JP2005257298A - アレーアンテナの校正方法及び校正装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 校正用アンテナのアンテナ素子を複数配置し、これらのアンテナ素子に対して給電を切り替えて行うことによって、供試アレーに到来方向が既知の信号を受信させ、供試アレーの誤差要因を行列として求めて校正を行う。校正装置1は、受信信号の到来方向を既知とする複数のアンテナ素子を備える校正用アンテナ4と、校正用アンテナ4の各アンテナ素子への給電を切り替える切り替え手段3と、給電の切り替え毎に、供試アレー5の各アンテナ素子が受信する受信信号を取得する受信手段6、受信信号群に基づいて供試アレーの各アンテナ素子の素子間相互結合及び利得・位相誤差の行列を推定する推定手段8と、推定した行列を受信信号に乗じてアレーアンテナの校正を行う演算手段9とを備える。
【選択図】 図1
Description
X(t)=[x1(t),x2(t),…,xK(t)]T
=AF(t)+N(t) (1)
F(t)= [F1(t),…,FK(t)]T (2)
A=[a(θ1),…,a(θL)] (3)
a (θ1)= [exp{jΨ1(θ1)},…,exp{jΨK(θl)}]T (4)
(l=1,2,…,L)
N(t)=[N1(t),…,NK(t)]T (5)
とする。
Ψi(θl)=−(2π/λ)disinθl (6)
である。ただし,λは波長、diは基準点から各素子までの距離である。また、Aは方向行列であり、Nはノイズを表す。
Αp=1,φp=0となる。
r=[r(x1),r(x2),…,r(xK)]T
=CΓAs+n (10)
ここで、
s=[s1,…,sK]T (11)
n=[n(x1),…,n(xK)]T (12)
A=[a(θ1),…,a(θL)] (13)
a(θi)=[exp{j(2π/λ)x1θi)},…,exp{j(2π/λ)xKθi)}]T (14)
ri=CΓa(θi)si+ni (15)
で表される。iは校正用の(独立な)データセットを表す添え字として用いる。
ej (i)H(CΓa(θi))=0 (j=2,…,K) (17)
{cγ0,cγ1,...,cγ8}
について必要な数の線形独立な方程式が得られる個数の校正用データを取得して、連立方程式を解くことにより、CΓを推定することができる。
ai=[exp(j(2π/λ)L1i),exp{((2π/λ)L2i),…,
exp(j(2π/λ)LKi)]T (20)
M≧K+1 (21)
実験例の諸元として以下の表を用いる。
また、本発明の校正装置において、供試用アレーアンテナと校正用アレーアンテナとを同垂直面内に配置する構成とすることもできる。この場合、垂直方向に指向性が存在するときには、指向性を考慮した誤差行列の補正や、受信データの修正等によって対応することができる。
2…校正信号発生手段
3…切り替え手段
4…校正用アレーアンテナ
5…供試用アレーアンテナ
6…受信手段
7…A/Dコンバータ
8…推定手段
9…演算手段
11…アレーアンテナの校正装置
12…校正信号発生手段
13…回転台
14…校正用アレーアンテナ
15…供試用アレーアンテナ
16…受信手段
17…A/Dコンバータ
18…信号処理手段
Claims (9)
- 校正対象である供試用アレーアンテナの各アンテナ素子に対して、受信信号の到来方向を既知とする校正用アレーアンテナのアンテナ素子を複数配置し、
前記校正用アレーアンテナの各アンテナ素子への給電を切り替えることによって、前記供試用アレーアンテナの各アンテナ素子が受信する受信信号の到来方向を変更し、
前記各到来方向について、前記供試用アレーアンテナの各アンテナ素子が受信する受信信号を取得し、
当該受信信号群に基づいて供試用アレーアンテナの各アンテナ素子の素子間相互結合及び利得・位相誤差の行列を推定し、
前記推定した素子間相互結合・誤差行列を受信信号に乗じて供試用アレーアンテナの校正を行うことを特徴とするアレーアンテナの校正方法。 - 前記校正用アレーアンテナのアンテナ素子を前記供試用アレーアンテナの中心からみて30°〜40°の角度間隔で配置することを特徴とする請求項1に記載のアレーアンテナの校正方法。
- 前記校正用アレーアンテナと供試用アレーアンテナとの間隔を、校正用信号の波長をλとして、λから5λの距離内とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のアレーアンテナの校正方法。
- 受信信号riは、前記素子間相互結合・誤差行列CΓと、モードベクトルa(θi)と、到来方向θiが既知の入射信号siの行列演算
ri=CΓa(θi)si+ni
により校正し、
前記モードベクトルa(θi)はi番目の入射波を球面波で表した方向ベクトルであり、校正用アレーアンテナのアンテナ素子から供試用アレーアンテナのアンテナ素子への距離をLとしたとき、モードベクトルa(θi)の要素は
exp(j(2π/λ)・L)
で表されることを特徴とする請求項1に記載のアレーアンテナの校正方法。 - 校正対象である供試用アレーアンテナの各アンテナ素子が受信する受信信号の到来方向を既知とする複数のアンテナ素子を備える校正用アレーアンテナと、
前記校正用アレーアンテナの各アンテナ素子への給電を切り替える切り替え手段と、
前記給電の切り替え毎に、前記供試用アレーアンテナの各アンテナ素子が受信する受信信号を取得する受信手段と、
前記受信信号群に基づいて前記供試用アレーアンテナの各アンテナ素子の素子間相互結合及び利得・位相誤差の行列を推定する推定手段と、
前記推定した行列を受信信号に乗じてアレーアンテナの校正を行う演算手段とを備えることを特徴とするアレーアンテナの校正装置。 - 前記校正用アレーアンテナのアンテナ素子の配置は、前記供試用アレーアンテナの中心からみて30°〜40°の角度間隔であることを特徴とする請求項4に記載のアレーアンテナの校正装置。
- 前記校正用アレーアンテナと供試用アレーアンテナとの間隔は、校正用信号の波長λとして、λから5λの距離内であることを特徴とする請求項4又は5に記載のアレーアンテナの校正装置。
- 前記供試用アレーアンテナと前記校正用アレーアンテナとを同水平面内に配置することを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載のアレーアンテナの校正装置。
- 前記供試用アレーアンテナと前記校正用アレーアンテナとを同垂直面内に配置することを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載のアレーアンテナの校正装置。
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