JP4954099B2 - Multi-beam antenna device for satellite installation - Google Patents

Multi-beam antenna device for satellite installation Download PDF

Info

Publication number
JP4954099B2
JP4954099B2 JP2008008055A JP2008008055A JP4954099B2 JP 4954099 B2 JP4954099 B2 JP 4954099B2 JP 2008008055 A JP2008008055 A JP 2008008055A JP 2008008055 A JP2008008055 A JP 2008008055A JP 4954099 B2 JP4954099 B2 JP 4954099B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
beams
frequency
antenna
satellite
receiver
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.)
Active
Application number
JP2008008055A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009171308A (en
Inventor
裕幸 大嶺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2008008055A priority Critical patent/JP4954099B2/en
Publication of JP2009171308A publication Critical patent/JP2009171308A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4954099B2 publication Critical patent/JP4954099B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

この発明は、人工衛星や宇宙航行体などの宇宙機器に搭載される衛星搭載用マルチビームアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to a satellite-mounted multi-beam antenna device mounted on a space device such as an artificial satellite or a spacecraft.

従来から、海外において、衛星を用いたマルチビームによる通信が行われており、L帯(従来波長帯城)を用いた移動体衛星通信サービス(MSS:Mobile Satellite Service)として、Thuraya、AceS(衛星携帯電話)が実現されている(たとえば、非特許文献1、非特許文献2参照)。   Conventionally, multi-beam communication using satellites has been carried out overseas, and mobile satellite communication services (MSS: Mobile Satellite Service) using the L band (conventional wavelength band castle) are provided by Thuraya, AceS (satellite). Mobile phones) (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).

衛星ブロードバンドサービスを低コストで提供するためには、システム周波数帯域や衛星送信電力などの衛星システムリソースを効率的に配分しなければならない。
マルチビームシステムは、周波数帯域を繰り返し利用することによりシステム全体の通信容量を向上することが可能であり、次世代の大容量衛星通信を実現するための、有望な方式も提案されている(たとえば、非特許文献3参照)。
In order to provide satellite broadband services at a low cost, it is necessary to efficiently allocate satellite system resources such as system frequency band and satellite transmission power.
The multi-beam system can improve the communication capacity of the entire system by repeatedly using the frequency band, and a promising method for realizing next-generation large-capacity satellite communication has also been proposed (for example, Non-Patent Document 3).

しかし、マルチビームにおいては、同一周波数を利用するビーム間干渉が通信品質に与える影響が大きいので、システムリソースの配分は、周辺ビームからの電力干渉を考慮して行う必要がある。また、移動体衛星通信において、サービスエリアでのユーザは、偏在し、かつ変動するという特徴があるので、マルチビームにおいては、特定ビームへのトラフィック集中などの不均一なトラフィック分布に対応して、常に通信容量が最大になるように、システムリソースの配分を行う必要がある。   However, in multi-beams, inter-beam interference using the same frequency has a great influence on communication quality. Therefore, system resources must be allocated in consideration of power interference from surrounding beams. In mobile satellite communications, users in the service area are unevenly distributed and fluctuate, so in multi-beam, in response to uneven traffic distribution such as traffic concentration on a specific beam, It is necessary to allocate system resources so that the communication capacity is always maximized.

たとえば、FDMA(Frequency Division Multiple Access)方式では、隣接ビーム間で利用周波帯域がオーバーラップしないように、周波数繰り返しを行い、3色、4色、7色の繰り返しが検討されている。
周波数繰り返し利用を行うためには、同一周波数(または、同一時間スロット、同一コード)を利用するビーム間での干渉を考慮する必要がある。
For example, in the Frequency Division Multiple Access (FDMA) system, frequency repetition is performed so that the use frequency bands do not overlap between adjacent beams, and repetition of three colors, four colors, and seven colors is being studied.
In order to use the frequency repeatedly, it is necessary to consider interference between beams using the same frequency (or the same time slot and the same code).

また、移動体通信衛星の特徴を考慮すると、時間的、地理的なトラフィック変動に柔軟に対応することが必要になってくるので、こうした背景から、マルチビームによるビーム間干渉およびトラフィック変動を前提としたリソースの配分が必要となる。このような性能・機能を有するアンテナとして、オフセットパラボラ反射鏡と給電素子アレーからなる衛星搭載用マルチビームアンテナ装置がある。   In addition, considering the characteristics of mobile communication satellites, it is necessary to flexibly cope with temporal and geographical traffic fluctuations. From this background, it is assumed that interbeam interference and traffic fluctuations due to multi-beams are assumed. Resource allocation is required. As an antenna having such performance and function, there is a satellite-mounted multi-beam antenna device including an offset parabolic reflector and a feed element array.

また、衛星移動通信(MSS)周波数帯域において、衛星通信事業者にのみ許された地上系を補助的に利用するシステムとして、ATC(Ancillary Terrestrial Component)が米国MSV(Mobile Satellite Ventures)社から提案されている。   In addition, ATC (Ancillary Terrestrial Component) has been proposed by MSV (Mobile Satellite Ventures) in the United States as a system that uses the terrestrial system that is allowed only by satellite communication carriers in the satellite mobile communication (MSS) frequency band. ing.

ATCは、衛星系および地上系の周波数をビームごとに入替え、同一周波数を共用するシステムである。すなわち、衛星の見通しエリアは衛星通信を利用し、建物内、衛星信号のシャドウイングエリアは、ATC基地局との間での地上通信を利用するものである。
こうしたATCシステムを実現するためには、さらにビームを細くしたマルチビームが必要であり、地上のATC基地局からの干渉も考慮する必要がある。
ATC is a system in which satellite and terrestrial frequencies are switched for each beam and the same frequency is shared. That is, the satellite viewing area uses satellite communication, and the shadowing area of the satellite signal in the building uses ground communication with the ATC base station.
In order to realize such an ATC system, it is necessary to use a multi-beam with a narrower beam, and it is necessary to consider interference from an ATC base station on the ground.

通信容量を大きくするためには、ビーム幅を小さくして、周波数繰り返しを多くする必要がある。一方、人工衛星は、常に姿勢制御を行うが、完全に姿勢を固定することはできないので、わずかではあるが姿勢変動が生じる。また、外径が10m〜20mの大型展開アンテナになると、これもわずかではあるが、軌道上での熱変形が生じ、ビーム方向の変動が生じる。こうした変動は、ポインティングエラーと呼ばれ、ビームの指向性が変動することになる。   In order to increase the communication capacity, it is necessary to reduce the beam width and increase the frequency repetition. On the other hand, an artificial satellite always performs attitude control, but the attitude cannot be fixed completely. Further, when a large deployable antenna having an outer diameter of 10 m to 20 m is used, although this is also slight, thermal deformation on the orbit occurs, and the beam direction fluctuates. Such fluctuation is called a pointing error, and the directivity of the beam fluctuates.

また、一般的に、マルチビームの場合、カバレッジ範囲EOC(Edge of Coverage)を3dB〜4dBのビーム幅で覆うことが多いが、このカバレッジ範囲EOCにおいて、ビームの指向性が変動することは、すなわち、実際のビームの中心が目的とする中心線からずれることになり、カバレッジ範囲EOCが変化する。このようなカバレッジ範囲EOCの変化は、アンテナ利得の低下を招くことになる。   In general, in the case of multi-beams, a coverage range EOC (Edge of Coverage) is often covered with a beam width of 3 dB to 4 dB. In this coverage range EOC, the beam directivity varies, The center of the actual beam is deviated from the target center line, and the coverage range EOC changes. Such a change in the coverage range EOC causes a decrease in antenna gain.

さらに、上記のような大型展開アンテナになると、ビーム幅は、0.5[degree]〜1.0[degree]程度の極めて細いビームとなり、細いビーム幅でポインティングエラーが生じると、利得変化量は、数dB以上にもなる。この結果、ポインティングエラーにともなう利得低下が数dBにもなり、通信容量および通信品質に与える影響は大きい。   Furthermore, in the case of a large deployable antenna as described above, the beam width becomes an extremely thin beam of about 0.5 [degree] to 1.0 [degree], and when a pointing error occurs with a narrow beam width, the gain change amount is , It becomes several dB or more. As a result, the gain decrease due to the pointing error becomes several dB, and the influence on the communication capacity and communication quality is great.

安井他、「N−STARcと衛星管制システムの開発」、NTT DoCoMoテクニカルジャーナル、Vol.11、No.11、pp.67−76、Nov.2003.Yasui et al., “Development of N-STARc and Satellite Control System”, NTT DoCoMo Technical Journal, Vol. 11, no. 11, pp. 67-76, Nov. 2003. 鈴木他、“技術試験衛星VIII型搭載フェーズドアレー給電反射鏡アンテナ用独立指向方向制御型ビーム形成装置”、信学論(B)、Vol.J87−B、No.8、pp.1053−1062、2004.Suzuki et al., “Independent pointing control beam forming device for phased array-fed reflector antenna mounted on Engineering Test Satellite VIII”, Theory of Science (B), Vol. J87-B, no. 8, pp. 1053-1062, 2004. M.Ueba、et al、「Broadband and scalable mobile satellite communication system for future access networks」、AIAA 2004−3154、2004.M.M. Ueba, et al, “Broadband and scalable mobile satellite communication system for future access networks”, AIAA 2004-3154, 2004.

従来の衛星搭載用マルチビームアンテナ装置では、通信容量を大きくするためには、ビーム幅を小さくし、繰り返しを多くする必要があるが、外径10〜20mの大型展開アンテナを用いた衛星搭載用マルチビームアンテナ装置では、ビーム幅は、0.5〜1.0[degree]程度の極めて細く、この細いビーム幅にてポインティングエラーが生じると、ポインティングエラーにともなう利得低下量が数dB以上にもなるので、ポインティングエラーにともなう利得低下により通信容量および通信品質が劣化するという課題があった。   In a conventional satellite-mounted multi-beam antenna device, in order to increase the communication capacity, it is necessary to reduce the beam width and increase the number of repetitions. However, for satellite mounting using a large deployable antenna having an outer diameter of 10 to 20 m. In the multi-beam antenna device, the beam width is extremely narrow, about 0.5 to 1.0 [degree], and when a pointing error occurs at this narrow beam width, the gain reduction amount due to the pointing error can be several dB or more. Therefore, there has been a problem that the communication capacity and the communication quality are deteriorated due to the gain reduction accompanying the pointing error.

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、ポインティングエラーによる利得低下を小さくすることにより、通信容量および品質を改善した衛星搭載用マルチビームアンテナ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a satellite-mounted multi-beam antenna device with improved communication capacity and quality by reducing gain reduction due to a pointing error. To do.

この発明による衛星搭載用マルチビームアンテナ装置は、マルチビームを放射するためのアンテナと、アンテナに給電を行うフィードアレーと、フィードアレーを制御する制御手段とを備え、マルチビームの周波数帯域を繰り返し利用して地上端末との間で相互通信を行う衛星搭載用マルチビームアンテナ装置において、フィードアレーは、制御手段の制御下で、第1の周波数のビームと第1の周波数のビームに隣接する第2の周波数のビームとがクロスするクロスオーバー点が、1dB前後となるカバレッジ範囲を有するように、アンテナに対してアンテナビームを供給するとともに、周波数帯域の繰り返し利用を行う同一周波数、同一時間スロット、または、同一コードを有する方向に、アンテナビームのヌルを形成する衛星搭載用マルチビームアンテナ装置であって、フィードアレーは、制御手段の制御下で、周波数帯域の繰り返し利用を行う同一周波数、同一時間スロット、または、同一コードを有する複数のアンテナビームを、相互間が直交関係を維持するように配置し、複数のアンテナビームの相互間および周囲に、他の複数の周波数を有する複数のビームを配置し、他の周波数を有し周波数帯域の繰り返し利用を行うビーム間は、それぞれ直交関係を有するようにビームを配置するものである。
A multi-beam antenna device for satellite installation according to the present invention comprises an antenna for radiating multi-beams, a feed array for feeding power to the antenna, and a control means for controlling the feed array, and repeatedly uses the frequency band of the multi-beam. In the satellite-mounted multi-beam antenna apparatus that performs mutual communication with the ground terminal , the feed array is adjacent to the first frequency beam and the first frequency beam under the control of the control means. The antenna beam is supplied to the antenna so that the crossover point where the beam of the frequency of the frequency crosses has a coverage range of about 1 dB, and the same frequency, the same time slot for repeatedly using the frequency band, or , in a direction having the same code, Mar for satellite forming a null of the antenna beam A beam antenna device, a feed array, under the control of the control means, the same frequency at which the repeated use of the frequency band, same time slot, or a plurality of antenna beams having the same code, between each other an orthogonal relationship Between the multiple antenna beams, and between the beams that have other frequencies and repeat the frequency band. The beams are arranged so as to have an orthogonal relationship .

