JP3768714B2 - 複数衛星対応受信アンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静止軌道上の静止衛星からの衛星放送（ＢＳおよびＣＳ）の受信アンテナに係り、多数の衛星からの電波を１つの受信アンテナで同時に受信可能とする複数衛星対応受信アンテナに関するもので、フェーズドアレイアンテナの技術分野である。
【０００２】
【従来の技術】
現行の衛星放送（ＢＳ，ＣＳ）の受信はパラボラアンテナが主流である。しかし、今後の時代推移を考えると静止軌道の有効利用および周波数資源の有効利用の観点等から、将来は現在よりも多くの衛星から放送が行われる可能性があると考えられる。現行のパラボラアンテナでは反射鏡は共通とし、給電点をマルチ化してマルチビーム化している。民生用のアンテナでは現状では直径が４５cmクラスのアンテナが一般的であり、我が国においても、現行４衛星からさらに衛星数が増えたときには給電点を増やすことが物理的、技術的に困難になってくる。また、給電点の位置も焦点からさらに離れる方向となるためアンテナ効率の点でも不利となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
パラボラアンテナに対し平面アンテナでは、アンテナ面を分割してサブアレイ化し複数の受信系として構成することが可能で、各受信系の位相を調整することにより合成指向性が任意の方向に形成可能である。低雑音ブロックコンバータ（ＬＮＢ）の中間周波数（ＩＦ）出力を分配した後では、ビーム形成が個々にできるため多くのビームを同時に形成できる。そこで本発明の目的は、この平面アンテナの特徴を利用してマルチビーム化受信アンテナを実現し、民生用の受信アンテナとして低廉化を図る構成を具体化した複数衛星対応受信アンテナを提供せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明複数衛星対応受信アンテナは、静止軌道上の複数の静止衛星からの１２ＧＨｚ帯衛星放送を受信可能な、平面アンテナによるアレイアンテナとして構成した複数衛星対応受信アンテナにおいて、前記平面アンテナによるアレイアンテナの前記静止軌道に沿った横方向の辺の幅が、静止軌道上６度間隔の放送衛星および４度間隔の通信衛星それぞれの隣接衛星に対する干渉を共に低くするため、各衛星に対応する地上における平面アンテナの６．６度および４．４度の角度での各方向のサイドローブ相対利得がほぼ同等となる指向性を実現する長さまたはその整数倍の長さとなるよう構成したことを特徴とするものである。
【０００５】
また、好適な実施態様は、静止軌道上の前記複数の静止衛星からの衛星放送を受信可能とするため、前記アンテナのチルト角度が、アンテナの法線方向のチルト角中心を任意の経度に取った時、±２０度の範囲の軌道にほぼ沿った１軸のビームチルトで実現されるよう構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
さらにまた、好適な実施態様は、アンテナの前記軌道に沿った辺の幅が３７．１±０．５ｃｍで、前記チルト角度が±２０度の範囲であってもグレーティングローブが発生しないよう、前記アレイアンテナのサブアレイ間隔が０．７４５λに等しいかそれ以下であり、軌道方向が１素子で縦方向がｎ素子で構成されるサブアレイ毎に位相制御して前記アレイアンテナが構成され、ここでλは受信可能な１２ＧＨｚ帯衛星放送の最高周波数に対する波長であり、ｎは複数の正の整数であることを特徴とするものである。
さらにまた、好適な実施態様は、前記サブアレイ間隔を０．７４５λ以上とした時、そのサブアレイの数を１５とし、アンテナの縦方向の長さを、縦方向の指向性で−１１．５ｄＢの相対利得が得られる長さとしてアレイアンテナを構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照し、発明の実施の形態について順次項目別に詳細に説明し、その後本発明の具体的構成例のいくつかについて説明する。
▲１▼ 受信アンテナのビーム制御について
将来どのような衛星配置になるかは予測がつかないため、受信アンテナのビーム制御の範囲を決める要因としては、我が国の現行４衛星を受信可能にする範囲とすることが基本条件として挙げられる。図１は、受信点（東京）から見た静止軌道と現行４衛星の位置関係を示したもので、図の横軸は静止軌道の東経１２７度付近を中心にした時の静止軌道と接線になる関係である。縦軸は横軸に直交する軸でほぼ仰角の差をあらわしている。このような空間的な関係を考慮すると、受信アンテナのビームチルトの範囲は、横軸（ほぼ方位角方向）の角度として外側の衛星間で約４０度、縦軸（ほぼ仰角方向）の角度範囲は０．３度をカバーすれば良いといえる。
縦軸方向が０．３度と角度差が小さいため、２次元的なビーム制御は必要なく、図の横軸上を最大±２０度ビームチルトする１軸の制御を実現すればよいことがわかる。
【０００８】
▲２▼ 平面アンテナの制御軸方向の幅について
図１の横軸に沿って平面アンテナの１辺を合わせて配置する（アレイアンテナの幅と称す）として、横軸の幅を決める要素として、隣接衛星からの干渉の要素を導入する。単に現行４衛星を受けるだけならば、同一周波数帯と直線偏波を使用している東経１２４度（ＪＣＳＡＴ−４）と１２８度（ＪＣＳＡＴ−３）のＣＳ衛星間の干渉が少なくなるようにアンテナの幅を決めればよい。図２（ａ）は、幅を３２cmにしたときの指向性（励振分布は一般的な均一励振）で、アンテナから見た４度間隔の衛星角度約４．４度が指向性のヌル点に位置することができ干渉を生じにくくできる。
【０００９】
