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JPH0652299B2 - Radio wave sensor method - Google Patents
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JPH0652299B2 - Radio wave sensor method - Google Patents

Radio wave sensor method

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Publication number
JPH0652299B2
JPH0652299B2 JP5360086A JP5360086A JPH0652299B2 JP H0652299 B2 JPH0652299 B2 JP H0652299B2 JP 5360086 A JP5360086 A JP 5360086A JP 5360086 A JP5360086 A JP 5360086A JP H0652299 B2 JPH0652299 B2 JP H0652299B2
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JP
Japan
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beacon
wave
antenna
polarization
broadcasting
Prior art date
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JP5360086A
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昇 外山
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Japan Broadcasting Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、静止軌道上の放送衛星に搭載した放送用アン
テナを正確に地球上のサービスエリアに向けるための放
送用アンテナの指向方向制御の基準として地球上のビー
コン局から送信したビーコン波を放送衛星により受信し
た結果に基づいて指向方向の所定方向からの偏差を検出
して指向方向制御用信号が得られるようにする電波セン
サ方式に関し、特に、ビーコン局をサービスエリア内の
任意の地点に設置し得るようにするとともに、放送用ア
ンテナを共用して受信したビーコン波を放送波導波系統
の特性を劣化させずに分離し得るようにしたものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention is directed to directivity control of a broadcasting antenna for accurately directing a broadcasting antenna mounted on a broadcasting satellite in a geostationary orbit to a service area on the earth. Regarding a radio wave sensor method for detecting a deviation of a pointing direction from a predetermined direction based on a result of receiving a beacon wave transmitted from a beacon station on the earth by a broadcasting satellite as a reference to obtain a pointing direction control signal, In particular, the beacon station can be installed at any point within the service area, and the beacon wave received by sharing the broadcasting antenna can be separated without degrading the characteristics of the broadcasting wave guide system. It is a thing.

(従来の技術) 静止軌道上の放送衛星から見た地球上のサービスエリア
は、通常数度以下の極めて狭い角度範囲の領域になって
いる。したがって、放送衛星に搭載した放送用アンテナ
は、極めて高い精度で地球上のサービスエリアの方向に
指向させる必要がある。一方、放送専用の放送衛星をは
じめとして、この種通信用衛星は、多目的化などにより
次第に大型化する傾向にあり、したがって、放送用アン
テナの指向方向と衛星本体の姿勢とは、必ずしも同じ方
向に変化して同じずれを生ずるとは限らなくなって来
た。例えば、アンテナを衛星本体に固定する取付機構に
熱歪がある場合には、衛星本体の姿勢制御のみによって
はアンテナの指向方向を正しく制御し得ないことにな
る。したがって、放送用アンテナの指向方向を正確にサ
ービスエリアの方向に一致させておくためには、衛星本
体の姿勢制御と同時に、これとは別個に、アンテナ自体
の指向方向の所要のサービスエリア方向からのずれ、す
なわち、偏差を検出し、その検出結果に基づいてアンテ
ナ自体の指向方向制御を行なう必要が生じて来た。
(Prior Art) The service area on the earth seen from a broadcasting satellite in a geostationary orbit is an area of an extremely narrow angle range of usually several degrees or less. Therefore, it is necessary to orient the broadcasting antenna mounted on the broadcasting satellite toward the service area on the earth with extremely high accuracy. On the other hand, satellites for this kind of communication, such as broadcasting satellites dedicated to broadcasting, tend to increase in size gradually due to multipurpose, and therefore, the pointing direction of the broadcasting antenna and the attitude of the satellite body are not always in the same direction. It does not always change and produce the same deviation. For example, if the mounting mechanism for fixing the antenna to the satellite body has thermal strain, the pointing direction of the antenna cannot be correctly controlled only by controlling the attitude of the satellite body. Therefore, in order to make the pointing direction of the broadcasting antenna exactly match the direction of the service area, at the same time as the attitude control of the satellite body, separately from this, from the required service area direction of the pointing direction of the antenna itself. It has become necessary to detect the deviation, that is, the deviation, and to control the pointing direction of the antenna itself based on the detection result.

上述のような衛星に搭載した対地送信アンテナの指向方
向制御には、一般に、地球上のビーコン局から送信する
ビーコン波をその対地送信アンテナにより受信した結果
から指向方向制御用データが得られるようにする電波セ
ンサ方式が用いられる。
In the directional control of the ground transmission antenna mounted on the satellite as described above, generally, the directional control data is obtained from the result of receiving the beacon wave transmitted from the beacon station on the earth by the ground transmission antenna. The radio wave sensor method is used.

しかして、放送衛星搭載の放送用アンテナの指向方向制
御に用いる従来のこの種電波センサ方式としては、この
種のアンテナに慣用の開口面アンテナにおける給電器に
接続した入力導波管の形状によって決まる基本モードと
高次モードとの電磁波を互いに分離し得るように導波管
系を構成し、その導波管系における基本モードを放送波
の対地送信に使用するとともに、その導波管系における
高次モードを指向方向偏差検出のためのビーコン波の対
地受信に使用すようにした電波センサ方式が用いられて
いた。
Therefore, as a conventional radio wave sensor system of this type used for controlling the directional direction of a broadcasting antenna mounted on a broadcasting satellite, it is determined by the shape of an input waveguide connected to a feeder in an aperture antenna commonly used for this type of antenna. The waveguide system is configured so that the electromagnetic waves of the fundamental mode and the higher-order modes can be separated from each other, and the fundamental mode in the waveguide system is used for the ground transmission of the broadcast wave, and A radio wave sensor system has been used in which the next mode is used for ground reception of beacon waves for detecting deviation in the pointing direction.

