发明名称 多路径卫星通讯连路用天线系统
摘要 一天线(70)含有一第一子结构(72),此第一子结构有一主平面其座向相对于一垂直于地球表面的轴线被设置在一第一角度(例如为90°)下。天线亦含有复数个(例如六个)第二子结构(74),各个第二子结构有一区域主平面对该第一子结构的主平面被设置在一第二角度(例如为45°)。每一子结构有一距该区域主平面为朝外指的中垂线其座向被设置成绕该距一相邻子结构朝外指中垂线之轴线为在一第三角度(例如为60°)下。每一子结构之朝外指的中垂线系被设置成指向为远离开该轴线。至少一个天线元件(76)系为该第一子结构并亦为各个第二子结构所支撑。该第一子结构以及至少一些第二子结构的天线元件,在低地球轨道卫星的大仰角范围,致能了一终端(13)和至少一个低地球轨道卫星(12)之间的展宽频谱通讯。
申请公布号 TW311289 申请公布日期 1997.07.21
申请号 TW084108693 申请日期 1995.08.21
申请人 罗拉夸坎卫星服务公司 发明人 佛雷得瑞克J.迪俄克;波尔A.蒙特
分类号 H01Q5/00 主分类号 H01Q5/00
代理机构 代理人 林镒珠 台北巿长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种天线系统,供耦连一终端到低地球轨道卫星星群中的复数个卫星,此等卫星之各者在任何给定时刻当位在该终端的视界时,系被定位在一特定的仰角,所述天线系统包括有:一第一子结构,具有一主平面其座向相对于一垂直于地球表面的轴线被设置在一第一角度下;复数N个第二子结构,各个第二子结构有一区域主平面对该第一子结构的主平面被设置在一第二角度,此等复数N个第二子结构之各者有一距该区域主平面为朝外指的中垂线其座向被设置成绕该距一相邻子结构朝外指中垂线之轴线为在一第三角度下,此等复数N个第二子结构之各者的朝外指的中垂线系被设置成指向为远离开该轴线;以及至少一个天线元件为该第一子结构并亦为各个第二子结构所支撑,其中该第一子结构以及至少一些第二子结构的天线元件,在低地球轨道卫星的大仰角范围,致能了该终端和至少一个低地球轨道卫星之间的展宽频谱通讯。2.如申请专利范围第1项所述天线系统,其中该第一角度系概略90,以及其中该第二角度系落在大约为30到60的范围内。3.如申请专利范围第1项所述天线系统,其中该第三角度系概略60,以及其中N为等于六。4.如申请专利范围第1项所述天线系统,其中该第三角度系概略45,以及其中N为等于八。5.如申请专利范围第1项所述天线系统,其中有复数个天线元件为该等子结构之各者所支撑,以及其中此等复数个天线元件之各者系间隔开一为波长之函数的距离。6.如申请专利范围第1项所述天线系统,其中有复数个天线元件为该等子结构之各者所支撑,以及其中此等复数个天线元件之各者系间隔开一落在大约为0.5到0.8的范围,其中为波长。7.如申请专利范围第1项所述天线系统,进而包括有至少一个参考天线元件,相对于该垂直于地球表面的轴线,被定向在该第一角度下。8.如申请专利范围第1项所述天线系统,其中该第一子结构有一概略平坦的、多边形形状,以及其中该等第二子结构各具有一边缘相邻于该第一子结构的一个边缘。9.如申请专利范围第1项所述天线系统,进而包括有机构用以选择性地输出一接收自至少一个天线元件的信号,所述至少一个天线元件为被设置在该第一子结构和该等复数N个第二子结构之一者上。10.如申请专利范围第1项所述天线系统,进而包括有机构用以选择性地输出一信号到至少一个天线元件,所述至少一个天线元件为被设置在该第一子结构和该等复数N个第二子结构之一者上。11.如申请专利范围第1项所述天线系统,其中该第一角度为大约90,以及其中该等复数N个第二子结构之各者系被定向成概略面向北(N)、东北(NE)、东南(SE)、南(S)、西南(SW)、以及西北(NW)方向,或是这些方位角的子集合方向。12.一种通讯系统,包括有:一低地球轨道卫星星群,各卫星包含有机构用以自至少一个地面站接收至少一个通讯馈电连路,和机构用以发射所接收到的至少一个通讯馈电作为一个下连路传送到复数个设置在地球上的终端;以及至少一个地面站,包含机构用以传送该至少一个通讯馈电连路到该等卫星的至少一个卫星,和进而包含机构用以将该至少一个通讯馈电连路耦连到一设置地地球上的通讯系统;其中该等卫星之各者在任何给定时刻当位在该终端的视界时,系被定位在一特定的仰角;特征在于该终端包括有:一天线其组成为:一第一子结构,具有一主平面其座向相对于一垂直于地球表面的轴线被设置在一第一角度下;复数N个第二子结构,各个第二子结构有一区域主平面对该第一子结构的主平面被设置在一第二角度,此等复数N个第二子结构之各者有一距该区域主平面为朝外指的中垂线其座向被设置成绕该距一相邻子结构朝外指中垂线之轴线为在一第三角度下,此等复数N个第二子结构之各者的朝外指的中垂线系被设置成指向为远离开该轴线;以及至少一个天线元件为该第一子结构并亦为各个第二子结构所支撑,其中该第一子结构以及至少一些第二子结构的天线元件,在低地球轨道卫星的大仰角范围,致能了该终端和至少一个低地球轨道卫星之间的展宽频谱通讯。13.如申请专利范围第12项所述通讯系统,其中该天线进而包括有至少一个参考天线元件,相对于该垂直于地球表面的轴线,被定向在该第一角度下,以及其中该终端进而包括一多指展宽频谱接收器具有输入被耦连到该等复数个天线元件以及耦连到该至少一个参考天线元件,该接收器包含机构用以配置一个指来从该至少一个低地球轨道卫星接收该展宽频谱通讯,和用以配置另一个指来接收一同步化信号,其中此同步化信号系透过该至少一个参考天线元件自至少该等低地球轨道卫星的另一个卫星所接收到。14.如申请专利范围第12项所述通讯系统,进而包括有机构用以选取与该等第一和第二子结构之一者有关的天线元件之一输出,作为该天线之一输出,此选取机构系可回应于至少所述至少一个卫星之一预估部分和一在该等第一和第二子结构处所量得接收信号强度之一者。15.如申请专利范围第12项所述通讯系统,进而包括有机构用以选取与该等第一和第二子结构之一者有关的天线元件之一输出,作为该天线之一输出,此选取机构系至少可回应于一追踪方向和所述至少一个卫星之一仰角。16.如申请专利范围第12项所述通讯系统,进而包括有机构用以选取与该等第一和第二子结构之一者有关的天线天件之一输出,作为该天线之一输出,以便切换该展宽频谱通讯之接收,从该至少一个低地球轨道卫星到该至少另一个低地球轨道卫星。17.如申请专利范围第12项所述通讯系统,其中该第一角度为大约90,以及其中该等复数N个第二子结构之各者系被定向成概略面向北(N)、东北(NE)、东南(SE)、南(S)、西南(SW)、以及西北(NW)方向,或是这些方位角的子集合方向。18.如申请专利范围第12项所述通讯系统,进而包括有一通讯系统控制机构,经由一资料连路被双向地耦连到该至少一个地面站。19.如申请专利范围第12项所述通讯系统,其中该至少一个地面站进而包括有:机构用以决定出是否该展宽频谱通讯将在该终端处被以一异样接收模式操作,以及若为是的话,用以同时地将该展宽频谱通讯转经过所述复数个低地球轨道卫星。20.一种操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,此等卫星之各者在任何给定时刻当位在该终端的视界时,系被定位在一特定的仰角和在一特定的方位角,所述方法包括的步骤有:对于一第一范围的仰角和方位角,选取一天线结构之一第一部分来接收通讯,此第一部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第一角度下;以及对于一第二范围的仰角和方位角,选取该天线结构之一第二部分来接收通讯,此第二部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第二角度下。21.如申请专利范围第20项所述操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,进而包括有步骤:对于一第三范围的仰角和方位角,选取该天线结构之一第三部分来接收通讯,此第三部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第一角度下。22.如申请专利范围第20项所述操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,其中该第一角度系落在大约30到大约60的范围内,以及其中该第二角度系落在大约30到大约60的范围或是系大约90。23.如申请专利范围第20项所述操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,进而包括有以下同时执行的步骤:接收并追踪一来自所述复数个卫星之至少另一个卫星的同步化信号。24.如申请专利范围第23项所述操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,其中所接收到的通讯系一展宽频谱通讯,以及其中该接收并追踪之步骤包含了下述步骤:锁定到一由所述至少另一个卫星所传送的同步化频道。25.如申请专利范围第20项所述操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,其中所述选取之步骤各采用了卫星位置推算资料来预估所述至少一个卫星的位置。26.如申请专利范围第20项所述操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,其中所述选取之步骤各采用了一由所述至少一个卫星接收到信号之大小。27.一种操作一终端来传送一通讯到复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星之方法,此等卫星之各者在任何给定时刻当位在该终端的视界时,系被定位在一特定的仰角和在一特定的方位角,所述方法包括的步骤有:对于一第一范围的仰角和方位角,选取一天线结构之一第一部分来接收通讯,此第一部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第一角度下;以及对于一第二范围的仰角和方位角,选取该天线结构之一第二部分来接收通讯,此第二部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第二角度下。28.如申请专利范围第27项所述操作一终端来发射一通讯到复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星之方法,进而包括有步骤:对于一第三范围的仰角和方位角,选取该元线结构之一第三部分来接收通讯,此第三部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第一角度下。29.如申请专利范围第27项所述操作一终端来发射一通讯到复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星之方法,其中该第一角度系落在大约30到大约60的范围内,以及其中该第二角度系落在大约30到大约60的范围或是系大约90。30.如申请专利范围第27项所述操作一终端来发射一通讯到复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星之方法,其中所述选取之步骤各采用了卫星位置推算资料来预估所述至少一个卫星的位置。31.如申请专利范围第27项所述操作一终端来发射一通讯到复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星之方法,其中所述选取之步骤各采用了一由所述至少一个卫星接收到信号之大小。32.一种操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,此等卫星之各者在任何给定时刻当位在该终端的视界时,系被定位在一特定的仰角和在一特定的方位角,所述方法包括的步骤有:对于一第一预估范围的仰角和方位角,选取一天线结构之一第一部分来接收通讯,此第一部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第一角度下;以及对于一第二范围的仰角和方位角,选取该天线结构之一第二部分来接收通讯,此第二部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第二角度下。33.如申请专利范围第32项所述操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,其中该第一角度系落在大约30到大约60的范围内,以及其中该第二角度系落在大约30到大约60的范围或是系大约90。34.一种操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,此等卫星之各者在任何给定时刻当位在该终端的视界时,系被定位在一特定的仰角和在一特定的方位角,所述方法包括的步骤有:以至少复数个天线中的一个天线量测自所述至少一个卫星所接收到的信号,其中该等复数个天线之各者系被定向成来从一被设置在一范围内仰角和方位角接收一卫星发射,其中所述范围内仰角和方位角中的某些仰角和方位角系彼此重叠;对于一第一范围的仰角和方位角,在此所量测的信号强度系超过一预定临界値,选取一第一天线来接收通讯,此第一天线相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第一角度下;以及对于一第二范围的仰角和方位角,在此所量测的信号强度系超过一预定临界値,选取一第二天线来接收通讯,此第二天线相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第二角度下。35.如申请专利范围第34项所述操作一终端来从复数个低地球轨道卫星中的至少一个卫星接收一通讯之方法,其中该第一角度系落在大约30到大约60的范围内,以及其中该第二角度系落在大约30到大约60的范围或是系大约90。36.一种操作一具有复数个于地球轨道卫星型式的卫星通讯系统之方法,此等卫星之各者在任何给定时刻当位在一地面基地终端的视界时,系被定位在一特定的仰角和在一特定的方位角,所述方法包括的步骤有:指定一经由一地面基地电讯网路到一地面基地闸口之使用者通讯的路径;自该闸口传送该使用者通讯到该等卫星之至少一个卫星;以该至少一个卫星接收该使用者通讯;自该至少一个卫星传送该接收使用者通讯到至少一个地面基地终端;以及以该至少一个地面基地终端之一天线结构接收来自该至少一个卫星的使用者通讯,系藉由步骤:对于一第一范围的仰角和方位角,选取该天线结构之一第一部分来接收使用者通讯,此第一部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第一角度下;以及对于一第二范围的仰角和方位角,选取该天线结构之一第二部分来接收使用者通讯,此第二部分相对于一垂直于地球表面的轴线系被设置在一第二角度下。图示简单说明:图一为一卫星通讯系统的方块图,此卫星通讯系统为依据本发明天线系统之一较佳实施例而建构并操作;图二为图一中闸口之一者的方块图;图三A为图一中卫星之一者通讯载量的方块图;图三B显示出传送自图一中卫星之一者的方向特性图(beam pattern)之一部分;图四为一方块图,示出支援卫星遥测术和控制功能的地面设备;图五为图二中CDMA子系统的方块图;图六为本发明较佳固定式天线结构的顶视图;图七为沿剖面线7-7所取得,图六之天线结构的剖面图;图八为本发明天线系统之方块图;图九A为图八方块图之高增益部分的方块图;图九B为图九A中接脚二极体开关矩阵的概示图;图十为对本发明固定式天线系统,绘出绝对增益(dBi)相对峰点角度(度)的图形;图十一例示出一卫星轨道,其有助于解说图六中天线子结构74的方位;图十二为图六天线结构之另一实施例的顶视图;图十三为本发明另一实施例的方块图,其中所接收到的信号强度系被利用来选取并切换天线;以及图十四A与图十四B系分别为本发明天线结构之另一实施例的顶视图与侧视图。
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