JP2833961B2 - 交差偏波補償装置 - Google Patents
交差偏波補償装置Info
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- JP2833961B2 JP2833961B2 JP5149171A JP14917193A JP2833961B2 JP 2833961 B2 JP2833961 B2 JP 2833961B2 JP 5149171 A JP5149171 A JP 5149171A JP 14917193 A JP14917193 A JP 14917193A JP 2833961 B2 JP2833961 B2 JP 2833961B2
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- JP
- Japan
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- polarization
- phase difference
- cross
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- Radio Relay Systems (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波及びミリ波帯
における直交偏波を共用する開口面アンテナ、即ち、直
交偏波共用アンテナ装置に関し、特に交差偏波補償装置
に関する。
における直交偏波を共用する開口面アンテナ、即ち、直
交偏波共用アンテナ装置に関し、特に交差偏波補償装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】直交偏波を共用する通信システムにおい
ては、降雨領域を電波が通過する場合、偏平状の雨滴に
より直交偏波間に相対位相差と相対減衰差が生じ、交差
偏波識別度が劣化する。結果として、直交偏波間での干
渉が生じ通信の質の低下をもたらす。この問題を解決す
る手段として、降雨による偏波特性の劣化に相当する楕
円偏波を予めアンテナ内でつくって互いに相殺する方法
がある。
ては、降雨領域を電波が通過する場合、偏平状の雨滴に
より直交偏波間に相対位相差と相対減衰差が生じ、交差
偏波識別度が劣化する。結果として、直交偏波間での干
渉が生じ通信の質の低下をもたらす。この問題を解決す
る手段として、降雨による偏波特性の劣化に相当する楕
円偏波を予めアンテナ内でつくって互いに相殺する方法
がある。
【０００３】衛星通信においては、この偏波補償を降雨
の影響を受ける地球局側で行い、自局での干渉軽減はも
とより相手局その他の局に干渉を与えないように配慮す
る必要がある。具体的手段としては、受信楕円偏波の主
軸の傾き角と楕円偏波をつくる交差偏波成分の振幅とを
検出し、この２つの情報について送受信周波数間の相関
を演算により求め、送信波が降雨域で受ける偏波特性劣
化を相殺するような傾き角をもった楕円偏波をアンテナ
給電装置を構成する９０°位相差板と１８０°位相差板
の制御によって予めつくり、それを放射することにより
降雨域を通過した偏波特性を改善することができる。
の影響を受ける地球局側で行い、自局での干渉軽減はも
とより相手局その他の局に干渉を与えないように配慮す
る必要がある。具体的手段としては、受信楕円偏波の主
軸の傾き角と楕円偏波をつくる交差偏波成分の振幅とを
検出し、この２つの情報について送受信周波数間の相関
を演算により求め、送信波が降雨域で受ける偏波特性劣
化を相殺するような傾き角をもった楕円偏波をアンテナ
給電装置を構成する９０°位相差板と１８０°位相差板
の制御によって予めつくり、それを放射することにより
降雨域を通過した偏波特性を改善することができる。
【０００４】従来、入射する受信楕円偏波の傾き角は１
８０°位相差板の基準位置からの変移角として、また交
差偏波発生量は９０°位相差板基準位置からの変移角と
して各々検出する方法がとられていた（参考資料、特許
公報平２−１９６５８、国際通信の研究Ｎｏ．１２６ｐ
ｐ５７１−５７９）。これは、受信楕円偏波を９０°／
１８０°位相差板と直交偏波分波器を通して主偏波成分
と交差偏波成分とに分離した後、振幅位相同期検波して
その出力が最小になるように９０°／１８０°位相差板
を各々独立に駆動するものである。
８０°位相差板の基準位置からの変移角として、また交
差偏波発生量は９０°位相差板基準位置からの変移角と
して各々検出する方法がとられていた（参考資料、特許
公報平２−１９６５８、国際通信の研究Ｎｏ．１２６ｐ
ｐ５７１−５７９）。これは、受信楕円偏波を９０°／
１８０°位相差板と直交偏波分波器を通して主偏波成分
