JPH09247070A

JPH09247070A - 固定地球局

Info

Publication number: JPH09247070A
Application number: JP8078170A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nomoto; 真一野本; Hideo Kobayashi; 英雄小林; Teruhiko Honda; 輝彦本多; Kazuchika Hara; 一央原
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: GB2310975A; GB9704589D0; GB2310975B; JP3363022B2; US5751247A

Abstract

(57)【要約】【課題】多数のアンテナを、従来より数十分の１に限
定された敷地面積に設置可能な固定地球局を提供するこ
とにある。【解決手段】回転可能な台座２の上に、複数個のアン
テナ１ａ〜１ｅが搭載されている。制御部４は予め分か
っている通信衛星の軌道情報により、前記台座を駆動す
る駆動部の回転角度を制御する。また、各アンテナの方
位角と仰角は、アンテナ制御部５ａ〜５ｅにより制御さ
れ、該アンテナは天空に出現した通信衛星を捕捉し、か
つ追尾する。この結果、低仰角の衛星にアクセスするビ
ームが他のアンテナで遮蔽されないように台座２の回転
角を設定することができる。また、アンテナの設置面積
を、従来の約５０分の１にすることができる。他の実施
形態として、アンテナの高さを変えるようにしたもの、
アンテナを車両に乗せてその位置を変えるようにしたも
の、アンテナを予め敷設した軌道上を移動させるように
したものなどがある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は固定地球局に関
し、特に、各種衛星通信に使用でき、かつアンテナの設
置面積を狭小化できる固定地球局に関するものである。

【０００２】

【従来技術】通信衛星を用いて広域的な通信網を構築す
る衛星通信システムでは、一般に、その利用者が衛星に
直接アクセスするための地球局（ユーザ局）設備をもつ
か否かに係わることなく、システム内の通信衛星に中央
制御局（ハブ局）としてアクセスする少なくとも１つの
固定地球局が具備されている。また、衛星ネットワーク
を他の通信ネットワーク（地上系あるいは他の衛星系）
と接続する目的で、ネットワーク接続に地理的に都合の
よい場所にゲートウェイ局としての固定地球局が配置さ
れる場合が多い。これら固定地球局の設備においては、
その地点において可視領域にある衛星と無線リンクを張
るための一つ又は複数のアンテナが不可欠である。衛星
ネットワークの主要リンクとなる衛星ー固定地球局間リ
ンク（フィーダリンク）では、大きな伝送容量と高い信
頼性が要求されるため、これに必要となるアンテナは比
較的大口径なもの（直径５〜１０ｍ、あるいはそれ以
上）となる。

【０００３】また、周回衛星システムではもちろんのこ
と、例え静止衛星を利用したシステムであっても、軌道
投入時の制御や軌道位置変更に対応するために、衛星の
方向に細いビームを精確に指向させるビーム駆動（衛星
追尾）装置が必要となる。このように、ハブ局やゲート
ウェイ局で必要となるアンテナ設備は一般に大規模とな
るため、従来は地上に固定的に設置され運用されてき
た。このため、可視領域内の異なる複数の衛星に同時に
アクセスする地球局では、複数の独立したアンテナを互
いに物理的かつ電気的に干渉の起こらない距離だけ離し
て設置する必要があった。衛星に指向するビームは他の
アンテナ等の設備と十分な電気的クリアランスを確保し
なければならないため、衛星の仰角が小さい場合は、特
にアンテナ間の距離を大きくとることが要求され、結果
として広大な土地（敷地）を必要とする。

【０００４】例えば、図２０のように、アンテナ２０１
ａからのビーム２０２の方位角方向に他のアンテナ２０
１ｂがあるような単純なモデルでは、アンテナ間に必要
な最小距離Ｓｍｉｎは、アンテナの開口直径をＤ、最低
運用仰角をＥＬｍｉｎ、電気的クリアランスのための物
理的クリアランスからのマージン角度をαとした場合、
Ｓｍｉｎ＝Ｄｃｏｓ（ＥＬｍｉｎ）ｃｏｔ（ＥＬｍｉｎ
−α）＋Ｄｓｉｎ（ＥＬｍｉｎ）となる。例えば、Ｄ＝
１０（ｍ）、ＥＬｍｉｎ＝５°、α＝２°とした場合、
Ｓｍｉｎ＝１９１（ｍ）となり、アンテナ直径の２０倍
程度の距離を離す必要がある。