上述のように開口面アンテナにける給電器導波管系の基
本モードと高次モードとを使い別ける電波センサ方式に
おいては、基本モードの電磁波放射レベルは開口面アン
テナのボアサイト方向でピークを示し、高次モードの電
磁波放射レベルは同じボアサイト方向でヌルを示すこと
になる。したがって、かかる従来の電波センサ方式を用
いた場合には、放送用アンテナのボアサイト方向を地球
上のサービスエリアの中心点の方向に一致させるととも
に、そのサービスエリアの中心点にビーコン波送信局を
設置することにより、衛星搭載の放送用アンテナによる
ビーコン波の高次モード受信出力が最小となるように衛
星の姿勢およびアンテナの指向方向をそれぞれ制御すれ
ば、放送用アンテナの基本モード波として送信する放送
用電磁波がサービスエリアにおいて常時最大レベルで受
信されるように制御することができる。例えば、1981年
5月にスイス国モントルーで開催された第12回国際テレ
ビジョン方式シンポジウムにおいてジ・デ・ブッシュ等
(J.D.Buechs et al.)が報告した1986年5月仏独共同
打上げ予定のテレビジョン放送衛星TVSATにおける
放送用アンテナの指向方向制御には上述した電波センサ
方式が用いられている。
As described above, in the radio wave sensor method in which the fundamental mode and the higher modes of the feeder waveguide system in the aperture antenna are used separately, the electromagnetic radiation level of the fundamental mode shows a peak in the boresight direction of the aperture antenna. , The electromagnetic radiation levels of higher modes show null in the same boresight direction. Therefore, when such a conventional radio wave sensor system is used, the boresight direction of the broadcasting antenna is made to coincide with the direction of the center point of the service area on the earth, and the beacon wave transmitting station is located at the center point of the service area. By installing the satellite, if the satellite attitude and antenna pointing direction are controlled so that the beacon wave higher-order mode reception output from the broadcasting antenna mounted on the satellite is minimized, it will be transmitted as the fundamental mode wave of the broadcasting antenna. It is possible to control so that the broadcast electromagnetic wave is always received at the maximum level in the service area. For example, a television program scheduled to be launched jointly by France and Germany in May 1986, reported by JDBuechs et al. At the 12th International Television System Symposium held in Montreux, Switzerland in May 1981. The above-mentioned radio wave sensor system is used for the directional control of the broadcasting antenna in the broadcasting satellite TVSAT.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述のように、衛星搭載の放送用開口面
アンテナにおける給電器に接続した導波管系から取出し
た高次モードのビーコン波受信出力がヌルとなるように
その放送用アンテナの指向方向制御を行なうようにした
従来の電波センサ方式には、つぎに述べるような幾多の
欠点を指摘することができる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, as described above, the beacon wave reception output of the higher-order mode extracted from the waveguide system connected to the power feeder in the satellite-borne broadcasting aperture antenna becomes null. In the conventional radio wave sensor system in which the directional control of the broadcasting antenna is performed as described above, various drawbacks described below can be pointed out.

(1)地球上のビーコン局から送信したビーコン波の放送
用アンテナによる受信出力のうち、アンテナ給電用導波
管系における高次モード出力の基本モード出力との分離
抽出は、その給電導波管系によって行なわれることにな
る。したがって、かかるモード分離用導波管系として
は、高次モードの受信ビーコン波は分離して通さず、基
本モードの放送波を通すようにするために、基本モード
のビーコン波は通すが高次モードのビーコン波は通さな
いように管径を細くした導波管を備える必要がある。し
たがって、高次モードのビーコン波を通さないように管
径を細くした導波管を基本モードの放送波が通過し得る
ようにするために、ビーコン波の周波数と放送波の周波
数との間には一定の周波数関係を保持させることが必要
になり、ビーコン波周波数の割当てに制限を加えること
になるので、ビーコン周波数割当てに大きい支障を来す
ことになる。さらに、周波数割当ての上では使用可能な
ビーコン波周波数が放送波周波数との間に上述した一定
の周波数関係を保持しない場合には、放送用アンテナの
指向方向制御にビーコン波を使用し得ないことになる。
(1) Of the reception output of the beacon wave transmitted from the beacon station on the earth by the broadcasting antenna, the extraction of the higher-order mode output of the antenna feeding waveguide system from the fundamental mode output is the feeding waveguide. Will be done by the system. Therefore, as a mode separation waveguide system, the received beacon wave of the higher mode is not separated and passed, but the beacon wave of the basic mode is passed but the higher order is transmitted so that the broadcast wave of the basic mode is passed. It is necessary to provide a waveguide with a thin tube diameter so as not to pass the mode beacon wave. Therefore, in order to allow the broadcast wave of the fundamental mode to pass through the waveguide having a thin tube diameter so as not to pass the beacon wave of the higher order mode, the frequency between the beacon wave frequency and the broadcast wave frequency is Since it is necessary to maintain a constant frequency relationship, which limits the allocation of beacon wave frequencies, this greatly impedes beacon frequency allocation. Further, in the frequency allocation, if the usable beacon wave frequency does not maintain the above-mentioned constant frequency relationship with the broadcast wave frequency, the beacon wave cannot be used for the directional control of the broadcasting antenna. become.

