JP2004147020A - 非静止衛星搭載用アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】人工衛星の周回によりカバレッジエリアが移動した場合であっても、マルチビームがカバレッジエリアからはずれないように動作可能な非静止衛星搭載用アンテナ装置を得ること。
【解決手段】本発明の非静止衛星搭載用アンテナ装置は、非静止軌道上を周回する人工衛星に搭載され、複数個のビームで構成されるマルチビームを所要のカバレッジエリアに向けて形成するための構成として、基準ビームを地上基準位置に指向させ、さらに、人工衛星の周回に応じて地上基準位置を中心に回転移動するカバレッジエリアの回転範囲を、前記基準ビームを含むマルチビームによりカバーするように、マルチビームアンテナ１１の指向方向を制御するビーム制御器２１、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の非静止衛星搭載用アンテナ装置は、非静止軌道上を周回する人工衛星に搭載され、複数個のビームで構成されるマルチビームを所要のカバレッジエリアに向けて形成するための構成として、基準ビームを地上基準位置に指向させ、さらに、人工衛星の周回に応じて地上基準位置を中心に回転移動するカバレッジエリアの回転範囲を、前記基準ビームを含むマルチビームによりカバーするように、マルチビームアンテナ１１の指向方向を制御するビーム制御器２１、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非静止衛星軌道を周回する衛星に搭載可能なアンテナ装置に関するものであり、特に、特定地域のカバレッジエリアに設置された地球局アンテナとの間で通信を行う非静止衛星搭載用アンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のアンテナ装置について説明する（非特許文献１参照）。従来のアンテナ装置は、衛星上に固定されカバレッジエリアを指向する反射鏡アンテナと、同じく衛星上に固定され反射鏡アンテナに電波を給電する複数個の一次放射器と、衛星の南北面に設置された太陽電池パドルで構成される。なお、この衛星は静止軌道上に打ち上げられ、衛星の基準方向が地球中心（地心）を、太陽電池パドルが南北方向を向くように制御されている。
【０００３】
図１３は、上記のように構成されたアンテナ装置からカバレッジエリア２０１に向けて放射されたマルチビーム２０２の配置例を示す図であり、カバレッジエリア２０１は日本列島を模式的に表した場合を示している。ここでは、一例として、アンテナ装置における送信処理を想定する。複数個の一次放射器から空間に放射された複数の電波信号は、反射鏡アンテナで反射され、カバレッジエリアをカバーするマルチビームを形成する。なお、一次放射器１個が１本のビームに対応する場合が一般的であるが、複数個の一次放射器で１本のビームを形成する場合もある。
【０００４】
また、上記従来のアンテナ装置においては、衛星が静止軌道に打ち上げられ、地球と衛星の相対的な位置が固定されるため、衛星から見たカバレッジエリアの方向も固定されている。
【０００５】
【非特許文献１】
オーム社刊、飯田尚志編著「衛星通信」、１２７〜１２８ページ
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、楕円軌道でかつ軌道傾斜角が０度でないような非静止軌道を周回する衛星に、上記従来のアンテナ装置を適用した場合には、地球と衛星の相対的な位置が変化するため、衛星から見たカバレッジエリアの方向および形状が変化し、ビームがカバレッジエリアからはずれてしまう、という問題があった。
【０００７】
図１４は、従来のアンテナ装置の問題点を示す図であり、たとえば、軌道傾斜角４５°，離心率約０．１，遠地点高度約４０，０００ｋｍ，周期２４時間で遠地点が概ね北海道上空にくるような非静止衛星軌道上に衛星を打ち上げ、この衛星の基準方向を地球中心（地心）に指向させ、かつ太陽電池パドルを南北方向に向くように制御した場合の、衛星から見たカバレッジエリアの移動の様子を示している。図１４において、２０１ａは遠地点−４時間の時点で衛星から見たカバレッジエリアを表し、２０１ｂは遠地点時点で衛星から見たカバレッジエリアを表し、２０１ｃは遠地点＋４時間の時点で衛星から見たカバレッジエリアを表す。衛星の周回により、カバレッジエリアが衛星に対して大きく移動していることがわかる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、人工衛星の周回によりカバレッジエリアが移動した場合であっても、マルチビーム，形成ビーム，またはマルチビームおよび成形ビームの組み合わせがカバレッジエリアからはずれないように動作可能な非静止衛星搭載用アンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置にあっては、非静止軌道上を周回する人工衛星に搭載され、複数個のビームで構成されるマルチビームを所要のカバレッジエリアに向けて形成するための構成として、基準ビームを地上基準位置に指向させ、さらに、人工衛星の周回に応じて地上基準位置を中心に回転移動するカバレッジエリアの回転範囲を、前記基準ビームを含むマルチビームによりカバーするように、マルチビームアンテナの指向方向を制御するビーム制御手段、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、基準ビームを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビーム（マルチビーム）によりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、たとえば、回転するカバレッジエリアの現在位置に対応したビームを選択することによって、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、所要最低数のスポットビームを配置する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態１の構成を示す図である。この非静止衛星搭載用アンテナ装置は、衛星上に搭載され地球に向けて複数個のビームを放射するマルチビームアンテナ１１と、マルチビームアンテナ１１から地球に向けて放射する各ビームの電波信号を入出力するためのマルチビーム端子６１〜７２（６７は基準マルチビーム端子）と、複数個のマルチビーム端子６１から所要の個数のビームを選択するビーム選択器１２ａと、同様にマルチビーム端子６２〜６５，６９〜７２からそれぞれ所要の個数のビームを選択するビーム選択器１２ｂ〜１２ｉと、ビーム選択器１２ａにて選択されたビームの電波信号を入出力するためのビーム入出力端子１０１と、同様にビーム選択器１２ｂ〜１２ｉにて選択されたビームの電波信号を入出力するためのビーム入出力端子１０２〜１０５，１０９〜１１２と、マルチビーム端子６６，６８および基準マルチビーム端子６７に各々接続されたビーム入出力端子１０６〜１０８と、衛星の周回に応じてマルチビームの指向方向および選択方法を制御し、マルチビームアンテナ１１に指向制御信号を、ビーム選択器１２ａ〜１２ｉにビーム制御信号を、それぞれ出力するビーム制御器２１から構成される。
【００１３】
なお、マルチビーム端子６１〜６６，６８〜７２は、それぞれ複数個の端子で構成された端子群であり、２２は指向制御信号を伝送するための指向制御線を表し、２３はビーム制御信号を伝送するためのビーム制御線を表す。
【００１４】