【０００５】このような状況は、衛星通信ネットワーク
の発達と多様化に伴って複数の衛星へのアクセスに対す
る要求が増えている中にあって、地球局設置に伴う敷地
確保に大きな障害となる。システムの発展形態によって
は、既存地球局の敷地の再利用が困難になってくること
が考えられる。また、当該システムの発展は無論のこ
と、相互接続の可能性のある他の衛星システムの構築な
ど、不確定要素を含む将来予測を見越して予め広大な敷
地面積を確保しておくことは、土地有効利用の観点から
も好ましくないだけでなく、設置場所候補を限定し、他
の要素（地上通信網や需要の多い地域からの隔離など）
の犠牲を余儀なくする。

【０００６】こういった課題を解決する従来技術の１つ
として、マルチビームアンテナを用いる方法がある。マ
ルチビームアンテナは、物理的に１つのアンテナの開口
を共有し複数のビームを放射するアンテナであるため、
地球局の敷地の効率的利用に極めて有効である。

【０００７】地球局アンテナに適用可能なマルチビーム
アンテナは、大別すると、反射鏡アンテナとフェーズア
レイアンテナに分類される。前者は、１つ（または少
数）の固定反射鏡を複数の一次放射器で励振し、複数の
ビームを発生させるものであり、比較的単純な構成で高
性能なマルチビームアンテナが実現できる。しかし、ビ
ームを広い角度に渡って走査することができないため、
例えば、静止衛星軌道上に隣接して配置された複数の衛
星にアクセスするなどの用途に限定され、実質的に全天
を被覆する必要のある周回衛星を用いたシステムには適
用できない。

【０００８】これに対し、アレイアンテナは、機械的駆
動部を必要とせず、複数の素子からの電波の位相を電気
的に制御することによって、複数のビームを独立な方向
に自由に形成できる原理的に魅力のある手段である。し
かしながら、可変位相器に伴う損失を補償するために、
各素子１つ１つについて増幅器を用意する必要が生じ
る。また、広い周波数帯域幅について位相を精確に制御
する可変位相器ははなはだ高価である。しかも、ビーム
を広い角度について走査するには、波長以下の間隔でア
レイ素子を配置する必要があり、電気的な開口径として
１００λ（波長）以上を必要とするハブ局やゲートウェ
イ局の場合には、素子数が極めて大きくなり、未だ実用
的でない。

【０００９】また、これらマルチビームアンテナを用い
た場合、複数のビームで共通に使用される装置部品が故
障した場合あるいはその運用を停止する必要が生じた場
合、全てのビームに影響が波及するという欠点も危惧さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、図１１
に示したような従来の固定地球局は、衛星通信システム
の発展に伴うアンテナ増設に柔軟な対応が難しく、ま
た、多数のアンテナを必要とするシステムでは、広大な
敷地を準備する必要があるという問題があった。また、
この問題を解決することを一つの目的として提案された
マルチビームアンテナを用いる方法は、前記したよう
に、反射鏡アンテナとフェーズアレイアンテナを用いる
方法があるが、前者はビームを広い角度に渡って走査す
ることができないため、実質的に全天を被覆する必要の
ある周回衛星を用いたシステムには適用できないという
問題があり、また、後者は広い周波数帯域幅について位
相を精確に制御する可変位相器が高価であったり、素子
数が極めて大きくなったりして、未だ実用的でないとい
う問題があった。

【００１１】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点に鑑みてなされたものであり、多数のアンテナを具備
する地球局として、限定された敷地面積に設置可能な固
定地球局を提供することにある。また、他の目的は、限
定された敷地面積に設置可能であって、前記マルチビー
ムアンテナとしての、反射鏡アンテナとフェーズアレイ
アンテナが有している前記問題点を具備しない固定地球
局を提供することにある。さらに、他の目的は、運用の
柔軟性および信頼性の高い固定地球局を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、可視領域内の異なった方向に存在する複
数の通信衛星と同時に通信を可能とするために独立にそ
のビーム方向を変化可能な複数のアンテナを具備する固
定地球局であって、該複数のアンテナの一部または全部
を搭載する移動機構と、前記複数の通信衛星の軌道情報
に基づいて、低仰角の衛星にアクセスするビームが他の
アンテナで遮蔽されないように、前記移動機構の動作を
制御する信号を生成する制御部と、少なくとも前記通信
衛星の軌道情報に基づいて、アンテナの向きを制御する
アンテナ制御部とを具備した点に特徴がある。

