(57)【要約】【課題】複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する放射電力パターン制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】本発明の放射電力パターン制御装置２１は、所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定する素子別励振情報決定部２３と、この励振情報に関する制御コマンドを生成する制御コマンド生成部２４と、制御コマンドを符号化・変調して空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する制御コマンド用変調波生成部２５とを備える。素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５は、空間合成アンテナ装置１０における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで放射素子毎の制御コマンドを順次送信する。【選択図】図１
2016119576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する放射電力パターン制御装置であって、
所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定する素子別励振情報決定手段と、
前記励振情報に関する制御コマンドを生成する制御コマンド生成手段と、
前記制御コマンドを符号化・変調して当該空間合成アンテナ装置に向けて送信する制御コマンド用変調波生成手段とを備え、
前記素子別励振情報決定手段、前記制御コマンド生成手段、及び前記制御コマンド用変調波生成手段は、当該空間合成アンテナ装置における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するよう構成されていることを特徴とする放射電力パターン制御装置。
【請求項２】
前記素子別励振情報決定手段は、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御する際に、当該所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子を判別する手段を有し、
前記制御コマンド生成手段は、該手段によって判別した放射素子については、該放射素子の励振係数を現在値から段階的に所定量ずつシフトさせて前記所望値となるよう当該制御コマンドを順次生成する手段を有し、
前記制御コマンド用変調波生成手段は、該手段によって順次生成される制御コマンドを当該空間合成アンテナ装置に向けて送信する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の放射電力パターン制御装置。
【請求項３】
前記素子別励振情報決定手段は、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御する際に、現在の励振位相値の状態からの位相変化量が所定範囲内、且つ当該所望値に変更した場合に想定される受信利得が所定レベル以上であるとする判定基準を満たさない場合に、当該所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子として判別することを特徴とする、請求項２に記載の放射電力パターン制御装置。
【請求項４】
複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する制御方法であって、
所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定するステップと、
前記励振情報に関する制御コマンドを生成するステップと、
前記制御コマンドを符号化・変調して当該空間合成アンテナ装置に向けて送信するステップと、
当該空間合成アンテナ装置における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星搭載型のアンテナ装置の制御技術に関し、特に、複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する放射電力パターン制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星放送や衛星通信などに利用される衛星搭載型のアンテナ装置としては、例えば我が国の形状に合わせてビーム形状を成形し、効率良く電波を放射することが要求され、近年では、我が国の形状に合わせてビーム形状を成形するだけでなく、例えば電波降雨減衰に起因する放送・通信遮断時間をより短縮するためサービスエリア内の放射電力パターンを可変とすることが要求されている。
【０００３】
そこで、複数の放射素子により構成される一次放射器（以下、「フェーズドアレー給電部」と称する。）を用い、その励振分布を調整して放射電力パターンを可変に制御するアレー給電反射鏡方式のアンテナ装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。本願明細書中、このようなアレー給電反射鏡方式のアンテナ装置を「空間合成アンテナ装置」と称している。
【０００４】
