(57)【要約】【課題】  小型の給電部を含むアンテナ及びマルチビームアンテナシステム、並びにそのようなアンテナを少なくとも１個含む衛星通信システムを提供する。【解決手段】  マルチビームアンテナは反射器（２６）を照射する給電部のアレイを含み、給電部（１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０’ａ，１０’ｃ）は複数のグループ（Ｇ１〜ＧＮ）に関連付けられている。各給電部（１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０’ａ，１０’ｃ）は、偏波器（１２）、２個のダイプレクサ（１５，１８）、及び４種の異なる色で動作する４個のポートを含んでいる。同一グループ（Ｇ１〜ＧＮ）に属する全ての給電部は、互いに結合されて第１のビームを形成する同一の第１色（Ｐ１，Ｆ１）を有する第１ポート（１６）または同一の第２色（Ｐ１，Ｆ２）を有する第２ポート（１７）、及び互いに結合されて第２のビームを形成する同一の第３色（Ｐ２，Ｆ１）を有する第３ポート（１９）または同一の第４色（Ｐ２，Ｆ２）を有する第４ポート（２０）を含んでいる。【選択図】      図１
2014023163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ビーム当たり複数の給電部を有し、少なくとも１個の反射器（２６）及び前記反射器（２６）を照射する複数の給電部（１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０’ａ，１０’ｃ）の１個のアレイを含み、前記給電部（１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０’ａ，１０’ｃ）が、前記反射器の焦点に配置された平面の２方向Ｘ、Ｙにおいて互いにずらされた複数のグループ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，．．．，ＧＮ）に関連付けられていて、各グループが同数の給電部を含み、各給電部（１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０’ａ，１０’ｃ）が、放射素子（１１）に結合された偏波器（１２）及び各々が前記偏波器の２個の出力チャネル（１３，１４）に組み込まれた２個のダイプレクサ（１５，１８）を含み、各ダイプレクサが２個の出力ポート含んで前記給電部の４個のポート（１６，１７，１９，２０）を形成し、前記４個のポートが４種の異なる色で動作し、各色が周波数及び偏波値のペア（Ｆ１，Ｐ１）、（Ｆ１，Ｐ２）、（Ｆ２，Ｐ１）、（Ｆ２，Ｐ２）により定義されていること、及び同一グループ（Ｇ１〜ＧＮ）に属する全ての給電部が、互いに結合されて第１のビームを形成する同一の第１色（Ｐ１，Ｆ１）を有する第１ポート（１６）または同一の第２色（Ｐ１，Ｆ２）を有する第２ポート（１７）、及び互いに結合されて第２のビームを形成する同一の第３色（Ｐ２，Ｆ１）を有する第３ポート（１９）または同一の第４色（Ｐ２，Ｆ２）を有する第４ポート（２０）を含んでいることを特徴とするマルチビームアンテナ。
【請求項２】
前記グループが、前記方向Ｘにおいて第１のピッチＬ１分、及び前記方向Ｙにおいて第２のピッチＬ２分、等間隔が空けられていて、前記ピッチＬ１、Ｌ２は１個以上の給電部に対応し、２個の隣接するグループ（Ｇ１，Ｇ２）が前記方向Ｘにおいて少なくとも１個の給電部を共有することを特徴とする、請求項１に記載のマルチビームアンテナ。
【請求項３】
前記方向Ｙにおける前記２個の隣接するグループ（Ｇ１，Ｇ３）が給電部を共有しないことを特徴とする、請求項２に記載のマルチビームアンテナ。
【請求項４】
給電部の各グループ（Ｇ１〜ＧＮ）毎に、同一グループの全ての給電部を前記方向Ｘ、Ｙにおいて結合する分配回路（Ｃ１，Ｃ３，Ｄ１）、（Ｃ２，Ｃ４，Ｄ２）を含み、前記結合が、前記同一の第１色（Ｐ１，Ｆ１）を有する前記第１ポート（１６）間及び前記同一の第３色（Ｐ２，Ｆ１）を有する前記第３ポート（１９）間で、または前記同一の第２色（Ｐ１，Ｆ２）を有する前記第２ポート（１７）間及び前記同一の第４色（Ｐ２，Ｆ２）を有する前記第４ポート（２０）間で生成されることを特徴とする、請求項１に記載のマルチビームアンテナ。
