JP2010532862A - 時間cwヌラー - Google Patents
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Abstract
全地球測位システム(GPS)受信機の入力から狭帯域干渉/妨害電力を除去するか、または最小にする時間ヌラー(10)は、第1の入力および第1の出力を有する第1の信号パス(14)と、第1の信号パス内に位置する少なくとも1つの時間遅延デバイス(16)と、第2の入力および第2の出力を有する第2の信号パス(22)とを含む。第1の信号入力は第2の信号入力に接続され、第1の信号出力は第2の信号出力に接続されている。さらに、少なくとも1つの時間遅延デバイス(16)は、少なくとも1つの時間遅延デバイスの入力における信号に関して、少なくとも1つの時間遅延デバイスの出力における信号に時間遅延を導入するように動作する。さらに、第1の信号パスは、ヌルが現れる周波数を調整する調整可能な位相シフトデバイス(18)含んでいてもよい。
Description
本出願は、2007年3月29日に出願された出願番号第11/693,066号の継続であり、その内容は参照によりここに組み込まれている。
本出願は、全地球測位システムに関し、より詳細には、全地球測位システム受信機の入力から狭帯域干渉/妨害電力を低減させるか、および/または除去するデバイスおよび方法に関する。
より多くの兵器システムおよび砲撃管制システムが、それらの精度および有効性のためにGPS(全地球測位システム)に依存するようになるにつれて、特に、非常にダイナミックな戦闘シナリオの下で、GPS受信機が、RF(無線周波数)信号の干渉に耐えることができることが重要になる。RF干渉は、GPS受信機のコードおよび搬送波追跡に悪影響を及ぼすことがあり、低下し、不満足なナビゲーション性能を結果として生じさせる。
本質において、GPSシステム受信機は、GPS衛星から送信された信号を受信し、衛星から受信機までの信号の移動時間を測定し、次に、移動時間に基づいて、受信機からの衛星の距離を計算することにより、地球を回る軌道にあるGPS衛星関して、その地球上の位置を三角測量することにより、その位置を決定する。移動時間を測定するためには、非常に正確なタイミングが必要であり、それゆえに、GPS衛星は原子時計を搬送する。受信機はまた、GPS衛星の正確な位置を知る必要がある。加えて、さらに正確な精度のために、受信機は、衛星信号の受信機への移動時間に対する大気の影響を補償する。
GPS受信機の1つの基本的な機能は、受信した衛星信号に相関付けることができるレプリカ信号を発生させることである。各GPS衛星は、類推から音楽の旋律に似ている、固有のデジタルコードシーケンス(例えば、擬似ランダムコード)を有することができ、それにより、GPS受信機は、異なるGPS衛星からの信号を区別できる。GPS受信機は、異なるGPS衛星の“旋律”すなわちコードシーケンスを知っており、“旋律”がいつ送信されるかを知っており、GPS信号があるべき場所を知っている。
コード信号を受信すると、GPS受信機は信号を識別し、コード信号のレプリカを発生させ、“音楽に合せてハミングする”すなわち、レプリカ信号を受信コードに同期させようと努め、そのために受信信号を追跡する。この信号追跡は、2つの基本的な機能を含み、それらは、受信衛星信号のデジタルコードを追跡するためのコード位相追跡と、デジタルコードを伝達している搬送波信号を追跡するための搬送波位相追跡である。受信機がGPS衛星からコード信号を受信しており、受信機の時計が、衛星に搭載されている時計に同期しているとき、コードレプリカ信号を受信コード信号と同期または相関させるために受信機がコードレプリカ信号を遅延させなければならない時間量は、衛星から受信機に受信信号が移動するのにかかる時間量である。受信機は、この時間間隔を使用して、衛星と受信機との間の地理的距離を決定できる。4つ以上の異なるGPS衛星からの信号は、受信機が、その時計を衛星に搭載されている時計と同期させることを可能にする。
米軍により動作されるGPS衛星は、2つの異なる搬送波周波数上で2つの異なる信号を送信する。第1の搬送波周波数であるL1は、1575.42MHzの周波数を有し、2つの擬似ランダムデジタルコードと、(例えば、衛星の軌道、その時計の精度などに関する補足情報を含む)ステータスメッセージとを搬送する。L1上の第1のデジタルコードは、C/A(粗捕捉)コードと呼ばれている。米軍は、各米国GPS衛星に対するC/Aコードを公的セクターに知らせ、利用可能にしている。C/Aコードは1023ビット毎に繰り返し、1MHzのレートでL1搬送波周波数を変調する。第2の搬送波周波数であるL2は、1227.60MHzの周波数を有する。米国GPS衛星のL1搬送波周波数上で送信されるC/Aコードに加えて、P(Y)コード(正確には、“P”であり、コードが暗号化されるとき“Y”である)もまた、L1およびL2の搬送波周波数の両方の上で各衛星からブロードキャストされる。P(Y)コードは、軍による単独使用に向けられている。各P(Y)コードは、7日のサイクルを繰り返し、10MHzのレートでL1およびL2の搬送波周波数の両方を変調する。
2つの異なる搬送波周波数上でのコードの送信はまた、大気が2つの異なる搬送波周波数に及ぼす異なる屈折による影響に基づいて、軍の受信機が大気の影響を推定することを可能にする。
従来の受信機にともなう問題は、それらが干渉(例えば、狭帯域干渉/妨害電力)の存在の近くに物理的に位置しているか、または、さもなければ、干渉の存在下にある場合、上首尾のGPS追跡が可能でないかもしれず、または精度が低減されるかもしれない。この問題に対処するための従来の試行は、デジタル化のために、L帯域GPS信号を適切な周波数(IF)にダウンコンバートすることと、次に、GPS入力信号をデジタル領域にコンバートすることとを含んでいた。そして、デジタル領域における間に、フーリエ変換または他の同様に複雑な技術を使用して、狭帯域干渉は除去される。GPSの耐妨害適用に対して、いったん狭帯域干渉が除去されると、信号はIF周波数に再度コンバートされ、L帯域にアップコンバートされる。いくつかのシステムはIF変換スキームをバイパスし、受信機の基底帯域処理チップに直接接続する。
明らかに分かるように、上記のアプローチに対する欠点は、それがかなりの複雑さを加えることである。第1に、信号をデジタル領域に変換しなければならないが、それだけでは、それほど複雑ではない。しかしながら、フーリエ変換の適用は、計算が非常に強力であることから、かなりの複雑さを加える。そのような複雑な計算は、かなりの処理電力を消費し、および/または実現するために複雑な回路を必要とし得る。
したがって、狭帯域干渉/妨害電力の影響を簡単に除去するか、または最小にするデバイスおよび方法に対する技術的必要性が存在する。これは、GPS受信機が妨害信号および/または狭帯域干渉の存在下にある間に、GPS受信機が正確に位置決定することを可能にする。
本発明にしたがうデバイスおよび方法は、GPS信号から狭帯域干渉/妨害電力を容易に、かつ効率的に除去することを可能にし、その結果、そのような干渉/妨害電力の存在下にある間、GPS追跡を向上させる。干渉/妨害電力は、受信したGPS信号において狭い帯域のヌルを形成することにより除去されるかもしれない。ヌルは、入力信号を複数のパスに分割し、1つのパスにおいて遅延(好ましくは、固定された遅延)を挿入することによって形成できる。さらに、調整可能な位相シフトを、遅延パスに挿入して、ヌルが現れる周波数を調整できる。遅延パスによって処理される信号は、非遅延パスによって処理される信号と再結合でき、その結果、狭帯域ヌルを形成する。結果として、非遅延パスを通過する信号の部分は、GPS受信機に対して妨げられることなく伝えられ、一方、遅延パスを通過する信号の部分は、GPS受信機によって拒絶される。
固定した遅延は調整でき、そのため、GPS受信機の能力を妨害せず、劣化することなく全GPS信号を回復する。遅延が1コードチップ(例えば、GPS P(Y)コード変調のケースにおいて97ナノ秒)よりも大きい場合、GPSのスペクトル拡散が、遅延バージョンと相関がないことから、このことが生ずる。さらに、遅延信号は位相においてシフトされてもよく、その結果、特定の周波数範囲に対してヌルをチューニングすることを可能にするだけでなく、ヌラー(nuller)の電力出力を調整することを可能にする。
本発明の1つの観点にしたがうと、全地球測位システム(GPS)受信機の入力から狭帯域干渉/妨害電力を除去するか、または最小にする時間ヌラーは、第1の入力ノードと第1の出力ノードとを含む第1の信号パスと、第1の信号パス内に位置する少なくとも1つの時間遅延デバイスと、第2の入力ノードと第2の出力ノードとを含む第2の信号パスとを含み、少なくとも1つの時間遅延デバイスは、少なくとも1つの時間遅延デバイスの入力における信号に関して、少なくとも1つの時間遅延デバイスの出力における信号に時間遅延を導入するように動作し、第1の信号入力ノードは第2の信号入力ノードに接続され、第1の信号出力ノードは第2の信号出力ノードに接続されている。時間ヌラーはまた、第1の信号パス中に調整可能な位相シフター含んでいてもよい。位相シフターは、ヌルが現れる周波数を調整することを可能にする。
本発明の別の観点にしたがうと、全地球測位システム(GPS)受信機の入力信号から狭帯域干渉/妨害電力を除去するか、または最小にする方法は、入力信号の少なくとも一部において狭帯域ヌルを形成することを含む。狭帯域ヌルは、第1の信号パスと第2の信号パスとにGPS信号を分割することと、好ましくは、固定された時間遅延である時間遅延を第1の信号パスに導入することと、第1および第2の信号パスを再結合することとにより形成できる。さらに、調整可能な位相シフトを第1の信号パス中に導入してもよい。
先の、および関連する目的を達成するために、本発明は、明細書において以下で十分に記述され、特許請求の範囲において特に指し示される特徴を備え、以下の説明および添付図面は、本発明のいくつかの実例となる実施形態を詳細に示すが、これらは、本発明の原理を適切に用いてもよい、さまざまな方法のうちのいくつかを示しているにすぎない。
本発明の、他のシステム、方法、特徴および利益は、以下の図面および詳細な説明を検討すると、当業者に明らかであり、または当業者に明らかになるだろう。すべてのそのような追加のシステム、方法、特徴および利益は、この説明内に含まれ、本発明の範囲内であり、特許請求の範囲によって保護されるように向けられている。
1つ以上の実施形態に関して本発明を示し、説明するが、明細書を読み、理解すると、均等物および修正が当業者に生ずることを理解すべきである。本発明は、すべてのそのような均等物および修正を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。
さまざまな特徴を、それぞれの図面/実施形態において説明するが、所定の図面または実施形態の特徴を、本発明の他の1つ以上の図面または実施形態において使用してもよいことが理解される。
本発明の多くの観点は、図面に関連してよりよく理解できる。図面中の構成要素は必ずしもスケーリングされているとは限らず、代わりに、本発明の原理を明瞭に説明することに重点が置かれている。同様に、1つの図面において描写する要素および特徴を、その他の図面において描写する要素および図面と組み合わせてもよい。さらに、図面において、同じ参照数字は、いくつかの視点全体を通して、対応する部分を示す。
添付図面に関連して、以下で本発明を詳細に説明する。同じ参照数字は全体を通して同じ要素を指す。
最初に図1を参照すると、本発明にしたがう例示的な時間ヌラー10のブロック図が示されており、ヌラー10はGPS受信機11に信号を供給する。GPS時間ヌラー10は、受信したGPS信号中にヌルを形成することにより、GPS受信機においてで狭帯域干渉の振幅を低減させることができる。さらに、ヌルが現れる周波数を変更し、および/またはヌラー10の電力出力を調整するように、ヌルを位相シフトしてもよい。より詳細には、信号を位相シフトすることにより、GPSの通過帯域における周波数がシフトことから、ヌルの位置を調整できる。結果として、GPS受信機11は、狭帯域干渉および/または妨害電力が存在するエリアにおいて動作できる。
図1の参照を続けると、ヌラー10に対するRF(無線周波数)入力12が、少なくとも2つのパスに分割されている。最初の、すなわち第1のパス14(遅延パス)は、遅延素子16の入力16aにルーティングされる。遅延素子16は、入力16aに存在する信号と出力16bにおける信号との間に時間遅延を導入する、何らかの回路、プロセッサ、デバイスなどであってもよい(例えば、遅延素子の入力で供給されるデータは、予め定められている遅延期間後に遅延素子の出力で見られる)。
遅延素子の例は、表面弾性波(SAW)デバイス(例えば、SAWフィルタ)である。よく知られているように、SAWデバイスは電気機械式デバイスであり、電気信号が圧電性結晶において機械的弾性波に変換される。この波は、さらなる電極によって電気信号に再度変換される前に結晶を渡って伝搬することから、この波は遅延する。遅延素子はSAWデバイスであることが好ましいが、本発明の範囲から逸脱することなく、他の遅延素子を利用してもよい。例えば、デジタル遅延線、光遅延、またはこれらに類似するものをSAWデバイスの代わりに使用してもよい。
遅延素子16は調整可能であり(すなわち、遅延時間を変更できる)、そのため、GPS受信機の能力を妨げることなく、劣化または歪みのない全GPS信号を回復できる。遅延が1コードチップに対する周期(GPS P(Y)コード変調のケースにおいて97ナノ秒)より大きい場合、GPSのスペクトル拡散は信号の遅延バージョンと相関がないことから、このことが生ずる。遅延は計算することができ(例えば、GPS受信機の、1以上のP(Y)コードチップの遅延内、好ましくは、2のP(Y)コードチップの遅延)、遅延素子16を選択または構成するために、計算された値を使用できる。例示的な時間ヌラー10において使用できる例示的な遅延は、約225ナノ秒に設定された遅延を有するSAWフィルタである。
単一の遅延素子16だけが図1中で示されているが、複数の帯域(例えば、L1帯域(1575MHz)およびL2帯域(1227MHz))における動作のために複数の遅延素子を利用してもよい。例えば、簡単に図2を参照すると、2つの異なる遅延素子を第1のパス14において利用してもよく、ここで、第1の遅延素子16’がL1周波数帯域に対して構成され、第2の遅延素子16’’がL2周波数帯域に対して構成される。2つの遅延素子16’および16’’は並列に接続されてもよく、スイッチ17を、それぞれの遅延素子の出力に結合できる(以下で論じるように、スイッチは、制御装置によって構成または制御されてもよい)。スイッチ17の位置に基づいて、ヌラー10は、2つの異なる周波数帯域(例えば、L1およびL2)において動作してもよい。理解できるように、追加の遅延素子を加えて、ヌラーによって取り扱うことができる、ヌルまたは狭帯域妨害電波の数をさらに増加させてもよい。
再度図1を参照すると、遅延素子の出力16bは、位相シフター18の入力18aに供給でき、位相シフター18は、遅延信号に位相シフトを導入できる。よく知られているように、位相シフターは、信号の送信位相角を変更する。位相シフター18は、ヌルが現れる周波数を、調整またはさもなければ変更すること(例えば、より高い、または、より低い周波数範囲にヌルを移動すること)を可能にする。すなわち、GPS帯域における干渉周波数を“ノッチアウト(notch out)”するためにヌルを調整できる。位相シフター18は、デジタル方式で制御される位相シフターであってもよく、または、(例えば、ピンダイオードによる、またはピンダイオードのデジタルスイッチングによる)位相のアナログ調整であってもよい。位相シフトはまた、遅延線または位相シフトを導入する他の任意の手段によって実現してもよい。位相シフター18の出力18bは、スイッチ20の入力20aに結合できる。
スイッチ20は、スイッチ20の動作を制御する選択端子20bまたはこれに類似するものを含む(選択端子20bは、以下でより詳細に論じる制御装置26の出力26aに結合できる)。例えば、信号(例えば、ロジック1、TRUE、3ボルトなど)が選択端子20bに存在する場合、スイッチは閉じ、その結果、入力端子20aを出力端子20cに結合する。信号が選択端子20bに存在しない(例えば、ロジック0、FALSE、0ボルトなど)場合、スイッチ20は開き、入力端子20aは、出力端子20cから切り離される。理解できるように、他の形態の信号を利用して、スイッチ20を動作させてもよい。例えば、スイッチ20は、(示していない)シリアル通信リンクまたはこれに類似するものによって命令を受信してもよく、そのような信号はスイッチ20によって処理され、次に作用を受ける。さらに、スイッチ20は、電気機械式スイッチ(例えば、微小電気機械システムのスイッチ、マイクロリレー、またはこれらに類似するもの)または電気デバイス(例えば、1つ以上のトランジスタまたはこれに類似するもの)であってもよい。
入力12に戻ると、第2のパス22(非遅延パス)は、減衰器24の第1の入力24aにルーティングできる。減衰器を使用して、第1のGPS信号の振幅を調整し、第1の(すなわち、遅延)パス14における損失を補償する(例えば、遅延素子16および位相シフター18により生成される損失を補償する)ことができ、および/または、第1および第2のパス14および22をバランスさせる(例えば、第1および第2のパスにおける信号の振幅をバランスさせる)ことができる。これは、より深い、より効果的なヌルを取得することを可能にする。理解できるように、減衰器24として、任意のタイプの信号減衰器を使用してもよい。
減衰制御を減衰器24の第2の入力24bによって供給できる。この第2の入力24bは、制御装置26の出力26aに結合されていてもよく、以下でより詳細に論じる。単一の出力26aだけが制御装置26上で示されているが、制御装置によって利用される通信手段次第で複数の出力が存在してもよいことが理解されるだろう。例えば、シリアル通信リンクによって伝達されるパラメータに対して単一の出力で十分であるが、ディスクリートの出力および/または入力を使用するとき、複数の出力を必要とするかもしれない。
第2の入力端子24bに存在する信号に基づいて、減衰器24の減衰を調整してもよい(例えば、0ないし10Vの信号に対して、0Vは減衰を最小にすることに対応してもよく、10Vは減衰を最大にすることに対応してもよい)。減衰器24の出力信号24cは、スイッチ28の入力端子28aに供給してもよい。上記のスイッチ20のように、スイッチ28もまた、スイッチ28の動作(すなわち、出力端子28cから入力端子28aを結合する、または切り離す)を制御する選択端子28bを含む。選択端子28bはまた、制御装置26の出力26aに結合されていてもよい。
スイッチ20、28の出力20c、28cはそれぞれ、加算接合部30において結合されて、再結合されたパスが形成される。再結合パスは、(GPS受信機11にヌルにされた信号を供給する)ヌラー出力部32と、電力検出回路34とに進むために分割されてもよい。出力部32は、GPS受信機11に信号を供給する前に、ヌルにされた信号を調整する減衰器32aおよびフィルタ32bを含むことができる。
電力検出回路34は、ヌラー10の出力電力を測定し、デジタルの形態の測定された電力が制御装置26の入力26bに供給される(以下で論じるように、制御装置は、ヌラーのパラメータを調整して電力出力を最小にする)。電力検出回路34は、60dBのリニアダイナミックレンジによりログ検出機能を実現するのが好ましいが、他のタイプの電力検出および/またはダイナミックレンジを実現してもよい。さらに、電力検出回路34は、従来のコンポーネントを備えることができ、例えば、フィルタ36(例えば、ローパスフィルタまたはこれに類似するもの)と、インピーダンス整合回路38と、電力レベルを決定する検出器回路40と、制御装置26により使用するためにデータをデジタルの形態に変換するアナログ−デジタルコンバータ42とを含むことができる。
減衰器24を制御するアルゴリズム、位相シフター18ならびに、スイッチ20および28は、プロセッサによって実行されるコードまたはこれに類似するものにより、フィールドプログラマブルアレイ(FPGA)として制御装置26中で実現してもよい。制御アルゴリズムを実現することにより、ヌルデプスを評価でき、位相シフター18および減衰器24に対する最適の設定を決定および設定できる。
より詳細には、制御装置26は、電力出力に影響を及ぼすヌラー10のパラメータを調整するように、その中に記憶されているアルゴリズムを実行する。位相シフター18により導入される位相シフトの量を変えることにより、かつ、ヌラー10による実際の電力出力を監視することにより、制御装置26は、最小の電力出力を生成させる最適の位相シフトを見つけることができる。さらに、制御26は第1および第2のパス14および12をバランスさせるように減衰器24の減衰を調整して、両方のパスにおいて同じ振幅を得ることができる。
さらに、制御装置は、ヌラー10の動作をイネーブルにする、および/またはディセーブルにするように、スイッチ20および28を設定してもよい。例えば、スイッチ20を開き、スイッチ28を閉じることにより、ヌラー10は基準パスオールモードで動作し、すべての信号が第2のパス22を通過する。このモードにおいて、ヌラー10は有効にディセーブルにされる。
図3に移ると、空間ヌラーを有するGPS時間ヌラーの例示的な構成が示されている。結合された空間および時間ヌラー50は、GPS信号を受信するための複数の多重アンテナパス52を含むことができ、各パスは、アンテナ制御ユニット56aないし56dに結合されたアンテナ54aないし54dを含むことができる。各アンテナ制御ユニット56aないし56dは、それぞれの、フィルタ58aないし58dと、リミッター60aないし60dと、イネーブルスイッチ62aないし62dと、低ノイズ増幅器64aないし64dと、アンテナインターフェースチップ(AIC3)66aないし66d(例えば、増幅器)と、ベクトル制御装置(VCON)68aないし68d(例えば、重みネットワーク)とを含むことができる。これらの独立したフロントエンドパスを個々に重み付けして、全アンテナパターンにおいて空間ヌルを形成できる。これらのパスの出力は、結合し、信号調整装置70に対して供給でき、それらは帯域フィルタリングされ、次に、時間ヌラー10に送信されてもよい。信号調整装置70はまた、ホストビークルRF入力(HVRF)を受信してもよい。
図1で論じたように、時間ヌラー10の出力は次に、GPS受信機11に供給でき、受信機は、ナビゲーション目的のためにGPS信号を処理できる。時間ヌラー10の位相および減衰の値は、制御装置26(例えば、制御アルゴリズムを含む、またはさもなければ実現するアルゴリズム処理ユニット(APU)またはこれに類似するもの)によって調整できる。制御装置26は、メモリ(揮発性および不揮発性の両方)と、プログラミングポート72(例えば、アルゴリズムをロードするためのシリアルポートまたはこれに類似するもの)とを含んでいてもよい。さらに、制御装置26は、時間遅延デバイス16と、位相シフター18と、アンテナ制御ユニット56aないし56dと、信号調整装置70と、内蔵試験ノイズ源(BIT NS)74とに対して制御信号を供給できる。
図4を参照すると、ヌラーの性能に関する例示的なグラフが示されている。CWヌラー10の減衰および位相ステップが制御装置26の支配下にあるように(例えば、制御装置26によって実行されるヌラーアルゴリズムが、位相および減衰の値を設定する)、図4のデータは閉ループ構成において取得された。特に、図4は、1575MHzのCW信号(L1帯域)に対する時間ヌラー10のヌリング性能を図示する。理解できるように、入力電力が増加するにつれて、測定されるヌルデプスもまた増加する。図4から明白であるように、ヌラー10は、GPSのCW干渉に対して少なくとも20dBの性能の向上を提供できる。図5は、−50dBのCW入力におけるヌルのスペクトル分析器のプロットである。
図6は、2つのモードに対するGPS入力において測定された周波数応答を描写する。2つのモードは、CWヌラーモードオンリー80(すなわち、信号は第1および第2のパス14および22を通過している)と、基準パスオールモード82(すなわち、すべての信号が第2のパス22だけを通過している)とである。受信機内部のスペクトル拡散信号の相関特性のために、GPS受信機8は、基準パスオールモード82の平坦応答に応答し、CWヌラーモード80のノッチ応答に応答しないだろう。結果として、GPS信号は、劣化することなく通過する。
さらに、基準パスオールモード応答82に対してCWヌラーモード応答80を見ると、各ノッチ点におけるこれらの2つの応答の差異が20dBよりも大きいことが明白である。制御装置26内のアルゴリズムは、現在の入力状態に基づいて、これらのノッチをサーチし、1つを選択するだろう。ノッチ84のいずれかを選択できることから、ヌラー10により提供される最小のヌリングは20dBである。
図6において提供される例示的なデータにおいて、ヌラーの性能は、位相シフター18に対する比較的大きなステップサイズ(すなわち、5.6度)によって限定された。ステップサイズの分解能を増加させる(すなわち、ステップサイズを減少させる)ことにより、ヌラー10のより正確な調整および恐らく向上した性能が可能になる。
これから図7および8を参照すると、CWヌラー回路を有する狭帯域干渉と、CWヌラー回路がない狭帯域干渉との間の性能の差異が示されている。図7は、CWヌラー11に続くGPS11内部の信号対ノイズ比を図示する。縦軸は、C/N0(1Hz帯域幅における搬送波対ノイズ比)(dB/Hz)であり、一方、横軸は、受信機11の入力におけるCW信号の振幅(dBm)である。受信機のみの曲線90はCWヌラー10がない通常の動作であり、信号対ノイズ比は、−98dBよりも上で干渉電力のために劣化が始まる。CWノッチ曲線92は、干渉にヌルを入れるCWヌラー10を有する、同じ性能を示す。しかしながら、CWノッチ曲線92は、約25dBだけ右にシフトしており、これは、CWヌラー10がGPS受信機11に先行するときに、許容できる余分の干渉電力の量である。
図8は、GPS信号の位相同期ループ(PLL)追跡を示す。重ねて、干渉に対する追跡の向上は、約25dB以上である。
したがって、簡単な時間遅延線および位相シフターを使用して、狭帯域干渉をキャンセルするヌルを導入することができ、その結果、信号を追跡するGPS受信機の能力を向上させる。遅延および位相シフトの量を変えることによって、アプリケーションの特性に合うようにヌルを調整できる。さらに、ここで記述した時間ヌラーは、高価でなく簡単なコンポーネントを使用して実現してもよく、その結果、CW GPS干渉に対応する、低コストで信頼できるソリューションを提供する。
ここで記述した機能を実行するための実施のコードは、ここでの開示に基づいて、多数の従来のプログラミング言語におけるコンピュータプログラミングに関する当業者によって容易にプログラムできる。したがって、特定のコードそのものに関するさらなる詳細は、簡潔にするために省略されている。
本発明のコンピュータプログラム要素は、ハードウェア中に、および/または(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む)ソフトウェア中に組み入れられていてもよい。
いくつかの好ましい実施形態に関連して本発明を示し、説明してきたが、本明細書および添付図面を読み、理解すると、均等な変更および修正が当業者に生ずることが明白である。特に、上述の要素(コンポーネント、アセンブル、デバイス、構成など)によって実行されるさまざまな機能に関して、そのような要素を説明するために使用される(“手段”に対する参照を含む)用語は、特に示さない限り、ここで説明した本発明の例示的な実施形態において機能を実行する開示した構造に実質的に同等でなくても、記述した要素の特定の機能を実行する何らかの要素(すなわち、それは機能的に同等である)に対応するように向けられている。さらに、説明したいくつかの実施形態のうちの1つ以上だけに関して、本発明の特定の特徴を上述しているが、任意の所定の、または特定のアプリケーションに対して望まれるように、および有利であるように、そのような特徴を、他の実施形態の1つ以上の他の特徴と組み合わせてもよい。
Claims (17)
- 全地球測位システム(GPS)受信機の入力から狭帯域干渉/妨害電力を除去するか、または最小にする時間ヌラー(10)において、
第1の入力ノードと第1の出力ノードとを含む第1の信号パス(14)と、
前記第1の信号パス(14)内に位置する少なくとも1つの時間遅延デバイス(16)と、
第2の入力ノードと第2の出力ノードとを含む第2の信号パス(22)とを具備し、
前記少なくとも1つの時間遅延デバイス(16)は、前記少なくとも1つの時間遅延デバイスの入力における信号に関して、前記少なくとも1つの時間遅延デバイスの出力における信号に時間遅延を導入するように動作し、
前記第1の信号入力ノードは前記第2の信号入力ノードに接続され、前記第1の信号出力ノードは前記第2の信号出力ノードに接続されている時間ヌラー。 - 前記第1の信号パス(14)中に位相シフトデバイス(18)をさらに具備し、前記位相シフトデバイス(18)は、前記位相シフトデバイスの入力と、前記位相シフトデバイスの出力とに存在する信号の間に位相シフトを導入するように動作する請求項1記載の時間ヌラー。
- 前記位相シフトデバイス(18)は、前記位相シフトデバイスによって導入される位相シフトの量を変更するように調整可能である請求項2記載の時間ヌラー。
- 前記第2の信号パス(22)中に位置する減衰器(24)をさらに具備し、前記減衰器は、前記第2の信号パス中の信号を減衰するように動作する請求項2ないし3のいずれか1項記載の時間ヌラー。
- 前記位相シフトデバイス(18)に動作可能に結合された制御装置(26)と、
前記第1および第2の信号出力ノードと、前記制御装置(26)とに動作可能に結合された電力検出デバイス(40)とをさらに具備し、
前記電力検出デバイスは、前記第1および第2の信号出力ノードにおける電力出力に関するデータを前記制御装置(26)に供給し、前記制御装置は、前記第1および第2の出力ノードにおいて最小の電力出力を達成するために、前記位相シフトデバイス(18)の位相シフトを調整するように動作する請求項2ないし4のいずれか1項記載の時間ヌラー。 - 前記時間遅延デバイス(16)は表面弾性波デバイスである請求項1ないし5のいずれか1項記載の時間ヌラー。
- 前記時間遅延デバイス(16)は、前記時間遅延デバイスによって導入される時間遅延の量を変更するように調整可能である請求項1ないし6のいずれか1項記載の時間ヌラー。
- 前記時間ヌラーの出力に動作可能に結合されたGPS受信機(11)をさらに具備する請求項1ないし8のいずれか1項記載の時間ヌラー。
- 前記少なくとも1つの時間遅延デバイス(16)は、第1の時間遅延デバイス(16’)と第2の時間遅延デバイス(16’’)とを含み、前記時間ヌラーは、前記第1および第2の時間遅延デバイス(16’、16’’)に動作可能に結合されたスイッチ(17)をさらに具備し、前記スイッチは、前記第1の信号パスにおいて前記第1または第2の時間遅延デバイスのいずれかを接続するように動作する請求項1ないし9のいずれか1項記載の時間ヌラー。
- 前記第1の時間遅延デバイス(16’)は、L1周波数帯域に対応する時間遅延を導入し、前記第2の時間遅延デバイス(16’’)は、L2周波数帯域に対応する時間遅延を導入する請求項9記載の時間ヌラー。
- 全地球測位システム(GPS)受信機の入力信号から狭帯域干渉/妨害電力を除去するか、または最小にする方法において、
前記入力信号の少なくとも一部において狭帯域ヌルを形成することを含む方法。 - 前記狭帯域ヌルを形成することは、
第1の信号パスと第2の信号パスとにGPS信号を分割することと、
時間遅延を前記第1の信号パスに導入することと、
前記第1および第2の信号パスを再結合することとを含む請求項11記載の方法。 - 前記ヌルを形成することは、前記干渉/妨害電力が現れる周波数に前記ヌルを移動するように、前記第1の信号パス中に位相シフトを導入することをさらに含む請求項12記載の方法。
- 前記第1および第2の信号パス中の信号の振幅をバランスさせるように、前記第2の信号パス中の信号を減衰させることをさらに含む請求項13記載の方法。
- 前記再結合された第1および第2の信号パスにおける電力出力を測定することと、
前記再結合された第1および第2の信号パスにおいて最小の電力出力を達成するように、前記位相シフトを調整することとをさらに含む請求項13ないし14のいずれか1項記載の方法。 - 前記再結合された第1および第2の信号をGPS受信機に供給することをさらに含む請求項12ないし15のいずれか1項記載の方法。
- 複数の時間遅延を導入することをさらに含み、各時間遅延は、受信したGPS信号の周波数帯域に対応する請求項12ないし16のいずれか1項記載の方法。
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