JP2004505483A - Ｒｆ信号増幅器ユニット、ｒｆ信号送信装置及びｒｆ信号送信ターミナル−アンテナ - Google Patents

Abstract

本発明は、第１のＲＦ信号（ＲＦｉｎ）を受信し、且つ、第２の増幅されたＲＦ信号（ＲＦ１）を出力するために、前記第１のＲＦ信号を増幅する手段（３，４，１２，１５）を有する、ＲＦ信号増幅ユニットに関する。前記信号（ＲＦ１）は、ユニットの出力で、出力されるために、予め定められた公称電力（Ｐｏｕｔ）だけ増幅されねばならない。本発明は、ユニットは、第２の増幅されたＲＦ信号（ＲＦ１）の電力を測定する手段（７）と、増幅器されたＲＦ信号をそのユニットの第１の出力（Ｓ１）に向かって結合する手段（５，１６）と、増幅されたＲＦ信号の電力と公称電力値（Ｐｏｕｔ）の間の比較に基づいて、結合する手段を制御するために、中央処理ユニット（８）により発生される制御信号（Ｓｃ）を受信する第２の入力と、を有することを特徴とする。本発明は、前記増幅器ユニットとＲＦ信号送信ターミナル−アンテナを有する、ＲＦ信号集束手段の焦点に配置されるように設計されたＲＦ送信装置にも関連する。本発明は、移動する衛星追跡にも適用できる。

Description

【０００１】
本発明は、通信の分野に関連し、そして、特に、ＲＦ又は無線周波数信号増幅器ブロックに関連する。
【０００２】
本発明は、特に、排他的ではないが、パラボラの形式の又はルネベルグ形式の、ＲＦ信号集束手段の焦点に配置されることが意図されたＲＦ信号送信装置にも関連する。
【０００３】
本発明は、上述の少なくとも１つの装置がその焦点に配置される、ＲＦ信号集束手段を有するアンテナ／ターミナルにも関連する。排他的ではないが、特に、非同期衛星形式の、ターゲットを追跡する上述の２つの装置を有するターミナルに関連し、２つの装置の１つは、所定の時点で活性化される。
【０００４】
従来は、衛星を介した商用通信は、静止衛星を介してほぼ全体的に達成されおり、これは、空中でそれらの相対的な位置が変わらないために、特に有益である。しかしながら、静止衛星は、（３６，０００キロメートルのオーダーで、対応する損失はＫｕバンドでは２０５ｄＢ付近を超える）静止衛星からユーザアンテナを分離する距離に関連する、送信された信号の大きな減衰及び、（典型的には、２５０ｍｓから２８０ｍｓのオーダーの）伝送遅延のような、主な欠点を示し、従って、特に、電話、テレビ会議等のような実時間アプリケーションについては、明らかに知覚され且つ混乱させるようになる。更に、赤道面内に配置された静止軌道は、高緯度の領域では、可視性の問題を提起し、極に近い領域については、仰角は、非常に小さくなる。
【０００５】
静止衛星を採用する代わりは：
−傾斜楕円軌道の衛星の使用、衛星は、おそらく７時間までの継続時間の間、その遠地点の高度に位置される領域にほとんど静止する、
−円軌道の衛星の立体配座を実行し、特に、立体配座の衛星は、低軌道（”地球低軌道”又は、ＬＥＯ）又は中軌道（”地球中軌道”又は、ＭＥＯ）では、数１０分から約１時間の継続時間の間、ユーザターミナルの可視性の範囲内に、順番に通過する。
【０００６】
両方の場合には、単一の衛星によっては、サービスを恒久的に提供できず、サービスの連続は、幾つかの衛星が、次々に、サービス領域上を飛行することを要求する。
【０００７】
序文に定義したアンテナ／ターミナルは、非同期衛星の立体配座での伝送で、ターミナルの不断の通信を保証することを可能とする。
【０００８】
そのようなターミナルは、通常は、パラボラ又はルネベルグ形式のレンズを有し、その焦点に、ＲＦ信号を送信する、”パッチ”、角型アンテナ、又は、他の放射要素の配列の形式の、通常は放射要素を有する、２つのソースが配置されている。これらの要素は、ソースに増幅器された信号を供給することを可能とする、増幅器ブロックにより、エネルギーが与えられる。この増幅器の上流は、放射空間内の、２つの連続する低軌道衛星の間の明け渡しを管理することを可能とする、中央処理ユニットである。従来の不活性化ソースの活性化の問題が生じる明け渡し中を除き、所定の時点で単一のソースが活性化されていなければならないのは、確かである。
【０００９】
増幅器ブロックの役割は、衛星に知覚されることができるほど十分に、信号を増幅することである。それは、衛星／ターミナルリンク予算の計算により予め定められる公称電力で、送信しなければならない。特に、送信が、公称電力以下で行われる場合には、衛星は、低レベル信号を回復し、一方、送信が、公称電力以上で行われる場合には、（特に行われる信号変調がＣＤＭＡ形式の場合には、）衛星レベルで、信号は、信号内に含まれる情報の受信の、誤動作を起こす歪みを運ぶ。
【００１０】
不活性状態から活性化状態へ変わる不活性化された増幅器ブロックの初期化は、明け渡し中に実行される。明け渡し中に、増幅器ブロックは公称電力へ増幅しなければならず、そのようにしながら、最初の数ミリ秒から前方へ、続く衛星により送信される最初の幾つかの有益なデータ項目を失う危険がある。ここで、明け渡し中の即時の又はある程度即時の公称電力での伝送は、成分の広がり、電源の変化、伝送周波数、温度、パワートランジスタと増幅器が収納されているハウジングの間の熱抵抗等の、ブロックの利得が変化することを起こしうるファクターのために、調整するのが難しい。特定のパラメータの広がりによる効果が、工場の較正により減少される場合には、衛星システムの仕様により要求される精度での送信電力の瞬間的な調整をほとんど不可能にする、接合温度のような、制御されることがさらに難しい他のものがある。従って、増幅器ブロックは、予め定められた公称電力へ増幅する前に、ある時間をとる。
【００１１】
本発明は、上述の問題を除くことを目的とする。
【００１２】
この目的のために、本発明の主題は、第１のＲＦ信号を受信する第１の入力と、第２の増幅されたＲＦ信号を出力するためのこの第１のＲＦ信号の増幅の手段を有する、中央処理ユニットと共に動作するＲＦ信号増幅ブロックであって、前記ブロックは、
−第２の増幅されたＲＦ信号の電力を測定する手段と、
−増幅器されたＲＦ信号をそのブロックの第１の出力に結合する手段と、
−増幅されたＲＦ信号の電力と公称電力値の間の比較の関数として、結合する手段を制御するために、中央処理ユニットにより発生される制御信号を受信する第２の入力と、を有することを特徴とする、ブロックである。
【００１３】
従って、本発明に従ったブロックは、明け渡し中に、ゼロ電力から予め定められた公称電力へ変わる電力信号を、出力する。
【００１４】
適度のコスト要求を特徴とする量産に従って、ブロックを生産することを可能とするために、前記ブロックは、第１のＲＦ信号を処理する２つのチャネルを含み、増幅手段は、各々が同じ電力の第３の増幅されたＲＦ信号を出力するために、それぞれが第１と第２の処理チャネル上に配置された第１と第２の増幅手段を有し、前記結合する手段（は、入力で前記第３のＲＦ信号を受信でき且つ、第１の出力に接続された第１のチャネルの第２の出力に、前記第３の信号の差に対応する差信号を出力でき且つ、第２のチャネルの第３の出力に、前記測定手段により測定されるために、第３の信号の和に対応し且つ前記第２の信号に等価な和信号を出力でき、結合手段は第２と第３の出力を入れ換えることができる。
【００１５】
このように、本発明は、一方では、それ自体で高価な、マイクロ波周波数スイッチの使用を避けることを可能とし、他方では、平行した方法で動作することにより、等しい方法で増幅機能を分担する第１と第２の増幅手段を使用することを可能とする。それらは、半分の電力を増幅することを要求されるので、高価ではなく且つ製造が容易であるという優位点を有する。
【００１６】
これらの信号の和と差の組合せがそれぞれ建設的又は破壊的であるために、２つの増幅手段が同一のゲインと位相の信号を出力するために、前記処理チャネルは、利得減衰手段と信号の位相をシフトする第１の手段を有する。このように、第２のチャネルにより送られる信号の位相は、発生される電力を最大化するために十分に変更される。
【００１７】
一実施例に従って、前記ブロックは、大きな利得で且つ高電力レベルに増幅することが要求され、前記第１と第２の増幅手段の少なくとも１つは、前に、通常は”ドライバ”と呼ばれる前置増幅器が配置されており、そして、更に、第１と第２の増幅手段の少なくとも１つは、固体電力増幅器ＳＳＰＡを含む。
【００１８】
一実施例に従って、前記結合手段は、ハイブリッド結合器を含む。このように、ハイブリッド結合器の非常に適度の損失は、ＳＳＰＡの圧縮の点の過度な大きさを、強制しない。
【００１９】
一実施例に従って、前記チャネルの１つは、前記信号の出力の前記入れ換えを実行するために、前記制御手段により制御される１８０°位相シフトする第２の手段を有する。前記１８０°位相シフトする手段は、例えば、低電力レベル位相シフターである。
【００２０】
変形例に従って、前記結合する手段は、マイクロ波周波数スイッチを有する。
【００２１】
本発明は、パラボラの形式の又はルネベルグ形式のレンズの、ＲＦ信号集束手段の焦点に配置された、ＲＦ信号送信装置であって、本発明に従った増幅ブロックを有することを特徴とする、装置にも関連する。
【００２２】
本発明は、その焦点に少なくとも１つのＲＦ信号送信装置が配置された、ＲＦ信号集束手段を有する、ＲＦ信号送信アンテナ／ターミナルであって、前記装置は本発明に従った装置を有することを特徴とするＲＦ信号送信アンテナ／ターミナルにも関連する。
【００２３】
本発明の他の特徴及び優位点は、添付の図面を参照して非限定的な例示により、以下の例示の実施例の説明から明らかとなろう。
【００２４】
説明を簡単にするために、同一の機能を実現する要素を指すために、図面では同じ参照番号が使用される。
【００２５】
本出願人の名称で、１９９８年４月２３日に出願された特許出願番号９８０５１１１及び９８０５１１２は、予め定められた軌道に沿った非同期衛星の追跡のための、アンテナ／ターミナルを開示する。例えば、出願番号９８０５１１１では、アンテナ／ターミナルは、焦点の線に沿ってルネベルグレンズの焦点面に沿って移動できる、少なくとも第１と第２の受信／送信ソースを有し、第１のソースは活性化されて第１の衛星を追跡しそして、第２のソースは、第２の衛星の活性化された追跡のためにスタンバイのままでいる。信号送信チェインは、内部ユニットからアンテナ／ターミナルにより示される外部ユニットまでを必要とし、変調はモデムのレベルで実行され、少なくとも１つの移動が、信号を高周波数（例えば、低軌道衛星立体配座システムについてのＫｕバンド）へ移動することを可能とし、続いて大きな利得で高電力レベルに増幅する。
【００２６】
図１では、増幅器ブロック１は、例えば、入力信号をＫｕバンドに移動した、移動ブロック２から出力される信号ＲＦｉｎを受信する、第１の入力Ｅ１を有する。入力Ｅ１は、前置増幅器３に接続されており、その出力はＳＳＰＡ電力増幅器４により増幅される。これらの２つの増幅器は、ＭＭＩＣ（”マイクロ波モノリシック集積回路”）技術で実現される。第２の増幅器４の出力は、マイクロ波周波数ブレーカ５の第１の接続ターミナル５１に接続される。第２の接続ターミナル５２は、増幅器４からの出力信号の電力の検出と測定（それ自体知られている）のために、結合器２０により、スイッチを、ダイオード７に接続し、ダイオードはブロックの出力Ｓ４に接続されている。ターミナル５２をダイオード７に接続するラインは、５０Ωの負荷インピーダンス６により整合される。第３の接続ターミナル５３は、スイッチをブロック１の出力Ｓ１に接続する。この出力は、アンテナ／ターミナル（図示していない）の焦点に実質的に配置されたソースに接続されている。
【００２７】
明け渡し時点は、立体配座の衛星の軌道を調整するのに必要な特徴を含む天体位置の早見表により、中央処理ユニット８、例えば、（内部ユニット又は、アンテナ／ターミナル内に配置された）マイクロコントローラ８、に知られている。従って、動作モードでは、Ｔ０での明け渡しについては、マイクロコントローラは、（例えば、新たな送信周波数の使用により修正されうる新たなリンク予算の関数として）信号を衛星に送信するのに採用される新たな電力Ｐｏｕｔを推定する。この情報は、衛星により送信される信号内で伝送される。明け渡し時点Ｔ０の前のある時間ｔ１の前方で、中央処理ユニットは、電力信号Ｐｉｎが入力Ｅ１に伝送されるようにし、そして、ターミナル５１からターミナル５２への接続を行うために、制御信号Ｓｃを、スイッチの入力Ｅ３に接続された、ブロックの入力Ｅ２に送る。増幅器４からの出力電力は、そして、ダイオード７により測定される。この測定は、この電力の定格の増加中に、電力信号Ｐｉｎの増加を起こす、マイクロコントローラに送られる。この電力測定と増加フェーズは、その間にその出力Ｓ１にどのような信号も出力できない、不活性化状態であるとしてブロックを定義する。
