JP2013251793A

JP2013251793A - 不要波回避装置及びアンテナ装置

Info

Publication number: JP2013251793A
Application number: JP2012125862A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Asako; 淳浅古; Mitsuyoshi Shinonaga; 充良篠永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】超伝導フィルタの持つシャープな周波数特性を活用し、振幅の大きな不要波も効果的に回避できる不要波回避装置及びアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置は、信号を受信するアンテナと、回路部が超伝導材料によって形成され、超伝導転移温度以下に冷却され、特定の周波数をフィルタリングするフィルタと、フィルタリングされた受信信号の振幅を制限するリミッタと、受信信号を増幅する増幅器と、増幅された受信信号の位相を変化させる位相器と、を備える複数のアレイ素子と、複数のアレイ素子の出力を合成する合成器と、環境中の信号の諸元を測定する信号諸元測定部と、信号諸元測定部が測定した不要波の諸元に基づいて、フィルタを制御するとともに、フィルタの制御方法情報を出力する制御部と、制御部が出力する制御方法情報に基づいて受信信号の信号処理を行う信号処理器と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、不要波回避装置及びアンテナ装置に関する。

電波機器が使用する周波数帯の近傍乃至範囲内に不要な電波が存在することがある。この場合、不要な電波の存在により、通信品質が低下したり、干渉が発生したりする。

このような不要波を回避する方法の背景技術を、電波機器の一例として、レーダについて説明する。

第１に、使用する周波数帯を複数のチャンネルとして用意しておき、不要波が検知された場合、不要波の周波数の範囲外の周波数を使用して送受信を行う方法がある。

しかし、この方法は例えば送受信に使用する帯域に５ＭＨｚ必要であるとすると、例えば１０チャンネル用意するには５０ＭＨｚ以上の帯域を必要とし、実際の運用上には制限がある。

第２に、主として送受信するアンテナの他に、補助アンテナを設け、この補助アンテナにより不要波の到来方向に不感帯（ヌル）を形成し、信号処理によって抑圧処理を行う方方法がある。

しかし、この方法は補助アンテナによって装置が大きくなるとともに、抑圧処理のための信号処理には複雑かつ膨大な計算処理が必要となり、信号処理装置も大型化する。

第３に、増幅器の後段に設けられる信号処理装置を用いて、受信信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実施し、不要波の周波数領域を除去し、その後にＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を実施してパルス圧縮する方法がある。

しかし、この方法では、不要波の振幅が非常に大きい場合、増幅器が飽和したり相互変調したりすると、効果的に不要波を除去することができない。

特開２０００−２３６２０６号公報

従って、振幅の大きな不要波も効果的に回避できる不要波回避装置及びアンテナ装置が求められている。

上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、電波を受信するアンテナと、回路部が超伝導材料によって形成され、超伝導転移温度以下に冷却され、制御情報に基づいてアンテナで受信した受信信号をフィルタリングするフィルタと、フィルタリングされた受信信号の振幅を制限するリミッタと、受信信号を増幅する増幅器と、増幅された受信信号の位相を変化させる位相器と、を備える複数のアレイ素子と、複数のアレイ素子の出力を合成する合成器と、周辺環境中の受信波の諸元を測定する信号諸元測定部と、信号諸元測定部が測定した不要波の諸元に基づいて、フィルタに制御情報を出力するとともに、フィルタの制御方法情報を出力する制御部と、制御部が出力する制御方法情報に基づいて受信信号の信号処理を行う信号処理器と、を備えるアンテナ装置を提供する。

アンテナ装置の第１の例を示すブロック図である。アンテナ装置の第２の例を示すブロック図である。制御部によるフィルタの制御方法の第１の例を示す図である。制御部によるフィルタの制御方法の第２の例を示す図である。不要波がアンテナ装置の必要周波数帯にかかっている様子を示す図である。制御部のフィルタに対する第１の制御方法を示す図である。制御部のフィルタに対する第２の制御方法を示す図である。制御部のフィルタに対する第３の制御方法を示す図である。不要波がアンテナ装置の必要周波数帯の中心部にかかっている様子を示す図である。制御部のフィルタに対する第４の制御方法を示す図である。

以下、不要波回避装置及びアンテナ装置の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態のアンテナ装置は、電波を受信するアンテナと、回路部が超伝導材料によって形成され、超伝導転移温度以下に冷却され、制御情報に基づいてアンテナで受信した受信信号をフィルタリングするフィルタと、フィルタリングされた受信信号の振幅を制限するリミッタと、受信信号を増幅する増幅器と、増幅された受信信号の位相を変化させる位相器と、を備える複数のアレイ素子と、複数のアレイ素子の出力を合成する合成器と、周辺環境中の受信波の諸元を測定する信号諸元測定部と、信号諸元測定部が測定した不要波の諸元に基づいて、フィルタに制御情報を出力するとともに、フィルタの制御方法情報を出力する制御部と、制御部が出力する制御方法情報に基づいて受信信号の信号処理を行う信号処理器と、を備える。

図１は、本実施形態のアンテナ装置１０の第１の例を示すブロック図である。図１に示すように、アンテナ装置１０は、電波を受信するアンテナ１０１と、回路部が超伝導材料によって形成され、超伝導転移温度以下に冷却され、後述の制御部１１０から出力される制御情報に基づいてアンテナ１０１からの受信信号をフィルタリングするフィルタ１０２と、フィルタリングされた受信信号の振幅を制限するリミッタ１０３と、受信信号を増幅する増幅器である低雑音増幅器（以下、低雑音増幅器をＬＮＡという。）１０４と、増幅された受信信号の位相を変化させる位相器１０５と、を備える複数のアレイ素子と、この複数のアレイ素子の出力を合成する合成器１０６と、本装置を使用する環境周辺の電波を受信するアンテナ１０８を備え、環境中の信号の諸元を測定する信号諸元測定部１０９と、信号諸元測定部１０９が測定した不要波の諸元に基づいて、フィルタ１０２を制御するとともに、フィルタ１０２の制御方法を出力する制御部１１０と、制御部１１０の出力に基づいて受信信号の信号処理を行う信号処理器１１１と、処理された信号を表示する表示器１１２と、を備える。

フィルタ１０２は、その内部の回路部が超伝導材料によって形成される。超伝導材料によって回路部を形成すると、フィルタリングされる周波数の立ち上がり及び立ち下がりが急峻となってシャープな周波数特性を持たせることができると共に、ロスが低減されるという効果がある。

なお、フィルタ１０２は回路部に加えて接地導体も超伝導材料によって形成することもできる。

この超伝導材料は、高温超伝導材料であることが望ましい。これは、超伝導転移温度が液体窒素の沸点である７７Ｋ°より高いため、液体窒素にて冷却が可能であるからである。

高温超伝導材料は、公知の高温超伝導材料を用いることができる。公知の高温超伝導材料としては、例えば、Ｈｇ_１２Ｔｌ_３Ｂａ_３０Ｃａ_３０Ｃｕ_４５Ｏ_１２７、Ｂｉ_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_１０、ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７などを用いることができる。

フィルタ１０２は、制御部１１０の信号によりフィルタリングする周波数を変更することができる。具体的には、フィルタ１０２は、例えば超伝導材料によって形成された回路部内のフィルタパターンの周囲に誘電体によって形成された棒状体が配置されており、制御部１１０からの信号によりこれらフィルタパターンと棒状体との間の距離を変化させることによって回路部内の回路定数を制御し、通過周波数帯や帯域幅といったフィルタ特性を制御可能にしている。

フィルタ１０２は、冷却装置１２０によって冷却される。冷却装置１２０は、フィルタ１０２とともに、リミッタ１０３及びＬＮＡ１０４を冷却してもよい。

冷却装置１２０は、フィルタ１０２が高温超伝導材料によって形成される場合には、液体窒素を冷媒として用いることができる。

アンテナ装置１０は、アレイ素子を複数備えることも、一つだけ備えることもできる。アンテナ装置１０は、アレイ素子を一つだけ備える場合には、位相器１０５、及び合成器１０６は省略できる。

信号諸元測定部１０９は周辺環境中の信号の諸元を測定する。信号諸元測定部１０９は、例えば、周波数ごとの振幅、帯域幅、パルス幅等を測定するが、これらに限られるものではない。

図２は、アンテナ装置１０の第２の例を示すブロック図である。図２に示すように、アンテナ装置１０は、アレイ素子を構成するアンテナの一部を、信号諸元測定部１０９のアンテナと共有していてもよい。

この場合、アンテナ装置１０を構成するアンテナの数を少なくすることができる。

図３は、制御部１１０によるフィルタ１０２の制御方法の第１の例を示す図である。図３に示すように、制御部１１０はフィルタ１０２に通過させる周波数帯を変更させることができる。

図４は、制御部１１０によるフィルタ１０２の制御方法の第２の例を示す図である。図４に示すように、制御部はフィルタ１０２に通過させる周波数の範囲を変更させることができる。

図５は、不要波５２がアンテナ装置１０の必要周波数帯５１にかかっている様子を示す図である。図５に示すように、必要周波数帯５１の一方の端に不要波５２の周波数帯がかかっている場合、制御部１１０は次のようにフィルタ１０２を制御し、信号処理器１１１はこの制御方法に基づいて受信信号を処理する。

図６は、制御部１１０のフィルタ１０２に対する第１の制御方法を示す図である。図６に示すように、制御部１１０はフィルタ１０２に通過周波数帯が不要波５２の周波数帯域にかからない帯域６１になるように、帯域幅を変えないで周波数帯を変更させる制御を行う。

制御部１１０は、フィルタ１０２を制御する方法を信号処理器１１１に出力し、信号処理器１１１は変更後の周波数帯に基づいて信号を処理する。

この場合、通信品質を落とさずに不要波５２を回避できるという効果がある。

図７は、制御部１１０のフィルタ１０２に対する第２の制御方法を示す図である。図７に示すように、制御部１１０はフィルタ１０２に通過周波数帯が不要波５２の周波数帯域にかからない帯域７１になるように帯域幅を変更させる制御を行う。

この場合、他のチャンネルを用意することなく、不要波５２を回避できるという効果がある。

図８は、制御部１１０のフィルタ１０２に対する第３の制御方法を示す図である。図８に示すように、制御部１１０はフィルタ１０２に通過周波数帯が不要波５２の周波数帯域にかからない帯域８１になるように、周波数帯を変更させるとともに帯域幅を変更させる制御を行う。

この場合、用意できたチャンネル数が少なくても、不要波５２を回避できるという効果がある。

図９は、不要波９２がアンテナ装置１０の必要周波数帯９１の中心部にかかっている様子を示す図である。図９に示すように、必要周波数帯９１の中心部に不要波９２の周波数帯がかかっている場合、制御部１１０は次のようにフィルタ１０２を制御し、信号処理器１１１はこの制御方法に基づいて受信信号を処理する。

図１０は、制御部１１０のフィルタ１０２に対する第４の制御方法を示す図である。図１０に示すように、制御部１１０はフィルタ１０２に不要波９２の周波数帯の信号が通過しないようにフィルタリングする周波数を変更させる制御を行う。

この場合、他にチャンネルを用意できなくても、不要波５２を回避できるという効果がある。

以上述べたように、本実施形態のアンテナ装置１０は、電波を受信するアンテナ１０１と、回路部が超伝導材料によって形成され、超伝導転移温度以下に冷却され、制御部１０２から出力される制御情報に基づいてアンテナ１０１からの受信信号をフィルタリングするフィルタ１０２と、フィルタリングされた受信信号の振幅を制限するリミッタ１０３と、受信信号を増幅する増幅器である低雑音増幅器１０４と、増幅された受信信号の位相を変化させる位相器１０５と、を備える複数のアレイ素子と、この複数のアレイ素子の出力を合成する合成器１０６と、周辺環境の電波を受信するアンテナ１０８を備え、周辺環境中の信号の諸元を測定する信号諸元測定部１０９と、信号諸元測定部１０９が測定した不要波の諸元に基づいて、フィルタ１０２を制御するとともに、フィルタ１０２の制御方法を出力する制御部１１０と、制御部１１０の出力に基づいて受信信号の信号処理を行う信号処理器１１１と、を備える。

従って、超伝導材料を用いたフィルタの有するシャープな周波数特性を活用し、振幅の大きな不要波も効果的に回避できる不要波回避装置及びアンテナ装置を得ることができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０２：フィルタ
１０９：信号諸元測定部
１１０：制御部
１１１：信号処理器
１２０：冷却装置

Claims

回路部が超伝導材料によって形成され、超伝導転移温度以下に冷却され、制御情報に基づいて信号をフィルタリングするフィルタと、
環境中の信号の諸元を測定する信号諸元測定部と、
前記信号諸元測定部が測定した不要波の諸元に基づいて、前記フィルタに前記制御情報を出力するとともに、前記フィルタの制御方法情報を出力する制御部と、
前記制御部が出力する前記制御方法情報に基づいて前記フィルタにてフィルタリングされた信号の信号処理を行う信号処理器と、
を備える不要波回避装置。
前記制御部は、
前記フィルタに通過周波数帯が前記不要波の周波数帯域にかからないように、帯域幅を変えないで周波数帯を変更させる請求項１記載の不要波回避装置。
前記制御部は、
前記フィルタに通過周波数帯が前記不要波の周波数帯域にかからないように、帯域幅を変更させる請求項１記載の不要波回避装置。
前記制御部は、
前記フィルタに通過周波数帯が前記不要波の周波数帯域にかからないように、周波数帯を変更させるとともに帯域幅を変更させる請求項１記載の不要波回避装置。
前記制御部は、
前記フィルタに前記不要波の周波数帯の信号が通過しないようにフィルタリングする周波数を変更させる請求項１記載の不要波回避装置。
電波を受信するアンテナと、回路部が超伝導材料によって形成され、超伝導転移温度以下に冷却され、制御情報に基づいて前記アンテナで受信した受信信号をフィルタリングするフィルタと、フィルタリングされた受信信号の振幅を制限するリミッタと、前記受信信号を増幅する増幅器と、増幅された前記受信信号の位相を変化させる位相器と、を備える複数のアレイ素子と、
複数の前記アレイ素子の出力を合成する合成器と、
周辺環境中の受信波の諸元を測定する信号諸元測定部と、
前記信号諸元測定部が測定した不要波の諸元に基づいて、前記フィルタに制御情報を出力するとともに、前記フィルタの制御方法情報を出力する制御部と、
前記制御部が出力する前記制御方法情報に基づいて前記フィルタにてフィルタリングされた信号の信号処理を行う信号処理器と、
を備えるアンテナ装置。
前記制御部は、
前記フィルタに通過周波数帯が前記不要波の周波数帯域にかからないように、帯域幅を変えないで周波数帯を変更させる請求項６記載のアンテナ装置。
前記制御部は、
前記フィルタに通過周波数帯が前記不要波の周波数帯域にかからないように、帯域幅を変更させる請求項６記載のアンテナ装置。
前記制御部は、
前記フィルタに通過周波数帯が前記不要波の周波数帯域にかからないように、周波数帯を変更させるとともに帯域幅を変更させる請求項６記載のアンテナ装置。
前記制御部は、
前記フィルタに前記不要波の周波数帯の信号が通過しないようにフィルタリングする周波数を変更させる請求項６記載のアンテナ装置。