(57)【要約】【課題】  複数のアンテナパターンの組み合わせで、地上局と通信可能となるように所望のアンテナパターンを得る場合、人工衛星の姿勢角度の変化に対応してアンテナパターンのヌル点の角度を移動させ、通信可能角度領域を拡大できない。【解決手段】  衛星に搭載され、常時は通信対象指向面側を向く通信用アンテナと、衛星に搭載され、常時は通信対象逆指向面側を向く通信用アンテナと、前記通信用アンテナの各々に接続され、前記通信用アンテナの各々から出力された受信信号の信号特性を変える信号特性可変器と、前記信号特性可変器の各々から出力された受信信号を合成して送受信機に入力する電力分合波器と、前記電力分合波器から出力される受信信号電力を検出し、前記衛星の姿勢の変化による前記受信電力の変化に基づいて、少なくとも一方の前記信号特性可変器を制御する制御部とを備える。【選択図】  図２
2007221303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星に搭載され、常時は通信対象指向面側を向く通信用アンテナと、
衛星に搭載され、常時は通信対象逆指向面側を向く通信用アンテナと、
前記通信用アンテナの各々に接続され、前記通信用アンテナの各々から出力された受信信号の信号特性を変える信号特性可変器と、
前記信号特性可変器の各々から出力された受信信号を合成して送受信機に入力する電力分合波器と、
前記電力分合波器から出力される受信信号電力を検出し、前記衛星の姿勢の変化による前記受信電力の変化に基づいて、少なくとも一方の前記信号特性可変器を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする衛星通信アンテナ装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記電力分合波器から出力された受信信号電力が所定の電力を満たさない場合、
前記信号特性可変器の各々から出力された受信信号電力を比較して、大きい受信信号電力を出力すると判定された前記信号特性可変器に接続されるアンテナの通信可能角度領域を拡大するように、少なくとも一方の前記信号特性可変器を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の衛星通信アンテナ装置。
【請求項３】
前記信号特性可変器として電力減衰器を用い、
前記制御部は、
前記電力分合波器から出力された受信信号電力が所定の電力を満たさない場合、
前記電力減衰器の各々から出力された受信信号電力を比較して、大きい受信信号電力を出力すると判定された前記電力減衰器に接続されるアンテナの通信可能角度領域を拡大するように、少なくとも前記通信対象逆指向面側を向く通信用アンテナと接続される前記電力減衰器を制御する
ことを特徴とする請求項１または２記載の衛星通信アンテナ装置。
【請求項４】
前記信号特性可変器として電力増幅器を用い、
前記制御部は、
前記電力分合波器から出力された受信信号電力が所定の電力を満たさない場合、
前記電力増幅器の各々から出力された受信信号電力を比較して、大きい受信信号電力を出力すると判定された前記電力増幅器に接続されるアンテナの通信可能角度領域を拡大するように、少なくとも前記通信対象指向面側を向く通信用アンテナと接続される前記電力増幅器を制御する
ことを特徴とする請求項１または２記載の衛星通信アンテナ装置。
【請求項５】
衛星に搭載され、常時は通信対象指向面側を向く通信用アンテナと、
衛星に搭載され、常時は通信対象逆指向面側を向く通信用アンテナと、
前記通信用アンテナの各々に接続され、前記通信用アンテナの各々から出力された受信信号の位相特性を変える位相遅延器と、
前記位相遅延器の各々から出力された受信信号を合成して送受信機に入力する電力分合波器と、
前記電力分合波器から出力された受信信号電力が所定の電力を満たさない場合、
前記衛星の姿勢によらず通信対象と通信可能とするように、前記位相遅延器を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする衛星通信アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテレメトリ信号を地上局に伝送するために搭載されるテレメトリ・トラッキング・コマンド系や、ミッションデータを地上局に伝送するための直接伝送系に適用される人工衛星のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星と地上局との間で通信を行う際には、人工衛星の姿勢が変化してもそれに応じて地上局との通信が可能となるようにアンテナを配置する必要がある。例えば、人工衛星が衛星軌道に乗るまでの間や、周回衛星などにおいて地上局に対して人工衛星が回転するような姿勢をとる場合、人工衛星の姿勢は不安定であるため、人工衛星のアンテナを地球指向面側（後述）しか搭載しないと、地上局との通信回線の要求電力が満足できない。
