(57)【要約】【課題】複数の送受信装置間の位相変動と経路長変動を同時に補償する。【解決手段】基準となる送受信装置と制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する第１の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における位相誤差を含む第１の到来方向を推定する。さらに、制御対象の送受信装置から入力する第１および第２の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における位相誤差を含まない第２の到来方向を推定する。第１の到来方向と第２の到来方向との差が小さくなる方向に制御対象の送受信装置に送出する送信ＩＦ信号（または送信ＲＦ信号）の位相を設定する。【選択図】  図１
2014003430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相制御装置から複数の送受信装置に送信ＩＦ信号を入力し、各送受信装置で送信ＩＦ信号を周波数変換した送信ＲＦ信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置において、
前記複数の送受信装置は、同一装置から同時送信された異なる周波数の第１の受信ＲＦ信号と第２の受信ＲＦ信号を受信し、前記送信ＲＦ信号をローカル信号として各受信ＲＦ信号を周波数変換し、第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号として前記位相制御装置に送出する構成であり、
前記位相制御装置は、
基準となる送受信装置および制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する前記第１の周波数変換信号を固有値展開し、前記制御対象の送受信装置における第１の到来方向を推定する第１の到来方向推定手段と、
前記制御対象の送受信装置から入力する前記第１の周波数変換信号および前記第２の周波数変換信号を固有値展開し、前記制御対象の送受信装置における第２の到来方向を推定する第２の到来方向推定手段と、
前記第１の到来方向と前記第２の到来方向との差が小さくなる方向に、前記制御対象の送受信装置に送出する前記送信ＩＦ信号の位相を設定する送信位相設定手段と
を備えたことを特徴とする追尾アンテナ装置。
【請求項２】
位相制御装置から複数の送受信装置に送信ＲＦ信号を入力し、各送受信装置で送信ＲＦ信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置において、
前記複数の送受信装置は、同一装置から同時送信された異なる周波数の第１の受信ＲＦ信号と第２の受信ＲＦ信号を受信し、前記送信ＲＦ信号をローカル信号として各受信ＲＦ信号を周波数変換し、第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号として前記位相制御装置に送出する構成であり、
前記位相制御装置は、
送信ＩＦ信号を前記送信ＲＦ信号に周波数変換して前記各送受信装置に送出する周波数変換手段と、
基準となる送受信装置および制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する前記第１の周波数変換信号を固有値展開し、前記制御対象の送受信装置における第１の到来方向を推定する第１の到来方向推定手段と、
前記制御対象の送受信装置から入力する前記第１の周波数変換信号および前記第２の周波数変換信号を固有値展開し、前記制御対象の送受信装置における第２の到来方向を推定する第２の到来方向推定手段と、
前記第１の到来方向と前記第２の到来方向との差が小さくなる方向に、前記制御対象の送受信装置に送出する前記送信ＲＦ信号の位相を設定する送信位相設定手段と
を備えたことを特徴とする追尾アンテナ装置。
【請求項３】
位相制御装置から複数の送受信装置に送信ＩＦ信号を入力し、各送受信装置で送信ＩＦ信号を周波数変換した送信ＲＦ信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置の送信位相制御方法において、
前記複数の送受信装置は、同一装置から同時送信された異なる周波数の第１の受信ＲＦ信号と第２の受信ＲＦ信号を受信し、前記送信ＲＦ信号をローカル信号として各受信ＲＦ信号を周波数変換し、第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号として前記位相制御装置に送出し、
