(57)【要約】【課題】衛星の姿勢を変化させることなく、また、複数地球局間での測定誤差を校正する手段を用いることなく、ビーム指向性の補正を行うアンテナビーム指向性補正装置およびアンテナビーム指向性補正方法を得る。【解決手段】衛星側に設けられた放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの各素子の励振位相を摂動させながら、放射された電波の受信レベルを各地球局Ｇ１〜Ｇｍにおいて測定し、測定結果に基づいて放射器アレー素子の励振位相が各地球局の受信レベルに影響を及ぼす寄与度を求めるとともに、各地球局における最大受信レベルを目標値として求める目標値計算部５と、目標値計算部で求められた目標値および寄与度に基づいて、各地球局の受信レベルが目標値に近づくように放射器アレー素子の各素子の励振振幅、励振位相を補正する補正データ計算部６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星側に設けられた放射器アレー素子の各素子の励振位相を摂動させながら、放射された電波の受信レベルを各地球局において測定し、測定結果に基づいて前記放射器アレー素子の励振位相が各地球局の受信レベルに影響を及ぼす寄与度を求めるとともに、各地球局における最大受信レベルを目標値として求める目標値計算部と、
前記目標値計算部で求められた前記目標値および前記寄与度に基づいて、各地球局の受信レベルが前記目標値に近づくように前記放射器アレー素子の各素子の励振振幅、励振位相を補正する補正データ計算部と
を備えたことを特徴とするアンテナビーム指向性補正装置。
【請求項２】
衛星側に設けられた放射器アレー素子の各素子の励振位相を摂動させながら、放射された電波の受信レベルを各地球局において測定し、測定結果に基づいて前記放射器アレー素子の励振位相が各地球局の受信レベルに影響を及ぼす寄与度を求めるとともに、各地球局における最大受信レベルを目標値として求める目標値計算ステップと、
前記目標値計算ステップで求められた前記目標値および前記寄与度に基づいて、各地球局の受信レベルが前記目標値に近づくように前記放射器アレー素子の各素子の励振振幅、励振位相を補正する補正データ計算ステップと
を備えたことを特徴とするアンテナビーム指向性補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星搭載アレー給電反射鏡アンテナのアンテナビーム指向性補正装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられている、衛星搭載アンテナのビーム指向性を補正する方法として、例えば、衛星の姿勢を回転させて行うものが挙げられる。より具体的には、衛星の姿勢を回転させ、複数地上局で衛星からの受信電力を測定することにより地上でのパターンを測定し、この測定結果をもとに、所望の指向性になるようビーム指向性を補正している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
この非特許文献１に記載された技術は，衛星の姿勢を変化させながら複数の地上局で衛星からの電波を受信し、得られたデータから地上でのビーム指向性を推定し、所望の指向性になるよう補正を行うものである。従って、この方法では、衛星本体の姿勢を変化させる必要があるほか、複数の地球局間における測定誤差を補正することが必要である。
【０００４】
一方、衛星本体の姿勢を変化させない従来技術として、アレー給電反射鏡アンテナ各素子の励振振幅、位相を制御して、ある特性方向の利得を最大化する方法がある（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
【非特許文献１】鈴木、今泉、大幡、「技術試験衛星ＶＩＩＩ−ＢＦＮ２の軌道上特性―軌道上アンテナパタン測定法の提案とアンテナパタン測定結果―」、信学技報SAT2007-48, pp.177-182, 2007年11月.
【非特許文献２】真野、堤、片木、「アレー給電反射鏡アンテナの指向性合成」、信学論vol.J67-B, no.2, pp.202-208, 1984年2月.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
非特許文献２には、あるビーム指向方向における利得を最大化するために決定すべきアレー各素子の励振係数の求め方が記載されている。しかしながら、ビーム指向性の補正のためには、複数方向における利得を最適にする必要があり、このことは、非特許文献２には記載されていない。
【０００７】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、衛星搭載アレー給電反射鏡アンテナのビーム指向性の補正において、衛星の姿勢を変化させることなく、また、複数地球局間での測定誤差を校正する手段を用いることなく、ビーム指向性の補正を行うことのできるアンテナビーム指向性補正装置およびアンテナビーム指向性補正方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアンテナビーム指向性補正装置は、衛星側に設けられた放射器アレー素子の各素子の励振位相を摂動させながら、放射された電波の受信レベルを各地球局において測定し、測定結果に基づいて放射器アレー素子の励振位相が各地球局の受信レベルに影響を及ぼす寄与度を求めるとともに、各地球局における最大受信レベルを目標値として求める目標値計算部と、目標値計算部で求められた目標値および寄与度に基づいて、各地球局の受信レベルが目標値に近づくように放射器アレー素子の各素子の励振振幅、励振位相を補正する補正データ計算部とを備えるものである。