従って、通信が遮断される恐れがある。
【０００３】
このような課題を解決するために、人工衛星と地上局との間で通信を行う際、必要なアンテナ放射パターンを得ることを目的としたアンテナ装置の一例として、スイッチと分合波器とを組み合わせた従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１１０２７号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の場合では、複数のアンテナと、複数のスイッチと、複数の分合波器の組み合わせを用いて所望のアンテナパターンを得ており、通信の遮断を防いでいる。しかし複数のアンテナを用いたパターンの組み合わせで、地上局と通信可能となるように所望のアンテナパターンを得ているため、人工衛星が回転するような姿勢角度の変化に対応してアンテナパターンのヌル点の角度を移動させ、通信可能角度領域を拡大させたくても拡大できないという問題がある。また、スイッチの切り替えにより所望のアンテナパターンを得ている。従って、通電状態のままでのスイッチの切り替えは、スイッチの故障を誘発し、通信不能となるという問題もある。
【０００６】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、人工衛星の姿勢変化に対応して、受信信号の信号特性を変える信号特性可変器を制御し、ヌル点の角度を移動あるいはその発生を抑圧して、通信可能角度領域を拡大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る衛星通信アンテナ装置は、
衛星に搭載され、常時は通信対象指向面側を向く通信用アンテナと、
衛星に搭載され、常時は通信対象逆指向面側を向く通信用アンテナと、
前記通信用アンテナの各々に接続され、前記通信用アンテナの各々から出力された受信信号の信号特性を変える信号特性可変器と、
前記信号特性可変器の各々から出力された受信信号を合成して送受信機に入力する電力分合波器と、
前記電力分合波器から出力される受信信号電力を検出し、前記衛星の姿勢の変化による前記受信電力の変化に基づいて、少なくとも一方の前記信号特性可変器を制御する制御部と
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力分合波器の受信信号電力を検出し、衛星の姿勢変化による受信電力の変化に基づいて、信号特性可変器により受信信号の特性を変えることでヌル点の角度を移動あるいはその発生を抑圧して、通信可能角度領域を拡大することができる。従って、通信回線確保が容易になり、通信の遮断を防ぐことが可能となる。またスイッチを用いる構成ではないため、スイッチの故障を誘発する恐れはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は実施の形態１を用いた運用例を説明する図である。人工衛星１の通信対象は、地球２上に設置された地上局３とする。人工衛星１が衛星軌道に乗り、地上局３と向き合う場合、人工衛星１には第１のアンテナ４と第２のアンテナ５が各々地球指向面側６の向き、地球逆指向面側７の向きに配置されるようにアンテナを搭載する。
【００１０】
ここで、人工衛星１と地上局３とを結ぶ直線をＺ軸とする。またＺ軸において、人工衛星１から地上局３へ進む向きを正の向きとする。また人工衛星１を基点としたとき、地上局３が見える向き、つまりＺ軸に対して正の向きを地球指向面側６、Ｚ軸に対して負の向きを地球逆指向面側７とする。従ってこの場合、通信対象指向面側は地球指向面側６、通信対象逆指向面側は地球逆指向面側７である。このように配置することにより、地球指向面側６の向きに配置した第１のアンテナ４は、ＲＦ信号８を送受信して地上局３と通信を行う。
【００１１】
一方、人工衛星１が衛星軌道に乗るまでの間や、地上局３に対して人工衛星１が回転するような姿勢をとる場合、第１のアンテナ４は地球逆指向面側７の向きに向くことがある。従って、この場合は地球指向面側６の向きには第２のアンテナ５があり、地上局３との通信は、第２のアンテナ５と行うこととなる。
【００１２】
図２は、実施の形態１における人工衛星１に搭載される衛星通信装置９の内部ブロック図である。図２において、４は地球指向面側６に配置され地上局３とＲＦ信号８の送受信を行う第１のアンテナ、５は地球逆指向面側７に配置され第１のアンテナ４と同様の機能を持った第２のアンテナである。第１のアンテナ４から出力された受信信号は、電力を減衰させる機能を持った第１の電力減衰器１０により、電力を減衰される。また、第２のアンテナ５から出力された受信信号は、電力を減衰させる機能を持った第２の電力減衰器１１により、電力を減衰される。第１の電力減衰器１０及び第２の電力減衰器１１から出力される受信信号は、電力分合波器１２により、受信信号を合成される。
【００１３】
合成された受信信号は、送受信部１３へ入力される。送受信部１３は、フィルタ１４、ダイプレクサ１５、送信部１６、受信部１７より構成される。フィルタ１４では、電力分合波器１２から出力される受信信号に対して、所望の周波数帯域の信号を減衰させる。ダイプレクサ１５は送信信号と受信信号を分離しており、受信時においては、フィルタ１４から出力された受信信号を受信部１７へ出力している。受信部１７では、ダイプレクサ１５から出力される受信信号の復調等を行う。
【００１４】
なお送信時においては、送信部１６にて送信信号等の作成を行い、ダイプレクサ１５へ出力される。ダイプレクサ１５では受信信号と送信信号を分離して、送信信号をフィルタ１４へ出力する。フィルタ１４では、所望の周波数帯域の信号を減衰させる。電力分合波器１２では、フィルタ１４より出力された送信信号を第１のアンテナ４と第２のアンテナ５から出力させるべく、送信信号の分波を行っている。電力分合波器１２から出力された送信信号は、第１の電力減衰器１０及び第２の電力減衰器１１を経て第１のアンテナ４及び第２のアンテナ５から出力される。
【００１５】
また制御部１８は、地上局３から第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１の電力減衰量を制御するための信号を受信し、第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１の電力減衰量を制御する制御信号を出力する。
【００１６】
ここで、第１のアンテナ４に入力される電界の振幅と位相をＡｐ(θ)、φｐ(θ)、第２のアンテナ５に入力される電界の振幅と位相をＡｍ(θ)、φｍ(θ)と表す。ここでθは、Ｚ軸の正の向きに対してなす角度であり、第１のアンテナ４が地球指向面側６の向きに向いており、地上局３と正対している場合θ＝０°、また第２のアンテナ５が地球指向面側６の向きに向いており、地上局３と正対している場合θ＝±１８０°とする。
【００１７】
例えば、第１の電力減衰器１０では電力の減衰を行わず、第２の電力減衰器１１のみ電力を減衰させ、第２のアンテナ５より出力される電界の振幅をΔＡｍ(θ)だけ小さくした場合を考える。そのとき、図２に示すように、第１の電力減衰器１０の出力をＡ点、第２の電力減衰器１１の出力をＢ点、電力分合波器１２の出力をＣ点とすると、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の電界は、複素表示（虚数単位ｊ）を用いて以下のように表される。
【００１８】
【数１】
2007221303.tif 000003
【００１９】
図３は、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５の各々に対して、第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１を作用させない場合と作用させた場合についての電力特性図を示したものである。図３において、横軸はアンテナ視野角θ（ｄｅｇ）、縦軸を相対電力（ｄＢ）として示している。また図３において、１９はＡ点の電力を、２０はＢ点の電力を、２１はＣ点の電力を、２２はヌル点を示している。
【００２０】
図３（ａ）は第１のアンテナ４と第２のアンテナ５の各受信信号に対して、第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１を作用させない場合についての電力特性図である。また図３（ｂ）は第１のアンテナ４と第２のアンテナ５の各受信信号に対して、第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１を作用させた場合についての電力特性図である。また図３（ａ）、（ｂ）に示した通信回線要求電力は、人工衛星１と地上局３との通信に必要なＣ点における電力を示している。従って、通信回線要求電力より低い電力は、人工衛星１と地上局３との通信が遮断されることを示す。
【００２１】