【００１３】本発明によれば、前記移動機構にアンテナ
を搭載し、該移動機構を複数の通信衛星の軌道情報に基
づいて制御するようにしているので、低仰角の衛星にア
クセスするビームが他のアンテナで遮蔽されないよう
に、アンテナの相互の配置位置を通信衛星の運行に合わ
せて変えることができる。このため、固定地球局の複数
のアンテナの配置面積を、従来のそれに比べて数十分の
１に削減することができ、その効果は大きい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の構成を
示す図であり、複数（５基）のアンテナ１ａ〜１ｅを具
備する固定地球局を示している。アンテナ１ａ〜１ｅは
共通の台座２に搭載され、かつ正五角形の頂点の位置に
配置されている。台座２は駆動部（モータ）３により回
動される。該台座２の回転に伴って、各アンテナの位置
が従属的に変化する。制御部４には天空を横切って動く
衛星の軌道情報が入力する。該制御部４は該軌道情報に
基づいて、駆動部３の動作を制御する信号を生成する。
アンテナ制御部５ａ〜５ｅの各々は、各アンテナ１ａ〜
１ｅの方位角（AZIMUTH ANGLE ）と仰角（ELEVATION AN
GLE ）を制御する信号を生成して出力する。前記制御部
４により台座２の駆動部３を制御し、アンテナ制御部５
ａ〜５ｅにより各アンテナ１ａ〜１ｅの方位角と仰角を
制御することによって、低仰角の衛星にアクセスするビ
ームが他のアンテナで遮蔽されないように台座２の回転
角を設定することができる。

【００１５】地表高度約１０４００ｋｍで軌道傾斜角４
５度の２つのそれぞれ直交する中高度衛星軌道上に等間
隔に５個ずつ、計１０個の通信衛星が配置された周回衛
星システムを例にすると、日本付近において観測される
該通信衛星の動きを天空上の軌跡として示すと、図２の
ように表される。

【００１６】図３(a) 、(b) および(c) は、それら１０
個の衛星のうちの仰角が５度以上となる衛星の個数と、
その方位角（アジマス角）、および仰角（エレベーショ
ン角）を示している。この軌道例では、衛星の動きは１
２時間（７２０分）の周期をもっている。図３(b) およ
び(c) では、仰角が５度以上となる衛星を前記５基のア
ンテナに順次割り当てており、同図(b) のａ1 〜ａ5 が
前記５基のアンテナの指向方向の個々の方位角に対応
し、同図(c) のｅ1 〜ｅ5 が前記５基と一致するアンテ
ナの指向方向の個々の仰角に対応している。このよう
に、衛星の各時刻におけるビームの放射角度情報は、衛
星の軌道情報が予め既知の場合には、各衛星について得
ることができる。

【００１７】そこで、図１の制御部４には、図３(b) お
よび(c) の方位角および仰角の軌道情報が印加される。
また、前記アンテナ制御部５ａ〜５ｅの各々には、前記
仰角が５度以上となる５個の衛星の個々の軌道情報が印
加される。制御部４は該軌道情報から図４(a) に示され
ているような、台座２の回転角の制御情報を作成し、前
記駆動部３に提供する。この結果、前記台座２は図４
(a) の軌跡に従う回転を行う。一方、前記アンテナ制御
部５ａ〜５ｅの各々は、前記制御部４からの台座２の回
転角の制御情報と個々の衛星の軌道情報から、追尾する
衛星の方向にアンテナを向けるための方位角と仰角に関
する制御情報を生成し、各アンテナに提供する。図１の
５１ａ、５２ａ、５３ａ、…は方位角の制御信号を、５
１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、…は仰角の制御信号を表してい
る。なお、図４(a) の台座２の回転角を求めるアルゴリ
ズムには、一般的な最適化手法を適用することができ
る。

【００１８】図４(a) の回転角は、各アンテナが放射す
るビームが他のアンテナの方向となす角の最小値（以
下、最小クリアランス角と呼ぶ）を最大化するように、
台座２の回転角を最適化した計算結果を示している。図
４(b) は本実施形態による最小クリアランス角と、本実
施形態の効果を示すために、回転角を固定としてアンテ
ナを動かさない場合の最小クリアランス角とを破線で示
している。回転角を固定とした場合には、最小クリアラ
ンス角の最低値は５．３度とほぼ最低仰角５度に等しく
なっている。

