JPH0728175B2 - ハイブリッド通信衛星用アンテナシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、地上の小さい複数の開口ターミナルの間に通
信リンクを形成するように地球上の静止軌道に設定され
たスピン安定衛星を使用するタイプの衛星通信システム
に広く関する。本発明は、特に両方向および放送通信シ
ステムの両方に適合するハイブリッド通信機能を具備し
た通信衛星用のアンテナシステムに関する。

［技術的背景］ 通信衛星は、過去において信号を地上との間で送受信す
るために典型的に使用された複数のアンテナサブシステ
ムを有する。アンテナサブシステムは、地球に関して一
定のアンテナ方向を保持するように衛星の“デスパン”
プラットフォーム上に設けられることが多い。アンテナ
サブシステムは固定されていても、方向付け可能であっ
てもよく、異なる偏波で動作してもよい。例えばある既
知のタイプのアンテナサブシステムは、互いに一列に配
置された１対の主リフレクタを含む。１つのリフレクタ
は垂直偏波され、送信および受信信号を反射するように
動作する。他のリフレクタは水平偏波され、他の伝達お
よび受信信号の１つを反射するように動作する。

通信衛星における空間的制約のため、このような衛星の
アンテナシステムはできる限りコンパクトにし、少ない
部品を使用しなくてはならない。この目的を一部満たす
ために小さい送信アレイを使用して走査ビームを形成す
る映像リフレクタ装置が考案されてきた。これらの装置
は、主リフレクタに対して小さいアレイの大きい映像を
形成するために小さい位相アレイを大きい主リフレクタ
および小さいリフレクタの映像配列と結合することによ
って大きい開口の位相アレイを実現する。大きな開口を
具備し、電子的に走査可能なアンテナはこのように小さ
いアレイを使用して形成される。この映像配列の１つの
重要な特徴は、僅かな不完全性はアレイによって効率的
に訂正されるため主リフレクタが正確に製造される必要
がないことである。

コンパクトなアンテナシステムを提供するために、いわ
ゆる準光学的ダイプレクサが過去において異なる周波数
帯域の同時発生無線信号、例えば送信信号および受信信
号等を分離するために使用されてきた。上述のタイプの
準光学的ダイプレクサを使用するコンパクト映像配列
は、文献（The Bell System Techincal Jornal,第５巻,
2号,1979年２月９日のC. DragonおよびM. D. Gansによ
る“Imaging Reflector Arrangement to Form a Scanni
ng Beam Using a Small Array"）に示されている。この
文献は、送信アレイと映像リフレクタとの間に設けられ
た周波数ダイプレクサに関するものである。受信アレイ
はダイプレクサの片側に設けられ、送信アレイが反対側
に設置される。送信帯域中の信号は、送信アレイからダ
イプレクサを通じて映像リフレクタに送信される。ダイ
プレクサは受信帯域における信号を反射し、その結果ダ
イプレクサに入射する受信帯域中の信号は受信アレイ上
で反射される。

通信衛星を静止軌道に設定する費用の増大と共に衛星が
最大数のチャネルと、可能ならば異なるタイプの通信サ
ービスを扱うことがますます重要になってきている。本
発明は、これらの目的を達成するためのものである。

［発明の要約］ 本発明によると、両方向、ポイント−ポイント通信サー
ビスの提供に適した第１のサブシステムと、放送サービ
スを行なうための第２のサブシステムとを含む通信衛星
用のアンテナシステムが設けられている。各サブシステ
ムは送信装置および受信装置を有する。２つのサブシス
テムは、共通の軸に沿って互いに交差し、それぞれ垂直
および水平偏波されている１対のパラボラリフレクタを
含む主リフレクタ装置を使用する。

サブシステムのポイント−ポイント送信装置および放送
受信装置はそれぞれ垂直偏波信号を使用し、垂直偏波さ
れた主リフレクタと共同する。サブシステムの放送送信
装置およびポイント−ポイント受信装置はそれぞれ水平
偏波された信号と共に動作し、水平偏波リフレクタと共
同する。ポイント−ポイントサブシステムのための送信
装置は、主リフレクタに対して小さい送信アレイの大き
い映像を形成するために小さいサブリフレクタを使用す
る映像リフレクタ配列を含み、それによって大きい開口
位相アレイを実現する。

周波数選択スクリーンによって限定された１対の準光学
的ダイプレクサは、各サブシステムの送信信号および受
信信号を分離するために使用される。

したがって本発明の主要な目的は、衛星が領域にサービ
スを行いながら独立した通信リンクを形成するサブシス
テムを含む通信衛星用のアンテナサブシステムを提供す
ることである。

さらに本発明の目的は上記のようなアンテナシステム、
特に構造的にコンパクトで簡単なアンテナシステムを提
供することである。

また本発明の目的は、両方向通信を複数の地上ステーシ
ョンの任意のものの間で可能にする第１の受信装置およ
び送信装置と、衛星によってサービスされる領域に放送
サービスを提供する第２の受信装置および送信装置とを
含む上記のアンテナシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、各サブシステムの送信および受信
信号をそれぞれ分離するために１対の周波数選択スクリ
ーンを使用する上記のアンテナシステムを提供すること
である。

さらに別の本発明の目的は、小さい位相アレイを使用す
る大きい開口を有する電子的に走査可能なアンテナを有
する上記のアンテナシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、それぞれ共通の軸に沿って交差
し、コンパクトな装置を形成する各々異なった偏波の１
対のリフレクタを含むアンテナリフレクタ装置を提供す
ることである。

本発明のこれらおよび他の目的と有効性は、以下におけ
る本発明の発明から明確になるであろう。

［図面の簡単な説明］ 第１図は通信衛星の斜視図であり、アンテナサブシステ
ムを示す。

第２図は第１図に示されたアンテナサブシステムの頂部
から見た図である。

第３図は第２図のライン３−３に沿って得られた断面図
である。

第４図は第２図のライン４−４に沿って得られた断面図
である。

第５図は合衆国の図であり、本発明の人工衛星によって
カバーされる多重の隣接する受信ゾーンを示し、適用範
囲の主要領域はハッチングで示され、競合範囲の領域は
点描によって示されている。

第６図は通信衛星のための通信電子装置のブロック図で
ある。

第７図は入力を有するポイント−ポイント受信供給ホー
ンを第６図に示された通信用電子装置へ相互結合する結
合網の概略図である。

第８図はポイント−ポイントシステムのための受信ゾー
ンと送信ゾーンを接続するために用いられる相互結合チ
ャンネルの基準図である。

第９図は人工衛星によってカバーされる多重隣接送信ゾ
ーンを示す合衆国の概略図と、合衆国にわたる、各ゾー
ンのための相互結合されたチャンネルの地域配分の概略
図である。

第9A図は東西方向においてビームの中央からの距離に関
してポイント−ポイントシステムにおける各ゾーンのた
めの送信アンテナビームの利得の変化を示すグラフであ
る。

第9B図は南北方向における利得の変化を示す第9A図と同
様のグラフである。

第10図はポイント−ポイントシステムにおいて用いられ
たフィルタ相互結合マトリックスの詳細な概略図であ
る。

第11図はポイント−ポイントシステムにおいて用いられ
たビーム形成回路網の詳細な図である。

第12図は第11図に示されたビーム形成回路網の一部の拡
大された断片図である。

第13図はポイント−ポイントシステムのための送信アレ
イの前面図であり、各送信素子における水平スロットは
図を簡潔にするため示されていない。

第14図は第13図に示されたアレイの送信素子の側図であ
り、素子のための集合供給回路網を示す。

第15図は第13図の送信アレイにおいて用いられる送信素
子の１つの斜視図である。

第16図はポイント−ポイントシステムのための受信供給
ホーンの前面図である。

第17図は送信波と、ポイント−ポイントシステムのため
の送信供給アレイの一部との関係を示す概略図である。

好ましい実施例の説明 第１図乃至第４図を参照すると、地球表面上の静止軌道
に位置する通信衛星10が示されている。以下に更に詳細
に説明されるが人工衛星のアンテナシステムは典型的
に、アンテナシステムが地面に関して一定の方向を維持
するように地球方向プラットホーム上に取付けられる。

人工衛星10は、特定の周波数帯域、例えば静止衛星サー
ビスKu帯域における２つの異なるタイプの通信サービス
を与えるハイブリッド通信型人工衛星である。以下にポ
イント−ポイントサービスと呼ばれるようなタイプの通
信サービスは比較的狭い帯域の音声およびデータ信号の
非常に小さな口径アンテナターミナル間で送受信通信を
行う。周波数分割多重アクセス（FDMA）の使用および割
当てられた周波数スペクトルの再使用によって、数万の
このような通信チャンネルは単一の線形偏波において同
時に適応される。人工衛星10によって提供されたほかの
タイプの通信サービスは放送サービスであり、それは他
の線形偏波で伝達される。放送サービスはまず、人工衛
星10によって提供された地域の至る所でビデオおよびデ
ータの一方向の配給のため用いられる。このように、送
信アンテナビームは全地域をカバーする。この説明にお
いて例として、ポイント−ポイントおよび放送サービス
の両方によってサービスされる地理的範囲がアメリカ合
衆国であると仮定する。従って、放送サービスは以下に
CONUS（Continental United State）と呼ばれる。

人工衛星10のアンテナシステムは通常の無方向性アンテ
ナ13および各々ポイント−ポイントおよびCONUSシステ
ムを提供するための２つのアンテナサブシステムを含
む。ポイント−ポイントアンテナサブシステムが送受信
通信のため地上基地を相互通信するため設けられる。CO
NUSアンテナシステムはアメリカ合衆国全土をカバーす
る広いパターン上で地上の１以上の特定の位置によって
受信される信号を放送するトランスポンダとして機能す
る。ポイント−ポイント送信信号およびCONUS受信信号
は垂直偏波される。CONUS送信およびポイント−ポイン
ト受信信号は水平偏波される。このアンテナシステムは
２つの反射鏡12a,12bを有する大きな反射鏡アンセブリ1
2を含む。２つの反射鏡12a,12bは共通軸を中心に互いに
回転させそれらの中間点で交差する。反射鏡12aは水平
に偏波され水平偏波された信号によって動作するが、一
方、反射鏡12bは垂直に偏波されそれ故に垂直偏波され
た信号によって動作する。結果的に反射鏡12a,12bの各
々は他方の反射鏡12a,12bが送信する信号を反射する。

周波数選択スクリーン18は半分に分けられた部分18a,18
bを含んでおり、スクリーンの半分18a,18bは第２図で最
もよくわかるように人工衛星10を直径方向に通過する中
心線の反射側に配置されて支持体30を取付けられてい
る。周波数選択スクリーン18は周波数の異なる帯域を分
離するためのダイプレクサとして機能し、銅のような任
意の適切な材料から形成された分離した導電素子のアレ
イを含む。様々な種類の既知の周波数選択スクリーンが
このアンテナシステムにおいて用いられてもよい。しか
しながら、シャープな変化特性と、互いに比較的接近し
ている２つの周波数帯域を分離する能力を示す１つの適
切な周波数選択スクリーンは米国特許出願（整理番号PD
−85512号）明細書に開示されている。周波数選択スク
リーン18はCONUSおよびポイント−ポイントサブシステ
ムの両方のための送信されたおよび受信された信号を効
果的に分離する。スクリーン18の２つの半分の部分18a,
18bは水平および垂直偏波される個々の信号を分離する
ように各々適合される。

信号ビームによって全国をサービスするCONUSサブシス
テムはこの例ではその送信機82として高電力進行波管増
幅器を各々有する８個の通常のトランスポンダを有する
（第６図参照）。CONUS受信アンテナは垂直偏波を用
い、ポイント−ポイント送信システムと垂直偏波された
反射鏡12bを共有する。CONUS受信信号は周波数選択スク
リーンの半分の部分18bを通過し、反射鏡12bの焦点平面
28に置かれた受信供給ホーン14上に焦点を結ぶ。そのよ
うに形成されたアンテナパターンはCONUSをカバーする
ように形作られている。CONUS受信アンテナは水平編波
を用い、ポイント−ポイント受信システムと反射鏡12a
を共有する。送信供給ホーン24からの信号放射は水平偏
波の周波数選択スクリーン18aによってその第２のパタ
ーンがCONUSをカバーするように形作られている反射鏡1
2aへ反射される。

ポイント−ポイントサブシステムは広く送信アレイ20,
サブ反射鏡22、および受信供給ホーン16を含む。後に更
に詳細に説明されるが送信アレイ20はスクリーン18のす
ぐ下の支持体30上に取付けられている。サブ反射鏡22は
送信アレイ20の前方でスクリーン18のわずかに下に取付
けられている。送信アレイ20から放射する信号はサブ反
射鏡22によってスクリーン18の一方の半分の部分18b上
へ反射される。主反射鏡12とサブ反射鏡22とは送信アレ
イ20から放出する信号のパターンを効果的に拡大し拡張
する。サブ反射鏡22から反射された信号は順次スクリー
ン18の半分の部分18bによって大きな反射鏡12b上へ反射
され、それは順次ポイント−ポイント信号を地上へ反射
する。この装置によって、大きな口径の位相アレイの性
能が得られる。受信供給ホーン16は反射鏡12aの焦点面2
6に位置される。それは第16図に示されている４個の主
ホーン50,54,58,62と３個の補助ホーン52,56,60から成
る。

次に第13図乃至第15図を参照すると、送信アレイ20は第
13図に示されるように、アレイを形成するため平行関係
で配置された複数の、例えば40個の送信導波管素子106
を含む。送信導波管素子106の各々は垂直偏波信号を発
生する複数の、例えば26個の水平で、垂直に間隔を置か
れたスロット108を含む。第14図に示されるように、送
信アレイ20は、４つの場所114でアレイ素子を励振する
全体を番号110によって示された集合供給回路網によっ
て送信信号を供給される。集合供給回路網110の目的は
送信導波管素子106に対して広帯域の整合を行うことで
ある。導波管開口112への信号入力は、スロット励振が
南北方向における偏平パターンを与えるように設計され
るようにアレイスロット108を励振する。

