(57)【要約】【課題】受信電界が過大になる場合においても、初段増幅器に最適な受信レベルが入力されるよう制御する技術を提供することである。【解決手段】静止衛星からの電波を受信し電気信号に変換する受信手段と、前記電気信号に基づいて前記電波の受信電界を監視する監視手段と、前記監視手段の出力に基づいてアンテナ指向特性を可変する指向性可変手段とを備えたアンテナ装置。【選択図】        図１
2004274640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止衛星からの電波を受信し電気信号に変換する受信手段と、前記電気信号に基づいて前記電波の受信電界を監視する監視手段と、前記監視手段の出力に基づいてアンテナ指向特性を可変する指向性可変手段とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記受信手段は電気信号の変換素子が複数個アレイ状に配列されたアンテナ素子を有し、前記指向性可変手段は前記監視手段の出力に基づいて前記複数の変換素子から受信に使用する変換素子を選択する選択手段を備え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】
前記アンテナ素子は前記静止衛星軌道方向と直交する方向に前記変換素子が２以上のグループに分割されており、前記選択手段は前記監視手段の出力に応じて前記グループ毎に前記変換素子を選択することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記受信手段は電気信号の変換素子が複数個アレイ状に配列されたアンテナ素子を有し、前記指向性可変手段は前記監視手段の出力に基づいて前記変換素子からの電気信号の位相を制御することで、アンテナ素子の前記静止衛星方向に対する利得を変化させる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５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のアンテナ装置を有することを特徴とする受信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置及び受信システムに関し、特に、送信装置（静止衛星）から送信される電波を受信する場合に、その受信電界が過大である時に最適な受信レベルで受信するアンテナ装置及び受信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の衛星放送システムでは、衛星からの送信電力はほぼ一定であり、降雨時を除いて受信電界が大きく変動することはないため、衛星の位置する方向にパラボラアンテナを固定し、受信電界を最大とすることを前提に、衛星放送受信システムが構成されていた。このような従来の衛星放送システムでは、４ＧＨｚ帯や１２ＧＨｚ帯の周波数が使用されていたので、衛星放送システムを構成する場合に重要な設計パラメータとなる降雨による受信電界の低下が比較的小さく、衛星からの送信電力を増力する必要がなかった。
【０００３】
しかし、次世代の衛星放送システムでは、２１ＧＨｚ帯や４２ＧＨｚ帯など、現在よりも高い周波数を使用することが検討されている。この周波数帯では、高い周波数帯に起因した降雨による受信電界の低下が激しいため、降雨の発生により受信電界が低下している地域に放射する電力のみを増力し、限りのある衛星発生電力を有効に利用するという、フェーズドアレーアンテナを搭載する可変放射パターン衛星放送システムが検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
すなわち、２１ＧＨｚ帯や４２ＧＨｚ帯を使用する衛星放送システムである可変放射パターン衛星放送システムでは、最小の増力地域の大きさは、送信アンテナの開口径で決定されることとなる。例えば、２１ＧＨｚ帯で直径１０ｍ程度のアンテナを搭載する場合には、直径１００ｋｍ程度をひとつの地域とした制御を行なうことが予想される。
【０００５】
これに対して、受信電界の低下が激しい雷雨時を始めとして、降雨の発生地域は気象条件により様々であり、可変放射パターン衛星放送システムの制御単位となる地域（以下、制御単位地域と記す）に一致しない可能性が懸念されている。例えば、同じ制御単位地域内において、降雨により受信電界が低下している受信点と、受信電界の低下が生じていない受信点が混在する場合には、受信電界の低下が生じているか、もしくは生じていないかの何れかを選択する必要があった。このとき、例えば、その制御単位地域を降雨が発生している地域とみなし、この制御単位地域に対する電力を増力した場合には、降雨が発生しておらず受信電界の低下が生じていない受信点では、想定されている受信電界よりもかなり大きな電界を受信することになる受信機が生ずることになる。
