(57)【要約】【課題】従来のアンテナ捕捉追尾装置では、冗長構成とするため２台の追尾受信機を搭載する場合は、２台の校正装置が搭載されことから、衛星の質量を増加させるといった課題があり、また、アンテナ利得最大方向とビーコン波到来方向が一致したときの追尾受信機の入力条件である差信号入力がＲＦ終端状態での校正ができないといった課題があった。【解決手段】追尾受信機２の和信号系に入力される校正用信号は、ビーコン波を受信するアンテナ１から出力される和信号１１を方向性結合器３、及び、スイッチ４を介して入力し、また、追尾受信機２の差信号系に入力される校正用信号は、追尾受信機２の冗長系を切替えるスイッチを利用して、ビーコン波を受信するアンテナ１から出力される和信号１１を方向性結合器３で分波した後、移相器７を介して入力するか、または、終端器８に接続される構成とした。【選択図】        図１
2004233216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球局、または、衛星から送信されるビーコン波を受信し和信号と差信号を出力するアンテナと、前記アンテナの和信号出力端につながる方向性結合器と、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第１ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記方向性結合器の主伝送路につながる第１のスイッチと、このスイッチの第２ポートに和信号入力端がつながる第１の追尾受信機と、前記第１のスイッチの第３ポートに和信号入力端がつながる第２の追尾受信機と、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、または、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記アンテナの差信号出力端につながり、また、第２ポートが前記第１の追尾受信機の差信号入力端につながり、また、第４ポートが前記第２の追尾受信機の差信号入力端につながる第２のスイッチと、前記方向性結合器の結合出力端につながる分配器と、前記分配器につながる第１の移相器と、前記分配器につながる第２の移相器と、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続するか、または、第２ポートと第４ポートを接続する３の接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記第１の移相器につながり、第３ポートが前記第２の移相器につながり、第２ポートが前記第２のスイッチの第３ポートにつながっている第３のスイッチと、このスイッチの第４ポートにつながる終端器とを備えたことを特徴とする衛星搭載用アンテナ捕捉追尾装置。
【請求項２】
地球局、または、衛星から送信されるビーコン波を受信し和信号と差信号を出力するアンテナと、前記アンテナの和信号出力端につながる方向性結合器と、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第１ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記方向性結合器の主伝送路につながる第１のスイッチと、このスイッチの第２ポートに和信号入力端がつながる第１の追尾受信機と、前記第１のスイッチの第３ポートに和信号入力端がつながる第２の追尾受信機と、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、または、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記アンテナの差信号出力端につながり、また、第２ポートが前記第１の追尾受信機の差信号入力端につながり、また、第４ポートが前記第２の追尾受信機の差信号入力端につながる第２のスイッチと、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートに前記方向性結合器の結合出力端がつながり、第２のポートが前記第２のスイッチの第３ポートにつながっている第３のスイッチと、このスイッチの第３ポートにつながる終端器とを備えたことを特徴とする衛星搭載用アンテナ捕捉追尾装置。
【請求項３】
地球局、または、衛星から送信されるビーコン波を受信し和信号と差信号を出力するアンテナと、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第１ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記アンテナの和信号入力端につながる第１のスイッチと、このスイッチの第２ポートに和信号入力端がつながる第１の追尾受信機と、前記第１のスイッチの第３ポートに和信号入力端がつながる第２の追尾受信機と、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、または、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記アンテナの差信号出力端につながり、また、第２ポートが前記第１の追尾受信機の差信号入力端につながり、また、第４ポートが前記第２の追尾受信機の差信号入力端につながる第２のスイッチと、このスイッチの第３ポートにつながる終端器とを備えたことを特徴とする衛星搭載用アンテナ捕捉追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、衛星に搭載されたアンテナをビーコン波到来方向に、指向し捕捉する