JP3313636B2 - 低軌道衛星通信用アンテナ装置 - Google Patents
低軌道衛星通信用アンテナ装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
- H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
- H01Q19/13—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
- H01Q19/132—Horn reflector antennas; Off-set feeding
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
- H01Q3/16—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device
- H01Q3/20—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device wherein the primary active element is fixed and the reflecting device is movable
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S343/00—Communications: radio wave antennas
- Y10S343/02—Satellite-mounted antenna
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の低軌道衛星通信用ア
ンテナ装置は、特に複数の低軌道衛星（ＬＥＯ：Ｌｏｗ
Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ）が地球上を周回する移動体
衛星通信システムの衛星地球局に使用され、各衛星を自
動追尾する低軌道衛星通信用アンテナ装置に関する。
ンテナ装置は、特に複数の低軌道衛星（ＬＥＯ：Ｌｏｗ
Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ）が地球上を周回する移動体
衛星通信システムの衛星地球局に使用され、各衛星を自
動追尾する低軌道衛星通信用アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近多数のＬＥＯ衛星をＫａ帯（３０Ｇ
Ｈｚ／２０ＧＨｚ）の高周波信号を用いて数Ｍｂｐｓか
ら数１０Ｍｂｐｓ程度の高速度データを全世界のユーザ
ーに提供する計画がなされている。
Ｈｚ／２０ＧＨｚ）の高周波信号を用いて数Ｍｂｐｓか
ら数１０Ｍｂｐｓ程度の高速度データを全世界のユーザ
ーに提供する計画がなされている。
【０００３】このような多数のＬＥＯ衛星を用いた移動
体衛星通信システムでは小型地球局から見て各衛星が比
較的短時間で視野から外れてしまうため、広範囲に衛星
を追尾する必要がある。
体衛星通信システムでは小型地球局から見て各衛星が比
較的短時間で視野から外れてしまうため、広範囲に衛星
を追尾する必要がある。
【０００４】従来より衛星を追尾するアンテナについて
は、静止衛星や移動体衛星用地球局のアンテナとして複
数の技術が広く知られている。
は、静止衛星や移動体衛星用地球局のアンテナとして複
数の技術が広く知られている。
【０００５】例えば、追尾方法としてはアンテナかビー
ムの中心で衛星をとらえているかいないかを連続的に検
知し、アンテナ方向を常に衛星の方向を制御するモノパ
ルストラック法、一定時間間隔でアンテナを少しずつ動
かし、受信レベルが最大になる方向に調整するステップ
トラック法、衛星の軌道予測情報に基づきアンテナ方向
を変化させるプログラムトラック法が知られている。
ムの中心で衛星をとらえているかいないかを連続的に検
知し、アンテナ方向を常に衛星の方向を制御するモノパ
ルストラック法、一定時間間隔でアンテナを少しずつ動
かし、受信レベルが最大になる方向に調整するステップ
トラック法、衛星の軌道予測情報に基づきアンテナ方向
を変化させるプログラムトラック法が知られている。
【０００６】また、可動アンテナの支持方式としては、
例えば、方位角（Ａｚｉｍｕｔｈ）と仰角（Ｅｌｅｖａ
ｔｉｏｎ）を動かすＡＺ−ＥＬマウントと、衛星軌道方
向と直交方向に動かすＸ−Ｙマウントとが広く知られて
いる。ＡＺ−ＥＬマウントは現在最も多く採用されてい
る方式であって、一軸（Ａｚ軸）を地面に垂直、他軸
（Ｅｌ軸）を水平に設置したものである。また、Ｘ−Ｙ
マウントは地面に水平なｘ軸とそれに直交するＹ軸から
なり、Ｙ軸はＸ軸と共に回転する。天頂付近を高速で移
動する低高度衛星の追尾に適しているが、両軸とも地面
から高い位置となるので機械的な欠点がある。
例えば、方位角（Ａｚｉｍｕｔｈ）と仰角（Ｅｌｅｖａ
ｔｉｏｎ）を動かすＡＺ−ＥＬマウントと、衛星軌道方
向と直交方向に動かすＸ−Ｙマウントとが広く知られて
いる。ＡＺ−ＥＬマウントは現在最も多く採用されてい
る方式であって、一軸（Ａｚ軸）を地面に垂直、他軸
（Ｅｌ軸）を水平に設置したものである。また、Ｘ−Ｙ
マウントは地面に水平なｘ軸とそれに直交するＹ軸から
なり、Ｙ軸はＸ軸と共に回転する。天頂付近を高速で移
動する低高度衛星の追尾に適しているが、両軸とも地面
から高い位置となるので機械的な欠点がある。
【０００７】次に、従来の具体的な衛星地球局のアンテ
ナの衛星追尾技術に関して図面を用いて説明する。
ナの衛星追尾技術に関して図面を用いて説明する。
【０００８】図１３は、従来の衛星地球局のアンテナの
構成を示す図である。本図は大型衛星地球局のアンテナ
の一例であるが、主反射鏡が直径１３ｍのカセグレンア
ンテナである。そして、このアンテナの衛星追尾は、Ａ
ｚ−ＥＬマウントの駆動機構を用いて、Ａｚ軸、ＥＬ軸
ともにジャッキスクリュー駆動機構を用いている。構造
を簡単にするためＡｚ方向については±１０°の範囲内
のみ連続駆動することができ、それより大きく別の方向
にアンテナを向ける必要があるときは留めネジをゆる
め、時間をかけて回すという限定駆動方式を採用してい
る。ＥＬ軸については、０〜９０°の間連続的な駆動が
可能である。また、１次放射器は主反射鏡に取り付けら
れて主反射鏡と一体として駆動されていた。