【００１９】これに対して、本実施形態の場合には、そ
の値は３４．１度となっている。すなわち、本実施形態
によれば、必要となるアンテナの間隔が、実効的に、Ｅ
Ｌmin ＝５．３度に対するＳmin から、ＥＬmin ＝３
４．１度に対するＳmin に小さくすることができ、その
効果は概略、ｔａｎ（ＥＬmin ）と考えられるので、長
さで約８分の１、面積で約５０分の１にすることができ
る。

【００２０】次に、本発明の第２の実施形態を、図５を
参照して説明する。図５は、４基のアンテナ１１ａ〜１
１ｄを具備する固定地球局を示している。アンテナ１１
ａ〜１１ｄは、それぞれが垂直方向に変化する台座１２
ａ〜１２ｄに搭載されている。垂直方向の変位を実現す
る台座駆動部１５ａ〜１５ｄは、例えばスクリュージャ
ッキやポンプ等の一般的な機構により実現することがで
き、動力源としては、電気や油圧、空気圧等を使用する
ことができる。制御部１３には、前記第１の実施形態と
同様の各衛星の軌道情報が供給されており、該制御部１
３は該軌道情報から前記台座駆動部１５ａ〜１５ｄを制
御する信号を生成し出力する。台座駆動部１５ａ〜１５
ｄは該制御信号に従って上下動する。

【００２１】アンテナ制御部１４ａ〜１４ｄのそれぞれ
には、個々の衛星の軌道情報が入力する。アンテナ制御
部１４ａ〜１４ｄは、該軌道情報から、対応するアンテ
ナの方位角と仰角を制御する信号１４ａ1 、１４ａ2 、
…、１４ｄ1 、１４ｄ2 を生成し、対応するアンテナに
出力する。

【００２２】図６(a) は最小クリアランス角が４５度以
下になった場合につき、これを最大化するように台座１
２ａ〜１２ｄの高さを最適化した場合の、前記制御部１
３の出力信号を示している。また、図７(b) および(c)
は、前記アンテナ制御部１４ａ〜１４ｄのそれぞれから
出力される前記４基の各アンテナに対する方位角および
仰角の制御信号を表している。このように、台座１２ａ
〜１２ｄの高さを制御し、かつ各アンテナの方位角およ
び仰角を制御すると、低仰角の衛星にアクセスするビー
ムが他のアンテナに遮蔽されないようにすることができ
る。

【００２３】図６(b) は、本実施形態によって得られる
アンテナの最小クリアランス角と、高さを固定してアン
テナを動かさない場合の最小クリアランス角（破線）と
を示している。高さを固定とした場合には、最小クリア
ランス角の最低値は１５度であるのに対して、本実施形
態では４５度となる。すなわち、本実施形態により、必
要となるアンテナの間隔は、実効的に、ＥＬmin ＝１５
度に対するＳmin から、ＥＬmin ＝４５度に対するＳmi
n に小さくすることができる。そして、その効果は、概
略ｔａｎ（ＥＬmin ）の比と考えられるので、長さで約
４分の１、面積で約１４分の１にすることができる。

【００２４】なお、図５では、４個のアンテナを南北に
直線上に並べた場合を例にとって説明したが、図８のよ
うに、平面的に分布した構成にも本実施形態を適用する
ことができる。また、４個のアンテナに限定されず、５
個のアンテナにも本実施形態を適用することができる。

【００２５】次に、本発明の第３の実施形態を、図９を
参照して説明する。この実施形態は、３基のアンテナ２
１ａ〜２１ｃを具備する固定地球局を示している。アン
テナ２１ａ〜２１ｃは、その台座２２ａ〜２２ｃと共
に、それぞれが独立に地表を走行可能な車両２３ａ〜２
３ｃに搭載されている。運行制御部２４には、図３の
(b) 、(c) または図７の(b) 、(c) に示されているよう
な軌道情報が入力する。そうすると、該運行制御部２４
は各車両２１ａ〜２１ｃを動かす位置情報と時間情報を
求め、各車両制御部２５ａ〜２７ａに出力する。該車両
制御部２５ａ〜２７ａは、該位置情報と時間情報に従っ
て、各車両を動かす速度、向き、移動時間に関する車両
駆動制御信号を生成し、車両２３ａ〜２３ｃに出力す
る。

