JPH0797724B2 - Antenna device - Google Patents
Antenna deviceInfo
- Publication number
- JPH0797724B2 JPH0797724B2 JP61033325A JP3332586A JPH0797724B2 JP H0797724 B2 JPH0797724 B2 JP H0797724B2 JP 61033325 A JP61033325 A JP 61033325A JP 3332586 A JP3332586 A JP 3332586A JP H0797724 B2 JPH0797724 B2 JP H0797724B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- horizontal stabilizer
- center
- tilt
- antenna device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はアンテナ装置に関し、一層詳細には、衛星通信
等に用いる指向性アンテナを船舶、航空機等の動揺を伴
う移動体に載置したアンテナ装置において、前記移動体
に対して傾動可能に構成される水平安定台上に前記指向
性アンテナを支持し、前記水平安定台の傾動量を検出し
て当該アンテナ装置の重心位置を移動制御することによ
り前記移動体の動揺等の外乱による指向性アンテナの変
動を効果的に補償することを可能としたアンテナ装置に
関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device in which a directional antenna used for satellite communication or the like is mounted on a moving body such as a ship or an aircraft that is subject to shaking. The directional antenna is supported on a horizontal stabilizer that is tiltable with respect to the directional antenna, the amount of tilt of the horizontal stabilizer is detected, and the center of gravity of the antenna device is moved to control the movement of the moving body. The present invention relates to an antenna device capable of effectively compensating for the fluctuation of a directional antenna due to the external disturbance.
人工衛星を媒体として地球上の無線局間で交信を行う衛
星通信は他の通信方式に比べ安定で高品質な通信が可能
であると共に、船舶、航空機等のような移動体での通信
も容易であるため、近年、広範に用いられる傾向にあ
る。Compared to other communication methods, satellite communication, in which communication is performed between radio stations on the earth using artificial satellites as a medium, enables stable and high-quality communication, and communication with mobiles such as ships and aircraft is also easy. Therefore, it tends to be widely used in recent years.
ところで、地球上の無線局には信号の送受信のため指向
性アンテナが載置されるが、この指向性アンテナは通信
衛星に常時指向させるようにその方向を制御しておく必
要がある。そのため、船舶等の移動体に載置されたアン
テナ装置には指向性アンテナを通信衛星に追尾させる追
尾機構が備えられると共に、前記移動体のローリングあ
るいはピッチング等による動揺を補償し、前記指向性ア
ンテナを水平状態に維持するための動揺補償機構が併設
されている。ここで追尾機構としては、例えば、単一パ
ルスの電波を用いて方位誤差を検出し、その方位を補正
して通信衛星を追尾するモノパルス方式が知られてい
る。By the way, a directional antenna is mounted on a radio station on the earth for transmitting and receiving signals, and it is necessary to control the direction of the directional antenna so that it is always directed to a communication satellite. Therefore, the antenna device mounted on a moving body such as a ship is provided with a tracking mechanism for tracking a directional antenna on a communication satellite, and compensates for the sway caused by rolling or pitching of the moving body, thereby providing the directional antenna. A shake compensation mechanism is installed for maintaining the horizontal position. Here, as the tracking mechanism, for example, a monopulse system is known in which a azimuth error is detected by using a single-pulse electric wave, and the azimuth is corrected to track the communication satellite.
一方、動揺補償機構としては、例えば、互いに直交する
二軸の回りに回転可能に構成された支持機構に水平安定
台を介して前記指向性アンテナを設置し、フライホイー
ルの回転によるジャイロ効果および物理振子の制振作用
によって水平安定台の傾動を補償する方法が知られてい
る。On the other hand, as the motion compensation mechanism, for example, the directional antenna is installed on a support mechanism configured to be rotatable about two axes orthogonal to each other via a horizontal stabilizing base, and a gyro effect and a physical effect caused by rotation of a flywheel are provided. A method of compensating for tilting of the horizontal stabilizer by the vibration control action of the pendulum is known.
ここで、前記支持機構における回転軸の摩擦力には移動
体の動揺や各種振動等によって水平安定台に摩擦トルク
を発生させる。この摩擦トルクはフライホイールのジャ
イロ効果により水平安定台にプリセッションを引き起こ
すように作用する。この場合、前記水平安定台のプリセ
ッションは物理振子の制振作用によって抑制され、この
結果、水平安定台は水平安状態に復帰することとなる。Here, in the frictional force of the rotating shaft in the support mechanism, frictional torque is generated on the horizontal stabilizing table due to the shaking of the moving body and various vibrations. This friction torque acts to cause precession on the horizontal stabilizer due to the gyro effect of the flywheel. In this case, the precession of the horizontal stabilizer is suppressed by the damping action of the physical pendulum, and as a result, the horizontal stabilizer returns to the horizontal low state.
然しながら、このようなフライホイールと物理振子との
組み合わせによる動揺補償方式では、外乱を受けた水平
安定台が水平状態に復帰するまで螺旋状に運動するた
め、前記水平安定台が安定するのに長時間を要するとい
う欠点が露呈している。また、水平安定台を支持する支
持機構の摩擦力や地球の自転に基因するコリオリ力、あ
るいは移動体の移動時に発生する加速度等により水平安
定台が一方向に傾動したり、その動揺周期が複雑となる
ような場合には、物理振子の重力加速度のみによって水
平安定台を水平状態に維持することは不可能となる。However, in such a motion compensation method using a combination of a flywheel and a physical pendulum, the horizontal stabilizer that has been subjected to disturbance moves spirally until it returns to a horizontal state, so it takes a long time to stabilize the horizontal stabilizer. The drawback is that it takes time. In addition, the horizontal stabilizing platform tilts in one direction due to the frictional force of the support mechanism that supports the horizontal stabilizing platform, the Coriolis force due to the rotation of the earth, or the acceleration generated when the moving body moves, and the oscillation period is complicated. In such a case, it becomes impossible to maintain the horizontal stabilizer in the horizontal state only by the gravitational acceleration of the physical pendulum.
本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、動揺する移動体上に載置されたアンテナ装置に
おいて、水平状態を維持し得る水平安定台上に指向性ア
ンテナを設置し、前記移動体からの外乱による前記水平
安定台の傾動量を検出し前記傾動量に基づいて重心位置
を移動制御することにより前記水平安定台を水平状態に
迅速に復帰せしめ、前記指向性アンテナの送受信方向を
高精度に維持することの可能なアンテナ装置を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made to overcome the above-mentioned inconvenience, and in an antenna device mounted on a swaying moving body, a directional antenna is installed on a horizontal stable base that can maintain a horizontal state, The amount of tilting of the horizontal stabilizing table due to disturbance from the moving body is detected, and the center of gravity position is moved and controlled on the basis of the tilting amount so that the horizontal stabilizing table can be quickly returned to the horizontal state, and transmission / reception of the directional antenna is performed. An object of the present invention is to provide an antenna device capable of maintaining the direction with high accuracy.
前記の目的を達成するために、本発明は、指向性アンテ
ナを有し、船舶等の揺動する移動体に載置されるアンテ
ナ装置において、 前記指向性アンテナを支持する水平安定合と、 X軸の回りに回動可能な第1の支持体と、前記第1支持
体に軸支されたY軸の回りに回動可能な第2の支持体と
を有し、前記水平安定台を前記移動体に対して傾動可能
に支持するジンバル支持機構と、 外乱による前記水平安定台の傾動を抑制するフライホイ
ール機構と、 前記水平安定台のX軸回りの傾斜を検出する第1の傾斜
検出部と、前記水平安定台のY軸回りの傾斜を検出する
第2の傾斜検出部とを有し、外乱による前記水平安定台
の傾動を検出する傾斜検出手段と、 前記第1傾斜検出部からの検出信号に基づきX軸方向に
重心位置を移動させる第1の重心位置移動手段と、前記
第2傾斜検出部からの検出信号に基づきY軸方向に重心
位置を移動させる第2の重心位置移動手段とを有し、前
記水平安定台の傾動量に基づき重心位置を移動制御する
重心位置制御機構と、 を具備することを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an antenna device which has a directional antenna and is mounted on a swinging moving body such as a ship, and a horizontal stabilization for supporting the directional antenna; The horizontal stabilizer is provided with a first support body rotatable about an axis and a second support body rotatable about a Y-axis pivotally supported by the first support body. A gimbal support mechanism that tiltably supports the moving body, a flywheel mechanism that suppresses tilting of the horizontal stabilizer due to disturbance, and a first tilt detector that detects tilt of the horizontal stabilizer about the X axis. And a second inclination detector that detects the inclination of the horizontal stabilizer about the Y-axis, and an inclination detector that detects inclination of the horizontal stabilizer due to a disturbance, and a first inclination detector. First center of gravity for moving the position of the center of gravity in the X-axis direction based on the detection signal And a second center-of-gravity position moving unit that moves the center-of-gravity position in the Y-axis direction based on a detection signal from the second tilt detection unit, and determines the center-of-gravity position based on the tilt amount of the horizontal stabilizer. And a center-of-gravity position control mechanism for controlling movement.
