JP2015136045A - Array antenna device and array antenna signal processing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an array antenna device in which both load reduction of signal processing, and estimation of arrival direction or polarization are satisfied.SOLUTION: An array antenna device includes: a plurality of vector antennas; an output signal selecting section; and a signal processing section. The plurality of vector antennas are arranged in an array. Each vector antenna is constituted by selecting M (where, M is an integer of 3-6) antennas from three electric field receiving antennas spatially crossing each other at a predetermined angle, and three magnetic field receiving antennas spatially crossing each other at a predetermined angle. The output signal selecting section selects the output signals of (M-1) or less, where the correlation coefficients are a preset threshold or less, from the output signal of each vector antenna. The signal processing section performs array signal processing by using the output signals of (M-1) or less.

Description

本発明の実施形態は、アレーアンテナ装置およびアレーアンテナ信号処理方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to an array antenna device and an array antenna signal processing method.

アレーアンテナ装置は、たとえば、電界受信アンテナと磁界受信アンテナとを組み合わせた複数のベクターアンテナをアレー状に配列して構成できる。   The array antenna apparatus can be configured by arranging, for example, a plurality of vector antennas that combine an electric field receiving antenna and a magnetic field receiving antenna in an array.

到来波の到来方向や偏波の向きなどを推定する場合、ベクターアンテナを構成するアンテナからの受信信号をすべて用いて演算すると、信号処理の負荷が大きくなる。他方、すべてのアンテナの受信信号を平均化して受信信号数を削減すると、偏波情報が失われるため、偏波を推定することが困難になる。   When estimating the arrival direction of an incoming wave, the direction of polarization, and the like, calculation using all the received signals from the antennas constituting the vector antenna increases the signal processing load. On the other hand, if the received signals of all the antennas are averaged to reduce the number of received signals, the polarization information is lost, making it difficult to estimate the polarization.

特表2006−507752号公報JP 2006-507752 gazette

本発明の実施形態は、信号処理の負荷低減と、到来波の方向や偏波の向きの推定と、を両立させるアレーアンテナ装置およびアレーアンテナ信号処理方法を提供する。   Embodiments of the present invention provide an array antenna apparatus and an array antenna signal processing method that can achieve both signal processing load reduction and estimation of the direction of incoming waves and the direction of polarization.

実施形態のアレーアンテナ装置は、複数のベクターアンテナと、出力信号選択部と、信号処理部と、を備える。前記複数のベクターアンテナは、アレー状に配列される。それぞれのベクターアンテナは、空間的に所定角度で互いに交差する3つの電界受信アンテナおよび空間的に所定角度で互いに交差する3つの磁界受信アンテナからM(但し、Mは3以上かつ6以下の整数)個以上のアンテナを選択して構成される。前記出力信号選択部は、前記それぞれのベクターアンテナの出力信号から相関係数があらかじめ設定した閾値以下となる(M−1)個以下の出力信号を選択する。前記信号処理部は、前記(M−1)個以下の出力信号を用いてアレー信号処理を行う。   The array antenna apparatus of the embodiment includes a plurality of vector antennas, an output signal selection unit, and a signal processing unit. The plurality of vector antennas are arranged in an array. Each vector antenna is composed of three electric field receiving antennas that intersect each other at a predetermined angle in space and three magnetic field receiving antennas that intersect each other at a predetermined angle in space (where M is an integer of 3 or more and 6 or less). It is configured by selecting more than one antenna. The output signal selection unit selects (M−1) or less output signals whose correlation coefficients are equal to or less than a preset threshold value from the output signals of the respective vector antennas. The signal processing unit performs array signal processing using the (M−1) or less output signals.

第1の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の構成図である。It is a block diagram of the array antenna apparatus concerning 1st Embodiment. 図2(a)はベクターアンテナの模式斜視図、図2(b)はその座標系、図2(c)〜(e)は電界受信アンテナの模式斜視図、図2(f)〜(h)は磁界受信アンテナの模式斜視図、である。2A is a schematic perspective view of the vector antenna, FIG. 2B is its coordinate system, FIGS. 2C to 2E are schematic perspective views of the electric field receiving antenna, and FIGS. 2F to 2H. FIG. 2 is a schematic perspective view of a magnetic field receiving antenna. 第1の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号選択部作用を表すフロー図である。It is a flowchart showing the output signal selection part effect | action of the array antenna apparatus concerning 1st Embodiment. 図4(a)〜(f)は、角度φ、θに対するEθ偏波の受信パターンの説明図である。4A to 4F are explanatory diagrams of reception patterns of Eθ polarized waves with respect to angles φ and θ. 図5(a)〜(f)は、角度φ、θに対するEφ偏波の受信パターンの説明図である。FIGS. 5A to 5F are explanatory diagrams of reception patterns of Eφ polarized waves with respect to angles φ and θ. 比較例にかかるアレーアンテナ装置の構成図である。It is a block diagram of the array antenna apparatus concerning a comparative example. 図7(a)〜(d)は、第2の実施形態にかかるアレーアンテナ装置に用いるベクターアンテナの模式斜視図である。FIGS. 7A to 7D are schematic perspective views of a vector antenna used in the array antenna apparatus according to the second embodiment. 図8(a)〜(d)は、第3の実施形態にかかるアレーアンテナ装置に用いるベクターアンテナの模式斜視図である。FIGS. 8A to 8D are schematic perspective views of a vector antenna used in the array antenna apparatus according to the third embodiment. 第6の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号選択部の作用を表すフロー図である。It is a flowchart showing the effect | action of the output signal selection part of the array antenna apparatus concerning 6th Embodiment. 第7の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号選択部の作用を表すフロー図である。It is a flowchart showing the effect | action of the output signal selection part of the array antenna apparatus concerning 7th Embodiment. 第8の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号選択部の作用を表すフロー図である。It is a flowchart showing the effect | action of the output signal selection part of the array antenna apparatus concerning 8th Embodiment. 時間や周波数に対応させて雑音電力と雑音電力閾値とをあらかじめ設定する場合のフロー図である。It is a flowchart in the case of setting a noise power and a noise power threshold value beforehand corresponding to time and a frequency.

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the size ratio between the parts is not necessarily the same as the actual one. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の構成図である。
アレーアンテナ装置は、N個のベクターアンテナA(j=1、・・・、N(正の整数))と、出力信号選択部104と、信号処理部105と、を有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to the first embodiment.
The array antenna apparatus includes N vector antennas A j (j = 1,..., N (positive integer)), an output signal selection unit 104, and a signal processing unit 105.

図2(a)はベクターアンテナ301の模式斜視図、図2(b)はその座標系、図2(c)〜(e)は電界受信アンテナの模式斜視図、図2(f)〜(h)は磁界受信アンテナの模式斜視図、である。
それぞれのベクターアンテナA(j=1〜N)は、空間的に直交する3つの電界受信アンテナ302、303、304と、空間的に直交する3つの磁界受信アンテナ305、306、307を含むアンテナ素子からなるものとする。なお、本明細書において、直交するとは、交差角度が80度以上、100度以下、であるものとする。
2A is a schematic perspective view of the vector antenna 301, FIG. 2B is its coordinate system, FIGS. 2C to 2E are schematic perspective views of the electric field receiving antenna, and FIGS. ) Is a schematic perspective view of a magnetic field receiving antenna.
Each vector antenna A j (j = 1 to N) includes three spatially orthogonal electric field receiving antennas 302, 303, and 304 and three spatially orthogonal magnetic field receiving antennas 305, 306, and 307. It shall consist of elements. In the present specification, “perpendicular” means that the crossing angle is not less than 80 degrees and not more than 100 degrees.

電界受信アンテナ302〜304は、たとえば、長さが2分の1波長のダイポールアンテナとされ、x軸に沿って延在する電界受信アンテナ302と、y軸に沿って延在する電界受信アンテナ303と、z軸に沿って延在する電界受信アンテナ304と、を有する。なお、形状はダイポールに限定されない。たとえば、メアンダライン形状やヘリカル形状とすると、アンテナ長さを短くできる。または、3つのアンテナの接触を避けるために、形状を部分的に折り曲げるなどの変形が可能である。なお、電界受信アンテナは、電気双極子を用いてもよい。また、電界受信アンテナ302、303、304は、直交からずれて、ダイポールアンテナの延在する方向が、互いに所定角度で交差していてもよい。   The electric field receiving antennas 302 to 304 are, for example, dipole antennas having a half wavelength, and the electric field receiving antenna 302 extending along the x axis and the electric field receiving antenna 303 extending along the y axis. And an electric field receiving antenna 304 extending along the z-axis. The shape is not limited to a dipole. For example, if the meander line shape or the helical shape is used, the antenna length can be shortened. Alternatively, in order to avoid contact of the three antennas, it is possible to deform such as partially bending the shape. The electric field receiving antenna may use an electric dipole. Further, the electric field receiving antennas 302, 303, and 304 may deviate from orthogonality, and the extending directions of the dipole antennas may intersect each other at a predetermined angle.

磁界受信アンテナ305〜307は、xz面内に配置された磁界受信アンテナ305と、yz面内に配置された電界受信アンテナ306と、xy面内に配置された電界受信アンテナ307と、を有する。なお、図2(f)〜(h)では、方形のループアンテナを示しているが、円形ループアンテナや複数巻きのループアンテナでもよい。なお、磁界受信アンテナ305〜307は磁気双極子を用いてもよい。また、磁界受信アンテナ305、306、307は、直交からずれて、ループを含む面が、互いに所定角度で交差してもよい。   The magnetic field receiving antennas 305 to 307 include a magnetic field receiving antenna 305 disposed in the xz plane, an electric field receiving antenna 306 disposed in the yz plane, and an electric field receiving antenna 307 disposed in the xy plane. 2 (f) to 2 (h) show a square loop antenna, a circular loop antenna or a multi-turn loop antenna may be used. The magnetic field receiving antennas 305 to 307 may use magnetic dipoles. Further, the magnetic field receiving antennas 305, 306, and 307 may deviate from orthogonality, and planes including loops may intersect each other at a predetermined angle.

また、電界受信アンテナ302〜304で磁気を受信することができる。この場合、電界と磁界との比として、電界の受信感度の方を高くすることが好ましい。逆に、磁界受信アンテナが電界を受信することができる。この場合、電界と磁界の比として、磁界の受信感度を高くすることが好ましい。   Moreover, magnetism can be received by the electric field receiving antennas 302 to 304. In this case, it is preferable to increase the reception sensitivity of the electric field as the ratio of the electric field to the magnetic field. Conversely, the magnetic field receiving antenna can receive the electric field. In this case, it is preferable to increase the reception sensitivity of the magnetic field as the ratio of the electric field to the magnetic field.

次に、電界の受信感度と磁界の受信感度とのうちどちらが高いかを区別する方法について説明する。この場合、アンテナを送信アンテナとして考えればよく、以下、電界アンテナ、磁界アンテナ、と言い換えて説明する。電界アンテナや磁界アンテナを含むアンテナは、アンテナから遠方の平面波領域においては、電界振幅と磁界振幅との比(電界÷磁界)は、120πとなる。ところが、アンテナからの距離が短い近傍領域においては、電界振幅と磁界振幅との比が120πとならない。   Next, a method for discriminating which of the electric field reception sensitivity and the magnetic field reception sensitivity is higher will be described. In this case, the antenna may be considered as a transmission antenna, which will be described in other words as an electric field antenna and a magnetic field antenna. In an antenna including an electric field antenna and a magnetic field antenna, the ratio of the electric field amplitude to the magnetic field amplitude (electric field ÷ magnetic field) is 120π in a plane wave region far from the antenna. However, in the vicinity region where the distance from the antenna is short, the ratio of the electric field amplitude to the magnetic field amplitude is not 120π.

電界受信アンテナの場合、電界振幅と磁界振幅との比が120πよりも大きくなる。また、磁界受信アンテナの場合、電界振幅と磁界振幅との比が120πよりも小さくなる。このようにして、電界振幅と磁界振幅の比から、電界受信アンテナと、磁界受信アンテナと、を見分けることができる。   In the case of an electric field receiving antenna, the ratio between the electric field amplitude and the magnetic field amplitude is larger than 120π. In the case of a magnetic field receiving antenna, the ratio between the electric field amplitude and the magnetic field amplitude is smaller than 120π. In this way, the electric field receiving antenna and the magnetic field receiving antenna can be distinguished from the ratio between the electric field amplitude and the magnetic field amplitude.

図1に表すように、アレーアンテナ装置は、N(N≧2)個のベクターアンテナAを含む。数Nは、アレーアンテナ装置の目的に合わせて、選択することができる。たとえば、数Nを多くすると、アレー信号処理の精度を高めることができる。他方、数Nを少なくすると、コスト低減や設置スペース縮小が容易となる。 As shown in FIG. 1, the array antenna apparatus includes N (N ≧ 2) vector antennas Aj . The number N can be selected according to the purpose of the array antenna apparatus. For example, if the number N is increased, the accuracy of array signal processing can be increased. On the other hand, when the number N is reduced, cost reduction and installation space reduction are facilitated.

また、その配列は、到来波の到来方向に合わせて、直線状、円形状、格子状などを含む任意形状と設定することができる。また、互いの間隔は、任意でよい。たとえば、間隔を到来波の波長の2分の1以下とし、虚像の発生を抑制する技術を用いてもよい。   Further, the arrangement can be set to an arbitrary shape including a linear shape, a circular shape, a lattice shape, or the like in accordance with the arrival direction of the incoming wave. Moreover, a mutual space | interval may be arbitrary. For example, a technique may be used in which the interval is set to ½ or less of the wavelength of the incoming wave and the generation of virtual images is suppressed.

出力信号選択部104は、それぞれのベクターアンテナA(j=1〜N)からの6つの出力信号のうち、相関係数の小さい出力信号を所定の数だけを選択し、信号処理部105に向けて出力する。 The output signal selection unit 104 selects only a predetermined number of output signals having a small correlation coefficient from the six output signals from the respective vector antennas A j (j = 1 to N), and sends them to the signal processing unit 105. Output toward.

信号処理部105は、ベクターアンテナA(j=1〜N)からの出力信号のうちの選択された出力信号を用いて演算を行い、到来波の到来方向や偏波の向きなどを推定する。信号処理部105が、増幅器、フィルター、アナログデジタル変換器などを有すると(図示せず)、ベクターアンテナA(j=1〜N)からの高周波出力信号をデジタル化し、デジタル信号処理を行うことができる。 The signal processing unit 105 performs an operation using the selected output signal among the output signals from the vector antenna A j (j = 1 to N), and estimates the arrival direction of the incoming wave, the polarization direction, and the like. . When the signal processing unit 105 includes an amplifier, a filter, an analog-digital converter, and the like (not shown), the high-frequency output signal from the vector antenna A j (j = 1 to N) is digitized and digital signal processing is performed. Can do.

図3は、第1の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号選択部の作用を表すフロー図である。
本図では、出力信号選択部104が3つの出力信号を選択する場合で説明する。まず、それぞれのベクターアンテナA(j=1〜N)の6つの出力信号から3つの出力信号を選択する組み合わせを設定する。この組み合わせ数は、=20通りある(S100)。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the output signal selection unit of the array antenna apparatus according to the first embodiment.
In this figure, the case where the output signal selection unit 104 selects three output signals will be described. First, a combination for selecting three output signals from the six output signals of each vector antenna A j (j = 1 to N) is set. The number of combinations is 6 C 3 = 20 (S100).

それぞれの組み合わせ内で、3つの出力信号の中から2つの出力信号を選択する組み合わせは3通りである。3つの間の相関係数をすべて算出する(S102)。相関係数の算出式は、のちに詳細に説明する。   Within each combination, there are three combinations for selecting two output signals from the three output signals. All correlation coefficients between the three are calculated (S102). The calculation formula of the correlation coefficient will be described in detail later.

それぞれの組み合わせ内で算出された3つの相関係数のうちの最大値を、代表相関係数と設定する(S104)。   The maximum value among the three correlation coefficients calculated within each combination is set as the representative correlation coefficient (S104).

代表相関係数が最小となる組み合わせを選択し、この選択された組み合わせ内に含まれる3つの出力信号を選択する(S106)。なお、この選択は、N個のすべてのベクターアンテナA(j=1〜N)に対して行われる。 A combination with the smallest representative correlation coefficient is selected, and three output signals included in the selected combination are selected (S106). This selection is performed for all N vector antennas A j (j = 1 to N).

第1の実施形態において、相関係数は、たとえば、以下の方法で算出することができる。電界受信アンテナ302〜304の出力信号は、時間tの関数として、E1(t)、E2(t)、E3(t)で表すものとする。また、磁界アンテナの出力信号は、時間tの関数として、H1(t)、H2(t)、H3(t)で表すものとする。出力信号がアナログ信号の場合、相関係数ρEiHj(i=1、2、3、j=1、2、3)は、式(1)であらわすことができる。これらの出力信号は、それぞれのアンテナで受信した高周波電力に対応しており、アナログ信号またはデジタル信号で表すことができる。 In the first embodiment, the correlation coefficient can be calculated by the following method, for example. The output signals of the electric field receiving antennas 302 to 304 are represented by E1 (t), E2 (t), and E3 (t) as a function of time t. In addition, the output signal of the magnetic field antenna is represented by H1 (t), H2 (t), and H3 (t) as a function of time t. When the output signal is an analog signal, the correlation coefficient ρ EiHj (i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3) can be expressed by Expression (1). These output signals correspond to the high frequency power received by the respective antennas, and can be represented by analog signals or digital signals.


Figure 2015136045
Figure 2015136045

絶対値記号の中の分母は、相関係数ρEiHjの最大値を1に正規化するためのものである。 The denominator in the absolute value symbol is for normalizing the maximum value of the correlation coefficient ρ EiHj to 1.

出力信号がデジタル信号の場合、時間t1〜t2までの間にサンプリングされたT個のデータを用いて、相関係数ρEiHj(i=1、2、3、j=1、2、3)は、式(2)で表すことができる。 When the output signal is a digital signal, the correlation coefficient ρ EiHj (i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3) is obtained using T pieces of data sampled between times t1 and t2. And can be represented by the formula (2).


Figure 2015136045
Figure 2015136045

絶対値記号の中の分母は、相関係数ρEiHjの最大値を1に正規化するためのものである。なお、式(1)、(2)は、時間平均計算による期待値演算である。
また、相関係数は、式(3)に表すように電界アンテナ間でも算出可能である。
The denominator in the absolute value symbol is for normalizing the maximum value of the correlation coefficient ρ EiHj to 1. Expressions (1) and (2) are expected value calculations by time average calculation.
Further, the correlation coefficient can also be calculated between the electric field antennas as expressed in Equation (3).


Figure 2015136045
Figure 2015136045

式(3)の電界アンテナの出力信号Eh(t)、Ek(t)を、磁界アンテナの出力信号Hh(t)、Hk(t)で置き換えれば、磁界アンテナ間の相関係数が算出できる(但し、h=1、2、3、k=1、2、3)。   If the output signals Eh (t) and Ek (t) of the electric field antenna in Expression (3) are replaced with the output signals Hh (t) and Hk (t) of the magnetic field antenna, the correlation coefficient between the magnetic field antennas can be calculated ( However, h = 1, 2, 3, k = 1, 2, 3).

また、出力信号がデジタル信号の場合、相関係数は、電界アンテナ間において、式(4)で表すことができる。同様に、磁界アンテナ間の相関係数も算出可能である。   Further, when the output signal is a digital signal, the correlation coefficient can be expressed by Expression (4) between the electric field antennas. Similarly, the correlation coefficient between magnetic field antennas can be calculated.


Figure 2015136045
Figure 2015136045

次に、第1の実施形態により、信号処理の負荷削減と、偏波の推定と、が両立できることを説明する。(表1)は、6つのアンテナからの偏波Eθおよび偏波Eφの受信パターンを表す関数の一例を表す。なお、3つの電界受信アンテナ302〜304の特性は等しく、配置の方向が異なる。また、3つの磁界受信アンテナ305〜307の特性は等しく、配置の方向が異なる。ωは、電界受信アンテナと磁界受信アンテナとの受信感度の比を表す。   Next, it will be described that the signal processing load reduction and the polarization estimation can be both achieved by the first embodiment. (Table 1) represents an example of a function representing reception patterns of polarization Eθ and polarization Eφ from six antennas. The characteristics of the three electric field receiving antennas 302 to 304 are the same, and the arrangement directions are different. The characteristics of the three magnetic field receiving antennas 305 to 307 are the same, and the arrangement directions are different. ω represents the ratio of reception sensitivity between the electric field receiving antenna and the magnetic field receiving antenna.


Figure 2015136045
Figure 2015136045

なお、電界アンテナの受信感度と磁界アンテナの受信感度との比ωは、1とする。図2(b)に表すように、角度θの範囲は0〜90度であり、角度φの範囲は0〜360度である。   The ratio ω between the reception sensitivity of the electric field antenna and the reception sensitivity of the magnetic field antenna is 1. As shown in FIG. 2B, the range of the angle θ is 0 to 90 degrees, and the range of the angle φ is 0 to 360 degrees.

図4(a)〜(f)は、角度φ、θに対する偏波Eθの受信パターンの応答図である。 また、(表2)は、偏波Eθに対して、2つの出力信号の間の相関値の絶対値を表す。   4A to 4F are response diagrams of reception patterns of the polarization Eθ with respect to the angles φ and θ. Table 2 represents the absolute value of the correlation value between the two output signals with respect to the polarization Eθ.


Figure 2015136045
Figure 2015136045

図4(a)に表す電界受信アンテナ302の出力信号E1の受信パターンは、角度90度および角度270度において、受信感度のないヌルが存在する。   In the reception pattern of the output signal E1 of the electric field receiving antenna 302 shown in FIG. 4A, there is a null having no reception sensitivity at an angle of 90 degrees and an angle of 270 degrees.

また、図4(d)に表す磁界受信アンテナ305の出力信号H1の受信パターンも、角度90度と角度270度とにヌルが存在する。出力信号H1の受信パターンでは角度θに対して変化しないのに対して、出力信号E1の受信パターンは角度90度近傍で小さくなるように差異があるものの、出力信号E1と、出力信号H1と、は、正の相関が高い(相関係数が大きい)。(表2)において、「1未満」なる記載は、相関係数が大きいことを表す。このように、正の相関が高い場合、2つのアンテナで受信した出力信号の間の相関も高くなる。言い換えると、電界受信アンテナ302の出力信号E1に含まれる情報と、磁界受信アンテナ305の出力信号H1に含まれる情報と、の相関が高いことになる。   Also, the reception pattern of the output signal H1 of the magnetic field receiving antenna 305 shown in FIG. 4D has nulls at an angle of 90 degrees and an angle of 270 degrees. While the reception pattern of the output signal H1 does not change with respect to the angle θ, the reception pattern of the output signal E1 has a difference so as to become smaller near the angle of 90 degrees, but the output signal E1, the output signal H1, Has a high positive correlation (high correlation coefficient). In Table 2, the description “less than 1” indicates that the correlation coefficient is large. Thus, when the positive correlation is high, the correlation between the output signals received by the two antennas is also high. In other words, the correlation between the information included in the output signal E1 of the electric field receiving antenna 302 and the information included in the output signal H1 of the magnetic field receiving antenna 305 is high.

アレー信号処理を行う場合、出力信号E1と出力信号H1とのように相関の高い出力信号もすべて含めて取り扱うことができる。但し、情報量の観点では、相関が高い2つの出力信号のうちのいずれか一方を用いれば情報量を維持することができる。   When array signal processing is performed, all output signals with high correlation, such as the output signal E1 and the output signal H1, can be handled. However, from the viewpoint of the amount of information, the amount of information can be maintained by using one of the two output signals having a high correlation.

同様に、図4(b)に表す出力信号E2の受信パターンは、角度0、180、360度にヌルを有する。また、図4(e)に表すように、出力信号H2の受信パターンも、角度0、180、360度にヌルを有する。このように、出力信号E2と出力信号H2とは、受信パターン応答の符号が反対であるので、負の相関が高いことになる、すなわち、負の相関が高い2つの出力信号のうちのいずれか一方を用いれば情報量を維持することができる。なお、上記以外の組み合わせにおいて、相関係数は小さくなる。(表2)において、「0」なる記載は、相関係数が小さいことを表す。   Similarly, the reception pattern of the output signal E2 shown in FIG. 4B has nulls at angles 0, 180, and 360 degrees. As shown in FIG. 4E, the reception pattern of the output signal H2 also has nulls at angles of 0, 180, and 360 degrees. As described above, since the output signal E2 and the output signal H2 have opposite signs of the reception pattern response, the negative correlation is high, that is, one of the two output signals having a high negative correlation. If one is used, the amount of information can be maintained. In other combinations, the correlation coefficient is small. In Table 2, “0” indicates that the correlation coefficient is small.

さらに、出力信号H3の受信パターンは受信しないので、出力信号E3が選択される。従って、偏波Eθに対しては、出力信号E1およびH1のいずれかと、出力信号E2およびH2のいずれかと、出力信号E3と、を用いてアレー信号処理をすればよい。   Further, since the reception pattern of the output signal H3 is not received, the output signal E3 is selected. Therefore, for the polarization Eθ, array signal processing may be performed using one of the output signals E1 and H1, one of the output signals E2 and H2, and the output signal E3.

図5(a)〜(f)は、角度φ、θに対する偏波Eφの受信パターンの応答図である。また、(表3)は、偏波Eφに対する出力信号の相関を表す。   5A to 5F are response diagrams of reception patterns of the polarization Eφ with respect to the angles φ and θ. Table 3 shows the correlation of the output signal with respect to the polarization Eφ.


Figure 2015136045
Figure 2015136045

なお、本図において、電界アンテナの受信感度と磁界アンテナの受信感度との比ωは、1とする。図5(a)に表す電界受信アンテナ1の出力信号E1の受信パターンは、角度0、180、360度において、受信感度のないヌルが存在する。   In this figure, the ratio ω between the reception sensitivity of the electric field antenna and the reception sensitivity of the magnetic field antenna is 1. In the reception pattern of the output signal E1 of the electric field receiving antenna 1 shown in FIG. 5A, nulls having no reception sensitivity exist at angles of 0, 180, and 360 degrees.

また、図5(d)に表す出力信号H1の受信パターンも、角度0、180、360度にヌルが存在する。すなわち、出力信号E1とH1とは、正の相関が高い。このように、正の相関が高い場合、2つのアンテナで受信した出力信号の間の相関も高くなる。アレー信号処理を行う場合、出力信号E1とH1とのように、相関の高い出力信号もすべて含めて取り扱うことができる。但し、情報量の観点では、相関が高い2つの出力信号のうちのいずれか一方を用いれば必要な情報量を維持することができる。   Also, the reception pattern of the output signal H1 shown in FIG. 5D has nulls at angles of 0, 180, and 360 degrees. That is, the output signals E1 and H1 have a high positive correlation. Thus, when the positive correlation is high, the correlation between the output signals received by the two antennas is also high. When performing array signal processing, all output signals with high correlation, such as the output signals E1 and H1, can be handled. However, from the viewpoint of the amount of information, the required amount of information can be maintained if one of the two output signals having high correlation is used.

同様に、図5(b)に表す出力信号E2受信パターンは、角度90、270度にヌルを有する。また、図5(e)に表すように、出力信号H2の受信パターンも、角度90、270度にヌルを有する。このように、出力信号E2とH2とは、受信パターンの符号は、反対であるので、負の相関が高い(相関係数が大きい)ことになる。   Similarly, the output signal E2 reception pattern shown in FIG. 5B has nulls at angles of 90 and 270 degrees. Further, as shown in FIG. 5E, the reception pattern of the output signal H2 also has nulls at angles of 90 and 270 degrees. Thus, the output signals E2 and H2 are opposite in sign of the reception pattern, and therefore have a high negative correlation (a large correlation coefficient).

なお、上記以外の組み合わせにおいて、相関は低くなる。さらに、出力信号E3の受信パターンは受信しないので、出力信号H3が選択される。従って、偏波Eφに対しては、出力信号E1およびH1のいずれかと、出力信号E2およびH2のいずれかと、出力信号H3と、を用いてアレー信号処理をすればよい。   Note that the correlation is low in combinations other than the above. Further, since the reception pattern of the output signal E3 is not received, the output signal H3 is selected. Therefore, for the polarization Eφ, array signal processing may be performed using any one of the output signals E1 and H1, any one of the output signals E2 and H2, and the output signal H3.

図4および図5で説明したように、受信パターンから、出力信号の間の相関係数が推定可能である。このため、あらかじめ受信パターンが既知であれば、同時に選択することにならない2つの出力信号に対して、相関係数を算出しなくともよい。   As described with reference to FIGS. 4 and 5, the correlation coefficient between the output signals can be estimated from the reception pattern. For this reason, if the reception pattern is known in advance, the correlation coefficient need not be calculated for two output signals that are not selected simultaneously.

到来波は、一般には斜め偏波や楕円偏波などであり、偏波Eθ成分と偏波Eφ成分とを含む。この場合の受信パターンは、図4に表す受信パターン応答と、図5に表す受信パターン応答と、を到来波の偏波状態に合わせ、組み合わせて算出される。   The incoming wave is generally obliquely polarized or elliptically polarized, and includes a polarization Eθ component and a polarization Eφ component. The reception pattern in this case is calculated by combining the reception pattern response shown in FIG. 4 and the reception pattern response shown in FIG. 5 according to the polarization state of the incoming wave.

たとえば、偏波Eθと偏波Eφとが同一振幅かつ同一位相である斜め45度偏波の場合を考える。このとき、偏波Eθの応答値と偏波Eφの応答値とを加算して、2で除した値が応答値である。たとえば、電界受信アンテナに関しては偏波Eφの応答値がゼロなので、(−sinθ)/2となる。また、磁界受信アンテナに関しては、偏波Eθの応答がゼロなので、(sinθ)/2となる。但しω=1としている。出力信号E3の受信パターンと、出力信号H3の受信パターンと、の相関係数はマイナス1であり、相関係数の絶対値が大きい。このため、どちらか一方のアンテナに対応する出力信号を用いればよい。斜め偏波において、残りの4つのアンテナにおいて、電界受信アンテナ302と磁界受信アンテナ305と相関係数が大きく、電界受信アンテナ303と磁界受信アンテナ306との相関係数が大きい。   For example, consider a case where the polarization Eθ and the polarization Eφ are oblique 45-degree polarized waves having the same amplitude and the same phase. At this time, the response value is the value obtained by adding the response value of the polarization Eθ and the response value of the polarization Eφ and dividing by two. For example, for the electric field receiving antenna, since the response value of the polarization Eφ is zero, (−sin θ) / 2 is obtained. For the magnetic field receiving antenna, since the response of the polarization Eθ is zero, (sin θ) / 2 is obtained. However, ω = 1. The correlation coefficient between the reception pattern of the output signal E3 and the reception pattern of the output signal H3 is minus 1, and the absolute value of the correlation coefficient is large. For this reason, an output signal corresponding to one of the antennas may be used. In the oblique polarization, the remaining four antennas have a large correlation coefficient between the electric field receiving antenna 302 and the magnetic field receiving antenna 305, and a large correlation coefficient between the electric field receiving antenna 303 and the magnetic field receiving antenna 306.

第1の実施形態では、出力信号の間の相関係数ρEiHjを算出し、相関係数ρEiHjが最も小さくなる組み合わせの3つの出力信号に含まれる情報量が、選択された3つのアンテナに含まれていることになる。3つのアンテナの情報量は、6つのアンテナの情報量と同等である。このため、アレー信号処理において、偏波推定と到来方向推定とが可能となり、推定精度も維持される。6つのアンテナからの6つの出力信号を用いてアレー信号処理を行うのと比較すると、3つの出力信号を用いる第1の実施形態では信号処理の負荷が低減される。 In the first embodiment, the correlation coefficient ρ EiHj between the output signals is calculated, and the amount of information included in the three output signals of the combination having the smallest correlation coefficient ρ EiHj is stored in the three selected antennas. Will be included. The information amount of the three antennas is equivalent to the information amount of the six antennas. For this reason, in the array signal processing, polarization estimation and arrival direction estimation are possible, and estimation accuracy is maintained. Compared to performing array signal processing using six output signals from six antennas, the load of signal processing is reduced in the first embodiment using three output signals.

なお、ベクターアンテナA(j=1〜N)の受信パターンの応答が既知でない場合がある。たとえば、アンテナ間の相互結合や、アンテナを固定する固定器の影響などにより、設置環境が変化すると受信パターンが既知ではなくなる。アレーアンテナ装置を設置後に受信パターンを測定できる場合はその測定結果を用いることができる。ところが、波長が数十m〜数kmなどと長くなると、測定が困難となる。その場合、正確な受信パターンを求めることはできないので、出力信号間の相関係数を直接算出することにより、精度良く出力信号の選択ができる。 Note that the response of the reception pattern of the vector antenna A j (j = 1 to N) may not be known. For example, if the installation environment changes due to the mutual coupling between antennas or the influence of a fixing device that fixes the antenna, the reception pattern becomes unknown. If the reception pattern can be measured after the array antenna device is installed, the measurement result can be used. However, when the wavelength is as long as several tens of meters to several kilometers, measurement becomes difficult. In this case, since an accurate reception pattern cannot be obtained, the output signal can be selected with high accuracy by directly calculating the correlation coefficient between the output signals.

図6は、比較例にかかるアレーアンテナ装置の構成図である。
比較例のアレーアンテナ装置は、N個のベクターアンテナB(j=1〜N)と、アレー信号処理部204と、を含むが、出力信号選択部を含まない。それぞれのベクターアンテナB(j=1〜N))を構成する複数のアンテナからの出力信号は、そのままアレー信号処理部204に入力され、信号処理される。このため、信号処理の負荷は、削減されない。
FIG. 6 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to a comparative example.
The array antenna apparatus of the comparative example includes N vector antennas B j (j = 1 to N) and an array signal processing unit 204, but does not include an output signal selection unit. Output signals from a plurality of antennas constituting each vector antenna B j (j = 1 to N)) are directly input to the array signal processing unit 204 and subjected to signal processing. For this reason, the load of signal processing is not reduced.

(第2の実施形態)
図7(a)〜(d)は、第2の実施形態にかかるアレーアンテナ装置に用いるベクターアンテナの模式斜視図である。すなわち、図7(a)は3つの電界受信アンテナからなるベクターアンテナ311、図7(b)〜(d)はベクターアンテナを構成する電界受信アンテナ312、313、314の模式斜視図である。
(Second Embodiment)
FIGS. 7A to 7D are schematic perspective views of a vector antenna used in the array antenna apparatus according to the second embodiment. 7A is a schematic perspective view of a vector antenna 311 including three electric field receiving antennas, and FIGS. 7B to 7D are schematic perspective views of electric field receiving antennas 312, 313, and 314 constituting the vector antenna.

図4、5において説明を行ったように、電界受信アンテナの受信パターンE1と磁界受信アンテナの受信パターンH1との相関は高い。また、電界受信アンテナの受信パターンE2と磁界受信アンテナの受信パターンH2との相関も、任意の偏波を想定した場合に高くなる。このため、電界受信アンテナ312、313、314からの出力信号のみを選択しても必要な情報量は維持される。   4 and 5, the correlation between the reception pattern E1 of the electric field reception antenna and the reception pattern H1 of the magnetic field reception antenna is high. Further, the correlation between the reception pattern E2 of the electric field reception antenna and the reception pattern H2 of the magnetic field reception antenna is also high when an arbitrary polarization is assumed. For this reason, even if only the output signals from the electric field receiving antennas 312, 313, and 314 are selected, the necessary amount of information is maintained.

偏波推定は、直交する2つの受信アンテナからの2つの出力信号が少なくとも必要である。3つの出力信号から2つの出力信号を選択する組み合わせは3通りある。この3通りの組み合わせに対して、出力信号間の相関係数を算出し、相関係数が最も小さい組み合わせに対応する出力信号を選択すればよい。あるいは、あらかじめ相関係数に閾値を設け、閾値以下となる出力信号を選択してもよい。順番に相関係数を算出する場合、閾値を設けると、相関係数を全て算出する必要がなく、算出時間を短縮できる。   Polarization estimation requires at least two output signals from two orthogonal receive antennas. There are three combinations for selecting two output signals from the three output signals. For these three combinations, a correlation coefficient between output signals may be calculated, and an output signal corresponding to the combination having the smallest correlation coefficient may be selected. Alternatively, a threshold value may be provided for the correlation coefficient in advance, and an output signal that is equal to or less than the threshold value may be selected. When the correlation coefficients are calculated in order, if a threshold is provided, it is not necessary to calculate all the correlation coefficients, and the calculation time can be shortened.

第2の実施形態により、出力信号のデータ数が削減される。アレーアンテナ装置の構成の簡素化、軽量化、低コスト化、アレー信号処理の計算負荷削減が可能となる。また、特定の到来波を想定した場合、直交するアンテナの出力信号を2つ用いるので、偏波推定が可能となる。また、周波数がGHz帯では、電界受信アンテナのみとすると、ベクターアンテナを小型化することができる。   According to the second embodiment, the number of data of the output signal is reduced. It is possible to simplify the configuration of the array antenna device, reduce the weight, reduce the cost, and reduce the calculation load of the array signal processing. Also, assuming a specific incoming wave, polarization output can be estimated because two orthogonal antenna output signals are used. In addition, when the frequency is in the GHz band, the vector antenna can be reduced in size by using only the electric field receiving antenna.

(第3の実施形態)
図8(a)〜(d)は、第3の実施形態にかかるアレーアンテナ装置に用いるベクターアンテナの模式斜視図である。すなわち、図8(a)は3つの磁界受信アンテナからなるベクターアンテナ315、図8(b)〜(d)はベクターアンテナを構成する磁界受信アンテナ、の模式斜視図である。
(Third embodiment)
FIGS. 8A to 8D are schematic perspective views of a vector antenna used in the array antenna apparatus according to the third embodiment. 8A is a schematic perspective view of a vector antenna 315 including three magnetic field receiving antennas, and FIGS. 8B to 8D are schematic perspective views of magnetic field receiving antennas constituting the vector antenna.

図4、5において説明を行ったように、電界受信アンテナと磁界受信アンテナとの相関は高い。このため、磁界受信アンテナ316、317、318からの出力信号のみを選択しても必要な情報量は維持される。偏波推定は、直交する2つの受信アンテナからの2つの出力信号が少なくとも必要である。3つの出力信号から2つに出力信号を選択する組み合わせは3通りある。   As described in FIGS. 4 and 5, the correlation between the electric field receiving antenna and the magnetic field receiving antenna is high. For this reason, even if only the output signals from the magnetic field receiving antennas 316, 317, 318 are selected, the necessary amount of information is maintained. Polarization estimation requires at least two output signals from two orthogonal receive antennas. There are three combinations for selecting two output signals from three output signals.

この3通りの組み合わせに対して、出力信号間の相関係数を算出し、相関係数が最も小さい組み合わせに対応する出力信号を選択すればよい。あるいは、あらかじめ相関係数に閾値を設け、閾値以下となる出力信号を選択してもよい。順番に相関係数を算出する場合、閾値を設けると、相関係数を全て算出する必要がなく、算出時間を短縮できる。   For these three combinations, a correlation coefficient between output signals may be calculated, and an output signal corresponding to the combination having the smallest correlation coefficient may be selected. Alternatively, a threshold value may be provided for the correlation coefficient in advance, and an output signal that is equal to or less than the threshold value may be selected. When the correlation coefficients are calculated in order, if a threshold is provided, it is not necessary to calculate all the correlation coefficients, and the calculation time can be shortened.

周波数がkHz〜MHzの領域では、漏洩電磁界強度測定などで用いられているように、磁界アンテナであるループアンテナを用いればよい。この場合、アンテナからの距離が短い近傍領域は、磁界振幅が電界振幅よりも大きい。このため、樹木や動物などの誘電体が近傍にあっても。特性が変化しにくい利点がある。   In a frequency range of kHz to MHz, a loop antenna that is a magnetic field antenna may be used as used in leakage electromagnetic field strength measurement and the like. In this case, the magnetic field amplitude is larger than the electric field amplitude in the vicinity region where the distance from the antenna is short. For this reason, even if dielectrics such as trees and animals are nearby. There is an advantage that the characteristics hardly change.

第3の実施形態により、アレーアンテナ装置の構成の簡素化、軽量化、低コスト化、アレー信号処理の負荷削減が可能となる。また、電子機器などから生じる雑音の波源が電界アンテナの場合、外来雑音は電界的性質を有する。特に、雑音波源とアンテナとの距離が近い場合には、この現象が強まる。受信アンテナを磁界アンテナとすると、電界的性質を有する外来雑音に対する感度を低減し、外来雑音の影響を低減できる。このように、利用条件によって、磁界受信アンテナおよび電界受信アンテナのうちのいずれかを選択できる。   According to the third embodiment, it is possible to simplify the configuration of the array antenna device, reduce the weight, reduce the cost, and reduce the load of the array signal processing. In addition, when the wave source of noise generated from an electronic device or the like is an electric field antenna, the external noise has electric field properties. In particular, this phenomenon becomes stronger when the distance between the noise wave source and the antenna is short. When the reception antenna is a magnetic field antenna, the sensitivity to external noise having electric field characteristics can be reduced, and the influence of external noise can be reduced. Thus, either a magnetic field receiving antenna or an electric field receiving antenna can be selected depending on the use conditions.

(第4の実施形態)
第4の実施形態にかかるアレーアンテナ装置は、空間的に直交する3つの電界受信アンテナおよび空間的に直交する3つの磁界受信アンテナから3つのアンテナ素子を選択して構成されるベクターアンテナAj(j=1〜N)をN個有している。それぞれのベクターアンテナにおいて、3つの出力信号から相関係数の値があらかじめ設定された閾値以下となる2つの出力信号を選択し、選択された2つの出力信号を用いてアレー信号処理を行う。
(Fourth embodiment)
The array antenna apparatus according to the fourth embodiment includes a vector antenna Aj (j configured by selecting three antenna elements from three spatially orthogonal electric field receiving antennas and three spatially orthogonal magnetic field receiving antennas. = 1 to N). In each vector antenna, two output signals whose correlation coefficients are equal to or less than a preset threshold value are selected from the three output signals, and array signal processing is performed using the two selected output signals.

第4の実施形態では、ベクターアンテナ毎に、電界受信アンテナと磁界受信アンテナとの組み合わせを変えてもよい。この場合には、設置環境によって制限を受けるベクターアンテナの設置スペースに合わせて、受信アンテナを選択することが一層容易になる。また、到来方向の角度範囲が制限される場合、電界受信アンテナと磁界受信アンテナとを組み合わせてベクターアンテナを構成した方がよい場合がある。第4の実施形態により、到来方向によっては、電界受信アンテナと磁界受信アンテナとの両方を選択することで受信感度を高めることができる。   In the fourth embodiment, the combination of the electric field receiving antenna and the magnetic field receiving antenna may be changed for each vector antenna. In this case, it becomes easier to select the receiving antenna in accordance with the installation space of the vector antenna that is restricted by the installation environment. When the angle range of the arrival direction is limited, it may be better to configure the vector antenna by combining the electric field receiving antenna and the magnetic field receiving antenna. According to the fourth embodiment, depending on the direction of arrival, the reception sensitivity can be increased by selecting both the electric field receiving antenna and the magnetic field receiving antenna.

(第5の実施形態)
第5の実施形態にかかるアレーアンテナ装置は、空間的に直交する3つの電界受信アンテナおよび空間的に直交する3つの磁界受信アンテナから4つ以上のアンテナを選択して構成されるベクターアンテナA(j=1〜N)をN(2以上の整数)個有している。それぞれのベクターアンテナA(j=1〜N)において、4つ以上の出力信号から相関係数の値があらかじめ設定された閾値以下となる3つの出力信号を選択し、選択された2つの出力信号を用いてアレー信号処理を行う。
(Fifth embodiment)
The array antenna apparatus according to the fifth embodiment is a vector antenna A j configured by selecting four or more antennas from three spatially orthogonal electric field receiving antennas and three spatially orthogonal magnetic field receiving antennas. N (j is an integer greater than or equal to 2) (j = 1 to N). In each vector antenna A j (j = 1 to N), three output signals whose correlation coefficient values are below a preset threshold value are selected from four or more output signals, and the two selected outputs Array signal processing is performed using the signal.

第5の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号の数は、第4の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号の数(3つ)よりも多い。選択された出力信号間の相関係数は小さいので、出力信号に含まれる情報量はより多くできる。この結果、到来波の方向や偏波等の推定精度を高めることができる。   The number of output signals of the array antenna apparatus according to the fifth embodiment is larger than the number of output signals (three) of the array antenna apparatus according to the fourth embodiment. Since the correlation coefficient between the selected output signals is small, the amount of information included in the output signal can be increased. As a result, the estimation accuracy of the direction of the incoming wave, the polarization, etc. can be improved.

(第6の実施形態)
図9は、第6の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号選択部の作用を表すフロー図である。
第6の実施形態では、出力信号選択部104は、受信パターン相関係数ρPTNを算出することにより、出力信号を絞り込む。なお、6つの出力信号から3つの出力信号を選択するものとして、説明するが、本発明はこれに限定されない。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the output signal selection unit of the array antenna apparatus according to the sixth embodiment.
In the sixth embodiment, the output signal selection unit 104 narrows down the output signal by calculating the reception pattern correlation coefficient ρ PTN . In addition, although demonstrated as what selects three output signals from six output signals, this invention is not limited to this.

まず、アンテナ間の受信パターン相関係数ρPTNを算出する(S200)。アンテナ間の受信パターン相関係数ρPTNは、たとえば、式(5)で表すことができる。 First, a reception pattern correlation coefficient ρ PTN between antennas is calculated (S200). The reception pattern correlation coefficient ρ PTN between the antennas can be expressed by, for example, Expression (5).


Figure 2015136045
Figure 2015136045

式(5)において、Aθ1(Ω)は、偏波Eθの1つ目のアンテナ受信パターンを表す。Aθ2は、偏波Eθの2つ目のアンテナ受信パターンを表す。Aφ1は、偏波Eφの1つ目のアンテナ受信パターンを表す。Aφ2は、偏波Eφの2つ目のアンテナ受信パターンを表す。式(5)に表す受信パターン相関係数ρPTNの最大値は1、最小値は0である。Aθ1、Aθ2、Aφ1、Aφ2は、角度θ、φの関数となる。 In equation (5), A θ1 (Ω) represents the first antenna reception pattern of the polarization Eθ. A θ2 represents the second antenna reception pattern of the polarization Eθ. A φ1 represents the first antenna reception pattern of the polarization Eφ. A φ2 represents the second antenna reception pattern of the polarization Eφ. The maximum value of the reception pattern correlation coefficient ρ PTN represented in Expression (5) is 1 and the minimum value is 0. A θ1 , A θ2 , A φ1 and A φ2 are functions of the angles θ and φ.

次に、受信パターン相関係数ρPTNに対する閾値を設定する(S202)。閾値は、実験的に決めることができる。たとえば、パターン相関係数ρPTNと到来方向推定精度との関係をあらかじめ求めておい、必要な到来方向推定精度を満たす範囲のパターン相関係数ρPTNから、閾値を決定することができる。 Next, a threshold for the reception pattern correlation coefficient ρ PTN is set (S202). The threshold value can be determined experimentally. For example, the relationship between the pattern correlation coefficient ρ PTN and the arrival direction estimation accuracy is obtained in advance, and the threshold value can be determined from the pattern correlation coefficient ρ PTN in a range that satisfies the required arrival direction estimation accuracy.

このようにして、受信パターン相関係数ρPTNが閾値以上となる出力信号を含まない条件で、6つの出力信号から3つの出力信号を選ぶ組み合わせを決定する(S204)。ステップS204により、その後のステップにおける組み合わせ数が削減できる。たとえば、図6または図7の受信パターンの場合、出力信号E1およびH1のうちのいずれか一方を選択する2通り、出力信号E2およびH2のいずれか一方を選択する2通り、出力信号E3およびH3のいずれか一方を選択する2通り、があるので、合計8通りに削減できる。出力信号を6つの中から3つを選択する組み合わせは、20通り()であるから、大幅な削減が可能となる。 In this manner, a combination for selecting three output signals from the six output signals is determined under a condition that does not include an output signal whose reception pattern correlation coefficient ρ PTN is equal to or greater than the threshold (S204). By step S204, the number of combinations in the subsequent steps can be reduced. For example, in the case of the reception pattern of FIG. 6 or FIG. 7, two ways of selecting one of the output signals E1 and H1, two ways of selecting one of the output signals E2 and H2, and two output signals E3 and H3. Since there are two ways to select one of these, a total of eight ways can be reduced. Since there are 20 ( 6 C 3 ) combinations for selecting three of the six output signals, a significant reduction is possible.

次に、それぞれの組み合わせ内の出力信号間の相関係数ρEiHj(i=1、2、3、j=1、2、3)を算出する(S206)。次に、それぞれの組み合わせ内の相関係数ρEiHjの最大値を、それぞれの組み合わせの代表相関係数と設定する(S208)。次に、代表相関係数が最小となる組み合わせに含まれる3つの出力信号を選択する(S210)。 Next, a correlation coefficient ρ EiHj (i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3) between output signals in each combination is calculated (S206). Next, the maximum value of the correlation coefficient ρ EiHj in each combination is set as the representative correlation coefficient of each combination (S208). Next, three output signals included in the combination having the smallest representative correlation coefficient are selected (S210).

第6の実施形態により、到来方向に依存する受信感度を高めることができる。また、処理時間の短縮、低コストかが可能となる。   According to the sixth embodiment, reception sensitivity depending on the arrival direction can be increased. In addition, the processing time can be shortened and the cost can be reduced.

(第7の実施形態)
図10は、第7の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号選択部の作用を表すフロー図である。
第7の実施形態では、出力信号選択部104は、出力電力を算出することにより出力信号を選択して絞り込む。なお、6つの出力信号から3つの出力信号を選択するものとして、説明するが、本発明はこれに限定されない。
(Seventh embodiment)
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the output signal selection unit of the array antenna apparatus according to the seventh embodiment.
In the seventh embodiment, the output signal selection unit 104 selects and narrows down the output signals by calculating the output power. In addition, although demonstrated as what selects three output signals from six output signals, this invention is not limited to this.

まず、アンテナ素子の出力電力を算出する(S300)。次に、出力電力に対する閾値を設定する(S302)。 なお、出力電力閾値は、適用する条件によって、あらかじめ事前測定を行い、決定することができる。   First, the output power of the antenna element is calculated (S300). Next, a threshold for output power is set (S302). Note that the output power threshold value can be determined by performing preliminary measurement in advance depending on the conditions to be applied.

次に、出力電力が閾値以下となるアンテナ出力信号を含まない条件で、6つの出力信号から3つの出力信号を選択する組み合わせを設定する(S304)。次に、それぞれの組み合わせ内の出力信号間の相関係数ρEiHjを算出する(S306)。 Next, the combination which selects three output signals from six output signals is set on the conditions which do not contain the antenna output signal from which output power becomes below a threshold value (S304). Next, a correlation coefficient ρ EiHj between the output signals in each combination is calculated (S306).

次に、それぞれの組み合わせの相関係数ρEiHjの最大値を、それぞれの組み合わせの代表相関係数と設定する(S308)。次に、代表相関係数が最小となる組み合わせに含まれる3つの出力信号を選択する(S310)。 Next, the maximum value of the correlation coefficient ρ EiHj of each combination is set as the representative correlation coefficient of each combination (S308). Next, three output signals included in the combination with the smallest representative correlation coefficient are selected (S310).

電界受信アンテナと磁界受信アンテナとは、無指向性ではないため、受信感度の低い角度範囲が生じる。到来波が受信感度の低い方向にある場合を想定すると、出力信号に含まれる到来波電力が小さくなる。この場合、出力信号自体の電力も小さい。   Since the electric field reception antenna and the magnetic field reception antenna are not omnidirectional, an angle range with low reception sensitivity is generated. Assuming that the incoming wave is in the direction of low reception sensitivity, the incoming wave power included in the output signal is reduced. In this case, the power of the output signal itself is also small.

出力信号には、必ず雑音が含まれている。このため、出力信号に含まれる到来波の情報が雑音に埋もれてしまう場合がある。受信感度の低いアンテナからの出力信号と、受信感度の高いアンテナ素子からの出力信号と、の間で、雑音の相関は低く、到来波の情報に関係なく、相関関数ρEiHjは小さくなることがある。このため、出力信号の相関係数ρEiHjだけで出力信号を選択すると、受信感度の低いアンテナが常に選択される可能性がある。 The output signal always includes noise. For this reason, the information on the incoming wave included in the output signal may be buried in noise. Between the output signal from the antenna with low reception sensitivity and the output signal from the antenna element with high reception sensitivity, the correlation of noise is low, and the correlation function ρ EiHj may be small regardless of the information of the incoming wave. is there. For this reason, when an output signal is selected only by the correlation coefficient ρ EiHj of the output signal, there is a possibility that an antenna with low reception sensitivity is always selected.

本実施形態では、あらかじめ設定した出力電力の閾値以上の出力信号のみを選択し、到来波に対して受信感度の低いアンテナを除き受信感度の高いアンテナからの出力信号でアレー信号処理を行うことができる。このため、出力信号に含まれる雑音電力に比較して、出力信号に含まれる到来波電力の比が改善され、アレー信号処理の推定精度が向上する。   In the present embodiment, it is possible to select only an output signal that is equal to or higher than a preset output power threshold value, and to perform array signal processing with an output signal from an antenna with high reception sensitivity except for an antenna with low reception sensitivity with respect to an incoming wave. it can. For this reason, compared with the noise power included in the output signal, the ratio of the incoming wave power included in the output signal is improved, and the estimation accuracy of the array signal processing is improved.

(第8の実施形態)
図11は、第8の実施形態にかかるアレーアンテナ装置の出力信号選択部の作用を表すフロー図である。
第8の実施形態では、出力信号選択部104は、雑音電力を算出することにより出力信号を選択する。なお、6つの出力信号から3つの出力信号を選択するものとして、説明するが、本発明はこれに限定されない。
(Eighth embodiment)
FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the output signal selection unit of the array antenna apparatus according to the eighth embodiment.
In the eighth embodiment, the output signal selection unit 104 selects an output signal by calculating noise power. In addition, although demonstrated as what selects three output signals from six output signals, this invention is not limited to this.

まず、それぞれのアンテナの雑音電力を算出する(S400)。次に、雑音電力に対する閾値を設定する(S402)。   First, the noise power of each antenna is calculated (S400). Next, a threshold for noise power is set (S402).

次に、雑音電力が閾値以上となる出力信号を含まない条件で、6つの出力信号から3つの出力信号を選択する組み合わせを設定する(S404)。次に、それぞれの組み合わせ内の出力信号間の相関係数ρEiHjを算出する(S406)。 Next, a combination for selecting three output signals from the six output signals is set under a condition that does not include an output signal whose noise power is equal to or greater than the threshold (S404). Next, a correlation coefficient ρ EiHj between the output signals in each combination is calculated (S406).

次に、それぞれの組み合わせ内の相関係数ρEiHjの最大値を、それぞれの組み合わせの代表相関係数と設定する(S408)。次に、代表相関係数が最小となる組み合わせに含まれる3つの出力信号を選択する(S410)。 Next, the maximum value of the correlation coefficient ρ EiHj in each combination is set as the representative correlation coefficient of each combination (S408). Next, three output signals included in the combination having the smallest representative correlation coefficient are selected (S410).

出力電力に含まれる雑音は、アレーアンテナ装置内部で発生した熱雑音と、アンテナへ到来する外来雑音との両方を含む。外来雑音とは、電子機器からの不要放射である都市雑音や、雷などを波源とする空電雑音などを含む。これらは、形態電話の通信などには影響しなくても、微弱な到来波の受信に対して無視できない場合がある。アレーアンテナ装置の設置場所や、観測周波数によって影響の度合いは変わるが、無視できない場合がある。外来雑音が強い場合には、雑音電力の大きな出力信号を除くことで、出力信号に含まれる雑音電力に比べ出力信号に含まれる到来波電力の比が改善され、アレー信号処理の推定精度が改善される。   The noise included in the output power includes both thermal noise generated inside the array antenna device and external noise arriving at the antenna. External noise includes urban noise, which is unnecessary radiation from electronic equipment, and aerial noise using lightning as a wave source. These may not be negligible for the reception of weak incoming waves, even if they do not affect the communication of the form phone. Although the degree of influence varies depending on the installation location of the array antenna device and the observation frequency, it may not be ignored. When the external noise is strong, by removing the output signal with large noise power, the ratio of the incoming wave power contained in the output signal is improved compared to the noise power contained in the output signal, and the estimation accuracy of the array signal processing is improved. Is done.

なお、到来波を受信した状態で雑音電力を推定することができる。たとえば、出力信号の周波数スペクトラムを算出し、このスペクトラムから雑音電力を推定する。到来波が無変調波や振幅変調波のように、到来波の周波数帯域幅が制限されている場合、この周波数帯域以外の周波数の強度から雑音レベルを推定できる。   Note that noise power can be estimated in a state where an incoming wave is received. For example, the frequency spectrum of the output signal is calculated, and the noise power is estimated from this spectrum. When the frequency bandwidth of the incoming wave is limited such that the incoming wave is an unmodulated wave or an amplitude-modulated wave, the noise level can be estimated from the intensity of the frequency other than this frequency band.

図12は、時間や周波数に対応させて雑音電力と雑音電力閾値とをあらかじめ設定する場合のフロー図である。
まず、それぞれのアンテナ素子の雑音電力をあらかじめ、時間および周波数に対応させて設定する(S500)。次に、観測時間および観測周波数に対応させて、それぞれのアンテナ素子の雑音電力を設定する(S502)。
FIG. 12 is a flowchart when the noise power and the noise power threshold are set in advance corresponding to time and frequency.
First, the noise power of each antenna element is set in advance corresponding to time and frequency (S500). Next, the noise power of each antenna element is set corresponding to the observation time and the observation frequency (S502).

次に、観測時間および観測周波数に対応させて、雑音電力に対する閾値を設定する(S504)。次に、雑音電力が閾値以上となるアンテナ出力信号を含まない条件で、6つに出力信号から3つの出力信号を選択する組み合わせを設定する(S506)。   Next, a threshold for noise power is set in correspondence with the observation time and the observation frequency (S504). Next, a combination for selecting three output signals from the output signals is set to six under the condition that the antenna output signal whose noise power is equal to or greater than the threshold is not included (S506).

それぞれの組み合わせ内の出力信号間の相関係数ρEiHjを算出する(S508)。次に、それぞれの組み合わせ内の相関係数ρEiHjの最大値を、それぞれの組み合わせの代表相関係数と設定する(S510)。次に、代表相関係数が最小となる組み合わせに含まれる3つの出力信号を選択する(S512)。 A correlation coefficient ρ EiHj between the output signals in each combination is calculated (S508). Next, the maximum value of the correlation coefficient ρ EiHj in each combination is set as the representative correlation coefficient of each combination (S510). Next, three output signals included in the combination having the smallest representative correlation coefficient are selected (S512).

このように出力信号の選択に制限を加えることにより、雑音電力の大きな出力信号を用いない選択が可能となる。この結果、出力信号に含まれる雑音電力に比べて、出力信号に含まれる到来波電力の比が改善され、アレー信号処理の推定精度が改善される。また、到来波の変調方式が不明な場合に雑音電力が推定しにくい場合があるが、この場合でも雑音電力と雑音電力閾値を設定することが可能となる。   By limiting the selection of the output signal in this way, it is possible to select without using an output signal with a large noise power. As a result, the ratio of the incoming wave power included in the output signal is improved compared to the noise power included in the output signal, and the estimation accuracy of the array signal processing is improved. In addition, noise power may be difficult to estimate when the modulation scheme of the incoming wave is unknown, but it is possible to set the noise power and the noise power threshold even in this case.

第1〜第8の実施形態により、信号処理の負荷削減と、到来方向や偏波の向きの推定と、が両立可能なアレーアンテナ装置およびアレーアンテナ信号処理方法が提供される。さらに、本実施形態により、アンテナ較正、推定アルゴリズムの高速化、受信感度の向上、雑音受信の低減、アンテナ装置の小型化・軽量化・低コスト化などが容易となる。さらに、本実施形態は、推定された情報に基づいて、情報を送信するアレーアンテナ装置へも応用可能である。到来波の方向や偏波の向きに合わせて、送信ビームパターンや送信アンテナを選択すれば、通信性能がさらに改善可能となる。このようなアレーアンテナ装置は、レーダー装置などに広く応用可能である。   According to the first to eighth embodiments, an array antenna apparatus and an array antenna signal processing method capable of achieving both a reduction in signal processing load and estimation of an arrival direction and a polarization direction are provided. Furthermore, this embodiment facilitates antenna calibration, speeding up of the estimation algorithm, improvement of reception sensitivity, reduction of noise reception, miniaturization, weight reduction, and cost reduction of the antenna device. Furthermore, the present embodiment can also be applied to an array antenna apparatus that transmits information based on the estimated information. Communication performance can be further improved by selecting a transmission beam pattern and a transmission antenna in accordance with the direction of incoming waves and the direction of polarization. Such an array antenna device can be widely applied to radar devices and the like.

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。たとえば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

以上、本発明の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。これら新規な実施形態は、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ともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

104 出力信号選択部、105 信号処理部、302、303、304 電界受信アンテナ、305、306、307 磁界受信アンテナ、Aj(j=1、・・・、N) ベクターアンテナ、ρEiHi (出力信号)相関係数、E1(t)、E2(t)、E3(t) 電界受信アンテナ出力信号、H1(t)、H2(t)、H3(t) 磁界受信アンテナ出力信号、Eθ 偏波、Eφ 偏波、ρPTN パターン相関係数 104 Output signal selection unit, 105 Signal processing unit, 302 , 303 , 304 Electric field reception antenna, 305, 306, 307 Magnetic field reception antenna, Aj (j = 1,..., N) Vector antenna, ρ EiHi (output signal) Correlation coefficient, E1 (t), E2 (t), E3 (t) Electric field receiving antenna output signal, H1 (t), H2 (t), H3 (t) Magnetic field receiving antenna output signal, Eθ polarization, Eφ polarization Wave, ρ PTN pattern correlation coefficient

Claims (15)

アレー状に配列された複数のベクターアンテナであって、それぞれのベクターアンテナは、空間的に所定角度で互いに交差する3つの電界受信アンテナおよび空間的に所定角度で互いに交差する3つの磁界受信アンテナからM(但し、Mは3以上かつ6以下の整数)個のアンテナを選択して構成される、複数のベクターアンテナと、
前記それぞれのベクターアンテナの出力信号から相関係数があらかじめ設定した閾値以下となる(M−1)個以下の出力信号を選択する出力信号選択部と、
前記(M−1)個以下の出力信号を用いてアレー信号処理を行う信号処理部と、
を備えたアレーアンテナ装置。
A plurality of vector antennas arranged in an array, each vector antenna comprising three electric field receiving antennas spatially intersecting each other at a predetermined angle and three magnetic field receiving antennas spatially intersecting each other at a predetermined angle A plurality of vector antennas configured by selecting M antennas (where M is an integer of 3 or more and 6 or less);
An output signal selection unit that selects (M−1) or less output signals whose correlation coefficient is equal to or less than a preset threshold value from the output signals of the respective vector antennas;
A signal processing unit that performs array signal processing using the (M-1) or less output signals;
Array antenna device equipped with
アレー状に配列された複数のベクターアンテナであって、それぞれのベクターアンテナは、空間的に所定角度で互いに交差する3つの電界受信アンテナおよび空間的に所定角度で互いに交差する3つの磁界受信アンテナを含む、複数のベクターアンテナと、
前記それぞれのベクターアンテナの出力信号から相関関係があらかじめ設定した閾値以下となる3個の出力信号を選択する出力信号選択部と、
前記3個の出力信号を用いてアレー処理信号を行う信号処理部と、
を備えたアレーアンテナ装置。
A plurality of vector antennas arranged in an array, each vector antenna having three electric field receiving antennas spatially intersecting each other at a predetermined angle and three magnetic field receiving antennas spatially intersecting each other at a predetermined angle Including multiple vector antennas,
An output signal selection unit for selecting three output signals whose correlation is equal to or less than a preset threshold value from the output signals of the respective vector antennas;
A signal processing unit for performing an array processing signal using the three output signals;
Array antenna device equipped with
アレー状に配列された複数のベクターアンテナであって、それぞれのベクターアンテナは、空間的に所定角度で互いに交差する3つの電界受信アンテナおよび空間的に所定角度で互いに交差する3つの磁界受信アンテナを含む、複数のベクターアンテナと、
前記それぞれのベクターアンテナの6つの出力信号から3つの出力信号を選択するすべての組み合わせを設定し、前記すべての組み合せにおいて3つの出力信号のうちから選択された2つの出力信号の間の相関係数を3つ算出し、算出された前記3つの相関係数の最大値をそれぞれの組み合わせの代表相関係数とし、前記代表相関係数が最小となる組み合わせに含まれる3つの出力信号を選択する出力信号選択部と、
前記代表相関係数が最小となる前記組み合わせに含まれる前記3つの出力信号を用いてアレー信号処理を行う信号処理部と、
を備えたアレーアンテナ装置。
A plurality of vector antennas arranged in an array, each vector antenna having three electric field receiving antennas spatially intersecting each other at a predetermined angle and three magnetic field receiving antennas spatially intersecting each other at a predetermined angle Including multiple vector antennas,
All combinations for selecting three output signals from the six output signals of the respective vector antennas are set, and a correlation coefficient between two output signals selected from the three output signals in all the combinations , And the maximum value of the calculated three correlation coefficients is set as the representative correlation coefficient of each combination, and the output for selecting the three output signals included in the combination having the minimum representative correlation coefficient is selected. A signal selector;
A signal processing unit that performs array signal processing using the three output signals included in the combination with which the representative correlation coefficient is minimized;
Array antenna device equipped with
アレー状に配列された複数のベクターアンテナであって、それぞれのベクターアンテナは、空間的に所定角度で互いに交差する3つの電界受信アンテナ、または空間的に所定角度で互いに交差する3つの磁界受信アンテナを含む、複数のベクターアンテナと、
前記それぞれのベクターアンテナの3つの出力信号から2つの出力信号が選択される3通りの組み合わせを設定し、それぞれの組み合わせにおける2つの出力信号の間の相関係数が、あらかじめ設定した閾値以下となる組み合わせを選択する出力信号選択部と、
前記それぞれのベクターアンテナにおいて選択された前記組み合わせに含まれる2つの出力信号を用いてアレー信号処理を行う信号処理部と、
を備えたアレーアンテナ装置。
A plurality of vector antennas arranged in an array, each vector antenna being spatially intersecting with each other at a predetermined angle, or three magnetic field receiving antennas spatially intersecting with each other at a predetermined angle Including a plurality of vector antennas,
Three combinations in which two output signals are selected from the three output signals of each vector antenna are set, and the correlation coefficient between the two output signals in each combination is equal to or less than a preset threshold value. An output signal selector for selecting a combination;
A signal processing unit that performs array signal processing using two output signals included in the combination selected in each of the vector antennas;
Array antenna device equipped with
前記所定角度は、略90度である請求項1〜4のいずれか1つに記載のアレーアンテナ装置。   The array antenna apparatus according to claim 1, wherein the predetermined angle is approximately 90 degrees. 前記それぞれのベクターアンテナの前記6つの出力信号のうちの2つの出力信号の間の受信パターンからあらかじめパターン相関係数を算出し、あらかじめ設定したパターン相関係数の閾値以上のパターン相関係数となる2つの出力信号の両方を同時に選択しない請求項1記載のアレーアンテナ装置。   A pattern correlation coefficient is calculated in advance from a reception pattern between two output signals of the six output signals of the respective vector antennas, and becomes a pattern correlation coefficient equal to or greater than a preset pattern correlation coefficient threshold value. 2. The array antenna apparatus according to claim 1, wherein both of the two output signals are not selected simultaneously. 前記それぞれのベクターアンテナの前記6つの出力信号のうちの2つの出力信号の間の受信パターンからあらかじめパターン相関係数を算出し、あらかじめ設定したパターン相関係数の閾値以上のパターン相関係数となる組み合わせを用いない請求項3記載のアレーアンテナ装置。   A pattern correlation coefficient is calculated in advance from a reception pattern between two output signals of the six output signals of the respective vector antennas, and becomes a pattern correlation coefficient equal to or greater than a preset pattern correlation coefficient threshold value. The array antenna apparatus according to claim 3, wherein a combination is not used. 前記出力信号選択部は、あらかじめ設定した閾値以下の電力を有する出力信号を選択しない請求項1〜5のいずれか1つに記載のアレーアンテナ装置。   The array antenna apparatus according to claim 1, wherein the output signal selection unit does not select an output signal having power equal to or less than a preset threshold value. 前記出力信号選択部は、あらかじめ設定した閾値以上の雑音電力を有する出力信号を選択しない請求項1または4に記載のアレーアンテナ装置。   The array antenna apparatus according to claim 1, wherein the output signal selection unit does not select an output signal having noise power equal to or higher than a preset threshold value. 前記出力信号選択部は、あらかじめ設定した閾値以上の雑音電力を有する出力信号を含む組み合わせを選択しない請求項3記載のアレーアンテナ装置。   The array antenna apparatus according to claim 3, wherein the output signal selection unit does not select a combination including an output signal having noise power equal to or higher than a preset threshold value. 前記雑音電力を時間および周波数に対応させてあらかじめ設定しておき、観測時間および観測周波数に応じて、前記アンテナ素子の雑音電力を設定する請求項9または10に記載のアレーアンテナ装置。   The array antenna apparatus according to claim 9 or 10, wherein the noise power is set in advance corresponding to time and frequency, and the noise power of the antenna element is set according to observation time and observation frequency. 前記雑音電力の前記閾値を時間および周波数に対応させてあらかじめ設定しておき、観測時間および観測周波数に応じて前記アンテナ素子の雑音電力閾値を設定する請求項9または10に記載のアレーアンテナ装置。   The array antenna apparatus according to claim 9 or 10, wherein the threshold value of the noise power is set in advance corresponding to time and frequency, and the noise power threshold value of the antenna element is set according to an observation time and an observation frequency. それぞれが3つの電界受信アンテナおよび3つの磁界受信アンテナからM個(Mは、3以上かつ6以下の整数)のアンテナを選択して構成される、複数のベクターアンテナが配列されたアンテナにおけるアレーアンテナ信号処理方法であって、
それぞれのベクターアンテナの6つの出力信号のうちの2つの出力信号の相関係数の閾値をあらかじめ設定し、
前記それぞれのベクターアンテナの出力信号から、前記閾値以下となる(M−1)個以下の出力信号を選択し、
前記(M−1)個以下の出力信号を用いて、アレー信号処理を行うアレーアンテナ信号処理方法。
An array antenna in which a plurality of vector antennas are arranged, each configured by selecting M antennas (M is an integer of 3 or more and 6 or less) from three electric field receiving antennas and three magnetic field receiving antennas. A signal processing method comprising:
A threshold value of a correlation coefficient of two output signals out of six output signals of each vector antenna is set in advance,
From the output signals of the respective vector antennas, select (M−1) or less output signals that are less than or equal to the threshold,
An array antenna signal processing method for performing array signal processing using the (M-1) or less output signals.
それぞれが3つの電界受信アンテナと3つの磁界受信アンテナとを含む、複数のベクターアンテナが配列されたアンテナにおけるアレーアンテナ信号処理方法であって、
それぞれのベクターアンテナから3つの出力信号を選択するすべての組み合わせを設定し、
前記すべての組み合せにおいて3つの出力信号のうちの2つの出力信号の間の相関係数を3つ算出し、算出された前記3つの相関係数の最大値をそれぞれの組み合わせの代表相関係数とし、
前記代表相関係数が最小となる組み合わせに含まれる3つの出力信号を選択し、
前記代表相関係数が最小となる前記組み合わせに含まれる前記3つの出力信号を用いてアレー信号処理を行うアレーアンテナ信号処理方法。
An array antenna signal processing method in an antenna in which a plurality of vector antennas are arranged, each including three electric field receiving antennas and three magnetic field receiving antennas,
Set all combinations to select three output signals from each vector antenna,
In all the combinations, three correlation coefficients between two of the three output signals are calculated, and the calculated maximum value of the three correlation coefficients is used as the representative correlation coefficient of each combination. ,
Select three output signals included in the combination that minimizes the representative correlation coefficient,
An array antenna signal processing method for performing array signal processing using the three output signals included in the combination with which the representative correlation coefficient is minimized.
それぞれが3つの電界受信アンテナ、または3つの磁界受信アンテナを含む、複数のベクターアンテナが配列されたアンテナにおけるアレーアンテナ信号処理方法であって、
前記それぞれのベクターアンテナの3つの出力信号から2つの出力信号が選択される3通りの組み合わせを設定し、
それぞれの組み合わせにおける2つの出力信号の間の相関係数の閾値をあらかじめ設定し、
それぞれの組み合わせにおける相関係数が、前記閾値以下となる組み合わせを選択し、
前記組み合わせに含まれる2つの出力信号を用いてアレー信号処理を行うアレーアンテナ信号処理方法。
An array antenna signal processing method in an antenna in which a plurality of vector antennas are arranged, each including three electric field receiving antennas or three magnetic field receiving antennas,
Set three combinations in which two output signals are selected from the three output signals of each vector antenna,
Pre-set a correlation coefficient threshold between the two output signals in each combination;
Select a combination in which the correlation coefficient in each combination is less than or equal to the threshold,
An array antenna signal processing method for performing array signal processing using two output signals included in the combination.
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