JPS6343021B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6343021B2 JPS6343021B2 JP17617281A JP17617281A JPS6343021B2 JP S6343021 B2 JPS6343021 B2 JP S6343021B2 JP 17617281 A JP17617281 A JP 17617281A JP 17617281 A JP17617281 A JP 17617281A JP S6343021 B2 JPS6343021 B2 JP S6343021B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- satellite
- data relay
- satellites
- multiple access
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/195—Non-synchronous stations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はデータ中継衛星のマルチプルアクセ
ス方式に関するものである。このデータ中継衛星
（ここではTRACKING AND DATA RELAY
SAT ELLTE：以下TDRSと呼称する。）は静止
軌道上に打上げられ、地球局である制御局と
TDRSの間はフイーダリンク回線で結ばれ、制御
局からの指令により制御された宇宙局として
TDRSは機能を発揮する。TDRSの主要な機能は
静止軌道上において、地球を周回する他の人工衛
星（以下これをユーザ衛星と称する）との間に通
信回線を構成し、TDRSを経由して、制御局がユ
ーザ衛星との間でデータ通信を行うものである。
TDRSにはユーザ衛星との間の回線（以下衛星間
通信という）としてマルチプルアクセス（以下
MAという）、２種類のシングルアクセス（以下
SAという）の３種類の回線があり、MAの周波
数はＳバンドでフオアード回線（TDRSからユー
ザ衛星への回線）はTDRSからのビーム方向を電
子的に制御し、ユーザ衛星とのデータ回線を維持
するようにし、リターン回線（ユーザ衛星から
TDRSへの回線）は多数のユーザ衛星からのデー
タを同時に受信できる様に電子的に処理する回線
であり、SAの周波数はＳバンドとＫバンドでフ
オアード回線とリターン回線共に機械的に制御し
たアンテナでユーザ衛星との間の高速データ伝送
を行う回線である。MAはもつぱらテレメトリの
受信、コマンドの送信、レンジ・アンド・レン
ジ・レート信号の送受信に使用される。TDRSの
MAは地表面からの高度1000Km程の衛星軌道の宇
宙空間を含む地表面上にあるユーザ衛星と回線が
構成できる様になつている。
ス方式に関するものである。このデータ中継衛星
（ここではTRACKING AND DATA RELAY
SAT ELLTE：以下TDRSと呼称する。）は静止
軌道上に打上げられ、地球局である制御局と
TDRSの間はフイーダリンク回線で結ばれ、制御
局からの指令により制御された宇宙局として
TDRSは機能を発揮する。TDRSの主要な機能は
静止軌道上において、地球を周回する他の人工衛
星（以下これをユーザ衛星と称する）との間に通
信回線を構成し、TDRSを経由して、制御局がユ
ーザ衛星との間でデータ通信を行うものである。
TDRSにはユーザ衛星との間の回線（以下衛星間
通信という）としてマルチプルアクセス（以下
MAという）、２種類のシングルアクセス（以下
SAという）の３種類の回線があり、MAの周波
数はＳバンドでフオアード回線（TDRSからユー
ザ衛星への回線）はTDRSからのビーム方向を電
子的に制御し、ユーザ衛星とのデータ回線を維持
するようにし、リターン回線（ユーザ衛星から
TDRSへの回線）は多数のユーザ衛星からのデー
タを同時に受信できる様に電子的に処理する回線
であり、SAの周波数はＳバンドとＫバンドでフ
オアード回線とリターン回線共に機械的に制御し
たアンテナでユーザ衛星との間の高速データ伝送
を行う回線である。MAはもつぱらテレメトリの
