JPH11163618A - 宇宙航行体搭載用アレイアンテナ - Google Patents

宇宙航行体搭載用アレイアンテナ

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JPH11163618A
JPH11163618A JP32858997A JP32858997A JPH11163618A JP H11163618 A JPH11163618 A JP H11163618A JP 32858997 A JP32858997 A JP 32858997A JP 32858997 A JP32858997 A JP 32858997A JP H11163618 A JPH11163618 A JP H11163618A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmission
antenna
phase
spacecraft
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP32858997A
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English (en)
Inventor
Kyoko Tokunaga
恭子 徳永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH11163618A publication Critical patent/JPH11163618A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、軽量化の促進を図ったうえで、安
定した高精度なビーム指向を実現し得るようにすること
にある。 【解決手段】パネルに配列配置されたアンテナ素子10
1 ,102 ,…,10nがさらされる環境温度データ及
び宇宙航行体の姿勢変動データによるパネルの歪み量に
対応する励振分布を求めて、この励振分布に基づいて送
受信モジュール121 ,122 ,…,12n で送信信号
及び受信信号の位相及び振幅を制御することにより、ビ
ーム指向方向及びビーム形状を可変設定するように構成
した。

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、例えば人工衛星
等の宇宙航行体に搭載されて気象観測等の各種の観測に
用いるのに好適する宇宙航行体搭載用アレイアンテナに
関する。
【0002】
【従来の技術】最近、宇宙開発の分野においては、アン
テナビームを電気的に走査可能なフェーズドアレーアン
テナを用いたアレーアンテナ装置を宇宙航行体に搭載し
て、通信の多様化を図ることが考えられている。
【0003】このようなアレーアンテナは、複数のアン
テナ素子をパネル上に二次元に配列して、このアンテナ
素子には、送受信部が送受信モジュールを介して接続さ
れる。この送受信モジュールには、移相器が設けられ、
この移相器を介して送受信部からの送信信号及びアンテ
ナ素子で受信される受信信号の位相を制御して、所望の
ビーム走査が行われる。この送受信モジュールの移相器
は、その移相量がビーム制御部からの移相量制御信号に
より設定され、その移相量制御信号に基づいて送信信号
及び受信信号の位相を制御する。
【0004】ところで、このようなアレイアンテナおい
ては、宇宙航行体に搭載した場合、そのアンテナ素子の
配列されたパネルが宇宙空間の厳しい熱環境にさらさ
れ、そのパネル面が熱影響により歪みが発生したり、宇
宙航行体の姿勢変動によりパネル面に歪みが発生して、
そのビーム指向方向に揺らぎが生じる虞れがある。この
ため、従来の宇宙航行体搭載用アレーアンテナにあって
は、剛性の高いパネルを用いて、パネルの歪み発生を抑
えるように構成することにより、宇宙環境における高精
度なビーム走査を実現する方法が採られている。
【0005】しかしながら、上記アレーアンテナでは、
パネルを高剛性のパネルを用いて構成するために、その
重量が非常に重くなるうえ、ビーム指向方向の揺らぎを
確実に防止することが困難であるとい問題を有する。係
る重量の問題は、特に軽量化の要求が強く要請されてい
る宇宙開発の分野にあっては、重大な課題の一つとなっ
ている。
【0006】また、最近の宇宙開発の分野においては、
通信の多様化により使用周波数の高周波数化が図られて
いる。この使用周波数が高周波数化されると、これに対
応してパネルの歪みによるビーム指向方向の揺らぎが大
きな問題となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のアレーアンテナでは、宇宙航行体に搭載した場合、
高剛性のパネルを用いなければならないために、重量が
重くなるという問題を有する。
【0008】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、簡易な構成で、軽量化の促進を図り得、且つ、
安定した高精度なビーム指向を実現し得るようにした宇
宙航行体搭載用アレーアンテナを提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、パネル面に
複数のアンテナ素子が配列配置されたアンテナ本体と、
前記複数のアンテナ素子から空間に放射される送信信号
の位相を制御し、前記アンテナ素子で受信した受信信号
の位相を制御する送受信モジュールと、この送受信モジ
ュールに送信信号を出力し、該送受信モジュールで位相
制御した受信信号が入力される送受信手段と、前記アン
テナ本体のパネル歪み量に応じた励振分布を求めて、こ
の励振分布に基づいて前記送信信号及び受信信号の位相
及び振幅を制御して、ビーム指向方向及びビーム形状を
可変設定するビーム修正手段とを備えて宇宙航行体搭載
用アレイアンテナを構成したものである。
【0010】上記構成によれば、ビーム修正手段は、ア
ンテナ素子の配列されるパネルの歪みに応じた励振分布
に基づいて送信信号及び受信信号の位相及び振幅を制御
することにより、パネルの歪みによるビーム指向方向の
変動及びビーム形状の歪みをキャンセルする。従って、
パネルの剛性を高めることなく、高精度なビーム走査が
可能となり、軽量化を確保したうえで、使用周波数の高
周波数化にも対応することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図1はこの発明
の一実施の形態に係る宇宙航行体搭載用アレーアンテナ
を示すもので、複数のアンテナ素子101 ,102 ,
…,10n は、アンテナ本体を構成し、例えば図示しな
い平面状のパネルに二次元に配列されて宇宙航行体に搭
載される。これら複数のアンテナ素子101 ,102 ,
…,10n には、送受信部11がそれぞれ送受信(T/
R)モジュール121 ,122 ,…,12n を介して接
続される。そして、この送受信モジュール121 ,12
2 ,…,12n には、ビーム修正部13が接続される。
【0012】ビーム修正部13は、例えば上記パネル
(図示せず)の温度に伴う熱歪み及び宇宙航行体の姿勢
変動等によるパネル歪み量に応じた励振分布(振幅、位
相)データが記憶される。そして、ビーム修正部13
は、図示しない検出部よりアンテナ素子101 ,102
,…,10n のさらされる環境温度データ及び宇宙航
行体の姿勢変動データが入力されると、これらデータに
基づく励振分布を選択して該励振分布に基づく修正信号
(位相データ及び振幅データ)を生成して送受信モジュ
ール121 ,122 ,…,12n に出力する。
【0013】送受信モジュール121 ,122 ,…,1
2n は、同様にその移相器(PS)20が上記送受信部
11に接続され、この移相器20にはスイッチ(SW)
回路21の入出力端が接続される。そして、このスイッ
チ回路21の出力端には、サーキュレータ22の一方が
入力端が高出力増幅器(SSPA)23を介して接続さ
れる。このサーキュレータ22の入出力端には、上記ア
ンテナ素子121 が接続され、その出力端には低雑音増
幅器(LNA)24を介して上記スイッチ回路21の入
力端が接続される。
【0014】なお、上記移相器20は、図示しないビー
ム制御部からの移相量制御信号に基づいて送信信号及び
受信信号の位相を制御して指向方向へのビーム走査を可
能とする。
【0015】また、上記送受信モジュール121 ,12
2 ,…,12n は、上記ビーム修正部13から修正信号
が入力される。すると、送受信モジュール121 ,12
2 ,…,12n は、修正信号に応動して移相器20の移
相量を設定して位相を制御してビーム指向方向を制御す
る。同時に、送受信モジュール121 ,122 ,…,1
2n は、修正信号に応動して移相器20の位相量及び高
出力増幅器23の振幅を選択的に制御してビーム形状を
制御する。
【0016】上記構成において、送受信部からの送信さ
れた送信信号は、送受信モジュール121 ,122 ,
…,12n に入力される。送受信モジュール121 ,1
22 ,…,12n は、その移相器20で送信信号を上記
ビーム制御部(図示せず)からの位相量制御信号に基づ
いて移相量を調整して位相を制御した後、高出力増幅器
23で増幅してサーキュレータ22を介してアンテナ素
子101 ,102 ,…,10n に出力し、該アンテナ素
子101 ,102 ,…,10n から送信信号を空間に放
射させる。
【0017】また、受信信号は、アンテナ素子101 ,
102 ,…,10n で受信して送受信モジュール121
,122 ,…,12n のサーキュレータ22を介して
低雑音増幅器24に入力される。低雑音増幅器24は、
受信信号の雑音を除去した後、スイッチ回路21を介し
て移相器20に出力する。移相器20は、入力した受信
信号の位相を上記ビーム制御部(図示せず)からの移相
量制御信号に基づいて制御して送受信部11に出力す
る。
【0018】この際、上記移相器20の移相量は、上記
ビーム制御部(図示せず)からの移相制御信号に基づい
て、その移相量が設定され、送信信号及び受信信号の位
相を制御する。
【0019】同時に、ビーム修正部13には、環境温度
データ及び姿勢変動データが入力される。すると、ビー
ム修正部13は、アンテナ素子101 ,102 ,…,1
0nのさらされる環境温度データ及び宇宙航行体の姿勢
変動データに基づいて励振分布を選択して該励振分布に
基づく修正信号(位相データ及び振幅データ)を生成し
て送受信モジュール121 ,122 ,…,12n に出力
する。
【0020】ここで、送受信モジュール121 ,122
,…,12n は、修正信号に基づいて移相器20の移
相量を制御して位相を制御し、ビーム指向方向を制御す
る。同時に、送受信モジュール121 ,122 ,…,1
2n は、修正信号に応動して移相器20の移相量を調整
して位相を制御すると共に、高出力増幅器23を制御し
て振幅を設定してビーム形状を制御する。これにより、
アンテナ素子101 ,102 ,…,10n の配列される