水平偏波ポイント−ポイント受信システムによって供給
されたほぼ方形のビーム適用範囲が示されている第５図
を参照する。この特定の例において、ポイント−ポイン
トシステムによってサービスされる領域はアメリカ合衆
国である。ポイント−ポイント受信システムは４つのア
ップリンクゾーン32,34,36,38からそれぞ人工衛星へ放
射する４つのビームR1,R2,R3,R4を含み、ビームR1乃至R
4の各々は各ゾーン32,34,36,38において個々の位置（si
te）から発する複数の個々のアップリンクビームから成
り、その位置から個々の信号を伝達する。個々の位置か
らアップリンクビーム信号は各ゾーンのための複数のチ
ャンネルへ配列される。例えば、ゾーン32はゾーン32で
対応するアップリンク位置から数百の個々のビーム信号
を伝達するこのようなチャンネルの各々によって複数
の、例えば16個の27MHzチャンネルを含んでもよい。

各々符号32,34,36,および38によって示されている４つ
のビームパターン輪郭の各々についての信号強度はそれ
ら各ビームのピークからおよそ3dB下である。アンテナ
ビームはハッチング範囲39,41,43,45において周波数ス
ペクトルの４倍の再使用を可能にするためそれらの間で
充分な分離を達成するように設計されている。点描範囲
40,42,および44において、この分離は隣接するゾーンに
おいて発する同じ周波数の信号間の識別には不十分であ
る。これらの範囲で発する各信号は２つのダウンリンク
信号を発生し、一方は予定されたものでありもう一方は
臨時的なものである。これらの領域において臨時信号の
発生については以下に更に詳細に論議される。

ビーム32,34,36,38によってカバーされた４つのゾーン
は幅が等しくない。ビーム32によってカバーされる東海
岸ゾーンはおよそ1.2度の広がりである。ビーム34によ
ってカバーされる中央ゾーンはおよそ1.2度の広がりで
ある。ビームパターン36によってカバーされる西中央ゾ
ーンはおよそ2.0度の広がりである。ビームパターン38
によってカバーされる西海岸ゾーンはおよそ2.0度の広
がりである。４つの受信ゾーン32,34,36および38の各々
の幅は基地数および国の様々な範囲での人口密度によっ
て決定される。従って、ビームパターン32は合衆国の東
部における比較的高い人口密度に適応するために比較的
狭く、一方、ビームパターン36は山岳地帯における比較
的狭い人口密度のため比較的広い。各ゾーンが全周波数
スペクトルを用いるので、ゾーンの幅は人口密度の高い
地域においてはチャンネル使用についての高い要求に適
応させるため狭くされている。

第９図に示されるように、ポイント−ポイント送信シス
テムは各々４つの送信ゾーン31,33,35,37をカバーする
４つのビームT1,T2,T3,T4から成り、その各ビームT1乃
至T4はそれぞれ各ゾーン31,33,35,37の個々のダウンリ
ンク位置について予定された複数の個々のダウンリンク
ビームからなり、個々の信号をその位置へ伝達する。個
々のダウンリンク位置で受信されるように予定されたダ
ウンリンクビーム信号は各ゾーンのための複数のチャン
ネルへ配列される。例えば、ゾーン31は数百の個々のビ
ーム信号をゾーン32の対応するダウンリンク位置へ伝達
するするこのようなチャンネルの各々による複数の、例
えば16個の27MHzチャンネルを含んでもよい。

幅の等しくない多重ダウンリンクゾーンおよびダウンリ
ンクゾーンの使用は、相互変調積の大部分が地上基地で
受信されることが妨げられるように地理的に分散される
ように以下に論議される固体電力増幅器によって発生す
る相互変調積の生成を助ける。真の効果は、システムが
更に相互変調積を黙認できるので、増幅器が更に効率的
に動作されることである。送信ゾーン31,33,35,37の幅
がゾーンR1,R2,R3,R4のそれらとほぼ同じであるけれど
も、２つの組の小さな差はシステムの容量を最良にする
ために発見された。

個々の送信ビーム29の半分の電力ビーム幅は実質的に、
送信ゾーン31,33,35,37の幅よりも狭い。このことは所
望された高利得を生じ、受信ゾーン配列を特徴とする競
合範囲のゾーン40,42,44を避ける。これらの個々のビー
ム29は個々の目的基地の方向でダウンリンクEIRPを最大
化するためゾーン中に向けられなければならない。送信
ポイント−ポイント周波数アドレス可能狭帯域29は、そ
の見掛けの大きさが主反射鏡12bおよびサブ反射鏡22を
含む２つの同じ焦点のパラボラによって拡大されるアレ
イ20によって生成される。各ビーム29の東西方向は送信
素子20のアレイ106に沿ってその信号の位相経過によっ
て決定される（第13図および第15図）。この位相経過は
以下に論議されるビーム形成回路網98によって確立さ
れ、信号周波数の関数である。送信アレイ素子20の各々
は後に論議される固体電力増幅器によって駆動される。
アレイ素子106へ供給される電力は均一ではなくその代
わりに10dB以上低いエッジ素子まで次第に弱くなってい
る。次第に弱くなるビーム29は送信アレイ素子20の位置
に従って送信利得を調節することによって達成される。
励起パターンは第9A図に示された送信の２次パターンの
特徴を決定する。第９図を参照すると、送信ゾーン31,3
3,35,37の間の最も接近した空間がゾーン31と33の間に
発生し、それはおよそ1.2度である。このことは特定の
周波数を用いるゾーン33へアドレスされる信号がそのビ
ーム中心から1.2度のサイドロープによってゾーン31に
おいて同じ周波数を用いる信号と干渉することを意味す
る。しかしながら、個々の送信利得は低いサイドローブ
レベルを提供するように調節され、それによって隣接す
るゾーンにおける周波数再使用を許容する。第9A図を参
照すると、ビーム中央からのこの角度でのサイドローブ
が更に30dB以上小さく、そのためこのような干渉が無視
してよい程度に小さいことがわかる。ゾーン35および37
における同じ周波数使用は更に角度が移動され、この故
にこれらのゾーンにおけるサイドロープの干渉は一層小
さい。

第９図は南北方向の送信ビームパターンの説明である。
各送信導波管素子106の26個のスロット108はほぼ平坦な
南北パターンを形成するように励振され、南北照準方向
からプラスマイナス1.4度のカバーされた範囲に広が
る。

ポイント−ポイントおよびCONUSシステムの両方は同じ
アップリングおよびダウンリンク帯域を用い、ポイント
−ポイントシステムはそのアップリンク偏波のため水平
偏波を用い、CONUSシステムは先に既述されたように水
直偏波を用いる。例えば両方のサービスは同時に、11.7
GHzと12.2GHzの間の全500MHzダウンリンク周波数帯域
と、14GHzと14.5GHzの間の全500MHzアップリンク周波数
帯域とを用いる。ポイント−ポイントサービスを用いる
受信ゾーン32,34,36,38と送信ゾーン31,33,35,37の各々
は全周波数スペクトル（即ち500MHz）を用いる。更に、
この総周波数スペクトルは複数のチャンネル、例えば各
々が27MHzの有効な帯域幅と30MHzの間隔を有する16チャ
ンネルへ分割される。次に、16個のチャンネルの各々は
およそ800のサブチャンネルを適用してもよい。この故
に、そよそ12,500（16チャンネル×800サブチャンネ
ル）の各ゾーンで32キロビット毎秒のチャンネルが任意
の与えられた瞬間で適応される。以下に説明されるよう
に、ポイント−ポイントシステムの通信構成は任意の基
地が任意のその他の基地と直接通信することを許容す
る。従って、単一偏波中で、合計50,000のサブチャンネ
ルが全国的に適応される。

第１図、第２図、第６図、第７図、および第16図を特に
参照すると、ポイント−ポイント受信供給アレイ16は７
個の受信ホーン50乃至62を用いる。ホーン50,54,58,お
よび62は各々ゾーン32,34,36,および38から信号を受信
する。ホーン52,56および60は競合範囲40、42および44
から信号を受信する。一連のハイブリッドカップラまた
は電力分割器C₁乃至C₉を用いて、ホーン50乃至62によっ
て受信された信号は４つの出力64乃至70へ結合される。
例えば、競合範囲44の領域から発し、ホーン60によって
受信される信号はカップラC₂によって分割され、分割さ
れた信号の部分はカップラC₁およびカップラC₄へ各々分
割され、分割された信号はそれぞれホーン58,62によっ
て受信された入力信号と結合される。同様に、競合範囲
42の領域から発し、ホーン56によって受信される信号は
カップラC₅によって分割される。分割された信号の一部
はカップラC₃によってカップラC₄の信号出力と結合さ
れ、一方、分割された信号の残りの部分はカップラC₇に
よってホーン54によって受信された信号と結合される。

CONUSおよびポイント−ポイントシステムの両方のため
の信号の受信および送信用の電子装置をブロック図で表
す第６図が特に注目される。ポイント−ポイント受信信
号64−70（第７図参照）は第７図のポイント−ポイント
受信供給回路網から得られ、一方CONUS受信信号72はCON
US受信供給ホーン14から得られる（第１図および第３
図）。ポイント−ポイントおよびCONUS受信信号は５つ
の対応する受信器と入力ライン64−72を選択的に接続す
るスイッチング回路網76へ入力され、８個のその受信器
は全体を74で示される。受信器74は通常設計のものであ
り、そのうちの３個は余分に備えられたものであり、受
信器の１個が故障を起こさない限り通常は用いられない
ものである。故障の発生において、スイッチング回路網
76はバックアップ受信器74を適切な入力ライ64−72に再
接続する。受信器74はフィルタ相互結合マトリックス90
中のフィルタを駆動するように機能する。ライン64−70
と接続されている受信器74の出力は第２のスイッチング
回路網78によって４つの受信ライR1−R4を経てフィルタ
相互結合マトリックス90へ結合される。以下に論議され
るように、フィルタ相互結合マトリックス（FIM）は受
信ゾーン32,34,36,38と送信ゾーン31,33,35,37との間に
相互結合を提供する。上述された500MHzにおける動作が
16個の27MHzチャンネルへ分離された周波数スペクトル
を割当てられるので、16個のフィルタの４組が用いられ
る。16個のフィルタの各組は全部で500MHzの周波数スペ
クトルを使用し、各フィルタは27MHzの帯域幅を有す
る。後述するように、フィルタ出力T1−T4は４つの群で
配列され、各群は４つの送信ゾーン31,33,35,37の１つ
に予定される。

送信信号T1−T4は各々、スイッチング回路網94を経て６
個の駆動増幅器92のうちの４個の接続され、このような
増幅器92のうちの２個は故障の発生においてバックアッ
プ用に備えられるものである。増幅器92のうちの１個の
故障の発生において、バックアップ増幅器92の１個がス
イッチング回路網94によって対応する送信信号T1−T4へ
再接続される。同様にスイッチング回路網96は増幅器92
の増幅された出力をビーム形成回路網98へ結合する。以
下に更に詳細に説明されるように、ビーム形成回路網98
は４つの遅延ラインに沿って等しい間隔で接続された複
数の伝送遅延ラインから成る。遅延ラインのこれらの間
隔および幅は所望された中央帯域ビームスキントと、サ
ービスされる対応する送信ゾーン31,33,35,37用の周波
数を有するビーム走査速度を与えるように選択される。
４つの遅延ラインから結合された送信信号は第11図およ
び第12図に示されるようなビーム形成回路網98において
固体電力増幅器100へ入力を供給すために合算され、そ
れはポイント−ポイントシステムの送信アレイ20に埋め
込まれてもよい。以下に論議された実施例において、40
個の固体電力増幅器（SSPA）100が備えられている。SSP
A100の各々はビーム形成回路網98によって形成された40
の信号の対応する１つを増幅する。SSPA100は先に説明
された次第に弱くなるアレイ励振を提供するための異な
る電力容量を有する。SSPA100の出力は送信アレイ20の
素子の１つの入力112（第14図）へ接続される。

ライン72上のCONUS用受信信号はスイッチング回路網76,
78によって適切な受信器74へ接続される。CONUS信号と
接続された受信器の出力は上述されたように８個のチャ
ンネルのために提供された入力マルチプレクサ80へ出力
される。入力マルチプレクサ80の目的は、サブ信号が個
々に増幅されることができるようにサブ信号へ１つの低
レベルCONUS信号を分割することである。CONUS受信信号
はCONUS送信信号が非常に小さな地上基地へ分配される
ように高度に増幅される。入力マルチプレクサ80の出力
はスイッチング回路網84を経て12個の高電力進行波管増
幅器（TWTA）82のうちの８個へ接続され、そのうちの４
個のTWTA82は故障の発生においてバックアップのために
用いられる。８個のTWTA82の出力は別のスイッチング回
路網86を経て、１つのCONUS送信信号へ８つの増幅され
た信号を再結合する出力マルチプレクサ88へ接続され
る。マルチプレクサ88の出力はCONUS送信器24の送信ホ
ーンへの導波管を経て送られる（第２図および第３
図）。

フィルタ相互結合マトリックスFIM90（第６図）を詳細
に示す第10図に注目する。先に論議されたように、FIM9
0は、任意の受信ゾーン32,34,36,38中のターミナル（第
５図）と任意の送信ゾーン31,33,35,37の任意のターミ
ナルとを効果的に相互結合する。FIM90は受信信号R1,R
2,R3,およびR4をそれぞれ受信するための４つの導波管
入力120,122,124および126を含む。先に説明されたよう
に、対応する受信ゾーン32,34,36,38（第５図）から発
生する受信信号R1乃至R4の各々は割当てられた全周波数
スペクトル（例えば500MHz）を含み、複数のチャンネル
（例えば16個の27MHzチャンネル）へ分離される。チャ
ンネル数は複数のサブチャンネルへ更に分離され、サブ
チャンネルの各々はアップリンク位置から信号を伝達す
る。FIM90は64個のフィルタを含み、その１つが参照番
号102によって示されている。各フィルタ102はチャンネ
ルの１つに対応するパスバンド（例えば1403乃至1430MH
z）を有する。フィルタ102はそれぞれ各受信ゾーン32,3
4,36,38のための４つの群において配列され、各群はサ
ブグループ当り８個のフィルタの２つのバンクまたはサ
ブグループを含む。フィルタ102の１つのサブグループ
は偶数番号のチャンネルのためこれらのフィルタを含
み、各群のその他のグループは奇数番号のチャンネルの
ため８個のフィルタを含む。従って、たとえば、受信信
号R1用のフィルタ群は奇数チャンネル用フィルタ102の
サブグループ104と偶数チャンネル用フィルタ102のサブ
グループ106を含む。以下の表はそれらのフィルタサブ
群に対する受信信号およびゾーンに関するものである。

