(57)【要約】【課題】方向調整台においてアンテナの受信強度を用いて位置決めをする際、簡便かつ確実に位置決め方位を決定する手段を提供する。【解決手段】指向性アンテナを取り付けて該指向性アンテナの向きを調整する方向調整台を制御する方向調整台制御装置において、上記指向性アンテナの受信強度に応じて発振周波数が変化するブザーと、上記ブザーの音を取得するマイクロホンと、上記マイクロホンが取得する音情報に基づいて前記指向性アンテナの位置決め方向を決定する演算部と、を含み、上記演算部は、前記マイクロホンが取得する音を周波数解析し、前記指向性アンテナの向きの変化に応じて変化する振幅による周波数分布を用いて前記指向性アンテナの位置決め方向を決定することを特徴とする方向調整台制御装置を提供する。【選択図】図１
2011003940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性アンテナを取り付けて該指向性アンテナの向きを調整する方向調整台を制御する方向調整台制御装置において、
上記指向性アンテナの受信強度に応じて発振周波数が変化するブザーと、
上記ブザーの音を取得するマイクロホンと、
上記マイクロホンが取得する音情報に基づいて前記指向性アンテナの位置決め方向を決定する演算部と、を含み、
上記演算部は、前記マイクロホンが取得する音を周波数解析し、前記指向性アンテナの向きの変化に応じて変化する振幅による周波数分布を用いて前記指向性アンテナの位置決め方向を決定することを特徴とする方向調整台制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の方向調整台制御装置において、
前記演算部は、前記指向性アンテナの位置決め方向を、前記周波数解析による周波数分布が任意の制限域内となる方向に決定することを特徴とする方向調整台制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の方向調整台制御装置において、
前記演算部は、前記周波数分布が前記制限域内となる前記指向性アンテナの方向のうち、前記周波数分布の最大振幅となる周波数が最小となる方向に前記指向性アンテナの位置決め方向を決定することを特徴とする方向調整台制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方向調整台制御装置において、前記演算部をパーソナルコンピュータにて実現し、前記マイクロホンが上記パーソナルコンピュータの音声入力に接続されることを特徴とする方向調整台制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方向調整台制御装置において、前記指向性アンテナが人工衛星からの電波を捉える衛星アンテナであることを特徴とする方向調整台制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性アンテナを取り付けて該指向性アンテナの向きを調整する方向調整台を制御する方向調整台制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
指向性アンテナの一つであり、地上にて人工衛星と通信する際に用いる衛星アンテナについて、アンテナの方向調整に不慣れな人が手早く方向調整を行える手段の提供が望まれていた。また、免許取得が比較的容易な第３級陸上特殊無線技士免許を必要とするが、指向性アンテナを備えて１ｋｍを超える広域にて無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を形成できる無線機器が近年普及しつつあり、この無線機器においても手早く方向調整を行える手段の提供が望まれていた（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００９−１２９８３７  アンテナ方調台および通信システム
【０００４】
【特許文献２】特願２００９−１２９８３８  方向調整台
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２の記載を例とする指向性アンテナの向きを調整する台、すなわち方向調整台は、アンテナの受信強度に応じて方向調整を行う機能を設けることが有用である。また、取り付ける指向性アンテナが衛星アンテナであり、人工衛星に向けての送信を行う場合、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や磁気コンパスなどにより取得した方位をもとにアンテナの方向調整を行った後、アンテナ受信強度が最大となる方位に位置決めすることが有効となる。この際、簡便かつ確実に位置決め方位を決定する手段の提供が望まれていた。すなわち本発明の目的は、方向調整台においてアンテナの受信強度を用いて位置決めをする際、簡便かつ確実に位置決め方位を決定する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点では、本発明は、指向性アンテナを取り付けて該指向性アンテナの向きを調整する方向調整台を制御する方向調整台制御装置において、上記指向性アンテナの受信強度に応じて発振周波数が変化するブザーと、上記ブザーの音を取得するマイクロホンと、上記マイクロホンが取得する音情報に基づいて前記指向性アンテナの位置決め方向を決定する演算部と、を含み、上記演算部は、前記マイクロホンが取得する音を周波数解析し、前記指向性アンテナの向きの変化に応じて変化する振幅による周波数分布を用いて前記指向性アンテナの位置決め方向を決定することを特徴とする方向調整台制御装置を提供する。