パネルの歪み(熱歪み及び姿勢変動に伴うパネル歪み)
がキャンセルされ、上記ビーム制御部(図示せず)から
の移相量制御信号に応じた所望のビーム走査が行われ
る。
【0021】このように、上記宇宙航行体搭載用アレー
アンテナは、パネルに配列配置されたアンテナ素子10
1 ,102 ,…,10n がさらされる環境温度データ及
び宇宙航行体の姿勢変動データによるパネルの歪み量に
対応する励振分布を求めて、この励振分布に基づいて送
受信モジュール121 ,122 ,…,12n で送信信号
及び受信信号の位相及び振幅を制御することにより、ビ
ーム指向方向及びビーム形状を可変設定するように構成
したものである。
【0022】これによれば、アンテナ素子101 ,10
2 ,…,10n の配列されるパネルの歪みに応じた励振
分布に基づいて送信信号及び受信信号の位相及び振幅を
制御して、パネルの歪みによるビーム指向方向の変動及
びビーム形状の歪みをキャンセルしていることにより、
パネルの剛性を高めることなく、高精度なビーム走査が
可能となる。従って、宇宙開発の分野で強く要請される
軽量化を確保したうえで、高精度なビーム走査が要求さ
れる使用周波数の高周波数化にも対応することができ
る。
【0023】なお、上記実施の形態では、ビーム修正部
13に励振分布データを記憶しておいて、環境温度デー
タ及び姿勢変動データに基づいて励振分布データを選択
して、この励振分布データに対応して送受信モジュール
121 ,122 ,…,12nで位相及び振幅を制御する
ように構成した場合で説明したが、これに限ることな
く、例えば地上局等よりコマンド信号で励振分布データ
を送信するように構成して、コマンド信号で送信された
励振分布データにより位相及び振幅を選択的に制御して
ビーム指向方向及びビーム形状を制御するように構成す
ることも可能である。
【0024】よって、この発明は、上記実施の形態に限
ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の実施の形態が構成可能であることは勿論のこと
である。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡易な構成で、軽量化の促進を図り得、且つ、安定
した高精度なビーム指向を実現し得るようにした宇宙航
行体搭載用アレーアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係る宇宙航行体搭載
用アレーアンテナを示した図。
【符号の説明】
101 ,102 ,…,10n …アンテナ素子。11…送
受信部。121 ,122 ,…,12n …送受信モジュー
ル。13…ビーム修正部。20…移相器。21…スイッ
チ回路。22…サーキュレータ。23…高出力増幅器。
24…低雑音増幅器。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パネル面に複数のアンテナ素子が配列配
    置されたアンテナ本体と、 前記複数のアンテナ素子から空間に放射される送信信号
    の位相を制御し、前記アンテナ素子で受信した受信信号
    の位相を制御する送受信モジュールと、 この送受信モジュールに送信信号を出力し、該送受信モ
    ジュールで位相制御した受信信号が入力される送受信手
    段と、 前記アンテナ本体のパネル歪み量に応じた励振分布を求
    めて、この励振分布に基づいて前記送信信号及び受信信
    号の位相及び振幅を制御して、ビーム指向方向及びビー
    ム形状を可変設定するビーム修正手段とを具備した宇宙
    航行体搭載用アレイアンテナ。
  2. 【請求項2】 前記アンテナ本体のパネル歪みは、熱歪
    及び宇宙航行体の姿勢変動にともなうものであることを
    特徴とする請求項1記載の宇宙航行体搭載用アレイアン
    テナ。
  3. 【請求項3】 前記ビーム修正手段は、地上からのコマ
    ンド信号により送信される励振分布情報に基づいて送受
    信モジュールの位相値及び振幅値を制御してビーム指向
    方向及びビーム形状を可変設定することを特徴とする請
    求項1又は2記載の宇宙航行体搭載用アレイアンテナ。
  4. 【請求項4】 前記送受信部は、受信部と送信部が分離
    配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
    記載の宇宙航行体搭載用アレイアンテナ。
  5. 【請求項5】 前記アンテナ本体には、複数のアンテナ
    素子が二次元的に配列されることを特徴とする請求項1
    乃至4のいずれか記載の宇宙航行体搭載用アレイアンテ
    ナ。
JP32858997A 1997-11-28 1997-11-28 宇宙航行体搭載用アレイアンテナ Pending JPH11163618A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002043461A3 (en) * 2000-11-28 2002-10-17 Koninkl Philips Electronics Nv Directional set of antennas fixed on a flexible support

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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