JP3176958B2 - 衛星通信用アンテナダイバーシティ装置 - Google Patents
衛星通信用アンテナダイバーシティ装置Info
- Publication number
- JP3176958B2 JP3176958B2 JP18767991A JP18767991A JP3176958B2 JP 3176958 B2 JP3176958 B2 JP 3176958B2 JP 18767991 A JP18767991 A JP 18767991A JP 18767991 A JP18767991 A JP 18767991A JP 3176958 B2 JP3176958 B2 JP 3176958B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- satellite
- antenna
- communication
- elevation angle
- directivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は衛星を介した移動体通
信におけるアンテナダイバーシティ装置に関する。
信におけるアンテナダイバーシティ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、何時でも、どこでも、誰とでも通
信を行なう移動通信の需要が急激に増加している。特
に、陸上移動通信の市場増大は目覚ましく、より便利で
有効な新たな移動通信手段が求められている。またこの
ままでは限られた周波数資源を使い尽くしてしまうこと
は目に見えており、この観点からも新たな移動通信シス
テムが待ち望まれている。
信を行なう移動通信の需要が急激に増加している。特
に、陸上移動通信の市場増大は目覚ましく、より便利で
有効な新たな移動通信手段が求められている。またこの
ままでは限られた周波数資源を使い尽くしてしまうこと
は目に見えており、この観点からも新たな移動通信シス
テムが待ち望まれている。
【０００３】ところで従来の陸上移動通信には相当大き
な問題が山積みされていた。その最大の問題は、広いサ
ービス領域をカバー出来ないということであった。すな
わち、僻地や山間地においては通信を行うことができな
かった。これは従来のシステムがセル方式を用いている
ために通信インフラストラクチャーの建設に莫大な費用
を要する事による。すなわち人口密度の低いところでは
サービスを行なってもインフラストラクチャーの建設費
を償却することが出来ずに経済的に成り立たないという
致命的な欠点があった。さらに、これはセル方式移動通
信用基地局を設置できる所のみがサービス対象となるた
め、海上や、荒野はサービス対象外であった。
な問題が山積みされていた。その最大の問題は、広いサ
ービス領域をカバー出来ないということであった。すな
わち、僻地や山間地においては通信を行うことができな
かった。これは従来のシステムがセル方式を用いている
ために通信インフラストラクチャーの建設に莫大な費用
を要する事による。すなわち人口密度の低いところでは
サービスを行なってもインフラストラクチャーの建設費
を償却することが出来ずに経済的に成り立たないという
致命的な欠点があった。さらに、これはセル方式移動通
信用基地局を設置できる所のみがサービス対象となるた
め、海上や、荒野はサービス対象外であった。
【０００４】一方、地球上、極地を除いてどこでも通信
を行える方式として、衛星移動通信が実用化されつつ在
る。その一つはインマルサットシステムであり、チリ沖
と南北極海域とを除く地球上すべての海域と一部僻地で
通信を行なうことができる。ところが従来の衛星異動通
信システムには他の問題点があった。これは、従来のシ
ステムでは、地球から３６，０００ｋｍ離れた所にある
静止衛星を用いて通信を行なうために、相当大きな送信
電力を要し、さらにパラボラあるいはカセグレンといっ
た指向性が高く、重量が重く、大きな制御が極めて困難
なアナテナを用いなくてはならなかった。例えば、現在
用いられているインマルサット、スタンダードＡシステ
ムでは、直径１．２ｍ程度のパラボラアンテナをもち
い、さらに、ジャイロを用いて、移動体の揺れや動きを
補正して常に一定方向をアンテナが向くようにつくられ
ている。したがって移動局端末すべての重量は１ｔ近く
あった。さらに送信パワーは数十Ｗは必要としたため、
相当大きな増幅器を用いる必要があり、消費電力はｋＷ
オーダーにまでなり、低消費電力、超小型化を目指す移
動通信の本質を満たしていなかった。したがって船舶通
信などに用いられるにすぎなかった。
を行える方式として、衛星移動通信が実用化されつつ在
る。その一つはインマルサットシステムであり、チリ沖
と南北極海域とを除く地球上すべての海域と一部僻地で
通信を行なうことができる。ところが従来の衛星異動通
信システムには他の問題点があった。これは、従来のシ
ステムでは、地球から３６，０００ｋｍ離れた所にある
静止衛星を用いて通信を行なうために、相当大きな送信
電力を要し、さらにパラボラあるいはカセグレンといっ
た指向性が高く、重量が重く、大きな制御が極めて困難
なアナテナを用いなくてはならなかった。例えば、現在
用いられているインマルサット、スタンダードＡシステ
ムでは、直径１．２ｍ程度のパラボラアンテナをもち
い、さらに、ジャイロを用いて、移動体の揺れや動きを
補正して常に一定方向をアンテナが向くようにつくられ
ている。したがって移動局端末すべての重量は１ｔ近く
あった。さらに送信パワーは数十Ｗは必要としたため、
相当大きな増幅器を用いる必要があり、消費電力はｋＷ
オーダーにまでなり、低消費電力、超小型化を目指す移
動通信の本質を満たしていなかった。したがって船舶通
信などに用いられるにすぎなかった。
【０００５】これらの問題点を解決する他の方式とし
