JPH10203497A - 衛星動作システムおよび方法 - Google Patents

衛星動作システムおよび方法

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JPH10203497A
JPH10203497A JP9369704A JP36970497A JPH10203497A JP H10203497 A JPH10203497 A JP H10203497A JP 9369704 A JP9369704 A JP 9369704A JP 36970497 A JP36970497 A JP 36970497A JP H10203497 A JPH10203497 A JP H10203497A
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field pattern
orbit
sun
earth
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Dennis Roy Mullins
デニス・ロイ・ムリンズ
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ICO Services Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソーラーパネルの最適な使用を達成するため
の衛星システムおよび関連方法を提供すること。 【解決手段】 本衛星システムおよび方法は、最低点が
地球14の表面上を移動してもアンテナ34,36を常
に最低点40に直接向け続けるために、その軌道12に
おいてロール回転46およびピッチ回転52を行う衛星
10を具備する。衛星10は、1つの軸の周りのみを回
転するソーラーパネルが、該ソーラーパネルの最大効率
のために、太陽42の方向に対して90度を常に向き続
けるように設定されたヨー回転54を行う。アンテナ3
4,36のビームパターンは、ヨー回転54に反するよ
うに、逆回転される。一年の季節に対する補償に適用さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地球の周りの軌道
内の衛星に関する。特に、本発明は、通信または監視衛
星のように、その一面が常に地球に向いて使用される衛
星に関する。特に、本発明は、電力がソーラーパネルか
ら生じる衛星に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】地球
の周りの軌道内に配置され、かつ、通信、測量または監
視のような、地球の表面に関するいくつかのサービスを
提供する衛星は、その通信、測量、監視、または、他の
装置を、地球の表面に向けることを、常に要求されてい
る。衛星は、様々なソースからその電力を得ている。蓄
電装置および原子力電源を使用することが知られてい
る。蓄電装置は、寿命が有限である。原子力電源は、組
立が高価かつ危険であり、さらに、地球の大気への再突
入時に、汚染の可能性がある。断然最も普及している電
力源または衛星は、ソーラーパネルの配列である。ソー
ラーパネルは、太陽光から、衛星の機能を維持し得る電
力へ、エネルギーを直接変換する。
【0003】地球の周りの軌道内において、衛星は、地
球の陰によって、周期的に闇に包まれる。これらの時間
の間、衛星は、その電力を、蓄積された電気的エネルギ
ーに依存する。衛星の効率的な動作のために、太陽が覆
い隠されている場合に、衛星内の充電された(即ち、蓄
電しきった)バッテリが、太陽が覆い隠されている場合
の衛星が最大の耐久性を有するために、最大に許された
電荷を受信し終わるように、太陽光線内にいる場合に、
ソーラーパネルは最良の効率で動作する。本発明は、ソ
ーラーパネルの最適な使用を達成するための衛星システ
ムおよび関連方法を提供することを目的とする。
【0004】ソーラーパネルを伴った衛星を構成する場
合、ソーラーパネルが1軸以上で回転可能であることを
取り決めることはよく行われることである。それによっ
て、太陽が視界にある場合、ソーラーパネルは常に太陽
の方を向けられる。ソーラーパネルを軸の周りで回転さ
せる各手段は、衛星の重量に加わる装備に関連する。加
えて、ソーラーパネルと衛星との間の電気的結合を維持
するスリップリングやフレキシブルカップリングのよう
な装置は、信頼性が低く、機械的故障をおこしやすい。
機械的故障は、衛星が一旦軌道内に配置されたならば、
修理することは不可能である。それは、アンテナアレイ
が地球の表面を常に指し続けていなくてはいけない通信
衛星に特有の問題である。一般的な条件では、従来技術
において、もし、ソーラーパネル回転装備が最小化され
るならば、衛星の本体は、地球の表面に関して回転しな
くてはならない。この場合、その代わりに、アンテナア
レイを向けるための機械的手段が必要である。地球の表
面を常に指し、同時に、ソーラーパネルの要求される回
転量を最小化する固定されたアンテナアレイを有するこ
とから逸脱する必要のない(衛星の本体における)方法
およびシステムを提供することが望ましい。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の特徴によると、本
発明は、地球の周りのほぼ円形の軌道内に衛星を具備
し、前記衛星は、前記軌道内の全ての地点において、第
1面をその最低点の方へ向けることを強制されており、
前記衛星は、太陽の方を向くために、軸の周りを回転す
るように動作するソーラーパネルを具備し、前記衛星
は、前記衛星が前記軌道を実行すると、前記衛星と前記
最低点との間の方向の周りにヨー回転を実行することに
よって、特徴つけられ、前記ヨー回転は、前記衛星と太
陽との間の方向に対して90度に前記軸を向けるように
常に動作し、それによって、前記ソーラーパネルが太陽
からのエネルギーへの最大の露出を得ることを可能とす
ることを特徴とする衛星システムにある。
【0006】本発明の第1の特徴は、さらに、第1面
が、地球の表面上に予め決められたフィールドパターン
を提供する通信アンテナと、前記ヨー回転に起因する前
記フィールドパターンの移動を相殺するために、前記衛
星と前記最低点との間の前記方向の周りに、前記フィー
ルドパターンに逆回転を与える電子手段とを具備するこ
とを特徴とするシステムを提供する。本発明の第1の特
徴は、さらに、アンテナが、複数の個別のアンテナ素子
と、フィールドパターンを生成し、かつ、フィールドパ
ターンに逆回転を与えるために、各々の前記アンテナ素
子の相対的な位相を調整するように動作する信号位相整
合手段とを具備することを特徴とするシステムを含む。
【0007】本発明の第1の特徴は、その上さらに、フ
ィールドパターンの逆回転が、前記衛星に関するフィー
ルドパターンを、衛星の各軌道に対してほぼ360度回
転することを具備することを特徴とするシステムを提供
する。本発明の第1の特徴は、その上さらに、フィール
ドパターンが複数のスポットビームを具備することを特
徴とするシステムを提供する。本発明の第1の特徴は、
さらに、地球の表面上の使用者端末との電話通信におい
て使用されることを特徴とするシステムを提供する。本
発明の第1の特徴は、その上さらに、一年の季節を補償
するために、ヨー回転を調整する手段を具備することを
特徴とするシステムを提供する。本発明の第1の特徴
は、さらに、電子手段が、一年の季節に対するヨー回転
の調整に一致して、逆回転を調整するように動作するこ
とを特徴とするシステムを提供する。
【0008】第2の特徴によると、本発明は、衛星シス
テムを動作させる方法において、前記システムは、地球
の周りのほぼ円形の軌道内に衛星を具備し、前記衛星
は、前記軌道内の全ての地点において、第1面をその最
低点の方へ向けることを強制されており、前記衛星は、
太陽の方を向くために、軸の周りを回転するように動作
するソーラーパネルを具備し、前記方法は、前記衛星に
対して、前記衛星が前記軌道を実行すると、前記衛星と
前記最低点との間の方向の回りにヨー回転を実行させる
ステップを具備し、前記ヨー回転は、前記衛星と太陽と
の間の方向に対して90度に前記軸を向けるように常に
動作し、それによって、前記ソーラーパネルが太陽から
のエネルギーへの最大の露出を得ることを可能とするこ
とを特徴とする方法にある。
【0009】本発明の第2の特徴は、さらに、第1面が
地球の表面上に予め決められたフィールドパターンを提
供する通信アンテナを具備する場合に、前記方法が、ヨ
ー回転に起因するフィールドパターンの移動を相殺する
ために、衛星と最低点との間の方向の回りに、フィール
ドパターンに逆回転を与える電子手段を使用するステッ
プを具備することを特徴とする方法を提供する。本発明
の第2の特徴は、さらに、アンテナが複数の個別のアン
テナ素子を具備し、前記方法が、フィールドパターンを
生成し、かつ、フィールドパターンに逆回転を与えるた
めに、各々の前記アンテナ素子の相対的な位相を調整す
るように動作する信号位相整合手段を使用するステップ
を具備することを特徴とする方法を提供する。
【0010】本発明の第2の特徴は、その上さらに、前
記衛星に関して、衛星の各軌道に対してほぼ360度
で、フィールドパターンの逆回転を与えるステップを具
備する方法を提供する。本発明の第2の特徴は、その上
さらに、フィールドパターンが複数のスポットビームを
具備する場合に使用されることを特徴とする方法を提供