前記位相制御装置は、
基準となる送受信装置および制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する前記第１の周波数変換信号を固有値展開し、前記制御対象の送受信装置における第１の到来方向を推定し、
前記制御対象の送受信装置から入力する前記第１の周波数変換信号および前記第２の周波数変換信号を固有値展開し、前記制御対象の送受信装置における第２の到来方向を推定し、
前記第１の到来方向と前記第２の到来方向との差が小さくなる方向に、前記制御対象の送受信装置に送出する前記送信ＩＦ信号の位相を設定する
ことを特徴とする追尾アンテナ装置の送信位相制御方法。
【請求項４】
位相制御装置から複数の送受信装置に送信ＲＦ信号を入力し、各送受信装置で送信ＲＦ信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置の送信位相制御方法において、
前記複数の送受信装置は、同一装置から同時送信された異なる周波数の第１の受信ＲＦ信号と第２の受信ＲＦ信号を受信し、前記送信ＲＦ信号をローカル信号として各受信ＲＦ信号を周波数変換し、第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号として前記位相制御装置に送出し、
前記位相制御装置は、
送信ＩＦ信号を前記送信ＲＦ信号に周波数変換して前記各送受信装置に送出し、
基準となる送受信装置および制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する前記第１の周波数変換信号を固有値展開し、前記制御対象の送受信装置における第１の到来方向を推定し、
前記制御対象の送受信装置から入力する前記第１の周波数変換信号および前記第２の周波数変換信号を固有値展開し、前記制御対象の送受信装置における第２の到来方向を推定し、
前記第１の到来方向と前記第２の到来方向との差が小さくなる方向に、前記制御対象の送受信装置に送出する前記送信ＲＦ信号の位相を設定する
ことを特徴とする追尾アンテナ装置の送信位相制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体衛星通信用地球局装置における追尾アンテナ装置および送信位相補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信は洋上で提供される唯一のブロードバンド通信手段であることから、船上の衛星通信用地球局装置の故障に対する信頼性が求められている。これを低コストで実現する手法として、複数のアンテナを使用する追尾アンテナ装置が検討されている（非特許文献１）。ここで、追尾アンテナ装置は、各種センサ情報や通信の相手方からの受信信号から指向方向推定や指向方向誤差量を検出し、アンテナの指向方向（仰角および方位角）を機械的に制御する機能を備えている。
【０００３】
図５は、複数のアンテナを使用する従来の追尾アンテナ装置の構成例を示す。
図５において、追尾アンテナ装置は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の送受信装置５０−１〜５０−Ｎ、位相制御装置６０および変復調装置７０により構成される。
【０００４】
図６は、従来の送受信装置５０−ｋの構成例を示す（ｋ＝１〜Ｎ）。
図６において、送受信装置５０−ｋは、アンテナ部５１と、周波数アップコンバート器（ＵＣ）５２と、周波数ダウンコンバート器（ＤＣ）５３により構成される。ＵＣ５２およびＤＣ５３は、周波数ｆLOのローカル信号ＬＯk を出力する局部発振器と周波数変換器を備える。ＵＣ５２の周波数変換器は、変復調装置７０から位相制御装置６０を介して入力する周波数ｆIFの送信ＩＦ信号ＴIF-kとローカル信号ＬＯk とをミキシングし、アップコンバートした周波数ｆRF（＝ｆIF＋ｆLO）の送信ＲＦ信号ＴRF-kをアンテナ部５１に出力する。ＤＣ５３の周波数変換器は、アンテナ部５１に受信した周波数ｆRFの受信ＲＦ信号ＲRF-kとローカル信号ＬＯk とをミキシングし、ダウンコンバートした周波数ｆIF（＝ｆRF−ｆLO）の受信ＩＦ信号ＲIF-kを位相制御装置６０を介して変復調装置７０に出力する。
【０００５】