衛星搭載用アンテナ捕捉追尾装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、非静止衛星に搭載されたアンテナを静止衛星に方向に捕捉し追尾する装置は、静止衛星から送信されるビーコン波を受信し、アンテナ利得の最大方向とビーコン波到来方向との角度差情報を含む和信号と差信号を出力するアンテナと、前記アンテナから出力される和信号と差信号を受信して、前記アンテナの最大利得方向と前記ビーコン波到来方向との角度差（指向誤差）を検出する追尾受信機と、前記追尾受信機で検出された前記アンテナの指向誤差に基づき、前記アンテナを前記ビーコン波到来方向に駆動させるためのアンテナ駆動方向指令値を計算する搭載計算機と、前記搭載計算機から出力される駆動方向指令値に基づき前記アンテナを前記ビーコン波到来方向に駆動するアンテナ駆動機構から構成されている。
【０００３】
このようなアンテナ捕捉追尾装置において、アンテナ指向誤差を最小にするために、前記追尾受信機が検出する前記アンテナの指向誤差に衛星の姿勢変動情報を加えて、アンテナ駆動機構を駆動する指令値を前記搭載計算機で計算することにより、前記アンテナの指向誤差を低減する従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、前記搭載計算機にて、アンテナ駆動方向の予測値を計算し、ある可視期間において取得された予測値と実際のアンテナ駆動方向指令値との誤差を予測補償値として、次可視期間に反映し、前記アンテナの指向誤差を低減する従来技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
然るに、例えば、特許文献１に示される装置では、前記追尾受信機が検出する前記アンテナの指向誤差に衛星の姿勢変動情報を加え、前記アンテナの捕捉追尾を行っている。したがって、前記アンテナが駆動される方向は、前記追尾受信機が検出する指向誤差に含まれる誤差が含まれているため、アンテナ捕捉追尾装置で駆動される前記アンテナの指向方向とビーコン波到来方向との角度差を最小化することができない。
【０００６】
同様に、特許文献２に示される装置では、ある可視期間において取得された前記アンテナ駆動方向の予測値と実際のアンテナ駆動方向指令値との誤差を予測補償値として利用している。したがって、実際のアンテナ駆動指令値には、前記追尾受信機が検出する指向誤差に含まれる誤差が含まれているため、予測補償値を実施しても、アンテナ捕捉追尾装置で駆動される前記アンテナの指向方向とビーコン波到来方向との角度差を最小化することができない。
【０００７】
これを防ぐためには、軌道上で、前記追尾受信機が検出する指向誤差を校正することが必要となる。この校正を実施するために、追尾受信機に校正装置を内蔵する従来技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
この従来技術の校正方法は、ビーコン波を受信したアンテナから出力された和信号は、追尾受信機に入力され、前記追尾受信機の入力端に配置された和信号分配器で分配された後、校正信号用分配器に入力されて和信号校正用信号と差信号校正用信号に分配される。
【０００９】
この和信号校正信号は、前記和信号分配器の後段に配置されたスイッチを経由して、前記追尾受信機の和信号系に入力される。また前記差信号用校正信号は、移相器、及び、減衰器を経由して、差信号入力端に配置された差信号用分配器の後段に配置されたスイッチを経由して、前記追尾受信機の差信号系に入力される。
【００１０】
校正時には、前記移相器の位相量を変化させ、追尾受信機が検出する指向誤差情報を利用して前記追尾受信機の校正を実施するものである。
【００１１】
然るに、特許文献３の装置では、追尾受信機に校正装置を内蔵するため、追尾受信機を冗長構成とするために２台の追尾受信機を搭載する場合、２台の校正装置が搭載されるため、衛星の質量を増加させる問題がある。
【００１２】
また、校正時には前記追尾受信機の和信号系と差信号系に校正用信号が常時入力されることとなる。したがって、前記アンテナ利得の最大方向と前記ビーコン波到来方向が完全に一致したときの前記追尾受信機の入力条件である差信号入力がＲＦ終端状態となる場合の校正ができないといった問題がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開平９−２８９４１３号公報（段落番号（００２５），第３図）
【特許文献２】
特開平４−２８６９５７号公報（段落番号（００１７），第１図）
【特許文献３】
特開平７−２８７０６０号公報（段落番号（００１８），第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ捕捉追尾装置では、追尾受信機の校正が軌道上で実使用条件に合わせて実施されたないため、アンテナ指向誤差を最小化できないという課題があった。
【００１５】
また、追尾受信機に校正装置を内蔵してしまうと、冗長構成とするため２台の追尾受信機を搭載する場合は、２台の校正装置が搭載されるため、衛星の質量を増加させるといった課題があった。
【００１６】
さらに、アンテナ利得最大方向とビーコン波到来方向が一致したときの追尾受信機の入力条件である差信号入力がＲＦ終端状態での校正ができないといった課題があった。
【００１７】
