JPH04291503A

JPH04291503A - 再構成可能な送信アンテナ

Info

Publication number: JPH04291503A
Application number: JP31685691A
Authority: JP
Inventors: Lenormand Regis; レジ・ルノルマン; Didier Rene; デイデイエ・ルネ; Christian Rigal; クリステイアン・リガル
Original assignee: Alcatel Thomson Espace SA
Current assignee: Thales Alenia Space France SAS
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1992-10-15
Also published as: DE69117888T2; DE69117888D1; FR2670052B1; EP0488101A1; EP0488101B1; CA2056774A1; FR2670052A1

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチアクセス及びマ
ルチスポット型の再構成可能な送信アンテナに係る。

【０００２】

【従来の技術】宇宙通信においては概して、衛星による
伝送が容量の小さいユーザーに向けられるので、搭載セ
グメントの受信品質を高くする必要がある。このような
容量増加は搭載アンテナの利得を増加させることによっ
て得られるが、その結果としてアンテナのサービス範囲
は狭くなる。

【０００３】このようにサービス範囲が狭くなると、サ
ービスの連続性を確保するために、複数のビームを発生
させる必要が生じる。かかるマルチスポットサービス範
囲を用いると、搭載された容量を、種々のトラフィック
密度、及びトラフィック密度の経時的変化に従ってより
十分に管理できる。

【０００４】全世界に及ぶサービス範囲を有する衛星シ
ステムでは、故障した衛星または寿命の尽きた衛星が別
の軌道位置を占める衛星によって代替されるようにする
のが有利である。従って、再構成可能なマルチスポット
サービス範囲を用いることが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】直接放射ネットワーク
型または集束ネットワーク型の能動アンテナは、このよ
うなサービス範囲の再構成の問題及びスポット間の容量
交換の問題を解決し得る。しかしながら、かなり複雑で
あるという欠点は解消できない。更にこれらのアンテナ
は、電力交換を行なうことはできるが再構成能力は小さ
い。

【０００６】例えば、１９８８年３月１８日付けのフラ
ンス特許出願第８８０３５４７号は、エネルギを集束さ
せる反射器と、該反射器の集束ゾーンに配置されたエレ
メントソースのネットワークと、複数の増幅器の両側に
配置された第１及び第２の汎用結合器を含む給電及び制
御用電子素子と、各送信ビームに各々が対応するビーム
を形成する回路とを含み、これらの回路から出力される
信号の相対的な振幅及び位相が調整自在な移相器及び調
整自在な減衰器によって夫々制御される再構成可能な電
子送信アンテナを開示している。

【０００７】この種の解決の欠点は、再構成能力がエレ
メントソースまたはエレメントのソース群によって生成
されたスポットに限定されることである。

【０００８】本発明の目的は、従来の解決の欠点を解消
し、宇宙通信で必要な応用のきくトラフィック交換適性
及び再構成適性を与えることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、エ
ネルギを集束させる反射器と、反射器の集束ゾーンに電
磁場を合成するように該集束ゾーンに配置されたエレメ
ントソースのネットワークとを含む再構成可能な送信ア
ンテナであって、各スポット（ＳＰｉ）が、全部のスポ
ットで等しい一定の数のソースからの放射によって形成
され、１つのソースは１つ以下のスポットの放射に関与
し、高レベルスイッチが、所与のスポットに関与するソ
ースを選択することによって各スポットを再構成し得る
ことを特徴とする再構成可能な送信アンテナを提供する
。

【００１０】好ましくはかかるアンテナは、最適増幅効
率で複数のスポット間で電力を交換し、これらのスポッ
トを再構成し得る。

【００１１】各スポットは、ｎ個（例えば３個）のソー
スから与えられたビームの並列配置によって構成され、
これらのソース及び該ソースに結合した全部のコネクタ
との各々は、スポットによって伝送された電力をｎで除
算した電力を支える。

【００１２】

【実施例】添付図面に示す非限定実施例に関する以下の
詳細な記載より本発明の特徴及び利点が更に十分に理解
されよう。

【００１３】図１に示す従来技術のアンテナは、偏心パ
ラボラ反射器１０を含み、該反射器は、反射器の焦点Ｆ
の近傍に配置されたソースの平面ネットワーク１１によ
って放射される。ネットワーク１２は、該平面ネットワ
ーク１１に対応する仮想ソースのネットワークを示す。このアンテナにおいて、エレメントソースの各々はその
位相だけが処理され、その結果として、エレメントソー
スの各々は、該ソースが反射器の焦点Ｆに存在していた
もののように最適に合成される。かかる機能によって、
反射器１０及びエレメントソースのネットワーク１１を
固定したままで設定方向の影響を受けない利得を有する
アンテナが得られる。

【００１４】アンテナの特定のサービス範囲が複数のス
ポットを用いることによって得られるとき、アンテナの
指向性性能はスポットによってカバーされる面のレベル
によって規定される。

【００１５】本発明のマルチアクセス及びマルチスポッ
トアンテナにおいては、反射器の焦点Ｆの近傍の平面ネ
ットワーク内に位置するｎ個のソース、例えば３つのソ
ースの放射によって１つのスポットが発生する。数ｎは
全部のスポットについて同じであり、１つのソースは１
つ以下のスポットの放射にだけ関与する。

【００１６】図２は連続する２つの時刻の各スポット、
即ちスポットＳＰ１及びＳＰ１’を示す。これらの２つ
のスポットに共通の１つのソース、例えばＳ１３が維持
されている。

【００１７】図３に基づく以下の記載から本発明がより
容易に理解されよう。このために、本発明のアンテナサ
ブシステムのブロック図の入力Ｅ１に注入された信号の
う回及び伝播を説明する。

【００１８】サブシステムの第１入力の信号をＥ１とす
る。この信号Ｅ１は可変利得を有する増幅器１８によっ
て制御可能な増幅利得で増幅される。増幅されたこの信
号は、除算器２６において等しい振幅の３つの成分Ｅ１
１，Ｅ１２，Ｅ１３に分割される。これらの３つの成分
Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３の各々は、３つの大電力増幅ブ
ロック２０の３つの入力ｅ１１，ｅ１２，ｅ１３に夫々
う回される。

【００１９】信号Ｅ１１は結合器２１によって等しい振
幅の４つの成分に分割される。これらの成分は４つの増
幅器２３によって増幅され、結合器２２によって再結合
され、出力Ｓ１１に送出される。

【００２０】同様にして、成分Ｅ１２及びＥ１３は増幅
され、出力Ｓ１２及びＳ１３に送出される。

【００２１】このように、信号Ｅ１１，Ｅ１２及びＥ１
３が切換えマトリックス２４を夫々介して放射素子Ｓ１
１，Ｓ２１，Ｓ３２にう回される。これらのソースＳ１
１，Ｓ２１，Ｓ３２によって信号Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が放
射されると、３つのエレメントスポットｓｐ１１，ｓｐ
２１，ｓｐ３２によってサービス範囲ＳＰ１が構成され
る。

【００２２】次にサービス範囲を変更する。例えば、ソ
ース（Ｓ１１，Ｓ３２をＳ１２，Ｓ３１）に切換えるこ
とによって、信号Ｅ１によるアンテナの放射ゾーンをサ
ービス範囲ＳＰ１からサービス範囲ＳＰ１’（ｓｐ１２
，ｓｐ２１，ｓｐ３１）に対応するゾーンに変更し得る
。この切換えは、２つの切換えマトリックス２４の再構
成に対応する。最新の切換えマトリックスは再構成され
ない。このようなアンテナの再構成は増幅器２３の動作
に影響を与えない。

【００２３】マルチスポット動作（ＳＰ１，ＳＰ２）に
おいては、第１信号に関する動作に全く影響を与えるこ
となく、サブシステムの第１入力に注入された信号に対
して前述した動作と同様にして同時に第２信号が第２入
力に注入され得る。

【００２４】この第２信号に対する制約は、第１信号に
対して使用された放射ソースを使用しないということで
ある。

【００２５】従って、２入力の増幅段２０を有するこの
システムは、２つの信号が所与の時刻に異なるソースを
使用する限り、同時に２つの信号を放射するという適性
を有する。