【００２８】
増幅器４の出力で測定された電力が、そして、電力Ｐｏｕｔに等しく且つ時点Ｔ０に達するときには、マイクロコントローラ８は、信号Ｓｃを介して、ターミナル５１からターミナル５３への接続を発生し、これにより、増幅器４の出力を出力Ｓ１に接続する。
【００２９】
装置１からの出力電力は、そして、アンテナについて最適に送信できるために与えられる公称値に等しい。この構成では、その出力Ｓ１で最適な電力Ｐｏｕｔの信号を出力するブロックは、いわゆる活性化状態である。
【００３０】
図２は、本発明に従った、ブロック１の他の実施例を示す。その第１の入力Ｅ１は、出力が２つの並列チャネル９と１０に接続された前置増幅器３に、接続される。チャネル２を介して、増幅器３の出力は、その出力が電力増幅器１２の入力に接続された利得減衰器１１の入力に接続される。チャネル１０を介して、増幅器３の出力は、入力を０°又は１８０°だけ位相シフトできる、位相シフタ１３の入力に接続されている。このように位相シフトされた信号は、そして、このチャネルで送られた信号の位相を、第２のチャネルの位相で変化させる機能の、位相シフタ１４に送られる。この位相シフタの出力は、増幅器１５の入力に接続されている。２つの増幅器１２、１５の各々の出力は、それぞれ、増幅された信号ＲＦ１’、ＲＦ１”を、その第１の出力Ｓ２は２つの増幅器により出力される信号ＲＦ１’とＲＦ１”の差を出力し、結合器１６の第２の出力Ｓ３には、これらの信号ＲＦ１’とＲＦ１”の和を出力する、ハイブリッド結合器１６のそれぞれの入力Ｅ４，Ｅ５へ送る。後者の出力Ｓ３は、５０Ωの負荷インピーダンスによりスタブ−整合され、Ｓ３に残る和信号の電力を測定するためのダイオード７にも接続されている。ダイオード７は、測定信号を、マイクロプロセッサ８に接続された出力Ｓ４に送る。
【００３１】
ブロックが十分に動作するようにするために、それらのそれぞれの出力信号が建設的であるために、２つの増幅器は同一の利得と同一の位相を示すことが必要である。これは、工場で調整された、減衰器１１と位相シフタ１４により達成される。
【００３２】
送信電力を従属するための手順の初期化フェーズは、マイクロプロセッサが、（例えば、衛星から受信された信号内の指示する単語を介して及び／又は、天体位置の早見表により）明け渡しを管理するためにそれ自身を準備させる命令を受け取るとすぐにトリガされる。
【００３３】
出力Ｓ３での信号が、所定の公称電力を送信しない限り、マイクロコントローラは、それ自身で知られている手段に従って、入力電力Ｐｉｎを増加する。一旦、和信号の電力の測定のしきい値が到達されると、例えば：”Ｐｏｕｔマイナス２０ｄＢ”、マイクロコントローラは対応する入力電力Ｐｉｎを決定し、そして、チェインの利得は実質的に一定であり、そして、増幅チェインが増幅器１５の出力で、要求される公称電力に等しい電力Ｐｏｕｔを送信するために、それは、ブロックの入力Ｅ１に送信されるべき新たな入力電力Ｐｉｎを決定する（チェインの入力電力と出力電力の間の関係は線形である）。
【００３４】
一旦、電力Ｐｏｕｔが出力Ｓ３で到達されると、ハイブリッド結合器の出力反転するために、第２のチャネルを通して伝わる信号の位相を反転するために、位相シフタ１３へのコマンドを送るために、マイクロコントローラは実際の明け渡しの時点Ｔ０で、命令信号を待つ。このように、全ての電力はそして、ソースに向けられた、出力Ｓ１に向けられる。
【００３５】
本発明に従ったブロックは、このように、明け渡し中に有益なデータの損失の危険なしにソースに供給される電力を較正することを可能とし、送信される第１の幾つかの有益なデータ項目は、要求された公称電力でそのようであることを保証する。
【００３６】
１つのみの代わりに２つのＳＳＰＡ増幅器の使用は、３デシベルだけそれらの各々の出力電力及びそれに応じたそれらの圧縮点を、減少することを可能とする。ターミナルの増幅チェインのコストは、それにより、減少され、その信頼性は増加される。更に、しばしばＭＭＩＣ技術であり且つ幾つかの段階を有するＳＳＰＡ増幅器が、位相シフタのレベルをわたって支配的な大きな利得を提供するので、１８０°スイッチング位相シフタは、そのレベルが、増幅チェインに影響をほとんど及ぼさない低電力レベルで動作する要素である。
