JPH0552098B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 地球上空の軌道に位置する通信衛星を使用し
て地球上の領域に配置された複数の地上基地間で
相互通信を行う通信方法において、 通信が行われる地球上の領域は一定の方位に沿
つて端部と端部が接して配置された複数のゾーン
に分割され、 前記一定の方位に沿つて並んで全体として前記
分割された複数のゾーンの第１のゾーンをカバー
する第１のグループの複数の電磁放射ビームを前
記通信衛星と第１のゾーンとの間で形成し、 この第１のグループの電磁放射ビームはそれぞ
れ予め定められた周波数のセツトのそれぞれ選択
された搬送波を有し、 前記一定の方位に沿つて並んで全体として前記
複数のゾーンの第１のゾーンと隣接する第２のゾ
ーンをカバーする第２のグループの複数の電磁放
射ビームを通信衛星と第２のゾーンとの間で形成
し、 この第２のグループの各電磁放射ビームは前記
予め定められた周波数のセツトが再使用されるよ
うに前記第１のグループの電磁放射ビームと同じ
予め定められた周波数のセツトのそれぞれ選択さ
れた搬送波を有しており、 前記第１と第２のグループの電磁放射ビームは
それぞれ前記一定の方位に沿つた各ビームの位置
がビームの搬送波周波数によつて決定されている
ことを特徴とする衛星通信方法。

２ 隣接するゾーンの直接隣接する部分における
搬送波周波数は相互間の通信妨害を阻止するため
に充分に周波数を異なるように選択されている請
求項１記載の衛星通信方法。

３ 地球上の領域に分布して配置された複数の地
上基地間で相互通信を行う衛星通信装置におい
て、 地球上空の軌道に位置する通信衛星に搭載さ
れ、複数の電磁放射ビームを前記領域と通信衛星
との間にそれぞれ選択された搬送波周波数で形成
し、全ビームを生成するための放射素子アレイお
よびアンテナを具備しているビーム形成手段を具
備し、 このビーム形成手段により発生される前記複数
の電磁放射ビームは、 一定の方位に沿つて端部と端部が接して配置さ
れるように分割された前記領域の互いに隣接する
個々のゾーンをそれぞれカバーする２以上のグル
ープで配置され、 各グループ中の各ビームは前記一定の方位に沿
つて並んで全体としてゾーンの１つをカバーし、
この方位に沿つた各ビームの位置はビームの搬送
波周波数によつて決定され、 各グループのビームは周波数が各グループのビ
ームによつて再使用されるように予め定められた
同じ周波数のセツトの選択された周波数によつて
搬送されることを特徴とする人工衛星通信装置。

４ ２つのそれぞれ隣接するグループのビームに
よつてサービスされる２つの隣接するゾーンの直
接隣接する部分の搬送波周波数は相互間の通信妨
害を阻止するために周波数が充分に異なつている
請求項３記載の人工衛星通信装置。

技術的分野 本発明は広く、人工衛星通信システム、特に人
工衛星と地上の多数の小口径ターミナルとの間で
送受信通信を与えるように静止軌道に位置する人
工衛星を用いるタイプの人工衛星通信システムに
関するものである。更に、本発明は数千の狭い高
利得の周波数アドレス可能なダウンリンクアンテ
ナビームを人工衛星の全チヤンネル容量を減少す
ることなく同時に供給する能力を有する通信衛星
を含むものである。

技術背景 従来は通信衛星はアンテナビームが照射するゾ
ーンに対する高いアンテナ利得を得るために、そ
れぞれのゾーンに対して別々のビームを使用する
多重ビームアンテナが使用されており、各ゾーン
においては同じ周波数範囲が再使用されている。
しかしながら隣接する２つのゾーンで同じ周波数
が使用されるとゾーンの隣接区域では混信を生じ
るので、それを防止するために隣接するゾーンで
は偏波を交互に垂直偏波と水平偏波で異ならせて
分離する方法が採用されている。

