(57)【要約】【課題】オーバーシュート無しに素早くアンテナを追尾対象の方向に指向させる。【解決手段】本発明の追尾復調受信装置は、アンテナから入力された和信号および差信号を基に、アンテナの現角度と目標角度との角度誤差を表す角度成分信号を生成する角度成分信号生成手段と、角度成分信号生成手段で生成された角度成分信号を角度誤差に応じた利得で増幅して誤差信号として出力する可変利得増幅手段と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナから入力された和信号および差信号を基に、前記アンテナの現角度と目標角度との角度誤差を表す角度成分信号を生成する角度成分信号生成手段と、
前記角度成分信号生成手段で生成された前記角度成分信号を前記角度誤差に応じた利得で増幅して誤差信号として出力する可変利得増幅手段と、を有する追尾復調受信装置。
【請求項２】
前記可変利得増幅手段は、
前記角度成分信号を増幅して前記誤差信号として出力する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器から出力された前記誤差信号のレベルに応じた利得制御信号を生成する利得制御信号生成手段と、を含み、
前記可変利得増幅器は、前記利得制御信号生成手段で生成された前記利得制御信号に応じた利得で前記角度成分信号を増幅する、請求項１に記載の追尾復調受信装置。
【請求項３】
前記利得制御信号生成手段は、
比較信号を出力する比較信号出力回路と、
前記可変利得増幅器から出力された前記誤差信号と前記比較信号出力回路から出力された前記比較信号のレベルを比較し、該比較結果に応じた前記利得制御信号を生成するレベル比較器と、を含む、請求項２に記載の追尾復調受信装置。
【請求項４】
前記利得制御信号生成手段は、
前記可変利得増幅器から出力された前記誤差信号をデジタル化するＡ／Ｄコンバータと、
前記Ａ／Ｄコンバータでデジタル化された前記誤差信号を基に、前記誤差信号のレベルに応じた信号を演算するＣＰＵと、
前記ＣＰＵで演算された信号をアナログ化することで前記利得制御信号を生成するＤ／Ａコンバータと、を含む、請求項２に記載の追尾復調受信装置。
【請求項５】
前記可変利得増幅手段は、
前記角度成分信号を増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器で増幅された信号をデジタル化するＡ／Ｄコンバータと、
前記Ａ／Ｄコンバータでデジタル化された信号を基に、前記角度成分信号のレベルに応じた信号を演算するＣＰＵと、
前記ＣＰＵで演算された信号をアナログ化するＤ／Ａコンバータと、
前記Ｄ／Ａコンバータでアナログ化された信号を増幅して前記誤差信号として出力する第２の増幅器と、を含む、請求項１に記載の追尾復調受信装置。
【請求項６】
追尾復調受信装置による誤差信号生成方法であって、
前記追尾復調受信装置が、アンテナから入力された和信号および差信号を基に、前記アンテナの現角度と目標角度との角度誤差を表す角度成分信号を生成するステップと、
前記追尾復調受信装置が、前記生成された前記角度成分信号を前記角度誤差に応じた利得で増幅して誤差信号として出力するステップと、を有する誤差信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星等の追尾対象の方向にアンテナを指向させるためのアンテナ追尾システムに用いられる追尾復調受信装置および該追尾復調受信装置による誤差信号生成方法に関し、特に、モノパルス方式のアンテナ追尾システムに用いられる追尾復調受信装置および該追尾復調受信装置による誤差信号生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、人工衛星等の追尾対象の方向にアンテナを指向させるためのアンテナ追尾システムが数多く提案されている。アンテナ追尾システムの一例としては、モノパルス方式のアンテナ追尾システムが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
モノパルス方式のアンテナ追尾システムでは、追尾復調受信装置が、アンテナから入力された和信号（受信信号）および差信号（追尾用信号）を基に、アンテナの現角度と目標角度との角度誤差を表す誤差信号を生成し、アンテナ駆動装置が、追尾復調受信装置で生成された誤差信号を基に、アンテナを目標角度まで駆動する。
【０００４】
以下、モノパルス方式のアンテナ追尾システムの追尾復調受信装置について、図５を参照して説明する。
【０００５】