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、冗長構成をとる追尾受信機に対して、衛星の質量増加を抑制し、かつ、軌道上で追尾受信機を実運用条件に合わせ高精度な校正できるようにしたことを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ捕捉追尾装置は、地球局、または、衛星から送信されるビーコン波を受信し和信号と差信号を出力するアンテナと、前記アンテナの和信号出力端につながる方向性結合器と、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第１ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記方向性結合器の主伝送路につながる第１のスイッチと、このスイッチの第２ポートに和信号入力端がつながる第１の追尾受信機と、前記第１のスイッチの第３ポートに和信号入力端がつながる第２の追尾受信機と、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、または、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記アンテナの差信号出力端につながり、また、第２ポートが前記第１の追尾受信機の差信号入力端につながり、また、第４ポートが前記第２の追尾受信機の差信号入力端につながる第２のスイッチと、前記方向性結合器の結合出力端につながる分配器と、前記分配器につながる第１の移相器と、前記分配器につながる第２の移相器と、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続するか、または、第２ポートと第４ポートを接続する３の接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記第１の移相器につながり、第３ポートが前記第２の移相器につながり、第２ポートが前記第２のスイッチの第３ポートにつながっている第３のスイッチと、このスイッチの第４ポートにつながる終端器とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
第１図は、この発明の実施の形態を示す構成図であり、アンテナ１は、捕捉追尾対象となる衛星、または、地上局から送信されるビーコン波を受信するアンテナであり、アンテナ利得が高利得であり、アンテナビーム幅が狭いので捕捉追尾対象となる衛星、または、地上局方向に指向制御する必要があり、また、アンテナ利得最大方向からの前記ビーコン波到来方向の角度差に応じて電力、及び、位相が変化する和信号１１と差信号１２を出力するアンテナである。追尾受信機２は、前記アンテナ１から出力される和信号１１と差信号１２が入力され、これらの信号から前記ビーコン波到来方向と前記アンテナ１の最大利得方向との角度差を仰角方向と方位角方向の角度差として検出する受信機であり、冗長構成をとることから追尾受信機２ａと追尾受信機２ｂの２台が搭載されている。方向性結合器３は、前記アンテナ１から出力される前記和信号１１の一部を分割する分岐結合回路であり、結合出力端から出力される信号を差信号用校正信号として使用する。スイッチ４は、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第１ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記方向性結合器３の主伝送路につながり、第２ポートが前記追尾受信機２ａの和信号入力端につながり、第３ポートが前記追尾受信機２ｂの和信号入力端につながるスイッチであり、前記追尾受信機２ａと前記追尾受信機２ｂのどちらに前記和信号１１を入力するかを選択するスイッチである。スイッチ５は、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、または、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートに前記アンテナ１から出力される差信号１２が入力され、また、第２ポートが前記追尾受信機２ａの差信号入力端につながり、また、第４ポートが前記追尾受信機２ｂの差信号入力端につながるスイッチであり、前記追尾受信機２ａと前記追尾受信機２ｂのどちらに前記差信号１１、または、差信号用校正信号を入力するかを選択するスイッチである。分配器６は、前記方向性結合器３の結合出力端から出力される差信号用校正信号を２分配する分配器である。移相器７は、前記分配器６から出力される差信号用校正信号の位相を制御するための移相器であり、冗長構成をとることから移相器７ａと移相器７ｂの２台の移相器を搭載している。終端器８は、前記追尾受信機を校正するために使用する終端器である。スイッチ９は、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続するか、または、第２ポートと第４ポートを接続する３の接続状態を切り換えることができ、第１ポートに前記移相器７ａから出力される信号が入力され、第３ポートに前記移相器７ｂから出力される信号が入力され、第２ポートが前記スイッチ５の第３ポートにつながり、第４ポートには、前記終端器８がつながるスイッチであり、前記移相器７ａ、前記移相器７ｂ、または、前記終端器８を選択するスイッチである。
【００２０】
次に、この発明の詳細説明を行う。この発明では、前記追尾受信機２に対して、以下に示す３種類の校正が可能である。
【００２１】
第一の校正方法を以下に示す。
まず、前記アンテナ１の利得最大方向とビーコン波到来方向が一致しているとき、前記追尾受信機２が検出する仰角と方位角は、０°となる。しかし、前記追尾受信機２に誤差が発生すると、前記追尾受信機２が検出する仰角と方位角は、０°とならない。
【００２２】