発明の解決しようとする課題 しかしながら、通常のポイント−ポイントサー
ビスに加えて放送サービスが加わつて同じゾーン
で通信するために必要な周波数範囲が増加するよ
うになり、さらに有効な周波数の利用方法を考え
る必要がある。例えばポイント−ポイントサービ
スと放送サービスとに使用する電波の偏波を垂直
偏波と水平偏波とに異ならせれば同じ周波数が使
用できるが、前記のような隣接ゾーンの偏波を異
ならせることができなくなり、ゾーンの隣接部分
の混信防止のための偏波を異ならせる以外の新し
い手段が必要になる。

したがつて本発明の目的は、そのような欠点の
ない、周波数スペクトルが各ゾーンにおいて再使
用可能で、それによつて人工衛星の全チヤンネル
容量を有効に利用可能にする衛星通信システムを
開発することである。

課題解決のための手段 本発明は、地球上空の軌道に位置する通信衛星
を使用して地球上の領域に配置された複数の地上
基地間で相互通信を行う通信方法において、 通信が行われる地球上の領域は一定の方位に沿
つて端部と端部が接して配置された複数のゾーン
に分割され、前記一定の方位に沿つて並んで全体
として前記分割された複数のゾーンの第１のゾー
ンをカバーする第１のグループの複数の電磁放射
ビームを前記通信衛星と第１のゾーンとの間で形
成し、この第１のグループの各電磁放射ビームは
それぞれ予め定められた周波数のセツトのそれぞ
れ選択された搬送波を有し、前記一定の方位に沿
つて並んで全体として前記複数のゾーンの第１の
ゾーンと隣接する第２のゾーンをカバーする第２
のグループの複数の電磁放射ビームを通信衛星と
第２のゾーンとの間で形成し、この第２のグルー
プの各電磁放射ビームは前記予め定められた周波
数のセツトが再使用されるように前記第１のグル
ープの各電磁放射ビームと同じ予め定められた周
波数のセツトのそれぞれ選択された搬送波を有し
ており、前記第１と第２のグループの電磁放射ビ
ームはそれぞれ前記一定の方位に沿つた各ビーム
の位置がビームの搬送波周波数によつて決定され
ていることを特徴とする。

このように一定の方位に各ゾーンを並べて配置
し、それぞれのゾーンにおけるビームの位置によ
つて周波数を異ならせることによつて２つのゾー
ンの隣接する部分における周波数を混信を生じな
いように充分に分離させることが可能になる。し
たがつて各ゾーンに同じ周波数のセツトを使用し
て偏波の相違を利用しないで混信を防止すること
ができる。

【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に沿つて得られ
た断面図である。

第４図は第２図のライン４−４に沿つて得られ
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
によつ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つて示されてい
る。

第６図は通信衛星のための通信用電子装置のブ
ロツク図である。

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
受信ゾーンを送信ゾーンを接続するために用いら
れる相互結合チヤンネルの基準図である。

第９図は人工衛星によつ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ヤン
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１０図はポイント−ポイントシステムにおい
て用いられたフイルタ相互結合マトリツクスの詳
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
る水平スロツ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
子の側図であり、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１０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
向プラツトホームに取付けられる。

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ツド通信型
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
よつて、数万のこのような通信チヤンネルは単一
の線形偏波において同時に適応される。人工衛星
１０によつ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１
０によつ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つてサービス
される地理的範囲がアメリカ合衆国であると仮定
する。従つて、放送サービスは以下にCONUS
（Continental United State）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CONUS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。CONUS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
よつ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CONUS受信信号は垂直偏波される。
CONUS送信およびポイント−ポイント受信信号
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，１２
ｂ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つて動作するが、一方、反
射鏡１２ｂは垂直に偏波されそれ故に垂直偏波さ
れた信号によつて動作する。結果的に反射鏡１２
ａ，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通信線の
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アレイを含む。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、
シヤープな変化特性と、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CONUS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１８ａ，
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。

信号ビームによつて全国をサービスする
CONUSサブシステムはこの例ではその送信機８
２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）。
CONUS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。CONUS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CONUSをカバーするように
形作られている。CONUS受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１
８ａによつてその第２のパターンがCONUS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３
０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によつてスクリーン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によつて大き
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
よつて、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５０，５４，５８，６２と３個
の補助ホーン５２，５６，６０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
れたスロツト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によつて
示された集合供給回路網によつて送信信号を供給
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、スロツ
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ツト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
つ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つてサービ
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つのアツプリンクゾ
ーン３２，３４，３６，３８からそれぞれ人工衛
星へ放射する４つのビームＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４を含む、ビームＲ１乃至Ｒ４の各々は各ゾーン
３２，３４，３６，３８において個々の位置
（site）から発する複数の個々のアツプリンクビ
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ツプリンクビーム信号は
各ゾーンのための複数のチヤンネルへ配列され
る。例えば、ゾーン３２はゾーン３２で対応する
アツ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ヤンネルの各々によつて複
数の、例えば16個の27MHzチヤンネルを含んでも
よい。

各々符号３２，３４，３６、および３８によつ
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以下である。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によつてカバー
された４つのゾーンは幅が等しくない。ビーム３
２によつ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によつてカバ
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によつてカバーされる西
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によつ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３２，３４，３６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工密度によつて
決定される。従つて、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工密度に適応する
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工密度のため比較
的広い。各ゾーンが全周波数スペクトルを用いる
ので、ゾーンの幅は人工密度の高い地域において
はチヤ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３１，３
３，３５，３７をカバーする４つのビームＴ１，
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３１，３３，３５，３
７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ヤンネ
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ヤンネルの
各々による複数の、例えば16個の27MHzチヤンネ
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
体電力増幅器によつ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３１，３３，３
５，３７の幅が受信ゾーンＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４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つて拡大されるアレイ
２０によつて生成される。各ビーム２９の東西方
向は送信素子２０のアレイ１０６に沿つてその信
号の位相経過によつて決定される（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によつて確立され、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つて駆動され
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
で次第に弱くなつている。次第に弱くなるビーム
２９は送信アレイ素子２０の位置に従つて送信利
得を調節することによつて達成される。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。このとこは特定の周波数を用い
るゾーン３３へ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つてゾーン３
１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、それによつ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３
５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
ツト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1.4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CONUSシステムの
両方は同じアツプリンクおよびダウンリンク帯域
を用い、ポイント−ポイントシステムはそのアツ
プリンク偏波のため水平偏波を用い、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アツプリ
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）を用いう。
更に、この総周波数スペクトルは複数のチヤンネ
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のチヤンネルへ分割される。次
に、16個のチヤンネルの各々はおよそ800のサブ
チヤンネルを適用してもよい。この故に、およそ
12500（16チヤンネル×800チヤンネル）の各ゾー
ン32キロビツト毎秒のチヤ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。従つて、単一偏波中で、合計
50000のサブチヤ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１
６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３２，３４，３６、および３８から
信号を受信する。ホーン５２，５６および６０は
競合範囲４０，４２および４４から信号を受信す
る。一連のハイブリツドカツプラまたは電力分解
器C₁乃至C₉を用いて、ホーン５０乃至６２によ
つて受信された信号は４つの出力６４乃至７０へ
供給される。例えば、競合範囲４４の領域から発
し、ホーン６０によつて受信される信号はカツプ
ラC₂によつて分割され、分割された信号の部分
はカツプラC₁およびカツプラ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
つ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によつ
て受信される信号はカツプラC₅によつて分割さ
れる。分割された信号の一部はカツプラC₃によ
つてカツプラ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ツプラC₇によ
つてホーン５４によつ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
をブロツク図で表す第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−ポイント受信供給回路
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ツチン
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、スイツチング回路網７６はバツクアツプ受
信器７４を適切な入力ライン６４−７２に再接続
する。受信器７４はフイルタ相互結合マトリツク
ス９０中のフイ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のスイツチング回路網７８によつて４
つの受信ラインＲ１−Ｒ４を経てフイルタ相互結
合マトリツクス９０へ結合される。以下に論議さ
れるように、フイルタ相互結合マトリツクス
（FIM）は受信ゾーン３２，３４，３６，３８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チヤンネルへ分割された周波数
スペクトルを割当てられるので、16個のフイルタ
の４組が用いられる。16個のフイルタの各組は前
部で500MHzの周波数スペクトルを使用し、各フ
イルタは27MHzの帯域幅を有する。後述するよう
に、フイルタ出力Ｔ１−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Ｔ１−Ｔ４は各々、スイツチング回路
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ツクアツプ用に備えられ
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、バツクアツプ増幅器９２の１
個がスイツチング回路網９４によつて対応する送
信信号Ｔ１−Ｔ４へ再接続される。同様にスイツ
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つ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。
SSPA１００の各々はビーム形成回路網９８によ
つて形成された40の信号の対応する１つを増幅す
る。SSPA１００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。SSPA１００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CONUS用受信信号はスイツチ
ング回路網７６，７８によつて適切な受信器７４
へ接続される。CONUS信号と接続された受信器
の出力は上述されたように８個のチヤンネルのた
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CONUS信号を分割すること
である。CONUS受信信号はCONUS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
イツチング回路網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
いてバツクアツプのために用いられる。８個の
TWTA８２の出力は別のスイツチング回路網８
６を経て、１つのCONUS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
CONUS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）。

フイルタ相互結合マトリツクス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３２，３４，３６，３８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１２０，１２２，１２４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
３２，３４，３６，３８（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
のチヤンネル（例えば16個の27MHzチヤンネル）
へ分離される。チヤンネルは複数のサブチヤンネ
ルへ更に分離され、サブチヤンネルの各々は対応
するアツプリンク位置から信号を伝達する。
FIM９０は64個のフイルタを含み、その１つが
参照番号１０２によつて示されている。各フイル
タ１０２はチヤンネルの１つに対応するパスバン
ド（例えば1403乃至1430MHz）を有する。フイル
タ１０２はそれぞれ各受信ゾーン３２，３４，３
６，３８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個のフイルタの２つのバ
ンクまたはサブグループを含む。フイルタ１０２
の１つのサブグループは偶数番号のチヤンネルの
ためこれらのフイルタを含み、各群のその他のグ
ループは奇数番号のチヤンネルのため８個のフイ
ルタを含む。従つて、例えば、受信信号Ｒ１用の
フイルタ群は奇数チヤンネル用フイルタ１０２の
サブグループ１０４と偶数チヤンネル用フイルタ
１０２のサブグループ１０６を含む。以下の表は
それらのフイ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。

フイルタサブグループ 受信ゾーン 受信信号 奇数ch 偶数ch 32 R1 104 106 34 R2 108 110 36 R3 112 114 38 R4 116 118 受信信号Ｒ１−Ｒ４がフイルタされるとき、フ
イ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イルタはグループに
されている。送信信号Ｔ１−Ｔ４もまた割当てら
れた全周波数スペクトル（例えば500MHz）を用
いる。説明した実施例において、送信信号Ｔ１−
Ｔ４の各々は16個の27MHz幅のチヤンネルを有
し、４個の受信ゾーン３２−３８の各々から４個
のチヤンネルを含む（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
ハイブリツドカツプラ１２８−１３４によつて対
応するサブグループへ分割される。したがつて、
例えば導波管１２０でのＲ１信号入力の半分はフ
イルタ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
フイルタ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、フイルタ１０２のサブグループ１０４−１１
８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つて供給される。

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１０６−１１８は
サブグループ１０４と構造が同じである。送信ラ
イン１３６に沿つて間隔を置いて、８個のフエラ
イトサーキユレータ１４０があり、それぞれ１つ
が奇数番号のチヤンネルフイルタ１０２と関連す
る。サーキユレータ１４０の機能は送信ライン１
３６をロスのない方法で奇数チヤンネルの各々へ
接続することである。従つて、例えばＲ１信号は
第１のサーキユレータ１４０ａへ入り、チヤンネ
ル１に対応する27MHzの帯域の信号をサーキユレ
ータ１４２へ通すように反時計方向にそれらを循
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ユレータを経て処
理が繰返される次のフイルタへ伝播される。この
処理によつて、Ｒ１受信信号はＲ１信号に対応す
る16個のフイルタ１０４−１０８によつて16個の
チヤンネルへフイルタされる。このように、チヤ
ンネル１の範囲の周波数を有するＲ１信号は第１
のフエライトサーキユレータ１４０ａを通過し、
グループ１０４のフイルタ１によつてフイルタさ
れる。

フイルタサブグループ１０４−１１８からの出
力は、十文字パターンでフイルタ１０２の隣接グ
ループからの出力を合計するフエライトサーキユ
レータ１４２の第２の組によつて選択的に結合さ
れる。例えば、グループ１０４のチヤンネルフイ
ルタ１，５，９および１３の出力はフイルタグル
ープ１１２のチヤンネルフイルタ３，７，１１お
よび１５の出力と合計される。この合計はＴ１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によつていか
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ヤンネルによつて一
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ヤンネルが送信ゾ
ーン３１，３３，３５，３７にわたつて地理的に
分配されるかを示す。第８図において、受信信号
Ｒ１−Ｒ４は相互結合チヤンネルの行毎に読み出
され、送信信号Ｔ１−Ｔ４は相互結合チヤンネル
の列毎に読み出される。送信信号Ｔ１−Ｔ４の
各々は各々４つの群に配列された16個のチヤンネ
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、パケツ
ト交換信号を経て地上基地間の通信を調整する人
工衛星ネツ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。ネツトワーク制御セン
タは所望されるダウンリンクの位置に基づいたア
ツプリンク周波数をアツ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は従つてアツプリン
ク信号の周波数によつてアドレスされる。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３１，３
３，３５，３７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。従つて、
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チヤンネルが存在する。

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ヤンネルの中
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、チヤ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チヤンネル幅である。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
けるゾーンの幅のほぼ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ヤンネ
ル容量は大きくなる。従つて、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３
５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
発信者がカリフオ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。従つて、中
央ゾーンに位置するミシガン州のデトロイトはア
ツプリンク位置であり、西海岸ゾーン３７に位置
するカリフオ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ヤンネルと関連されることが
できる。従つて、ロサンジエルスは送信ゾーン３
７のチヤンネル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
きるチヤンネルはチヤンネル１，５，９および１
３であることがわかる。これは行Ｒ２および列Ｔ
４の交差によつて第８図の表において決定され
る。それ故、デトロイトから、アツプリンクユー
ザはチヤンネル１，５，９または１３のいずれか
のアツプリンクであり、これらのチヤンネルのい
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ヤンネル１４と１５との間に
位置するので、ネツトワーク制御センタはチヤン
ネル１３がチヤンネル１４に最も近いためチヤン
ネル１３の信号をアツプリンクする。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、アツ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ヤンネルがダ
ウンリンク位置に最も近いことに依存してチヤン
ネル１，５，９または１３上に送信されることが
きることを表す。チヤンネル９が、デトロイトへ
最も近いチヤンネル１１へ最も近いので、ネツト
ワーク制御センタはチヤンネル９上でロサンジエ
ルスから信号をアツプリンクする。

第１０図を参照すると、受信信号の送信信号へ
の転換は、アツ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
信されたアツプリンク信号は受信信号Ｒ２によつ
て伝達されたチヤンネル１３に送信される。従つ
て、Ｒ２受信信号は送信ライン１２２へ入力さ
れ、このような入力信号の一部はハイブリツドカ
ツプラ１３０によつてフイルタ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は奇数チヤンネル用の８個のフイルタバ
ンクを含み、チヤンネル１３を含む。従つて、入
力する信号はフイルタ１３によつてフイルタさ
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。チヤンネル１
３のライン１６４上に存在する信号はハイブリツ
ドカツプラ１５８によつて結合され、信号はサブ
グループ１０６と１１４から発し、出力ライン１
５０上にＴ４信号を形成する。送信信号Ｔ４はそ
れからロサンジエルスへダウンリンクされる。