【００２６】また、前記アンテナ２１ａ〜２１ｃの制御
部２５ｂ〜２７ｂは、前記軌道情報と、前記運行制御部
２４からの出力情報とにより、各アンテナの方位角と仰
角とを制御する信号を生成し出力する。この結果、低仰
角の衛星にアクセスするビームが他のアンテナで遮蔽さ
れないように、車両２３ａ〜２３ｃを運行することがで
きるようになる。なお、本実施形態では、３基のアンテ
ナ２１ａ〜２１ｃをもつ固定地球局の例であったが、本
発明はこれに限定されるものではないことは当然であ
る。

【００２７】次に、本発明の第４の実施形態を、図１０
を参照して説明する。この実施形態は、３基のアンテナ
３１ａ〜３１ｃを具備する固定地球局を示しているが、
これに限定されるものではない。３基のアンテナは、地
面に敷設された軌道３３ａ、３３ｂの上をそれぞれ独立
に走行可能な台車３２ａ〜３２ｃに搭載されている。運
行制御部３４は、軌道情報から各台車３２ａ〜３２ｃを
動かす位置情報と時間情報を求め、各台車制御部３６
ｂ、…に出力する。台車制御部３６ｂ、…は該位置情報
と時間情報から軌道３３ａ、３３ｂの上を動かすスケジ
ュールを求める。各台車が衝突しないようにされること
は当然である。各アンテナ制御部３５ｂ、…には、各衛
星の軌道情報と運行制御部３４からの情報を下に、アン
テナの方位角と仰角の制御情報を求め、アンテナの駆動
部に出力する。本実施形態によれば、台車位置とアンテ
ナの方位角と仰角を制御することにより、低仰角の衛星
にアクセスするビームが他のアンテナで遮蔽されないよ
うに、台車３２ａ〜３２ｃを運行することができるよう
になる。

【００２８】次に、本発明の第５の実施形態を、図１１
を参照して説明する。この実施形態は、４基のアンテナ
４１ａ〜４１ｄを具備する固定地球局を示しているが、
これに限定されるものではない。アンテナ４１ａ〜４１
ｄは、地面に敷設された軌道４３の上をそれぞれ独立に
走行可能な台車４１ａ〜４１ｄに搭載されている。ここ
に、軌道４３は、ある点を中心として、一つ以上の方向
（図では、６方向）に放射状に延びる軌道と、その中心
で各アンテナを搭載した台車がこれらの軌道間を相互に
移動することを可能にするターンテーブル４４とを含ん
でいる。したがって、追尾する衛星が天空を大きく横切
って移動するような周回衛星の動きに対しても、衛星に
アクセスするビームが他のアンテナに遮蔽されないよう
に、台車の運行を計画することができる。なお、図中の
（）は、岐路番号を表しており、特に（０）は中心の
ターンテーブルを示している。

【００２９】図１１(a) は、岐路４５ｂと４５ｅを結ぶ
線が東西に向いている場合、同図(b) は、これを３０度
回転させ、岐路４６ａと４６ｄを結ぶ線が南北に向かう
場合を示している。次に、それぞれのアンテナの運行制
御の一例を、図１２、図１３を参照して説明する。該図
１２、図１３は、その動きが前記図７に示される１０個
の衛星からなる中高度周回衛星システムについての数値
例を示している。図１２ａは、前記図７に示される衛星
を追尾する、図１１(a) の軌道上に置かれた台車上の４
つのアンテナの位置を、岐路番号０〜６（岐路番号０は
ターンテーブル）の変化として表している。

【００３０】ここで、グラフの線の別（実線／点線／破
線／一点鎖線）は、それぞれ、図７の衛星に対応づけら
れている。

【００３１】図１２(b) は最小クリアランス角を示して
おり、アンテナを固定した場合を比較のために、破線で
示している。本実施形態により、必要となるアンテナの
間隔が、実効的に、ＥＬmin ＝６．６度に対するＳmin
から、ＥＬmin ＝４２．６度に対するＳmin に小さくす
ることができる。その効果は、概略、ｔａｎ（ＥＬmin
）の比と考えられるので、長さで約８分の１、面積で
約６３分の１にすることができる。

【００３２】図１３は、図１１(b) の場合の、図１２と
同じ内容を示したものである。この場合、必要となるア
ンテナの間隔は、実効的に、ＥＬmin ＝８．５度に対す
るＳmin から、ＥＬmin ＝３６度に対するＳmin に小さ
くすることができる。その効果は、概略、ｔａｎ（ＥＬ
min ）の比と考えられるので、長さで約５分の１、面積
で約２４分の１にすることができる。

【００３３】このように、図１１(a) と(b) とを比較し
た場合、効果の点では、前者の方が優れている。しか
し、図１２と図１３とを詳細に見れば分かるように、タ
ーンテーブルを介して岐路間を移動する回数は、１２時
間の１周期について、図１１(a) の２４回に対して、図
１１(b) の方が１８回と少なく、また、図１１(b) で
は、岐路（１）を動作中のアンテナが使用することがな
いため、岐路１を保守用分路（例えば、修理格納庫への
出入り口）として常時確保できるといったような、運用
上の利点を有している。

【００３４】次に、本発明の第６の実施形態を、図１４
を参照して説明する。図１４は４基のアンテナ６１ａ〜
６１ｄを具備する固定地球局を示しているが、これに限
定されるものではない。アンテナ６１ａ〜６１ｄは、地
面に敷設された軌道６３の上をそれぞれ独立に走行可能
な台車６２ａ〜６２ｄ上に搭載されている。軌道６３は
ループを形成しており、周期的な衛星の動きに連続的に
追従できるように構成されている。

【００３５】次に、具体的なアンテナの運行制御例と、
その効果を説明する。前記と同様に、その動きが図７に
示される１０個の衛星からなる中高度周回衛星システム
についての数値例を示す。図１５(a) は、図７の衛星を
追尾する４つのアンテナの位置をループの中心に対して
北から時計回りに測った角度の変化として表している。
グラフの線の別（実線／点線／破線／一点鎖線）は、そ
れぞれ、図７の衛星に対応づけられている。また、細線
は、アンテナを基準位置に固定した場合に対応する。図
１５(b) は本実施形態による最小クリアランス角と、ア
ンテナを固定した場合の最小クリアランス角（破線）と
を比較して示している。

【００３６】本実施形態によれば、必要となるアンテナ
の間隔が、実効的に、ＥＬmin ＝１１度に対するＳmin
から、ＥＬmin ＝３９度に対するＳmin に小さくするこ
とができる。その効果は、概略、ｔａｎ（ＥＬmin ）の
比と考えられるので、長さで約４分の１、面積で約１７
分の１にすることができる。

【００３７】本実施形態の変形として、図１６に示され
ているような、６か所において、台車がこのループを構
成する軌道から遊離できるスライド機構６４ａ〜６４ｆ
を具備したものを構成することもできる。この場合、ル
ープ状の軌道６３について、ある１つのアンテナを搭載
した台車が他のアンテナを搭載した別の台車を追い越す
ような柔軟な運行計画も可能である。このため、さらに
衛星数の大きなシステム等で効果的である。

【００３８】なお、前記の各実施形態では、各アンテナ
は衛星が天空上に現れてから沈むまで、アンテナ制御部
からの方位角および仰角の制御信号にしたがって衛星を
追尾する方式であったが、本発明はこれに限定されず、
衛星が天空上に現れた時だけ前記アンテナ制御部からの
方位角および仰角の制御信号により衛星を捕捉し、それ
以降は衛星が沈むまで、図示されていない自動追尾装置
により衛星を捕捉するようにしてもよい。

【００３９】次に、本発明の第８の実施形態を図１７を
参照して説明する。この実施形態は、その位置を変位さ
せることのできるアンテナと、地上に固定設置された他
の通信設備との間の通信の接続方法に関するものであ
る。

【００４０】台座７２に固着されたアンテナ７１は台車
７３上に搭載されており、該台車は地面に敷設された軌
道７４上を移動する。７７は地上に固定設置された他の
通信設備であり、該アンテナ７１と該通信設備との間
は、フレキシブルな光ファイバ８により接続されてい
る。この実施形態によれば、アンテナ７１の移動を妨げ
ることなく、大容量の通信量を確保できる。また、他の
アンテナについてのファイバケーブルとの電磁的結合が
ないため高品質を確保できる。なお、図では光ファイバ
ケーブル７８を模式的に示したが、ケーブルの保護等の
ためには、これを溝に埋め込んだり巻取装置を付加する
手段が適用できる。

【００４１】図１８は、他の接続方法を示すものであ
る。この方法は、自走式車両８３に搭載されたアンテナ
８１から、地上に固定設置された他の通信設備８７への
無線伝送８９による接続を示している。アンテナから地
上に固定設置された他の通信設備との無線区間には、そ
の距離が短いことから降雨等による減衰損にについての
制限がさほど問題とならないため、ミリ波（あるいは光
領域）などの波長の短い周波数帯が適用可能であり、広
帯域を確保し、しかも該無線区間についてのアンテナや
無線装置を小型化することができる。

【００４２】図１９は、さらに他の接続方法を示すもの
である。この方法は、その垂直方向位置を変位させるこ
とのできる台座９２に搭載されたアンテナ９１から、地
上に固定設置された他の通信設備９７へ、空間ビーム伝
送１０１により接続する方法を示すものである。ここ
で、反射鏡（あるいはレンズ）１０２を組み合わせたビ
ーム伝送系により、アンテナの移動を妨げることなく、
ＲＦ信号を地上に固定された通信装置（送受信機）９７
へ直接送受信することができる。

【００４３】図では、副反射鏡１０３により主反射鏡１
０４の裏側に達した電波がさらに、ビーム給電反射鏡に
より反射され、アンテナの台座９２の電気的な間隙
（穴）を通過して、送受信機９７に接続された一次放射
器１０５にビームが集束されている模様を示している。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の通信衛星の軌道情報に基づいて、移動
機構の動作を制御することにより、低仰角の衛星にアク
セスするビームが他のアンテナで遮蔽されないように、
アンテナの相互の配置位置を制御することができるの
で、固定地球局を構成する多数のアンテナを、限定され
た敷地面積に設置することができるようになるという効
果がある。

【００４５】また、本発明は、フェーズアレイアンテナ
のように、広い周波数帯域幅について位相を精確に制御
する可変位相器や、多素子のアンテナを用いる必要がな
いので、比較的簡単かつ安価に構成することができ、実
用的であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の構成図である。

【図２】天空を横切って動く１０個の中高度周回衛星
の軌跡を示す図である。

【図３】１０個の衛星のうちの仰角が５度以上となる
衛星の個数と、それら衛星を５基のアンテナに順次割り
当てた場合の各アンテナの指向方向の方位角、および仰
角を示す図である。

【図４】第１の実施形態の台座の回転の制御角度と、
本実施形態により実現される最小クリアランスを示す図
である。

【図５】本発明の第２の実施形態の構成図である。

【図６】該第２の実施形態の台座の相対高さと、本実
施形態により実現される最小クリアランスを示す図であ
る。

【図７】該１０個の衛星のうちの仰角が５度以上とな
る衛星の個数と、それら衛星を４基のアンテナに順次割
り当てた場合の各アンテナの指向方向の方位角、および
仰角を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施形態の構成図である。

【図９】本発明の第４の実施形態の構成図である。

【図１０】本発明の第５の実施形態の構成図である。

【図１１】本発明の第６の実施形態の構成図である。

【図１２】該第６の実施形態の第１実施例における台
車上のアンテナの位置を、岐路番号１〜６の変化として
表わした図と、本実施形態により実現される最小クリア
ランスを示す図である。

【図１３】該第６の実施形態の第２実施例における台
車上のアンテナの位置を、岐路番号１〜６の変化として
表わした図と、本実施形態により実現される最小クリア
ランスを示す図である。

【図１４】本発明の第７の実施形態の構成図である。

【図１５】該第７の実施形態における４つのアンテナ
の位置をループの中心に対して北から時計回りに測った
角度の変化として表す図と、本実施形態により実現され
る最小クリアランスを示す図である。

