JP2003124731A - Adaptive array antenna and calibration method therefor - Google Patents
Adaptive array antenna and calibration method thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はアダプティブアレー
アンテナ及びそのキャリブレーション方法に関し、送受
信ともに指向性制御を行うアダプティブアレーアンテナ
に適用して好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive array antenna and a calibration method thereof, which is suitable for application to an adaptive array antenna that controls directivity in both transmission and reception.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、指向性を可変し得るアンテナとし
てアダプティブアレーアンテナが広く用いられている。
アダプティブアレーアンテナにおいては、複数のアンテ
ナ素子をアレイ状に配置し、各アンテナ素子で受信した
信号に対しそれぞれ適当な重み係数を掛け合わせて重み
付けをした後合成することにより、複数のアンテナ素子
全体の受信指向性パターンを制御するとともに、受信時
に用いた各重み係数を送信信号に掛け合わせた後対応す
るアンテナ素子から送信することにより、受信指向性パ
ターンと等しい送信指向性パターンで送信信号を送信す
るようになされている。2. Description of the Related Art In recent years, an adaptive array antenna has been widely used as an antenna whose directivity can be changed.
In an adaptive array antenna, multiple antenna elements are arranged in an array, and the signals received by each antenna element are multiplied by appropriate weighting factors, respectively, weighted, and then combined to synthesize the entire antenna element. While controlling the reception directivity pattern, the transmission signal is transmitted with a transmission directivity pattern equal to the reception directivity pattern by multiplying the transmission signal by each weighting coefficient used during reception and then transmitting from the corresponding antenna element. It is done like this.
【０００３】ところが実際上アダプティブアレーアンテ
ナにおいては、送受信系を構成する各素子の特性や線路
長のばらつき等の原因により、受信時に算出した重み係
数をそのまま送信時に使用しても、受信指向性パターン
と送信指向性パターンとは一致しない。In practice, however, in an adaptive array antenna, even if the weighting factor calculated at the time of transmission is used as it is at the time of transmission, the reception directivity pattern is caused due to the characteristics of each element constituting the transmission / reception system and the variation of the line length. And the transmission directivity pattern do not match.
【０００４】このようなばらつきを補償するため、アダ
プティブアレーアンテナにおいてはあらかじめキャリブ
レーションと呼ばれる補正値算出処理を行っておき、こ
のとき得られた補正値を用いて重み係数を補正すること
により、受信指向性パターンと送信指向性パターンとを
一致させるようになされている。In order to compensate for such a variation, a correction value calculation process called calibration is performed in advance in the adaptive array antenna, and the weighting coefficient is corrected using the correction value obtained at this time to receive the signal. The directivity pattern and the transmission directivity pattern are made to match.
【０００５】かかるアダプティブアレーアンテナのキャ
リブレーションにおいては、装置内キャリブレーション
方式と装置外キャリブレーション方式の２種類のキャリ
ブレーション方式が用いられている。In the calibration of such an adaptive array antenna, two types of calibration methods, that is, an in-apparatus calibration method and an out-of-apparatus calibration method are used.
【０００６】まず、装置内キャリブレーション方式を図
３を用いて説明する。図３において、１は全体としてア
ダプティブアレーアンテナを示し、全体として素子数Ｎ
のアレーアンテナを構成するアンテナ素子３Ａ〜３Ｎを
有している。アンテナ素子３Ａ〜３Ｎには、それぞれア
ンテナ共用器４Ａ〜４Ｎを介して送信部５Ａ〜５Ｎ及び
受信部６Ａ〜６Ｎが接続されている。First, the in-apparatus calibration method will be described with reference to FIG. In FIG. 3, 1 denotes an adaptive array antenna as a whole, and the number of elements N as a whole.
The antenna elements 3A to 3N that form the array antenna are included. Transmitters 5A to 5N and receivers 6A to 6N are connected to the antenna elements 3A to 3N via antenna duplexers 4A to 4N, respectively.
【０００７】キャリブレーション時において、基準信号
発生部７は所定の基準信号Ｓ７を各送信部５Ａ〜５Ｎ及
び比較演算部８に供給する。各送信部５Ａ〜５Ｎは基準
信号Ｓ７に対してそれぞれ所定の変調処理等を行って基
準信号波を生成し、これを対応するアンテナ共用器４Ａ
〜４Ｎに供給する。At the time of calibration, the reference signal generator 7 supplies a predetermined reference signal S7 to each of the transmitters 5A-5N and the comparison calculator 8. Each of the transmitters 5A to 5N performs a predetermined modulation process or the like on the reference signal S7 to generate a reference signal wave, and the reference signal wave is transmitted to the corresponding antenna duplexer 4A.
Supply ~ 4N.
【０００８】アンテナ共用器４Ａ〜４Ｎは通常の送受信
時とは異なり、送信部５Ａ〜５Ｎから供給された基準信
号波を受信部５Ａ〜５Ｎに折り返す。受信部６Ａ〜６Ｎ
はアンテナ共用器４Ａ〜４Ｎから供給された基準信号波
を復調して受信基準信号Ｓ６Ａ〜Ｓ６Ｎを生成し、これ
を比較演算部８に供給する。The antenna duplexers 4A to 4N return the reference signal waves supplied from the transmitters 5A to 5N to the receivers 5A to 5N, unlike in normal transmission and reception. Receivers 6A to 6N
Supplies demodulated reference signal waves supplied from the antenna duplexers 4A to 4N to generate reception reference signals S6A to S6N, and supplies them to the comparison operation unit 8.
