JP2005308610A - Communication signal wave automatic tracking device - Google Patents
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Abstract
【課題】 この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、補正周波数領域毎に場合分けをして、べき関数あるいは非線形関数による補正式を変えて補正することにより補正誤差を小さくすることを目的としている。
【解決手段】 この発明に係わる通信信号波自動追尾装置は、通信相手からの通信信号を受信する指向性アンテナと、出力周波数を制御する局部発振器を備え、前記局部発信器の発信周波数に基づき受信した前記通信信号の受信レベルを電圧に変換して出力する追尾受信機と前記通信相手の送信周波数のドップラシフト量の予報値を計算して、上記追尾受信機へ出力する計算機と、を備え、前記局部発信器は、前記計算機により計算されたドップラ量の予測値により発信周波数が決定され、前記ドップラ予測値は前記局部発振器の非線形特性をべき関数にて近似補正するものである。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the above-mentioned problems, and to divide a case for each correction frequency region, and to correct by changing a correction formula using a power function or a non-linear function. The purpose is to reduce the correction error.
A communication signal wave automatic tracking device according to the present invention includes a directional antenna that receives a communication signal from a communication partner and a local oscillator that controls an output frequency, and receives a signal based on a transmission frequency of the local oscillator. A tracking receiver that converts the received level of the communication signal into a voltage and outputs it, and a calculator that calculates a predicted value of the Doppler shift amount of the transmission frequency of the communication partner, and a computer that outputs the predicted value to the tracking receiver, In the local oscillator, the transmission frequency is determined by the predicted value of the Doppler amount calculated by the computer, and the Doppler predicted value approximates and corrects the nonlinear characteristic of the local oscillator by a power function.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、衛星間通信や移動体衛星通信のように、通信相手が相対的に移動している場合の通信信号波の自動追尾装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic tracking device for a communication signal wave when a communication partner is relatively moving, such as inter-satellite communication or mobile satellite communication.
宇宙機あるいは飛翔体等の通信相手からの通信信号を受信する指向性アンテナと、上記通信信号の受信レベルを電圧に変換して出力する機能を有する追尾受信機と、外部より入力される上記通信相手の位置データを元に計算した上記通信相手のリアルタイムの位置データと上記通信信号の受信レベル電圧より、その上記通信相手の位置方向にアンテナを指向させるための制御信号をアンテナ駆動機構に出力する機能を有するアンテナ駆動電子回路と、アンテナ駆動電子回路から出力された制御信号により指向性アンテナを駆動する上記アンテナ駆動機構から構成され、その通信相手の送信周波数のドップラシフト量を予測・計算してそのドップラシフト予報値を前記追尾受信機へ出力する機能を有する計算機を付加し、かつ上記アンテナ駆動電子回路からの上記ドップラシフト予報値を受けて上記通信信号のドップラ補正を行う機能を追尾受信機に設けたことを特徴とする通信信号波自動追尾装置を実現する際、衛星に搭載する電圧制御水晶発振器(VCXO)等の可変周波数発振器を使用してドップラ補正を行うシステムにおいて、そのドップラ補正の周波数範囲がVCXOの線形動作領域以上に広い場合、一つの方法として、そのVCXOの非線形特性を計算機にて補正して使用する方法が用いられている(例えば、特許文献1参照)。 A directional antenna that receives a communication signal from a communication partner such as a spacecraft or a flying object, a tracking receiver that has a function of converting the reception level of the communication signal into a voltage and outputting the voltage, and the communication input from the outside From the real-time position data of the communication partner calculated based on the position data of the other party and the reception level voltage of the communication signal, a control signal for directing the antenna in the direction of the position of the communication partner is output to the antenna drive mechanism. It consists of an antenna drive electronic circuit having a function and the above antenna drive mechanism that drives a directional antenna by a control signal output from the antenna drive electronic circuit, and predicts and calculates the Doppler shift amount of the transmission frequency of the communication partner. A computer having a function of outputting the Doppler shift forecast value to the tracking receiver is added, and the antenna is driven. Voltage control installed in a satellite when realizing a communication signal wave automatic tracking device characterized in that the tracking receiver has a function of receiving the Doppler shift forecast value from the slave circuit and performing Doppler correction of the communication signal. In a system that performs Doppler correction using a variable frequency oscillator such as a crystal oscillator (VCXO), if the frequency range of Doppler correction is wider than the linear operation region of VCXO, one method is to calculate the nonlinear characteristics of the VCXO as a computer. The method of correcting and using is used (for example, refer patent document 1).
上述した通信信号波自動追尾装置に使用される、VCXOの非線形領域を使用したドップラ補正方式で使用する補正式は、べき関数あるいは非線形関数による単一式であったため、従来の方式では非線形領域を充分補正できないという課題があった。 The correction formula used in the Doppler correction method using the non-linear region of VCXO used in the communication signal wave automatic tracking device described above is a single equation based on a power function or non-linear function. There was a problem that it could not be corrected.
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、補正周波数領域毎に場合分けをして、べき関数あるいは非線形関数による補正式を変えて補正することにより補正誤差を小さくすることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The correction error is corrected by changing the correction formula using a power function or a non-linear function for each correction frequency region. The purpose is to make it smaller.
この発明に係わる通信信号波自動追尾装置は、通信相手からの通信信号を受信する指向性アンテナと、出力周波数を制御する局部発振器を備え、前記局部発振器の発振周波数に基づき受信した前記通信信号の受信レベルを電圧に変換して出力する追尾受信機と、前記追尾受信機からの受信レベル電圧に基づき、前記通信相手の位置方向にアンテナを指向させるための制御信号を出力するアンテナ駆動電子回路と、前記アンテナ駆動電子回路から出力された前記制御信号により前記指向性アンテナを駆動するアンテナ駆動機構と、前記通信相手の送信周波数のドップラシフト量の予報値を計算して、上記追尾受信機へ出力する計算機と、を備え、前記局部発振器は、前記計算機により計算されるドップラ量の予測値により発振周波数が決定され、前記計算機により計算されるドップラ量の予測値は、前記局部発振器の非線形特性をべき関数により近似補正するものである。 A communication signal wave automatic tracking device according to the present invention includes a directional antenna that receives a communication signal from a communication partner and a local oscillator that controls an output frequency, and the communication signal wave tracking device receives the communication signal received based on the oscillation frequency of the local oscillator. A tracking receiver that converts the reception level into a voltage and outputs the output, and an antenna driving electronic circuit that outputs a control signal for directing the antenna in the direction of the communication partner based on the reception level voltage from the tracking receiver; An antenna driving mechanism for driving the directional antenna by the control signal output from the antenna driving electronic circuit, and a predicted value of a Doppler shift amount of the transmission frequency of the communication partner is calculated and output to the tracking receiver And the local oscillator has an oscillation frequency determined by a predicted value of the Doppler amount calculated by the computer. Predicted value of the doppler quantity calculated by the computer, is to approximate the correction by the nonlinear characteristic to the functions of the local oscillator.
この発明によれば、補正周波数領域毎に場合分けをして、べき関数あるいは非線形関数による補正式を変えて補正することにより補正誤差を小さくすることができる。 According to the present invention, the correction error can be reduced by dividing the case for each correction frequency region and changing the correction formula based on the power function or the nonlinear function for correction.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施例を示す模式図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.
指向性アンテナ1は、通信相手の飛翔体宇宙機(図示せず)から送信される通信信号波を受信した後、導波管等により構成される給電部2を介して追尾受信機4に出力する。設計例としてはパラボラアンテナ、カセグレンアンテナ及びグレゴリアンアンテナの各センタフィードあるいはオフセットアンテナ等を使用する。
The directional antenna 1 receives a communication signal wave transmitted from a flying spacecraft (not shown) as a communication partner, and then outputs it to a tracking receiver 4 via a
追尾受信機4内あるいは外(図1では前者で示している)に備えられた低雑音増幅器3は、給電部より入力される信号を後段の雑音レベルの影響が十分小さくなるレベルまで上記通信信号を増幅する。設計例としては50dB以上としている。なお、本低雑音増幅器は通常の飛翔体宇宙機に搭載されるものでよい。
The low-
一方、計算機9は、計算機9内あるいは外のメモリ内に入力されていた、あるいは外部より入力された通信相手及び自分の初期軌道位置データを元に軌道伝播を実施し、同時に時々刻々と変化する両者間の相対位置ベクトル(r)、その変化率の相対速度ベクトル(dr/dt)を随時算出する。そして、また、計算機9内等のメモリに入力しておいた、通信相手のドップラシフトを含まないノミナル送信周波数(fr0)と、その相対位置ベクトル(dr/dt)と相対速度ベクトル(r)を元に、これらと同時刻のドップラシフト予報値(Δfc0)を随時計算する。計算式例を式(1)に示す。 On the other hand, the computer 9 performs orbital propagation based on the communication partner and its initial orbital position data that have been input in the computer 9 or in an external memory, or input from the outside, and at the same time change every moment. The relative position vector (r) between them and the relative velocity vector (dr / dt) of the rate of change are calculated as needed. Further, the nominal transmission frequency (f r0 ) that does not include the Doppler shift of the communication partner, the relative position vector (dr / dt), and the relative velocity vector (r) input to the memory in the computer 9 or the like. Based on, the Doppler shift forecast value (Δf c0 ) at the same time is calculated as needed. An example of the calculation formula is shown in Formula (1).