図５に示すように、本例の追尾復調受信装置は、ミキサ１，２と、利得可変増幅器３，４と、位相検波器５と、同期検波器６と、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）７と、ループフィルタ８と、ＶＣＯ（電圧制御発信器）９と、基準信号発振器１０と、移相器１１と、π／２移相器１２と、位相検波器１３，１４と、増幅器４１，４２と、を有している。
【０００６】
本例の追尾復調受信装置は、アンテナから入力された和信号および差信号を基に、ＡＺ（方位角：Azimuth）成分のＡＺ誤差信号１０５およびＥＬ（仰角：Elevation）成分のＥＬ誤差信号１０６を生成し、後段のアンテナ駆動装置に出力する。
【０００７】
和信号１０１は、ミキサ１に入力され、ＶＣＯ９から出力された局発信号１０７と混合される。ミキサ１から出力された信号は、利得可変増幅器３で増幅された後、位相検波器５および同期検波器６に入力される。位相検波器５に入力された信号は、基準信号発信器１０から出力される基準信号１０８によって位相検波され、それにより得られた位相差信号がループフィルタ８を経てＶＣＯ９を制御する制御信号となり、ＰＬＬ（位相同期ループ）を構成する。一方、同期検波器６に入力された信号は、同じ基準信号１０８によって同期検波され、それにより得られたレベル信号がＬＰＦ７を経て利得可変増幅器３を制御する制御信号となり、ＡＧＣループ（自動利得制御ループ）を構成する。
【０００８】
一方、差信号１０２は、ミキサ２に入力され、ＶＣＯ９から出力された局発信号１０７と混合される。ミキサ２から出力された信号は、利得可変増幅器４で増幅された後、位相検波器１３および位相検波器１４に入力される。和信号１０１を基準として差信号１０２の同期検波を行うことにより直流信号が得られるが、和信号１０１のＳ／Ｎが低いと同期検波器６の検出誤差が増大してしまう。そこで、本例では、和信号１０１に位相同期している基準信号発信器１０の出力信号である基準信号１０８を、差信号１０２の位相検波の基準信号に用いている。こうして、和信号１０１に位相同期した基準信号１０８から、移相器１１およびπ／２移相器１２を介して、互いに位相が９０度異なる２つの基準信号波を生成し、この２つの基準信号波を移相検波器１３および１４にそれぞれ与えることにより、ＡＺ成分の角度誤差を表すＡＺ成分信号１０３およびＥＬ成分の角度誤差を表すＥＬ成分信号１０４が取り出される。ＡＺ成分信号１０３およびＥＬ成分信号１０４は、それぞれ増幅器４１，４２にて増幅された後、ＡＺ誤差信号１０５およびＥＬ誤差信号１０６として、アンテナ駆動装置に対して出力される。
【特許文献１】特開平０６−２１６６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、アンテナ追尾システムにおいては、例えば、追尾対象が静止衛星である場合、大きな角度でアンテナを駆動することは稀であるので、目標角度を通り過ぎるまでアンテナを駆動してしまう、いわゆるオーバーシュートが発生しないように、アンテナの駆動速度を下げている。
【００１０】
一方、追尾対象が低軌道衛星である場合、低軌道衛星は一方向に移動し続けるので、オーバーシュートを考慮せずに、アンテナの駆動速度を上げている。
【００１１】
このように、目的に応じて、アンテナの駆動速度を高速または低速のどちらかに固定できる場合には、実用上問題無いアンテナ追尾システムを構築できる。
【００１２】
これに対して、追尾対象の人工衛星を素早く切り替える場合や、航路が一定しない航空機などを追尾対象とする場合など、アンテナの駆動速度を固定できない場合がある。このような場合、目標角度へアンテナを素早く指向させるために駆動速度を上げると、目標角度近傍におけるオーバーシュートが大きくなる。一方、オーバーシュートを抑えるためには、駆動速度を下げなければならない。したがって、アンテナの駆動速度を、現角度と目標角度との角度誤差に応じて切り替えることが好適である。
【００１３】
しかしながら、図５に示した追尾復調受信装置は、ＡＺ成分信号１０３およびＥＬ成分信号１０４を増幅する増幅器４１，４２の利得が固定であるため、増幅器４１，４２の出力信号であるＡＺ誤差信号１０５およびＥＬ誤差信号１０６には、誤差の大小が十分に反映されていない。そのために、後段のアンテナ駆動装置では、現角度と目標角度との角度誤差に応じてアンテナの駆動速度を切り替えることができなくなっている。
【００１４】
