(57)【要約】【課題】利得の調整労力の軽減を図った衛星通信地球局用制御装置および衛星通信地球局通信システムを提供する。【解決手段】実施形態の衛星通信地球局用制御装置は，入力部，温度測定部，記憶部，対応関係算出部，出力制御部を備える。入力部は，衛星通信地球局からの送信出力を制御する利得変化量を入力する。温度測定部は，前記利得変化量が入力されたときの温度を測定する。記憶部は，前記利得変化量と前記温度を記憶する。対応関係算出部は，前記記憶される利得変化量と温度に基づき，温度と利得変化量の対応関係を算出する。出力制御部は，前記算出された対応関係に基づき，前記送信出力を制御する。【選択図】図１
2012195750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星通信地球局からの送信出力を制御する利得変化量を入力する入力部と，
前記利得変化量が入力されたときの温度を測定する温度測定部と，
前記利得変化量と前記温度を記憶する記憶部と，
前記記憶される利得変化量と温度に基づき，温度と利得変化量の対応関係を算出する対応関係算出部と，
前記算出された対応関係に基づき，前記送信出力を制御する出力制御部と，
を具備する衛星通信地球局用制御装置。
【請求項２】
前記入力部への利得変化量の入力に対応して，前記対応関係算出部による対応関係の算出が開始される
請求項１記載の衛星通信地球局用制御装置。
【請求項３】
前記対応関係が，一次乃至３次の関数で表される
請求項１または２に記載の衛星通信地球局用制御装置。
【請求項４】
第１信号を変調して，第２信号を生成する変調器と，
前記第２信号の周波数を変換して，第３信号を生成する周波数変換器と，
前記第３信号を増幅する電力増幅器と，
前記第１乃至第３信号何れかを減衰する可変減衰器と，
前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載され，前記可変減衰器の減衰量を制御する衛星通信地球局用制御装置と，
を具備する衛星通信地球局通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は，衛星通信地球局用制御装置および衛星通信地球局通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信では，マイクロ波帯の電波を用いて，例えば，可搬地球局（中継車等），人工衛星局（中継局），固定地球局（放送局等）の間で，通信を行う（SNG (Satellite News Gathering)）。
地球局から人工衛星局への電波の送信には，変調器，周波数変換器，電力増幅器などを組み合わせた衛星通信地球局通信システムが用いられる。
ところで，電波法では送信電波の出力安定度を±５０％（＋１．７ｄＢ／−３ｄＢ）と定めている。また，これとは別途に衛星通信事業者が運用規則を定めている。これらの法律，規則を満足するため，衛星通信地球局通信システムにおいて，送信出力を一定にする仕組みが必要となる。
【０００３】
従来は，衛星通信地球局通信システムでの利得の調整の要否を人的に判断し，調整用のパラメータを手動で設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010-159080号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は，利得の調整労力の軽減を図った衛星通信地球局用制御装置および衛星通信地球局通信システム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】
【０００６】
