JP5526438B2 - 衛星遠隔制御送信機／受信機の周波数を制御するための装置ならびに関連の送信機および受信機 - Google Patents

Description

本発明は、衛星遠隔制御受信機または衛星テレメトリ送信機用の周波数制御装置に関する。

送信／受信アセンブリは、静止または周回衛星上に位置し、かつテレメトリ、遠隔制御、および地上局と前記衛星との間の距離の測定用のリンクを実現する。このリンクは、テレメトリ（Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ）、追尾（Ｔｒａｃｋｉｎｇ）およびコマンド（Ｃｏｍｍｏｎｄ）を表す頭字語である用語ＴＴＣリンクによってか、または用語ＴＣＲ（テレメトリ、コマンド、および測距（Ｒａｎｇｉｎｇ））リンクによって知られている。このリンクは、特に、地上からの衛星の遠隔制御用に、しかしまたテレメトリ、すなわち衛星の状態に関する情報の、衛星からの送信用に用いられる。より正確には、衛星遠隔制御リンクは、地上送信機と衛星上の受信機との間のアップリンクに対応する。テレメトリリンクは、衛星上に位置するテレメトリ送信機と、地上局に位置する受信機との間のダウンリンクに対応する。

次の説明では、頭字語ＴＴＣは、同じ名前のリンクへの言及として用いられる。ＴＴＣ送信機は、テレメトリ送信機を示し、ＴＴＣ受信機は、遠隔制御受信機を示し、両方の機器アイテムは、衛星上に位置している。

ＴＴＣ送信機／受信機アーキテクチャの周知の解決策は、通常は固定周波数または制限された数の周波数を送出する局部発振器を用いる。それでも、この周波数は、分数シンセサイザの使用を通じてプログラム可能にしてもよい。周波数変化のスパンは、一般に非常に重要であり、そのプログラミングは、一定の周波数増分に基づいて行われ、それによって、結局、多数の潜在的周波数を生じさせるが、この数は、用いられる周波数増分で除算された、周波数が変化できるスパンの長さに等しい。最初に固定された周波数を再構成するこの可能性によって、例えば、軌道位置の変化に基づいていくつかの衛星の周波数を調整すること、またはある混雑した周波数を避けることが可能になる。従来の分数シンセサイザを備えたＴＴＣアーキテクチャの主な欠点の１つは、シンセサイザが考慮しなければならない非常に多数のプログラム可能周波数である。例として、Ｋｕ周波数帯域に関して、７５０ＭＨｚの合計帯域をカバーするために、分数シンセサイザが、５０００００の異なる周波数を実現することもあり得る。多数の異なる周波数を生成できるシンセサイザのこの能力は、いくつかの欠点を示す。第１に、かなりの数の利用可能周波数によって、ＴＴＣ送信機または受信機に関し、これらの全ての周波数の制御動作を完全に確認することが不可能になる。さらに、利用可能周波数のセットの中で、いくつかは、使用可能ではない。なぜなら、それらが、別の電気通信チャネルに割り当てられた周波数帯域に対応しているからであり、その結果は、誤警報問題を生じさせることである。実際に、周波数に関するどんな誤った制御コマンドも、ＴＴＣ受信機が禁止された周波数で動作するという危険な構成となる可能性がある。なぜなら、禁止された周波数は、例えば、別の通信リンク専用の周波数上に重畳されるからである。

ＴＴＣ受信機または送信機を周波数制御することがその機能であるインテリジェントなプログラム可能周波数シンセサイザを用いることによって、上記の問題を緩和することが可能になる。特に、本発明によって採用される解決法は、周波数間隔が体系的には規則的でないが、しかしＴＴＣリンクに割り当てられた周波数帯域の利用に関してユーザによって指定された正確な要求を満たすことができるようにするインテリジェントな周波数制御装置を、プログラム可能周波数シンセサイザと共に実現することに存する。この目的のために、本発明の主題は、特に、局部発振器が、衛星ラジオ放送サービスに割り当てられた周波数帯域全体にわたってではなく、特定の周波数スパンから取られる値を生成するように、局部発振器を制御することがその機能であるインテリジェントな周波数コマンドを実行するＴＴＣ送信機または受信機の周波数を制御するための装置である。

この目的のために、本発明の主題は、所与の周波数帯域において不連続的に分配されたいくつかの周波数ノッチで構成された、予め定められた周波数プランにおいてその値が取られる周波数コマンドに基づいて、ＴＴＣ衛星リンク送信機および／または受信機の周波数Ｆを制御するための装置であり、前記装置は、基準周波数ＦＯＣＸＯを送出する少なくとも１つの水晶発振器と、次の関係、すなわち