て、複数の低軌道衛星を介した移動通信システムが考え
られる。これは、軌道高度数百〜数千kmの複数の低軌道
周回衛星を打ち上げ、そのうちの、移動端末と通信可能
ないずれかの衛星を選択しつつ通信を行なう方式であ
る。この場合、世界中いずれの地域でも均一なサービス
を行なえる他、低消費電力で通信を行なえるほか、極め
て指向性の良いアンテナをもちいない小型の受信器を用
いた移動通信を実現できる。ところがこの様な周回衛星
を介した通信システムでは以下のような問題点が在り、
現在の技術では実現が困難であり、これらの問題点の解
決が切に望まれていた。
て、複数の低軌道衛星を介した移動通信システムが考え
られる。これは、軌道高度数百〜数千kmの複数の低軌道
周回衛星を打ち上げ、そのうちの、移動端末と通信可能
ないずれかの衛星を選択しつつ通信を行なう方式であ
る。この場合、世界中いずれの地域でも均一なサービス
を行なえる他、低消費電力で通信を行なえるほか、極め
て指向性の良いアンテナをもちいない小型の受信器を用
いた移動通信を実現できる。ところがこの様な周回衛星
を介した通信システムでは以下のような問題点が在り、
現在の技術では実現が困難であり、これらの問題点の解
決が切に望まれていた。
【０００６】ドップラーシフトによる周波数オフセッ
トが大きい。
トが大きい。
【０００７】衛星は秒速８km以上で移動するために、大
きなドップラーシフトを生ずる。例えばＬバンドを用い
た場合、ドップラーシフトによる周波数オフセットは４
０KHZ をゆうにこえてしまうものと予測される。特に周
波数オフセットがその伝送特性を大きく劣化させてしま
うようなディジタル通信方式ではこの周波数オフセット
の除去が最大の問題点である、特に高度600Km の軌道を
衛星が通過することを考えると、高々５分程度の間に周
波数オフセットは＋または−４０KHz へと大きく変動す
る。これらの周波数オフセットを有効に除去する技術は
なによりもまして必要であるにもかかわらず、これまで
考えられていなかった。
きなドップラーシフトを生ずる。例えばＬバンドを用い
た場合、ドップラーシフトによる周波数オフセットは４
０KHZ をゆうにこえてしまうものと予測される。特に周
波数オフセットがその伝送特性を大きく劣化させてしま
うようなディジタル通信方式ではこの周波数オフセット
の除去が最大の問題点である、特に高度600Km の軌道を
衛星が通過することを考えると、高々５分程度の間に周
波数オフセットは＋または−４０KHz へと大きく変動す
る。これらの周波数オフセットを有効に除去する技術は
なによりもまして必要であるにもかかわらず、これまで
考えられていなかった。
【０００８】衛星切り替え。
【０００９】ひとつの衛星と通信を続けられる期間は高
度６００km想定した場合、高々、２〜５分である。した
がって、回線を開いてから閉じるまでに何回か、通信を
する衛星を切り替える必要がある。これは前述した周波
数オフセットの存在下で成されなければならない。この
ための技術は今だ未検討である。
度６００km想定した場合、高々、２〜５分である。した
がって、回線を開いてから閉じるまでに何回か、通信を
する衛星を切り替える必要がある。これは前述した周波
数オフセットの存在下で成されなければならない。この
ための技術は今だ未検討である。
【００１０】シャドウイング対策。
【００１１】衛星への仰角が低角度であるばあい、樹木
や山岳、建築物でのシャドウイングが問題となる。これ
らにいかに対処するかは、ほとんど検討されておらず大
きな問題点となっている。
や山岳、建築物でのシャドウイングが問題となる。これ
らにいかに対処するかは、ほとんど検討されておらず大
きな問題点となっている。
【００１２】伝送遅延。
【００１３】周回衛星を介した通信では、中継衛星（Ｄ
ＲＴＳ）を使用する場合が多い。一般に中継衛星は静止
軌道に在るため、伝送遅延が大きく（３００ｍｓｅ
ｃ）、様々な制御などを行なうのに大きな問題点であ
る。
ＲＴＳ）を使用する場合が多い。一般に中継衛星は静止
軌道に在るため、伝送遅延が大きく（３００ｍｓｅ
ｃ）、様々な制御などを行なうのに大きな問題点であ
る。
【００１４】アンテナ指向性。
【００１５】衛星は天球のどの位置にいるのかは場所と
位置に依存するが、どの方向に見えても通信ができ、尚
且つ場合によっては、さらにアンテナゲインを稼がなく
てはならない。この様なアンテナまたは複数のアンテナ
の組み合わせをいかに実現するかは未解決の問題であ
る。
位置に依存するが、どの方向に見えても通信ができ、尚
且つ場合によっては、さらにアンテナゲインを稼がなく
てはならない。この様なアンテナまたは複数のアンテナ
の組み合わせをいかに実現するかは未解決の問題であ
る。
【００１６】以上のように、低軌道周回衛星を用いた移
動通信は様々な利点があるにも拘らず、多くの解決しな
くてはならない問題を含んでいた。本発明はこれらの問
題点を解決するために成されたものである。
動通信は様々な利点があるにも拘らず、多くの解決しな
くてはならない問題を含んでいた。本発明はこれらの問
題点を解決するために成されたものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたきた問題
のうち、特にアンテナ指向性に関する問題を解決するも
のである。
のうち、特にアンテナ指向性に関する問題を解決するも
のである。
【００１８】低軌道衛星を介して通信を行なう場合、移
動体に対して低軌道衛星の位置が受信レベルに大きく影
響する。水平方向に対する仰角が低い位置に低軌道衛星
が存在する時は、移動体と低軌道衛星との距離は低軌道
衛星が移動体の天頂に存在する時よりも十分に長くなっ
てしまう。つまり移動体で受信できる電力は低軌道衛星
の存在する位置（仰角）が高くなるに従って大きくなる
