JPH09167930A

JPH09167930A - マルチポート増幅器

Info

Publication number: JPH09167930A
Application number: JP8286414A
Authority: JP
Inventors: Michael D Rubin; ディー．ルービンマイケル
Original assignee: Space Systems Loral LLC; Loral Space Systems Inc
Current assignee: Maxar Space LLC
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1997-06-24
Also published as: US5610556A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＲＦスイッチを使用せずに冗長性が得られる
マルチビーム通信用のマルチポート増幅システムを提供
する。【解決手段】マルチポート増幅器は、ツリー構造に配
列されたステージの組に分けられ、増幅器ステージは、
ポート対ポートの分離を劣化させずにスイッチが切られ
る。一実施例において、３２の入力ポート１−３２と、
３２の対応する出力ポート１−３２とが存在し、例えば
入力ポート１は、機能的に出力ポート１に接続されてい
る。入力ポート１−３２の各々への入力信号は、第１グ
ループの１６の４ステージマルチポートハイブリッド回
路の１つに接続されている。第１グループのマルチポー
トハイブリッド回路の出力部は、固体電力増幅器を介し
て第２グループの１６の４ステージマルチポートハイブ
リッド回路に接続されている。第２グループの１６の４
ステージマルチポートハイブリッド回路も、機能的に接
続される入力ポートの番号に応じて符号が付されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電磁波ビー
ムを使用するマルチビーム通信システムに関し、特に、
マルチビームアンテナによる送信用に複数の信号を増幅
するマルチポート冗長増幅器構成を含む通信送信機に関
する。

【０００２】

【背景技術】最近の通信衛星システムは、マルチビーム
アンテナ技術を使用する。衛星１００のマルチビームア
ンテナを組み立てる１つの方法は、図１に示すように、
共通の反射器９を照らす複数の１次入力端子フィード１
−１〜１−Ｎを設けて、各フィードが他のフィードとは
空間的に識別されるビームを形成することである。他の
フィードは、空間的に異なるビーム６−１〜６−Ｎが地
上の所望領域５−１〜５−Ｎをカバーするように配列さ
れている。アンテナの構造が決定すると、次のステップ
は、アンテナの駆動に適した送信機や電力増幅器を設計
することである。

【０００３】複数のフィードを駆動するために、通常
は、入力フィード１−１〜１−Ｎにそれぞれ接続される
とともにアンテナ４に接続された出力端子３−１〜３−
Ｎを有する増幅器２−１〜２−Ｎなどの電力増幅器を設
ける。この直線的で前向きな構成は、動作するが欠点を
有する。図１において、各出力端子での伝送出力は、増
幅器２−１〜２−Ｎの各々の出力Ｐによって制限され
る。すなわち、各入力端子と対応する出力端子との間の
パスは、他のパスと完全に独立して構成されている。こ
れ故に、例えば、増幅器２−１が、入力端子１−１から
入力されて増幅され出力端子３−１へ出力される電力に
マージンを有していても、このマージンを、他の出力端
子に供給される信号に対して使用することができない。

【０００４】マルチビーム衛星通信において、各ビーム
が送信するキャリアの数は、各サービス領域５−１〜５
−Ｎでの通信トラフィックの量に応じて変化し、故に、
ビームの増幅器２₁ ，２₂ ，・・・の各々は、相当多数
のキャリアが割り当てられたときでも入力信号を十分に
増幅できるほどに余裕のある電力増幅容量を有すること
が必要である。この条件を満たすために、大きな電力容
量の高価な増幅器をビーム毎に用意しなければならない
が、しかし、入力信号に割り当てられるキャリアの数が
少ないと、増幅器のかかる能力は有効に利用されない。
さらに、増幅器がその出力にマージンがありながらも別
の増幅器がさらなる出力を必要としているときでさえ
も、余分な電力を電力が不足しているビームに割り当て
ることができない。耐宇宙装置は冗長性を有する必要が
あるので、通常２つの増幅器が各フィードに対して設け
られ、１つの増幅器が活動し、もう１つの増幅器が冗長
用に待機している。これによって、増幅器の価格が本質
的に倍になっている。また、各増幅器は完全に独立して
いるので、電力分配手段や電力合成手段を備えていな
い。この構造の効果は、電力増幅器が完全に独立してい
るので、増幅器は、利得や位相、電力出力に対してマッ
チングをとる必要がなく、時間や温度に対して互いに追
跡する必要がないことである。この構成は、出力ステー
ジが単一の装置から構成される場合は、最も効果的であ
る。

