(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星に対する指令の内容を示すコマンド信号を発生するコマンド信号発生手段と、上記コマンド信号発生手段から発生されたコマンド信号の電力を増幅する電力増幅手段と、上記電力増幅手段により電力が増幅されたコマンド信号を上記衛星に向けて送信するコマンド信号送信手段とを備えた衛星管制システムにおいて、
上記衛星の軌道を示す軌道情報を参照して、上記コマンド信号送信手段から上記衛星までの距離を特定し、上記距離に対応する電波伝搬損失から上記コマンド信号の送信電力を算出する送信電力算出手段と、上記電力増幅手段の飽和電力を制御して、上記電力増幅手段による増幅後のコマンド信号の電力を上記送信電力算出手段により算出された送信電力に近づける電力制御手段とを設け、
上記電力制御手段は、上記送信電力算出手段により算出された送信電力に応じて、上記電力増幅手段を構成している複数の増幅器の中で、上記コマンド信号の電力を増幅する増幅器を切り替えることを特徴とする衛星管制システム。
【請求項２】
上記送信電力算出手段により算出された送信電力とコマンド信号の送信時刻との対応関係を記憶する記憶手段を設け、
上記電力制御手段は、上記記憶手段から現時刻に対応する送信電力を読み込み、上記電力増幅手段の飽和電力を制御して、該電力増幅手段による増幅後のコマンド信号の電力を上記送信電力に近づけ、上記送信電力算出手段により算出された送信電力に応じて、上記電力増幅手段を構成している複数の増幅器の中で、上記コマンド信号の電力を増幅する増幅器を切り替えることを特徴とする請求項１記載の衛星管制システム。
【請求項３】
上記電力制御手段は、上記送信電力算出手段により算出された送信電力に応じて、上記電力増幅手段を構成している複数の上記増幅器の中から、上記コマンド信号の電力を増幅する少なくとも１以上の上記増幅器を選択し、その選択した上記増幅器により電力が増幅された上記コマンド信号を合成させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の衛星管制システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星に対する指令の内容を示すコマンド信号を衛星に向けて送信する衛星管制システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管制対象の衛星の中には、地球局から距離が近い衛星と、地球局から距離が遠い衛星が混在している。
例えば、衛星管制用の地球局に設置される衛星管制システムから送信されるコマンド信号は伝搬損失により減衰し、その伝搬損失は、地球局から衛星までの距離に比例する。
したがって、地球局から距離が遠い衛星ほど、コマンド信号の伝搬損失が大きくなるため、全ての衛星がコマンド信号を受信できるようにするには、地球局から最も距離が遠い衛星に合わせて、コマンド信号の送信電力を大きくする必要がある。
このため、従来の衛星管制システムでは、地球局から最も距離が遠い衛星がコマンド信号を受信できるように、コマンド信号の電力を増幅する電力増幅装置の飽和電力を定めている。
【０００３】
以下の特許文献１には、増幅器の出力側に可変減衰器を設けて、送信電力を制御する技術が開示されている。
なお、電力増幅装置の飽和電力は、図１９に示すように、電力増幅装置の出力電力が飽和する電力レベルであり、従来の衛星管制システムにより制御される送信電力Ｘは、「０＜＜Ｘ≦飽和電力から若干低い値」の範囲で設定されるものである。
従来の衛星管制システムでは、飽和電力が一定で、送信電力Ｘの値だけを衛星との距離に応じて変動させているため、消費電力のロスが大きくなることがある。
【０００４】
ここで、図２０は増幅器の入出力消費電力特性を示す説明図であり、図２１は増幅器のドレイン電圧Ｖｄを制御したときの入出力消費電力特性の一例を示す説明図である。
図２０及び図２１より、増幅器の出力（Ｐｏｕｔ）が同一である場合、出来るだけ飽和電力を下げた方が、消費電力が小さくなることが分かる。
具体的には、増幅器の出力（Ｐｏｕｔ）として、例えば、３４ｄＢｍ必要な場合、Ｖｄ＝８．５Ｖであれば、飽和電力が３６．５ｄＢｍで、消費電力が５．８Ｗとなり、Ｖｄ＝６．５Ｖであれば、飽和電力が３５．０ｄＢｍで、消費電力が４．２Ｗとなる。
このため、飽和電力を抑えた方が、消費電力が小さくなることが分かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２４９２２６号公報（段落番号［０００５］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の衛星管制システムは以上のように構成されているので、地球局から最も距離が遠い衛星がコマンド信号を受信できるように、コマンド信号の電力を増幅する電力増幅装置の飽和電力を定めている。