図３を説明するために、図４をもとに、例えば地上局３に対して人工衛星１が回転する姿勢変化と対応させて説明する。図４（ａ）は、人工衛星１に搭載されている第１のアンテナ４が地球指向面側６を向いており、地上局３と正対している場合である。このときＺ軸からみてθ＝０°である。またこの場合、第２のアンテナ５は地球逆指向面側７にある。図４（ｂ）は、人工衛星１が回転し始めて、Ｚ軸からみて例えば０°＜θ＜９０°の位置の姿勢となった場合を示す。この場合、第１のアンテナ４は地球指向面側６にあるものの、地球逆指向面側７に傾きつつある。またこの場合、第２のアンテナ５は地球逆指向面側７にあるものの、地球指向面側６に傾きつつある。
【００２２】
図４（ｃ）は、人工衛星１が更に回転して第１のアンテナ４はＺ軸からみてθ＝９０°の位置の姿勢となった場合を示す。またこの場合、第２のアンテナ５はＺ軸からみてθ＝−９０°となるため、図３（ａ）に示すとおり、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５に入力される受信信号の電力はほぼ等しくなる。
【００２３】
図４（ｄ）は、人工衛星１が更に回転して、Ｚ軸からみて９０°＜θ＜１８０°の姿勢となった場合を示す。この場合、第１のアンテナ４は地球逆指向面側７に傾いている。また第２のアンテナ５は地球指向面側６に傾いている。図４（ｅ）は、人工衛星１が更に回転して第１のアンテナ４は地球逆指向面側７を向いており、Ｚ軸からみてθ＝１８０°の位置の姿勢となった場合を示す。この場合、地上局３との通信は第２のアンテナ５で行う。
【００２４】
第１のアンテナ４は図４（ａ）のように、地上局３と正対し、θ＝０°で通信を行う場合、図３（ａ）でのＡ点の電力１９は最大になる。時間経過に伴い図４（ｂ）から（ｄ）のように人工衛星１の姿勢が変化する場合、図３（ａ）のＡ点の電力１９は小さくなる。図４（ｅ）つまりθ＝１８０°の場合、第１のアンテナ４は地球逆指向面側７に向いており、図３（ａ）でのＡ点の電力１９は最小となっている。
【００２５】
一方、第２のアンテナ５は、地球逆指向面側７の向きに向いているため、図４（ａ）つまりθ＝０°の場合、図３（ａ）でのＢ点の電力２０は最小になる。時間経過に伴い、図４（ｂ）から（ｄ）のように人工衛星１の姿勢が変化する場合、図３（ａ）のＢ点の電力２０は大きくなる。図４（ｅ）つまりθ＝１８０°の場合、第２のアンテナ５は地球指向面側６に向いているため、図３（ａ）でのＢ点の電力２０は最大となっている。
【００２６】
図３（ａ）におけるＣ点の電力２１として、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５に入力される受信信号の位相φｐ(θ)とφｍ(θ)がほぼ１８０°違う場合についての電力を示している。地上局３と通信する場合、図３（ａ）に示すように、θ＝０°を中心として、θの絶対値が９０°近くまでの角度θは、Ｃ点の電力２１は、第１のアンテナ４における受信信号電力の寄与が大きいので、第１のアンテナの通信可能角度領域を示している。
【００２７】
またθの絶対値が９０°から１８０°までの間は、Ｃ点の電力２１は、第２のアンテナ５における受信信号電力の寄与が大きいので、第２のアンテナの通信可能角度領域を示している。第１のアンテナ４及び第２のアンテナ５からの電力がほぼ等しくなる角度、つまりθの絶対値が９０°近傍では双方の電波が干渉し合い、ヌル点２２が発生し電力が極端に低下する。これは人工衛星１の姿勢が図４（ｃ）のような場合に相当する。従って、図３（ａ）に示すように電力が低下し通信回線要求電力を満たさない角度θでは通信不能となる。
【００２８】
一方、第２の電力減衰器１１にて第２のアンテナ５の出力信号電力を減衰させた場合の電力特性図である図３（ｂ）について考える。この場合、図３（ｂ）に示すようにＢ点からの電力を低下させるため、第１のアンテナ４及び第２のアンテナ５の出力信号電力がほぼ等しくなる角度θの絶対値は９０°より大きい角度となる。
【００２９】
これは例えば図４（ｄ）のような姿勢が考えられる。つまり第１のアンテナ４は地球逆指向面側７に向きつつあるため、Ａ点の電力１９はθの絶対値が９０°の場合より更に低下している。しかし、Ｂ点の電力２０は第２の電力減衰器１１で電力を低下させているため、Ａ点の電力１９とＢ点の電力２０はθ＝９０°より大きい角度でほぼ電力が同じになる。よって、Ｃ点の電力２１におけるヌル点２２の発生位置は、図３（ｂ）のようにθの絶対値が９０°より大きい角度へ移動する。
【００３０】