【０００５】信頼性を最大にするために、固体装置（so
lid state devices ）を備えたマイクロ波電力増幅器を
組み立てることが必要である。固体装置の特性は、複数
の装置が固体マイクロ波電力増幅器の駆動ステージなど
の出力ステージにて使用されることを、通常必要とす
る。この構成を実現する１つの方法は、ハイブリッドツ
リー構造（tree）を使用して入力を複数のパスに分割し
て複数の固体増幅器に送り、逆ハイブリッドツリー構造
を使用して複数ステージの出力を１つの出力に合成する
ことである。このタイプの代表的な増幅器は、複合増幅
器（combined amplifier）であり、図２に示す。図２に
示す構成は、８つの増幅ステージの能力を合成する。素
子１１０は増幅モジュールであり、素子１１２は９０゜
ハイブリッドである。各ハイブリッド１１２の１つのポ
ートは、負荷抵抗器によって終端されている。増幅器の
利得及び位相が良く整合していれば、ハイブリッドは適
切に設計されて組み立てられており、次に、Ｐｏが１つ
のステージの電力出力能力であれば、複合増幅器は、８
つのＰｏの電力出力能力を有し、合成損失が少ない。

【０００６】一般的且つ融通性のある解決策は、通信で
の選択領域に関するＩＥＥＥジャーナル巻ＳＡＣ−５、
第４号（１９８７年５月）の、シンイチロ・エガミ及び
マコト・カワイによる「適応多重ビームシステム構想
（An Adaptive Mutiple Beam System Concept ）」と題
された論文にて解析されている「ハイブリッドトランス
ポンダ」や「マルチポート増幅器」を使用するものであ
る。

【０００７】マルチポート増幅器は、前述の複合増幅器
のように、複数の増幅モジュールを使用する。マルチポ
ート増幅器において、入力及び出力ハイブリッドツリー
は、適切なマルチポートハイブリッドに置き換えられ
る。図３に、８ポートマルチポート増幅器の一例を示
し、このマルチポート増幅器は、増幅モジュール１１４
とマルチポート９０゜ハイブリッド１１６とを含む。マ
ルチポート増幅器に対して、各入力と対応する出力との
間に１対１の相関があることが示されている。特に、マ
ルチポート増幅器の増幅ステージの利得及び位相がマッ
チングしていれば、マルチポート増幅器の１つの入力ポ
ートの励起によって、唯一の対応する出力ポートに出力
が生成され、他の出力ポートに意味の無い出力信号レベ
ルが生じる。故に、別々の多重ビームアンテナフィード
が別々の出力ポートに取り付けられていれば、ビーム
は、適切な入力ポートを励起することによって切り替え
られる。これによって、１つの増幅器を全てのフィード
に対して使用することができ、各ビームへの電力出力の
割当に最大の柔軟性を提供する。ビーム間の分離は、増
幅ステージの利得と位相とのマッチングに依存する。ス
テージ数が増加すると、増幅ステージの不整合が存在し
たときの入力信号の分離が増加する。従って、増幅ステ
ージの不整合に対する許容性を得るためには、必要なビ
ーム数よりも多い数のポートを使用することが必要であ
る。

【０００８】マルチポート増幅器への需要によって、冗
長性の実現は重要な対象になった。増幅モジュールの数
が増えることによって、１つのモジュールが故障した場
合に新しいマルチポート増幅器でのスイッチを簡単にす
ることは有効ではない。これは、多数の冗長スイッチを
必要とするのみならず、マルチポート増幅器の柔軟性と
優れた劣化（degradation ）特性との効果を損なうこと
になる。

【０００９】図４に、マルチポート増幅回路の他の例を
示す。図４において、Ｔスイッチは、２つの隣接増幅ス
テージのいずれか一方に対して待機冗長増幅ステージで
スイッチするために使用される。この構成は、４つの余
剰ステージと２４の「Ｔ」スイッチとを必要とする。こ
の構成も、活動ステージと冗長ステージとの間で切り替
えるときに全パス長が変化してはいけないので、複雑で
ある。この方法は、かなり重量があり且つ繰り返し接触
作業価格（recurring touch labor costs ）も高いの
で、望ましくない。

