JPH1093325A - ハイブリッドマトリックスを使用する衛星通信ペイロードのための較正方法 - Google Patents
ハイブリッドマトリックスを使用する衛星通信ペイロードのための較正方法Info
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- JPH1093325A JPH1093325A JP9149467A JP14946797A JPH1093325A JP H1093325 A JPH1093325 A JP H1093325A JP 9149467 A JP9149467 A JP 9149467A JP 14946797 A JP14946797 A JP 14946797A JP H1093325 A JPH1093325 A JP H1093325A
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
システムで、較正に使用されるハイブリッドマトリック
スに対して特別な出力を提供することを目的とする。 【解決手段】 入力ポートと複数の出力ポートを有し、
入力ポートは選択された出力ポートにマップされて入出
力ポート間に適切な増幅および位相シフトを与えるビー
ム形成ネットワーク30と、ビーム形成ネットワーク30の
各出力ポートにそれぞれ接続された複数の増幅器32と、
増幅器32の各出力に接続されているハイブリッドマトリ
ックス34-1〜N と、このハイブリッドマトリックスの各
出力に接続され、その電力出力に対応する値の第1の較
正サンプルを生成する較正サンプル出力ポートと、この
第1の較正サンプルに応答してビーム形成ネットワーク
に与えられる補正値を発生する較正システム40とを備え
ていることを特徴とする。
Description
ドに関し、特に、衛星通信ペイロードを較正するための
システムおよび方法に関する。
ービス領域における回路あるいは通信チャンネルの設定
が許容され、また、小数の回路を多数の地上ステーショ
ンによって効果的に使用することが許容される。そのよ
うな衛星通信システムの典型は、Roederer氏による米国
特許第5,115,248 号明細書と、Zacharatos氏等による米
国特許第4,907,004 号明細書と、Egami 氏等による米国
特許第4,618,831 号明細書に記載されている。
れる1つの基本的な要求は、使用可能なRF電力を効果
的に使用することである。
ムが図1において示されている。ペイロードシステム
は、1以上の入力に応答して多数の出力を生成する通常
の設計のビーム形成ネットワーク10を有している。各入
力は、選択された出力ポートにマップされ、それらの間
で適切な利得および位相シフトを有している。ビーム形
成ネットワーク10の各出力ポートは、関連した増幅器12
の入力に接続されている。選択されたグループの増幅器
12の出力は、関連したハイブリッドマトリックス14-1乃
至14-Nの入力に接続されている。図示された実施形態に
おいて、各ハイブリッドマトリックス14-1乃至14-Nは4
個の入力を有しており、関連したグループの増幅器は4
個の増幅器12を有しており、1個の増幅器に対して1個
の入力が接続されている。同様の方法で、各ハイブリッ
ドマトリックスは4個の出力を有しており、そのそれぞ
れは給電放射素子18に接続されている。給電放射素子18
は、放物線形反射装置20等のビーム集束装置の焦点に位
置される。
テムの較正を維持する必要がある。
ペイロードシステムのための較正システムを提供するこ
とである。
きるハイブリッドマトリックスに対して特別な出力を提
供することである。
の電力出力を増加させずに、付加的な出力電力および増
加されたペイロードの実効等方性放射パワー(EIR
P)のために増幅器の数を増加することである。
ドシステムが、多数のビーム、多数の増幅器、および較
正を必要とするハイブリッドマトリックスを含む任意の
ペイロードに適合可能になるようにすることである。
ステムの較正のためにハイブリッドマトリックスにおい
て電力のサンプルを提供するようにハイブリッドマトリ
ックスの正規に負荷された出力ポートを使用することで
ある。
幅および位相伝達関数を測定し、それらを較正範囲内に
維持するための較正システムを含む通信ペイロードシス
テムである。ペイロードシステムは、少なくとも1個の
入力ポートと、複数の出力ポートとを有するビーム形成
ネットワークを有している。各入力ポートは、1以上の
選択された出力ポートにマップされている。ビーム形成
ネットワークは、入力ポートと出力ポートとの間で適切
な振幅分布および位相シフトを与える。増幅器は、ビー
ム形成ネットワークの各出力ポートに接続されている。
システムは、1個の増幅器に対して1個の入力が接続さ
れている少なくとも1個のハイブリッドマトリックスを
含んでいる。較正RF吸収負荷は、各ハイブリッドマト
リックスの出力の1つに接続されている。較正RF吸収
負荷は、ハイブリッドマトリックスの電力出力に対応す
る較正サンプルを生成する較正サンプル出力ポートとし
て機能する。較正回路は、ビーム形成ネットワークに電
力入力を供給し、それによって、ビーム形成ネットワー
クの選択された出力ポートにおいて信号を発生し、ま
た、較正サンプル出力ポートと、給電放射素子によって
放射された電力に応答する較正ピックアップアンテナと
において測定された較正サンプルに応答してそれに対す
る補正値を発生する。較正の補正値は、通信ペイロード
システムの較正を維持するためにビーム形成ネットワー
クに与えられる。
は、図面に関連して明細書の内容から容易に明らかにさ
れる。
テムの詳細が図2において示されている。ビーム入力
は、図1に関して前述されたようにビーム形成ネットワ
ーク30によって受信される。ビーム形成ネットワーク30
は、各入力に応答して、図2においてAとして示されて
いるその出力ポートにおいて多数の出力を生成する。各
入力は、幾つかの出力ポートに対してマップされ、それ
らの間で適切な減衰および位相シフトを有する。ビーム
形成ネットワーク30の各出力ポートは、関連した増幅器
32の入力に接続される。選択されたグループの増幅器32
の出力は、関連したハイブリッドマトリックス34-1乃至
34-Nの入力に接続される。図1に関して説明された実施
形態のように、ハイブリッドマトリックス34-1乃至34-N
のそれぞれは4個の入力を有しており、関連した増幅器
のグループは4個の増幅器32を有しており、それら4個
の増幅器は4個の入力のそれぞれに1個ずつ接続されて
いる。ハイブリッドマトリックス34のそれぞれは、図示
されているように4個の出力を有しているが、図1に示
された実施形態とは異なり、その出力の3個だけが給電
放射素子36に接続されている。従来技術によって説明さ
れたように、各ハイブリッドマトリックスは、図2の実
施形態において示されているような4個以上の入力およ
び出力を有していてもよい。
8 号明細書でその添付図面10のb、図14のb、およ
び図18のbを参照にして説明されているように、ハイ
ブリッドマトリックス34-1乃至34-Nからの使用されなか
った出力は、RF吸収負荷で終端されている。米国特許
第5,155,248 号明細書に記載された内容によると、RF
吸収負荷38-1乃至38-Nは較正出力ポートとしての機能に
変更され、それによってRF吸収負荷38-1乃至38-Nによ
って受信された電力の較正サンプルが発生される。ハイ
ブリッドマトリックス34-1乃至34-Nの使用されなかった
出力からの電力出力のこれらの較正サンプルと較正ピッ
クアップアンテナ44の出力は、ハイブリッドマトリック
ス34の前および後の両方にペイロードシステムの振幅お
よび位相伝達特性を測定する較正システム40によって受
信される。
び位相伝達特性を測定することは、単一のビーム形成ネ
ットワークの出力ポートに電力を供給し、較正出力ポー
トにおいて電力を測定することによって達成される。単
一のビーム形成ネットワークの出力ポートから較正出力
ポートへの位相伝達特性におけるエラーの評価は、予め
定められた基準値から測定された値を減算することによ
って得られる。この予め定められた基準値は、先行の測
定結果あるいは理論的な値から得られた値であることも
ある。このプロセスは、ビーム形成ネットワークの各出
力ポートに対して繰り返される。
出力ポートにおいて電力を生成するために較正システム
40によって付勢され、結果的に、給電放射素子の1つだ
けに与えられた電力が較正ピックアップアンテナ44によ
って検出される。較正ピックアップアンテナによって検
出された信号は、給電放射素子36に対してペイロードシ
ステムの位相伝達関数を決定するために予め定められた
値と比較される。このプロセスは、各給電放射素子に対
して同様に繰り返される。2つの測定された位相伝達関
数を組合わせることによってペイロードの伝達関数が決
定される。
に電力を供給するためにビーム形成ネットワーク30を周
期的に付勢し、較正出力ポート38および較正ピックアッ
プアンテナにおいて発生された値に応答してビーム形成
ネットワークに与えられる補正を発生し、それによって
ペイロードシステムの較正を維持する。ペイロードシス
テムの較正は、規則的な間隔で自動的に実行されるか、
あるいは地上ステーションによって開始される。
射素子36は、技術において知られているように給電放射
素子36によって放射されたエネルギの焦点を1以上のビ
ームに結ばせる放物線形反射器42の焦点あるいはその近
くに位置される。
ロー図を参照にして以下に説明する。較正プロセスは、
ブロック46において記載されているように、単一の出力
ポートに電力を与えるためにビーム形成ネットワーク30
を付勢することによって開始される。このように電力を
単一の出力ポートに与えることによって、予め定められ
た較正出力ポートにおいて出力が生成される。その後、
較正システムは、較正出力ポートにおける電力の値を測
定し(ブロック48)、その後、測定された値と基準値と
の間のエラーを計算する(ブロック50)。基準値は、理
論的に得られた値であってもよく、あるいは前に行った
測定結果から得られた値である。ブロック46乃至50にお
いて行われたステップは、ブロック52において示されて
いるように、ビーム形成ネットワークの各出力ポートに
関して繰り返される。
ットワーク30を付勢し、給電放射素子36の1つにおいて
出力を生成するために予め選択された出力ポートに電力
を与える(ブロック54)。その後、較正システムは、給
電放射素子36によって放射された電力の値を較正ピック
アップアンテナ44を使用して測定する(ブロック56)。
ブロック56および58のプロセスは、ブロック58に示され
ているように各給電放射素子36によって放射された電力
が測定されるまで繰り返される。最後に、較正システム
は、ビーム形成ネットワークに対する補正値を計算し、
これらの補正値をビーム形成ネットワークに与え、ペイ
ロードシステムの較正を維持する(ブロック60)。
を発生するための較正出力ポートの別の実施形態が図4
に示されている。この方法において、サンプリングカプ
ラ62は、ハイブリッドマトリックス14と給電放射素子18
との間のリードに結合されている。サンプリングカプラ
62によって発生された較正サンプルは、図2を参照して
説明されたRF吸収負荷38によって生成された較正サン
プルと同じように較正システムに入力される。
に他の信号が入力されていない場合、あるいはビーム形
成ネットワークに別の信号が入力されている場合のいず
れかにおいて実行され、後者は符号化することによって
実効されるか、あるいは較正信号を他の信号から区別す
る別の手段によって実行される。
幅器からの電力出力を増加させずに全体的な電力出力の
量を増加させるために出力ポートよりも多数の入力ポー
トを有しているハイブリッドマトリックスシステムを使
用すること、およびペイロードシステムを周期的に較正
するためにハイブリッドマトリックスにおいて電力のサ
ンプルを生成するように給電放射素子あるいはRF吸収
負荷に正常のように接続されたハイブリッドマトリック
スの使用されていなかった出力を使用することである。
星通信ペイロードの較正のための好ましい実施形態が開
示されてきたが、添付された請求項の技術的範囲内に含
まれる多くの変更あるいは改良が当業者によって行われ
ることができることは認識される。
ック図。
ク図。
めに使用されるフロー図。
略図。
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも1つの入力ポートおよび複数
の出力ポートを有し、前記少なくとも1つの入力ポート
は選択された出力ポートにマップされており、前記少な
くとも1つの入力ポートと前記出力ポートとの間に適切
な増幅および位相シフトを供給するビーム形成ネットワ
ークと、 それぞれが前記ビーム形成ネットワークの各前記出力ポ