一方、本複数衛星対応受信アンテナの場合、将来の衛星放送の受信を対象にするものの衛星配置は未定であるため、ＣＳ（通信衛星）だけでなくＢＳ（放送衛星）も含めた状態で両者の干渉が少ない条件を満たす条件でアンテナの幅を選択することが適していると判断される。６度間隔のＢＳ、４度間隔のＣＳの隣接衛星の両方に対して干渉を少なくするためには双方ともに隣接衛星に対する相対利得を低くする必要がある。図２（ｂ）はこの条件を満たすアンテナ幅３７．１cmの時の指向性であり、ＢＳに対しては６．６度、ＣＳに対しては４．４度の角度でのサイドローブ利得が共に−１８ｄＢとなっている。さらに相対利得を低くする必要がある場合は、３７．１cmの整数倍の長さとすればよい。図２（ｃ）は、１２ＧＨｚ帯におけるアンテナ幅と４．４度、６．６度各方向のサイドローブ相対利得との関係を示す計算結果である。この図から、アンテナ幅が３７．１cmを中心にして、上、下各０．５cm（約０．２λ）の範囲内であれば、各方向共−１７ｄＢ以下となりほぼ同等の相対利得値にできることがわかる。以下複数衛星対応受信アンテナでは最短の長さである３７．１cmを採用して本発明のさらなる対策を説明する。
【００１０】
▲３▼ ビーム制御軸のアンテナのアレイ化
項目▲２▼で採用した幅３７．１cmのアンテナの素子配列と位相制御の単位についてビームチルト角をもとにして考察する。アンテナをアレイ化する場合、通常最大チルト角（θ）が決まると、このチルト角における指向性にグレーティングローブを発生しない素子間隔（サブアレイ間隔：ｄ）が以下の計算式により求まる。
ｄ＜（１＋ sin（θ））-1・λ（λは波長）
θ＝２０度の場合、ｄ＜０．７４５λで、λを対象としているＣＳの最高周波数である１２．７５ＧＨｚの波長とすれば、ｄ＜１７．５３mmとなる。この場合３７．１cmのアンテナの分割数は２１．１となるが整数値として２２がアレイ化する単位数となり、この場合位相制御の単位は１素子毎になる。図３はアレイアンテナの配列のイメージで、図３（ａ）は軌道方向の素子数ｎが１で縦方向にｋ素子のサブアレイが２２配列されたアンテナとなる。
【００１１】
サブアレイ数の削減
受信アンテナの簡素化を図ることはコスト軽減にもつながり重要である。前述の項目
で求まったサブアレイ数を削減できる方法について考察する。項目
では、グレーティングローブを発生させない場合であったが、グレーティングローブが発生しても、目的外の衛星からの干渉が低減できればサブアレイ数を削減できる。図４は、アンテナの分割数に対するメインローブ、グレーティングローブの相対利得のレベル関係を示した図で、軌道方向の素子数ｎを２とする場合には、分割数が小さくなるほどメインローブ（白ヌキ三角印）の利得損失が大きくなるとともに発生するグレーティングローブ（白ヌキ丸印）のレベルも大きくなり実用的でなくなる。この図からは、メインローブの利得低下が最も低く、グレーティングローブの発生量も小さい分割数１５が最も実用的であると考えられる。ここで分割数１５は、３７．１ｃｍの幅の放射素子数を３０素子で構成し、軌道方向の素子数ｎ＝２をサブアレイの単位とする場合（図３（ｂ）参照）で、この場合にはサブアレイ間隔はほぼ１波長に相当する長さとなる。この分割数１５に対するグレーティングローブの発生レベルは−８．５ｄＢであり、このままでは干渉を受ける可能性があるも、これには以下説明するようにアンテナの縦方向の長さ（垂直面の指向性）によって対処することができる。
【００１２】
図５は、分割数が１５でチルト角が２０度のときのグレーティングローブの発生する角度（約−４０度）とその角度における衛星軌道との角度差の関係を示している。図から分かるように衛星軌道は中心から離れる程ビーム制御軸（横軸）から離れていく。−４０度のグレーティングローブの角度では、１．２度の角度差がある。この角度差はほぼ仰角方向の角度差であるので、仰角方向の指向性により衛星軌道におけるグレーテイングローブの相対利得をさらに下げることが可能になる。干渉に関して、軌道方向でのアンテナの相対利得を−２０ｄＢを目安として考えると、縦方向（仰角方向）の指向性で相対利得が−１１．５ｄＢ得られるアンテナ長とすればよいことになる。図６は、アンテナの縦方向（仰角方向）の長さに対するグレーティングローブの指向性であり、１．２度でトータル−２０ｄＢの相対利得となる長さは１２０cmとなる。
【００１３】
▲５▼ アンテナの縦方向の長さの短縮
項目▲４▼で求まった縦方向の辺の長さは横方向の辺の幅３７．１cmに比べてアンバランスであり、これを短縮する方法について考察する。先の図６を見ると分かるように、指向性がシャープであるため角度差をわずかに増やしただけで、相対利得を大幅に低減できる。メインローブの利得低下がわずかな範囲で角度差を付けると相対利得を低下できる分をアンテナの縦方向の長さの短縮に使える。ビームチルトの軸を衛星軌道から離れる方向に０．５度オフセット（平行移動）すると長さは１２０cmから８０数cmに短縮できることがわかる。さらに、実際の衛星軌道上の衛星配置を考慮するとグレーティングローブのピーク位置に衛星が無いためさらに干渉に対するマージンを見込むことができる。ちなみに−１５ｄＢのグレーティングローブ範囲を０．５度オフセットした状態（図５の斜線部分）での長さを試算すると７０cmまで短縮することができる。
【００１４】
▲６▼ 複数ビーム形成の構成について
項目▲１▼〜▲５▼までの検討によるアレイアンテナによる複数のビームの形成法として、各サブアレイ毎にＬＮＢで周波数変換したＩＦ帯（１〜２ＧＨｚ帯）での位相制御によるビーム形成を行うことが回路的に容易である。各ＬＮＢからのＩＦ出力をビーム数に応じて分配し、それぞれに所要の遅延量を遅延線で与えた後同相合成することにより目的の（衛星）方向にビームを形成することができる。アンテナの中心方向を東経１２７度方向にした場合、受信点から各衛星までのチルト角度が定まるため、各衛星毎に固定の遅延線で形成したビーム形成回路を用意することで、複数の衛星に対して受信が可能となる。遅延線によるビーム形成では全部の遅延線を同一のプリント基板上のストリップラインの長さで精度良く製作できるため、量産性が高く低廉化が図れる。各地毎に衛星の角度は異なるので色々な角度毎の基板を用意しておけば、必要な角度の基板を組み合わせることで対応させることができる。
【００１５】
▲７▼ 偏波合わせについて