【００１０】当該分野の現状を説明する背景のリファレ
ンスを次に示す。ハインゼルマン（Heinzelmann ）に対
して１９９１年１０月８日に付与され「ハイブリッドマ
トリックス増幅システムと、熱平衡ハイブリッドマトリ
ックス増幅システムの作製方法」と題されたアメリカ特
許第 5,055,798号は、ハイブリッドマトリックス増幅シ
ステムを開示し、このシステムは、最小入力信号制約条
件で熱負荷を平衡状態で生成し、複数の増幅器に接続さ
れた出力部を有する入力マルチポートハイブリッド結合
器システムと、増幅器の出力部に接続された出力マルチ
ポートハイブリッド結合器システムとを含む。入力マル
チポートハイブリッド結合器システムと、出力マルチポ
ートハイブリッド結合器システムとは、それぞれ、ｎが
１以上の整数であるｎ個のステージを含み、各ステージ
は２^n-1 の結合器を含む。これらの結合器システムは、
計略的に配置された移相器も含む。かかるシステムも、
入力マルチポートハイブリッド結合システムの出力部か
らのＮが２ⁿ に等しいＮ入力を有するＮ個の増幅器を含
み、出力マルチポートハイブリッド結合器システムへの
入力部のように、増幅器の出力部が接続されている。こ
の構成によって、各々がほぼ熱エネルギの同じ量を分散
させる２つのグループにＮ個の増幅器を分けることがで
きる。

【００１１】ロックウッド（Lockwood）に対して１９９
１年７月１６日に付与された「選択自在な入出力接続を
有する共有増幅を使用する信号中継器」と題されたアメ
リカ特許第 5,033,108号は、宇宙船の信号中継器アセン
ブリを開示し、この信号中継器アセンブリは、複数の第
１入力ポートを有するチャネル選択ネットワーク（ＣＳ
Ｎ）を含み、複数の第１入力ポートは、選択動作フィル
タ回路によって複数の第１出力ポートに接続されて、選
択された第１入力ポートの信号を任意に選択された第１
出力ポートを通過させることができる。ＣＳＮは、共有
電力増幅モジュール（ＳＰＡＭ）に接続され、ＳＰＡＭ
は、第１出力ポートからの信号が入力される複数の第２
入力ポートと、複数の第２出力ポートと、第２入力ポー
トを第２出力ポートに接続するように動作する平衡増幅
装置のネットワークとを有し、任意の第２入力ポートに
入力された信号の増幅は、全ての増幅装置によって共有
されて、全有効増幅電力を第２出力ポートによって使用
することができる。

【００１２】テラカワらに対して１９８９年９月１９日
に付与され「高周波数合成装置」と題されたアメリカ特
許第 4,868,520号は、高周波数電力合成装置を開示し、
この高周波数電力合成装置は、複数のステージに配列さ
れた複数の配電器と、複数の増幅器と、電力合成ユニッ
トとを有し、増幅器は、電力分配器の最終ステージから
の出力が供給されるとともにこれらの出力を所定レベル
まで増幅し、電力合成ユニットは、増幅器からの出力が
供給される初期ステージ電力合成器と、外部の負荷に電
力を出力する最終ステージ合成器とを含む。最終ステー
ジ電力分配器と初期ステージ合成器とは、０⁰ −ハイブ
リッドモジュールによって構成される。増幅器の出力レ
ベルは、外部の表示器に表示することができる。

【００１３】ローゼン（Rosen ）に対して１９８９年５
月１６日に付与され「プールされた送信機によって給電
される多重リンクビームを有する衛星通信システム」と
題されたアメリカ特許第 4,831,619号は、衛星通信シス
テムを記載し、この衛星通信システムは、同じ割当周波
数帯域を使用して、放送及び１対１の（point-to-poin
t）２方向通信を行う別々のサブシステムを使用する。
放送及び１対１サブシステムは、共通の反射器を使用す
る統合衛星アンテナシステムを使用する。１対１サブシ
ステムは、サービスを行うべき地上領域をカバーする多
重連続領域での割当周波数帯域の再使用によって、通信
容量を増加させることができる。領域内の小開口端末
は、周波数アドレスによって東西方向に操作される複数
の高利得ダウンリンクファンビームによってサービスが
行われる。空間ビーム形成ネットワークは、アレイアン
テナとともに、多重ゾーン周波数アドレス機能を提供す
る。衛星は、割当周波数の全帯域の多重再使用を可能と
するように、異なる領域の地上端末を接続するために、
フィルタ相互接続マトリックスを使用する。固体送信機
の単一のプールによって、降雨の悪影響を被るユーザ
に、最小価格で通常電力よりも多い電力を割り当ること
ができる。送信機の相互変調生成物は、地理的に分散さ
れる。