27MHz幅チヤンネルが実際に多数の小さなチヤ
ンネル、例えば32KHzの帯域幅の800のサブチヤ
ンネルから成るので、ネツトワーク制御センタが
27MHz帯域幅ではなく特定のチヤンネルを割当て
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、アツプリンク信号が競合範囲の領域４０，４
２，４４（第５図）から発生する場合に、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、アツプ
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、この信号がカリフオルニ
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つて生成される。こ
の故に、アツ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。ネツトワーク制御セン
タはアツプリンク通信が受信信号Ｒ２またはＲ３
のいずれによつ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、アツ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、チヤ
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と列Ｔ４との交差部分は通信
が発送され得るチヤンネルを生ずる。従つて、シ
カゴアツプリンク信号はチヤンネル２，６，１０
あるいは１４のいずれか１つで送信される。ロサ
ンジエルスがチヤンネル１４へ最も近いので、チ
ヤンネル１４はアツプリンクチヤンネルとしてネ
ツトワーク制御センタによつて選択される。しか
しながら、所望されない信号がまたチヤンネル１
４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のチヤンネル１４上
を伝達されるアツプリンク信号がＴ１送信ゾーン
３１へ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。ネツ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９
８は送信信号Ｔ１−Ｔ４を受信し、各信号の送信
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50000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つて完全に負荷される
ときビーム形成回路網９８によつて形成される。
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
周波数によつて決定されるので、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棚（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１７２，１７４、お
よび複数の放射状に伸びる導波管アセンブリ１７
６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２
０の素子１０６の各々に対して１個づつ設けられ
ている（第１３図）。導波管アセンブリ１７６は
遅延ライン１６８−１７４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１７６は放射方向の合算器
を定め、遅延ライン１６８−１７４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１７６と伝送遅延ライン１６
８−１７４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１６８−１７４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Ｔ１−Ｔ４のために各々備えられている
（第９図）。したがつて、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１
６８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に沿つ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。従つて、放
射方向ライン合算器１７６によつて形成される弧
状形状の中心から離れるほど、それらが遅延ライ
ン１６８−１７４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
１７６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 Ｌ，インチ ｗ，インチ 168 T2 1.66 0.64 170 T1 1.72 0.66 172 T4 2.45 0.74 174 T3 2.55 0.76 遅延ライン１６８−１７４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、
ビームポインテイングが各チヤンネルについて正
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Ｔ１−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によつ
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１
７２，１７４へ向けて放射状に外側へ伝播する。
この同じカツ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＋
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Ｔ１−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Ｔ１−Ｔ４
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を通つてSSPAに
向けて伝播する信号は４つの送信信号Ｔ１−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Ｔ１−Ｔ４の各々は12500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50000の信号全ての混合であつてもよ
い。それ故、SSPA１００の各々は複数の導波管
アセンブリ１７６の各々から発信する50000の信
号の全てを増幅する。

SSPA１００の各々が国の全範囲について予定
される50000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SSPA１００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SSPA１００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せるため、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における雨によつて“不利”
にされる。このような雨によつて不利となるユー
ザは対応するアツプリンクビームの信号強度を増
加することによつ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SSPAに
よつて供給された電力の小部分）を分けて与える
ことによつて達成される。個々のアツプリンクビ
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、アツ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、先に説明されたネツトワーク制御センタ
は雨が降つている国のそれらの範囲の全ての軌跡
を維持し、どのアツ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。ネツトワーク制御センタはそ
れから、パケツ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
めそのアツプリンク電力を増加するために、これ
らの各アツプリンクユーザを指示する。アツプリ
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、
SSPA１００によつてこれら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SSPA１００の総プールによつて取扱われる信
号の総数に比例して小さい。従つて、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。

SSPA１００（第８図および第１１図）が、例
えば人工衛星の通信棚（図示せず）の縁に取付け
られても良い。SSPA１００によつて増幅された
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。したがつて、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
割当てによつ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１７
６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Θの角度の傾斜を有
し、ここではΘ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つて生じる増
加位相シフトはΔΦである。ΔΦとΘの関係は以
下の式によつて与えられる。

ΔΦ＝（2πd／λ）sinΘ 式中、 λ＝信号波長 Θ＝ビーム走査角度 ｄ＝アレイ素子間の間隔 従つて、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１６８−１７４
に対して異なつている増加位相シフトによつて決
定され、先に記述された４つの送信ゾーンＴ１−
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。従つて、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
等価物に対して保護が求められることが理解され
るべきである。