接続され受信した信号の強度を第１の信号レベル（電波強度信号４０）として出力する通信装置４と、架台３を制御する架台制御装置５とが配置されている。
図９は図８の架台制御装置５などの構成の詳細を説明するためのブロック図である。
通信装置４は入出力装置４ａとの間で通信伝送すべき音声／画像などのデータの授受を行う。架台制御装置５は架台制御回路５ａを有し、架台制御回路５ａには通信装置４から、受信した電波強度信号４０が入力される。また、移動体１の姿勢センサＡから、姿勢（前述と同じ）信号が出力され、この信号を移動体の姿勢演算回路Ｂが受けて積分することにより、移動体１の姿勢（車両の場合は車両が向いている方向と、上下傾斜角、左右傾斜角）の変化が演算される。この演算結果は架台制御装置５ａに移動体１の姿勢信号６０として入力され、あらかじめ記憶している衛星の軌道データ（図示しない）を利用して、架台３を第１および第３の追尾方法で制御することに使用される。

架台制御装置５は、電波遮断に入ったときアンテナ２の衛星追尾制御（第１、第２、第３の全て）を停止するが、その後、特定の指令（後述の遮断明け予告信号１１０）を受けたとき、遮断前にアンテナの向いていた方向（移動体から見た方向ではなく真の方位と真の仰角である）に、あるいは前述の軌道データにもとづき衛星の方向にアンテナを指向させる前述の第１の追尾方法を行うことができる。そのために移動体１には自位置を測定する自位置測定手段が搭載されている（図示しない）。
また、架台制御回路５ａは通信装置４から受けた衛星電波の電波強度４０にもとづき、電波強度が最大となる方向へアンテナを指向させる前述の第２の追尾方法によるアンテナの指向制御をおこなう。
これら第１、第２、第３の追尾方法については公知の技術であるから詳細な動作説明は省略する。

説明の都合上、トンネル９８は直線ではなく途中で大きくカーブしており、移動体１がトンネルの内部を通過しているうちに、姿勢センサの誤差分が増大するなどしてアンテナ２０は通信衛星１０１の方向を向かなくなっているという想定で説明する。
移動体１の外部（例えば上部）には無指向性アンテナ１０が搭載される。無指向性アンテナ１０は図示しない受信装置により、衛星の通信周波数（Ｋｕ帯）に比して低い周波数、例えばＫｕ帯の周波数のほぼ１／１０から１／１０００、即ち、約１ＧＨｚ〜１０ＭＨＺ間のあらかじめ定めた任意の周波数を受信する。そして、前記受信装置は受信した信号の強度を第２信号レベルとして電波遮断明け予測回路１１に入力する。
このような低い周波数の電波は、説明するまでもなく、通信衛星のＫｕ帯の電波に比べるとはるかに回折性があり、トンネル９８の入り口から数１０ｍ程度の奥まで（無論トンネルの大きさと利用する周波数により程度の差はあるが）到達する。電波遮断明け予測回路１１はあらかじめ定めた特定の周波数の電波が、受信できていない状態から、受信できる状態へと変化したこと（即ち、レベル変化の増大／減少の方向）をもって、移動体１がトンネル９８の出口９７に近いことを予測する。これを予測するとただちに遮断明け予告信号１１０を架台制御回路５ａに送る。

架台制御回路５ａは、通信装置４が出力するＫｕ帯の電波の受信強度信号４０が受信できないことを示していて、かつ、遮断明け予告信号１１０も出力されていないとき架台の制御を中断する（これについては再度説明する）。
また、通信装置４が出力するＫｕ帯の電波の受信強度信号４０が受信できないことを示しており、かつ、遮断明け予告信号１１０が入力されていることにより、第１の追尾方法によりアンテナ架台３を制御して衛星追尾を開始する。

図１０は以上の説明の理解を助け、本説明の効果を示すため、横軸にトンネルを含む距離をとり、トンネルの出口位置を９７、衛星の電波電界強度を８０、無指向性アンテナが受信する低周波数電波の受信強度を３２、アンテナの第１の追尾方法による指向制御を３３、アンテナの第２および第３の追尾方法による指向制御を３４、通信衛星１０１と通信可能となるタイミングを３５で示している。
本発明の場合、トンネルを抜け出るより数１０ｍ手前から、アンテナの第１の追尾方法による指向動作を開始しているので、トンネルを抜けると直ちに通信衛星の電波を捕捉して第２の追尾方法による追尾を開始することができるので、通信再開のタイミングを早めることができる。

無指向性アンテナ１０で受信するあらかじめ定めた任意の周波数とは、例えば発信地点が極端に近くでない短波帯の特定の放送局、各国の標準電波放送局などを利用すればよく、走行開始にともないあらかじめ選定した複数の局の中から受信状態のよい周波数を選んで使用すればよい。
図１０に示すごとく、移動体１がトンネル９８へと進入したとき、低周波数の電波はすぐに受信できなくなるわけではないから、衛星電波は受信できないが低周波数電波は受信できる状態がしばらく続くことになる。この状態を電波遮断明け間近と誤認しないよう、電波遮断明け予測回路１１は過去数分間の低周波数電波の受信記録を記憶し、良好受信状態から受信感度低下へと変化して電波遮断へ移行する状態と、受信感度低下状態から良好受信状態へと変化する電波遮断明け間近とを識別する識別回路１１ａを備えている。
識別回路１１ａにより電波遮断と判断されたときには、アンテナ２の衛星追尾動作の停止はアンテナ２がＫｕ帯の電波を受信できなくなった後、直ちに停止するようにすればよい。
移動体１がトンネル９８でなく、ビルの谷間や高架道路の下など、比較的オープンな地域を走行し、Ｋｕ帯の電波は断続するが、低周波数の電波が常時良好に入感する状態が続いたときには、識別回路１１ａにより電波遮断明け間近の判断がなされ、第１の追尾方法による衛星の追尾動作が継続されるので好都合である。

図９の構成において、姿勢センサＡは３次元的角度センサであると説明したが、移動体１が車両である場合、その左右／前後の傾斜は一般には数度以内に限定されるので
左右／前後の傾斜を無視して方位センサのみを用いることでもほぼ目的を達成できる。この場合、第１の追尾方法による追尾の精度が低下するが、用いるアンテナ２の指向性がブロードであればとくに不具合が生じるということはない。
また、上記方位センサとしては、例えばＧＰＳにより移動体１の位置の変化を検出し、進行方向を車両の向いている方向としてもよい。
無指向性アンテナ１０には特別なものを用意しなくても、車両のラジオ受信機に用いるホイップアンテナで十分である。

この発明の通信衛星追尾アンテナは、それぞれ制約はあるが準天頂通信衛星、静止衛星、周回衛星のいずれにも使用することが出来る。

本発明の実施の形態１による通信衛星追尾アンテナの使用形態説明図である。図１のアンテナの特性説明図である。図２のアンテナの特性図である。図１の通信衛星追尾アンテナの構成図である。図４のビーム幅自動制御の特性説明図である。本発明の実施の形態２の通信衛星追尾アンテナの特性を説明するための説明図である。本発明の実施の形態２の通信衛星追尾アンテナに用いられるパッチアンテナの構成図である。本発明の関連技術説明１による通信衛星追尾アンテナの使用形態説明図である。図８の通信衛星追尾アンテナの構成図である。図９の効果の説明図である。

符号の説明

１移動体、２ビーム幅可変の指向性アンテナ、２ａ狭ビーム特性、
２ｂ広ビーム特性、３アンテナ架台、４通信装置、５架台制御装置、
５ａ架台制御回路、６電波遮断検出回路、１０無指向性アンテナ、
１１電波遮断明け予測回路、２０ビームアンテナ、
２５ビーム幅制御装置、４０電波強度信号、５０姿勢変化信号、
７０パッチアレーアンテナ、７１パッチ、９７トンネルの出口、
９８トンネル、
１００準天頂通信衛星（常に天頂付近に位置する移動通信衛星）、
１０１通信衛星、１０９電波状態信号、１１０電波遮断明け予告信号、
Ａ移動体の姿勢センサ。

Claims

移動体に搭載され、装荷されたビームアンテナの向きを上下、左右に駆動させるアンテナ架台、
天頂付近に位置している移動通信衛星と通信可能な周波数における前記ビームアンテナのビーム幅を変化させるビーム幅調整手段、
前記ビームアンテナに接続され受信信号の信号レベルを出力する通信装置、
前記信号レベルが最大になるよう前記アンテナ架台を駆動制御する架台制御装置、
前記信号レベルが最大になるよう前記ビーム幅調整手段を制御するビーム幅制御装置、
前記信号レベルが所定のレベルを下回ったとき電波遮断状態と判断して、前記架台制御装置の制御を停止させるとともに、前記ビーム幅制御装置に指令して前記ビーム幅を最大値に設定して停止させる電波遮断検出回路を備えたことを特徴とする通信衛星追尾アンテナ。
前記ビームアンテナは、複数のパッチを含むパッチアレーアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の通信衛星追尾アンテナ。
前記架台制御装置は、前記移動体に搭載された前記移動体の姿勢を検出する姿勢センサにもとづき前記移動体の姿勢の変化を検出し、この姿勢変化データにもとづき前記移動体の遥動をキャンセルするように前記アンテナ架台を制御する遥動キャンセル回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の通信衛星追尾アンテナ。