ので、単一のアンテナでは低軌道衛星の位置によって通
信品質が異なってしまう問題が生じる。
動体に対して低軌道衛星の位置が受信レベルに大きく影
響する。水平方向に対する仰角が低い位置に低軌道衛星
が存在する時は、移動体と低軌道衛星との距離は低軌道
衛星が移動体の天頂に存在する時よりも十分に長くなっ
てしまう。つまり移動体で受信できる電力は低軌道衛星
の存在する位置（仰角）が高くなるに従って大きくなる
ので、単一のアンテナでは低軌道衛星の位置によって通
信品質が異なってしまう問題が生じる。
【００１９】そこで本発明の目的は低軌道衛星の位置に
よって異なる指向性と指向性利得と指向性半値幅を有す
る複数のアンテナで構成されたアンテナのうちいずれか
を用いることで良好な通信品質を得ようとするものであ
る。
よって異なる指向性と指向性利得と指向性半値幅を有す
る複数のアンテナで構成されたアンテナのうちいずれか
を用いることで良好な通信品質を得ようとするものであ
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、第１の発明は、水平方向からの仰角が小さくなる
ごとに指向性パターンとして指向性が鋭く利得が大きく
なる複数のアンテナ素子と、通信衛星から到来する電波
を受信した前記複数のアンテナ素子それぞれの受信電界
強度を測定する受信電界強度測定器と、絶対時刻に対す
る前記通信衛星の位置情報を保持する衛星位置情報メモ
リと、前記測定された受信電界強度により、前記通信衛
星の初期仰角位置を検出し、この検出された通信衛星の
初期仰角位置と前記衛星位置情報メモリに保持された前
記通信衛星の位置情報に基づいて前記通信衛星の仰角を
計算していく仰角計算機と、前記計算された通信衛星の
仰角により前記複数のアンテナ素子のうち最も適切な指
向性パターンを有するものを選択するアンテナ素子選択
手段とを具備することを特徴とする衛星通信用アンテナ
ダイバーシティ装置であり、第２の発明は、複数のアン
テナ素子とこれらのアンテナ素子にそれぞれ給電する給
電手段とを有し、前記複数のアンテナ素子それぞれに前
記給電手段により位相の異なった信号を給電することに
より、水平方向からの仰角を定めかつ前記仰角が小さく
なるにしたがって指向性が鋭く利得が大きくなる指向性
パターンを発生するアンテナと、通信衛星から到来する
電波を受信した前記アンテナの受信電界強度を前記定め
られた仰角ごとにそれぞれ測定する受信電界強度測定器
と、絶対時刻に対する前記通信衛星の位置情報を保持す
る衛星位置情報メモリと、前記測定された受信電界強度
により、前記通信衛星の初期仰角位置を検出し、この検
出された通信衛星の初期仰角位置と前記衛星位置情報メ
モリに保持された前記通信衛星の位置情報に基づいて前
記通信衛星の仰角を計算していく仰角計算機と、前記計
算された通信衛星の仰角に基づいて前記給電手段により
前記アンテナの適切な指向性パターンを作成する指向性
パターン発生器とを具備することを特徴とする衛星通信
用アンテナダイバーシティ装置である。
めに、第１の発明は、水平方向からの仰角が小さくなる
ごとに指向性パターンとして指向性が鋭く利得が大きく
なる複数のアンテナ素子と、通信衛星から到来する電波
を受信した前記複数のアンテナ素子それぞれの受信電界
強度を測定する受信電界強度測定器と、絶対時刻に対す
る前記通信衛星の位置情報を保持する衛星位置情報メモ
リと、前記測定された受信電界強度により、前記通信衛
星の初期仰角位置を検出し、この検出された通信衛星の
初期仰角位置と前記衛星位置情報メモリに保持された前
記通信衛星の位置情報に基づいて前記通信衛星の仰角を
計算していく仰角計算機と、前記計算された通信衛星の
仰角により前記複数のアンテナ素子のうち最も適切な指
向性パターンを有するものを選択するアンテナ素子選択
手段とを具備することを特徴とする衛星通信用アンテナ
ダイバーシティ装置であり、第２の発明は、複数のアン
テナ素子とこれらのアンテナ素子にそれぞれ給電する給
電手段とを有し、前記複数のアンテナ素子それぞれに前
記給電手段により位相の異なった信号を給電することに
より、水平方向からの仰角を定めかつ前記仰角が小さく
なるにしたがって指向性が鋭く利得が大きくなる指向性
パターンを発生するアンテナと、通信衛星から到来する
電波を受信した前記アンテナの受信電界強度を前記定め
られた仰角ごとにそれぞれ測定する受信電界強度測定器
と、絶対時刻に対する前記通信衛星の位置情報を保持す
る衛星位置情報メモリと、前記測定された受信電界強度
により、前記通信衛星の初期仰角位置を検出し、この検
出された通信衛星の初期仰角位置と前記衛星位置情報メ
モリに保持された前記通信衛星の位置情報に基づいて前
記通信衛星の仰角を計算していく仰角計算機と、前記計
算された通信衛星の仰角に基づいて前記給電手段により
前記アンテナの適切な指向性パターンを作成する指向性
パターン発生器とを具備することを特徴とする衛星通信
用アンテナダイバーシティ装置である。
【００２１】
【作用】本発明を用いることによって低軌道衛星が移動
体から見通せる範囲に存在する時は、その低軌道衛星の
位置によらず、通信品質を保つことが可能となる。何故
ならば、このダイバーシティ方式に用いられるアンテナ
が、移動体から低軌道衛星への仰角（距離）に応じた指
向性や、指向性利得を持っているからである。この理由
を図７、図８を用いて説明する。
体から見通せる範囲に存在する時は、その低軌道衛星の
位置によらず、通信品質を保つことが可能となる。何故
ならば、このダイバーシティ方式に用いられるアンテナ
が、移動体から低軌道衛星への仰角（距離）に応じた指
向性や、指向性利得を持っているからである。この理由
を図７、図８を用いて説明する。
【００２２】図７は移動体と低軌道衛星との関係を示
し、数１は数１の式〜式は移動体と低軌道衛星との