これにより、管制対象の全ての衛星がコマンド信号を受信することができるが、地球局から距離が近い衛星に対してコマンド信号を送信する際には、電力増幅装置の飽和電力に余裕が有り過ぎて、無駄な電力を消費してしまっているという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、無駄な電力消費を抑えて、低消費電力化を図ることができる衛星管制システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る衛星管制システムは、衛星の軌道を示す軌道情報を参照して、コマンド信号送信手段から衛星までの距離を特定し、距離に対応する電波伝搬損失からコマンド信号の送信電力を算出する送信電力算出手段と、電力増幅手段の飽和電力を制御して、電力増幅手段による増幅後のコマンド信号の電力を送信電力算出手段により算出された送信電力に近づける電力制御手段とを設け、電力制御手段は、送信電力算出手段により算出された送信電力に応じて、電力増幅手段を構成している複数の増幅器の中で、コマンド信号の電力を増幅する増幅器を切り替えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、衛星の軌道を示す軌道情報を参照して、コマンド信号送信手段から衛星までの距離を特定し、距離に対応する電波伝搬損失からコマンド信号の送信電力を算出する送信電力算出手段と、電力増幅手段の飽和電力を制御して、電力増幅手段による増幅後のコマンド信号の電力を送信電力算出手段により算出された送信電力に近づける電力制御手段とを設け、電力制御手段は、送信電力算出手段により算出された送信電力に応じて、電力増幅手段を構成している複数の増幅器の中で、コマンド信号の電力を増幅する増幅器を切り替えるように構成したので、距離が近い衛星にコマンド信号を送信する際には電力増幅手段の飽和電力を抑えることができるようになり、その結果、電力増幅手段での無駄な電力消費を抑えて、低消費電力化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による衛星管制システムを示す構成図である。
【図２】地球上の衛星管制システムにおけるアンテナ装置１３と衛星の位置関係を示す説明図である。
【図３】衛星高度が２５０ｋｍ、１０００ｋｍ及び３５７８６ｋｍ（静止軌道の高度）の衛星について、地球中心から見たアンテナ装置１３と衛星の角度θと、アンテナ装置１３と衛星間の距離ｄとの対応関係を示すグラフ図である。
【図４】アンテナ装置１３と衛星間の距離ｄに対応する伝搬損失Ｌａｉｒの算出結果を示すグラフ図である。
【図５】この発明の実施の形態１による他の衛星管制システムを示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による衛星管制システムを示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３による衛星管制システムの一部を示す構成図である。
【図８】増幅素子２３におけるドレイン電圧と飽和電力の関係を示す説明図である。
【図９】増幅素子２３におけるドレイン電圧と消費電力の関係を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による衛星管制システムの一部を示す構成図である。
【図１１】ｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの飽和電力を示す説明図である。
【図１２】ｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの消費電力を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による衛星管制システムの一部を示す構成図である。
【図１４】増幅器２６の合成数と飽和電力の関係を示す説明図である。
【図１５】増幅器２６の合成数と消費電力の関係を示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態６による衛星管制システムを示す構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態６による衛星管制システムを示す構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態６による衛星管制システムを示す構成図である。
【図１９】電力増幅装置の飽和電力を示す説明図である。
【図２０】増幅器の入出力消費電力特性を示す説明図である。
【図２１】増幅器のドレイン電圧Ｖｄを制御したときの入出力消費電力特性の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
この実施の形態１では、電力増幅装置の低消費電力化を図るため、衛星管制システムが、従来例のように送信電力だけを制御するのではなく、飽和電力を制御することにより、衛星との距離に応じて設定した送信電力を得るために必要な最低限の飽和電力が得られるようにしている。
【００１２】
図１はこの発明の実施の形態１による衛星管制システムを示す構成図である。
図１において、衛星１，２は地球を周回している管制対象の衛星であり、衛星１，２は
地球局からの距離が異なっている。
図１の例では、説明の簡単化のため、管制対象の衛星の数が２台だけであるが、３台以上の衛星が管制対象であってもよい。
衛星管制システム３は例えば地球局に設置され、衛星１，２に対する指令の内容を示すコマンド信号を衛星１，２に向けて送信する装置である。
【００１３】
コマンド信号発生装置１１は衛星１又は衛星２に対する指令の内容を示すコマンド信号を発生する装置である。なお、コマンド信号発生装置１１はコマンド信号発生手段を構成している。
電力増幅器１２は制御回路１５の制御の下で、コマンド信号発生装置１１から発生されたコマンド信号の電力を増幅する装置である。なお、電力増幅器１２は電力増幅手段を構成している。
アンテナ装置１３は電力増幅器１２により電力が増幅されたコマンド信号を衛星１又は衛星２に向けて送信する装置である。なお、アンテナ装置１３はコマンド信号送信手段を構成している。
【００１４】
標準時刻装置１４は正確な時刻を示す時刻情報を出力する装置である。
制御回路１５は送信電力算出部１６及び電力制御部１７から構成されており、電力増幅器１２の飽和電力を制御することで、コマンド信号の送信電力を適正な電力に制御する装置である。
【００１５】
制御回路１５の送信電力算出部１６は標準時刻装置１４から出力された時刻情報が示す現時刻と、衛星１，２の軌道を示す軌道予測情報とを参照して、アンテナ装置１３から衛星１，２までの現時刻における距離を特定し、その距離に対応する電波伝搬損失からコマンド信号の送信電力を算出する処理を実施する。なお、送信電力算出部１６は送信電力算出手段を構成している。
制御回路１５の電力制御部１７は電力増幅器１２の飽和電力を制御して、電力増幅器１２による増幅後のコマンド信号の電力を送信電力算出部１６により算出された送信電力に近づける処理を実施する。
即ち、電力制御部１７は電力増幅器１２による増幅後のコマンド信号の電力が送信電力算出部１６により算出された送信電力と一致するように、電力増幅器１２の飽和電力を制御する処理を実施する。なお、電力制御部１７は電力制御手段を構成している。
【００１６】
次に動作について説明する。
コマンド信号発生装置１１は、衛星１又は衛星２を制御する際、指令の内容を示すコマンド信号を発生する。ここでは、説明の便宜上、衛星１に送信するコマンド信号を発生するものとする。
電力増幅器１２は、コマンド信号発生装置１１がコマンド信号を発生すると、制御回路１５の制御の下で、そのコマンド信号の電力を増幅し、電力増幅後のコマンド信号をアンテナ装置１３に出力する。
アンテナ装置１３は、電力増幅器１２から電力増幅後のコマンド信号を受けると、そのコマンド信号を衛星１に向けて送信する。
【００１７】
アンテナ装置１３から送信されたコマンド信号は、衛星１に到達するまでに伝搬損失Ｌａｉｒによって減衰する。
そのため、コマンド信号の送信電力が、衛星１の受信可能な電力レベルＰ以上になるように、電力増幅器１２がコマンド信号の電力を増幅する必要がある。
即ち、電力増幅器１２は、アンテナ装置３の利得がＧａｎｔ、電力増幅器１２の出力電力がＰｈｐａ、伝搬損失がＬａｉｒである場合、下記の式（１）が成立するように、コマンド信号の電力を増幅する必要がある。
Ｐｈｐａ＋Ｇａｎｔ−Ｌａｉｒ＞Ｐ                          （１）
【００１８】
ただし、アンテナ装置３の利得Ｇａｎｔと、衛星１の受信可能な電力レベルＰは、固定値であるため、電力増幅器１２の出力電力Ｐｈｐａは、下記の式（２）のように表すことができる。
Ｐｈｐａ＞Ｐ−Ｇａｎｔ＋Ｌａｉｒ                          （２）
また、伝搬損失Ｌａｉｒは、アンテナ装置１３から衛星１まで距離ｄと波長λから、下記の式（３）のように表すことができる。
Ｌａｉｒ［ｄＢ］＝１０・ｌｏｇ（４πｄ／λ）２              （３）
【００１９】
したがって、電力増幅器１２の出力電力Ｐｈｐａが、式（２）を満足すれば、アンテナ装置１３から送信されたコマンド信号が伝搬損失Ｌａｉｒによって減衰しても、衛星１がコマンド信号を受信することができる。
しかし、電力増幅器１２の出力電力Ｐｈｐａが必要以上に大きくなると、電力増幅器１２で無駄な電力を消費することになるので、式（２）を満足する範囲内で、出来る限り、電力増幅器１２の出力電力Ｐｈｐａを小さくすることが望ましい。
ただし、実際には、降雨等の他の要因による減衰量の増大もあるため、他の要因も考慮して、電力増幅器１２の出力電力Ｐｈｐａを決定する必要がある。
【００２０】
ここで、図２は地球上の衛星管制システムにおけるアンテナ装置１３と衛星の位置関係を示す説明図である。
また、図３は衛星高度が２５０ｋｍ、１０００ｋｍ及び３５７８６ｋｍ（静止軌道の高度）の衛星について、地球中心から見たアンテナ装置１３と衛星の角度θと、アンテナ装置１３と衛星間の距離ｄとの対応関係を示すグラフ図である。
また、図４はアンテナ装置１３と衛星間の距離ｄに対応する伝搬損失Ｌａｉｒの算出結果を示すグラフ図である。ただし、周波数は２．２ＧＨｚであるとしている。
【００２１】
図３及び図４から、衛星の高度によって、伝搬損失Ｌａｉｒに大きな差があることが分かる。
図４の例では、衛星高度が３５７８６ｋｍである場合には、伝搬損失Ｌａｉｒが最大約１９２ｄＢ、衛星高度が１０００ｋｍである場合には、伝搬損失Ｌａｉｒが最大約１７２ｄＢとなり、２０ｄＢ程度の伝搬損失差があることがわかる（２０ｄＢは１００倍に相当する）。
このため、衛星高度が３５７８６ｋｍの衛星を管制する場合と比較して、衛星高度が１０００ｋｍの衛星を管制する場合、コマンド信号の送信電力が１／１００でよいことになる。
【００２２】
また、図３及び図４から、アンテナ装置１３と衛星の角度差によっても、アンテナ装置１３と衛星間の距離ｄや、伝搬損失Ｌａｉｒが変化することがわかる。
例えば、衛星高度が２５０ｋｍである場合、アンテナ装置１３と衛星間の距離ｄは、２５０ｋｍから１８００ｋｍの間で変化する。これは、衛星が周回する間に距離ｄが変化することを示している。
このとき、伝搬損失Ｌａｉｒは、１４７ｄＢから１６４ｄＢの間で変化している。
【００２３】
制御回路１５の送信電力算出部１６は、衛星１の各時刻における予測位置（緯度、経度、高度）を示す軌道予測情報を収集する。
そして、送信電力算出部１６は、その軌道予測情報を参照して、標準時刻装置１４から出力された時刻情報が示す現時刻における衛星１の位置（緯度、経度、高度）を特定することで、アンテナ装置１３から衛星１までの現時刻における距離ｄを算出する。なお、アンテナ装置１３が設置されている位置は既知である。
送信電力算出部１６は、アンテナ装置１３から衛星１までの現時刻における距離ｄを算出すると、その距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒからコマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａを算出する。
【００２４】
例えば、衛星１の衛星高度が３５７８６ｋｍである場合、距離ｄが３５４００ｋｍであれば、アンテナ装置１３と衛星の角度θが−３０ｄｅｇであるため（図３を参照）、その距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒが１９１ｄＢとなる（図４を参照）。
コマンド信号の必要な送信電力である電力増幅器１２の出力電力Ｐｈｐａは、上記の式（２）より算出する。
Ｐｈｐａ＞Ｐ−Ｇａｎｔ＋Ｌａｉｒ
＝Ｐ−Ｇａｎｔ＋１９１
ただし、Ｇａｎｔ、Ｐは既知の固定値である。
上述したように、電力増幅器１２の出力電力Ｐｈｐａが必要以上に大きいと、電力増幅器１２で無駄な電力を消費するので、式（２）を満足する範囲内で、出来る限り小さな値とする。即ち、コマンド信号の必要な送信電力である電力増幅器１２の出力電力Ｐｈｐａを式（２）の右辺に近い値とする。
【００２５】
制御回路１５の電力制御部１７は、送信電力算出部１６が電波伝搬損失Ｌａｉｒからコマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａを算出すると、電力増幅器１２の出力電力が、送信電力算出部１６により算出された送信電力Ｐｈｐａと一致するように、電力増幅器１２の飽和電力を制御する。
【００２６】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、衛星１，２の軌道を示す軌道予測情報を参照して、アンテナ装置１３から衛星１，２までの距離ｄを特定し、その距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒからコマンド信号の送信電力Ｐｈｐａを算出する送信電力算出部１６と、電力増幅器１２の飽和電力を制御して、電力増幅器１２による増幅後のコマンド信号の電力を送信電力算出部１６により算出された送信電力Ｐｈｐａに近づける電力制御部１７とを設けるように構成したので、距離ｄが近い衛星にコマンド信号を送信する際には電力増幅器１２の飽和電力を抑えることができるようになり、その結果、電力増幅器１２での無駄な電力消費を抑えて、低消費電力化を図ることができる効果を奏する。
【００２７】
なお、この実施の形態１では、衛星１，２の軌道を示す軌道予測情報を参照して、アンテナ装置１３から衛星１，２までの距離ｄを特定し、その距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒからコマンド信号の送信電力Ｐｈｐａを算出する送信電力算出部１６が制御回路１５に搭載されているものを示したが、図５に示すように、制御回路１５が送信電力算出部１６を搭載しないようにしてもよい。
この場合、制御回路１５の電力制御部１７は、所望の送信電力を示す送信電力情報を入力し、電力増幅器１２の飽和電力を制御して、電力増幅器１２による増幅後のコマンド信号の電力を当該送信電力情報が示す送信電力に近づける処理を行う。
【００２８】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による衛星管制システムを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
制御回路１５の送信電力算出部１８は衛星１，２の軌道を示す軌道予測情報を参照して、アンテナ装置１３から衛星１，２までの各時刻ｔにおける距離ｄｔを特定し、各時刻ごとに、距離ｄｔに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒｔからコマンド信号の送信電力Ｐｈｐａｔを算出する処理を実施する。
また、送信電力算出部１８は算出結果である各時刻ｔの送信電力Ｐｈｐａｔを記憶装置２０に記録する処理を実施する。
なお、送信電力算出部１８は送信電力算出手段を構成している。
【００２９】
制御回路１５の電力制御部１９は記憶装置２０から現時刻（標準時刻装置１４から出力された時刻情報が示す時刻）に対応する送信電力Ｐｈｐａを読み込み、電力増幅器１２の飽和電力を制御して、電力増幅器１２による増幅後のコマンド信号の電力を送信電力Ｐｈｐａに近づける処理を実施する。
即ち、電力制御部１９は記憶装置２０から現時刻に対応する送信電力Ｐｈｐａを読み込み、電力増幅器１２による増幅後のコマンド信号の電力が、その送信電力Ｐｈｐａと一致するように、電力増幅器１２の飽和電力を制御する処理を実施する。なお、電力制御部１９は電力制御手段を構成している。
記憶装置２０は各時刻の送信電力Ｐｈｐａを記憶するＲＡＭやハードディスクなどの記録装置である。
【００３０】