【請求項５】
各ビームが、前記ビーム専用の分配回路により形成され、他の任意のビームの形成専用の分配回路から独立していることを特徴とする、請求項４に記載のマルチビームアンテナ。
【請求項６】
前記給電部（１０）が、前記方向Ｘ、Ｙにおいて４個の隣接する給電部（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）のグループに関連付けられていて、２個の連続的なグループ（Ｇ１，Ｇ２）、（Ｇ１，Ｇ３）が前記方向Ｘにおいて１個の給電部に対応する第１のピッチＬ１分の、及び前記方向Ｙにおいて２個の給電部に対応する第２のピッチＬ２分の間隔が空けられていて、
４個の隣接する給電部（１０〜１０ｄ）の各グループ（Ｇ１〜ＧＮ）毎に、前記第１ポート（１６ａ〜１６ｄ）または前記第２ポート（１７ａ〜１７ｄ）が第１レベルの分配回路（Ｃ１，Ｃ３）により前記方向Ｘにおいてペアとして結合され、次いで第２レベルの分配回路（Ｄ１）により前記方向Ｙにおいてペアとして結合され、前記第３ポート（１９ａ〜１９ｄ）または前記第４ポート（２０ａ〜２０ｄ）が第１レベルの分配回路（Ｃ２，Ｃ４）により前記方向Ｘにおいてペアとして結合され、次いで第２レベルの分配回路（Ｄ２）により前記方向Ｙにおいてペアとして結合されていることを特徴とする、請求項３に記載のマルチビームアンテナ。
【請求項７】
前記方向Ｘにおいて前記第１のピッチＬ１分の間隔が空けられた２個の隣接するグループ（Ｇ１，Ｇ２）が、２個の共通な給電部（１０ｂ、１０ｄ）を含んでいてよく、前記２個の隣接するグループの第１グループ（Ｇ１）において、前記第１グループ（Ｇ１）の前記給電部（１０ａ〜１０ｄ）の前記第１ポート（１６ａ〜１６ｄ）の各々と、前記第１グループ（Ｇ１）の前記給電部（１０ａ〜１０ｄ）の前記第３ポート（１９ａ〜１９ｄ）の各々が前記方向Ｘ、Ｙにおいて結合され、前記２個の隣接するグループの第２グループ（Ｇ２）において、前記第２グループ（Ｇ２）の前記給電部（１０ｂ，１０’ａ，１０ｄ，１０’ｃ）の前記第２ポート（１７ｂ，１７’ａ，２０ｄ，２０’ｃ）の各々と、前記第２グループ（Ｇ２）の前記給電部（１０ｂ，１０’ａ，１０ｄ，１０’ｃ）の前記第４ポート（２０ｂ，２０’ａ，２０ｄ，２０’ｃ）の各々が前記方向Ｘ、Ｙにおいて４個組として結合されていることを特徴とする、請求項６に記載のマルチビームアンテナ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の第１のマルチビームアンテナ及び第２のマルチビームアンテナを含み、前記第１のアンテナが送信モードで動作し、前記第２のアンテナが受信モードで動作することを特徴とするマルチビーム送受信アンテナシステム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の少なくとも１個のアンテナを含むことを特徴とする衛星通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の給電部を含むアンテナ及び１ビーム当たり複数の給電部を有するＭＦＰＢ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｆｅｅｄ  Ｐｅｒ  Ｂｅａｍ  Ａｎｔｅｎｎａ）からなるマルチビームアンテナシステム、及びそのようなアンテナシステムを少なくとも１個を含む衛星通信システムに関する。本発明は特に衛星通信の領域に、中でもいわゆる４色スキームにおける周波数再利用による衛星リソースの最適化に適用できる。
【背景技術】
【０００２】
考察するマルチビームアンテナは少なくとも１個の反射器、例えば放物面オフセットと呼ばれる、放射ビームに対する給電部のずれを有する非対称放物面、及び反射器の焦点に配置された一次給電部のアレイを含んでいる。各々の一次給電部は、例えばホーン型または他の任意の公知の種類の放射素子、及び放射素子に給電する無線周波数ＲＦサブシステムからなる。
【０００３】