ここで、Δfr:実際のドップラシフト量、Δfc0:ドップラシフト予報値、fr0:通信相手のノミナル送信周波数(ドップラシフトを含まない)、c:光速、r:通信相手と自分の相対位置ベクトル、dr/dt:通信相手と自分の相対速度ベクトルである。 Here, Δf r : actual Doppler shift amount, Δf c0 : predicted Doppler shift value, f r0 : nominal transmission frequency of communication partner (not including Doppler shift), c: speed of light, r: relative position of communication partner and one's own Vector, dr / dt: The relative speed vector between the communication partner and oneself.
なお、ここでは議論の簡易化のため、実際のドップラシフト量とドップラシフト予報値は同値として示した。また、本計算式は要求精度が厳しくないシステムを前提としていることから計算の簡易化のため特殊相対論効果等を含まない式としているが、応用するシステムの予測精度要求が厳しい場合には、特殊相対論効果等を考慮した、より厳密な計算式を適用する場合も考えられる。 Note that the actual Doppler shift amount and the Doppler shift forecast value are shown as the same value here for ease of discussion. In addition, since this calculation formula assumes a system that does not have a strict requirement accuracy, it is a formula that does not include special relativistic effects, etc. for simplification of calculation, but when the prediction accuracy requirement of the applied system is strict, It may be possible to apply a stricter calculation formula that takes into account special relativistic effects.
式(1)に基づき計算したドップラシフト予報値をアナログ信号あるいはディジタル信号に変換して追尾受信機4内に備えられた局部発振器I/F回路12に出力する。
The Doppler shift forecast value calculated based on the formula (1) is converted into an analog signal or a digital signal and output to the local oscillator I /
追尾受信機4内に備えられた局部発振器I/F回路12は、計算機9より受信したドップラシフト量の予報値に対応して式(2)に示すように局部発振器(電圧制御発振器)8の印加電圧を制御する。
The local oscillator I /
ここで、F(Δfc0):局部発振器(電圧制御発振器)の印加電圧の補正関数、V(Δfc0):計算機9より受信したドップラシフト量の予報値(Δfc0)に対応した局部発振器(電圧制御発振器)8の印加電圧である。 Where F (Δf c0 ): correction function of the applied voltage of the local oscillator (voltage controlled oscillator), V (Δf c0 ): local oscillator corresponding to the predicted Doppler shift amount (Δf c0 ) received from the computer 9 ( (Voltage controlled oscillator) 8 applied voltage.
追尾受信機4内に備えられた局部発振器(電圧制御発振器)8は、局部発振器I/F回路12にて制御される印加電圧により、式(3)に示すドップラシフト予報値(Δfc0)に基づき、局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数に加算される周波数成分(Δfc)を加算した周波数(fLo)を発振する。
A local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 provided in the tracking receiver 4 is converted into a Doppler shift forecast value (Δf c0 ) shown in Expression (3) by an applied voltage controlled by the local oscillator I /
ここで、fLo:局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数、f0:ドップラシフト予報値が0Hzの場合の局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数、Δfc:計算機9にて計算されたドップラシフト予報値(数(1)のΔfc0)に基づき局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数に加算される周波数成分である。 Where, f Lo : Output frequency of local oscillator (voltage controlled oscillator) 8, f 0 : Output frequency of local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 when Doppler shift forecast value is 0 Hz, Δf c : Calculated by calculator 9 This is a frequency component added to the output frequency of the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 based on the predicted Doppler shift forecast value (Δf c0 of the number (1)).
