JP2016119576A - Radiation power pattern control device and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衛星搭載型のアンテナ装置の制御技術に関し、特に、複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する放射電力パターン制御装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control technology for a satellite-mounted antenna device, and more particularly to a radiated power pattern control device and a control method for variably controlling a radiated power pattern of a spatially synthesized antenna device including a plurality of radiating elements.
衛星放送や衛星通信などに利用される衛星搭載型のアンテナ装置としては、例えば我が国の形状に合わせてビーム形状を成形し、効率良く電波を放射することが要求され、近年では、我が国の形状に合わせてビーム形状を成形するだけでなく、例えば電波降雨減衰に起因する放送・通信遮断時間をより短縮するためサービスエリア内の放射電力パターンを可変とすることが要求されている。 As a satellite-mounted antenna device used for satellite broadcasting or satellite communication, for example, it is required to shape a beam shape according to the shape of Japan and to radiate radio waves efficiently. In addition to shaping the beam shape in combination, it is required that the radiated power pattern in the service area be variable in order to shorten the broadcast / communication interruption time caused by, for example, attenuation of radio wave rain.
そこで、複数の放射素子により構成される一次放射器（以下、「フェーズドアレー給電部」と称する。）を用い、その励振分布を調整して放射電力パターンを可変に制御するアレー給電反射鏡方式のアンテナ装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。本願明細書中、このようなアレー給電反射鏡方式のアンテナ装置を「空間合成アンテナ装置」と称している。 Therefore, an array-fed reflector system that uses a primary radiator composed of a plurality of radiating elements (hereinafter referred to as a “phased array feeding unit”) and adjusts the excitation distribution to variably control the radiation power pattern. An antenna device is known (see, for example, Non-Patent Document 1). In the present specification, such an array-fed reflector type antenna device is referred to as a “space combining antenna device”.
また、サービスエリア内の放射利得を高め、且つサービスエリア外へのサイドローブレベルが低下するように日本列島を均一な電力分布で覆いながら、降雨地域に電力を増力した放射電力パターンを形成可能とするために、所定数の放射素子からなるフェーズドアレー給電部と、鏡面修整反射鏡（主鏡）及び一定の曲率を有するパラボラ反射鏡（副鏡）とを備える空間合成アンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 In addition, it is possible to form a radiated power pattern with increased power in the rainy region while covering the Japanese archipelago with a uniform power distribution so as to increase the radiant gain in the service area and reduce the side lobe level outside the service area. In order to achieve this, a spatially synthesized antenna apparatus is disclosed that includes a phased array feeding unit composed of a predetermined number of radiating elements, a mirror-shaped modified reflector (primary mirror), and a parabolic reflector (secondary mirror) having a certain curvature. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献１の空間合成アンテナ装置によれば、製造及び制御の観点から有利な態様で、当該フェーズドアレー給電部の各放射素子について励振振幅値及び／又は励振位相値を調整することで、例えば電波降雨減衰に起因する放送・通信遮断時間をより短縮するためサービスエリア内の放射電力パターンを可変とすることができる。 According to the spatially synthesized antenna device of Patent Document 1, for example, by adjusting the excitation amplitude value and / or the excitation phase value for each radiating element of the phased array feeding unit in an advantageous manner from the viewpoint of manufacturing and control, In order to further shorten the broadcast / communication interruption time due to rain attenuation, the radiated power pattern in the service area can be made variable.
前述した特許文献１や非特許文献１に開示される空間合成アンテナ装置を搭載した衛星においては、フェーズドアレー給電部の各放射素子に与える励振振幅値及び／又は励振位相値を制御して衛星から送信する放射電力パターンを変化させることができる。 In a satellite equipped with the spatially synthesized antenna device disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 described above, the excitation amplitude value and / or the excitation phase value given to each radiating element of the phased array power feeding unit is controlled to be transmitted from the satellite. The radiated power pattern to be transmitted can be changed.
しかしながら、これらの空間合成アンテナ装置にて放射電力パターンを変化させる際には、全ての放射素子の励振振幅値及び／又は励振位相値を一斉（同時）に可変制御すると、受信地点（或いはサービスエリア内の指定観測点）において急激な位相及び振幅の変動が生じうるため、受信装置側にて、その受信信号が瞬断する可能性がある。 However, when changing the radiation power pattern in these spatially synthesized antenna devices, if the excitation amplitude values and / or excitation phase values of all the radiation elements are variably controlled simultaneously (simultaneously), the reception point (or service area) A sudden change in phase and amplitude may occur at the designated observation point), and the received signal may be momentarily interrupted on the receiving device side.
本発明の目的は、上述の問題を鑑みて、複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する放射電力パターン制御装置及び制御方法を提供することにある。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a radiated power pattern control device and a control method for variably controlling a radiated power pattern of a spatially synthesized antenna device including a plurality of radiating elements.
本発明による放射電力パターン制御装置及び制御方法は、サービスエリア内の放射電力パターンを可変とする空間合成アンテナ装置にて放射電力パターンを可変制御するにあたり、フェーズドアレー給電部の各放射素子に与える励振振幅値及び／又は励振位相値を制御する際に一斉（同時）に可変制御するのではなく、各放射素子の励振係数（励振振幅値及び／又は励振位相値）について１つずつ順番に可変制御することにより、受信地点（或いはサービスエリア内の指定観測点）における急激な位相及び振幅値の変動を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができる。 The radiated power pattern control device and the control method according to the present invention provide an excitation applied to each radiating element of the phased array feeding unit when the radiated power pattern is variably controlled by the spatially synthesized antenna device that varies the radiated power pattern in the service area. Rather than performing simultaneous (simultaneous) variable control when controlling the amplitude value and / or excitation phase value, variable control is sequentially performed one by one for the excitation coefficient (excitation amplitude value and / or excitation phase value) of each radiating element. By doing so, it is possible to reduce abrupt phase and amplitude fluctuations at the reception point (or designated observation point in the service area), and to prevent or suppress loss due to instantaneous interruption of the reception signal on the reception device side. it can.
即ち、本発明の放射電力パターン制御装置は、複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する放射電力パターン制御装置であって、所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定する素子別励振情報決定手段と、前記励振情報に関する制御コマンドを生成する制御コマンド生成手段と、前記制御コマンドを符号化・変調して当該空間合成アンテナ装置に向けて送信する制御コマンド用変調波生成手段とを備え、前記素子別励振情報決定手段、前記制御コマンド生成手段、及び前記制御コマンド用変調波生成手段は、当該空間合成アンテナ装置における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するよう構成されていることを特徴とする。 That is, the radiated power pattern control device of the present invention is a radiated power pattern control device that variably controls the radiated power pattern of a spatially combined antenna device including a plurality of radiating elements, and radiating elements corresponding to a desired radiated power pattern. Based on a desired value for each excitation coefficient, element-specific excitation information determining means for determining excitation information for variably controlling each excitation coefficient of the plurality of radiating elements one by one, and a control command for the excitation information Control command generation means for generating the control command, and modulation wave generation means for control command that encodes and modulates the control command and transmits the control command to the spatially synthesized antenna device, the element-specific excitation information determination means, and the control The command generating means and the modulation wave generating means for control command have excitation coefficients of all the radiating elements in the spatially synthesized antenna device. Characterized in that it is configured to a desired value becomes to transmit a control command for each said radiating element sequentially of the radiated power pattern.
