JP3902477B2 - 干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンテナのサイドローブ又はメインローブから入射する干渉波を抑圧するサイドローブキャンセラなどの干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は例えば特開昭６０−４１８０２号公報に示された従来のサイドローブキャンセラ（干渉波抑圧装置）を示す構成図であり、図において、１は所望波方向に指向性を有する主アンテナ、２は主アンテナ１を構成する素子アンテナ、３は複数の素子アンテナ２の受信信号を合成し、その合成信号を主アンテナ１の受信信号として出力する合成器、４はブロードな指向性を有する補助アンテナ、５は主アンテナ１の受信信号と補助アンテナ４の受信信号から荷重を計算する荷重計算部、６は補助アンテナ４の受信信号に荷重を乗算する乗算器、７は主アンテナ１の受信信号から乗算器６の出力信号を減算する減算器である。
【０００３】
次に動作について説明する。
まず、合成器３は、主アンテナ１を構成する複数の素子アンテナ２の受信信号を合成し、その合成信号を主アンテナ１の受信信号として出力する。その際、合成器３は、その合成信号をベースバンドにダウンコンバートし、図示せぬＡ／Ｄ変換器などを用いて、ディジタル信号に変換して出力する。以下、主アンテナ１の受信信号をｘ０（ｔ）と表記する。なお、ｔは時間を表す因子であり、受信信号ｘ０（ｔ）は複素信号である。
【０００４】
同様に、補助アンテナ４の受信信号もベースバンドにダウンコンバートされ、図示せぬＡ／Ｄ変換器などを用いて、ディジタル信号に変換して出力される。以下、補助アンテナ４の受信信号をｘ１（ｔ）と表記する。受信信号ｘ１（ｔ）も複素信号である。
【０００５】
荷重計算部５は、合成器３が主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）を出力すると、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）から荷重ｗ１を計算する。荷重ｗ１の決定方法については後述する。
乗算器６は、荷重計算部５が荷重ｗ１を計算すると、補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）に荷重ｗ１を乗算する。
ｙ（ｔ）＝ｗ１ｘ１（ｔ） （１）
【０００６】
減算器７は、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）から乗算器６の出力信号ｙ（ｔ）を減算し、その減算結果をサイドローブキャンセラの出力信号ｚ（ｔ）として出力する。
【０００７】
以下、荷重計算部５における荷重ｗ１の決定方法について詳述する。
荷重計算部５は、減算器７の出力信号ｚ（ｔ）において、補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）と相関が高い成分が抑圧されるように荷重ｗ１を決定する。このような荷重ｗ１を決定するには、例えば、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）に基づいて、減算器７の出力信号ｚ（ｔ）の電力が最小となるように決定すればよい。
【０００８】
このような荷重を決定する適応アルゴリズムは様々なものが提案されており、最適解は次式のように算出される。
ここで、Ｅ［ ］は時間平均を表している。
【０００９】
指向性がブロードな補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）に含まれる所望波の電力は、所望波方向に指向性を有する主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）に比べて十分に小さいので、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）に含まれる所望波成分は抑圧されず、干渉波成分のみが抑圧される。
【００１０】
今、所望波ａ０（ｔ）と干渉波ａ１（ｔ）を入射する場合を考え、主アンテナ１の所望波方向のゲインをＧｓ、主アンテナ１の干渉波方向のゲインをＧｉとし、補助アンテナ４のゲインは無指向性としてＧａとする。また、主アンテナ１と補助アンテナ４のノイズ電力はほぼ等しく、それぞれｎ０（ｔ），ｎ１（ｔ）とすると、主アンテナ１と補助アンテナ４の受信信号ｘ０（ｔ），ｘ１（ｔ）は次式のようになる。
【００１１】
ただし、φ０とφ１は主アンテナ１と補助アンテナ４間の所望波と干渉波の受信位相差である。レーダなどでは、所望波に比べて干渉波の電力が十分に大きいことが想定され、式（５）の第１項を無視することができる。このとき、所望波ａ０（ｔ）、干渉波ａ１（ｔ）及び雑音ｎ０（ｔ），ｎ１（ｔ）が統計的に独立であるとすると、求められる荷重ｗ１は式（３）から次式のようになる。
ただし、ｐ１は干渉波ａ１（ｔ）の電力、ｐｎは雑音の電力である。
【００１２】
図８はアンテナパターンを模式的に示したものであり、Σパターンは主アンテナ１のアンテナパターンを示している。図８において、例えば、干渉波が主アンテナ１のメインローブ方向から入射する場合を考えると、干渉波が主アンテナ１で受信されるゲインＧｉが補助アンテナ４で受信されるゲインＧａに比べて大きくなる。このとき式（６）から荷重ｗ１の絶対値が大きくなることが分かる。
【００１３】
出力信号ｚ（ｔ）は式（２）に従って求められるが、荷重ｗ１の絶対値が大きいと干渉波の項は抑圧され、雑音の項は抑圧されず、荷重ｗ１の絶対値の分だけ増幅されて加算されることになる。従って、出力信号ｚ（ｔ）におけるＳ／Ｎが低下する問題が生じる。また、荷重ｗ１の絶対値が大きいと式（５）の所望波成分の項も増幅されて無視できない程度に大きくなり、式（２）において出力信号ｚ（ｔ）における所望波成分が抑圧されることになり、これもＳ／Ｎを低下させる要因となる。
以上のように、干渉波が主アンテナ１のメインローブから入射する場合には、所望波の抑圧及び雑音の増幅によってＳ／Ｎを低下させてしまい性能が低下する問題がある。
【００１４】
上記の問題点を解消するために有効な方式として、例えば、特開昭５９−２１０７３５号公報に示されたサイドローブキャンセラがある。
図９は上記文献に示されたサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、８は主アンテナ１を構成するブロックＡに属する素子アンテナ２の受信信号を合成する合成器、９は主アンテナ１を構成するブロックＢに属する素子アンテナ２の受信信号を合成する合成器、１０は合成器８の出力信号と合成器９の出力信号を加算する加算器、１１は合成器８の出力信号から合成器９の出力信号を減算する減算器である。
【００１５】
この従来例では、主アンテナ１がブロックＡとブロックＢに分割されており、加算器１０の出力信号である信号Σを主アンテナ１の受信信号とし、減算器１１の出力信号である信号Δを補助アンテナの受信信号として用いている。
後段の処理は先に説明した図７の従来例と同様である。
【００１６】
図９の従来例の構成では、図８に示すように、主アンテナ１となる信号Σのパターンは所望波方向に指向性を有する。一方、補助アンテナ４の受信信号の代わりに用いる信号Δは所望波方向にナル点を有するパターンとなっている。信号Δのパターンは、Σパターンのメインビーム方向に関してみると、図７の従来例で用いる補助アンテナパターンに比べてΣパターンとのゲイン差が小さいので、式（６）において荷重ｗ１の絶対値の大きさがあまり大きくならない。従って、式（２）の処理において補助アンテナ４の受信信号の代わりに用いられる信号Δに含まれる受信機雑音を増幅する影響が小さいというメリットがある。
【００１７】
また、信号Δのパターンは所望波の入射方向にナル指向性を有しており、信号Δには所望波成分が含まれないので、サイドローブキャンセラの出力信号において所望波を抑圧することがないという利点がある。
【００１８】
以上説明したように、図９の従来例の構成においては、図７の従来例で問題となる干渉波が主アンテナ１のメインローブ方向から入射する場合のＳ／Ｎが低下する問題が起こらないことになる。しかしながら、図９の従来例の構成では、図８に示すように信号Δのパターンは、主アンテナ１のサイドローブ方向に多くのナル点を有することが分かる。このため、干渉波がナル点方向から入射する場合には、信号Δには干渉波成分が含まれないことになる。前述したようにサイドローブキャンセラは、主アンテナ１の受信信号から補助信号（図９の従来例の場合は信号Δ）と相関が高い成分を抑圧するように動作するので、補助信号に干渉波成分が含まれなければ、主アンテナ１の受信信号中の干渉波成分を抑圧することが不可能になるという問題がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の干渉波抑圧装置は以上のように構成されているので、干渉波が主アンテナ１のメインローブ方向から入射する場合には、補助信号に含まれる受信機雑音を増幅してサイドローブキャンセラの出力信号のＳ／Ｎを低下させるとともに、補助信号に含まれる所望波成分が増幅されてサイドローブキャンセラの出力信号の所望波成分が抑圧されるためにＳ／Ｎを低下させる課題があった。
また、干渉波が補助信号パターンのナル点方向から入射する場合には、主アンテナ１に含まれる干渉波成分を抑圧できない課題もあった。
【００２０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法を得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、加減算手段から出力された加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段を設けたものである。
【００２２】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、加減算手段から出力された加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段を設けたものである。
【００２４】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００２５】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、主アンテナを構成する素子アンテナの一部を補助アンテナとして利用するようにしたものである。
【００２６】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その主アンテナの指向性を所望波方向に合わせる制御手段を設けたものである。
【００２７】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、補助アンテナが複数の素子アンテナから構成されている場合、複数の素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その補助アンテナの指向性を干渉波の入射方向に合わせる制御手段を設けたものである。
【００２８】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、減算結果である出力信号の電力が最小になるような荷重を計算して、その荷重を選択手段の出力信号に乗算するようにしたものである。
【００２９】
この発明に係る干渉波抑圧方法は、両合成信号の加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００３０】
この発明に係る干渉波抑圧方法は、両合成信号の加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００３１】
この発明に係る干渉波抑圧方法は、アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００３２】
この発明に係る干渉波抑圧方法は、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による干渉波抑圧装置を示す構成図であり、図において、２１は所望波方向に指向性を有する主アンテナであり、主アンテナ２１はブロックＡ（第１ブロック）とブロックＢ（第２ブロック）に分割されている。２２は主アンテナ２１を構成する素子アンテナ、２３は素子アンテナ２２の受信信号の位相を制御する位相制御器、２４は主アンテナ２１の指向性を所望波方向に合わせるために位相制御器２３を制御するビームフォーミング装置である。なお、位相制御器２３とビームフォーミング装置２４から制御手段が構成されている。
【００３４】
２５はブロックＡに属する複数の素子アンテナ２２の受信信号を合成する合成器、２６はブロックＢに属する複数の素子アンテナ２２の受信信号を合成する合成器である。なお、合成器２５，２６から合成手段が構成されている。
２７は合成器２５の出力信号と合成器２６の出力信号を加算する加算器、２８は合成器２５の出力信号から合成器２６の出力信号を減算する減算器である。なお、加算器２７及び減算器２８から加減算手段が構成されている。
【００３５】
２９はブロードな指向性を有する補助アンテナ、３０は加算器２７の出力信号の電力と補助アンテナ２９の受信信号の電力とを比較する電力比較器、３１は電力比較器３０の比較結果が加算器２７の出力信号の電力の方が大きい旨を示す場合、減算器２８の出力信号を選択して出力し、その比較結果が補助アンテナ２９の受信信号の電力の方が大きい旨を示す場合、補助アンテナ２９の受信信号を選択して出力する選択器である。なお、電力比較器３０と選択器３１から選択手段が構成されている。
【００３６】
３２は加算器２７の出力信号と選択器３１の出力信号から荷重を計算する荷重計算部、３３は選択器３１の出力信号に荷重を乗算する乗算器、３４は加算器２７の出力信号から乗算器３３の出力信号を減算する減算器である。なお、荷重計算部３２、乗算器３３及び減算器３４から減算手段が構成されている。
図２はこの発明の実施の形態１による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【００３７】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、加算器２７の出力信号を信号Σ、減算器２８の出力信号を信号Δとし、信号Σのパターンと信号Δのパターンと補助アンテナ２９のパターンは図８のように与えられているものとする。なお、信号Σは主アンテナ２１の受信信号と同意である。
主アンテナ２１の指向性は、ビームフォーミング装置２４が位相制御器２３を制御することにより、所望波方向に合わせられているものとする。また、信号Δのパターンでは、所望波方向にナルが形成されているものとする。
【００３８】
まず、合成器２５は、主アンテナ２１のブロックＡに属する複数の素子アンテナ２２の受信信号を合成し、合成器２６は、主アンテナ２１のブロックＢに属する複数の素子アンテナ２２の受信信号を合成する。
加算器２７は、合成器２５，２６が受信信号の合成処理を行うと、合成器２５の出力信号と合成器２６の出力信号を加算し、その加算結果として信号Σを出力する。
また、減算器２８は、合成器２５，２６が受信信号の合成処理を行うと、合成器２５の出力信号から合成器２６の出力信号を減算し、その減算結果として信号Δを出力する。
【００３９】
電力比較器３０は、加算器２７から信号Σを受けるとともに、補助アンテナ２９の受信信号Ｘを受けると、その信号Σの電力Ｐ（Σ）と補助アンテナ２９の受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）を計算し（ステップＳＴ１）、信号Σの電力Ｐ（Σ）と受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）を比較する（ステップＳＴ２）。
【００４０】
ここで、電力比較器３０が電力を比較する理由は次の通りである。
図８からも明らかなように、主アンテナ２１のメインローブのゲインは、補助アンテナ２９のゲインを上回っていることが分かる。即ち、入射波が主アンテナ２１のメインローブから入射する場合には、主アンテナ２１の受信電力が補助アンテナ２９の受信電力を上回る。逆に主アンテナ２１のサイドローブから入射する場合には、主アンテナ２１の受信電力が補助アンテナ２９の受信電力を下回ることになる。したがって、主アンテナ２１の受信電力と補助アンテナ２９の受信電力を比較すれば、主アンテナ２１における干渉波の入射方向が判明するからである。
【００４１】
選択器３１は、電力比較器３０の比較結果に応じて減算器２８の出力信号である信号Δ又は補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択し、その選択した信号を信号Ｘｓとして出力する（ステップＳＴ３）。
即ち、電力比較器３０の比較結果が、加算器２７の出力信号である信号Σの電力Ｐ（Σ）が補助アンテナ２９の受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）より大きい旨を示す場合には、減算器２８の出力信号である信号Δを選択し、補助アンテナ２９の受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）が信号Σの電力Ｐ（Σ）より大きい旨を示す場合には、補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択する。
【００４２】
荷重計算部３２は、加算器２７から信号Σを受けるとともに、選択器３１から信号Ｘｓを受けると、信号Σと信号Ｘｓに基づいて荷重Ｗを計算する（ステップＳＴ４）。即ち、主アンテナ２１の受信信号である信号Σから、補助信号である信号Ｘｓと相関が高い成分が抑圧されるような荷重Ｗを計算する。具体的には、減算器３４の出力信号の電力が最小になるような荷重を求めればよく、最適解は式（３）でｘ０（ｔ）をΣ、ｘ１（ｔ）をＸｓに置き換えて与えられる。
【００４３】
乗算器３３は、荷重計算部３２が荷重Ｗを計算すると、その荷重Ｗを選択器３１の出力信号Ｘｓに乗算する（ステップＳＴ５）。
減算器３４は、加算器２７より出力された信号Σから乗算器３３の出力信号ＷＸｓを減算し、その減算結果をサイドローブキャンセラの出力信号として出力する（ステップＳＴ６）。
【００４４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、加算器２７から出力された信号Σの電力Ｐ（Σ）と補助アンテナ２９の受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）とを比較し、その比較結果に応じて減算器２８の出力信号である信号Δ又は補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力するように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果を奏する。
【００４５】
具体的には、例えば、干渉波が主アンテナ２１のメインローブから入射する場合には、図７の従来例のように荷重の絶対値が大きくならないため、補助信号の受信機雑音が増幅されない。また、補助信号が所望波成分を含まないので、サイドローブキャンセラの出力信号において所望波の成分を抑圧することがないという効果を奏する。
一方、干渉波が主アンテナ２１のサイドローブから入射する場合には、図９の従来例のような補助信号のパターンにおいてナル点が存在しないので、どの方向から入射しても干渉波を抑圧することができる効果を奏する。
【００４６】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による干渉波抑圧装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
４１は主アンテナ２１を構成する素子アンテナ２２の受信信号から主アンテナ２１に入射する干渉波の入射方向を推定する入射方向推定部、４２は干渉波の入射方向が主アンテナ２１のメインローブ方向である場合、減算器２８から出力された信号Δを選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナ２１のメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力する選択器である。なお、入射方向推定部４１及び選択器４２から選択手段が構成されている。
図４はこの発明の実施の形態２による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【００４７】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、選択器３１が電力比較器３０の比較結果に応じて減算器２８の出力信号である信号Δ又は補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力するものについて示したが、選択器４２が入射方向推定部４１により推定された入射方向に応じて減算器２８の出力信号である信号Δ又は補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力するようにしてもよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４８】
具体的には、まず、入射方向推定部４１が主アンテナ２１を構成する複数の素子アンテナ２２の受信信号Ｅ１〜ＥＭから主アンテナ２１に入射する干渉波の入射方向を推定する（ステップＳＴ１１）。
例えば、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムと呼ばれるアルゴリズムを用いて干渉波の入射方向を推定する。
【００４９】
ＭＵＳＩＣアルゴリズムは、素子アンテナ２２の相関行列の雑音に対応する固有ベクトルが入射方向のステアリングベクトルと直交することを利用して、その固有ベクトルと直交するステアリングベクトルを見つけることにより入射方向を推定するものである。入射方向を推定するアルゴリズムは、この他にも多数提案されているが、もちろんそれらを用いて構成してもよい。
【００５０】
選択器４２は、入射方向推定部４１により推定された干渉波の入射方向が主アンテナ２１のメインローブ方向である場合、減算器２８から出力された信号Δを選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナ２１のメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力する。
その他の動作は上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５１】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、ブロードな指向性を有する補助アンテナ２９を使用するものについて示したが、図５に示すように、主アンテナ２１を構成する素子アンテナ２２の一部（１本又は複数本の素子アンテナ２２）を補助アンテナとして利用するようにしてもよい。
【００５２】
素子アンテナ２２を１本だけ用いる場合は、一般に指向性がブロードとなるので、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。加えて補助アンテナを追加する必要がないので、構成が簡単になる効果も奏する。
複数本の素子アンテナ２２の受信信号を合成して使用する場合には、素子アンテナ２２の素子数や位置に応じた指向性を有することになるので、アンテナパターンのゲインが高い方向から干渉波が入射する場合、荷重計算部３２により計算される荷重Ｗの絶対値が増大するのを抑えることができる効果を奏する。
【００５３】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による干渉波抑圧装置を示す構成図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
５１は補助アンテナ２９を構成する素子アンテナ、５２は素子アンテナ５１の受信信号の位相を制御する移相器（制御手段）、５３は複数の素子アンテナ５１の受信信号を合成する合成器である。
【００５４】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１〜３では、特に言及していないが、補助アンテナ２９が複数の素子アンテナ５１から構成されている場合、複数の素子アンテナ５１の受信信号の位相を制御して、補助アンテナ２９の指向性を干渉波の入射方向に合わせるようにしてもよい。
【００５５】
具体的には、移相器５２は、入射方向推定部４１により推定された干渉波の入射方向を参照して、補助アンテナ２９の指向性が干渉波の入射方向に合うように、素子アンテナ５１の受信信号の位相を制御する。
これにより、上記実施の形態２と比べて、補助アンテナ２９は干渉波を強いレベルで受信することができるので、例えば、主アンテナ２１のサイドローブが高い場合でも、荷重計算部３２により計算される荷重Ｗの絶対値が大きくならないようにすることができる。即ち、補助アンテナ２９の受信機雑音の増大を回避することができる効果を奏する。
【００５６】
ここでは、補助アンテナ２９を構成する素子アンテナ５１を主アンテナ２１と独立に設けているが、上記実施の形態３と同様に、主アンテナ２１を構成する素子アンテナ２２の一部を流用してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、加減算手段から出力された加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段を設けるように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果がある。
【００５８】
この発明によれば、加減算手段から出力された加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波の抑圧低下を防止することができる効果がある。
【００５９】
この発明によれば、主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段を設けるように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果がある。
【００６０】
この発明によれば、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波の抑圧低下を防止することができる効果がある。
【００６１】
この発明によれば、主アンテナを構成する素子アンテナの一部を補助アンテナとして利用するように構成したので、構成の簡単化を図ることができる効果がある。
【００６２】
この発明によれば、主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その主アンテナの指向性を所望波方向に合わせる制御手段を設けるように構成したので、サイドローブキャンセラの出力信号のＳ／Ｎを高めることができる効果がある。
【００６３】
この発明によれば、補助アンテナが複数の素子アンテナから構成されている場合、複数の素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その補助アンテナの指向性を干渉波の入射方向に合わせる制御手段を設けるように構成したので、補助アンテナの受信機雑音の増大を回避することができる効果がある。
【００６４】
この発明によれば、減算結果である出力信号の電力が最小になるような荷重を計算して、その荷重を選択手段の出力信号に乗算するように構成したので、サイドローブキャンセラの出力信号のＳ／Ｎを高めることができる効果がある。
【００６５】
この発明によれば、両合成信号の加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果がある。
【００６６】
この発明によれば、両合成信号の加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波の抑圧低下を防止することができる効果がある。
【００６７】
この発明によれば、アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果がある。
【００６８】
この発明によれば、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波の抑圧低下を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による干渉波抑圧装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態２による干渉波抑圧装置を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態３による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態４による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【図７】 従来の干渉波抑圧装置を示す構成図である。
【図８】 アンテナパターンを模式的に示す説明図である。
【図９】 従来の干渉波抑圧装置を示す構成図である。
【符号の説明】
２１ 主アンテナ、２２ 素子アンテナ、２３ 位相制御器（制御手段）、２４ ビームフォーミング装置（制御手段）、２５ 合成器（合成手段）、２６ 合成器（合成手段）、２７ 加算器（加減算手段）、２８ 減算器（加減算手段）、２９ 補助アンテナ、３０ 電力比較器（選択手段）、３１ 選択器（選択手段）、３２ 荷重計算部（減算手段）、３３ 乗算器（減算手段）、３４ 減算器（減算手段）、４１ 入射方向推定部（選択手段）、４２ 選択器（選択手段）、５１ 素子アンテナ、５２ 移相器（制御手段）、５３ 合成器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンテナのサイドローブ又はメインローブから入射する干渉波を抑圧するサイドローブキャンセラなどの干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は例えば特開昭６０−４１８０２号公報に示された従来のサイドローブキャンセラ（干渉波抑圧装置）を示す構成図であり、図において、１は所望波方向に指向性を有する主アンテナ、２は主アンテナ１を構成する素子アンテナ、３は複数の素子アンテナ２の受信信号を合成し、その合成信号を主アンテナ１の受信信号として出力する合成器、４はブロードな指向性を有する補助アンテナ、５は主アンテナ１の受信信号と補助アンテナ４の受信信号から荷重を計算する荷重計算部、６は補助アンテナ４の受信信号に荷重を乗算する乗算器、７は主アンテナ１の受信信号から乗算器６の出力信号を減算する減算器である。
【０００３】
次に動作について説明する。
まず、合成器３は、主アンテナ１を構成する複数の素子アンテナ２の受信信号を合成し、その合成信号を主アンテナ１の受信信号として出力する。その際、合成器３は、その合成信号をベースバンドにダウンコンバートし、図示せぬＡ／Ｄ変換器などを用いて、ディジタル信号に変換して出力する。以下、主アンテナ１の受信信号をｘ０（ｔ）と表記する。なお、ｔは時間を表す因子であり、受信信号ｘ０（ｔ）は複素信号である。
【０００４】
同様に、補助アンテナ４の受信信号もベースバンドにダウンコンバートされ、図示せぬＡ／Ｄ変換器などを用いて、ディジタル信号に変換して出力される。以下、補助アンテナ４の受信信号をｘ１（ｔ）と表記する。受信信号ｘ１（ｔ）も複素信号である。
【０００５】
荷重計算部５は、合成器３が主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）を出力すると、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）から荷重ｗ１を計算する。荷重ｗ１の決定方法については後述する。
乗算器６は、荷重計算部５が荷重ｗ１を計算すると、補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）に荷重ｗ１を乗算する。
ｙ（ｔ）＝ｗ１ｘ１（ｔ） （１）
【０００６】
減算器７は、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）から乗算器６の出力信号ｙ（ｔ）を減算し、その減算結果をサイドローブキャンセラの出力信号ｚ（ｔ）として出力する。
以下、荷重計算部５における荷重ｗ１の決定方法について詳述する。
荷重計算部５は、減算器７の出力信号ｚ（ｔ）において、補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）と相関が高い成分が抑圧されるように荷重ｗ１を決定する。このような荷重ｗ１を決定するには、例えば、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）に基づいて、減算器７の出力信号ｚ（ｔ）の電力が最小となるように決定すればよい。
【０００８】
このような荷重を決定する適応アルゴリズムは様々なものが提案されており、最適解は次式のように算出される。
【０００９】
指向性がブロードな補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）に含まれる所望波の電力は、所望波方向に指向性を有する主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）に比べて十分に小さいので、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）に含まれる所望波成分は抑圧されず、干渉波成分のみが抑圧される。
【００１０】
今、所望波ａ０（ｔ）と干渉波ａ１（ｔ）を入射する場合を考え、主アンテナ１の所望波方向のゲインをＧｓ、主アンテナ１の干渉波方向のゲインをＧｉとし、補助アンテナ４のゲインは無指向性としてＧａとする。また、主アンテナ１と補助アンテナ４のノイズ電力はほぼ等しく、それぞれｎ０（ｔ），ｎ１（ｔ）とすると、主アンテナ１と補助アンテナ４の受信信号ｘ０（ｔ），ｘ１（ｔ）は次式のようになる。
ただし、φ０とφ１は主アンテナ１と補助アンテナ４間の所望波と干渉波の受信位相差である。レーダなどでは、所望波に比べて干渉波の電力が十分に大きいことが想定され、式（５）の第１項を無視することができる。このとき、所望波ａ０（ｔ）、干渉波ａ１（ｔ）及び雑音ｎ０（ｔ），ｎ１（ｔ）が統計的に独立であるとすると、求められる荷重ｗ１は式（３）から次式のようになる。
【００１２】
図８はアンテナパターンを模式的に示したものであり、Σパターンは主アンテナ１のアンテナパターンを示している。図８において、例えば、干渉波が主アンテナ１のメインローブ方向から入射する場合を考えると、干渉波が主アンテナ１で受信されるゲインＧｉが補助アンテナ４で受信されるゲインＧａに比べて大きくなる。このとき式（６）から荷重ｗ１の絶対値が大きくなることが分かる。
【００１３】
出力信号ｚ（ｔ）は式（２）に従って求められるが、荷重ｗ１の絶対値が大きいと干渉波の項は抑圧され、雑音の項は抑圧されず、荷重ｗ１の絶対値の分だけ増幅されて加算されることになる。従って、出力信号ｚ（ｔ）におけるＳ／Ｎが低下する問題が生じる。また、荷重ｗ１の絶対値が大きいと式（５）の所望波成分の項も増幅されて無視できない程度に大きくなり、式（２）において出力信号ｚ（ｔ）における所望波成分が抑圧されることになり、これもＳ／Ｎを低下させる要因となる。
以上のように、干渉波が主アンテナ１のメインローブから入射する場合には、所望波の抑圧及び雑音の増幅によってＳ／Ｎを低下させてしまい性能が低下する問題がある。
【００１４】
上記の問題点を解消するために有効な方式として、例えば、特開昭５９−２１０７３５号公報に示されたサイドローブキャンセラがある。
図９は上記文献に示されたサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、８は主アンテナ１を構成するブロックＡに属する素子アンテナ２の受信信号を合成する合成器、９は主アンテナ１を構成するブロックＢに属する素子アンテナ２の受信信号を合成する合成器、１０は合成器８の出力信号と合成器９の出力信号を加算する加算器、１１は合成器８の出力信号から合成器９の出力信号を減算する減算器である。
【００１５】
この従来例では、主アンテナ１がブロックＡとブロックＢに分割されており、加算器１０の出力信号である信号Σを主アンテナ１の受信信号とし、減算器１１の出力信号である信号Δを補助アンテナの受信信号として用いている。
後段の処理は先に説明した図７の従来例と同様である。
【００１６】
図９の従来例の構成では、図８に示すように、主アンテナ１となる信号Σのパターンは所望波方向に指向性を有する。一方、補助アンテナ４の受信信号の代わりに用いる信号Δは所望波方向にナル点を有するパターンとなっている。信号Δのパターンは、Σパターンのメインビーム方向に関してみると、図７の従来例で用いる補助アンテナパターンに比べてΣパターンとのゲイン差が小さいので、式（６）において荷重ｗ１の絶対値の大きさがあまり大きくならない。従って、式（２）の処理において補助アンテナ４の受信信号の代わりに用いられる信号Δに含まれる受信機雑音を増幅する影響が小さいというメリットがある。
【００１７】
また、信号Δのパターンは所望波の入射方向にナル指向性を有しており、信号Δには所望波成分が含まれないので、サイドローブキャンセラの出力信号において所望波を抑圧することがないという利点がある。
【００１８】
以上説明したように、図９の従来例の構成においては、図７の従来例で問題となる干渉波が主アンテナ１のメインローブ方向から入射する場合のＳ／Ｎが低下する問題が起こらないことになる。しかしながら、図９の従来例の構成では、図８に示すように信号Δのパターンは、主アンテナ１のサイドローブ方向に多くのナル点を有することが分かる。このため、干渉波がナル点方向から入射する場合には、信号Δには干渉波成分が含まれないことになる。前述したようにサイドローブキャンセラは、主アンテナ１の受信信号から補助信号（図９の従来例の場合は信号Δ）と相関が高い成分を抑圧するように動作するので、補助信号に干渉波成分が含まれなければ、主アンテナ１の受信信号中の干渉波成分を抑圧することが不可能になるという問題がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の干渉波抑圧装置は以上のように構成されているので、干渉波が主アンテナ１のメインローブ方向から入射する場合には、補助信号に含まれる受信機雑音を増幅してサイドローブキャンセラの出力信号のＳ／Ｎを低下させるとともに、補助信号に含まれる所望波成分が増幅されてサイドローブキャンセラの出力信号の所望波成分が抑圧されるためにＳ／Ｎを低下させる課題があった。
また、干渉波が補助信号パターンのナル点方向から入射する場合には、主アンテナ１に含まれる干渉波成分を抑圧できない課題もあった。
【００２０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法を得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、加減算手段から出力された加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段を設けたものである。
【００２２】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、加減算手段から出力された加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段を設けたものである。
【００２４】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００２５】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、主アンテナを構成する素子アンテナの一部を補助アンテナとして利用するようにしたものである。
【００２６】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その主アンテナの指向性を所望波方向に合わせる制御手段を設けたものである。
【００２７】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、補助アンテナが複数の素子アンテナから構成されている場合、複数の素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その補助アンテナの指向性を干渉波の入射方向に合わせる制御手段を設けたものである。
【００２８】
この発明に係る干渉波抑圧装置は、減算結果である出力信号の電力が最小になるような荷重を計算して、その荷重を選択手段の出力信号に乗算するようにしたものである。
【００２９】
この発明に係る干渉波抑圧方法は、両合成信号の加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００３０】
この発明に係る干渉波抑圧方法は、両合成信号の加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００３１】
この発明に係る干渉波抑圧方法は、アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００３２】
この発明に係る干渉波抑圧方法は、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力するようにしたものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による干渉波抑圧装置を示す構成図であり、図において、２１は所望波方向に指向性を有する主アンテナであり、主アンテナ２１はブロックＡ（第１ブロック）とブロックＢ（第２ブロック）に分割されている。２２は主アンテナ２１を構成する素子アンテナ、２３は素子アンテナ２２の受信信号の位相を制御する位相制御器、２４は主アンテナ２１の指向性を所望波方向に合わせるために位相制御器２３を制御するビームフォーミング装置である。なお、位相制御器２３とビームフォーミング装置２４から制御手段が構成されている。
【００３４】
２５はブロックＡに属する複数の素子アンテナ２２の受信信号を合成する合成器、２６はブロックＢに属する複数の素子アンテナ２２の受信信号を合成する合成器である。なお、合成器２５，２６から合成手段が構成されている。
２７は合成器２５の出力信号と合成器２６の出力信号を加算する加算器、２８は合成器２５の出力信号から合成器２６の出力信号を減算する減算器である。なお、加算器２７及び減算器２８から加減算手段が構成されている。
【００３５】
２９はブロードな指向性を有する補助アンテナ、３０は加算器２７の出力信号の電力と補助アンテナ２９の受信信号の電力とを比較する電力比較器、３１は電力比較器３０の比較結果が加算器２７の出力信号の電力の方が大きい旨を示す場合、減算器２８の出力信号を選択して出力し、その比較結果が補助アンテナ２９の受信信号の電力の方が大きい旨を示す場合、補助アンテナ２９の受信信号を選択して出力する選択器である。なお、電力比較器３０と選択器３１から選択手段が構成されている。
【００３６】
３２は加算器２７の出力信号と選択器３１の出力信号から荷重を計算する荷重計算部、３３は選択器３１の出力信号に荷重を乗算する乗算器、３４は加算器２７の出力信号から乗算器３３の出力信号を減算する減算器である。なお、荷重計算部３２、乗算器３３及び減算器３４から減算手段が構成されている。
図２はこの発明の実施の形態１による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【００３７】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、加算器２７の出力信号を信号Σ、減算器２８の出力信号を信号Δとし、信号Σのパターンと信号Δのパターンと補助アンテナ２９のパターンは図８のように与えられているものとする。なお、信号Σは主アンテナ２１の受信信号と同意である。
主アンテナ２１の指向性は、ビームフォーミング装置２４が位相制御器２３を制御することにより、所望波方向に合わせられているものとする。また、信号Δのパターンでは、所望波方向にナルが形成されているものとする。
【００３８】
まず、合成器２５は、主アンテナ２１のブロックＡに属する複数の素子アンテナ２２の受信信号を合成し、合成器２６は、主アンテナ２１のブロックＢに属する複数の素子アンテナ２２の受信信号を合成する。
加算器２７は、合成器２５，２６が受信信号の合成処理を行うと、合成器２５の出力信号と合成器２６の出力信号を加算し、その加算結果として信号Σを出力する。
また、減算器２８は、合成器２５，２６が受信信号の合成処理を行うと、合成器２５の出力信号から合成器２６の出力信号を減算し、その減算結果として信号Δを出力する。
【００３９】
電力比較器３０は、加算器２７から信号Σを受けるとともに、補助アンテナ２９の受信信号Ｘを受けると、その信号Σの電力Ｐ（Σ）と補助アンテナ２９の受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）を計算し（ステップＳＴ１）、信号Σの電力Ｐ（Σ）と受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）を比較する（ステップＳＴ２）。
【００４０】
ここで、電力比較器３０が電力を比較する理由は次の通りである。
図８からも明らかなように、主アンテナ２１のメインローブのゲインは、補助アンテナ２９のゲインを上回っていることが分かる。即ち、入射波が主アンテナ２１のメインローブから入射する場合には、主アンテナ２１の受信電力が補助アンテナ２９の受信電力を上回る。逆に主アンテナ２１のサイドローブから入射する場合には、主アンテナ２１の受信電力が補助アンテナ２９の受信電力を下回ることになる。したがって、主アンテナ２１の受信電力と補助アンテナ２９の受信電力を比較すれば、主アンテナ２１における干渉波の入射方向が判明するからである。
【００４１】
選択器３１は、電力比較器３０の比較結果に応じて減算器２８の出力信号である信号Δ又は補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択し、その選択した信号を信号Ｘｓとして出力する（ステップＳＴ３）。
即ち、電力比較器３０の比較結果が、加算器２７の出力信号である信号Σの電力Ｐ（Σ）が補助アンテナ２９の受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）より大きい旨を示す場合には、減算器２８の出力信号である信号Δを選択し、補助アンテナ２９の受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）が信号Σの電力Ｐ（Σ）より大きい旨を示す場合には、補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択する。
【００４２】
荷重計算部３２は、加算器２７から信号Σを受けるとともに、選択器３１から信号Ｘｓを受けると、信号Σと信号Ｘｓに基づいて荷重Ｗを計算する（ステップＳＴ４）。即ち、主アンテナ２１の受信信号である信号Σから、補助信号である信号Ｘｓと相関が高い成分が抑圧されるような荷重Ｗを計算する。具体的には、減算器３４の出力信号の電力が最小になるような荷重を求めればよく、最適解は式（３）でｘ０（ｔ）をΣ、ｘ１（ｔ）をＸｓに置き換えて与えられる。
【００４３】
乗算器３３は、荷重計算部３２が荷重Ｗを計算すると、その荷重Ｗを選択器３１の出力信号Ｘｓに乗算する（ステップＳＴ５）。
減算器３４は、加算器２７より出力された信号Σから乗算器３３の出力信号ＷＸｓを減算し、その減算結果をサイドローブキャンセラの出力信号として出力する（ステップＳＴ６）。
【００４４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、加算器２７から出力された信号Σの電力Ｐ（Σ）と補助アンテナ２９の受信信号Ｘの電力Ｐ（Ｘ）とを比較し、その比較結果に応じて減算器２８の出力信号である信号Δ又は補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力するように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果を奏する。
【００４５】
具体的には、例えば、干渉波が主アンテナ２１のメインローブから入射する場合には、図７の従来例のように荷重の絶対値が大きくならないため、補助信号の受信機雑音が増幅されない。また、補助信号が所望波成分を含まないので、サイドローブキャンセラの出力信号において所望波の成分を抑圧することがないという効果を奏する。
一方、干渉波が主アンテナ２１のサイドローブから入射する場合には、図９の従来例のような補助信号のパターンにおいてナル点が存在しないので、どの方向から入射しても干渉波を抑圧することができる効果を奏する。
【００４６】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による干渉波抑圧装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
４１は主アンテナ２１を構成する素子アンテナ２２の受信信号から主アンテナ２１に入射する干渉波の入射方向を推定する入射方向推定部、４２は干渉波の入射方向が主アンテナ２１のメインローブ方向である場合、減算器２８から出力された信号Δを選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナ２１のメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力する選択器である。なお、入射方向推定部４１及び選択器４２から選択手段が構成されている。
図４はこの発明の実施の形態２による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【００４７】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、選択器３１が電力比較器３０の比較結果に応じて減算器２８の出力信号である信号Δ又は補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力するものについて示したが、選択器４２が入射方向推定部４１により推定された入射方向に応じて減算器２８の出力信号である信号Δ又は補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力するようにしてもよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４８】
具体的には、まず、入射方向推定部４１が主アンテナ２１を構成する複数の素子アンテナ２２の受信信号Ｅ１〜ＥＭから主アンテナ２１に入射する干渉波の入射方向を推定する（ステップＳＴ１１）。
例えば、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムと呼ばれるアルゴリズムを用いて干渉波の入射方向を推定する。
【００４９】
ＭＵＳＩＣアルゴリズムは、素子アンテナ２２の相関行列の雑音に対応する固有ベクトルが入射方向のステアリングベクトルと直交することを利用して、その固有ベクトルと直交するステアリングベクトルを見つけることにより入射方向を推定するものである。入射方向を推定するアルゴリズムは、この他にも多数提案されているが、もちろんそれらを用いて構成してもよい。
【００５０】
選択器４２は、入射方向推定部４１により推定された干渉波の入射方向が主アンテナ２１のメインローブ方向である場合、減算器２８から出力された信号Δを選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナ２１のメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナ２９の受信信号Ｘを選択して出力する。
その他の動作は上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５１】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、ブロードな指向性を有する補助アンテナ２９を使用するものについて示したが、図５に示すように、主アンテナ２１を構成する素子アンテナ２２の一部（１本又は複数本の素子アンテナ２２）を補助アンテナとして利用するようにしてもよい。
【００５２】
素子アンテナ２２を１本だけ用いる場合は、一般に指向性がブロードとなるので、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。加えて補助アンテナを追加する必要がないので、構成が簡単になる効果も奏する。
複数本の素子アンテナ２２の受信信号を合成して使用する場合には、素子アンテナ２２の素子数や位置に応じた指向性を有することになるので、アンテナパターンのゲインが高い方向から干渉波が入射する場合、荷重計算部３２により計算される荷重Ｗの絶対値が増大するのを抑えることができる効果を奏する。
【００５３】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による干渉波抑圧装置を示す構成図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
５１は補助アンテナ２９を構成する素子アンテナ、５２は素子アンテナ５１の受信信号の位相を制御する移相器（制御手段）、５３は複数の素子アンテナ５１の受信信号を合成する合成器である。
【００５４】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１〜３では、特に言及していないが、補助アンテナ２９が複数の素子アンテナ５１から構成されている場合、複数の素子アンテナ５１の受信信号の位相を制御して、補助アンテナ２９の指向性を干渉波の入射方向に合わせるようにしてもよい。
【００５５】
具体的には、移相器５２は、入射方向推定部４１により推定された干渉波の入射方向を参照して、補助アンテナ２９の指向性が干渉波の入射方向に合うように、素子アンテナ５１の受信信号の位相を制御する。
これにより、上記実施の形態２と比べて、補助アンテナ２９は干渉波を強いレベルで受信することができるので、例えば、主アンテナ２１のサイドローブが高い場合でも、荷重計算部３２により計算される荷重Ｗの絶対値が大きくならないようにすることができる。即ち、補助アンテナ２９の受信機雑音の増大を回避することができる効果を奏する。
【００５６】
ここでは、補助アンテナ２９を構成する素子アンテナ５１を主アンテナ２１と独立に設けているが、上記実施の形態３と同様に、主アンテナ２１を構成する素子アンテナ２２の一部を流用してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、加減算手段から出力された加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段を設けるように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果がある。
【００５８】
この発明によれば、加減算手段から出力された加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波の抑圧低下を防止することができる効果がある。
【００５９】
この発明によれば、主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段を設けるように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果がある。
【００６０】
この発明によれば、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波の抑圧低下を防止することができる効果がある。
【００６１】
この発明によれば、主アンテナを構成する素子アンテナの一部を補助アンテナとして利用するように構成したので、構成の簡単化を図ることができる効果がある。
【００６２】
この発明によれば、主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その主アンテナの指向性を所望波方向に合わせる制御手段を設けるように構成したので、サイドローブキャンセラの出力信号のＳ／Ｎを高めることができる効果がある。
【００６３】
この発明によれば、補助アンテナが複数の素子アンテナから構成されている場合、複数の素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その補助アンテナの指向性を干渉波の入射方向に合わせる制御手段を設けるように構成したので、補助アンテナの受信機雑音の増大を回避することができる効果がある。
【００６４】
この発明によれば、減算結果である出力信号の電力が最小になるような荷重を計算して、その荷重を選択手段の出力信号に乗算するように構成したので、サイドローブキャンセラの出力信号のＳ／Ｎを高めることができる効果がある。
【００６５】
この発明によれば、両合成信号の加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果がある。
【００６６】
この発明によれば、両合成信号の加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波の抑圧低下を防止することができる効果がある。
【００６７】
この発明によれば、アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波がどの方向から入射する場合でも、干渉波を十分に抑圧することができる効果がある。
【００６８】
この発明によれば、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力するように構成したので、干渉波の抑圧低下を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による干渉波抑圧装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態２による干渉波抑圧装置を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態３による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態４による干渉波抑圧方法を示すフローチャートである。
【図７】 従来の干渉波抑圧装置を示す構成図である。
【図８】 アンテナパターンを模式的に示す説明図である。
【図９】 従来の干渉波抑圧装置を示す構成図である。
【符号の説明】
２１ 主アンテナ、２２ 素子アンテナ、２３ 位相制御器（制御手段）、２４ ビームフォーミング装置（制御手段）、２５ 合成器（合成手段）、２６ 合成器（合成手段）、２７ 加算器（加減算手段）、２８ 減算器（加減算手段）、２９ 補助アンテナ、３０ 電力比較器（選択手段）、３１ 選択器（選択手段）、３２ 荷重計算部（減算手段）、３３ 乗算器（減算手段）、３４ 減算器（減算手段）、４１ 入射方向推定部（選択手段）、４２ 選択器（選択手段）、５１ 素子アンテナ、５２ 移相器（制御手段）、５３ 合成器。
Claims (12)
- 主アンテナを構成する第１ブロックの素子アンテナの受信信号を合成するとともに、その主アンテナを構成する第２ブロックの素子アンテナの受信信号を合成する合成手段と、上記合成手段による両合成信号の加算信号を出力するとともに、両合成信号の差分信号を出力する加減算手段と、上記加減算手段から出力された加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて上記加減算手段から出力された差分信号又は上記補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段と、上記選択手段の出力信号に荷重を乗算し、上記加減算手段より出力された加算信号から当該乗算信号を減算する減算手段とを備えた干渉波抑圧装置。
- 選択手段は、加減算手段から出力された加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、上記加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力することを特徴とする請求項１記載の干渉波抑圧装置。
- 主アンテナを構成する第１ブロックの素子アンテナの受信信号を合成するとともに、その主アンテナを構成する第２ブロックの素子アンテナの受信信号を合成する合成手段と、上記合成手段による両合成信号の加算信号を出力するとともに、両合成信号の差分信号を出力する加減算手段と、上記主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から上記主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて上記加減算手段から出力された差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力する選択手段と、上記選択手段の出力信号に荷重を乗算し、上記加減算手段より出力された加算信号から当該乗算信号を減算する減算手段とを備えた干渉波抑圧装置。
- 選択手段は、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、加減算手段から出力された差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力することを特徴とする請求項３記載の干渉波抑圧装置。
- 主アンテナを構成する素子アンテナの一部を補助アンテナとして利用することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の干渉波抑圧装置。
- 主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その主アンテナの指向性を所望波方向に合わせる制御手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の干渉波抑圧装置。
- 補助アンテナが複数の素子アンテナから構成されている場合、複数の素子アンテナの受信信号の位相を制御して、その補助アンテナの指向性を干渉波の入射方向に合わせる制御手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の干渉波抑圧装置。
- 減算手段は、減算結果である出力信号の電力が最小になるような荷重を計算して、その荷重を選択手段の出力信号に乗算することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の干渉波抑圧装置。
- 主アンテナを構成する第１ブロックの素子アンテナの受信信号を合成するとともに、その主アンテナを構成する第２ブロックの素子アンテナの受信信号を合成すると、両合成信号の加算信号を出力するとともに、両合成信号の差分信号を出力し、その加算信号の電力と補助アンテナの受信信号の電力とを比較し、その比較結果に応じて当該差分信号又は上記補助アンテナの受信信号を選択して出力し、その出力信号に荷重を乗算して、その加算信号から当該乗算信号を減算する干渉波抑圧方法。
- 両合成信号の加算信号の電力が補助アンテナの受信信号の電力より大きい場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、その補助アンテナの受信信号の電力が当該加算信号の電力より大きい場合、その補助アンテナの受信信号を選択して出力することを特徴とする請求項９記載の干渉波抑圧方法。
- 主アンテナを構成する第１ブロックの素子アンテナの受信信号を合成するとともに、その主アンテナを構成する第２ブロックの素子アンテナの受信信号を合成すると、両合成信号の加算信号を出力するとともに、両合成信号の差分信号を出力し、上記主アンテナを構成する素子アンテナの受信信号から上記主アンテナに入射する干渉波の入射方向を推定し、その入射方向に応じて両合成信号の差分信号又は補助アンテナの受信信号を選択して出力し、その出力信号に荷重を乗算して、その加算信号から当該乗算信号を減算する干渉波抑圧方法。
- 干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ方向である場合、両合成信号の差分信号を選択して出力し、干渉波の入射方向が主アンテナのメインローブ以外の方向である場合、補助アンテナの受信信号を選択して出力することを特徴とする請求項１１記載の干渉波抑圧方法。
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