(57)【要約】【課題】本発明は、給電装置、マルチビームアンテナ、給電装置設計支援装置、給電装置設計方法、プログラムおよび記録媒体に関し、多様な構成に柔軟に適応し、かつ所望の電力集中度の範囲で個々のビームに送信電力を精度よく配分できることを目的とする。【解決手段】アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａに等しい数の出力に、マルチビームフォーミングの下でビーム毎に配分される電力の比率が増減し得る送信波を並行して出力するビームフォーミング手段と、数Ｎａと、素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射され得る部分送信波の最大電力が送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）とに対して定まる（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）以下の数の入力端子を有し、かつアレーアンテナに備えられた素子に、これらの入力端子に供給された送信波を分配合成する（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段とを備えて構成される。【選択図】      図１
2005064892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａに等しい数の出力に、マルチビームフォーミングの下で生成され、かつビーム毎に配分される電力の比率が増減し得る送信波を並行して出力するビームフォーミング手段と、
前記数Ｎａと、前記素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射され得る部分送信波の最大の電力が前記送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）とに対して定まる（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）以下の数の入力端子を有し、かつ前記アレーアンテナに備えられた素子に、これらの入力端子に前記ビームフォーミング手段によって供給された送信波を分配合成する（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項２】
アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａに等しい数の出力に、マルチビームフォーミングの下で生成され、かつビーム毎に配分される電力の比率が増減し得る送信波を並行して出力するビームフォーミング手段と、
前記出力に個別に出力された送信波を並行して増幅する増幅手段と、
前記数Ｎａと、前記素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射され得る部分送信波の最大の電力が前記送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）とに対して定まる（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）以下の数の入力端子を有し、かつ前記アレーアンテナに備えられた素子に、これらの入力端子に前記増幅手段を介して供給された送信波を分配合成する（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段と
を備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項３】
請求項１に記載の給電装置において、
前記（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段は、
双方向に同じ入出力特性を有し、
前記ビームフォーミング手段は、
前記アレーアンテナに到来し、かつ前記（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段を介して与えられた受信波に前記マルチビームフォーミングを施す
ことを特徴とする給電装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の給電装置において、
前記分配合成手段の入力および出力端子の数が「２」のべき乗値である
ことを特徴とする給電装置。
【請求項５】
マルチビームフォーミングの下で供給された送信波の電力の内、単一のビームを介して放射され得る最大の電力の比率（＝１／Ｎ）を占める部分送信波の放射に供される素子を有するアレーアンテナと、
前記アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａと、これらの素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、前記比率（＝１／Ｎ）とに対して定まる（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）以下の数の入力端子を有し、このアレーアンテナに備えられた素子に、これらの入力端子に前記マルチビームフォーミングの下で供給された送信波を分配合成する（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段と
を備えたことを特徴とするマルチビームアンテナ。
【請求項６】
請求項５に記載のマルチビームアンテナにおいて、
前記（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段は、
双方向に同じ入出力特性を有する
ことを特徴とするマルチビームアンテナ。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のマルチビームアンテナにおいて、
前記分配合成手段の入力および出力端子の数が「２」のべき乗値である
ことを特徴とするマルチビームアンテナ。
【請求項８】
アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａと、これらの素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射されるべき部分送信波の電力が前記送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）と、既定の整数ｉとに基づいて｛１＋logｉ（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）｝未満である整数ｎを求める整数算出手段と、
