JPH10247812A - フィード装置／反射器のデフォーカスおよび反射器のジンバル動作による成形された反射器の軌道上における再構成方法および通信システム - Google Patents
フィード装置／反射器のデフォーカスおよび反射器のジンバル動作による成形された反射器の軌道上における再構成方法および通信システムInfo
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- JPH10247812A JPH10247812A JP9324789A JP32478997A JPH10247812A JP H10247812 A JPH10247812 A JP H10247812A JP 9324789 A JP9324789 A JP 9324789A JP 32478997 A JP32478997 A JP 32478997A JP H10247812 A JPH10247812 A JP H10247812A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、アンテナアセンブリをデフォーカ
スすることにより衛星の放射パターンを変更する方法お
よびシステムを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明による地球を周回する衛星用の通
信システムは、滑動機構24と、電磁エネルギの放射パタ
ーンを送信するための反射器アンテナ16と、電磁エネル
ギにより反射器アンテナを照射するためのサブ反射器20
とフィード素子22よりなるフィード装置18とを具備し、
反射器アンテナ16はフィード装置22, 20から受信された
電磁エネルギを放射パターンで地球へ送信し、反射器ア
ンテナ16とフィード装置18の少なくとも一方は滑動機構
24に滑動可能に取付けられてそれらの間の距離が変化さ
れて反射器アンテナ16とフィード装置18との間のデフォ
ーカスによって放射パターンが変更されるように構成さ
れていることを特徴とする。
スすることにより衛星の放射パターンを変更する方法お
よびシステムを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明による地球を周回する衛星用の通
信システムは、滑動機構24と、電磁エネルギの放射パタ
ーンを送信するための反射器アンテナ16と、電磁エネル
ギにより反射器アンテナを照射するためのサブ反射器20
とフィード素子22よりなるフィード装置18とを具備し、
反射器アンテナ16はフィード装置22, 20から受信された
電磁エネルギを放射パターンで地球へ送信し、反射器ア
ンテナ16とフィード装置18の少なくとも一方は滑動機構
24に滑動可能に取付けられてそれらの間の距離が変化さ
れて反射器アンテナ16とフィード装置18との間のデフォ
ーカスによって放射パターンが変更されるように構成さ
れていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は衛星通信、特に衛星の放
射パターンを変更するための衛星のアンテナアセンブリ
をデフォーカスするシステムおよび方法に関する。
射パターンを変更するための衛星のアンテナアセンブリ
をデフォーカスするシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信衛星は地上局から電磁信号を受信
し、これらの信号を１以上の地上局へ再送信するために
使用されている。信号は衛星を介して地上局間で通信す
るための音声、ビデオ、データ等の情報を含んでいる。
基本的に、衛星の目的は送信局から受信局へ情報を送信
することである。
し、これらの信号を１以上の地上局へ再送信するために
使用されている。信号は衛星を介して地上局間で通信す
るための音声、ビデオ、データ等の情報を含んでいる。
基本的に、衛星の目的は送信局から受信局へ情報を送信
することである。
【０００３】典型的に、ほとんどのパワーが地球から衛
星への送信通路の損失を通じて失われるので、衛星で受
信された信号の強度は弱い。通路損失は衛星と地球との
離れた距離の結果である。受信信号のパワーは距離の２
乗に逆比例して変化する。例えば、フィーダ地上局によ
り送信される信号のパワーは約１０００ワットである
が、衛星により受信される信号パワーは１ナノワット
（１０-9Ｗ）に過ぎない。
星への送信通路の損失を通じて失われるので、衛星で受
信された信号の強度は弱い。通路損失は衛星と地球との
離れた距離の結果である。受信信号のパワーは距離の２
乗に逆比例して変化する。例えば、フィーダ地上局によ
り送信される信号のパワーは約１０００ワットである
が、衛星により受信される信号パワーは１ナノワット
（１０-9Ｗ）に過ぎない。
【０００４】衛星により受信される信号パワーは送信す
るには弱過ぎるので、衛星は受信された信号を増幅する
ための増幅器を有する。増幅後、衛星は増幅された信号
を、受信地上局へ再度送信する。衛星は送信する前に、
受信された信号を処理するため、復調、変調のような付
加的な技術を使用する。送信期間に、大部分の送信され
る信号パワーは衛星から地球の送信通路の損失によって
失われる。例えば衛星は増幅後１０ワットの強度を有す
る信号を送信するが、１０ピコワット（１０-1 2 Ｗ）し
かフィーダ地上局により受信されない。
るには弱過ぎるので、衛星は受信された信号を増幅する
ための増幅器を有する。増幅後、衛星は増幅された信号
を、受信地上局へ再度送信する。衛星は送信する前に、
受信された信号を処理するため、復調、変調のような付
加的な技術を使用する。送信期間に、大部分の送信され
る信号パワーは衛星から地球の送信通路の損失によって
失われる。例えば衛星は増幅後１０ワットの強度を有す
る信号を送信するが、１０ピコワット（１０-1 2 Ｗ）し
かフィーダ地上局により受信されない。
【０００５】アンテナは信号を直接的に特別な位置に指
向する能力と、特別な位置から放射する信号に同調する
能力を有するので、衛星は信号の送信および受信にアン
テナを使用する。アンテナは放射パターンと呼ばれるも
のへ信号を集束することによって所定の周波数を有する
信号を特定位置に送信することができる。同様に、アン
テナは特定位置から発信する所定の周波数を有する信号
を受信するために同一の放射パターンに同調される。ア
ンテナは送受両用の装置であるので、これらは同一の放
射パターンの送信および受信特性を有する。典型的に、
アンテナは周波数帯域で僅かに異なった信号周波数を用
いることにより、これらの両者の動作を一度に行う。し
かしながら、周波数の変化は通常同一の大きさであり、
それによって放射パターンは両者のモードで同一であ
る。