(2)放送用アンテナの基本モード放送波に対するボアサ
イト方向と基本モード・ビーコン波に対するボアサイト
方向とを一致させた従来の電波センサ方式では、放送波
のサービスエリアの中心点にビーコン局を設置する必要
があるが、地上無線局の問題や該当地点が洋上に位置す
るなどの地形上の問題に制約されて、実際にはビーコン
局を所要地域に設置し得なくなる場合が生ずる。
(2) In the conventional radio wave sensor system in which the boresight direction for the fundamental mode broadcast wave of the broadcasting antenna matches the boresight direction for the fundamental mode beacon wave, a beacon station is installed at the center point of the broadcast wave service area. However, there is a case where the beacon station cannot be actually installed in the required area due to the problem of the ground wireless station and the topographical problem such as the location being located on the ocean.

(3)上述したようなモード分離用の導波管回路を必要と
するので放送用開口面アンテナの給電導波管系の構成が
複雑になり、給電部を衛星本体に固定することが困難な
構造のアンテナを搭載する場合には、アンテナとともに
先端に位置する複雑な構成の給電部を支持するためのポ
ールの構造設計や熱設計が極めて複雑になる。
(3) Since the waveguide circuit for mode separation as described above is required, the configuration of the feeding waveguide system of the aperture antenna for broadcasting becomes complicated, and it is difficult to fix the feeding unit to the satellite body. When a structural antenna is mounted, the structural design and thermal design of the pole for supporting the power feeding portion having a complicated structure located at the tip together with the antenna becomes extremely complicated.

(4)上述したようにモード分離用に管径を細くした導波
管を用いた導波管回路を放送波が通過するので、放送波
の伝送特性が劣化する。
(4) As described above, the broadcast wave passes through the waveguide circuit using the waveguide having a narrow tube diameter for mode separation, so that the transmission characteristics of the broadcast wave deteriorate.

本発明の目的は、従来の電波センサ方式における受信ビ
ーコン波のモード分離に起因する以上に列挙したような
幾多の技術的欠点を一挙に除去するために、放送用開口
面アンテナの給電導波管系には一切手を付けず、衛星本
体に達した給電導波管の出力端以後において放送波伝送
系から分離した受信ビーコン波を用いて放送用アンテナ
の指向方向制御に必要にして十分な制御用データが得ら
れるようにした電波センサ方式を提供することにある。
The object of the present invention is to eliminate the numerous technical drawbacks listed above due to the mode separation of the received beacon waves in the conventional radio wave sensor system, in order to eliminate all the technical drawbacks. The system is not touched at all, and it is necessary and sufficient control for the pointing direction control of the broadcasting antenna by using the received beacon wave separated from the broadcast wave transmission system after the output end of the feeding waveguide that reached the satellite body. The purpose is to provide a radio wave sensor system that can obtain usage data.

すなわち、本発明による電波センサ方式は,、静止軌道
上の衛星に搭載した放送用アンテナを地球上のサービス
エリアに正確に向けるための制御データを得る電波セン
サ方式において、地球上のビーコン局から送信した同一
周波数で偏波が異なる複数のビーコン波を衛星搭載の放
送用アンテナで受信して給電導波管の衛星本体における
出力端に接続したフィルタにより放送波伝送系から周波
数分離して取出し、所要のアルゴリズムに従って予め定
めた処理マトリックスによりビーコン波の偏波と受信レ
ベルとの関係を処理してアンテナ指向方向制御用データ
を得るようにしたものであり、通信衛星に搭載したアン
テナの指向方向制御の基準としての地球上のビーコン局
から送信したビーコン波を前記アンテナにより受信した
結果に基づいて前記指向方向の基準方向からの偏差を検
出する電波センサ方式において、ビーコン局から時系列
に送信するそれぞれ異なる偏波をなす複数のビーコン波
を前記アンテナにより受信し、それぞれのビーコン波の
受信レベルの前記指向方向の変化によって生ずるレベル
変化に基づき当該アンテナのそれぞれの偏波のビーコン
波に対応した放射パターン上で前記変化後のビーコン波
の受信レベルに相当する等レベル線を求め、前記異なる
偏波のビーコン波ごとに求めた前記各等レベル線全部の
交点をもって前記変化後のビーコン局方向とし、前記放
射パターン上でのビーコン局方向の変化に基づいて前記
指向方向の基準方向からの偏差を検出するようにしたこ
とを特徴とするものである。
That is, the radio wave sensor method according to the present invention is a radio wave sensor method in which control data for accurately directing a broadcasting antenna mounted on a satellite in a geostationary orbit to a service area on the earth is transmitted from a beacon station on the earth. A plurality of beacon waves with the same frequency but different polarizations are received by the broadcasting antenna mounted on the satellite, and the frequency is separated from the broadcast wave transmission system by the filter connected to the output end of the satellite body of the power feeding waveguide, and the required The processing of the relationship between the polarization of the beacon wave and the reception level is performed by a predetermined processing matrix in accordance with the algorithm described in (1) above to obtain the antenna pointing direction control data. Based on the result of receiving the beacon wave transmitted from the beacon station on the earth as a reference by the antenna In the radio wave sensor method for detecting the deviation from the reference direction of the directivity direction, a plurality of beacon waves having different polarizations transmitted in time series from the beacon station are received by the antenna, and the reception level of each beacon wave is received. Based on the level change caused by the change in the directional direction, obtain an equi-level line corresponding to the reception level of the beacon wave after the change on the radiation pattern corresponding to the beacon wave of each polarization of the antenna, The intersection of all the equal level lines obtained for each beacon wave is the beacon station direction after the change, and the deviation of the pointing direction from the reference direction is detected based on the change in the beacon station direction on the radiation pattern. It is characterized by doing so.

