JPH0457416A - 衛星通信の自動周波数制御装置 - 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〕 この発明は、衛星通信分野において、１個の中形あるい
は大形の地上局を親局として用い、多数の小形の地上局
を子局として用いて、親子間の双方向通信を行う１：Ｎ
の小容量衛星通信方式等における自動周波数制？１ｌｌ
（ＡＦＣ）装置の改良に関するものである。

〔従来の技術］ 小容量の衛星通信では、一般に１つの衛星中継器または
ｌ中継器内の一定の帯域幅を多くの地上局が共用し、各
チャンネルをデマンドアサインまたはブリアサインする
等にて相互の通信を行っているが、個々の搬送波の帯域
幅が狭く、従ってチャンネル間隔も狭い（例えば２５　
ＫＨｚ）ために、個々の搬送波に対して厳しい周波数許
容差が要求される一方、衛星中継器の周波数偏差やドツ
プラーシフト等の抑えきれない要素がある。

従って、これらの周波数の偏差に追随するためには、自
動周波数制？ｌ１（ＡＦＣ）を行うことが必須となる。

第２図にその方式の一例を示す。第２図において、１は
パイロット信号を送出する基準局、２は衛星中継器、３
は一般の地上局を示す。基準局は通信用搬送波以外に、
通常無変調のパイロット信号を送出し、各受信局ではこ
のパイロット信号を受信して、このパイロット信号が定
められたＩＦ周波数になるように受信周波数変換器の局
部発振周波数を制御することにより、衛星中継器の周波
数偏差等、共通の周波数の偏差を各地球局の受信側で吸
収する方法を採用している。そしてその各送信搬送波お
よび送信パイロットの周波数偏差は衛星中継器の周波数
偏差等に比べて十分小さいのが前提条件である。

以下、その動作について説明をすると、図中、４は１対
または複数対の変復調部で、５は送信パイロット発振器
である。送信パイロット受信部（ｆ＝ｐｔ）は、合成器
１２にて送信ＩＦ倍信号ｆｉｔｌ　）と合成され、送信
ミクサ６で送信局部発振器１７よりの信号と混合されて
送信周波数に変換され、大電力増幅器１３にて増幅され
た後、アンテナ装置１６より衛星に向けて送出される。

このプロセスは一般地球局３でもパイロット信号の合成
がないだけで同様である。

一方、受信側ではアンテナ装置１６より受信されたパイ
ロット信号（ｆ　、、）および各搬送波（ｆｌ、〜、、
）は、低雑音増幅器１４にて増幅された後、受信ミクサ
１１にて受信局部発振信号（ｒＬｒ）と混合されてＩＦ
倍信号変換される。ＩＦ倍信号変換された受信信号は分
配器１５にてその一部が取り出され、パイロット受信部
８に入力される。パイロット受信部は第５図にその基本
構成を示すように、ＢＰＦにてパイロット信号だけが取
り出された後、位相比較器２６によって基準周波数（ｆ
、、）と比較され、受信パイロット信号の周波数が基準
周波数に一致するように局部発振器１８を制御する。

以上の構成により、各地球局毎に受信側にて自動周波数
詞１ｌｌ（ＡＦＣ）を行うことができて、各搬送波の復
調器には周波数偏差の十分抑圧された信号が入力される
。

以上は一般地球局相互間を含む従来の小容量衛星通信方
式の場合について説明したが、近年企業内通信等にも衛
星通信方式が用いられるようになり、トータルシステム
として低コスト化が要求されるようになってきている。

この場合には一般地球局（子局）相互間より１個の基準
局（親局）対多数の子局間の通信、すなわち１：Ｎの通
信が主要となるため、子局の設備を最小限とし、子局同
志の通信も親局を経由するような方式が採用されてきて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、この場合、子局においてアンテナの大きさや
、送信機の出力パワーを減らしたとしてもＡＦＣ方式が
従来のままであると、結局親局からの通信用搬送波の他
にパイロット用の受信部が必要となり、トータルのコス
トを十分下げることができないと言う問題点が残る。

