JP3046949B2

JP3046949B2 - 送受信装置

Info

Publication number: JP3046949B2
Application number: JP9288406A
Authority: JP
Inventors: 秀明渡辺; 不二郎島野; 利之中澤; 英晃米倉; 恭史保科; 敬伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 2000-05-29
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JPH11125670A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信、レーダ等の
電波機器における干渉波抑圧手段を備えた送受信装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術として、図１１は、例えば、
「レーダ応用のための同時送受信技術について」、阿
部、米倉、渡辺、平沢、信学技報、ＳＡＮＥ９４−５
８，１９９４に示された干渉波抑圧手段を備えた送受信
装置のブロック図である。図において、１は送信信号発
生手段、２は送信機、２４は送信アンテナ、１４は受信
のための複数の素子アンテナ、１５は複数の受信機、１
６は複数のＡ／Ｄ変換器、１７は複数の乗算器、１８は
複数の減算器、１９は加算器である。

【０００３】次に、上記構成の装置の動作について説明
する。送信信号発生手段によって発生した送信信号は、
送信機２にて増幅され、送信アンテナ２４を通して空間
に放射される。放射された送信波の一部は、干渉波とな
って受信用の複数の素子アンテナ１４で受信される。各
素子アンテナでは、干渉波とともに所望波を受信し、各
素子アンテナに接続されたそれぞれの受信機１５で周波
数変換された後、各受信機に接続されたそれぞれのＡ／
Ｄ変換器１６にてＡ／Ｄ変換される。素子アンテナ＃１
〜＃Ｎで受信された信号のＡ／Ｄ変換後の出力信号が、
それぞれ入力される減算器１８に接続されたそれぞれの
乗算器１７において、素子アンテナ＃０で受信した信号
のＡ／Ｄ変換後の出力信号は、素子アンテナ＃１〜＃Ｎ
で受信された信号のＡ／Ｄ変換後のそれぞれの出力信号
と等しくなるように位相と振幅が補正され、それぞれ減
算器で素子アンテナ＃１〜＃Ｎで受信された信号のＡ／
Ｄ変換後の出力信号から差し引かれることにより、干渉
波は抑圧される。一方、所望波については、位相と振幅
が乗算器１７による位相と振幅の補正で、素子アンテナ
＃０で受信した信号のＡ／Ｄ変換後の出力信号と素子ア
ンテナ＃１〜＃Ｎで受信された信号のＡ／Ｄ変換後の出
力信号が等しくならないので、干渉波のように抑圧され
ない。それぞれの減算器１８の出力信号は加算器１９で
加算され、最終的に出力信号を得る。

【０００４】また、同じ文献において、図１２に示すよ
うに、送信アンテナ、受信アンテナが各一本の場合の同
時送受信装置について干渉波除去の方法を示している。
その構成として、送受信信号の一部をＡ／Ｄ変換し、ア
ダプティブフィルタを用いて受信信号に減算処理をし
て、エコーキャンセラ方式により干渉波を抑圧する構成
としている。ただ、この場合には、多素子アンテナに対
しての送信信号を直接利用しての干渉波抑圧については
記述がなく、多素子アンテナには先に述べた構成による
抑圧方法のみ検討されている。従って、図１１の構成と
図１２の構成を組み合わせると、図１３に示すような送
受信装置の構成となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術は、受信素
子アンテナ＃０の位相と振幅を受信素子アンテナ＃１〜
＃Ｎそれぞれと等しくなるように補正して差し引くこと
により、干渉波を抑圧する方式である。従って、所望波
の影響を受けないよう、干渉波が所望波に比べ十分大き
い必要があり、また逆に、受信部のダイナミックレンジ
の制約から干渉波が所望波に比べ大きくなりすぎない必
要があった。即ち、干渉波のレベルがある範囲内の値で
ないと、適切な動作をしないという課題があった。

【０００６】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、干渉波が所望波に比べて十分大
きくなくても、また、干渉波が大きすぎても、干渉波を
抑圧し所望波を得る送受信装置を得ることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る送受信装
置は、基本送信信号を分配する第１の分配器と、分配後
の複数の各分配送信信号の対応する各々の位相を変える
各移相器と、これら各移相器の各々の位相を制御する移
相器制御手段と、移相器で位相を変えた移相後信号に対
応する送信信号を放射する各送信アンテナと、基本送信
信号の一部を取り出す第２の分配器と、基本送信信号を
発生する手段以降で各アンテナ間に設けた送信機から構
成される送信装置と、目標受信信号を受ける複数の各受
信アンテナと、送信装置の第２の分配器で一部を分配さ
れた出力を遅延させる遅延手段と、遅延後の分配信号を
用いて干渉波除去処理をする複数の荷重係数付減算器
と、これら複数の減算器出力を加算する加算器から構成
される受信装置とを備えて、上記受信装置の加算器出力
の一部を上記送信装置の移相器制御手段に帰還させて各
移相器を制御するようにした。

【０００８】また更に、送信機は、基本送信信号発生手
段と第１の分配器間に設け、送信機出力信号を第１の分
配器で分配するようにした。

【０００９】また更に、送信機は、各移相器と各送信ア
ンテナ間にアンテナ対応で複数設けた。

【００１０】また更に、第１の分配器と各送信アンテナ
間に各アンテナ対応で各減衰器を設け、移相器制御手段
は移相器振幅制御手段とした。

【００１１】また更に、遅延手段は、複数の遅延素子か
ら構成されるアダプティブフィルタとした。

【００１２】また更に、荷重係数付減算器は、荷重係数
を複数の遅延素子から構成されるアダプティブフィルタ
で求めて減算するようにした。

【００１３】また、第１の分配器と各移相器とに換え
て、基本送信信号を乗算する複数の乗算器と、これら各
々の乗算器出力を対応するアナログ値に変換する各Ｄ／
Ａ変換器とし、送信機はこれらＤ／Ａ変換器の後に設け
て、移相器制御手段は各々の乗算器を制御するようにし
た。

【００１４】または、基本送信信号から送信信号を生成
する送信機と、送信信号を放射する送信アンテナと、基
本送信信号対応の一部を取り出す分配器とから構成され
る送信装置と、目標受信信号を受ける複数の各受信アン
テナと、上記送信装置の分配器で一部を分配された出力
を遅延させる遅延手段と、遅延後の分配信号を用いて干
渉波除去処理をする複数の加重係数付減算器と、複数の
減算器出力を加算する加算器から構成される受信装置と
を備えた。

【００１５】また更に、遅延手段は、複数の遅延素子か
ら構成されるアダプティブフィルタとした。

【００１６】また更に、受信装置の複数アンテナの素子
指向性を測定する素子電界測定手段を付加し、測定した
指向性により移相器制御手段または移相器振幅制御手段
を近傍の各受信アンテナへの干渉を抑えるよう制御する
ようにした。

【００１７】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１における
送受信装置を、図１の構成について説明する。図１にお
いて、１は送信信号発生手段、２は送信信号発生手段１
に接続された送信機、３は送信機２に接続された第２の
分配器、４は第２の分配器３に接続された第１の分配
器、５は加算器１９に接続された複数の受信アンテナの
素子指向性を測定する素子電界測定手段、６は素子電界
測定手段５に接続された近傍界干渉波抑圧手段、７は近
傍界干渉波抑圧手段６に接続された移相器制御手段、８
は第１の分配器４と移相器制御手段７に接続された複数
の移相器、９は移相器８にそれぞれ接続された複数の送
信のための素子アンテナである。１０は第２の分配器３
に接続された受信機、１１は受信機１０に接続されたＡ
／Ｄ変換器、１２はＡ／Ｄ変換器１１と減算器１３に接
続されたアダプティブフィルタ、１３はアダプティブフ
ィルタ１２とＡ／Ｄ変換器１６に接続された減算器、１
４は受信のための複数の素子アンテナ、１５は素子アン
テナ１４にそれぞれ接続された複数の受信機、１６は受
信機１５にそれぞれ接続された複数のＡ／Ｄ変換器、１
７はアダプティブフィルタ１２に接続された荷重係数を
乗算する複数の乗算器（係数器）、１８はＡ／Ｄ変換器
１６と乗算器１７にそれぞれ接続された複数の減算器、
１９は複数の減算器１８に接続された加算器である。

【００１８】次に、上記構成の装置の動作について説明
する。送信信号発生手段１によって発生した送信信号
は、送信機２にて増幅され、第２の分配器３を経由して
第１の分配器４で複数に分配され、複数の移相器８で位
相を制御され、複数の素子アンテナ９を通して空間に放
射される。この際に、移相器８は、遠方界の所望の方向
に主ビームを向け、かつ、近傍界にある受信用の複数の
素子アンテナ１４への干渉波の放射を抑圧するように、
移相器制御手段７により制御される。移相器制御手段７
では、素子電界測定手段５にて測定したデータをもと
に、近傍界抑圧手段６で得られた位相を移相器８の制御
に用いる。近傍界抑圧手段６では、例えば、特願平７−
１８７１８５「アンテナ励振方法」に詳述された次の式
（１）の評価関数Ｆを最小にする方法などにより位相φ
ｍを求める。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここで、ｄ₀：所望の電波の放射方向の単位方向ベクトルｄ_1m：素子アンテナ＃ｍから近傍界においた零点を形成
すべき観測点までのベクトルＥ_0m：素子アンテナ＃ｍの遠方界主ビーム方向の素子放
射電界ｅ_1m：素子アンテナ＃ｍから近傍界においた零点を形成
すべき観測点を見た方向の素子放射電界 φｍ：アンテナ＃ｍの励振位相Ｇ₀：遠方界の主ビーム方向の所望利得である。

【００２１】送信波の放射は、受信用の素子アンテナ１
４への干渉波の放射を抑圧するように制御されている
が、送信波の一部は、干渉波となって受信アンテナ１４
の各素子アンテナで受信される。各素子アンテナでは、
干渉波とともに所望波を受信し、各素子アンテナに接続
されたそれぞれの受信機１５で周波数変換された後、各
受信機に接続されたそれぞれのＡ／Ｄ変換器１６にてＡ
／Ｄ変換される。

【００２２】また、送信信号発生手段１によって発生し
た送信信号の一部が第２の分配器３により分配され、分
配器３に接続された受信機１０で周波数変換された後、
受信機１０に接続されたＡ／Ｄ変換器１１にてＡ／Ｄ変
換され、アダプティブフィルタ１２に入力される。アダ
プティブフィルタ（ＡＤＦ）１２は、図２に示すよう
に、遅延線２０、乗算器２１、加算器２２、加重計算手
段２３から構成される。加重計算手段２３では、次の式
（２）による方法等により加重を求め、乗算器２１に設
定される。

【００２３】

【数２】

【００２４】以上により、アダプティブフィルタ１２で
は、干渉波の伝搬経路を模擬するようになり、送信信号
を分配した信号を入力することにより、干渉波のレプリ
カを得られる。なお、本構成では、アダプティブフィル
タで複雑な伝搬経路となる実環境を模擬する構成とした
が、もっと簡単に複数の遅延手段を用いて単純な伝搬経
路となる遅延時間のみを模擬するようにしてもよい。

【００２５】アダプティブフィルタ１２の出力信号とし
て得られた干渉波のレプリカは、複数の乗算器（係数
器）１７に入力され、素子アンテナ＃１〜＃Ｎで受信さ
れた信号のＡ／Ｄ変換後のそれぞれの出力信号と等しく
なるように位相と振幅が補正され、それぞれ減算器１８
で素子アンテナ＃１〜＃Ｎで受信された信号のＡ／Ｄ変
換後の出力信号から差し引かれて、干渉波が抑圧され
る。一方、所望波は、元々乗算器の入力信号に含まれな
いので、素子アンテナ＃１〜＃Ｎで受信された信号のＡ
／Ｄ変換後の出力信号から差し引かれることはない。そ
れぞれの減算器１８の出力信号は、加算器１９で加算さ
れ、最終的に出力信号を得る。

【００２６】上記で説明したように、本発明では、送信
信号の一部が干渉波レプリカとして用いられ、さらに帰
還して制御するので、受信用アンテナへの干渉波の放射
が抑圧され、受信機のダイナミックレンジの制約が緩和
される。また、乗算器の入力信号として所望波を含まな
い送信機から分配した信号を用いるので、所望波のレベ
ルに影響されずに、干渉波を抑圧することができる。

【００２７】上記構成で、素子電界測定手段と近傍界干
渉波抑圧手段は、受信アンテナ素子群が送信アンテナ素
子群の近傍にある場合の干渉波の低減に特に有効である
が、送信と受信アンテナが相互に離れている場合は、計
算により送受波の放射を、受信アンテナへの干渉波を抑
圧するように制御することもできる。なお、図１では、
分配器３が送信機２の後に接続される場合を示したが、
分配器３が送信機２の前に接続されても、同様の効果が
得られることは言うまでもない。

【００２８】実施の形態２．実施の形態１では、送信機
が分配器より前にあるパッシブフェーズドアレーアンテ
ナの場合を示したが、図３に示すように、分配器４の後
に複数の送信機２５を接続してアクティブフェーズドア
レーアンテナの構成としてもよい。上記構成の装置でも
干渉波の抑圧動作については、先の実施の形態の装置と
同様の動作をするので、詳細記述は省略する。

【００２９】実施の形態３．実施の形態２では、位相だ
けで送信ビームを制御する場合を示したが、図４に示す
ように、減衰器２６を設けて位相だけでなく振幅をも制
御することにより、更に、高精度に送信ビームを制御す
るようにしてもよい。位相とともに振幅を制御する動作
自体は既に知られており、ここでは詳述記述を省略す
る。

【００３０】実施の形態４．上記各実施の形態では、送
信アンテナ素子の各位相子制御をアナログ方式で行う場
合を説明した。しかし、位相量制御をディジタル値で行
うことができれば、制御がより容易になる。そこで、本
実施の形態では、図５に示すように、送信信号発生手段
１でディジタル送信信号を発生し、複数の乗算器（係数
器）２８で位相と振幅を制御して、それぞれの複数のＤ
／Ａ変換器２９でＤ／Ａ変換した後、それぞれ複数の送
信機に入力する構成とする。実施の形態３では、複数の
アナログ方式の移相器で位相を、複数のアナログ方式の
減衰器で振幅を、それぞれ制御する場合を示したが、本
実施の形態では、複数の乗算器２８を用いて、ディジタ
ル送信信号の位相と振幅を制御することで、移相器や減
衰器の性能に左右されないで、高精度に送信ビームを制
御することができる。また、制御指令そのものも容易で
ある。

【００３１】実施の形態５．実施の形態１では、アダプ
ティブフィルタの出力信号を複数の乗算器に入力して、
位相と振幅を補正する場合を示したが、図６に示すよう
に、アダプティブフィルタ１２の出力信号を複数のアダ
プティブフィルタ（ＡＤＦ）３０に入力して位相と振幅
を補正することで、より複雑な伝搬経路による干渉波を
抑圧する構成にできる。

【００３２】本実施の形態の加重係数をアダプティブフ
ィルタで構成することを、他の構成と組み合わせて用い
てもよい。実施の形態２に、本実施の形態の構成を適用
して、図７に示す装置としてもよい。即ち、アダプティ
ブフィルタ１２の出力信号を複数のアダプティブフィル
タ３０に入力して位相と振幅を補正することで、より複
雑な伝搬経路による干渉波を抑圧する。

【００３３】実施の形態３に、本実施の形態の構成を適
用して、図８に示す装置としてもよい。アクティブフェ
ーズドアレーアンテナにおいて、アダプティブフィルタ
１２の出力信号を複数のアダプティブフィルタ３０に入
力して位相と振幅を補正することで、より複雑な伝搬経
路による干渉波を抑圧する。

【００３４】実施の形態４に、本実施の形態の構成を適
用して、図９に示す装置としてもよい。位相と振幅を制
御する装置において、アダプティブフィルタ１２の出力
信号を複数のアダプティブフィルタ３０に入力して位相
と振幅を補正することで、より複雑な伝搬経路による干
渉波を抑圧する。

【００３５】実施の形態６．上記各実施の形態では、送
信アンテナを複数の素子アンテナからなるフェーズドア
レーアンテナの構成としたが、干渉波があまり大きくな
い場合は、図１０に示す単一の送信アンテナ２４からな
る構成に対しても適用して効果がある。

【００３６】本実施の形態において、実施の形態５と同
様、アダプティブフィルタ１２の出力信号を複数のアダ
プティブフィルタに入力して位相と振幅を補正すること
により、より複雑な伝搬経路による干渉波を抑圧できる
構成としてもよいことは言うまでもない。また、アダプ
ティブフィルタ１２に変えて、複数の遅延手段としても
よい。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明では、送信アン
テナを複数の素子アンテナからなるフェーズドアレーア
ンテナに対して、受信アンテナ各素子からの信号差し引
く信号として送信機から分配された信号から作り出した
信号を用い、更に、受信信号から帰還して送信アンテナ
の位相を制御する構成にしたので、受信部ダイナミック
レンジの制約が緩和され、干渉波が大きすぎても、ま
た、所望波に比べて干渉波が十分大きくなくても干渉波
を抑圧し、所望波が得られる効果がある。これは、帰還
構成を省いても同様効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１における送受信装置
の構成図である。

【図２】実施の形態１の構成要素であるアダプティブ
フィルタの詳細構成図である。

【図３】この発明の実施の形態２における送受信装置
の構成図である。

【図４】この発明の実施の形態３における送受信装置
の構成図である。

【図５】この発明の実施の形態４における送受信装置
の構成図である。

【図６】この発明の実施の形態５における送受信装置
の構成図である。

【図７】この発明の実施の形態５における他の送受信
装置の構成図である。

【図８】この発明の実施の形態５における他の送受信
装置の構成図である。

【図９】この発明の実施の形態５における他の送受信
装置の構成図である。

【図１０】この発明の実施の形態６における送受信装
置の構成図である。

【図１１】従来の送受信装置の構成図である。

【図１２】従来の送受信装置の構成図である。

【図１３】従来の送受信装置の構成図である。

【符号の説明】

１送信信号発生手段、２送信機、３第２の分配
器、４第１の分配器、５素子電界測定手段、６近
傍界干渉波抑圧手段、７移相器制御手段、８複数の移
相器、９複数の素子アンテナ、１０受信機、１１
Ａ／Ｄ変換器、１２アダプティブフィルタ、１３減
算器、１４複数の素子アンテナ、１５複数の受信機、
１６複数のＡ／Ｄ変換器、１７複数の乗算器（係数
器）、１８複数の減算器、１９加算器、２０複数
の遅延線、２１複数の乗算器、２２加算器、２３
荷重計算手段、２４送信アンテナ、２５複数の送信
機、２６減衰器、２７位相振幅制御手段、２８複
数の乗算器（係数器）、２９複数のＤ／Ａ変換器、３
０複数のアダプティブフィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米倉英晃神奈川県相模原市渕野辺１−18−32 Ａ −105 (72)発明者保科恭史東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者伊藤敬東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (56)参考文献特開平９−199926（ＪＰ，Ａ) 特開平８−62323（ＪＰ，Ａ) 特開平７−321535（ＪＰ，Ａ) 特開平７−191131（ＪＰ，Ａ) 特開平６−196921（ＪＰ，Ａ) 特開平５−52926（ＪＰ，Ａ) 特開平３−276903（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基本送信信号を分配する第１の分配器
と、上記分配後の複数の各分配送信信号の対応する各々
の位相を変える各移相器と、上記各移相器の各々の位相
を制御する移相器制御手段と、上記移相器で位相を変え
た移相後信号に対応する送信信号を放射する各送信アン
テナと、上記基本送信信号の一部を取り出す第２の分配
器と、上記基本送信信号を発生する手段以降で各アンテ
ナ間に設けた送信機から構成される送信装置と、目標受信信号を受ける複数の各受信アンテナと、上記送
信装置の第２の分配器で一部を分配された出力を遅延さ
せる遅延手段と、上記遅延後の分配信号を用いて干渉波
除去処理をする複数の加重係数付減算器と、上記複数の
減算器出力を加算する加算器から構成される受信装置と
を備え、上記受信装置の加算器出力の一部を上記送信装置の移相
器制御手段に帰還させて上記各移相器を制御する送受信
装置。
【請求項２】送信機は、基本送信信号発生手段と第１
の分配器間に設け、送信機出力信号を第１の分配器で分
配するようにしたことを特徴とする請求項１記載の送受
信装置。
【請求項３】送信機は、各移相器と各送信アンテナ間
にアンテナ対応で複数設けたことを特徴とする請求項１
記載の送受信装置。
【請求項４】第１の分配器と各送信アンテナ間に各ア
ンテナ対応で各減衰器を設け、移相器制御手段は移相器
振幅制御手段としたことを特徴とする請求項３記載の送
受信装置。
【請求項５】遅延手段は、複数の遅延素子から構成さ
れるアダプティブフィルタであることを特徴とする請求
項１ないし請求項３いずれか記載の送受信装置。
【請求項６】加重係数付減算器は、加重係数を複数の
遅延素子から構成されるアダプティブフィルタで求めて
減算することを特徴とする請求項１ないし請求項３いず
れか記載の送受信装置。
【請求項７】第１の分配器と各移相器とに換えて、基
本送信信号を乗算する複数の乗算器と、上記各々の乗算
器出力を対応するアナログ値に変換する各Ｄ／Ａ変換器
とし、送信機は上記Ｄ／Ａ変換器の後に設け、移相器制御手段は上記各々の乗算器を制御することを特
徴とする請求項１記載の送受信装置。
【請求項８】基本送信信号から送信信号を生成する送
信機と、上記送信信号を放射する送信アンテナと、上記
基本送信信号対応の一部を取り出す分配器とから構成さ
れる送信装置と、目標受信信号を受ける複数の各受信アンテナと、上記送
信装置の分配器で一部を分配された出力を遅延させる遅
延手段と、上記遅延後の分配信号を用いて干渉波除去処
理をする複数の加重係数付減算器と、上記複数の減算器
出力を加算する加算器から構成される受信装置とを備え
た送受信装置。
【請求項９】遅延手段は、複数の遅延素子から構成さ
れるアダプティブフィルタであることを特徴とする請求
項８記載の送受信装置。
【請求項１０】受信装置の複数アンテナの素子指向性
を測定する素子電界測定手段を付加し、上記測定した指
向性により移相器制御手段または移相器振幅制御手段を
近傍の各受信アンテナへの干渉を抑えるよう制御するよ
うにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３いず
れか記載の送受信装置。