また、本発明の放射電力パターン制御装置において、前記素子別励振情報決定手段は、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御する際に、当該所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子を判別する手段を有し、前記制御コマンド生成手段は、該手段によって判別した放射素子については、該放射素子の励振係数を現在値から段階的に所定量ずつシフトさせて前記所望値となるよう当該制御コマンドを順次生成する手段を有し、前記制御コマンド用変調波生成手段は、該手段によって順次生成される制御コマンドを当該空間合成アンテナ装置に向けて送信する手段を有することを特徴とする。 In the radiated power pattern control device according to the present invention, when the element-specific excitation information determination unit variably controls each excitation coefficient of the plurality of radiating elements one by one in order, a change amount with respect to the desired value is predetermined. The control command generation means shifts the excitation coefficient of the radiating element step by step by a predetermined amount from the current value for the radiating element determined by the means. Means for sequentially generating the control command so that the desired value is obtained, and the modulation wave generating means for control command transmits the control command sequentially generated by the means to the spatial synthesis antenna device. It is characterized by having.
また、本発明の放射電力パターン制御装置において、前記素子別励振情報決定手段は、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御する際に、現在の励振位相値の状態からの位相変化量が所定範囲内、且つ当該所望値に変更した場合に想定される受信利得が所定レベル以上であるとする判定基準を満たさない場合に、当該所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子として判別することを特徴とする。 Further, in the radiated power pattern control device of the present invention, the element-specific excitation information determination means determines the current excitation phase value from the current excitation phase value when variably controlling the excitation coefficients of the plurality of radiating elements one by one. The amount of change with respect to the desired value is greater than or equal to the predetermined level when the phase change amount is not within the predetermined range and does not satisfy the determination criterion that the assumed reception gain is greater than or equal to the predetermined level. It is characterized in that it is identified as a radiating element that becomes larger.
更に、本発明の制御方法は、複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する制御方法であって、所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定するステップと、前記励振情報に関する制御コマンドを生成するステップと、前記制御コマンドを符号化・変調して当該空間合成アンテナ装置に向けて送信するステップと、当該空間合成アンテナ装置における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するステップと、を含むことを特徴とする。 Furthermore, the control method of the present invention is a control method for variably controlling the radiated power pattern of a spatially synthesized antenna apparatus having a plurality of radiating elements, and is a desired one regarding the excitation coefficient for each radiating element corresponding to the desired radiated power pattern. A step of determining excitation information for variably controlling the excitation coefficients of the plurality of radiating elements one by one in order based on the value, a step of generating a control command relating to the excitation information, and encoding the control command And transmitting the control command for each radiating element until the excitation coefficients of all the radiating elements in the spatially synthesizing antenna apparatus become a desired value of the radiated power pattern. And sequentially transmitting.
本発明によれば、サービスエリア内の受信地点（或いはサービスエリア内の指定観測点）における急激な位相及び振幅値の変動を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce a sudden change in phase and amplitude value at a reception point in a service area (or a designated observation point in a service area), and to reduce a loss due to an instantaneous interruption of a reception signal on the reception device side. It can be prevented or suppressed.
以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置及び制御方法について説明する。 Hereinafter, a radiated power pattern control device and a control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔空間合成アンテナ装置と基地局設備〕
図１（Ａ），（Ｂ）に、それぞれ本発明に係る一実施形態の空間合成アンテナ装置１０の概略構成と、本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置２１を備える基地局設備２０の概略構成を示す。
[Space synthesis antenna equipment and base station equipment]
1A and 1B show a schematic configuration of a spatial synthesis antenna apparatus 10 according to an embodiment of the present invention and a base station facility 20 including a radiated power pattern control apparatus 21 according to an embodiment of the present invention. A schematic configuration is shown.
（空間合成アンテナ装置の構成）
まず、本発明に係る一実施形態の空間合成アンテナ装置１０の構成について説明する。図１（Ａ）に示す空間合成アンテナ装置１０は、特許文献１に開示されるものと同様に設計され、本例では３１個の放射素子からなるフェーズドアレー給電部１３と、主鏡１１及び副鏡１２とを備えるアレー給電反射鏡方式のアンテナ装置として構成される。この空間合成アンテナ装置１０は、衛星放送用として衛星に搭載され、日本列島全域（特に、予め定めた受信地点を主要部とする）をサービスエリアとした例である。
(Configuration of spatially synthesized antenna device)
First, the configuration of the spatial synthesis antenna apparatus 10 according to an embodiment of the present invention will be described. A spatially synthesized antenna apparatus 10 shown in FIG. 1A is designed in the same manner as that disclosed in Patent Document 1, and in this example, a phased array feeding unit 13 composed of 31 radiating elements, a primary mirror 11 and a secondary mirror. The antenna device is configured as an array-fed reflector type mirror device including the mirror 12. This space combining antenna device 10 is mounted on a satellite for satellite broadcasting, and is an example in which the entire area of the Japanese archipelago (especially, a predetermined reception point is a main part) is used as a service area.
空間合成アンテナ装置１０は、放送衛星に搭載する反射鏡アンテナとして用いて、降雨による電波減衰を補償するため、晴天地域には一定の電力で覆う放射電力パターンを形成しつつ、降雨地域には通常より増力した放射電力パターンを形成可能にする。本例では、主鏡１１は、特許文献１に開示される設計方法により、適用するサービスエリア（即ち、日本列島全域）に適合させるべく、修整基準のパラボラ面から形状が予め修整された滑らかな面を有する鏡面修整反射鏡とした。そして、副鏡１２を経由する各放射素子の放射利得がほぼ同一となるよう副鏡１２についても鏡面修整反射鏡とし、放射利得の均一性を高めるようにした。 The space synthesis antenna device 10 is used as a reflector antenna mounted on a broadcasting satellite and compensates for radio wave attenuation due to rain, so that a radiated power pattern that covers with a certain amount of power is formed in a clear sky region, and is usually in a rainy region. A more enhanced radiation power pattern can be formed. In this example, the primary mirror 11 has a smooth shape whose shape has been modified in advance from the parabolic surface of the modification standard so as to be adapted to the service area to be applied (that is, the entire Japanese archipelago) by the design method disclosed in Patent Document 1. A mirror-finished reflecting mirror having a surface was obtained. Then, the sub-mirror 12 is also a mirror-reflecting reflecting mirror so that the radiation gain of each radiating element passing through the sub-mirror 12 is substantially the same, so that the uniformity of the radiation gain is improved.
この空間合成アンテナ装置１０では、比較的少ない個数である３１個の放射素子からなるフェーズドアレー給電部１３で構成され、この場合でも、予め形状が設計された鏡面修整反射鏡を用いることで、サービスエリア内の放射利得を高め、且つサービスエリア外へのサイドローブレベルが低下するように日本列島を均一な電力分布で覆いながら、特定地域（例えば、降雨地域）に電力を増力するべく放射電力パターンを可変に成形することができる。 This spatially synthesized antenna device 10 is composed of a phased array feeding unit 13 made up of a relatively small number of 31 radiating elements, and even in this case, a service is provided by using a mirror-shaped modified reflector whose shape is designed in advance. Radiant power pattern to increase power in a specific area (for example, rainy area) while covering the Japanese archipelago with a uniform power distribution so as to increase the radiation gain in the area and reduce the side lobe level outside the service area Can be variably formed.