距離と仰角との関係を表わした数式である。
し、数１は数１の式〜式は移動体と低軌道衛星との
距離と仰角との関係を表わした数式である。
【００２３】
【数１】
【００２４】図８は式に基づいて移動体と低軌道衛星
との距離に対する仰角の変化と、同距離における移動体
での受信電力（規格化）を示している。（但し、規則に
従うものとする。）図８によると、移動体と低軌道衛星
との距離が離れると急に受信電力は下がり、仰角も下が
ってくる。そこで図８から高利得のアンテナが必要な仰
角は低いことが理解できる。よって水平方向に対する仰
角が低いほど、指向性の鋭く、高利得のアンテナを使用
する。本発明のようなアンテナダイバーシティを用いる
と通信品質が劣化せずに済む。
との距離に対する仰角の変化と、同距離における移動体
での受信電力（規格化）を示している。（但し、規則に
従うものとする。）図８によると、移動体と低軌道衛星
との距離が離れると急に受信電力は下がり、仰角も下が
ってくる。そこで図８から高利得のアンテナが必要な仰
角は低いことが理解できる。よって水平方向に対する仰
角が低いほど、指向性の鋭く、高利得のアンテナを使用
する。本発明のようなアンテナダイバーシティを用いる
と通信品質が劣化せずに済む。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００２６】図１はそれぞれ異なった特性を持つ複数の
アンテナで構成された、本発明の実施例である移動体用
アンテナダイバーシティを示す図である。
アンテナで構成された、本発明の実施例である移動体用
アンテナダイバーシティを示す図である。
【００２７】移動体１には仰角φ1 に指向性を持つアン
テナ２ａと、アンテナ２ａよりも高い仰角φ2 に指向性
を持ち、アンテナ２ａよりも広い指向性半値幅を持つア
ンテナ２ｂと、アンテナ２ｂよりも高い仰角φ3 に指向
性を持ち、アンテナ２ｂよりも広い指向性半値幅を持つ
アンテテナ２ｃと、アンテナ２ｃよりも高い仰角φ4 に
指向性を持ち、アンテナ２ｃよりも広い指向性半値幅を
持つアンテナ２ｄと、アンテナ２ｄよりも高い仰角φ5
に指向性を持ち、アンテナ２ｄよりも広い指向性半値幅
を持つアンテナ２ｅで構成されたアンテナは、移動体１
の見通し範囲内から到来する低軌道衛星からの電波を、
漏れなく受信し、複数のアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、２
ｄ、２ｅのうち、最も受信電界強度の強いアンテナを選
択しながら通信を行なう。例えば到来電波３の場合はア
ンテナ２ｄを選択して通信を行なう。
テナ２ａと、アンテナ２ａよりも高い仰角φ2 に指向性
を持ち、アンテナ２ａよりも広い指向性半値幅を持つア
ンテナ２ｂと、アンテナ２ｂよりも高い仰角φ3 に指向
性を持ち、アンテナ２ｂよりも広い指向性半値幅を持つ
アンテテナ２ｃと、アンテナ２ｃよりも高い仰角φ4 に
指向性を持ち、アンテナ２ｃよりも広い指向性半値幅を
持つアンテナ２ｄと、アンテナ２ｄよりも高い仰角φ5
に指向性を持ち、アンテナ２ｄよりも広い指向性半値幅
を持つアンテナ２ｅで構成されたアンテナは、移動体１
の見通し範囲内から到来する低軌道衛星からの電波を、
漏れなく受信し、複数のアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、２
ｄ、２ｅのうち、最も受信電界強度の強いアンテナを選
択しながら通信を行なう。例えば到来電波３の場合はア
ンテナ２ｄを選択して通信を行なう。
【００２８】図２は単一のアンテナではあるが複数の指
向性と指向性利得と指向性半値幅を作ることが可能なア
ンテナを用いた場合のアンテナダイバーシティを示す図
である。
向性と指向性利得と指向性半値幅を作ることが可能なア
ンテナを用いた場合のアンテナダイバーシティを示す図
である。
【００２９】アンテナ４は指向性パターン５ａ、５ｂ、
５ｃ、５ｄを同時に発生させることは不可能であるが、
指向性パターン５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちどれか１
つを発生させることができる。指向性パターン５ｂは仰
角θ1 の指向性パターン５ａよりも高い仰角θ2 に指向
性を持ち、指向性パターン５ａよりも指向性利得が低
く、指向性半値幅が広い。指向性パターン５ｃは指向性
パターン５ｂよりも高い仰角θ3 に指向性を持ち、指向
性パターン５ｂよりも指向性利得が低く、指向性半値幅
が広い。指向性パターン５ｄは指向性パターン５ｃより
も高い仰角θ4 に指向性をもち、指向性パターン５ｃよ
りも指向性利得が低く、指向性半値幅が広い。
５ｃ、５ｄを同時に発生させることは不可能であるが、
指向性パターン５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちどれか１
つを発生させることができる。指向性パターン５ｂは仰
角θ1 の指向性パターン５ａよりも高い仰角θ2 に指向
性を持ち、指向性パターン５ａよりも指向性利得が低
く、指向性半値幅が広い。指向性パターン５ｃは指向性
パターン５ｂよりも高い仰角θ3 に指向性を持ち、指向
性パターン５ｂよりも指向性利得が低く、指向性半値幅
が広い。指向性パターン５ｄは指向性パターン５ｃより
も高い仰角θ4 に指向性をもち、指向性パターン５ｃよ
りも指向性利得が低く、指向性半値幅が広い。
【００３０】図３はアンテナ指向性パターン制御器の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【００３１】このアンテナ指向性パターン制御器は移動
体通信用低軌道衛星の仰角に応じてアンテナ指向性、指
向性利得、及び、指向性半値幅を変えてどの仰角におい
ても高品質の通信が行なえるようにする。