受信、コマンドの送信、レンジ・アンド・レン
ジ・レート信号の送受信に使用される。TDRSの
MAは地表面からの高度1000Km程の衛星軌道の宇
宙空間を含む地表面上にあるユーザ衛星と回線が
構成できる様になつている。
第１図は軌道上に於けるTDRSの配置および２
つのTDRSによる覆域を示し、以下にその動作原
理を簡単に示す。
つのTDRSによる覆域を示し、以下にその動作原
理を簡単に示す。
第１図において、１はTDRS1で東経41度の静
止軌道上に静止する。２はTDRS2で西経171度の
静止軌道上に静止する。３は地球、４は周回衛星
である。TDRS１と２と地球３の接線を５，６，
７，８に示す。TDRS１と２のいずれからも直視
できない９の範囲はTDRSによる制御は不可能で
あるが、接線５，６，７，８で囲まれたユーザ衛
星の軌道および、1000Km程度の周囲軌道の地球周
辺の宇宙空間に於いて、TDRSによりユーザ衛星
の制御が可能である。MAは多数のアンテナ素子
より成るアレー・アンテナから構成され、その典
型的な地表面への照射パターンを第２図に示す。
MAアンテナのパターンの構成を以下に説明す
る。第２図において、１０はデータ中継衛星から
みた地球の端である。データ中継衛星のアンテナ
素子を使用して地球上に１１，１２，１３，１４
の様なビームスポツトを作る。ビームスポツトの
位置、数、利得は素子アンテナの数、配列、電気
特性によつて定まる。MAアンテナのリターン回
線では、同時に別のスポツトから送信された場合
には受信側で両者の選別が可能であり、特に送信
する各々のチヤンネルに自己相関特性が著しく高
い直交符号（Orthogonal Code）である擬似ラ
ンダム符号（Psuedo Random Code）が割当ら
れた場合、各チヤンネルの識別は容易になる。
TDRSでは各ビームを形成するアンテナで受信さ
れた信号はアンテナ毎に伝送路を設け地球局に送
り、地球局では送信された方向にビームの尖頭値
が向く様に波形の合成を行うAGIPA（Adaptive
Ground Implemented Phased Array）システ
ムを使用している。この様に目標に応じて受信ビ
ームを可動する方式や、受信ビームをほぼ定まつ
たところに固定する方式があるが、いずれの場合
でもリターン回線はユーザ衛星のテレメトリ信号
の受信が主要な任務であるから、ユーザ衛星から
の信号を常時受信することが要求される。この目
的の為には多くの衛星からの信号を同時に受信
し、別々に出力される能力が要求され、前述の如
き方式が必要になる。
止軌道上に静止する。２はTDRS2で西経171度の
静止軌道上に静止する。３は地球、４は周回衛星
である。TDRS１と２と地球３の接線を５，６，
７，８に示す。TDRS１と２のいずれからも直視
できない９の範囲はTDRSによる制御は不可能で
あるが、接線５，６，７，８で囲まれたユーザ衛
星の軌道および、1000Km程度の周囲軌道の地球周
辺の宇宙空間に於いて、TDRSによりユーザ衛星
の制御が可能である。MAは多数のアンテナ素子
より成るアレー・アンテナから構成され、その典
型的な地表面への照射パターンを第２図に示す。
MAアンテナのパターンの構成を以下に説明す
る。第２図において、１０はデータ中継衛星から
みた地球の端である。データ中継衛星のアンテナ
素子を使用して地球上に１１，１２，１３，１４
の様なビームスポツトを作る。ビームスポツトの
位置、数、利得は素子アンテナの数、配列、電気
特性によつて定まる。MAアンテナのリターン回
線では、同時に別のスポツトから送信された場合
には受信側で両者の選別が可能であり、特に送信
する各々のチヤンネルに自己相関特性が著しく高
い直交符号（Orthogonal Code）である擬似ラ
ンダム符号（Psuedo Random Code）が割当ら
れた場合、各チヤンネルの識別は容易になる。
TDRSでは各ビームを形成するアンテナで受信さ
れた信号はアンテナ毎に伝送路を設け地球局に送
り、地球局では送信された方向にビームの尖頭値
が向く様に波形の合成を行うAGIPA（Adaptive
Ground Implemented Phased Array）システ
ムを使用している。この様に目標に応じて受信ビ