このように、第２のアンテナ５のからの電力を減衰させることにより、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５からの電力に相対的な差異を生じさせて、ヌル点２２の位置を角度θの絶対値が大きくなる方向に移動させる。これにより、図３（ｂ）に示すように地上局３と人工衛星１の第１のアンテナ４との間の通信可能角度領域を拡大することが可能となり、通信回線確保が容易となる。また、これはスイッチ等を用いた構成ではないため、スイッチの故障を誘発する恐れはない。
【００３１】
また第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１を用いることにより、人工衛星１の送信電力が大きすぎ、地上局３におけるアンテナの単位面積あたりの最大受信電力が規定以上となる場合、地上局３のアンテナが受信可能となるように人工衛星１の送信電力を減衰させて調整することがすることが可能である、という効果も奏する。
【００３２】
上記説明では第１の電力減衰器１０では信号の電力を減衰させず、第２の電力減衰器１１のみ用いて第２のアンテナ５より出力される電力を減衰させた。しかし、第１の電力減衰器１０及び第２の電力減衰器１１ともに電力を減衰させた上で、Ａ点の電力１９と比較して、Ｂ点の電力２０を相対的に低下させても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３３】
また説明内容からもわかるように、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５の出力信号電力に差を生じさせて、第１のアンテナの通信可能角度領域を角度θの絶対値が大きくなる方向に移動させているため、第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１の代わりに、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器を用いることも可能である。
【００３４】
つまり、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器を用いて、Ｂ点の電力と比較して、Ａ点の電力を相対的に増幅させれば、電力減衰器を用いた場合と同様、第１のアンテナの通信可能角度領域を角度θの絶対値が大きくなる方向に移動させることが可能となる。
【００３５】
また、この衛星通信アンテナ装置を、図５のような衛星間通信に用いることも可能である。例えば、図５に示すように、地上局３と通信を行う人工衛星１に対して、地球逆指向面側７に人工衛星２３がある場合を考える。人工衛星１は、通常、地球指向面側６にある第１のアンテナ４を用いて地上局３と通信を行う。これは、人工衛星１の通信対象を地上局３として、通信対象指向面側を地球指向面側６とした場合に相当する。従って、第２の電力減衰器１１により第２のアンテナ５の受信信号を減衰させ、角度θの絶対値が大きくなる方向にヌル点２２を移動させる。これにより第１のアンテナの通信可能角度領域を拡大させる。
【００３６】
一方、人工衛星１が地球逆指向面側７にある人工衛星２３と通信を行う場合は、地球逆指向面側７にある第２のアンテナ５を用いて通信を行う。これは、人工衛星１の通信対象を人工衛星２３として、通信対象指向面側を地球逆指向面側７とした場合に相当する。従って、第１の電力減衰器１０により第１のアンテナ４の受信信号を減衰させ、角度θの絶対値が小さくなる方向にヌル点２２を移動させる。これにより、第２のアンテナの通信可能角度領域を拡大させる。
【００３７】
なお人工衛星１において、衛星間通信から地上局３との通信に切り替える場合は、電力減衰器の制御と同様、地上局３から人工衛星１へ直接コマンドを送信して切り替えても良い。また第２のアンテナ５の通信可能角度領域が拡大している場合、人工衛星２３を介して制御信号を人工衛星１に送信し切り替えてもよい。
【００３８】
このように、地上局との通信及び衛星間通信を行う場合、第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１の減衰量を変更することで、第１のアンテナの通信可能角度領域、または第２のアンテナの通信可能角度領域を拡大することができるため、地上局との通信回線確保と、衛星間通信の回線確保を容易にすることができる。
【００３９】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２における人工衛星１に搭載される衛星通信装置９の内部ブロック図である。図６において、実施の形態１との相違点は、第１のアンテナ４から出力された受信信号の位相を遅延させる機能を持った第１の位相遅延器２４と、第２のアンテナ５から出力された受信信号の位相を遅延させる機能を持った第２の位相遅延器２５と、地上局３から第１の位相遅延器２４と第２の位相遅延器２５の位相遅延量を制御するための信号を受信し、第１の位相遅延器２４と第２の位相遅延器２５の位相遅延量を制御する制御信号を出力する制御部２６である。
