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JPH0546510B2 - - Google Patents
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JPH0546510B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0546510B2
JPH0546510B2 JP58148756A JP14875683A JPH0546510B2 JP H0546510 B2 JPH0546510 B2 JP H0546510B2 JP 58148756 A JP58148756 A JP 58148756A JP 14875683 A JP14875683 A JP 14875683A JP H0546510 B2 JPH0546510 B2 JP H0546510B2
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degree
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polarizer
wave
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Ikuo Sato
Susumu Tamagawa
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/146Systems for determining direction or deviation from predetermined direction by comparing linear polarisation components

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電波の到来方向に速い応答で正確
に指向するアンテナの自己追尾給電方式に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a self-tracking feeding system for an antenna that accurately points in the direction of arrival of radio waves with a quick response.

従来、電波の到来方向にアンテナを正確に指向
させるために、アンテナの方向が電波の到来方向
からそれた時、アンテナの放射給電部に励振され
る高次モード波を利用して方向誤差信号を得、こ
れを打消すようにアンテナを自動的に駆動する自
己追尾方式が実用に供されて来た。このような高
次モード波による自己追尾方式のうち、2個のモ
ード検出器を具備する給電装置の場合は、到来電
波の直線偏波から円偏波迄のあらゆる偏波に対し
て感知することから、方向誤差信号が得られ易
く、多く使用されている。
Conventionally, in order to accurately point an antenna in the direction of arrival of radio waves, when the direction of the antenna deviates from the direction of arrival of radio waves, a higher-order mode wave excited in the radiation feeding part of the antenna is used to generate a direction error signal. A self-tracking system that automatically drives the antenna to counteract this problem has been put into practical use. Among these self-tracking methods using higher-order mode waves, in the case of a power supply device equipped with two mode detectors, it is possible to detect all polarizations of incoming radio waves, from linear polarization to circular polarization. Since it is easy to obtain a direction error signal from this method, it is often used.

このような従来例について、到来波と追尾アン
テナとの座標関係を示す第1図のグラフを参照し
て説明すると、θはアンテナH方向と到来波源と
の角度差、方向誤差直交成分は、従つて、EH
θcosφ、EV=θsinφとなる。到来波Pは、 P=K(ejωt+be−jωt)ejγ …(1) であり、一般化された任意偏波とする。式(1)にお
いて、Kは到来電波の電圧を正規化する定数であ
り、1/√2(1+2)を含む。bは楕円偏波率
を示し、b=0の時は右旋円偏波、b=1の時は
直線偏波、b=∞の時は左旋円偏波となる。γは
到来電波の長軸方向を表す傾斜角度を表わす。
To explain such a conventional example with reference to the graph in FIG. 1 showing the coordinate relationship between the arriving wave and the tracking antenna, θ is the angular difference between the direction of the antenna H and the source of the arriving wave, and the orthogonal component of the direction error is the following: Therefore, E H =
θcosφ, E V =θsinφ. The arriving wave P is expressed as follows: P=K(ejωt+be−jωt)ejγ (1) and is a generalized arbitrary polarized wave. In equation (1), K is a constant that normalizes the voltage of the arriving radio wave, and includes 1/√2 (1+ 2 ). b indicates the elliptical polarization coefficient; when b=0, it is a right-handed circularly polarized wave, when b=1, it is a linearly polarized wave, and when b=∞, it is a left-handed circularly polarized wave. γ represents the inclination angle representing the long axis direction of the arriving radio wave.

第2図は、上記の追尾アンテナに適合する従来
の自己追尾給電方式の構成をブロツク図により示
したものである。この図において、1はアンテナ
の一次放射器、2はTE゜01モード結合器、3は
TM゜01モード結合器、4は90度移相器、5は合成
ハイブリツド、6はスイツチ、7−1は180度型
ポーラライザ、7−2は90度型ポーラライザ、8
−1および8−2はポーラライザ7−1および7
−2をそれぞれ駆動するギヤー付モータ/角度検
出器、9は偏分波器、10−1,10−3は円偏
波発生器、10−2は180度ポーラライザである。
いま、任意到来電波の方向が一次放射器1の軸方
向からそれた時、モード結合器2および3にはそ
れぞれ(2)および(3)式に示すような高次モードによ
る電圧、 V1=k1Kθ{sin(ωt+γ−φ) −bsin(ωt−γ+φ)} …(2) V2=k2Kθ{cos(ωt+r−φ) +bcos(ωt−r+φ)} …(3) が検出される。ここで、移相器4によりV2に−
90度の位相推移を与え、k1とk2の振巾を等しくし
たときの値をkとおいてハイブリツド5により合
成すると、その出力における同相端子5−1及び
逆相端子5−2には、それぞれ VH=kKθsin(ωt+r−φ) …(4) VE=−kKθbsin(ωt−r+φ) …(5) の電圧が得られる。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a conventional self-tracking feed system suitable for the above-mentioned tracking antenna. In this figure, 1 is the primary radiator of the antenna, 2 is the TE゜01 mode coupler, and 3 is the antenna primary radiator.
TM゜01 mode coupler, 4 is a 90 degree phase shifter, 5 is a synthetic hybrid, 6 is a switch, 7-1 is a 180 degree polarizer, 7-2 is a 90 degree polarizer, 8
-1 and 8-2 are polarizers 7-1 and 7
9 is a polarization splitter, 10-1 and 10-3 are circularly polarized wave generators, and 10-2 is a 180 degree polarizer.
Now, when the direction of the arbitrary arriving radio wave deviates from the axial direction of the primary radiator 1, the mode couplers 2 and 3 have voltages due to higher-order modes as shown in equations (2) and (3), respectively, V 1 = k 1 Kθ{sin(ωt+γ−φ) −bsin(ωt−γ+φ)} …(2) V 2 =k 2 Kθ{cos(ωt+r−φ) +bcos(ωt−r+φ)} …(3) is detected . Here, by the phase shifter 4 , −
When a phase shift of 90 degrees is given and the amplitudes of k 1 and k 2 are made equal, k is the value and synthesized by the hybrid 5, the in-phase terminal 5-1 and anti-phase terminal 5-2 at the output have the following: The following voltages are obtained, respectively: V H =kKθsin(ωt+r−φ)…(4) V E =−kKθbsin(ωt−r+φ)…(5).

一方、基本波モード(TE゜11モード)の電波
は、回転角r2のポーラライザ7−1および回転角
r1のポーラライザ7−2を通過し、偏分波器9に
受信されることになり、これが基準信号として使
用される。この基準信号は、偏向波器9のX軸成
分端子9−1およびY軸成分端子9−2には、そ
れぞれ(6)および(7)式で表わされる出力電圧、 EH=C・KAsinW1+CKb・BsinW2 …(6) EY=CKBsinW1−CKb・AsinW2 …(7) が得られる。ここで、 Cは定数 Kは式(1)において説明した1/√2(2)を
含む定数 A=cosr1+Sinr1 B=cosr1−sinr1 W1=ωt+r−2r2+r1 W2=ωt−r+2r2−r1 を表わしている。従来、この基準信号は通信用信
号と同一経路を通過することから、到来波が直線
偏波か、右旋、又は左旋の円偏波と仮定したうえ
で、実用に供されていた。例えば、右旋円偏波、
即ちb=0の時は、r1=45゜に固定する。このと
きには、 EX=CK・√2・sin(ωt+r−2r2+π/4) EY=0 となる。r2=一定とすると、EXの位相変動項はr
のみとなり、下記(8)式 EX=C′Ksin(ωt+r) …(8) のように変換することができる。この(8)式で表わ
される信号を基準信号として、この基準信号と(4)
式で表わされる信号とから2個の乗算器を用いる
ことによつて、θsinφおよびθcosφに比例した直
流成分の信号が得られる。全く同様に、b=∞、
即ち左旋円偏波の時でも、(8)式と同一の信号と(5)
式で表わされる信号とからθsinφおよびθcosφが
得られる。又、b=1の時、即ち直線偏波の時は
r1=0とおき、さらに2r2=rとなるようにポー
ラライザ8の回転角が駆動されるので、EX、又
はEYはC′・Ksinωtとなる。
On the other hand, radio waves in fundamental wave mode (TE゜11 mode) are transmitted to polarizer 7-1 with rotation angle r 2 and
It passes through the polarizer 7-2 of r1 and is received by the polarization splitter 9, which is used as a reference signal. This reference signal is applied to the X-axis component terminal 9-1 and the Y-axis component terminal 9-2 of the deflection wave device 9, respectively, with output voltages expressed by equations (6) and (7), E H =C・KAsinW 1 +CKb・BsinW 2 …(6) E Y =CKBsinW 1 −CKb・AsinW 2 …(7) is obtained. Here, C is a constant K is a constant including 1/√2 ( 2 ) explained in equation (1) A = cosr 1 + sinr 1 B = cosr 1 - sinr 1 W 1 = ωt + r-2r 2 + r 1 W 2 = It represents ωt−r+2r 2 −r 1 . Conventionally, since this reference signal passes through the same route as the communication signal, it has been put into practical use on the assumption that the arriving wave is linearly polarized, right-handed, or left-handed circularly polarized. For example, right-handed circularly polarized wave,
That is, when b=0, r 1 is fixed at 45°. In this case, E X =CK・√2・sin(ωt+r−2r 2 +π/4) E Y =0. If r 2 = constant, the phase variation term of E
, and can be converted as shown in equation (8) below: EX = C'Ksin (ωt+r) (8). Using the signal expressed by equation (8) as a reference signal, this reference signal and (4)
By using two multipliers, a DC component signal proportional to θsinφ and θcosφ can be obtained from the signal expressed by the equation. In exactly the same way, b=∞,
In other words, even in the case of left-handed circularly polarized waves, the same signal as in equation (8) and (5)
θsinφ and θcosφ are obtained from the signals expressed by the equations. Also, when b=1, that is, when linearly polarized wave
Since r 1 =0 is set and the rotation angle of the polarizer 8 is driven so that 2r 2 =r, E X or E Y becomes C'·Ksinωt.

一方、(4)および(5)式で与えられる誤差信号は、
それぞれkKθsin(ωt±r〓φ)となるので、到来
偏波の傾き角rを打ち消すために、円偏波発生器
10−1、180度ポーラライザ10−2および円
偏波発生器10−3で構成される移相器を使用し
ている。この移相器は、入力波を円偏波発生器1
0−1により一度円偏波に変換した後、180度移
相型のポーラライザ10−2に入力し、再び円偏
波発生器10−3により直線偏波に変換する。こ
の時、出力波の位相推移量はポーラライザ10−
2の回転角の2倍になることから、駆動部のギヤ
ー付モータ/角度検出器8−1によりポーラライ
ザ10−2を駆動することによつて、傾き角rを
打ち消すことができる。
On the other hand, the error signal given by equations (4) and (5) is
Therefore, in order to cancel the inclination angle r of the arriving polarized wave, the circularly polarized wave generator 10-1, the 180 degree polarizer 10-2, and the circularly polarized wave generator 10-3 It uses a phase shifter configured. This phase shifter converts the input wave into a circularly polarized wave generator 1
After being converted once into a circularly polarized wave by 0-1, it is input to a 180 degree phase shift type polarizer 10-2, and then converted again to a linearly polarized wave by a circularly polarized wave generator 10-3. At this time, the amount of phase shift of the output wave is the polarizer 10-
2, the tilt angle r can be canceled out by driving the polarizer 10-2 with the geared motor/angle detector 8-1 of the drive section.

しかし乍ら、上記従来の自己追尾給電方式で
は、到来偏波を、一応直線偏波、右旋円偏波、又
は左旋円偏波に想定して動作させるため、到来偏
波が楕円偏波になると基準信号は変動する位相項
を含むから、θcosφとθsinφについての独立した
角度誤差信号は得られなくなる。又、基準信号の
回路構成も到来偏波の種類によつて変更せねばな
らないという欠点があつた。
However, in the above-mentioned conventional self-tracking power feeding system, since the incoming polarized wave is assumed to be linearly polarized wave, right-handed circularly polarized wave, or left-handed circularly polarized wave, the arriving polarized wave becomes elliptically polarized wave. Then, since the reference signal includes a varying phase term, independent angular error signals for θcosφ and θsinφ cannot be obtained. Another drawback is that the circuit configuration of the reference signal must be changed depending on the type of arriving polarized wave.

この発明の目的は、上記従来の欠点を除去しあ
らゆる種類の到来偏波に対しても、回路の構成を
変えることなく、しかもクロストークの無い完全
な自己追尾給電方式を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and to provide a complete self-tracking power supply system that can be used for all kinds of incoming polarized waves without changing the circuit configuration and without crosstalk.