(作用) したがって、本発明による電波センサ方式においては、
同一開口面アンテナによりそれぞれ送受信し得る限りに
おいては、放送波とビーコン波との間に周波数関係の制
約がなく、また、モード分離用導波管回路を使用しない
ので、衛星搭載放送用アンテナから送信する放送波がア
ンテナ給電導波管系の構成に基づく特性劣化を強いられ
ることがない。
(Operation) Therefore, in the radio wave sensor system according to the present invention,
As long as they can be transmitted and received by the same aperture antenna, there is no restriction on the frequency relationship between the broadcast wave and the beacon wave, and since the mode separation waveguide circuit is not used, it is transmitted from the satellite-mounted broadcast antenna. The generated broadcast wave is not subject to characteristic deterioration due to the configuration of the antenna feeding waveguide system.

また、本発明による電波センサ方式においては、衛星搭
載放送用アンテナのビーコン周波数における偏波特性に
基づいてアンテナ指向方向制御用データを得るのである
から、地球上のビーコン局設置点を放送用ボアサイト方
向に一致させる必要がなく、サービスエリアを著しく逸
脱しない限り、任意の地点にビーコン局を設置すること
ができる。
Further, in the radio wave sensor system according to the present invention, since the antenna pointing direction control data is obtained based on the polarization characteristics at the beacon frequency of the satellite broadcasting antenna, the beacon station installation point on the earth is set to the broadcasting bore. Beacon stations can be installed at any point as long as they do not need to match the site direction and do not deviate significantly from the service area.

(実施例) 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説明
する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本発明方式による電波センサ系の原理的構成を第
1図に示す。図示の構成による電波センサ系は、地球上
に設置したビーコン局1と、静止軌道上の衛星に搭載し
た放送用アンテナ2、放送衛星に慣用の放送用中継器
3、アンテナ受信出力ビーコン波を後述するように処理
して得たアンテナ指向方向偏差のデータに基づいて指向
方向制御信号を形成する信号処理装置4および衛星本体
およびアンテナ自体の姿勢および指向方向をそれぞれ制
御する姿勢制御装置5とからなっている。さらに、地上
のビーコン局1は、送信するビーコン波がなす複数種類
の偏波にそれぞれ付する偏波番号aを識別信号として送
出する偏波番号送出器6、ビーコン周波数の搬送波を発
生させて偏波番号aにより変調する偏波番号変調器7、
被変調ビーコン波bを増幅して送信するビーコン送信機
8、送信ビーコン波cがなす偏波を可変制御し得る偏波
可変アンテナ9および偏波番号aに対応した偏波の送信
波が得られるように偏波可変アンテナ9を制御するため
の制御信号dを送出する偏波制御器10からなり、偏波可
変アンテナ9は、偏波制御器10からの制御信号dに従っ
て完全な右旋円偏波、完全な左旋円偏波並びに軸比およ
び主軸の傾きを任意に設定した水平および垂直の直線偏
波をも含む楕円偏波のビーコン波eを放射する。かかる
送信ビーコン波eの各偏波を識別するための偏波番号
a、例えば1,2,…,7,8は、例えば1秒周期の時
系列信号として偏波番号送出器6から繰り返し発生さ
せ、かかる偏波番号aにそれぞれ対応して偏波制御器10
から送出する制御信号dに応じて、偏波可変アンテナ9
から放射する送信ビーコン波eの偏波は、例えば、偏波
番号1に対しては完全な右旋円偏波、偏波番号2に対し
ては完全な左旋円偏波、偏波番号3に対しては水平偏
波、というように時系列で変化する。なお、各偏波番号
aは、それぞれコード化して、偏波番号変調器7におい
てビーコン周波数の搬送波を適切な態様で変調する。
First, FIG. 1 shows the principle configuration of a radio wave sensor system according to the present invention. The radio wave sensor system having the illustrated configuration includes a beacon station 1 installed on the earth, a broadcasting antenna 2 mounted on a satellite in a geostationary orbit, a broadcasting repeater 3 commonly used for broadcasting satellites, and an antenna reception output beacon wave. Signal processing device 4 for forming a directional control signal based on the data of the antenna directional deviation obtained by the above processing and an attitude control device 5 for controlling the attitude and the directional direction of the satellite body and the antenna itself. ing. Further, the beacon station 1 on the ground generates the polarization number transmitter 6 that transmits the polarization number a assigned to each of the plurality of types of polarizations of the transmitted beacon waves as an identification signal, and generates the carrier wave of the beacon frequency. Polarization number modulator 7, which modulates with wave number a,
A beacon transmitter 8 that amplifies and transmits the modulated beacon wave b, a polarization variable antenna 9 that can variably control the polarization formed by the transmission beacon wave c, and a transmission wave of the polarization corresponding to the polarization number a are obtained. As described above, the polarization controller 10 sends out a control signal d for controlling the polarization variable antenna 9, and the polarization variable antenna 9 has a perfect right-handed circular polarization according to the control signal d from the polarization controller 10. A beacon wave e of an elliptically polarized wave including a wave, a completely left-handed circularly polarized wave and a horizontally and vertically linearly polarized wave in which the axial ratio and the inclination of the principal axis are arbitrarily set is emitted. The polarization number a for identifying each polarization of the transmitted beacon wave e, for example, 1, 2, ..., 7, 8 is repeatedly generated from the polarization number transmitter 6 as a time series signal having a cycle of 1 second, for example. , The polarization controller 10 corresponding to each polarization number a.
According to the control signal d transmitted from the polarization variable antenna 9
The polarization of the transmitted beacon wave e radiated from is, for example, a perfect right-hand circular polarization for polarization number 1, a perfect left-hand circular polarization for polarization number 2, and a polarization number 3. On the other hand, it changes in time series such as horizontal polarization. Each polarization number a is coded, and the polarization number modulator 7 modulates the carrier wave of the beacon frequency in an appropriate manner.

