JPS61200730A - 交差偏波補償装置 - Google Patents

交差偏波補償装置

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JPS61200730A
JPS61200730A JP4164085A JP4164085A JPS61200730A JP S61200730 A JPS61200730 A JP S61200730A JP 4164085 A JP4164085 A JP 4164085A JP 4164085 A JP4164085 A JP 4164085A JP S61200730 A JPS61200730 A JP S61200730A
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angle
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cross
control circuit
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松中 直人
Seiki Matsuzawa
松澤 清貴
Osamu Furuta
治 古田
Tomio Ito
伊藤 富美夫
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KDDI Corp
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Kokusai Denshin Denwa KK
Mitsubishi Electric Corp
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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〕 この発明は、衛星通信などにおける直交2偏波共用技術
の交差偏波補償装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は、従来の交差偏波補償装置のダウンリンク系を
示すブロック図であり、図において、(1)はアンテナ
、(2)は群分波器、(3)は90°位相差板、(4)
は180°位相差板、(5)は偏分波器、(6)は90
°位相差板角度検出器、(7)は180°位相差板角度
検出器、(8)は90°位相差板駆動機構、(9)は1
80°位相差板駆動機構、α1.(ロ)は結合器、(ロ
)は受信機、(2)はサーボ制御回路、a4は晴天停止
検出回路、(至)は受信系は90’位相差板晴天停止信
号出力端子、ODは180゜位相差板晴天停止信号出力
端子である。
次に動作について説明する。アンテナ(1)によって受
信したダウンリンク糸偏波信号は群分波器(2)でダウ
ンリンク系90°位相差板(3)、180°位相差板(
4)および偏分波器(5)で右旋と左旋成分に分波され
結合器αQαυを介して受信機(ロ)により主偏波を基
準信号として交差偏波成分を検波する。この交差偏波成
分は誤差信号としてサーボ@御回路CL1iこ供給され
、制御増幅して90’位相差板駆動機構(8)と御する
と、交差偏波成分が零となり補償ができる。
晴天停止検出回路a4は、端子に)、翰より得られる9
0″位相差板角度と180°位相差板角度により入射t
an(θ−2ψ)+1 波の交差偏波識別度XPDをXPD=201o gtヨ
、お、7,1(ただし、θは90°位相差板角度、ψは
180°位相差板角度である。)の式により求め、これ
らがある基準値より大きけnば入射波XPDが良好で降
雨による偏波劣化が小さいとみなし、又、受信機@の誤
差信号出力がある基準値より小さければ補償後XPDが
良好で補償動作が完了しているとみなし、入射波XPD
および補償後XPDがともに良好であれば、伝播路は晴
天状態でもはやこれ以上補償する必要がないため晴天停
止信号を端子田、 aDに出力し、サーボ制御回路(至
)に晴天停止指令を与えて位相規板(3) (4)の駆
動を停止させるものである。
一方、交差偏波補償装置のアップリンク系は、補償用の
パイロット信号を用いて、と記ダウンリンク系と同様に
構成される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の交差偏波補償装置は、ダウンリンク系とアップリ
ンク系が独立して構成されていたので、構成部品が多く
装置が大型となると共に、7ツブリンク系では、ダウン
リンク系のように受信波によって自らの受信波を補償す
るということがないので、送信波を補償するための補償
用パイロット信号を個別Iこ必要とするなどの問題点が
あった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになさnたも
ので、アップリンク系に補償用・のパイロット信号を個
別に必要とせず、装置の簡素化、小型化が図れる交差偏
波補償装置を得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、上記目的に加几で補償性
能が改善できる交差偏波補償装置をl尋ることを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る交差偏波補償装置は、降雨による偏波劣
