JP4393665B2

JP4393665B2 - Receiver and satellite tracking system

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Publication number: JP4393665B2
Application number: JP2000122545A
Authority: JP
Inventors: 敏博杉浦; 正行佐竹; 大助徳永
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2020-04-24
Also published as: JP2001308737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナからの受信信号に含まれる特定信号を抽出（選局）する受信装置に関し、特に、衛星追尾のために人工衛星から送信されてきた衛星位置確認用のビーコン信号を選局するのに好適な受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人工衛星との間で通信を行うために、地球局のアンテナの向きを衛星方向に追尾させる衛星追尾システムが知られている。また、こうした衛星追尾システムにおいてアンテナ方向を制御する方法としては、人工衛星から送信されてくる特定周波数の信号（例えば、人工衛星に搭載されたビーコンから送信されてくる位置確認用のビーコン信号）を追尾用信号として受信し、その追尾用信号の信号レベル若しくはＣ／Ｎ（信号対雑音比）が最大となるようにアンテナ方向を調整する、所謂ステップトラック法が知られている。
【０００３】
ところで、こうしたステップトラック法にてアンテナ方向を人工衛星に追尾させるには、受信信号の中から追尾用信号を取り出す必要がある。このため衛星追尾システムには、通常、周波数変換用（換言すれば選局用）の局部発振信号と衛星アンテナからの受信信号とを混合することにより、受信信号に含まれる追尾用信号が所望周波数となるように受信信号を周波数変換し、更に、その周波数変換後の受信信号をバンドパスフィルタに通すことにより追尾用信号を抽出（選局）する、受信装置が内蔵されている。
【０００４】
また、衛星アンテナの方向を人工衛星に向けるためには、受信装置により抽出された追尾用信号の信号レベルやＣ／Ｎを正確に検出する必要がある。そして、このためには、受信装置に設ける選局用のバンドパスフィルタをできるだけ狭帯域にし、このバンドパスフィルタを通過するノイズ信号成分をできるだけ少なくする必要がある。このため、上記受信装置には、通常、発振周波数が安定した水晶発振器が設けられており、この水晶発振器からの出力を基準信号として、周波数変換用の局部発振信号を生成するようにされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、水晶発振器からの出力を基準信号として周波数変換用（選局用）の局部発振信号を生成するようにした受信装置によれば、受信信号に含まれる追尾用信号等の特定信号を所望周波数に正確に変換することができ、その特定信号の信号レベルを正確に検出できるようになるのであるが、例えば、受信装置を、何年もの長期間使用していると、水晶発振器の発振周波数が変化してしまい、今度は、特性信号を良好に選局することができなくなる、といった問題が生じる。
【０００６】
つまり、水晶発振器の発振周波数は経年変化することから、上記従来の受信装置では、例えば、図４（ａ）に示すように、出荷時には、選局すべき特定信号Ｓがバンドパスフィルタの信号通過帯域の中心周波数に周波数変換されて、バンドパスフィルタを損失なく通過できていたとしても、受信装置を長期間使用していると、図４（ｂ）に示すように、周波数変換後の特定信号の周波数が、バンドパスフィルタの信号通過帯域の中心周波数よりも高周波側若しくは低周波側にずれてしまい、バンドパスフィルタを通過する特定信号の信号レベルが出荷時よりも低下し、最終的には、周波数変換後の特定信号をバンドパスフィルタを通過させることができなくなってしまう、という問題があった。
【０００７】
一方、こうした問題を解決するためには、選局用のバンドパスフィルタの信号通過帯域を広くすればよいが、バンドパスフィルタの信号通過帯域を広くすると、バンドパスフィルタを通過するノイズ信号が増えることになり、上記のように、受信信号に含まれる特定信号の信号レベルを検出する場合には、その信号レベルを正確に検出できなくなってしまうという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、発振周波数が安定した水晶発振器等から出力される基準信号を用いて周波数変換用の局部発振信号を生成し、これと受信信号とを混合することにより受信信号に含まれる特定信号を抽出（選局）する装置において、基準信号を発生する発振器の経年変化の影響を受けることなく、特定信号を常時高精度に選局できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の受信装置においては、局部発振信号生成手段が、基準信号発生手段が発生した基準信号に基づき周波数変換用の局部発振信号を生成し、混合手段が、この局部発振信号と衛星アンテナからの受信信号とを混合することにより、受信信号を所定周波数帯の中間周波信号に変換し、バンドパスフィルタが、その中間周波信号の内、予め設定された一定周波数の特定信号のみを選択的に通過させる、といった手順で、受信信号に含まれるビーコン信号を選局する。
【００１０】
そして、その選局されたビーコン信号は、従来技術の項にて説明した衛星追尾システムにおいて衛星アンテナの向きを人工衛星方向に制御するのに用いられる制御手段に出力される。
【００１１】
すなわち、衛星追尾システムに組み込まれるＣ／Ｎ検出装置は、人工衛星からの送信電波を受信可能な衛星アンテナからの受信信号に含まれる特定信号の信号レベルと、その周囲のノイズ信号の信号レベルとを、夫々、測定する必要があるが、この場合、Ｃ／Ｎ検出対象となる特定信号は、レベル変動の少ない無変調の信号が望ましい。
【００１２】
そして、人工衛星からの送信電波には様々な信号が含まれているが、その信号の殆どは、放送又は通信のために変調されており、その信号レベルは放送内容若しくは通信内容によって変動する。しかし、人工衛星は、人工衛星を地上局側で制御するために衛星位置確認用のビーコン信号を送信するようになっており、このビーコン信号は、周波数が略一定で無変調であるため、信号レベルが急峻に変化するようなことはない。
【００１３】
そこで、本発明の受信装置では、局部発振信号生成手段を、混合手段及びバンドパスフィルタに対して衛星アンテナからの受信信号に含まれる衛星位置確認用のビーコン信号を選局させるための局部発振信号を発生するように構成し、衛星アンテナの向きを人工衛星方向に制御する衛星追尾システムの制御手段に対し、バンドパスフィルタを介してビーコン信号を出力するようにしているのである。
【００１４】
この結果、本発明の受信装置によれば、衛星追尾システムに適用することにより、ビーコン信号の受信状態が最適になるように衛星アンテナの向きを自動調整することが可能となり、衛星アンテナの向きを制御する制御手段に対しては、衛星アンテナの向きを、ビーコン信号を送信してきた人工衛星方向に正確に制御させることができる。
【００１５】
ところで、このような受信装置では、既述したように、基準信号発生手段の経年変化によって基準信号の周波数が変化すると、受信信号に含まれる特定信号を良好に選局することができなくなる。
そこで、本発明では、基準信号発生手段を、発振周波数を制御可能な可変発振器にて構成し、基準信号補正手段により、この基準信号発生手段の発振周波数を、信号レベル検出手段にて検出した特定信号の信号レベルが最大となるように定期的に調整するようにしている。
【００１６】
この結果、本発明の受信装置によれば、基準信号発生手段の経年変化に伴い基準信号の周波数が設計時若しくは出荷時の周波数からずれた際には、基準信号発生手段の発振周波数が、周波数変換後のビーコン信号がバンドパスフィルタを損失なく通過できるように（換言すれば周波数変換後のビーコン信号がバンドパスフィルタの信号通過帯域内の中心周波数となるように）、自動的に補正されることになり、受信信号に含まれるビーコン信号を正確に選局できるようになる。
【００１７】
よって、本発明の受信装置によれば、受信信号に含まれるビーコン信号を確実に選局して、衛星追尾システムの制御手段に出力することができるようになる。また、本発明の受信装置によれば、基準信号発生手段の経年変化に影響されることなく、受信信号に含まれるビーコン信号を所望周波数に周波数変換することができることから、ビーコン信号選局専用の独立した受信装置として構成しても、ビーコン信号を高精度に選局することができる。
