JP2005189095A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主チャンネルのサイドローブが補助チャンネルのレベルより高い場合でも、高い妨害抑圧性能を発揮することが可能なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】主アンテナ１００は、ΣビームおよびΔビームを形成して、目標からの反射波を受信する。補助アンテナ２００は、各ビームのサイドローブ方向までを含む広範な補助ビームを形成する。妨害判定部３００は、主アンテナ１００から与えられるΣビームの受信信号を監視し、妨害の有無を判定する。減衰係数乗算回路４１０は、妨害判定部３００が「妨害あり」と判定した場合に、各受信信号に減衰係数を乗算する。妨害抑圧処理回路４２０は、補助アンテナ２００の受信信号を用いて、減衰係数乗算回路４１０の出力信号にＳＬＣ処理を実施して、サイドローブ成分を抑圧する。測角演算処理回路５００は、ＳＬＣ処理された各信号を用いて、目標の位置を求める測角処理を実行するようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、サイドローブキャンセラ（ＳＬＣ）によって妨害抑圧を行うアンテナ装置に関する。

周知のように、従来のサイドローブキャンセラ（ＳＬＣ）機能を備えたアンテナ装置は、図９に示すように構成される。
主アンテナ１００は、Σビーム、ΔａｚビームおよびΔｅｌビームを形成し、各ビームの受信信号を妨害抑圧処理回路４２０に出力する。また補助アンテナ２００は、図１０に示すように、上記ΣビームおよびΔビームのサイドローブ方向までを含む広範な補助ビームを形成し、その受信信号を妨害抑圧処理回路４２０に出力する。

妨害抑圧処理回路４２０は、補助アンテナ２００の受信信号を用いて、主アンテナ１００の受信信号に対してＳＬＣ処理を実施して、サイドローブ成分を抑圧するものであるが、その手法として、グラムシュミット方式（例えば、特許文献１参照）、ＭＳＮ（Maximum signal to Noise Ratio）方式（例えば、非特許文献１参照）や、ＳＭＩ（Sampled Matrix Inversion）方式などの直接解方式（例えば、非特許文献２参照）などがある。

以下、図１０に示したΣビームの受信信号に対して、ＭＳＮ方式によりサイドローブ成分を抑圧する場合を例に挙げて説明する。
ＭＳＮ方式のＳＬＣ処理では、図１１に示すように、補助アンテナ２００の補助ビームによる受信信号のレベルを徐々に下げる。やがて、図１２に示すように、このレベルをサイドローブ成分が越える場合に、それを検出してそのサイドローブの方向にヌル点を形成して、Σビームの受信信号からサイドローブ成分を抑圧する。これにより、高い妨害抑圧性能が得られる。

しかしながら、従来のＳＬＣ機能を備えたアンテナ装置では、空中線によっては図１３に示すように主チャンネルのサイドローブが高いことがあり、空中線開口の制約から補助チャネルの利得が小さい場合、ＳＬＣ処理を実施する前に、すでにサイドローブ成分が補助ビームによる受信信号のレベルを越えていることがある。

このように、主チャンネルのサイドローブが補助チャンネルのレベルより高いと、十分にサイドローブ成分を抑圧できない。これに対して、補助ビームのレベルを上げて対応する手法もあるが、上記レベルを上げることに伴って熱雑音も上昇するため、ＳＬＣ処理後の残留電力が増加してしまう。
特許第１８１６５４８号明細書。 菊間信良著「アレーアンテナによる適応信号処理」科学技術出版、１９９９年、ｐ．６７−８６２。 菊間信良著「アレーアンテナによる適応信号処理」科学技術出版、１９９９年、ｐ．３５−３７およびｐ．９８−９９。

従来のアンテナ装置では、主チャンネルのサイドローブが補助チャンネルのレベルより高い場合に、妨害抑圧性能が劣化し、残留電力が増加するという問題があった。
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、主チャンネルのサイドローブが補助チャンネルのレベルより高い場合でも、高い妨害抑圧性能を発揮することが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、この発明は、受信信号に対してサイドローブを除去する処理を施して妨害抑圧を行い、目標方向を求めるアンテナ装置において、電波を受信する第１のアンテナと、電波を受信する第２のアンテナと、第１のアンテナの受信信号から、妨害波の有無を判定する判定手段と、第１のアンテナの受信信号が入力され、判定手段が妨害波があると判定した場合には第１のアンテナの受信信号を減衰させて出力し、一方、判定手段が妨害波がないと判定した場合には第１のアンテナの受信信号をそのまま出力する減衰手段と、第２のアンテナの受信信号を用いて、減衰手段の出力する信号に対して、サイドローブを除去する処理を施す妨害抑圧手段と、この妨害抑圧手段の処理結果に基づいて、目標の位置する角度を求める測角手段とを具備して構成するようにした。

以上述べたように、この発明では、妨害波があると判定した場合には第１のアンテナの受信信号を減衰させ、第２のアンテナの受信信号に基づくサイドローブを除去処理を実施するようにしている。
したがって、この発明によれば、第１のアンテナのサイドローブが第２のアンテナのレベルより高い場合でも、上記減衰処理により、第１のアンテナのサイドローブを第２のアンテナのレベルより低くできるので、高い妨害抑圧性能を発揮することが可能なアンテナ装置を提供できる。

以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係わるアンテナ装置の構成を示すものである。このアンテナ装置は、主アンテナ１００と、補助アンテナ２００と、妨害判定部３００と、妨害抑圧処理部４００と、測角演算処理回路５００とを備えている。但し、図１において、従来のアンテナ装置の構成を示す図９と同一部分には同一符号を付して示す。

主アンテナ１００は、Σビーム、ΔａｚビームおよびΔｅｌビームを形成し、各ビームの受信信号を妨害抑圧処理部４００に出力するとともに、Σビームの受信信号を妨害判定部３００に出力する。補助アンテナ２００は、上記ΣビームおよびΔビームのサイドローブ方向までを含む広範な補助ビームを形成し、その受信信号を妨害抑圧処理部４００に出力する。

妨害判定部３００は、主アンテナ１００から与えられるΣビームの受信信号を監視し、妨害の有無を判定するものである。この判定の方法の一例としては、連続してレベルの高い信号があるか否かを判定し、連続してレベルの高い信号がある場合に妨害ありとして判定する。妨害判定部３００の判定結果は、妨害抑圧処理部４００に通知される。

妨害抑圧処理部４００は、減衰係数乗算回路４１０と、妨害抑圧処理回路４２０とを備える。
減衰係数乗算回路４１０は、予め設定された減衰係数Ｋ１，Ｋ２１，Ｋ２２を記憶しており、妨害判定部３００から「妨害あり」の判定結果が通知される場合に、Σビームの受信信号に上記減衰係数Ｋ１を乗算するとともに、Δａｚビームの受信信号に上記減衰係数Ｋ２１を乗算し、Δｅｌビームの受信信号に上記減衰係数Ｋ２２を乗算する。そして、減衰係数乗算回路４１０は、これらの乗算結果を、妨害抑圧処理回路４２０に出力する。

なお、減衰係数Ｋ１，Ｋ２１，Ｋ２２は、下式の条件を満たすものである。下式において、ΣＳＬはΣビームのサイドローブレベルを示し、ΔＳＬはΔビームのサイドローブレベルを示し、そしてＡＵＸは補助アンテナ２００の補助ビームのレベルを示す。

妨害抑圧処理回路４２０は、補助アンテナ２００の受信信号を用いて、減衰係数乗算回路４１０から出力される各受信信号に対してＳＬＣ処理を実施して、サイドローブ成分を抑圧するものである。その手法として、グラムシュミット方式、ＭＳＮ（Maximum signal to Noise Ratio）方式や、ＳＭＩ（Sampled Matrix Inversion）方式などの直接解方式などがあるが、ＭＳＮ方式を採用する場合を例に挙げる。

ＭＳＮ方式のＳＬＣ処理では、図２に示すような回路が用いられる。すなわち、ウェイトＷは、下式により算出される。下式において、ｘは補助チャンネルの信号、ｙは主チャンネルの信号、ｎは演算反復回数、ａおよびｇは定数、「*」は複素共役を示す。

測角演算処理回路５００は、妨害抑圧処理回路４２０によりＳＬＣ処理された各信号を用いて、目標の位置を求める測角処理を実行する。この測角処理では、誤差電力曲線Ｅを算出し、この誤差電力曲線Ｅに基づいて測角を行い、目標の位置を求める。なお、誤差電力曲線Ｅは下式により求められる。下式において、「＊」は内積を示し、ΣはΣビームの受信信号、ΔがΔビームの受信信号を示す。

以上のように、上記構成のアンテナ装置では、妨害判定部３００が「妨害あり」と判定した場合に、減衰係数乗算回路４１０が各ビームの受信信号に減衰係数Ｋ１，Ｋ２１，Ｋ２２をそれぞれ乗算するようにしている。

これにより、例えば図３に示すようにΔビームの受信信号が補助ビームの受信信号のレベルを越えるような場合に、図４に示すようにΔビームの受信信号が補助ビームの受信信号のレベル未満に減衰される。このため、図５に示すように、減衰係数を乗算する前の残留電力Ｐ０は、減衰係数を乗算することでＰ１のように減少する。

このため、誤差電力曲線Ｅは、図６に示すように、減衰係数を乗算する前の曲線Ｅ０から乗算後の曲線Ｅ１となり、この誤差電力曲線Ｅ１を用いて測角を行うことになるので、図７に示すように、前述の減衰係数の影響を加味した測角演算を行うことができる。
したがって、上記構成のアンテナ装置によれば、主チャンネルのサイドローブが補助チャンネルのレベルより高い場合でも、高い妨害抑圧性能を発揮することができる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その一例として例えば、上記実施の形態では、Σビームの受信信号レベルを妨害判定部３００が監視して、妨害の有無を判定するようにしたが、これに代わって例えば図８に示すように、別途電波監視アンテナ６００を設けて、このアンテナの受信信号に基づいて妨害判定部３００が妨害の有無を判定するようにしてもよい。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。

この発明に係わるアンテナ装置の一実施形態の構成を示す回路ブロック図。 図１に示したアンテナ装置のＳＬＣ処理を行う回路の一例を示す図。 減衰係数乗算前の受信信号分布を示す図。 減衰係数乗算後の受信信号分布を示す図。 減衰係数乗算前後の残留電力の変化を示す図。 減衰係数乗算前後の誤差電力曲線の変化を示す図。 減衰係数乗算前後の測角誤差の変化を示す図。 この発明に係わるアンテナ装置の変形例の構成を示す回路ブロック図。 従来のアンテナ装置の一実施形態の構成を示す回路ブロック図。 主アンテナと補助アンテナの各受信信号の電力分布図を示す図。 ＳＬＣ処理を説明するための図。 ＳＬＣ処理を説明するための図。 従来のアンテナ装置でＳＬＣ処理が十分効果を発揮しないときの主アンテナと補助アンテナの各受信信号の電力分布図を示す図。

符号の説明

１００…主アンテナ、２００…補助アンテナ、３００…妨害判定部、４００…妨害抑圧処理部、４１０…減衰係数乗算回路、４２０…妨害抑圧処理回路、５００…測角演算処理回路、６００…電波監視アンテナ。

Claims (5)

1. 受信信号に対してサイドローブを除去する処理を施して妨害抑圧を行い、目標方向を求めるアンテナ装置において、
   電波を受信する第１のアンテナと、
   電波を受信する第２のアンテナと、
   前記第１のアンテナの受信信号から、妨害波の有無を判定する判定手段と、
   前記第１のアンテナの受信信号が入力され、前記判定手段が妨害波があると判定した場合には前記第１のアンテナの受信信号を減衰させて出力し、一方、前記判定手段が妨害波がないと判定した場合には前記第１のアンテナの受信信号をそのまま出力する減衰手段と、
   前記第２のアンテナの受信信号を用いて、前記減衰手段の出力する信号に対して、サイドローブを除去する処理を施す妨害抑圧手段と、
   この妨害抑圧手段の処理結果に基づいて、目標の位置する角度を求める測角手段とを具備することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１のアンテナは、ΣビームとΔビームを形成して、各ビームによる電波を受信するものであって、
   前記判定手段は、前記第１のアンテナのΣビームの受信信号から、妨害波の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 受信信号に対してサイドローブを除去する処理を施して妨害抑圧を行い、目標方向を求めるアンテナ装置において、
   電波を受信する第１のアンテナと、
   電波を受信する第２のアンテナと、
   電波を受信する第３のアンテナと、
   前記第３のアンテナの受信信号から、妨害波の有無を判定する判定手段と、
   前記第１のアンテナの受信信号が入力され、前記判定手段が妨害波があると判定した場合には前記第１のアンテナの受信信号を減衰させて出力し、一方、前記判定手段が妨害波がないと判定した場合には前記第１のアンテナの受信信号をそのまま出力する減衰手段と、
   前記第２のアンテナの受信信号を用いて、前記減衰手段の出力する信号に対して、サイドローブを除去する処理を施す妨害抑圧手段と、
   この妨害抑圧手段の処理結果に基づいて、目標の位置する角度を求める測角手段とを具備することを特徴とするアンテナ装置。
4. 前記減衰手段は、減衰係数を予め記憶し、前記判定手段が妨害波があると判定した場合には、前記第１のアンテナの受信信号に前記減衰係数を乗算して減衰させることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記減衰手段は、Σビーム用の減衰係数とΔビーム用の減衰係数とを予め記憶し、前記判定手段が妨害波があると判定した場合には、前記第１のアンテナのΣビームの受信信号に前記Σビーム用の減衰係数を乗算するとともに、前記第１のアンテナのΔビームの受信信号に前記Δビーム用の減衰係数を乗算して、減衰させることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。

Images