JPH0646719B2 - 衛星の追尾方法 - Google Patents
衛星の追尾方法Info
- Publication number
- JPH0646719B2 JPH0646719B2 JP63280622A JP28062288A JPH0646719B2 JP H0646719 B2 JPH0646719 B2 JP H0646719B2 JP 63280622 A JP63280622 A JP 63280622A JP 28062288 A JP28062288 A JP 28062288A JP H0646719 B2 JPH0646719 B2 JP H0646719B2
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- JP
- Japan
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- antenna
- satellite
- tracking
- user
- band
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- Radio Relay Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はデータ中継衛星が備えているシングル・アク
セス・アンテナの追尾方法に関するものである。
セス・アンテナの追尾方法に関するものである。
データ中継衛星（Tracking and Data Relay Satellite,
TDRS）はNASAにより開発され，第１号は1983年に打上げ
られ，現在静止軌道で運用されている。TDRSには直径５
ｍのシングル・アクセス・アンテナ（Single Access An
tenna,SAアンテナ）及びマルチビームアンテナ（Multi
Beam Antenna,MBA）が搭載されている。この発明はこの
SAアンテナに関するものである。
TDRS）はNASAにより開発され，第１号は1983年に打上げ
られ，現在静止軌道で運用されている。TDRSには直径５
ｍのシングル・アクセス・アンテナ（Single Access An
tenna,SAアンテナ）及びマルチビームアンテナ（Multi
Beam Antenna,MBA）が搭載されている。この発明はこの
SAアンテナに関するものである。
直径５ｍのアンテナはＳバンド（2.1／2.2GHZ帯）とKu
バンド（13／14GHZ帯）が使用されている。ＳバンドとK
uバンドは周波数的にかなり妥当な選択で，Ｓバンドは
ビームが広いので，自動追尾機構を持たず，Kuバンドは
ビームが狭いので自動追尾機構を持つた構造となつてい
る。第５図にその構成を示す。(50)は主反射鏡，(51)は
副反射鏡，(52)はＳバンド一次放射器，(53)はKuバンド
一次放射器，(54)は角度追尾回路，(55)は駆動回路，(5
6)は駆動機構部，(57)はデータ中継器，(58)はフイーダ
リング部，(59)は地球局端末，(60)は角度制御回路であ
る。Ｓバンドは計算された予測値にもとづくのみで，積
極的にアンテナ角度方向を閉ループ制御は行わない。Ku
バンドは角度検出機構を持つ一次放射器(53)が有るの
で，引込み範囲内に到来電波が入射されれば，一次放射
器(53)からは誤差信号が検出され，その信号はフイーダ
リング（57）を通じ地球局に送られて，制御のための計
算を地球局に置れている地球局端末（計算機）(59)で計
算し，再びフイーダリンク部(58)を経由し駆動回路(55)
に送られる。駆動回路(55)の出力により駆動機構(56)を
動かしてアンテナを到来方向に向ける。
バンド（13／14GHZ帯）が使用されている。ＳバンドとK
uバンドは周波数的にかなり妥当な選択で，Ｓバンドは
ビームが広いので，自動追尾機構を持たず，Kuバンドは
ビームが狭いので自動追尾機構を持つた構造となつてい
る。第５図にその構成を示す。(50)は主反射鏡，(51)は
副反射鏡，(52)はＳバンド一次放射器，(53)はKuバンド
一次放射器，(54)は角度追尾回路，(55)は駆動回路，(5
6)は駆動機構部，(57)はデータ中継器，(58)はフイーダ
リング部，(59)は地球局端末，(60)は角度制御回路であ