向する能力と、特別な位置から放射する信号に同調する
能力を有するので、衛星は信号の送信および受信にアン
テナを使用する。アンテナは放射パターンと呼ばれるも
のへ信号を集束することによって所定の周波数を有する
信号を特定位置に送信することができる。同様に、アン
テナは特定位置から発信する所定の周波数を有する信号
を受信するために同一の放射パターンに同調される。ア
ンテナは送受両用の装置であるので、これらは同一の放
射パターンの送信および受信特性を有する。典型的に、
アンテナは周波数帯域で僅かに異なった信号周波数を用
いることにより、これらの両者の動作を一度に行う。し
かしながら、周波数の変化は通常同一の大きさであり、
それによって放射パターンは両者のモードで同一であ
る。
【０００６】送信モードでは、アンテナはその他の方向
で送信されるパワーを減少しながら選択された方向で送
信されるパワーを増加することによって放射パターンを
形成する。全ての方向で均等にパワーを送信するのでは
なく選択された方向でパワーを送信することに関するア
ンテナの能力はアンテナの指向性と呼ばれる。指向性に
相互関連する概念は利得である。アンテナの利得は他の
領域へのパワーを減少することにより所定の領域へのパ
ワーを増加するアンテナの能力度である。
で送信されるパワーを減少しながら選択された方向で送
信されるパワーを増加することによって放射パターンを
形成する。全ての方向で均等にパワーを送信するのでは
なく選択された方向でパワーを送信することに関するア
ンテナの能力はアンテナの指向性と呼ばれる。指向性に
相互関連する概念は利得である。アンテナの利得は他の
領域へのパワーを減少することにより所定の領域へのパ
ワーを増加するアンテナの能力度である。
【０００７】受信モードでは、アンテナは入射する電磁
エネルギからエネルギを集める。可逆性のために、アン
テナは全ての他の領域から発信する信号を受けないが放
射パターン内の領域から発信するエネルギを集めるよう
に同調される。特別な領域からエネルギを集めるアンテ
ナの能力尺度はアンテナの実効的開口と呼ばれている。
通常受信モードにおける高い実効的開口アンテナは送信
モードでも高い利得を示す。
エネルギからエネルギを集める。可逆性のために、アン
テナは全ての他の領域から発信する信号を受けないが放
射パターン内の領域から発信するエネルギを集めるよう
に同調される。特別な領域からエネルギを集めるアンテ
ナの能力尺度はアンテナの実効的開口と呼ばれている。
通常受信モードにおける高い実効的開口アンテナは送信
モードでも高い利得を示す。
【０００８】典型的に、衛星は幾つかの種類のアンテナ
アセンブリを使用する。アンテナアセンブリは主反射器
とフィード装置からなる。主反射器は通常パラボラ反射
器または成形された反射器である。送信モードでは、フ
ィード装置は電磁エネルギビームで主反射器を照射す
る。主反射器はその後電磁エネルギビームを地球へ送信
するために放射パターンへ反射し焦点を結ばせる。受信
モードでは、主反射器は放射パターンから入射する電磁
エネルギをフィード装置上の反射されたビームへ焦点を
結ばせる。
アセンブリを使用する。アンテナアセンブリは主反射器
とフィード装置からなる。主反射器は通常パラボラ反射
器または成形された反射器である。送信モードでは、フ
ィード装置は電磁エネルギビームで主反射器を照射す
る。主反射器はその後電磁エネルギビームを地球へ送信
するために放射パターンへ反射し焦点を結ばせる。受信
モードでは、主反射器は放射パターンから入射する電磁
エネルギをフィード装置上の反射されたビームへ焦点を
結ばせる。
【０００９】フィード装置は通常、主反射器の中心と垂
直な軸またはこの軸からのオフセットした軸上の主反射
器の焦点に位置されている。フィード装置は主反射器か
ら小部分の反射ビームを受けるので、フィード装置はし
ばしば反射ビーム外部であるようにオフセットされる。
これは特に小さいサイズの主反射器で真である。
直な軸またはこの軸からのオフセットした軸上の主反射
器の焦点に位置されている。フィード装置は主反射器か
ら小部分の反射ビームを受けるので、フィード装置はし
ばしば反射ビーム外部であるようにオフセットされる。
これは特に小さいサイズの主反射器で真である。
【００１０】フィード装置は種々の構造を有する。例え
ば、フィード装置はまた主反射器の方向へ導かれるフィ
ードホーンなどの単一のフィード素子からなる。フィー
ド装置も主反射器で導かれるサブ反射器と、サブ反射器
に導かれるフィード素子からなる。このシナリオでは、
フィード素子は電磁エネルギを有するサブ反射器を照射
する。サブ反射器はその後主反射器を照射するためにこ
のエネルギを反射する。
ば、フィード装置はまた主反射器の方向へ導かれるフィ
ードホーンなどの単一のフィード素子からなる。フィー
ド装置も主反射器で導かれるサブ反射器と、サブ反射器
に導かれるフィード素子からなる。このシナリオでは、
フィード素子は電磁エネルギを有するサブ反射器を照射
する。サブ反射器はその後主反射器を照射するためにこ
のエネルギを反射する。
【００１１】送信距離により生じる究極の損失のため
に、衛星アンテナから送信される浪費パワー量を減少す
ることが望ましい。海のような不必要な領域が、送信さ
れた信号の一部を受けるときパワーは浪費される。した
がって、アンテナはパターン外形が所望のカバー範囲の
形状に適合する放射パターンを有する信号を送信するよ
うに設計されている。例えば、所望のカバー範囲の領域
は日本列島、アメリカ大陸、または標準時間帯である。
に、衛星アンテナから送信される浪費パワー量を減少す
ることが望ましい。海のような不必要な領域が、送信さ
れた信号の一部を受けるときパワーは浪費される。した
がって、アンテナはパターン外形が所望のカバー範囲の
形状に適合する放射パターンを有する信号を送信するよ
うに設計されている。例えば、所望のカバー範囲の領域
は日本列島、アメリカ大陸、または標準時間帯である。
【００１２】同様に、送信損失のために、アンテナが所
望のカバー範囲に同調され、それによって領域からでき
る限り多くのパワーを集め、領域外からのパワーを集め
ないことが望ましい。前述したように、アンテナがエネ
ルギを所望のカバー範囲に送信するように設計されたと
き、可逆性のためにこの範囲もアンテナがエネルギを集
めるために同調する範囲である。
望のカバー範囲に同調され、それによって領域からでき
る限り多くのパワーを集め、領域外からのパワーを集め
ないことが望ましい。前述したように、アンテナがエネ
ルギを所望のカバー範囲に送信するように設計されたと
き、可逆性のためにこの範囲もアンテナがエネルギを集
めるために同調する範囲である。
【００１３】成形された外形放射パターンを発生する１
