JP2008211668A - Adaptive directional reception apparatus, automobile and mobile information equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adaptive directional reception apparatus which is easily small-sized and reduces limitations in mounting, an automobile with the adaptive directional reception apparatus mounted thereon, and mobile information equipment. <P>SOLUTION: The adaptive directional reception apparatus comprises: antenna elements A1-A3 each outputting an excited current by a radio signal; reflection current output circuits 31-33 each inputting the excited current and outputting a reflection current of the excited current; a synthesizer circuit 2 which vector-synthesizes the reflection currents to produce a synthetic signal; a baseband signal generation circuit 1 which generates a demodulation signal from the synthetic signal; a target function calculator 41 for generating a target function from the demodulation signal; and an adjuster 42 which adjusts phases of the reflection currents by controlling loads of the reflection current output circuits 31-33 so as to bring the target function to an optimal value. The adaptive direction reception apparatus demodulates the radio signals while controlling directivity of adaptive antennas constituting an opening by means of the antenna elements A1-A3 by adjusting the reflection currents. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線通信用のアンテナに係り、特に移動通信において高い信号対干渉除去比(SIR)が得られるアダプティブアンテナを用いた適応指向性受信装置、この適応指向性受信装置を実装した自動車及び携帯情報機器に関する。   The present invention relates to an antenna for wireless communication, and more particularly, to an adaptive directional receiver using an adaptive antenna capable of obtaining a high signal-to-interference cancellation ratio (SIR) in mobile communication, an automobile mounted with the adaptive directional receiver, and It relates to portable information equipment.

自動車で米国、豪州、中国等の広い走行領域を長時間の移動をしながらFM放送等を受信する場合や、高層ビルが密集した市街地のようなフェージングの影響を受けやすい環境でFM放送等を受信する場合、或いは携帯電話で無線信号を受信する場合、安定して受信することは困難であり、アレイアンテナ技術を使った指向性制御が必要となっている。   When receiving FM broadcasts etc. while traveling for a long time in the United States, Australia, China, etc. by automobile, or in environments that are susceptible to fading such as urban areas where high-rise buildings are densely packed When receiving, or when receiving a radio signal with a mobile phone, it is difficult to receive stably, and directivity control using array antenna technology is required.

フェーズドアレイアンテナは電子的に指向性が制御できる複数のアンテナ(放射素子)からなる機能アンテナである。複数の放射素子・移相器と制御回路を必要とするため、その利用は軍用レーダなどの特殊用途に限定されていた。ところが近年ではマイクロ波ハードウェアの低廉化により通信応用として衛星搭載中継器や公衆無線基地局にも採用されるようになってきた。無線による移動通信において、低電力で高い伝送品質を維持するには、所望波の利得を最大にし、或いは所望波に対する干渉波の影響を最小にするようなアンテナ制御技術が有用である。指向性を電波環境に適応した最適化アルゴリズムによって自動制御される機能アンテナは「アダプティブアンテナ」と呼ばれる。具体的には、主ビームを所望波到来方向へ向ける、ヌル点を干渉波到来方向へ向ける、信号対干渉雑音比SINRを最大にする、マルチパス波を合成補償するなど、刻々変動する電波環境にアンテナ指向性を自律的に適応させるアンテナ制御技術である。アダプティブアンテナは、複数のアンテナで受信した信号を用い、空間フィルタによって信号対干渉除去比(SIR)を最大化しようとするものである。   A phased array antenna is a functional antenna comprising a plurality of antennas (radiating elements) whose electronic directivity can be controlled. The use of multiple radiating elements, phase shifters and control circuits has limited their use to special applications such as military radar. However, in recent years, the cost of microwave hardware has been reduced, and it has come to be used for satellite-mounted repeaters and public radio base stations as communication applications. In order to maintain high transmission quality with low power in wireless mobile communication, an antenna control technique that maximizes the gain of a desired wave or minimizes the influence of an interference wave on the desired wave is useful. A functional antenna that is automatically controlled by an optimization algorithm whose directivity is adapted to the radio wave environment is called an “adaptive antenna”. Specifically, the radio wave environment changes every moment, such as directing the main beam in the direction of arrival of the desired wave, directing the null point in the direction of arrival of the interference wave, maximizing the signal-to-interference noise ratio SINR, and combining and compensating for multipath waves It is an antenna control technology that autonomously adapts the antenna directivity. An adaptive antenna uses signals received by a plurality of antennas and attempts to maximize a signal-to-interference cancellation ratio (SIR) by a spatial filter.

近年、簡単なハードウェア構成のアダプティブアンテナとして電子走査導波器(ESPAR)アンテナが精力的に研究されている(特許文献1〜3参照。)。電子走査導波器アンテナの開口は、1つの放射素子とその周りに配置された複数の寄生素子から構成される。放射素子と寄生素子は電磁的に結合され、寄生素子で受信した信号の最放射により、放射素子には寄生素子の受信信号の一部が受信される。寄生素子の出力にはバラクタなどの可変リアクタンス素子が接続されており、そのリアクタンス値を適当に変化させことにより、寄生素子に発生する誘導電流を制御し、放射指向性を変化させる。電子走査導波器アンテナでは、規範信号系列と放射素子受信信号の相関係数を最大とするリアクタンス値を勾配法などで見出すことにより、信号対干渉雑音比SINRを最大とする指向性を形成させる。
特開2003−142926号公報 特開2003−209426号公報 特開2003−258532号公報
In recent years, an electronic scanning waveguide (ESPAR) antenna has been energetically studied as an adaptive antenna with a simple hardware configuration (see Patent Documents 1 to 3). The aperture of the electronic scanning waveguide antenna is composed of one radiating element and a plurality of parasitic elements arranged around the radiating element. The radiating element and the parasitic element are electromagnetically coupled, and a part of the reception signal of the parasitic element is received by the radiating element by the maximum radiation of the signal received by the parasitic element. A variable reactance element such as a varactor is connected to the output of the parasitic element, and by appropriately changing the reactance value, the induced current generated in the parasitic element is controlled to change the radiation directivity. In the electronic scanning waveguide antenna, the directivity that maximizes the signal-to-interference-to-noise ratio SINR is formed by finding the reactance value that maximizes the correlation coefficient between the reference signal sequence and the radiating element reception signal by a gradient method or the like. .
JP 2003-142926 A JP 2003-209426 A JP 2003-258532 A

従来のアダプティブアンテナは複数の送受信系統が必要で装置規模・消費電力が大きく、既存の機器に追加して使用することができない。よって低コスト化が図れず、民生無線端末製品に適用することが困難であった。従来の機器に追加して使用可能な、送受信系統が1チャンネルのアダプティブアンテナとして、励振素子とその励振素子と電磁結合させた非励振素子を利用する方法があるが、電磁結合の小さい小型アンテナを使うことができない。又、アンテナ素子を接近させて使用するため、実装上の制約が生じるという問題があった。   A conventional adaptive antenna requires a plurality of transmission / reception systems, has a large apparatus size and power consumption, and cannot be used in addition to existing equipment. Therefore, the cost cannot be reduced and it is difficult to apply to consumer wireless terminal products. There is a method of using an excitation element and a non-excitation element electromagnetically coupled to the excitation element as an adaptive antenna having a transmission / reception system of one channel that can be used in addition to a conventional device. I can't use it. Further, since the antenna elements are used close to each other, there is a problem that restrictions on mounting occur.

上記問題を鑑み、本発明は、小型化が容易で、実装上の制約が少ない適応指向性受信装置、この適応指向性受信装置を実装した自動車及び携帯情報機器を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an adaptive directional receiver that is easy to downsize and has few restrictions on mounting, and an automobile and a portable information device on which the adaptive directional receiver is mounted.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、(イ)アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、(ロ)この複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つこの負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、(ハ)複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、(ニ)合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、(ホ)復調信号から目的関数を求め、この目的関数が最適値になるように、負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路とを備え、負荷の値の制御によりアンテナアレイの指向性を制御する適応指向性受信装置であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, (a) a plurality of antenna elements constituting the antenna array, and (b) a load for adjusting the ground reactance of each of the plurality of antenna elements, respectively. A plurality of reflected current output circuits that output the reflected current from the load, and (c) a combined circuit that generates a combined signal by vector combining the reflected currents output by the plurality of reflected current output circuits. And (d) a baseband signal generation circuit that generates a demodulated signal from the synthesized signal, and (e) an operation for obtaining an objective function from the demodulated signal and controlling the load value so that the objective function becomes an optimum value. And an adaptive directivity receiver that controls the directivity of the antenna array by controlling the value of the load.

本発明の第2の態様は、(イ)ボンネット、屋根の前端若しくは後端、Aピラー、又はリアウィンドウ若しくはリアサイドウィンドウの少なくともいずれかに配置され、アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、(ロ)この複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つこの負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、(ハ)複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、(ニ)合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、(ホ)復調信号から目的関数を生成し、この目的関数が最適値になるように、負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路とを備え、負荷の値の制御によりアンテナアレイの指向性を制御して無線通信を行う受信機を装備した自動車であることを特徴とする。
本発明の第3の態様は、(イ)棒状アンテナ、逆F型アンテナ、若しくは基板アンテナの少なくともいずれかから複数個を選んでアンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、(ロ)この複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つこの負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、(ハ)複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、(ニ)合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、(ホ)復調信号から目的関数を生成し、この目的関数が最適値になるように、負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路とを備え、負荷の値の制御によりアンテナアレイの指向性を制御することにより無線通信を行う携帯情報機器であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, (a) a plurality of antenna elements that are arranged in at least one of a bonnet, a front end or a rear end of a roof, an A pillar, or a rear window or a rear side window and constitute an antenna array; (B) a plurality of reflected current output circuits each having a load for adjusting the ground reactance of each of the plurality of antenna elements and outputting a reflected current from the load; and (c) a plurality of reflected current output circuits. Vector synthesis of the reflected currents to be output, respectively, a synthesis circuit for generating a synthesized signal, (d) a baseband signal generating circuit for generating a demodulated signal from the synthesized signal, and (e) generating an objective function from the demodulated signal, An arithmetic processing circuit is provided for controlling the load value so that the objective function becomes an optimum value. Characterized in that by controlling the directivity of the array is an automobile equipped with a receiver for performing wireless communication.
A third aspect of the present invention includes: (a) a plurality of antenna elements that constitute an antenna array by selecting a plurality from at least one of a rod-shaped antenna, an inverted-F antenna, and a substrate antenna; A plurality of reflected current output circuits each having a load for adjusting each ground reactance of the antenna element and outputting a reflected current from the load; and (c) a reflected current output by each of the plurality of reflected current output circuits. (D) a baseband signal generation circuit that generates a demodulated signal from the synthesized signal, and (e) an objective function is generated from the demodulated signal, and this objective function is optimal. And an arithmetic processing circuit for controlling the load values so that the antenna array has a value, and by controlling the directivity of the antenna array by controlling the load value Characterized in that it is a portable information apparatus for performing communications.

本発明によれば、小型化が容易で、実装上の制約が少ない適応指向性受信装置、この適応指向性受信装置を実装した自動車及び携帯情報機器を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an adaptive directional receiver that is easy to downsize and has few restrictions on mounting, and an automobile and a portable information device on which the adaptive directional receiver is mounted.

次に、図面を参照して、本発明の第1〜第3の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、以下に示す第1〜第3の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、アンテナ素子、回路素子や回路ブロックの構成や配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。   Next, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the following first to third embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes an antenna element, The configuration and arrangement of circuit elements and circuit blocks are not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置は、図1に示すように、無線信号を受信する複数のアンテナ素子A1〜Am(mは2以上の正の整数)と、複数のアンテナ素子A1〜Amにそれぞれ接続され、複数のアンテナ素子A1〜Amのそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷を有し、且つこの負荷からの反射電流Ir1〜Irmをそれぞれ出力する反射電流出力回路31〜3mと、反射電流出力回路31〜3mがそれぞれ出力する反射電流Ir1〜Irmをベクトル合成して、合成信号CSを生成する合成回路2と、合成信号CSから復調信号を生成するベースバンド信号生成回路1とを備える。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of antenna elements A1 to Am (m is a positive integer of 2 or more) for receiving a radio signal, and a plurality of antenna elements A1 to Am. It is each of the antenna elements A1 to Am connection has a load of adjusting the respective grounding reactances of the plurality of antenna elements A1 to Am, and the reflection current output for outputting the reflected current Ir 1 ~Ir m from the load, respectively a circuit 31-3m, the reflection current Ir 1 ~Ir m reflection current output circuit 31-3m outputs each vector synthesis, the combining circuit 2 for generating a composite signal CS, generates a demodulated signal from the composite signal CS A baseband signal generation circuit 1.

ここで、「アンテナ素子」は、空中から捉えた無線信号を受信装置側に出力する励振素子(給電素子)として機能する。複数のアンテナ素子A1〜Amの配列により、アダプティブアンテナの開口が構成される。第2の実施の形態を含め、本明細書では、図1に示すように、m=3の場合、即ち、第1〜第3のアンテナ素子A1〜Amにそれぞれ第1〜第3の反射電流出力回路31〜33が接続された場合を例に技術内容を説明するが、m=3の場合のみに限定されるものではないことは勿論である(但し、実用的な観点、特に小型化、低コスト化、高速化の観点からはm=3、若しくはm≧3で、3に近い値が好ましい。)。   Here, the “antenna element” functions as an excitation element (feeding element) that outputs a radio signal captured from the air to the receiving device side. An aperture of the adaptive antenna is configured by the arrangement of the plurality of antenna elements A1 to Am. In the present specification including the second embodiment, as shown in FIG. 1, when m = 3, that is, the first to third reflected currents in the first to third antenna elements A1 to Am, respectively. The technical contents will be described by taking the case where the output circuits 31 to 33 are connected as an example. However, it is a matter of course that the present invention is not limited only to the case of m = 3 (however, the practical point of view, particularly the miniaturization, From the viewpoint of cost reduction and speedup, m = 3 or m ≧ 3 and a value close to 3 is preferable.)

即ち、m=3の場合において、第1の反射電流出力回路31は、第1のアンテナ素子A1に接続された第1の方向性結合器DC1と、この第1の方向性結合器DC1に接続され、第1のアンテナ素子A1の接地リアクタンスを調整する負荷としての第1の可変リアクタンス回路Zn1を有する。第1の可変リアクタンス回路Zn1は、第1のアンテナ素子A1から第1の方向性結合器DC1を介して励振電流Id1を入力し、反射電流Ir1を反射する。第1の方向性結合器DC1は、第1のアンテナ素子A1が出力する励振電流Id1を第1の可変リアクタンス回路Zn1に伝送すると共に、第1の可変リアクタンス回路Zn1が反射した反射電流Ir1を合成回路2に出力する。 In other words, when m = 3, the first reflected current output circuit 31 includes the first directional coupler DC 1 connected to the first antenna element A1 and the first directional coupler DC 1. And a first variable reactance circuit Zn 1 as a load for adjusting the ground reactance of the first antenna element A 1. The first variable reactance circuit Zn 1 receives the excitation current Id 1 from the first antenna element A 1 via the first directional coupler DC 1 and reflects the reflected current Ir 1 . The first directional coupler DC 1 is adapted to transmit the excitation current Id 1 in which the first antenna element A1 is output to the first variable reactance circuit Zn 1, the first variable reactance circuit Zn 1 is reflected reflection The current Ir 1 is output to the synthesis circuit 2.

又、第2の反射電流出力回路32は、第2のアンテナ素子A2に接続された第2の方向性結合器DC2と、この第2の方向性結合器DC2に接続され、第2のアンテナ素子A2の接地リアクタンスを調整する負荷としての第2の可変リアクタンス回路Zn2を有する。第2の可変リアクタンス回路Zn2は、第2のアンテナ素子A2から第2の方向性結合器DC2を介して励振電流Id2を入力し、反射電流Ir2を反射する。第2の方向性結合器DC2は、第2のアンテナ素子A2が出力する励振電流Id2を第2の可変リアクタンス回路Zn2に伝送すると共に、第2の可変リアクタンス回路Zn2が反射した反射電流Ir2を合成回路2に出力する。更に、第3の反射電流出力回路33は、第3のアンテナ素子A3に接続された第3の方向性結合器DC3と、この第3の方向性結合器DC3に接続され、第3のアンテナ素子A3の接地リアクタンスを調整する負荷としての第3の可変リアクタンス回路Zn3を有する。第3の可変リアクタンス回路Zn3は、第3のアンテナ素子A3から第3の方向性結合器DC3を介して励振電流Id3を入力し、反射電流Ir3を反射する。第3の方向性結合器DC3は、第3のアンテナ素子A3が出力する励振電流Id3を第3の可変リアクタンス回路Zn3に伝送すると共に、第3の可変リアクタンス回路Zn3が反射した反射電流Ir3を合成回路2に出力する。 The second reflection current output circuit 32, the second directional coupler DC 2 of which is connected to the second antenna element A2, the second is connected to the directional coupler DC 2, the second A second variable reactance circuit Zn 2 is provided as a load for adjusting the ground reactance of the antenna element A2. The second variable reactance circuit Zn 2 receives the excitation current Id 2 from the second antenna element A 2 via the second directional coupler DC 2 and reflects the reflected current Ir 2 . The second directional coupler DC 2 transmits the excitation current Id 2 output from the second antenna element A 2 to the second variable reactance circuit Zn 2 and the reflection reflected by the second variable reactance circuit Zn 2. The current Ir 2 is output to the synthesis circuit 2. Further, the third reflection current output circuit 33 includes a third directional coupler DC 3 which is connected to the third antenna element A3, are connected to the third directional coupler DC 3, third A third variable reactance circuit Zn 3 is provided as a load for adjusting the ground reactance of the antenna element A3. The third variable reactance circuit Zn 3 receives the excitation current Id 3 from the third antenna element A3 via the third directional coupler DC 3 and reflects the reflected current Ir 3 . The third directional coupler DC 3 transmits the excitation current Id 3 output from the third antenna element A 3 to the third variable reactance circuit Zn 3 and the reflection reflected by the third variable reactance circuit Zn 3. The current Ir 3 is output to the synthesis circuit 2.

そして、図1に示す適応指向性受信装置は、復調信号から求めた目的関数が最適になるように、アンテナ素子A1〜A3のそれぞれの負荷(接地リアクタンス)をそれぞれ制御し、反射電流Ir1〜Ir3の位相を調整することにより、アンテナ素子A1〜A3により開口を構成するアダプティブアンテナの指向性を制御しながら、無線信号を復調する。 The adaptive directional receiving apparatus shown in FIG. 1, as the objective function obtained from the demodulated signal becomes optimum, and controls each of the load of the antenna element A1~A3 the (ground reactance) respectively, reflecting current Ir 1 ~ By adjusting the phase of Ir 3 , the radio signal is demodulated while controlling the directivity of the adaptive antenna that forms the aperture by the antenna elements A1 to A3.

合成回路2にベースバンド信号生成回路1が接続され、アンテナ素子A1〜A3が空中から捉えた無線信号をベクトル合成して生成された合成信号CSが、ベースバンド信号生成回路1の低雑音増幅器11に入力される。ベースバンド信号生成回路1の出力側には、「演算処理回路」としてのディジタルシグナルプロセッサ(DSP)4が接続され、ベースバンド信号生成回路1で生成された復調信号を処理する。演算処理回路(DSP)4は、復調信号から目的関数を求め、この目的関数が最適値になるように、負荷としての第1、第2、第3の可変リアクタンスZn1、Zn2、Zn3のそれぞれのリアクタンス値を制御する。 A baseband signal generation circuit 1 is connected to the synthesis circuit 2, and a synthesized signal CS generated by vector synthesis of radio signals captured by the antenna elements A1 to A3 from the air is a low noise amplifier 11 of the baseband signal generation circuit 1. Is input. A digital signal processor (DSP) 4 as an “arithmetic processing circuit” is connected to the output side of the baseband signal generation circuit 1 to process the demodulated signal generated by the baseband signal generation circuit 1. The arithmetic processing circuit (DSP) 4 obtains an objective function from the demodulated signal, and first, second, and third variable reactances Zn 1 , Zn 2 , Zn 3 as loads so that the objective function becomes an optimum value. The reactance value of each is controlled.

第1のアンテナ素子A1の接地リアクタンスを調整する負荷である第1の可変リアクタンス回路Zn1の構成例を、図2に示す。第1の可変リアクタンス回路Zn1は、一端を方向性結合器DC1に接続した第1インダクタL1と、第1インダクタL1の他端側に接続した第2インダクタL2と、第2インダクタL2に接続したキャパシタC1と、キャパシタC1に接続した可変容量ダイオードD1を備え、可変容量ダイオードD1のアノード側が接地される。第2インダクタL2とキャパシタC1の接続点には、第3インダクタL3の一端が接続され、第3インダクタL3の他端が接地される。即ち、キャパシタC1と可変容量ダイオードD1とからなる直列接続回路に、第3インダクタL3が並列接続されている。また、キャパシタC1と可変容量ダイオードD1の接続点に一方の端子が接続された抵抗Rの他方の端子が、D−A変換器51に接続される。例えば、第1インダクタL1、第2インダクタL2、第3インダクタL3のインダクタンスは、それぞれ0.1μH、0.22nH、0.22nHであり、キャパシタC1の容量は、0.1μF、抵抗Rの抵抗値は100kΩ程度にすることができる。 FIG. 2 shows a configuration example of the first variable reactance circuit Zn 1 that is a load for adjusting the ground reactance of the first antenna element A1. The first variable reactance circuit Zn 1 includes a first inductor L 1 having one end connected to the directional coupler DC 1 , a second inductor L 2 connected to the other end of the first inductor L 1 , and a second inductor. a capacitor C 1 connected to L 2, with a variable capacitance diode D 1 connected to the capacitor C 1, an anode side of the variable capacitance diode D 1 is grounded. One end of the third inductor L 3 is connected to the connection point of the second inductor L 2 and the capacitor C 1 , and the other end of the third inductor L 3 is grounded. That is, the third inductor L 3 is connected in parallel to a series connection circuit composed of the capacitor C 1 and the variable capacitance diode D 1 . In addition, the other terminal of the resistor R having one terminal connected to the connection point between the capacitor C 1 and the variable capacitance diode D 1 is connected to the DA converter 51. For example, the inductances of the first inductor L 1 , the second inductor L 2 , and the third inductor L 3 are 0.1 μH, 0.22 nH, and 0.22 nH, respectively, and the capacitance of the capacitor C 1 is 0.1 μF, resistance The resistance value of R can be about 100 kΩ.

第2、第3のアンテナ素子A2,A3の接地リアクタンスを調整する負荷である第2、第3の可変リアクタンスZn2、Zn3の構成も、第1の可変リアクタンス回路Zn1と同様である。 The configurations of the second and third variable reactances Zn 2 and Zn 3 that are loads for adjusting the ground reactance of the second and third antenna elements A2 and A3 are the same as those of the first variable reactance circuit Zn 1 .

第1、第2、第3の可変リアクタンスZn1、Zn2、Zn3は、それぞれD−A変換器51、52、53を介して、それぞれ演算処理回路としてのDSP4に接続される。 The first, second, and third variable reactances Zn 1 , Zn 2 , and Zn 3 are connected to a DSP 4 as an arithmetic processing circuit via DA converters 51, 52, and 53, respectively.

ベースバンド信号生成回路1は、合成回路2に接続された低雑音増幅器11と、低雑音増幅器11に接続されたミキサ12、ミキサ12に接続された局部発振器18を備える。ミキサ12は、低雑音増幅器11の出力するRF信号と局部発振器18の出力するRF信号とを混合し、例えば10.7MHzの中間周波数(IF)の信号を生成する。   The baseband signal generation circuit 1 includes a low noise amplifier 11 connected to the synthesis circuit 2, a mixer 12 connected to the low noise amplifier 11, and a local oscillator 18 connected to the mixer 12. The mixer 12 mixes the RF signal output from the low noise amplifier 11 and the RF signal output from the local oscillator 18 to generate a signal having an intermediate frequency (IF) of, for example, 10.7 MHz.

ベースバンド信号生成回路1において、局部発振器18の出力するRF信号と合成回路2の出力するRF信号とはミキサ12で混合された、IFフィルタ13に伝達される。IFフィルタ13に、自動利得調整(AGC)増幅器14が接続され、AGC増幅器14には、復調器15が接続されている。IFフィルタ13により、合成回路2の出力するRF信号と局部発振器18の出力するRF信号との差の周波数が抽出され、AGC増幅器14により、差の周波数であるIF信号が増幅される。このIF信号は、復調器15によりベースバンド信号が生成される。ベースバンド信号は、更に、A−D変換器17でディジタル信号に変換され、演算処理回路(DSP)4に入力される。   In the baseband signal generation circuit 1, the RF signal output from the local oscillator 18 and the RF signal output from the synthesis circuit 2 are transmitted to the IF filter 13 mixed by the mixer 12. An automatic gain adjustment (AGC) amplifier 14 is connected to the IF filter 13, and a demodulator 15 is connected to the AGC amplifier 14. The IF filter 13 extracts the difference frequency between the RF signal output from the synthesis circuit 2 and the RF signal output from the local oscillator 18, and the AGC amplifier 14 amplifies the IF signal that is the difference frequency. A baseband signal is generated from the IF signal by the demodulator 15. The baseband signal is further converted into a digital signal by the A / D converter 17 and input to the arithmetic processing circuit (DSP) 4.

図3は、図1に示した演算処理回路としてのDSP4の内容を主に説明するための論理的なブロック図である。即ち、演算処理回路(DSP)4は、その論理構成として、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43を含むことを図3は示している。   FIG. 3 is a logical block diagram for mainly explaining the contents of the DSP 4 as the arithmetic processing circuit shown in FIG. That is, FIG. 3 shows that the arithmetic processing circuit (DSP) 4 includes an objective function calculation device 41, an adjustment device 42, and a variable reactor driver 43 as its logical configuration.

ベースバンド信号は、図1に示すように、A−D変換器17により、ディジタルのベースバンド信号としての復調信号SRが生成される。この復調信号SRは演算処理回路(DSP)4に入力されるが、演算処理回路(DSP)4においては、図3に示すように、目的関数計算装置41及び調整装置42を用いて、復調信号SRが信号処理され、制御信号Sc1、Sc2、Sc3が生成される。制御信号Sc1、Sc2、Sc3は、可変リアクタドライバ43へ出力される。可変リアクタドライバ43は、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3にリアクタンス制御用電圧V1、V2、V3を出力し、反射電流出力回路31〜33をそれぞれ構成している可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3のそれぞれの接地リアクタンス値が制御され、適応ビームが形成される。 As shown in FIG. 1, the A / D converter 17 generates a demodulated signal S R as a digital baseband signal. The demodulated signal S R is input to the arithmetic processing circuit (DSP) 4, and the arithmetic processing circuit (DSP) 4 performs demodulation using an objective function calculation device 41 and an adjustment device 42 as shown in FIG. The signal S R is signal-processed, and control signals Sc 1 , Sc 2 , Sc 3 are generated. The control signals Sc 1 , Sc 2 , Sc 3 are output to the variable reactor driver 43. The variable reactor driver 43 outputs reactance control voltages V 1 , V 2 , and V 3 to the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , and Zn 3 , and the variable reactance circuits that configure the reflected current output circuits 31 to 33, respectively. The ground reactance values of Zn 1 , Zn 2 , and Zn 3 are controlled, and an adaptive beam is formed.

図1〜図3に示す第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナでは、空中から捉えた無線信号の取り出しがアンテナ素子A1〜A3から行われ、全体の指向性パターンを制御し、適応ビームを形成する。「適応ビームを形成」とは、主ビームを所望波到来方向へ向ける、ヌル点を干渉波到来方向へ向ける、信号対干渉雑音比SINRを最大にするような指向性制御をいう。   In the adaptive antenna according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, extraction of radio signals captured from the air is performed from the antenna elements A1 to A3, and the entire directivity pattern is controlled to form an adaptive beam. To do. “Adaptive beam formation” refers to directivity control in which the main beam is directed to the desired wave arrival direction, the null point is directed to the interference wave arrival direction, and the signal-to-interference noise ratio SINR is maximized.

そして、図3に示すように、可変リアクタドライバ43が、反射電流出力回路31〜33のそれぞれの可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3にそれぞれ接続され、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3の接地リアクタンス値が制御される。可変リアクタドライバ43は、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3がそれぞれ有する可変容量ダイオードD1に対して逆バイアス電圧を印加し、容量を変化させる可変電圧直流電源である。可変リアクタドライバ43により、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3に印加するリアクタンス制御用電圧V1、V2、V3をそれぞれ変化させることにより、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3それぞれのバラクタ回路の可変容量ダイオードD1の容量値を独立に変化させ、接地リアクタンス値を、それぞれ所望の値になるように独立に制御する。 As shown in FIG. 3, the variable reactor driver 43 is connected to each of the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , Zn 3 of the reflected current output circuits 31 to 33, and the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , The ground reactance value of Zn 3 is controlled. The variable reactor driver 43 is a variable voltage DC power source that applies a reverse bias voltage to the variable capacitance diode D 1 included in each of the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , and Zn 3 to change the capacitance. The variable reactors driver 43, the variable reactance circuit Zn 1, Zn 2, the reactance control voltage V 1 applied to the Zn 3, V 2, V 3 to be varied, respectively, the variable reactance circuit Zn 1, Zn 2, Zn 3 the capacitance value of the variable capacitance diode D 1 of the respective varactor circuits independently varied to control the ground reactance value, independently so that each becomes a desired value.

これにより、アンテナ素子A1〜A3上の励振電流の位相を変化させ、アダプティブアンテナの指向性特性を変化させることができる。図2に例示した回路では、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3のそれぞれに直列に固定の第1インダクタL1を挿入しているので、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3の接地リアクタンス値は、正から負の値までの範囲の値をとることができる。可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3を、容量性の回路素子とすれば、接地リアクタンス値は常に負の値となる。いずれにせよ、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3は、上述した第1インダクタL1、第2インダクタL2、第3インダクタL3、キャパシタC1、抵抗R及び可変容量ダイオードD1からなる回路に限定されず、接地リアクタンス値を制御可能な素子であれば良い。 Thereby, the phase of the excitation current on the antenna elements A1 to A3 can be changed, and the directivity characteristics of the adaptive antenna can be changed. In the circuit illustrated in FIG. 2, since the insertion of the first inductor L 1 fixed in series to each of the variable reactance circuit Zn 1, Zn 2, Zn 3, the variable reactance circuit Zn 1, Zn 2, Zn 3 The ground reactance value can take a value ranging from a positive value to a negative value. If the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , and Zn 3 are capacitive circuit elements, the ground reactance value is always a negative value. In any case, the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , Zn 3 are derived from the first inductor L 1 , second inductor L 2 , third inductor L 3 , capacitor C 1 , resistor R, and variable capacitance diode D 1 described above. It is not limited to such a circuit, and any element that can control the ground reactance value may be used.

なお、物理的構成としては、図3に示すベースバンド信号生成回路1、目的関数計算装置41及び調整装置42をすべてカーラジオ(FM受信機)の内部に実装する等の態様が可能である。更に、図1に示した受信装置全体を、携帯電話、或いはコンピュータ等の携帯型情報処理機器の内部に実装する等の態様が可能である。   In addition, as a physical configuration, a mode in which the baseband signal generation circuit 1, the objective function calculation device 41, and the adjustment device 42 shown in FIG. 3 are all mounted inside a car radio (FM receiver) is possible. Furthermore, the whole receiving apparatus shown in FIG. 1 can be mounted in a portable information processing device such as a mobile phone or a computer.

調整装置42の出力は、可変リアクタドライバ43に接続され、可変リアクタドライバ43の出力は、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3に接続されている。可変リアクタドライバ43も、ベースバンド信号生成回路1、目的関数計算装置41及び調整装置42と共に、カーラジオ(FM受信機)、携帯電話、携帯型情報処理機器等に内蔵するようにしても良い。 The output of the regulator 42 is connected to the variable reactors driver 43, the output of the variable reactors driver 43 is connected to the variable reactance circuit Zn 1, Zn 2, Zn 3 . The variable reactor driver 43 may also be incorporated in a car radio (FM receiver), a mobile phone, a portable information processing device, etc. together with the baseband signal generation circuit 1, the objective function calculation device 41, and the adjustment device 42.

ベースバンド信号生成回路1では、合成回路2から出力される合成信号CSから復調信号SRを復調する。例えば、所望波がアナログFMのように包絡線が一定である変調方式の場合には定振幅性に着目し、ブラインドビーム形成が可能である。例えば、「所望信号の包絡線が一定である」という事前知識のみを用いた定包絡線基準によるアルゴリズムである定包絡線信号用アルゴリズム(Constant Modulus Algorithm:CMA)の評価関数Q(X)は、p、qを正の整数として:

Q(Zn)=E[||y(t)|p−σp|q] ・・・・・(1)

である。Zn=[ZnZnZn]は、アンテナ素子A1〜A3にそれぞれ接続される負荷、y(t)はアンテナ出力で、N素子アレイにP個の波sm(t)(m=1、2、・・・P)が方向ψmから入射する時:

Figure 2008211668
The baseband signal generation circuit 1 demodulates the demodulated signal S R from the composite signal CS outputted from the combining circuit 2. For example, in the case of a modulation method in which the desired wave has a constant envelope, such as analog FM, it is possible to form a blind beam by paying attention to constant amplitude. For example, the constant envelope signal algorithm (Constant Modulus Algorithm: CMA) evaluation function Q (X), which is an algorithm based on a constant envelope criterion using only prior knowledge that the envelope of a desired signal is constant, is Let p and q be positive integers:

Q (Zn) = E [|| y (t) | p -σ p | q] ····· (1)

It is. Zn = [Zn 1 Zn 2 Zn 3 ] is a load connected to each of the antenna elements A1 to A3, y (t) is an antenna output, and P waves s m (t) (m = 1) in the N element array 2,... P) is incident from direction ψ m :

Figure 2008211668


と表される。αn(ψm)は第n素子の方向ψmから入射する波の応答である。また、inはアンテナで1Vの開放電圧が発生する時、アンテナ素子から出力する電流で次のように表される:

Figure 2008211668

It is expressed. α nm ) is a response of a wave incident from the direction ψ m of the n-th element. Also, i n when the open-circuit voltage of 1V at the antenna occurs, a current to be output from the antenna element is represented as follows:

Figure 2008211668


Zaはアンテナの自己インピーダンス、Xiはリアクタ値である(i=1〜n)。 p、qは正の整数で、本発明の第1の実施の形態ではp=q=2とする。フェージングを考慮し、σは短区間平均値を用いる。評価関数Qを最小化するXを直接探索法で求める。

Za is the self-impedance of the antenna, and Xi is the reactor value (i = 1 to n). p and q are positive integers. In the first embodiment of the present invention, p = q = 2. Considering fading, σ uses a short interval average value. X that minimizes the evaluation function Q is obtained by a direct search method.

ベースバンド信号生成回路1から出力した復調信号SRは、図3に示した目的関数計算装置41に入力される。目的関数計算装置41は、例えば、復調信号SRから同期検出して規範信号SSを発生させて相関をとり、規範信号SSと復調信号SRの相関係数を目的関数(評価関数)Qとして出力する相関器が採用可能である。相関器以外に、目的関数計算装置41は、規範信号SSと復調信号SRの差電力を目的関数(評価関数)Qとして出力するようにしても良い。目的関数(評価関数)Qとしては、その他、信号対干渉雑音比SINRが採用可能であるが、以後の説明は、目的関数(評価関数)Qは、規範信号SSと復調信号SRの相関係数であるとして記載する。目的関数計算装置41の出力した目的関数(評価関数)Qは、調整装置42へ入力される。 The demodulated signal S R output from the baseband signal generation circuit 1 is input to the objective function calculation device 41 shown in FIG. The objective function calculation device 41, for example, detects the synchronization from the demodulated signal S R and generates the reference signal S S to obtain a correlation, and the correlation coefficient between the reference signal S S and the demodulated signal S R is an objective function (evaluation function). A correlator that outputs Q can be used. In addition to the correlator, the objective function calculation device 41 may output the difference power between the reference signal S S and the demodulated signal S R as an objective function (evaluation function) Q. As the objective function (evaluation function) Q, a signal-to-interference / noise ratio SINR can be adopted. However, in the following explanation, the objective function (evaluation function) Q is the phase of the reference signal S S and the demodulated signal S R. It is described as a relation number. The objective function (evaluation function) Q output from the objective function calculation device 41 is input to the adjustment device 42.

調整装置42は、入力された目的関数(評価関数)Qが、最適値(最大又は最小)になるように、直接探索法、勾配法、逐次探索法、或いは遺伝的アルゴリズムによって探索する。「直接探索法」は、最適化問題を解く方法であり、
(a)目的関数の勾配を必要としない、
(b)数学的に収束が保証されている、
(c)中庸な収束が得られることである、
のような特徴があるので、以下では、直接探索法を用いる場合について説明するが、調整装置42の処理のアルゴリズムは、直接探索法に限定する必要はない。
The adjustment device 42 searches by a direct search method, a gradient method, a sequential search method, or a genetic algorithm so that the input objective function (evaluation function) Q becomes an optimum value (maximum or minimum). The “direct search method” is a method for solving an optimization problem,
(A) Does not require the gradient of the objective function,
(B) Mathematical convergence is guaranteed,
(C) that moderate convergence is obtained;
In the following, the case where the direct search method is used will be described. However, the processing algorithm of the adjustment device 42 need not be limited to the direct search method.

直接探索法は、現在点の周りの一組の点(「メッシュ」という。)を探索し、最小化問題では目的関数が現在点より低い値を探す。低い点があれば、現在点を低い点に移し、メッシュを拡大して探索を続け、低い値がなければメッシュを縮小し再探索する手順を繰り返し、目的関数(評価関数)Qを最小にする。目的関数(評価関数)Qの逆数或いはQの負値を用いれば最大値を探索することができる。   In the direct search method, a set of points (referred to as “mesh”) around the current point is searched, and in the minimization problem, a value whose objective function is lower than the current point is searched. If there is a low point, the current point is moved to a low point, the search is continued by enlarging the mesh, and if there is no low value, the procedure of reducing and re-searching the mesh is repeated to minimize the objective function (evaluation function) Q. . If the inverse of the objective function (evaluation function) Q or the negative value of Q is used, the maximum value can be searched.

このため、調整装置42は、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3の初期値及び初期設定での目的関数値O0を計算する初期設定手段421、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3に対応したメッシュを作成するメッシュ作成手段422、各メッシュポイントでの目的関数値を計算し評価する(ポーリングする)ポーリング手段423、現在の最適値とポーリングの結果を比較する最適値/ポーリング結果比較手段424、現在の最適値とポーリングの結果を比較し、低い点(又は高い点)があれば、現在最適値を低い点(又は高い点)に更新し、メッシュサイズを拡大し、低い値(又は高い値)がなければメッシュサイズを縮小するメッシュサイズ変更手段425、収束判定をする収束判定手段426を論理的な構成として備える。これらの初期設定手段421、メッシュ作成手段422、ポーリング手段423、最適値/ポーリング結果比較手段424、メッシュサイズ変更手段425、収束判定手段426は、専用のハードウェア(論理回路)で構成しても良く、汎用のプロセッサを用い、それを制御するソフトウェアにより等価な機能を実現するように、構成しても良い。 For this reason, the adjusting device 42 includes initial setting means 421 for calculating the initial values of the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , Zn 3 and the objective function value O 0 at the initial setting, variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , Zn Mesh creation means 422 for creating a mesh corresponding to 3; polling means 423 for calculating and evaluating (polling) an objective function value at each mesh point; optimum value / polling result for comparing current optimum value with polling result The comparison unit 424 compares the current optimum value with the polling result, and if there is a low point (or a high point), the current optimum value is updated to a low point (or a high point), the mesh size is increased, and a low value is obtained. If there is no (or a high value), the mesh size changing means 425 for reducing the mesh size and the convergence determining means 426 for determining the convergence are logically configured. Obtain. These initial setting means 421, mesh creation means 422, polling means 423, optimum value / polling result comparison means 424, mesh size changing means 425, and convergence determination means 426 may be configured by dedicated hardware (logic circuit). Alternatively, a general-purpose processor may be used and an equivalent function may be realized by software that controls the processor.

この様な論理的構成を備える調整装置42は、直接探索法によって探索した結果を、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3の値を最適化するための制御信号Sc1、Sc2、Sc3として生成する。調整装置42が生成した個々の制御信号Sc1、Sc2、Sc3は、可変リアクタドライバ43へ出力される。可変リアクタドライバ43は、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3のリアクタンスを最適化するために、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3にリアクタンス制御用電圧V1、V2、V3を出力する。 The adjustment device 42 having such a logical configuration searches for the control signals Sc 1 , Sc 2 , Sc for optimizing the values of the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , Zn 3 based on the result of searching by the direct search method. Generate as 3 . The individual control signals Sc 1 , Sc 2 , Sc 3 generated by the adjusting device 42 are output to the variable reactor driver 43. Variable reactors driver 43, in order to optimize the reactance of the variable reactance circuit Zn 1, Zn 2, Zn 3, the variable reactance circuit Zn 1, Zn 2, Zn 3 reactance control voltages V 1 to, V 2, V 3 Is output.

<アンテナの制御方法>
図4に示すフローチャートを用いて、図1〜図3に示したアダプティブアンテナの制御方法、即ち、調整装置42による可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3の値を最適化し、これにより主ビームを所望波到来方向へ向け、ヌル点を干渉波到来方向へ向け、信号対干渉雑音比SINRを最大にする指向性制御(最適値が最大値の場合)について、説明する。目的関数を相関値とする場合、相関値の逆数を目的関数とし最小化する。目的関数(評価関数)Qが、信号対干渉雑音比SINRの場合は、調整装置42は、入力された目的関数(評価関数)Qが、最大になるように、直接探索法によって探索する。目的関数(評価関数)Qは、規範信号SSと復調信号SRの差電力である場合は、調整装置42は、入力された目的関数(評価関数)Qが最小になるように、直接探索法によって探索する。
<Antenna control method>
Using the flowchart shown in FIG. 4, the adaptive antenna control method shown in FIGS. 1 to 3, that is, the values of the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , and Zn 3 by the adjusting device 42 are optimized, thereby the main beam. The directivity control (in the case where the optimum value is the maximum value) that maximizes the signal-to-interference / noise ratio SINR by directing to the desired wave arrival direction, the null point to the interference wave arrival direction, will be described. When the objective function is a correlation value, the inverse of the correlation value is minimized as the objective function. When the objective function (evaluation function) Q is the signal-to-interference / noise ratio SINR, the adjustment device 42 searches by the direct search method so that the input objective function (evaluation function) Q becomes maximum. When the objective function (evaluation function) Q is the difference power between the normative signal S S and the demodulated signal S R , the adjustment device 42 performs a direct search so that the input objective function (evaluation function) Q is minimized. Search by law.

(イ)先ず、ステップS101において、調整装置42の初期設定手段421は、j=1、Kj=1、Zj=[Z1,Z2,Z3]=0として、アンテナ素子A1〜A3に対応する可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3の初期値を設定する。更に、この初期設定での目的関数値O0を計算する、
(ロ)次に、ステップS102において、調整装置42のメッシュ作成手段422は、アンテナ素子A1〜A3に対応したメッシュポイントを作成する。例えばアンテナ素子A1〜A3が直線上に配置されたモノポールアンテナからなる場合、6個のメッシュポイントが作成される。
(A) First, in step S101, the initial setting means 421 of the adjustment device 42 sets the antenna elements A1 to A3 with j = 1, K j = 1, Z j = [Z 1 , Z 2 , Z 3 ] = 0. Are set to the initial values of the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , and Zn 3 . Further, the objective function value O 0 at this initial setting is calculated.
(B) Next, in step S102, the mesh creation means 422 of the adjustment device 42 creates mesh points corresponding to the antenna elements A1 to A3. For example, when the antenna elements A1 to A3 are monopole antennas arranged on a straight line, six mesh points are created.

(ハ)そして、ステップS103において、調整装置42のポーリング手段423は、各メッシュポイントでの目的関数値O1〜O6を計算し評価する(ポーリングする)。 (C) In step S103, the polling means 423 of the adjustment device 42 calculates and evaluates (polls) the objective function values O 1 to O 6 at each mesh point.

(ニ)ステップS104において、j=j+1とインクリメントした後、ステップS105において、調整装置42の最適値/ポーリング結果比較手段424は、現在の最適値とポーリングの結果を比較する。即ち、各メッシュポイントでの目的関数値O1〜O6の内、初期設定での目的関数値O0より小さな値があるか否か判断する。 (D) In step S104, after incrementing j = j + 1, in step S105, the optimum value / polling result comparing means 424 of the adjusting device 42 compares the current optimum value with the polling result. That is, it is determined whether or not there is a value smaller than the objective function value O 0 in the initial setting among the objective function values O 1 to O 6 at each mesh point.

(ホ)各メッシュポイントでの目的関数値O1〜O6の内、初期設定での目的関数値O0より小さな値があればステップS106に進む。ステップS106において、調整装置42のメッシュサイズ変更手段425は、現在最適値Ojを低い点Zjに更新し、Kjを1.4*Kj-1としてメッシュサイズを、1.4の倍数で拡大する。 (E) If there is a value smaller than the objective function value O 0 in the initial setting among the objective function values O 1 to O 6 at each mesh point, the process proceeds to step S106. In step S106, the mesh size changing means 425 of the adjustment device 42 updates the current optimum value O j to a low point Z j , sets K j to 1.4 * K j−1 , and sets the mesh size to a multiple of 1.4. Zoom in.

(ヘ)各メッシュポイントでの目的関数値O1〜O6の内、初期設定での目的関数値O0より小さな値がなければ、ステップS107に進む。ステップS107において、調整装置42のメッシュサイズ変更手段425は、KjをKj-1/1.4として、メッシュサイズを1.4の倍数で縮小する。 (F) If there is no value smaller than the objective function value O 0 in the initial setting among the objective function values O 1 to O 6 at each mesh point, the process proceeds to step S107. In step S107, the mesh size changing means 425 of the adjusting device 42, the K j as K j-1 /1.4, reducing the mesh size in multiples of 1.4.

(ト)そして、ステップS108において、調整装置42の収束判定手段426は、収束判定をし、終了条件を1つでも満たせば終了とする。通常、メッシュサイズが許容誤差範囲に入ったときを終了条件とすれば良い。終了条件を満たさなければ、ステップS102に戻り、メッシュポイントを作成する。   (G) Then, in step S108, the convergence determination means 426 of the adjustment device 42 determines the convergence, and if at least one end condition is satisfied, the process ends. Normally, the end condition may be when the mesh size is within the allowable error range. If the end condition is not satisfied, the process returns to step S102 to create a mesh point.

一般に、受信信号には所望波と遅延波を含まれることが多い。例えば、FM放送を受信するとき遅延波があると定包絡性が損なわれるので、CMAアルゴリズムによって遅延波を取り除くことができる。又、地上波ディジタル放送を受信する場合、ガードインターバルとコピー元の信号の相関を最大化することにより遅延波を取り除くことができる。つまり、図1に示した適応指向性受信装置は、直接探索法を用い、定包絡ひずみを最小化或いはガードインターバルとコピー元の信号の相関関数を最大化する可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3の接地リアクタンス値の組を探索する。 In general, a received signal often includes a desired wave and a delayed wave. For example, if there is a delay wave when receiving FM broadcast, the constant envelope is lost, and therefore the delay wave can be removed by the CMA algorithm. When receiving terrestrial digital broadcasting, the delayed wave can be removed by maximizing the correlation between the guard interval and the copy source signal. That is, the adaptive directional receiver shown in FIG. 1 uses the direct search method to minimize the constant envelope distortion or to maximize the correlation function between the guard interval and the copy source signal Zn 1 , Zn 2 , Search for a set of ground reactance values for Zn 3 .

<性能評価1>
本発明の第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置の性能評価を行った結果の例を、図5〜図6に示す。ここで、マルチパス環境でのFM多重VICS(登録商標)受信を想定し、入射信号を周波数が50kHz異なる等振幅のCW信号とした。マルチパス環境では遅延波の干渉によりビートが発生することを模擬したモデルである。アダプティブアンテナの開口のボアサイト方向から入射すると仮定し、図4に示すフローチャートに従い、目的関数(1)が最小になる条件を直接探索法によって探索した。図5〜図6は、第1波の到来方向を90°として固定し、第2波の到来方向がそれぞれ、150°、270°である場合の、電波暗室での指向性測定結果を示している。図5、6に示すように、所望波の方向に主ビームが形成され、干渉波の方向にヌルが形成されていることが分かる。
<Performance evaluation 1>
Examples of results of performance evaluation of the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention are shown in FIGS. Here, assuming an FM multiplexed VICS (registered trademark) reception in a multipath environment, the incident signal is a CW signal having an equal amplitude different in frequency by 50 kHz. This model simulates the generation of beats due to interference of delayed waves in a multipath environment. Assuming that the light beam is incident from the boresight direction of the aperture of the adaptive antenna, a condition for minimizing the objective function (1) was searched by the direct search method according to the flowchart shown in FIG. 5 to 6 show directivity measurement results in an anechoic chamber when the arrival direction of the first wave is fixed at 90 ° and the arrival directions of the second wave are 150 ° and 270 °, respectively. Yes. As shown in FIGS. 5 and 6, it can be seen that the main beam is formed in the direction of the desired wave and the null is formed in the direction of the interference wave.

<性能評価2>
図7は、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナの具体例として、自動車100に、3本の棒状アンテナ(ロッドアンテナ)を実装した例を示している。即ち、3本の棒状アンテナ(ロッドアンテナ)をそれぞれアンテナ素子A1〜A3として機能させ、アダプティブアンテナを構成している。
<Performance evaluation 2>
FIG. 7 shows an example in which three rod antennas (rod antennas) are mounted on the automobile 100 as a specific example of the adaptive antenna according to the first embodiment. That is, three rod-shaped antennas (rod antennas) function as antenna elements A1 to A3, respectively, to constitute an adaptive antenna.

図8(a)に、図1に示す適応指向性受信装置を自動車に搭載して、FM多重VICS(登録商標)を受信して受信品質を調査する走行実験を行った結果を示す。ここで、アダプティブアンテナの開口は、図7に示した自動車100に実装された3本のロッドアンテナにより構成される。比較のため、図8(b)にモノポールアンテナ単体(指向性形成をしない)で走行実験を行った結果を示す。図8(b)は、図7の3本のアンテナを全て取り払い、あらたに車両ルーフ後方右端に取り付けた1本のアンテナを使った走行実験の結果である。   FIG. 8A shows the result of a running experiment in which the adaptive directional receiving device shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle, FM multiplex VICS (registered trademark) is received and the reception quality is investigated. Here, the aperture of the adaptive antenna is constituted by three rod antennas mounted on the automobile 100 shown in FIG. For comparison, FIG. 8B shows a result of a running experiment performed with a single monopole antenna (without directivity formation). FIG. 8 (b) shows the results of a running experiment in which all the three antennas in FIG. 7 were removed and a single antenna attached to the rear right end of the vehicle roof was used.

図8(a)及び図8(b)において図示された、黒丸、ハッチング付き四角、ハッチング付き丸、黒三角、及び×印はそれぞれの測定地点でのパケット誤り率を示しており、
(ア)黒丸は、パケット誤り率が15%未満、
(イ)ハッチング付き四角は、パケット誤り率が15%以上25%未満、
(ウ)ハッチング付き丸印は、パケット誤り率が25%以上50%未満、
(エ)黒三角は、パケット誤り率が50%以上75%未満、
(オ)×印は、パケット誤り率が75%以上、
をそれぞれ示す。図8(a)及び図8(b)から、1本のモノポールアンテナを自動車に搭載した場合に比べて、図1に示す適応指向性受信装置を自動車に搭載した場合にパケット誤り率が著しく改善していることが分かる。
The black circles, hatched squares, hatched circles, black triangles, and crosses shown in FIGS. 8A and 8B indicate packet error rates at the respective measurement points.
(A) The black circle has a packet error rate of less than 15%.
(B) The hatched square has a packet error rate of 15% or more and less than 25%.
(C) The hatched circle has a packet error rate of 25% or more and less than 50%.
(D) The black triangle has a packet error rate of 50% or more and less than 75%.
(E) x indicates that the packet error rate is 75% or more,
Respectively. From FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b), the packet error rate is remarkably higher when the adaptive directional receiver shown in FIG. 1 is mounted on the vehicle than when the single monopole antenna is mounted on the vehicle. You can see that it is improving.

<実装形態>
第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナではアンテナ素子A1〜A3により開口が構成されるが、特許文献1〜3に記載のような1つの励振素子及びその励振素子と電磁結合する非励振素子(パラサイト素子)を使用するアダプティブアンテナと異なり、励振素子と非励振素子との区別はなく、アンテナ素子A1〜A3のそれぞれは、互いに等価な素子である。励振素子と非励振素子との区別はないので、励振素子を中央にして非励振素子をその周辺に配置する等のトポロジーも不要であり、複数のアンテナ素子A1〜Am(mは2以上の正の整数)の配置のトポロジーは任意である。
<Mounting form>
In the adaptive antenna according to the first embodiment, the antenna elements A1 to A3 form an aperture. However, one excitation element as described in Patent Documents 1 to 3 and a non-excitation element that is electromagnetically coupled to the excitation element ( Unlike an adaptive antenna using a parasite element), there is no distinction between an excitation element and a non-excitation element, and each of the antenna elements A1 to A3 is an equivalent element. Since there is no distinction between the excitation element and the non-excitation element, a topology such as arranging the non-excitation element around the excitation element is unnecessary, and a plurality of antenna elements A1 to Am (m is a positive number of 2 or more). The topology of the arrangement) is arbitrary.

又、複数のアンテナ素子A1〜Amの構造は、例えばモノポールアンテナやヘリカルアンテナ等の外付けアンテナや、PIFA(planer inverted-F antenna)方式のいわゆる逆F型アンテナ、折れ曲がりモノポール方式のアンテナ、或いは配線パターンで平面バランを構成したプリント基板を利用した平面型の基板アンテナ等の内蔵アンテナを採用しても良い。つまり、アンテナ素子は円柱状の導電体棒に限定されるものではなく、平面アンテナ(パッチアンテナなど)を含めた種々のアンテナ構造が採用可能である。   In addition, the structure of the plurality of antenna elements A1 to Am includes, for example, an external antenna such as a monopole antenna or a helical antenna, a so-called inverted F antenna of a PIFA (planer inverted-F antenna) system, a bent monopole antenna, Alternatively, a built-in antenna such as a planar substrate antenna using a printed circuit board in which a planar balun is configured with a wiring pattern may be employed. That is, the antenna element is not limited to a cylindrical conductor rod, and various antenna structures including a planar antenna (such as a patch antenna) can be employed.

又、複数のアンテナ素子A1〜Amのそれぞれは、互いに同一の構造や同一の形状である必要はなく、モノポールアンテナとフィルム状のアンテナ等の異なる構造のアンテナの組み合わせでも良い。   Further, each of the plurality of antenna elements A1 to Am does not have to have the same structure or the same shape, and may be a combination of antennas having different structures such as a monopole antenna and a film-like antenna.

このため、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナは、携帯電話、FM受信機、パーソナルコンピュータ、電子手帳やPDA等の携帯情報機器、放送受信用自動車アンテナ、RFタグ(電子タグ)リーダ等種々の分野に応用可能である。   For this reason, the adaptive antenna according to the first embodiment includes various types such as mobile phones, FM receivers, personal computers, portable information devices such as electronic notebooks and PDAs, broadcast receiving vehicle antennas, RF tag (electronic tag) readers, and the like. It is applicable to the field of

以下においては、自動車及び携帯情報機器(携帯電話、FM受信機、パーソナルコンピュータ、PDA)に実装する場合を例示するが、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナの実装の形態は、これらの例示的な実装構造に限定されるものではないことは勿論である。   In the following, the case of mounting on an automobile and a portable information device (mobile phone, FM receiver, personal computer, PDA) will be exemplified, but the adaptive antenna mounting form according to the first embodiment is an example of these. Of course, it is not limited to a typical mounting structure.

−実装例1:自動車−
例えば、自動車用の用途に限定しても、棒状アンテナ(ロッドアンテナ)の他、自動車の屋根の前端か後端に設置され、樹脂コートされたルーフアンテナ、自動車のAピラーに内蔵され、金属製アンテナを手動で引き出すタイプのピラーアンテナや、リアウィンドウやリアサイドウィンドウ等に貼られるフィルム状のガラスアンテナのいずれかを、アンテナ素子A1〜A3のいずれかとして採用し、それらを適宜組み合わせることにより、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナを実装した自動車を提供できる。即ち、ボンネット、屋根の前端若しくは後端、Aピラー、又はリアウィンドウ若しくはリアサイドウィンドウの少なくともいずれかを選んでアンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子A1〜A3を配置すれば良く、その場合、理論上は、同一構造のアンテナ同士の組み合わせ、例えば、図7に示すように、3本の棒状アンテナ(ロッドアンテナ)でアンテナ素子A1〜A3を構成しても良い。又、3個のアンテナ素子A1〜A3の内、2個が同一構造で、残る1個が異なる構造でも構わない。
-Implementation example 1: Automobile-
For example, even if it is limited to the use for automobiles, in addition to a rod-shaped antenna (rod antenna), it is installed at the front end or rear end of the roof of an automobile, and is a resin-coated roof antenna, built in an A-pillar of an automobile, and made of metal By adopting any one of the antenna elements A1 to A3 as an antenna element A1 to A3 by appropriately using any one of a pillar antenna of a type that manually pulls out the antenna and a film-like glass antenna attached to a rear window or a rear side window, An automobile equipped with the adaptive antenna according to one embodiment can be provided. That is, a plurality of antenna elements A1 to A3 constituting the antenna array may be arranged by selecting at least one of the bonnet, the front or rear end of the roof, the A pillar, the rear window, or the rear side window. The antenna elements A1 to A3 may be composed of a combination of antennas having the same structure, for example, three rod antennas (rod antennas) as shown in FIG. Of the three antenna elements A1 to A3, two may have the same structure and the remaining one may have a different structure.

この際、図1〜図3に示したのと同様に、アンテナ素子A1〜A3とともに、反射電流出力回路31〜33、合成回路2、ベースバンド信号生成回路1、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43も同時に組み込む必要がある。   At this time, similarly to those shown in FIGS. 1 to 3, the antenna elements A1 to A3, the reflected current output circuits 31 to 33, the synthesis circuit 2, the baseband signal generation circuit 1, the objective function calculation device 41, and the adjustment device 42 and the variable reactor driver 43 also need to be incorporated at the same time.

この場合、ベースバンド信号生成回路1、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43等は、それぞれ専用の回路として実装しても良く、自動車が搭載しているFM受信機やGPS或いは、その他の電子機器の機能を利用して実装しても良い。特に、目的関数計算装置41や調整装置42等の一部の回路は、専用のハードウェア資源を用意せず、自動車が搭載しているFM受信機等の電子機器が本来的に内蔵するマイクロプロセッサの機能を利用し、所定のソフトウェアでマイクロプロセッサを駆動することにより実現しても良い。   In this case, the baseband signal generation circuit 1, the objective function calculation device 41, the adjustment device 42, the variable reactor driver 43, etc. may be mounted as dedicated circuits, respectively, such as an FM receiver or GPS or Alternatively, it may be implemented using the functions of other electronic devices. In particular, some circuits such as the objective function calculation device 41 and the adjustment device 42 do not provide dedicated hardware resources, and are inherently built in electronic devices such as FM receivers mounted on automobiles. This function may be used to drive the microprocessor with predetermined software.

−実装例2:携帯電話−
又、図9に示すように、第1の実施の形態に係る携帯情報機器として、携帯電話200にアンテナ素子A1〜A3を実装すれば、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナを実装した携帯電話200を提供できる。即ち、図9は、第1〜3のアンテナ素子A1〜A3である棒状アンテナ(ホイップアンテナ)211a〜211cを携帯電話に実装した例を示す。或いは、図10〜図11に示すアンテナ素子を携帯電話に実装してもよい。図10はアンテナ素子として、携帯電話200に内蔵可能な逆F型アンテナ212を示し、図11は、アンテナ素子として採用可能な基板アンテナ213を例示する。
-Implementation example 2: Mobile phone-
Also, as shown in FIG. 9, as the portable information device according to the first embodiment, if the antenna elements A1 to A3 are mounted on the mobile phone 200, the mobile phone mounted with the adaptive antenna according to the first embodiment. A phone 200 can be provided. That is, FIG. 9 shows an example in which rod antennas (whipped antennas) 211a to 211c, which are the first to third antenna elements A1 to A3, are mounted on a mobile phone. Or you may mount the antenna element shown in FIGS. 10-11 in a mobile telephone. FIG. 10 shows an inverted F-type antenna 212 that can be built into the mobile phone 200 as an antenna element, and FIG. 11 illustrates a substrate antenna 213 that can be adopted as the antenna element.

逆F型アンテナ212は、図10に示すようにマイクロストリップ・フィード・ラインに接続され、ビアホールを介して接地される。基板アンテナ213は、図11に示すように2箇所のスリットを有する蛇行形状の誘電材質のパッチが、空間層(空隙)を挟んでグランドプレーンと分離された構造であり、1つのフィードポイント、及びショートポイント1、2を有する。   The inverted F-type antenna 212 is connected to the microstrip feed line as shown in FIG. 10, and is grounded through a via hole. As shown in FIG. 11, the substrate antenna 213 has a structure in which a meandering dielectric patch having two slits is separated from a ground plane with a space layer (gap) interposed therebetween, and includes one feed point and Has short points 1 and 2.

これらのアンテナ素子A1〜A3を用い、図1〜図3に示したのと同様に、反射電流出力回路31〜33、合成回路2、ベースバンド信号生成回路1、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43を携帯電話200に内蔵すれば、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナを実装した携帯電話200を提供できる。   Using these antenna elements A1 to A3, as shown in FIGS. 1 to 3, the reflected current output circuits 31 to 33, the synthesis circuit 2, the baseband signal generation circuit 1, the objective function calculation device 41, and the adjustment device 42 and the variable reactor driver 43 are built in the mobile phone 200, the mobile phone 200 on which the adaptive antenna according to the first embodiment is mounted can be provided.

図示を省略しているが、携帯電話200の構成としては、無線装置、キーボード等の入力装置、液晶表示装置(LCD)等の表示装置、マイク、スピーカー、音声のアナログ信号をディジタル信号に変換し、ディジタル信号をアナログ信号に変換するCODEC、ディジタル音声信号を音声符号化/復号化する音声処理装置、その他種々の信号処理や制御を行うマイクロプロセッサ等が含まれるのは勿論である。   Although not shown in the figure, the mobile phone 200 is configured to convert a radio device, an input device such as a keyboard, a display device such as a liquid crystal display (LCD), a microphone, a speaker, and an analog audio signal into a digital signal. Needless to say, a CODEC for converting a digital signal into an analog signal, a speech processing device for speech encoding / decoding of a digital speech signal, and a microprocessor for performing various signal processing and control are included.

ベースバンド信号生成回路1、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43等は、ハードウェア資源としてそれぞれ専用の回路を集積化した半導体チップを用意して実装しても良く、それらの一部を携帯電話200が本来的に内蔵しているマイクロプロセッサが、所定のソフトウェアで駆動されることにより実現されるようにしても良い。ベースバンド信号生成回路1は、携帯電話200が本来的に内蔵している無線装置のハードウェア資源が採用可能であろう。   The baseband signal generation circuit 1, the objective function calculation device 41, the adjustment device 42, the variable reactor driver 43, and the like may be prepared by mounting a semiconductor chip in which dedicated circuits are integrated as hardware resources. The microprocessor that is partly built in the mobile phone 200 may be realized by being driven by predetermined software. The baseband signal generation circuit 1 may employ hardware resources of a wireless device that is inherently built in the mobile phone 200.

図9〜図11に異なる構造のアンテナの例を説明したが、例えば、第1〜3のアンテナ素子A1〜A3を、それぞれホイップアンテナ、逆F型アンテナ、基板アンテナとしてもよい。また、理論上は、同一構造のアンテナ同士の組み合わせ、例えば、3本の棒状アンテナ(ホイップアンテナ)でアンテナ素子A1〜A3を構成する等、組み合わせの自由度は高く、任意に組み合わせることは可能である。又、3個のアンテナ素子A1〜A3の内、2個が同一構造で、残る1個が異なる構造でも構わない。即ち、棒状アンテナ、逆F型アンテナ、若しくは基板アンテナの少なくともいずれかから、適宜、複数個を選んでアンテナアレイを構成する3個のアンテナ素子A1〜A3の組み合わせを実現できる。   Although the example of the antenna of a different structure was demonstrated to FIGS. 9-11, for example, the 1st-3rd antenna elements A1-A3 are good also as a whip antenna, an inverted F type antenna, and a board | substrate antenna, respectively. Theoretically, the antenna elements A1 to A3 are composed of a combination of antennas having the same structure, for example, three rod antennas (whipped antennas), and the combination can be arbitrarily combined. is there. Of the three antenna elements A1 to A3, two may have the same structure and the remaining one may have a different structure. That is, it is possible to realize a combination of three antenna elements A1 to A3 constituting an antenna array by appropriately selecting a plurality from at least one of a rod-shaped antenna, an inverted F-type antenna, and a substrate antenna.

更に、棒状アンテナ(ホイップアンテナ)、逆F型アンテナ、基板アンテナは例示であり、他の種類のアンテナと、棒状アンテナ(ホイップアンテナ)、逆F型アンテナ、基板アンテナのいずれかとの組み合わせ等によっても、アンテナ素子A1〜A3を実現可能なことは勿論である。   Furthermore, a rod-shaped antenna (whipped antenna), an inverted F-type antenna, and a substrate antenna are examples, and combinations of other types of antennas with a rod-shaped antenna (whipped antenna), an inverted-F antenna, and a substrate antenna are also possible. Of course, the antenna elements A1 to A3 can be realized.

いずれにせよ、上記のように携帯電話200に第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置を実装することによって、高層ビルが密集した市街地においても、指向性良無線信号を受信し、良好な通話を実現できる。   In any case, by mounting the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment on the mobile phone 200 as described above, radio signals with good directivity can be received even in urban areas where high-rise buildings are dense. Can make a good call.

−実装例3:FM受信機−
携帯電話と同様に、棒状アンテナ(ホイップアンテナ)、逆F型アンテナ、基板アンテナ等、或いは他のアンテナを適宜組み合わせて、アンテナ素子A1〜A3を構成し、更に、反射電流出力回路31〜33及び合成回路2を従来のFM受信機に直接接続し、FM受信機の内部にベースバンド信号生成回路1と共に、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43を組み込めば、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナを実装したFM受信機が提供できる。
-Implementation example 3: FM receiver-
Similarly to a mobile phone, antenna elements A1 to A3 are configured by appropriately combining a rod-shaped antenna (whipped antenna), an inverted F-type antenna, a substrate antenna, or other antennas, and further, reflected current output circuits 31 to 33 and If the synthesis circuit 2 is directly connected to a conventional FM receiver, and the objective function calculation device 41, the adjustment device 42, and the variable reactor driver 43 are incorporated in the FM receiver together with the baseband signal generation circuit 1, the first implementation is performed. The FM receiver which mounts the adaptive antenna which concerns on this form can be provided.

この際、ベースバンド信号生成回路1は、FM受信機が本来的に内蔵しているであろうが、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43については、ハードウェア資源としてそれぞれ専用の回路を実装しても良く、それらの一部をFM受信機が内蔵するマイクロプロセッサが、所定のソフトウェアで駆動されることにより実現されるようにしても良い。これにより、FM受信機の安定したデータ通信を実現できる。   At this time, the baseband signal generation circuit 1 will be inherently incorporated in the FM receiver, but the objective function calculation device 41, the adjustment device 42, and the variable reactor driver 43 are dedicated as hardware resources. These circuits may be mounted, and a part of them may be realized by driving a microprocessor in which the FM receiver is built by predetermined software. Thereby, the stable data communication of FM receiver is realizable.

−実装例4:PC及びPDA−
同様に、棒状アンテナ(ホイップアンテナ)、逆F型アンテナ、基板アンテナ等、或いは他のアンテナを適宜組み合わせて、アンテナ素子A1〜A3を構成し、更に、反射電流出力回路31〜33及び合成回路2と共に、ノート型パーソナルコンピュータやPDA等に実装し、ベースバンド信号生成回路1、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43を組み込めば、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナを実装したノート型パーソナルコンピュータやPDAを提供できる。ベースバンド信号生成回路1、目的関数計算装置41、調整装置42及び可変リアクタドライバ43は、ハードウェア資源としてそれぞれ専用の回路を実装しても良く、目的関数計算装置41や調整装置42等、一部の回路は、ノート型パーソナルコンピュータやPDAが内蔵するマイクロプロセッサが、所定のソフトウェアで駆動されることにより実現されるようにしても良い。これにより、ノート型パーソナルコンピュータやPDA安定したデータ通信を実現できる。
-Mounting example 4: PC and PDA-
Similarly, antenna elements A1 to A3 are configured by appropriately combining rod-shaped antennas (whipped antennas), inverted F antennas, substrate antennas, or other antennas, and further, reflected current output circuits 31 to 33 and composite circuit 2 At the same time, if the baseband signal generation circuit 1, the objective function calculation device 41, the adjustment device 42, and the variable reactor driver 43 are incorporated into a laptop personal computer or PDA, the adaptive antenna according to the first embodiment can be implemented. Notebook personal computers and PDAs can be provided. The baseband signal generation circuit 1, the objective function calculation device 41, the adjustment device 42, and the variable reactor driver 43 may each be implemented with dedicated circuits as hardware resources, such as the objective function calculation device 41 and the adjustment device 42. The circuit of the unit may be realized by driving a notebook personal computer or a microprocessor built in the PDA with predetermined software. Thereby, stable data communication of a notebook personal computer or PDA can be realized.

以上において、説明したように、本発明の第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置によれば、従来のように励振素子を中央に配置し、中央の励振素子に電磁結合する非励振素子を周辺に配置した電子走査導波器アンテナと比べて、電磁結合の小さい小型アンテナを使用することができる。   As described above, according to the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention, the excitation element is arranged in the center as in the prior art, and the non-excitation is electromagnetically coupled to the center excitation element. A small antenna having a small electromagnetic coupling can be used as compared with an electronic scanning waveguide antenna in which elements are arranged in the periphery.

又、アダプティブアンテナを構成するためにアンテナ素子を接近して配置する必要がなく、アンテナ素子間の距離を任意に設定でき、更に、アンテナ素子の形状を統一する必要もないため、実装上の制約が少ない。   In addition, it is not necessary to place antenna elements close to configure an adaptive antenna, the distance between the antenna elements can be arbitrarily set, and furthermore, it is not necessary to unify the shape of the antenna elements. Less is.

つまり、本発明の第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置によれば、小型化が容易で、実装上の制約が少ない適応指向性受信装置、自動車用アンテナ及び携帯電話等の携帯情報機器を提供できる。又、送受信系統が1系統であるため、構成が単純で低コスト化が図れる。更に、合成回路2の出力を分岐して従来の送受信機に接続すれば,従来の送受信機の機能をそのまま使用でき、高価な位相器も必要としない。   In other words, according to the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention, portable information such as an adaptive directivity receiving apparatus, an automobile antenna, and a mobile phone that can be easily downsized and has few restrictions on mounting. Equipment can be provided. Further, since the transmission / reception system is one system, the configuration is simple and the cost can be reduced. Furthermore, if the output of the synthesis circuit 2 is branched and connected to a conventional transceiver, the functions of the conventional transceiver can be used as they are, and an expensive phase shifter is not required.

又、本発明の第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナのアンテナ素子数は3程度でも高い干渉除去能力が期待できるため、多数の非励振素子をアダプティブアンテナに利用する場合に比べて、アンテナ素子のリアクタンス値を最適化する演算に要する時間を短縮できる。   Further, even if the number of antenna elements of the adaptive antenna according to the first embodiment of the present invention is about 3, a high interference removal capability can be expected. Therefore, compared with a case where a large number of non-excited elements are used for the adaptive antenna, The time required for the calculation to optimize the reactance value can be shortened.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る適応指向性受信装置は、図12に示すように、第1、第2、第3のアンテナ素子A1〜A3のそれぞれが、第1、第2、第3の反射電流振幅調整回路61〜63を更に備える点が図1と異なる。即ち、第1の反射電流振幅調整回路61は、第1の反射電流出力回路31の第1の方向性結合器DC1と合成回路2の間に接続された、可変減衰器と増幅器とを直列接続した減衰・増幅回路である。第1の反射電流振幅調整回路61は、更に第1の振幅調整回路用D−A変換器71を介して演算処理回路(DSP)4に接続されている。又、第2の反射電流振幅調整回路62は、第2の反射電流出力回路32の第2の方向性結合器DC2と合成回路2の間に接続された、可変減衰器と増幅器とを直列接続した減衰・増幅回路である。第2の反射電流振幅調整回路62は、更に第2の振幅調整回路用D−A変換器72を介して演算処理回路(DSP)4に接続されている。そして、第3の反射電流振幅調整回路63は、第3の反射電流出力回路33の第3の方向性結合器DC3と合成回路2の間に接続された、可変減衰器と増幅器とを直列接続した減衰・増幅回路である。第3の反射電流振幅調整回路63は、更に第3の振幅調整回路用D−A変換器73を介して演算処理回路(DSP)4に接続されている。他は、図1に示した第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 12, the adaptive directivity receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention includes first, second, and third antenna elements A1 to A3. 3 is different from FIG. 1 in that it further includes three reflected current amplitude adjustment circuits 61 to 63. That is, the first reflected current amplitude adjusting circuit 61 includes a variable attenuator and an amplifier connected in series between the first directional coupler DC 1 of the first reflected current output circuit 31 and the synthesis circuit 2. It is a connected attenuation / amplification circuit. The first reflected current amplitude adjusting circuit 61 is further connected to the arithmetic processing circuit (DSP) 4 via a first amplitude adjusting circuit D / A converter 71. The second reflected current amplitude adjusting circuit 62 includes a variable attenuator and an amplifier connected in series between the second directional coupler DC 2 of the second reflected current output circuit 32 and the synthesis circuit 2. It is a connected attenuation / amplification circuit. The second reflected current amplitude adjusting circuit 62 is further connected to the arithmetic processing circuit (DSP) 4 through a second amplitude adjusting circuit DA converter 72. The third reflected current amplitude adjusting circuit 63 includes a variable attenuator and an amplifier connected in series between the third directional coupler DC 3 of the third reflected current output circuit 33 and the synthesis circuit 2. It is a connected attenuation / amplification circuit. The third reflected current amplitude adjusting circuit 63 is further connected to the arithmetic processing circuit (DSP) 4 via a third amplitude adjusting circuit DA converter 73. Others are substantially the same as those of the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment shown in FIG.

図13は、主に図12に示した演算処理回路(DSP)4の内容を説明する論理的なブロック図である。即ち、演算処理回路(DSP)4は、その論理構成として、目的関数計算装置41及び調整装置42を含むことを図13は示している。詳細な論理構成の説明を省略するが、調整装置42は、入力された目的関数(評価関数)Qが、最適値(最大又は最小)になるように、直接探索法、勾配法、逐次探索法、或いは遺伝的アルゴリズムによって探索する。例えば、直接探索法で最適化問題を解く場合は、図3において示したと同様に、調整装置42は、初期設定手段421、メッシュ作成手段422、ポーリング手段423、最適値/ポーリング結果比較手段424、メッシュサイズ変更手段425、収束判定手段426を備える。反射電流振幅調整回路61〜63は、それぞれD−A変換器71〜73を介して調整装置42によってその減衰率又は増幅率を制御され、反射電流出力回路31〜33がそれぞれ出力する反射電流Ir1〜Ir3の振幅を調整する。 FIG. 13 is a logical block diagram for mainly explaining the contents of the arithmetic processing circuit (DSP) 4 shown in FIG. That is, FIG. 13 shows that the arithmetic processing circuit (DSP) 4 includes an objective function calculation device 41 and an adjustment device 42 as its logical configuration. Although a detailed description of the logical configuration is omitted, the adjustment device 42 uses a direct search method, a gradient method, and a sequential search method so that the input objective function (evaluation function) Q becomes an optimum value (maximum or minimum). Or search by genetic algorithm. For example, in the case of solving the optimization problem by the direct search method, the adjustment device 42, as shown in FIG. 3, includes the initial setting means 421, the mesh creation means 422, the polling means 423, the optimum value / polling result comparison means 424, A mesh size changing unit 425 and a convergence determining unit 426 are provided. The reflection current amplitude adjustment circuits 61 to 63 are controlled by the adjustment device 42 through the DA converters 71 to 73, respectively, and the reflection current Ir output from the reflection current output circuits 31 to 33, respectively. adjusting the amplitude of 1 ~Ir 3.

具体的には、第1の実施の形態で説明したように、調整装置42は、入力された目的関数(評価関数)Qが最適値(最大又は最小)になるように探索し、その結果を、図13に示すように、反射電流Ir1〜Ir3の振幅の値を最適化するための制御信号Sx1、Sx2、Sx3として生成する。調整装置42が生成した個々の制御信号Sx1、Sx2、Sx3は、それぞれD−A変換器71〜73を介して、反射電流振幅調整回路61〜63に個別に出力される。そして、反射電流振幅調整回路61〜63は、制御信号Sx1、Sx2、Sx3に応じて反射電流Ir1〜Ir3の振幅がそれぞれ所望の値になるように独立にその減衰率又は増幅率を調整し、反射電流Ir1a〜Ir3aを出力する。図3を参照して説明した可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3に印加するリアクタンス制御用電圧V1、V2、V3による位相制御と併せて、反射電流Ir1a〜Ir3aの振幅を制御することにより、アダプティブアンテナの指向性特性をより精緻に変化させることができる。 Specifically, as described in the first embodiment, the adjustment device 42 searches the input objective function (evaluation function) Q so as to be an optimum value (maximum or minimum), and the result is obtained. as shown in FIG. 13, it generates a control signal Sx 1, Sx 2, Sx 3 for optimizing the value of the amplitude of the reflected current Ir 1 ~Ir 3. The individual control signals Sx 1 , Sx 2 , Sx 3 generated by the adjusting device 42 are individually output to the reflected current amplitude adjusting circuits 61 to 63 via the DA converters 71 to 73, respectively. The reflected current amplitude adjusting circuits 61 to 63 independently reduce or amplify the reflected currents Ir 1 to Ir 3 so that the amplitudes of the reflected currents Ir 1 to Ir 3 become desired values according to the control signals Sx 1 , Sx 2 , Sx 3. The rate is adjusted, and the reflected currents Ir 1a to Ir 3a are output. The amplitudes of the reflected currents Ir 1a to Ir 3a are combined with the phase control by reactance control voltages V 1 , V 2 , V 3 applied to the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , Zn 3 described with reference to FIG. By controlling, the directivity characteristics of the adaptive antenna can be changed more precisely.

<シミュレーションによる評価>
図14及び図15は、第2の実施の形態に係る適応指向性受信装置において、アダプティブアンテナを円形アレイアンテナとして構成した場合の、期待できる信号対干渉雑音比SINRをシミュレーションにより評価した結果であり、縦軸は受信電力の累積確率分布(CDF)、横軸は信号対干渉雑音比SINRである。ここで、到来する信号は2つの相関のないBPSK(2相位相シフトキーイング)信号系列で、目的関数は規範信号と復調信号の相関値で、これを直接探索法により最大化する。
<Evaluation by simulation>
FIG. 14 and FIG. 15 show the results of evaluating the expected signal-to-interference and noise ratio SINR by simulation when the adaptive antenna is configured as a circular array antenna in the adaptive directional receiver according to the second embodiment. The vertical axis represents the cumulative probability distribution (CDF) of received power, and the horizontal axis represents the signal-to-interference / noise ratio SINR. Here, the incoming signal is two uncorrelated BPSK (two-phase phase shift keying) signal sequences, and the objective function is a correlation value between the reference signal and the demodulated signal, which is maximized by a direct search method.

図14(a)は、アレイ半径を半波長とし、アンテナ素子数mを、m=3〜6まで変化させた場合の信号対干渉雑音比SINRを示す。図14(a)に示すように、アンテナ素子数が3の場合にも、90%以上の確率でSINR>20dBが期待できる。   FIG. 14A shows the signal-to-interference / noise ratio SINR when the array radius is a half wavelength and the number m of antenna elements is changed from m = 3 to 6. FIG. As shown in FIG. 14A, even when the number of antenna elements is 3, SINR> 20 dB can be expected with a probability of 90% or more.

図14(b)は、アンテナ素子数mを3とした場合に、アレイ半径RをR=0.25λ〜λまで変化させた場合の信号対干渉雑音比SINRを示す。図14(b)に示すように、アレイ半径Rが0.25λの場合にも、90%以上の確率でSINR>20dBが期待できる。   FIG. 14B shows the signal-to-interference / noise ratio SINR when the array radius R is changed from R = 0.25λ to λ when the number of antenna elements m is three. As shown in FIG. 14B, SINR> 20 dB can be expected with a probability of 90% or more even when the array radius R is 0.25λ.

図15は、アンテナ素子数mを3、アレイ半径を0.5λとした場合に、励振電流の位相と反射電流の振幅を制御した場合、反射電流の振幅を制御しない場合、及び反射電流の振幅を規格化した場合の信号対干渉雑音比SINRを示す。反射電流の振幅を制御しない場合にも、80%以上の確率でSINR>20dBが期待できるが、振幅を制御すると特に高い信号対干渉雑音比SINRが得られるようになる。   FIG. 15 shows the case where the number of antenna elements m is 3, the array radius is 0.5λ, the phase of the excitation current and the amplitude of the reflected current are controlled, the amplitude of the reflected current is not controlled, and the amplitude of the reflected current Shows the signal-to-interference / noise ratio SINR. Even when the amplitude of the reflected current is not controlled, SINR> 20 dB can be expected with a probability of 80% or more. However, when the amplitude is controlled, a particularly high signal-to-interference / noise ratio SINR can be obtained.

以上に説明したように、本発明の第2の実施の形態に係る適応指向性受信装置によれば、反射電流の振幅を制御することにより、信号対干渉雑音比SINRを改善することができる。他は、第1の実施の形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。   As described above, according to the adaptive directivity receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention, the signal-to-interference / noise ratio SINR can be improved by controlling the amplitude of the reflected current. Others are substantially the same as those in the first embodiment, and redundant description is omitted.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る適応指向性受信装置は、図16に示すように、第1、第2、第3のアンテナ素子A1〜A3のそれぞれが、第1、第2、第3の励振電流振幅調整回路81〜83を直結して更に備える点が、図1に示した第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置と異なる。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 16, the adaptive directivity receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention includes first, second, and third antenna elements A1 to A3. 3 is different from the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that the three excitation current amplitude adjustment circuits 81 to 83 are further directly connected.

第1の励振電流振幅調整回路81は、第1のアンテナ素子A1と第1の反射電流出力回路31との間に接続された増幅器である。そして、第1の励振電流振幅調整回路81は、第1の振幅調整回路用D−A変換器91を介して演算処理回路(DSP)4に接続される。又、第2の励振電流振幅調整回路82は、第2のアンテナ素子A2と第2の反射電流出力回路32との間に接続された増幅器である。そして、第2の励振電流振幅調整回路82は、第2の振幅調整回路用D−A変換器92を介して演算処理回路(DSP)4に接続される。一方、第3の励振電流振幅調整回路83は、第3のアンテナ素子A3と第3の反射電流出力回路33との間に接続された増幅器である。更に、第3の励振電流振幅調整回路83は、第3の振幅調整回路用D−A変換器93を介して演算処理回路(DSP)4に接続される。その他の構成については、図1に示した第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置と同様である。   The first excitation current amplitude adjustment circuit 81 is an amplifier connected between the first antenna element A 1 and the first reflected current output circuit 31. The first excitation current amplitude adjustment circuit 81 is connected to the arithmetic processing circuit (DSP) 4 via the first amplitude adjustment circuit DA converter 91. The second excitation current amplitude adjusting circuit 82 is an amplifier connected between the second antenna element A2 and the second reflected current output circuit 32. The second excitation current amplitude adjusting circuit 82 is connected to the arithmetic processing circuit (DSP) 4 through the second amplitude adjusting circuit D / A converter 92. On the other hand, the third excitation current amplitude adjusting circuit 83 is an amplifier connected between the third antenna element A3 and the third reflected current output circuit 33. Further, the third excitation current amplitude adjusting circuit 83 is connected to the arithmetic processing circuit (DSP) 4 via the third amplitude adjusting circuit DA converter 93. Other configurations are the same as those of the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment shown in FIG.

図17は、主に図16に示した演算処理回路(DSP)4の内容を説明する論理的なブロック図である。即ち、演算処理回路(DSP)4は、その論理構成として、目的関数計算装置41及び調整装置42を含むことを図17は示している。詳細な論理構成の説明を省略するが、調整装置42は、入力された目的関数(評価関数)Qが、最適値(最大又は最小)になるように、直接探索法、勾配法、逐次探索法、或いは遺伝的アルゴリズムによって探索する。例えば、直接探索法で最適化問題を解く場合は、図3において示したと同様に、調整装置42は、初期設定手段421、メッシュ作成手段422、ポーリング手段423、最適値/ポーリング結果比較手段424、メッシュサイズ変更手段425、収束判定手段426を備える。第1、第2、第3の励振電流振幅調整回路81〜83は、調整装置42によってそれぞれその増幅率を制御され、第1、第2、第3のアンテナ素子A1〜A3がそれぞれ出力する励振電流Id1〜Id3の振幅を調整する。 FIG. 17 is a logical block diagram for mainly explaining the contents of the arithmetic processing circuit (DSP) 4 shown in FIG. That is, FIG. 17 shows that the arithmetic processing circuit (DSP) 4 includes an objective function calculation device 41 and an adjustment device 42 as its logical configuration. Although a detailed description of the logical configuration is omitted, the adjustment device 42 uses a direct search method, a gradient method, and a sequential search method so that the input objective function (evaluation function) Q becomes an optimum value (maximum or minimum). Or search by genetic algorithm. For example, in the case of solving the optimization problem by the direct search method, the adjustment device 42, as shown in FIG. 3, includes the initial setting means 421, the mesh creation means 422, the polling means 423, the optimum value / polling result comparison means 424, A mesh size changing unit 425 and a convergence determining unit 426 are provided. The first, second, and third excitation current amplitude adjustment circuits 81 to 83 have their amplification factors controlled by the adjustment device 42, respectively, and the excitations that the first, second, and third antenna elements A1 to A3 output respectively. The amplitude of the currents Id 1 to Id 3 is adjusted.

具体的には、第1の実施の形態で説明したように調整装置42が、入力された目的関数(評価関数)Qが最適値(最大又は最小)になるように探索した結果を、図17に示すように、励振電流Id1〜Id3の振幅の値を最適化するための制御信号Sy1、Sy2、Sy3として生成する。調整装置42が生成した個々の制御信号Sy1、Sy2、Sy3は、第1、第2、第3の励振電流振幅調整回路81〜83へそれぞれ出力される。そして、第1、第2、第3の励振電流振幅調整回路81〜83は、制御信号Sy1、Sy2、Sy3に応じて励振電流Id1〜Id3の振幅をそれぞれ所望の値になるように独立に調整して、電流Id1a〜Id3aを出力する。電流Id1a〜Id3aは、それぞれ第1、第2、第3の反射電流出力回路31〜33に出力される。 Specifically, as described in the first embodiment, the adjustment device 42 searches for an input objective function (evaluation function) Q so as to have an optimum value (maximum or minimum). As shown in FIG. 5, the control signals Sy 1 , Sy 2 , and Sy 3 are generated as optimization signals for optimizing the amplitude values of the excitation currents Id 1 to Id 3 . The individual control signals Sy 1 , Sy 2 and Sy 3 generated by the adjusting device 42 are output to the first, second and third excitation current amplitude adjusting circuits 81 to 83, respectively. Then, the first, second, and third excitation current amplitude adjustment circuits 81 to 83 have the amplitudes of the excitation currents Id 1 to Id 3 at desired values according to the control signals Sy 1 , Sy 2 , and Sy 3 , respectively. Thus, the currents Id 1a to Id 3a are output independently adjusted. The currents Id 1a to Id 3a are output to the first, second, and third reflected current output circuits 31 to 33, respectively.

つまり、励振電流Id1〜Id3の振幅を変化させることにより、反射電流Ir1b〜Ir3bの振幅が変化し、可変リアクタンス回路Zn1、Zn2、Zn3に印加するリアクタンス制御用電圧V1、V2、V3の制御による位相制御と併せ、アダプティブアンテナの指向性特性をより精緻に変化させることができる。また、低利特のアンテナを用いる場合、振幅を制御せず、単に低雑音増幅器を用いることも考えられる。 That is, by changing the amplitudes of the excitation currents Id 1 to Id 3 , the amplitudes of the reflected currents Ir 1b to Ir 3b change, and the reactance control voltage V 1 applied to the variable reactance circuits Zn 1 , Zn 2 , Zn 3 is changed. In addition to the phase control by the control of V 2 and V 3 , the directivity characteristic of the adaptive antenna can be changed more precisely. When using a low-priced antenna, it is also possible to simply use a low-noise amplifier without controlling the amplitude.

この様に、第1、第2、第3の励振電流振幅調整回路81〜83は、調整装置42にそれぞれその増幅率を制御されて、目的関数が最適値になるように反射電流Ir1b〜Ir3bの振幅を調整する。リアクタンス制御用電圧V1、V2、V3の制御による励振電流Id1〜Id3の位相と振幅を制御することにより、図12に示した適応指向性受信装置と同様に、信号対干渉雑音比SINRを改善することができる。他は、第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。 In this way, the first, second, and third excitation current amplitude adjustment circuits 81 to 83 are controlled by the adjustment device 42 in their amplification factors, respectively, so that the reflected current Ir 1b to the objective function becomes an optimum value. The amplitude of Ir 3b is adjusted. By controlling the phase and amplitude of the excitation current Id 1 ~Id 3 under the control of the reactance control voltage V 1, V 2, V 3 , similarly to the adaptive directional receiver shown in FIG. 12, the signal to interference plus noise The ratio SINR can be improved. Others are substantially the same as those of the adaptive directivity receiving apparatus according to the first embodiment, and redundant description is omitted.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第1〜第3の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first to third embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、既に述べたように、第1〜第3の実施の形態においては、アンテナ素子数m=3である場合の構成を示したが、4以上の多数のアンテナ素子を用いた構造でも構わない。   For example, as described above, in the first to third embodiments, the configuration in the case where the number of antenna elements m = 3 is shown, but a structure using a large number of four or more antenna elements may be used. .

又、第1〜第3の実施の形態では、反射電流出力回路に方向性結合器を用いる場合を例示したが、方向性結合器の代わりにサーキュレータ等方向性結合器と等価な機能を有する電子部品に置き換えてよいことは勿論である。   In the first to third embodiments, the case where a directional coupler is used in the reflected current output circuit is illustrated. However, an electron having a function equivalent to a directional coupler such as a circulator is used instead of the directional coupler. Of course, it may be replaced with a part.

更に、第1〜第3の実施の形態では、直接探索法について主に例示的に説明した。収束性が優れているという特徴からは、直接探索法が最も優れているが、本発明は、直接探索法に限定されるものと解釈すべきではなく、直接探索法以外の勾配法、逐次探索法、或いは遺伝的アルゴリズムを採用しても実現可能である。   Furthermore, in the first to third embodiments, the direct search method has been mainly exemplified. The direct search method is the best because of its excellent convergence, but the present invention should not be interpreted as being limited to the direct search method. It can also be realized by adopting a method or a genetic algorithm.

又、第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナが、放送受信用自動車アンテナ、RFタグリーダ、携帯情報機器としての携帯電話、FM受信機、パーソナルコンピュータやPDAに実装可能であると例示的に説明したが、第2及び第3の実施の形態に係るアダプティブアンテナも、同様に、携帯電話、パーソナルコンピュータ、電子手帳、PDA等の携帯情報機器、自動車、RFタグ(電子タグ)リーダ等の種々の分野に応用可能であることは勿論である。   In addition, the adaptive antenna according to the first embodiment is illustratively described as being mountable on a broadcast receiving automobile antenna, an RF tag reader, a mobile phone as a portable information device, an FM receiver, a personal computer, or a PDA. However, the adaptive antennas according to the second and third embodiments are similarly applied to various fields such as mobile information devices such as mobile phones, personal computers, electronic notebooks, PDAs, automobiles, and RF tag (electronic tag) readers. Of course, it is applicable to.

この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

本発明の第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置の物理的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the physical structure of the adaptive directivity receiver which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る可変リアクタンス回路を例示する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a variable reactance circuit according to a first embodiment of the invention. 図1に示した演算処理回路(DSP)の内容を主に説明するための論理的なブロック図である。FIG. 2 is a logical block diagram for mainly explaining the contents of an arithmetic processing circuit (DSP) shown in FIG. 1. 本発明の第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナの制御方法の例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the example of the control method of the adaptive antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置の指向性測定結果の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the directivity measurement result of the adaptive directivity receiver which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置の指向性測定結果の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the directivity measurement result of the adaptive directivity receiver which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナの実装状態の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the mounting state of the adaptive antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図8(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る適応指向性受信装置による受信品質を調査する実験の結果を例示する図であり、図8(b)はモノポールアンテナによる受信品質を調査する実験の結果を例示する図である。FIG. 8A is a diagram illustrating a result of an experiment for examining reception quality by the adaptive directional receiver according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a diagram illustrating reception by a monopole antenna. It is a figure which illustrates the result of the experiment which investigates quality. 本発明の第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナの実装状態の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the mounting state of the adaptive antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナの開口を構成するアンテナ素子の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the antenna element which comprises the opening of the adaptive antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るアダプティブアンテナの開口を構成するアンテナ素子の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the antenna element which comprises the opening of the adaptive antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る適応指向性受信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the adaptive directivity receiver which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図12に示した演算処理回路(DSP)の内容を主に説明するための論理的なブロック図である。FIG. 13 is a logical block diagram for mainly explaining the contents of an arithmetic processing circuit (DSP) shown in FIG. 12. 図14(a)は、本発明の第2の実施の形態に係るアダプティブアンテナの開口を構成するアンテナ数を変化させた場合の期待できる信号対干渉雑音比SINRの確率を示す図で、図14(b)はアレイ半径を変化させた場合の信号対干渉雑音比SINRの確率を示す図である。FIG. 14A is a diagram showing the probability of the signal-to-interference noise ratio SINR that can be expected when the number of antennas constituting the aperture of the adaptive antenna according to the second embodiment of the present invention is changed. (B) is a figure which shows the probability of signal-to-interference noise ratio SINR at the time of changing an array radius. 本発明の第2の実施の形態に係る適応指向性受信装置の反射電流振幅の制御の有無による期待できる信号対干渉雑音比SINRの確率を示す図である。It is a figure which shows the probability of signal-to-interference noise ratio SINR which can be anticipated by the presence or absence of control of the reflected current amplitude of the adaptive directivity receiver which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る適応指向性受信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the adaptive directivity receiver which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図16に示した演算処理回路(DSP)の内容を主に説明するための論理的なブロック図である。FIG. 17 is a logical block diagram for mainly explaining the contents of an arithmetic processing circuit (DSP) shown in FIG. 16.

符号の説明Explanation of symbols

A1〜A3…アンテナ素子
1…ベースバンド信号生成回路
2…合成回路
4…演算処理回路(DSP)
11…低雑音増幅器
12…ミキサ
13…IFフィルタ
14…AGC増幅器
15…復調器
17…A−D変換器
18…局部発振器
31〜33…反射電流出力回路
41…目的関数計算装置
42…調整装置
43…可変リアクタドライバ
61〜63…反射電流振幅調整回路
81〜83…励振電流振幅調整回路
421…初期設定手段
422…メッシュ作成手段
423…ポーリング手段
424…最適値/ポーリング結果比較手段
425…メッシュサイズ変更手段
426…収束判定手段
A1 to A3 ... antenna element 1 ... baseband signal generation circuit 2 ... synthesis circuit 4 ... arithmetic processing circuit (DSP)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Low noise amplifier 12 ... Mixer 13 ... IF filter 14 ... AGC amplifier 15 ... Demodulator 17 ... AD converter 18 ... Local oscillator 31-33 ... Reflected current output circuit 41 ... Objective function calculation device 42 ... Adjustment device 43 ... variable reactor driver 61-63 ... reflected current amplitude adjusting circuit 81-83 ... excitation current amplitude adjusting circuit 421 ... initial setting means 422 ... mesh creating means 423 ... polling means 424 ... optimal value / polling result comparing means 425 ... mesh size change Means 426: Convergence determining means

Claims (5)

アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、
該複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つ該負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、
前記複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する前記反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、
前記合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、
前記復調信号から目的関数を求め、該目的関数が最適値になるように、前記負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路
とを備え、前記負荷の値の制御により前記アンテナアレイの指向性を制御することを特徴とする適応指向性受信装置。
A plurality of antenna elements constituting an antenna array;
A plurality of reflected current output circuits each having a load for adjusting a ground reactance of each of the plurality of antenna elements and outputting a reflected current from the load;
A combined circuit for generating a combined signal by vector combining the reflected currents output by the plurality of reflected current output circuits;
A baseband signal generation circuit for generating a demodulated signal from the combined signal;
An arithmetic processing circuit that obtains an objective function from the demodulated signal and controls each of the load values so that the objective function becomes an optimum value, and controls the directivity of the antenna array by controlling the load value An adaptive directional receiver characterized in that:
前記複数の反射電流出力回路のそれぞれに、前記複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する前記反射電流の振幅を調整する反射電流振幅調整回路が接続され、
該反射電流振幅調整回路を介して、前記反射電流がそれぞれ前記合成回路に入力し、それぞれの反射電流振幅調整回路は前記演算処理回路に制御されて前記反射電流の振幅を調整することを特徴とする請求項1に記載の適応指向性受信装置。
Each of the plurality of reflected current output circuits is connected to a reflected current amplitude adjusting circuit that adjusts the amplitude of the reflected current output from each of the plurality of reflected current output circuits.
The reflected currents are respectively input to the synthesis circuit via the reflected current amplitude adjusting circuit, and the reflected current amplitude adjusting circuits are controlled by the arithmetic processing circuit to adjust the amplitude of the reflected current. The adaptive directivity receiver according to claim 1.
前記複数のアンテナ素子のそれぞれに、前記複数のアンテナ素子がそれぞれ出力する励振電流の振幅を調整する励振電流振幅調整回路が接続され、
該励振電流振幅調整回路を介して、前記励振電流が前記複数の反射電流出力回路のそれぞれに入力し、それぞれの励振電流振幅調整回路は、前記演算処理回路に制御されて前記励振電流の振幅を調整することを特徴とする請求項1に記載の適応指向性受信装置。
Each of the plurality of antenna elements is connected to an excitation current amplitude adjusting circuit that adjusts the amplitude of the excitation current output from each of the plurality of antenna elements.
The excitation current is input to each of the plurality of reflected current output circuits via the excitation current amplitude adjustment circuit, and each of the excitation current amplitude adjustment circuits is controlled by the arithmetic processing circuit to control the amplitude of the excitation current. The adaptive directivity receiving apparatus according to claim 1, wherein adjustment is performed.
ボンネット、屋根の前端若しくは後端、Aピラー、又はリアウィンドウ若しくはリアサイドウィンドウの少なくともいずれかに配置され、アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、
該複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つ該負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、
前記複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する前記反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、
前記合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、
前記復調信号から目的関数を求め、該目的関数が最適値になるように、前記負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路
とを備え、前記負荷の値の制御により前記アンテナアレイの指向性を制御して無線通信を行う受信機を装備したことを特徴とする自動車。
A plurality of antenna elements that are arranged in at least one of a bonnet, a front end or rear end of a roof, an A pillar, or a rear window or a rear side window, and constitute an antenna array;
A plurality of reflected current output circuits each having a load for adjusting a ground reactance of each of the plurality of antenna elements and outputting a reflected current from the load;
A combined circuit for generating a combined signal by vector combining the reflected currents output by the plurality of reflected current output circuits;
A baseband signal generation circuit for generating a demodulated signal from the combined signal;
An arithmetic processing circuit that obtains an objective function from the demodulated signal and controls each of the load values so that the objective function becomes an optimum value, and controls the directivity of the antenna array by controlling the load value A vehicle equipped with a receiver for wireless communication.
棒状アンテナ、逆F型アンテナ、若しくは基板アンテナの少なくともいずれかから複数個を選んでアンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、
該複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つ該負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、
前記複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する前記反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、
前記合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、
前記復調信号から目的関数を求め、該目的関数が最適値になるように、前記負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路
とを備え、前記負荷の値の制御により前記アンテナアレイの指向性を制御することにより無線通信を行うことを特徴とする携帯情報機器。
A plurality of antenna elements constituting an antenna array by selecting a plurality from at least one of a rod-shaped antenna, an inverted F-type antenna, and a substrate antenna;
A plurality of reflected current output circuits each having a load for adjusting a ground reactance of each of the plurality of antenna elements and outputting a reflected current from the load;
A combined circuit for generating a combined signal by vector combining the reflected currents output by the plurality of reflected current output circuits;
A baseband signal generation circuit for generating a demodulated signal from the combined signal;
An arithmetic processing circuit that obtains an objective function from the demodulated signal and controls each of the load values so that the objective function becomes an optimum value, and controls the directivity of the antenna array by controlling the load value To perform wireless communication.
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