この仰角、または、方位角出力の０°からのずれの校正方法を以下に示す。なお、前記アンテナ１の利得最大方向とビーコン波到来方向が一致しているとき、前記追尾受信機２に入力される和信号には、ＲＦ信号が入力された状態となるが、差信号は、ＲＦ終端状態と等価な状態となる。
【００２３】
次に、上記に示す誤差に対する前記追尾受信機２ａの校正方法を以下に示す。図１において前記スイッチ４は、第１ポートと第２ポートが接続された状態、前記スイッチ５は、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ９は、第２ポートと第４ポートが接続された状態に設定されている状態で校正する。
【００２４】
また、前記アンテナ１は、図１に示されていない搭載計算機で捕捉追尾対象となる地上局、または、衛星と前記アンテナ１との相対方位角が計算され、さらに、図１に示されていない前記アンテナ１を駆動するアンテナ駆動機構により、前記搭載計算機で計算された相対方位角に基づき、前記アンテナ１を駆動することによりビーコン波到来方向に指向制御され、前記アンテナ１で地上局、または、衛星から送信されるビーコン波が受信される状態である。
【００２５】
このとき、前記追尾受信機２ａの和信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が前記方向性結合器３、及び、前記スイッチ４を経由して入力される。
【００２６】
一方、前記追尾受信機２ａの差信号入力端には、前記スイッチ５、及び、前記スイッチ９を介して、前記終端器８でＲＦ終端された状態となり、上記に示した前記アンテナ１の利得最大方向とビーコン波到来方向が一致しているときと同じ状態になる。したがって、この状態で前記追尾受信機２ａが検出する仰角、及び、方位角信号をモニタし、基準となる０°からのずれ量を把握することにより校正が可能である。
【００２７】
最後に、本発明において前記追尾受信機２ｂの校正方法を以下に示す。図１において前記スイッチ４は、第１ポートと第３ポートが接続された状態、前記スイッチ５は、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態、また、前記スイッチ９は、第２ポートと第４ポートが接続された状態に設定されているものとし、他の校正方法については、上記に示す前記追尾受信機２ａの校正方法と同じである。
【００２８】
第二の校正方法を以下に示す。
まず、例えば、ビーコン波到来方向が前記アンテナ１の利得最大方向から仰角方向にＡ°ずれている場合、前記追尾受信機２が検出する仰角は、Ａ°となる。しかし、前記追尾受信機２の指向誤差の検出感度が変動した場合、前記アンテナ１の利得最大方向から仰角方向にＡ°ずれていても、前記追尾受信機２が検出する仰角は、Ａ°とならない。
【００２９】
図４に指向誤差の検出感度が変動した場合の詳細図を示す。図４において、横軸１３は、ビーコン波到来方向と前記アンテナ１の利得最大方向との角度差を示しており、図４においてオフセット角と定義している。
【００３０】
また、図４において、縦軸１４は、前記追尾受信機２が検出するビーコン波到来方向と前記アンテナ１の利得最大方向との指向誤差角度を角度誤差検出出力と定義している。図４に示す理想的な出力１５に示すとおり、前記追尾受信機２が検出する角度誤差検出出力は、アンテナオフセット角度と等しくなる。しかし、例えば、前記追尾受信機２の指向誤差の検出感度が変動し小さくなった場合、前記追尾受信が検出する角度誤差検出出力は、図４の誤差感度出力変動時の出力に示すとおり、図４に示すＢ°となり、本来出力されるＡ°より小さい値となる。
【００３１】
次に、上記に示す指向誤差の検出感度の変動に対する前記追尾受信機２ａの校正方法を以下に示す。図１において前記スイッチ４は、第１ポートと第２ポートが接続された状態、前記スイッチ５は、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ９は、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態に設定されている状態で校正する。
【００３２】
また、前記アンテナ１は、図示されていない搭載計算機で捕捉追尾対象となる地上局、または、衛星と前記アンテナ１との相対方位角が計算され、さらに、図示されていない前記アンテナ１を駆動するアンテナ駆動機構により、前記搭載計算機で計算された相対方位角に基づき、前記アンテナ１を駆動することにより指向制御され、前記アンテナ１で地上局、または、衛星から送信されるビーコン波が受信される状態である。このとき、前記追尾受信機２ａの和信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が前記方向性結合器３、及び、前記スイッチ４を経由して入力される。一方、前記追尾受信機２ａの差信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が前記方向性結合器３、前記移相器７ａ、前記スイッチ９、及び、前記スイッチ５を経由して入力される信号であり、前記移相器７ａを経由しているため、前記追尾受信機２ａの差信号入力端に入力される信号は、位相を任意に設定することができる。まず、軌道上で誤差感度電圧の校正を実施するにあたり、本発明に係るアンテナ捕捉追尾装置が搭載された衛星が、打上げ前の地上試験において、前記移相器７ａの位相設定を調整しながら、方位角出力が０°となり仰角出力が正となる図５のＥＬ１に対応したデータ、方位角出力が０°となり仰角出力が負となる図５のＥＬ２に対応したデータ、方位角出力が正となり仰角出力が０°となる図５のＡＺ１に対応したデータ、及び、方位角出力が負となり仰角出力が０°となる図５のＡＺ２に対応したデータを取得し、軌道上校正時の基準データとする。
