JP5785479B2 - Amplitude and phase detector - Google Patents

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本発明は、アレーアンテナの素子により形成される電界の振幅及び位相を検出し、所望のアンテナ指向性を形成する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting the amplitude and phase of an electric field formed by an element of an array antenna to form a desired antenna directivity.

従来、アレーアンテナで使用される素子により形成される電界の振幅及び位相を検出する代表的な手法として、素子電界ベクトル回転法(以下、REV(Rotating element electric field vector)法という。)が広く利用されている(非特許文献1,2を参照)。   Conventionally, an element electric field vector rotation method (hereinafter referred to as a REV (Rotating element electric field vector method)) is widely used as a representative method for detecting the amplitude and phase of an electric field formed by elements used in an array antenna. (See Non-Patent Documents 1 and 2).

アレーアンテナの合成電界ベクトルは、アレーアンテナを構成する(アレーアンテナで使用する)各素子に形成された電界を合成することにより得られ、移相器を用いて1つの素子の位相を変化させると、その素子の電界ベクトルが回転し、合成電界ベクトルが変化する。REV法では、1つの素子の位相を変化させることで、合成電界ベクトルの振幅の変化を測定し、その測定結果に基づいて、その素子により形成される電界の振幅及び位相を検出する。   The combined electric field vector of the array antenna is obtained by combining the electric fields formed in each element constituting the array antenna (used in the array antenna), and when the phase of one element is changed using a phase shifter The electric field vector of the element rotates, and the combined electric field vector changes. In the REV method, the change in the amplitude of the combined electric field vector is measured by changing the phase of one element, and the amplitude and phase of the electric field formed by the element are detected based on the measurement result.

具体的には、REV法を用いる振幅及び位相検出装置は、以下の手順(a)〜(e)によって、アレーアンテナを構成する各素子の電界の振幅及び位相を検出する。
(a)無変調の搬送波(無変調波)を伝送信号として入力し、アレーアンテナから放射された出力電力を測定する。
(b)アレーアンテナを構成する全素子のうちの所定の1つの素子(検出対象素子)に対し、その電界ベクトルの位相を変化させ、離散的に360度回転させる。この間、検出対象素子以外の素子に対しては、振幅及び位相共に変化させずに固定とする。
(c)全ての素子により構成されたアレーアンテナから放射された出力電力を測定する。
(d)検出対象素子の電界ベクトルの位相を360度回転させた離散的な測定点から、出力電力の正弦特性または余弦特性の近似曲線を算出し、検出対象素子の相対振幅及び相対位相を検出する。
(e)全ての素子に対して、素子毎に前記(a)〜(d)の処理を繰り返し、全ての素子の相対振幅及び相対位相を検出する。
Specifically, the amplitude and phase detection device using the REV method detects the amplitude and phase of the electric field of each element constituting the array antenna by the following procedures (a) to (e).
(A) An unmodulated carrier wave (unmodulated wave) is input as a transmission signal, and the output power radiated from the array antenna is measured.
(B) The phase of the electric field vector is changed with respect to a predetermined one element (detection target element) among all elements constituting the array antenna, and is rotated 360 degrees discretely. During this time, the elements other than the detection target element are fixed without changing both the amplitude and the phase.
(C) The output power radiated from the array antenna constituted by all elements is measured.
(D) From the discrete measurement points obtained by rotating the phase of the electric field vector of the detection target element by 360 degrees, an approximate curve of the sine characteristic or cosine characteristic of the output power is calculated, and the relative amplitude and relative phase of the detection target element are detected. To do.
(E) The process of (a) to (d) is repeated for every element, and the relative amplitude and the relative phase of all the elements are detected.

図8は、REV法による振幅及び位相の検出例を説明する図である。検出対象素子の電界ベクトルの位相を360度回転させた離散的な測定点から得られた出力電力の近似曲線が図8に示す曲線の場合、検出対象素子については、他の素子の合成出力に対して相対出力が1/4(−6dB)であり、同相となる相対位相が60度であると検出される。   FIG. 8 is a diagram for explaining an example of amplitude and phase detection by the REV method. When the output power approximate curve obtained from the discrete measurement points obtained by rotating the phase of the electric field vector of the detection target element by 360 degrees is the curve shown in FIG. 8, the detection target element has a combined output of other elements. On the other hand, it is detected that the relative output is 1/4 (−6 dB) and the relative phase in phase is 60 degrees.

このように、所定の1つの検出対象素子における電界ベクトルの位相を変化させたときに、アレーアンテナの出力電力の変化を測定し、出力電力の最大値または最小値を与える位相、並びに出力電力の最大値及び最小値を求めることにより、検出対象素子の相対振幅及び相対位相を検出することができる。   As described above, when the phase of the electric field vector in one predetermined detection target element is changed, the change in the output power of the array antenna is measured, the phase giving the maximum value or the minimum value of the output power, and the output power By obtaining the maximum value and the minimum value, the relative amplitude and the relative phase of the detection target element can be detected.

図7は、従来のREV法による振幅及び位相検出機能を有する放送/通信(放送または通信)衛星システムの概略構成を示す図である。この放送/通信衛星システム101は、アップリンク局102、放送衛星(または通信衛星)に設置された衛星中継器103、及びダウンリンク局104を備えて構成される。   FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a broadcast / communication (broadcast or communication) satellite system having an amplitude and phase detection function according to a conventional REV method. The broadcast / communication satellite system 101 includes an uplink station 102, a satellite repeater 103 installed on a broadcast satellite (or communication satellite), and a downlink station 104.

アップリンク局102は、通常運用時、所定周波数の衛星放送波を用いて、放送衛星へ向けて放送波信号である変調波信号(放送または通信の情報が重畳された変調波信号)のアップリンクを行う。また、アップリンク局102は、アレーアンテナを構成する各素子の電界ベクトルの振幅及び位相を検出する場合(振幅及び位相検出時)、振幅及び位相を検出するための無変調波信号を放送衛星へ向けて送信する。   The uplink station 102 uses a satellite broadcast wave having a predetermined frequency during normal operation, and uplinks a modulated wave signal (a modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed) that is a broadcast wave signal toward the broadcast satellite. I do. Further, when detecting the amplitude and phase of the electric field vector of each element constituting the array antenna (when detecting the amplitude and phase), the uplink station 102 transmits an unmodulated wave signal for detecting the amplitude and phase to the broadcasting satellite. Send to.

衛星中継器103は、通常運用時、アップリンク局102から変調波信号を受信し、電力増幅等の処理を行い、変調波信号をダウンリンク局104へ向けて送信する。また、衛星中継器103は、振幅及び位相検出時、アップリンク局102から無変調波信号を受信し、アレーアンテナを構成する全素子のうちの所定の1つの検出対象素子に対し、その電界ベクトルの位相を変化させ、離散的に360度回転させ、他の素子に対し、振幅及び位相共に変化させずに固定とする。そして、衛星中継器103は、無変調波信号をダウンリンク局104へ向けて送信する。   The satellite repeater 103 receives the modulated wave signal from the uplink station 102 during normal operation, performs processing such as power amplification, and transmits the modulated wave signal to the downlink station 104. Further, the satellite repeater 103 receives an unmodulated wave signal from the uplink station 102 at the time of amplitude and phase detection, and applies the electric field vector to a predetermined one detection target element among all elements constituting the array antenna. The phase is changed discretely and rotated 360 degrees, and the other elements are fixed without changing the amplitude and phase. Then, the satellite repeater 103 transmits an unmodulated wave signal toward the downlink station 104.

衛星中継器103は、受信用のアンテナ111、周波数変換器112、分配器113、所定数の減衰器114、所定数の移相器115、所定数の増幅器116、所定数の出力フィルタ117、所定数の放射素子118及び反射鏡119を備えている。減衰器114、移相器115、増幅器116、出力フィルタ117及び放射素子118における所定数は、送信用のアレーアンテナにおける構成部の系統数である。   The satellite repeater 103 includes a receiving antenna 111, a frequency converter 112, a distributor 113, a predetermined number of attenuators 114, a predetermined number of phase shifters 115, a predetermined number of amplifiers 116, a predetermined number of output filters 117, a predetermined number. A number of radiating elements 118 and reflecting mirrors 119 are provided. The predetermined number in the attenuator 114, the phase shifter 115, the amplifier 116, the output filter 117, and the radiating element 118 is the number of components in the transmitting array antenna.

周波数変換器112は、アンテナ111を介して受信した信号(変調波信号または無変調波信号)の周波数を所定の周波数に変換する。分配器113は、周波数変換器112により周波数が変換された信号を、送信用のアレーアンテナにおける系統へそれぞれ分配する。減衰器114は、分配器113により分配された信号のレベルが所定のレベルになるように、その電力を減衰する。   The frequency converter 112 converts the frequency of a signal (modulated wave signal or unmodulated wave signal) received via the antenna 111 into a predetermined frequency. The distributor 113 distributes the signal whose frequency has been converted by the frequency converter 112 to the system in the transmitting array antenna. The attenuator 114 attenuates the power so that the level of the signal distributed by the distributor 113 becomes a predetermined level.

移相器115は、通常運用時、減衰器114によりレベルが減衰した変調波信号を入力し、所望のアンテナ指向性を得るための設計値に合わせるために、入力した変調波信号の振幅及び位相を調整する。一方、振幅及び位相検出時には、所定数の移相器115のうち、検出対象素子の系統の移相器115が、例えばアップリンク局102から送信されたコマンド信号に従って特定される。そして、特定された移相器115は、入力した無変調波信号の位相を変化させ、離散的に360度回転させる。この間、その他の素子における系統の移相器115は、入力した無変調波信号に対して振幅及び位相共に変化させずに固定とする。このような処理を、全ての系統の移相器115に対して順番に行う。   The phase shifter 115 receives the modulated wave signal whose level is attenuated by the attenuator 114 during normal operation, and adjusts the amplitude and phase of the input modulated wave signal to match the design value for obtaining a desired antenna directivity. Adjust. On the other hand, at the time of amplitude and phase detection, among the predetermined number of phase shifters 115, the phase shifter 115 of the detection target element system is specified according to the command signal transmitted from the uplink station 102, for example. The identified phase shifter 115 changes the phase of the input unmodulated wave signal and rotates it 360 degrees discretely. During this time, the phase shifter 115 of the system in the other elements is fixed without changing both the amplitude and the phase with respect to the input unmodulated wave signal. Such processing is sequentially performed on the phase shifters 115 of all systems.

増幅器116は、通常運用時、移相器115から変調波信号を入力し、入力した変調波信号を増幅する。また、増幅器116は、振幅及び位相検出時、特定された1つの(検出対象素子の系統の)移相器115から、位相が離散的に変化した無変調波信号を入力し、入力した無変調波信号を増幅すると共に、その他の移相器115から、振幅及び位相が固定の無変調波信号を入力し、入力した無変調波信号を増幅する。ここで、振幅及び位相検出時には、単位帯域あたりの送信電力の上限値が決められているため、伝送する無変調波信号の出力レベルを低下させる必要があり、後述する図9に示す増幅器116の非線形特性において、出力が低いレベル(例えば、相対出力−30dB付近)に制限されてしまうことから、通常運用時と同様の増幅処理は行われず、位相も変化してしまう。詳細については後述する。   The amplifier 116 receives the modulated wave signal from the phase shifter 115 during normal operation and amplifies the input modulated wave signal. In addition, the amplifier 116 inputs an unmodulated wave signal whose phase is discretely changed from one identified phase shifter 115 (of the detection target element system) at the time of amplitude and phase detection. While amplifying the wave signal, an unmodulated wave signal having a fixed amplitude and phase is input from the other phase shifter 115, and the inputted unmodulated wave signal is amplified. Here, at the time of amplitude and phase detection, since the upper limit value of the transmission power per unit band is determined, it is necessary to reduce the output level of the unmodulated wave signal to be transmitted. In the non-linear characteristic, the output is limited to a low level (for example, around a relative output of −30 dB), so that the same amplification process as in normal operation is not performed and the phase also changes. Details will be described later.

出力フィルタ117は、通常運用時、所定の変調波信号のみを通過させ、振幅及び位相検出時、無変調波信号のみを通過させる。放射素子118は、通常運用時、変調波信号による電界ベクトルの電波を放射し、振幅及び位相検出時、無変調波信号による電界ベクトルの電波を放射する。このようにして、衛星中継器103から、通常運用時、変調波信号がダウンリンク局104へ向けて送信され、振幅及び位相検出時、無変調波信号がダウンリンク局104へ向けて送信される。   The output filter 117 allows only a predetermined modulated wave signal to pass during normal operation, and allows only an unmodulated wave signal to pass during amplitude and phase detection. The radiating element 118 radiates an electric field vector electric field based on a modulated wave signal during normal operation, and radiates an electric field vector electric wave based on an unmodulated wave signal when detecting the amplitude and phase. In this manner, the modulated wave signal is transmitted from the satellite repeater 103 toward the downlink station 104 during normal operation, and the unmodulated wave signal is transmitted toward the downlink station 104 during amplitude and phase detection. .

ダウンリンク局104は、通常運用時、衛星中継器103から変調波信号の受信を行う。また、ダウンリンク局104は、振幅及び位相検出時、衛星中継器103から無変調波信号を受信し、送信用のアレーアンテナを構成する検出対象素子について位相を360度回転させた離散的な測定点から出力電力を測定し、その出力電力の正弦特性または余弦特性の近似曲線を算出し、検出対象素子の相対振幅及び相対位相を検出する。送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子に対し、素子毎に前記処理を行い、全ての素子の相対振幅及び相対位相を検出する。このようにして、REV法により、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子の振幅及び位相が検出される。   The downlink station 104 receives a modulated wave signal from the satellite repeater 103 during normal operation. Further, the downlink station 104 receives a non-modulated wave signal from the satellite repeater 103 at the time of amplitude and phase detection, and performs discrete measurement by rotating the phase 360 degrees with respect to the detection target elements constituting the array antenna for transmission. The output power is measured from the point, an approximate curve of the sine characteristic or cosine characteristic of the output power is calculated, and the relative amplitude and the relative phase of the detection target element are detected. The above processing is performed for every element constituting all the array antennas for transmission, and the relative amplitudes and relative phases of all the elements are detected. In this way, the amplitude and phase of all elements constituting the transmitting array antenna are detected by the REV method.

田中、松本、その他、“素子電界ベクトル回転法による衛星軌道上のフェーズドアレーの測定”、社団法人電子情報通信学会、電子情報通信学会論文誌、B−II、Vol.J80−B−II、No.1、pp.63−72、1997年1月Tanaka, Matsumoto, et al., “Measurement of phased array on satellite orbit by element electric field vector rotation method”, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Journal of IEICE, B-II, Vol. J80-B-II, no. 1, pp. 63-72, January 1997 織笠、佐藤、その他、“REV法による技術試験衛星VIII型搭載大型アンテナの電気性能評価実験”、社団法人電子情報通信学会、信学技法、IEICE Technical Report、A・P2010-55,SAT2010-16(2010-07)Orikasa, Sato, et al., "Electrical Performance Evaluation Experiment of Large Antenna Mounted on Technical Test Satellite VIII by REV Method", IEICE, IEICE Technical Report, IEICE Technical Report, A / P2010-55, SAT2010-16 ( 2010-07)

しかしながら、従来のREV法により振幅及び位相を検出する場合には、無変調波信号を伝送する必要があるため、以下の課題(1)(2)が生じる。   However, when the amplitude and phase are detected by the conventional REV method, it is necessary to transmit an unmodulated wave signal, which causes the following problems (1) and (2).

(1)振幅及び位相の検出時には、通常運用時に使用する放送または通信の情報を重畳する変調波信号を伝送することができないため、放送または通信サービスを休止しなければならない。特に、地上放送及び衛星放送では、基本的に24時間365日の運用が必要となるため、サービスを休止することができず、大きな制限となる。   (1) At the time of detecting the amplitude and phase, it is impossible to transmit a modulated wave signal that superimposes broadcast or communication information used during normal operation, so the broadcast or communication service must be suspended. In particular, terrestrial broadcasting and satellite broadcasting basically require operation 24 hours a day, 365 days a year, so the service cannot be suspended, which is a major limitation.

(2)無線伝送システムにおける周波数の有効利用の観点から、隣接及び近接する周波数を利用する他の無線システムへの不要発射を適切に抑制するため、出力レベルが制限されており、一般的には単位帯域あたりの送信電力または電力束密度の上限が決められている。振幅及び位相検出時に無変調波信号を伝送する場合、狭い帯域に送信電力が集中する。一方、通常運用時に使用する変調波信号は、アプリケーションに応じた帯域幅を有している。このため、無変調波信号を伝送する場合には、単位帯域あたりの送信電力または電力束密度の制限を維持するため、変調波信号を伝送する場合に比べて、出力レベルを大幅に低減しなければならない。   (2) From the viewpoint of effective use of frequencies in a radio transmission system, the output level is limited in order to appropriately suppress unnecessary emission to other radio systems that use adjacent and adjacent frequencies. An upper limit of transmission power or power bundle density per unit band is determined. When an unmodulated wave signal is transmitted during amplitude and phase detection, transmission power is concentrated in a narrow band. On the other hand, the modulated wave signal used during normal operation has a bandwidth corresponding to the application. For this reason, when transmitting an unmodulated wave signal, the output level must be significantly reduced compared to the case of transmitting a modulated wave signal in order to maintain the limit of the transmission power or power flux density per unit band. I must.

しかしながら、アレーアンテナを備えた伝送装置の増幅器は、非線形特性を有するため、出力レベルに応じて位相も変化する。図9は、放送衛星または通信衛星に一般的に使用されている進行波管増幅器の特性例を示す図である。図9に示すように、進行波管増幅器は、非線形特性を有している。従来のREV法では、振幅及び位相検出時において、出力を低いレベル(例えば、相対出力−30dB)に制限しなければならないため、相対出力0dBのレベルで動作する通常運用時と同じ状況の下で、進行波管増幅器の非線形特性を考慮した振幅及び位相を検出することができない。   However, since the amplifier of the transmission apparatus provided with the array antenna has nonlinear characteristics, the phase also changes according to the output level. FIG. 9 is a diagram showing an example of characteristics of a traveling wave tube amplifier generally used for a broadcasting satellite or a communication satellite. As shown in FIG. 9, the traveling wave tube amplifier has nonlinear characteristics. In the conventional REV method, when the amplitude and phase are detected, the output must be limited to a low level (for example, a relative output of −30 dB). Therefore, under the same situation as during normal operation that operates at a level of 0 dB relative output. The amplitude and phase in consideration of the nonlinear characteristics of the traveling wave tube amplifier cannot be detected.

また、従来のREV法では、アレーアンテナから放射される出力電力を測定することから、以下の課題(3)(4)が生じる。   Further, in the conventional REV method, since the output power radiated from the array antenna is measured, the following problems (3) and (4) occur.

(3)出力レベルの低い素子について、その電界ベクトルの振幅及び位相を検出する場合、他の素子の合成出力に対する相対出力のレベルが著しく低下するため、測定点の変化が小さくなり、出力電力の正弦特性または余弦特性の近似曲線を特定するのが困難となる(前述の非特許文献2の第35頁左欄及び図14を参照)。図10は、出力レベルの低い素子に対するREV法による振幅及び位相の検出例を説明する図である。図10の近似曲線が示すように、他の素子の合成出力に対する相対出力が1/100(−20dB)の素子に対し、その電界ベクトルの振幅及び位相を検出する場合、測定点の変化が少なく、測定精度によっては測定誤差を含んでしまう可能性がある。   (3) When detecting the amplitude and phase of the electric field vector of an element with a low output level, the level of the relative output with respect to the combined output of other elements is significantly reduced, so that the change in measurement point is reduced and the output power is reduced. It becomes difficult to specify an approximate curve of a sine characteristic or a cosine characteristic (see the left column on page 35 of Non-Patent Document 2 and FIG. 14). FIG. 10 is a diagram for explaining an example of amplitude and phase detection by the REV method for an element with a low output level. As shown by the approximate curve in FIG. 10, when detecting the amplitude and phase of the electric field vector for an element having a relative output of 1/100 (−20 dB) with respect to the combined output of other elements, the change in the measurement point is small. Depending on the measurement accuracy, measurement errors may be included.

(4)出力電力の測定結果は、伝搬環境の影響を受けてしまうから、伝搬損失の生じない測定環境が必要となる。例えば、図7に示した放送/通信衛星システム101の場合、ダウンリンクにおいて、降雨等による伝搬損失が発生している間は測定誤差が生じるため、振幅及び位相の検出が実施できないという制限につながる。   (4) Since the measurement result of the output power is affected by the propagation environment, a measurement environment in which no propagation loss occurs is necessary. For example, in the case of the broadcast / communication satellite system 101 shown in FIG. 7, a measurement error occurs during propagation loss due to rainfall or the like in the downlink, which leads to a limitation that the amplitude and phase cannot be detected. .

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、アレーアンテナを構成する各素子の電界ベクトルの振幅及び位相を、放送等のサービスを休止することなく、精度高く検出可能な振幅及び位相検出装置を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the object thereof is to accurately determine the amplitude and phase of the electric field vector of each element constituting the array antenna without suspending services such as broadcasting. The object is to provide a detectable amplitude and phase detector.

前記課題を解決するため、本発明による振幅及び位相検出装置は、放送または通信の情報が重畳した変調波信号を受信し、前記変調波信号の振幅及び位相を減衰器及び移相器にて調整し、前記減衰器及び移相器により調整された変調波信号を増幅器にて増幅することにより、所望のアンテナ指向性を形成したアレーアンテナから変調波信号を伝送する伝送装置に対し、前記アレーアンテナを構成する複数の素子のそれぞれにより形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出装置において、無変調波信号を生成する無変調波信号生成器と、前記無変調波信号生成器により生成された無変調波信号を前記変調波信号に合成し、合成信号を生成する第1の合成器と、前記第1の合成器により生成された合成信号が、前記アレーアンテナを構成する複数の素子の数に相当する複数の系統に分配され、前記減衰器及び移相器による調整処理及び前記増幅器による増幅処理を含む系統毎の処理にて生成された系統毎の合成信号を入力し、前記系統毎の合成信号のうち所定の2つの合成信号を選択して切り替えると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号に設定する切替器と、前記切替器により選択された2つの合成信号のそれぞれから、前記変調波信号を遮断して無変調波信号を抽出するフィルタと、前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号のうち前記切替器により設定された検出対象の信号に対応する無変調波信号に対し、その位相を離散的に360度回転させる検出用移相器と、前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号のうち前記検出対象でない信号に対応する無変調波信号と、前記検出用移相器により位相が回転した無変調波信号とを加算して合成する第2の合成器と、前記第2の合成器により合成された無変調波信号の電力に基づいて、前記検出対象の信号に対応する素子の前記振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出器と、前記第1の合成器により生成された合成信号から前記無変調波信号を遮断し、前記アレーアンテナから伝送される変調波信号を抽出する出力フィルタと、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an amplitude and phase detection device according to the present invention receives a modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed, and adjusts the amplitude and phase of the modulated wave signal by an attenuator and a phase shifter. And amplifying the modulated wave signal adjusted by the attenuator and the phase shifter with an amplifier to transmit the modulated wave signal from the array antenna having a desired antenna directivity to the array antenna. A non-modulated wave signal generator for generating a non-modulated wave signal in the amplitude and phase detector for detecting the amplitude and phase of an electric field vector formed by each of a plurality of elements constituting the non-modulated wave signal generator the continuous wave signal generated by synthesizing the modulated wave signal by a first combiner for generating a composite signal, the first composite signal generated by the synthesizer is, the array A system-by-system synthesis that is distributed to a plurality of systems corresponding to the number of a plurality of elements constituting the antenna and is generated by processing for each system including adjustment processing by the attenuator and phase shifter and amplification processing by the amplifier. A switch for inputting a signal, selecting and switching two predetermined synthesized signals among the synthesized signals for each system, and setting one synthesized signal of the selected two synthesized signals as a signal to be detected; A filter for cutting off the modulated wave signal and extracting an unmodulated wave signal from each of the two synthesized signals selected by the switch; and the switching of the two unmodulated wave signals extracted by the filter And a detection phase shifter for discretely rotating the phase of the unmodulated wave signal corresponding to the signal to be detected set by the detector by 360 degrees, and the two non-modulated signals extracted by the filter. A continuous wave signal corresponding to the signal not the detection target of the harmonic signal, a second combiner for combining by adding the non-modulated wave signal whose phase is rotated by the detecting phase shifter, the first An amplitude and phase detector for detecting the amplitude and phase of the element corresponding to the signal to be detected based on the power of the unmodulated wave signal synthesized by the synthesizer of 2, and generated by the first synthesizer An output filter that cuts off the unmodulated wave signal from the combined signal and extracts the modulated wave signal transmitted from the array antenna .

また、本発明による振幅及び位相検出装置は、放送または通信の情報が重畳した変調波信号を受信し、前記変調波信号の振幅及び位相を減衰器及び移相器にて調整し、前記減衰器及び移相器により調整された変調波信号を増幅器にて増幅することにより、所望のアンテナ指向性を形成したアレーアンテナから変調波信号を伝送する伝送装置に対し、前記アレーアンテナを構成する複数の素子のそれぞれにより形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出装置において、無変調波信号を生成する無変調波信号生成器と、前記無変調波信号生成器により生成された無変調波信号を前記変調波信号に合成し、合成信号を生成する第1の合成器と、前記第1の合成器により生成された合成信号が、前記アレーアンテナを構成する複数の素子の数に相当する複数の系統に分配された際に、前記全ての系統の合成信号のうち検出対象の合成信号に対し、その振幅を調整しその位相を離散的に360度回転させると共に、前記検出対象でない合成信号に対し、その振幅及び位相を調整する減衰器及び位相器と、前記減衰器及び位相器による回転及び調整処理並びに前記増幅器による増幅処理を含む系統毎の処理にて生成された系統毎の合成信号を入力し、前記系統毎の合成信号のうち所定の2つの合成信号を選択して切り替えると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を前記検出対象の信号に設定する切替器と、前記切替器により選択された2つの合成信号のそれぞれから、前記変調波信号を遮断して無変調波信号を抽出するフィルタと、前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号を加算して合成する第2の合成器と、前記第2の合成器により合成された無変調波信号の電力に基づいて、前記検出対象の信号に対応する素子の前記振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出器と、前記第1の合成器により生成された合成信号から前記無変調波信号を遮断し、前記アレーアンテナから伝送される変調波信号を抽出する出力フィルタと、を備えたことを特徴とする。 The amplitude and phase detection device according to the present invention receives a modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed , adjusts the amplitude and phase of the modulated wave signal with an attenuator and a phase shifter, and And by amplifying the modulated wave signal adjusted by the phase shifter with an amplifier, a plurality of devices constituting the array antenna are configured to transmit a modulated wave signal from the array antenna having a desired antenna directivity. In an amplitude and phase detection device for detecting the amplitude and phase of an electric field vector formed by each element, a non-modulated wave signal generator for generating a non-modulated wave signal and a non-modulated wave signal generator for generating a non-modulated wave signal the modulated wave signal synthesized the modulated wave signal, configure a first combiner for generating a composite signal, the composite signal generated by the first combiner is, the array antenna When distributed to a plurality of systems corresponding to the number of a plurality of elements, the amplitude of the combined signal to be detected among the combined signals of all the systems is adjusted and the phase is discretely rotated 360 degrees. And an attenuator and phase adjuster for adjusting the amplitude and phase of the combined signal that is not to be detected, and processing for each system including rotation and adjustment processing by the attenuator and phase shifter, and amplification processing by the amplifier. The generated synthesized signal for each system is input, and two predetermined synthesized signals among the synthesized signals for each system are selected and switched, and one of the selected two synthesized signals is selected as the detection target. A switch for setting the signal to the signal, a filter for cutting off the modulated wave signal and extracting an unmodulated wave signal from each of the two synthesized signals selected by the switch, and the filter A second combiner for combining by adding the two continuous wave signals more extracted, based on the power of the continuous wave signal synthesized by the second combiner, corresponding to the detection target signal An amplitude and phase detector for detecting the amplitude and phase of the element to be cut off, and the unmodulated wave signal is cut off from the combined signal generated by the first combiner, and the modulated wave signal transmitted from the array antenna is And an output filter for extraction .

また、本発明による振幅及び位相検出装置は、前記切替器が、前記入力した系統毎の合成信号のうち所定の1つの合成信号を基準信号とし、前記基準信号を含む2つの合成信号を選択すると共に、前記選択した2つの合成信号のうち、基準信号でない他の合成信号を検出対象の信号に設定する、ことを特徴とする。   In the amplitude and phase detection device according to the present invention, the switch selects two synthesized signals including the reference signal by using a predetermined one synthesized signal among the inputted synthesized signals for each system as a reference signal. In addition, another synthesized signal that is not a reference signal among the two selected synthesized signals is set as a detection target signal.

また、本発明による振幅及び位相検出装置は、放送または通信の情報が重畳した変調波信号の振幅及び位相を減衰器及び移相器にて調整し、前記減衰器及び移相器により調整された変調波信号を増幅器にて増幅することにより、所望のアンテナ指向性を形成したアレーアンテナから変調波信号を伝送する伝送装置に対し、前記アレーアンテナを構成する複数の素子のそれぞれにより形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出装置において、無変調波信号を生成する無変調波信号生成器と、前記無変調波信号生成器により生成された無変調波信号を前記変調波信号に合成し、合成信号を生成する第1の合成器と、前記第1の合成器により生成された合成信号が、前記アレーアンテナを構成する複数の素子の数に相当する複数の系統に分配され、前記減衰器及び移相器による調整処理及び前記増幅器による増幅処理を含む系統毎の処理にて生成された系統毎の合成信号を入力し、前記系統毎の合成信号のうち所定の2つの合成信号を選択して切り替えると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号に設定する切替器と、前記切替器により選択された2つの合成信号のそれぞれから、前記変調波信号を遮断して無変調波信号を抽出するフィルタと、前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号のうち前記切替器により設定された検出対象の信号に対応する無変調波信号に対し、その位相を離散的に360度回転させる検出用移相器と、前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号のうち前記検出対象でない信号に対応する無変調波信号と、前記検出用移相器により位相が回転した無変調波信号とを加算して合成する第2の合成器と、前記第2の合成器により合成された無変調波信号の電力に基づいて、前記検出対象の信号に対応する素子の前記振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出器と、を備え、前記切替器が、前記入力した系統毎の合成信号のうち、前記合成信号の信号レベルが最も近い2つの合成信号を選択すると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号に設定する、ことを特徴とする。 The amplitude and phase detection device according to the present invention adjusts the amplitude and phase of the modulated wave signal on which the broadcast or communication information is superimposed with the attenuator and the phase shifter, and is adjusted with the attenuator and the phase shifter. An electric field formed by each of a plurality of elements constituting the array antenna with respect to a transmission apparatus that transmits the modulated wave signal from an array antenna having a desired antenna directivity by amplifying the modulated wave signal with an amplifier. In an amplitude and phase detection device for detecting the amplitude and phase of a vector, an unmodulated wave signal generator for generating an unmodulated wave signal, and an unmodulated wave signal generated by the unmodulated wave signal generator as the modulated wave signal The first synthesizer that generates a combined signal and the combined signal generated by the first synthesizer correspond to the number of elements that constitute the array antenna. A composite signal for each system that is distributed to a plurality of systems and is generated by processing for each system including adjustment processing by the attenuator and phase shifter and amplification processing by the amplifier is input. A switch for selecting and switching two predetermined synthesized signals, and setting one synthesized signal of the selected two synthesized signals as a signal to be detected, and two synthesized signals selected by the switch Corresponding to a signal to be detected set by the switch among the two unmodulated wave signals extracted by the filter, and a filter that blocks the modulated wave signal and extracts the unmodulated wave signal A detection phase shifter that discretely rotates the phase of an unmodulated wave signal by 360 degrees, and a signal that is not the detection target among the two unmodulated wave signals extracted by the filter. And a second synthesizer that adds and synthesizes the unmodulated wave signal whose phase is rotated by the detection phase shifter, and the unmodulated wave signal synthesized by the second synthesizer. An amplitude and phase detector that detects the amplitude and phase of the element corresponding to the signal to be detected based on the power of the detection target, and the switch includes the input combined signal for each of the systems The two synthesized signals having the closest signal levels are selected, and one of the two synthesized signals is set as a detection target signal.

また、本発明による振幅及び位相検出装置は、放送または通信の情報が重畳した変調波信号の振幅及び位相を減衰器及び移相器にて調整し、前記減衰器及び移相器により調整された変調波信号を増幅器にて増幅することにより、所望のアンテナ指向性を形成したアレーアンテナから変調波信号を伝送する伝送装置に対し、前記アレーアンテナを構成する複数の素子のそれぞれにより形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出装置において、無変調波信号を生成する無変調波信号生成器と、前記無変調波信号生成器により生成された無変調波信号を前記変調波信号に合成し、合成信号を生成する第1の合成器と、前記第1の合成器により生成された合成信号が、前記アレーアンテナを構成する複数の素子の数に相当する複数の系統に分配された際に、前記全ての系統の合成信号のうち検出対象の合成信号に対し、その振幅を調整しその位相を離散的に360度回転させると共に、前記検出対象でない合成信号に対し、その振幅及び位相を調整する減衰器及び位相器と、前記減衰器及び位相器による回転及び調整処理並びに前記増幅器による増幅処理を含む系統毎の処理にて生成された系統毎の合成信号を入力し、前記系統毎の合成信号のうち所定の2つの合成信号を選択して切り替えると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を前記検出対象の信号に設定する切替器と、前記切替器により選択された2つの合成信号のそれぞれから、前記変調波信号を遮断して無変調波信号を抽出するフィルタと、前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号を加算して合成する第2の合成器と、前記第2の合成器により合成された無変調波信号の電力に基づいて、前記検出対象の信号に対応する素子の前記振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出器と、を備え、前記切替器が、前記入力した系統毎の合成信号のうち、前記合成信号の信号レベルが最も近い2つの合成信号を選択すると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号に設定する、ことを特徴とする。 The amplitude and phase detection device according to the present invention adjusts the amplitude and phase of the modulated wave signal on which the broadcast or communication information is superimposed with the attenuator and the phase shifter, and is adjusted with the attenuator and the phase shifter. An electric field formed by each of a plurality of elements constituting the array antenna with respect to a transmission apparatus that transmits the modulated wave signal from an array antenna having a desired antenna directivity by amplifying the modulated wave signal with an amplifier. In an amplitude and phase detection device for detecting the amplitude and phase of a vector, an unmodulated wave signal generator for generating an unmodulated wave signal, and an unmodulated wave signal generated by the unmodulated wave signal generator as the modulated wave signal The first synthesizer that generates a combined signal and the combined signal generated by the first synthesizer correspond to the number of elements that constitute the array antenna. When distributed to a plurality of systems, the amplitude of the composite signal to be detected among the composite signals of all the systems is adjusted and the phase is discretely rotated 360 degrees, and the composite signal that is not the detection target In contrast, an attenuator and a phase adjuster for adjusting the amplitude and phase, and a combined signal for each system generated by the process for each system including the rotation and adjustment process by the attenuator and the phaser and the amplification process by the amplifier A switch that selects and switches between two predetermined synthesized signals among the synthesized signals for each system, and sets one synthesized signal of the selected two synthesized signals as the signal to be detected; A filter that cuts off the modulated wave signal and extracts an unmodulated wave signal from each of the two synthesized signals selected by the switch, and two non-modulated signals extracted by the filter. A second combiner for adding and combining harmonic signals; and the amplitude and phase of the element corresponding to the signal to be detected based on the power of the unmodulated wave signal combined by the second combiner And an amplitude and phase detector for detecting the selected signal, and the switch selects the two combined signals having the closest signal levels of the combined signal among the input combined signals for each of the systems. One of the two synthesized signals is set as a detection target signal.

以上のように、本発明によれば、アレーアンテナを構成する各素子の電界ベクトルの振幅及び位相を、放送等のサービスを休止することなく検出することが可能となる。また、各素子の電界ベクトルの振幅及び位相を精度高く検出することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to detect the amplitude and phase of the electric field vector of each element constituting the array antenna without suspending services such as broadcasting. In addition, the amplitude and phase of the electric field vector of each element can be detected with high accuracy.

本発明の第1の実施形態(実施例1)による放送/通信衛星システムの概略構成を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the broadcast / communication satellite system by the 1st Embodiment (Example 1) of this invention. 実施例1の振幅及び位相検出処理の例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of amplitude and phase detection processing according to the first exemplary embodiment. 衛星中継器に備えた切替器が使用するテーブルの例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the table which the switch provided with the satellite repeater uses. 本発明の第2の実施形態(実施例2)による放送/通信衛星システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the broadcast / communication satellite system by the 2nd Embodiment (Example 2) of this invention. 実施例2の振幅及び位相検出処理の例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of amplitude and phase detection processing according to the second embodiment. 従来技術及び実施例1,2にて伝送する信号を説明する図である。It is a figure explaining the signal transmitted in a prior art and Example 1, 2. FIG. 従来のREV法による振幅及び位相検出機能を有する放送/通信衛星システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the broadcasting / communication satellite system which has the amplitude and phase detection function by the conventional REV method. REV法による振幅及び位相の検出例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a detection of the amplitude and phase by REV method. 放送衛星または通信衛星に一般的に使用されている進行波管増幅器の特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a characteristic of the traveling wave tube amplifier generally used for the broadcast satellite or the communication satellite. 出力レベルの低い素子に対するREV法による振幅及び位相の検出例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a detection of the amplitude and phase by REV method with respect to the element with a low output level.

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。実施例1は、放送または通信の情報が重畳した変調波信号に、振幅及び位相を検出するために用いる無変調波信号を合成し、アレーアンテナを構成する全ての素子のうち2つの素子の系統における2つの合成信号を選択し、2つの合成信号から無変調波信号をそれぞれ抽出し、検出用移相器において検出対象素子の系統における無変調波信号の位相を離散的に360度回転させ、2つの無変調波信号を合成し、REV法を適用することで、アレーアンテナを構成する各素子に形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する。実施例2は、検出用移相器を用いることなく、通常運用時に使用する複数の移相器のうちの1つの移相器を用いて、合成信号の位相を離散的に360度回転させ、位相を回転させた合成信号を含む2つの合成信号を選択し、2つの合成信号から無変調波信号をそれぞれ抽出し、2つの無変調波信号を合成し、REV法を適用することで、アレーアンテナを構成する各素子に形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the first embodiment, an unmodulated wave signal used for detecting amplitude and phase is synthesized with a modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed, and a system of two elements among all elements constituting the array antenna. , The unmodulated wave signals are respectively extracted from the two synthesized signals, and the phase of the unmodulated wave signal in the system of the detection target element is discretely rotated 360 degrees in the detection phase shifter, By combining two unmodulated wave signals and applying the REV method, the amplitude and phase of the electric field vector formed in each element constituting the array antenna are detected. In the second embodiment, the phase of the combined signal is discretely rotated 360 degrees using one of the plurality of phase shifters used during normal operation without using a detection phase shifter. By selecting two synthesized signals including the synthesized signal with the phase rotated, extracting unmodulated wave signals from the two synthesized signals, synthesizing the two unmodulated wave signals, and applying the REV method, The amplitude and phase of the electric field vector formed in each element constituting the antenna are detected.

図6は、従来技術及び実施例1,2にて伝送する信号を説明する図である。従来技術では、振幅及び位相検出時に、振幅及び位相を検出するために用いる無変調波信号が、アップリンク局102から衛星中継器103へ送信され、衛星中継器103からダウンリンク局104へ送信される。また、通常運用時に、放送または通信の情報が重畳した変調波信号が、アップリンク局102から衛星中継器103へ送信され、衛星中継器103からダウンリンク局104へ送信される。これに対し、実施例1,2では、振幅及び位相検出時においても、無変調波信号が、アップリンク局から衛星中継器へ、及び衛星中継器からダウンリンク局へ送信されない。通常運用時及び振幅及び位相検出時に、変調波信号が、アップリンク局から衛星中継器へ送信され、衛星中継器からダウンリンク局へ送信される。つまり、振幅及び位相の検出は、通常運用時に行われる。振幅及び位相検出時には、衛星中継器において、変調波信号に無変調波信号が合成され、合成信号から無変調波信号を遮断して変調波信号のみが抽出され、変調波信号がダウンリンク局へ送信される。また、合成信号から変調波信号を遮断して無変調波信号のみが抽出され、アレーアンテナを構成する各素子に形成される電界ベクトルの振幅及び位相が検出される。   FIG. 6 is a diagram for explaining signals transmitted in the related art and the first and second embodiments. In the prior art, an unmodulated wave signal used to detect the amplitude and phase is transmitted from the uplink station 102 to the satellite repeater 103 and transmitted from the satellite repeater 103 to the downlink station 104 when detecting the amplitude and phase. The Further, during normal operation, a modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed is transmitted from the uplink station 102 to the satellite repeater 103 and transmitted from the satellite repeater 103 to the downlink station 104. On the other hand, in the first and second embodiments, the unmodulated wave signal is not transmitted from the uplink station to the satellite repeater and from the satellite repeater to the downlink station even when the amplitude and phase are detected. During normal operation and amplitude and phase detection, a modulated wave signal is transmitted from the uplink station to the satellite repeater and from the satellite repeater to the downlink station. That is, the amplitude and phase are detected during normal operation. At the time of amplitude and phase detection, the satellite repeater synthesizes an unmodulated wave signal with the modulated wave signal, blocks the unmodulated wave signal from the synthesized signal and extracts only the modulated wave signal, and sends the modulated wave signal to the downlink station. Sent. Further, the modulated wave signal is cut off from the combined signal and only the unmodulated wave signal is extracted, and the amplitude and phase of the electric field vector formed in each element constituting the array antenna are detected.

これにより、アレーアンテナを構成する各素子の電界ベクトルの振幅及び位相の検出を、無変調波信号を送受信することなく通常運用時に実施するようにしたから、放送等のサービスを休止する必要がない。また、衛星中継器内部において変調波信号に無変調波信号を合成し、2つの素子に対する合成信号を選択して電力を算出し、振幅及び位相を検出するようにしたから、相対的な出力レベルが低下することがなく、測定点の変化も小さくならないから、測定誤差を低減することができ、伝搬環境の影響を受けることもない。したがって、振幅及び位相を精度高く検出することが可能となる。   As a result, the detection of the amplitude and phase of the electric field vector of each element constituting the array antenna is performed during normal operation without transmitting / receiving an unmodulated wave signal, so there is no need to suspend services such as broadcasting. . Also, since the unmodulated wave signal is synthesized with the modulated wave signal inside the satellite repeater, the synthesized signal for the two elements is selected, the power is calculated, and the amplitude and phase are detected. Therefore, the measurement error can be reduced and the propagation environment is not affected. Therefore, it is possible to detect the amplitude and phase with high accuracy.

〔実施例1〕
まず、実施例1について説明する。実施例1は、前述のとおり、変調波信号に無変調波信号を合成し、アレーアンテナを構成する全ての素子のうち2つの素子の系統における2つの合成信号を選択し、2つの合成信号から無変調波信号をそれぞれ抽出し、検出用移相器において検出対象素子の系統における無変調波信号の位相を離散的に360度回転させ、2つの無変調波信号を合成し、REV法を適用することで、アレーアンテナを構成する各素子に形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する。
[Example 1]
First, Example 1 will be described. In the first embodiment, as described above, an unmodulated wave signal is synthesized with a modulated wave signal, two synthesized signals in a system of two elements are selected from all the elements constituting the array antenna, and two synthesized signals are selected. Unmodulated wave signals are extracted, and the phase of the unmodulated wave signal in the system of the detection target element is discretely rotated 360 degrees in the detection phase shifter to synthesize the two unmodulated wave signals and apply the REV method Thus, the amplitude and phase of the electric field vector formed in each element constituting the array antenna are detected.

図1は、実施例1による振幅及び位相検出機能を有する放送/通信衛星システムの概略構成を示す図である。この放送/通信衛星システム1−1は、アップリンク局2、放送衛星(または通信衛星)に設置された衛星中継器(伝送装置)3−1、及びダウンリンク局4を備えて構成される。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a broadcast / communication satellite system having an amplitude and phase detection function according to the first embodiment. The broadcasting / communication satellite system 1-1 includes an uplink station 2, a satellite repeater (transmission device) 3-1 installed on a broadcasting satellite (or communication satellite), and a downlink station 4.

アップリンク局2は、通常運用時、所定周波数の衛星放送波を用いて、放送衛星へ向けて放送波信号である変調波信号のアップリンクを行い、振幅及び位相検出時も同様に、変調波信号を送信する。図7に示した従来のアップリンク局102と図1のアップリンク局2とを比較すると、振幅及び位相検出時において、従来のアップリンク局102は、無変調波信号を送信するのに対し、アップリンク局2は、無変調波信号を送信することなく、通常運用時と同じ変調波信号を送信する点で相違する。   During normal operation, the uplink station 2 performs uplink of a modulated wave signal, which is a broadcast wave signal, toward a broadcasting satellite using a satellite broadcast wave of a predetermined frequency, and similarly, when the amplitude and phase are detected, the modulated wave Send a signal. When the conventional uplink station 102 shown in FIG. 7 is compared with the uplink station 2 of FIG. 1, the conventional uplink station 102 transmits an unmodulated wave signal at the time of amplitude and phase detection. The uplink station 2 is different in that it transmits the same modulated wave signal as in normal operation without transmitting an unmodulated wave signal.

また、ダウンリンク局4は、通常運用時、衛星中継器3−1から放送波信号である変調波信号のダウンリンクを行い、振幅及び位相検出時も同様に、変調波信号を受信する。図7に示した従来のダウンリンク局104と図1のダウンリンク局4とを比較すると、振幅及び位相検出時において、従来のダウンリンク局104は、無変調波信号を受信するのに対し、ダウンリンク局4は、無変調波信号を受信することなく、通常運用時と同じ変調波信号を受信する点で相違する。振幅及び位相の検出が通常運用時に行われるからである。   Further, the downlink station 4 downlinks the modulated wave signal, which is a broadcast wave signal, from the satellite repeater 3-1 during normal operation, and similarly receives the modulated wave signal when detecting the amplitude and phase. When the conventional downlink station 104 shown in FIG. 7 is compared with the downlink station 4 of FIG. 1, the conventional downlink station 104 receives an unmodulated wave signal at the time of amplitude and phase detection. The downlink station 4 is different in that it receives the same modulated wave signal as in normal operation without receiving an unmodulated wave signal. This is because the amplitude and phase are detected during normal operation.

衛星中継器3−1は、受信用のアンテナ111、周波数変換器112、無変調波信号生成器11、合成器12、分配器113、所定数の減衰器114、所定数の移相器115、所定数の増幅器116、所定数の方向性結合器13、所定数の出力フィルタ117、所定数の放射素子118、反射鏡119、切替器14、フィルタ15、検出用移相器16、合成器17及び振幅及び位相検出器18を備えている。実施例1による振幅及び位相検出装置は、衛星中継器3−1の構成部のうち、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子における電界ベクトルの振幅及び位相を検出する機能を有する構成部からなり、具体的には、無変調波信号生成器11、合成器12、方向性結合器13、切替器14、フィルタ15、検出用移相器16、合成器17及び振幅及び位相検出器18に相当する。減衰器114、移相器115、増幅器116、方向性結合器13、出力フィルタ117及び放射素子118における所定数は、送信用のアレーアンテナにおける構成部の系統数である。図1に示す衛星中継器3−1の構成において、図7に示した従来の衛星中継器103の構成と共通する部分には図7と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。   The satellite repeater 3-1 includes a receiving antenna 111, a frequency converter 112, an unmodulated wave signal generator 11, a combiner 12, a distributor 113, a predetermined number of attenuators 114, a predetermined number of phase shifters 115, A predetermined number of amplifiers 116, a predetermined number of directional couplers 13, a predetermined number of output filters 117, a predetermined number of radiating elements 118, reflectors 119, a switch 14, a filter 15, a detection phase shifter 16, and a combiner 17 And an amplitude and phase detector 18. The amplitude and phase detection device according to the first embodiment is a component having a function of detecting the amplitude and phase of an electric field vector in all elements constituting the array antenna for transmission among the components of the satellite repeater 3-1. Specifically, an unmodulated wave signal generator 11, a synthesizer 12, a directional coupler 13, a switch 14, a filter 15, a detection phase shifter 16, a synthesizer 17, and an amplitude and phase detector 18. Equivalent to. The predetermined number in the attenuator 114, the phase shifter 115, the amplifier 116, the directional coupler 13, the output filter 117, and the radiating element 118 is the number of components in the transmission array antenna. In the configuration of the satellite repeater 3-1 shown in FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 7 are assigned to the same parts as those in the configuration of the conventional satellite repeater 103 shown in FIG.

図7に示した従来の衛星中継器103と図1に示す衛星中継器3−1とを比較すると、両衛星中継器103,3−1共に、アンテナ111、周波数変換器112、分配器113、所定数の減衰器114、所定数の移相器115、所定数の増幅器116、所定数の出力フィルタ117、所定数の放射素子118及び反射鏡119を備えている点で同一である。これに対し、衛星中継器3−1は、従来の衛星中継器103の構成に加え、無変調波信号生成器11、合成器12、所定数の方向性結合器13、切替器14、フィルタ15、検出用移相器16、合成器17及び振幅及び位相検出器18を備えている点で相違する。   When the conventional satellite repeater 103 shown in FIG. 7 and the satellite repeater 3-1 shown in FIG. 1 are compared, both the satellite repeaters 103 and 3-1 include an antenna 111, a frequency converter 112, a distributor 113, This is the same in that a predetermined number of attenuators 114, a predetermined number of phase shifters 115, a predetermined number of amplifiers 116, a predetermined number of output filters 117, a predetermined number of radiating elements 118 and reflecting mirrors 119 are provided. On the other hand, the satellite repeater 3-1 has an unmodulated wave signal generator 11, a combiner 12, a predetermined number of directional couplers 13, a switch 14 and a filter 15 in addition to the configuration of the conventional satellite repeater 103. , And a phase shifter 16 for detection, a synthesizer 17, and an amplitude and phase detector 18.

以下、振幅及び位相検出時の処理について説明する。図2は、実施例1の振幅及び位相検出処理の例を示すフローチャートである。無変調波信号生成器11は、送信用のアレーアンテナを構成する各素子(放射素子118)により形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出するために、例えばアップリンク局2から送信されるコマンド信号に従って無変調波信号を生成し、生成した無変調波信号を合成器12に出力する。   Hereinafter, processing at the time of amplitude and phase detection will be described. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of amplitude and phase detection processing according to the first embodiment. The unmodulated wave signal generator 11 is a command transmitted from, for example, the uplink station 2 in order to detect the amplitude and phase of the electric field vector formed by each element (radiating element 118) constituting the array antenna for transmission. An unmodulated wave signal is generated according to the signal, and the generated unmodulated wave signal is output to the synthesizer 12.

合成器12は、周波数変換器112から周波数が変換された変調波信号を入力すると共に、無変調波信号生成器11から無変調波信号を入力し、変調波信号に無変調波信号を合成する(ステップS201)。これにより、変調波信号の帯域外に無変調波信号が生成される。合成器12により変調波信号に無変調波信号が合成された信号(合成信号)は、分配器113により、送信用のアレーアンテナを構成する素子の数に応じた系統毎に分配され、系統毎の減衰器114、移相器115及び増幅器116を介して方向性結合器13へ入力される。   The synthesizer 12 receives the modulated wave signal whose frequency is converted from the frequency converter 112 and also receives the unmodulated wave signal from the unmodulated wave signal generator 11 to synthesize the unmodulated wave signal with the modulated wave signal. (Step S201). Thereby, an unmodulated wave signal is generated outside the band of the modulated wave signal. A signal (combined signal) obtained by synthesizing a non-modulated wave signal with a modulated wave signal by the combiner 12 is distributed by the distributor 113 for each system according to the number of elements constituting the array antenna for transmission. Are input to the directional coupler 13 via the attenuator 114, the phase shifter 115 and the amplifier 116.

ここで、合成信号は、減衰器114及び移相器115により、所望のアンテナ指向性を得るための設計値に合わせるために、振幅及び位相が調整される。また、合成信号は、非線形特性を有する増幅器116により、単位帯域あたりの送信電力の上限値を超えない範囲で増幅され、高出力化される。一般的に、増幅器116としては、変調波信号の帯域より広い帯域で平坦な電気特性を有するものが使用されるため、変調波信号の帯域外に生成された無変調波信号も、変調波信号と同様の非線形特性にて出力される。   Here, the amplitude and phase of the synthesized signal are adjusted by the attenuator 114 and the phase shifter 115 to match the design value for obtaining the desired antenna directivity. The synthesized signal is amplified by the amplifier 116 having nonlinear characteristics within a range not exceeding the upper limit value of transmission power per unit band, and the output is increased. In general, as the amplifier 116, an amplifier 116 having a flat electric characteristic in a band wider than that of the modulated wave signal is used. Therefore, an unmodulated wave signal generated outside the band of the modulated wave signal is also used as the modulated wave signal. Is output with the same nonlinear characteristics.

尚、通常運用時には、無変調波信号生成器11から無変調波信号が出力されず、合成器12は、周波数変換器112から入力した変調波信号をそのまま分配器113に出力する。   During normal operation, the unmodulated wave signal generator 11 does not output an unmodulated wave signal, and the synthesizer 12 outputs the modulated wave signal input from the frequency converter 112 to the distributor 113 as it is.

方向性結合器13は、増幅器116により増幅された合成信号を入力し、合成信号から所定の低レベルの信号を取り出し、低レベルの合成信号を切替器14に出力する(ステップS202)。これにより、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子に対応する低レベルの合成信号が取り出され、切替器14に出力される。また、方向性結合器13は、増幅器116から入力した合成信号をほとんど減衰させることなく、出力フィルタ117に出力する。   The directional coupler 13 receives the combined signal amplified by the amplifier 116, extracts a predetermined low level signal from the combined signal, and outputs the low level combined signal to the switch 14 (step S202). As a result, low-level combined signals corresponding to all elements constituting the transmitting array antenna are extracted and output to the switch 14. The directional coupler 13 outputs the combined signal input from the amplifier 116 to the output filter 117 with almost no attenuation.

尚、後述する切替器14、フィルタ15、検出用移相器16、合成器17及び振幅及び位相検出器18は、通常運用時には動作せず、振幅及び位相検出時には、例えばアップリンク局2から送信されるコマンド信号に従って、振幅及び位相を検出するために動作する。また、増幅器116により出力された合成信号を方向性結合器13にて取り出し、この合成信号を用いて振幅及び位相を検出するのは、増幅器116が動特性を有し、様々な要因によってその特性が変動し、増幅器116よりも後段の出力フィルタ117等の構成部が静特性を有し、基本的にはその特性が変動しないからである。つまり、方向性結合器13により取り出された合成信号を用いることにより、動特性を有する構成部の特性変化に応じた振幅及び位相を検出することができるからである。   Note that the switcher 14, the filter 15, the detection phase shifter 16, the synthesizer 17, and the amplitude and phase detector 18, which will be described later, do not operate during normal operation, and are transmitted from, for example, the uplink station 2 when detecting the amplitude and phase. In order to detect the amplitude and phase according to the command signal to be operated. Further, the combined signal output from the amplifier 116 is taken out by the directional coupler 13 and the amplitude and phase are detected using this combined signal. The amplifier 116 has dynamic characteristics, and the characteristics depend on various factors. This is because the components such as the output filter 117 subsequent to the amplifier 116 have static characteristics, and basically the characteristics do not vary. That is, by using the combined signal extracted by the directional coupler 13, the amplitude and phase corresponding to the characteristic change of the component having dynamic characteristics can be detected.

切替器14は、方向性結合器13から、全素子数分(全系統)の合成信号をそれぞれ入力し、例えば図示しないテーブルを用いて、全ての合成信号のうち予め設定された2つの合成信号を選択して切り替え、切り替えた2つの信号をフィルタ15に出力する(ステップS203)。また、切替器14は、選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号として設定する(ステップS204)。尚、切替器14は、全ての合成信号のうち、信号レベル(電力または振幅)が最も近い2つの合成信号を選択して切り替えるようにしてもよい。   The switcher 14 receives the combined signals for the total number of elements (all systems) from the directional coupler 13 and uses, for example, a table (not shown) to set two combined signals set in advance among all the combined signals. Is selected and switched, and the two switched signals are output to the filter 15 (step S203). In addition, the switcher 14 sets one of the selected two combined signals as a detection target signal (step S204). Note that the switcher 14 may select and switch two synthesized signals having the closest signal level (power or amplitude) among all the synthesized signals.

ここで、2つの合成信号のうち、後述するフィルタ15を介して検出用移相器16へ出力される合成信号(検出用移相器16により位相が変化する無変調波信号)に対応する素子が、振幅及び位相の検出対象となる。   Here, of the two combined signals, an element corresponding to a combined signal (an unmodulated wave signal whose phase is changed by the detection phase shifter 16) output to the detection phase shifter 16 via the filter 15 described later. However, the amplitude and phase are to be detected.

図3は、切替器14が使用するテーブルの例を説明する図である。(a)は、所定の素子を基準として2つの合成信号を選択する、基準番号に基づいたテーブルの例を示し、(b)は、信号レベルの近い素子を選択する、信号レベルに基づいたテーブルの例を示す。(a)(b)のテーブルには、1つの検出対象素子について振幅及び位相を検出する毎に、2つの選択番号及び1つの検出対象番号が格納されている。選択番号は、切替器14により全ての合成信号のうち2つの合成信号を選択するための素子番号である。検出対象番号は、選択番号により選択される2つの合成信号のうち、振幅及び位相の検出対象となる1つの合成信号を設定するための素子番号である。nは素子の数、すなわち送信用のアレーアンテナを構成する全要素の系統数を示す。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a table used by the switcher 14. (A) shows an example of a table based on a reference number for selecting two synthesized signals based on a predetermined element, and (b) is a table based on a signal level for selecting an element having a close signal level. An example of In the tables (a) and (b), two selection numbers and one detection target number are stored every time the amplitude and phase are detected for one detection target element. The selection number is an element number for selecting two synthesized signals among all synthesized signals by the switch 14. The detection target number is an element number for setting one composite signal to be detected for amplitude and phase among the two composite signals selected by the selection number. n indicates the number of elements, that is, the number of systems of all elements constituting the array antenna for transmission.

図3(a)のテーブルは、素子番号1を基準となる合成信号の素子番号とし、素子番号1を除く素子番号1〜nを、検出対象の素子番号としたものである。最初に(1)により、素子番号1,2の合成信号が選択され、素子番号2の合成信号が検出対象の信号となり、次に(2)により、素子番号1,3の合成信号が選択され、素子番号3の合成信号が検出対象の信号となる。同様にして、(n−1)により、素子番号1,nの合成信号が選択され、素子番号nの合成信号が検出対象の信号となる。   In the table of FIG. 3A, element number 1 is used as the element number of the reference composite signal, and element numbers 1 to n excluding element number 1 are used as the detection target element numbers. First, the combined signal of element numbers 1 and 2 is selected by (1), the combined signal of element number 2 becomes the detection target signal, and then the combined signal of element numbers 1 and 3 is selected by (2). The combined signal of element number 3 is the signal to be detected. Similarly, the combined signal of element numbers 1 and n is selected by (n−1), and the combined signal of element number n becomes the detection target signal.

図3(b)のテーブルは、各合成信号の信号レベルが低い順の素子番号が「2,20,11,13,・・・,4,25」の場合に、信号レベルが低い順番に2つの素子番号を選択番号とし、そのうちの一方(信号レベルが高い方)の素子番号を検出対象番号としたものである。最初に(1)により、最も信号レベルの低い組合せの素子番号2,20の合成信号が選択され、素子番号20の合成信号が検出対象の信号となり、次に(2)により、信号レベルが素子番号2,20より低い組合せの素子番号20,11の合成信号が選択され、素子番号11の合成信号が検出対象の信号となる。同様にして、(n−1)により、最も信号レベルの高い組合せの素子番号4,25の合成信号が選択され、素子番号25の合成信号が検出対象の信号となる。ここで、各合成信号の信号レベルは、減衰器114及び移相器115により調整される振幅及び位相に応じて一義的に決定される。したがって、設計時点で決定される各合成信号の信号レベルに従って、図3(b)のテーブルが予め設定される。   In the table of FIG. 3B, when the element numbers in the order from the lowest signal level of each composite signal are “2, 20, 11, 13,... One element number is a selection number, and one of the element numbers (the one with the higher signal level) is a detection target number. First, the combined signal of the element numbers 2 and 20 of the combination having the lowest signal level is selected by (1), the combined signal of the element number 20 becomes the detection target signal, and then the signal level is changed to the element by (2). The combined signal of the element numbers 20 and 11 having a combination lower than the numbers 2 and 20 is selected, and the combined signal of the element number 11 becomes the detection target signal. Similarly, by (n−1), the combined signal of the element numbers 4 and 25 having the highest signal level is selected, and the combined signal of the element number 25 becomes the detection target signal. Here, the signal level of each synthesized signal is uniquely determined according to the amplitude and phase adjusted by the attenuator 114 and the phase shifter 115. Therefore, the table of FIG. 3B is set in advance according to the signal level of each synthesized signal determined at the design time.

切替器14は、図3(a)または(b)に示したテーブルから選択番号及び検出対象番号を読み出し、選択番号に従って、全ての合成信号のうち2つの合成信号を選択して切り替え、検出対象番号に従って、選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号として設定し、選択した2つの合成信号をフィルタ15に出力する。例えば、切替器14は、図3(a)のテーブルから(1)の選択番号1,2及び検出対象番号2を読み出し、後述する振幅及び位相検出器18により、検出対象番号2の素子に対する振幅及び位相の検出が完了した後、テーブルから(2)の選択番号1,3及び検出対象番号3を読み出し、後述する振幅及び位相検出器18により、検出対象番号3の素子に対する振幅及び位相の検出が完了した後、テーブルから(3)の選択番号1,4及び検出対象番号4を読み出す。このように、切替器14は、テーブルから(1)〜(n−1)の選択番号及び検出対象番号を順番に読み出し、後述する振幅及び位相検出器18は、検出対象番号の素子の振幅及び位相の検出を行うことにより、全ての素子における電界ベクトルの振幅及び位相が検出される。   The switcher 14 reads the selection number and the detection target number from the table shown in FIG. 3A or 3B, selects and switches two composite signals among all the composite signals according to the selection number, and detects the detection target. According to the number, one of the two synthesized signals selected is set as a signal to be detected, and the two selected synthesized signals are output to the filter 15. For example, the switch 14 reads the selection numbers 1 and 2 and the detection target number 2 of (1) from the table of FIG. 3A, and the amplitude with respect to the element of the detection target number 2 by the amplitude and phase detector 18 described later. Then, after the detection of the phase is completed, the selection numbers 1 and 3 and the detection target number 3 of (2) are read from the table, and the amplitude and phase detection for the element of the detection target number 3 is performed by the amplitude and phase detector 18 described later. Is completed, the selection numbers 1 and 4 and the detection target number 4 in (3) are read from the table. As described above, the switch 14 sequentially reads the selection numbers (1) to (n-1) and the detection target number from the table, and the amplitude and phase detector 18 described later determines the amplitude and the element of the detection target number. By detecting the phase, the amplitude and phase of the electric field vector in all elements are detected.

尚、図3(a)(b)はテーブルの一例であり、(a)では、基準となる合成信号の素子番号は1以外でもよく、(b)では、信号レベルの高い順に(1)〜(n−1)の素子番号を設定するようにしてもよい。また、(b)では、2つの選択番号(素子番号)のうち、信号レベルが低い方の素子番号を検出対象番号に設定するようにしてもよい。また、これらのテーブルは、衛星中継器3−1の記憶手段に予め格納しておくようにしてもよいし、例えばアップリンク局2からのコマンド信号によって衛星中継器3−1へ送信し、記憶手段に格納するようにしてもよい。また、衛星中継器3−1の記憶手段に格納されたテーブル内の選択番号及び検出対象番号は、例えばアップリンク局2からのコマンド信号によって設定変更するようにしてもよい。   3A and 3B are examples of the table. In FIG. 3A, the element number of the reference synthesized signal may be other than 1. In FIG. 3B, in FIG. The element number (n-1) may be set. In (b), the element number with the lower signal level of the two selection numbers (element numbers) may be set as the detection target number. These tables may be stored in advance in the storage means of the satellite repeater 3-1. For example, the table is transmitted to the satellite repeater 3-1 by a command signal from the uplink station 2, and stored. You may make it store in a means. Further, the selection number and the detection target number in the table stored in the storage unit of the satellite repeater 3-1 may be set and changed by a command signal from the uplink station 2, for example.

図1及び図2に戻って、フィルタ15は、切替器14から2つの合成信号を入力し、変調波信号を遮断するフィルタ処理をそれぞれ施して無変調波信号のみを抽出し、検出対象の合成信号から抽出した無変調波信号(検出対象素子の系統における無変調波信号)を検出用移相器16に出力すると共に、他方の無変調波信号(検出対象素子以外の系統における無変調波信号)を合成器17に出力する(ステップS205)。   Referring back to FIGS. 1 and 2, the filter 15 receives two synthesized signals from the switch 14, performs a filtering process for blocking the modulated wave signal, extracts only the unmodulated wave signal, and synthesizes the detection target. The unmodulated wave signal extracted from the signal (the unmodulated wave signal in the detection target element system) is output to the detection phase shifter 16 and the other unmodulated wave signal (the unmodulated wave signal in the system other than the detection target element). ) Is output to the synthesizer 17 (step S205).

検出用移相器16は、フィルタ15から一方の無変調波信号(検出対象素子の系統における無変調波信号)を入力し、その位相を離散的に360度回転させながら、位相が離散的に変化する無変調波信号を合成器17に出力する(ステップS206)。   The detection phase shifter 16 receives one unmodulated wave signal (unmodulated wave signal in the detection target element system) from the filter 15 and discretely rotates the phase by 360 degrees while the phase is discretely distributed. The changing unmodulated wave signal is output to the synthesizer 17 (step S206).

合成器17は、検出用移相器16から位相が離散的に変化する無変調波信号を入力すると共に、フィルタ15から振幅及び位相が固定の無変調波信号を入力し、2つの無変調波信号を加算して合成し、合成した無変調波信号を振幅及び位相検出器18に出力する(ステップS207)。   A synthesizer 17 receives an unmodulated wave signal whose phase is discretely changed from the detection phase shifter 16 and an unmodulated wave signal whose amplitude and phase are fixed from the filter 15 and receives two unmodulated waves. The signals are added and combined, and the combined unmodulated wave signal is output to the amplitude and phase detector 18 (step S207).

振幅及び位相検出器18は、合成器17から合成した無変調波信号を入力し、REV法を適用する。すなわち、振幅及び位相検出器18は、入力した無変調波信号の電力に基づいて、正弦特性または余弦特性の近似曲線を算出し、検出対象素子の相対振幅及び相対位相を検出する(ステップS208)。   The amplitude and phase detector 18 receives the unmodulated wave signal synthesized from the synthesizer 17 and applies the REV method. That is, the amplitude and phase detector 18 calculates an approximate curve of a sine characteristic or a cosine characteristic based on the power of the input unmodulated wave signal, and detects the relative amplitude and the relative phase of the detection target element (step S208). .

このようにして、切替器14において選択される合成信号の組合せを変えることで(ステップS209)、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子における電界ベクトルの相対的な振幅及び位相が検出される。そして、例えばアップリンク局2は、衛星中継器3−1へコマンド信号を送信し、その応答として、振幅及び位相検出器18から全ての素子における電界ベクトルの相対的な振幅及び位相を受信し、受信した振幅及び位相に基づいて、各素子の誤差を特定し、この誤差を吸収するように、衛星中継器3−1へコマンド信号を送信して減衰器114及び移相器115を制御する。これにより、アンテナ指向性を、所望の指向性に一層近づくよう改善することが可能となる。尚、振幅及び位相検出器18は、検出した振幅及び位相に基づいて、各素子の誤差を特定し、この誤差を吸収するように、減衰器114及び移相器115を直接制御するようにしてもよい。   In this way, by changing the combination of the combined signals selected by the switch 14 (step S209), the relative amplitudes and phases of the electric field vectors in all the elements constituting the transmitting array antenna are detected. . For example, the uplink station 2 transmits a command signal to the satellite repeater 3-1, and receives the relative amplitude and phase of the electric field vector in all elements from the amplitude and phase detector 18 as a response. Based on the received amplitude and phase, an error of each element is specified, and a command signal is transmitted to the satellite repeater 3-1 to control the attenuator 114 and the phase shifter 115 so as to absorb this error. As a result, the antenna directivity can be improved to be closer to the desired directivity. The amplitude and phase detector 18 specifies an error of each element based on the detected amplitude and phase, and directly controls the attenuator 114 and the phase shifter 115 so as to absorb this error. Also good.

一方、方向性結合器13によりほとんど減衰することなく出力された合成信号は、出力フィルタ117において、無変調波信号が遮断され、変調波信号のみが通過する。変調波信号は、放射素子118及び反射鏡119を介して、ダウンリンク局4へ無線伝送される。   On the other hand, the unmodulated wave signal is cut off in the output filter 117 and the modulated wave signal only passes through the output signal 117 of the combined signal output by the directional coupler 13 with almost no attenuation. The modulated wave signal is wirelessly transmitted to the downlink station 4 via the radiating element 118 and the reflecting mirror 119.

以上のように、実施例1によれば、衛星中継器3−1の合成器12は、変調波信号に無変調波信号を合成して合成信号を生成し、分配器113は、送信用のアレーアンテナを構成する素子の数に応じた系統毎に合成信号を分配し、方向性結合器13は、減衰器114、移相器115及び増幅器116による処理後の合成信号から所定の低レベルの信号を取り出すようにした。そして、切替器14は、図3(a)または(b)に示したテーブルを用いて、方向性結合器13により取り出された合成信号のうち2つの合成信号を選択して切り替え、選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号として設定するようにした。そして、フィルタ15は、2つの合成信号に対して変調波信号を遮断し、無変調波信号のみを抽出し、検出用移相器16は、フィルタ15により検出対象の合成信号から抽出された無変調波信号の位相を離散的に360度回転させ、合成器17は、検出用移相器16により位相が離散的に変化する無変調波信号と、フィルタ15により抽出された、検出対象の信号でない無変調波信号とを加算して合成し、振幅及び位相検出器18は、合成器17により合成された無変調波信号の電力に基づいてREV法を適用し、その電力の正弦特性または余弦特性の近似曲線を算出し、検出対象素子の相対振幅及び相対位相を検出するようにした。そして、切替器14において選択される2つの合成信号の組合せを変えることで、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子における電界ベクトルの相対的な振幅及び位相を検出するようにした。   As described above, according to the first embodiment, the combiner 12 of the satellite repeater 3-1 generates a combined signal by combining the modulated wave signal with the unmodulated wave signal, and the distributor 113 is used for transmission. The composite signal is distributed to each system according to the number of elements constituting the array antenna, and the directional coupler 13 has a predetermined low level from the composite signal processed by the attenuator 114, the phase shifter 115, and the amplifier 116. The signal was taken out. Then, the switcher 14 selects and switches two synthesized signals among the synthesized signals extracted by the directional coupler 13 using the table shown in FIG. One of the two synthesized signals is set as a detection target signal. The filter 15 cuts off the modulated wave signal from the two combined signals and extracts only the unmodulated wave signal. The detection phase shifter 16 extracts the non-modulated signal extracted from the combined signal to be detected by the filter 15. The phase of the modulated wave signal is discretely rotated 360 degrees, and the synthesizer 17 detects the unmodulated wave signal whose phase is discretely changed by the detection phase shifter 16 and the detection target signal extracted by the filter 15. The amplitude and phase detector 18 applies the REV method based on the power of the unmodulated wave signal synthesized by the synthesizer 17 and adds the sine characteristic or cosine of the power. An approximate curve of characteristics was calculated, and the relative amplitude and relative phase of the detection target element were detected. Then, the relative amplitude and phase of the electric field vector in all the elements constituting the transmitting array antenna are detected by changing the combination of the two combined signals selected in the switch 14.

すなわち、衛星中継器3−1において、送信信号を生成する途中段階で、合成器12が、無変調波信号を変調波信号の帯域外に生成し、変調波信号に無変調波信号を合成する。そして、合成信号に対し、振幅及び位相を検出するために、フィルタ15が、変調波信号を遮断して無変調波信号のみを通過させる。一方、アレーアンテナにより無線伝送するために、出力フィルタ117が、無変調波信号を遮断して変調波信号のみを通過させる。これにより、通常運用時の変調波信号を伝送しながら、振幅及び位相を検出することができるから、振幅及び位相検出時に、放送等のサービスを休止する必要がない。したがって、発明が解決しようとする課題に示した(1)を解決することができる。   That is, in the intermediate stage of generating a transmission signal in the satellite repeater 3-1, the combiner 12 generates an unmodulated wave signal outside the band of the modulated wave signal, and combines the unmodulated wave signal with the modulated wave signal. . And in order to detect an amplitude and a phase with respect to a synthetic | combination signal, the filter 15 interrupts | blocks a modulated wave signal and passes only an unmodulated wave signal. On the other hand, in order to wirelessly transmit by the array antenna, the output filter 117 cuts off the unmodulated wave signal and allows only the modulated wave signal to pass. As a result, the amplitude and phase can be detected while transmitting the modulated wave signal during normal operation, so there is no need to suspend services such as broadcasting when detecting the amplitude and phase. Therefore, (1) shown in the problem to be solved by the invention can be solved.

また、従来技術では、振幅及び位相検出時に、無変調波信号の出力レベルを低減する必要があり、増幅器116の出力が低いレベルに制限されてしまうことから、通常運用時と比べて位相が変化してしまう。これに対し、衛星中継器3−1では、出力レベルを低減する必要がないから、増幅器116の出力も制限されることがなく、通常運用時の位相と同じになり、位相が変化しない。これにより、通常運用時と同じ状況の下で、増幅器116における非線形特性を考慮した振幅及び位相を検出することができる。したがって、発明が解決しようとする課題に示した(2)を解決することができる。   Further, in the conventional technique, it is necessary to reduce the output level of the unmodulated wave signal at the time of detecting the amplitude and phase, and the output of the amplifier 116 is limited to a low level. Therefore, the phase changes compared with that during normal operation. Resulting in. On the other hand, in the satellite repeater 3-1, since it is not necessary to reduce the output level, the output of the amplifier 116 is not limited and is the same as the phase during normal operation, and the phase does not change. Thereby, the amplitude and phase in consideration of the non-linear characteristic in the amplifier 116 can be detected under the same situation as in normal operation. Therefore, (2) shown in the problem to be solved by the invention can be solved.

また、従来技術では、アレーアンテナを構成する複数の素子のうち、1つの検出対象素子の系統における無変調波信号とその他の全ての素子の系統における無変調波信号とを合成する。これに対し、衛星中継器3−1では、1つの検出対象素子の系統における無変調波信号と他の1つの素子の系統における無変調波信号とを合成する。これにより、検出対象素子の他の素子に対する相対出力のレベルが低下することがなく、測定点の変化も小さくならないから、出力電力の正弦特性または余弦特性の近似曲線を的確に特定することができ、振幅及び位相を精度高く検出することができる。したがって、発明が解決しようとする課題に示した(3)を解決することができる。   In the conventional technique, among the plurality of elements constituting the array antenna, the unmodulated wave signal in the system of one detection target element and the unmodulated wave signals in the system of all other elements are synthesized. On the other hand, the satellite repeater 3-1 synthesizes an unmodulated wave signal in the system of one detection target element and an unmodulated wave signal in the system of another one element. As a result, the relative output level of the detection target element with respect to other elements does not decrease, and the change in the measurement point does not become small. Therefore, an approximate curve of the sine characteristic or cosine characteristic of the output power can be accurately specified. The amplitude and phase can be detected with high accuracy. Therefore, (3) shown in the problem to be solved by the invention can be solved.

また、従来技術では、振幅及び位相検出時に、アレーアンテナから放射される出力電力を測定する。これに対し、衛星中継器3−1では、アレーアンテナから放射される出力電力を測定することなく、衛星中継器3−1内部で2つの無変調波信号を合成して電力を測定する。これにより、降雨等にて伝搬損失が発生している伝搬環境等の影響を受けることなく、振幅及び位相を検出することができる。したがって、発明が解決しようとする課題に示した(4)を解決することができる。   In the prior art, the output power radiated from the array antenna is measured when detecting the amplitude and phase. On the other hand, the satellite repeater 3-1 measures power by combining two unmodulated wave signals inside the satellite repeater 3-1, without measuring the output power radiated from the array antenna. As a result, the amplitude and phase can be detected without being affected by the propagation environment in which the propagation loss occurs due to rainfall or the like. Therefore, (4) shown in the problem to be solved by the invention can be solved.

さらに、実施例1によれば、切替器14が、図3(b)に示したテーブルを用いて、方向性結合器13により取り出された合成信号のうち信号レベル(電力または振幅)が最も近い2つの合成信号を選択して切り替えるようにした場合、合成器17により合成された無変調波信号の電力は、2つの無変調波信号が同じ位相のときに最大値となり、位相が逆のときに0に近くなる。これにより、信号レベルが最も近い2つの合成信号が選択された場合の電力は、信号レベルとは関係なく2つの合成信号が選択された場合(例えば図3(a)に示したテーブルを用いた場合)の電力よりも、測定点の変化が大きくなるから、振幅及び位相を一層精度高く検出することができる。   Furthermore, according to the first embodiment, the switch 14 has the closest signal level (power or amplitude) among the combined signals extracted by the directional coupler 13 using the table shown in FIG. When two synthesized signals are selected and switched, the power of the unmodulated wave signal synthesized by the synthesizer 17 becomes the maximum value when the two unmodulated wave signals have the same phase, and the phases are opposite. Close to 0. As a result, the power when the two combined signals having the closest signal levels are selected is the case where the two combined signals are selected regardless of the signal level (for example, the table shown in FIG. 3A is used). In this case, the change in the measurement point is larger than the power in the case), so that the amplitude and phase can be detected with higher accuracy.

〔実施例2〕
次に、実施例2について説明する。実施例2は、前述のとおり、検出用移相器を用いることなく、通常運用時に使用する複数の移相器のうちの1つの移相器を用いて、合成信号の位相を離散的に360度回転させ、位相を回転させた合成信号を含む2つの合成信号を選択し、2つの合成信号から無変調波信号をそれぞれ抽出し、2つの無変調波信号を合成し、REV法を適用することで、アレーアンテナを構成する各素子に形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する。
[Example 2]
Next, Example 2 will be described. In the second embodiment, as described above, the phase of the combined signal is discretely 360 using one of the plurality of phase shifters used during normal operation without using a detection phase shifter. The two synthesized signals including the synthesized signal rotated by degrees and the phase rotated are selected, the unmodulated wave signals are extracted from the two synthesized signals, the two unmodulated wave signals are synthesized, and the REV method is applied. As a result, the amplitude and phase of the electric field vector formed in each element constituting the array antenna are detected.

図4は、実施例2による振幅及び位相検出機能を有する放送/通信衛星システムの概略構成を示す図である。この放送/通信衛星システム1−2は、アップリンク局2、放送衛星(または通信衛星)に設置された衛星中継器(伝送装置)3−2、及びダウンリンク局4を備えて構成される。   FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a broadcast / communication satellite system having an amplitude and phase detection function according to the second embodiment. The broadcasting / communication satellite system 1-2 includes an uplink station 2, a satellite repeater (transmission device) 3-2 installed in a broadcasting satellite (or communication satellite), and a downlink station 4.

図1に示した実施例1の放送/通信衛星システム1−1と図4に示す実施例2の放送/通信衛星システム1−2とを比較すると、両放送/通信衛星システム1−1,1−2共に、無変調波信号を送信しないで変調波信号のみを送信するアップリンク局2を備え、無変調波信号を受信しないで変調波信号のみを受信するダウンリンク局4を備えている点で同一である。一方、実施例2の放送/通信衛星システム1−2は、実施例1の放送/通信衛星システム1−1における衛星中継器3−1とは異なる衛星中継器3−2を備えている点で相違する。アップリンク局2及びダウンリンク局4については実施例1にて説明済みであるから、説明を省略する。   When the broadcast / communication satellite system 1-1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is compared with the broadcast / communication satellite system 1-2 of the second embodiment shown in FIG. 4, both broadcast / communication satellite systems 1-1, 1 are compared. 2 includes an uplink station 2 that transmits only a modulated wave signal without transmitting an unmodulated wave signal, and a downlink station 4 that receives only a modulated wave signal without receiving an unmodulated wave signal. Are the same. On the other hand, the broadcast / communication satellite system 1-2 of the second embodiment includes a satellite repeater 3-2 that is different from the satellite repeater 3-1 in the broadcast / communication satellite system 1-1 of the first embodiment. Is different. Since the uplink station 2 and the downlink station 4 have already been described in the first embodiment, description thereof will be omitted.

衛星中継器3−2は、受信用のアンテナ111、周波数変換器112、無変調波信号生成器11、合成器12、分配器113、所定数の減衰器114、所定数の移相器19、所定数の増幅器116、所定数の方向性結合器13、所定数の出力フィルタ117、所定数の放射素子118、反射鏡119、切替器14、フィルタ15、合成器17及び振幅及び位相検出器18を備えている。実施例2による振幅及び位相検出装置は、衛星中継器3−2の構成部のうち、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子における電界ベクトルの振幅及び位相を検出する機能を有する構成部からなり、具体的には、無変調波信号生成器11、合成器12、移相器19、方向性結合器13、切替器14、フィルタ15、合成器17及び振幅及び位相検出器18に相当する。減衰器114、移相器19、増幅器116、方向性結合器13、出力フィルタ117及び放射素子118における所定数は、送信用のアレーアンテナにおける構成部の系統数である。図4に示す実施例2の衛星中継器3−2の構成において、図1に示した実施例1の衛星中継器3−1の構成と共通する部分には図1と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。   The satellite repeater 3-2 includes a receiving antenna 111, a frequency converter 112, an unmodulated wave signal generator 11, a combiner 12, a distributor 113, a predetermined number of attenuators 114, a predetermined number of phase shifters 19, A predetermined number of amplifiers 116, a predetermined number of directional couplers 13, a predetermined number of output filters 117, a predetermined number of radiating elements 118, reflectors 119, a switch 14, a filter 15, a combiner 17, and an amplitude and phase detector 18. It has. The amplitude and phase detection device according to the second embodiment includes a component having a function of detecting the amplitude and phase of the electric field vector in all elements constituting the array antenna for transmission among the components of the satellite repeater 3-2. Specifically, it corresponds to the unmodulated wave signal generator 11, the combiner 12, the phase shifter 19, the directional coupler 13, the switch 14, the filter 15, the combiner 17, and the amplitude and phase detector 18. . The predetermined number in the attenuator 114, the phase shifter 19, the amplifier 116, the directional coupler 13, the output filter 117, and the radiating element 118 is the number of components in the transmission array antenna. In the configuration of the satellite repeater 3-2 of the second embodiment shown in FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 are attached to the parts common to the configuration of the satellite repeater 3-1 of the first embodiment shown in FIG. Detailed description thereof will be omitted.

実施例1の衛星中継器3−1と実施例2の衛星中継器3−2とを比較すると、両衛星中継器3−1,3−2共に、アンテナ111、周波数変換器112、分配器113、減衰器114、増幅器116、出力フィルタ117、放射素子118、反射鏡119、無変調波信号生成器11、合成器12、方向性結合器13、切替器14、フィルタ15、合成器17及び振幅及び位相検出器18を備えている点で同一である。一方、衛星中継器3−1は、通常運用時並びに振幅及び位相決定時において振幅及び位相を調整する所定数の移相器115、及び検出対象素子の系統における無変調波信号の位相を離散的に360度回転させる検出用移相器16を備えているのに対し、衛星中継器3−2は、通常運用時において振幅及び位相を調整する所定数の移相器19を備え、振幅及び位相検出時において所定数の移相器19のうちの1つの移相器が、合成信号の位相を離散的に360度回転させる点で相違する。   Comparing the satellite repeater 3-1 of the first embodiment and the satellite repeater 3-2 of the second embodiment, both the satellite repeaters 3-1 and 3-2 include the antenna 111, the frequency converter 112, and the distributor 113. , Attenuator 114, amplifier 116, output filter 117, radiating element 118, reflector 119, unmodulated wave signal generator 11, combiner 12, directional coupler 13, switch 14, filter 15, combiner 17, and amplitude And the phase detector 18 is the same. On the other hand, the satellite repeater 3-1 discretely determines the phase of the unmodulated wave signal in the system of the detection target element system and a predetermined number of phase shifters 115 that adjust the amplitude and phase during normal operation and amplitude and phase determination. In contrast, the satellite repeater 3-2 includes a predetermined number of phase shifters 19 that adjust the amplitude and phase during normal operation. One difference among the predetermined number of phase shifters 19 at the time of detection is that the phase of the synthesized signal is discretely rotated 360 degrees.

実施例1の衛星中継器3−1では、通常運用時に使用する移相器115とは別に、振幅及び位相検出時に使用する検出用移相器16を備えることにより、検出対象素子の系統における無変調波信号の位相を離散的に360度回転させ、検出対象素子の電界ベクトルの振幅及び位相を検出するのに対し、実施例2の衛星中継器3−2では、通常運用時に使用する移相器19を振幅及び位相検出時にも使用することにより、検出対象素子の系統における合成信号の位相を離散的に360度回転させ、検出対象素子の電界ベクトルの振幅及び位相を検出する。実施例2の衛星中継器3−2では、例えば、数百から数千の素子を使用するアレーアンテナ等において、1つの素子がアンテナ指向性の形成に寄与する割合が小さい場合に適用があり、実施例1の衛星中継器3−1に備えた検出用移相器16を省略することができる。   In the satellite repeater 3-1 of the first embodiment, the detection phase shifter 16 used for amplitude and phase detection is provided separately from the phase shifter 115 used during normal operation. While the phase of the modulated wave signal is discretely rotated 360 degrees to detect the amplitude and phase of the electric field vector of the detection target element, the satellite repeater 3-2 of the second embodiment uses the phase shift used during normal operation. The detector 19 is also used for amplitude and phase detection, whereby the phase of the combined signal in the system of the detection target element is discretely rotated 360 degrees to detect the amplitude and phase of the electric field vector of the detection target element. In the satellite repeater 3-2 of the second embodiment, for example, in an array antenna using hundreds to thousands of elements, there is an application where the ratio of one element contributing to the formation of antenna directivity is small. The detection phase shifter 16 provided in the satellite repeater 3-1 of the first embodiment can be omitted.

以下、振幅及び位相検出時の処理について説明する。図5は、実施例2の振幅及び位相検出処理を示すフローチャートである。実施例1と同様に、無変調波信号生成器11は、例えばアップリンク局2から送信されるコマンド信号に従って、無変調波信号を生成して合成器12に出力し、合成器12は、周波数変換器112から周波数が変換された変調波信号を入力すると共に、無変調波信号生成器11から無変調波信号を入力し、変調波信号に無変調波信号を合成し、合成信号を生成する(ステップS501)。これは、図2に示した実施例1の振幅及び位相検出処理のフローチャートにおけるステップS201と同様である。   Hereinafter, processing at the time of amplitude and phase detection will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating the amplitude and phase detection processing according to the second embodiment. As in the first embodiment, the unmodulated wave signal generator 11 generates an unmodulated wave signal, for example, according to a command signal transmitted from the uplink station 2 and outputs the unmodulated wave signal to the combiner 12. A modulated wave signal whose frequency is converted is input from the converter 112, and an unmodulated wave signal is input from the unmodulated wave signal generator 11, and the unmodulated wave signal is synthesized with the modulated wave signal to generate a synthesized signal. (Step S501). This is the same as step S201 in the flowchart of the amplitude and phase detection process of the first embodiment shown in FIG.

尚、実施例1と同様に、通常運用時には、無変調波信号生成器11から無変調波信号が出力されず、合成器12は、周波数変換器112から入力した変調波信号をそのまま分配器113に出力する。   As in the first embodiment, during the normal operation, the unmodulated wave signal generator 11 does not output the unmodulated wave signal, and the synthesizer 12 receives the modulated wave signal input from the frequency converter 112 as it is. Output to.

切替器14は、例えば図3(a)または(b)に示したテーブルから検出対象番号を読み出し、所定数の移相器19のうちの検出対象番号が示す移相器を、検出対象の合成信号を処理する移相器として特定する(ステップS502)。そして、切替器14は、特定した移相器に対して位相回転指令を出力し、特定された移相器は、切替器14から位相回転指令を入力し、減衰器114から入力した合成信号の位相を離散的に360度回転させながら、位相が変化する合成信号を同じ系統の増幅器116に出力する(ステップS503)。その他の移相器19では、通常運用時において所望のアンテナ指向性が得られる設計値に合わせるように、入力した合成信号の振幅及び位相が調整される。また、合成信号は、増幅器116により高出力化される。   For example, the switch 14 reads the detection target number from the table shown in FIG. 3A or 3B, and the phase shifter indicated by the detection target number among the predetermined number of phase shifters 19 is combined with the detection target. It is specified as a phase shifter for processing a signal (step S502). Then, the switcher 14 outputs a phase rotation command to the specified phase shifter, and the specified phase shifter receives the phase rotation command from the switcher 14 and outputs the combined signal input from the attenuator 114. While the phase is discretely rotated 360 degrees, a combined signal whose phase is changed is output to the amplifier 116 of the same system (step S503). In the other phase shifters 19, the amplitude and phase of the input composite signal are adjusted so as to match the design value that provides the desired antenna directivity during normal operation. Further, the synthesized signal is increased in output by the amplifier 116.

尚、切替器14、フィルタ15、合成器17及び振幅及び位相検出器18は、通常運用時には動作せず、振幅及び位相検出時には、例えばアップリンク局2から送信されるコマンド信号に従って振幅及び位相を検出するために動作する。   Note that the switcher 14, the filter 15, the synthesizer 17, and the amplitude and phase detector 18 do not operate during normal operation. When the amplitude and phase are detected, for example, the amplitude and phase are changed according to the command signal transmitted from the uplink station 2. Operate to detect.

方向性結合器13は、図2のステップS202と同様に、増幅器116により増幅された合成信号を入力し、合成信号から所定の低レベルの信号を取り出し、低レベルの合成信号を切替器14に出力する(ステップS504)。これにより、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子に対応する低レベルの合成信号が取り出され、切替器14に出力される。また、方向性結合器13は、増幅器116から入力した合成信号をほとんど減衰させることなく、出力フィルタ117に出力する。   As in step S202 of FIG. 2, the directional coupler 13 receives the combined signal amplified by the amplifier 116, extracts a predetermined low level signal from the combined signal, and sends the low level combined signal to the switch 14. Output (step S504). As a result, low-level combined signals corresponding to all elements constituting the transmitting array antenna are extracted and output to the switch 14. The directional coupler 13 outputs the combined signal input from the amplifier 116 to the output filter 117 with almost no attenuation.

切替器14は、図2のステップS203と同様に、方向性結合器13から、全素子数分の合成信号を入力し、例えば図3(a)または(b)のテーブルから選択番号を読み出し、全ての合成信号のうちの選択番号が示す2つの合成信号を選択して切り替え、選択した2つの信号をフィルタ15に出力する(ステップS505)。また、切替器14は、図2のステップS204と同様に、テーブルから検出対象番号を読み出し、選択した2つの合成信号のうちの検出対象番号が示す1つの合成信号を検出対象の信号として設定する(ステップS506)。   As in step S203 of FIG. 2, the switcher 14 receives the combined signals for the total number of elements from the directional coupler 13, and reads out the selection numbers from the table of FIG. 3 (a) or (b), for example, Two synthesized signals indicated by the selection numbers among all synthesized signals are selected and switched, and the two selected signals are output to the filter 15 (step S505). Similarly to step S204 in FIG. 2, the switcher 14 reads the detection target number from the table, and sets one combined signal indicated by the detection target number of the two selected combined signals as a detection target signal. (Step S506).

フィルタ15は、図2のステップS205と同様に、切替器14から2つの合成信号を入力し、変調波信号を遮断するフィルタ処理をそれぞれ施して無変調波信号のみを抽出し、2つの無変調波信号(検出対象素子の系統における位相が離散的に変化する無変調波信号、及び検出対象素子以外の素子の系統における振幅及び位相が固定の無変調波信号)を合成器17に出力する(ステップS507)。   Similarly to step S205 in FIG. 2, the filter 15 receives two synthesized signals from the switch 14, performs filter processing for cutting off the modulated wave signal, and extracts only the unmodulated wave signal, thereby extracting the two unmodulated signals. A wave signal (a non-modulated wave signal whose phase in the system of detection target elements changes discretely and a non-modulated wave signal whose amplitude and phase in the system of elements other than the detection target element are fixed) is output to the synthesizer 17 ( Step S507).

合成器17は、図2のステップS207と同様に、フィルタ15から2つの無変調波信号を入力し、2つの無変調波信号を加算して合成し、振幅及び位相検出器18に出力する(ステップS508)。   The synthesizer 17 receives two unmodulated wave signals from the filter 15 and adds and synthesizes the two unmodulated wave signals from the filter 15 as in step S207 in FIG. Step S508).

振幅及び位相検出器18は、図2のステップS208と同様に、合成器17により合成された無変調波信号の電力に基づいて、REV法を適用して電力の正弦特性または余弦特性の近似曲線を算出し、検出対象素子の相対振幅及び相対位相を検出する(ステップS509)。   As in step S208 of FIG. 2, the amplitude and phase detector 18 applies an REV method based on the power of the unmodulated wave signal synthesized by the synthesizer 17 and approximates a sine characteristic or cosine characteristic of the power. And the relative amplitude and phase of the detection target element are detected (step S509).

このようにして、図2のステップS209と同様に、切替器14において選択される合成信号の組合せを変えることで(ステップS510)、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子における電界ベクトルの相対的な振幅及び位相が検出される。そして、実施例1と同様に、ダウンリンク局4が、コマンド信号の応答として、全ての素子における電界ベクトルの相対的な振幅及び位相を受信し、受信した振幅及び位相に基づいて、各素子の誤差を特定する。この誤差を吸収するように、アップリンク局2が、衛星中継器3−2へコマンド信号を送信して減衰器114及び移相器19を制御する。これにより、アンテナ指向性を、所望の指向性に一層近づくよう改善することが可能となる。尚、振幅及び位相検出器18が、検出した振幅及び位相に基づいて、各素子の誤差を特定し、この誤差を吸収するように、減衰器114及び移相器19を直接制御するようにしてもよい。   In this manner, similarly to step S209 in FIG. 2, by changing the combination of the combined signals selected by the switch 14 (step S510), the relative electric field vectors in all the elements constituting the transmitting array antenna are changed. Amplitude and phase are detected. As in the first embodiment, the downlink station 4 receives the relative amplitudes and phases of the electric field vectors in all the elements as a response to the command signal. Based on the received amplitudes and phases, Identify the error. In order to absorb this error, the uplink station 2 transmits a command signal to the satellite repeater 3-2 to control the attenuator 114 and the phase shifter 19. As a result, the antenna directivity can be improved to be closer to the desired directivity. The amplitude and phase detector 18 specifies the error of each element based on the detected amplitude and phase, and directly controls the attenuator 114 and the phase shifter 19 so as to absorb this error. Also good.

以上のように、実施例2によれば、衛星中継器3−2の合成器12は、変調波信号に無変調波信号を合成して合成信号を生成し、分配器113は、送信用のアレーアンテナを構成する素子の数に応じた系統毎に合成信号を分配し、所定数の移相器19のうち、図3(a)または(b)に示したテーブルを用いて特定された、検出対象素子の系統における1つの移相器は、合成信号の位相を離散的に360度回転させ、方向性結合器13は、減衰器114、移相器19及び増幅器116による処理後の合成信号から所定の低レベルの信号を取り出すようにした。そして、切替器14は、図3(a)または(b)に示したテーブルを用いて、方向性結合器13により取り出された合成信号のうち2つの合成信号を選択して切り替え、選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号として設定するようにした。そして、フィルタ15は、2つの合成信号に対して変調波信号を遮断し、無変調波信号のみを抽出し、合成器17は、2つの無変調波信号を加算して合成し、振幅及び位相検出器18は、合成器17により合成された無変調波信号の電力に基づいてREV法を適用し、その電力の正弦特性または余弦特性の近似曲線を算出し、検出対象素子の相対振幅及び相対位相を検出するようにした。そして、切替器14において選択される2つの合成信号の組合せを変えることで、送信用のアレーアンテナを構成する全ての素子における電界ベクトルの相対的な振幅及び位相を検出するようにした。これにより、実施例1と同様の効果を奏する。また、振幅及び位相を検出するための検出用移相器を、通常運用時に使用する移相器19とは別に設ける必要がないから、実施例1に比べて簡易な構成を実現することができる。   As described above, according to the second embodiment, the synthesizer 12 of the satellite repeater 3-2 generates a synthesized signal by synthesizing the non-modulated wave signal with the modulated wave signal, and the distributor 113 is used for transmission. A composite signal is distributed to each system according to the number of elements constituting the array antenna, and among the predetermined number of phase shifters 19, it is specified using the table shown in FIG. 3 (a) or (b). One phase shifter in the system of detection target elements discretely rotates the phase of the combined signal by 360 degrees, and the directional coupler 13 is a combined signal processed by the attenuator 114, the phase shifter 19 and the amplifier 116. A predetermined low level signal is taken out of the signal. Then, the switcher 14 selects and switches two synthesized signals among the synthesized signals extracted by the directional coupler 13 using the table shown in FIG. One of the two synthesized signals is set as a detection target signal. The filter 15 cuts off the modulated wave signal from the two synthesized signals, extracts only the unmodulated wave signal, and the synthesizer 17 adds and synthesizes the two unmodulated wave signals, and the amplitude and phase. The detector 18 applies the REV method based on the power of the unmodulated wave signal synthesized by the synthesizer 17, calculates an approximate curve of the sine characteristic or cosine characteristic of the power, and calculates the relative amplitude and relative of the detection target element. The phase was detected. Then, the relative amplitude and phase of the electric field vector in all the elements constituting the transmitting array antenna are detected by changing the combination of the two combined signals selected in the switch 14. Thereby, there exists an effect similar to Example 1. In addition, since it is not necessary to provide a detection phase shifter for detecting the amplitude and phase separately from the phase shifter 19 used during normal operation, a simple configuration can be realized as compared with the first embodiment. .

近年、電力の有効利用、周波数資源の有効活用等の観点から、アレーアンテナを活用するシステムが研究開発されている。例えば、2006年に打ち上げられた技術試験衛星「ETS−VIII(きく8号)」及び2008年に打ち上げられた超高速インターネット衛星「WINDS(きずな)」では、アレーアンテナを搭載し、実証実験が行われている。また、本出願人である日本放送協会にて検討している21GHz帯を使用する放送衛星では、降雨による電波減衰に応じて適応的にアンテナ指向特性を変化させるためのアレーアンテナを搭載する研究開発を行っている。   In recent years, a system utilizing an array antenna has been researched and developed from the viewpoint of effective use of electric power and effective use of frequency resources. For example, the engineering test satellite “ETS-VIII (KIKU No. 8)” launched in 2006 and the ultra-high-speed Internet satellite “WINDS” launched in 2008 are equipped with array antennas and are being tested. It has been broken. In addition, the broadcasting satellite using the 21 GHz band, which is being studied by the Japan Broadcasting Corporation, the applicant of the present application, is equipped with an array antenna for adaptively changing the antenna directivity according to the radio wave attenuation due to rain. It is carried out.

今後、アレーアンテナを搭載した放送衛星または通信衛星等において、情報伝送を行うサービスを展開する場合、信頼度の高い振幅及び位相の検出を基にしたアンテナ指向性の改善、振幅及び位相の検出に伴うサービス休止期間の回避は重要な課題となる。前述の実施例1,2によって、このような課題を解決することができる。   In the future, when deploying information transmission services in broadcasting satellites or communication satellites equipped with array antennas, it will improve antenna directivity and detect amplitude and phase based on highly reliable amplitude and phase detection. The avoidance of the service interruption period is an important issue. Such problems can be solved by the first and second embodiments.

以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、移相器115,19は、所望のアンテナ指向性を得ることが可能な所定の設計値に合わせるために、入力した信号の振幅及び位相を調整するようにしたが、入力した信号の振幅及び位相を制御することにより、振幅及び位相を調整する場合に限らず、振幅のみを制御することにより、または、位相のみを制御することにより、振幅及び位相を調整する場合にも適用がある。また、前記実施例1,2では、衛星中継器3−1,3−2の例を挙げて説明したが、本発明は、伝送装置の対象として、放送衛星に設置された衛星中継器3−1,3−2に限定されるものではなく、アレーアンテナを備えた伝送装置であればよい。例えば、地上に設置された伝送装置にも適用がある。   The present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. For example, the phase shifters 115 and 19 adjust the amplitude and phase of the input signal in order to match a predetermined design value capable of obtaining a desired antenna directivity. In addition, the present invention is not limited to adjusting the amplitude and phase by controlling the phase and the phase, but also applicable to adjusting the amplitude and phase by controlling only the amplitude or controlling only the phase. In the first and second embodiments, the examples of the satellite repeaters 3-1 and 3-2 have been described. However, the present invention is not limited to the satellite repeater 3- installed on a broadcast satellite as a target of the transmission apparatus. The transmission device is not limited to 1, 3-2, and may be any transmission device including an array antenna. For example, it can be applied to a transmission apparatus installed on the ground.

1−1,1−2 101 放送/通信衛星システム
2,102 アップリンク局
3−1,3−2,103 衛星中継器
4,104 ダウンリンク局
11 無変調波信号生成器
12 合成器
13 方向性結合器
14 切替器
15 フィルタ
16 検出用移相器
17 合成器
18 振幅及び位相検出器
19,115 移相器
111 アンテナ
112 周波数変換器
113 分配器
114 減衰器
116 増幅器
117 出力フィルタ
118 放射素子
119 反射鏡
1-1, 1-2 101 Broadcast / communication satellite system 2,102 Uplink stations 3-1, 3-2, 103 Satellite repeaters 4, 104 Downlink stations 11 Unmodulated wave signal generator 12 Synthesizer 13 Directionality Coupler 14 Switch 15 Filter 16 Detection phase shifter 17 Synthesizer 18 Amplitude and phase detectors 19, 115 Phase shifter 111 Antenna 112 Frequency converter 113 Divider 114 Attenuator 116 Amplifier 117 Output filter 118 Radiation element 119 Reflection mirror

Claims (5)

放送または通信の情報が重畳した変調波信号を受信し、前記変調波信号の振幅及び位相を減衰器及び移相器にて調整し、前記減衰器及び移相器により調整された変調波信号を増幅器にて増幅することにより、所望のアンテナ指向性を形成したアレーアンテナから変調波信号を伝送する伝送装置に対し、前記アレーアンテナを構成する複数の素子のそれぞれにより形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出装置において、
無変調波信号を生成する無変調波信号生成器と、
前記無変調波信号生成器により生成された無変調波信号を前記変調波信号に合成し、合成信号を生成する第1の合成器と、
前記第1の合成器により生成された合成信号が、前記アレーアンテナを構成する複数の素子の数に相当する複数の系統に分配され、前記減衰器及び移相器による調整処理及び前記増幅器による増幅処理を含む系統毎の処理にて生成された系統毎の合成信号を入力し、前記系統毎の合成信号のうち所定の2つの合成信号を選択して切り替えると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号に設定する切替器と、
前記切替器により選択された2つの合成信号のそれぞれから、前記変調波信号を遮断して無変調波信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号のうち前記切替器により設定された検出対象の信号に対応する無変調波信号に対し、その位相を離散的に360度回転させる検出用移相器と、
前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号のうち前記検出対象でない信号に対応する無変調波信号と、前記検出用移相器により位相が回転した無変調波信号とを加算して合成する第2の合成器と、
前記第2の合成器により合成された無変調波信号の電力に基づいて、前記検出対象の信号に対応する素子の前記振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出器と、
前記第1の合成器により生成された合成信号から前記無変調波信号を遮断し、前記アレーアンテナから伝送される変調波信号を抽出する出力フィルタと、
を備えたことを特徴とする振幅及び位相検出装置。
A modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed is received, the amplitude and phase of the modulated wave signal are adjusted by an attenuator and a phase shifter, and the modulated wave signal adjusted by the attenuator and the phase shifter is The amplitude of the electric field vector formed by each of a plurality of elements constituting the array antenna and the transmission device transmitting the modulated wave signal from the array antenna having the desired antenna directivity by amplifying with an amplifier, and In the amplitude and phase detector for detecting the phase,
An unmodulated wave signal generator for generating an unmodulated wave signal;
A first combiner to said unmodulated wave signal generated by the continuous wave signal generator synthesizes the modulated wave signal to generate a composite signal,
The synthesized signal generated by the first synthesizer is distributed to a plurality of systems corresponding to the number of elements constituting the array antenna, adjusted by the attenuator and phase shifter, and amplified by the amplifier. A composite signal for each system generated in the process for each system including the process is input, and two predetermined composite signals are selected and switched among the composite signals for each system, and the two combined signals selected A switch for setting one of the combined signals as a signal to be detected;
A filter that cuts off the modulated wave signal and extracts an unmodulated wave signal from each of the two synthesized signals selected by the switch;
A detection phase shifter that discretely rotates the phase of an unmodulated wave signal corresponding to a signal to be detected set by the switch among the two unmodulated wave signals extracted by the filter. When,
Of the two unmodulated wave signals extracted by the filter, the unmodulated wave signal corresponding to the signal not to be detected and the unmodulated wave signal whose phase is rotated by the detection phase shifter are added and synthesized. A second synthesizer;
An amplitude and phase detector for detecting the amplitude and phase of the element corresponding to the signal to be detected based on the power of the unmodulated wave signal synthesized by the second synthesizer;
An output filter that blocks the unmodulated wave signal from the synthesized signal generated by the first combiner and extracts the modulated wave signal transmitted from the array antenna;
An amplitude and phase detection device comprising:
放送または通信の情報が重畳した変調波信号を受信し、前記変調波信号の振幅及び位相を減衰器及び移相器にて調整し、前記減衰器及び移相器により調整された変調波信号を増幅器にて増幅することにより、所望のアンテナ指向性を形成したアレーアンテナから変調波信号を伝送する伝送装置に対し、前記アレーアンテナを構成する複数の素子のそれぞれにより形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出装置において、
無変調波信号を生成する無変調波信号生成器と、
前記無変調波信号生成器により生成された無変調波信号を前記変調波信号に合成し、合成信号を生成する第1の合成器と、
前記第1の合成器により生成された合成信号が、前記アレーアンテナを構成する複数の素子の数に相当する複数の系統に分配された際に、前記全ての系統の合成信号のうち検出対象の合成信号に対し、その振幅を調整しその位相を離散的に360度回転させると共に、前記検出対象でない合成信号に対し、その振幅及び位相を調整する減衰器及び位相器と、
前記減衰器及び位相器による回転及び調整処理並びに前記増幅器による増幅処理を含む系統毎の処理にて生成された系統毎の合成信号を入力し、前記系統毎の合成信号のうち所定の2つの合成信号を選択して切り替えると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を前記検出対象の信号に設定する切替器と、
前記切替器により選択された2つの合成信号のそれぞれから、前記変調波信号を遮断して無変調波信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号を加算して合成する第2の合成器と、
前記第2の合成器により合成された無変調波信号の電力に基づいて、前記検出対象の信号に対応する素子の前記振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出器と、
前記第1の合成器により生成された合成信号から前記無変調波信号を遮断し、前記アレーアンテナから伝送される変調波信号を抽出する出力フィルタと、
を備えたことを特徴とする振幅及び位相検出装置。
A modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed is received, the amplitude and phase of the modulated wave signal are adjusted by an attenuator and a phase shifter, and the modulated wave signal adjusted by the attenuator and the phase shifter is The amplitude of the electric field vector formed by each of a plurality of elements constituting the array antenna and the transmission device transmitting the modulated wave signal from the array antenna having the desired antenna directivity by amplifying with an amplifier, and In the amplitude and phase detector for detecting the phase,
An unmodulated wave signal generator for generating an unmodulated wave signal;
A first combiner to said unmodulated wave signal generated by the continuous wave signal generator synthesizes the modulated wave signal to generate a composite signal,
When the combined signal generated by the first combiner is distributed to a plurality of systems corresponding to the number of elements constituting the array antenna, among the combined signals of all the systems, the detection target An attenuator and a phase shifter that adjusts the amplitude and phase of the combined signal discretely by rotating 360 degrees, and adjusts the amplitude and phase of the combined signal that is not the detection target;
A combined signal for each system generated by processing for each system including rotation and adjustment processing by the attenuator and phase shifter and amplification processing by the amplifier is input, and two predetermined composites of the combined signals for each system are input A switch for selecting and switching a signal, and setting one of the selected two combined signals as the signal to be detected;
A filter that cuts off the modulated wave signal and extracts an unmodulated wave signal from each of the two synthesized signals selected by the switch;
A second combiner for combining by adding the two continuous wave signal extracted by said filter,
An amplitude and phase detector for detecting the amplitude and phase of the element corresponding to the signal to be detected based on the power of the unmodulated wave signal synthesized by the second synthesizer;
An output filter that blocks the unmodulated wave signal from the synthesized signal generated by the first combiner and extracts the modulated wave signal transmitted from the array antenna;
An amplitude and phase detection device comprising:
請求項1または2に記載の振幅及び位相検出装置において、
前記切替器は、前記入力した系統毎の合成信号のうち所定の1つの合成信号を基準信号とし、前記基準信号を含む2つの合成信号を選択すると共に、前記選択した2つの合成信号のうち、基準信号でない他の合成信号を検出対象の信号に設定する、ことを特徴とする振幅及び位相検出装置。
In the amplitude and phase detection device according to claim 1 or 2,
The switch uses a predetermined one of the input combined signals for each system as a reference signal, selects two combined signals including the reference signal, and among the selected two combined signals, An amplitude and phase detection device characterized in that another synthesized signal that is not a reference signal is set as a signal to be detected.
放送または通信の情報が重畳した変調波信号の振幅及び位相を減衰器及び移相器にて調整し、前記減衰器及び移相器により調整された変調波信号を増幅器にて増幅することにより、所望のアンテナ指向性を形成したアレーアンテナから変調波信号を伝送する伝送装置に対し、前記アレーアンテナを構成する複数の素子のそれぞれにより形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出装置において、By adjusting the amplitude and phase of the modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed with an attenuator and phase shifter, and amplifying the modulated wave signal adjusted by the attenuator and phase shifter with an amplifier, Amplitude and phase detection for detecting the amplitude and phase of an electric field vector formed by each of a plurality of elements constituting the array antenna for a transmission device that transmits a modulated wave signal from an array antenna having a desired antenna directivity. In the device
無変調波信号を生成する無変調波信号生成器と、An unmodulated wave signal generator for generating an unmodulated wave signal;
前記無変調波信号生成器により生成された無変調波信号を前記変調波信号に合成し、合成信号を生成する第1の合成器と、A first combiner that combines the unmodulated wave signal generated by the unmodulated wave signal generator with the modulated wave signal, and generates a combined signal;
前記第1の合成器により生成された合成信号が、前記アレーアンテナを構成する複数の素子の数に相当する複数の系統に分配され、前記減衰器及び移相器による調整処理及び前記増幅器による増幅処理を含む系統毎の処理にて生成された系統毎の合成信号を入力し、前記系統毎の合成信号のうち所定の2つの合成信号を選択して切り替えると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号に設定する切替器と、The synthesized signal generated by the first synthesizer is distributed to a plurality of systems corresponding to the number of elements constituting the array antenna, adjusted by the attenuator and phase shifter, and amplified by the amplifier. A composite signal for each system generated in the process for each system including the process is input, and two predetermined composite signals are selected and switched among the composite signals for each system, and the two combined signals selected A switch for setting one of the combined signals as a signal to be detected;
前記切替器により選択された2つの合成信号のそれぞれから、前記変調波信号を遮断して無変調波信号を抽出するフィルタと、A filter that cuts off the modulated wave signal and extracts an unmodulated wave signal from each of the two synthesized signals selected by the switch;
前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号のうち前記切替器により設定された検出対象の信号に対応する無変調波信号に対し、その位相を離散的に360度回転させる検出用移相器と、A detection phase shifter that discretely rotates the phase of an unmodulated wave signal corresponding to a signal to be detected set by the switch among the two unmodulated wave signals extracted by the filter. When,
前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号のうち前記検出対象でない信号に対応する無変調波信号と、前記検出用移相器により位相が回転した無変調波信号とを加算して合成する第2の合成器と、Of the two unmodulated wave signals extracted by the filter, the unmodulated wave signal corresponding to the signal not to be detected and the unmodulated wave signal whose phase is rotated by the detection phase shifter are added and synthesized. A second synthesizer;
前記第2の合成器により合成された無変調波信号の電力に基づいて、前記検出対象の信号に対応する素子の前記振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出器と、を備え、An amplitude and phase detector for detecting the amplitude and phase of the element corresponding to the signal to be detected based on the power of the unmodulated wave signal synthesized by the second synthesizer;
前記切替器は、前記入力した系統毎の合成信号のうち、前記合成信号の信号レベルが最も近い2つの合成信号を選択すると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号に設定する、ことを特徴とする振幅及び位相検出装置。The switch selects two synthesized signals having the closest signal level of the synthesized signal among the inputted synthesized signals for each system, and detects one synthesized signal of the selected two synthesized signals. An amplitude and phase detection device characterized by being set to
放送または通信の情報が重畳した変調波信号の振幅及び位相を減衰器及び移相器にて調整し、前記減衰器及び移相器により調整された変調波信号を増幅器にて増幅することにより、所望のアンテナ指向性を形成したアレーアンテナから変調波信号を伝送する伝送装置に対し、前記アレーアンテナを構成する複数の素子のそれぞれにより形成される電界ベクトルの振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出装置において、By adjusting the amplitude and phase of the modulated wave signal on which broadcast or communication information is superimposed with an attenuator and phase shifter, and amplifying the modulated wave signal adjusted by the attenuator and phase shifter with an amplifier, Amplitude and phase detection for detecting the amplitude and phase of an electric field vector formed by each of a plurality of elements constituting the array antenna for a transmission device that transmits a modulated wave signal from an array antenna having a desired antenna directivity. In the device
無変調波信号を生成する無変調波信号生成器と、An unmodulated wave signal generator for generating an unmodulated wave signal;
前記無変調波信号生成器により生成された無変調波信号を前記変調波信号に合成し、合成信号を生成する第1の合成器と、A first combiner that combines the unmodulated wave signal generated by the unmodulated wave signal generator with the modulated wave signal, and generates a combined signal;
前記第1の合成器により生成された合成信号が、前記アレーアンテナを構成する複数の素子の数に相当する複数の系統に分配された際に、前記全ての系統の合成信号のうち検出対象の合成信号に対し、その振幅を調整しその位相を離散的に360度回転させると共に、前記検出対象でない合成信号に対し、その振幅及び位相を調整する減衰器及び位相器と、When the combined signal generated by the first combiner is distributed to a plurality of systems corresponding to the number of elements constituting the array antenna, among the combined signals of all the systems, the detection target An attenuator and a phase shifter that adjusts the amplitude and phase of the combined signal discretely by rotating 360 degrees, and adjusts the amplitude and phase of the combined signal that is not the detection target;
前記減衰器及び位相器による回転及び調整処理並びに前記増幅器による増幅処理を含む系統毎の処理にて生成された系統毎の合成信号を入力し、前記系統毎の合成信号のうち所定の2つの合成信号を選択して切り替えると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を前記検出対象の信号に設定する切替器と、A combined signal for each system generated by processing for each system including rotation and adjustment processing by the attenuator and phase shifter and amplification processing by the amplifier is input, and two predetermined composites of the combined signals for each system are input A switch for selecting and switching a signal, and setting one of the selected two combined signals as the signal to be detected;
前記切替器により選択された2つの合成信号のそれぞれから、前記変調波信号を遮断して無変調波信号を抽出するフィルタと、A filter that cuts off the modulated wave signal and extracts an unmodulated wave signal from each of the two synthesized signals selected by the switch;
前記フィルタにより抽出された2つの無変調波信号を加算して合成する第2の合成器と、A second synthesizer for adding and synthesizing two unmodulated wave signals extracted by the filter;
前記第2の合成器により合成された無変調波信号の電力に基づいて、前記検出対象の信号に対応する素子の前記振幅及び位相を検出する振幅及び位相検出器と、を備え、An amplitude and phase detector for detecting the amplitude and phase of the element corresponding to the signal to be detected based on the power of the unmodulated wave signal synthesized by the second synthesizer;
前記切替器は、前記入力した系統毎の合成信号のうち、前記合成信号の信号レベルが最も近い2つの合成信号を選択すると共に、前記選択した2つの合成信号のうち1つの合成信号を検出対象の信号に設定する、ことを特徴とする振幅及び位相検出装置。  The switch selects two synthesized signals having the closest signal level of the synthesized signal among the inputted synthesized signals for each system, and detects one synthesized signal of the selected two synthesized signals. An amplitude and phase detection device characterized by being set to
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