(57)【要約】【課題】反射鏡の歪を検知してビーム指向方向、ビーム形状、サイドローブ等を制御する人工衛星搭載用アンテナ装置及び人工衛星搭載用アンテナ制御システムを提供する。【解決手段】人工衛星１のビームアンテナ２は、地上局５の制御手段の制御に応じて高周波信号を生成するＢＦＮ１２と、ＢＦＮ１２が生成した高周波信号から通信ビームを生成するアレイ給電部１１と、アレイ給電部１１からの通信ビームを所定方向へ反射する反射鏡１０とを有する。ＢＦＮ１２は、励振振幅と励振位相を制御することにより反射鏡１０から送信したとき所望のビーム指向方向、ビーム形状、及び、サイドローブパターンを有する通信ビームとなる高周波信号を生成する。地上局５の制御手段は、計測カメラ３が撮影した画像信号から反射鏡１０の歪を検知し、当該歪に対応させたＢＦＮ１２の制御信号を求め、人工衛星１へ送信して通信ビームの生成を制御する。【選択図】図１
2014179840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向へ通信ビームを送信するビームアンテナと、前記ビームアンテナを撮影する計測カメラと、前記計測カメラが撮影した画像信号を用いて所定演算を行う制御手段と、
を備え、
前記ビームアンテナは、
前記制御手段の制御に応じて高周波信号を生成するビームフォーミングネットワーク（ＢＦＮ）部と、
前記ＢＦＮ部が生成した高周波信号から通信ビームを生成するアレイ給電部と、
前記アレイ給電部からの通信ビームを所定方向へ反射する反射鏡と、
を有し、
前記ＢＦＮ部は、
励振振幅制御と励振位相制御によって、前記反射鏡から送信したとき所望のビーム指向方向、ビーム形状、及び、サイドローブパターンを有する通信ビームとなる高周波信号を生成し、
前記制御手段は、
前記反射鏡を撮影した画像信号から前記反射鏡の歪を検知し、該反射鏡から所望の通信ビームが送信されるように前記歪に対応させた前記ＢＦＮの励振振幅制御及び励振位相制御に用いる制御信号を演算によって求め、該制御信号を前記ＢＦＮ部へ入力して前記通信ビームの生成を制御する、
ことを特徴とする人工衛星搭載用アンテナ装置。
【請求項２】
前記反射鏡は、
自身の反射面の所定位置に設置された複数のターゲットを有し、
前記制御手段は、
前記計測カメラが撮影した画像信号に含まれる前記ターゲットの位置データを求め、該ターゲットの位置データから前記反射鏡の歪を検知する、
ことを特徴とする請求項１に記載の人工衛星搭載用アンテナ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記通信ビームを受信する地上局から該通信ビームの受信状態を示す受信データを前記地上局とデータ通信を行う通信手段を用いて取得し、該受信データを解析して前記反射鏡に歪があることを検知したとき、前記計測カメラが新たに撮影した画像信号を取得して前記ＢＦＮの制御信号を求める、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の人工衛星搭載用アンテナ装置。
【請求項４】
前記通信手段は、複数の前記地上局と通信を行い、
前記制御手段は、
前記複数の地上局からの受信データを用いて前記反射鏡の歪を検知する、
ことを特徴とする請求項３に記載の人工衛星搭載用アンテナ装置。
【請求項５】
所定方向へ通信ビームを送信するビームアンテナ、前記ビームアンテナを撮影する計測カメラ、及び、前記計測カメラが撮影した画像信号をフィーダリンクを用いて送信する伝送部、
を備える人工衛星と、
前記人工衛星とフィーダリンクを用いて通信を行う第１通信手段、及び、前記第１通信手段が受信した画像信号を用いて所定演算を行う制御手段、
を備える第１地上局と、
を有し、
前記人工衛星のビームアンテナは、
前記第１地上局の制御手段の制御に応じて高周波信号を生成するビームフォーミングネットワーク（ＢＦＮ）部と、
前記ＢＦＮ部が生成した高周波信号から通信ビームを生成するアレイ給電部と、
前記アレイ給電部からの通信ビームを所定方向へ反射する反射鏡と、
を備え、
前記人工衛星のＢＦＮ部は、
励振振幅制御と励振位相制御によって、前記反射鏡から送信したとき所望のビーム指向方向、ビーム形状、及び、サイドローブパターンを有する通信ビームとなる高周波信号を生成し、
前記第１地上局の制御手段は、
前記第１通信手段が受信した前記反射鏡を撮影した画像信号から前記反射鏡の歪を検知し、該反射鏡から所望の通信ビームが送信されるように前記歪に対応させた前記ＢＦＮの励振振幅制御及び励振位相制御に用いる制御信号を演算によって求め、前記第１通信手段を用いて該制御信号を前記人工衛星のＢＦＮ部へ送信して前記通信ビームの生成を制御する、
ことを特徴とする人工衛星搭載用アンテナ制御システム。
【請求項６】
前記第１地上局は、異なる地点に配置された複数の第２地上局と通信を行う第２通信手段を備え、
前記第１地上局の制御手段は、
前記各第２地上局が受信した前記通信ビームの受信状態を示す受信データを前記第２通信手段を用いて取得し、該受信データを解析して前記反射鏡に歪があることを検知したとき、前記計測カメラが新たに撮影した画像信号を取得して前記ＢＦＮの制御信号を求める、
ことを特徴とする請求項５に記載の人工衛星搭載用アンテナ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人工衛星と地上局との通信に使用する人工衛星搭載用アンテナ装置及び人工衛星搭載用アンテナ制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星に搭載されるアンテナ装置は、地上局の負担を軽減するために利得の高い大型のものが望まれ、またマルチビームの通信サービスを可能にするものが検討されている。これらの通信サービスを実現するためには、送信ビームを自由に形成し、また通信周波数を効率良く利用するためにサイドローブのレベルを低減させて通信ビームの指向方向を高い精度で制御することが必要になる。
人工衛星に例えば大型の反射鏡型アンテナ装置を搭載する場合には、反射鏡部分を収縮した状態で人工衛星に搭載し、この人工衛星が衛星軌道上に到達したときに当該反射鏡部分を展開して本来の形状に形成し、この反射鏡を所定方向に向けて人工衛星バスに固定している。
【０００３】
反射鏡型アンテナ装置には、例えば日本において１９９４年に打ち上げられた技術試験衛星VI型(ETS-VI)に搭載されたソリッドタイプのｋａ帯アンテナや、２００６年に打ち上げられた技術試験衛星VIII型（ETS-VIII）に搭載されたメッシュタイプのＳ帯アンテナなどがある。
例えば、前述のETS-VIIIに搭載されたアンテナ装置は、開口径１３［ｍ］の展開オフセットパラボラアンテナならびにアレイ給電部によって構成されている。このETS-VIIIは、５つのビームをそれぞれの地域に送信してサービスを行うビーム形成回路を搭載しており、上記のアンテナ装置を用いて個々のビームによる衛星通信を行うように構成されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
ETS-VIIIは、送信用と受信用の２つのＳ帯アンテナ（展開オフセットパラボラアンテナ）を搭載している。ETS-VIIIに備えられたアレイ給電部は、当該アンテナの反射鏡の焦点面よりも反射鏡側のデフォーカスされた位置に、複数のマイクロストリップアンテナを配置してフェーズドアレイ給電部として構成されている。
このフェーズドアレイ給電部は、複数のビームを生成することが可能なものであり、ETS-VIIIは、上記の大型展開アンテナを用いて、フェーズドアレイ給電部が生成した複数のビームをそれぞれの地上局に送信し、マルチビーム通信を行っている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】佐藤正樹、藤野義之、織笠光明“軌道上における技術試験衛星VIII(ETS-VIII)搭載大型アンテナのパターン特性測定”信学論Ｂ、Vol.J91-B,No.12,pp1641-1643,2008-12
【非特許文献２】佐藤正樹、織笠光明、藤野義之“軌道上におけるETS-VIII衛星の大型アンテナ放射パターンの評価”信学論Ｂ、Vol.J94-B,No.3,pp344-352,2011-03
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の人工衛星に搭載されるアンテナ装置は上記のように構成されているので、当該アンテナ装置の大型化に伴って反射鏡も大きくなる。衛星軌道上に存在する反射鏡は、太陽等の影響によって熱歪が生じる。反射鏡に歪が発生すると、ビーム指向方向の変動や、送信されるビームパターンに歪が生じ、また、サイドローブ等が劣化するなど、ビームの放射パターンに大きく影響する。即ち、反射鏡に熱歪が発生してビーム指向方向が日変動を起こしてしまう。そのため、例えばETS-VIやWINDSに備えられたＫａ帯マルチビームアンテナは、可動式の副反射鏡を備えてビーム指向方向を制御するように構成されており、各部の取付け誤差、また軌道上における人工衛星の指向誤差や日変動などによって生じるビーム指向誤差に対応するようにしている。
上記のように副反射鏡を備えた場合でも、ビーム形状の歪やサイドローブのパターンをリアルタイムで制御することはできないという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、反射鏡の歪を検知してビーム指向方向、ビーム形状、サイドローブ等を制御する人工衛星搭載用アンテナ装置及び人工衛星搭載用アンテナ制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る人工衛星搭載用アンテナ装置は、所定方向へ通信ビームを送信するビームアンテナと、前記ビームアンテナを撮影する計測カメラと、前記計測カメラが撮影した画像信号を用いて所定演算を行う制御手段と、を備え、前記ビームアンテナは、前記制御手段の制御に応じて高周波信号を生成するビームフォーミングネットワーク（ＢＦＮ）部と、前記ＢＦＮ部が生成した高周波信号から通信ビームを生成するアレイ給電部と、前記アレイ給電部からの通信ビームを所定方向へ反射する反射鏡と、を有し、前記ＢＦＮ部は、励振振幅制御と励振位相制御によって、前記反射鏡から送信したとき所望のビーム指向方向、ビーム形状、及び、サイドローブパターンを有する通信ビームとなる高周波信号を生成し、前記制御手段は、前記反射鏡を撮影した画像信号から前記反射鏡の歪を検知し、該反射鏡から所望の通信ビームが送信されるように前記歪に対応させた前記ＢＦＮの励振振幅制御及び励振位相制御に用いる制御信号を演算によって求め、該制御信号を前記ＢＦＮ部へ入力して前記通信ビームの生成を制御する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、前記反射鏡は、自身の反射面の所定位置に設置された複数のターゲットを有し、前記制御手段は、前記計測カメラが撮影した画像信号に含まれる前記ターゲットの位置データを求め、該ターゲットの位置データから前記反射鏡の歪を検知する、ことを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記通信ビームを受信する地上局から該通信ビームの受信状態を示す受信データを前記地上局とデータ通信を行う通信手段を用いて取得し、該受信データを解析して前記反射鏡に歪があることを検知したとき、前記計測カメラが新たに撮影した画像信号を取得して前記ＢＦＮの制御信号を求める、ことを特徴とする。
【００１１】
また、前記通信手段は、複数の前記地上局と通信を行い、前記制御手段は、前記複数の地上局からの受信データを用いて前記反射鏡の歪を検知する、ことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明に係る人工衛星搭載用アンテナ制御システムは、所定方向へ通信ビームを送信するビームアンテナ、前記ビームアンテナを撮影する計測カメラ、及び、前記計測カメラが撮影した画像信号をフィーダリンクを用いて送信する伝送部、を備える人工衛星と、前記人工衛星とフィーダリンクを用いて通信を行う第１通信手段、及び、前記第１通信手段が受信した画像信号を用いて所定演算を行う制御手段、を備える第１地上局と、を有し、前記人工衛星のビームアンテナは、前記第１地上局の制御手段の制御に応じて高周波信号を生成するビームフォーミングネットワーク（ＢＦＮ）部と、前記ＢＦＮ部が生成した高周波信号から通信ビームを生成するアレイ給電部と、前記アレイ給電部からの通信ビームを所定方向へ反射する反射鏡と、を備え、前記人工衛星のＢＦＮ部は、励振振幅制御と励振位相制御によって、前記反射鏡から送信したとき所望のビーム指向方向、ビーム形状、及び、サイドローブパターンを有する通信ビームとなる高周波信号を生成し、前記第１地上局の制御手段は、前記第１通信手段が受信した前記反射鏡を撮影した画像信号から前記反射鏡の歪を検知し、該反射鏡から所望の通信ビームが送信されるように前記歪に対応させた前記ＢＦＮの励振振幅制御及び励振位相制御に用いる制御信号を演算によって求め、前記第１通信手段を用いて該制御信号を前記人工衛星のＢＦＮ部へ送信して前記通信ビームの生成を制御する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、前記第１地上局は、異なる地点に配置された複数の第２地上局と通信を行う第２通信手段を備え、前記第１地上局の制御手段は、前記各第２地上局が受信した前記通信ビームの受信状態を示す受信データを前記第２通信手段を用いて取得し、該受信データを解析して前記反射鏡に歪があることを検知したとき、前記計測カメラが新たに撮影した画像信号を取得して前記ＢＦＮの制御信号を求める、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、反射鏡に生じた歪に応じて通信ビームを生成する際の励振位相制御及び励振振幅制御を行うことにより、所望のビーム指向方向、ビーム形状、及び、サイドローブを有する通信ビームを送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施例による人工衛星搭載用アンテナ装置の概略構成を示す説明図である
【図２】図１の人工衛星の外観を示す説明図である。
【図３】ビームアンテナのモジュールの概略構成を示す斜視図である。
【図４】図３のモジュールの構造を示す説明図である。
【図５】図３のモジュールに備えられるターゲットを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
（実施例）
図１は、この発明の実施例による人工衛星搭載用アンテナ装置の概略構成を示す説明図である。この図は、人工衛星１の構成ならびに当該人工衛星１と通信を行う地上局５，６を示したものである。人工衛星１は、ビームアンテナ２、ビームアンテナ２の外観を撮影する計測カメラ３、計測カメラ３から出力される画像データを伝送する伝送装置４等を備えている。
図２は、図１の人工衛星の外観を示す説明図である。この図は、人工衛星１の外観の一例を示したもので、衛星バス２０にはビームアンテナ２、計測カメラ３、太陽電池パドル２１が備えられている。
【００１７】
ビームアンテナ２は、反射鏡１０、アレイ給電部１１、Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（以下、ＢＦＮと記載する）１２を備えて構成されている。
反射鏡１０は、例えば６角形のモジュール３０を複数接続して表面（反射面）を凹状に形成したもので、人工衛星１の打ち上げ時には収縮収納されており、衛星軌道上に到達したときに展開される展開トラス構造を有し、支持アーム３１によって衛星バス２０に固定されている。また、反射鏡１０は金属細線を編んだ金属メッシュによって反射面が形成されており、当該金属メッシュは前述の展開トラス構造を成す部材によって支持されて、後述する各ケーブルのテンションによって張設されている。
また、衛星バス２０ならびに反射鏡１０には、上記の展開トラス構造を展開させる図示を省略した駆動手段が備えられている。
【００１８】
アレイ給電部１１は、図示されない増幅器と給電素子を接続して複数並べたフェーズドアレイ形式の構成を有しており、反射鏡１０の反射面と所定の角度をもって対向するように例えば衛星バス２０の端部に配置されている。
ＢＦＮ１２は、外部からの制御コマンド（制御信号）等に応じて、例えば任意の通信信号等に所定処理を施してマルチビームを形成する高周波信号を生成するように構成されており、例えばＤＳＰなどのプロセッサを用いたデジタル信号処理回路、デジタル信号処理回路から出力されたデジタル信号を高周波信号へ変換するＤ／Ａコンバータによって構成されている。
【００１９】
計測カメラ３は、人工衛星１の外部に配置され、展開させた反射鏡１０の表面（反射面面）を撮影可能な位置に設置されている。また、計測カメラ３は、衛星バス２０などの複数個所に配置して各々の角度から反射鏡１０の各部を撮影するように設置されており、各計測カメラ３の撮影範囲を統合することによって、反射鏡１０の表面全体を撮影することができるように備えられている。
伝送装置４は、計測カメラ３が生成した画像信号を入力し、この画像信号に所定の変調などを行ってフィーダリンク１０１の送信信号を生成し、地上局５へ送信する構成を有している。
太陽電池パドル２１は、人工衛星１が衛星軌道上に到達したとき、衛星バス２０等からアーム部材等とともに展開され、表面を太陽へ向けて支持されるように構成されている。また、太陽光等を受光して電源電力を発生し、衛星バス２０を構成する各装置へ供給するように接続構成されている。
なお、図２に例示した人工衛星１は、２方向へ展開した太陽電池パドル２１を備えており、これらの太陽電池パドル２１の支持アーム部材等には、それぞれ計測カメラ３が配置されている。
【００２０】
地上局５は、フィーダリンク１０１を用いて人工衛星１とデータ通信を行う第１通信装置（図示省略）、この第１通信装置が受信した信号を用いて所定の演算、解析などの処理を行う演算装置（図示省略）などを備えている。また、各地に配置された地上局６と所定のデータ通信を行う第２通信装置（図示省略）を備えている。
地上局６は、人工衛星１から送信されたビーム１０２を受信するアンテナ及び受信装置（図示省略）、地上局５の第２通信装置とデータ通信を行う通信装置などを備えている。
地上局６は、人工衛星１から送信されるビーム１０２を受信するそれぞれ異なる地点に配置されており、各地上局６は通信網等によって地上局５と接続されている。
【００２１】
図３は、ビームアンテナのモジュールの概略構成を示す斜視図である。この図は、反射鏡１０を展開して形成させたとき、例えば反射面形状が６角形となるモジュール３０の構成を表している。
また、図４は、図３のモジュールの構造を示す説明図である。この図は、モジュール３０を側方視したときの構成を示したものであり、各ビーム部材によって形成される構造を表している。
【００２２】
モジュール３０は、６角形に展開したときの中心点に、反射鏡１０の裏面側から表面側へ延設したように配置されたセンタービーム部材３２を有する。
また、センタービーム部材３２を介して上記の６角形の対向する頂点部分の間を接続するように配置されたアッパービーム部材３３、アッパービーム部材３３の下方、即ち反射鏡の裏面側においてアッパービーム部材３３と同一方向へ延設したように配置されたロアビーム部材３４を有する。
また、アッパービーム部材３３とロアビーム部材３４の間隔を維持し、反射鏡１０もしくはモジュール３０へ作用した応力等に対抗するように設けられたダイアゴナルビーム部材３５を有している。
また、モジュール３０の６角形の頂点部分には、アッパービーム部材３３の端部とロアビーム部材３４の端部に支持されて、反射鏡１０の裏面側から表面側へ延設されているスタンドオフ部材３６が設置されている。
【００２３】
前述のアッパービーム部材３３とセンタービーム部材３２の接続部位、ロアビーム部材３４とセンタービーム部材３２の接続部位、ダイアゴナルビーム部材３５とアッパービーム部材３３の接続部位、ダイアゴナルビーム部材３５とロアビーム部材３４の接続部位、アッパービーム部材３３とスタンドオフ部材３６の接続部位、ロアビーム部材３４とスタンドオフ部材３６の接続部位は、各々ヒンジ４１によって接続されており、これらヒンジ４１の回動によって反射鏡１０が収縮または展開するように構成されている。
なお、アッパービーム部材３３とスタンドオフ部材３６の接続部分は、当該接続部分に設けられているヒンジ４１からスタンドオフ部材３６の端部が突出するように構成されている。
前述の各スタンドオフ部材３６の突出している端部、詳しくは反射鏡１０の表面側となる先端部には、アレイ給電部１１から送信された通信ビームを反射する金属メッシュ繊維等から成るメッシュ材５０が取り付け固定されている。換言すると、前述の展開トラス構造が展開された状態において反射鏡１０の反射面を形成するように、各スタンドオフ部材３６の間にメッシュ材５０が架設されている。
【００２４】
また、モジュール３０は、前述の６角形の頂点間の距離を所定値に制限するため表面側ケーブル３７及び裏面側ケーブル３８を、各スタンドオフ部材３６の間、もしくは各アッパービーム部材３３の上側において網の目状に張設している。また、表面側ケーブル３７と裏面側ケーブル３８を適当な位置において接続するタイケーブル３９を備えている。またさらに、各スタンドオフ部材３６間を所定の距離に維持するため、即ち、各アッパービーム部材３３の間もしくは各ロアビーム部材３４の間の開度を所定の大きさに制限するようにクロス接続ケーブ４０を備えている。
これらケーブルが張設されていることによって、展開した各ビーム部材の開度もしくは各ビーム部材間距離が一定に維持され、この状態においてスタンドオフ部材３６の先端部に固定されたメッシュ材５０は、表面形状が６角形となるように拡げられ、また側方視したときには所定の円弧を形成して撓み、反射鏡１０の凹面部分を形成する。
【００２５】
図５は、図３のモジュールに備えられるターゲットを示す説明図である。この図は、モジュール３０の表面に固定されているターゲット５１の配置の一例を示したもので、当該モジュール３０の一部分を図示している。
ターゲット５１は、光反射材から成るもので、反射鏡１０もしくはモジュール３０の反射面に例えば貼付け固定されている。図５に例示したモジュール３０は、複数の表面側ケーブル３７が交錯し、さらにタイケーブル３９によって裏面側ケーブル３８と表面側ケーブル３７が接続されている位置にターゲット５１を配置している。なお、ターゲット５１は、反射鏡１０に反射されるビーム１０２に影響を与えない厚さを有している。
【００２６】
複数のターゲット５１によって囲われた部分にはメッシュ材表面５０ａが存在し、図示を省略した各メッシュ材表５０ａによって反射鏡１０の凹面（反射面）が形成されている。
図５に例示したターゲット５１は、各ケーブルの接合部に配置されているが、ビームアンテナ２が大きなサイズに構成され、即ち多くのモジュール３０によって形成されている場合には、上記のように配置するとターゲット５１の数量が多くなることから、例えばモジュール３０の６角形の各頂点及び中心点にターゲット５１を配置して、当該ターゲット５１の数量を抑制してもよい。
【００２７】
次に、動作について説明する。
所定の衛星軌道上に到達した人工衛星１は、太陽電池パドル２１を展開して電力を発生させ、搭載している各装置へ電源電力を供給する。また、前述の駆動手段を稼動させて各モジュール３０を展開し、ビームアンテナ２を形成させ、さらに人工衛星１の姿勢を調整して当該ビームアンテナ２を地上の所定方向へ向ける。
この後、それぞれ所定方向へ向けて設置されている各計測カメラ３を稼動させ、各計測カメラ３０に設定された撮影範囲に含まれる反射鏡１０の表面、もしくは当該表面に配置されている各ターゲット５１を撮影する。ターゲット５１の撮影は、例えば同一箇所を複数回撮影し、これらの画像データを重ね合わせて、あるいは平均画像を求めて地上局５へ送信する画像信号を生成する。このように複数回撮影して画像信号を生成することにより、ターゲット５１の実際の位置を特定する際の精度を向上させる。
なお、上記の複数の画像信号の重ね合わせ、あるいは平均画像信号の生成は、地上局５の演算装置において行うようにしてもよい。
【００２８】
例えば、外寸が１９［ｍ］×１７［ｍ］程度の反射鏡１０の場合には、歪が生じることによってターゲット５１が正規の位置から１５〜２０［ｍｍ］程度ずれると、送信されるビーム１０２のサイドローブが本来よりも小さいレベルや異なるパターンに変化してしまう。そのため、計測カメラ３は、上記の１５［ｍｍ］程度のずれを識別できる解像度を備える必要があり、また、計測カメラ３は上記のような大きさ（距離）の歪を明確に撮影することが可能な位置に設置される。
これらターゲット５１を撮影した画像信号は、伝送装置４によって例えば予め設定された周波数の搬送波と合成されて所定の変調が施され、フィーダリンク１０１を介して地上局５へ送信される。
【００２９】
地上局５の第１通信装置は、フィーダリンク１０１を介して受信した通信信号を上記の画像信号に復調して当該地上局５の演算装置（制御手段）へ入力する。このとき当該演算装置は、復調された画像信号に含まれているターゲット５１の位置データを抽出し、例えば、この画像信号から抽出した位置データと、予め基準として設定された各ターゲット５１の基準位置データとを比較し、反射鏡１０の歪が生じている箇所や歪の量（大きさ）等を解析して歪データを生成する。
また、図２等に例示した反射鏡１０を形成する各モジュール３０は、同一形状に形成されていることから、それぞれのモジュール３０の同一箇所にターゲット５１を配置しておき、各モジュール３０同志の画像を比較することにより、複数の画像間に生じるターゲット５１のずれ等を抽出して反射鏡１０の歪を検知するようにしてもよい。
【００３０】
地上局５の演算装置は、前述の歪データに対応させて、ビームアンテナ２から送信する各ビーム１０２が例えば所望の地上局６へ向かうように、人工衛星１に搭載のＢＦＮ１２による励振振幅制御及び励振位相制御に用いる、例えば制御コマンド等に含まれる設定値を求める。
具体的には、ビームアンテナ２の反射鏡１０に反射した各ビーム１０２が、所望するビーム指向方向、ビーム形状、サイドローブパターンを有するように励振振幅及び励振位相の制御に関連する制御コマンドを設定する。
地上局５の第１通信装置は、演算装置が求めた上記の制御コマンド等をフィーダリンク１０１を介して人工衛星１へ送信し、ＢＦＮ１２へ入力させる。
【００３１】
ＢＦＮ１２のデジタル信号処理回路（演算手段）は、フィーダリンク１０１を介して入力した制御コマンド等によって指示された内容に沿って、ビーム１０２として送信するデジタル信号などに位相および振幅の重み付けを行い、例えば新たな設定値を有する制御コマンドに則して励振振幅制御や励振位相制御などを行う。
上記の新たな設定値等に則して励振振幅制御や励振位相制御などの処理が行われたデジタル信号は、前述のＤ／Ａコンバータによって高周波信号に変換されてアレイ給電部１１へ出力される。
アレイ給電部１１は、ＢＦＮ１２から入力した高周波信号を増幅して任意の方向へ送信するビーム１０２を生成し、反射鏡１０の反射面（表面）へ向けて放射する。
反射鏡１０のメッシュ材５０に反射したビーム１０２は、ＢＦＮ１２の励振位相及び励振振幅の制御によって定められたビーム指向方向、ビーム形状、サイドローブパターンを有するものとなり、任意の地上局６へ向かって送信される。このように生成されたビーム１０２を各地上局６が受信する。
【００３２】
前述のように反射鏡１０から送信されたビーム１０２が、所定の地点に配置された地上局６において受信されると、当該地上局６に備えられた例えば制御手段（図示省略）は、ビーム１０２の受信状態等を解析する。この解析結果は、受信したビーム１０２の例えば指向方向、ビーム形状、サイドローブに関連するもので、もしくはこれらを示唆する内容であり、これを受信データとして前述の通信網等を介して地上局５に送信される。また、他の地点に配置された各地上局６においても、それぞれの地点で受信された各ビーム１０２の受信状態等を示す受信データが同様に通信網を介して地上局５へ送信される。
なお、各地上局６は、受信したビーム１０２の内容を解析することなく当該ビーム１０２の通信内容を受信データとして地上局５へ送信し、地上局５の演算装置が当該受信データの内容を解析するようにしてもよい。
【００３３】
地上局５の演算装置は、第２通信装置を用いて取得した各地上局６からの受信状態等を示す受信データから、人工衛星１のビームアンテナ２もしくは反射鏡１０の歪等の有無を検知する。
このように反射鏡１０の歪等を検知するときには、異なる３地点、またはそれ以上の多地点に配置された各地上局６にそれぞれビーム１０２を送信し、これら地上局６の受信状態等を用いて反射鏡１０の歪等に関する解析を行うことが好ましい。
【００３４】
地上局５の演算装置は、各地上局６の受信状態等から反射鏡１０に歪等が生じていると判断したときには、新たに人工衛星１の計測カメラ３が撮影した反射鏡１０の表面、具体的には、反射鏡１０の表面に配置した各ターゲット５１を撮影した画像信号を前述のように取得し、当該画像信号から各ターゲット５１の位置、もしくは各方向に配置されている他のターゲット５１との間隔（距離）等を抽出して各ターゲット５１の位置データを求める。
地上局５の演算装置は、上記の新たに求めた位置データと、例えば前回の計測カメラ３が撮影した画像信号から求めた位置データあるいは前述の基準位置データとを比較し、反射鏡１０の新たな歪データを生成する。
なお、前述のようにターゲット５１をモジュール３０の各頂点ならびに中心点に配置してターゲット５１の数量を少なく抑えた場合には、ターゲット５１の配置間隔が比較的広くなることから、各ターゲット５１の位置ならびに環境条件等から反射鏡１０の表面形状を推測する演算を行って上記の歪データを生成する。
【００３５】
地上局５の演算装置は、ＢＦＮ１２による励振振幅及び励振位相の制御に用いる例えば制御コマンド等の設定値を、前述の歪データに対応させて新たに求める。この制御コマンドは、前述の動作と同様にフィーダリンク１０１を介して人工衛星１のＢＦＮ１２へ入力され、この後、ＢＦＮ１２が行う励振振幅ならびに励振位相の制御に用いられる。
ＢＦＮ１２は、上記の新たな制御コマンド等に則して高周波信号を生成し、この高周波信号を入力したアレイ給電部１１はビーム指向方向、ビーム形状、サイドローブのパターンが変更されたビーム１０２（マルチビーム）を生成する。
上記の変更されたビーム１０２は、歪が生じている反射鏡１０を介して修正（変更）された方向へ送信され、また修正されたビーム形状やサイドローブを有して送信される。このように反射鏡１０の歪に対応させてビーム１０２を生成し、各地上局６の受信状態が良好となるように、換言すると、所望の各ビーム１０２がビームアンテナ２から送信されるように調整する。
【００３６】
前述の計測カメラ３による反射鏡１０の撮影は、例えば地上局６のビーム受信状態が良好ではなくなったときに行うようにしてもよい。地上局５の演算装置は、前述の通信網を介して各地上局６のビーム受信状態を認識していることから、太陽熱等によって反射鏡１０に熱歪が発生すると、この熱歪に起因する受信障害などが地上局６において観測される。この熱歪は、比較的穏やかに当該反射鏡１０が変形して比較的経過時間を要して進行することから、歪量を画像信号から求め、検知した歪量に対応する制御コマンド求めて高周波信号を生成してビーム指向方向やビーム形状、またサイドローブのパターンを修正することが十分可能である。
【００３７】
以上のように、この実施例によれば、計測カメラ３によって撮影された反射鏡１０の画像データから歪を検知し、当該歪に対応する制御コマンドを生成して人工衛星１のＢＦＮ１２の動作を制御するようにしたので、人工衛星１の各部の取付け誤差や太陽光の照射などによる熱歪等によって反射鏡１０に歪が生じたとき、当該歪に対応した制御コマンドを生成することにより所望のビーム指向方向、ビーム形状、及びサイドローブパターンを有するビーム１０２を所定の地上局６へ送信することができる。
また、ＢＦＮ１２を制御する制御コマンドの設定値を、反射鏡１０の歪に応じて設定するのみであることから、日変動の歪についても容易に対処することが可能になり、またリアルタイムで歪に対応させた所望の通信ビーム１０２を送信することができる。
【００３８】
ここで説明した実施例では、反射鏡１０の歪に対応してビーム１０２を生成するための制御を地上局５の演算装置において行っているが、この演算装置を人工衛星１に搭載し、前述の説明と同様に動作処理を行うように構成してもよい。なお、このときには、地上局６の通信装置がフィーダリンクを用いて当該地上局６の受信データを人工衛星１に搭載された演算装置へ送信する構成となる。
【００３９】
また、この実施例では、人工衛星１のビーム送信用アンテナに関して説明したが、当該人工衛星１の受信用アンテナについても、同様に反射鏡の歪を検知して、この歪に対応した通信を行うことにより、人工衛星側の受信状況を改善するようにしてもよい。
具体的には、人工衛星の受信アンテナ（もしくは送受信アンテナ）の反射鏡に複数のターゲットを配し、これらターゲットを撮影する計測カメラを備える。当該計測カメラの撮影した画像データをフィーダリンクによって地上局へ送り、地上局の演算装置等が、上記の画像データから反射鏡の歪を検知して、当該歪に対応した送信ビームを生成するための制御コマンドを求め、当該制御コマンドを用いて生成した送信ビームを地上局から送信する。
【符号の説明】
【００４０】
１人工衛星
２ビームアンテナ
３計測カメラ
４伝送装置
５，６地上局
１０反射鏡
１１アレイ給電部
１２ＢＦＮ
２０衛星バス
２１太陽電池パドル
３０モジュール
３１支持アーム
３２センタービーム部材
３３アッパービーム部材
３４ロアビーム部材
３５ダイアゴナルビーム部材
３６スタンドオフ部材
３７表面側ケーブル
３８裏面側ケーブル
３９タイケーブル
４０クロス接続ケーブル
４１ヒンジ
５０メッシュ材
５０ａメッシュ材表面
５１ターゲット
１０１フィーダリンク
１０２ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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