追尾受信機4内に備えられた周波数変換機5は、低雑音増幅器3にて増幅された通信相手からの受信信号を、同追尾受信機4内に備えられた局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数を用いて式(4)に基づき、Δfr−Δfcを小さくすることでドップラシフトによる周波数変動を小さくして、安定した中間周波数に変換する。その必要性は、後述するように、受信レベルを指向性アンテナ1の空間的な指向ずれの判定に使用していることから、後段の帯域制限フィルタ6の帯域内に周波数的に安定した信号レベルを送る必要があるためである。また、中間周波数はその帯域制限フィルタ6の帯域幅への要求条件を考慮して決定する必要がある。設計例としては、信号品質要求に基づく規定の信号対雑音比を実現するために500kHzのフィルタ帯域幅が必要となり、そのフィルタの実現性を考慮し、140MHzの中間周波数を設定する。
The
ここで、fIF:周波数変換機5により周波数変換された中間周波数、fr:通信相手からの受信信号の周波数(ドップラシフトを含む)、fLo:局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数、f0:ドップラシフト予報値が0Hzの場合の、局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数、Δfr:通信相手からの受信信号に含まれる実際のドップラシフト量、Δfc:計算機9にて計算されたドップラシフト予報値(式(2)のΔfc0)に基づき局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数に加算される周波数成分、fIF0:周波数変換機5により周波数変換した、ドップラシフトが無い場合の中間周波数(=fr0 − f0)である。
Where, f IF : intermediate frequency converted by
追尾受信機4内に備えられた帯域制限フィルタ6は、周波数変換機5にて中間周波数に変換された通信相手からの受信信号と自分の受信系の熱雑音との比、つまり、信号対雑音比を規定値以上に改善するために設置される。
The
追尾受信機4内に備えられた自動利得制御回路7は、帯域制限フィルタを通過してきた受信信号を一定レベル値まで増幅させる。自動利得制御回路7は各受信レベルに応じその制御電圧(AGC電圧)で出力レベルを一定値に保つように機能することから、そのAGC電圧は受信信号レベルに対応させることができる。AGC電圧は受信信号レベルの情報としてアンテナ駆動電子回路11に出力される。
The automatic
アンテナ駆動電子回路11は、追尾受信機4内に備えられた自動利得制御回路7から送られてきたAGC電圧を元に、通信相手からの受信信号レベルが最大となるようにアンテナ駆動機構10に制御信号を送信し、指向性アンテナ1の指向方向を制御する。
Based on the AGC voltage sent from the automatic
アンテナ駆動機構10は、アンテナ駆動電子回路11から送られてきた制御信号を元に、指向性アンテナ1を制御する。
The antenna drive mechanism 10 controls the directional antenna 1 based on the control signal sent from the antenna drive
以上の機能を有する通信信号波自動追尾装置において、式(4)中に示される、通信相手からの受信信号に含まれる実際のドップラシフト量と、計算機9にて計算されたドップラシフト予報値(式(2)のΔfc0)に基づき局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数に加算される周波数成分の差(Δfr−Δfc)を小さくすると周波数変動による受信レベル変動が小さくなり、受信レベルを使用した指向性アンテナ1の指向制御性能を向上させる。 In the communication signal wave automatic tracking device having the above functions, the actual Doppler shift amount included in the received signal from the communication partner shown in the equation (4) and the Doppler shift forecast value ( If the difference (Δf r −Δf c ) of the frequency component added to the output frequency of the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 is reduced based on Δf c0 ) of the equation (2), the reception level fluctuation due to the frequency fluctuation becomes smaller, and the reception The directivity control performance of the directional antenna 1 using the level is improved.