【００１８】
また、受信装置を長期間使用しなかったような場合には、基準信号発生手段の経年変化によって、基準信号の周波数が前回使用していたときの周波数から大きくずれてしまい、周波数変換後のビーコン信号が、バンドパスフィルタを通過できなくなることも考えられる。
【００１９】
そこで、本発明では、こうした問題を防止するために、受信信号の周波数変換を行う混合手段の出力側に、バンドパスフィルタとして、信号通過帯域の中心周波数がずれ、しかも信号通過帯域の一部は重複するように信号通過帯域が設定された複数のバンドパスフィルタをそれぞれ接続しておき、信号レベル検出手段を、その複数のバンドパスフィルタからの出力の信号レベルを夫々検出して、信号レベルがもっとも高い信号レベルを、ビーコン信号の信号レベルとして選択するように構成している。
【００２０】
つまり、本発明では、周波数変換後のビーコン信号を通過させるバンドパスフィルタとして、中心周波数がずれた複数のバンドパスフィルタを用意しておき、基準信号発生手段の経年変化によって基準信号の周波数が設計時若しくは出荷時の周波数からずれた場合であっても、周波数変換後のビーコン信号がいずれかのフィルタを必ず通るようにし、その通過したビーコン信号の信号レベルが最大となるように、基準信号発生手段の発振周波数を調整する。
従って、本発明によれば、例えば、受信装置が長期間使用されず、基準信号発生手段の経年変化によって、基準信号の周波数が前回使用していたときの周波数から大きくずれたような場合であっても、周波数変換後のビーコン信号を、複数のバンドパスフィルタの何れかを使って抽出し、受信信号に含まれるビーコン信号の信号レベルを常に正確に検出することができるようになる。
【００２１】
尚、人工衛星から送信されてくるビーコン信号は、一定周波数の搬送波（キャリア）であり、これを通過させるバンドパスフィルタの帯域幅が広いと、ビーコン信号の信号レベルを正確に検出することができないことから、バンドパスフィルタは狭帯域にすることが望ましく、そのためには、請求項２に記載のように、クリスタルフィルタを用いるようにするとよい。
【００２２】
また、このようにバンドパスフィルタを狭帯域した場合、ビーコン信号がバンドパスフィルタを通過できるようにするためには、周波数変換用の局部発振信号の周波数をより高精度に制御する必要がある。そして、このためには、請求項２記載のように、基準信号発生手段を、単なる水晶発振器ではなく、発振周波数の温度補償機能を有する水晶発振器（所謂ＴＣＸＯ；Temperature Compensated Crystal Oscillator）にて構成するとよい。
【００２３】
一方、請求項３に記載の発明は、上記のように構成された請求項１又は請求項２に記載の受信装置と、衛星アンテナの方向を制御するための制御手段とにより構成された衛星追尾システムである。そして、この衛星追尾システムにおいては、制御手段が、受信装置内のバンドパスフィルタを通過したビーコン信号を取り込み、そのビーコン信号の受信特性が最適となるように、衛星アンテナの向きを制御する。よって、この衛星追尾システムによれば、人工衛星から送信されてきたビーコン信号の信号レベルを常に正確に検出することができるようになり、制御手段にて、その信号レベル（若しくはその信号レベルより求められるビーコン信号のＣ／Ｎ）が最大となるように、衛星アンテナの向きを制御することにより、衛星アンテナの向きを、常時正確に人工衛星方向に制御することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された実施例の車載用衛星追尾システム全体の構成を表す構成図である。
【００２５】
本実施例の衛星追尾システムは、自家用車等、一般車両（自動車）に搭載されて、放送衛星（ＢＳ）や通信衛星（ＣＳ）からの送信電波を、これら各電波共通の受信アンテナ（衛星アンテナであり、本実施例では平面アンテナからなる）２０で受信できるように、平面アンテナ２０の方向（方位角及び仰角）を自動調整するためのものであり、車室外に設けられる受信部４と、車室内に設けられる制御部６とから構成されている。
【００２６】
受信部４には、上記平面アンテナ２０と、この平面アンテナ２０の方向（方位角及び仰角）を調整するための調整機構２２と、この調整機構２２の駆動源となるモータ（例えばステップモータ）２４とが備えられている。そして、受信部４においては、平面アンテナ２０からの受信信号Ｓ０が、増幅回路２６にて増幅された後、混合回路２８に入力される。
【００２７】
混合回路２８は、受信信号Ｓ０と周波数変換用の局部発振信号（以下、局発信号という）Ｃ２とを混合することにより、受信信号Ｓ０を所定周波数帯の中間周波信号Ｓ１に周波数変換するためのものであり、周波数変換後の中間周波信号Ｓ１は、増幅回路３８にて増幅された後、制御部６に出力される。
【００２８】
また、受信部４には、混合回路２８にて受信信号Ｓ０を中間周波信号Ｓ１に周波数変換するための局発信号Ｃ２を生成するための回路として、一定周波数（例えば、２．６６９５ＧＨｚ）の局発信号Ｃ１を発生する局部発振回路３０と、この局部発振回路３０からの局発信号Ｃ１の周波数を所定値倍（例えば４倍）する逓倍回路３２と、この逓倍回路３２で逓倍された一定周波数（例えば、１０．６７８ＧＨｚ）の局発信号Ｃ２を選択的に通過させる、狭帯域のバンドパスフィルタ３４とが備えられている。そして、このバンドパスフィルタ３４を通過した局発信号Ｃ２は、増幅回路３６にて所定レベルまで増幅された後、混合回路２８に入力される。
【００２９】
また、局部発振回路３０は、発振周波数を電圧制御可能な発振回路（所謂ＶＣＯ）から構成されており、本実施例では、この局部発振回路３０の発振周波数を一定にするために、制御部６から受信部４に対して周波数が安定した基準信号Ｃ０（例えば、周波数：２０．８５５４６９ＭＨｚ））を出力し、受信部４側では、この基準信号Ｃ０をＰＬＬ回路４２に入力し、ＰＬＬ回路４２の動作によって、局部発振回路３０の発振周波数を、基準信号Ｃ０に位相同期した一定周波数に制御するようにされている。
【００３０】
尚、中間周波信号Ｓ１及び基準信号Ｃ０は、受信部４と制御部６との間で、共通の信号線（例えば同軸ケーブル）を介して入・出力される。このため、受信部４には、増幅回路３８からの中間周波信号Ｓ１の出力経路上に、分波フィルタ４０が設けられており、この分波フィルタ４０を介して、増幅回路３８から出力された中間周波信号Ｓ１を制御部６側に送出し、制御部６からの基準信号Ｃ０をＰＬＬ回路４２側に取り込むようにされている。また、受信部４において、局部発振回路３０から逓倍回路３２に至る信号経路上には、分岐回路４４が設けられており、この分岐回路４４を介して局部発振回路３０からの出力（Ｃ１）の一部を分岐させ、これをＰＬＬ回路４２にフィードバックするようにされている。
【００３１】
そして、このように構成された受信部４においては、平面アンテナ２０にて受信されたＣＳ信号は、例えば、１５７２〜２０７２ＭＨｚの中間周波信号（ＣＳ−ＩＦ）に周波数変換されて、制御部６に入力され、平面アンテナ２０にて受信されたＢＳ信号は、例えば、１０３５〜１３３５ＭＨｚの中間周波信号（ＢＳ−ＩＦ）に周波数変換されて、制御部６に入力される。
【００３２】
次に、制御部６には、受信部４から入力される受信信号（中間周波信号Ｓ１）をそのまま外部の衛星チューナ（ＣＳチューナ，ＢＳチューナ等）に出力するための出力経路が設けられると共に、上述した基準信号Ｃ０を生成するための基準信号発生手段として、発振周波数の温度補償機能を有し、しかも、発振周波数を外部からの印加電圧によって制御可能な水晶発振器（所謂ＶＣ−ＴＣＸＯ）５０が設けられている。
【００３３】
そして、上記受信信号の出力経路上には、混合フィルタ５２が設けられ、この混合フィルタ５２を介して、受信信号である中間周波信号Ｓ１を衛星チューナ側に通過させると共に、水晶発振器５０からの基準信号Ｃ０を受信部４側に出力するようにされている。
【００３４】
また、上記受信信号の出力経路上には、混合フィルタ５２を通過した受信信号（中間周波信号Ｓ１）の一部を分岐させる分岐回路５４が設けられている。そして、この分岐回路５４にて分岐された受信信号（中間周波信号Ｓ１）は、混合回路５６に入力され、混合回路５６にて、局部発振回路５８が発生した局部発振信号（局発信号）と混合されることにより、第２の中間周波信号に周波数変換される。
【００３５】