【０００６】
一方、従来の衛星放送受信システムでは、前述するように、受信電界が大きな方に変動することは想定されていない。このため、増力された電力を受信している受信機においては、受信電界が大きくなりすぎ、過入力になってしまうという問題が発生する恐れがある。
【０００７】
このため、この可変放射パターン衛星放送システムに対応できる、受信電界の変動が大きい場合にも過入力とならない範囲に入力電力を制御できる衛星放送受信システムが望まれる。特に、初段増幅器の入力において過入力とならない範囲に制御できることが必要である。
【０００８】
なお、この問題を解決する方法として、初段に使用される増幅器の前段に減衰器を配置する方法が考えられるが、現在、静止軌道上を回る衛星（静止衛星）から照射される電波は非常に微弱なものであるので、微弱な電波に対する増幅を行なうＢＳコンバーター部の初段に使用される増幅器の雑音指数に衛星放送受信システムの性能が大きく影響され、受信Ｃ／Ｎが決定される。このために、この初段の増幅器への入力を最適な範囲に制御するために、減衰器を初段の増幅器の前段に配置した場合には、この減衰器で発生する雑音が無視できないものとなり、受信Ｃ／Ｎが大幅に劣化してしまうという問題が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、受信電界が過大になる場合においても、初段増幅器に最適な受信レベルが入力されるよう制御する技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）静止衛星からの電波を受信し電気信号に変換するアンテナ装置において、前記電気信号に基づいて前記電波の受信電界を監視する監視手段と、前記監視手段の出力に基づいてアンテナ指向特性を可変することにより、受信する電波の受信レベルを減衰する手段を備えた。
（２）（１）のアンテナ装置の特徴により、このアンテナ装置を有する受信システムにおいても、受信する電波の受信レベルを減衰することができる。
【００１１】
前述した（１）及び（２）の手段によれば、監視手段が変換素子で得られた電気信号に基づいて電波の受信電界を監視しており、この監視手段の出力に基づいて指向性可変手段がアンテナ指向特性を可変し、アンテナ装置で受信する電波の受信レベルを減衰する構成となっているので、静止衛星方向に対する利得を低下させ、受信に適した受信レベルに調節することが可能となる。その結果、送信電力が大きく変動する場合においても、最適な受信レベルでの受信ができる。この場合に、減衰器を用いていないので、受信Ｃ／Ｎ及びＳ／Ｎが大幅に劣化してしまうことを防止できる。
【００１２】
特に、電気信号の変換素子が複数個アレイ状に配列されたアンテナ素子を用い、選択手段が監視出力に応じて複数の変換素子から受信に使用する変換素子を選択する構成となるので、選択手段を簡易な構成とすることが可能になる。
【００１３】
また、静止衛星軌道方向と直交する方向に変換素子が２以上のグループに分割してアンテナ素子を構成し、選択手段がグループ毎に変換素子を選択する構成とすることによって、静止衛星軌道と平行な方向には狭帯域の指向性、静止衛星軌道と垂直な方向には広帯域な指向性を得ることができるので、静止衛星軌道上にある別の衛星からの電波の干渉を防ぐことができ、かつ制御装置を単純化することが可能になる。
【００１４】
さらには、指向性可変手段が変換素子に給電する位相信号を制御し、アンテナ素子の静止衛星方向に対する利得を変化させる構成とすることによっても、静止衛星方向の指向特性を変化させることができるので、前述した効果を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、発明の実施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のアンテナ装置を用いた受信システムの概略構成を説明するための図である。ただし、ＢＳチューナー部は従来と同様な構成となるので、以下の説明では、本願発明に特徴的なアレーアンテナ１０１と、ＢＳコンバーターについて詳細に説明する。
【００１７】
図１において、１０１はアレーアンテナ（アンテナ素子）、１０２は電力合成部、１０３は第１のフィルタ、１０４は第１の増幅器、１０５は制御部、１０６は周波数変換器、１０７は第２のフィルタ、１０８はＢＳチューナーを示す。
【００１８】
