專利名稱:波束成形網(wǎng)絡(luò)的制作方法
本發(fā)明一般說來涉及用于產(chǎn)生射頻(特別是微波頻率)發(fā)射波束的裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及一個用于在通信衛(wèi)星中，向地面站發(fā)射下行信號的波形成形網(wǎng)絡(luò)。此波束成形網(wǎng)絡(luò)特別適用于如這樣一個衛(wèi)星通信系統(tǒng)它通過多次使用地面區(qū)域鄰接地帶的一個固定頻譜，為小孔徑天線的地面站之間提供雙向通信。
在諸如用于通信衛(wèi)星的微波通信系統(tǒng)中，利用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生用于驅(qū)動發(fā)射天線陣的天線波束信號，再由發(fā)射天線陣形成發(fā)射波束，以便將發(fā)射通信信號發(fā)射到要求的地方。在頻率掃描雷達中，用早期型的波束形成網(wǎng)絡(luò)去形成頻率掃描波束。這種早期型的波束形成網(wǎng)絡(luò)包括一條采用彎曲傳輸線形式的周期延遲線，而且每個時刻只形成單個波束。該波束以一系列小的角間距拼成一個相當大的掃描角，每個間距相應(yīng)于雷達發(fā)射機的一個頻率間隔。這種系統(tǒng)是時序結(jié)構(gòu)的。
在其它的應(yīng)用中，則采用諧振電路延遲網(wǎng)絡(luò)來獲得天線波束的頻率可尋址能力。采用諧振電路的原因是由于所包含的頻率和帶寬相當?shù)?，從而為獲得所需延遲的傳輸線實際上很長。
上述波束形成網(wǎng)絡(luò)不適用于高頻通信衛(wèi)星，因為這些通信衛(wèi)星需要同時形成多個可控的天線波束，以便在衛(wèi)星和甚小孔徑天線地面站之間提供下行通信信道。這樣的通信衛(wèi)星的例子已公開在序列號為№_，提交于_，專利律師的存檔號為№PD-86309的美國專利申請中。在該專利公開的系統(tǒng)中，通信衛(wèi)星通過使EIRP(各向同性有效輻射功率)和可利用的帶寬最大的方式，將大量甚小孔徑天線地面站互連起來。該系統(tǒng)在下行鏈路上采用高方向性的鄰接的波束，從而本質(zhì)上增加了EIRP，而使得可多次再用給定的頻譜。結(jié)果，使得可提供點-點業(yè)務(wù)的通信信道最大。多載波發(fā)射機的高效率的取得是由于互調(diào)產(chǎn)物分布的結(jié)果。利用匯集發(fā)射機的功率可容易克服降雨的對下行鏈路信道的有害影響。利用將一個濾波器互連矩陣和一個高方向性可尋址下行鏈路波束的聯(lián)合，可以獲得許多用戶的互連。
本發(fā)明的波束成形網(wǎng)絡(luò)是要克服先有技術(shù)的各缺陷，它可以用于前面討論的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的裝置用于同時形成多個天線波束信號，通過多個分別相應(yīng)于諸地帶的發(fā)射信號由岸線將此信號發(fā)送輸?shù)皆S多地帶，其中每個發(fā)射信號包括多個子信號，每個子信號被指定在相應(yīng)地區(qū)的一個相應(yīng)位置上被接收。該裝置包括用于分別傳送多個發(fā)射信號的第一組線，和空間隔開的第二組線路，它和第一組線路在二組線路的交點處相交。第一和第二組線路由十字波導耦合器在交叉點上相耦合，這樣，由每個第一組線路的每條所傳輸?shù)拿總€發(fā)射信號的部分能量被傳輸?shù)降诙M線路的每條上，因此第二組線路的每條的輸出是一個天線波束信號，它包括有指定給在相應(yīng)地區(qū)中相關(guān)位置上接收的子信號。在相鄰交叉點之間的距離和第一組線路的每條的寬度則是預先選好的，以便使每個子信號產(chǎn)生需要的相移，這樣，子信號被送達到在相應(yīng)地帶中各自相關(guān)的位置上。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一個用于同時產(chǎn)生多個天線波束的波束成形網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的另一目的是提供如上所述的類型用于通信衛(wèi)星的波束形成網(wǎng)絡(luò)，此衛(wèi)星將下行波束發(fā)射到各地區(qū)中的不同位置，其中波束以相同頻段被發(fā)送到每個地區(qū)，以有效地在所有地區(qū)內(nèi)重復使用相同頻段。
本發(fā)明的另一目的是提供如上所述的類型的波束成形網(wǎng)絡(luò)，這種波束形成網(wǎng)絡(luò)不需要諧振電路或相似一類的電路便可在天線波束信號中產(chǎn)生時延。
本發(fā)明的又一目的是提供如上所述的波束形成網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特別簡單并易于制造。
本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點，在閱讀了本發(fā)明的最佳實施例之后，讀者將會更清楚了。
在附圖中圖1是通信衛(wèi)星的透視圖，所示為天線子系統(tǒng)。
圖2是圖1中天線子系統(tǒng)的俯視圖。
圖3是圖2中沿3-3線的剖視圖。
圖4是圖2中沿4-4線的剖視圖。
圖5是裝備此發(fā)明的衛(wèi)星所覆蓋的美國及鄰近接收地區(qū)的視圖。斜線表示所覆蓋的基本區(qū)域，由小黑點表示的區(qū)域為采用區(qū)域。
圖6是通信衛(wèi)星通信電子系統(tǒng)方塊圖。
圖7是耦合網(wǎng)絡(luò)的原理示意圖，此網(wǎng)絡(luò)連接點到點的接收饋喇叭和圖6所示通信電子系統(tǒng)的輸入。
圖8是用于連接接收和發(fā)射地區(qū)點對點系統(tǒng)的互連信道參考圖表。
圖9是衛(wèi)星覆蓋的描述多個相鄰發(fā)射區(qū)域的美國圖解表示及橫貫美國各地區(qū)的互聯(lián)信道的地理分布圖。
圖9A是點對點系統(tǒng)每一地區(qū)發(fā)射天線波束增益變化曲線圖。此曲線與東西方向上離開波束中心的距離有關(guān)。
圖9B是與圖9A類似的曲線，表示南北方向上的增益的變化。
