JP2010122044A - Method for measuring beam orientation direction of multi-beam transmitting antenna, and multi-beam transmitting antenna subsystem using the same - Google Patents

Method for measuring beam orientation direction of multi-beam transmitting antenna, and multi-beam transmitting antenna subsystem using the same Download PDF

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Narihiro Nakamoto
成洋 中本
Izuru Naito
出 内藤
Shinichi Yamamoto
伸一 山本
Kunitsugu Kuroda
晋嗣 黒田
Masataka Otsuka
昌孝 大塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for measuring beam orientation direction of a multi-beam transmitting antenna capable of measuring highly accurately an actual beam orientation direction of each beam without pattern scanning, even when a plurality of beam orientation directions are displaced from each design value individually. <P>SOLUTION: The method includes: the first step of measuring beams 2(n) from a multi-beam transmitting antenna 1 approximately simultaneously at measuring points 3(m); the second step of determining at least two or more of relative values between two beams 2(1), 2(2) from each reception level measured at the measuring points 3(m) respectively; and the third step of determining a beam center of each beam minimizing the sum of squares of each difference between each relative value at the measuring points 3(m) and each relative value of each beam at the measuring points 3(m) acquired from a prescribed radiation pattern function showing the shape of each beam using a beam center direction as a parameter, and measuring the beam orientation direction of each beam at the measuring time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、マルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法およびそれを用いたマルチビーム送信アンテナサブシステムに関するものである。   The present invention relates to a beam pointing direction measuring method for a multi-beam transmission antenna and a multi-beam transmission antenna subsystem using the same.

一般に、衛星に搭載されたマルチビーム送信アンテナ、特に大型反射鏡を利用したマルチビーム送信アンテナは、その運用中において、給電回路の特性変化や反射鏡の熱ひずみに起因して、反射鏡と1次放射器アンテナとの位置関係の変化が生じることにより、放射パターンが所望のパターンから変化してしまうという問題がある。したがって、衛星搭載用マルチビーム送信アンテナの放射パターンを、地上において測定する技術が必要とされている。   In general, a multi-beam transmitting antenna mounted on a satellite, particularly a multi-beam transmitting antenna using a large reflecting mirror, is different from the reflecting mirror due to a change in characteristics of a feeding circuit and thermal distortion of the reflecting mirror during operation. When the positional relationship with the secondary radiator antenna changes, there is a problem that the radiation pattern changes from a desired pattern. Therefore, there is a need for a technique for measuring the radiation pattern of a satellite-mounted multi-beam transmission antenna on the ground.

従来から、アンテナ放射パターンを地上で測定するマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向(放射パターン)測定方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の方法は、通信用として衛星に搭載されている既存の受信アンテナと送信アンテナとを接続し、地上から送られてきた信号を受信アンテナで受け、受信された電波を送信アンテナから再び地上に送ることにより、受信アンテナの感度を測定する方法である。具体的には、たとえば、衛星の姿勢を変えながら、または地上用アンテナシステムの位置を変えながら、または受信アンテナの放射パターンを変えながら、受信アンテナの放射パターンを測定する。
Conventionally, a beam directing direction (radiation pattern) measurement method of a multi-beam transmission antenna that measures an antenna radiation pattern on the ground is known (see, for example, Patent Document 1).
The method described in Patent Document 1 connects an existing reception antenna and transmission antenna mounted on a satellite for communication, receives a signal transmitted from the ground with the reception antenna, and receives a received radio wave from the transmission antenna. This is a method of measuring the sensitivity of the receiving antenna by sending it again to the ground. Specifically, for example, the radiation pattern of the receiving antenna is measured while changing the attitude of the satellite, changing the position of the ground antenna system, or changing the radiation pattern of the receiving antenna.

また、従来から、測定時間を短縮可能な方法として、衛星などに搭載されたマルチビームの送信アンテナから放射される複数のビームの試験信号を、周波数分割などの多重化を施して、1つの固定地上局でほぼ同時に受信し、固定地上局で受信された複数のビームのいずれか2つの受信電力の相対レベル差を検出して、相対レベル差に基づく複数の等高曲線の交点から、衛星などに搭載された送信アンテナの放射パターンの方向を検出する方法も知られている(たとえば、特許文献2参照)。   Conventionally, as a method for shortening the measurement time, a plurality of beam test signals radiated from a multi-beam transmission antenna mounted on a satellite or the like are subjected to multiplexing such as frequency division and fixed to one. Detects the relative level difference of any two received powers of multiple beams received at the ground station almost simultaneously and received at the fixed ground station, and from the intersection of multiple contour curves based on the relative level difference, satellite etc. A method of detecting the direction of the radiation pattern of a transmitting antenna mounted on the antenna is also known (see, for example, Patent Document 2).

特開平10−160775号公報JP-A-10-160775 特開平11−295366号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-295366

従来のマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法の場合、特許文献1に記載の方法では、衛星の姿勢を変化させることや、放射パターンを変化させることなどにより、長時間の測定が必要となるので、測定期間中にアンテナ鏡面の変化などが生じる可能性があり、正確な放射パターンを測定することができないという課題があった。
また、放射パターンの測定中は衛星サービスが中止されることを考えると、衛星運用中の測定が実用上困難になるという課題があった。
In the case of a conventional method for measuring the beam directing direction of a multi-beam transmitting antenna, the method described in Patent Document 1 requires long-time measurement by changing the attitude of a satellite or changing a radiation pattern. Therefore, there is a possibility that the antenna mirror surface changes during the measurement period, and there is a problem that an accurate radiation pattern cannot be measured.
Further, considering that the satellite service is stopped during the measurement of the radiation pattern, there is a problem that the measurement during the satellite operation becomes practically difficult.

