特許ウォッチ

公開番号2025102838
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2025048122,2022544740
出願日2025-03-24,2021-01-19
発明の名称低仰角で衛星と通信するための走査損失低減アンテナシステム
出願人ファーキャストコーポレーション,Farcast Corp.
代理人個人
主分類H04B 7/08 20060101AFI20250701BHJP(電気通信技術)
要約【課題】任意の仰角の衛星と通信するアンテナシステム及びアンテナシステムを衛星に接続する方法を提供する。
【解決手段】衛星通信システム100において、各アンテナシステム115、130、170、175は、2以上のユーザ端末パネル(UTP)を含む。各UTPは、複数のユーザ端末モジュール(UTM)を含む。UTPは、固定寸法形状、調整可能寸法形状又はこれらを組み合わせて配置され、UTMは、アンテナ及び能動回路を含む複数のユーザ端末要素(UTE)を有する。アンテナは、衛星から受信した入射電波に応答して到来信号を生成し、さらに/あるいは衛星に向けて送出信号を送信する、各能動回路は、到来信号及び送出信号を処理する。また、アンテナシステムは、能動回路によりなされる信号処理を制御する制御回路を含み、UTPは、単一の衛星に動作可能に接続されるか又は異なるUTPが異なる衛星に動作可能に接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに連結された２以上のユーザ端末パネル（UTP）を備え、前記UTPは、それぞれ、
１以上のユーザ端末要素（UTE）を含む１以上のユーザ端末モジュール（UTM）を含み、前記UTEは、
第１の衛星から受信される入射電波に応答して到来信号を生成するか、あるいは、前記衛星に向けて送出信号を送信するようにそれぞれ構成される１以上のアンテナと、前記到来信号及び前記送出信号を処理するようにそれぞれ構成される１以上の能動回路と、
前記１以上の能動回路により行われる信号処理を制御するように構成されるコントローラ回路と
を含み、
前記２以上のUTPは、それぞれ、前記UTEのそれぞれの部分により形成される表面領域を有し、前記UTPのそれぞれの前記表面領域は互いに異なる方向に向いている、
アンテナシステム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記UTPのうち少なくとも１つは移動可能であり、他のUTPの前記表面領域の向きに対して前記移動可能なUTPの前記表面領域の向きを変更するように移動可能である、請求項１のアンテナシステム。
【請求項３】
前記２以上のUTPに連結されるコントローラ回路であって、前記コントローラは、前記UTPのうちの少なくとも１つの前記表面領域の向きを電気機械的に調整するように構成される、コントローラ回路をさらに備える、請求項２のアンテナシステム。
【請求項４】
他のUTPの前記表面領域の向きが他の向きに変更されるときに少なくとも１つのUTPが固定位置に位置し続ける、請求項２のアンテナシステム。
【請求項５】
少なくとも２つのUTPは、前記少なくとも２つのUTPに対する表面領域の共通の向きに移動可能である、請求項２のアンテナシステム。
【請求項６】
前記コントローラ回路は、前記２以上のUTPに連結され、前記コントローラ回路は、前記第１の衛星に向けて生成されたビームを電子的にステアリングするように構成される、請求項１のアンテナシステム。
【請求項７】
前記コントローラ回路は、前記２以上のUTPに連結され、前記コントローラ回路は、前記第１の衛星から受信されたビームを電子的にステアリングするように構成される、請求項１のアンテナシステム。
【請求項８】
前記コントローラ回路は、前記２以上のUTPに連結され、前記コントローラ回路は、
ビーム走査を用いて少なくとも１つのUTPの前記表面領域で受信された電波に応答して到来信号を生成するか、あるいは、
ビーム走査を用いて少なくとも１つのUTPの前記表面領域を用いて前記第１の衛星に向けて送出信号を送信する
ように前記UTPに指示するように構成される、
請求項１のアンテナシステム。
【請求項９】
前記コントローラ回路は、２以上のUTPに連結され、前記コントローラ回路は、同時に、
ビーム走査を用いて少なくとも１つのUTPの前記表面領域で受信された電波に応答して到来信号を生成し、
ビーム走査を用いて少なくとも１つのUTPの前記表面領域を用いて前記第１の衛星に向けて送出信号を送信する
ように前記UTPに指示するように構成される、
請求項１のアンテナシステム。
【請求項１０】
前記UTPのうち１つ以上は、固定的な非移動寸法形状で配置される、請求項１のアンテナシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【関連出願】
【０００１】
本出願は、2020年１月22日に提出された米国仮特許出願第62/964,376号の利益を主張するものであり、当該米国仮特許出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。また、本出願は、2020年５月１日に提出された米国仮特許出願第63/019,228号の利益を主張するものであり、当該米国仮特許出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。また、本出願は、2020年８月２日に提出された米国仮特許出願第63/060,101号の利益を主張するものであり、当該米国仮特許出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
本開示の態様は、ビーム走査型アンテナシステムの分野、低仰角での低走査損失に関し、特に任意の仰角で衛星と通信するためのフラットパネルアンテナに関するものである。
【背景】
【０００３】
世界における宇宙地上ステーション装備の市場は、著しい速さで成長しており、グローブニューズワイヤの「2024年までの世界における宇宙地上ステーション装備の市場：装備、エンドユーザ、アプリケーション、及び衛星通信サービスを中心として」という表題の2020年１月24日の報告によれば、2024年までに1197.8億ドルの市場価値に達すると見込まれている。パラボラ反射アンテナが今日の市場において最も普及している。しかしながら、パラボラ反射アンテナは、製造するコストが高くなり得るパラボラ反射体を含んでおり、これは、必要条件とされる供給システム及び支持構造との関係で嵩張って重いアンテナとなり得る。ある意味では、パラボラ反射アンテナは、次第に非実現的なものとなってきている。例えば、パラボラ反射アンテナの形状及び形態ファクタにより世界の異なる地域に出荷及び輸送するのが高くなる。
【概要】
【０００４】
本明細書で述べられる１以上の実施形態は、他の利点がある中でも特に、様々な商用・民生ビーム走査通信用途のために構成可能で、０度から90度の仰角に位置する衛星と通信可能な高性能モジュール式電子走査型アレイアンテナシステムに組み込むことが可能な安価で再利用可能な（又は相互交換可能な）アンテナ要素を提供するためのシステム、装置、及び方法を提供することにより、当該技術における上述の問題又は他の問題のうち１つ以上を解決するものである。
【０００５】
一実施形態においては、フラットパネルアレイ（FPA）アンテナは、Ｐ個のユーザ端末パネル（UTP）を含んでいる。それぞれのUTPは、Ｎ個のユーザ端末モジュール（UTM）を含んでおり、またＭ個のユーザ端末要素（UTE）を含んでいる。Ｍ個のUTEは、Ｍ個のアンテナとＭ個の能動回路とを含んでいる。アンテナは、衛星から受信した入射電波に応答して到来信号を生成するか、あるいは、衛星に向けて送出信号を送信する。能動回路は、到来信号及び送出信号を処理する。FPAアンテナは、Ｍ個の能動回路により行われる信号処理を制御するための制御回路をさらに含んでいる。有利なことに、接続を維持するために衛星から見えるアンテナ実効面積及びこれに対する接続の対応スループットを調整できるようにＮ及びＭを調整することができる。この衛星は、ゼロから90度の間のいずれかの仰角に位置している。
【０００６】
他の実施形態においては、衛星アンテナシステムは、それぞれ入射衛星電波に応答して到来信号を生成するか、あるいは、衛星又は地上ユニットのような受信器に向けて送出信号を送信するためのアンテナを含むＭ個のアプリケーションアグノスティックユーザ端末要素（UTE）を含んでいる。それぞれのUTEは、到来信号及び送出信号を処理するための能動回路をさらに含んでいる。UTE能動回路は、Ｍ個の能動回路によりなされる処理を制御する制御回路により制御される。ある実施形態においては、Ｍ個のUTEが、Ｍ個の能動回路のうちのＯ個からなるデイジーチェーンをそれぞれ含むＮ個のユーザ端末モジュール（UTM）の中に分配される。そのようなシステムの例は、図９に関して示され説明される。図９は、Ｍが256に等しくＮ及びＯが16に等しい衛星アンテナシステムを示している。
【０００７】
デイジーチェーンのステージに沿って生じ得る潜在的な品質劣化と信号減衰を解決するために、それぞれのUTMは、デイジーチェーン内で生じた振幅劣化を補正するために、Ｐ個の能動回路ごとの後に置かれるバッファをさらに含む。換言すれば、信号がデイジーチェーンを横断する際に劣化した信号特性を補正するために、Ｐ個の能動回路ごとの後にバッファを配置することができる。そのようなUTMの例は、図10において示される。図10は、16個のUTEを有し、16個のUTEごとの間にバッファが配置されているUTMを示している。
【０００８】
本明細書に開示されているようなシステムの利点は、そのモジュール型の設計により、ある用途に対して利用可能な全アンテナ面積及び対応する信号スループットを調整するためにＭを調整できることにある。例えば、自動車用途において用いられることを意図された衛星アンテナシステムについては、バスや航空機又はクルーズ船のような、より需要のある用途に比べて低い数値にＭを設定することができる。UTEが過去に設計されており、それらが再利用されている限りにおいて、そのようなシステムにおいてNREコストは最小となる。
【０００９】
本出願の付加的な特徴及び利点は、以下の説明で述べられ、一部は以下の説明から自明なものであるか、あるいはそのような実施形態の例を実施することにより理解し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
上述した利点及び特徴と他の利点及び特徴が得られるような方法で述べるために、より具体的な説明が述べられ、添付図面に示されている特定の例を参照することにより説明がなされる。これらの図面が典型的な例だけを示しており、したがって、その範囲を限定するものではないことを理解しつつ、添付図面を用いることによりさらに具体的かつ詳細に実施例が述べられ説明される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許