圖10是點對點系統(tǒng)濾波互聯(lián)矩陣的詳細原理圖。
圖11是點對點系統(tǒng)的波束成形網(wǎng)絡(luò)的平面詳圖。
圖12為圖11所示波束成形網(wǎng)絡(luò)的局部放大圖示。
圖13為點對點系統(tǒng)中發(fā)射陣列的正視圖，為清晰起見，每一發(fā)射單元中的水平槽縫未畫出。
圖14為圖13所示發(fā)射陣列的側(cè)視圖，并畫出了單元的共饋網(wǎng)絡(luò)。
圖15為圖13所示的發(fā)射陳列中發(fā)射單元的正面透視圖。
圖16為點對點系統(tǒng)中接收饋送喇叭的正視圖。
圖17為表示點到點系統(tǒng)中發(fā)射波和部分發(fā)射饋源陳列間關(guān)系的簡圖。
先參看圖1-4，通信衛(wèi)星10位于地球表面上方的同步軌道中。衛(wèi)星天線系統(tǒng)(在下面將詳細介紹)安裝在面向地球的平臺上。這樣天線系統(tǒng)可以和地球保持固定的方向。
衛(wèi)星10是一顆混合的通信衛(wèi)星，它在一個特定的波段上(如固定衛(wèi)星利用Ku波段)提供兩種不同的通信服務(wù)。一種通信服務(wù)(下面稱之為點到點服務(wù))在很小孔徑天線地面站間提供空帶聲頻和數(shù)據(jù)信號的雙向通信。通過運用頻分多址(FDMA)及指定工作頻譜的復用，可以單一的線性極化同時容納成千上萬個通信信道。衛(wèi)星10的另一種通信服務(wù)是廣播，它由另一個線性極化承擔。廣播用于衛(wèi)星10的服務(wù)地理區(qū)域內(nèi)，基本上采用單向視頻和數(shù)據(jù)傳輸。這樣，發(fā)射天線的波束覆蓋了整個的地理區(qū)域。為說明起見，假定接收點到點及廣播服務(wù)地理地區(qū)是美國，因此可以用下面的CONUS(美國大陸)系統(tǒng)為例來介紹廣播服務(wù)系統(tǒng)。
衛(wèi)星10的天線系統(tǒng)包括一個傳統(tǒng)的全向天線13和分別用于點到點系統(tǒng)及CONUS系統(tǒng)的二個天線子系統(tǒng)。點到點天線子系統(tǒng)提供雙向通信鏈路，聯(lián)接雙向通信的地面站。CONUS天線系統(tǒng)作為廣播的轉(zhuǎn)發(fā)器，以較寬的幅射方向圖覆蓋整個美國，其信號被一個或多個地面上指定地區(qū)所接收。點到點的發(fā)射信號及CONUS的接收信號是垂直極化的。CONUS的發(fā)射及點到點的接收信號是水平極化的。天線系統(tǒng)包含一個大反射器裝置12，它由兩個反射器12a和12b構(gòu)成。兩個反射器12a和12b圍繞公共軸相對轉(zhuǎn)動，兩反射器在它們的中點相交。反射器12a為水平極化由水平極化信號控制，而反射器12b為垂直極化由垂直極化信號控制。因此，反射器12a、12b各反射另反射器12a、12b的發(fā)射信號。
頻率選擇屏18由18a、18b兩部分構(gòu)成，它裝在支架30上，兩個半屏18a、18b相對安裝在衛(wèi)星10的中心線兩邊，如圖2中所示的。頻率選擇屏18作為雙工器，用來分開不同的頻帶，它由一個分立陣列組成，其中的電導元件由銅一類的材料制成。任何各種類型的已知頻率選擇屏都可以用在這個天線系統(tǒng)中，在我方編號為PPD-85512的美國專利申請中所給出的頻率選擇器，具有極好的傳輸性能，并能區(qū)分十分相近的兩個頻帶。Hughes飛機公司的產(chǎn)品中就采用了這種選擇器。在點對點及CONUS子系統(tǒng)中，這個頻率選擇器有效地分離發(fā)射和接收信號?？梢赃@樣認為，兩個半屏18a、18b各自用來分離水平及垂直極化的信號。
在該例中，以單一的波束服務(wù)于全國的CONUS系統(tǒng)有8個常規(guī)的轉(zhuǎn)發(fā)器，每個都用高功率行波管放大器作為它的發(fā)射機82(見圖6)。CONUS接收天線利用垂直極化，與點對點傳送系統(tǒng)共用一個垂直極化反射器12b。CONUS的接收信號通過頻率選擇半屏18b，聚焦于接收饋源喇叭14上，它安裝在反射器12b的聚焦平面28上。這樣形成的天線幅射(方向)圖剛好覆蓋整個美國大陸。CONUS發(fā)射天線利用水平極化，與點對點接收系統(tǒng)共用反射器12a。從發(fā)射饋源24幅射來的信號由水平極化頻率選擇屏18a反射到12a上。這樣反射后的二次幅射圖剛好覆蓋整個美國大陸。
點到點子系統(tǒng)包含一個發(fā)送陣列20，一個子反射器22和接收饋送喇叭16。發(fā)送陣列20(以后將詳細討論)安裝在支架30上，恰好位于反射屏18的下面。子反射器22安裝在反射陣列20的前方，較反射屏18略低一點，發(fā)送陣列20發(fā)出的信號由子反射器22反射至半個反射屏18b上。子反射器22和主反射器12配合，有效地加強并放大了來自發(fā)送陣列20的信號幅射圖。同樣，從子反射器22來的信號，被半個反射屏18b反射到大反射器12b上，12b將點到點系統(tǒng)信號再反射到地球上。通過這種方法可得到大孔徑相控陣列的性能。接收饋送喇叭16安裝在反射器12a的聚焦極26上，它由四個主喇叭50、54、58、62和三個輔助喇叭52、56、60構(gòu)成，如圖16所示。
參考圖13～15，發(fā)送陣列20由許多(例如40個)發(fā)射波導元件106，依次排列構(gòu)成，如圖13所示。每個發(fā)射波導元件106由許多諸如26的垂直隔開的水平的狹縫108構(gòu)成。這樣即可產(chǎn)生垂直極化信號。如圖14所示，發(fā)送陣列20的饋入信號由共饋網(wǎng)絡(luò)(一般用數(shù)字110表示)提供。此網(wǎng)絡(luò)在四個標號為114的地方激發(fā)陣列元件。共饋網(wǎng)絡(luò)110的用處是提供一個寬頻帶與發(fā)送波導元件106相匹配。信號輸入到波導管，打開112，激發(fā)陣列狹縫108，由此此，狹縫激發(fā)用以在南北方向上產(chǎn)生一個平展的幅射圖。
請看圖5，它描述了一個普通的由水平極化點對點接收系統(tǒng)提供的矩形波束的覆蓋情形。在這個具體例子中，用點到點接收系統(tǒng)服務(wù)的地區(qū)是美國大陸。點到點接收系統(tǒng)由4個波束R1、R2、R3、和R4組成，它們相應(yīng)地將來自上行鏈路地區(qū)32、34、36、38的信號發(fā)送到衛(wèi)星上。R1-R4中的每一波束都含有多個來自每個地區(qū)32，34，36，38中各個別地面站的各上行鏈路波束，并由該站載入一個個別信號，來自不同地面站上行鏈路信號被置于每一地區(qū)多個信道之內(nèi)。例如，地區(qū)32包含多個諸如16個27MHZ的信道，每一信道載有來自地區(qū)32中相應(yīng)上行地面站的上百的個別波束信號。
四個波束幅射方向圖的信號等場強度，分別用數(shù)字32、34、36和38表示，其信號強度大約比它們相應(yīng)的波束峰值低3分貝。天線波束設(shè)計得能夠充分隔離，能在39、41、43和45斜線地區(qū)復用頻譜四次。在小黑點區(qū)域40、42和44，相鄰區(qū)域產(chǎn)生的同頻信號無法有效地隔離。在這些區(qū)域產(chǎn)生的每個信號包含兩種下行鏈路信號號，一個是期望的，另一個是附加的。在這些區(qū)域產(chǎn)生的附加信號以后將會詳細討論。
從圖5上可明顯看出，被波束32、34、36和38覆蓋的地區(qū)其寬度不等。被波束32覆蓋的東海岸沿伸約1.2徑度;被波束34覆蓋的中部地區(qū)約1.2度;由波束36覆蓋的中西部及波束38覆蓋的西海岸約沿伸2度。四個接收地區(qū)32、34、36和38的寬度由地面站數(shù)目，也即不同地區(qū)的人口密度來確定。因此波束幅射方向圖案32相對窄些，用以容納美國東部地區(qū)較高的人口密度，而波束36相對寬些，這是因為山區(qū)各州的人口密度比較低。由于每一地區(qū)使用整個頻譜，因而波束區(qū)域?qū)挾仍谌丝诿芏却蟮牡貐^(qū)較窄，以滿足使用信道較多的要求。
如圖9所示，點到點發(fā)射系統(tǒng)由T1、T2、T3和T4四個波束構(gòu)成，相應(yīng)地覆蓋31、33、35、37四個發(fā)射地區(qū)。T1-T4的每個波束中具有多個各自的下行鏈路波束，指定給31、33、35和37地區(qū)中的各個下行鏈路地面站，向這些地面站傳送各自的信號。下行鏈路波束信號由指定的下行鏈路地面站接收，并送入每個地區(qū)的許多信道中。例如，地區(qū)31可能含有16個27MHZ的信道，每一信道將上百個不同的波束信號傳送給地區(qū)32中相應(yīng)的下行地面站。
多個下行鏈路及不同寬度下行鏈路的使用有利于產(chǎn)生后面將要敘述的由固態(tài)功率放大器產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物，這些互調(diào)產(chǎn)物按地理分布在不同的區(qū)域，這種分布能防止多數(shù)互調(diào)產(chǎn)物被地面站接收。其基本的作用是因為系統(tǒng)能容納較多的互調(diào)產(chǎn)物，可使放大器更有效地使用。盡管發(fā)射區(qū)域31、33、35和37的寬度幾乎和接收區(qū)域R1、R2、R3和R4的相同，在兩套系統(tǒng)中，仍有微小的差別，用以最大限度地增加系統(tǒng)的容量。
各個發(fā)射波束29的半功率點波束寬度較發(fā)射地區(qū)31、33、35和37的地區(qū)寬度要窄。這導致得到所需的高增益，并避免了40、42、44接收區(qū)域分布上特有的區(qū)域爭用。各個波束29必須在地區(qū)內(nèi)予以調(diào)整，以便在各個目標地面站方向上獲得最大的下行鏈路全向同性有效幅射功率。點到點可尋址窄波發(fā)射由陣列20產(chǎn)生，其量值被兩個共焦點拋物面反射器增強，反射器由主反射器12b和子反射器22組成。每個波束29的東西方向由沿著發(fā)射陣列20的106元件上的信號的相位進行來決定(見圖13及圖15)。相位進行由后面要講的波束成形網(wǎng)絡(luò)98確定，它是信號頻率的函數(shù)。每一發(fā)射陣列單元20由后面要講的固態(tài)功率放大器驅(qū)動。傳送到陣列元件106上的功率并不是均勻的，而是錐形，邊界上的元件接收到的功率要低10分貝。波束29的錐形是按照發(fā)射陣列單元20的位置通過調(diào)整發(fā)射增益而獲得，如圖9A所示。激發(fā)幅射圖決定了發(fā)送二次幅射圖形的特性。參考圖9，發(fā)射區(qū)域31、33、35和37間最小的間距發(fā)生在31和33地區(qū)之間，大約有1.2度。這意味著用特定頻率對地區(qū)33的尋址信號會干擾和用同樣頻率對地區(qū)31的尋地信號，因為其波束中心到旁瓣相差1.2度寬。然而，調(diào)整各個發(fā)射增益，可以獲得較低的旁瓣，因而允許相鄰地區(qū)頻率復用。參考圖9A，這時的旁瓣要低波束中心30分貝，因此，這樣的干擾就可以忽略。運用相同頻率的地區(qū)35及37的天線角度離得更遠，因此這兩個區(qū)域的旁瓣干擾就更小。
圖9B是南北向發(fā)射波束幅射圖的說明。每一發(fā)射波導管元件106中的26個狹縫108，被激發(fā)產(chǎn)生一個近似平展的南北幅射圖，從南北軸線向外擴大到加減1.4度的范圍。
點到點及CONUS系統(tǒng)都可利用同樣的上行鏈路及下行鏈路頻帶，只是點到點系統(tǒng)對上行鏈路極化用水平極化，而CONUS系統(tǒng)用垂直極化，如前面所述。例如，兩個系統(tǒng)同時在14～14.5GHZ間使用整個500MHZ上行鏈路頻帶，同樣在11.7～12.2GHZ間使用整個500MHZ下行鏈路頻帶。在以點到點服務(wù)時，32、34、36、38的每一接收地區(qū)和31、33、35、37的每一發(fā)射地區(qū)都利用整個頻譜(如500MHZ)。更進一步說，將這整個頻譜劃分為許多信道，如16個信道，每個信道有27MHZ的可用帶寬和30MHZ的間隔。同樣，16個信道中的每一個都可容納800個子信道。因此，在任何給定時刻對每一地區(qū)，大約可容納12500個(16信道×800子信道)32千比特/秒的信道。下面將要講到，點到點通信技術(shù)可使任一地面站同另一個地面站直接聯(lián)接。這樣，以單一極化在全國范圍內(nèi)可容納共50000個子信道。
參考圖1、2、6、7和16，點到點接收饋送陳列16用了七個接收喇叭50-62。喇叭50、54、58和62分別從32、34、36和38地區(qū)接收信號。喇叭52、56和60接收來自爭用地區(qū)40、42和44的信號。用一系列的混合耦合器或功率分配器C1-C9，由喇叭50-62所接收的信號接入四個輸出端64-70。例如來自干擾地區(qū)44的信號被喇叭的接收，由耦合器C2分離，分到的部分信號分別送入耦合器C1和C4，在C1和C4中，分離信號分別與喇叭58、62接收到的信號相混合。同樣，來自地區(qū)42由喇叭556的接收信號，由耦合器C5分離。一部分分離信號由耦合器C3將其與耦合器C4的輸出信號混合，同時剩下的部分分離信號由耦合器C7同喇叭54接收的信號相混合。
請看圖6所示的示意，它用方塊圖的形式描述了CONUS及點到點兩系統(tǒng)接收和發(fā)射信號的電子設(shè)備，點到點接收信號64-70(見圖7)來自點到點接收饋送網(wǎng)絡(luò)(圖7)。CONUS接收信號72來自CONUS接收饋送喇叭14(見圖1和3)。點到點及CONUS兩者的接收信號都被輸入一開關(guān)網(wǎng)絡(luò)76，它能有選擇地將輸入線64～72與五個相應(yīng)的接收機相接，74通常指8個接收機。接收機74是按常規(guī)方法設(shè)計的，其中三個是備用的，除非發(fā)生故障，一般不予使用。出現(xiàn)故障時，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)重新使輸入線64-72與一后備接收機74聯(lián)接。接收機74用來驅(qū)動濾波器互聯(lián)矩陣90中的濾波器。與64-70連線相接的接收機74的輸出由第二個開關(guān)網(wǎng)絡(luò)78通過4條接收線路R1-R4與濾波互聯(lián)矩陣90相聯(lián)。在后面將討論到，濾波互聯(lián)矩陣(FIM)在接收區(qū)域32、34、36、38和發(fā)射區(qū)域31、33、35、37之間提供了互聯(lián)。當運用上述的分成16個27MHZ信道的500MHZ頻譜時，需要四組由16個濾波器來分離信道。每組16個濾波器利用整個500MHZ頻譜每個濾波器的帶寬為27MHZ。后面將會談到，濾波器的輸出T1-T4排成四組，每組指定給地區(qū)31、33、35和37中的一個來使用。
發(fā)射信號T1-T4通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)94分別與6個驅(qū)動放大器92中的四個相聯(lián)，還有兩個用于后備。當一個放大器92出現(xiàn)故障時，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)94將會把一個后備放大器92與相應(yīng)的發(fā)射信號T1-T4接通。一個相似的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)96把放大器92的放大輸出同波束成形網(wǎng)絡(luò)98聯(lián)接起來。后面將要詳細介紹的波束成形網(wǎng)絡(luò)98由許多傳輸延遲線構(gòu)成，沿四條延遲線在等間隔處相接。這些延遲線的間隔和寬度是可以選擇的，用以提供所需的中心波束偏斜(squint)和服務(wù)于對應(yīng)的發(fā)射地區(qū)31、33、35、37隨頻率而掃描的波束掃描速度。從四條延遲線耦合而來的發(fā)射信號在波束成形網(wǎng)絡(luò)98中相加(如圖11、12)，為固態(tài)功率放大器100提供輸入，固態(tài)功率放大器可嵌在點對點發(fā)射陣列20之中。在下面的實例介紹中，有40個固態(tài)功率放大器100(SSPAS)，每個SSPAS100放大40個信號中相應(yīng)的一個信號，此信號由波束成形網(wǎng)絡(luò)98成形。SSPAS100具有不同的功率容量以提供上面提到的錐形陣列激勵。SSPAS100的輸出與發(fā)射陣列20的一個單元上的輸入端112相聯(lián)。(圖14)。
CONUS在傳輸線72上的接收信號5開關(guān)網(wǎng)絡(luò)76、78相連的一個合適的接收機74和CONUS信號相連的接收機輸出信號送到多路轉(zhuǎn)換開關(guān)80的輸入端，此開關(guān)有8個信道。輸入多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的目的是將低電平的信號分成一些子信號，這樣使及子信號能夠在各自的基礎(chǔ)上得到放大。CONUS的接收信號被充分放大，因此CONUS發(fā)射信號可以分配給非常小的地面站。輸入多路轉(zhuǎn)換開關(guān)80的輸出通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)84與12個高功率行波管放大器82(TWTAS)中的8個相聯(lián)，另4個TWTAS82是備用的。8個TWTAS82的輸出由另一開關(guān)網(wǎng)絡(luò)86與輸出多路復用器86相連，此復用器將8個放大信號重新組合，以形成一個CONUS發(fā)射信號。多路復用器88的輸出通過波導管送入CONUS發(fā)射機24(圖2和圖3)的發(fā)射天線上。
圖10描述了FIM90(圖6)的細節(jié)。上面進過，F(xiàn)IM90能夠?qū)⒔邮諈^(qū)域32、34、36和38(圖5)中的任何地面站與發(fā)射地區(qū)31、33、35和37中的任何地面站有效地聯(lián)接起來。FIM90含有四個波導輸入端120、122、124和126，分別接收信號R1-R4。如上所述，接收信號R1-R4來自相應(yīng)的接收區(qū)域32、34、36和38(圖5)。每一信號包含整個給定頻譜(如500MHZ)，并且分成多個信道(如16個27MHZ信道)。信道再分為多個子信道，每一子信道傳送一個來自相應(yīng)的上行鏈路地面站的信號。FIM90擁有64個濾波器，其一用102表示。每個濾波器102都有一個對應(yīng)每個信道的通帶(如1403-1430MHZ)。濾波器102分為四群，分別用于接收地區(qū)32、34、36和38，每組分成兩級或稱子群，每個子群含有8個濾波器。濾波器102的一子群包含用于奇數(shù)信道的濾波器，另一子群則為偶數(shù)信道的8個濾波器。例如，接收信號R1的濾波器群由奇數(shù)信道的濾波器102子群104及偶數(shù)信道濾波器102的子群106組成。
下表表示了接收信號和地區(qū)與它們的濾波子群的關(guān)系接收區(qū) 接收信號 濾波器子群奇信道 偶信道32 R1 104 10634 R2 108 11036 R3 112 11438 R4 116 118將濾波器按特殊方法分組，使得當接收信號R1-R4過濾后，合成輸出的信號以形成發(fā)射信號，發(fā)射信號T1-T4亦使用整個給定的頻譜(如500MHZ)。具體說來，每個發(fā)射信號T1-T4都擁有16個27MHZ帶寬的信道，還包含來自四個接收地區(qū)32-38(圖5所示)之一的四個信道。
輸入接收信號R1-R4由有關(guān)相聯(lián)的混合耦合器128-134分為相應(yīng)的子群，耦合器能有效地將50%的信號功率送入每個子群。例如輸入于波導管120中R1信號的一半被送入傳送線136，以供給濾波器102的106子群。同樣，102濾波器的每個104-118子群由相應(yīng)的分配線路提供，如同136和138線路一樣。
現(xiàn)在來更詳細地看一下子群104的結(jié)構(gòu)。顯然，其他的子群106-118與104子群的結(jié)構(gòu)是一樣的。沿發(fā)射線136有8個鐵氧體環(huán)行器140，每個都與奇數(shù)信道濾波器140相聯(lián)。環(huán)行器140用來將發(fā)射線136的信號無損耗地與每個奇數(shù)信道濾波器連接。這樣，例如R1信號進入第一個環(huán)行器140a，并以反時針轉(zhuǎn)，同時，相應(yīng)于信道1的27MHZ帶寬的信號通過它后再進入環(huán)行器142。所有其它頻率的信號都被反射。這樣反射信號經(jīng)環(huán)行器傳向下一個濾波器，這種過程重復地進行。通過這一過程，R1接收信號通過16濾波器104-108對應(yīng)于R1信號的濾波器的濾波進入16個信道。故具有1個信道頻率范圍的R1信號經(jīng)過第一個環(huán)行器140a，并由104群的濾波器1濾波。
濾波器子群104-118的輸出有選擇地以第二個鐵氧體環(huán)行器142耦合，并和以交叉方式與相鄰的102濾波器群的輸出相加。如104群的信道濾波器1、5、9、13的輸出與112群的信道濾波器3、7、11、15的輸出相加。這個相加信號在輸出端以T1144表示。參看圖8，這些信號與接收區(qū)域R1、R3的連接有關(guān)，并與發(fā)射區(qū)域T1相關(guān)。
圖8和9顯示了發(fā)射及接收信號是如何通過FIM90連接的，由此允許任何地面站間的雙向通信。圖8的圖表明接收和發(fā)射區(qū)域由互聯(lián)信道連在一起的，而圖9表示了這些互聯(lián)信道在發(fā)射地區(qū)31、33、35、37的地理分布。圖8中，接收信號R1-R4按行來讀，發(fā)射信號T1-T4按列來讀。從圖8可以看出，T1-T4中每個發(fā)射信號由16個信道分成相應(yīng)的四個群，每群與R1-R4中的一個信號合在一起。所呈的衛(wèi)星通信系統(tǒng)可望用于地面站的相連，這涉及到一個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)控制中心，它能夠通過一組開關(guān)信號使地面站互相通信。網(wǎng)絡(luò)控制中心給上行鏈路用戶分配上行鏈路頻率，這個頻率基于所需的下行鏈路的位置，指定使用頻率以使其下行鏈路緯度與目的地面站的最為接近?？蓪ぶ废滦墟溌钒l(fā)射波束29的頻率也因此由上行鍵路信號的頻率來確定。這個方法可獲得最大的下行鏈路信號增益。
如圖9所示，將美國大陸分成四個基本地區(qū)，分別用31、33、35和37表示。31代表東海岸地區(qū)，33代表中部地區(qū)，35代表山部地區(qū)，37代表西海岸地區(qū)。如前所述，每個地區(qū)使用全部的給定頻譜(例如500MHZ)。因此，當指定頻帶為500MHZ時，可有16個27MHZ的信道，加上31、33、35、37中每地區(qū)的保護頻帶。
圖9中波束29上方的數(shù)字1-16重復了四次，這些數(shù)字表示與信道中心頻率相一致的波束之徑度。由于波束頻率靈敏度的原因，要使信道中窄帶信號的最低與最高頻率之間的縱向間隔接近于信道寬度。每個波束的半功率點間的寬度為0.6度，大約為東海岸和中部地區(qū)寬度的一半，是山部地區(qū)和西部寬度的 1/3 。天線波束29互相重疊，以保證高的信號密度。所給地區(qū)的信道容量越大波束重疊越多。因此，在東海岸31地區(qū)，波束重疊大于山部地區(qū)35，這是因為東部地區(qū)的信號容量大于山部地區(qū)35。
現(xiàn)在，以兩個不同地區(qū)地面站間的典型通信來描述上述所說的互聯(lián)系統(tǒng)。在這個例子中，假設(shè)在密執(zhí)安州底特律的呼叫者想給加利福尼亞州洛杉磯的地面站通話。底特律位于中部地區(qū)34，是上行鏈路地面站，洛杉磯位于西海岸地區(qū)37，為下行鏈路目的地。如圖9所示，位于美國大陸的每一地理位置和特定地區(qū)的特定信道相關(guān)連。因此，洛杉磯位于發(fā)射地區(qū)37的14和15信道之內(nèi)。
現(xiàn)在同時參看一下圖5圖8和圖9，尤其是以下接收和發(fā)送區(qū)R1和T1在東海岸地區(qū)31和32內(nèi)，R2和T2在中部地區(qū)34和33內(nèi)，R3和T3在山區(qū)36和35內(nèi)，及R4和T4在西海岸地區(qū)38和37內(nèi)。因為底特律位于中部地區(qū)，或者說R2位于地區(qū)34，由此可見，信號只能通過信道1、5、9、13傳送到西部地區(qū)，或T4地區(qū)37的信道為1、5、9和13。這由圖8表中R2行與T4列的交叉來決定。因此，上行鍵路用戶將來自底特律的信號通過信道1、5、9或者13上行，這取決于這些信道的哪一個最接近于下行鏈路目的地。因為洛杉磯位于信道14和15之間，而信道13最接近于信道14，所以網(wǎng)絡(luò)控制中心將上行鍵路信號接于信道13上。洛杉磯的下行鏈路波束其寬度足以提供較高的增益。
反之，如果上行地面站位于洛杉磯，下行地面站位于底特律，則需要參考圖8表中R4行T2列的交叉處。它給出信號能夠通過的信道1、5、9或13，并由此選擇最接近下行鏈路目的地的信道。網(wǎng)絡(luò)控制中心將來自洛杉磯的信號上行鏈接到信道9上，這是圖為信道9最接近于信道11，也最接近于底特律。
現(xiàn)在回到圖10，我們用上面所講的例子來描述如何將接收到的信號轉(zhuǎn)換成發(fā)送信號，其中上行地面站位于底特律，下行地面站位于洛杉磯，從底特律所發(fā)送的上行鏈路信號被發(fā)送到信道13上，此上行信號載有接收信號R2。從而，R2接收信號輸入到傳輸線122，輸入信號的一部分由混合耦合器130分配給濾波器組120的子群108的輸入線路。子群108包括用于奇數(shù)信道的一行8個濾波器，奇數(shù)信道包括信道13。于是，輸入信號經(jīng)過濾波器13濾波和來自子群108和116別的信號一起輸出到164線路上。在164線路上的信道13的信號由混合耦合器158與來自子組106和114的信號合成一起，在輸出線150上形成T4信號。此發(fā)送信號T4于是被下行鏈路接到洛杉磯。
應(yīng)理解上述例子是簡化了的，因為網(wǎng)絡(luò)控制中心可指定較27MHZ帶寬的信道更為專用的信道，這是因為27MHZ帶寬的信道實際上可由許多較小的信道所構(gòu)成，如800個32KHZ帶寬的子信道。
現(xiàn)在再參看一下圖5，8和9，當上行鏈路信號來自40，42，44(見圖5所示)的任一爭用地區(qū)時，這種信號不僅被發(fā)送到所希望的下行鏈路目的地，而且也將一個不同忽略的信號發(fā)送到另一個地理區(qū)域，例如，假定上行鏈路信號來自爭用地區(qū)42的伊利諾斯州的芝加哥，此信號亦發(fā)送到加利福尼亞州的洛杉磯，地區(qū)34和36的波束的成形疊加產(chǎn)生了爭用區(qū)域42。因此，上行鏈路信號可作為接收信號R2或R3而發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)控制中心決定是否將接收信號R2和R3加載到上行鏈路的通信中去，在上述例子中，由于芝加哥離地區(qū)36較近，因此是將接收信號R3加載到上行鏈路通信中去。
如前所述，下行鏈路的目的地洛杉磯位于地區(qū)31，在信道14和15之間。如圖8所示，R3行和T4列的交叉點給出了可進行分路通信的可能信道。因此，芝加哥的上行鏈路信號將被發(fā)送到信道2，6，10或11上。因為洛杉磯離信道14最近，所以網(wǎng)絡(luò)控制中心將選擇信道14作為上行鏈路信道。因而需要注意的是，來自地區(qū)34的所不希望的信號也被傳送到信道14上，為了確定不需要的信號下行到任處處，可以參考圖8所示的表格。圖8的表格表明，加載到R2地區(qū)34中信道14上的上行鏈路信號被下行到T1發(fā)送區(qū)31，所需的信號發(fā)送到洛杉磯，不要的信號(即附加信號)發(fā)送到東部海岸(即地區(qū)31)。網(wǎng)絡(luò)控制中心在進行頻率分配時保持跟蹤這些附加信號。由于這些附加信號的影響，使系統(tǒng)的容量略為減少。
現(xiàn)在再參看圖6，波束成形網(wǎng)絡(luò)98接收發(fā)送信號T1-T4，并將這些發(fā)射信號中的所有單個通信信號耦合在一起，以形成每個信號的發(fā)射天線波束。在上面所討論的例子中指定的頻譜為500MHZ，當系統(tǒng)完全載以窄波信號時，波束成形網(wǎng)絡(luò)98將形成總數(shù)約為50，000個疊加的天線波束，這樣形成的每一個天線波束能夠指出在一個使系統(tǒng)性能最佳的方向。相鄰單元間的增量相移決定在天線波束的方向，因為相移由信號頻率所決定的，所以系統(tǒng)可用來進行頻率尋址。
現(xiàn)在我們將注意力集中到圖11和12，它詳細描述了波束成形網(wǎng)絡(luò)98。在圖11中，波束成形網(wǎng)絡(luò)常用數(shù)字98表示，它被做或通常的弧形并可按裝在衛(wèi)星的通信架上(未標出)。假設(shè)通過信號的傳通距離是正確，那么弧形形狀的波束成形網(wǎng)絡(luò)98很容易排列。
波束成形網(wǎng)絡(luò)98包括兩組延時線，第一組為環(huán)形伸展的發(fā)射延時線168，170，第二組為發(fā)射延時線172，174，它們和延時線168，170在徑向隔開，另外波束成形網(wǎng)絡(luò)還包括許多徑向伸展的波導裝置176。具體地講，提供了40個波導裝置176，每個用作發(fā)射陣列20(如圖13所示)的一個單元106。波導裝置與168-174的每一個延時線交接并按角度等分。
每個波導裝置176確定了徑向線的大梁并與每個168-174延遲線相交。如圖12所示，在徑向線大梁176和發(fā)射延遲線168-174的交點上，提供了一個十字形波導耦合器180，此耦合器180將延遲線168-174和徑向線大梁相連接。十字形波導耦合器的作用將在以后討論。
四根延時線168-174分別提供給四個發(fā)射地區(qū)的T1-T4(圖9所示)。這里，發(fā)射信號T1加于延時線170的輸入端，T2加于延時線168的輸入端，T3加于延時線174的輸入端，T4加于延時線172的輸入端。正如圖12所示，字母“L”指明徑向大梁間的距離。字母“W”標示每個徑向延時線的寬度。盡管徑向大梁在延時線方向上按角度等分相隔，由于延時線168-174是徑向分隔的，所以它們之間從延時線到延時線的距離也各不相同。因此，由徑線大梁176形成的弧度離中心越長，徑向線大梁176間在它們與延時線168-174交點處的距離就越大。換句話說，在徑向線大梁176之間，延遲線168的間距“L”是小于鄰近徑向線大梁176之間延遲線174的間距?！癓”和“W”的典型數(shù)值如下所示延時線 信號 L英吋 W英吋168 T2 1.66 0.64170 T1 1.72 0.66172 T4 2.45 0.74174 T3 2.55 0.76選擇延遲線168-174的寬度“W”以及相鄰兩徑向徑大梁間的長度“L”以產(chǎn)生所需的中心波束的偏斜角(center beamsquint)及波束掃描速率，因此校正了每個信道的波束指向。這樣每一發(fā)射區(qū)域的T1-T4可得到所希望的開始及終止點。
見圖12，發(fā)射信號T2由于準確的距離傳入延遲線168，并在此點進入第一徑向線大梁176。部分T2信號經(jīng)過十字形波導耦合器180(例為一個20分貝的耦合器)，這樣，發(fā)射信號T2的1%功率被送入徑向線傳輸線176。這部分能量又經(jīng)波導管176進入相應(yīng)的固態(tài)功率放大器100(見圖6及11)。傳入延遲線170的信號T1也進行上述的同樣過程。由十字形波導耦合器180傳送的部分T1、T2信號(如0.01的T1信號和0.01的T2信號)在徑向線大梁中相加，組合信號0.01(T1+T2)以徑向向外傳入下一組延遲線172、174。對于信號T3及T4分別在延遲線174及172上重復了上述的相同耦合過程。也就是通過十字形波導耦合器180的0.01的T3及T4信號耦合傳入徑向線大梁176，得到組合信號0.01(T1+T2)+T3+T4)以徑向向外傳入一個相聯(lián)的固態(tài)功率放大器100，并在其中放大以供發(fā)射。
經(jīng)過第一個徑向線大梁176后，剩下的0.99的T1-T4信號進入第二個徑向線大梁，又將另外1%的信號送入大梁176。每經(jīng)過一個徑向線大梁，都將1%的信號送入其中。
經(jīng)由徑向線大梁176送入SSPAS100的信號，是所有四種點到點發(fā)射信號T1-T4的混合信號。然而，發(fā)射信號T1-T4都是由12，500個子信號組成的。因此，在上面的詳細說明中(指定的頻譜寬500MHZ)，40個經(jīng)由徑向線大梁176的信號是50，000個信號的混合信號。因此，每個SSPAS100放大來自眾多波導裝置176的所有50，000個信號。
由于每個SSPAS100放大所有50，000個來自所有地區(qū)的指定信號，因此可以看出，所有的窄帶高增益下行波束都是由共同匯集發(fā)射機形成的，即所有的SSPAS100形成的。因為使用所有的SSPAS可使下行鏈路波束覆蓋整個國土，所以此方法被認為能有效地提供全國范圍的功率匯集區(qū)。這樣，就可在不減弱其他波束功率的前提下，將功率匯集區(qū)的部分功率以適應(yīng)特殊情況，處于別地區(qū)不利條件下的下行鏈路用戶。例如，由于下雨而減弱了下行鏈路地面站的波束信號的強度使下行用戶處于不利條件下。這種因雨受損害的用戶可通過增加相應(yīng)上鏈路波束的信號強度來彌補。即是通過從全國性發(fā)射功率網(wǎng)(pool of power)中輸送一部分功率給處于不利條件下的下行鏈路用戶來完成(例如，從所有SSPAS100中提供一部分功率)。每一行上鏈路波束的功率都相應(yīng)的下行鏈路波束的功率成比例例。所以，為了增加下行鏈路波束的功率，只需增加上行鏈路波束的功率即可。
實際上，上述的網(wǎng)絡(luò)控制中心保持跟蹤所有的降雨區(qū)域，并確定區(qū)哪些上行鏈路用戶要與降雨的下行鏈路用戶通信。于是網(wǎng)絡(luò)控制中心利用開關(guān)信號陣指令每個上行鏈路用戶，增加發(fā)向雨區(qū)的上行鏈路信號功率。上行鏈路信號功率的增強，使SSPAS100對這些信號增加集合放大，以產(chǎn)生針對雨區(qū)的相應(yīng)下行波束，增加的功率電平有效地補償了下雨的影響。一般而言，給定降雨地區(qū)的信號數(shù)目與用SSPAS100總功率操作的信號總數(shù)關(guān)系不大。因此，其它非降區(qū)地區(qū)下行鏈路用戶的信號不會減弱，因為一點微小的減弱被分配于成千上萬個用戶的身上。
SSPAS100(圖8和11所示，例如可裝在衛(wèi)星通信架上(未標出)。由SSPAS100放大的信號送到發(fā)射陣列20的相應(yīng)元件106上。
如上所述，可得到40個徑向線大梁176耦合的信號之間的增量相移。因此，波束成形網(wǎng)絡(luò)98允許從發(fā)射陣列20(圖12、13)發(fā)出的天線波束用頻率的給定來控制。增量相移與在波導管176間的時間延遲有關(guān)，同樣也與頻率有關(guān)。參看圖17，這是40個發(fā)射陣列元件106中的四個的簡圖，說明波陣面從那里發(fā)出的。其中“d”為發(fā)射陣列元件106間的距離。所得天線波束有一傾角θ，此θ定義為波束掃描角。這就是說，θ是離標準波束發(fā)射中心的角度。由延遲線產(chǎn)生的增量相移為△φ。θ與△φ的關(guān)系如下△φ＝ (2πd)/(λ) sinθ其中λ＝單個波長θ＝波束掃描角d＝陣列元件間距這樣，天線波束的東西方向由增量相移來確定，增量相移對于波束成形網(wǎng)絡(luò)98的四個延遲線168-174是不同的。因而得到上面所述的四個發(fā)射地區(qū)T1-T4，通過對該項發(fā)明的介紹，可以認為，對于熟練于此技術(shù)的人來講，在不背離該項發(fā)明的精神和超出其涉及的技術(shù)范圍的前提下，可以對該發(fā)明描述的細節(jié)作各種補充和修改。因而可以理解。我們所尋求的專利保護將涉及所述主體部分的權(quán)利要求
以及本發(fā)明范圍內(nèi)的一切等價之處。
權(quán)利要求
1.用于同時形成多個天線波束信號的裝置，用一個天線發(fā)送多個發(fā)射信號，至多個區(qū)域，這些信號分別對應(yīng)上述區(qū)域，其中每個發(fā)射信號包括多個子信號，每個子信號在指定相應(yīng)地區(qū)中一個相關(guān)的位置上被接收，上述裝置包括第一組線路，用來分別傳輸上述多個發(fā)射信號，而每個發(fā)射信號包括一個用來接收上述發(fā)射信號中的相應(yīng)一個的輸入端；第二組彼此分開的線路，它在上述第一和第二組線的交叉點上與上述第一組線路相交接，每條上述第二組線路與每條上述第一組線路在上述交叉點上相耦合，這樣，由上述第一組中的每條線路傳輸?shù)拿總€發(fā)射信號的部分能量，被傳送到上述第二組線路的每條中，上述第二組線路的每條具有一個用于輸出上述天線波束信號的輸出端；在相鄰交叉點之間的距離和上述第一組線的每條線路的寬度是預先選定的，以便使每個上述子信號產(chǎn)生一要求的相移，因此上述子信號被操作到在相應(yīng)地區(qū)中的相關(guān)位置上。
2.權(quán)利要求
1的裝置，其中上述第二組線路基本上是從一基準點徑向伸展的，這樣，使得上述第二組線路是彼此分散的。
3.權(quán)利要求
2的裝置，其中上述第一組線路是環(huán)繞上述基準點園周地伸展的，并且相對于上述基準點徑向隔開，這樣使得相鄰交叉點的距離隨著交叉點離上述基準點的徑向距離的增加而增加。
4.權(quán)利要求
1的裝置，其中上述第一組線路包括多條用于傳送電磁能量的多條傳輸線，上述第二組線路包括多條電磁能量波導管。
5.權(quán)利要求
4的裝置，其中每條上述傳輸線路用電磁波十字形波導耦合器與每條上述波導相耦合。
6.權(quán)利要求
1的裝置，其中至少上述第一多條線中的兩條基本上是彼此相鄰的。
7.權(quán)利要求
1的裝置，其中上述第一組線路的至少兩條是彼此隔開的。
8.用于本質(zhì)上同時形成多波束信號的裝置，上述天線波束信號由一個天線發(fā)射到許多不同位置，利用多個發(fā)射信號，每個包括多個子信號，這些子信號分別在指定上述不同位置被接收，上述裝置包括用于分別傳送上述多個發(fā)送信號并排列成通常弧形狀圖形的第一組線路，上述第一組線路包括多個用于分別接收上述發(fā)射信號的輸入端;從一個基準點向外徑向伸展的并且互相沿園周隔開的第二組線路，上述第二組線路在交叉點上與上述第一組線相交接，并具有多個各自相連的輸出端，每個輸出端用來輸出所述的波束信號，及用于在上述每個交叉點上耦合上述第一和第二組線路，并使由上述第組線路傳送的每個發(fā)射信號的部分在上述交叉點上轉(zhuǎn)給上述第二組線路中的每條線路的裝置，通過上述第二組線路輸出天線波束信號，使其相移適應(yīng)距離行程，上述發(fā)射信號沿與上述第一組線路交叉點間行進，其相移和第一組線路的寬度相適應(yīng)，這樣通過上述天線由每個發(fā)射信號的相位確定了發(fā)射信號所要發(fā)送的地址。
9.權(quán)利要求
8的裝置，其中上述第一組線路相對于基準點是互相徑向隔開的。
10.權(quán)利要求
8的裝置，其中在上述相鄰交叉點間的距離隨著離開上述基準點的徑向距離的增加而增加。
11.權(quán)利要求
8的裝置，其中上述耦合裝置包括多個十字形波導耦合器。
12.權(quán)利要求
8的裝置，其中上述第一組線路的每條自上述基準點測得都具有一固定的弧長。
13.權(quán)利要求
8的裝置，其中上述第一組線路的每條都包括一條傳輸線和上述第二組線路的每條都包括一電磁波導。
14.權(quán)利8的裝置，其中在每兩相鄰交叉點沿上述第一組線路的每條的距離基本一定。
15.同時形成多個衛(wèi)星下行天線波束的裝置，用以把下行天線波束發(fā)射到覆蓋地球區(qū)域的多個區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)下行區(qū)域，采用多個發(fā)射信號形成上述波束，每個發(fā)射信號載有多個子信號，子信號指定在上述區(qū)域中的一個下行地區(qū)被接收，并且來自從在上述另一區(qū)域的一個上行地區(qū)。一個第一組線路，用于分別傳送上述多個發(fā)射信號，和每個包括一個輸入端用于接收一個相應(yīng)的上述發(fā)射信號;一個第二組線路彼此隔開，它與上述第一組線路在交叉點上相交，每條包括一個輸出端，用以輸出一個上述發(fā)射信號，和用于上述第一組線路的每條與上述第二組線路的每條在上述交叉點上相耦合，使得由上述第一組線路的每條所傳送的每個上述發(fā)射信號的部分能量送到上述第二組線路的每條。
16.權(quán)利要求
15的裝置，其中上述第一組線路被以一相對于基準點為固定半徑的弧形排列，上述第二組線從上述基準點徑向延伸。
17.權(quán)利要求
15的裝置，包括用于接收多個分別與上述諸地區(qū)對應(yīng)的接收信號的轉(zhuǎn)換裝置，每個包括多個傳送來自相應(yīng)區(qū)域的上行地區(qū)的子信號，并指定在一個不同區(qū)域的一個地區(qū)被接收，該轉(zhuǎn)換裝置還將上述接收信號轉(zhuǎn)換成上述發(fā)射信號。
18.權(quán)利要求
18的裝置，其中上述轉(zhuǎn)換裝置包括多個用于分別接收上述接收信號的輸入端，多個用于分別與上述第一組線路輸入端相耦合的輸出端，以把上述發(fā)射信號輸出到上述第一組線路，和，互連裝置，用于將每個上述輸入端與每個上述輸出端相連接，這樣，僅在一定的上述信道中，每個上述接收信號的子信號被送到輸出端。
19.權(quán)利要求
19的裝置，其中上述互連裝置包括一組濾波器，每個濾波器與上述接收信號相關(guān)聯(lián)，每組上述濾波器包括多群上述濾波器，每群與一個對應(yīng)的發(fā)射信號相關(guān)聯(lián)，其中每組中的每個濾波器可過濾相應(yīng)一個上述信道，從上述一個輸入端至上述一個輸出端。
20.權(quán)利要求
19的裝置，其中上述互連裝置包括一組濾波器，每組上述濾波器與相應(yīng)的一個上述輸入隔相連，以便接收一個相關(guān)的接收信號，上述每組濾波器包括多群濾波器，用以在相應(yīng)的預選信道編路子信號由相應(yīng)的一個輸入端至相應(yīng)的一個輸出端。
21.權(quán)利要求
21的裝置，其中每個上述輸出端只與每組濾波器中的某些濾波器相連接，這樣，通過上述一些信道，使子信號在一個在不同區(qū)域內(nèi)的上行地區(qū)和下行地區(qū)之間互連。
專利摘要
采用分離子系統(tǒng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，用于在給定的頻帶內(nèi)實現(xiàn)廣播和點對點的雙向通信。廣播和點對點的子系統(tǒng)采用具有公共反射器12的集成化衛(wèi)星天線系統(tǒng)。子系統(tǒng)通過對給定的頻帶在覆蓋所需服務(wù)的地面區(qū)域的多個鄰近地區(qū)32，34，36，38中重復使用，以得到增加通信的容量。這些區(qū)域中的小孔徑天線地面站由多個高增益下行鏈路扇形波束提供服務(wù)，通過頻率尋址的方法對這些波束在東西方面進行控制。
文檔編號H01Q3/40GK87105577SQ87105577
公開日1988年4月27日 申請日期1987年8月14日
發(fā)明者羅森·哈羅德·A 申請人:休斯航空公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan