JPH10178315A

JPH10178315A - 送信中継システム

Info

Publication number: JPH10178315A
Application number: JP9319938A
Authority: JP
Inventors: Gerard Caille; ジエラール・カイユ; Claude Argagnon; クロード・アルガニヨン
Original assignee: Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1998-06-30
Also published as: EP0844686A1; FR2756121A1; DE69715135D1; FR2756121B1; DE69715135T2; CA2219730C; US5999144A; GB2319468A; EP0844686B1; CA2219730A1; GB9724412D0

Abstract

(57)【要約】【課題】受信信号を同一軸で反対方向に再送信するこ
とに限定した送信中継システム、及び送信および受信ア
ンテナの有利な幾何的配置を提供する。【解決手段】複数の第一放射素子（３０、３１）を具
備する受信アンテナ手段（３）と、複数の第二放射素子
（４０、４１）を具備する送信アンテナ手段（４）と、
第一放射素子と第二放射素子とを接続する処理手段（８
０、８１）とを含む送信中継システム。処理手段（８
０、８１）が、同じ伝播遅延を発生する処理システムの
形態であり、各システムが所与の第一放射素子を、送信
アンテナ手段（４）に固有な第二通過対称軸（ｎ’）を
基準とし、受信アンテナ手段に固有な第一通過対称軸
（ｎ）を基準とする所与の第一放射素子の角度位置に対
しほぼ１８０°オフセットしており、その偏心率が、受
信アンテナ手段（３）における所与の第一放射素子の偏
心率に応じて変化する所与の第二放射素子に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、遠隔点から
第一搬送周波数上の第一信号を受け取り、第二搬送周波
数上に、ある地理的区域をカバーするビームの形態の第
二信号を再送信する送信中継システム、すなわち再送信
ユニットに関する。第一および第二搬送周波数は同一で
あってもよく、これらの二つの搬送周波数を変調する第
一および第二信号は一つの同じ信号で構成することがで
きる。

【０００２】

【従来の技術】本発明は例えば、衛星通信システムに適
用される。本発明は、実施の形態に応じて、監視衛星シ
ステムまたは低高度衛星システムに適用される。第一搬
送周波数によって搬送される信号は地上局から衛星に向
けて送信される。この衛星に含まれる送信中継システム
は、第二搬送周波数によって搬送される信号を再送信す
る。

【０００３】先行技術の既知の方法は、ビーム形成ネッ
トワーク、すなわちＢＦＮ（ＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ
Ｎｅｔｗｏｒｋ）を使用するが、これは、各放射素子
が発生する信号の位相を、ビームの方向を規定する特別
な波頭にしたがって送信されるビームが形成されるよう
に調整するものである。

【０００４】図１に示すように、衛星による電気通信ネ
ットワークによっては、少なくとも一つの衛星１が、基
地局２から受信した信号ＵＰを、この信号と同一の軸方
向であるが反対の方向に再送信するようにすることがで
きる。したがって衛星１は、自分が受信した信号の送信
元である基地局を中心とする地理的区域をカバーするビ
ームＤＯＷＮを形成するための中継として使用される。
このような適用例では、従来のビーム形成ネットワーク
が使用されることがある。その場合必然的に当該用途の
衛星での処理が複雑になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は、受信信号を同一軸方向であるが反対方向に再送信す
ることに限定した方式を適用するために技術的難度の低
い送信中継システムを提供することにより、この欠点を
解消することである。

【０００６】本発明の第二の目的は、きわめて有利な、
送信および受信アンテナの幾何学的配置を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的のため、複数の
第一放射素子を具備する受信アンテナ手段と、複数の第
二放射素子を具備する送信アンテナ手段と、それを通し
て第一放射素子と第二放射素子とが接続される処理手段
とを含む送信中継システムは、該処理手段が同じ伝播の
遅延を発生する複数の処理システムの形態であり、各シ
ステムが所与の第一放射素子を所与の第二放射素子に接
続し、前記所与の第二放射素子が、前記送信アンテナ手
段に固有な第二通過対称軸を基準とし、前記受信アンテ
ナ手段に固有であって前記第二通過対称軸に平行な第一
通過対称軸を基準とする第一放射素子の角度位置に対し
ほぼ１８０°オフセットしている角度位置と、前記受信
アンテナ手段内の前記所与の第一放射素子の偏心率に応
じて変化する、送信アンテナ手段内の偏心率とによって
規定されることを特徴とする。

【０００８】有利には、処理チャネルは周波数交差手段
を含む。

【０００９】第一実施の形態によれば、送信アンテナ手
段と受信アンテナ手段は、それぞれ凸型、凹型の部分的
球状の表面を規定する。

【００１０】第二実施の形態によれば、送信アンテナ手
段と受信アンテナ手段は、それぞれ凸型、凹型の双曲状
表面を規定する。この実施の形態に関しては、頂点から
遠ざかるに従い、双曲面の少なくとも一部分上におい
て、放射素子の密度が減少する。

【００１１】送信アンテナおよび前記受信アンテナを規
定する表面は、送信周波数と受信周波数の比に応じて相
似比率が変化する、点を基準とする幾何学的相似により
相互に導出される。

【００１２】さらに別の実施の形態によれば、受信アン
テナ手段の第一放射素子および送信アンテナ手段の第二
放射素子は、所与の代替的配置にしたがい同一の表面で
支承されるようにすることもできる。

【００１３】本発明の他の特徴および長所は、対応する
添付の図面を参照して行う以下の説明を読むことにより
明らかになろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下の図では、提供される各アン
テナ種別に関して幾つかの放射素子のみを図示して本発
明の説明を行う。当業者であれば、実際にはこれら放射
素子すなわちパッチが比較的多数配置されて各アンテナ
を形成していることが理解できよう。

【００１５】図２を参照すると、本発明による第一送信
中継システムは、複数の第一放射素子３０、３１および
３２を具備する平面受信アンテナ３と、複数の第二放射
素子４０、４１および４２を具備する平面送信アンテナ
４と、それを通して第一放射素子３０、３１および３
２、ならびに第二放射素子４０、４１および４２が接続
される処理システム８０、８１、および８２とを含む。
この図でわかるように、各処理システム８０、８１、お
よび８２は、所与の第一放射素子３０、３１および３２
をそれぞれ所与の第二放射素子４０、４１および４２に
接続する。本発明によれば、所与の第二放射素子４０、
４１および４２は、通過対称軸ｎ’を基準とする角度位
置を送信アンテナ４内に有し、この位置は、通過対称軸
ｎを基準とする、対応する所与の第一放射素子３０、３
１および３２の角度位置に対し１８０°オフセットして
いる。各通過対称軸ｎ、ｎ’は、当該アンテナの通常の
対称軸または回転軸である。また、所与の第二放射素子
４０、４１、４２は、送信アンテナ４の中央点に対し偏
心しており、偏心率は受信アンテナ３内の所与の第一放
射素子３０、３１、３２の偏心率に応じて変化する。受
信アンテナ内の第一放射素子３０、３１、３２の偏心率
が大きければ大きいほど、送信アンテナ内の対応する第
二放射素子４０、４１、４２の偏心率も大きい。したが
って、たとえば、受信アンテナ３の左側上部に位置する
放射素子３０は処理システム８０を通して、送信アンテ
ナ４の右側下部に位置する放射素子４０に接続される。
処理システム８０−８２は全て同一の電気長を有し、そ
の結果、信号の周波数の如何に関わらずシステム同士で
一定な伝播の遅延を発生する。結果として、受信アンテ
ナの二つの放射素子３０、３１または３２の間の受信時
の位相ずれは、送信時において、送信アンテナ４の対応
する二つの放射素子４０、４１または４２の間で維持さ
れる。その結果、受信アンテナ３が所与の角度で受信す
る波頭は、送信アンテナ４により同一角度で反対方向に
送信される。

【００１６】図４に示すように、第一放射素子３０を第
二放射素子４０に接続する処理システム８０、８１また
は８２は、例として示した実施によれば、入力フィルタ
５０と、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉ
ｅｒ）型増幅器５１と、周波数変換器５２と、帯域阻止
フィルタ５３と、前置増幅器５４と、ＳＳＰＡ（Ｓｏｌ
ｉｄＳｔａｔｅＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）
型増幅器５５と、出力フィルタ５６とをカスケード接続
で含む。周波数変換器５２は、受信ビームと送信ビーム
との間の干渉を防止するために、アンテナ３を経由して
受信される信号の周波数を、アンテナ４を経由して送信
される信号の周波数に交差させるためのものである。

【００１７】図３に示す本発明の第二の実施の形態によ
れば、受信アンテナ３および送信アンテナ４はそれぞれ
凸型、凹型の球状部分の表面、すなわち球面部分を規定
する。前記実施の形態と同様に、所与の第二放射素子４
０、４１は、受信アンテナ３内で対応する所与の第一放
射素子３０、３１の角度位置に対し１８０°オフセット
している角度位置を送信アンテナ４内に有する。アンテ
ナ内の放射素子の角度位置は、このアンテナに固有な通
過対称軸を基準として規定される。同じく、所与の第二
放射素子４０、４１は、送信アンテナ４の中央点に対し
偏心しており、偏心率は受信アンテナ３内の所与の第一
放射素子３０、３１の偏心率に応じて変化する。これら
二つの特性の組み合わせの結果、例によれば、受信アン
テナ３の左側に位置する、受信アンテナ３から偏心した
放射素子３０は、送信アンテナ４の右側に位置する、送
信アンテナ４から偏心した放射素子に接続される。この
図３では、受信アンテナ３が所与の角度で受信する波頭
ＦＲによって搬送される信号は、送信アンテナ４から波
頭ＦＥにより同一角度で反対方向に再送信されることが
示されている。