と交差偏波成分とに分離した後、振幅位相同期検波して
その出力が最小になるように９０°／１８０°位相差板
を各々独立に駆動するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式によれば、
受信波に対する交差偏波補償が結果として可能になり、
送受両周波数帯の交差偏波補償を行うことができる。
受信波に対する交差偏波補償が結果として可能になり、
送受両周波数帯の交差偏波補償を行うことができる。
【０００６】しかしながら、４ＧＨｚ帯を受信周波数帯
として６ＧＨｚ帯を送信周波数帯とする衛星通信では、
４ＧＨｚ帯における降雨偏波劣化は６ＧＨｚ帯における
それに比して少ないため、降雨量がそれ程多くない（例
えば１００ｍｍ／Ｈ年時間率０．０１％以下）地域にお
いては受信偏波劣化による自局の回線品質が問題となる
場合は少ない。従って６ＧＨｚ帯の交差偏波補償だけで
十分な場合が多い。従来の方式では、位相差板の変移角
として検出信号を得ていたために受信系に駆動及び角度
検出可能な２つの位相差板と駆動制御回路等が必要にな
り構造が複雑になる。
として６ＧＨｚ帯を送信周波数帯とする衛星通信では、
４ＧＨｚ帯における降雨偏波劣化は６ＧＨｚ帯における
それに比して少ないため、降雨量がそれ程多くない（例
えば１００ｍｍ／Ｈ年時間率０．０１％以下）地域にお
いては受信偏波劣化による自局の回線品質が問題となる
場合は少ない。従って６ＧＨｚ帯の交差偏波補償だけで
十分な場合が多い。従来の方式では、位相差板の変移角
として検出信号を得ていたために受信系に駆動及び角度
検出可能な２つの位相差板と駆動制御回路等が必要にな
り構造が複雑になる。
【０００７】それ故に本発明の課題は、送信波の交差偏
波補償に必要な受信楕円偏波の傾き角と交差偏波発生量
を検出する手段として、位相差板の角度情報によらない
簡易な構成をもつ送信波交差偏波補償装置を提供するこ
とにある。
波補償に必要な受信楕円偏波の傾き角と交差偏波発生量
を検出する手段として、位相差板の角度情報によらない
簡易な構成をもつ送信波交差偏波補償装置を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の交差偏波補償装
置は、降雨の少ない地域の衛星通信用地球局に用いら
れ、伝播路に介在する非対称媒質により発生する交差偏
波をアップリンク系の９０°位相差板と１８０°位相差
板とを用いてアップリンクを補償する交差偏波補償装置
において、ダウンリンク系の主偏波成分と交差偏波成分
とを分離するためのダウンリンク系の角度固定の９０°
位相差板のみからなる位相差板及び偏分波器を有する分
波給電部と、交差偏波識別度に相当する誤差信号と楕円
偏波の主軸の傾き角に相当する誤差信号とを出力する２
つの振幅位相同期検波回路と、これらの誤差信号を基に
前記アップリンク系の９０°位相差板及び１８０°位相
差板の角度を設定する相関演算回路と、該相関演算回路
の出力に応じて前記アップリンク系の９０°位相差板及
び１８０°位相差板を回転させる駆動回路とを備えたこ
とを特徴とする。
置は、降雨の少ない地域の衛星通信用地球局に用いら
れ、伝播路に介在する非対称媒質により発生する交差偏
波をアップリンク系の９０°位相差板と１８０°位相差
板とを用いてアップリンクを補償する交差偏波補償装置
において、ダウンリンク系の主偏波成分と交差偏波成分
とを分離するためのダウンリンク系の角度固定の９０°
位相差板のみからなる位相差板及び偏分波器を有する分
波給電部と、交差偏波識別度に相当する誤差信号と楕円
偏波の主軸の傾き角に相当する誤差信号とを出力する２
つの振幅位相同期検波回路と、これらの誤差信号を基に
前記アップリンク系の９０°位相差板及び１８０°位相
差板の角度を設定する相関演算回路と、該相関演算回路
の出力に応じて前記アップリンク系の９０°位相差板及
び１８０°位相差板を回転させる駆動回路とを備えたこ
とを特徴とする。
【０００９】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例としてアンテナを含む送信交
差偏波補償装置をブロック図で示している。図２は図１
の交差偏波補償装置に含まれた振幅位相同期検波器３３
ａのブロック図を示した図である。図３は入射楕円偏波
の傾き角、主偏波と交差偏波の関係を示す。
る。図１は本発明の実施例としてアンテナを含む送信交
差偏波補償装置をブロック図で示している。図２は図１
の交差偏波補償装置に含まれた振幅位相同期検波器３３
ａのブロック図を示した図である。図３は入射楕円偏波
の傾き角、主偏波と交差偏波の関係を示す。
【００１０】円偏波で衛星通信する場合について図１を
用いて本交差偏波補償装置の動作原理を説明する。主反