体通信用低軌道衛星の仰角に応じてアンテナ指向性、指
向性利得、及び、指向性半値幅を変えてどの仰角におい
ても高品質の通信が行なえるようにする。
【００３２】移動体通信用低軌道衛星６から到来した電
波はアンテナ８によって受信される。この時、移動体９
は移動体通信用低軌道衛星に関する情報を低軌道衛星位
置情報メモリ１０に持っている（情報とは絶対時刻にお
ける衛星の位置）。さらにアンテナ８からの受信電界強
度が受信電界強度測定器１３ａで測定される。そして、
仰角計算機１２では、受信電界強度測定器１３ａの出力
から初期仰角位置を計算し、この初期仰角位置と低軌道
衛星位置情報メモリ１０に保持されている衛星の位置情
報に基づいて移動体通信用低軌道衛星６と移動体９との
間の仰角を仰角計算器１２によって求める。さらに指向
性パターン１１（指向性、指向性利得、指向性半値幅）
を指向性パターン発生器１３によって作成して移動体通
信用低軌道衛星６との間で通信を行なう。
波はアンテナ８によって受信される。この時、移動体９
は移動体通信用低軌道衛星に関する情報を低軌道衛星位
置情報メモリ１０に持っている（情報とは絶対時刻にお
ける衛星の位置）。さらにアンテナ８からの受信電界強
度が受信電界強度測定器１３ａで測定される。そして、
仰角計算機１２では、受信電界強度測定器１３ａの出力
から初期仰角位置を計算し、この初期仰角位置と低軌道
衛星位置情報メモリ１０に保持されている衛星の位置情
報に基づいて移動体通信用低軌道衛星６と移動体９との
間の仰角を仰角計算器１２によって求める。さらに指向
性パターン１１（指向性、指向性利得、指向性半値幅）
を指向性パターン発生器１３によって作成して移動体通
信用低軌道衛星６との間で通信を行なう。
【００３３】図４は本実施例に用いられるアンテナ構成
を示している。
を示している。
【００３４】移動体のルーフ１４に対し天頂方向に複数
のアンテナ素子（モノポールアンテナ）１５で構成され
たコリニアアレイアンテナ１６を１本設置し、アンテナ
１６を構成する個々のアンテナ素子１５は、それぞれ異
なった位相の信号を給電することが可能な給電部を備え
ている。このコリニアアレイアンテナ１６は個々のアン
テナ素子１５に位相の異なった信号を給電することで異
なった指向性を持つパターンを発生し、それらを合成す
ることで、仰角に応じて異なった指向性利得・指向性半
値幅を持つ指向性パターン１７ａ、１７ｂを独立に発生
可能となる。このようにすると仰角が低い方向に対して
はより指向性半値幅を狭帯化でき、所望の特性を持たせ
ることが可能となる。
のアンテナ素子（モノポールアンテナ）１５で構成され
たコリニアアレイアンテナ１６を１本設置し、アンテナ
１６を構成する個々のアンテナ素子１５は、それぞれ異
なった位相の信号を給電することが可能な給電部を備え
ている。このコリニアアレイアンテナ１６は個々のアン
テナ素子１５に位相の異なった信号を給電することで異
なった指向性を持つパターンを発生し、それらを合成す
ることで、仰角に応じて異なった指向性利得・指向性半
値幅を持つ指向性パターン１７ａ、１７ｂを独立に発生
可能となる。このようにすると仰角が低い方向に対して
はより指向性半値幅を狭帯化でき、所望の特性を持たせ
ることが可能となる。
【００３５】図５は本実施例に用いられる他のアンテナ
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【００３６】同図に示すように、移動体のルーフ１４に
対し、天頂方向に複数のアンテナ素子１８（モノポール
アンテナ）で構成されたコリニアアンテナ１９を天頂か
ら眺めて円形に複数配置し、コリニアアンテナ１９を構
成する個々のアンテナ素子１８はそれぞれ異なった位相
の信号を給電することが可能な給電部を備えている。そ
してアンテナ素子１８に位相の異なった信号を給電する
ことによって個々のアンテナ素子１８は異なった指向性
パターンを発生し、それらを合成して移動体通信用低軌
道衛星の方向と仰角に応じた指向性利得・指向性半値幅
を持つ指向性パターン２０ａ、２０ｂを独立に発生させ
ることが可能となる。またこのようなアンテナ構成を用
いることにより、不必要な方向へのアンテナパターン発
生を抑えることが可能となり、所望の方向への指向性パ
ターン２０ａ、２０ｂに対し、不必要指向性パターン２
０ｃ、２０ｄの発生を十分に抑圧することが可能とな
る。図６は本実施例に用いられる、さらに他のアンテナ
構成を示す図である。
対し、天頂方向に複数のアンテナ素子１８（モノポール
アンテナ）で構成されたコリニアアンテナ１９を天頂か
ら眺めて円形に複数配置し、コリニアアンテナ１９を構
成する個々のアンテナ素子１８はそれぞれ異なった位相
の信号を給電することが可能な給電部を備えている。そ
してアンテナ素子１８に位相の異なった信号を給電する
ことによって個々のアンテナ素子１８は異なった指向性
パターンを発生し、それらを合成して移動体通信用低軌
道衛星の方向と仰角に応じた指向性利得・指向性半値幅
を持つ指向性パターン２０ａ、２０ｂを独立に発生させ
ることが可能となる。またこのようなアンテナ構成を用
いることにより、不必要な方向へのアンテナパターン発
生を抑えることが可能となり、所望の方向への指向性パ
ターン２０ａ、２０ｂに対し、不必要指向性パターン２
０ｃ、２０ｄの発生を十分に抑圧することが可能とな
る。図６は本実施例に用いられる、さらに他のアンテナ
構成を示す図である。
【００３７】移動体ルーフ上に設けられた円形のアレー
アンテナ２１は、２つの部分２１ａ及び２１ｂに分けら
れて構成されている。アレーアンテナ２１ａは、アレー
アンテナ２１ｂに囲まれるように配置され、アレーアン
テナ２１ｂよりも面積が小さい。アレーアンテナ２１ｂ
はアンテナ素子２２が複数個位置されており、アンテナ
素子２２はマイクロストリップアンテナ２２ａ、２２