また、サービスエリア内の放射利得を高め、且つサービスエリア外へのサイドローブレベルが低下するように日本列島を均一な電力分布で覆いながら、降雨地域に電力を増力した放射電力パターンを形成可能とするために、所定数の放射素子からなるフェーズドアレー給電部と、鏡面修整反射鏡（主鏡）及び一定の曲率を有するパラボラ反射鏡（副鏡）とを備える空間合成アンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の空間合成アンテナ装置によれば、製造及び制御の観点から有利な態様で、当該フェーズドアレー給電部の各放射素子について励振振幅値及び／又は励振位相値を調整することで、例えば電波降雨減衰に起因する放送・通信遮断時間をより短縮するためサービスエリア内の放射電力パターンを可変とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１４３５２５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】S. Nakazawa, M. Nagasaka, S. Tanaka and T. Ikeda,” Beam Forming Network for Reconfigurable Antenna of 21-GHz Band Broadcasting Satellite”, EuCAP 2014, The Hague, April 2014.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した特許文献１や非特許文献１に開示される空間合成アンテナ装置を搭載した衛星においては、フェーズドアレー給電部の各放射素子に与える励振振幅値及び／又は励振位相値を制御して衛星から送信する放射電力パターンを変化させることができる。
【０００９】
しかしながら、これらの空間合成アンテナ装置にて放射電力パターンを変化させる際には、全ての放射素子の励振振幅値及び／又は励振位相値を一斉（同時）に可変制御すると、受信地点（或いはサービスエリア内の指定観測点）において急激な位相及び振幅の変動が生じうるため、受信装置側にて、その受信信号が瞬断する可能性がある。
【００１０】
本発明の目的は、上述の問題を鑑みて、複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する放射電力パターン制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による放射電力パターン制御装置及び制御方法は、サービスエリア内の放射電力パターンを可変とする空間合成アンテナ装置にて放射電力パターンを可変制御するにあたり、フェーズドアレー給電部の各放射素子に与える励振振幅値及び／又は励振位相値を制御する際に一斉（同時）に可変制御するのではなく、各放射素子の励振係数（励振振幅値及び／又は励振位相値）について１つずつ順番に可変制御することにより、受信地点（或いはサービスエリア内の指定観測点）における急激な位相及び振幅値の変動を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができる。
【００１２】
即ち、本発明の放射電力パターン制御装置は、複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する放射電力パターン制御装置であって、所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定する素子別励振情報決定手段と、前記励振情報に関する制御コマンドを生成する制御コマンド生成手段と、前記制御コマンドを符号化・変調して当該空間合成アンテナ装置に向けて送信する制御コマンド用変調波生成手段とを備え、前記素子別励振情報決定手段、前記制御コマンド生成手段、及び前記制御コマンド用変調波生成手段は、当該空間合成アンテナ装置における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するよう構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の放射電力パターン制御装置において、前記素子別励振情報決定手段は、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御する際に、当該所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子を判別する手段を有し、前記制御コマンド生成手段は、該手段によって判別した放射素子については、該放射素子の励振係数を現在値から段階的に所定量ずつシフトさせて前記所望値となるよう当該制御コマンドを順次生成する手段を有し、前記制御コマンド用変調波生成手段は、該手段によって順次生成される制御コマンドを当該空間合成アンテナ装置に向けて送信する手段を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の放射電力パターン制御装置において、前記素子別励振情報決定手段は、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御する際に、現在の励振位相値の状態からの位相変化量が所定範囲内、且つ当該所望値に変更した場合に想定される受信利得が所定レベル以上であるとする判定基準を満たさない場合に、当該所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子として判別することを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明の制御方法は、複数の放射素子を備える空間合成アンテナ装置の放射電力パターンを可変制御する制御方法であって、所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、当該複数の放射素子の各励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定するステップと、前記励振情報に関する制御コマンドを生成するステップと、前記制御コマンドを符号化・変調