実施形態の衛星通信地球局用制御装置は，入力部，温度測定部，記憶部，対応関係算出部，出力制御部を備える。入力部は，衛星通信地球局からの送信出力を制御する利得変化量を入力する。温度測定部は，前記利得変化量が入力されたときの温度を測定する。記憶部は，前記利得変化量と前記温度を記憶する。対応関係算出部は，前記記憶される利得変化量と温度に基づき，温度と利得変化量の対応関係を算出する。出力制御部は，前記算出された対応関係に基づき，前記送信出力を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係る衛星通信地球局通信システムを表すブロック図である。
【図２】衛星通信地球局通信システムの動作手順の一例を表すフロー図である。
【図３Ａ】温度−利得変化量の対応関係の一例を表す図である。
【図３Ｂ】温度−利得変化量の対応関係の一例を表す図である。
【図３Ｃ】温度−利得変化量の対応関係の一例を表す図である。
【図３Ｄ】温度−利得変化量の対応関係の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下，図面を参照して，実施形態を詳細に説明する。
図１に示すように，一実施形態に係る衛星通信地球局通信システム１０は，変調器１１，周波数変換器１２，電力増幅器１３を有する。変調器１１，周波数変換器１２はそれぞれ，ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１，ＦＥＴ２を備える。電力増幅器１３は，可変減衰器Ｖ−ＡＴＴ，ＦＥＴ３〜ＦＥＴ５，入力部１４，表示部１５，温度センサ１６，記憶部１７，制御部１８を有する。
【０００９】
変調器１１は，ＦＥＴ１を用いて，テレビカメラ等の放送機器からの入力信号（音声，映像，ＩＰデータ信号）を変調して（ベースバンド信号を高周波とミキシングする），例えば，１ＧＨｚの中間周波数の信号を生成する。
周波数変換器１２は，ＦＥＴ２を用いて，変調器１１からの信号の周波数を変換して，例えば，１４ＧＨｚの送信周波数（通信衛星（人工衛星）のアップリンク周波数）の信号を生成する。
電力増幅器１３は，ＦＥＴ３〜ＦＥＴ５を用いて，周波数変換器１２からの信号を増幅して出力する。この出力信号は，輻射器（アンテナ）に送られ，人工衛星に送信される。
【００１０】
電力増幅器１３は，衛星通信地球局通信システム１０からの送信出力を調整するための機構（可変減衰器Ｖ−ＡＴＴ，入力部１４，表示部１５，温度センサ１６，記憶部１７，制御部１８）を有する。電力増幅器１３は，衛星通信地球局用制御装置として機能する。
【００１１】
送信出力の調整が必要な理由を説明する。
既述のように，衛星通信地球局通信システム１０では，いくつものＦＥＴが用いられている。ＦＥＴは周囲温度によって利得が変動する（温度利得変動）。
ここで，変調器１１，周波数変換器１２それぞれでの温度利得変動の量は２，３ｄＢ程度と小さい。このため，変調器１１，周波数変換器１２それぞれでの変動量を規定したり，その規定内の変動に収まるよう補償したりする機能を搭載したりする必要は必ずしもない。
【００１２】
一方，電力増幅器１３には，ＧａＮ(Gallium Nitlide; 窒化ガリウム)など送信出力の高出力化に有利な電力増幅ＦＥＴが用いられるようになってきている。即ち，電力増幅器１３として，ＴＷＴ(Traveling Wave Tube;進行波管)を用いたものから，電力増幅ＦＥＴを用いたＳＳＰＡ(Solid State Power Amplifier)を用いる傾向が強まっている。衛星通信はＣ帯，Ｘ帯，Ｋｕ帯で行われることが世界的に主流であり，この周波数領域の電力増幅ＦＥＴには，ガリウムひ素ＦＥＴ（ＧａＡｓ−ＦＥＴ）やＧａＮ−ＦＥＴを用いることが一般的である。
【００１３】
これらのＦＥＴの利得の温度勾配ΔＧは，一定値を取ることが知られている。たとえば，ＧａＡｓの利得変化係数Ｋは０．０１５［ｄＢ／℃］である。温度が低いと利得が上昇し，温度が高いと利得が低下する。ＧａＡｓ−ＦＥＴやＧａＮ−ＦＥＴの利得は周波数領域にも因るが，たとえばＫｕ帯では６ｄＢ程度である。
このため，６０ｄＢ程度の高利得な電力増幅器にするには，ＦＥＴをカスケードに多段接続する必要がある。ＦＥＴをカスケードに多段接続すると，温度による利得変動幅が加算されるため，利得を一定にする補償がより困難となる。