る。Ｓバンドは計算された予測値にもとづくのみで，積
極的にアンテナ角度方向を閉ループ制御は行わない。Ku
バンドは角度検出機構を持つ一次放射器(53)が有るの
で，引込み範囲内に到来電波が入射されれば，一次放射
器(53)からは誤差信号が検出され，その信号はフイーダ
リング（57）を通じ地球局に送られて，制御のための計
算を地球局に置れている地球局端末（計算機）(59)で計
算し，再びフイーダリンク部(58)を経由し駆動回路(55)
に送られる。駆動回路(55)の出力により駆動機構(56)を
動かしてアンテナを到来方向に向ける。
このようなTDRSのSAアンテナの方式は前述の如である
が，最近のデータ中継衛星の傾向はWARC（World Admini
strative Radio Conference）で定められた周波数割当
ではKuバンドは割当はなく，Kaバンド以上の22GHZ帯，2
5GHZ帯，32GHZ帯，55GHZ帯，60GHZ帯などが候補になつ
ている。
が，最近のデータ中継衛星の傾向はWARC（World Admini
strative Radio Conference）で定められた周波数割当
ではKuバンドは割当はなく，Kaバンド以上の22GHZ帯，2
5GHZ帯，32GHZ帯，55GHZ帯，60GHZ帯などが候補になつ
ている。
いずれの周波数が使われた場合であつても現在TDRSによ
つて使われている周波数より高くなる傾向にある。ちな
みに現在ESA（European Space Agency）の提案している
データ中継衛星では22／26GHZ帯が使用されている。
つて使われている周波数より高くなる傾向にある。ちな
みに現在ESA（European Space Agency）の提案している
データ中継衛星では22／26GHZ帯が使用されている。
Ｓバンド帯に対してKuバンドより高いKaバンド帯以上の
高い周波数が使用された場合，アンテナの直径の選択に
よるが，一般的にビームが細くなる傾向にある。この事
は捕捉を行つた後は高利得が実現し通信の目的のために
は望ましい事であるが，捕捉を行う為には難しさが増す
ことになる。
高い周波数が使用された場合，アンテナの直径の選択に
よるが，一般的にビームが細くなる傾向にある。この事
は捕捉を行つた後は高利得が実現し通信の目的のために
は望ましい事であるが，捕捉を行う為には難しさが増す
ことになる。
この難点を解決するためにＳバンドに自動追尾機構を付
け，ビーム幅の広いＳバンドの捕捉を行い，この情報に
もとづきKaバンド以上のアンテナを捕捉することが案と
してあるが，Ｓバンドのアンテナを必要以上に複雑にす
るなどの欠点もある。
け，ビーム幅の広いＳバンドの捕捉を行い，この情報に
もとづきKaバンド以上のアンテナを捕捉することが案と
してあるが，Ｓバンドのアンテナを必要以上に複雑にす
るなどの欠点もある。
この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
あり，Ｓバンドのアンテナを複雑にすることなく細いビ
ームのアンテナに対して捕捉が容易となる追尾方法を提
供するものである。
あり，Ｓバンドのアンテナを複雑にすることなく細いビ
ームのアンテナに対して捕捉が容易となる追尾方法を提
供するものである。
この発明はＳバンドは自動追尾機構は持たないが，Ｓバ
ンドに到来電波の方位情報を検出し得る機能を持たせ，
その情報をもとにKaバンド以上のアンテナの捕捉を容易
にするものである。
ンドに到来電波の方位情報を検出し得る機能を持たせ，
その情報をもとにKaバンド以上のアンテナの捕捉を容易
にするものである。
この発明では高い周波数のアンテナを捕捉する際，Ｓバ
ンドが持つ幅の広いビームのアンテナから到来電波の方
位の情報が得られるので，細いビームのアンテナに対し
て，捕捉が容易になる。
ンドが持つ幅の広いビームのアンテナから到来電波の方
位の情報が得られるので，細いビームのアンテナに対し
て，捕捉が容易になる。
第１図にこの発明の構成図を示す。(1)，(4)は主反射
鏡，(2)，(5)は副反射鏡，(3)は一次放射器，(6)は角度
誤差検出器の付いた一次放射器，(7)，(8)はユーザ衛星
の電波の到来方向，(9)は自動利得調整回路（一般にAut
omatic Gain Control回路，またはAGC回路と呼ばれてい
