(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源が三角形格子上に配列された電磁信号送信ネットワークの各種チャネルの振幅と位相を決定する方法であって、
前記格子には等しい６辺を持つ六角形が充填され、六角形の各辺が信号源の中央を通り、前記辺の交点がさらに信号源の中心を形成し、こうした構成による六角形タイルは、前記三角形格子と対応する長方形格子の高さ方向に隣接する２個のタイルを左右方向に１単位ピッチずつずらすように前記格子に充填され、結果的に得られるタイル充填にフーリエ変換を行い、結果として得られる新規格子において送信方向と一致する方向を選択し、これらの方向に逆フーリエ変換を実行し、前記逆フーリエ変換から信号源における振幅と位相の分布、送信ネットワークの各種チャネルに適用するための振幅と位相係数を求めることを特徴とする方法。
【請求項２】
通信衛星アンテナの各種チャネルに適用される振幅と位相を決定するための方法であって、請求項１による方法を実行することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁信号送信ネットワークに適用される各種チャネルの振幅ならびに位相の決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気通信衛星アンテナのような電磁信号転送ネットワークに適用される各種チャネルの振幅ならびに位相の決定方法は有効である。
【０００３】
従来、これらの振幅と位相は逆フーリエ変換過程を実行することによって計算されていた。
【０００４】
無限領域における自由空間輻射パターンはアンテナ口径に場フーリエ変換を行うことによって第一次近似が得られる。従って、任意の方向に対しては、前記方向に輻射されたエネルギーを集中させるパターンを逆フーリエ変換して得られる一次近似に応じて場が得られる。ここで得られる結果はアレー・アンテナの様々な信号源における振幅と位相を表す複素ベクトルである。
【０００５】
完全なネットワークを実施するには方向ごとに同様の計算を行わなければならない。
【０００６】
こうした処理方法は各信号源と方向が正方形あるいは長方形格子をなす場合には単純なものとなる。なぜなら二次元高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムが容易に適用できるからである。
【０００７】
こうした処理方法は各信号源が六角形のセルを有する正三角形格子上に存在する場合にはより困難になるが、こうした構成は特に移動局用電気通信衛星のアンテナでは有利なものとなる。
【０００８】
地上では長方形もしくは正方形のセルに比べて受信電力がより均一になる六角形のセルを導入することが望ましいことが知られている。特に送信ネットワークには円形もしくは六角形のエレメントを採用することが望ましい。なぜなら円形もしくは六角形のエレメントを使えばより均一な振幅が得られるよう平面をタイル充填できるからである。この際、アンテナ全体の形状それ自体も円形もしくは六角形に近いものでなければならない。
【０００９】
こうした理由から六角形ＦＦＴとして知られるアルゴリズムが使用されている。このアルゴリズムはスタガ（食違い）構成での点を１個おきに除去し、長方形単位ピッチの高さｄｙと幅ｄｘの比率を３１／２とすることで長方形ＦＦＴアルゴリズムから導かれる。
【００１０】
この開始領域のスタガサンプリングの結果として変換領域をスタガ構成でタイル充填する必要が生じる。同様にスタガ構成による変換領域をサンプリングする場合にも開始領域をスタガ構成にする必要がある。
【００１１】
しかしこれまで提案された六角形を使って三角形格子をタイル充填する解法は完全に満足のゆくものではない。
【００１２】
図１に見られるように一般的に利用される解法は各六角形の３辺を短縮することである。３個の短辺を有する六角形を使えば、三角形格子をスタガ構成でタイル充填できる。さらにこの時、六角形２個を考慮すればスタガ構成のタイル充填は通常の長方形の方法に還元でき、作用点の合計数も６ｎ２個となる。
【００１３】
この解法の説明としては、以下の文献を参照するのが便利であろう。
【００１４】
「六角サンプリングされた２次元信号の処理」R. Mersereau、IEEE会議録、Ｖｏｌ．  ６７，Ｎｏ．６，１９７９年６月。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこうしたサンプリング方法には、特に小型の六角形を採用した場合、電力配分の均一性あるいは６次対称性を阻害してしまうという欠点がある。
【００１６】
特に、辺の長さがｎである六角形（１辺にｎ＋１の点が存在する）にはＮ＝３ｎ（ｎ＋１）＋１個の点があるが、３個の短辺を持つ六角形では３ｎ２個の点があるに過ぎない。以下の表ではｎの小さいものから掲げた。
【００１７】
【表１】
0004180241.tif 000002
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は完全な六角形によって三角形格子をタイル充填する方法を提案する。
【００１９】
すなわち本発明はネットワークの信号源が三角形格子内部に配列された電磁信号送信ネットワークの各種チャネルに適用される振幅と位相の決定方法を提案する。この方法は、６個の等辺を持つ六角形タイルによって上記三角形格子が充填され、前記六角形タイルは、前記三角形格子に対応する長方形格子で高さ方向に隣接する２個のタイルを左右方向に１単位ピッチずつずらすように前記三角形格子上に充填され、結果的に得られる充填タイルにフーリエ変換を行い、結果的に得られる新たな格子（変換結果）において送信方向に応じた方向を選択し、これらの方向に逆フーリエ変換を実行し、送信ネットワークの各チャネルに適用する振幅と位相係数を前記逆フーリエ変換から求めることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
他の特性と利点は以下の記述によって明らかとなる。以下の記述は完全に説明的かつ非制限的なものである。併せて掲げた図も参照されたい。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態では等しい６辺を持つ六角形を使って三角形格子をタイル充填する。六角形タイルは上記格子上に敷き詰められ、前記三角形格子に対応する長方形格子の高さ方向に隣接する２個のタイルは横方向に１単位ピッチずつずらしてある。
【００２２】
ここで六角形タイルのうちの１個のタイルの中心を原点（０，０）にとると、それを囲む６個の六角形タイルの中心にある長方形格子の座標は以下のように長方形格子における２方向の単位ピッチステップで表すことができる。
【００２３】
（１，−２ｎ−１）；（３ｎ＋２，−ｎ）；（３ｎ＋１，ｎ＋２）；（−１，２ｎ＋１）；（−３ｎ−２，ｎ）；（−３ｎ−１，−ｎ−１）；
ここでｎはタイルの辺の長さである。
【００２４】
長方形格子の高さ方向の単位ピッチと横方向の単位ピッチの比率が３１／２だとすると原点と各六角形タイルの中心との間の６個の距離は等しくなる。それを二乗すると以下のようになる。
【００２５】
１＋３・（２ｎ＋１）２＝（３ｎ＋２）２＋３ｎ２
＝（３ｎ＋１）２＋３・（ｎ＋１）２
＝１２ｎ２＋１２ｎ＋４
＝４Ｎ
ここでＮは整数である。こうして各六角形タイルは正三角形格子１個の中心の周囲にピッチ２Ｎ１／２で充填される。
【００２６】
Ｎｘ＝２ＮとＮｙ＝２Ｎの寸法を持つ長方形を採用することによって２Ｎ２個の作用点が生じるので、それぞれがＮ個の作用点を持つ正確に２Ｎ個の完全六角形が得られる。これで六角形フーリエ変換ができるようになる。長方形の辺の長さはＮが素数でない場合は縮小できる。
【００２７】
一般に変換領域での格子の寸法はＤｘとＤｙであり、
Ｄｘ＝１／（２Ｎｄｘ）およびＤｙ＝１／（２Ｎｄｙ）＝１／（２Ｎ３１／２ｄｘ）＝Ｄｘ／３１／２
となる。
【００２８】
同様に三角形格子に充填した六角形タイルをフーリエ変換することによって以下の座標を持つ垂直方向のサンプリングが可能となる。
【００２９】
ＤｘおよびＤｙ格子において
（２ｎ＋１，１）；（ｎ，３ｎ＋２，）；（−ｎ−１，３ｎ＋１）；（−２ｎ−１，−１）；（−ｎ，−３ｎ−２）；（ｎ＋１，−３ｎ−１，）
これらの方向はセルの中心から地表面の方向を定義している。
【００３０】
中心方向についてこれらのＭ個の方向（Ｍ＜Ｎの場合）をビームの方向として選択し、これらの方向に対して逆フーリエ変換を実行する。こうして信号源の面における信号源の振幅と位相の分布が得られる。
【００３１】
この分布を切り捨てる（例えば、ｎ＝２であればｎ＝１に対応する六角形信号源だけを使う）あるいは外側の信号源の振幅を低下させることによりビームが広がることがでる。この方法によってセル間の分離を調整しうる。
【００３２】
このようにして、ビーム発生ネットワークの全チャネルで要求される振幅および位相係数を得ることが可能となる。
【００３３】
これらの値は各送信チャネルのための移相器および減衰器のマトリクスを調整するために使う。この調整は一度、固定すると永久的に使うこともでき、また調整することもできる。結果として得られるビーム発生ネットワークはアクティブアンテナあるいはアレイアンテナと併用することができる。
【００３４】
上記技術によってビームの六角形対称性（６次）が確保できることが理解されよう。これによって対称六角形セルを実行する衛星電気通信アンテナの地上設置が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  三角形をタイル充填するための従来の六角形タイル充填を示図。
【図２】  本発明の方法で用いられる六角タイルの充填を示す図。
【図１】
0004180241.tif 000003
【図２】
0004180241.tif 000004