JP2002141730A - 指向性アンテナ装置及びこの装置のキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相差、振幅差を補正する補正値を簡単に算
出し、かつ算出した補正値を使って各素子の位相差、振
幅差を精度良く補正する。 【解決手段】 参照信号を発生する参照信号発生手段２
４と、各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄからの受信信号の
一つを対応する受信系統に通過させるスイッチ手段２５
ａ〜２５ｄと、加算手段１９からの出力信号を受信信号
の元の周波数に変換する周波数アップコンバータ２１
と、このコンバータからの出力信号と参照信号発生手段
からの参照信号を比較する比較手段２６と、この比較手
段の出力により誤差信号を発生する誤差信号発生手段２
７と、この誤差信号発生手段からの誤差信号に対応して
重み付け値を補正するための補正値を算出する重み付け
補正手段２８を備え、周波数アップコンバータからの出
力信号と参照信号との位相と振幅の誤差が等しくなるよ
うに重み付け手段の各重み付け値を順次較正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振幅と位相のキャ
リブレーションを行う指向性アンテナ装置及びこの装置
のキャリブレーション方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アレイアンテナのキャリブレーション方
法としては、例えば、特開平１０−３３５９２１号公報
に記載されたものが知られている。これは、図１０に示
すように、アレーアンテナ素子１と、受信信号をディジ
タル化すＡ／Ｄ変換器２とそれらに続くディジタル処理
部からなる。ディジタル処理部では、Ａ／Ｄ変換器２で
変換された各ディジタル信号に適当なサイドローブ制御
等を行うためのある所定の励振振幅係数ａ_ｋ（ｋ＝１，
２，３，４）が乗算され、次に、アレーアンテナの較正
を行うための振幅と位相が系統毎に個別に制御すること
が可能なディジタル局部信号発生器３によりディジタル
演算の準同期検波回路４でベースバンド信号のＩ、Ｑ成
分ｓ_ｋ′に変換され、その後各系統のベースバンド信号
に基づいてｅ_ｋを相殺する較正係数を演算し出力するよ
うになっている。なお、ｅ_ｋは、各アンテナ素子、給電
線、増幅器、フィルタなどから構成される受信系の誤差
信号である。

【０００３】すなわち、ディジタル処理部では、４素子
のアレーアンテナ素子１で受信した受信信号の内、いず
れか一つのアンテナ素子からの受信信号の位相と振幅を
基準にして、他のアンテナ素子からの受信信号の位相と
振幅との誤差を演算で求め、これらの振幅と位相の不均
一性を相殺するための較正計数を演算して求めている。

【０００４】また、ｅ_ｋを相殺する較正係数を検出する
ため、単一の無変調または変調された通信信号を受信し
た場合の、各系統の準同期検波出力信号または高周波信
号あるいは中間周波信号を最大比合成回路５に入力する
ようになっている。すなわち、各系統のベースバンド出
力ｓ_ｋ′は、最大比合成回路５に入力されて、重みベク
トルｖ_ｋが抽出されるようになっている。

【０００５】この重みベクトルｖ_ｋにａ_ｋ／｜ｖ_ｋ｜^２
が乗じられ、さらには受信信号の到来方向とアンテナ素
子の配置で一意的に決まるφ_ｋだけベクトル回転がなさ
れて、各系統の高周波帯または中間周波数帯のコンポー
ネントに存在する系統間の不均一性を相殺するための較
正係数ｅ_ｃｋが求められるようになっている。

【０００６】このようにして求まった較正係数をディジ
タル局部発信器３の初期ベクトルに適用することで、各
素子の位相振幅の不均一性を補正し、キャリブレーショ
ンを行っている。このようにディジタル的に較正を行う
ため、ＲＦ部で位相振幅の較正を行う方式に比べて、正
確な較正が可能であった。なお、６は利得設定増幅器、
７は移相器である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した公報
のものでは、４素子のアレーアンテナ素子１で受信した
受信信号の内、いずれか一つのアンテナ素子からの受信
信号の位相と振幅を基準にして、他のアンテナ素子から
の受信信号の位相と振幅との誤差を演算で求め、これら
の振幅と位相の不均一性を相殺するための較正計数を演
算して求めているため、各アンテナ素子の不均一性を是
正する較正係数の算出方法が複雑になるという問題があ
った。

【０００８】また、較正係数をディジタル局部発信器に
セットして較正を行うため、これらの算出や較正方法を
実現するためのハードウェア構成の規模が大きくなると
いう問題があった。さらに、データ伝送速度が高い信号
の場合、ディジタル処理部では、非常に高速な信号処理
能力を持ったハードウェア構成が要求された。

【０００９】請求項１乃至７記載の発明は、各アンテナ
素子や高周波受信系統に起因する位相差、振幅差を補正
する補正値を簡単に算出でき、かつ算出した補正値を使
って各素子の位相差、振幅差を精度良く補正することが
できる指向性アンテナ装置を提供する。

【００１０】また、請求項８及び９記載の発明は、各ア
ンテナ素子や高周波受信系統に起因する位相差、振幅差
を補正する補正値を簡単に算出でき、かつ算出した補正
値を使って各素子の位相差、振幅差を精度良く補正する
ことができる指向性アンテナ装置のキャリブレーション
方法を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数のアンテナ素子にそれぞれ対応した受信系統に、各
アンテナ素子からの受信信号の周波数をそれぞれ低い周
波数に変換する第１の受信周波数変換手段及びこの第１
受信周波数変換手段からの各受信信号の位相と振幅にそ
れぞれ重み付け値を使用して重み付けを行う重み付け手
段を含み、この各受信系統の重み付け手段によって重み
付けされた各受信信号を加算手段により加算する指向性
アンテナ装置において、参照信号を発生する参照信号発
生手段と、各アンテナ素子からの受信信号の一つを対応
する受信系統に通過させるスイッチ手段と、加算手段か
らの出力信号を受信信号の元の周波数に変換する第２の
受信周波数変換手段と、この第２の受信周波数変換手段
からの出力信号と参照信号発生手段からの参照信号を比
較し重み付け手段の重み付け値を調整する調整手段を備
え、参照信号発生手段から発生する参照信号を外部アン
テナを介して各アンテナ素子で受信し、スイッチ手段に
より各アンテナ素子からの受信信号を対応する受信系統
に順次通過させ、そのときの第２の受信周波数変換手段
からの出力信号と参照信号発生手段からの参照信号との
位相と振幅の誤差が等しくなるように調整手段により重
み付け手段の各重み付け値を順次調整する指向性アンテ
ナ装置にある。

【００１２】請求項２記載の発明は、複数のアンテナ素
子にそれぞれ対応した受信系統に、各アンテナ素子から
の受信信号の周波数をそれぞれ低い周波数に変換する第
１の受信周波数変換手段及びこの第１受信周波数変換手
段からの各受信信号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値
を使用して重み付けを行う重み付け手段を含み、この各
受信系統の重み付け手段によって重み付けされた各受信
信号を加算手段により加算する指向性アンテナ装置にお
いて、参照信号を発生する参照信号発生手段と、各受信
系統の一つに参照信号発生手段からの参照信号を選択的
に供給するスイッチ手段と、加算手段からの出力信号を
受信信号の元の周波数に変換する第２の受信周波数変換
手段と、この第２の受信周波数変換手段からの出力信号
と参照信号発生手段からの参照信号を比較し重み付け手
段の重み付け値を調整する調整手段を備え、スイッチ手
段により各受信系統に参照信号発生手段からの参照信号
を順次供給し、そのときの第２の受信周波数変換手段か
らの出力信号と参照信号発生手段からの参照信号との位
相と振幅の誤差が等しくなるように調整手段により重み
付け手段の各重み付け値を順次調整する指向性アンテナ
装置にある。

