JPH01500554A

JPH01500554A - ビーム形成回路網

Info

Publication number: JPH01500554A
Application number: JP62504800A
Authority: JP
Inventors: ロセン，ハロルド・エー
Original assignee: ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー
Priority date: 1986-08-14
Filing date: 1987-07-23
Publication date: 1989-02-23
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: DE3779748D1; CN1008675B; US4827268A; JP2728251B2; CA1282879C; DE3779748T2; WO1988001441A1; EP0277984B1; CN87105577A; EP0277984A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ビーム形成回路網［技術分野］本発明は特にマイクロウェーブ周波数における無線周波数伝達ビームを発生する装置に関し、とりわけダウンリンク信号を地球ステーションに送信するための通信衛星に使用するビーム形成回路網を扱うものである。ビーム形成回路網は、小さい開口地上基地の間の両方向通信を行なう衛星通信システムにおいて使用されるように特に構成され、この両方向通信は地上の領域の隣接したゾーンで一定周波数スベクトルを多重折返し再使用することにより達成される。

［技術的背景コマイクロウェーブ通信システムに関連して、通信衛星において使用されるこのようなネットワークがアンテナビーム信号を発生するために設けられ、アンテナビーム信号は通信信号を意図した位置に伝達するために送信ビームを順次形成する送信アレイを駆動するために使用される。ビーム形成回路網の初期のタイプは、周波数走査ビームを形成するために周波数走査レーダにおいて使用されている。

このビーム形成回路網の初期のタイプは単一の周期的遅延線を曲りくねった伝送線の形状に構成し、１回につきただ１つの信号ビームが形成されていた。比較的大きい走査角度がビームにより複数回の細かい角度的ステップにおいてカバーされ、各ステップはレーダ送信装置における周波数ステップに対応する。このようなシステムは時間シーケンス装置である。

他の応用においては共振回路遅延回路網が、アンテナビームの周波数アドレスを可能にするために使用されている。共振回路の周波数および帯域幅が比較的低く、必要とされる遅延を有する伝送線では長過ぎて実際には使用できないために、このような共振回路が使用されている。

前述されたビーム形成回路網は、人口衛星と非常に小さい地上基地の間にダウンリンク通信チャネルを設ける方向付は可能な多数のアンテナビームを同時に形成することが望ましい高周波数通信衛星には適さない。このような通信衛星の一例は、整理番号Ｐ　Ｄ　−８６３０９にファイルされている１９８６年８月１４日出願の米国特許出願第８９８９８３号明細書に示されている。

その明細書に示されているシステムにおいて通信衛星は、利用可能な帯域幅だけでなく衛星ＥＩＲＰも最大にするようにして極めて小さい開口の多数の地上基地を相互に結合する。

システムは実質的にＥＩＲＰを増大する高い方向性の隣接ビームをダウンリンクに使用し、割当てられた周波数スペクトルの多重再使用を可能にする。その結果ポイント−ポイントサービスのために設けられることのできる通信チャネルの数が最大にされる。高多重搬送波送信装置の効率は相互変調積の分散の結果として達成され、ダウンリンクにおける雨の有害な影響は蓄積された送信電力を使用することによって容易に克服される。多数のユーザーの相互結合はフィルタ相互結合マトリクスと高い方向性のアドレス可能なダウンリンクビームとの結合によって達成される。

本発明のビーム形成回路網は、従来技術の欠点をそれぞれ克服するように意図されたものであり、上記タイプの通信衛星システムと共に使用されることができる。

［発明の要約コ本発明による装置は、それぞれゾーンに対応した複数の送信信号を使用する複数のゾーンにアンテナによって送信するための複数のアンテナビーム信号を同時に形成するために設けられ、送信信号はそれぞれ対応したゾーンにおける関連した位置で受信されることになっている複数のサブ信号を含む。

装置はそれぞれが複数の送信信号を伝達する複数の第１のラインと、複数の第１のラインと交差する第２の複数の間隔を隔てたラインとを有する。第１および第２の複数のラインは、各々交差ガイド結合器によって交差点で互いに結合され、複ネルギの一部分が複数の第２のラインのそれぞれに伝達されて、複数の第２のラインのそれぞれの出力は対応したゾーンの関連する位置で受信されるサブ信号の全てを含むアンテナビーム信号となる。隣接した交差点間の距離と複数の第１のラインのそれぞれの幅とは、サブ信号が対応したゾーンにおけるそれぞれ関連する位置に方向付けられるように所望のシフトを各サブ信号の位相中に生成するよう予め定められている。

したがって本発明の主要な目的は、複数のアンテナビームを同時に発生するビーム形成網を提供することである。

本発明の他の目的は、ダウンリンクビームを種々のゾーンの異なる位置に送信する衛星中での使用に適した上記のタイプのビーム形成回路網を提供することであり、ビームは全てのゾーンにおいて同じ周波数範囲の再使用を効果的に行なうために同じ周波数範囲のゾーンのそれぞれに送信される。

本発明の他の目的は、共振回路等の必要なしにアンテナビーム信号中に時間遅延を生成する上記のタイプのビーム形成回路網を提供することである。

さらに本発明の他の目的は、特に構造上簡単であり、製造し易い上記タイプのビーム形成回路網を提供することである。

さらに本発明のこれらの目的および有効性は、以下の本発明の好ましい実施例の説明から明瞭にされるものである。

［図面の簡単な説明］第１図は通信衛星の斜視図であり、アンテナサブシステムを示す。

第２図は第１図に示されたアンテナサブシステムの頂部から見た図である。

第３図は第２図のライン３−３に沿って得られた断面図である。

第４図は第２図のライン４−４に沿って得られた断面図である。

第５図は合衆国の図であり、本発明の人工衛星によってカバーされる多重の隣接する受信ゾーンを示し、適用範囲の主要領域はハツチングで示され、競合範囲の領域は点描によって示されている。

第６図は通信衛星のための通信用電子装置のブロック図である。

第７図は入力を有するポイント−ポイント受信供給ホーンを第６図に示された通信用電子装置へ相互結合する結合網の概略図である。

第８図はポイント−ポイントシステムのための受信ゾーンと送信ゾーンを接続するために用いられる相互結合チャンネルの基準図である。

第９図は人工衛星によってカバーされる多重隣接送信ゾーンを示す合衆国の概略図と、合衆国にわたる、各ゾーンのための相互結合されたチャンネルの地域配分の概略図である。

第９Ａ図は東西方向においてビームの中央からの距離に関してポイント−ポイントシステムにおける各ゾーンのための送信アンテナビームの利得の変化を示すグラフである。

第９Ｂ図は南北方向における利得の変化を示す第９Ａ図と同様のグラフである。

第１Ｏ図はポイント−ポイントシステムにおいて用いられたフィルタ相互結合マトリックスの詳細な概略図である。

第１１図はポイント−ポイントシステムにおいて用いられたビーム形成回路網の詳細な図である。

第１２図は第１１図に示されたビーム形成回路網の一部の拡大された断片図である。

第１３図はポイント−ポイントシステムのための送信アレイの前面図であり、各送信素子における水平スロットは図を簡潔にするため示されていない。

第１４図は第１３図に示されたアレイの送信素子の測量であり、素子のための集合供給回路網を示す。

第１５図は第１３図の送信アレイにおいて用いられる送信素子の１つの斜視図である。

第１６図はポイント−ポイントシステムのための受信供給ホーンの前面図である。

第１７図は送信波と、ポイント−ポイントシステムのための送信供給アレイの一部との関係を示す概略図である。

好ましい実施例の説明第１図乃至第４図を参照すると、地球表面上の静止軌道に位置する通信衛星ＪＯが示されている。以下に更に詳細に説明されるが人工衛星のアンテナシステムは典型的に、アンテナシステムが地面に関して一定の方向を維持するように地球方向プラットホーム上に取付けられる。

人工衛星１０は、特定の周波数帯域、例えば静止衛星サービスＫｕ帯域における２つの異なるタイプの通信サービスを与えるハイブリッド通信型人工衛星である。以下にポイント−ポイントサービスと呼ばれるようなタイプの通信サービスは比較的狭い帯域の音声およびデータ信号の非常に小さな口径アンテナターミナル間で送受信通信を行う。周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）の使用および割当てられた周波数スペクトルの再使用によって、致方のこのような通信チャンネルは単一の線形偏波において同時に適応される。人工衛星１０によって提供されたほかのタイプの通信サービスは放送サービスであり、それは他の線形偏波で伝達される。放送サービスはまず、人工衛星１０によって提供された地域の至る所でビデオおよびデータの一方向の配給のため用いられる。このように、送信アンテナビームは全地域をカバーする。この説明において例として、ポイント−ポイントおよび放送サービスの両方によってサービスされる地理的範囲がアメリカ合衆国であると仮定する。従って、放送サービスは以下にＣ０ＮＵＳ（Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ　Ｕｎｉｔｅｄ　５ｔａｔｅ）と呼ばれる。

人工衛星１０のアンテナシステムは通常の無方向性アンテナ１３および各々ポイント−ポイントおよびＣ０ＮＵＳシステムを提供するための２つのアンテナサブシステムを含む。ポイント−ポイントアンテナサブシステムが送受信通信のため地上基地を相互通信するため設けられる。Ｃ０ＮＵＳアンテナシステムはアメリカ合衆国全土をカバーする広いパターン上で地上の１以上の特定の位置によって受信される信号を放送するトランスポンダとして機能する。ポイント−ポイント送信信号およびＣ０ＮＵＳ受信信号は垂直偏波される。

Ｃ０ＮＵＳ送信およびポイントーポ、インド受信信号は水平偏波される。このアンテナシステムは２つの反射鏡１２ａ、　１２ｂを有する大きな反射鏡アセンブリ１２を含む。２つの反射鏡１２ａ、１２ｂは共通軸を中心に互いに回転されそれらの中間点で交差する。反射鏡１２ａは水平に偏波され水平偏波された信号によって動作するが、一方、反射鏡１２ｂは垂直に偏波されそれ故に垂直偏波された信号によって動作する。結果的に反射鏡１２ａ、　１２ｂの各々は他方の反射鏡１２ａ、１２ｂが送信する信号を反射する。

周波数選択スクリーン１８は半分に分けられた部分１８ａ。

１８ｂを含んでおり、スクリーンの半分１８ａ、　１８ｂは第２図で最もよくわかるように人工衛星１０を直径方向に通過する中心線の反対側に配置されて支持体３０を取付けられている。周波数選択スクリーン１８は周波数の異なる帯域を分離するためのダイプレクサとして機能し、銅のような任意の適切な材料から形成された分離した導電素子の７１／イを含む。様々な種類の既知の周波数選択スクリーンがこのアンテナシステムにおいて用いられてもよい。しかしながら、シャープな変化特性と、互いに比較的接近している２つの周波数帯域を分離する能力を示す１つの適切な周波数選択スクリーンは米国特許出願（整理番号ＰＤ−８５５１２号）明細書に開示されている。

周波数選択スクリーン１８はＣ０ＮＵＳおよびポイント−ポイントサブシステムの両方のための送信されたおよび受信された信号を効果的に分離する。スクリーン１８の２つの半分の部分１３ａ、１８ｂは水平および垂直偏波される個々の信号を分離するように各々適合される。

信号ビームによって全国をサービスするＣ０ＮＵＳサブシステムはこの例ではその送信機８２として高電力進行波管増幅器を各々有する８個の通常のトランスポンダを有する（第６図参照）。Ｃ０ＮＵＳ受信アンテナは垂直偏波を用い、ポイント−ポイント送信システムと垂直偏波された反射鏡１２ｂを共有する。Ｃ０ＮＵＳ受信信号は周波数選択スクリーンの半分の部分１８ｂを通過し、反射鏡１２ｂの焦点平面２８に置かれた受信供給ホーン１４上に焦点を結ぶ。そのように形成されたアンテナパターンはＣ０ＮＵＳをカバーするように形作られている。Ｃ０ＮＵＳ送信アンテナは水平偏波を用い、ポイント−ポイント受信システムと反射鏡１２ａを共有する。送信供給ホーン２４からの信号放射は水平偏波の周波数選択スクリーン１８ａによってその第２のパターンがＣ０ＮＵＳをカバーするように形作られている反射鏡１２ａへ反射される。

ポイント−ポイントサブシステムは広く送信アレイ２０．サブ反射鏡２２、および受信供給ホーン１６を含む。後に更に詳細に説明されるが送信アレイ２０はスクリーン１８のすぐ下の支持体３０上に取付けられている。サブ反射鏡２２は送信アレイ２０の前方でスクリーン１８のわずかに下に取付けられている。送信アレイ２０から放射する信号はサブ反射鏡２２によってスクリーン１８の一方の半分の部分１８ｂ上へ反射される。主反射鏡１２とサブ反射鏡２２とは送信アレイ２０から放出する信号のパターンを効果的に拡大し拡張する。サブ反射鏡２２から反射された信号は順次スクリーン１８の半分の部分１８ｂによって大きな反射鏡１２ｂ上へ反射され、それは順次ポイント−ポイント信号を地上へ反射する。

この装置によって、大きな口径の位相アレイの性能が得られる。受信供給ホーン１６は反射鏡１２ａの焦点面２６に位置される。それは第１６図に示されている４個の主ホーン５０．５４．５８．８２と３個の補助ホーン５２．５８．６０から成る。

次に第１３図乃至第１５図を参照すると、送信アレイ２０は第１３図に示されるように、アレイを形成するため平行関係で配置された複数の、例えば４０個の送信導波管素子１０６を含む。

送信導波管素子１０６の各々は垂直偏波信号を発生する複数の、例えば２６個の水平で、垂直に間隔を置かれたスロット１０８を含む。第１４図に示されるように、送信アレイ２０は、４つの場所１１４でアレイ素子を励振する全体を番号１１０によって示された集合供給回路網によって送信信号を供給される。集合供給回路網１１０の目的は送信導波管素子１０６に対して広帯域の整合を行うことである。導波管開口１１２への信号入力は、スロット励振が南北方向における偏平パターンを与えるように設計されるようにアレイスロット１０８を励振する。

水平偏波ポイント−ポイント受信システムによって供給されたほぼ方形のビーム適用範囲が示されている第５図を参照する。この特定の例において、ポイント− ポイントシステムによってサービスされる領域はアメリカ合衆国である。ポイント−ポイント受信システムは４つのアップリンクゾーン３２゜３４、３８．３８からそれぞれ人工衛星へ放射する４つのビームＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を含み、ビームＲ１乃至Ｒ４の各々は各ゾーン３２．３４．３８．３８において個々の位置（ｓｉｔｅ）から発する複数の個々のアップリンクビームから成り、その位置から個々の信号を伝達する。個々の位置からのアップリンクビーム信号は各ゾーンのための複数のチャンネルへ配列される。例えば、ゾーン３２はゾーン３２で対応するアップリンク位置から数百の個々のビーム信号を伝達するこのようなチャンネルの各々によって複数の、例えば１６個の２７ＭＨｚチャンネルを含んでもよい。

各々符号３２．３４．３Ｂ、および３８によって示されている４つのビームパターン輪郭の各々についての信号強度はそれら各ビームのピークからおよそ３ｄＢ下である。アンテナビームはハツチング範囲３９．４１．４３．４５において周波数スペクトルの４倍の再使用を可能にするためそれらの間で充分な分離を達成するように設計されている。点描範囲４０．４２．および４４において、この分離は隣接するゾーンにおいて発する同じ周波数の信号間の識別には不十分である。これらの範囲で発する各信号は２つのダウンリンク信号を発生し、一方は予定されたものでありもう一方は臨時的なものである。これらの領域において臨時信号の発生については以下に更に詳細に論議される。

ビーム３２．３４．３６．３８によってカバーされた４つのゾーンは幅が等しくない。ビーム３２によってカバーされる東海岸ゾーンはおよそ１．２度の広がりである。ビーム３４によってカバーされる中央ゾーンはおよそ１．２度の広がりである。ビームパターン３６によってカバーされる西中央ゾーンはおよそ２．０度の広がりである。ビームパターン３８によってカバーされる西海岸ゾーンはおよそ２．０度の広がりである。４つの受信ゾーン３２．３４．３ｆ３および３８の各々の幅は基地数および国の様々な範囲での人口密度によって決定される。従って、ビームパターン３２は合衆国の東部における比較的高い人口密度に適応するために比較的狭く、一方、ビームパターン３６は山岳地帯における比較的狭い人口密度のため比較的広い。各ゾーンが全周波数スペクトルを用いるので、ゾーンの幅は人口密度の高い地域においてはチャンネル使用についての高い要求に適応させるため狭くされている。

第９図に示されるように、ポイント−ポイント送信システムは各々４つの送信ゾーン３１．３３．３５．３７をカバーする４つのビームＴＩ、Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４から成り、その各ビームＴ１乃至Ｔ４はそれぞれ各ゾーン３１．３３．３５．３７の個々のダウンリンク位置について予定された複数の個々のダウンリンクビームからなり、個々の信号をその位置へ伝達する。個々のダウンリンク位置で受信されるように予定されたダウンリンクビーム信号は各ゾーンのための複数のチャンネルへ配列される。例えば、ゾーン３１は数百の個々のビーム信号をゾーン３２の対応するダウンリンク位置へ伝達するこのようなチャンネルの各々による複数の、例えば１６個の２７ＭＨｚチャンネルを含んでもよい。

幅の等しくない多重ダウンリンクゾーンおよびダウンリンクゾーンの使用は、相互変調積の大部分が地上基地で受信されることが妨げられるように地理的に分散されるように以下に論議される固体電力増幅器によって発生する相互変調積の生成を助ける。真の効果は、システムが更に相互変調積を黙認できるので、増幅器が更に効率的に動作されることである。

送信ゾーン３１．３３．３５．３７の幅が受信ゾーンＲ１，Ｒ２゜Ｒ３，Ｒ４のそれらとほぼ同じであるけれども、２つの組の小さな差はシステムの容量を最良にするために発見された。

個々の送信ビーム２９の半分の電力ビーム幅は実質的に、送信ゾーン３１．３３．３５．３７の幅よりも狭い。このことは所望された高利得を生じ、受信ゾーン配列を特徴とする競合範囲のゾーン４０．４２．４４を避ける。これらの個々のビーム２９は個々の目的基地の方向でダウンリンクＥＩＲＰを最大化するためゾーン中に向けられなければならない。送信ポイント−ポイント周波数アドレス可能狭帯域２９は、その見掛けの大きさが主反射鏡１２ｂおよびサブ反射鏡２２を含む２つの同じ焦点のパラボラによって拡大されるアレイ２０によって生成される。各ビーム２９の東西方向は送信素子２０のアレイ１０６に沿ってその信号の位相経過によって決定される（第１３図および第１５図）。

この位相経過は以下に論議されるビーム形成回路網９８によって確立され、信号周波数の関数である。送信アレイ素子２０の各々は後に論議される固体電力増幅器によって駆動される。

アレイ素子１０６へ供給される電力は均一ではなくその代わりに１０ｄＢ以上低いエツジ素子まで次第に弱くなっている。

次第に弱くなるビーム２９は送信アレイ素子２０の位置に従って送信利得を調節することによって達成される。励起パターンは第９Ａ図に示された送信の２次パターンの特徴を決定する。

第９図を参照すると、送信ゾーン３１．３３．３５．３７の間の最も接近した空間がゾーン３１と３３の間に発生し、それはおよそ１．２度である。このことは特定の周波数を用いるゾーン３３ヘアドレスされる信号がそのビーム中心から１．２度のサイドローブによってゾーン３１において同じ周波数を用いる信号と干渉することを意味する。しかしながら、個々の送信利得は低いサイドローブレベルを提供するように調節され、それによって隣接するゾーンにおける周波数再使用を許容する。

第９Ａ図を参照すると、ビーム中央からのこの角度でのサイドローブが更に３０ｄＢ以上小さく、そのためこのような干渉が無視してよい程度に小さいことがわかる。ゾーン３５および３７における同じ周波数使用は更に角度が移動され、この故にこれらのゾーンにおけるサイドローブの干渉は一層小さい。

第９Ｂ図は南北方向の送信ビームパターンの説明である。

各送信導波管素子１０６の２６個のスロット１０８はほぼ平坦な南北パターンを形成するように励振され、南北照準方向からプラスマイナス１１．４度のカバーされた範囲に広がる。

ポイント−ポイントおよびＣ０ＮＵＳシステムの両方は同じアップリンクおよびダウンリンク帯域を用い、ポイント−ポイントシステム用い、ＣＯＮＵＳシステムは先に記述されたように垂直偏波を用いる。例えば両方のサービスは同時に、１１．７ＧＨｚと１２．２ＧＨｚの間の全５００ＭＨｚダウンリンク周波数帯域と、１４ＧＨｚと１４．５ＧＨｚの間の全５００ＭＨｚアップリンク周波数帯域とを用いる。ポイント−ポイントサービスを用いる受信ゾーン３２，　３４．　３６．　３８と送信ゾーン３１。

３３、　３５．　３７の各々は全周波数スペクトル（即ち５００ＭＨｚ）を用いる。更に、この総局波数スペクトルは複数のチャンネル、例えば各々が２７ＭＨｚの有効な帯域幅と３０ＭＨｚの間隔を有する１６のチャンネルへ分割される。

次に、１６個のチャンネルの各々はおよそ８００のサブチャンネルを適用してもよい。この故に、およそ１２，５００　（１６チヤンネル×８００サブチヤンネル）の各ゾーンで３２キロビット毎秒のチャンネルが任意の与えられた瞬間で適応される。以下に説明されるように、ポイント−ポイントシステムの通信構成は任意の基地が任意のその他の基地と直接通信することを許容する。従って、単一偏波中で、合計５０，０００のサブチャンネルが全国的に適応される。

第１図、第２図、第６図、第７図、および第１６図を特に参照すると、ポイント −ポイント受信供給アレイ１６は７個の受信ホーン５０乃至６２を用いる。ホーン５０，　５４，　５８，および６２は各々ゾーン３２，　３４．　３Ｂ．および３８から信号を受信する。ホーン５２．　５８および６０は競合範囲４０、４２および４４から信号を受信する。一連のハイブリッドカップラまたは電力分割器Ｃｌ乃至Ｃ９を用いて、ホーン５０乃至６２によって受信された信号は４つの出力６４乃至７０へ結合される。例えば、競合範囲４４の領域から発し、ホーン６０によって受信される信号はカップラＣ２によって分割され、分割された信号の部分はカップラＣ】およびカップラＣ４へ各々分割され、分割された信号はそれぞれホーン５８．　６２によって受信された入力信号と結合される。同様に、競合範囲４２の領域から発し、ホーン５６によって受信される信号はカップラＣ５によって分割される。分割された信号の一部はカップラＣ３によってカップラＣ４の信号出力と結合され、一方、分割された信号の残りの部分はカップラＣ７によってホーン５４によって受信された信号と結合される。

ＣＯＮＵＳおよびポイント−ポイントシステムの両方のための信号の受信および送信用の電子装置をブロック図で表す第６図が特に注目される。ポイント−ポイント受信信号６４−７０（第７図参照）は第７図のポイント−ポイント路網から得られ、一方ＣＯＮＵＳ受信信号７２はＣＯＮＵＳ受信供給ホーン１４から得られる（第１図および第３図）。ポイント−ポイントおよびＣＯＮＵＳ受信信号は５つの対応する受信器と入力ライン６４−７２を選択的に接続するスイッチング回路網７６へ入力され、８個のその受信器は全体を７４で示される。受信器７４は通常設計のものであり、そのうちの３個は余分に備えられたものであり、受信器の１個が故障を起こさない限り通常は用いられないものである。故障の発生において、スイッチング回路網７Ｂはバックアップ受信器７４を適切な入力ライン６４−　７２に再接続する。受信器７４はフィルタ相互結合マトリックス９０中のフィルタを駆動するように機能する。ライン６４−７０と接続されている受信器７４の出力は第２のスイッチング回路網７８によって４つの受信ラインＲ１− Ｒ４を経てフィルタ相互結合マトリックス９０へ結合される。以下に論議されるように、フィルタ相互結合マトリックス（Ｆ　Ｉ　Ｍ）は受信ゾーン３２，　３４，　３Ｌ　３８と送信ゾーン３１，　３３，　３５．　３７との間に相互結合を提供する。上述された５００ＭＨｚにおける動作が１６個の２７ＭＨｚチャンネルへ分離された周波数スペクトルを割当てられるので、１６個のフィルタの４組が用いられる。１６個のフィルタの各組は全部で５００ＭＨｚの周波数スペクトルを使用し、各フィルタは２７ＭＨｚの帯域幅を有する。後述するように、フィルタ出力Ｔ　１−Ｔ４は４つの群で配列され、各群は４つの送信ゾーン３１．　３３．　３５．　３７の１つに予定される。

送信信号Ｔ　１．　−　Ｔ　４は各々、スイッチング回路網９４を経て６個の駆動増幅器９２のうちの４個へ接続され、このような増幅器９２のうちの２個は故障の発生においてバックアップ用に備えられているものである。増幅器９２のうちの１個の故障の発生において、バックアップ増幅器９２の１個がスイッチング回路網９４によって対応する送信信号ＴＩ−Ｔ４へ再接続される。同様にスイッチング回路網９６は増幅器９２の増幅された出力をビーム形成回路網９８へ結合する。以下に更に詳細に説明されるように、ビーム形成回路網９８は４つの遅延ラインに沿って等しい間隔で接続された複数の伝送遅延ラインから成る。

遅延ラインのこれらの間隔および幅は所望された中央帯域ビームスキントと、サービスされる対応する送信ゾーン３１．３３゜３５、３７用の周波数を有するビーム走査速度を与えるように選択される。４つの遅延ラインから結合された送信信号は第１１図および第１２図に示されるようなビーム形成回路網９８において固体電力増幅器１００へ入力を供給するために合算され、それはポイント−ポイントシステムの送信アレイ２０に埋め込まれてもよい。以下に論議された実施例において、４０個の固体電力増幅器（ＳＳＰＡ）１００が備えられている。５ＳＰＡ１００の各々はビーム形成回路網９８によって形成された４０の信号の対応する１つを増幅する。５ＳＰＡ１００は先に説明された次第に弱くなるアレイ励振を提供するため異なる電力容量を有する。５ＳＰＡ１００の出力は送信アレイ２０の素子の１つの入力１１２（第１４図）へ接続される。

ライン７２上のＣ０ＮＵＳ用受信信号はスイッチング回路網７６、７８によって適切な受信器７４へ接続される。Ｃ０ＮＵＳ信号と接続された受信器の出力は上述されたように８個のチャンネルのために提供された入力マルチプレクサ８０へ出力される。入力マルチプレクサ８０の目的は、サブ信号が個々に増幅されることができるようにサブ信号へ１つの低レベルＣ０ＮＵＳ信号を分割することである。Ｃ０ＮＵＳ受信信号はＣ０ＮＵＳ送信信号が非常に小さな地上基地へ分配されるように高度に増幅される。入力マルチプレクサ８０の出力はスイッチング回路網８４を経て１２個の高電力進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）８２のうちの８個へ接続され、そのうちの４個のＴＷＴＡ８２は故障の発生においてバックアップのために用いられる。８個のＴＷＴＡ８２の出力は別のスイッチング回路網８６を経て、１つのＣ０ＮＵＳ送信信号へ８つの増幅された信号を再結合する出力マルチプレクサ８８へ接続される。マルチプレクサ８８の出力はＣ０ＮＵＳ送信器２４の送信ホーンへの導波管を経て送られる（第２図および第３図）。

フィルタ相互結合マトリックスＦＩＭ９０（第６図）を詳細に示す第１０図に注目する。先に論議されたように、ＦＩＭ９０は、任意の受信ゾーン３２．３４．３８．３８中の任意のターミナル（第５図）と任意の送信ゾーン３１．３３．３５．３７の任意のターミナルとを効果的に相互結合する。ＦＩＭ９０は受信信号Ｒ１゜Ｒ２，Ｒ３，およびＲ４をそれぞれ受信するための４つの導波管入力１２０　、１２２　、３２４および１２６を含む。先に説明されたように、対応する受信ゾーン３２．８４．３８．３８　（第５図）から発生する受信信号Ｒ１乃至Ｒ４の各々は割当てられた全周波数スペクトル（例えば５００ＭＨｚ）を含み、複数のチャンネル（例えば１６個の２７ＭＨｚチャンネル）へ分離される。チャンネルは複数のサブチャンネルへ更に分離され、サブチャンネルの各々は対応するアップリンク位置から信号を伝達する。ＦＩＭ９０は６４個のフィルタを含み、その１つが参照番号１０２によって示されている。各フィルタ１０２はチャンネルの１つに対応するパスバンド（例えば１４０３乃至１４３０ＭＨｚ）を有する。フィルタ１０２はそれぞれ各受信ゾーン３２．３４．３６．３８のための４つの群において配列され、各群はサブグループ当り８個のフィルタの２つのバンクまたはサブグループを含む。フィルタ１０２の１つのサブグループは偶数番号のチャンネルのためこれらのフィルタを含み、各群のその他のグループは奇数番号のチャンネルのため８個のフィルタを含む。従って、たとえば、受信信号Ｒ］用のフィルタ群は奇数チャンネル用フィルタ１０２のサブグループ１０４と偶数チャンネル用フィルタ１０２のサブグループ１０６を含む。

以下の表はそれらのフィルタサブ群に対する受信信号およびゾーンに関するものである。

３２　Ｒ１１０４１０６３４Ｒ２コ、０８　１１０３６　Ｒ３１１２１１，４３８’　Ｒ４１１６１１８受信信号Ｒ１−Ｒ４がフィルタされるとき、フィルタされた出力は送信信号を形成するため結合されるような独特な方法でフィルタはグループにされている。送信信号ＴＩ−Ｔ４もまた割当てられた全周波数スペクトル（例えば５００　Ｍ　Ｈｚ　）を用いる。説明した実施例において、送信信号Ｔ１＝７４の各々は１６個の２７ＭＨｚ幅のチャンネルを有Ｉ２．４個の受信ゾーン３２−３８の各々から４個のチャンネルを含む（第５図）。

入力する受信信号Ｒ１−Ｒ４は、５０％の信号電力を各サブグループへ効果的に向ける各関連するハイブリッドカップラ１．２８−１３４によって対応するサブグループへ分割される。

したがって、例えば導波管１２０でのＲ１信号入力の半分はフィルタ１０２のサブグループをサービスする送信ライン１３６へ導かれ、Ｒ１信号の残りの半分はフィルタ１０２のサブグループ１０６をサービスする送信ライン１３８へ導かれる。同様の方法で、フィルタ１０２のサブグループ１０４−１１８の各々はライン１３６および１３８と同様の、対応する分配ラインによって供給される。

サブグループ１０４の構成について更に詳細に説明する。残、りのサブグループ１０Ｂ−１１８はサブグループ１０４と構造が同じである。送信ライン１３Ｇに沿って間隔を置いて、８個のフェライトサーキュレータ１．４０があり、それぞれ１つが奇数番号のチャンネルフィルタ１０２と関連する。サーキュレータ１４０の機能は送信ライン１３６をロスのない方法で奇数チャンネルの各々へ接続することである。従って、例えば、Ｒ１信号は第１のサーキュレータ１４０ａへ入り、チャンネル１に対応する２　７　Ｍ　Ｈｚの帯域の信号をサーキュレータＪ、４２へ通すように反時計方向にそれを循環する。全てのその他の周波数は反射される。これらの反射された信号はサーキュレータを経て処理が繰返される次のフィルタへ伝播される。この処理によって、Ｒ１受信信号はＲ１信号に対応する１６個のフィルタ１０４−１０８によって１６個のチャンネルフィルタされる。

このように、チャンネル１の範囲の周波数を有するＲ１信号は第１のフェライトサーキュレータ１４０ａを通過し、グループ１０４のフィルタ１によってフィルタされる。

フィルタサブグループ１０４　（１ｇからの出力は、十文字パターンでフィルタ１０２の隣接グループからの出力を合計するフェライトサーキュレータ１４２の第２の組によって選択的に結合される。例えば、グループ１０４のチャンネルフィルタｌ。

５．９および１３の出力はフィルタグループ１１２のチャンネルフィルタ３，７．１１および１５の出力と合計される。この合計はＴｌ用出力端子１１４に現われる。第８図を参照すると、これらの信号は受信ゾーンＲ１とＲ３間の結合および送信ゾーンＴ１に対応する。

送信および受信信号が任意のターミナル間の送受信通信を許容するためＦＩＭ９０によっていかにして相互結合されるかを示す第８図および第９図を注目する。

特に、第８図はいかにして受信および送信ゾーンが相互結合チャンネルによって一緒に結合されるかを示す表を与え、一方第９図はいかにしてこれらの相互結合チャンネルが送信ゾーン３１．３３．３５．３７にわたって地理的に分配されるかを示す。第８図において、受信信号Ｒ１−Ｒ４は相互結合チャンネルの行毎に読み出され、送信信号ＴＩ−Ｔ４は相互結合チャンネルの列毎に読み出される。

送信信号Ｔ　１−Ｔ４の各々は各々４つの群に配列された１６個のチャンネルから生成され、各群が受信信号Ｒ１−Ｒ４の１つと関連していることが第８図から迅速に認められる。本発明の人工衛星通信システムは、パケット交換信号を経て地上基地間の通信を調整する人工衛星ネットワーク制御センタと呼ばれる地上基地と関連して使用される。ネットワーク制御センタは所望されるダウンリンクの位置に基づいたアップリンク周波数をアップリンクユーザに割当て、ダウンリンク経度が目的地のそれに最も近い有効な周波数を割当てる。周波数アドレス可能なダウンリンク送信ビーム２９は従ってアップリンク信号の周波数によってアドレスされる。

この方法はダウンリンク信号の利得を最大にする。

第９図に示されるように、アメリカ大陸は４つの基本的なゾーン３１．３３．３５．３７に分割される。ゾーン３１は東海岸ゾーンと呼ばれ、ゾーン３３は中央ゾーンと呼ばれ、ゾーン３５は山岳ゾーンと呼ばれ、ゾーン３７は西海岸ゾーンである。先に説明されたように、ゾーン３１．３３．３５．３７の各々は割当てられた全周波数スペクトル（例えば５００ＭＨｚ）を用いる。従って、５００ＭＨｚの割当て周波数帯域の場合、ゾーン３１゜３３、３５．３７の各々に防護帯域を加えた１６個の２７ＭＨｚチャンネルが存在する。

第９図のビーム２９で４回繰返された番号１−１６はそのように番号を付けられたチャンネルの中心周波数に対応するビームの経度を示す。ビームの周波数感度のため、チャンネルの最も低い周波数狭帯域信号と最も高い周波数狭帯域信号との間の経度スパンはおよそ１チャンネル幅である。各ビームはその電力が半分になる点の間で０．６度の幅であり、即ち、東海岸と中央ゾーンにおけるゾーン幅の半分で、山岳ゾーンと西海岸ゾーンにおけるゾーン幅のほぼ３分の１である。

アンテナビーム２９は互いに高信号密度を確立するためオーバーラツプする。即ちビームが更にオーバーラツプすればするほど、与えられた領域のチャンネル容量は大きくなる。従って、東海岸ゾーン３１において、東海岸ゾーン３１の信号量が山岳ゾーン３５のそれよりかなり大きいので山岳ゾーン３５においてよりも大きなオーバーラツプがある。

上述された相互結合スキーマについて、異なるゾーンの基地間の典型的な通信を例として説明する。この例において、ミシガン州のデトロイトの発信者がカリフォルニア州のロサンジエルスの基地へ電話をしようとすると仮定する。従って、中央ゾーンに位置するミシガン州のデトロイトはアップリンク位置であり、西海岸ゾーン３７に位置するカリフォルニア州のロサンジエルスはダウンリンク目的地である。第９図に示されるように、アメリカ大陸における各地理的位置は特定のゾーンなおける特定のチャンネルと関連されることができる。

従って、ロサンジエルスは送信ゾーン３７０チヤンネル１４と１５の間に位置を定められている。

特に第５図、第８図、および第９図を同時に参照すると、受信および送信ゾーンＲ１とＴ１は東海岸ゾーン３２と３１に存在し、Ｒ２とＴ２は中央ゾーン３４と３３に存在し、Ｒ３とＴ３は山岳ゾーン３６と３５に存在し、Ｒ４とＴ４は西海岸ゾーン３８と３７に存在する。デトロイトは中央またはＲ２ゾーン３４に存在するので、信号が西海岸またはＴ４ゾーン３７へ送信されることができるチャンネルはチャンネルｌ、５．９および１３であることがわかる。これは行Ｒ２および列Ｔ４の交差によって第８図の表において決定される。それ故、デトロイトから、アップリンクユーザはチャンネル１，５，９ま′たは１３のいずれかのアップリンクであり、これらのチャンネルのいずれもダウンリンク目的地に最も接近している。ロサンジエルスがチャンネル１４と１５との間に位置するので、ネットワーク制御センタはチャンネル１３がチャンネル１４に最も近いためチャンネル１３の信号をアップリンクする。ダウンリンクビーム幅はロサンジエルスで高利得を与えるのに充分広い。

反対に、アップリンク位置がロサンジエルスにあり、ダウンリンク目的地がデトロイトにあるなら、第８図の行Ｒ４および列Ｔ２が考慮されなければならない。

この交差は信号がチャンネルがダウンリンク位置に最も近いことに依存してチャンネ゛ル１．５．９または１３上に送信されることができることを表す。チャンネル９が、デトロイトへ最も近いチャンネル１１へ最も近いので、ネットワーク制御センタはチャンネル９上でロサンジェルスから信号をアップリンクする。

第１０図を参照すると、受信信号の送信信号への転換は、アップリンク位置がデトロイトに、ダウンリンク位置がロサンジエルスにあるという上述の例と関連して説明される。デトロイトから送信されたアップリンク信号は受信信号Ｒ２によって伝達されたチャンネル１３に送信される。従って、Ｒ２受倍信号は送信ライン１２２へ入力され、このような入力信号の一部はハイブリッドカップラ１３０によってフィルタ１０２のサブグループ１０８の入力ラインへ導かれる。サブグループ１０８は奇数チャンネル用の８個のフィルタバンクを含み、チャンネル１３を含む。従って、入力する信号はフィルタ１３によってフィルタされ、サブ群１０８と１１６からその他の信号と一緒にライン１６４上で出力される。チャンネル１３のライン１６４上に存在する信号はハイブリッドカップラ１５８によって結合され、信号はサブグループ１０６と１１４から発し、出力ライン１５０上にＴ４信号を形成する。送信信号Ｔ４はそれからロサンジェルスへダウンリンクされる。

２７ＭＨｚ幅チャンネルが実際に多数の小さなチャンネル、例えば３２ＫＨｚの帯域幅の８００のサブチャンネルがら成るので、ネットワーク制御センタが２７ＭＨｚ帯域幅ではなく特定のチャンネルを割当てるため、上記例はやや簡潔化されている。

第５図、第８図および第９図を再び参照すると、アップリンク信号が競合範囲の領域４０．４２．４４　（第５図）がら発生する場合に、このような信号はその所望されるダウンリンク目的地へ送信されるのみでなく、無視できない程度の信号が他の地理的領域へ送信される。例えば、アップリンク信号が競合範囲４２の領域にあるイリノイ州のシカゴから発生し、この信号がカリフォルニア州のロサンジエルスへ向けられると仮定する。競合範囲４２はゾーン３４および３６を形成するビームのオーバーラツプによって生成される。この故に、アップリンク信号は受信信号Ｒ２またはＲ３として送信され得る。ネットワーク制御センタはアップリンク通信が受信信号Ｒ２またはＲ３のいずれによって伝達されるかを決定する。この実施例において、シカゴがゾーン３６により近いので、アップリンク通信は受信信号Ｒ３上で伝達される。

先に論議されたように、ダウンリンク目的地、即ちロサンジエルスはゾーン３７に位置し、チャンネル１４と１５との間に存在する。第８図に示されるように、Ｒ３の列Ｔ４との交差部分は通信が発送され得るチャンネルを生ずる。従って、シカゴアップリンク信号はチャンネル２，６．１０あるいは１４のいずれか１つで送信される。ロサンジェルスがチャンネル１４へ最も近いので、チャンネル１４はアップリンクチャンネルとしてネットワーク制御センタによって選択される。しかしながら、所望されない信号がまたチャンネル１４上でゾーン３４から送信されることが注目される。所望されない信号がどこにダウンリンクされるかを決定するため、第８図の表が考慮される。第８図の表はＲ２ゾーン３４のチャンネル１４上を伝達されるアップリンク信号がＴ１送信ゾーン３１ヘダウンリンクされることを表す。所望された信号はロサンジエルスへ送信され、所望されない信号（即ち無関係な信号）は東海岸（即ちゾーン３１）へ送信される。ネットワーク制御センタは周波数割当てをするとき、これらの無関係な信号の軌跡を維持する。これらの無関係な信号の影響はシステムの容量をわずかに減少することである。

第６図を再び参照すると、ビーム形成回路網９８は送信信号Ｔ　ｌ−７４を受信し、各信号用の送信アンテナビームが形成されるようにこれらの送信信号中の個々の通信信号の全てを一緒に結合するように機能する。割当てられた周波数スペクトルが５００ＭＨｚである上述された例において、総計およそ５０，０００のオーバーラツプアンテナビームは、システムが狭帯域信号によって完全に負荷されるときビーム形成回路網９８によって形成される。各アンテナビームは、それがシステムの特性を最良にする方向に向けられるような方向で形成される。隣接する素子間の増加位相シフトは゛アンテナビームの方向を決定する。この位相シフトが信号周波数によって決定されるので、このシステムはアドレスされた周波数と呼ばれる。

ビーム形成回路網９８の詳細を示す第１１図および第１２図が注目される。第１１図で全体を符号９８で示されたビーム形成回路網は一般的に弧状に配置されており、通常人工衛星の通信欄（図示されず）に取付けられている。ビーム形成回路網９８の弧状形状は、信号通過路が正しい長さであることを確実にした装置が容易に得られるようにするものである。

ビーム形成回路網９８は第１の組の周辺に伸びている伝送遅延ライン１６８　、１７０　、遅延ライン１６８と１７０から放射状に空間をとられている第２の組の伝送遅延ライン１７２　、　Ｊ、７４　、および複数の放射状に伸びる導波管アセンブリ１７６を含む。説明された実施例において、４０の導波管アセンブリ１７６が備えられ、送信アレイ２０の素子１０６の各々に対して１個づづ設けられている（第１３図）。導波管アセンブリ１７６は遅延ライン１［３８−１７４の各々を交差し等しい角度間隔で配置されている。

各導波管アセンブリ１７Ｂは放射方向の合算器を定め、遅延ライン１．６８−１７４の各々と交差する。第１２図に示されるように、交差点で、放射方向ライン合算器１７Ｂと伝送遅延ライン１８ｇ−１７４の間に、十字形結合器１８０が備えられている。十字形結合器１８０は放射方向ライン合算器１７６と遅延ライン１８８−１７４とを接続する。十字形結合器１８０の機能については以下に更に詳細に論議される。

４つの遅延ライン１６８乃至１７４は４つの送信ゾーンＴＩ−Ｔ４のために各々備えられている（第９図）。したがって、送信信号Ｔ１は遅延ライン１７０の入力へ供給され、Ｔ２は遅延ライン１６８の入力へ供給され、Ｔ３は遅延ライン１７４の入力へ供給され、Ｔ４は遅延ライン１７２の入力へ供給される。

第１２図に示されるように、放射方向ライン合算器間の距離は文字“Ｌ”で示され、各遅延ラインの幅は文字“Ｗ“で示さ。

れる。放射方向ライン合算器１７６は遅延ライン１６８−１７４に沿った等しい角度間隔で位置しているけれども、遅延ライン１６８−１７４が互いに放射状に位置しているためそれらの間の距離は遅延ラインから遅延ラインへと変化する。

従って、放射方向ライン合算器１７６によって形成される弧状形状の中心から離れるほど、それらが遅延ライン１．Ｂ８−１７４と交差する点における放射方向ライン合算器１７６間の距離は大きくなる。

言替えると、遅延ライン１６８についての放射方向ライン合算器１７６の間の間隔“Ｌ“は遅延ライン１７４についての隣接する放射方向ライン合算器１７８間の間隔より小さい。“Ｌ”と“Ｗ”の大きさについて典型的な値を以下にあげる。

遅延ライン　信号　Ｌ２インチ　Ｗ９インチ１６８　Ｔ２　１．６６　０．６４１７０　Ｔｌ　１．７２　０．６６１７２　Ｔ４　２．４５　０．７４１７４　Ｔ３　２．５５　０．７６遅延ライン１６ｇ−１７４の幅“Ｗ”および隣接する放射方向ライン合算器間の距離“Ｌ”は、ビームポインティングが各チャンネルについて正しいように所望された中央ビームスキントおよびビーム走査速度を与えるため選択される。このことは送信ゾーンＴＩ−Ｔ４の各々のため所望された始点および終点を生じる。

第１２図を特に参照すると、送信信号Ｔ２は第１の放射方向ライン合算器１７６へ到達する点で、正確な距離で遅延ライン１６８を伝播する。Ｔ２信号の一部は、送信信号Ｔ２の送信電力の１パーセントが放射方向ライン合算器１７６の下へ引出されるような、例えば２０ｄＢカツプラの十字形結合器１８０を通過する。

この引出されたエネルギは対応する固体電力増幅器１００に向けて導波管１７６を伝播する（第６図および第１１図）。この過程は遅延ライン１７０を伝播する信号Ｔ１について繰返される。十字形結合器１８０によって引出された信号Ｔ１およびＴ２の一部は放射方向ライン合算器１７６中で合計され、結合された信号０．０１　（Ｔ１＋Ｔ２）は次の組の遅延ライン１７２　、１７４へ向けて放射状に外側へ伝播する。この同じカップリング過程が遅延ライン１７４と１７２の各々で信号Ｔ３とＴ４に対して繰返される。即ち、０．０１の信号Ｔ３とＴ４は十字形結合器１８０を経て放射方向ライン合算器１７６へ結合される。合成結合信号０．０１　（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３十Ｔ４）は送信のための伝播において増幅される関連する固体状態電力増幅器１００へ放射状に外方へ伝播する。

第１の放射方向ライン合算器１７６に遭遇した後で、信号Ｔ　Ｉ−Ｔ４の残余０．９９は信号の別の１パーセントが合算器１７６へ引出される第２の放射方向ライン合算器へ伝播する。

信号Ｔｌ−７４の１パーセントを引出すこの過程は放射方向ライン合算器１７６の各々に対して繰返される。

放射方向ライン合算器１７６を通って５ＳＰＡに向けて伝播する信号は４つの送信信号Ｔｌ−Ｔ４の全ての混合されたものである。しかしながら、送信信号ＴＩ −Ｔ４の各々は１２゜５００のサブ信号を含む。結果的に、放射方向ライン合算器１７６を経て伝播する４０の信号は、割当てられた周波数スペクトルが５００ＭＨｚの幅であるという上述の実施例の場合は５０，０００の信号全ての混合であってもよい。それ故、５ＳＰＡ１００の各々は複数の導波管アセン１１月７６の各々がら発信する５０，０００の信号の全てを増幅する。

５ＳＰＡ１００の各々が国の全範囲について予定される５０．０００の信号の全てを増幅するので、全ての狭い高利得ダウンリンクビームは送信器の共通プール即ち全ての５ＳＰＡ１００から形成される。この装置は、全国をカバーする各ダウンリンクビームが全５ＳＰＡ１００を用いて生成されるので、電力の全国的なプールを効果的に与えると考えられる。結果的に、他のビームの信号電力を実質的に減少することなく個々のベースで特定の不利なダウンリンクユーザを適応さぜるため、電力のこの全国的なプールの一部を転換できる。例えば、ダウンリンクユーザはビームの信号強度を減衰するダウンリンク目的地における雨によって “不利”にされる。このような雨によって不利となるユーザは対応するアップリンクビームの信号強度を増加することによって個々に調整される。このことは不利なダウンリンクビームへ、全国的な送信電力のプールから電力の小さな部分（即ち５ＳＰＡによって供給された電力の小部分）を分けて与えることによって達成される。個々のアップリンクビームの電力は対応するダウンリンクビームのそれに比例している。結果的に、ダウンリンクビームの電力を増加するため、アップリンクビームの電力を増加することが単に必要であるにすぎない。

実際、先に説明されたネットワーク制御センタは雨が降っている国のそれらの範囲の全ての軌跡を維持し、どのアップリンクユーザが雨の影響を受ける地域においてダウンリンク目的地へ通信を送るかを決定する。ネットワーク制御センタはそれから、パケット交換信号を用いて、雨の影響を受けた地域について予定されたそれらの信号のためそのアップリンク電力を増加するために、これらの各アップリンクユーザを指示する。アップリンクユーザ信号電力の増加は雨の影響を受けた地域に対応するダウンリンクビームを生じるため、５ＳＰＡ１００によってこれらの信号の更に集合的な増幅を生じ、それは雨の減衰を補うため充分に増加された電力レベルを有する。典型的に、雨の影響を受けた地域について予定された信号の数は５ＳＰＡ１００の総プールによって取扱われる信号の総数に比例して小さい。従って、雨の影響を受けていないゾーンにおけるその他のダウンリンクユーザは、それらの信号において発生する小さな損失が何千ものユーザに及ぶので実質的な信号損失を受けることはない。

５ＳＰＡ１００　（第８図および第１１図）が、例えば人工衛星の通信欄（図示せず）の縁に取付けられても良い。５ＳＰＡ１００によって増幅された信号は送信アレイ２０の対応する素子１０６へ供給される（第１３図および第１４図）。

先に説明されたように、増加位相シフトは４０の放射方向ライン合算器１７６において結合される信号間で達成される。

したがって、ビーム形成回路網９８は送信アレイ２０から発する。

アンテナビーム（第１図、第２図および第１３図）が周波数割当てによって方向を定められることを許容する。増加位相シフトは周波数と同様に導波管１７Ｂの間の時間遅延に関連する。

４０の送信アレイ素子１０６の４つの概略図およびそれから発する電波の波面を示す第１７図が注目され、ここでは“ｄ”は送信アレイ素子１０６の間の間隔に等しい。合成アンテナビームはｅの角度の傾斜を有し、ここではｅはビーム走査角度として定められる。このことはθが送信ビームの中心の法線からの角度である。遅延ライン装置によって生じる増加位相シフトはΔΦである。ΔΦとθの関係は以下の式によって与えられる。

ΔΦ−（２ｙｒ　ｄ／λ）　５ｉｎｅ式中、 λ−信号波長ｅ−ビーム走査角度ｄ−アレイ素子間の間隔従って、アンテナビームの東西方向はビーム形成回路網９８の４つの遅延ライン１１３８−１７４に対して異なっている増加位相シフトによって決定され、先に記述された４つの送信ゾーンＴｌ−Ｔ４を生じる。

以上本発明について説明されたが、当業者が技術に対するこの貢献の技術的範囲を外れることなく本発明を説明するため選択された好ましい実施例に様々な修正および付加がなされても良いことが認められる。従って、請求の範囲に記載された事項および本発明の技術的範囲に含まれる全ての等個物に対して保護がめられることが理解されるべきである。

ヒ゛−ム中心がうの角度東−西 −１，４°−１，２＠−１，０ｍ−、ＩＩ”−，６＠−，４°−，２”　０．２ ”　、４°、６”　、８’　１．０＠１．２”　１．４”ピーーム甲曳゛か５の内定うヒ一　南閑際調査報告ｍ−８％、工１、ＡＢｅ’ｃｍｍＮ６．ＰＣＴ／ＵＳ８７１０ｉ７１１＋

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ゾーンにそれぞれ対応した複数の送信信号を使用する復数の前記ゾーンにアンテナによって送信するために複数のアンテナビーム信号を同時に形成するための装置であり、各送信信号が対応したゾーンにおいてそれそれが関連した位置で受信される複数のサプ信号を含む装置において、前記複数の送信信号を伝送し、それぞれ前記送信信号の対応した１つを受信するための入力をそれぞれ含む複数の第１のラインと、前記複数の第１のラインと交差する複数の間隔を隔てられた第２のラインとを具備し、前記複数の第２のラインはそれぞれ前記複数の第１のラインのそれぞれと前記交差点で結合されて、前記複数の第１のラインのそれぞれによって送信された各送信信号のエネルギの一部分がそれぞれに伝送され、それぞれが前記アンテナビーム信号を出力するための出力を有しており、隣接する交差点間の距離と前記複数の各第１のラインの幅は、対応したゾーンにおけるそれぞれの関連する位置に方向付けられている前記サプ信号の各位相において所望のシフトを生成するように予め定められていることを特徴とする装置。
（２）前記複数の第２のラインは、前記複数の第２のラインが互いに発散するように基準点から本質的に放射状に延在する請求項１記載の装置。
（３）前記複数の第１のラインは前記基準点を中心に周辺に延在し、隣接する交差点の間の距離が前記基準点からの交差点までの放射距離が増すにつれて増加するように前記基準点に関して半径方向に間隔を隔てられている請求項２記載の装置。
（４）前記複数の第１のラインは、電磁エネルギーを送信する複数の伝送線を含み、前記複数の第２のラインは複数の電磁エネルギ導波管を含む請求項１記載の装置。
（５）前記各伝送線は、電磁波十字結合器によって前記の各導波管と結合されている請求項４記載の装置。
（６）前記複数の第１のラインの２つ以上が、実質的に互いに隣接している請求項１記載の装置。
（７）前記複数の第１のラインの２つ以上が、互いに間隔を隔てられている請求項１記載の装置。
（８）複数の異なる位置にアンテナによって送信するための複数のアンテナビーム信号を実質的に同時に形成し、それぞれが前記異なる位置で受信されるべき複数のサプ信号を含む複数の送信信号を使用する装置において、前記複数の送信信号をそれぞれ送信し、ほぼ弧状パターンで配置され、前記送信信号をそれぞれ受けるための複数の入力を備えている第１の組のラインと、基準点から放射状に延在し、円周方向で互いに間隔を隔てられ、前記第１の組のラインと交差点で交差し、前記アンテナビーム信号を出力するためにそれぞれ動作する関連する複数の出力を有する第２の組のラインと、前記第１の組のラインおよび第２の組のラインをそれぞれ前記交差点で結合し、前記第１の組のラインによって伝送される各送信信号のエネルギの一部分が前記交差点で前記第２の組のラインのそれぞれへ伝送されることを可能にし、前記第２の組のラインによって出力されたアンテナビーム信号は前記交差点の間の前記第１の組のラインに沿って前記送信信号により伝送される距離に応じて位相がシフトされ、前記第１の組のラインの幅に応じて各送信信号の位相が前記アンテナによって送信される送信信号の位置を決定する手段とを含むことを特徴とする装置。
（９）前記第１の組のラインは、前記基準点に関して互いに放射状に間隔を隔てられている請求項８記載の装置。
（１０）前記交差点のうち隣接する交差点の距離は、前記基準点からの放射方向の距離が増すにつれて増加する請求項８記載の装置。
（１１）前記結合手段は、複数の十字結合器を有する請求項８記載の装置。
（１２）前記第１の組のラインは、前記基準点から測って一定の半径を有する請求項８記載の装置。
（１３）前記第１の組のラインは伝送線を有し、前記第２の組のラインは電磁導波管を有する請求項８記載の装置。
（１４）前記第１の組のラインのそれぞれに沿った交差点の隣接する各対の間の距離は実質的に一定である請求項８記載の装置。
（１５）地上の領域をカバーする複数のゾーン中の対応するダウンリンク位置に送信するために複数の衛星ダウンリンクアンテナビームを同時に形成する装置であって、前記ビームはそれぞれが前記ソゾーンの１つにおけるダウンリンク位置で受信される複数のサプ信号を送信し、前記ゾーンの他の１つおけるアップリンク位置から発生する複数の送信信号を使用して形成される装置において、それぞれが前記複数の送信信号を伝送し、前記送信信号の対応したものを受信する入力を含む復数の第１のラインと、前記第１の組のラインと交差点で交差し、それぞれが前記アンテナビーム信号の全てを出力するための出力を含む間隔を隔てられた第２の組のラインと、前記第１の組のラインによって送信された前記送信信号のそれぞれのエネルギの一部分が前記それぞれの第２の組のラインのそれぞれに通過できるように前記第１の組のラインのそれぞれを前記第２の組のラインのそれぞれと前記交差点で結合する手段とを有することを特徴とする装置。
（１６）前記交差点のうち隣接する交差点間の距離および前記各第１の組のラインの幅は、前記サプ信号の送信先に応じて前記サプ信号の予め選択された位相シフトを生成するために予め選択されている請求項１５記載の装置。
（１７）前記第１の組のラインは基準点に関して一定の半径を有するアーク中に配置され、前記第２の組のラインは前記基準点から放射状に延在する請求項１５記載の装置。
（１８）それぞれが前記ゾーンと関連している複数の受信信号を受信し、それぞれが対応したゾーンにおけるアップリンク位置から発生して異なるゾーン中の位置で受信されるサプ信号を伝送する複数のチャンネルを有し、前記受信信号を前記送信信号に変換する変換手段を備えている請求項１５記載の装置。
（１９）前記変換手段は、前記受信信号をそれぞれ受信する複数の入力ターミナルと、前記送信信号を前記複数の第１のラインにそれぞれ出力する前記複数の第１のラインの入力とそれぞれ結合された複数の出力ターミナルと、前記入力ターミナルをそれぞれ前記各出力ターミナルと相互に結合し、前記各受信信号のサプ信号が前記チャンネルのあるものでのみ出力ターミナルへ送信されるように前記受信信号をそれぞれフィルタする相互結合手段とを有する請求項１８記載の装置。
（２０）前記相互結合手段は、それぞれが前記受信信号の１つと関連している複数のフィルタの組を有し、前記フィルタの組はそれぞれ複数の前記フィルタのグループを含み、各グループは対応した送信信号と関連され、各組の各フィルタは対応した前記チャンネルを通って前記入力ターミナルの１つから前記出力ターミナルの１つへ伝送されてフィルタされるように動作する請求項１９記載の装置。
（２１）前記相互結合手段は複数のフィルタの組を有し、前記フィルタの組は関連した受信信号を受信するためそれぞれ対応した前記入力ターミナルの１つに結合され、前記の組はそれぞれ対応した入力ターミナルから出力ターミナルの対応した１つまで予め選択された対応したチャネルでサプ信号を送信する複数のフィルタのグループを含む請求項１９記載の装置。
（２２）前記各出力ターミナルは、サプ信号が異なるゾーンのアップリンク位置とダウンリンク位置との間において前記特定のチャンネルを通じて相互結合されるように、フィルタの各組のあるフィルタとのみ結合されている請求項２１記載の装置。