このような追尾アンテナ装置では、各送受信装置５０−ｋからの送信ＲＦ信号が衛星局に対して所定の位相（例えば同相）で送信されるように制御し、信頼性向上とともに指向方向精度の向上、ＥＩＲＰ（実効放射電力）およびＧ／Ｔ（受信性能）を向上させている。
【０００６】
ただし、各送信ＲＦ信号が所定の位相（例えば同相）で送信されるように制御するには、各送受信装置５０−ｋのＵＣ５２や増幅器（図６では省略）で発生する位相変動や、衛星との間の経路長変動を補償する必要がある。前者のＵＣ５２や増幅器の位相変動補償には、送信ＩＦ信号の逓倍波または低周波数の基準信号の逓倍波を用いて、ＵＣ５２から出力される送信ＲＦ信号を低い周波数のＦＢ（フィードバック）信号に変換して位相制御装置６０にフィードバックし、各送受信装置５０−ｋで発生する位相変動を補償する方法が提案されている（非特許文献２，３）。
【０００７】
また、後者の経路長変動は、図７に示すように追尾アンテナ装置が船舶上などの移動・動揺環境に置かれている場合、時々刻々と衛星の方向や距離が変化することから、到来方向の推定を行い、経路長変動を補償する方法が提案されている（非特許文献４）。
【０００８】
また、これらの方法を実現するためには、まず各送受信装置の初期位相特性を補償する必要がある。その初期位相特性の補償方法として、素子電界ベクトル回転法（ＲＥＶ法：Rotating Element Electric Field Vector Method ）を用いて、各送受信装置の位相を移相させ、衛星を経由した自信号の折り返しが最大となるように補償を行う方法がある（非特許文献５）。また、同期直交符号を用いて各送受信装置のアンテナから出力される送信ＲＦ信号間が直交するように制御し、受信信号を逆ＦＦＴ変換するなどして振幅・位相の不均一成分を補償する方法がある（非特許文献６）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】須崎、鈴木、山下、小林、「複数アンテナを用いた船上地球局追尾アンテナの検討」、2010年電子情報通信学会ソサイエティ大会、 B-3-19 、2010
【非特許文献２】須崎、鈴木、小林、「船上地球局分散アレーアンテナの位相変動補償方法および実験的検証」、信学技報ＳＡＴ2011-3、pp.11-16、May 2011
【非特許文献３】須崎、鈴木、廣瀬、杉山、「船上地球局用分散アレーアンテナの受信系位相変動補償の検討」、2012年電子情報通信学会総合大会B-3-5
【非特許文献４】須崎、鈴木、小林、「ＥＳＶ用分散アレーアンテナの船上環境における経路長変動補償方法の検討」、信学技報ＳＡＴ2011-9、pp.7-12 、July 2011
【非特許文献５】真野、片木、「フェイズドアレーアンテナの素子振幅位相測定法―素子電界ベクトル回転法―」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Vol.J65-B 、No.5、pp.555-560、1982年５月
【非特許文献６】大堂、三浦、「同期直交符号を利用した送信アレーアンテナ較正」、信学技法Ａ・P99-121 、RCS99-118 、1999年10月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図６に示す各送受信装置５０−ｋのＵＣ５２およびＤＣ５３が備える局部発振器は、共通の参照信号（例えば10ＭHz参照信号）により、同一の周波数（Ｋｕ帯では 13.05ＧHz）で発振している。ただし、局部発振器が出力するローカル信号の周波数ｆLOと参照信号との周波数差が1000倍超であるため、各局部発振器間の分周等によるわずかな位相のずれΔθk(t)が蓄積すると、時間経過とともに相対的な位相が変動する。図８は、送受信装置間に生じる送信信号の相対位相差の時間変動例を示す。図９は、送受信装置間に生じる２つの受信信号の相対位相差の時間変動例を示す。このような相対的な位相差が生じると、利得の低下、指向方向のずれといった問題が生じるので、時間経過に対して発生するこれらの位相変動を補償する必要がある。
【００１１】
これらの位相ずれは、各送受信装置を起動する毎に異なる値を持つため、ＲＥＶ法などの手段を用いて送信信号の初期位相補正を行う必要がある。しかし、ＲＥＶ法は、自局信号の衛星折り返し信号の受信レベルの変化を見るため、補正が受信レベルに反映するまで 250ｍｓの遅延が生じる上に、送受信装置数が増えると１つ１つの位相を調整・モニタしていくため時間がかかってしまう。また、同期直交符号を用いる場合に高精度に校正を行うには衛星方向を予め知っておく必要があり、適用しようとしているシステムには適さない。