構成を示す図である。本図は大型衛星地球局のアンテナ
の一例であるが、主反射鏡が直径１３ｍのカセグレンア
ンテナである。そして、このアンテナの衛星追尾は、Ａ
ｚ−ＥＬマウントの駆動機構を用いて、Ａｚ軸、ＥＬ軸
ともにジャッキスクリュー駆動機構を用いている。構造
を簡単にするためＡｚ方向については±１０°の範囲内
のみ連続駆動することができ、それより大きく別の方向
にアンテナを向ける必要があるときは留めネジをゆる
め、時間をかけて回すという限定駆動方式を採用してい
る。ＥＬ軸については、０〜９０°の間連続的な駆動が
可能である。また、１次放射器は主反射鏡に取り付けら
れて主反射鏡と一体として駆動されていた。
【０００９】また、図１４は、他の従来の衛星地球局の
アンテナ追尾の例として、前述した大型衛星地球局と同
様に開口面アンテナを用いるが小形、軽量化を図った小
型衛星地球局のアンテナ装置が知られている。
アンテナ追尾の例として、前述した大型衛星地球局と同
様に開口面アンテナを用いるが小形、軽量化を図った小
型衛星地球局のアンテナ装置が知られている。
【００１０】本図は、インマルサット標準Ａ船舶地球局
に用いられるパラボラアンテナであり、回転放物面反射
鏡の焦点に１次放射器としてクロスダイポールと反射板
を置いたものである。このアンテナも反射鏡と放射器と
は一体にして構成されている。そして、衛星追尾のため
に上記パラボラアンテナを前述したＡｚ−ＥＬマウント
とＸ−Ｙマウントを組み合わせた４軸マウントを用いて
駆動している。
に用いられるパラボラアンテナであり、回転放物面反射
鏡の焦点に１次放射器としてクロスダイポールと反射板
を置いたものである。このアンテナも反射鏡と放射器と
は一体にして構成されている。そして、衛星追尾のため
に上記パラボラアンテナを前述したＡｚ−ＥＬマウント
とＸ−Ｙマウントを組み合わせた４軸マウントを用いて
駆動している。
【００１１】以上の技術に関しては、「海事衛星通信入
門、佐藤敏雄著、昭和６１年７月２５日、電子通信学会
発行」に説明されている。
門、佐藤敏雄著、昭和６１年７月２５日、電子通信学会
発行」に説明されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の衛星通信用アンテナに用いられる衛星追尾の技術
は、静止衛星のように比較的追尾範囲が少ない場合に有
効に適用できるが前述したようなＬＥＯ衛星を追尾する
低軌道衛星通信用アンテナ装置に対しては以下の理由か
ら適していない。
来の衛星通信用アンテナに用いられる衛星追尾の技術
は、静止衛星のように比較的追尾範囲が少ない場合に有
効に適用できるが前述したようなＬＥＯ衛星を追尾する
低軌道衛星通信用アンテナ装置に対しては以下の理由か
ら適していない。
【００１３】すなわち、従来の衛星通信用アンテナ装置
では衛星追尾において、１次放射器と反射鏡とを一体と
してアンテナの回転を行うために、回転駆動すべきアン
テナ重量が大きくなり、駆動系も大型化し、高速の追尾
が困難となるとともに、アンテナを収容するレドームの
面積も大きくなる。ＬＥＯ衛星を用いた移動体衛星通信
システムにおいては、多数の小型衛星地球局が各家庭等
に設置されることを考慮するとアンテナ装置全体のサイ
ズはできる限り小型、軽量化しなければならず大きな問
題となる。
では衛星追尾において、１次放射器と反射鏡とを一体と
してアンテナの回転を行うために、回転駆動すべきアン
テナ重量が大きくなり、駆動系も大型化し、高速の追尾
が困難となるとともに、アンテナを収容するレドームの
面積も大きくなる。ＬＥＯ衛星を用いた移動体衛星通信
システムにおいては、多数の小型衛星地球局が各家庭等
に設置されることを考慮するとアンテナ装置全体のサイ
ズはできる限り小型、軽量化しなければならず大きな問
題となる。
【００１４】さらに、１次放射器と反射鏡とを一体とし
てアンテナの回転を行う関係から、回転によっても１次
放射器への給電を安定に行うためには低雑音増幅器や高
周波電力増幅器のようなＲＦ送受信部も１次放射器近傍
に搭載するよう給電系が設けられる必要があるが、この
場合にもＲＦ送受信部による重量の増大となる。
てアンテナの回転を行う関係から、回転によっても１次
放射器への給電を安定に行うためには低雑音増幅器や高
周波電力増幅器のようなＲＦ送受信部も１次放射器近傍
に搭載するよう給電系が設けられる必要があるが、この
場合にもＲＦ送受信部による重量の増大となる。
【００１５】この場合に、ＲＦ送受信部を反射鏡と分離
して固定することも考えられるが、回転による給電部の
移動に対して安定な接続を維持するためには給電線を可
とう性をもたせたり、ロータリージョイントなどを用い
たりしなければならず複雑で高価な衛星通信用アンテナ
となる問題を有していた。
して固定することも考えられるが、回転による給電部の
移動に対して安定な接続を維持するためには給電線を可
とう性をもたせたり、ロータリージョイントなどを用い
たりしなければならず複雑で高価な衛星通信用アンテナ
となる問題を有していた。
【００１６】また、ＬＥＯ衛星では複数の軌道を周回し
ているため、ある軌道で捕捉していた衛星が北から南へ
消えていくため次に同一軌道を周回してくる他の衛星を
捕捉する必要がある。この場合に、先の衛星を用いて通
信していた情報を後の衛星との通信に伝達し、瞬時に後
の衛星に切り替えるハンドオーバー機能が必要となる。
ているため、ある軌道で捕捉していた衛星が北から南へ
消えていくため次に同一軌道を周回してくる他の衛星を
捕捉する必要がある。この場合に、先の衛星を用いて通
信していた情報を後の衛星との通信に伝達し、瞬時に後
の衛星に切り替えるハンドオーバー機能が必要となる。
【００１７】しかし、前述したような従来技術において
は、上記同一軌道面での衛星ハンドオーバー機能を具備
することは難しいという問題を有していた。
は、上記同一軌道面での衛星ハンドオーバー機能を具備
することは難しいという問題を有していた。
【００１８】以上説明したように、本発明の目的は多数
のＬＥＯ衛星と送受信する小型衛星地球局に用いられ、
小型、軽量で高速にＬＥＯ衛星を追尾し、さらにハンド
オーバー機能を有する低軌道衛星通信用アンテナ装置を
提供することにある。
のＬＥＯ衛星と送受信する小型衛星地球局に用いられ、
小型、軽量で高速にＬＥＯ衛星を追尾し、さらにハンド
オーバー機能を有する低軌道衛星通信用アンテナ装置を
提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため本発明の低軌道衛星通信用アンテナ装置は、複数の
低軌道衛星を用いた移動体衛星通信システムの地上側で
用いられ、所定の距離だけ離れ、個別に前記複数の低軌
道衛星を機械追尾する２個のオフセットアンテナ反射鏡
と、前記オフセットアンテナ反射鏡の回転放物面の焦点
位置にそれぞれ前記オフセットアンテナ反射鏡と別個に
固定された２個の１次放射器とを形成してビームを放射
する低軌道衛星通信用アンテナ装置において、前記オフ
セットアンテナ反射鏡のそれぞれを前記複数の低軌道衛
星方向に方位角（Ａｚ）軸と仰角（ＥＬ）軸を中心に回
転して前記複数の低軌道衛星を追尾する２つのマウント
間に前記各１次放射器にそれぞれ給電する２つのアンテ
ナ給電路と、前記各アンテナ給電路に接続し、どちらか
に切り替えて高周波信号の送受信を行うＲＦ送受信部と
が挟み込まれて実装され、前記オフセットアンテナ反射
鏡のオフセットの値は所定の最低運用仰角にてアンテナ
利得が最大となるよう設定されることを特徴とする。
ため本発明の低軌道衛星通信用アンテナ装置は、複数の
低軌道衛星を用いた移動体衛星通信システムの地上側で
用いられ、所定の距離だけ離れ、個別に前記複数の低軌
道衛星を機械追尾する２個のオフセットアンテナ反射鏡
と、前記オフセットアンテナ反射鏡の回転放物面の焦点
位置にそれぞれ前記オフセットアンテナ反射鏡と別個に
固定された２個の１次放射器とを形成してビームを放射
する低軌道衛星通信用アンテナ装置において、前記オフ
セットアンテナ反射鏡のそれぞれを前記複数の低軌道衛
星方向に方位角（Ａｚ）軸と仰角（ＥＬ）軸を中心に回
転して前記複数の低軌道衛星を追尾する２つのマウント
間に前記各１次放射器にそれぞれ給電する２つのアンテ
ナ給電路と、前記各アンテナ給電路に接続し、どちらか
に切り替えて高周波信号の送受信を行うＲＦ送受信部と
が挟み込まれて実装され、前記オフセットアンテナ反射
鏡のオフセットの値は所定の最低運用仰角にてアンテナ
利得が最大となるよう設定されることを特徴とする。
【００２０】更に、具体的には、複数の低軌道衛星を用
いた移動体衛星通信システムの地上側で用いられる低軌
道衛星通信用アンテナ装置において、中心が所定の距離
だけ離れ、それぞれ所定のオフセットした回転放物面を
有する２つの反射鏡と、前記反射鏡のそれぞれに接続し
て方位角（Ａｚ）軸と仰角（ＥＬ）軸を中心として前記
反射鏡のそれぞれを回転させ、それぞれ個別に前記複数
の低軌道衛星を追尾する２つのＡｚ−ＥＬマウントと、
前記反射鏡のそれぞれに所定のビームを放射する２つの
１次放射器と、前記１次放射器にそれぞれ給電するとと
もに前記反射鏡とは独立した機構により前記２つの１次
放射器を固定し支持する２つの給電路と、前記２つの給
電路に接続してどちらかを選択して高周波信号の送受信
を行うＲＦ送受信部とを有することを特徴とする。
いた移動体衛星通信システムの地上側で用いられる低軌
道衛星通信用アンテナ装置において、中心が所定の距離
だけ離れ、それぞれ所定のオフセットした回転放物面を
有する２つの反射鏡と、前記反射鏡のそれぞれに接続し
て方位角（Ａｚ）軸と仰角（ＥＬ）軸を中心として前記
反射鏡のそれぞれを回転させ、それぞれ個別に前記複数
の低軌道衛星を追尾する２つのＡｚ−ＥＬマウントと、
前記反射鏡のそれぞれに所定のビームを放射する２つの
１次放射器と、前記１次放射器にそれぞれ給電するとと
もに前記反射鏡とは独立した機構により前記２つの１次
放射器を固定し支持する２つの給電路と、前記２つの給
電路に接続してどちらかを選択して高周波信号の送受信
を行うＲＦ送受信部とを有することを特徴とする。
【００２１】ここで、前記オフセットの値は所定の最低
運用仰角にてアンテナ利得が最大となるように設定され
ることを特徴とする。
運用仰角にてアンテナ利得が最大となるように設定され
ることを特徴とする。
【００２２】また、前記所定の最低運用仰角は、前記低
軌道衛星の衛星高度と同一軌道面に配置された衛星数か
ら決定されることを特徴とする。
軌道衛星の衛星高度と同一軌道面に配置された衛星数か
ら決定されることを特徴とする。
【００２３】前記アンテナ装置はオフセットパラボラア
ンテナ、オフセットカセグレンアンテナ、オフセットグ
レゴリアンアンテナのいずれかが用いられる。
ンテナ、オフセットカセグレンアンテナ、オフセットグ
レゴリアンアンテナのいずれかが用いられる。
【００２４】なお、前記Ａｚ軸は、前記反射鏡の中心と
前記１次放射器１の中心を結ぶ直線の回りを回転する軸
とし、前記ＥＬ軸は回転放物面の軸と放物面の交点（中
心）からオフセット反射鏡の回転放物面内を通る放射状
の直線に回転放物面内で直交する線に接する軸とするこ
とを特徴とする。
前記１次放射器１の中心を結ぶ直線の回りを回転する軸
とし、前記ＥＬ軸は回転放物面の軸と放物面の交点（中
心）からオフセット反射鏡の回転放物面内を通る放射状
の直線に回転放物面内で直交する線に接する軸とするこ
とを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発
明を実施するための最良の形態の低軌道衛星通信用アン
テナ装置の構成を示すブロック図である。
について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発
明を実施するための最良の形態の低軌道衛星通信用アン
テナ装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】図１において、本発明の低軌道衛星通信用
アンテナ装置１００は、主に固定された１次放射器と可
動するオフセット型反射鏡とから構成された２つの開口
面アンテナを有している。２つの開口面アンテナを用い
るのは詳細は後述するが低軌道衛星を用いるシステムで
は同一軌道面の２個の衛星を捕捉してハンドオーバーす
る必要があるためである。
アンテナ装置１００は、主に固定された１次放射器と可
動するオフセット型反射鏡とから構成された２つの開口
面アンテナを有している。２つの開口面アンテナを用い
るのは詳細は後述するが低軌道衛星を用いるシステムで
は同一軌道面の２個の衛星を捕捉してハンドオーバーす
る必要があるためである。
【００２７】ここで、第１の開口面アンテナとしては、