して当該空間合成アンテナ装置に向けて送信するステップと、当該空間合成アンテナ装置における全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、サービスエリア内の受信地点（或いはサービスエリア内の指定観測点）における急激な位相及び振幅値の変動を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明に係る一実施形態の空間合成アンテナ装置の概略構成と、本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置を備える基地局設備の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の空間合成アンテナ装置における中継制御部に設けられた励振制御部のブロック図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明に係る一実施形態の空間合成アンテナ装置における放射電力パターンと位相パターンの一例を示す図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明に係る一実施形態の空間合成アンテナ装置における放射電力パターンと位相パターンの別例を示す図である。
【図５】本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置における実施例１の制御方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置における実施例１の制御方法にて、各放射素子に対して順番に制御する励振位相値の一例を示す図である。
【図７】本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置における実施例１の制御方法にて、各放射素子に対して順番に制御する励振位相値の一例を示す図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置における実施例１の制御方法にて、各放射素子の励振係数について１つずつ順番に制御する際の１つ前の状態からの位相変化量及び状態毎の受信利得の変化の一例を示す図である。
【図９】本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置における実施例２の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置及び制御方法について説明する。
【００１９】
〔空間合成アンテナ装置と基地局設備〕
図１（Ａ），（Ｂ）に、それぞれ本発明に係る一実施形態の空間合成アンテナ装置１０の概略構成と、本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置２１を備える基地局設備２０の概略構成を示す。
【００２０】
（空間合成アンテナ装置の構成）
まず、本発明に係る一実施形態の空間合成アンテナ装置１０の構成について説明する。図１（Ａ）に示す空間合成アンテナ装置１０は、特許文献１に開示されるものと同様に設計され、本例では３１個の放射素子からなるフェーズドアレー給電部１３と、主鏡１１及び副鏡１２とを備えるアレー給電反射鏡方式のアンテナ装置として構成される。この空間合成アンテナ装置１０は、衛星放送用として衛星に搭載され、日本列島全域（特に、予め定めた受信地点を主要部とする）をサービスエリアとした例である。
【００２１】
空間合成アンテナ装置１０は、放送衛星に搭載する反射鏡アンテナとして用いて、降雨による電波減衰を補償するため、晴天地域には一定の電力で覆う放射電力パターンを形成しつつ、降雨地域には通常より増力した放射電力パターンを形成可能にする。本例では、主鏡１１は、特許文献１に開示される設計方法により、適用するサービスエリア（即ち、日本列島全域）に適合させるべく、修整基準のパラボラ面から形状が予め修整された滑らかな面を有する鏡面修整反射鏡とした。そして、副鏡１２を経由する各放射素子の放射利得がほぼ同一となるよう副鏡１２についても鏡面修整反射鏡とし、放射利得の均一性を高めるようにした。
【００２２】
この空間合成アンテナ装置１０では、比較的少ない個数である３１個の放射素子からなるフェーズドアレー給電部１３で構成され、この場合でも、予め形状が設計された鏡面修整反射鏡を用いることで、サービスエリア内の放射利得を高め、且つサービスエリア外へのサイドローブレベルが低下するように日本列島を均一な電力分布で覆いながら、特定地域（例えば、降雨地域）に電力を増力するべく放射電力パターンを可変に成形することができる。
【００２３】
空間合成アンテナ装置１０は、図１（Ａ）に示すように、フェーズドアレー給電部１３の各放射素子の励振係数（励振振幅値及び／又は励振位相値）を個別に可変制御する中継制御部１４を更に備えている。
【００２４】
フェーズドアレー給電部１３は、主鏡１１及び副鏡１２を経て得られる制御コマンド用変調波及びサービス情報用変調波を受信し、中継制御部１４を経由して制御コマンドを基に励振制御されたサービス情報用変調波を主鏡１１及び副鏡１２を経て中継送信可能なように構成される。このため、フェーズドアレー給電部１３を構成する複数の放射素子の１つ以上は、当該制御コマンド用変調波及びサービス情報用変調波の信号を受信可能なように構成され、フェーズドアレー給電部１３を構成する全ての放射素子は当該サービス情報用変調波の信号を送信可能に構成される。ただし、フェーズドアレー給電部１３にて変調波の信号を受信するための受信素子と変調波の信号を送信するための送信素子とを分けて並設してもよく、この場合にはその送信素子が本発明に係る放射素子として構成される。
【００２５】
次に、中継制御部１４の詳細な構成について説明する。中継制御部１４は、変調波受信・分離部１５、制御コマンド分析部１６及び励振制御部１７を備える。
【００２６】
変調波受信・分離部１５は、フェーズドアレー給電部１３を経て得られる制御コマンド用変調波及びサービス情報用変調波を受信して分離する機能を有する。尚、制御コマンド用変調波は、基地局設備２０から送信された各放射素子の励振振幅値及び／又は励振位相値を個別に指定する制御コマンドの信号波であり、サービス情報用変調波は、基地局設備２０或いは他の放送設備から送信された当該サービスエリア向けの衛星放送サービスに係る映像・音声・伝送制御情報等の信号波である。したがって、変調波受信・分離部１５は、制御コマンド用変調波及びサービス情報用変調波について、それぞれ別の受信タイミングで受信して分離することや、同時に受信して分離することができる。
【００２７】
制御コマンド分析部１６は、変調波受信・分離部１５から得られる制御コマンド用変調波を復調・復号して制御コマンドを抽出し、この制御コマンドで指定される各放射素子の励振振幅値及び／又は励振位相値に関する励振情報を分析して抽出する機能を有する。
【００２８】
励振制御部１７は、変調波受信・分離部１５で分離されたサービス情報用変調波について、制御コマンドで指定される各放射素子の励振振幅値及び／又は励振位相値に関する励振情報を基に、フェーズドアレー給電部１３を構成する放射素子の励振係数を個別に制御する機能を有する。
【００２９】
この励振制御部１７の更なる詳細について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態における中継制御部１４に設けられた励振制御部１７のブロック図である。
【００３０】
励振制御部１７は、基地局設備２０から送信された各放射素子に関する励振振幅値及び／又は励振位相値からなる励振情報を基に、フェーズドアレー給電部１３における各放射素子の励振係数（励振振幅値及び／又は励振位相値）を個別に制御する機能を有し、増幅器１７１と、移相器１７２と、帯域制限フィルタ１７３と、励振情報入力部１７４と、励振振幅・位相設定部１７５とを備える。ここで、増幅器１７１、移相器１７２及び帯域制限フィルタ１７３は、放射素子の素子数分を有している。
【００３１】
増幅器１７１は、励振振幅・位相設定部１７５からの制御値を基に、基地局設備２０から得られるサービス情報用変調波の信号を入力して増幅し、移相器１７２に出力する。
【００３２】
移相器１７２は、励振振幅・位相設定部１７５からの制御値を基に、当該サービス情報用変調波の信号の位相値を調整し、帯域制限フィルタ１７３に出力する。
【００３３】
帯域制限フィルタ１７３は、励振振幅・位相設定部１７５からの制御値を基に、移相器１７２からの位相値調整後の信号をフェーズドアレー給電部１３における対応する放射素子に出力する。
【００３４】
励振情報入力部１７４は、基地局設備２０から送信された各放射素子に関する励振振幅値及び／又は励振位相値からなる励振情報を入力して、励振振幅・位相設定部１７５に出力する。
【００３５】
励振振幅・位相設定部１７５は、基地局設備２０から送信された各放射素子に関する励振振幅値及び／又は励振位相値からなる励振情報を基に、増幅器１７１における励振振幅値、移相器１７２における位相値調整量、及び、帯域制限フィルタ１７３における帯域制限量のうち少なくとも１つ以上を制御する。尚、励振振幅・位相設定部１７５は、増幅器１７１の増幅量を固定とし、帯域制限フィルタ１７３を減衰器として構成して、位相変化のみで各放射素子の放射利得を制御することができる。
【００３６】
（放射電力パターン制御装置の構成）
次に、図１（Ｂ）を参照して、本発明による一実施形態の放射電力パターン制御装置２１の構成について説明する。本実施形態の放射電力パターン制御装置２１は、基地局設備２０に設けられる。本例における基地局設備２０は、当該サービスエリア向けの衛星放送サービスに係る映像・音声・伝送制御情報等のサービス情報用変調波を送信可能なサービス情報用変調波送信装置２６を備えるよう構成することもできる。サービス情報用変調波送信装置２６は、既存の衛星放送サービスに関する送信装置として構成され、本発明の主旨とは直接関係しないことから、その更なる詳細は割愛する。
【００３７】
本実施形態の放射電力パターン制御装置２１は、電力分布決定部２２、素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４、及び制御コマンド用変調波生成部２５を備える。
【００３８】
電力分布決定部２２は、空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを、日本列島全体をほぼ均一な電力分布とするか、特定の受信地点（後述する例では、大阪）に増力した電力分布とするかについて、管理者の操作指示に基づき決定する機能を有する。より具体的には、電力分布決定部２２は、「日本列島全体」、「大阪を増力」、「東京を増力」等の放射電力パターンについて識別番号で登録しておき、管理者の操作指示により指定された識別番号を素子別励振情報決定部２３に出力する。
【００３９】
例えば、図３（Ａ），（Ｂ）には、それぞれ空間合成アンテナ装置１０による放射電力分布として日本列島全体をほぼ均一な電力分布とする放射電力パターンと、その際の位相パターンの例を示している。また、図４（Ａ），（Ｂ）には、それぞれ空間合成アンテナ装置１０による放射電力分布として大阪に増力した電力分布とする放射電力パターンと、その際の位相パターンの例を示している。尚、図３及び図４では、放射領域を区分する実際の放射電力パターンの設定値（シミュレーション値）について寒色（青色等）から暖色（赤色等）へと変化する表現で図現化することも可能であるが、その詳細な設定値自体が本発明の主旨ではないため、ここでは、ドット表現を含むグレイスケール表示で簡易的に図示している。
【００４０】
図３及び図４を参照するに、日本列島全体をほぼ均一な電力分布とする場合の位相パターンと、大阪に増力した場合の位相パターンとを比較すると、位相変動量が最も大きい地点では約４０度の変化（２１１．４度−１６９．２度）があることを示している。このため、例えばサービス情報用変調波がデジタル信号の変調方式の１つである８ＰＳＫ（phase-shift keying）の場合に、全ての放射素子の励振位相値を一斉に（同時に）に変化させた場合には、急激な位相変動に受信装置が追従することができずに、受信信号が瞬断してしまう地域が生じうる。そこで、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１では、受信地点において急激な位相変動が生じないようにするため、以下に述べる素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５の機能により、所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値（例えば、所望の励振位相値）を基に、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報（例えば、制御時の励振位相値）を決定して制御コマンドを生成し、全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するよう構成されている。
【００４１】
素子別励振情報決定部２３は、電力分布決定部２２によって決定された所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報（放射素子を１つずつ順番に励振制御するための励振振幅値及び／又は励振位相値）を決定する機能を有する。より具体的には、素子別励振情報決定部２３は、電力分布決定部２２から得られる識別番号を基に予め用意された放射電力パターンを選定し、選定した放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数に関する所望値を基に、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を決定して制御コマンド生成部２４に出力する。尚、「日本列島全体」、「大阪を増力」、「東京を増力」等の放射電力パターンと、放射素子毎の励振係数に関する所望値との対応関係は、素子別励振情報決定部２３により、予めテーブル等で保持されている。
【００４２】
制御コマンド生成部２４は、素子別励振情報決定部２３によって決定された複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報（放射素子を１つずつ順番に励振制御するための励振振幅値及び／又は励振位相値）に関する制御コマンドを生成し、制御コマンド用変調波生成部２５に出力する機能を有する。
【００４３】
制御コマンド用変調波生成部２５は、制御コマンド生成部２４によって生成された制御コマンドを予め定めた符号化・変調方式で符号化・変調して、制御コマンド用変調波を生成し、空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する機能を有する。
【００４４】
そして、素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５は、全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで当該放射素子毎の制御コマンドを順次送信するよう構成される。この放射素子毎の制御コマンドの順次の送信間隔は、その制御コマンドの励振情報が実際に反映されるのに十分な予め定めた時間間隔とすることができる。
【００４５】
このように、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１は、全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで、放射素子毎の制御コマンドを順次送信することにより、空間合成アンテナ装置１０の放射電力分布が緩やかに変化するよう遠隔制御することができる。
【００４６】
ここで、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１により、空間合成アンテナ装置１０の放射電力分布が緩やかに変化するよう遠隔制御する制御方法として、実施例１，２を以下に説明する。
【００４７】
（実施例１の制御方法）
図５は、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１における実施例１の制御方法を示すフローチャートである。ここでは、励振振幅値を固定とし、励振位相値を可変制御することで空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを可変制御するものとし、放射電力パターン制御装置２１は、電力分布決定部２２により、空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを、例えば日本列島全体をほぼ均一な電力分布の放射電力パターンから特定の受信地点（例えば、大阪）に増力した電力分布の放射電力パターンへと変更するよう、管理者の操作指示に基づき決定したものとする。
【００４８】
まず、放射電力パターン制御装置２１は、素子別励振情報決定部２３により、当該所望される放射電力パターンに対応する放射素子毎の励振係数（本例では励振位相値）の所望値を基に、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御するための励振情報を当該所望値とするよう決定し、まず総素子数Ｎ個（本例では、３１個）の放射素子のうち予め定めた素子番号１の放射素子である「素子１」の励振係数について可変制御するよう決定する（ステップＳ１）。
【００４９】
続いて、放射電力パターン制御装置２１は、制御コマンド生成部２４により、「素子１」の現在の励振位相値を当該所望値に変化させる制御コマンドを生成し、続いて制御コマンド用変調波生成部２５により制御コマンド用変調波を生成し、空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する（ステップＳ２）。
【００５０】
そして、放射電力パターン制御装置２１は、素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５により、Ｎ個（本例では３１個）の全ての放射素子の励振係数に関する可変制御のために、放射素子毎の制御コマンドを順次送信する（ステップＳ３）。即ち、総素子数Ｎ個の放射素子について、全ての放射素子の励振係数が当該放射電力パターンの所望値となるまで、素子番号ｎ（ｎは０〜Ｎ−１）の放射素子である「素子（ｎ＋１）」用の制御コマンドを順次送信する。これにより、空間合成アンテナ装置１０が備える複数の放射素子の励振係数は１つずつ順番に可変制御される。
【００５１】
図６及び図７に、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１における実施例１の制御方法にて、各放射素子を１つずつ順番に制御する励振位相値の一例を示す。図６及び図７は、状態０（日本列島全体をほぼ均一な電力分布）から状態３１（大阪に増力した電力分布）まで、３１個の放射素子を１つずつ順番に可変制御したときの励振位相値を示している。ここで、図６は、状態０〜状態１５までを示し、図７は、状態１６〜状態３１までを示している。励振振幅値は全ての放射素子において同一としている。
【００５２】
そして、図６及び図７における状態０から状態３１まで順番に変化させた際のサービスエリア内の受信地点内での１つ前の状態からの位相変化量（最大値と最小値）及び状態毎の受信利得の変化（平均値と最小値）を計算した結果を、それぞれ図８（Ａ），（Ｂ）に示している。尚、図８では、サービスエリア内の受信地点として、日本主要部の陸地上に方位角（Ａｚ）,仰角（Ｅｌ）で０．０５度間隔に３８８点の受信地点を設定して計算した。
【００５３】
図８によると、状態０から状態３１まで順番に変化させた場合には、１つ前の状態からの位相変化量は最大で１５．３度となる。８ＰＳＫの変調波とした場合ではその信号判定点の位相差が４５度毎であるので、±２２．５度範囲での位相変動であれば（或いはＱＰＳＫの場合では±４５度範囲での位相変動であれば）、受信信号が瞬断することは無い。また、この時の受信利得の最悪値は３３．９ｄＢｉとなり、平均値３７．７から約４ｄＢ程度の低下となるが、この程度の変化量であれば、衛星中継された信号を受信する一般的な受信装置が備える自動利得調整により追従させることが可能である。また、通常、衛星回線は降雨減衰などに備えて回線マージンを持っている。したがって、実施例１の制御方法のように、放射素子の励振状態を状態０から状態３１まで順番に変化させることで、サービスエリア内の受信地点における急激な位相及び振幅値の変動を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができる。
【００５４】
ただし、放射電力パターンの変更幅が大きく、或る放射素子の位相を９０度から２７０度へ反転するようなことも起こりうる。したがって、実施例１の制御方法において８ＰＳＫの変調波とした場合で±２２．５度範囲を超えることも想定される。このような場合、実施例１の制御方法よりも確実に受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制するには、以下に説明する実施例２の制御方法のように構成するのが好適である。
【００５５】
（実施例２の制御方法）
実施例２の制御方法では、放射電力パターン制御装置２１は、複数の放射素子の励振係数を１つずつ順番に可変制御する際に、所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子に対して、該放射素子の励振係数を現在値から段階的に所定量ずつシフトさせて所望値となるよう制御コマンドを順次生成して送信するよう構成される。
【００５６】
図９は、本実施形態の放射電力パターン制御装置２１における実施例２の制御方法を示すフローチャートである。ここでは、励振振幅値を固定とし、励振位相値を制御することで空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを可変制御するものとし、放射電力パターン制御装置２１は、電力分布決定部２２により、空間合成アンテナ装置１０における放射電力パターンを、例えば日本列島全体をほぼ均一な電力分布の放射電力パターンから特定の受信地点（例えば、大阪）に増力した電力分布の放射電力パターンへと変更するよう、管理者の操作指示に基づき決定したものとする。
【００５７】
まず、放射電力パターン制御装置２１は、素子別励振情報決定部２３により、まず総素子数Ｎ個（本例では、３１個）の放射素子のうち予め定めた素子番号１の放射素子である「素子１」について、その励振位相を制御するとして決定する（ステップＳ１１）。尚、実施例２の制御方法は、総素子数Ｎ個の放射素子について、素子番号ｎ（ｎは０〜Ｎ−１）の放射素子である「素子（ｎ＋１）」の放射素子の制御コマンドを順番に送信する点で実施例１の制御方法と共通するが、位相変化量や受信利得を考慮して、必要に応じて所望値に対する変化量が所定レベル以上に大きくなる放射素子の励振係数をその現在値から段階的に所定量ずつシフトさせて所望値となるよう制御コマンドを順次生成して送信する点で実施例１の制御方法とは相違する。
【００５８】
したがって、放射電力パターン制御装置２１は、素子番号ｎの現在の励振位相値を所望値に変更する際に、素子別励振情報決定部２３により、まず、サービスエリア内の指定観測点（例えば、上述した３８８点）で想定される、「現在の励振位相値の状態からの位相変化量」及び「所望値に変更した場合に想定される受信利得」を算出し（ステップＳ１２）、当該算出した位相変化量が所定範囲内、且つ当該算出した受信利得が所定レベル（回線マージンにより受信可能なレベル値）以上であるか否かを判別し（ステップＳ１３）、これを満たすときは（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、制御コマンド生成部２４により、素子番号ｎの現在の励振位相値を所望値とする励振情報の制御コマンドを生成し、続いて制御コマンド用変調波生成部２５により制御コマンド用変調波を生成し、空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する（ステップＳ１４）。
【００５９】
一方、素子別励振情報決定部２３により、素子番号ｎの現在の励振位相値を所望値に変更する際に、当該算出した位相変化量が所定範囲内、且つ当該算出した受信利得が所定レベル以上であるとする判定基準を満たさないと判断した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、制御コマンド生成部２４により、素子番号ｎの励振位相値を、その現在値から所定量シフトさせた値とする励振情報の制御コマンドを生成し、当該生成した制御コマンドを制御コマンド用変調波生成部２５により空間合成アンテナ装置１０に向けて送信する（ステップＳ１５）。このとき、制御コマンド生成部２４により、当該素子番号ｎの励振位相値が所望値を達成するまで、当該素子番号ｎの励振位相値を当該放射電力パターンの変更に係る可変制御前の値（現在値）から段階的に所定量シフトさせた値とする制御コマンドを順次生成し、続いて当該順次生成した制御コマンドを制御コマンド用変調波生成部２５により空間合成アンテナ装置１０に向けて予め定めた時間間隔で送信する（ステップＳ１６）。この予め定めた時間間隔は、制御コマンドの励振情報が実際に反映されるのに十分な時間間隔とする。
【００６０】
そして、放射電力パターン制御装置２１は、素子別励振情報決定部２３、制御コマンド生成部２４及び制御コマンド用変調波生成部２５により、Ｎ個（本例では３１個）の全ての放射素子についての制御コマンドを当該放射電力パターンの所望値となるまで繰り返し送信する（ステップＳ１７）。
【００６１】
これにより、放射電力パターンの変更幅が大きく、或る放射素子の位相を９０度から２７０度へ最終的に反転するような場合でも、８ＰＳＫの変調波とした場合で±２２．５度の位相変動内で可変制御することが可能となる。これにより、受信地点における位相変化量を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができる。
【００６２】
以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、本実施形態の空間合成アンテナ装置は、特許文献１に開示されるような主鏡１１を鏡面修整反射鏡とし、副鏡１２についても鏡面修整反射鏡とした例を説明したが、主鏡１１を鏡面修整反射鏡として副鏡１２をパラボラ反射鏡とすることもでき、あるいは主鏡１１をパラボラ反射鏡とし副鏡１２のみを鏡面修整反射鏡としてもよい。また、空間合成アンテナ装置を１枚の修整鏡面反射鏡とフェーズドアレー給電部１３との組み合わせとしてもよい。更には、適用するサービスエリアに応じてフェーズドアレー給電部１３の放射素子の数を決定し、鏡面修整反射鏡を利用せず１枚又は２枚のパラボラ反射鏡のみで構成し、フェーズドアレー給電部１３で励振制御する空間合成アンテナ装置とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、サービスエリア内の受信地点における急激な位相及び振幅値の変動を小さくすることができ、受信装置側における受信信号の瞬断による損失を防止又は抑制することができるので、サービスエリア内の放射電力パターンを可変とする衛星搭載型のアンテナの用途に有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  空間合成アンテナ装置
１１  主鏡
１２  副鏡
１３  フェーズドアレー給電部
１４  中継制御部
１５  変調波受信・分離部
１６  制御コマンド分析部
１７  励振制御部
２０  基地局設備
２１  放射電力パターン制御装置
２２  電力分布決定部
２３  素子別励振情報決定部
２４  制御コマンド生成部
２５  制御コマンド用変調波生成部
２６  サービス情報用変調波送信装置
１７１  増幅器
１７２  移相器
１７３  帯域制限フィルタ
１７４  励振情報入力部
１７５  励振振幅・位相設定部
【図１】
2016119576.tif 000003
【図２】
2016119576.tif 000004
【図３】
2016119576.tif 000005
【図４】
2016119576.tif 000006
【図５】
2016119576.tif 000007
【図６】
2016119576.tif 000008
【図７】
2016119576.tif 000009
【図８】
2016119576.tif 000010
【図９】
2016119576.tif 000011