【０００９】
また、本発明に係るアンテナビーム指向性補正方法は、衛星側に設けられた放射器アレー素子の各素子の励振位相を摂動させながら、放射された電波の受信レベルを各地球局において測定し、測定結果に基づいて放射器アレー素子の励振位相が各地球局の受信レベルに影響を及ぼす寄与度を求めるとともに、各地球局における最大受信レベルを目標値として求める目標値計算ステップと、目標値計算ステップで求められた目標値および寄与度に基づいて、各地球局の受信レベルが目標値に近づくように放射器アレー素子の各素子の励振振幅、励振位相を補正する補正データ計算ステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るアンテナビーム指向性補正装置およびアンテナビーム指向性補正方法によれば、各素子の励振位相を摂動させて各地球局におけるレベル変動を測定し、測定結果から得られる励振位相の寄与度および最大受信レベルに基づいて励振振幅・位相の最適な補正データを求めることにより、衛星の姿勢を変化させることなく、また、複数地球局間での測定誤差を校正する手段を用いることなく、ビーム指向性の補正を行うことのできるアンテナビーム指向性補正装置およびアンテナビーム指向性補正方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のアンテナビーム指向性補正装置およびアンテナビーム指向性補正方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナビーム指向性補正装置の模式図である。この図１に示したアンテナビーム指向性補正装置は、信号発生器１、反射鏡２、放射界３、受信レベル記憶部４、目標値計算部５、補正データ計算部６、補正データ送信用アンテナ７、補正データ受信用アンテナ８、励振振幅・位相制御部９、移相器Ｐ１〜Ｐｎ、可変アッテネータＡ１〜Ａｎ、１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎ、および地球局Ｇ１〜Ｇｍで構成されている。ここで、ｍ、ｎは、それぞれ２以上の整数とする。また、以下の説明において、ｊは１以上ｎ以下の整数を意味し、ｉは１以上ｍ以下の整数を意味している。
【００１３】
信号発生器１より出力された信号は、分波され、可変アッテネータＡ１〜Ａｎおよび移相器Ｐ１〜Ｐｎを介することで、あらかじめ設定された励振振幅および励振位相によって励振される。さらに、各１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎによって、放射される。放射された信号は、鏡面２によって反射され、地球上に放射界３を形成する。
【００１４】
一方、放射界３内の地球局Ｇ１〜Ｇｍにそれぞれ接続された受信器Ｒ１〜Ｒｍは、衛星側から放射された電波を受信する。ここで、地球局Ｇｊに対応する受信器Ｒｊにて受信された電波のレベルをＥ（ｊ）とする。受信された電波レベルＥ（ｊ）は、受信レベル記憶部４へ送られる。
【００１５】
次に、まず地球局Ｇ１に着目する。アレー素子の励振位相を回転させることにより、受信レベルの変動が測定され、受信レベルが最大となる励振位相を求めることができる。全ての１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎについて同様のことを行うことにより、地球局Ｇ１における最大の受信レベルＥｏ（１）を求めることができるとともに、各１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの励振位相が地球局Ｇ１の受信レベルに影響を及ぼす寄与度（すなわち、励振位相を回転させることにより、地球局Ｇ１の受信レベルに影響を与える度合）を得ることができる。
【００１６】
他の地球局Ｇ２〜Ｇｍについても、同様に、Ｅｏ（２）〜Ｅｏ（ｍ）を求めることができるとともに、各１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの励振位相が地球局Ｇ２〜Ｇｍの受信レベルに影響を及ぼす寄与度を得ることができる。求められたＥｏ（ｊ）を、各地球局Ｇ１〜Ｇｍにおける目標値とする。このような、受信レベルの変動測定値から目標値を求めるまでの一連の手順は、目標値計算部５内にて行われる。
【００１７】
目標値計算部５により求められた、各１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの励振位相が地球局Ｇ１〜Ｇｍの受信レベルに影響を及ぼす寄与度に基づいて、各地球局Ｇ１〜Ｇｍにおける目標値Ｅｏ（ｊ）に対し、各地球局Ｇ１〜Ｇｍで受信される受信レベルＥ（ｊ）が目標値にできるだけ近づくように、最適なアレー各素子の励振振幅・位相を求める。これは、例えば、最小２乗法を適用し、下式（１）のｆが最小になるような励振振幅・位相を求めることにより実現できる。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
上式（１）の計算、および最適励振・位相の導出は、補正データ計算部６にて行う。補正データ計算部６により求められた励振振幅・位相の値の情報は、補正データ送信用アンテナ７より衛星側へ送信され、衛星側の補正データ受信用アンテナ８で受信される。衛星側の励振振幅・位相制御装置９は、受信された情報に基づいて、可変アッテネータＡ１〜Ａｎの各励振振幅および移相器Ｐ１〜Ｐｎの位相を設定する。これにより、各地球局Ｇ１〜Ｇｍに対する最適なビームを形成することができる。