【００１２】
さらに、送信系と受信系が独立に動作するので、それぞれに対してＦＢ信号を生成する必要があり、送受信装置の構成が複雑になる問題がある。
【００１３】
また、図７に示すように船舶の移動・動揺などによって、各送受信装置における送受信信号の位相関係が変化する場合には、到来方向の推定を行い、経路長変動に伴う位相変動補償が必要になる。
【００１４】
本発明は、複数の送受信装置間の位相変動と経路長変動を同時に補償することができる追尾アンテナ装置および送信位相補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明は、位相制御装置から複数の送受信装置に送信ＩＦ信号を入力し、各送受信装置で送信ＩＦ信号を周波数変換した送信ＲＦ信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置において、複数の送受信装置は、同一装置から同時送信された異なる周波数の第１の受信ＲＦ信号と第２の受信ＲＦ信号を受信し、送信ＲＦ信号をローカル信号として各受信ＲＦ信号を周波数変換し、第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号として位相制御装置に送出する構成であり、位相制御装置は、基準となる送受信装置および制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する第１の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における第１の到来方向を推定する第１の到来方向推定手段と、制御対象の送受信装置から入力する第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における第２の到来方向を推定する第２の到来方向推定手段と、第１の到来方向と第２の到来方向との差が小さくなる方向に、制御対象の送受信装置に送出する送信ＩＦ信号の位相を設定する送信位相設定手段とを備える。
【００１６】
第２の発明は、位相制御装置から複数の送受信装置に送信ＲＦ信号を入力し、各送受信装置で送信ＲＦ信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置において、複数の送受信装置は、同一装置から同時送信された異なる周波数の第１の受信ＲＦ信号と第２の受信ＲＦ信号を受信し、送信ＲＦ信号をローカル信号として各受信ＲＦ信号を周波数変換し、第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号として位相制御装置に送出する構成であり、位相制御装置は、送信ＩＦ信号を送信ＲＦ信号に周波数変換して各送受信装置に送出する周波数変換手段と、基準となる送受信装置および制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する第１の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における第１の到来方向を推定する第１の到来方向推定手段と、制御対象の送受信装置から入力する第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における第２の到来方向を推定する第２の到来方向推定手段と、第１の到来方向と第２の到来方向との差が小さくなる方向に、制御対象の送受信装置に送出する送信ＲＦ信号の位相を設定する送信位相設定手段とを備える。
【００１７】
第３の発明は、位相制御装置から複数の送受信装置に送信ＩＦ信号を入力し、各送受信装置で送信ＩＦ信号を周波数変換した送信ＲＦ信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置の送信位相制御方法において、複数の送受信装置は、同一装置から同時送信された異なる周波数の第１の受信ＲＦ信号と第２の受信ＲＦ信号を受信し、送信ＲＦ信号をローカル信号として各受信ＲＦ信号を周波数変換し、第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号として位相制御装置に送出し、位相制御装置は、基準となる送受信装置および制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する第１の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における第１の到来方向を推定し、制御対象の送受信装置から入力する第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における第２の到来方向を推定し、第１の到来方向と第２の到来方向との差が小さくなる方向に、制御対象の送受信装置に送出する送信ＩＦ信号の位相を設定する。
【００１８】
第４の発明は、位相制御装置から複数の送受信装置に送信ＲＦ信号を入力し、各送受信装置で送信ＲＦ信号をアンテナ部からそれぞれ所定の位相で送信する追尾アンテナ装置の送信位相制御方法において、複数の送受信装置は、同一装置から同時送信された異なる周波数の第１の受信ＲＦ信号と第２の受信ＲＦ信号を受信し、送信ＲＦ信号をローカル信号として各受信ＲＦ信号を周波数変換し、第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号として位相制御装置に送出し、位相制御装置は、送信ＩＦ信号を送信ＲＦ信号に周波数変換して各送受信装置に送出し、基準となる送受信装置および制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する第１の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における第１の到来方向を推定し、制御対象の送受信装置から入力する第１の周波数変換信号および第２の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における第２の到来方向を推定し、第１の到来方向と第２の到来方向との差が小さくなる方向に、制御対象の送受信装置に送出する送信ＲＦ信号の位相を設定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、基準となる送受信装置と制御対象の送受信装置からそれぞれ入力する第１の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における位相誤差を含む第１の到来方向を推定する。さらに、制御対象の送受信装置から入力する第１および第２の周波数変換信号を固有値展開し、制御対象の送受信装置における位相誤差を含まない第２の到来方向を推定する。第１の到来方向と第２の到来方向との差が小さくなる方向に制御対象の送受信装置に送出する送信ＩＦ信号（または送信ＲＦ信号）の位相を設定することにより、制御対象の送受信装置における位相変動と同一装置との経路長変動を同時に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の追尾アンテナ装置の実施例１の構成を示す図である。
【図２】２つのアンテナに受信される１受信信号を用いた到来方向推定のシミュレーション結果を示す図である。
【図３】１つのアンテナに受信される異なる周波数の２受信信号を用いた到来方向推定のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】本発明の追尾アンテナ装置の実施例２の構成を示す図である。
【図５】複数のアンテナを使用する従来の追尾アンテナ装置の構成例を示す図である。
【図６】従来の送受信装置５０−ｋの構成例を示す図である。
【図７】移動・動揺による経路長変動例を示す図である。
【図８】送受信装置間に生じる送信信号の相対位相差の時間変動例を示す図である。
【図９】送受信装置間に生じる２つの受信信号の相対位相差の時間変動例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の追尾アンテナ装置の実施例１の構成を示す。
図１において、本実施例の追尾アンテナ装置は、送受信装置１０−ｋ（ｋ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）、位相制御装置２０および変復調装置（図１では省略）により構成される。
【００２２】
送受信装置１０−ｋは、アンテナ部１１、周波数アップコンバート器（ＵＣ）１２、周波数変換器１３および増幅器１４，１５により構成される。アンテナ部１１は、衛星から異なる周波数ｆr1，ｆr2の受信ＲＦ信号Ｓr1，Ｓr2を受信し、増幅器１５を介して周波数変換器１３に入力する。なお、一方が通信回線、他方が制御回線などである。また、位相制御装置２０を介して入力する送信ＩＦ信号は、ＵＣ１２で周波数ｆt の送信ＲＦ信号Ｓt-k に周波数変換され、増幅器１４を介してアンテナ部１１から衛星に送信されるとともに周波数変換器１３に入力し、当該送信ＲＦ信号Ｓt-k がローカル信号として受信ＲＦ信号Ｓr1-k，Ｓr2-kの周波数変換に用いられる。各送受信装置１０−ｋの送信ＲＦ信号Ｓt-k には、ＵＣ１２の位相変動に伴う位相誤差が含まれ、受信ＲＦ信号Ｓr1-k，Ｓr2-kにはＵＣ１２の位相変動と衛星との経路長変動に伴う位相誤差が含まれる。
【００２３】
位相制御装置２０は、送信位相設定部２１、周波数ｆr1，ｆr2を分離する波長分離フィルタを含むベースバンド変換部２２、到来方向推定部２３、誤差比較部２４により構成される。位相制御装置２０に入力する送信ＩＦ信号は、送信位相設定部２１を介して各送受信装置１０−ｋのＵＣ１２に伝送される。各送受信装置１０−ｋから出力される受信ＩＦ信号は、位相制御装置２０のベースバンド変換部２３に入力し、送信ＩＦ信号を用いて送信変調成分を打ち消す処理が行われる。
【００２４】
（２つのアンテナに受信される１受信信号を用いた到来方向推定）
送受信装置１０−１，１０−ｋに受信する同一の受信ＲＦ信号Ｓr1-1(t) ，Ｓr1-k(t) を用いて到来方向推定値を算出する手順について説明する。
【００２５】
送受信装置１０−ｋに時刻ｔで受信する周波数ｆr1の受信ＲＦ信号Ｓr1-k(t) は、任意の基準点からの距離をｄk 、波長をλr1、到来方向角をθa としたときに、
Ｓr1-k(t) ＝expj[2πfr1t ＋(2πｄk/λr1) sinθa(t)]     …(1) 
と表される。
【００２６】
この受信ＲＦ信号Ｓr1-k(t) は周波数変換器１３に入力され、送信ＲＦ信号Ｓt-k(t)をローカル信号として周波数変換する。送信ＲＦ信号Ｓt-k(t)は、ＵＣ１２が有する初期位相値をφuc-k(t) としたときに、
Ｓt-k(t) ＝expj[2πfr1t ＋φuc-k(t)]          …(2) 
となり、周波数変換後の受信ＩＦ信号Ｓr1c-k(t)は、Ｓr1c-1(t)の位相を基準として、
Ｓr1c-k(t) ＝expj[2π(fr1−ft)t＋(2πｄk/λr1) sinθa(t)−φuc-k(t)]  …(3) 
となる。
【００２７】
この受信ＩＦ信号Ｓr1c-k(t)を位相制御装置２０のベースバンド変換部２２に入力して生成されるベースバンド受信信号Ｓr1b-k(t)は、Ｓr1c-1(t)の位相を基準として、
Ｓr1b-k(t)＝expj[(2πｄk/λr1) sinθa(t)] expj[−φuc-k(t)]    …(4) 
となる。
【００２８】
ここで、送受信装置１０−１を基準とし、ｄ1 ＝０、φuc-1(t) ＝０とすると、送受信装置１０−１の受信ＲＦ信号Ｓr1-1(t) から変換されたベースバンド受信信号Ｓr1b-1(t)は、
Ｓr1b-1(t)＝expj[0] expj[0] ＝１        …(5) 
となる。
【００２９】
到来方向推定部２３は、送受信装置１０−１，１０−ｋの受信ＲＦ信号Ｓr1-1(t) ，Ｓr1-k(t) から得られたベースバンド受信信号Ｓr1b-1(t)，Ｓr1b-k(t)を固有値展開し、ＭＵＳＩＣ（MUltiple Signal Classification) 法や最小ノルム法などを用いて算出される到来方向推定値θpe(t) は、
θpe(t) ＝arc[sinθa(t)＋(λr1/2πｄk)φuc-k(t)]    …(6) 
となる。なお、受信ＩＦ信号Ｓr1c-1(t)，Ｓr1c-k(t)を固有値展開する構成としてもよい。
【００３０】
図２は、２つのアンテナに受信される１受信信号を用いた到来方向推定のシミュレーション結果を示す。ここでは、表１の条件で到来方向シミュレーションを行ったスペクトラム応答例を示すが、２つのアンテナに受信される１受信信号から得られる誤差を含む到来方向が約40.2度と推定される。
【００３１】
【表１】
2014003430.tif 000003
【００３２】
（１つのアンテナに受信される異なる周波数の２受信信号を用いた到来方向推定）
送受信装置１０−ｋに受信する異なる周波数の受信ＲＦ信号Ｓr1-k(t) ，Ｓr2-k(t) を用いて到来方向推定値を算出する手順について説明する。
【００３３】
受信ＲＦ信号Ｓr1-k(t) に対応する受信ＩＦ信号Ｓr1c-k(t)は (3)式で示される。同様に、受信ＲＦ信号Ｓr2-k(t) に対応する受信ＩＦ信号Ｓr2c-k(t)は、Ｓr2c-1(t)の位相を基準として、
Ｓr2c-k(t) ＝expj[2π(fr2−ft)t＋(2πｄk/λr2) sinθa(t)−φuc-k(t)]  …(7) 
となる。
【００３４】
この受信ＩＦ信号Ｓr2c-k(t)を位相制御装置２０のベースバンド変換部２２に入力して生成されるベースバンド受信信号Ｓr2b-k(t)は、Ｓr2c-1(t)の位相を基準として、
Ｓr2b-k(t)＝expj[(2πｄk/λr2) sinθa(t)] expj[−φuc-k(t)]    …(8) 
となる。
【００３５】
到来方向推定部２３は、送受信装置１０−ｋの受信ＲＦ信号Ｓr1-k(t) ，Ｓr2-k(t) から得られた (4)式のベースバンド受信信号Ｓr1b-k(t)と (8)式のベースバンド受信信号Ｓr2b-k(t)を固有値展開して到来方向推定を行うことで、正しい到来方向θa(t)を求めることができる。なお、 (3)式の受信ＩＦ信号Ｓr1c-k(t)と (7)式の受信ＩＦ信号Ｓr2c-k(t)を固有値展開する構成としてもよい。
【００３６】
図３は、１つのアンテナに受信される異なる周波数の２受信信号を用いた到来方向推定のシミュレーション結果を示す。ここでは、表１の条件で到来方向シミュレーションを行ったスペクトラム応答例を示すが、１つのアンテナに受信される２受信信号から得られる到来方向が誤差成分をキャンセルし、到来方向が正確に40度と推定される。
【００３７】
位相制御装置２０の誤差比較部２４は、到来方向推定部２３で得られる正しい到来方向θa(t)と誤差を含む到来方向θpe(t) を比較し、 (6)式に示す到来方向θpe(t) の第２項の誤差成分が小さくなるように、送信位相設定部２１を制御して送受信装置１０−ｋに送出する送信ＩＦ信号の位相を調整する。これにより、送受信装置１０−ｋのＵＣ１２の位相変動と衛星との経路長変動を同時に補償することができる。
【実施例２】
【００３８】
図４は、本発明の追尾アンテナ装置の実施例２の構成を示す。
図４において、本実施例の追尾アンテナ装置は、送受信装置１０−ｋ（ｋ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）、位相制御装置２０および変復調装置（図４では省略）により構成される。
【００３９】
実施例１との違いは、送受信装置１０−ｋのＵＣ１２の機能を位相制御装置２０に移動したところにある。位相制御装置２０では、送受信装置１０−ｋに対応する周波数変換器１６−ｋを備え、共通の局部発振器１７から出力されるローカル信号を用いて周波数変換した送信ＲＦ信号Ｓt-k(t)を送受信装置１０−ｋへ送出する。送受信装置１０−ｋは、入力する送信ＲＦ信号Ｓt-k(t)を増幅器１４を介してアンテナ部１１から衛星に送信するとともに周波数変換器１３に入力し、当該送信ＲＦ信号Ｓt-k がローカル信号として受信ＲＦ信号Ｓr1，Ｓr2の周波数変換に用いられる。
【００４０】
本構成では、各送受信装置１０−ｋに共通の局部発振器１７を用いるため、実施例１のように各送受信装置１０−ｋのＵＣ１２で生じる位相変動は回避される。しかし、位相制御装置２０から各送受信装置１０−ｋまでの経路（ケーブル）において、温度などの影響による位相変動が生じる可能性がある。したがって、経路の位相変動と、実施例１と同様に衛星との経路長変動を同時に補償することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０，５０  送受信装置
１１，５１  アンテナ部
１２，５２  周波数アップコンバート器（ＵＣ）
１３  周波数変換器
１４，１５  増幅器
２０，６０  位相制御装置
２１  送信位相設定部
２２  ベースバンド変換部
２３  到来方向推定部
２４  誤差比較部
５３  周波数ダウンコンバート器（ＤＣ）
７０  変復調装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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