また、この周波数変換後の第２の中間周波信号は、増幅回路６２にて増幅された後、例えば、中心周波数が１０．７ＭＨｚで、信号通過帯域幅が例えば±３．７５ｋＨｚのクリスタルフィルタ６４に入力される。そして、このクリスタルフィルタ６４を通過した中心周波数１０．７ＭＨｚの信号（以下、選局信号という）Ｓ２は、増幅回路６６にて更に増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路６８を介して、自動追尾制御用のマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンという）７０に入力される。
【００３６】
次に、局部発振回路５８は、発振周波数を電圧制御可能な発振回路（所謂ＶＣＯ）から構成されており、その発振周波数は、ＰＬＬ回路６０により制御される。ＰＬＬ回路６０は、水晶発振器５０からの基準信号Ｃ０を基に、局部発振回路５８の発振周波数が、マイコン７０からの指令信号に対応した一定周波数となるように、局部発振回路５８をフィードバック制御するためのものであり、ＰＬＬ回路６０には、水晶発振器５０からの基準信号Ｃ０が入力されると共に、局部発振回路５８からの発振信号が分岐回路５９を介して入力されている。
【００３７】
一方、マイコン７０には、上記ＰＬＬ回路６０の他、水晶発振器５０の発振周波数を制御するための指令信号を制御用の電圧信号に変換するためのＤ／Ａ変換回路７２、受信部４側のモータ２４を駆動して平面アンテナ２０の方向（方位角，仰角）を制御するためのモータコントローラ７４、車両の走行状態（速度，信号方向等）を検出するためのジャイロ７６及びＧＰＳ受信機７８が接続されている。また、マイコン７０は、衛星チューナ若しくは他の外部装置に対して、平面アンテナ２０の衛星に対する追尾状態を出力したり、これら外部装置側から追尾条件等を設定できるようにされている。
【００３８】
そして、マイコン７０は、例えば、制御部６から受信信号（中間周波信号Ｓ１）を受ける衛星チューナがＣＳチューナであり、平面アンテナ２０の向きを通信衛星（ＣＳ）方向に追尾させる必要がある場合には、ＰＬＬ６０に対して、局部発振回路５８からの発振周波数を、ＣＳからのビーコン信号の周波数（例えば２０７１．８ＭＨｚ）に１０．７ＭＨｚを加えた周波数に制御するための指令信号を出力することにより、混合回路５６及びクリスタルフィルタ６４に対して、ＣＳからのビーコン信号を選局させ、その選局信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換回路６８を介して取り込むことにより、ＣＳからのビーコン信号の信号レベルを検出する。
【００３９】
また、例えば、衛星チューナがＢＳチューナであり、平面アンテナ２０の向きを放送衛星（ＢＳ）方向に追尾させる必要がある場合には、ＰＬＬ６０に対して、局部発振回路５８からの発振周波数を、ＢＳからのビーコン信号の周波数（例えば１０３０．５ＭＨｚ）に１０．７ＭＨｚを加えた周波数に制御するための指令信号を出力することにより、混合回路５６及びクリスタルフィルタ６４に対して、ＣＳからのビーコン信号を選局させ、その選局信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換回路６８を介して取り込むことにより、ＢＳからのビーコン信号の信号レベルを検出する。
【００４０】
また、マイコン７０は、平面アンテナ２０の方向を人工衛星（ＣＳ又はＢＳ）に向ける追尾制御を実際に実行する際には、上記のように対応する衛星からのビーコン信号の信号レベルを検出するだけではなく、ＰＬＬ回路６０を介して局部発振回路５８の発振周波数を、そのビーコン信号周囲のノイズ信号を選局するための周波数に切り替えることにより、ノイズ信号の信号レベルについても検出し、その検出したノイズ信号の信号レベルと、ビーコン信号の信号レベルとから、ビーコン信号のＣ／Ｎ（信号対ノイズ比）を求め、このＣ／Ｎが最大となるようにモータコントローラ７４を介してモータ２４を駆動制御することにより、平面アンテナ２０の方向（方位角及び仰角）を制御する。
【００４１】
この結果、平面アンテナ２０は、常に受信すべき衛星に向くように制御されることになる。尚、ジャイロ７６は車両の進行方向の変化を検出するためのものであり、ＧＰＳ受信機７８は複数のＧＰＳアンテナ７８ａからの受信信号に基づき車両の現在位置，速度，方位を検出するためのものであるが、これらは、マイコン７０側で、車両の進行方向（方位）が変化したことを検出して、その変化に応じて平面アンテナ２０の方向を制御することにより、平面アンテナ２０の向きが衛星方向から外れて衛星チューナ側で衛星からの送信電波を受信できなくなるのを防止するために使用される。
【００４２】
以上説明したように、本実施例の衛星追尾システムにおいては、基準信号発生手段としての水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ）５０が発生した基準信号Ｃ０を用いて、局部発振信号生成手段としての局部発振回路５８の発振周波数を制御し、この局部発振回路５８からの出力（局発信号）と、受信部４から入力された受信信号（中間周波信号Ｓ１）とを、混合手段としての混合回路５６にて混合することにより、平面アンテナ２０を追尾させるべき人工衛星からのビーコン信号を、狭帯域バンドパスフィルタであるクリスタルフィルタ６４を用いて、追尾用信号として確実に選局できるようにしている。
【００４３】
しかしながら、水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ）５０は、温度補償機能を有し、温度変化に伴う発振周波数の変動を防止することはできるものの、発振周波数自体は経年変化することから、水晶発振器５０を数年〜数十年もの長期間に渡って使用していると、基準信号Ｃ０の周波数が設計時（若しくは出荷時）の値からずれてしまい、前述の図４に示したように、追尾用信号（周波数変換後のビーコン信号）を、クリスタルフィルタ６４を損失なく通過させることができなくなってしまい、マイコン７０側で、その信号レベル（延いては追尾用信号のＣ／Ｎ）を正確に検出できず、衛星追尾性能が低下することがある。
【００４４】
そこで、本実施例では、マイコン７０が、定期的に、図２に示すＴＣＸＯ補正処理を実行することで、水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ）５０が発生する基準信号Ｃ０の周波数が常に設計時の値となるようにしている。
以下、このＴＣＸＯ補正処理について説明する。
【００４５】
尚、このＴＣＸＯ補正処理は、例えば、当該衛星追尾システムが搭載される車両のエンジンが始動され、マイコン７０が、平面アンテナ２０を受信すべき人工衛星（ＣＳ若しくはＢＳ）に向ける追尾動作を完了したときに、１回だけ実行するようにされている。
【００４６】
また、基準信号発生手段としての水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ）５０は、通常、マイコン７０の起動と共にマイコン７０からＤ／Ａ変換回路７２を介して出力される制御電圧を受けて一定周波数の基準信号Ｃ０を発生しており、マイコン７０は、この制御電圧を、図示しない不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）に記憶され、後述のＴＣＸＯ補正処理にて更新される制御電圧データに従って設定する。
【００４７】
図２に示すように、ＴＣＸＯ補正処理では、まずステップ１１０（以下、ステップをＳと記載する）にて、ＰＬＬ回路６０に対して、ビーコン信号選局用の指令信号を出力することにより、混合回路５６，クリスタルフィルタ６４等からなる選局回路に対して受信すべき衛星（ＣＳ又はＢＳ）からのビーコン信号を選局させる、ビーコン信号受信処理を実行する。
【００４８】
そして、続くＳ１２０では、その選局されたビーコン信号（周波数；１０．７ＭＨｚ）をＡ／Ｄ変換回路６８を介して取り込むことにより、ビーコン信号の信号レベルＬ１を検出し、これを図示しないメモリ（ＲＡＭ）に保存する。
また、次に、続くＳ１３０では、水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ）５０に現在出力している制御電圧を所定量だけ変化させ、続くＳ１４０にて、そのときＡ／Ｄ変換回路６８を介して入力されるビーコン信号の信号レベルＬ２を検出する。
【００４９】
そして、続くＳ１５０では、Ｓ１４０で検出した信号レベルＬ２がＳ１２０で検出した信号レベルＬ１よりも大きいか否かを判断し、信号レベルＬ２が信号レベルＬ１よりも大きい場合（Ｌ２＞Ｌ１）には、Ｓ１６０に移行して、現在の制御電圧を、制御電圧データとして、図示しない不揮発性メモリに書き込むことにより、制御電圧データを更新し、続くＳ１７０にて、Ｓ１２０にてメモリに書き込んだ制御電圧データに対応した信号レベルＬ１を、Ｓ１４０にて検出した制御電圧変化後の信号レベルＬ２に書き換え、Ｓ１８０に移行する。