【００１４】
利得変化係数Ｋ［ｄＢ／℃］，ＦＥＴのカスケード段数Ｘ，温度変化ΔＴ  ［℃］，利得変動ΔＧの関係は次の式１で示される。
ΔＧ［ｄＢ］  ＝K［ｄＢ／℃］  ×  ΔＴ［℃］  ×  Ｘ［段］・・・（式１）
【００１５】
たとえば，Ｋ＝０．０１５［ｄＢ／℃］  ，カスケード段数Ｘ  ＝１０，周囲温度Ｔ＝−２０℃〜６０℃における利得変動ΔＧは，式１を用いて，次の式２より求まる。
ΔＧ  ＝  ０．０１５  ×  （６０−（−２０））  ×  １０
＝  １２  ［ｄＢ］                            ・・・（式２）
【００１６】
衛星通信地球局通信システム１０全体での利得変動量は，次の式３のように，変調器１１，周波数変換器１２，電力増幅器１３それぞれの利得変動量ΔＧ１，ΔＧ２，ΔＧ３が加算される。
ΔＧ  ［ｄＢ］  ＝  ΔＧ１＋ΔＧ２＋ΔＧ３          ・・・（式３）
【００１７】
このため，各々の装置（変調器１１，周波数変換器１２，電力増幅器１３）では，小さな値であった利得変化量が，組み合わせることで，衛星通信地球局通信システム１０全体での利得安定度として必要十分なものではなくなる。
【００１８】
本実施形態では，衛星通信地球局通信システム１０が学習機能を有し，利得変化量の自動調節が可能となる。
可変減衰器Ｖ−ＡＴＴは，衛星通信地球局通信システム１０からの送信出力を変化させるための減衰器（アッテネータ）である。可変減衰器Ｖ−ＡＴＴでの減衰量は，制御部１８によって制御される。
【００１９】
入力部１４は，利得変化量を入力する。利得変化量は，衛星通信地球局からの送信出力を制御するためのパラメータである。後述のように，入力部１４によって，１の利得変化量が入力される度に，制御部１８によって，温度と利得変化量の対応関係が算出される。
【００２０】
表示部１５は，入力する減衰量，温度と利得変化量の対応関係，衛星通信地球局通信システム１０からの送信出力等を表示，確認するための表示装置，例えば，液晶表示装置である。
【００２１】
温度センサ１６は，温度を測定するためのセンサ，例えば，熱電対である。温度センサ１６は，利得変化量が入力されたときの温度を測定する温度測定部として機能する。
【００２２】
ここでは，温度センサ１６は，例えば，電力増幅器１３の初段の増幅器（ＦＥＴ３）近傍の温度を測定する。電力増幅器１３の最終段の増幅器（ＦＥＴ４，ＦＥＴ５）近傍の温度は，ＦＥＴ４，ＦＥＴ５からの放熱の影響が大きく，好ましくない（電力増幅器１３の起動からの温度変化が大きい）。
但し，温度センサ１６は，電力増幅器１３の外部（例えば，外気温そのもの）を測定しても良い。
【００２３】
記憶部１７は，入力部１４で入力された利得変化量と温度センサ１６で測定された温度を記憶する。記憶部１７は，入力部１４での入力の度に，利得変化量と温度の組み合わせを追加して記憶する。
【００２４】
制御部１８は，次のように機能する。
・記憶部１７に記憶される利得変化量と温度に基づき，温度と利得変化量の対応関係を算出する対応関係算出部
・算出された対応関係に基づき，送信出力を制御する出力制御部
即ち，制御部１８は，入力部１４での入力の度に，記憶部１７に記憶された以前の利得変化量と温度の組み合わせと，今回の利得変化量と温度の組み合わせの双方に基づき，温度と利得変化量の対応関係を算出する。利得変化量と温度の組み合わせに最も合致する関数（例えば，一次〜三次関数）を算出し，算出された関数を用いて送信出力を制御する。
【００２５】
具体的には，制御部１８は，算出された関数および温度センサ１６で測定された温度から利得変化量を算出する。制御部１８は，この利得変化量を用いて，可変減衰器Ｖ−ＡＴＴでの減衰量を調節する。
【００２６】
（衛星通信地球局通信システム１０の動作）
図２は，衛星通信地球局通信システム１０の動作手順の一例を表すフロー図である。
【００２７】
（１）送信出力の表示（ステップＳ１１）