する。本発明の第2の特徴は、さらに、地球の表面上の
使用者端末との電話通信において使用されることを特徴
とする方法を提供する。本発明の第2の特徴は、その上
さらに、一年の季節を補償するために、ヨー回転を調整
するステップを具備することを特徴とする方法を提供す
る。本発明の第2の特徴は、さらに、一年の季節に対す
るヨー回転の調整に一致して、逆回転を調整する電子手
段を使用するステップを具備することを特徴とする方法
を提供する。
【0011】好ましい実施形態において、衛星は、好ま
しくは、同じまたは平行な軸上に、一対のソーラーパネ
ルを有し、かつ、アンテナは、分離した送信および受信
素子を具備している。位相整合手段は、好ましくは、ア
ナログ信号を2進数字に変換するために、アナログ/デ
ジタル変換器と高速フーリエ変換素子とを具備する。制
御素子は、各アンテナ素子に対するフィールド強度と位
相整合とを生成するために、振幅および2進数字のタイ
ミングを調整する場合、その後、各アンテナ素子に対し
て駆動信号を供給する高速フーリエ変換とデジタル/ア
ナログ変換とを反転する。信号受信の際、処理は反転さ
れる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は、一例として、添付図面
と結び付けて、以下の記載によって、さらに説明され
る。添付図面は以下の通りである。図1は、地球の周り
の好ましい軌道内の衛星を示す。図2は、好ましい2つ
の軌道平面内に衛星がどのようにして配置されているの
かを示す。図3は、地球の表面から見た衛星の平面図を
示す。図4は、図3の衛星の側面図を示す。図5は、軌
道内の衛星の全体図を示し、かつ、衛星に与えられた様
々な回転を図解する。図6は、図5に関連して示された
衛星のヨー回転がどのようなものであるのかを示し、太
陽エネルギーの最適な受信に対するソーラーパネルを示
す。この図は、北半球の夏至に関するものである。図7
は、北半球の冬至における状況を示す。図8は、送信お
よび受信アンテナアレイを示す。図9は、個々のアンテ
ナ素子の断面図である。図10は、図9のアンテナアレ
イによって地球の表面上に投射されるビームのパターン
を示す。図11は、好ましい位相整合手段の構成を示
す。図12は、図5および図6で示されるヨー回転を補
償するために、(図8のアンテナアレイによって供給さ
れ、かつ、図10に説明された)個々のスポットビーム
がどのようにして回転されるのかを示す。
【0013】図1は、地球の周りの軌道内における衛星
の配置を示す。複数の衛星10が、地球14の表面上空
の軌道12内に配置されている。各衛星10は、地球1
4の表面上に置かれた無線装置と通信する目的のため
に、設けられている。その目的のために、各衛星10
は、地球14の表面のそれ自身の部分に関する無線範囲
の円錐体16を提供する。図1において、無線範囲の円
錐体16は、衛星10が地平線上の10度以上にあるエ
リアとして示されている。衛星10は、軌道12の周り
に均一に配置されている。与えれた例(この例は、一定
比率で増減して示されている)では、5個の衛星10が
地球の周囲を十分にカバーするように、衛星10は、1
0350kmの高さで軌道を回っている。
【0014】図2は、2つの軌道内に衛星10がどのよ
うにして配置されているのかを示す。図1に示される軌
道12だけでなく、第2軌道12’が配置される。第2
軌道12’は、図1に示されるのと同じ数の衛星および
(該衛星の)配置を有する。第1軌道12の平面と第2
軌道12’の平面とが互いに90度であるように、第2
軌道12’は第1軌道12に対して90度である。軌道
12と軌道12’との平面の交差の線が、赤道を通過
し、かつ、北極20と南極22との間の軸を90度で切
断するように、第1軌道12の平面と第2軌道12’の
平面とは、赤道18に対して45度で配置されている。
衛星10は、それぞれ、ソーラーパネル24を具備す
る。ソーラーパネル24は、以下で説明される理由のた
めに、太陽に最適にさらされている。ソーラーパネル2
4は、(軌道12と軌道12’とが交差している)図2
の平面の直上に位置する太陽をイメージしている。ソー
ラーパネル24は、衛星10がその軌道内の赤道地点に
ある場合には、北および南を向いており、かつ、衛星1
0がその軌道の端にある場合には、東および西に最適に
配置される。
【0015】図3は、地球14の表面からみた図であ
り、衛星10をより詳細に示す。衛星10は、回転枠2
8によってソーラーパネル24が搭載された本体26を
具備する。衛星10の本体26は、また、アップリンク
アンテナ30およびダウンリンクアンテナ32を支えて
いる。それによって、衛星10は、通信および制御目的
のために、地球局と通信することができる。アップリン