図１に示すように、実施の形態１の受信システムは、アレーアンテナ１０１と、電力合成部１０２、第１のフィルタ１０３、制御部１０５、及び周波数変換器１０６から構成されるＢＳコンバータ部とからなるアンテナ装置、並びに、ＢＳＩＦ信号を受けて１つのチャンネルを選択し映像や音声信号を復調するＢＳチューナー１０８から構成されるものである。
【００１９】
図１において、アレーアンテナ１０１は、アレー素子が複数個配列されたものであり、各アレー素子の出力が電力合成部１０２に伝達される。
電力合成部１０２は、各アレー素子が受信した受信電界に応じて生じる信号（以下、受信信号と記す）を合成する手段であり、実施の形態１においては、制御部１０５からの制御信号に応じてアレー素子からの受信信号の伝達を制御するスイッチ素子と、このスイッチ素子を通過した受信信号を加算する加算手段とから構成される。
第１のフィルタ１０３は電力合成部１０２で合成された受信信号から受信可能周波数以外の信号を除去する周知のフィルタである。また、第１の増幅器１０４はフィルタリング後の受信信号を初段増幅する周知の増幅器である。
【００２０】
制御部１０５は、例えば周知のダイオードを用いた基準レベルと、この基準レベルと増幅器出力とに基づいて制御信号を発生する回路とから構成されており、第１の増幅器１０４で増幅された信号と基準レベルとを比較して、アレーアンテナ１０１を構成するアレー素子からの受信信号の伝達を制御する制御信号を出力する手段である。また、実施の形態１の制御部１０５は、入力された受信信号を後段の周波数変換器１０６に出力する構成となっている。
周波数変換器１０６は受信した受信信号を中間周波数等のＩＦ信号に変換する周知の周波数変換器である。
【００２１】
図２は実施の形態１のアンテナ装置の詳細構成を説明するための図であり、図３は実施の形態１のアンテナ装置における利得の変化を説明するための図である。ただし、図３の（ａ）は静止衛星軌道に平行な方向（静止衛星軌道方向，緯度線方向）の利得変化を説明するための図であり、図３の（ｂ）は静止衛星軌道に垂直な方向（経度線方向）の利得変化を説明するための図である。以下、図２及び図３に基づいて、図１に示す実施の形態１の受信システムの動作を説明する。ただし、図２において、２０１はアレー素子、２０２はスイッチ素子、２０３は加算部、２０４は信号分岐部、２０５はスイッチ制御器を示す。
【００２２】
図２に示すように、実施の形態１のアレーアンテナ１０１は、横方向及び縦方向に複数のアレー素子２０１が面上に配列された構成となっており、特に実施の形態１では、静止衛星軌道方向に平行となる横方向に各アレー素子２０１を束ねてサブアレー化し、このサブアレーを単位としたスイッチングを行う構成となっている。すなわち、実施の形態１のアンテナ装置では、アンテナ装置の設置時に静止衛星軌道方向に平行となる方向に各アレー素子２０１を束ねてサブアレー化し、このサブアレー毎にスイッチ素子２０２を設ける構成としている。
【００２３】
このような構成とすることによって、図３の（ａ）に示すように、静止衛星軌道に平行な方向では、全てのスイッチ素子２０２を閉じることにより、全てのアレー素子２０１を動作させて最大の利得３０１（実線で示す）が得られる構成となっている。また、スイッチ素子２０２一部のみを閉じて一部（所定列分）のアレー素子２０１を動作させることにより、減少した利得３０２（点線で示す）が得られる構成となっている。このとき、図３の（ａ）から明らかなように、アレーアンテナ１０１の静止衛星軌道方向に平行となる角度方向の指向性は、動作させるアレー素子２０１の数によらずにほぼ一定の指向性を保持することができるので、利得を低減させることによる他の静止衛星からの電波が混信してしまうことを防止出来ることとなる。
【００２４】
さらには、図３の（ｂ）に示すように、静止衛星軌道に垂直な方向でも、全てのスイッチ素子２０２を閉じることにより、全てのアレー素子２０１を動作させて最大の利得３０３（実線で示す）が得られる構成となっている。また、一部のスイッチ素子２０２のみを閉じて一部（所定列分）のアレー素子２０１を動作させることにより、減少した利得３０４（点線で示す）が得られる構成となっている。このとき、図３の（ｂ）から明らかなように、アレーアンテナ１０１の静止衛星軌道方向に垂直となる角度方向の指向性は、動作させるアレー素子２０１の数が減少するに従って低下することとなるが、静止衛星軌道方向に垂直となる角度方向には、静止衛星は配置されないので、利得を低減させることに伴う他の静止衛星からの電波が混信してしまうこととはならない。
【００２５】
このように、実施の形態１のアンテナ装置では、例えば可変放射パターン衛星放送システムの制御単位となる地域内が晴天の場合には、この衛星放送システムからは通常の電力で電波が送信されている。従って、アンテナ装置では、各サブアレーに接続される全てのスイッチ素子２０２は閉じた状態となっており、全てのアレー素子２０１で受信された受信信号が、スイッチ素子２０２を介して加算部２０３に入力される。加算部２０３では、図２中の縦方向のサブアレーでの受信信号が加算された後に、第１のフィルタ１０３に入力されて帯域外の成分が除去されて、第１の増幅器１０４で増幅される。この第１の増幅器１０４で増幅された受信信号は、制御部１０５を構成する信号分岐部２０４で受信信号の電力が分岐され、その出力が制御部１０５を構成するスイッチ制御器２０５に出力される。
【００２６】
ここで、スイッチ制御器２０５では、例えばダイオードを用いた周知のレベル回路により基準レベルを生成しておき、この基準レベルと信号分岐部２０４から入力されるレベルに基づいて、各スイッチ素子２０２のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、アレーアンテナ１０１における受信利得を制御する構成となっている。従って、可変放射パターン衛星放送システムの制御単位となる地域内が晴天の場合には、スイッチ制御器２０５からは全てのスイッチ素子２０２をＯＮさせる信号が出力され、アレーアンテナ１０１に配置される全てのアレー素子２０１で受信された受信信号が加算部２０３に入力されるので、アレーアンテナ１０１の静止衛星方向に対する最高の利得で受信動作が行われることとなる。また、信号分岐部２０４から出力された受信信号は、周波数変換器１０６により中間周波数等のＩＦ信号に変換されて、ＢＳチューナー１０８に出力される。
【００２７】
このＢＳコンバーター部を構成する周波数変換器１０６から出力されたＩＦ信号は、ＢＳチューナー１０８でゲインが一定に調整され、信号処理部で所望のチャンネルの信号（映像信号及び音声信号）が取り出され、図示しない表示装置に表示される構成となっている。
【００２８】
この受信状態において、同じ制御単位地域よりも狭い範囲で受信電界の低下を伴う降雨が発生した場合には、同じ制御単位地域内において、降雨により受信電界が低下している受信点と、受信電界の低下が生じていない受信点が混在することとなる。ここで、図４に示すように、可変放射パターン衛星放送が制御単位地域を降雨が発生している地域とみなし、この制御単位地域に対する電力を増力した場合、降雨が発生している受信点では、前述の動作と同じで、アレーアンテナ１０１に配置される全てのアレー素子２０１で受信された受信信号が加算部２０３に入力されるので、アレーアンテナ１０１の静止衛星方向に対する最高の利得で受信動作が行われることとなる。
【００２９】
一方、降雨が発生しておらず降雨による減衰が生じていない受信点では、想定されている受信電界よりもかなり大きな電界が受信されることとなる。このとき、実施の形態１のアンテナ装置では、まずアレーアンテナ１０１に配置される全てのアレー素子２０１で受信された受信信号が加算部２０３で加算された後に、第１のフィルタ１０３、第１の増幅器１０４、及び信号分岐部２０４に入力されることとなる。ここで、信号分岐部２０４では、想定されている信号レベルよりも過大な信号レベルが分岐されて、その出力がスイッチ制御器２０５に出力される。このスイッチ制御器２０５では、基準レベルと信号分岐部２０４から入力されるレベルに基づいて、各スイッチ素子２０２のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、アレーアンテナ１０１で受信する受信信号を制御し、適切な受信レベルとなるように、加算部２０３に入力する構成となっている。すなわち、受信に使用するアレー素子２０１の数を減少させることによって、衛星方向に対する利得を低下させ、適切な受信電界に対応する入力レベルに調節する。なお、適切な受信レベルとは、初段増幅器が線形増幅可能なレベル範囲の中で最も大きい値近傍のレベルのことであり、本願はその上限を超えないことを目的としている。
【００３０】
以上説明したように、実施の形態１のアンテナ装置を備えた受信システムでは、各アレー素子２０１の動作を個別にＯＮまたはＯＦＦする制御機能を有するアレーアンテナを使用する。受信電界を観測し、受信電界が通常（所定値）の場合には全てのアレー素子２０１を動作させ、衛星方向に対する利得が最大になるように制御し、受信電界が高すぎる場合には動作するアレー素子２０１の数を減少させることで、衛星方向に対する利得を低下させ、初段増幅器の入力レベルを適切な値に調節することが可能となる。
【００３１】