【００３３】
次に、軌道上で校正するときは、上記に示す地上試験時と同様に前記移相器７ａの位相設定値を調整しならがら、図５のＡＺ１、ＡＺ２、ＥＬ１、及び、ＥＬ２に対応したデータを取得し、上記地上試験時に取得した軌道上校正時の基準データと軌道上校正時に取得したを比較することにより、前記追尾受信機２ａが検出する仰角と方位角の検出感度の変動量を把握することにより校正が可能である。
【００３４】
また、本発明において前記追尾受信機２ｂを校正する方法を以下に示す。図１において前記スイッチ４は、第１ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５は、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態に設定し、他の校正方法については、上記に示す前記追尾受信機２ａの校正方法と同じである。
【００３５】
最後に、本発明において前記移相器７ｂを使用して校正する場合は、図１において、前記スイッチ９は、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態に設定し、他の校正方法は、上記に示す前記追尾受信機２ａと前記追尾受信機２ｂの校正方法と同じである。
【００３６】
第三の校正方法を以下に示す。
まず、例えば、前記追尾受信機２に入力される前記和信号１１と前記差信号１２の位相差が０°のとき、前記追尾受信機２が検出する仰角出力信号が０°であった場合、前記差信号１２の位相が９０°進むと前記追尾受信機２が検出する方位角は、本来、０°となる。しかし、前記追尾受信機２内の仰角と方位角の直交性が保たれていないと、方位角出力は、０°とならない。
【００３７】
次に、上記に示す仰角と方位角の直交性に対する前記追尾受信機２ａのの校正方法を以下に示す。図１において前記スイッチ４は、第１ポートと第２ポートが接続された状態、前記スイッチ５は、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ９は、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態に設定されているものとする。
【００３８】
また、前記アンテナ１は、図示されていない搭載計算機で捕捉追尾対象となる地上局、または、衛星と前記アンテナ１との相対方位角が計算され、さらに、図示されていない前記アンテナ１を駆動するアンテナ駆動機構により、前記搭載計算機で計算された相対方位角に基づき、前記アンテナ１を駆動することにより指向制御され、前記アンテナ１で地上局、または、衛星から送信されるビーコン波が受信される状態である。
【００３９】
このとき、前記追尾受信機２ａの和信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が前記方向性結合器３、及び、前記スイッチ４を経由して入力される。一方、前記追尾受信機２ａの差信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が前記方向性結合器３、前記移相器７ａ、前記スイッチ９、及び、前記スイッチ５を経由して入力される信号であり、前記移相器７ａを経由しているため、前記追尾受信機２ａの差信号入力端に入力される信号は、位相を任意に設定することができる。まず、前記移相器７ａの位相設定を調整しながら、方位角出力が０°となる位相設定値を決定する。
【００４０】
その後、方位角出力が０°となった位相設定値からさらに前記移相器の位相を９０°変化させる。このとき、仰角出力は、０°となるはずであるが、前記追尾受信機２の仰角と方位角の直交性が保たれていないと仰角出力は、０°とならない。このときの仰角出力から直交性のずれ量を把握することにより校正が可能である。
【００４１】
また、本発明において前記追尾受信機２ｂを校正する方法を以下に示す。図１において前記スイッチ４は、第１ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５は、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態に設定し、他の校正方法については、上記に示す前記追尾受信機２ａの校正方法と同じである。
【００４２】
さらに、本発明において前記移相器７ｂを使用して校正する場合は、図１において、前記スイッチ９は、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態に設定し、他の校正方法は、上記に示す前記追尾受信機２ａと前記追尾受信機２ｂの校正方法と同じである。
【００４３】
最後に、前記追尾受信２ａを使用した通常の捕捉追尾状態では、前記スイッチ４の第１ポートと第２ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５の第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態、及び、前記スイッチ９の第２ポートと第４ポートが接続された状態で実施する。
【００４４】
また、なお、前記追尾受信２ｂを使用した通常の捕捉追尾状態では、前記スイッチ４の第１ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５の第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態、及び、前記スイッチ９の第２ポートと第４ポートが接続された状態で実施する。
【００４５】