（ここでＮおよびＲはプログラム可能分割係数である）に従い、前記基準周波数ＦＯＣＸＯに基づいて前記周波数Ｆを送出する合成局部発振器と、前記予め定められた周波数プランの各周波数ノッチ（５０３、５０４、５０５）を、２進ワードの形式で前記係数ＮおよびＲの値をアドレスする、連続的に分配された２進アドレスのセットにマッピングして、合成局部発振器（１０１）が、前記周波数コマンドの値にその値が等しい前記周波数Ｆを生成できるようにする変換表を実現するデジタル集積回路と、を含むことを特徴とする。

変形実施形態において、前記デジタル集積回路は、プログラム可能論理構成要素または読み出し専用メモリである。

本発明の主題はまた、少なくとも１つの増幅およびフィルタリングアナログ入力回路と、第１の中間周波数における信号を自身の出力部で送出する第１の周波数変換チェーンと、デジタル復調回路と、を含む、静止衛星用の遠隔制御受信機であって、前記第１の周波数変換チェーンが、少なくとも１つの混合器、増幅およびフィルタリング回路、ならびに上記のような周波数制御装置を含むことを特徴とする遠隔制御受信機である。

変形実施形態において、前記受信機には、さらに、前記第１の周波数変換チェーンの出力信号を入力として受信し、かつ第２の中間周波数の信号を前記復調回路に送出する第２の周波数変換チェーンが含まれる。

本発明の主題はまた、少なくとも１つの変調回路、増幅およびフィルタリング回路、ならびに上記のような前記送信機の周波数を制御するための装置を含む、静止または周回衛星用のテレメトリ送信機である。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面と共に以下の説明を読むことによって、より明らかになろう。

本発明による装置によって周波数制御される衛星遠隔制御受信機の概略図である。 本発明による装置によって周波数制御される衛星テレメトリ送信機の概略図である。 占有された通信チャネルを回避することを可能にする例示的な制御周波数プランである。 本発明による周波数制御装置の概略図である。 周波数ノッチを２進アドレスに変換する原理を示す図である。

図１は、本発明によるＴＴＣ衛星リンク受信機のブロック図を表す。

この受信機は、実質的に次の要素によって構成されている。
− 主として入力信号の増幅およびフィルタリング、ならびに第２に前記信号のインピーダンス整合がその機能であるアナログ入力回路セット１０６。
− 本発明による周波数制御装置１０４ならびに増幅およびフィルタリング回路セット１０８に関連した周波数混合器１０７。これらの３つの要素は、入力信号の周波数を制御装置１０４によって送出される中間周波数に変換することがその機能である、中間周波数に移るための第１のチェーンを構成する。
− 周波数混合器１１０、固定周波数を送出する局部発振器１１２および増幅回路１１１からなる、中間周波数１０９に移るための第２のチェーン（省略することができる）。
− 送信されたデータを回復するために受信信号を復調することがその機能であるデジタル復調回路１１３。

周波数制御装置１０４には、主として、変換回路１０２が含まれ、この変換回路１０２は、周波数コマンド１０５を入力として受信し、かつ前記衛星遠隔制御受信機の周波数を送出することがその機能である合成局部発振器１０１をデジタル制御できるが、この周波数は、その後、混合器１０７に入力として送出される。合成局部発振器１０１はまた、水晶発振器１０３にリンクされるが、水晶発振器１０３の機能は、基準周波数を送出することであり、この基準周波数に基づいて合成局部発振器１０１は、衛星遠隔制御受信機の周波数を生成する。

図２は、本発明によるＴＴＣ衛星リンク送信機またはテレメトリ送信機のアーキテクチャのブロック図を表す。このアーキテクチャは、実質的に次の要素から構成されている。
− テレメトリ送信機の周波数を生成することがその機能である、上記のような周波数制御装置１０４。この装置１０４は、主として、周波数コマンド１０５に反応する変換回路１０２、合成局部発振器１０１、および水晶発振器１０３から構成されている。
− 制御装置１０４によって生成された周波数で入力信号を変調することがその機能である変調回路２０１。
− 変調された信号に基づいて、送信されるアナログ信号を生成する１つまたは複数の増幅およびフィルタリング回路２０２。

図３は、本発明による例示的な制御周波数分配プランを概略的に示す。衛星通信システムによって用いられる通信帯域、例えばＫｕ帯域には、ＴＴＣ衛星リンクに関連する送信以外の送信によって占有される電気通信チャネル３０１、３０２、３０３、３０４が含まれる。本発明は、遠隔制御受信機用の可能周波数のフィールドを、通信帯域に用いられず、かつシステムの要件によって指定されたある周波数に制限することに存する。例えば、通信帯域の最小Ｆ_ｍｉｎおよび最大Ｆ_ｍａｘ周波数の回りに位置する周波数ノッチ３００、３０５、または占有された電気通信チャネル間に位置する周波数ノッチ３０６、３０７、３０８、３０９、３１０は、本発明による受信機が動作ができなければならない周波数のプランに採用してもよい。一般に、例えばＫｕ、ＫまたはＣ帯域であってもよい考慮される通信帯域内に、Ｎ周波数ノッチＳ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を定義することが可能である。前記ノッチＳ_ｉのそれぞれには、規則的または不規則に分配される可変数の周波数Ｍ_ｉを含んでもよい。したがって、本発明による遠隔制御受信機またはテレメトリ送信機が動作しなければならないプログラム可能周波数の合計数Ｍは、以下の関係に従って、各ノッチの周波数の数の和に等しい。

この周波数プランに従って受信機の周波数をプログラミングする目的は、可能周波数を、ユーザによって利用可能であり、かつ要求されたノッチに制限することである。

図４は、本発明による遠隔制御受信機またはテレメトリ送信機の動作周波数を生成することがその機能である周波数制御装置１０４の詳細なブロック図に概略的に示す。この制御装置１０４には、特に水晶発振器１０３が含まれるが、水晶発振器１０３の機能は、Ｆ_ＯＣＸＯとして示された固定基準周波数を、周波数シンセサイザとも呼ばれる合成局部発振器１０１に送出することである。この水晶発振器１０３は、例えばサーモスタット制御の水晶発振器またはＯＣＸＯである。周波数シンセサイザ１０１には、整数要素Ｒによって分割するための周波数分割装置４０４と、周波数分割装置４０４の出力周波数を、分割ランクＮ（ここでＮは分数であってもよい）の第２の周波数分割装置４０６からの出力として送出される出力周波数と結合できるようにする混合器４０５と、混合器４０５の出力を、頭字語ＶＣＯによってよりよく知られている電圧制御発振機４０８の入力とリンクする周波数スレーブ装置４０９と、が含まれる。電圧制御発振機４０８は、以下の関係によって、水晶発振器４０３の基準周波数に関連する周波数Ｆ_ＶＣＯをその出力部で送出する。

本発明による受信機における周波数の制御を実行するデジタル集積変換回路１０２は、関係（１）に基づいて、所望の周波数の生成を可能にするＮおよびＲの値を決定するように、分割器４０４および４０６に作用する。このデジタル集積回路は、プログラム可能論理構成要素、読み出し専用メモリ、または出力部でデジタルワードを送出できるようにする任意の他の装置であってもよい。このデジタル集積回路の機能は、本発明による局部発振器の周波数分割器４０４、４０６を制御して、それらに係数ＮおよびＲの値を適用させ、図２に示すように、周波数プランにおける周波数のセット全体の生成を可能にすることである。したがって、前記デジタル集積回路４０２は、採用された周波数プランの各周波数に２進アドレスを関連付けることがその機能である変換表を実現する。２進アドレスのセットは、周波数の選択を厳密な要件に制限するために、連続的なセットを構成しなければならない。各２進アドレスは、同様に回路１０２内に記憶された係数ＮおよびＲの値を含む、対応するプログラミングワードにマッピングされる。この解決法の利点は、プログラムされるアドレスの数を、ＴＴＣ衛星リンク送信機／受信機によって指定され実際に用いられるプログラム可能周波数だけに制限することである。例として、３２の異なる周波数で動作できる受信機が、５ビットに制限されたプログラミングアドレスフィールドを必要とするのに対して、Ｋｕ帯域で動作する最先端の分数シンセサイザに関しては、５０００００の周波数のプログラミングは、１９ビットを必要とする。

図５は、本発明による変換回路１０２によって実現される変換原理を概略的に示す。周波数ノッチ５０３、５０４、５０５のセットが示されているが、これらのノッチは、周波数軸５０１上に不連続的に分配されている。各ノッチには、異なる数の周波数が含まれるが、第１のノッチ５０３には、連続的または不連続的にノッチ内に分配されたＭ_１周波数が含まれ、第２のノッチ５０４には、Ｍ_２周波数が含まれ、ｎ番目のノッチ５０５には、Ｍ_ｎ周波数が含まれる。変換回路１０２は、２進アドレスのグループを、前記ノッチのそれぞれに関連付けるが、アドレスグループのセットは、２進アドレス軸５０２上に連続的に分配される。変換回路１０２は、０〜Ｍ_１−１に及ぶアドレススパンを含む、２進アドレスの第１のグループ５０６を、第１の周波数ノッチ５０３に関連付ける。第２の周波数ノッチ５０４は、アドレスグループ５０７によって表されるが、アドレスグループ５０７の値はＭ_１〜Ｍ_１＋Ｍ_２−１に及び、かつ周波数ノッチを変換することにより得られる各アドレスグループに対して同様である。

例として、周波数ノッチ５０３には、必ずしも均等に分配されていない次の周波数、ｆ_１＝１３７５１．１ＭＨｚ、ｆ_２＝１３７５１．２ＭＨｚ、ｆ_３＝１３７５１．５ＭＨｚ、およびｆ_４＝１３７５１．６ＭＨｚを含むことができる。この例に関して、変換回路１０２は、合成局部発振器が周波数ｆ_１を生成できるようにするデジタルワード（Ｎ_１、Ｒ_１）のペアにアドレス０をマッピングする。同様の方法で、アドレス１、２および３が、周波数ｆ_２、ｆ_３およびｆ_４の生成を可能にするデジタルワード（Ｎ_２、Ｒ_２）（Ｎ_３、Ｒ_３）（Ｎ_４、Ｒ_４）のペアにマッピングされる。

変換回路１０２によって実現されるデジタル変換表のプログラミングは、それが、どんなアドレスにとっても、本発明による遠隔制御用（またはテレメトリ用）の受信機（または送信機）の有用な周波数に対応するようにされる。この変換表は、入力として提供される２進アドレスを、シンセサイザの関連周波数の制御のために必要なプログラミングワードとマッピングする。

本発明の利点の１つは、遠隔制御受信機またはテレメトリ送信機が動作できる可能周波数のセットを制限するということに存在する。変換表の助けを借りて、認可された動作周波数のセットをプログラムできるようにする周波数制御装置を用いることによって、ＴＴＣ機器の試験容易性をかなり軽減することができる。さらにまた、本発明によって、認可されていない周波数、例えば別のタイプの送信によって既に用いられている可能性がある周波数の使用を回避することが可能になる。衛星用途の場合には、本発明による装置によって、周波数プランの厳密な使用に値が制限された周波数を生成することが可能になる。生成できる周波数のセットは、目的とするシステムの周波数プランに一致した周波数マスクと見なしてもよい。かかるマスクは、周波数プランが変化した場合には容易に変更し得る。そのためには、装置変換表を更新することで十分である。最後に、周波数をプログラム可能にするデジタル集積回路を用いることによって、衛星の寿命の間に周波数の変更を容易に実行することが可能になるが、これは、最先端のアーキテクチャを用いては、特に、機器へのどんな直列リンクも装備していない衛星であって、周波数の状態の変更が制御ワードの増分または減分によって実行される衛星の場合には、容易に実行することができない。

Claims (5)

1. 所与の周波数帯域において不連続的に分配されたいくつかの周波数ノッチ（５０３、５０４、５０５）で構成された、予め定められた周波数プランにおいてその値が取られる周波数コマンドに基づいて、ＴＴＣ衛星リンク送信機および／または受信機の周波数Ｆを制御するための装置であって、前記装置が、基準周波数Ｆ_ＯＣＸＯを送出する少なくとも１つの水晶発振器（１０３）と、次の関係、すなわち
   

   

   （ここでＮおよびＲはプログラム可能分割係数である）に従い、前記基準周波数Ｆ_ＯＣＸＯに基づいて前記周波数Ｆを送出する合成局部発振器（１０１）と、前記予め定められた周波数プランの各周波数ノッチ（５０３、５０４、５０５）を、２進ワードの形式で前記係数ＮおよびＲの値をアドレスする、連続的に分配された２進アドレスのセットにマッピングして、前記合成局部発振器（１０１）が、前記周波数コマンドの値にその値が等しい前記周波数Ｆを生成できるようにする変換表を実現するデジタル集積回路（１０２）と、を含むことを特徴とする装置。
2. 前記デジタル集積回路（１０２）が、プログラム可能論理構成要素または読み出し専用メモリであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つの増幅およびフィルタリングアナログ入力回路（１０６）と、第１の中間周波数における信号を出力部で送出する第１の周波数変換チェーン（１１４）と、デジタル復調回路（１１３）と、を含む、静止衛星用の遠隔制御受信機であって、前記第１の周波数変換チェーン（１１４）が、少なくとも１つの混合器（１０７）、増幅およびフィルタリング回路（１０８）、ならびに請求項１または２に記載の周波数を制御するための装置（１０４）を含むことを特徴とする、遠隔制御受信機。
4. 前記受信機が、前記第１の周波数変換チェーン（１１４）の出力信号を入力として受信しかつ第２の中間周波数における信号を前記復調回路（１１３）に送出する第２の周波数変換チェーン（１０９）をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の静止または周回用の遠隔制御受信機。
5. 少なくとも１つの変調回路（２０１）と、増幅およびフィルタリング回路（２０２）と、請求項１または２に記載の送信機の周波数の制御するための装置（１０４）と、を含む、静止または周回衛星用のテレメトリ送信機。

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