(57)【要約】【課題】  本発明は、アレー型のマルチビームアンテナを実現する給電装置と、この給電装置が備えられたマルチビームアンテナとに関し、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有するビームの拡大とが図られることを目的とする。【解決手段】  マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに放射されるべき信号を処理し、このビーム群に設定されたレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段とを備えて構成される。【選択図】      図１
2005094729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに放射されるべき信号を処理し、このビーム群に設定されたレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項２】
マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、個別に設定されたレベルで、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに放射されるべき信号を並行して供給する複数Ｎのレベル調整手段と、
前記複数Ｎのビーム群毎に、前記複数Ｎのレベル調整手段によって供給された信号を処理し、「前記複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項３】
マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに個別に放射されるべき複数ｐi の信号を処理し、このビーム群に設定されたレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項４】
マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、個別に設定されたレベルで、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに個別に放射されるべき複数ｐi の信号を並行して供給する複数Ｎのレベル調整手段と、
前記複数Ｎのビーム群毎に、前記複数Ｎのレベル調整手段によって供給された信号を処理し、「前記複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給される給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項５】
マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群の内、２つ以上のビーム群に共通に含まれる特定のビームに照射されるべき信号をこの２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する分配手段と、
前記複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームの内、前記分配手段による分配先に該当しないビーム群に属するビームに放射されるべき信号と、前記分配手段によって分配された信号とを処理し、規定のレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項６】
マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、個別に設定されたレベルで、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに放射されるべき信号を並行して供給する複数Ｎのレベル調整手段と、
前記複数Ｎのレベル調整手段によって供給され、かつ前記複数Ｎのビーム群の内、２つ以上のビーム群に共通に含まれる特定のビームに照射されるべき信号をこの２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する分配手段と、
前記複数Ｎのビーム群毎に、前記複数Ｎのレベル調整手段によって供給された信号の内、前記分配手段による分配先に該当しないビーム群に属するビームに放射されるべき信号と、前記分配手段によって分配された信号とを処理し、「前記複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項７】
マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群の内、２つ以上のビーム群に共通に含まれる特定のビームに照射されるべき信号をこの２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する分配手段と、
前記複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームの内、前記分配手段による分配先に該当しないビーム群に属するビームに個別に放射されるべき信号と、前記分配手段によって分配された信号とを処理し、規定のレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項８】
マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、個別に設定されたレベルで、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに個別に放射されるべき複数ｐi の信号を並行して供給する複数Ｎのレベル調整手段と、
前記複数Ｎのレベル調整手段によって供給され、かつ前記複数Ｎのビーム群の内、２つ以上のビーム群に共通に含まれる特定のビームに照射されるべき信号をこの２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する分配手段と、
前記複数Ｎのビーム群毎に、前記複数Ｎのレベル調整手段によって供給された信号の内、前記分配手段による分配先に該当しないビーム群に属するビームに放射されるべき信号と、前記分配手段によって分配された信号とを処理し、「前記複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給される給電信号」を生成する複数Ｎのビームフォーミング手段と、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する合成給電手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８の何れか１項に記載の給電装置において、
前記分配手段は、
前記マルチビームおよび前記複数Ｎのビーム群の構成に適合した比率で、前記特定のビームに照射されるべき信号を前記２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する
ことを特徴とする給電装置。
【請求項１０】
請求項５ないし請求項８の何れか１項に記載の給電装置において、
前記分配手段は、
前記分配先毎に分配される信号の位相の偏差を軽減し、または抑圧する
ことを特徴とする給電装置。
【請求項１１】
請求項５ないし請求項８の何れか１項に記載の給電装置において、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段は、
前記分配手段によって分配された信号に伴う位相の偏差を前記処理に先行し、もしくはその処理の過程で軽減し、または抑圧する
ことを特徴とする給電装置。
【請求項１２】
請求項５ないし請求項８の何れか１項に記載の給電装置において、
前記分配手段は、
特定のビームに照射されるべき信号を外部より設定された比率で前記２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する
ことを特徴とする給電装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２の何れか１項に記載の給電装置において、
前記複数Ｎのビーム群の全てまたは一部について、共通のビーム群に属する複数ｐi のビームの何れかの形成に供されるアンテナ素子の位置以外に焦点を有し、これらのビーム群に属する全てまたは一部のビームが形成される方向に開口面を有する反射器が備えられた
ことを特徴とする給電装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３の何れか１項に記載の給電装置において、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段は、
所望の方向に前記複数Ｎのビーム群が個別に形成される位相に、前記複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給される給電信号の位相を設定する
ことを特徴とする給電装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４の何れか１項に記載の給電装置において、
前記合成給電手段は、
前記複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号について、これらの給電信号が個別に分配されるべきアンテナ素子毎の合成と、所望の無線周波帯への周波数変換とを規定の順序で行う
ことを特徴とする給電装置。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５の何れか１項に記載の給電装置と、
前記給電装置に備えられた複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号が個別に分配されるべき複数のアンテナ素子と
を備えたことを特徴とするマルチビームアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビームフォーミングの下でマルチビームアンテナとして作動するアレーアンテナに給電を行う給電装置と、これらのアレーアンテナおよび給電装置から構成されるマルチビームアンテナとに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信衛星に搭載される空中線系には、ビームフォーミングの下で給電されるフェーズドアレーアンテナとして構成され、かつ多様であって広範なトラヒックの変動に柔軟に適応可能なマルチビームを形成するマルチビームアンテナが多く適用されている。
このようなマルチビームアンテナには、従来、例えば、下記の何れかの技術が適用されている。
・  後述する「非特許文献１」に掲載されるように、ビームフォーミングの下でフェーズドアレーアンテナに対して行われる給電の過程において、各ビームの「励振振幅分布」が共通に設定されることによって、各アンテナ素子に接続される電力増幅器によって出力されるべき送信波のレベルが一定に維持され、かつビーム間における送信波の電力の配分が適宜設定され、かつ維持される技術（以下、「第一の従来技術」という。）
・  ビームフォーミングの下でフェーズドアレーアンテナに対してビーム毎に給電される送信波の振幅と位相との双方が適宜可変されると共に、「想定されるトラヒックの変動の過程で超えることがない程度に高いレベルの送信波を出力可能な電力増幅器」、あるいはマルチポート増幅器が搭載されることによって、各アンテナ素子に個別に接続された電力増幅器によって出力される送信波に、ビーム間における送信電力の配分が変更された場合に生じ得るレベルの格差を回避することによって、これらの送信波が照射されるエリア（以下、「照射エリア」という。）の拡大が図られる技術（以下、「第二の従来技術」という。）
なお、以下では、上述した「第一の従来技術」および「第二の従来技術」については、簡単のため、下記の通りに構成されると仮定する。
・  フェーズドアレー給電反射鏡アンテナとして構成される。
・  反射鏡は、焦点距離が１１０．８波長に相当し、かつ開口径が１５８．３波長である回転放物面として構成される。
・  フェーズドアレーアンテナは、１波長の間隔で三角配置された９１個のアンテナ素子として構成される。
・  そのフェーズドアレーアンテナは、図１２に示すように一定の間隔で配置され、かつ隣接するビームと少しずつオーバラップすると共に、直径の視野角が０．５度である１１個のビームｂ１〜ｂ１１の集合からなるマルチビームをビームフォーミングの下で形成する。
【非特許文献１】「衛星搭載反射鏡アンテナ用フェーズドアレー給電部の電気設計と試作」徳永他、電子情報通信学会論文誌、９９／７、Ｖｏｌ．８２−Ｂ、Ｎｏ．７、ｐｐ．１３５７−１３６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した「第一の従来技術」では、各アンテナ素子に接続された電力増幅器の動作状態が変化することなく、ビーム間における送信電力の配分を変えることが可能であるが、各ビームの励振振幅分布が共通に維持されなければならないため、一定の利得が得られる照射エリアの範囲は狭くなる。
また、「第二の従来技術」では、各ビームに励振される送信波の振幅と位相との双方が自在に設定され得るために、上述した「第一の従来技術」が適用された場合に比べて、照射エリアの範囲が拡大され得る。しかし、トラヒックの変動に応じて各ビームに励振される送信波の電力の配分が変更される場合には、このような電力の配分が異なる複数のビームの形成に供されるアンテナ素子に接続された電力増幅器によって出力されるべき送信波のレベルも変化する。
【０００４】
なお、このような「第二の従来技術」において電力増幅器毎に出力される送信波のレベルの格差は、例えば、「想定されるトラヒックの変動の過程で超えることがない程度に高いレベルの送信波を出力可能な電力増幅器（以下、「高出力電力増幅器」という。）と、マルチポート増幅器との何れかが搭載されることによって緩和され、あるいは解消され得る。
【０００５】
しかし、「高出力電力増幅器」は、例えば、送信されるべき電力の全て（以下、「全送信電力」という。）が１つのビームに放射されるためには、個々のビームを介して放射されるべき平均的な電力と、ビーム数との積に等しい大きな電力の送信波を出力可能でなければならない。すなわち、「高出力電力増幅器」については、ビーム毎に想定される最大の電力集中度が高く、あるいは送信電力が集中的に放射されるべきビームの数（照射エリアの範囲）が大きいほど、出力され得る送信波の最大の電力が大きな値に設定されなければならないために、重量と消費電力との双方が増大する。
【０００６】
さらに、このような「高出力電力増幅器」に代えて搭載され得る「マルチポート増幅器」では、電力増幅器の前段と後段の双方もしくは後段に付加された複数の直交ハイブリッドによって、並行して入力された複数の送信波が備えられた電力増幅器に分配され、かつ共通増幅された後に再び合成されるために、原理的には、個々の電力増幅器によって出力されるべき送信波の最大のレベルは大きく設定されなくてもよい。
【０００７】
しかし、上記の直交ハイブリッドその他のように電力増幅器に付加された回路は、重量が増加する要因であり、かつ個々の電力増幅器によって出力される送信波のレベルは、これらの電力増幅器の後段に配置された回路の損失を補償可能な程度に高く設定されなければならない。
したがって、上述した「第二の従来技術」では、通信衛星の打ち上げや運用に要するコストが大幅に増加する要因である重量および消費電力の削減は、十分には達成され難かった。
【０００８】
また、「第二の従来技術」では、何れのビームについても、そのビームを形成する素子に供給されるべき送信波のレベルがビームフォーミングの下で可変され得るために、例えば、ビームｂ２、ｂ８に照射されるべき電力の総和（ここでは、簡単のため、２ワット（＝１ワット×２）であると仮定する。）がビームｂ２のみに照射されるべき場合には、そのビーム２の形成に供されるアンテナ素子の内、このビームｂ２の形成に必要な送信波のレベルが最大となるアンテナ素子には、図１３(1) に示すように、１．５倍の電力が供給されなければならなかった。
【０００９】
したがって、「第二の従来技術」では、既述の「高出力電力増幅器」や「マルチポート増幅器」が備えられなければ、このような問題は解決されなかった。
ところで、「第一の従来技術」では、例えば、図１４に示すように、ビーム毎の利得は「第二の従来技術」に比べて全般的に低く、かつビーム毎に確保されるべき利得の下限値が４５ｄＢｉである場合には、図１２に示す１１個のビームｂ１〜ｂ１１の内、第三ないし第九のビームｂ３〜ｂ９として照射される送信電力の密度は、所望の伝送品質や通信品質が担保される値とはならない。
【００１０】
本発明は、重量および消費電力の節減に併せて、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有する照射エリアの拡大とが図られる給電装置およびマルチビームアンテナ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】
【００１１】
請求項１に記載の給電装置では、複数Ｎのビームフォーミング手段は、マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに放射されるべき信号を処理し、このビーム群に設定されたレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する。合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する。
【００１２】
すなわち、マルチビームは、複数のビームフォーミング手段によって個別に行われるビームフォーミングの下で所望の方向および視野角で形成され、かつ送信電力が所望の共通の値に設定された複数のビームからなるビーム群の集合として自在に形成される。また、これらのビーム群の全てまたは一部は、上述したビームフォーミングの下で多様な形態で重なり得る。さらに、上述した複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段によって行われる処理の全てまたは一部は、レベルが小さくあるいは周波数帯が低い領域で実現可能である。
【００１３】
したがって、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有するビームの拡大と、重量および消費電力の節減とに併せて、小型化が可能となる。
請求項２に記載の給電装置では、複数Ｎのレベル調整手段は、マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、個別に設定されたレベルで、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに放射されるべき信号を並行して供給する。複数Ｎのビームフォーミング手段は、複数Ｎのビーム群毎に、複数Ｎのレベル調整手段によって供給された信号を処理し、「複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する。合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する。
【００１４】
すなわち、マルチビームは、複数のビームフォーミング手段によって個別に行われるビームフォーミングの下で所望の方向および視野角で形成され、かつ送信電力が所望の共通の値に設定された複数のビームからなるビーム群の集合として自在に形成される。また、これらのビーム群の全てまたは一部は、上述したビームフォーミングの下で多様な形態で重なり得る。さらに、上述した複数Ｎのレベル手段、複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段によって行われる処理の全てまたは一部は、レベルが小さくあるいは周波数帯が低い領域で実現可能である。
【００１５】
したがって、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有するビームの拡大と、重量および消費電力の節減とに併せて、小型化が可能となる。
請求項３に記載の給電装置では、複数Ｎのビームフォーミング手段は、マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに個別に放射されるべき複数ｐi の信号を処理し、このビーム群に設定されたレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する。合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する。
【００１６】
すなわち、マルチビームは、複数のビームフォーミング手段によって個別に行われるビームフォーミングの下で所望の方向および視野角で形成され、かつ送信電力が所望の共通の値に設定された複数のビームからなるビーム群の集合として自在に形成される。また、これらのビーム群の全てまたは一部は、上述したビームフォーミングの下で多様な形態で重なり得る。さらに、上述した複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段によって行われる処理の全てまたは一部は、レベルが小さくあるいは周波数帯が低い領域で実現可能である。
【００１７】
したがって、共通のビーム群に属する複数のビームに個別の信号が放射されるべき場合であっても、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有するビームの拡大と、重量および消費電力の節減とに併せて、小型化が可能となる。
請求項４に記載の給電装置では、複数Ｎのレベル調整手段は、マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、個別に設定されたレベルで、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに個別に放射されるべき複数ｐi の信号を並行して供給する。複数Ｎのビームフォーミング手段は、複数Ｎのビーム群毎に、複数Ｎのレベル調整手段によって供給された信号を処理し、「複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給される給電信号」を生成する。合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する。
【００１８】
すなわち、マルチビームは、複数のビームフォーミング手段によって個別に行われるビームフォーミングの下で所望の方向および視野角で形成され、かつ送信電力が所望の共通の値に設定された複数のビームからなるビーム群の集合として自在に形成される。また、これらのビーム群の全てまたは一部は、上述したビームフォーミングの下で多様な形態で重なり得る。さらに、上述した複数Ｎのレベル調整手段、複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段によって行われる処理の全てまたは一部は、レベルが小さくあるいは周波数帯が低い領域で実現可能である。
【００１９】
したがって、共通のビーム群に属する複数のビームに個別の信号が放射されるべき場合であっても、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有するビームの拡大と、重量および消費電力の節減とに併せて、小型化が可能となる。
請求項５に記載の給電装置では、分配手段は、マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群の内、２つ以上のビーム群に共通に含まれる特定のビームに照射されるべき信号をこの２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する。複数Ｎのビームフォーミング手段は、複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームの内、分配手段による分配先に該当しないビーム群に属するビームに放射されるべき信号と、分配手段によって分配された信号とを処理し、規定のレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する。合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する。
【００２０】
すなわち、既述の分配手段、複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段のダイナミックレンジの余剰分の活用が図られ、かつ上記の２つ以上のビーム群に共通に含まれるビームの全てまたは一部には、これらの２つ以上のビーム群毎に供給可能な範囲で放射電力が柔軟に配分される。
したがって、上記の分配手段が備えられない請求項１に記載の給電装置に比べて、ビーム群毎およびビーム毎の電力配分が所望の形態で多様に実現され、かつビーム群に対する過剰な電力による給電が緩和され、あるいは回避されると共に、サービスエリアの拡大に併せて、節電および軽量化が可能となる。
【００２１】
請求項６に記載の給電装置では、複数Ｎのレベル調整手段は、マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、個別に設定されたレベルで、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに放射されるべき信号を並行して供給する。分配手段は、複数Ｎのレベル調整手段によって供給され、かつ複数Ｎのビーム群の内、２つ以上のビーム群に共通に含まれる特定のビームに照射されるべき信号をこの２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する。複数Ｎのビームフォーミング手段は、複数Ｎのビーム群毎に、複数Ｎのレベル調整手段によって供給された信号の内、分配手段による分配先に該当しないビーム群に属するビームに放射されるべき信号と、分配手段によって分配された信号とを処理し、「複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する。合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する。
【００２２】
すなわち、既述の分配手段、複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段のダイナミックレンジの余剰分の活用が図られ、かつ上記の２つ以上のビーム群に共通に含まれるビームの全てまたは一部には、これらの２つ以上のビーム群毎に供給可能な範囲で放射電力が柔軟に配分される。
したがって、上記の分配手段が備えられない請求項２に記載の給電装置に比べて、ビーム群毎およびビーム毎の電力配分が所望の形態で多様に実現され、かつビーム群に対する過剰な電力による給電が緩和され、あるいは回避されると共に、サービスエリアの拡大に併せて、節電および軽量化が可能となる。
【００２３】
請求項７に記載の給電装置では、分配手段は、マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群の内、２つ以上のビーム群に共通に含まれる特定のビームに照射されるべき信号をこの２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する。複数Ｎのビームフォーミング手段は、複数Ｎのビーム群毎に、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームの内、分配手段による分配先に該当しないビーム群に属するビームに個別に放射されるべき信号と、分配手段によって分配された信号とを処理し、規定のレベルで、「これらの複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給されるべき給電信号」を生成する。合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する。
【００２４】
すなわち、既述の分配手段、複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段のダイナミックレンジの余剰分の活用が図られ、かつ上記の２つ以上のビーム群に共通に含まれるビームの全てまたは一部には、これらの２つ以上のビーム群毎に供給可能な範囲で放射電力が柔軟に配分される。
したがって、上記の分配手段が備えられない請求項３に記載の給電装置に比べて、ビーム群毎およびビーム毎の電力配分が所望の形態で多様に実現され、かつビーム群に対する過剰な電力による給電が緩和され、あるいは回避されると共に、サービスエリアの拡大に併せて、節電および軽量化が可能となる。
【００２５】
請求項８に記載の給電装置では、複数Ｎのレベル調整手段は、マルチビームとして形成されるべき複数Ｐのビームの集合の一部に該当する複数Ｎのビーム群毎に、個別に設定されたレベルで、共通のビーム群に属する複数ｐi （Σｐi ≧Ｐ、ｉ＝１〜Ｎ）のビームに個別に放射されるべき複数ｐi の信号を並行して供給する。分配手段は、複数Ｎのレベル調整手段によって供給され、かつ複数Ｎのビーム群の内、２つ以上のビーム群に共通に含まれる特定のビームに照射されるべき信号をこの２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する。複数Ｎのビームフォーミング手段は、複数Ｎのビーム群毎に、複数Ｎのレベル調整手段によって供給された信号の内、分配手段による分配先に該当しないビーム群に属するビームに放射されるべき信号と、分配手段によって分配された信号とを処理し、「複数ｐi のビームの形成に供される複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給される給電信号」を生成する。合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号を分配されるべきアンテナ素子毎に合成し、これらのアンテナ素子に個別に給電する。
【００２６】
すなわち、既述の分配手段、複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段のダイナミックレンジの余剰分の活用が図られ、かつ上記の２つ以上のビーム群に共通に含まれるビームの全てまたは一部には、これらの２つ以上のビーム群毎に供給可能な範囲で放射電力が柔軟に配分される。
したがって、上記の分配手段が備えられない請求項４に記載の給電装置に比べて、ビーム群毎およびビーム毎の電力配分が所望の形態で多様に実現され、かつビーム群に対する過剰な電力による給電が緩和され、あるいは回避されると共に、サービスエリアの拡大に併せて、節電および軽量化が可能となる。
【００２７】
請求項９に記載の給電装置では、分配手段は、マルチビームおよび複数Ｎのビーム群の構成に適合した比率で、特定のビームに照射されるべき信号を２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する。
すなわち、特定のビームの数が多い場合であっても、これらの特定のビームについては、広範に異なる値や比率による電力の配分が可能となる。
【００２８】
したがって、特定のビームに対する電力の配分の自由度がさらに高められる。
請求項１０に記載の給電装置では、分配手段は、分配先毎に分配される信号の位相の差を軽減し、または抑圧する。
このような位相の差は、本発明が適用されたマルチビームアンテナでは、一般に、絶対値が大きいほど、利得が大幅に低下する要因となる。
【００２９】
したがって、上記の位相の差に起因する利得の低下が軽減され、あるいは回避される。
請求項１１に記載の給電装置では、複数Ｎのビームフォーミング手段は、分配手段によって分配された信号に伴う位相の差を処理に先行し、もしくはその処理の過程で軽減し、または抑圧する。
このような位相の差は、本発明が適用されたマルチビームアンテナでは、一般に、絶対値が大きいほど、利得が大幅に低下する要因となる。
【００３０】
したがって、上記の位相の差に起因する利得の低下が軽減され、あるいは回避される。
請求項１２に記載の給電装置では、分配手段は、特定のビームに照射されるべき信号を外部より設定された比率で２つ以上のビームの全てまたは一部のビーム群に分配する。
このような比率は、ビーム群やビーム毎のトラヒックの分布、マルチビームを冗長に形成可能な系構成、その他の事象に適応した値に設定され得る。
【００３１】
したがって、本発明が適用された無線伝送系や無線通信系の稼働状況や運用の形態に対する柔軟な適応が可能となる。
請求項１３に記載の給電装置では、反射器は、複数Ｎのビーム群の全てまたは一部について、共通のビーム群に属する複数ｐi のビームの何れかの形成に供されるアンテナ素子の位置以外に焦点を有し、これらのビーム群に属する全てまたは一部のビームが形成される方向に開口面を有する。
【００３２】
すなわち、複数Ｎのアンテナ素子によって形成され、かつ何れのビーム群に属するビームについても、個々のビームに照射される送信電力の分布が平滑化され、かつマルチビームを介して照射される送信電力の密度が総合的に平均化される。
したがって、伝送品質に大きな偏差を伴うことなく、所望のサービスエリアがマルチビームとして形成される。
【００３３】
請求項１４に記載の給電装置では、複数Ｎのビームフォーミング手段は、所望の方向に複数Ｎのビーム群が個別に形成される位相に、複数Ｋi （ｉ＝１〜Ｎ）のアンテナ素子に個別に供給される給電信号の位相を設定する。
すなわち、マルチビームを介して放射される送信電力の物理的な分布は、上述した複数Ｎのビームフォーミング手段によって行われるビームフォーミングの下で互いにオーバラップするビームの集合からなるビーム群毎に設定される送信電力と、これらのビーム群の重なり合いとの双方に応じて設定される。
【００３４】
したがって、マルチビームを介して形成される無線ゾーンや領域には、多様なトラヒックの分布やプロフィールに柔軟に適合した密度で送信電力が照射される。
請求項１５に記載の給電装置では、合成給電手段は、複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号について、これらの給電信号が個別に分配されるべきアンテナ素子毎の合成と、所望の無線周波帯への周波数変換とを規定の順序で行う。
【００３５】
すなわち、既述の複数Ｎのレベル調整手段、複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段によって行われる処理の全てまたは一部は、レベルが小さく、かつ周波数帯が低い領域、または上記の無線周波帯と異なる所望の周波数帯において実現される。
したがって、これらの処理が無線周波帯で直接行われる場合に比べて、重量および消費電力の節減に併せて、小型化が容易に達成され、あるいは多様な構成に対する柔軟な適応が可能となる。
【００３６】
請求項１６に記載のマルチビームアンテナでは、給電装置は請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載され、複数のアンテナ素子は、給電装置に備えられた複数Ｎのビームフォーミング手段によって生成された全ての給電信号が個別に分配される。
すなわち、マルチビームは、複数のビームフォーミング手段によって個別に行われるビームフォーミングの下で所望の方向および視野角で形成され、かつ送信電力が所望の共通の値に設定された複数のビームからなるビーム群の集合として自在に形成される。また、これらのビーム群の全てまたは一部は、上述したビームフォーミングの下で多様な形態で重なり得る。さらに、上述した複数Ｎのビームフォーミング手段および合成給電手段によって行われる処理の全てまたは一部は、レベルが小さくあるいは周波数帯が低い領域で実現可能である。
【００３７】
したがって、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有するビームの拡大と、重量および消費電力の節減とに併せて、小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
上述したように請求項１〜４、１６に記載の発明では、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有するビームの拡大と、重量および消費電力の節減とに併せて、小型化が可能となる。
また、請求項５〜８に記載の発明では、ビーム群毎およびビーム毎の電力配分が所望の形態で多様に実現され、かつビーム群に対する過剰な電力による給電が緩和され、あるいは回避されると共に、サービスエリアの拡大に併せて、節電および軽量化が可能となる。
【００３９】
さらに、請求項９に記載の発明では、特定のビームに対する電力の配分の自由度がさらに高められる。
また、請求項１０、１１に記載の発明では、異なるビーム群における共通の特定のビームとして放射されるべき信号の位相の差に起因する利得の低下が軽減され、あるいは回避される。
【００４０】
さらに、請求項１２に記載の発明では、本発明が適用された無線伝送系や無線通信系の稼働状況や運用の形態に対する柔軟な適応が可能となる。
また、請求項１３に記載の発明では、伝送品質に大きな偏差を伴うことなく、所望のサービスエリアがマルチビームとして形成される。
さらに、請求項１４に記載の発明では、マルチビームを介して形成される無線ゾーンや領域には、多様なトラヒックの分布やプロフィールに柔軟に適合した密度で送信電力が照射される。
【００４１】
また、請求項１５に記載の発明では、重量および消費電力の節減に併せて、小型化が容易に達成される。
したがって、これらの発明が適用された無線通信システム、無線伝送系および無線応用システムでは、送信波が照射されるべき領域の多様な配置、形状およびプロフィールに対する柔軟な適応に併せて、性能および信頼性の向上が安定に確度高く達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第一ないし第三の実施形態を示す図である。
図において、複数ｎ個のビーム群形成部１０-1〜１０-nの入力には、単一または複数のビームに照射されるべき信号がそれぞれ与えられる。これらのビーム群形成部１０-1〜１０-nが有する複数ｍ個の出力の内、第ｉ（＝１〜ｍ）の出力は、複数ｍの合成器２１-1〜２１-mの全てが有する第ｊ（＝１〜ｎ）の入力にそれぞれ接続される。これらの複数ｍの合成器２１-1〜２１-mの出力には、縦続接続された（電力増幅器２２-1、フィルタ２３-1、アンテナ素子２４-1）、…、（電力増幅器２２-m、フィルタ２３-m、アンテナ素子２４-m）がそれぞれ接続される。
【００４３】
ここに、上述した複数ｎ個のビーム群形成部１０-1〜１０-nは、マルチビームとして形成されるべき複数のビームが「ビームの組み合わせ」毎に区分されることによって構成される第一ないし第ｎの「ビーム群」に個別に対応する。
ビーム群形成部１０-1は、下記の要素から構成される。
・  該当するビーム群に属するＳ１個のビームに個別に放射されるべき信号がそれぞれ与えられる分配器１１-11〜１１-1(S1)
・  これらの分配器１１-11〜１１-1(S1) の第ｉ（＝１〜ｍ）の出力がそれぞれ接続された第一ないし第Ｓ１の入力を個別に有するビームフォーミング部（ＢＦ）１２-11〜１２-1m
・  これらのビームフォーミング部１２-11〜１２-1mの第ｉ（＝１〜ｍ）の出力がそれぞれ接続された第一ないし第ｍの入力を個別に有する合成器１３-11〜１３-1m
・  これらの合成器１３-11〜１３-1mの出力に個別に縦属接続に接続され、かつビーム群形成部１０-1の最終段として配置されたｍ個の振幅制御部１４-11〜１４-1m
なお、ビーム群形成部１０-2〜１０-nの構成については、ビーム群形成部１０-1の構成と同じであるので、以下では、対応する要素に添え文字として「２」から「ｎ」が付加された共通の符号を付与し、ここでは、その説明および図示を省略する。
［第一の実施形態］
以下、図１を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
【００４４】
本実施形態における各部の動作は、何れのビーム群およびビームについても共通であるので、以下では、簡単のため、第一のビーム群（以下、「該当ビーム群」という。）に属する第Ｓ（＝１〜Ｓ１）番目の単一のビーム（以下、「該当ビーム」という。）のみに関して説明する。
ビーム群形成部１０-1では、分配器１１-1S は、ビームフォーミング部１２-11〜１２-1mの入力の内、該当ビームに対応したｍ個の「第Ｓの入力」に、該当ビームに放射されるべき信号を分配する。ビームフォーミング部１２-11〜１２-1-mは、既定のマルチビームとして形成されるべき複数のビームの内、該当ビームが所望の方向および視野角で形成される値に、これらの分配された信号の位相を設定する処理（以下、「ビームフォーミング」という。）を行う。なお、以下では、このような処理の結果として生成されたｍ個の信号については、個別に「該当ビーム形成信号」という。
【００４５】
合成器１３-11〜１３-1mは、供給されるべき共通のアンテナ素子毎に、これらのｍ個の「該当ビーム形成信号」と、『該当ビーム群に属する該当ビーム以外のビーム（以下、「他ビーム」という。）に関して同様に生成され、これらの他ビームに個別に対応した「他ビーム形成信号」』とを合成することによって、ｍ個の「ビーム形成信号」を生成する。
振幅制御部１４-11〜１４-1mは、該当ビーム群に属する全てのビームに放射されるべき送信波の電力が所望の値となる利得でこれらの「ビーム形成信号」を増幅することによって、ｍ個の「ビーム群対応信号」を生成する。
【００４６】
このような「ビーム群対応信号」は、ビーム群形成部１０-2〜１０-nによって並行して生成された他の「ビーム群対応信号」と共に、素子アンテナ毎に合成器２１-1〜２１-mによって合成され、さらに、既述の通りに縦続接続された（電力増幅器２２-1、フィルタ２３-1）、…、（電力増幅器２２-m、フィルタ２３-m）をそれぞれ介して、アンテナ素子２４-1〜２４-mの給電点に並行して供給される。
【００４７】
すなわち、マルチビームは、「ビーム群形成部１０-1〜１０-nによって行われる個別に行われるビームフォーミングの下で所望の方向および視野角で形成され、かつ送信電力が所望の共通の値に設定された複数のビーム」からなるビーム群の集合として、自在に形成される。
また、このようなビームフォーミングの下では、一般に、「共通のビーム群に属する全てまたは一部のビームが所望の形態でオーバラップし、あるいは図２に示すビームｂ７のように、異なるビーム群にそれぞれ属する２つのビームが完全にオーバラップする方向および視野角」で、マルチビームが形成され得る。
【００４８】
ところで、既述の「ビーム形成信号」が供給されることによってフェーズドアレーアンテナとして作動するアンテナ素子２４-1〜２４-mは、一般的に、これらのアンテナ素子２４-1〜２４-mの列に直交する方向に対する方位角の偏差δが大きい方位ほど利得が低下する指向性を有する。したがって、本実施形態によりビーム群の集合（マルチビーム）として形成されたビームの内、実効的な利得が最大である特定のビームに隣接する他のビームの利得は、その特定のビームの利得より低くなる。
【００４９】
しかし、振幅制御部１４-11〜１４-1mは、上述した「ビーム群対応信号」を生成するために既述の「ビーム形成信号」を増幅する際には、励振分布の設定値に対する誤差が好適な値となる利得を適用する。
また、本実施形態では、符号「１１」、「１３」がそれぞれ付与された複数の分配器および複数の合成器がビーム群形成部１０-1〜１０-nの何れにも備えられ、これらのビーム群形成部１０-1〜１０-nの後段には、符号「２１」が付与された合成器が配置されている。
【００５０】
しかし、これらの分配器および合成器については、何れも、電力増幅器２２-1〜２２-mの前段に配置され、かつ通過する信号のレベルが低いために、総合的な重量および寸法の削減が図られる。
さらに、本実施形態では、例えば、マルチポート増幅器が備えられた従来例との対比においては、電力増幅器の後段に配置されたハイブリッド等で生じる損失がその電力増幅器等の利得が大きめに設定されることによって補填される必要がないために、消費電力の削減も図られる。
【００５１】
したがって、本実施形態によれば、ビーム間における送信電力の自在な配分と、所望の利得を有する照射エリアの拡大とが可能となり、かつ重量および消費電力の節減に併せて小型化が図られる。
［第二の実施形態］
図３は、本発明の第二の実施形態の物理的な構造を示す図である。
【００５２】
本実施形態には、「所望のビーム群の集合としてマルチビームが形成されるべき方向」に開口部を有する反射鏡３１が備えられる。
以下、図１および図３を参照して本発明の第二の実施形態の動作を説明する。
本実施形態では、既述の第一の実施形態によって形成されるマルチビームは、反射鏡３１によってその反射鏡３１の焦点の方向に絞り込まれるため、例えば、図４に示すように、ビームｂ１、ｂ１１以外の全てのビームの利得が４５ｄＢｉ以上となる。なお、図４は、図１２に示すマルチビームが形成される従来例と同じ条件の下で評価された「ビーム毎の利得」を示す。
【００５３】
また、図１に示すアンテナ素子２４-1〜２４-mは反射鏡３１の焦点に対して所定の距離に亘ってオフセットした位置に配置されるので、何れのビーム群に属するビームについても、個々のビーム内に照射される送信波の電力の分布が平滑化され、かつマルチビームを介して照射される送信電力の密度が平均化される。
したがって、本実施形態によれば、マルチビームとして形成された所望のサービスエリアの全域に亘って、所望の伝送品質が大きな偏差を伴うことなく確保される。
［第三の実施形態］
以下、図１を参照して本発明の第三の実施形態の動作を説明する。
【００５４】
以下では、ビーム群形成部１０-1〜１０-nに共通である事項と、これらのビーム形成部１０-1〜１０-nによって並行して行われる処理とについては、添え番号「１」〜「ｎ」の何れにも該当し得ることを意味する添え文字「ｃ」を該当する要素の符号に付加して記載する。
ビーム群形成部１０-cでは、ビームフォーミング部１２-c1〜１２-cmは、例えば、図５に示すように、放射状にに配置され、かつ一部が共に重なる５つの楕円にそれぞれ相当するビーム群として、これらのビームに個別に含まれる複数のビームが並行して形成されるビームフォーミングを行う。
【００５５】
したがって、本実施形態によれば、アンテナ素子２４-1〜２４-mが何れのビーム群に属するビームの形成にも偏って適用されない限り、マルチビームを介して放射される送信電力の物理的な分布は、電力増幅器２２-1〜２２-mに振り込まれる送信電力に大きな偏差が伴うことなく、そのマルチビーム上でオーバラップするビームの集合からなるビーム群毎に設定される送信電力だけではなく、これらのビーム群の重なり合いに応じて多様に、かつ自在に設定される。
【００５６】
また、上述した各実施形態では、ビーム群形成部１０-cには、該当するビーム群に属する個々のビームに照射されるべき複数Ｓｃ個の信号が並行して入力され、これらのビームに個別に対応した分配器１１-c1〜１１-c(Sc) が備えられている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、ビーム群形成部１０-1〜１０-nの何れについても、該当するビーム群に属するビームの内、複数または全てのビームに照射されるべき信号が共通である場合には、これらの複数または全てのビームに個別に対応した単一の分配器（符号「１１」で示される。）が備えられてもよい。
［第四の実施形態］
図６は、本発明の第四および第五の実施形態を示す図である。
【００５７】
図において、図１に示すものと同じ要素については、同じ符号を示し、ここでは、その説明を省略する。
本発明の第四の実施形態の構成は、下記の点で既述の第一の実施形態の構成と異なる。
・  ビーム群形成部１０-1、１０-2は、既述の第一のビーム群および第二のビーム群に対応する。
・  図２に示すようにこれらの第一のビーム群と第二のビーム群とに共通に含まれるビームｂ５〜ｂ７は、ビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−２）ないし第Ｓ１の入力にそれぞれ対応し、かつビーム群形成部１０-2の第一ないし第三の入力にもそれぞれ対応する。
・  ビームｂ５に照射されるべき信号が入力され、かつ上述したビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−２）の入力と、ビーム群形成部１０-2の第一の入力とにそれぞれ接続された出力端子を有する分配器４０-1が備えられる。
・  ビームｂ６に照射されるべき信号が入力され、かつ上述したビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−１）の入力と、ビーム群形成部１０-2の第二の入力とにそれぞれ接続された出力端子を有する分配器４０-2が備えられる。
・  ビームｂ７に照射されるべき信号が入力され、かつ上述したビーム群形成部１０-1の第Ｓ１の入力と、ビーム群形成部１０-2の第三の入力とにそれぞれ接続された出力端子を有する分配器４０-3が備えられる。
【００５８】
以下、図６を参照して本実施形態の動作を説明する。
ビームｂ５に照射されるべき信号は、分配器４０-1によって均等に二分配され、かつビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−２）の入力と、ビーム群形成部１０-2の第一の入力とに与えられる。
ビームｂ６に照射されるべき信号は、分配器４０-2によって均等に二分配され、かつビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−１）の入力と、ビーム群形成部１０-2の第二の入力とに与えられる。
【００５９】
ビームｂ７に照射されるべき信号は、分配器４０-3によって均等に二分配され、かつビーム群形成部１０-1の第Ｓ１の入力と、ビーム群形成部１０-2の第三の入力とに与えられる。
これらのビーム群形成部１０-1、１０-2は、既述の第一の実施形態と同様に、それぞれ第一のビーム群（ビームｂ２〜ｂ７から構成される。）と、第二のビーム群（ビームｂ５〜ｂ１０から構成される。）の形成を可能とするビーム群対応信号を並行して生成し、かつ合成器２１-1〜２１-m、電力増幅器２２-1〜２２-mおよびフィルタ２３-1〜２３-mを介してアンテナ素子２４-1〜２４-mに、これらのビーム群対応信号を供給する。
【００６０】
さらに、ビーム群形成部１０-1、１０-2に備えられた振幅制御部１４-11〜１４-1m、１４-21〜１４-2mの利得は、第一のビーム群、第二のビーム群にそれぞれ属する個々のビームを介して放射されるべき送信波の電力が所望の値となる値に設定される。
すなわち、第一のビーム群と第二のビーム群との双方に含まれるビームｂ５〜ｂ７として個別に放射される電力の総和は、下記の諸元の組み合わせの下で自在に設定可能となる。
・  ビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−２）の入力と、ビーム群形成部１０-2の第一の入力とに対して、分配器４０-1によって分配される信号の電力の比率
・  ビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−１）の入力と、ビーム群形成部１０-2の第二の入力とに対して、分配器４０-2によって分配される信号の電力の比率
・  ビーム群形成部１０-1の第Ｓ１の入力と、ビーム群形成部１０-2の第三の入力とに対して、分配器４０-3によって分配される信号の電力の比率
・  ビーム群形成部１０-1、１０-2（振幅制御部１４-11〜１４-1m、１４-21〜１４-2m）の利得の組み合わせ
このように本実施形態によれば、各部がダイナミックレンジの範囲で線形に応答する限り、第一および第二のビーム群に共通に含まれるビームｂ５〜ｂ７の何れに対しても、図７(1) に示すように、放射電力がこれらの複数のビーム群毎に供給可能な範囲で柔軟に配分される。
【００６１】
したがって、個々のビーム群やビームにおけるトラヒック量の変動に対する柔軟な適応が可能であるにもかかわらず、既述の第一ないし第三の実施形態の実施形態で行われる放射電力の配分（図７(2)、(3))に比べて、ビーム群毎およびビーム毎の電力配分が所望の形態で多様に実現される。
ここに、図７は、既述の第一ないし第三の実施形態と本実施形態とにおいて形成される各ビーム群と、これらのビーム群に含まれる個々のビームに対する電力の配分の一例を下記の条件に基づいて示す。
・  本発明が適用された通信衛星の性能の範囲で送信が可能な最大の電力は、１００ワットである。
・  ビームｂ２〜ｂ１０として放射されるべき電力は、何れも等しい１１．１（≒１００／９）ワットである。
・  上述した最大の電力は、第一のビーム群と第二のビーム群とに対して、５０ワットずつ配分され（図７(1)、(2))、または５０ワットと４０ワットとがそれぞれ配分される（図７(3))。
【００６２】
さらに、このように自由度が高い放射電力の配分の下では、ビーム群毎に過大な電力による給電の緩和や回避が図られる。
また、本実施形態では、これらのビーム群毎に配分された電力の余剰分が無用に残存することなく、かつ「他のビーム群にも共通に含まれるビーム」として有効に放射されるので、複数のビーム群に共通に含まれるビームとして実際に放射される電力は、各ビーム群に対して過大な電力（以下、「過剰電力」という。）が配分された場合であっても、図８に示すように、第一ないし第三の実施形態に比べて、所望の電力配分が確度高く達成される。
【００６３】
すなわち、電力増幅器２２-1〜２２-mのダイナミックレンジの余剰分が有効に活用されるために、サービスエリアの拡大に併せて、節電および軽量化が可能となる。
なお、本実施形態では、ビームｂ５〜ｂ７を介して照射されるべき信号の電力が均等にビーム群形成部１０-1、１０-2に分配されている。
しかし、例えば、図９に示すように、分配器４０-1〜４０-3に代えて可変電力分配器４０Ａ-1〜４０Ａ-3が備えられ、かつ上記の電力が分配される比率がこれらの可変電力分配器４０Ａ-1〜４０Ａ-3を介して多様に設定されることによって、「ビームｂ２〜ｂ１０として照射されるべき電力が広範に異なる値に設定された場合に、図６に示す構成では達成されなかった送信電力の配分（図１０(1) に網掛けを付して示す。）」が同図１０(2) に示すように達成されてもよい。
【００６４】
また、図９に示す可変電力分配器４０Ａ-1〜４０Ａ-3によって達成される上述した電力の分配の比率については、例えば、トラヒックの分布や系構成に応じて変更されることによって、所望のビームフォーミングの形態（系構成を含む。）に対する整合が図られ、かつ維持されてもよい。
さらに、本実施形態では、ビームｂ５〜ｂ７としてそれぞれ放射されるべき信号の電力が分配器４０-1〜４０-3によって均等に二分配されている。
【００６５】
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、ビームｂ５〜ｂ７が第一および第二のビーム群に併せて、他の単一または複数のビーム群にも属する場合には、上記の信号はこれらのビーム群に個別に対応したビーム群形成部に所望の比率で分配されてもよい。
また、本実施形態では、ビームｂ５〜ｂ７の何れとして放射されるべき信号についても、これらのビームｂ５〜ｂ７が共通に含まれるビーム群の全てに対して分配されている。
【００６６】
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、ビームｂ７が共通に含まれるビーム群の数が「３」以上である場合においても、これらのビーム群の内、「系構成の下で形成が保留されるべきビーム群」、その他の所望のビーム群に対する上記の信号の分配は省略されてもよい。
［第五の実施形態］
以下、本発明の第五の実施形態について説明する。
【００６７】
本実施形態の構成は、図６に点線で示されるように、下記の要素が付加された点で、既述の第四の実施形態の構成と異なる。
・  分配器４０-1の第一の出力に縦続接続され、かつ出力がビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−２）の入力に接続された移相器４０ＦＳ-11
・  分配器４０-1の第二の出力に縦続接続され、かつ出力がビーム群形成部１０-2の第一の入力に接続された移相器４０ＦＳ-12
・  分配器４０-2の第一の出力に縦続接続され、かつ出力がビーム群形成部１０-1の第（Ｓ１−１）の入力に接続された移相器４０ＦＳ-21
・  分配器４０-2の第二の出力に縦続接続され、かつ出力がビーム群形成部１０-2の第二の入力に接続された移相器４０ＦＳ-22
・  分配器４０-3の第一の出力に縦続接続され、かつ出力がビーム群形成部１０-1の第Ｓ１の入力に接続された移相器４０ＦＳ-31
・  分配器４０-3の第二の出力に縦続接続され、かつ出力がビーム群形成部１０-2の第三の入力に接続された移相器４０ＦＳ-32
以下、図６を参照して本実施形態の動作を説明する。
【００６８】
移相器４０ＦＳ-11、４０ＦＳ-21、４０ＦＳ-31と、移相器４０ＦＳ-12、４０ＦＳ-22、４０ＦＳ-32とは、分配器４０-1〜４０-3の第一および第二の出力に得られ、かつ第一および第二のビーム群において個別にビームｂ５〜ｂ７として放射されるべき信号の何れについても、位相の差を圧縮する。
これらの位相の差は、本実施形態にかかわる給電装置が備えられたマルチビームアンテナでは、例えば、図１１に示すように、一般に、絶対値が大きいほど利得が大幅に低下する要因となる。
【００６９】
したがって、本実施形態によれば、分配器４０-1〜４０-3の入力から各出力に至る区間における移送量に相違がある場合であっても、これらの移相量の相違に起因する利得の低下が軽減され、あるいは回避される。
なお、本実施形態では、分配器４０-1〜４０-3の第一および第二の出力に個別に移相器が縦属接続されている。
【００７０】
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、分配器４０-1〜４０-3の出力（３つ以上であってもよい。）の内、移相量が所望の値より小さな出力のみに、移相器が個別に縦属接続されてもよい。
また、本実施形態では、移相器４０-11〜４０ＦＳ-31、４０ＦＳ-12〜４０ＦＳ-32が分配器４０-1〜４０-3とビーム群形成部１０-1、１０-2との段間に配置されている。
【００７１】
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、これらの移相器４０-11〜４０ＦＳ-31、４０ＦＳ-12〜４０ＦＳ-32の全てもしくは何れか一方は、前段に配置された分配器、または後段に配置されたビーム群形成部に一体に構成されてもよい。
さらに、本発明は、図９に点線で示すように、分配器４０-1〜４０-3に代えて可変電力分配器４０Ａ-1〜４０Ａ-3が備えられた場合であっても、同様に適用可能である。
【００７２】
また、上述した各実施形態では、ビーム群毎に属する全てのビームに放射されるべき送信電力のレベルは、該当するビーム群に対応するビーム群形成部１０-cに備えられた振幅制御部１４-c1〜１４-cmによって設定されている。
しかし、このような送信電力のレベルは、例えば、ビーム群形成部１０-cに既述の信号を与える増幅器その他の回路のみによって予め設定され、あるいは上述した振幅制御部１４-c1〜１４-cmとの連係の下で所望の値となる値に予め設定されてもよい。
【００７３】
さらに、上述した各実施形態では、ビーム群形成部１０-cには、該当するビーム群に属する何れのビームに放射されるべき信号も所望の無線周波信号として与えられている。
しかし、このような信号は、下記の何れの形態で与えられてもよい。
・  ベースバンド信号あるいは中間周波信号として与えられ、かつ電力増幅器２２-1〜２２-mの前段または後段で所望の周波数帯の無線周波信号に変換されると共に、これらの電力増幅器２２-1〜２２-mの前段で行われる既述の処理がディジタル信号処理や低い周波数帯における等価な処理として実現されることによって、構成の簡略化やコストの削減が図られてもよい。
・  例えば、光領域のように、所望の無線周波帯より高い周波数帯の信号として与えられ、かつ上述した処理の過程または完了後にその無線周波帯に対する周波数変換が行われることによって、周波数配置その他の多様な構成に対する柔軟な適応が図られてもよい。
【００７４】
また、上述した各実施形態では、アンテナ素子２４-1〜２４-mは、送信のみに供されるマルチビームの形成に適用されている。
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、例えば、これらのアンテナ素子２４-1〜２４-mに到来した受信波に対して、フィルタ２３-1〜２３-mの入力ないしビーム群形成部１０-1〜１０-nの出力に至る各部が既述の処理と反対の処理を施すことによって、これらの受信波の受信に適用されてもよい。
【００７５】
さらに、上述した各実施形態では、アンテナ素子２４-1〜２４-mは、ビーム群形成部１０-1〜１０-nによって個別に形成されるビーム群に属する全てのビームの形成に適用されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、アンテナ素子２４-1〜２４-mの一部は、特定のビーム群に属するビームの形成のみに適用されてもよい。
【００７６】
また、上述した各実施形態では、ビーム群形成部１０-1〜１０-nに入力される信号が生成される過程で適用された変調方式、多元接続方式および周波数配置と、マルチビームとして形成されるべき無線ゾーンの構成が具体的に示されていない。
しかし、これらの変調方式、多元接続方式、周波数配置およびゾーン構成は、既述のビームフォーミング部１２-c1〜１２-cmと振幅制御部１４-c1〜１４-cmとによってそれぞれ所望のビームフォーミングおよび送信電力の配分が達成される限り、如何なるものであってもよい。
【００７７】
さらに、上述した各実施形態では、本発明は、通信衛星に搭載されるべき空中線系に適用されている。
しかし、本発明は、このような通信衛星を介して無線伝送路が形成される通信システムや無線伝送システムに限定されず、例えば、無線周波信号が照射されるべき領域や無線ゾーンがマルチビームとして形成され、これらの領域や無線ゾーンに照射される無線周波信号の電力の分布が多様に、かつ広範に変更され得る限り、測距、測位、航法援助、監視、制御その他を実現する多様な無線応用システムにも適用可能である。
【００７８】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な形態による実施形態が可能であり、かつ構成装置の一部もしくは全てに如何なる改良が施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第一ないし第三の実施形態を示す図である。
【図２】第一の実施形態においてビーム群として形成されるビームの配置を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施形態の物理的な構造を示す図である。
【図４】第二の実施形態におけるビーム群およびビーム毎の利得を示す図である。
【図５】第三の実施形態によって形成されるマルチビームの構成を示す図である。
【図６】本発明の第四および第五の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の第一ないし第四の実施形態において達成される電力分配の一例を示す図である。
【図８】過剰電力に応じて所望の電力分配が達成される確率を示す図である。
【図９】第四の実施形態の他の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第四および第五の実施形態において達成される電力分配の一例を示す図である。
【図１１】異なるビーム群形成部に供給される信号の位相差に応じた利得の低下を示す図である。
【図１２】従来例におけるマルチビームの構成を示す図である。
【図１３】第二の従来技術における課題を示す図である。
【図１４】従来例におけるビーム毎の利得の差を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  ビーム群形成部
１１，４０  分配器
１２  ビームフォーミング部（ＢＦ）
１３，２１  合成器
１４  振幅制御部
２２  電力増幅器
２３  フィルタ
２４  アンテナ素子
３１  反射鏡
４０Ａ  可変電力分配器
４０ＳＦ  移相器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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