一方、衛星搭載の放送用アンテナ2は、例えば給電ホー
ン11および反射鏡12からなる開口面アンテナからなり、
導波管13を介して放送用中継器3および信号処理装置4
に接続する。放送波中継器3は、放送衛星に慣用のとお
り、アップリンク周波数の放送波を通過させる帯域フィ
ルタ14、アップリンク放送波を受信増幅する受信機15、
放送波のアップリンク周波数をダウンリンク周波数に変
換する周波数変換器16、ダウンリンク周波数の放送波を
電力増幅して送信する送信機17およびダウンリンク周波
数の放送波を通過させる帯域フィルタ18よりなってい
る。また、信号処理装置4は、帯域フィルタ14,18と並
列に導波管13の出力端に接続して受信ビーコン周波数波
hを通過させる帯域フィタ19、受信ビーコン波hの受信
レベルiを検出するビーコン受信レベル検出器20、受信
ビーコン波hを復調して受信ビーコン波の偏波に対応し
た偏波番号jを検出する偏波番号検出器21および時系列
に入来するビーコン波の受信レベルiおよび偏波番号j
のデータを所定の処理マトリックスに従い処理してアン
テナ指向方向制御信号kを発生させる信号処理マトリッ
クス回路22からなっており、その制御信号kを姿勢制御
装置5に送出する。
On the other hand, the satellite-equipped broadcasting antenna 2 is, for example, an aperture antenna composed of a feeding horn 11 and a reflecting mirror 12,
Broadcast repeater 3 and signal processing device 4 via waveguide 13
Connect to. The broadcast wave repeater 3 is, as is customary for broadcast satellites, a bandpass filter 14 that passes broadcast waves of an uplink frequency, a receiver 15 that receives and amplifies uplink broadcast waves,
A frequency converter 16 for converting the uplink frequency of the broadcast wave to the downlink frequency, a transmitter 17 for amplifying and transmitting the broadcast wave of the downlink frequency, and a bandpass filter 18 for passing the broadcast wave of the downlink frequency. There is. In addition, the signal processing device 4 is connected to the output ends of the waveguides 13 in parallel with the band filters 14 and 18, and detects the band filter 19 that passes the received beacon frequency wave h and the reception level i of the received beacon wave h. Beacon reception level detector 20, polarization number detector 21 that demodulates reception beacon wave h to detect polarization number j corresponding to the polarization of the reception beacon wave, and reception level i of the beacon wave that comes in time series. And polarization number j
Signal processing matrix circuit 22 for processing the data in accordance with a predetermined processing matrix to generate an antenna pointing direction control signal k, and sends the control signal k to the attitude control device 5.

以上のようにして、地上のビーコン局1からは、任意の
偏波をなしてその偏波特性を識別すための偏波番号aに
より変調した所定ビーコン周波数の連続波eを衛星に向
けて送信し、かかるビーコン波eを受信した衛星搭載放
送用アンテナ2の給電導波管13の出力端には、ビーコン
波eの到来方向および偏波特性に対応したレベルの受信
出力が得られる。この受信ビーコン波出力の信号処理装
置4に対する入力部gは、放送用中継器3における放送
波の入出力部と同じく、給電導波管13の出力端であ
り、受信ビーコン波e並びに送受信放送波は、いずれも
帯域フィルタ19並びに18および14を介してそれぞれの周
波数成分のみを給電導波管13に対して入出力することが
できる。すなわち、本発明方式による電波センサにおい
ては、ビーコン波と放送波との分離を、従来の電波セン
サ方式におけるように、給電導波管系の給電ホーン11に
対する接続部などその導波管系内では行なわず、導波管
伝搬モードには関係のない導波管入出力端以降で行なっ
ている。
As described above, from the beacon station 1 on the ground, the continuous wave e of the predetermined beacon frequency modulated by the polarization number a for making an arbitrary polarization and identifying the polarization characteristic is directed to the satellite. At the output end of the feeding waveguide 13 of the satellite-mounted broadcasting antenna 2 that has transmitted and received the beacon wave e, a reception output having a level corresponding to the arrival direction and the polarization characteristic of the beacon wave e can be obtained. The input part g of the received beacon wave output to the signal processing device 4 is the output end of the power feeding waveguide 13 similarly to the input / output part of the broadcast wave in the broadcast repeater 3, and receives the received beacon wave e and the transmitted / received broadcast wave. In each case, only the respective frequency components can be input to and output from the feeding waveguide 13 via the bandpass filters 19 and 18 and 14. That is, in the radio wave sensor according to the present invention, the beacon wave and the broadcast wave are separated from each other in the waveguide system such as the connection portion to the power feeding horn 11 of the power feeding waveguide system as in the conventional radio wave sensor method. Not performed, but performed after the waveguide input / output end, which is not related to the waveguide propagation mode.