この発明によれば、ポインティングエラーによる利得低下を小さくすることが可能となり、通信容量および品質を改善することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce a gain decrease due to a pointing error, and it is possible to improve communication capacity and quality.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1が適用される衛星搭載用マルチビームアンテナ装置を示す説明図であり、人工衛星1を用いたマルチビーム通信システムの全体構成を概略的に示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a satellite-mounted multi-beam antenna device to which Embodiment 1 of the present invention is applied, and schematically shows the overall configuration of a multi-beam communication system using an artificial satellite 1.

図1において、人工衛星1は、衛星搭載アンテナ(後述する)を備えており、衛星ゲートウェイ局2および衛星通信用の地上端末3(たとえば、携帯電話)との間で相互に通信可能に構成されている。
人工衛星1の衛星搭載アンテナにより形成されたマルチビーム4は、同一周波数が割り当てられたビーム(セル)5a〜5fを含む。
In FIG. 1, an artificial satellite 1 includes a satellite-mounted antenna (described later) and is configured to be able to communicate with each other between a satellite gateway station 2 and a ground terminal 3 for satellite communication (for example, a mobile phone). ing.
The multi-beam 4 formed by the satellite-mounted antenna of the artificial satellite 1 includes beams (cells) 5a to 5f to which the same frequency is assigned.

各ビーム5a〜5fは、同一周波数が割り当てられているので、周波数の有効利用を図ることができる。ただし、そのためには、同一周波数を使用することから、ビーム間干渉が所望のレベルまで小さくなるようにする必要がある。
図1のように、多くのマルチビームを形成するためには、衛星搭載アンテナのアンテナ開口径Dを、使用周波数の波長λに比べて大きく設定する必要がある。一般的に、マルチビームのビーム幅BW[degree]は、近似的に以下の式(1)で表される。
Since the same frequency is assigned to each of the beams 5a to 5f, the frequency can be effectively used. However, for that purpose, since the same frequency is used, it is necessary to reduce the inter-beam interference to a desired level.
As shown in FIG. 1, in order to form many multi-beams, it is necessary to set the antenna aperture diameter D of the satellite-mounted antenna larger than the wavelength λ of the operating frequency. In general, the beam width BW [degree] of a multi-beam is approximately expressed by the following formula (1).

BW=70(λ/D) ・・・(1)   BW = 70 (λ / D) (1)

式(1)から明らかなように、ビーム幅BWは、アンテナ開口径Dに反比例することが分かる。したがって、アンテナ開口径Dが大きくなるほど、ビーム幅BWが小さくなるので、マルチビーム数を多く配置することができるようになる。   As is clear from the equation (1), it can be seen that the beam width BW is inversely proportional to the antenna aperture diameter D. Therefore, as the antenna aperture diameter D increases, the beam width BW decreases, so that the number of multi-beams can be increased.

一方、各ビームの電力および周波数帯域幅の割り当てを同一に設定した場合、i番目のビームを評価ビーム、j番目のビームを与干渉ビームとすると、i番目の評価ビームにおける信号/与干渉のC/I比(C/I)は、評価エリアにおける利得Gを用いて、以下の式(2)で表される。 On the other hand, if the power and frequency bandwidth allocation of each beam is set to be the same, assuming that the i-th beam is an evaluation beam and the j-th beam is an interfering beam, the signal / interference C in the i-th evaluation beam / I ratio (C / I) i is expressed by the following equation (2) using the gain G in the evaluation area.

(C/I)=Gij/Σj=1ij ・・・(2) (C / I) i = Gij / Σj = 1 Gij (2)

したがって、式(1)で与えられるビーム幅BWと、式(2)で与えられるC/I比とに基づいて、周波数繰り返しのビームレイアウトおよびその領域の大きさが決定される。   Therefore, based on the beam width BW given by the equation (1) and the C / I ratio given by the equation (2), the beam layout of the frequency repetition and the size of the region are determined.

図2は一般的な人工衛星1を示す説明図であり、マルチビームを形成するための大型展開アンテナ6(以下、単に「アンテナ6」という)を搭載した状態を示している。
図2において、フィードアレー(または、デフォーカスフィードアレー)7は、マルチビームを作り出すためのアンテナ給電部を構成している。
アンテナ6は、人工衛星1の打上げ時には収納されており、人工衛星1の打上げ後に軌道上で展開される。アンテナ6は、外径10m〜20m級のメッシュアンテナからなり、大型展開リフレクタを構成する。
FIG. 2 is an explanatory view showing a general artificial satellite 1 and shows a state where a large deployable antenna 6 (hereinafter simply referred to as “antenna 6”) for forming a multi-beam is mounted.
In FIG. 2, a feed array (or defocus feed array) 7 constitutes an antenna feeding unit for creating a multi-beam.
The antenna 6 is accommodated when the artificial satellite 1 is launched, and is deployed on the orbit after the artificial satellite 1 is launched. The antenna 6 is a mesh antenna having an outer diameter of 10 m to 20 m and constitutes a large deployment reflector.

フィードアレー7は、アンテナ6への給電制御を行うために、放射素子やダイプレクサなどを含むいくつかの要素により構成される。放射素子(後述する素子アンテナ8)は、複数のアレー配列からなり、ダイポール、ヘリカル、ホーンなどの素子が採用される。放射素子には、送信/受信周波数を分離するダイプレクサが接続されるとともに、送信用の増幅器(通常、マルチポートアンプが用いられる)や、受信用のLNA(低雑音増幅器)が接続されている。   The feed array 7 is composed of several elements including a radiating element and a diplexer in order to control power feeding to the antenna 6. The radiating element (element antenna 8 described later) has a plurality of array arrangements, and elements such as a dipole, a helical, and a horn are employed. A diplexer that separates transmission / reception frequencies is connected to the radiating element, and a transmission amplifier (usually a multiport amplifier is used) and a reception LNA (low noise amplifier) are connected.

フィードアレー7は、一般的にアンテナ6の焦点付近に配置されるが、ビームのフレキシビリティを得るために、数波長程度だけデフォーカスされてもよい。
図3はフィードアレー7を構成する素子アンテナ8の配列例を示す平面図である。
図3において、素子アンテナ8は、ダイポール、ヘリカル、ホーンなどの素子を三角配列で配置して構成されており、ここでは、全体で37個の素子を正六角形状に配列した場合を示している。
The feed array 7 is generally arranged in the vicinity of the focal point of the antenna 6, but may be defocused by several wavelengths in order to obtain beam flexibility.
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement example of the element antennas 8 constituting the feed array 7.
In FIG. 3, the element antenna 8 is configured by arranging elements such as dipoles, helicals, and horns in a triangular arrangement, and here, a case is shown in which 37 elements are arranged in a regular hexagon. .

図4はこの発明の実施の形態1に適用されるフィードアレー7の具体的な構成例を示すブロック図である。
図4において、フィードアレー7は、アンテナ(リフレクタ)6と協働するm個の素子アンテナ8に加えて、各素子アンテナ8に接続されたm系統の増幅器(AMP)からなるフィード素子20と、フィード素子20に接続されたBFN(Beam Forming Network)からなるビーム形成回路21とを備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration example of the feed array 7 applied to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 4, a feed array 7 includes m element antennas 8 that cooperate with an antenna (reflector) 6, and a feed element 20 that includes m amplifiers (AMP) connected to each element antenna 8. And a beam forming circuit 21 made of BFN (Beam Forming Network) connected to the feed element 20.

フィードアレー7には、フィードアレー7を制御するための制御回路9が接続されている。なお、ここでは図示を省略するが、フィード素子20と各素子アンテナ8との間には、送受信切替え用のダイプレクサが挿入されている。   A control circuit 9 for controlling the feed array 7 is connected to the feed array 7. Although not shown here, a diplexer for switching between transmission and reception is inserted between the feed element 20 and each element antenna 8.

フィードアレー7を構成するフィード素子20およびビーム形成回路21は、制御回路9の制御下で切換動作する。すなわち、フィード素子20は、送信用の場合には高出力増幅器として機能し、受信用の場合には低雑音増幅器として機能する。図4では、送信用の場合の信号の流れを示している。   The feed element 20 and the beam forming circuit 21 constituting the feed array 7 are switched under the control of the control circuit 9. That is, the feed element 20 functions as a high-power amplifier when transmitting, and functions as a low-noise amplifier when receiving. FIG. 4 shows a signal flow in the case of transmission.

ビーム形成回路21は、n個のマルチビームB1〜Bnを、m個の素子用のビーム信号b1〜bmとして分配する。また、ビーム形成回路21は、ビームB1〜Bnごとに所望の励振振幅になるように、複数の素子アンテナ8を励振するための給電回路を構成する。
なお、ビーム形成回路21は、アナログ的に線路で構成してもよく、または、デジタル的に、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)で構成するDBF(Digital Beam Forming)を適用してもよい。
The beam forming circuit 21 distributes the n multi-beams B1 to Bn as beam signals b1 to bm for m elements. Further, the beam forming circuit 21 constitutes a power feeding circuit for exciting the plurality of element antennas 8 so that a desired excitation amplitude is obtained for each of the beams B1 to Bn.
The beam forming circuit 21 may be configured as an analog line, or may be digitally formed as a DBF (Digital Beam Forming) configured by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field Programmable Gate Array). You may apply.

ビーム形成回路21で形成されたビーム信号b1〜bmは、フィード素子20で増幅されて各素子アンテナ8からn個のマルチビームB1〜Bnとして同時に放射される。マルチビームB1〜Bnは、アンテナ6を介して、たとえば図示したような配列で放射される。   The beam signals b1 to bm formed by the beam forming circuit 21 are amplified by the feed element 20 and simultaneously emitted as n multi-beams B1 to Bn from each element antenna 8. The multi-beams B1 to Bn are radiated through the antenna 6 in an arrangement as shown in the figure, for example.

図5および図6は各ビーム間干渉を示す説明図であり、図5は通常方式によるビーム間の干渉を示し、図6はこの発明の実施の形態1の方式でのビーム間の干渉を示している。
図5においては、同一周波数を使用するビーム10a、10b(実線参照)と、ビーム10a、10bとは異なる周波数のビーム11(破線参照)とが示されている。ここで、ビーム10a、10bは、同一周波数を使用するので、一定間隔以上離して配置する必要がある。
5 and 6 are explanatory views showing inter-beam interference. FIG. 5 shows inter-beam interference by the normal method, and FIG. 6 shows inter-beam interference in the method according to the first embodiment of the present invention. ing.
FIG. 5 shows beams 10a and 10b (see solid lines) that use the same frequency, and a beam 11 (see broken lines) having a frequency different from that of the beams 10a and 10b. Here, since the beams 10a and 10b use the same frequency, it is necessary to arrange them at a predetermined interval or more.

なぜなら、一般的に、ビーム10a、10bには、メインビーム以外に干渉レベル(サイドローブ)12a、12bが存在し、このサイドローブ12a、12bが同一周波数を使用するビーム内に入ることで、サイドローブレベルでの干渉が生じるからである。この干渉波は、異なる信号が含まれているので、干渉波の強度が或る閾値以上に高くなると、BER(Bit Error Rate)の劣化により、通信品質が劣化して通信ができなくなる。したがって、干渉波が或る一定レベル以下になるようにビーム間隔を離す必要がある。
一方、ビーム10a、10bを離すことにより、周波数の繰り返し数が低減するので、周波数の利用効率は低下する。一般的には、7色での繰り返しが行われることが多い。
This is because, in general, the beams 10a and 10b have interference levels (side lobes) 12a and 12b in addition to the main beam, and the side lobes 12a and 12b enter the beam using the same frequency, so This is because interference occurs at the lobe level. Since this interference wave includes different signals, if the intensity of the interference wave becomes higher than a certain threshold value, communication quality deteriorates due to deterioration of BER (Bit Error Rate), and communication becomes impossible. Therefore, it is necessary to increase the beam interval so that the interference wave is below a certain level.
On the other hand, by separating the beams 10a and 10b, the number of repetitions of the frequency is reduced, so that the frequency utilization efficiency is lowered. In general, repetition with seven colors is often performed.

隣接ビーム間でビームがクロスするレベルをクロスオーバーと定義することにする。ビームが或るレベルのクロスオーバーにてマルチビームが配置される。ここで問題となるのは、クロスオーバーレベルが小さくなると、カバレッジ内のEOC利得が低下するので、できるだけクロスオーバーレベルを高く設定する必要があり、通常は、3dB〜4dB程度のクロスオーバー(図5参照)に設定することが多い。   The level at which beams cross between adjacent beams is defined as crossover. Multiple beams are placed at a certain level of crossover. The problem here is that as the crossover level becomes smaller, the EOC gain in the coverage decreases, so it is necessary to set the crossover level as high as possible. Usually, a crossover of about 3 dB to 4 dB (FIG. 5). Often).

なぜなら、クロスオーバーを3dBよりも高く設定すると、同一周波数のビーム間の干渉が大きくなり過ぎてBERが劣化し、逆に、クロスオーバーを3dBよりも小さく設定すると、EOC利得が小さくなり過ぎて同様にBERが劣化し、ビームのエッジのユーザに対して通信品質が低下するからである。   This is because if the crossover is set higher than 3 dB, the interference between the beams of the same frequency becomes too large and the BER deteriorates. Conversely, if the crossover is set smaller than 3 dB, the EOC gain becomes too small. This is because the BER is deteriorated and the communication quality is deteriorated for the user at the edge of the beam.

一般に、リフレクタとしてアンテナ6(図2)を用いる場合、人工衛星1の姿勢変動で生じる変動以外に、アンテナ6の熱変形などにともなうビーム方向の変動が生じ、こうした変動よるポインティングエラーは、0.1[degree]程度生じることが知られている。   In general, when the antenna 6 (FIG. 2) is used as a reflector, in addition to the fluctuation caused by the attitude fluctuation of the artificial satellite 1, a fluctuation in the beam direction due to the thermal deformation of the antenna 6 occurs, and the pointing error due to such fluctuation is 0. It is known that about 1 [degree] occurs.

特に、前述の式(1)から明らかなように、外径10〜20mのアンテナ6の場合に、S帯(2GHz帯)周波数になると、ビーム幅BWは0.5〜1.0[degree]程度と極めて細くなる。したがって、ポインティングエラーが高々0.1[degree]程度であったとしても、ビーム幅BWに対して無視できるものではなく、ポインティングエラーによる利得低下は数dBにもなる。   In particular, as is clear from the above-described equation (1), in the case of the antenna 6 having an outer diameter of 10 to 20 m, the beam width BW is 0.5 to 1.0 [degree] when the S band (2 GHz band) frequency is reached. The degree becomes extremely thin. Therefore, even if the pointing error is about 0.1 [degree] at most, it cannot be ignored with respect to the beam width BW, and the gain reduction due to the pointing error is several dB.

そこで、この発明の実施の形態1においては、図6に示すように、ポインティングエラーによる利得低下を小さくするために、ビーム間のクロスオーバーレベルが約1dB程度(実際は、ビームよるばらつきがあるので、1dB±0.5dBに設定することが望ましい)となるように、各ビーム13a、13b、14、15を密に配置する。
図6において、同一周波数を用いるビーム13a、13b(実線参照)は、互いに離間配置されているが、異なる周波数のビーム14、15(破線参照)に関しては、図5内の各ビーム10a、10b、11よりも密に配置されている。
Therefore, in the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, in order to reduce the gain reduction due to the pointing error, the crossover level between the beams is about 1 dB (in fact, there is a variation depending on the beam, The beams 13a, 13b, 14, and 15 are arranged densely so that it is desirable to set 1 dB ± 0.5 dB.
In FIG. 6, beams 13a and 13b (see solid lines) using the same frequency are spaced apart from each other, but beams 14 and 15 (see broken lines) having different frequencies are each beam 10a, 10b in FIG. 11 is more densely arranged.

図6のように、各ビーム13a、13b、14、15を密に配置することにより、同一周波数のビーム13a、13bの干渉が抑圧されて、クロスオーバーレベルは高くなる。
ビームを密に配置することで、ポインティングエラーによるクロスオーバーレベルの変動が抑圧されて小さくなり、利得低下が小さくなる。しかしながら、ビーム間隔を狭く密に設定すると、その分だけ同一周波数のビーム間隔が狭くなるので、干渉が増加し、干渉によるC/I比の劣化により、通信ができなくなる問題がある。
As shown in FIG. 6, by arranging the beams 13a, 13b, 14, and 15 densely, the interference of the beams 13a and 13b having the same frequency is suppressed, and the crossover level becomes high.
By arranging the beams densely, fluctuations in the crossover level due to pointing errors are suppressed and reduced, and gain reduction is reduced. However, if the beam interval is set to be narrow and dense, the beam interval of the same frequency is narrowed accordingly, so that interference increases, and there is a problem that communication cannot be performed due to deterioration of the C / I ratio due to interference.

そこで、図6に示すように、フィードアレー7の励振振幅位相を調整することにより、同一周波数を使うビームの方向にヌル16a、16bの干渉レベル(サイドローブ)を形成する。   Therefore, as shown in FIG. 6, by adjusting the excitation amplitude phase of the feed array 7, the interference levels (side lobes) of the nulls 16a and 16b are formed in the direction of the beam using the same frequency.

すなわち、同一周波数を使うビーム13a、13bはあらかじめ決められているので、その特定方向にビームのヌル16a、16bが形成されるように、励振振幅位相を調整する。これにより、干渉を低減させることができる。   That is, since the beams 13a and 13b using the same frequency are determined in advance, the excitation amplitude phase is adjusted so that the nulls 16a and 16b of the beam are formed in the specific direction. Thereby, interference can be reduced.

ここで、ヌル16a、16bは、放射パターンのサイドローブレベルを低下させるものであり、必ずしもヌルである必要はないが、レベルを低下させるという意味で「ヌル」と表現する。また、ヌルを形成するようにビームを形成した場合、ビームのピーク方向がシフトすることもあり、ヌル制御に重点をおくか、ユーザ方向の利得を考慮してビームのピーク方向を調整するかは、ビームの形成法により変わるものとする。   Here, the nulls 16a and 16b are for reducing the side lobe level of the radiation pattern and are not necessarily null, but are expressed as “null” in the sense of reducing the level. In addition, when the beam is formed so as to form a null, the peak direction of the beam may shift, so whether to place emphasis on null control or to adjust the peak direction of the beam in consideration of the gain in the user direction , Depending on the beam forming method.

図7は放射パターンの例を示す説明図であり、放射パターン(電力[dB])とポインティングエラー(角度[degree])との関係を示している。
図7において、カバレッジ範囲EOCが「3dB」であって、ポインティングエラーが0.1[degree]の場合には、この変動による利得低下量は、約3dBとなる。
一方、カバレッジ範囲EOCが「1dB」であって、ポインティングエラーが0.1[degree]の場合には、この変動による利得低下量は、約0.5dBとなる。
このように、ビーム間のクロスオーバーレベルを約「1dB」に設定することにより、利得低下量が改善される(3dB→0.5dB)ことが分かる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a radiation pattern, and shows a relationship between a radiation pattern (power [dB]) and a pointing error (angle [degree]).
In FIG. 7, when the coverage range EOC is “3 dB” and the pointing error is 0.1 [degree], the gain reduction amount due to this fluctuation is about 3 dB.
On the other hand, when the coverage range EOC is “1 dB” and the pointing error is 0.1 [degree], the gain reduction amount due to this fluctuation is about 0.5 dB.
Thus, it can be seen that by setting the crossover level between the beams to about “1 dB”, the amount of gain reduction is improved (3 dB → 0.5 dB).

図8はヌル制御の有無による干渉エリアの領域を示す説明図であり、同一周波数を用いるビーム内の干渉レベルの計算例を示している。
図8において、横軸はC/I比を表し、縦軸は、同一周波数を使うビームエリアのうち、所望のC/I比を満たすエリアの比[%]を表している。また、実線はヌル制御無し特性、破線はヌル制御有りの特性をそれぞれ示している。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the area of the interference area depending on the presence or absence of null control, and shows an example of calculating the interference level in the beam using the same frequency.
In FIG. 8, the horizontal axis represents the C / I ratio, and the vertical axis represents the ratio [%] of the area satisfying the desired C / I ratio among the beam areas using the same frequency. A solid line indicates a characteristic without null control, and a broken line indicates a characteristic with null control.

図8から明らかなように、同一周波数方向へのヌル制御の有無によって、カバレッジ範囲[%]が変化しており、ヌル制御を行うことで、約2倍程度、C/I比が所望値となる領域が増加することが分かる。
したがって、この発明の実施の形態1に係る衛星搭載用マルチビームアンテナ装置によれば、クロスオーバーレベルを高くすることができるので、EOC利得を高くし、かつ、ポインティングエラーによる利得低下を小さくすることができる。
As is clear from FIG. 8, the coverage range [%] changes depending on the presence or absence of null control in the same frequency direction. By performing null control, the C / I ratio is about twice as high as the desired value. It can be seen that the area increases.
Therefore, according to the satellite-mounted multi-beam antenna device according to the first embodiment of the present invention, the crossover level can be increased, so that the EOC gain is increased and the gain reduction due to the pointing error is reduced. Can do.

なお、ここでは、アンテナ6の開口径DやS帯周波数の例を示したが、この範囲以外でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、フィードアレー7の構成としては、マルチポートアンテナを使用したセミアクティブアレー以外に、ダイレクトにアンプを使用したアクティブアレーであってもよい。
In addition, although the example of the aperture diameter D and S band frequency of the antenna 6 was shown here, it cannot be overemphasized that the same effect is acquired also outside this range.
Further, the configuration of the feed array 7 may be an active array that directly uses an amplifier other than a semi-active array that uses a multi-port antenna.

以上のように、この発明の実施の形態1に係る衛星搭載用マルチビームアンテナ装置(図1〜図4参照)は、通信システム全体の通信容量を向上させることを目的として、マルチビームの周波数帯域を繰り返し利用して地上端末3との間で相互通信を行うために、マルチビームを放射するためのアンテナ6と、アンテナ6に給電を行うフィードアレー7と、フィードアレー7を制御する制御回路(制御手段)9とを備えている。   As described above, the satellite-mounted multi-beam antenna device (see FIGS. 1 to 4) according to Embodiment 1 of the present invention has a multi-beam frequency band for the purpose of improving the communication capacity of the entire communication system. Are used repeatedly to perform mutual communication with the ground terminal 3, an antenna 6 for radiating multi-beams, a feed array 7 for feeding power to the antenna 6, and a control circuit for controlling the feed array 7 ( Control means) 9.

フィードアレー7は、制御回路9の制御下で、第1の周波数のビームと第1の周波数のビームに隣接する第2の周波数のビームとがクロスするクロスオーバー点が、1dB前後となるカバレッジ範囲EOC(図6参照)を有するように、アンテナ6に対してアンテナビームを供給するとともに、周波数帯域の繰り返し利用を行う同一周波数、同一時間スロット、または、同一コードを有する方向に、アンテナビームのヌルを形成する。   The feed array 7 has a coverage range in which the crossover point where the beam of the first frequency and the beam of the second frequency adjacent to the beam of the first frequency cross is around 1 dB under the control of the control circuit 9. The antenna beam is supplied to the antenna 6 so as to have EOC (see FIG. 6), and the null of the antenna beam is used in the direction having the same frequency, the same time slot, or the same code in which the frequency band is repeatedly used. Form.

このように、ビームのカバーするEOCをピークから1dB前後で覆うように周波数繰り返しを行い、周波数繰り返し利用を行う同一周波数、同一時間スロット、または、同一コードの方向に、アンテナビームのヌルを形成して、同一周波数の干渉を低減させることにより、クロスオーバーレベルを高くすることができるので、EOC利得を高くし、かつ、ポインティングエラーによる利得低下を小さくすることが可能となる。
したがって、通信システム全体の通信容量を向上させるとともに、通信容量および品質を改善することができる。
In this way, frequency repetition is performed so that the EOC covered by the beam is covered around 1 dB from the peak, and a null of the antenna beam is formed in the same frequency, the same time slot, or the same code direction where the frequency repetition is used. Since the crossover level can be increased by reducing the interference at the same frequency, it is possible to increase the EOC gain and reduce the gain reduction due to the pointing error.
Therefore, the communication capacity of the entire communication system can be improved, and the communication capacity and quality can be improved.

実施の形態2.
なお、上記実施の形態1(図6)では特に言及しなかったが、図9のように、同一周波数f1の2つ以上のビームのピークとヌル点とが一致するように、複数ビームを形成してもよい。
図9はこの発明の実施の形態2によるビーム間干渉を示す説明図であり、マルチビームの形成にて、或るビームのヌル方向に同一周波数f1のビームのピークが重なるようにビームを配置した状態を示している。なお、この発明の実施の形態2に係る衛星搭載用マルチビームアンテナ装置の全体構成は、前述(図1〜図4参照)と同様である。
Embodiment 2. FIG.
Although not particularly mentioned in the first embodiment (FIG. 6), as shown in FIG. 9, a plurality of beams are formed so that the peaks of two or more beams having the same frequency f1 coincide with the null points. May be.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing inter-beam interference according to the second embodiment of the present invention. In forming a multi-beam, the beams are arranged so that the peaks of the beams of the same frequency f1 overlap in the null direction of a certain beam. Indicates the state. The overall configuration of the satellite-mounted multi-beam antenna device according to Embodiment 2 of the present invention is the same as that described above (see FIGS. 1 to 4).

図9において、同一周波数f1のビーム31a、31bは、周波数f1とは異なる周波数のビーム32の両側に配置されており、各ビーム31a、31bのピーク方向(点線参照)には、ピーク位置と一致するようにヌル33a、33bが形成されている。すなわち、ビーム31aのヌル33bは、ビーム31bのピーク位置と一致し、ビーム31bのヌル33aは、ビーム31aのピーク位置と一致している。   In FIG. 9, the beams 31a and 31b having the same frequency f1 are arranged on both sides of the beam 32 having a frequency different from the frequency f1, and the peak positions (see dotted lines) of the beams 31a and 31b coincide with the peak positions. Nulls 33a and 33b are formed as shown. That is, the null 33b of the beam 31a matches the peak position of the beam 31b, and the null 33a of the beam 31b matches the peak position of the beam 31a.

このように、同一周波数f1の2つ以上のビーム31a、31bのピークとヌル点33a、33bとが一致するようにビーム31a、31bを形成し、ビーム間の直交性が得るようにして、ビーム間の直交性を利用することにより、ビーム間干渉をさらに低減することができる。   In this manner, the beams 31a and 31b are formed so that the peaks of the two or more beams 31a and 31b having the same frequency f1 coincide with the null points 33a and 33b, and the orthogonality between the beams is obtained, so that the beams Inter-beam interference can be further reduced by utilizing the orthogonality between the beams.

図10はヌルを形成した計算例を示す説明図であり、同一周波数を使用する3つのビーム(1点鎖線、破線、実線参照)に関して干渉を低減するために、励振振幅位相を制御して、各ビームのピーク(点線参照)に一致したヌル34a、34b、34cを形成した状態を示している。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing a calculation example in which a null is formed. In order to reduce interference with respect to three beams using the same frequency (see a dashed line, a broken line, and a solid line), the excitation amplitude phase is controlled, A state is shown in which nulls 34a, 34b, and 34c that coincide with the peaks (see dotted lines) of the respective beams are formed.

図10において、ヌル34a、34b、34cは、同一周波数を有する各ビームのピーク方向に形成されていることが分かる。すなわち、破線ビームのヌル34cは、1点鎖線ビームのピーク位置と一致し、破線ビームのヌル34a、34cは、実線ビームおよび1点鎖線ビームの各ピーク位置と一致し、実線ビームおよび1点鎖線ビームのヌル34bは、破線ビームのピーク位置と一致している。
なお、3つのビーム(1点鎖線、破線、実線参照)のビーム間には、異なる周波数のビーム(図示せず)が配置される。
In FIG. 10, it can be seen that the nulls 34a, 34b, 34c are formed in the peak direction of each beam having the same frequency. That is, the null 34c of the broken line beam coincides with the peak position of the one-dot chain line beam, and the nulls 34a and 34c of the broken line beam coincide with the respective peak positions of the solid line beam and the one-dot chain line beam. The beam null 34b coincides with the peak position of the broken beam.
A beam (not shown) having a different frequency is disposed between three beams (see the dashed line, the broken line, and the solid line).

以上のように、この発明の実施の形態2によるフィードアレー7(図4参照)は、制御回路9の制御下で、周波数帯域の繰り返し利用を行う同一周波数f1(または、同一時間スロット、または、同一コード)を有する複数のアンテナビーム31a、31bを、相互間が直交関係を維持するように配置し、複数のアンテナビーム31a、31bの相互間および周囲に、他の複数の周波数を有する複数のビーム32を配置する(図9参照)。また、他の周波数を有し周波数帯域の繰り返し利用を行うビーム間は、それぞれ直交関係を有するようにビームを配置する。   As described above, the feed array 7 (see FIG. 4) according to the second embodiment of the present invention uses the same frequency f1 (or the same time slot or the same time slot) that repeatedly uses the frequency band under the control of the control circuit 9. A plurality of antenna beams 31a and 31b having the same code) are arranged so as to maintain an orthogonal relationship between them, and a plurality of other beams having a plurality of other frequencies are provided between and around the plurality of antenna beams 31a and 31b. The beam 32 is disposed (see FIG. 9). Further, the beams are arranged so as to have an orthogonal relationship between the beams having other frequencies and repeatedly using the frequency band.

このように、或るビームのヌルの方向に同一周波数のビームのピークが重なるようにビームを配置し、同一周波数の2つ以上のビームのピークとヌル点が一致させるようにビームを形成して、ビーム間の直交性が得るようにし、ビーム間の直交性を利用することにより、ビーム間干渉をさらに低減させることができる。
したがって、通信システム全体の通信容量を向上させるとともに、通信容量および品質を改善することができる。
In this way, the beams are arranged so that the peaks of the beams of the same frequency overlap in the null direction of a certain beam, and the beams are formed so that the peaks of two or more beams of the same frequency coincide with the null points. Inter-beam interference can be further reduced by obtaining orthogonality between beams and utilizing orthogonality between beams.
Therefore, the communication capacity of the entire communication system can be improved, and the communication capacity and quality can be improved.

なお、ここでは、マルチビームのビーム幅がほぼ同一の場合で、クロスオーバーレベルも同程度の例を示したが、基本的にはビーム幅に依存することはなく、ビーム幅の異なるビームを複数配置した場合や、ビームごとにビーム幅が異なる場合であっても、この発明を適用することができる。たとえば、都市部が集中するエリア(関東や近畿など)では、クロスオーバーレベルが高くなるように多数のビームを配置し、それ以外の陸地や海洋域では、干渉が低減するようにクロスオーバーレベルが低くなるようにビームを配置するか、またはビーム数を減らすように、ビーム幅を広げてビームを配置してもよい。   Here, an example in which the beam widths of the multi-beams are almost the same and the crossover level is the same is shown. However, basically, the beam width does not depend on the beam width, and multiple beams having different beam widths are used. The present invention can be applied even when they are arranged or when the beam width is different for each beam. For example, in areas where urban areas are concentrated (Kanto, Kinki, etc.), many beams are placed to increase the crossover level, and in other land and ocean areas, the crossover level is reduced to reduce interference. The beam may be arranged so as to be lowered or the beam width may be arranged so as to reduce the number of beams.

実施の形態3.
なお、上記実施の形態1、2(図6、図9)では特に言及しなかったが、同一周波数が使用されている時間のみに、検知された地点にヌルを形成してもよい。
通常、100ビームを超えるような超マルチビームの場合、多数のビーム間干渉が存在するが、送信電力が有限であることから、実際に通信が行われているビームは限られる。したがって、同一周波数を使うビームの割り当ては多くあり、あらかじめ決められているが、同一時間に使用している同一周波数の割り当てビームは限られるうえ、この割り当てビームは刻々変化する。
Embodiment 3 FIG.
Although not particularly mentioned in the first and second embodiments (FIGS. 6 and 9), a null may be formed at a detected point only during the time when the same frequency is used.
Normally, in the case of a super multi-beam exceeding 100 beams, there are a large number of inter-beam interferences, but since the transmission power is limited, the number of beams that are actually communicated is limited. Therefore, there are many assignments of beams using the same frequency, which are determined in advance. However, the assignment beams of the same frequency used at the same time are limited, and this assignment beam changes every moment.

そこで、実使用しているビームのエリアのみの干渉をダイナミックに抑圧するために、同一時間に同一周波数を使っているビーム方向のみにヌルを設けることが望ましい。
この場合、使用していない同一周波数ビーム方向の干渉レベルは、瞬時において上昇するが、使用していないので問題が生じることはない。
前述の実施の形態1では、ヌル方向を固定させているので、強い信号からの干渉や変動にともなう干渉レベル変動に対応することができないが、ダイナミックな制御を行うことにより、干渉を低減することができ、C/Iの劣化を抑制することができる。
Therefore, in order to dynamically suppress interference only in the area of the beam that is actually used, it is desirable to provide a null only in the beam direction using the same frequency at the same time.
In this case, the interference level in the same frequency beam direction that is not used increases instantaneously, but there is no problem because it is not used.
In the first embodiment, since the null direction is fixed, it is not possible to cope with interference level fluctuations due to interference or fluctuations from a strong signal. However, by performing dynamic control, interference can be reduced. And the deterioration of C / I can be suppressed.

以下、図1〜図4とともに、図11を参照しながら、この発明の実施の形態3について説明する。
この場合、制御回路9は、ヌルを形成する地点として、同一周波数が使用されている地点を検知し、同一周波数が使用されている時間のみに、検知された地点にヌルを形成するようにフィードアレー7を制御する。
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 11 together with FIGS.
In this case, the control circuit 9 detects a point where the same frequency is used as a point where the null is formed, and feeds so as to form a null at the detected point only during the time when the same frequency is used. The array 7 is controlled.

図11はこの発明の実施の形態3によるC/Iの解析例を示す説明図であり、ヌル制御する同一周波数ビームの地点数を、5点、10点、16点に変えた場合のC/I解析例を示している。
図11において、地点数が5点(黒三角ポイントの特性参照)の場合に、最もカバレッジ範囲EOCが大きくなっており、ヌルを形成する方向を少なくすることによってC/Iが改善されることが分かる。したがって、同一周波数を使っている方向のみを検知して、ダイナミックにヌルを形成することにより、C/Iを改善することができる。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of C / I analysis according to Embodiment 3 of the present invention. The C / I when the number of spots of the same frequency beam to be null-controlled is changed to 5, 10, and 16 points. An example of I analysis is shown.
In FIG. 11, when the number of points is 5 (refer to the characteristics of black triangle points), the coverage range EOC is the largest, and C / I can be improved by reducing the direction in which nulls are formed. I understand. Therefore, C / I can be improved by detecting only the direction using the same frequency and dynamically forming a null.

以上のように、この発明の実施の形態3による制御回路9は、周波数繰り返し利用を行う同一周波数、または同一時間スロット、または同一コード方向に、アンテナビームのヌルが形成されるよう制御するとともに、通信時における瞬時をモニタして、同一周波数が使用されている時間のみに、検知地点にアダプティブにヌルを形成する。
このように、ダイナミックにヌル制御することにより、干渉を抑圧した地点のみの干渉を低減することができるので、利得低下を抑制することができる。
As described above, the control circuit 9 according to the third embodiment of the present invention controls the antenna beam null to be formed in the same frequency, the same time slot, or the same code direction in which frequency repetition is used, The instant at the time of communication is monitored, and a null is adaptively formed at the detection point only during the time when the same frequency is used.
As described above, by performing dynamic null control, it is possible to reduce interference only at the point where the interference is suppressed, and thus it is possible to suppress a decrease in gain.

実施の形態4.
なお、上記実施の形態1〜3では特に言及しなかったが、振幅位相制御でビーム方向を変化させることにより、同一素子を用いて複数のビームを形成することによって、クロスオーバー点がほぼ3dBになるカバレッジ範囲のエリアをカバーするように、ビームフォーミングネットワークを構成してもよい。
以下、図1〜図4とともに、図12を参照しながら、この発明の実施の形態4について説明する。
Embodiment 4 FIG.
Although not particularly mentioned in the first to third embodiments, the crossover point is set to approximately 3 dB by forming a plurality of beams using the same element by changing the beam direction by amplitude phase control. The beam forming network may be configured to cover an area of the coverage range.
The fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 12 together with FIGS.

この場合、フィードアレー7は、制御回路9により選択される複数の素子アンテナ8を備え、複数の素子アンテナ8は、制御回路9の制御下で、クロスオーバー点が1dB前後を有するビームを形成するように振幅位相制御され、振幅位相制御が変化されることにより、ビーム方向を変化させて複数のビームを形成する。複数のビームは、4個の円形ビーム(または、3個の円形ビーム、2個の楕円ビーム)からなり、クロスオーバー点がほぼ3dBになるカバレッジ範囲のエリア40をカバーするように、ビームフォーミングネットワークを構成する。   In this case, the feed array 7 includes a plurality of element antennas 8 selected by the control circuit 9, and the plurality of element antennas 8 form a beam having a crossover point of around 1 dB under the control of the control circuit 9. Thus, the amplitude phase control is performed, and the amplitude phase control is changed, whereby the beam direction is changed to form a plurality of beams. The plurality of beams is composed of four circular beams (or three circular beams, two elliptical beams), and the beam forming network covers the area 40 of the coverage range where the crossover point is approximately 3 dB. Configure.

一般に、サイドローブの低減を行うためには、励振振幅位相を調整する必要があり、1ビームを形成するためには、複数の素子アンテナ8を励振する必要がある。また、少ない素子数では、ビーム形成に制約が生じるので、10素子以上を用いて低サイドローブ化を図ることになる。   Generally, in order to reduce side lobes, it is necessary to adjust the excitation amplitude phase, and to form one beam, it is necessary to excite a plurality of element antennas 8. In addition, when the number of elements is small, the beam formation is restricted, so that the side lobe is reduced by using 10 elements or more.

このとき、ビーム数が増加するにしたがい、ビーム形成回路(BFN)21の規模が大きくなる。ビーム形成回路21は、ビーム数が少ない場合にはアナログ方式でも可能であるが、100ビーム規模になると、アナログではハードウエア規模が大きくなり、デジタル方式でビームを形成するDBFの適用が妥当になる。   At this time, as the number of beams increases, the scale of the beam forming circuit (BFN) 21 increases. The beam forming circuit 21 can be an analog method when the number of beams is small. However, when the beam size is 100, the hardware size increases when the beam size is 100, and the application of the DBF that forms the beam by the digital method is appropriate. .

DBFの場合、デジタル回路にてビーム形成を行うので、ビーム数が増加しても、デジタル回路規模を増やすことで対応可能である。しかし、ビーム数が多くなるにしたがい、回路規模が複雑になり、重量および消費電力が増加するという問題が生じる。
ここで、クロスオーバーレベルを1dBに設定すると、3dBの場合に比べて、ビーム数が約4倍になる。以下、ビーム形成回路の規模を小さくするためのこの発明の実施の形態4によるシステム構成について説明する。
In the case of DBF, beam formation is performed by a digital circuit, so even if the number of beams increases, it can be handled by increasing the digital circuit scale. However, as the number of beams increases, a problem arises that the circuit scale becomes complicated and the weight and power consumption increase.
Here, when the crossover level is set to 1 dB, the number of beams is about four times that in the case of 3 dB. A system configuration according to Embodiment 4 of the present invention for reducing the scale of the beam forming circuit will be described below.

クロスオーバーレベルを1dBに設定した場合、ビームごとに励振素子アンテナを決定するのではなく、クロスオーバーレベル3dBの場合の励振素子アンテナを用いて、この励振素子アンテナの振幅位相を変えることにより、4ビームを同時に作りだすことができる。   When the crossover level is set to 1 dB, the excitation element antenna is not determined for each beam, but by using the excitation element antenna in the case of the crossover level of 3 dB, the amplitude phase of the excitation element antenna is changed to 4 Beams can be created at the same time.

図12は4つのビームで各エリア41a〜41dを形成した場合の例を示す説明図である。
図12において、破線コンターで示すエリア40は、クロスオーバーレベルが3dBの場合のビームのカバレッジ範囲を示している。
これに対し、実線コンターで示すエリア41a〜41dは、クロスオーバーレベルが1dBの場合のビームのカバレッジ範囲を示している。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example in which each of the areas 41a to 41d is formed by four beams.
In FIG. 12, an area 40 indicated by a broken-line contour indicates the beam coverage range when the crossover level is 3 dB.
On the other hand, areas 41a to 41d indicated by solid line contours indicate beam coverage ranges when the crossover level is 1 dB.

図12から明らかなように、各ビームのクロスオーバーレベルを1dBに設定することにより、エリア41a〜41dのように、クロスオーバーレベルが3dBの場合のエリア(カバレッジ範囲)40を4ビームで覆うことが分かる。
このとき、4ビームになっても、各ビームが覆うエリア(カバレッジ範囲)40は、ほぼ変化しないので、同一の素子アンテナを用いて、励振振幅位相のみを変えることによって、4つのビームを同時に形成することができる。
As is apparent from FIG. 12, by setting the crossover level of each beam to 1 dB, the area (coverage range) 40 in the case where the crossover level is 3 dB is covered with 4 beams as in the areas 41a to 41d. I understand.
At this time, even if there are four beams, the area (coverage range) 40 covered by each beam does not substantially change. Therefore, by using only the same element antenna, only the excitation amplitude phase is changed, so that four beams are formed simultaneously. can do.

なお、図12では、円ビームからなる複数ビーム(クロスオーバーレベルが1dB)でエリア40を覆う場合を示したが、これに限られることはない。
たとえば、図13のように、クロスオーバーレベルが1.5dBの複数ビームのエリア(カバレッジ範囲)42a〜42cで、エリア40を覆ってもよい。
また、図14のように、楕円ビームからなる2つのビーム43a、43bで同じエリア40を覆ってもよい。
Although FIG. 12 shows a case where the area 40 is covered with a plurality of circular beams (crossover level is 1 dB), the present invention is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 13, the area 40 may be covered by areas (coverage ranges) 42a to 42c of a plurality of beams having a crossover level of 1.5 dB.
Further, as shown in FIG. 14, the same area 40 may be covered with two beams 43a and 43b made of elliptical beams.

図13、図14のいずれの場合も、図12の場合と同様に、励振振幅位相のみを変えることにより、3つまたは2つのビームを同時に形成することができるので、ビーム形成回路21の規模を大きくすることなく、ビーム数を2〜4倍に増加させることができる。   In both cases of FIGS. 13 and 14, as in the case of FIG. 12, three or two beams can be simultaneously formed by changing only the excitation amplitude phase. The number of beams can be increased 2 to 4 times without increasing the size.

図15は具体的な地図上でのマルチビームの配置例を示す説明図であり、各ビームのクロスオーバーレベルが3dBの場合の例を示している。
また、図16は複数ビームを同時に作り出した場合のマルチビーム配置例を示す説明図であり、図15のマルチビームを形成した素子アンテナと同一の素子アンテナ8を用いて、励振振幅位相のみを変えて、4つのビームを同時に作り出した場合の配置例を示している。
図15、図16に示すように、クロスオーバーの高いビームを作りだすことができる。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of multi-beams on a specific map, showing an example in which the crossover level of each beam is 3 dB.
FIG. 16 is an explanatory view showing an example of multi-beam arrangement in the case where a plurality of beams are generated simultaneously, and only the excitation amplitude phase is changed using the same element antenna 8 as the element antenna forming the multi-beam in FIG. Thus, an arrangement example in the case where four beams are generated simultaneously is shown.
As shown in FIGS. 15 and 16, a beam with a high crossover can be produced.

なお、図15、図16では、ビーム幅(クロスオーバーレベル)が同一の場合を示しているが、クロスオーバーレベルをビームごとに変えてもよい。たとえば、都市部が集中するエリア(関東や近畿など)では、ビーム数を多く設定し、それ以外の陸地ではビーム数を少なく設定してもよい。   15 and 16 show the case where the beam width (crossover level) is the same, the crossover level may be changed for each beam. For example, a large number of beams may be set in areas where urban areas are concentrated (Kanto, Kinki, etc.), and a small number of beams may be set in other land areas.

また、海洋領域では、さらにビーム数を少なく設定して、通信容量の多いエリアほど多くのビームを形成し、通信容量の少ないエリアでは、ビーム数を少なく設定してもよい。これにより、全体ビーム数が削減され、ビーム形成回路規模もさらに小さくすることができる。このように、通信量に対応してクロスオーバーレベルをエリアごとに変えても、必要となる通信量を確保することができる。
以上の考え方は、前述の実施の形態1〜3においても共通しており、また、後述する実施の形態5、6においても共通することは言うまでもない。
In the marine region, the number of beams may be set to be smaller, and more beams may be formed in an area having a larger communication capacity, and the number of beams may be set to be smaller in an area having a smaller communication capacity. Thereby, the total number of beams can be reduced, and the beam forming circuit scale can be further reduced. Thus, even if the crossover level is changed for each area corresponding to the communication amount, the necessary communication amount can be ensured.
The above concept is common to the above-described first to third embodiments, and needless to say, is common to the fifth and sixth embodiments described later.

以上のように、この発明の実施の形態4によるフィードアレー7は、制御回路9により選択される複数の素子アンテナ8を備え、複数の素子アンテナ8は、制御回路9の制御下で、或る周波数のビームと、これに隣接する周波数の異なるビームとがクロスするクロスオーバー点が約1dB前後を有するビームを形成するために選択されるとともに、クロスオーバー点が1dB前後を有するビームを形成するように振幅位相制御され、振幅位相制御が変化されることにより、ビーム方向を変化させて複数のビームを形成する。   As described above, the feed array 7 according to the fourth embodiment of the present invention includes the plurality of element antennas 8 selected by the control circuit 9, and the plurality of element antennas 8 are under the control of the control circuit 9. A crossover point where a beam having a frequency and a beam having a different frequency adjacent thereto are crossed is selected to form a beam having about 1 dB, and a beam having a crossover point having about 1 dB is formed. Amplitude phase control is performed, and the amplitude phase control is changed to change the beam direction to form a plurality of beams.

複数のビームは、4個の円形ビーム(または、3個の円形ビーム、2個の楕円ビーム)からなり、クロスオーバー点がほぼ3dBになるカバレッジ範囲のエリア40をカバーするように、ビームフォーミングネットワークを構成する。
このように、同一の素子アンテナ8(給電素子)を用いて、複数(2〜4)のビームを形成することにより、ビーム形成回路(BFN)21の構成を小型化することができる。
The plurality of beams is composed of four circular beams (or three circular beams, two elliptical beams), and the beam forming network covers the area 40 of the coverage range where the crossover point is approximately 3 dB. Configure.
In this manner, by forming a plurality (2 to 4) of beams using the same element antenna 8 (feeding element), the configuration of the beam forming circuit (BFN) 21 can be reduced in size.

実施の形態5.
なお、上記実施の形態1〜4では特に言及しなかったが、図17、図18のように、第1の周波数f1で受信された受信信号を取り出す際に、第1のビーム50に隣接する1つ以上のビーム51にて受信された第1の周波数f1とほぼ同相になるようにダイバーシチ受信合成することにより、新たなビームを形成してもよい。
以下、図1〜図4とともに、図17および図18を参照しながら、この発明の実施の形態5について説明する。
Embodiment 5 FIG.
Although not particularly mentioned in the first to fourth embodiments, as illustrated in FIGS. 17 and 18, when a reception signal received at the first frequency f1 is extracted, the first beam 50 is adjacent. A new beam may be formed by combining the diversity reception so that it is substantially in phase with the first frequency f1 received by one or more beams 51.
The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 17 and 18 together with FIGS.

一般に、クロスオーバーレベルが3dBの場合、隣接するビームの利得は、クロスオーバー点においては、3dBダウンで同じレベルであるが、当然ながら、すぐに角度とともに利得が低下する。
しかし、クロスオーバーレベルが1dBの場合、隣接するクロスオーバー点においては、1dBダウンであり、しかも、角度とともに利得が急激に低下しない。
In general, when the crossover level is 3 dB, the gain of adjacent beams is the same level when the crossover point is 3 dB down, but of course, the gain immediately decreases with the angle.
However, when the crossover level is 1 dB, the adjacent crossover points are 1 dB down, and the gain does not rapidly decrease with the angle.

そこで、隣接するビームに関しても、同じ周波数を受信する受信機を設けておけば、隣接ビームにおいても、比較的高いレベルで受信することができる。
したがって、所望のビーム以外に、隣接するビームでの受信レベルも同相となるように最大比合成すれば、受信レベルを高くすることができる。なお、ノイズは、コヒーレントではないので、電力的に合成されるのみである。
Therefore, if a receiver that receives the same frequency is provided for adjacent beams, the adjacent beams can be received at a relatively high level.
Therefore, if the maximum ratio combining is performed so that the reception levels of adjacent beams other than the desired beam are in phase, the reception level can be increased. Since noise is not coherent, it is only synthesized in terms of power.

図17はこの発明の実施の形態5による受信機60を概略的に示すブロック図であり、フィードアレー7(図4参照)が受信機として機能した場合の構成を示している。
ここでは、複数ビーム50〜53(周波数f0〜f3)のうち、第1のビーム51(第1の周波数f1)に対応した第1および第2の受信機61、62と、第2のビーム52(第2の周波数f2)に対応した第3および第4の受信機63、64とに注目して、第1および第4の受信機61、64の出力信号(受信信号)S1、S2および合成信号S3(=S1+S2)を示している。
FIG. 17 is a block diagram schematically showing a receiver 60 according to the fifth embodiment of the present invention, and shows a configuration when the feed array 7 (see FIG. 4) functions as a receiver.
Here, among the plurality of beams 50 to 53 (frequency f0 to f3), the first and second receivers 61 and 62 corresponding to the first beam 51 (first frequency f1), and the second beam 52 are used. Paying attention to the third and fourth receivers 63 and 64 corresponding to (second frequency f2), the output signals (received signals) S1 and S2 and the synthesis of the first and fourth receivers 61 and 64 The signal S3 (= S1 + S2) is shown.

図17において、フィードアレー7により構成される受信機60は、マルチビームのうちの第1のビーム51に関連して、第1の周波数f1を受信する第1の受信機61と、第1の周波数f1に隣接する周波数f0を受信する第2の受信機62とを備えるとともに、第1のビーム51に隣接する第2のビーム52に関連して、第2の周波数f2を受信する第3の受信機63と、第1のビーム51の周波数f1を受信する第4の受信機64とを備えている。   In FIG. 17, a receiver 60 constituted by the feed array 7 includes a first receiver 61 that receives the first frequency f <b> 1 in relation to the first beam 51 of the multi-beams, A second receiver 62 for receiving the frequency f0 adjacent to the frequency f1 and a third receiver for receiving the second frequency f2 in relation to the second beam 52 adjacent to the first beam 51. A receiver 63 and a fourth receiver 64 that receives the frequency f1 of the first beam 51 are provided.

第1のビーム51には、周波数f1、f0の第1および第2の受信機61、62が接続され、第1のビーム51に隣接する第2のビーム52には、周波数f2、f1の第3および第4の受信機63、64が接続されている。
すなわち、第1のビーム51に隣接する第2のビーム52にも、第1の周波数f1の第4の受信機64が接続されている。
First and second receivers 61 and 62 having frequencies f1 and f0 are connected to the first beam 51, and second beams 52 adjacent to the first beam 51 are connected to first beams 51 having frequencies f2 and f1. 3 and 4th receivers 63 and 64 are connected.
In other words, the fourth receiver 64 having the first frequency f1 is also connected to the second beam 52 adjacent to the first beam 51.

第1の周波数f1で受信された受信信号を取り出す際には、第1のビーム51に隣接する第2のビーム52(1つ以上のビーム)にて受信された第1の周波数f1とほぼ同相になるように、第1および第4の受信機61、64の出力信号S1、S2をダイバーシチ受信合成することにより、合成信号S3(=S1+S2)からなる新たなビームを形成する。   When the reception signal received at the first frequency f1 is taken out, it is substantially in phase with the first frequency f1 received by the second beam 52 (one or more beams) adjacent to the first beam 51. Thus, a new beam composed of the combined signal S3 (= S1 + S2) is formed by combining the output signals S1 and S2 of the first and fourth receivers 61 and 64 with diversity reception.

このように、第1および第4の受信機61、64からの出力信号S1、S2を、同相となるように最大比合成することにより、最終的な合成信号S3の受信レベルを増大させることができる。
通常の3dB程度のクロスオーバーの場合には、隣接する周波数のビームの利得が小さいので、合成したとしても受信レベルの向上は期待できないが、この発明の実施の形態5によれば、前述のようにクロスオーバーレベルを高く設定することにより、合成によるメリットが発揮される。
In this way, the maximum reception of the output signals S1 and S2 from the first and fourth receivers 61 and 64 is combined so as to be in phase, thereby increasing the final reception level of the combined signal S3. it can.
In the case of a normal crossover of about 3 dB, since the gain of adjacent frequency beams is small, improvement in reception level cannot be expected even if they are combined, but according to the fifth embodiment of the present invention, as described above. By setting the crossover level to a high value, the merit of synthesis is demonstrated.

図18はダイバーシチ最大比合成時のアンテナ受信利得を示す説明図であり、隣接する2つのビーム51、52の受信出力信号S1、S2を同相合成した場合の、合成信号S3の利得上昇を示している。
図18において、2つのビーム51、52を電界合成することにより、受信レベルは、約5dBだけ高くなることが分かる。ただし、この合成により、ノイズレベルも3dB程度高くなるので、C/N比としては、約2dBだけ高くなる。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the antenna reception gain at the time of combining the diversity maximum ratio, and shows the gain increase of the combined signal S3 when the reception output signals S1 and S2 of the two adjacent beams 51 and 52 are combined in phase. Yes.
In FIG. 18, it can be seen that the reception level is increased by about 5 dB by combining the two beams 51 and 52 by electric field synthesis. However, this synthesis increases the noise level by about 3 dB, so the C / N ratio increases by about 2 dB.

なお、第1のビーム51(第1の周波数f1)に限らず、他のビームについても、隣接するビームに基づいて同様に合成信号が得られ、同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
また、第1のビーム51に隣接する第2のビーム52のみならず、第2のビーム52に隣接する第3のビーム53にも、第1の周波数f1の受信機(図示せず)を設け、3つのビームを合成することにより、さらに受信レベルを増大させてもよい。
Needless to say, not only the first beam 51 (first frequency f1) but also other beams can be obtained in the same manner based on the adjacent beams, and the same effect can be obtained.
Further, not only the second beam 52 adjacent to the first beam 51 but also the third beam 53 adjacent to the second beam 52 is provided with a receiver (not shown) having the first frequency f1. The reception level may be further increased by combining the three beams.

以上のように、この発明の実施の形態5(図17)によれば、第1のビーム51に関連して、第1の周波数f1を受信する第1の受信機61と、第1の受信機61に隣接して別の周波数f0を受信する第2の(1つ以上の)受信機62とを有するとともに、第1のビーム51に隣接する第2のビーム52に関連して、第1の周波数f1に隣接した第2の周波数f2を受信する第3の受信機63と、第1の周波数f1を受信する第4の受信機64とを有している。   As described above, according to the fifth embodiment (FIG. 17) of the present invention, in relation to the first beam 51, the first receiver 61 that receives the first frequency f1, and the first reception. With a second (one or more) receiver 62 receiving another frequency f0 adjacent to the machine 61 and in relation to the second beam 52 adjacent to the first beam 51, the first A third receiver 63 that receives the second frequency f2 adjacent to the first frequency f1, and a fourth receiver 64 that receives the first frequency f1.

そして、第1の周波数f1で受信された信号を取り出す際に、1つ以上の隣接する第1および第2のビーム51、52で受信された第1の周波数f1の出力信号S1、S2を、ほぼ同相になるようにダイバーシチ受信合成することにより、利得の高い新たなビーム(合成信号S3)を形成する。   Then, when extracting the signal received at the first frequency f1, the output signals S1, S2 of the first frequency f1 received by one or more adjacent first and second beams 51, 52 are: Diversity reception combining is performed so as to be substantially in phase, thereby forming a new beam (combined signal S3) with high gain.

なお、ここでは、同時に形成した2つのビームを受信後に信号合成する例を示したが、受信機を1つのみとして、ビームをスイッチ切替えにより合成してもよい。また、ビームは、前述の実施の形態4で示したように、ビーム方向を走査させることで形成してもよく、受信機数を増加させないで、利得の高いビームを得ることができる。さらに、ダイバーシチとしては、最大比合成する場合を例として示したが、スイッチ切替えによる選択合成や等利得合成、または時間ダイバーシチでもあっても有効である。   Note that, here, an example is shown in which signals are combined after reception of two beams formed at the same time, but the beam may be combined by switch switching with only one receiver. Further, the beam may be formed by scanning the beam direction as described in the fourth embodiment, and a high gain beam can be obtained without increasing the number of receivers. Furthermore, as an example of diversity, the case of maximum ratio combining has been shown as an example, but it is effective even with selective combining by switch switching, equal gain combining, or time diversity.

このように、1つのビームに関連して2つ以上の受信機を設け、使用する第1のビーム51と隣接する第2のビーム52とに接続された受信機60のうち、同一周波数成分を受信する受信機が存在する場合に、各ビーム51、52をダイバーシチ最大比合成することにより、受信時における利得を改善することができる。
また、衛星での受信利得が等価的に向上するので、G/T(総合性能指数)が改善され、地上端末3(図1参照)を小型化することができる。
In this way, two or more receivers are provided in relation to one beam, and the same frequency component is received from the receiver 60 connected to the first beam 51 to be used and the second beam 52 adjacent thereto. When there is a receiver to receive, the gain at the time of reception can be improved by combining the beams 51 and 52 with the maximum diversity ratio.
Further, since the reception gain at the satellite is equivalently improved, G / T (total performance index) is improved, and the ground terminal 3 (see FIG. 1) can be downsized.

実施の形態6.
なお、上記実施の形態5(図17)では、隣接する複数ビームを合成して受信信号を形成したが、図19のように、2つの直交する直線偏波(または、右旋および左旋を含む2つの円偏波)に対応した第1および第2の偏波を有する一対の給電端子(以下、単に「端子」という)71、72を各素子アンテナ8に設けるとともに、各端子71、72の出力信号を合成して受信する第1および第2の受信機75、76と、出力回路77とを設け、各素子アンテナ8の第1の偏波(端子71の出力信号)を合成した第1のビーム信号S11と、各素子アンテナ8の第2の偏波(端子72の出力信号)を合成した第2のビーム信号S12と、に基づいて受信ビーム信号S13を形成してもよい。
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment (FIG. 17), a plurality of adjacent beams are combined to form a reception signal. However, as shown in FIG. 19, two orthogonal linearly polarized waves (or right and left rotations are included). A pair of feeding terminals (hereinafter simply referred to as “terminals”) 71 and 72 having first and second polarizations corresponding to two circular polarizations) are provided in each element antenna 8, First and second receivers 75 and 76 for synthesizing and receiving output signals and an output circuit 77 are provided, and a first polarized wave (an output signal of the terminal 71) of each element antenna 8 is synthesized. The received beam signal S13 may be formed on the basis of the beam signal S11 and the second beam signal S12 obtained by synthesizing the second polarized wave (output signal of the terminal 72) of each element antenna 8.

以下、図1〜図4とともに、図19を参照しながら、この発明の実施の形態6について説明する。
図19はこの発明の実施の形態6によるフィードアレー7(受信機)の機能構成を概略的に示すブロック図であり、フィードアレー7が受信機として機能した場合を示している。
図19において、通信対象となる第1および第2のビームB11、B12(同一周波数)のうち、第1のビームB11(実線)は、第1の偏波のビームを示し、第2のビームB12(破線)は、第2の偏波のビームを示している。
The sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 19 together with FIGS.
FIG. 19 is a block diagram schematically showing a functional configuration of a feed array 7 (receiver) according to Embodiment 6 of the present invention, and shows a case where the feed array 7 functions as a receiver.
In FIG. 19, of the first and second beams B11 and B12 (same frequency) to be communicated, the first beam B11 (solid line) indicates the first polarized beam, and the second beam B12. (Dotted line) indicates the second polarized beam.

複数の素子アンテナ8(受信アンテナ)には、第1の偏波を有する端子73と、第2の偏波を有する端子74とが設けられている。
なお、第1および第2の偏波は、2つの直交する直線偏波(垂直および水平)、または、右旋および左旋を含む2つの円偏波の各々に対応する。
The plurality of element antennas 8 (receiving antennas) are provided with a terminal 73 having a first polarization and a terminal 74 having a second polarization.
The first and second polarized waves correspond to two orthogonal linearly polarized waves (vertical and horizontal) or two circularly polarized waves including right and left rotations.

各素子アンテナ8の端子71からの各出力信号は、第1の合成回路73により合成されて第1の受信機75に入力される。すなわち、1つのビーム形成において複数の素子アンテナを合成することは、前述の実施の形態1で説明したとおりである。
同様に、各素子アンテナ8の端子72からの各出力信号は、第2の合成回路74により合成されて第2の受信機76に入力される。
The output signals from the terminals 71 of the element antennas 8 are combined by the first combining circuit 73 and input to the first receiver 75. That is, combining a plurality of element antennas in one beam formation is as described in the first embodiment.
Similarly, each output signal from the terminal 72 of each element antenna 8 is combined by the second combining circuit 74 and input to the second receiver 76.

第1の受信機75は、第1の合成回路73と協働して各素子アンテナ8の第1の偏波を合成することにより、第1のビームB11に対応した第1のビーム信号S11を形成する。
同様に、第2の受信機76は、第1の合成回路74と協働して各素子アンテナ8の第2の偏波を合成することにより、第2のビームB12に対応した第2のビーム信号S12を形成する。
The first receiver 75 synthesizes the first polarization of each element antenna 8 in cooperation with the first synthesis circuit 73, thereby generating the first beam signal S11 corresponding to the first beam B11. Form.
Similarly, the second receiver 76 synthesizes the second polarization of each element antenna 8 in cooperation with the first synthesis circuit 74 to thereby generate the second beam corresponding to the second beam B12. A signal S12 is formed.

出力回路77は、第1および第2のビーム信号S11、S12の受信レベルを比較して受信レベルの高い方のビームを選択するか、または、第1および第2のビーム信号S11、S12を同相となるように合成するか、または、受信レベルが高くなるように位相および振幅の両方を調整しながら合成することにより、受信ビーム信号S13として出力する。   The output circuit 77 compares the reception levels of the first and second beam signals S11 and S12 and selects the beam having the higher reception level or outputs the first and second beam signals S11 and S12 in phase. Or by adjusting both the phase and amplitude so as to increase the reception level, and output as a received beam signal S13.

この場合、出力回路77は、前述(図17参照)と同様の加算機能を有し、各素子アンテナ8の第1の偏波(端子71の出力信号)を合成した第1のビーム信号S11と、各素子アンテナ8の第2の偏波(端子72の出力信号)を合成した第2のビーム信号S12と、を同相となるように合成して受信ビーム信号S13を形成するダイバーシチ回路により構成されている。   In this case, the output circuit 77 has the same addition function as described above (see FIG. 17), and the first beam signal S11 obtained by synthesizing the first polarized wave (output signal of the terminal 71) of each element antenna 8; The second beam signal S12 obtained by synthesizing the second polarized wave (the output signal of the terminal 72) of each element antenna 8 is synthesized with a diversity circuit that forms the received beam signal S13 by synthesizing the second beam signal S12 so as to be in phase. ing.

一般に、移動体通信用の地上端末3(図1参照)に用いられるアンテナは、衛星通信の場合、直線偏波ではなく円偏波が用いられ、また、地上端末3が携帯電話の場合も、円偏波用のアンテナが用いられる。円偏波を用いた場合には、直線偏波に比べて、アンテナ構成が複雑になり、且つ大型化することが知られている。   In general, the antenna used for the ground terminal 3 for mobile communication (see FIG. 1) is a circularly polarized wave instead of a linearly polarized wave in the case of satellite communication, and also when the ground terminal 3 is a mobile phone, A circularly polarized antenna is used. In the case of using circularly polarized waves, it is known that the antenna configuration becomes more complicated and larger than that of linearly polarized waves.

地上端末3が携帯端末の場合は、特に小型のアンテナが要求されるが、円偏波用アンテナの小型化が難しい。地上の携帯電話には直線偏波が使用されており、また、アンテナが内蔵化されているものもあるが、円偏波用アンテナは、通常太く端末から飛び出た構成になる。そこで、円偏波の場合であっても、携帯端末に直線偏波のアンテナを用いることで、端末アンテナの小型化を図ることが考えられる。
しかしながら、人工衛星1が円偏波なので、約3dB程度の偏波損が発生し、通信性能が劣化する可能性がある。その分、携帯端末にて送信電力を増加することは、端末の小型化を阻害することになるので、携帯端末を小型化するためには、人工衛星1側での受信能力を高める必要がある。
When the ground terminal 3 is a mobile terminal, a small antenna is particularly required, but it is difficult to reduce the circularly polarized antenna. The mobile phone on the ground uses linearly polarized waves, and some antennas have built-in antennas. However, circularly polarized antennas are usually thick and protrude from the terminal. Therefore, even in the case of circular polarization, it is conceivable to reduce the size of the terminal antenna by using a linearly polarized antenna for the portable terminal.
However, since the artificial satellite 1 is circularly polarized, a polarization loss of about 3 dB may occur and communication performance may deteriorate. Accordingly, increasing the transmission power in the portable terminal hinders the miniaturization of the terminal. Therefore, in order to reduce the size of the portable terminal, it is necessary to increase the reception capability on the artificial satellite 1 side. .

この発明の実施の形態6は、上記問題に鑑み、人工衛星1では2つの偏波(第1および第2の偏波)を受信することで、偏波損を補うようにしている。すなわち、人工衛星1が2つの円偏波(右旋、左旋)を受信することができれば、地上端末3が直線偏波であっても、偏波損が生じることなく受信することができる。
また、人工衛星1が2つの直交した直線偏波であっても、偏波制御を行うことで、偏波損を無くすることができる。
In the sixth embodiment of the present invention, in view of the above problem, the artificial satellite 1 receives two polarized waves (first and second polarized waves) to compensate for the polarization loss. That is, if the artificial satellite 1 can receive two circularly polarized waves (right-handed and left-handed), even if the ground terminal 3 is linearly polarized, it can be received without causing a polarization loss.
Moreover, even if the artificial satellite 1 has two orthogonal linearly polarized waves, polarization loss can be eliminated by performing polarization control.

したがって、各素子アンテナ8に2つの偏波を有する端子71、72を設けることにより、複数の素子アンテナ8を用いて、第1のビームB11(第1の偏波)に対して第1のビーム信号S11を形成し、第2のビームB12(第2の偏波)に対して第2のビーム信号S12を形成し、出力回路77(ダイバーシチ回路)において偏波ダイバーシチを行うことにより、偏波損を無くした受信ビーム信号S13を形成することができる。   Therefore, by providing terminals 71 and 72 having two polarizations in each element antenna 8, the first beam B11 (first polarization) is used for the first beam B11 using the plurality of element antennas 8. By forming the signal S11, forming the second beam signal S12 with respect to the second beam B12 (second polarization), and performing polarization diversity in the output circuit 77 (diversity circuit), polarization loss It is possible to form the reception beam signal S13 without the above.

なお、図19では、各端子71、72からのビームを合成した後に、出力回路77で偏波ダイバーシチを行う構成としたが、各素子アンテナ8にダイバーシチ回路を設けて、最初に偏波ダイバーシチを行い、ダイバーシチ後の各素子アンテナ8からのビーム信号を合成しても同様のダイバーシチ効果は得られる。   In FIG. 19, after the beams from the terminals 71 and 72 are combined, the output circuit 77 performs polarization diversity. However, each element antenna 8 is provided with a diversity circuit, and the polarization diversity is first performed. The same diversity effect can be obtained by combining the beam signals from the element antennas 8 after the diversity.

以上のように、この発明の実施の形態6によるフィードアレー7は、複数の素子アンテナ8と、複数の素子アンテナ8の各々に設けられ、2つの直交する直線偏波、または、右旋および左旋を含む2つの円偏波に対応した第1および第2の偏波を有する一対の端子71、72と、一対の端子71、72の各々に設けられた第1および第2の受信機75、76と、第1および第2の受信機75、76の出力信号を選択または合成する出力回路77とを備えている。   As described above, the feed array 7 according to the sixth embodiment of the present invention is provided in each of the plurality of element antennas 8 and the plurality of element antennas 8, and two orthogonal linearly polarized waves, or right-handed and left-handed. A pair of terminals 71 and 72 having first and second polarizations corresponding to two circular polarizations including the first and second receivers 75 provided on each of the pair of terminals 71 and 72, 76 and an output circuit 77 for selecting or synthesizing the output signals of the first and second receivers 75 and 76.

第1の受信機75は、各素子アンテナ8の第1の偏波を合成することにより第1のビーム信号B11を形成し、第2の受信機76は、各素子アンテナ8の第2の偏波を合成することにより第2のビーム信号B12を形成する。
出力回路77は、第1および第2のビーム信号B11、B12の受信レベルを比較して受信レベルの高い方のビームを選択するか、または、第1および第2のビーム信号B1、B12を同相となるように合成して、受信ビーム信号S13として出力する。
The first receiver 75 forms the first beam signal B11 by synthesizing the first polarization of each element antenna 8, and the second receiver 76 sets the second polarization of each element antenna 8. A second beam signal B12 is formed by combining the waves.
The output circuit 77 compares the reception levels of the first and second beam signals B11 and B12 and selects the beam having the higher reception level or outputs the first and second beam signals B1 and B12 in phase. And are output as a received beam signal S13.

ここでは、同時に形成した2つの偏波のビームを受信後に信号合成する例を示したが、受信機を1つのみとして、ビームをスイッチ切替えにより合成してもよく、これにより、受信機数を増加させることなく、利得の高いビームを得ることができる。
また、ダイバーシチとしては、最大比合成する場合を例として示したが、スイッチ切替えによる選択合成や等利得合成、または時間ダイバーシチでもあっても有効である。
さらに、ここでは受信ビーム信号の場合を示したが、送信ビームの場合であっても、地上端末の利得が高くなるように偏波ダイバーシチを行うことは可能となる。
Here, an example is shown in which signal combining is performed after reception of two simultaneously formed beams of polarized waves. However, the beam may be combined by switch switching with only one receiver, thereby reducing the number of receivers. A beam with high gain can be obtained without increasing it.
Further, as an example of diversity, the case of maximum ratio combining has been shown as an example, but it is effective even with selective combining by switch switching, equal gain combining, or time diversity.
Furthermore, although the case of the reception beam signal is shown here, even in the case of the transmission beam, it is possible to perform polarization diversity so as to increase the gain of the ground terminal.

また、送信ビームの場合は、右旋および左旋のいずれか一方の円偏波のみを送信する給電回路であっても、地上端末が直線偏波であれば、約3dB程度の偏波損しか生じないので、ハイパワーの人工衛星給電回路構成を簡易化することができるメリットがある。
特定のビームの送信EIRP(Equivalent Isotropically Radiated Power)を増大させたい場合は、そのビームの送信電力を2倍にすることで、偏波損分を補うことができる。このように、受信と送信ビームの給電回路構成を変えることも可能である。
Further, in the case of a transmission beam, even if the power supply circuit transmits only one of right-handed and left-handed circularly polarized waves, if the ground terminal is a linearly polarized wave, only a polarization loss of about 3 dB occurs. Therefore, there is an advantage that the configuration of a high-power satellite feeding circuit can be simplified.
When it is desired to increase the transmission EIRP (Equivalent Isotropy Radiated Power) of a specific beam, the polarization loss can be compensated by doubling the transmission power of the beam. In this way, it is possible to change the feeding circuit configuration of the reception and transmission beams.

このように、1つの素子アンテナ8に各偏波に対応する2つ以上の受信機75、76を設け、各偏波のビーム信号S11、S12をダイバーシチ合成することにより、受信時における利得改善を実現することができる。
また、人工衛星1での受信利得が等価的に向上するので、人工衛星でのG/Tが改善され、地上端末3のアンテナを小型化することができる。
In this way, by providing two or more receivers 75 and 76 corresponding to each polarization in one element antenna 8 and diversity combining the beam signals S11 and S12 of each polarization, gain improvement at the time of reception is achieved. Can be realized.
Further, since the reception gain at the artificial satellite 1 is equivalently improved, the G / T at the artificial satellite is improved, and the antenna of the ground terminal 3 can be downsized.

この発明の実施の形態1が適用されるマルチビーム通信システムを示す構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows the multi-beam communication system with which Embodiment 1 of this invention is applied. この発明の実施の形態1が適用される衛星システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the satellite system to which Embodiment 1 of this invention is applied. この発明の実施の形態1に係るフィードアレーを構成する素子アンテナの配列例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of an arrangement | sequence of the element antenna which comprises the feed array which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るフィードアレーの具体的構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structural example of the feed array which concerns on Embodiment 1 of this invention. ビーム制御しない通常方式によるビーム間の干渉状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the interference state between the beams by the normal system without beam control. この発明の実施の形態1によりビーム間干渉を低減した場合のビーム間干渉状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the interference state between beams at the time of reducing the interference between beams by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による放射パターンとポインティングエラーとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the radiation pattern by Embodiment 1 of this invention, and a pointing error. この発明の実施の形態1によるヌル制御の有無による干渉エリアの領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the area | region of the interference area by the presence or absence of null control by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2によるビームの直交性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the orthogonality of the beam by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2によるビームの直交性の計算例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of calculation of the orthogonality of the beam by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3によりヌル制御する地点数を変えた場合のC/Iの解析例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of analysis of C / I at the time of changing the number of points which carry out null control by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4により3dBコンターを1dBコンター4ビームで覆った場合のビーム配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows beam arrangement | positioning at the time of covering 3 dB contour with 1 dB contour 4 beams by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4により3dBコンターを1.5dBコンター3ビームで覆った場合のビーム配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows beam arrangement | positioning at the time of covering 3 dB contour with 1.5 dB contour 3 beam by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4により3dBコンターを楕円コンター2ビームで覆った場合のビーム配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the beam arrangement | positioning at the time of covering 3 dB contour with the elliptical contour 2 beam by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4により各ビームを3dBコンターとした場合のビーム配置例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of beam arrangement | positioning at the time of making each beam into 3 dB contour by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4により3dB領域を4つのビームで覆った場合のビーム配置例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of beam arrangement | positioning at the time of covering 3 dB area | region with four beams by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5によるダイバーシチ最大比合成を行うフィードアレー構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the feed array structure which performs the diversity maximum ratio synthesis | combination by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5によるダイバーシチ最大比合成を行った場合のアンテナ受信利得を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the antenna receiving gain at the time of performing diversity maximum ratio combining by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6による偏波ダイバーシチを行うフィードアレー構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the feed array structure which performs the polarization diversity by Embodiment 6 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 人口衛星、3 地上端末、4 マルチビーム、5 同一周波数を用いるビーム、6 アンテナ(大型展開リフレクタ)、7 フィードアレー、8 素子アンテナ、9 制御回路、13a、13b 同一周波数f1のビーム、14 異なる周波数f2のビーム、15 異なる周波数f3のビーム、16a、16b ヌル、20 フィード素子(増幅器)、21 ビーム形成回路(BFN)、31a、31b 同一周波数f1のビーム、32 異なる周波数f2のビーム、33a、33b ヌル、40 エリア(3dBコンター)、41a、41b、41c、41d 4つのビームのエリア(1dBコンター)、42a、42b、42c 3つのビームビームのエリア(1dBコンター)、43a、43b 2つの楕円ビームビームのエリア(1dBコンター)、51 第1のビーム、52 第2のビーム、60 受信機、61 第1の受信機、62 第2の受信機、63 第3の受信機、64 第4の受信機、S1、S2 出力信号(受信レベル)、S3 合成信号(最大比合成出力)、B11、B12 合成ビーム、71、72 端子、73、74 合成回路、75 第1の受信機、76 第2の受信機、77 出力回路(ダイバーシチ回路)。   1 artificial satellite, 3 ground terminal, 4 multi-beam, 5 beam using the same frequency, 6 antenna (large deployment reflector), 7 feed array, 8 element antenna, 9 control circuit, 13a, 13b beam of the same frequency f1, 14 different Beam of frequency f2, 15 Beam of different frequency f3, 16a, 16b Null, 20 Feed element (amplifier), 21 Beam forming circuit (BFN), 31a, 31b Beam of the same frequency f1, 32 Beam of different frequency f2, 33a, 33b Null, 40 area (3 dB contour), 41a, 41b, 41c, 41d 4 beam area (1 dB contour), 42a, 42b, 42c 3 beam beam area (1 dB contour), 43a, 43b 2 elliptical beams Beam area (1dB contour ), 51 1st beam, 52 2nd beam, 60 receiver, 61 1st receiver, 62 2nd receiver, 63 3rd receiver, 64 4th receiver, S1, S2 output Signal (reception level), S3 combined signal (maximum ratio combined output), B11, B12 combined beam, 71, 72 terminals, 73, 74 combining circuit, 75 first receiver, 76 second receiver, 77 output circuit (Diversity circuit).

Claims (5)

マルチビームを放射するためのアンテナと、前記アンテナに給電を行うフィードアレーと、前記フィードアレーを制御する制御手段とを備え、前記マルチビームの周波数帯域を繰り返し利用して地上端末との間で相互通信を行う衛星搭載用マルチビームアンテナ装置であって、
前記フィードアレーは、前記制御手段の制御下で、
第1の周波数のビームと前記第1の周波数のビームに隣接する第2の周波数のビームとがクロスするクロスオーバー点が、1dB前後となるカバレッジ範囲を有するように、前記アンテナに対してアンテナビームを供給するとともに、
前記周波数帯域の繰り返し利用を行う同一周波数、同一時間スロット、または、同一コードを有する方向に、前記アンテナビームのヌルを形成するために、
前記周波数帯域の繰り返し利用を行う同一周波数、同一時間スロット、または、同一コードを有する複数のアンテナビームを、相互間が直交関係を維持するように配置し、
前記複数のアンテナビームの相互間および周囲に、他の複数の周波数を有する複数のビームを配置し、
前記他の周波数を有し前記周波数帯域の繰り返し利用を行うビーム間は、それぞれ直交関係を有するようにビームを配置することを特徴とする衛星搭載用マルチビームアンテナ装置。
An antenna for radiating a multi-beam, a feed array that feeds power to the antenna, and a control unit that controls the feed array are provided, and the frequency band of the multi-beam is repeatedly used to communicate with a ground terminal. A satellite-mounted multi-beam antenna device for communication,
The feed array is under the control of the control means,
The antenna beam with respect to the antenna has a coverage range in which the crossover point where the beam of the first frequency and the beam of the second frequency adjacent to the beam of the first frequency cross is about 1 dB. And supply
In order to form a null of the antenna beam in the direction having the same frequency, the same time slot, or the same code that repeatedly uses the frequency band ,
A plurality of antenna beams having the same frequency, the same time slot, or the same code that repeatedly use the frequency band are arranged so as to maintain an orthogonal relationship between each other,
Arranging a plurality of beams having a plurality of other frequencies between and around the plurality of antenna beams;
A satellite-mounted multi-beam antenna apparatus , wherein beams are arranged so as to have an orthogonal relationship between beams having the other frequencies and repeatedly using the frequency band .
前記制御手段は、
前記ヌルを形成する地点として、前記同一周波数が使用されている地点を検知し、
前記同一周波数が使用されている時間のみに、検知された前記地点にヌルを形成するように前記フィードアレーを制御することを特徴とする請求項1に記載の衛星搭載用マルチビームアンテナ装置。
The control means includes
Detecting the point where the same frequency is used as a point to form the null,
The satellite-mounted multi-beam antenna device according to claim 1 , wherein the feed array is controlled so that a null is formed at the detected point only during a time when the same frequency is used.
前記フィードアレーは、前記制御手段により選択される複数の素子アンテナを備え、
前記複数の素子アンテナは、前記制御手段の制御下で、
前記クロスオーバー点が1dB前後を有するビームを形成するように振幅位相制御され、
前記振幅位相制御が変化されることにより、ビーム方向を変化させて複数のビームを形成し、
前記複数のビームは、4個の円形ビーム、または3個の円形ビーム、または2個の楕円ビームからなり、前記クロスオーバー点がほぼ3dBになるカバレッジ範囲のエリアをカバーするように、ビームフォーミングネットワークを構成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の衛星搭載用マルチビームアンテナ装置。
The feed array comprises a plurality of element antennas selected by the control means;
The plurality of element antennas are under the control of the control means,
Amplitude phase controlled so as to form a beam having the crossover point around 1 dB,
By changing the amplitude phase control, the beam direction is changed to form a plurality of beams,
The plurality of beams includes four circular beams, three circular beams, or two elliptical beams, and covers a coverage area where the crossover point is approximately 3 dB. multibeam antenna device for satellite according to claim 1 or claim 2, characterized in that it constitutes a.
前記フィードアレーは、
前記マルチビームのうちの第1のビームに関連して、第1の周波数f1を受信する第1の受信機と、前記第1の周波数f1に隣接した周波数f0を受信する第2の受信機とを備えるとともに、
前記第1のビームに隣接する第2のビームに関連して、第2の周波数f2を受信する第3の受信機と、前記第1のビームの周波数f1を受信する第4の受信機とを備え、
前記第1の周波数f1で受信された受信信号を取り出す際に、前記第1のビームに隣接する1つ以上のビームにて受信された前記第1の周波数f1とほぼ同相になるように、前記第1および第4の受信機の出力信号をダイバーシチ受信合成することにより、新たなビームを形成することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の衛星搭載用マルチビームアンテナ装置。
The feed array is
A first receiver that receives a first frequency f1 and a second receiver that receives a frequency f0 adjacent to the first frequency f1 in relation to a first beam of the multi-beams; With
A third receiver for receiving a second frequency f2 in relation to a second beam adjacent to the first beam; and a fourth receiver for receiving the frequency f1 of the first beam. Prepared,
When extracting a reception signal received at the first frequency f1, the phase is substantially in phase with the first frequency f1 received by one or more beams adjacent to the first beam. The satellite-mounted multi-purpose satellite according to any one of claims 1 to 3 , wherein a new beam is formed by combining the output signals of the first and fourth receivers with diversity reception. Beam antenna device.
前記フィードアレーは、
複数の素子アンテナと、
前記複数の素子アンテナの各々に設けられ、2つの直交する直線偏波、または、右旋および左旋を含む2つの円偏波に対応した第1および第2の偏波を有する一対の端子と、
前記一対の端子の各々に設けられた第1および第2の受信機と、
前記第1および第2の受信機の出力信号を選択または合成する出力回路とを備え、
前記第1の受信機は、前記複数の素子アンテナの第1の偏波を合成することにより第1のビームを形成し、
前記第2の受信機は、前記複数の素子アンテナの第2の偏波を合成することにより第2のビームを形成し、
前記出力回路は、前記第1および第2のビームの受信レベルを比較して受信レベルの高い方のビームを選択するか、または、前記第1および第2のビームを同相となるように合成するか、または、振幅および位相の両方を調整して受信信号が最大になるように合成して、受信ビームとして出力することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の衛星搭載用マルチビームアンテナ装置。
The feed array is
A plurality of element antennas;
A pair of terminals provided on each of the plurality of element antennas and having first and second polarized waves corresponding to two orthogonal linearly polarized waves or two circularly polarized waves including right and left rotations;
First and second receivers provided at each of the pair of terminals;
An output circuit for selecting or combining output signals of the first and second receivers,
The first receiver forms a first beam by combining first polarizations of the plurality of element antennas;
The second receiver forms a second beam by combining the second polarizations of the plurality of element antennas;
The output circuit compares the reception levels of the first and second beams and selects a beam having a higher reception level, or combines the first and second beams so as to be in phase. or synthesized by such received signals by adjusting both amplitude and phase is maximized, according to any one of the outputs as a reception beam from claim 1, wherein up to claim 3 Multi-beam antenna device for satellite use.
JP2008008055A 2008-01-17 2008-01-17 Multi-beam antenna device for satellite installation Active JP4954099B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008008055A JP4954099B2 (en) 2008-01-17 2008-01-17 Multi-beam antenna device for satellite installation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008008055A JP4954099B2 (en) 2008-01-17 2008-01-17 Multi-beam antenna device for satellite installation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009171308A JP2009171308A (en) 2009-07-30
JP4954099B2 true JP4954099B2 (en) 2012-06-13

Family

ID=40971981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008008055A Active JP4954099B2 (en) 2008-01-17 2008-01-17 Multi-beam antenna device for satellite installation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4954099B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016201139A1 (en) * 2015-06-09 2016-12-15 SEAKR Engineering, Inc. Leo flexible single axis beamforming
US10601143B2 (en) 2016-02-26 2020-03-24 Mitsubishi Electric Corporation Antenna apparatus

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6273757B2 (en) * 2013-10-15 2018-02-07 三菱電機株式会社 Radar equipment
JP6279191B2 (en) * 2016-02-26 2018-02-14 三菱電機株式会社 Multi-beam forming device, radar device, and communication device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2624726B2 (en) * 1987-11-14 1997-06-25 株式会社東芝 Multi-beam antenna
JP3437254B2 (en) * 1994-06-13 2003-08-18 三菱電機株式会社 Antenna device
JP2000059141A (en) * 1998-08-07 2000-02-25 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
JP2000216631A (en) * 1999-01-26 2000-08-04 Mitsubishi Electric Corp Multi-beam antenna
JP4099118B2 (en) * 2003-08-08 2008-06-11 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ Signal transmission apparatus and signal transmission method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016201139A1 (en) * 2015-06-09 2016-12-15 SEAKR Engineering, Inc. Leo flexible single axis beamforming
US9900072B2 (en) 2015-06-09 2018-02-20 SEAKR Engineering, Inc. LEO flexible single axis beamforming
US10601143B2 (en) 2016-02-26 2020-03-24 Mitsubishi Electric Corporation Antenna apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009171308A (en) 2009-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11689263B2 (en) Small cell beam-forming antennas
US6304214B1 (en) Antenna array system having coherent and noncoherent reception characteristics
US6016123A (en) Base station antenna arrangement
US7369085B1 (en) Shared phased array beamformer
US20040157645A1 (en) System and method of operation an array antenna in a distributed wireless communication network
US20050164664A1 (en) Dynamically reconfigurable wireless networks (DRWiN) and methods for operating such networks
US8077111B2 (en) Optimized radiation patterns
US20150195001A1 (en) Antenna system with enhanced inter-sector interference mitigation
JP2021517398A (en) How to Dynamically Reduce Interference in Antenna Beam Tracking Systems
US20080233865A1 (en) Multi-beam communication system and method
US20130321206A1 (en) Interference rejections of satellite ground terminal with orthogonal beams
US20220353699A1 (en) Base station antennas with sector splitting in the elevation plane based on frequency band
JP4954099B2 (en) Multi-beam antenna device for satellite installation
EP2939311B1 (en) Embedded element electronically steerable antenna for improved operating bandwidth
JP5195126B2 (en) Multi-beam antenna device for satellite installation
JP2007324960A (en) Satellite communication method and system
Elsakka et al. On the use of focal-plane arrays in mm-wave 5G base stations
Yun et al. Multibeam reflector antenna fed by few elements for Ka-band communication satellite
Kehn et al. Characterization of dense focal plane array feeds for parabolic reflectors in achieving closely overlapping or widely separated multiple beams
CN114843742A (en) Beamforming antenna with omnidirectional coverage in azimuth plane
CN112787110A (en) Multimode integrated satellite antenna with dynamically adjustable gain
Sharifi‐Moghaddam et al. Optimizing number of spots and cluster size of a high‐throughput communication satellite payload
JP3634047B2 (en) Grating lobe cancel antenna for mobile SNG
WO2004082070A1 (en) System and method of operation of an array antenna in a distributed wireless communication network
Shehata et al. Beam Direction Optimization for Next-Generation GEO Satellite Networks

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110907

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111024

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120214

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120313

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4954099

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150323

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250