JPH11330839A - 間引化マルチビ―ムフェ―ズドアレイアンテナ - Google Patents
間引化マルチビ―ムフェ―ズドアレイアンテナInfo
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- JPH11330839A JPH11330839A JP11047893A JP4789399A JPH11330839A JP H11330839 A JPH11330839 A JP H11330839A JP 11047893 A JP11047893 A JP 11047893A JP 4789399 A JP4789399 A JP 4789399A JP H11330839 A JPH11330839 A JP H11330839A
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】異なるマイクロ波信号を送受信できる高信頼の
衛星通信システムを提供する。 【解決手段】本出願のアンテナは、送信構成において
は、アンテナエレメント３０、ビーム形成網２６、供給
回路７、位相及び利得制御器９、位相制御アルゴリズム
保存装置１０を含む。供給回路７は、関連するアンテナ
エレメント３０及ビーム形成網２６に接続され、ビーム
形成信号を受け渡す。アンテナエレメント３０は、複数
の放射器、複数の帯域フィルタを含み、帯域フィルタは
各放射に供される。ビーム形成網は、好ましくはストリ
ップ線路電力分割器及び電力分配器を含む。供給回路７
は、インピーダンス整合アイソレータ、複数の固体素子
電力増幅器、複数のｎ：１信号結合器、複数のモノシリ
ックマイクロ波集積回路、及び複数の移相器を含む。こ
の構成は、単一のシステムに一体化され、ビーム配置、
狭ビーム幅、同時性、独立したマルチビームを提供す
る。
衛星通信システムを提供する。 【解決手段】本出願のアンテナは、送信構成において
は、アンテナエレメント３０、ビーム形成網２６、供給
回路７、位相及び利得制御器９、位相制御アルゴリズム
保存装置１０を含む。供給回路７は、関連するアンテナ
エレメント３０及ビーム形成網２６に接続され、ビーム
形成信号を受け渡す。アンテナエレメント３０は、複数
の放射器、複数の帯域フィルタを含み、帯域フィルタは
各放射に供される。ビーム形成網は、好ましくはストリ
ップ線路電力分割器及び電力分配器を含む。供給回路７
は、インピーダンス整合アイソレータ、複数の固体素子
電力増幅器、複数のｎ：１信号結合器、複数のモノシリ
ックマイクロ波集積回路、及び複数の移相器を含む。こ
の構成は、単一のシステムに一体化され、ビーム配置、
狭ビーム幅、同時性、独立したマルチビームを提供す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波の受信
及び発信のためのアンテナ及びデバイスを含む衛星通信
システムに関する。特に、マルチビームフェーズドアレ
イアンテナ、アンテナ信号供給器、及びビーム形成網を
含むシステムに関する。
及び発信のためのアンテナ及びデバイスを含む衛星通信
システムに関する。特に、マルチビームフェーズドアレ
イアンテナ、アンテナ信号供給器、及びビーム形成網を
含むシステムに関する。
【０００２】
【背景技術】衛星通信システムにおいてマイクロ波信号
は、1つまたはそれ以上の地上局と１つ衛星の間、また
は１つの衛星と他の衛星との間に指向性を持つようにさ
れる。衛星と地上局との間の通信システムにおいては、
信号の各ビームは特定地域の通信範囲を保証するように
制御される。例えば、広指向性ビームは国あるいは大陸
のような広い範囲をカバーするし、一方、狭指向性ビー
ムは特定の地上局だけをカバーするようにされる。さら
に、複数のビームの同時放射は複数の独立した通信域を
カバーすることができるものである。この技術はいわゆ
るマルチビームカバレージと呼ばれるものである。本発
明は、独立マルチビームの生成と指向化に関連してい
る。
は、1つまたはそれ以上の地上局と１つ衛星の間、また
は１つの衛星と他の衛星との間に指向性を持つようにさ
れる。衛星と地上局との間の通信システムにおいては、
信号の各ビームは特定地域の通信範囲を保証するように
制御される。例えば、広指向性ビームは国あるいは大陸
のような広い範囲をカバーするし、一方、狭指向性ビー
ムは特定の地上局だけをカバーするようにされる。さら
に、複数のビームの同時放射は複数の独立した通信域を
カバーすることができるものである。この技術はいわゆ
るマルチビームカバレージと呼ばれるものである。本発
明は、独立マルチビームの生成と指向化に関連してい
る。
【０００３】マイクロ波信号の送受信のためのマルチビ
ームフェーズドアレイアンテナ及びデバイスを含むネッ
トワークは、衛星通信システムに対するものとして知ら
れている。証左となるものとしては例えば次のものがあ
る。1976年4月27日にＦ．ジェンクス(F. Jenks)に付与
された「Airborne Multi-mode Radiating and Receivin
g System」と題する米国特許第 3,953,857号がある。
ームフェーズドアレイアンテナ及びデバイスを含むネッ
トワークは、衛星通信システムに対するものとして知ら
れている。証左となるものとしては例えば次のものがあ
る。1976年4月27日にＦ．ジェンクス(F. Jenks)に付与
された「Airborne Multi-mode Radiating and Receivin
g System」と題する米国特許第 3,953,857号がある。
【０００４】他の例としては、 1985年6月4日にキャン
ピ、他(Campi et. al.)に付与された「Phase Scanned M
icrostrip Array Antenna」と題する米国特許第 4,521,
781号、 1987年3月24日にモエラー、他(Moeller et. a
l.)に付与された「Antenna Feed Network」と題する米
国特許第 4,652,880号、 1988年3月29日にブルーナー(B
runner)に付与された「Group Antenna with Electronic
ally Phased-ControlledBeam」と題する米国特許第 4,7
34,700号、 1988年8月23日にタング(Tang)に付与された
「Three Dimmensional Feed Through Lens with Hemisp
herical Coverage」と題する米国特許第 4,766,438号、
1989年1月17日にトンプソン(Thompson)に付与された
「Reconfigurable Beam Antenna」と題する米国特許第
4,799,065号がある。
ピ、他(Campi et. al.)に付与された「Phase Scanned M
icrostrip Array Antenna」と題する米国特許第 4,521,
781号、 1987年3月24日にモエラー、他(Moeller et. a
l.)に付与された「Antenna Feed Network」と題する米
国特許第 4,652,880号、 1988年3月29日にブルーナー(B
runner)に付与された「Group Antenna with Electronic
ally Phased-ControlledBeam」と題する米国特許第 4,7
34,700号、 1988年8月23日にタング(Tang)に付与された
「Three Dimmensional Feed Through Lens with Hemisp
herical Coverage」と題する米国特許第 4,766,438号、
1989年1月17日にトンプソン(Thompson)に付与された
「Reconfigurable Beam Antenna」と題する米国特許第
4,799,065号がある。
【０００５】従来のマルチビームフェーズトアレイアン
テナ及びビーム形成ネットワークは機械的または電気的
に形成されたホーン、分離型フィルタ、遅延ラインまた
はフェライト移相器等が用いている。これらのデバイス
は、導波路、同軸ケーブル及び他のマイクロ波部品と接
続されている。これらの従来の構成は相対的に大きく且
つ重量が大である。大型高重量のアンテナは不利であ
る。なぜなら、それらが典型的には衛星に搭載され、そ
の増大するサイズと重さが打ち上げコストの上昇に帰結
するからである。また、従来のフェーズドアレイアンテ
ナは、反復ベースで実装するには困難且つ高価である。
なぜなら、それらの部品、ホーン、フィルタ、移相器
は、個々の電気的特性がデバイス毎に変動するからであ
る。さらに、アレイ全体を通して一様なアンテナ特性を
維持することを保証することにおいて、これらのデバイ
スをアンテナに組み立てることは困難かつ高価である。
テナ及びビーム形成ネットワークは機械的または電気的
に形成されたホーン、分離型フィルタ、遅延ラインまた
はフェライト移相器等が用いている。これらのデバイス
は、導波路、同軸ケーブル及び他のマイクロ波部品と接
続されている。これらの従来の構成は相対的に大きく且
つ重量が大である。大型高重量のアンテナは不利であ
る。なぜなら、それらが典型的には衛星に搭載され、そ
の増大するサイズと重さが打ち上げコストの上昇に帰結
するからである。また、従来のフェーズドアレイアンテ
ナは、反復ベースで実装するには困難且つ高価である。
なぜなら、それらの部品、ホーン、フィルタ、移相器
は、個々の電気的特性がデバイス毎に変動するからであ
る。さらに、アレイ全体を通して一様なアンテナ特性を
維持することを保証することにおいて、これらのデバイ
スをアンテナに組み立てることは困難かつ高価である。
【０００６】最近、地球静止軌道に配備された衛星の数
は著しく増大している。この配置衛星数の増大は、衛星
と地球上に配備された地上局から送信されるマイクロ波
信号の増大へと繋がる。その結果、高いレベルの干渉が
通信を試みようとする衛星と地上設置ネットワークにお
いて生ずることとなった。従って、他のシステムからの
干渉を最小限にする効率的、軽重量、且つ実施容易な衛
星通信システムの必要性がある。
は著しく増大している。この配置衛星数の増大は、衛星
と地球上に配備された地上局から送信されるマイクロ波
信号の増大へと繋がる。その結果、高いレベルの干渉が
通信を試みようとする衛星と地上設置ネットワークにお
いて生ずることとなった。従って、他のシステムからの
干渉を最小限にする効率的、軽重量、且つ実施容易な衛
星通信システムの必要性がある。
【０００７】
【発明の目的と利点】本発明の第1の目的および利点
は、高周波領域のおいて、異なるスペクトル領域すなわ
ち周波数帯域を利用して、マイクロ波信号を発信かつ受
信する高信頼の衛星通信システムを提供することであ
る。本発明の他の目的及び利点は、柔軟なビーム配置、
狭ビーム幅、軽量部品を含むように設計されたアンテナ
を提供することである。
は、高周波領域のおいて、異なるスペクトル領域すなわ
ち周波数帯域を利用して、マイクロ波信号を発信かつ受
信する高信頼の衛星通信システムを提供することであ
る。本発明の他の目的及び利点は、柔軟なビーム配置、
狭ビーム幅、軽量部品を含むように設計されたアンテナ
を提供することである。
【０００８】本発明の他の目的及び利点は、アンテナの
カバレージ域のどの場所においても、二つまたはそれ以
上の独立した狭ビームを与えるアンテナ、アンテナ信号
供給器、ビーム形成網を提供することである。本発明の
他の目的及び利点は、複数の放射器を有し、確率論的プ
ロセスが放射器の位置とアレイ内のビームを選択するた
めに用いられているアンテナエレメント構造を提供する
ことである。
カバレージ域のどの場所においても、二つまたはそれ以
上の独立した狭ビームを与えるアンテナ、アンテナ信号
供給器、ビーム形成網を提供することである。本発明の
他の目的及び利点は、複数の放射器を有し、確率論的プ
ロセスが放射器の位置とアレイ内のビームを選択するた
めに用いられているアンテナエレメント構造を提供する
ことである。
【０００９】本発明のさらなる目的及び利点は、図面お
よび詳細な説明を考察することから明らかになることで
ある。
よび詳細な説明を考察することから明らかになることで
ある。
【００１０】
【発明の概要】本発明の実施例に従った装置により、前
述及び他の諸問題は克服され、かつ、本発明の目的が実
現される。さらに独自な点として、本発明は、マルチビ
ームフェーズドアレイアンテナ、アンテナ信号供給器、
及びビーム形成網を含む高信頼衛星通信システムを提供
することを目指している。
述及び他の諸問題は克服され、かつ、本発明の目的が実
現される。さらに独自な点として、本発明は、マルチビ
ームフェーズドアレイアンテナ、アンテナ信号供給器、
及びビーム形成網を含む高信頼衛星通信システムを提供
することを目指している。
【００１１】信頼性ある衛星通信を保証し且つ他の通信
システムからの干渉を効果を低減させるため、本発明は
高周波数における異なるスペクトル域においてマイクロ
波を発信する。さらに、本発明は改良されたアンテナを
用いている。この改良アンテナは、アンテナエレメン
ト、ビーム形成網，及びビーム形成網から対応するアン
テナエメントへビームを信号供給する集積回路を、単一
のシステムに一体化している。この一体化された回路網
は、以下、送信例にいては、「供給回路」として、受信
例においては、「受信回路」と称することとする。この
単一のシステムは、ビーム配置の柔軟性、狭いビーム
幅、低減さた重量を提供する。柔軟なビーム配置は、広
範なカバレージを可能とし、また高ゲインビームをほと
んど実時間的に多くのサイトにサービスすることを可能
にしている。高ゲインビームのビーム幅を狭めること
は、高周波数における送信において経験される追加的伝
達損失を一部分オフセットすることを可能としている。
残余の伝達ロスは送信電力を追加することにより補償さ
れる。一般的に追加的送信電力は、装置全体の重量増大
の結果を生む。しかし、本発明においてはアンテナエレ
メント及びビーム形成網の重量低減化により付加的送信
電力に起因する重量の増加を打ち消している。事実、ア
ンテナエレメント、ビーム形成網、信号供給回路，及び
受信回路の重量は従来の衛星通信システムにおいて用い
られいたアンテナシステムより軽量化されている。
システムからの干渉を効果を低減させるため、本発明は
高周波数における異なるスペクトル域においてマイクロ
波を発信する。さらに、本発明は改良されたアンテナを
用いている。この改良アンテナは、アンテナエレメン
ト、ビーム形成網，及びビーム形成網から対応するアン
テナエメントへビームを信号供給する集積回路を、単一
のシステムに一体化している。この一体化された回路網
は、以下、送信例にいては、「供給回路」として、受信
例においては、「受信回路」と称することとする。この
単一のシステムは、ビーム配置の柔軟性、狭いビーム
幅、低減さた重量を提供する。柔軟なビーム配置は、広
範なカバレージを可能とし、また高ゲインビームをほと
んど実時間的に多くのサイトにサービスすることを可能
にしている。高ゲインビームのビーム幅を狭めること
は、高周波数における送信において経験される追加的伝
達損失を一部分オフセットすることを可能としている。
残余の伝達ロスは送信電力を追加することにより補償さ
れる。一般的に追加的送信電力は、装置全体の重量増大
の結果を生む。しかし、本発明においてはアンテナエレ
メント及びビーム形成網の重量低減化により付加的送信
電力に起因する重量の増加を打ち消している。事実、ア
ンテナエレメント、ビーム形成網、信号供給回路，及び
受信回路の重量は従来の衛星通信システムにおいて用い
られいたアンテナシステムより軽量化されている。
【００１２】送信アレイ構成の好ましい実施例において
は、アンテナエレメントが、複数の放射器、複数の帯域
フィルターを含んでいる。このビーム形成網は、好まし
くは、複数のストリップ線路電力分割器及び複数の電力
分配器を含んでいる。信号供給回路は、好ましくは、複
数のインピーダンス整合アイソレータ、複数の半導体電
力増幅器、複数のｎ：１信号結合器、及び複数のモノシ
リックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）、及び複数の移
相器を含んでいる。好ましい実施例においては、ビーム
位置決め及びビーム幅の制御情報は、位相制御アルゴリ
ズムにより導出される。例えば地上局からの位相制御運
用では、衛星内の位相制御アルゴリズム保存装置へコマ
ンドが送出される。この装置は，位相及び利得制御器と
協働して、選択された放射器をサポートする信号供給回
路へ渡される制御情報を導出するように地上コマンドを
使用する。信号供給回路が、ビーム形成網から信号を受
信して、制御情報が信号の位相及び利得を変更するよう
解釈される。信号供給回路は変更された信号を選択され
たアンテナエレメントへ渡す。このアンテナエレメント
において、信号は放射ビームとして出力される。
は、アンテナエレメントが、複数の放射器、複数の帯域
フィルターを含んでいる。このビーム形成網は、好まし
くは、複数のストリップ線路電力分割器及び複数の電力
分配器を含んでいる。信号供給回路は、好ましくは、複
数のインピーダンス整合アイソレータ、複数の半導体電
力増幅器、複数のｎ：１信号結合器、及び複数のモノシ
リックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）、及び複数の移
相器を含んでいる。好ましい実施例においては、ビーム
位置決め及びビーム幅の制御情報は、位相制御アルゴリ
ズムにより導出される。例えば地上局からの位相制御運
用では、衛星内の位相制御アルゴリズム保存装置へコマ
ンドが送出される。この装置は，位相及び利得制御器と
協働して、選択された放射器をサポートする信号供給回
路へ渡される制御情報を導出するように地上コマンドを
使用する。信号供給回路が、ビーム形成網から信号を受
信して、制御情報が信号の位相及び利得を変更するよう
解釈される。信号供給回路は変更された信号を選択され
たアンテナエレメントへ渡す。このアンテナエレメント
において、信号は放射ビームとして出力される。
【００１３】受信アレイ構成の好ましい実施例において
は、アンテナエレメントは、複数の放射器、複数の低雑
音増幅器、複数のドライバを含んでいる。好ましくは、
受信回路は、複数のｍ：ｎ電力スプリッタ（例えば、複
数の１：ｎ電力スプリッタである。）及び複数の受信チ
エインを含む。受信チェインの各々は、帯域フィルタ、
ＭＭＩＣチェイン、及び移相器を含む。送信アレイ構成
と同様に、位相制御アルゴリズムにより導出されるビー
ム位置決め及びビーム幅の制御情報を受信する。例えば
地上局からの位相制御運用では、衛星内の位相制御アル
ゴリズム保存装置へコマンドが送出される。この装置
は，位相及び利得制御器と協働して、選択された放射器
をサポートする信号供給回路へ渡される制御情報を導出
するように地上コマンドを使用する。信号供出回路が、
ビーム形成網から信号を受信して、制御情報が信号の位
相及び利得を変更するよう解釈される。そして受信回路
は、変更され受信されたビームを選択された加算器へ渡
す。ここで合成ビームは、ビーム検出回路（図示せず）
の助けにより組み立てられる。
は、アンテナエレメントは、複数の放射器、複数の低雑
音増幅器、複数のドライバを含んでいる。好ましくは、
受信回路は、複数のｍ：ｎ電力スプリッタ（例えば、複
数の１：ｎ電力スプリッタである。）及び複数の受信チ
エインを含む。受信チェインの各々は、帯域フィルタ、
ＭＭＩＣチェイン、及び移相器を含む。送信アレイ構成
と同様に、位相制御アルゴリズムにより導出されるビー
ム位置決め及びビーム幅の制御情報を受信する。例えば
地上局からの位相制御運用では、衛星内の位相制御アル
ゴリズム保存装置へコマンドが送出される。この装置
は，位相及び利得制御器と協働して、選択された放射器
をサポートする信号供給回路へ渡される制御情報を導出
するように地上コマンドを使用する。信号供出回路が、
ビーム形成網から信号を受信して、制御情報が信号の位
相及び利得を変更するよう解釈される。そして受信回路
は、変更され受信されたビームを選択された加算器へ渡
す。ここで合成ビームは、ビーム検出回路（図示せず）
の助けにより組み立てられる。
【００１４】本発明の教示によれば、アンテナエレメン
ト、ビーム形成網、信号供給回路、及び受信回路は、複
数の放射器により、マイクロ波を送信または受信する。
一組の放射器は、協働してマイクロ波を送信または受信
する。本発明は、好ましくは放射器の位置決めを行う確
率論的プロセスを用いる。選択された位置にある放射器
は、所与のマイクロ波を発信または受信する。確率論的
選択プロセスの目的は、例えば、放射器の総密度の約５
％のみを用いることにより、所望の領域を照射するビー
ムを形成することである。個々の放射器のパターンは独
立であり、アンテナ構成の範囲内において操縦可能なも
のである。確率論的選択プロセスは、例えば、確率分布
のようなアルゴリズムを使用することにより達成されて
いる。この場合、アレイ内の放射器の配置をランダムに
決定している。選択された配置は、アンテナシステムの
効率を最大にしつつ、近接するビームとの干渉を最小に
している。
ト、ビーム形成網、信号供給回路、及び受信回路は、複
数の放射器により、マイクロ波を送信または受信する。
一組の放射器は、協働してマイクロ波を送信または受信
する。本発明は、好ましくは放射器の位置決めを行う確
率論的プロセスを用いる。選択された位置にある放射器
は、所与のマイクロ波を発信または受信する。確率論的
選択プロセスの目的は、例えば、放射器の総密度の約５
％のみを用いることにより、所望の領域を照射するビー
ムを形成することである。個々の放射器のパターンは独
立であり、アンテナ構成の範囲内において操縦可能なも
のである。確率論的選択プロセスは、例えば、確率分布
のようなアルゴリズムを使用することにより達成されて
いる。この場合、アレイ内の放射器の配置をランダムに
決定している。選択された配置は、アンテナシステムの
効率を最大にしつつ、近接するビームとの干渉を最小に
している。
【００１５】図式化のために発信プロセスについて述べ
る。これは、アンテナエレメント、ビーム形成網、信号
供給回路との間の協調的動作を概観するものである。発
信以前においては、位相制御アルゴリズムは、地上局か
ら入力されたコマンドを伴って、所望角度位置及び送信
ビームのビーム幅、すなわち、上述した制御情報を決定
する。位相及び利得制御器は、位相制御アルゴリズム保
存装置から移相器へ制御情報を渡す。この場合の移相器
とは、ビームを発信するために選択された１つまたはそ
れ以上の放射器の各々に供される信号供給回路の各々に
あるものである。各々の移相器は、制御入力として制御
情報を受信する。好ましくは、各々の信号供給回路構成
は、１つまたはそれ以上の移相器を含んでいる。これら
は、１つ又はそれ以上のＭＭＩＣと電気的に接続され、
このＭＭＩＣは電気的に１つまたはそれ以上のｎ：１信
号結合器に接続され、この信号結合器は電気的に半導体
増幅器に接続され、この増幅器は電気的にインピーダン
ス整合アイソレータに接続され、最後にこのアイソレー
タは電気的に帯域フィルタに接続されている。従って、
ビームを送信するために選択された放射器群の1組の各
々において、放射信号は修正され、位相制御及びフィル
タリングを受けた信号を生成する。この場合の放射信号
は個々の移相器の信号入力においてストリップ線路電力
分割器により信号供給回路へ入力されたものである。
る。これは、アンテナエレメント、ビーム形成網、信号
供給回路との間の協調的動作を概観するものである。発
信以前においては、位相制御アルゴリズムは、地上局か
ら入力されたコマンドを伴って、所望角度位置及び送信
ビームのビーム幅、すなわち、上述した制御情報を決定
する。位相及び利得制御器は、位相制御アルゴリズム保
存装置から移相器へ制御情報を渡す。この場合の移相器
とは、ビームを発信するために選択された１つまたはそ
れ以上の放射器の各々に供される信号供給回路の各々に
あるものである。各々の移相器は、制御入力として制御
情報を受信する。好ましくは、各々の信号供給回路構成
は、１つまたはそれ以上の移相器を含んでいる。これら
は、１つ又はそれ以上のＭＭＩＣと電気的に接続され、
このＭＭＩＣは電気的に１つまたはそれ以上のｎ：１信
号結合器に接続され、この信号結合器は電気的に半導体
増幅器に接続され、この増幅器は電気的にインピーダン
ス整合アイソレータに接続され、最後にこのアイソレー
タは電気的に帯域フィルタに接続されている。従って、
ビームを送信するために選択された放射器群の1組の各
々において、放射信号は修正され、位相制御及びフィル
タリングを受けた信号を生成する。この場合の放射信号
は個々の移相器の信号入力においてストリップ線路電力
分割器により信号供給回路へ入力されたものである。
【００１６】
【実施例】本発明に従って、且つ図１を参照して衛星通
信システムを説明する。本発明による衛星通信システム
においては、衛星４０は，通信信号及び地上局４２から
のコマンドを受信する。地上からのコマンドは、ビーム
の生成及び放射を指示する。すなわち、衛星４０と衛星
のカバレージエリア４６内にある１またはそれ以上の地
上局との間のビーム幅、ビーム配置を指示する。コマン
ドはまた、要求された地上局への通信信号を指示する。
信システムを説明する。本発明による衛星通信システム
においては、衛星４０は，通信信号及び地上局４２から
のコマンドを受信する。地上からのコマンドは、ビーム
の生成及び放射を指示する。すなわち、衛星４０と衛星
のカバレージエリア４６内にある１またはそれ以上の地
上局との間のビーム幅、ビーム配置を指示する。コマン
ドはまた、要求された地上局への通信信号を指示する。
【００１７】本発明に従って、且つ図２ないし図５によ
り、本発明による衛星通信システムの送信アレイ及び受
信アレイの構成例を各々示す。図２及び図3において、
衛星通信システムの送信アレイ構成例は、複数のアンテ
ナエレメント３０及び複数のビーム形成網２６、複数の
供給回路７、位相及び利得制御制御器９、及び位相制御
アルゴリズム保存装置１０を含む。複数のアンテナエレ
メント３０は、好ましくは、複数の放射器１と、各放射
器１に供される複数の帯域フィルタ２とを含む。ビーム
形成網２６は、複数のストリップ線路電力分割器８と、
複数の電力分配器３６を含む。供給回路７は、好ましく
は複数のインピーダンス整合アイソレータ３、複数の固
体素子電力増幅器４、複数のｎ：１信号結合器１３、複
数のモノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）５、
及び複数の移相器６を含む。複数のＭＭＩＣ５の１つ及
び複数の移相器６の１つは、送信チェイン７ａを形成す
る。送信チェイン７ａにより渡された出力信号はｎ：１
信号結合器１３により受信される。アイソレータ３、電
力増幅器４、ｎ：１信号結合器１３、及び２つ又はそれ
以上の送信チェイン７ａ（ｎ個の送信チエインが図示さ
ている）は、放射器の各々に供される。尚、送信チエイ
ン７ａ各々は、ＭＭＩＣ５及び移相器６を含む。
り、本発明による衛星通信システムの送信アレイ及び受
信アレイの構成例を各々示す。図２及び図3において、
衛星通信システムの送信アレイ構成例は、複数のアンテ
ナエレメント３０及び複数のビーム形成網２６、複数の
供給回路７、位相及び利得制御制御器９、及び位相制御
アルゴリズム保存装置１０を含む。複数のアンテナエレ
メント３０は、好ましくは、複数の放射器１と、各放射
器１に供される複数の帯域フィルタ２とを含む。ビーム
形成網２６は、複数のストリップ線路電力分割器８と、
複数の電力分配器３６を含む。供給回路７は、好ましく
は複数のインピーダンス整合アイソレータ３、複数の固
体素子電力増幅器４、複数のｎ：１信号結合器１３、複
数のモノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）５、
及び複数の移相器６を含む。複数のＭＭＩＣ５の１つ及
び複数の移相器６の１つは、送信チェイン７ａを形成す
る。送信チェイン７ａにより渡された出力信号はｎ：１
信号結合器１３により受信される。アイソレータ３、電
力増幅器４、ｎ：１信号結合器１３、及び２つ又はそれ
以上の送信チェイン７ａ（ｎ個の送信チエインが図示さ
ている）は、放射器の各々に供される。尚、送信チエイ
ン７ａ各々は、ＭＭＩＣ５及び移相器６を含む。
【００１８】送信動作モードにおいて、入力ビーム信号
は１２は複数のストリップ線路電力分割器８に送られ
る。この入力ビーム信号は、好ましくは、１ないしｍの
放射器の選択されたグループにより放射されるべき１な
いしｍの入力ビームを含む。その中ににおいて、各選択
された放射器は送信チャネルを形成する。入力ビームす
なわち入力ビームを代表する信号は、複数のストリップ
線路電力分割器８の１つにより受信されるので、電力分
割器８は信号を分割する。例えば、１ないしｍの選択さ
れた放射器のをサポートする１ないしｍの電力分割器の
各々は、その入力信号をいくつかの入力信号に分割す
る。分割された入力信号の一部分は、すなわち１ないし
ｎ個の入力信号の１つは、電力分割器８により放射器１
の選択されたグループの１つをサポートする供給回路７
へ渡される。電力分割器８及び選択された放射器１をサ
ポートする送信チャネル７ａにおいて、供給回路７は、
分割された信号の一部分を受信する。例えば、１ないし
ｎの分割された入力信号の１つは、１ないしｎの送信チ
ェイン７ａの１つに渡される。送信チェイン７ａは、移
相器６の入力端において分割された信号の一部分を受信
する。移相器６もまた、制御バス１１ａを介して位相及
び利得制御器９から制御入力を受信する。制御入力は、
分割された入力信号の一部分、すなわち１ないしｎの分
割された入力信号の一部分に対応する信号の位相と利得
を修正するように、１ないしｎの移相器６の１つに指示
する場合がある。分割された入力信号の一部分の位相と
利得が修正された場合、修正された信号は移相器６から
ＭＭＩＣ５へ渡される。ＭＭＩＣ５の出力、すなわち送
信するチェイン出力は、ｎ：１信号結合器１３に渡され
る。ｎ：１信号結合器１３は１ないしｍの電力分割器８
の各々からのｎ個の修正を組み合わせて合成信号を生成
し、この合成信号は、供給回路７の電力増幅器４へ渡さ
れる。１ないしｍの供給回路の電力増幅器４の各々は、
合成信号をアイソレータ３の各々へ供給する。そしてア
イソレータ３の各々は、この合成信号を１ないしｍのア
ンテナエレメント３０へ渡す。このアンテナエレメント
３０は、帯域フィルタ２及び１ないしｍの選択された放
射器のうちの放射器１を含む。従って、１ないしｍの電
力分割器８の各々からの１ないしｎの修正された信号は
組み合わされ、合成放射ビームを形成するため出力され
る。
は１２は複数のストリップ線路電力分割器８に送られ
る。この入力ビーム信号は、好ましくは、１ないしｍの
放射器の選択されたグループにより放射されるべき１な
いしｍの入力ビームを含む。その中ににおいて、各選択
された放射器は送信チャネルを形成する。入力ビームす
なわち入力ビームを代表する信号は、複数のストリップ
線路電力分割器８の１つにより受信されるので、電力分
割器８は信号を分割する。例えば、１ないしｍの選択さ
れた放射器のをサポートする１ないしｍの電力分割器の
各々は、その入力信号をいくつかの入力信号に分割す
る。分割された入力信号の一部分は、すなわち１ないし
ｎ個の入力信号の１つは、電力分割器８により放射器１
の選択されたグループの１つをサポートする供給回路７
へ渡される。電力分割器８及び選択された放射器１をサ
ポートする送信チャネル７ａにおいて、供給回路７は、
分割された信号の一部分を受信する。例えば、１ないし
ｎの分割された入力信号の１つは、１ないしｎの送信チ
ェイン７ａの１つに渡される。送信チェイン７ａは、移
相器６の入力端において分割された信号の一部分を受信
する。移相器６もまた、制御バス１１ａを介して位相及
び利得制御器９から制御入力を受信する。制御入力は、
分割された入力信号の一部分、すなわち１ないしｎの分
割された入力信号の一部分に対応する信号の位相と利得
を修正するように、１ないしｎの移相器６の１つに指示
する場合がある。分割された入力信号の一部分の位相と
利得が修正された場合、修正された信号は移相器６から
ＭＭＩＣ５へ渡される。ＭＭＩＣ５の出力、すなわち送
信するチェイン出力は、ｎ：１信号結合器１３に渡され
る。ｎ：１信号結合器１３は１ないしｍの電力分割器８
の各々からのｎ個の修正を組み合わせて合成信号を生成
し、この合成信号は、供給回路７の電力増幅器４へ渡さ
れる。１ないしｍの供給回路の電力増幅器４の各々は、
合成信号をアイソレータ３の各々へ供給する。そしてア
イソレータ３の各々は、この合成信号を１ないしｍのア
ンテナエレメント３０へ渡す。このアンテナエレメント
３０は、帯域フィルタ２及び１ないしｍの選択された放
射器のうちの放射器１を含む。従って、１ないしｍの電
力分割器８の各々からの１ないしｎの修正された信号は
組み合わされ、合成放射ビームを形成するため出力され
る。
【００１９】本発明は、好ましくは確率論的選択プロセ
スを用いる。これは合成放射ビームを形成する放射器１
の選択されたセットの含む放射器の配置を決定するもの
である。ビームを形成し且つ位置決めするため、アンテ
ナアパーチャに適合し得る放射器最大数の少なくとも約
５％が、位相制御アルゴリズムにより決定される移相を
伴って実質的に同一の信号を放射しなければならない。
選択された信号は、空間中の信号位相追加により形成さ
れる。確率論的選択プロセス及び合成放射ビームを生成
するためフェーズドアレイアンテナアパーチャ内で協調
する放射器１の必要な個数については、以降において詳
細に説明する。
スを用いる。これは合成放射ビームを形成する放射器１
の選択されたセットの含む放射器の配置を決定するもの
である。ビームを形成し且つ位置決めするため、アンテ
ナアパーチャに適合し得る放射器最大数の少なくとも約
５％が、位相制御アルゴリズムにより決定される移相を
伴って実質的に同一の信号を放射しなければならない。
選択された信号は、空間中の信号位相追加により形成さ
れる。確率論的選択プロセス及び合成放射ビームを生成
するためフェーズドアレイアンテナアパーチャ内で協調
する放射器１の必要な個数については、以降において詳
細に説明する。
【００２０】図4及び図5において、本発明による衛星通
信システムの受信アレイ構成例は、複数のアンテナエレ
メント５０、複数のビーム加算器６０、複数の受信回路
５９、位相及び利得制御器９’、及び位相制御アルゴリ
ズム保存装置１０’を含む。受信例においては、複数の
アンテナエレメント５０は、好ましくは，複数の放射器
５１、複数の低雑音増幅器５２及びドライバ５３を含
む。ここで、１つの低雑音増幅器５２及び１つのドライ
バ５３は、各放射器５１の１つを形成する。受信回路５
９は、好ましくは１：ｎ電力スプリッタ５４及び複数の
受信チェイン５９ａを含む。複数の受信チェイン５９ａ
は、帯域フィルタ５５、ＭＭＩＣ５６、移相器５７、及
びＭＭＩＣ５８を含む。１つの１：ｎ電力スプリッタ５
４、１つの帯域フィルタ５５、１つのＭＭＩＣ５６、１
つの移相器５７、及び１つのＭＭＩＣ５８を含む複数の
受信チェイン５９ａがアンテナエレメント５０の各々に
供される。
信システムの受信アレイ構成例は、複数のアンテナエレ
メント５０、複数のビーム加算器６０、複数の受信回路
５９、位相及び利得制御器９’、及び位相制御アルゴリ
ズム保存装置１０’を含む。受信例においては、複数の
アンテナエレメント５０は、好ましくは，複数の放射器
５１、複数の低雑音増幅器５２及びドライバ５３を含
む。ここで、１つの低雑音増幅器５２及び１つのドライ
バ５３は、各放射器５１の１つを形成する。受信回路５
９は、好ましくは１：ｎ電力スプリッタ５４及び複数の
受信チェイン５９ａを含む。複数の受信チェイン５９ａ
は、帯域フィルタ５５、ＭＭＩＣ５６、移相器５７、及
びＭＭＩＣ５８を含む。１つの１：ｎ電力スプリッタ５
４、１つの帯域フィルタ５５、１つのＭＭＩＣ５６、１
つの移相器５７、及び１つのＭＭＩＣ５８を含む複数の
受信チェイン５９ａがアンテナエレメント５０の各々に
供される。
【００２１】受信動作モードにおいて、到来信号はアン
テナアレイに入射する。到来信号の一部分は、受信信号
としてアレイのアンテナエレメント５０の各々に入る。
選択された数のアンテナエレメント５０の位相が、受信
信号を受信するために設定される。選択されたアンテナ
エレメント５０の受信信号レベルは、受信信号を受信す
るためには選択されていなアンテナエレメント５０にお
ける受信信号レベルよりも大きい。好ましくは、ｎ個の
ビームが、選択されたアンテナエレメント５０及びサポ
ート回路により処理される。例えば、１ないしｍのアン
テナエレメント５０及び１ないしｍの受信回路５９及び
１ないしｍのビーム加算器６０を含むサポート回路は、
ｎ個のビームの各々を処理する。
テナアレイに入射する。到来信号の一部分は、受信信号
としてアレイのアンテナエレメント５０の各々に入る。
選択された数のアンテナエレメント５０の位相が、受信
信号を受信するために設定される。選択されたアンテナ
エレメント５０の受信信号レベルは、受信信号を受信す
るためには選択されていなアンテナエレメント５０にお
ける受信信号レベルよりも大きい。好ましくは、ｎ個の
ビームが、選択されたアンテナエレメント５０及びサポ
ート回路により処理される。例えば、１ないしｍのアン
テナエレメント５０及び１ないしｍの受信回路５９及び
１ないしｍのビーム加算器６０を含むサポート回路は、
ｎ個のビームの各々を処理する。
【００２２】前述したように、ｎ個の入射ビームの各々
の一部分は，アレイの１ないしｍの選択されたアンテナ
エレメント５０に受信信号として入る。選択されたアン
テナエレメント５０の内部において、受信信号は放射器
５１の各々から低雑音増幅器５２の各々へ渡される。そ
して、低雑音増幅器５２の各々からドライバ５３の各々
へ渡される。そして、ドライバ５３は、選択されたアン
テナエレメント５０をサポートする１：ｎ電力スプリッ
タ５４の各々へ受信信号を渡す。そして１：ｎ電力スプ
リッタ５４の各々は、受信信号の一部分をｎ個の受信チ
ェイン５９の各々へ分配する。ｎ個の受信チェイン５９
ａの各々は、受信チェイン５９ａの帯域フィルタ５５へ
の入力端において受信信号の一部分を受信する。結果と
して、ｎ個のビームは、ｎ個の受信チャネルの各々にお
いて処理される。
の一部分は，アレイの１ないしｍの選択されたアンテナ
エレメント５０に受信信号として入る。選択されたアン
テナエレメント５０の内部において、受信信号は放射器
５１の各々から低雑音増幅器５２の各々へ渡される。そ
して、低雑音増幅器５２の各々からドライバ５３の各々
へ渡される。そして、ドライバ５３は、選択されたアン
テナエレメント５０をサポートする１：ｎ電力スプリッ
タ５４の各々へ受信信号を渡す。そして１：ｎ電力スプ
リッタ５４の各々は、受信信号の一部分をｎ個の受信チ
ェイン５９の各々へ分配する。ｎ個の受信チェイン５９
ａの各々は、受信チェイン５９ａの帯域フィルタ５５へ
の入力端において受信信号の一部分を受信する。結果と
して、ｎ個のビームは、ｎ個の受信チャネルの各々にお
いて処理される。
【００２３】そしてそのｎ個のビームは、受信チェイン
５９ａに沿って、つまり帯域フィルタ５５からＭＭＩＣ
５６へ、そして移相器５７，さらにＭＭＩＣ５８へと受
け渡されていく。受信信号のの一部分の位相及び利得
は、位相及び利得制御器９により制御バス１１ａを介し
て受信された制御入力により移相器５７により調整され
る点に注意すべきである。そして、ｎ個のビームは、ｎ
個の各受信チェイン５９ａをサポートするｍ個のビーム
加算器へ渡される。ビーム加算器６０の各々の出力は、
受信検出回路（図示せず）に供給される。
５９ａに沿って、つまり帯域フィルタ５５からＭＭＩＣ
５６へ、そして移相器５７，さらにＭＭＩＣ５８へと受
け渡されていく。受信信号のの一部分の位相及び利得
は、位相及び利得制御器９により制御バス１１ａを介し
て受信された制御入力により移相器５７により調整され
る点に注意すべきである。そして、ｎ個のビームは、ｎ
個の各受信チェイン５９ａをサポートするｍ個のビーム
加算器へ渡される。ビーム加算器６０の各々の出力は、
受信検出回路（図示せず）に供給される。
【００２４】本発明によるアンテナシステムは、複数の
選択された放射器１及び５１を各々使用してマイクロ波
を送受信する。放射器１及び５１の選択されたセット
は、合成されたマイクロ波信号を送信または受信するた
めに利用される、上述において説明したように、本発明
は、好ましくは、合成マイクロ波を形成する放射器の選
択されたセットが含む放射器位置を決定する確率論的選
択プロセスを用いる。この確率論的選択プロセスの目的
は、個々の放射器エレメント、すなわち、１及び５１を
定めることである。これらの放射器エレメントは、合成
マイクロ波信号を形成するために利用される放射器の選
択されたセットを定めるものである。図６を引用してフ
ェーズドアレイアンテナのアパーチャを示す。図６に示
すようにアパーチャ全体は個々のアンテナエレメント、
例えばアンテナエレメント３０で満たされている。本発
明に従えば、確率論的選択プロセスは、合成マイクロ波
信号を形成する個々の放射エレメントの全体数の所定の
パーセンテージの放射エレメントをランダムに定める。
例えば、図７は、間引化マルチビームフェーズドアレイ
を示している。そこにおいて、個々の放射エレメント
（図６において示している）の総稼働数のあるパーセン
テージのエレメントが、確率論的選択プロセスを用いて
ランダムに選択されて、単一の合成放射ビームを形成す
る。確率論的選択プロセスは、確率分布の如きアルゴリ
ズムを用いることにより、個々の放射エレメントを所定
のパーセンテージに定める目的を達成し、これによっ
て、アレイ内の放射器の配置をランダムに決定する。選
択された配置は、アンテナシステムの電力効率を最大に
しつつ、近接するビームとの干渉を最小にするものであ
る。各選択された放射器の配置は独立であり、ビーム
は、アンテナ構成限度内において操縦可能なものであ
る。
選択された放射器１及び５１を各々使用してマイクロ波
を送受信する。放射器１及び５１の選択されたセット
は、合成されたマイクロ波信号を送信または受信するた
めに利用される、上述において説明したように、本発明
は、好ましくは、合成マイクロ波を形成する放射器の選
択されたセットが含む放射器位置を決定する確率論的選
択プロセスを用いる。この確率論的選択プロセスの目的
は、個々の放射器エレメント、すなわち、１及び５１を
定めることである。これらの放射器エレメントは、合成
マイクロ波信号を形成するために利用される放射器の選
択されたセットを定めるものである。図６を引用してフ
ェーズドアレイアンテナのアパーチャを示す。図６に示
すようにアパーチャ全体は個々のアンテナエレメント、
例えばアンテナエレメント３０で満たされている。本発
明に従えば、確率論的選択プロセスは、合成マイクロ波
信号を形成する個々の放射エレメントの全体数の所定の
パーセンテージの放射エレメントをランダムに定める。
例えば、図７は、間引化マルチビームフェーズドアレイ
を示している。そこにおいて、個々の放射エレメント
（図６において示している）の総稼働数のあるパーセン
テージのエレメントが、確率論的選択プロセスを用いて
ランダムに選択されて、単一の合成放射ビームを形成す
る。確率論的選択プロセスは、確率分布の如きアルゴリ
ズムを用いることにより、個々の放射エレメントを所定
のパーセンテージに定める目的を達成し、これによっ
て、アレイ内の放射器の配置をランダムに決定する。選
択された配置は、アンテナシステムの電力効率を最大に
しつつ、近接するビームとの干渉を最小にするものであ
る。各選択された放射器の配置は独立であり、ビーム
は、アンテナ構成限度内において操縦可能なものであ
る。
【００２５】個々の放射エレメントの全体のセットから
放射エレメントの多くの分離されたセットが選択され、
従って、フェーズドアレイアンテナアパーチャの範囲内
において、マルチビームが形成され得ることは評価し得
るものである。特に、放射エレメントはある周波数領域
にわたって動作し得るという故、各々の放射エレメント
が、別々の周波数にて動作することができ、別々の合成
ビームを形成する。例えば、１つの放射エメントは第１
セットの放射器において動作し得る。第１のセットの放
射器は、第１の合成ビームを送信または受信する。この
１つの放射エレメントは、第２のセットの放射エレメン
トに含まれる場合がある。第２の放射器は、第１の放射
セット中の放射エレメントのいくつか或いは全てを含む
こともあるし、全然含まない場合もあり得る。第２セッ
トの放射エレメントは、協働して第２の合成ビームを受
信または送信する。
放射エレメントの多くの分離されたセットが選択され、
従って、フェーズドアレイアンテナアパーチャの範囲内
において、マルチビームが形成され得ることは評価し得
るものである。特に、放射エレメントはある周波数領域
にわたって動作し得るという故、各々の放射エレメント
が、別々の周波数にて動作することができ、別々の合成
ビームを形成する。例えば、１つの放射エメントは第１
セットの放射器において動作し得る。第１のセットの放
射器は、第１の合成ビームを送信または受信する。この
１つの放射エレメントは、第２のセットの放射エレメン
トに含まれる場合がある。第２の放射器は、第１の放射
セット中の放射エレメントのいくつか或いは全てを含む
こともあるし、全然含まない場合もあり得る。第２セッ
トの放射エレメントは、協働して第２の合成ビームを受
信または送信する。
【００２６】本発明の１つの実施例として、各ビームが
確率論的に選択された１つのセットの放射器群に割り当
てられる。選択されたセットの放射器群内の放射器の割
り当ては、地上コマンド及び衛星４０へアップロードさ
れた修正位相制御アルゴリズムにより変更し得るもので
ある。間引化マルチビームフェーズドアレイは、例え
ば、フルアレイの約５０％または７５％を使用して単一
のビームのみを生成する場合がある点に注意すべきであ
る。間引化マルチビームフェーズドアレイは、より少な
い放射器を用いて、１つの合成ビームの受信または送信
をする。間引化したアレイは、フルアレイの場合と同様
の性能を得ている。もし、間引化アレイの単位アンテナ
電力がフルアレイのアンテナのそれと同じであれば、間
引きアレイは、フルアレイより小さい電力を放射してい
る。さらに、間引きアレイを用いることによる把握し得
る利点としては、間引化マルチビームフェーズドアレイ
の製造及び較正における労働力の低減である。ビームが
位相制御により形成されるということから、アレイ構成
における何らかの非均一性も位相調整により補償し得る
ものであり、従って、高精度組み立ての必要性を低減す
るものである。
確率論的に選択された１つのセットの放射器群に割り当
てられる。選択されたセットの放射器群内の放射器の割
り当ては、地上コマンド及び衛星４０へアップロードさ
れた修正位相制御アルゴリズムにより変更し得るもので
ある。間引化マルチビームフェーズドアレイは、例え
ば、フルアレイの約５０％または７５％を使用して単一
のビームのみを生成する場合がある点に注意すべきであ
る。間引化マルチビームフェーズドアレイは、より少な
い放射器を用いて、１つの合成ビームの受信または送信
をする。間引化したアレイは、フルアレイの場合と同様
の性能を得ている。もし、間引化アレイの単位アンテナ
電力がフルアレイのアンテナのそれと同じであれば、間
引きアレイは、フルアレイより小さい電力を放射してい
る。さらに、間引きアレイを用いることによる把握し得
る利点としては、間引化マルチビームフェーズドアレイ
の製造及び較正における労働力の低減である。ビームが
位相制御により形成されるということから、アレイ構成
における何らかの非均一性も位相調整により補償し得る
ものであり、従って、高精度組み立ての必要性を低減す
るものである。
【００２７】本発明による送信アレイ構成例において
は、アンテナエレメント３０の放射器１は、マイクロ波
ミラー（反射器）を形成するもの、または信号の幾何学
的目標をより制御するためのレンズを形成するものとし
て設計され得る。マルチビームアンテナにおいては、各
送信エレメントが独立の放射器として動作する。所望の
形状、方向、及びサイズの合成ビームが、独立の放射器
１の１セットからの放射信号の位相追加により空間中に
形成される。本発明の典型的な実施例としては、１，４
６０個の放射器１は、２０個の分離した別々の合成放射
ビーム（同時放射し得る）を形成する。従って、この典
型的実施例においては、７３個のランダムに配置された
放射器１が、各合成ビームを形成するために使用され
る。
は、アンテナエレメント３０の放射器１は、マイクロ波
ミラー（反射器）を形成するもの、または信号の幾何学
的目標をより制御するためのレンズを形成するものとし
て設計され得る。マルチビームアンテナにおいては、各
送信エレメントが独立の放射器として動作する。所望の
形状、方向、及びサイズの合成ビームが、独立の放射器
１の１セットからの放射信号の位相追加により空間中に
形成される。本発明の典型的な実施例としては、１，４
６０個の放射器１は、２０個の分離した別々の合成放射
ビーム（同時放射し得る）を形成する。従って、この典
型的実施例においては、７３個のランダムに配置された
放射器１が、各合成ビームを形成するために使用され
る。
【００２８】送信アレイ構成例において、複数のアンテ
ナエレメント３０は、複数の帯域フィルタ２と各放射器
１をサポートする帯域フィルタ２とを含む。帯域フィル
タ２は、ビーム形成網２６において形成され、供給回路
７から受信した信号を処理する。帯域フィルタ２は、所
望の周波数バンド内の信号のみを通過する。この所望バ
ンドの周波数は、近接する周波数バンドにおいて他の通
信システムとの間で何ら干渉の起きないように選ばれ
る。帯域フィルタ２により受信される信号で周波数上所
望バンド以外のものは，遮断される。従って、本発明に
おいて、各放射器１は、各々対応するビーム形成網か
ら、所望バンドの周波数内に入る信号のみを通過する帯
域フィルタ２に結合される。好ましくは、各帯域フィル
タ２は高Ｑ共振器として構成される。各フィルター内の
高Ｑ共振器は、互いに電磁気学的に結合されている２つ
の直交帯域フィルタを形成する。好ましくは、これらの
帯域フィルタは、例えば約１８．９５０ＧＨｚから２
０．２００ＧＨｚのある領域の周波数を通過し、他の全
ての周波数を遮断する。しかし、本発明の教示は、帯域
フィルタ２を用いたタイプに限定されるものではなく、
所望の通過帯域を提供する好ましい領域内でいくつかの
異なる方法で実現し得るものである。そしてまた、本発
明の教示は、この独自のスペクトル領域、または周波数
バンドのみに限定するものではない。本発明に従えば、
この帯域フィルタは、例えば約１０ＧＨｚから１００Ｇ
Ｈｚの周波数領域のみの信号を通過をする。
ナエレメント３０は、複数の帯域フィルタ２と各放射器
１をサポートする帯域フィルタ２とを含む。帯域フィル
タ２は、ビーム形成網２６において形成され、供給回路
７から受信した信号を処理する。帯域フィルタ２は、所
望の周波数バンド内の信号のみを通過する。この所望バ
ンドの周波数は、近接する周波数バンドにおいて他の通
信システムとの間で何ら干渉の起きないように選ばれ
る。帯域フィルタ２により受信される信号で周波数上所
望バンド以外のものは，遮断される。従って、本発明に
おいて、各放射器１は、各々対応するビーム形成網か
ら、所望バンドの周波数内に入る信号のみを通過する帯
域フィルタ２に結合される。好ましくは、各帯域フィル
タ２は高Ｑ共振器として構成される。各フィルター内の
高Ｑ共振器は、互いに電磁気学的に結合されている２つ
の直交帯域フィルタを形成する。好ましくは、これらの
帯域フィルタは、例えば約１８．９５０ＧＨｚから２
０．２００ＧＨｚのある領域の周波数を通過し、他の全
ての周波数を遮断する。しかし、本発明の教示は、帯域
フィルタ２を用いたタイプに限定されるものではなく、
所望の通過帯域を提供する好ましい領域内でいくつかの
異なる方法で実現し得るものである。そしてまた、本発
明の教示は、この独自のスペクトル領域、または周波数
バンドのみに限定するものではない。本発明に従えば、
この帯域フィルタは、例えば約１０ＧＨｚから１００Ｇ
Ｈｚの周波数領域のみの信号を通過をする。
【００２９】好ましい実施例において、各放射器１と各
帯域フィルタ２は、図８に示すように一体化される。放
射器１は好ましくはホーン状の輪郭を有し、例えば、銅
プレートされたグラファイトエポキシ材、または精密加
工されたアルミニウム材などの軽量材で製造される。こ
のホーンはトップ部とベース部を含み、平衡した電場Ｅ
と磁場Ｈの平衡伝搬に対する特徴を有している。各ホー
ンのトップ部は、逆円錐の様な形状で、一端が円形に開
放している。逆円錐体の開放端とは反対側の端は、ホー
ンのベース部に設置される。ホーンのベース部は円錐形
あるいは正方形断面であり、ホーントップ部を支持し得
るものでる。またベース部は帯域フィルタ２を収容し得
るものである。
帯域フィルタ２は、図８に示すように一体化される。放
射器１は好ましくはホーン状の輪郭を有し、例えば、銅
プレートされたグラファイトエポキシ材、または精密加
工されたアルミニウム材などの軽量材で製造される。こ
のホーンはトップ部とベース部を含み、平衡した電場Ｅ
と磁場Ｈの平衡伝搬に対する特徴を有している。各ホー
ンのトップ部は、逆円錐の様な形状で、一端が円形に開
放している。逆円錐体の開放端とは反対側の端は、ホー
ンのベース部に設置される。ホーンのベース部は円錐形
あるいは正方形断面であり、ホーントップ部を支持し得
るものでる。またベース部は帯域フィルタ２を収容し得
るものである。
【００３０】各帯域フィルタ２は、好ましくは複数の極
を含む。各極は、デュアルモードの楕円フィルタ３２及
び誘電共振器１７を含む。さらに、各極はキャビテイ３
４内に配置され、各キャビテイ３４は、他の隣接するキ
ャビテイにアイリスで結合されている。極の構成は、各
放射器１のベース内部に収容されている。デュアルモー
ド楕円フィルタ３２は、右円偏波あるいは左円偏波チャ
ネルをホーンに放出することを可能としている。この構
成は、わずかの周波数損失の結果しか与えず、デュアル
偏波周波数の再利用を有効とするに十分なアイソレーシ
ョンを提供している。好ましくは、例えば誘電率が１０
といった高Ｑ誘電共振器１７が、帯域フィルタ２の大き
さと重量を低減し、その温度安定性を改善するために使
用し得る。帯域フィルタ２の周波数は、誘電共振器１７
の大きさにより設定され、共振器が配置されているキャ
ビティ３４の大きさもある程度関連している。帯域フィ
ルタ２のバンド幅及び共振モードは、キャビティ３４と
他のキャビティとを結合しているアイリスの大きさと形
状、放射器の大きさにより、更に、帯域フィルタ２の第
１ステージをインピーダンス整合アイソレータ３と結合
しているプローブの特性により、確立される。
を含む。各極は、デュアルモードの楕円フィルタ３２及
び誘電共振器１７を含む。さらに、各極はキャビテイ３
４内に配置され、各キャビテイ３４は、他の隣接するキ
ャビテイにアイリスで結合されている。極の構成は、各
放射器１のベース内部に収容されている。デュアルモー
ド楕円フィルタ３２は、右円偏波あるいは左円偏波チャ
ネルをホーンに放出することを可能としている。この構
成は、わずかの周波数損失の結果しか与えず、デュアル
偏波周波数の再利用を有効とするに十分なアイソレーシ
ョンを提供している。好ましくは、例えば誘電率が１０
といった高Ｑ誘電共振器１７が、帯域フィルタ２の大き
さと重量を低減し、その温度安定性を改善するために使
用し得る。帯域フィルタ２の周波数は、誘電共振器１７
の大きさにより設定され、共振器が配置されているキャ
ビティ３４の大きさもある程度関連している。帯域フィ
ルタ２のバンド幅及び共振モードは、キャビティ３４と
他のキャビティとを結合しているアイリスの大きさと形
状、放射器の大きさにより、更に、帯域フィルタ２の第
１ステージをインピーダンス整合アイソレータ３と結合
しているプローブの特性により、確立される。
【００３１】図８及び図９に示す様に、好ましくは、放
射器１と帯域フィルタ２は、右及び左円偏波をサポート
する。しかしながら、本発明の教示はこの構成に限定す
るものではなく、右円偏波のみまたは左円偏波のみを付
加的にサポートするようにすることも考えられる。所望
の偏波に依存して、適当なフィルタ入力、右円偏波入力
１４または左円偏波の入力１５が、インピーダンス整合
アイソレータ３に結合されている。右円偏波及び左円偏
波の双方をサポートするために、入力１４及び入力１５
の両方が９０度ハイブリッド２８により、入力１５がイ
ンピーダンス整合アイソレータ３に接続される。この実
施例は図８に示される。図９に示した他の実施例におい
て、各放射器１は、パッチアレイを含む。好ましくは、
このパッチアレイは、低プロフィールアレイ供給クラス
タセル１６である。このクラスタセル１６は、４つのエ
レメント、すなわち、放射パッチエレメント１８の第１
層、放射パッチエレメント２０の第２層、カップリング
スロット２２の１層、及び電力分配網２４を有してい
る。放射パッチエレメント１８の第１層は、放射パッチ
エレメント２０の第２層上部平行平面内に配置される。
射器１と帯域フィルタ２は、右及び左円偏波をサポート
する。しかしながら、本発明の教示はこの構成に限定す
るものではなく、右円偏波のみまたは左円偏波のみを付
加的にサポートするようにすることも考えられる。所望
の偏波に依存して、適当なフィルタ入力、右円偏波入力
１４または左円偏波の入力１５が、インピーダンス整合
アイソレータ３に結合されている。右円偏波及び左円偏
波の双方をサポートするために、入力１４及び入力１５
の両方が９０度ハイブリッド２８により、入力１５がイ
ンピーダンス整合アイソレータ３に接続される。この実
施例は図８に示される。図９に示した他の実施例におい
て、各放射器１は、パッチアレイを含む。好ましくは、
このパッチアレイは、低プロフィールアレイ供給クラス
タセル１６である。このクラスタセル１６は、４つのエ
レメント、すなわち、放射パッチエレメント１８の第１
層、放射パッチエレメント２０の第２層、カップリング
スロット２２の１層、及び電力分配網２４を有してい
る。放射パッチエレメント１８の第１層は、放射パッチ
エレメント２０の第２層上部平行平面内に配置される。
【００３２】放射パッチエレメント１８の第１層、放射
パッチエレメント２０の第２層の両方は、スロット２２
を結合している層上部の平行平面上に配置される。最後
に、第１層１８、第２層２０、及び結合されたスロット
層２２は電力分配網２４の上部に配置される。電力分配
２４の構造は、パッチアレイから放出される偏波を確立
する。発信に際し、マイクロ波は、帯域フィルタ２から
クラスタセル１６において受信される。電力配分網２４
は、放射器１の出力である信号を、３つの平行層、結合
層２２、第２放射層２０、及び第１放射層１８を介して
受け渡す。
パッチエレメント２０の第２層の両方は、スロット２２
を結合している層上部の平行平面上に配置される。最後
に、第１層１８、第２層２０、及び結合されたスロット
層２２は電力分配網２４の上部に配置される。電力分配
２４の構造は、パッチアレイから放出される偏波を確立
する。発信に際し、マイクロ波は、帯域フィルタ２から
クラスタセル１６において受信される。電力配分網２４
は、放射器１の出力である信号を、３つの平行層、結合
層２２、第２放射層２０、及び第１放射層１８を介して
受け渡す。
【００３３】図８、図９、及び図１０に示された放射器
の実施例は、受信及び送信動作モードの各々において用
いられるのである。各構成の放射器は、実質的に同様の
周波数バンドを運用する。送信運用モードにおいて、放
射器の各々は好ましくは、例えば約１８から２０ＧＨｚ
の周波数領域において動作する。受信モードにおいて
は、放射器の各々は、好ましくは例えば約２８ＧＨｚの
周波数において動作する。
の実施例は、受信及び送信動作モードの各々において用
いられるのである。各構成の放射器は、実質的に同様の
周波数バンドを運用する。送信運用モードにおいて、放
射器の各々は好ましくは、例えば約１８から２０ＧＨｚ
の周波数領域において動作する。受信モードにおいて
は、放射器の各々は、好ましくは例えば約２８ＧＨｚの
周波数において動作する。
【００３４】本発明のアンテナシステムにおける送信構
成と受信構成との相違は、位相制御アルゴリズムの機能
において知ることができる。すなわち、送信運用では位
相及び利得制御は合成放射ビームを形成するよう調整さ
れ、一方、受信動作モードにおいては、位相及び利得
は、複数の受信回路により、処理された信号からの受信
ビームを制御する。
成と受信構成との相違は、位相制御アルゴリズムの機能
において知ることができる。すなわち、送信運用では位
相及び利得制御は合成放射ビームを形成するよう調整さ
れ、一方、受信動作モードにおいては、位相及び利得
は、複数の受信回路により、処理された信号からの受信
ビームを制御する。
【００３５】再び、図２ないし図５によれば、本発明の
アンテナシステムは制御バス１１ａ及び１１ａ’を含ん
でいる。これらは、各供給回路７及び受信回路５９の各
々へ、位相制御アルゴリズムから導出されるビーム位置
決め及びビーム幅制御情報を受け渡すものである。制御
バス１１ａ及び１１ａ’は各供給回路７、並びに対応す
る位相器６及び５７の制御入力端において受信回路５９
に接続され、デジタル制御情報として制御情報を運ぶ。
このデジタル制御情報は、対応する各々の位相器６及び
５７の利得と位相を支配する。上述において説明したよ
うに、デジタル制御信号は位相制御アルゴリズムにより
確立する。このアルゴリズムは衛星４０において保存さ
れ、地上局42から修正されるものである。位相制御アル
ゴリズムは、制御バス１１を介して衛星４０へコマンド
を渡す。これらの地上コマンドは、位相制御アルゴリズ
ム保存装置１０及び１０’に保存される。位相制御アル
ゴリズム保存装置１０及び１０’は、位相及び利得制御
器９及び９’と協働して、所望のビーム配置及びビーム
幅を保証するためのデジタル制御信号が、各々の対応す
る移相器６及び５７に対して稼働し得るように、地上コ
マンドを送信する。さらに、本発明による教示が示すよ
うに、所望の信号方位とカバレージ域は、対応する移相
器６及び５７において、位相設定において好ましく実施
されて、制御情報により決定される。位相設定は、選択
されたサイトに対して高利得サービスを保証する。制御
バスは、好ましくは、利得及び位相制御のために供給回
路７と受信回路５９とを内部接続する導線の平面状のパ
ターンを含む。導線の平面状のパターンは、１層または
２層のエッチングされた銅で以て、供給回路７及び受信
回路５９の各々の下で信号を受け渡すことのできるリボ
ンの様な構造を形成している。
アンテナシステムは制御バス１１ａ及び１１ａ’を含ん
でいる。これらは、各供給回路７及び受信回路５９の各
々へ、位相制御アルゴリズムから導出されるビーム位置
決め及びビーム幅制御情報を受け渡すものである。制御
バス１１ａ及び１１ａ’は各供給回路７、並びに対応す
る位相器６及び５７の制御入力端において受信回路５９
に接続され、デジタル制御情報として制御情報を運ぶ。
このデジタル制御情報は、対応する各々の位相器６及び
５７の利得と位相を支配する。上述において説明したよ
うに、デジタル制御信号は位相制御アルゴリズムにより
確立する。このアルゴリズムは衛星４０において保存さ
れ、地上局42から修正されるものである。位相制御アル
ゴリズムは、制御バス１１を介して衛星４０へコマンド
を渡す。これらの地上コマンドは、位相制御アルゴリズ
ム保存装置１０及び１０’に保存される。位相制御アル
ゴリズム保存装置１０及び１０’は、位相及び利得制御
器９及び９’と協働して、所望のビーム配置及びビーム
幅を保証するためのデジタル制御信号が、各々の対応す
る移相器６及び５７に対して稼働し得るように、地上コ
マンドを送信する。さらに、本発明による教示が示すよ
うに、所望の信号方位とカバレージ域は、対応する移相
器６及び５７において、位相設定において好ましく実施
されて、制御情報により決定される。位相設定は、選択
されたサイトに対して高利得サービスを保証する。制御
バスは、好ましくは、利得及び位相制御のために供給回
路７と受信回路５９とを内部接続する導線の平面状のパ
ターンを含む。導線の平面状のパターンは、１層または
２層のエッチングされた銅で以て、供給回路７及び受信
回路５９の各々の下で信号を受け渡すことのできるリボ
ンの様な構造を形成している。
【００３６】本発明の好ましい実施例において、供給回
路７及び受信回路５９は一意なアドレスを有している。
これは、例えば、公開されたまたは短縮されたパターン
により地上との連絡として決定されているものである。
供給回路７及び受信回路５９は、そのアドレスと各信号
に関連したアドレスとを一致させることにより、それ
が、制御バス１１ａ及び１１ａ’を介して受信されるデ
ジタル制御信号の意図された受領なのかどうか決定す
る。
路７及び受信回路５９は一意なアドレスを有している。
これは、例えば、公開されたまたは短縮されたパターン
により地上との連絡として決定されているものである。
供給回路７及び受信回路５９は、そのアドレスと各信号
に関連したアドレスとを一致させることにより、それ
が、制御バス１１ａ及び１１ａ’を介して受信されるデ
ジタル制御信号の意図された受領なのかどうか決定す
る。
【００３７】もし、供給回路７または受信回路５９のア
ドレスが、制御信号のアドレスと一致しない場合、供給
回路７及び受信回路５９はその信号を無視する。しか
し、供給回路７または受信回路５９のアドレスが制御信
号のアドレスと一致する場合、供給回路７または受信回
路５９はその制御信号に埋め込まれたコマンドを実行す
る。
ドレスが、制御信号のアドレスと一致しない場合、供給
回路７及び受信回路５９はその信号を無視する。しか
し、供給回路７または受信回路５９のアドレスが制御信
号のアドレスと一致する場合、供給回路７または受信回
路５９はその制御信号に埋め込まれたコマンドを実行す
る。
【００３８】例えば、デジタル制御信号は、デジタル信
号内に符号化されていたアドレスが示す特定の供給回路
７を指示し、供給回路７をサポートする電力分配器８か
ら受信され、入力されたビームを修正する。この特定の
供給回路７はまず、それが制御バス１１ａにまたがるデ
ジタル制御信号の受領であることを決定する。そして、
その対応する位相器６において入力されたビームの位相
及び利得を変化させることにより、制御信号を実行す
る。修正されたビームは位相器６からＭＭＩＣ５へ、さ
らに電力増幅器４を通してｎ：１信号結合器１３へ、そ
して最後には帯域フィルタ２を通して発信のための放射
器へ渡される。従って、位相制御アルゴリズムは、バス
１１，保存装置、位相及び利得制御器、及び制御バス１
１ａを介して独立に放射器１へ送られるビームを制御す
る。そして各放射器１からの信号放射を所望のレベルに
維持する。
号内に符号化されていたアドレスが示す特定の供給回路
７を指示し、供給回路７をサポートする電力分配器８か
ら受信され、入力されたビームを修正する。この特定の
供給回路７はまず、それが制御バス１１ａにまたがるデ
ジタル制御信号の受領であることを決定する。そして、
その対応する位相器６において入力されたビームの位相
及び利得を変化させることにより、制御信号を実行す
る。修正されたビームは位相器６からＭＭＩＣ５へ、さ
らに電力増幅器４を通してｎ：１信号結合器１３へ、そ
して最後には帯域フィルタ２を通して発信のための放射
器へ渡される。従って、位相制御アルゴリズムは、バス
１１，保存装置、位相及び利得制御器、及び制御バス１
１ａを介して独立に放射器１へ送られるビームを制御す
る。そして各放射器１からの信号放射を所望のレベルに
維持する。
【００３９】送信または受信構成の好ましい実施例とし
ては、放射器１の総数より比較的小さいパーセンテージ
の数の放射器１のみが、単一ビームにおける変化の影響
を受ける。例えば、先に外観した典型的送信アレイの実
施例においては、約５％、即ち１４６０個うち７３個の
放射器が、２０個の分離され且つ別々の放射ビームのう
ちの１つにおける変化の影響を受ける。
ては、放射器１の総数より比較的小さいパーセンテージ
の数の放射器１のみが、単一ビームにおける変化の影響
を受ける。例えば、先に外観した典型的送信アレイの実
施例においては、約５％、即ち１４６０個うち７３個の
放射器が、２０個の分離され且つ別々の放射ビームのう
ちの１つにおける変化の影響を受ける。
【００４０】さらに本発明の送信構成例によれば、図１
１及び図１２に示すように、一体化された衛星通信シス
テムは、複数のアンテナエレメント３０、複数のビーム
形成網２６、及び複数の供給回路７を含む。図１１は、
単一ビームに対する本発明の好ましい実施例の斜視図で
ある。図１１において、放射器１の複数及びビーム形成
網２６の複数は強調されて描かれている。本発明の残余
の部分、すなわち供給回路７は放射器１をサポートする
ビーム形成網層に構築される。図１２はアンテナシステ
ムの側面からの断面図である。この眺めは、アンテナエ
レメント３０、供給回路７、及びビーム形成網２６を示
している。さらに、図１２は、放射器１のベースに据え
つけられた９０度ハイブリッド２８を示している。前記
において説明したように、ハイブリッドは、右円偏波及
び左円偏波を有効にしている。従って、図１２は各偏波
における、ビーム形成網２６及び供給回路７の構成を示
している。図１２はまた、ハイブリッド２８にあって、
半剛性同軸ケーブルにより放射器１のベースへ据えつけ
られた供給回路７を示している。
１及び図１２に示すように、一体化された衛星通信シス
テムは、複数のアンテナエレメント３０、複数のビーム
形成網２６、及び複数の供給回路７を含む。図１１は、
単一ビームに対する本発明の好ましい実施例の斜視図で
ある。図１１において、放射器１の複数及びビーム形成
網２６の複数は強調されて描かれている。本発明の残余
の部分、すなわち供給回路７は放射器１をサポートする
ビーム形成網層に構築される。図１２はアンテナシステ
ムの側面からの断面図である。この眺めは、アンテナエ
レメント３０、供給回路７、及びビーム形成網２６を示
している。さらに、図１２は、放射器１のベースに据え
つけられた９０度ハイブリッド２８を示している。前記
において説明したように、ハイブリッドは、右円偏波及
び左円偏波を有効にしている。従って、図１２は各偏波
における、ビーム形成網２６及び供給回路７の構成を示
している。図１２はまた、ハイブリッド２８にあって、
半剛性同軸ケーブルにより放射器１のベースへ据えつけ
られた供給回路７を示している。
【００４１】図１３は、本発明の単一ビーム発信をサポ
ートする送信構成の供給回路７に対する好ましいレイア
ウトを示している。図１３に示すように、各供給回路７
は、同様の半導体チップパッケージを有している。そし
て、この供給回路は、ビーム形成網２６層へ半剛性同軸
ケーブル及び点ハンダによりマウントされている。図１
４は、図１３の斜視図であり、及び層状に整列された複
数のビーム形成網２６の要部を提示している。
ートする送信構成の供給回路７に対する好ましいレイア
ウトを示している。図１３に示すように、各供給回路７
は、同様の半導体チップパッケージを有している。そし
て、この供給回路は、ビーム形成網２６層へ半剛性同軸
ケーブル及び点ハンダによりマウントされている。図１
４は、図１３の斜視図であり、及び層状に整列された複
数のビーム形成網２６の要部を提示している。
【００４２】本発明の好ましい実施例を参照しつつ、本
発明について説明したが、本発明の範囲と精神から離れ
ることなく、形状あるいは詳細についての改変がなされ
ることは、当業者であれば理解できる。
発明について説明したが、本発明の範囲と精神から離れ
ることなく、形状あるいは詳細についての改変がなされ
ることは、当業者であれば理解できる。
【図１】本発明による衛星通信システムのブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明による送信アレイ構成を示す全体的ブロ
ック図(上部)である。
ック図(上部)である。
【図３】本発明による送信アレイ構成を示す全体的ブロ
ック図(下部)である。
ック図(下部)である。
【図４】本発明による受信アレイ構成を示す全体的ブロ
ック図(上部)である。
ック図(上部)である。
【図５】本発明による受信アレイ構成を示す全体的ブロ
ック図(下部)である。
ック図(下部)である。
【図６】本発明による斜視図であり、アンテナアレイの
開口を示している。
開口を示している。
【図７】本発明による斜視図であり、単一ビームの送信
または受信をなすアンテナエレメントを示している。
または受信をなすアンテナエレメントを示している。
【図８】本発明による斜視図であり、アンテナエレメン
トの好ましい実施例を示している。
トの好ましい実施例を示している。
【図９】本発明による、ふたつの信号を直角偏波の下で
放射を描いているブロックダイヤグラムである。すなわ
ち左及び右円偏波である。
放射を描いているブロックダイヤグラムである。すなわ
ち左及び右円偏波である。
【図１０】本発明による斜視図であり、放射器の代替的
実施例を示す。
実施例を示す。
【図１１】本発明による斜視図であり、単一ビームを発
信のためアンテナエレメント及びビーム形成網を示して
いる。
信のためアンテナエレメント及びビーム形成網を示して
いる。
【図１２】本発明による、好ましい実施例における断面
を横から見た図である。
を横から見た図である。
【図１３】本発明による、単一アンテナに対するビーム
形成網及び供給回路示す。ここでは、直角偏波信号を放
出している。
形成網及び供給回路示す。ここでは、直角偏波信号を放
出している。
【図１４】本発明による、好ましい実施例における斜視
図である。信号供給回路からアンテナアレイの前面まで
眺めた単一ビームのビーム形成網及び供給回路を示して
いる。
図である。信号供給回路からアンテナアレイの前面まで
眺めた単一ビームのビーム形成網及び供給回路を示して
いる。
１ 放射器 ２ 帯域フィルタ ７ 供給回路 ３０ アンテナエレメント ５９ 受信回路
Claims (26)
- 【請求項１】 地上局及び少なくとも１つの衛星を含む
衛星通信システムあって、 前記少なくとも１つの衛星が、 前記地上局から受信するコマンドを搬送する制御バス
と、 前記制御バスから前記コマンドのうちの位相及び利得制
御コマンドを受信する保存装置と、 前記保存装置に結合された入力を有して、前記位相及び
利得制御コマンドを受信する位相及び利得制御器と、 ビームを発信する複数のアンテナエレメントであって、
前記アンテナエレメントの各々が入力有し、前記アンテ
ナエレメントの総数より小さいｍ個の前記アンテナエレ
メントがビームを発信するために選択されるアンテナエ
レメントと、 複数のビーム形成網であって、前記ビーム形成網の各々
が、各々が入力及びｎ個の出力を有する電力分割器及び
電力分配器を含み、前記分割器の各々が、ｍ個のビーム
のうちの１つのビームを受信し、ｍ個のビームのうちの
前記１つのｎ個に分割された部分を出力する電力分割器
を含むビーム形成網と、 複数の供給回路であって、各供給回路が、前記電力分割
器の各々の前記ｎ個の出力の１つを受信するｎ個の信号
入力、前記位相及び利得制御器からの前記位相及び利得
制御コマンドを受信する制御入力、及び接続されたアン
テナエレメントの前記入力へ結合された出力を有し、前
記供給回路が、前記ｍ個のビームの前記ｎ個に分割され
た部分を、前記位相及び利得コマンドに反応して、増幅
及び移相し、前記ｍ個の選択されたアンテナエレメント
から放射するビームを生成する供給回路と、を含むこと
を特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の衛星通信システムであ
って、前記複数のアンテナエレメント、前記複数のビー
ム形成網、及び前記複数の供給回路が単一のマルチビー
ムフェーズドアレイアンテナに一体化されていることを
特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項３】 請求項１に記載の衛星通信システムであ
って、前記アンテナエレメントが、 少なくとも１つの放射器であって、前記ｍ個の選択され
たアンテナエレメントの各々の前記少なくとも１つの放
射器が前記ビームを形成するに利用される放射器と、 前記少なくとも１つの放射器と前記供給回路の１つとの
間で結合されている少なくとも１つの帯域フィルタであ
って、前記少なくとも１つの帯域フィルタが、特定の周
波数帯内の信号を前記供給回路から前記少なくとも１つ
の放射器へ渡すものであって、前記特定周波数帯が、近
接する周波数帯における他の通信システムからの干渉を
最小にするように選ばれる帯域フィルタと、を含むこと
を特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項４】 請求項３に記載の衛星通信システムであ
って、確率論的選択行程が、前記ｍ個のアンテナエレメ
ントの各々の前記少なくとも１つの放射器の内の何れ
が、前記ビームを発信するかを定めることを特徴とする
衛星通信システム。 - 【請求項５】 請求項４に記載の衛星通信システムであ
って、前記放射器の１４６０個が、最大２０個の分離さ
れ且つ別々な放射ビームを形成することを特徴とする衛
星通信システム。 - 【請求項６】 請求項４に記載の衛星通信システムであ
って、前記ｍ個の選択されたアンテナエレメントの前記
少なくとも１つの放射器の各々が、所定の周波数領域に
おいて動作し、前記ｍ個のアンテナエレメントの前記少
なくとも１つの放射器の２または３個が、前記分離され
且つ別々の放射ビームを特定周波数において形成するこ
とを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項７】 請求項３に記載の衛星通信システムであ
って、前記複数のアンテナエレメントの前記少なくとも
１つの放射器の各々が、ホーンの輪郭をなし、さらに前
記ホーンの各々が、 端を有する截頭形の逆錐体の輪郭をし、前記端が開口し
且つ円形であるトップと、 前記ホーンの前記トップを支持し且つ、前記帯域フィル
タを収容することができるベースと、 を含むホーンであることを特徴とする衛星通信システ
ム。 - 【請求項８】 請求項３に記載の衛星通信システムであ
って、前記複数のアンテナエレメントの少なくとも１つ
の放射器の各々が、パッチアレイとして構成され、さら
に前記パッチアレイが、 放射パッチエレメントの第１層と、 放射パッチエレメントの第２層であって、前記第１層が
前記第２層の上部に平行して配置される第２層と、 結合スロットの第３層であって、前記第１層及び前記第
２層の両方が、前記第３層の上部に平行に配置される第
３層と、 第４の電力分配層であって、前記第１層、前記第２層、
前記第３層が、前記第４層の上部に平行に配置される第
４層と、を含むことを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項９】 請求項３に記載の衛星通信システムであ
って、さらに、前記複数のアンテナエレメントの前記少
なくとも１つの帯域フィルタの各々が、 ハウジング内に配置された複数のデュアルモード楕円フ
ィルタと、 前記ハウジング内に配置された複数の誘電共振器であっ
て、前記ハウジング内において複数の極を形成する前記
楕円フィルタと交互に整列され、前記極の各々が前記ハ
ウジング内においてキャビティを形成するように配置さ
れる誘電共振器と、 前記キャビティの各々に結合された複数のアイリスと、
をさらに含むことを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項１０】 請求項３に記載の衛星通信システムで
あって、前記少なくとも１つの放射器の各々及び前記複
数のアンテナエレメントの前記少なくとも１つの帯域フ
ィルタが、右及び左円偏波を、９０度ハイブリッドによ
りサポートすることを特徴する衛星通信システム。 - 【請求項１１】 請求項３に記載の衛星通信システムで
あって、前記複数のアンテナエレメントの前記少なくと
も１つの帯域フィルタの各々が、少なくとも１つの高誘
電率及び高Ｑ共振器を含むことを特徴とする衛星通信シ
ステム。 - 【請求項１２】 請求項３に記載の衛星通信システムで
あって、前記特定周波数帯が、約１０ＧＨｚから１００
ＧＨｚであることを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項１３】 請求項１に記載の衛星通信システムで
あって、前記供給回路の各々が回路パッケージをさらに
含み、前記回路パッケージが、 ｎ個の移相器であって、前記ｎ個の位相器の各々が、前
記電力分配器の各々の前記出力の１つを受信する信号入
力、位相及び利得制御信号を受信する制御入力、及び出
力を有する移相器と、 ｎ個のモノシリックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)であ