【００１４】トンプソン（Thompson）に対して１９８９
年４月２５日に付与され「能動フェーズアレイアンテナ
の等電力増幅システムとその配列方法」と題されたアメ
リカ特許第 4,825,172号は、能動フェーズアレイアンテ
ナによって送信される信号の複数を増幅する等電力増幅
システムを開示し、例えば周波数走査仮想ビームに対す
る励起パターンにかかる信号の複数を形成するコンパク
ト且つ複数レベルのビーム形成ネットワークが開示され
ている。増幅システムは、大抵、数種類の増幅器を使用
して、振幅がかなり異なる多数の信号を有効に増幅す
る。これは、１つの振幅が大なる信号と１つの振幅が小
なる信号とからなる信号対を増幅する仕事を等サイズ電
力増幅器に分配することによって行われる。第１ハイブ
リッド結合器は、２つの信号に分けて２つの電力増幅器
へ入力させる。第２のハイブリッド結合器は、電力増幅
器から中間増幅信号を受け取って、構成的且つ破壊的妨
害によって、入力信号に相当する出力信号を増幅して生
成する。

【００１５】ファーガソン（Ferguson）に対して１９８
８年１０月２５日に付与され「冗長性を備えた複合電力
増幅器」と題されたアメリカ特許第 4,780,685号は、複
数の増幅器を駆動する入力電力スプリッタを含む電力合
成器を記載する。増幅出力は、Ｚ₀ の出力インピーダン
スを有し、特性インピーダンスがＺ₀ の伝送ラインによ
って、損失の少ない電力合成器の接合点に結合されてい
る。短絡スイッチによって、合成器から故障した増幅器
は切り離される。

【００１６】ヘチ（Hecht ）に対して１９８７年２月１
７日に付与された「冗長システム及びスイッチングネッ
トワーク」と題されたアメリカ特許第 4,644,301号は、
冗長スイッチングシステムを開示し、このシステムは、
８から１２のチャネルとの使用に適した４つの記憶装置
を備えている。この冗長システムの入力スイッチングネ
ットワークのスイッチは、第１及び第２領域に接続され
ている。各領域は、スイッチのリングと、リングへの付
属物のように接続された２つのスイッチとを含む。冗長
装置と同数の多数のスイッチが冗長装置への入力接続を
制御するために必要とされる。ほぼ同数のスイッチが、
能動装置の出力接続を制御するために必要とされる。

【００１７】エガミに対して１９８６年１０月２１日に
付与され「電力増幅システム」と題されたアメリカ特許
第 4,618,831号は、第１マルチポートハイブリッド結合
器がハイブリッド結合器のみによって形成されて、各々
が２^n-1 ハイブリッド結合器を含むｎステージに分割さ
れるシステムに関する。第１ステージのＮ（＝２ⁿ ）の
入力端子の１つへの信号入力は、第ｎステージのＮ個の
出力端子に均等に分散される。第１マルチポートハイブ
リッド結合器の第ｎステージのＮ個の出力端子は、Ｎ個
の増幅器の入力側に接続され、Ｎ個の増幅器は、第２マ
ルチポートハイブリッド結合器の出力側に接続されてい
る。第２マルチポートハイブリッド結合器は、第１マル
チポートハイブリッド結合器と構造は同じであるが、入
力端子及び出力端子は逆になっており、第２マルチポー
トハイブリッド結合器の入力端子は、第１マルチポート
ハイブリッド結合器の出力端子の順番とは逆の順番でＮ
個の増幅器に接続されている。