（Ｎａ／Ｎｃ／ｎ）以下の数の入力端子を有し、前記アレーアンテナに備えられた素子に、ビームフォーミングの下で生成され、かつビーム毎に配分される電力の比率が増減し得ると共に、これらの入力端子を介して入力された送信波を分配合成する分配合成手段の数を（Ｎｃ×ｎ）に設定する分配合成手段数算出手段と
を備えたことを特徴とする給電装置設計支援装置。
【請求項９】
アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａと、これらの素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射されるべき部分送信波の電力が前記送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）と、既定の整数ｉとに基づいて｛１＋logｉ（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）｝未満である整数ｎを求め、
（Ｎａ／Ｎｃ／ｎ）以下の数の入力端子を有し、前記アレーアンテナに備えられた素子に、ビームフォーミングの下で生成され、かつビーム毎に配分される電力の比率が増減し得ると共に、これらの入力端子を介して入力された送信波を分配合成する分配合成手段の数を（Ｎｃ×ｎ）に設定する
ことを特徴とする給電装置設計方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の給電装置設計支援装置としてコンピュータを機能させるプログラム。
【請求項１１】
請求項９に記載の給電装置設計支援装置としてコンピュータを機能させるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレーアンテナを介して送信電力が所望の比率で配分されたマルチビームを形成する給電装置と、アレーアンテナを含み、かつ所定のビームフォーミングの下でこのようなマルチビームを形成するマルチビームアンテナと、この給電装置の設計に供される給電装置設計支援装置および給電装置設計方法と、これらの給電装置設計支援装置または給電装置設計方法を実現するプログラムおよびそのプログラムが記録された記録媒体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衛星通信システムの空中線系には、例えば、後述する「非特許文献１」に掲載されるように、サービスエリアが複数のビームでカバーされ、かつ「端末の小型化」や「周波数の繰り返し利用」が可能であると共に、「ユーザ数の変化等に起因してビーム間に生じるトラフィックの分布」の変動に対する柔軟な適応が可能であるマルチビーム方式が多く適用されている。
【０００３】
また、そのトラフィックの分布は、特に、移動体に対して通信サービスを実現する移動通信システムでは、一般に、著しく短い期間に広範に変動し得る。さらに、このようなトラフィックは、例えば、地震その他の災害が発生した場合には、特定の地域やビームに大きく集中する可能性が高い。
ところで、これらのトラフィックの集中に対する対応は、例えば、電力の配分にかかわる十分なマージンが確保された高出力の増幅器（以下、「ＨＰＡ」という。）がビーム毎に配備されることにより可能である。しかし、このように個々のビームに対応したＨＰＡが配備される構成は、実際には、通信衛星に搭載可能な重量や消費電力にかかわる制約があるために適用されていなかった。
【０００４】
従来、上述したトラフィック変動に応じて電力を柔軟に配分する方法としては、例えば、下記の何れかの技術が適用されることによって複数のビームに放射される信号が複数のＨＰＡによって共通増幅されることによって、総合的にＨＰＡに確保されるべき「電力配分にかかわるマージン」が削減される方法が適用されている。
・  後述する「特許文献１」に開示され、かつ図６に示すように、ＨＰＡの出力が９０度ハイブリッド回路（以下、「ＨＹＢ」という。）を介して合成されるマルチポート増幅器
・  空間電力合成が適用されたフェーズドアレーアンテナ
しかし、上記のマルチポート増幅器が適用された場合には、ビーム数が増加するほど電力の合成に適用されるべきＨＹＢの数（例えば、アンテナ素子の数が「１６」である場合には、図６に示すように、「３２＝８×４」となる。）が増加する。しかも、これらのＨＹＢについては、ＨＰＡの後段に配置されるために十分な耐電圧が確保されなければならず、かつ一般に導波管で構成されているために、重量も増加する。
【０００５】
したがって、例えば、図７および図８に示し、かつ後述する「非特許文献２」にも開示されるように、出力分配合成回路（以下、「ＯＮＥＴ」という。）と、アレ一素子（クラスタ）による空間電力合成とが組み合わせられることによって、重量の増加が抑えられる構成（以下、「セミアクティブマルチポート増幅器構成」という。）は、「ビームの数に対するハードウエアの寸法や重量の増加率が小さく、かつ広範なトラフィックの分布に柔軟に適応した電力配分を実現する構成」として有効な構成の一つである。
【０００６】
このような「セミアクティブマルチポート増幅器構成」では、図６と図７との対比により明らかなように、搭載されるべきＨＹＢの数が「１６（＝４×４＜３２）」と大幅に削減され、かつ小型化に併せて、軽量化が図られる。
なお、図７に示すセミアクティブマルチポート増幅器構成では、送信されるべき全ての電力（以下、「全送信電力」という。）を単一のビームに対して集中させることが可能であり、その全送信電力は  同図に一点鎖線の枠で示される複数Ｎ（＝４）の「サブ給電系」によって個別に形成される何れのビームにも、均等に配分され得る。以下では、このような全送信電力に対する「個々のサブ給電系に配分される送信電力」の比率（＝１／Ｎ）については、「電力集中度」と称する。
【０００７】
また、図８に示すセミアクティブマルチポート増幅器構成では、電力集中度が「１／３」に設定され、３つのサブ給電系に個別に備えられたＨＰＡの数が共通であると共に、これらのサブ給電系によって形成される何れのビームに配分される送信電力も、全送信電力の１／３以下の値となる。
【特許文献１】特開昭６１−７８２１３号公報
【非特許文献１】Yoichi KAWAKAMI,Shigetoshi YOSHIMOTO,Yasushi MATSUMOTO,Takashi OHIRA,Toshiyuki IDE,“S-Band Mobile Satellite Communications and Multimedia Broadcasting onboard Equipment for ETS-VIII" IEICE Trans. Communi. Vol.E82-B N0.10 pp.1659−1666, 1999.