る）。(10)と(13)はアンテナ駆動機構，(12)は角度検出
装置，(13)は計算機，(11)，(14)はアンテナ駆動機構の
駆動回路である。
鏡，(2)，(5)は副反射鏡，(3)は一次放射器，(6)は角度
誤差検出器の付いた一次放射器，(7)，(8)はユーザ衛星
の電波の到来方向，(9)は自動利得調整回路（一般にAut
omatic Gain Control回路，またはAGC回路と呼ばれてい
る）。(10)と(13)はアンテナ駆動機構，(12)は角度検出
装置，(13)は計算機，(11)，(14)はアンテナ駆動機構の
駆動回路である。
第２図は同じこの発明の構成図であるが，計算機が地球
局に置れた場合である。(16)はフイーダリングである。
局に置れた場合である。(16)はフイーダリングである。
第３図は低い周波数のアンテナが検出する角度誤差に関
するものである。(20)はアジスマを示す座標軸（AZ
軸），(21)はエレベーシヨンを示す座標軸（EL軸），(2
2)はアンテナの主軸の方向，(23)は到来電波の方向，(2
4)はこの発明の為に移動しているアンテナの主軸，(25)
は(24)のアンテナ主軸に対して数デシベル低下した利得
一定の曲線，(26)はアンテナ主軸の軌跡，(27)はアンテ
ナ主軸の動く方向，(30)は角度を示す座標軸，(31)はAG
C電圧を示す座標軸，(32)は検出されたAGC電圧，(33)は
最大AGC電圧が検出される角度，(34)はAGC電圧の最大と
最小の差，(35)は最大AGC電圧値，(36)は最小AGC電圧値
である。
するものである。(20)はアジスマを示す座標軸（AZ
軸），(21)はエレベーシヨンを示す座標軸（EL軸），(2
2)はアンテナの主軸の方向，(23)は到来電波の方向，(2
4)はこの発明の為に移動しているアンテナの主軸，(25)
は(24)のアンテナ主軸に対して数デシベル低下した利得
一定の曲線，(26)はアンテナ主軸の軌跡，(27)はアンテ
ナ主軸の動く方向，(30)は角度を示す座標軸，(31)はAG
C電圧を示す座標軸，(32)は検出されたAGC電圧，(33)は
最大AGC電圧が検出される角度，(34)はAGC電圧の最大と
最小の差，(35)は最大AGC電圧値，(36)は最小AGC電圧値
である。
データ中継衛星がユーザ衛星の電波を捕捉し追尾するた
めには２つの衛星の軌道位置をあらかじめ計算し，シン
グル・アクセス・アンテナを所定の方向に向けてやる。
自動追尾機構を持たない低い周波数のアンテナではあら
かじめ計算された予測されるユーザ衛星の電波の到来方
向にアンテナの主軸が向くように駆動回路(12)は指令信
号を発生させ，駆動機構(10)を駆動し，到来電波(7)を
捕捉し，追尾する。
めには２つの衛星の軌道位置をあらかじめ計算し，シン
グル・アクセス・アンテナを所定の方向に向けてやる。
自動追尾機構を持たない低い周波数のアンテナではあら
かじめ計算された予測されるユーザ衛星の電波の到来方
向にアンテナの主軸が向くように駆動回路(12)は指令信
号を発生させ，駆動機構(10)を駆動し，到来電波(7)を
捕捉し，追尾する。
この発明では低い周波数の到来電波を受信しようとする
時或いは受信は出来ているが，高い方のアンテナが捕捉
してない時に，意図的に低い周波数のアンテナを予測さ
れた到来方向の周辺に移動を行う。移動は，駆動回路(1
1)にあらかじめ定められた軌跡を描くような出力を出さ
せ駆動機構(10)によつて主反射鏡(1)を含むアンテナ全
体を駆動させる。第３図では典型的なアンテナ主軸の動
きを示したもので，ノミナルなアンテナ主軸(22)に対し
て或る偏差値を持つた所にアンテナ主軸(24)を移動さ
せ，その軌跡が円周(26)になるよう反時計まわり(27)の
方向に動かしたとする。若し致来電波の方向(23)が図に
示した如くであるとすれば，アンテナ主軸(24)がこの方
向を横切る時に受信電力が最大になるはずである。アン
テナ主軸(24)を円周(26)の通りに動かしたとした時，受
信電力(32)は角度(30)の変化に従つてグラフの様に変化
する。自動利得調整回路では入力電力が変化しても，出
力の振幅値を一定に保つようにするために，増幅器の利
得を上下させてるが，この時の利得調整の為のバイアス
電圧が入力電力に比例するので，この値を読み取ること
により，入力電力を検出できる。AGC電圧(31)はこの増
幅器のバイアス電圧で，入力電力と比例関係を有する。
アンテナ主軸(24)が０度より360度まで一回転した時，A
GC電圧の最大値(35)と最小値(36)を読む事が出来て，こ
の最大値(35)の観測された角度方向(23)を基準位置から
の角度変化(33)で読み取ることが出来る。AGC電圧の最
大値(35)と最小値(36)の差及び受信電力の絶対的なレベ
ル等より，到来電波の方向とアンテナ主軸(22)との差分
を読み取ることが出来る。
時或いは受信は出来ているが，高い方のアンテナが捕捉
してない時に，意図的に低い周波数のアンテナを予測さ
れた到来方向の周辺に移動を行う。移動は，駆動回路(1
1)にあらかじめ定められた軌跡を描くような出力を出さ
せ駆動機構(10)によつて主反射鏡(1)を含むアンテナ全
体を駆動させる。第３図では典型的なアンテナ主軸の動
きを示したもので，ノミナルなアンテナ主軸(22)に対し
て或る偏差値を持つた所にアンテナ主軸(24)を移動さ
せ，その軌跡が円周(26)になるよう反時計まわり(27)の
方向に動かしたとする。若し致来電波の方向(23)が図に
示した如くであるとすれば，アンテナ主軸(24)がこの方
向を横切る時に受信電力が最大になるはずである。アン
テナ主軸(24)を円周(26)の通りに動かしたとした時，受
信電力(32)は角度(30)の変化に従つてグラフの様に変化
する。自動利得調整回路では入力電力が変化しても，出
力の振幅値を一定に保つようにするために，増幅器の利
得を上下させてるが，この時の利得調整の為のバイアス
電圧が入力電力に比例するので，この値を読み取ること
により，入力電力を検出できる。AGC電圧(31)はこの増
幅器のバイアス電圧で，入力電力と比例関係を有する。
アンテナ主軸(24)が０度より360度まで一回転した時，A
GC電圧の最大値(35)と最小値(36)を読む事が出来て，こ
の最大値(35)の観測された角度方向(23)を基準位置から
の角度変化(33)で読み取ることが出来る。AGC電圧の最
大値(35)と最小値(36)の差及び受信電力の絶対的なレベ
ル等より，到来電波の方向とアンテナ主軸(22)との差分
を読み取ることが出来る。
AGC電圧の読み取値は自動振幅調整回路(9)より出力さ
れ，アンテナ主軸(24)の指向している角度は角度検出器
より出力される。この２つの値は計算機(13)に入力され
る。
れ，アンテナ主軸(24)の指向している角度は角度検出器
より出力される。この２つの値は計算機(13)に入力され
る。
計算機(13)ではアンテナ主軸(24)の変化に対するAGC電
圧(32)の変化特性及びAGC電圧のレベルより，電波の到
来方向を算出する。到来電波の方向(23)はAGC電圧(32)
の最大値(35)が観測される駆動角より読み取ることが出
来ることは前述の通りであるが，ノミナルな主軸(22)と
到来方向(23)の絶対的な方位は，あらかじめ受信電力の
値で校正されたAGC電圧より読み取る絶対的な受信電力
の変化より読み取ることが出来る。若しアンテナ主軸(2
4)の軌跡(26)以下にうず巻き状のスパイラルスキヤンを
行う事により或いは縦，横に動かすセクタ・スキヤンを
行う事によりより多くの方位情報を得ることが出来る。
圧(32)の変化特性及びAGC電圧のレベルより，電波の到
来方向を算出する。到来電波の方向(23)はAGC電圧(32)
の最大値(35)が観測される駆動角より読み取ることが出
来ることは前述の通りであるが，ノミナルな主軸(22)と
到来方向(23)の絶対的な方位は，あらかじめ受信電力の
値で校正されたAGC電圧より読み取る絶対的な受信電力
の変化より読み取ることが出来る。若しアンテナ主軸(2
4)の軌跡(26)以下にうず巻き状のスパイラルスキヤンを
行う事により或いは縦，横に動かすセクタ・スキヤンを
行う事によりより多くの方位情報を得ることが出来る。
第４図はスパイラルスキヤンの例を示す。(40)はアンテ
ナ主軸の軌跡である。
ナ主軸の軌跡である。
計算機(13)で計算された到来電波の方位情報を受け駆動
回路(14)は駆動出力を発生させ，駆動機構(15)を駆動
し，高い周波数のアンテナを電波の到来方向(8)に向さ
せる。高い周波数のアンテナは細いビームであるので，
低い周波数のアンテナが到来方向の電波を受信する精度
より精度のよい予測情報が必要である。高い周波数のア
ンテナの一次放射器(6)は角度検出機構を持つているの
で，到来電波(8)の方向が，この一次放射器(6)の引込み
範囲内に入つた時，角度捕捉が行われ，以後自動的に追
尾が行われる。
回路(14)は駆動出力を発生させ，駆動機構(15)を駆動
し，高い周波数のアンテナを電波の到来方向(8)に向さ
せる。高い周波数のアンテナは細いビームであるので，
低い周波数のアンテナが到来方向の電波を受信する精度
より精度のよい予測情報が必要である。高い周波数のア
ンテナの一次放射器(6)は角度検出機構を持つているの
で，到来電波(8)の方向が，この一次放射器(6)の引込み
範囲内に入つた時，角度捕捉が行われ，以後自動的に追
尾が行われる。
低い周波数のアンテナで検出した角度情報とAGC電圧よ
り，電波の到来方向を算出するため計算機(13)を用いた
が，計算機(13)は衛星上に必ずしも置かれる必要はな
い。搭載重量の軽減や，より自由な計算処理を得たい場
合は計算機(13)を地球局に置くことも一案である。特
に，食時の熱歪など，複雑な計算を予測計算のなかに含
める場合は地球局に置かれることも都合がよい。また軌
道上に於いて各種の実際のデータが取得された後，更新
されたプログラムに従つて精度を向上させる場合には第
１図の構成であるが，第２図の地球局の役割を間接に受
入れていることになる。第２図の構成は地球局に計算機
(13)を置くため，フイーダリンク回線(16)があり，デー
タ中継衛星と地球局を結んでいる。
り，電波の到来方向を算出するため計算機(13)を用いた
が，計算機(13)は衛星上に必ずしも置かれる必要はな
い。搭載重量の軽減や，より自由な計算処理を得たい場
合は計算機(13)を地球局に置くことも一案である。特
に，食時の熱歪など，複雑な計算を予測計算のなかに含
める場合は地球局に置かれることも都合がよい。また軌
道上に於いて各種の実際のデータが取得された後，更新
されたプログラムに従つて精度を向上させる場合には第
１図の構成であるが，第２図の地球局の役割を間接に受
入れていることになる。第２図の構成は地球局に計算機
(13)を置くため，フイーダリンク回線(16)があり，デー
タ中継衛星と地球局を結んでいる。
この発明はデータ中継衛星のシングル・アクセス・アン
テナの捕捉方法を追尾機構を持たないアンテナを積極的
に運動させることにより角度情報を得るようにして，高
い周波数のアンテナの捕捉をより容易かつ確実にするも
のである。
テナの捕捉方法を追尾機構を持たないアンテナを積極的
に運動させることにより角度情報を得るようにして，高
い周波数のアンテナの捕捉をより容易かつ確実にするも
のである。
第１図はこの発明の一実施例を示す図，第２図はこの発
明の他の実施例を示す図，第３図は低い周波数のSAアン
テナの角度検出誤差に関する説明図，第４図はラスタス
キヤンの一例を示す図，第５図は従来の衛星の追尾方法
を示す図である。 図中(1)，(4)は主反射鏡，(2)，(5)は副反射鏡，(3)は
一次放射器，(6)は角度誤差検出器の付いた一次放射
器，(7)，(8)はユーザ衛星の電波の到来方向，(9)は自
動利得調整回路，(10)，(15)はアンテナ駆動機構，(12)
は角度検出装置，(13)は計算機，(11)，(14)はアンテナ
機構の駆動回路である。 なお，図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示してある。
明の他の実施例を示す図，第３図は低い周波数のSAアン
テナの角度検出誤差に関する説明図，第４図はラスタス
キヤンの一例を示す図，第５図は従来の衛星の追尾方法
を示す図である。 図中(1)，(4)は主反射鏡，(2)，(5)は副反射鏡，(3)は
一次放射器，(6)は角度誤差検出器の付いた一次放射
器，(7)，(8)はユーザ衛星の電波の到来方向，(9)は自
動利得調整回路，(10)，(15)はアンテナ駆動機構，(12)
は角度検出装置，(13)は計算機，(11)，(14)はアンテナ
機構の駆動回路である。 なお，図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示してある。
Claims (1)
- 【請求項１】主として低軌道に投入されている追尾の対