図７は日本各地の偏波角度と最大角度偏差を示した図で、直線偏波を用いているＣＳでは、目的の衛星の偏波に合わせないと直交偏波関係にある隣接チャンネルとの分離が十分に得られないため、マルチビームのパラボラアンテナでは一次放射器の偏波をそれぞれ機械的に合わして作られている。平面アンテナでは放射素子の配置で偏波面が定まるため、受信アンテナを一つの衛星の偏波に合わせたとしても他の衛星に対しては偏波がずれた状態で受信することになる。従って、電気的に偏波を合わせる機能が必要となる。しかし、直交する偏波での受信系の出力信号から偏波合わせを電気的に行うことは容易に実現できるので問題はない。
【００１６】
図８は偏波の関係を示したベクトル図で、目的の衛星の偏波をＨ，Ｖとしたときに、受信アンテナの偏波面がθだけ傾いた状態で受信した時の直交偏波受信系の各出力をＨｒ，Ｖｒとすると、Ｈｒ，Ｖｒの各出力は、
Ｈｒ＝ Ｈcos θ＋Ｖsin θ
Ｖｒ＝−Ｈsin θ＋Ｖcos θ となる。
このＨｒ，Ｖｒの両出力は、受信系での非線形がなければ以下の線形の加減算の処理により、Ｈ，Ｖの出力として得ることができる。
Ｈ＝Ｈｒsin θ＋Ｖｒcos θ
Ｖ＝Ｈｒcos θ−Ｖｒsin θ
従って、本発明複数衛星対応受信アンテナでは、各サブアレイアンテナを直交受信のアンテナとして構成する。円偏波については直交偏波関係受信系の信号間に９０度の位相差を付けて合成することにより等価的に円偏波受信系で受信した信号を得ることができる。
【００１７】
項目別の説明は以上で終了し、次に本発明の具体的構成例について順次説明する。
図９は、本発明による複数衛星対応受信アンテナの全体構成を示すブロック線図で、平面アンテナによるアレイアンテナ１の各サブアレイ毎にＬＮＢ（Low Noise Block Converter)２が接続されている。ＬＮＢ２は共通のローカル信号発振器３で周波数変換を行い、ＩＦ（中間周波数）信号４を出力する。例えばアンテナが１５個のサブアレイで構成されていれば１５系統の受信系となる。ＩＦ信号４はビーム数に応じて次のビーム形成回路（この例ではブロック５，６，７）で目的方向（チルト角θ）で同相条件となるように各入力端子毎に遅延量が設定された後合成される。合成された信号は目的の方向からの信号は相関が１となり同相加算され振幅が大きくなり、それ以外は相関がほぼランダムとなり振幅はゼロに近ずく。従って、得られる信号は、目的の衛星方向にビームが形成されたのと等価な直交ＩＦ信号の対が出力される。直線偏波のＣＳ信号では、ビーム形成回路５の直交偏波出力８，９を次の偏波合成回路１０で信号間の加減算処理を偏波制御信号１１により行い、お互いに混入している直交成分が低減された出力１２（この図ではチャンネルに応じた水平もしくは垂直偏波成分の一方を出力としている）を得る。円偏波のＢＳ受信では、ビーム形成回路内で、最初にハイブリッドで円偏波受信信号にしてからビーム形成回路でビームを形成するか、またはビーム形成後にハイブリッドで円偏波受信信号にすることにより直交偏波信号から円偏波受信出力１３への変換を行う。出力１２もしくは１３の出力信号はそれぞれ対応するＣＳ，ＢＳチューナへのＩＦ信号となる。
【００１８】
図１０は、より具体的な構成を示すブロック線図で、平面アンテナのビーム制御軸方向がｎ個のサブアレイに分割されたアレイアンテナで、ｍ個のビームを形成して受信する場合を想定している構成ブロック線図である。符号の中のａとｂは直交偏波関係であることを示す記号として付けられている。アンテナはｎ個のサブアイレアンテナ受信系２１−１〜２１−ｎで構成されている。各受信系は直交偏波受信のサブアレイアンテナと２個のＬＮＢで受信しＩＦ信号に変換する。サブアレイアンテナ受信系２１−１は、アンテナ２５−１とＬＮＢ２６−１ａと２６−１ｂで構成されている。同様に、ｎ番目のサブアレイアンテナ受信系２１−ｎは、アンテナ２５−ｎとＬＮＢ２６−ｎａと２６−ｎｂで構成されている。構成するＬＮＢは全部、共通の発振器３６の信号を分配器３７で分配した信号で周波数変換を行う。サブアレイアンテナ受信系２１−１の直交ＩＦ出力２７−１ａと２７−１ｂからサブアレイアンテナ受信系２１−ｎの直交ＩＦ出力２７−ｎａと２７−ｎｂは次のＩＦ帯分配系２２−１〜２２−ｎでそれぞれビーム数に応じたｍ分配器２９−１ａ／ｂ〜２９−ｎａ／ｂでｍ分配され、３０−１ａ−１〜ｍ／３０−１ｂ−１〜ｍが出力される。他の系も同様の構成である。各バイアスＴ２８は、各ＬＮＢ２６に電源を供給する部分である。ビーム形成カードインターフェース２３−１〜２３−ｍは、ビーム形成カード２４−１〜２４−ｍへのＩＦ信号を供給するためのマルチ信号コネクタに相当する部分で、偏波毎に対応した２つの集合部分からなっている。２３−１を例にすると３１−１ａは各サブアレイ受信系のＩＦ信号の内、３０−１ａ−１〜３０−ｎａ−１のｎ個を一列に集合させたものであり、３１−１ｂは各サブアレイ受信系のＩＦ信号の内、３０−１ｂ−１〜３０−ｎｂ−１のｎ個を一列に集合させたものである。他の系も構成は同様である。ビーム形成カード２４−１〜２４−ｍは２つのビーム形成回路と１つの偏波合成回路から構成されている。２４−１を例にして説明する。それぞれの偏波毎にビームを形成するビーム形成回路３２−１ａと３２−１ｂでビーム形成を行い出力３３−１ａと３３−１ｂを得る。この２出力はアンテナの偏波面が合っていないとすると、希望衛星からの直交偏波成分間が互いに漏れ込んだ状態の信号となっている。この２信号を次の偏波合成３４−１で電気的に偏波合わせを行い、偏波間の分離度の高くなった垂直偏波出力信号３５−１ａと水平偏波出力３５−１ｂを得る。２４−２〜２４−ｍも同様である。
【００１９】
図１１はビーム形成回路の構成図で、ｎ個のＩＦ信号４１−１〜４１−ｎに対して、遅延線４２−１〜４２−ｎを経由してｎ合成器４３で同相合成する構成である。遅延線４２−１〜４２−ｎの各遅延量は、形成するビーム方向（アンテナの放線方向からのチルト角度）毎に定まる遅延量を与える遅延線で構成する。
【００２０】
図１２は偏波合成回路の具体例を示す図で、直交関係の２信号であるＨ′偏波成分５１とＶ′偏波成分５２を入力信号として、Ｖ偏波出力７２について先に説明する。Ｖ偏波出力７２は、Ｈ′偏波成分５１の２分配器５３の出力５５を乗算器５９でＲＯＭテーブル６３の sinθ出力６５と乗算を行った結果の出力６６と、Ｖ′偏波成分５２の２分配器５４の出力５７を乗算器６１でＲＯＭテーブル６３の cosθ出力６４と乗算を行った結果の出力６８とを同相加算器７０で加算して得られる。