本発明は従来方式における上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、各子局でのＡＦＣ用のパイロ
ット受信部の必要性をなくし、全体として廉価なシステ
ムが得られる衛星通信の自動周波数制御装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る衛星通信の自動周波数制御装置において
は、親局の自動周波数詞？１（ＡＦＣ）方式は、親局に
おける送信および受信の局部発振回路の一部または全部
を共通化し、受信側で通常のＡＦＣ回路を構成するとと
もに、検出されたパイロット周波数の基準周波数からの
ずれをそのまま親局の送信の通信波に重畳することによ
り、親局から子局向けの通信波が受信側で基準周波数に
一致するように制御するものである。

〔作用］ この発明においては、上述のように基準局すなわち親局
にて衛星中継器の周波数偏差を検出し、従来と同しよう
に受信側にＡＦＣをかけるとともに、親局より子局向け
の搬送波に対して衛星中継器の周波数偏差を予め加えて
送信し、中継器の周波数偏差分を補償するようにしたの
で、子局の受信系の構成が簡単になり、全体として廉価
なシステムを提供できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による衛星通信の自動周波数制御
装置を示し、図において、１は親局、２は衛星中継器、
３は子局を表わす。親局１において、通信端局からの信
号（ｆｉｔ、）は送信ミクサ６にて、送信局部発振信号
（ｆ　、、）と混合され、その和としての送信周波数に
変換される。

その後、パイロット合成器１２にて送信パイロット信号
と電力合成された後、電力増幅器１３およびアンテナ装
置１６を介して衛星に向けて送出される。この時の送信
パイロット周波数をｆｐｔ、通信波の代表周波数をｆ　
ｓｔ＋　とする。

また衛星中継器で本来の変換周波数をｆ、とじ、それに
対する実際の偏差をΔとする。衛星から返送されるパイ
ロット周波数をｆ　ｐｒ、親局からの通信波をｆ　ｔｌ
’ｌ　とすると、以下の式が成立する。

ｆｐ、＝ｆｐｔ　−（ｆ、＋△）　・・・（１）ｆ−、
、＋　＝ｆ−ｔ＋　　　（ｆ−＋△）　・・・（２）ま
た、子局からの通信波の代表周波数をｆ□２とし、その
衛星からの送信周波数をｆ　ｓｒＺとすると、同様に ｆ、、２　＝ｆ、ｔ、−（ｆ、　　÷△）　　　・（３
）が成立する。

一方、親局の受信側では衛星からのバイロンド信号およ
び通信波はアンテナ装置１６を介して入力され、低雑音
増幅器１４にて共通増幅した後、受信ミクサ１１にて受
信局部発振信号ｆＬ、、と混合され、ＩＦ周波数に変換
される。ＩＦ周波数に変換された受信信号はＩＦ分配器
１５にて分波され、一部がパイロット受信機８に入力さ
れる。ＩＦでのパイロット周波数をｆ４、子局からの通
信波をｆ０２とする。

パイロット受信部は第５図に示す基本構成にてＢＰＦ２
８にて受信パイロット信号を抽出し、位相比較器２６に
て基準周波数（ｆ、）と比較し、受信パイロット周波数
が基準周波数と一致するように局発第１発振器７の周波
数を制御する。

局部発振回路は第１発振器７と第２発振器９局発ミクサ
１０と分配器およびＢＰＦ等で構成される。第１および
第２発振器の周波数を各々ｆ。

およびｆＬＺとし、送信局部発振周波数をｆＬｔ、受信
局部発振周波数をｆｌ、、とするとき、ｆ　Ｌｌ＋ｆ　
ｌ＝　ｆ　ｔｔ・・・（４）ｆｅｚ　　ｆｚ＝ｆｔｒ・
・・（５） となるように選ばれているので、局発ミクサにて第１お
よび第２発振器号が混合された後、和周波数が送信側へ
、差周波数が受信側へ供給されるような回路構成として
いる。

