[其他]具有頻率可尋址的高增益下行波束的衛星通訊系統

無效

• 申請號: 87105572
• 申請日: 1987-08-14
• 公開（公告）號: CN87105572A
• 公開（公告）日: 1988-05-11
• 發明（設計）人: 羅森·哈羅德·A
• 申請（專利權）人: 休斯航空公司
• 主分類號: H04B7/19
• 分類號: H04B7/19
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 范本國

本發明廣泛地涉及衛星通訊系統，特別是那種采用位于幾何同步軌道上的衛星來提供衛星與地面上眾多小孔徑終端之間進行雙向通訊的系統。更確切地說，本發明所涉及的通訊衛星能夠同時發出上萬條窄帶，增益高，且可頻率尋址的下行天線波束而不減少衛星的總的信道容量。

過去，通訊衛星采用多個天線波束，可使高的天線增益直接導向那些區域并可重復使用在該區域的工作頻率。鄰近區域的覆蓋范圍是通過改變鄰近區域之間的極化來實現的，從而可用每種極化使波束空間隔開足夠寬的間隙。因此，得到較少的頻率復用，較之一個系統僅用一種極化在每個區域復用頻率以提供鄰近的覆蓋區。在這一系統中，可類似地應用第二種極化，兩次的頻率復用或諸如為廣播服務等其他有用的目的。一個系統，它允許在鄰近區域中頻率復用，且只有一種極化，并可用窄帶的高增益的頻率可尋址的波束。這一系統便是本發明的中心主題。

本發明的衛星通訊系統包括一個地球軌道衛星和分布于地面一個區域上多個地面站之間的通訊聯系，按照本發明的一個宗旨，該系統包括衛星與多個上行鏈路地面站之間形成射頻上行波束的第一裝置，第二個裝置用來形成多個射頻下行波束，其中每一下行波束僅覆蓋區域的一部分。下行波束相對于衛星所服務的區域來講是非常窄的，因此具有很高的增益，每一下行波束都可用上行波束所載的信號頻率來頻率尋址。因此由上行信號的頻率確定上行信號指定的下行地面站。衛星服務的區域可安排在使用同一指定頻率范圍的區域內，借此可多次復用指定頻譜并相應地增加系統的信道的容量。

依據本發明的另一方面，為提出一種方法利用地球軌道通訊衛星在地面的一個區域內的眾多地面站之間進行通訊聯系。該方法包括的步驟有：在衛星和該區域內的多個上行地面站中的一個站之間形成一般上行射頻波束;在衛星和該區域的分別對應的地點之間形成多個單獨的下行波束，其中每一下行波束都載有代表該區域中來自上行地面站的通訊信息的頻率可尋址信號;通過選擇上行波束信號的頻率來選擇要接收特定上行終端站信息的特定下行地面站，該上行波束信號和這一特定下行地面站有關，此站為接收通信的站;用在上行波束中選出的頻率將下行波束的頻率可尋址的信號發射出去。

因此，本發明的主要目的是提出一種衛星通訊系統，該系統可同時發出上萬個窄帶，高增益，頻率可尋址的下行波束，而不降低衛星的整個信道容量。

本發明再一目的是提出一種如上所述的系版，可用于地面上那些可重復使用設定頻譜的多個區域。

本發明另一個目的是提出利用一種新穎的網絡來形成窄帶、高增益天線波束的如上所述的系統。

本發明進一步的目的和實質可從下面的實施方案的描述中看清楚。

在附圖中：

圖1是通信衛星的透視圖，所示為天線子系統。

圖2是圖1中天線子系統的俯視圖。

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是裝備此發明的衛星所覆蓋的美國及鄰近接收地區的視圖。斜線表示所覆蓋的基本區域，由小黑點表示的區域為采用區域。

圖6是通信衛星通信電子系統方塊圖。

圖7是耦合網絡的原理示意圖，此網絡連接點到點的接收饋喇叭和圖6所示通信電子系統的輸入。

圖8是用于連接接收和發射地區點對點系統的互連信道參考圖表。

圖9是衛星覆蓋的描述多個相鄰發射區域的美國圖解表示及橫貫美國各地區的互聯信道的地理分布圖。

圖9A是點對點系統每一地區發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。

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是點對點系統濾波互聯矩陣的詳細原理圖。

圖11是點對點系統的波束成形網絡的平面詳圖。

圖12為圖11所示波束成形網絡的局部放大圖示。

圖13為點對點系統中發射陣列的正視圖，為清晰起見，每一發射單元中的水平槽縫未畫出。

圖14為圖13所示發射陣列的側視圖，并畫出了單元的共饋網絡。

圖15為圖13所示的發射陳列中發射單元的正面透視圖。

圖16為點對點系統中接收饋送喇叭的正視圖。

圖17為表示點到點系統中發射波和部分發射饋源陳列間關系的簡圖。

先參看圖1-4，通信衛星10位于地球表面上方的同步軌道中。衛星天線系統（在下面將詳細介紹）安裝在面向地球的平臺上。這樣天線系統可以和地球保持固定的方向。