例えば、動作するアレー素子２０１の数を１／１０に制御すると、利得を１０ｄＢ低下させることができる。その際、図２に示すように、横方向に並ぶ複数のアレー素子２０１をグループ化（サブアレー化）し、そのグループ毎に一括して動作の制御を行なうことにより、動作するアレー素子２０１の数を減少させた場合、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、静止衛星軌道と平行な方向には狭帯域の指向性、静止衛星軌道と垂直な方向には広帯域な指向性となり、静止衛星軌道上にある別の衛星からの電波の干渉を防ぐことができ、かつ制御装置を単純化することが可能になる。
【００３２】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２のアンテナ装置を用いた受信システムの概略構成を説明するための図である。ただし、フェーズドアレーアンテナ５０１と制御部５０２との構成を除く他の構成は、実施の形態１と同様となるので、以下の説明では、本発明の実施の形態２に特徴的なフェーズドアレーアンテナ５０１と、制御部５０２について詳細に説明する。
【００３３】
図５に示すように、実施の形態２の受信システムは、フェーズドアレーアンテナ５０１と、電力合成部１０２、第１のフィルタ１０３、制御部５０２、及び周波数変換器１０６から構成されるＢＳコンバータ部とからなるアンテナ装置、並びに、ＢＳＩＦ信号を受けて１つのチャンネルを選択し映像や音声信号を復調するＢＳチューナー１０８から構成されるものである。
【００３４】
図５において、フェーズドアレーアンテナ５０１は、各アレー素子の位相を個別に制御する機能を有するフェーズドアレーアンテナであり、詳細については後述する。
【００３５】
制御部５０２は、例えば周知のダイオードを用いた基準レベルと、この基準レベルに基づいて制御信号を発生する回路とから構成されており、第１の増幅器で増幅された信号と基準レベルとを比較して、アレーアンテナ１０１を構成するアレー素子からの受信電力の出力を制御する制御信号を出力する手段である。また、実施の形態１の制御部１０５と同様に、入力された受信信号を後段の周波数変換器１０６に出力する構成となっている。
【００３６】
図６は実施の形態２のアンテナ装置の詳細構成を説明するための図であり、図７は実施の形態２のアンテナ装置における利得の変化を説明するための図である。ただし、図７の（ａ）は静止衛星軌道に平行な方向の利得変化を説明するための図であり、図７の（ｂ）は静止衛星軌道に垂直な方向の利得変化を説明するための図である。以下、図６及び図７に基づいて、図５に示す実施の形態２の受信システムの動作を説明する。ただし、図６において、６０１は位相器、６０２は位相制御器を示す。
【００３７】
図６に示すように、実施の形態２のフェーズドアレーアンテナ５０１は、横方向及び縦方向に複数のアレー素子２０１が面上に配列された構成となっており、特に実施の形態２では、静止衛星軌道方向に平行となる横方向１列分と縦方向に２素子分の各アレー素子２０１を束ねてサブアレー化し、このサブアレーを単位として位相制御を行う構成となっている。すなわち、実施の形態２のアンテナ装置では、アンテナ装置の設置時に静止衛星軌道方向に平行となる方向には１列分の各アレー素子２０１を束ねてサブアレー化し、このサブアレー毎に位相器６０１を設け、一括して位相の制御を行う構成としている。
【００３８】
このような構成とすることによって、静止衛星方向に対する大きな利得が必要な場合には、全ての位相器６０１の位相を同位相とすることによって、アレー素子２０１の静止衛星方向の利得７０１（実線で示す）を最大とする構成となっている。また、静止衛星方向に対する利得を減少させたい場合には、各アレー素子に位相差をつけ、衛星方向に対する利得が低くなるように、指向特性を制御することにより、所望の受信電界に調節する構成となっている。
【００３９】
このとき、図７の（ａ）から明らかなように、静止衛星軌道に平行となる角度方向の利得の変化は、位相を揃えた最大利得（実線で示す）７０１と、位相差を与えた時の利得（点線で示す）７０２との差は小さいものとなるので、フェーズドアレーアンテナ５０１の静止衛星軌道方向に平行となる角度方向では、利得を低減させることに伴う他の静止衛星からの電波が混信してしまうことを防止出来ることとなる。また、図７の（ｂ）から明らかなように、静止衛星軌道と垂直な角度方向の利得は、位相制御方向に移動することとなり、静止衛星方向の利得を低減させることができる。
【００４０】