上記第１の観点による方向調整台制御装置では、例えば図１に示す構成にて使用することができる。図１において、水平回転および仰角調整可能な方向調整台２０２に、指向性アンテナとして衛星アンテナ２０１を取り付けている。方向調整台２０２は、モータおよびモータドライバが内蔵されており、外部からの電気的な位置決め指令信号２０２ａの入力によりモータを動作でき、アンテナの水平（Ａｚｉｍｕｔｈ）および仰角（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）の回転制御が可能となっている。衛星アンテナ２０１は、人工衛星からの電波を、ディッシュにてフィードホーン２０１ａに集め、ＬＮＢ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｄｏｗｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２０１ｂにて、同軸ケーブル２０１ｃを用いた伝送が可能な周波数に変換して衛星モデム２０１ｄに伝送する。衛星モデム２０１ｄは、使用機器２０１ｅに接続し、情報を伝達する。衛星モデム２０１ｄは変調器と復調器を備える双方向通信ができるものであっても良いし、衛星チューナーのように復調器のみを備える受信用のものに置き換えても良い。なお、衛星アンテナ２０１にて人工衛星に電波を送信する場合は、送信用のＢＵＣ（Ｂｌｏｃｋ  Ｕｐ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が必要となる。また、衛星の偏波角（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）は、捕捉する衛星が予め決まっていることから予め調べていた適正値に手動にて調整、固定しておくものとする。
図１において同軸ケーブル２０１ｃにて伝送される受信信号を分波器２０１ｆにて取り出し、本発明の方向調整台制御装置１００に入力する。方向調整台制御装置１００に分岐されて入力された受信信号は、検波部１０１にて高周波ダイオードを用いた検波回路により受信強度に応じた電圧値を取得し、該受信強度に応じた電圧値により発振周波数を変化させるブザー回路を通じて、ブザー１０２にて音を発生する。ブザー１０２にて発生した音は、マイクロホン１０３にて取得し、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータからなる演算部１０４が音情報として認識する。演算部１０４は、取得した音情報をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数解析し、周波数成分ごとの振幅を求める。そして、方向調整台２０２の回転によるアンテナ２０１の受信強度の変化に対して周波数解析結果がどのように変化するかの特徴を捉え、受信強度が良好な方向にアンテナ２０１が向くように位置決め指令信号２０２ａを方向調整台２０２に出力する。本発明では、検波部１０１において高周波を扱う検波回路の検波後出力が、ブザー回路においてブザー１０２を鳴らすためだけの構成であって良いため、回路設計が容易であり、安価に実現できる。もし、検波回路の検波後出力を、直接、演算部１０４に入力する形態とするのであれば、検波回路の出力と演算部との回路マッチングを厳しく行う必要があるとともに、検波回路のノイズが演算部まで直接伝達されることが考えられる。また、本発明は、認識できる帯域が限られるマイクロホン１０３を用いて、演算部１０４が音情報を取得する際の不要な音をカットするフィルタとして機能させることもできる。また、マイクロホン１０３を特殊なものではなく、パーソナルコンピュータやオーディオ機器に用いられるマイク入力やライン入力のようなマイクロホンの規格に合わせておけば、演算部１０４へ取り込む手段は広く普及しているハードウェアやソフトウェアを用いることができるため、本発明は、容易かつ安価に実現できる。なお、本発明の方向調整台制御装置１００は、方向調整台２０２の制御部分として組み込んで実現することも可能である。また、図１の例では衛星アンテナを用いたが、陸上無線や無線ＬＡＮのアンテナおよびその周辺機器を用いても、同軸ケーブルで伝送可能なおよそ０．９〜２．３ＧＨｚの信号にて受信信号を得ることができれば本発明を容易に適用できる。また、図１では分波器２０１ｆを、本発明の方向調整台制御装置１００の外に描画したが、本発明の方向調整台制御装置１００内に含める構成とすることもできる。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、第１の観点による方向調整台制御装置において、前記演算部は、前記指向性アンテナの位置決め方向を、前記周波数解析による周波数分布が任意の制限域内となる方向に決定することを特徴とする方向調整台制御装置を提供する。
上記第２の観点による方向調整台制御装置では、演算部における周波数解析において、例えば図２に示す制限域内を指定することができる。図２において、横軸は周波数で縦軸が振幅であり、周波数分布は第１の分布５００と第２の分布５０１に分かれて検出されている。予め、アンテナの受信強度が高いときに有効となる周波数帯域を調べておき、制限帯域５０５を決めておく。図２では、第１の分布５００がアンテナの受信強度の変化を捉えるのに有効な分布であり、受信強度が変化することにより分布の幅や高さ、左右の位置（周波数の大小）が変化するものである。すなわち、第２の分布５０１については受信強度の変化を捉えるの必要でなかったため考慮しない。なお、第２の分布のように受信強度の変化を捉えるのに重要でない分布は、他の帯域に存在することが多いが、第２の分布と同様に、受信強度の変化の解析に用いなくて良い。また、振幅の閾値５０３およびスケール上限５０４に示すように、任意の制限域は、第１の分布の変化を定量化しやすいように分析域を制限する。そして、受信強度が有効な大きさになるときの音に該当する範囲を予め制限帯域５０５として決めておき、領域５０２内に第１の分布が存在したときが有効な受信強度すなわち有効な位置決め方向、と認識して方向調整台に位置決め指令を出力する。このとき、例えば、第１の分布における振幅の最大値５００ａが領域５０２内に存在するときが有効な位置決め方向と決めて、該当する位置決め位置をさらに限定することも可能である。また、領域５０２内の最大値５００ｂの領域５０２内における推移より、最大値５００ｂの周波数が最小となるときのアンテナ方向を位置決め方向とすることや、最大値５００ｂの周波数が最大値、平均値または中間値になるアンテナ方向を位置決め方向とすることもできる。また、領域５０２において、周波数分布が存在する条件を見つけ出す処理を、領域５０２の大きさを絞りながら数回繰り返すことで、小さな領域に限定していくこともできる。なお、これらの解析の実現は、パーソナルコンピュータやマイクロコンピュータを用いることでソフトウェア処理にて容易に実現することができる。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、第２の観点による方向調整台制御装置において、前記演算部は、前記周波数分布が前記制限域内となる前記指向性アンテナの方向のうち、前記周波数分布の最大振幅となる周波数が最小となる方向に前記指向性アンテナの位置決め方向を決定することを特徴とする方向調整台制御装置を提供する。