上述のように、放送波伝送系から周波数分離して取出し
た受信ビーコン波hは、ビーコン受信レベル検出器20に
供給してその受信レベルiを検出するとともに、偏波番
号検出器21により復調してその受信ビーコン波hがなす
偏波を表わした偏波番号jを取出す。受信ビーコン波h
に関する受信レベルiおよび偏波番号jの各情報信号
は、信号処理マトリックス回路22に供給して、放送用ア
ンテナ2につき予め設定してある信号処理マトリックス
に従ってつぎのように処理する。
As described above, the received beacon wave h extracted by frequency separation from the broadcast wave transmission system is supplied to the beacon reception level detector 20 to detect its reception level i, and demodulated by the polarization number detector 21. The polarization number j representing the polarization formed by the received beacon wave h is extracted. Received beacon wave h
The respective information signals of the reception level i and the polarization number j regarding are supplied to the signal processing matrix circuit 22 and processed as follows according to the signal processing matrix preset for the broadcasting antenna 2.

すなわち、信号処理マトリックス回路22においては、上
述のようにして入力した地上ビーコン局1からのビーコ
ン波eがなす右旋円偏波、左旋円偏波、水平偏波などの
偏波に対応した偏波番号jとその偏波番号jに対応した
受信レベルiとの受信情報データを、つぎに述べるアン
テナ指向方向偏差判定の原理に基づき予め設定してある
処理マトリックスに従って処理し、ビーコン波eの到来
方向と、放送用アンテナ2のボアサイト方向をサービス
エリアの中心点に正確に指向させたときに放送用アンテ
ナ2からビーコン局1を見た基準方向との偏差を判定
し、その指向方向偏差を修正するための制御信号kを姿
勢制御装置5に送出して所要の姿勢制御および指向方向
制御を行なうこと前述したとおりである。
That is, in the signal processing matrix circuit 22, polarizations corresponding to polarizations such as right-hand circular polarization, left-hand circular polarization, and horizontal polarization formed by the beacon wave e from the terrestrial beacon station 1 input as described above. The reception information data of the wave number j and the reception level i corresponding to the polarization number j is processed according to a processing matrix preset based on the principle of antenna pointing direction deviation determination described below, and the arrival of the beacon wave e. Deviation from the reference direction when the beacon station 1 is viewed from the broadcasting antenna 2 when the boresight direction of the broadcasting antenna 2 is accurately directed to the center point of the service area. As described above, the control signal k for correction is sent to the posture control device 5 to perform the required posture control and pointing direction control.

つぎに、本発明電波センサ方式において、放送用アンテ
ナにより受信したビーコン波の偏波特性とその偏波特性
に対応した受信レベルとから上述したアンテナ指向方向
偏差を判定する原理について述べる。本発明電波センサ
方式においてアンテナ指向方向偏差判定の基盤とする衛
星搭載放送用アンテナ2をなす開口面アンテナのビーコ
ン波eの周波数における放射パターンの代表的な例とし
て、開口面アンテナのボアサイト方向をサービスエリア
における所望の中心点に指向させたときの完全な右旋円
偏波と完全な左旋円偏波との放射パターンをそれぞれ実
線と破線とにより示すと第2図のようになる。図示の放
射パターンは、それぞれの偏波をなすビーコン波に関す
る開口面アンテナの相対利得の変化の態様を開口面アン
テナの主軸を座標軸として表わしたものであり、ビーコ
ン局の方向を点Bで示し、実線で示す右旋円偏波の放射
パターンおよび破線で示す左旋円偏波の放射パターンに
おける相対利得の最大増加方向をそれぞれ矢印BQおよ
びBPによって示してある。したがって、開口面アンテ
ナのボアサイト指向方向の変化に伴い、アンテナから見
たビーコン局の方向が点Bから例えば矢印BPの方向に
変化したとすると、ビーコン波eが実線の放射パターン
をなす右旋円偏波であれば受信レベルが低下し、ビーコ
ン波eが破線の放射パターンをなす左旋円偏波であれば
受信レベルが上昇することになり、各偏波における受信
レベルの変化の態様を組合わせて判断すれば、開口面ア
ンテナのボアサイト指向方向の変化の方向および大きさ
を原理的に判定し得ることになる。
Next, in the radio wave sensor system of the present invention, the principle of determining the above antenna pointing direction deviation from the polarization characteristic of the beacon wave received by the broadcasting antenna and the reception level corresponding to the polarization characteristic will be described. In the radio wave sensor system of the present invention, as a typical example of the radiation pattern at the frequency of the beacon wave e of the aperture antenna forming the satellite-mounted broadcasting antenna 2 on which the antenna pointing direction deviation is determined, the boresight direction of the aperture antenna is The radiation patterns of the perfect right-hand circularly polarized wave and the perfect left-handed circularly polarized wave when directed to the desired center point in the service area are shown by the solid line and the broken line, respectively, as shown in FIG. The radiation pattern shown in the figure represents the manner of change in the relative gain of the aperture antenna with respect to the beacon waves forming the respective polarized waves, with the main axis of the aperture antenna being the coordinate axis, and the direction of the beacon station is indicated by point B. The directions of maximum increase in relative gain in the right-handed circularly polarized radiation pattern shown by the solid line and the left-handed circularly polarized radiation pattern shown by the broken line are indicated by arrows BQ and BP, respectively. Therefore, if the direction of the beacon station seen from the antenna changes from the point B to, for example, the direction of the arrow BP with the change in the boresight pointing direction of the aperture plane antenna, the beacon wave e forms a right-handed radiation pattern with a solid line radiation pattern. If it is a circular polarized wave, the reception level is lowered, and if the beacon wave e is a left-handed circular polarized wave forming a radiation pattern of a broken line, the reception level is increased. If judged together, the direction and magnitude of change in the boresight pointing direction of the aperture antenna can be judged in principle.

