(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナの受信信号をコンバータに入力し、該コンバータからの受信信号の中間周波信号を一定レベルに増幅し、該増幅の出力を分岐して一方を、該中間周波信号の波長の半分の伝搬時間分遅延して、遅延をかけない他方と掛け算することにより、前記アンテナの姿勢による前記中間周波信号のレベルを顕在化し、該顕在化した中間周波信号のレベルを摘出することを特徴とする、アンテナの受信適否検出用のアンテナ受信レベルの検出方法。
【請求項２】
前記コンバータからの受信信号の中間周波信号を、ＡＧＣアンプで一定レベルに増幅し、増幅の出力をスプリッタで分岐して一方を遅延線で遅延して、他方とミキサにて掛け算をして、その出力をフィルタに通して前記中間周波信号のレベルを表す直流レベルを摘出する、請求項１に記載の、アンテナの受信適否検出用のアンテナ受信レベルの検出方法。
【請求項３】
アンテナに接続したコンバータが出力する受信信号の中間周波信号を一定レベルに増幅するＡＧＣアンプ；
該ＡＧＣアンプの出力を２分岐するスプリッタ；
２分岐の信号の一方に、前記増幅の出力に含まれる中間周波信号の波長の半分の伝搬時間相当の遅延を与えるλ／２遅延線；
２分岐の信号の他方と該遅延線の出力とを乗算するミキサ；及び、
該ミキサの乗算出力から、前記アンテナの姿勢による前記中間周波信号のレベルを表す直流分を摘出するフィルタ；
を備える、アンテナの受信適否検出用のアンテナ受信レベルの検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナの電波受信レベルを検出する方法及び装置に関し、例えば衛星放送受信用あるいは衛星通信受信用のアンテナが、正しく放送衛星（ＢＳ：Broadcasting Satellite）あるいは通信衛星（ＣＳ：Communications Satellite）に向いているかを測定又は検出する用途に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アナログＢＳ放送の受信適否の検出には、ＦＭ検波したベースバンドのノイズを検波してノイズレベルＶＮを得ているが、デジタルＢＳになると、ベースバンドが通信信号に全領域使用されるので、この方式で受信適否を検出することができなくなる。図４にアナログＢＳ放送のベースバンドを示す。この中の約１０ＭＨｚから２７ＭＨｚが空いている。しかし、デジタルＢＳになると、この領域の全部が通信信号に利用される。
【０００３】
図３に、従来のアナログＢＳ放送向けの受信レベル検出装置の構成の一例を示す。ＢＳアンテナ１の電波受信信号から、ＢＳコンバータ２で第１中間周波１．２ＧＨｚのＢＳ信号が復調され、これが、ＡＧＣ（自動ゲイン制御）アンプ３で、第２中間周波４０３ＭＨｚの、レベルが一定の信号に増幅される。この増幅出力に含まれる信号成分をＣで表し、ノイズ成分をＮで表すと、ＡＧＣアンプ３は、その出力Ｃ＋Ｎのレベルが設定値になるように、ゲインを自動調節する。ＦＭ検波１４がベースバンドを検波し、これにより、検波信号には、空き領域約１０ＭＨｚから２７ＭＨｚのノイズも含まれる。バンドパスフィルタ１５がこの空き領域の周波数成分（ノイズ）を摘出し、それを増幅器１６で増幅し、検波１７でノイズ信号ＶＮ（直流レベル）に変換する。ＡＧＣアンプ３の出力レベル（Ｃ＋Ｎ）が一定であるので、ノイズ信号ＶＮのレベルが最高のときＢＳ電波の受信レベルは最低、ノイズ信号ＶＮのレベルが最低のときＢＳ電波の受信レベルは最高といえる。アンテナの方向をＢＳに正しく向けようとするときには、ノイズ信号ＶＮのレベルを監視しながら、アンテナの角度（姿勢）を変えて、ノイズ信号ＶＮのレベルが最低になる角度にアンテナの姿勢を定めれば良い。しかし、上述のように、デジタルＢＳになると空き領域であった約１０ＭＨｚから２７ＭＨｚにも通信信号が入るので、図３に示す従来の検出装置では、受信レベルの適否（ＢＳに対するアンテナの向きの適否）を判定することができない。