ームを可動する方式や、受信ビームをほぼ定まつ
たところに固定する方式があるが、いずれの場合
でもリターン回線はユーザ衛星のテレメトリ信号
の受信が主要な任務であるから、ユーザ衛星から
の信号を常時受信することが要求される。この目
的の為には多くの衛星からの信号を同時に受信
し、別々に出力される能力が要求され、前述の如
き方式が必要になる。
MAアンテナのフオアード回線は主としてコマ
ンドの送信に使用されるのでユーザ衛星に伝送す
る時間は常時であることは要求されない。この為
送信ビームは一本でよく、そのビームが第２図の
スポツトビームの覆域と同じ領域を走査できる様
のしておけば十分である。多くのユーザ衛星に対
してコマンド送信が必要な時、MAアンテナ素子
に特定な位相を与えビームを走査する。この様に
して、データ中継衛星のリターンおよびフオアー
ド回線は一般に構成される。
ンドの送信に使用されるのでユーザ衛星に伝送す
る時間は常時であることは要求されない。この為
送信ビームは一本でよく、そのビームが第２図の
スポツトビームの覆域と同じ領域を走査できる様
のしておけば十分である。多くのユーザ衛星に対
してコマンド送信が必要な時、MAアンテナ素子
に特定な位相を与えビームを走査する。この様に
して、データ中継衛星のリターンおよびフオアー
ド回線は一般に構成される。
この様な性能を持つデータ中継衛星で、静止衛
星の遷移軌道にあるユーザ衛星を制御しようとす
ると、第２図の様なスポツトビームだけでは覆域
が不足する。現在のアンテナの構成で覆域を拡大
する為には、位相合成により今以上にビームを電
気的に走査すればよいが、位相合成により第２図
の様なビームの覆域を持つアンテナで、第２図に
示されているビーム範囲以上にビームを走査した
場合、元のビーム範囲内にグレーデング・ローブ
の影響が発生し、不要な地域に電波を放射した
り、逆に不測な所から雑音を受けたりするので、
これを避るためにはアンテナ素子数を増加する必
要があり、この為にはデータ中継衛星の開口面の
拡大、重量の増大等の宇宙機器として望ましくな
い傾向に傾むく。従来のデータ中継衛星のMAシ
ステムを拡張して使用しようとすると、前述のよ
うな不具合が発生する。そこでこの発明は現在の
MAアンテナが衛星に取付られているところにジ
ンバル機構を取付け、MAアンテナが衛星本体に
対して機械的に可動になるようにし、アンテナの
電気的な走査機能と機械的可動機能とを組合せ、
MAアンテナの走査範囲を拡大したもので、その
詳細な説明を以下に図面にて行う。第３図はデー
タ中継衛星が地球方向を向いている面を示す図で
ある。図において、１５はMAアンテナ、１６は
衛星本体、１７は太陽電池パネル、１８はシング
ルアクセス用のアンテナ、１９は制御地球局との
回線の為に使用されるフイーダアンテナである。
この衛星を側面よりみたところが第４図である。
第５図にこの発明にかかわるジンバル機構を含ん
だ衛星の構成を示す図で、視点は第４図と同じと
ころから衛星をみている。MAアンテナ１５と衛
星本体１６はジンバル機構２０で結合されてい
る。第６図はジンバル機構を持つたマルチビーム
アンテナの部分を立体的に示した図である。MA
アンテナの回転方向を明示するため、MAアンテ
ナの中心部２１より座標を定義する。２２は座標
の中心、２３は衛星が地球を指向する方向でヨー
軸、２５はロール軸、２４はピツチ軸である。
MAアンテナ１５はジンバル可動部２０により、
ロール軸方向及びピツチ軸方向に回転することが
できる。MAアンテナ１５のアンテナエレメント
はその表面に取付けられる。アンテナエレメント
の入出力は給電線を経由してダイプレクサ及び送
受信機に接続されるがこれらをMAアンテナ１５
の裏面に取付けることもできるし、また給電線ケ
ーブルをMAアンテナ１５と衛星本体１６の間に
わたし、ダイプレクサおよび送信機を衛星本体１
６に置くこともできる。第７図はジンバル駆動機
構により、MAアンテナ１５をほぼ視野角分だけ
回転した時の様子を示す図で、第７図において、
２６と２７はデータ中継衛星１の拡大した視野を
示したものであり、２８と２９は２のデータ中継
衛星の拡大した視野角を示したものである。３０
は静止衛星が遷移軌道を飛しようしているところ
を示している。３１は遷移軌道である。この発明
によれば今までのデータ中継衛星が制御できるユ
ーザ衛星の範囲が低高度の周回衛星であつたもの
を、この発明に係るジンバル機構を供えたデータ
中継衛星ではMAアンテナを機械的に回転すると
ともに、電子的に走査する機能を組合せて行うこ
とによりユーザ衛星を制御できる範囲が大幅に拡
大できる。
星の遷移軌道にあるユーザ衛星を制御しようとす
ると、第２図の様なスポツトビームだけでは覆域
が不足する。現在のアンテナの構成で覆域を拡大
する為には、位相合成により今以上にビームを電
気的に走査すればよいが、位相合成により第２図
の様なビームの覆域を持つアンテナで、第２図に
示されているビーム範囲以上にビームを走査した
場合、元のビーム範囲内にグレーデング・ローブ
の影響が発生し、不要な地域に電波を放射した
り、逆に不測な所から雑音を受けたりするので、
これを避るためにはアンテナ素子数を増加する必
要があり、この為にはデータ中継衛星の開口面の
拡大、重量の増大等の宇宙機器として望ましくな
い傾向に傾むく。従来のデータ中継衛星のMAシ
ステムを拡張して使用しようとすると、前述のよ
うな不具合が発生する。そこでこの発明は現在の
MAアンテナが衛星に取付られているところにジ
ンバル機構を取付け、MAアンテナが衛星本体に
対して機械的に可動になるようにし、アンテナの
電気的な走査機能と機械的可動機能とを組合せ、
MAアンテナの走査範囲を拡大したもので、その
詳細な説明を以下に図面にて行う。第３図はデー
タ中継衛星が地球方向を向いている面を示す図で
ある。図において、１５はMAアンテナ、１６は
衛星本体、１７は太陽電池パネル、１８はシング
ルアクセス用のアンテナ、１９は制御地球局との
回線の為に使用されるフイーダアンテナである。
この衛星を側面よりみたところが第４図である。
第５図にこの発明にかかわるジンバル機構を含ん
だ衛星の構成を示す図で、視点は第４図と同じと
ころから衛星をみている。MAアンテナ１５と衛
星本体１６はジンバル機構２０で結合されてい
る。第６図はジンバル機構を持つたマルチビーム
アンテナの部分を立体的に示した図である。MA
アンテナの回転方向を明示するため、MAアンテ
ナの中心部２１より座標を定義する。２２は座標
の中心、２３は衛星が地球を指向する方向でヨー
軸、２５はロール軸、２４はピツチ軸である。
MAアンテナ１５はジンバル可動部２０により、
ロール軸方向及びピツチ軸方向に回転することが
できる。MAアンテナ１５のアンテナエレメント
はその表面に取付けられる。アンテナエレメント
の入出力は給電線を経由してダイプレクサ及び送
受信機に接続されるがこれらをMAアンテナ１５
の裏面に取付けることもできるし、また給電線ケ
ーブルをMAアンテナ１５と衛星本体１６の間に
わたし、ダイプレクサおよび送信機を衛星本体１
６に置くこともできる。第７図はジンバル駆動機
構により、MAアンテナ１５をほぼ視野角分だけ
回転した時の様子を示す図で、第７図において、
２６と２７はデータ中継衛星１の拡大した視野を
示したものであり、２８と２９は２のデータ中継
衛星の拡大した視野角を示したものである。３０
は静止衛星が遷移軌道を飛しようしているところ
を示している。３１は遷移軌道である。この発明
によれば今までのデータ中継衛星が制御できるユ
ーザ衛星の範囲が低高度の周回衛星であつたもの
を、この発明に係るジンバル機構を供えたデータ
中継衛星ではMAアンテナを機械的に回転すると
ともに、電子的に走査する機能を組合せて行うこ
とによりユーザ衛星を制御できる範囲が大幅に拡
大できる。
第１図は従来のTDRSの制御範囲を示す図、第
２図はマルチプルアクセスアンテナの地表面上の
ビームスポツトを示す図、第３図はデータ中継衛
星の１例を示す図、第４図もデータ中継衛星の１
例を示す図、第５図はデータ中継衛星にこの発明
に係るMAアンテナを取付けた状態を示す図、第
６図はデータ中継衛星にこの発明に係るMAアン
テナが取付けられるところを立体的に示す図、第
７図はこの発明に係るデータ中継衛星の制御範囲
を拡大したところを示す図である。 図中１はTDRS1、２はTDRS2、３は地球、４
は周回衛星、５，６，７，８は接線、９は不可視
域、１０は地球の周端、１１，１２，１３，１４
はスポツトビーム、１５はMAアンテナ、１６は
衛星本体、１７は太陽電池パネル、１８はシング
ルアクセス・アンテナ、１９はフイーダリンク用
アンテナ、２０はジンバル駆動部、２１はMAア
ンテナの中心部、２２は座標の中心、２３はヨー
軸、２４はピツチ軸、２５はロール軸、２６，２
７，２８，２９は視野、３０はトランスフア軌道
中のユーザ衛星、３１は静止衛星の遷移軌道であ
る。なお図中同一あるいは相当部分には同一符号
を付して示してある。
２図はマルチプルアクセスアンテナの地表面上の
ビームスポツトを示す図、第３図はデータ中継衛
星の１例を示す図、第４図もデータ中継衛星の１
例を示す図、第５図はデータ中継衛星にこの発明
に係るMAアンテナを取付けた状態を示す図、第
６図はデータ中継衛星にこの発明に係るMAアン
テナが取付けられるところを立体的に示す図、第
７図はこの発明に係るデータ中継衛星の制御範囲
を拡大したところを示す図である。 図中１はTDRS1、２はTDRS2、３は地球、４
は周回衛星、５，６，７，８は接線、９は不可視
域、１０は地球の周端、１１，１２，１３，１４
はスポツトビーム、１５はMAアンテナ、１６は
衛星本体、１７は太陽電池パネル、１８はシング
ルアクセス・アンテナ、１９はフイーダリンク用
アンテナ、２０はジンバル駆動部、２１はMAア
ンテナの中心部、２２は座標の中心、２３はヨー
軸、２４はピツチ軸、２５はロール軸、２６，２
７，２８，２９は視野、３０はトランスフア軌道
中のユーザ衛星、３１は静止衛星の遷移軌道であ
る。なお図中同一あるいは相当部分には同一符号
を付して示してある。
Claims (1)
- １ 静止軌道上において、制御地球局の制御信号
に応じて他の人工衛星と電波を用いて情報の伝送
を行うデータ中継衛星のマルチプルアクセス方式
において、マルチプル・アクセスアンテナと、こ
のマルチプルアクセスアンテナを２軸方向に可動
するジンバル機構とをデータ中継衛星本体に設
け、上記マルチプルアクセスアンテナにより合成
されるアンテナビームを電気的および機械的に動
かすことを特徴とするデータ中継衛星のマルチプ
ルアクセス方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17617281A JPS5877342A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | デ−タ中継衛星のマルチプルアクセス方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17617281A JPS5877342A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | デ−タ中継衛星のマルチプルアクセス方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5877342A JPS5877342A (ja) | 1983-05-10 |
| JPS6343021B2 true JPS6343021B2 (ja) | 1988-08-26 |
Family
ID=16008916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17617281A Granted JPS5877342A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | デ−タ中継衛星のマルチプルアクセス方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5877342A (ja) |
-
1981
- 1981-11-02 JP JP17617281A patent/JPS5877342A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5877342A (ja) | 1983-05-10 |
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