【００３７】
もちろん、本発明は、上述の実施例には限定されない。従って、本発明に従ったブロックは、所定の時点で公称電力を発生することが要求される、どのような形式のターミナルについての増幅を行うことができる。同様に、ターミナルは、本発明の出願の導入部で説明したような、移動物体を追跡することに制限されない。ブロックは、例えば、静止衛星との通信のためのアンテナ／ターミナル内に配置されることができ、その役割は、所定の時点で、増幅されていない信号を要求される公称電力へ増幅することであり、有益なデータの損失なしに、信号の伝送ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従った増幅ブロックの第１の実施例を示す図である。
【図２】
本発明に従った増幅ブロックの第２の実施例を示す図である。

Claims (10)

1. 第１のＲＦ信号（ＲＦｉｎ）を受信する第１の入力（Ｅ１）と、第２の増幅されたＲＦ信号（ＲＦ１）を出力するためのこの第１のＲＦ信号の増幅の手段（３，４，１２，１５）を有する、中央処理ユニット（８）と共に動作するＲＦ信号増幅ブロックであって、前記ブロックは、
   −第２の増幅されたＲＦ信号（ＲＦ１）の電力を測定する手段（７）と、
   −増幅器されたＲＦ信号をそのブロックの第１の出力（Ｓ１）に結合する手段（５，１６）と、
   −増幅されたＲＦ信号の電力と公称電力値（Ｐｏｕｔ）の間の比較の関数として、結合する手段を制御するために、中央処理ユニットにより発生される制御信号（Ｓｃ）を受信する第２の入力と、を有することを特徴とする、ブロック。
2. 前記結合する手段は、マイクロ波周波数スイッチ（５）を有することを特徴とする、請求項１に記載のブロック。
3. 前記ブロックは、第１のＲＦ信号（ＲＦ１）を処理する２つのチャネル（９，１０）を含み、増幅手段は、各々が同じ電力の第３の増幅されたＲＦ信号（ＲＦ１’，ＲＦ１”）を出力するために、それぞれが第１（９）と第２（１０）の処理チャネル上に配置された第１（１２）と第２（１５）の増幅手段を有し、前記結合する手段（１６）は、入力で前記第３のＲＦ信号を受信でき且つ、第１の出力（Ｓ１）に接続された第１のチャネルの第２の出力（Ｓ２）に、前記第３の信号の差に対応する差信号を出力でき且つ、第２のチャネルの第３の出力（Ｓ３）に、前記測定手段により測定されるために、第３の信号の和に対応し且つ前記第２の信号に等価な和信号を出力でき、結合手段は第２と第３の出力（Ｓ２，Ｓ３）を入れ換えることができる、ことを特徴とする、請求項１に記載のブロック。
4. 前記処理チャネルは、利得減衰手段（１１）と信号の位相をシフトする第１の手段（１４）を有することを特徴とする、請求項３に記載のブロック。
5. 前記第１と第２の増幅手段の少なくとも１つは、前に前置増幅器（３）が配置されていることを特徴とする、請求項３或は４に記載のブロック。
6. 第１と第２の増幅手段の少なくとも１つは、固体電力増幅器ＳＳＰＡを含む、ことを特徴とする、請求項３乃至５のうちいずれか一項に記載のブロック。
7. 前記結合手段は、ハイブリッド結合器を含む、ことを特徴とする、請求項３乃至６のうちいずれか一項に記載のブロック。
8. 前記チャネルの１つは、前記信号の出力の前記入れ換えを実行するために、前記制御手段により制御される１８０°位相シフトする第２の手段（１３）を有することを特徴とする、請求項３乃至７のうちいずれか一項に記載のブロック。
9. パラボラの形式の又はルネベルグ形式のレンズの、ＲＦ信号集束手段の焦点に配置された、ＲＦ信号送信装置であって、請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の増幅ブロックを有することを特徴とする、装置。
10. その焦点に少なくとも１つのＲＦ信号送信装置が配置された、ＲＦ信号集束手段を有する、ＲＦ信号送信アンテナ／ターミナルであって、前記装置は、請求項９に記載の装置を有することを特徴とするＲＦ信号送信アンテナ／ターミナル。