このような回路構成により以下の式が成立する。

ｆ、ｔ−（ｆ、＋Δ）　−ｆ　、、＝　ｆ　、　・（６
）衛星の周波数偏差（△）が０のときのｒｔｒをｆＩと
するとき、（６）式が成立するためには、ｆａＦは常に
（７）式が成立するように制御する必要がある。

ｆ　Ｌｒ＝ｆ　Ｌｍ−△−・・（７） また、ｆＬｔは固定であり、ｆＬｌのみがパイロット受
信機により制御される対象であることから１口の基準周
波数をｆＬｌとするとき、 ｆ　Ｌｒ＝ｆ　Ｌｍ−Δ＝ｆｔｚ　　ｆｚ＝ｆｔｚ　　
（ｆｔｔ十△） が成立し、第１発振器７の周波数ｆＬＩがｆ　Ｌｌ＋Δ
に制御されることにより、受信ＡＦＣが成立する。

すると、送信局発ｒｔｔは ｆ　ＬＬ＝　ｆ　Ｌｌ　＋　ｆ　ｔｚ＝　ｆ　Ｌｌ＋△
＋ｒｔｚとなり、基準の周波数より△だけ高い周波数に
制御される。

従って、親局から子局への通信波は予めΔだけ高い周波
数に変換されて送出されることになり、衛星中継器の周
波数偏差が補償されて送出されることになる。すなわち
親局から子局への通信波の周波数をｆ３，１とするとき
、 ｆ、、、、＝ｆ、ｔ、−（ｆ、＋Δ） ＝（ｆｓｔｔ　＋Δ）　−（ｆ　、±△）＝ｒ、、、　
　　ｆＸ　＝［、Ｒ。

となり、への値に係わりなく親局→子局への通信波の周
波数を一定とすることができる。

以上は第１発振器と第２発振器の和周波数を送信の、差
周波数を受信の局部発振周波数とする場合について論じ
たが、第１発振器を受信（または送信）局部発振器その
ものとし、この第１発振器との差の周波数でもって送信
（または受信）の局部発振周波数となすような第２発振
器として、−方の局部発振周波数をシフトミクサで得る
構成としても同様の効果を得ることができる。

−例として、実際の衛星の場合の具体的な周波数値をあ
てはめてみれば、本方式の有効性がわかる。

送信ＩＦニア０±１．５Ｍ七→送信周波数：１６４４±
１．５Ｍ豫、 衛星中継器変換周波数：１０２ＭＨｚ、受信周波数１５
４２±１．５Ｍセ→受信ＩＦニア０±１．５Ｍ七とする
とき、 ｆ、ｔ＝１６４４−７０＝１５７４Ｍセｆ、、＝１５４
２−７０＝１４７２Ｍセに対し、 ｆ　Ｌ　Ｉ　＝　ｆ　Ｘ／　２　＝　５１　Ｍ七ｆ　ｔ
、、＝＋Ａ（Ｌ５７４＋１，４７２）＝　１，５２３Ｍ
七とすることで、上記の条件がすべて満たされることが
わかる。またＩＰ周波数が送受両側で一致していない場
合でも、同様の手法にてｆＬｌおよびｆ、２を決めるこ
とができる。

以上の説明のように、局部発振器を構成すれば、親局か
ら子局への通信波を予め衛星中継器の周波数偏差を補償
して送信すると同時に、親局では子局からの通信波にＡ
ＦＣをかけて受信することができる。しかも、各子局で
はパイロット信号を省くことができ、子局の数が多いほ
どより大きな経済効果が期待できる。

以上の議論は基準周波数ｆ、および第２局部発振器周波
数ｆＬ２の各々の基準周波数からの誤差および衛星のド
ツプラー効果による周波数シフトの効果を無視している
が、これらの値は衛星中継器のドリフト等による基準周
波数からのずれに比べて十分小さいか、または小さくす
ることができるので、全体として本ＡＦＣ方式は十分実
用に耐えうる。