【００２１】
Ｈ偏波出力７３は、Ｈ′偏波成分５１の２分配器５３の出力５６を乗算器６０でＲＯＭテーブル６３の cosθ出力６４と乗算を行った結果の出力６７と、Ｖ′偏波成分の２分配器５４の出力５８を乗算器６２でＲＯＭテーブル６３の sinθ出力６５と乗算を行った結果の出力６９との逆相加算器７１で加算して得られる。ＲＯＭテーブル６３の cosθ出力６４と sinθ出力６５は、アンテナの偏波面と希望衛星からの電波の偏波面との角度差θに対する係数であるため、乗算器５９〜６２での乗算は、等価的に減衰器（振幅調整器）として作用している。
【００２２】
したがって、ビーム形成カードは、受信地点と目的の衛星が定まると遅延線量も偏波角θも定まり専用のカードとして製作することができる。
【００２３】
以上いくつかの実施例および具体的構成例につき詳細に説明してきたが、本願発明はこれらに限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨内で各種の変形、変更の可能なことは当業者に自明であろう。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、現行の４衛星が同時受信可能な平面アンテナによるマルチビームアンテナを実現できるとともに、将来衛星数が増えた場合にも１台のアンテナで全てのＢＳ，ＣＳ放送を受信可能とすることができる。目的の衛星に対するビーム形成がＩＦ帯の遅延線による位相制御方式のため、ビーム毎のカード（基板）を追加することで、途中から衛星が増えた場合にもビーム数を増やして受信可能とすることができる。また、一枚の基板上に遅延線を構成したカードは量産性に優れており、低廉化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 受信点（東京）から見た静止軌道と現行４衛星の位置関係を示す図である。
【図２】 アンテナの指向性を示す図で、（ａ）は幅（開口）を３２cmにしたときの指向性を、（ｂ）は幅（開口）を３７．１cmにしたときの指向性を、また（ｃ）はアンテナの幅と４．４度、６．６度の各方向のサイドローブ相対利得との関係を示す図である。
【図３】 アレイアンテナのイメージを示す図である。
【図４】 アンテナの分割数とメインローブ、グレーティングローブの相対利得の関係を示す図である。
【図５】 衛星軌道とビームチルト軸との角度差の関係を示す図である。
【図６】 アンテナの縦方向（仰角方向）の長さに対するグレーティングローブの指向性を示す図である。
【図７】 日本各地の偏波角度と最大角度偏差を示す図である。
【図８】 偏波の関係を示したベクトル図である。
【図９】 本発明による複数衛星対応受信アンテナの全体構成を示すブロック線図である。
【図１０】 図９図示のより具体的な構成を示すブロック線図である。
【図１１】 ビーム形成回路の構成例を示す図である。
【図１２】 偏波合成の具体的構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ アレイアンテナ
２ ＬＮＢ (Low Noise Block Converter)
３ 共通ローカル発振器
４ ＬＮＢ出力ＩＦ信号
５、６、７ ビーム形成回路
８、９ ビーム形成回路５の直交偏波出力
１０ 偏波合成回路
１１ 偏波制御信号
１２ 直線偏波（水平・垂直）出力ＩＦ信号
１３ 円偏波出力ＩＦ信号
２１−１〜２１−ｎ：サブアレイアンテナ受信系
２２−１〜２２−ｎ：ＩＦ帯分配系
２３−１〜２３−ｍ：ビーム形成カードインターフェース（最大ビーム数がｍ）
２４−１〜２４−ｍ：ビーム形成カード
２５−１〜２５−ｎ：サブアレイアンテナ
２６−１ａ／ｂ〜２６−ｎａ／ｂ：ＬＮＢ
２７−１ａ／ｂ〜２７−ｎａ／ｂ：ＩＦ信号伝送線
２８−１ａ／ｂ〜２８−ｎａ／ｂ：バイアスＴ
２９−１ａ／ｂ〜２９−ｎａ／ｂ：ｍ分配器
３０−１ａ−１〜３０−１ａ−ｍ：ｍ分配器２９−１ａの出力１〜ｍ
３０−１ｂ−１〜３０−１ｂ−ｍ：ｍ分配器２９−１ｂの出力１〜ｍ
３０−ｎａ−１〜３０−ｎａ−ｍ：ｍ分配器２９−ｎａの出力１〜ｍ
３０−ｎｂ−１〜３０−ｎｂ−ｍ：ｍ分配器２９−ｎｂの出力１〜ｍ
３１−１ａ：ｍ分配器２９−１ａ〜２９−ｎａの出力１の集合（端子）
３１−１ｂ：ｍ分配器２９−１ｂ〜２９−ｎｂの出力１の集合（端子）
３１−ｍａ：ｍ分配器２９−１ａ〜２９−ｎａの出力ｍの集合（端子）
３１−ｍｂ：ｍ分配器２９−１ｂ〜２９−ｎｂの出力ｍの集合（端子）
３２−１ａ／ｂ〜３２−ｍａ／ｂ：ビーム形成回路
３３−１ａ：ビーム形成回路３２−１ａの出力
３３−１ｂ：ビーム形成回路３２−１ｂの出力
３３−ｍａ：ビーム形成回路３２−ｍａの出力
３３−ｍｂ：ビーム形成回路３２−ｍｂの出力
３４−１〜３４−ｍ：偏波合成回路
３５−１ａ：偏波合成回路３４−１の垂直偏波出力
３５−１ｂ：偏波合成回路３４−１の水平偏波出力
３５−ｍａ：偏波合成回路３５−ｍの垂直偏波出力
３５−ｍｂ：偏波合成回路３５−ｍの水平偏波出力
３６：ＬＮＢの共通ローカル発振器
３７：２ｎ分配器
３８−１〜３８−２ｎ：分配器１７の出力
３９−１〜３９−２ｎ：ＬＮＢの外部ローカル入力端子
４１−１〜４１−ｎ：ＩＦ入力端子
４２−１〜４２−ｎ：遅延線
４３ ｎ合成器
４４ 出力端子
５１ Ｈ′偏波入力端子
５２ Ｖ′偏波入力端子
５３、５４ 同相２分配器
５５、５６ 同相２分配器３の分配出力
５７、５８ 同相２分配器４の分配出力
５９、６０、６１、６２ 乗算器
６３ ＲＯＭテーブル
６４ ＲＯＭテーブルのｃｏｓθの数値対応信号
６５ ＲＯＭテーブルのｓｉｎθの数値対応信号
６６、６７、６８、６９ 乗算器５９、６０、６１、６２の各出力
７０ 同相加算器
７１ 逆相加算器
７２ Ｖ（垂直）偏波出力
７３ Ｈ（水平）偏波出力
【発明の属する技術分野】
この発明は、静止軌道上の静止衛星からの衛星放送（ＢＳおよびＣＳ）の受信アンテナに係り、多数の衛星からの電波を１つの受信アンテナで同時に受信可能とする複数衛星対応受信アンテナに関するもので、フェーズドアレイアンテナの技術分野である。
【０００２】
【従来の技術】
現行の衛星放送（ＢＳ，ＣＳ）の受信はパラボラアンテナが主流である。しかし、今後の時代推移を考えると静止軌道の有効利用および周波数資源の有効利用の観点等から、将来は現在よりも多くの衛星から放送が行われる可能性があると考えられる。現行のパラボラアンテナでは反射鏡は共通とし、給電点をマルチ化してマルチビーム化している。民生用のアンテナでは現状では直径が４５cmクラスのアンテナが一般的であり、我が国においても、現行４衛星からさらに衛星数が増えたときには給電点を増やすことが物理的、技術的に困難になってくる。また、給電点の位置も焦点からさらに離れる方向となるためアンテナ効率の点でも不利となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
パラボラアンテナに対し平面アンテナでは、アンテナ面を分割してサブアレイ化し複数の受信系として構成することが可能で、各受信系の位相を調整することにより合成指向性が任意の方向に形成可能である。低雑音ブロックコンバータ（ＬＮＢ）の中間周波数（ＩＦ）出力を分配した後では、ビーム形成が個々にできるため多くのビームを同時に形成できる。そこで本発明の目的は、この平面アンテナの特徴を利用してマルチビーム化受信アンテナを実現し、民生用の受信アンテナとして低廉化を図る構成を具体化した複数衛星対応受信アンテナを提供せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明複数衛星対応受信アンテナは、静止軌道上の複数の静止衛星からの１２ＧＨｚ帯衛星放送を受信可能な、平面アンテナによるアレイアンテナとして構成した複数衛星対応受信アンテナにおいて、前記平面アンテナによるアレイアンテナの前記静止軌道に沿った横方向の辺の幅が、静止軌道上６度間隔の放送衛星および４度間隔の通信衛星それぞれの隣接衛星に対する干渉を共に低くするため、各衛星に対応する地上における平面アンテナの６．６度および４．４度の角度での各方向のサイドローブ相対利得がほぼ同等となる指向性を実現する長さまたはその整数倍の長さとなるよう構成したことを特徴とするものである。
【０００５】
また、好適な実施態様は、静止軌道上の前記複数の静止衛星からの衛星放送を受信可能とするため、前記アンテナのチルト角度が、アンテナの法線方向のチルト角中心を任意の経度に取った時、±２０度の範囲の軌道にほぼ沿った１軸のビームチルトで実現されるよう構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
さらにまた、好適な実施態様は、アンテナの前記軌道に沿った辺の幅が３７．１±０．５ｃｍで、前記チルト角度が±２０度の範囲であってもグレーティングローブが発生しないよう、前記アレイアンテナのサブアレイ間隔が０．７４５λに等しいかそれ以下であり、軌道方向が１素子で縦方向がｎ素子で構成されるサブアレイ毎に位相制御して前記アレイアンテナが構成され、ここでλは受信可能な１２ＧＨｚ帯衛星放送の最高周波数に対する波長であり、ｎは複数の正の整数であることを特徴とするものである。
さらにまた、好適な実施態様は、前記サブアレイ間隔を０．７４５λ以上とした時、そのサブアレイの数を１５とし、アンテナの縦方向の長さを、縦方向の指向性で−１１．５ｄＢの相対利得が得られる長さとしてアレイアンテナを構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照し、発明の実施の形態について順次項目別に詳細に説明し、その後本発明の具体的構成例のいくつかについて説明する。
▲１▼ 受信アンテナのビーム制御について
将来どのような衛星配置になるかは予測がつかないため、受信アンテナのビーム制御の範囲を決める要因としては、我が国の現行４衛星を受信可能にする範囲とすることが基本条件として挙げられる。図１は、受信点（東京）から見た静止軌道と現行４衛星の位置関係を示したもので、図の横軸は静止軌道の東経１２７度付近を中心にした時の静止軌道と接線になる関係である。縦軸は横軸に直交する軸でほぼ仰角の差をあらわしている。このような空間的な関係を考慮すると、受信アンテナのビームチルトの範囲は、横軸（ほぼ方位角方向）の角度として外側の衛星間で約４０度、縦軸（ほぼ仰角方向）の角度範囲は０．３度をカバーすれば良いといえる。
縦軸方向が０．３度と角度差が小さいため、２次元的なビーム制御は必要なく、図の横軸上を最大±２０度ビームチルトする１軸の制御を実現すればよいことがわかる。
【０００８】
▲２▼ 平面アンテナの制御軸方向の幅について
図１の横軸に沿って平面アンテナの１辺を合わせて配置する（アレイアンテナの幅と称す）として、横軸の幅を決める要素として、隣接衛星からの干渉の要素を導入する。単に現行４衛星を受けるだけならば、同一周波数帯と直線偏波を使用している東経１２４度（ＪＣＳＡＴ−４）と１２８度（ＪＣＳＡＴ−３）のＣＳ衛星間の干渉が少なくなるようにアンテナの幅を決めればよい。図２（ａ）は、幅を３２cmにしたときの指向性（励振分布は一般的な均一励振）で、アンテナから見た４度間隔の衛星角度約４．４度が指向性のヌル点に位置することができ干渉を生じにくくできる。
【０００９】
一方、本複数衛星対応受信アンテナの場合、将来の衛星放送の受信を対象にするものの衛星配置は未定であるため、ＣＳ（通信衛星）だけでなくＢＳ（放送衛星）も含めた状態で両者の干渉が少ない条件を満たす条件でアンテナの幅を選択することが適していると判断される。６度間隔のＢＳ、４度間隔のＣＳの隣接衛星の両方に対して干渉を少なくするためには双方ともに隣接衛星に対する相対利得を低くする必要がある。図２（ｂ）はこの条件を満たすアンテナ幅３７．１cmの時の指向性であり、ＢＳに対しては６．６度、ＣＳに対しては４．４度の角度でのサイドローブ利得が共に−１８ｄＢとなっている。さらに相対利得を低くする必要がある場合は、３７．１cmの整数倍の長さとすればよい。図２（ｃ）は、１２ＧＨｚ帯におけるアンテナ幅と４．４度、６．６度各方向のサイドローブ相対利得との関係を示す計算結果である。この図から、アンテナ幅が３７．１cmを中心にして、上、下各０．５cm（約０．２λ）の範囲内であれば、各方向共−１７ｄＢ以下となりほぼ同等の相対利得値にできることがわかる。以下複数衛星対応受信アンテナでは最短の長さである３７．１cmを採用して本発明のさらなる対策を説明する。
【００１０】
▲３▼ ビーム制御軸のアンテナのアレイ化
項目▲２▼で採用した幅３７．１cmのアンテナの素子配列と位相制御の単位についてビームチルト角をもとにして考察する。アンテナをアレイ化する場合、通常最大チルト角（θ）が決まると、このチルト角における指向性にグレーティングローブを発生しない素子間隔（サブアレイ間隔：ｄ）が以下の計算式により求まる。
ｄ＜（１＋ sin（θ））-1・λ（λは波長）
θ＝２０度の場合、ｄ＜０．７４５λで、λを対象としているＣＳの最高周波数である１２．７５ＧＨｚの波長とすれば、ｄ＜１７．５３mmとなる。この場合３７．１cmのアンテナの分割数は２１．１となるが整数値として２２がアレイ化する単位数となり、この場合位相制御の単位は１素子毎になる。図３はアレイアンテナの配列のイメージで、図３（ａ）は軌道方向の素子数ｎが１で縦方向にｋ素子のサブアレイが２２配列されたアンテナとなる。
【００１１】
受信アンテナの簡素化を図ることはコスト軽減にもつながり重要である。前述の項目
【００１２】
図５は、分割数が１５でチルト角が２０度のときのグレーティングローブの発生する角度（約−４０度）とその角度における衛星軌道との角度差の関係を示している。図から分かるように衛星軌道は中心から離れる程ビーム制御軸（横軸）から離れていく。−４０度のグレーティングローブの角度では、１．２度の角度差がある。この角度差はほぼ仰角方向の角度差であるので、仰角方向の指向性により衛星軌道におけるグレーテイングローブの相対利得をさらに下げることが可能になる。干渉に関して、軌道方向でのアンテナの相対利得を−２０ｄＢを目安として考えると、縦方向（仰角方向）の指向性で相対利得が−１１．５ｄＢ得られるアンテナ長とすればよいことになる。図６は、アンテナの縦方向（仰角方向）の長さに対するグレーティングローブの指向性であり、１．２度でトータル−２０ｄＢの相対利得となる長さは１２０cmとなる。
【００１３】
▲５▼ アンテナの縦方向の長さの短縮
項目▲４▼で求まった縦方向の辺の長さは横方向の辺の幅３７．１cmに比べてアンバランスであり、これを短縮する方法について考察する。先の図６を見ると分かるように、指向性がシャープであるため角度差をわずかに増やしただけで、相対利得を大幅に低減できる。メインローブの利得低下がわずかな範囲で角度差を付けると相対利得を低下できる分をアンテナの縦方向の長さの短縮に使える。ビームチルトの軸を衛星軌道から離れる方向に０．５度オフセット（平行移動）すると長さは１２０cmから８０数cmに短縮できることがわかる。さらに、実際の衛星軌道上の衛星配置を考慮するとグレーティングローブのピーク位置に衛星が無いためさらに干渉に対するマージンを見込むことができる。ちなみに−１５ｄＢのグレーティングローブ範囲を０．５度オフセットした状態（図５の斜線部分）での長さを試算すると７０cmまで短縮することができる。
【００１４】
▲６▼ 複数ビーム形成の構成について
項目▲１▼〜▲５▼までの検討によるアレイアンテナによる複数のビームの形成法として、各サブアレイ毎にＬＮＢで周波数変換したＩＦ帯（１〜２ＧＨｚ帯）での位相制御によるビーム形成を行うことが回路的に容易である。各ＬＮＢからのＩＦ出力をビーム数に応じて分配し、それぞれに所要の遅延量を遅延線で与えた後同相合成することにより目的の（衛星）方向にビームを形成することができる。アンテナの中心方向を東経１２７度方向にした場合、受信点から各衛星までのチルト角度が定まるため、各衛星毎に固定の遅延線で形成したビーム形成回路を用意することで、複数の衛星に対して受信が可能となる。遅延線によるビーム形成では全部の遅延線を同一のプリント基板上のストリップラインの長さで精度良く製作できるため、量産性が高く低廉化が図れる。各地毎に衛星の角度は異なるので色々な角度毎の基板を用意しておけば、必要な角度の基板を組み合わせることで対応させることができる。
【００１５】
▲７▼ 偏波合わせについて
図７は日本各地の偏波角度と最大角度偏差を示した図で、直線偏波を用いているＣＳでは、目的の衛星の偏波に合わせないと直交偏波関係にある隣接チャンネルとの分離が十分に得られないため、マルチビームのパラボラアンテナでは一次放射器の偏波をそれぞれ機械的に合わして作られている。平面アンテナでは放射素子の配置で偏波面が定まるため、受信アンテナを一つの衛星の偏波に合わせたとしても他の衛星に対しては偏波がずれた状態で受信することになる。従って、電気的に偏波を合わせる機能が必要となる。しかし、直交する偏波での受信系の出力信号から偏波合わせを電気的に行うことは容易に実現できるので問題はない。
【００１６】
図８は偏波の関係を示したベクトル図で、目的の衛星の偏波をＨ，Ｖとしたときに、受信アンテナの偏波面がθだけ傾いた状態で受信した時の直交偏波受信系の各出力をＨｒ，Ｖｒとすると、Ｈｒ，Ｖｒの各出力は、
Ｈｒ＝ Ｈcos θ＋Ｖsin θ
Ｖｒ＝−Ｈsin θ＋Ｖcos θ となる。
このＨｒ，Ｖｒの両出力は、受信系での非線形がなければ以下の線形の加減算の処理により、Ｈ，Ｖの出力として得ることができる。
Ｈ＝Ｈｒsin θ＋Ｖｒcos θ
Ｖ＝Ｈｒcos θ−Ｖｒsin θ
従って、本発明複数衛星対応受信アンテナでは、各サブアレイアンテナを直交受信のアンテナとして構成する。円偏波については直交偏波関係受信系の信号間に９０度の位相差を付けて合成することにより等価的に円偏波受信系で受信した信号を得ることができる。
【００１７】
項目別の説明は以上で終了し、次に本発明の具体的構成例について順次説明する。
図９は、本発明による複数衛星対応受信アンテナの全体構成を示すブロック線図で、平面アンテナによるアレイアンテナ１の各サブアレイ毎にＬＮＢ（Low Noise Block Converter)２が接続されている。ＬＮＢ２は共通のローカル信号発振器３で周波数変換を行い、ＩＦ（中間周波数）信号４を出力する。例えばアンテナが１５個のサブアレイで構成されていれば１５系統の受信系となる。ＩＦ信号４はビーム数に応じて次のビーム形成回路（この例ではブロック５，６，７）で目的方向（チルト角θ）で同相条件となるように各入力端子毎に遅延量が設定された後合成される。合成された信号は目的の方向からの信号は相関が１となり同相加算され振幅が大きくなり、それ以外は相関がほぼランダムとなり振幅はゼロに近ずく。従って、得られる信号は、目的の衛星方向にビームが形成されたのと等価な直交ＩＦ信号の対が出力される。直線偏波のＣＳ信号では、ビーム形成回路５の直交偏波出力８，９を次の偏波合成回路１０で信号間の加減算処理を偏波制御信号１１により行い、お互いに混入している直交成分が低減された出力１２（この図ではチャンネルに応じた水平もしくは垂直偏波成分の一方を出力としている）を得る。円偏波のＢＳ受信では、ビーム形成回路内で、最初にハイブリッドで円偏波受信信号にしてからビーム形成回路でビームを形成するか、またはビーム形成後にハイブリッドで円偏波受信信号にすることにより直交偏波信号から円偏波受信出力１３への変換を行う。出力１２もしくは１３の出力信号はそれぞれ対応するＣＳ，ＢＳチューナへのＩＦ信号となる。
【００１８】
図１０は、より具体的な構成を示すブロック線図で、平面アンテナのビーム制御軸方向がｎ個のサブアレイに分割されたアレイアンテナで、ｍ個のビームを形成して受信する場合を想定している構成ブロック線図である。符号の中のａとｂは直交偏波関係であることを示す記号として付けられている。アンテナはｎ個のサブアイレアンテナ受信系２１−１〜２１−ｎで構成されている。各受信系は直交偏波受信のサブアレイアンテナと２個のＬＮＢで受信しＩＦ信号に変換する。サブアレイアンテナ受信系２１−１は、アンテナ２５−１とＬＮＢ２６−１ａと２６−１ｂで構成されている。同様に、ｎ番目のサブアレイアンテナ受信系２１−ｎは、アンテナ２５−ｎとＬＮＢ２６−ｎａと２６−ｎｂで構成されている。構成するＬＮＢは全部、共通の発振器３６の信号を分配器３７で分配した信号で周波数変換を行う。サブアレイアンテナ受信系２１−１の直交ＩＦ出力２７−１ａと２７−１ｂからサブアレイアンテナ受信系２１−ｎの直交ＩＦ出力２７−ｎａと２７−ｎｂは次のＩＦ帯分配系２２−１〜２２−ｎでそれぞれビーム数に応じたｍ分配器２９−１ａ／ｂ〜２９−ｎａ／ｂでｍ分配され、３０−１ａ−１〜ｍ／３０−１ｂ−１〜ｍが出力される。他の系も同様の構成である。各バイアスＴ２８は、各ＬＮＢ２６に電源を供給する部分である。ビーム形成カードインターフェース２３−１〜２３−ｍは、ビーム形成カード２４−１〜２４−ｍへのＩＦ信号を供給するためのマルチ信号コネクタに相当する部分で、偏波毎に対応した２つの集合部分からなっている。２３−１を例にすると３１−１ａは各サブアレイ受信系のＩＦ信号の内、３０−１ａ−１〜３０−ｎａ−１のｎ個を一列に集合させたものであり、３１−１ｂは各サブアレイ受信系のＩＦ信号の内、３０−１ｂ−１〜３０−ｎｂ−１のｎ個を一列に集合させたものである。他の系も構成は同様である。ビーム形成カード２４−１〜２４−ｍは２つのビーム形成回路と１つの偏波合成回路から構成されている。２４−１を例にして説明する。それぞれの偏波毎にビームを形成するビーム形成回路３２−１ａと３２−１ｂでビーム形成を行い出力３３−１ａと３３−１ｂを得る。この２出力はアンテナの偏波面が合っていないとすると、希望衛星からの直交偏波成分間が互いに漏れ込んだ状態の信号となっている。この２信号を次の偏波合成３４−１で電気的に偏波合わせを行い、偏波間の分離度の高くなった垂直偏波出力信号３５−１ａと水平偏波出力３５−１ｂを得る。２４−２〜２４−ｍも同様である。
【００１９】
図１１はビーム形成回路の構成図で、ｎ個のＩＦ信号４１−１〜４１−ｎに対して、遅延線４２−１〜４２−ｎを経由してｎ合成器４３で同相合成する構成である。遅延線４２−１〜４２−ｎの各遅延量は、形成するビーム方向（アンテナの放線方向からのチルト角度）毎に定まる遅延量を与える遅延線で構成する。
【００２０】
図１２は偏波合成回路の具体例を示す図で、直交関係の２信号であるＨ′偏波成分５１とＶ′偏波成分５２を入力信号として、Ｖ偏波出力７２について先に説明する。Ｖ偏波出力７２は、Ｈ′偏波成分５１の２分配器５３の出力５５を乗算器５９でＲＯＭテーブル６３の sinθ出力６５と乗算を行った結果の出力６６と、Ｖ′偏波成分５２の２分配器５４の出力５７を乗算器６１でＲＯＭテーブル６３の cosθ出力６４と乗算を行った結果の出力６８とを同相加算器７０で加算して得られる。
【００２１】
Ｈ偏波出力７３は、Ｈ′偏波成分５１の２分配器５３の出力５６を乗算器６０でＲＯＭテーブル６３の cosθ出力６４と乗算を行った結果の出力６７と、Ｖ′偏波成分の２分配器５４の出力５８を乗算器６２でＲＯＭテーブル６３の sinθ出力６５と乗算を行った結果の出力６９との逆相加算器７１で加算して得られる。ＲＯＭテーブル６３の cosθ出力６４と sinθ出力６５は、アンテナの偏波面と希望衛星からの電波の偏波面との角度差θに対する係数であるため、乗算器５９〜６２での乗算は、等価的に減衰器（振幅調整器）として作用している。
【００２２】
したがって、ビーム形成カードは、受信地点と目的の衛星が定まると遅延線量も偏波角θも定まり専用のカードとして製作することができる。
【００２３】
以上いくつかの実施例および具体的構成例につき詳細に説明してきたが、本願発明はこれらに限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨内で各種の変形、変更の可能なことは当業者に自明であろう。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、現行の４衛星が同時受信可能な平面アンテナによるマルチビームアンテナを実現できるとともに、将来衛星数が増えた場合にも１台のアンテナで全てのＢＳ，ＣＳ放送を受信可能とすることができる。目的の衛星に対するビーム形成がＩＦ帯の遅延線による位相制御方式のため、ビーム毎のカード（基板）を追加することで、途中から衛星が増えた場合にもビーム数を増やして受信可能とすることができる。また、一枚の基板上に遅延線を構成したカードは量産性に優れており、低廉化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 受信点（東京）から見た静止軌道と現行４衛星の位置関係を示す図である。
【図２】 アンテナの指向性を示す図で、（ａ）は幅（開口）を３２cmにしたときの指向性を、（ｂ）は幅（開口）を３７．１cmにしたときの指向性を、また（ｃ）はアンテナの幅と４．４度、６．６度の各方向のサイドローブ相対利得との関係を示す図である。
【図３】 アレイアンテナのイメージを示す図である。
【図４】 アンテナの分割数とメインローブ、グレーティングローブの相対利得の関係を示す図である。
【図５】 衛星軌道とビームチルト軸との角度差の関係を示す図である。
【図６】 アンテナの縦方向（仰角方向）の長さに対するグレーティングローブの指向性を示す図である。
【図７】 日本各地の偏波角度と最大角度偏差を示す図である。
【図８】 偏波の関係を示したベクトル図である。
【図９】 本発明による複数衛星対応受信アンテナの全体構成を示すブロック線図である。
【図１０】 図９図示のより具体的な構成を示すブロック線図である。
【図１１】 ビーム形成回路の構成例を示す図である。
【図１２】 偏波合成の具体的構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ アレイアンテナ
２ ＬＮＢ (Low Noise Block Converter)
３ 共通ローカル発振器
４ ＬＮＢ出力ＩＦ信号
５、６、７ ビーム形成回路
８、９ ビーム形成回路５の直交偏波出力
１０ 偏波合成回路
１１ 偏波制御信号
１２ 直線偏波（水平・垂直）出力ＩＦ信号
１３ 円偏波出力ＩＦ信号
２１−１〜２１−ｎ：サブアレイアンテナ受信系
２２−１〜２２−ｎ：ＩＦ帯分配系
２３−１〜２３−ｍ：ビーム形成カードインターフェース（最大ビーム数がｍ）
２４−１〜２４−ｍ：ビーム形成カード
２５−１〜２５−ｎ：サブアレイアンテナ
２６−１ａ／ｂ〜２６−ｎａ／ｂ：ＬＮＢ
２７−１ａ／ｂ〜２７−ｎａ／ｂ：ＩＦ信号伝送線
２８−１ａ／ｂ〜２８−ｎａ／ｂ：バイアスＴ
２９−１ａ／ｂ〜２９−ｎａ／ｂ：ｍ分配器
３０−１ａ−１〜３０−１ａ−ｍ：ｍ分配器２９−１ａの出力１〜ｍ
３０−１ｂ−１〜３０−１ｂ−ｍ：ｍ分配器２９−１ｂの出力１〜ｍ
３０−ｎａ−１〜３０−ｎａ−ｍ：ｍ分配器２９−ｎａの出力１〜ｍ
３０−ｎｂ−１〜３０−ｎｂ−ｍ：ｍ分配器２９−ｎｂの出力１〜ｍ
３１−１ａ：ｍ分配器２９−１ａ〜２９−ｎａの出力１の集合（端子）
３１−１ｂ：ｍ分配器２９−１ｂ〜２９−ｎｂの出力１の集合（端子）
３１−ｍａ：ｍ分配器２９−１ａ〜２９−ｎａの出力ｍの集合（端子）
３１−ｍｂ：ｍ分配器２９−１ｂ〜２９−ｎｂの出力ｍの集合（端子）
３２−１ａ／ｂ〜３２−ｍａ／ｂ：ビーム形成回路
３３−１ａ：ビーム形成回路３２−１ａの出力
３３−１ｂ：ビーム形成回路３２−１ｂの出力
３３−ｍａ：ビーム形成回路３２−ｍａの出力
３３−ｍｂ：ビーム形成回路３２−ｍｂの出力
３４−１〜３４−ｍ：偏波合成回路
３５−１ａ：偏波合成回路３４−１の垂直偏波出力
３５−１ｂ：偏波合成回路３４−１の水平偏波出力
３５−ｍａ：偏波合成回路３５−ｍの垂直偏波出力
３５−ｍｂ：偏波合成回路３５−ｍの水平偏波出力
３６：ＬＮＢの共通ローカル発振器
３７：２ｎ分配器
３８−１〜３８−２ｎ：分配器１７の出力
３９−１〜３９−２ｎ：ＬＮＢの外部ローカル入力端子
４１−１〜４１−ｎ：ＩＦ入力端子
４２−１〜４２−ｎ：遅延線
４３ ｎ合成器
４４ 出力端子
５１ Ｈ′偏波入力端子
５２ Ｖ′偏波入力端子
５３、５４ 同相２分配器
５５、５６ 同相２分配器３の分配出力
５７、５８ 同相２分配器４の分配出力
５９、６０、６１、６２ 乗算器
６３ ＲＯＭテーブル
６４ ＲＯＭテーブルのｃｏｓθの数値対応信号
６５ ＲＯＭテーブルのｓｉｎθの数値対応信号
６６、６７、６８、６９ 乗算器５９、６０、６１、６２の各出力
７０ 同相加算器
７１ 逆相加算器
７２ Ｖ（垂直）偏波出力
７３ Ｈ（水平）偏波出力
Claims (4)
- 静止軌道上の複数の静止衛星からの１２ＧＨｚ帯衛星放送を受信可能な、平面アンテナによるアレイアンテナとして構成した複数衛星対応受信アンテナにおいて、
前記平面アンテナによるアレイアンテナの前記静止軌道に沿った横方向の辺の幅が、静止軌道上６度間隔の放送衛星および４度間隔の通信衛星それぞれの隣接衛星に対する干渉を共に低くするため、各衛星に対応する地上における平面アンテナの６．６度および４．４度の角度での各方向のサイドローブ相対利得がほぼ同等となる指向性を実現する長さまたはその整数倍の長さとなるよう構成したことを特徴とする複数衛星対応受信アンテナ。 - 請求項１記載の受信アンテナにおいて、静止軌道上の前記複数の静止衛星からの衛星放送を受信可能とするため、前記アンテナのチルト角度が、アンテナの法線方向のチルト角中心を任意の経度に取った時、±２０度の範囲の軌道にほぼ沿った１軸のビームチルトで実現されるよう構成したことを特徴とする複数衛星対応受信アンテナ。
- 請求項２記載の受信アンテナにおいて、アンテナの前記軌道に沿った辺の幅が３７．１±０．５ｃｍで、前記チルト角度が±２０度の範囲であってもグレーティングローブが発生しないよう、前記アレイアンテナのサブアレイ間隔が０．７４５λに等しいかそれ以下であり、軌道方向が１素子で縦方向がｎ素子で構成されるサブアレイ毎に位相制御して前記アレイアンテナが構成され、ここでλは受信可能な１２ＧＨｚ帯衛星放送の最高周波数に対する波長であり、ｎは複数の正の整数であることを特徴とする複数衛星対応受信アンテナ。
- 請求項２記載の受信アンテナにおいて、前記サブアレイ間隔を０．７４５λ以上とした時、そのサブアレイの数を１５とし、アンテナの縦方向の長さを、縦方向の指向性で−１１．５ｄＢの相対利得が得られる長さとしてアレイアンテナを構成したことを特徴とする複数衛星対応受信アンテナ。
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