【００１３】請求項３記載の発明は、複数のアンテナ素
子にそれぞれ対応した受信系統に、各アンテナ素子から
の受信信号の周波数をそれぞれ低い周波数に変換する第
１の受信周波数変換手段及びこの第１受信周波数変換手
段からの各受信信号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値
を使用して重み付けを行う重み付け手段を含み、この各
受信系統の重み付け手段によって重み付けされた各受信
信号を加算手段により加算する指向性アンテナ装置にお
いて、参照信号を発生する参照信号発生手段と、各アン
テナ素子からの受信信号の一つを対応する受信系統に通
過させる第１のスイッチ手段と、各受信系統の一つに参
照信号発生手段からの参照信号を選択的に供給する第２
のスイッチ手段と、加算手段からの出力信号を受信信号
の元の周波数に変換する第２の受信周波数変換手段と、
この第２の受信周波数変換手段からの出力信号と参照信
号発生手段からの参照信号を比較し重み付け手段の重み
付け値を調整する調整手段を備え、参照信号発生手段か
ら発生する参照信号を外部アンテナを介して各アンテナ
素子で受信した場合は、第１のスイッチ手段により各ア
ンテナ素子からの受信信号を対応する受信系統に順次通
過させ、そのときの第２の受信周波数変換手段からの出
力信号と参照信号発生手段からの参照信号との位相と振
幅の誤差が等しくなるように調整手段により重み付け手
段の各重み付け値を順次調整し、また、スイッチ手段に
より各受信系統に参照信号発生手段からの参照信号を順
次供給した場合は、そのときの第２の受信周波数変換手
段からの出力信号と参照信号発生手段からの参照信号と
の位相と振幅の誤差が等しくなるように調整手段により
重み付け手段の各重み付け値を順次調整する指向性アン
テナ装置にある。

【００１４】請求項４記載の発明は、複数のアンテナ素
子にそれぞれ対応した受信系統に、各アンテナ素子から
の受信信号の周波数をそれぞれ低い周波数に変換する第
１の受信周波数変換手段及びこの第１受信周波数変換手
段からの各受信信号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値
を使用して重み付けを行う重み付け手段を含み、この各
受信系統の重み付け手段によって重み付けされた各受信
信号を加算手段により加算する指向性アンテナ装置にお
いて、参照信号を発生する参照信号発生手段と、各アン
テナ素子からの受信信号の一つを対応する受信系統に通
過させる第１のスイッチ手段と、各受信系統のそれぞれ
に参照信号発生手段からの参照信号を供給する第２のス
イッチ手段と、加算手段からの出力信号を受信信号の元
の周波数に変換する第２の受信周波数変換手段と、この
第２の受信周波数変換手段からの出力信号と参照信号発
生手段からの参照信号を比較し重み付け手段の重み付け
値を調整する第１の調整手段と、重み付け手段で重み付
けされた各受信信号を比較し重み付け手段の重み付け値
を調整する第２の調整手段とを備え、参照信号発生手段
から発生する参照信号を外部アンテナを介して各アンテ
ナ素子で受信した場合は、第１のスイッチ手段により各
アンテナ素子からの受信信号を対応する受信系統に順次
通過させ、そのときの第２の受信周波数変換手段からの
出力信号と参照信号発生手段からの参照信号との位相と
振幅の誤差が等しくなるように第１の調整手段により重
み付け手段の各重み付け値を順次調整し、また、第２の
スイッチ手段により各受信系統に参照信号発生手段から
の参照信号を供給した場合は、そのときの重み付け手段
で重み付けされた各受信信号間の誤差が等しくなるよう
に第２の調整手段により重み付け手段の各重み付け値を
調整する指向性アンテナ装置にある。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項４記載の指
向性アンテナ装置において、最初に、参照信号発生手段
から発生する参照信号を外部アンテナを介して各アンテ
ナ素子で受信して第１のスイッチ手段により各アンテナ
素子からの受信信号を対応する受信系統に順次通過さ
せ、そのときの第２の受信周波数変換手段からの出力信
号と参照信号発生手段からの参照信号との位相と振幅の
誤差が等しくなるように第１の調整手段により重み付け
手段の各重み付け値を順次調整し、所定時間経過後にお
いて、第２のスイッチ手段により各受信系統に参照信号
発生手段からの参照信号を供給した場合は、そのときの
重み付け手段で重み付けされた各受信信号間の誤差が等
しくなるように第２の調整手段により重み付け手段の各
重み付け値を調整することにある。

【００１６】請求項６記載の発明は、請求項５記載の指
向性アンテナ装置において、第２の調整手段が調整する
重み付け手段で重み付けされた各受信信号間の誤差が所
定値よりも大きくなった場合は、参照信号発生手段から
発生する参照信号を外部アンテナを介して各アンテナ素
子で受信して第１のスイッチ手段により各アンテナ素子
からの受信信号を対応する受信系統に順次通過させ、そ
のときの第２の受信周波数変換手段からの出力信号と参
照信号発生手段からの参照信号との位相と振幅の誤差が
等しくなるように第１の調整手段により重み付け手段の
各重み付け値を順次調整することにある。

【００１７】請求項７記載の発明は、請求項１乃至４の
いずれか１記載の指向性アンテナ装置において、それぞ
れの受信系統において、第１の受信周波数変換手段にて
周波数変換された受信信号をディジタル信号に変換する
アナログ／ディジタル信号変換手段と、加算手段からの
出力信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナロ
グ信号変換手段を設け、重み付け手段はディジタル信号
に変換された受信信号に位相と振幅に重み付けを行うこ
とにある。

【００１８】請求項８記載の発明は、複数のアンテナ素
子にそれぞれ対応した受信系統に、各アンテナ素子から
の受信信号の周波数をそれぞれ低い周波数に変換する受
信周波数変換手段及びこの第１受信周波数変換手段から
の各受信信号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値を使用
して重み付けを行う重み付け手段を含み、この各受信系
統の重み付け手段によって重み付けされた各受信信号を
加算手段により加算する指向性アンテナ装置において、
参照信号を各アンテナ素子に受信させ、この受信信号を
対応する受信系統に順次通過させ、そのときに加算手段
から順次出力される出力信号を受信信号の元の周波数に
変換させた後、この信号と参照信号との位相と振幅の誤
差が等しくなるように重み付け手段の各重み付け値を順
次調整する指向性アンテナ装置のキャリブレーション方
法にある。

【００１９】請求項９記載の発明は、複数のアンテナ素
子にそれぞれ対応した受信系統に、各アンテナ素子から
の受信信号の周波数をそれぞれ低い周波数に変換する第
１の受信周波数変換手段及びこの第１受信周波数変換手
段からの各受信信号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値
を使用して重み付けを行う重み付け手段を含み、この各
受信系統の重み付け手段によって重み付けされた各受信
信号を加算手段により加算する指向性アンテナ装置にお
いて、参照信号を各受信系統に順次供給し、そのときに
加算手段から順次出力される出力信号を受信信号の元の
周波数に変換させた後、この信号と参照信号との位相と
振幅の誤差が等しくなるように重み付け手段の各重み付
け値を順次調整する指向性アンテナ装置のキャリブレー
ション方法にある。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１に示すように、例えば、４素
子１１a，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからなるアレイアン
テナを備えるとともに、各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄ
のそれぞれに対応した受信系統を構成する、ローノイズ
アンプ（ＬＮＡ）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、
各アンテナ素子の受信出力と局部発信器１３の出力を混
合することによりそれぞれ周波数をダウンコンバートす
る第１の受信周波数変換手段１４を構成する周波数ダウ
ンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４
ｄと、周波数変換後の差成分のみを取り出す帯域通過フ
ィルタ（ＢＰＦ）１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、
ダウンコンバート後の出力をディジタル化するＡ／Ｄ変
換器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを備えている。