ｂ、またはクロスダイポールアンテナ２２ｃを用いるこ
とができる。
アンテナ２１は、２つの部分２１ａ及び２１ｂに分けら
れて構成されている。アレーアンテナ２１ａは、アレー
アンテナ２１ｂに囲まれるように配置され、アレーアン
テナ２１ｂよりも面積が小さい。アレーアンテナ２１ｂ
はアンテナ素子２２が複数個位置されており、アンテナ
素子２２はマイクロストリップアンテナ２２ａ、２２
ｂ、またはクロスダイポールアンテナ２２ｃを用いるこ
とができる。
【００３８】アンテナ素子２２は天頂方向のみの指向性
パターン２３を発生させることを特徴としており、アレ
ーアンテナ２１ａは複数個のアンテナ素子２２の合成パ
ターンとして天頂方向に指向性利得は低く、指向性半値
幅の広い指向性パターン２４となる。次にアレーアンテ
ナ２１ｂはアンテナ素子２５が複数個配置されており、
アンテナ素子２５はマイクロストリップアンテナ２２ａ
または２２ｂである。アンテナ素子２５は例えばＴＭ11
モードやＴＭ21モードやＴＭ31モードで励振され、天頂
方向以外の主に水平方向への指向性パターン２６を発生
させる。そして複数のアンテナ素子２５の構成パターン
として主に水平方向へ仰角に応じて指向性利得や指向性
半値幅を可変な指向性パターン２７や２８を発生させ
る。
パターン２３を発生させることを特徴としており、アレ
ーアンテナ２１ａは複数個のアンテナ素子２２の合成パ
ターンとして天頂方向に指向性利得は低く、指向性半値
幅の広い指向性パターン２４となる。次にアレーアンテ
ナ２１ｂはアンテナ素子２５が複数個配置されており、
アンテナ素子２５はマイクロストリップアンテナ２２ａ
または２２ｂである。アンテナ素子２５は例えばＴＭ11
モードやＴＭ21モードやＴＭ31モードで励振され、天頂
方向以外の主に水平方向への指向性パターン２６を発生
させる。そして複数のアンテナ素子２５の構成パターン
として主に水平方向へ仰角に応じて指向性利得や指向性
半値幅を可変な指向性パターン２７や２８を発生させ
る。
【００３９】
【発明の効果】本発明のアンテナダイバーシティ装置に
よれば、通信衛星が低い位置の時は、通信衛星とアンテ
ナの相対速度は小さく、距離は長いので、狭い指向性と
なるので高い利得になる。また通信衛星が高い位置にあ
る時には、通信衛星とアンテナの相対速度は大きく、距
離は短いので通信衛星の追従が容易になる。
よれば、通信衛星が低い位置の時は、通信衛星とアンテ
ナの相対速度は小さく、距離は長いので、狭い指向性と
なるので高い利得になる。また通信衛星が高い位置にあ
る時には、通信衛星とアンテナの相対速度は大きく、距
離は短いので通信衛星の追従が容易になる。
【図１】それぞれ異なった特性を持つ複数のアンテナで
構成された、本発明の実施例である移動体用アンテナダ
イバーシティを示す図である。
構成された、本発明の実施例である移動体用アンテナダ
イバーシティを示す図である。
【図２】単一のアンテナではあるが複数の指向性と指向
性利得と指向性半値幅を作ることが可能なアンテナを用
いた場合のアンテナダイバーシティを示す図である。
性利得と指向性半値幅を作ることが可能なアンテナを用
いた場合のアンテナダイバーシティを示す図である。
【図３】アンテナ指向性パターン制御器の構成を示す図
である。
である。
【図４】本実施例に用いられるアンテナ構成を示す図で
ある。
ある。
【図５】本実施例に用いられる他のアンテナ構成を示す
図である。
図である。
【図６】本実施例に用いられるさらに他のアンテナ構成
を示す図である。
を示す図である。
【図７】移動体と低軌道衛星との関係を示す図である。
【図８】移動体と低軌道衛星との距離に対する仰角の変
化と、同距離における移動体での受信電力（規格化）を
示す図である。
化と、同距離における移動体での受信電力（規格化）を
示す図である。
１、９…移動体 ４、８…アンテナ ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…指向性パターン ６…移動体通信用低軌道衛星 ７…電波 １０…低軌道衛星位置情報メモリ １１、１７ａ、１７ｂ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０
ｄ、２３、２４、２７、２８…指向性パターン １２…仰角計算器 １３…指向性パターン発生器 １３ａ…受信電界強度測定器 １５、１８、２２、２５…アンテナ素子（モノポールア
ンテナ） １６、１９…コリニアアレイアンテナ ２１、２１ａ、２１ｂ…アレーアンテナ ２２ａ、２２ｂ…マイクロストリップアンテナ ２２ｃ…クロスダイポールアンテナ
ｄ、２３、２４、２７、２８…指向性パターン １２…仰角計算器 １３…指向性パターン発生器 １３ａ…受信電界強度測定器 １５、１８、２２、２５…アンテナ素子（モノポールア
ンテナ） １６、１９…コリニアアレイアンテナ ２１、２１ａ、２１ｂ…アレーアンテナ ２２ａ、２２ｂ…マイクロストリップアンテナ ２２ｃ…クロスダイポールアンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 浩嗣 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 鈴木 康夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−41979（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144702（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−184101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−167102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−204926（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−186103（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−347911（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−183707（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 25/04 H04B 7/00 H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06