象となるユーザ衛星を追尾し，データ中継する目的で，
低い周波数と高い周波数の２種類のアンテナ或いはこの
二つの周波数を共用できる１種類のアンテナと上記ユー
ザ衛星との間でデータ伝送されたデータを地球局との間
で再びデータ伝送するためのアンテナを備えた静止軌道
上に投入されるデータ中継衛星において，ユーザ衛星と
データ中継衛星の間で高速のデータを伝送するために用
いられる一つの周波数につき一つの細いビームを持ちユ
ーザ衛星の移動に従つて，上記ビームが追尾するシング
ルアクセスアンテナをデータ中継衛星に搭載し，アンテ
ナ構造物のなかに自動追尾機構を持たない低い周波数の
上記シングル・アクセスアンテナに於いて，ユーザ衛星
の到来電波を受信している時のアンテナの指向角度と自
動利得調整回路から得られる受信レベルを示す信号を少
なくとも到来電波の方位とアンテナ主軸の方位の関係が
算出できる以上の時間にわたり，地球局或いはデータ中
継衛星に置かれている角度検出装置に送り，上記の角度
検出装置の出力信号を用いることにより，アンテナ構造
物のなかに自動追尾機構を持つ高い周波数の上記シング
ル・アクセス・アンテナをユーザ衛星の到来電波の方向
に向け，追尾するようにした衛星の追尾方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63280622A JPH0646719B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 衛星の追尾方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63280622A JPH0646719B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 衛星の追尾方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02126733A JPH02126733A (ja) | 1990-05-15 |
| JPH0646719B2 true JPH0646719B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=17627615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63280622A Expired - Lifetime JPH0646719B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 衛星の追尾方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0646719B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6252915B1 (en) | 1998-09-09 | 2001-06-26 | Qualcomm Incorporated | System and method for gaining control of individual narrowband channels using a wideband power measurement |
| JP4740886B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2011-08-03 | 株式会社ディスコ | 基板の吸着方法 |
| CN115276776B (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-10 | 北京未尔锐创科技有限公司 | 一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真方法及装置 |
-
1988
- 1988-11-07 JP JP63280622A patent/JPH0646719B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02126733A (ja) | 1990-05-15 |
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