【非特許文献２】A.G.Roederer,“Semi-active hybrid antennas for satellites",IEE Colloquium on, 26 May 1993.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述したセミアクティブマルチポート増幅器構成では、例えば、図８に示すように、サブ給電系毎に接続されるアンテナ素子の数は、これらのサブ給電系に備えられたＯＮＥＴの出力ポート数に等しいとは限らない。したがって、終端器を介して終端された余分なポート（図８では、１２ポートある。）が生じ、しかも、個々のＯＮＥＴの内部に備えられた９０度ハイブリッド（以下、「ＨＹＢ」という。）の利用効率が低くなって重量が無用に増大する可能性が高かった。
【０００９】
本発明は、小型化や軽量化が大幅に損なわれることなく、ビームおよびアンテナ素子の多様な数に柔軟に適応し、かつ所望の電力集中度の範囲で個々のビームに送信電力を精度よく配分できる給電装置、マルチビームアンテナ、給電装置設計支援装置および給電装置設計方法に併せて、これらの給電装置設計支援装置または給電装置設計方法を実現するプログラムおよびそのプログラムが記録された記録媒体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】
【００１０】
請求項１に記載の給電装置では、ビームフォーミング手段は、アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａに等しい数の出力に、マルチビームフォーミングの下で生成され、かつビーム毎に配分される電力の比率が増減し得る送信波を並行して出力する。（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段は、数Ｎａと、素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射され得る部分送信波の最大の電力が送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）とに対して定まる（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）以下の数の入力端子を有し、かつアレーアンテナに備えられた素子に、これらの入力端子にビームフォーミング手段によって供給された送信波を分配合成する。
【００１１】
すなわち、（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段の出力の内、何らビームの形成に供されないために終端され得る出力の数は、上記の比率（＝１／Ｎ）と、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、素子の数Ｎａとの何れもが適正な値である限り、従来例より小さな値に抑えられる。
したがって、これらの（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段を構成するハードウエアの規模が縮小化され、小型化および軽量化が図られる。
【００１２】
請求項２に記載の給電装置では、ビームフォーミング手段は、アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａに等しい数の出力に、マルチビームフォーミングの下で生成され、かつビーム毎に配分される電力の比率が増減し得る送信波を並行して出力する。増幅手段は、出力に個別に出力された送信波を並行して増幅する。（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段は、数Ｎａと、素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射され得る部分送信波の最大の電力が送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）とに対して定まる（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）以下の数の入力端子を有し、かつアレーアンテナに備えられた素子に、これらの入力端子に増幅手段を介して供給された送信波を分配合成する。
【００１３】
すなわち、個々の増幅手段に配分され得る送信波の電力の最大値は、上述した比率（＝１／Ｎ）が大きめに設定されるほど増加する。しかし、このような送信波の電力の最大値が大きな値に設定されることに起因する増幅手段の重量の増加分は、一般に、本発明にかかわる給電装置の筐体や電源回路の重量に比べて著しく小さな値である。
したがって、備えられるべき分配合成手段の数と、これらの分配合成手段に個別に備えられるべき入力端子または出力端子の内、ビーム形成に供されないために接地されるべき端子の数が小さな値に設定され、かつ小型化および軽量化が図られる。
【００１４】
請求項３に記載の給電装置では、（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段は、双方向に同じ入出力特性を有する。ビームフォーミング手段は、アレーアンテナに到来し、かつ（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段を介して与えられた受信波にマルチビームフォーミングを施す。