【０００４】
従来のもう１つの受信適否検出方法に、ＡＧＣアンプ３のアナログゲインコントロール電圧すなわち、増幅出力を設定レベルにするための制御信号を用いる。ＢＳ電波の受信レベルが低いと、アナログゲインコントロール電圧が自動的に高くなり、これによりノイズが高く増幅される。つまり、アナログゲインコントロール電圧が高いことは、ＢＳ電波の受信レベルが低いことを意味する。逆に、ＢＳ電波の受信レベルが高いとアナログゲインコントロール電圧が低くノイズ成分が低い。したがって、アナログゲインコントロール電圧を監視しながら、アンテナの角度（姿勢）を変えて、アナログゲインコントロール電圧が最低になる角度にアンテナの姿勢を定めれば良い。しかし、ＡＧＣアンプ３の温度特性の変化や、途中のケーブルロスによる変化、宇宙空間（空）ノイズと、地球上の建物あるいは山等の輻射ノイズの違いにより、誤動作（誤検出：誤った姿勢に設定）し易い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アナログは勿論、デジタル放送あるいは通信でも、受信適否の検出を行うことができる方法及び装置を提供することを第１の目的とし、これを正確に行うこと及び検出の信頼性を高くすることを、第２および第３の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）アンテナ(1)の受信信号をコンバータ(2)に入力し、該コンバータ(2)からの受信信号の中間周波信号を一定レベルに増幅し、該増幅の出力を分岐して一方を、該中間周波信号の波長の半分の伝搬時間分遅延して、遅延をかけない他方と掛け算することにより、前記アンテナの姿勢による前記中間周波信号(C)のレベルを顕在化し、該顕在化した中間周波信号のレベルを摘出することを特徴とする、アンテナの受信適否検出用のアンテナ受信レベルの検出方法。
【０００７】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号または対応事項を、参考までに付記した。以下も同様である。
【０００８】
ここで、一定レベルに増幅した増幅出力に含まれるＢＳ中間周波信号（Ｃ）をＡsinωtと表し、分岐した信号を、ａ・Ａsinωtおよびｂ・Ａsin(ωt＋α)、αは遅延による位相差、ａ，ｂは係数、と表すと、両信号を掛け合わせると、ＢＳ中間周波信号（Ｃ）に対応する信号は、
〔a・Ａsinωt〕・〔b・Ａsin(ωt−α)〕
＝a・b・Ａ２・sinωt・sin(ωt−α)
＝a・b・Ａ２・(−1/2)〔cos(2ωt−α)−cosα)〕
＝−a・b・Ａ２・(1/2)cos(2ωt−α)＋a・b・Ａ２・(1/2) cosα・・・(1)
となる。すなわち、ＢＳ中間周波信号（Ｃ）の２倍の周波数の信号〔−a・b・Ａ２・(1/2)cos(2ωt＋α)〕に、増幅出力に含まれるＢＳ中間周波信号（Ｃ）のレベルＡの二乗に比例する直流分a・b・Ａ２・(1/2) cosαが加わった、ＢＳ中間周波信号（Ｃ）に対応する信号が得られる。
【０００９】
このような掛け合わせの出力は、理論上は、ノイズ成分（Ｎ）に関しても同様であり、掛け算出力にノイズ成分のレベル対応の直流分が含まれる。ところが、一定レベルへの増幅と、一方の遅延によって、掛け算出力の直流分に含まれるノイズ成分の割合が大幅に低下することが分かった。
【００１０】
図２に、遅延量と、掛け算出力の直流分との関係を示す。Ｄｃが、アンテナが正しくＢＳに向いて、ＢＳ中間周波電波を高いＳ／Ｎで受信している時の直流分すなわち信号成分の直流分である。Ｄｎは、アンテナが正しくＢＳに向いているが、ＢＳが電波を発信していないときの直流分すなわちノイズのみの場合の直流分である。図２の横軸のλは、衛星放送電波の第２中間周波の一波長の伝播時間を意味し、これにα＝３６０゜が対応する。図２から、大要では、(1)式の直流分a・b・Ａ２・(1/2) cosαに相当する直流分が得られることが分かる。