空間合成アンテナ装置１０は、図１（Ａ）に示すように、フェーズドアレー給電部１３の各放射素子の励振係数（励振振幅値及び／又は励振位相値）を個別に可変制御する中継制御部１４を更に備えている。 As shown in FIG. 1A, the spatial synthesis antenna device 10 includes a relay control unit 14 that variably controls the excitation coefficient (excitation amplitude value and / or excitation phase value) of each radiating element of the phased array feeding unit 13. Is further provided.
フェーズドアレー給電部１３は、主鏡１１及び副鏡１２を経て得られる制御コマンド用変調波及びサービス情報用変調波を受信し、中継制御部１４を経由して制御コマンドを基に励振制御されたサービス情報用変調波を主鏡１１及び副鏡１２を経て中継送信可能なように構成される。このため、フェーズドアレー給電部１３を構成する複数の放射素子の１つ以上は、当該制御コマンド用変調波及びサービス情報用変調波の信号を受信可能なように構成され、フェーズドアレー給電部１３を構成する全ての放射素子は当該サービス情報用変調波の信号を送信可能に構成される。ただし、フェーズドアレー給電部１３にて変調波の信号を受信するための受信素子と変調波の信号を送信するための送信素子とを分けて並設してもよく、この場合にはその送信素子が本発明に係る放射素子として構成される。 The phased array power supply unit 13 receives the modulation wave for control command and the modulation wave for service information obtained through the primary mirror 11 and the secondary mirror 12, and is subjected to excitation control based on the control command via the relay control unit 14. The modulated wave for service information can be relayed and transmitted via the primary mirror 11 and the secondary mirror 12. For this reason, one or more of the plurality of radiating elements constituting the phased array power feeding unit 13 are configured to be able to receive the control command modulation wave and the service information modulation wave signal. All the radiating elements are configured to be able to transmit the service information modulated wave signal. However, the receiving element for receiving the modulated wave signal and the transmitting element for transmitting the modulated wave signal may be separately provided in the phased array power supply unit 13, and in this case, the transmitting element is arranged in parallel. Is configured as a radiating element according to the present invention.
次に、中継制御部１４の詳細な構成について説明する。中継制御部１４は、変調波受信・分離部１５、制御コマンド分析部１６及び励振制御部１７を備える。 Next, a detailed configuration of the relay control unit 14 will be described. The relay control unit 14 includes a modulated wave reception / separation unit 15, a control command analysis unit 16, and an excitation control unit 17.
変調波受信・分離部１５は、フェーズドアレー給電部１３を経て得られる制御コマンド用変調波及びサービス情報用変調波を受信して分離する機能を有する。尚、制御コマンド用変調波は、基地局設備２０から送信された各放射素子の励振振幅値及び／又は励振位相値を個別に指定する制御コマンドの信号波であり、サービス情報用変調波は、基地局設備２０或いは他の放送設備から送信された当該サービスエリア向けの衛星放送サービスに係る映像・音声・伝送制御情報等の信号波である。したがって、変調波受信・分離部１５は、制御コマンド用変調波及びサービス情報用変調波について、それぞれ別の受信タイミングで受信して分離することや、同時に受信して分離することができる。 The modulated wave receiving / separating unit 15 has a function of receiving and separating the control command modulated wave and the service information modulated wave obtained through the phased array power feeding unit 13. The modulation wave for control command is a signal wave of a control command for individually specifying the excitation amplitude value and / or the excitation phase value of each radiating element transmitted from the base station equipment 20, and the modulation wave for service information is This is a signal wave such as video / audio / transmission control information related to the satellite broadcasting service for the service area transmitted from the base station equipment 20 or other broadcasting equipment. Therefore, the modulation wave reception / separation unit 15 can receive and separate the control command modulation wave and the service information modulation wave at different reception timings, or can simultaneously receive and separate them.
制御コマンド分析部１６は、変調波受信・分離部１５から得られる制御コマンド用変調波を復調・復号して制御コマンドを抽出し、この制御コマンドで指定される各放射素子の励振振幅値及び／又は励振位相値に関する励振情報を分析して抽出する機能を有する。 The control command analysis unit 16 demodulates and decodes the control command modulation wave obtained from the modulation wave reception / separation unit 15 to extract a control command, and the excitation amplitude value of each radiating element specified by the control command and / or Alternatively, it has a function of analyzing and extracting excitation information related to the excitation phase value.
励振制御部１７は、変調波受信・分離部１５で分離されたサービス情報用変調波について、制御コマンドで指定される各放射素子の励振振幅値及び／又は励振位相値に関する励振情報を基に、フェーズドアレー給電部１３を構成する放射素子の励振係数を個別に制御する機能を有する。 The excitation control unit 17 is based on the excitation information regarding the excitation amplitude value and / or the excitation phase value of each radiating element specified by the control command for the modulated wave for service information separated by the modulated wave receiving / separating unit 15. It has a function of individually controlling the excitation coefficient of the radiating elements constituting the phased array power feeding unit 13.
この励振制御部１７の更なる詳細について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態における中継制御部１４に設けられた励振制御部１７のブロック図である。 Further details of the excitation control unit 17 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of the excitation control unit 17 provided in the relay control unit 14 in the present embodiment.
励振制御部１７は、基地局設備２０から送信された各放射素子に関する励振振幅値及び／又は励振位相値からなる励振情報を基に、フェーズドアレー給電部１３における各放射素子の励振係数（励振振幅値及び／又は励振位相値）を個別に制御する機能を有し、増幅器１７１と、移相器１７２と、帯域制限フィルタ１７３と、励振情報入力部１７４と、励振振幅・位相設定部１７５とを備える。ここで、増幅器１７１、移相器１７２及び帯域制限フィルタ１７３は、放射素子の素子数分を有している。 The excitation control unit 17 uses the excitation information (excitation amplitude) of each radiating element in the phased array power supply unit 13 based on the excitation information including the excitation amplitude value and / or the excitation phase value regarding each radiating element transmitted from the base station equipment 20. Value and / or excitation phase value) individually, and includes an amplifier 171, a phase shifter 172, a band limiting filter 173, an excitation information input unit 174, and an excitation amplitude / phase setting unit 175. Prepare. Here, the amplifier 171, the phase shifter 172, and the band limiting filter 173 have the same number of radiating elements.
増幅器１７１は、励振振幅・位相設定部１７５からの制御値を基に、基地局設備２０から得られるサービス情報用変調波の信号を入力して増幅し、移相器１７２に出力する。 Based on the control value from the excitation amplitude / phase setting unit 175, the amplifier 171 receives and amplifies the service information modulated wave signal obtained from the base station equipment 20, and outputs the amplified signal to the phase shifter 172.
移相器１７２は、励振振幅・位相設定部１７５からの制御値を基に、当該サービス情報用変調波の信号の位相値を調整し、帯域制限フィルタ１７３に出力する。 The phase shifter 172 adjusts the phase value of the signal of the modulated wave for service information based on the control value from the excitation amplitude / phase setting unit 175, and outputs it to the band limiting filter 173.
帯域制限フィルタ１７３は、励振振幅・位相設定部１７５からの制御値を基に、移相器１７２からの位相値調整後の信号をフェーズドアレー給電部１３における対応する放射素子に出力する。 The band limiting filter 173 outputs the signal after the phase value adjustment from the phase shifter 172 to the corresponding radiating element in the phased array power supply unit 13 based on the control value from the excitation amplitude / phase setting unit 175.
励振情報入力部１７４は、基地局設備２０から送信された各放射素子に関する励振振幅値及び／又は励振位相値からなる励振情報を入力して、励振振幅・位相設定部１７５に出力する。 The excitation information input unit 174 receives excitation information including excitation amplitude values and / or excitation phase values regarding each radiating element transmitted from the base station equipment 20 and outputs the excitation information to the excitation amplitude / phase setting unit 175.
励振振幅・位相設定部１７５は、基地局設備２０から送信された各放射素子に関する励振振幅値及び／又は励振位相値からなる励振情報を基に、増幅器１７１における励振振幅値、移相器１７２における位相値調整量、及び、帯域制限フィルタ１７３における帯域制限量のうち少なくとも１つ以上を制御する。尚、励振振幅・位相設定部１７５は、増幅器１７１の増幅量を固定とし、帯域制限フィルタ１７３を減衰器として構成して、位相変化のみで各放射素子の放射利得を制御することができる。 The excitation amplitude / phase setting section 175 is based on the excitation amplitude value and / or excitation phase value transmitted from the base station equipment 20 for each radiating element, and the excitation amplitude value in the amplifier 171 and the phase shifter 172 At least one of the phase value adjustment amount and the band limit amount in the band limit filter 173 is controlled. The excitation amplitude / phase setting unit 175 can control the radiation gain of each radiating element only by changing the phase by fixing the amplification amount of the amplifier 171 and configuring the band limiting filter 173 as an attenuator.
（放射電力パターン制御装置の構成）
次に、図１（Ｂ）を参照して、本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置２１の構成について説明する。本実施形態の放射電力パターン制御装置２１は、基地局設備２０に設けられる。本例における基地局設備２０は、当該サービスエリア向けの衛星放送サービスに係る映像・音声・伝送制御情報等のサービス情報用変調波を送信可能なサービス情報用変調波送信装置２６を備えるよう構成することもできる。サービス情報用変調波送信装置２６は、既存の衛星放送サービスに関する送信装置として構成され、本発明の主旨とは直接関係しないことから、その更なる詳細は割愛する。
(Configuration of radiated power pattern control device)
Next, with reference to FIG. 1 (B), the structure of the radiation power pattern control apparatus 21 of one Embodiment by this invention is demonstrated. The radiated power pattern control device 21 of the present embodiment is provided in the base station facility 20. The base station equipment 20 in this example is configured to include a service information modulated wave transmitting device 26 capable of transmitting a service information modulated wave such as video / audio / transmission control information related to a satellite broadcast service for the service area. You can also. The service information modulated wave transmission device 26 is configured as a transmission device related to an existing satellite broadcasting service and is not directly related to the gist of the present invention, and therefore further details thereof are omitted.
本実施形態の放射電力パターン制御装置２１は、電力分布決定部２２、素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４、及び制御コマンド用変調波生成部２５を備える。 The radiated power pattern control device 21 of this embodiment includes a power distribution determination unit 22, an element-specific excitation information determination unit 23, a control command generation unit 24, and a control command modulation wave generation unit 25.
電力分布決定部２２は、空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを、日本列島全体をほぼ均一な電力分布とするか、特定の受信地点（後述する例では、大阪）に増力した電力分布とするかについて、管理者の操作指示に基づき決定する機能を有する。より具体的には、電力分布決定部２２は、「日本列島全体」、「大阪を増力」、「東京を増力」等の放射電力パターンについて識別番号で登録しておき、管理者の操作指示により指定された識別番号を素子別励振情報決定部２３に出力する。 The power distribution determining unit 22 sets the radiated power pattern in the spatially combined antenna device 10 to a power distribution that is increased to a specific reception point (Osaka in the example described later) or a power distribution that is substantially uniform throughout the Japanese archipelago. It has the function to determine based on the operation instruction | indication of an administrator. More specifically, the power distribution determining unit 22 registers the radiated power patterns such as “entire Japanese islands”, “increase in Osaka”, “increase in Tokyo” with an identification number, and according to an operation instruction from the administrator. The specified identification number is output to the element-specific excitation information determination unit 23.
例えば、図３（Ａ），（Ｂ）には、それぞれ空間合成アンテナ装置１０による放射電力分布として日本列島全体をほぼ均一な電力分布とする放射電力パターンと、その際の位相パターンの例を示している。また、図４（Ａ），（Ｂ）には、それぞれ空間合成アンテナ装置１０による放射電力分布として大阪に増力した電力分布とする放射電力パターンと、その際の位相パターンの例を示している。尚、図３及び図４では、放射領域を区分する実際の放射電力パターンの設定値（シミュレーション値）について寒色（青色等）から暖色（赤色等）へと変化する表現で図現化することも可能であるが、その詳細な設定値自体が本発明の主旨ではないため、ここでは、ドット表現を含むグレイスケール表示で簡易的に図示している。 For example, FIGS. 3A and 3B show examples of the radiated power pattern in which the entire Japanese archipelago is a substantially uniform power distribution as the radiated power distribution by the spatial synthesis antenna device 10 and the phase pattern at that time. ing. FIGS. 4A and 4B show examples of a radiated power pattern having a power distribution increased to Osaka as a radiated power distribution by the spatial synthesis antenna device 10 and a phase pattern at that time. 3 and 4, the setting value (simulation value) of the actual radiated power pattern that divides the radiation region may be represented by an expression that changes from a cold color (blue, etc.) to a warm color (red, etc.). Although it is possible, since the detailed setting value itself is not the gist of the present invention, here, it is simply illustrated in a gray scale display including dot expression.
図３及び図４を参照するに、日本列島全体をほぼ均一な電力分布とする場合の位相パターンと、大阪に増力した場合の位相パターンとを比較すると、位相変動量が最も大きい地点では約４０度の変化（２１１．４度−１６９．２度）があることを示している。このため、例えばサービス情報用変調波がデジタル信号の変調方式の１つである８ＰＳＫ（phase-shift keying）の場合に、全ての放射素子の励振位相値を一斉に（同時に）に変化させた場合には、急激な位相変動に受信装置が追従することができずに、受信信号が瞬断してしまう地域が生じうる。そこで、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１では、受信地点において急激な位相変動が生じないようにするため、以下に述べる素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５の機能により、所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値（例えば、所望の励振位相値）を基に、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報（例えば、制御時の励振位相値）を決定して制御コマンドを生成し、全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するよう構成されている。 Referring to FIGS. 3 and 4, when comparing the phase pattern in the case where the entire Japanese archipelago has a substantially uniform power distribution with the phase pattern in the case of increasing power in Osaka, it is about 40 at the point where the amount of phase fluctuation is the largest. It shows that there is a change in degree (211.4 degrees-169.2 degrees). For this reason, for example, when the service information modulation wave is 8PSK (phase-shift keying), which is one of the modulation methods of digital signals, the excitation phase values of all the radiating elements are changed simultaneously (simultaneously). In this case, there may be a region where the reception apparatus cannot follow the sudden phase fluctuation and the reception signal is momentarily interrupted. Therefore, in the radiated power pattern control device 21 of the present embodiment, in order to prevent a sudden phase fluctuation at the reception point, the element-specific excitation information determination unit 23, the control command generation unit 24, and the control command modulation described below are performed. Based on a desired value (for example, a desired excitation phase value) regarding an excitation coefficient for each radiating element corresponding to a desired radiated power pattern, the excitation coefficient of the plurality of radiating elements is set one by one by the function of the wave generation unit 25. Control information is generated by determining excitation information (for example, excitation phase value at the time of control) for variable control in order, and the radiating element until the excitation coefficients of all the radiating elements become desired values of the radiated power pattern Each control command is sequentially transmitted.
素子別励振情報決定部２３は、電力分布決定部２２によって決定された所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報（放射素子を１つずつ順番に励振制御するための励振振幅値及び／又は励振位相値）を決定する機能を有する。より具体的には、素子別励振情報決定部２３は、電力分布決定部２２から得られる識別番号を基に予め用意された放射電力パターンを選定し、選定した放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定して制御コマンド生成部２４に出力する。尚、「日本列島全体」、「大阪を増力」、「東京を増力」等の放射電力パターンと、放射素子毎の励振係数に関する所望値との対応関係は、素子別励振情報決定部２３により、予めテーブル等で保持されている。 The element-specific excitation information determination unit 23 sets one excitation coefficient for a plurality of radiating elements based on a desired value for the excitation coefficient for each radiating element corresponding to the desired radiated power pattern determined by the power distribution determination unit 22. It has a function to determine excitation information (excitation amplitude value and / or excitation phase value for excitation control of the radiating elements one by one in order) for variable control in order. More specifically, the element-specific excitation information determination unit 23 selects a radiated power pattern prepared in advance based on the identification number obtained from the power distribution determination unit 22, and sets each radiated element corresponding to the selected radiated power pattern. Excitation information for variably controlling the excitation coefficients of a plurality of radiating elements one by one in order is determined based on a desired value for the excitation coefficient of the first and output to the control command generator 24. Incidentally, the correspondence relationship between the radiated power pattern such as “entire island of Japan”, “increase in Osaka”, “increase in Tokyo” and the desired value regarding the excitation coefficient for each radiating element is determined by the element-specific excitation information determination unit 23. It is held in advance by a table or the like.
制御コマンド生成部２４は、素子別励振情報決定部２３によって決定された複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報（放射素子を１つずつ順番に励振制御するための励振振幅値及び／又は励振位相値）に関する制御コマンドを生成し、制御コマンド用変調波生成部２５に出力する機能を有する。 The control command generation unit 24 performs excitation control for variably controlling the excitation coefficients of the plurality of radiating elements determined by the element-specific excitation information determining unit 23 one by one in order (excitation control is performed for the radiating elements one by one in order. A control command related to an excitation amplitude value and / or an excitation phase value), and a function of outputting the control command to the modulation wave generator 25 for control command.
制御コマンド用変調波生成部２５は、制御コマンド生成部２４によって生成された制御コマンドを予め定めた符号化・変調方式で符号化・変調して、制御コマンド用変調波を生成し、空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する機能を有する。 The control command modulation wave generation unit 25 encodes and modulates the control command generated by the control command generation unit 24 using a predetermined encoding / modulation method, generates a control command modulation wave, and generates a spatial synthesis antenna. It has the function to transmit toward the apparatus 10.
そして、素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５は、全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するよう構成される。この放射素子毎の制御コマンドの順次の送信間隔は、その制御コマンドの励振情報が実際に反映されるのに十分な予め定めた時間間隔とすることができる。 Then, the element-specific excitation information determination unit 23, the control command generation unit 24, and the control command modulation wave generation unit 25 control each radiating element until the excitation coefficients of all the radiating elements become the desired values of the radiated power pattern. Configured to send commands sequentially. The sequential transmission interval of the control command for each radiating element can be a predetermined time interval sufficient to actually reflect the excitation information of the control command.
このように、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１は、全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで、放射素子毎の制御コマンドを順次送信することにより、空間合成アンテナ装置１０の放射電力分布が緩やかに変化するよう遠隔制御することができる。 As described above, the radiated power pattern control device 21 according to the present embodiment sequentially transmits the control command for each radiating element until the excitation coefficient of all the radiating elements becomes a desired value of the radiated power pattern. Remote control can be performed so that the radiated power distribution of the antenna device 10 changes gradually.
ここで、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１により、空間合成アンテナ装置１０の放射電力分布が緩やかに変化するよう遠隔制御する制御方法として、実施例１，２を以下に説明する。 Here, Examples 1 and 2 will be described below as a control method in which the radiated power pattern control device 21 of the present embodiment performs remote control so that the radiated power distribution of the space combining antenna device 10 changes gently.
（実施例１の制御方法）
図５は、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１における実施例１の制御方法を示すフローチャートである。ここでは、励振振幅値を固定とし、励振位相値を可変制御することで空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを可変制御するものとし、放射電力パターン制御装置２１は、電力分布決定部２２により、空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを、例えば日本列島全体をほぼ均一な電力分布の放射電力パターンから特定の受信地点（例えば、大阪）に増力した電力分布の放射電力パターンへと変更するよう、管理者の操作指示に基づき決定したものとする。
(Control method of Example 1)
FIG. 5 is a flowchart showing the control method of Example 1 in the radiated power pattern control device 21 of the present embodiment. Here, the excitation amplitude value is fixed, and the radiation power pattern in the spatial synthesis antenna device 10 is variably controlled by variably controlling the excitation phase value. The radiated power pattern control device 21 is controlled by the power distribution determining unit 22. The radiated power pattern in the spatially synthesized antenna device 10 is changed from, for example, a radiated power pattern having a substantially uniform power distribution to a specific reception point (for example, Osaka) over the entire Japanese archipelago, for example. Assume that it is determined based on the operation instructions of the administrator.
まず、放射電力パターン制御装置２１は、素子別励振情報決定部２３により、当該所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数（本例では励振位相値）の所望値を基に、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を当該所望値とするよう決定し、まず総素子数Ｎ個（本例では、３１個）の放射素子のうち予め定めた素子番号１の放射素子である「素子１」の励振係数について可変制御するよう決定する（ステップＳ１）。 First, the radiated power pattern control device 21 uses the element-specific excitation information determination unit 23 based on the desired value of the excitation coefficient (excitation phase value in this example) for each radiating element corresponding to the desired radiated power pattern. Excitation information for variably controlling the excitation coefficients of a plurality of radiating elements one by one in order is determined to be the desired value. First, among the total number N of radiating elements (31 in this example) It is determined to variably control the excitation coefficient of “element 1” which is the radiating element of the determined element number 1 (step S1).