【０００９】比較演算部８は、送信部〜アンテナ共用器
〜受信部の経路を経由した各受信基準信号信号Ｓ６Ａ〜
Ｓ６Ｎと、基準信号発生部７から直接供給された基準信
号Ｓ７とを比較することにより、アンテナ素子を含まな
い各送受信系の特性のばらつきを検出し、これを比較情
報Ｓ８として移相振幅演算部９に供給する。The comparison / calculation unit 8 receives each of the reception reference signal signals S6A through the paths of the transmission unit-antenna duplexer-reception unit.
By comparing S6N with the reference signal S7 directly supplied from the reference signal generator 7, the variation in the characteristics of each transmission / reception system not including the antenna element is detected, and this is used as comparison information S8 as the phase shift amplitude calculator. Supply to 9.
【００１０】移相振幅演算部９は比較情報Ｓ８に基づい
て重み係数Ｓ９Ａ〜Ｓ９Ｎを補正して更新し、これを対
応する各受信部６Ａ〜６Ｎに供給し、かくしてアダプテ
ィブアレーアンテナ１は送受信系のばらつきを補正す
る。The phase shift amplitude calculator 9 corrects and updates the weighting factors S9A to S9N based on the comparison information S8, and supplies the weighting factors S9A to S9N to the corresponding receivers 6A to 6N. Thus, the adaptive array antenna 1 transmits and receives signals. Correct the variation of.
【００１１】次に、装置外キャリブレーション方式を図
４を用いて説明する。この装置外キャリブレーションに
おいては、アダプティブアレーアンテナ１に加えて送受
信装置１０が用いられる。Next, the external calibration method will be described with reference to FIG. In this extra-device calibration, the transmitting / receiving device 10 is used in addition to the adaptive array antenna 1.
【００１２】アダプティブアレーアンテナ１の基準信号
発生部７は、装置内キャリブレーションと同様に、基準
信号Ｓ７を各送信部５Ａ〜５Ｎ及び比較演算部８に供給
する。各送信部５Ａ〜５Ｎは基準信号Ｓ７に対してそれ
ぞれ所定の変調処理等を行って基準信号波を生成し、こ
れを対応するアンテナ共用器４Ａ〜４Ｎに供給する。The reference signal generator 7 of the adaptive array antenna 1 supplies the reference signal S7 to each of the transmitters 5A-5N and the comparison calculator 8 in the same manner as in the apparatus calibration. Each of the transmitters 5A to 5N performs a predetermined modulation process or the like on the reference signal S7 to generate a reference signal wave, and supplies the reference signal wave to the corresponding antenna duplexers 4A to 4N.
【００１３】ここでアンテナ共用器４Ａ〜４Ｎは装置内
キャリブレーションとは異なり、基準信号波を対応する
アンテナ素子３Ａ〜３Ｎに供給し、当該アンテナ素子３
Ａ〜３Ｎを介して空間に送信する。Here, the antenna duplexer 4A to 4N supplies a reference signal wave to the corresponding antenna element 3A to 3N, which is different from the calibration in the apparatus, and the antenna element 3A to 3N is supplied.
Transmit to space via A-3N.
【００１４】送受信装置１０は、各アンテナ素子３Ａ〜
３Ｎから送信された基準信号波を受信し、これを再送信
する。The transmitting / receiving device 10 includes antenna elements 3A to 3A.
The reference signal wave transmitted from 3N is received and retransmitted.
【００１５】アンテナ共用器４Ａ〜４Ｎは、アンテナ素
子３Ａ〜３Ｎを介して受信した送受信装置１０からの基
準信号波を受信部６Ａ〜６Ｎに供給する。受信部６Ａ〜
６Ｎは基準信号波を復調して受信基準信号Ｓ６Ａ〜Ｓ６
Ｎを生成し、これを比較演算部８に供給する。The antenna duplexers 4A to 4N supply the reference signal waves from the transmitter / receiver 10 received via the antenna elements 3A to 3N to the receivers 6A to 6N. Receiving unit 6A-
6N demodulates the reference signal wave to receive reference signals S6A to S6
N is generated and supplied to the comparison operation unit 8.
【００１６】比較演算部８は、送信部〜アンテナ共用器
〜アンテナ素子〜送受信装置〜アンテナ素子〜アンテナ
共用器〜受信部の経路を経由した各受信基準信号Ｓ６Ａ
〜Ｓ６Ｎと、基準信号発生部７から直接供給された基準
信号Ｓ７とを比較することにより、アンテナ素子及び電
波伝搬空間を含んだ各送受信系の特性のばらつきを検出
し、これを比較情報Ｓ８として移相振幅演算部９に供給
する。The comparison / calculation unit 8 receives each reference signal S6A via the paths of the transmitter, the antenna duplexer, the antenna element, the transmitter / receiver, the antenna element, the antenna duplexer, and the receiver.
~ S6N is compared with the reference signal S7 directly supplied from the reference signal generation unit 7 to detect variations in characteristics of each transmission / reception system including the antenna element and the radio wave propagation space, and this is used as comparison information S8. It is supplied to the phase shift amplitude calculation unit 9.
【００１７】移相振幅演算部９は比較情報Ｓ８に基づい
て重み係数Ｓ９Ａ〜Ｓ９Ｎを補正して更新し、これを対
応する各受信部６Ａ〜６Ｎに供給し、かくしてアダプテ
ィブアレーアンテナ１は送受信系のばらつきを補正す
る。The phase shift amplitude calculator 9 corrects and updates the weighting factors S9A to S9N based on the comparison information S8, and supplies the weighting factors S9A to S9N to the corresponding receivers 6A to 6N. Thus, the adaptive array antenna 1 transmits and receives signals. Correct the variation of.
【００１８】[0018]
【発明が解決しようとする課題】ここで上述した装置内
キャリブレーション方式においては、基準信号波をアン
テナ共用器４Ａ〜４Ｎで折り返して受信部５Ａ〜５Ｎに
供給し、これを復調した受信基準信号Ｓ６Ａ〜Ｓ６Ｎに
基づいて各送受信系の特性のばらつきを検出している。
このため装置内キャリブレーション方式においてはアン
テナ素子を含まない状態でキャリブレーションが行わ
れ、これにより適切なキャリブレーションを行い得ない
という問題があった。In the in-apparatus calibration method described above, the reference signal wave is returned by the antenna duplexers 4A to 4N and supplied to the receiving units 5A to 5N, and the received reference signal is demodulated. Variations in the characteristics of each transmission / reception system are detected based on S6A to S6N.
Therefore, in the in-apparatus calibration method, there is a problem that the calibration is performed without including the antenna element, and thus the appropriate calibration cannot be performed.
【００１９】また、上述した装置外キャリブレーション
方式においては、アンテナ素子３Ａ〜３Ｎを介して送信
した基準信号波を送受信装置１０で再送信し、当該再送
信された基準信号波を受信して復調した受信基準信号Ｓ
６Ａ〜Ｓ６Ｎに基づいて各送受信系の特性のばらつきを
検出している。このため装置外キャリブレーション方式
においては、アンテナ素子に加え、アンテナ素子〜送受
信装置〜アンテナ素子間の電波伝搬環境をも含めた状態
でキャリブレーションが行われており、電波伝搬環境の
変動がキャリブレーション結果に影響を及ぼすことによ
り、適切なキャリブレーションを行い得ないという問題
があった。Further, in the above-mentioned apparatus calibration method, the reference signal wave transmitted via the antenna elements 3A to 3N is retransmitted by the transmitting / receiving apparatus 10, and the retransmitted reference signal wave is received and demodulated. Received reference signal S
6A to S6N are used to detect variations in the characteristics of each transmission / reception system. Therefore, in the calibration method outside the device, in addition to the antenna element, the calibration is performed in a state that includes the radio wave propagation environment between the antenna element, the transmission / reception device, and the antenna element. There is a problem that proper calibration cannot be performed due to the influence on the result.
【００２０】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、適切なキャリブレーションを行い得るアダプティブ
アレーアンテナ及びそのキャリブレーション方法を提案
しようとするものである。The present invention has been made in consideration of the above points, and it is an object of the present invention to propose an adaptive array antenna capable of performing appropriate calibration and a calibration method thereof.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、複数のアンテナ素子で構成された
アレーアンテナと、対応するアンテナ素子を介して受信
信号を受信した後個別の重み係数を掛け合わせて出力す
る複数の受信手段と、対応する個別の重み係数を送信信
号に掛け合わせ対応するアンテナ素子を介して送信する
複数の送信手段とを有するアダプティブアレーアンテナ
のキャリブレーション方法において、複数のアンテナ素
子間を短絡し、複数の送信手段のうちの一つに基準信号
を供給することにより当該送信手段に対応するアンテナ
素子から他のアンテナ素子に当該基準信号を送信し、ア
ンテナ素子を介して受信した基準信号と、基準信号供給
手段から直接供給された基準信号とを比較して受信手段
及び送信手段の特性を評価し、当該評価結果に基づいて
重み係数を補正するようにしたことにより、アンテナ素
子を含み、かつ電波伝搬環境の影響を受けない適切なキ
ャリブレーションを行うことができる。In order to solve the above problems, the present invention provides an array antenna composed of a plurality of antenna elements and individual weighting factors after receiving a received signal via the corresponding antenna elements. In a calibration method of an adaptive array antenna, which has a plurality of receiving means for multiplying and outputting, and a plurality of transmitting means for multiplying a corresponding individual weighting coefficient to a transmission signal and transmitting via a corresponding antenna element, a plurality of By short-circuiting the antenna elements and supplying the reference signal to one of the plurality of transmitting means, the reference signal is transmitted from the antenna element corresponding to the transmitting means to another antenna element, and via the antenna element. The received reference signal is compared with the reference signal directly supplied from the reference signal supply means to compare the characteristics of the reception means and the transmission means. Evaluates, by which is adapted to correct the weighting coefficient based on the evaluation result, wherein the antenna element, and it is possible to perform proper calibration is not affected by the radio wave propagation environment.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００２３】（１）アダプティブアレーアンテナの全体
構成
図３及び図４との共通部分に同一符号を付して示す図１
において、２０は全体として本発明を適用したアダプテ
ィブアレーアンテナを示し、アンテナ素子３Ａ〜３Ｎに
代えてアレーパッチアンテナ２１が設けられているこ
と、送受信系統が２系統のみであること、及びキャリブ
レーション制御部２２が設けられていること以外は図３
及び図４に示すアダプティブアレーアンテナ１と同一で
ある。(1) Overall structure of adaptive array antenna FIG. 1 in which the same parts as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals.
In the figure, 20 denotes an adaptive array antenna to which the present invention is applied as a whole, an array patch antenna 21 is provided in place of the antenna elements 3A to 3N, there are only two transmission / reception systems, and calibration control is performed. 3 except that the portion 22 is provided.
And the same as the adaptive array antenna 1 shown in FIG.
【００２４】図２はアレーパッチアンテナ２１の構成を
示し、長方形板状の誘電体２４の下面全面に金属パター
ンでなる接地導体板２５が配置されているとともに、当
該誘電体２４の上面には、矩形状の金属パターンでなる
２個のパッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂが所定間隔を
隔てて配置されている。FIG. 2 shows the structure of the array patch antenna 21. A ground conductor plate 25 made of a metal pattern is arranged on the entire lower surface of a rectangular plate-shaped dielectric body 24, and an upper surface of the dielectric body 24 is Two patch antenna units 26A and 26B each having a rectangular metal pattern are arranged at a predetermined interval.
【００２５】このパッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂの
下面の所定位置にある給電点２７Ａ及び２７Ｂには、そ
れぞれ同軸ケーブル２８Ａ及び２８Ｂの中心導体２９Ａ
及び２９Ｂが接続されている。なお中心導体２９Ａ及び
２９Ｂは、誘電体２４及び接地導体板２５に穿設された
貫通穴に挿通されており、当該誘電体２４及び接地導体
板２５と接触しないようになされている。さらに中心導
体２８Ａ及び２８Ｂはそれぞれアンテナ共用器４Ａ及び
４Ｂに接続されており、かくしてアレーパッチアンテナ
２１は、パッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂをアンテナ
素子とした素子数２のアレーアンテナを構成している。The center conductors 29A of the coaxial cables 28A and 28B are respectively provided at the feeding points 27A and 27B at predetermined positions on the lower surfaces of the patch antenna portions 26A and 26B.
And 29B are connected. The center conductors 29A and 29B are inserted into through holes formed in the dielectric 24 and the ground conductor plate 25 so as not to come into contact with the dielectric 24 and the ground conductor plate 25. Further, the center conductors 28A and 28B are connected to the antenna duplexers 4A and 4B, respectively, and thus the array patch antenna 21 constitutes an array antenna having two elements using the patch antenna units 26A and 26B as antenna elements.
【００２６】そしてアダプティブアレーアンテナ２０は
受信時において、パッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂで
受信した受信信号に対し、対応する受信部６Ａ及び６Ｂ
において増幅、復調等の処理を施した後適切な重み係数
を掛け合わせ、さらにこれらを後段の加算器（図示せ
ず）で合成することにより、アレーパッチアンテナ２１
の受信指向性パターンを制御する。またアダプティブア
レーアンテナ２０の送信部５Ａ及び５Ｂは送信時におい
て、受信時に用いた各重み係数を送信信号に掛け合わせ
た後変調、増幅等の処理を施した後対応するパッチアン
テナ部２６Ａ及び２６Ｂから送信することにより、受信
指向性パターンと等しい送信指向性パターンで送信信号
を送信する。The adaptive array antenna 20 receives the signals received by the patch antenna units 26A and 26B at the time of reception, and the receiving units 6A and 6B corresponding to the received signals.
In the array patch antenna 21, processing such as amplification and demodulation is performed, then appropriate weighting factors are multiplied, and these are combined by an adder (not shown) in the subsequent stage.
Control the reception directivity pattern of. Further, the transmitting units 5A and 5B of the adaptive array antenna 20 transmit the corresponding weighting factors used at the time of reception to the transmitting signal, perform post-modulation, amplification, etc. processing on the corresponding patch antenna units 26A and 26B. By transmitting, a transmission signal is transmitted with a transmission directivity pattern equal to the reception directivity pattern.
【００２７】かかる構成に加えてアレーパッチアンテナ
２１においては、誘電体２４の上面に短絡スイッチ３０
が設けられている。そして、当該短絡スイッチ３０の一
端とパッチアンテナ部２６Ａとがストリップライン３１
Ａを介して接続されるとともに、短絡スイッチ３０の他
端とパッチアンテナ部２６Ｂとがストリップライン３１
Ｂを介して接続されている。In addition to the above configuration, in the array patch antenna 21, the short-circuit switch 30 is provided on the upper surface of the dielectric 24.
Is provided. Then, one end of the short circuit switch 30 and the patch antenna portion 26A are connected to the strip line 31.
While being connected via A, the other end of the short-circuit switch 30 and the patch antenna unit 26B are connected to the strip line 31.
It is connected via B.
【００２８】そして短絡スイッチ３０はキャリブレーシ
ョン制御部２２（図１）の制御により、通常の送受信時
においては開状態とされるのに対し、アダプティブアレ
ーアンテナ２０のキャリブレーション時においては閉状
態とされ、パッチアンテナ部２６Ａとパッチアンテナ部
２６Ｂとを短絡する。Under the control of the calibration controller 22 (FIG. 1), the short-circuit switch 30 is opened during normal transmission and reception, whereas it is closed during calibration of the adaptive array antenna 20. The patch antenna unit 26A and the patch antenna unit 26B are short-circuited.
【００２９】（２）アダプティブアレーアンテナにおけ
るキャリブレーション動作
次に、アダプティブアレーアンテナ２０におけるキャリ
ブレーション動作を説明する。(2) Calibration Operation in Adaptive Array Antenna Next, the calibration operation in the adaptive array antenna 20 will be described.
【００３０】キャリブレーション制御部２２はキャリブ
レーション時において、まず短絡制御信号Ｓ２２を短絡
スイッチ３０に供給することにより当該短絡スイッチ３
０を閉状態に制御し、パッチアンテナ部２６Ａとパッチ
アンテナ部２６Ｂとを短絡させる。At the time of calibration, the calibration control unit 22 first supplies the short-circuit control signal S22 to the short-circuit switch 30 to cause the short-circuit switch 3 to operate.
0 is controlled to the closed state, and the patch antenna unit 26A and the patch antenna unit 26B are short-circuited.
【００３１】そしてキャリブレーション制御部２２は基
準信号発生部７を制御し、まず送信部５Ａ及び比較演算
部８に基準信号Ｓ７を供給させる。送信部５Ａは基準信
号Ｓ７に対して所定の変調処理等を行って基準信号波を
生成し、アンテナ共用器４Ａを介してパッチアンテナ部
２６Ａに供給する。Then, the calibration control unit 22 controls the reference signal generation unit 7 to supply the reference signal S7 to the transmission unit 5A and the comparison operation unit 8 first. The transmitter 5A performs a predetermined modulation process or the like on the reference signal S7 to generate a reference signal wave, and supplies the reference signal wave to the patch antenna unit 26A via the antenna duplexer 4A.
【００３２】このとき短絡スイッチ２９は閉状態にある
ことから、パッチアンテナ部２６Ａに供給された基準信
号波はストリップライン３１Ａ、短絡スイッチ３０及び
ストリップライン３１Ｂを介してパッチアンテナ部２６
Ｂに到達し、さらにアンテナ共用器４Ｂを介して受信部
６Ｂに到達する。At this time, since the short-circuit switch 29 is in the closed state, the reference signal wave supplied to the patch antenna unit 26A passes through the strip line 31A, the short-circuit switch 30 and the strip line 31B, and then the patch antenna unit 26.
B, and further reaches the receiver 6B via the antenna duplexer 4B.
【００３３】受信部６Ｂは、アンテナ共用器４Ｂから供
給された基準信号波を復調して受信基準信号Ｓ６Ｂを生
成し、これを比較演算部８に供給する。The receiving unit 6B demodulates the reference signal wave supplied from the antenna duplexer 4B to generate a reception reference signal S6B, and supplies this to the comparison operation unit 8.
【００３４】重み係数補正手段としての比較演算部８
は、送信部５Ａ〜アンテナ共用器４Ａ〜パッチアンテナ
部２６Ａ〜パッチアンテナ部２６Ｂ〜アンテナ共用器４
Ｂ〜受信部６Ｂの経路を経由した受信基準信号Ｓ６Ｂ
と、基準信号発生部７から直接供給された基準信号Ｓ７
とを比較し、その結果を第１の比較結果情報としてメモ
リ（図示せず）に記憶する。Comparison calculation section 8 as weighting coefficient correction means
Is a transmission unit 5A to an antenna duplexer 4A to a patch antenna unit 26A to a patch antenna unit 26B to an antenna duplexer 4.
B-reception reference signal S6B via the path of the receiving unit 6B
And the reference signal S7 directly supplied from the reference signal generator 7.
Are compared and the result is stored in a memory (not shown) as first comparison result information.
【００３５】次にキャリブレーション制御部２２は基準
信号発生部７を制御し、送信部５Ｂ及び比較演算部８に
基準信号Ｓ７を供給させる。送信部５Ｂは基準信号Ｓ７
に対して所定の変調処理等を行って基準信号波を生成
し、アンテナ共用器４Ｂを介してパッチアンテナ部２６
Ｂに供給する。Next, the calibration controller 22 controls the reference signal generator 7 to supply the transmitter 5B and the comparison calculator 8 with the reference signal S7. The transmitter 5B receives the reference signal S7.
A reference signal wave is generated by performing a predetermined modulation process on the patch antenna unit 26 via the antenna duplexer 4B.
Supply to B.
【００３６】このときも短絡スイッチ３０は閉状態にあ
ることから、パッチアンテナ部２６Ｂに供給された基準
信号波はストリップライン３１Ｂ、短絡スイッチ３０及
びストリップライン３１Ａを介してパッチアンテナ部２
６Ｂに到達し、さらにアンテナ共用器４Ａを介して受信
部６Ａに到達する。At this time as well, since the short-circuit switch 30 is in the closed state, the reference signal wave supplied to the patch antenna unit 26B passes through the strip line 31B, the short-circuit switch 30 and the strip line 31A, and the patch antenna unit 2
6B, and further reaches the receiver 6A via the antenna duplexer 4A.
【００３７】受信部６Ａは、アンテナ共用器４Ａから供
給された基準信号波を復調して受信基準信号Ｓ６Ａを生
成し、これを比較演算部８に供給する。The receiver 6A demodulates the reference signal wave supplied from the antenna duplexer 4A to generate a reception reference signal S6A, and supplies this to the comparison operation unit 8.
【００３８】重み係数補正手段としての比較演算部８
は、送信部５Ｂ〜アンテナ共用器４Ｂ〜パッチアンテナ
部２６Ｂ〜パッチアンテナ部２６Ａ〜アンテナ共用器４
Ａ〜受信部５Ａの経路を経由した受信基準信号Ｓ６Ａ
と、基準信号発生部７から直接供給された基準信号Ｓ７
とを比較してその結果を第２の比較結果情報とするとと
もに、第１の比較結果情報をメモリから読み出し、これ
ら２つの比較結果情報に基づいて、アレーパッチアンテ
ナ２１までを含んだ各送受信系の特性のばらつきを検出
し、これを比較情報Ｓ８として移相振幅演算部９に供給
する。Comparison calculation section 8 as weighting coefficient correction means
Is a transmission unit 5B-antenna duplexer 4B-patch antenna unit 26B-patch antenna unit 26A-antenna duplexer 4.
Reception reference signal S6A passing through the path from A to receiving section 5A
And the reference signal S7 directly supplied from the reference signal generator 7.
And the result is used as second comparison result information, the first comparison result information is read from the memory, and each transmission / reception system including up to the array patch antenna 21 is based on these two comparison result information. The variation in the characteristic of is detected and supplied as the comparison information S8 to the phase shift amplitude calculator 9.
【００３９】重み係数補正手段としての移相振幅演算部
９は比較情報Ｓ８に基づいて重み係数Ｓ９Ａ及びＳ９Ｂ
を補正して更新し、これを対応する受信部６Ａ及び６Ｂ
に供給することにより、アダプティブアレーアンテナ２
０はアレーパッチアンテナ２１までを含んだ送受信系の
ばらつきを補正する。The phase shift amplitude calculating section 9 as the weighting coefficient correcting means uses the weighting coefficients S9A and S9B based on the comparison information S8.
Is corrected and updated, and the receivers 6A and 6B corresponding thereto are updated.
To the adaptive array antenna 2
0 corrects the variation of the transmission / reception system including the array patch antenna 21.
【００４０】（３）動作及び効果
以上の構成において、このアダプティブアレーアンテナ
２０では、アレーパッチアンテナ２１の誘電体２４上に
設けられた２つのパッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂを
アレーアンテナとして用い、受信指向性パターン及び送
信指向性パターンを制御する。(3) Operation and Effect With the above configuration, in the adaptive array antenna 20, two patch antenna parts 26A and 26B provided on the dielectric 24 of the array patch antenna 21 are used as array antennas, and reception directivity is obtained. And the transmission directivity pattern.
【００４１】さらにこのアダプティブアレーアンテナ２
０では、パッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂの間にスト
リップライン３１Ａ、短絡スイッチ３０及びストリップ
ライン３１Ｂを設け、短絡スイッチ３０を閉じることに
よりパッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂを短絡し得るよ
うにした。Further, this adaptive array antenna 2
In 0, the strip line 31A, the short-circuit switch 30 and the strip line 31B are provided between the patch antenna units 26A and 26B, and the short-circuit switch 30 is closed to short-circuit the patch antenna units 26A and 26B.
【００４２】そしてこのアダプティブアレーアンテナ２
０では、キャリブレーション時において短絡スイッチ３
０を閉じてパッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂを短絡し
た後、まず送信部５Ａに基準信号Ｓ７を供給する。送信
部５Ａは基準信号Ｓ７に対して所定の変調処理等を行っ
て基準信号波を生成し、これを短絡されたパッチアンテ
ナ部２６Ａ及び２６Ｂを介して受信部６Ｂに供給する。And this adaptive array antenna 2
In 0, short-circuit switch 3
After closing 0 to short-circuit the patch antenna units 26A and 26B, first, the reference signal S7 is supplied to the transmitting unit 5A. The transmitter 5A performs a predetermined modulation process or the like on the reference signal S7 to generate a reference signal wave, and supplies the reference signal wave to the receiver 6B via the short-circuited patch antenna units 26A and 26B.
【００４３】受信部６Ｂは基準信号波を復調して受信基
準信号Ｓ６Ｂを生成し、これを比較演算部８に供給す
る。比較演算部８は受信基準信号Ｓ６Ｂと、基準信号発
生部７から直接供給された基準信号Ｓ７とを比較し、そ
の結果を第１の比較結果情報としてメモリに記憶する。The receiving section 6B demodulates the reference signal wave to generate a received reference signal S6B and supplies it to the comparison operation section 8. The comparison calculation unit 8 compares the reception reference signal S6B with the reference signal S7 directly supplied from the reference signal generation unit 7, and stores the result in the memory as the first comparison result information.
【００４４】次にこのアダプティブアレーアンテナ２０
では、送信部５Ｂに基準信号Ｓ７を供給する。送信部５
Ｂは基準信号Ｓ７に対して所定の変調処理等を行って基
準信号波を生成し、これを短絡されたパッチアンテナ部
２６Ｂ及び２６Ａを介して受信部６Ａに供給する。Next, this adaptive array antenna 20
Then, the reference signal S7 is supplied to the transmitter 5B. Transmitter 5
B performs a predetermined modulation process or the like on the reference signal S7 to generate a reference signal wave and supplies it to the receiving unit 6A via the patch antenna units 26B and 26A which are short-circuited.
【００４５】受信部６Ａは基準信号波を復調して受信基
準信号Ｓ６Ａを生成し、これを比較演算部８に供給す
る。比較演算部８は受信基準信号Ｓ６Ａと、基準信号発
生部７から直接供給された基準信号Ｓ７とを比較してそ
の結果を第２の比較結果情報とする。The receiver 6A demodulates the reference signal wave to generate a received reference signal S6A, which is supplied to the comparison operation unit 8. The comparison calculation unit 8 compares the reception reference signal S6A with the reference signal S7 directly supplied from the reference signal generation unit 7 and uses the result as the second comparison result information.
【００４６】そして比較演算部８は第１の比較結果情報
をメモリから読み出し、第１の比較結果情報及び第２の
比較結果情報に基づいて、アレーパッチアンテナ２１ま
でを含んだ各送受信系の特性のばらつきを検出し、これ
を比較情報Ｓ８として移相振幅演算部９に供給する。移
相振幅演算部９は比較情報Ｓ８に基づいて重み係数Ｓ９
Ａ及びＳ９Ｂを補正して更新し、これを対応する各受信
部６Ａ及び６Ｂに供給する。Then, the comparison operation section 8 reads the first comparison result information from the memory, and based on the first comparison result information and the second comparison result information, the characteristics of each transmission / reception system including the array patch antenna 21. Is detected and supplied to the phase shift amplitude calculator 9 as comparison information S8. The phase shift amplitude calculator 9 calculates the weighting factor S9 based on the comparison information S8.
A and S9B are corrected and updated, and this is supplied to the corresponding receiving units 6A and 6B.
【００４７】以上の構成によれば、アンテナ素子として
のパッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂの間にストリップ
ライン３１Ａ、短絡スイッチ３０及びストリップライン
３１Ｂを設けてパッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂを短
絡し得るようにし、送信部５Ａから送信した基準信号波
をパッチアンテナ部２６Ａ及び２６Ｂを介して受信部６
Ｂに折り返すとともに、送信部５Ｂから送信した基準信
号波パッチアンテナ部２６Ｂ及び２６Ａを介して受信部
６Ａに折り返し、これにより得られた受信基準信号Ｓ６
Ａ及びＳ６Ｂと基準信号発生部７から直接供給された基
準信号Ｓ７とに基づいて重み係数Ｓ９Ａ及びＳ９Ｂを補
正することにより、アンテナ素子としてのパッチアンテ
ナ部２６Ａ及び２６Ｂまでを含み、かつ電波伝搬環境の
影響を受けない適切なキャリブレーションを行うことが
できる。According to the above configuration, the strip line 31A, the short-circuit switch 30 and the strip line 31B are provided between the patch antenna units 26A and 26B as antenna elements so that the patch antenna units 26A and 26B can be short-circuited. The reference signal wave transmitted from the transmission unit 5A is received by the reception unit 6 via the patch antenna units 26A and 26B.
It is returned to B and is returned to the receiving unit 6A via the reference signal wave patch antenna units 26B and 26A transmitted from the transmitting unit 5B.
By correcting the weighting factors S9A and S9B based on A and S6B and the reference signal S7 directly supplied from the reference signal generating unit 7, the patch antenna units 26A and 26B as antenna elements are included and the radio wave propagation environment is included. It is possible to perform an appropriate calibration that is not affected by.
【００４８】（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、パッチアンテナ部２
６Ａ及び２６Ｂをアンテナ素子とした素子数２のアダプ
ティブアレーアンテナ２０に本発明を適用した場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、素子数２以上の
アダプティブアレーアンテナに本発明を適用してもよ
い。(4) Other Embodiments In the above embodiment, the patch antenna section 2 is used.
The case where the present invention is applied to the adaptive array antenna 20 having two elements having 6A and 26B as antenna elements has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to an adaptive array antenna having two or more elements. May be.
【００４９】また上述の実施の形態においては、アンテ
ナ素子として矩形状の金属パターンでなるパッチアンテ
ナ部２６Ａ及び２６Ｂを用いた場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、他の様々な形状のパッチアンテ
ナをアンテナ素子として用いてもよい。In the above-described embodiment, the case where the patch antenna units 26A and 26B each having a rectangular metal pattern are used as the antenna element has been described.
The present invention is not limited to this, and patch antennas of various other shapes may be used as the antenna element.
【００５０】さらに上述の実施の形態においては、誘電
体２４上に配置された金属パターンでなるパッチアンテ
ナ部２６Ａ及び２６Ｂをアンテナ素子とするアダプティ
ブアレーアンテナ２０に本発明を適用した場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、他の様々な形態のア
ンテナ素子を用いたアダプティブアレーアンテナに本発
明を適用してもよい。Further, in the above-mentioned embodiments, the case where the present invention is applied to the adaptive array antenna 20 having the patch antenna portions 26A and 26B formed of metal patterns arranged on the dielectric 24 as antenna elements has been described. The present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to adaptive array antennas using antenna elements of various other forms.
【００５１】[0051]
【発明の効果】上述のように本発明によれば、複数のア
ンテナ素子間を短絡手段で短絡し、複数の送信手段のう
ちの一つに基準信号を供給することにより当該送信手段
に対応するアンテナ素子から他のアンテナ素子に当該基
準信号を送信し、アンテナ素子を介して受信した基準信
号と、基準信号供給手段から直接供給された基準信号と
を比較することにより受信手段及び送信手段の特性を評
価し、当該評価結果に基づいて重み係数を補正するよう
にしたことにより、アンテナ素子を含み、かつ電波伝搬
環境の影響を受けない適切なキャリブレーションを行う
ことができる。As described above, according to the present invention, the plurality of antenna elements are short-circuited by the short-circuiting means, and the reference signal is supplied to one of the plurality of transmitting means to correspond to the transmitting means. Characteristics of receiving means and transmitting means by transmitting the reference signal from the antenna element to another antenna element and comparing the reference signal received via the antenna element with the reference signal directly supplied from the reference signal supplying means. Is evaluated and the weighting coefficient is corrected based on the evaluation result, it is possible to perform appropriate calibration including the antenna element and not affected by the radio wave propagation environment.
【図１】本発明によるアダプティブアレーアンテナの構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive array antenna according to the present invention.
【図２】アレーパッチアンテナの構成を示す略線図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an array patch antenna.
【図３】装置内キャリブレーションを示すブロック図で
ある。FIG. 3 is a block diagram showing in-device calibration.
【図４】装置外キャリブレーションを示すブロック図で
ある。FIG. 4 is a block diagram showing external calibration.
１、２０、……アダプティブアレーアンテナ、３Ａ〜３
Ｎ……アンテナ素子、４Ａ〜４Ｎ……アンテナ共用器、
５Ａ〜５Ｎ……送信部、６Ａ〜６Ｎ……受信部、７……
基準信号発生部、８……比較演算部、９……移相振幅演
算部、１０……送受信装置、２１……アレーパッチアン
テナ、２２……キャリブレーション制御部、２４……誘
電体、２５……接地導体板、２６Ａ、２６Ｂ……パッチ
アンテナ部、２７Ａ、２７Ｂ……給電点、２８Ａ、２８
Ｂ……同軸ケーブル、２９Ａ、２９Ｂ……中心導体、３
０……短絡スイッチ、３１Ａ、３１Ｂ……ストリップラ
イン。1, 20, ... Adaptive array antenna, 3A to 3
N ... Antenna element, 4A-4N ... Antenna duplexer,
5A to 5N ... Transmitting unit, 6A to 6N ... Receiving unit, 7 ...
Reference signal generator, 8 ... Comparison calculator, 9 ... Phase shift amplitude calculator, 10 ... Transceiver, 21 ... Array patch antenna, 22 ... Calibration controller, 24 ... Dielectric, 25 ... ... Grounding conductor plate, 26A, 26B ... Patch antenna part, 27A, 27B ... Feeding point, 28A, 28
B: coaxial cable, 29A, 29B ... center conductor, 3
0 ... Short circuit switch, 31A, 31B ... Strip line.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 AA11 AB06 DB01 FA31 GA02 5J045 DA09 EA07 HA06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5J021 AA05 AA06 AA11 AB06 DB01 FA31 GA02 5J045 DA09 EA07 HA06
Claims (3)
ンテナと、 対応する上記アンテナ素子を介して受信信号を受信した
後個別の重み係数を掛け合わせて出力する複数の受信手
段と、 対応する上記個別の重み係数を送信信号に掛け合わせ、
対応する上記アンテナ素子を介して送信する複数の送信
手段と、 上記複数のアンテナ素子間を短絡する短絡手段と、 上記複数のアンテナ素子間が短絡された状態で上記複数
の送信手段のうちの一つに基準信号を供給することによ
り、当該送信手段に対応する上記アンテナ素子から他の
上記アンテナ素子に当該基準信号を送信する基準信号供
給手段と、 上記アンテナ素子を介して受信した上記基準信号と、上
記基準信号供給手段から直接供給された上記基準信号と
を比較することにより、上記受信手段及び上記送信手段
の特性を評価し、当該評価結果に基づいて上記重み係数
を補正する重み係数補正手段とを具えることを特徴とす
るアダプティブアレーアンテナ。1. An array antenna composed of a plurality of antenna elements, a plurality of receiving means for receiving a received signal via the corresponding antenna element, and then multiplying and outputting an individual weighting coefficient, and the corresponding receiving means. Multiply the individual weighting factors by the transmitted signal,
A plurality of transmitting means for transmitting via the corresponding antenna elements; a short-circuit means for short-circuiting the plurality of antenna elements; and one of the plurality of transmitting means in a state where the plurality of antenna elements are short-circuited. A reference signal supplying means for transmitting the reference signal from the antenna element corresponding to the transmitting means to another antenna element, and the reference signal received via the antenna element. , A weighting coefficient correction means for evaluating the characteristics of the receiving means and the transmitting means by comparing with the reference signal directly supplied from the reference signal supplying means, and correcting the weighting coefficient based on the evaluation result. An adaptive array antenna characterized by comprising:
上にそれぞれ配置されたパッチアンテナであることを特
徴とする請求項１に記載のアダプティブアレーアンテ
ナ。2. The adaptive array antenna according to claim 1, wherein the plurality of antenna elements are patch antennas arranged on a common dielectric.
ンテナと、対応する上記アンテナ素子を介して受信信号
を受信した後個別の重み係数を掛け合わせて出力する複
数の受信手段と、対応する上記個別の重み係数を送信信
号に掛け合わせ、対応する上記アンテナ素子を介して送
信する複数の送信手段とを有するアダプティブアレーア
ンテナのキャリブレーション方法において、 上記複数のアンテナ素子間を短絡し、 上記複数の送信手段のうちの一つに基準信号を供給する
ことにより、当該送信手段に対応する上記アンテナ素子
から他の上記アンテナ素子に当該基準信号を送信し、 上記アンテナ素子を介して受信した上記基準信号と、上
記基準信号供給手段から直接供給された上記基準信号と
を比較することにより、上記受信手段及び上記送信手段
の特性を評価し、当該評価結果に基づいて上記重み係数
を補正することを特徴とするアダプティブアレーアンテ
ナのキャリブレーション方法。3. An array antenna composed of a plurality of antenna elements, a plurality of receiving means for receiving a received signal via the corresponding antenna element, and then multiplying by an individual weighting coefficient, and outputting the result. In the calibration method of the adaptive array antenna, which has a plurality of transmission means for transmitting through the corresponding antenna element, by multiplying the individual weighting factors to the transmission signal, short-circuiting between the plurality of antenna elements, the plurality of By supplying a reference signal to one of the transmitting means, the reference signal transmitted from the antenna element corresponding to the transmitting means to the other antenna element, and the reference signal received via the antenna element. By comparing the reference signal directly supplied from the reference signal supply means with the reception means and the reference signal. Evaluating the properties of the signal means, calibration method of an adaptive array antenna and correcting the weighting factor based on the evaluation result.
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