【００４０】
図２と同様、第１のアンテナ４に入力される電界の振幅と位相をＡｐ(θ)、φｐ(θ)、第２のアンテナ５に入力される電界の振幅と位相をＡｍ(θ)、φｍ(θ)とする。
【００４１】
例えば、第１の位相遅延器２４では位相遅延を行わず、第２の位相遅延器２５のみ位相を遅延させ、第２のアンテナ５より出力される電界の位相をΔφｍ(θ)だけ遅らせた場合を考える。そのとき、図６に示すように、第１の位相遅延器２４の出力であるＡ点と、第２の位相遅延器２５の出力であるＢ点と、電力分合波器１２の出力であるＣ点の電界は、以下のように表される。
【００４２】
【数２】
2007221303.tif 000004
【００４３】
図７は、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５の各々に対して、第１の位相遅延器２４と第２の位相遅延器２５を作用させない場合と作用させた場合についての電力特性図を示したものである。図３と同様に図７では、横軸はアンテナ視野角θ（ｄｅｇ）、縦軸を相対電力（ｄＢ）を示している。また同様に、１９はＡ点の電力を、２０はＢ点の電力を、２１はＣ点の電力を、２２はヌル点を示している。
【００４４】
図７（ａ）は第１のアンテナ４と第２のアンテナ５の各受信信号に対して、第１の位相遅延器２４と第２の電力減衰器２５を作用させない場合についての電力特性図である。また図７（ｂ）は第１のアンテナ４と第２のアンテナ５の各受信信号に対して、第１の位相遅延器２４と第２の位相遅延器２５を作用させた場合についての電力特性図である。また図７（ａ）、（ｂ）に示した通信回線要求電力は、図３同様、人工衛星１と地上局３との通信に必要なＣ点における電力を示している。従って、通信回線要求電力より低い電力は、人工衛星１と地上局３との通信が遮断されることを示す。
【００４５】
図７（ａ）は図３（ａ）と同じであるため、説明は省略する。一方、第２の位相遅延器２５にて第２のアンテナ５の出力信号の位相を遅延させた場合の電力特性図である図７（ｂ）について考える。例えば、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５から出力される受信信号の位相差を調整し、双方の信号が弱めあい干渉する位相差から、強め合う位相差に変化させる。位相差を変更させることにより、Ｃ点の電力２１は、図７（ｂ）に示すように、任意の点においてヌル点の発生を抑圧できることがわかる。
【００４６】
このように、第２のアンテナ５の出力信号の位相を遅延させることにより、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５との位相に相対的な差異を生じさせて、ヌル点の発生を抑圧することが可能となる。これにより、図７（ｂ）に示すように地上局３と人工衛星１との間の全角度θで通信可能となり、通信遮断することがなくなる。また、この場合はスイッチ等を用いた構成ではないため、スイッチの故障を誘発する恐れはない。
【００４７】
上記説明では、第１の位相遅延器２４では位相を遅延させず、第２の位相遅延器２５のみ用いて第２のアンテナ５より出力される位相を遅延させた。しかし、第１の位相遅延器２４及び第２の位相遅延器２５ともに位相を遅延させた上で、Ａ点での位相とＢ点での位相を強めあうように変化しても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００４８】
実施の形態３．
実施の形態１、及び実施の形態２では、地上局３から電力減衰器の電力減衰量、または電力増幅器の電力増幅量、または位相遅延器の位相遅延量を制御するための信号を送信し、人工衛星１で受信し、制御部１８で電力減衰量または電力増幅量、制御部２６で位相遅延量を制御する制御信号を出力していた。しかし、電力減衰器等の出力を計測することにより、人工衛星１の内部で制御することも可能である。
【００４９】
図８は第１の電力減衰器１０と、第２の電力減衰器１１と、電力分合波器１２の出力電力を計測して制御部２７を用いて電力減衰量を制御するようにした衛星通信装置９のブロック図である。制御部２７以外は図２と同じため、説明は省略する。
【００５０】