また、特許文献2に記載の方法では、測定時間を短縮するために、マルチビーム送信アンテナのパターンを測定する際に、各マルチビームの受信電界強度を1つの固定地上局でほぼ同時に受信しているが、1つの固定地上局における受信レベル相対値と設計値との比較に基づき、アンテナパターン方向が設計値からどの程度変位したかを検出して、実際のアンテナパターンを測定しているので、マルチビーム送信アンテナから放射された複数のビームが全体として同一方向に変位している場合には、正確にアンテナパターンを測定できるものの、たとえばアンテナパターンが全体として回転変動した場合や、複数のビームのビーム指向方向がそれぞれ個別に設計値から変位した場合には、正確にアンテナパターンを測定することができないという課題があった。   Further, in the method described in Patent Document 2, in order to shorten the measurement time, when measuring the pattern of the multi-beam transmission antenna, the reception electric field strength of each multi-beam is received almost simultaneously by one fixed ground station. However, based on the comparison between the received level relative value and the design value in one fixed ground station, the actual antenna pattern is measured by detecting how much the antenna pattern direction is displaced from the design value. When multiple beams radiated from a multi-beam transmission antenna are displaced in the same direction as a whole, the antenna pattern can be measured accurately, but for example, when the antenna pattern rotates as a whole, If the beam direction is individually deviated from the design value, the antenna pattern cannot be measured accurately. There was a cormorant problem.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、マルチビーム送信アンテナから放射された複数のビームの信号を複数の測定点でほぼ同時に測定し、各測定点における複数のビームの受信レベルの相対値と、複数のビームのビーム中心方向とをパラメータとして、各ビームの形状を表した所定の放射パターン関数から得られる複数の測定点における当該ビームの相対値と、の差分の2乗和を最小化する各ビームのビーム中心を求めることにより、複数のビームのビーム指向方向がそれぞれ個別に設計値から変位した場合でも、パターン走査(衛星の姿勢制御など)を行うことなく、各ビームの実際のビーム指向方向を正確に測定することのできるマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and measures signals of a plurality of beams radiated from a multi-beam transmitting antenna at a plurality of measurement points almost simultaneously, and a plurality of signals at each measurement point. The difference between the relative value of the beam at a plurality of measurement points obtained from a predetermined radiation pattern function representing the shape of each beam, using the relative value of the beam reception level and the beam center direction of the plurality of beams as parameters. By obtaining the beam center of each beam that minimizes the sum of squares of the beam, even if the beam pointing directions of the plurality of beams are individually displaced from the design values, pattern scanning (satellite attitude control, etc.) is not performed. An object of the present invention is to obtain a beam pointing direction measuring method for a multi-beam transmitting antenna that can accurately measure the actual beam pointing direction of each beam. That.

この発明によるマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法は、複数のビームを放射するマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法であって、マルチビーム送信アンテナから放射された複数のビームの信号を、それぞれの位置が既知である複数の測定点においてほぼ同時に測定する第1のステップと、複数の測定点のそれぞれにおいて測定した複数のビームの受信レベルから、2つのビーム間の相対値を少なくとも2種類以上求める第2のステップと、複数の測定点のそれぞれにおける複数の相対値と、複数のビームのビーム中心方向をパラメータとした各ビームの形状を表す所定の放射パターン関数から得られる複数の測定点における当該ビームの相対値と、の差分の2乗和を最小化する各ビームのビーム中心を求めて、測定時における各ビームのビーム指向方向を測定する第3のステップと、を備えたものである。   A beam directing direction measuring method of a multi-beam transmitting antenna according to the present invention is a beam directing direction measuring method of a multi-beam transmitting antenna that radiates a plurality of beams, and a plurality of beam signals radiated from the multi-beam transmitting antenna are At least two types of relative values between the two beams are determined based on the first step of measuring almost simultaneously at a plurality of measurement points whose positions are known and the reception levels of the plurality of beams measured at each of the plurality of measurement points. The plurality of measurement points obtained from the second step obtained above, a plurality of relative values at each of the plurality of measurement points, and a predetermined radiation pattern function representing the shape of each beam with the beam center directions of the plurality of beams as parameters. Find the beam center of each beam that minimizes the sum of squares of the difference between the relative value of the beam at A third step of measuring the beam pointing direction of each beam at the time of measurement is obtained with a.

この発明によれば、複数のビームのビーム指向方向がそれぞれ個別に設計値から変位した場合でも、パターン走査(衛星の姿勢制御など)を行うことなく、各ビームの実際のビーム指向方向を高精度に測定することができる。
また、マルチビーム送信アンテナから放射された複数のビームの信号を測定する際に、パターン走査を必要としないうえ、長時間の測定を必要としないので、アンテナ運用中などにおいて、簡易かつ短時間で複数のビームのビーム指向方向を求めることが可能となる。
According to the present invention, even when the beam directivity directions of a plurality of beams are individually displaced from the design values, the actual beam directivity directions of the respective beams are highly accurate without performing pattern scanning (such as satellite attitude control). Can be measured.
In addition, when measuring signals of multiple beams radiated from a multi-beam transmitting antenna, pattern scanning is not required and long-time measurement is not required. It becomes possible to obtain the beam directing directions of a plurality of beams.

実施の形態1.
図1〜図5はこの発明の実施の形態1に係るマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法を示す説明図である。
図1は、マルチビーム送信アンテナ1のビーム2(n)と測定用アンテナ3(m)との関係を図式的に示している。
Embodiment 1 FIG.
FIGS. 1-5 is explanatory drawing which shows the beam orientation direction measuring method of the multi-beam transmission antenna based on Embodiment 1 of this invention.
FIG. 1 schematically shows the relationship between the beam 2 (n) of the multi-beam transmission antenna 1 and the measurement antenna 3 (m).

図1において、マルチビーム送信アンテナ1から放射された複数のビーム2(n)(n=1,2,3,・・・,N)の各信号レベルは、各設置位置が既知である複数の測定用アンテナ3(m)(m=1,2,3,・・・,M)においてそれぞれ測定される。   In FIG. 1, each signal level of a plurality of beams 2 (n) (n = 1, 2, 3,..., N) radiated from the multi-beam transmitting antenna 1 is a plurality of signals whose installation positions are known. Measurement is performed at the measurement antenna 3 (m) (m = 1, 2, 3,..., M).

ここで、測定用アンテナ3(m)(m=1,2,3,・・・,M)の各角度座標は、(ξ,η)(m=1,2,3,・・・,M)で表されるものとする。以下、特に言及しない限り、測定用アンテナ3(m)の位置を、測定点3(m)と呼ぶことにする。 Here, each angular coordinate of the measurement antenna 3 (m) (m = 1, 2, 3,..., M) is (ξ m , η m ) (m = 1, 2, 3,... , M). Hereinafter, unless otherwise stated, the position of the measurement antenna 3 (m) will be referred to as a measurement point 3 (m).

図1において、放射されている複数(N個)のビーム2(n)のうち、2つのビーム2(1)、2(2)の各信号レベルを、複数(M個)の測定点3(m)のうちの2つの測定点3(1)、3(2)で測定する場合を考える。
このとき、測定点3(1)、3(2)の付近における各ビーム2(1)、2(2)のアンテナパターン配置は、図2のようになり、各ビーム2(1)、2(2)は、それぞれ異なった方向を向いたパターンとなる。
In FIG. 1, the signal levels of two beams 2 (1) and 2 (2) out of a plurality (N) of radiated beams 2 (n) are represented by a plurality (M) of measurement points 3 (M). Consider the case of measuring at two measurement points 3 (1) and 3 (2) of m).
At this time, the antenna pattern arrangement of the beams 2 (1) and 2 (2) in the vicinity of the measurement points 3 (1) and 3 (2) is as shown in FIG. 2) are patterns in different directions.

図2は、測定点3(1)、3(2)において、2つのビーム2(1)、2(2)の信号レベルを測定する場合を示している。
このとき、測定点3(1)と測定点3(2)とを結ぶ直線4(1点鎖線)上におけるビーム2(1)、2(2)の各放射パターンは、図3に示すようになる。
FIG. 2 shows a case where the signal levels of the two beams 2 (1) and 2 (2) are measured at the measurement points 3 (1) and 3 (2).
At this time, the radiation patterns of the beams 2 (1) and 2 (2) on the straight line 4 (one-dot chain line) connecting the measurement point 3 (1) and the measurement point 3 (2) are as shown in FIG. Become.

図3においては、各測定点3(1)、3(2)で測定されるビーム2(1)の信号レベルP(ξ,η)、P(ξ,η)と、各測定点3(1)、3(2)で測定されるビーム2(2)の信号レベルP(ξ,η)、P(ξ,η)とが示されている。 In FIG. 3, the signal levels P 11 , η 1 ), P 12 , η 2 ) of the beam 2 (1) measured at each measurement point 3 (1), 3 (2), The signal levels P 21 , η 1 ) and P 22 , η 2 ) of the beam 2 (2) measured at each measurement point 3 (1) and 3 (2) are shown.

ここで、受信信号レベルをdB値で考えると、各測定点3(1)、3(2)で測定した2つのビーム2(1)、2(2)の受信信号レベル相対値ΔP1,2(ξ,η)、ΔP1,2(ξ,η)は、以下の式(1)のように、信号レベルPとPとの差分で表わされる。 Here, when the received signal level is considered as a dB value, the received signal level relative value ΔP 1,2 of the two beams 2 (1) and 2 (2) measured at the respective measurement points 3 (1) and 3 (2). (Ξ 1 , η 1 ) and ΔP 1,22 , η 2 ) are expressed by the difference between the signal levels P 1 and P 2 as in the following equation (1).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

次に、各ビーム2(1)、2(2)の放射パターンを近似し、且つ当該ビームのビーム中心座標(ξc,n,ηc,n)(n=1,2,3,・・・,N)をパラメータとするような所定の放射パターン関数P (ξ,η,ξc,n,ηc,n)(n=1,2,3,・・・,N)を考える。 Next, the radiation pattern of each beam 2 (1), 2 (2) is approximated, and the beam center coordinates (ξ c, n , η c, n ) (n = 1, 2, 3,... Consider a predetermined radiation pattern function P n 0 (ξ, η, ξ c, n , η c, n ) (n = 1, 2, 3,..., N) with N as a parameter. .

ここで、適当なビーム中心方向を選択した際の各ビーム2(1)、2(2)に関する所定の放射パターン関数P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)、P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)の、測定点3(1)と測定点3(2)とを結ぶ直線4上における各放射パターンP (ξ,η)、P (ξ,η)は、図4に示すようになる。 Here, suitable beam center direction of the beam when selecting 2 (1), 2 (2) given radiation a pattern function P 1 0 (ξ, η, ξ c, 1, η c, 1), P Each radiation pattern P 1 0 (ξ, η) of 2 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ) on the straight line 4 connecting the measurement point 3 (1) and the measurement point 3 (2) , P 2 0 (ξ, η) is as shown in FIG.

図4は、図3の測定時におけるビーム2(1)、2(2)の各放射パターンP (ξ,η)、P (ξ,η)を示している。
各放射パターン関数P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)、P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)から得られる測定点3(1)、3(2)での相対信号レベルΔP1,2 (ξ,η)、ΔP1,2 (ξ,η)は、P (n=1,2,3,・・・,N)がdB値で表現されているとすると、以下の式(2)のように、放射パターン関数P とP との差分で表わされる。
FIG. 4 shows the radiation patterns P 1 0 (ξ, η) and P 2 0 (ξ, η) of the beams 2 (1) and 2 (2) at the time of the measurement in FIG.
Measurement point 3 (1) obtained from each radiation pattern function P 1 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ), P 2 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1) , 3 relative signal level [Delta] P 1, 2 0 in (2) (ξ 1, η 1), ΔP 1,2 0 (ξ 2, η 2) is, P n 0 (n = 1,2,3 , · .., N) is represented by a dB value, it is represented by the difference between the radiation pattern functions P 1 0 and P 2 0 as shown in the following equation (2).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

一方、図5は放射パターン例を示す説明図であり、測定時におけるビーム2(1)、2(2)の各ビーム中心と、所定の放射パターン関数P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)、P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)の各ビーム中心(ξc,1,ηc,1)、(ξc,2,ηc,2)とがそれぞれ一致する場合を示している。
ここでは、各放射パターンを認識しやすいように、重なり合った2つの放射パターンを少しずらせて示している。
On the other hand, FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a radiation pattern. Each beam center of the beams 2 (1) and 2 (2) at the time of measurement and a predetermined radiation pattern function P 1 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ), P 2 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ), beam centers (ξ c, 1 , η c, 1 ), (ξ c, 2 , η c) , 2 ) are in agreement with each other.
Here, in order to easily recognize each radiation pattern, two overlapping radiation patterns are shown as being slightly shifted.

図5においては、測定時における2つのビームの各ビーム中心と、所定の放射パターン関数の各ビーム中心とがそれぞれ一致する場合での、測定点3(1)と測定点3(2)とを結ぶ直線4上での測定時における、ビーム2(1)、2(2)の放射パターンと、所定の放射パターン関数P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)、P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)の放射パターンP (ξ,η)、P (ξ,η)と、を示している。 In FIG. 5, the measurement point 3 (1) and the measurement point 3 (2) in the case where the beam centers of the two beams at the time of measurement coincide with the beam centers of the predetermined radiation pattern function are shown. The radiation pattern of the beams 2 (1) and 2 (2) and a predetermined radiation pattern function P 1 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ), P at the time of measurement on the connecting straight line 4 The radiation patterns P 1 0 (ξ, η) and P 2 0 (ξ, η) of 2 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ) are shown.

図4においては、測定時における各ビーム2(1)、2(2)のビーム中心と、所定の放射パターン関数P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)、P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)の各ビーム中心(ξc,1,ηc,1)、(ξc,2,ηc,2)とが異なるので、各測定点3(1)、3(2)における測定値から求められる受信信号レベル相対値ΔP1,2(ξ,η)、ΔP1,2(ξ,η)と、所定の放射パターン関数P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)、P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)から得られる相対信号レベルΔP1,2 (ξ,η)、ΔP1,2 (ξ,η)とは、それぞれ異なる値になると考えられる。
したがって、両者の差分の2乗和は、以下の式(3)に示すように、或る正の値εよりも大きい有限の値となる。
In FIG. 4, the beam centers of the beams 2 (1) and 2 (2) at the time of measurement and predetermined radiation pattern functions P 1 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ), P 2 Since each beam center (ξ c, 1 , η c, 1 ) and (ξ c, 2 , η c, 2 ) of 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ) is different, each measurement Received signal level relative values ΔP 1,21 , η 1 ), ΔP 1,22 , η 2 ) obtained from measured values at points 3 (1) and 3 ( 2 ), and a predetermined radiation pattern function P 1 0 (ξ, η, ξ c, 1, η c, 1), P 2 0 (ξ, η, ξ c, 1, η c, 1) is obtained from the relative signal level [Delta] P 1, 2 0 ( ξ 1, η 1), ΔP 1,2 0 (ξ 2, and eta 2), considered to be a different value respectively.
Therefore, the sum of squares of the difference between the two becomes a finite value larger than a certain positive value ε as shown in the following formula (3).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

一方、図5においては、測定時における各ビームビーム2(1)、2(2)のビーム中心と、各ビームの所定の放射パターン関数P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)、P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)のビーム中心(ξc,1,ηc,1)、(ξc,2,ηc,2)とが一致するので、各測定点3(1)、3(2)における測定値から求められる受信信号レベル相対値ΔP1,2(ξ,η)、ΔP1,2(ξ,η)と、所定の放射パターン関数P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)、P (ξ,η,ξc,1,ηc,1)から得られる相対信号レベルΔP1,2 (ξ,η)、ΔP1,2 (ξ,η)とは、それぞれ等しい値となる。
したがって、両者の差分の2乗和は、以下の式(4)に示すように、「0」となる。
On the other hand, in FIG. 5, the beam centers of the beam beams 2 (1) and 2 (2) at the time of measurement and predetermined radiation pattern functions P 1 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c of each beam). , 1 ), P 2 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ) beam centers (ξ c, 1 , η c, 1 ), (ξ c, 2 , η c, 2 ) Therefore, the received signal level relative values ΔP 1,21 , η 1 ) and ΔP 1,22 , η 2 ) obtained from the measured values at the respective measurement points 3 (1) and 3 (2). And a relative signal level obtained from a predetermined radiation pattern function P 1 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ), P 2 0 (ξ, η, ξ c, 1 , η c, 1 ) ΔP 1,2 0 (ξ 1, η 1), ΔP 1,2 0 (ξ 2, η 2) and, respectively become equal.
Therefore, the sum of squares of the difference between the two is “0” as shown in the following equation (4).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

このように、測定時における各ビームのビーム中心と、各ビームの所定の放射パターン関数のビーム中心(ξc,1,ηc,1)、(ξc,2,ηc,2)とが一致する場合には、上記式(4)が成り立つものと考えられる。
また、逆に、式(4)を満たすような所定の放射パターン関数の各ビームのビーム中心(ξc,1,ηc,1)、(ξc,2,ηc,2)が分かれば、測定時における各ビーム2(1)、2(2)のビーム中心が求められることになる。
Thus, the beam center of each beam at the time of measurement and the beam center (ξ c, 1 , η c, 1 ), (ξ c, 2 , η c, 2 ) of a predetermined radiation pattern function of each beam are obtained. If they match, the above equation (4) is considered to hold.
Conversely, if the beam centers (ξ c, 1 , η c, 1 ) and (ξ c, 2 , η c, 2 ) of each beam having a predetermined radiation pattern function satisfying the equation (4) are known. The beam centers of the beams 2 (1) and 2 (2) at the time of measurement are obtained.

ただし、測定時の測定誤差などを考慮すると、式(4)のように2乗和を「0」とするような所定の放射パターン関数のビーム中心(ξc,1,ηc,1)、(ξc,2,ηc,2)が存在しない場合がある。
したがって、以下の式(5)を最小化するように、所定の放射パターン関数のビーム中心(ξc,1,ηc,1)、(ξc,2,ηc,2)を求める。
However, in consideration of the measurement error at the time of measurement, the beam center (ξ c, 1 , η c, 1 ) of a predetermined radiation pattern function such that the sum of squares is “0” as in equation (4), (Ξ c, 2 , η c, 2 ) may not exist.
Therefore, the beam centers (ξ c, 1 , η c, 1 ) and (ξ c, 2 , η c, 2 ) of a predetermined radiation pattern function are obtained so as to minimize the following equation (5).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

式(5)においては、各測定点3(1)、3(2)での測定値から求められる受信信号レベル相対値ΔP1,2(ξ,η)、ΔP1,2(ξ,η)と、所定の放射パターン関数から得られる相対信号レベルΔP1,2 (ξ,η)、ΔP1,2 (ξ,η)との差分の2乗和を最小化するような、各ビーム2(1)、2(2)の所定の放射パターン関数のビーム中心(ξc,1,ηc,1)、(ξc,2,ηc,2)を求めることになる。 In Expression (5), the received signal level relative values ΔP 1,21 , η 1 ), ΔP 1,22 ) obtained from the measured values at the respective measurement points 3 (1) and 3 (2). , and eta 2), relative signal level [Delta] P obtained from predetermined radiation pattern function 1,2 0 (ξ 1, η 1 ), ΔP 1,2 0 (ξ 2, the square sum of the difference between eta 2) The beam centers (ξ c, 1 , η c, 1 ), (ξ c, 2 , η c, 2 ) of a predetermined radiation pattern function of each beam 2 (1), 2 (2), which are minimized. Will be asked.

上記説明では、2つのビーム(1種類の相対値)を2か所の測定点で測定する場合を例にとっているが、不確定性を含むことなく、式(4)を満たす所定の放射パターン関数の各ビーム中心を求めるためには、実際には、少なくとも3つのビーム(2種類の相対値)を少なくとも2か所以上の測定点で測定するか、または、少なくとも2つのビーム(1種類の相対値)を少なくとも3か所以上の測定点(この場合、3つの測定点は、同一直線上に存在しない)で測定する必要がある。   In the above description, the case where two beams (one kind of relative value) are measured at two measurement points is taken as an example. However, a predetermined radiation pattern function that satisfies Equation (4) without including uncertainty is used. In practice, at least three beams (two kinds of relative values) are measured at at least two measurement points, or at least two beams (one kind of relative value) are obtained. Value) must be measured at at least three measurement points (in this case, the three measurement points do not exist on the same straight line).

したがって、この発明の実施の形態1においては、実際には、以下の式(6)を最小化するように、各ビームの所定の放射パターン関数のビーム中心(ξc,n,ηc,n)(n=1,2,3,・・・,N)を求めることになる。 Therefore, in the first embodiment of the present invention, the beam center (ξ c, n , η c, n ) of a predetermined radiation pattern function of each beam is actually set so as to minimize the following expression (6). ) (N = 1, 2, 3,..., N).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

ただし、受信信号レベル相対値ΔPn,n+1および相対信号レベルΔPn,n+1 は、以下の式(7)で表わされる。 However, the received signal level relative value ΔP n, n + 1 and the relative signal level ΔP n, n + 1 0 are expressed by the following equation (7).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

また、受信信号レベル相対値Pn,n+1が定義されない場合、つまり或る測定点3(m)においてビーム2(n)、2(n+1)の強度を測定しない場合には、上記式(6)において該当する「n」と「m」との組の項は計算しないものとする。 When the received signal level relative value P n, n + 1 is not defined, that is, when the intensity of the beam 2 (n), 2 (n + 1) is not measured at a certain measurement point 3 (m), the above equation (6) It is assumed that the corresponding terms of “n” and “m” are not calculated.

したがって、式(6)を満たすような所定の放射パターン関数の各ビーム中心をそれぞれ求めることにより、測定時における各ビームのビーム指向方向がそれぞれ個別に設計値から変位した場合でも、パターン走査などを行うことなく、各ビームのビーム指向方向を測定することが可能となる。   Therefore, by obtaining each beam center of a predetermined radiation pattern function that satisfies the equation (6), even when the beam directing direction of each beam at the time of measurement is individually displaced from the design value, pattern scanning or the like can be performed. Without performing this, it becomes possible to measure the beam directing direction of each beam.

以上のように、この発明の実施の形態1に係るマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法は、複数のビーム2(n)を放射するマルチビーム送信アンテナ1のビーム指向方向を測定するために、マルチビーム送信アンテナ1から放射された複数のビーム2(n)の信号を、それぞれの位置が既知である複数の測定点3(m)においてほぼ同時に測定する第1のステップと、複数の測定点3(m)のそれぞれにおいて測定した複数のビーム2(n)の受信レベルから、2つのビーム間の相対値を少なくとも2種類以上求める第2のステップと、複数の測定点3(m)のそれぞれにおける複数の相対値と、複数のビーム2(n)のビーム中心方向をパラメータとした各ビームの形状を表す所定の放射パターン関数から得られる複数の測定点3(m)における当該ビームの相対値と、の差分の2乗和を最小化する各ビームのビーム中心を求めて、測定時における各ビームのビーム指向方向を測定する第3のステップと、を備えている。   As described above, the beam directing direction measuring method of the multi-beam transmitting antenna according to the first embodiment of the present invention is for measuring the beam directing direction of the multi-beam transmitting antenna 1 that emits a plurality of beams 2 (n). A first step of measuring the signals of the plurality of beams 2 (n) radiated from the multi-beam transmitting antenna 1 substantially simultaneously at a plurality of measurement points 3 (m) whose positions are known; and a plurality of measurements A second step of obtaining at least two types of relative values between the two beams from the reception levels of the plurality of beams 2 (n) measured at each of the points 3 (m); and a plurality of measurement points 3 (m). A plurality of measurement values obtained from a predetermined radiation pattern function representing a shape of each beam with a plurality of relative values in each and a beam center direction of the plurality of beams 2 (n) as parameters. A third step of determining the beam center of each beam that minimizes the sum of squares of the difference between the relative value of the beam at point 3 (m) and measuring the beam pointing direction of each beam at the time of measurement; It has.

これにより、複数のビーム2(n)のビーム指向方向が、それぞれ個別に設計値から変位した場合でも、パターン走査(衛星の姿勢制御など)を行うことなく、各ビームの実際のビーム指向方向を高精度に測定することができる。
また、マルチビーム送信アンテナ1から放射された複数のビーム2(n)の信号を測定する際に、パターン走査を必要としないうえ、長時間の測定を必要としないので、アンテナ運用中などにおいて、簡易かつ短時間で複数のビームのビーム指向方向を求めることが可能となる。
As a result, even when the beam directing directions of the plurality of beams 2 (n) are individually displaced from the design values, the actual beam directing directions of the respective beams can be changed without performing pattern scanning (satellite attitude control or the like). It can be measured with high accuracy.
In addition, when measuring signals of a plurality of beams 2 (n) radiated from the multi-beam transmitting antenna 1, pattern scanning is not required and long-time measurement is not required. It becomes possible to obtain the beam directing directions of a plurality of beams easily and in a short time.

実施の形態2.
なお、上記実施の形態1(図1〜図5)では、マルチビーム送信アンテナ1から放射される複数のビーム2(n)のビーム指向方向が、それぞれ個別に設計値から変位する場合を考慮したが、図6のように、測定時におけるアンテナパターン5(実線)が、全体として設計値における所望のアンテナパターン6(点線)から或る量(Δξ,Δη)だけシフトした場合を考慮してもよい。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment (FIGS. 1 to 5), the case where the beam directing directions of the plurality of beams 2 (n) radiated from the multi-beam transmitting antenna 1 are individually displaced from the design values is considered. However, even when the antenna pattern 5 (solid line) at the time of measurement is shifted by a certain amount (Δξ, Δη) from the desired antenna pattern 6 (dotted line) in the design value as a whole as shown in FIG. Good.

図6はこの発明の実施の形態2に係るマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法を示す説明図であり、想定する各ビームのアンテナパターン配置を示している。
図6においては、測定時のアンテナパターン5が、各ビーム2(n)(図1参照)のビーム指向方向が個別に変位するのではなく、全体として、設計値におけるアンテナパターン6から或る量(Δξ,Δη)だけシフトし、シフト後のアンテナパターン6’から、さらに、或る回転中心(ξ,η)に対して、全体として角度δだけ回転した場合を示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a beam pointing direction measuring method for a multi-beam transmission antenna according to Embodiment 2 of the present invention, and shows an assumed antenna pattern arrangement of each beam.
In FIG. 6, the antenna pattern 5 at the time of measurement is not displaced individually in the beam pointing direction of each beam 2 (n) (see FIG. 1), but as a whole, a certain amount from the antenna pattern 6 at the design value. The figure shows a case where (Δξ, Δη) is shifted and the antenna pattern 6 ′ after the shift is further rotated by an angle δ as a whole with respect to a certain rotation center (ξ r , η r ).

たとえば、図6のように、マルチビーム送信アンテナ1(図1参照)から放射される複数のビーム2(n)の設計値における各ビーム中心を(ξo,n,ηo,n)(n=1,2,3,・・・,N)とし、各ビームが全体としてある回転中心(ξ,η)に対して角度δだけ回転変化し、さらに(Δξ,Δη)だけシフトした場合を考える。
このとき、回転δおよびシフト(Δξ,Δη)が生じた後の各ビーム2(n)のビーム指向方向(ξo,n’,ηo,n’)は、以下の式(8)で与えられる。
For example, as shown in FIG. 6, each beam center in a design value of a plurality of beams 2 (n) radiated from the multi-beam transmission antenna 1 (see FIG. 1) is represented by (ξ o, n , η o, n ) (n = 1, 2, 3,..., N), and each beam is rotated and rotated by an angle δ with respect to a certain center of rotation (ξ r , η r ), and further shifted by (Δξ, Δη) think of.
At this time, the beam directing direction (ξ o, n ′, η o, n ′) of each beam 2 (n) after the rotation δ and the shift (Δξ, Δη) are generated is given by the following equation (8). It is done.

Figure 2010122044
Figure 2010122044

そこで、この発明の実施の形態2では、前述の式(6)を満たす各ビームの所定の放射パターン関数のビーム中心(ξc,n,ηc,n)(n=1,2,3,・・・,N)から得られる、以下の式(9)で与えられる方程式を、回転中心(ξ,η)および回転角度δと、シフト量(Δξ,Δη)とについて解く。 Therefore, in the second embodiment of the present invention, the beam center (ξ c, n , η c, n ) (n = 1, 2, 3, 3) of a predetermined radiation pattern function of each beam satisfying the above-described equation (6). .., N) and the equation given by the following equation (9) is solved for the rotation center (ξ r , η r ), the rotation angle δ, and the shift amount (Δξ, Δη).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

ただし、式(9)において、ビーム数N=2の場合には、4つの変数に対して未知数が5つになるので、式(9)の方程式を解くことができない。よって、少なくとも3つのビーム(2種類の相対値)と、少なくとも2か所以上の測定点3(m)とが必要となる。   However, in Equation (9), when the number of beams N = 2, there are five unknowns for the four variables, so the equation of Equation (9) cannot be solved. Therefore, at least three beams (two kinds of relative values) and at least two or more measurement points 3 (m) are required.

こうして、式(9)から求めた回転中心(ξ,η)および回転角度δと、シフト量(Δξ,Δη)とにより、測定時における各ビームのビーム指向方向が、全体として設計値(アンテナパターン6)から回転変化し、かつシフトしたような場合においても、パターン走査を行うことなく、回転変化の回転中心および回転角度と、シフト量とを求めることが可能となる。 Thus, based on the rotation center (ξ r , η r ) and rotation angle δ obtained from the equation (9), and the shift amount (Δξ, Δη), the beam directing direction of each beam at the time of measurement is designed as a whole ( Even when the antenna pattern 6) is rotated and shifted from the antenna pattern 6), the rotation center and angle of the rotation change and the shift amount can be obtained without performing pattern scanning.

以上のように、この発明の実施の形態2によれば、マルチビーム送信アンテナ1のビーム指向方向を測定するための第3のステップは、複数のビーム2(n)のビーム中心(ξ,η)と、所望の放射パターン(設計時のアンテナパターン6)におけるビーム中心とを用いて、式(9)の方程式を解くことにより、測定時でのアンテナパターン5の所望の放射パターンからのシフト量および回転量と、アンテナパターンの回転中心方向とを測定するステップを含むので、複数のビーム2(n)のビーム指向方向が、全体としてシフトした場合でも、パターン走査を行うことなく、回転変化の回転中心、回転角度およびシフト量を求めることができ、前述と同等の作用効果を奏する。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, the third step for measuring the beam directing direction of the multi-beam transmitting antenna 1 includes the beam centers (ξ r , η r ) and the beam center in the desired radiation pattern (designed antenna pattern 6) are used to solve the equation (9) to obtain the antenna pattern 5 from the desired radiation pattern at the time of measurement. Since the step of measuring the shift amount and the rotation amount and the rotation center direction of the antenna pattern is included, even if the beam directing directions of the plurality of beams 2 (n) are shifted as a whole, the rotation is performed without performing pattern scanning. The rotation center, rotation angle, and shift amount of the change can be obtained, and the same effects as described above can be obtained.

実施の形態3.
なお、上記実施の形態2(図6)では、式(9)を解くことにより、測定時における各ビームのビーム指向方向が全体として設計値から回転変化およびシフト変化した場合に、回転変化の回転中心および回転角度と、シフト量とを求めたが、回転中心(ξc,n,ηc,n)を、各パラメータ(ξ,η)、δおよび(Δξ,Δη)に変換して、以下の式(10)を最小化するようなパラメータ(ξ,η)、δおよび(Δξ,Δη)を求めてもよい。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment (FIG. 6), by solving the equation (9), when the beam directing direction of each beam at the time of measurement changes as a whole from the design value and changes in the rotation, the rotation changes. The center, the rotation angle, and the shift amount were obtained, and the rotation center (ξ c, n , η c, n ) was converted into each parameter (ξ r , η r ), δ and (Δξ, Δη) Parameters (ξ r , η r ), δ, and (Δξ, Δη) that minimize the following equation (10) may be obtained.

Figure 2010122044
Figure 2010122044

式(10)は、受信信号レベル相対値と相対信号レベルとの2乗和(総和)を表している。
ただし、式(10)において、受信信号レベル相対値ΔPn,n+1および相対信号レベルΔPn,n+1 は、前述の式(7)で与えられ、さらに、回転中心(ξc,n,ηc,n)は、前述の式(9)によって、各パラメータ(ξ,η)、δおよび(Δξ,Δη)に変換される。
Expression (10) represents the square sum (sum) of the received signal level relative value and the relative signal level.
However, in the equation (10), the received signal level relative value ΔP n, n + 1 and the relative signal level ΔP n, n + 1 0 are given by the above equation (7), and the rotation center (ξ c, n , η c , N ) are converted into parameters (ξ r , η r ), δ, and (Δξ, Δη) by the above-described equation (9).

したがって、式(10)を満たすような回転中心(ξ,η)、回転角度δおよびシフト量(Δξ,Δη)を求めることにより、測定時における各ビームのビーム指向方向が全体として設計値から回転変化およびシフト変化した場合でも、前述と同様に、パターン走査を行うことなく、回転変化の回転中心および回転角度と、シフト量とを求めることが可能となる。 Therefore, by obtaining the rotation center (ξ r , η r ), the rotation angle δ and the shift amount (Δξ, Δη) that satisfy the equation (10), the beam directing direction of each beam at the time of measurement is designed as a whole. Even when the rotation change and the shift change occur from, the rotation center and rotation angle of the rotation change and the shift amount can be obtained without performing pattern scanning, as described above.

以上のように、この発明の実施の形態3によれば、マルチビーム送信アンテナ1のビーム指向方向を測定するための第3のステップは、所定の放射パターン関数が、所望の放射パターンにおけるビーム中心方向からのシフト量(Δξ,Δη)および回転量ξと、所望の放射パターンの回転中心とをパラメータとした関数である場合に、複数の測定点3(m)における複数の受信レベル相対値と、所定の放射パターン関数から得られる複数の測定点における当該ビーム間の相対値と、の差分の2乗和を最小化する各パラメータ(ξ,η)、δおよび(Δξ,Δη)を求めるステップと、測定時におけるアンテナパターンの所望の放射パターンからのシフト量および回転量と、アンテナパターンの回転中心とを測定するステップと、を含むので、前述の実施の形態2と同等の作用効果を奏する。 As described above, according to the third embodiment of the present invention, the third step for measuring the beam directing direction of the multi-beam transmitting antenna 1 is performed such that the predetermined radiation pattern function is a beam center in a desired radiation pattern. In the case of a function having the shift amount (Δξ, Δη) and the rotation amount ξ from the direction and the rotation center of the desired radiation pattern as parameters, a plurality of reception level relative values at a plurality of measurement points 3 (m) , Parameters (ξ r , η r ), δ and (Δξ, Δη) that minimize the sum of squares of the differences between the relative values between the beams at a plurality of measurement points obtained from a predetermined radiation pattern function And measuring the amount of shift and rotation of the antenna pattern from the desired radiation pattern at the time of measurement, and the center of rotation of the antenna pattern. The same effects as those of the second embodiment described above are achieved.

実施の形態4.
なお、上記実施の形態3では、式(10)を最小化するパラメータを求めたが、マルチビーム送信アンテナ1から放射される複数のビーム2(n)の放射パターンを近似し、かつ当該ビームのビーム中心座標をパラメータとするような所定の放射パターン関数として、以下の式(11)のように、定数項および2次の項の係数が等しい2次関数を採用してもよい。
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, the parameter that minimizes the equation (10) is obtained. However, the radiation pattern of the plurality of beams 2 (n) radiated from the multi-beam transmission antenna 1 is approximated, and As a predetermined radiation pattern function using the beam center coordinates as a parameter, a quadratic function in which the constant term and the coefficient of the quadratic term are equal may be adopted as in the following equation (11).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

ただし、式(11)において、Pは所定の放射パターン関数の最大値であり、Kはパターンの形状を表す定数係数である。
図7はこの発明の実施の形態4に係るマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法を示す説明図であり、前述(図6参照)と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
In Expression (11), P 0 is the maximum value of a predetermined radiation pattern function, K is a constant coefficient representing the shape of the pattern.
FIG. 7 is an explanatory view showing a beam pointing direction measuring method for a multi-beam transmitting antenna according to Embodiment 4 of the present invention. The same reference numerals as those described above are given to the same parts as those described above (see FIG. 6). Yes.

この発明の実施の形態4においては、各ビーム2(n)のビーム指向方向が個別に設計値から変位するのではなく、全体として設計値からシフトした場合を考えている。
したがって、式(11)および図7に示すように、各ビームのビーム中心は、所望の放射パターンにおけるビーム中心(ξo,n,ηo,n)からある量だけシフトしたとして、シフト量(Δξ,Δη)をパラメータとしている。
In the fourth embodiment of the present invention, a case is considered in which the beam directing direction of each beam 2 (n) is not individually displaced from the design value but shifted from the design value as a whole.
Therefore, as shown in Expression (11) and FIG. 7 , assuming that the beam center of each beam is shifted by a certain amount from the beam center (ξ o, n , η o, n ) in the desired radiation pattern, the shift amount ( Δξ, Δη) are used as parameters.

このとき、或る測定点3(m)(ξ,η)において、マルチビーム送信アンテナ1(図1参照)から放射される複数のビームのうちの2つのビーム2(n)、2(n+1)の測定から求められる受信信号レベル相対値ΔPn,n+1(ξ,η)と、各ビームの所定の放射パターン関数から得られる相対信号レベルΔPn,n+1 (ξ,η)との差分は、以下の式(12)のようになる。 At this time, at a certain measurement point 3 (m) (ξ m , η m ), two beams 2 (n), 2 (2) out of a plurality of beams radiated from the multi-beam transmission antenna 1 (see FIG. 1). n + 1) received signal level relative value ΔP n, n + 1m , η m ) obtained from measurement and relative signal level ΔP n, n + 1 0m , η m ) obtained from a predetermined radiation pattern function of each beam. ) Is expressed by the following formula (12).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

式(12)から明らかなように、差分量は、シフト量(Δξ,δη)に関して、1次の式となり、前述の式(6)を最小化する問題は、線形の最小2乗法により解くことができる。つまり、式(6)を最小化するようなシフト量(Δξ,Δη)は、式(6)をΔξおよびΔηで微分した値が「0」となる条件、から求められる以下の式(13)により求めることができる。   As apparent from the equation (12), the difference amount is a linear equation with respect to the shift amount (Δξ, δη), and the problem of minimizing the above equation (6) is solved by the linear least square method. Can do. That is, the shift amount (Δξ, Δη) that minimizes the equation (6) is obtained from the condition that the value obtained by differentiating the equation (6) by Δξ and Δη is “0”. It can ask for.

Figure 2010122044
Figure 2010122044

ただし、式(13)において、各変数An,n+1,Bn,n+1,Cn,n+1,およびDn,n+1は、以下の式(14)で与えられる。 However, in the equation (13), the variables A n, n + 1 , B n, n + 1 , C n, n + 1 , and D n, n + 1 are given by the following equation (14).

Figure 2010122044
Figure 2010122044

したがって、式(13)を用いてシフト量(Δξ,Δη)を求めることにより、測定時における各ビームのビーム指向方向が全体として設計値からシフトした場合でも、パターン走査を行うことなく、容易にそのシフト量を求めることができる。   Therefore, by obtaining the shift amount (Δξ, Δη) using equation (13), even when the beam pointing direction of each beam at the time of measurement is shifted from the design value as a whole, it is easily performed without performing pattern scanning. The shift amount can be obtained.

以上のように、この発明の実施の形態4によれば、マルチビーム送信アンテナ1のビーム指向方向を測定するための第3のステップは、所定の放射パターン関数が、定数項および2次の項の係数が等しく、所望の放射パターンにおけるビーム中心方向からのシフト量をパラメータとした2次関数である場合に、複数の測定点における複数の受信レベル相対値と、2次関数から得られる複数の測定点における当該ビーム間の相対値と、の差分の2乗和を最小化するビームシフト量(Δξ,Δη)を、式(13)の方程式を解くことにより求めるステップと、測定時におけるアンテナパターン5の所望の放射パターン(設計時におけるアンテナパターン6)からのシフト量を測定するステップと、を含むので、前述の実施の形態3と同等の作用効果を奏する。   As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the third step for measuring the beam directing direction of the multi-beam transmitting antenna 1 includes a predetermined radiation pattern function, a constant term and a quadratic term. Are equal to each other and are a quadratic function with a shift amount from the beam center direction in a desired radiation pattern as a parameter, a plurality of reception level relative values at a plurality of measurement points and a plurality of quadratic functions obtained from the quadratic function. A step of obtaining a beam shift amount (Δξ, Δη) that minimizes a sum of squares of a difference between the relative value between the beams at the measurement point by solving the equation (13), and an antenna pattern at the time of measurement. And a step of measuring a shift amount from a desired radiation pattern (antenna pattern 6 at the time of design). Therefore, the same effects as those of the third embodiment are included. Unlikely to.

なお、上記実施の形態1〜4では、特に言及しなかったが、マルチビーム送信アンテナ1および測定用アンテナ3(m)の制御および各種演算処理は、マルチビーム送信アンテナ1および測定用アンテナ3(m)に接続されたコンピュータシステム(図示せず)で実行されることは言うまでもない
また、上記実施の形態1〜4のいずれかのマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法をマルチビーム送信アンテナサブシステムに適用しても、同様の作用効果を奏する。
Although not particularly mentioned in the first to fourth embodiments, the control of the multi-beam transmission antenna 1 and the measurement antenna 3 (m) and various arithmetic processes are performed in the multi-beam transmission antenna 1 and the measurement antenna 3 ( Needless to say, the method is performed by a computer system (not shown) connected to m). The method of measuring the beam direction of the multi-beam transmission antenna according to any one of the first to fourth embodiments described above is applied to the multi-beam transmission antenna sub- Even if it is applied to the system, the same effects can be obtained.

この発明の実施の形態1に係るマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法を全体システム構成として示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the beam directivity direction measuring method of the multi-beam transmission antenna which concerns on Embodiment 1 of this invention as a whole system structure. この発明の実施の形態1の測定時におけるアンテナパターン配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the antenna pattern arrangement | positioning at the time of the measurement of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における2つの測定点を結ぶ直線上の各ビームの放射パターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the radiation pattern of each beam on the straight line which connects the two measurement points in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の測定時における各ビームのビーム中心と所定の放射パターン関数の各ビーム中心が異なる場合の放射パターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a radiation pattern in case the beam center of each beam at the time of the measurement of Embodiment 1 of this invention differs from each beam center of a predetermined radiation pattern function. この発明の実施の形態1の測定時における各ビームのビーム中心と所定の放射パターン関数の各ビーム中心が一致する場合の放射パターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a radiation pattern in case the beam center of each beam at the time of measurement of Embodiment 1 of this invention and each beam center of a predetermined radiation pattern function correspond. この発明の実施の形態2における測定時および設計時におけるアンテナパターン配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the antenna pattern arrangement | positioning at the time of the measurement and design in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態4における測定時および設計時におけるアンテナパターン配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the antenna pattern arrangement | positioning at the time of the measurement and design in Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 マルチビーム送信アンテナ、2(1)〜2(N) ビーム、3(1)〜3(M) 測定用アンテナ、4 2つの測定点を結ぶ直線、5 測定時におけるアンテナパターン(配置)、6 設計値におけるアンテナパターン(配置)。   1 multi-beam transmission antenna, 2 (1) to 2 (N) beams, 3 (1) to 3 (M) measurement antenna, 4 straight line connecting two measurement points, 5 antenna pattern (arrangement) during measurement, 6 Antenna pattern (arrangement) at design value.

Claims (5)

複数のビームを放射するマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法であって、
前記マルチビーム送信アンテナから放射された複数のビームの信号を、それぞれの位置が既知である複数の測定点においてほぼ同時に測定する第1のステップと、
前記複数の測定点のそれぞれにおいて測定した前記複数のビームの受信レベルから、2つのビーム間の相対値を少なくとも2種類以上求める第2のステップと、
前記複数の測定点のそれぞれにおける複数の相対値と、前記複数のビームのビーム中心方向をパラメータとした各ビームの形状を表す所定の放射パターン関数から得られる前記複数の測定点における当該ビームの相対値と、の差分の2乗和を最小化する前記各ビームのビーム中心を求めて、測定時における前記各ビームのビーム指向方向を測定する第3のステップと、
を備えたことを特徴とするマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法。
A method of measuring a beam direction of a multi-beam transmitting antenna that radiates a plurality of beams,
A first step of measuring signals of a plurality of beams radiated from the multi-beam transmitting antenna at a plurality of measurement points whose positions are known substantially simultaneously;
A second step of determining at least two types of relative values between two beams from the reception levels of the plurality of beams measured at each of the plurality of measurement points;
The relative value of the beam at the plurality of measurement points obtained from a plurality of relative values at each of the plurality of measurement points and a predetermined radiation pattern function representing the shape of each beam with the beam center direction of the plurality of beams as parameters. A third step of obtaining a beam center of each beam that minimizes a sum of squares of a difference between the value and a beam directing direction of each beam at the time of measurement;
A method of measuring a beam pointing direction of a multi-beam transmitting antenna.
前記第3のステップは、
前記複数のビームのビーム中心と、所望の放射パターンにおけるビーム中心とを用いて、所定の方程式を解くことにより、測定時でのアンテナパターンの前記所望の放射パターンからのシフト量および回転量と、前記アンテナパターンの回転中心方向とを測定するステップ
を含むことを特徴とする請求項1に記載のマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法。
The third step includes
By using a beam center of the plurality of beams and a beam center in a desired radiation pattern to solve a predetermined equation, the shift amount and the rotation amount of the antenna pattern from the desired radiation pattern at the time of measurement, The method of measuring a beam pointing direction of a multi-beam transmitting antenna according to claim 1, further comprising: measuring a rotation center direction of the antenna pattern.
前記第3のステップは、
前記所定の放射パターン関数が、所望の放射パターンにおけるビーム中心方向からのシフト量および回転量と、前記所望の放射パターンの回転中心とをパラメータとした関数である場合に、
前記複数の測定点における複数の受信レベル相対値と、前記所定の放射パターン関数から得られる前記複数の測定点における当該ビーム間の相対値と、の差分の2乗和を最小化する前記各パラメータを求めるステップと、
測定時におけるアンテナパターンの前記所望の放射パターンからのシフト量および回転量と、前記アンテナパターンの回転中心とを測定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法。
The third step includes
When the predetermined radiation pattern function is a function with the amount of shift and rotation from the beam center direction in the desired radiation pattern and the rotation center of the desired radiation pattern as parameters,
Each parameter that minimizes the sum of squares of a difference between a plurality of reception level relative values at the plurality of measurement points and a relative value between the beams at the plurality of measurement points obtained from the predetermined radiation pattern function A step of seeking
Measuring a shift amount and a rotation amount of the antenna pattern from the desired radiation pattern at the time of measurement, and a rotation center of the antenna pattern;
The method of measuring a beam pointing direction of a multi-beam transmitting antenna according to claim 1, wherein
前記第3のステップは、
前記所定の放射パターン関数が、定数項および2次の項の係数が等しく、所望の放射パターンにおけるビーム中心方向からのシフト量をパラメータとした2次関数である場合に、
前記複数の測定点における複数の受信レベル相対値と、前記2次関数から得られる前記複数の測定点における当該ビーム間の相対値と、の差分の2乗和を最小化するビームシフト量を、所定の方程式を解くことにより求めるステップと、
測定時におけるアンテナパターンの前記所望の放射パターンからのシフト量を測定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法。
The third step includes
When the predetermined radiation pattern function is a quadratic function in which the coefficients of the constant term and the quadratic term are equal and the shift amount from the beam center direction in the desired radiation pattern is a parameter,
A beam shift amount that minimizes a sum of squares of a difference between a plurality of reception level relative values at the plurality of measurement points and a relative value between the beams at the plurality of measurement points obtained from the quadratic function, Obtaining by solving a predetermined equation;
Measuring the shift amount of the antenna pattern from the desired radiation pattern at the time of measurement;
The method of measuring a beam pointing direction of a multi-beam transmitting antenna according to claim 1, wherein
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のマルチビーム送信アンテナのビーム指向方向測定方法を用いたことを特徴とするマルチビーム送信アンテナサブシステム。   5. A multi-beam transmission antenna subsystem using the method of measuring a beam pointing direction of a multi-beam transmission antenna according to any one of claims 1 to 4.
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