【００１１】
ところで、分岐した増幅出力に、半波長λ／２の整数倍の伝播時間分の遅延を与えることにより、すなわち、α＝１８０゜×整数、にすることにより、直流分がピークになるが、信号成分の直流分Ｄｃでは、遅延量が０λ（α＝０）のときと、λ／２（α＝１８０゜）のときで大きな差はないが、ノイズのみの場合の直流分Ｄｎは、遅延量が０λ（α＝０゜）０のときは高く現われるが、λ／２（α＝１８０゜）のときはかなり低くなる。
【００１２】
これは、０λ（α＝０゜）のときはノイズが２分岐のそれぞれで同相であるので、それらの掛け算出力の直流分は高いが、一定レベルの増幅出力（Ｃ＋Ｎ）の２分岐の一方にλ／２（α＝１８０゜）の遅延を与えたときは、ノイズであるが故に他方とのベクトルの同期性が失われ、(1)式の適合性が低くなることが原因と考えられる。
【００１３】
ともかく実験によれば、ＡＧＣアンプでコンバータ出力を一定レベルに増幅する場合は、ＢＳ電波信号に対しては、(1)式の直流分a・b・Ａ２・(1/2) cosαの測定値は、分岐信号の一方に遅延を与えない時（０λ；α＝０゜）と、λ／２（α＝１８０゜）の遅延を与えたときで大差を生じないが、ノイズに対しては、λ／２（α＝１８０゜）の遅延を与えたときに該直流分はピークを示すものの、遅延を与えない時（０λ；α＝０゜）よりも大きく低下する。そして理論上は、λ／２（α＝１８０゜）×整数、の遅延を与えることにより、ノイズ成分に対しては低レベル、ＢＳ電波信号に対しては高レベルの直流分a・b・Ａ２・(1/2) cosが得られ、これを用いて受信適否の検出を行うことができる。
【００１４】
しかし、（λ／２）×整数、の整数値が大きくなるに伴い、遅延線が長くなって、信号エネルギの損失が大きくなり、新たなノイズが増えて、掛け算の結果の直流分のレベルが低下し、電波受信検出の信頼性が低下するので、λ／２（α＝１８０゜）の遅延とするのが最適である。
【００１５】
前記遅延は、前記増幅の出力に含まれる信号成分の波長の半分の伝搬時間相当である。すなわち、上述のように、最適な、λ／２（α＝１８０゜）の遅延であるので、受信適否の検出を正確に行うことができ、信頼性が高くなる。
【００１６】
（２）前記コンバータ(2)からの受信信号の中間周波信号を、ＡＧＣアンプ(3)で一定レベルに増幅し、増幅の出力をスプリッタ(4)で分岐して一方を遅延線(5)で遅延して、他方とミキサ(6)にて掛け算をして、その出力をフィルタ(7)に通して前記中間周波信号のレベルを表す直流レベル（a・b・Ａ２・(1/2) cosαを摘出する、上記（１）に記載の、アンテナの受信適否検出用のアンテナ受信レベルの検出方法。
【００１７】
これによれば、フィルタ(7)から直流レベル（a・b・Ａ２・(1/2) cosα）を表す直流信号が得られる。アンテナを、該直流レベルが最高になる角度（姿勢）にして、該直流レベルが衛星電波受信レベルかをチェックすることにより、デジタルＢＳまたはＣＳであっても、受信適否の検出を正確に行うことができ、アンテナ追尾あるいはアンテナ姿勢設定の信頼性が高くなる。
【００１８】
（３）アンテナ(1)に接続したコンバータ(2)が出力する受信信号の中間周波信号を一定レベルに増幅するＡＧＣアンプ(3)；
該ＡＧＣアンプ(3)の出力を２分岐するスプリッタ(4)；
２分岐の信号の一方に、前記増幅の出力に含まれる中間周波信号の波長の半分の伝搬時間相当の遅延を与えるλ／２遅延線(5)；
２分岐の信号の他方と該遅延線(5)の出力とを乗算するミキサ(6)；及び、
該ミキサ(6)の乗算出力から、前記アンテナの姿勢による前記中間周波信号のレベルを表す直流分（〔a・b・Ａ２・(1/2) cosα〕）を摘出するフィルタ(7)；
を備える、アンテナの受信適否検出用のアンテナ受信レベルの検出装置。