Claims (2)
- 【請求項１】 水平方向からの仰角が小さくなるごとに
指向性パターンとして指向性が鋭く利得が大きくなる複
数のアンテナ素子と、 通信衛星から到来する電波を受信した前記複数のアンテ
ナ素子それぞれの受信電界強度を測定する受信電界強度
測定器と、絶対時刻に対する前記通信衛星の位置情報を保持する衛
星位置情報メモリと、 前記測定された受信電界強度により、前記通信衛星の初
期仰角位置を検出し、この検出された 通信衛星の初期仰
角位置と前記衛星位置情報メモリに保持された前記通信
衛星の位置情報に基づいて前記通信衛星の仰角を計算し
ていく仰角計算機と、 前記計算された通信衛星の仰角により 前記複数のアンテ
ナ素子のうち最も適切な指向性パターンを有するものを
選択するアンテナ素子選択手段とを具備することを特徴
とする衛星通信用アンテナダイバーシティ装置。 - 【請求項２】 複数のアンテナ素子とこれらのアンテナ
素子にそれぞれ給電する給電手段とを有し、前記複数の
アンテナ素子それぞれに前記給電手段により位相の異な
った信号を給電することにより、水平方向からの仰角を
定めかつ前記仰角が小さくなるにしたがって指向性が鋭
く利得が大きくなる指向性パターンを発生するアンテナ
と、 通信衛星から到来する電波を受信した前記アンテナの受
信電界強度を前記定められた仰角ごとにそれぞれ測定す
る受信電界強度測定器と、 絶対時刻に対する前記通信衛星の位置情報を保持する衛
星位置情報メモリと、 前記測定された受信電界強度により、前記通信衛星の初
期仰角位置を検出し、この検出された通信衛星の初期仰
角位置と前記衛星位置情報メモリに保持された前記通信
衛星の位置情報に基づいて前記通信衛星の仰角を計算し
ていく仰角計算機と、 前記計算された通信衛星の仰角に基づいて前記給電手段
により前記 アンテナの適切な指向性パターンを作成する
指向性パターン発生器とを具備することを特徴とする衛
星通信用アンテナダイバーシティ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18767991A JP3176958B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 衛星通信用アンテナダイバーシティ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18767991A JP3176958B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 衛星通信用アンテナダイバーシティ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537431A JPH0537431A (ja) | 1993-02-12 |
| JP3176958B2 true JP3176958B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=16210247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18767991A Expired - Fee Related JP3176958B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 衛星通信用アンテナダイバーシティ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176958B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR9708753A (pt) * | 1996-04-16 | 1999-08-03 | Kyocera Corp | Dispositivo de comunicação de rádio portátil |
| JP3993694B2 (ja) * | 1998-06-02 | 2007-10-17 | 日本無線株式会社 | 指向性合成処理方法 |
| JP2000036785A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Victor Co Of Japan Ltd | 無線通信システム |
| US6678520B1 (en) | 1999-01-07 | 2004-01-13 | Hughes Electronics Corporation | Method and apparatus for providing wideband services using medium and low earth orbit satellites |
| US7248215B2 (en) * | 2004-12-30 | 2007-07-24 | Valeo Raytheon Systems, Inc | Beam architecture for improving angular resolution |
| JP7180635B2 (ja) | 2020-05-15 | 2022-11-30 | 株式会社Soken | アンテナ装置 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP18767991A patent/JP3176958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0537431A (ja) | 1993-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6307507B1 (en) | System and method for multi-mode operation of satellite phased-array antenna | |
| US6327523B2 (en) | Overhead system of inclined eccentric geosynchronous orbitting satellites | |
| RU2756402C2 (ru) | Схема ускоренного захвата спутников | |
| US3340531A (en) | Satellite communication system | |
| JP2770937B2 (ja) | 中間地球高度のサテライトをベースとするセル式遠隔通信方法 | |
| CN112803983B (zh) | 一种基于编队卫星分布式波束成形的高低轨频谱共享方法 | |
| US20110032143A1 (en) | Fixed User Terminal for Inclined Orbit Satellite Operation | |
| JP6306140B2 (ja) | 衛星通信システムにおける反射器の非理想表面の補正 | |
| US7184761B1 (en) | Satellite communications system | |
| US11677145B1 (en) | Selective true-time delay for energy efficient beam squint mitigation in phased array antennas | |
| JP6754967B2 (ja) | Ａｉｓ信号受信システム及びａｉｓ信号の受信方法 | |
| CN114144978B (zh) | 基于卫星的通信方法、装置和存储介质 | |
| JP3176958B2 (ja) | 衛星通信用アンテナダイバーシティ装置 | |
| CN206790714U (zh) | 一种动中通端站系统 | |
| US12040557B1 (en) | Energy efficient phase shifting in digital beamforming circuits for phased array antennas | |
| EP0836290A2 (en) | Satellite communication method using satellites on substantially circular orbit, inclined to the equatorial plane with period matching the earth period | |
| RU2826818C1 (ru) | Способ передачи сообщений в двухуровневой спутниковой системе связи | |
| Kyun et al. | Modelling and simulation of phased array antenna for LEO satellite tracking | |
| Lema et al. | TMA-Based Beamforming for Next Generation Satellite Communication Applications | |
| Xiao et al. | Compact Circularly Polarized Smart Antenna System for CubeSat IDRS Application | |
| JP3416703B2 (ja) | 同一アンテナビーム内での衛星切り替えが可能な衛星軌道配置の設計方法とその軌道を用いた衛星システム | |
| JPH04307803A (ja) | アンテナ自動追尾装置 | |
| Lin et al. | Experimental studies of using a smart antenna system in low-Earth-orbit satellite communications | |
| Nofal et al. | Performance and feasibility of different switched-beam antennas for the stratospheric platform mobile communications covering newly developing regions | |
| Cai et al. | Design of a Spaceborne Earth-Coverage Scanning Phased Array Antenna Based on Mirror Beamforming Networks for MEO Satellite Communications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010327 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |