JPH0338901A - 多重ビームアレーアンテナ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多重ビーム操作に特に適合したアンテナに関し
、更に詳述すれば、変動する利得、指向性または周波数
の多数ビームを同時に送信または受信することが可能の
多重ビームアレーアンテナに関する。このアンテナは空
間、重量、構成部品並びに高効率のビーム形成手段によ
る出力条件を最小にし、各種の衛星並びにその他の通信
関連の応用に有利に利用されることが出来る。

〔従来の技術〕

２つまたはそれ以上のビームを同時に送信／並びに／或
いは受信することが次第に要望されるようになってきて
いる１例えば、衛星ケーブル通信の出現によって、単一
の地上基地アンテナを使用して多重信号を同時に送信並
びに／或いは受信することに関する関心が高まりつつあ
る。この関心は固定反射器や多重離散送給を利用した幾
つかの地上ベースの多重ビームアンテナ構造の発達を促
してきた。３つの通常使用されている多重ビーム地上基
地アンテナは１球面形反射アンテナ、トランスアンテナ
とオフセット送給パラボラアンテナ並びにオフセット送
給カセグレンアンテナである。

衛星通信の将来の可能性並びに有用性が増加するにつれ
て、衛星操作を統合する必要性も増加してきた。さらに
詳述すれば、ｆＩＪ星アンテナ配置が固定式並びに移動
式地上基地の両方を含め多重ビームを幾つかの地上基地
に、そしてそこから同時に受信並びに／或いは送信する
機能を有することが強く要望されている。

主として空間１重量、機械的に複雑なビーム分は並びに
安定性重視の理由から、上記の地上基地アンテナは、多
重ビーム衛星の応用面ではあまり広く利用されておらず
、手軽な双極子アンテナなどの多重アンテナ素子を利用
した配列が発達してきた。

このように衛星アンテナでは、アンテナ素子は概して協
調し合うので、多重アレーの利用によって多重ビーム操
作を達成させることが可能である。

この比較的新しい分野の試みでの進展にも拘らず、シス
テムの弾力化並びに性能の最大化に向かって更に空間２
重量並びに複合条件を最小化する目標は依然として残さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、本発明は衛星アンテナシステムにおいて、多重
ビーム操作が独自のアンテナ配列の採用によって達成さ
れ、この中で２つまたはそれ以上のアンテナアレーが選
択的に使用されて、１つまたはそれ以上のビームの同時
送信並びに／或いは受信に同時に寄与するアンテナを提
供する。技術上の熟達者には明らかな通り、このような
配列はシステムの弾力性並びに性能の最適化を図りなが
ら、空間１重量そして構成部品条件の最小化を考慮して
いる。

〔発明の要約〕

送信の立場から考えると、本発明の多重ビームアンテナ
は、アンテナ手段並びに入力送信信号を受けてビーム形
成送信信号をアンテナ手段に供給するためのビーム形成
手段とから構成されている。

このアンテナ手段並びにビーム形成手段は、アンテナが
同時に少くとも２つの送信ビームを送信し。

その中で少くとも２つのアンテナ手段が、このような送
信ビームの少くとも１つの形成に寄与することが出来る
ように備えられている。ビーム形成手段は、−船釣にア
ンテナ手段のいずれかが送信ビームの各々の形成に寄与
するかを確立するための手段を含んでおり、更にアンテ
ナ手段の送信ビームへ寄与する相対出力を確立するため
の手段も含んでいる。

好適な実施例に於いて、送信ビームの各々に対応する分
離入力送信信号がビーム形成手段に供給される。

更に、ビーム形成手段は、分離入力送信信号の各々を受
信する分離出力分割手段と、相互連結加重手段並びにビ
ーム形成送信信号の各々を供給する分離加重手段と、相
互連結組合せ手段とから構成されている。ビーム形成手
段のこのような構成部品は、相互に連結されてマトリッ
クス構造を形成している。

好適な実施例に於いて、またビーム形成手段に（１（給
される分離入力送信信号の各々の出力を確立するための
出力手段を含むことが好ましい、加えて、増幅手段はビ
ーム形成送信信号を増幅するために、ビーム形成手段と
アンテナ手段との間に介在させることがある。Ｒ後に、
アンテナ手段の各々が熟慮されてアンテナ素子のアレー
を含めることができれば有利であることは、技術上の熟
達者であれば、明らかなことである。