上記第３の観点による方向調整台制御装置では、演算部における周波数解析における処理を、例えば、図３に示す周波数分布にて説明することができる。図３は、図２において第１の分布５００が音の変化によって左にシフトした様子を示したものであり、その際、振幅の値や帯域の幅、すなわち、周波数分布の形状が変化している。周波数分布が音の変化によって変化する軌跡として、領域５０２内にて第１の分布の最大値５００ｂが推移した軌跡５００ｃを示す。本発明は、この軌跡５００ｃにおいて最小の周波数すなわち軌跡５００ｃの左端となったときの方向に位置決め方向を決定するものである。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、第１〜３のいずれかの観点による方向調整台制御装置において、前記演算部をパーソナルコンピュータにて実現し、前記マイクロホンが上記パーソナルコンピュータの音声入力に接続されることを特徴とする方向調整台制御装置を提供する。
上記第４の観点による方向調整台制御装置では、例えば図４に示す構成とすることができる。図４は図１における演算部を、音声のライン入力またはマイク入力端子を有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０４にて実現し、検波部１０１、ブザー１０２およびマイクロホン１０３をユニット１０５としてユニット化した図である。ＰＣを演算部として用いることは、音声入力のライン入力またはマイク入力が予め設けられていることが多いため、新たなハードウェアを準備しなくて良い利点があるとともに、それらによる音情報の入力を周波数解析するソフトも容易に入手可能であり設定可能である利点がある。また、マイクロホン１０３を接続するＰＣ１０４の規格に合わせたコンデンサマイクとした場合、マイクロホン１０３への電源供給はＰＣ１０４から行われるため、マイクロホン１０３に別個で電源を設ける必要がない利点がある。また、検波部１０１およびブザー１０２を動作させるための電源についても、衛星モデム２０１ｄやそれに変わるチューナーなどの接続機器などから電源の供給を受けることも可能であり、そうした場合、本発明は、ユニット１０５を電池も電源も設けずに実現できる利点がある。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、第１〜４のいずれかの観点による方向調整台制御装置において、前記指向性アンテナが人工衛星からの電波を捉える衛星アンテナであることを特徴とする方向調整台制御装置を提供する。
上記第５の観点による方向調整台制御装置では、本発明の制御対象である指向性アンテナが既述のとおり、衛星アンテナについて適応可能であり、ＢＳアンテナや、ＶＳＡＴ（Ｖｅｒｙ  Ｓｍａｌｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ  超小型地球局）のような小型アンテナの方向調整を行う際に、方向調整台と組み合わせて使用することで、小型簡便な構成にて容易に方位調整を行える利点がある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、方向調整台においてアンテナの受信強度を用いて位置決めをする際、簡便かつ確実に位置決め方位を決定できる手段が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の第１の観点による方向調整台制御装置の概略を示した図である。
【図２】図２は本発明の第２の観点による方向調整台制御装置の説明を示した図である。
【図３】図３は本発明の第３の観点による方向調整台制御装置の説明を示した図である。
【図４】図４は本発明の第４の観点による方向調整台制御装置の概略を示した図である。
【図５】図５は本発明の実施例１にて実施した方向調整台制御装置の外観写真ある。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明を実施するための形態として、本発明の第５の観点による方向調整台制御装置を実施した例を実施例１に示す。
【実施例１】
【００１４】
図５に、実施例１として第５の観点による方向調整台制御装置を実施した方向調整台制御装置のユニット１０５の外観写真を示す。
【符号の説明】
【００１５】
１００    本発明の方向調整台制御装置
１０１    検波部
１０２    ブザー
１０３    マイクロホン
１０４    演算部
１０５    ユニット
２０１    衛星アンテナ
２０１ａ    フィードホーン
２０１ｂ    ＬＮＢ
２０１ｃ    同軸ケーブル
２０１ｄ    衛星モデム
２０１ｅ    使用機器
２０１ｆ    分波器
２０２    方向調整台
２０２ａ    指令信号
５００    第１の分布
５００ａ    振幅の最大値
５００ｂ    領域内の最大値
５００ｃ    ５００ｂが推移した軌跡
５０１    第２の分布
５０２    制限領域
５０３    振幅の閾値
５０４    スケール上限
５０５    制限帯域
【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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