上記実施の形態１では、制御回路１５の電力制御部１７が電力増幅器１２の飽和電力を制御する際に、送信電力算出部１６がコマンド信号の送信電力Ｐｈｐａを算出するものを示したが、送信電力算出部１８が事前に各時刻ｔの送信電力Ｐｈｐａｔを算出して記憶装置２０に記録し、電力制御部１９が電力増幅器１２の飽和電力を制御する際に、記憶装置２０から現時刻に対応する送信電力Ｐｈｐａを読み込むようにしてもよい。
以下、送信電力算出部１８及び電力制御部１９の処理内容を具体的に説明する。
【００３１】
制御回路１５の送信電力算出部１８は、衛星１の各時刻ｔにおける衛星１の位置（緯度、経度、高度）を示す軌道予測情報を収集する。
そして、送信電力算出部１８は、その軌道予測情報を参照して、各時刻ｔにおける衛星１の位置（緯度、経度、高度）を特定することで、アンテナ装置１３から衛星１までの各時刻ｔにおける距離ｄｔを算出する。なお、アンテナ装置１３が設置されている位置は既知である。
送信電力算出部１８は、アンテナ装置１３から衛星１までの各時刻ｔにおける距離ｄｔを算出すると、各時刻ｔにおける距離ｄｔに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒｔからコマンド信号の送信電力Ｐｈｐａｔを算出し、各時刻ｔにおけるコマンド信号の送信電力Ｐｈｐａｔを記憶装置２０に記録する。
【００３２】
制御回路１５の電力制御部１９は、電力増幅器１２の飽和電力を制御する際、標準時刻装置１４から出力された時刻情報を参照して現時刻を認識し、記憶装置２０に記録されている各時刻ｔにおける送信電力Ｐｈｐａｔの中から、現時刻の送信電力Ｐｈｐａの読み込みを行う。
電力制御部１９は、現時刻の送信電力Ｐｈｐａを読み込むと、電力増幅器１２の出力電力が、その送信電力Ｐｈｐａと一致するように、電力増幅器１２の飽和電力を制御する。
【００３３】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、送信電力算出部１８により算出された各時刻ｔの送信電力Ｐｈｐａｔを記憶する記憶装置２０を設け、電力制御部１９が、記憶装置２０から現時刻に対応する送信電力Ｐｈｐａを読み込み、電力増幅器１２の飽和電力を制御して、電力増幅器１２による増幅後のコマンド信号の電力を送信電力Ｐｈｐａに近づけるように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する他に、電力増幅器１２の飽和電力を制御する際に、送信電力Ｐｈｐａを算出する処理を実施する必要がなくなり、処理負荷の軽減を図ることができる効果を奏する。
【００３４】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による衛星管制システムの一部を示す構成図であり、図において、図１又は図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図７では、電力増幅器１２が可変減衰器２１、ドレイン電圧制御回路２２及び増幅素子２３から構成されている。
また、制御回路１５は送信電力算出部３１及び電力制御部３２から構成されている。
【００３５】
可変減衰器２１は電力制御部３２の制御の下で、コマンド信号発生装置１１から発生されたコマンド信号を減衰させる機器である。
ドレイン電圧制御回路２２は増幅素子２３のドレイン電圧（バイアス電圧）を電力制御部３２により指示された電圧に制御する回路である。
増幅素子２３は例えばＦＥＴから構成されており、ドレイン電圧制御回路２２によりドレイン電圧が制御されることで飽和電力が調整され、可変減衰器２１から出力されたコマンド信号の電力を増幅する素子である。
【００３６】
送信電力算出部３１は図１の送信電力算出部１６又は図６の送信電力算出部１８に相当する機能を有し、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａを算出する処理を実施する。なお、送信電力算出部３１は送信電力算出手段を構成している。
電力制御部３２は送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、増幅素子２３のドレイン電圧をドレイン電圧制御回路２２に指示する処理を実施する。なお、電力制御部３２は電力制御手段を構成している。
【００３７】
次に動作について説明する。
電力制御部３２は、送信電力算出部３１が送信電力Ｐｈｐａを算出すると、その送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、増幅素子２３のドレイン電圧をドレイン電圧制御回路２２に指示する。
ドレイン電圧制御回路２２は、電力制御部３２の指示の下、増幅素子２３のドレイン電圧を制御することで、増幅素子２３の飽和電力を調整する。
【００３８】
ここで、図８は増幅素子２３におけるドレイン電圧と飽和電力の関係を示す説明図である。また、図９は増幅素子２３におけるドレイン電圧と消費電力の関係を示す説明図である。
図８及び図９から明らかなように、増幅素子２３のドレイン電圧を高くすると、飽和電力及び消費電力が大きくなり、増幅素子２３のドレイン電圧を低くすると、飽和電力及び消費電力が小さくなる。
したがって、増幅素子２３のドレイン電圧を制御することで、増幅素子２３の飽和電力を調整することができ、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａが得られる範囲内で、増幅素子２３の飽和電力を抑えれば、結果的に、増幅素子２３の消費電力を低減することができる。
【００３９】
なお、電力制御部３２が、増幅素子２３のドレイン電圧だけでなく、可変減衰器２１の減衰量を制御しているのは、例えば、地球局から最も距離が近い衛星に対してコマンド信号を送信する場合には、電波伝搬損失Ｌａｉｒが小さいため、増幅素子２３の飽和電力を小さくしても、コマンド信号の送信電力が必要以上に大きいことがあるからである。
このため、電力制御部３２は、地球局から距離が近い衛星に対してコマンド信号を送信する際には、可変減衰器２１の減衰量を大きくし、地球局から距離が遠い衛星に対してコマンド信号を送信する際には、可変減衰器２１の減衰量を小さくする。
【００４０】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、電力制御部３２が、送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、ドレイン電圧制御回路２２を介して、増幅素子２３のドレイン電圧を制御するように構成したので、地球局からの距離が異なる複数の衛星が混在していても、電力増幅器１２での無駄な電力消費を抑えて、低消費電力化を図ることができる効果を奏する。
【００４１】
なお、この実施の形態３では、増幅素子２３がＦＥＴであるものを想定し、増幅素子２３のバイアス電圧として、ドレイン電圧を制御するものを示したが、増幅素子２３がＦＥＴであるものに限るものではなく、例えば、増幅素子２３がバイポーラトランジスタ等である場合には、増幅素子２３のバイアス電圧として、コレクタ電圧を制御することで、増幅素子２３の飽和電力を調整することができる。
また、増幅素子２３が半導体ではなく、例えば、ＴＷＴやクライストロンなどの管球である場合には、その管球に印加する高圧を制御することで、増幅素子２３の飽和電力を調整することができる。
【００４２】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４による衛星管制システムの一部を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１０では、電力増幅器１２が１台の可変減衰器２１、ｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎ及び２台の切替スイッチ２５−１，２５−２から構成されている。
増幅器２４−１〜２４−ｎは相互に飽和電力が異なる増幅素子で構成されている。
切替スイッチ２５−１はｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの中で、電力制御部３３が指定する増幅器２４を可変減衰器２１と接続するスイッチである。
切替スイッチ２５−２はｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの中で、電力制御部３３が指定する増幅器２４をアンテナ装置１３と接続するスイッチである。
【００４３】
電力制御部３３は送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、ｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの中で、コマンド信号の電力を増幅する増幅器２４を選択して、その増幅器２４の接続を切替スイッチ２５−１，２５−２に指示する処理を実施する。なお、電力制御部３３は電力制御手段を構成している。
【００４４】
次に動作について説明する。
図１１はｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの飽和電力を示す説明図であり、図１２はｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの消費電力を示す説明図である。
図１１及び図１２から明らかなように、電力増幅器１２に搭載されているｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの飽和電力及び消費電力は相互に異なっている。
【００４５】
電力制御部３３は、送信電力算出部３１がコマンド信号の送信電力Ｐｈｐａを算出すると、その送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、ｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの中で、コマンド信号の電力を増幅する増幅器２４を選択する。
即ち、電力制御部３３は、ｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの中で、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａが得られる飽和電力を有する増幅器２４を特定する。
また、電力制御部３３は、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａが得られる飽和電力を有する増幅器２４の中で、最も消費電力が小さい増幅器２４を選択する。
例えば、ｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの中で、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａが得られる飽和電力を有する増幅器２４が、増幅器２４−（ｎ−２），２４−（ｎ−１），２４−ｎである場合、増幅器２４−（ｎ−２），２４−（ｎ−１），２４−ｎの中で、最も消費電力が小さい増幅器２４−（ｎ−２）を選択する。
【００４６】
電力制御部３３は、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａが得られる飽和電力を有する増幅器２４の中で、最も消費電力が小さい増幅器２４を選択すると、その増幅器２４の接続を切替スイッチ２５−１，２５−２に指示する。
切替スイッチ２５−１は、電力制御部３３が接続を指示している増幅器２４を可変減衰器２１と接続し、切替スイッチ２５−２は、電力制御部３３が接続を指示している増幅器２４をアンテナ装置１３と接続する。
【００４７】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、電力制御部３３が、送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、ｎ台の増幅器２４−１〜２４−ｎの中で、コマンド信号の電力を増幅する増幅器２４を選択して、その増幅器２４の接続を切替スイッチ２５−１，２５−２に指示するように構成したので、地球局からの距離が異なる複数の衛星が混在していても、電力増幅器１２での無駄な電力消費を抑えて、低消費電力化を図ることができる効果を奏する。
【００４８】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５による衛星管制システムの一部を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１３では、電力増幅器１２が１台の可変減衰器２１、ｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎ、１台の分配器２７及び１台の合成器２８から構成されている。
図１３の例では、増幅器２６−１〜２６−ｎの飽和電力が同一であるものを想定しているが、増幅器２６−１〜２６−ｎの飽和電力が相互に異なっていてもよい。
【００４９】
分配器２７はｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎの中で、電力制御部３４から出力された選択信号が示す増幅器２６に対して、可変減衰器２１から出力されたコマンド信号を与える処理を実施する。
合成器２８はｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎの中で、電力制御部３４から出力された選択信号が示す増幅器２６により電力が増幅されたコマンド信号を合成して、合成後のコマンド信号をアンテナ装置１３に出力する処理を実施する。
【００５０】
電力制御部３４は送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、ｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎの中から、コマンド信号の電力を増幅する１台以上の増幅器２６を選択し、その増幅器２６を示す選択信号を分配器２７及び合成器２８に出力する処理を実施する。
【００５１】
次に動作について説明する。
図１４は増幅器２６の合成数と飽和電力の関係を示す説明図であり、図１５は増幅器２６の合成数と消費電力の関係を示す説明図である。
図１４及び図１５から明らかなように、増幅器２６の合成数によって、電力増幅器１２全体の飽和電力及び消費電力が異なる。
【００５２】
電力制御部３４は、送信電力算出部３１がコマンド信号の送信電力Ｐｈｐａを算出すると、その送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、ｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎの中から、コマンド信号の電力を増幅する１台以上の増幅器２６を選択する。
即ち、電力制御部３４は、ｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎのうち、最低限何台の増幅器２６を使用すれば、送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａを得るために必要な飽和電力を確保することができるかを決定することで、コマンド信号の電力を増幅する１台以上の増幅器２６を選択する。
【００５３】
例えば、最低限２台の増幅器２６を使用すれば、送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａが得られる場合、増幅器２６−１と増幅器２６−２を選択する。
また、最低限ｎ−３台の増幅器２６を使用すれば、送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａが得られる場合、増幅器２６−１，２６−２，・・・，２６−（ｎ−３）を選択する。
【００５４】
電力制御部３４は、ｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎの中から、コマンド信号の電力を増幅する１台以上の増幅器２６を選択すると、その選択した増幅器２６を示す選択信号を分配器２７及び合成器２８に出力する。
分配器２７は、電力制御部３４から選択信号を受けると、ｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎの中で、その選択信号が示す増幅器２６に対して、可変減衰器２１から出力されたコマンド信号を与える。
合成器２８は、電力制御部３４から選択信号を受けると、ｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎの中で、その選択信号が示す増幅器２６により電力が増幅されたコマンド信号を合成して、合成後のコマンド信号をアンテナ装置１３に出力する。
【００５５】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、電力制御部３４が、送信電力算出部３１により算出された送信電力Ｐｈｐａに応じて、可変減衰器２１の減衰量を制御するとともに、ｎ台の増幅器２６−１〜２６−ｎの中から、コマンド信号の電力を増幅する１台以上の増幅器２６を選択し、その選択した増幅器２６を示す選択信号を分配器２７及び合成器２８に出力するように構成したので、地球局からの距離が異なる複数の衛星が混在していても、電力増幅器１２での無駄な電力消費を抑えて、低消費電力化を図ることができる効果を奏する。
【００５６】
実施の形態６．
上記実施の形態１では、送信電力算出部１６が、アンテナ装置１３から衛星１までの距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒからコマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａを算出する際、降雨等の他の要因を考慮して、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａを算出する必要がある旨を示している。
具体的には、図１６に示すように、アンテナ装置１３の近くに設置されている雨量計３１により計測される雨量を考慮して、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａを算出するようにする。
【００５７】
即ち、送信電力算出部１６は、雨量計３１により計測される雨量が零である場合、上記実施の形態１と同様に、アンテナ装置１３から衛星１までの距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒからコマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａを算出する。
一方、雨量が零でない場合、コマンド信号を乗せた電波が雨量によって減衰することを考慮し、アンテナ装置１３から衛星１までの距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒから算出した送信電力Ｐｈｐａに対して、雨量に比例等する値を加算等することで、その送信電力Ｐｈｐａを補正するようにする。
【００５８】
ここでは、アンテナ装置１３付近の雨量を考慮して、コマンド信号の必要な送信電力Ｐｈｐａを算出するものを示したが、雨雲の存在が、コマンド信号を乗せた電波が減衰する要因となるため、図１７に示すように、外部から与えられる雨雲の高度情報を参照して、電波の減衰量を特定し、送信電力算出部１６が、アンテナ装置１３から衛星１までの距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒから算出した送信電力Ｐｈｐａに対して、その減衰量に比例等する値を加算等することで、その送信電力Ｐｈｐａを補正するようにしてもよい。
【００５９】
以下の非特許文献１には、衛星を見た仰角、雨滴層の高度（気温より算出）及び降雨強度（雨量計）から減衰量を求めることが可能である旨が開示されている。特に、非特許文献１の２．２節，２．３節には、温度より雨滴層の高度を算出することで、より正確な減衰量を確認することが可能である旨が開示されている。
また、雨雲などの高度の観測は、レーダ装置により容易に観測できることが、例えば、特開平１１−２８１７４１号公報に開示されている。
［非特許文献１］
昭和６２年度電気通信技術審議会答申  諮問第６号「通信衛星３号等の中継器の効率的利用のための技術的条件及び地球局の標準化」
【００６０】
また、図１８に示すように、減衰の因子に関わらず、電波の減衰量を示す減衰量情報が外部から与えられる場合には、送信電力算出部１６が、アンテナ装置１３から衛星１までの距離ｄに対応する電波伝搬損失Ｌａｉｒから算出した送信電力Ｐｈｐａに対して、その減衰量情報が示す減衰量に比例等する値を加算等することで、その送信電力Ｐｈｐａを補正するようにしてもよい。
【００６１】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１，２  衛星、３  衛星管制システム、１１  コマンド信号発生装置（コマンド信号発生手段）、１２  電力増幅器（電力増幅手段）、１３  アンテナ装置（コマンド信号送信手段）、１４  標準時刻装置、１５  制御回路、１６，１８，３１  送信電力算出部（送信電力算出手段）、１７，１９，３２，３３，３４  電力制御部（電力制御手段）、２０  記憶装置、２１  可変減衰器、２２  ドレイン電圧制御回路、２３  増幅素子、２４−１〜２４−ｎ  増幅器、２５−１，２５−２  切替スイッチ、２６−１〜２６−ｎ  増幅器、２７  分配器、２８  合成器、３１  雨量計。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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