【００１８】ここに示す実施の形態のいずれにおいて
も、送信アンテナ４と受信アンテナ３のそれぞれの幾何
学的形状は、ある点を基準とする幾何学的相似により相
互に導出され、相似比率は送信周波数と受信周波数の比
に応じて変化し、これら二つの周波数の差は回路５２に
よる周波数の交差または変換によるものであることに留
意されたい。この幾何学的相似は、送信アンテナおよび
受信アンテナそれぞれの通過対称軸ｎおよびｎ’が平行
であるような幾何学的相似である。これにより、アンテ
ナ３による受信の方向と同一の方向への、アンテナ４に
よる送信を保証することができる。実際たとえば、Ｎ＝
２個の処理チャネル８０、８１の電気経路は同一である
ことから、受信アンテナ３が受信するビームの波頭ＦＲ
は、送信アンテナ４により、同一の方向で反対の向きを
有する波頭の形態で再送信される。図４の送信および受
信アンテナの幾何学的形状は以下のようにして規定され
る。これらのアンテナの開口径および曲率半径は、カバ
ーする視野、およびアンテナ４によって送信されるビー
ムについて地上で所望するビーム形状の大きさに合わせ
て調節される。

【００１９】図５には、受信アンテナ３および送信アン
テナ４が、通常２５°〜３５°の半角（β／２）円錐に
漸近する回転双曲面をそれぞれ規定する本発明の他の実
施の形態を示す。受信アンテナ３のパッチは双曲面３の
外表面によって支承されるが、送信アンテナ４のパッチ
は双曲面４の内表面によって支承される。各回転双曲面
は、円錐台Ｔおよび頂点Ｃを含む。前記実施の形態と同
様に、第二送信放射素子４０、４１は、これに対応する
第一受信放射素子３０、３１の角度位置を基準としてほ
ぼ１８０°オフセットしている角度位置を有する。さら
にこの第二送信放射素子４０、４１は、これに対応する
第一放射素子の偏心率に応じて変化する偏心率を有す
る。このような実施の形態では、所与の角度でアンテナ
から受信する出力を規定する有効アンテナ断面積は、天
底に近づくにしたがい減少する。これは、天底に近づく
にしたがい、非常に傾斜した回転双曲面の円錐台Ｔの放
射ダイアグラムへの寄与度が次第に減少することによっ
て生じる。したがってこれにより、衛星への適用におい
ては、天底から離れた点は衛星からより離れた位置にあ
るため、地上の比較的広い区域上でほぼ一定の利得が保
証される。実際には、円錐台Ｔの表面への法線により規
定される角度の場合、双曲面の円錐台Ｔ上にある放射素
子の放射ダイアグラムへの貢献度が高いため、送信アン
テナ４の区域Ｚで示すように、円錐台Ｔの上底、すなわ
ち頂点Ｃから遠ざかり円錐台Ｔの下底に近づくにしたが
い、円錐台の少なくとも一部分上の放射素子の密度を下
げることがきわめて有利と思われる場合がある。例とし
て示した実施の形態によれば、回転双曲面の高さをＨと
する時、高さＨ／２から円錐の下底までは放射素子の密
度は一様に減少し、高さＨ／２のレベルと下底のレベル
との間の放射素子の密度比は３〜４である。この方法
は、放射ダイアグラムに出現する二次ローブを低くし、
放射ダイアグラムの非対称性を防止することをねらいと
する。その結果、楕円の放射ダイアグラムが得られる。

【００２０】図５に示す回転双曲面の幾何形状を使用す
る送信および／または受信能動アンテナ構造は、従来の
能動アンテナ式送信中継装置においても有利に使用でき
ることに留意されたい。

【００２１】図６に示すさらに別の実施の形態によれ
ば、所与の代替配置にしたがい、同一の表面６で送信ア
ンテナおよび受信アンテナの第一および第二放射素子を
支承することができる。前記実施の形態と同様に、第二
受信放射素子は、これに対応する第一受信放射素子の角
度位置を基準としてほぼ１８０°オフセットしている角
度位置を有し、これに対応する第一受信放射素子の偏心
率に応じて変化する偏心率を有する。実際には、行およ
び列に、第一放射素子、第二放射素子、以下同様、が連
続して配置されるマトリクス格子など、種々のパターン
を規定することができる。

【００２２】図４に戻る。前記のいずれの実施の形態に
おいても、交差信号Ｓは、有効データ信号ＤＡＴＡによ
り変調することができる。この有効データ信号ＤＡＴＡ
はたとえばデジタルの形態で衛星搭載メモリに記憶され
る。この信号はたとえば衛星に搭載された画像処理装置
によって得られる画像から成る。この場合、基地局２か
らは、たとえば、第一信号によって変調されない純粋な
搬送周波数が発信され、その結果、別の搬送周波数によ
り変調された有効データ信号ＤＡＴＡを復路で受信す
る。

【００２３】前記に記述した本発明は、衛星の適用例に
限定されるものではなく、あらゆる種類の送信中継にお
いて実施することができる。さらに、当業者であれば、
前記の説明の一貫として示した個別の手段を、本発明の
範囲から逸脱することなく、同等の手段に置き換えるこ
とが可能であることが理解できよう。たとえば放射素子
は、個別に放射の発生／受信を機能とする同等のあらゆ
る手段に置き換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】衛星システムを示す図である。

【図２】本発明の第一の実施の形態による送信中継シス
テムを示す図である。

【図３】本発明の第二の実施の形態による送信中継シス
テムを示す図である。

【図４】本発明による中継システム内に含まれる複数の
処理システムのうちの一つのブロック図である。

【図５】本発明の第三の実施の形態による送信中継シス
テムを示す図である。

【図６】本発明の第四の実施の形態による送信中継シス
テムを示す図である。

【符号の説明】

１衛星２基地局３受信アンテナ手段４送信アンテナ手段２０地理区域３０、３１、３２第一放射素子４０、４１、４２第二放射素子５０入力フィルタ５１ＬＮＡ型増幅器５２周波数変換器５３帯域阻止フィルタ５４前置増幅器５５ＳＳＰＡ型増幅器５６出力フィルタ８０、８１、８２処理システムＣ頂点ＤＯＷＮビームＦＥ、ＦＲ波頭ｎ、ｎ’ 通過対称軸Ｐ１、Ｐ２Ｔ円錐台ＵＰ受信信号Ｚ送信アンテナの区域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クロード・アルガニヨンフランス国、31170・トウルヌフイユ、アンパス・ドウ・シーヨン・８

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の第一放射素子（３０、３１、３
２）を具備する受信アンテナ手段（３）と、複数の第二
放射素子（４０、４１、４２）を具備する送信アンテナ
手段（４）と、それを通して第一放射素子（３０、３
１、３２）と第二放射素子（４０、４１、４２）とが接
続される処理手段（８０、８１、８２）とを含み、前記処理手段（８０、８１、８２）が同じ伝播遅延を発
生する複数の処理システムの形態であり、各システムが
所与の第一放射素子を対応する所与の第二放射素子に接
続し、前記第二放射素子が、前記送信アンテナ手段（４）に固有な第二通過対称軸
（ｎ’）を基準とし、前記受信アンテナ手段に固有であ
って前記第二通過対称軸（ｎ’）に平行な第一通過対称
軸（ｎ）を基準とする所与の第一放射素子の角度位置に
対しほぼ１８０°オフセットしている角度位置と、前記受信アンテナ手段（３）における前記所与の第一放
射素子の偏心率に応じて変化する、前記送信アンテナ手
段（４）における偏心率とによって規定されることを特
徴とする送信中継システム。
【請求項２】前記処理システム（８０、８１、８２）
が周波数交差手段（５２）を含むことを特徴とする請求
項１に記載のシステム。
【請求項３】前記周波数交差手段（５２）に印加され
る交差信号（Ｓ）が有効データ（ＤＡＴＡ）によって変
調されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】前記送信アンテナ手段（４）と前記受信
アンテナ手段（３）が、それぞれ凸型、凹型の部分的球
状の表面を規定することを特徴とする請求項１から３の
いずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】前記送信アンテナ手段（４）と前記受信
アンテナ手段（３）が、それぞれ凸型、凹型の双曲面を
規定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一
項に記載のシステム。
【請求項６】前記双曲面のうちの少なくとも一つの上
において、頂点（Ｃ）から遠ざかるに従い、該双曲面の
少なくとも一部分上における、前記放射素子の密度が減
少することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】前記送信アンテナ手段および前記受信ア
ンテナ手段を規定する前記表面が、送信周波数と受信周
波数の比に応じて相似比率が変化する、点を基準とする
幾何学的相似により相互に導出されることを特徴とする
前記請求項の２または３に従属する、請求項４から６の
いずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】前記送信アンテナ手段（４）の第二放射
素子（４０、４１、４２）および前記受信アンテナ手段
（３）の第一放射素子（３０、３１、３２）が、所与の
代替的配置にしたがい同一の表面で支承されることを特
徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシステ
ム。
【請求項９】請求項１から８のいずれか一項に記載の
システムを含む衛星。