[发明专利]天线波束指向装置和天线波束指向方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线波束指向装置和天线波束指向方法，具体而言涉及搭载在轨道上的卫星上、配备有具有相控阵列馈电系统的反射镜天线并且校正天线波束的指向的误差的天线波束指向装置和天线波束指向方法。

背景技术

近年来，随着搭载的反射镜的大型化和反射电磁波波束的频率的增大，天线波束的波束宽度变得更窄了。另外，根据对卫星的姿态控制的误差和天线反射镜的热变形等的因素，由天线波束指向方向的误差引起的故障变得更显著了。例如，对于从轨道上的通信卫星发送的无线电波，地面上的电场强度有时减小，于是卫星对服务区域的接收和发送能力减小。从而，发生通信质量的降低。

搭载在通信卫星上的天线反射镜正变得更大(20米级别到30米级别)。从而，由于天线波束的宽度进一步变得更窄，所以预期上述倾向会更为显著。

在相关技术中，为了避免通信质量的上述降低，在天线反射镜中安装了驱动机构，然后通过该驱动机构来校正天线波束方向。然而，此方法要求复杂且昂贵的反射镜驱动机构，并且使卫星变大。

在其他相关技术的校正方法中，姿态传感器具有的姿态误差信息被输入到卫星中，然后卫星利用该姿态误差信息来校正天线波束指向方向。然而，在此方法中，无法认识到由天线自身引起的指向误差。另外，卫星必须配备有高精度的姿态传感器，于是卫星变得复杂且昂贵。

专利文献1公开了一种控制方法和控制装置，其在所需波信号的方向上对主波束执行适应性控制以在干扰波信号的方向上形成空(null)，并且作成阵列天线。即，利用期望值最大化方法来计算使接收信号向量最大化的该阵列天线的协方差矩阵；利用该协方差矩阵计算用于在所需波信号的方向上对主波束执行适应性控制以在干扰波信号的方向上形成空的权重；利用该权重计算符号估计值；并且利用符号估计值来重复用于重构接收信号向量的计算，并且重复其中同一信道中的干扰得到抑制的主波束的形成。

专利文献2公开了一种阵列天线的指向控制方法，用于基于天线信号与已知基准信号之间的误差来更新权重系数；并且基于误差信息来执行校正。

专利文献3公开了一种用于补偿多波束天线的指向方向误差的阵列馈电反射镜多波束天线的指向误差补偿方法及其装置。即，指定指向误差补偿装置根据在三个以上的不同地理位置处波束的接收电平或发送电平来计算视轴方向误差分量和反射镜的缩放因子变动分量；根据计算出的缩放因子变动分量来计算构成阵列馈电单元的每个天线元件的相移量；并且根据补偿视轴变动分量的相移量和补偿缩放因子分量的相移分量来计算补偿指定方向误差的相移量。指定方向误差的相移量被提供到多波束形成装置的输出。

[引文列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请早期公布No.2005-252694

[专利文献2]PCT国际公布No.WO2006/126247

[专利文献3]日本专利申请早期公布No.2006-242752

发明内容

[技术问题]

然而，上述相关技术的天线波束指向装置和天线波束的指向方法具有如下问题：搭载的反射镜变得更大，反射电磁波波束的频率变得更高，天线波束的波束宽度较窄，卫星的姿态控制的误差存在，天线反射镜热变形，等等。根据这些，在天线波束指向方向上发生误差。

另外，根据通信卫星的姿态控制的误差，从轨道上的通信卫星发送的无线电波的电场强度减小，并且卫星对于服务区域的发送和接收能力减小。结果，通信质量下降。

此外，搭载在通信卫星上的天线反射镜变得更大(20米级别或30米级别)，于是天线波束的宽度变得更窄。因此，预期将来此倾向会变得更显著。

另外，利用安装在天线反射镜中的驱动机构来校正天线波束方向的方法要求用于驱动反射镜的复杂且昂贵的机构。因此，此方法有卫星变得更大的问题。

利用输入到卫星自身中的姿态传感器所具有的姿态误差信息来校正天线波束指向方向的方法无法认识到由天线自身引起的指向误差。另外，此方法要求在卫星上搭载高精度姿态传感器。结果，此方法有卫星变得复杂且更昂贵的问题。

专利文献1公开了通过多个天线元件来避免信道的干扰的处理，但没有描述用于在考虑到误差的情况下将波束的指向方向校正成基准方向的处理。从而，没有以高精度控制天线波束的指向方向。

专利文献2公开了用于在考虑到目标的运动的情况下更新权重系数的处理，但没有参考基准方向的操作，并且不能应对对于误差的增大不稳定的状态。