【手続補正書】
【提出日】平成23年2月25日(2011.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙船のアンテナ用のビームフォーミングを行う方法であって、
前記宇宙船は、それぞれが各周波数チャネル内にあるアップリンク信号およびダウンリンク信号を用いて前記宇宙船のアンテナシステムと通信する地上局を含むシステムの一部をなし、前記アンテナシステムは、アレイ内に配列された複数のアンテナエレメントを有する受信アンテナを備え、それぞれのエレメントは各アンテナエレメント信号を送り出し、前記アップリンク信号のうちの少なくとも１つはビーコン信号を含み、
前記方法は、
前記受信アンテナからのそれぞれの前記アンテナエレメント信号を2値化し、それぞれの2値化されたアンテナエレメント信号を処理して前記エレメント信号中に存在する各周波数チャネル内のアップリンク信号成分を分離するステップと、
各ビーム指向誤差重み値をデジタル重みとして、前記複数のアンテナエレメント信号のうちの少なくともいくつかの信号中に存在する前記ビーコン信号の成分に付け、そのような重み付けされたビーコン信号成分を評価してビーム指向誤差信号を導出するステップと、
前記アンテナシステムによって供給される少なくとも1つの通信信号ビームの指向方向を調整するために前記誤差信号を使用するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
各ビームフォーミング重み値をデジタル重みとして、少なくとも1つの周波数チャネル内の前記アップリンク信号成分に重み付け、前記重み付けされた成分を結合して前記1つの周波数チャネル内の前記アップリンク信号を合成するステップさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アンテナシステムは、アレイ内に配列されている複数のアンテナエレメントを具備している送信アンテナをさらに備え、それぞれのエレメントは関連する各アンテナエレメント信号を有し、
前記方法は、
前記送信アンテナの前記アンテナエレメント用のダウンリンクアンテナエレメント信号を合成するために、各ビームフォーミング重み値をデジタル重みとして選択的に付けられたデジタル形式によるダウンリンク信号を各周波数チャネルにおいて提供するステップをさらに含み、
前記アンテナシステムによって提供される少なくとも1つの通信信号ビームの指向方向を調整するために前記誤差信号を使用するステップは、前記受信アンテナによって提供される少なくとも１つの通信信号ビームの指向方向を調整するために前記誤差信号を使用するステップを具備していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アンテナは、各エレメント信号を送り出すアンテナエレメントのアレイを備える直接放射アレイまたはイメージングフェイズドアレイであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記アンテナは、反射鏡に向けられたアンテナエレメントのアレイを備え、各エレメント信号を送り出すアレイ給電反射鏡であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記重み付きビーコン信号成分の第1の集合を形成するステップと、前記成分を結合して、前記受信アンテナの第1の軸に対するビーム指向誤差に関係する第1の結合された重み付き値を導出するステップとを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記重み付きビーコン信号成分の第2の集合を形成するステップと、前記成分を結合して、好ましくは前記第1の軸に直交する、前記受信アンテナの第2の軸に対するビーム指向誤差に関係する第2の結合された重み付き値を導出するステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記受信アンテナは、アレイ給電反射鏡であり、前記第1の集合および/または前記第2の集合は、前記軸にそって分離されているアンテナエレメントのエレメント信号の第1および第2の重み付きビーコン信号成分を含むことを特徴とする請求項5または6に記載の方法。
【請求項９】
前記第1の集合および/または第2の集合は、差放射パターンに関係し、前記方法は、さらに、結合されて和放射パターンに関係する結合された総和値を導出する前記重み付きビーコン信号成分の第3の集合を形成するステップと、前記第1および/または前記第2の結合された重み付き値を前記結合された総和値によって除算することにより正規化し、第1および/または第2のビーム指向誤差信号を導出するステップとを含むことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ビーム指向誤差重み値は、前記受信アンテナの第1の軸にそって差放射パターンを合成し、信号ゼロを有し、前記振幅は前記ゼロの両側で上昇するが、ゼロの両側に位相差があることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ビーム指向誤差重み値は、前記受信アンテナの第2の軸にそって差放射パターンを合成し、信号ゼロを有し、前記振幅は前記ゼロの両側で上昇するが、ゼロの両側に位相差があることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記位相差は、180°であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ビーム指向誤差重み値は、前記受信アンテナ用の放射パターンを合成するように選択され、アンテナ利得値は、少なくとも頻繁に発生するビーム指向誤差に対応するビーム方向の特定の範囲にわたってビーム方向の変化に対して有意な変化を示すことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記指向方向は、前記衛星の姿勢をピッチおよびロールに関して調整することによって補正されるか、または機械式アンテナ指向メカニズムによって調整されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記指向方向は、前記誤差信号に応じて、前記ビームフォーミング重み値を調整することによって補正されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記アンテナは、アレイ給電反射鏡であり、前記調整は、前記誤差信号の値に応じて事前計算された重み集合を選択することにより実行されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
補正される前記ビームは、前記受信アンテナのビームであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
補正される前記ビームは、前記送信アンテナのビームであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１９】
知られている位置にある地上局からのアップリンク通信ビームは、さらに、ビーム指向誤差を測定することを目的とするビーコンとして働くことを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記アンテナの複数の受信ビームは、無相関であり、それぞれのアップリンク信号は、前記各ビームの各ビーコン信号を形成することを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
さらなるビーコン信号が形成されてさらなる誤差値が与えられ、前記宇宙船の前記ヨー角度は、ピッチおよびロールに加えて誤差を生じさせる可能性があることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
宇宙船のアンテナのビームを形成するための装置であって、
アレイ内に配列されている複数のアンテナエレメントを備える受信アンテナであって、それぞれのアンテナエレメントは各周波数チャネル内のアップリンク信号の受信に応答して各アンテナエレメント信号を供給する、受信アンテナと、
それぞれの前記アンテナエレメント信号を2値化し、それぞれの前記アンテナエレメント信号中に存在する各周波数チャネル内のアップリンク信号成分を分離するためのデジタル処理手段を備えるアップリンク信号合成手段と、
各周波数チャネル内の前記アップリンク信号のうちの1つの信号を含むビーコン信号に応答し、各ビーム指向誤差重みをデジタル重みとして、前記複数のアンテナエレメント信号のうちの少なくともいくつかの信号中に存在する前記ビーコン信号の成分に付け、前記重み付けされたビーコン信号成分を評価してビーム指向誤差信号を導出するためのビーム指向誤差重み付け手段を備える、ビーコン方向評価手段と、
前記誤差信号を使用して前記宇宙船によって供給される少なくとも1つの通信信号ビームの前記指向方向を調整するための調整手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２３】
前記アップリンク信号合成手段は、
各ビームフォーミング重み値をデジタル重みとして少なくとも1つの周波数チャネル内の前記アップリンク信号成分に付けるためのビームフォーミング重み付け手段と、
そのような選択された成分を結合して各周波数チャネル内で少なくとも1つのアップリンク信号を合成するための結合手段と、
をさらに備え、
前記調整する手段は、前記誤差値にしたがって、前記ビームフォーミング重み値を調整可能であることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
アレイ状に配列されている複数のアンテナエレメントを具備し、それぞれのアンテナエレメントが各周波数チャネル内のダウンリンク信号に応答して各アンテナエレメント信号を提供する、送信アンテナと、
各周波数チャネル内のダウンリンク信号を選択的に形成するためのデジタル手段を備えるダウンリンク信号合成手段と、
各ビームフォーミング重み値をデジタル重みとして、各周波数チャネル内のダウンリンク信号に付け、アンテナエレメント信号を前記送信アンテナに供給するためのビームフォーミング重み付け手段と、
を具備し、
前記調整する手段は、前記誤差値にしたがって、前記ビームフォーミング重み値を調整可能であることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記アンテナは、各エレメント信号を送り出すアンテナエレメントのアレイを備える直接放射アレイまたはイメージングフェイズドアレイであることを特徴とする請求項２２から２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記アンテナは、反射鏡に向けられたアンテナエレメントのアレイを備え、各エレメント信号を送り出すアレイ給電反射鏡であることを特徴とする請求項２２から２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記受信アンテナは、アレイ給電反射鏡であり、前記評価手段は、第1および第2の相隔てて並ぶエレメントのエレメント信号の第1および第2の前記重み付きビーコン信号成分を結合して少なくとも1つのビーム指向誤差値を決定するための結合手段と、前記1つの誤差値に応答して前記ビーム指向誤差信号を導出するための正規化手段とを備えることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記評価手段は、選択された重み付きビーコン信号成分を結合して少なくとも1つのビーム指向誤差値を決定するための結合手段と、前記1つの誤差値に応答して前記ビーム指向誤差信号を導出するための正規化手段とを備えることを特徴とする請求項２２から２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
前記ビーム指向誤差重み付け手段は、
前記ビーコン信号成分に応答する、前記アンテナの第1の方向(x)にそってx差放射パターン値を決定するためのビーム指向誤差重みの第1の集合を有する第1の差デジタルビームフォーミングネットワークと、
前記ビーコン信号成分に応答する、前記アンテナの第2の方向(y)にそってy差放射パターン値を決定するためのビーム指向誤差重みの第2の集合を有する第2の差デジタルビームフォーミングネットワークと、
を備えることを特徴とする請求項２２から２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記ビーコン信号成分に応答する、和放射パターン値を決定するためのビーム指向誤差重みの集合を有するさらなる総和デジタルビームフォーミングネットワークを備え、前記第1および/または第2の差パターン値を前記総和値で除算して第1および/または第2のビーム指向誤差信号を形成するように動作可能な正規化手段を備えることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記ビーム指向誤差重み値は、前記アンテナアレイの1つの軸にそって合成された放射パターンを形成し、信号ゼロを有し、前記振幅は前記ゼロの両側で上昇するが、ゼロの両側に位相差があることを特徴とする請求項２２から２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
前記ビーム指向誤差重み値は、前記アンテナの他方の軸にそって放射パターンを合成し、信号ゼロを有し、前記振幅は前記ゼロの両側で上昇するが、ゼロの両側に位相差があることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記調整手段は、前記衛星の姿勢をピッチおよびロールに関して調整するように動作可能であることを特徴とする請求項２２から３２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】
前記調整手段は、機械式アンテナ指向メカニズムを調整するように動作可能であることを特徴とする請求項２２から３２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
前記調整手段は、前記誤差値に応じて、前記ビームフォーミング重み値を調整するように動作可能であることを特徴とする請求項２２から３４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
前記調整手段は前記ビームフォーミング重み値を調整する動作をする、重み制御手段を備えることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記アンテナは、アレイ給電反射鏡であり、前記調整手段は、事前計算された重み集合および重み集合を選択するための手段を備えることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
補正される前記ビームフォーミング重み値は、前記受信アンテナのビームに関係して補正されることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
補正される前記ビームフォーミング重み値は、送信アンテナのビームに関係して補正されることを特徴とする請求項３５に記載の装置。