受信の立場から考えると１本発明の多重ビームアンテナ
は、アンテナ手段と、入力受信信号をアンテナ手段から
受信し且つ処理される受信ビームの各々に対応するビー
ム形成受信信号を供給するためのビーム形成手段とから
構成されている。アンテナ手段並びにビーム形成手段は
、アンテナが少くとも２つの受信ビームを同時に受信し
且つそれに対応する少くとも２つのビーム形成受信信号
を供給し、その中で少くとも２つのアンテナ手段が、そ
のようなビーム形成受信信号の少くとも１つの形成に寄
与することが出来るように備えられている。ビーム形成
手段は、アンテナ手段のいずれがビーム形成受信信号の
各々の形成に寄与するかを確立するための手段を通常含
んでおり、また更にアンテナ手段のビーム形成受信信号
に対して寄与する相対出力の確立のための手段も含んで
いる。

好適な実施例に於いて、ビーム形成手段は、入力受信信
号の各々を受信する分離分割の相互連結加重手段並びに
ビーム形成受信信号の各々を供給する分離整相の相互連
結組合せ手段とから構成されている。ビーム形成手段の
このような構成部品は相互に連結されてマトリックス構
造を形成している。

好適な実施例に於いて、またアンテナ素子のアレーを利
用して、アンテナ手段の各々を形成し。

増幅手段をアンテナ手段とビーム形成手段との間に介在
させることが好ましい、加えて、処理手段がビーム形成
手段受信信号を処理するのに利用される。

送信と受信の双方の立場から考えて、上記の送（３アン
テナ並びに受信アンテナは、統合されてアンテナ手段と
ビーム形成手段の二重使用を達成することが可能である
。このような適用の場合、送（Ｒビーム向は周波数レン
ジと受信ビーム向は周波数レンジは実質的に重複しない
、好適な実施例に於いて、識別手段がアンテナ手段とビ
ーム形成手段との間に介在されて、ビーム形成送信信号
と入力受信信号との間を識別することが可能である。

本発明の数多くの利点は技術上の塾達者によって正当に
評価されるであろう。

本発明の主要な利点は、空間１重量並びに構成部品条件
を最小に抑えながら、精度と精密さを促進させながら、
多重ビームの送受信の受入れを可能にしていることであ
る。アンテナの構造的理由から、このアンテナは操作上
で特に融通性が高く。

相対的に多数のビーム数のみならず少数のビーム数でも
同等に送受信が可能である。このアンテナは衛星支持構
造物上で、使用するのによく適合している。

更に詳述すると、本発明のアンテナサブアレーは、ｍ金
的に機能して多重ビームを供給し、その結果、空間、コ
スト並びに構成部品の低減の他に操作上の効率化が実現
される。即ち放射素子を一緒に予じめ決定した数の連携
サブアレーに寄せ集めることによって、送給構成部品条
件並びにアンテナ重量や複雑性およびその他に出力消費
が著しく低減される。

本発明のもう一つの利点は、ビーム形成手段がその能力
による操作性を強化し、高レベルの利得および指向性を
処理するビームを弾力的且つ効率的に形成することであ
る。即ち、このビーム形成手段は、望ましいレベルの位
相並びに振幅を各ビームに分は与えるために進んで供給
されている回路を備えている。従って、各ビームは指定
領域上の望ましい地理的有効範囲並びに指定領域の各々
に関する望ましいレベルのビーム振幅が達成されること
が可能である。

本発明のもう一つの利点は、ビームを送信並びに／ある
いは受信する分離アンテナ手段（例えば。

アンテナ素子アレー）を使用することによって。

多重ビーム反射アンテナによって通常課せられるビーム
分離制約条件が実質的に回避されることである。

本発明の更にもう一つの利点は、ビーム形成手段とサブ
アレーをインターフェースで接続する構成部品が設けら
れ、出力消費の低減の結果、最適に信号処理並びに有意
なコスト節減を提供していることである。更に詳述する
と、ビーム送信の場合に関して、増幅器をビーム形成手
段の“下流に置くことは、増幅器がビーム形成手段の“
上流に置かれた場合に比べて、有意的により小さな振幅
での信号の処理を可能にしている。冗長性切換。

線形化並びに帯域濾波は、更に処理上の信頼性を高め、
′望みの周波数の正規の加重信号が達成されることを保
証している。

更に本発明の利点は、ビームの送受信が同時に実施出来
ることである。同時操作は一つの周波数帯域で送信し、
もう一つの周波数帯域で受信することによって達成され
る。一つの好適な実施例に於いて、同時操作は一つのア
レーを使用することによって実現し、その結果、構成部
品やコストを更に低減することを考慮している。

本発明のこれらの特徴、利点並びに目的は１次に示した
明細書、クレーム並びに添付図面を引用することによっ
て、技術上の熟練者により更に理解が深められ、正当な
評価が与えられる。

〔実施例〕

明細書の用語のうちで、′上部”下部”“右”左”背面
′″　“前面”垂直 “水平”、並びにこれらの派生語は、本発明を説明する
もので、添付図面の説明でも使用されてし）る、然し乍
ら１本発明では明確にそうでないことを特定しない限り
、これらの用語によって、方向を限定するものではない
、また添付図面に図示され、明細書の中で記述された特
定装置は、添付クレームで定められた発明概念を模範的
に示した実施例に過ぎない、それ故にこの中で開示され
た実施例に関する特定寸法やその他の物理特性は、自ら
の言葉で明確にそうでないとクレームに述べていない限
り、規制事項とはみなさないものとする。

第１図において符号１０は１本発明の実施例に係る多重
ビーム平面アレーアンテナを示している。

平面アレーアンテナ１０は１図示した通信衛星１２のよ
うに、衛星向は用途に特に適合している。

このようなアンテナ１０は、−例として地上ペースの固
定式並びに／または移動式基地を備えた通信用として使
用されることが出来る０本例では、衛星１２は、米国の
ような地上の特別地域の上空に位置された静止衛星であ
る。

通常の衛星の場合と同様に、衛星１２（第１図及び第２
図）は、ブースタ１６及びソーラーパネル１８と相互連
結した本体１４を備えている。

本例では、送信パネル２０並びに受信パネル２２とを含
むアンテナ１０が１本体１４の前面に搭載されている。

パネル２０とパネル２２は、ヒンジ２４を介して結合さ
れている。好適な実施例において、パネルとパネル２２
（第２図）は、衛星上２の発進前は折り重ねられている
。然し一担空中に発射された後に、切換え装置が働いて
、パネル２０とパネル２２は実質的に一体化する。更に
詳細に下に記述するとおり、パネル２０とパネル２２は
単一パネルに合体され、それによって送受信が実施され
る。送受信ビーム用のアンテナ１０の回路は、第３図と
第４図に概略図で示されている。技術上の熟練者によっ
て正当に評価される通り、従来のハードウェアを利用し
てこの回路を作ることが可能であり、このハードウェア
を本体１４の前面部に最も近く搭載することが出来る。

パネル２０とパネル２２は同様な構造をしている。第２
図に示すように、送信パネル２０は、受は板３０上に搭
載された送信アンテナアレー２８を含み、この受は板は
例えばアルミハニカム構造体でつくられる。好適な実施
例において、送信アンテナアレー２８は１円形で且つマ
イクロストリップの構造を有する。更に、アンテナアレ
ー２８は、離散送信サブアレー３２に小分割され、その
各々は、予め計画された数のマイクロストリップアンテ
ナ素子を含んでいる。−例として、マイクロストリップ
素子の各々は、コーナーに送給され。

はぼ正方形をなしており、その結果偏波を発生する。

アレー配列の特徴として、送信サブアレー３２の各々の
アンテナ素子は、送信サブアレー３２からの集成的送信
輻射に寄与することができる。然し乍ら、更に詳細に以
下に説明するように、ここで特に重要なことは、送信サ
ブアレー３２の任意の一つから発生することの出来る輻
射パターンは。

任意の一つのビームを形成するため、あるいはアンテナ
１０によって送信される全てのビームに寄与するために
機能する必要はない。

より正確にいうと、送信サブアレー３２の二つ又はそれ
以上の輻射パターンは、変動する周波数、利得ならびに
／あるいは指向性の一つ又はそれ以上のビームを送信な
らびに／あるいは受信するのに、同時的に且つ選択的に
寄与することが可能である。前に述べたとおり受信パネ
ル２２（第２図）は、送信パネル２０と同様の手段によ
り製造することが出来る。受信パネル２２は、受は板４
２に搭載された受信サブア゛レー４０から構成された受
信アレーアセンブリ３８を含んでいる。

好適な実施例において、送信はＳ−帯域内で実施され、
一方受信はＬ−帯域内で実施される。他の周波数帯域で
もアンテナ１０の機能を変えることなく、送受信に使用
されることが出来ることを十分に理解しなければならな
い、更に下に詳述したとおり、２つの異なる周波数帯域
の使用は、送信パネル２０並びに受信パネル２２が一つ
のパネルに統合されるときのビームの同時送受信を考慮
している。

第３図及び第４図には、送信アンテナシステム５０なら
びに受信アンテナシステム５２用の回路ＨＱ図が示され
ている。

第３図及び第４図は、！＆大ｎの送信サブアレー３２並
びに最大ｎ′の受信サブアレー４０を夫々系しており、
実質的には各々にｎの数が使用されることが出来る。同
様に、第３図及び第４図に示す回路は、最大ｍのビーム
を送信し且つ最大ｍ′のビームを受信することが可能な
ものであって、アンテナ１０は、−殻内に全ての数のビ
ームを送受信することが可能であるが、アンテナ１０の
用途は宇宙空間用に限定される。

好適な実施例において、受信は本質的には送信の逆であ
る。従って、送信の場合に関連する素子類だけについて
詳細に説明する。第３図に示す通り、最大ｍ個の送信信
号が１ｍ個のチャンネル前置増ＩＩＩ器及び出力手段に
よって供給される。また他の例では、ビーム形成手段５
６へのチャンネル５４を経由した多重化装置（図示せず
）によって供給され、ビーム形成マトリックスを構成す
る。

ビーム形成手段５６のｎ個の出力は、ライン６０を経由
して冗長性切換えネットワーク５８に伝達される。

ライン６１は、第一冗長性切換えネットワーク５８と、
リニアライザ６２を相互に連結させ、増幅器６３は、ラ
イン６４を経由してリニアライザ６２と相互に連結され
ている。

リニアライザ６２は、アンテナ１０の操作を線形範囲に
維持するのに役立っており、その結果、例えば、増幅器
６３からの出力は、ビーム形成手段５６からの対応出力
に比例している。送信システム５０は非線形範囲でも操
作されることが可能であるが、そのような操作の場合、
従来の信号加重技術が使用され、望ましい送信が、ビー
ム形状マトリックス出力に応答して実現することを保証
する。

増幅器６３からの出力は、ライン６８を経由して第二冗
長性切換えネットワーク６６と相互に連結される。そし
て一方のライン７０は、第二冗長性切換えネットワーク
６６と帯域フィルタ７２を相互に連結している。

第一冗長性切換えネットワーク５８と第二冗長性切換え
ネットワーク６６は、共同して機能して。

最大で予め計画した数（Ｐ、Ｐ”）の増幅器が操作中に
故障したときにも、ビーム形成手段５６から出力した信
号の各々が、依然受入れ可能な送信用に必要なだけ増幅
される。

一つの例として、２個から４個の“バックアップ″′増
幅器が、増幅器６３の８個毎にａｔ給されている。Ｐの
値はアンテナ１０によって許容できるシステム故障の量
次第で様々に変化する。技術上の熟練者には十分明らか
な通り、もう一つの好適な実施例において、第一冗長性
切換えネットワーク５８と第二冗長性切換えネットワー
ク６６は、組合わされて受信システム５２の操作に影響
を及ぼすことなく一つのネットワークとして機能する。

好適な実施例において、ｎ個の送信サブアレー３２を援
助するのに、ｎ個の増幅器６３を備えればよく、これに
よって、空間１重量ならびに構成部品の最小化に寄与し
ていることに注目しなければならない、加えて、最大ｎ
個の送信サブアレー３２を援助するためには、最大ｎ個
の帯域フィルタ７２が使用される。帯域フィルタ７２の
出力は、ライン７６を経由して送信パネル２０の送信サ
ブアレー３２と相互に連結されている。

上述したように、受信システム５２は、この受信システ
ム５２での信号の流れが送信システム５０の信号の流れ
とは反対であることを除けば、送信システム５０と同等
である。従って、受信システム５２は、送信システム５
０と同じ順序で配備された同じ基本構成部品を含んでい
る。好適な実施例において、送信パネル２０と受信パネ
ル２２は分離ユニットであるから、送信サブアレー３２
の数は、受信サブアレー４０の数と必ずしも等しくする
必要はない、送受信が同じパネルで実現するもう一つの
好適な実施例においてでも、送受信を達成するのに使用
されるサブアレーの数は同じである必要はない。

第４図に示す実施例において、受信システム５２は、最
大ｎ′個の受信サブアレー４０を使用することにより、
最大ｍ１個のビームを受信するためのものである０ｍと
ｎの値の場合と同様に、ｍ′どｎ′の値は、ハードウェ
ア並びにアンテナ１゜の用途に関するその他の予定され
る制約条件によってのみ制限される。

第４図に示すように、受信システム５２は、ビーム形成
手段８０を含み、これは入力として最大ｒｎ’のチャン
ネル受信ライン８１を有している。

ビーム形成手段８０は、ライン８４を経由して第一冗長
性切換えネットワーク８２と相互に連結されており、増
幅器８６は、ライン８８を経由して第一冗長性切換えネ
ットワーク８２と相互に連結されている。

増幅器８６は、ライン９４を経由して第二冗長性切換え
ネットワーク９２に相互に連結されており、一方ライン
９６は、帯域フィルタ９８と第二冗長性切換えネットワ
ーク９２とを相互に連結している。送信システム５０の
場合と同じく、第一冗長性切換えネットワーク８２と第
二冗長性切換えネットワーク９２は、受信システム５２
の操作を損うことなく、単一ネットワークに組合せられ
ることが出来る。ライン１００は、受信サブアレ−４０
から帯域フィルタ９８への相互連結の役目をしている。

送信システム５０ならびに受信システム５２の操作の中
心は夫々、ビーム形成手段５６ならびにビーム形成手段
８０である。送信システム５０のビーム形成手段５６は
、受信システム５２のビーム形成手段８０と構造的に等
しく、その結果１次の説明はビーム形成手段５６ならび
にビーム形成手段８０用の構成部品と構造の説明として
有用である。ビーム形成手段５６が、分割／整相ネット
ワーク１０６並びに加重／組合せネットワーク１０８を
含むことは特に重要である。第５図の例において、ｍ個
もの分割／Ｎ相ネットワーク１０６は、最大ｎ個の加重
／組合せネットワーク１０８とｍＸｎ個ものマトリック
ス相互連結手段１１０を経由して、相互に連結されてい
る。

第３図と第６図に図示したとおり１分割／整相ネットワ
ーク１０６の各々は、分割回路１１２を含み、これは好
適な実施例において、集合的分割配列であり１位相シフ
ト手段１１４　（Ｌ　ｊ）である、ｉとｊは任意の実数
であり、従来の時間遅延手段が使用でき９分割／整相ネ
ットワーク１０Ｇの各々に整相機能を提供することがで
きる。第６図の例において、チャンネル５４を経由して
入力される各信号の最大ｎ方向の分割は１分割回路１１
２によって実現される。そして各信号の望ましい位相ｔ
Ｊ４ａは、１１４　（１，１）から１１４（１，ｎ）ま
でのマトリックス形状で明示されているｎ個もの位相シ
フト手段１１４　（ｉ、ｊ）の一つによって各結果信号
に分は与えられる０分割回路１１２の第ｍ番目の回路は
９位相シフト手段１１４　（ｉ＋　ｊ）のマトリックス
表示法が１１４（ｍ、１）から１１４　（ｍｔ　ｎ）ま
でとなる。

第３図と第７図に図示したとおり、加重／組合せネット
ワーク１０８の各々は、１１６　（１，１）から１１６
　（ｍ、１）までのマトリックス形状で明示される出力
加重手段１１．６　Ｃｘ　＋　ｊ）　、並びに集合的組
合せ配列である組合せ回路１１８を含んでいる。十分理
解されなければならないが、ｉとｊは任意の実数であり
、また加重／組合せネットワーク１０８の第ｎ番目のネ
ットワークは、出力加重手段１１８　（ｉ、ｊ）のマト
リックス表現法が１１６　（１，ｎ）から１１６　（ｍ
、ｎ）となる、その上、加重手段１１６　（ｉｔ　ｊ）
は従来の受動素子の使用によるか、あるいはマトリック
ス相互連結部１１０及び組合せ回路１１８の端部間に位
置された種々な幅のマイクロストリップラインの使用に
よるかの何れかによって実現される。

一般に、加重７１１合せネットワーク１０８の各々には
、ｎ個の加重手段１１６　（ｉ、、ｉ）が使用されるこ
とが出来る。

上記の配列は、送信アレー３２並びに／あるいは受信ア
レー４０の一つ、又はそれ以上が多重ビーム送信ならび
に／あるいは受信に夫々選択的且つ同時的に寄与するこ
とを考慮している。即ち、送信信号を選択的に分割し１
位相シフトし、加重し、そして組合せることによって、
最大ｎ個の送信サブアレー３２の各々は、最大ｍ個のビ
ームの各々の送信に同時に寄与することが可能である。

同時に、受信信号を選択的に分割し、加重し１位相シフ
トし、そして組合せることによって、最大ｎ′個の受信
サブアレー４０の各々が、最大ｍ個のビームの各々の受
信に同時に寄与することがｉ１能である。

操作上、送信システム５０と受信システム５２は、次の
事項以外は全く同様な方法で操作される。

即ち送信（第３図）時には、信号流れがｍ個のチャンネ
ル前置ｔ’ｌ＠器（図示せず）からｎ個の送信サブアレ
ー３２に流れ、その結果、最大ｍ個のビームが送信アレ
ーアセンブリ２８から外方へ向けられる。一方受信（第
４図）時には、ビームが受信アレーアセンブリ３８に向
けられ、信号流れがｎ′個の受信サブアレー４０からｍ
１個のチャンネルレシーバ−（図示せず）に流れる。

ＵＳ３図に示すように、最大ｍ個の希望する数の信号が
送信アレーアセンブリ２８から伝送され。

チャンネル５４によってビーム形成手段５６に伝えられ
る０例えば、チャンネル５４を経由して伝送される信号
の各々は、そこでｎ方向でｎ個のサブ信号に分割され、
予定された位相！ＩＩＩは、位相シフト手段１１４（Ｉ
ＩＪ）を経由してサブ信号の各々に分ち与えられる。そ
のあと、このサブ信号はマトリックス相互連結手段１１
０を横断して伝えられる。このような位相調整は、これ
らの伝送ビームに直接関連して行われ、これらのビーム
に様々な送信サブアレー３２が同時的に且つ選択的に寄
与することになる。

従って、分割／整相ネットワーク１０６の、出力は概し
て一様ではない、即ち１位相シフト手段１１４　（Ｌ　
ｊ）によって分ち与えられる位相値は各分割／整相ネッ
トワーク１０６内で変化し、一つの分割／整相ネットワ
ーク１０６からもう一つのそれへと変化する。

分割／整相ネットワーク１０６の各々からのサブ信号は
、ｎ個もの加重／組合せネットワーク１０８の中の対応
ネットワークに伝えられる。第３図の例において、加重
／組合せネットワーク１０８の任意の一つによって受信
されたサブ信号の各々は、加重手段１１６　（ｉ、ｊ）
によって加重され１次にこれらのサブ信号は１組合せ回
路１１８によって組合され、最大ｍ個のビーム形成サブ
信号を有するビーム形成信号を形成し、ライン６０を経
由して第一冗長性切換えネットワーク５８へ伝送される
。このビーム形成信号は、増幅器６３に伝送され、この
増幅器はビーム形成信号を送信アレーアセンブリ２８か
らの伝送用に受入れられるレベルに高める。一般に、ｎ
個のビーム形成信号は、ビーム形成手段５６によって発
生させられることが可能である。

前述したように、構成部品の最小化は増幅器６３をビー
ム形成手段５６のパ下流′″側に配置することによって
達成される。更にまた出力がビーム形成時に分散される
ので、増幅器６３の“下流”側装置は、全システムの出
力消費を最小に抑えている。勿論このことは、衛星応用
時にとって極めて重要なことである。

増幅された信号は、帯域フィルタ７２で濾波されて伝送
が希望の帯域幅内で実施され、Ｓ−帯域幅であることを
保証する０次に濾波された信号の各々は送信サブアレー
３２の一つに伝送される。

送信アレーアセンブリ２８によって生じる全輻射パター
ンは、最大ｍ個のビームを発生させ、二つ又はそれ以上
の送信サブアレー３２の、任意の一つ又はそれ以上の輻
射パターンの組合せから生じることが可能である６分割
／整相ネットワーク１０６並びに加重／組合せネットワ
ーク１０８の操作により、送信サブアレー３２の各々に
よって発生される輻射パターンの各々は、最大ｍ個の異
なる位相ならびにｍ個の異なる対応振幅を有することが
出来る。送信サブアレー３２からの輻射パターンが組合
されて全輻射パターンを形成するので、最大ｍ個の位相
と最大ｍ個の振幅を有する最大ｍ個のビームが形成され
る。

操作に関する上記の理論を念頭におくと、発生するビー
ムの任意の一つの位相並びに／あるいは振幅は、ビーム
形成手段５６で処理されるサブ信号の任意のもう一つの
位相並びに／あるいは重みを調整するだけで変更するこ
とができる。もつと明確にいうと、上に述べたとおり、
ビームの一つ又はそれ以上の位相並びに振幅を効果的に
選定することができる。

第１図の例を引用すると、位相並びに／あるいは振Ｉｌ
ｌ調整の上記概念をもつと十分に理解することが可能で
ある。第１図では８つのビームが示され、米国全体に送
信されている。ある状況下では。

８ビームの一つ又はそれ以上の地理的有効範囲並びに／
あるいは振幅を輻射の位相並びに／あるいは振幅を調整
することによって調整し、その［射は寄与する送信サブ
アレー３２の一つ又はそれ以上によって供給されること
が望ましいことがある。

例えば経済的考慮は、より強烈なビームが例えば南東方
向よりも北東方向へ送られることを要求することがある
。これはチャンネル５４に供給される信号の相対出力を
制御することによって達成することができるけれども、
サブ信号の適切な加重によっても、望ましい結果を得る
ことができる。

もう一つの例では、ビームの指向性を調整することが望
ましいことがある。これは広範囲に亘って。

サブ信号の選択的分割並びに／あるいは整相によって適
切に実現されることが可能である。

第４図を引用すると、受信システム５２が送信システム
５０と逆の関係で操作されることが十分理解される。即
ち、受信サブアレー４０で受信した輻射は、最大ｎ　１
個の信号の形でボート１０２から入り、最大ｎ１個の信
号を帯域フィルタ９８及び増幅器８６で夫々濾波および
増幅した後、ビーム形成手段８０へ伝送される。

第４図、第６図及び第７図に示すように、受信の場合１
分割操作は、組合せ回路１１８の使用によって実施され
１Ｍｉ合せ操作は１分割回路１１２によって実施される
ことは当然である０組合せ回路１１８により発展したサ
ブ信号の位相並びに重みを調整する機能は、ビームの地
理的有効範囲ならびに振幅の制御が主要な関心事である
送信モードにとっては、さほど重要なことではない、そ
の上、受信の場合、ｍ′倍信号チャンネル８１で入力さ
れるよりもむしろ出力される。

第８図に示すアンテナ１０のもう一つの好適な実施例に
おいて、送受信は単一の送信／受信システム１２２で実
施される。送信／受信システム１２２は５多くの場合、
構造や操作の点で送信システム５０ならびに受信システ
ム５２と類似している。従って、送信／受信システム１
２２に共通する素子は、送信システム５０ならびに受信
システム５２と同じ符号にサフィックスＩｔ　ａ＃ｌを
付加して表示されている。

第８図に図示したとおり、チャンネル５４ａ及び８１ａ
は、第一サーキュレータ手段１２６ならびにチャンネル
１２８によってビーム形成手段１２４と相互に連結され
ている。ビーム形成手段１２４は、ビーム形成手段５６
またはビーム形成手段８０のいずれかと同じ構造を有し
ており、また第一サーキュレータ手段１２６は、循環装
置またはデプレツクシング装置である。第二サーキュレ
ータ手段１３０は、循環装置またはデプレツクシング装
置であるが、ライン１３２を経由してビーム形成手段１
２４と相互に連結されている。ライン６０ａ並びに８４
ａは、夫々第一冗長性切換えネットワーク５８ａ並びに
８２ａを第二サーキュレータ手段１３０に相互に連結し
ている。

送信側では、第一冗長性切換えネットワーク５８ａは、
ライン６１ａを経由してリニアライザー６２ａと相互に
連結されており、増幅器６３ａは。

ライン６４ａを経由してリニアライザー６２ａと相互に
連結されている。第二冗長性切換えネットワーク６６ａ
は、ライン６８ａを介して増Ｉｌｌ器６３ａと相互に連
結されており、出力ライン１３２は、デプレツクサー手
段１３６を経由して送信／受信サブアレー１３４に相互
に連結されている。

サーキュレータ手段をデプレツクサー手段１３６にかえ
て使用することが出来る。然し乍ら、デプレツクサー手
段１３６を使用する方が好ましいときがある。その理由
は、サーキュレータ・デブレツクサーと対比して１手段
１３６の方が相対的に軽量であり、帯域濾波作用を有す
ることによる。

然し乍ら、送受信が同じ周波数で実施されるときには、
デブレツクシング手段１３４を使用することが出来ない
、その結果、同じ周波数で送受信を要する状態において
は、サーキュレータ並びにフィルターを含む代りの手段
が必要となる。

受信側では、入力ライン１３８は、第二冗長性切換えネ
ットワーク９２ａと送信／受信サブアレー１３４をデプ
レツクサー手段１３６を経由して相互に連結している。

増幅器８６ａは、ライン９４ａを経由して第二冗長性切
換えネットワーク９２ａと相互に連結されている。一方
、ライン８８ａは、増幅器８６ａと第一冗長性切換えネ
ットワーク８２ａを相互に連結している。

操作上では、送信／受信システム１２２（第８図）は、
ｍ個もの信号が送信／受信ビーム形成手段１２４から送
信／受信サブアレー１３４に伝送されるとき、送信シス
テム５０と同じ方法で操作される。他方、送信／受信シ
ステム１２２は、送信／受信サブアレー１３４で受信さ
れたビームが送信／受信ビーム形成手段１２４に伝送さ
れるとき、受信システム５２と同じ方法で操作される。

前述したとおり、ここに開示された概念から逸脱するこ
となく、変更が本発明になされることがあることは技術
上の熟練者には容易に理解されるところである。このよ
うな変更改正はクレーム自体の言葉によって明確にそう
でないことが述べられていない限り、クレームに含まれ
るものと考えられるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化し、衛星に搭載したアンテナ付
き衛星の透視図であり、地球の部分図が多重ビームを円
で示し概略的に表示する。 第２図はアンテナ搭載の衛星の透視図、第３図はアンテ
ナ用送信システムの概略図、第４図はアンテナ用受信シ
ステムの概略図、第５図はアンテナに送受信をもたらす
ために使用されるビーム形成マトリックスの透視図、第
６図は第５図のビーム形成マトリックスの分割／整相回
路の部分概略図。 第７図は第５図のビーム形成マトリックスの加重／組合
せ回路の部分概略図。 第８図はアンテナのもう一つの好適な実施例で使われる
送信／受信システムを示す概略図である。 １０・・・・・・多重ビーム平面アレーアンテナ１２・
・・・・・通信衛星　　１４・・・・・・本体１６・・
・・・・ブースター　１８・・・・・・ソーラーパネル
２０・・・・・・送信パネル　２２・・・・・・受信パ
ネル２８・・・・・・送信アンテナアレー ３２・・・・・・送信サブアレー ４０・・・・・・受信サブアレー ５０・・・・・・送信アンテナシステム５２・・・・・
・受信アンテナシステム５６・・・・・・ビーム形成手
段 ５８・・・・・・第一冗長性切換えネットワーク６２・
・・・・・リニアライザ　　６３・・・・・・増幅器６
６・・・・・・第二冗長性切換えネットワーク７２・・
・・・・帯域フィルタ ８０・・・・・・ビーム形成手段　８１・・・・・・受
信ライン８２・・・・・・第一冗長性切換えネットワー
ク８６・・・・・・増幅器 ９２・・・・・・第二冗長性切換えネットワーク９８・
・・・・・帯域フィルタ １０６・・・・・・分割／！！１相ネットワーク１０８
・・・・・・加重／組合せネットワーク１１０・・・・
・・マトリックス相互連結手段１ １ １ １ ２ ２ ３ ２・・・・・・分割回路 ４・・・・・・位相シフト手段 ６・・・・・・出力加重手段 ８・・・・・・組合せ回路 ２・・・・・・送信／受信システム ４・・・・・・送信／受信ビーム形成手段４・・・・・
・送信／受信サブアレー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）アンテナ手段と、入力送信信号を受けて前記アンテ
   ナ手段にビーム形成送信信号を供給するビーム形成手段
   とを備え、前記ビーム形成手段は、前記アンテナ手段の
   いずれかが前記送信ビームの各々の形成に寄与するかを
   確立するための第１の手段と、前記送信ビームに前記ア
   ンテナ手段が寄与する相対出力を確立するための第２の
   手段とを有し、前記アンテナは少くとも二つの送信ビー
   ムを同時に送信することが可能であり、且つ少くとも二
   つの前記アンテナ手段が前記送信ビームの少くとも一つ
   の形成に寄与する、少くとも二つの送信ビームを送信す
   る多重ビームアンテナ。 ２）前記第１の手段及び第２の手段は、前記入力送信信
   号を送信サブ信号に分割するための分割手段と、前記送
   信サブ信号の相対位相を制御するための整相手段と、前
   記送信サブ信号の相対出力を制御するための加重手段と
   、前記送信サブ信号を組合せて前記ビーム形成送信信号
   を供給する組合せ手段とを有する請求項１に記載の多重
   ビームアンテナ。 ３）前記送信ビームの各々に対応する分離入力送信信号
   が供給され、分離出力分割手段と相互連結整相手段が備
   えられて前記分離入力送信信号の各々を受け、分離加重
   手段と相互連結手段が備えられて前記ビーム形成送信信
   号の各々を供給する請求項２に記載の多重ビームアンテ
   ナ。 ４）前記分離出力分割手段と相互連結整相手段、並びに
   前記分離加重手段と相互連結手段が相互に連結されてマ
   トリックスを形成している請求項３に記載の多重ビーム
   アンテナ。５）前記分離入力送信信号の各々の出力を確
   立するための出力手段を備えた請求項３に記載の多重ビ
   ームアンテナ。 ６）前記ビーム形成送信信号を増幅するための増幅手段
   を備えた請求項３に記載の多重ビームアンテナ。 ７）前記アンテナ手段の各々がアンテナ素子のアレーを
   構成している請求項１に記載の多重ビームアンテナ。 ８）アンテナ手段と、入力受信信号を前記アンテナ手段
   から受けてビーム形成受信信号を供給するためのビーム
   形成手段とを備え、前記ビーム形成手段は、前記アンテ
   ナ手段のいずれかが前記ビーム形成受信信号の各々の形
   成に寄与するかを確立するための第１の手段と、前記ア
   ンテナ手段が前記ビーム形成受信信号に寄与する相対出
   力を確立するための第２の手段とを有し、前記アンテナ
   は、少くとも二つの受信ビームを同時に受信することが
   可能であり、且つ少くとも二つのアンテナ手段が前記ビ
   ーム形成受信信号の少くとも一つの形成に寄与する、少
   くとも二つの受信ビームを受信する多重ビームアンテナ
   。 ９）前記第１の手段及び第２の手段は、前記入力受信信
   号を受信サブ信号に分割するための分割手段と、前記受
   信サブ信号の相対出力を制御するための加重手段と、前
   記受信サブ信号用の相対位相を制御するための整相手段
   と、前記受信サブ信号を組合せ、前記ビーム形成受信信
   号を供給するための組合せ手段とを有する請求項８に記
   載の多重ビームアンテナ。 １０）各受信ビームに対応する分離入力受信信号と、前
   記分離入力受信信号の各々を受信するための分離出力分
   割手段及び相互連結加重手段と、前記ビーム形成受信信
   号の各々を供給する分離整相手段及び相互連結手段とを
   備えた請求項９に記載の多重ビームアンテナ。