【００１８】レウスジュニア（Reuss, Jr.）に対して１
９８４年１０月１６日に付与され「結合マイクロ波平行
ＲＦ増幅減衰器・変調器」と題されたアメリカ特許第
4,477,781号は、電力分割マトリックスと電力合成マト
リックスとを互いに接続する複数の増幅チャネルからな
る平行チャネルマイクロ波増幅器を開示する。各増幅チ
ャネルは、直列に接続された移相器と減衰器と電力増幅
器とを含む。装置は、増幅器とＲＦ減衰器・変調器の組
合せとして機能する。

【００１９】エング（Eng ）に対して１９８０年４月１
５日に付与され「５チャネル用に８つの装置を備えた冗
長システム」と題されたアメリカ特許第 4,198,611号
は、通信衛星において使用される冗長システムを記載す
る。増幅器の任意の３つが故障しても全サービスが維持
されるように、５つの通信チャネルに対して８つの進行
波管（ＴＷＴ）増幅器が設けられている。１０スイッチ
ネットワークが、５つのチャネルを８つのＴＷＴ増幅器
の入力部に接続し、鏡像の１０スイッチネットワーク
が、８つのＴＷＴ増幅器の出力部を５つのチャネルに接
続している。

【００２０】ランボ（Rambo ）に対して１９７７年３月
１日に付与され「ＲＦ電力増幅平行冗長システム」と題
されたアメリカ特許第 4,010,426号は、３つの増幅器を
使用するＲＦ電力増幅平行冗長回路を教示する。通常の
動作では、３つの増幅器全てが機能しているとき、コン
パレータからの出力は、６０゜の位置に０゜、６０゜の
２ビット移相器をホールドする。いずれかの増幅器、ま
たはいずれかの増幅器の対が故障したとき、コンパレー
タの出力によって、２ビット移相器は０゜位置に切り替
わる。システムは、１つの、または２つの故障に対して
各増幅器の４分の１の値に電力出力定数をホールドす
る。簡単な位置の切り替え操作の１つのみが必要であ
る。

【００２１】キャンタ（Canter）に対して１９７５年１
２月２３日に付与され「マイクロ波増幅器用の電力分割
及び合成方法」と題されたアメリカ特許第 3,928,806号
は、新規なマイクロ波電力分割器を開示する。このマイ
クロ波電力分割器は、１つの入力ポートよりはサーキュ
レータポートの各々に対する、１つのＮポート接合サー
キュレータと新規なアイソレータミスマッチ装置との組
合せであり、入力ポートに入射するマイクロ波信号電力
を出力ポートの間で所望の比に分割し、分割器を介して
伝搬した後で分割器に向けて反射して戻るマイクロ波か
ら全ポートを隔離し、従って、例えば出力ポートによっ
て送られる増幅ユニットなどのライン装置間の相互作用
を防止する。また、開示された新規なマイクロ波電力合
成器は、１つの出力ポートよりは各ポート用に、１つの
Ｎポート接合サーキュレータと、新規なアイソレータ・
反射装置との組合せであり、同一マイクロ波信号や、ア
イソレータ・反射装置に入射する位相の周波数が異なる
マイクロ波信号を出力ポートで合成する。マイクロ波電
力合成器は、マイクロ波電力分配器のように、信号伝送
ライン間の分離を行う。また、開示された新規な固体マ
イクロ波電力増幅器は、新規な電力分配器と、分配器の
出力からの各電力用の固体電力増幅器と、電力分割器の
増幅出力用の新規な電力合成器とを含む。

【００２２】

【発明の概要】本発明は、ＲＦスイッチを使用せずに冗
長性が得られるマルチビーム通信アンテナ用のマルチポ
ート増幅システムを提供する。マルチポート増幅器は、
ツリー構造に配列されたステージの組に分割される。増
幅器ステージは、ポート対ポートの分離を劣化させずに
切り離すことができる。

【００２３】

【実施例】本発明の特徴を、添付図面を参照しながら明
らかにする。本発明は、マルチポート増幅システムを提
供する。このマルチポート増幅システムにおいて、若干
電力を多く使用する冗長機構として図２、図３及び図４
に示すような従来のシステムのかなりの重量（high wei
ght）及び高価な繰り返しの接触作業価格（recurring
touch labor cost）を改善することができる。マルチポ
ート増幅器の信頼性に対する効率の的確な損失及び分離
損失は、複雑であり、実際の用途の内容において、構成
の選択を正確に行う必要がある。本発明の説明のため
に、４つの独立したアンテナビームが存在すると仮定す
る。良好な分離と劣化とを保証するために、基本マルチ
ポート増幅器は、３２の増幅装置ステージを有すると仮
定する。本発明による３２のポートを有する３２ステー
ジマルチポート増幅器の実施例を図５乃至図７に示す。