【００２１】さらに、各系統の受信出力にそれぞれウェ
イトテーブル１８により重み付け値が設定された重み付
け処理部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを使用して重
み付けを行い、所望の指向性を形成する処理を行う重み
付け手段１７と、複数の受信系統からの受信信号が共通
に通過する、重み付け後の各受信系統の出力を合成する
加算手段１９と、この加算手段１９の出力をアナログ信
号に戻すＤ／Ａ変換器２０と、前記局部発振器１３の出
力とＤ／Ａ変換器２０出力を混合し周波数をアップコン
バートして元の周波数の高周波（ＲＦ）信号を得る第２
の受信周波数変換手段としての周波数アップコンバータ
（Ｕ／Ｃ）２１と、ミキサの和成分を取り出す帯域通過
フィルタ（ＢＰＦ）２２を備えている。

【００２２】前記ウェイトテーブル１８には重み付け計
算部２３で事前に計算された、所望の指向性を形成する
ための重み付け値が格納されるようになっている。

【００２３】この指向性アンテナ装置では、各アンテナ
素子１１ａ〜１１ｄで受信した高周波（ＲＦ）信号は、
周波数ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１４ａ〜１４ｄによ
ってベースバンド信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器１
６ａ〜１６ｄによってディジタル信号にされ、さらに、
重み付け手段１７の重み付け処理部１７ａ〜１７ｄによ
りウェイトテーブル１８に格納された重み付け値を乗ぜ
られた後に加算手段１９により合成される。

【００２４】そして、Ｄ／Ａ変換器２０にてアナログ信
号に変換された後に周波数アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）
２１にて元の受信周波数の信号に戻され、帯域通過フィ
ルタ（ＢＰＦ）２２を介して既存の無線機の受信アンテ
ナ入力端子に供給される。このような構成の指向性アン
テナ装置においては、重み付け値を適当に選ぶことによ
り所望の受信指向性を持ったアンテナを構成できる。

【００２５】この実施の形態における指向性アンテナ装
置では、アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）２１にて元の受信
周波数に戻した信号を既存の無線機の受信アンテナ入力
端子に供給するようにしたが必ずしもこれに限るもので
はなく、図中点線で示すように、加算手段１９からの信
号を受信アンテナ入力端子よりも後段の受信機ベースバ
ンド部に供給してもよい。

【００２６】次に、この指向性アンテナ装置のキャリブ
レーション手段について説明する。この指向性アンテナ
装置のキャリブレーション手段は、参照信号を発生する
参照信号発生手段２４と、各受信系統に接続されたスイ
ッチ手段２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと、指向性ア
ンテナ装置の出力（帯域通過フィルタ２２の出力）と前
記参照信号発生手段２３からの参照信号を比較する比較
手段２６と、この比較手段２６の出力により誤差信号を
発生する誤差信号発生手段２７と、この誤差信号発生手
段２７からの誤差信号に対応して重み付け値を補正する
ための補正値を算出する重み付け補正手段２８により形
成している。

【００２７】前記比較手段２６、誤差信号発生手段２７
及び重み付け補正手段２８は前記重み付け手段１７の重
み付け値を調整する調整手段を構成している。前記参照
信号発生手段２４には外部アンテナ２９が接続されてい
る。前記スイッチ手段２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５
ｄ、ウェイトテーブル１８を含む前記重み付け手段１
７、加算手段１９及び重み付け補正手段２８はディジタ
ル信号処理部３０を構成している。

【００２８】前記外部アンテナ２９は、参照信号発生手
段２４が発生する参照信号を前記各アンテナ素子１１ａ
〜１１ｄに向けて放射するためのもので、例えば、各ア
ンテナ素子１１ａ〜１１ｄから十分離れた距離の正面方
向に設置されるようになっている。

【００２９】前記外部アンテナ２９から放射された参照
信号は前記各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄによって受信
されることになる。この時ウェイトテーブル１８は、例
えばゼロに設定され、重み付け手段１７の各重み付け処
理部１７ａ〜１７ｄの初期値は、例えばゼロに設定され
る。

【００３０】キャリブレーションは各系統順に行われる
ことから、スイッチ手段２５ａ〜２５ｄは順次ひとつだ
け選択されてオンされる。例えば、スイッチ手段２５ａ
が選択されると、ローノイズアンプ１２ａと周波数ダウ
ンコンバータ１４ａと帯域通過フィルタ１５ａとＡ／Ｄ
変換器１６ａからなる無線周波（ＲＦ）系統の受信信号
のみが重み付け手段１７の重み付け処理部１７ａによっ
て重み付けされた後、加算手段１９へ送られる。このと
き、他のスイッチ手段２５ｂ、２５ｃ、２５ｄが接続さ
れた他の無線周波（ＲＦ）系統の受信信号は重み付け手
段１７を経由して加算手段１９に送られることはない。

【００３１】従って、前記加算手段１９は、重み付け処
理部１７ａで重み付けされた出力信号をそのままＤ／Ａ
変換器２０に送ることになる。そして、加算手段１９か
らの出力信号はＤ／Ａ変換され、周波数アップコンバー
タ２１にて受信した元の無線周波の周波数にアップコン
バートされ、帯域通過フィルタ２２を介して出力され
る。そして、この出力は比較手段２６にフィードバック
され参照信号発生手段２４からの参照信号と比較され
る。

【００３２】前記比較手段２６からの出力は誤差信号発
生手段２７に導かれ、選択された無線周波受信系統の受
信信号と参照信号発生手段２４からの参照信号との位相
振幅誤差が算出され記憶される。なお、この場合の誤差
とは、参照信号の位相振幅を基準とした場合の、外部ア
ンテナ２９から帯域通過フィルタ１５ａの後までの選択
された系統を参照信号が通過した信号との位相と振幅と
の差を示している。

【００３３】そして、この無線周波受信系統の受信信号
と参照信号発生手段２４からの参照信号との位相振幅誤
差が例えばゼロになるように、重み付け補正手段２８が
前記重み付け手段１７で使用する重み付け値を補正する
オフセットを発生し、ウェイトテーブル１８に加える。

【００３４】同様にスイッチ手段２５ｂ、２５ｃ、２５
ｄを１つずつ順にオンして、各無線周波系統の受信信号
と参照信号発生手段２４からの参照信号との位相振幅誤
差を誤差信号発生手段２７で算出し、参照信号との位相
振幅誤差が例えばゼロになるように重み付け補正手段２
８が前記重み付け手段１７の重み付け処理部１７ｂ、１
７ｃ、１７ｄで使用する重み付け値を補正するオフセッ
トを発生し、ウェイトテーブル１８に加える。このよう
にしてすべての無線周波系統が参照信号を基準として較
正されることになる。

【００３５】図２は、図１のキャリブレーション手段を
構成する参照信号発生手段２４、比較手段２６、誤差信
号発生手段２７を更に具体的に示したブロック図で、前
記参照信号発生手段２４は、発振器２４１とこの発振器
２４１から発生する信号を外部アンテナ２９側と比較手
段２６側に参照信号として分配する分配器２４２からな
る。

【００３６】前記比較手段２６は、比較器２６１、レベ
ル調整部２６２、レベル差検出部２６３、分配器２６
４、位相差レベル変換部２６５からなり、前記分配器２
４２からの参照信号を前記比較器２６１に供給してい
る。また、前記帯域通過フィルタ２２から出力される受
信出力信号を前記分配器２６４で分配し、この分配した
受信出力信号をレベル調整部２６２によって出力調整し
た後前記比較器２６１に供給し、この比較器２６１によ
って参照信号と位相比較を行う。そして、比較結果の位
相差が位相差レベル変換部２６５でレベル変換され、誤
差信号発生手段２７に供給される。

【００３７】一方、前記分配器２６４からの受信出力信
号と前記分配器２４２からの参照信号とのレベル差がレ
ベル差検出部２６３によって比較され、その結果が前記
誤差信号発生手段２７に供給される。

【００３８】前記誤差信号発生手段２７では、比較手段
２６が検出した位相誤差および振幅誤差をそれぞれＡ／
Ｄ変換器２７１，２７２で数値化し、位相誤差記憶部２
７３、振幅誤差記憶部２７４に記憶する。

【００３９】前記重み付け補正手段２８は、誤差信号発
生手段２７で検出し記憶した位相誤差及び振幅誤差をウ
ェイトテーブル１８に記憶された重み付け値にオフセッ
ト値を加えることで相殺するように、各系統の位相振幅
誤差分を重み付け値のオフセット値に変換し保持する。

【００４０】オフセット値算出時にはウェイトテーブル
１８には補正前のウェイト値として、例えば重み付け値
ゼロが設定されているが、キャリブレーション動作が終
了すると、各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄに所望の指向
性を作成するために通常の各系統の重み付け値がウェイ
トテーブル１８にセットされる。そして、このウェイト
テーブル１８にセットされた補正前の各系統の重み付け
値に、前記重み付け補正手段２８に保持されたオフセッ
ト値が加えられ、補正された重み付け値としてウェイト
テーブル１８に新たに記憶される。

【００４１】このように、無線周波帯において、参照信
号とアンテナ素子１１ａ〜１１ｄにそれぞれ対応した受
信系統の受信出力信号の位相振幅誤差を検出し、キャリ
ブレーションのための較正値はベースバンドで加える構
成にしたことにより、簡単な方法で各アンテナ素子１１
ａ〜１１ｄ及び無線周波系統の位相差、振幅差を算出で
きる。また、ベースバンドで重み付け手段１７に補正値
を設定するので、精度良くキャリブレーションができ
る。

【００４２】また、ベースバンドで重み付け手段１７に
補正値を設定するので、ディジタル的に補正することが
容易であり、より高い精度を確保したキャリブレーショ
ンが可能になる。さらに、ディジタル信号処理でのキャ
リブレーションの負担を減らしてあるため、高速の伝送
速度を持った広帯域の信号に対しても適用可能となる。

【００４３】（第２の実施の形態）なお、前述した実施
の形態と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明は
省略する。これは、図３に示すように、図１の外部アン
テナ２９及びスイッチ手段２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２
５ｄに代えて、各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄとローノ
イズアンプ１２ａ〜１２ｄとの間にそれぞれ接続した、
例えば高周波スイッチや方向性結合器などからなるスイ
ッチ手段（ＳＷ）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを使
用したものである。

【００４４】この各スイッチ手段３１ａ〜３１ｄは、キ
ャリブレーション時に参照信号発生手段２４からの参照
信号を各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄに対応した受信系
統に順次選択的に供給するようになっている。なお、ウ
ェイトテーブル１８を含む前記重み付け手段１７、加算
手段１９及び重み付け補正手段２８はディジタル信号処
理部３０１を構成している。

【００４５】次に、この指向性アンテナ装置のキャリブ
レーションについて説明する。この指向性アンテナ装置
のキャリブレーション手段は、参照信号発生手段２４か
らの参照信号を、各スイッチ手段３１ａ〜３１ｄを順次
介して各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄの受信系統に供給
している。このとき重み付け手段１７の各重み付け処理
部１７ａ〜１７ｄに設定される重み付け値の初期値は、
例えばゼロに設定されている。

【００４６】キャリブレーションにおいては、各スイッ
チ手段３１ａ〜３１ｄを使って各受信系統順に行われる
ことから、スイッチ手段が１つだけ選択されオンされ
る。例えば、スイッチ手段３１ａが選択されると、ロー
ノイズアンプ１２ａと周波数ダウンコンバータ１４ａと
帯域通過フィルタ１５ａとＡ／Ｄ変換器１６ａからなる
無線周波系統に参照信号が供給され、重み付け処理部１
７ａの出力信号のみが加算手段１９へと送られる。この
信号はＤ／Ａ変換器２０にてＤ／Ａ変換され、周波数ア
ップコンバータ２１によって元の受信周波数に変換され
帯域通過フィルタ２２を介して出力される。そして、こ
の出力は比較手段２６にフィードバックされ参照信号発
生手段２４からの参照信号と比較される。

【００４７】前記比較手段２６からの出力は誤差信号発
生手段２７に導かれ、選択された無線周波受信系統の受
信信号と参照信号発生手段２４からの参照信号との位相
振幅誤差が算出され記憶される。なお、この場合の誤差
とは、参照信号の位相振幅を基準とした場合の、スイッ
チ手段３１ａから帯域通過フィルタ１５ａの後までの選
択された系統を参照信号が通過した信号との位相と振幅
との差を示している。

【００４８】このようにして算出された誤差信号、すな
わち、選択された受信系統の参照信号との位相と振幅の
差が例えばゼロになるように、重み付け補正手段２８が
重み付け値のオフセットを発生し、ウェイトテーブル１
８に加える。同様にして、残りのスイッチ手段３１ｂ，
３１ｃ，３１ｄが順次切り替えられ、すべての受信系統
が参照信号を基準として較正される。

【００４９】このように、参照信号をアンテナ素子１１
ａ〜１１ｄの後段に設けたスイッチ手段３１ａ〜３１ｄ
から各受信系統に供給し、無線周波帯で参照信号とアン
テナ素子にそれぞれ対応した受信系統の受信信号の位相
と振幅の誤差を検出し、キャリブレーションのための較
正値をベースバンドで加える構成にしたことで、簡単な
方法で各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄ及び無線周波系統
の位相差、振幅差を算出できる。また、ベースバンドで
重み付け手段１７に補正値を設定するので精度良くキャ
リブレーションができる。

【００５０】また、ベースバンドで重み付け手段１７に
補正値を設定するので、ディジタル的に補正することが
容易であり、より高い精度を確保したキャリブレーショ
ンが可能になる。さらに、ディジタル信号処理でのキャ
リブレーションの負担を減らしてあるため、高速の伝送
速度を持った広帯域の信号に対しても適用可能となる。

【００５１】なお、この実施の形態においては、外部ア
ンテナを使用して各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄに参照
信号を受信させる方式を取っていないためアンテナ素子
のキャリブレーションは行うことができない。従って、
アンテナエレメント同士のキャリブレーションが予め行
われている場合か、またはアンテナエレメント間の特性
が予めわかっている場合に適用すれば、より簡易性と精
度を確保したキャリブレーションが可能になる。

【００５２】なお、この実施の形態においては、帯域通
過フィルタ２２の出力を無線機のアンテナ入力端子に供
給しても、加算手段１９からの信号を図中点線で示すよ
うに無線機のベースバンド部に供給してもよい。

【００５３】（第３の実施の形態）なお、前述した実施
の形態と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明は
省略する。これは、図４に示すように、第１の実施の形
態と第２の実施の形態を合成したもので、図１における
各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄとローノイズアンプ１２
ａ〜１２ｄとの間に、例えば高周波スイッチや方向性結
合器などからなるスイッチ手段（ＳＷ）３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ，３１ｄをそれぞれ接続している。この各ス
イッチ手段３１ａ〜３１ｄは、キャリブレーション時に
参照信号発生手段２４からの参照信号を各アンテナ素子
１１ａ〜１１ｄに対応した受信系統に順次選択的に供給
するようになっている。

【００５４】次に、この指向性アンテナ装置のキャリブ
レーションについて説明する。この指向性アンテナ装置
のキャリブレーションは、図５に示す流れ図に基づいて
行われるようになっている。

【００５５】まず、Ｓ１にて、システムを起動し、Ｓ２
にて、参照信号発生手段２４からの参照信号を外部アン
テナ２９に供給する。これにより、外部アンテナ２９か
ら放射された参照信号は各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄ
によって受信されることになる。この時ウェイトテーブ
ル１８は、例えばゼロに設定され、重み付け手段１７の
各重み付け処理部１７ａ〜１７ｄの初期値は、例えばゼ
ロに設定される。

【００５６】キャリブレーションは各受信系統順に行わ
れることから、スイッチ手段２５ａ〜２５ｄは順次ひと
つだけ選択されて受信信号を受信系統に取り込む。例え
ば、スイッチ手段２５ａが選択されると、ローノイズア
ンプ１２ａと周波数ダウンコンバータ１４ａと帯域通過
フィルタ１５ａとＡ／Ｄ変換器１６ａからなる受信系統
の受信信号のみが重み付け手段１７の重み付け処理部１
７ａによって重み付けされた後、加算手段１９へ送られ
る。

【００５７】そして、加算手段１９は、重み付け処理部
１７ａで重み付けされた出力信号をそのままＤ／Ａ変換
器２０に送り、このＤ／Ａ変換器２０でＤ／Ａ変換さ
れ、続いて、周波数アップコンバータ２１にて受信した
元の無線周波の周波数にアップコンバートされ、帯域通
過フィルタ２２を介して出力される。そして、この出力
は比較手段２６にフィードバックされ参照信号発生手段
２４からの参照信号と比較される。

【００５８】比較手段２６からの出力は誤差信号発生手
段２７に導かれ、選択された無線周波受信系統の受信信
号と参照信号発生手段２４からの参照信号との位相振幅
誤差が算出され記憶される。そして、この無線周波受信
系統の受信信号と参照信号発生手段２４からの参照信号
との位相振幅誤差がゼロになるように重み付け補正手段
２８が、重み付け手段１７で使用する重み付け値を補正
するオフセットを発生しウェイトテーブル１８に加え
る。

【００５９】同様にスイッチ手段２５ｂ、２５ｃ、２５
ｄを１つずつ順にオンして、各無線周波系統の受信信号
と参照信号発生手段２４からの参照信号との位相振幅誤
差を誤差信号発生手段２７で算出し、参照信号との位相
振幅誤差が例えばゼロになるように重み付け補正手段２
８が重み付け手段１７の重み付け処理部１７ｂ、１７
ｃ、１７ｄで使用する重み付け値を補正するオフセット
を発生しウェイトテーブル１８に加える。このようにし
てすべての無線周波系統が参照信号を基準として較正さ
れることになる。

【００６０】次に、一度外部アンテナ２９による較正を
行った後に、Ｓ３にて、周囲環境の変化などによって再
び較正が必要であることを判断すると、Ｓ４にて、参照
信号発生手段２４からの参照信号を、スイッチ手段３１
ａ〜３１ｄを使用して各受信系統に順に供給してキャリ
ブレーションを行う。

【００６１】すなわち、各スイッチ手段３１ａ〜３１ｄ
を各受信系統順にオンしてキャリブレーションを行う。
例えば、スイッチ手段３１ａが選択されると、ローノイ
ズアンプ１２ａと周波数ダウンコンバータ１４ａと帯域
通過フィルタ１５ａとＡ／Ｄ変換器１６ａからなる無線
周波系統に参照信号が供給され、重み付け処理部１７ａ
の出力信号のみが加算手段１９へと送られる。この信号
はＤ／Ａ変換器２０にてＤ／Ａ変換され、周波数アップ
コンバータ２１によって元の受信周波数に変換され帯域
通過フィルタ２２を介して出力される。

【００６２】そして、この出力は比較手段２６にフィー
ドバックされ、参照信号発生手段２４からの参照信号と
比較される。比較手段２６からの出力は誤差信号発生手
段２７に導かれ、選択された無線周波受信系統の受信信
号と参照信号発生手段２４からの参照信号との位相振幅
誤差が算出され記憶される。

【００６３】このようにして算出された誤差信号、すな
わち、選択された受信系統の参照信号との位相と振幅の
差が例えばゼロになるように、重み付け補正手段２８が
重み付け値のオフセットを発生し、ウェイトテーブル１
８に加える。同様にして、残りのスイッチ手段３１ｂ，
３１ｃ，３１ｄが順次切り替えられ、すべての受信系統
が参照信号を基準として較正される。

【００６４】このように、この実施の形態においても無
線周波帯で参照信号とアンテナ素子にそれぞれ対応した
受信系統の受信信号の位相振幅誤差を検出し、キャリブ
レーションのための較正値はベースバンドで加える構成
にしたことで、簡易な方法で各アンテナ素子１１ａ〜１
１ｄ及び無線周波系統の位相差、振幅差を算出できる。
また、ベースバンドで重み付け手段１７に補正値を設定
するので精度良くキャリブレーションができる。

【００６５】また、ベースバンドで重み付け手段１７に
補正値を設定するので、ディジタル的補正することが容
易であり、より高い精度を確保したキャリブレーション
が可能になる。さらに、ディジタル信号処理でのキャリ
ブレーションの負担を減らしてあるため、高速の伝送速
度を持った広帯域の信号に対しても適用可能となる。

【００６６】さらに、製造時や工場出荷時あるいはシス
テム起動時などに外部アンテナ２９を用いてアンテナ素
子と無線周波系統を含めた精度の高いキャリブレーショ
ンを行い、その後の較正においては外部アンテナ２９を
使用せずにスイッチ手段３１ａ〜３１ｄを使用して簡易
な方法で無線周波系統の温度変化や経時変化による変化
分に対するキャリブレーションンが行うことができ、キ
ャリブレーション精度と効率の良さが確保される。

【００６７】なお、この場合において、外部アンテナ２
９から参照信号をアンテナ素子１１ａ〜１１ｄに供給し
た場合とスイッチ手段３１ａ〜３１ｄを切リ替えて参照
信号を受信系統に供給した場合の位相と振幅の特性の差
などを予め測定して、アンテナ素子１１ａ〜１１ｄの不
均一性に対する補正値を予め知っておけば、次に実際に
アンテナ設置後のキャリブレーションや２回目以降のキ
ャリブレーションで外部アンテナを用いない簡易な方法
で無線周波系統の温度変化や経時変化による変化分に対
する補正を行うことにより、より精度の高いキャリブレ
ーションが行えるようになる。

【００６８】なお、この実施の形態では各アンテナ素子
１１ａ〜１１ｄが受信した参照信号を各受信系統に順次
取り込むのにスイッチ手段２５ａ〜２５ｄを使用したが
必ずしもこれに限定するものではなく、スイッチ手段３
１ａ〜３１ｄを使用してもよい。この場合はスイッチ手
段２５ａ〜２５ｄを省略することができる。

【００６９】また、この実施の形態においては、帯域通
過フィルタ２２の出力を無線機のアンテナ入力端子に供
給しても、加算手段１９からの信号を図中点線で示すよ
うに無線機のベースバンド部に供給してもよい。

【００７０】（第４の実施の形態）なお、前述した実施
の形態と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明は
省略する。これは、図６に示すように、第１の実施の形
態と第２の実施の形態を合成し、さらに、スイッチ手段
２５ａ〜２５ｄの直前における各受信系統の受信信号を
選択的に２つ選択する選択手段３２、この選択手段３２
が選択した２つの信号を比較する第２の比較手段３３、
この第２の比較手段３３からの信号を取り込んで誤差信
号を発生する第２の誤差信号発生手段３４、この誤差信
号発生手段３４からの誤差信号に対応して重み付け値を
補正するための補正値を算出する第２の重み付け補正手
段３５を新たに設けたディジタル信号処理部３０２を設
けている。なお、比較手段２５を第１の比較手段とし、
誤差信号発生手段２６を第１の誤差信号発生手段とし、
重み付け補正手段２８を第１の重み付け補正手段として
いる。

【００７１】この指向性アンテナ装置は、前記参照信号
発生手段２４、スイッチ手段２５ａ〜２５ｄ、第１の比
較手段２５、第１の誤差信号発生手段２６、第１の重み
付け補正手段２８によって第１のキャリブレーション手
段を構成し、前記選択手段３２、第２の比較手段３３、
第２の誤差信号発生手段３４、第２の重み付け補正手段
３５によって第２のキャリブレーション手段を構成して
いる。前記外部アンテナ２９は、参照信号発生手段２４
で発生された参照信号を各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄ
に向けて放射するために用いられる。

【００７２】第１のキャリブレーション手段では、外部
アンテナ２９は、参照信号発生手段２４が発生する参照
信号を各アンテナ素子１１ａ〜１１ｄに向けて放射す
る。外部アンテナ２９から放射された参照信号は各アン
テナ素子１１ａ〜１１ｄによって受信されることにな
る。この時ウェイトテーブル１８は、例えばゼロに設定
され、重み付け手段１７の各重み付け処理部１７ａ〜１
７ｄの初期値は、例えばゼロに設定される。

【００７３】また、第１のキャリブレーション手段で
は、キャリブレーションが受信系統毎に順に行われるこ
とから、先ず、スイッチ手段２５ａ〜２５ｄのうち、１
つだけ選択されてオンになる。例えば、スイッチ２５ａ
が選択されると、ローノイズアンプ１２ａ、周波数ダウ
ンコンバータ１４ａ、帯域通過フィルタ１５ａ、Ａ／Ｄ
変換器１６ａからなる受信系統の受信信号のみが重み付
け手段１７の重み付け処理部１７ａによって重み付けさ
れた後、加算手段１９へ送られる。

【００７４】そして、加算手段１９は、重み付け処理部
１７ａで重み付けされた出力信号をそのままＤ／Ａ変換
器２０に送り、このＤ／Ａ変換器２０でＤ／Ａ変換さ
れ、続いて、周波数アップコンバータ２１にて受信した
元の無線周波の周波数にアップコンバートされ、帯域通
過フィルタ２２を介して出力される。そして、この出力
は第１の比較手段２６にフィードバックされ参照信号発
生手段２４からの参照信号と比較される。

【００７５】比較手段２６からの出力は第１の誤差信号
発生手段２７に導かれ、選択された無線周波受信系統の
受信信号と参照信号発生手段２４からの参照信号との位
相振幅誤差が算出され記憶される。そして、この無線周
波受信系統の受信信号と参照信号発生手段２４からの参
照信号との位相振幅誤差がゼロになるように第１の重み
付け補正手段２８が、重み付け手段１７で使用する重み
付け値を補正するオフセットを発生しウェイトテーブル
１８に加える。

【００７６】同様にスイッチ手段２５ｂ、２５ｃ、２５
ｄを１つずつ順にオンして、各無線周波系統の受信信号
と参照信号発生手段２４からの参照信号との位相振幅誤
差を第１の誤差信号発生手段２７で算出し、参照信号と
の位相振幅誤差が例えばゼロになるように第１の重み付
け補正手段２８が重み付け手段１７の重み付け処理部１
７ｂ、１７ｃ、１７ｄで使用する重み付け値を補正する
オフセットを発生しウェイトテーブル１８に加える。こ
のようにしてすべての無線周波系統が参照信号を基準と
して較正されることになる。

【００７７】一方、第２のキャリブレーション手段で
は、参照信号発生手段２４からの参照信号は、スイッチ
手段３１ａ〜３１ｄを通して供給される。そして、図７
に示すように、各受信系統のうち、任意の２つの系統が
選択手段３２で選択された後、第２の比較手段３３で比
較される。どれか一つの系統を基準の振幅位相とすれ
ば、いくつかの組み合わせの比較を行うことによって、
その基準の系統に対する他の系統の振幅位相誤差が第２
の誤差信号発生手段３４によって算出され、位相誤差記
憶部３４１、振幅誤差記憶部３４２にそれぞれ記憶され
る。

【００７８】このようにして算出された、基準の系統と
の位相と振幅の差である誤差信号がゼロになるように、
第２の重み付け補正手段３４が重み付け値のオフセット
を発生し、これにより第１の重み付け補正手段２８の誤
差値を修正しウェイトテーブル１８に加える。すなわ
ち、第２の重み付け補正手段２８では、第２の誤差信号
発生手段３４で検出した各系統の位相振幅誤差分をウェ
イトテーブル１８に記憶された重み付け値にオフセット
値を加えることで相殺するように、各系統の位相振幅誤
差分を重み付け値のオフセット値に変換し、保持する。
そして、この変換したオフセット値で第１の重み付け補
正手段２８に保持されているオフセット値を修正してウ
ェイトテーブル１８の各系統の重み付け値に加えられ
る。

【００７９】このようにこの実施の形態では、第１、第
２の２つのキャリブレーション手段を持つため、これら
を適宜使い分けることができる。例えば、主としてシス
テム起動時などにおいては外部アンテナ２９を使用した
第１のキャリブレーション手段によるキャリブレーショ
ンを行い、それらを補完するかたちで、その後は通信動
作の合間に第２のキャリブレーション手段によるキャリ
ブレーションを行うという使用ができる。

【００８０】このように、この実施の形態においても無
線周波帯で参照信号とアンテナ素子にそれぞれ対応した
受信系統の受信信号の位相振幅誤差を検出し、キャリブ
レーションのための較正値はベースバンドで加える構成
にしたので、簡易な方法で各アンテナ素子１１ａ〜１１
ｄ及び無線周波系統の位相差、振幅差を算出できる。

【００８１】また、ベースバンドで重み付け手段１７に
補正値を設定するので、ディジタル的に補正することが
容易であり、より高い精度を確保したキャリブレーショ
ンが可能になる。さらに、ディジタル信号処理でのキャ
リブレーションの負担を減らしてあるため、高速の伝送
速度を持った広帯域の信号に対しても適用可能となる。

【００８２】さらに、第１のキャリブレーション手段を
用いてアンテナ素子と無線周波系統を含めた精度の高い
キャリブレーションを行い、その後は、この結果を経時
的にあるいは周囲環境変化に応じて補正することによっ
て、キャリブレーションの簡易性と精度が確保されるこ
とになる。

【００８３】なお、第２のキャリブレーション手段によ
るキャリブレーションは、既に第１のキャリブレーショ
ン手段によるキャリブレーションが行われ、第１の重み
付けがなされた系統に適用することでより効果的とな
る。なお、この実施の形態においては、帯域通過フィル
タ２２の出力を無線機のアンテナ入力端子に供給して
も、加算手段１９からの信号を図中点線で示すように無
線機のベースバンド部に供給してもよい。

【００８４】図８は第１のキャリブレーション手段と第
２のキャリブレーション手段を効果的に使用する一例の
流れ図を示し、これは、まず、Ｓ１１にて、システムを
起動し、Ｓ１２にて、第１のキャリブレーション手段を
使用して重み付け値の較正を行い、その後、Ｓ１３に
て、周囲環境の変化などが起こって較正が必要と判断す
ると、Ｓ１４にて、第２のキャリブレーション手段を使
用して較正を行う。このとき、第１のキャリブレーショ
ン手段で求めたオフセット値との差分が計算され、新た
なオフセット値として計算される。

【００８５】また、第１のキャリブレーション手段で求
めたオフセット値と第２のキャリブレーション手段で求
めたオフセット値との差から各アンテナ素子１１ａ〜１
１ｄの特性を知ることができるようになるため、第２の
キャリブレーション手段によるキャリブレーション時に
は、この特性を予め考慮して加えておくことも可能にな
る。

【００８６】このように、事前に第１のキャリブレーシ
ョン手段で精度の高い較正を行うとともにアンテナ特性
を求めておき、その後システム稼動時には、システム動
作の合間を縫って第２のキャリブレーション手段により
オフセット値を周囲環境に合わせて補正とすることで、
簡易性と精度を確保したキャリブレーションが可能にな
る。

【００８７】図９は第１のキャリブレーション手段と第
２のキャリブレーション手段を効果的に使用する他の例
の流れ図を示し、これは、まず、Ｓ２１にて、システム
を起動し、Ｓ２２にて、第１のキャリブレーション手段
を使用して重み付け値の較正を行い、その後、Ｓ２３に
て、周囲環境の変化などが起こって較正が必要と判断す
ると、Ｓ２４にて、第２のキャリブレーション手段を使
用して較正を行う。そして、周囲環境の変化を第２のキ
ャリブレーション手段で検出する誤差量の大小で判断
し、Ｓ２５にて、誤差量が大きく周囲環境に補正値が適
さなくなったと判断すると、Ｓ２２に戻って、再び精度
の高い第１のキャリブレーション手段によるキャリブレ
ーションを行う。また、誤差量が小さい場合は第２のキ
ャリブレーション手段でそのままキャリブレーションを
継続する。

【００８８】このように、必要に応じて、第１のキャリ
ブレーションで精度の高い較正を行い、かつアンテナ特
性を求めておき、その後システム稼動時には、システム
動作の合間を縫って第２のキャリブレーション方法でオ
フセット値を補正とすることで、簡易で高精度のキャリ
ブレーションが実現できるようになる。

【００８９】なお、前述した各実施の形態においては、
重み付け値を事前計算するタイプのアレーアンテナに適
用した一例を説明したが、重み付け値を逐次更新するタ
イプのアレーアンテナに対しても本発明は有効である。
また、前述した各実施の形態においては、アレーアンテ
ナの素子数を４本とした例について述べたがこれに限定
するものではない。また、アレーアンテナの形状や配置
も限定されるものではない。

【００９０】

【発明の効果】請求項１乃至７記載の発明によれば、各
アンテナ素子や高周波受信系統に起因する位相差、振幅
差を補正する補正値を簡単に算出でき、かつ算出した補
正値を使って各素子の位相差、振幅差を精度良く補正す
ることができる指向性アンテナ装置を提供できる。

【００９１】また、請求項３乃至６記載の発明によれ
ば、さらに、アンテナ素子及び無線周波受信系統を含め
た制度の高いキャリブレーションと、無線周波受信系統
の経時変化を補正するためのキャリブレーションを使い
分けることが可能となり、有効なキャリブレーションが
できる指向性アンテナ装置を提供できる。

【００９２】また、請求項８及び９記載の発明によれ
ば、各アンテナ素子や高周波受信系統に起因する位相
差、振幅差を補正する補正値を簡単に算出でき、かつ算
出した補正値を使って各素子の位相差、振幅差を精度良
く補正することができる指向性アンテナ装置のキャリブ
レーション方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図。

【図２】同実施の形態における要部の具体的構成を示す
ブロック図。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。

【図５】同実施の形態におけるキャリブレーション制御
を示す流れ図。

【図６】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図。

【図７】同実施の形態における第２のキャリブレーショ
ン手段の具体的構成を示すブロック図。

【図８】同実施の形態におけるキャリブレーション制御
の一例を示す流れ図。

【図９】同実施の形態におけるキャリブレーション制御
の他の例を示す流れ図。

【図１０】従来例を示すブロック図。

【符号の説明】

１１ａ〜１１ｄ…アンテナ素子 １４ａ〜１４ｄ…周波数ダウンコンバータ（第１の受信
周波数変換手段） １７…重み付け手段 １７ａ〜１７ｄ…重み付け処理部 １８…ウェイトテーブル １９…加算手段 ２１…周波数アップコンバータ（第２の受信周波数変換
手段） ２４…参照信号発生手段 ２５ａ〜２５ｄ…スイッチ手段 ２６…比較手段 ２７…誤差信号発生手段 ２８…重み付け補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA04 AA05 AA11 DB02 DB03 EA04 FA06 FA13 FA14 FA23 FA24 FA26 FA29 FA30 FA31 FA33 GA01 JA10 5K059 CC04 DD35

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアンテナ素子にそれぞれ対応した
   受信系統に、前記各アンテナ素子からの受信信号の周波
   数をそれぞれ低い周波数に変換する第１の受信周波数変
   換手段及びこの第１受信周波数変換手段からの各受信信
   号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値を使用して重み付
   けを行う重み付け手段を含み、この各受信系統の重み付
   け手段によって重み付けされた各受信信号を加算手段に
   より加算する指向性アンテナ装置において、 参照信号を発生する参照信号発生手段と、前記各アンテ
   ナ素子からの受信信号の一つを対応する受信系統に通過
   させるスイッチ手段と、前記加算手段からの出力信号を
   受信信号の元の周波数に変換する第２の受信周波数変換
   手段と、この第２の受信周波数変換手段からの出力信号
   と前記参照信号発生手段からの参照信号を比較し前記重
   み付け手段の重み付け値を調整する調整手段を備え、 前記参照信号発生手段から発生する参照信号を外部アン
   テナを介して前記各アンテナ素子で受信し、前記スイッ
   チ手段により前記各アンテナ素子からの受信信号を対応
   する受信系統に順次通過させ、そのときの前記第２の受
   信周波数変換手段からの出力信号と前記参照信号発生手
   段からの参照信号との位相と振幅の誤差が等しくなるよ
   うに前記調整手段により前記重み付け手段の各重み付け
   値を順次調整することを特徴とする指向性アンテナ装
   置。
2. 【請求項２】 複数のアンテナ素子にそれぞれ対応した
   受信系統に、前記各アンテナ素子からの受信信号の周波
   数をそれぞれ低い周波数に変換する第１の受信周波数変
   換手段及びこの第１受信周波数変換手段からの各受信信
   号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値を使用して重み付
   けを行う重み付け手段を含み、この各受信系統の重み付
   け手段によって重み付けされた各受信信号を加算手段に
   より加算する指向性アンテナ装置において、 参照信号を発生する参照信号発生手段と、前記各受信系
   統の一つに前記参照信号発生手段からの参照信号を選択
   的に供給するスイッチ手段と、前記加算手段からの出力
   信号を受信信号の元の周波数に変換する第２の受信周波
   数変換手段と、この第２の受信周波数変換手段からの出
   力信号と前記参照信号発生手段からの参照信号を比較し
   前記重み付け手段の重み付け値を調整する調整手段を備
   え、 前記スイッチ手段により前記各受信系統に前記参照信号
   発生手段からの参照信号を順次供給し、そのときの前記
   第２の受信周波数変換手段からの出力信号と前記参照信
   号発生手段からの参照信号との位相と振幅の誤差が等し
   くなるように前記調整手段により前記重み付け手段の各
   重み付け値を順次調整することを特徴とする指向性アン
   テナ装置。
3. 【請求項３】 複数のアンテナ素子にそれぞれ対応した
   受信系統に、前記各アンテナ素子からの受信信号の周波
   数をそれぞれ低い周波数に変換する第１の受信周波数変
   換手段及びこの第１受信周波数変換手段からの各受信信
   号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値を使用して重み付
   けを行う重み付け手段を含み、この各受信系統の重み付
   け手段によって重み付けされた各受信信号を加算手段に
   より加算する指向性アンテナ装置において、 参照信号を発生する参照信号発生手段と、前記各アンテ
   ナ素子からの受信信号の一つを対応する受信系統に通過
   させる第１のスイッチ手段と、前記各受信系統の一つに
   前記参照信号発生手段からの参照信号を選択的に供給す
   る第２のスイッチ手段と、前記加算手段からの出力信号
   を受信信号の元の周波数に変換する第２の受信周波数変
   換手段と、この第２の受信周波数変換手段からの出力信
   号と前記参照信号発生手段からの参照信号を比較し前記
   重み付け手段の重み付け値を調整する調整手段を備え、 前記参照信号発生手段から発生する参照信号を外部アン
   テナを介して前記各アンテナ素子で受信した場合は、前
   記第１のスイッチ手段により前記各アンテナ素子からの
   受信信号を対応する受信系統に順次通過させ、そのとき
   の前記第２の受信周波数変換手段からの出力信号と前記
   参照信号発生手段からの参照信号との位相と振幅の誤差
   が等しくなるように前記調整手段により前記重み付け手
   段の各重み付け値を順次調整し、 また、前記スイッチ手段により前記各受信系統に前記参
   照信号発生手段からの参照信号を順次供給した場合は、
   そのときの前記第２の受信周波数変換手段からの出力信
   号と前記参照信号発生手段からの参照信号との位相と振
   幅の誤差が等しくなるように前記調整手段により前記重
   み付け手段の各重み付け値を順次調整することを特徴と
   する指向性アンテナ装置。
4. 【請求項４】 複数のアンテナ素子にそれぞれ対応した
   受信系統に、前記各アンテナ素子からの受信信号の周波
   数をそれぞれ低い周波数に変換する第１の受信周波数変
   換手段及びこの第１受信周波数変換手段からの各受信信
   号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値を使用して重み付
   けを行う重み付け手段を含み、この各受信系統の重み付
   け手段によって重み付けされた各受信信号を加算手段に
   より加算する指向性アンテナ装置において、 参照信号を発生する参照信号発生手段と、前記各アンテ
   ナ素子からの受信信号の一つを対応する受信系統に通過
   させる第１のスイッチ手段と、前記各受信系統のそれぞ
   れに前記参照信号発生手段からの参照信号を供給する第
   ２のスイッチ手段と、前記加算手段からの出力信号を受
   信信号の元の周波数に変換する第２の受信周波数変換手
   段と、この第２の受信周波数変換手段からの出力信号と
   前記参照信号発生手段からの参照信号を比較し前記重み
   付け手段の重み付け値を調整する第１の調整手段と、前
   記重み付け手段で重み付けされた各受信信号を比較し前
   記重み付け手段の重み付け値を調整する第２の調整手段
   とを備え、 前記参照信号発生手段から発生する参照信号を外部アン
   テナを介して前記各アンテナ素子で受信した場合は、前
   記第１のスイッチ手段により前記各アンテナ素子からの
   受信信号を対応する受信系統に順次通過させ、そのとき
   の前記第２の受信周波数変換手段からの出力信号と前記
   参照信号発生手段からの参照信号との位相と振幅の誤差
   が等しくなるように前記第１の調整手段により前記重み
   付け手段の各重み付け値を順次調整し、 また、前記第２のスイッチ手段により前記各受信系統に
   前記参照信号発生手段からの参照信号を供給した場合
   は、そのときの前記重み付け手段で重み付けされた各受
   信信号間の誤差が等しくなるように前記第２の調整手段
   により前記重み付け手段の各重み付け値を調整すること
   を特徴とする指向性アンテナ装置。
5. 【請求項５】 最初に、参照信号発生手段から発生する
   参照信号を外部アンテナを介して各アンテナ素子で受信
   して第１のスイッチ手段により前記各アンテナ素子から
   の受信信号を対応する受信系統に順次通過させ、そのと
   きの第２の受信周波数変換手段からの出力信号と前記参
   照信号発生手段からの参照信号との位相と振幅の誤差が
   等しくなるように第１の調整手段により重み付け手段の
   各重み付け値を順次調整し、所定時間経過後において、
   第２のスイッチ手段により各受信系統に前記参照信号発
   生手段からの参照信号を供給した場合は、そのときの前
   記重み付け手段で重み付けされた各受信信号間の誤差が
   等しくなるように第２の調整手段により前記重み付け手
   段の各重み付け値を調整することを特徴とする請求項４
   記載の指向性アンテナ装置。
6. 【請求項６】 第２の調整手段が調整する重み付け手段
   で重み付けされた各受信信号間の誤差が所定値よりも大
   きくなった場合は、参照信号発生手段から発生する参照
   信号を外部アンテナを介して各アンテナ素子で受信して
   第１のスイッチ手段により前記各アンテナ素子からの受
   信信号を対応する受信系統に順次通過させ、そのときの
   第２の受信周波数変換手段からの出力信号と前記参照信
   号発生手段からの参照信号との位相と振幅の誤差が等し
   くなるように第１の調整手段により重み付け手段の各重
   み付け値を順次調整することを特徴とする請求項５記載
   の指向性アンテナ装置。
7. 【請求項７】 それぞれの受信系統において、第１の受
   信周波数変換手段にて周波数変換された受信信号をディ
   ジタル信号に変換するアナログ／ディジタル信号変換手
   段と、加算手段からの出力信号をアナログ信号に変換す
   るディジタル／アナログ信号変換手段を設け、重み付け
   手段はディジタル信号に変換された受信信号に位相と振
   幅に重み付けを行うことを特徴とする請求項１乃至４の
   いずれか１記載の指向性アンテナ装置。
8. 【請求項８】 複数のアンテナ素子にそれぞれ対応した
   受信系統に、前記各アンテナ素子からの受信信号の周波
   数をそれぞれ低い周波数に変換する受信周波数変換手段
   及びこの第１受信周波数変換手段からの各受信信号の位
   相と振幅にそれぞれ重み付け値を使用して重み付けを行
   う重み付け手段を含み、この各受信系統の重み付け手段
   によって重み付けされた各受信信号を加算手段により加
   算する指向性アンテナ装置において、 参照信号を前記各アンテナ素子に受信させ、この受信信
   号を対応する受信系統に順次通過させ、そのときに前記
   加算手段から順次出力される出力信号を受信信号の元の
   周波数に変換させた後、この信号と前記参照信号との位
   相と振幅の誤差が等しくなるように前記重み付け手段の
   各重み付け値を順次調整することを特徴とする指向性ア
   ンテナ装置のキャリブレーション方法。
9. 【請求項９】 複数のアンテナ素子にそれぞれ対応した
   受信系統に、前記各アンテナ素子からの受信信号の周波
   数をそれぞれ低い周波数に変換する第１の受信周波数変
   換手段及びこの第１受信周波数変換手段からの各受信信
   号の位相と振幅にそれぞれ重み付け値を使用して重み付
   けを行う重み付け手段を含み、この各受信系統の重み付
   け手段によって重み付けされた各受信信号を加算手段に
   より加算する指向性アンテナ装置において、 参照信号を前記各受信系統に順次供給し、そのときに前
   記加算手段から順次出力される出力信号を受信信号の元
   の周波数に変換させた後、この信号と前記参照信号との
   位相と振幅の誤差が等しくなるように前記重み付け手段
   の各重み付け値を順次調整することを特徴とする指向性
   アンテナ装置のキャリブレーション方法。