JPH1168443A - Digital beam forming antenna system - Google Patents
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- JPH1168443A JPH1168443A JP21672397A JP21672397A JPH1168443A JP H1168443 A JPH1168443 A JP H1168443A JP 21672397 A JP21672397 A JP 21672397A JP 21672397 A JP21672397 A JP 21672397A JP H1168443 A JPH1168443 A JP H1168443A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタルビー
ムフォーミングアンテナ装置に関し、特にビーム形成と
同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで行うことが
可能なディジタルビームフォーミングアンテナ装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital beamforming antenna device, and more particularly to a digital beamforming antenna device capable of real-time beam correction at the same time as beam formation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のフェーズドアレーアンテナ装置の
キャリブレーション方法として、例えば、“フェイズド
アレーアンテナの素子振幅位相測定法−素子電界ベクト
ル回転法−”，電子情報通信学会論文誌（Ｂ），Ｖｏ
ｌ．Ｊ６５−Ｂ，Ｎｏ．５，ｐｐ．５５５−５６０，
（１９８２年５月）に示された素子電界ベクトル回転
（Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ−ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ ｆｉｅｌｄ Ｖｅｃｔｏｒを略して以下、ＲＥＶと
呼ぶ）法がある。図１０は従来のフェーズドアレーアン
テナ装置のキャリブレーションの原理を説明する概念図
である。ここではフェーズドアレーアンテナを送信アン
テナとして説明する。図中、１は素子アンテナ、２は分
配器、２１は移相器、２２は送信器である。2. Description of the Related Art Conventional methods for calibrating a phased array antenna apparatus include, for example, "Method for Measuring Element Amplitude and Phase of Phased Array Antenna-Element Electric Field Vector Rotation Method", IEICE Transactions (B), Vo.
l. J65-B, No. 5, pp. 555-560,
(May 1982). Rotating Element-Electric Rotation
c Field Vector (hereinafter abbreviated as REV). FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating the principle of calibration of a conventional phased array antenna device. Here, the phased array antenna will be described as a transmitting antenna. In the figure, 1 is an element antenna, 2 is a distributor, 21 is a phase shifter, and 22 is a transmitter.
【０００３】以下、図１０〜図１２を参照して、ＲＥＶ
法を用いた従来のフェーズドアレーアンテナ装置につい
て説明する。図１０に示すフェーズドアレーアンテナ装
置の各素子アンテナの位相を移相器２１により、０°か
ら３６０°まで回転させる。このとき、アンテナの合成
電界ベクトルＥは図１１に示すように各素子アンテナの
電界ベクトルの和で示すことができる。いま、任意の素
子アンテナの位相をΔだけ変化させると、図１２に示す
ように位相の変化に伴って合成電力の振幅が変化する。
この合成電力の変化を測定し、上記の合成電力の最大値
を与える位相（−Δ0）、および上記の合成電力の最大
値と最小値の比（ｒ）を求めることにより、当該素子ア
ンテナの相対振幅ｋ，相対位相Ｘは次式（１），
（２），（３）により算出することができる。Hereinafter, referring to FIGS. 10 to 12, REV
A conventional phased array antenna device using the method will be described. The phase of each element antenna of the phased array antenna apparatus shown in FIG. 10 is rotated from 0 ° to 360 ° by the phase shifter 21. At this time, the combined electric field vector E of the antenna can be represented by the sum of the electric field vectors of the element antennas as shown in FIG. Now, when the phase of an arbitrary element antenna is changed by Δ, the amplitude of the combined power changes with the change in the phase as shown in FIG.
By measuring the change in the combined power and determining the phase (-Δ0) that gives the maximum value of the combined power and the ratio (r) between the maximum value and the minimum value of the combined power, the relative power of the element antenna is determined. The amplitude k and the relative phase X are expressed by the following equation (1),
It can be calculated by (2) and (3).
【０００４】[0004]
【数１】 (Equation 1)
【０００５】ここで、ｎ番目の素子アンテナの相対振幅
ｋ，相対位相Ｘはそれぞれｋ＝Ｅn／Ｅ0 ，Ｘ＝φn −
φ0 とする。Here, the relative amplitude k and the relative phase X of the n-th element antenna are k = E n / E 0 and X = φ n −
φ 0 is assumed.
【０００６】次に、従来のフェーズドアレーアンテナの
ビーム形成技術として、例えば、“ビームスペースＣＭ
Ａアダプティブアレーアンテナ”，電子情報通信学会論
文誌（Ｂ２），Ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｂ２，Ｎｏ．３，ｐ
ｐ．１３０−１３８（１９９４年３月）に示されたディ
ジタルビームフォーミング装置を用いた方法がある。図
１３は従来のディジタルビームフォーミング装置の概念
図である。Next, as a beam forming technique of a conventional phased array antenna, for example, "beam space CM"
A Adaptive Array Antenna ", Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (B2), Vol.J77-B2, No.3, p.
p. 130-138 (March 1994) uses a digital beamforming apparatus. FIG. 13 is a conceptual diagram of a conventional digital beam forming apparatus.
【０００７】次に、図１３を参照して受信時における従
来のディジタルビームフォーミング（以下、適宜、ＤＢ
Ｆと呼ぶ）装置を説明する。従来のＤＢＦ装置において
は、各素子アンテナ１が受信したアナログ信号をダウン
コンバータ４によって上記のアナログ信号ののったキャ
リア周波数を周波数変換した後に、Ａ／Ｄ変換器５によ
って上記アナログ信号をディジタル信号に変換する。さ
らに、上記ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
（以下、ＦＦＴと適宜呼ぶ）により所望のビームを形成
するためＭ個（Ｍは１〜Ｍ）の複素ウェイトの値を各々
掛け合わせた後に合成を行い、受信ビームを形成してい
る。Next, with reference to FIG. 13, conventional digital beam forming (hereinafter referred to as DB
The device will be described. In the conventional DBF device, the analog signal received by each element antenna 1 is frequency-converted by the down converter 4 to the carrier frequency on which the analog signal is superimposed, and then the analog signal is converted by the A / D converter 5 into a digital signal. Convert to Further, the digital signal is multiplied by M (M is 1 to M) complex weight values in order to form a desired beam by a spatial fast Fourier transform (hereinafter, appropriately referred to as FFT), and then the synthesis is performed. To form a receive beam.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のフェーズドアレ
ーアンテナ装置のキャリブレーションは、以上のように
各素子アンテナの位相を位相器により変化させて素子ア
ンテナの振幅位相の補正量を順次求めて行くので、アン
テナの素子数が非常に多くなる場合には、処理時間が大
きく、速度が遅くなるので、ビーム形成と同時に、随時
リアルタイムにビームの補正処理が行えない、従って、
常に周囲環境が変動する場合や、非静止衛星搭載の場合
には、適用が困難であるという課題があった。In the calibration of the conventional phased array antenna apparatus, since the phase of each element antenna is changed by the phase shifter as described above, the correction amount of the amplitude and phase of the element antenna is sequentially obtained. If the number of elements of the antenna is very large, the processing time is long and the speed is slow, so that beam correction cannot be performed in real time at the same time as beam formation.
There is a problem that the application is difficult when the surrounding environment constantly changes or when a non-geostationary satellite is mounted.
【０００９】また、従来のディジタルビームフォーミン
グ装置では、各入力のＡ／Ｄ変換後において初期振幅位
相を検出することはできるが、Ｓ／Ｎが悪く精度のよい
キャリブレーションができないという課題があった。Further, in the conventional digital beam forming apparatus, although the initial amplitude and phase can be detected after A / D conversion of each input, there is a problem that S / N is poor and accurate calibration cannot be performed. .
【００１０】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、アンテナの素子数が非常に多い場合
にも、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリア
ルタイムで精度よく、高速に、または簡易に、リアルタ
イムに行うことが可能なディジタルビームフォーミング
アンテナ装置を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the number of elements of an antenna is very large, beam correction is performed in real time with high accuracy and at the same time as beam formation. It is an object of the present invention to obtain a digital beamforming antenna device which can be performed in real time or simply.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、複数の素子アンテナを有し、
各素子アンテナが受信した信号をディジタル信号に変換
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、
空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、所望のビームを形
成するＭ個のビームフォーマから上記の各素子アンテナ
の各ディジタル信号に複素ウェイトの値を掛け合わせた
ビーム走査位相データを取り込み、上記各ディジタル信
号に与えるべき補正位相データを算出するＲＥＶ演算手
段を有し、これらの補正位相データを上記各素子アンテ
ナの各ディジタル信号に与えるフィードバックループを
設けたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 has a plurality of element antennas,
A signal received by each element antenna is converted into a digital signal, and each digital signal is multiplied by a value of a complex weight obtained by a spatial fast Fourier transform, and then combined to form M reception beams. A receiving unit,
The value of the complex weight obtained by the spatial fast Fourier transform is multiplied by each transmission digital signal to be input to each element antenna, and each digital signal is converted to an analog signal and input to each element antenna. In the digital beam forming antenna device including at least one of the transmitting units that form M transmission beams by radiating from the element antennas, each of the above-described element antennas is transmitted from the M beamformers that form a desired beam. REV calculating means for fetching beam scanning phase data obtained by multiplying each digital signal by a value of a complex weight and calculating correction phase data to be given to each digital signal; Features a feedback loop for each digital signal To.
【００１２】また、請求項２の発明は、複数の素子アン
テナを有し、各素子アンテナが受信した信号をディジタ
ル信号に変換し、この各ディジタル信号に空間的な高速
フーリエ変換により得られる複素ウェイトの値を各々掛
け合わせた後に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成す
る受信部と、空間的な高速フーリエ変換により得られる
複素ウェイトの値を各素子アンテナに入力すべき各送信
ディジタル信号に掛け合わせ、この各ディジタル信号を
アナログ信号に変換して各素子アンテナに入力し、これ
を各素子アンテナから放射させることで、Ｍ個の送信ビ
ームを形成する送信部の、少なくとも一方を備えたディ
ジタルビームフォーミングアンテナ装置において、上記
の各素子アンテナの各ディジタル信号を複数の周波数帯
域に分割して処理を行うフィルタバンクを各素子アンテ
ナ毎に設け、所望のビームを形成するＭ個のビームフォ
ーマから上記の分割した周波数帯域毎の各ディジタル信
号に複素ウェイトの値を掛け合わせたビーム走査位相デ
ータを取り込み、上記各ディジタル信号に与えるべき補
正位相データを算出するＲＥＶ演算手段を有し、これら
の補正位相データを各素子アンテナの各ディジタル信号
に与えるフィードバックループを設けたことを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a multi-element antenna having a plurality of element antennas, converting a signal received by each element antenna into a digital signal, and converting each digital signal to a complex weight obtained by a spatial fast Fourier transform. Are multiplied by each of the values, and a combination is performed to form M reception beams, and the value of the complex weight obtained by the spatial fast Fourier transform is applied to each transmission digital signal to be input to each element antenna. Multiplying, converting each digital signal into an analog signal, inputting it to each element antenna, and radiating this from each element antenna, a digital unit having at least one of the transmission units forming M transmission beams. In the beam forming antenna device, each digital signal of each of the above-described element antennas is divided into a plurality of frequency bands for processing. A filter bank is provided for each element antenna, and beam scanning phase data obtained by multiplying each digital signal for each of the divided frequency bands by a complex weight value from M beamformers forming a desired beam is obtained. REV calculation means for calculating correction phase data to be given to each digital signal is provided, and a feedback loop is provided for giving these correction phase data to each digital signal of each element antenna.
【００１３】また、請求項３の発明は、複数の素子アン
テナを有し、各素子アンテナが受信した信号をディジタ
ル信号に変換し、この各ディジタル信号に空間的な高速
フーリエ変換により得られる複素ウェイトの値を各々掛
け合わせた後に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成す
る受信部と、空間的な高速フーリエ変換により得られる
複素ウェイトの値を各素子アンテナに入力すべき各送信
ディジタル信号に掛け合わせ、この各ディジタル信号を
アナログ信号に変換して各素子アンテナに入力し、これ
を各素子アンテナから放射させることで、Ｍ個の送信ビ
ームを形成する送信部の、少なくとも一方を備えたディ
ジタルビームフォーミングアンテナ装置において、所望
のビームを形成するＭ個のビームフォーマの特定の１つ
で、ビーム走査位相データの他に各素子アンテナについ
て３個以上の位相データを新たに発生させ、これらの位
相データを取り込み、各素子アンテナに対応する各信号
に与えるべき補正位相データを算出するＲＥＶ演算手段
を有し、これらの補正位相データを各素子アンテナの信
号に与えるフィードバックループを設けたことを特徴と
する。According to a third aspect of the present invention, a plurality of element antennas, a signal received by each element antenna is converted into a digital signal, and a complex weight obtained by performing a spatial fast Fourier transform on each digital signal. Are multiplied by each of the values, and a combination is performed to form M reception beams, and the value of the complex weight obtained by the spatial fast Fourier transform is applied to each transmission digital signal to be input to each element antenna. Multiplying, converting each digital signal into an analog signal, inputting it to each element antenna, and radiating this from each element antenna, a digital unit having at least one of the transmission units forming M transmission beams. In a beamforming antenna apparatus, a beam scanning position is determined by a specific one of M beamformers forming a desired beam. REV calculation means for newly generating three or more phase data for each element antenna in addition to the data, taking in these phase data, and calculating correction phase data to be given to each signal corresponding to each element antenna. And a feedback loop for providing the corrected phase data to the signal of each element antenna.
【００１４】また、請求項４の発明は、請求項１記載の
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
各素子アンテナの各ディジタル信号に与えるべきＲＥＶ
演算手段の算出した補正位相データを変調信号に与え、
所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマからビー
ム走査位相データを取り込み補正位相データを算出する
ＲＥＶ演算手段では、初期値データ及び上記ビーム走査
位相データをデモジュレータを介して取り込む構成を有
することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the digital beam forming antenna device according to the first aspect,
REV to be given to each digital signal of each element antenna
The correction phase data calculated by the calculation means is given to the modulation signal,
The REV calculating means for taking in beam scanning phase data from M beamformers forming a desired beam and calculating correction phase data has a configuration for taking in initial value data and the beam scanning phase data via a demodulator. Features.
【００１５】また、請求項５の発明は、請求項１記載の
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
素子アンテナをまとめて複数個の子アンテナとし、子ア
ンテナ毎に補正位相データを算出し、同じ子アンテナ内
の素子アンテナについては同じ振幅位相の補正を行うよ
う構成したことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the digital beam forming antenna device according to the first aspect,
The element antennas are grouped into a plurality of sub-antennas, correction phase data is calculated for each sub-antenna, and the same amplitude and phase are corrected for element antennas in the same sub-antenna.
【００１６】また、請求項６の発明は、請求項１記載の
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に与えるべきＲ
ＥＶ演算手段の算出した補正位相データを受けるＲＥＶ
専用メモリを併設したキャリブレーションデータメモリ
を各素子アンテナ毎に設け、且つ上記ＲＥＶ専用メモリ
と上記ＲＥＶ演算手段との間にＲＥＶ専用回線を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のディジタルビームフォ
ーミングアンテナ装置。According to a sixth aspect of the present invention, in the digital beam forming antenna device according to the first aspect,
R to be given to digital signals for each of a plurality of element antennas
REV receiving correction phase data calculated by EV calculation means
2. A digital beam forming apparatus according to claim 1, wherein a calibration data memory provided with a dedicated memory is provided for each element antenna, and a REV dedicated line is provided between said REV dedicated memory and said REV calculating means. Antenna device.
【００１７】[0017]
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成ブロック図である。ＲＥＶ（素子電界ベクトル回転）
演算器９を組み込んだディジタルビームフォーミングア
ンテナ装置の例を示すもので、複数の各ポート（素子ア
ンテナ）の信号（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに複素ウ
ェイトを与えて合成を行い所望のビームを形成する際
に、同時に随時フィードバックループによって、上記ビ
ームを形成する時に既に求めた各素子アンテナの振幅位
相と合成電力のデータを用いて補正位相データを算出し
各ポート（素子アンテナ）の信号に与えるよう構成した
ものである。図中、１は素子アンテナ、２は分配器、３
はローカルシグナル発振器、４はダウンコンバータまた
はアップコンバータ、５はＡ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変
換器、６はキャリブレーションデータメモリ、７はＦＦ
ＴまたはＤＦＴ演算部、９はＲＥＶ演算器、１０ａ，１
０ｂはＲＥＶ演算ループ、１２はビーム出力ポート、１
３，１４，１５はビームフォーマ、１９は初期値データ
設定回路である。Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration block diagram showing Embodiment 1 of the present invention. REV (element electric field vector rotation)
This shows an example of a digital beamforming antenna device incorporating a computing unit 9, in which signals (x n : n = 1 to N) of a plurality of ports (element antennas) are given complex weights to each of them to perform desired synthesis. At the same time as forming a beam, a feedback loop is used to calculate corrected phase data using the amplitude phase and combined power data of each element antenna already obtained at the time of forming the beam, and a signal of each port (element antenna) is formed. Is provided. In the figure, 1 is an element antenna, 2 is a distributor, 3
Is a local signal oscillator, 4 is a down converter or an up converter, 5 is an A / D converter or a D / A converter, 6 is a calibration data memory, 7 is FF
T or DFT operation unit, 9 is REV operation unit, 10a, 1
0b is a REV operation loop, 12 is a beam output port, 1
Reference numerals 3, 14, and 15 denote beamformers, and 19 denotes an initial value data setting circuit.
【００１８】以下、受信時の動作を対象に説明する。複
数の素子アンテナ１で受信された信号はダウンコンバー
タ４において適切な周波数変換を行った後、それぞれＡ
／Ｄ変換器５によってディジタル信号に変換される。デ
ィジタル信号に変換された信号はＦＦＴ演算部７の中で
Ｍ個のビームフォーマによって適切なビーム走査位相デ
ータが与えられ、合成されて所望のＭ個のマルチビーム
がビームフォーマの出力ポートより出力される。このと
き、Ｍ個の各ビームフォーマからＲＥＶ演算ループ１０
ａを介して、上記ＲＥＶ演算器９は、上記ビーム走査位
相データを取り込み、それぞれの素子アンテナの補正位
相データを算出し、ＲＥＶ演算ループ１０ｂを介して各
素子アンテナのキャリブレーションデータメモリ６にこ
れを与えてビームを補正する。The operation at the time of reception will be described below. The signals received by the plurality of element antennas 1 are subjected to appropriate frequency conversion in the down converter 4 and
The signal is converted into a digital signal by the / D converter 5. The signal converted into the digital signal is supplied with appropriate beam scanning phase data by M beamformers in the FFT operation unit 7, is synthesized, and the desired M multibeams are output from the output port of the beamformer. You. At this time, the REV calculation loop 10 is executed from each of the M beamformers.
a, the REV calculator 9 fetches the beam scanning phase data, calculates corrected phase data of each element antenna, and stores the corrected phase data in the calibration data memory 6 of each element antenna via the REV calculation loop 10b. To correct the beam.
【００１９】図２はこの実施の形態１の受信時の動作を
説明するフローチャートである。先ず、ステップ１で
は、各素子アンテナ１からの受信信号ｘ1 〜ｘN を取り
込み、キャリブレーションデータメモリ６を介して、そ
れぞれを初期値データとして初期値データ設定回路１９
を経てＲＥＶ演算器９に与えるとともに、Ｍ個のビーム
フォーマに与える。FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation at the time of reception according to the first embodiment. First, in step 1, the received signals x 1 to x N from each element antenna 1 are fetched, and each of them is set as initial value data via the calibration data memory 6 as an initial value data setting circuit 19.
To the REV calculator 9 and to M beamformers.
【００２０】次いで、ステップ２では、各ビームフォー
マにおいて各ポート（素子アンテナ）からの入力に各ビ
ーム走査位相データを与え、合成する。Next, in step 2, each beam former gives each beam scanning phase data to an input from each port (element antenna) and combines them.
【００２１】次いで、ステップ３では、各ビームフォー
マのビーム出力ポート１２からマルチビームを出力す
る。ここで、出力されたマルチビーム出力のビーム形状
に問題がないかを判断し、問題がなければ終了する。問
題があれば、ステップ４に進み、キャリブレーション工
程に進む。Next, in step 3, a multi-beam is output from the beam output port 12 of each beam former. Here, it is determined whether there is a problem with the beam shape of the output multi-beam output, and if there is no problem, the process ends. If there is a problem, proceed to step 4 and proceed to the calibration process.
【００２２】ステップ４では、ビーム走査位相データを
加えた各素子アンテナの電界ベクトルのデータをＲＥＶ
演算器９に取り込む。In step 4, the data of the electric field vector of each element antenna to which the beam scanning phase data has been added is stored in the REV
It is taken into the arithmetic unit 9.
【００２３】次いで、ステップ５では、ステップ４で取
り込んだ各素子アンテナの電界ベクトルのデータを用い
てＲＥＶ演算を行い、補正位相データを算出する。Next, in step 5, REV calculation is performed using the electric field vector data of each element antenna taken in in step 4 to calculate corrected phase data.
【００２４】最後に、ステップ６では、ステップ５で算
出した補正位相データを各素子アンテナのキャリブレー
ションデータメモリ６に与え、受信信号ｘ1 〜ｘN に与
える。[0024] Finally, in step 6, given a correction phase data calculated in step 5 in the calibration data memory 6 for each element antenna, and supplies the received signal x 1 ~x N.
【００２５】上記のＲＥＶ演算器９におけるＲＥＶ演算
について説明する。既に説明したように、ディジタル信
号に変換された信号はＦＦＴ演算部７の中でＭ個のビー
ムフォーマによって適切なビーム走査位相データが与え
られ、合成されて所望のＭ個のマルチビームがビームフ
ォーマの出力ポートより出力される。このとき、ＲＥＶ
演算ループ１０ａを介して、ビーム走査位相データがＲ
ＥＶ演算器９にフィードバックし、以下に示すＲＥＶ演
算が行われる。複数の素子アンテナの任意の素子アンテ
ナの位相をφだけ変化させたときの合成電力の値Ｅ1 は
式（４）のように示される。この位相φと合成電力値Ｅ
1 の関係はＦＦＴ演算部７によって得られるデータによ
り算出することができる。The REV calculation in the REV calculator 9 will be described. As described above, the signal converted into the digital signal is supplied with appropriate beam scanning phase data by the M beamformers in the FFT operation unit 7, and is synthesized to form the desired M multibeams. Output from the output port. At this time, REV
Through the operation loop 10a, the beam scanning phase data becomes R
This is fed back to the EV calculator 9 and the following REV calculation is performed. The value E1 of the combined power when the phase of an arbitrary element antenna of a plurality of element antennas is changed by φ is expressed by Expression (4). This phase φ and the combined power value E
The relationship of 1 can be calculated from the data obtained by the FFT operation unit 7.
【００２６】[0026]
【数２】 (Equation 2)
【００２７】図３は、このｎ番目の素子アンテナの位相
φの変動に対する合成電力｜Ｅ1 ｜2 の変動特性を示し
たものである。この関係を用いて従来例に示したと同様
の計算により、任意の素子アンテナの振幅位相を決定す
る。さらにここで決定された振幅位相を用いて、ビーム
を所望の方向に走査するのに最適な位相データを算出
し、ＲＥＶ演算ループ１０ｂを介して各素子アンテナに
対応するキャリブレーションデータメモリ６に、これを
与えることによりビームを補正する。FIG. 3 shows the variation characteristics of the combined power | E 1 | 2 with respect to the variation of the phase φ of the n-th element antenna. By using this relationship, the amplitude and phase of an arbitrary element antenna are determined by the same calculation as shown in the conventional example. Further, using the determined amplitude and phase, phase data optimum for scanning the beam in a desired direction is calculated, and stored in the calibration data memory 6 corresponding to each element antenna via the REV calculation loop 10b. By giving this, the beam is corrected.
【００２８】このように、複数の素子アンテナ毎のディ
ジタル信号に、高速フーリエ変換により各信号にウェイ
トを与えて合成を行いビームを形成する際に、所望のビ
ームを形成するＭ個のビームフォーマからのフィードバ
ックループによって、ビームの形成に用いた素子アンテ
ナの振幅位相データを用いて補正位相データを高速に算
出することができるので、ビームの形成と同時に、随時
ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、高速に行う
ことができる。As described above, when a digital signal for each of a plurality of element antennas is given a weight by Fast Fourier Transform and combined to form a beam, M beamformers for forming a desired beam are used. By using the feedback loop, the correction phase data can be calculated at high speed using the amplitude and phase data of the element antenna used for forming the beam. Can be done at high speed.
【００２９】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示す構成ブロック図である。ＲＥＶ（素子電界ベ
クトル回転）演算器９を組み込んだディジタルビームフ
ォーミングアンテナ装置の例を示すもので、各ポート
（素子アンテナ）からの入力（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）にそ
れぞれのビーム走査位相データを加えて合成し、所望の
Ｍ個のマルチビームを形成するものである。図中、１６
はフィルタバンクであり、各ポート（素子アンテナ）か
らの入力をそれぞれ複数の周波数帯域に分割して処理を
行うために、ｆ１，ｆ２，‥，ｆｎのそれぞれの周波数
に対応したフィルタを有している。Embodiment 2 FIG. 4 is a configuration block diagram showing a second embodiment of the present invention. This shows an example of a digital beamforming antenna device incorporating a REV (element electric field vector rotation) calculator 9, in which each beam scanning phase is applied to an input (x n : n = 1 to N) from each port (element antenna). The data is added and combined to form the desired M multi-beams. In the figure, 16
Is a filter bank, and has a filter corresponding to each frequency of f1, f2,..., Fn in order to divide an input from each port (element antenna) into a plurality of frequency bands for processing. I have.
【００３０】実施の形態１では、信号が狭帯域の場合を
対象として、１つの周波数帯域について受信または送信
を行うものであったが、本実施の形態２では、信号が広
帯域の場合を対象として、上記のフィルタバンク１６を
設けることにより、複数の周波数帯域に分けて受信また
は送信を行うもので、それぞれについてキャリブレーシ
ョンを行う構成としたのものである。In the first embodiment, reception or transmission is performed in one frequency band for a signal in a narrow band. However, in the second embodiment, reception or transmission is performed for a signal in a wide band. By providing the above-described filter bank 16, reception or transmission is performed in a plurality of frequency bands, and calibration is performed for each of them.
【００３１】このように、複数の素子アンテナ毎の信号
をディジタル信号に変換し、各信号にウェイトを与えて
合成を行いビームを形成する際に、上記各素子の信号を
ディジタル変換した後に、複数の周波数帯域に分割して
処理を行うフィルタバンクを設け、ＲＥＶ演算を行うた
めのフィードバックループにおいて検出される合成電力
の変化を用いて、上記フィルタバンクの各フィルタの帯
域毎に補正位相データを算出し、各フィルタに接続され
たキャリブレーションデータメモリ６（図示していな
い）に上記の補正位相データを与えて、ある帯域をもつ
信号のそれぞれの周波数に対してアンテナビームの補正
を行うことができる。それによって、広帯域をもつ信号
に対して、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正を
リアルタイムで、精度よく、高速に行うことが可能なデ
ィジタルビームフォーミングアンテナ装置を得ることが
できる。As described above, when a signal for each of a plurality of element antennas is converted into a digital signal, and a weight is given to each signal to combine them to form a beam, the signals of each of the above elements are converted to digital signals. A filter bank that performs processing by dividing into frequency bands is provided, and correction phase data is calculated for each band of each filter of the filter bank using a change in the combined power detected in a feedback loop for performing REV calculation. Then, the above correction phase data is given to a calibration data memory 6 (not shown) connected to each filter, and the antenna beam can be corrected for each frequency of a signal having a certain band. . Thus, it is possible to obtain a digital beamforming antenna apparatus capable of performing beam correction for a signal having a wide band at the same time as beam formation in real time, accurately, and at high speed.
【００３２】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３を示す構成ブロック図である。これまでの実施の形
態では、所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマ
の全てから、ビーム形成に用いるビーム走査位相データ
をＲＥＶ演算器９に取り込み、ＲＥＶ演算を行っていた
が、本実施の形態では、所望のビームを形成するＭ個の
ビームフォーマの特定の１つ（ｍ番目）のみで、ビーム
形成に用いるビーム走査位相データの他にＲＥＶ演算に
用いる各素子アンテナについて３個以上の位相データを
発生させ、これらをＲＥＶ演算器９に取り込みＲＥＶ演
算を行うものである。Embodiment 3 FIG. FIG. 5 is a configuration block diagram showing Embodiment 3 of the present invention. In the embodiments described above, the REV calculator 9 takes in the beam scanning phase data used for beam formation from all of the M beamformers forming the desired beam and performs the REV calculation. In the embodiment, only one specific (m-th) of the M beamformers for forming a desired beam has three or more phases for each element antenna used for the REV operation in addition to the beam scanning phase data used for the beamforming. Data is generated, and these are taken into the REV calculator 9 to perform the REV calculation.
【００３３】このように、複数の素子アンテナ毎の信号
にウェイトを与えて合成を行いビームを形成する際に、
フィードバックループによって、任意の１つのビームフ
ォーマにおいてのみ発生させたＲＥＶ演算に用いる各素
子アンテナについて３個以上の位相データをＲＥＶ演算
器９に取り込み、各素子アンテナの補正位相データを算
出し、これらを複数の素子アンテナ毎の信号にに与える
ことにより、アンテナビームの補正をリアルタイムに行
うことができる。この場合、所望のビームを形成するＭ
個のビームフォーマの全てからビーム走査用位相データ
をＲＥＶ演算器９に取り込んでＲＥＶ演算を行うのに比
べ、フィードバックループが簡素化できる。As described above, when a weight is given to a signal for each of a plurality of element antennas to synthesize and form a beam,
By the feedback loop, three or more phase data for each element antenna used for the REV calculation generated only in one arbitrary beamformer are taken into the REV calculator 9, and corrected phase data of each element antenna is calculated. By applying the signal to the signal of each of the plurality of element antennas, the antenna beam can be corrected in real time. In this case, the M that forms the desired beam
The feedback loop can be simplified as compared with the case where the beam scanning phase data is taken into the REV calculator 9 from all the beamformers and the REV calculation is performed.
【００３４】実施の形態４．図６はこの発明の実施の形
態４を示す構成ブロック図である。本実施の形態は、信
号が変調信号である場合も、実施の形態１と同様の効果
を得るものである。以下信号が変調信号でありその受信
時の構成と動作について説明する。図中、１８はデモジ
ュレータである。その他の構成は実施の形態１と同様で
ある。複数の素子アンテナ１で受信された変調信号はダ
ウンコンバータ４において適切な周波数変換を行った
後、それぞれＡ／Ｄ変換器５によってディジタル信号に
変換される。ディジタル信号に変換された変調信号はＦ
ＦＴ演算部７でＭ個のビームフォーマによって適切なビ
ーム走査位相データを得て合成され所望のＭ個のビーム
がビームフォーマの出力ポートより出力される。一方、
上記Ｍ個の各ビームフォーマからＲＥＶ演算ループ１０
ａを介して、上記ビーム走査位相データを上記ＲＥＶ演
算器９に取り込む際に、デモジュレータ１８ｂを経由さ
せている。また、上記ＲＥＶ演算器９に初期値データを
設定する際にも、デモジュレータ１８ａを経由させてい
る。ＲＥＶ演算器９は実施の形態１と同様に、それぞれ
の素子アンテナの補正位相データを算出し、これらをＲ
ＥＶ演算ループ１０ｂ，各素子アンテナのキャリブレー
ションデータメモリ６を介して各素子アンテナの変調信
号のディジタル信号に与えてビームを補正する。Embodiment 4 FIG. 6 is a configuration block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, even when the signal is a modulated signal, the same effect as in the first embodiment is obtained. In the following, the configuration and operation at the time of reception of a modulated signal as a signal will be described. In the figure, reference numeral 18 denotes a demodulator. Other configurations are the same as those of the first embodiment. The modulated signals received by the plurality of element antennas 1 are subjected to appropriate frequency conversion in the down converter 4 and then converted into digital signals by the A / D converters 5 respectively. The modulated signal converted to a digital signal is F
The FT calculation unit 7 obtains and combines appropriate beam scanning phase data with the M beamformers, and outputs the desired M beams from the output port of the beamformer. on the other hand,
REV calculation loop 10 from each of the M beamformers
When the beam scanning phase data is taken into the REV calculator 9 via a, the beam scanning phase data is passed through the demodulator 18b. Also, when the initial value data is set in the REV calculator 9, the data is passed through the demodulator 18a. The REV calculator 9 calculates the correction phase data of each element antenna as in the first embodiment, and
The beam is corrected by giving to the digital signal of the modulation signal of each element antenna via the EV calculation loop 10b and the calibration data memory 6 of each element antenna.
【００３５】このように、信号が変調信号の場合も、フ
ィードバックループを構成するＲＥＶ演算器に初期値デ
ータを設定する際に、及びＭ個の各ビームフォーマから
ＲＥＶ演算ループ１０ａを介して上記ビーム走査位相デ
ータを上記ＲＥＶ演算器９に取り込む際に、デモジュレ
ータを経由させてＲＥＶ演算を行い、ＲＥＶ演算器９の
出力である補正位相データを各素子アンテナに対応した
キャリブレーションデータメモリ６を介して変調信号の
ディジタル信号に与えることにより、実施の形態１と同
様に、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリア
ルタイムで行うことができる。As described above, even when the signal is a modulated signal, when the initial value data is set in the REV calculator constituting the feedback loop, and when the M beamformers transmit the beam through the REV calculation loop 10a. When the scanning phase data is taken into the REV calculator 9, a REV calculation is performed via a demodulator, and the corrected phase data output from the REV calculator 9 is transferred via a calibration data memory 6 corresponding to each element antenna. By applying the modulated signal to the digital signal in the same manner as in the first embodiment, the beam can be corrected as needed at the same time as the beam is formed in real time.
【００３６】なお、以上は受信の場合の構成と動作につ
いて説明したが、送信の場合は、キャリア信号への変調
をビームの形成と同時に行うよう構成することにより、
同様の効果を得ることができる。While the configuration and operation in the case of reception have been described above, in the case of transmission, modulation to a carrier signal is performed simultaneously with formation of a beam, so that
Similar effects can be obtained.
【００３７】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５を示す構成ブロック図である。図中、２０はサブア
レーキャリブレーションデータメモリである。その他の
構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１では、
複数の素子アンテナを有し、所望のビームを形成すると
同時に、複数の素子アンテナに対応してそれぞれ補正位
相データを算出し、複数の素子アンテナ対応して設けた
キャリブレーションデータメモリ６に随時、補正位相デ
ータを与えて、ビームの補正を行うものであったが、本
実施の形態では、素子アンテナをまとめて複数の子アン
テナとし、子アンテナ毎に一定の補正位相データを算出
し、子アンテナを構成する各素子アンテナには同一の補
正位相を与えてビームの補正を行うものである。Embodiment 5 FIG. 7 is a configuration block diagram showing a fifth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes a sub-array calibration data memory. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the first embodiment,
It has a plurality of element antennas and simultaneously forms a desired beam, calculates correction phase data corresponding to the plurality of element antennas, and corrects the correction data as needed in a calibration data memory 6 provided for the plurality of element antennas. Although the beam is corrected by giving the phase data, in the present embodiment, the element antennas are collectively used as a plurality of child antennas, and constant correction phase data is calculated for each of the child antennas. The same correction phase is given to each of the constituent element antennas to correct the beam.
【００３８】このように、素子アンテナをまとめて子ア
ンテナとし、子アンテナ毎に補正位相データを算出する
ことで、アンテナの素子数が非常に多い場合も、ビーム
の形成と同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、
簡易に行うことができる。As described above, the element antennas are collectively used as the child antennas, and the correction phase data is calculated for each of the child antennas. Thus, even when the number of elements of the antenna is very large, the beam correction is performed at the same time as the beam formation. In real time,
It can be done easily.
【００３９】実施の形態６．図８はこの発明の実施の形
態６を示す構成ブロック図である。図中、１７はＲＥＶ
専用メモリ、６ａはＲＥＶ専用メモリ１７を併設したキ
ャリブレーションデータメモリ、１１ａ，１１ｂはＲＥ
Ｖ専用メモリ１７とＲＥＶ演算器９との間に設けたＲＥ
Ｖ専用回線である。その他の構成は実施の形態１と同様
である。実施の形態１では、複数の素子アンテナ毎のデ
ィジタル信号に、高速フーリエ変換により各信号にウェ
イトを与えて合成しビームを形成すると同時に、随時、
所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマを取り込
み、補正位相を算出し、これを複数の素子アンテナ毎の
ディジタル信号に与えることにより、ビームの補正をリ
アルタイムに行うものであるが、本実施の形態も、ビー
ムを形成すると同時に、所望のビームを形成と、キャリ
ブレーションとの干渉を無くすよう回路を分離して設計
自由度を大きくしたものである。即ち、所望のビームを
形成する構成と動作は凡そ実施の形態１と同様であり、
キャリブレーションデータメモリ６の代わりに、ＲＥＶ
専用メモリ１７を併設したキャリブレーションデータメ
モリ６ａを用いている点が異なる。Embodiment 6 FIG. FIG. 8 is a configuration block diagram showing a sixth embodiment of the present invention. In the figure, 17 is REV
A dedicated memory, 6a is a calibration data memory provided with a REV dedicated memory 17, and 11a and 11b are REs.
RE provided between the V dedicated memory 17 and the REV calculator 9
V dedicated line. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the first embodiment, a digital signal for each of a plurality of element antennas is weighted by fast Fourier transform to combine each signal to form a beam, and at the same time,
In this embodiment, beam correction is performed in real time by taking in M beamformers for forming a desired beam, calculating a correction phase, and applying this to a digital signal for each of a plurality of element antennas. In the embodiment, a beam is formed at the same time as a desired beam is formed, and a circuit is separated so as to eliminate interference with calibration, thereby increasing design flexibility. That is, the configuration and operation for forming a desired beam are substantially the same as those in the first embodiment.
REV instead of calibration data memory 6
The difference is that a calibration data memory 6a provided with a dedicated memory 17 is used.
【００４０】次に、主としてキャリブレーション関連に
ついて説明する。先ず、各素子アンテナに対応する信号
（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）をキャリブレーションデータメモ
リ６ａに取り込み、ビームフォーマにおいて所望のビー
ムを形成する。一方、同じく信号（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）
をＲＥＶ専用メモリ１７に取り込み、ＲＥＶ専用回線１
１ａを介して初期値データをＲＥＶ演算器９に設定す
る。さらに、このＲＥＶ演算器９はＭ個の各ビームフォ
ーマからのフィードバックによりＲＥＶ演算ループ１０
ａを介してビーム走査用位相データを取り込み、ＲＥＶ
演算を行い、その結果の補正位相データをＲＥＶ専用回
線１１ｂを介してＲＥＶ専用メモリ１７に取り込み、キ
ャリブレーションデータメモリ６ａに受け渡す。従っ
て、キャリブレーションデータメモリ６ａは、ビーム形
成のため各素子アンテナに対応する信号と、キャリブレ
ーションのためフィードバックループによりＲＥＶ演算
器９の出力の補正位相データが与えられ、結果としてビ
ーム形成と同時に、随時リアルタイムにビームの補正が
行われる。また、ＲＥＶ専用メモリ１７は、ＲＥＶ専用
回線１１ａを介して、ＲＥＶ演算器９に各素子アンテナ
に対応する信号の初期値データを設定し、ＲＥＶ演算結
果をＲＥＶ専用回線１１ｂを介して取り込み、キャリブ
レーションデータメモリ６ａに受け渡しというＲＥＶ演
算器を専任に受け持つ。Next, a description will be given mainly of the calibration related. First, a signal (x n : n = 1 to N) corresponding to each element antenna is fetched into the calibration data memory 6a, and a desired beam is formed by a beam former. On the other hand, the same signal (x n : n = 1 to N)
Is loaded into the REV dedicated memory 17 and the REV dedicated line 1
The initial value data is set in the REV calculator 9 via 1a. Further, the REV operation unit 9 is provided with a REV operation loop 10 by feedback from M beamformers.
The phase data for beam scanning is fetched through
The calculation is performed, and the resulting corrected phase data is taken into the REV dedicated memory 17 via the REV dedicated line 11b and transferred to the calibration data memory 6a. Therefore, the calibration data memory 6a is provided with a signal corresponding to each element antenna for beam formation, and a correction phase data of the output of the REV calculator 9 by a feedback loop for calibration. Beam correction is performed in real time as needed. Further, the REV dedicated memory 17 sets the initial value data of the signal corresponding to each element antenna in the REV calculator 9 via the REV dedicated line 11a, fetches the REV calculation result via the REV dedicated line 11b, and performs calibration. The exclusive use of the REV arithmetic unit to be transferred to the application data memory 6a.
【００４１】このように、ＲＥＶ専用メモリ１７を併設
したキャリブレーションデータメモリ１１を設け、ＲＥ
Ｖ専用メモリ１７はＲＥＶ演算器との間にＲＥＶ演算専
用回線をもうけることにより、ビームの形成と同時に、
随時ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、高速に
行うことができ、且つビームの形成とキャリブレーショ
ンとの干渉を避け、ビーム形成とキャリブレーションと
の干渉対策について設計自由度が大きくなるという効用
がある。As described above, the calibration data memory 11 provided with the REV dedicated memory 17 is provided.
The V dedicated memory 17 has a dedicated REV calculation line between the V dedicated memory and the REV calculator, so that the beam is formed simultaneously with the beam formation.
Beam correction can be performed in real time, with high accuracy and at high speed, and interference between beam formation and calibration can be avoided. is there.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリ
エ変換により各信号にウェイトを与えて合成を行いビー
ムを形成する際に、所望のビームを形成するＭ個のビー
ムフォーマからのフィードバックループによって、ビー
ムの形成に用いた素子アンテナの振幅位相データを用い
て補正位相データを高速に算出することができるので、
ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリアルタイ
ムで、精度よく、高速に行うことが可能なディジタルビ
ームフォーミングアンテナ装置を得ることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention,
When a digital signal for each of a plurality of element antennas is given a weight by Fast Fourier Transform and combined to form a beam, a beam is formed by a feedback loop from M beamformers forming a desired beam. Since the correction phase data can be calculated at high speed using the amplitude phase data of the element antenna used for formation,
It is possible to obtain a digital beamforming antenna device capable of performing beam correction at any time in real time, accurately, and at the same time as beam formation.
【００４３】また、請求項２の発明によれば、複数の素
子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリエ変換に
より各信号にウェイトを与えて合成を行いビームを形成
する際に、上記の各素子アンテナの各ディジタル信号を
複数の周波数帯域に分割して処理を行うフィルタバンク
を各素子アンテナ毎に設け、所望のビームを形成するＭ
個のビームフォーマからのフィードバックループによっ
て、上記フィルタバンクの各フィルタに対応する周波数
帯域毎にビームの形成に用いた素子アンテナの振幅位相
データを用いて補正位相データを高速に算出することが
できるので、信号が広帯域の場合も、ビームの形成と同
時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、
高速に行うことが可能なディジタルビームフォーミング
アンテナ装置を得ることができる。According to the second aspect of the present invention, when a digital signal for each of a plurality of element antennas is given a weight by fast Fourier transform and synthesized to form a beam, each of the above-mentioned element antennas is used. A filter bank for dividing each digital signal into a plurality of frequency bands for processing is provided for each element antenna, and a filter bank for forming a desired beam is provided.
By the feedback loop from the beamformers, the correction phase data can be calculated at high speed using the amplitude and phase data of the element antenna used for forming the beam for each frequency band corresponding to each filter of the filter bank. , Even when the signal has a wide band, the beam is corrected at any time in real time with high accuracy at the same time as beam formation.
It is possible to obtain a digital beamforming antenna device that can perform high-speed operation.
【００４４】また、請求項３の発明によれば、複数の素
子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリエ変換に
より各信号にウェイトを与えて合成を行いビームを形成
する際に、所望のビームを形成するＭ個のビームフォー
マの特定の１個のビームフォーマのみからのフィードバ
ックループによって、上記特定の１個で新たに発生させ
た各素子アンテナについて３個以上の振幅位相データを
用いて補正位相データを簡易に算出することができるの
で、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリアル
タイムで、簡易に行うことが可能なディジタルビームフ
ォーミングアンテナ装置を得ることができる。According to the third aspect of the present invention, a desired beam is formed when a digital signal for each of a plurality of element antennas is weighted by fast Fourier transform and combined to form a beam. By using a feedback loop from only one specific beamformer of the M beamformers to perform correction phase data using three or more pieces of amplitude phase data for each element antenna newly generated by the specific one. Since the calculation can be easily performed, it is possible to obtain a digital beamforming antenna device which can easily perform beam correction at any time in real time simultaneously with beam formation.
【００４５】また、請求項４の発明によれば、請求項１
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、各素子アンテナの各ディジタル信号に与えるべき
ＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データを変調信号に
与え、所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマか
らビーム走査位相データを取り込み補正位相データを算
出するＲＥＶ演算手段では、初期値データ及び上記ビー
ム走査位相データをデモジュレータを介して取り込む構
成としたので、信号が変調信号の場合も、ビームの形成
と同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、高速に
行うことが可能なディジタルビームフォーミングアンテ
ナ装置を得ることができる。According to the invention of claim 4, according to claim 1,
In the digital beamforming antenna device described above, the correction phase data calculated by the REV calculating means to be applied to each digital signal of each element antenna is applied to the modulation signal, and the beam scanning phase data is obtained from M beamformers forming a desired beam. The REV calculating means for calculating correction phase data takes in the initial value data and the beam scanning phase data via a demodulator. Therefore, even if the signal is a modulated signal, the beam is formed at the same time as the beam is formed. , A digital beamforming antenna device capable of real-time correction at high speed can be obtained.
【００４６】また、請求項５の発明によれば、請求項１
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、素子アンテナをまとめて複数個の子アンテナと
し、子アンテナ毎に補正位相データを算出し、同じ子ア
ンテナ内の素子アンテナについては同様の振幅位相の補
正を行うよう構成したので、アンテナの素子数が非常に
多い場合も、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正
をリアルタイムで、簡易に、行うことが可能なディジタ
ルビームフォーミングアンテナ装置を得ることができ
る。According to the invention of claim 5, according to claim 1,
In the digital beamforming antenna device described above, the element antennas are grouped into a plurality of child antennas, correction phase data is calculated for each child antenna, and the same amplitude and phase correction is performed for the element antennas in the same child antenna. With this configuration, even when the number of elements of the antenna is very large, it is possible to obtain a digital beamforming antenna device that can easily and easily perform beam correction at the same time as beam formation in real time.
【００４７】また、請求項６の発明によれば、請求項１
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に与える
べきＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データを受ける
ＲＥＶ専用メモリを併設したキャリブレーションデータ
メモリを各素子アンテナ毎に設け、かつ上記ＲＥＶ専用
メモリとＲＥＶ演算手段との間にＲＥＶ専用回線を備え
たことにより、ビームの形成と同時に、随時ビームの補
正をリアルタイムで、精度よく、高速に行うことがで
き、且つビームの形成とキャリブレーションとの干渉を
避けたディジタルビームフォーミングアンテナ装置を得
ることができる。According to the invention of claim 6, according to claim 1,
In the digital beamforming antenna device described above, a calibration data memory provided with a REV dedicated memory for receiving correction phase data calculated by a REV calculating means to be given to a digital signal for each of a plurality of element antennas is provided for each element antenna, and The provision of the REV dedicated line between the REV dedicated memory and the REV calculation means makes it possible to perform beam correction at any time in real time, accurately, and at the same time as beam formation. A digital beamforming antenna device that avoids interference with calibration can be obtained.
【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成ブロック
図である。FIG. 1 is a configuration block diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】 図１の動作を説明するフローチャートであ
る。FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of FIG.
【図３】 実施の形態１の素子アンテナの位相と合成電
力の振幅変動の関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a phase of an element antenna according to the first embodiment and a variation in amplitude of combined power.
【図４】 この発明の実施の形態２を示す構成ブロック
図である。FIG. 4 is a configuration block diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の実施の形態３を示す構成ブロック
図である。FIG. 5 is a configuration block diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図６】 この発明の実施の形態４を示す構成ブロック
図である。FIG. 6 is a configuration block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図７】 この発明の実施の形態５を示す構成ブロック
図である。FIG. 7 is a configuration block diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図８】 この発明の実施の形態６を示す構成ブロック
図である。FIG. 8 is a configuration block diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
【図９】 従来のフェーズドアレーアンテナ装置を示す
概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing a conventional phased array antenna device.
【図１０】 従来のフェーズドアレーアンテナ装置の移
相器の設定量と合成電力の振幅変動の関係を説明する図
である。FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a set amount of a phase shifter of a conventional phased array antenna apparatus and a fluctuation in amplitude of combined power.
【図１１】 フェーズドアレーアンテナ装置の素子電界
ベクトルと合成電界ベクトルの関係を説明する図であ
る。FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between an element electric field vector and a combined electric field vector of the phased array antenna device.
【図１２】 従来のディジタルビームフォーミングアン
テナ装置を示す概念図である。FIG. 12 is a conceptual diagram showing a conventional digital beamforming antenna device.
１ 素子アンテナ、２ 分配器、３ ローカルシグナル
発振器、４ ダウンコンバータまたはアップコンバー
タ、５ Ａ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変換器、６キャリブ
レーションデータメモリ、６ａ ＲＥＶ専用メモリ１７
を併設したキャリブレーションデータメモリ、７ ＦＦ
ＴまたはＤＦＴ演算部、９ ＲＥＶ演算器、９ａ ＲＥ
Ｖ演算器、９ｂ ＲＥＶ演算器、１０ａ，１０ｂ ＲＥ
Ｖ演算ループ、１１ａ，１１ｂ ＲＥＶ専用回線、１２
ビーム出力ポート、１３ ビームフォーマ１、１４
ビームフォーマｍ、１４ａ ビームフォーマｍ、１４ｂ
ビームフォーマｍ、１５ ビームフォーマＭ、１６ フ
ィルタバンク、１７ ＲＥＶ専用メモリ、１８ａ，１８
ｂ デモジュレータ、１９ 初期値データ設定回路、２
０ サブアレーキャリブレーションデータメモリ。1 element antenna, 2 distributor, 3 local signal oscillator, 4 down converter or up converter, 5 A / D converter or D / A converter, 6 calibration data memory, 6a REV dedicated memory 17
Calibration data memory with 7 FF
T or DFT calculator, 9 REV calculator, 9a RE
V calculator, 9b REV calculator, 10a, 10b RE
V operation loop, 11a, 11b REV dedicated line, 12
Beam output port, 13 Beamformer 1, 14
Beamformer m, 14a Beamformer m, 14b
Beamformer m, 15 Beamformer M, 16 Filter bank, 17 REV dedicated memory, 18a, 18
b demodulator, 19 initial value data setting circuit, 2
0 Subarray calibration data memory.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片木 孝至 東京都千代田区丸ノ内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takashi Katagi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation
Claims (6)
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、 空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、 所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマから上記
の各素子アンテナの各ディジタル信号に複素ウェイトの
値を掛け合わせたビーム走査位相データを取り込み、上
記各ディジタル信号に与えるべき補正位相データを算出
するＲＥＶ演算手段を有し、 これらの補正位相データを上記各素子アンテナの各ディ
ジタル信号に与えるフィードバックループを設けたこと
を特徴とするディジタルビームフォーミングアンテナ装
置。A plurality of element antennas, a signal received by each element antenna is converted into a digital signal, and each digital signal is multiplied by a value of a complex weight obtained by a spatial fast Fourier transform. A receiving unit that forms M reception beams afterwards, and a complex weight value obtained by spatial fast Fourier transform is multiplied by each transmission digital signal to be input to each element antenna, and each digital signal is multiplied. Is converted to an analog signal, input to each element antenna, and radiated from each element antenna, so that a digital beamforming antenna device having at least one of the transmission units forming M transmission beams is provided. From the M beamformers forming each beam to each digital signal of each of the above-described element antennas. REV calculating means for fetching the beam scanning phase data multiplied by the gate value and calculating correction phase data to be applied to each of the digital signals, and applying these correction phase data to each digital signal of each of the element antennas. A digital beamforming antenna device comprising a feedback loop.
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、 空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、 上記の各素子アンテナの各ディジタル信号を複数の周波
数帯域に分割して処理を行うフィルタバンクを各素子ア
ンテナ毎に設け、 所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマから上記
の分割した周波数帯域毎の各ディジタル信号に複素ウェ
イトの値を掛け合わせたビーム走査位相データを取り込
み、上記各ディジタル信号に与えるべき補正位相データ
を算出するＲＥＶ演算手段を有し、 これらの補正位相データを各素子アンテナの各ディジタ
ル信号に与えるフィードバックループを設けたことを特
徴とするディジタルビームフォーミングアンテナ装置。2. A device having a plurality of element antennas, converting a signal received by each element antenna into a digital signal, and multiplying each digital signal by a value of a complex weight obtained by a spatial fast Fourier transform. A receiving unit that forms M reception beams afterwards, and a complex weight value obtained by spatial fast Fourier transform is multiplied by each transmission digital signal to be input to each element antenna, and each digital signal is multiplied. Is converted to an analog signal, input to each element antenna, and radiated from each element antenna, thereby forming a M transmission beam in a digital beamforming antenna device provided with at least one of: Filter banks that divide each digital signal of each element antenna into multiple frequency bands for processing Provided for each element antenna, fetch beam scanning phase data obtained by multiplying each digital signal for each of the divided frequency bands by a complex weight value from M beamformers for forming a desired beam, and A digital beamforming antenna device, comprising: a REV calculating means for calculating correction phase data to be given to the digital beam forming antenna; and a feedback loop for giving the correction phase data to each digital signal of each element antenna.
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、 空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、 所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマの特定の
１つで、ビーム走査位相データの他に各素子アンテナに
ついて３個以上の位相データを新たに発生させ、これら
の位相データを取り込み、各素子アンテナに対応する各
信号に与えるべき補正位相データを算出するＲＥＶ演算
手段を有し、 これらの補正位相データを各素子アンテナの信号に与え
るフィードバックループを設けたことを特徴とするディ
ジタルビームフォーミングアンテナ装置。3. A device having a plurality of element antennas, converting a signal received by each element antenna into a digital signal, and multiplying each digital signal by a value of a complex weight obtained by a spatial fast Fourier transform. A receiving unit that forms M reception beams afterwards, and a complex weight value obtained by spatial fast Fourier transform is multiplied by each transmission digital signal to be input to each element antenna, and each digital signal is multiplied. Is converted to an analog signal, input to each element antenna, and radiated from each element antenna, so that a digital beamforming antenna device having at least one of the transmission units forming M transmission beams is provided. A specific one of the M beamformers that form the beam of each element, in addition to the beam scanning phase data, REV calculating means for newly generating three or more phase data for the antenna, taking in these phase data, and calculating correction phase data to be given to each signal corresponding to each element antenna, A digital beamforming antenna device provided with a feedback loop for giving the signal to the signal of each element antenna.
えるべきＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データを変
調信号に与え、 所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマからビー
ム走査位相データを取り込み補正位相データを算出する
ＲＥＶ演算手段では、初期値データ及び上記ビーム走査
位相データをデモジュレータを介して取り込む構成を有
することを特徴とする請求項１記載のディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置。4. The correction phase data calculated by the REV calculation means to be given to each digital signal of each element antenna is given to a modulation signal, and beam scanning phase data is taken in from M beamformers for forming a desired beam. 2. The digital beamforming antenna device according to claim 1, wherein the REV calculating means for calculating the data has a configuration in which the initial value data and the beam scanning phase data are taken in via a demodulator.
テナとし、子アンテナ毎に補正位相データを算出し、同
じ子アンテナ内の素子アンテナについては同じ振幅位相
の補正を行うよう構成したことを特徴とする請求項１記
載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置。5. The method according to claim 1, wherein the element antennas are grouped into a plurality of child antennas, correction phase data is calculated for each of the child antennas, and the same amplitude and phase are corrected for the element antennas in the same child antenna. The digital beamforming antenna device according to claim 1, wherein
に与えるべきＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データ
を受けるＲＥＶ専用メモリを併設したキャリブレーショ
ンデータメモリを各素子アンテナ毎に設け、且つ上記Ｒ
ＥＶ専用メモリと上記ＲＥＶ演算手段との間にＲＥＶ専
用回線を備えたことを特徴とする請求項１記載のディジ
タルビームフォーミングアンテナ装置。6. A calibration data memory provided with a REV dedicated memory for receiving correction phase data calculated by a REV calculating means to be given to a digital signal for each of a plurality of element antennas is provided for each element antenna.
2. The digital beamforming antenna device according to claim 1, further comprising a dedicated REV line between the dedicated EV memory and the REV calculating means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21672397A JPH1168443A (en) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | Digital beam forming antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21672397A JPH1168443A (en) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | Digital beam forming antenna system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168443A true JPH1168443A (en) | 1999-03-09 |
Family
ID=16692921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21672397A Abandoned JPH1168443A (en) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | Digital beam forming antenna system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1168443A (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001039394A1 (en) * | 1999-11-24 | 2001-05-31 | Nec Corporation | Wireless receiver and method of calibration thereof |
| WO2001052446A1 (en) * | 2000-01-13 | 2001-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Array antenna radio communication apparatus and calibration method |
| WO2001054308A1 (en) * | 2000-01-17 | 2001-07-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Intermittent calibrator |
| WO2001091330A1 (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-29 | Nec Corporation | Calibration system for array antenna receiving apparatus |
| JP2002344372A (en) * | 2001-05-14 | 2002-11-29 | Mitsubishi Electric Corp | Communication system between vehicles on road |
| WO2005034281A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Variable power distributor, error detection method thereof, and set value correction method |
| JP2005114391A (en) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna measuring apparatus |
| JP2008017515A (en) * | 2007-08-27 | 2008-01-24 | Kyocera Corp | Method of adjusting transmission and reception system in adaptive array base station and adaptive array radio device |
| JP2009536008A (en) * | 2007-07-20 | 2009-10-01 | アストリウム・リミテッド | A system for simplifying reconfigurable beamforming network processing within phased array antennas for telecommunications satellites. |
| JP2011142708A (en) * | 2010-01-05 | 2011-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | Wireless power transmission system, power transmission apparatus, and rectenna base station |
| JP2015167385A (en) * | 2000-04-18 | 2015-09-24 | ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Communication apparatus, communication method, and program |
| WO2018181764A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 三菱電機株式会社 | Array antenna device, antenna measuring device, and method for adjusting phase of phased array antenna |
-
1997
- 1997-08-11 JP JP21672397A patent/JPH1168443A/en not_active Abandoned
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001039394A1 (en) * | 1999-11-24 | 2001-05-31 | Nec Corporation | Wireless receiver and method of calibration thereof |
| US6917786B1 (en) | 1999-11-24 | 2005-07-12 | Nec Corporation | Wireless receiver and method of calibration thereof |
| WO2001052446A1 (en) * | 2000-01-13 | 2001-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Array antenna radio communication apparatus and calibration method |
| US6559799B2 (en) | 2000-01-13 | 2003-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Array antenna radio communication apparatus and calibration method |
| WO2001054308A1 (en) * | 2000-01-17 | 2001-07-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Intermittent calibrator |
| US6970497B2 (en) | 2000-01-17 | 2005-11-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Intermittent calibration apparatus |
| JP2015167385A (en) * | 2000-04-18 | 2015-09-24 | ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Communication apparatus, communication method, and program |
| WO2001091330A1 (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-29 | Nec Corporation | Calibration system for array antenna receiving apparatus |
| JP2002344372A (en) * | 2001-05-14 | 2002-11-29 | Mitsubishi Electric Corp | Communication system between vehicles on road |
| WO2005034281A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Variable power distributor, error detection method thereof, and set value correction method |
| US7587652B2 (en) | 2003-09-30 | 2009-09-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Variable power distributor, error detection method thereof, and set value correction method |
| JP2005114391A (en) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna measuring apparatus |
| JP2009536008A (en) * | 2007-07-20 | 2009-10-01 | アストリウム・リミテッド | A system for simplifying reconfigurable beamforming network processing within phased array antennas for telecommunications satellites. |
| CN101803113A (en) * | 2007-07-20 | 2010-08-11 | 阿斯特里姆有限公司 | System for simplification of reconfigurable beam-forming network processing within a phased array antenna for a telecommunications satellite |
| US8344945B2 (en) | 2007-07-20 | 2013-01-01 | Astrium Limited | System for simplification of reconfigurable beam-forming network processing within a phased array antenna for a telecommunications satellite |
| JP2008017515A (en) * | 2007-08-27 | 2008-01-24 | Kyocera Corp | Method of adjusting transmission and reception system in adaptive array base station and adaptive array radio device |
| JP2011142708A (en) * | 2010-01-05 | 2011-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | Wireless power transmission system, power transmission apparatus, and rectenna base station |
| WO2018181764A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 三菱電機株式会社 | Array antenna device, antenna measuring device, and method for adjusting phase of phased array antenna |
| JP6418366B1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-07 | 三菱電機株式会社 | ARRAY ANTENNA DEVICE, ANTENNA MEASURING DEVICE, AND PHASE ADJUSTED ANTENNA PHASE ADJUSTING METHOD |
| JP6447773B1 (en) * | 2017-03-31 | 2019-01-09 | 三菱電機株式会社 | Array antenna device, antenna measurement device, phased array antenna phase adjustment method, and phase adjustment control device |
| JP2019022230A (en) * | 2017-03-31 | 2019-02-07 | 三菱電機株式会社 | Array antenna device and phase adjustment control device of phased array antenna |
| JP2019022229A (en) * | 2017-03-31 | 2019-02-07 | 三菱電機株式会社 | Phase adjustment control device of phased array antenna |
| KR20190113997A (en) * | 2017-03-31 | 2019-10-08 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Phase adjustment control device of phased array antenna, array antenna device, antenna measuring device and phase adjustment method of phased array antenna |
| US10917228B2 (en) | 2017-03-31 | 2021-02-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Phase adjustment control device, array antenna device, antenna measuring device, and method for adjusting phase of phased array antenna |
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Effective date: 20040323 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20040428 |