クアンテナ30およびダウンリンクアンテナ32の使用
周波数および正確な機能は、本発明の一部を形成するも
のではないが、記載の完全性のために、ここに含まれ
る。
【0016】加えて、衛星10は、送信アンテナアレイ
34と受信アンテナアレイ36とを具備する。それによ
って、衛星10は、使用者端末との接触を維持すること
ができる。使用者端末は、地球14の表面上において、
車両に搭載されることができるか、または、同様のセル
ラー電話送受器である。ソーラーパネル24は、太陽の
方を向くために、自動的に操舵される。
【0017】図4は、衛星10の太陽側の図を示し、他
の場合は図3に示されている。送信アンテナアレイ34
および受信アンテナアレイ36は、常に、地球の表面の
方を向いている。ソーラーパネル24は、最大表面領域
を太陽へ向けることを目的として、常に太陽の方を向く
ために、従来よく知られている方法で、枠28によって
回転される。回転は、第1矢印38によって示される軸
の周りのみである。ソーラーパネル24の他のいかなる
軸における回転も提供されない。
【0018】図5は、地球14の表面上空における衛星
10の全体図であり、その軌道における衛星10の様々
な動きを示す。送信アンテナアレイ34および受信アン
テナアレイ36は、常に、地球14の表面上における衛
星10の直下の地点を直接指している。この地点は、こ
の他には、最低点40として知られている。ソーラーパ
ネル24は、常に太陽42の方を指すために、従来よく
知られた手段で、枠28によって回転される。破線で示
される第2矢印44は、衛星10の(地球14の表面に
関する)移動の瞬時方向を示す。衛星10は、最低点4
0を直接指す送信アンテナアレイ34および受信アンテ
ナアレイ36を、常に提供するので、衛星本体26が第
2矢印44によって示されるような移動方向の周りの回
転移動を実行し(この回転は第3矢印46によって示さ
れる)、それによって、送信アンテナアレイ34および
受信アンテナアレイ36は常に地球を指す、ということ
が要求される。この回転は、全ての軌道において、1度
実行される。
【0019】送信アンテナアレイ34および受信アンテ
ナアレイ36が、常に、最低点40の方へ向けられるた
めに、第2矢印48上において、衛星の移動44の方向
と衛星10と最低点40との間の線50とに対して90
度で、第4矢印52によって示されるようなピッチング
回転もまた、衛星26の本体に対して与えられる。ピッ
チング回転は、衛星10の全ての軌道に対して一度づ
つ、衛星本体26に対して、360度の1全回転を実行
させる。後に説明される理由に加えて、第5矢印55で
示されるようなヨー回転もまた、衛星10と最低点40
との間の線50の周りで、衛星本体26に与えられる。
【0020】図6は、北半球の夏至の間における衛星の
状況を図解する。太陽線56は、太陽42の方向を示
す。地球14から太陽42への非常に大きな距離のため
に、全ての太陽線56は、互いに、十分に平行である。
赤道18は、太陽線56に対して、23.5度に等しい
角度で傾けられている。赤道18に対して45度の角度
で傾けられた軌道12上の第1点53において、衛星1
0Aは、90度で太陽線56を指すソーラーパネル24
Aを有している。ソーラーパネル24Aは、観察される
ように、図6の平面から外へ、および、図6の中へ直接
向いている。ソーラーパネル24Aは、太陽42の方向
を直接指すように、枠28を介して回転される。
【0021】赤道上空の第2位置55において、衛星1
0Bは、第4矢印52によって示されるような90度の
ピッチング移動を実行し、かつ、第5矢印54によって
示されるようなほぼ90度のヨー移動もまた実行する。
ピッチング移動およびヨー移動は共に図5に示されてい
る。ソーラーパネル24Bは、再び、太陽線56に対し
て90度である。衛星10が軌道12を回って進むと、
第3位置57において、衛星10Cは、再び、90度の
ヨーを実行し、かつ、ソーラーパネル24Cは、再び、
太陽線56に対して90度で提供される。第1位置53
から第3位置57までの回転を達成するために、図5の
第5矢印54によって示されるヨー回転は、180度に
わたって行われる。衛星10が軌道12の2番目の半分
を回って進むと(これは、図6には示されていない)、
衛星10Aが第1位置53へ戻るまでに、ソーラーパネ
ル24Aが、再び、太陽線56に対して90度をまさに
指そうとするように、図5の第5矢印54によって示さ
れるヨー回転は、さらに180度を実行する。
【0022】図7は、冬至における状況を示す。冬至で
は、赤道18上の(実際上の第5位置59における)衛
星10D上のソーラーパネル24Dの指し示す方向が、
ここでは異なるように、角度Bは、ここでは、−23.
5度に等しい。言い換えると、年が進むにつれて、図5
の第5矢印54によって示されるようなヨー回転の速度
の遅い発散が存在する。春分および秋分において、衛星
10Dが赤道18の上にある場合、ソーラーパネルは、
図7に示されるように、北と南とを直接指す。一年の他
の時期においては、ソーラーパネル24の赤道18に対
する角度は、図6および図7に示される2つの両端の間
をシフトする。
【0023】ヨー回転の速度の訂正は、従来においてよ
く知られた反動モーター、または、従来において知られ
たいかなる他の手段を使用して、衛星10内によって達
成される。最初に、ヨー回転は、同じ反動モーターの使
用によって、開始される。ヨー回転は、衛星の軌道毎に
ほぼ360度である。しかし、図6および図7を参照し
て説明されるように、正確に360度という訳ではな
く、小さな1年毎の訂正を示す。
【0024】図8は、衛星10の送信アンテナアレイ3
4および受信アンテナアレイ36の図である。各々の送
信アンテナアレイ34および受信アンテナアレイ36
は、複数の個別の素子58を具備する。素子58は、あ
るパターンで配列されている。素子は、それぞれ、地球
の表面上に、セルラー電話ネットワークのセルのような
(スポットビームの)パターンを生成するために、駆動
される。それによって、電話器または他の装置を有する
地上の使用者は、衛星10と通信する。
【0025】図9は、アンテナ素子58の断面図であ
る。無線反射材料で作られ、かつ、端面壁62によって
衛星10の近端で閉じられた円形断面シリンダー60
を、各アンテナ素子58は具備する。供給線64は、共
振非励振素子68から離されたダイポール素子66と接
続されている。そのようなアンテナ素子は、従来におい
て既に知られている。示されたアンテナ素子58は、単
なる一例によるものである。アンテナ素子58の型は従
来知られている全ての型で存在し、かつ、スポットビー
ムの配列を形成する際に、アンテナ素子58は個別に駆
動される、ということが、本発明において要求される全
てである。
【0026】図10は、球形から方形投射に変換された
(世界14の)地図であり、衛星10の最低点40が緯
度0度および経度0度上空に位置する場合において、送
信アンテナアレイ34または受信アンテナアレイ36の
スポットビームのパターンを図解する。アンテナ素子5
8は、163個のスポットビーム70のパターンを生成
するために、それぞれ、位相を選択および制御される。
スポットビーム70は、地上のセルラー電話システム内
における個々のセルに大体対応する。最低点40の近く
では、個々のスポットビームは、共に、近づけられてい
る。地球14の表面上における傾きの影響範囲によっ
て、地球の表面に達するスポットビーム70が最低点4
0から離れれば離れるほど、それだけますますスポット
ビーム70は歪む。図10は、地球14の表面への接面
である無線範囲の円錐体16へ下がるスポットビーム7
0を示す。個々に位相整合されたアンテナ素子58の配
列を使用して、スポットビーム70のそのようなパター
ンを生成する方法は、従来において既に知られている。
また、個々のアンテナ素子58の位相整合に対する計算
が行われる厳密な方法は、本発明にとって問題ではな
い。
【0027】図11は、図10に示されるパターンを生
成するために、個々のアンテナ素子58が電気的に位相
整合される方法のブロック図である。図10に示される
パターンは、単に、本発明が適用可能なスポットビーム
70に対する多数の可能なビームパターンのうちの1つ
である。ビーム70の数は、少なくともよいし、多くて
もよい。
【0028】第1入力周波数で送信されることを望まれ
る信号である入力供給72は、アナログ/デジタル変換
器74へ供給される。アナログ/デジタル変換器74
は、連続して変化する入力供給72を、入力供給72信
号の瞬時振幅を示す2進語または2進数字の列へ変換す
る。アナログ/デジタル変換器74の出力は、入力とし
て、第1高速フーリエ変換器76へ供給される。第1高
速フーリエ変換器76は、2進数字または2進語の列
を、入力供給72上のアナログ信号の周波数スペクトル
を示すさらなる2進数字または2進語の列へ変換する。
【0029】第1高速フーリエ変換器76の出力は、入
力として、調整器78へ供給される。調整器78は、制
御プロセッサ80によって制御される。制御プロセッサ
80からのコマンドに応じて、調整器78は、第1高速
フーリエ変換器76の出力によって示される個々の周波
数成分の振幅を調整するために、かつ、2進語または2
進数字を(相対的に)遅らせるか進めることによって上