以上の理由により、アンテナ追尾システムにおいては、オーバーシュート無しに素早くアンテナを追尾対象の方向に指向させることが困難であるという課題があった。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、オーバーシュート無しに素早くアンテナを追尾対象の方向に指向させることができる追尾復調受信装置および該追尾復調受信装置による誤差信号生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明の追尾復調受信装置は、
アンテナから入力された和信号および差信号を基に、前記アンテナの現角度と目標角度との角度誤差を表す角度成分信号を生成する角度成分信号生成手段と、
前記角度成分信号生成手段で生成された前記角度成分信号を前記角度誤差に応じた利得で増幅して誤差信号として出力する可変利得増幅手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために本発明の追尾復調受信装置による誤差信号生成方法は、
前記追尾復調受信装置が、アンテナから入力された和信号および差信号を基に、前記アンテナの現角度と目標角度との角度誤差を表す角度成分信号を生成するステップと、
前記追尾復調受信装置が、前記生成された前記角度成分信号を前記角度誤差に応じた利得で増幅して誤差信号として出力するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アンテナの現角度と目標角度との角度誤差に応じた利得で角度成分信号を増幅して誤差信号として出力するため、現角度が目標角度から離れているときはレベルが大きな誤差信号を出力し、目標角度近傍にあるときはレベルが小さな誤差信号を出力することができる。
【００１９】
その結果、後段のアンテナ駆動装置は、誤差信号を基にして、現角度が目標角度から離れているときは駆動速度を上げ、目標角度近傍にあるときは駆動速度を下げることができるため、オーバーシュート無しに素早くアンテナを追尾対象の方向に指向させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の追尾復調受信装置は、図５の構成と比較して、増幅器４１，４２の代わりに、可変利得増幅手段として、利得可変増幅器１５，１６、レベル比較器１７，１８、および比較信号出力回路１９を設けた点が異なる。なお、図１において、図５に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００２２】
なお、ミキサ１，２と、利得可変増幅器３，４と、位相検波器５と、同期検波器６と、ＬＰＦ７と、ループフィルタ８と、ＶＣＯ９と、基準信号発振器１０と、移相器１１と、π／２移相器１２と、位相検波器１３，１４とで、角度成分信号生成手段を構成する。また、レベル比較器１７，１８と、比較信号出力回路１９と、で利得制御信号生成手段を構成する。
【００２３】
ここで、図５に示した追尾復調受信装置とは異なる、可変利得増幅手段を構成する各構成要素は、次のような動作を行う。
【００２４】
利得可変増幅器１５は、角度成分信号であるＡＺ成分信号１０３を、レベル比較器１７から出力される利得制御信号１０９に応じた利得で増幅し、ＡＺ誤差信号１０５としてアンテナ駆動装置に対して出力する。
【００２５】
利得可変増幅器１６は、角度成分信号であるＥＬ成分信号１０４を、レベル比較器１８から出力される利得制御信号１１０に応じた利得で増幅し、ＥＬ誤差信号１０６としてアンテナ駆動装置に対して出力する。
【００２６】
レベル比較器１７は、ＡＺ誤差信号１０５と、比較信号出力回路１９から出力される比較信号１１１と、のレベルの大小を比較する。ＡＺ誤差信号１０５のレベルは、現角度と目標角度との角度誤差が大きければ大きな値に、小さければ小さな値になる。レベル比較器１７は、ＡＺ誤差信号１０５のレベルが比較信号１１１よりも大きければ、利得可変増幅器１５の利得を上げ、比較信号１１１以下であれば利得を下げるような利得制御信号１０９を出力する。
【００２７】
レベル比較器１８は、ＥＬ誤差信号１０６と、比較信号出力回路１９から出力される比較信号１１１と、のレベルの大小を比較する。レベル比較器１８は、ＥＬ誤差信号１０６のレベルが比較信号１１１よりも大きければ、利得可変増幅器１６の利得を上げ、比較信号１１１以下であれば利得を下げるような利得制御信号１１０を出力する。
【００２８】
以下、本実施形態の追尾復調受信装置の動作について図２を参照して説明する。なお、図２は、差信号１０２の入力からＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）の出力までの動作を示している。
【００２９】