フィルタサブグループ 受信ゾーン 受信信号 奇数ch 偶数ch 32 R1 104 106 34 R2 108 110 36 R3 112 114 38 R4 116 118 受信信号R1−R4がフィルタされるとき、フィルタされた
出力は送信信号を形成するため結合されるような独特な
方法でフィルタはグループにされている。送信信号T1−
T4もまた割当でられた全周波数スペクトル（例えば500M
Hz）を用いる。説明した実施例において、送信信号T1−
T4の各々は16個の27MHz幅のチャンネルを有し、４個の
受信ゾーン32−38の各々から４個のチャンネルを含む
（第５図）。

入力する受信信号R1−R4は、50％の信号電力を各サブグ
ループへ効果的に向ける各関連するハイブリッドカップ
ラ128−134によって対応するサブグループへ分割され
る。したがって、例えば導波管120でのR1信号入力の半
分はフィルタ102のサブグループをサービスする送信ラ
イン136へ導かれ、R1信号の半分はフィルタ102のサブグ
ループ106をサービスする送信ライン138へ導かれる。同
様の方法で、フィルタ102のサブグループ104−108の各
々はライン136および138と同様の、対応する分配ライン
によって供給される。

サブグループ104の構成について更に詳細に説明する。
残りのサブグループ106−108はサブグループ104と構造
が同じである。送信ライン136に沿って間隔を置いて、
８個のフェライトサーキュレータ140があり、それぞれ
１つが奇数番号のチャンネルフィルタ102と関連する。
サーキュレータ140の機能は送信ライン136をロスのない
方法で奇数チャンネルの各々へ接続することである。従
って、例えば、R1信号は第１のサーキュレータ140aへ入
り、チャンネル１に対応する27MHzの帯域の信号をサー
キュレータ142へ通すように反時計方向にそれを循環す
る。全てのその他の周波数は反射される。これらの反射
された信号はサーキュレータを経て処理が繰返される次
のフィルタへ伝播される。この処理によって、R1受信信
号はR1信号に対応する16個のフィルタ104−108によって
16個のチャンネルフィルタされる。このように、チャン
ネル１の範囲の周波数を有するR1信号は第１のフェライ
トサーキュレータ140aを通過し、グループ104のフィル
タ１によってフィルタされる。

フィルタサブグループ104−118からの出力は、十文字パ
ターンでフィルタ102の隣接グループからの出力を合計
するフェライトサーキュレータ142の第２の組によって
選択的に結合される。例えば、グループ104のチャンネ
ルフィルタ1,5,9および13の出力はフィルタグループ112
のチャンネルフィルタ3,7,11および15の出力と合計され
る。この合計はT1用出力端子114に現われる。第８図を
参照すると、これらの信号は受信ゾーンR1とR3間の結合
および送信ゾーンT1に対応する。

送信および受信信号が任意のターミナル間の送受信通信
を許容するためFIM90によっていかにして相互結合され
るかを示す第８図および第９図を注目する。特に、第８
図はいかにして受信および送信ゾーンが相互結合チャン
ネルによって一緒に結合されるかを示す表を与え、一方
第９図はいかにしてこれらの相互結合チャンネルが送信
ゾーン31,33,35,37にわたって地理的に分配されるかを
示す。第８図において、受信信号R1−R4は相互結合チャ
ンネルの行毎に読み出され、送信信号T1−T4は相互結合
チャンネルの列毎に読み出される。送信信号T1−T4の各
々４つの群に配列された16個のチャンネルから生成さ
れ、各群が受信信号R1−R4の１つと関連していることが
第８図から迅速に認められる。本発明の人工衛星通信シ
ステムは、パケット交換信号を経て地上基地間の通信を
調整する人工衛星ネットワーク制御センタと呼ばれる地
上基地と関連して使用される。ネットワーク制御センタ
は所望されるダウンリンクの位置に基づいたアップリン
ク周波数をアップリンクユーザに割当て、ダウンリンク
経度が目的地のそれに最も近い有効な周波数を割当て
る。周波数アドレス可能なダウンリンク送信ビーム29は
従ってアップリンク信号の周波数によってアドレスされ
る。この方法はダウンリンク信号の利得を最大にする。

第９図に示されるように、アメリカ大陸は４つの基本的
なゾーン31,33,35,37に分割される。ゾーン31は東海岸
ゾーンと呼ばれ、ゾーン33は中央ゾーンと呼ばれ、ゾー
35は山岳ゾーンと呼ばれ、ゾーン37は西海岸ゾーンであ
る。先に説明されたように、ゾーン31,33,35,37の各々
は割当てられた全周波数スペクトル（例えば500MHz）を
用いる。従って、500MHzの割当て周波数帯域の場合、ゾ
ーン31,33,35,37の各々に防護帯域を加えた16個の27MHz
チャンネルが存在する。

第９図のビーム29で４回繰返された番号１−16はそのよ
うに番号を付けられたチャンネルの中心周波数に対応す
るビームの経度を示す。ビームの周波数感度のため、チ
ャンネルの最も低い周波数狭帯域信号と最も高い周波数
狭帯域信号との間の経度スパンはおよそ１チャンネル幅
である。各ビームはその電力が半分になる点の間で0.6
度の幅であり、即ち、東海岸と中央ゾーンにおけるゾー
ン幅の半分で、山岳ゾーンと西海岸ゾーンにおけるゾー
ン幅のほぼ３分の１である。アンテナビーム29は互いに
高信号密度を確立するためオーバーラップする。即ちビ
ームが更にオーバーラップすればするほど、与えられた
領域のチャンネル容量は大きくなる。従って、東海岸ゾ
ーン31において、東海岸ゾーン31の信号量が山岳ゾーン
35のそれよりかなり大きいので山岳ゾーン35においてよ
りも大きなオーバーラップがある。

上述された相互結合スキーマについて、異なるゾーンの
基地間の典型的な通信を例にとって説明する。この例に
おいて、ミシガン州のデトロイトの発明者がカリフォル
ニア州のロサンジェルスの基地へ電話をしようとすると
仮定する。従って、中央ゾーンに位置するミシガン州の
デトロイトはアップリンク位置であり、西海岸ゾーン37
に位置するカリフォルニア州のロサンジェルスはダウン
リンク目的地である。第９図に示されるように、アメリ
カ大陸における各地理的位置は特定のゾーンなおける特
定のチャンネルと関連されることができる。従って、ロ
サンジェルスは送信ゾーン37のチャンネル14と15の間に
位置を決められている。

特に第５図、第８図、および第９図を同時に参照する
と、受信および送信ゾーンR1とT1は東海岸ゾーン32と31
に存在し、R2とT2は中央ゾーン34と33に存在し、R3とT3
は山岳ゾーン36と35に存在し、R4とT4は西海岸ゾーン38
と37に存在する。デトロイトは中央またはR2ゾーン34に
存在するので、信号が西海岸またはT4ゾーン37へ送信さ
れることができるチャンネルはチャンネル1,5,9および1
3であることがわかる。これはR2および列T4の交差によ
って第８図の表において決定される。それ故、デトロイ
トから、アップリンクユーザはチャンネル1,5,9および1
3のいずれかのアップリンクであり、これらのチャンネ
ルのいずれもダウンリンク目的地に最も接近している。
ロサンジェルスがチャンネル14と15との間に位置するの
で、ネットワーク制御センタはチャンネル13がチャンネ
ル14に最も近いためチャンネル13の信号をアップリンク
する。ダウンリンクビーム幅はロサンジェルスで高利得
を与えるのに充分広い。

反対に、アップリンク位置がロサンジェルスにあり、ダ
ウンリンク目的地がデトロイトにあるなら、第８図の行
R4および列T2が考慮されなければならない。この交差は
信号がチャンネルがダウンリンク位置に最も近いことに
依存してチャンネル1,5,9および13上に送信されること
ができることを表す。チャンネル９が、デトロイトへ最
も近いチャンネル11へ最も近いので、ネットワーク制御
センタはチャンネル９上でロサンジェルスから信号をア
ップリンクする。

第10図を参照すると、受信信号の送信信号への転換は、
アップリンク位置がデトロイトに、ダウンリンク位置が
ロサンジェルスであるという上述の例と関連して説明さ
れる。デトロイトから送信されたアップリンク信号は受
信信号R2によって伝達されたチャンネル13に送信させ
る。従って、R2受信信号は送信ライン122へ入力され、
このような入力信号の一部はハイブリッドカップラ130
によってフィルタ102のサブグループ108の入力ラインへ
導かれる。サブグループ108は奇数チャンネル用の８個
のフィルタバンクを含み、チャンネル13を含む。従っ
て、入力する信号はフィルタ13によってフィルタされ、
サブ群108と116からその他の信号と一緒にライン164上
で出力される。チャンネル13のライン164上に存在する
信号はハイブリッドカップラ158によって結合され、信
号はサブグループ106と114から発し、出力ライン150上
にT4信号を形成する。送信信号T4はそれからロサンジェ
ルスへダウンリンクされる。

27MHz幅チャンネルが実際に多数の小さなチャンネル、
例えば32KHzの帯域幅の800のサブチャンネルから成るの
で、ネットワーク制御センタが27MHz帯域幅ではなく特
定のチャンネルを割当てるため、上記例はやや簡潔化さ
れている。

第５図、第８図および第９図を再び参照すると、アップ
リンク信号が競合範囲の領域40,42,44（第５図）から発
生する場合に、このような信号はその所望されるダウン
リンク目的地へ送信されるのみでなく、無視できない程
度の信号が他の地理的領域へ送信される。例えば、アッ
プリンク信号が競合範囲42の領域にあるイリノイ州のシ
カゴから発生し、この信号がカリフォルニア州のロサン
ジェルスへ向けられると仮定する。競合範囲42はゾーン
34および36を形成するビームのオーバーラップによって
生成される。この故に、アップリング信号は受信信号R2
またはR3として送信され得る。ネットワーク制御センタ
はアップリンク通信が受信信号R2またはR3のいずれによ
って伝達されるかを決定する。この実施例において、シ
カゴがゾーン36により近いので、アップリング信号は受
信信号R3上で伝達される。

先に論議されたように、ダウンリンク目的地、即ちロサ
ンジェルスはゾーン37に位置し、チャンネル14と15との
間に存在する。第８図に示されるように、R3の列T4との
交差部分は通信が発送され得るチャンネルを生ずる。従
って、シカゴアップリング信号はチャンネル2,6,10ある
いは14のいずれか１つで送信される。ロサンジェルスが
チャンネル14へ最も近いので、チャンネル14はアップリ
ンクチャンネルとしてネットワーク制御センタによって
選択される。しかしながら、所望されない信号がまたチ
ャンネル14上でゾーン34から送信されることが注目され
る。所望されない信号がどこにダウンリンクされるかを
決定するため、第８図の表が考慮される。第８図の表は
R2ゾーン34のチャンネル14上を伝達されるアップリンク
信号がT1送信ゾーン31へダウンリンクされることを表
す。所望された信号はロサンジェルスへ送信され、所望
されない信号（即ち無関係な信号）は東海岸（即ちゾー
ン31）へ送信される。ネットワーク制御センタは周波数
割当てをするとき、これらの無関係な信号の軌跡を維持
する。これらの無関係な信号の影響はシステムの容量を
わずかに減少することである。

第６図を再び参照すると、ビーム形成回路網98は送信信
号T1−T4を受信し、各信号用の送信アンテナビームが形
成されるようにこれらの送信信号中の個々の通信信号の
全てを一緒に結合するように機能する。割当てられた周
波数スペクトルが500MHzである上述された例において、
総計およそ50,000のオーバーラップアンテナビームは、
システムが狭帯域信号によって完全に負荷されるときビ
ーム形成回路網98によって形成される。各アンテナビー
ムは、それがシステムの特性を最良にする方向に向けら
れるような方向で形成される。隣接する素子間の増加位
相シフトはアンテナビームの方向を決定する。この位相
シフトが信号周波数によって決定されるので、このシス
テムはアドレスされた周波数と呼ばれる。

ビーム形成回路網98の詳細を示す第11図および第12図が
注目される。第11図で全体を符号98で示されたビーム形
成回路網は一般式に弧状に配置されており、通常人工衛
星の通信棚（図示されず）に取付けられている。ビーム
形成回路網98の弧状形状は、信号通過路が正しい長さで
あることを確実にした装置が容易に得られるようにする
ものである。

ビーム形成回路網98は第１の組の周辺に伸びている電送
遅延ライン168,170、遅延ライン168と170から放射状に
空間をとられている第２の組の伝送遅延ライン172,17
4、および複数の放射状に伸びる導波管アセンブリ176を
含む。説明された実施例において、40の導波管アセンブ
リ176が備えられ、送信アレイ20の素子106の各々に対し
て１個づづ設けられている（第13図参照）。導波管アセ
ンブリ176は遅延ライン168−174の各々を交差し等しい
角度間隔で配置されている。

各導波管アセンブリ176は放射方向の合算器を定め、遅
延ライン168−174の各々と交差する。第12図に示される
ように、交差点で、放射方向ライン合算器176と伝送遅
延ライン168−174の間に、十字形結合器180が備えられ
ている。十字形結合器180は放射方向ライン合算器176と
遅延ライン168−174とを接続する。十字形結合器180の
機能については以下に更に詳細に論議される。

４つの遅延ライン168乃至174は４つの送信ゾーンT1−T4
のために各々備えられている（第９図）。したがって、
送信信号T1は遅延ライン170の入力へ供給され、T2は遅
延ライン168の入力へ供給され、T3は遅延ライン174の入
力へ供給され、T4は遅延ライン172の入力へ供給され
る。第12図に示されるように、放射方向ライン合算器間
の距離は文字“L"で示され、各遅延ラインの幅は文字
“w"で示される。放射方向ライン合算器176は遅延ライ
ン168−174に沿った等しい角度間隔で位置しているけれ
ども、遅延ライン168−174が互いに放射状に位置してい
るためそれらの間の距離は遅延ラインから遅延ラインへ
と変化する。従って、放射方向ライン合算器176によっ
て形成される弧状形状の中心から離れるほど、それらが
遅延ライン168−174と交差する点における放射方向ライ
ン合算器176間の距離は大きくなる。言替えると、遅延
ライン168についての放射方向ライン合算器176の間の間
隔“L"は遅延ライン174についての隣接する放射方向ラ
イン合算器176間の間隔より小さい。“L"と“w"の大き
さについて典型的な値を以下にあげる。遅延ライン 信号 L,インチ w,インチ 168 T2 1.66 0.64 170 T1 1.72 0.66 172 T4 2.45 0.74 174 T3 2.55 0.76 遅延ライン168−174の幅“W"および隣接する放射方向ラ
イン合算器間の距離“L"は、ビームポインティングが各
チャンネルについて正しいように所望された中央ビーム
スキャントおよびビーム走査速度を与えるため選択され
る。このことは送信ゾーンT1−T4の各々のため所望され
た始点および終点を生じる。

第12図を特に参照すると、送信信号T2は第１の放射方向
ライン合算器176へ到達する点で、正確な距離で遅延ラ
イン168を伝播する。T2信号の一部は、送信信号T2の送
信電力の１パーセントが放射方向ライン合算器176の下
へ引出されるような、例えば20dBカップラの十字結合器
180を通過する。この引出されたエネルギは対応する固
体電力増幅器100に向けて導波管176を伝播する（第６図
および第11図）。この過程は遅延ライン170を伝播する
信号T1について繰返される。十字形結合器180によって
引出された信号T1およびT2の一部は放射方向ライン合算
器176中で合算され、結合された信号0.01（T1＋T2）は
次の組の遅延ライン172,174へ向けて放射状に外側へ伝
播する。この同じカップリング過程が遅延ライン174と1
72の各々で信号T3とT4に対して繰返される。即ち、0.01
の信号T3とT4は十字形結合器180を経て放射方向ライン
合算器176へ結合される。合成結合信号0.01（T1＋T2＋T
3＋T4）は送信のための伝播において増幅される関連す
る固体状態電力増幅器100へ放射状に外方へ伝播する。

第１の放射方向ライン合算器176に遭遇した後で、信号T
1−T4の残余0.99は信号の別の１パーセントが合算器176
へ引出される第２の放射方向ライン合算器へ伝播する。
信号T1−T4の１パーセントを引出すこの過程は放射方向
ライン合算器176の各々に対して繰返される。

放射方向ライン合算器176を通ってSSPAに向けて伝播す
る信号は４つの送信信号T1−T4の全ての混合されたもの
である。しかしながら、送信信号T1−T4の各々は12,500
のサブ信号を含む。結果的に、放射方向ライン合算器17
6を経て伝播する40の信号は、割当てられた周波数スペ
クトルが500MHzの幅であるという上述の実施例の場合は
50,000の信号全ての混合であってもよい。それ故、SSPA
100の各々は複数の導波管アセンブリ176の各々から発信
する50,000の信号の全てを増幅する。

SSPA100の各々が国の全範囲について予定される50,000
の信号の全ての増幅するので、全ての狭い高利得ダウン
リンクビームは送信器の共通プール即ち全てのSSPA100
から形成される。この装置は、全国をカバーする各ダウ
ンリンクビームが全SSPA100を用いて生成されるので、
電力の全国的なプールを効果的に与えると考えられる。
結果的に、他のビームの信号電力を実質的に減少するこ
となく個々のベースで特定の不利なダウンリンクユーザ
を適応させるため、電力のこの全国的なプールの一部を
転換できる。例えば、ダウンリンクユーザはビームの信
号強度を減衰するダウンリンク目的地における雨によっ
て“不利”にされる。このような雨によって不利となる
ユーザは対応するアップリンクビームの信号強度を増加
することによって個々に調整される。このことは不利な
ダウンリンクビームへ、全国的な送信電力のプールから
電力の小さな部分（即ちSSPAによって供給された電力の
小部分）を分けて与えることによって達成される。個々
のアップリンクビームの電力は対応するダウンリンクビ
ームのそれに比例している。結果的に、ダウンリンクビ
ームの電力を増加するため、アップリンクビームの電力
を増加することが単に必要であるにすぎない。

実際、先に説明されたネットワーク制御センタは雨が降
っている国のそれらの範囲の全ての軌跡を維持し、どの
アップリンクユーザが雨の影響を受ける地域におけるダ
ウンリンク目的地へ通信を送るかを決定する。ネットワ
ーク制御センタはそれから、パケット交換信号を用い
て、雨の影響を受けた地域について予定されたそれらの
信号のためそのアップリンク電力を増加するために、こ
れらの各アップリンクユーザを指示する。アップリンク
ユーザ信号電力の増加は雨の影響を受けた地域に対応す
るダウンリンクビームを生じるため、SSPA100によって
これらの信号の更に集合的な増幅を生じ、それは雨の減
衰を補うため充分に増加された電力レベルを有する。典
型的に、雨の影響を受けた地域について予定された信号
の数はSSPA100の総プールによって取扱われる信号の総
数に比例して小さい。従って、雨の影響を受けていない
ゾーンにおけるその他のダウンリンクユーザは、それら
の信号において発生する小さな損失が何千ものユーザに
及ぶので実質的な信号損失を受けることはない。

SSPA100（第８図および第11図）が、例えば人工衛星の
通信棚（図示せず）の縁に取付けられても良い。SSPA10
0によって増幅された信号は送信アレイ20の対応する素
子106へ供給される（第13図および第14図）。

先に説明されたように、増加位相シフトは40の放射方向
ライン合算器176において結合される信号間で達成され
る。したがって、ビーム形成回路網98は送信アレイ20か
ら発するアンテナビーム（第１図、第２図および第13
図）が周波数割当てによって方向を定められることを許
容する。増加位相シフトは周波数と同様に導波管176の
間の時間遅延に関連する。40の送信アレイ素子106の４
つの概略図およびそれから発する電波の液面を示す第17
図が注目され、ここでは“d"は送信アレイ素子106の間
の間隔が等しい。合成アンテナビームはΘの角度の傾斜
を有し、ここではΘはビーム走査角度として定められ
る。このことはΘが送信ビームの中心の法線からの角度
である。遅延ライン装置によって生じる増加位相シフト
はΔΦである。ΔΦとΘの関係は以下の式によって与え
られる。

ΔΦ＝（２πd/λ）sinΘ 式中、 λ＝信号波長 Θ＝ビーム走査角度 ｄ＝アレイ素子間の間隔 従って、アンテナビームの東西方向はビーム形成回路網
98の４つの遅延ライン168−174に対して異なっている増
加位相シフトによって決定され、先に記述された４つの
送信ゾーンT1−T4を生じる。

以上本発明について説明されたが、当業者が技術に対す
るこの貢献の技術的範囲を外れることなく本発明を説明
するため選択された好ましい実施例に様々な修正および
付加がなされても良いことが認められる。従って、請求
の範囲に記載された事項および本発明の技術的範囲に含
まれる全ての等価物に対して保護が求められることが理
解されるべきである。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地球軌道通信衛星用のアンテナシステムに
   おいて、 それぞれが第１および第２の異なる偏波の無線周波数を
   反射する第１および第２のリフレクタと、 前記第１の偏波を有する第１の送信ビームを送信する第
   １の送信手段と、前記第２の偏波を有する第１の受信ビ
   ームを受信する第１の受信手段とを含み、前記第１の送
   信ビームは前記第１のリフレクタによって地球に反射さ
   れ、前記第１の受信ビームは前記第２のリフレクタによ
   って地球から前記第１の受信手段に反射される第１のア
   ンテナサブシステムと、 前記第２の偏波を有する第２の送信ビームを送信する第
   ２の送信手段と、前記第１の偏波を有する第２の受信ビ
   ームを受信する第２の受信手段とを含み、前記第２の送
   信ビームは前記第２のリフレクタによって地球に反射さ
   れ、前記第２の受信ビームは前記第１の前記第１のリフ
   レクタによって地球から前記第２の受信手段に反射され
   る第２のアンテナサブシステムとを有するアンテナシス
   テム。
2. 【請求項２】前記第１および第２のリフレクタは、共通
   の軸に沿って互いに交差している請求項１記載のアンテ
   ナシステム。
3. 【請求項３】前記第１および第２のリフレクタは、前記
   共通の軸に関して互いに角度的にずれている請求項２記
   載のアンテナシステム。
4. 【請求項４】前記第１および第２のリフレクタは、ほぼ
   パラボラ形状である請求項２記載のアンテナシステム。
5. 【請求項５】前記第１の受信ビームおよび前記第２の送
   信ビームの周波数を分離する第１の周波数ダイプレク
   サ、および前記第２の受信ビームおよび前記第１の送信
   ビームの周波数を分離する第２の周波数ダイプレクサを
   含む請求項１記載のアンテナシステム。
6. 【請求項６】前記第１のダイプレクサは前記第１の受信
   ビームを通過し、前記第２の送信ビームをそれから反射
   する第１の周波数選択スクリーンを有し、 前記第２のダイプレクサは前記第２の受信ビームを通過
   し、前記第１の送信ビームをそれから反射する前記第２
   の周波数選択スクリーンを有する請求の範囲５記載のア
   ンテナシステム。
7. 【請求項７】前記第１の受信手段は１つ以上のフィード
   ホーンを有し、前記第１の周波数選択スクリーンは前記
   フィードホーンと前記第２のリフレクタとの間に設置さ
   れている請求項６記載のアンテナシステム。
8. 【請求項８】前記第２の送信手段は前記第２の受信ビー
   ムを形成する送信アレイを有し、前記第２のアンテナサ
   ブシステムは前記送信アレイから発生する第２の送信ビ
   ームを拡大する手段を含む請求項７記載のアンテナシス
   テム。
9. 【請求項９】前記拡大手段は前記第２の周波数選択スク
   リーンに対して前記送信アレイから発生する第２の送信
   ビームを反射する位置に設けられたパラボラリフレクタ
   を有する請求項８記載のアンテナシステム。
10. 【請求項１０】前記送信アレイ、前記第１の周波数選択
    スクリーンおよび前記フィードホーンは、共通の支持部
    に設置されている請求項８記載のアンテナシステム。
11. 【請求項１１】前記第１および第２の周波数選択スクリ
    ーンは、互いに隣接して設定されている請求項６記載の
    アンテナシステム。
12. 【請求項１２】前記第２の受信手段は１つ以上のフィー
    ドホーンを有し、前記第２の周波数選択スクリーンは前
    記フィードホーンと前記第１のリフレクタとの間に設け
    られている請求項６記載のアンテナシステム。
13. 【請求項１３】前記第１の送信装置は前記第２の周波数
    選択スクリーンと前記第１のリフレクタとの間に設けら
    れている請求項６記載のアンテナシステム。
14. 【請求項１４】前記第１のダイプレクサ、前記第１の受
    信手段および前記第２の送信手段はそれぞれ前記第１お
    よび第２のリフレクタのほぼ中心を通る平面の一方の側
    に配置されたフィードホーンを備え、前記第２のダイプ
    レクサ、前記第１の送信手段および前記第２の受信手段
    は前記平面の反対側に配置されたフィードホーンを備え
    ている請求項５記載のアンテナシステム。
15. 【請求項１５】地球軌道通信衛星用のアンテナシステム
    において、 第１の地球−地球通信リンクを形成し、第１の送信装置
    が第１の偏波を有する第１の送信信号を送信し、第１の
    受信装置が第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第
    １の受信信号を受信する第１の送信装置および第１の受
    信装置と、 第２の地球−地球通信リンクを形成し、第２の送信装置
    が第２の偏波を有する第２の送信信号を送信し、第２の
    受信装置が第１の偏波を有する第２の受信信号を受信す
    る第２の送信装置および第２の受信装置と、 前記第１の送信信号の周波数を前記第２の受信信号の周
    波数と分離する第１の手段と、 前記第１の受信信号の周波数を前記第２の送信信号の周
    波数と分離する第２の手段と、 前記第１および第２の送信信号および受信信号をそれぞ
    れ反射する手段とを有するアンテナシステム。
16. 【請求項１６】前記反射手段は前記第１の送信信号およ
    び前記第２の受信信号を反射する前記第１の偏波を有す
    る第１のリフレクタと、前記第１の受信信号および前記
    第２の送信信号を反射する前記第２の偏波を有する第２
    のリフレクタとを含む請求項15記載のアンテナシステ
    ム。
17. 【請求項１７】前記第１のリフレクタおよび第２のリフ
    レクタは共通の軸に沿って互いに交差し、前記共通の軸
    に関して各々角度的にずれている請求項16記載のアンテ
    ナシステム。
18. 【請求項１８】前記第１および第２の手段はそれぞれ第
    １および第２の周波数選択スクリーンを含み、前記第１
    のスクリーンはそれを介して前記第２の受信信号を送信
    し、前記第１の送信信号を反射するように配置され、前
    記第２のスクリーンはそれを介して前記第１の受信信号
    を送信し、前記第２の送信信号を反射するように配列さ
    れている請求項15記載のアンテナシステム。
19. 【請求項１９】前記第２の送信装置は前記送信信号を定
    める送信ビームパターンを形成する送信アレイを含み、 前記システムは前記送信ビームパターンを拡大する手段
    を含み、 前記第２の手段はそれを介して前記第１の受信信号を通
    し、前記送信信号を反射する周波数選択スクリーンを含
    み、 前記第１の受信装置は１つ以上の受信ホーンを有し、 前記スクリーンは前記第１の受信ホーンと前記反射手段
    との間に設置され、 前記拡大手段は前記アレイからの前記送信ビームを前記
    スクリーン上に反射するように設定されたリフレクタを
    含む請求項15記載のアンテナシステム。
20. 【請求項２０】前記第１の手段は前記第２の受信信号を
    それを介して送信し、前記第１の送信信号をそれから反
    射する周波数選択スクリーンを含み、 前記第２の受信装置は１つ以上の受信ホーンを含み、 前記スクリーンは前記反射手段と前記第２の受信ホーン
    との間に設置され、 前記第１の送信装置は前記スクリーンと前記反射手段と
    の間に配置された１つ以上のホーンを含む請求項15記載
    のアンテナシステム。