続いて、放射電力パターン制御装置２１は、制御コマンド生成部２４により、「素子１」の現在の励振位相値を当該所望値に変化させる制御コマンドを生成し、続いて制御コマンド用変調波生成部２５により制御コマンド用変調波を生成し、空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する（ステップＳ２）。 Subsequently, the radiated power pattern control device 21 uses the control command generation unit 24 to generate a control command for changing the current excitation phase value of “element 1” to the desired value, and then generates a control command modulation wave generation unit. 25 generates a control command modulation wave and transmits it to the spatial synthesis antenna device 10 (step S2).
そして、放射電力パターン制御装置２１は、素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５により、Ｎ個（本例では３１個）の全ての放射素子の励振係数に関する可変制御のために、放射素子毎の制御コマンドを順次送信する（ステップＳ３）。即ち、総素子数Ｎ個の放射素子について、全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで、素子番号ｎ（ｎは０〜Ｎ−１）の放射素子である「素子（ｎ＋１）」用の制御コマンドを順次送信する。これにより、空間合成アンテナ装置１０が備える複数の放射素子の励振係数は１つずつ順番に可変制御される。 The radiated power pattern control device 21 uses the element-specific excitation information determination unit 23, the control command generation unit 24, and the control command modulation wave generation unit 25 to excite all N (31 in this example) radiating elements. A control command for each radiating element is sequentially transmitted for variable control regarding the coefficient (step S3). That is, with respect to a total of N radiating elements, “elements” that are radiating elements having an element number n (n is 0 to N−1) until the excitation coefficient of all the radiating elements reaches a desired value of the radiated power pattern. (N + 1) "control commands are sequentially transmitted. As a result, the excitation coefficients of the plurality of radiating elements included in the space combining antenna device 10 are variably controlled one by one.
図６及び図７に、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１における実施例１の制御方法にて、各放射素子を１つずつ順番に制御する励振位相値の一例を示す。図６及び図７は、状態０（日本列島全体をほぼ均一な電力分布）から状態３１（大阪に増力した電力分布）まで、３１個の放射素子を１つずつ順番に可変制御したときの励振位相値を示している。ここで、図６は、状態０〜状態１５までを示し、図７は、状態１６〜状態３１までを示している。励振振幅値は全ての放射素子において同一としている。 FIG. 6 and FIG. 7 show an example of an excitation phase value for controlling each radiating element one by one by the control method of Example 1 in the radiated power pattern control device 21 of the present embodiment. FIGS. 6 and 7 show excitation when 31 radiating elements are variably controlled one by one from state 0 (power distribution almost uniform throughout the Japanese archipelago) to state 31 (power distribution increased in Osaka) one by one. The phase value is shown. Here, FIG. 6 shows the state 0 to the state 15, and FIG. 7 shows the state 16 to the state 31. The excitation amplitude value is the same for all radiating elements.
そして、図６及び図７における状態０から状態３１まで順番に変化させた際のサービスエリア内の受信地点内での１つ前の状態からの位相変化量（最大値と最小値）及び状態毎の受信利得の変化（平均値と最小値）を計算した結果を、それぞれ図８（Ａ），（Ｂ）に示している。尚、図８では、サービスエリア内の受信地点として、日本主要部の陸地上に方位角（Ａｚ）,仰角（Ｅｌ）で０．０５度間隔に３８８点の受信地点を設定して計算した。 Then, the phase change amount (maximum value and minimum value) from the previous state in the reception point in the service area when the state is sequentially changed from the state 0 to the state 31 in FIG. 6 and FIG. FIG. 8A and FIG. 8B show the results of calculating the change (average value and minimum value) of the reception gain of FIG. In FIG. 8, the calculation was performed by setting 388 reception points at an azimuth angle (Az) and elevation angle (El) at 0.05 degree intervals on the land of the main part of Japan as reception points in the service area.
図８によると、状態０から状態３１まで順番に変化させた場合には、１つ前の状態からの位相変化量は最大で１５．３度となる。８ＰＳＫの変調波とした場合ではその信号判定点の位相差が４５度毎であるので、±２２．５度範囲での位相変動であれば（或いはＱＰＳＫの場合では±４５度範囲での位相変動であれば）、受信信号が瞬断することは無い。また、この時の受信利得の最悪値は３３．９ｄＢｉとなり、平均値３７．７から約４ｄＢ程度の低下となるが、この程度の変化量であれば、衛星中継された信号を受信する一般的な受信装置が備える自動利得調整により追従させることが可能である。また、通常、衛星回線は降雨減衰などに備えて回線マージンを持っている。したがって、実施例１の制御方法のように、放射素子の励振状態を状態０から状態３１まで順番に変化させることで、サービスエリア内の受信地点における急激な位相及び振幅値の変動を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができる。 According to FIG. 8, when the state is changed in order from the state 0 to the state 31, the phase change amount from the previous state is 15.3 degrees at the maximum. In the case of an 8PSK modulated wave, the phase difference between the signal determination points is every 45 degrees. Therefore, if the phase fluctuation is in the range of ± 22.5 degrees (or in the case of QPSK, the phase fluctuation is in the range of ± 45 degrees). The received signal will not be momentarily interrupted. Further, the worst value of the reception gain at this time is 33.9 dBi, which is about 4 dB lower than the average value of 37.7. If the amount of change is about this level, it is common to receive satellite relayed signals. It can be made to follow by the automatic gain adjustment with which such a receiver is equipped. In general, a satellite line has a line margin in preparation for rain attenuation. Therefore, as in the control method of the first embodiment, by changing the excitation state of the radiating element in order from the state 0 to the state 31, it is possible to reduce abrupt phase and amplitude value fluctuation at the reception point in the service area. It is possible to prevent or suppress loss due to instantaneous interruption of the received signal on the receiving device side.
ただし、放射電力パターンの変更幅が大きく、或る放射素子の位相を９０度から２７０度へ反転するようなことも起こりうる。したがって、実施例１の制御方法において８ＰＳＫの変調波とした場合で±２２．５度範囲を超えることも想定される。このような場合、実施例１の制御方法よりも確実に受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制するには、以下に説明する実施例２の制御方法のように構成するのが好適である。 However, there is a possibility that the change range of the radiated power pattern is large and the phase of a certain radiating element is reversed from 90 degrees to 270 degrees. Therefore, it is assumed that the range of ± 22.5 degrees is exceeded in the control method of the first embodiment when the modulation wave is 8PSK. In such a case, in order to prevent or suppress the loss due to the instantaneous interruption of the received signal on the receiving device side more reliably than the control method of the first embodiment, the control method of the second embodiment described below is configured. Is preferred.
（実施例２の制御方法）
実施例２の制御方法では、放射電力パターン制御装置２１は、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御する際に、所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子に対して、該放射素子の励振係数を現在値から段階的に所定量ずつシフトさせて所望値となるよう制御コマンドを順次生成して送信するよう構成される。
(Control method of Example 2)
In the control method of the second embodiment, when the radiated power pattern control device 21 variably controls the excitation coefficients of a plurality of radiating elements one by one in order, the radiating power pattern control device 21 is a radiating element whose amount of change with respect to a desired value is greater than a predetermined level. On the other hand, the control command is sequentially generated and transmitted so that the excitation coefficient of the radiating element is shifted by a predetermined amount from the current value step by step by a predetermined amount.