図２に示すように、まず、ステップ２０１において、差信号１０２は、局発信号１０７とミキサ２で混合された後、ステップ２０２において、利得可変増幅器４により増幅され、ステップ２０３において、位相検波器１３（１４）で位相検波される。それにより、ＡＺ成分信号１０３（ＥＬ成分信号１０４）が取り出される。
【００３０】
次に、ステップ２０４において、ＡＺ成分信号１０３（ＥＬ成分信号１０４）は、利得可変増幅器１５（１６）にて利得制御信号１０９（１１０）に応じた利得で増幅され、ある誤差感度を持ったＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）が生成される。ＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）は、外部のアンテナ駆動装置へ出力されると同時に、レベル比較器１７（１８）へ出力される。
【００３１】
次に、ステップ２０５において、ＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）は、レベル比較器１７（１８）により比較信号１１１とのレベルの大小が比較される。
【００３２】
もし、ＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）のレベルが比較信号１１１のレベルよりも大きい場合、すなわち現角度と目標角度との角度誤差が大きい場合は、ステップ２０６において、利得可変増幅器１５（１６）の利得を上げるような利得制御信号１０９（１１０）がレベル比較器１７（１８）から利得可変増幅器１５（１６）に出力される。
【００３３】
一方、ＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）のレベルが比較信号１１１のレベル以下である場合、すなわち現角度と目標角度との角度誤差が小さい場合は、ステップ２０７において、利得可変増幅器１５（１６）の利得を下げるような利得制御信号１０９（１１０）がレベル比較器１７（１８）から利得可変増幅器１５（１６）に出力される。
【００３４】
上述したように本実施形態においては、アンテナの現角度と目標角度との角度誤差に応じた利得でＡＺ成分信号１０３（ＥＬ成分信号１０４）を増幅してＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）として出力する。したがって、ＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）のレベルを、現角度が目標角度から離れているときは大きく、目標角度近傍にあるときは小さくすることができる。
【００３５】
その結果、後段のアンテナ駆動装置は、誤差信号を基にして、現角度が目標角度から離れているときは駆動速度を上げ、目標角度近傍にあるときは駆動速度を下げることができるため、オーバーシュート無しに素早くアンテナを追尾対象の方向に指向させることができるという効果が得られる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図３に示すように、本実施形態の追尾復調受信装置は、図１の構成と比較して、可変利得増幅手段を、利得可変増幅器１５，１６、ＣＰＵ２０、Ｄ／Ａコンバータ２１，２２、およびＡ／Ｄコンバータ２３，２４により構成した点が異なる。なお、図３において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００３７】
なお、ＣＰＵ２０と、Ｄ／Ａコンバータ２１，２２と、Ａ／Ｄコンバータ２３，２４と、で利得制御信号生成手段を構成する。
【００３８】
Ａ／Ｄコンバータ２３は、ＡＺ誤差信号１０５をデジタル化してＣＰＵ２０に出力する。また、Ａ／Ｄコンバータ２４は、ＥＬ誤差信号１０６をデジタル化してＣＰＵ２０に出力する。
【００３９】
ＣＰＵ２０は、Ａ／Ｄコンバータ２３でデジタル化されたＡＺ誤差信号１０５を基に、ソフトウェア処理でＡＺ誤差信号１０５のレベルに応じた信号を演算してＤ／Ａコンバータ２１に出力する。この信号は、ＡＺ誤差信号１０５のレベルが一定値よりも大きければ利得可変増幅器１５の利得を上げ、一定値以下であれば利得を下げるような信号となる。また、ＣＰＵ２０は、Ａ／Ｄコンバータ２４でデジタル化されたＥＬ誤差信号１０６を基に、ソフトウェア処理でＥＬ誤差信号１０６のレベルに応じた信号を演算してＤ／Ａコンバータ２２に出力する。
【００４０】
Ｄ／Ａコンバータ２１は、ＣＰＵ２０で演算された信号をアナログ化することで利得制御信号１０９を生成して利得可変増幅器１５に出力する。また、Ｄ／Ａコンバータ２２は、ＣＰＵ２０で演算された信号をアナログ化することで利得制御信号１１０を生成して利得可変増幅器１６に出力する。