射鏡１１、副反射鏡１２及び一次放射器１３からなる放
射給電部１から入射した右旋楕円偏波のビーコン波Ｓ
は、分波給電部２内で、送受信周波数帯を分波する周波
数分波器２１にて送信周波数帯から分離した後に角度固
定の４ＧＨｚ９０°位相差板２２を通過して直線偏波に
近い楕円偏波に変換される。この直線偏波に近い楕円偏
波は、偏分波器２４にて主偏波成分Ｅcと交差偏波成分
Ｅxとに分離され、４ＧＨｚ偏分波器２４の直交する２
つの端子に各々出力される。これらの２つの信号成分Ｅ
C ，ＥXは検出部３内で低雑音増幅器（ＬＮＡ）３１で
増幅され周波数変換器（ダウンコンバータ）３２にて中
間周波数に変換された後、復調器３３に各々入力され
る。一方、直交する６ＧＨｚ帯の２つの信号成分＃４及
び＃５（送信信号）は、６ＧＨｚ偏分波器２７に入力
し、６ＧＨｚ９０°位相差板２６及び１８０°位相差板
２５を通過し、周波数分波器２１で分波されて放射給電
部１より放射される。
用いて本交差偏波補償装置の動作原理を説明する。主反
射鏡１１、副反射鏡１２及び一次放射器１３からなる放
射給電部１から入射した右旋楕円偏波のビーコン波Ｓ
は、分波給電部２内で、送受信周波数帯を分波する周波
数分波器２１にて送信周波数帯から分離した後に角度固
定の４ＧＨｚ９０°位相差板２２を通過して直線偏波に
近い楕円偏波に変換される。この直線偏波に近い楕円偏
波は、偏分波器２４にて主偏波成分Ｅcと交差偏波成分
Ｅxとに分離され、４ＧＨｚ偏分波器２４の直交する２
つの端子に各々出力される。これらの２つの信号成分Ｅ
C ，ＥXは検出部３内で低雑音増幅器（ＬＮＡ）３１で
増幅され周波数変換器（ダウンコンバータ）３２にて中
間周波数に変換された後、復調器３３に各々入力され
る。一方、直交する６ＧＨｚ帯の２つの信号成分＃４及
び＃５（送信信号）は、６ＧＨｚ偏分波器２７に入力
し、６ＧＨｚ９０°位相差板２６及び１８０°位相差板
２５を通過し、周波数分波器２１で分波されて放射給電
部１より放射される。
【００１１】図２に復調器３３の動作原理を表わす基本
構成を示す。偏分波器２４の交差偏波成分の出力は、直
線偏波に近い楕円偏波が入力しているため主偏波と同相
成分も含まれている。そのため、交差偏波成分は、偏分
波器２４の交差偏波成分出力を主偏波と同相成分及び主
偏波と直交成分に分けて求める必要がある。このため、
本発明では主偏波成分ＥC は可変位相器３３ｃを通して
２分岐され、一方はそのまま、また他方は９０°位相器
３３ｂを介して、各々振幅位相同期検波器３３ａに基準
信号として入力される。一方、交差偏波成分ＥX は２分
岐された後に同相で同期検波器３３ａに入力され、前記
基準信号で振幅位相同期検波して２つの直交関係にある
誤差信号ｅπ（主偏波成分ＥCと同相関係）とｅπ/2
（主偏波成分ＥCと直交関係）が検出される。
構成を示す。偏分波器２４の交差偏波成分の出力は、直
線偏波に近い楕円偏波が入力しているため主偏波と同相
成分も含まれている。そのため、交差偏波成分は、偏分
波器２４の交差偏波成分出力を主偏波と同相成分及び主
偏波と直交成分に分けて求める必要がある。このため、
本発明では主偏波成分ＥC は可変位相器３３ｃを通して
２分岐され、一方はそのまま、また他方は９０°位相器
３３ｂを介して、各々振幅位相同期検波器３３ａに基準
信号として入力される。一方、交差偏波成分ＥX は２分
岐された後に同相で同期検波器３３ａに入力され、前記
基準信号で振幅位相同期検波して２つの直交関係にある
誤差信号ｅπ（主偏波成分ＥCと同相関係）とｅπ/2
（主偏波成分ＥCと直交関係）が検出される。
【００１２】次に、アップリンクの交差偏波劣化補償の
ための校正動作について図を用いて説明する。図４は、
校正用カップラー２３の入射偏波＃３及び主偏波成分出
力＃１と交差偏波成分出力＃２を示した図である。ここ
で分波給電部２の９０°位相差板２２と偏分波器２４と
の間に接続された偏波校正用カップラー２３からビーコ
ン波と同一周波数の校正信号を印加して誤差出力ｅπ/2
が零となるように可変位相器３３ｃを校正すれば、誤差
出力ｅπは主偏波ＥC と同相の交差偏波成分となり、ｅ
π/2は主偏波ＥC と９０°の位相差をもった交差偏波成
分となる。このように校正された回路において衛星ビー
コン波Ｓを受信したとき主偏波ＥC と交差偏波ＥX の位
相差をθとすると誤差出力は各々次の数１式及び数２式
にて表される。
ための校正動作について図を用いて説明する。図４は、
校正用カップラー２３の入射偏波＃３及び主偏波成分出
力＃１と交差偏波成分出力＃２を示した図である。ここ
で分波給電部２の９０°位相差板２２と偏分波器２４と
の間に接続された偏波校正用カップラー２３からビーコ
ン波と同一周波数の校正信号を印加して誤差出力ｅπ/2
が零となるように可変位相器３３ｃを校正すれば、誤差
出力ｅπは主偏波ＥC と同相の交差偏波成分となり、ｅ
π/2は主偏波ＥC と９０°の位相差をもった交差偏波成
分となる。このように校正された回路において衛星ビー
コン波Ｓを受信したとき主偏波ＥC と交差偏波ＥX の位
相差をθとすると誤差出力は各々次の数１式及び数２式
にて表される。
【数１】ｅπ＝（ＥX ／ＥC ）ｃｏｓθ
【数２】ｅπ/2＝（ＥX ／ＥC ）ｓｉｎθ
【００１３】従って、本発明の交差偏波補償装置に於い
ては、数２式に示す誤差出力を送信用９０°位相差板２
６の駆動信号として、また数１式に示す誤差出力を送信
用１８０°位相差板２５の駆動信号として用いる。ここ
で降雨による交差偏波識別度と楕円偏波の傾き角には送
受信周波数間で一定の相関が推定されるので、数１式及
び数２式に示される誤差出力ｅ（π）、ｅ（π/2) はＡ
／Ｄコンバータ４１にてディジタル信号に変換された後
位相差板２５，２６の各角度検出器２９による位置角度
情報を基にＣＰＵ４２にて相関演算され、Ｄ／Ａコンバ
ータ４３にてアナログ信号に変換し駆動回路４４により
１８０°位相差板２５及び９０°位相差板２６を独立し
て駆動する。
ては、数２式に示す誤差出力を送信用９０°位相差板２
６の駆動信号として、また数１式に示す誤差出力を送信
用１８０°位相差板２５の駆動信号として用いる。ここ
で降雨による交差偏波識別度と楕円偏波の傾き角には送
受信周波数間で一定の相関が推定されるので、数１式及
び数２式に示される誤差出力ｅ（π）、ｅ（π/2) はＡ
／Ｄコンバータ４１にてディジタル信号に変換された後
位相差板２５，２６の各角度検出器２９による位置角度
情報を基にＣＰＵ４２にて相関演算され、Ｄ／Ａコンバ
ータ４３にてアナログ信号に変換し駆動回路４４により
１８０°位相差板２５及び９０°位相差板２６を独立し
て駆動する。
【００１４】即ち、降雨によるダウンリンク交差偏波識
別度劣化量と楕円偏波傾き角の情報を検出部３にて検出
し、その出力により送信用９０°位相差板及び１８０°
位相差板を駆動して降雨による送信帯の交差偏波発生で
作られる楕円偏波に等しく重ね合せることが出来る楕円
偏波を事前に作り、これを放射すれば、送信帯の降雨に
よる交差偏波劣化を改善することが出来る。なお、交差
偏波劣化の改善に関しては、添付文献「衛星通信におけ
る直交偏波の利用、糸原 志津夫他、国際通信の研究、
Ｎｏ．７３、１９７２年７月」に詳細が説明されてい
る。
別度劣化量と楕円偏波傾き角の情報を検出部３にて検出
し、その出力により送信用９０°位相差板及び１８０°
位相差板を駆動して降雨による送信帯の交差偏波発生で
作られる楕円偏波に等しく重ね合せることが出来る楕円
偏波を事前に作り、これを放射すれば、送信帯の降雨に
よる交差偏波劣化を改善することが出来る。なお、交差
偏波劣化の改善に関しては、添付文献「衛星通信におけ
る直交偏波の利用、糸原 志津夫他、国際通信の研究、
Ｎｏ．７３、１９７２年７月」に詳細が説明されてい
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
降雨量が少ない地域においては、受信波での交差偏波識
別度と楕円偏波の傾き角を検出部３の２つの振幅位相同
期検波器の出力信号として検出できるため受信用１８０
°位相差板は不要となる。また、９０°位相差板も固定
された円偏波発生器として用いられるので駆動制御回路
も不要となる。従って構成及び構造が簡素化された交差
偏波補償装置を提供できる。
降雨量が少ない地域においては、受信波での交差偏波識
別度と楕円偏波の傾き角を検出部３の２つの振幅位相同
期検波器の出力信号として検出できるため受信用１８０
°位相差板は不要となる。また、９０°位相差板も固定
された円偏波発生器として用いられるので駆動制御回路
も不要となる。従って構成及び構造が簡素化された交差
偏波補償装置を提供できる。
【図１】本発明の一実施例による交差偏波補償装置を示
すブロック図。
すブロック図。
【図２】図１の交差偏波補償装置に含まれた振幅位相同
期検波器の基本構成を示す図。
期検波器の基本構成を示す図。
【図３】入射受信波の楕円偏波の性質を示す図。
【図４】残留位相校正用カップラーからの入射偏波と各
出力成分を示す図。
出力成分を示す図。
１１ 主反射鏡 １２ 副反射鏡 １３ 一次放射器 ２１ 周波数分波器 ２２ ９０°位相差板 ２３ 校正用カップラー ２４ 偏分波器 ２５ １８０°位相差板 ２６ ９０°位相差板 ２７ 偏分波器 ２８ 駆動モータ ２９ 角度検出器 ３１ ＬＮＡ ３２ ダウンコンバータ ３３ 復調器 ３３ａ 振幅位相同期検波器 ３３ｂ ９０°位相器 ３３ｃ 可変位相器 ４１ Ａ／Ｄコンバータ ４２ ＣＰＵ ４３ Ｄ／Ａコンバータ ４４ 駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−326757（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−293981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−200730（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−11032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−136598（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−49052（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 降雨の少ない地域の衛星通信用地球局に
用いられ、伝播路に介在する非対称媒質により発生する
交差偏波をアップリンク系の９０°位相差板と１８０°
位相差板とを用いてアップリンクを補償する交差偏波補
償装置において、ダウンリンク系の主偏波成分と交差偏
波成分とを分離するためのダウンリンク系の角度固定の
９０°位相差板のみからなる位相差板及び偏分波器を有
する分波給電部と、交差偏波識別度に相当する誤差信号
と楕円偏波の主軸の傾き角に相当する誤差信号とを出力
する２つの振幅位相同期検波回路と、これらの誤差信号
を基に前記アップリンク系の９０°位相差板及び１８０
°位相差板の角度を設定する相関演算回路と、該相関演
算回路の出力に応じて前記アップリンク系の９０°位相
差板及び１８０°位相差板を回転させる駆動回路とを備
えたことを特徴とする交差偏波補償装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の交差偏波補償装置におい
て、前記振幅位相同期検波回路を校正する校正用カップ
ラーをダウンリンク系の９０°位相差板と偏分波器との
間に具備することを特徴とする交差偏波補償装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の交差偏波補償装置
と、前記分波給電部に接続された放射給電部とを含むこ
とを特徴とする直交偏波共用アンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5149171A JP2833961B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 交差偏波補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5149171A JP2833961B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 交差偏波補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715409A JPH0715409A (ja) | 1995-01-17 |
| JP2833961B2 true JP2833961B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=15469355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5149171A Expired - Fee Related JP2833961B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 交差偏波補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2833961B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61200730A (ja) * | 1985-03-01 | 1986-09-05 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 交差偏波補償装置 |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP5149171A patent/JP2833961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0715409A (ja) | 1995-01-17 |
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