従来の場合において、無線周波数サブシステムは２個の出力ポートを含み、焦点アレイの各給電部は、アンテナから放射された対応する細いビーム及びスポットと呼ばれる地上カバレッジ領域を有している。個々のビームが互いに分離されている場合、マルチビームによるアンテナからの放射を得ることが可能であり、この分離は空間的であってよく、あるいは２本の隣接するビーム間の直交偏波または異なる周波数を用いて得られる。幾何学的法則により、所望の地上カバレッジをアンテナの焦点面に射影して、各スポットに対応する各々の一次給電部の位相中心の正確な位置合わせが可能になる。カバレッジが地上で等間隔に配置されたスポットからなる場合、２個の隣接スポット間の差異が、焦点面内で２個の隣接する給電部を分離する空間を直接与える。
【０００４】
多数の連続的な微細ビームの生成は、放物面反射器の焦点面に配置された多数の個別放射素子を含むアンテナの製造を伴う。１ビーム当たり１個の給電部に対応するＳＦＰＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｆｅｅｄ  Ｐｅｒ  Ｂｅａｍ）構成における従来型アンテナの場合、円形二極化における送受信器能の司る役割を担う無線周波数ＲＦサブシステムの配置用に割り当てられた体積は、放射素子の放射表面に囲まれている。
【０００５】
伝達ポート及び受付ポートを含む無線周波数サブシステムに結合された放射素子からなる各給電部がビームを生成する上記構成において、形成された各ビームは、例えば個々の放射素子を構成する専用のホーンにより送信され、無線周波数サブシステムは、各ビーム毎に、ユーザーのニーズに応じて選択された周波数帯域において単一偏波モードにおける送信／受信機能を扱う。良好なスポット放射効率を得るために、放射アレイのホーンは、反射器の縁への照射を充分に低レベルにすることにより溢れ出しに起因する損失を抑制可能にすべく、放射アレイが充分指向性を発揮するのに充分な空間を有していなければならない。スポット同士は交互に配置されているため、アンテナの２個の給電部間の空間は、所望の無線周波数性能を実現するにはホーンの物理的寸法と整合していない場合がある。例えば、スポットサイズが１°未満の場合があてはまる。この問題を解決すべく、各々がカバレッジの３分の１または４分の１を受け持つ３または４個の異なるアンテナが一般的に選択される。従って、同一アンテナによりカバレッジの２個の隣接スポットが生じることはない。アンテナアレイのアレンジメントに制約が無い場合、この構成により一般に極めて有効なアンテナ性能が得られるようになる。しかし、ビームの直径が小さくなった場合、幾何学的な制約が増大し、３または４個のアンテナにまたがるカバレッジを共有するもかかわらず、各ホーンを設置するのに充分な空間を用意することができない。サイズが０．２°〜０．４°の範囲にある極めて狭いスポットの場合、焦点アレイの各給電部に割り当てられる空間が極めて小さくなり、焦点アレイの各給電部から見た反射器の位置が所定の角度よりも低いため、溢れ出し損失を回避するのに充分な指向性を給電部が発揮できない。
【０００６】
多数の連続的な微細ビームの形成を可能にする第２のアンテナ構成は、１ビーム当たり複数の給電部を用いるＭＦＰＢ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｆｅｅｄ  Ｐｅｒ  Ｂｅａｍ）構成による２つのアンテナのシステムを用いる。一般に、第１アンテナＴｘが送信器として動作し、第２のアンテナＲｘが受信器として動作し、各アンテナ毎に、複数の隣接する給電部が発した信号を結合することにより各ビームが形成され、これらの給電部のいくつかを再利用して連続的なビームを形成する。給電部を再利用することで満足すべき放射効率が得られ、これは複数のビームの形成に寄与し、各ビームに割り当てられる放射表面を拡大すると共に溢れ出し損失の減少を可能にする。同一周波数及び偏波を有する複数のビーム間で給電部を共有する場合、いわゆる直交則を成立させることにより放射素子を共有するビーム同士が独立している状態を生起することが可能である。直交性は、同一放射素子を共有するビーム形成ネットワークＢＦＮの分配回路を２対２に分離する指向性カプラを用いて実現される。しかし、直交制約は、アンテナの放射パターンの変形及び分配回路の複雑さに関係する再結合回路の抵抗損失の増大をもたらす。累積損失は往々にして顕著、すなわち１ｄＢのオーダーである。更に、ビーム形成器の複雑さを、１スポット当たり２放射素子の再利用率に制限することが必要である。これは、２本の隣接するビームの結合回路を２個の隣接する放射素子に対応する距離だけ物理的に分離することにつながる。０．２°〜０．３°の範囲の角度的な差異を有するスポットの場合、見かけの焦点距離が、極めて大きく、例えば１０メートルのオーダーになり得る。最後に、２本の隣接するビームを形成する際の給電部の再利用には、結合回路の嵩高、ビーム形成器の重量、及び各アンテナ毎に振幅及び位相法則を成立させる複雑さに関する重大な短所がある。実際、１偏波当たり２個の給電部を再利用する場合、無線周波数ＲＦサブシステムの数が、形成されるスポットの数の４倍超に増える。従って、１００個のスポットの場合、４００個の放射素子を超えるＲＦサブシステムの数が必要となり、５００ｍｍ×５００ｍｍのオーダーの焦点面の表面を必要とする。ビーム形成器の重量と体積は従って扱い難くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、小型の給電部からなるアレイを含むＭＦＰＢ構成の新規なマルチビームアンテナを提供することであり、当該アンテナは既存のアンテナの短所を克服して、隣接するビームの形成に直交ＢＦＮを用いる必要をなくすと共に、各ビームに対応するスポットと呼ばれる地上カバレッジ領域の良好な重なりを得ながら、０．２°〜０．４°の範囲に角度カバレッジを有する多数の連続的な微細ビームが得られるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明は、１ビーム当たり複数の給電部を有し、少なくとも１個の反射器及び当該反射器を照射する複数の給電部の１個のアレイを含み、当該給電部は反射器の焦点に配置された平面の２方向Ｘ、Ｙにおいて互いにずらされた複数のグループに関連付けられていて、各グループは同数の給電部を含んでいるマルチビームアンテナに関する。各給電部は、放射素子に結合された偏波器及び各々が当該偏波器の２個の出力チャネルに組み込まれた２個のダイプレクサを含み、当該２個のダイプレクサが各々２個の出力ポート含んで給電部の４個のポートを形成し、当該４個のポートは４種の異なる色で動作し、各色は周波数及び偏波値のペアにより定義されている。同一グループに属する全ての給電部は、互いに結合されて第１のビームを形成する同一の第１色を有する第１ポートまたは同一の第２色を有する第２ポート、及び互いに結合されて第２のビームを形成する同一の第３色を有する第３ポートまたは同一の第４色を有する第４ポートを含んでいる。
【０００９】
有利な点として、これらのグループは、方向Ｘにおいて第１のピッチＬ１分、及び方向Ｙにおいて第２のピッチＬ２分、等間隔が空けられていて、ピッチＬ１、Ｌ２は１個以上の給電部に対応し、２個の隣接するグループが方向Ｘにおいて少なくとも１個の給電部を共有する。
【００１０】
有利な点として、方向Ｙにおける２個の隣接するグループは給電部を共有しない。
【００１１】
有利な点として、アンテナは、給電部の各グループ毎に、同一グループの全ての給電部を方向Ｘ、Ｙにおいて結合する分配回路を含み、この結合は、同一の第１色を有する第１ポート間及び同一の第３色を有する第３ポート間で、または同一の第２色を有する第２ポート間及び同一の第４色を有する第４ポート間で生成される。
【００１２】
有利な点として、各ビームは、当該ビーム専用の分配回路により形成され、他の任意のビームの形成専用の分配回路から独立している。
【００１３】
特定の実施形態によれば、給電部は、方向Ｘ、Ｙにおいて４個の隣接する給電部のグループに関連付けることができ、２個の連続的なグループは方向Ｘにおいて１個の給電部に対応する第１のピッチＬ１分の、及び方向Ｙにおいて２個の給電部に対応する第２のピッチＬ２分の間隔が空けられていてよい。この場合、４個の隣接する給電部の各グループ毎に、第１ポートまたは第２ポートが第１レベルの分配回路により方向Ｘにおいてペアとして結合され、次いで第２レベルの分配回路により方向Ｙにおいてペアとして結合され、第３ポートまたは第４ポートが第１レベルの分配回路により方向Ｘにおいてペアとして結合され、次いで第２レベルの分配回路により方向Ｙにおいてペアとして結合されている。
【００１４】
有利な点として、方向Ｘにおいて第１のピッチＬ１分の間隔が空けられた２個の隣接するグループは、２個の共通な給電部を含んでいてよく、この場合、２個の隣接するグループの第１グループにおいて、第１グループの給電部の第１ポートの各々と、第１グループの給電部の第３ポートの各々が方向Ｘ、Ｙにおいて４個組として結合され、２個の隣接するグループの第２グループにおいて、第２グループの給電部の第２ポートの各々と、第２グループの給電部の第４ポートの各々が方向Ｘ、Ｙにおいて４個組として結合されている。
【００１５】
本発明はまた、１ビーム当たり複数の給電部を有し、第１のアンテナが送信モードで動作し、第２のアンテナが受信モードで動作する２個のマルチビームアンテナのシステムに関する。
【００１６】
最後に、本発明は、１ビーム当たり複数の給電部を有する少なくとも１個のそのようなマルチビームアンテナを含む衛星通信システムに関する。
【００１７】
本発明の他の具体的な特徴及び利点は、添付の模式的図面を参照しながら、完全に説明目的であって非限定的な例として以下に与える記述から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による、４種の異なる色に対応する４個のポートを有する例示的な小型の無線周波数給電部の長手方向断面図である。
【図２ａ−２ｂ】本発明による、ＭＦＰＢ構成の例示的なマルチビームアンテナの各々透視図及び断面図である。
【図３】本発明による、マルチビームアンテナにより得られる例示的な地上カバレッジの模式図である。
【図４ａ】本発明による、放射アレイの給電部を例示的に７個のグループにグループ化し、各グループがビームの生成に寄与している模式図である。
【図４ｂ】本発明による、放射アレイの給電部を例示的に４個のグループにグループ化し、各グループがビームの生成に寄与していて、図面簡素化のため給電部を示していない模式図である。
【図５】本発明によるアンテナの給電部のポートの第１レベルの組合せを示す模式図である。
【図６】本発明によるアンテナの給電部のポートの第２レベルの組合せを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、本発明による、４種の異なる色に対応する４個のポートを有する例示的な小型の無線周波数給電部の長手方向断面図を示す。給電部１０は、例えばホーン型の放射素子１１及びホーン１１に接続された無線周波数サブシステムからなる。無線周波数サブシステムは、給電部１０のホーン１１に接続された偏波器１２を含み、偏波器１２は、互いに直交する偏波Ｐ１、Ｐ２を有していて同一周波数帯域ＤＦで動作する第１出力チャネル１３及び第２出力チャネル１４を有している。偏波Ｐ１、Ｐ２は例えば、線形または円形であってよい。偏波器１２の第１出力チャネル１３は、偏波器１２の第１出力チャネル１３内に搭載された第１の小型ダイプレクサ１５に接続され、第１ダイプレクサ１５は、同一偏波を有していると共に２種の異なる色で動作すべく周波数分離された２個の出力ポート１６、１７を含み、色は一対の周波数及び偏波値により定義されている。同様に、偏波器１２の第２出力チャネル１４は、偏波器１２の第２の出力チャネル１４内に搭載された第２の小型ダイプレクサ１８に接続されていて、第２のダイプレクサ１８は、第１ダイプレクサの２個の出力ポート１６、１７の偏波に直交する同一偏波を有していると共に２個の異なる色で動作すべく周波数分離された２個の出力ポート１９、２０を含んでいる。第１ダイプレクサ１５の２個の出力ポート１６、１７、及び第２のダイプレクサ１８の２個の出力ポート１９、２０は、４種の異なる色に対応する無線周波数給電部１０の４個のポートを形成する。給電部１０の４個のポート１６、１７、１９、２０は、放射ホーン１１の直径に対応するメッシュに組み込まれている。有利な点として、第１ダイプレクサ１５は、偏波器１２の第１出力チャネル１３の周波数帯域ＤＦを同一幅であって各々２個の異なる動作周波数Ｆ１、Ｆ２に中心が置かれた２個の別々の周波数副帯域ＤＦ１、ＤＦ２に分割する２個の帯域フィルタ２１、２２を含んでいる。２周波数帯域ＤＦ１、ＤＦ２は各々第１のダイプレクサ１５の２個の出力ポート１６、１７へ送信され、従って当該出力ポートはこれら２個の異なる周波数Ｆ１、Ｆ２で動作する。２個の周波数副帯域ＤＦ１、ＤＦ２は、第１ダイプレクサ１５の２個の出力ポート１６、１７を周波数分離すべく保護帯域ＤＧにより分離される。その結果、周波数帯域ＤＦは、帯域の和ＤＦ１＋ＤＦ２＋ＤＧに等しい。
【００２０】
同様に、第２のダイプレクサ１８は、同一の動作周波数Ｆ１、Ｆ２に中心が置かれていて同一の周波数帯域ＤＦ１、ＤＦ２を第１ダイプレクサ１５の２個の帯域フィルタ２１、２２としてフィルタリングする２個の帯域フィルタ２３、２４を含んでいる。２個の周波数帯域ＤＦ１、ＤＦ２は各々第２のダイプレクサ１８の２個の出力ポート１９、２０に送信され、これらは従って、２個の異なる周波数Ｆ１、Ｆ２で動作するため、周波数分離される。第１ダイプレクサ１５の２個のポート１６、１７は従って、偏波Ｐ１及び周波数Ｆ１、Ｆ２の各々で動作し、第２のダイプレクサ１８の２個のポート１９、２０は偏波Ｐ２及び周波数Ｆ１、Ｆ２の各々で動作する。給電部１０の４個のポート１６、１７、１９、２０は従って、以下の４対の周波数及び偏波値（Ｆ１、Ｐ１）、（Ｆ２、Ｐ１）、（Ｆ１、Ｐ２）、（Ｆ２、Ｐ２）に対応する４種の異なる色で各々動作し、例えばホーン型の放射素子の直径に対応するメッシュに組み込まれる。アンテナに用いられるこの小型の給電部により、各色、従って各ビームに専用の独立した分配回路を用いてビーム形成則の直交性の制約を除去することが可能になる。
【００２１】
図２ａ、２ｂに、本発明による、ＭＦＰＢ構成の例示的なマルチビームアンテナの各々透視図及び断面図を示す。アンテナの異なる光学的構成、例えばグレゴリアン、カセグレン等が可能であり、アンテナは特に放射アレイに関連付けられた１または２個の反射器を含んでいてよい。図２ａ、２ｂにおいて、アンテナは反射器２６及び反射器２６の焦点面に配置された放射アレイ２５を含み、放射アレイ２５は、平面の２方向Ｘ、Ｙに編成された例えばホーン型の複数の無線周波数給電部１０を含んでいる。各無線周波数給電部は、図１に関して述べたように、異なる色の４個のポートを有する小型の給電部である。アンテナは、地上カバレッジの選択された領域、例えばある地方、国、いくつかの国のグループ、大陸、または他の地域に向けて、指示方向２７を指向する。当該アンテナは連続的な微細ビーム３０の送信、または連続的な微細ビーム３０の受信のいずれか専用であってよく、空間の２次元Ｕ、Ｖにおける送信または受信に際して、所望のカバレッジ全体を保証可能にする。例えば送信モードで動作する１個のアンテナにより、空間の２次元Ｕ、Ｖにおける完全なカバレッジが保証可能になる。送受信機能を実行するために、ＭＦＰＢ構成の２個のアンテナ、すなわち送信モードで動作する第１のアンテナ及び受信モードで動作する第２のアンテナのシステムを用いる必要がある。
【００２２】
非限定的な例として、図３に、本発明によるアンテナにより得られる例示的なカバレッジを示す。同図は、空間の方向Ｕ、Ｖにおいて、アンテナにより地上で得られるスポット１が、２個の隣接するスポット１と僅かに重なり合って接触し、カバレッジの穴が一切存在しないことを示す。地上のスポット１に対応する、アンテナにより送信または受信された各ビーム３０は、複数の隣接する給電部１０、例えば２×２マトリクスに配置された隣接する４または７個の給電部のグループからの信号の組合せにより形成されている。２個の隣接する連続的なグループは、少なくとも１個の給電部を共有し、各給電部は従って複数のビームの生成に寄与する。図２ｂにおいて、給電部１０は７個ずつ２個の隣接するグループ２８、２９にグループ化され、当該グループ２８、２９は給電部１個に対応するピッチＬ分ずらされていて４個の給電部を共有する。図４ａに、放射アレイの給電部１０を７個の給電部１０のグループ３１、３２、３３に分ける第２の例示的なグループ化を示し、各グループがビームを形成し、２個の隣接するグループ３１、３２が方向Ｘにおいて２個の給電部に対応するピッチＬ分ずらされている。２個の隣接する連続的なグループ３１、３２は、給電部５を共有し、２個の隣接する連続的なグループ３２、３３は給電部６を共有する。
【００２３】
図４ｂに、給電部１０を４個ずつグループ化する第３の例示的なグループ化を示す。各グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、．．．、ＧＮは、図を簡素化すべく図４ｂには示さない４個の給電部１０からなり、２個の隣接するグループＧ１、Ｇ２は、アンテナの第１の方向Ｘにおいて１個の給電部の大きさに対応する第１のピッチＬ１分ずらされ、２個の隣接するグループＧ１、Ｇ３は、アンテナの第２の方向Ｙにおいて２個の給電部１０の大きさに対応する第２のピッチＬ２分ずらされている。図４ｂの例において、ピッチＬ１は無線周波数給電部１０の直径Ｄに等しく、ピッチ２は２個の無線周波数給電部の直径２Ｄに等しい。従って、方向Ｘにおいて、隣接するビームの形成に寄与する４個の無線周波数給電部の２個のグループＧ１、Ｇ２は２個の給電部を共有するのに対し、方向Ｙにおいて、隣接するビームの形成に寄与する４個の無線周波数給電部の２個のグループＧ１、Ｇ３は共通の給電部を一切含んでいない。本発明の当該例示的な実施形態において、２個の隣接するグループ間での無線周波数給電部の共有は従って、アンテナの単一方向Ｘだけでなされる。他の給電部のグループ化モードも可能である。同様に、共有モードにおける給電部の数は、方向Ｘ、Ｙにおいて異なっていてよい。
【００２４】
アンテナにより形成されるビームは、給電部の各グループ毎に、第１のビームを形成すべく同一の第１色、すなわち同一周波数及び同一偏波を有するポート、及び第２ビームを形成すべく同一の第３色を有するポートを結合する分配回路を含むビーム形成器により生成される。給電部の各グループ従って、２本の異なるビームの形成に寄与する。従って、無線周波数給電部の各グループ毎に、ビーム形成装置は、２レベルに分配された分配回路Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１、Ｄ２を含み、各ビームは専用の分配回路により形成される。異なるビームの形成に専用の分配回路は、他の任意のビームの形成に専用の分配回路から独立している。各レベルの分配回路は、アンテナが送信アンテナまたは受信アンテナのいずれであるかに応じて信号合成器または信号分割器として動作する導波管だけを含んでいる。カプラは一切必要でない。第１分配レベルの例を図５に示す。本例において、第１分配レベルは、４個の無線周波数給電部の各グループ毎に、方向Ｘにおいて２個の隣接する無線周波数給電部１０ａ、１０ｂを結合する２個の第１分配回路Ｃ１、Ｃ２、及び方向Ｘにおいて２個の隣接する無線周波数給電部１０ｃ、１０ｄを結合する２個の第１分配回路Ｃ３、Ｃ４、すなわち４個の無線周波数給電部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのグループに４個の第１分配回路Ｃ１〜Ｃ４を含んでいる。第１分配回路Ｃ１、Ｃ２は、４個の給電部の同一グループＧ１の２個の隣接する第１及び第２給電部１０ａ、１０ｂの２個の第１ポート１６ａ、１６ｂ及び２個の第３ポート１９ａ、１９ｂを方向Ｘにおいてペアとして結合する。結合された２個の第１ポート１６ａ、１６ｂは同一偏波Ｐ１及び同一動作周波数Ｆ１、従って同一色を有し、結合された２個の第３ポート１９ａ、１９ｂは同一偏波Ｐ２及び同一動作周波数Ｆ１、従って同一色を有している。同様に、第１分配回路Ｃ３、Ｃ４は、４個の給電部の同一グループＧ１の第３及び第４の２個の隣接する給電部１０ｃ、１０ｄの２個の第１ポート１６ｃ、１６ｄ及び２個の第３ポート１９ｃ、１９ｄを方向Ｘにおいてペアとして結合する。結合された２個の第１ポート１６ｃ，１６ｄは同一偏波Ｐ１及び同一動作周波数Ｆ１、従って同一色を有し、結合された２個の第３ポート１９ｃ、１９ｄは同一偏波Ｐ２及び同一動作周波数Ｆ１、従って同一色を有している。
【００２５】
第１ポート１６ａ、１６ｂ及び第３ポート１９ａ、１９ｂの各々の間で実行された結合が完了したならば、各給電部１０ａ〜１０ｃが、４個の給電部の第１グループＧ１の２個の隣接する給電部１０ａ、１０ｂに結合された４個のポートを含んでいるため、２個の給電部１０ａ、１０ｂは各々、自由な第２ポート１７ａ、１７ｂ及び第４ポート２０ａ、２０ｂを含んでいて、これらのポートは各々方向Ｘにおいて、第１グループＧ１から給電部１個に対応するピッチＬ１分ずらされた４個の給電部の第２のグループＧ２に属する隣接給電部の第２ポート及び第４ポートに結合可能である。例えば図５において、第２グループＧ２の４個の給電部は、給電部１０ｂ、１０’ａ、１０ｄ、１０’ｃである。給電部１０ｂの第２及び第４ポート１７ｂ、２０ｂは各々、給電部１０’ａの第２及び第４ポート１７’ａ、２０’ａに結合され、給電部１０ｄの第２及び第４ポート１７ｄ、２０ｄは各々、給電部１０’ｃの第２及び第４ポート１７’ｃ、２０’ｃに結合されている。２個の隣接する給電部の各ポート間の結合は、放射アレイの縁まで、４個の給電部の全てのグループについて同様になされる。アンテナの放射アレイの縁に配置された給電部は、隣接する給電部を１個だけ有し、各々が２個のポート１７ａ、２０ａを含んでいてこれらは自由なままである。
【００２６】
例示的な第２の分配レベルを図６に示す。第２の分配レベルは、第２の分配回路Ｄ１、Ｄ２を含み、その各々が、４個の無線周波数給電部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの各グループＧ１毎に、Ｘ方向において結合された第３及び第４の無線周波数給電部の２個の第１ポート１６ｃ、１６ｄと方向Ｘにおいて結合された第１及び第２給電部１０ａ、１０ｂの２個の第１ポート１６ａ、１６ｂを一方とし、方向Ｘにおいて結合された第３及び第４の無線周波数給電部１０ｃ、１０ｄの２個の第３ポート１９ｃ、１９ｄと方向Ｘにおいて結合された第１及び第２の無線周波数給電部１０ａ、１０ｂの２個の第３ポート１９ａ、１９ｂを他方として、方向Ｙにおいてペアとして結合する。ディストリビュータＤ１の出力は周波数Ｆ１及び偏波Ｐ１のスポットを形成するポートであり、ディストリビュータＤ２の出力は周波数Ｆ１及び偏波Ｐ２のスポットを形成するポートである。同様に、４個の給電部の各グループ毎に、第１分配レベルの第１のディストリビュータによりペアとして結合された同一周波数及び同一偏波の全てのポートは、アンテナの全てのスポットを生成すべく第２レベルのディストリビュータにより互いに結合される。
【００２７】
このアンテナ構成により、同一グループの給電部を２通りの異なる仕方で結合することが可能になるため、給電部の各グループ毎に２本の隣接するビームを２個の異なる色で生成し、従って同一アンテナにより生じるビームの数を２倍にすることが可能になる。これにより、１個のアンテナを用いて、地上で生じる対応スポットの良好な重なりを得ることが可能になる。更に、各ビームの生成は単に、他のビームの形成に用いる分配回路から独立した専用の分配回路によりなされる。
【００２８】
同一寸法の２個のアンテナ、すなわち送信モードで動作する第１のアンテナ及び受信モードで動作する第２のアンテナのシステムを用いることにより、送受信モードにおける完全なカバレッジが得られる。
【００２９】
本発明について特定の実施形態との関連で記述しできたが、本発明はこれらに一切限定されず、記述した手段並びに本発明の範囲に含まれるならばそれらの組合せの全ての技術的等価物が含まれることは明らかである。特に、１ビーム当たりの給電部の数、及び２本の隣接するビーム間で共有される給電部の数は、例示的な実施形態に明示的に記述した数とは異なっていてよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  給電部
１０ａ−１０ｄ  給電部
１０’ａ  給電部
１０’ｃ  給電部
１１  放射素子
１２  偏波器
１３  出力チャネル
１４  出力チャネル
１５  ダイプレクサ
１６  ポート
１６ａ−１６ｄ  ポート
１７  ポート
１７ａ  ポート
１７ｂ  ポート
１７’ａ  ポート
１７’ｃ  ポート
１８  ダイプレクサ
１９  ポート
１９ａ−１９ｄ  ポート
２０  ポート
２０ａ  ポート
２０ｂ  ポート
２０’ａ  ポート
２０ｄ  ポート
２０’ｃ  ポート
２１  帯域フィルタ
２２  帯域フィルタ
２３  帯域フィルタ
２４  帯域フィルタ
２５  放射アレイ
２６  反射器
２７  指示方向
２８  グループ
２９  グループ
３０  微細ビーム
３１  グループ
３２  グループ
３３  グループ
Ｆ１  動作周波数
Ｆ２  動作周波数
Ｃ１−Ｃ４  分配回路
Ｄ１  分配回路
Ｄ２  分配回路
２Ｄ  直径
Ｇ１−ＧＮ  グループ
Ｌ  ピッチ
Ｌ１  ピッチ
Ｌ２  ピッチ
Ｐ１  偏波
Ｐ２  偏波
Ｕ  方向
Ｖ  方向
Ｘ  方向
Ｙ  方向
【図１】
2014023163.tif 000003
【図２ａ】
2014023163.tif 000004
【図２ｂ】
2014023163.tif 000005
【図３】
2014023163.tif 000006
【図４ａ】
2014023163.tif 000007
【図４ｂ】
2014023163.tif 000008
【図５】
2014023163.tif 000009
【図６】
2014023163.tif 000010
【外国語明細書】
2014023163000001.pdf