すなわち、第2図において実線で示した右旋円偏波から
破線で示した左旋円偏波まで開口面アンテナの受信波の
偏波を順次に変化させていくと、相対利得の最大増加方
向は、第3図に矢印BQから矢印BPまで、BQ′,B
Q″,BQと順次に変化していく。したがって、点B
の方向に地上のビーコン局がある場合に、種々の偏波特
性のビーコン波に対する開口面アンテナの放射パターン
を予め地上で実測して確認し求めておけば、放送用アン
テナをなす開口面アンテナの指向方向がずれたときに、
受信ビーコン波の偏波番号が表わす偏波とその偏波に対
応した受信レベルの変化とから各偏波の放射パターン上
における前記変化後のビーコン波の受信レベルに相当す
る等レベル線(コンター)が求まるので、各偏波のビー
コン波ごとに求めた前記等レベル線全部の交点が前記変
化後のビーコン局方向となり、アンテナ指向方向のずれ
の方向および大きさ、すなわち、偏差を検出し得ること
になる。
That is, when the polarization of the received wave of the aperture plane antenna is sequentially changed from the right-handed circularly polarized wave shown by the solid line to the left-handed circularly polarized wave shown by the broken line in FIG. , BQ ', B from arrow BQ to arrow BP in FIG.
It changes sequentially in the order of Q ″ and BQ. Therefore, point B
If there is a terrestrial beacon station in the direction of, the radiation pattern of the aperture antenna for beacon waves with various polarization characteristics can be measured and confirmed in advance on the ground, and the aperture antenna forming the broadcasting antenna can be obtained. When the direction of
From the polarization represented by the polarization number of the received beacon wave and the change in the reception level corresponding to that polarization, the contour line (contour) corresponding to the received level of the beacon wave after the change on the radiation pattern of each polarization Therefore, the intersection of all the equal-level lines obtained for each beacon wave of each polarization becomes the beacon station direction after the change, and the direction and magnitude of the deviation of the antenna pointing direction, that is, the deviation can be detected. become.

