JPH03112224A - 衛星トランスポンダ - 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】 １１へた４ 本発明は、衛星トランスポンダ、特にｒ置ＥｃＯＮ■」
型衛星用のＳバンドトランスポンダに係る。

従」Ｕ支迷□ 衛星及びそのペイロードの動作は連続的にモニタされる
必要がある。遠隔測定、遠隔制御及び位置検出システム
は、衛星から送られた遠隔測定情報に基づいて管制局が
モニタ機能を実行できるように設計されている。位置検
出システムは、最終軌道に突入し静止衛星として維持さ
れる衛星の現在位置確認データを与える。このシステム
は専用周波数バンドを使用しており、特に最終軌道に突
入する場合には通常はＳバンドが使用され、衛星の平常
機能を維持するなめには電気通信バンドが使用されてい
る。

従来技術のトランスポンダは、Ｆｌｏｙｄ　Ｍ、　ＧΔ
ＲＤ−ＮＥＲのｒＰｈａｓｅｌｏｃｋ　Ｔｅｃｈｎｉｑ
ｕｅｓＪ（Ｊｏｈｎ　ｌ’１ｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ、
第２版、１６３頁、第８〜１２図）に記載されている。

本発明の目的は、従来技術のトランスポンダよりも廉価
てあり且つ改良された性能を有するトランスポンダを提
供することにある。

発１しｌ」要− 本発明は、待機期間中または受信信号不在中は受信部の
局部発振器が狭帯域フェーズロックドループを介して水
晶発振器に従い、受信部が入力信号を受信すると直ちに
前記局部発振器が広帯域フェーズロックドループを介し
て入力信号に従うようになり、狭帯域フェーズロックド
ループが自動的に遮断今れることを特徴とする衛星１ヘ
ランスボンダに係る。

本発明のトランスポンダ′の利点は、コヒーレントモー
ドにおいては送信部が、狭帯域フェーズロックドループ
と同じ周波数体系及び構成素子を有するフェーズロック
ドループによって安定化された受信部の局部発振器と同
じ周波数に同調されていることである。

本発明のトランスポンダは更に、以下の利点を有する。

受信部子送信部装置の製造コストが削減され製造期間が
短縮される。

受信部待機周波数の長期安定性が改良されている。

受信部がブッシング現象の影響を受けない。

受信部のフェーズロックドループの安定性が改良されて
いる。

従って本発明によれば、 送信部と受信部の局部発振器とが同じ周波数体系を使用
し得る、また、 自動切換えシステムの制御下に受信部で２つのフェーズ
ロックドループを使用することが可能である。

狭帯域フェーズロックドループは長期安定性を与え搬送
波受信中の不都合なプッシンク効果を除去する。

広帯域フェーズロックドループはアップリンク信号を変
調するためにアップリンク搬送波にロックされる。

ロック信号は、広帯域ループがアップリンク搬送波にロ
ックされると直ちに狭帯域ループが遮断され、ロック解
除されると再度接続されるようにスイッチを励起する。

電圧制御水晶発振器を全く使用しないので、広帯域ルー
プにおいてスプリアスポールが全く生じない（従って安
定性が改良される）。電圧制御水晶発振器はまた、作製
も難しく（従って入手に時間がかかり）、コストも高い
装置である。

周波数逓倍器もまた、極めて敏感で作製にも時間がかか
る（更に、逓倍数が大きいときは厳密な沖波を要する）
モジュールであるが、本発明では、このような周波数逓
倍器に代替して分周器を使用している。

添付図面に示す非限定実施例に基づく以下の記載より本
発明の特徴及び利点が十分に理解されよう。

丸１昨 第１図に示す従来技術のトランスポンダく前記に引用の
文献参照）は、受信部１０及び送信部１１を含む。

以後の記載においては、主要な信号を周波数の値によっ
て示す。

受信部１０において、第１混合器１２は入力周波数Ｆｉ
及び周波数１０４　ｆＯを受信する。

第２混合器１３は第１混合器の出力信号Ｆｉ４０４　ｆ
。

と信号６．５　ｆｏ−ｆｌとを受信する。

８ 位相比較器１４は第２混合器１３の出力信号と信号ｆ１
とを受信する。比較器の出力信号が、ループフィルタ１
６を介して電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）１５を制御
する。

発振器１５は信号１０４　ｆｏと信号６．５　ｆＯ−ｆ
ｌとを供給する。

信号１０４　ｒｏは逓倍数１３の第１逓倍器１７とフィ
ルタ１８と逓倍数８の第２逓倍器１９とフィルタ２０と
を順次に通って第１混合器１２に供給される。

信号６．５　ｆｏ−ｆｌは第１逓倍器１７と協働フィル
タ１８と第３混合器２１と除数２の分周器２２とを介し
て第２混合器１３に供給される。信号２ｆｌを供給する
水晶発振器２３は、第３混合器２１に直結され、また、
除数２の分周器２４を介して位相比較器１４に接続され
ている。

送信部１１において、スイッチ３１は、逓倍数２の逓倍
器３２とフィルタ３３とを通過したＶＣＸＯ１５の出力
信号をコヒーレントチャネルから受信し、水晶発振器３
４によって供給された信号２ｆ′０をノンコヒーレント
ヂャネルから受信する。

送信部の出力信号ＦＯは、スイッチ３１の出力信号が逓
倍数５の逓倍器３５と、フィルタ３６と、変調信号Ｎを
受信する変調器３７と、逓倍数１２の逓倍器３８と、フ
ィルタ３９とを通過した後に得られる信号である。

第１図のブロック図に示す受信部１０においては、水晶
発振器２３（周波数２ｆ１）がフェーズロックドループ
のパラメータに干渉しないので、受信部１０がロックさ
れたときには定常値である第２中間周波数ｆ１が与えら
れる。

受信部の中枢部は周波数ｆＯのＶＣＸＯ１５である。

受信部１０がロックされたとき、ＶＣＸＯ１５の周波数
は１１０．５ｆＯ＝　Ｆｉとなるように入力周波数Ｆｉ
に追随する。

受信部１０がロックされないとき、ＶＣＸＯ１５は１１
０．５ｆＯの受信部待機周波数に安定する。入力搬送波
が存在しないときの待機周波数の安定性は制御電圧に依
存する。

また、この回路は「プッシンク」の影響を受ける。

搬送波周波数を地上から走査し、搬送波周波数がその待
機周波数に移行すると受信部がロックされるのであるが
、このフェーズロック中に種々の現象が生じ得る。いく
つかの条件下ては、（搬送波周波数に位相合わせされる
べき）ＶＣＸＯの周波数を搬送波周波数から遠ざける「
プッシンク」を生じさせる電圧が出現する。アップリン
ク搬送波が緩やかに走査されるときにはこの現象が問題
である。

発振器が動作限度まで発振するので受信部がロックされ
ない。

この回路は作製が難しい２つの周波数逓倍器１７゜１９
、即ち 逓倍数１３の逓倍器：ｆＯ→１３　ｆ。

逓倍数８の逓倍器：１３’ｆＯ→１０４　ｆ。

を使用し、また厳密なろ波１８．２０を要する。

１ ＶＣＸＯ１５自体も問題を孕む。近い周波数のスプリア
スレスポンス（水晶の反共Ｓ）が生じ易いため、これら
のレスポンスを励起しないように変調ループを短縮する
必要がある。スプリアスレスポンスは、受信ループに追
加のスプリアスポールを導入する。

送信部１１では周波数２ｆ′０の水晶発振器３４がノン
コヒーレントモードにおける基準として使用される ここでも作製が難しい周波数逓倍器（３２，３５及び３
８）、即ち、 逓倍数２の逓倍器；ｆＯ→２　ｆ。

逓倍数５の逓倍器、２ｆＯ→１０ｆＯ 逓倍数１２の逓倍器、１０　ｆＯ→１２０　ｆ。

が使用されている。

１０ｆＯの搬送波が変調される。

第２図は本発明のトランスポンダの受信部４０と送信部
４１とを示す。

２ 受信部４０は、 周波数４８０ｆｒの信号を供給する電圧制御発振器（Ｖ
ＣＯ）４４と、除数４０の分周器４５と、除数６の分周
器４６と、除数２の分周器４７と、除数２の分周器４７
の信号と水晶発振器４９の信号とを受信する位相／周波
数比較器４８と、コマンド信号Ｉへを受信するスイッチ
５０と、ループフィルタ５１と、加算器５２とを含む狭
帯域フェーズロックドループ４２と、加算器５２と、電
圧制御発振器４４と、除数４０の分周器４５と、除数６
の分周器４６とを狭帯域フェーズロックドループ４２と
共有し、更に新しく、入力信号Ｆｉ及び電圧制御発振器
４４の信号とを受信する第１混合器５３と、除数４０の
分周器４５の信号を逓倍器５５で３倍された後に受信す
る第２混合器５４と、除数６の分周器４６の信号を受信
しループフィルタ５７を介して加算器５２に接続された
出力を有する位相比較器５６とを順次に含む回路を有す
る広帯域フェーズロックドループ４３とを含む。

第１混合器５３の出力の信号は、−Ｆｉ＋４８０４ｒて
あり、第２混合器５４の出力の信号は−Ｆｉ＋４４４ｆ
ｒであり、位相比較器５６の出力の信号は−Ｆｉ＋４４
２ｆｒである。広帯域ループの目的は条件Ｆｉ＝４４２
ｆｒを維持することである。

送信部４１は狭帯域フェーズロックドループと同じ構成
素子、即ち電圧制御発振器６０と、除数４０の分周器６
１と、除数６の分周器６２と、除数２の分周器６３と、
位相／周波数比較器６４と、発振器６０に接続されたル
ープフィルタ６５とを含む。

送信部は更に、ループの帯域外位相変調を行なう変調器
６６と、水晶発振器６７と、コし−レントモード（受信
部４０に・接続）またはノンコヒーレントモード（発振
器６７に接続）への動作切換えスイッチ６８とを含む。

この送信部の周波数体系が受信部局部発振器の周波数体
系と同じであることに注目されたい。このため、（同じ
構成素子を使用し、同様の調整を行なうことができるの
で）双方のシステムの設計及び作製コストが節約できる
。

第２図のフロック図で示す受信部４０がロックされてい
ないときは、狭帯域ループ４２が使用されており、電圧
制御発振器４４は極めて安定な水晶発振器４９に従う。

ループ４２は広帯域ループ４３からのコマンド電圧ｖＬ
のいかなる変動も補償する。従って、受信部４０の待機
周波数は極めて安定である。

受信部４０がフェーズロックされているときは、ループ
４２は発振器４４の周波数のフェーズロックを妨害する
ような「ブッシング」による偏移を補償する。

広帯域ループ４３は受信部４０をアップリンク周波数Ｆ
ｉにロックし、ロック信号（Ｉ＾）を送出する。その結
果としてスイッチ５０は狭帯域ループ４２を自動的に遮
断する。

第１図のブロック図における（夫々逓倍数１３及び８の
）周波数逓倍器１７及び１９が、例えばＥＣＬ型のく夫
５ 々除数４０及び６の）分周器４５．４６で代替されたこ
とが理解されよう。

逓倍数３の逓倍器５５は混合器５４（高調波混合器）の
実数部である。

第１図ノｖＣｘ０１５ハ周波数４８０ｆ　ｒ（７）　Ｖ
ＣＯ４４と周波数ｆｒの水晶発振器４９とによって代替
されている。

これらは２つのモジュールとして別々に作製できはるか
に簡単な構造である。

第２図に示す本発明の受信部４０は、ループ中で２つの
中間周波数を使用する「ロングループＪ型である。

受信部４０の入力に搬送波が存在しないときは受信部４
０が「待機中」である。その待機周波数は、受信部を瞬
時にロックするために受信部の入力に与えるべき周波数
に対応する。

受信部４０はロック信号Ｉ＾を有する。この情報は地上
に送られて送信部４１を制御するために使用される。

６ 送信部搬送波の位相変調が可能でなければならない。２
つの動作モートが存在する。

−コヒーレントモード ＦＯ＝　Ｆ　ｉ　、２４０／２２１ ＦＯ：送信周波数 Ｆｉ：受信周波数。

このときには送信部は受信部の周波数Ｆｒ＝に、Ｆｉ／
２２１を基準として使用する。

一ノンコヒーレントモード このときには送信部は水晶発振器６７を基準として使用
する。

１つの実施例では以下の値が得られた。

−受信部： ｆｒ＝Ｆｉ／４４２ Ｆｉ夕２Ｇ）ｌｚ ｆｒ＝４．５旧（ｚ 狭帯域ループ：ノイズバンド：２Ｂｎ＝　２０Ｈｚ広帯
域ループ：ノイズバンド：２Ｂｕ＋＝　８００１１ｚｆ
ｒ（ＶＣＯ４４待機周波数）：４８０ｆｒ＝　２．１７
Ｇｌｌｚ送信部 ｆｏ、＝　２．１７ＧＩｌｚ ｆ’　ｒ　＝　４．５Ｍ１（ｚ 変調ループ：ノイズバント：２Ｂ　＝　１０００Ｈｚ　
。

上記では本発明を好ましい実施例に基づいて説明した。

本発明の範囲内で記載の構成部材を等価の部材によって
代替してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のトランスポンダ、第２図は本発明の
トランスポンダを、示す。 ４０・・・・・・受信部、４１・・・・・・送信部、４
２・・・・狭帯域フェーズロックドループ、４３・・・
・・広帯域フェーズロックドループ、４４・・・・・・
局部発振器、４５，４６，４７，６１，６２゜６３・・
・・・・分周器、４８．６４・・・・位相／周波数比較
器、４９．６７・　・水晶発振器、５０．６８・・・・
・・スイッチ、５１．５７．６５・・・・・ループフィ
ルタ、５２・・・加算器、５３．５４・・・・・・混合
器、５５・・・逓倍器、５６・・・・・位相比較器、 ６０・・・・・・電圧制御発振器、 ６ ・・・変調器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）待機期間中または受信信号不在中は受信部の局部
   発振器が狭帯域フェーズロックドループを介して水晶発
   振器に従い、受信部が入力信号を受信すると直ちに前記
   局部発振器が広帯域フェーズロックドループを介して入
   力信号に従うようになり、狭帯域フェーズロックドルー
   プが自動的に遮断されることを特徴とする衛星トランス
   ポンダ。 （２）コヒーレントモードにおいては送信部の周波数が
   、周波数体系及び構成素子に関して前記狭帯域フェーズ
   ロックドループに等しいフェーズロックドループによっ
   て安定化された受信部の局部発振器の周波数に等しいこ
   とを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。 （３）基準周波数が２つの低周波水晶発振器によって供
   給され、除算によって得られたその他のすべての周波数
   が、受信部では待機モード、送信部ではノンコヒーレン
   トモードにおいて前記基準周波数に比較されることを特
   徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。（４）第３
   高調波混合器の１つから成る逓倍器を含むことを特徴と
   する請求項１に記載のトランスポンダ。 （５）受信部が、狭帯域フェーズロックドループと広帯
   域フェーズロックドループとを含み、前記狭帯域フェー
   ズロックドループが、信号４８０ｆｒを供給する電圧制
   御発振器と、除数４５の分周器と、除数６の分周器と、
   除数２の分周器と、除数２の分周器の信号と水晶発振器
   の信号ｆｒとを受信する位相／周波数比較器と、コマン
   ド信号を受信するスイッチと、ループフィルタと、加算
   器とを含み、前記広帯域フェーズロックドループが、前
   記加算器と、前記電圧制御発振器と、除数４０の分周器
   と、除数６の分周器とから成る回路を狭帯域フェーズロ
   ックドループと共有し、該広帯域フェーズロックドルー
   プが新たに、入力信号Ｆｉ及び前記電圧制御発振器の信
   号を受信する第１混合器と、前記除数４０の分周器の信
   号を３倍した後に受信する第２混合器と、前記除数６の
   分周器の信号を受信する位相比較器とを順次に接続した
   回路を含み、前記位相比較器の出力がループフィルタを
   介して前記加算器に接続されていることを特徴とする請
   求項１に記載のトランスポンダ。（６）送信部が狭帯域
   フェーズロックドループと同じ構成要素、即ち、電圧制
   御発振器と、除数４０の分周器と、除数６の分周器と、
   除数２の分周器と、位相／周波数比較器と、発振器に接
   続されたループフィルタとを含み、更に、ループの帯域
   外位相変調を行なう変調器と、水晶発振器と、コヒーレ
   ントモード（受信部に接続）またはノンコヒーレントモ
   ード（発振器に接続）の動作切換えスイッチとを含むこ
   とを特徴とする請求項２に記載のトランスポンダ。 （７）Ｓバンドトランスポンダとして作製されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。