【００２４】図５乃至図７において、３２の入力ポート
１−３２と対応する３２の出力ポート１−３２とが存在
し、入力ポート１が出力ポート１に機能的に接続し、各
入力ポートは入力ポートと同一の番号が付された出力ポ
ートに機能的に接続していることを示している。入力ポ
ート１−３２の各々の入力信号は、第１グループの１６
の４ステージマルチポートハイブリッド回路の１つに接
続されている。接続パスは、図６及び図７のハイブリッ
ド回路の各々に示す入力ポート番号によって指定されて
いる。第１グループのマルチポートハイブリッド回路の
出力は、固体電力増幅器を介して第２グループの１６の
４ステージマルチポートハイブリッド回路に接続されて
いる。第２グループの１６の４ステージマルチポートハ
イブリッド回路も、機能的に接続している入力ポート番
号により符号が付けられている。

【００２５】図８乃至図１０に、図５乃至図７と同じ実
施例を示す。構成部品は同じであるが、入力ポート番号
１，２から出力ポート番号１，２への信号路を太線で示
してある。位相的に、この信号路は、３２ステージハイ
ブリッドツリーパスの１つに従い、実際に、３２のパス
の他の信号路の各々は、マルチポート増幅器に組み込ま
れた対応するハイブリッドツリーパスに従う。故に、４
つの入力・出力対のみが必要であれば、４つの組み込み
ハイブリッドツリーの等価物でこの位相を得ることが可
能である。４つの組み込みハイブリッドツリーの一部で
はないハイブリッドは、信号を搬送せず、図１１乃至図
１３に示すように、負荷抵抗終端に置換することができ
る。図１１乃至図１３に、余分なハイブリッドを除去し
た図８の３２パスマルチポート増幅器の実施例を示す。
図１１乃至図１３のマルチポート増幅器は、点線の箱で
示すように、４つの８ステージハイブリッドツリー１１
８，１２０，１２２，１２４を含む。これらの８ステー
ジハイブリッドツリーの一部であるハイブリッドの全て
は、全て負荷抵抗器によって終端されている１つのポー
トを有する。これは、そのツリー内の不均衡の全生成物
は、ハイブリッドに接続された終端抵抗器によって消滅
せしめられるので、８ステージハイブリッドツリー内の
不均衡は、それ自体で出力ポートの分離を減らすことが
できないことを意味する。故に、他の３つの８ステージ
ハイブリッドツリーの各々におけるステージ（任意の１
つ）が切られれば、８ステージハイブリッドマルチポー
ト増幅器内の任意のステージを切ることができる。

【００２６】故に、待機中の冗長置換のように８ステー
ジハイブリッドツリーマルチポート増幅器の各々におい
て１つの増幅装置を切ることによって、冗長性が得られ
る。冗長性のこの方法の費用は、電力消費を増やす。８
ステージの１つが切られると、残りの７ステージの出力
は、１４．３％の電力の増大につながる因子１．３０６
だけ増加しなければならない。最初の故障が生じたと
き、８つのグループ内の待機増幅器はオンになって、マ
ルチポート増幅器の性能に悪影響を与えない。故障が冗
長ステージによってスタンドを有する８つのステージの
グループ内で生じる限りは、故障が連続しても、マルチ
ポート増幅器の性能には影響を与えない。８つの装置の
グループ内で複数（２つ）の故障が生じた場合を仮定す
ると、故障の影響を最小にすることができる。マルチポ
ート増幅器が３２ワットを供給するように設計されて１
つの装置が８つの各グループ内で閉められていると仮定
し、グループ１で２つのステージが壊れ、且つ他のグル
ープが壊れていないと仮定する。２番目の故障で、グル
ープ１の出力は、８ワットから．７３５の因子だけ減少
して５．８８ワットになる。この損失を補償するため、
グループ２の待機冗長ステージは、グループ２の出力を
８ワットから１．３１のファクタだけ上昇させて１０．
４５ワットにすると給電される。ハイブリッドＨへの電
力が不均衡であるために、ポートＡ，Ｂの両方に電力が
現れる。ポートＡの出力は．３２７ワットである。ポー
トＢの出力は、初期値から変化していない１６ワットで
ある。ポート１での電力出力は３２ワットを維持する
が、Ａでのリーク信号は、ポート３，４の間で均等に分
割される。これによって、ポート１及びポート３，４で
のビームの間に２２．９ｄｂの分離を供給し、ポート２
での分離は変化していない。戦略的な（strategic）増
幅ステージを切る策略（strategy）によって、ＲＦスイ
ッチに依存せずに複数の故障に対する冗長性が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のマルチビーム衛星通信システムを説明す
る構成図である。

【図２】ハイブリッドツリー技法を使用する従来のマル
チステージ複合増幅回路を説明する図である。

【図３】マルチポート増幅器を含む従来のマルチステー
ジ増幅器を説明する図である。

【図４】Ｔスイッチを含み且つ従来技術による２つに対
して３つの冗長（three-for-two redundancy）を備える
従来のマルチポート増幅回路の構成図である。

【図５】本発明の原理によるマルチポート増幅システム
の概要を説明する図である。

【図６】図５の上方部分の拡大図である。

【図７】図５の下方部分の拡大図である。

【図８】組み込みハイブリッドツリー構造を備えた本発
明の原理によるマルチポート増幅システムの概要を説明
する図である。

【図９】図８の上方部分の拡大図である。

【図１０】図８の下方部分の拡大図である。

【図１１】余計なハイブリッドツリーが除去された本発
明の原理によるマルチポート増幅システムの概要を説明
する図である。

【図１２】図１１の上方部分の拡大図である。

【図１３】図１１の下方部分の拡大図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎが偶数の整数である複数のＮ入力ポー
トと、複数のＮ増幅装置と、前記Ｎ入力ポートと前記Ｎ増幅装置の入力部との間に接
続される第１マルチポートハイブリッド結合器のツリー
構造体であって、各々が前記Ｎ入力ポートと前記Ｎ増幅
装置の前記入力部との間に直列に接続されたＮ／８ハイ
ブリッド結合器回路を有するＮ／２のグループのマルチ
ポートハイブリッド結合器ステージを含む第１マルチポ
ートハイブリッド結合器のツリー構造体と、複数のＮ出力ポートと、前記Ｎ増幅装置の出力部と前記Ｎ出力ポートとの間に接
続される第２マルチポートハイブリッド結合器のツリー
構造体であって、前記Ｎ増幅装置の前記出力部と前記Ｎ
出力ポートとの間に直列に接続されるｎ／８ハイブリッ
ド結合器回路を有するＮ／２のグループのマルチポート
ハイブリッド結合器ステージを含む第２マルチポートハ
イブリッド結合器のツリー構造体と、を有するマルチポ
ート増幅器システムであって、各入力ポートは、前記第１ツリー構造体の直列接続のハ
イブリッド回路のステージ、前記Ｎ増幅装置の１つ、及
び前記第２ツリー構造体の直列接続ハイブリッド回路の
前記ステージの１つを経由する前記Ｎ／８の１つのパス
を介して対応する出力ポートに接続されていることを特
徴とするマルチポート増幅器システム。
【請求項２】前記複数のうち、偶数の整数であるＭの
入力ポートは、Ｍの入力信号に接続され、前記Ｍの入力
信号は、前記Ｍ入力ポートから、前記第１ツリー構造体
の前記ハイブリッド結合器回路の独立したＭのパス、Ｍ
の増幅装置、及び前記第２ツリー構造体の前記ハイブリ
ッド結合器回路を介して、Ｍの出力ポートに接続されて
いることを特徴とする請求項１記載のマルチポート増幅
器システム。
【請求項３】ＭはＮに等しいことを特徴とする請求項
２記載のマルチポート増幅器システム。
【請求項４】ＭはＮよりも小さいことを特徴とする請
求項２記載のマルチポート増幅器システム。
【請求項５】前記Ｍ入力信号に接続していないＮ−Ｍ
増幅装置のうちの選択されたものは、止められているこ
とを特徴とする請求項４記載のマルチポート増幅器シス
テム。