[其他]用于混合式通信卫星的天线系统

说明书

本发明一般地涉及一种卫星通信系统，这种卫星系统采用一个位于地球同步轨道上的卫星，以用来在地球上的多个小孔径天线地面站之间组成通信链路。更具体地说，本发明涉及用于具有兼容双向和广播通信系统的混合通信能力的通信卫星的天线系统。

以往，通信卫星通常采用几个用于从地球和向地球分别接收和发射信号的天线子系统。为了使天线相对于地球的指向保持不变，这些天线子系统通常安装在卫星的一个“反自旋”平台上。这些天线子系统既可以是固定的，或可操作的和可以不同极化工作的。例如，一个已知的天线子系统包括安装成两行的一对初级反射器。其中的一个反射器是垂直极化的，可用来反射发射和接收信号中的一个;另一个是水平极化的，可用来反射和接收信号中的另一个。

由于受通信卫星空间的限制，所以这种卫星的天线系统必须结构紧凑，并尽可能使用少的部件。为了部分达到此目的，已设想了镜象反射器装置，以便用一个小的发射天线阵列形成一扫描波束。通过将一个小的相控阵列与一个大的主反射器及一个较小的反射器镜象装置相结合，以使在主反射器上形成一个小阵列的大镜象，由这种装置可获得大孔径相控阵的性能。于是，用一小阵列组成了一个具有大孔径的电子扫描天线。这种镜象装置的重要特点是：主反射器不必精确制造，因为可以用小天线阵有效地校正小的机械误差。

为了提供一种结构紧凑的天线系统，已采用过用所谓的准光学天线双工器去分开不同频段的相重合的射频信号，即分开发射和接收信号。采用上述类型的准光学天线双工器的结构紧凑的镜象装置已经在由C.Dragone和M.J.Gans所著的发表在1979年2月29日出版的The    Bell    Sytem    Technical    Journal，第5卷，No.2上的题为“用小天线阵形成扫描波束的镜象反射器装置”一文中。该文公开了一个置于发射天线阵和镜象反射器之间的频率双工器。接收天线阵置于双工器的一侧，发射天线阵在另一侧。在发射带通内的信号从发射阵列经过双工器到达镜象反射器。双工器可反射在接收波段内的反射信号，结果使入射到双工器的上接收波段内的信号反射到接收天线阵。

随着在地球同步轨道上放置通信卫星的成本的提高，如果可能，使卫星能操作最大数目信道，和不同类型通信业务的能力越来越显得重要。本发明是针对上述目标提出来的。

本发明的天线系统是供通信卫星使用的。它包括用来提供双向，点对点的通信业务的第一子系统，和用来提供广播业务的第二子系统。两个子系统采用一个主反射器装置，该装置包括一对抛物面反射器，两个反射器沿在公共轴上彼此交叉，并且分别为垂直极化和水平极化。

子系统的点对点发射机和广播发射机每个都用一个垂直极化信号并与一垂直极化的主反射器相配合。子系统的广播发射机和点对点的接收机每个都以水平极化信号工作并与水平极化反射器相配合。点对点子系统的发射机包括一个镜象反射器装置，以利用一个小的子反射器在主反射器上形成一个小发射机天线阵的大镜象，从而获得一个大孔径相控阵所具有的性能。

一对由靠频率选择屏（frequency    selective    screens）进行选频的准光学天线共用器用于分离每个子系统的发射和接收信号。

因此，本发明的主要目的是为了提供一种用于通信卫星的天线系统，该系统包括用来与由卫星所服务的区域建立独立通信链路的各子系统。

本发明的另一目的是为了提供如上所述的一种在结构上特别紧凑和简单的天线系统。

本发明的还有一个目的是为了提供一种如上所述的天线系统，包括使能在多个地面站之中任意两个之间进行双向通信的第一接收机和第一发射机，和包括为卫星服务区域提供广播业务的第二接收机和第二发射机的天线系统。

本发明的再一个目的是为了提供上述利用一对频率选择屏分别分离每个子系统的发射和接收信号的天线系统。

本发明的又一目的是为了提供如上所述的包括一个利用小的相控阵获得具有大孔径的电子扫描天线。

本发明的其次目的是为了提高一个由包括一对反射器的反射器装置，而反射器是不同极化的，在一公共轴彼此交叉，并组成一个结构紧凑的装置。

读者在阅读本发明下述介绍之后，对上述的及其它的本发明目的和优点将会更明白。

在附图中：

图1是通信卫星的透视图，所示为天线子系统。

图2是图1中天线子系统的俯视图。

图3是图2中沿3-3线的剖视图。

图4是图2中沿4-4线的剖视图。

图5是装备此发明的卫星所覆盖的美国及邻近接收地区的视图。斜线表示所覆盖的基本区域，由小黑点表示的区域为采用区域。