例えば、第2図において、アンテナが基準方向を指向し
ているときのビーコン局方向がB点であり、そのときの
右旋円偏波、左旋円偏波の受信レベルがそれぞれほぼ−
11dB、−23dBである。つぎに、アンテナ指向方向が変化
して右旋円偏波、左旋円偏波の受信レベルがそれぞれ−
9dB、−26dBに変化したとすると、右旋円偏波の−9dB
の等レベル線と左旋円偏波の−26dBの等レベルとの交
点、例えばB′点が変化後のビーコン局方向となる。な
お、偏波数が2波の場合には他方の交点B″が偽値とな
るが、偏波数を3波以上にすれば、前記等レベル線全部
の交点はほぼ一点に収斂する。さらに、各偏波をなすビ
ーコン波の各受信レベルの絶対値もアンテナ指向方向の
変化に伴って変化するので、地上ビーコン局から送信す
るビーコン波の偏波を周期的に繰り返して順次に変化さ
せ、各偏波に対応する受信レベルを監視しておれば、ア
ンテナ指向方向のずれを即時に検出して容易に所定の方
向に修正保持することができる。
For example, in FIG. 2, the beacon station direction when the antenna is pointing in the reference direction is point B, and the reception levels of the right-handed circular polarization and the left-handed circular polarization at that time are approximately −, respectively.
11 dB and -23 dB. Next, the antenna pointing direction changes and the reception levels of right-handed circular polarization and left-handed circular polarization are-
If it changes to 9 dB and -26 dB, it will be -9 dB for right-handed circular polarization.
The crossing point of the equi-level line of (4) and the equi-level of the left-hand circularly polarized wave of -26 dB, for example, the point B'is the beacon station direction after the change. It should be noted that when the number of polarizations is two, the other intersection B ″ becomes a false value, but when the number of polarizations is three or more, the intersections of all the equal-level lines converge to one point. Since the absolute value of each reception level of the polarized beacon wave also changes with the change of the antenna pointing direction, the polarization of the beacon wave transmitted from the ground beacon station is cyclically repeated and changed sequentially. If the reception level corresponding to the wave is monitored, it is possible to immediately detect the deviation of the antenna pointing direction and easily correct and hold it in a predetermined direction.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、衛星
に搭載した放送用アンテナの指向方向制御のために地上
ビーコン局から送信するビーコン波の衛星における受信
状態に基づいてアンテナ指向方向の所定方向からの偏差
を検出する電波センサ方式について、放送用アンテナが
指向すべき地球上のサービスエリア内の任意の地点に地
上ビーコン局を設置し得るのみならず、放送用アンテナ
によって受信したビーコン波の放送波伝送系からの分離
抽出によって放送波伝送特性を何ら劣化させることがな
く、したがって、衛星搭載放送用アンテナ、特に、その
給電導波管系を、アンテナ指向方向制御のための電波セ
ンサ系によって何ら制約を受けることなく、放送波の伝
送に対して最適の状態に構成することができる、という
格別顕著な効果が得られる。なお、これまでは放送衛星
を中心に説明して来たが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、通信衛星にも適用できることはいうまでも
ない。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, based on the reception state in the satellite of the beacon wave transmitted from the ground beacon station for the directional control of the broadcasting antenna mounted on the satellite, Regarding the radio wave sensor method that detects the deviation of the antenna pointing direction from the predetermined direction, not only can the ground beacon station be installed at any point in the service area on the earth where the broadcasting antenna should point, but also by the broadcasting antenna. The separation and extraction of the received beacon wave from the broadcast wave transmission system does not deteriorate the broadcast wave transmission characteristics at all. Therefore, the satellite antenna for broadcasting, especially its feeding waveguide system, is used for controlling the antenna pointing direction. It is possible to configure the optimum state for broadcast wave transmission without any restrictions by the radio wave sensor system of Another remarkable effect can be obtained. Although the description has been centered on the broadcast satellite, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be applied to a communication satellite.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明方式による電波センサ系の原理的構成を
示すブロック線図、 第2図は衛星搭載放送用アンテナのビーコン波周波数に
おける偏波によって異なる放射パターンの代表例を示す
線図、 第3図は同じくその放射パターンにおける相対利得の最
大増加方向の偏波による変化の例を示す線図である。 1…地上ビーコン局、2…放送用アンテナ 3…放送用中継器、4…信号処理装置 5…姿勢制御装置、6…偏波番号送出器 7…偏波番号変調器、8…ビーコン送信機 9…偏波可変アンテナ、10…偏波制御器 11…給電ホーン、12…反射鏡 13…給電導波管、14,18,19…帯域フィルタ 15…受信機、16…周波数変換器 17…送信機 20…ビーコン受信レベル検出器 21…偏波番号検出器 22…信号処理マトリックス回路。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle configuration of a radio wave sensor system according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a typical example of a radiation pattern that differs depending on the polarization of a beacon wave frequency of a satellite broadcasting antenna. Similarly, FIG. 3 is a diagram showing an example of the change in relative gain in the radiation pattern due to polarization in the maximum increasing direction. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Terrestrial beacon station, 2 ... Broadcast antenna 3 ... Broadcast repeater, 4 ... Signal processing apparatus 5 ... Attitude control apparatus, 6 ... Polarization number transmitter 7 ... Polarization number modulator, 8 ... Beacon transmitter 9 … Polarization variable antenna, 10… Polarization controller 11… Feeding horn, 12… Reflecting mirror 13… Feeding waveguide, 14, 18, 19… Band filter 15… Receiver, 16… Frequency converter 17… Transmitter 20 ... Beacon reception level detector 21 ... Polarization number detector 22 ... Signal processing matrix circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】静止衛星に搭載したアンテナの指向方向制
御の基準としての地球上のビーコン局から送信したビー
コン波を前記アンテナにより受信した結果に基づいて前
記指向方向の基準方向からの偏差を検出する電波センサ
方式において、ビーコン局から時系列に送信するそれぞ
れ異なる偏波をなす複数のビーコン波を前記アンテナに
より受信し、それぞれのビーコン波の受信レベルの前記
指向方向の変化によって生ずるレベル変化に基づき当該
アンテナのそれぞれの偏波のビーコン波に対応した放射
パターン上で前記変化後のビーコン波の受信レベルに相
当する等レベル線を求め、前記異なる偏波のビーコン波
ごとに求めた前記各等レベル線全部の交点をもって前記
変化後のビーコン局方向とし、前記放射パターン上での
ビーコン局方向の変化に基づいて前記指向方向の基準方
向からの偏差を検出するようにしたことを特徴とする電
波センサ方式。
1. A deviation of the pointing direction from a reference direction is detected based on the result of reception of a beacon wave transmitted from a beacon station on the earth as a reference for controlling the pointing direction of an antenna mounted on a geostationary satellite by the antenna. In the radio wave sensor method, a plurality of beacon waves each of which is transmitted in a time series from a beacon station and having different polarizations are received by the antenna, and based on a level change caused by a change in the pointing direction of the reception level of each beacon wave. Obtaining an equal level line corresponding to the reception level of the beacon wave after the change on the radiation pattern corresponding to the beacon wave of each polarization of the antenna, the each equal level obtained for each beacon wave of the different polarization The beacon station direction after the change at the intersection of all the lines, the beacon station direction on the radiation pattern Telecommunications sensor method being characterized in that to detect the deviation from the reference direction of the pointing direction based on the reduction.
【請求項2】前記複数のビーコン波をそれぞれの偏波に
対応した識別信号によりそれぞれ変調することにより、
静止衛星側にビーコン波の偏波特性の識別に関する情報
を伝送するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の電波センサ方式。
2. By modulating each of the plurality of beacon waves with an identification signal corresponding to each polarization,
The radio wave sensor system according to claim 1, characterized in that information relating to identification of polarization characteristics of the beacon wave is transmitted to the geostationary satellite side.
【請求項3】前記アンテナに接続した導波管の出力端に
フィルタを接続して前記ビーコン波と通信波とを、それ
ぞれの周波数の相違に基づき、互いに分離するようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
記載の電波センサ方式。
3. A filter is connected to an output end of a waveguide connected to the antenna so that the beacon wave and the communication wave are separated from each other based on a difference in respective frequencies. The radio wave sensor system according to claim 1 or 2.
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