主にＫａ帯の信号を送受信する１次放射器（ホーン）１
と、所定の回転放物面を有するオフセット型反射鏡３
と、反射鏡３に接続してＡｚ軸とＥＬ軸を回転して衛星
追尾を行うＡｚ−ＥＬマウント５と、１次放射器１に給
電する給電路７から構成される。また、第２の開口面ア
ンテナとしては、主にＫａ帯の信号を送受信する１次放
射器（ホーン）２と、所定の回転放物面を有するオフセ
ット型反射鏡４と、反射鏡３に接続してＡｚ軸とＥＬ軸
を回転して衛星追尾を行うＡｚ−ＥＬマウント６と、１
次放射器１に給電する給電路８から構成される。
主にＫａ帯の信号を送受信する１次放射器（ホーン）１
と、所定の回転放物面を有するオフセット型反射鏡３
と、反射鏡３に接続してＡｚ軸とＥＬ軸を回転して衛星
追尾を行うＡｚ−ＥＬマウント５と、１次放射器１に給
電する給電路７から構成される。また、第２の開口面ア
ンテナとしては、主にＫａ帯の信号を送受信する１次放
射器（ホーン）２と、所定の回転放物面を有するオフセ
ット型反射鏡４と、反射鏡３に接続してＡｚ軸とＥＬ軸
を回転して衛星追尾を行うＡｚ−ＥＬマウント６と、１
次放射器１に給電する給電路８から構成される。
【００２８】そして、１次放射器１，２は、共に給電路
７，８を用いて固定されており、両放射器の中心間の距
離は一定値Ｓとなっている。
７，８を用いて固定されており、両放射器の中心間の距
離は一定値Ｓとなっている。
【００２９】さらに給電路７，８は低雑音増幅器や高周
波電力増幅器からなるＲＦ送受信部９に接続されて両給
電部のどちらかが選択されて高周波信号が送受信されて
いる。
波電力増幅器からなるＲＦ送受信部９に接続されて両給
電部のどちらかが選択されて高周波信号が送受信されて
いる。
【００３０】この給電路７，８とＲＦ送受信部９はとも
に２面の開口面アンテナに挟み込まれる位置に実装して
装置全体の小型化と給電損失の低減を図るのが望まし
い。
に２面の開口面アンテナに挟み込まれる位置に実装して
装置全体の小型化と給電損失の低減を図るのが望まし
い。
【００３１】そして、装置全体は支持部１０に固定され
ている。
ている。
【００３２】次に、図１の構成について以下に説明す
る。
る。
【００３３】１次放射器１は反射鏡３を形成する回転放
物面の焦点位置に設置される。オフセットパラボラアン
テナのオフセット量は後述する最低運用仰角においてア
ンテナ利得を最大にする値となるように選択される。ま
た、この１次放射器１は可動構造をした反射鏡３とは機
械的に独立した構成となっており、給電路７に取り付け
られて固定される。
物面の焦点位置に設置される。オフセットパラボラアン
テナのオフセット量は後述する最低運用仰角においてア
ンテナ利得を最大にする値となるように選択される。ま
た、この１次放射器１は可動構造をした反射鏡３とは機
械的に独立した構成となっており、給電路７に取り付け
られて固定される。
【００３４】同様に、１次放射器１の中心から距離Ｓだ
け離れた位置に１次放射器２は反射鏡４を形成する回転
放物面の焦点位置に設置される。オフセットパラボラア
ンテナのオフセット量は後述する最低運用仰角において
アンテナ利得を最大にする値となるように選択される。
また、この１次放射器２は可動構造をした反射鏡４とは
機械的に独立した構成となっており、給電路８に取り付
けられて固定される。このように給電路７，８は給電機
能だけでなく１次放射器１，２を支持する機能も有して
いる。これは、１次放射器１，２を固定するための特別
な支持機構を用いなくても給電路７，８が導波管で構成
されるため比較的簡単に固定することができるからであ
る。
け離れた位置に１次放射器２は反射鏡４を形成する回転
放物面の焦点位置に設置される。オフセットパラボラア
ンテナのオフセット量は後述する最低運用仰角において
アンテナ利得を最大にする値となるように選択される。
また、この１次放射器２は可動構造をした反射鏡４とは
機械的に独立した構成となっており、給電路８に取り付
けられて固定される。このように給電路７，８は給電機
能だけでなく１次放射器１，２を支持する機能も有して
いる。これは、１次放射器１，２を固定するための特別
な支持機構を用いなくても給電路７，８が導波管で構成
されるため比較的簡単に固定することができるからであ
る。
【００３５】一方、１次放射器１，２が固定されている
のに対して、反射鏡３，４はそれぞれＡｚ−ＥＬマウン
ト５，６によりＡｚ軸とＥＬ軸を中心として回転する構
造となっている。
のに対して、反射鏡３，４はそれぞれＡｚ−ＥＬマウン
ト５，６によりＡｚ軸とＥＬ軸を中心として回転する構
造となっている。
【００３６】
【００３７】図２は、このＲＦ送受信部９の構成を示し
た図である。本図において、給電路７，８はそれぞれＲ
Ｆ送受信部９に接続して、ＲＦスイッチ９１にてアンテ
ナ切替制御信号に基づきどちらかが選択される。ＲＦス
イッチ９１の出力にはダイプレクサ９２が接続されて送
受信信号の分離が行われる。すなわち、送信信号につい
てはＲＦ入力から入力された送信信号は送信局発部９０
と送信ミキサー９８により所要のＫａ帯の高周波周波数
に変換された後電力増幅器９６で増幅されて低域ろ波器
９４を介してダイプレクサ９２に入力する。一方、ダイ
プレクサ９２の出力は低域ろ波器９３を介して低雑音増
幅器９５に入力してその出力は受信ミキサー９７と受信
局発部９９によりＲＦ周波数に変換されてＲＦ出力を得
ることができる。
た図である。本図において、給電路７，８はそれぞれＲ
Ｆ送受信部９に接続して、ＲＦスイッチ９１にてアンテ
ナ切替制御信号に基づきどちらかが選択される。ＲＦス
イッチ９１の出力にはダイプレクサ９２が接続されて送
受信信号の分離が行われる。すなわち、送信信号につい
てはＲＦ入力から入力された送信信号は送信局発部９０
と送信ミキサー９８により所要のＫａ帯の高周波周波数
に変換された後電力増幅器９６で増幅されて低域ろ波器
９４を介してダイプレクサ９２に入力する。一方、ダイ
プレクサ９２の出力は低域ろ波器９３を介して低雑音増
幅器９５に入力してその出力は受信ミキサー９７と受信
局発部９９によりＲＦ周波数に変換されてＲＦ出力を得
ることができる。
【００３８】図３は、本アンテナ装置の追尾メカニズム
を説明するための図であり、特に追尾に関連する反射鏡
３と１次放射器１とを示してある。本アンテナ装置の第
１、２の開口面アンテナは、共にオフセットパラボラア
ンテナ型反射鏡アンテナを用いている。このためこのオ
フセットパラボラアンテナ型反射鏡アンテナは両方とも
共通の構造をしているため１次放射器１と反射鏡３とを
用いて説明するが１次放射器２と反射鏡４との組み合わ
せについても同様の構成をしている。
を説明するための図であり、特に追尾に関連する反射鏡
３と１次放射器１とを示してある。本アンテナ装置の第
１、２の開口面アンテナは、共にオフセットパラボラア
ンテナ型反射鏡アンテナを用いている。このためこのオ
フセットパラボラアンテナ型反射鏡アンテナは両方とも
共通の構造をしているため１次放射器１と反射鏡３とを
用いて説明するが１次放射器２と反射鏡４との組み合わ
せについても同様の構成をしている。
【００３９】図３（ａ）は、反射鏡３と１次放射器１と
を正面から見た図であり、実線が最低運用仰角θMIN に
おける反射鏡３の位置を示しており、点線が仰角約９０
°の場合の反射鏡３の位置を示した図である。また、図
３（ｂ）は、反射鏡３と１次放射器１とを側面から見た
図である。本図からも明らかのようにＡｚ軸１１は、反
射鏡３の中心と１次放射器１の中心を結ぶ直線の回りを
回転する軸であって、反射鏡３はこのＡｚ軸１１を中心
として３６０°回転する。なお、１３は回転放物面の軸
を示している。
を正面から見た図であり、実線が最低運用仰角θMIN に
おける反射鏡３の位置を示しており、点線が仰角約９０
°の場合の反射鏡３の位置を示した図である。また、図
３（ｂ）は、反射鏡３と１次放射器１とを側面から見た
図である。本図からも明らかのようにＡｚ軸１１は、反
射鏡３の中心と１次放射器１の中心を結ぶ直線の回りを
回転する軸であって、反射鏡３はこのＡｚ軸１１を中心
として３６０°回転する。なお、１３は回転放物面の軸
を示している。
【００４０】一方、図４はＥＬ軸１２を説明するための
図であり、本図においてＥＬ軸１２とは回転放物面の軸
１３と放物面１４の交点（中心）からオフセット反射鏡
３の回転放物面内を通る放射状の直線に回転放物面内で
直交する線に接する軸をいう。この軸を中心として最低
運用仰角から９０°まで回転している。
図であり、本図においてＥＬ軸１２とは回転放物面の軸
１３と放物面１４の交点（中心）からオフセット反射鏡
３の回転放物面内を通る放射状の直線に回転放物面内で
直交する線に接する軸をいう。この軸を中心として最低
運用仰角から９０°まで回転している。
【００４１】Ａｚ−ＥＬマウント５は、反射鏡３をこの
Ａｚ軸１１とＥＬ軸１２の回りに回転するよう駆動して
衛星追尾を行う。
Ａｚ軸１１とＥＬ軸１２の回りに回転するよう駆動して
衛星追尾を行う。
【００４２】
【００４３】このように、本発明の低軌道衛星通信用ア
ンテナ装置は反射鏡３，４をＡｚ軸回りに回転させて衛
星方向の全方位角に追尾することができる。また、ＥＬ
軸回りに反射鏡３，４を回転させることにより指向性の
仰角が可変でき、仰角が９０°となる天頂方向の指向性
を得ることができる。
ンテナ装置は反射鏡３，４をＡｚ軸回りに回転させて衛
星方向の全方位角に追尾することができる。また、ＥＬ
軸回りに反射鏡３，４を回転させることにより指向性の
仰角が可変でき、仰角が９０°となる天頂方向の指向性
を得ることができる。
【００４４】次に、以上説明した低軌道衛星通信用アン
テナ装置の所要追尾角度範囲について説明する。
テナ装置の所要追尾角度範囲について説明する。
【００４５】図５は、衛星を地球上に複数の軌道面に多
数配置して全世界をカバーするＬＥＯ衛星のイメージ図
である。本図に示されるように地球上に多数のＬＥＯ衛
星を配置し、地球上のいかなる地点においてもどれかの
衛星が見えるようにして全世界をカバーする衛星通信シ
ステムを提供している。
数配置して全世界をカバーするＬＥＯ衛星のイメージ図
である。本図に示されるように地球上に多数のＬＥＯ衛
星を配置し、地球上のいかなる地点においてもどれかの
衛星が見えるようにして全世界をカバーする衛星通信シ
ステムを提供している。
【００４６】本図において、ＬＥＯ衛星とは地上約１５
００ｋｍ以下の高度の楕円（円を含む）軌道の衛星をい
い、各衛星の軌道周期は例えば高度１０００ｋｍとする
と約１時間４５分で軌道上を周回することになる。
００ｋｍ以下の高度の楕円（円を含む）軌道の衛星をい
い、各衛星の軌道周期は例えば高度１０００ｋｍとする
と約１時間４５分で軌道上を周回することになる。
【００４７】例えば、衛星の高度を７６５ｋｍ、最低運
用仰角３０°とした場合に、同一軌道面上に配置すべき
衛星数は２０個となり、全世界をカバーするためには１
０の軌道面が必要となる。すなわち、必要な衛星総数は
２００個となる。この衛星総数は衛星高度および最低運
用仰角から決定され、たとえば同一衛星高度でも最低運
用仰角２０°では９８個、１０°では４５個となる。
用仰角３０°とした場合に、同一軌道面上に配置すべき
衛星数は２０個となり、全世界をカバーするためには１
０の軌道面が必要となる。すなわち、必要な衛星総数は
２００個となる。この衛星総数は衛星高度および最低運
用仰角から決定され、たとえば同一衛星高度でも最低運
用仰角２０°では９８個、１０°では４５個となる。
【００４８】また、図６は、ＬＥＯ衛星を用いて提供さ
れる広帯域衛星通信システムの概念図を示している。本
図において、本システムでは、携帯端末のような小型ユ
ーザーにはＬ帯（１．６ＧＨｚ／１．５ＧＨｚ）のマル
チビームで６４ｋｂｐｓ程度の低速度衛星回線を提供
し、船舶、航空機、小規模オフイスのような大型ユーザ
ーには小型衛星地球局にてＫａ帯（一般には準ミリ波帯
といわれ３０ＧＨｚ／２０ＧＨｚを使用する）のマルチ
スポットビームで高速データ回線を提供している。
れる広帯域衛星通信システムの概念図を示している。本
図において、本システムでは、携帯端末のような小型ユ
ーザーにはＬ帯（１．６ＧＨｚ／１．５ＧＨｚ）のマル
チビームで６４ｋｂｐｓ程度の低速度衛星回線を提供
し、船舶、航空機、小規模オフイスのような大型ユーザ
ーには小型衛星地球局にてＫａ帯（一般には準ミリ波帯
といわれ３０ＧＨｚ／２０ＧＨｚを使用する）のマルチ
スポットビームで高速データ回線を提供している。
【００４９】本発明は、主に後者の高速データ回線のユ
ーザーを対象として小型衛星地球局で用いられる低軌道
衛星通信用アンテナ装置に関するものである。
ーザーを対象として小型衛星地球局で用いられる低軌道
衛星通信用アンテナ装置に関するものである。
【００５０】図７は本発明の低軌道衛星通信用アンテナ
装置を搭載した地上の小型衛星地球局１５からある衛星
軌道面１６を有するＬＥＯ衛星（本図においては簡単化
するため衛星１、２、３の３個のＬＥＯ衛星が存在して
いるとする）を見た場合の衛星追尾範囲を示した図であ
る。本図において、前述したようにＬＥＯ衛星の数と高
度の関係から最低運用仰角θMIN が決定し、衛星追尾範
囲１７は斜線で示された領域、すなわち、その最低運用
仰角θMIN から天頂方向に対して全方位角の全ての領域
となる。また、本図において、衛星追尾範囲１７内の衛
星１、２、３の状態を説明すると、衛星１は追尾範囲内
から追尾範囲外へ、衛星２は天頂に存在し、衛星３は追
尾範囲外から追尾範囲内へ移動している。本アンテナ装
置の２つの開口面アンテナは、例えば第１の開口面アン
テナで衛星１を追尾して第２の開口面アンテナは衛星２
を追尾する。そして、ＲＦスイッチ９１は衛星１側を選
択する。その後、衛星１が追尾範囲外になると同時にＲ
Ｆスイッチ９１は衛星２側を選択し第１の開口面アンテ
ナは衛星１から衛星３の追尾動作に入ることになる。
装置を搭載した地上の小型衛星地球局１５からある衛星
軌道面１６を有するＬＥＯ衛星（本図においては簡単化
するため衛星１、２、３の３個のＬＥＯ衛星が存在して
いるとする）を見た場合の衛星追尾範囲を示した図であ
る。本図において、前述したようにＬＥＯ衛星の数と高
度の関係から最低運用仰角θMIN が決定し、衛星追尾範
囲１７は斜線で示された領域、すなわち、その最低運用
仰角θMIN から天頂方向に対して全方位角の全ての領域
となる。また、本図において、衛星追尾範囲１７内の衛
星１、２、３の状態を説明すると、衛星１は追尾範囲内
から追尾範囲外へ、衛星２は天頂に存在し、衛星３は追
尾範囲外から追尾範囲内へ移動している。本アンテナ装
置の２つの開口面アンテナは、例えば第１の開口面アン
テナで衛星１を追尾して第２の開口面アンテナは衛星２
を追尾する。そして、ＲＦスイッチ９１は衛星１側を選
択する。その後、衛星１が追尾範囲外になると同時にＲ
Ｆスイッチ９１は衛星２側を選択し第１の開口面アンテ
ナは衛星１から衛星３の追尾動作に入ることになる。
【００５１】このように、２つの開口面アンテナを交互
に選択しながら周回衛星を追尾することによりハンドオ
ーバー機能を実現している。
に選択しながら周回衛星を追尾することによりハンドオ
ーバー機能を実現している。
【００５２】次に、図８は仰角に対する自由空間損失と
降雨減衰による損失とを合わせた伝搬損失（Ａ）、オフ
セットパラボラアンテナの利得（Ｂ）の関係を示した図
である。また、本図には伝搬損失（Ａ）とアンテナ利得
（Ｂ）との和すなわちアンテナ利得を含めた全伝搬損失
（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）を示している。ここで、最低運用仰角θ
MIN ＝４０°としている。その仰角でアンテナ利得が最
大になるようにオフセット量が調整されているものと
し、伝搬損失はＫａ帯の送信周波数３０ＧＨｚを用いて
計算したものである。
降雨減衰による損失とを合わせた伝搬損失（Ａ）、オフ
セットパラボラアンテナの利得（Ｂ）の関係を示した図
である。また、本図には伝搬損失（Ａ）とアンテナ利得
（Ｂ）との和すなわちアンテナ利得を含めた全伝搬損失
（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）を示している。ここで、最低運用仰角θ
MIN ＝４０°としている。その仰角でアンテナ利得が最
大になるようにオフセット量が調整されているものと
し、伝搬損失はＫａ帯の送信周波数３０ＧＨｚを用いて
計算したものである。
【００５３】この結果、最低運用仰角４０°における全
伝搬損失が最も大きく、仰角が天頂方向のほうが全伝搬
損失が少ないことが示されている。
伝搬損失が最も大きく、仰角が天頂方向のほうが全伝搬
損失が少ないことが示されている。
【００５４】これは、天頂方向の指向性利得は、理想的
なオフセットパラボラ反射鏡の条件からずれるため指向
性利得の低下をもたらすが、マイクロ波帯やミリ波帯等
の衛星通信においては、低仰角状態で最も衛星が遠くに
なり自由空間損失が増大し、降雨領域を通過する距離が
最も長くなり降雨減衰量が最大となるためアンテナ利得
が必要になる。一方、天頂方向ではこれら減衰が最少と
なるからである。
なオフセットパラボラ反射鏡の条件からずれるため指向
性利得の低下をもたらすが、マイクロ波帯やミリ波帯等
の衛星通信においては、低仰角状態で最も衛星が遠くに
なり自由空間損失が増大し、降雨領域を通過する距離が
最も長くなり降雨減衰量が最大となるためアンテナ利得
が必要になる。一方、天頂方向ではこれら減衰が最少と
なるからである。
【００５５】従って、最低運用仰角を適当な値にするこ
とで天頂方向へ仰角を設定したとしても実用上の問題が
少ないことがいえる。
とで天頂方向へ仰角を設定したとしても実用上の問題が
少ないことがいえる。
【００５６】次に、本発明のアンテナサイズに影響の大
きな２つの開口面アンテナ間の距離Ｓについて図９を用
いて以下に説明する。図９は、本発明の２つの開口面ア
ンテナを並置した場合の図を示している。ここで、Ｄは
オフセットアンテナ反射鏡の直径であり簡単化するため
２つの開口面アンテナの両方が同一としている。また、
角度φは反射鏡と水平面のなす角度である。
きな２つの開口面アンテナ間の距離Ｓについて図９を用
いて以下に説明する。図９は、本発明の２つの開口面ア
ンテナを並置した場合の図を示している。ここで、Ｄは
オフセットアンテナ反射鏡の直径であり簡単化するため
２つの開口面アンテナの両方が同一としている。また、
角度φは反射鏡と水平面のなす角度である。
【００５７】 φ＝（９０°−θMIN ）／２ （１） とすると、ブロッキング現象が起きない条件から図９に
示されるように２つの反射鏡の中心間の距離Ｓの最小値
は Ｓ＝Ｄ（ｃｏｓφ＋ｓｉｎφ／ｔａｎθMIN ） （２） で表される。
示されるように２つの反射鏡の中心間の距離Ｓの最小値
は Ｓ＝Ｄ（ｃｏｓφ＋ｓｉｎφ／ｔａｎθMIN ） （２） で表される。
【００５８】以上、本発明の第１の実施の形態としてオ
フセットパラボラ型アンテナを用いた構成について説明
したが、本発明にはこのような単反射鏡アンテナに限ら
れるものではない。
フセットパラボラ型アンテナを用いた構成について説明
したが、本発明にはこのような単反射鏡アンテナに限ら
れるものではない。
【００５９】すなわち、本発明の第２の実施の形態とし
ては、図１０に示されるようなオフセットカセグレン型
複反射鏡アンテナを用いることもできる。
ては、図１０に示されるようなオフセットカセグレン型
複反射鏡アンテナを用いることもできる。
【００６０】本図において、２１，２２はそれぞれ回転
放物面反射鏡とする主反射鏡であり、前述したように最
低運用仰角にて最大アンテナ利得を得るように所定のオ
フセット量が与えられている。また、２３，２４はそれ
ぞれ回転放物面の焦点を１つの焦点として共用する回転
双曲面で形成された副反射鏡である。そして、１次放射
器１，２は、回転双曲面の他の焦点の位置が主反射鏡２
１，２２のエリアにあるため、主反射鏡２１，２２に１
次放射器のビーム照射用の円形穴２５，２６が設けられ
ている。なお、他の符号については図１に示したものと
同様であるためここでは説明を省略する。
放物面反射鏡とする主反射鏡であり、前述したように最
低運用仰角にて最大アンテナ利得を得るように所定のオ
フセット量が与えられている。また、２３，２４はそれ
ぞれ回転放物面の焦点を１つの焦点として共用する回転
双曲面で形成された副反射鏡である。そして、１次放射
器１，２は、回転双曲面の他の焦点の位置が主反射鏡２
１，２２のエリアにあるため、主反射鏡２１，２２に１
次放射器のビーム照射用の円形穴２５，２６が設けられ
ている。なお、他の符号については図１に示したものと
同様であるためここでは説明を省略する。
【００６１】本実施の形態においては、各オフセットア
ンテナは、複反射鏡アンテナとなるためアンテナの構造
が複雑になるが、１次放射器１，２が主反射鏡２１，２
２の裏面からの給電を行うため給電損失の低減、送受信
部との接続の容易化、追尾範囲内のブロッキングの防止
等の効果を有している。
ンテナは、複反射鏡アンテナとなるためアンテナの構造
が複雑になるが、１次放射器１，２が主反射鏡２１，２
２の裏面からの給電を行うため給電損失の低減、送受信
部との接続の容易化、追尾範囲内のブロッキングの防止
等の効果を有している。
【００６２】さらに、本発明の第３の実施の形態として
は、図１１に示されるような他の形態のオフセットカセ
グレン型複反射鏡アンテナを用いることもできる。本図
も、図１０に示したオフセットカセグレン型複反射鏡ア
ンテナを用いるが、１次放射器１，２の位置が主反射鏡
２１，２２のエリア外にある点が相違している。
は、図１１に示されるような他の形態のオフセットカセ
グレン型複反射鏡アンテナを用いることもできる。本図
も、図１０に示したオフセットカセグレン型複反射鏡ア
ンテナを用いるが、１次放射器１，２の位置が主反射鏡
２１，２２のエリア外にある点が相違している。
【００６３】さらに、本発明の第４の実施の形態として
は、図１２に示されるようにオフセットグレゴリアン型
複反射鏡アンテナを用いることもできる。本図におい
て、回転放物面を主反射鏡２５，２６として、最低運用
仰角にて最大アンテナ利得を得るように所定のオフセッ
ト量が与えられている。そして、回転放物面の焦点を共
用する回転楕円面を副反射鏡２７，２８としている。回
転楕円面の他の焦点には１次放射器１，２の位相中心が
置かれている。
は、図１２に示されるようにオフセットグレゴリアン型
複反射鏡アンテナを用いることもできる。本図におい
て、回転放物面を主反射鏡２５，２６として、最低運用
仰角にて最大アンテナ利得を得るように所定のオフセッ
ト量が与えられている。そして、回転放物面の焦点を共
用する回転楕円面を副反射鏡２７，２８としている。回
転楕円面の他の焦点には１次放射器１，２の位相中心が
置かれている。
【００６４】以上複反射鏡アンテナを用いる第２から第
４の実施の形態で説明した構成では、第１の実施の形態
と比較して給電損失の低減、装置全体の低背化がさらに
図られることになる。
４の実施の形態で説明した構成では、第１の実施の形態
と比較して給電損失の低減、装置全体の低背化がさらに
図られることになる。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の低軌道衛星
通信用アンテナ装置は、以下のような効果を具備してい
る。
通信用アンテナ装置は、以下のような効果を具備してい
る。
【００６６】第１に、最低運用仰角で最大利得を得るよ
うなオフセットパラボラアンテナ等を２面用いるためア
ンテナのサイドローブ特性や交差偏波アイソレーション
を最適化することにより衛星回線において、伝搬損失や
降雨減衰が最も大きな最低仰角において最良特性を得る
ことができる。特に、ＬＥＯ衛星はマイクロ波帯やミリ
波帯を用いるため降雨減衰が大きいため特にこの効果が
顕著となる。
うなオフセットパラボラアンテナ等を２面用いるためア
ンテナのサイドローブ特性や交差偏波アイソレーション
を最適化することにより衛星回線において、伝搬損失や
降雨減衰が最も大きな最低仰角において最良特性を得る
ことができる。特に、ＬＥＯ衛星はマイクロ波帯やミリ
波帯を用いるため降雨減衰が大きいため特にこの効果が
顕著となる。
【００６７】第２に、１次放射器は固定されているた
め、給電線や導波管に可とう部分が不要となり構造の簡
単化、信頼性向上をもたらすことができる。
め、給電線や導波管に可とう部分が不要となり構造の簡
単化、信頼性向上をもたらすことができる。
【００６８】第３に、衛星追尾のために駆動される部分
は、反射鏡だけであるため駆動重量が少なく高速の追尾
が可能となると共に、駆動機構の小型軽量化を図ること
ができる。
は、反射鏡だけであるため駆動重量が少なく高速の追尾
が可能となると共に、駆動機構の小型軽量化を図ること
ができる。
【００６９】第４に、方位軸と仰角軸に可動する２面の
アンテナを用いるため同一軌道面の複数のＬＥＯ衛星を
順次捕捉して衛星間のハンドオーバー機能を有すること
ができる。
アンテナを用いるため同一軌道面の複数のＬＥＯ衛星を
順次捕捉して衛星間のハンドオーバー機能を有すること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の低軌道衛星通信用
アンテナ装置（オフセットパラボラアンテナ型）の構成
を示すブロック図である。
アンテナ装置（オフセットパラボラアンテナ型）の構成
を示すブロック図である。
【図２】図１のＲＦ送受信部の具体的構成を示す図であ
る。
る。
【図３】図１のオフセットアンテナ反射鏡の具体的構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】図３のＥＬ軸の定義を説明する図である。
【図５】ＬＥＯ衛星のイメージ図である。
【図６】ＬＥＯ衛星を用いた移動体衛星通信システムを
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明の追尾範囲を表す図である。
【図８】仰角対伝搬損失、アンテナ利得、全伝搬損失の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図９】本発明の２面アンテナの距離を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の低軌道衛星通信
用アンテナ装置（オフセットカセグレン型）の構成を示
すブロック図である。
用アンテナ装置（オフセットカセグレン型）の構成を示
すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の低軌道衛星通信
用アンテナ装置（オフセットカセグレン型）の構成を示
すブロック図である。
用アンテナ装置（オフセットカセグレン型）の構成を示
すブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の低軌道衛星通信
用アンテナ装置（オフセットグレゴリアン型）の構成を
示すブロック図である。
用アンテナ装置（オフセットグレゴリアン型）の構成を
示すブロック図である。
【図１３】従来の大型地球局のアンテナ追尾技術を示す
外観図である。
外観図である。
【図１４】従来の小型地球局のアンテナ追尾技術を示す
概念図である。
概念図である。
１，２ １次放射器 ３，４ オフセット反射鏡 ５，６ Ａｚ−ＥＬマウント ７，８ 給電路 ９ ＲＦ送受信部 １０ 支持部 １００ 低軌道衛星通信用アンテナ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−208891（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−4603（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−280271（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−247070（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−104622（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−37431（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/10 H01Q 3/24 G01S 3/42
Claims (9)
- 【請求項１】複数の低軌道衛星を用いた移動体衛星通信
システムの地上側で用いられ、 所定の距離だけ離れ、個別に前記複数の低軌道衛星を機
械追尾する２個のオフセットアンテナ反射鏡と、前記オ
フセットアンテナ反射鏡の回転放物面の焦点位置に設置
され、それぞれ前記オフセットアンテナ反射鏡と別体に
固定された２個の１次放射器とを形成してビームを放射
する低軌道衛星通信用アンテナ装置において、 前記オフセットアンテナ反射鏡のそれぞれを前記複数の
低軌道衛星方向に方位角（Ａｚ）軸と仰角（ＥＬ）軸を
中心に回転して前記複数の低軌道衛星を追尾する２つの
マウント間に前記各１次放射器にそれぞれ給電する２つ
のアンテナ給電路と、前記各アンテナ給電路に接続し、
どちらかに切り替えて高周波信号の送受信を行うＲＦ送
受信部とが挟み込まれて実装され、前記オフセットアン
テナ反射鏡のオフセットの値は所定の最低運用仰角にて
アンテナ利得が最大となるよう設定されることを特徴と
する低軌道衛星通信用アンテナ装置。 - 【請求項２】前記最低運用仰角は、前記低軌道衛星の衛
星高度と同一軌道面に配置された衛星数から決定される
ことを特徴とする請求項１記載の低軌道衛星通信用アン
テナ装置。 - 【請求項３】前記オフセットアンテナ反射鏡はオフセッ
トパラボラ型であることを特徴とする請求項１項に記載
の低軌道衛星通信用アンテナ装置。 - 【請求項４】 前記オフセットアンテナ反射鏡はオフセ
ットカセグレン型であることを特徴とする請求項１項に
記載の低軌道衛星通信用アンテナ装置。 - 【請求項５】 前記オフセットアンテナ反射鏡はオフセ
ットグレゴリアン型であることを特徴とする請求項１項
に記載の低軌道衛星通信用アンテナ装置。 - 【請求項６】 前記Ａｚ軸は、前記反射鏡の中心と前記
１次放射器１の中心を結ぶ直線の回りを回転する軸と
し、前記ＥＬ軸は回転放物面の軸と放物面の交点（前記
反射鏡の中心）からオフセットアンテナ反射鏡の回転放
物面内を通る放射状の直線に回転放物面内で直交する線
に接する軸とすることを特徴とする請求項１乃至５のう
ちいずれか１項に記載の低軌道衛星通信用アンテナ装
置。 - 【請求項７】 前記低軌道衛星の追尾範囲は、仰角方向
を前記最低運用仰角から天頂まで、方位角方向を０〜３
６０°までとすることを特徴とする請求項１乃至６のう
ちいずれか１項に記載の低軌道衛星通信用アンテナ装
置。 - 【請求項８】 前記所定の距離は、前記オフセットアン
テナ反射鏡の直径をＤとし、前記最低運用仰角をθMIN
とすると、少なくとも φ＝（９０°−θMIN ）／２ （１） Ｓ＝Ｄ（ｃｏｓφ＋ｓｉｎφ／ｔａｎθMIN ） （２） で与えられるＳ以上とすることを特徴とする請求項１乃
至７のうちいずれか１項に記載の低軌道衛星通信用アン
テナ装置。 - 【請求項９】 前記アンテナ装置はマイクロ波帯または
ミリ波帯の高周波信号を送受信することを特徴とする請
求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の低軌道衛星通
信用アンテナ装置。
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