化の主要因である降雨のキャンティング角と異方性位相
進”$71 (DPS : Differential
 PhaseShift )がダウンリンク系とアップ
リンク系1こ働く相関関係を利用して、ダウンリンク系
に生じるキャンティング角とDPSからアップリンク系
のキャンティング角とDPSを推定し、この推定値から
アップリンク系の90°位相差板と1800位相差板の
設定角度を求めるものである(推定制御方式)。
また、この発明の別の発明に係る交差偏波補償装置は、
降雨時には上記発明の推定制御方式を社ない、無降雨時
1こは推定制御方式を止めて、アップリンク系の90’
位相差板と180°位相差板の角度関係を一定に保ちな
がら各々45°と06まで段階的に変化させるものであ
る。
〔作用〕
この発明においては、ダウリンク系の交差偏波発生量か
らアップリンク系の交差偏波発生量を推定して、アップ
リンク系の補償制御を行なう、つまりアップリンク系を
ダウンリンク系に相関関係を持たせて追従させるので、
アップリンク系に補償用のパイロット信号が不要となる
また、この発明の別の発明においては、無降雨時1こは
伝播路による交差偏波の発生はないと考えられ、円偏波
の直交2偏波を送信するためアップリンク系の90’位
相差板と1806位相差板を45°と0°に設定するが
、その際の推定制御方式1こよる停止角度と上記45°
と0°の設定角度との差を、XPD劣化を起こさずに埋
める。
〔発明の実施例〕
第1図は、この発明の一実厖例の交差南波婦減装置を示
すブロック図であり、図において、(1)はアンテナ、
(2)は群分波器、(3)〜a4はダウンリンク系、a
!9〜g3はアップリンク系(3成要素で、 (3) 
、(ト)は90°位相差仮、(4)、α・は180°位
相差板、<6) 、 OJは偏分波器、(6)、(ト)
は90°位相差板角度検出な、(7)。
(至)は180°位相差板角度検出器、(81、Hは9
0°位相差板1.iiJ機構、(9)、(2)は180
°位相差板駆動機構、Qf) 、 CL、)は結合器、
(2)は受信機、(至)j四はサーボ制御回路、a◆は
晴天停止検出回路、に)は推定演算回路、(ハ)は受信
系右旋端子、(イ)は受信系左旋端子、善は送信系右旋
端子、(ロ)は送信系左旋端子、(至)は90’位相差
板角度出力端子、翰は1800位相差板角度出力端子、
■は90°位相差板晴天停止信号出力端子、Cυは18
0°位相差板晴天信号出力端子である。
次に動作について説明する。まず、ダウンリンク系1こ
ついて述べるが、この系については従来技術と同様であ
る。アンテナ(1)によって受信したダウンリンク糸偏
波信号は群分波器(2)でダウンリンク系90°位相差
説(3)、180°位相差板(4)および偏分波器(5
)で右旋と左旋成分に分波され結合器C1(I(6)を
介して受信機@により主偏波を基準信号として交差偏波
成分を検波する。この交差偏波成分は誤差信号としてサ
ーボ制御回路(至)に供給され、制御増幅して90’位
相差板駆動機構(8)と180°位相差板駆動機構(9
)を誤差信号が零になるように駆動する。
このようにして90’位相差板と180°位相差板を制
御すると、交差偏波成分が零となり補償ができる。
晴天停止検出回路α◆は、端子−1四より得られる90
°位相差板角度と180°位相差板角度により入射波交
差偏波識別度XPDをXP叶2010g品罪ゴ賀封(た
だし、θは90″位相差板角度、ψは180’位相差板
角度である。)の式により求め、これがある基準値より
大きければ入射波XPDが良好で降雨による偏波劣化が
小さいとみなし、又受信機(2)の誤差信号出力がある
基準値より小さけnば補償後XPDが良好で補償動作が
完了しているとみなし、入射波XPi)および補償後X
PDがともに良好であれば、伝播路は晴天状態でもはや
これ以上補償する必要がないため晴天停止信号を端子中
、 C(1)に出力し、サーボ制御回路(至)に晴天停
止指令を与えて位相差板(3) (4)の駆動を停止さ
せるものである。
次に、アップリンク系ζこついて述べる。降雨による偏
波劣化は、主として降雨のキャンティング角とDPS 
(Differential Phase 5hift
)により影響を受け、これがわかれば、偏波劣化を補償
することができる。14雨事象はアップリンク系とダウ
ンリンク系に共通に働き、そのためこのキャンティング
角(句とDPS @は、アップリンク系とダウンリンク
系に対して相関関係があることが知らnでいる。
この相関式を θ。=f(θD)   ・・・・・・・・・  (1)
B u = f(Bo)    ・四囲(2)とする。
ダウンリンク系は受iJ信号を直接補償しているため、
90°位相差板角度(θD)と180°位相差板角度(
ψp)より、ダウンリンク系のキャンティング角とDP
Sを求めることができる。衛星と地球局アンテナの偏波
特性を無視すると、+3) 、 (4)式で求められる
θD:θ。+45° ・・・・・・・・・  (3)B
D=90°=(2θD−4ψD)・・曲(4)こnより
、相関式(1) 、 (2)により、アップリンク系の
キャンティング角とDPSが推定できるため、偏波劣化
を補償するためのアップリンク系90’位相差板角度(
θ。ンと180’位相差板角度(ψU)の設定値を(5
) 、 (6)式の演算により求めることができる。
θU=01+45° ・・・・曲・  (5)=1  
 1 ψu−−Heu−−zBu+9o0−−−−−−   
 (a)これらの演算を行なうのが推定演算回路−であ
り、設定値を指令としてサーボ制御回路に)1こ供給し
、同回路(2)では位相差板角度検出器(ト)、α1よ
りの位相差板実角度との誤差を副部増幅し゛て駆励機構
四、ゆにより各位相差板06.O・を所定の設定臓に駆
動する。この補償方式を推定制御方式と言う。
また、衛星と地球局アンテナの偏波特性に寄因する残留
誤差を考慮すると、ダウンリンク系のキャンティング角
とDPSは(7) 、 (8)式で求められる。
θo=fp6−0.5tan−’(”)   −(7)
Fl ・・川・  (8) 但しτDo”θno−90゜ τp=θD−90゜ Fl  = AD*cos2(to−rD6)−1F2
 = AD * 5in2 (To−foo)ここでθ
p0は伝播路におけるXPD劣化のない晴天時の90°
位相差板角度 ψD0は伝播路におけるXPD劣化のない晴天時の18
0°位相差板角度 これより、相関式(1) 、 (2)および演算式(5
) 、 (6) lζより、前記と同様にして位相差板
(至)QE9の設定角度を求めることができる。
以上の推定制御方式は、晴天停止検出回路aやの出力を
利用して、降雨時と判断されると自動的に閥始されるよ
うにすればよい。
ところで、晴天停止検出回路04の出力がある期間継続
していると無降雨状態と判定し、これによって、アップ
リンク系の位相差板駆動指令を推定演算指令値より交差
偏波識別度が良好となる特定周間におきかえ、その設定
角度まで90’位相差板(至)と180°位相差板(イ
)の角度関係を一定に保ちながら駆動できるようにすれ
ばアップリンク系の補償性能が向上する(リカバリステ
ップと弥す)。
つまり無降雨状態であると、アップリンク系とダウンリ
ンク系の旧関が弱くなるため先の相関式による一伺御を
やめる必要がある。無降雨状態であlしは、伝播路によ
る交差偏波の元生はないと考えらn、地球局アンテナよ
り円偏波の直交2偏波を送信すnばよく、アップリンク
系の測位相差板に)01を45°および0°に設定すれ
ば、所要の円偏波送信ができ、交差偏波抽質が達成さ4
する。しかし、推定演算11id n停止角度と上記4
5°、0°の設定角度は異なっているので、各位相差板
(2)oiSを独立して直接よ4動ずれば、L相差出力
関の相対関係により著しいXPD劣化を起′こすが、リ
カバリステップによりこ/lを避けることができる。
そこで、係るリカバリステップを施すこの発明の別の発
明である一実施例を第2図について説明する。第2図に
おいて、(1)〜ODは第1図と同じである。鱒はリカ
バリステップを実行する・時の指令;μを与えるリカバ
リステップ指令発生器、(至)は晴天停止検出回路0−
よりの晴天停止信号により、90°位相差仮(至)およ
び180°位相差4!i、QIともに晴天停止状態が、
ある期間継続したことを債出し、推定演算回路に)の出
力を断とし、リカバリステップ指令発生器−の出力をサ
ーボ制御回路(2)に入力する無降雨状態検出切替回路
である。(至)、(至)は90’位相差板(至)と18
0’位相差板αQの角度出力端子である。
通常、降雨状態においてダウンリンク系は受信パイロッ
ト信号によりMIJ動作をしてあり、アップリンク系は
無降雨状態検出切替回路(至)が推定演算回路@側に倒
れて相関式による抽質動作をしている。降雨状態がなく
なると、晴天停止検出回路α◆が晴天停止信号を(至)
、6p端子に出力し、ダウンリンク系はサーボ制御回路
(至)が位相差板(3) (4)の駆動を停止する。ダ
ウンリンク系が停止するため、アップリンク系も同時に
停止し、無降雨状態検出切替回j(至)は、端子田、 
UUの晴天停止j言号がいず4tも出力された時から時
間カウントを開始する。
タイマの設定は、晴天停止信号が一時的なものでなく、
天候のゆっくりした変化に対して応答するように定める
。このようにして無降雨状態が検出されると、同回路田
はサーボ制御回路に)への指令角度信号をリカバリステ
ップ指令発生器に)よりの指令に切替える。
リカバリステップ指令発生器(至)は、位相差板角度の
組合せによるXPD劣化を避け、円偏波を送出するため
90°位相i板角度(のと180°位相差板角度(ψ)
を(9)式1こ示す関係を常に満足しなからθを45゜
に、ψをODに駆動する指令発生器である。
θ−2ψ=46°  ・・・・・・・・・  (9)(
9)式を満足する位相差板設定による送出偏波の楕円偏
波率(pp>は、00式で求めらG、これよりpp==
oanで完全円偏波となることがわかる。
rtp=201oy(tancθ−2F))  (dB
ン  −−−−−−αQここで、指令発生の手順を第3
図に示す。同図のフローチャートに従って、リカバリス
テップ指令発生器(至)は端子傷(至)からθ、ψの角
度を読み取り(9)式の演算から−を膵出する。この算
出値ψを無降雨状態検出切替回路(至)を介してサーボ
制御回路−へ供給する。サーボ制御回路翰は180°位
相差板駆動機構(2)を介して180°位相差板01を
算出値ψだけ励かす。そして、θを46°に近づける方
向で90°位相差板(至)をΔθだけ動かし、180°
位相差板011を同方向にΔψ=1Δθだけ動かす。θ
が45°に到達したら終了し、到達しないとさらにΔθ
だけ動かし同様の過程を繰返す。
ここで、駆動ステップ幅Δθ、Δψは、こnによるXP
D劣化が無視できる程度の値を選ぶようにする。
上記実施例において、90’位相差板と1800位相差
板を入n替えても同様な効果を奏する。
また、リカバリステップ指令発生器に)および無降雨状
態検出切替回路に)をダウンリンク系に追加すれば、ダ
ウンリンク系についても同様に適用することが出釆る。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、ダウンリンク系とアップ
リンク系のキャンティング角とDPSの相−関係を利用
し、ダウンリンク系の補償制御に追従してアップリンク
系の補償制−を行なうように1成したので、アップリン
ク系に補償用のパイロット信号が不要となり、装置を簡
素化、小型化できるという効果がある。
また、この発明の別の発明は、無降雨時にはリカバリス
テップでアップリンク系の位相差板を基準角度に設定す
るように構成したので、ダウンリンク系とアップリンク
系の相図関係が弱い晴天状態でもXPD劣化なしに1償
制御が行なえるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
巣1図はこの発明の一実施例による交差偏波補償装置を
示すブロック図、第2図はこの発明の別の発明の一実厖
例による交差偏波補償装置を示すブロック図、第8図は
第2図の実施例においてアップリンク系の位相差板を基
準角度に設定するフローチャート、第4図は従来の交差
偏波補償装置を示すブロック図である。 図において、<33 、 tJ4は90°位相差板、(
4) 、 (1141800位相差板、<6) 、 <
v) * Ox、 + 09は位相差板角度検出甜、(
8) l (9) l 00+ @は位相左板駆動機j
4、四。 (イ)はサーボ制御回路、Q4は晴天停止検出回路、−
は推定演算回路、(資)はリカバリステップ指令発生器
、Qは無降雨状態検出切替回路である。なお図中同一符
号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)降雨等の伝播路における非対称媒質により発生す
    る交差偏波をダウンリンク系及びアップリンク系の90
    °位相差板と180°位相差板を用いて補償するものに
    おいて、ダウン リンク系の90°位相差板と180°位相差板を介して
    得られる受信波の交差偏波成分を検出し、この検出値が
    零となるようにこれら90°位相差板と180°位相差
    板を回転させる第1のサーボ制御回路と、このときの9
    0°位相差板角度と180°位相差板角度を基にダウン
    リンク系に働く降雨のキャンティング角と異方性位相推
    移量からアップリンク系に働く降雨のキャンティング角
    と異方性位相推移量を推定し、これら推定値を基にアッ
    プリンク系の90°位相差板角度と180°位相差角度
    を設定する推定演算回路と、これら設定値により送信波
    が経由するアップリンク系の90°位相差板と180°
    位相差板を回転させる第2のサーボ制御回路とを備えた
    交差偏波補償装置。
  2. (2)降雨等の伝播路における非対称媒質により発生す
    る交差偏波をダウンリンク系及びアップリンク系の90
    °位相差板と180°位相差板を用いて補償するものに
    おいて、ダウンリンク系の90°位相差板と180°位
    相差板を介して得られる受信波の交差偏波成分を検出し
    、この検出値が零となるようにこれら90°位相差板と
    180°位相差板を回転させる第1のサーボ制御回路と
    、このときの90°位相差板角度と180°位相差板角
    度を基にダウンリンク系に働く降雨のキャンティング角
    と異方性位相推移量からアップリンク系に働く降雨のキ
    ャンティング角と異方性位相推移量を推定し、これら推
    定値を基にアップリンク系の90°位相差板角度と18
    0°位相差板角度を設定する推定演算回路と、これら設
    定値により送信波が経由するアップリンク系の90°位
    相差板と180°位相差板を回転させる第2のサーボ制
    御回路と、上記受信波の交差偏波識別度が所定値以上で
    且つ上記受信波の交差偏波成分が所定値以下のとき無降
    雨状態であることを検出する晴天停止検出回路と、この
    検出値により無降雨時には、アップリンク系の90°位
    相差板と180°位相差板の位相差板角度を両角度差を
    一定に保ちながら夫々45°と0°に設定する設定値を
    、上記推定演算回路の設定値と切換えて上記第2のサー
    ボ制御回路へ出力するリカバリステップ指令発生器とを
    備えた交差偏波補償装置。
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JPH0715409A (ja) * 1993-06-21 1995-01-17 Nec Corp 交差偏波補償装置

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