次に、本発明に係るアンテナ装置について好適な実施例
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。Next, a preferred embodiment of the antenna device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第1図および第2図において、参照符号10は本発明に係
るアンテナ装置の本体部を示し、この本体部10は船舶等
の動揺を伴う移動体に載置されるものである。ここで本
体部10は送受信面を通信衛星に常時指向させる指向性ア
ンテナ12と、水平状態を維持する水平安定台14と、前記
水平安定台14を水平面内のX軸およびY軸の回りに回動
可能な状態で支持するアンテナ支持機構16と、前記水平
安定台14の外乱による傾動を抑制するフライホイール機
構18と、本体部10の重心位置を制御する重心位置制御機
構20とから基本的に構成される。In FIGS. 1 and 2, reference numeral 10 indicates a main body of the antenna device according to the present invention, and the main body 10 is mounted on a moving body accompanied by shaking such as a ship. Here, the main body unit 10 includes a directional antenna 12 for constantly directing a transmitting and receiving surface to a communication satellite, a horizontal stabilizing base 14 for maintaining a horizontal state, and the horizontal stabilizing base 14 for rotating around the X axis and the Y axis in a horizontal plane. Basically, an antenna supporting mechanism 16 that supports the movable body, a flywheel mechanism 18 that suppresses tilting of the horizontal stabilizing base 14 due to disturbance, and a center-of-gravity position control mechanism 20 that controls the center-of-gravity position of the main body unit 10. Composed.
そこで、船舶等の移動体に固定された基台22上には支柱
24の下端部が固定され、この支持24の上端部にはアンテ
ナ支持機構16が配設される。アンテナ支持機構16は、第
3図に示すように、支柱24の上端部に固着される略コ字
状の第1の支持枠26と、前記第1支持枠26にロール軸28
を介してY軸の回りに回動可能に支持される第2の支持
枠30と、前記第2支持枠30にピッチ軸32を介してX軸の
回りに回動可能に支持される連結台34とから構成され
る。そして、連結台34にはZ軸方向に指向する方位軸36
の下端部が取着され、この方位軸36に水平安定台14が回
転可能に嵌着する。従って、前記水平安定台14はX軸、
Y軸およびZ軸の回りに回動可能な状態でアンテナ支持
機構16に支持される。Therefore, on the base 22 fixed to a moving body such as a ship, a pillar is provided.
The lower end of 24 is fixed, and the antenna support mechanism 16 is arranged at the upper end of this support 24. As shown in FIG. 3, the antenna support mechanism 16 includes a substantially U-shaped first support frame 26 fixed to the upper end of the column 24, and a roll shaft 28 on the first support frame 26.
A second support frame 30 which is rotatably supported around the Y-axis through a connecting base, and a connection table which is rotatably supported by the second support frame 30 around the X-axis through a pitch shaft 32. It consists of 34 and. Then, the azimuth axis 36 oriented in the Z-axis direction is attached to the connecting base 34.
The lower end of the horizontal stabilizer 14 is attached to the azimuth axis 36 so as to be rotatable. Therefore, the horizontal stabilizer 14 has an X axis,
It is supported by the antenna support mechanism 16 so as to be rotatable around the Y axis and the Z axis.
水平安定台14の上面部には指向性アンテナ12の方位角を
制御するための方位角制御用モータ38が取着され、この
方位角制御用モータ38の回転軸40にはプーリ42が軸着さ
れる。また、水平安定台14の上面部に突出する前記方位
軸36の上端部にはプーリ44が軸着され、このプーリ44と
前記プーリ42とがベルト46によって連結される。従っ
て、水平安定台14は方位角制御用モータ38の駆動作用下
に方位軸36の回りに回動可能に構成される。An azimuth control motor 38 for controlling the azimuth of the directional antenna 12 is attached to the upper surface of the horizontal stabilizer 14, and a pulley 42 is attached to a rotary shaft 40 of the azimuth control motor 38. To be done. A pulley 44 is attached to the upper end of the azimuth axis 36 protruding from the upper surface of the horizontal stabilizer 14, and the pulley 44 and the pulley 42 are connected by a belt 46. Therefore, the horizontal stabilizer 14 is configured to be rotatable about the azimuth axis 36 under the driving action of the azimuth control motor 38.
一方、水平安定台14の両側部には水平方向に延在する仰
角軸48a,48bの一端部が固着される。これらの仰角軸48
a、48bは放物面を有し通信衛星に指向する指向性アンテ
ナ12に連結された支持板50a、50bに回動可能に嵌合す
る。なお、支持板50aより突出する仰角軸48aの他端部に
はプーリ54が取着され、また、支持板50aには仰角制御
用モータ56が取着されその回転軸58にプーリ60が軸着さ
れる。そして、このプーリ60と前記仰角軸48aに取着さ
れたプーリ54とはベルト62によって連結される。従っ
て、支持板50a、50bに連結された指向性アンテナ12は仰
角制御用モータ56の駆動作用下に仰角軸48a、48bの回り
に回動可能に構成される。On the other hand, one end of elevation angle shafts 48a, 48b extending in the horizontal direction is fixed to both sides of the horizontal stabilizer 14. These elevation axes 48
Reference characters a and 48b rotatably fit to support plates 50a and 50b connected to a directional antenna 12 having a parabolic surface and pointing to a communication satellite. A pulley 54 is attached to the other end of the elevation shaft 48a projecting from the support plate 50a, and an elevation control motor 56 is attached to the support plate 50a and a pulley 60 is attached to its rotary shaft 58. To be done. The pulley 60 and the pulley 54 attached to the elevation shaft 48a are connected by a belt 62. Therefore, the directional antenna 12 connected to the support plates 50a and 50b is configured to be rotatable about the elevation shafts 48a and 48b under the driving action of the elevation control motor 56.
支持板50aより突出した仰角軸48aの端部にはプーリ54を
介して取付板64が装着され、この取付板64にはフライホ
イール回転用モータ66が取着される。前記フライホイー
ル回転用モータ66の回転軸68はZ軸に沿って鉛直下方向
に延在し、その下端部にフライホイール70が連結され
る。ここで、フライホイール70は前記フライホイール回
転用モータ66によって常時高速で回転駆動されており、
そのジャイロ効果によって前記水平安定台14の傾動を抑
制している。A mounting plate 64 is mounted on the end of the elevation shaft 48a protruding from the support plate 50a via a pulley 54, and a flywheel rotation motor 66 is mounted on the mounting plate 64. The rotary shaft 68 of the flywheel rotating motor 66 extends vertically downward along the Z axis, and the flywheel 70 is connected to the lower end of the rotary shaft 68. Here, the flywheel 70 is always rotationally driven at a high speed by the flywheel rotating motor 66,
The gyro effect suppresses the tilting of the horizontal stabilizer 14.
一方、支持板50bより突出する仰角軸48aの端部には重心
位置制御機構20が装着される。この重心位置制御機構20
を構成するケーシング72の上面部には、水平安定台14の
X軸の回りの傾斜角を検出する第1傾斜検出手段74と、
前記水平安定台14のY軸の回りの傾斜角を検出する第2
傾斜検出手段76が夫々配設される。ここで、第1および
第2傾斜検出手段74、76は、例えば、電解液の平衡位置
からのずれ量を電気的に検出しその傾斜角を計測するレ
ベルセンサ、あるいは、後述するように、マグネットか
らなる振子の磁気抵抗素子に対する平衡位置からのずれ
量を電気的に検出しその傾斜角を計測する振子式傾斜計
等を用いると好適である。On the other hand, the center-of-gravity position control mechanism 20 is attached to the end of the elevation shaft 48a protruding from the support plate 50b. This center of gravity position control mechanism 20
On the upper surface of the casing 72, which constitutes the first inclination detecting means 74 for detecting the inclination angle of the horizontal stabilizing base 14 around the X axis,
Second for detecting the inclination angle of the horizontal stabilizer 14 around the Y-axis
Inclination detecting means 76 are provided respectively. Here, the first and second inclination detecting means 74 and 76 are, for example, a level sensor that electrically detects the amount of deviation of the electrolytic solution from the equilibrium position and measures the inclination angle thereof, or a magnet as described later. It is preferable to use a pendulum type inclinometer or the like that electrically detects the amount of deviation of the pendulum consisting of from the equilibrium position with respect to the magnetoresistive element and measures the tilt angle.
重心位置制御機構20のケーシング72内には、第4図に示
すように、夫々X軸方向およびY軸方向に沿って第1の
重心制御部78および第2の重心制御部80が配設される。
これらの第1および第2重心制御部78、80は夫々同一構
成よりなり、第5図に示すように、筐体82a、82bの一端
部にステップモータ84a、84bが取着され、このステップ
モータ84a、84bの回転軸86a、86bにはプーリ88a、88bが
軸着される。一方、筐体82a、82b内の他端部側には支軸
90a、90bが回転可能に軸着され、この支軸90a、90bの中
間部にはプーリ92a、92bが軸着される。そして、このプ
ーリ92a、92bと前記プーリ88a、88bとはベルト94a、94b
によって連結される。なお、ベルト94a、94bには重錘
MX、重錘MYが取着され、前記ステップモータ84a、84bの
駆動作用下にX軸およびY軸に沿って移動可能に構成さ
れる。また、筐体82a、82b内にはポテンショメータ96
a、96bが配設され、このポテンショメータ96a、96bの回
転軸98a、98bにはギヤ100a、100bが軸着される。そし
て、このギヤ100a、100bには支軸90a、90bに軸着された
ギヤ102a、102bが噛合する。従って、前記ポテンショメ
ータ96a、96bはステップモータ84a、84bの駆動作用下に
夫々X軸およびY軸に沿って移動する重錘MX、MYの平衡
位置からの変位置を検出可能に構成されている。As shown in FIG. 4, a first center-of-gravity control unit 78 and a second center-of-gravity control unit 80 are arranged in the casing 72 of the center-of-gravity position control mechanism 20 along the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. It
The first and second center-of-gravity control units 78 and 80 have the same configuration, and as shown in FIG. 5, step motors 84a and 84b are attached to one ends of the casings 82a and 82b. Pulleys 88a and 88b are pivotally mounted on the rotating shafts 86a and 86b of the 84a and 84b. On the other hand, a spindle is provided on the other end side of the housings 82a and 82b.
90a and 90b are rotatably attached to the shafts, and pulleys 92a and 92b are attached to intermediate portions of the support shafts 90a and 90b. The pulleys 92a, 92b and the pulleys 88a, 88b are connected to the belts 94a, 94b.
Connected by. The belts 94a and 94b have weights.
The M X and the weight M Y are attached and configured to be movable along the X axis and the Y axis under the driving action of the step motors 84a and 84b. In addition, the potentiometer 96 is installed in the housings 82a and 82b.
a and 96b are provided, and gears 100a and 100b are mounted on the rotary shafts 98a and 98b of the potentiometers 96a and 96b. The gears 100a and 100b are meshed with the gears 102a and 102b pivotally mounted on the support shafts 90a and 90b. Therefore, the potentiometers 96a and 96b are configured to be able to detect the displacement positions of the weights M X and M Y that move along the X axis and the Y axis under the driving action of the step motors 84a and 84b, respectively, from the equilibrium position. There is.
次に、以上のように構成されたアンテナ装置の姿勢制御
系につき説明する。Next, the attitude control system of the antenna device configured as described above will be described.
第6図は本発明に係るアンテナ装置の姿勢制御系のブロ
ック図であり、この制御系は指向性アンテナ12の仰角を
仰角指令値αに基づき制御する仰角制御部104と、アン
テナ装置が載置された移動体の動揺等による水平安定台
の傾動を補償しその水平状態を維持する動揺補償部106
と、前記指向性アンテナの方位角を方位角指令値φに基
づき制御する方位角制御部108とから基本的に構成され
る。FIG. 6 is a block diagram of the attitude control system of the antenna device according to the present invention. This control system includes an elevation angle control unit 104 for controlling the elevation angle of the directional antenna 12 based on the elevation angle command value α, and an antenna device. A motion compensating unit 106 for compensating the tilting of the horizontal stabilizing table due to the motion of the moving body and maintaining the horizontal state.
And an azimuth angle control unit 108 that controls the azimuth angle of the directional antenna based on the azimuth angle command value φ.
仰角制御部104は指向性アンテナ12を支持板50a、50bを
介して仰角軸48a、48bの回りに回動させる仰角制御用モ
ータ56と、仰角指令値αに基づき前記仰角制御用モータ
56を回動する制御回路110と、前記仰角制御用モータ56
の回動量を検出しその回動量に応じた信号を前記制御回
路110にフィードバックさせるポテンショメータ112とか
ら構成される。The elevation control unit 104 is an elevation control motor 56 for rotating the directional antenna 12 around the elevation axes 48a, 48b via the support plates 50a, 50b, and the elevation control motor based on the elevation command value α.
The control circuit 110 for rotating the 56, and the elevation angle control motor 56
The potentiometer 112 detects the amount of rotation of the controller and feeds back a signal corresponding to the amount of rotation to the control circuit 110.
また、方位角制御部108は指向性アンテナ12を方位軸36
の回りに回動させる方位角制御用モータ38と、方位角指
令値φに基づき前記方位角制御用モータ38を回動する制
御回路114と、前記方位角制御用モータ38の回動量を検
出しその回動量に応じた信号を前記制御回路114にフィ
ードバックさせるポテンショメータ116とから構成され
る。In addition, the azimuth control unit 108 sets the directional antenna 12 to the azimuth axis 36.
Azimuth control motor 38 for rotating around, a control circuit 114 for rotating the azimuth control motor 38 based on the azimuth command value φ, and the rotation amount of the azimuth control motor 38 is detected. It comprises a potentiometer 116 for feeding back a signal according to the amount of rotation to the control circuit 114.
ここで、制御回路110、114は、例えば、第7図に示すよ
うに構成される。すなわち、制御回路110および114は仰
角指令値αおよび方位角指令値φに基づき指令信号を出
力する演算回路118と、前記指令信号をアナログ信号に
変換するD/Aコンバータ120および122と、前記アナログ
信号に応じて仰角制御用モータ56および方位角制御用モ
ータ38を駆動するサーボ増幅器124および126とを含む。
この場合、仰角制御用モータ56の回動量はプーリ54、60
で構成される減速器128を介しポテンショメータ112によ
って検出され、その検出信号はバッファ増幅器130およ
びA/Dコンバータ132を介して、前記演算回路118に仰角
検出信号αaとしてフィードバックするように構成され
る。同様に、方位角制御用モータ38の回動角はプーリ4
2、44で構成される減速器134を介しポテンショメータ11
6により検出され、その検出信号はバッファ増幅器136お
よびA/Dコンバータ138を介して前記演算回路118に方位
角検出信号φaとしてフィードバックするように構成さ
れる。Here, the control circuits 110 and 114 are configured, for example, as shown in FIG. That is, the control circuits 110 and 114 are a calculation circuit 118 that outputs a command signal based on the elevation angle command value α and the azimuth command value φ, D / A converters 120 and 122 that convert the command signal into an analog signal, and the analog circuit. Includes servo amplifiers 124 and 126 that drive the elevation control motor 56 and the azimuth control motor 38 in response to signals.
In this case, the rotation amount of the elevation angle control motor 56 is determined by the pulleys 54, 60.
