JP2000101325A - アンテナ分解能を向上させた電波受信装置 - Google Patents
アンテナ分解能を向上させた電波受信装置Info
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- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンテナパターンを方位角に関してフーリエ
変換した方位角周波数領域の伝達関数を利用して、アン
テナ分解能を向上させるようにした電波受信装置を提供
する。 【解決手段】 アンテナ受信回路５から出力される電界
信号を方位角に関してフーリエ変換する手段6-1 と、ア
ンテナのアンテナパターンを方位角に関してフーリエ変
換する手段6-2 と、電界信号フーリエ変換信号をアンテ
ナパターンフーリエ変換信号で除算する手段6-3 と、除
算信号にローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタ
6-4 と、該ローパスフィルタ出力信号の指数関数成分を
抽出する手段6-5 と、指数関数成分を用いてローパスフ
ィルタ出力信号の帯域をローパスフィルタの遮断周波数
以上に拡張する手段6-6 と、帯域拡張信号を方位角に関
してフーリエ逆変換する手段6-7 とからなる信号処理回
路６を備え、フーリエ逆変換した信号を最終アンテナ出
力として出力するように構成する。
変換した方位角周波数領域の伝達関数を利用して、アン
テナ分解能を向上させるようにした電波受信装置を提供
する。 【解決手段】 アンテナ受信回路５から出力される電界
信号を方位角に関してフーリエ変換する手段6-1 と、ア
ンテナのアンテナパターンを方位角に関してフーリエ変
換する手段6-2 と、電界信号フーリエ変換信号をアンテ
ナパターンフーリエ変換信号で除算する手段6-3 と、除
算信号にローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタ
6-4 と、該ローパスフィルタ出力信号の指数関数成分を
抽出する手段6-5 と、指数関数成分を用いてローパスフ
ィルタ出力信号の帯域をローパスフィルタの遮断周波数
以上に拡張する手段6-6 と、帯域拡張信号を方位角に関
してフーリエ逆変換する手段6-7 とからなる信号処理回
路６を備え、フーリエ逆変換した信号を最終アンテナ出
力として出力するように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、アンテナパター
ンの方位角周波数領域の伝達関数を利用することによ
り、アンテナ分解能を向上させるようにした電波受信装
置に関する。
ンの方位角周波数領域の伝達関数を利用することによ
り、アンテナ分解能を向上させるようにした電波受信装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばレーダにおいて観測対象を
観測する場合は、アンテナの回転等によってアンテナビ
ームの指向方向を移動させ、アンテナビームの指向した
各方位角からの電波を受信し、方位角に対する受信電波
の強さ（アンテナ応答）を観測する方法が一般に用いら
れている。この際、ビーム幅の小さいアンテナを用いる
と、電波源の分布に近いアンテナ応答が得られ、レーダ
の方位分解能が向上する。このように、従来の技術にお
いてアンテナ分解能を向上させるということは、電波源
の分布に近いアンテナ応答を得ることを意味している。
また合成開口レーダのように、受信電波に信号処理を施
してアンテナ分解能を向上させる方法も知られている
が、この方法においても、信号処理によりアンテナビー
ム幅を小さくしたのと等価な効果を得ることにより、電
波源の分布に近いアンテナ応答を得ようとするものであ
る。
観測する場合は、アンテナの回転等によってアンテナビ
ームの指向方向を移動させ、アンテナビームの指向した
各方位角からの電波を受信し、方位角に対する受信電波
の強さ（アンテナ応答）を観測する方法が一般に用いら
れている。この際、ビーム幅の小さいアンテナを用いる
と、電波源の分布に近いアンテナ応答が得られ、レーダ
の方位分解能が向上する。このように、従来の技術にお
いてアンテナ分解能を向上させるということは、電波源
の分布に近いアンテナ応答を得ることを意味している。
また合成開口レーダのように、受信電波に信号処理を施
してアンテナ分解能を向上させる方法も知られている
が、この方法においても、信号処理によりアンテナビー
ム幅を小さくしたのと等価な効果を得ることにより、電
波源の分布に近いアンテナ応答を得ようとするものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
アンテナ分解能を向上させる手法は、電波源の分布をア
ンテナ応答より間接的に求める方法であり、直接、電波
源の分布を求めることができないという問題がある。仮
にＤiracのデルタ関数で表されるようなパターンを有す
るアンテナが存在するとしたならば、そのアンテナにお
けるアンテナ応答は電波源の応答と一致することになる
が、アンテナ理論より、このようなパターンを有するア
ンテナは存在しないことが知られている。したがって、
現実のアンテナパターンは有限のビーム幅とサイドロー
ブを有するものであるため、観測できる電波源の分布は
アンテナパターンで歪まされてしまうという問題があ
る。
アンテナ分解能を向上させる手法は、電波源の分布をア
ンテナ応答より間接的に求める方法であり、直接、電波
源の分布を求めることができないという問題がある。仮
にＤiracのデルタ関数で表されるようなパターンを有す
るアンテナが存在するとしたならば、そのアンテナにお
けるアンテナ応答は電波源の応答と一致することになる
が、アンテナ理論より、このようなパターンを有するア
ンテナは存在しないことが知られている。したがって、
現実のアンテナパターンは有限のビーム幅とサイドロー
ブを有するものであるため、観測できる電波源の分布は
アンテナパターンで歪まされてしまうという問題があ
る。
【０００４】本発明は、従来のアンテナ応答より電波源
分布を求めた場合における上記問題点を解消するために
なされたもので、電波源分布を直接求めることが可能な
電波受信装置を提供することを目的とする。
分布を求めた場合における上記問題点を解消するために
なされたもので、電波源分布を直接求めることが可能な
電波受信装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、電波を受信するアンテナと、該アンテナ
のアンテナビームの指向方向を、分解能を向上させる方
向に移動させる手段とを有する電波受信装置において、
前記アンテナビームを移動させながらアンテナから得ら
れた受信電界信号を方位角に関してフーリエ変換する手
段と、前記アンテナの点波源１個が存在する場合の受信
電界パターンを方位角に関してフーリエ変換する手段
と、前記アンテナ受信電界信号を方位角に関してフーリ
エ変換した信号を、前記アンテナの点波源１個が存在す
る場合の受信電界パターンを方位角に関してフーリエ変
換した信号で除算する手段と、該除算手段で除算した信
号に対して方位角周波数に関するローパスフィルタ処理
を施すローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力
信号の指数関数成分を抽出する手段と、該抽出された指
数関数成分を用いて前記ローパスフィルタ出力信号をロ
ーパスフィルタ遮断周波数より高い方位角周波数領域に
拡張する領域拡張手段と、該領域拡張手段により拡張さ
れた信号を方位角に関するフーリエ逆変換する手段とを
備え、前記フーリエ逆変換した信号を最終アンテナ出力
として出力させるように構成するものである。
め、本発明は、電波を受信するアンテナと、該アンテナ
のアンテナビームの指向方向を、分解能を向上させる方
向に移動させる手段とを有する電波受信装置において、
前記アンテナビームを移動させながらアンテナから得ら
れた受信電界信号を方位角に関してフーリエ変換する手
段と、前記アンテナの点波源１個が存在する場合の受信
電界パターンを方位角に関してフーリエ変換する手段
と、前記アンテナ受信電界信号を方位角に関してフーリ
エ変換した信号を、前記アンテナの点波源１個が存在す
る場合の受信電界パターンを方位角に関してフーリエ変
換した信号で除算する手段と、該除算手段で除算した信
号に対して方位角周波数に関するローパスフィルタ処理
を施すローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力
信号の指数関数成分を抽出する手段と、該抽出された指
数関数成分を用いて前記ローパスフィルタ出力信号をロ
ーパスフィルタ遮断周波数より高い方位角周波数領域に
拡張する領域拡張手段と、該領域拡張手段により拡張さ
れた信号を方位角に関するフーリエ逆変換する手段とを
備え、前記フーリエ逆変換した信号を最終アンテナ出力
として出力させるように構成するものである。
【０００６】ところで、アンテナビームの指向方向を移
動させる電波受信装置において、θを方位角、ｇ（θ）
をアンテナパターン、ｆ（θ）を波源分布関数とする
と、アンテナ受信電界ｅ（θ）は、次式（１）の畳み込
み積分形式で表される。 ｅ（θ）＝∫ｆ（φ）・ｇ（θ−φ）ｄφ ・・・・・・・（１） なお、（１）式におけるｆ（φ）は、波源分布関数ｆ
（θ）と同じもので、φは積分変数（積分式中の便宜的
な変数）を表しており、θと同じ方位角の単位をもつも
のである。
動させる電波受信装置において、θを方位角、ｇ（θ）
をアンテナパターン、ｆ（θ）を波源分布関数とする
と、アンテナ受信電界ｅ（θ）は、次式（１）の畳み込
み積分形式で表される。 ｅ（θ）＝∫ｆ（φ）・ｇ（θ−φ）ｄφ ・・・・・・・（１） なお、（１）式におけるｆ（φ）は、波源分布関数ｆ
（θ）と同じもので、φは積分変数（積分式中の便宜的
な変数）を表しており、θと同じ方位角の単位をもつも
のである。
【０００７】一般にアンテナパターンｇ（θ）は、点波
源が１個存在する場合のアンテナ受信電界として測定さ
れる。ここで、Ｅ（ω），Ｆ（ω），Ｇ（ω）を、それ
ぞれｅ（θ），ｆ（θ），ｇ（θ）の方位角に関するフ
ーリエ変換を施した関数、即ち方位角周波数関数とする
と、（１）式は次式（２）の乗算形式で表される。 Ｅ（ω）＝Ｆ（ω）・Ｇ（ω） ・・・・・・・・・・・・（２）
源が１個存在する場合のアンテナ受信電界として測定さ
れる。ここで、Ｅ（ω），Ｆ（ω），Ｇ（ω）を、それ
ぞれｅ（θ），ｆ（θ），ｇ（θ）の方位角に関するフ
ーリエ変換を施した関数、即ち方位角周波数関数とする
と、（１）式は次式（２）の乗算形式で表される。 Ｅ（ω）＝Ｆ（ω）・Ｇ（ω） ・・・・・・・・・・・・（２）
【０００８】ここで、Ｇ（ω）はアンテナパターンの方
位角周波数関数、すなわちアンテナの方位角周波数に関
する伝達関数であり、使用するアンテナが決まれば、ア
ンテナパターンｇ（θ）も決まるため、Ｇ（ω）はｇ
（θ）から計算により求めることが可能である。またＥ
（ω）はアンテナ受信電界ｅ（θ）の方位角周波数関数
であり、各指向角度でのアンテナ受信電界信号ｅ（θ）
の測定値から計算により求めることが可能である。した
がって、Ｅ（ω），Ｇ（ω）は既知であり、波源の方位
角周波数分布関数Ｆ（ω）は、次式（３）より求めるこ
とができる。 Ｆ（ω）＝Ｅ（ω）／Ｇ（ω） ・・・・・・・・・・・・（３）
位角周波数関数、すなわちアンテナの方位角周波数に関
する伝達関数であり、使用するアンテナが決まれば、ア
ンテナパターンｇ（θ）も決まるため、Ｇ（ω）はｇ
（θ）から計算により求めることが可能である。またＥ
（ω）はアンテナ受信電界ｅ（θ）の方位角周波数関数
であり、各指向角度でのアンテナ受信電界信号ｅ（θ）
の測定値から計算により求めることが可能である。した
がって、Ｅ（ω），Ｇ（ω）は既知であり、波源の方位
角周波数分布関数Ｆ（ω）は、次式（３）より求めるこ
とができる。 Ｆ（ω）＝Ｅ（ω）／Ｇ（ω） ・・・・・・・・・・・・（３）
【０００９】このＦ（ω）は、上述のとおり、波源の分
布関数ｆ（θ）を方位角に関しフーリエ変換したもので
あるので、（３）式で表されるＦ（ω）に方位角に関す
るフーリエ逆変換を施すことにより、波源の分布関数ｆ
（θ）を求めることが可能となる。
布関数ｆ（θ）を方位角に関しフーリエ変換したもので
あるので、（３）式で表されるＦ（ω）に方位角に関す
るフーリエ逆変換を施すことにより、波源の分布関数ｆ
（θ）を求めることが可能となる。
【００１０】ここで、本発明においては、（３）式で表
されるＦ（ω）に対して直接フーリエ逆変換を施さず
に、次の処理を行ってからフーリエ逆変換処理を行う。
すなわち、（３）式で表されるＦ（ω）を方位角周波数
に関するローパスフィルタを通してローパスフィルタ処
理を施した後、ローパスフィルタの出力信号から指数関
数成分を抽出する。次いで、前記抽出された指数関数成
分に基づいて、前記ローパスフィルタ出力信号をローパ
スフィルタ遮断周波数より高い方位角周波数領域に拡大
して帯域を拡張する処理を行う。次いで、この領域の拡
張されたＦ（ω）に対して方位角に関するフーリエ逆変
換を施すことにより、より波源分布に近い波源分布関数
ｆ（θ）を求めることが可能となる。したがって、この
手法を適用した本発明に係る上記構成の電波受信装置に
よれば、Ｄiracのデルタ関数で表されるアンテナパター
ンをもつアンテナと同等の分解能を得ることができ、更
に指数関数成分に基づく帯域の拡張処理を行っているの
で、周波数帯域と分解能との反比例関係により、より一
層分解能を向上させることができる。
されるＦ（ω）に対して直接フーリエ逆変換を施さず
に、次の処理を行ってからフーリエ逆変換処理を行う。
すなわち、（３）式で表されるＦ（ω）を方位角周波数
に関するローパスフィルタを通してローパスフィルタ処
理を施した後、ローパスフィルタの出力信号から指数関
数成分を抽出する。次いで、前記抽出された指数関数成
分に基づいて、前記ローパスフィルタ出力信号をローパ
スフィルタ遮断周波数より高い方位角周波数領域に拡大
して帯域を拡張する処理を行う。次いで、この領域の拡
張されたＦ（ω）に対して方位角に関するフーリエ逆変
換を施すことにより、より波源分布に近い波源分布関数
ｆ（θ）を求めることが可能となる。したがって、この
手法を適用した本発明に係る上記構成の電波受信装置に
よれば、Ｄiracのデルタ関数で表されるアンテナパター
ンをもつアンテナと同等の分解能を得ることができ、更
に指数関数成分に基づく帯域の拡張処理を行っているの
で、周波数帯域と分解能との反比例関係により、より一
層分解能を向上させることができる。
【００１１】次に、指数関数成分に基づく帯域拡張につ
いて、説明する。本発明において、Ｆ（ω）は、次式
（４）で表されるｍ個の指数関数の和で表現できると仮
定する。 Ｆ（ω）＝Σαi exp(βi ・ω） ・・・・・・・・・・・（４） ここで、総和記号Σの総和範囲はｉ＝１からｉ＝ｍまで
であり、係数αi ，βiを取得データより決定する。そ
の後、この関係式が取得した範囲の空間周波数ω以外の
領域にも成立するものと考え、データの領域を拡大する
ものである。この領域の拡大の手法は外挿法の一種では
あるが、一般的な外挿法は未知の対象においても利用で
きる汎用的な方法であるのに対し、本発明における領域
の拡大手法は、レーダ散乱体のように点数散乱体の和で
表されると、モデル化が可能な対象に限定した手法であ
り、したがって、アンテナ分解能を向上させる目的にお
いては、汎用的な外挿法より優れた効果が得られる。こ
れは、その対象を限定し、そのモデルに合う分析法を用
いて情報を効果的に取得し、領域の拡大を図っているか
らである。
いて、説明する。本発明において、Ｆ（ω）は、次式
（４）で表されるｍ個の指数関数の和で表現できると仮
定する。 Ｆ（ω）＝Σαi exp(βi ・ω） ・・・・・・・・・・・（４） ここで、総和記号Σの総和範囲はｉ＝１からｉ＝ｍまで
であり、係数αi ，βiを取得データより決定する。そ
の後、この関係式が取得した範囲の空間周波数ω以外の
領域にも成立するものと考え、データの領域を拡大する
ものである。この領域の拡大の手法は外挿法の一種では
あるが、一般的な外挿法は未知の対象においても利用で
きる汎用的な方法であるのに対し、本発明における領域
の拡大手法は、レーダ散乱体のように点数散乱体の和で
表されると、モデル化が可能な対象に限定した手法であ
り、したがって、アンテナ分解能を向上させる目的にお
いては、汎用的な外挿法より優れた効果が得られる。こ
れは、その対象を限定し、そのモデルに合う分析法を用
いて情報を効果的に取得し、領域の拡大を図っているか
らである。
【００１２】なお、本発明において指数関数成分抽出手
段で指数関数成分の抽出処理を行う前に、除算出力信号
に対してローパスフィルタ処理を行っているが、これは
次の理由による。すなわち、アンテナの受信電界パター
ンをフーリエ変換した信号には、物理的に空間周波数上
の帯域が存在するため、その帯域を超えた領域の成分は
持ち得ない。しかしながら除算手段で信号処理を行って
取得した除算信号（電波源分布スペクトル）には、上記
帯域を超えた領域の周波数成分が含まれる。これは実際
の処理と理想的な処理との差により発生するものであ
る。この帯域を超えた領域の信号成分を、そのまま用い
て次段の処理（指数関数抽出処理）を行うと、信号を劣
化させることになる。したがって、ここでローパスフィ
ルタ処理を行い、上記帯域を超えた領域の信号成分を除
去し、信号の劣化を防止するようにしている。
段で指数関数成分の抽出処理を行う前に、除算出力信号
に対してローパスフィルタ処理を行っているが、これは
次の理由による。すなわち、アンテナの受信電界パター
ンをフーリエ変換した信号には、物理的に空間周波数上
の帯域が存在するため、その帯域を超えた領域の成分は
持ち得ない。しかしながら除算手段で信号処理を行って
取得した除算信号（電波源分布スペクトル）には、上記
帯域を超えた領域の周波数成分が含まれる。これは実際
の処理と理想的な処理との差により発生するものであ
る。この帯域を超えた領域の信号成分を、そのまま用い
て次段の処理（指数関数抽出処理）を行うと、信号を劣
化させることになる。したがって、ここでローパスフィ
ルタ処理を行い、上記帯域を超えた領域の信号成分を除
去し、信号の劣化を防止するようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は本発明に係る電波受信装置をレーダ装置に適
用した実施の形態を示す概略ブロック構成図である。図
１において、１は電波を送信及び受信するためのアンテ
ナで、ダイポールアンテナ、ホーンアンテナ、パラボラ
アンテナ、アレイアンテナ等どのようなアンテナでも用
いることができる。２はアンテナ回転装置で、アンテナ
分解能を向上させる方向にアンテナを回転させるもので
ある。３は切替えスイッチで、アンテナ１と次に述べる
送信回路、あるいは受信回路との接続を切り替えるもの
である。４は送信回路で、該送信回路４より出力される
送信電力は切替えスイッチ３を経由して、アンテナ１か
ら送信されるようになっている。５は受信回路で、アン
テナ１の受信電波を電界信号に変換するものである。６
は信号処理回路で、図２に示すように、アンテナ回転装
置２からの角度信号を取り込み、受信回路５から出力さ
れる電界信号を方位角に関してフーリエ変換する手段６
−１と、アンテナ１のレーダに関するアンテナパターン
を方位角に関してフーリエ変換する手段６−２と、フー
リエ変換された電界信号をフーリエ変換されたアンテナ
パターン信号で除算する手段６−３と、除算した信号に
対して方位角周波数に関するローパスフィルタ処理を施
すローパスフィルタ６−４と、該ローパスフィルタ６−
４を通した信号の指数関数成分を抽出する手段６−５
と、抽出した指数関数成分を用いてローパスフィルタ６
−４を通した信号の帯域を、ローパスフィルタ６−４の
遮断周波数以上に拡張する手段６−６と、帯域を拡張し
た信号を方位角に関してフーリエ逆変換する手段６−７
とを備え、フーリエ逆変換した信号を最終アンテナ出力
として出力するようになっている。なお、指数関数成分
抽出手段６−５としては、取得データより行列演算を用
いて指数関数成分を求める Prony法を適用したものなど
が用いられる。
る。図１は本発明に係る電波受信装置をレーダ装置に適
用した実施の形態を示す概略ブロック構成図である。図
１において、１は電波を送信及び受信するためのアンテ
ナで、ダイポールアンテナ、ホーンアンテナ、パラボラ
アンテナ、アレイアンテナ等どのようなアンテナでも用
いることができる。２はアンテナ回転装置で、アンテナ
分解能を向上させる方向にアンテナを回転させるもので
ある。３は切替えスイッチで、アンテナ１と次に述べる
送信回路、あるいは受信回路との接続を切り替えるもの
である。４は送信回路で、該送信回路４より出力される
送信電力は切替えスイッチ３を経由して、アンテナ１か
ら送信されるようになっている。５は受信回路で、アン
テナ１の受信電波を電界信号に変換するものである。６
は信号処理回路で、図２に示すように、アンテナ回転装
置２からの角度信号を取り込み、受信回路５から出力さ
れる電界信号を方位角に関してフーリエ変換する手段６
−１と、アンテナ１のレーダに関するアンテナパターン
を方位角に関してフーリエ変換する手段６−２と、フー
リエ変換された電界信号をフーリエ変換されたアンテナ
パターン信号で除算する手段６−３と、除算した信号に
対して方位角周波数に関するローパスフィルタ処理を施
すローパスフィルタ６−４と、該ローパスフィルタ６−
４を通した信号の指数関数成分を抽出する手段６−５
と、抽出した指数関数成分を用いてローパスフィルタ６
−４を通した信号の帯域を、ローパスフィルタ６−４の
遮断周波数以上に拡張する手段６−６と、帯域を拡張し
た信号を方位角に関してフーリエ逆変換する手段６−７
とを備え、フーリエ逆変換した信号を最終アンテナ出力
として出力するようになっている。なお、指数関数成分
抽出手段６−５としては、取得データより行列演算を用
いて指数関数成分を求める Prony法を適用したものなど
が用いられる。
【００１４】次に、このように構成した本発明に係る電
波受信装置を適用したレーダ装置の動作について説明す
る。アンテナ１を回転させながら、アンテナ１からアン
テナパターンに応じた電波を送信する。アンテナ１から
送信された電波が散乱体で反射されて戻ってくると、ア
ンテナ１はアンテナパターンに応じた受信電波を出力す
る。この受信電波は受信回路５で受信電界信号に変換さ
れ、次いで信号処理回路６へ入力される。信号処理回路
６では、まずフーリエ変換手段６−１で電界信号はフー
リエ変換処理され、次いで除算手段６−３においてフー
リエ変換手段６−２によってフーリエ変換されたアンテ
ナパターン信号で除算処理される。次いでローパスフィ
ルタ６−４を通した後、指数関数成分抽出手段６−５で
前記ローパスフィルタ６−４を通した信号の指数関数成
分を抽出する。次いで帯域拡張手段６−６において、抽
出した指数関数成分を用いて、ローパスフィルタ６−４
を通した信号の帯域をローパスフィルタ６−４の遮断周
波数以上に拡張する。次いで、帯域の拡張された信号が
フーリエ逆変換手段６−７でフーリエ逆変換処理され、
その出力が最終出力として出力される。これにより、前
述のとおり散乱体（波源）の分布関数が高精度で得られ
る。
波受信装置を適用したレーダ装置の動作について説明す
る。アンテナ１を回転させながら、アンテナ１からアン
テナパターンに応じた電波を送信する。アンテナ１から
送信された電波が散乱体で反射されて戻ってくると、ア
ンテナ１はアンテナパターンに応じた受信電波を出力す
る。この受信電波は受信回路５で受信電界信号に変換さ
れ、次いで信号処理回路６へ入力される。信号処理回路
６では、まずフーリエ変換手段６−１で電界信号はフー
リエ変換処理され、次いで除算手段６−３においてフー
リエ変換手段６−２によってフーリエ変換されたアンテ
ナパターン信号で除算処理される。次いでローパスフィ
ルタ６−４を通した後、指数関数成分抽出手段６−５で
前記ローパスフィルタ６−４を通した信号の指数関数成
分を抽出する。次いで帯域拡張手段６−６において、抽
出した指数関数成分を用いて、ローパスフィルタ６−４
を通した信号の帯域をローパスフィルタ６−４の遮断周
波数以上に拡張する。次いで、帯域の拡張された信号が
フーリエ逆変換手段６−７でフーリエ逆変換処理され、
その出力が最終出力として出力される。これにより、前
述のとおり散乱体（波源）の分布関数が高精度で得られ
る。
【００１５】図３〜図５は、アンテナ１として、回転方
向のアンテナ長が波長に対して10.16 倍の一様分布の開
口面アンテナ（アンテナビーム幅：５度）を用い、該ア
ンテナ１を回転させた場合において、アンテナから等距
離上に５度間隔で電波的に同一の点散乱体が２個存在し
ている場合の、アンテナ受信電力パターンのシミュレー
ション結果を示す図である。図３は受信信号に何の処理
も施していない通常のレーダ装置のアンテナ受信電力応
答を示す図であり、図４は本発明に係る分解能向上のた
めの信号処理の内、指数関数成分に基づく帯域拡張処理
を除いた信号処理を施した場合のアンテナ受信電力応答
を示す図であり、図５は本発明に係る分解能向上のため
の指数関数成分に基づく帯域拡張処理を含む信号処理を
施した場合のアンテナ受信電力応答を示す図である。な
お、図３〜図５においては、各アンテナ受信電力応答の
最大値で規格化した電力値を角度に対応させて示してい
る。
向のアンテナ長が波長に対して10.16 倍の一様分布の開
口面アンテナ（アンテナビーム幅：５度）を用い、該ア
ンテナ１を回転させた場合において、アンテナから等距
離上に５度間隔で電波的に同一の点散乱体が２個存在し
ている場合の、アンテナ受信電力パターンのシミュレー
ション結果を示す図である。図３は受信信号に何の処理
も施していない通常のレーダ装置のアンテナ受信電力応
答を示す図であり、図４は本発明に係る分解能向上のた
めの信号処理の内、指数関数成分に基づく帯域拡張処理
を除いた信号処理を施した場合のアンテナ受信電力応答
を示す図であり、図５は本発明に係る分解能向上のため
の指数関数成分に基づく帯域拡張処理を含む信号処理を
施した場合のアンテナ受信電力応答を示す図である。な
お、図３〜図５においては、各アンテナ受信電力応答の
最大値で規格化した電力値を角度に対応させて示してい
る。
【００１６】これらの図から分かるように、通常レーダ
装置では２つの散乱体が存在すると判断することが難し
い応答であるものの、本発明によるアンテナ分解能向上
のための信号処理の内、帯域拡張処理を除いた信号処理
を施すことにより、−2.5 度及び＋2.5 度付近に散乱体
が存在することを推定することが可能な応答となる。し
かし、本発明に係る分解能向上のための指数関数成分に
基づく帯域拡張処理を含む信号処理を施すことにより、
−2.5 度及び＋2.5 度付近に散乱体が存在することが明
確に判断できる応答となっていることが分かる。すなわ
ち、アンテナ分解能がより向上していることが分かる。
装置では２つの散乱体が存在すると判断することが難し
い応答であるものの、本発明によるアンテナ分解能向上
のための信号処理の内、帯域拡張処理を除いた信号処理
を施すことにより、−2.5 度及び＋2.5 度付近に散乱体
が存在することを推定することが可能な応答となる。し
かし、本発明に係る分解能向上のための指数関数成分に
基づく帯域拡張処理を含む信号処理を施すことにより、
−2.5 度及び＋2.5 度付近に散乱体が存在することが明
確に判断できる応答となっていることが分かる。すなわ
ち、アンテナ分解能がより向上していることが分かる。
【００１７】上記実施の形態においては、アンテナビー
ムの指向方向を、分解能を向上させる方向に移動させる
ための手段として、機械的なアンテナ回転装置を用いた
ものを示したが、アンテナビームの指向方向を移動させ
る手段としては、電子的なアンテナビーム走査手段や、
移動体（例えば航空機）に搭載し、アンテナ位置を移動
させてアンテナビームを移動させる手段等を用いること
ができる。
ムの指向方向を、分解能を向上させる方向に移動させる
ための手段として、機械的なアンテナ回転装置を用いた
ものを示したが、アンテナビームの指向方向を移動させ
る手段としては、電子的なアンテナビーム走査手段や、
移動体（例えば航空機）に搭載し、アンテナ位置を移動
させてアンテナビームを移動させる手段等を用いること
ができる。
【００１８】また、上記実施の形態においては、本発明
をレーダ装置に適用したものを示したが、本発明は電波
センサなど電波を受信処理するあらゆる装置に適用でき
るものである。
をレーダ装置に適用したものを示したが、本発明は電波
センサなど電波を受信処理するあらゆる装置に適用でき
るものである。
【００１９】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によればアンテナ受信電界の方位角に関する
フーリエ変換信号を、アンテナパターンの方位角に関す
るフーリエ変換信号で除算し、その除算信号を方位角周
波数に関するローパスフィルタに通し、その通過信号の
指数関数成分を抽出し、その指数関数成分に基づいてロ
ーパスフィルタ出力信号の帯域を拡張し、その拡張した
信号を方位角に関してフーリエ逆変換して、その逆変換
した信号を最終出力信号として出力するように構成して
いるので、高精度で直接波源分布関数を求めることがで
き、これによりアンテナ分解能をより一層向上させるこ
とができる。
に、本発明によればアンテナ受信電界の方位角に関する
フーリエ変換信号を、アンテナパターンの方位角に関す
るフーリエ変換信号で除算し、その除算信号を方位角周
波数に関するローパスフィルタに通し、その通過信号の
指数関数成分を抽出し、その指数関数成分に基づいてロ
ーパスフィルタ出力信号の帯域を拡張し、その拡張した
信号を方位角に関してフーリエ逆変換して、その逆変換
した信号を最終出力信号として出力するように構成して
いるので、高精度で直接波源分布関数を求めることがで
き、これによりアンテナ分解能をより一層向上させるこ
とができる。
【図１】本発明に係る電波受信装置の実施の形態を示す
ブロック構成図である。
ブロック構成図である。
【図２】図１に示した実施の形態における信号処理回路
の構成例を示すブロック構成図である。
の構成例を示すブロック構成図である。
【図３】通常のレーダ装置によるアンテナ受信電力応答
のシミュレーション結果を示す図である。
のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】本発明に係る電波受信装置の信号処理の内、帯
域拡張処理を除いた信号処理によるアンテナ受信電力応
答のシミュレーション結果を示す図である。
域拡張処理を除いた信号処理によるアンテナ受信電力応
答のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明に係る電波受信装置によるアンテナ受信
電力応答のシミュレーション結果を示す図である。
電力応答のシミュレーション結果を示す図である。
１ アンテナ ２ アンテナ回転装置 ３ 切替えスイッチ ４ 送信回路 ５ 受信回路 ６ 信号処理回路 ６−１ アンテナ受信電界信号フーリエ変換手段 ６−２ アンテナパターンフーリエ変換手段 ６−３ 除算手段 ６−４ ローパスフィルタ ６−５ 指数関数成分抽出手段 ６−６ 帯域拡張手段 ６−７ フーリエ逆変換手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月３０日（１９９９．１１．
３０）
３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】次に、指数関数成分に基づく帯域拡張につ
いて、説明する。本発明において、Ｆ（ω）は、次式
（４）で表されるｍ個の指数関数の和で表現できると仮
定する。 Ｆ（ω）＝Σαi exp(βi ・ω） ・・・・・・・・・・・（４） ここで、総和記号Σの総和範囲はｉ＝１からｉ＝ｍまで
であり、係数αi ，βiを取得データより決定する。そ
の後、この関係式が取得した範囲の空間周波数ω以外の
領域にも成立するものと考え、データの領域を拡大する
ものである。この領域の拡大の手法は外挿法の一種では
あるが、一般的な外挿法は未知の対象においても利用で
きる汎用的な方法であるのに対し、本発明における領域
の拡大手法は、レーダ散乱体のように点散乱体の和で表
されると、モデル化が可能な対象に限定した手法であ
り、したがって、アンテナ分解能を向上させる目的にお
いては、汎用的な外挿法より優れた効果が得られる。こ
れは、その対象を限定し、そのモデルに合う分析法を用
いて情報を効果的に取得し、領域の拡大を図っているか
らである。
いて、説明する。本発明において、Ｆ（ω）は、次式
（４）で表されるｍ個の指数関数の和で表現できると仮
定する。 Ｆ（ω）＝Σαi exp(βi ・ω） ・・・・・・・・・・・（４） ここで、総和記号Σの総和範囲はｉ＝１からｉ＝ｍまで
であり、係数αi ，βiを取得データより決定する。そ
の後、この関係式が取得した範囲の空間周波数ω以外の
領域にも成立するものと考え、データの領域を拡大する
ものである。この領域の拡大の手法は外挿法の一種では
あるが、一般的な外挿法は未知の対象においても利用で
きる汎用的な方法であるのに対し、本発明における領域
の拡大手法は、レーダ散乱体のように点散乱体の和で表
されると、モデル化が可能な対象に限定した手法であ
り、したがって、アンテナ分解能を向上させる目的にお
いては、汎用的な外挿法より優れた効果が得られる。こ
れは、その対象を限定し、そのモデルに合う分析法を用
いて情報を効果的に取得し、領域の拡大を図っているか
らである。
Claims (4)
- 【請求項１】 電波を受信するアンテナと、該アンテナ
のアンテナビームの指向方向を、分解能を向上させる方
向に移動させる手段とを有する電波受信装置において、
前記アンテナビームを移動させながらアンテナから得ら
れた受信電界信号を方位角に関してフーリエ変換する手
段と、前記アンテナの点波源１個が存在する場合の受信
電界パターンを方位角に関してフーリエ変換する手段
と、前記アンテナ受信電界信号を方位角に関してフーリ
エ変換した信号を、前記アンテナの点波源１個が存在す
る場合の受信電界パターンを方位角に関してフーリエ変
換した信号で除算する手段と、該除算手段で除算した信
号に対して方位角周波数に関するローパスフィルタ処理
を施すローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力
信号の指数関数成分を抽出する手段と、該抽出された指
数関数成分を用いて前記ローパスフィルタ出力信号をロ
ーパスフィルタ遮断周波数より高い方位角周波数領域に
拡張する領域拡張手段と、該領域拡張手段により拡張さ
れた信号を方位角に関するフーリエ逆変換する手段とを
備え、前記フーリエ逆変換した信号を最終アンテナ出力
として出力させるように構成したことを特徴とする電波
受信装置。 - 【請求項２】 前記アンテナビームの指向方向を移動さ
せる手段は、アンテナ回転装置で構成されていることを
特徴とする請求項１記載の電波受信装置。 - 【請求項３】 前記アンテナビームの指向方向を移動さ
せる手段は、電子的アンテナビーム走査装置で構成され
ていることを特徴とする電波受信装置。 - 【請求項４】 前記アンテナビームの指向方向を移動さ
せる手段は、アンテナ移動装置で構成されていることを
特徴とする電波受信装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10284772A JP3032186B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | アンテナ分解能を向上させた電波受信装置 |
| DE69901145T DE69901145T2 (de) | 1998-09-22 | 1999-09-16 | Funkempfangsgerät mit erhöhter Antennenauflösung |
| EP99307340A EP0989413B1 (en) | 1998-09-22 | 1999-09-16 | Radio wave receiving apparatus having an improved antenna resolution |
| US09/399,740 US6392594B1 (en) | 1998-09-22 | 1999-09-20 | Radio wave receiving apparatus having an improved antenna resolution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10284772A JP3032186B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | アンテナ分解能を向上させた電波受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000101325A true JP2000101325A (ja) | 2000-04-07 |
| JP3032186B2 JP3032186B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=17682824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10284772A Expired - Fee Related JP3032186B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | アンテナ分解能を向上させた電波受信装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6392594B1 (ja) |
| EP (1) | EP0989413B1 (ja) |
| JP (1) | JP3032186B2 (ja) |
| DE (1) | DE69901145T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018174172A1 (ja) * | 2017-03-24 | 2018-09-27 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 観測装置、観測方法及びプログラム |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3160581B2 (ja) | 1998-09-30 | 2001-04-25 | 宇宙開発事業団 | 電波源情報表示装置 |
| CN103885037B (zh) * | 2014-04-11 | 2016-04-06 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于空时编码的mimo-sar信号发射及接收方法 |
| JP6321471B2 (ja) | 2014-07-01 | 2018-05-09 | 古野電気株式会社 | 信号処理装置、水中探知装置、レーダ装置、信号処理方法、及び信号処理プログラム |
| CN105044638B (zh) * | 2015-05-19 | 2018-03-30 | 中国资源卫星应用中心 | 一种电场仪极低频数据时域频域综合校正方法 |
| RU2601876C1 (ru) * | 2015-10-19 | 2016-11-10 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Способ пеленгации постановщика активных помех |
| CN114172537B (zh) * | 2021-12-20 | 2023-06-06 | Oppo广东移动通信有限公司 | 天线切换方法、装置、电子设备及存储介质 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2548786B1 (fr) * | 1983-07-04 | 1986-05-30 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Procede et appareillage de releve de diagrammes d'antennes en champ proche |
| US5608404A (en) * | 1993-06-23 | 1997-03-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Imaging synthetic aperture radar |
| US5552792A (en) * | 1994-09-19 | 1996-09-03 | E-Systems, Inc. | Non-coherent radar system having improved resolution capabilities |
| US5760732A (en) * | 1996-05-01 | 1998-06-02 | Multispec Corporation | Method and apparatus for enhanced resolution of range estimates in echo location for detection and imaging systems |
| US5734347A (en) * | 1996-06-10 | 1998-03-31 | Mceligot; E. Lee | Digital holographic radar |
-
1998
- 1998-09-22 JP JP10284772A patent/JP3032186B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-09-16 DE DE69901145T patent/DE69901145T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-16 EP EP99307340A patent/EP0989413B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-20 US US09/399,740 patent/US6392594B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018174172A1 (ja) * | 2017-03-24 | 2018-09-27 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 観測装置、観測方法及びプログラム |
| GB2575751A (en) * | 2017-03-24 | 2020-01-22 | Japan Aerospace Exploration | Observation device, observation method, and program |
| GB2575751B (en) * | 2017-03-24 | 2022-02-23 | Japan Aerospace Exploration | Observation apparatus, observation method, and program |
| US11555879B2 (en) | 2017-03-24 | 2023-01-17 | Japan Aerospace Exploration Agency | Observation apparatus, observation method, and program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0989413A1 (en) | 2000-03-29 |
| DE69901145T2 (de) | 2002-08-01 |
| JP3032186B2 (ja) | 2000-04-10 |
| US6392594B1 (en) | 2002-05-21 |
| DE69901145D1 (de) | 2002-05-08 |
| EP0989413B1 (en) | 2002-04-03 |
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