[其他]具有匯集發射機發送的多個下行波束的衛星通訊系統

無效

• 申請號: 87105576
• 申請日: 1987-08-14
• 公開（公告）號: CN87105576A
• 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: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 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

本發明廣泛地涉及各類衛星通訊系統;特別是采用位于幾何同步軌道上的衛星來建立地面眾多小形孔徑終端之間通訊聯系的系統。更確切地說，本發明所涉及的是一種具有多個發射機，并且在利用匯集衛星上發射機全部功率時，可同時發出上萬個窄帶高益的天線波束的系統;它可以使工作條件差的用戶獲得較高的功率，而不需減少衛星整個信道的容量。

在一個典型的衛星系統中，用于通訊的波束可以是寬域天線波束也可以是窄域天線波束。在Ku波段中（一種最適于小型終端雙向通訊的衛星通訊波段），由于降雨造成的信號衰減是一個非常重要的設計因素。賦予下行波束的每一信道比晴天通訊時所需功率高許多倍的傳輸功率來克服降雨造成的衰減;一般為四倍。降雨衰減的補償導致了僅有少數可供利用的信道而使衛星造價昂貴。

通常，將衛星所覆蓋的地理范圍劃分為若干區域。并給每一區域提供一個下行天線波束。當采用區域下行波束時，每一個發射器一般只能為一個區域服務，而不能同時用于其他的區域，雖然區域波束的應用具有天線增益高的優點，但這類系統不能充分補償工作多件變差的下行的用戶，如果一個下行用戶處于降暴雨的范圍內，為了補償降雨造成的衰減，上行信號不得不非常之大。由于每一區域波束只具有有限的功率（即，其發射機的功率量值），需要補償降雨衰減的額外功率來自原供給該區域內的下行用戶的余額功率減少部分。由于該區域中末衰減的用戶收到的功率較少，所以在這一區域內的有效信道數目也減少了。因為沒有足夠的功率提供給所有的用戶。

與此相反，采用全國范圍天線波束的系統使功率有效地作全國范圍的匯集。因為，利用了全部發射機服務于全國。為了補償降雨衰減，可以增加上行波束的功率，而不必加重遍布于全國的其他用戶的負擔。這是因為出現降大雨的區域相對于全國來說是很小的。由于這些用戶的損失分攤給絕大多數末受損失的用戶，因而有損失的用戶的平均困難減少。盡管有一個有效的功率匯集區，但寬的天線波束意味著低的天線增益。因此，全國范圍的波束對雙向通訊是不理想的。與一個非常小的地面站進行通訊的話，高增益的無線波束才是所期望的。

本發明的衛星通訊系統把發射機功率全國范圍匯集的有效性與窄波束且高能量下行EIRP相結合，從而輕而易舉地克服了由于降雨等因素造成的信號衰減。因為用來補償降雨衰減的附加功率來自為全國服務的一個大量匯集發射機功率，所以本發明的系統可用來克服降雨造成的衰減而不降低衛星的全部信道容量。由于有效功率的減少均于成千上萬的用戶頭上，則對未損失的用戶的平均負擔得以減少。

本發明的一個方面是所給出的方法可用來在使用一個通訊衛星的范圍內進行任一地面站間的通訊聯系。多個射頻上行波束每個都載有一個接收信號從該區域的上行地面站發射到衛星上。該衛星建議置于地面上空的幾何同步軌道上。衛星接收到上行波束。接收信號便被轉換成相應的發射信號。此信號指定射向這一區域中的下行鏈路地面站。所有發射信號用衛星上多個放大器進行集中放大，即每一發射信號都由全部放大器來放大。衛星分別向所應覆蓋的區域發射多個下行波束，其中每個下行波束均載有一個將由位于相應區域中的下行鏈路地面站所接收的發射信號，為了克服降雨造成的衰減效應，通過增加載有相應接收信號的上行波束的功率來增加一個或多個下行波束的功率。

本發明的另一方面是提供一種設備提供位于地面某一區域內的多個地面站之間的通訊聯系。這一設備包括建議置于地球幾何同步軌道上的一個衛星。該衛星裝有分別接收從位于該區域的上行鏈路地面站發出的多個上行射頻波束的裝置，該波束載有每個接收信號衛星還有將接收信號轉換成發射信號的裝置，每一發射信號包含多個指定為該區域內下行鏈路地面站所接收的相應的子信號。這一轉換是通過變換接收信號頻率完成的。衛星上的多個放大器將所有發射信號集中放大。這樣每一發射信號都由全部的放大器來放大。該衛星還包括波束成形裝置以形成多個下行射頻波束，每一波束載有指定為所覆蓋區域中的一個地區下行地面站所接收的發射子信號。衛星上還備有向區域的相應地區分別發射下行波束的裝置。每個發射子信號是一個頻分多路信號。每個下行波束是頻率可尋址的，發射裝置包括一個輻射電磁能的天線陣列，該天線陣有多個輸入發射陣列元件分別與發射信號的放大器耦合。每一上行波束的接收信號的功率基本上與每一下行波束中的相應子信號的功率成正比。

本發明的主要目標是給出一種衛星通訊系統，為了克服由降雨等造成區域性信號的衰減而不降低系統的信道容量，利用匯集各個發射機集中發動以提供多個窄帶、高增益下行波束。