发明名称 卫星通信系统以及用于此系统中之接收天线及元件
摘要 一种C-频道或Ku-频道卫星通信系统,使用较小之接收天线,而同时于现有之美国联邦通信委员会(FCC)所指定之频带宽度内操作及使用现有之卫星组态。孔隙合成技术可于轨道位置中预期可能有干扰之处产生零值。频带宽度无效率调变技术使发射功率通量密度减少。视频压缩使发射视频资讯所需之功率减少。此三种特性如使接收天线于 C-频水 频率具有之接收面积相当于一3尺直径天线碟之面积。对于Ku-,Ka-,S-及L-频带系统亦可有相对之减少。将资料压缩可使所需之发射功率减少至十分之一。将频带宽度扩展可使功率密度降至FCC限制之下。然天减少天线直径会增加天线皮束之宽度,因此较小之天线不再能区别在现今轨道组态中相邻C-频道卫星间之差异。设计接收天线,使其在轨道位直中凸能为干扰卫星之位置具有零值,则此种小型卫星即可避免干扰。大体上与此同样之技术亦应用于Ku-频道天线系统。FCC功率限制对于Ku-频道较之 C-频道严格,但是由于雨水之吸收及热杂波之故,在Ku-频道频率时,损失则较大。虽然如此,如果能合并使用上述之支术,将天线系统修改为Ku-频道环境时,亦可就 Ku-频道天线获致相等之尺寸节省。
申请公布号 TW274170 申请公布日期 1996.04.11
申请号 TW083112434 申请日期 1994.12.31
申请人 土星公司 发明人 布鲁斯.B.鲁辛南
分类号 H01Q9/28;H04N1/41;H04N7/20 主分类号 H01Q9/28
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用以接收自一卫星群所发射之信号之天线, 此卫星 群包括一中央卫星及多个与此中央卫星成规则距 离间隔之 卫星,此天线包括: 二零値,此二零値与卫星群中至少二对紧邻中央卫 星之卫 星相匹配,此二零値可防止来自该至少二对邻近卫 星之信 号干扰由中央卫星所发射之信号。2.一种用以接 收自一卫星群所发射之信号之天线,此卫星 群包括一中央卫星及多个与此中央卫星成规则距 离间隔之 卫星,此天线包括: (a)一中央反射器; (b)一第一侧面反射器; (c)一第二侧面反射器; (d)一第一间隙,位于中央反射器与第一侧部反射器 之间 ;及 (e)一第二间隙,位于中央反射器与第二侧部反射器 之间 ,此第一及第二间隙于所接收之能量中至少产生二 零値, 此二零値可防止卫星群中至少二对紧邻中央卫星 之卫星所 发射之信号。3.根据申请专利范围第2项之天线,其 中中央反射器具有 一抛物线形反射表面,第一侧部反射器具有一抛物 线形反 射表面,第二侧部反射器具有一抛物线形反射表面 。4.根据申请专利范围第3项之天线,另外包括设于 中央反 射器与第一及第二侧部反射器之间之一夫瑞乃( Fresnel) 梯级。5.根据申请专利范围第3项之天线,其中中央 反射器之抛 物线形反射表面系由第一抛物线界定,此第一抛物 线之焦 距较之一第二抛物线之焦距为短,此第二抛物线界 定第一 及第二侧部反射器之抛物线形反射表面。6.根据 申请专利范围第2项之天线,另外包括一号角形馈 电器,其中第一及第二间隙设于由此号角形馈电器 所阻挡 之地区而使其无法接收来自中央卫星之信号。7. 根据申请专利范围第2项之天线,其中中央反射器 在南 北方向或垂直方向小于第一及第二侧部反射器。8 .一种用以接收自一卫星群所发射之信号之方法, 此卫星 群包括一中央卫星及多个以接收天线为准与此中 央卫星成 规则距离间隔之卫星,此方法包括下述步骤: (a)提供增益予自中央卫星所发射之信号;及 (b)抑止自多个卫星所发射之信号,此等信号与中央 卫星 所发射之信号无关。9.根据申请专利范围第8项之 方法,其中抑制步骤(b)另外 包括于接收天线中中央反射器与二侧部反射器之 间设置一 间隙,其中间隙之宽度,中央反射器及二侧部反射 器之宽 度,均为多个卫星之规则角度间隔距离之函数。10. 一种自地面发射机经由卫星发送代表一视频信号 至地 面天线之方法,此方法包括下述步骤: (a)将多个资料压缩以形成多个压缩资料; (b)将此多个压缩资料调变成宽频带功率效率信号; (c)将此宽频带功率效率信号发射至卫星; (d)自卫星重新发射此宽频带功率效率信号; (e)使用地面卫星接收宽频带信号;及 (f)使地面天线之天线图型中之零値与可能之干扰 来源相 匹配,其中该等零値可防止来自干扰来源之信号干 扰于步 骤(d)中重新发射之宽频带信号。11.根据申请专利 范围第10项之方法,另外包括下述步骤 : (g)将于步骤(e)中所接收之宽频带信号解调以形成 多个压 缩资料;及 (h)将步骤(g)中之多个压缩资料解压缩以形成多个 代表视 频信号之多个资料。12.一种用以将视颜信号经由 一卫星群中之一主要卫星发 射至地面用户之系统,此卫星群包括至少二对邻近 此主要 卫星之卫星,此二对卫星以地面用户为准成规则角 度距离 间隔,此系统包括: (a)一类比数位变换器,用以将视频信号变换成数位 信号 ; (b)一资料压缩器,经耦合至类比数位变换器及将数 位信 号压缩以形成压缩数位信号; (c)一成形频移键控调变器,经耦合至资料压缩器及 将压 缩数位信号调变成包含3至8分贝编码增益之一宽 频带类比 成形频移键控信号; (d)一卫星发射机,经耦合至成形频移键控调变器及 输出 一宽频带射频信号; (e)一卫星天线,用以放射宽频带射频信号至卫星群 中之 主要卫星,此宽频带射频信号由主要卫星重新发射 回地球 ; (f)一地面天线,用于接收宽频带射频信号,输出所 接收 之信号,此天线之直径可使地面天线之波束宽度涵 盖卫星 群中之主要卫星及至少该二对邻近卫星; (g)一成形频移键控解调器,经耦合至地面天线及将 所接 收之信号解调为所接收之压缩数位信号; (h)一资料解压缩器,经耦合至成形频移键控解调器 及将 所接收之压缩数位信号变换为所接收之数位信号; 及 (i)一数位类比变换器,烃耦合至资料压缩器及将所 接收 之数位信号变换成可供用户使用之所接收之视频 信号。13.根据申请专利范围第12项之系统,其中地 面天线另外 包括: 二零値,此二零値与卫星群中至少该二对邻近卫星 相匹配 ,其中此二零値可防止自至少该二对邻近卫星所发 射之信 号干扰自主要卫星所发射之信号。14.一种经由一 卫星群中之一主要卫星发射视频信号至地 面用户之系统,此卫星群包括至少二对邻近主要卫 星之卫 星,此二对邻近卫星以地面用户为准成规则角度距 离间隔 ,此系统包括: (a)一类比数位变换器,用以将视频信号变换成数位 信号 ; (b)一资料压缩器,经耦合至类比数位变换器及将数 位信 号压缩以形成一压缩数位信号; (c)一成形频移键控调变器,经耦合至资料压缩器及 将压 缩数位信号调变成包含3至8分贝编码增益之宽频 带类比成 形移频键控信号; (d)一卫星发射机,经耦合至成形频移键控调变器及 输出 一宽频带射频信号; (e)一卫星天线,将宽频带射频信号放射至主要卫星 ,此 宽频带射频信号再由主要卫星重新发射回地球; (f)一地面天线,接收宽频带射频信号,输出所接收 之信 号,此天线之直径为可使地面天线之波束宽度涵盖 卫星群 中之主要卫星及至少二对邻近卫星,此天线包括一 不规则 形状之输廓,以其提供正常增益予主要卫星之信号 及提供 低增益零値予至少二对邻近卫星之信号,其中之低 增益零 値可防止由至少二对邻近卫星所发射之信号干扰 由主要卫 星所发射之信号; (g)一成形频移键控解调器,经耦合至地面天线及将 所接 收之信号解调成所接收之压缩数位信号; (h)一资料解压缩器;经耦合至成形频移键控解调器 及将 所接收之压缩数位信号变换为所接收之数位信号; 及 (i)一数位类比变换器,经耦合至资料解压缩器及将 所接 收之数位信号变换为可供用户使用之所接收之视 频信号。15.一接收机,用以接收经由一卫星广播至 地面天线之用 为一宽频带功率效率信号之一视频信号,此接收机 包括: (a)一成形频移键控解调器,经耦合至地面天线及将 由地 面天线输出之所接收之成形频移键控信号解调为 所接收之 压缩数位信号; (b)一资料解压缩器,经耦合至成形频移键控解调器 及将 所接收之压缩数位信号解压缩为所接收之数位信 号;及 (c)一数位类比变换器,经耦合至资料解压缩器及将 所接 收之数位信号变换为相似于由卫星播送之视频信 号之一信 号。16.根据申请专利范围第15项之接收机,其中该 所接收之 成形频移键控信号包含3至8分贝之编码增益。17. 一种地面站,用以经由一卫星群中一主要卫星接收 用 作一宽频带功率效率射频信号之一电视信号,此卫 星群包 括至少二对邻近主要卫星之邻近卫星,此二对邻近 卫星以 地面站为准与主要卫星成规则角度距离间隔,此地 面站包 括: (a)一地面天线,用以接收由卫星群所播送之电视信 号, 输出所接收之信号,此天线之直径可使地面天线之 波束宽 度涵盖主要卫星及至少二对邻近卫星; (b)一成形频移键控解调器,经耦合至地面天线及将 所接 收之信号解调为所接收之压缩数位信号,其中所接 收之信 号包括3至8分贝编码增益; (c)一资料解压缩器,经耦合至成形频移键控解调器 及将 所接收之压缩数位信号变换为所接收之数位信号; 及 (d)一数位类比变换器,经耦合至资料解压缩器及将 所接 收之数位信号变换成可供用户使用之所接收之电 视信号。18.根据申请专利范围第17项之地面站,其 中地面天线另 外包括: 二零値,此二零値与卫星群中至少二对邻近卫星相 匹配, 其中二零値可防止由至少该二对邻近卫星所播送 之信号干 扰自主要卫星所播送之信号。19.一种用以自一地 面站发射多个信号至一卫星系统之方 法,卫星系统具有不同之EIRP以供重新发射信号返 回地球 ,该方法包括下述步骤: (a)减少发射至卫星系统内一卫星之多个信号之一 第一信 号之一资料速率,卫星系统藉由选择一第一调变种 类而有 一低EIRP,第一调变种类将第一信号扩展至低EIRP卫 星之 可用频宽上,其中第一信号包含一第一数目频道; (b)增加发射至卫星系统内一卫星之多个信号之一 第二信 号之资料速率,卫星系统藉由选择一别于第一调变 种类之 第二调变种类而有一高EIRP,其中第一调变种类扩 展第二 信号于高EIRP卫星之一可用频宽上,且第二信号包 含高于 频道第一数目之一频道第二数目;及 (c)维持第一与第二信号之一频宽不变,以便当第一 信号 重新自低EIRP卫星发射时,第一信号相对于自高EIRP 卫星 所发射之信号有增加之编码增益,藉此,当发射至 一设定 尺寸天线但不相等于卫星EIRP时可获致最大频道容 量,而 来自第二信号之同时附加干扰边缘被提供予第一 信号。图示简单说明: 图1例示用于根据本发明之方法操作之C-频道卫星 通信系 统中之本发明之天线之具体实施例。 图2例示一正常之3尺碟形天线之典型天线图形,此 天线自 现今操作于C-频道范围中电视广播卫星群接收信 号。 图3例示由所有射线自号角形馈电器至反射器至目 标卫星 所行经之距离,此系当目标卫星之方向系位于沿抛 物线天 线之主轴方向之时。 图4例示由所有射线自号角形馈电器至反射器至目 标卫星 所行经之距离,此系当目标卫星之方向非沿抛物天 线之主 轴方向,但系位于沿与主轴成偏移之一路径之时。 图5例示有如自天线顶部所看到者,图中显示本发 明之C- 频道天线之一具体实施例之天线表面上所接收之 信号之信 号强度。 图6显示自与中央卫星间隔2.24@bs3之一卫星所射出 之 能量抵达本发明之C-频道天线之一具体实施例之 情形。 图7显示自与中央卫星间隔4.48@bs3之一卫星所射出 之 能量抵达本发明之C-频道天线之一具体实施例之 情形。 图8显示自与中央卫星间隔6.72@bs3之一卫星所射出 之 能量抵达本发明之C-频道天线之一具体实施例之 情形。 图9显示自本发明之C-频道天线之一具体实施例之 偏离主 轴线之卫星所接收之信号强度。 图10显示操作于C-频道之卫星部分之一具体实施例 。 图11显示本发明之地面站部分之一具体实施例。 图12显示本发明之C-频道天线之横截面图及相对应 之所接 收到之信号强度。 图13显示本发明之C-频道天线之一概略图。 图14显示沿图13中之F'-E-F(或G'-E-G)之天线碟之横截 面 图,亦显示此天线碟之侧视图,平面图及右视图。 图15显示一卫星自本发明接收信号及将信号重新 发射返回
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