ドップラシフト補正効果の改善点について、従来方式を図2に、また本発明の方式を図3に示す。図2(a)は、局部発振印過電圧(ドップラシフト予測値)と局部発振器の出力周波数との関係を示しており、実線は局部発振器の特性を示し、点線は従来の補正関数による局部発振器の特性を近似している。この近似式(補正関数)が線形になるように縦軸スケールを座標変換した状態を示したのが図2(b)である。この操作により局部発振器の実特性も一緒に補正され、非線形特性を改善する。この図に示すように、特に、局部発振器の出力周波数の高い側及び低い側の非線形領域で、大きな補正ずれΔ1及びΔ2が発生する。図2(c)は、その補正ずれによる、従来補正方式における受信レベルの劣化を示すものであり、受信信号(スペクトラム)のBPF(バンドパスフィルタ)帯域内の面積が受信レベルに対応する。左側は、低域周波数帯での非線形領域における、受信信号とBPFと補正ずれによるΔ1ずれた状態を示す。また、右側は、受信信号とBPFと補正ずれによるΔ2ずれた状態を示す。Δ1のずれは非常に小さく、受信レベルの劣化が小さいのに対し、Δ2のずれは非常に大きく、受信レベルの劣化もそれに伴い大きくなり、正確なアンテナ指向の判断ができなくなる。このように従来の補正方式では、全周波数領域での補正は難しい。 With respect to the improvement of the Doppler shift correction effect, the conventional method is shown in FIG. 2, and the method of the present invention is shown in FIG. FIG. 2 (a) shows the relationship between the local oscillation overvoltage (predicted Doppler shift value) and the output frequency of the local oscillator, the solid line shows the characteristics of the local oscillator, and the dotted line shows the local oscillator with a conventional correction function. The characteristics are approximated. FIG. 2B shows a state in which the vertical scale is coordinate-transformed so that this approximate expression (correction function) is linear. By this operation, the actual characteristics of the local oscillator are also corrected, and the nonlinear characteristics are improved. As shown in this figure, large correction deviations Δ1 and Δ2 occur particularly in the non-linear region where the output frequency of the local oscillator is high and low. FIG. 2C shows the degradation of the reception level in the conventional correction method due to the correction deviation, and the area within the BPF (band pass filter) band of the received signal (spectrum) corresponds to the reception level. The left side shows a state where Δ1 is shifted due to the received signal, the BPF, and the correction shift in the non-linear region in the low frequency band. Further, the right side shows a state where Δ2 is shifted due to the received signal, the BPF, and the correction shift. The shift of Δ1 is very small and the degradation of the reception level is small. On the other hand, the shift of Δ2 is very large, and the degradation of the reception level also increases accordingly, so that accurate antenna pointing cannot be determined. Thus, with the conventional correction method, it is difficult to correct in the entire frequency range.
図3は、本発明の方式による補正を示したものであり、図3(a)及び図3(b)の関係及び、横軸縦軸は図2と同じである。図3(a)、(b)の実線は局部発振器の特性を示し、点線は本発明の方式に基づく補正関数による局部発振器の特性を近似している。図2においては、局部発振器の出力周波数の高い側及び低い側での補正ずれがΔ1、Δ2であったものが、本発明の補正によりずれΔ1'は、Δ1'≒Δ1、かつ、Δ2'はΔ2'<Δ2となり、従来よりも全周波数領域において精度良く局部発振器特性を近似している。を詳細を図3の(c)を用いて説明する。図3(c)の右側の図は、受信信号とBPFと補正ずれによるΔ2'ずれた状態を示しているが、これによれば、全周波数領域においてその補正ずれを小さくすることができるため、BPF帯域内の受信レベルの劣化を常に小さく抑えることが可能となり、正確なアンテナ指向の判断が可能となる。 FIG. 3 shows correction according to the method of the present invention. The relationship between FIGS. 3A and 3B and the vertical axis of the horizontal axis are the same as those in FIG. 3A and 3B, the solid lines indicate the characteristics of the local oscillator, and the dotted lines approximate the characteristics of the local oscillator based on the correction function based on the method of the present invention. In FIG. 2, the correction deviations on the high and low output frequencies of the local oscillator are Δ1 and Δ2, but the deviation Δ1 ′ by the correction of the present invention is Δ1′≈Δ1 and Δ2 ′. Δ2 ′ <Δ2, and the local oscillator characteristics are approximated more accurately in the entire frequency region than in the past. Details will be described with reference to FIG. The right side of FIG. 3C shows a state in which the received signal, the BPF, and Δ2 ′ are shifted due to the correction shift. According to this, since the correction shift can be reduced in the entire frequency region, Deterioration of the reception level within the BPF band can always be kept small, and accurate antenna pointing determination can be made.