Is detected by the potentiometer 112 via the speed reducer 128, and the detection signal is fed back to the arithmetic circuit 118 as the elevation angle detection signal αa via the buffer amplifier 130 and the A / D converter 132. Similarly, the rotation angle of the azimuth control motor 38 is determined by the pulley 4
Potentiometer 11 via speed reducer 134 composed of 2 and 44
The detection signal detected by 6 is fed back to the arithmetic circuit 118 as the azimuth detection signal φa via the buffer amplifier 136 and the A / D converter 138.
なお、前記演算回路118は、例えば、第8図に示すマイ
クロプロセッサより構成しておくと好適である。すなわ
ち、演算回路118は仰角指令値α、仰角検出信号αaお
よび方位角指令値φ、方位角検出信号φaが供給される
入力ポート140と、所定の演算プログラムを格納するROM
144と、前記仰角指令値αおよび前記方位角指令値φの
データを格納するRAM146と、ROM144に格納された前記演
算プログラムに応じて入出力制御および演算を行うCPU1
48と、その演算結果をD/Aコンバータ120、122に供給す
る出力ポート149とを含む。ここで、CPU148において
は、A/Dコンバータ132、138からのフィードバック信号
αa、φaと仰角指令値α、方位角指令値φとの偏差を
演算し、その偏差に関連した仰角制御信号αeおよび方
位角制御信号φeを出力ポート149に出力する。The arithmetic circuit 118 is preferably composed of, for example, the microprocessor shown in FIG. That is, the arithmetic circuit 118 has an input port 140 to which the elevation angle command value α, the elevation angle detection signal αa, the azimuth angle command value φ, and the azimuth angle detection signal φa are supplied, and a ROM for storing a predetermined calculation program.
144, a RAM 146 that stores data of the elevation angle command value α and the azimuth angle command value φ, and a CPU 1 that performs input / output control and calculation according to the calculation program stored in the ROM 144.
48 and an output port 149 for supplying the calculation result to the D / A converters 120 and 122. Here, in the CPU 148, the deviation between the feedback signals αa and φa from the A / D converters 132 and 138 and the elevation angle command value α and the azimuth angle command value φ is calculated, and the elevation angle control signal αe and the azimuth angle related to the deviation are calculated. The angle control signal φe is output to the output port 149.
一方、第6図において、動揺補償部106はジャイロ効果
によって水平安定台14の傾動を抑制するフライホイール
機構18と、移動体の動揺等によって生じる前記水平安定
台14の傾動を補償する重心位置制御機構20とから構成さ
れる。前記重心位置制御機構20は水平安定台14の傾斜角
を検出する第1および第2傾斜検出手段74、76と、前記
第1および第2傾斜検出手段74、76によって検出された
傾斜角に応じて重錘MX、MYの位置を変位させるステップ
モータ84a、84bと、前記ステップモータ84a、84bを駆動
制御する制御回路154と、重錘MX、MYの平衡位置からの
ずれ量を検出し前記制御回路154にフィードバックする
ポテンショメータ96a、96bとから構成される。On the other hand, in FIG. 6, the motion compensator 106 includes a flywheel mechanism 18 for suppressing tilting of the horizontal stabilizing base 14 by a gyro effect, and a center of gravity position control for compensating for tilting of the horizontal stabilizing base 14 caused by motion of a moving body. It is composed of the mechanism 20. The center-of-gravity position control mechanism 20 responds to the first and second inclination detecting means 74 and 76 for detecting the inclination angle of the horizontal stabilizing base 14 and the inclination angles detected by the first and second inclination detecting means 74 and 76. Step motors 84a and 84b for displacing the positions of the weights M X and M Y , a control circuit 154 for driving and controlling the step motors 84a and 84b, and a deviation amount of the weights M X and M Y from the equilibrium position. It is composed of potentiometers 96a and 96b for detecting and feeding back to the control circuit 154.
ここで、前記制御回路154は第9図のように構成され
る。すなわち、制御回路154は第1および第2傾斜検出
手段74、76よりA/Dコンバータ156、158を介して供給さ
れる水平安定台14の傾斜角信号θX、θYを演算処理する
演算回路160と、前記演算回路160により演算処理された
データに基づきステップモータ84a、84bを駆動するステ
ップモータ駆動回路162、164とを含む。この場合、ステ
ップモータ84aによって変位された重錘MXの平衡位置か
らの変位量xはギヤ100a、102aからなる減速器163を介
しポテンショメータ96aによって検出され、その検出信
号はバッファ増幅器166およびA/Dコンバータ168を介し
て前記演算回路160にフィードバックされる。同様に、
ステップモータ84bによって変位された重錘MYの平衡位
置から変位量yはギヤ100b、102bからなる減速器165を
介してポテンショメータ96bによって検出され、その検
出信号はバッファ増幅器170およびA/Dコンバータ172を
介して演算回路160にフィードバックされる。Here, the control circuit 154 is configured as shown in FIG. That is, the control circuit 154 is an arithmetic circuit for arithmetically processing the inclination angle signals θ X and θ Y of the horizontal stabilizing table 14 supplied from the first and second inclination detecting means 74 and 76 through the A / D converters 156 and 158. 160, and step motor drive circuits 162, 164 for driving the step motors 84a, 84b based on the data processed by the arithmetic circuit 160. In this case, the displacement amount x of the weight M X displaced by the step motor 84a from the equilibrium position is detected by the potentiometer 96a via the speed reducer 163 composed of the gears 100a and 102a, and the detection signal is detected by the buffer amplifier 166 and A / A. It is fed back to the arithmetic circuit 160 via the D converter 168. Similarly,
From the equilibrium position of the weight M Y displaced by the step motor 84b, the displacement amount y is detected by the potentiometer 96b via the speed reducer 165 composed of the gears 100b, 102b, and the detection signal is detected by the buffer amplifier 170 and the A / D converter 172. Is fed back to the arithmetic circuit 160 via.
この場合、演算回路160は、前述した制御回路110、114
を構成する演算回路118と同様に、第8図に示すマイク
ロプロセッサにより構成しておくと好適である。すなわ
ち、第8図において、入力ポート140には第1および第
2傾斜検出手段74、76からの傾斜角信号θX、θYが供給
されると共に、A/Dコンバータ168、172からの変位信号
x、yが供給される。一方、CPU148においては、傾斜角
信号θX、θYと変位信号x、yとが所定の関係のもとに
演算処理され、その演算結果が出力ポート149に出力さ
れる。In this case, the arithmetic circuit 160 includes the control circuits 110 and 114 described above.
Like the arithmetic circuit 118 constituting the above, the microprocessor shown in FIG. 8 is preferable. That is, in FIG. 8, the input port 140 is supplied with the inclination angle signals θ X and θ Y from the first and second inclination detecting means 74 and 76, and the displacement signals from the A / D converters 168 and 172. x, y are supplied. On the other hand, in the CPU 148, the inclination angle signals θ X and θ Y and the displacement signals x and y are arithmetically processed in a predetermined relationship, and the arithmetic result is output to the output port 149.
なお、第1および第2傾斜検出手段74、76は、例えば、
重力方向に指向して吊下されたマグネット174、176と磁
気抵抗素子を含むホイートストンブリッジ178、180との
組み合わせにより構成される。すなわち、ホイートスト
ンブリッジ178、180は隣接する二辺の抵抗素子RX、RYが
磁気抵抗素子よりなり、これらの抵抗素子で抵抗素子
RX、RYと他の二辺の抵抗素子R1、R2との間には差動増幅
器182、184の入力端子が接続される。ここで、マグネッ
ト174、176が磁気抵抗素子RX、RYの接続点に位置する
時、すなわち、第1および第2傾斜検出手段74、76がX
軸およびY軸に対して傾斜していない場合、前記磁気抵
抗素子RX、RYの抵抗値が等しくなるように設定してお
く。また、他の二つの抵抗素子R1、R2は等しく設定して
ある。そして、前記差動増幅器182、184の出力端子はA/
Dコンバータ156、158に接続しておく。The first and second inclination detecting means 74 and 76 are, for example,
It is composed of a combination of magnets 174 and 176 suspended in the direction of gravity and Wheatstone bridges 178 and 180 including magnetoresistive elements. That is, in the Wheatstone bridges 178 and 180, the resistance elements R X and R Y on the two adjacent sides are magnetic resistance elements.
The input terminals of the differential amplifiers 182 and 184 are connected between R X and R Y and the resistance elements R 1 and R 2 on the other two sides. Here, when the magnets 174 and 176 are located at the connection point of the magnetoresistive elements R X and R Y , that is, the first and second inclination detecting means 74 and 76 are X-axis.
If the magnetoresistive elements R X and R Y are not inclined with respect to the axis and the Y axis, the resistance values are set to be equal. Further, the other two resistance elements R 1 and R 2 are set to be equal. The output terminals of the differential amplifiers 182 and 184 are A /
Connect to D converters 156 and 158.
本発明に係るアンテナ装置は基本的には、以上のように
構成されるものであり、次にその作用並びに効果につい
て説明する。The antenna device according to the present invention is basically constructed as described above. Next, its operation and effect will be described.
先ず、指向性アンテナ12を通信衛星に指向させるため、
その仰角制御および方位角制御につき説明する。First, in order to direct the directional antenna 12 to the communication satellite,
The elevation angle control and the azimuth angle control will be described.
指向性アンテナ12の仰角制御は第6図に示す仰角制御部
104において行われる。すなわち、制御回路110には水平
面に対する通信衛星の仰角が仰角指令値αとして入力さ
れる。この場合、制御回路110は、第7図および第8図
に示すように構成されている。そこで、演算回路118の
入力ボート140を介してCPU148に入力した仰角指令値α
はRAM146に一旦格納される。そして、前記RAM146に格納
された仰角指令値αはROM144に格納されたプログラムに
基づきCPU148において演算処理され、仰角制御信号αe
としてD/Aコンバータ120に出力される。D/Aコンバータ1
20は前記仰角制御信号αeをアナログ信号に変換した
後、サーボ増幅器124に出力し、前記サーボ増幅器124は
仰角制御信号αeに基づき仰角制御用モータ56を所定量
回動する。この場合、仰角制御用モータ56はベルト62を
介して減速器128を構成するプーリ54を回動させるよう
に作用する。ここで、プーリ54は仰角軸48aに軸着され
ている。そのため、仰角制御用モータ56は回転軸58の回
動によって仰角軸48aを中心として回動するに至る。こ
の結果、指向性アンテナ12は支持板50a、50bを介して仰
角指令値αに応じた角度だけ回動される。The elevation angle control of the directional antenna 12 is performed by the elevation angle control unit shown in FIG.
At 104. That is, the elevation angle of the communication satellite with respect to the horizontal plane is input to the control circuit 110 as the elevation angle command value α. In this case, the control circuit 110 is constructed as shown in FIGS. 7 and 8. Therefore, the elevation command value α input to the CPU 148 via the input port 140 of the arithmetic circuit 118
Is temporarily stored in the RAM 146. The elevation angle command value α stored in the RAM 146 is arithmetically processed in the CPU 148 based on the program stored in the ROM 144, and the elevation angle control signal αe
Is output to the D / A converter 120. D / A converter 1
20 converts the elevation angle control signal αe into an analog signal and then outputs it to the servo amplifier 124, and the servo amplifier 124 rotates the elevation angle control motor 56 by a predetermined amount based on the elevation angle control signal αe. In this case, the elevation angle control motor 56 acts via the belt 62 to rotate the pulley 54 that constitutes the speed reducer 128. Here, the pulley 54 is pivotally mounted on the elevation shaft 48a. Therefore, the elevation angle control motor 56 is rotated about the elevation angle shaft 48a by the rotation of the rotation shaft 58. As a result, the directional antenna 12 is rotated through the support plates 50a and 50b by an angle corresponding to the elevation command value α.
なお、仰角軸48a、48bに対する指向性アンテナ12の回動
角度はポテンショメータ112によって検出され、その検
出信号はバッファ増幅器130を介してA/Dコンバータ132
に入力される。A/Dコンバータ132は前記検出信号をデジ
タル変換し、仰角検出信号αaとして演算回路118にフ
ィードバックする。演算回路118のCPU148はRAM146に格
納されている仰角指令値αと前記仰角検出信号αaとの
差を演算し、仰角制御信号αeとして再び出力ポート14
9を介してD/Aコンバータ122に出力する。そして、サー
ボ増幅器124は前記仰角制御信号αeに基づき仰角制御
用モータ56を駆動し、指向性アンテナ12の仰角を調整す
る。このように、指向性アンテナ12の仰角はサーボ機構
によって仰角指令値αに設定される。The rotation angle of the directional antenna 12 with respect to the elevation axes 48a and 48b is detected by the potentiometer 112, and the detection signal is transmitted via the buffer amplifier 130 to the A / D converter 132.
Entered in. The A / D converter 132 digitally converts the detection signal and feeds it back to the arithmetic circuit 118 as an elevation angle detection signal αa. The CPU 148 of the arithmetic circuit 118 calculates the difference between the elevation angle command value α stored in the RAM 146 and the elevation angle detection signal αa, and outputs it again as the elevation angle control signal αe.
It outputs to D / A converter 122 via 9. Then, the servo amplifier 124 drives the elevation angle control motor 56 based on the elevation angle control signal αe to adjust the elevation angle of the directional antenna 12. Thus, the elevation angle of the directional antenna 12 is set to the elevation angle command value α by the servo mechanism.
一方、指向性アンテナの通信衛星に対する方位角は方位
角制御部108において制御される。すなわち、制御回路1
14に入力された方位角指令値φは仰角制御時の場合と同
様に演算回路118を介し方位角制御信号φeとしてD/Aコ
ンバータ122に出力される。D/Aコンバータ122は前記方
位角制御信号φeをアナログ変換した後、サーボ増幅器
126に出力し、サーボ増幅器126は水平安定台14に装着さ
れた方位角制御用モータ38を駆動する。この場合、方位
角制御用モータ38はベルト46を介して減速器134を構成
するプーリ44を回動させるように作用する。ここで、プ
ーリ44は水平安定台14に嵌着された方位軸36に軸着され
ている。そのため、水平安定台14は方位角制御用モータ
38の回動動作によって方位軸36を中心として回動するに
至る。この結果、指向性アンテナ12は本位角指令値φに
応じた角度だけ回動される。On the other hand, the azimuth angle of the directional antenna with respect to the communication satellite is controlled by the azimuth angle control unit 108. That is, the control circuit 1
The azimuth angle command value φ input to 14 is output to the D / A converter 122 as the azimuth angle control signal φe via the arithmetic circuit 118 as in the case of the elevation angle control. The D / A converter 122 converts the azimuth angle control signal φe into an analog signal and then converts it into a servo amplifier.
Then, the servo amplifier 126 drives the azimuth angle control motor 38 mounted on the horizontal stabilizer 14. In this case, the azimuth control motor 38 acts so as to rotate the pulley 44 constituting the speed reducer 134 via the belt 46. Here, the pulley 44 is axially attached to the azimuth axis 36 fitted to the horizontal stabilizing base 14. Therefore, the horizontal stabilizer 14 is a motor for azimuth control.
The turning operation of 38 leads to turning around the azimuth axis 36. As a result, the directional antenna 12 is rotated by an angle corresponding to the standard angle command value φ.
なお、指向性アンテナ12の回動角度はポテンショメータ
116によって検出され、その検出信号はバッファ増幅器1
36を介してA/Dコンバータ138に入力される。A/Dコンバ
ータ138は前記検出信号をデジタル変換し、方位角検出
信号φaとして演算回路118にフィードバックする。演
算回路118のCPU148はRAM146に格納されている方位角指
令値φと前記方位角検出信号φaとの差を演算し、方位
角制御信号φeとして再び出力ポート149を介してD/Aコ
ンバータ122に出力する。そして、D/Aコンバータ122に
よってアナログ変換された方位角制御信号φeはサーボ
増幅器126により方位角制御用モータ38を駆動し、指向
性アンテナ12の方位角を調整する。このように、指向性
アンテナ12の方位角はサーボ機構によって方位角指令値
φに設定される。In addition, the turning angle of the directional antenna 12 is a potentiometer.
Detected by 116 and the detected signal is buffer amplifier 1
It is input to the A / D converter 138 via 36. The A / D converter 138 digitally converts the detection signal and feeds it back to the arithmetic circuit 118 as an azimuth angle detection signal φa. The CPU 148 of the arithmetic circuit 118 calculates the difference between the azimuth angle command value φ stored in the RAM 146 and the azimuth angle detection signal φa, and again outputs the azimuth angle control signal φe to the D / A converter 122 via the output port 149. Output. Then, the azimuth control signal φe converted into analog by the D / A converter 122 drives the azimuth control motor 38 by the servo amplifier 126 to adjust the azimuth of the directional antenna 12. In this way, the azimuth angle of the directional antenna 12 is set to the azimuth angle command value φ by the servo mechanism.
以上のようにして指向性アンテナ12はその仰角および方
位角が所定の値に設定され、通信衛星に正しく指向され
ることとなる。As described above, the directional antenna 12 has its elevation angle and azimuth set to predetermined values, and is correctly directed to the communication satellite.
次に、動揺補償部106による水平安定台14の姿勢制御動
作につき説明する。Next, the attitude control operation of the horizontal stabilizer 14 by the motion compensator 106 will be described.
水平安定台14は第3図に示すアンテナ支持機構16によっ
てX軸およびY軸の回りに回動可能な状態で支持されて
いる。そして、この水平安定台14には仰角軸48aを介し
てフライホイール機構18が連結されている。ここで、フ
ライホイール機構18はフライホイール回転用モータ66に
よって常時高速で回転するフライホイール70を有し、こ
のフライホイール70の回転軸68はそのスピンベクトルが
水平安定台14の水平面と直交するように設定されてい
る。従って、水平安定台14はフライホイール70のジャイ
ロ効果によって水平面に対する傾動が抑制される。The horizontal stabilizer 14 is supported by an antenna support mechanism 16 shown in FIG. 3 so as to be rotatable about the X axis and the Y axis. A flywheel mechanism 18 is connected to the horizontal stabilizer 14 via an elevation shaft 48a. Here, the flywheel mechanism 18 has a flywheel 70 that is constantly rotated at a high speed by a flywheel rotating motor 66, and a rotation axis 68 of this flywheel 70 is such that its spin vector is orthogonal to the horizontal plane of the horizontal stabilizer 14. Is set to. Therefore, tilting of the horizontal stabilizer 14 with respect to the horizontal plane is suppressed by the gyro effect of the flywheel 70.
ここで、本発明に係るアンテナ装置はその本体部10が船
舶等の動揺を伴う移動体上に載置されている。そこで、
前記移動体がローリングあるいはピッチング等によって
動揺している場合を想定する。この場合、前記水平安定
台14にはアンテナ支持機構16を構成するロール軸28と第
1支持枠26との間の摩擦力およびピッチ軸32と第2支持
枠30との間の摩擦力によって摩擦トルクが付与される。
従って、移動体が動揺すると、水平安定台14はフライホ
イール70の回転によるジャイロ効果によってZ軸を中心
としてプリセッションを行うこととなる。このプリセッ
ションの角速度Ωはアンテナ支持機構16に発生する摩擦
トルクをTとして、フライホイール70の角運動量をHと
した場合、近似的に、 と表される。ここで、フライホイール70の角運動量Hが
十分大きければ、プリセッションの角速度Ωは小さくな
る。フライホイール70によるジャイロ効果は外乱により
摩擦トルクTの減少に伴って水平安定台14を第10図に示
す曲線Iに沿って水平状態へと螺旋状に復帰させるよう
に作用する。Here, in the antenna device according to the present invention, the main body 10 thereof is placed on a moving body such as a ship with shaking. Therefore,
It is assumed that the moving body is swaying due to rolling or pitching. In this case, the horizontal stabilizing base 14 is rubbed by the frictional force between the roll shaft 28 and the first supporting frame 26 which constitute the antenna supporting mechanism 16 and the frictional force between the pitch shaft 32 and the second supporting frame 30. Torque is applied.
Therefore, when the moving body sways, the horizontal stabilizing table 14 performs precession around the Z axis by the gyro effect due to the rotation of the flywheel 70. When the friction torque generated in the antenna support mechanism 16 is T and the angular momentum of the flywheel 70 is H, the angular velocity Ω of this precession is approximately: Is expressed as Here, if the angular momentum H of the flywheel 70 is sufficiently large, the angular velocity Ω of the precession becomes small. The gyro effect of the flywheel 70 acts to spirally return the horizontal stabilizer 14 to the horizontal state along the curve I shown in FIG. 10 as the friction torque T decreases due to disturbance.
一方、水平安定台14には仰角軸48bを介して重心位置制
御機構20が装着されている。そこで、水平安定台14が移
動体の動揺に伴って傾動した時、重心位置制御機構20に
配設された第1および第2傾斜検出手段74、76がその傾
斜量を検出する。On the other hand, the center of gravity position control mechanism 20 is attached to the horizontal stabilizer 14 via the elevation axis 48b. Therefore, when the horizontal stabilizing base 14 tilts due to the shaking of the moving body, the first and second tilt detecting means 74 and 76 provided in the center-of-gravity position control mechanism 20 detect the tilt amount.
すなわち、第9図において、水平安定台14がX軸を中心
として傾動した時、第1傾斜検出手段74を構成するマグ
ネット174は磁気抵抗素子RX、RYの接続点から変位し、
前記磁気抵抗素子RX、RYの抵抗値が変動する。従って、
ホイートストンブリッジ178は平衡状態より変位し、差
動増幅器182に水平安定台14のX軸回りの傾斜角に応じ
た傾斜角信号θXを出力する。この傾斜角信号θXはA/D
コンバータ156によってデジタル信号に変換された後、
制御回路154の演算回路160に入力される。そして、演算
回路160は前記傾斜角信号θXに応じた制御信号をステッ
プモータ駆動回路16に出力し、このステップモータ駆動
回路162により第1重心制御部78を構成するステップモ
ータ84aが駆動される。That is, in FIG. 9, when the horizontal stabilizing base 14 tilts about the X axis, the magnet 174 forming the first tilt detecting means 74 is displaced from the connection point of the magnetoresistive elements R X and R Y.
The resistance values of the magnetoresistive elements R X and R Y vary. Therefore,
The Wheatstone bridge 178 is displaced from the equilibrium state and outputs a tilt angle signal θ X according to the tilt angle of the horizontal stabilizer 14 around the X axis to the differential amplifier 182. This tilt angle signal θ X is A / D
After being converted to a digital signal by converter 156,
It is input to the arithmetic circuit 160 of the control circuit 154. Then, the arithmetic circuit 160 outputs a control signal corresponding to the tilt angle signal θ X to the step motor drive circuit 16, and the step motor drive circuit 162 drives the step motor 84a constituting the first center of gravity control section 78. .
ここで、第1重心制御部78は、第4図および第5図に示
すように、ステップモータ84aによってX軸に沿って移
動する重錘MXを有しており、この重錘MXの移動によって
水平安定台14のX軸の回りの傾動動作が補償される。な
お、前記重錘MXの平衡位置からの変位量xは減速器を構
成するギヤ100a,102aを介してポテンショメータ96aによ
って検出され、その検出信号はバッファ増幅器166を介
してA/Dコンバータ168に入力される。A/Dコンバータ168
は前記検出信号をデジタル変換し、重錘MXの平衡位置か
らの変位信号xとして演算回路160にフィードバックす
る。演算回路160はこの変位信号xに基づき前記第1傾
斜検出手段74からの傾斜角信号θXが0となるように再
びステップモータ駆動回路162に所定の制御信号を出力
し、ステップモータ84を駆動制御する。Here, the first center of gravity control unit 78, as shown in FIGS. 4 and 5, has a weight M X which moves along the X-axis by a stepper motor 84a, the weight M X The movement compensates the tilting movement of the horizontal stabilizer 14 around the X axis. The displacement amount x of the weight M X from the equilibrium position is detected by the potentiometer 96a via the gears 100a and 102a forming the decelerator, and the detection signal is sent to the A / D converter 168 via the buffer amplifier 166. Is entered. A / D converter 168
Converts the detection signal into a digital signal and feeds it back to the arithmetic circuit 160 as a displacement signal x from the equilibrium position of the weight M X. Based on this displacement signal x, the arithmetic circuit 160 outputs a predetermined control signal to the step motor drive circuit 162 again so that the inclination angle signal θ X from the first inclination detection means 74 becomes 0, and drives the step motor 84. Control.
同様に、第2傾斜検出手段76は水平安定台14のY軸を中
心とした傾斜角を検出する。すなわち、マグネット176
の変位によってホイートストンブリッジ180より出力さ
れる信号は差動増幅器184を介して傾斜信号θYとしてA/
Dコンバータ158に入力される。A/Dコンバータ158に入力
した前記傾斜信号θYはデジタル変換された後、制御回
路154の演算回路160に入力する。そして、演算回路160
は前記傾斜信号θYに応じた制御信号をステップモータ
駆動回路164に出力し、このステップモータ駆動回路164
により第2重心制御部80のステップモータ84bが駆動さ
れる。この場合、ステップモータ84bはベルト94bを介し
て重錘MYをY軸に沿って変位させる。この重錘MYの移動
によって水平安定台14のY軸の回りの傾斜動作が補償さ
れる。なお、重錘MYの平衡位置からの変位量yは減速器
165を構成するギヤ100a、102bを介してポテンショメー
タ96bによって検出され、その検出信号はバッファ増幅
器170を介してA/Dコンバータ172に入力される。A/Dコン
バータ172は前記検出信号をデジタル変換し、重錘MYの
平衡位置からの変位信号yとして演算回路160にフィー
ドバックする。演算回路160はこの変位信号yに基づき
前記第2傾斜検出手段76からの傾斜信号θYが0となる
ように再びステップモータ駆動回路164に制御信号を出
力し、ステップモータ84bを駆動制御する。Similarly, the second inclination detecting means 76 detects the inclination angle of the horizontal stabilizing base 14 about the Y axis. That is, the magnet 176
Tilt signal signal outputted from the Wheatstone bridge 180 by the displacement through the differential amplifier 184 theta Y as A /
Input to the D converter 158. The tilt signal θ Y input to the A / D converter 158 is digitally converted and then input to the arithmetic circuit 160 of the control circuit 154. Then, the arithmetic circuit 160
Outputs a control signal according to the tilt signal θ Y to the step motor drive circuit 164.
This drives the step motor 84b of the second center-of-gravity control unit 80. In this case, the step motor 84b displaces the weight M Y along the Y axis via the belt 94b. This movement of the weight M Y compensates for the tilting motion of the horizontal stabilizer 14 around the Y axis. Note that the displacement amount y of the weight M Y from the equilibrium position is the speed reducer.
It is detected by the potentiometer 96b via the gears 100a and 102b constituting the 165, and the detection signal is input to the A / D converter 172 via the buffer amplifier 170. The A / D converter 172 digitally converts the detection signal and feeds it back to the arithmetic circuit 160 as a displacement signal y from the equilibrium position of the weight M Y. Based on this displacement signal y, the arithmetic circuit 160 outputs a control signal to the step motor drive circuit 164 again so that the tilt signal θ Y from the second tilt detection means 76 becomes 0, and drives and controls the step motor 84b.
以上のようにして、水平安定台14は重心位置制御機構20
における重錘MX,MYを移動動作させることにより強制的
に水平状態に復帰される。この場合、水平安定台14は、
第10図に示すように、螺旋状にプリセッションすること
なく曲線IIに沿って略直線的に水平状態に復帰される。
従って、移動体からの外乱によって生じた水平安定台14
の動揺は迅速に補償されることになる。As described above, the horizontal stabilizer 14 is provided with the center of gravity position control mechanism 20.
By moving the weights M X and M Y at, the force is restored to the horizontal state. In this case, the horizontal stabilizer 14
As shown in FIG. 10, it is returned to the horizontal state substantially linearly along the curve II without precession in a spiral shape.
Therefore, the horizontal stabilizer 14 caused by the disturbance from the moving body
Upsets will be quickly compensated.
なお、重錘MX、MYの位置移動によるフィードバック制御
は、好適には、一次遅れ系によって与えられる。すなわ
ち、第11図に示すように、重錘MX、MYの平衡位置Oから
の変位を夫々x、yとし、第1および第2傾斜検出手段
74、76からの傾斜信号をθX、θYとした場合、変位x、
yの変数sに対するラプラス変換、X(s)、Y(s)
は と表される。ここで、ΘX(s)、ΘY(s)は傾斜信号
θX、θYのラプラス変換、kは比例定数、aは時定数を
示す。従って、重錘MX、MYのX軸回りおよびY軸回りの
制御トルクをτx、τyとした場合、そのラプラス変換Tx
(s)、Ty(s)は、近似的に、 と表される。ここで、gは重力加速度を示す。この場
合、(4)式および(5)式は低域通過特性を示してお
り、時定数aを所定の値に設定すれば水平安定台14に発
生する低周波特性を有効に補償することが可能となる。
この結果、水平安定台14の外乱による動揺のうち、高周
波特性はフライホイール機構18のジャイロ効果によって
補償され、低周波特性は重心位置制御機構20によって効
果的に補償される。The feedback control based on the position movement of the weights M X and M Y is preferably given by a first-order delay system. That is, as shown in FIG. 11, the displacements of the weights M X and M Y from the equilibrium position O are x and y, respectively, and the first and second inclination detecting means are provided.
If the tilt signals from 74 and 76 are θ X and θ Y , the displacement x,
Laplace transform for variable s of y, X (s), Y (s)
Is Is expressed as Here, Θ X (s) and Θ Y (s) are Laplace transforms of the tilt signals θ X and θ Y , k is a proportional constant, and a is a time constant. Therefore, when the control torques of the weights M X and M Y around the X axis and around the Y axis are τ x and τ y , their Laplace transforms T x
(S) and T y (s) are approximately Is expressed as Here, g represents gravitational acceleration. In this case, the equations (4) and (5) show the low-pass characteristic, and the low frequency characteristic generated in the horizontal stabilizer 14 can be effectively compensated by setting the time constant a to a predetermined value. It will be possible.
As a result, the high-frequency characteristic of the vibration caused by the disturbance of the horizontal stabilizing base 14 is compensated by the gyro effect of the flywheel mechanism 18, and the low-frequency characteristic is effectively compensated by the center-of-gravity position control mechanism 20.
以上のように、本発明によれば、フライホイールのジャ
イロ効果によって動揺が抑制される水平安定台に指向性
アンテナを支持させ、前記指向性アンテナが載置される
船舶等の移動体の動揺によって傾動する前記水平安定台
の傾動を傾斜検出手段によって検出し、前記指向性アン
テナを含む水平安定台の重心位置を強制的に移動させる
ことにより、前記水平安定台の傾動を補償するように構
成している。そのため、前記指向性アンテナが移動体の
動揺等の外乱を受ける場合であっても、常時、通信衛星
に正確に指向させることが出来る。従って、このアンテ
ナ装置によれば、常に、高精度な通信が可能となるとい
う利点が得られる。As described above, according to the present invention, the directional antenna is supported on the horizontal stabilizing base whose movement is suppressed by the gyro effect of the flywheel, and the movement of the moving body such as a ship on which the directional antenna is mounted is shaken. The tilt detecting means detects tilting of the horizontal stabilizing table, and the center of gravity of the horizontal stabilizing table including the directional antenna is forcibly moved to compensate for the tilting of the horizontal stabilizing table. ing. Therefore, even when the directional antenna is subjected to disturbance such as shaking of a moving body, it is possible to always accurately and accurately point the communication satellite. Therefore, according to this antenna device, there is an advantage that high-precision communication is always possible.
また、従来の如く、移動体の揺動によって生ずる水平安
定台のプリセッションを物理振子の重力作用によって水
平状態に復帰させるのではなく、重心移動によって強制
的に当該プリセッションを削減するように構成している
ため、水平安定台の水平状態への復帰が極めて迅速に行
われる。従って、例えば、水平安定台に印加される外乱
が高周波から低周波に渡る複雑な周波数特性を有した場
合であっても、水平安定台の傾斜角度を最小限に抑制す
ることが出来、移動体の動揺等の影響を受けないアンテ
ナ装置を提供することが可能となる。Further, unlike the conventional case, the precession of the horizontal stabilizer caused by the swing of the moving body is not returned to the horizontal state by the gravity action of the physical pendulum, but the precession is forcibly reduced by moving the center of gravity. Therefore, the horizontal stabilizer can be returned to the horizontal state extremely quickly. Therefore, for example, even when the disturbance applied to the horizontal stabilizer has a complicated frequency characteristic ranging from high frequency to low frequency, the inclination angle of the horizontal stabilizer can be suppressed to the minimum and the moving body It is possible to provide an antenna device that is not affected by fluctuations of the antenna.
