地球局アンテナの大きさは、利得、周波数、雑音、電力、可用性と追尾で決まります。全地球局に共通の直径はありません。同じ衛星に接続する利用者端末、ゲートウェイと管制局でも要求は異なります。
どの寸法を指すか
円形反射鏡では通常、開口の直径を示します。オフセット型では外形とメーカー定義の等価開口を確認します。矩形パネルは面積と各辺を持ち、文字どおりの直径ではありません。
設置寸法には支持、可動範囲、RF機器、レドームと保守空間も含まれます。放射パネルだけの厚さは、端末全体の厚さとは限りません。
利得から直径を概算
円形開口ではG ≈ η(πD/λ)²です。Gは線形利得、ηは開口効率、Dは直径、λ = c/fです。変形するとD ≈ (λ/π)√(G/η)となります。
40 dBiは線形値10,000です。η = 0.60を仮定すると次の理論例になります。製品測定値やサービス保証ではありません。
| 周波数 | 波長の概数 | 40 dBiに必要なD |
|---|---|---|
| 4 GHz | 74.95 mm。 | 3.08 m。 |
| 12 GHz | 24.98 mm。 | 1.03 m。 |
| 20 GHz | 14.99 mm。 | 0.62 m。 |
同じ仮定なら直径1.8 m、12 GHzで約44.9 dBiとなり、40.3 dBiではありません。製品の値が異なる場合は周波数、効率、利得定義と含まれる損失を確認します。
周波数だけでは選べない
利得と効率が同じなら、このモデルでは周波数を倍にすると直径は半分です。しかし実際のサービス間では伝搬、雑音、カバレッジと利用可能電力も変わります。
小さいKaアンテナがC帯より高い可用性を自動的に保証するわけではありません。降雨と幾何条件を予算に含め、帯域名だけでなく実際の送受信周波数を使います。
G/TとEIRP
受信ではアンテナ利得とシステム等価雑音温度の比G/Tが重要です。利得だけから計算した直径には、LNA前の損失やアンテナ・受信機雑音がすべて考慮されているわけではありません。
送信EIRPは電力、損失と利得に依存します。電力を増やせば大きな開口を必ず置き換えられるわけではなく、パターン、干渉と線形性の条件が残ります。
開口効率と放射効率は異なります。開口効率50%を、電力の半分が熱になる証拠として使わないでください。
ビーム、表面と追尾
波長で測った開口が大きいほど、通常ビームは狭くなります。風を含む支持の安定性とパターンを確認します。許容指向誤差は損失予算から決めます。
表面精度と給電位置も影響します。f/Dと照明分布は一緒に選定し、0.3～0.45が全反射鏡の必須範囲とは考えません。
固定GEO局、車両上の安定化端末とLEO局では、架台と追尾方式が同じとは限りません。動きも寸法設計に含めます。
反射鏡以外の構成
アレイは構成に応じて電子的にビームを制御できます。必要な角度での利得と消費電力を確認します。平らな外形だけで120°の視野や全厚5 cm未満が保証されるわけではありません。
ヘリカルやパッチは特定のサービスとカバレッジに適します。通常VHFは30～300 MHz、UHFは300 MHz～3 GHzであり、すべての測控リンクが同じ周波数ではありません。
見積もりのための条件
- サービス、衛星、局位置と必要な最悪幾何条件。
- 送受信周波数と偏波。
- G/T、EIRP、パターンと余裕。
- 可用性と気象条件。
- 追尾、設置空間と機械制約。
- 試験と供給範囲。
パラボラ開口の基礎とESAの衛星周波数概要で計算を読み解き、最終直径はサービス予算と検証済み機器データから決めます。
