本发明的目的在于一种用于发射多信号的有源相控阵列发射 机，并且本发明的特别目的在于一种用于同时发射多个信号并且信号 间的互调最小的有源相控阵发射机。

具有有源相控阵天线的发射机，即相控阵发射机通常用于信号发 射。通过使用多个天线单元并且每个天线元与一个发射功率放大器单 元连接，有源相控阵发射机可配置为在高定向波束中发射信号。信号 通过每个功率放大器馈送并且被相对调整相位，以有利于增加在希望 方向上的辐射。当在一个单波束中只发射一个单信号时，丙类单频功 率放大器可被有效地利用。发射频谱因而可通过关于信号调制信息的 相位调制特性来确定。

相控阵发射机也可配置为在多个定向波束中发射多个信号。在这 种情况下，要发射的多个信号的组合通过一个使用一组波束形成系数 的波束形成网络形成。信号组合馈给发射功率放大器单元，其中每个 功率放大器与一个相应的天线元或天线元的子群(subgroup)相关 联。在这种情况下，功率放大器必须是线性的，多信号功率放大器也 称作多载波功率放大器或MCPA。但这种已有技术配置的问题在于不良 的MCPA线性在信号间引起非线性失真或互调，从而产生无用的信号。 这些无用信号可位于所分配的频带之外，可能会干扰其它服务。甚至 当每个信号自己以及由此而通过一个成束器(beamformer)形成的它 们的线性组合受到频带限制时，由于非线性失真的原因，非线性放大 的组合也会呈现出带外频谱分量。

在此作为参考的美国专利No.5,548,813；5,555,257； 5,568,088；5,574,967；5,594,941；5,619,210；5,619,503；和 5,638,024中描述了对这种已有技术的有源相控阵发射机的改进，以 用于在多波束中发射多个信号，同时减少互调并提高效率。上面所列 专利的主要目的在于提高相控阵天线的使用效率并且/或者改善在相 控阵天线中使用的MCPA的互调和效力性能。尽管上面所列专利的主 要目的并不在于降低未授权频带中的互调辐射，但它们可以提供指 导。

尽管用于在高定向波束中发射信号的单信号相控阵当然可以作 为多个复本(copy)提供，以用于发射多个信号，但多个单信号天线 阵的总孔径面积不能得到有效地利用，因为只有部分天线元用于辐射 每个信号。举例来说，如果使用两个单信号相控阵天线，则每一个都 要使用总天线元的一半；如果使用四个单信号相控阵天线，则每一个 都要使用总天线元的四分之一，如此类推。因而需要一种具有有源相 控阵天线的发射机，它可使用所有的天线元辐射每个定向波束，目的 是为了获得总天线孔径面积所能得到的全定向增益(full directed gain)，同时避免过度互调。另外，需要一种可在下面情况下使用的 具有有源相控阵天线的发射机，即在目前最新技术水平的情况下没有 合理效率的MCPA可以满足对带外互调辐射的严格限制，因而必须使 用单载波放大器，同时仍然允许由天线元阵列辐射多个信号。

本发明的目的在于克服上述的一个或多个问题。

通过把天线元沿着彼此成角度的第一和第二维度(dimension)置 于一个平面或曲面上以形成一个有源相控阵天线，从而可以提供一种 有源相控阵发射机。沿着第一维度的同一行的天线元通过一个行共轭 巴特勒矩阵耦合，以提供若干可连接发射功率放大器的驱动端口，其 中巴特勒矩阵的连续驱动端口对应于第一维度平面中的连续相邻的 波束方向，其中馈给该端口的信号将被辐射。因而每行天线元能够辐 射若干扇形波束，其中扇形的宽维度所处的平面垂直于该行天线元， 而其窄维度位于该行天线元所处的平面中。

第一组发射功率放大器连接到不同行的巴特勒矩阵的相应驱动 端口，一个相应驱动端口把提供给它的信号在与另一行的一个相应驱 动端口的扇形波束同平面的扇形波束中发射。该组放大器因而沿着与 巴特勒矩阵连接端相对的维度的第二维度排列，因此可称作一列放大 器。其它放大器组可以与其它列的相应驱动端口连接。

每列放大器与一个相应的成束器连接，该成束器具有一个用于信 号辐射的输入端，一组与其相应放大器列的输入端连接的输出端，和 一个相位控制输入端以用于控制这些输出的相对相位，这样，不同行 辐射的扇形波束有利于仅仅添加到该扇形宽维度的一个限定的角度 部分中，从而把扇形波束减小为在两个维度上都具有窄带宽的点状波 束。通过相位控制输入，点状波束的方向可在垂直于天线元行的第二 维度中控制，而沿第一维度的点状波束的方向可通过一个路由器把要 辐射的信号路由到一个适当的成束器来选择。通过使用这种发射机， 相控阵天线的所有天线元用于形成每个辐射的波束，而该天线阵通过 使用在一个时刻仅放大一个信号的放大器而在不同的波束方向上同 时辐射n个不同信号。

在一个实施例中，上述有源相控阵发射机装在一个轨道卫星上， 以用于向位于地球上不同位置的多个用户端发送信息并且/或者在多 个用户端之间进行信息通信。要发射到一个给定用户端的信息调制路 由到合适的成束器和放大器列的信号，它能够在经过该用户端的一个 扇区的任意位置上形成一个波束。成束器的控制输入用于选择对应于 该用户端确切位置的该扇区内的方向。同时，其它列的功率放大器可 用于对处于不同扇区内的任意位置的其它用户端进行发射。因此，只 要多个用户端位于不同的扇区中，就允许同时向多个用户端进行发 射。一个调度程序或路由器把用于同时发射的信号或信息数据包结组 或者对它们进行选择，这样在同一时刻，在同一扇区中不必进行两个 发射。通过使用时序信息，即通过使用分时或时分多址可以有选择地 向位于相同扇区中的多个用户端提供服务。借助于用于每个用户端且 包含在数据包首部中的与位置相关的地址可以执行结组。

当卫星不在地球同步轨道中时，例如当位于低地轨道时，它比地球 移动要快，这样发射的信号以每秒数千米的速度扫过地球。因此，通过 路由器选择的成束器列和成束器控制信号必须作为时间的函数而变 化，以确保在不同时间发送到同一个静止用户端的数据包能够正确地指 向地球上的相同位置。这可以通过下面的操作得到简化，即把借助于成 束器控制信号实现的电子束控制的方向沿着或平行于卫星的地面轨道 排列，同时经路由器选择适当的成束器列处于与卫星地面轨道垂直的方 向。通过定时器可以连续控制成束器以补偿轨道速度，这样，对于第一 级的近似来说，点状波束继续指向固定的地面位置。由于几何失真，因 此仍然需要通过把信号路由到一个不同的成束器来校正卫星的运动，以 便向一个特定的地面位置提供服务，但如果选择的波束操作的方向不在 轨道速率或地面轨道的希望方向中时，这也不是经常的。

在另一个实施例中，每个天线元是一个具有两个输入端的双极化 天线元，并且能够以不同的极化同时辐射信号，例如以水平和垂直或 者左旋和右旋圆极化。一组巴特勒矩阵通过使用它们的第一极化的输 入端与天线元的行连接，并且另一组巴特勒矩阵通过使用它们的第二 极化的输入端与天线元的行连接。相同极化的巴特勒矩阵的相应端口 与功率放大器的一个相应列和相关成束器连接。在这种方式下，相同 阵列的天线元可用于产生2n个同时的定向发射，其中n是为每种极 化所提供的功率放大器的列数，而每个放大器仅需放大一个信号。这 种信号的波形可选择为具有仅调制信号相位的信息的恒定包络，这样 的话则可以使用有效的丙类放大器并且可以在不引起信号失真的饱 和状态下进行操作。

该发射机的一个特征是在采用单信号放大器时同时发射多个信 号，以减少由于互调失真而引起的不希望的带外辐射。

该发射机的另一个特征是使用多个定向波束改善发射效率，以向 地球上不同位置的用户端发射信息。

通过研究本申请、附图以及附属的权利要求可以获得其它的方 案、目的和优点。

图1描述了一种包括一个单信号有源相控阵天线的已有技术的发 射机；

图2描述了一种包括一个多信号有源相控阵天线的已有技术的发 射机；

图3描述了一种包括一个双极化有源相控阵天线的已有技术的发 射机，用于每个极化辐射一个信号；

图4描述了用于多信号发射的图1所示已有技术发射机的多个复 本；

图5描述了根据本发明的有源相控阵发射机的一个实施例；

图6表示轨道卫星上的有源相控阵发射机的优选方向；

图7描述了有源相控阵发射机的另一个实施例；

图8描述了有源相控阵发射机的又一个实施例；

图9表示在一个4×4端口的二维巴特勒矩阵中的电压分裂；

图10A-10D表示用于使用有源相控阵发射机同时照射的允许和不 允许的点状图案。

图11表示用于使用有源相控阵发射机同时照射的点的再用类 别；

图12表示一种有源相控阵发射机的又一个实施例；以及

图13的框图表示结合有源相控阵发射机的卫星定向转发器。

图1描述了一种已有技术的发射机，一般标记为10，用于发射一 个单信号。发射机10包括一个成束器12、多个功率放大器14和一个 天线元阵列16。成束器12具有一个用于要发射的单信号18的输入 端，以及一个用于确定发射方向的波束调向控制(beam steering control)信号输入端20。成束器12接收输入信号18并且产生驱动 功率放大器14的若干输出信号22，其中每个输出信号22具有一个由 波束调向控制输入信号20确定的与其它输出信号22相关的相位。

每个功率放大器14与天线元阵列16中的一个相应天线元24连 接。每个天线元24还可以是以预定方式连接的几个天线元24的子 阵。通过成束器控制信号20改变输出驱动信号22的相对相位，可以 改变希望信号的辐射得到加强的方向，从而改变最大天线辐射的方 向。在图1所示的已有技术的发射机10中，放大器14在一个时刻只 放大一个信号，这样在不同频率的信号间不会产生互调。可以精心地 选择所发射的单信号18为仅仅使用信息进行相位调制的恒定的幅度 信号，这样，放大器14不必是线性类的，而可以是一种有效的丙类。 尽管在图1中未示出，但发射频谱可通过传统的用于过滤把信息外加 到发射信号上的相位调制来确定，并且不会由放大器14变形或降质。

图2表示通常以30标记的一种已有技术的相控阵发射机，用于 发射多个信号。发射机30包括一个波束形成矩阵32、多个多信号功 率放大器34以及图1所述的天线元阵列16。波束形成矩阵32具有用 于要发射的多个信号36的多个输入端。波束形成矩阵32通过使用一 个用于确定每个信号36将独立出现最大辐射的方向的加权波束调向 系数的矩阵产生输出信号38，输出信号38是输入信号36的线性组 合。输出的线性组合38由多信号功率放大器34放大，功率放大器34 与天线元阵列16的相应天线元24连接。因为甚至当每个单个信号具 有稳定的幅度时，信号的线性组合也具有一个大大变化的幅度，所以 多信号功率放大器34必须是线性类型的，这样它既精确地再现变化 的幅度又精确地再现变化的相位。

在功率放大器34中，偏离理想线性会引起不同输出信号38间的 互调失真，从而产生不希望的失真产物。称作三阶互调的不希望的失 真产物所处的频率是诸如2f1-f2或f1+f2-f3，其中f1,f2和f3是各个 信号的中心频率。如果中心频率全部相等，则互调发生在希望信号的 顶部和两侧。仅存在于其它希望信号顶部的互调称作“带内互调”， 并且人们可以自由地确定可接受的带内互调电平。

另一方面，当f1接近一个特许频带的一边并且f2接近另一边时， 在2f1-f2和2f2-f1的互调将处于该特许频带的外面，并且必须进行充 分地抑制以避免干扰相邻频带的用户，这称作“带外互调”。人们在 不参考其它潜在用户的情况下不能自由地确定带外互调的可接收电 平。诸如美国FCC的各种管理机构通常将根据设想使用的相邻频带来 确定带外互调的限制。在一些情况下，在不过分损耗功率放大器34 的效率的情况下使用图2所示的已有技术发射机30很难满足管理要 求。

在同一时间发射不止一个信号时，传统技术通过使用双极化来满 足更繁琐的互调抑制要求。图3示出了通常以40指示的这种双极化 发射机。双极化的概念就是使用第一极化发射第一信号，并且使用第 二极化发射第二信号，例如，第一极化可以是使用由用于确定第一辐 射信号波束的方向的第一成束器驱动的第一组功率放大器的右圆极 化(RHC)，第二极化可以是借助于第二成束器和第二组功率放大器 的左圆极化(LHC)。需要指出的是，也可以执行垂直和水平极化。

图3所示的双极化发射机40包括一个双极化成束器42、多个功 率放大器对44和一个双极化天线元阵列46。

双极化成束器42包括用于两个要同时辐射的输入信号48a、48b 的输入端，以及用于分别接收第一和第二极化的波束调向控制信号 50a、50b的第一和第二调向控制输入端。双成束器42接收输入信号 48a、48b并且产生输出驱动信号52a、52b以驱动放大器对44a、44b， 其中每对放大器的每个放大器44a或44b仅接收使用一个给定极化进 行辐射的一个单信号。双极化天线元阵列46中的天线元54可以是双 极化的天线元，这样同一个天线阵46可用于同时发射两种极化。但 应当认识到，上述已有技术的发射机40仅限于同时形成两个波束， 因为只有两个可用的独立(正交)极化。

图4描述了通常以60指示的一种已有技术的发射机，它利用多 个单极化的已有技术发射机(图1所示)以在同一时间以不同方向发 射多于两个的信号。发射机60包括四个成束器62a、62b、62c、62d， 它们用于通过输入到各个成束器的波束调向控制信号66a、66b、66c、 66d独立控制四个不同输入信号64a、64b、64c、64d中的每一个信 号的方向。

成束器62a、62b、62c、62d产生的输出驱动信号68a、68b、68c、 68d驱动相应的子阵(a-d)，子阵(a-d)包括如图1所述方式的单 信号放大器和天线元。这四个子阵(a-d)每一个都是整个阵列孔径 74的一个子部分，因此仅仅使用整个天线孔面积的四分之一就可以形 成每个波束，因而不能有效地利用可用的孔径74。

如果每个波束都使用了整个孔径74，则波束的方向性将有6dB 多，这是一个四倍于峰值功率的波束，允许功率放大器为四分之一功 率电平。由于在轨道卫星中全部的能源必须由大型太阳电池阵列收 集，所以如此节约能源是极其重要的。而且，在太空的真空环境中的 热耗散也是问题。尽管图4所示的已有技术发射机60利用了单极化 子阵(a-d)，但也可以采用根据图3所述的双极化阵列，以使发射 机60发射的信号数加倍。

图5描述了通常以80指示的发射机，它通过使用整个的天线阵 孔径来发射多个可独立控制方向的波束。发射机80包括天线孔径阵 列82，功率放大器85的列84a-84n，成束器86a-86n和一个信号路 由器88。天线孔径阵列82包括以行为单位结组的天线元90，其中每 行都与一个相应的无源耦合器或巴特勒矩阵连接，并且具体来说，第 一行连接矩阵91，第二行连接矩阵92，第三行连接矩阵93，第四行 连接矩阵94，第五行连接矩阵95。巴特勒矩阵91-95中的每一个都 具有若干个输入端，但通常并不是必须等于与天线元90连接的输出 端的数目。巴特勒矩阵的每个输入端通过使用后面加有a-n的相应巴 特勒矩阵的参考数表示，而巴特勒矩阵的每个输出端通过使用后面加 有a’-n’的相应巴特勒矩阵的参考数表示。

输入每个巴特勒矩阵的每个输入信号在输出端之间的分裂方式 不同于并且正交于其它输入端信号的分裂方式。例如，输入信号91a 以第一方式在输出端91a’-91n’之间分裂；输入信号91b以第二方式 在输出端91a’-91n’之间分裂。如此等等。

在形式最简单的两个输入端、两个输出端的巴特勒矩阵中，提供给 第一输入端的信号可一分为二，同相且在输出端的功率为一半，而在第 二输入端提供的信号则分裂为异相。

四个输入端、四个输出端的巴特勒矩阵把提供给各个输入端的信 号分成下面所示的相序：

                         输出相位

输入端1：    0°    0°    0°      0°

输入端2：    0°    90°   180°    270°

输入端3：    0°    180°  360°    540°

输入端4：    0°    270°  540°    810° 到达连续输入端的信号分裂为具有以一个递增相位的倍数连续增加 的相位；在上面的例子中，相位增量是90°的倍数。递增的相移是： 输入端1为0°，输入端2为90°，输入端3为180°，输入端4为270°。

再次参考图5，巴特勒矩阵91-95是八个输入端、八个输出端并 且相应地使用相位增量为45°的倍数的巴特勒矩阵。具体来说，巴特 勒矩阵91-95把提供给各个输入端的信号分裂为下面所示的相序：

                          输出相位

输入端1：0°  0°   0°  0°  0°    0°   0°   0°

输入端2：0°  45°  90° 135°180°  225° 270° 315°

输入端3：0°  90°  180°270°360°  450° 540° 630°

输入端4：0°  135° 270°405°540°  675° 810° 945°

输入端5：0°  180° 360°540°720°  900° 1080°1260°

输入端6；0°  225° 450°675°900°  1125°1350°1575°

输入端7：0°  270° 540°810°1080° 1350°1620°1890°

输入端8：0°  315° 630°945°1260° 1575°1890°2205° 尽管在图5示出的是八个输入端、八个输出端的巴特勒矩阵，但应当 理解的是，在不背离本发明范围和宗旨的情况下可以使用任意位的巴 特勒矩阵。可通过合适的带状线或波导结构来制造巴特勒矩阵。波导 巴特勒矩阵可通过塑料的注射成型来制造，随后塑料被金属化以形成 导电的波导空腔。

通过使用图6所示的扇形辐射波束1-n，到达巴特勒矩阵输入端 91a-91n、92a-92n等的每个信号由与巴特勒矩阵输出端91a’-91’n’、 92a’-92n’等连接的天线元90的相关列发射。巴特勒矩阵的不同输入 产生不同角度的扇形波束，如图6的扇形1、扇形2、……扇形n所 示，这将在随后进行更详细地描述。

再次参考图5，放大器85的第一列84a与每个巴特勒矩阵91-95 的第一输入端91a-95a连接，也就是连接到由每行产生相同扇形角度 的输入端。当通过使用适当的相对相位的信号激励所有的放大器85 时，所有行1-5的辐射都将仅仅相长地加在扇形1中的一个方向上(见 图6)，从而产生一个点波束。点波束在扇形1(见图6)中的位置可 通过改变输入到成束器86a的波束调向控制信号98a来控制。

类似地还有放大器85的列86b-86n，以及与其它巴特勒输入端， 即输入端b,c,…,n连接的相关成束器86b-86n，为了清晰起见， 它们并未在图5中完全示出。具体来说，放大器列84a-84n和成束器 86a-86n的数目根据巴特勒矩阵91-95的输入端数目而定。每个成束 器86a-86n控制不同扇形内的点波束方向，从而给出n个可独立控制 方向的波束。每个波束是通过使用天线孔径阵列82的所有天线元90 形成的，而每个功率放大器列84a-84n在一个时间只放大一个信号， 从而避免了互调。

应当指出的是，发射机80可以不配置多个放大器列84a-84n，而 是具有n个功率放大器(未示出)，其中每个功率放大器对输入到相 应成束器86a-86n的一个不同信号99a-99n进行放大。但是，在这种 情况下，成束器86a-86n将不得不处理非优选的大功率放大信号。

在操作中，信号路由器88接收将要同时发射的各种信号1-n。为 了控制信号发射到一个给定点，信号路由器88首先确定该点所处的 扇区，并且把信号99a-99n路由到用于该扇区的成束器86a-86n。所 选成束器86a-86n是通过调向控制信号98a-98n而电子控制方向的， 以实现信号99a-99n在该扇形内的一个希望点方向上的辐射。信号路 由器88因而可以在一个时刻确定信号在每个扇区中的辐射方向。

当路由器88允许选择一个扇区时，成束器86a-86n保证相关扇 区内的点方向的连续变化。因此，图5所示发射机80在一个平面内 提供连续的波束方向控制，在另一个平面内提供转换的波束方向控 制。

图6表示当发射机80在一个近地轨道卫星100上使用时，连续 的电子方向控制的平面对变换的离散步骤的方向控制的平面的优化 定向。由箭头102表示的扇形1-n的长维度(long dimension)最好 确定为沿着卫星100的地面轨道的方向；也就是卫星100的轨道运动 或速度的方向，其中连续的调向控制通过成束器86a-86n沿着扇形 1-n的长维度起作用。如图6所示，不同扇形占用地面轨道的右边和 左边的不同位置，它们由图6所示的两个极大的扇形1和n覆盖。扇 形间的变换的离散步骤的方向控制发生在通常由箭头104表示的平面 或维度中，并且由路由器88完成。

通过控制合适的成束器86a以与卫星100运动的相反方向逐步后 移波束，从而补偿卫星的运动，这样可以保持点波束指向诸如扇形1 的覆盖区所示的一个特定用户端。由于几何失真，换言之由于扇形波 束的末端远离地面轨道的程度大于该扇形的中心，因而，最终对于路 由器88来说必须转换用于向一个特定用户端提供服务的扇形。但是， 这种转换的速率远远低于如果扇形的方向被确定为覆盖穿过地面轨 道的加长区域的速率。

当一行中的天线阵单元90的数目较大时，如大于16个时，连接 一行中的所有天线元的巴特勒矩阵具有十六个输入端和十六个输出 端，由于波导结构等的过度损耗，该巴特勒矩阵会变得过大。当这种 原尺寸的巴特勒矩阵用于图5的巴特勒矩阵91-95时，例如使用16× 16的巴特勒矩阵时，所产生的子扇区的数目是十六个，并且可连接的 成束器86a-86n和独立放大器85的列84a-84n的数目也是十六个， 从而提供了下面的一种能力，即仅通过使用单信号放大器，每个扇区 一次就能辐射十六个不同的信号。但是，如图7所示，可把发射机配 置为它所产生的波束少于同时波束的最大数。

图7描述了发射机110，其中图5的巴特勒矩阵91-95的行已经 被分裂为更小的巴特勒矩阵。具体来说，图5中的8×8巴特勒矩阵 91已经由图7中的两个4×4巴特勒矩阵112a、112a’代替；图5中 的8×8巴特勒矩阵92已经由图7中的两个4×4巴特勒矩阵114a、 114a’代替，如此等等。类似地，在使用原尺寸的16×16巴特勒矩 阵中，就可使用四个4×4巴特勒矩阵来代替。每个巴特勒矩阵112a, 112a’-120a,120a’的相应输入端由放大器85的矩阵122a-122n驱 动，其中对于每个尺寸不足的巴特勒矩阵112a,112a’-120a,120a’ 来说，每个矩阵具有一个放大器85的列。为了清楚起见，在图7中 只示出了成束器86a和放大器矩阵122a。

因此，在图7所示的发射机110具有四个放大器矩阵122a-122n， 每个都有两列。当十六行天线元由四个4×4巴特勒矩阵连接时，应 当有四个放大器矩阵，每个都有四行放大器，从而成为一个4×M的放 大器矩阵，其中M为行数，即一列中的天线元90的数目。

相同矩阵的所有放大器85连接到所有巴特勒矩阵的相应输入 端，即输入端号1。其它独立的放大器矩阵可连接到其它巴特勒矩阵 输入端号2、3等。因此，当使用4×4巴特勒矩阵时，可使用四个 独立的放大器矩阵122a-122n，以允许使用单信号放大器产生四个独 立的波束。使用小尺寸的巴特勒矩阵有效地产生较小，较宽的扇形。 虽然这里仅需一半的成束器86a-86n和调向控制信号98a-98n，但成 束器86a-86n、调向控制信号98a-98n和信号路由器88起作用的方 式与根据图5前述的方式相同。

图7的成束器86a-86n顺着每一列产生以相对相位控制的信号， 从而产生沿着扇区的前述最大维度(见图6的箭头102)控制方向的 波束，但现在也控制相同放大器矩阵122a-122n中的不同列放大器间 的相对相位，以便于在图6所示箭头104方向上的扇形窄维度间产生 精确的波束方向控制。

因此在操作中，信号路由器88接收要发射的信号1-n并且确定 信号将要发射到的用户所处的大概扇区。路由器88选择成束器86a- 86n和相关功率放大器矩阵122a-122n，它们用于在特定区域内执行 发射。通过调向控制信号98a-98n控制成束器86a-86n以沿着及穿过 所选区域精确地控制波束的方向，以使峰值波束的方向尽可能靠近用 户的位置。

因此，在图5和7中，巴特勒矩阵仅仅连接到相同行的天线元。 巴特勒矩阵作为部分成束器起作用，从而仅仅在图5的一个平面中形 成方向性，并且在图7的一个平面中仅仅形成总方向性的一部分。成 束器86a-86n通过形成列平面中(图5)的所有方向性来形成所希望 的方向性，并且在图7的情况下在行平面中形成方向性。

图8示出了发射机的另一个实施例。图8中描述的发射机130包 括二维巴特勒矩阵132a-132d，它们连接天线孔径阵列82的行和列 天线元90。图8描述了四个2×2的二维巴特勒矩阵132a-132d，但 在不背离本发明范围和宗旨的情况下也可以使用其它尺寸的矩阵。二 维巴特勒矩阵形成行及列平面的部分方向性。

巴特勒矩阵132a-132d的每个输入端1,2,3,4都包括一个独 立的功率放大器阵列134a-134d，对于每个巴特勒矩阵132a-132d来 说，功率放大器阵列134a-134d都包括一个独立的单信号功率放大器 85。与图5和7类似，发射机130具有带有调向控制信号98a-98d的 成束器86a-86d以用于巴特勒矩阵132a-132d的四个输入端中的每一 个输入端。为了清晰起见，在图8中仅仅示出了成束器86a和相关放 大器矩阵134a。因此，在图8中有四个成束器86a-86d、四个调向控 制信号98a-98d和四个功率放大器阵列134a-134d。相应地，图8中 的发射机130能够同时发射四个独立的信号99a-99d。

二维巴特勒矩阵132a-132d通过使用快速付里叶变换(FFT)结 构有效地执行模拟离散型付里叶变换(DFT)。二维FFT结构比相同 输入和输出信号数的一维FFT结构简单，因此图8的二维巴特勒矩阵 132a-132d的配置是优选的。举例来说，仅仅使用180°混合连接器或 波导术语中的“T型波导支路”就能制成一个四输入端四输出端的二 维巴特勒矩阵。另外，如图9所示，也可以使用诸如支线耦合器的90° 耦合器。

在图9中，四个信号电压a,b,c,d在左边输入并且分裂为不同的 组合，以在右边形成四个输出。输入时定标为2并且在前两个耦合器 140、142后的根号2反映了能量守恒。耦合器144、146的四个输出 驱动图8的整个阵列82中的一个四个天线元90的方形子阵，这样， 信号a,b,c,d就分别辐射到了覆盖区的每一个四分之一圆中，在轨道 卫星的情况下它可描述为：(a)地面轨道的右方和子卫星下点的后 方；(b)左方和后方；(c)右方和子卫星下点的前方；以及(d) 左方和前方。

不管使用哪一种配置，确定信号方向的原则都与前面的概述相 同，换言之，即首先确定用户所处的大概区域(通过巴特勒矩阵形 成)，接着选择相应的功率放大器、阵列和成束器，随后调节成束器 以便于精确控制波束指向用户。在诸如巴特勒矩阵复杂性和损耗的其 它设计限制中，应当优先形成其长维度沿着轨道运动方向(见图6的 箭头102)并且其窄维度与卫星运动成直角(见图6的箭头102)的 大概区域，从而允许预先编程的电子成束器86a-86n补偿卫星运动。

在一个应用中，辐射的信号是宽带数字调相信号，它通过使用无 线电通信频谱内的所有分配带宽而载有高比特率信息的脉冲串 (burst)。有多少这种信号可同时发射就有多少成束器，也就是n 次，这样，全部的分配带宽被再用n次。当再用频谱的一个给定部分 时，使用相同频谱的点之间的距离必须足以避免自我干扰，这种干扰 也是同信道干扰。如果在与第一波束的主波瓣足够远的第二波束中再 用频道则可以避免这种情况。图10A-10D表示允许和不允许的频率再 用的图案。

在图10A中，阴影点表示允许同时使用的位置，这是因为在所使 用的点之间通常至少隔开一个或多个点波束直径的距离。图10B表示 尤其可以接受地照射(illuminate)在它们相应的扇形中具有相同坐 标，即d和f的点，假定这没有发生在相邻的扇形中。

另一方面，图10C表示一种不允许的图案，这是因为在同一个扇 形中(扇区1)同时具有两个点(1c和1f)。当单信号功率放大器用 于产生每个扇形时，这种点波束图案是不可能的。

图10D表示另一种不允许的图案，其中，在其各自扇形中的相同 方向上(c)的点出现在相邻的扇形(扇形1和2)中。这种分隔不足 以避免同信道干扰。而且，甚至是在对角相邻的位置3f和4e的点波 束也可能因距离太近而无法避免同信道干扰。因此，通过利用本发明 发射n个同时波束的能力但避免违反再用距离的准则，信号路由器88 根据不同终端的位置必须把发射到不同终端的信号排队。

另一种可选的利用再用距离准则的方法在图11中示出。在图11 中，作为在讨论蜂窝无线电系统中的再用的一种习惯，沿着扇形1-6 的垂直列的圆或点如图所示为在相邻列之间偏置。频道再用可发生在 有规律间隔的位置中，从而形成一个再用图案。不同的频道必须在其 它所有的地方使用。

图11表示在六个扇形之间分配使用在所谓的三小区(cell)图 案中编号为1,2,3的三个频道或三个时隙。诸如对应于频道1的阴 影小区的小区或点波束之间的间隔等于小区图案尺寸(对于本例的三 个频道来说是3)的平方根乘以小区直径。因此，较大的小区图案将 增加同信道小区间的分隔距离，从而减少它们的相互干扰。在图11 的例子中，假定大小为3的再用图案把相互干扰降低到了一个可以接 受的电平，并且因此假定相同频道可以在所有的阴影点中同时使用。

但由于每个扇形波束所使用的是单频功率放大器，所以本发明的 发射机在一个时刻仅仅能够照射每个垂直列或扇形中的一个点。但所 选点可以是给定的第一时刻的列中的任意阴影点。在第二时刻，在每 列中可以选择包含一个二的任意点，并且在第三时刻，在每列中可以 选择包含一个三的任意点。因此，通过使用这种策略，每列的第一个 1/3的点中的任意一个点在一个重复的时分多址(TDMA)帧周期的第 一时隙被照亮；在第二时隙期间可以选择每列的第二个1/3的点中的 任意一个点；并且在第三时隙选择每列的第三个1/3的点中的任意一 个点。在任意时刻，在一列中或扇形中实际所选的允许的点可根据该 特定点的业务量(traffic)的累积(backlog)而定。如果一个点不存 在业务量，则其必然不能作为被选择的一个侯选点。如果指定给一个 特定点中的一个用户的一个数据包在一个队列中的等候时间周期比 指定给属于同一个时隙再用组的其它点的数据包的等候时间周期 长，则将尽早，即一旦其时隙下一次一出现就在该列中优先选择该点 进行照射。

上述有规律的再用图案有效地产生三个主队列，并且每个队列接 收三个时隙中的一个，正好是发射容量的1/3，其中在队列中无论需 要与否都发射业务量。在每个队列之内，不管需要与否，每列或扇区 的小区分配一个发射波束的容量。有时这在下面的情况下将导致低效 率，即一列小区可用的发射容量未被使用，同时另一列小区中要求的 业务量临时超过该列的可用容量。这种所谓的集群损耗是致命的，人 们必须把发射分为固定尺寸的三个时隙。

当遇到这种低效率并且不能忍受时，也可以使用其它再用图案。 例如可以定义是再用模式尺寸倍数的更大数目的时隙，如在一个三- 小区图案的本实例中的十二个(4×3)时隙。在每组都要求相同业 务量的情况下，每个再用组可被访问最高达十二个时隙中的四个时 隙。但是，如果有一个小区要求最大量的业务流量，则通过把另一个 再用组的时隙数减至低于四个，那样十二个时隙中分配给包含该小区 的再用组的时隙数可多于四个。这等于把原始时隙尺寸变为不在1/12 的帧周期中的离散步骤中的正好1/3的帧，从而更好地适用业务模 式。

另一种典型的使用图案是在一个帧周期的下一个部分期间发射 到数据包已经排队最长时间的一个点。该点位于一个特定列中的一个 特定行，并且参考图11，我们则不能在该列的相邻行中的相邻点进行 同时发射。但该列的相邻行中的所有其它点是接收一个信号的候选 点。在相邻行的候选点之间进行选择是根据在这些点中的数据包等待 发送的时间长度而定的。在每个相邻行中选择一个点之后，这将不允 许同时向接着的相邻行的两个点提供服务。但所有其它点都可作为选 择的候选点，并且一旦数据包传递阻塞就可以被再次选择。这种方法 继续执行，直到一列中的每行的一个点已经被选择在下一个时隙接收 服务为止。当这些数据包正在被传递时，可形成路由器88一部分的 调度程序确定将在下一个时隙接收服务的点。这种方法并不限于一种 固定的再用计划，并且因而可在向不同小区所要求的非常不相等的业 务量提供服务时提供更大的灵活性。

本发明的发射机还可以使用双极化来构建，以便于从相同的天线 孔径发射两倍的同时波束。参考图12将描述通常以150表示的这种 双极化发射机。信号路由器88接收输入信号1-2n并且把各个信号对 152a,152a’-152n,152n’路由到相应的双成束器154a-154n。每个双 成束器154a-154n均包括第一和第二调向控制输入端，用于分别接收 第一和第二极化的波束调向控制信号156a,156a’-156n,156n’。双 成束器154a-154n接收输入信号152a,152a’-152n,152n’并且产生 相应的输出驱动信号158a,158’-158n,158n’对，以输出到放大器对 85a,85a’的列160a-160n。为了清楚起见，在图12中仅示出了双成 束器154a和放大器对85a,85a’的列160a。

尽管发射机150的操作将根据双成束器154a和放大器列160a进 行描述，但应当理解的是，其它成束器154b-154n和相关放大器列 160b-160n的操作方式也相同。双成束器154a把输出驱动信号对 158a,158a’应用到放大器列160a中的相应放大器对85a,85a’，它 接着把信号应用到巴特勒矩阵对162a,162a’-166a,166a’的相应输 入端。

与图3的已有技术相同，双极化天线元54分布在整个二维天线 孔径46之间。每个天线元54具有一个用于发射RHC极化信号的连接 端和一个用于发射LHC极化信号的分开的连接端，但也可以使用垂直 和平行极化。一行天线元54的所有RHC连接端则连接到RHC巴特勒 矩阵162a的输出端，同时一行天线元54的所有LHC连接端连接到类 似的LHC巴特勒矩阵162a’。其它巴特勒矩阵对以类似方式连接到天 线元54。

除了现在通过使用RHC及LHC天线元连接端发射的信号为两倍以 外，发射机150的操作方式与根据图5的发射机80所述的方式相同。 而且。与图5类似，放大器对的列数160a-160n和双成束器154a-154n 的数等于巴特勒矩阵输入对的数目。

假定可以实现充分地极化分离以允许在相同时间相同位置使用 具有相对极化的相同频率两次，则图11的再用图案可用于两种极化。 在这种情况下，可使用RHC或LHC极化或者同时使用两种极化来照射 每个点。这表示每个位置中的用户端以某种方式分成了通过RHC极化 接收服务的用户端和通过LHC极化接收服务的用户端。对于每个终端 来说，极化最好是固定的以避免可接收极化的额外复杂性。

当诸如20-30GHz的甚高频用于通信时，由于在大气中存在非球 形水滴而会发生极化破坏，因而减小了极化分离的量。此时，完全依 靠极化分离是不够的，而是需要利用部分极化分离和部分空间分离。 参考图11，假定阴影点在时隙1期间正在由RHC极化照射，标记为“2” 的干扰点可使用LHC极化接收服务。也就是说，在时隙2中由RHC照 射的点在时隙1中可由LHC照射。同样，在时隙3中由RHC照射的点 在时隙4中可由LHC照射，并且在时隙1中由RHC照射的点在时隙3 中可由LHC照射。由于两种极化从不在同时同地使用，所以此图案不 能完全依靠极化分离来防止同信道干扰。RHC及LHC极化还可在没有 诸如图11所示的有规律再用图案限制的情况下使用。

如上所述，调度程序(图13中的170)确定具有最大业务量累积 的点，以在下一个可用时隙期间接收优先处理。在用户端在一个时刻 仅配置了一种极化并且因此必须使用一种特定极化进行服务的情况 下，这种原则可扩展为确定具有最大累积的点和极化。调度程序170 因而确定将首先使用两种极化中的哪一种极化，以在下一个时隙中向 所选点提供服务。调度程序170象前面一样继续执行以确定其它每行 中的一个点，但不使用相邻行中的相邻点，其可以使用相同极化同时 接收服务。调度程序170可独立确定具有最大累积的点，以用于通过 使用相对的极性接收服务，但不使用已经确定为使用第一极化接收服 务的点，目的是为了避免同时同地使用两种极化。

从效率的角度考虑，可确定将以一种交错方式接收RHC服务的点 以及同时接收LHC服务的点，而不是首先确定所有LHC点之前的所有 RHC点。首先确定最有最大累积的点和极化。接着，确定用于使用相 对极化接收服务的具有最大累积的点，如果希望避免同时在一个点中 使用两种极化，则排除第一点。接着确定具有下一个最大累积的点， 但排除已经确定的点和与使用相同极化的点相邻的点，而不排除使用 相对极化的相邻点，并且排除包括需要相同极化的已确定点的列，这 是因为每种极化每列只能产生一个波束。应当可以理解的是，在不背 离本发明范围和宗旨的情况下，本领域的普通技术人员可执行调度程 序方案的许多其它变化，并且此处的目的并不是要根据基于要求调度 业务量同时避免同时同地使用两种极化的原则提供所有可能性的完 全清单。

在又一个实施例中，用于向地球上的一个特定点或地区提供服务 的极化被固定为RHC或LHC。出售并安装在一个特定区域的用户端将 配备为仅仅接收该区域的指定极化。地球的整个表面将被映射为交错 方式的LHC和RHC区域。举例来说，图10A-10D中的交替列或扇形的 点可分别指定为LHC和RHC。因此，图10D中不允许的服务图案将不 再是不允许的，这是因为不同列的相邻点将采用相对的极化。这样就 为更简单的调度程序算法提供了条件，因为对于每列小区来说，在一 个特定时隙期间提供服务的点不需要参考其它列小区中的选择就可 以独立确定。该算法因此减少为确定每列中具有最大业务量累积的小 区。

由i2+j2-ij形式的整数给出尺寸的其它有规律的频率或时隙再用 图案也是存在的。举例来说，如果i=1,j=2，则这个表达式的值为3， 从而确定有一个有规律的3-小区图案。如果i=j=2，则有一个有规律 的4-小区图案。其它有规律的小区图案尺寸是7,9,12,13,16等。

在本领域中通常可知，卫星通信系统中使用的小区尺寸可远远小 于由相控阵天线/发射机产生的主波瓣波束直径，这是有益处的。作 为一种已有的习惯，一个小区可定义为仅仅处于天线波束的增益峰值 周围，并且不降至-4dB的边缘。但是，使用相同信道的小区的间隔必 须根据天线的波束宽度以及由此的其鉴别来自不同角度的辐射的能 力来选择。通过定义仅仅占用波束蜂值的小小区，同信道小区可由于 用户端目前不处于最差情况的波束边缘位置而被减小。因此，当小区 占用的仅仅是从波束中心到1/4小区半径的区域时，同信道小区间隔 可减小至约为波束半径的两倍，其中波束半径是在相对于波束峰值的 -4.5dB点测量的。由于小区仅仅是波束的-4.5dB覆盖区域的1/4， 所以一个16-小区图案需要覆盖整个表面区域，其中该16-小区簇内 的不同小区在相同的时间不采用相同的频率源。由于再用距离，即同 时使用相同频率源的小区间距离通过此技术减小，所以在每平方公里 中定义的系统容量增加。因此，使用更大或更小的再用图案不能确定 多波束卫星通信系统的系统容量，但可确定再用距离。在本领域中通 常可知，当再用图案尺寸大并且小区尺寸小时，再用距离减小，从而 增加系统的容量。

除了频率和时间外，当在一个资源中导入极化时，在定义一个包 括频率、时间和极化的资源再用图案时存在一个利益关系。由于只有 两种正交极化，所以可用的频率、时隙和极化数的乘积将总为偶数， 从而暗示使用偶数尺寸的再用图案之一，如4,12或16。举例来说， 可采用一种具有与两个极化组合的两个时隙的系统，而不是采用根据 图11上述的3-时隙×2-极化的系统。通过把四个资源(t1,RHC), (t1,LHC),(t2,RHC),(t2,LHC)之一以一种固定的方式分配给小 区可以产生一个四-小区的再用图案。举例来说，图11的第一列或扇 区可以是(t1,RHC)与(t2,RHC)交替，从而使整个列都是RHC。第 二列可分配为交替使用(t1,LHC)与(t2,LHC)，从而使第二列或扇 区全部为LHC，并且在连续列或扇区之间如此使用交替的极化。在这 种方式中，对于一个固定位置的用户端来说，极化是固定的，而且用 户将接收的帧周期的1/2也是固定的，从而减少了其接收处理并且允 许其在剩余半个周期中进行发射。这样可以避免同时发射和接收，这 对于低成本的终端来说可能是个问题。通过使用更大的再用图案，如 8-时隙×2-极化(一个16-小区的图案)，每个接收机在1/8的时间 仅接收一个单极化，从而降低了处理的复杂性。

当一个卫星可同时产生的若干波束由于互调的原因使用了单信 号功率放大器而受到限制时，每个波束在产生时将使用可能的最大数 据速率进行发射，也就是说，该波束中的单载波信号将使用在总分配 频带内适合的可能的最高信息速率进行调制。功率限制可防止最高数 据率的使用，在该情况下，频带可分成若干较低信息率的频道，在一 个联合再用计划中，它们与时隙和极化组合。本发明的多波束发射机 允许不同的波束发射不同的频率，甚至允许在相同扇区中使用不同的 极化发射两个频率。

现在参考图13，下面将描述通常以172指示的一种卫星通信转发 器的框图，它体现了本发明的多波束发射机。多波束接收天线176接 收来自地面终端或其它卫星(未示出)的信号174。与用于发射的天 线不同，接收天线173不限于在一个时间接收单频道，这是因为低电 平接收的信号不会破坏接收放大器部件的线生。在此作为参考的美国 专利No.5,539,730和5,566,168中公开了不同的存取协议可按顺序 用于上行链路和下行链路。举例来说，通过减少用户端的峰值发射功 率要求，与较少的长时隙组合的多个窄频道(窄频带TDMA)对于上行 链路来说是有优势的。但是，具有与许多短时隙组合的较少或者甚至 只是一个频道的宽频带TDMA对于下行链路来说是有益的，这是因为 它允许使用有效的丙类放大器，而不会引起互调。

当使用不同的上行链路和下行链路格式并且采用通过卫星转播 的直接的端对端通信时，卫星必须在转换器上执行格式转换。在此作 为参考并且在1995年12月29日发给申请人的美国专利申请序列号 08/581,110中公开了一种把窄频带TDMA转换为宽频带TDMA的简化 方法。上述相同申请的方法包括：以至少等于奈奎斯特速率的速率对 窄频带接收信号进行取样；在上行链路的时隙期间把取样临时存储在 缓冲器中；接着在较短的下行链路时隙期间以更快的速率突然取出缓 冲器的内容，从而使下行链路的TDMA带宽增加一个给定的因子。在 上述相同的申请中，存取控制由中心地面站提供，中心地面站协调产 生两个通信终端间共用的密码密钥，两个通信终端可以是电话类型 的，主要是以一对一的通信方式进行操作。但对于因特网终端来说， 一个给定终端所希望进行数据通信的终端对于一个给定会话来说并 不是必须固定的。因而为每个可能成对的终端建立一个会话密钥是不 现实的。另一方面，如果终端使用不同的会话密钥，则必须对卫星的 转换器执行业务量的解密和再加密。这意味着卫星转发器172将需要 是解调-再调制类型的。

随后，图13中的块178向所有的上行链路业务量提供多信道下 变频、解调和误差校正检测。块178的输出是馈入存取控制单元180 的二进制比特或数据符号的形式。存取控制单元180可检验作为所有 数据比特的函数的循环冗余校验(CRC)码已经被适当地解码，并且 抑制具有未校正误差的任何业务数据包。通信脉冲串的CRC码和其它 字段实际上可使用在初始登录程序期间为原始终端建立的一个会话 密钥进行加密。登录程序可涉及位于卫星上或地面上的中心网络控制 计算机间的通信，在登录程序期间，网络可发出一个随机询问，并且 接收一个来自终端的鉴别响应以鉴别其为一个真正的用户，这个处理 的副产品是产生一个临时会话密钥。对于该会话来说也可发出一个临 时的缩写终端识别码以减少包数据首部中的开销。传统的鉴别处理在 美国专利No.5,091,942，5,282,250，5,390,245和5,559,886中进 行了描述，它们均在此作为参考。

因此，存取控制块180可包括确认由可为所提供的通信服务付费 的鉴别的用户发送的数据。如果一个数据包包括解码误差或者不能被 确认为是由一个鉴别的用户发出的，则卫星不会将其转播，并且将不 会消耗任何容量资源。一种用于确认鉴别性的方法需要考虑到已经所 有的欺骗方法，如借助于一个已经终端的无意帮助的鉴别，在鉴别传 输时进行窃听以确定一个有效的代码，等等。

防止欺骗的最安全方法是在误差校正编码之前使用诸如DES的块 密码一起加密数据包首部和有效负载，这样，发送的签字并不仅仅是 根据不改变的会话密钥和终端ID而定，而还根据变化的数据内容或 有效负载而定。因此，使卫星转播一个错误数据包的唯一方法是重发 整个数据包，这对于欺骗者来说是无用的。而且如果需要的话，这也 可以通过在每个数据包中包括一个实时时钟识别以建立一个有效性 的限制窗口来进行预防。因而，随后发送的具有过期时钟值的相同数 据包将被拒绝。举例来说，实时时钟值可以是一个帧计数器的值，它 计算系统的TDMA帧周期数，这在授予申请者的美国专利No. 5,148,485和5,060,266中已知是用于进行加密的。

在块182中，包含在数据包首部中的接收站端的ID与接收站端 所处的位置或小区相关。实际上，这个信息可能已经转换成了下行链 路传输的波束参数，但是数据包没有必要立刻发送，而是在缓冲存储 器184中排队等待一个短时间，在排队期间卫星可能已经移动了。随 后，由路由器导出的波束调向参数就在发射之前出现在块186中。

如上所述，对于指定给每个小区的数据包来说，下行链路的路由 和调度的优选概念是保持独立的队列。调度程序170通过使用上述的 任意一种策略接收来自队列缓冲存储器184的数据包。例如，如果小 区的一个子集在下一个时隙期间由下行链路波束访问，则调度程序 170仅仅考虑指定给小区的该子集中的数据包。在选择同时发射的数 据包之后，每个波束的确切的波束调向参数可在块186中由路由器确 定。

具体来说，调度程序包括一个用于确定每个数据包的等待时间的 累积跟踪装置200，该等待时间表示每个数据包已经在缓冲存储器184 中等待用于发射的时间。第一选择器202选择由累积跟踪装置200指 示出的已经等待了最长时间的数据包。第二选择器204进一步以降序 的等待时间选择同时发射的数据包。第二选择器204跳过所需的发射 方向与前面所选用于同时发射的数据包的发射方向不相容的数据 包。举例来说，由第二选择器204所选的发射方向被认为是不兼容的 情况是，如果；1)它仅仅能够通过使用一个定向发射波束来产生， 在发射一个已选的数据包时，该定向发射波束将被完全占用；2)它 所处的方向与已经选择用于同时发射的数据包的方向太接近。一个方 向与另一个方向太靠近的可能情况是，方向的角分隔小于一个足以避 免相互干扰的最小值。这个最小角分隔可包括当在每个方向上使用的 发射极化相同时的第一分隔，以及在每个方向上使用的发射极化不同 时的第二分隔。

为了使调度程序170良好地操作，调度程序170必须首先确定在 下一个发射中可发射的定向波束方向的一个子集。接着，通过把与每 个数据包一起存储的目的站标识符码映射到一个相应的波束方向，调 度程序170经第一和第二选择器202、204仅仅选择其目的站映射到 该子集方向内的一个方向上的数据包。第一和第二选择器202、204 根据数据包在缓冲存储器184中已经存储的时间来对所选数据包进行 排序，其中已经存储了最长时间的所选数据包排在第一位。

在缓冲存储器184中可设置一个与已经发射的所选数据包相关的 指示标记，并且/或者已经发射的所选数据包可以从缓冲存储器184 中删除，从而释放出缓冲存储器184中的存储单元，以便为新数据包 提供存储容量。

块186可包括路由信息以用于把信号路由到一个特定扇区。路由 信息可通过地面网络控制计算机以一个较慢地速率进行更新，而用于 把点波束的方向控制在所选扇区内的信号可借助于星载时钟和系统 更新程序实时产生，这补偿卫星的运动。由于每个扇区只能产生每个 极化的一个波束，并且由于地面上的扇形覆盖区不包括小区的直线或 列，而是由于地理失真的原因是曲线，所以由缓冲存储器所选的数据 包的某种交互作用以及目的站所处扇区的确定对于调度程序170正确 地起作用是必须的。因此，当采用优选的阵列定向时，即沿着卫星地 面轨道的电子调向的方向以及在地面轨道之间的转换的扇形选择的 方向时，在块182确定每个数据包将要发射到的扇形可能是比较合理 的，这可能是因为这个参数由于卫星的运动而变化速率较慢的缘故。

每个波束的波束调向参数被确定以用于要发射到所选扇区中的 数据包并且该参数传送到处理该扇区和极化的成束器。上述各种实施 例的成束器、功率放大器，巴特勒矩阵以及双极化天线元可包括在图 10的发射机块188中。块190包括下行链路脉冲串格式化，误差校正 编码、调制和上变频到分配的下行链路频带，以用于发射。下行链路 格式化可包括多路复用指向相同小区中的终端的所有数据包的目的 站ID，该目的站ID与指向这些终端的有效负载分开，这样用户端不 必以通常的传输比特率连续解调数据，并且进而可忽略对发射到终端 的无意信息的解码。

尽管参考附图已经对本发明进行了描述，但应当理解的是，在不 背离本发明宗旨和范围的情况下可以进行各种改进。