(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、このベース部に支持され、方位軸まわりに回転自在に設けた第１の回転部材と、上記ベース部に設けられ、上記第１の回転部材を回転させる第１のモータと、上記ベース部に支持され、上記第１の回転部材と同一の軸まわりに回転自在に設けた第２の回転部材と、上記ベース部に設けられ、上記第２の回転部材を回転させる第２のモータと、上記第１の回転部材に設けられ、上記第１の回転部材と上記第２の回転部材の相対回転により回転する相対回転軸と、この相対回転軸の回転によって、上記第１の回転部材に設けたアンテナを仰角軸まわりに回転させる回転伝達部とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記第２の回転部材は、その回転軸を中心とする円周上に形成したギア歯を具備し、上記相対回転軸は、その軸の一端に設けられ、上記ギア歯と噛合する歯車を具備したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記相対回転軸は、方位軸と略平行な軸部材を具備し、上記回転伝達部は、上記軸部材の一端に設けた傘歯車と、上記第１の回転部材に設けたアンテナの仰角回転軸に設けた傘歯車とを具備したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
ベース部と、このベース部に支持され、方位軸まわりに回転自在に設けた第１の回転部材と、上記ベース部に設けられ、上記第１の回転部材を回転させる第１のモータと、上記ベース部に支持され、上記第１の回転部材と同一の軸まわりに回転自在に設けた第２の回転部材と、上記ベース部に設けられ、上記第２の回転部材を回転させる第２のモータと、上記第１の回転部材に設けられ、仰角軸まわりに回転自在に支持されたアンテナと、このアンテナの上記仰角軸からオフセットした位置に設けた支持点、及び上記第２の回転部材に設けた支持点を結び、第１の回転部材と上記第２の回転部材の相対回転によって上記アンテナを仰角軸まわりに回転させるリンク部材とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
上記リンク部材は、その両端に球面座軸受を具備することを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記第２のモータは、上記アンテナの仰角に対応する上記第１の回転部材と上記第２の回転部材との相対回転を記述した仰角設定テーブルに基づいて駆動制御することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、衛星通信等に用いられ、方位角方向及び仰角方向に回転するアンテナを有するアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
衛星通信用のアンテナ装置は、通信相手となる通信衛星の軌道上の位置に対応して、アンテナの方位角方向の駆動と仰角方向の駆動とを組合せることによって、通信衛星を捕捉し、又は追尾して通信衛星との間でマイクロ波通信を行う。この種のアンテナ装置は、地上の管制局に設置される他、移動車両に搭載され通信衛星を介して親局との間で通信を行うＳＮＧ（Ｓａｔｅｌｉｔｅ  Ｎｅｗｓ  Ｇｅｔｈｅｒｉｎｇ）システムに使用したり、船舶や航空機に搭載して使用されるような場合などがある。
【０００３】
例えば、従来のこの種のアンテナ装置の構成例は、特開平５−１７５７１６号公報に開示されている。この従来のアンテナ装置は、内外互いに嵌挿した固定軸と回転軸によって水平安定台を縦軸まわりに回転自在となるように設け、この水平安定台に仰角回転自在に支持し、この水平安定台に仰角回転自在にアンテナを設けている。この従来のアンテナ装置においては、縦軸まわりに設けたスリップリングを介して、固定軸側から水平安定台側へ仰角駆動のための制御信号を伝送し、水平安定台に設けた仰角回転駆動部によってアンテナを仰角回転させることができる。また、アンテナ送受信用のＲＦ信号はロータリジョイントを介して水平安定台側へ伝送しているので、アンテナを積載する水平安定台が固定側に対してエンドレス回転できる構成となっている。