このように冗長切替用の前記スイッチ４、及び、前記スイッチ５を使用することにより簡単な構成で、軌道上の実際の運用時に受信された信号を用い、前記追尾受信機２の差系に入力される位相を前記移相器７の位相を変化させながら、前記追尾受信機２が検出する仰角、及び、方位角の出力を測定することにより、前記追尾受信機２が検出する仰角と方位角の検出感度の変動量、及び、直交性を校正できること、及び、前記追尾受信機２の差系を終端することにより、前記アンテナ１の利得最大方向とビーコン波到来方向が一致したときの前記追尾受信機２が検出する仰角と方位角からのずれ量を精度よく校正可能である。
【００４６】
実施の形態２．
第２図は、この発明の実施の形態を示す構成図であり、アンテナ１は、捕捉追尾対象となる衛星、または、地上局から送信されるビーコン波を受信するアンテナであり、アンテナ利得が高利得であり、アンテナビーム幅が狭いので捕捉追尾対象となる衛星、または、地上局方向に指向制御する必要があり、また、アンテナ利得最大方向からの前記ビーコン波到来方向の角度差に応じて電力、及び、位相が変化する和信号１１と差信号１２を出力するアンテナである。
【００４７】
追尾受信機２は、前記アンテナ１から出力される和信号１１と差信号１２が入力され、これらの信号から前記ビーコン波到来方向と前記アンテナ１の利得最大方向との角度差を仰角方向と方位角方向の角度差として検出する受信機であり、冗長構成をとることから追尾受信機２ａと追尾受信機２ｂの２台が搭載されている。
【００４８】
方向性結合器３は、前記アンテナ１から出力される前記和信号１１の一部を分割する分岐結合回路であり、結合出力端から出力される信号を差信号用校正信号として使用する。スイッチ４は、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第１ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートが前記方向性結合器３の主伝送路につながり、第２ポートが前記追尾受信機２ａの和信号入力端につながり、第３ポートが前記追尾受信機２ｂの和信号入力端につながるスイッチであり、前記追尾受信機２ａと前記追尾受信機２ｂのどちらに前記和信号１１を入力するかを選択するスイッチである。
【００４９】
スイッチ５は、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、または、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートに前記アンテナ１から出力される差信号１２が入力され、また、第２ポートが前記追尾受信機２ａの差信号入力端につながり、また、第４ポートが前記追尾受信機２ｂの差信号入力端につながるスイッチであり、前記追尾受信機２ａと前記追尾受信機２ｂのどちらに前記差信号１１、または、差信号用校正信号を入力するかを選択するスイッチである。
【００５０】
終端器８は、前記追尾受信機を校正するために使用する終端器である。スイッチ１０は、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートに前記方向性結合器３の結合出力端から出力される差信号用校正信号が入力され、第２のポートが前記スイッチ４の第３ポートがつながり、第３ポートには、前記終端器８がつながるスイッチであり、前記方向性結合器３の結合出力、または、前記終端器８を選択するスイッチである。
【００５１】
次に、この発明の詳細説明を行う。この発明では、前記追尾受信機２に対して、以下に示す２種類の校正が可能である。
【００５２】
第一の校正方法として、実施形態の１の第一の校正方法に対応した校正方法を以下に示す。
【００５３】
前記追尾受信機２ａの校正方法は、図２において、前記スイッチ４は、第１ポートと第２ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５は、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ１０は、第２ポートと第３ポートが接続された状態で校正する。
【００５４】
また、前記アンテナ１は、図２に示されていない搭載計算機で捕捉追尾対象となる地上局、または、衛星と前記アンテナ１との相対方位角が計算され、さらに、図２に示されていない前記アンテナ１を駆動するアンテナ駆動機構により、前記搭載計算機で計算された相対方位角に基づき、前記アンテナ１を駆動することによりビーコン波到来方向に指向制御され、前記アンテナ１で地上局、または、衛星から送信されるビーコン波が受信される状態である。
【００５５】
このとき、前記追尾受信機２ａの和信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が前記方向性結合器３、及び、前記スイッチ４を経由して入力される。一方、前記追尾受信機２ａの差信号入力端には、前記スイッチ５、及び、前記スイッチ１０を介して、前記終端器８でＲＦ終端された状態となり、実施の形態１に示したとおり、前記アンテナ１の利得最大方向とビーコン波到来方向が一致しているときと同じ状態になる。
【００５６】
したがって、この状態で前記追尾受信機２ａが検出する仰角、及び、方位角信号をモニタし、基準となる０°からのずれ量を把握することにより校正が可能である。
【００５７】
また、本発明において前記追尾受信機２ｂのヌルシフト校正方法を以下に示す。図２において前記スイッチ４は、第１ポートと第３ポートが接続された状態、前記スイッチ５は、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態、また、前記スイッチ１０は、第２ポートと第３ポートが接続された状態であり、その他については、上記に示す前記追尾受信機２ａの校正方法と同じである。