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention. Of course.
第1図は本発明に係るアンテナ装置の本体部を示す斜視
図、 第2図は本発明に係るアンテナ装置の本体部を示す平面
図、 第3図は本発明に係るアンテナ装置のアンテナ支持機構
を示す斜視図、 第4図は本発明に係るアンテナ装置の重心位置制御機構
を示す構成斜視図、 第5図は本発明に係るアンテナ装置における重心位置制
御機構の内部構成図、 第6図は本発明に係るアンテナ装置における姿勢制御系
を示す構成ブロック図、 第7図は本発明に係るアンテナ装置における姿勢制御系
の仰角制御部および方位角制御部を示す構成ブロック
図、 第8図は第7図に示す演算回路のブロック図、 第9図は本発明に係るアンテナ装置における姿勢制御系
の動揺補償部を示す構成ブロック図、 第10図は本発明に係るアンテナ装置における水平安定台
の動揺補償動作を示す説明図、 第11図は本発明に係るアンテナにおける重心位置制御機
構の補償原理を示す説明図である。 10……本体部、12……指向性アンテナ 14……水平安定台、16……アンテナ支持機構 18……フライホイール機構、 20……重心位置制御機構 24……支柱、36……方位軸 38……方位角制御用モータ 48a、48b……仰角軸、56……仰角制御用モータ 66……フライホイール回転用モータ 70……フライホイール、74、76……傾斜検出手段 78、80……重心制御部 84a、84b……ステップモータ 96a、96b……ポテンショメータ 104……仰角制御部、106……動揺補償部 108……方位角制御部、110、114、154……制御回路 MX、MY……重錘1 is a perspective view showing a main body of an antenna device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a main body of the antenna device according to the present invention, and FIG. 3 is an antenna support mechanism of the antenna device according to the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the center of gravity position control mechanism of the antenna device according to the present invention. FIG. 5 is an internal configuration diagram of the center of gravity position control mechanism of the antenna device according to the present invention. FIG. 7 is a configuration block diagram showing an attitude control system in the antenna device according to the present invention, FIG. 7 is a configuration block diagram showing an elevation angle control unit and an azimuth angle control unit in the attitude control system in the antenna device according to the present invention, and FIG. FIG. 7 is a block diagram of the arithmetic circuit shown in FIG. 7, FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a motion compensation unit of an attitude control system in the antenna device according to the present invention, and FIG. Description shows the upset compensation operation diagram, FIG. 11 is an explanatory diagram showing a compensation principle of gravity position control mechanism in the antenna according to the present invention. 10 …… Main body, 12 …… Directional antenna 14 …… Horizontal stabilizer, 16 …… Antenna support mechanism 18 …… Flywheel mechanism, 20 …… Center of gravity position control mechanism 24 …… Post, 36 …… Azimuth axis 38 ...... Azimuth control motors 48a, 48b …… Elevation axis, 56 …… Elevation control motor 66 …… Flywheel rotation motor 70 …… Flywheel, 74,76 …… Inclination detection means 78,80 …… Center of gravity Control unit 84a, 84b ...... Step motor 96a, 96b ...... Potentiometer 104 ...... Elevation angle control unit, 106 ...... Vibration compensation unit 108 ...... Azimuth control unit, 110, 114, 154 ...... Control circuit M X , M Y ...... Weight
Claims (6)
移動体に載置されるアンテナ装置において、 前記指向性アンテナを支持する水平安定台と、 X軸の回りに回動可能な第1の支持体と、前記第1支持
体に軸支されたY軸の回りに回動可能な第2の支持体と
を有し、前記水平安定台を前記移動体に対して傾動可能
に支持するジンバル支持機構と、 外乱による前記水平安定台の傾動を抑制するフライホイ
ール機構と、 前記水平安定台のX軸回りの傾斜を検出する第1の傾斜
検出部と、前記水平安定台のY軸回りの傾斜を検出する
第2の傾斜検出部とを有し、外乱による前記水平安定台
の傾動を検出する傾斜検出手段と、 前記第1傾斜検出部からの検出信号に基づきX軸方向に
重心位置を移動させる第1の重心位置移動手段と、前記
第2傾斜検出部からの検出信号に基づきY軸方向に重心
位置を移動させる第2の重心位置移動手段とを有し、前
記水平安定台の傾動量に基づき重心位置を移動制御する
重心位置制御機構と、 を具備することを特徴とするアンテナ装置。1. An antenna device having a directional antenna, which is mounted on a swinging moving body such as a ship, and a horizontal stabilizer for supporting the directional antenna, and rotatable about an X axis. It has a 1st support body and a 2nd support body which can be rotated around the Y-axis pivotally supported by the said 1st support body, and the said horizontal stabilizer can be tilted with respect to the said moving body. A gimbal support mechanism that supports the flywheel mechanism, a flywheel mechanism that suppresses tilting of the horizontal stabilizer due to disturbance, a first tilt detection unit that detects a tilt of the horizontal stabilizer around the X axis, and a Y of the horizontal stabilizer. A second tilt detecting section for detecting tilt about the axis, and tilt detecting means for detecting tilt of the horizontal stabilizing table due to disturbance; and in the X-axis direction based on a detection signal from the first tilt detecting section. First center-of-gravity position moving means for moving the center-of-gravity position, and the second tilt A center-of-gravity position control mechanism for moving the center-of-gravity position in the Y-axis direction based on a detection signal from the detection unit, the center-of-gravity position control mechanism controlling movement of the center-of-gravity position based on the amount of tilt of the horizontal stabilizer. An antenna device comprising:
て、水平安定台は方位角制御機構によりジンバル支持機
構に対しX−Y平面内で回転可能に構成してなるアンテ
ナ装置。2. The antenna device according to claim 1, wherein the horizontal stabilizer is configured to be rotatable in an XY plane with respect to the gimbal support mechanism by an azimuth angle control mechanism.
て、ジンバル支持機構は方位角制御機構により移動体に
対しX−Y平面内で回転可能に構成してなるアンテナ装
置。3. The antenna device according to claim 1, wherein the gimbal support mechanism is configured to be rotatable in the XY plane with respect to the moving body by an azimuth angle control mechanism.
て、 指向性アンテナは仰角制御機構により水平安定台に対し
鉛直面内で回動可能に構成してなるアンテナ装置。4. The antenna device according to claim 1, wherein the directional antenna is configured to be rotatable within a vertical plane with respect to a horizontal stabilizer by an elevation angle control mechanism.
て、 フライホイール機構は水平安定台に直交するスピンベク
トルを有し高速で回転するフライホイールより構成して
なるアンテナ装置。5. The antenna device according to claim 1, wherein the flywheel mechanism comprises a flywheel having a spin vector orthogonal to a horizontal stabilizer and rotating at high speed.
て、 第1重心位置移動手段はステップモータによってX軸に
沿って移動する重錘MXを有し、一方、第2重心位置移動
手段はステップモータによってY軸に沿って移動する重
錘MYを有してなるアンテナ装置。6. The apparatus according to claim 1, wherein the first center-of-gravity position moving means has a weight M X which moves along the X axis by a step motor, while the second center-of-gravity position moving means. Is an antenna device having a weight M Y that moves along the Y axis by a step motor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61033325A JPH0797724B2 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61033325A JPH0797724B2 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Antenna device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190902A JPS62190902A (en) | 1987-08-21 |
| JPH0797724B2 true JPH0797724B2 (en) | 1995-10-18 |
Family
ID=12383404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61033325A Expired - Lifetime JPH0797724B2 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Antenna device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797724B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2549470B2 (en) * | 1991-03-20 | 1996-10-30 | 日本無線株式会社 | Oscillation compensation antenna device |
| CN111650665B (en) * | 2020-05-20 | 2023-06-23 | 北京遥测技术研究所 | Security imaging system with motion compensation and use method thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60150301A (en) * | 1984-01-17 | 1985-08-08 | Furuno Electric Co Ltd | Device for keeping directivity of directional body |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61033325A patent/JPH0797724B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62190902A (en) | 1987-08-21 |
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