JPH01500558A - フイルタ相互結合マトリックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 フィルタ相互結合マトリックス 技術的分野 本発明は広く、通信システムにおける信号の分配および経路を定める装置に関す るものであり、特に地上基地間の送受信通信リンクとして機能する静止通信衛星 を用いるものに関する。更に、本発明は、アップリンクおよびダウンリンク用の 周波数スペクトルが各ゾーンについて同じである他のゾーンの基地と、人工衛星 によってサービスされる１つのゾーンにおける基地とを相互結合するため通信衛 星において使用するためのフィルタ相互結合マトリックスに関するものである。

技術的背景 通信衛星において使用されたようなマイクロ波通信システムに関して、マイクロ 波チャンネルフィルタが周波数に従う受信アンテナビーム信号を分離するため備 えられている。従来のシステムにおいては、ビームの偏波および空間的独立が割 当てられた周波数スペクトルの再使用を許容するため用いられていた。このシス テムはしばしば２組のチャンネルフィルタによって設計されたが、そこでは与え られた偏波の受信アンテナビーム信号は全てその偏波に対応する１組のフィルタ によってフィルタされる。フィルタセット中の隣接するフィルタ間の分離を改善 するため、このフィルタは２つの群へ分けられ、一方の群は全て奇数番号のフィ ルタを含み、他方の群は全て偶数番号のフィルタを含む。しかしながら、分離さ れたビームの数が増加されるとき、全てのユーザの相互結合は非常に複雑となり 、周波数スペクトルの再使用の数を制限する要因の１つである。

上述のフィルタ装置は複数の地域上に割当てられたアップリンク′およびダウン リンク周波数スペクトルを再使用し、ある１つのゾーンの小さな地上基地と他の ゾーンの基地とを相互結合することが望ましい新し夷）通信衛星にはとって適切 ではない。このような通信衛星の例は米国特許出願（整理番号ＰＤ−８６３０９ ）に開示されている。その明細書に開示されたシステムにおいて、通信衛星は有 効な帯域幅と同様に人工衛星ＥＩＲＰを最大にする方法で多数の非常に小さな口 径の地上基地を相互結合する。このシステムは実質的にＥＩＲＰを増加し割当て られた周波数スペクトルの多重再使用を許容するダウンリンク上の非常に密接に 隣接するビームを用いる。結果として、ポイント−ポイントサービスのために提 供され得る通信の数は最大にされる。高い多重搬送波送信器効率が、相互変調積 の分散の結果として達成され、ダウンリンクチャンネル上の雨の悪影響は貯蔵さ れた送信器電力の使用によって容易に克服される。多くのユーザの相互結合はフ ィルタ相互結合マトリックスと非常に方向アドレス可能なダウンリンクビームの 結合によって達成される。

このフィルタ相互結合マトリックスは従来技術の欠点を克服するように意図され 、上述されたタイプの人工衛星通信システムによって用いられる。

発明の概要 本発明に従って、−組の通信入力ラインと、各入力ラインが複数のチャンネルを 有する周波数分割多重信号を伝達する一組の通信出力ラインとを接続するための 装置が提供される。

この装置は、信号の対応するものを受信するための入力ラインとそれぞれ接続さ れた複数の入力を有し、入力において受信された信号の各々のある予め選択され たチャンネル上の信号を各ラインへ出力するための出力ラインの組と各々接続さ れた複数の出力を有する手段を含む。相互結合手段は入力する信号のチャンネル の１つを通過するようにそれぞれ設計されている複数の組のフィルタを含むフィ ルタ相互結合マトリックスを備えている。フィルタの各組は、入力する信号のあ るチャンネルのみがフィルタの対応する群を経て出力ラインの各々へ伝えられる ような出力ラインの１つとそれぞれ接続される複数の群へ配列される。このフィ ルタは各出力ラインによるチャンネル出力が入力ラインの各々から得られるよう 　゛なマトリックス配列における入力ラインと出力ラインとの間で相互結合され る。

この装置は送受信通信用の地上領域の複数の地上基地を連結して通信する地球軌 道人工衛星を含むタイプの人工衛星通信システムにおいて特に有効である。この 人工衛星は領域をカバーする異なるゾーンからそれぞれ複数のアップリンクビー ムを受信する。各アップリンクビームは同じ範囲の周波数にわたって各々対応す る複数の周波数分割多重送信信号を伝達し、各受信信号は複数のチャンネルを含 む。この人工衛星は同じ範囲の周波数にわたって複数の各対応する送信信号を伝 達する複数のダウンリンクビームをゾーンへそれぞれ送信する。本発明の装置は 、受信信号が送信信号へ変換されるような人工衛星でアップリンクビームとダウ ンリンクビームとを相互結合するためのシステムにおいて用いられることができ る。

従って、相互結合する第１および第２の組の通信ラインにおいて用いるためのフ ィルタ相互通信マトリックスを提供することが本発明の根本的な目的である。

本発明のもう１つの目的はアップリンクビームとダウンリンクビームとを相互結 合するための人工衛星通信システムのために特に有効な上述されたタイプのフィ ルタ相互結合マトリックスを提供することである。

本発明の別の目的はアップリンクビームの受信信号をダウンリンクビームを形成 する送信信号へ変換するための上述のタイプのフィルタ相互結合マトリックスを 提供することであり、送信および受信信号は人工衛星によってサービスされた地 上の異なるゾーンを各々カバーする。

本発明のこれらおよび更に別の目的と利点は本発明の好ましい実施例についての 以下の記述に従って明らかとされ、あるいは明確となるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は通信衛星の斜視図であり、アンテナサブシステムを示す。

第２図は第１図に示されたアンテナサブシステムの頂部がら見た図である。

ある。

第４゛図は第２図のライン４−４に沿って得られた断面図である。

第５図は合衆国の図であり、本発明の人工衛星によってカバーされる多重の隣接 する受信ゾーンを示し、適用範囲の主要領域はハツチングで示され、競合範囲の 領域は点描によって示されている。

第６図は通信衛星のための通信用電子装置のブロック図である。

第７図は人力を有するポイント−ポイント受信供給ホーンを第６図に示された通 信用電子装置へ相互結合する結合網の概略図である。

第８図はポイント−ポイントシステムのための受信ゾーンと送信ゾーンを接続す るために用いられる相互結合チャンネルの基準図である。

第９図は人工衛星によってカバーされる多重隣接送信ゾーンを示す合衆国の概略 図ど、合衆国にわたる、各ゾーンのための相互結合されたチャンネルの地域配分 の概略図である。

第９Ａ図は東西方向においてビームの中央からの距離に関してポイント−ポイン トシステムにおける各ゾーンのための送信アンテナビームの利得の変化を示すグ ラフである。

第９Ｂ図は南北方向における利得の変化を示す第９Ａ図と同様のグラフである。

第１０図はポイント−ポイントシステムにおいて用いられたフィルタ相互結合マ トリックスの詳細な概略図である。

第１１図はポイント−ポイントシステムにおいて用いられたビーム形成回路網の 詳細な図である。

第１２図は第１１図に示されたビーム形成回路網の一部の拡大された断片図であ る。

第１３図はポイント−ポイントシステムのための送信アレイの前面図であり、各 送信素子における水平スロットは図を簡潔にするため示されていない。

第１４図は第１３図に示されたアレイの送信素子の測量であり、素子のための集 合供給回路網を示す。

第１５図は第１３図の送信アレイにおいて用いられる送信素子の１つの斜視図で ある。

第１６図はポイント−ポイントシステムのための受信供給ホーンの前面図である 。

第１７図は送信波と、ポイント−ポイントシステムのための送信供給アレイの一 部との関係を示す概略図である。

好ましい実施例の説明 第１図乃至第４図を参照すると、地球表面上の静止軌道に位置する通信衛星ｌＯ が示されている。以下に更に詳細に説明されるが人工衛星のアンテナシステムは 典型的に、アンテナシステムが地面に関して一定の方向を維持するように地球方 向プラットホーム上に取付けられる。

人工衛星ｌＯは、特定の周波数帯域、例えば静止衛星サービスＫｕ帯域における ２つの異なるタイプの通信サービスを与えるハイブリッド通信型人工衛星である 。以下にポイント−ポイントサービスと呼ばれるようなタイプの通信サービスは 比較的狭い帯域の音声およびデータ信号の非常に小さな口径アンテナターミナル 間で送受信通信を行う。周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）の使用および割当 てられた周波数スペクトルの再使用によって、敵方のこのような通信チャンネル は単一の線形偏波において同時に適応される。人工衛星１０によって提供された ほかのタイプの通信サービスは放送サービスであり、それは他の線形偏波で伝達 される。放送サービスはまず、人工衛星１０によって提供された地域の至る所で ビデオおよびデータの一方向の配給のため用いられる。このように、送信アンテ ナビームは全地域をカバーする。この説明において例として、ポイント−ポイン トおよび放送サービスの両方によってサービスされる地理的範囲がアメリカ合衆 国であると仮定する。従って、放送サービスは以下にＣ０ＮＵＳ（Ｃｏｎｔｉｎ ｅｎｔａｌ　Ｕｎｉｔｅｄ　５ｔａｔｅ）と呼ばれる。

人工衛星１０のアンテナシステムは通常の無方向性アンテナ１３および各々ポイ ント−ポイントおよびＣ０ＮＵＳシステムを提供するための２つのアンテナサブ システムを含む。ポイント−ポイントアンテナサブシステムが送受信通信のため 地上基地を相互通信するため設けられる。Ｃ０ＮＵＳアンテナシステムはアメリ カ合衆国全土をカバーする広いパターン上で地上の１以上の特定の位置によって 受信される信号を放送するトランスポンダとして機能する。ポイント−ポイント 送信信号およびＣ０ＮＵＳ受信信号は垂直偏波される。

Ｃ０ＮＵＳ送信およびポイント−ポイント受信信号は水平偏波される。このアン テナシステムは２つの反射鏡１２ａ、　１２ｂを有する大きな反射鏡アセンブリ １２を含む。２つの反射鏡１２ａ、１２ｂは共通軸を中心に互いに回転されそれ らの中間点で交差する。反射鏡１２ａは水平に偏波され水平偏波された信号によ って動作するが、一方、反射鏡１２ｂは垂直に偏波されそれ故に垂直偏波された 信号によって動作する。結果的に反射鏡１２ａ、　１２ｂの各々は他方の反射鏡 １２ａ、　１２ｂが送信する信号を反射する。

周波数選択スクリーン１８は半分に分けられた部分１８ａ。

１８ｂを含んでおり、スクリーンの半分１８ａ、１８ｂは第２図で最もよくわか るように人工衛星１０を直径方向に通過する中心線の反対側に配置されて支持体 ３０を取付けられている。周波数選択スクリーン１８は周波数の異なる帯域を分 離するためのダイプレクサとして機能し、銅のような任意の適切な材料から形成 された分離した導電素子のアレイを含む。様々な種類の既知の周波数選択スクリ ーンがこのアンテナシステムにおいて用いられてもよい。しかしながら、シャー プな変化特性と、互いに比較的接近している２つの周波数帯域を分離する能力を 示す１つの適切な周波数選択スクリーンは米国特許出願（整理番号ＰＤ−８５５ １２号）明細書に開示されている。

周波数選択スクリーン１８はＣ０ＮＵＳおよびポイント−ポイントサブシステム の両方のための送信されたおよび受信された信号を効果的に分離する。スクリー ン１８の２つの半分の部分１８ａ、１８ｂは水平および垂直偏波される個々の信 号を分離するように各々適合される。

信号ビームによって全国をサービスするＣ０ＮＵＳサブシステムはこの例ではそ の送信機８２として高電力進行波管増幅器を各々有する８個の通常のトランスポ ンダを有する（第６図参照）。Ｃ０ＮｔＪＳ受信アンテナは垂直偏波を用い、ポ イント−ポイント送信システムと垂直偏波された反射鏡１２ｂを共有する。Ｃ０ ＮＵＳ受信信号は周波数選択スクリーンの半分の部分１８ｂを通過し、反射鏡１ ２ｂの焦点平面２８に置かれた受信供給ホーン１４上に焦点を結ぶ。そのように 形成されたアンテナパターンはＣ０ＮＵＳをカバーするように形作られている。

Ｃ０ＮＵＳ送信アンテナは水平偏波を用い、ポイント−ポイント受信システムと 反射鏡１２ａを共有する。送信供給ホーン２４からの信号放射は水平偏波の周波 数選択スクリーン１８ａによってその第２のパターンがＣ０ＮＵＳをカバーする ように形作られている反射鏡１２ａへ反射される。

ポイント−ポイントサブシステムは広く送信アレイ２０．サブ反射鏡２２、およ び受信供給ホーン１６を含む。後に更に詳細に説明されるが送信アレイ２０はス クリーン１８のすぐ下の支持体３０上に取付けられている。サブ反射鏡２２は送 信アレイ２０の前方でスクリーン１８のわずかに下に取付けられている。送信ア レイ２０から放射する信号はサブ反射鏡２２によってスクリーン１８の一方の半 分の部分１８ｂ上へ反射される。主反射鏡１２とサブ反射鏡２２とは送信アレイ ２０から放出する信号のパターンを効果的に拡大し拡張する。サブ反射鏡２２か ら反射された信号は順次スクリーン１８の半分の部分１８ｂによって大きな反射 鏡１２ｂ上へ反射され、それは順次ポイント−ポイント信号を地上へ反射する。

この装置によって、大きな口径の位相アレイの性能が得られる。受信供給ホーン １Ｂは反射鏡１２ａの焦点面２６に位置される。それは第１６図に示されている ４個の主ホーン５０．５４．５８．　Ｂ２と３個の補助ホーン５２．５１１ｉ、 　８０から成る。

次に第１３図乃至第１５図を参照すると、送信アレイ２０は第１３図に示される ように、アレイを形成するため平行関係で配置された複数の、例えば４０個の送 信導波管素子１０Ｂを含む。

送信導波管素子１０Ｂの各々は垂直偏波信号を発生する複数の、例えば２６個の 水平で、垂直に間隔を置かれたスロット１０８を含む。第１４図に示されるよう に、送信アレイ２０は、４つの場所１１４でアレイ素子を励振する全体を番号１ １０によって示された集合供給回路網によって送信信号を供給される。集合供給 回路網１１０の目的は送信導波管素子１０６に対して広帯域の整合を行うことで ある。導波管開口１１２への信号入力は、スロット励振が南北方向における偏平 パターンを与えるように設計されるようにアレイスロット１０８を励振する。

水平偏波ポイント−ポイント受信システムによって供給されたほぼ方形のビーム 適用範囲が示されている第５図を参照する。この特定の例において、ポイント− ポイントシステムによってサービスされる領域はアメリカ合衆国である。ポイン ト−ポイント受信システムは４つのアップリンクゾーン３２゜３４、３６．３８ からそれぞれ人工衛星へ放射する４つのビームＲ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を含み、 ビームＲ１乃至Ｒ４の各々は各ゾーン３２．３４．３６．３８において個々の位 置（ｓｉｔｅ）から発する複数の個々のアップリンクビームから成り、その位置 から個々の信号を伝達する。個々の位置からのアップリンクビーム信号は各ゾー ンのための複数のチャンネルへ配列される。

例えば、ゾーン３２はゾーン３２で対応するアップリンク位置から数百の個々の ビーム信号を伝達するこのようなチャンネルの各々によって複数の、例えば１６ 個の２７ＭＨｚチャンネルを含んでもよい。

各々符号３２．３４．３Ｂ、および３８によって示されている４つのビームパタ ーン輪郭の各々についての信号強度はそれら各ビームのピークからおよそ３ｄＢ 下である。アンテナビームはハツチング範囲３９．４１．４３．４５において周 波数スペクトルの４倍の再使用を可能にするためそれらの間で充分な分離を達成 するように設計されている。点描範囲４０．４２．および４４において、この分 離は隣接するゾーンにおいて発する同じ周波数の信号間の識別には不十分である 。これらの範囲で発する各信号は２つのダウンリンク信号を発生し、一方は予定 されたものでありもう一方は臨時的なものである。これらの領域において臨時信 号の発生については以下に更に詳細に論議される。

ビーム３２．３４．３８．３８によってカバーされた４つのゾーンは幅が等しく ない。ビーム３２によってカバーされる東海岸ゾーンはおよそ１．２度の広がり である。ビーム３４によってカバーされる中央ゾーンはおよそ１．２度の広がり である。ビームパターン３６によってカバーされる西中央ゾーンはおよそ２．０ 度の広がりである。ビームパターン３８によってカバーされる西海岸ゾーンはお よそ２，０度の広がりである。４つの受信ゾーン３２．３４．３８および３８の 各々の幅は基地数および国の様々な範囲での人口密度によって決定される。従っ て、ビームパターン３２は合衆国の東部における比較的高い人口密度に適応する ために比較的狭く、−万、ビームパターン３６は山岳地帯における比較的狭い人 口密度のため比較的広い。各ゾーンが全周波数スペクトルを用いるので、ゾーン の幅は人口密度の高い地域においてはチャンネル使用についての高い要求に適応 させるため狭くされている。

第９図に示されるように、ポイント−ポイント送信システムは各々４つの送信ゾ ーン３１．３３．３５．３７をカバーする４つのビームＴｌ、Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４ から成り、その各ビームＴ１乃至Ｔ４はそれぞれ各ゾーン３１．３３．３５．３ ７の個々のダウンリンク位置について予定された複数の個々のダウンリンクビー ムからなり、個々の信号をその位置へ伝達する。個々のダウンリンク位置で受信 されるように予定されたダウンリンクビーム信号は各ゾーンのための複数のチャ ンネルへ配列される。例えば、ゾーン３１は数百の個々のビーム信号をゾーン３ ２の対応するダウンリンク位置へ伝達するこのようなチャンネルの各々による複 数の、例えば１６個の２７ＭＨｚチャンネルを含んでもよい。

幅の等しくない多重ダウンリンクゾーンおよびダウンリンクゾーンの使用は、相 互変調積の大部分が地上基地で受信されることが妨げられるように地理的に分散 されるように以下に論議される固体電力増幅器によって発生する相互変調積の生 成を助ける。真の効果は、システムが更に相互変調積を黙認できるので、増幅器 が更に効率的に動作されることである。

送信ゾーン３１．３３．３５．３７の幅が受信ゾーンＲ１，Ｒ２゜Ｒ３，Ｒ４の それらとほぼ同じであるけれども、２つの組の小さな差はシステムの容量を最良 にするために発見された。

個々の送信ビーム２９の半分の電力ビーム幅は実質的に、送信ゾーン３１．３３ ．３５．３７の幅よりも狭い。このことは所望された高利得を生じ、受信ゾーン 配列を特徴とする競合範囲のゾーン４０．４２．４４を避ける。これらの個々の ビーム２９は個々の目的基地の方向でダウンリンクＥＩＲＰを最大化するためゾ ーン中に向けられなければならない。送信ポイント−ポイント周波数アドレス可 能狭帯域２９は、その見掛けの大きさが主反射鏡１２ｂおよびサブ反射鏡２２を 含む２つの同じ焦点のパラボラによって拡大されるアレイ２０によって生成され る。各ビーム２９の東西方向は送信素子２０のアレイ１０６に沿ってその信号の 位相経過によって決定される（第１３図および第１５図）。

この位相経過は以下に論議されるビーム形成回路網９８によって確立され、信号 周波数の関数である。送信アレイ素子２０の各々は後に論議される固体電力増幅 器によって駆動される。

アレイ素子１０６へ供給される電力は均一ではなくその代わりに１０ｄＢ以上低 いエツジ素子まで次第に弱くなっている。

次第に弱くなるビーム２９は送信アレイ素子２０の位置に従って送信利得を調節 することによって達成される。励起パターンは第９Ａ図に示された送信の２次パ ターンの特徴を決定する。

第９図を参照すると、送信ゾーン３１．３３．３５．３７の間の最も接近した空 間がゾーン３１と３３の間に発生し、それはおよそ１．２度である。このことは 特定の周波数を用いるゾーン３３ヘアドレスされる信号がそのビーム中心がら１ ．２度のサイドローブによってゾーン３１において同じ周波数を用いる信号と干 渉することを意味する。しかしながら、個々の送信利得は低いサイドローブレベ ルを提供するように調節され、それによって隣接するゾーンにおける周波数再使 用を許容する。

第９Ａ図を参照すると、ビーム中央がらのこの角度でのサイドローブが更に３０ ｄＢ以上小さく、そのためこのような干渉が無視してよい程度に小さいことがゎ がる。ゾーン３５および３７における同じ周波数使用は更に角度が移動され、こ の故にこれらのゾーンにおけるサイドローブの干渉は一層小さい。

第９Ｂ図は南北方向の送信ビームパターンの説明である。

各送信導波管素子１０６の２６個のスロット１０８はほぼ平坦な南北パターンを 形成するように励振され、南北照準方向がらプラスマイナス１．４度のカバーさ れた範囲に広がる。

ポイント−ポイントおよびＣ０ＮＵＳシステムの両方は同じアップリンクおよび ダウンリンク帯域を用い、ポイント−ポイントシステムはそのアップリンク偏波 のため水平偏波を用い、Ｃ０ＮＵＳシステムは先に記述されたように垂直偏波を 用いる。例えば両方のサービスは同時に、１１．７ＧＨｚと１２．２ＧＨｚの間 の全５００ＭＨｚダウンリンク周波数帯域と、１４ＧＨｚと１４．５ＧＨｚの間 の全５００ＭＨｚアップリンク周波数帯域とを用いる。ポイント−ポイントサー ビスを用いる受信ゾーン３２．３４．３６．３８と送信ゾーン３１゜３３、３５ ．３７（７）各々ハ全周波数スベクトル（即ち５００ＭＨｚ）を用いる。更に、 この総局波数スペクトルは複数のチャンネル、例えば各々が２７ＭＨｚの有効な 帯域幅と３０ＭＨｚの間隔を有する１６のチャンネルへ分割される。次に、１６ 個のチャンネルの各々はおよそ８００のサブチャンネルを適用してもよい。この 故に、およそ１２，５００　（１６チヤンネル×８００サブチヤンネル）の各ゾ ーンで３２キロビット毎秒のチャンネルが任意の与えられた瞬間で適応される。

以下に説明されるように、ポイント−ポイントシステムの通信構成は任意の基地 が任意のその他の基地と直接通信することを許容する。従って、単一偏波中で、 合計５０，０００のサブチャンネルが全国的に適応される。

第１図、第２図、第６図、第７図、お・よび第１６図を特に参照すると、ポイン ト−ポイント受信供給アレイ１６は７個の受信ホーン５０乃至６２を用いる。ホ ーン５０．５４．５８．および６２は各々ゾーン３２．３４．３Ｂ、および３８ から信号を受信する。ホーン５２．５６および６０は競合範囲４０．４２および ４４から信号を受信する。一連のハイブリッドカップラまたは電力分割器ｃｌ乃 至Ｃ９を用いて、ホーン５０乃至６２によって受信された信号は４つの出力６４ 乃至７０へ結合される。例えば、競合範囲４４の領域から発し、ホーン６０によ って受信される信号はカップラＣ２によって分割され、分割された信号の部分は カップラＣ１およびカップラＣ４へ各々分割され、分割された信号はそれぞれホ ーン５８．８２によって受信された入力信号と結合される。同様に、競合範囲４ ２の領域から発し、ホーン５６によって受信される信号はカップラＣ５によって 分割される。分割された信号の一部はカップラＣ３によってカップラｃ４の信号 出力と結合され、一方、分割された信号の残りの部分はカップラＣ７によってホ ーン５４によって受信された信号と結合される。

Ｃ０ＮＵＳおよびポイント−ポイントシステムの両方のための信号の受信および 送信用の電子装置をブロック図で表す第６図が特に注目される。ポイント−ポイ ント受信信号６４−７０（第７図参照）は第７図のポイント−ポイント受信供給 回路網から得られ、一方Ｃ０ＮＵＳ受信信号７２はＣ０ＮＵＳ受信供給ホーン１ ４から得られる（第１図および第３図）。ポイント−ポイントおよびＣ０ＮＵＳ 受信信号は５つの対応する受信器と入力ライン６４−７２を選択的に接続するス イッチング回路網７６へ入力され、８個のその受信器は全体を７４で示される。

受信器７４は通常設計のものであり、そのうちの３個は余分に備えられたもので あり、受信器の１個が故障を起こさない限り通常は用いられないものである。故 障の発生において、スイッチング回路網７６はバックアップ受信器７４を適切な 入力ライン８４−７２に再接続する。受信器７４はフィルタ相互結合マトリック ス９０中のフィルタを駆動するように機能する。ライン８４−７０と接続されて いる受信器７４の出力は第２のスイッチング回路網７８によって４つの受信ライ ンＲ１−Ｒ４を経てフィルタ相互結合マトリックス９ｏへ結合される。以下に論 議されるように、フィルタ相互結合マトリックス（ＦＩＭ）は受信ゾーン３２． 　３４．３６．３８と送信ゾーン３１．３３．３５．３７との間に相互結合を提 供する。上述された５００ＭＨｚにおける動作が１６個の２７ＭＨｚチャンネル へ分離された周波数スベクトルを割当てられるので、１６個のフィルタの４組が 用いられる。１６個のフィルタの各組は全部で５００ＭＨｚの周波数スペクトル を使用し、各フィルタは２７ＭＨｚの帯域幅を有する。後述するように、フィル タ出力ＴＩ−Ｔ４は４つの群で配列され、各群は４つの送信ゾーン３１．３３． ３５．３７の１つに予定される。

送信信号Ｔ　Ｉ−Ｔ４は各々、スイッチング回路網９４を経て６個の駆動増幅器 ９２のうちの４個へ接続され、このような増幅器９２のうちの２個は故障の発生 においてバックアップ用に備えられているものである。増幅器９２のうちの１個 の故障の発生において、バックアップ増幅器９２の１個がスイッチング回路網９ ４によって対応する送信信号Ｔ　Ｉ　−Ｔ４へ再接続される。同様にスイッチン グ回路網９６は増幅器９２の増幅された出力をビーム形成回路網９８へ結合する 。以下に更に詳細に説明されるように、ビーム形成回路網９８は４つの遅延ライ ンに沿って等しい間隔で接続された複数の伝送遅延ラインから成る。

遅延ラインのこれらの間隔および幅は所望された中央帯域ビームスキントと、サ ービスされる対応する送信ゾーン３１．３３゜３５、３７用の周波数を有するビ ーム走査速度を与えるように選択される。４つの遅延ラインから結合された送信 信号は第１１図および第１２図に示されるようなビーム形成回路網９８において 固体電力増幅器１００へ入力を供給するために合算され、それはポイント−ポイ ントシステムの送信アｌ／イ２０に埋め込まれてもよい。以下に論議された実施 例において、４０個の固体電力増幅器（Ｓ　Ｓ　ＰＡ）　１００が備えられてい る。５ＳＰＡ１００の各々はビーム形成回路網９８によって形成された４０の信 号の対応する１つを増幅する。５ＳＰＡ１００は先に説明された次第に弱くなる アレイ励振を提供するため異なる電力容量を有する。５ＳＰＡ１００の出力は送 信アレイ２０の素子の１つの入力１１２（第１４図）へ接続される。

ライン７２上のＣ０ＮＵＳ用受信信号はスイッチング回路網７６、７８によって 適切な受信器７４へ接続される。Ｃ０ＮＵＳ信号と接続された受信器の出力は上 述されたように８個のチャンネルのために提供された入力マルチプレクサ８０へ 出力される。入力マルチプレクサ８０の目的は、サブ信号が個々に増幅されるこ とができるようにサブ信号へ１つの低レベルＣ０ＮＵＳ信号を分割することであ る。Ｃ０ＮＵＳ受信信号はＣ０ＮＵＳ送信信号が非常に小さな地上基地へ分配さ れるように高度に増幅される。入力マルチプレクサ８０の出力はスイッチング回 路網８４を経て１２個の高電力進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）８２のうちの８個へ 接続され、そのうちの４個のＴＷＴＡ８２は故障の発生においてバックアップの ために用いられる。８個のＴＷＴＡ８２の出力は別のスイッチング回路網８Ｇを 経て、１つのＣ０ＮＵＳ送信信号へ８つの増幅された信号を再結合する出力マル チプレクサ８８へ接続される。マルチプレクサ８８の出力はＣ０ＮＵＳ送信器２ ４の送信ホーンへの導波管を経て送られる（第２図および第３図）。

フィルタ相互結合マトリックスＦＩＭ９０（第６図）を詳細に示す第１０図に注 目する。先に論議されたように、ＦＩＭ９０は、任意の受信ゾーン３２．３４． ３８．３８中の任意のターミナル（第５図）と任意の送信ゾーン３１．３３．３ ５．３７の任意のターミナルとを効果的に相互結合する。ＦＩＭ９０は受信信号 Ｒ１゜Ｒ２，Ｒ３，およびＲ４をそれぞれ受信するための４つの導波管入力１． ２０　、１２２　、１２４および１２Ｂを含む。先に説明されたように、対応す る受信ゾーン３２．３４．３６．３８　（第５図）から発生する受信信号Ｒ１乃 至Ｒ４の各々は割当てられた全周波数スペクトル（例えば５００ＭＨｚ）を含み 、複数のチャンネル（例えば１６個の２７ＭＨｚチャンネル）へ分離される。チ ャンネルは複数のサブチャンネルへ更に分離され、サブチャンネルの各々は対応 するアップリンク位置から信号を伝達する。ＦＩＭ９０は６４個のフィルタを含 み、その１つが参照番号１０２によって示されている。各フィルタ１０２はチャ ンネルの１つに対応するバスバンド（例えば１４０３乃至１４３０ＭＨｚ）をを する。フィルタ１０２はそれぞれ各受信ゾーン３２．３４；　３６．３８のため の４つの群において配列され、各群はサブグループ当り８個のフィルタの２つの バンクまたはサブグループを含む。フィルタ１０２の１つのサブグループは偶数 番号のチャンネルのためこれらのフィルタを含み、各群のその他のグループは奇 数番号のチャンネルのため８個のフィルタを含む。従って、たとえば、受信信号 Ｒ１用のフィルタ群は奇数チャンネル用フィルタ１０２のサブグループ１０４と 侶藪チャンネル用フィルタ１０２のサブグループ１０６を含む。

以下の表はそれらのフィルタサブ群に対する受信信号およびゾーンに関するもの である。

フィルタサブグループ ３２　Ｒ１１０４１０６ ３４Ｒ２１，０８１１，０ ３６Ｒ３１１２１１４ ３８Ｒ，４１１６１１８ 受信信号Ｒ１，−Ｒ４がフィルタされるとき、フィルタされた出力は送信信号を 形成するため結合されるような独特な方法でフィルタはグループにされている。

送信信号Ｔｌ−Ｔ４もまた割当てられた全周波数スペクトル（例えば５００　Ｍ 　Ｈｚ　）を用いる。説明した実施例において、送信信号Ｔｌ−７４の各々は１ ６個の２７ＭＨｚ幅のチャンネルを有し、４個の受信ゾーン３２−３８の各々か ら４個のチャンネルを含む（第５図）。

入力する受信信号Ｒ１−Ｒ４は、５０％の信号電力を各サブグループへ効果的に 向ける各関連するハイブリッドカップラ！２８−１３４によって対応するサブグ ループへ分割される。

したがって、例えば導波管１２０でのＲ１信号入力の半分はフィルタ１０２のサ ブグループをサービスする送信ライン１３６へ導かれ、Ｒ１信号の残りの半分は フィルタ１０２のサブグループ１０Ｂをサービスする送信ライン１３８へ導かれ る。同様の方法で、フィルタ１０２のサブグループ１０４−１１８の各々はライ ン１３６および１３８と同様の、対応する分配ラインによって供給される。

サブグループ１０４の構成について更に詳細に説明する。残りのサブグループ１ ０６−１１８はサブグループ１０４と構造が同じである。送信ライン１３６に沿 って間隔を置いて、８個のフェライトサーキュレータ１４０があり、それぞれ１ つが奇数番号のチャンネルフィルタ１０２と関連する。サーキュレータ１４０の 機能は送信ライン１３６をロスのない方法で奇数チャンネルの各々へ接続するこ とである。従って、例えば、Ｒ１信号は第１のサーキュレータ１４０　ａへ入り 、チャンネル１に対応する２７ＭＨｚの帯域の信号をサーキュレータ１４２へ通 ずように反時計方向にそれを循環する。全てのその他の周波数は反射される。こ れらの反射された信号はサーキュレータを経て処理が繰返される次のフィルタへ 伝播される。この処理によって、Ｒ１受信信号はＲ１信号に対応する１６個のフ ィルタ１０４−１０８によって１６個のチャンネルフィルタされる。このように 、チャンネル１の範囲の周波数を有するＲ１信号は第１のフェライトサーキュレ ータ１．４０　ｇを通過し、グループ１０４のフィルタ１によってフィルタされ る。

フィルタサブグループ１０４−１１８からの出力は、十文字パターンでフィルタ １０２の隣接グループからの出力を合計するフェライトサーキュレータ１４２の 第２の組によって選択的に結合される。例えば、グループ１０４のチャンネルフ ィルタ１゜５．９および１３の出力はフィルタグループ１１２のチャンネルフィ ルタ３．７．１１および１５の出力と合計される。この合計はＴ１用出力端子１ １４に現われる。第８図を参照すると、これらの信号は受信ゾーンＲ１とＲ３間 の結合および送信ゾーンＴ１に対応する。

送信および受信信号が任意のターミナル間の送受信通信を許容するためＦＩＭ９ ０によっていかにして相互結合されるかを示す第８図および第９図を注目する。

特に、第８図はいかにして受信および送信ゾーンが相互結合チャンネルによって 一緒に結合されるかを示す表を与え、−力筒９図はいかにしてこれらの相互結合 チャンネルが送信ゾーン３１．３３．３５．３７にわたって地理的に分配される かを示す。第８図において、受信信号Ｒ１−Ｒ４は相互結合チャンネルの行毎に 読み出され、送信信号Ｔｌ−７４は相互結合チャンネルの列毎に読み出される。

送信信号Ｔｌ−７４の各々は各々４つの群に配列された１６個のチャンネルから 生成され、各群が受信信号Ｒ１−Ｒ４の１つと関連していることが第８図から迅 速に認められる。本発明の人工衛星通信システムは、パケット交換信号を経て地 上基地間の通信を調整する人工衛星ネットワーク制御センタと呼ばれる地上基地 と関連して使用される。ネットワーク制御センタは所望されるダウンリンクの位 置に基づいたアップリンク周波数をアップリンクユーザに割当て、ダウンリンク 経度が目的地のそれに最も近い有効な周波数を割当てる。周波数アドレス可能な ダウンリンク送信ビーム２９は従ってアップリンク信号の周波数によってアドレ スされる。

この方法はダウンリンク信号の利得を最大にする。

第９図に示されるように、アメリカ大陸は４つの基本的なゾーン３１．３３．３ ５．３７に分割される。ゾーン３１は東海岸ゾーンと呼ばれ、ゾーン３３は中央 ゾーンと呼ばれ、ゾーン３５は山岳ゾーンと呼ばれ、ゾーン３７は西海岸ゾーン である。先に説明されたように、ゾーン３１．３３．３５．３７の各々は割当て られた全周波数スペクトル（例えば５００ＭＨｚ）を用いる。従って、５００Ｍ Ｈｚの割当て周波数帯域の場合、ゾーン３１゜３３、３５．３７の各々に防護帯 域を加えた１６個の２７ＭＨｚチャンネルか存在する。

第９図のビーム２９で４回繰返された番号１−１６はそのように番号を付けられ たチャンネルの中心周波数に対応するビームの経度を示す。ビームの周波数感度 のため、チャンネルの最も低い周波数狭帯域信号と最も高い周波数狭帯域信号と の間の経度スパンはおよそ１チャンネル幅である。各ビームはその電力が半分に なる点の間で０．６度の幅であり、即ち、東海岸と中央ゾーンにおけるゾーン幅 の半分で、山岳ゾーンと西海岸ゾーンにおけるゾーン幅のほぼ３分の１である。

アンテナビーム２９は互いに高信号密度を確立するためオーバーラツプする。即 ちビームが更にオーバーラツプすればするほど、与えられた領域のチャンネル容 量は大きくなる。従って、東海岸ゾーン３１において、東海岸ゾーン３１の信号 量が山岳ゾーン３５のそれよりかなり大きいので山岳ゾーン３５においてよりも 大きなオーバーラツプがある。

上述された相互結合スキーマについて、異なるゾーンの基地間の典型的な通信を 例として説明する。この例において、ミシガン州のデトロイトの発信者がカリフ ォルニア州のロサンジエルスの基地へ電話をしようとすると仮定する。従って、 中央ゾーンに位置するミシガン州のデトロイトはアップリンク位置であり、西海 岸ゾーン３７に位置するカリフォルニア州のロサンジエルスはダウンリンク目的 地である。第９図に示されるように、アメリカ大陸における各地理的位置は特定 のゾーンなおける特定のチャンネルと関連されることができる。

従って、ロサンジェルスは送信ゾーン３７のチャンネル１４と１５の間に位置を 定められている。

特に第５図、第８図、および第９図を同時に参照すると、受信および送信ゾーン Ｒ１とＴ１は東海岸ゾーン３２と３１に存在し、Ｒ２とＴ２は中央ゾーン３４と ３３に存在し、Ｒ３とＴ３は山岳ゾーン３６と３５に存在し、Ｒ４とＴ４は西海 岸ゾーン３８と３７に存在する。デトロイトは中央またはＲ２ゾーン３４に存在 するので、信号が西海岸またはＴ４ゾーン３７へ送信されることができるチャン ネルはチャンネル１，５．９および１３でて第８図の表において決定される。そ れ故、デトロイトから、アップリンクユーザはチャンネルｌ、５．９または１３ のいずれかのアップリンクであり、これらのチャンネルのいずれもダウンリンク 目的地に最も接近（−でいる。ロサンジエルスがチャンネル１４と１５との間に 位置するので、ネットワーク制御センタはチャンネル１３がチャンネル１４に最 も近いためチャンネル１３の信号をアップリンクする。ダウンリンクビーム幅は ロサンジエルスで高利得を与えるのに充分広い。

反対に、ア・ｌプリンク位置がロサンジエルスにあり、ダウンリンク目的地がデ トロイトにあるなら、第８図の行Ｒ４および列Ｔ２が考慮されなければならない 。この交差は信号がチャンネルがダウンリンク位置に最も近いことに依存してチ ャンネル１，５．９または１３上に送信されることができることを表す。チャン ネル９が、デトロイトへ最も近いチャンネル１１へ最も近いので、ネットワーク 制御センタはチャンネル９上でロサンジェルスから信号をアップリンクする。

第１Ｏ図を参照すると、受信信号の送信信号への転換は、アップリンク位置がデ トロイトに、ダウンリンク位置がロサンジェルスにあるという一ヒ述の例と関連 して説明される。デトロイトから送信されたアップリンク信号は受信信号Ｒ２に よって伝達されたチャンネル１３に送信される。従って、Ｒ２受信信号は送信ラ イン１２２へ入力され、このような入力信号の一部はハイブリッドカップラ１３ ０によってフィルタ１０２のサブグループｌＯ８の入力ラインへ導かれる。サブ グループ１０８は奇数チャンネル用の８個のフィルタバンクを含み、チャンネル １３を含む。従って、入力する信号はフィルタ１３によってフィルタされ、サブ 群１０８と１１６からその他の信号と一緒にライン１６４上で出力される。チャ ンネル１３のライン１Ｂ４上に存在する信号はハイブリッドカップラ１５８によ って結合され、信号はサブグループ１０６と１１４から発し、出力ライン１５０ 上にＴ４信号を形成する。送信信号Ｔ４はそれからロサンジエルスへダウンリン クされる。

２７ＭＨｚ幅チャンネルが実際に多数の小さなチャンネル、例えば３２ＫＨｚの 帯域幅の８００のサブチャンネルから成るので、ネットワーク制御センタが２７ ＭＨｚ帯域幅ではなく特定のチャンネルを割当てるため、上記例はやや簡潔化さ れている。

第５図、第８図および第９図を再び参照すると、アップリン、り信号が競合範囲 の領域４０．４２．４４　（第５図）から発生する場合に、このような信号はそ の所望されるダウンリンク目的地へ送信されるのみでなく、無視できない程度の 信号が他の地理的領域へ送信される。例えば、アップリンク信号が競合範囲４２ の領域にあるイリノイ州のシカゴから発生し、この信号がカリフォルニア州のロ サンジェルスへ向けられると仮定する。競合範囲４２はゾーン３４および３Ｂを 形成するビームのオーバーラツプによって生成される。この故に、アップリンク 信号は受信信号Ｒ２またはＲ３として送信され得る。ネッ！・ワーク制御センタ はアップリンク通信が受信信号Ｒ２またはＲ３のいずれによって伝達されるかを 決定する。この実施例において、シカゴがゾーン３６により近いので、アップリ ンク通信は受信信号Ｒ３上で伝達される。

先に論議されたように、ダウンリンク目的地、即ちロサンジエルスはゾーン３７ に位置し、チャンネル１４と１５との間に存在する。第８図に示されるように、 Ｒ３の列Ｔ４との交差部分は通信が発送され得るチャンネルを生ずる。従って、 シカゴアップリンク信号はチャンネル２．６．ｌＯあるいは１４のいずれか１つ で送信される。ロサンジエルスがチャンネル１４へ最も近いので、チャンネル１ ４はアップリンクチャンネルとしてネットワーク制御センタによって選択される 。しかしながら、所望されない信号がまたチャンネル１４上でゾーン３４から送 信されることが注目される。所望されない信号がどこにダウンリンクされるかを 決定するため、第８図の表が考慮される。第８図の表はＲ２ゾーン３４のチャン ネル１４上を伝達されるアップリンク信号がＴ１送信ゾーン３１ヘダウンリンク されることを表す。所望された信号はロサンジエルスへ送信され、所望されない 信号（即ち無関係な信号）は東海岸（即ちゾーン３１）へ送信される。ネットワ ーク制御センタは周波数割当てをするとき、これらの無関係な信号の軌跡を維持 する。これらの無関係な信号の影響はシステムの容量をわずかに減少することで ある。

第６図を再び参照すると、ビーム形成回路網９８は送信信号ＴＩ−Ｔ４を受信し 、各信号用の送信アンテナビームが形成されるようにこれらの送信信号中の個々 の通信信号の全てを一緒に結合するように機能する。割当てられた周波数スペク トルが５００ＭＨｚである上述された例において、総計およそ５０，０００のオ ーバーラツプアンテナビームは、システムが狭帯域信号によって完全に負荷され るときビーム形成回路網９８によって形成される。各アンテナビームは、それが システムの特性を最良にする方向に向けられるような方向で形成される。隣接す る素子間の増加位相シフトはアンテナビームの方向を決定する。この位相シフト が信号周波数によって決定されるので、このシステムはアドレスされた周波数と 呼ばれる。

ビーム形成回路網９８の詳細を示す第１１図および第１２図が注目される。第１ １図で全体を符号９８で示されたビーム形成回路網は一般的に弧状に配置されて おり、通常人工衛星の通信欄（図示されず）に取付けられている。ビーム形成回 路網９８の弧状形状は、信号通過路が正しい長さであることを確実にした装置が 容易に得られるようにするものである。

ビーム形成回路網９８は第１の組の周辺に伸びている伝送遅延ライン１６８　、 １７０　、遅延ライン１６８と１７０から放射状に空間をとられている第２の組 の伝送遅延ライン１７２　、１７４　、および複数の放射状に伸びる導波管アセ ンブリ１７６を含む。説明された実施例において、４０の導波管アセンブリ１７ ６が備えられ、送信アレイ２０の素子１０６の各々に対して１個づづ設けられて いる（第１３図）。導波管アセンブリ１７Ｂは遅延ライン１６８−１７４の各々 を交差し等しい角度間隔で配置されている。

各導波管アセンブリ１７６は放射方向の合算器を定め、遅延ライン１６８−１． ７４の各々と交差する。第１２図に示されるように、交差点で、放射方向ライン 合算器１７６と伝送遅延ライン１８８−１７４の間に、十字形結合器１８０が備 えられている。十字形結合器１８０は放射方向ライン合算器１７６と遅延ライン １８ｇ−１７４とを接続する。十字形結合器１８０の機能については以下に更に 詳細に論議される。

４つの遅延ライン１６８乃至１７４は４つの送信ゾーンＴｌ−Ｔ４のために各々 備えられている（第９図）。したがって、送信信号Ｔ１は遅延ライン１７０の入 力へ供給され、Ｔ２は遅延ライン１６８の入力へ供給され、Ｔ３は遅延ライン１ ７４の入力へ供給され、Ｔ４は遅延ライン１７２の入力へ供給される。

第１２図に示されるように、放射方向ライン合算器間の距離は文字“Ｌ”で示さ れ、各遅延ラインの幅は文字“Ｗ”で示される。放射方向ライン合算器１７Ｂは 遅延ライン１８８−１７４に沿った等しい角度間隔で位置しているけれども、遅 延ライン１８８−１７４が互いに放射状に位置しているためそれらの間の距離は 遅延ラインから遅延ラインへと変化する。従って、放射方向ライン合算器１７Ｇ によって形成される弧状形状の中心から離れるほど、それらが遅延ライン１６８ −１７４と交差する点における放射方向ライン合算器１７６間の距離は大きくな る。

言替えると、遅延ライン１６８についての放射方向ライン合算器１７６の間の間 隔“Ｌ”は遅延ライン１７４についての隣接する放射方向ライン合算器１７６間 の間隔より小さい。“Ｌ”と＃Ｗ”の大きさについて典型的な値を以下にあげる 。

遅延ライン　信号　Ｌ９インチ　Ｗ２インチ１６８　Ｔ２　１．６６　０．６４ 遅延ラインＩＨ−１７４の幅“Ｗ”および隣接する放射方向ライン合算器間の距 離“Ｌ”は、ビームポインティングが各チャンネルについて正しいように所望さ れた中央ビームスキントおよびビーム走査速度を与えるため選択される。このこ とは送信ゾーンＴｌ−７４の各々のため所望された始点および終点を生じる。

第１２図を特に参照すると、送信信号Ｔ２は第１の放射方向ライン合算器１７６ へ到達する点で、正確な距離で遅延ライン１６８を伝播する。Ｔ２信号の一部は 、送信信号Ｔ２の送信電力の１パーセントが放射方向ライン合算器１７６の下へ 引出されるような、例えば２０ｄＢカツプラの十字形結合器１８０を通過する。

この引出されたエネルギは対応する固体電力増幅器１００に向けて導波管１７６ を伝播する（第６図および第１１図）。この過程は遅延ライン１７０を伝播する 信号Ｔ１について繰返される。十字形結合器１８０によって引出された信号Ｔ１ およびＴ２の一部は放射方向ライン合算器１７６中で合計され、結合された信号 ０．０１　（ＴＩ＋Ｔ２）は次の組の遅延ライン１７２　、１７４へ向けて放射 状に外側へ伝播する。この同じカップリング過程が遅延ライン１７４と１７２の 各々で信号Ｔ３とＴ４に対して繰返される。即ち、０．０１の信号Ｔ３とＴ４は 十字形結合器１８０を経て放射方向ライン合算器１７６へ結合される。合成結合 信号０．０１　（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）は送信のための伝播において増幅さ れる関連する固体状態電力増幅器１００へ放射状に外方へ伝播する。

第１の放射方向ライン合算器１７６に遭遇した後で、信号ＴＩ−Ｔ４の残余０． ９９は信号の別の１パーセントが合算器１７Ｂへ引出される第２の放射方向ライ ン合算器へ伝播する。

信号Ｔ　１−Ｔ４の１パーセントを引出すこの過程は放射方向ライン合算器１７ Ｂの各々に対して繰返される。

放射方向ライン合算器１７Ｂを通って５ＳＰＡに向けて伝播する信号は４つの送 信信号Ｔ　Ｉ−Ｔ４の全ての混合されたものである。しかしながら、送信信号Ｔ Ｉ−Ｔ４の各々は１２．５００のサブ信号を含む。結果的に、放射方向ライン合 算器１７６を経て伝播する４０の信号は、割当てられた周波数スペクトルが５０ ０ＭＨｚの幅であるという上述の実施例の場合は５０．０００の信号全ての混合 であってもよい。それ故、５ＳＰＡ１００の各々は複数の導波管アセンブリ１７ Ｂの各々から発信する５０．０００の信号の全てを増幅する。

５ＳＰＡ１００の各々が国の全範囲について予定される５０．０００の信号の全 てを増幅するので、全ての狭い高利得ダウンリンクビームは送信器の共通プール 即ち全ての５ＳＰＡ１００から形成される。この装置は、全国をカバーする各ダ ウンリンクビームが全５ＳＰＡＩＱＱを用いて生成されるので、電力の全国的な プールを効果的に与えると考えられる。結果的に、他のビームの信号電力を実質 的に減少することなく個々のベースで特定の不利なダウンリンクユーザを適応さ せるため、電力のこの全国的なプールの一部を転換できる。例えば、ダウンリン クビームはビームの信号強度を減衰するダウンリンク目的地における雨によって “不利”にされる。このような雨によって不利となるユーザは対応するアップリ ンクビームの信号強度を増加することによって個々に調整される。このことは不 利なダウンリンクビームへ、全国的な送信電力のプールから電力の小さな部分（ 即ち５ＳＰＡによって供給された電力の小部分）を分けて与えることによって達 成される。個々のアップリンクビームの電力は対応するダウンリンクビームのそ れに比例している。結果的に、ダウンリンクビームの電力を増加するため、アッ プリンクビームの電力を増加することが単に必要であるにすぎない。

実際、先に説明されたネットワーク制御センタは雨が降っている国のそれらの範 囲の全ての軌跡を維持し、どのアップリンクユーザが雨の影響を受ける地域にお いてダウンリンク目的地へ通信を送るかを決定する。ネットワーク制御センタは それから、パケット交換信号を用いて、雨の影響を受けた地域について予定され たそれらの信号のためそのアップリンク電力を増加するために、これらの各アッ プリンクユーザを指示する。アップリンクユーザ信号電力の増加は雨の影響を受 けた地域に対応するダウンリンクビームを生じるため、５ＳＰＡ１００によって これらの信号の更に集合的な増幅を生じ、それは雨の減衰を補うため充分に増加 された電力レベルを有する。典型的に、雨の影響を受けた地域について予定され た信号の数は５ＳＰＡ１００の総プールによって取扱われる信号の総数に比例し て小さい。従って、雨の影響を受けていないゾーンにおけるその他のダウンリン クユーザは、それらの信号において発生する小さな損失が何千ものユーザに及ぶ ので実質的な信号損失を受けることはない。

５ＳＰＡ１００　（第８図および第１１図）が、例えば人工衛星の通信欄（図示 せず）の縁に取付けられても良い。５ＳＰＡ１００によって増幅された信号は送 信アレイ２０の対応する素子１０６へ供給される（第１３図および第１４図）。

先に説明されたように、増加位相シフトは４０の放射方向ライン合算器１７６に おいて結合される信号間で達成される。

したがって、ビーム形成回路網９８は送信アレイ２０から発するアンテナビーム （第１図、第２図および第１３図）が周波数割当てによって方向を定められるこ とを許容する。増加位相シフトは周波数と同様に導波管１７６の間の時間遅延に 関連する。

４０の送信アレイ素子１０６の４つの概略図およびそれから発する電波の波面を 示す第１７図が注目され、ここでは°ｄ°は送信アレイ素子１０６の間の間隔に 等しい。合成アンテナビームはｅの角度の傾斜を有し、ここではｅはビーム走査 角度として定められる。このことはθが送信ビームの中心の法線からの角度であ る。遅延ライン装置によって生じる増加位相シフトはΔΦである。ΔΦとθの関 係は以下の式によって与えられる。

ΔΦ−（２πｄ／λ）　５ａｎｅ 式中、 λ−信号波長 ｅ−ビーム走査角度 ｄ−アレイ素子間の間隔 従って、アンテナビームの東西方向はビーム形成回路網９８の４つの遅延ライン １６８−１．７４に対して異なっている増加位相シフトによって決定され、先に 記述された４つの送信ゾーンＴＩ−Ｔ４を生じる。

以上本発明について説明されたが、当業者が技術に対するこの貢献の技術的範囲 を外れることなく本発明を説明するため選択された好ましい実施例に様々な修正 および付加がなされても良いことが認められる。従って、請求の範囲に記載され た事項および本発明の技術的範囲に含まれる全ての等個物に対して保護がめられ ることが理解されるべきである。

ビーム中ＩυなうのＰ１度 東−西 国際調査報告 １１１１−一一１＾帥−１−−・　ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０１７１７国際調査報 告

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ複数のチャンネルを有する周波数分割多重信号を伝達する第１の 組の通信ラインと第２の組の通信ラインとを相互結合するための装置において、 前記周波数分割多重信号の対応するものを受信するため前記第１の組のラインと それぞれ接続されている複数の入力を有し、また前記入力上でそれぞれ受信され た前記周波数分割多重信号の各々のある予め選択されたチャンネル上の信号を前 記第２の組のラインの各々へ出力するため前記第２の組のラインとそれぞれ接続 されている複数の出力を有する相互結合手段を含む装置。
2. （２）前記相互結合手段が前記周波数分割多重信号とそれぞれ関連する複数組の フィルタを含み、対応するチャンネルにおいてそれらの信号のみ通過するように 動作する請求項１記載の装置。
3. （３）フィルタの前記組のそれぞれが、フィルタによって通過されたチャンネル の信号を前記出力の前記対応するものへ伝達するため前記出力の対応するものと それぞれ関連するフィルタを含み、前記出力のそれぞれが前記フィルタの前記組 のそれぞれによって通過されるチャンネル上の信号を受信する請求項２記載の装 置。
4. （４）前記相互結合手段が、その組における各フィルタと、周波数分割多重信号 をその対応する組における各フィルタヘ分配するための対応する入力の１つとの 間に各々結合された複数のサーキュレータを含む請求項２記載の装置。
5. （５）その各組のフィルタがグループに配列され、少なくとも２組の前記フィル タのグループが前記出力の同じものと接続されている請求項２記載の装置。
6. （６）前記組の各フィルタがその複数のグループを含み、前記出力の各々がその 組の各々におけるフィルタのグループと結合されている請求項２記載の装置。
7. （７）それの一組におけるフィルタのグループの１つが他の組におけるフィルタ のグループの１つと接続される請求項６記載の装置。
8. （８）その組におけるフィルタの前記グループがフェライトサーキュレータによ って相互結合される請求項７記載の装置。
9. （９）複数の入力と複数の出力との問にそれぞれ複数のチャンネルを含む複数の 周波数分割多重信号の任意の個々の信号を導くための装置において、 前記複数の周波数分割多重信号をそれぞれ受信するための複数の入力と、 前記出力が全ての前記周波数分割多重信号の全チャンネルを集合的に出力するよ うな前記入力によって受信される前記周波数分割多重信号の各々のあるチャンネ ルのみをそれぞれ出力する複数の出力と、 前記入力と前記出力の各々とを相互結合し、チャンネルを分離するため前記周波 数分割多重信号の各々を選択的にフィルタするため、前記入力と前記出力との間 に接続されたフィルタ相互結合手段であって、前記複数の周波数分割多重信号と それぞれ関連する複数組のフィルタを含み、前記フィルタが対応する信号のチャ ンネルとそれぞれ関連しており、各々が関連するチャンネルのみを経てフィルタ されるように動作し、前記フィルタの各組が少なくとも前記出力の対応するもの とそれぞれ関連するいくつかのフィルタを含み、その各組の前記いくつかのフィ ルタの各々が前記入力の１つと結合された入力端子および各々前記出力の対応す るものと結合された出力端子を有し、前記出力の各々へ伝達されるチャンネルが その全組の前記いくつかのフィルタの出力によって定められるようなフィルタ相 互結合手段とを含むことを特徴とする装置。
10. （１０）フィルタの前記組の各々が前記フィルタの２つのグループを含み、その 各組の１グループ中のフィルタが前記チャンネルの１つ置きのグループをフィル タするために動作し、その各組の他方のグループにおけるフィルタがチャンネル のもう一方の１つ置きのグループをフィルタするため動作する請求項９記載の装 置。
11. （１１）前記フィルタ相互結合手段か前記各入力によって受信された信号の電力 を、その各組のフィルタの１グループへ分配するため第１の部分へ分割し、また その各組のフィルタの他方のグループへ分配するため第２の部分へ分割する手段 を含む請求項１０記載の装置。
12. （１２）前記フィルタ相互結合手段が、各フィルタがフィルタするように意図さ れたチャンネルをその入力端子で受信するようにその各組の対応するフィルタヘ 各周波数分割多重信号の各チャンネルの信号を分配するため、多入力と前記フィ ルタの対応する各組の入力端子との間に結合される手段を含む請求項９記載の装 置。
13. （１３）前記分配手段が複数の相互接続されたフェライトサーキュレータを含む 請求項１２記載の装置。
14. （１４）前記フィルタ相互結合手段がその各組のフィルタの出力端子と対応する 出力との間にそれぞれ結合される複数の相互結合されたフェライトサーキュレー タを含む請求項９記載の装置。
15. （１５）前記サーキュレータがそれの少なくとも２組のフィルタの少なくともい くつかの出力端子を相互結合する請求項１４記載の装置。
16. （１６）送受信通信のための地上の領域上の複数の地上基地を連結して通信する 地球軌道衛星を含む人工衛星通信システムであって、前記人工衛星が前記領域を カバーする異なるゾーンからそれぞれ複数のアップリンクビームを受信し、前記 アップリンクビームが同じ周波数範囲にわたる複数の各対応する周波数分割多重 受信信号を伝達し、前記各受信信号が複数のチャンネルを含み、また前記人工衛 星がそれぞれ前記ゾーンへ同じ周波数範囲にわたる複数の各対応する送信信号を 伝達する複数のダウンリンクビームを送信するような人工衛星通信システムと協 同して、前記受信信号が前記送信信号へ変換されるように前記人工衛星で前記ア ップリンクビームと前記ダウンリンクビームとを相互結合する装置において、そ れぞれ前記ゾーンの各々に１つの、それぞれ前記複数の受信信号を受信する複数 の入力と、 それぞれ前記ゾーンの各々に１つ、それぞれ前記複数の送信信号を出力する複数 の出力と、 前記各出力からの送信信号出力が各受信信号の予め選択されたチャンネルから得 られる信号を含むように、前記各入力から前記各出力へ前記各受信信号の前記チ ャンネルの予め決められたものの信号を導くため、前記入力と前記出力との間に 接続された手段とを含むことを特徴とする装置。
17. （１７）前記導く手段が、対応する受信信号を受信し、前記チャンネルの周波数 を通過するため前記入力とそれぞれ接続されている前記フィルタの複数の組を含 む請求項１５記載の装置。
18. （１８）前記組のチャンネルの各々がそのグループへ配列され、各グループのあ るフィルタが前記出力の対応するものと接続されている請求項１６記載の装置。
19. （１９）前記組のフィルタの各々が、フィルタによって通過されたチャンネル上 の信号を前記出力の対応するものへ伝達するため前記出力の対応するものとそれ ぞれ関連するフィルタを含み、前記各出力が前記組の各フィルタによって通過さ れるチャンネルの信号を受信する請求項１６記載の装置。
20. （２０）前記導く手段が、その一組のフィルタの各々と、その対応する組におけ るフィルタのそれぞれへ受信信号を配分するための対応する入力の１つとの間に それぞれ結合された複数のサーキュレータを含む請求項１６記載の装置。
21. （２１）その各組のフィルタがグループに配列され、前記フィルタの少なくとも ２組のグループが前記出力の同じものと接続されている請求項１６記載の装置。
22. （２２）前記組のフィルタの各々が複数のそのグループを含み、前記各出力がそ の組の各々におけるフィルタのグループと結合されている請求項１６記載の装置 。
23. （２３）その１つの組の中のフィルタのグループの１つがそのもう一方の組にお けるフィルタのグループの一つと接続されている請求項２２記載の装置。
24. （２４）その組のフィルタの前記グループがフェライトサーキュレータによって 相互結合される請求項２２記載の装置。