【００４１】
上述したように本実施形態においても、アンテナの現角度と目標角度との角度誤差に応じた利得でＡＺ成分信号１０３（ＥＬ成分信号１０４）を増幅してＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）として出力することができるため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図４に示すように、本実施形態の追尾復調受信装置は、図１の構成と比較して、可変利得増幅手段を、ＣＰＵ２０、増幅器３１，３２、Ａ／Ｄコンバータ３３，３４、Ｄ／Ａコンバータ３５，３６、および増幅器３７，３８により構成した点が異なる。なお、図４において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００４３】
増幅器３１は、ＡＺ成分信号１０３を増幅してＡ／Ｄコンバータ３３に出力する。また、増幅器３２は、ＥＬ成分信号１０４を増幅してＡ／Ｄコンバータ３４に出力する。
【００４４】
Ａ／Ｄコンバータ３３は、増幅器３１で増幅されたＡＺ成分信号１０３をデジタル化してＣＰＵ２０に出力する。また、Ａ／Ｄコンバータ３４は、増幅器３２で増幅されたＥＬ成分信号１０４をデジタル化してＣＰＵ２０に出力する。
【００４５】
ＣＰＵ２０は、Ａ／Ｄコンバータ３３でデジタル化されたＡＺ成分信号１０３を基に、ソフトウェア処理でＡＺ成分信号１０３のレベルに応じた信号を演算してＤ／Ａコンバータ３５に出力する。この信号は、ＡＺ成分信号１０３のレベルが一定値よりも大きければ大きく、一定値以下であれば小さくなるような信号となる。また、ＣＰＵ２０は、Ａ／Ｄコンバータ３４でデジタル化されたＥＬ成分信号１０４を基に、ソフトウェア処理でＥＬ成分信号１０４のレベルに応じた信号を演算してＤ／Ａコンバータ３６に出力する。
【００４６】
Ｄ／Ａコンバータ３５は、ＣＰＵ２０で演算された信号をアナログ化して演算器３７に出力する。また、Ｄ／Ａコンバータ２２は、ＣＰＵ２０で演算された信号をアナログ化して演算器３８に出力する。
【００４７】
演算器３７は、Ｄ／Ａコンバータ３５でアナログ化された信号を増幅し、ＡＺ誤差信号１０５としてアンテナ駆動装置に対して出力する。また、演算器３８は、Ｄ／Ａコンバータ３６でアナログ化された信号を増幅し、ＥＬ誤差信号１０６としてアンテナ駆動装置に対して出力する。
【００４８】
上述したように本実施形態においても、アンテナの現角度と目標角度との角度誤差に応じた利得でＡＺ成分信号１０３（ＥＬ成分信号１０４）を増幅してＡＺ誤差信号１０５（ＥＬ誤差信号１０６）として出力することができるため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態の追尾復調受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した追尾復調受信装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態の追尾復調受信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の追尾復調受信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】関連する追尾復調受信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２    ミキサ
３，４    利得可変増幅器
５    位相検波器
６    同期検波器
７    ＬＰＦ（低域通過フィルタ）
８    ループフィルタ
９    ＶＣＯ（電圧制御発信器）
１０    基準信号発振器
１１    移相器
１２    π／２移相器
１３，１４    位相検波器
１５，１６    利得可変増幅器
１７，１８    レベル比較器
１９    比較信号出力回路
２０    ＣＰＵ
２１，２２    Ｄ／Ａコンバータ
２３，２４    Ａ／Ｄコンバータ
３１，３２    増幅器
３３，３４    Ａ／Ｄコンバータ
３５，３６    Ｄ／Ａコンバータ
３７，３８    増幅器
【図１】
2008298720.tif 000003
【図２】
2008298720.tif 000004
【図３】
2008298720.tif 000005
【図４】
2008298720.tif 000006
【図５】
2008298720.tif 000007