また、特開平９−１９９９２４号公報には、従来のアンテナ装置の別の構成例が開示されている。この従来のアンテナ装置は、アンテナを仰角回転させる駆動機構として、アンテナを保持するアームに主軸を連結し、アンテナと主軸との中間部にヒンジを設け、固定側に設けた仰角回転モータにより主軸を上下させる構成を有している。仰角回転モータの回転はラックピニオン機構によって主軸を上下させる直動運動に変換され、この主軸の上下によって上記ヒンジを中心としてアンテナを仰角回転させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開平５−１７５７１６号公報に開示された従来のアンテナ装置においては、仰角回転駆動部が水平安定台に設けられているので、この仰角回転駆動部へ固定側から制御信号を伝送するためには、縦軸まわりにスリップリングを配置する必要がある。このスリップリングは、固定軸又は回転軸の一方に設けたリング状の電極に他の一方に設けたブラシを接触させる構造のものであり、リング状電極とブラシとの間で磨耗が生じる電気部品である。航空機や船舶、また移動車両等においても、通信機器には高信頼性が要求されることが多く、この従来のアンテナ装置において使用するスリップリングによって、アンテナ装置の信頼性が低下するという問題点があった。
【０００５】
また、特開平９−１９９９２４号公報に開示された従来のアンテナ装置においては、仰角回転モータを固定側に配置しており、特開平５−１７５７１６号公報に開示されたアンテナ装置のようなスリップリングを有していない。しかし、アンテナを仰角回転させるために、主軸を上下させる必要が生じ、この主軸の上下の直動ストロークによりアンテナ装置が大型化するという問題点があった。この直動ストロークを短くするには、アンテナのヒンジ部と主軸までの距離を小さくすれば良いが、そうするとアンテナ駆動のためのトルクが大きくなり、固定側に設ける仰角回転モータが大きくなってしまう。また、アンテナに加わる風力や振動による外乱トルクに対して、アンテナ位置を保持する保持力について見ると、主軸に設けたラックピニオンでは減速比がとれないので、モータを大きくして保持トルクを増大させるか、またはラックピニオンと仰角回転モータとの間に減速比の高いギアを設けて保持トルクを高める必要がある。前者の場合は仰角回転モータの大型化、後者の場合にはギア部分の大型化或いは精度が問題点となる。この点、とくに航空機や船舶、或いは移動車両等に搭載されるこの種のアンテナ装置では、アンテナ装置の高信頼性と小型軽量化が要求されるところである。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、固定部と可動部との間の電気的接続を確保するためのスリップリングを用いることなく、小型化が図れるアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るアンテナ装置は、ベース部と、このベース部に支持され、方位軸まわりに回転自在に設けた第１の回転部材と、上記ベース部に設けられ、上記第１の回転部材を回転させる第１のモータと、上記ベース部に支持され、上記第１の回転部材と同一の軸まわりに回転自在に設けた第２の回転部材と、上記ベース部に設けられ、上記第２の回転部材を回転させる第２のモータと、上記第１の回転部材に設けられ、上記第１の回転部材と上記第２の回転部材の相対回転により回転する相対回転軸と、この相対回転軸の回転によって、上記第１の回転部材に設けたアンテナを仰角軸まわりに回転させる回転伝達部とを備えたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係るアンテナ装置は、請求項１の発明に係るアンテナ装置において、上記第２の回転部材は、その回転軸を中心とする円周上に形成したギア歯を具備し、上記相対回転軸は、その軸の一端に設けられ、上記ギア歯と噛合する歯車を具備したものである。
【０００９】
請求項３の発明に係るアンテナ装置は、請求項１の発明に係るアンテナ装置において、上記相対回転軸は、方位軸と略平行な軸部材を具備し、上記回転伝達部は、上記軸部材の一端に設けた傘歯車と、上記第１の回転部材に設けたアンテナの仰角回転軸に設けた傘歯車とを具備したものである。
【００１０】
請求項４の発明に係るアンテナ装置は、ベース部と、このベース部に支持され、方位軸まわりに回転自在に設けた第１の回転部材と、上記ベース部に設けられ、上記第１の回転部材を回転させる第１のモータと、上記ベース部に支持され、上記第１の回転部材と同一の軸まわりに回転自在に設けた第２の回転部材と、上記ベース部に設けられ、上記第２の回転部材を回転させる第２のモータと、上記第１の回転部材に設けられ、仰角軸まわりに回転自在に支持されたアンテナと、このアンテナの上記仰角軸からオフセットした位置に設けた支持点、及び上記第２の回転部材に設けた支持点を結び、第１の回転部材と上記第２の回転部材の相対回転によって上記アンテナを仰角軸まわりに回転させるリンク部材とを備えたものである。
【００１１】
請求項５の発明に係るアンテナ装置は、請求項４の発明に係るアンテナ装置において、上記リンク部材は、その両端に球面座軸受を具備するものである。
【００１２】
請求項６の発明に係るアンテナ装置は、請求項１又は請求項４の発明に係るアンテナ装置において、上記第２のモータは、上記アンテナの仰角に対応する上記第１の回転部材と上記第２の回転部材との相対回転を記述した仰角設定テーブルに基づいて駆動制御するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を図１及び図２によって説明する。図１は実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す構成図であり、図２は実施の形態１に係るアンテナ装置について図１の線分ＡＡから見た断面図である。図１において、１はアンテナ装置を地上に設置したり、移動体に取り付けるためのベース部、２はベース部に固定して設けられた固定軸であり、方位軸方向を軸方向に持つ段付き円筒形状を有する。３は固定軸２に方位角回転自在に支持され、円板形状を有する第１の回転部材（以下、単に回転部材３と呼ぶ）であり、４は回転部材３と固定軸２との連結個所に設けた軸受である。５は回転部材３を方位角まわりに回転させる第１のモータ（以下、単にモータ５と呼ぶ）であり、６はモータ５の回転軸に設けた歯車であり、回転部材３の外周に形成される歯車と噛合する。７は固定軸２に方位角回転自在に支持され、円板形状を有する第２の回転部材（以下、単に回転部材７と呼ぶ）であり、８は回転部材７と固定軸２との連結個所に設けた軸受である。９は回転部材７を方位角まわりに回転させる第２のモータ（以下、単にモータ９と呼ぶ）であり、１０はモータ９の回転軸に設けた歯車であり、回転部材７の外周に形成される歯車と噛合する。１１は方位角及び仰角の所定角度に駆動されて、対向する通信局との間で無線通信を行うアンテナである。１２はアンテナ１１に設けた仰角回転軸であり、１３は仰角回転軸１２を支持する支持脚であり、アンテナ１１は支持脚１３を介して回転部材３に仰角回転自在に支持されて設けられる。１４は回転部材３と回転部材７との相対回転により回転する相対回転軸であり、１５は相対回転軸１４を回転部材３に対して回転自在に支持する軸受である。この軸受１５は回転部材３に形成した穴に取り付けられる。１６は相対回転軸の一端に設けた歯車であり、図２に示す回転部材７に設けたギア歯１７に噛合する。ギア歯１７は回転部材７の回転軸を中心とする円周上に設けたギア歯であり、回転部材７に円弧上に設けた溝にギア歯を形成して成る。１８は相対回転軸１４のもう一方の端に設けた傘歯車、１９は仰角回転軸１２の一端に設けた傘歯車であり、傘歯車１８と傘歯車１９とは噛合し、アンテナ１１を仰角軸まわりに回転させる回転伝達部を形成している。
【００１４】
次に実施の形態１に係るアンテナ装置の動作について説明する。モータ５が回転することによって回転部材３が回転する。この回転によってアンテナ１１は方位軸まわりに回転する。一方、モータ９が回転することによって回転部材７が回転する。回転部材３と回転部材７との相対回転によって、相対回転軸１４が回転する。この相対回転軸１４の回転は、傘歯車１８と傘歯車１９による回転伝達によって、アンテナ１１を仰角軸まわりに回転させる。いまアンテナ１１を方位角方向にのみ回転させる場合には、回転部材３と回転部材７を相対回転が生じないようにモータ５とモータ９とを回転すればよい。また、アンテナ１１の方位方向は同じままで、仰角軸まわりにのみアンテナ１１を回転させたい場合には、モータ５は停止状態として回転部材３を回転させずに、モータ９を回転させて回転部材７を回転させればよい。このようにベース部１に設けたモータ５及びモータ９によってアンテナ１１を方位軸まわり及び仰角軸まわりに回転させることができるので、従来技術のような磨耗部品であるスリップリングを設ける必要がなく、アンテナ装置の信頼性を高めることができる。また、上記のようにアンテナ１１の仰角駆動において、直動機構を設けていないので、直動ストロークを確保する必要がなく、したがって収納性の向上と、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
なお、本実施の形態において説明した回転部材３とモータ５、回転部材７とモータ９、相対回転軸１４と回転部材７、及び傘歯車１８と傘歯車１９のそれぞれの回転伝達機構は、図１において示したような歯車による回転伝達機構に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、これらの回転伝達機構に種々の変形、例えば歯車の変わりにベルト回転伝達機構とするなどの変形をして実施することが可能である。
【００１６】
実施の形態２．
次に図３及び図４によって、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置について説明する。図３は実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す外観図であり、図４は実施の形態２に係るアンテナ装置の方位回転軸を通る断面による断面図である。図３において、２０はアンテナ１１を仰角回転が可能となるように支持するヒンジであり、アンテナ１１はヒンジ２０を介して回転部材３に連結される。２１は回転部材７に設けた支持点、２２はアンテナ１１に設けた支持点である。２３は支持点２１と支持点２２とを連結する棒状のリンク部材である。リンク部材２３の一方の端は、回転部材７に対して、支持点２１によって３自由度回転可能に支持され３並進自由度は拘束されている。またリンク部材２３の他方の端は、アンテナ１１に対して、支持点２２によって３自由度回転可能に支持され３並進自由度は拘束されている。例えば、支持点２１及び支持点２２と、リンク部材２３とは球面座軸受を介して連結させるものである。図３及び図４において、図１と同一符号を付した部品は図１のそれらと同一又は相当部分を示す。
【００１７】
次に図３によって実施の形態２に係るアンテナ装置の動作について説明する。アンテナ１１は、回転部材３を回転させることによって、方位軸まわりに回転させることができる。一方、仰角軸まわりの回転についてみれば、回転部材３に対する回転部材７の相対的な回転によって、支持点２１が方位軸まわりに移動することによってリンク部材２３の位置が変化し、さらに支持点２２が移動することによって、アンテナ１１をヒンジ２０により仰角軸まわりに回転することができる。即ち、回転部材３と回転部材７の回転によって、アンテナ１１の方位角及び仰角を変化することができる。このアンテナ１１の仰角の変化は、例えば図３に示す実線の位置にあるリンク部材２３が回転部材７の回転（同図に示す矢印の回転）により破線の位置に移動することによって、アンテナ１１が実線の位置から破線の位置に移動することによって生じる。これを図４において見ると、モータ５の回転によって歯車６が回転し、歯車６は回転部材３の外周に設けたギア歯と噛合して、回転部材３を回転させる。またモータ９の回転によって歯車１０が回転し、歯車１０は回転部材７の外周に設けたギア歯と噛合して、回転部材７を回転させる。この回転部材３及び回転部材７の回転によって、上述のようにアンテナ１１を方位軸まわり、及び仰角軸まわりに回転することができる。なお、回転部材７が固定軸２に軸受８を介して支持される関係は実施の形態１と同じであるが、回転部材３は回転部材７に軸受４を介して支持されている点で実施の形態１の構成と異なる。回転部材７が方位角回転自在に固定軸２に支持されているので、結局、回転部材３は固定軸２に対して方位軸まわりに回転自在に支持されているといえる。
【００１８】
このようにベース部１に設けたモータ５及びモータ９によってアンテナ１１を方位軸まわり及び仰角軸まわりに回転させることができるので、従来技術のような磨耗部品であるスリップリングを設ける必要がなく、アンテナ装置の信頼性を高めることができる。また、上記のようにアンテナ１１の仰角駆動において、直動機構を設けていないので、直動ストロークを確保する必要がなく、したがって収納性の向上と、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
【００１９】
なお、本実施の形態において説明した回転部材３とモータ５、回転部材７とモータ９のそれぞれの回転伝達機構は、図４及びその説明において示したような歯車による回転伝達機構に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、これらの回転伝達機構に種々の変形、例えば歯車の変わりにベルト回転伝達機構とするなどの変形をして実施することが可能である。
【００２０】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２において説明したように、モータ５及びモータ９の回転によって、アンテナ１１を方位軸まわり及び仰角軸まわりに回転させることが可能である。本実施の形態では、これらのモータ５及びモータ９の駆動制御方法について説明する。
【００２１】
アンテナ１１の方位軸まわりの回転については、回転部材３と回転部材７の回転量が等しくなるようにモータ５及びモータ９を駆動すればよい。一方、アンテナ１１の仰角軸まわりの回転は、モータ９を回転させることにより、回転部材３と回転部材７との間に相対的な回転を生じさせることによって生じさせるものである。このモータ９の回転とアンテナ１１の仰角軸まわりの回転は、実施の形態１においては、歯車１０による回転伝達、歯車１６による回転伝達、傘歯車１８及び１９による回転伝達によって関係付けられる。また実施の形態２においては歯車１０による回転伝達、リンク部材２３の位置変化によって、モータ９の回転とアンテナ１１の仰角軸まわりの回転とが関係付けられる。即ち、実施の形態１及び実施の形態２について、アンテナ１１の仰角に対応するモータ９の回転、又は回転部材３と回転部材７との相対回転の関係が求められる。いずれの実施の形態においても、アンテナ１１の仰角軸まわりの回転角（又は回転位置）に対応するモータ９の回転角（又は回転位置）、又は回転部材３と回転部材７の相対回転角（又はそれぞれの回転位置）の関係をアンテナ装置組立後に予め実験で測定しておくことができる。この測定した結果を記述した仰角設定テーブルをモータ駆動制御部のメモリ内に格納して、アンテナ１１の仰角駆動の指令があった場合に、必要な仰角回転量（又は仰角回転位置）に対応するモータ９の回転量（又は回転位置）、又は回転部材３と回転部材７の相対回転角を読出し、モータ９を回転するように制御する。特に実施の形態２では、リンク部材２３の位置がアンテナ１１の仰角回転に関係しており、複雑な幾何学的関係を解いてモータ９を駆動するのに比べて簡易な演算処理によってアンテナ１１を駆動することができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の請求項１乃至請求項６に係る発明によれば、ベース部に設けたモータによってアンテナを方位軸まわり及び仰角軸まわりに回転させることができるので、従来技術のような磨耗部品であるスリップリングを設ける必要がなく、アンテナ装置の高信頼性化、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図１において線分ＡＡから見た断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す外観図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の方位回転軸を通る断面図である。
【符号の説明】
１  ベース部
２  固定部
３  回転部材（又は第１の回転部材）
５  モータ（又は第１のモータ）
７  回転部材（又は第２の回転部材）
９  モータ（又は第２のモータ）
１１  アンテナ
１２  仰角回転軸
１４  相対回転軸
１６  歯車
１７  ギア歯
１８、１９  傘歯車
２１、２２  支持点
２３  リンク部材
【図１】
0003726693.tif 000002
【図２】
0003726693.tif 000003
【図３】
0003726693.tif 000004
【図４】
0003726693.tif 000005