また、以上は、衛星の送受の周波数が比較的近く、送受
とも一重周波数変換の場合について述べたが、送受の周
波数差が比較的大きく衛星中継器が多くあって送受の周
波数の変更が必要な場合にも本方式を応用することによ
り、実現が可能である。

第３図に本発明の他の実施例による自動周波数制御装置
の構成例を示す。第３図はその親局に相当する部分を示
すもので、送受とも２重周波数変換としている。

本方式の特徴は送信側は第１．第２局発とも下側波を採
用し、受信側は上側波を採用すると同時に送信の第１局
発と受信の第２局発を兼用し、受信第２局発としてＡＦ
Ｃ回路を構成することにより、第１図と同様の関係を成
立させている点にある。

送信の第１局発（＝受信の第２局発の周波数）をｆＬＩ
とし、送信第２局発周波数をｆＬＬ！、受信第１局発の
周波数をｆ　Ｌｒｌ　とするとき、以下の式が成立する
。

ｆ□ｒ　＝　ｆ　ｔｔ＋　＋　ｆ　ｚ＋　ｆ　Ｌ１２ｆ
ｉ、＝ｆ、ｌ−（ｆＬｒｌ　−ｆ、、）−ｆ、、＋ｆｔ
＋　　ｆｔ−＋　＝ｆｒここで、受信パイロット信号ｆ
　ｐｒが衛星中継器の周波数偏差Δを含み、基準の周波
数に対して（ｆ□−△）であったとすると、ｆＬＩはこ
のΔを打ち消すためにその基準周波数ｆＬｌに対して（
ｆＬｌ＋Δ）となるように制御されることになる。

従って送信の通信波もそのままで、第１図のように送信
系と受信系で周波数を変えることなく自動的に送信系の
補償もできることになる。

また、この場合送信パイロット信号は直接ＲＦ周波数で
なく第２中間周波で通信波と合成することにより、第１
図の場合と同様の効果が得られる。

また第４図に第１図の場合の局部発振器の別の構成例を
示す。これは第１および第２局発搬信号の和および差信
号を別々のミクサを用いて得るものである。

また、以上の説明は親局からの折り返し周波数と子局か
らの通信波が同じ周波数帯の場合について適用されるも
のであるが、インマルサット衛星のように周波数帯が異
なる場合においても親局の受信をパイロット信号の受信
系のみとすれば、本発明を適用することが可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る衛星通信の自動周波数制
御装置によれば、にＮの小容量衛星通信方式におけるＡ
ＦＣ回路を親局だけに持たせることにより、多数の子局
におけるＡＦＣ回路を省くことができ、大きな経済的効
果を得ることができる。また、親局のＡＦＣ回路におい
ても送受の局部発振回路を共通化することにより、簡単
な構成で所定の機能が実現でき、経済性、信転性の上で
大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による衛星通信方式および
地上局の構成を示す図、第２図は従来の方式を示す図、
第３図は本発明の他の実施例を示す図、第４図は第１図
の局部発振回路の他の構成例を示す図、第５図はパイロ
ット受信部の内部基本構成図を示す図である。 図において、１は親局、２は衛星局、３は子局、４は通
信端局、５は送信パイロット発振器、６は送信ミクサ、
７は局発第１発振器、８はパイロット発振器、９は局発
第２発振器、１０は局発用ミクサ、１１は受信ミクサ、
１２はパイロット合成器、１３は送信電力増幅器、１４
は低雑音受信増幅器、１５はＩＦ分配器、１６はアンテ
ナ装置、１７は子局送信局部発振器、１８は子局受信局
部発振器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの親局と多数の子局との間を１個の衛星を介
   して、親局、子局間で双方向通信を行う衛星通信方式に
   おいて、 親局においては通信用の搬送波以外にパイロット信号を
   送出し、このパイロット信号を自局で受信することによ
   り、衛星中継器における、受信から送信への変換周波数
   の基準周波数からの偏差を検出し、 該周波数偏差を補償するように親局の受信周波数変換器
   の局部発振器の周波数を制御することにより、 子局から親局への通信波に対して自動周波数制御を行う
   とともに、 同じ周波数偏差を親局から子局に対する通信波に対して
   も補償して送信することにより、親局から子局に対する
   通信波が、衛星中継器の周波数偏差を含まない周波数で
   各子局が受信できるようにせしめ、 衛星中継器の周波数偏差を親局の送信波と受信波の両方
   に対する自動周波数制御によって補償することにより、 各子局の自動周波数制御回路を除去してなることを特徴
   とする衛星通信の自動周波数制御装置。
2. （２）上記親局においては、 送信、受信の周波数変換装置において、送受とも一重周
   波数変換とし、 送信側においては周波数変換器とは別にパイロット信号
   発生器を備え、 送信周波数変換器の出力部に通信波とパイロット信号の
   合成回路を備える一方、 送受信の局部発振回路として、送信と受信の周波数差す
   なわち衛星中継器の変換周波の１／２またはそれに近い
   周波数を発振する第１の発振器と、この第１の発振器の
   発振周波数との和でもって送信側の局部発振周波数とな
   し、 第２発振器と第１発振器の周波数差でもって受信側の局
   部発振周波数をなすような周波数を発振する第２の発振
   器とを備え、 この受信周波数変換器によって中間周波に変換された受
   信のパイロット信号が所定の周波数になるように上記局
   部発振回路の第１の発振器周波数を制御することにより
   、 受信の自動周波数制御回路を構成すると同時に、自動的
   に送信の通信波に対しても受信のパイロット周波数の偏
   差が予め補償されて送出されることを特徴とする請求項
   １記載の衛星通信の周波数制御装置。
3. （３）上記第１の発振器と第２の発振器の周波数の和お
   よび差を得る手段を、 １個のミクサを用いて両方の信号を入力し、その出力部
   に分配器を備えて分配した後、各々の和周波数および差
   周波数だけを通過させるバンドパスフィルタを用いて取
   り出すことにより実現したことを特徴とする請求項２記
   載の衛星通信の自動周波数制御装置。
4. （４）上記親局において、 第１の発振器を、その発振周波数を受信または送信の局
   部発振周波数として、受信パイロット信号による自動周
   波数制御が可能な発振器とし、第２の発振器を、その発
   振周波数を第１の発振器周波数との差でもって送信また
   は受信の局部発振周波数となしうる発振器となし、 第１の発振器をそのまま受信または送信の局部発振器と
   なし、 シフトミクサーを備えて第２の発振器と第１の発振器の
   差周波数を得る手段とし、 送信または受信の局部発振信号を得ることを特徴とする
   請求項２記載の衛星通信の自動周波数制御装置。
5. （５）上記親局の送信および受信周波数変換器として両
   者とも２重周波数変換器を用い、送信側は第１、第２局
   部発振器とも下側帯波を用い、 受信側は第１、第２局部発振器とも上側帯波を用い、 かつ送信側の第１局部発振周波数と受信側の第２局部発
   振周波数を同じ周波数となるように構成し、 かつこの局部発振回路を送受共通なものとし、その出力
   を単に分配して各々に供給すると同時に、この局部発振
   周波数をパイロット受信機を用いて制御することにより
   、 衛星中継器の周波数偏差を送受信に同時に帰還して補償
   することを特徴とする請求項１記載の衛星通信の衛星通
   信の自動周波数制御装置。
6. （６）送信側を２重周波数変換とした場合に、送信側の
   パイロット発振器は第２中間周波帯にて発振せしめ、 第１ミクサと第２ミクサの間に通信波との合成回路を設
   けたことを特徴とする請求項５記載の衛星通信の自動周
   波数制御装置。