【００５０】
また、Ｓ１５０にて、信号レベルＬ２は信号レベルＬ１以下である（Ｌ２≦Ｌ１）と判断された場合には、そのままＳ１８０に移行する。
そして、Ｓ１８０では、Ｓ１３０により設定された制御電圧の変化範囲は、予め設定された変化範囲（水晶発振器５０の発振周波数を制御可能な変化範囲）を越えたか否かを判断し、制御電圧の変化範囲が予め設定された変化範囲を超えていれば、当該ＴＣＸＯ補正処理を終了し、そうでなければ、再度Ｓ１３０に移行して、制御電圧を更に変化させた後、Ｓ１４０以降の処理を実行する。
【００５１】
つまり、ＴＣＸＯ補正処理では、水晶発振器５０の制御電圧を、水晶発振器５０の発振周波数を制御可能な範囲内で、徐々に変化させ、そのとき検出されるビーコン信号の信号レベルＬ２が、不揮発性メモリに書き込まれた制御電圧データに従い水晶発振器５０の制御電圧を設定したときの信号レベルＬ１よりも大きい場合に、不揮発性メモリに書き込まれた制御電圧データを、信号レベルＬ２に対応した制御電圧に書き換えることで、不揮発性メモリに書き込まれた制御電圧データを、追尾用信号（ビーコン信号）の信号レベルが最大となる制御電圧に更新するのである。
【００５２】
従って、このＴＣＸＯ補正処理実行後は、水晶発振器５０の発振周波数が、追尾用信号であるビーコン信号をクリスタルフィルタ６４の通過帯域内の中心周波数に正確に周波数変換し得る発振周波数に制御されることになり、水晶発振器５０の経年変化に伴い、設計時の制御電圧では水晶発振器５０から所望周波数（２０．８５５４６９ＭＨｚ）の基準信号Ｃ０を発生できないようになったとしても、それに応じて水晶発振器５０の制御電圧を補正して、水晶発振器５０から所望周波数の基準信号Ｃ０を発生させることができるようになる。
【００５３】
よって、本実施例によれば、混合回路５６，クリスタルフィルタ６４等からなる選局回路により、人工衛星（ＣＳ又はＢＳ）からのビーコン信号を良好に選局させることができ、その選局されたビーコン信号に基づき（詳しくはビーコン信号のＣ／Ｎに基づき）、平面アンテナ２０の向き（方位角，仰角）を、受信すべき衛星（ＣＳ又はＢＳ）方向に高精度に制御することが可能となる。
【００５４】
尚、本実施例においては、Ｓ１１０〜Ｓ１４０の処理が、本発明の信号レベル検出手段として機能し、Ｓ１５０〜Ｓ１８０の処理が、本発明の基準信号補正手段として機能する。また、本発明のマイコン７０は、モータコントローラ７４，モータ２４，及び調整機構２２と共に、請求項５記載の制御手段としても機能する。
【００５５】
ところで、上記説明では、混合回路５６による周波数変換後の第２の中間周波信号の中から、追尾用信号であるビーコン信号のみを通過させるための（換言すればビーコン信号を選局するための）バンドパスフィルタとして、クリスタルフィルタ６４を一個設け、このクリスタルフィルタ６４を通過したビーコン信号を増幅回路６６及びＡ／Ｄ変換回路６８にて信号処理した後、マイコン７０に入力するものとしたが、より詳しくは、これらのバンドパスフィルタ及び信号処理回路は、図３（ａ）に示すように、夫々、複数並列に設けられる。
【００５６】
つまり、図３（ａ）に示すように、混合回路５６からの出力を増幅する増幅回路６２から、マイコン７０に至る追尾用信号の入力経路を３経路とし、各経路毎に、クリスタルフィルタ６４ａ，６４ｂ，６４ｃ、増幅回路６６ａ，６６ｂ，６６ｃ、及び、Ａ／Ｄ変換回路６８ａ，６８ｂ，６８ｃを設け、マイコン７０側では、上記ＴＣＸＯ補正処理の実行時には、これら各Ａ／Ｄ変換回路６８ａ〜６８ｃを介して入力される追尾用信号（ビーコン信号）の内、最も信号レベルが大きい追尾用信号を入力してくるＡ／Ｄ変換回路が設けられた経路を、その後の信号レベル検出用の経路として選択するようにするのである。
【００５７】
このため、本実施例によれば、例えば、図３（ｂ）に示すように、衛星追尾システムが長期間使用されず、水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ）５０の発振周波数が大きくずれて、周波数変換後の追尾用信号（ビーコン信号）が、設計時に選局用として設定したクリスタルフィルタ６４ｂを通過しなくなっても、他のクリスタルフィルタ６４ａ若しくは６４ｃを通過させて、マイコン７０側で、追尾用信号の信号レベルを確実に検出できるようになる。
【００５８】
そして、その後は、追尾用信号の信号レベルが最大となるように、水晶発振器５０の制御電圧を更新すれば、追尾用信号が通過するクリスタルフィルタ６４が変更され、周波数変換後の追尾用信号の周波数がそのフィルタに対応したものになるだけで、追尾用信号の信号レベル自体は正確に検出できるようになり、衛星追尾動作は、上記実施例と同様に高精度に実行することが可能となる。尚、この場合、３つのクリスタルフィルタ６４ａ〜６４ｃのフィルタ特性については、図３（ｂ）に示すように、中心周波数が互いにずれ、しかも、信号通過帯域の一部が重複するように設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の車載用衛星追尾システム全体の構成を表す構成図である。
【図２】図１に示すマイコンにて実行されるＴＣＸＯ補正処理を表すフローチャートである。
【図３】本発明に関わる主要部である追尾用信号選局用回路の他の構成例及びその動作を説明する説明図である。
【図４】従来の問題点を説明する説明図である。
【符号の説明】
４…受信部、６…制御部、２０…平面アンテナ、２２…調整機構、２４…モータ、５０…水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ）、５２…混合フィルタ、５４…分岐回路、５６…混合回路、５８…局部発振回路、５９…分岐回路、６０…ＰＬＬ回路、６４，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ…クリスタルフィルタ、６８，６８ａ，６８ｂ，６８ｃ…Ａ／Ｄ変換回路、７０…マイコン（自動追尾制御用マイクロコンピュータ）、７２…Ｄ／Ａ変換回路、７４…モータコントローラ、７６…ジャイロ、７８…ＧＰＳ受信機。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiving apparatus that extracts (selects) a specific signal included in a received signal from an antenna, and in particular, selects a beacon signal for satellite position confirmation transmitted from an artificial satellite for satellite tracking. The present invention relates to a receiver suitable for the above.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a satellite tracking system that tracks the direction of an antenna of an earth station in the direction of a satellite is known in order to communicate with an artificial satellite. As a method for controlling the antenna direction in such a satellite tracking system, a signal of a specific frequency transmitted from an artificial satellite (for example, a beacon signal for position confirmation transmitted from a beacon mounted on the artificial satellite) is used. A so-called step track method is known in which the signal is received as a tracking signal and the antenna direction is adjusted so that the signal level or C / N (signal-to-noise ratio) of the tracking signal is maximized.
[0003]
By the way, in order to track the antenna direction to the artificial satellite by such a step track method, it is necessary to extract a tracking signal from the received signal. For this reason, in a satellite tracking system, a local oscillation signal for frequency conversion (in other words, for channel selection) and a reception signal from a satellite antenna are usually mixed, so that the tracking signal included in the reception signal is a desired frequency. The reception signal is extracted so that the tracking signal is extracted (tuned) by passing the frequency-converted reception signal so that the received signal is passed through a bandpass filter.
[0004]
Further, in order to direct the direction of the satellite antenna toward the artificial satellite, it is necessary to accurately detect the signal level and C / N of the tracking signal extracted by the receiving device. For this purpose, it is necessary to make the band-pass filter for tuning provided in the receiving apparatus as narrow as possible, and to reduce the noise signal component passing through the band-pass filter as much as possible. For this reason, the receiving apparatus is usually provided with a crystal oscillator having a stable oscillation frequency, and a local oscillation signal for frequency conversion is generated using an output from the crystal oscillator as a reference signal. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, according to the receiving device that generates the local oscillation signal for frequency conversion (for channel selection) using the output from the crystal oscillator as a reference signal, a specific signal such as a tracking signal included in the received signal is generated. It is possible to accurately convert to a desired frequency and to detect the signal level of the specific signal accurately. For example, when the receiver is used for many years, the oscillation of the crystal oscillator The frequency changes, and this time, there arises a problem that the characteristic signal cannot be satisfactorily selected.
[0006]
That is, since the oscillation frequency of the crystal oscillator changes with time, in the conventional receiving apparatus, for example, as shown in FIG. 4A, at the time of shipment, the specific signal S to be selected is passed through the signal of the bandpass filter. Even if it is frequency-converted to the center frequency of the band and can pass through the band-pass filter without loss, if the receiver is used for a long period of time, as shown in FIG. Is shifted to the high frequency side or the low frequency side from the center frequency of the signal pass band of the band pass filter, and the signal level of the specific signal passing through the band pass filter is lower than that at the time of shipment. There is a problem that the specific signal after the frequency conversion cannot be passed through the bandpass filter.
[0007]
On the other hand, in order to solve such a problem, the signal pass band of the bandpass filter for channel selection may be widened. However, if the signal pass band of the band pass filter is widened, the noise signal passing through the band pass filter increases. As described above, when the signal level of the specific signal included in the received signal is detected, there is a problem that the signal level cannot be detected accurately.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems, and generates a local oscillation signal for frequency conversion using a reference signal output from a crystal oscillator or the like having a stable oscillation frequency, and mixes this with a received signal. Therefore, in a device that extracts (selects) a specific signal included in a received signal, the specific signal can always be selected with high accuracy without being affected by the secular change of the oscillator that generates the reference signal. Objective.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The receiving apparatus according to claim 1, wherein the local oscillation signal generating means generates a local oscillation signal for frequency conversion based on the reference signal generated by the reference signal generating means, and the mixing means. But this local oscillation signal andsatelliteBy mixing the received signal from the antenna, the received signal is converted to an intermediate frequency signal of a predetermined frequency band, and the bandpass filter selects only a specific signal of a predetermined constant frequency from among the intermediate frequency signals. Included in the received signal,Beacon signalSelect a station.
[0010]
Then, the selected beacon signal is output to control means used to control the direction of the satellite antenna in the direction of the artificial satellite in the satellite tracking system described in the section of the prior art.
[0011]
That is, the C / N detection device incorporated in the satellite tracking system includes a signal level of a specific signal included in a reception signal from a satellite antenna capable of receiving a transmission radio wave from an artificial satellite, and a signal level of a surrounding noise signal. However, in this case, the specific signal that is the C / N detection target is preferably an unmodulated signal with little level fluctuation.
[0012]
The transmission radio waves from the artificial satellite include various signals, but most of the signals are modulated for broadcasting or communication, and the signal level varies depending on the broadcast content or communication content. However, the artificial satellite transmits a beacon signal for confirming the satellite position in order to control the artificial satellite on the ground station side, and this beacon signal has a substantially constant frequency and is not modulated. The level does not change sharply.
[0013]
Therefore, in the receiving apparatus of the present invention, the local oscillation signal generating means is configured to cause the mixing means and the bandpass filter to select the local oscillation signal for selecting the satellite position confirmation beacon signal included in the received signal from the satellite antenna. The beacon signal is output via a band-pass filter to the control means of the satellite tracking system that controls the direction of the satellite antenna in the direction of the artificial satellite.
[0014]
As a result, according to the receiving apparatus of the present invention, by applying it to the satellite tracking system, it becomes possible to automatically adjust the direction of the satellite antenna so that the reception state of the beacon signal becomes optimal, and the direction of the satellite antenna can be adjusted. For the control means for controlling, the direction of the satellite antenna can be accurately controlled in the direction of the artificial satellite that has transmitted the beacon signal.
[0015]
By the way, in such a receiving apparatus, as described above, when the frequency of the reference signal changes due to the secular change of the reference signal generating means, the specific signal included in the received signal cannot be satisfactorily selected.
Therefore, in the present invention, the reference signal generating means is constituted by a variable oscillator capable of controlling the oscillation frequency, and the reference signal correcting means is used to specify the oscillation frequency of the reference signal generating means detected by the signal level detecting means. The signal level is regularly adjusted so that the signal level becomes maximum.
[0016]
As a result, according to the receiving apparatus of the present invention, when the frequency of the reference signal deviates from the frequency at the time of design or shipment with the aging of the reference signal generating means, the oscillation frequency of the reference signal generating means is The converted beacon signal is automatically corrected so that it can pass through the bandpass filter without loss (in other words, the beacon signal after frequency conversion becomes the center frequency within the signal passband of the bandpass filter). As a result, the beacon signal included in the received signal can be accurately selected.
[0017]
Therefore, according to the receiving apparatus of the present invention, the beacon signal included in the received signal can be reliably selected and output to the control unit of the satellite tracking system. Further, according to the receiving device of the present invention, since the beacon signal included in the received signal can be frequency-converted to a desired frequency without being affected by the secular change of the reference signal generating means, Even when configured as an independent receiving device, a beacon signal can be selected with high accuracy.
[0018]
In addition, when the receiver has not been used for a long time, the frequency of the reference signal greatly deviates from the frequency of the previous use due to the aging of the reference signal generating means, and the beacon after frequency conversion It is also conceivable that the signal cannot pass through the bandpass filter.
[0019]
Therefore, in the present invention, in order to prevent such a problem, the center frequency of the signal pass band is shifted as a band pass filter on the output side of the mixing unit that performs frequency conversion of the received signal, and a part of the signal pass band is A plurality of band pass filters whose signal pass bands are set so as to overlap each other are connected to each other, and the signal level detection means detects the signal level of each output from the plurality of band pass filters, and the signal level is The highest signal level is selected as the signal level of the beacon signal.
[0020]
In other words, in the present invention, a plurality of bandpass filters with shifted center frequencies are prepared as bandpass filters for passing the beacon signal after frequency conversion, and the frequency of the reference signal is designed by the aging of the reference signal generating means. Generates a reference signal so that the beacon signal after frequency conversion always passes through one of the filters and the signal level of the passed beacon signal is maximized even when the frequency deviates from the factory or shipping frequency. Adjust the oscillation frequency of the means.
Therefore, according to the present invention, for example, the case where the receiver is not used for a long period of time and the frequency of the reference signal deviates greatly from the frequency when it was previously used due to the aging of the reference signal generating means. However, the beacon signal after frequency conversion can be extracted using any of a plurality of bandpass filters, and the signal level of the beacon signal included in the received signal can always be accurately detected.
[0021]
Note that a beacon signal transmitted from an artificial satellite is a carrier wave having a constant frequency, and if the bandwidth of a bandpass filter that passes the carrier wave is wide, the signal level of the beacon signal cannot be accurately detected. Therefore, it is desirable that the band-pass filter has a narrow band. For this purpose, a crystal filter may be used as described in claim 2.
[0022]
In addition, when the bandpass filter is narrowed in this way, the frequency of the local oscillation signal for frequency conversion needs to be controlled with higher accuracy so that the beacon signal can pass through the bandpass filter. For this purpose, as described in claim 2, the reference signal generating means is not a simple crystal oscillator but a crystal oscillator having a temperature compensation function of oscillation frequency (so-called TCXO; Temperature Compensated Crystal Oscillator). Good.
[0023]
  on the other hand,Claim 3The described invention is configured as described above.Claim 1 or claim 2This is a satellite tracking system including the described receiving apparatus and control means for controlling the direction of the satellite antenna. And in this satellite tracking system, a control means takes in the beacon signal which passed the band pass filter in a receiver, and controls the direction of a satellite antenna so that the reception characteristic of the beacon signal becomes the optimal. Therefore, according to this satellite tracking system, the signal level of the beacon signal transmitted from the artificial satellite can always be accurately detected, and the control means obtains the signal level (or the signal level from the signal level). By controlling the direction of the satellite antenna so that the C / N) of the beacon signal to be maximized, the direction of the satellite antenna can be always accurately controlled in the direction of the artificial satellite.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an in-vehicle satellite tracking system according to an embodiment to which the present invention is applied.
[0025]
The satellite tracking system of the present embodiment is mounted on a general vehicle (automobile) such as a private car, and transmits a radio wave from a broadcasting satellite (BS) or a communication satellite (CS). In this embodiment, it is for automatically adjusting the direction (azimuth angle and elevation angle) of the planar antenna 20 so that it can be received by the planar antenna 20, and the receiving unit 4 provided outside the vehicle compartment, It is comprised from the control part 6 provided in a vehicle interior.
[0026]
The receiving unit 4 includes the planar antenna 20, an adjustment mechanism 22 for adjusting the direction (azimuth angle and elevation angle) of the planar antenna 20, and a motor (for example, a step motor) 24 serving as a drive source for the adjustment mechanism 22. And are provided. In the reception unit 4, the reception signal S 0 from the planar antenna 20 is amplified by the amplification circuit 26 and then input to the mixing circuit 28.
[0027]
The mixing circuit 28 mixes the reception signal S0 and a local oscillation signal for frequency conversion (hereinafter referred to as a local oscillation signal) C2 to frequency-convert the reception signal S0 into an intermediate frequency signal S1 in a predetermined frequency band. The intermediate frequency signal S1 after frequency conversion is amplified by the amplifier circuit 38 and then output to the control unit 6.
[0028]
Further, the receiving unit 4 includes a station having a constant frequency (for example, 2.6695 GHz) as a circuit for generating a local signal C2 for frequency-converting the received signal S0 into the intermediate frequency signal S1 by the mixing circuit 28. A local oscillation circuit 30 that generates the oscillation signal C1, a multiplication circuit 32 that multiplies the frequency of the local oscillation signal C1 from the local oscillation circuit 30 by a predetermined value (for example, 4 times), and a constant frequency that is multiplied by the multiplication circuit 32. A narrowband bandpass filter 34 that selectively passes the local oscillation signal C2 (for example, 10.678 GHz) is provided. The local signal C2 that has passed through the bandpass filter 34 is amplified to a predetermined level by the amplifier circuit 36 and then input to the mixing circuit 28.
[0029]
The local oscillation circuit 30 is composed of an oscillation circuit (so-called VCO) capable of voltage-controlling the oscillation frequency. In the present embodiment, in order to make the oscillation frequency of the local oscillation circuit 30 constant, the control unit 6 A reference signal C0 (for example, frequency: 20.855469 MHz) having a stable frequency is output from the receiver 4 to the receiver 4, and the receiver 4 side inputs the reference signal C0 to the PLL circuit 42. By operation, the oscillation frequency of the local oscillation circuit 30 is controlled to a constant frequency that is phase-synchronized with the reference signal C0.
[0030]
The intermediate frequency signal S1 and the reference signal C0 are input / output between the receiving unit 4 and the control unit 6 via a common signal line (for example, a coaxial cable). Therefore, the receiving unit 4 is provided with a demultiplexing filter 40 on the output path of the intermediate frequency signal S1 from the amplifying circuit 38, and is output from the amplifying circuit 38 via the demultiplexing filter 40. The intermediate frequency signal S1 is sent to the control unit 6 side, and the reference signal C0 from the control unit 6 is taken into the PLL circuit 42 side. In the receiving unit 4, a branch circuit 44 is provided on the signal path from the local oscillation circuit 30 to the multiplication circuit 32, and the output (C 1) from the local oscillation circuit 30 is provided via the branch circuit 44. A part is branched, and this is fed back to the PLL circuit 42.
[0031]
In the receiving unit 4 configured as described above, the CS signal received by the planar antenna 20 is frequency-converted into an intermediate frequency signal (CS-IF) of 1572 to 2072 MHz, for example, and is sent to the control unit 6. The BS signal input and received by the planar antenna 20 is frequency-converted to an intermediate frequency signal (BS-IF) of 1035 to 1335 MHz, for example, and input to the control unit 6.
[0032]
Next, the control unit 6 is provided with an output path for outputting the reception signal (intermediate frequency signal S1) input from the reception unit 4 to an external satellite tuner (CS tuner, BS tuner, etc.) as it is. As a reference signal generating means for generating the above-described reference signal C0, there is a crystal oscillator (so-called VC-TCXO) 50 having a temperature compensation function of the oscillation frequency and capable of controlling the oscillation frequency by an externally applied voltage. Is provided.
[0033]
A mixing filter 52 is provided on the output path of the received signal, and the intermediate frequency signal S1 that is the received signal is passed through the mixing filter 52 to the satellite tuner side, and a reference from the crystal oscillator 50 is provided. The signal C0 is output to the receiving unit 4 side.
[0034]
A branch circuit 54 is provided on the output path of the received signal to branch a part of the received signal (intermediate frequency signal S1) that has passed through the mixing filter 52. The reception signal (intermediate frequency signal S1) branched by the branch circuit 54 is input to the mixing circuit 56, and the local oscillation signal (local signal) generated by the local oscillation circuit 58 is mixed with the mixing circuit 56. By being mixed, the frequency is converted into the second intermediate frequency signal.
[0035]
The second intermediate frequency signal after the frequency conversion is amplified by the amplifier circuit 62 and then applied to the crystal filter 64 having a center frequency of 10.7 MHz and a signal pass bandwidth of, for example, ± 3.75 kHz. Entered. A signal S2 having a center frequency of 10.7 MHz (hereinafter referred to as a channel selection signal) S2 that has passed through the crystal filter 64 is further amplified by the amplifier circuit 66, and then automatically tracked via the A / D converter circuit 68. The data is input to a control microcomputer (hereinafter simply referred to as a microcomputer) 70.
[0036]
Next, the local oscillation circuit 58 is composed of an oscillation circuit (so-called VCO) capable of controlling the oscillation frequency voltage, and the oscillation frequency is controlled by the PLL circuit 60. The PLL circuit 60 feedback-controls the local oscillation circuit 58 based on the reference signal C0 from the crystal oscillator 50 so that the oscillation frequency of the local oscillation circuit 58 becomes a constant frequency corresponding to the command signal from the microcomputer 70. The reference signal C0 from the crystal oscillator 50 is input to the PLL circuit 60, and the oscillation signal from the local oscillation circuit 58 is input to the PLL circuit 60 via the branch circuit 59.
[0037]
On the other hand, in addition to the PLL circuit 60, the microcomputer 70 includes a D / A conversion circuit 72 for converting a command signal for controlling the oscillation frequency of the crystal oscillator 50 into a control voltage signal, and a receiver 4 side. A motor controller 74 for controlling the direction (azimuth angle, elevation angle) of the planar antenna 20 by driving the motor 24, a gyro 76 and a GPS receiver 78 for detecting the running state (speed, signal direction, etc.) of the vehicle. It is connected. Further, the microcomputer 70 can output the tracking state of the satellite of the planar antenna 20 to the satellite tuner or other external device, and can set the tracking condition and the like from the external device side.
[0038]
In the microcomputer 70, for example, a satellite tuner that receives a reception signal (intermediate frequency signal S1) from the control unit 6 is a CS tuner, and it is necessary to track the direction of the planar antenna 20 in the communication satellite (CS) direction. Outputs a command signal for controlling the oscillation frequency from the local oscillation circuit 58 to the frequency obtained by adding 10.7 MHz to the frequency of the beacon signal from the CS (for example, 2071.8 MHz) to the PLL 60. The beacon signal from CS is selected by the mixing circuit 56 and the crystal filter 64, and the signal level of the beacon signal from the CS is obtained by capturing the channel selection signal S2 via the A / D conversion circuit 68. To detect.
[0039]
Further, for example, when the satellite tuner is a BS tuner and the direction of the planar antenna 20 needs to be tracked in the direction of the broadcast satellite (BS), the oscillation frequency from the local oscillation circuit 58 is set to the PLL 60 by the BS frequency. The beacon signal from CS is output to the mixing circuit 56 and the crystal filter 64 by outputting a command signal for controlling the frequency of the beacon signal from the frequency (for example, 1030.5 MHz) to 10.7 MHz. By selecting the channel and taking in the channel selection signal S2 via the A / D conversion circuit 68, the signal level of the beacon signal from the BS is detected.
[0040]
Further, the microcomputer 70 only detects the signal level of the beacon signal from the corresponding satellite as described above when actually performing the tracking control in which the direction of the planar antenna 20 is directed to the artificial satellite (CS or BS). Instead, the signal level of the noise signal is also detected by switching the oscillation frequency of the local oscillation circuit 58 to the frequency for selecting the noise signal around the beacon signal via the PLL circuit 60. The C / N (signal-to-noise ratio) of the beacon signal is obtained from the signal level of the noise signal and the signal level of the beacon signal, and the motor 24 is driven via the motor controller 74 so that this C / N is maximized. By controlling, the direction (azimuth angle and elevation angle) of the planar antenna 20 is controlled.
[0041]
As a result, the planar antenna 20 is controlled so as to always face the satellite to be received. The gyro 76 is for detecting a change in the traveling direction of the vehicle, and the GPS receiver 78 is for detecting the current position, speed, and direction of the vehicle based on signals received from the plurality of GPS antennas 78a. However, in these, the microcomputer 70 detects that the traveling direction (azimuth) of the vehicle has changed, and controls the direction of the planar antenna 20 according to the change, so that the orientation of the planar antenna 20 is changed. This is used to prevent the satellite tuner from receiving a radio wave transmitted from the satellite out of the satellite direction.
[0042]
As described above, in the satellite tracking system of the present embodiment, the local oscillation circuit as the local oscillation signal generation unit is used by using the reference signal C0 generated by the crystal oscillator (VC-TCXO) 50 as the reference signal generation unit. The oscillation frequency of 58 is controlled, and the output from the local oscillation circuit 58 (local oscillation signal) and the reception signal (intermediate frequency signal S1) input from the reception unit 4 are mixed by a mixing circuit 56 as a mixing means. By mixing, a beacon signal from an artificial satellite to be tracked by the planar antenna 20 can be surely selected as a tracking signal by using a crystal filter 64 which is a narrow-band bandpass filter.
[0043]
However, although the crystal oscillator (VC-TCXO) 50 has a temperature compensation function and can prevent fluctuations in the oscillation frequency due to temperature changes, the oscillation frequency itself changes over time. If used over a long period of time from several years to several decades, the frequency of the reference signal C0 deviates from the value at the time of design (or at the time of shipment), and as shown in FIG. (The beacon signal after frequency conversion) cannot pass through the crystal filter 64 without loss, and the microcomputer 70 can accurately detect the signal level (and thus the C / N of the tracking signal). Therefore, the satellite tracking performance may deteriorate.
[0044]
Therefore, in the present embodiment, the microcomputer 70 periodically executes the TCXO correction process shown in FIG. 2 so that the frequency of the reference signal C0 generated by the crystal oscillator (VC-TCXO) 50 is always the value at the time of design. It is trying to become.
Hereinafter, this TCXO correction process will be described.
[0045]
In the TCXO correction process, for example, the engine of the vehicle on which the satellite tracking system is mounted is started, and the microcomputer 70 completes the tracking operation toward the artificial satellite (CS or BS) that should receive the planar antenna 20. Sometimes it is only executed once.
[0046]
Further, a crystal oscillator (VC-TCXO) 50 as a reference signal generating means normally receives a control voltage output from the microcomputer 70 via the D / A conversion circuit 72 when the microcomputer 70 is started, and a reference signal having a constant frequency. C0 is generated, and the microcomputer 70 sets this control voltage according to control voltage data stored in a non-illustrated non-volatile memory (EEPROM or the like) and updated in a TCXO correction process described later.
[0047]
As shown in FIG. 2, in the TCXO correction process, first, in step 110 (hereinafter, step is referred to as S), a command signal for selecting a beacon signal is output to the PLL circuit 60, thereby mixing. A beacon signal reception process is executed in which a beacon signal from a satellite (CS or BS) to be received is selected by a tuning circuit including the circuit 56, the crystal filter 64, and the like.
[0048]
In the subsequent S120, the selected beacon signal (frequency: 10.7 MHz) is taken in via the A / D conversion circuit 68, thereby detecting the signal level L1 of the beacon signal and storing it in a memory (not shown) RAM).
In the next step S130, the control voltage currently output to the crystal oscillator (VC-TCXO) 50 is changed by a predetermined amount, and in the subsequent step S140, the control voltage is then input via the A / D conversion circuit 68. The signal level L2 of the beacon signal is detected.