衛星通信地球局通信システム１０を起動すると，衛星通信地球局通信システム１０からの送信出力（電力）が表示部１５に表示される。この結果，送信出力が，規定（±５０％（＋１．７ｄＢ／−３ｄＢ））内であるかが，ユーザにより確認可能となる。
【００２８】
ここでの送信出力は，前回以前での利得変化量の入力（ステップＳ１２）〜送信出力の制御（ステップＳ１６）が反映されている。即ち，衛星通信地球局通信システム１０の起動後所定時間（例えば，５分程度）経過後での温度センサ１６で測定された温度，前回算出された温度−利得変化量の対応関係Ｌｉに基づき，可変減衰器Ｖ−ＡＴＴが自動的に調節されるとする。この結果，前回算出された対応関係Ｌｉが正確であれば，送信出力は規定内に収まる。
【００２９】
これに対して，前回算出された対応関係Ｌｉの精度が不十分であったり，対応関係Ｌｉが未算出であったりした場合には，送信出力が，規定範囲を超える可能性がある。
【００３０】
（２）利得変化量の入力（ステップＳ１２）
入力部１４によって，利得変化量が入力される。例えば，送信出力が，規定外の場合に，利得変化量が入力される。また，例えば，外気温が異なる季節ごと（例えば，数ヶ月に1度），利得変化量が入力されても良い。
【００３１】
この利得変化量は，現在の送信出力に対する調整量，可変減衰器Ｖ−ＡＴＴの調整量自体の何れでも良い。前者の場合は，入力値に，現在の可変減衰器Ｖ−ＡＴＴの調整量を加算して，可変減衰器Ｖ−ＡＴＴに対応する利得変化量とする。
【００３２】
（３）温度の測定（ステップＳ１３）
温度センサ１６によって，利得変化量が入力されたときの温度が測定される。既述のように，このとき測定されるのは，外気温に比較的近い値である。例えば，電力増幅器１３の最終段ＦＥＴ４，ＦＥＴ５での温度は，起動時からの時間的変動が大きいため，温度センサ１６の測定対象ではない。
【００３３】
（４）利得変化量および温度の記憶（ステップＳ１４）
入力部１４で入力された利得変化量と温度センサ１６で測定された温度が記憶部１７に記憶される。入力部１４で利得変化量が入力される度に，記憶部１７に蓄積，追加される。
【００３４】
（５）温度−利得変化量の対応関係の算出（ステップＳ１５）
記憶部１７に記憶される利得変化量と温度に基づき，制御部１８が，温度と利得変化量の対応関係を算出する。入力部１４で利得変化量が入力される度に，温度と利得変化量の対応関係が算出される。この対応関係は，式１で示されたような一次関数のほか，例えば，二次関数，三次関数で表現できる。
【００３５】
（６）送信出力の制御（ステップＳ１６）
制御部１８は，算出した対応関係に基づき，可変減衰器Ｖ−ＡＴＴを調節し，送信出力を制御する。入力部１４で利得変化量が入力される度に，送信出力が制御される。
【００３６】
図３Ａ〜図３Ｄは，利得変化量の入力の度に算出される温度−利得変化量の対応関係を表すグラフである。
【００３７】
図３Ａでは，最初の利得変化量が入力されたときに算出された温度−利得変化量の対応関係を表す。このときは，記憶部１７に，これ以前の利得変化量と温度の組み合わせ（Ｔ，ΔＧ）は記憶されていない。入力された利得変化とこのときの温度の組み合わせＰ１（Ｔ１，ΔＧ１）のみを用いて，温度−利得変化量の対応関係Ｌ１が算出される。ここでは，対応関係Ｌ１は次の式１１で表される。即ち，利得変化量は一定値（ΔＧ１）である。
ΔＧ＝ΔＧ１      ・・・（式１１）
【００３８】
図３Ｂでは，２番目の利得変化量が入力されたときに算出された温度−利得変化量の対応関係を表す。このときは，記憶部１７に，利得変化量と温度の組み合わせＰ１（Ｔ１，ΔＧ１）が記憶されている。入力された利得変化とこのときの温度の組み合わせＰ１（Ｔ１，ΔＧ１），Ｐ２（Ｔ２，ΔＧ２）を用いて，温度−利得変化量の対応関係Ｌ２が算出される。ここでは，対応関係Ｌ２は次の一次関数で表される。
ΔＧ＝（ΔＧ２−ΔＧ１）＊（Ｔ−Ｔ１）／（Ｔ２−Ｔ１）  ＋ΔＧ１
・・・（式１２）
【００３９】
図３Ｃでは，３番目の利得変化量が入力されたときに算出された温度−利得変化量の対応関係を表す。このときは，記憶部１７に，利得変化量と温度の組み合わせＰ１（Ｔ１，ΔＧ１），Ｐ２（Ｔ２，ΔＧ２）が記憶されている。入力された利得変化とこのときの温度の組み合わせＰ１（Ｔ１，ΔＧ１）〜Ｐ３（Ｔ３，ΔＧ３）を用いて，温度−利得変化量の対応関係Ｌ３が算出される。例えば，利得変化量は一次関数で表現できる。
【００４０】
図３Ｄでは，ｎ番目の利得変化量が入力されたときに算出された温度−利得変化量の対応関係を表す。このときは，記憶部１７に，利得変化量と温度の組み合わせＰ１（Ｔ１，ΔＧ１）〜Ｐｎ−１（Ｔｎ−１，ΔＧｎ−１）が記憶されている。入力された利得変化とこのときの温度の組み合わせＰ１（Ｔ１，ΔＧ１）〜Ｐｎ（Ｔｎ，ΔＧｎ）を用いて，例えば，最小自乗法により，温度−利得変化量の対応関係Ｌｎが算出される。ここでは，利得変化量が一次関数で表されるとする。対応関係Ｌｉの一般式を二次関数（Ｙ＝Ａ・Ｘ２＋Ｂ・Ｘ＋Ｃ），三次関数（Ｙ＝Ａ・Ｘ３＋Ｂ・Ｘ２＋Ｃ・Ｘ＋Ｄ）としても良い。
【００４１】
図３Ａ〜図３Ｄで表されるように，利得変化量が入力される度に，対応関係Ｌｉが算出され，その精度が向上して行く。
【００４２】
以上のように，本実施形態では，利得変化量の入力に対応して，温度−利得変化量の対応関係Ｌｉが自動的に算出され，可変減衰器Ｖ−ＡＴＴが調節される。
また，利得変化量の入力の度に，前回までに入力された利得変化量も用いて，温度−利得変化量の対応関係が算出され，温度−利得変化量の対応関係の精度が向上して行く（学習機能）。この結果，簡便性と調整精度の向上が図れる。
【００４３】
本実施形態では，電力増幅器１３の利得温度補償の機能を用いて，衛星通信地球局通信システム１０全体の利得を補償する。温度利得補償の機能をひとつの装置（電力増幅器１３）に集中することで，装置個々に同機能を設けたときよりも，設計コストの低減と，部品や調整簡略による製造コストの削減が可能となる。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが，これらの実施形態は，例として提示したものであり，発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は，その他の様々な形態で実施されることが可能であり，発明の要旨を逸脱しない範囲で，種々の省略，置き換え，変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４５】
本実施形態では，電力増幅器１３に，衛星通信地球局通信システム１０の送信出力を調整するための機構（可変減衰器Ｖ−ＡＴＴ，入力部１４，表示部１５，温度センサ１６，記憶部１７，制御部１８）を設け，衛星通信地球局通信システム１０全体の利得を補償している。
【００４６】
これに対して，周波数変換器１２に，衛星通信地球局通信システム１０の送信出力を調整するための機構を設けても良い。この場合，周波数変換器１２が衛星通信地球局用制御装置として機能する。
【００４７】
また，電力増幅器１３，周波数変換器１２等と別個の専用装置に，衛星通信地球局通信システム１０の送信出力を調整するための機構を設けても良い。この場合，この専用装置が衛星通信地球局用制御装置として機能する。
【符号の説明】
【００４８】
１０    衛星通信地球局通信システム
１１    変調器
１２    周波数変換器
１３    電力増幅器
１４    入力部
１５    表示部
１６    温度センサ
１７    記憶部
１８    制御部
V-ATT   可変減衰器
【図１】
2012195750.tif 000003
【図２】
2012195750.tif 000004
【図３Ａ】
2012195750.tif 000005
【図３Ｂ】
2012195750.tif 000006
【図３Ｃ】
2012195750.tif 000007
【図３Ｄ】
2012195750.tif 000008