本発明によれば、電波の到来方向に対する受信
アンテナ方向軸のずれに応じてアンテナ放射給電
部に励振される高次モード波のうち、2つの異な
る高次モード波による誤差信号と、基本波モード
から得られる基準信号との比較によりアンテナの
方向を追尾する自己追尾給電方式において;前記
2つの高次モード波をそれぞれ取り出す2つの高
次モード結合器12,13と、該2つの高次モー
ド結合器の内の一方12の出力を90度位相器14
を経由して他方の高次モード結合器13の出力と
ハイブリツド15において合成し、合成した出力
を右旋円偏波成分と左旋円偏波成分とに分離し、
前記高次モード波による誤差信号として追尾制御
用の受信部に送出する誤差信号発生手段を備え;
前記2つの高次モード結合器12,13に直結し
て第1の回転型180度ポーラライザ16、第1の
回転型90度ポーラライザ17、及び第1の直交偏
分波器20を直列して備え;前記直交偏分波器2
0の2つの出力にそれぞれ直結して低雑音増幅器
21,23及び方向性結合器22,24を備え;
該方向性結合器22,24より抽出した2つの信
号を第2の直交偏分波器25に導き;該直交偏分
波器25に直結して第2の回転型180度ポーララ
イザ26および第3の直交偏分波器27を備え;
該第3の直交偏分波器27の2つの出力をハイブ
リツド28を経由して第4の直交偏分波器29に
導き;該直交偏分波器29に直結して第2の90度
ポーラライザ30、第3の回転型180度ポーララ
イザ31、第3の90度ポーラライザ35及び第5
の直交偏分波器36を次々と直列して備え、該直
交偏分波器36の2つの出力を前記基本モード波
から得られる基準信号として前記追尾制御用受信
部に送出する基準信号発生手段を備え、而して前
記第1の回転型90度ポーラライザ17及び第1、
第2、並びに第3の回転型180度ポーラライザ1
6,26,31にそれぞれ備えられた回転用駆動
部を制御可能に駆動させることにより、前記第1
の回転型90度ポーラライザ17及び第1、第2、
並びに第3の回転型180度ポーラライザ16,2
6,31の回転角をそれぞれr1,r2,r3,r4とし
て、定められたr1及びr2に応じて2r3=r1及び2r4
=r1−2r2を満たすように第2及び第3の回転型
180度ポーラライザ26,31を設定出来る機能
を備えたことを特徴とする自己追尾給電装置が得
られる。
According to the present invention, an error signal due to two different high-order mode waves and a fundamental wave mode among the high-order mode waves excited in the antenna radiation feeding section according to the deviation of the reception antenna direction axis with respect to the direction of arrival of radio waves. In a self-tracking feed system that tracks the direction of the antenna by comparison with a reference signal obtained from 90 degree phase shifter 14
is combined with the output of the other higher-order mode coupler 13 via the hybrid 15, and the combined output is separated into a right-handed circularly polarized wave component and a left-handed circularly polarized wave component,
comprising error signal generating means for transmitting an error signal generated by the higher-order mode wave to a receiver for tracking control;
A first rotating 180-degree polarizer 16, a first rotating 90-degree polarizer 17, and a first orthogonal polarization splitter 20 are connected in series to the two higher-order mode couplers 12 and 13. ; Said orthogonal polarization splitter 2
comprises low noise amplifiers 21, 23 and directional couplers 22, 24 directly connected to the two outputs of 0;
The two signals extracted from the directional couplers 22 and 24 are guided to a second orthogonal polarization splitter 25; directly connected to the orthogonal polarization splitter 25, a second rotating 180 degree polarizer 26 and a third comprising an orthogonal polarization demultiplexer 27;
The two outputs of the third orthogonal polarization splitter 27 are guided to a fourth orthogonal polarization splitter 29 via a hybrid 28; directly connected to the orthogonal polarization splitter 29, a second 90 degree polarizer is connected. 30, third rotating 180 degree polarizer 31, third 90 degree polarizer 35 and fifth
A reference signal generating means is provided with orthogonal polarization splitters 36 in series one after another, and sends two outputs of the orthogonal polarization splitters 36 as a reference signal obtained from the fundamental mode wave to the tracking control receiving section. , and the first rotating 90 degree polarizer 17 and the first,
Second and third rotating 180 degree polarizers 1
6, 26, and 31, respectively, by controllably driving the first
The rotating 90 degree polarizer 17 and the first, second,
and a third rotating 180 degree polarizer 16, 2
Letting the rotation angles of 6 and 31 be r 1 , r 2 , r 3 , r 4 respectively, 2r 3 = r 1 and 2r 4 according to the determined r 1 and r 2
2nd and 3rd rotation type so as to satisfy =r 1 −2r 2
A self-tracking power supply device characterized by having a function of setting 180-degree polarizers 26 and 31 is obtained.

次に、本発明による自己追尾給電方式について
実施例を挙げ、図面を参照して説明する。
Next, examples of the self-tracking power feeding system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第3図は、本発明による実施例の構成をブロツ
ク図により示したものである。この例によれば、
到来電波はアンテナの一次放射器11で受けら
れ、それぞれTE01モード結合器12とTM01モー
ド結合器13とにより2つの高次モード出力が取
出される。そのうち1つは移相器14で90度の位
相推移が与えられ、両出力の振幅を同じにしてか
らハイブリツド15により合成される。このハイ
ブリツド15の出力は、前記(4)および(5)式で与え
られる右旋円偏波成分による電圧VHと左旋円偏
波成分による電圧VEとに分けて取出される。
FIG. 3 is a block diagram showing the structure of an embodiment according to the present invention. According to this example:
An incoming radio wave is received by a primary radiator 11 of the antenna, and two higher-order mode outputs are extracted by a TE 01 mode coupler 12 and a TM 01 mode coupler 13, respectively. One of them is given a phase shift of 90 degrees by a phase shifter 14, and after making both outputs have the same amplitude, they are combined by a hybrid 15. The output of this hybrid 15 is extracted separately into a voltage V H due to the right-handed circularly polarized wave component and a voltage VE due to the left-handed circularly polarized wave component given by the above equations (4) and (5 ) .

一方、任意偏波の到来波に対し、互に干渉成分
を含まない通信に供される信号を得るために、回
転可能な180度移相型のポーラライザ16と90度
移相型のポーラライザ17とが通信信号通過経路
に設けられている。この場合、基準信号も通信信
号経路と同一経路を通過するので、ポーラライザ
17の回転角をr1、ポーラライザ16の回転角を
r2とすると、直交偏分波器20の直交出力端子2
0−1および20−2には前記(6)および(7)式で与
えられる信号電圧EXおよびEYを得る。これらの
信号電圧はそれぞれ低雑音増幅器21および23
で増巾された後、方向性結合器22および24で
分岐され、それぞれ一方を出力端子22−1およ
び24−1へ導くとともに、それぞれ他方は直交
偏分波器25に与えられる。直交偏分波器25の
出力は、制御系により同時に回転可能な180度ポ
ーラライザ26を介して偏分波器27で検出され
る。ここで検出された2つの出力は、前述(6)およ
び(7)式で与えられていた信号EXおよびEYに対し
て、 E′X=C・K(Acos2r3−Bsin2r3)sinW1+CKb(Asin2r
3+Bcos2r3)sinW2…(9) E′Y=CK(Asin2r3−Bcos2r3)sinW1−CKb(Acos2r3−B
sin2r3)sinW2…(10) のごとく変換された信号になる。ここで、r3はポ
ーラライザ26の回転角、C,K,b,A,B,
W1およびW2はポーラライザ17および16の回
転角をそれぞれr1およびr2と与えた時、それぞれ
(7)式に使用されている表現と同一になる。
On the other hand, in order to obtain signals used for communication that do not include interference components with respect to arriving waves of arbitrary polarization, a rotatable 180 degree phase shift type polarizer 16 and a 90 degree phase shift type polarizer 17 are used. is provided in the communication signal passage path. In this case, since the reference signal also passes through the same path as the communication signal path, the rotation angle of the polarizer 17 is r 1 and the rotation angle of the polarizer 16 is
If r 2 , the orthogonal output terminal 2 of the orthogonal polarization splitter 20
0-1 and 20-2, the signal voltages E These signal voltages are connected to low noise amplifiers 21 and 23, respectively.
After being amplified by , the signals are branched by directional couplers 22 and 24 , one of which is guided to output terminals 22 - 1 and 24 - 1 , and the other of which is provided to an orthogonal polarization splitter 25 . The output of the orthogonal polarization splitter 25 is detected by the polarization splitter 27 via a 180 degree polarizer 26 which can be simultaneously rotated by a control system. The two outputs detected here are E +CKb(Asin2r
3 +Bcos2r 3 ) sinW 2 …(9) E′ Y = CK (Asin2r 3 −Bcos2r 3 ) sinW 1 −CKb (Acos2r 3 −B
sin2r 3 ) sinW 2 …(10) becomes the converted signal. Here, r 3 is the rotation angle of the polarizer 26, C, K, b, A, B,
W 1 and W 2 are respectively given when the rotation angles of polarizers 17 and 16 are given as r 1 and r 2 , respectively.
This is the same expression used in equation (7).

いま、上記(9)および(10)式において、2r3=r1
おくと、それぞれの出力電圧は(11)および(12)式とな
る。これらの信号電圧は偏分波器27でそれぞれ
直交出力、 E″X=CKsinW1+CKbsinW2 …(11) E″Y=CKsinW1−CKbsinW2 …(12) に分けられる。上記(11)および(12)式で得られた信号
E″XおよびE″Yはハイブリツド28により合成さ
れる。その出力は(13)および(14)式に示すごとき信号
電圧EaおよびEbとなり、それぞれ出力線28a
および28bに得られる。これ等の電圧はポーラ
ライザ17の回転角r1により変化しないところの
右旋および左旋円偏波成分毎の基準信号となる。
Now, in the above equations (9) and (10), if 2r 3 =r 1 is set, the respective output voltages become equations (11) and (12). These signal voltages are divided by the polarization splitter 27 into orthogonal outputs , E Signals obtained from equations (11) and (12) above
E″ X and E″ Y are synthesized by hybrid 28. The outputs are signal voltages Ea and Eb as shown in equations (13) and (14), respectively, and the output lines 28a and 28a are respectively
and 28b. These voltages serve as reference signals for each of the right-handed and left-handed circularly polarized components, which do not change depending on the rotation angle r 1 of the polarizer 17.

Ea=C′KsinW1 …(13) Eb=C′K・bsinW2 …(14) 上記の電圧EaおよびEbは直交偏分波器29に与
えられ、45度位相推移面が傾いた2個の90度ポー
ラライザ30および35と、これ等両者の間には
さまれて回転可能な180度ポーラライザ31とか
ら構成される移相器に同時に通過せしめたのち、
再び直交偏分波器36により分離する。直交偏分
波器36の出力線36aおよび36bには、ポー
ラライザ31の回転角をr4とすると、それぞれ(1
5)および(16)式により、 E′a=−C′Kcos(W1−2r4) …(15) E′b=C′Kbcos(W2+2r4) …(16) の信号が現われる。
Ea=C′KsinW 1 …(13) Eb=C′K・bsinW 2 …(14) The above voltages Ea and Eb are applied to the orthogonal polarization splitter 29, and the two After simultaneously passing through a phase shifter consisting of 90 degree polarizers 30 and 35 and a rotatable 180 degree polarizer 31 sandwiched between them,
The signals are separated again by the orthogonal polarization demultiplexer 36. The output lines 36a and 36b of the orthogonal polarization demultiplexer 36 each have (1
5) and ( 16 ), the following signals appear: E'a=-C'Kcos( W1-2r4 )...(15) E'b=C'Kbcos( W2 + 2r4 )...(16).

ここで、上記(15)および(16)式において、W1
ωt+r−2r2+r1、W2=ωt−r+2r2−r1であるか
ら、2r4=r1−2r2となる回転角r4をポーラライザ
31に与えることにより、(15)および(16)式の電
圧信号は、それぞれ E″a=−C′Kcos(ωt+r) …(17) E″b=C′Kbcos(ωt−r) …(18) となる。この2つの信号電圧を基準信号とし、こ
れ等の基準信号は、(4)および(5)式で与えられる誤
差信号と共に追尾受信機に供給される。追尾受信
機では4個の乗算器を用いて、乗算の結果、出力
信号の直流成分として、 V1=C″K2θsinφ …(19) V2=C″K2θcosφ …(20) V3=C″K2b2θsinφ …(21) V4=C″K2b2θcosφ …(22) が得られる。これ等の直流信号のうち、V3およ
びV4の信号を極性交換してV1+V3およびV2+V4
を得れば、Kが1/√2(1+2)に比例する定
数であることから、到来波の楕円偏波率bを含ま
ないVy=CθsinφとVx=Cθcosφを得ること
ができる。
Here, in the above equations (15) and (16), W 1 =
Since ωt+r−2r 2 +r 1 and W 2 =ωt−r+2r 2 −r 1 , by giving the polarizer 31 a rotation angle r 4 such that 2r 4 =r 1 −2r 2 , (15) and (16) are obtained. The voltage signals of the equations are respectively E″a=−C′Kcos(ωt+r)…(17) E″b=C′Kbcos(ωt−r)…(18). These two signal voltages are used as reference signals, and these reference signals are supplied to the tracking receiver together with the error signals given by equations (4) and (5). The tracking receiver uses four multipliers, and as a result of multiplication, the DC component of the output signal is V 1 = C″K 2 θsinφ …(19) V 2 = C″K 2 θcosφ …(20) V 3 =C″K 2 b 2 θsinφ…(21) V 4 =C″K 2 b 2 θcosφ…(22) are obtained. Among these DC signals, the polarity of the V 3 and V 4 signals is swapped to create V 1 +V 3 and V 2 +V 4.
If K is a constant proportional to 1/√2 (1+ 2 ), it is possible to obtain Vy=Cθsinφ and Vx=Cθcosφ, which do not include the elliptical polarization coefficient b of the arriving wave.

なお、第3図において、破線で示す部分はポー
ラライザの駆動制御系を示しており、このうち、
ギヤー/モータ19は制御部からの信号C2をう
けて90度ポーラライザ17を駆動するとともに、
ギヤー/モータ19に結合し、回転角度を1/2に
する減速機32を介して180度ポーラライザ26
を駆動する。また、ギヤー/モータ18は同じく
制御部からの信号C1をうけて180度ポーラライザ
16を駆動する。駆動回路33はギヤー/モータ
18から得られる180度ポーラライザ16の制御
回転角r2と、減速機32から得られる90度ポーラ
ライザ17の制御回転角r1とをうけて、(2r2
r)/2の回転を行なう。ギヤー/モータ34は
駆動回路33に結合して動作し、180度ポーララ
イザ31を駆動する。
In addition, in FIG. 3, the part indicated by the broken line shows the drive control system of the polarizer, of which:
The gear/motor 19 receives the signal C2 from the control section and drives the 90 degree polarizer 17.
The 180 degree polarizer 26 is connected to the gear/motor 19 and is connected to the gear/motor 19 through a reducer 32 that reduces the rotation angle to 1/2.
to drive. Further, the gear/motor 18 drives the 180-degree polarizer 16 in response to a signal C1 from the control section. The drive circuit 33 receives the controlled rotation angle r 2 of the 180-degree polarizer 16 obtained from the gear/motor 18 and the controlled rotation angle r 1 of the 90-degree polarizer 17 obtained from the reducer 32, and calculates (2r 2
r)/2 rotation. Gear/motor 34 operates in conjunction with drive circuit 33 to drive 180 degree polarizer 31.

上記の実施例において、通信信号および基準信
号の通過する回路には、従来より実施されている
180度ポーラライザ、90度ポーラライザが設けら
れている場合を例に挙げて説明したが、90度ポー
ラライザの無い場合、即ち第3図における90度ポ
ーラライザ17が無い場合には、直交偏分波器2
5、ポーラライザ26および偏分波器27は不用
になる。又、180度ポーラライザ16の無い場合
には、90度ポーラライザ17が45度に固定されて
使用されるため、直交偏分波器29、ポーラライ
ザ30,31,35および直交偏分波器36の素
子は不要になるが、動作原理は全く同じことにな
る。
In the above embodiment, the circuit through which the communication signal and the reference signal pass is conventionally implemented.
The explanation has been given using an example where a 180 degree polarizer and a 90 degree polarizer are provided, but if there is no 90 degree polarizer, that is, if there is no 90 degree polarizer 17 in FIG.
5. The polarizer 26 and polarization splitter 27 are no longer needed. In addition, if the 180-degree polarizer 16 is not used, the 90-degree polarizer 17 is used fixed at 45 degrees, so the elements of the orthogonal polarization demultiplexer 29, polarizers 30, 31, 35, and orthogonal polarization demultiplexer 36 is no longer necessary, but the operating principle remains exactly the same.

また、上記の実施例においては、TM01モード
およびTE01モードの結合器により2つの高次モ
ード出力が取出されているが、直交する一対の
TE21モード結合器を用いても、前記(2),(3)式と
同様の高次モードによる電圧、 V′1=k′1Kθ{cos(ωt+r+φ) +bcos(ωt−r−φ)} V′2=k′2Kθ{sin(ωt+r+φ) −bsin(ωt−r−φ)} が検出される。そして、第2図における移相器4
によりV′2に90゜の位相推移を与え、上記k′1とk′2
の振幅を等しくしたときの値をkとおいてハイブ
リツド5により合成すると、その出力端子5−1
及び5−2には、それぞれ V′H=kKθcos(ωt+r+φ) V′E=kKθbsin(ωt−r−φ) の電圧が得られる。したがつて、上記実施例にお
ける(17)式および(18)式の基準信号により、4個
の乗算器を用いて(19)〜(22)式で表わされる直流
成分と同一の振幅の電圧を得ることができるか
ら、極性変換をおこなつて合成すれば、第3図の
実施例と全く同様にVy=CθsinφとVx=C
θcosφを得ることができる。
In addition, in the above embodiment, two higher-order mode outputs are extracted by the TM 01 mode and TE 01 mode coupler, but a pair of orthogonal mode outputs are extracted.
Even if a TE 21 mode coupler is used, the voltage due to higher-order modes similar to equations (2) and (3) above, V' 1 = k' 1 Kθ {cos (ωt + r + φ) + bcos (ωt − r − φ)} V′ 2 =k′ 2 Kθ{sin(ωt+r+φ) −bsin(ωt−r−φ)} is detected. And the phase shifter 4 in FIG.
gives a 90° phase shift to V′ 2 , and the above k′ 1 and k′ 2
If the value when the amplitudes of
and 5-2, the following voltages are obtained, respectively: V' H =kKθcos(ωt+r+φ) V′E =kKθbsin(ωt−r−φ). Therefore, using the reference signals of equations (17) and (18) in the above embodiment, voltages with the same amplitude as the DC component expressed by equations (19) to (22) can be generated using four multipliers. Therefore, by performing polarity conversion and composing, Vy=Cθsinφ and Vx=C
θcosφ can be obtained.

以上の説明により明らかなように、本発明によ
れば、通信用信号の処理にために使用される180
度ポーラライザおよび90度ポーラライザの動作と
は独立して、アンテナの自己追尾に必要な、しか
も互に干渉しない完全に直交関係にある方向誤差
電圧を得ることができるから、任意の偏波の到来
信号波に対して回路構成を変更することがなく、
従つて、システムの融通性を高めるとともに経済
性を向上すべく得られる効果は大きい。
As is clear from the above description, according to the present invention, the 180
Independently from the operations of the 90-degree polarizer and the 90-degree polarizer, it is possible to obtain direction error voltages that are necessary for antenna self-tracking and are completely orthogonal and do not interfere with each other. There is no need to change the circuit configuration for waves,
Therefore, the effects of increasing the flexibility of the system and improving economic efficiency are significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は到来波と追尾アンテナとの座標関係を
示すグラフ、第2図は従来の自己追尾給電方式の
構成例を示すブロツク図、第3図は本発明による
実施例の構成を示すブロツク図である。 図において、11はアンテナの一次放射器、1
2はTE01モード結合器、13はTM01モード結合
器、14は移相器、15はハイブリツド、16は
回転型180度ポーラライザ、17は90度ポーララ
イザ、18,19,34はギヤー/モータ、20
は直交偏分波器、21,23は低雑音増幅器、2
2,24は方向性結合器、25は直交偏分波器、
26は回転型180度ポーラライザ、27は直交偏
分波器、28はハイブリツド、29は直交偏分波
器、30,35は90度ポーラライザ、31は回転
型180度ポーラライザ、32は減速機、33は駆
動回路、36は直交偏分波器である。
Fig. 1 is a graph showing the coordinate relationship between the arriving wave and the tracking antenna, Fig. 2 is a block diagram showing a configuration example of a conventional self-tracking power feeding system, and Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment according to the present invention. It is. In the figure, 11 is the primary radiator of the antenna, 1
2 is a TE 01 mode coupler, 13 is a TM 01 mode coupler, 14 is a phase shifter, 15 is a hybrid, 16 is a rotating 180 degree polarizer, 17 is a 90 degree polarizer, 18, 19, 34 are gears/motors, 20
is an orthogonal polarization splitter, 21 and 23 are low noise amplifiers, 2
2 and 24 are directional couplers, 25 is an orthogonal polarization splitter,
26 is a rotating 180 degree polarizer, 27 is an orthogonal polarization demultiplexer, 28 is a hybrid, 29 is an orthogonal polarization demultiplexer, 30 and 35 are 90 degree polarizers, 31 is a rotation 180 degree polarizer, 32 is a speed reducer, 33 3 is a drive circuit, and 36 is an orthogonal polarization splitter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電波の到来方向に対する受信アンテナ方向軸
のずれに応じてアンテナ放射給電部に励振される
高次モード波のうち、2つの異なる高次モード波
による誤差信号と、基本波モードから得られる基
準信号との比較によりアンテナの方向を追尾する
自己追尾給電方式において、 前記2つの高次モード波をそれぞれ取り出す2
つの高次モード結合器と、該2つの高次モード結
合器の内の一方の出力を90度位相器を経由して他
方の高次モード結合器の出力とハイブリツドにお
いて合成し、合成した出力を右旋円偏波成分と左
旋円偏波成分とに分離し、前記高次モード波によ
る誤差信号として追尾制御用の受信部に送出する
誤差信号発生手段を備え; 前記2つの高次モード結合器に直結して第1の
回転型180度ポーラライザ、第1の回転型90度ポ
ーラライザ、及び第1の直交偏分波器を直列して
備え;前記直交偏分波器の2つの出力にそれぞれ
直結して低雑音増幅器及び方向性結合器を備え;
該方向性結合器より抽出した2つの信号を第2の
直交偏分波器に導き;該直交偏分波器に直結して
第2の回転型180度ポーラライザおよび第3の直
交偏分波器を備え;該第3の直交偏分波器の2つ
の出力をハイブリツドを経由して第4の直交偏分
波器に導き;該直交偏分波器に直結して第2の90
度ポーラライザ、第3の回転型180度ポーラライ
ザ、第3の90度ポーラライザ及び第5の直交偏分
波器を次々と直列して備え、該直交偏分波器の2
つの出力を前記基本モード波から得られる基準信
号として前記追尾制御用受信部に送出する基準信
号発生手段を備え、 而して前記第1の回転型90度ポーラライザ及び
第1、第2、並びに第3の回転型180度ポーララ
イザにそれぞれ備えられた回転用駆動部を制御可
能に駆動させることにより、前記第1の回転型90
度ポーラライザ及び第1、第2、並びに第3の回
転型180度ポーラライザの回転角をそれぞれγ1
γ2,γ3,γ4として、定められたγ1及びγ2に応じて
3=γ1及び2γ4=γ1−2γ2を満たすように第2及
び第3の回転型180度ポーラライザを設定出来る
機能を備えたことを特徴とした自己追尾給電装
置。
[Claims] 1. An error signal caused by two different higher-order mode waves among the higher-order mode waves excited in the antenna radiation feeding section according to the deviation of the receiving antenna direction axis with respect to the arrival direction of the radio wave, and a fundamental wave. In the self-tracking feed system that tracks the direction of the antenna by comparing it with a reference signal obtained from the mode, each of the two higher-order mode waves is extracted.
The output of one of the two high-order mode couplers is hybridly combined with the output of the other high-order mode coupler via a 90 degree phase shifter, and the combined output is an error signal generating means for separating a right-handed circularly polarized wave component and a left-handed circularly polarized wave component and sending the error signal to a receiver for tracking control as an error signal due to the higher-order mode wave; the two higher-order mode couplers; A first rotating 180 degree polarizer, a first rotating 90 degree polarizer, and a first orthogonal polarization demultiplexer are connected in series; directly connected to the two outputs of the orthogonal polarization demultiplexer, respectively. equipped with a low noise amplifier and a directional coupler;
The two signals extracted from the directional coupler are guided to a second orthogonal polarization demultiplexer; a second rotating 180 degree polarizer and a third orthogonal polarization demultiplexer are directly connected to the orthogonal polarization demultiplexer. directing the two outputs of the third orthogonal polarization splitter to a fourth orthogonal polarization splitter via a hybrid;
a third rotary 180 degree polarizer, a third 90 degree polarizer, and a fifth orthogonal polarization demultiplexer, which are successively connected in series;
reference signal generating means for transmitting two outputs obtained from the fundamental mode wave to the tracking control receiving section as a reference signal obtained from the fundamental mode wave; By controllably driving the rotation drive units provided in the third rotary type 180 degree polarizer, the first rotary type 90
The rotation angles of the 180-degree polarizer and the first, second, and third rotating 180-degree polarizers are γ 1 ,
γ 2 , γ 3 , γ 4 according to the determined γ 1 and γ 2
A self-tracking power feeding device characterized by having a function of setting the second and third rotating 180-degree polarizers so as to satisfy 2γ 31 and 2γ 41 −2γ 2 .
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