【００２６】この考え方をｍ個のスポットに応用するこ
とが勿論可能である。この場合の本発明のアンテナの給
電及び制御用の電子素子の実施例を図４に示す。図４の
電子素子は、 −地上にｍ個のサービス範囲を規定するｍ個のスポット
ＳＰ１〜ＳＰｍに対応するｍ個の入力Ｅ１〜Ｅｍと、−
１スポットあたりのソースの数に対応するｎ個のチャネ
ル（図３ではｎ＝３）と、 −各チャネル（Ｖｉ）上に配置された、・ｍ個の入力Ｅ
１〜Ｅｍに対応するｍ個の入力とｍ個の出力とを有し、
並列配置されたｆ個の増幅器２３の両側に配置された第
１及び第２の汎用結合器２１，２２を含む増幅段２０と
、・いくつかの固定リンクと入出力リンクを経時的に可変
または不変にし得るいくつかのスイッチとから形成され
、ｎ個のエレメントソースを各スポットＳＰ１．．．Ｓ
Ｐｍに対応させる高レベルの接続及び切換え回路２４と
、・回路２４のｐ個の出力と該チャネルＶｉに対応するネ
ットワークのｐ個のソースＳｉｊとの間に直列に配置さ
れたｐ個のフィルタ２５とを含む。

【００２７】増幅段２０は、ハイブリッド結合器の組み
合わせから夫々形成された増幅器２３の両側の第１及び
第２の汎用結合器２１，２２を含み、第１結合器２１の
各入力が全部の増幅器２３に分配される。この増幅段２
０においては、例えば、第１入力に印加された信号が増
幅されて第１出力から出力される。従って、信号が、（
例えばランクｉの）１つの段の入力の１つに印加される
と、対応する（ランクｉの）出力では信号が全部の増幅
器によって増幅され、その他の出力は有意なレベルの信
号を全く受信しないであろう。電力増幅器２３は夫々の
入力に、各ビームに由来するほぼ等しいレベルの信号を
受信する。増幅器２３の全部の入力に電荷がほぼ均等に
分配される。次に、第１汎用結合器の逆の構造を有する
第２汎用結合器２２を用いて信号が再構成される。従っ
て、増幅器２３は一定の入力電力を有し、その定格容量
で動作し得る。

【００２８】ハイブリッド結合器と増幅器とのこのよう
な組み合わせ配置２０は、「マルチポート増幅器」とし
て当業者に公知である。この種の増幅段の場合、非コヒ
ーレント入力信号の電力の和が一定であると想定すると
、増幅器の入力電荷は入力信号の分布にかかわりなく一
定である。また、この分布はその段の出力に再現される
。

【００２９】チャネルＶｉに対応するソースＳｉｊの数
ｐは、増幅段２０の出力の数ｍに等しいか、または数ｍ
を上回る。

【００３０】各スポットＳＰｉは一定の数ｎ個、例えば
３個のソースから形成されており、マルチポート段の信
号が非コヒーレントなので、ｎ個のソースはｎ個の「マ
ルチポート」段２０に接続されている。

【００３１】図４に示すように、全部の第１結合器２１
を１つにまとめてもよく、その場合には、第２結合器２
２に供給すべき各増幅出力は増幅器２３の後で除算され
る。従って、大電力増幅段の電力は維持される。

【００３２】上記のごとく、入力結合器のスポットＳＰ
ｉのアクセスＥｉはｎ個のアンテナアクセスに対応する
。切換えマトリックス２４を介して、実現すべきサービ
ス範囲に対応する一次ネットワークのｎ個のソースとｎ
個のアクセスの各々とを接続させることによってこのス
ポットＳＰｉに対応するビームが放射される。このスポ
ットのサービス範囲は、１つ、２つ．．．．またはｎ個
のソースの切換えによって再構成され得る。例えば図２
において、ｎを３とすると、連続する２つの時刻におけ
るスポットＳＰ１からスポットＳＰ１’への移行は２つ
のソースの切換えによって行なわれる。

【００３３】かかるシステムの利点は、最適な容量交換
が確保されることである。即ち、分布の相対比の値にか
かわりなく、スポットに分布された電力の和は利用可能
な最大電力に等しい。

【００３４】更に、１つのスポットの放射を、ソースの
均一放射によって誘発された隣接スポットに比べて弱め
るようにするのが好ましい。

【００３５】このためには例えば、ソースの主放射を、
図４に示すような少なくとも１つの付加的絶縁用ソース
Ｓ’の放射に重畳させるとよい。かかるソースＳ’は、
その放射が絶縁すべきゾーンに優勢に作用するようなネ
ットワーク内部の位置に配置されている。このように、
切換えられたネットワークのソースの外部のキャンセル
用ソースＳ’を使用することによって絶縁が確保される
。キャンセルすべきエネルギに対して、反対の位相及び
同じ振幅を有するエネルギが得られるようにキャンセル
用ソースの振幅（２７）及び位相（２８）を調整する。

【００３６】上記のごとく、（ｎ個のソースの）主放射
のエネルギと追加ソースの放射とが絶縁すべきゾーンで
最小になるような外部法則を維持することによって、絶
縁要件に適応し得る。主ソース／絶縁用ソースの相対レ
ベルは一般に１２ｄＢ未満であるから、増幅段の前に該
ビームのエネルギを少しだけバイパスすればよい。振幅
及び位相の微調整は移相器２８及び可変減衰器２７によ
って確保される。

【００３７】本発明が図面に基づいて上記に説明した好
適実施例に限定されないこと、本発明の範囲を逸脱する
ことなく記載の構成素子を等価の素子で置換し得ること
は勿論理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知技術の有向ビームアンテナの概略説明図で
ある。

【図２】本発明のアンテナの機能図である。

【図３】本発明のアンテナの給電及び制御用電子素子の
実施例の概略図である。

【図４】本発明のアンテナの給電及び制御用電子素子の
第１の変形例の概略図である。

【図５】本発明のアンテナの給電及び制御用電子素子の
第２の変形例の概略図である。

【符号の説明】

１０　　反射器１１　　エレメントソースのネットワーク１２　　仮想
ネットワーク１８　　増幅器２０　　増幅段２１，２２　　汎用結合器２３　　増幅器２４　　切換えマトリックス２５　　フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　エネルギを集束させる反射器と、反射
器の集束ゾーンに電磁場を合成するように該集束ゾーン
に配置されたエレメントソースのネットワークとを含む
マルチアクセス及びマルチスポット型の再構成可能な送
信アンテナであって、各スポットがｎ個のソースから送
出された一定の等しい数ｎ本のビームの並列配置から構
成されており、前記ソースの各々及び該ソースに結合し
た全てのコネクタが、対応するスポットによって伝送さ
れた電力を前記の数ｎによって除算した電力を負担して
おり、１つのソースは１つ以下のスポットの放射に関与
しており、高レベルスイッチが、各スポットに関与する
ソースを選択することによって各スポットを再構成し得
ることを特徴とする再構成可能な送信アンテナ。
【請求項２】　　地上のｍ個のサービス範囲を規定する
ｍ個のスポットに対応するｍ個の入力と、これらの入力
の各々に配置された可変増幅器と、１スポット当たりの
ソースの数に対応するｎ個のチャネルと、各チャネル上
に各々が配置されたｍ個の入力及びｍ個の出力を有する
増幅段と、ｎ個のエレメントソースを各スポットに対応
させ得る高レベルの接続及び切換え回路と、接続及び切
換え回路のｐ個の出力とネットワークのｐ個のソースと
の間に並列配置されたｐ個のフィルタとを含む給電及び
制御用電子素子を含むことを特徴とする請求項１に記載
のアンテナ。
【請求項３】　　増幅段の第１入力に印加された信号が
増幅されて第１出力から出力されるように、増幅段が、
増幅器の両側に並列に配置された第１及び第２の汎用結
合器を含むことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ
。
【請求項４】　　第１及び第２の汎用結合器がハイブリ
ッド結合器の組み合わせから夫々形成され、第１汎用結
合器の各入力が全部の増幅器に分配され、従って第１汎
用結合器のハイブリッド結合器の全部の出力に分配され
るように構成されており、第２汎用結合器が第１汎用結
合器の逆の構造を有していることを特徴とする請求項３
に記載のアンテナ。
【請求項５】　　全部のチャネルに対して第１汎用結合
器を１つだけ有しており、各増幅器の出力がｎ個の第２
汎用結合器の同じ入力に接続されていることを特徴とす
る請求項２に記載のアンテナ。
【請求項６】　　少なくとも１つの付加的絶縁用ソース
を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項
に記載のアンテナ。