このように、アンテナ装置の設置時に静止衛星軌道方向に平行となる方向には１列分の各アレー素子２０１を束ねてサブアレー化し、このサブアレー毎に位相器６０１を設け、一括して位相の制御を行う構成とすることにより、静止衛星軌道と垂直な方向の指向性のみずれが生じるため、静止衛星軌道上にある別の衛星からの電波の干渉を防ぐことができ、かつ制御装置を単純化することが可能になる。
【００４１】
実施の形態２のアンテナ装置では、例えば可変放射パターン衛星放送システムの制御単位となる地域内が晴天の場合には、この衛星放送システムからは通常の電力で電波が送信されている。従って、アンテナ装置では、各サブアレーに接続される全ての位相器６０１は全て同位相に制御されており、アレー素子２０１で受信された受信信号が、位相器６０１を介して加算部２０３に入力される。加算部２０３では、各サブアレーからの受信信号が加算された後に、第１のフィルタ１０３に入力されて帯域外の成分が除去されて、第１の増幅器１０４で増幅される。この第１の増幅器１０４で増幅された受信信号は、制御部５０２を構成する信号分岐部２０４で受信信号の電力が分岐され、その出力が制御部５０２を構成する位相制御器６０２に出力される。
【００４２】
ここで、位相制御器６０２では、位相器６０１を同位相に制御することによって、フェーズドアレーアンテナ５０１における受信利得を制御する構成となっている。従って、可変放射パターン衛星放送システムの制御単位となる地域内が晴天の場合には、位相制御器６０２からは位相器６０１を同位相に制御する信号が出力され、フェーズドアレーアンテナ５０１を構成するアレー素子２０１で受信された受信信号が同位相で加算部２０３に入力されるので、フェーズドアレーアンテナ５０１の静止衛星方向に対する最高の利得で受信動作が行われることとなる。なお、信号分岐部２０４から出力される受信信号の以下の処理は、実施の形態１と同様となる。
【００４３】
この受信状態において、同じ制御単位地域よりも狭い範囲で受信電界の低下を伴う降雨が発生した場合には、同じ制御単位地域内において、降雨により受信電界が低下している受信点と、受信電界の低下が生じていない受信点が混在することとなる。ここで、図４に示すように、可変放射パターン衛星放送が制御単位地域を降雨が発生している地域とみなし、この制御単位地域に対する電力を増力した場合、降雨が発生している受信点では、前述の動作と同じで、フェーズドアレーアンテナ５０１の指向性は同位相に制御され、アレー素子２０１で受信された受信信号が加算部２０３に入力されるので、フェーズドアレーアンテナ５０１の静止衛星方向に対する最高の利得で受信動作が行われることとなる。
【００４４】
一方、降雨が発生しておらず降雨による減衰が生じていない受信点では、想定されている受信電界よりも過大な電界が受信されることとなる。このとき、実施の形態２のアンテナ装置では、まずフェーズドアレーアンテナ５０１が同位相に制御された受信信号が加算部２０３で加算された後に、第１のフィルタ１０３、第１の増幅器１０４、及び信号分岐部２０４に入力されることとなる。ここで、信号分岐部２０４では、想定されている信号レベルよりもかなり大きなレベルが分岐されて、その出力が位相制御器６０２に出力される。この位相制御器６０２では、基準レベルと信号分岐部２０４から入力されるレベルに基づいて、位相器６０１の位相を制御することによって、フェーズドアレーアンテナ５０１で受信する受信電界の位相を制御し、適切な受信レベルとなるように、加算部２０３に入力する構成となっている。すなわち、サブアレー毎に位相を制御して静止衛星方向から指向性をずらして受信電界を減少させることにより、衛星方向に対する利得を低下させ、所定の信号レベルに調節する。ただし、フェーズドアレーアンテナ５０１を使用して、全体的に利得を低下させる指向特性を作成する場合には、各アレー素子２０１につける位相差への条件が厳しくなり、位相制御部６０２の回路構成が複雑になる。
【００４５】
以上説明したように、実施の形態２のアンテナ装置では、各アレー素子２０１の位相を個別に制御できるフェーズドアレーアンテナ５０１を受信アンテナとして使用する。ここで、受信電界を観測し、通常の場合は各アレー素子２０１の位相を同位相に制御し、静止衛星方向に対する利得が最大になるように指向特性を制御し、受信電界が高すぎる場合には、各アレー素子２０１に位相差をつけ、静止衛星方向に対する利得が低くなるように指向特性を作成することで、所望の受信電界に調節する構成となっている。
【００４６】