記周波数成分の位相を調整するために、個々の2進語を
測定する。そして、調整器78の出力は、第2高速フー
リエ変換器82に供給される。第2高速フーリエ変換器
82は反転変換を実行する。この反転変換は、時間領域
の信号を示す2進数字の列へ戻すように、信号を変換す
る。
【0030】第2高速フーリエ変換器82の出力は、入
力として、デジタル/アナログ変換器84へ供給され
る。デジタル/アナログ変換器84は、2進数字または
2進語の列を、連続したアナログ出力86へ変換する。
このアナログ出力86は、送信アンテナアレイ34内の
個々のアンテナ素子58へ、駆動として供給される。厳
密には、反転処理は、受信アンテナアレイ36内のアン
テナ素子58に対して起こる。受信パターンが図10に
示されるスポットビーム70の配列を再生産し、かつ、
送信アンテナアレイ34によって生成されるビームパタ
ーンを複製するように、コントローラ80は同じ調整を
提供する。
【0031】図10および図5に戻ると、第5矢印54
によって示されるような(衛星10の本体26の)ヨー
動作のために、図10に示されるスポットビームパター
ンは、地球14の表面上において、第6矢印88によっ
て示されるような回転を行おうとする。この回転は、個
々のスポットビーム70を地球14の表面に関して移動
させ、かつ、電話の呼の処理の間に、スポットビーム間
において、使用者端末または個々の加入者電話器の不必
要な移管を引き起こす。この問題を解決するために、制
御プロセッサ80は、図12を参照して説明される「電
子的ヨーイング消去(electronic de-yawing)」を実行
する。
【0032】図12は、(第5矢印54によって図5に
示されるようなヨー動作の結果としてスポットビームア
レイ70に課せられる)回転する傾向を保証するため
に、中央制御プロセッサ80からのコマンドの下におい
て、個々のスポットビームがどのようにして回転するの
かを示す。衛星10の本体26が回転すると、スポット
ビーム70では、ヨー回転を保証するために、逆回転が
必要である。中央スポットビーム70Aでは、回転は何
等必要ではない。地球14の表面に関して、衛星10の
本体26の姿勢がいかなるものであろうとも、中央スポ
ットビーム70Aは、第7矢印90によって示されるよ
うな同じ位置のままである。第7矢印90は、最低点4
0の方を指す。
【0033】中間スポットビーム70Bは、衛星10に
よって見られる場合に、(その中間スポットビーム70
Bの)最低点40からの角度位置に対応する角度だけ、
制御プロセッサ80によって、第7矢印の方向90から
移される。衛星10がその軌道12を描くと、制御プロ
セッサ80は、中間スポットビーム70Bに対して、軌
道12についての通過と同期して、回転92の中間的な
円を描かせる。軌道毎に一度づつ、中間スポットビーム
70Bは、回転の中間円の周りを、第7矢印90の方向
を中心として、回転する。それによって、衛星10が地
球の周囲を軌道を描いて回るにつれて、衛星10の本体
26が、衛星10と最低点40との間の線50の方向の
周りを回転すると、中間スポットビーム70Bの反転移
動は、衛星10の本体26の全てのヨー動作を正確に補
償する。
【0034】同様に、図10に示されるようなスポット
ビームの配列の極めて端に位置する外縁スポットビーム
70Cは、中間スポットビーム70Bよりも大きな角度
で移され、かつ、丁度同じ方法で、回転94のより外側
の円を描くように、回転される。図12では、少数のス
ポットビーム70のみが示されているが、図10に示さ
れるようなビームの全体的な配列が、制御プロセッサ8
0からの制御下において、個々に、同様にして、回転さ
れる。制御プロセッサ80は、ヨー回転54を補償する
ために、スポットビーム70の位置決めに関するそれ自
身の計算を行う。同様に、制御プロセッサ80は、必要
なアンテナアレイビームパターンの補償を行うために、
地上局から指示を受信する。
【0035】これらの手段の使用によって、衛星10に
電力を供給するソーラーパネル24の最適な使用が、ソ
ーラーパネルに対する最小の順応要求で達成される方法
および衛星システムが提供される。故に、衛星10の信
頼性を改善する一方、衛星10の重量および複雑さを減
少する。同時に、地球14の表面上で安定なスポットビ
ームの効果的な使用と密接に結びついたアンテナビーム
パターンを提供する。衛星10およびその本体26の姿
勢は、反動モーターとスラスターと従来知られている他
のいかなる手段とを使用して、訂正される。本発明は、