【００５８】
第二の校正方法として、実施形態の１の第二の校正方法に対応した校正方法を以下に示す。
【００５９】
前記追尾受信機２ａの校正方法を以下に示す。図２において前記スイッチ４は、第１ポートと第２ポートが接続された状態、前記スイッチ５は、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ１０は、第１ポートと第２ポートが接続された状態に設定されている状態で校正する。
【００６０】
また、前記アンテナ１は、図示されていない搭載計算機で捕捉追尾対象となる地上局、または、衛星と前記アンテナ１との相対方位角が計算され、さらに、図示されていない前記アンテナ１を駆動するアンテナ駆動機構により、前記搭載計算機で計算された相対方位角に基づき、前記アンテナ１を駆動することにより指向制御され、前記アンテナ１で地上局、または、衛星から送信されるビーコン波が受信される状態である。
【００６１】
このとき、前記追尾受信機２ａの和信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が前記方向性結合器３、及び、前記スイッチ４を経由して入力される。一方、前記追尾受信機２ａの差信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が前記方向性結合器３、前記スイッチ１０、及び、前記スイッチ５を経由して入力される。
【００６２】
ここで、前記追尾受信機２ａに入力される和信号と差信号との位相差は、前記方向性結合器３から前記追尾受信機２ａの和信号入力端と前記方向性結合器３から前記追尾受信機２ａの差信号入力端までのＲＦ線路の位相差となり一定である。
【００６３】
まず、軌道上で誤差感度電圧の校正を実施するにあたり、本発明に係るアンテナ捕捉追尾装置が搭載された衛星が、打上げ前の地上試験において、前記方向性結合器３から前記追尾受信機２ａの和信号入力端までのＲＦ線路、または、前記方向性結合器３から前記追尾受信機２ａの差信号入力端までのＲＦ線路において、例えば、このＲＦ線路が導波管の場合、前記追尾受信機２ａが検出する仰角が０°、及び、方位角が正となるように、導波管シム等を用いて、位相調整を実施しておき、前記追尾受信機が出力する仰角出力を取得し、軌道上校正時の基準データとする。次に、軌道上で校正するときは、前記スイッチ４、前記スイッチ５、及び、前記スイッチ９を上記と同じ設定として、前記追尾受信機２ａが検出する方位角の出力を取得し、上記地上試験時に取得した軌道上校正時の基準データと軌道上校正時に取得したを比較することにより、前記追尾受信機２ａが検出する方位角の検出感度の変動量を把握することにより校正が可能である。
【００６４】
なお、上記では、方位角の検出感度校正方法を示したが、方位角を校正する場合は、上記の校正方法において、仰角と方位角の関係を逆にすることで対応可能である。
【００６５】
また、本発明において前記追尾受信機２ｂを校正する方法を以下に示す。図１において前記スイッチ４は、第１ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５は、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態に設定し、他の校正方法については、上記に示す前記追尾受信機２ａの校正方法と同じである。
【００６６】
なお、前記追尾受信２ａを使用した通常の捕捉追尾状態では、前記スイッチ４の第１ポートと第２ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５の第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態、及び、前記スイッチ１０の第２ポートと第３ポートが接続された状態で実施する。
【００６７】
また、前記追尾受信２ｂを使用した通常の捕捉追尾状態では、前記スイッチ４の第１ポートと第３ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５の第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態、及び、前記スイッチ１０の第２ポートと第３ポートが接続された状態で実施する。
【００６８】
このように冗長切替用の前記スイッチ４、及び、前記スイッチ５を使用することにより簡単な構成で、軌道上の実際の運用時に受信された信号を用い、前記追尾受信機２の和系と差系に入力される位相を地上試験時に調整し、軌道上で前記追尾受信機２が検出する仰角、または、方位角の出力を測定することにより、前記追尾受信機２が検出する仰角、または、方位角の検出感度の変動量、及び、前記追尾受信機２の差系を終端することにより、前記アンテナ１の利得最大方向とビーコン波到来方向が一致したときの前記追尾受信機２が検出する仰角と方位角からのずれ量を精度よく校正可能である。
【００６９】
実施の形態３．
第３図は、この発明の実施の形態を示す構成図であり、アンテナ１は、捕捉追尾対象となる衛星、または、地上局から送信されるビーコン波を受信するアンテナであり、アンテナ利得が高利得であり、アンテナビーム幅が狭いので捕捉追尾対象となる衛星、または、地上局方向に指向制御する必要があり、また、アンテナ利得最大方向からの前記ビーコン波到来方向の角度差に応じて電力、及び、位相が変化する和信号１１と差信号１２を出力するアンテナである。
【００７０】
追尾受信機２は、前記アンテナ１から出力される和信号１１と差信号１２が入力され、これらの信号から前記ビーコン波到来方向と前記アンテナ１の利得最大方向との角度差を仰角方向と方位角方向の角度差として検出する受信機であり、冗長構成をとることから追尾受信機２ａと追尾受信機２ｂの２台が搭載されている。スイッチ４は、３つのポートを持ち、第１ポートと第２ポートを接続するか、または、第１ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートに前記アンテナから出力される和信号出力１１が入力され、第２ポートが前記追尾受信機２ａの和信号入力端につながり、第３ポートが前記追尾受信機２ｂの和信号入力端につながるスイッチであり、前記追尾受信機２ａと前記追尾受信機２ｂのどちらに前記和信号１１を入力するかを選択するスイッチである。スイッチ５は、４つのポートを持ち、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートを接続するか、または、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートを接続する２つの接続状態を切り換えることができ、第１ポートに前記アンテナ１から出力される差信号１２が入力され、また、第２ポートが前記追尾受信機２ａの差信号入力端につながり、また、第４ポートが前記追尾受信機２ｂの差信号入力端につながるスイッチであり、前記追尾受信機２ａと前記追尾受信機２ｂのどちらに前記差信号１１、または、終端器８がつながるかを選択するスイッチである。前記終端器８は、前記追尾受信機を校正するために使用する終端器である。
【００７１】
次に、この発明の動作説明を行う。
前記追尾受信機２の校正方法として、実施形態の１の第一の校正方法に対応した校正方法を以下に示す。図３において、前記スイッチ４は、第１ポートと第２ポートが接続された状態、また、前記スイッチ５は、第１ポートと第４ポート、及び、第２ポートと第３ポートが接続された状態で校正する。
【００７２】
また、前記アンテナ１は、図３に示されていない搭載計算機で捕捉追尾対象となる地上局、または、衛星と前記アンテナ１との相対方位角が計算され、さらに、図３に示されていない前記アンテナ１を駆動するアンテナ駆動機構により、前記搭載計算機で計算された相対方位角に基づき、前記アンテナ１を駆動することによりビーコン波到来方向に指向制御され、前記アンテナ１で地上局、または、衛星から送信されるビーコン波が受信される状態である。
【００７３】
このとき、前記追尾受信機２ａの和信号入力端には、前記アンテナ１から出力される和信号１１が、前記スイッチ４を経由して入力される。一方、前記追尾受信機２ａの差信号入力端には、前記スイッチ５を介して、前記終端器８でＲＦ終端された状態となり、実施の形態１に示したとおり、前記アンテナ１の利得最大方向とビーコン波到来方向が一致しているときと同じ状態になる。
【００７４】
したがって、この状態で前記追尾受信機２ａが検出する仰角、及び、方位角信号をモニタし、基準となる０°からのずれ量を把握することにより校正が可能である。
【００７５】
また、本発明において前記追尾受信機２ｂの校正方法を以下に示す。図３において前記スイッチ４は、第１ポートと第３ポートが接続された状態、前記スイッチ５は、第１ポートと第２ポート、及び、第３ポートと第４ポートが接続された状態状態であり、その他については、上記に示す前記追尾受信機２ａの校正方法と同じである。
【００７６】
このように冗長切替用の前記スイッチ４、及び、前記スイッチ５を使用することにより簡単な構成で、軌道上の実際の運用時に受信された信号を用い、前記追尾受信機２の差系を終端することにより、前記アンテナ１の利得最大方向とビーコン波到来方向が一致したときの前記追尾受信機２が検出する仰角と方位角からのずれ量を精度よく校正可能である。
【００７７】
【発明の効果】
この発明によれば、冗長構成をとるために２台の追尾受信機が搭載されたアンテナ捕捉追尾装置に関して、追尾受信機の冗長系切替のために使用されるスイッチを利用することにより簡単な構成で追尾受信機を校正できる。また、校正に使用する信号は、軌道上の実際の運用時に受信された信号を用いることが可能であるため、追尾受信機の温度、受信電力、及び、受信周波数による変動要素を校正できるため、高精度な校正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるアンテナ捕捉追尾装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】この発明によるアンテナ捕捉追尾装置の実施の形態２を示す図である。
【図３】この発明によるアンテナ捕捉追尾装置の実施の形態３を示す図である。
【図４】誤差感度電圧の詳細説明図である。
【図５】誤差感度電圧校正時に取得するデータの詳細説明図である。
【符号の説明】
１  アンテナ、  ２  追尾受信機、  ３  方向性結合器、  ４  第１のスイッチ、  ５  第２のスイッチ、  ６  分配器、  ７  移相器、  ８  終端器、  ９第３のスイッチ、  １０  第４のスイッチ、  １１  和信号、  １２  差信号、  １３  オフセット角、  １４  角度誤差検出出力、  １５  理想的な出力、
１６  誤差感度変動時の出力、  １７  仰角出力、  １８  方位角出力。
【図１】
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【図２】
2004233216.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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