JPH02222306A - 衛星搭載アンテナ装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は静止衛星打上げ軌道位置の変更に柔軟に対応し
つる、通信衛星あるいは放送衛星等の人工衛星に搭載す
るアンテナ装置に関するものである。

（従来の技術） 第４図は将来の大容量マルチビーム通信方式を可能とす
る衛星搭載用アンテナ・タワー系の構成例を示している
。本図は静止軌道上に於いてアンテナ系を展開し実際に
運用している状態を示している。実際には図に示してい
るアンテナの他に、同様のアンテナが複数個搭載され、
またこの他センサ等が配置されるがここでは説明の都合
上省略している。本図に従って衛星搭載用アンテナ・タ
ワー系の構成、動作について説明する。

第４図中、１はアンテナ・タワー系を搭載する衛星構体
、２はアンテナ系あるいはセンサ等を搭載するタワーを
示す。図中の右側に示されているアンテナ系をアンテナ
Ａ、左側に示されているアンテナ系をアンテナＢとする
。３，４，５．６はそれぞれアンテナＡの主反射鏡、副
反射鏡、−次放射器、反射鏡駆動機構を示し、３’　、
４’５″、６′はそれぞれアンテナＢの主反射鏡、副反
射鏡、−次放射器、反射鏡駆動機構を示す。７は一次放
射器より放射された電波のレイパスを示す。また図中上
方向は地球方向を示す。

このアンテナ系の動作をアンテナＡにより簡単に説明す
る。−次放射器５は通信用ホーンと指向方向検出用ＲＦ
センサホーンより構成されているとすると、通信用ホー
ンより放射された電波は副反射鏡、主反射鏡により反射
され地球方向に放射される。ここで衛星自体の姿勢変動
が生じるとこれにより放射ビームの方向が変動する。特
に放射ビームのビーム幅が狭いと、この衛星変動による
照射エリア内での利得低下が大きくなり、通信に支障を
きたすことになる。しかしながら現在の衛星自体の変動
は０．ｌ°程度はあり、日本を対象にしたマルチビーム
衛星に対する要求条件の０．０１５°程度に小さくする
ことは非常に難しい。

そのために、アンテナ自体つまりＲＦセンサホーンで地
上からの電波の到来方向を検出して、その方向にアンテ
ナ系を動かしてビームを向けるアンテナ指向方向制御系
を採用することが有効となる。

第５図にアンテナ指向方向制御系の構成例を示す。８は
地上からの到来電波を検出するＲＦセンサホーン（通常
１つ以上のホーンおよび導波管回路より構成される。）
、９は受信機、１０は制御回路、１１は駆動回路、１２
は主、副反射鏡等の反射鏡を示す。６は第４図と同様反
射鏡駆動機構を示す。動作は８のＲＦセンサホーンによ
り地上からの電波の到来方向を検出し、受信機、制御回
路、駆動回路を経た信号により駆動機構を駆動し１２の
反射鏡の方向を変える。これによりアンテナのビーム方
向を所望の方向に向けることが出来る。第４図ではアン
テナＡ、アンテナＢそれぞれに上記のアンテナ指向方向
制御系を実装しており、各々のアンテナが独立に指向方
向を制御している。

次に通信用ホーンと指向方向検出用ＲＦセンサホーンよ
り構成されている一次放射器の設計について述べる。先
ず衛星の打ち上げ静止軌道位置が決まると、その軌道位
置から見た照射領域の形状が決まる。逆にいえば静止位
置が変わると照射領域の形状が変化することになる。日
本を例としてあげると、その形状は第６図に示すように
なる。

図中１３の実線は東経１３５°の静止軌道より見た日本
地図であり、１３′の点線は東経１３０°の静止軌道よ
り見た日本地図を示す。ただしここでは１４で示す沖縄
のビーコン電波送信地球局を一致させて示している。ま
た１５．１５’はそれぞれ打ち上げ静止軌道位置１３５
°、１３０°の場合の北海道をほぼカバーする通信用ビ
ーム形状、１６は沖縄のビーコン電波送信地球局からの
電波の搭載アンテナビーム形状を示す。

一次放射器つまり通信用ホーンと指向方向検出用ＲＦセ
ンサホーンの設計は、打ち上げ位置を例えば東経１３５
°とすると、第６図の１５．１６のビーム相対位置に応
じて通信用ホーンと指向方向検出用ＲＦセンサホーンの
相対位置が決まってしまう。通信用ホーンは通信用ビー
ム１５に対応し、ＲＦセンサホーンは１６のビーコン電
波に対するビームに対応して設計される。また打ち上げ
位置を例えば東経１３０°とすると、第６図の１５’　
、　１６の相対位置に応じた通信用ホーンと指向方向検
出用ＲＦセンサホーンの設計がなされる。もし１３５゜
で設計し、その後１３０°に軌道位置を変更すると通信
用ビームの位置は所望の１５′の位置にならず１５のよ
うにずれてしまうために、領域内での利得が大幅に低下
することになる。第４図に示すアンテナ系では当然Ａ、
Ｂの両アンテナ共に同一静止軌道を想定して設計しであ
る。

以上の結果より従来では、−次放射器を含めたアンテナ
の設計は、打ち上げ位置に応じて実施しなければならず
、設計、製造後の静止軌道位置変更や、打ち上げ後の静
止軌道位置変更をすることが出来ないという不都合があ
った。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は以上述べた欠点を解決するもので、設計時点で
衛星の静止軌道位置の変更範囲が示されているか、また
は複数の軌道変更位置が示されていれば、静止軌道位置
を変更できる柔軟な衛星搭載アンテナ装置を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明の特徴は、アンテナと
、このアンテナの指向方向を制御するための指向方向制
御系を、各々複数個有し、該指向方向制御系はＲＦセン
サホーンと受信機と制御回路と駆動回路と反射鏡駆動機
構を有する衛星搭載アンテナ装置において、各アンテナ
の指向方向制御系の設計静止軌道位置を互いに相違させ
、衛星の静止位置に対応する設計静止軌道位置を有する
アンテナの指向方向制御系からの制御信号により全ての
アンテナの反射鏡駆動機構を共通駆動して指向方向を制
御する衛星搭載アンテナ装置にある。

（作用） 衛星が第１の静止位置にあるときは、第１のアンテナの
指向方向制御系により全てのアンテナの指向方向を制御
する。これにより全てのアンテナは第１の静止位置に対
応する指向方向を有することになる。同様にアンテナが
第２の静止位置にあるときは、第２のアンテナの指向方
向制御系により全てのアンテナの指向方向を制御する。

従って、全てのアンテナは静止位置に対応した指向方向
をもつこととなり発明の目的が達成される。

なお、アンテナに含まれる指向方向制御系を構成する受
信機、制御回路、駆動回路の全てまたは一部を２つ以上
のアンテナでお互いに共用することができる。

（実施例） 第１図は本発明の１実施例を示す図であり、１７は切り
替えスイッチ、６．８〜１２．６’　　８’〜１２’は
第４図、第５図と同じである。いま説明のためにアンテ
ナ数を第４図と同様Ａ、Ｂの２系統として説明する。ま
た打上げ後の静止軌道位置をａ、ｂの２つと仮定する。

アンテナＡ（図の上の系統）の指向方向制御系の設計の
ための静止軌道位置をａとし、一方アンテナＢ（図の下
の系統）の指向方向制御系の設計のための静止軌道位置
なりとすると、衛星打上げ後の静止位置がａの場合はア
ンテナＡのＲＦセンサホーン８を有する系の方に１７の
切り替えスイッチを接続する。その検出信号により６．
６′の駆動機構を駆動し１２．１２’の反射鏡を制御す
る。これによりＡ、Ｂのアンテナ共に静止軌道位置ａに
対応できる。衛星の静止位置をｂに変更した場１合はア
ンテナＢのＲＦセンサホーン８′を有する系の方に１７
の切り替えスイッチを接続し、その検出信号により６．
６′の駆動機構を駆動し１２．１２’の反射鏡を制御す
る。これによりＡ、Ｈのアンテナ共に静止軌道位置すに
対応できる。

第２図は本発明の他の実施例を示す図であり、図中の番
号は第１図と同じである。第１図との相違は９〜１１の
回路が１系統になっており、アンテナＡとＢで共用され
ていることである。第１図と同様静止位置をａ、ｂの２
つとし、静止位置がａの場合にはアンテナＡのＲＦセン
サホーン８を有する系の方に１７を切り替え、静止位置
がｂの場合にはアンテナＢのＲＦセンサホーン８′を有
する系の方に１７の切り替えスイッチを接続する。その
後に接続されている回路系は共用する。これにより本ア
ンテナ系を搭載した衛星はａ、ｂ両方の静止位置に対応
することができる。

第３図も本発明の他の実施例を示す図であり、図中の番
号は第１図、第２図と同じである。第１図との相違は９
の受信回路が１系統になっていることである。動作は上
記２つの実施例とほぼ同じであり、９の受信回路系は共
用する・。これにより本アンテナ系を搭載した衛星もａ
、ｂ両方の静止位置に対応することができる。

以上のように第２図では９〜１１の回路系を共用し、第
３図では９の回路を共用する場合の説明を実施したが、
ほかに９〜１１の１つまたはそれぞれを組み合わせたも
のを共用しても同様の作用、効果を得ることができる。

またアンテナについてもＡ、Ｂの２系統、静止軌道位置
についてもａ、　ｔ）の２つの位置として説明したが、
３系統以上のアンテナ、３以上の静止軌道位置でもその
静止位置に対応したＲＦセンサホーンを有する系の信号
により他のアンテナの指向方向を制御すればよいことは
明らかである。

また静止軌道位置が当初の設計軌道位置と同一でなくと
も、その差がそれ程大きくない場合には照射領域の形状
の差も小さいため、それによる利得低下も小さい。従っ
て実際の静止位置に近い値で設計された指向方向制御系
を使用すれば問題はない。

（発明の効果） 以上の結果から明らかなよ、うに、本発明の技術を用い
ることにより、衛星の静止軌道位置が衛星打上げ直前ま
で決定していなくても可能性のある静止位置の範囲が分
かっていれば設計・製造が可能であり、また打上げ後の
静止軌道位置の変更にも対応が可能であり、結果として
軌道位置変更に柔軟なアンテナ・タワー搭載衛星が実現
できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図と第３図は本発明の実施例を示す図、第
４図は衛星搭載用アンテナタワーの構成例、第５図は“
従来のアンテナ指向方向制御系の構成例、第６図は静止
軌道からみた日本の地図とビーム形状を示す図である。 １は衛星構体、２はタワー　３，３′は主反射鏡、４．
４′は副反射鏡、５，５′は一次放射器、６．６′は反
射鏡駆動機構、７は電波のレイバス、８．８′はＲＦセ
ンサホーン、９．９′は受信機、１０．１０’は制御回
路、１１．１１’は駆動回路、１２．１２’は反射鏡、
１３．１３’は静止軌道から見た日本地図、１４はビー
コン電波送信地球局位置、１５．１５’は通信用ビーム
形状、１６はビーコン電波ビーム形状、１７は切り替え
スイッチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アンテナと、このアンテナの指向方向を制御する
   ための指向方向制御系を、各々複数個有し、該指向方向
   制御系はＲＦセンサホーンと受信機と制御回路と駆動回
   路と反射鏡駆動機構を有する衛星搭載アンテナ装置にお
   いて、 各アンテナの指向方向制御系の設計静止軌道位置を互い
   に相違させ、 衛星の静止位置に対応する設計静止軌道位置を有するア
   ンテナの指向方向制御系からの制御信号により全てのア
   ンテナの反射鏡駆動機構を共通駆動して指向方向を制御
   することを特徴とする衛星搭載アンテナ装置。
2. （２）指向方向制御系を構成する受信機と制御回路と駆
   動回路の少なくともひとつの部材が２以上のアンテナで
   共用されることを特徴とする請求項１記載の衛星搭載ア
   ンテナ装置。