図９は、制御部２７の動作を説明するフローチャートである。図９に従い、処理内容を説明する。例えば、衛星打ち上げ時に制御部２７の動作をスタートさせる（ステップＳＴ１０１）。制御部２７は、図８に記載しているように、第１の電力減衰器１０の出力であるＡ点の電力、第２の電力減衰器１１の出力であるＢ点の電力、電力分合波器１２の出力であるＣ点の電力を常時計測する。
【００５１】
計測しているＣ点の電力と、例えば図３記載の通信回線要求電力にある値の電力を加えた電力（以下、所定電力、と表記する）とを比較する（ステップＳＴ１０２）。ここで、所定電力は回線設計や地上試験等において事前に設定しておいてもよいし、地上局３より信号を送信し所定電力の設定を変更してもよい。
【００５２】
Ｃ点の電力が所定電力を上回っている場合は、制御部２７は第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１に対する制御信号は出力せず、Ｃ点の電力を計測し続ける。一方、Ｃ点の電力が所定電力を下回っている場合は、Ａ点の電力とＢ点の電力を比較する（ステップＳＴ１０３）。
【００５３】
Ａ点の電力がＢ点の電力を上回っている場合は、角度θの絶対値が９０°以下であり、第１のアンテナの通信可能角度領域にあることを示している。従って、第２の電力減衰器１１を用いて、Ｂ点の電力を減衰させるように、制御部２７より制御信号を第２の電力減衰器１１に出力する（ステップＳＴ１０４）。これは、図３（ｂ）の場合に相当し、ヌル点２２を角度θの絶対値が大きくなる方向に移動することを意味する。またこの場合は、図４（ｂ）に示すように、人工衛星１の姿勢はＺ軸から見て角度θが増加し、地球指向面側６から傾いていることを示している。なお減衰量は、例えば第１のアンテナの通信可能角度領域が、θの絶対値が０°から９０°を上回る角度となるように減衰させる。
【００５４】
更にＣ点の電力と所定電力を比較する（ステップＳＴ１０５）。第２の電力減衰器１１を用いて、Ｂ点の電力を減衰させることでＣ点の電力は増加するため、Ｂ点の電力を減衰させた当初は、Ｃ点の電力は所定電力を上回っているはずである。従って制御部２７は第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１に対する制御信号は出力せず、Ｃ点の電力を計測し続ける。
【００５５】
しかし時間経過に伴い、人工衛星１の姿勢が、図４（ｃ）を経て図４（ｄ）に示すような姿勢になり、Ｃ点の電力が所定電力を下回った場合、Ｚ軸から見て角度θが９０°以上となる。この場合、第２のアンテナ５が地球指向面側６に傾いているため、地上局３との通信には、第２のアンテナ５を用いる。
【００５６】
従って、第２のアンテナ５と地上局３との間で通信を行うために、第２の電力減衰器１１の減衰量を０とし、第１の電力減衰器１０でＡ点の電力を減衰させる（ステップＳＴ１０６）。これは、図３（ｂ）とは逆に、ヌル点２２を角度θの絶対値が９０°以下の方向に移動することを意味する。これはまた第２のアンテナの通信可能角度領域が拡大したことを意味する。
【００５７】
制御部２７は、外部コマンド等により強制終了させない場合、Ｃ点の電力を引き続き計測する（ステップＳＴ１０７）。しかし制御部２７を強制的に終了させた場合、上記制御動作は終了する（ステップＳＴ１０８）。
【００５８】
一方ステップＳＴ１０３において、Ａ点の電力がＢ点の電力を下回っている場合は、角度θの絶対値が９０°以上であり、第２のアンテナの通信可能角度領域にあることを示している。従って、第１の電力減衰器１０を用いて、Ａ点の電力を減衰させるように制御部２７より制御信号を第１の電力減衰器１０に出力する（ステップＳＴ１０９）。これは図３（ｂ）とは逆に、ヌル点２２を角度θの絶対値が９０°以下の方向に移動することを意味する。なお減衰量は、例えば第２のアンテナの通信可能角度領域が、θの絶対値が１８０°から９０°を下回る角度となるように減衰させる。
【００５９】
更にＣ点の電力と所定電力を比較する（ステップＳＴ１１０）。第１の電力減衰器１０を用いて、Ａ点の電力を減衰させることでＣ点の電力は増加するため、Ａ点の電力を減衰させた当初は、Ｃ点の電力は所定電力を上回っているはずである。従って制御部２７は第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１に対する制御信号は出力せず、Ｃ点の電力を計測し続ける。しかし時間経過に伴い人工衛星１の姿勢が、図４（ｃ）を経て図４（ｂ）に示すような姿勢になり、Ｃ点の電力が所定電力を下回った場合、Ｚ軸から見て角度θが９０°以下となる。この場合、第１のアンテナ４が地球指向面側６にあるため、地上局３との通信には、第１のアンテナ４を用いる。
【００６０】
従って、第１のアンテナ４と地上局３との間で通信を行うために、第１の電力減衰器１０の減衰量を０とし、第２の電力減衰器１１でＢ点の電力を減衰させる（ステップＳＴ１１１）。これは、図３（ｂ）のように、ヌル点２２を角度θの絶対値が９０°以上の方向に移動することを意味する。これはまた、第１のアンテナの通信可能角度領域が拡大したことを意味する。
【００６１】
このように処理することで、人工衛星１内部の制御部２７を用いて第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１の減衰量を制御することが可能となる。
【００６２】
なお通信回線遮断を防止するために、制御部２７には、地上局３から信号を受け、第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１の減衰量を制御する信号を出力する機能と、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の電力を計測し、減衰量を制御する信号を出力する機能をあわせもち、通信回線遮断を防ぐための冗長性を持たせてもよい。
【００６３】
また説明では、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の電力を計測して第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１の減衰量を制御したが、制御部２７内にＺ軸に対する人工衛星１の角度θを求める角度センサ、例えばスターセンサ、地球センサ、またはジャイロセンサ等を搭載して、角度センサで求めた角度θをもとに第１の電力減衰器１０と第２の電力減衰器１１の減衰量を制御してもよい。
【００６４】
また説明では電力減衰器の場合について説明したが、電力増幅器の場合でも同様に制御させてもよいことはいうまでもない。また位相遅延器の場合は、Ｃ点の電力が所定電力を下回った場合に、Ａ点の電力とＢ点の電力を比較することなく、第１のアンテナ４と第２のアンテナ５から出力される受信信号の位相差を調整し、双方の信号が弱めあい干渉する位相差から強め合う位相差に変化させることにより、任意の点においてヌル点の発生を抑圧させてもよい。
【００６５】
また実施の形態１から３において、アンテナの本数は２本として説明を行った。しかし少なくとも地球指向面側に１本以上、かつ地球逆指向面側に１本以上あれば、アンテナの本数は２本以上でも構わない。その場合、各々のアンテナの後段に電力減衰器を置くことで、ヌル点の移動による通信可能角度領域の変更を行うので、アンテナが２本の場合と同様の効果が得られる。また電力減衰器の代わりに電力増幅器、または位相遅延器を用いてもよいことはいうまでもない。
【００６６】
なお、上記までについては受信系についての記載しているが、送信系についても同様の構成にて効果が得られることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明における実施の形態１を用いた運用例を説明する図である。
【図２】本発明における実施の形態１の人工衛星に搭載された衛星通信装置の内部ブロック図である。
【図３】本発明における実施の形態１の効果を示す電力特性図である。
【図４】本発明における実施の形態１の効果を説明するための人工衛星の姿勢に関する図である。
【図５】本発明における実施の形態１を用いた衛星間通信を説明する図である。
【図６】本発明における実施の形態２の人工衛星に搭載された衛星通信装置の内部ブロック図である。
【図７】本発明における実施の形態２の効果を示す電力特性図である。
【図８】本発明における実施の形態３を人工衛星に搭載された衛星通信装置の内部ブロック図である。
【図９】本発明における実施の形態３の制御部に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１．  人工衛星
２．  地球
３．  地上局
４．  第１のアンテナ
５．  第２のアンテナ
６．  地球指向面側
７．  地球逆指向面側
８．  ＲＦ信号
９．  衛星通信装置
１０．第１の電力減衰器
１１．第２の電力減衰器
１２．電力分合波器
１３．送受信部
１４．フィルタ
１５．ダイプレクサ
１６．送信部
１７．受信部
１８．制御部
１９．Ａ点の電力
２０．Ｂ点の電力
２１．Ｃ点の電力
２２．ヌル点
２３．人工衛星
２４．第１の位相遅延器
２５．第２の位相遅延器
２６．制御部
２７．制御部
【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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