つの既知の方法はアレイ供給パラボラ反射器である。別
の方法は直接放射平面アレイである。両者の方法は一般
的にアレイ素子を加重するために受動的なビーム成形回
路網を使用する。しかしながら、これらの方法に関して
幾つかの欠点が存在する。第１に、これらの方法は動作
パワーを必要とし、これは利用可能な供給パワーが限定
されている衛星では問題である。第２に、これらは衛星
で実行するには高価である。第３に、受動的なビーム成
形回路網に関する電磁エネルギ損失は許容可能ではな
い。
つの既知の方法はアレイ供給パラボラ反射器である。別
の方法は直接放射平面アレイである。両者の方法は一般
的にアレイ素子を加重するために受動的なビーム成形回
路網を使用する。しかしながら、これらの方法に関して
幾つかの欠点が存在する。第１に、これらの方法は動作
パワーを必要とし、これは利用可能な供給パワーが限定
されている衛星では問題である。第２に、これらは衛星
で実行するには高価である。第３に、受動的なビーム成
形回路網に関する電磁エネルギ損失は許容可能ではな
い。
【００１４】成形された形状の放射パターンを発生する
ための別の既知の方法は、成形された主反射器を有する
フィード装置を使用することである。成形された主反射
器は所望の放射パターンを発生するように成形された表
面を具備している主反射器である。成形された反射器に
関する主な欠点は、これらの反射器により発生される放
射パターンが衛星の発射前に固定され、決定されなけれ
ばならないことである。特に、反射器の成形とフィード
の位置は所定の固定された放射パターンと衛星の位置に
対して設計される。拡大する衛星市場のために、要求さ
れることは、必要とする軌道上の再構成能力を連続的に
変更し、即ち軌道上にありながら放射パターンを変更す
ることである。
ための別の既知の方法は、成形された主反射器を有する
フィード装置を使用することである。成形された主反射
器は所望の放射パターンを発生するように成形された表
面を具備している主反射器である。成形された反射器に
関する主な欠点は、これらの反射器により発生される放
射パターンが衛星の発射前に固定され、決定されなけれ
ばならないことである。特に、反射器の成形とフィード
の位置は所定の固定された放射パターンと衛星の位置に
対して設計される。拡大する衛星市場のために、要求さ
れることは、必要とする軌道上の再構成能力を連続的に
変更し、即ち軌道上にありながら放射パターンを変更す
ることである。
【００１５】成形された反射器の放射パターンを変更す
るため先に紹介したビーム成形回路網を使用することに
加えて、従来の設計は軌道上にあるときに成形された反
射器の表面を変更することを説明している。これは反射
器の表面上の多数の点に複数の付勢装置が位置すること
を必要としているかなり複雑なシナリオである。軌道上
の衛星の複雑性のために実際的な構成は実現されていな
い。
るため先に紹介したビーム成形回路網を使用することに
加えて、従来の設計は軌道上にあるときに成形された反
射器の表面を変更することを説明している。これは反射
器の表面上の多数の点に複数の付勢装置が位置すること
を必要としているかなり複雑なシナリオである。軌道上
の衛星の複雑性のために実際的な構成は実現されていな
い。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的はアンテナアセンブリをデフォーカスすることによ
りアンテナアセンブリが設けられている衛星の放射パタ
ーンを変更するための方法およびシステムを提供するこ
とである。
目的はアンテナアセンブリをデフォーカスすることによ
りアンテナアセンブリが設けられている衛星の放射パタ
ーンを変更するための方法およびシステムを提供するこ
とである。
【００１７】本発明の別の目的は、反射器アンテナとフ
ィーダアセンブリをデフォーカスすることによって、フ
ィーダアセンブリにより供給される反射アンテナが設け
られた衛星により、地球へ送信される信号の放射パター
ンを変更する方法およびシステムを提供することであ
る。
ィーダアセンブリをデフォーカスすることによって、フ
ィーダアセンブリにより供給される反射アンテナが設け
られた衛星により、地球へ送信される信号の放射パター
ンを変更する方法およびシステムを提供することであ
る。
【００１８】本発明のさらに別の目的は、反射器アンテ
ナとフィーダアセンブリをデフォーカスすることによっ
て、反射器アンテナにより供給されるフィーダアセンブ
リが設けられた衛星により、地球から受信される信号の
放射パターンを変更する方法およびシステムを提供する
ことである。
ナとフィーダアセンブリをデフォーカスすることによっ
て、反射器アンテナにより供給されるフィーダアセンブ
リが設けられた衛星により、地球から受信される信号の
放射パターンを変更する方法およびシステムを提供する
ことである。
【００１９】本発明のさらに別の目的は、地球上の特別
な地域にわたって変更された大きさの放射パターンを走
査するための方法およびシステムを提供することであ
る。
な地域にわたって変更された大きさの放射パターンを走
査するための方法およびシステムを提供することであ
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】前述の目的を行うため、
本発明は地球を周回する衛星の通信システムを提供す
る。このシステムは滑動機構を含んでいる。システムは
さらに電磁エネルギの放射パターンを送信する反射器ア
ンテナを含んでいる。フィード装置は電磁エネルギによ
り反射器アンテナを照射する。反射器アンテナはフィー
ド装置から受信された電磁エネルギを所定の放射パター
ンで地球へ送信する。少なくとも１つの反射器アンテナ
とフィード装置が反射パターンを変化するため反射器ア
ンテナとフィード装置間でのデフォーカスを可能にする
ように滑動機構に移動可能に取付けられている。システ
ムは、放射パターンを操縦するため反射器アンテナを傾
斜し回転するジンバル機構をさらに含んでいる。反射器
アンテナは成形された反射器アンテナであってもよく、
これは電磁エネルギの成形された放射パターンを送信す
る成形された表面を具備している。
本発明は地球を周回する衛星の通信システムを提供す
る。このシステムは滑動機構を含んでいる。システムは
さらに電磁エネルギの放射パターンを送信する反射器ア
ンテナを含んでいる。フィード装置は電磁エネルギによ
り反射器アンテナを照射する。反射器アンテナはフィー
ド装置から受信された電磁エネルギを所定の放射パター
ンで地球へ送信する。少なくとも１つの反射器アンテナ
とフィード装置が反射パターンを変化するため反射器ア
ンテナとフィード装置間でのデフォーカスを可能にする
ように滑動機構に移動可能に取付けられている。システ
ムは、放射パターンを操縦するため反射器アンテナを傾
斜し回転するジンバル機構をさらに含んでいる。反射器
アンテナは成形された反射器アンテナであってもよく、
これは電磁エネルギの成形された放射パターンを送信す
る成形された表面を具備している。
【００２１】さらに、前述の目的を実行するため、本発
明は放射パターンで電磁エネルギを送信するため衛星に
フィード装置と反射器アンテナが設けて衛星に地球を周
回させる方法を提供する。この方法はフィード装置から
の電磁エネルギにより反射器アンテナを照射することを
含んでいる。反射器アンテナはその後放射パターンで電
磁エネルギを地球へ送信する。少なくとも１つの反射器
アンテナとフィード装置が放射パターンを変化するため
に反射器アンテナとフィード装置間のデフォーカスを可
能にするように変位される。この方法は放射パターンの
操縦を含んでいてもよい。
明は放射パターンで電磁エネルギを送信するため衛星に
フィード装置と反射器アンテナが設けて衛星に地球を周
回させる方法を提供する。この方法はフィード装置から
の電磁エネルギにより反射器アンテナを照射することを
含んでいる。反射器アンテナはその後放射パターンで電
磁エネルギを地球へ送信する。少なくとも１つの反射器
アンテナとフィード装置が放射パターンを変化するため
に反射器アンテナとフィード装置間のデフォーカスを可
能にするように変位される。この方法は放射パターンの
操縦を含んでいてもよい。
【００２２】さらに、前述の目的を実行するため、本発
明は放射パターンで電磁エネルギを受信するためのフィ
ード装置と反射器アンテナを衛星に設け、衛星に地球を
周回させる方法を提供する。この方法は反射器アンテナ
により放射パターンで電磁エネルギを受信することを含
んでいる。反射器アンテナはその後反射器アンテナから
受信された電磁エネルギによりフィード装置を照射す
る。少なくとも１つの反射器アンテナとフィード装置が
その後、放射パターンを変更するため反射器アンテナと
フィード装置との間のデフォーカスを可能にするように
変位される。この方法は放射パターンの操縦を含んでい
る。
明は放射パターンで電磁エネルギを受信するためのフィ
ード装置と反射器アンテナを衛星に設け、衛星に地球を
周回させる方法を提供する。この方法は反射器アンテナ
により放射パターンで電磁エネルギを受信することを含
んでいる。反射器アンテナはその後反射器アンテナから
受信された電磁エネルギによりフィード装置を照射す
る。少なくとも１つの反射器アンテナとフィード装置が
その後、放射パターンを変更するため反射器アンテナと
フィード装置との間のデフォーカスを可能にするように
変位される。この方法は放射パターンの操縦を含んでい
る。
【００２３】本発明により多くの利点が得られる。現在
の成形された反射器設計は固定した放射パターンを有
し、それによって変化の要求に適合されることができな
い。それ故、ある応用では、衛星は必要とされるよりも
過大に設計され大きな地域をカバーする。他の応用で
は、衛星は必要とされるよりも過小に設計され、小さい
領域をカバーする。本発明は公称上のアンテナ形状設計
がかなり広範囲の放射パターンで選択されることを可能
にし、これは衛星が発射され軌道に乗った後に行われる
ことができる。変更はかなりの額の価格を節約し複雑性
の減少が得られる比較的簡単な方法で実現される。
の成形された反射器設計は固定した放射パターンを有
し、それによって変化の要求に適合されることができな
い。それ故、ある応用では、衛星は必要とされるよりも
過大に設計され大きな地域をカバーする。他の応用で
は、衛星は必要とされるよりも過小に設計され、小さい
領域をカバーする。本発明は公称上のアンテナ形状設計
がかなり広範囲の放射パターンで選択されることを可能
にし、これは衛星が発射され軌道に乗った後に行われる
ことができる。変更はかなりの額の価格を節約し複雑性
の減少が得られる比較的簡単な方法で実現される。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明のこれらおよび他の特徴と
利点および実施形態は以下の説明、添付図面、特許請求
の範囲により良好に理解されるであろう。図１を参照す
ると、通信システム10が示されている。システム10は衛
星12とアンテナアセンブリ14とを含んでいる。衛星12は
地球表面の上空の軌道に位置されており、それによって
アンテナアセンブリ14が地球上の局（特に図示されてい
ない）から信号を送信および受信することを可能にして
いる。
利点および実施形態は以下の説明、添付図面、特許請求
の範囲により良好に理解されるであろう。図１を参照す
ると、通信システム10が示されている。システム10は衛
星12とアンテナアセンブリ14とを含んでいる。衛星12は
地球表面の上空の軌道に位置されており、それによって
アンテナアセンブリ14が地球上の局（特に図示されてい
ない）から信号を送信および受信することを可能にして
いる。
【００２５】アンテナアセンブリ14は主反射器アンテナ
16とフィード装置18とを含んでいる。フィード装置18は
サブ反射器アンテナ20とフィード素子22とを含んでい
る。衛星12が地球上の局から信号を受信しているとき、
主反射器16は衛星方向に伝播している局から信号を集め
る。主反射器16は入射信号を反射し、これらをサブ反射
器20の方向へ焦点を結ばせ、サブ反射器を照射する。サ
ブ反射器20はその後これらの信号を反射してフィード素
子22の方向へさらに焦点を結ばせる。フィード素子22は
増幅器および復調器のような受信電子装置へ接続され、
それによって再送信するために衛星12が受信された信号
を処理することを可能にする（特に図示されていな
い）。
16とフィード装置18とを含んでいる。フィード装置18は
サブ反射器アンテナ20とフィード素子22とを含んでい
る。衛星12が地球上の局から信号を受信しているとき、
主反射器16は衛星方向に伝播している局から信号を集め
る。主反射器16は入射信号を反射し、これらをサブ反射
器20の方向へ焦点を結ばせ、サブ反射器を照射する。サ
ブ反射器20はその後これらの信号を反射してフィード素
子22の方向へさらに焦点を結ばせる。フィード素子22は
増幅器および復調器のような受信電子装置へ接続され、
それによって再送信するために衛星12が受信された信号
を処理することを可能にする（特に図示されていな
い）。
【００２６】フィード素子22はまた増幅器および変調器
のように送信電子装置へ接続され、それによって信号を
地球（特に図示されていない）へ送信するように衛星12
をエネーブルする。衛星12が地球上の局の方向へ信号を
送信しているとき、フィード素子22はサブ反射器を照射
するため信号を広ビームでサブ反射器20の方向に放射す
る。サブ反射器20はその後、信号を広いビームへ主反射
器16方向に反射する。主反射器16は信号を地球上の局ま
たはターゲット方向へ反射し焦点を結ばせる。
のように送信電子装置へ接続され、それによって信号を
地球（特に図示されていない）へ送信するように衛星12
をエネーブルする。衛星12が地球上の局の方向へ信号を
送信しているとき、フィード素子22はサブ反射器を照射
するため信号を広ビームでサブ反射器20の方向に放射す
る。サブ反射器20はその後、信号を広いビームへ主反射
器16方向に反射する。主反射器16は信号を地球上の局ま
たはターゲット方向へ反射し焦点を結ばせる。
【００２７】アンテナシステム14はまた滑動機構24を含
んでいる。主反射器16とフィード装置18は滑動可能に滑
動機構24へ取付けられている。主反射器16、サブ反射器
20、またはフィード素子22は滑動機構24に沿って移動可
能である。したがって、これらの素子のいずれかが焦点
から軸的に変位されてもよい。
んでいる。主反射器16とフィード装置18は滑動可能に滑
動機構24へ取付けられている。主反射器16、サブ反射器
20、またはフィード素子22は滑動機構24に沿って移動可
能である。したがって、これらの素子のいずれかが焦点
から軸的に変位されてもよい。
【００２８】図２を参照すると、システム10の平面図が
示されている。主反射器16は回転可能な支持体26により
滑動機構24に滑動可能に取付けられている。以下詳細に
説明するように、回転可能な支持体26はビーム操縦のた
め、主反射器16を回すために回転可能である。同様に、
サブ反射器20は滑動可能に支持体28に取付けられてい
る。フィード素子22はフィード素子がベースに沿って対
角線に移動するようにフィード素子をエネーブルするた
めにベース30に滑動可能に取付けられている。ベース30
はフィード素子22が滑動機構に沿って移動することを可
能にするため支持体32により滑動機構24に滑動可能に取
付けられている。
示されている。主反射器16は回転可能な支持体26により
滑動機構24に滑動可能に取付けられている。以下詳細に
説明するように、回転可能な支持体26はビーム操縦のた
め、主反射器16を回すために回転可能である。同様に、
サブ反射器20は滑動可能に支持体28に取付けられてい
る。フィード素子22はフィード素子がベースに沿って対
角線に移動するようにフィード素子をエネーブルするた
めにベース30に滑動可能に取付けられている。ベース30
はフィード素子22が滑動機構に沿って移動することを可
能にするため支持体32により滑動機構24に滑動可能に取
付けられている。
【００２９】主反射器16、サブ反射器20、フィード素子
22は所定の放射パターンを発生するように全て相互に所
定の距離に位置付けられている。通常、最初の距離はフ
ィード素子22が主反射器16の焦点にあるように選択され
ている。主反射器16は好ましくは成形された反射器であ
る。しかしながら主反射器16はパラボラ反射器のような
他のタイプの反射器でもよい。
22は所定の放射パターンを発生するように全て相互に所
定の距離に位置付けられている。通常、最初の距離はフ
ィード素子22が主反射器16の焦点にあるように選択され
ている。主反射器16は好ましくは成形された反射器であ
る。しかしながら主反射器16はパラボラ反射器のような
他のタイプの反射器でもよい。
【００３０】成形された反射器は所望の放射パターンを
発生するように変形された表面を有する反射器である。
パラボラ反射器は滑らかな表面を有する。例えば単一の
フィードにより供給されるパラボラ反射器はコーンのよ
うな簡単な放射パターンを発生する。このシナリオで
は、放射パターンがターゲットよりも大きいならば、エ
ネルギは浪費される。また、エネルギはこれらの部分が
放射パターン外部であるならばターゲットの一部に到達
しない。一方、成形された反射器は国または島の形状の
ような任意の成形された放射パターンを生成するように
変形されることができる。この場合、全ての領域のター
ゲットが放射パターンによりカバーされるのでエネルギ
は効率的に利用されることができる。同様に、放射パタ
ーン内の領域のみ、即ちターゲットがエネルギを受信し
ているので、浪費されるエネルギはない。
発生するように変形された表面を有する反射器である。
パラボラ反射器は滑らかな表面を有する。例えば単一の
フィードにより供給されるパラボラ反射器はコーンのよ
うな簡単な放射パターンを発生する。このシナリオで
は、放射パターンがターゲットよりも大きいならば、エ
ネルギは浪費される。また、エネルギはこれらの部分が
放射パターン外部であるならばターゲットの一部に到達
しない。一方、成形された反射器は国または島の形状の
ような任意の成形された放射パターンを生成するように
変形されることができる。この場合、全ての領域のター
ゲットが放射パターンによりカバーされるのでエネルギ
は効率的に利用されることができる。同様に、放射パタ
ーン内の領域のみ、即ちターゲットがエネルギを受信し
ているので、浪費されるエネルギはない。
【００３１】図２で示されているように、主反射器16、
サブ反射器20、フィード素子22は相互から所定の距離に
位置されている。この距離は主反射器16が公称上の寸法
および形態の放射パターンを発生するように選択され
る。主反射器16が成形された反射器であるので、放射パ
ターンは複雑な形態を有する。
サブ反射器20、フィード素子22は相互から所定の距離に
位置されている。この距離は主反射器16が公称上の寸法
および形態の放射パターンを発生するように選択され
る。主反射器16が成形された反射器であるので、放射パ
ターンは複雑な形態を有する。
【００３２】しかしながら、衛星12が軌道上にある間に
放射パターンを多数回変更することが所望される。シス
テム10の主要な利点は、衛星が軌道上にある間に、比較
的簡単な処理により放射パターンの変更を可能にするこ
とである。特に、主反射器16、サブ反射器20、フィード
素子22はこれらが相互に関して変位可能であるように、
全て滑動機構24へ滑動可能に取付けられている。これら
は変位可能であるので、これらの間の距離はデフォーカ
スを可能にするために変更されることができる。デフォ
ーカスは放射パターンを変更する。デフォーカスはまた
反射器16およびフィード装置18の指向性、利得、実効開
口を変更する。
放射パターンを多数回変更することが所望される。シス
テム10の主要な利点は、衛星が軌道上にある間に、比較
的簡単な処理により放射パターンの変更を可能にするこ
とである。特に、主反射器16、サブ反射器20、フィード
素子22はこれらが相互に関して変位可能であるように、
全て滑動機構24へ滑動可能に取付けられている。これら
は変位可能であるので、これらの間の距離はデフォーカ
スを可能にするために変更されることができる。デフォ
ーカスは放射パターンを変更する。デフォーカスはまた
反射器16およびフィード装置18の指向性、利得、実効開
口を変更する。
【００３３】特に、少なくとも１つの主反射器16、サブ
反射器20、フィード素子22が滑動機構24に沿って移動す
るとき、衛星12が軌道にありながら放射パターンは変化
する。フィード素子22はまたデフォーカスおよび結果的
な放射パターンの変化を可能にするためにベース30に沿
って移動してもよい。
反射器20、フィード素子22が滑動機構24に沿って移動す
るとき、衛星12が軌道にありながら放射パターンは変化
する。フィード素子22はまたデフォーカスおよび結果的
な放射パターンの変化を可能にするためにベース30に沿
って移動してもよい。
【００３４】したがって、衛星12が発射された後に放射
パターンのかなり広い変化が行われることができる。主
反射器16が成形された反射器であることが好ましいの
で、これらの放射パターンは依然として複雑な形態を有
する。
パターンのかなり広い変化が行われることができる。主
反射器16が成形された反射器であることが好ましいの
で、これらの放射パターンは依然として複雑な形態を有
する。
【００３５】さらに図２を参照すると、システム10は関
連する制御モジュール（特に図示せず）を有するプログ
ラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ）34を含んでいる。Ｐ
ＬＣ34は滑動機構24に沿って主反射器16、サブ反射器2
0、フィード素子22の運動をそれぞれ可能にするために
回転可能な支持体26と、支持体28と、支持体32により動
作可能である。ＰＬＣ34はステッピングモーターのよう
な駆動素子を内蔵し、運動を実現する。
連する制御モジュール（特に図示せず）を有するプログ
ラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ）34を含んでいる。Ｐ
ＬＣ34は滑動機構24に沿って主反射器16、サブ反射器2
0、フィード素子22の運動をそれぞれ可能にするために
回転可能な支持体26と、支持体28と、支持体32により動
作可能である。ＰＬＣ34はステッピングモーターのよう
な駆動素子を内蔵し、運動を実現する。
【００３６】システム10はさらにＰＬＣ34と共に動作可
能なジンバル機構36を含んでいる。ジンバル機構36は主
反射器を回転し傾斜するように主反射器16を動作させ
る。主反射器16の回転および傾斜は放射パターンが操縦
されることを可能にする。したがってデフォーカスおよ
びジンバルの使用によって、大きさの変化する放射パタ
ーンは地球上の多数の異なった地域にわたって位置され
ることができる。
能なジンバル機構36を含んでいる。ジンバル機構36は主
反射器を回転し傾斜するように主反射器16を動作させ
る。主反射器16の回転および傾斜は放射パターンが操縦
されることを可能にする。したがってデフォーカスおよ
びジンバルの使用によって、大きさの変化する放射パタ
ーンは地球上の多数の異なった地域にわたって位置され
ることができる。
【００３７】図３を参照すると、本発明の別の実施形態
の平面図が示されている。図３で示されている素子は図
２で示されている素子と同一である。したがってこれら
の素子は同一の参照符号で示されている。
の平面図が示されている。図３で示されている素子は図
２で示されている素子と同一である。したがってこれら
の素子は同一の参照符号で示されている。
【００３８】図３で示されている実施形態と図２で示さ
れている実施形態の基本的な差は、主反射器を照射する
ためフィード素子22が直接主反射器16を指向しているこ
とである。主反射器16とフィード素子22はデフォーカス
を可能にするためにそれぞれの支持体上で滑動機構24に
滑動可能に取付けられている。同様に、フィード素子22
はデフォーカスを可能にするためにベース30に滑動可能
に取付けられている。したがって主反射器16とフィード
素子22は相互に関して変位され、デフォーカスが生じ、
放射パターンは変化する。
れている実施形態の基本的な差は、主反射器を照射する
ためフィード素子22が直接主反射器16を指向しているこ
とである。主反射器16とフィード素子22はデフォーカス
を可能にするためにそれぞれの支持体上で滑動機構24に
滑動可能に取付けられている。同様に、フィード素子22
はデフォーカスを可能にするためにベース30に滑動可能
に取付けられている。したがって主反射器16とフィード
素子22は相互に関して変位され、デフォーカスが生じ、
放射パターンは変化する。
【００３９】図４のａ、ｂ、ｃは本発明のデフォーカス
システム10の効果を示している。図４のａでは、主反射
器16とフィード装置18は欧州の大部分をカバーする放射
パターンを発生するために相互に関して位置付けられて
いる。その後、少なくとも１つの主反射器16とフィード
装置18が相互に関して変位されるときデフォーカスが行
われる。図４のａで示されている放射パターンよりもコ
ンパクトである結果的な放射パターンが図４のｂで示さ
れている。少なくとも１つの主反射器16とフィード装置
18が相互に関してさらに変位されるとき、よりデフォー
カスが生じる。全ての中で最もコンパクトである結果的
な放射パターンが図４のｃで示されている。
システム10の効果を示している。図４のａでは、主反射
器16とフィード装置18は欧州の大部分をカバーする放射
パターンを発生するために相互に関して位置付けられて
いる。その後、少なくとも１つの主反射器16とフィード
装置18が相互に関して変位されるときデフォーカスが行
われる。図４のａで示されている放射パターンよりもコ
ンパクトである結果的な放射パターンが図４のｂで示さ
れている。少なくとも１つの主反射器16とフィード装置
18が相互に関してさらに変位されるとき、よりデフォー
カスが生じる。全ての中で最もコンパクトである結果的
な放射パターンが図４のｃで示されている。
【００４０】放射パターンのコンパクトまたは変化量は
主反射器16とフィーダアセンブリ18との間の変位の線形
関数ではない。例えば、主反射器16とフィーダアセンブ
リ18はよりコンパクトな放射パターンを実現するため相
互に離れるように移動してもよい。これらがさらに離れ
るように移動するとき、放射パターンはよりコンパクト
になるかまたは広くなる可能性もある。しかしながら重
要なことは、主反射器16とフィーダアセンブリ18が相互