ドップラシフト補正の周波数領域が局部発振器(電圧制御発振器)8の非線形領域に及んでいる場合、図1あるいは図4に示す局部発振器(電圧制御発振器)8への印加電圧に対する局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数の非線形特性を線形特性に補正すれば、非線形領域での補正誤差を小さくできる。設計例として、高度1000km以下の低軌道衛星からの100kspsのランダム変調波(BPSK等)を静止軌道上の衛星にて500kHzのBPFを使用して受信する場合には、最大5dB以上の改善が実現できる。 When the frequency region of Doppler shift correction extends to the nonlinear region of the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8, the local oscillator (voltage controlled oscillator) with respect to the voltage applied to the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 shown in FIG. 1 or FIG. If the nonlinear characteristic of the output frequency of 8) is corrected to a linear characteristic, the correction error in the nonlinear region can be reduced. As a design example, when receiving a 100ksps random modulated wave (such as BPSK) from a low-orbit satellite with an altitude of 1000km or less using a 500kHz BPF on a satellite in geostationary orbit, an improvement of 5dB or more is realized it can.
具体的には、図2あるいは図3に示すように、ドップラシフト予報値(Δfc0)に基づく印加電圧に対応する局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数(fLo)の特性をドップラシフト範囲内において式(5)に示す補正関数で補正し座標変換を行う。これにより、非線形領域における実際のドップラシフト量(Δfr)と、ドップラシフト予報値(Δfc0)に基づき局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数に加算される周波数成分の差分(Δfr-Δfc)を小さくする。 Specifically, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the characteristics of the output frequency (f Lo ) of the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 corresponding to the applied voltage based on the predicted Doppler shift value (Δf c0 ) are Doppler shifted. Within the range, coordinate conversion is performed by correcting with the correction function shown in Expression (5). As a result, the difference (Δf r −) between the actual Doppler shift amount (Δf r ) in the nonlinear region and the output frequency of the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 based on the predicted Doppler shift value (Δf c0 ). Δf c ) is reduced.
ここで、fLo:局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数、f0:ドップラシフト予報値が0Hzの場合の局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数、Δfc:計算機9にて計算されたドップラシフト予報値(式(1)のΔfc0)に基づき局部発振器(電圧制御発振器)8の出力周波数に加算される周波数成分、F(Δfc0):計算機9より受信したドップラシフト量の予報値(Δfc0)に対応した局部発振器(電圧制御発振器)8の印加電圧の補正関数、Δfr:通信相手からの受信信号に含まれる実際のドップラシフト量である。 Where, f Lo : Output frequency of local oscillator (voltage controlled oscillator) 8, f 0 : Output frequency of local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 when Doppler shift forecast value is 0 Hz, Δf c : Calculated by calculator 9 Frequency component to be added to the output frequency of the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 based on the predicted Doppler shift forecast value (Δf c0 in the equation (1)), F (Δf c0 ): Doppler shift amount received from the computer 9 A correction function of the applied voltage of the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 corresponding to the predicted value (Δf c0 ), Δf r : an actual Doppler shift amount included in the received signal from the communication partner.
図4に示す従来方式では、上記補正を式(6)あるいは式(7)に示すような、非線形関数あるいはべき関数による単一式を使用していたため、図2に示すように、全空間の非線形領域を精度良く補正することは困難であった。 In the conventional method shown in FIG. 4, since the above correction uses a single expression based on a nonlinear function or a power function as shown in Expression (6) or Expression (7), as shown in FIG. It was difficult to accurately correct the area.
ここで、Δfc0:計算機9により計算したドップラシフト予報値、ai:補正関数の係数である。 Here, Δf c0 is the Doppler shift forecast value calculated by the computer 9, and a i is the coefficient of the correction function.
ここで、Δfc0:計算機9により計算したドップラシフト予報値、aij:補正関数の係数である。 Here, Δf c0 is a Doppler shift forecast value calculated by the computer 9, and a ij is a coefficient of the correction function.