ートに接続された1個の入力と1個の出力とを有してい
る複数の増幅器と、 予め定められた数の入力とそれに対応する数の出力とを
有し、前記予め定められた数の入力は前記複数の増幅器
のそれぞれの出力に接続されている少なくとも1個のハ
イブリッドマトリックスと、 前記少なくとも1個のハイブリッドマトリックスのそれ
ぞれの前記出力の1つに接続され、前記ハイブリッドマ
トリックスからの電力出力に対応する値を有する第1の
較正サンプルを生成する較正サンプル出力ポートと、 少なくとも前記第1の較正サンプルに応答して前記ビー
ム形成ネットワークに与えられる補正値を発生し、それ
によって前記ペイロードシステムの較正を維持する較正
システムとを具備していることを特徴とする通信ペイロ
ードシステム。 - 【請求項2】 前記少なくとも1つのハイブリッドマト
リックスは複数のハイブリッドマトリックスであり、そ
れら複数のハイブリッドマトリックスのそれぞれは前記
複数の増幅器のそれぞれの1つの出力に接続された前記
予め定められた数の入力を有している請求項1記載の通
信ペイロードシステム。 - 【請求項3】 さらに、複数の給電放射素子を含み、前
記複数の給電放射素子のそれぞれは前記各ハイブリッド
マトリックスの前記出力の1つにそれぞれ接続されてい
る請求項2記載の通信ペイロードシステム。 - 【請求項4】 さらに、第2の較正サンプルを発生する
ために給電放射素子によって放射された電力に応答する
較正ピックアップアンテナを具備し、前記較正システム
は前記第1および第2の較正サンプルに応答して前記ビ
ーム形成ネットワークに供給される前記補正値を発生す
る請求項3記載の通信ペイロードシステム。 - 【請求項5】 前記各ハイブリッドマトリックスの前記
予め定められた数の入力は4個であり、前記予め定めら
れた数の出力も4個であり、前記複数のハイブリッドマ
トリックスのそれぞれが有している前記4個の出力の1
つには前記較正サンプル出力ポートの1つが接続されて
いる請求項2記載の通信ペイロードシステム。 - 【請求項6】 前記較正サンプル出力ポートは前記各ハ
イブリッドマトリックスの1つの出力に接続されたRF
吸収負荷である請求項5記載の通信ペイロードシステ
ム。 - 【請求項7】 前記較正サンプル出力ポートは、前記ハ
イブリッドマトリックスの1つの出力とその関連した給
電放射素子との間に配置され、ハイブリッドマトリック
スから給電放射素子に送信された電力に対応する較正サ
ンプルを生成するサンプルカプラである請求項5記載の
通信ペイロードシステム。 - 【請求項8】 前記較正システムは、前記ビーム形成ネ
ットワークの単一の出力ポートに電力を与え、それによ
って前記較正サンプル出力ポートにおいて少なくとも第
1の較正サンプルを生成し、また、前記ビーム形成ネッ
トワークの選択された出力ポートに電力を与え、それに
よって前記較正ピックアップアンテナによって検出され
た電力を放射するために前記給電放射素子の選択された
1つに電力を供給し、それによって前記第2の較正サン
プルを生成し、前記第1および第2の較正サンプルに応
答して前記較正データを計算する請求項4記載の通信ペ
イロードシステム。 - 【請求項9】 ハイブリッドマトリックスを有する通信
ペイロードシステムの較正方法において、 複数の出力ポートを有するビーム形成ネットワークの各
出力ポートに一時に1つずつ電力を供給し、 第1の較正サンプルを発生するために前記少なくとも1
個のハイブリッドマトリックスの較正サンプル出力ポー
トにおいて生成された電力の値を測定し、 各給電放射素子への電力出力を生成するために選択され
た前記ビーム形成ネットワークの出力に一時に1つずつ
電力を供給し、 第2の較正サンプルを発生するために各給電放射素子に
よって放射された電力の値を測定し、 前記第1および第2の較正サンプルに応答して前記ペイ
ロードシステムの較正を維持するために前記ビーム形成
ネットワークに供給される補正値を計算するステップを
含んでいる通信ペイロードシステム較正方法。 - 【請求項10】 さらに、エラーを発生するために前記
第1の測定されたサンプルを基準サンプルと比較するス
テップを含んでいる請求項9記載の方法。
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