（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３のアンテナ装置を用いた受信システムの概略構成を説明するための図であり、図９は実施の形態３のアンテナ装置における利得の変化を説明するための図である。ただし、パラボラアンテナ８０１と制御部８０２との構成を除く他の構成は、実施の形態１と同様となるので、以下の説明では、本発明の実施の形態３に特徴的なパラボラアンテナ８０１と、制御部８０２について詳細に説明する。
【００４７】
図８に示すように、実施の形態３の受信システムは、パラボラアンテナ８０１と、第１のフィルタ１０３、制御部８０２、周波数変換器１０６から構成されるＢＳコンバータ部とからなるアンテナ装置、並びに、ＢＳＩＦ信号を受けて１つのチャンネルを選択し映像や音声信号を復調するＢＳチューナー１０８から構成されるものである。
【００４８】
図８において、パラボラアンテナ８０１は、ＢＳパラボラコンバータを含むパラボラ部分もしくはＢＳコンバータ部分のみを可動させる周知の図示しない可動機構を有する構成となっており、特に、この可動機構はパラボラアンテナ８０１の本体あるいはＢＳコンバータのみを仰角方向に可動させる構成となっている。
【００４９】
また、制御部８０２は、例えば周知のダイオードを用いた基準レベルと、この基準レベルに基づいて制御信号を発生する回路とから構成されており、第１の増幅器で増幅された信号と基準レベルとを比較して、パラボラアンテナ８０１が有する可動機構を制御する制御信号を出力する手段である。また、実施の形態１の制御部１０５と同様に、入力された受信信号を後段の周波数変換器１０６に出力する構成となっている。
【００５０】
このような構成とすることによって、静止衛星方向に対する大きな利得が必要な場合すなわち通常時には、パラボラ面の法線が静止衛星方向に向くように、パラボラアンテナの方向を調節することにより、衛星方向に対する利得が最大になるように制御する構成となっている。また、受信電界が高すぎて利得を減少させたい場合には、パラボラ面の法線が静止衛星方向からはずれるように、パラボラアンテナを仰角方向に可動させることにより、衛星方向に対する利得を小さくするように制御する構成となっている。
【００５１】
このとき、図９の（ａ）から明らかなように、静止衛星軌道に平行となる角度方向の利得の変化は、パラボラ面の法線が静止衛星方向に向いている最大利得（実線で示す）９０１と、パラボラ面を仰角方向に傾斜させた時の利得（点線で示す）９０２との差がほとんどないものとなるので、パラボラアンテナ８０１の静止衛星軌道方向に平行となる角度方向では、利得を低減させる動作（パラボラ面を仰角方向に傾斜させ、パラボラ面の法線が衛星方向からはずれるような方向に可動させる動作）に伴って、他の静止衛星からの電波が混信してしまうことを防止出来ることとなる。また、図９の（ｂ）から明らかなように、静止衛星軌道と垂直な角度方向の利得は、パラボラ面を仰角方向に傾斜させた時の傾斜方向に移動することとなるので、静止衛星方向の利得を低減させることができる。
【００５２】
次に、図８に基づいて、可変放射パターン衛星放送システムの制御単位となる地域内に降雨の受信点と降雨が生じていない受信点とが混在する場合における降雨が生じていない地域でのアンテナ装置の動作を説明する。
【００５３】
可変放射パターン衛星放送が制御単位地域を降雨が発生している地域とみなし、この制御単位地域に対する電力を増力した場合、降雨が発生しておらず降雨による減衰が生じていない受信点では、想定されている受信電界よりも過大な電界が受信されることとなる。このとき、実施の形態３のアンテナ装置では、まずパラボラアンテナ８０１で集められた電波が受信信号として、第１のフィルタ１０３、第１の増幅器１０４、及び制御部８０２に入力されることとなる。ここで、制御部８０２では、適切な受信レベルよりもかなり大きな信号レベルが計測されて、基準レベルと計測結果のレベルに基づいて、パラボラアンテナ８０１の仰角を制御することによって、パラボラアンテナ８０１で受信する受信電界が想定されている受信電界となるように、制御する構成となっている。すなわち、パラボラ面を仰角方向に傾斜させ、パラボラ面の法線が衛星方向からはずれるような方向に可動させることによって受信電界を減少させ、静止衛星方向に対する利得を低下させ、所定の受信電界に調節する。
【００５４】
以上説明したように、実施の形態３のアンテナ装置では、仰角方向への傾きをリモートで調節する機能を有するパラボラアンテナ８０１を受信アンテナに使用し、受信電力に基づいて、通常の場合には、パラボラ面の法線が静止衛星方向に向くように方向を調節することで、衛星方向に対する利得が最大になるように制御する。また、受信電界が高すぎる場合には、パラボラ面の法線が静止衛星方向からはずれるように方向を調節することにより、静止衛星方向に対する利得を小さくするように制御するものである。これらの制御で、適当な受信電界に調節することが可能となる。実施の形態３のアンテナ装置では、方向の調節は仰角方向にのみ行なうことで、静止衛星軌道と垂直な方向の指向性のみずらし、静止衛星軌道上にある別の衛星からの電波の干渉を防ぐ。
【００５５】
また、電力が１／１０になる角度幅は、１１２×波長÷アンテナ直径、で算出することが可能であり、例えば、一般的に使用されている直径４５ｃｍのパラボラアンテナ８０１では、２１ＧＨｚ帯では約３．５度、４２ＧＨｚ帯では約１．８度仰角をずらすと、静止衛星方向への利得を１０ｄＢ低下させることができる。
【００５６】
なお、実施の形態１〜３のアンテナ装置を用いた受信システムに適用可能となる受信する電波を減衰させる構成としては、例えば、偏波角を制御する構成によっても、所望の減衰量を得ることができることはいうまでもない。
【００５７】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）アンテナ素子の静止衛星方向の受信能力を直接制御する構成となっているので、受信電界が大きく変動する場合においても、減衰器を用いることなく最適な受信レベルでの受信ができる。
（２）変換素子に給電する位相信号を制御し、静止衛星方向の指向特性を変化させ、アンテナ素子の静止衛星方向に対する利得を変化させる構成となっているので、受信電界が大きく変動する場合においても、減衰器を用いることなく最適な受信レベルでの受信ができる。
（３）減衰器を用いることなく最適な受信電界での受信ができるので、受信Ｃ／Ｎ及びＳ／Ｎが大幅に劣化してしまうことを防止できる。
（４）静止衛星軌道方向と直交する方向に変換素子が２以上のグループに分割してアンテナ素子を構成し、選択手段がグループ毎に変換素子を選択する構成となっているので、静止衛星軌道と平行な方向には狭帯域の指向性、静止衛星軌道と垂直な方向には広帯域な指向性を得ることができる。
（５）静止衛星軌道と平行な方向には狭帯域の指向性を得ることができるので、静止衛星軌道上にある別の衛星からの電波の干渉を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のアンテナ装置を用いた受信システムの概略構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１のアンテナ装置の詳細構成を説明するための図である。
【図３】実施の形態１のアンテナ装置における利得の変化を説明するための図である。
【図４】可変放射パターン衛星放送システムの概略構成を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２のアンテナ装置を用いた受信システムの概略構成を説明するための図である。
【図６】実施の形態２のアンテナ装置の詳細構成を説明するための図である。
【図７】実施の形態２のアンテナ装置における利得の変化を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態３のアンテナ装置を用いた受信システムの概略構成を説明するための図である。
【図９】実施の形態３のアンテナ装置における利得の変化を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１…アレーアンテナ              １０２…電力合成部
１０３…第１のフィルタ              １０４…第１の増幅器
１０５…制御部                      １０６…周波数変換器
１０７…第２のフィルタ              １０８…ＢＳチューナー
２０１…アレー素子                  ２０２…スイッチ素子
２０３…加算部                      ２０４…信号分岐部
２０５…スイッチ制御器
５０１…フェーズドアレーアンテナ    ５０２…制御部
６０１…位相器                      ６０２…位相制御器
８０１…パラボラアンテナ            ８０２…制御部
【図１】
2004274640.tif 000003
【図２】
2004274640.tif 000004
【図３】
2004274640.tif 000005
【図４】
2004274640.tif 000006
【図５】
2004274640.tif 000007
【図６】
2004274640.tif 000008
【図７】
2004274640.tif 000009
【図８】
2004274640.tif 000010
【図９】
2004274640.tif 000011