また、図２は、カバレッジエリアの回転の一例を示す図であり、図３は、図２を模式的に表したカバレッジエリアの回転を示す図である。図示の１１５ａは最も左周りに回転した場合の衛星から見たカバレッジエリアを表し、１１５ｂは最も右回りに回転した場合の衛星から見たカバレッジエリアを表し、１１７は基準ビームを絶えず指向させる地上基準位置を表す。なお、図２および図３においては、軌道傾斜角４５°、離心率約０．１、遠地点高度約４０，０００ｋｍ、周期２４時間で遠地点が概ね北海道上空にくるような非静止衛星軌道上に衛星を打ち上げ、概ね遠地点±４時間の範囲の時間帯にこの衛星を使用する場合を想定する。
【００１５】
また、図４は、マルチビームの配置を示す図であり、６１ａ〜７２ａは上記図１のマルチビーム端子６１〜７２に対応するマルチビームアンテナ１１から放射されたマルチビームの各ビーム（６７ａは基準マルチビーム端子６７に対応する基準ビーム）を表す。なお、各ビーム６１ａ〜７２ａは、マルチビームアンテナ１１を基準とする座標形に対して固定して配置されている。また、各ビーム６１ａ〜７２ａは、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの回転範囲をすべてカバーできるように配置されている。また、同一符号のビーム（たとえばビーム６１ａ）は、それぞれ基準ビーム６７ａを中心として同じ距離に配置されており、各ビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａは、同心円状に配置されている。これにより、固定マルチビームからスポットビームを選択するときに、同心円の同一半径上のビームのみから所要のスポットビームを選択できるので、ビームを再形成する制御が容易となる。
【００１６】
ここで、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置の動作について説明する。なお、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置は、送信および受信のどちらの場合においても適用可能であるが、ここでは、説明の便宜上、受信の場合を用いる。
【００１７】
マルチビームアンテナ１１は、指向制御線２２を用いて伝送されたビーム制御器２１出力の指向制御信号に基づいて、基準ビーム６７ａを地上基準位置１１７に指向する。これにより、衛星からは、図２および図３に示すように、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂが地上基準位置１１７を中心として回転するように見える。
【００１８】
さらに、マルチビームアンテナ１１は、指向制御信号に基づいて、全てのビーム（マルチビーム端子６１〜７２に対応）がカバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの回転範囲内をカバーするように、各ビーム（６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａ）の指向方向を制御する。制御方法としては、たとえば、マルチビームアンテナ１１に機械駆動系を設置し、機械駆動系を動かすことでマルチビームアンテナ１１の方向を変化させる。
【００１９】
つぎに、衛星の周回に対応してカバレッジエリアが、１１５ａから１１５ｂへ、また１１５ｂから１１５ａへ回転する場合の動作について説明する。回転するカバレッジエリアに対応して、ビーム制御器２１では、ビーム制御線２３を用いて、ビーム制御信号をビーム選択器１２ａ〜１２ｉに対して送出する。ビーム選択器１２ａでは、カバレッジエリア（１１５ａから１１５ｂの範囲）の位置に対応した複数のスポットビーム６１ａの信号をマルチビーム端子６１から選択してビーム入出力端子１０１に出力する。他のビーム選択器１２ｂ〜１２ｉも同様に、複数のスポットビーム（６１ａ〜６５ａ，６９ａ〜７２ａ）の信号をマルチビーム端子６２〜６５，６９〜７２から選択し、それぞれビーム入出力端子１０２〜１０５，１０９〜１１２に出力する。
【００２０】
なお、図４において、ビーム６６ａ，６８ａおよび基準ビーム６７ａの信号については、カバレッジエリアが回転した場合であっても選択されるビームが同一であるため、ビーム選択器の制御によらず、直接スポットビーム１０６ａ〜１０８ａの信号としてビーム入出力端子１０６〜１０８に出力される。
【００２１】
図５は、カバレッジエリア１１５ｂの状態の時に選択されたスポットビームの配置例を示す図であり、１０１ａ〜１１２ａは、上記図１のビーム入出力端子１０１〜１１２にそれぞれ対応するスポットビームである。
【００２２】
このように、本実施の形態においては、基準ビーム６７ａを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビーム６１ａ〜７２ａによりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、さらに、ビーム選択器１２ａ〜１２ｉにより回転するカバレッジエリアの位置に対応したビームを選択する構成とした。これにより、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、絶えず所要最低数のスポットビームを配置することができ、マルチビームがカバレッジエリアからはずれないように動作可能な非静止衛星搭載用アンテナ装置を得ることができる。
【００２３】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビームの指向方向制御と、固定して配置されたビーム６１ａ〜７２ａの指向エリアの制御と、を行う構成とした。これにより、マルチビームの形状や個数および配置位置を個別に制御する方法に比べて、マルチビームアンテナの構造を簡略化することができる。
【００２４】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビーム６７ａの指向方向制御とビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａの指向エリアの制御とを行い、ビーム選択器１２ａ〜１２ｉが、ビーム選択を行い、それぞれ機能を分散させている。これにより、ビーム制御器２１の制御も容易となる。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１による基準ビーム６７ａおよび各ビーム（６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａ）の指向方向の制御方法として、たとえば、マルチビームアンテナ１１本体を機械駆動させる方法を示したが、これに限らず、たとえば、衛星本体の姿勢を制御することとしてもよいし、フェーズドアレーアンテナ方式を採用して電子的にビーム６１ａ〜７２ａの指向方向を一括して制御してもよいし、または、ＲＦ信号を離散値でサンプリングし、振幅位相をデジタル信号として制御するデジタルビームフォーミングアンテナとしてもよい。
【００２６】
また、本実施の形態におけるビーム制御器１２ａ〜１２ｉは、ＲＦアナログ回路，ＩＦアナログ回路，デジタル回路等、その形態については特に問わない。
【００２７】
また、本実施の形態においては、基準ビーム６７ａを含む全てのビーム６１ａ〜７２ａを使用してスポットビーム１０１ａ〜１１２ａを形成しているが、たとえば、一部のビームおよびスポットビームを仮想的なビームとし、対応するビーム入出力端子，ビーム選択器，ビーム入出力端子を削除する構成としてもよい。たとえば、ビーム６４ａおよびこれに対応するスポットビーム１０４ａは仮想的なビームとし、対応するマルチビーム端子６４，ビーム選択器１２ｄ、ビーム入出力端子１０４を削除する構成とする。なお、この仮想的なビーム，スポットビーム，マルチビーム端子，ビーム入出力端子が、基準ビーム６７ａ，スポットビーム１０７ａ，マルチビーム端子６７，ビーム入出力端子１０７であってもよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、ビーム６１ａ〜６５ａ、６９ａ〜７２ａにはビーム選択器１２ａ〜１２ｉを接続し、一部のビーム６６ａ，６８ａにはビーム選択器を使用しない構成としたが、全てのビームにビーム選択器を用いることとしてもよい。
【００２９】
実施の形態２．
図６は、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態２の構成を示す図である。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、ビーム選択器１２ａ〜１２ｉの代わりに、マルチビーム端子６１からの信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成して所望信号であるスポットビーム１０１ｂを生成し、対応するビーム入出力端子１０１に出力するビーム合成器１３ａと、同様の処理で各マルチビーム端子６２〜６５，６９〜７２の信号の合成して所望信号であるスポットビーム１０２ｂ〜１０５ｂ，１０９ｂ〜１１２ｂをビーム入出力端子１０２〜１０５，１０９〜１１２に出力するビーム合成器１３ｂ〜１３ｉと、を備える。
【００３０】
図７は、カバレッジエリア１１５ｂの状態の時に合成されたスポットビームの配置を示す図であり、１０１ｂ〜１１２ｂは上記図６のビーム入出力端子１０１〜１１２に対応するスポットビームを表す。
【００３１】
ここで、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置の動作について説明する。なお、本実施の形態では、前述の実施の形態１と異なる動作および効果についてのみ説明する。
【００３２】
マルチビームアンテナ１１では、ビーム制御器２１からの指向制御信号に基づいて、基準ビーム６７ａを地上基準位置１１７に指向する。また、マルチビームアンテナ１１では、全てのビーム６１ａ〜７２ａがカバレッジエリア１１５ａ，１１５ｂの回転範囲内をカバーするように、ビーム６１ａ〜７２ａの指向方向を制御する。
【００３３】
つぎに、回転するカバレッジエリアの位置に対応してビーム制御器２１では、ビーム制御信号を各ビーム合成器１３ａ〜１３ｉに対して送出する。ビーム合成器１３ａでは、マルチビームのビーム６１ａの信号を合成し、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの位置に対応した複数のスポットビーム１０１ｂを生成してビーム入出力端子１０１に出力する。他のビーム合成器１３ｂ〜１３ｉも同様の処理を行い、それぞれスポットビーム１０２ｂ〜１０５ｂ，１０９ｂ〜１１２ｂをビーム入出力端子１０２〜１０５，１０９〜１１２に出力する。すなわち、ここでは、カバレッジエリアに対して常に同じビーム配置となるように、ビームを再形成する。
【００３４】
なお、図７において、ビーム６６ａ，６８ａおよび基準ビーム６７ａについては、カバレッジエリアが回転した場合であっても選択されるビームが同一であるため、ビーム合成器の制御によらず、直接スポットビーム１０６ｂ〜１０８ｂとしてビーム入出力端子１０６〜１０８に出力される。
【００３５】
このように、本実施の形態においては、基準ビーム６７ａを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビーム６１ａ〜７２ａによりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、さらに、ビーム合成器１３ａ〜１３ｉにより回転するカバレッジエリアの位置に対応したビームを合成／選択する構成とした。これにより、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、絶えず所要最低数のスポットビームを配置することができる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビーム６７ａの指向方向制御とビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａの指向エリアの制御とを行い、ビーム合成器１３ａ〜１３ｉが、ビーム合成および選択を行い、それぞれ機能を分散させている。これにより、ビーム制御器２１の制御も容易となる。
【００３７】
実施の形態３．
図８は、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態３の構成を示す図である。なお、前述の実施の形態１または２と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。本実施の形態においては、すべてのマルチビーム端子６１〜７２の信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成し、合成後の所望信号を成形ビーム１２０ａとして出力する成形ビーム形成器１４を備える。また、１２０は成形ビーム１２０ａの信号を入出力する成形ビーム入出力端子を表す。
【００３８】
図９は、カバレッジエリア１１５ａおよび１１５ｂに対応して配置される成形ビームを示す図である。
【００３９】
ここで、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置の動作について説明する。なお、本実施の形態では、前述の実施の形態１または２と異なる動作および効果についてのみ説明する。
【００４０】
マルチビームアンテナ１１では、ビーム制御器２１からの指向制御信号に基づいて、基準ビーム６７ａを地上基準位置１１７に指向する。また、マルチビームアンテナ１１では、全てのビーム６１ａ〜７２ａがカバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの回転範囲内をカバーするように、ビーム６１ａ〜７２ａの指向方向を制御する。
【００４１】
つぎに、回転するカバレッジエリアの位置に対応してビーム制御器２１では、ビーム制御信号を成形ビーム形成器１４に対して送出する。成形ビーム形成器１４では、ビーム制御信号に基づいて、マルチビーム端子６１〜７２の各信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成し、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの位置に対応した成形ビーム１２０ａを形成する。そして、成形ビーム１２０ａに対応する信号を成形ビーム入出力端子１２０に出力する。
【００４２】
このように、本実施の形態においては、基準ビーム６７ａを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビーム６１ａ〜７２ａによりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、さらに、成形ビーム形成器１４により回転するカバレッジエリアの位置に対応した成形ビームを形成する構成とした。これにより、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、絶えずカバレッジエリアの位置と形状に則した成形ビームを形成することができる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビーム６７ａの指向方向制御と、固定して配置されたビーム６１ａ〜７２ａの指向エリアの制御と、を行う構成とした。これにより、マルチビームの形状や個数および配置位置を個別に制御して成形ビームを直接形成する方法に比べて、マルチビームアンテナの構造を簡略化することができる。
【００４４】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビーム６７ａの指向方向制御とビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａの指向エリアの制御とを行い、成形ビーム形成器１４が、固定マルチビームから成形ビームを形成し、それぞれ機能を分散させている。これにより、ビーム制御器２１の制御も容易となる。
【００４５】
実施の形態４．
図１０は、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態４の構成を示す図であり、ここでは、前述した実施の形態２と実施の形態３を組み合わせた構成を示している。なお、前述の実施の形態１、２または３と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。本実施の形態においては、マルチビーム端子６１〜６４の信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成し、合成後の所望信号を成形ビーム１２１ａとして出力する成形ビーム形成器１４ｂと、マルチビーム端子７０〜７２の信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成し、合成後の所望信号を成形ビーム１２２ａとして出力する成形ビーム形成器１４ｃと、を備える。また、１２１，１２２はそれぞれ成形ビーム１２１ａ，１２２ａの信号を入出力する成形ビーム入出力端子を表す。
【００４６】
図１１は、カバレッジエリア１１５ｂに対応して配置されるスポットビームおよび成形ビームを示す図である。
【００４７】
ここで、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置の動作について説明する。なお、本実施の形態では、前述の実施の形態１、２または３と異なる動作および効果についてのみ説明する。
【００４８】
回転するカバレッジエリアの位置に対応してビーム制御器２１では、ビーム制御信号を各ビーム合成器１３ｅ，１３ｆおよび成形ビーム形成器１４ｂ，１４ｃに対して送出する。ビーム合成器１３ｅでは、マルチビームのビーム６５ａの信号を合成し、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの位置に対応した複数のスポットビーム１０５ｂを選択してビーム入出力端子１０５に出力する。ビーム合成器１３ｆも同様の処理を行い、スポットビーム１０９ｂをビーム入出力端子１０９に出力する。また、成形ビーム形成器１４ｂでは、ビーム制御信号に基づいて、マルチビーム端子６１〜７２の各信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を制御し、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの位置に対応した成形ビーム１２１ａを形成する。そして、成形ビーム１２１ａに対応する信号を成形ビーム入出力端子１２１に出力する。成形ビーム形成器１４ｃも同様の処理を行い、成形ビーム１２２ａに対応する信号を成形ビーム入出力端子１２２に出力する。
【００４９】
これにより、本実施の形態においては、前述の実施の形態２および実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
実施の形態５．
図１２は、実施の形態５のマルチビームの配置を示す図であり、６１ｃ〜７３ａは実施の形態１〜４に示すマルチビームアンテナ１１から放射されたマルチビームの各ビーム（６７ｃは基準マルチビーム端子６７に対応する基準ビーム）を表す。ここでは、各ビーム６１ｃ〜７３ｃは、マルチビームアンテナ１１を基準とする座標形に対して固定して配置されている。また、各ビーム６１ｃ〜７３ｃは、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの回転範囲をすべてカバーできるように配置されている。
【００５１】
また、実施の形態１〜４においては、同一符号のビーム（たとえばビーム６１ａ）が、それぞれ基準ビーム６７ａを中心として同じ距離の地点に配置され、各ビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａが、同心円状に配置されていたが、本実施の形態においては、６１ｃ〜６６ｃ，６８ｃ〜７３ｃが、３角格子状に配置されている。
【００５２】
図１２に示すマルチビーム配置は、前述した実施の形態１〜４の全てに適用可能であり、各実施の形態においてこのマルチビーム配置を適応した場合には、それぞれ同様の効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、基準ビームを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビームによりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、さらに、回転するカバレッジエリアの位置に対応したビームを選択可能な構成とした。これにより、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、絶えず所要最低数のスポットビームを配置することができ、マルチビームがカバレッジエリアからはずれないように動作可能な非静止衛星搭載用アンテナ装置を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】カバレッジエリアの回転の一例を示す図である。
【図３】図２を模式的に表したカバレッジエリアの回転を示す図である。
【図４】マルチビームの配置を示す図である。
【図５】カバレッジエリアの状態の時に選択されたスポットビームの配置例を示す図である。
【図６】本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図７】カバレッジエリアの状態の時に合成されたスポットビームの配置例を示す図である。
【図８】本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態３の構成を示す図である。
【図９】各カバレッジエリアに対応して配置される成形ビームを示す図である。
【図１０】本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態４の構成を示す図である。
【図１１】カバレッジエリアに対応して配置されるスポットビームおよび成形ビームを示す図である。
【図１２】実施の形態５のマルチビームの配置を示す図である。
【図１３】従来のアンテナ装置からカバレッジエリアに向けて放射されたマルチビームの配置例を示す図である。
【図１４】従来のアンテナ装置の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１１ マルチビームアンテナ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ ビーム選択器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ ビーム合成器、１４，１４ｂ，１４ｃ 成形ビーム形成器、２１ ビーム制御器、６１，６２，６３，６４，６５，６６，６８，６９，７０，７１，７２ マルチビーム端子、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２ ビーム入出力端子、１２０，１２１，１２２ 成形ビーム入出力端子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、非静止衛星軌道を周回する衛星に搭載可能なアンテナ装置に関するものであり、特に、特定地域のカバレッジエリアに設置された地球局アンテナとの間で通信を行う非静止衛星搭載用アンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のアンテナ装置について説明する（非特許文献１参照）。従来のアンテナ装置は、衛星上に固定されカバレッジエリアを指向する反射鏡アンテナと、同じく衛星上に固定され反射鏡アンテナに電波を給電する複数個の一次放射器と、衛星の南北面に設置された太陽電池パドルで構成される。なお、この衛星は静止軌道上に打ち上げられ、衛星の基準方向が地球中心（地心）を、太陽電池パドルが南北方向を向くように制御されている。
【０００３】
図１３は、上記のように構成されたアンテナ装置からカバレッジエリア２０１に向けて放射されたマルチビーム２０２の配置例を示す図であり、カバレッジエリア２０１は日本列島を模式的に表した場合を示している。ここでは、一例として、アンテナ装置における送信処理を想定する。複数個の一次放射器から空間に放射された複数の電波信号は、反射鏡アンテナで反射され、カバレッジエリアをカバーするマルチビームを形成する。なお、一次放射器１個が１本のビームに対応する場合が一般的であるが、複数個の一次放射器で１本のビームを形成する場合もある。
【０００４】
また、上記従来のアンテナ装置においては、衛星が静止軌道に打ち上げられ、地球と衛星の相対的な位置が固定されるため、衛星から見たカバレッジエリアの方向も固定されている。
【０００５】
【非特許文献１】
オーム社刊、飯田尚志編著「衛星通信」、１２７〜１２８ページ
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、楕円軌道でかつ軌道傾斜角が０度でないような非静止軌道を周回する衛星に、上記従来のアンテナ装置を適用した場合には、地球と衛星の相対的な位置が変化するため、衛星から見たカバレッジエリアの方向および形状が変化し、ビームがカバレッジエリアからはずれてしまう、という問題があった。
【０００７】
図１４は、従来のアンテナ装置の問題点を示す図であり、たとえば、軌道傾斜角４５°，離心率約０．１，遠地点高度約４０，０００ｋｍ，周期２４時間で遠地点が概ね北海道上空にくるような非静止衛星軌道上に衛星を打ち上げ、この衛星の基準方向を地球中心（地心）に指向させ、かつ太陽電池パドルを南北方向に向くように制御した場合の、衛星から見たカバレッジエリアの移動の様子を示している。図１４において、２０１ａは遠地点−４時間の時点で衛星から見たカバレッジエリアを表し、２０１ｂは遠地点時点で衛星から見たカバレッジエリアを表し、２０１ｃは遠地点＋４時間の時点で衛星から見たカバレッジエリアを表す。衛星の周回により、カバレッジエリアが衛星に対して大きく移動していることがわかる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、人工衛星の周回によりカバレッジエリアが移動した場合であっても、マルチビーム，形成ビーム，またはマルチビームおよび成形ビームの組み合わせがカバレッジエリアからはずれないように動作可能な非静止衛星搭載用アンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置にあっては、非静止軌道上を周回する人工衛星に搭載され、複数個のビームで構成されるマルチビームを所要のカバレッジエリアに向けて形成するための構成として、基準ビームを地上基準位置に指向させ、さらに、人工衛星の周回に応じて地上基準位置を中心に回転移動するカバレッジエリアの回転範囲を、前記基準ビームを含むマルチビームによりカバーするように、マルチビームアンテナの指向方向を制御するビーム制御手段、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、基準ビームを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビーム（マルチビーム）によりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、たとえば、回転するカバレッジエリアの現在位置に対応したビームを選択することによって、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、所要最低数のスポットビームを配置する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態１の構成を示す図である。この非静止衛星搭載用アンテナ装置は、衛星上に搭載され地球に向けて複数個のビームを放射するマルチビームアンテナ１１と、マルチビームアンテナ１１から地球に向けて放射する各ビームの電波信号を入出力するためのマルチビーム端子６１〜７２（６７は基準マルチビーム端子）と、複数個のマルチビーム端子６１から所要の個数のビームを選択するビーム選択器１２ａと、同様にマルチビーム端子６２〜６５，６９〜７２からそれぞれ所要の個数のビームを選択するビーム選択器１２ｂ〜１２ｉと、ビーム選択器１２ａにて選択されたビームの電波信号を入出力するためのビーム入出力端子１０１と、同様にビーム選択器１２ｂ〜１２ｉにて選択されたビームの電波信号を入出力するためのビーム入出力端子１０２〜１０５，１０９〜１１２と、マルチビーム端子６６，６８および基準マルチビーム端子６７に各々接続されたビーム入出力端子１０６〜１０８と、衛星の周回に応じてマルチビームの指向方向および選択方法を制御し、マルチビームアンテナ１１に指向制御信号を、ビーム選択器１２ａ〜１２ｉにビーム制御信号を、それぞれ出力するビーム制御器２１から構成される。
【００１３】
なお、マルチビーム端子６１〜６６，６８〜７２は、それぞれ複数個の端子で構成された端子群であり、２２は指向制御信号を伝送するための指向制御線を表し、２３はビーム制御信号を伝送するためのビーム制御線を表す。
【００１４】
また、図２は、カバレッジエリアの回転の一例を示す図であり、図３は、図２を模式的に表したカバレッジエリアの回転を示す図である。図示の１１５ａは最も左周りに回転した場合の衛星から見たカバレッジエリアを表し、１１５ｂは最も右回りに回転した場合の衛星から見たカバレッジエリアを表し、１１７は基準ビームを絶えず指向させる地上基準位置を表す。なお、図２および図３においては、軌道傾斜角４５°、離心率約０．１、遠地点高度約４０，０００ｋｍ、周期２４時間で遠地点が概ね北海道上空にくるような非静止衛星軌道上に衛星を打ち上げ、概ね遠地点±４時間の範囲の時間帯にこの衛星を使用する場合を想定する。
【００１５】
また、図４は、マルチビームの配置を示す図であり、６１ａ〜７２ａは上記図１のマルチビーム端子６１〜７２に対応するマルチビームアンテナ１１から放射されたマルチビームの各ビーム（６７ａは基準マルチビーム端子６７に対応する基準ビーム）を表す。なお、各ビーム６１ａ〜７２ａは、マルチビームアンテナ１１を基準とする座標形に対して固定して配置されている。また、各ビーム６１ａ〜７２ａは、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの回転範囲をすべてカバーできるように配置されている。また、同一符号のビーム（たとえばビーム６１ａ）は、それぞれ基準ビーム６７ａを中心として同じ距離に配置されており、各ビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａは、同心円状に配置されている。これにより、固定マルチビームからスポットビームを選択するときに、同心円の同一半径上のビームのみから所要のスポットビームを選択できるので、ビームを再形成する制御が容易となる。
【００１６】
ここで、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置の動作について説明する。なお、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置は、送信および受信のどちらの場合においても適用可能であるが、ここでは、説明の便宜上、受信の場合を用いる。