【図１６】本発明の第８の実施形態の構成図である。

【図１７】本発明の第９の実施形態の構成図である。

【図１８】第９の実施形態の変形例を示す図である。

【図１９】第９の実施形態の他の変形例を示す図であ
る。

【図２０】従来の固定地球局のアンテナ配置の説明図
である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｅ、１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｃ、３１ａ
〜３１ｃ、４１ａ〜４１ｄ、６１ａ〜６１ｄ、７１、８
１、９１…アンテナ、２…台座、３…駆動部、４…制御
部、５ａ〜５ｅ…アンテナ制御部、１２ａ〜１２ｄ…台
座、１３…制御部、１３ａ〜ｃ…台座駆動制御信号線、
１４ａ〜１４ｄ…アンテナ制御部、１５ａ〜１５ｄ…台
座駆動部、２２ａ〜２２ｃ…台座、２３ａ〜２３ｃ…車
両、２４…運行制御部、２５ａ〜２７ａ…車両制御部、
２５ｂ〜２７ｂ…アンテナ制御部、３２ａ〜３２ｃ、４
２ａ〜ｄ、６２ａ〜ｄ…台車、３３ａ、３３ｂ…軌道、
３４…運行制御部、３５ｂ…アンテナ制御部、３６ｂ…
台車制御部、４３…軌道、４４…ターンテーブル、６３
…軌道、７７…固定通信設備。５１ａ〜ｂ、５２ａ〜
ｂ、５３ａ〜ｂ…アンテナ制御信号線、４６ａ〜ｆ…岐
路、６４ａ〜ｆ…スライド機構、７２…台座、７３…台
車、７４…軌道、７８…光ファイバ、８２、９２…台
座、８３…車両、９３…台座駆動部、８７…固定通信設
備、８９…無線伝送、９７…送受信器、１０１…空間ビ
ーム伝送、１０２…反射鏡、１０３…副反射鏡、１０４
…主反射鏡、２０１ａ〜ｂ…アンテナ、２０２…ビー
ム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原一央東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視領域内の異なった方向に存在する複
数の通信衛星と同時に通信を可能とするために独立にそ
のビーム方向を変化可能な複数のアンテナを具備する固
定地球局であって、該複数のアンテナの一部または全部を搭載する移動機構
と、前記複数の通信衛星の軌道情報に基づいて、低仰角の衛
星にアクセスするビームが他のアンテナで遮蔽されない
ように、前記移動機構の動作を制御する信号を生成する
制御部と、少なくとも前記通信衛星の軌道情報に基づいて、アンテ
ナの向きを制御するアンテナ制御部とを具備し、該アンテナは、天空に現れた通信衛星を捕捉し、追尾す
るようにしたことを特徴とする固定地球局。
【請求項２】請求項１または２の固定地球局におい
て、前記複数のアンテナは自動追尾装置を具備しており、前
記アンテナ制御部は天空に出現した通信衛星を捕捉し、
その後は該自動追尾装置が該通信衛星を追尾するように
したことを特徴とする固定地球局。
【請求項３】請求項１または２の固定地球局におい
て、前記移動機構は回動する台座であり、前記複数のアンテ
ナが該回動する台座の上に搭載され、該台座は前記制御
部から出力された制御信号により、その回動を制御され
ることを特徴とする固定地球局。
【請求項４】請求項１または２の固定地球局におい
て、前記移動機構は垂直方向に移動して地上高を変えること
ができる機構であり、前記複数のアンテナの少なくとも１つが、前記垂直方向
に移動して地上高を変えることができる機構上に搭載さ
れ、該機構は前記制御部から出力された制御信号によ
り、その高さを制御されることを特徴とする固定地球
局。
【請求項５】請求項１または２の固定地球局におい
て、前記移動機構は地上を自走できる車両であり、前記複数
のアンテナの少なくとも１つが、該車両上に搭載され、
該車両は前記制御部から出力された制御信号により、そ
の位置を制御されることを特徴とする固定地球局。
【請求項６】請求項１または２の固定地球局におい
て、前記移動機構は地上に敷設された軌道上を移動できる機
構であり、前記複数のアンテナの少なくとも１つが、該
機構上に搭載され、該機構は前記制御部から出力された
制御信号により、その位置を制御されることを特徴とす
る固定地球局。
【請求項７】請求項６の固定地球局において、前記複数のアンテナの少なくとも１つが、地上に敷設さ
れた放射状の軌道とこれを連結するターンテーブル上を
移動できる機構上に搭載されていることを特徴とする固
定地球局。
【請求項８】請求項６の固定地球局において、前記アンテナ群の少なくとも１つが、地上に敷設された
ループ形状を含む軌道上を移動できる機構上に搭載され
ていることを特徴とする固定地球局。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかの固定地球局に
おいて、通信設備の少なくとも一部が地上に固定的に設置され、
前記複数のアンテナと該固定的に設置された通信設備と
の通信信号経路の少なくとも一部の区間を、光ファイバ
により実現したことを特徴とする固定地球局。
【請求項１０】請求項１〜８のいずれかの固定地球局
において、通信設備の少なくとも一部が地上に固定的に設置され、
前記複数のアンテナと該固定的に設置された通信設備と
の通信信号経路の少なくとも一部の区間を、無線伝送路
により実現したことを特徴とする固定地球局。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかの固定地球
局において、前記複数のアンテナの少なくとも一つは、反射鏡アンテ
ナであって、該反射鏡を給電する一次放射器が地上に固
定的に設置され、前記一次放射器と前記反射鏡とがビー
ム伝送系で結合されていることを特徴とする固定地球
局。