いかなる姿勢、および、いかなる周期の軌道も包含す
る。本発明は、本発明の好ましい実施形態の特定の例に
示される軌道平面以外の軌道平面にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態による衛星の配置例を示す
説明図である。
【図2】 同衛星の軌道の一例を示す説明図である。
【図3】 同衛星の一例を示す平面図である。
【図4】 同衛星の一例を示す側面図である。
【図5】 同衛星における様々な回転の一例を示す斜視
図である。
【図6】 夏至におけるソーラーパネルの向きの一例を
示す説明図である。
【図7】 冬至におけるソーラーパネルの向きの一例を
示す説明図である。
【図8】 同衛星の送信/受信アンテナアレイの一例を
示す説明図である。
【図9】 アンテナ素子の一例を示す断面図である。
【図10】 地球に投射されるビームパターンの一例を
示す説明図である。
【図11】 同衛星の位相整合手段の構成例を示すブロ
ック図である。
【図12】 スポットビームの回転例を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
10……衛星、 12……軌道、 14……地球、16
……(無線範囲の)円錐体、 18……赤道、 20…
…北極、22……南極、 24……ソーラーパネル、
26……(衛星の)本体、30……アップリンクアンテ
ナ、 32……ダウンリンクアンテナ、34……送信ア
ンテナアレイ、 36……受信アンテナアレイ、40…
…最低点、 42……太陽、 58……アンテナ素子、
70……スポットビーム

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地球の周りのほぼ円形の軌道内に衛星を
    具備し、 前記衛星は、前記軌道内の全ての地点において、第1面
    をその最低点(nadir)の方へ向けることを強制されて
    おり、 前記衛星は、太陽の方を向くために、軸の周りを回転す
    るように動作するソーラーパネルを具備し、 前記衛星は、前記衛星が前記軌道を実行すると、前記衛
    星と前記最低点との間の方向の周りにヨー回転を実行す
    ることによって、特徴つけられ、 前記ヨー回転は、前記衛星と太陽との間の方向に対して
    90度に前記軸を向けるように常に動作し、 それによって、前記ソーラーパネルが太陽からのエネル
    ギーへの最大の露出を得ることを可能とすることを特徴
    とする衛星システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のシステムにおいて、 前記第1面は、 地球の表面上に予め決められたフィールドパターンを提
    供する通信アンテナと、 前記ヨー回転に起因する前記フィールドパターンの移動
    を相殺するために、前記衛星と前記最低点との間の前記
    方向の周りに、前記フィールドパターンに逆回転を与え
    る電子手段とを具備することを特徴とするシステム。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のシステムにおいて、 前記アンテナは、 複数の個別のアンテナ素子と、 前記フィールドパターンを生成し、かつ、前記フィール
    ドパターンに前記逆回転を与えるために、各々の前記ア
    ンテナ素子の相対的な位相を調整するように動作する信
    号位相整合手段とを具備することを特徴とするシステ
    ム。
  4. 【請求項4】 請求項2または請求項3のいずれかに記
    載のシステムにおいて、 前記フィールドパターンの前記逆回転は、前記衛星に関
    する前記フィールドパターンを、前記衛星の各軌道に対
    してほぼ360度回転することを具備することを特徴と
    するシステム。
  5. 【請求項5】 請求項2から請求項4のいずれかに記載
    のシステムにおいて、 前記フィールドパターンは、複数のスポットビームを具
    備することを特徴とするシステム。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5のいずれかに記載
    のシステムにおいて、 地球の表面上の使用者端末との電話通信において使用さ
    れることを特徴とするシステム。
  7. 【請求項7】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
    のシステムにおいて、 一年の季節を補償するために、前記ヨー回転を調整する
    手段を具備することを特徴とするシステム。
  8. 【請求項8】 請求項7記載のシステムにおいて、 前記電子手段は、一年の季節に対する前記ヨー回転の前
    記調整に一致して、前記逆回転を調整するように動作す
    ることを特徴とするシステム。
  9. 【請求項9】 衛星システムを動作させる方法におい
    て、 前記システムは、地球の周りのほぼ円形の軌道内に衛星
    を具備し、 前記衛星は、前記軌道内の全ての地点において、第1面
    をその最低点の方へ向けることを強制されており、 前記衛星は、太陽の方を向くために、軸の周りを回転す
    るように動作するソーラーパネルを具備し、 前記方法は、前記衛星に対して、前記衛星が前記軌道を
    実行すると、前記衛星と前記最低点との間の方向の回り
    にヨー回転を実行させるステップを具備し、前記ヨー回
    転は、前記衛星と太陽との間の方向に対して90度に前
    記軸を向けるように常に動作し、 それによって、前記ソーラーパネルが太陽からのエネル
    ギーへの最大の露出を得ることを可能とすることを特徴
    とする方法。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の方法において、 前記第1面が地球の表面上に予め決められたフィールド
    パターンを提供する通信アンテナを具備する場合に、前
    記衛星と共に使用され、 前記方法は、前記ヨー回転に起因する前記フィールドパ
    ターンの移動を相殺するために、前記衛星と前記最低点
    との間の前記方向の回りに、前記フィールドパターンに
    逆回転を与える電子手段を使用することを具備すること
    を特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の方法において、 前記アンテナが複数の個別のアンテナ素子を具備する場
    合に使用され、 前記方法は、前記フィールドパターンを生成し、かつ、
    前記フィールドパターンに前記逆回転を与えるために、
    各々の前記アンテナ素子の相対的な位相を調整するよう
    に動作する信号位相整合手段を使用するステップを具備
    することを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 請求項10または請求項11のいずれ
    かに記載の方法において、 前記フィールドパターンの前記逆回転は、前記衛星に関
    する前記フィールドパターンを、前記衛星の各軌道に対
    してほぼ360度回転することを具備することを特徴と
    する方法。
  13. 【請求項13】 請求項10から請求項12のいずれか
    に記載の方法において、 前記フィールドパターンが複数のスポットビームを具備
    する場合に使用されることを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 請求項9から請求項13のいずれかに
    記載の方法において、地球の表面上の使用者端末との電
    話通信において使用されることを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】 請求項9から請求項14のいずれかに
    記載の方法において、 一年の季節を補償するために、前記ヨー回転を調整する
    ステップを具備することを特徴とする方法。
  16. 【請求項16】 請求項15記載の方法において、 一年の季節に対する前記ヨー回転の前記調整に一致し
    て、前記逆回転を調整する前記電子手段を使用するステ
    ップを具備することを特徴とする方法。
  17. 【請求項17】 前記軌道内の全ての地点において、第
    1面をその最低点の方へ向けるために、地球の周りの軌
    道へ打ち上げられた衛星であり、 前記衛星は、太陽の方を向くために、軸の周りを回転す
    るように動作するソーラーパネルを具備し、かつ、前記
    衛星が前記軌道を実行すると、太陽と前記最低点との間
    の方向の周りに、衛星のヨー回転を実行するように動作
    するコントローラによって特徴つけられ、 前記ヨー回転は、前記衛星と太陽との間の方向に対して
    90度に前記軸を向けるように常に動作し、 それによって、前記ソーラーパネルが太陽からのエネル
    ギーへの最大の露出を得ることを可能とすることを特徴
    とする衛星。
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