JP3588965B2

JP3588965B2 - Adaptive receiver

Info

Publication number: JP3588965B2
Application number: JP09148397A
Authority: JP
Inventors: 美俊藤元
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JPH10270928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は不要波が存在する環境において、不要波を除去して所望の信号波（以下、「希望波」という）だけを受信できるようにした受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、希望波だけを受信できるようにした受信機として、特開昭５６−５６００３号公報が知られている。この受信機は次のようにして不要波が除去され希望波だけが抽出されるように構成されている。
【０００３】
本受信機では、希望波の偏波方向が既知であることが前提である。その偏波方向の電波だけを受信する第１のアレーアンテナとその偏波方向に直交する偏波方向の電波だけを受信する第２のアレーアンテナとが設けられる。第２のアレーアンテナでは受信の偏波方向が異なるため、希望波は受信できず受信される電波は全て不要波である。この第２のアレーアンテナの各アンテナから出力される信号の位相差又は時間差が演算され、これらの値から不要波の到来方向が演算される。そして、この到来方向に対応して、第１のアレーアンテナの各アンテナから出力される信号の位相を制御することで、第１のアレーアンテナの指向性は不要波の到来方向に零点を有することになる。このようにして、第１のアレーアンテナの合成出力は、不要波が除去された希望波となる。
【０００４】
又、他の受信機として、特開昭５９−１５１５０３号公報に記載された受信機が知られている。この受信機では、希望波の到来方向が既知であることが前提である。希望波の到来方向に指向性を有する所定間隔だけ隔てられた１組の第１のアンテナと、希望波の到来方向に指向性の零点を有する所定間隔だけ隔てられた１組の第２のアンテナとが設けられている。第２のアンテナの受信信号には希望波が含まれておらず、そのアンテナの出力信号は不要波だけである。この第２のアンテナの２つのアンテナからの２つの出力信号は電波の到来方向に依存した位相を有しており、２つの出力信号の差信号の電力が最小値をとるように、相関フィードバックループを形成する。そして、その相関フィードバックループの制御信号により第１のアンテナにおける一方のアンテナの出力信号の振幅及び位相を制御して、他のアンテナの出力信号との差信号を受信信号とする。この状態において、不要波に関して第１のアンテナと第２のアンテナでは、対称の関係にあるために、第１のアンテナにおける出力信号において不要波成分を除去することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、特開昭５６−５６００３号公報の方法は、不要波の到来方向を検出し、検出された方向に指向性の零点が形成されるようにアレーアンテナの指向性を制御するものである。従って、不要波の到来方向に深い零点を形成し不要波を良好に除去するためには、如何に不要波の到来方向を正確に検出するかが重要である。レーダにおける妨害波除去や陸上移動通信における基地局間干渉除去に応用する場合は、次の２つの条件が成立するために、比較的容易に不要波の到来方向を検出することができる。
▲１▼受信点と不要波の発生源との距離が大きく離れていることから、不要波の波源を点波源として扱うことが可能である。
▲２▼不要波は希望波とは異なる波形または周波数を有する。
【０００６】
しかし、陸上移動通信における通信品質改善のために、その移動局に上記技術を適用しても、以下の理由により、電波の到来方向を正確に検出することは極めて困難である。
（ａ）反射点、回折点は受信点の周辺にあるため、受信点からみると不要波は角度的に広がりを持って到来する。
（ｂ）不要波は、希望波と同時に送信アンテナから放射され、異なる経路を経て受信点に到達する電波である。従って、希望波と不要波の周波数、波形などは全く同じであり、両者で異なる点は到来時刻のみである。
検出した不要波の到来方向に誤差が含まれていると、不要波の真の到来方向に指向性の零点を形成することができず、不要波は良好に除去されない。
【０００７】
又、特開昭５９−１５１５０３号公報の方法は、希望波の到来方向が既知であることが前提であり、陸上移動通信のように希望波の到来方向が時間的に変化するような場合には用いることができない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、希望波の到来方向が不確定であり、不要波の到来方向が様々な広がりを有していても、不要波を除去して希望波だけ精密に抽出することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明は、複数のアンテナ素子で構成され所定の偏波特性を有する第１のアレーアンテナと、第１のアレーアンテナの各アンテナ素子の出力信号に対して重み付けを行う第１の重み付け装置と、第１の重み付け装置から出力される複数の信号を合成する第１の合成装置と、第１のアレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子のそれぞれに対応し、同一の配置の複数のアンテナ素子で構成され、第１のアレーアンテナの偏波特性に対して直交する偏波特性を持つ第２のアレーアンテナと、第２のアレーアンテナの各アンテナ素子の出力信号に対して重み付けを行う第２の重み付け装置と、第２の重み付け装置から出力される信号を合成する第２の合成装置と、第２の合成装置の出力信号を基に第１の重み付け装置及び第２の重み付け装置の重み係数を制御する制御装置とから成り、制御装置は第２の合成装置の出力信号が最小となるように第１の重み付け装置及び第２の重み付け装置を制御することを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、異なる点を給電点とすることで、受信可能な電波の偏波方向を変化させ得る複数のアンテナ素子で構成されたアレーアンテナと、アレーアンテナの各アンテナ素子の第１の給電点からの出力信号に対して重み付けを行う第１の重み付け装置と、第１の重み付け装置から出力される複数の信号を合成する第１の合成装置と、アレーアンテナの各アンテナ素子の第２の給電点からの出力信号に対して重み付けを行う第２の重み付け装置と、第２の重み付け装置から出力される複数の信号を合成する第２の合成装置と、第２の合成装置の出力信号を基に第１の重み付け装置及び第２の重み付け装置の重み係数を制御する制御装置と、から成り、制御装置は第２の合成装置の出力信号が最小となるように第１の重み付け装置及び第２の重み付け装置を制御することを特徴とする。
例えば、円形マイクロストリップアンテナである。これにより、第１、第２のアレーアンテナが各素子で完全に共通化されるために、位置偏差に基づく不要波の除去効果の低下を防止することができる。
【００１１】
更に、第３の発明は、異なる点を給電点とすることで、受信可能な電波の偏波方向を変化させ得る複数のアンテナ素子で構成されたアレーアンテナと、複数の各アンテナ素子に対応して、異なる給電点からの出力信号から右旋円偏波、左旋円偏波を分離して抽出する複数の回路と、複数の回路の右旋円偏波に対して重み付けを行う第１の重み付け装置と、第１の重み付け装置から出力される複数の信号を合成する第１の合成装置と、複数の回路の左旋円偏波に対して重み付けを行う第２の重み付け装置と、第２の重み付け装置から出力される複数の信号を合成する第２の合成装置と、第１又は第２の合成装置の出力信号の一方を基に第１の重み付け装置及び第２の重み付け装置の重み係数を制御する制御装置と、から成り、制御装置は、第１又は第２の合成装置の一方の出力信号が最小となるように第１の重み付け装置及び第２の重み付け装置を制御することを特徴とする。
第４の発明は、第２又は第３の発明において、アンテナ素子を円形マイクロストリップアンテナとすることである。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
本受信機では、希望波の偏波方向は既知である。第１のアレーアンテナの受信可能な偏波方向を希望波の偏波方向とする。第２のアレーアンテナの受信可能な偏波方向は、希望波の偏波方向に対して直交するために、第２のアレーアンテナには希望波は受信されず、不要波だけが受信される。第２のアレーアンテナの各素子の出力信号が重み付け加算される。この重み付け加算された信号が最小となるように重み係数が決定される。そして、この重み係数を用いて、第１のアレーアンテナの各アンテナ素子の出力信号が重み付け加算される。この重み係数の分布は、第２のアレーアンテナにおけるものと同一となるので、第１のアレーアンテナの合成出力は、不要波を含まない。換言すれば、第１のアレーアンテナの指向性は、不要波の到来方向に零点を有した特性となる。
第２の発明においては、第１、第２のアレーアンテナが各素子で完全に共通化されるために、第１の発明に比べて位置偏差に基づく不要波の除去効果の低下を防止することができる。
第３の発明においては、希望波が円偏波である場合にも、受信が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１実施例
図１は本発明の第１実施例にかかるアダプティブ受信機１００の構成を示した回路図である。アダプティブ受信機１００は、希望波検出系として、複数のアンテナ素子からなり垂直偏波が受信可能な第１のアレーアンテナ１０と、第１のアレーアンテナ１０の各アンテナ素子１０ａ〜１０ｃで受信した信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃにそれぞれ重み付けを行う第１の重み付け装置１１と、第１の重み付け装置１１の出力信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃを合成する第１の合成装置１２とを有している。
【００１４】
又、補正系として、複数のアンテナ素子から成り、水平偏波を受信する第２のアレーアンテナ２０と、第２のアレーアンテナ２０の各アンテナ素子２０ａ〜２０ｃで受信した信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃにそれぞれ重み付けを行う第２の重み付け装置２１と、第２の重み付け装置２１の出力信号Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃを合成する第２の合成装置２２と、第２の合成装置２２の出力信号が最小となるように第１、第２の重み付け装置１１、２１の重み係数を制御する制御装置２３とが設けられている。
尚、第１のアレーアンテナ１０と第２のアレーアンテナ２０のそれぞれの軸は平行で、それぞれのアンテナ素子の配置関係が同一又は対称に構成されている。
【００１５】
送信アンテナから垂直偏波の電波が放射されて直接受信点に到来する希望波と、その希望波が受信点の周辺で反射あるいは回折した結果としての不要波が、受信点に到来しているものとする。このとき、希望波は送信された電波と同じ垂直偏波を有することから、希望波は第１のアレーアンテナ１０では受信されるが、第２のアレーアンテナ２０では受信されない。一方、不要波は反射点あるいは回折点においてその偏波面が回転するため、不要波には垂直・水平の両偏波成分が含まれる。従って、不要波は第１、第２の両方のアレーアンテナ１０、２０で受信される。即ち、第１のアレーアンテナ１０では希望波と不要波の両方が受信されるが、第２のアレーアンテナ２０では希望波は受信されず不要波のみが受信される。
【００１６】
一般に複数のアンテナ素子で受信した信号にそれぞれ重み付けを行い合成する構成のアレーアンテナでは、合成後の信号が最小となるように重み係数を決定すると、アレーアンテナ全体の指向性はアレーアンテナで受信される全ての到来波の到来方向に零点を持つ指向性となる。本発明の構成の場合、第２のアレーアンテナ２０では希望波は受信されず不要波のみが受信されるため、第２の合成装置２２の出力信号Ｓ６が最小となるように第２の重み付け装置２１の重み係数を決定すると、第２のアレーアンテナ２０の指向性は不要波の到来方向に零点を持つ指向性となる。
【００１７】
一方、第１のアレーアンテナ１０の重み係数には、第２のアレーアンテナ２０と同じ重み係数を用いる。従って、第１のアレーアンテナ１０の指向性は第２のアレーアンテナ２０の指向性と等しくなり、不要波の到来方向に零点が形成されたものとなる。故に、第１のアレーアンテナ１０の系において、第１の合成装置１２の出力信号Ｓ５は不要波が除去され希望波だけの信号となる。
【００１８】
尚、受信された電波が水平偏波である場合は、第１の合成装置１２の出力信号Ｓ５が最小となるように第１の重み付け装置１１の重み係数を決定し、その重み係数を第２の重み付け装置２１の重み係数として用いる。これにより、第２の合成装置２２の出力信号Ｓ６は希望波成分のみの信号となる。
【００１９】
次に、不要波の到来方向に指向性の零点が形成されるように重み係数を決定する方法について説明する。単に、合成後の信号が最小となるように重み係数を制御すると、全ての重み係数が零となってしまい、第２の合成装置２２からは何も出力されなくなる。そこで、第２の合成装置２２の出力信号Ｓ６が最小となるように重み係数を決定する際には何らかの拘束条件を設定し、その条件の下で出力信号Ｓ６が最小となるように重み係数を決定する。具体的には、複数の重み係数の中の１つの重み係数を固定し、その他の重み係数を変化させることにより合成後の信号を最小化する。これによりアレーアンテナ全体としての指向性は不要波の到来方向に零点を持つ指向性となる。
【００２０】
この原理に基づく決定方法は、パワーインバージョンアダプティブアンテナの制御方式として知られている。また、他の方法として、重み係数の自乗和の値を拘束条件として設け、この値を一定とした状態で、第２の合成装置２２の出力信号Ｓ６を最小化してもよい。
結果として、本発明のアダプティブ受信機は、希望波および不要波の到来方向が全く判らない状況においても、不要波の到来方向に指向性の零点を形成し、これを除去することが可能である。従って、電波の到来方向を検出することが困難な陸上移動通信における通信品質改善技術として非常に有用である。
【００２１】
第２実施例
図２に第２実施例にかかるアダプティブ受信機２００の構成を示す。ここでは一つのアレーアンテナ３０が用いられており、その各アンテナ素子３０ａ〜３０ｃにはそれぞれ垂直偏波用の給電点Ｖと水平偏波用の給電点Ｈが設けられている。このようなアンテナ素子は、たとえば円形マイクロストリップアンテナに２つの給電点Ｖ、Ｈを設けることにより実現できる。各給電点Ｖから出力される信号ＳａＶ〜ＳｃＶは第１の重み付け装置３１で重み付けされて第１の合成装置３２で合成される。又、各給電点Ｈから出力される信号ＳａＨ〜ＳｃＨは第２の重み付け装置４１で重み付けされ、第２の合成装置４２により合成される。そして、第２の合成装置４２の出力信号Ｓ８が最小となるように制御装置４３により重み係数が決定される。この重み係数の決定方法は、第１実施例と同様である。
【００２２】
送信された電波が垂直偏波であるとすると、第１実施例と同様に水平偏波用給電点Ｈからは不要波だけが取り出されることになるので、これらの不要波の信号ＳａＨ〜ＳｃＨに重み付けを行った後合成し、合成後の信号Ｓ８が最小となるように重み係数を制御する。その重み係数を垂直偏波用の給電点Ｖから取り出された信号ＳａＶ〜ＳｃＶに対する重み係数として用いる。重み付けを行った後の信号を合成した信号Ｓ７は、第１実施例と同様な理由により、不要波は除去され希望波だけの信号となる。
【００２３】
陸上移動通信では不要波の反射点や回折点が受信点に比較的近いため、第１実施例のように２つのアレーアンテナ１０、２０の位置が異なると、２つのアレーアンテナ１０、２０において、不要波の到来方向も若干異なることが予想される。指向性の零点の方向と不要波の真の到来方向とが異なる場合には、不要波は良好に除去されない。これに対して第２実施例では第１実施例における２つのアレーアンテナ１０、２０を物理的に全く同じ位置に配置したと考えることができる。従って、水平偏波用給電点Ｈから取り出された信号ＳａＨ〜ＳｃＨを基に決定された重み係数を垂直偏波用給電点Ｖから取り出された信号ＳａＶ〜ＳｃＶに用いて重み付けを行い合成することにより、垂直偏波に対するアレーアンテナ３０の指向性は、正確に不要波の到来方向に零点を持つ。故に、不要波の反射および回折点が受信点に近い場合であっても不要波は良好に除去され、希望波のみの信号を得ることができる。更に、第２実施例では、１つのアレーアンテナ３０のみが用いられているため、第１実施例に比べアンテナ部分の寸法を小さくすることが可能である。
【００２４】
第３実施例
図３に第３実施例の構成を示す。ここでは、第２実施例におけるアンテナ素子３０ａ〜３０ｃと重み付け装置３１、４１との間に９０度ハイブリッド５０ａ〜５０ｃが設けられている。その他の構成は第２実施例と同様である。
【００２５】
垂直偏波用給電点Ｖと水平偏波用給電点Ｈから出力される信号をそれぞれ９０度ハイブリッド５０ａ〜５０ｃに入力すると、９０度ハイブリッド５０ａ〜５０ｃの２つの出力端からは、それぞれ、右旋円偏波成分ＳａＲ〜ＳｃＲと左旋偏波成分ＳａＬ〜ＳｃＬが出力される。即ち、直交する２つの直線偏波を受信するアンテナ３０と９０度ハイブリッド５０ａ〜５０ｃを第３実施例のように組み合わせると、右・左旋円偏波共用のアンテナとして動作する。
【００２６】
ここで、送信信号を右旋円偏波とすると、送信点から直接受信点に到来する希望波は右旋円偏波のみであるが、反射あるいは回折して受信点に到来する不要波は右旋円偏波と左旋円偏波が合成された波となる。したがって、９０度ハイブリッド５０ａ〜５０ｃの右旋円偏波用の出力端子の信号ＳａＲ〜ＳｃＲには、希望波と不要波の右旋円偏波成分が含まれる。又、左旋円偏波用の出力端子の信号ＳａＬ〜ＳｃＬには、不要波の左旋円偏波成分のみが含まれる。そこで、信号ＳａＬ〜ＳｃＬに対して重み付けを行い、それらを合成した信号Ｓ１０が最小となるように制御装置４３で重み係数を決定する。更に、その重み係数を右旋円偏波成分用の信号ＳａＲ〜ＳｃＲに対する重み係数として用いる。これにより、右旋円偏波に対する指向性は不要波の到来方向に零点を持つ指向性となる。従って、重み付け後の信号を合成した信号Ｓ９は、希望波成分だけの信号となる。
【００２７】
第１及び第２実施例では、送信された電波は直線偏波であるとし、一方の偏波方向に対応した受信信号を、送信された電波の偏波方向と直交する偏波を有した電波に対応させている。ところが、アレーアンテナが正しく設置されていなかったり、あるいは受信アンテナが搭載されている移動体そのものが傾くことにより、アレーアンテナの受信可能な一方の偏波方向が送信された電波の偏波方向と直交しなくなる場合も想定される。その場合、その偏波方向に対応した受信信号には不要波だけでなく希望波も含まれる。この状態で第２の合成装置２２、４２の出力信号Ｓ６、Ｓ８が最小となるように重み係数を決定すると、アンテナの指向性は不要波の到来方向だけでなく希望波の到来方向にも零点が形成されることになる。
【００２８】
これに対して第３実施例では、アレーアンテナ３０が正しく設置されていなくても、また移動体が傾いても、常に、右旋円偏波と左旋円偏波を、それぞれ、独立して受信可能である。従って、第２の合成装置４２の出力Ｓ１０が最小となるように重み係数を決定することにより、不要波の到来方向にのみ零点が形成され、右旋円偏波の合成信号Ｓ９には、不要波が含まれず希望波のみが含まれた信号となる。
尚、送信された電波が左旋円偏波である場合は、第１の合成装置３２の出力信号Ｓ９が最小となるように第１の重み付け装置３１の重み係数を決定し、その重み係数を第２の重み付け装置４１の重み係数として用いる。これにより第２の合成装置４２の出力信号Ｓ１０は希望成分のみの信号となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体的な第１実施例に係るアダプティブ受信機の構成を示したブロック図。
【図２】本発明の具体的な第２実施例に係るアダプティブ受信機の構成を示したブロック図。
【図３】本発明の具体的な第３実施例に係るアダプティブ受信機の構成を示したブロック図。
【符号の説明】
１０…第１のアレーアンテナ
１０ａ〜１０ｃ…アンテナ素子
１１，３１…第１の重み付け装置
１２，３２…第１の合成装置
２０…第２のアレーアンテナ
２０ａ〜２０ｃ…アンテナ素子
２１，４１…第２の重み付け装置
２２，４２…第２の合成装置
２３，４３…制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiver capable of removing an unnecessary wave and receiving only a desired signal wave (hereinafter, referred to as a “desired wave”) in an environment where an unnecessary wave exists.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, JP-A-56-56003 is known as a receiver capable of receiving only a desired wave. This receiver is configured so that unnecessary waves are removed and only desired waves are extracted as follows.
[0003]
In this receiver, it is assumed that the polarization direction of the desired wave is known. A first array antenna that receives only radio waves in the polarization direction and a second array antenna that receives only radio waves in a polarization direction orthogonal to the polarization direction are provided. Since the second array antenna has a different polarization direction of reception, the desired wave cannot be received and all the received radio waves are unnecessary waves. The phase difference or time difference between signals output from each antenna of the second array antenna is calculated, and the arrival direction of the unnecessary wave is calculated from these values. By controlling the phase of the signal output from each antenna of the first array antenna corresponding to the direction of arrival, the directivity of the first array antenna has a zero point in the direction of arrival of the unnecessary wave. become. Thus, the combined output of the first array antenna becomes a desired wave from which unnecessary waves have been removed.
[0004]
As another receiver, a receiver described in JP-A-59-151503 is known. In this receiver, it is assumed that the arrival direction of a desired wave is known. A set of first antennas separated by a predetermined interval having directivity in the arrival direction of a desired wave, and a set of second antennas separated by a predetermined interval having a zero point of directivity in the arrival direction of the desired wave Are provided. The desired signal is not included in the received signal of the second antenna, and the output signal of the antenna is only an unnecessary wave. Two output signals from the two antennas of the second antenna have phases depending on the arrival directions of radio waves, and a correlation feedback loop is provided so that the power of the difference signal between the two output signals takes a minimum value. To form Then, the control signal of the correlation feedback loop controls the amplitude and phase of the output signal of one antenna in the first antenna, and the difference signal from the output signal of the other antenna is used as the received signal. In this state, since the first antenna and the second antenna have a symmetrical relationship with respect to the unnecessary wave, the unnecessary wave component can be removed from the output signal of the first antenna.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the method disclosed in JP-A-56-56003 controls the directivity of an array antenna such that a direction of arrival of an unnecessary wave is detected and a zero point of directivity is formed in the detected direction. It is. Therefore, in order to form a deep zero point in the arrival direction of the unnecessary wave and remove the unnecessary wave satisfactorily, it is important how to accurately detect the arrival direction of the unnecessary wave. When applied to the removal of interfering waves in radar or interference between base stations in land mobile communication, the arrival direction of unnecessary waves can be detected relatively easily because the following two conditions are satisfied.
{Circle around (1)} Since the distance between the receiving point and the generation source of the unnecessary wave is large, the wave source of the unnecessary wave can be treated as a point wave source.
(2) The unnecessary wave has a different waveform or frequency from the desired wave.
[0006]
However, even if the above-described technology is applied to the mobile station in order to improve communication quality in land mobile communication, it is extremely difficult to accurately detect the direction of arrival of radio waves for the following reasons.
(A) Since the reflection point and the diffraction point are located near the reception point, the unnecessary wave arrives at an angular spread from the reception point.
(B) The unnecessary wave is a radio wave radiated from the transmitting antenna at the same time as the desired wave and reaching the receiving point via a different path. Therefore, the frequency and waveform of the desired wave and the unnecessary wave are exactly the same, and the only difference between them is the arrival time.
If an error is included in the detected arrival direction of the unnecessary wave, a directivity zero point cannot be formed in the true arrival direction of the unnecessary wave, and the unnecessary wave is not removed satisfactorily.
[0007]
The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. S59-151503 is based on the premise that the arrival direction of a desired wave is known, and is used in a case where the arrival direction of the desired wave changes with time as in land mobile communication. Cannot be used.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to remove unnecessary waves and accurately extract only the desired waves even if the arrival direction of the desired waves is uncertain and the arrival directions of the unnecessary waves have various spreads. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first array antenna including a plurality of antenna elements and having a predetermined polarization characteristic, and an output signal of each antenna element of the first array antenna. A first weighting device that performs weighting, a first combining device that combines a plurality of signals output from the first weighting device, and a plurality of antenna elements that configure a first array antenna, A second array antenna composed of a plurality of antenna elements having the same arrangement and having a polarization characteristic orthogonal to the polarization characteristic of the first array antenna; and a second array antenna of the second array antenna. A second weighting device that weights the output signal, a second combining device that combines signals output from the second weighting device, and a first weighting device based on an output signal of the second combining device. Dress And a control device for controlling a weighting factor of the second weighting device, wherein the control device controls the first weighting device and the second weighting device such that the output signal of the second combining device is minimized. It is characterized.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, an array antenna composed of a plurality of antenna elements capable of changing the polarization direction of a receivable radio wave by using different points as feed points, and a first antenna of each antenna element of the array antenna A first weighting device for weighting an output signal from a feed point, a first combining device for combining a plurality of signals output from the first weighting device, and a second weighting device for each antenna element of the array antenna A second weighting device for weighting an output signal from the power feeding point, a second combining device for combining a plurality of signals output from the second weighting device, and an output signal of the second combining device And a controller that controls the weighting factors of the first weighting device and the second weighting device on the basis of the first weighting device and the first weighting device so that the output signal of the second combining device is minimized. Second And controlling only with device.
For example, a circular microstrip antenna. Thus, since the first and second array antennas are completely shared by each element, it is possible to prevent a reduction in the effect of removing unnecessary waves based on the position deviation.
[0011]
Furthermore, the third aspect of the present invention corresponds to an array antenna composed of a plurality of antenna elements capable of changing the polarization direction of receivable radio waves by using different points as feed points, and a plurality of antenna elements. Circuits for separating and extracting right-handed circular polarization and left-handed circular polarization from output signals from different feeding points, and first weighting for weighting right-handed circular polarizations of the plurality of circuits. Device, a first combining device for combining a plurality of signals output from the first weighting device, a second weighting device for weighting left-hand circularly polarized waves of the plurality of circuits, and a second weighting device A second synthesizing device for synthesizing a plurality of signals output from the device, and controlling a weighting factor of the first weighting device and the second weighting device based on one of the output signals of the first or second synthesizing device A control device that performs the first control. Is characterized by controlling the first weighting device and the second weighting device as one output signal of the second synthesizer is minimized.
In a fourth aspect based on the second or third aspect, the antenna element is a circular microstrip antenna.
[0012]
Function and effect of the present invention
In this receiver, the polarization direction of the desired wave is known. The direction of polarization that can be received by the first array antenna is the direction of polarization of the desired wave. Since the receivable polarization direction of the second array antenna is orthogonal to the polarization direction of the desired wave, the second array antenna does not receive the desired wave but only the unnecessary wave. The output signals of each element of the second array antenna are weighted and added. The weight coefficient is determined so that the weighted and added signal is minimized. Then, the output signals of the respective antenna elements of the first array antenna are weighted and added using the weight coefficients. Since the distribution of the weight coefficients is the same as that of the second array antenna, the combined output of the first array antenna does not include unnecessary waves. In other words, the directivity of the first array antenna has a characteristic having a zero point in the arrival direction of the unnecessary wave.
In the second invention, since the first and second array antennas are completely shared by each element, it is possible to prevent a reduction in the effect of removing unnecessary waves based on the position deviation as compared with the first invention. Can be.
In the third aspect, reception is possible even when the desired wave is a circularly polarized wave.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
First Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an adaptive receiver 100 according to a first embodiment of the present invention. The adaptive receiver 100 includes, as a desired wave detection system, a first array antenna 10 including a plurality of antenna elements and capable of receiving vertically polarized waves, and a signal received by each of the antenna elements 10a to 10c of the first array antenna 10. It has a first weighting device 11 for weighting S1a to S1c, respectively, and a first combining device 12 for combining output signals S3a to S3c of the first weighting device 11.
[0014]
As a correction system, a second array antenna 20 including a plurality of antenna elements and receiving horizontal polarization, and signals S2a to S2c received by the antenna elements 20a to 20c of the second array antenna 20, respectively, are weighted. , A second combining device 22 that combines the output signals S4a to S4c of the second weighting device 21, and a first combining device 22 that minimizes the output signal of the second combining device 22. , And a control device 23 for controlling the weighting factors of the second weighting devices 11 and 21.
The axes of the first array antenna 10 and the second array antenna 20 are parallel to each other, and the arrangement of the antenna elements is the same or symmetric.
[0015]
A desired wave arriving directly at the receiving point due to emission of vertically polarized radio waves from the transmitting antenna, and an unnecessary wave resulting from the reflection or diffraction of the desired wave around the receiving point. And At this time, since the desired wave has the same vertical polarization as the transmitted radio wave, the desired wave is received by the first array antenna 10 but not received by the second array antenna 20. On the other hand, the unnecessary wave has its polarization plane rotated at the reflection point or the diffraction point, so that the unnecessary wave contains both vertical and horizontal polarization components. Therefore, the unnecessary wave is received by both the first and second array antennas 10 and 20. That is, the first array antenna 10 receives both the desired wave and the unnecessary wave, but the second array antenna 20 does not receive the desired wave but only the unnecessary wave.
[0016]
Generally, in an array antenna configured to weight and combine signals received by a plurality of antenna elements, if a weight coefficient is determined so that the combined signal is minimized, the directivity of the entire array antenna is received by the array antenna. The directivity has a zero point in the direction of arrival of all incoming waves. In the case of the configuration of the present invention, since the second array antenna 20 does not receive the desired wave but only the unnecessary wave, the second weighting device is configured to minimize the output signal S6 of the second combining device 22. When the weight coefficient of 21 is determined, the directivity of the second array antenna 20 becomes a directivity having a zero point in the arrival direction of the unnecessary wave.
[0017]
On the other hand, the same weight coefficient as that of the second array antenna 20 is used as the weight coefficient of the first array antenna 10. Accordingly, the directivity of the first array antenna 10 becomes equal to the directivity of the second array antenna 20, and a zero point is formed in the arrival direction of the unnecessary wave. Therefore, in the system of the first array antenna 10, the output signal S5 of the first synthesizing device 12 is a signal of only a desired wave from which unnecessary waves are removed.
[0018]
If the received radio wave is a horizontally polarized wave, the weighting factor of the first weighting device 11 is determined so that the output signal S5 of the first synthesizing device 12 is minimized, and the weighting factor is set to the second weighting factor. Is used as a weight coefficient of the weighting device 21 of FIG. As a result, the output signal S6 of the second synthesizer 22 becomes a signal having only the desired wave component.
[0019]
Next, a method of determining a weighting coefficient so that a zero point of directivity is formed in the arrival direction of an unnecessary wave will be described. If the weighting coefficients are simply controlled so that the combined signal is minimized, all the weighting coefficients become zero, and the second combining device 22 does not output anything. Therefore, when determining the weighting factor so that the output signal S6 of the second combining device 22 is minimized, some constraint condition is set, and the weighting factor is set so that the output signal S6 is minimized under the condition. decide. Specifically, one of the plurality of weighting factors is fixed, and the other weighting factors are changed to minimize the combined signal. As a result, the directivity of the entire array antenna becomes a directivity having a zero point in the arrival direction of the unnecessary wave.
[0020]
A decision method based on this principle is known as a control method of a power inversion adaptive antenna. As another method, the value of the sum of squares of the weight coefficient may be provided as the constraint condition, and the output signal S6 of the second synthesizer 22 may be minimized with this value kept constant.
As a result, the adaptive receiver of the present invention can form a directivity zero point in the arrival direction of the unwanted wave and remove it even in a situation where the arrival directions of the desired wave and the unwanted wave are completely unknown. . Therefore, it is very useful as a communication quality improvement technology in land mobile communication where it is difficult to detect the direction of arrival of radio waves.
[0021]
Second Embodiment FIG. 2 shows the configuration of an adaptive receiver 200 according to a second embodiment. Here, one array antenna 30 is used, and a feed point V for vertical polarization and a feed point H for horizontal polarization are provided for each of the antenna elements 30a to 30c. Such an antenna element can be realized, for example, by providing two feeding points V and H on a circular microstrip antenna. The signals SaV to ScV output from the respective feeding points V are weighted by the first weighting device 31 and combined by the first combining device 32. The signals SaH to ScH output from the respective feeding points H are weighted by the second weighting device 41 and are synthesized by the second synthesizing device 42. Then, the weight coefficient is determined by the control device 43 so that the output signal S8 of the second synthesis device 42 is minimized. The method of determining the weight coefficient is the same as in the first embodiment.
[0022]
Assuming that the transmitted radio waves are vertically polarized waves, only unnecessary waves are taken out from the horizontal polarization feeding point H as in the first embodiment, so that these unnecessary wave signals SaH to ScH are output. After performing weighting, the signals are combined, and the weight coefficient is controlled so that the combined signal S8 is minimized. The weight coefficient is used as a weight coefficient for the signals SaV to ScV extracted from the feed point V for vertical polarization. For the same reason as in the first embodiment, the unnecessary signal is removed from the signal S7 obtained by synthesizing the signals after the weighting, and the signal S7 becomes only the desired signal.
[0023]
In land mobile communication, the reflection point and the diffraction point of the unnecessary wave are relatively close to the reception point. Therefore, if the positions of the two array antennas 10 and 20 are different as in the first embodiment, It is expected that the arrival direction of the unnecessary wave is slightly different. If the direction of the directivity zero point is different from the true arrival direction of the unnecessary wave, the unnecessary wave is not satisfactorily removed. On the other hand, in the second embodiment, it can be considered that the two array antennas 10 and 20 in the first embodiment are physically arranged at exactly the same position. Therefore, weighting and combining are performed using the weighting factors determined based on the signals SaH to ScH extracted from the feed point H for horizontal polarization to the signals SaV to ScV extracted from the feed point V for vertical polarization. Accordingly, the directivity of the array antenna 30 with respect to the vertically polarized wave has a zero exactly in the arrival direction of the unnecessary wave. Therefore, even when the reflection and diffraction points of the unnecessary wave are close to the reception point, the unnecessary wave is satisfactorily removed, and a signal of only the desired wave can be obtained. Further, in the second embodiment, since only one array antenna 30 is used, it is possible to reduce the size of the antenna portion as compared with the first embodiment.
[0024]
Third Embodiment FIG. 3 shows the configuration of the third embodiment. Here, 90-degree hybrids 50a to 50c are provided between the antenna elements 30a to 30c and the weighting devices 31 and 41 in the second embodiment. Other configurations are the same as in the second embodiment.
[0025]
When signals output from the feed point V for vertical polarization and the feed point H for horizontal polarization are input to the 90-degree hybrids 50a to 50c, respectively, two output terminals of the 90-degree hybrids 50a to 50c output right-handed rotations, respectively. Circular polarization components SaR to ScR and left-handed polarization components SaL to ScL are output. That is, when the antenna 30 for receiving two orthogonal linearly polarized waves and the 90-degree hybrids 50a to 50c are combined as in the third embodiment, the antenna 30 operates as an antenna for both right and left circularly polarized waves.
[0026]
Here, assuming that the transmission signal is right-handed circularly polarized wave, the desired wave directly arriving at the receiving point from the transmitting point is only right-handed circularly polarized wave. The wave is a wave obtained by combining the circularly polarized wave and the left circularly polarized wave. Therefore, the signals SaR to ScR at the output terminals for the right-handed circular polarization of the 90-degree hybrids 50a to 50c include right-handed circularly polarized components of the desired wave and the unnecessary wave. Also, the signals SaL to ScL at the output terminals for left-hand circular polarization include only the left-hand circular polarization component of the unnecessary wave. Therefore, the signals SaL to ScL are weighted, and the control device 43 determines a weight coefficient so that the signal S10 obtained by combining them is minimized. Further, the weight coefficient is used as a weight coefficient for the signals SaR to ScR for the right-hand circularly polarized wave component. Thereby, the directivity for the right-handed circularly polarized wave becomes a directivity having a zero point in the arrival direction of the unnecessary wave. Therefore, the signal S9 obtained by combining the weighted signals is a signal having only the desired wave component.
[0027]
In the first and second embodiments, the transmitted radio wave is assumed to be linearly polarized, and the received signal corresponding to one of the polarization directions is converted to a radio wave having a polarization orthogonal to the polarization direction of the transmitted radio wave. It corresponds to. However, if the array antenna is not properly installed or the mobile body on which the receiving antenna is mounted tilts, one of the receivable polarization directions of the array antenna is orthogonal to the polarization direction of the transmitted radio wave. It is assumed that it may not be. In that case, the received signal corresponding to the polarization direction includes not only an unnecessary wave but also a desired wave. In this state, when the weighting factors are determined so that the output signals S6 and S8 of the second combining devices 22 and 42 are minimized, the directivity of the antenna becomes zero not only in the arrival direction of the unwanted wave but also in the arrival direction of the desired wave. Is formed.
[0028]
On the other hand, in the third embodiment, even if the array antenna 30 is not properly installed and the moving body is inclined, the right-handed circularly polarized wave and the left-handed circularly polarized wave are always independently received. It is possible. Therefore, by determining the weighting factor so that the output S10 of the second synthesizing device 42 is minimized, a zero is formed only in the arrival direction of the unnecessary wave. The signal does not include the wave but includes only the desired wave.
If the transmitted radio wave is left-handed circularly polarized wave, the weighting factor of the first weighting device 31 is determined so that the output signal S9 of the first synthesizing device 32 is minimized, and the weighting factor is set to the first. 2 is used as a weighting coefficient of the weighting device 41. As a result, the output signal S10 of the second synthesizing device 42 becomes a signal of only the desired component.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive receiver according to a first specific example of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an adaptive receiver according to a second specific example of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an adaptive receiver according to a third specific example of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 first array antennas 10a to 10c antenna elements 11, 31 first weighting devices 12, 32 first combining device 20 second array antennas 20a to 20c antenna elements 21, 41 second Weighting devices 22, 42 ... second synthesis devices 23, 43 ... control devices

Claims

A first array antenna composed of a plurality of antenna elements and having a predetermined polarization characteristic;
A first weighting device that weights an output signal of each antenna element of the first array antenna;
A first combining device that combines a plurality of signals output from the first weighting device;
A polarization characteristic corresponding to each of the plurality of antenna elements constituting the first array antenna and arranged in the same arrangement and orthogonal to the polarization characteristic of the first array antenna. A second array antenna having a characteristic,
A second weighting device that weights an output signal of each antenna element of the second array antenna;
A second synthesis device that synthesizes a signal output from the second weighting device;
A control device that controls weight coefficients of the first weighting device and the second weighting device based on an output signal of the second combining device;
Wherein the control device controls the first weighting device and the second weighting device such that the output signal of the second combining device is minimized.

An array antenna composed of a plurality of antenna elements that can change the polarization direction of receivable radio waves by using different points as feed points,
A first weighting device that weights an output signal from a first feed point of each antenna element of the array antenna;
A first combining device that combines a plurality of signals output from the first weighting device;
A second weighting device that weights an output signal from a second feed point of each antenna element of the array antenna;
A second combining device that combines a plurality of signals output from the second weighting device;
A control device that controls weight coefficients of the first weighting device and the second weighting device based on an output signal of the second combining device;
Wherein the control device controls the first weighting device and the second weighting device such that the output signal of the second combining device is minimized.

An array antenna composed of a plurality of antenna elements that can change the polarization direction of receivable radio waves by using different points as feed points,
Corresponding to each of the plurality of antenna elements, a right-handed circular polarization from the output signal from the different feed point, a plurality of circuits to separate and extract left-handed circular polarization,
A first weighting device that weights the right-handed circularly polarized waves of the plurality of circuits;
A first combining device that combines a plurality of signals output from the first weighting device;
A second weighting device that weights the left-handed circularly polarized waves of the plurality of circuits;
A second combining device that combines a plurality of signals output from the second weighting device;
A control device that controls weight coefficients of the first weighting device and the second weighting device based on one of output signals of the first or second combining device;
Wherein the control device controls the first weighting device and the second weighting device such that one output signal of the first or second combining device is minimized.

4. The adaptive receiver according to claim 2, wherein the antenna element is a circular microstrip antenna.