すなわち、送信と受信との双方にアレーアンテナが共用され、そのアレーアンテナを介して上りのリンクと下りのリンクとが共にマルチビームとして形成される。
【００１５】
したがって、多様な変調方式、多元接続方式、周波数配置およびチャネル構成に対する柔軟な適応が可能となる。
請求項４に記載の給電装置では、分配合成手段の入力および出力端子の数は、「２」のべき乗値である。
すなわち、（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段の個々の出力端子の数は、「これらの分配合成手段を多分配回路として構成するハイブリッド等の電力二分配器」の出力端子の数のべき乗値に設定される。
【００１６】
したがって、このような分配合成手段の個々の出力端子の数が上記の電力二分配器の出力端子の数が何ら考慮されることなく設定される場合に比べて、これらの分配合成手段の出力端子の内、終端され得る出力端子の数が最小限度に抑えられる。
請求項５に記載のマルチビームアンテナでは、アレーアンテナは、マルチビームフォーミングの下で供給された送信波の電力の内、単一のビームを介して放射され得る最大の電力の比率（＝１／Ｎ）を占める部分送信波の放射に供される素子を有する。（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段は、アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａと、これらの素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、比率（＝１／Ｎ）とに対して定まる（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）以下の数の入力端子を有し、このアレーアンテナに備えられた素子に、これらの入力端子にマルチビームフォーミングの下で供給された送信波を分配合成する。
【００１７】
すなわち、（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段の出力の内、何らビームの形成に供されないために終端され得る出力の数は、上記の比率（＝１／Ｎ）と、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、素子の数Ｎａとの何れもが適正な値である限り、従来例より小さな値に抑えられる。
したがって、これらの（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段を構成するハードウエアの規模が縮小化され、小型化および軽量化が図られる。
【００１８】
請求項６に記載のマルチビームアンテナでは、（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段は、双方向に同じ入出力特性を有する。
すなわち、本発明にかかわるマルチビームアンテナは送信と受信との双方に共用され、かつ無線伝送路の上りのリンクと下りのリンクとが共にマルチビームとして形成される。
したがって、多様な変調方式、多元接続方式、周波数配置およびチャネル構成に対する柔軟な適応が可能となる。
【００１９】
請求項７に記載のマルチビームアンテナでは、分配合成手段の入力および出力端子の数は、「２」のべき乗値である。
すなわち、（Ｎｃ×Ｎ）個の分配合成手段の個々の出力端子の数は、「これらの分配合成手段を多分配回路として構成するハイブリッド等の電力二分配器」の出力端子の数のべき乗値に設定される。
【００２０】
したがって、このような分配合成手段の個々の出力端子の数が上記の電力二分配器の出力端子の数が何ら考慮されることなく設定される場合に比べて、これらの分配合成手段の出力端子の内、終端され得る出力端子の数が最小限度に抑えられる。
請求項８に記載の給電装置設計支援装置では、整数算出手段は、アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａと、これらの素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射されるべき部分送信波の電力が送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）と、既定の整数ｉとに基づいて｛１＋logｉ（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）｝未満である整数ｎを求める。分配合成手段数算出手段は、（Ｎａ／Ｎｃ／ｎ）以下の数の入力端子を有し、アレーアンテナに備えられた素子に、ビームフォーミングの下で生成され、かつビーム毎に配分される電力の比率が増減し得ると共に、これらの入力端子を介して入力された送信波を分配合成する分配合成手段の数を（Ｎｃ×ｎ）に設定する。
【００２１】
すなわち、上述した比率（＝１／Ｎ）および分配合成手段の数（＝Ｎｃ×ｎ）は、（Ｎａ／Ｎｃ／ｎ）が「既述の整数ｉのべき乗値」となる値に設定される。
したがって、「上述した分配合成手段を個別に構成する複数の電力分配器（ハイブリッド等）の出力端子の数」に対するこのような整数ｉの偏差が小さいほど、請求項４にかかわる給電装置や請求項７にかかわるマルチビームアンテナと同様に、これらの分配合成手段の出力端子の内、終端され得る出力端子の数が最小限度に抑えられる。
【００２２】
請求項９に記載の給電装置設計方法では、アレーアンテナに備えられた素子の数Ｎａと、これらの素子の内、単一のビームの形成に供される素子の数の最大値Ｎｃと、単一のビームを介して放射されるべき部分送信波の電力が送信波の電力の総和に占める比率（＝１／Ｎ）と、既定の整数ｉとに基づいて｛１＋logｉ（Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ）｝未満である整数ｎが求められる。（Ｎａ／Ｎｃ／ｎ）以下の数の入力端子を有し、アレーアンテナに備えられた素子に、ビームフォーミングの下で生成され、かつビーム毎に配分される電力の比率が増減し得ると共に、これらの入力端子を介して入力された送信波を分配合成する分配合成手段の数が（Ｎｃ×ｎ）に設定される。
【００２３】
すなわち、上述した比率（＝１／Ｎ）および分配合成手段の数（＝Ｎｃ×ｎ）は、（Ｎａ／Ｎｃ／ｎ）が「既述の整数ｉのべき乗値」となる値に設定される。
したがって、「上述した分配合成手段を個別に構成する複数の電力分配器（ハイブリッド等）の出力端子の数」に対するこのような整数ｉの偏差が小さいほど、請求項４にかかわる給電装置や請求項７にかかわるマルチビームアンテナと同様に、これらの分配合成手段の出力端子の内、終端され得る出力端子の数が最小限度に抑えられる。
【００２４】
請求項１０に記載のプログラムは、請求項９に記載の給電装置設計支援装置としてコンピュータを機能させる。
したがって、本発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータは、上述した給電装置設計支援装置の構成要素となる。
請求項１１に記載の記録媒体には、請求項９に記載の給電装置設計支援装置としてコンピュータを機能させるプログラムが記録され、かつコンピュータ読み取り可能である。
【００２５】
このようなプログラムは、上述したコンピュータによって実行されるべきソフトウエアまたはそのコンピュータに組み込まれたマイクロプログラムとして構成され、このようなコンピュータとは別体の着脱可能な記録媒体に記録されることによって流通し得る。
したがって、本発明にかかわる記録媒体からこのようなプログラムを読み取って実行するコンピュータは、本発明にかかわる給電装置設計支援装置の構成要素となる。
【発明の効果】
【００２６】
上述したように  請求項１、２、５に記載の発明では、ハードウエアの規模が縮小化され、かつ小型化および軽量化が図られる。
請求項３、６に記載の発明では、多様な変調方式、多元接続方式、周波数配置およびチャネル構成に対する柔軟な適応が可能となる。
請求項４、７、８、９に記載の発明では、分配合成手段の出力端子の内、終端され得る出力端子の数が最小限度に抑えられる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明では、本発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータが上述した給電装置設計支援装置の構成要素となる。
請求項１１に記載の記録媒体では、本発明にかかわる記録媒体からこのようなプログラムを読み取って実行するコンピュータは、本発明にかかわる給電装置設計支援装置の構成要素となる。
【００２８】
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、無線伝送システムおよび無線応用システムでは、総合的な性能および信頼性の向上に併せて、コストの大幅な削減が図られ、かつ多様なトラヒックの分布および無線局の地理的な分布に対する柔軟な適応が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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、本発明の第一および第二の実施形態を示す図である。
図において、ビームフォーミング部１１の入力には、伝送情報で個別に変調された単一または複数の被変調信号（所定の多元接続方式に基づいて多重化されてもよい。）が入力される。そのビームフォーミング部１１が有する２４個の出力の内、第一ないし第十二の出力はサブ空中線系１２-Aの対応する入力に接続され、かつ第十三ないし第二十四の出力は空中線系１２-Bの対応する入力に接続される。
【００３０】
空中線系１２-Aは、下記の要素から構成される。
・  ビームフォーミング部１１の第一ないし第十二の出力に、入力が個別に接続されたＨＰＡ１３-A01〜１３-A12（ここでは、簡単のため、特性の検査や確認および信頼性に適合し、かつ構成および特性が何れも同じであると仮定する。）
・  ＨＰＡ１３-A01〜１３-A12の内、ＨＰＡ１３-A01〜１３-A04の出力に個別に接続された４つの入力ポートを有する出力分配合成回路（以下、「ＯＮＥＴ」という。）１４-A1
・  ＨＰＡ１３-A01〜１３-A12の内、ＨＰＡ１３-A05〜１３-A08の出力に個別に接続された４つの入力ポートを有する出力分配合成回路（以下、「ＯＮＥＴ」という。）１４-A2
・  ＨＰＡ１３-A01〜１３-A12の内、ＨＰＡ１３-A09〜１３-A12の出力に個別に接続された４つの入力ポートを有する出力分配合成回路（以下、「ＯＮＥＴ」という。）１４-A3
・  給電点がＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 の第一の出力ポートにそれぞれ接続されたアンテナ素子１５-A11〜１５-A13
・  給電点がＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 の第二の出力ポートにそれぞれ接続されたアンテナ素子１５-A21〜１５-A23
・  給電点がＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 の第三の出力ポートにそれぞれ接続されたアンテナ素子１５-A31〜１５-A33
・  給電点がＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 の第四の出力ポートにそれぞれ接続されたアンテナ素子１５-A41〜１５-A43
なお、空中線系１２-Bの構成については、空中線系１２-Aの構成と同じであるので、以下では、対応する要素に第一の添え文字として「Ａ」に代わる「Ｂ」が付加された同じ符号を付与し、ここでは、その説明および図示を省略する。
【００３１】
また、アンテナ素子１５-A11〜１５-A13、１５-A21〜１５-A23、１５-A31〜１５-A33、１５-A41〜１５-A43、１５-B11〜１５-B13、１５-B21〜１５-B23、１５-B31〜１５-B33、１５-B41〜１５-B43は、図１に点線の枠で示すように、単一の（リニア）アレーアンテナ１６を構成する。
［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原理および動作を説明する。
【００３２】
本実施形態では、ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3 が個別に有する入力ポートの数（＝４）と出力ポートの数（＝４）とは、何れも「２」のべき乗値（＝２m ）に設定される。
さらに、空中線系１２-A、１２-Bの何れについても、備えられるべきＯＮＥＴの数は、単一のビームの形成に適用されるべきアンテナ素子の数（以下、「クラスタ数」という。）Ｎｃに等しい値に設定される。
【００３３】
また、『これらの「２」のべき乗値（＝２m ）』およびクラスタ数Ｎｃは、アレーアンテナ１６の素子の数Ｎａ（＝２４）と、既述の電力集中度（＝１／Ｎ＝１／２）とに対して下式(1) が成立する値に、予め設定される。
２m ＝Ｎａ／Ｎｃ／Ｎ  ・・・（１）
一方、ビームフォーミング部１１は、これらの「２」のべき乗値（＝２m ）、クラスタ数Ｎｃ、アレーアンテナ１６の素子の数Ｎａおよび電力集中度（＝１／Ｎ）の如何にかかわらず、従来例におけるセミアクティブマルチポート増幅器構成と同様に、これらの値に適応した形態でビームフォーミングを行う。
【００３４】
すなわち、従来のセミアクティブマルチポート増幅器構成と同様に、「ＯＮＥＴがＨＹＢの組み合わせとして構成されること」によって回路の共用化が図られるにもかかわらず、形成されるべきビームの数がサブ空中線系毎に異なる場合であっても、ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3 に備えられたＨＹＢの内、入力端子や出力端子が終端されるべきＨＹＢの数が最小限度に抑えられる。
【００３５】
なお、本実施形態では、搭載されたＨＰＡの総数は、図７に示す従来例に搭載されたＨＰＡの数の１．５（＝２４／１６）倍となる。しかし、このようなＨＰＡの総数の増加に起因する重量の増加分については、下記に示す点で図７に示す従来例との大きな差は生じない。
・  ＨＰＡ１３-A01〜１３-A12、１３-B01〜１３-B12に配分される送信電力は、図７に示す従来例に比べて、（１／１．５）倍となる。
・  しかし、このようにＨＰＡに配分される送信電力がこの程度に増加したことに起因するＨＰＡの総重量の増加分は、一般に、筐体や電源回路の重量に比べて大幅に小さい。
【００３６】
このように本実施形態によれば、ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3 に備えられるＨＹＢの総数に併せて、これらのＨＹＢの内、出力ポートが終端され得るＨＹＢの数が小さな値に制限されるので、単一のビームを介して放射されるべき最大の送信電力の電力集中度の範囲における可変が損なわれることなく、小型化および軽量化に併せて、損失の低減が図られる。
【００３７】
なお、アンテナ素子の数Ｎａは、下記の事項に応じて必ずしもクラスタ数Ｎｃの整数倍とはならず、かつ上式(1) 右辺の値は、「２」のべき乗とはならない可能性がある。
・  アンテナ素子の配置と形成されるべきビームの方向との対応
・  アンテナ素子の一部が複数のビームの形成に共用され得ること
このような場合（ここでは、簡単のため、アンテナ素子の数Ｎａが「７０」であり、かつクラスタ数が「３」であると仮定する。）におけるＯＮＥＴの重量は、例えば、単一のＨＰＡの一般的な重量（＝０．６キログラム）と、単一のＨＹＢの一般的な重量（＝０．３４５キログラム）と、所望の電力集中度（＝１／Ｎ）とに対して、図２に示される通りの値となる。
【００３８】
したがって、電力集中度（＝１／Ｎ）の逆数として定義される「トラヒック可変割合」（＝Ｎ）が「３」や「６」である場合には、図２に示すように上式（１）の右辺の値がそれぞれ「７．７８」（≒２3(＝８))、「３．８９」（≒２2(＝４))となるであるため、ＯＮＥＴの無駄な出力端子の数が少なく、ＨＰＡとＯＮＥＴの合計重量が小さく抑えられる。
【００３９】
また、本実施形態では、ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3 の全ての出力ポートが何らかの素子アンテナの給電点に接続されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、下記の出力ポートは、図４に示すように、所定の終端器を介して終端されてもよい。
・  並行して形成可能なビームの内、一部のビームのみが形成されるべき空中線系に備えられたＯＮＥＴの出力ポート
・  ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3 の出力ポートの内、ビームの増設用に確保され、かつ何れのアンテナ素子にも接続されていない出力ポート
さらに、本実施形態では、電力集中度が「１／２」に設定されている。
【００４０】
しかし、このような電力集中度は、運用の方針その他の要求に整合する限り、例えば、図４に示すように「１／１」に設定され、あるいは「１／３」以下の値に設定されてもよい。
さらに、図４に示す構成では、個々のＯＮＥＴは、一般に、１２（＝４×３）個のＨＹＢが備えられた「８×８」の入出力マトリクスとして構成される。したがって、全体では、３６（＝１２×３）個のＨＹＢが備えられる。
【００４１】
一方、本実施形態では、個々のＯＮＥＴが４（＝２×２）個のＨＹＢが備えられた「４×４」の入出力マトリクスとして構成される。したがって、全体では、２４（＝４×３×２）個のＨＹＢが備えられる。
すなわち、本実施形態では、電力集中度が「１／１」より小さな「１／２」であることが許容される限り、図４に示す構成との対比においては、備えられるべきＯＮＥＴの数が２倍の値となっても、これらのＯＮＥＴを構成するＨＹＢの総数が少ないために、大幅な軽量化が図られる。
［第二の実施形態］
図５は、本発明の第二の実施形態の動作フローチャートである。
【００４２】
以下、図１、図２および図５を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。
本実施形態の特徴は、コンピュータによって実行され、かつ「上述した第一の実施形態にかかわる給電装置」の設計を支援するソフトウエアによって実現される下記の処理（１）〜（６）の手順にある。
(1) 既定の望ましい諸元（ここでは、簡単のため、所定のマンマシンインタフェースの下で与えられると仮定する。）に基づいて上式(1) が成立する数ｍ（≒１．７３５）を求める（図５(1))。
・  アンテナ素子の数の最大値Ｎａ「７０」
・  クラスタの数Ｎｃ「３」
・  電力集中度（＝１／Ｎ＝１／７）
(2) この数ｍと「１」との和未満の整数ｍapprox（＝２）を求める（図５(2))。
(3) その整数ｍapproxが数ｍに代えて代入された上式(1) が上記のアンテナ素子の数Ｎａ（＝７０）およびクラスタの数Ｎｃ（＝３）に対して成立する数Ｎ（＝５．８８)(以下、先行して求められたＮとの峻別を図るために「Ｎapprox」と表記する。）を求める（図５(3))。
(4) この数Ｎapproxと「１」との和未満の最大の数Ｎobj(＝６）を求める（図５(4))。
(5) その最大の数Ｎobj の逆数を電力集中度として確定する（図５(5))。
(6) この電力集中度に適合した下記の事項を諸元を求める（図５(6))。
・  サブ空中線系の総数（６＝Ｎobj ）
・  サブ空中線系毎に備えられるべきＯＮＥＴの数（＝３＝Ｎｃ）
・  サブ空中線系毎に並行して形成されるべきビームの数ｎに対して下式が成立するアンテナ素子の数Ｎａｐ
Ｎａｐ≧ｎ・Ｎｃ・Ｎapprox  ・・・（２）
したがって、本実施形態によれば、「回線設計やトラヒックにかかわる業務」を担当する者によって与えられる電力集中度の目標値が損なわれることなく、一般に、このような業務に関与しない技術者によって行われる「空中線系の設計」が円滑に確度高く行われ、しかも、図２(1)、(2)に示されるように、軽量化が図られると共に、従来例に比べて小型化が確度高く達成される。
【００４３】
なお、上述した各実施形態では、アレーアンテナ１６は、ビームフォーミング部１１が行うビームフォーミングの下で、ＨＰＡ１３-A01〜１３-A12およびＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3を介して給電され、かつ送信のみに供されている。
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、例えば、下記の通りに構成されることによって、アレーアンテナ１６が受信のみ、あるいは送信と受信との双方に供される場合にも同様に適用可能である。