に関して移動するとき放射パターンが変化することであ
る。したがって放射パターンの軌道上の再構成が実現さ
れることができる。
主反射器16とフィーダアセンブリ18との間の変位の線形
関数ではない。例えば、主反射器16とフィーダアセンブ
リ18はよりコンパクトな放射パターンを実現するため相
互に離れるように移動してもよい。これらがさらに離れ
るように移動するとき、放射パターンはよりコンパクト
になるかまたは広くなる可能性もある。しかしながら重
要なことは、主反射器16とフィーダアセンブリ18が相互
に関して移動するとき放射パターンが変化することであ
る。したがって放射パターンの軌道上の再構成が実現さ
れることができる。
【００４１】可変サイズの放射パターンを設けることに
加えて、本発明は放射パターンを操縦する能力を提供す
る。放射パターンの操縦はジンバル機構34により主反射
器16を回転し傾斜することによって達成される。回転お
よび傾斜動作はジンバル動作と呼ばれる。図５のａで示
されているように、図４のｂの放射パターンは英国とそ
の周囲の地域をカバーするように操縦されている。この
同一の放射パターンは図５のｂで示されているように、
スペインおよびその周囲の地域をカバーするように操縦
されてもよい。
加えて、本発明は放射パターンを操縦する能力を提供す
る。放射パターンの操縦はジンバル機構34により主反射
器16を回転し傾斜することによって達成される。回転お
よび傾斜動作はジンバル動作と呼ばれる。図５のａで示
されているように、図４のｂの放射パターンは英国とそ
の周囲の地域をカバーするように操縦されている。この
同一の放射パターンは図５のｂで示されているように、
スペインおよびその周囲の地域をカバーするように操縦
されてもよい。
【００４２】共に共同してジンバルおよびデフォーカス
動作をすることによって、衛星12は衛星のグループであ
るかのように機能する能力を有する。１つの主反射器16
とフィーダアセンブリ18を移動することはデフォーカス
および放射パターンに対応する変化を生じさせる。例え
ば、デフォーカス後、図５のａの放射パターンは図６の
ａで示されているように、丁度英国をカバーし、その周
囲の地域をカバーしないように狭められることもでき
る。同様に、デフォーカス後、図５のｂの放射パターン
は図６のｂで示されているように、丁度スペインをカバ
ーし、その周囲の地域をカバーしないように狭められ
る。
動作をすることによって、衛星12は衛星のグループであ
るかのように機能する能力を有する。１つの主反射器16
とフィーダアセンブリ18を移動することはデフォーカス
および放射パターンに対応する変化を生じさせる。例え
ば、デフォーカス後、図５のａの放射パターンは図６の
ａで示されているように、丁度英国をカバーし、その周
囲の地域をカバーしないように狭められることもでき
る。同様に、デフォーカス後、図５のｂの放射パターン
は図６のｂで示されているように、丁度スペインをカバ
ーし、その周囲の地域をカバーしないように狭められ
る。
【００４３】図７を参照すると、本発明にしたがった送
信システムおよび方法の動作を表しているフローチャー
ト70が示されている。一般的に、フローチャート70は操
縦されることのできる可変のサイズの放射パターンを送
信する。フローチャート70はブロック72で開始し、これ
はフィード装置からの電磁エネルギにより反射器アンテ
ナを照射する。ブロック74はその後、反射器アンテナか
ら電磁エネルギを送信する。反射器アンテナは放射パタ
ーンを有する。ブロック76はその後、少なくとも１つの
反射器アンテナとフィーダアセンブリを変位し、それに
よってこれらの装置をデフォーカスする。デフォーカス
は放射パターンを変化させる。ブロック78はその後、反
射器アンテナを回転し傾斜することにより放射パターン
を操縦する。
信システムおよび方法の動作を表しているフローチャー
ト70が示されている。一般的に、フローチャート70は操
縦されることのできる可変のサイズの放射パターンを送
信する。フローチャート70はブロック72で開始し、これ
はフィード装置からの電磁エネルギにより反射器アンテ
ナを照射する。ブロック74はその後、反射器アンテナか
ら電磁エネルギを送信する。反射器アンテナは放射パタ
ーンを有する。ブロック76はその後、少なくとも１つの
反射器アンテナとフィーダアセンブリを変位し、それに
よってこれらの装置をデフォーカスする。デフォーカス
は放射パターンを変化させる。ブロック78はその後、反
射器アンテナを回転し傾斜することにより放射パターン
を操縦する。
【００４４】図８を参照すると、本発明にしたがった受
信システムおよび方法の動作を表しているフローチャー
ト80が示されている。通常、フローチャートは操縦され
ることのできる可変サイズの放射パターンを受信する。
フローチャート80はブロック82で開始し、このブロック
は反射器アンテナにより電磁エネルギを受信する。反射
器アンテナは放射パターンを有する。ブロック84はその
後、反射器アンテナからの電磁エネルギによりフィード
装置を照射する。ブロック86は少なくとも１つの反射器
アンテナとフィード装置を変位し、それによってこれら
の装置をデフォーカスする。デフォーカスは放射パター
ンを変化させる。ブロック88はその後、反射器アンテナ
を回転し傾斜することによって放射パターンを回転し操
縦する。
信システムおよび方法の動作を表しているフローチャー
ト80が示されている。通常、フローチャートは操縦され
ることのできる可変サイズの放射パターンを受信する。
フローチャート80はブロック82で開始し、このブロック
は反射器アンテナにより電磁エネルギを受信する。反射
器アンテナは放射パターンを有する。ブロック84はその
後、反射器アンテナからの電磁エネルギによりフィード
装置を照射する。ブロック86は少なくとも１つの反射器
アンテナとフィード装置を変位し、それによってこれら
の装置をデフォーカスする。デフォーカスは放射パター
ンを変化させる。ブロック88はその後、反射器アンテナ
を回転し傾斜することによって放射パターンを回転し操
縦する。
【００４５】本発明の実施形態は衛星上に標準的なパッ
ケージとして内蔵されることができる。原理的に、この
能力を有する衛星は多数の衛星の性能を達成することが
できる。
ケージとして内蔵されることができる。原理的に、この
能力を有する衛星は多数の衛星の性能を達成することが
できる。
【００４６】さらに、使用されるアンテナシステムは、
関連するフィーダアセンブリを有する単一の成形された
反射器または単一のパラボラ反射器に限定される必要は
ない。例えば、関連するフィーダアセンブリを有する二
重にグリッドされた反射器または二重反射器システムも
また使用されてもよい。
関連するフィーダアセンブリを有する単一の成形された
反射器または単一のパラボラ反射器に限定される必要は
ない。例えば、関連するフィーダアセンブリを有する二
重にグリッドされた反射器または二重反射器システムも
また使用されてもよい。
【００４７】本発明は当業者に明白である多数の代替、
変更、変形を含んだ広範囲の異なった構造で使用されて
もよいことに留意すべきである。したがって、本発明は
本発明の技術的範囲内である全てのこのような代替、変
更、変形を含むことを意図している。
変更、変形を含んだ広範囲の異なった構造で使用されて
もよいことに留意すべきである。したがって、本発明は
本発明の技術的範囲内である全てのこのような代替、変
更、変形を含むことを意図している。
【図１】本発明にしたがったアンテナシステムが設けら
れている通信衛星の斜視図。
れている通信衛星の斜視図。
【図２】図１で示されている通信衛星の平面図。
【図３】アンテナシステムの別の実施形態による図１で
示された通信衛星の平面図。
示された通信衛星の平面図。
【図４】デフォーカスのない放射パターンと、１２ｃｍ
デフォーカスされている放射パターンと、２５ｃｍデフ
ォーカスされている放射パターンとの図。
デフォーカスされている放射パターンと、２５ｃｍデフ
ォーカスされている放射パターンとの図。
【図５】図４の１２ｃｍデフォーカスされている放射パ
ターンをジンバル制御する２つの例の図。
ターンをジンバル制御する２つの例の図。
【図６】２５ｃｍデフォーカスされている放射パターン
をジンバル処理する放射パターンの２つの例の図。
をジンバル処理する放射パターンの２つの例の図。
【図７】本発明にしたがった送信システムおよび方法の
動作を示すフローチャート。
動作を示すフローチャート。
【図８】本発明にしたがった受信システムおよび方法の
動作を示すフローチャート。
動作を示すフローチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルイス・アール・ファーメリア アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90277、レドンド・ビーチ、サウス・カタ リナ・ナンバー212 420 (72)発明者 シンシア・エー・ディクソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90275、ランチョ・パロス・バーデス、コ ーブクレスト・ドライブ 29018 (72)発明者 ミゲール・エー・エステベス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90232、カルバー・シティー、ヒューロ ン・アベニュー 3822
Claims (10)
- 【請求項１】 地球を周回する衛星用の通信システムに
おいて、 滑動機構と、 電磁エネルギの放射パターンを送信するための反射器ア
ンテナと、 電磁エネルギにより反射器アンテナを照射するためのフ
ィード装置とを具備し、 前記反射器アンテナはフィード装置から受信された電磁
エネルギを放射パターンで地球へ送信し、 反射器アンテナとフィード装置の少なくとも一方は、反
射器アンテナとフィード装置との間のデフォーカスが放
射パターンを変更することを可能にするために滑動機構
に滑動可能に取付けられていることを特徴とする通信シ
ステム。 - 【請求項２】 反射器アンテナは、成形された放射パタ
ーンを送信するため成形された表面を有する成形された
反射器アンテナである請求項１記載の通信システム。 - 【請求項３】 放射パターンを操縦するために反射器ア
ンテナを傾斜し回転するためのジンバル機構をさらに具
備している請求項１記載の通信システム。 - 【請求項４】 フィード素子は、 サブ反射器アンテナと、 サブ反射器アンテナを電磁エネルギで照射するためのフ
ィード素子とを具備しており、 サブ反射器アンテナはフィード素子から受信される電磁
エネルギにより反射器アンテナを照射する請求項１記載
の通信システム。 - 【請求項５】 反射器アンテナとフィード装置の少なく
とも一方を移動するように滑動機構と共同して動作する
ステッピングモータをさらに具備している請求項１記載
の通信システム。 - 【請求項６】 放射パターンで電磁エネルギを送信する
ためにフィード装置および反射器アンテナが設けられた
衛星によって地球を周回させる方法において、 フィード装置からの電磁エネルギにより反射器アンテナ
を照射し、 放射パターンで電磁エネルギを反射器アンテナから地球
へ送信し、 反射器アンテナとフィード装置の少なくとも一方を変位
し、それによって反射パターンを変更するために反射器
アンテナとフィード装置間でのデフォーカスを可能にす
ることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 フィード装置からの電磁エネルギにより
成形された反射器アンテナを照射するステップが、 フィード素子からの電磁エネルギによりサブ反射器アン
テナを照射し、 サブ反射器により受信された電磁エネルギにより反射器
アンテナを照射するステップを有する請求項６記載の方
法。 - 【請求項８】 反射器アンテナとフィード装置の少なく
とも一方を変位させるステップが、 反射器アンテナと、サブ反射器と、フィード素子との少
なくとも１つを変位させる請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 放射パターンを操縦するステップをさら
に有する請求項６記載の方法。 - 【請求項１０】 反射器アンテナにより放射パターンの
電磁エネルギを受信し、 反射器アンテナから受信された電磁エネルギによりフィ
ード装置を照射するステップをさらに有する請求項６記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/753,660 US6031502A (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | On-orbit reconfigurability of a shaped reflector with feed/reflector defocusing and reflector gimballing |
| US753660 | 1996-11-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247812A true JPH10247812A (ja) | 1998-09-14 |
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