【００１９】
これによれば、２分岐の一方の信号の、遅延線(5)による遅延と、他方の信号とのミキサ(6)での乗算により、ノイズに対するレベルは低く、衛星電波信号に対するレベルは高い、上述の(1)式の直流分a・b・Ａ２・(1/2) cosαが、フィルタ(7)から得られる。アナログは勿論、デジタルＢＳまたはＣＳであっても、受信適否の検出ができる。
【００２０】
前記遅延線(5)は、前記増幅の出力に含まれる信号成分の波長の半分の伝搬時間相当の遅延を２分岐の信号の一方に与えるλ／２遅延線であるので、アンテナを、ミキサ(6)の乗算出力の直流レベルが最高になる角度（姿勢）にして、該直流レベルが衛星電波受信レベルをチェックすることにより、アナログは勿論、デジタルＢＳまたはＣＳであっても、受信適否の検出を正確に行うことができ、アンテナ追尾の信頼性が高くなる。
【００２１】
本発明の他の目的及び特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より、明らかになろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
【実施例】
図１に、本発明を一態様で実施する装置構成を示す。ＢＳアンテナ１の電波受信信号はＢＳコンバータ２に与えられる。ＢＳコンバータ２は、第１局部発振信号を用いて、アンテナ１が与える約１２ＧＨｚの高周波信号を、約１．２ＧＨｚの第１中間周波信号に変換する。この第１中間周波信号をＡＧＣアンプ３が一定レベルの、約４０３ＭＨｚの第２中間周波信号に増幅する。この増幅出力には、ＢＳ信号Ｃ及びノイズＮが含まれる。
【００２３】
この増幅出力をスプリッタ４が、２分割して、一方をそのままＤＢＭ（ダブル  バランスド  ミキサ：掛け算器）６に与え、他方をλ／２遅延線５に与える。遅延線５は、約４０３ＭＨｚの波長λの半分の伝搬時間の遅延を、スプリッタ４で分割した信号の一方に与えてから、ＤＢＭ６に出力する。ＤＢＭ６は、ＡＧＣアンプ３の出力と同相の信号と、λ／２の遅延をした信号すなわちα＝１８０゜の位相遅れの信号と、を乗算して、積をあらわす信号すなわち上記(1)式の直流分a・b・Ａ２・(1/2) cosα、をローパスフィルタ７に出力する。
【００２４】
ローパスフィルタ７が、直流分a・b・Ａ２・(1/2) cosαを摘出し、このレベルに対応する電圧の直流信号を、直流増幅用の低周波アンプ８に出力する。アンプ８がこの直流信号を増幅して、受信レベル検出信号Ｖｃとして出力する。この検出信号Ｖｃのレベルが、ＢＳ信号Ｃ：Ａsinωｔの、レベルＡの二乗に比例する。
【００２５】
受信レベル検出信号Ｖｃのレベルを監視しながら、アンテナ１の角度（姿勢）を変えて、検出信号Ｖｃのレベルが最高になる角度にアンテナの姿勢を定めれば、アンテナ１がＢＳ電波受信に最適な姿勢に設定された事になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の、電波受信レベル検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１に示す遅延線５の長さ（遅延時間）を変えたときのローパスフィルタ７の出力電圧を示すグラフであり、実線で示す曲線Ｄｃは、アンテナ１をＢＳに向けて高感度でＢＳ電波を受信したときのもの、破線で示す曲線ＤｎはＢＳ電波を全く受信しないときのもの、を示す。
【図３】  従来の電波受信レベル検出装置の一つの構成を示すブロック図である。
【図４】  （ａ）はアナログＢＳ放送のベースバンドを示すブロック図、（ｂ）はＢＳアンテナの角度（姿勢）と、アンテナの受信信号レベルの関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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