【００１７】
マルチビームアンテナ１１は、指向制御線２２を用いて伝送されたビーム制御器２１出力の指向制御信号に基づいて、基準ビーム６７ａを地上基準位置１１７に指向する。これにより、衛星からは、図２および図３に示すように、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂが地上基準位置１１７を中心として回転するように見える。
【００１８】
さらに、マルチビームアンテナ１１は、指向制御信号に基づいて、全てのビーム（マルチビーム端子６１〜７２に対応）がカバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの回転範囲内をカバーするように、各ビーム（６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａ）の指向方向を制御する。制御方法としては、たとえば、マルチビームアンテナ１１に機械駆動系を設置し、機械駆動系を動かすことでマルチビームアンテナ１１の方向を変化させる。
【００１９】
つぎに、衛星の周回に対応してカバレッジエリアが、１１５ａから１１５ｂへ、また１１５ｂから１１５ａへ回転する場合の動作について説明する。回転するカバレッジエリアに対応して、ビーム制御器２１では、ビーム制御線２３を用いて、ビーム制御信号をビーム選択器１２ａ〜１２ｉに対して送出する。ビーム選択器１２ａでは、カバレッジエリア（１１５ａから１１５ｂの範囲）の位置に対応した複数のスポットビーム６１ａの信号をマルチビーム端子６１から選択してビーム入出力端子１０１に出力する。他のビーム選択器１２ｂ〜１２ｉも同様に、複数のスポットビーム（６１ａ〜６５ａ，６９ａ〜７２ａ）の信号をマルチビーム端子６２〜６５，６９〜７２から選択し、それぞれビーム入出力端子１０２〜１０５，１０９〜１１２に出力する。
【００２０】
なお、図４において、ビーム６６ａ，６８ａおよび基準ビーム６７ａの信号については、カバレッジエリアが回転した場合であっても選択されるビームが同一であるため、ビーム選択器の制御によらず、直接スポットビーム１０６ａ〜１０８ａの信号としてビーム入出力端子１０６〜１０８に出力される。
【００２１】
図５は、カバレッジエリア１１５ｂの状態の時に選択されたスポットビームの配置例を示す図であり、１０１ａ〜１１２ａは、上記図１のビーム入出力端子１０１〜１１２にそれぞれ対応するスポットビームである。
【００２２】
このように、本実施の形態においては、基準ビーム６７ａを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビーム６１ａ〜７２ａによりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、さらに、ビーム選択器１２ａ〜１２ｉにより回転するカバレッジエリアの位置に対応したビームを選択する構成とした。これにより、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、絶えず所要最低数のスポットビームを配置することができ、マルチビームがカバレッジエリアからはずれないように動作可能な非静止衛星搭載用アンテナ装置を得ることができる。
【００２３】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビームの指向方向制御と、固定して配置されたビーム６１ａ〜７２ａの指向エリアの制御と、を行う構成とした。これにより、マルチビームの形状や個数および配置位置を個別に制御する方法に比べて、マルチビームアンテナの構造を簡略化することができる。
【００２４】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビーム６７ａの指向方向制御とビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａの指向エリアの制御とを行い、ビーム選択器１２ａ〜１２ｉが、ビーム選択を行い、それぞれ機能を分散させている。これにより、ビーム制御器２１の制御も容易となる。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１による基準ビーム６７ａおよび各ビーム（６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａ）の指向方向の制御方法として、たとえば、マルチビームアンテナ１１本体を機械駆動させる方法を示したが、これに限らず、たとえば、衛星本体の姿勢を制御することとしてもよいし、フェーズドアレーアンテナ方式を採用して電子的にビーム６１ａ〜７２ａの指向方向を一括して制御してもよいし、または、ＲＦ信号を離散値でサンプリングし、振幅位相をデジタル信号として制御するデジタルビームフォーミングアンテナとしてもよい。
【００２６】
また、本実施の形態におけるビーム制御器１２ａ〜１２ｉは、ＲＦアナログ回路，ＩＦアナログ回路，デジタル回路等、その形態については特に問わない。
【００２７】
また、本実施の形態においては、基準ビーム６７ａを含む全てのビーム６１ａ〜７２ａを使用してスポットビーム１０１ａ〜１１２ａを形成しているが、たとえば、一部のビームおよびスポットビームを仮想的なビームとし、対応するビーム入出力端子，ビーム選択器，ビーム入出力端子を削除する構成としてもよい。たとえば、ビーム６４ａおよびこれに対応するスポットビーム１０４ａは仮想的なビームとし、対応するマルチビーム端子６４，ビーム選択器１２ｄ、ビーム入出力端子１０４を削除する構成とする。なお、この仮想的なビーム，スポットビーム，マルチビーム端子，ビーム入出力端子が、基準ビーム６７ａ，スポットビーム１０７ａ，マルチビーム端子６７，ビーム入出力端子１０７であってもよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、ビーム６１ａ〜６５ａ、６９ａ〜７２ａにはビーム選択器１２ａ〜１２ｉを接続し、一部のビーム６６ａ，６８ａにはビーム選択器を使用しない構成としたが、全てのビームにビーム選択器を用いることとしてもよい。
【００２９】
実施の形態２．
図６は、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態２の構成を示す図である。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、ビーム選択器１２ａ〜１２ｉの代わりに、マルチビーム端子６１からの信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成して所望信号であるスポットビーム１０１ｂを生成し、対応するビーム入出力端子１０１に出力するビーム合成器１３ａと、同様の処理で各マルチビーム端子６２〜６５，６９〜７２の信号の合成して所望信号であるスポットビーム１０２ｂ〜１０５ｂ，１０９ｂ〜１１２ｂをビーム入出力端子１０２〜１０５，１０９〜１１２に出力するビーム合成器１３ｂ〜１３ｉと、を備える。
【００３０】
図７は、カバレッジエリア１１５ｂの状態の時に合成されたスポットビームの配置を示す図であり、１０１ｂ〜１１２ｂは上記図６のビーム入出力端子１０１〜１１２に対応するスポットビームを表す。
【００３１】
ここで、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置の動作について説明する。なお、本実施の形態では、前述の実施の形態１と異なる動作および効果についてのみ説明する。
【００３２】
マルチビームアンテナ１１では、ビーム制御器２１からの指向制御信号に基づいて、基準ビーム６７ａを地上基準位置１１７に指向する。また、マルチビームアンテナ１１では、全てのビーム６１ａ〜７２ａがカバレッジエリア１１５ａ，１１５ｂの回転範囲内をカバーするように、ビーム６１ａ〜７２ａの指向方向を制御する。
【００３３】
つぎに、回転するカバレッジエリアの位置に対応してビーム制御器２１では、ビーム制御信号を各ビーム合成器１３ａ〜１３ｉに対して送出する。ビーム合成器１３ａでは、マルチビームのビーム６１ａの信号を合成し、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの位置に対応した複数のスポットビーム１０１ｂを生成してビーム入出力端子１０１に出力する。他のビーム合成器１３ｂ〜１３ｉも同様の処理を行い、それぞれスポットビーム１０２ｂ〜１０５ｂ，１０９ｂ〜１１２ｂをビーム入出力端子１０２〜１０５，１０９〜１１２に出力する。すなわち、ここでは、カバレッジエリアに対して常に同じビーム配置となるように、ビームを再形成する。
【００３４】
なお、図７において、ビーム６６ａ，６８ａおよび基準ビーム６７ａについては、カバレッジエリアが回転した場合であっても選択されるビームが同一であるため、ビーム合成器の制御によらず、直接スポットビーム１０６ｂ〜１０８ｂとしてビーム入出力端子１０６〜１０８に出力される。
【００３５】
このように、本実施の形態においては、基準ビーム６７ａを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビーム６１ａ〜７２ａによりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、さらに、ビーム合成器１３ａ〜１３ｉにより回転するカバレッジエリアの位置に対応したビームを合成／選択する構成とした。これにより、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、絶えず所要最低数のスポットビームを配置することができる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビーム６７ａの指向方向制御とビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａの指向エリアの制御とを行い、ビーム合成器１３ａ〜１３ｉが、ビーム合成および選択を行い、それぞれ機能を分散させている。これにより、ビーム制御器２１の制御も容易となる。
【００３７】
実施の形態３．
図８は、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態３の構成を示す図である。なお、前述の実施の形態１または２と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。本実施の形態においては、すべてのマルチビーム端子６１〜７２の信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成し、合成後の所望信号を成形ビーム１２０ａとして出力する成形ビーム形成器１４を備える。また、１２０は成形ビーム１２０ａの信号を入出力する成形ビーム入出力端子を表す。
【００３８】
図９は、カバレッジエリア１１５ａおよび１１５ｂに対応して配置される成形ビームを示す図である。
【００３９】
ここで、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置の動作について説明する。なお、本実施の形態では、前述の実施の形態１または２と異なる動作および効果についてのみ説明する。
【００４０】
マルチビームアンテナ１１では、ビーム制御器２１からの指向制御信号に基づいて、基準ビーム６７ａを地上基準位置１１７に指向する。また、マルチビームアンテナ１１では、全てのビーム６１ａ〜７２ａがカバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの回転範囲内をカバーするように、ビーム６１ａ〜７２ａの指向方向を制御する。
【００４１】
つぎに、回転するカバレッジエリアの位置に対応してビーム制御器２１では、ビーム制御信号を成形ビーム形成器１４に対して送出する。成形ビーム形成器１４では、ビーム制御信号に基づいて、マルチビーム端子６１〜７２の各信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成し、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの位置に対応した成形ビーム１２０ａを形成する。そして、成形ビーム１２０ａに対応する信号を成形ビーム入出力端子１２０に出力する。
【００４２】
このように、本実施の形態においては、基準ビーム６７ａを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビーム６１ａ〜７２ａによりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、さらに、成形ビーム形成器１４により回転するカバレッジエリアの位置に対応した成形ビームを形成する構成とした。これにより、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、絶えずカバレッジエリアの位置と形状に則した成形ビームを形成することができる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビーム６７ａの指向方向制御と、固定して配置されたビーム６１ａ〜７２ａの指向エリアの制御と、を行う構成とした。これにより、マルチビームの形状や個数および配置位置を個別に制御して成形ビームを直接形成する方法に比べて、マルチビームアンテナの構造を簡略化することができる。
【００４４】
また、本実施の形態においては、マルチビームアンテナ１１が、基準ビーム６７ａの指向方向制御とビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａの指向エリアの制御とを行い、成形ビーム形成器１４が、固定マルチビームから成形ビームを形成し、それぞれ機能を分散させている。これにより、ビーム制御器２１の制御も容易となる。
【００４５】
実施の形態４．
図１０は、本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態４の構成を示す図であり、ここでは、前述した実施の形態２と実施の形態３を組み合わせた構成を示している。なお、前述の実施の形態１、２または３と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。本実施の形態においては、マルチビーム端子６１〜６４の信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成し、合成後の所望信号を成形ビーム１２１ａとして出力する成形ビーム形成器１４ｂと、マルチビーム端子７０〜７２の信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を合成し、合成後の所望信号を成形ビーム１２２ａとして出力する成形ビーム形成器１４ｃと、を備える。また、１２１，１２２はそれぞれ成形ビーム１２１ａ，１２２ａの信号を入出力する成形ビーム入出力端子を表す。
【００４６】
図１１は、カバレッジエリア１１５ｂに対応して配置されるスポットビームおよび成形ビームを示す図である。
【００４７】
ここで、本実施の形態の非静止衛星搭載用アンテナ装置の動作について説明する。なお、本実施の形態では、前述の実施の形態１、２または３と異なる動作および効果についてのみ説明する。
【００４８】
回転するカバレッジエリアの位置に対応してビーム制御器２１では、ビーム制御信号を各ビーム合成器１３ｅ，１３ｆおよび成形ビーム形成器１４ｂ，１４ｃに対して送出する。ビーム合成器１３ｅでは、マルチビームのビーム６５ａの信号を合成し、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの位置に対応した複数のスポットビーム１０５ｂを選択してビーム入出力端子１０５に出力する。ビーム合成器１３ｆも同様の処理を行い、スポットビーム１０９ｂをビーム入出力端子１０９に出力する。また、成形ビーム形成器１４ｂでは、ビーム制御信号に基づいて、マルチビーム端子６１〜７２の各信号の振幅，位相または振幅と位相の双方を制御し、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの位置に対応した成形ビーム１２１ａを形成する。そして、成形ビーム１２１ａに対応する信号を成形ビーム入出力端子１２１に出力する。成形ビーム形成器１４ｃも同様の処理を行い、成形ビーム１２２ａに対応する信号を成形ビーム入出力端子１２２に出力する。
【００４９】
これにより、本実施の形態においては、前述の実施の形態２および実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
実施の形態５．
図１２は、実施の形態５のマルチビームの配置を示す図であり、６１ｃ〜７３ａは実施の形態１〜４に示すマルチビームアンテナ１１から放射されたマルチビームの各ビーム（６７ｃは基準マルチビーム端子６７に対応する基準ビーム）を表す。ここでは、各ビーム６１ｃ〜７３ｃは、マルチビームアンテナ１１を基準とする座標形に対して固定して配置されている。また、各ビーム６１ｃ〜７３ｃは、カバレッジエリア１１５ａ〜１１５ｂの回転範囲をすべてカバーできるように配置されている。
【００５１】
また、実施の形態１〜４においては、同一符号のビーム（たとえばビーム６１ａ）が、それぞれ基準ビーム６７ａを中心として同じ距離の地点に配置され、各ビーム６１ａ〜６６ａ，６８ａ〜７２ａが、同心円状に配置されていたが、本実施の形態においては、６１ｃ〜６６ｃ，６８ｃ〜７３ｃが、３角格子状に配置されている。
【００５２】
図１２に示すマルチビーム配置は、前述した実施の形態１〜４の全てに適用可能であり、各実施の形態においてこのマルチビーム配置を適応した場合には、それぞれ同様の効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、基準ビームを絶えず地上基準位置に指向させ、複数のビームによりカバレッジエリアの回転範囲をカバーし、さらに、回転するカバレッジエリアの位置に対応したビームを選択可能な構成とした。これにより、衛星の周回によるカバレッジエリアの移動の影響を受けずに、絶えず所要最低数のスポットビームを配置することができ、マルチビームがカバレッジエリアからはずれないように動作可能な非静止衛星搭載用アンテナ装置を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】カバレッジエリアの回転の一例を示す図である。
【図３】図２を模式的に表したカバレッジエリアの回転を示す図である。
【図４】マルチビームの配置を示す図である。
【図５】カバレッジエリアの状態の時に選択されたスポットビームの配置例を示す図である。
【図６】本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図７】カバレッジエリアの状態の時に合成されたスポットビームの配置例を示す図である。
【図８】本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態３の構成を示す図である。
【図９】各カバレッジエリアに対応して配置される成形ビームを示す図である。
【図１０】本発明にかかる非静止衛星搭載用アンテナ装置の実施の形態４の構成を示す図である。
【図１１】カバレッジエリアに対応して配置されるスポットビームおよび成形ビームを示す図である。
【図１２】実施の形態５のマルチビームの配置を示す図である。
【図１３】従来のアンテナ装置からカバレッジエリアに向けて放射されたマルチビームの配置例を示す図である。
【図１４】従来のアンテナ装置の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１１ マルチビームアンテナ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ ビーム選択器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ ビーム合成器、１４，１４ｂ，１４ｃ 成形ビーム形成器、２１ ビーム制御器、６１，６２，６３，６４，６５，６６，６８，６９，７０，７１，７２ マルチビーム端子、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２ ビーム入出力端子、１２０，１２１，１２２ 成形ビーム入出力端子。
Claims (7)
- 非静止軌道上を周回する人工衛星に搭載され、複数個のビームで構成されるマルチビームを所要のカバレッジエリアに向けて形成する非静止衛星搭載用アンテナ装置において、
基準ビームを地上基準位置に指向させ、さらに、人工衛星の周回に応じて地上基準位置を中心に回転移動するカバレッジエリアの回転範囲を、前記基準ビームを含むマルチビームによりカバーするように、マルチビームアンテナの指向方向を制御するビーム制御手段、
を備えることを特徴とする非静止衛星搭載用アンテナ装置。 - 前記カバレッジエリアの回転範囲をカバーするマルチビームから、現在のカバレッジエリアの形状に対応するビームを選択するビーム選択手段、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の非静止衛星搭載用アンテナ装置。 - 前記カバレッジエリアの回転範囲をカバーするマルチビームの信号の振幅、位相または振幅と位相の双方を合成し、現在のカバレッジエリアの形状に対応するビームを再形成するビーム合成手段、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の非静止衛星搭載用アンテナ装置。 - 前記カバレッジエリアの回転範囲をカバーするマルチビームの信号の振幅、位相または振幅と位相の双方を合成し、現在のカバレッジエリアの形状に対応する成形ビームを形成する成形ビーム形成手段、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の非静止衛星搭載用アンテナ装置。 - 前記カバレッジエリアの回転範囲の一部をカバーする所定数のビームの信号の振幅、位相または振幅と位相の双方を合成し、現在のカバレッジエリアの形状の前記一部に対応するビームを再形成するビーム合成手段、
前記カバレッジエリアの回転範囲の残りの部分をカバーする所定数のビームの信号の振幅、位相または振幅と位相の双方を合成し、現在のカバレッジエリアの形状の前記残りの部分に対応する成形ビームを形成する成形ビーム形成手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の非静止衛星搭載用アンテナ装置。 - 前記カバレッジエリアの回転範囲をカバーするマルチビームは、基準ビームを中心とする同心円状に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の非静止衛星搭載用アンテナ装置。
- 前記カバレッジエリアの回転範囲をカバーするマルチビームは、基準ビームを中心として三角格子を構成するように配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の非静止衛星搭載用アンテナ装置。
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