式(1)の局部発振器(電圧制御発振器)8の補正関数を式(8)に示す通り、各周波数毎に場合分けして定義することにより、図3に示すように従来の補正能力を向上させることが可能となる。 By defining the correction function of the local oscillator (voltage controlled oscillator) 8 in equation (1) for each frequency as shown in equation (8), the conventional correction capability is improved as shown in FIG. It becomes possible to make it.
ここで、V(Δfc0):計算機9により計算したドップラシフト予報値に基づく局部発振器(電圧制御発振器)制御電圧、Fi(Δfc0,ai1,ai2,…,ain):局部発振器(電圧制御発振器)の入出力非線形特性の補正関数、Δfc0:計算機9により計算したドップラシフト予報値、fi:各補正関数の適用範囲を示す周波数、aij:補正関数の係数である。 Where V (Δf c0 ): local oscillator (voltage controlled oscillator) control voltage based on the Doppler shift forecast value calculated by the computer 9, F i (Δf c0 , a i1 , a i2 ,..., A in ): local oscillator (Voltage controlled oscillator) input / output nonlinear characteristic correction function, Δf c0 : Doppler shift forecast value calculated by calculator 9, f i : Frequency indicating the application range of each correction function, a ij : Correction function coefficient.
1・・指向性アンテナ、2・・給電部、・・アンテナ駆動機構、11・・アンテナ駆動電子回路、12・・局部発振器I/F回路。 1 .. Directional antenna, 2 .. Feeding unit, .. Antenna drive mechanism, 11 .. Antenna drive electronic circuit, 12 .. Local oscillator I / F circuit.
Claims (1)
出力周波数を制御する局部発振器を備え、前記局部発振器の発振周波数に基づき受信した前記通信信号の受信レベルを電圧に変換して出力する追尾受信機と、
前記追尾受信機からの受信レベル電圧に基づき、前記通信相手の位置方向にアンテナを指向させるための制御信号を出力するアンテナ駆動電子回路と、
前記アンテナ駆動電子回路から出力された前記制御信号により前記指向性アンテナを駆動するアンテナ駆動機構と、
前記通信相手の送信周波数のドップラシフト量の予報値を計算して、上記追尾受信機へ出力する計算機と、を備え、
前記局部発振器は、前記計算機により計算されるドップラ量の予測値により発振周波数が決定され、
前記計算機により計算されるドップラ量の予測値は、前記局部発振器の非線形特性を下式のべき関数により近似補正される通信信号波自動追尾装置。
V(Δfc0) :前記計算機により計算したドップラシフト予報値に基づく前記局部発振器(電圧制御発振器)制御電圧
Fi(Δfc0,ai1,ai2,…,ain) :前記局部発振器(電圧制御発振器)の入出力非線形特性の補正関数Δfc0:前記計算機により計算したドップラシフト予報値
fi:各補正関数の適用範囲を示す周波数
aij:補正関数の係数である。 A directional antenna for receiving communication signals from a communication partner;
A tracking receiver that includes a local oscillator that controls an output frequency, converts a reception level of the communication signal received based on an oscillation frequency of the local oscillator into a voltage, and outputs the voltage;
An antenna driving electronic circuit that outputs a control signal for directing the antenna in the position direction of the communication partner based on the reception level voltage from the tracking receiver;
An antenna driving mechanism for driving the directional antenna by the control signal output from the antenna driving electronic circuit;
A computer that calculates a predicted value of the Doppler shift amount of the transmission frequency of the communication partner, and outputs the predicted value to the tracking receiver, and
The local oscillator, the oscillation frequency is determined by the predicted value of the Doppler amount calculated by the computer,
The predicted value of the Doppler amount calculated by the computer is a communication signal wave automatic tracking device in which the nonlinear characteristic of the local oscillator is approximately corrected by a power function of the following equation.
V (Δf c0 ): the local oscillator (voltage controlled oscillator) control voltage based on the Doppler shift forecast value calculated by the computer
F i (Δf c0 , a i1 , a i2 ,..., A in ): correction function of input / output nonlinear characteristics of the local oscillator (voltage controlled oscillator) Δf c0 : Doppler shift forecast value calculated by the computer
f i : Frequency indicating the application range of each correction function
a ij is a coefficient of the correction function.
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|---|---|---|---|---|
| JP2020017794A (en) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | ソフトバンク株式会社 | Communication terminal device, and control method and program therefor |
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