って、前記ｎ個のＭＭＩＣの各々が、前記ｎ個の移相器
の１つの前記出力に結合しているＭＭＩＣと、 ｎ個の入力と１つの出力とを有する信号結合器であっ
て、前記信号結合器の各々が、前記ｎ個のＭＭＩＣの各
々の出力と結合している信号結合器と、 前記信号結合器と結合している電力増幅器と、 前記電力増幅器と結合しているインピーダンス整合アイ
ソレータと、を含み、前記回路パッケージの各々が、前
記位相及び利得制御器から前記位相及び利得制御信号を
受信する前記制御バスを介して、別々にアクセス可能で
あることを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項１４】 地上局及び少なくとも１つの衛星を含
む衛星通信システムであって、少なくとも１つの衛星
が、 前記地上局から受信されるコマンドを搬送する制御バス
と、 前記制御バスから位相及び利得制御コマンドを受信する
保存装置と、 前記位相及び利得制御コマンドを受信する前記保存装置
に結合された入力を有する位相及び利得制御器と、 複数のアンテナエレメントであって、前記複数のアンテ
ナエレメントの各々が、入力及び出力を有し、前記アン
テナエレメントの総数より小さいｍ個のアンテナエレメ
ントがビームを受信するように選択されるアンテナエレ
メントと、 複数のビーム加算機であって、前記複数のビーム加算機
の各々が、ｎ個の入力、及び出力を有し、前記ｎ個の入
力が、前記受信ビームの部分を受信するものであり、前
記ビーム加算器の各々が、前記出力において、ビームを
形成するビーム加算器と、 複数の受信回路であって、前記受信回路の各々が、前記
ｍ個の選択されたアンテナエレメントの１つから前記受
信ビームを受信する信号入力、前記位相及び利得制御器
から前記位相及び利得コマンドを受信する制御入力、及
びｎ個の出力を有し、前記ｎ個の出力は、前記複数のビ
ーム加算器の各々の前記ｎ個の入力の1つに結合したも
のであり、前記受信回路の各々は、前記位相及び利得制
御コマンドに反応して、前記受信ビームを増幅、移相、
及び分割し、前記ｎ個の出力において、前記受信ビーム
の前記部分を生成する複数の受信回路と、を含むことを
特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の衛星通信システム
であって、前記複数のアンテナエレメント、前記複数の
ビーム加算器、及び複数の受信回路が、単一のマルチビ
ームフェーズドアレイアンテナに一体化されていること
を特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載の衛星通信システム
であって、前記複数のアンテナエレメントの各々が、 少なくとも１つの放射器であって、前記ｍ個の選択され
たアンテナエレメントの各々の前記少なくとも１つの放
射器が、ビームの部分を受信するように使用される放射
器と、 前記少なくとも１つの放射器に結合された少なくとも１
つの低雑音増幅器と、 前記少なくとも１つの低雑音増幅器に結合された少なく
とも１つのドライバと、をさらに含み、前記少なくとも
１つの低雑音増幅器及び前記少なくとも１つのドライバ
が、前記少なくとも１つの放射器から、前記受信回路の
うちの接続された１つの前記信号入力へ、前記受信ビー
ムの前記部分を受け渡すことを特徴とする衛星通信シス
テム。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載の衛星通信システム
であって、確率論的選択行程が、前記ｍ個の選択された
アンテナエレメントの各々の前記少なくとも１つの放射
器のうちの何れが、前記ビームの前記部分を受信するか
を、定めることを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項１８】 請求項１４に記載の衛星通信システム
であって、前記受信回路の各々が、回路パッケージをさ
らに含み、前記回路パッケージが、 前記ｍ個の選択されたアンテナエレメントの前記１つの
前記出力に結合された入力と、ｎ個の出力とを有し、前
記受信ビームを、前記受信ビームのｎ個の部分に分割す
る電力スプリッタと、 ｎ個の帯域フィルタであって、前記帯域フィルタの各々
が、前記受信ビームの前記ｎ個の部分の１つを受信する
前記電力スプリッタの前記ｎ個の出力の１つに結合した
入力を有する帯域フィルタと、 ｎ個の第１モノシリックマイクロ波集積回路であって、
前記ｎ個のＭＭＩＣの各々が、前記ｎ個の帯域フィルタ
の前記１つから、前記受信ビームの前記ｎ個の部分の前
記1つを受信する前記ｎ個の帯域フィルタの１つに結合
されている第１ＭＭＩＣと、 ｎ個の移相器であって、前記ｎ個の移相器の各々が、前
記ｎ個のＭＭＩＣの１つから前記受信ビームの前記ｎ個
の部分の前記１つを受信する信号入力、前記位相及び利
得制御コマンドを受信する制御入力、及び前記受信ビー
ムの前記部分を提供する出力を、有する移相器と、 ｎ個の第２モノシリックマイクロ波集積回路であって、
前記ｎ個の第２ＭＭＩＣの各々が、前記ｎ個の移相器の
１つの前記出力に結合し、前記ｎ個のＭＭＩＣの１つ
が、前記受信ビームの前記部分を、前記複数のビーム加
算器の１つの前記ｎ個の入力の１つへ受け渡す第２ＭＭ
ＩＣと、を含み、各回路パッケージが、前記位相及び利
得制御器からの前記位相及び利得制御コマンドを受信す
る前記制御バスを介して、別々にアクセス可能であるこ
とを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項１９】 地上局及び少なくとも１つの衛星を含
む衛星通信システムであって、前記少なくとも１つの衛
星が、 前記地上局から位相及び利得制御コマンドを受信する手
段と、 地表上に複数のビームを放射するエレメントの第１セッ
トを含むフェーズドアレイアンテナと、 前記複数のビームの個々のビームを形成する前記エレメ
ントの前記セットのサブセットを選択する手段であっ
て、前記選択する手段が、エレメントの前記サブセット
を、確率論的選択行程に従って、選択する手段と、を含
むことを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載の衛星通信システム
であって、エレメントの前記セットの最大数の少なくと
も約５％が選択されることを特徴とする衛星通信システ
ム。 - 【請求項２１】 請求項１９に記載の衛星通信システム
であって、前記エレメントの各々が、回路パッケージに
結合され、前記回路パッケージが、 ｎ個の移相器であって、前記ｎ個の移相器の各々が、入
力ビーム信号を受信する信号入力、位相及び利得制御コ
マンドを受信する制御入力、及び出力を有する位相器
と、 ｎ個のモノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）で
あって、前記ｎ個のＭＭＩＣの１つが、前記ｎ個の位相
器の１つの前記出力に結合されているＭＭＩＣと、 ｎ個の入力と１つの出力とを有する信号結合器であっ
て、前記信号結合器の前記ｎ個の入力の１つが、前記ｎ
個のＭＭＩＣの１つと結合している信号結合器と、 入力及び出力を有する電力増幅器であって、前記電力増
幅器の前記入力が、前記信号結合器の前記出力に結合し
ている電力増幅器と、 入力及び出力を有するインピーダンス整合アイソレータ
であって、前記インピーダンス整合アイソレータの前記
入力が、前記電力増幅器の前記出力に結合しているイン
ピーダンス整合アイソレータと、を含み、各回路パッケ
ージが、前記位相及び利得制御コマンドを受信するため
の前記制御バスを介して、別々にアクセス可能として、
各回路パッケージが、前記位相及び利得制御コマンドに
反応して、前記入力ビーム信号を、個々に、増幅及び移
相し、前記複数のビームの前記個々のビームの１つを供
する回路パッケージを含むことを特徴とする衛星通信シ
ステム。 - 【請求項２２】 地上局及び少なくとも１つの衛星を含
む衛星通信システムであって、前記少なくとも１つの衛
星が、 前記地上局から位相及び利得制御コマンドを受信する手
段と、 複数のビームを受信するエレメントのセットを含むフェ
ーズドアレイアンテナと、 前記複数のビームの個々のビームを受信するエレメント
の前記セットのサブセットを選択する手段であって、前
記選択手段が、確率論的選択行程に従って、エレメント
の前記サブセットを選択する手段と、を含むことを特徴
とする衛星通信システム。 - 【請求項２３】 請求項２２に記載の衛星通信システム
であって、エレメントの前記セットの最大数の少なくと
も約５％が選択されることを特徴とする衛星通信システ
ム。 - 【請求項２４】 請求項２２に記載の衛星通信システム
であって、前記エレメントの各々が、回路パッケージを
含み、前記回路パッケージが、 入力及びｎ個の出力を有する電力スプリッタであって、
前記入力が、ビームを受信するエレメントの前記サブセ
ットの１つと結合するものであって、前記電力スプリッ
タが、前記受信ビームのｎ個の部分に、前記受信ビーム
を分割する電力スプリッタと、 ｎ個の帯域フィルタであって、前記ｎ個の帯域フィルタ
の各々が、前記受信ビームの前記ｎ個の部分の１つを受
信する前記電力スプリッタの前記ｎ個の出力の１つと結
合した入力を有する帯域フィルタと、 ｎ個の第１モノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩ
Ｃ）であって、前記ｎ個の第１ＭＭＩＣの１つが、前記
受信ビームの前記ｎ個の部分の前記１つを受信する前記
ｎ個の帯域フィルタの１つと結合している第１ＭＭＩＣ
と、 ｎ個の位相器であって、前記ｎ個の移相器の１つが、前
記ｎ個の第１ＭＭＩＣの前記１つから前記受信ビームの
前記ｎ個の部分の前記１つを受信する信号入力、位相及
び利得制御コマンドを受信するための制御入力、及び前
記受信ビームの前記ｎ個の部分の前記１つを受け渡す出
力を有する位相器と、 ｎ個の第２モノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩ
Ｃ）であって、前記ｎ個のＭＭＩＣの１つが、前記ｎ個
の位相器の１つの前記出力に結合され、前記ｎ個の第２
ＭＭＩＣの前記１つが、前記複数のビーム加算機の１つ
の前記ｎ個の入力の１つへ、前記受信ビームの前器ｎ個
の部分の前記１つを、受け渡す第２ＭＭＩＣと、を含
み、各回路パッケージが、前記位相及び利得制御コマン
ドを受信する前記制御バスを介して、別々にアクセス可
能として、各回路パッケージが、個々に、前記受信ビー
ムの前記ｎ個の部分の前記１つを、前記位相及び利得制
御コマンドに反応して、増幅及び移相し、前記複数のビ
ームの前記受信された個々のビームの１つを供する回路
パッケージを含むことを特徴とする衛星通信システム。 - 【請求項２５】 ｎ個の信号入力、制御バスに結合した
制御入力、及びフェーズドアレイアンテナのエレメント
に結合した出力を有する回路パッケージであって、前記
制御入力において受信される制御信号に反応して、前記
ｎ個の信号入力の各々において受信される信号を、制御
可能に増幅及び移相し、発信さるべきビームの部分を前
記出力において、生成することを特徴とする回路パッケ
ージ。 - 【請求項２６】 フェーズドアレイアンテナのエレメン
トに結合した入力、制御バスに結合した制御入力、及び
ｎ個の出力を有する回路バッケージであって、前記制御
入力において受信される制御信号に反応して、前記入力
において受信されるビームを制御可能に増幅及び移相
し、前記受信ビームの部分を前記ｎ個の出力の各々にお
いて生成することを特徴とする回路パッケージ。
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