・  ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3が送信と受信との何れにも適応可能な双方の入出力特性を有する回路として構成される。
・  アンテナ素子１５-A11〜１５-A13、１５-A21〜１５-A23、１５-A31〜１５-A33、１５-A41〜１５-A43、１５-B11〜１５-B13、１５-B21〜１５-B23、１５-B31〜１５-B33、１５-B41〜１５-B43に到来し、かつＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3 によって合成されることによって与えられる個々の受信波に、既述のビームフォーミングの処理と反対の処理がビームフォーミング部１１によって施される。
【００４４】
さらに、上述した各実施形態では、ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3の前段にＨＰＡ１３-A01〜１３-A12、１３-B01〜１３-B12がそれぞれ配置されている。
しかし、これらのＨＰＡ１３-A01〜１３-A12、１３-B01〜１３-B12は、ビームフォーミング部１１の出力からアンテナ素子１５-A11〜１５-A13、１５-A21〜１５-A23、１５-A31〜１５-A33、１５-A41〜１５-A43、１５-B11〜１５-B13、１５-B21〜１５-B23、１５-B31〜１５-B33、１５-B41〜１５-B43の給電点に至る区間のレベルダイヤグラムに適応可能な直線性とダイナミックレンジとを有する限り、例えば、ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3の後段、あるいはこれらのＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3に備えられるＨＹＢの段間に配置されてもよい。
【００４５】
また、上述した各実施形態では、アレーアンテナ１６に備えられたアンテナ素子１５-A11〜１５-A13、１５-A21〜１５-A23、１５-A31〜１５-A33、１５-A41〜１５-A43、１５-B11〜１５-B13、１５-B21〜１５-B23、１５-B31〜１５-B33、１５-B41〜１５-B43の全てが異なるビームの形成に適用されている。
しかし、これらのアンテナ素子１５-A11〜１５-A13、１５-A21〜１５-A23、１５-A31〜１５-A33、１５-A41〜１５-A43、１５-B11〜１５-B13、１５-B21〜１５-B23、１５-B31〜１５-B33、１５-B41〜１５-B43の何れも、異なる複数のビームの形成に併用されてもよい。
【００４６】
さらに、上述した各実施形態では、空中線系１２-A、１２-Bの双方に、共通の電力集中度（＝１／Ｎ）が適用されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、トラフィックが広範に集中し、かつ増減し得る地域にビームを形成すべきサブ空中線系については、仮想的な複数Ｐのサブ空中線系の集合として見なされることによって、他のサブ空中線系に比べてＰ倍の送信電力が配分されてもよい。
【００４７】
また、上述した各実施形態では、上式（１）の右辺の値が「２」のべき乗値となる値に、クラスタ数Ｎｃ、電力集中度（＝１／Ｎ）およびアンテナ素子の数Ｎａの組み合わせが設定されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、ＯＮＥＴ１４-A1、１４-A2、１４-A3 、１４-B1、１４-B2、１４-B3 の出力ポート（入力ポート）の数が「２」のべき乗値でなくても、全送信電力の内、全てのビームに実際に放射される送信電力の総和の比率（送信電力の効率を意味する。）が所望の下限値以上となる限り、これらの出力ポート（入力ポート）の数の最大値のべき乗に設定されてもよい。
【００４８】
さらに、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】
【００４９】
【図１】本発明の第一および第二の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第一および第二の実施形態で達成される軽量化の程度を示す図である。
【図３】本発明の第一および第二の実施形態の他の構成を示す図（２）である。
【図４】本発明の第一および第二の実施形態の他の構成を示す図（１）である。
【図５】本発明の第二の実施形態の動作フローチャートである。
【図６】マルチポート増幅器の構成例を示す図である。
【図７】セミアクティブマルチポート増幅器の構成を示す図（１）である。
【図８】セミアクティブマルチポート増幅器の構成を示す図（２）である。
【符号の説明】
【００５０】
１１  ビームフォーミング部
１２  サブ空中線系
１３  増幅器（ＨＰＡ）
１４  出力分配合成回路（ＯＮＥＴ）
１５  アンテナ素子
１６  アレーアンテナ
【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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