図９は、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１における実施例２の制御方法を示すフローチャートである。ここでは、励振振幅値を固定とし、励振位相値を制御することで空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを可変制御するものとし、放射電力パターン制御装置２１は、電力分布決定部２２により、空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを、例えば日本列島全体をほぼ均一な電力分布の放射電力パターンから特定の受信地点（例えば、大阪）に増力した電力分布の放射電力パターンへと変更するよう、管理者の操作指示に基づき決定したものとする。 FIG. 9 is a flowchart showing a control method of Example 2 in the radiated power pattern control device 21 of the present embodiment. Here, the excitation amplitude value is fixed, and the radiated power pattern in the spatial synthesis antenna device 10 is variably controlled by controlling the excitation phase value. The radiated power pattern control device 21 uses the power distribution determining unit 22 to Management is performed so that the radiated power pattern in the combined antenna device 10 is changed from, for example, a radiated power pattern with a substantially uniform power distribution to a radiated power pattern with a power distribution increased to a specific reception point (for example, Osaka) over the entire Japanese archipelago. It is determined based on the operator's operation instructions.
まず、放射電力パターン制御装置２１は、素子別励振情報決定部２３により、まず総素子数Ｎ個（本例では、３１個）の放射素子のうち予め定めた素子番号１の放射素子である「素子１」について、その励振位相を制御するとして決定する（ステップＳ１１）。尚、実施例２の制御方法は、総素子数Ｎ個の放射素子について、素子番号ｎ（ｎは０〜Ｎ−１）の放射素子である「素子（ｎ＋１）」の放射素子の制御コマンドを順番に送信する点で実施例１の制御方法と共通するが、位相変化量や受信利得を考慮して、必要に応じて所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子の励振係数をその現在値から段階的に所定量ずつシフトさせて所望値となるよう制御コマンドを順次生成して送信する点で実施例１の制御方法とは相違する。 First, the radiated power pattern control device 21 is a radiating element having a predetermined element number 1 among N radiating elements in total (31 in this example) by the element-specific excitation information determining unit 23. The element 1 "is determined to control the excitation phase (step S11). In the control method of the second embodiment, the control command for the radiating element “element (n + 1)”, which is the radiating element having the element number n (n is 0 to N−1), is applied to the radiating elements having the total number of N elements. Although common to the control method of the first embodiment in that transmission is performed in order, the excitation coefficient of the radiating element that makes the change amount with respect to a desired value larger than a predetermined level is taken into consideration as necessary in consideration of the phase change amount and the reception gain. The control method is different from the control method of the first embodiment in that control commands are sequentially generated and transmitted so as to obtain a desired value by shifting the current value step by step by a predetermined amount.
したがって、放射電力パターン制御装置２１は、素子番号ｎの現在の励振位相値を所望値に変更する際に、素子別励振情報決定部２３により、まず、サービスエリア内の指定観測点（例えば、上述した３８８点）で想定される、「現在の励振位相値の状態からの位相変化量」及び「所望値に変更した場合に想定される受信利得」を算出し（ステップＳ１２）、当該算出した位相変化量が所定範囲内、且つ当該算出した受信利得が所定レベル（回線マージンにより受信可能なレベル値）以上であるか否かを判別し（ステップＳ１３）、これを満たすときは（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、制御コマンド生成部２４により、素子番号ｎの現在の励振位相値を所望値とする励振情報の制御コマンドを生成し、続いて制御コマンド用変調波生成部２５により制御コマンド用変調波を生成し、空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する（ステップＳ１４）。 Therefore, when changing the current excitation phase value of the element number n to a desired value, the radiated power pattern control device 21 first causes the element-specific excitation information determination unit 23 to first designate a designated observation point (for example, the above-described point in the service area). 388 points), “phase change amount from current excitation phase value state” and “reception gain assumed when changed to desired value” are calculated (step S12), and the calculated phase It is determined whether or not the amount of change is within a predetermined range and the calculated reception gain is equal to or higher than a predetermined level (a level value that can be received by the line margin) (step S13), and when this is satisfied (step S13: Yes) ), The control command generator 24 generates an excitation information control command having the current excitation phase value of the element number n as a desired value, and then sends the control command modulation wave generator 25 a control command. Ri generates a control command for the modulation wave is transmitted to the spatial compounding antenna device 10 (step S14).
一方、素子別励振情報決定部２３により、素子番号ｎの現在の励振位相値を所望値に変更する際に、当該算出した位相変化量が所定範囲内、且つ当該算出した受信利得が所定レベル以上であるとする判定基準を満たさないと判断した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、制御コマンド生成部２４により、素子番号ｎの励振位相値を、その現在値から所定量シフトさせた値とする励振情報の制御コマンドを生成し、当該生成した制御コマンドを制御コマンド用変調波生成部２５により空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する（ステップＳ１５）。このとき、制御コマンド生成部２４により、当該素子番号ｎの励振位相値が所望値を達成するまで、当該素子番号ｎの励振位相値を当該放射電力パターンの変更に係る可変制御前の値（現在値）から段階的に所定量シフトさせた値とする制御コマンドを順次生成し、続いて当該順次生成した制御コマンドを制御コマンド用変調波生成部２５により空間合成アンテナ装置１０に向けて予め定めた時間間隔で送信する（ステップＳ１６）。この予め定めた時間間隔は、制御コマンドの励振情報が実際に反映されるのに十分な時間間隔とする。 On the other hand, when the current excitation phase value of the element number n is changed to a desired value by the element-specific excitation information determination unit 23, the calculated phase change amount is within a predetermined range, and the calculated reception gain is equal to or higher than a predetermined level. When it is determined that the determination criterion is not satisfied (step S13: No), the control command generation unit 24 sets the excitation phase value of the element number n to a value shifted by a predetermined amount from the current value. Is generated, and the generated control command is transmitted to the spatial combining antenna device 10 by the modulated wave for control command generation unit 25 (step S15). At this time, until the excitation phase value of the element number n achieves a desired value, the control command generation unit 24 sets the excitation phase value of the element number n to the value before the variable control related to the change of the radiated power pattern (current Value) is sequentially generated by a predetermined amount, and then the control command generated in advance is determined in advance by the control command modulation wave generation unit 25 toward the spatial synthesis antenna device 10. Transmission is performed at time intervals (step S16). This predetermined time interval is set to a time interval sufficient for the excitation information of the control command to be actually reflected.
そして、放射電力パターン制御装置２１は、素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５により、Ｎ個（本例では３１個）の全ての放射素子についての制御コマンドを当該放射電力パターンの所望値となるまで繰り返し送信する（ステップＳ１７）。 The radiated power pattern control device 21 uses the element-specific excitation information determination unit 23, the control command generation unit 24, and the control command modulation wave generation unit 25 to control all N (31 in this example) radiating elements. The control command is repeatedly transmitted until the desired value of the radiated power pattern is reached (step S17).
これにより、放射電力パターンの変更幅が大きく、或る放射素子の位相を９０度から２７０度へ最終的に反転するような場合でも、８ＰＳＫの変調波とした場合で±２２．５度の位相変動内で可変制御することが可能となる。これにより、受信地点における位相変化量を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができる。 As a result, even if the change range of the radiated power pattern is large and the phase of a certain radiating element is finally reversed from 90 degrees to 270 degrees, the phase is ± 22.5 degrees when the modulated wave is 8PSK. It becomes possible to variably control within the fluctuation. As a result, the amount of phase change at the reception point can be reduced, and loss due to instantaneous interruption of the received signal on the receiving device side can be prevented or suppressed.
以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、本実施形態の空間合成アンテナ装置は、特許文献１に開示されるような主鏡１１を鏡面修整反射鏡とし、副鏡１２についても鏡面修整反射鏡とした例を説明したが、主鏡１１を鏡面修整反射鏡として副鏡１２をパラボラ反射鏡とすることもでき、あるいは主鏡１１をパラボラ反射鏡とし副鏡１２のみを鏡面修整反射鏡としてもよい。また、空間合成アンテナ装置を１枚の修整鏡面反射鏡とフェーズドアレー給電部１３との組み合わせとしてもよい。更には、適用するサービスエリアに応じてフェーズドアレー給電部１３の放射素子の数を決定し、鏡面修整反射鏡を利用せず１枚又は２枚のパラボラ反射鏡のみで構成し、フェーズドアレー給電部１３で励振制御する空間合成アンテナ装置とすることもできる。 The present invention has been described above by taking examples of specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. For example, in the spatially synthesizing antenna device of the present embodiment, an example has been described in which the primary mirror 11 as disclosed in Patent Document 1 is a mirror-modified reflector, and the secondary mirror 12 is also a mirror-modified reflector. 11 may be a mirror-shaped reflecting mirror and the secondary mirror 12 may be a parabolic reflecting mirror, or only the primary mirror 11 may be a parabolic reflecting mirror and only the secondary mirror 12 may be a mirror-modifying reflecting mirror. Further, the spatial synthesis antenna device may be a combination of one modified mirror reflector and the phased array power feeding unit 13. Further, the number of radiating elements of the phased array power feeding unit 13 is determined according to the service area to be applied, and the phased array power feeding unit is configured by only one or two parabolic reflectors without using the mirror-shaped modified reflecting mirror. 13 can also be a spatially synthesized antenna device that performs excitation control.
本発明によれば、サービスエリア内の受信地点における急激な位相及び振幅値の変動を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができるので、サービスエリア内の放射電力パターンを可変とする衛星搭載型のアンテナの用途に有用である。 According to the present invention, it is possible to reduce sudden phase and amplitude value fluctuations at a reception point in a service area, and it is possible to prevent or suppress a loss due to an instantaneous interruption of a reception signal on the reception device side. This is useful for satellite-mounted antenna applications where the radiation power pattern in the area is variable.
１０ 空間合成アンテナ装置
１１ 主鏡
１２ 副鏡
１３ フェーズドアレー給電部
１４ 中継制御部
１５ 変調波受信・分離部
１６ 制御コマンド分析部
１７ 励振制御部
２０ 基地局設備
２１ 放射電力パターン制御装置
２２ 電力分布決定部
２３ 素子別励振情報決定部
２４ 制御コマンド生成部
２５ 制御コマンド用変調波生成部
２６ サービス情報用変調波送信装置
１７１ 増幅器
１７２ 移相器
１７３ 帯域制限フィルタ
１７４ 励振情報入力部
１７５ 励振振幅・位相設定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spatial combining antenna apparatus 11 Primary mirror 12 Sub mirror 13 Phased array feeding part 14 Relay control part 15 Modulated wave reception / separation part 16 Control command analysis part 17 Excitation control part 20 Base station equipment 21 Radiated power pattern control apparatus 22 Power distribution determination Unit 23 element-specific excitation information determination unit 24 control command generation unit 25 control command modulation wave generation unit 26 service information modulation wave transmitter 171 amplifier 172 phase shifter 173 band limiting filter 174 excitation information input unit 175 excitation amplitude / phase setting Part
Claims (4)
所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定する素子別励振情報決定手段と、
前記励振情報に関する制御コマンドを生成する制御コマンド生成手段と、
前記制御コマンドを符号化・変調して当該空間合成アンテナ装置に向けて送信する制御コマンド用変調波生成手段とを備え、
前記素子別励振情報決定手段、前記制御コマンド生成手段、及び前記制御コマンド用変調波生成手段は、当該空間合成アンテナ装置における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するよう構成されていることを特徴とする放射電力パターン制御装置。 A radiated power pattern control device that variably controls a radiated power pattern of a spatially synthesized antenna device including a plurality of radiating elements,
Based on a desired value for an excitation coefficient for each radiating element corresponding to a desired radiated power pattern, excitation for each element that determines excitation information for variably controlling each excitation coefficient of the plurality of radiating elements one by one. Information determination means;
Control command generating means for generating a control command related to the excitation information;
A control command modulation wave generating means for encoding and modulating the control command and transmitting the modulated control command to the spatially synthesized antenna device;
The element-specific excitation information determining means, the control command generating means, and the control command modulation wave generating means are used until the excitation coefficients of all the radiating elements in the spatially synthesized antenna apparatus become a desired value of the radiated power pattern. A radiated power pattern control device configured to sequentially transmit control commands for each radiating element.
前記制御コマンド生成手段は、該手段によって判別した放射素子については、該放射素子の励振係数を現在値から段階的に所定量ずつシフトさせて前記所望値となるよう当該制御コマンドを順次生成する手段を有し、
前記制御コマンド用変調波生成手段は、該手段によって順次生成される制御コマンドを当該空間合成アンテナ装置に向けて送信する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の放射電力パターン制御装置。 The element-specific excitation information determining means is a means for discriminating a radiating element whose amount of change with respect to the desired value is greater than a predetermined level when variably controlling each excitation coefficient of the plurality of radiating elements one by one. Have
The control command generation means sequentially generates the control command for the radiating element determined by the means so that the excitation coefficient of the radiating element is shifted by a predetermined amount from the current value step by step by a predetermined amount. Have
2. The radiated power pattern control device according to claim 1, wherein the modulated wave for control command generation means includes means for transmitting control commands sequentially generated by the means to the spatial synthesis antenna device. .
所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定するステップと、
前記励振情報に関する制御コマンドを生成するステップと、
前記制御コマンドを符号化・変調して当該空間合成アンテナ装置に向けて送信するステップと、
当該空間合成アンテナ装置における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。 A control method for variably controlling a radiated power pattern of a spatially synthesized antenna device including a plurality of radiating elements,
Determining excitation information for variably controlling each excitation coefficient of the plurality of radiating elements one by one based on a desired value for an excitation coefficient for each radiating element corresponding to a desired radiated power pattern;
Generating a control command for the excitation information;
Encoding and modulating the control command and transmitting it to the spatial combining antenna device;
Sequentially transmitting a control command for each radiating element until the excitation coefficients of all the radiating elements in the spatially synthesized antenna apparatus become a desired value of the radiated power pattern;
The control method characterized by including.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020141390A (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | 日本放送協会 | Radiation pattern control device and repeater |
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