[0049]
In S150, it is determined whether the signal level L2 detected in S140 is higher than the signal level L1 detected in S120. If the signal level L2 is higher than the signal level L1 (L2> L1), The process proceeds to S160, and the current control voltage is written as control voltage data in a nonvolatile memory (not shown) to update the control voltage data. In S170, the control voltage data written in the memory in S120 is updated. The corresponding signal level L1 is rewritten to the signal level L2 after the control voltage change detected in S140, and the process proceeds to S180.
[0050]
If it is determined in S150 that the signal level L2 is equal to or lower than the signal level L1 (L2 ≦ L1), the process proceeds to S180 as it is.
In S180, it is determined whether or not the change range of the control voltage set in S130 exceeds a preset change range (change range in which the oscillation frequency of the crystal oscillator 50 can be controlled). If the range exceeds the preset change range, the TCXO correction process is terminated. If not, the process proceeds to S130 again, the control voltage is further changed, and the processes after S140 are executed. .
[0051]
That is, in the TCXO correction process, the control voltage of the crystal oscillator 50 is gradually changed within a range in which the oscillation frequency of the crystal oscillator 50 can be controlled, and the signal level L2 of the beacon signal detected at that time is the non-volatile memory. When the control voltage of the crystal oscillator 50 is higher than the signal level L1 when the control voltage of the crystal oscillator 50 is set according to the control voltage data written to the non-volatile memory, the control voltage data written to the nonvolatile memory is rewritten to a control voltage corresponding to the signal level L2. As a result, the control voltage data written in the nonvolatile memory is updated to a control voltage that maximizes the signal level of the tracking signal (beacon signal).
[0052]
Therefore, after the TCXO correction process is executed, the oscillation frequency of the crystal oscillator 50 is controlled to an oscillation frequency that can accurately convert the beacon signal as the tracking signal to the center frequency in the pass band of the crystal filter 64. Even if the reference voltage C0 having a desired frequency (20.855469 MHz) cannot be generated from the crystal oscillator 50 with the design control voltage with the aging of the crystal oscillator 50, the crystal oscillator 50 By correcting the control voltage, the reference signal C0 having a desired frequency can be generated from the crystal oscillator 50.
[0053]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to satisfactorily select the beacon signal from the artificial satellite (CS or BS) by the channel selection circuit including the mixing circuit 56, the crystal filter 64, and the like. Based on the beacon signal (specifically, based on the C / N of the beacon signal), the orientation (azimuth angle and elevation angle) of the planar antenna 20 can be controlled with high accuracy in the direction of the satellite (CS or BS) to be received. Become.
[0054]
In this embodiment, the processes of S110 to S140 function as signal level detection means of the present invention, and the processes of S150 to S180 function as reference signal correction means of the present invention. The microcomputer 70 of the present invention also functions as a control means according to claim 5 together with the motor controller 74, the motor 24, and the adjustment mechanism 22.
[0055]
By the way, in the above explanation,A bandpass filter for passing only a beacon signal as a tracking signal from the second intermediate frequency signal after frequency conversion by the mixing circuit 56 (in other words, for selecting a beacon signal).AsOne crystal filter 64 is provided, and the beacon signal that has passed through the crystal filter 64 is processed by the amplification circuit 66 and the A / D conversion circuit 68 and then input to the microcomputer 70.But in more detail,A plurality of these band-pass filters and signal processing circuits are provided in parallel as shown in FIG.You can
[0056]
That is, as shown in FIG. 3A, the tracking signal input path from the amplifier circuit 62 that amplifies the output from the mixing circuit 56 to the microcomputer 70 is defined as three paths, and the crystal filters 64a, 64a, 64b, 64c, amplifier circuits 66a, 66b, 66c, and A / D conversion circuits 68a, 68b, 68c are provided. When the TCXO correction process is executed on the microcomputer 70 side, each of these A / D conversion circuits 68a-68c is provided. Among the tracking signals (beacon signals) input via the signal, a path provided with an A / D conversion circuit that inputs a tracking signal having the highest signal level is used as a subsequent signal level detection path. Make a choice.
[0057]
  For this reason, according to this embodiment,For example, as shown in FIG. 3B, the satellite tracking system is not used for a long time, the oscillation frequency of the crystal oscillator (VC-TCXO) 50 is greatly shifted, and the tracking signal (beacon signal) after frequency conversion is generated. Even if it does not pass through the crystal filter 64b set for channel selection at the time of design, it can pass through the other crystal filter 64a or 64c, and the signal level of the tracking signal can be reliably detected on the microcomputer 70 side. .
[0058]
After that, if the control voltage of the crystal oscillator 50 is updated so that the signal level of the tracking signal is maximized, the crystal filter 64 through which the tracking signal passes is changed, and the tracking signal after frequency conversion is changed. The signal level itself of the tracking signal itself can be accurately detected only by the frequency corresponding to the filter, and the satellite tracking operation can be executed with high accuracy as in the above embodiment. . In this case, the filter characteristics of the three crystal filters 64a to 64c may be set so that the center frequencies are shifted from each other and part of the signal passbands overlap as shown in FIG. 3B. Good.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an in-vehicle satellite tracking system according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a TCXO correction process executed by the microcomputer shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining another configuration example of a tracking signal channel selection circuit, which is a main part related to the present invention, and its operation;
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a conventional problem.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Reception part, 6 ... Control part, 20 ... Planar antenna, 22 ... Adjustment mechanism, 24 ... Motor, 50 ... Crystal oscillator (VC-TCXO), 52 ... Mixing filter, 54 ... Branch circuit, 56 ... Mixing circuit, 58 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Local oscillation circuit, 59 ... Branch circuit, 60 ... PLL circuit, 64, 64a, 64b, 64c ... Crystal filter, 68, 68a, 68b, 68c ... A / D conversion circuit, 70 ... Microcomputer (microcomputer for automatic tracking control) ), 72... D / A conversion circuit, 74... Motor controller, 76.

Claims

A reference signal generating means for generating a reference signal having a constant frequency;
Local oscillation signal generating means for generating a local oscillation signal for frequency conversion based on the reference signal generated by the reference signal generating means;
Mixing means for converting the received signal into an intermediate frequency signal in a predetermined frequency band by mixing the received signal from the satellite antenna capable of receiving a transmission radio wave from the artificial satellite and the local oscillation signal;
By selectively passing only a specific signal having a predetermined constant frequency among the outputs from the mixing means , a beacon signal for satellite position confirmation included in the received signal is selected, and the beacon signal is A band-pass filter that outputs to a control means for controlling the direction of the satellite antenna in the direction of the artificial satellite;
A receiving device comprising :
The reference signal generating means is constituted by a variable oscillator capable of controlling the oscillation frequency,
Signal level detection means for detecting the signal level of the specific signal that has passed through the bandpass filter;
By periodically adjusting the oscillation frequency of the reference signal generation means so that the signal level of the specific signal detected by the signal level detection means is maximized, the reference signal generation means accompanies aging. Reference signal correction means for preventing a beacon selection error in the beacon signal ;
And providing
On the output side of the mixing means, as the band-pass filter, a plurality of band-pass filters each having a signal pass band set so that the center frequency of the signal pass band is shifted and a part of the signal pass band overlaps are provided. connection,
The signal level detection means is configured to detect the signal levels of the outputs from the plurality of bandpass filters, and select the signal level having the highest signal level as the signal level of the beacon signal. A receiver characterized by.

2. The reception signal receiving apparatus according to claim 1, wherein the reference signal generating means is a crystal oscillator having a temperature compensation function of an oscillation frequency, and each band-pass filter is a narrow-band crystal filter. .

  The receiving device according to claim 1 or 2,
  Control means for capturing a beacon signal that has passed through each of the bandpass filters in the receiver and controlling the direction of the satellite antenna so that the reception characteristics of the beacon signal are optimized;
  A satellite tracking system characterized by comprising: