JP2005156521A - Signal arrival direction estimation device and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To directly estimate an arrival direction of a signal with high resolution. <P>SOLUTION: Two effective area antennas 12 and 14, which are rigid wave guide horn antennas having an operation band width equal to or wider than a frequency band width of a ultra-wide-band signal, are arranged and respectively connected to an input side of a wide band hybrid circuit 16 having an operation band width equal to or wider than the frequency band width of the ultra-wide-band signal. The wide band hybrid circuit 16 outputs a Σ signal 26 serving as a sum signal of a pair of antenna output signals 22 and 24, which are input from the two effective area antennas 12 and 14 to the wide band hybrid circuit 16, and a Δ signal 28 serving as a differential signal of a pair of antenna output signals 22 and 24. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複雑な信号処理を必要とせずに広帯域信号の到来方向を高分解能かつ直接的に推定する信号到来方向推定装置及び信号到来方向推定方法に関し、特に比帯域幅(帯域幅/中心周波数)が0.2以上或いは帯域幅が500MHz以上の超広帯域(ウルトラワイドバンド)信号の到来方向の推定に好適なものである。   The present invention relates to a signal arrival direction estimation apparatus and a signal arrival direction estimation method for directly estimating the arrival direction of a wideband signal without requiring complicated signal processing, and more particularly to a specific bandwidth (bandwidth / center frequency). ) Is 0.2 or more, or suitable for estimating the direction of arrival of an ultra-wideband signal having a bandwidth of 500 MHz or more.

モノパルス方式は原理的には、一つのビーム位置で一つのパルス(モノパルス)を処理することにより測角情報が得られる。従って、前者の方式に比べて時間的な変動を受けないため、高い測角精度を得ることができる。モノパルス方式には、振幅を検出する方式と位相を検出する方式があり、それぞれ、振幅比較モノパルス、位相比較モノパルスと呼ばれている。   In principle, the monopulse method obtains angle measurement information by processing one pulse (monopulse) at one beam position. Therefore, since it is not subject to temporal fluctuations compared to the former method, high angle measurement accuracy can be obtained. The monopulse method includes an amplitude detection method and a phase detection method, which are called an amplitude comparison monopulse and a phase comparison monopulse, respectively.

振幅比較モノパルスは、一部が重なりあった2個のアンテナビームを一組として用い、角度誤差(アンテナ正面方向からのずれ)を検出する。方位、高低の両方について角度誤差を検出するときは、4個のアンテナビームを必要とする。   The amplitude comparison monopulse uses two antenna beams that are partially overlapped as a set, and detects an angle error (deviation from the front direction of the antenna). When detecting angular errors for both azimuth and elevation, four antenna beams are required.

和信号(Σ)と差信号(Δ)によって角度誤差が検出できる。角度誤差電圧εは差信号(Δ)を和信号(Σ)で正規化して、すなわち、ε=Δ/Σの形で演算される。角度誤差電圧は、おおむねS字の形状となり、アンテナの正面方向からのずれが検出できる。なお、差信号(Δ)のみで測角しようとする場合、その信号強度は目標の大きさや距離によって変化するため正しい測角ができない。これを排除するため、差信号(Δ)と同様の変化を受ける和信号(Σ)で除す、すなわち正規化するという方法がとられる。   An angular error can be detected by the sum signal (Σ) and the difference signal (Δ). The angle error voltage ε is calculated by normalizing the difference signal (Δ) with the sum signal (Σ), that is, in the form of ε = Δ / Σ. The angle error voltage is generally S-shaped, and a deviation from the front direction of the antenna can be detected. In addition, when it is going to measure an angle only with a difference signal ((DELTA)), since the signal strength changes with the magnitude | sizes or distance of a target, a correct angle cannot be measured. In order to eliminate this, a method of dividing, i.e., normalizing, a sum signal (Σ) that receives the same change as the difference signal (Δ) is used.

空間における信号到来方向推定の分解能は受信アンテナの指向性に依存するので、高分解能を得ることは、一般的に困難である。但し、狭帯域信号に対する信号到来方向推定方法としては、アレイアンテナを受信アンテナとして利用し、MUSIC(Multiple signal classification)アルゴリズムやESPRIT(Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques) アルゴリズムと同程度の高分解能を示すSAGE(Space alternating generalized expectation maximization) アルゴリズムなどの角度分解能が高いアルゴリズムを採用したものがすでに開発されている。さらに、現在はSAGEアルゴリズムを採用した超広帯域(ウルトラワイドバンド)信号の到来方向推定法の検討もされている。   Since the resolution of signal arrival direction estimation in space depends on the directivity of the receiving antenna, it is generally difficult to obtain high resolution. However, as a signal arrival direction estimation method for narrowband signals, an array antenna is used as a receiving antenna, and a high resolution comparable to that of the MUSIC (Multiple signal classification) algorithm or ESPRIT (Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques) algorithm is used. An algorithm employing a high angular resolution such as the SAGE (Space alternating generalized expectation maximization) algorithm has been developed. Furthermore, an arrival direction estimation method for an ultra-wideband signal employing the SAGE algorithm is also currently being studied.

ここでMUSICアルゴリズムは、アレイアンテナの受信信号から得られる相関行列Rの固有値展開に基づいて、雑音成分に対応した固有値に対応する固有ベクトルと、信号の到来方向に対応する方向ベクトルとが、直交する性質を利用した方向推定アルゴリズムである。   Here, in the MUSIC algorithm, the eigenvector corresponding to the eigenvalue corresponding to the noise component and the direction vector corresponding to the arrival direction of the signal are orthogonal based on the eigenvalue expansion of the correlation matrix R obtained from the received signal of the array antenna. It is a direction estimation algorithm that uses properties.

ESPRITアルゴリズムは、同じアレイアンテナ(サブアレイ)を二つ用い、この二つのアレイアンテナに到来する信号の位相差から到来方向推定を行うアルゴリズムであるが、パラメータの最尤推定がインコヒーレント波を前提としているため、空間平均法などの前処理が必要であり、データ構造に制約がある。   The ESPRIT algorithm uses two identical array antennas (subarrays) and estimates the direction of arrival from the phase difference between signals arriving at the two array antennas. However, the maximum likelihood estimation of parameters is based on the assumption of incoherent waves. Therefore, preprocessing such as a spatial averaging method is necessary, and the data structure is limited.

SAGEアルゴリズムは、データモデルの観点においてESPRITのような厳しい条件を必要とせず、また座標系の設定により平面波だけでなく球面波の評価が出来る最尤推定に基づいた方向推定アルゴリズムである。   The SAGE algorithm is a direction estimation algorithm based on maximum likelihood estimation that does not require strict conditions such as ESPRIT from the viewpoint of a data model, and can evaluate not only a plane wave but also a spherical wave by setting a coordinate system.

これに伴い、アレイアンテナを用いると共にこれらのアルゴリズムを採用したものを、超広帯域信号の信号の到来方向を推定する信号到来方向推定装置及び信号到来方向推定方法に応用することが考えられるが、この場合には、信号の処理過程が複雑になって、膨大な計算量が必要となるだけでなく、信号処理過程における誤った解であるスプリアスが生じ易くなるというような欠点を有していた。   In connection with this, it is conceivable to apply an array antenna and those employing these algorithms to a signal arrival direction estimation device and a signal arrival direction estimation method for estimating the arrival direction of an ultra-wideband signal. In some cases, the signal processing process becomes complicated, requiring not only an enormous amount of calculation, but also spurious that is an erroneous solution in the signal processing process is likely to occur.

本発明は上記事実を考慮し、上記のアルゴリズムのように複雑な信号処理を必要とせず、狭帯域レーダ技術で用いられているモノパルスパターン技術を超広帯域信号へ拡張することで、超広帯域信号の到来方向を直接的に高分解能で推定する信号到来方向推定装置及び信号到来方向推定方法を提供することが目的である。   In consideration of the above facts, the present invention does not require complicated signal processing as in the above algorithm, and the monopulse pattern technology used in the narrowband radar technology is extended to the ultrawideband signal. It is an object to provide a signal arrival direction estimation apparatus and a signal arrival direction estimation method that directly estimate the arrival direction with high resolution.

請求項1に係る信号到来方向推定装置は、信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有する2基の開口面アンテナを相互に隣接して配置し、これら2基の開口面アンテナを、信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有するハイブリッド回路の入力側にそれぞれ接続した信号到来方向推定装置であって、
2基の開口面アンテナをそれぞれリッジドウェーブガイドホーンアンテナとし、
2基の開口面アンテナからハイブリッド回路に入力された一対のアンテナ出力信号の和信号及び差信号をこのハイブリッド回路が出力することを特徴とする。
The signal arrival direction estimating apparatus according to claim 1 is configured such that two aperture antennas having an operation bandwidth wider than or equal to the frequency bandwidth of the signal are arranged adjacent to each other, and the two aperture antennas are arranged. A signal arrival direction estimation device connected to each input side of a hybrid circuit having an operation bandwidth that is equal to or greater than the frequency bandwidth of the signal,
Each of the two aperture antennas is a ridged waveguide horn antenna,
The hybrid circuit outputs a sum signal and a difference signal of a pair of antenna output signals input to the hybrid circuit from two aperture antennas.

請求項1に係る信号到来方向推定装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係る信号到来方向推定装置は、超広帯域信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有する2基の開口面アンテナと、超広帯域信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有するハイブリッド回路とを用いたモノパルスアンテナである。さらに、これら2基の開口面アンテナを相互に隣接して配置すると共に、ハイブリッド回路の入力側にこれら2基の開口面アンテナをそれぞれ接続する構造とするだけでなく、2基の開口面アンテナをそれぞれリッジドウェーブガイドホーンアンテナとした。
The operation of the signal arrival direction estimation apparatus according to claim 1 will be described below.
The signal direction-of-arrival estimation apparatus according to the present invention includes two aperture antennas having an operation bandwidth that is equal to or greater than the frequency bandwidth of an ultra-wideband signal, and an operation that is greater than or equal to the frequency bandwidth of an ultra-wideband signal. A monopulse antenna using a hybrid circuit having a bandwidth. Furthermore, these two aperture antennas are arranged adjacent to each other, and the two aperture antennas are connected to the input side of the hybrid circuit. Each was a ridged wave guide horn antenna.

そして、2基の開口面アンテナからハイブリッド回路に一対のアンテナ出力信号が入力され、このハイブリッド回路でアンテナ出力信号を線形的な合成により変換して和信号であるΣ信号と差信号であるΔ信号とを得て、出力することができる。   Then, a pair of antenna output signals are input to the hybrid circuit from the two aperture antennas, and the antenna output signal is converted by linear synthesis in this hybrid circuit and the sum signal Σ signal and the difference signal Δ signal And can be output.

つまり、本請求項は、2基の開口面アンテナで受信された同位相信号をハイブリッド回路によって線形的に合成してΣ信号とΔ信号に変換し、これによって得られる2基の開口面アンテナの放射パターンであるΣパターン及びΔパターンからなるモノパルスパターンを利用するものであり、このΔパターンをΣパターンで除して正規化したときの値が極小値となる方向とされる、Σパターンの極大値とΔパターンの極小値とが一致する方向を到来方向と推定するようにした。   That is, this claim linearly synthesizes in-phase signals received by two aperture antennas by a hybrid circuit and converts them into a Σ signal and a Δ signal, and the two aperture antennas obtained thereby A monopulse pattern composed of a Σ pattern and a Δ pattern, which are radiation patterns, is used. The maximum of the Σ pattern is such that the value when the Δ pattern is divided by the Σ pattern and normalized is the minimum value. The direction in which the value coincides with the minimum value of the Δ pattern is estimated as the arrival direction.

以上より、モノパルスパターン技術を利用した点で本請求項の信号到来方向推定装置は、従来の狭帯域信号に対するものと同じであるが、本請求項ではこれを超広帯域信号へ拡張したものである。   From the above, the signal arrival direction estimation device of this claim is the same as that for the conventional narrowband signal in that the monopulse pattern technology is used, but in this claim, this is extended to the ultra-wideband signal. .

請求項2に係る信号到来方向推定装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係る信号到来方向推定装置は請求項1と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、開口面アンテナとして、共通の反射鏡に対して給電を行う2基のリッジドウェーブガイドホーンアンテナを用いるという構成を有している。つまり、共通の反射鏡に対して給電を行う2基のリッジドウェーブガイドホーンアンテナを開口面アンテナとして用いることで、信号の到来方向をより高分解能で推定可能となる。
The operation of the signal arrival direction estimating apparatus according to claim 2 will be described below.
The signal arrival direction estimating apparatus according to the present invention has the same effect as that of the first aspect. However, the present invention has a configuration in which two ridged waveguide horn antennas that feed power to a common reflector are used as the aperture antenna. That is, by using two ridged waveguide horn antennas that feed power to a common reflector as an aperture antenna, the direction of arrival of signals can be estimated with higher resolution.

請求項3に係る信号到来方向推定方法は、信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有する2基の開口面アンテナを相互に隣接して配置し、これら2基の開口面アンテナを、信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有するハイブリッド回路の入力側にそれぞれ接続し、
2基の開口面アンテナをそれぞれリッジドウェーブガイドホーンアンテナとした信号到来方向推定装置を用いた信号到来方向推定方法であって、
2基の開口面アンテナの最大放射方向を含む平面に垂直で、かつ該2基の開口面アンテナの電気中心の二等分点を通る直線を回転軸として360度回転させ、この2基の開口面アンテナから一対のアンテナ出力信号がハイブリッド回路に入力され、
次に、このハイブリッド回路が一対のアンテナ出力信号の和信号及び差信号を出力することを特徴とする。
In the signal arrival direction estimation method according to claim 3, two aperture antennas having an operation bandwidth that is equal to or larger than the frequency bandwidth of the signal are arranged adjacent to each other, and the two aperture antennas are arranged. , Connected to the input side of the hybrid circuit having an operating bandwidth that is equal to or greater than the signal frequency bandwidth,
A signal arrival direction estimation method using a signal arrival direction estimation device in which two aperture antennas are respectively ridged waveguide horn antennas,
The two aperture antennas are rotated 360 degrees with a straight line passing through the bisector of the electrical center of the two aperture antennas as the axis of rotation, and perpendicular to the plane including the maximum radiation direction of the two aperture antennas. A pair of antenna output signals are input from the planar antenna to the hybrid circuit,
Next, this hybrid circuit outputs a sum signal and a difference signal of a pair of antenna output signals.

請求項4に係る信号到来方向推定方法の作用を以下に説明する。
本請求項に係る信号到来方向推定方法は請求項1と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、信号の周波数帯域幅を複数の帯域に分割し、分割された各帯域において、2基の開口面アンテナの回転方向に沿った各角度毎に差信号を和信号で除してΔ/Σの絶対値を得ると共に、このΔ/Σの絶対値を基にして、この回転方向に沿ったΔ/Σパターンをそれぞれ作成し、各帯域におけるΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込みが一致する角度を信号の真の到来方向と推定したという構成を有する。
The operation of the signal arrival direction estimation method according to claim 4 will be described below.
The signal arrival direction estimation method according to the present invention has the same effect as that of the first aspect. However, in this claim, the frequency bandwidth of the signal is divided into a plurality of bands, and in each divided band, the difference signal is divided by the sum signal at each angle along the rotation direction of the two aperture antennas. To obtain an absolute value of Δ / Σ and create a Δ / Σ pattern along the rotation direction based on the absolute value of Δ / Σ, and a curve formed by the Δ / Σ pattern in each band. In other words, the angle at which the drop of the signal coincides is estimated as the true direction of arrival of the signal.

つまり、本請求項に係る信号到来方向推定方法によれば、信号の周波数帯域幅を分割し、分割された各帯域におけるΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込みが一致する方向があれば、その方向が信号の真の到来方向と推定できるので、直接波のほかに反射波が生じた場合でも、スプリアス(間違った解)を解消して、信号の到来方向を確実に推定可能となる。   That is, according to the signal arrival direction estimation method according to the present claim, if there is a direction in which the drop of the curve formed by the Δ / Σ pattern in each divided band coincides, the frequency bandwidth of the signal is divided. Since the direction can be estimated as the true arrival direction of the signal, even when a reflected wave occurs in addition to the direct wave, it is possible to eliminate the spurious (wrong solution) and reliably estimate the arrival direction of the signal.

請求項5に係る信号到来方向推定方法の作用を以下に説明する。
本請求項に係る信号到来方向推定方法は請求項1と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、分割数を逐次増やしていく形で、各回毎において信号の周波数帯域幅を複数の帯域にそれぞれ分割し、分割された各帯域において、2基の開口面アンテナの回転方向に沿った各角度毎に差信号を和信号で除してΔ/Σの絶対値を得ると共に、このΔ/Σの絶対値を基にして、この回転方向に沿ったΔ/Σパターンをそれぞれ作成し、これを各回毎に繰り返し、各帯域におけるΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込む角度が一致したときに、分割を終了し、各帯域におけるΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込みが一致する角度を信号の真の到来方向と推定したという構成を有する。
The operation of the signal arrival direction estimation method according to claim 5 will be described below.
The signal arrival direction estimation method according to the present invention has the same effect as that of the first aspect. However, in this claim, the frequency bandwidth of the signal is divided into a plurality of bands each time in such a manner that the number of divisions is sequentially increased, and the rotation directions of the two aperture antennas in each divided band The absolute value of Δ / Σ is obtained by dividing the difference signal for each angle along the sum by the sum signal, and the Δ / Σ pattern along the rotation direction is obtained based on the absolute value of Δ / Σ. Create and repeat this each time, and when the falling angle of the curve formed by the Δ / Σ pattern in each band matches, the division ends and the falling of the curve formed by the Δ / Σ pattern in each band matches The angle is estimated as the true direction of arrival of the signal.

つまり、本請求項に係る信号到来方向推定方法によれば、請求項4と同様に、スプリアス(間違った解)を解消して、信号の到来方向を確実に推定可能となる。   That is, according to the signal arrival direction estimation method according to the present claim, similarly to the fourth aspect, it is possible to eliminate the spurious (wrong solution) and reliably estimate the arrival direction of the signal.

以上説明したように本発明の上記構成によれば、複雑なアルゴリズムによる信号処理を必要とせずに、2基の開口面アンテナとハイブリッド回路を組み合わせた簡単なシステムで、超広帯域信号の到来方向の推定が可能な信号到来方向推定装置及び信号到来方向推定方法を提供でき、特に2基の開口面アンテナの最大放射方向を含む平面に垂直で、かつ該2基の開口面アンテナの電気中心の二等分点を通る直線を回転軸として360度回転させることにより、超広帯域信号の到来方向を簡易に推定できるという優れた効果を有する。   As described above, according to the above-described configuration of the present invention, a simple system combining two aperture antennas and a hybrid circuit can be used in the direction of arrival of an ultra-wideband signal without requiring signal processing by a complicated algorithm. A signal arrival direction estimation apparatus and a signal arrival direction estimation method capable of estimation can be provided, and in particular, two perpendicular to the plane including the maximum radiation direction of the two aperture antennas and two electrical centers of the two aperture antennas. By rotating 360 degrees with a straight line passing through the equally divided point as a rotation axis, it has an excellent effect that the arrival direction of the ultra-wideband signal can be easily estimated.

以下、本発明に係る信号到来方向推定装置及び信号到来方向推定方法の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る信号到来方向推定装置10を示すブロック図であり、この図1に示すように、超広帯域信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有する2基の開口面アンテナ12、14が、中心軸CL廻りに回転されるように、配置されている。
Hereinafter, an embodiment of a signal arrival direction estimation device and a signal arrival direction estimation method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a signal arrival direction estimation apparatus 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, two systems having an operation bandwidth that is equal to or greater than the frequency bandwidth of an ultra-wideband signal. The aperture antennas 12 and 14 are arranged so as to be rotated around the central axis CL.

尚、これら2基の開口面アンテナ12、14は、信号の周波数帯域幅内における電圧定在波比が1.5以下のリッジドウェーブガイドホーンアンテナとそれぞれされている。また、中心軸CLは、これら2基の開口面アンテナ12、14の最大放射方向Zを含む平面に垂直に伸び且つ、これら2基の開口面アンテナ12、14の電気中心E1、E2を二等分する点を通る直線とされる。   The two aperture antennas 12 and 14 are ridged waveguide horn antennas having a voltage standing wave ratio of 1.5 or less within the frequency bandwidth of the signal. The central axis CL extends perpendicularly to a plane including the maximum radiation direction Z of the two aperture antennas 12 and 14, and the electric centers E1 and E2 of the two aperture antennas 12 and 14 are equal to each other. It is a straight line passing through the point to be divided.

また、これら2基の開口面アンテナ12、14は、超広帯域信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有する180°ハイブリッド回路である広帯域ハイブリッド回路16の入力側にそれぞれ接続されており、これら2基の開口面アンテナ12、14から各々出力されるアンテナ出力信号22、24の図2に示す開口面アンテナ12の放射パターンW1及び開口面アンテナ14の放射パターンW2をこの広帯域ハイブリッド回路16が線形的に合成するようになっている。   The two aperture antennas 12 and 14 are connected to the input side of the broadband hybrid circuit 16 which is a 180 ° hybrid circuit having an operation bandwidth that is equal to or larger than the frequency bandwidth of the ultra-wideband signal. The wideband hybrid circuit 16 converts the radiation pattern W1 of the aperture antenna 12 and the radiation pattern W2 of the aperture antenna 14 shown in FIG. 2 of the antenna output signals 22 and 24 output from the two aperture antennas 12 and 14, respectively. Are designed to be synthesized linearly.

つまり、アンテナ出力信号22、24を線形的に合成した結果として、この広帯域ハイブリッド回路16は、2基の開口面アンテナ12、14のアンテナ出力信号22、24を相互に加え合わせた和信号となるΣ信号26と、2基の開口面アンテナ12、14のアンテナ出力信号22、24間を相互に差し引いた差信号となるΔ信号28とを、出力側から出力するようになっている。   That is, as a result of linearly combining the antenna output signals 22 and 24, the broadband hybrid circuit 16 becomes a sum signal obtained by adding the antenna output signals 22 and 24 of the two aperture antennas 12 and 14 to each other. A Σ signal 26 and a Δ signal 28 which is a difference signal obtained by subtracting the antenna output signals 22 and 24 of the two aperture antennas 12 and 14 from each other are output from the output side.

以上より、本実施の形態では、2基の開口面アンテナ12、14から一対のアンテナ出力信号22、24が広帯域ハイブリッド回路16に入力された後、この広帯域ハイブリッド回路16が一対のアンテナ出力信号22、24の和信号となるΣ信号26及び差信号となるΔ信号28を出力することになる。   As described above, in this embodiment, after the pair of antenna output signals 22 and 24 are input from the two aperture antennas 12 and 14 to the broadband hybrid circuit 16, the broadband hybrid circuit 16 receives the pair of antenna output signals 22. , 24 is output as a Σ signal 26 as a sum signal of 24, and a Δ signal 28 as a difference signal.

さらに、この広帯域ハイブリッド回路16は、広帯域受信機18、19に接続されており、広帯域ハイブリッド回路16がこれらΣ信号26及びΔ信号28を広帯域受信機18、19に出力することで、Σ信号26に基づいて角度θに沿ったΣパターンP1とΔ信号28に基づいて角度θに沿ったΔパターンP2とを図3に示すように得ることができる。   Further, the broadband hybrid circuit 16 is connected to the broadband receivers 18 and 19, and the broadband hybrid circuit 16 outputs the Σ signal 26 and the Δ signal 28 to the broadband receivers 18 and 19, whereby the Σ signal 26. As shown in FIG. 3, a Σ pattern P1 along the angle θ and a Δ pattern P2 along the angle θ based on the Δ signal 28 can be obtained.

そして、このΔパターンP2の値をΣパターンP1の値で除して正規化したときの値が極小値となる方向とされる、図3に示すΣパターンP1の極大値とΔパターンP2の極小値とが一致する方向を、図4に示すように例えば0°の角度θとして、広帯域信号源30からの信号が到来する到来方向と推定する。   Then, the maximum value of the Σ pattern P1 shown in FIG. 3 and the minimum value of the Δ pattern P2 shown in FIG. 3 are set such that the value obtained by dividing the value of the Δ pattern P2 by the value of the Σ pattern P1 is normalized. As shown in FIG. 4, the direction in which the values match is assumed to be the arrival direction in which the signal from the broadband signal source 30 arrives, for example, with an angle θ of 0 °.

具体的には、信号到来方向推定装置10の2基の開口面アンテナ12、14を中心軸CL廻りで回転させ、各角度において時間領域または周波数領域におけるデータを和信号出力と差信号出力を別個の広帯域受信機18、19に接続することによって測定し、このデータを時間領域または周波数領域で積分することで各々の角度における総受信電力を求め、超広帯域信号に対するΣパターンP1とΔパターンP2を広帯域受信機18、19で得る。   Specifically, the two aperture antennas 12 and 14 of the signal arrival direction estimation device 10 are rotated around the central axis CL, and the data in the time domain or frequency domain is separately output as the sum signal output and the difference signal output at each angle. , And by integrating this data in the time domain or the frequency domain, the total received power at each angle is obtained, and the Σ pattern P1 and Δ pattern P2 for the ultra-wideband signal are obtained. Obtained by the broadband receivers 18 and 19.

そして、このようにして得られたΣパターンP1及びΔパターンP2を基にして、広帯域受信機18、19に接続された計算機20によってΔ/Σの絶対値を算出し、また、ΣパターンP1の極大値とΔパターンP2の極小値とが一致してこの図3に示すグラフにおいて極小値となる方向が、信号の到来方向と推定できる。   Based on the Σ pattern P1 and Δ pattern P2 obtained in this way, the absolute value of Δ / Σ is calculated by the computer 20 connected to the broadband receivers 18 and 19, and the Σ pattern P1 The direction in which the maximum value coincides with the minimum value of the Δ pattern P2 and becomes the minimum value in the graph shown in FIG. 3 can be estimated as the arrival direction of the signal.

次に、単一波源からの広帯域信号の到来方向を推定する為に、図5に示すように、単一波源となる広帯域信号源30と信号到来方向推定装置10との間の距離Lを3000mmとし、角度θが−4度となる方向から直接波TSが到来するように設置した実施環境での推定結果を以下に説明する。   Next, in order to estimate the arrival direction of the broadband signal from the single wave source, as shown in FIG. 5, the distance L between the broadband signal source 30 serving as the single wave source and the signal arrival direction estimation device 10 is 3000 mm. An estimation result in an implementation environment in which the wave TS arrives directly from a direction in which the angle θ is −4 degrees will be described below.

この際、まず信号到来方向推定装置10の2基の開口面アンテナ12、14を中心軸CL廻りで360度回転させて、1度ごとにおける周波数領域のデータを測定し、周波数についてこのデータを積分することで、各々の角度における総受信電力を求める。   At this time, first, the two aperture antennas 12 and 14 of the signal arrival direction estimation device 10 are rotated 360 degrees around the central axis CL, and the frequency domain data is measured for each degree, and this data is integrated for the frequency. Thus, the total received power at each angle is obtained.

図5で示す実施環境で得られた広帯域信号におけるΣパターンP1の特性曲線及びΔパターンP2の特性曲線を図6のグラフに示す。このグラフにおいて、横軸は角度を示し、縦軸は総受信電力(アンテナゲイン)を示す。この図6のグラフでは、ΣパターンP1の極大値となる箇所X1とのΔパターンP2の極小となる箇所X2とが、角度θを−4度とした方向で一致しているので、−4度の方向から超広帯域信号が到来していると推定できる。   The characteristic curve of the Σ pattern P1 and the characteristic curve of the Δ pattern P2 in the broadband signal obtained in the implementation environment shown in FIG. 5 are shown in the graph of FIG. In this graph, the horizontal axis indicates the angle, and the vertical axis indicates the total received power (antenna gain). In the graph of FIG. 6, the location X1 where the Σ pattern P1 becomes the maximum value and the location X2 where the Δ pattern P2 becomes the minimum coincide with each other in the direction where the angle θ is −4 degrees. From this direction, it can be estimated that an ultra-wideband signal has arrived.

さらに、各角度毎に差信号となるΔ信号28を和信号となるΣ信号26で除して各角度毎にΔ/Σの絶対値を得ると共に、このΔ/Σの絶対値を基にして、開口面アンテナ12、14の回転方向に沿ったΔ/Σパターンをそれぞれ作成し、このΔ/Σの絶対値の特性曲線となるΔ/Σパターンを図7に示す。   Further, the Δ signal 28 that is a difference signal for each angle is divided by the Σ signal 26 that is a sum signal to obtain an absolute value of Δ / Σ for each angle, and based on the absolute value of this Δ / Σ. .DELTA ./. SIGMA. Patterns along the rotation direction of the aperture antennas 12 and 14 are respectively created. FIG. 7 shows the .DELTA ./. SIGMA.

この図7のグラフにおいて、Δ/Σパターンが形成する特性曲線の落ち込み部分が角度θを−4度とした方向に発生している為、−4度の方向から超広帯域信号が到来していると、このグラフから推定できる。尚、この図7のグラフでは、角度θを+45度付近とした箇所及び−53度付近とした箇所にも落ち込みが発生しているものの、これはスプリアス(間違った解)であり、正しい到来方向ではない。   In the graph of FIG. 7, since the drop portion of the characteristic curve formed by the Δ / Σ pattern occurs in a direction where the angle θ is −4 degrees, an ultra-wideband signal has arrived from the direction of −4 degrees. And can be estimated from this graph. In the graph of FIG. 7, a drop also occurs at a position where the angle θ is near +45 degrees and a position where the angle θ is near −53 degrees, but this is a spurious (wrong solution) and the correct direction of arrival. is not.

そこで、このスプリアスと真の到来方向を見わける為に、図9のフローチャートに示すような手順を採用し、以下にこの手順を説明する。
まず、ステップS1において信号到来方向推定装置10の広帯域受信機18、19がΣ信号26及びΔ信号28を得た後、ステップS2においてnを2と設定する。さらに、ステップS3において、これらΣ信号26及びΔ信号28の周波数帯域幅をn個である2個の帯域であるサブバンドに等分割する。
Therefore, in order to distinguish the spurious and the true arrival direction, a procedure as shown in the flowchart of FIG. 9 is adopted, and this procedure will be described below.
First, after the broadband receivers 18 and 19 of the signal arrival direction estimation apparatus 10 obtain the Σ signal 26 and the Δ signal 28 in step S1, n is set to 2 in step S2. Further, in step S3, the frequency bandwidths of the Σ signal 26 and the Δ signal 28 are equally divided into n subbands that are two bands.

この後、ステップS4で、各サブバンドにおいて周波数について積分して、各サブバンドにおける総受信電力を計算機20で計算することで、各サブバンドにおけるΔ/Σの絶対値をこの計算機20によってそれぞれ算出し、このΔ/Σの絶対値を基にしてΔ/Σパターンを作成する。   Thereafter, in step S4, the frequency is integrated in each subband, and the total received power in each subband is calculated by the computer 20, whereby the absolute value of Δ / Σ in each subband is calculated by this computer 20, respectively. Then, a Δ / Σ pattern is created based on the absolute value of Δ / Σ.

次に、ステップS5では、各サブバンドの開口面アンテナ12、14の回転方向に沿ってΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込む部分が一致しているかを判断し、一致していなければ、ステップS6に移ってnに1を加えた値を新たにnとして、ステップS3以下の処理を再実行する。   Next, in step S5, it is determined whether or not the falling portions of the curve formed by the Δ / Σ pattern match along the rotation direction of the aperture antennas 12 and 14 of each subband. In S6, a value obtained by adding 1 to n is newly set to n, and the processes in and after step S3 are re-executed.

そして、各サブバンドのΔ/Σパターンが形成する曲線における落ち込み部分及びその数が一致して、落ち込み部分に変化がなくなる結果、ステップS5でこの落ち込み部分が一致していると判断されるまで、周波数帯域幅を逐次分割する。この後、ステップS7に移って、Δ/Σパターンが形成する曲線の落ち込み部分が最終的に一致する方向を超広帯域信号の真の到来方向と推定する。   Then, as a result of the number of depressions in the curve formed by the Δ / Σ pattern of each subband and the number thereof matching each other and no change in the depressions, it is determined in step S5 that the depressions match. The frequency bandwidth is divided sequentially. Thereafter, the process proceeds to step S7, and the direction in which the falling portions of the curve formed by the Δ / Σ pattern finally match is estimated as the true arrival direction of the ultra-wideband signal.

図8は、各周波数におけるΔパターンを示したグラフであり、超広帯域信号の真の到来方向では周波数が変化しても、角度θが−4度の方向でΔパターンの極小値の位置は変化しないことがこの図8により確認できる。この為、複数のサブバンドに等分割したときのΔ/Σパターンが形成する各曲線の落ち込み部分も真の到来方向では変化しないことになる。よって、複数のサブバンドに分割することで、到来方向を推定可能なことが理解できる。   FIG. 8 is a graph showing the Δ pattern at each frequency. Even if the frequency changes in the true arrival direction of the ultra-wideband signal, the position of the minimum value of the Δ pattern changes in the direction where the angle θ is −4 degrees. This can be confirmed from FIG. For this reason, the falling portion of each curve formed by the Δ / Σ pattern when equally divided into a plurality of subbands does not change in the true arrival direction. Therefore, it can be understood that the direction of arrival can be estimated by dividing into a plurality of subbands.

一方、図10は、信号の周波数帯域を2つのサブバンドに分割したときのΔ/Σの絶対値に基づくΔ/Σパターンのグラフであり、図11は、信号の周波数帯域を3つのサブバンドに分割した時のΔ/Σの絶対値に基づくΔ/Σパターンのグラフである。図10に示す2つのサブバンドに分割した場合から図11に示す3つのサブバンドに分割数を増やした場合でも、それぞれ落ち込み部分が角度θを−4度とした方向の一箇所で、落ち込み部分の数に変化がなかった。   On the other hand, FIG. 10 is a graph of a Δ / Σ pattern based on the absolute value of Δ / Σ when the frequency band of the signal is divided into two subbands, and FIG. 11 shows the frequency band of the signal in three subbands. 6 is a graph of a Δ / Σ pattern based on an absolute value of Δ / Σ when divided into two. Even when the number of divisions is increased to the three subbands shown in FIG. 11 from the division into the two subbands shown in FIG. 10, the sagging part is one place in the direction in which the angle θ is −4 degrees. There was no change in the number.

つまり、この際の信号の周波数帯域幅をサブバンドに分割するときの分割数は、2つ或いは3つとなるが、それぞれの場合において、これら各サブバンドのΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込み部分は、角度θを−4度とした方向でそれぞれ一致している為、この方向を超広帯域信号の真の到来方向と推定できる。   In other words, the number of divisions when the frequency bandwidth of the signal at this time is divided into subbands is two or three. In each case, the curve drop formed by the Δ / Σ pattern of each of these subbands. Since the portions coincide with each other in the direction in which the angle θ is −4 degrees, this direction can be estimated as the true arrival direction of the ultra-wideband signal.

次に、図12に示す反射板32を設置した実施環境における反射波HSと直接波TSの到来方向の推定を前述と同様の測定方法で行った。尚、この際の広帯域信号源30と信号到来方向推定装置10との間の距離Lを3000mmとし、角度θが0度となる方向から直接波TSが到来すると共に、反射板32からの反射による反射波HSの到来方向の角度θを+36度となるように設定した。さらに、本実施環境でも上記と同様に360度分の測定することで、超広帯域信号におけるΣパターンとΔパターンが前述と同様に得られる。   Next, the arrival directions of the reflected wave HS and the direct wave TS in the implementation environment where the reflector 32 shown in FIG. 12 was installed were estimated by the same measurement method as described above. At this time, the distance L between the broadband signal source 30 and the signal arrival direction estimation device 10 is set to 3000 mm, and the wave TS arrives directly from the direction in which the angle θ is 0 degree, and the reflection from the reflection plate 32 The angle θ in the direction of arrival of the reflected wave HS was set to be +36 degrees. Further, in this implementation environment, the Σ pattern and the Δ pattern in the ultra-wideband signal can be obtained in the same manner as described above by measuring 360 degrees as described above.

ここで、この図12に示す実施環境において、信号の周波数帯域を2つのサブバンドに分割したときのΔ/Σの絶対値に基づくΔ/Σパターンのグラフを図13に示し、同じく図12に示す実施環境において、信号の周波数帯域を3つのサブバンドに分割したときのΔ/Σの絶対値に基づくΔ/Σパターンのグラフを図14に示す。   Here, in the implementation environment shown in FIG. 12, a graph of the Δ / Σ pattern based on the absolute value of Δ / Σ when the frequency band of the signal is divided into two subbands is shown in FIG. FIG. 14 shows a graph of the Δ / Σ pattern based on the absolute value of Δ / Σ when the signal frequency band is divided into three subbands in the implementation environment shown.

この実施環境においても、信号の周波数帯域を図13に示す2つのサブバンドから図14に示す3つのサブバンドに分割数を逐次増やしていく形で、各回毎において信号の周波数帯域幅を複数の帯域にそれぞれ等分割したとき、各サブバンドのΔ/Σパターンが形成する曲線における落ち込み部分の角度θ及び数に変化がなかった。この為、サブバンドへの逐次分割は図14に示す3つまでとした。   Even in this implementation environment, the frequency band of the signal is increased to a plurality of frequency bands from each of the two subbands shown in FIG. 13 to the three subbands shown in FIG. When each of the bands was equally divided, the angle θ and the number of sagging portions in the curve formed by the Δ / Σ pattern of each subband did not change. For this reason, the number of sequential divisions into subbands is limited to three as shown in FIG.

この際の各帯域である各サブバンドのΔ/Σパターンが形成する曲線における落ち込み部分を具体的に見たとき、0度及び+36度とした角度θの方向で一致する形でそれぞれ落ち込んでいる。この二つの落ち込みを比較したとき、0度方向の落ち込みのほうが+36度よりも大きい。これは0度の方向から到来する信号強度が強いため、Δパターンの落ち込みが急峻となり、Δ/Σパターンの落ち込みが大きくなる。これより、0度の方向は直接波TS、そして+36度の方向からは0度からの到来波の光路長よりも長い光路長を経由した為、信号強度が直接波TSよりも弱くなった反射板32からの反射波HSの到来方向と推定できる。つまり、本実施環境のように直接波TSのほかに反射波HSが生じる場合においても、上記のようにサブバンドに逐次分割することで、信号の到来方向を正確に推定できることになる。   When the drop portion in the curve formed by the Δ / Σ pattern of each subband, which is each band at this time, is specifically seen, it falls in a form that coincides with the direction of the angle θ of 0 degrees and +36 degrees. . When comparing these two depressions, the depression in the 0 degree direction is larger than +36 degrees. This is because the signal intensity coming from the direction of 0 degree is strong, the drop of the Δ pattern becomes steep, and the drop of the Δ / Σ pattern becomes large. From this, the direction of 0 degree is the direct wave TS, and from the direction of +36 degree, since the optical path length is longer than the optical path length of the incoming wave from 0 degree, the signal intensity is weaker than the direct wave TS. The arrival direction of the reflected wave HS from the plate 32 can be estimated. That is, even when the reflected wave HS is generated in addition to the direct wave TS as in the present implementation environment, the arrival direction of the signal can be accurately estimated by sequentially dividing into subbands as described above.

尚、図13に示す2つのサブバンドに分割した際に、角度θが−40°とされる付近で各サブバンドのΔ/Σパターンが形成する曲線が落ち込んでいるものの、図14に示す3つのサブバンドに分割した際には、Δ/Σパターンが形成する曲線がこの部分で全て落ち込んでいるわけでないので、スプリアス(間違った解)と解釈できる。そして、上記実施の形態では、信号の周波数帯域幅を複数の帯域であるサブバンドにそれぞれ等分割したが、等分割でなく単に複数の帯域に分割するのみであっても良い。   In addition, when dividing into two subbands shown in FIG. 13, the curve formed by the Δ / Σ pattern of each subband is depressed in the vicinity where the angle θ is −40 °. When divided into two subbands, the curve formed by the Δ / Σ pattern does not all drop in this portion, so it can be interpreted as a spurious (wrong solution). In the above embodiment, the frequency bandwidth of the signal is equally divided into subbands that are a plurality of bands, but may be simply divided into a plurality of bands instead of equal division.

この一方、本実施の形態の変形例として、開口面アンテナ12、14をそれぞれリッジドウェーブガイドホーンアンテナとするだけでなく、これら開口面アンテナ12、14に共通の反射鏡であるパラボラアンテナ等を取り付けて、この反射鏡に対して給電を行うような構造を採用しても良い。   On the other hand, as a modification of the present embodiment, not only the aperture antennas 12 and 14 are ridged wave guide horn antennas, but also a parabolic antenna or the like which is a reflector common to the aperture antennas 12 and 14 is used. A structure that attaches and supplies power to the reflecting mirror may be adopted.

つまりこの結果として、共通の反射鏡に対して給電を行う2基のリッジドウェーブガイドホーンアンテナを開口面アンテナ12、14として用いたことで、信号の到来方向をより高分解能で推定可能となる。   In other words, as a result, the two ridged waveguide horn antennas that feed power to the common reflecting mirror are used as the aperture antennas 12 and 14, so that the arrival direction of the signal can be estimated with higher resolution. .

さらに、横に2列、縦に2列配列した信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有する計4基の開口面アンテナと、このアンテナと同等の動作帯域幅を有する4つのハイブリッド回路を図15に示す形で接続した信号到来方向推定装置を用いれば、水平方向と垂直方向の2次元における超広帯域信号の到来方向推定が可能となる。   Furthermore, a total of four aperture antennas having an operating bandwidth that is at least as wide as the frequency bandwidth of signals arranged in two rows horizontally and two rows vertically, and four hybrids having an operating bandwidth equivalent to this antenna If a signal arrival direction estimation device having a circuit connected in the form shown in FIG. 15 is used, it is possible to estimate the arrival direction of an ultra-wideband signal in two dimensions in the horizontal direction and the vertical direction.

本発明の一実施の形態に係る信号到来方向推定装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the signal arrival direction estimation apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る信号到来方向推定装置により得られた放射パターンの重ね合わせを示す図である。It is a figure which shows the superimposition of the radiation pattern obtained by the signal arrival direction estimation apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る信号到来方向推定装置によるΣパターン及びΔパターンを示す図である。It is a figure which shows (SIGMA) pattern and (DELTA) pattern by the signal arrival direction estimation apparatus which concerns on one embodiment of this invention. ΔパターンをΣパターンで正規化(Δ/Σ)した特性曲線を表すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph showing the characteristic curve which normalized (delta) pattern (delta) with (sigma) pattern. 単一波源からの広帯域信号の到来方向推定の実施環境を示す図である。It is a figure which shows the implementation environment of the arrival direction estimation of the wideband signal from a single wave source. 図5の実施環境でのΣパターン及びΔパターンを表すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph showing (SIGMA) pattern and (DELTA) pattern in the implementation environment of FIG. 図5の実施環境でのΣパターン及びΔパターンより求められたΔ/Σパターンを表すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph showing (DELTA) / (Sigma) pattern calculated | required from (SIGMA) pattern and (DELTA) pattern in the implementation environment of FIG. 各周波数におけるΔパターンを表すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph showing (DELTA) pattern in each frequency. 信号の周波数帯域幅をサブバンドに逐次分割する手順を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the procedure of dividing the frequency bandwidth of a signal into subbands sequentially. 図5の実施環境において、信号の周波数帯域幅を2つのサブバンドに分割したものについてのΣパターン及びΔパターンより求められたΔ/Σパターンを表すグラフを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a graph representing a Δ / Σ pattern obtained from a Σ pattern and a Δ pattern for a signal frequency bandwidth divided into two subbands in the implementation environment of FIG. 5. 図5の実施環境において、信号の周波数帯域幅を3つのサブバンドに分割したものについてのΣパターン及びΔパターンより求められたΔ/Σパターンを表すグラフを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a graph representing a Δ / Σ pattern obtained from a Σ pattern and a Δ pattern for a signal frequency bandwidth divided into three subbands in the implementation environment of FIG. 5. 反射波と直接波の到来方向推定の実施環境を示す図である。It is a figure which shows the implementation environment of the arrival direction estimation of a reflected wave and a direct wave. 図12の実施環境において、信号の周波数帯域幅を2つのサブバンドに分割したものについてのΣパターン及びΔパターンより求められたΔ/Σパターンを表すグラフを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a graph representing a Δ / Σ pattern obtained from a Σ pattern and a Δ pattern for a signal frequency bandwidth divided into two subbands in the implementation environment of FIG. 12. 図12の実施環境において、信号の周波数帯域幅を2つのサブバンドに分割したものについてのΣパターン及びΔパターンより求められたΔ/Σパターンを表すグラフを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a graph representing a Δ / Σ pattern obtained from a Σ pattern and a Δ pattern for a signal frequency bandwidth divided into two subbands in the implementation environment of FIG. 12. 本発明の一実施の形態に係る信号到来方向推定装置の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the signal arrival direction estimation apparatus which concerns on one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 信号到来方向推定装置
12 開口面アンテナ
14 開口面アンテナ
16 広帯域ハイブリッド回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Signal arrival direction estimation apparatus 12 Aperture antenna 14 Aperture antenna 16 Broadband hybrid circuit

Claims (5)

信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有する2基の開口面アンテナを相互に隣接して配置し、これら2基の開口面アンテナを、信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有するハイブリッド回路の入力側にそれぞれ接続した信号到来方向推定装置であって、
2基の開口面アンテナをそれぞれリッジドウェーブガイドホーンアンテナとし、
2基の開口面アンテナからハイブリッド回路に入力された一対のアンテナ出力信号の和信号及び差信号をこのハイブリッド回路が出力することを特徴とする信号到来方向推定装置。
Two aperture antennas having an operation bandwidth that is equal to or greater than the signal frequency bandwidth are arranged adjacent to each other, and these two aperture antennas operate as wide as the signal frequency bandwidth. A signal arrival direction estimation device connected to each input side of a hybrid circuit having a bandwidth,
Each of the two aperture antennas is a ridged waveguide horn antenna,
A signal arrival direction estimation apparatus, wherein the hybrid circuit outputs a sum signal and a difference signal of a pair of antenna output signals input to the hybrid circuit from two aperture antennas.
開口面アンテナとして、共通の反射鏡に対して給電を行う2基のリッジドウェーブガイドホーンアンテナを用いることを特徴とする請求項1記載の信号到来方向推定装置。   2. The signal arrival direction estimation apparatus according to claim 1, wherein two ridged waveguide horn antennas that feed power to a common reflector are used as the aperture antenna. 信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有する2基の開口面アンテナを相互に隣接して配置し、これら2基の開口面アンテナを、信号の周波数帯域幅と同等以上に広い動作帯域幅を有するハイブリッド回路の入力側にそれぞれ接続し、
2基の開口面アンテナをそれぞれリッジドウェーブガイドホーンアンテナとした信号到来方向推定装置を用いた信号到来方向推定方法であって、
2基の開口面アンテナの最大放射方向を含む平面に垂直で、かつ該2基の開口面アンテナの電気中心の二等分点を通る直線を回転軸として360度回転させ、この2基の開口面アンテナから一対のアンテナ出力信号がハイブリッド回路に入力され、
次に、このハイブリッド回路が一対のアンテナ出力信号の和信号及び差信号を出力することを特徴とする信号到来方向推定方法。
Two aperture antennas having an operation bandwidth that is equal to or greater than the signal frequency bandwidth are arranged adjacent to each other, and these two aperture antennas operate as wide as the signal frequency bandwidth. Connect to the input side of the hybrid circuit with bandwidth,
A signal arrival direction estimation method using a signal arrival direction estimation device in which two aperture antennas are respectively ridged waveguide horn antennas,
The two aperture antennas are rotated 360 degrees with a straight line passing through the bisector of the electrical center of the two aperture antennas as the axis of rotation, and perpendicular to the plane including the maximum radiation direction of the two aperture antennas. A pair of antenna output signals are input from the planar antenna to the hybrid circuit,
Next, the signal arrival direction estimation method, wherein the hybrid circuit outputs a sum signal and a difference signal of a pair of antenna output signals.
信号の周波数帯域幅を複数の帯域に分割し、
分割された各帯域において、2基の開口面アンテナの回転方向に沿った各角度毎に差信号を和信号で除してΔ/Σの絶対値を得ると共に、このΔ/Σの絶対値を基にして、この回転方向に沿ったΔ/Σパターンをそれぞれ作成し、
各帯域におけるΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込みが一致する角度を信号の真の到来方向と推定したことを特徴とする請求項第3記載の信号到来方向推定方法。
Divide the frequency bandwidth of the signal into multiple bands,
In each divided band, the difference signal is divided by the sum signal for each angle along the rotation direction of the two aperture antennas to obtain the absolute value of Δ / Σ, and the absolute value of Δ / Σ is Based on this, create each Δ / Σ pattern along this rotation direction,
4. The signal arrival direction estimation method according to claim 3, wherein an angle at which the drop of the curve formed by the Δ / Σ pattern in each band coincides is estimated as the true arrival direction of the signal.
分割数を逐次増やしていく形で、各回毎において信号の周波数帯域幅を複数の帯域にそれぞれ分割し、
分割された各帯域において、2基の開口面アンテナの回転方向に沿った各角度毎に差信号を和信号で除してΔ/Σの絶対値を得ると共に、このΔ/Σの絶対値を基にして、この回転方向に沿ったΔ/Σパターンをそれぞれ作成し、これを各回毎に繰り返し、
各帯域におけるΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込む角度が一致したときに、分割を終了し、
各帯域におけるΔ/Σパターンが形成する曲線の落ち込みが一致する角度を信号の真の到来方向と推定したことを特徴とする請求項第3記載の信号到来方向推定方法。
Dividing the frequency bandwidth of the signal into multiple bands each time, increasing the number of divisions sequentially,
In each divided band, the difference signal is divided by the sum signal for each angle along the rotation direction of the two aperture antennas to obtain the absolute value of Δ / Σ, and the absolute value of Δ / Σ is Based on this, each Δ / Σ pattern along this rotation direction is created, and this is repeated each time,
When the angle at which the curve formed by the Δ / Σ pattern in each band coincides, the division ends,
4. The signal arrival direction estimation method according to claim 3, wherein an angle at which the drop of the curve formed by the Δ / Σ pattern in each band coincides is estimated as the true arrival direction of the signal.
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