【００２０】
次に、本実施の形態１におけるアンテナビーム指向性補正装置の一連の処理動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるアンテナビーム指向性補正装置の一連の処理動作を示すフローチャートである。
【００２１】
信号発生器１より出力され、分波された信号は、あらかじめ設定された励振振幅および励振位相によって励振され、衛生側から放射され、地球局Ｇ（１）〜Ｇ（ｍ）のそれぞれに接続された受信器Ｒ１〜Ｒｍによって受信される。そこで、まず始めに、目標値計算部５は、ステップＳ２０１において、ｊ＝１とし、地球局Ｇ（１）に対応する受信器Ｒ１で受信された電波レベルＥ（１）を、受信レベル記憶部４に記憶させる。
【００２２】
次に、ステップＳ２０２において、目標値計算部５は、ｉ＝１とし、１番目の１次放射器アレー素子Ｈ１の励振位相を回転させることにより、受信レベルの変動を測定し、受信レベルが最大となる励振位相を求めるとともに、１次放射器アレー素子Ｈ１の励振位相が地球局Ｇ１の受信レベルに影響を及ぼす寄与度を求める。さらに、目標値計算部５は、ｉ＝２〜ｎとし、２〜ｎ番目の１次放射器アレー素子Ｈ２〜Ｈｎについても、同様の測定を繰り返す。
【００２３】
そして、最終的に、ステップＳ２０３において、目標値計算部５は、全ての１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎについてそれぞれの励振位相を回転させた結果として、地球局Ｇ１における最大の受信レベルＥｏ（１）を求め、１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの励振位相が地球局Ｇ１の受信レベルに影響を及ぼす寄与度とともに、受信レベル記憶部４に記憶させる。
【００２４】
さらに、目標値計算部５は、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理を、ｊ＝２〜ｍとして、地球局Ｇ（２）〜Ｇ（ｍ）について、繰り返し行う。この結果、それぞれの地球局Ｇ（２）〜Ｇ（ｍ）についても、あらかじめ設定された励振振幅および励振位相によって励振された信号の受信電波レベルＥ（２）〜Ｅ（ｍ）と、１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの励振位相を徐々に回転させた際の最大の受信レベルＥｏ（２）〜Ｅｏ（ｍ）と、１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの励振位相が地球局Ｇ２〜Ｇｍの受信レベルに影響を及ぼす寄与度とがそれぞれ計測され、受信レベル記憶部４に記憶される。
【００２５】
そして、受信レベル記憶部４に記憶された最大の受信レベルＥｏ（１）〜Ｅｏ（ｍ）は、それぞれの地球局Ｇ（１）〜Ｇ（ｍ）の目標値として扱われる。
【００２６】
次に、ステップＳ２０４において、補正データ計算部６は、目標値計算部５により求められた、各１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの励振位相が地球局Ｇ１〜Ｇｍの受信レベルに影響を及ぼす寄与度に基づいて、各地球局Ｇ１〜Ｇｍにおける目標値Ｅｏ（１）〜Ｅｏ（ｍ）に対し、各地球局Ｇ１〜Ｇｍで受信される受信レベルＥ（１）〜Ｅ（ｍ）が目標値にできるだけ近くなるように、最適な１次放射器アレー各素子Ｈ１〜Ｈｎの励振振幅・位相を、例えば、最小２乗法を適用し、求める。
【００２７】
次に、ステップＳ２０５において、補正データ計算部６は、求めた最適な各１次放射器アレー素子Ｈ１〜Ｈｎの励振振幅・位相を補正データとして、補正データ送信用アンテナ７を介して衛星側に送信する。
【００２８】
一方、ステップＳ２０６において、衛生側の励振振幅・位相制御装置９は、補正データ受信用アンテナ８を介して、地球局側から補正データを受信し、可変アッテネータＡ１〜Ａｎの各励振振幅および移相器Ｐ１〜Ｐｎの位相を設定する。これにより、各地球局Ｇ１〜Ｇｍに対する最適なビームを形成することができる。
【００２９】
以上のように、実施の形態１によれば、各素子の励振位相を摂動させて各地球局におけるレベル変動を測定し、測定結果から得られる励振位相の寄与度および最大受信レベルに基づいて励振振幅・位相の最適な補正データを求めることができる。これにより、衛星の姿勢を変化させることなく、また、複数地球局間での測定誤差を校正する手段を用いることなく、ビーム指向性の補正を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンテナビーム指向性補正装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるアンテナビーム指向性補正装置の一連の処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１  信号発生器、２  反射鏡、３  放射界、４  受信レベル記憶部、５  目標値計算部、６  補正データ計算部、７  補正データ送信用アンテナ、８  補正データ受信用アンテナ、９  励振振幅・位相制御装置、Ｐ１〜Ｐｎ  移相器、Ａ１〜Ａｎ  可変アッテネータ、Ｈ１〜Ｈｎ  １次放射器アレー素子、Ｇ１〜Ｇｍ  地球局、Ｒ１〜Ｒｍ  受信器。
【図１】
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【図２】
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