JP4852052B2 - DBF receiver - Google Patents
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Description
本発明は、受信信号をデジタル変換してデジタル信号処理を施したのちビームパターンを形成するDBF(Digital Beamforming)受信器に関する。 The present invention relates to a DBF (Digital Beamforming) receiver that forms a beam pattern after digitally converting a received signal and performing digital signal processing.
一般に、DBFレーダ装置は、フェーズドアレイアンテナとDBF受信器とを備える。DBF受信器は、フェーズドアレイアンテナの各送受信モジュールで受信された信号を、各モジュールに対応して設けられた受信回路に入力してそれぞれ所定の演算処理をする。そして、DBF受信器は、演算処理された信号に基づいてビーム形成器でフェーズドアレイアンテナにおける受信ビームを指定方向に形成する。 In general, a DBF radar apparatus includes a phased array antenna and a DBF receiver. The DBF receiver inputs a signal received by each transmitting / receiving module of the phased array antenna to a receiving circuit provided corresponding to each module, and performs a predetermined calculation process. Then, the DBF receiver forms a reception beam in the phased array antenna in a specified direction by a beam former based on the arithmetically processed signal.
ここで、上記DBFレーダ装置では、各送受信モジュールの位相を合わせる為の波面調整を行う。この波面調整では、フェーズドアレイアンテナに対して連続信号を注入し、各送受信モジュールの受信信号をDBF受信器に入力する。DBF受信器では、各モジュールに対応する受信回路において、デジタルとなったI/Q信号を収集する。DBF受信器は、この収集されたI/Q信号から各送受信モジュールの受信波面に対応した振幅/位相を求め、送受信モジュール間の振幅/位相を揃えるための補正値を算出する。そして、DBF受信器は、補正値を記憶しておき、運用時にその補正値を読み出してI/Q信号に複素乗算することで、各送受信モジュールの波面調整を行うようにしている。 Here, in the DBF radar apparatus, wavefront adjustment is performed to match the phases of the respective transmission / reception modules. In this wavefront adjustment, a continuous signal is injected into the phased array antenna, and the reception signal of each transmission / reception module is input to the DBF receiver. In the DBF receiver, digital I / Q signals are collected in a receiving circuit corresponding to each module. The DBF receiver obtains the amplitude / phase corresponding to the reception wavefront of each transmission / reception module from the collected I / Q signals, and calculates a correction value for aligning the amplitude / phase between the transmission / reception modules. The DBF receiver stores the correction value, reads out the correction value during operation, and performs complex wave multiplication on the I / Q signal to adjust the wavefront of each transmission / reception module.
しかしながら、上記キャリブレーションの手法では、DBF受信器において、各モジュール対応の受信回路におけるI/Q信号の収集、収集したI/Q信号からの補正値の算出及び、補正値の記憶・読み出しという煩雑な調整作業を要するため、調整に時間がかかりすぎるという問題があった。
以上のように、従来のDBFレーダ装置に用いられるDBF受信器では、フェーズドアレイアンテナにおける各送受信モジュールの波面調整をする際に、各モジュール対応の受信回路におけるI/Q信号を収集し、収集したI/Q信号から補正値を算出し、その補正値の設定の実施を行う必要があり、その煩雑な調整作業に時間がかかるという問題があった。 As described above, in the DBF receiver used in the conventional DBF radar apparatus, when the wavefront adjustment of each transmitting / receiving module in the phased array antenna is performed, the I / Q signals in the receiving circuit corresponding to each module are collected and collected. There is a problem that it is necessary to calculate a correction value from the I / Q signal and to set the correction value, and this complicated adjustment work takes time.
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、I/Q信号の収集、補正値の算出及び、補正値の設定の実施をしなくても、自動的にフェーズドアレイアンテナにおける各送受信モジュールの波面調整を行うことが可能なDBF受信器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to automatically transmit / receive modules in a phased array antenna without collecting I / Q signals, calculating correction values, and setting correction values. An object of the present invention is to provide a DBF receiver capable of performing the wavefront adjustment.
上記目的を達成するため、本発明に係るDBF受信器は、フェーズドアレイアンテナにおける複数系統の受信モジュールで受信された複数の受信信号を、中間周波数帯のIF信号にそれぞれ変換する周波数変換部と、前記複数のIF信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部と、前記複数のデジタル信号のうちいずれかを基準信号とし、前記複数のデジタル信号のうち前記基準信号以外を対象信号とし、前記対象信号それぞれに対応した処理回路群を備え、前記複数の処理回路群により、前記複数の対象信号を、前記複数の対象信号の信号成分毎に、前記基準信号に適応等化させる適応等化処理部と、前記基準信号と、前記適応等化後の複数の対象信号とをそれぞれ直交検波し、複数の直交検波信号を生成する直交検波部と、前記複数の直交検波信号を用いて前記フェーズドアレイアンテナにおける受信ビームを指定方向に形成するビーム形成部とを具備し、前記適応等化処理部は、波面調整時に放射された雑音信号が前記複数の受信モジュールで受信された場合、前記複数の処理回路群により、前記雑音信号由来の複数のデジタル信号における基準信号に、このデジタル信号における対象信号を、信号成分毎に適応等化させることで、全体の受信波面を揃えることを特徴とする。 To achieve the above object, DBF receiver according to the present invention, a plurality of received signals received by the receiving module of a plurality of systems in a phased array antenna, a frequency conversion unit for converting each of the IF signal of an intermediate frequency band, The analog-to-digital converter that converts each of the plurality of IF signals into a digital signal, and any one of the plurality of digital signals as a reference signal, and other than the reference signal among the plurality of digital signals as a target signal, An adaptive equalization process including a processing circuit group corresponding to each target signal, and adaptively equalizing the plurality of target signals to the reference signal for each signal component of the plurality of target signals by the plurality of processing circuit groups parts and the reference signal and the quadrature detection to said adaptive equalizer and each quadrature detection plurality of target signal and the post-reduction, to generate a plurality of orthogonal detection signal And parts, comprising a beam forming portion that forms the designated direction receive beams in the phased array antenna using a plurality of quadrature detection signals, the adaptive equalization processing section, noise signals emitted when the wavefront adjustment When received by the plurality of receiving modules, the plurality of processing circuit groups adaptively equalize the target signal in the digital signal for each signal component to the reference signal in the plurality of digital signals derived from the noise signal. Thus, the entire received wavefront is aligned.
上記構成によるDBF受信器の適応等化処理部は、対象信号毎に複数の処理回路を備える。適応等化処理部は、複数のデジタル信号が供給されると、複数の処理回路により、対象信号を、対象信号の信号成分毎に、基準信号に適応等化させるようにしている。そして、波面調整時に放射された雑音信号が複数の受信モジュールで受信された場合には、適応等化処理部は、複数の処理回路により、雑音信号由来の対象信号を、この信号成分毎に、雑音信号由来の基準信号に適応等化させることで、受信モジュールの受信波面を揃えるようにしている。これにより、雑音信号をレーダ装置に放射するだけで、受信波面を揃えることが可能となる。 The adaptive equalization processing unit of the DBF receiver having the above configuration includes a plurality of processing circuits for each target signal. When a plurality of digital signals are supplied, the adaptive equalization processing unit adaptively equalizes the target signal to the reference signal for each signal component of the target signal by a plurality of processing circuits. And when the noise signal radiated at the time of wavefront adjustment is received by a plurality of receiving modules, the adaptive equalization processing unit, by a plurality of processing circuits, the target signal derived from the noise signal, for each signal component, By adaptively equalizing the reference signal derived from the noise signal, the reception wavefronts of the reception modules are made uniform . As a result, it is possible to align the received wavefronts simply by radiating noise signals to the radar apparatus .
本発明によれば、フェーズドアレイアンテナにおける送受信モジュールの波面調整を自動的に行うことが可能なDBF受信器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the DBF receiver which can perform the wave front adjustment of the transmission / reception module in a phased array antenna automatically can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るDBF受信器30を備えるDBFレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図1において、信号発生器10から出力された信号は、フェーズドアレイアンテナ20の送受信モジュール21−1〜21−Nそれぞれで受信され、DBF受信器30へ出力される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a DBF radar apparatus including a
DBF受信器30は、受信処理部31とビーム形成器32とを備える。送受信モジュール21−1〜21−Nで得られた複数系統の信号は、各送受信モジュール21−1〜21−Nに対応して設けられた受信回路33−1〜33−Nに入力される。受信回路33−1〜33−Nに入力された信号は、周波数変換器34−1〜34−NでIF信号(Intermediate Frequency)に周波数変換され、アナログ−デジタル(A/D)変換器35−1〜35−Nでデジタル信号に変換される。
The DBF
A/D変換器35−1で得られるデジタル信号は、適応等化処理を行う際の基準信号として設定されており、適応フィルタ36−2〜36−N及び、直交検波器37−1に出力される。また、A/D変換器35−2〜35−Nで得られるデジタル信号は、それぞれ適応フィルタ36−2〜36−Nに出力される。適応フィルタ36−2〜36−Nは、入力された基準信号にA/D変換器35−2〜35−Nで得られたデジタル信号を適応等化させる。適応フィルタ36−2〜36−Nで適応等化されたデジタル信号は、直交検波器37−2〜37−Nにそれぞれ出力される。 The digital signal obtained by the A / D converter 35-1 is set as a reference signal for performing adaptive equalization processing, and is output to the adaptive filters 36-2 to 36-N and the quadrature detector 37-1. Is done. The digital signals obtained by the A / D converters 35-2 to 35-N are output to the adaptive filters 36-2 to 36-N, respectively. The adaptive filters 36-2 to 36-N adaptively equalize the digital signals obtained by the A / D converters 35-2 to 35-N to the input reference signal. The digital signals adaptively equalized by the adaptive filters 36-2 to 36-N are output to the quadrature detectors 37-2 to 37-N, respectively.
直交検波器37−1〜37−Nは、受け取ったデジタル信号を直交検波し、ビーム形成器32へ出力する。ビーム形成器32は、直交検波器37−1〜37−Nで得られる複数系統のI/Q信号を用いて、フェーズドアレイアンテナ20における受信ビームを指定方向に形成する。
The quadrature detectors 37-1 to 37-N perform quadrature detection on the received digital signal and output to the
上記適応フィルタ36−2〜36−Nは、基準信号であるA/D変換器35−1で得られたデジタル信号に、A/D変換器35−2〜35−Nで得られたデジタル信号を適応等化することで、その振幅及び位相を基準信号のものと一致させる。本実施例では、適応フィルタの原理のうち、以下に示すLMS(Least Mean Square)アルゴリズムを一例として用いる(例えば、非特許文献1参照。)。
e(n)=d(n)−WnTXn
=d(n)−XnTWn
Wn+1=Wn+μe(n)Xn
なお、
Xn=[x(n),x(n−1),…,x(n−M)]T
Wn=[Wn(0),Wn(1),…,Wn(M)]T
Y(n)=WnTXn=XnTWn
である。ここで、nは時刻、e(n)は残差、d(n)は基準信号(A/D変換器35−1からのデジタル信号)、Xnは入力ベクトル(A/D変換部35−2〜35−Nからのデジタル信号の列)、Wnは時刻nでの係数ベクトル(時刻nでの適応フィルタ係数)、Y(n)は適応フィルタ出力ベクトル、Tは転置を示す。
The adaptive filters 36-2 to 36-N convert the digital signal obtained by the A / D converters 35-2 to 35-N into the digital signal obtained by the A / D converter 35-1 that is the reference signal. Is made equal to that of the reference signal by adaptive equalization. In the present embodiment, the LMS (Least Mean Square) algorithm shown below is used as an example of the principle of the adaptive filter (for example, see Non-Patent Document 1).
e (n) = d (n) −Wn T Xn
= D (n) -Xn T Wn
Wn + 1 = Wn + μe (n) Xn
In addition,
Xn = [x (n), x (n−1),..., X (n−M)] T
Wn = [Wn (0), Wn (1),..., Wn (M)] T
Y (n) = Wn T Xn = Xn T Wn
It is. Here, n is a time, e (n) is a residual, d (n) is a reference signal (digital signal from the A / D converter 35-1), and Xn is an input vector (A / D converter 35-2). ˜35-N), Wn is a coefficient vector at time n (adaptive filter coefficient at time n), Y (n) is an adaptive filter output vector, and T is transposed.
図2は、本発明の第1の実施形態に係る適応フィルタ36−2をLMSアルゴリズムを用いて実現した際の機能構成を示すブロック図である。図2において、加算部361には、A/D変換器35−1から出力される基準信号d(n)と、適応フィルタ36−2からの出力Y(n)によるフィードバック信号とが入力される。加算部361は、基準信号d(n)からフィードバック信号Y(n)を減じ、残差e(n)として各タップ1〜M+1の乗算部362−1〜362−M+1に出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration when the adaptive filter 36-2 according to the first embodiment of the present invention is realized using the LMS algorithm. In FIG. 2, the
ここで、タップ1〜M+1における信号の処理手順は同一であるため、以下では、タップ1における信号の処理を説明する。タップ1において、e(n)は、乗算部362−1でA/D変換器35−2からのデジタル信号X(n)を乗算され、乗算部363−1で関数μを乗算されたのち加算部364−1に出力される。乗算部363−1で得られた信号は、加算部364−1で、遅延部365−1からのフィードバック信号Wn(0)を加算されてWn+1(0)となり、遅延部365−1に出力される。Wn+1(0)は、遅延部365−1で遅延されてWn(0)となり、乗算部366−1に出力される。また、Wn(0)は、加算部364−1にフィードバックされる。Wn(0)は、乗算部366−1でX(n)を乗算された後、加算部367でタップ2〜M+1からの信号と加算されて出力Y(n)となり、直交検波部37−2に出力される。
Here, since the signal processing procedure in
以上のように、上記第1の実施形態では、信号発生器10からの信号を送受信モジュール21−1〜21−Nで受信し、各信号をDBF受信器30に出力する。DBF受信器30は、受信回路33−1〜33−Nにおいて、入力信号を周波数変換器34−1〜34−Nで周波数変換し、A/D変換器35−1〜35−Nでデジタル信号に変換する。DBF受信器30は、A/D変換器35−1で得られるデジタル信号を基準信号とし、適応フィルタ36−2〜36−Nにおいて、A/D変換器35−2〜35−Nで得られるデジタル信号をこの基準信号に適応等化させるようにしている。そして、DBF受信器30は、適応フィルタ36−2〜36−Nで適応等化されたデジタル信号及び、A/D変換器35−1からのデジタル信号を、直交検波器37−1〜37−Nで直交検波したのち、ビーム形成器32でビーム形成を行う。
As described above, in the first embodiment, signals from the
これにより、上記第1の実施形態に係るDBF受信器30は、適応フィルタ36−2〜36−NにおいてA/D変換器35−2〜35−Nで得られるデジタル信号を基準信号に適応等化することが可能になる。
Thereby, the
また、DBFレーダ装置では、各送受信モジュール21−1〜21−Nの位相を合わせる為の波面調整が行われる。この波面調整時には、信号発生器10は、フェーズドアレイアンテナ20に対して雑音信号を放射する。ここで、雑音信号を利用する理由は、送受信モジュール21−1〜21−Nの周波数特性を一度に補正するためである。フェーズドアレイアンテナ20の送受信モジュール21−1〜21−Nでそれぞれ受信された雑音信号は、周波数変換器34−1〜34−NでIF帯の信号に周波数変換され、A/D変換器35−1〜35−Nでデジタル信号に変換される。A/D変換器35−2〜35−Nで得られる各デジタル信号は、適応フィルタ36−2〜36−NにおいてA/D変換器35−1で得られた基準信号に適応等化される。
In the DBF radar apparatus, wavefront adjustment is performed to match the phases of the transmission / reception modules 21-1 to 21-N. During the wavefront adjustment, the
これにより、上記第1の実施形態に係るDBF受信器30は、送受信モジュール21−1〜21−Nの固有位相を揃え、波面調整を行うことが可能となる。
Thus, the
これらのことにより、本実施形態に係るDBF受信器30は、従来のようにI/Q信号の収集、補正値の算出及び、補正値の設定の実施をしなくても、自動的にフェーズドアレイアンテナにおける各送受信モジュールの波面調整を行うことができる。
As a result, the
なお、上記実施形態では、LMSアルゴリズムを利用して適応フィルタを構築する例について説明していたが、適応フィルタを構築するアルゴリズムはLMSアルゴリズムに限定される訳ではない。 In the above embodiment, an example in which an adaptive filter is constructed using an LMS algorithm has been described. However, an algorithm for constructing an adaptive filter is not limited to the LMS algorithm.
また、上記実施形態では、A/D変換器35−1で得られるデジタル信号を基準信号とする例について説明しているが、A/D変換器35−1以外からのデジタル信号を基準信号とする場合であっても同様に実施可能である。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which uses the digital signal obtained by A / D converter 35-1 as a reference signal, the digital signal from other than A / D converter 35-1 is made into a reference signal. Even in this case, it can be similarly implemented.
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係るDBF受信器40の機能構成を示すブロック図である。なお、一般にDBF受信器は、複数の受信ビームを備えることが可能であるが、本実施形態では、受信ビームが2つの場合を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the
図3において、フェーズドアレイアンテナにおける複数系統の受信モジュールで受信された、互いに周波数の異なる第1信号と第2信号とを含む到来信号が、DBF受信器40に入力される。到来信号は、周波数変換器44−1〜44−Nで中間周波数帯に周波数変換され、含まれる第1及び第2信号はそれぞれ、周波数fIF1±α(αは受信帯域)の第1のIF信号及び、周波数fIF2±αの第2のIF信号となり、A/D変換器45−1〜45−Nに出力される。
In FIG. 3, incoming signals including first and second signals having different frequencies, received by a plurality of receiving modules in the phased array antenna, are input to the
A/D変換器45−1〜45−Nは、A/D変換に伴うデータのサンプリングが1周期当たり2回以下となる任意のA/D変換クロック周波数fADが設定されている(例えば、非特許文献2参照。)。このクロック周波数を用いてA/D変換することにより、第1のIF信号は周波数fD1±αの第1のデジタル信号となり、第2のIF信号は周波数fD2±αの第2のデジタル信号となる。ここで、fD1及びfD2は以下のように示される。
fD1=fIF1−fAD
fD2=fIF2−fAD
A/D変換器45−1〜45−Nにより得られた第1のデジタル信号と第2のデジタル信号とを含むデジタル信号は、分配器46−1〜46−Nにより2系統に分配される。分配器46−1で分配されたデジタル信号は、適応等化処理を行う際の基準信号として設定されており、適応フィルタ47−2〜47−N及び直交検波回路49−1と、適応フィルタ48−2〜48−N及び直交検波回路410−1とにそれぞれ出力される。分配器46−2〜46−Nで分配されたデジタル信号は、適応フィルタ47−2〜47−Nと適応フィルタ48−2〜48−Nとにそれぞれ出力され、各適応フィルタ47−2〜47−N,48−2〜48−Nで基準信号に基づいて適応等化される。適応フィルタ47−2〜47−Nで適応等化されたデジタル信号は、直交検波回路49−2〜49−Nにそれぞれ出力され、適応フィルタ48−2〜48−Nで適応等化されたデジタル信号は、直交検波回路410−2〜410−Nにそれぞれ出力される。
In the A / D converters 45-1 to 45 -N, an arbitrary A / D conversion clock frequency f AD at which sampling of data associated with A / D conversion is less than twice per cycle is set (for example, (Refer
f D1 = f IF1 −f AD
f D2 = f IF2 -f AD
The digital signal including the first digital signal and the second digital signal obtained by the A / D converters 45-1 to 45-N is distributed into two systems by the distributors 46-1 to 46-N. . The digital signal distributed by the distributor 46-1 is set as a reference signal for performing adaptive equalization processing. The adaptive filter 47-2 to 47-N, the quadrature detection circuit 49-1, and the
直交検波回路49−1〜49−Nは、入力されるデジタル信号を直交検波し、このI/Q信号から第1信号の成分を抽出してビーム形成器42−1へ出力する。ビーム形成器42−1は、直交検波器49−1〜49−Nで得られる複数系統のI/Q信号を用いて、フェーズドアレイアンテナにおける第1信号の受信ビームを指定方向に形成する。 The quadrature detection circuits 49-1 to 49-N perform quadrature detection on the input digital signal, extract the first signal component from the I / Q signal, and output it to the beamformer 42-1. The beam former 42-1 forms the reception beam of the first signal in the phased array antenna in the designated direction using the multiple systems of I / Q signals obtained by the quadrature detectors 49-1 to 49-N.
直交検波回路410−1〜410−Nは、入力されるデジタル信号を直交検波し、このI/Q信号から第2信号の成分を抽出してビーム形成器42−2へ出力する。ビーム形成器42−2は、直交検波器410−1〜410−Nで得られる複数系統のI/Q信号を用いてフェーズドアレイアンテナにおける第2信号の受信ビームを指定方向に形成する。 The quadrature detection circuits 410-1 to 410 -N perform quadrature detection on the input digital signal, extract the component of the second signal from this I / Q signal, and output it to the beamformer 42-2. The beamformer 42-2 forms a second signal reception beam in the phased array antenna in a specified direction by using a plurality of systems of I / Q signals obtained by the quadrature detectors 410-1 to 410-N.
図4は、本発明の第2の実施形態に係る受信回路43−2の機能構成を示すブロック図である。図4において、直交検波回路49−2は乗算器411と、NCO(Numerically Controlled Oscillator)412と、デジタルフィルタ413とを備え、直交検波回路410−2は乗算器414と、NCO415と、デジタルフィルタ416とを備える。
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the reception circuit 43-2 according to the second embodiment of the present invention. 4, the quadrature detection circuit 49-2 includes a
直交検波回路49−2は、適応フィルタ47−2で適応等化されたデジタル信号を受け取り、乗算器411に入力する。また、乗算器411には、NCO412から出力されるローカル信号SNCO1が入力されている。信号SNCO1は、
SNCO1=cos(2π×fNCO1t)−sin(2π×fNCO1t)
と表され、ここでの周波数はfNCO1=fD1となっている。乗算器411は、適応フィルタ47−2からのデジタル信号に信号SNCO1を乗じてINCO1及びQNCO1を算出し、これらをデジタルフィルタ413に出力する。ここで、INCO1は、
S NCO1 = cos (2π × f NCO1 t) −sin (2π × f NCO1 t)
The frequency here is f NCO1 = f D1 . The
と表され、QNCO1は、
と表される(例えば、非特許文献3参照。)。 (For example, refer nonpatent literature 3.).
デジタルフィルタ413は、周波数(fD1±α−fNCO1)のみを帯域通過させるようになっており、乗算器411で算出されたINCO1及びQNCO1を透過させることにより、cos2πt(fD1±α−fNCO1)とsin2πt(fD1±α−fNCO1)のみを抽出し、ビーム形成器42−1へ出力する。
The
直交検波回路410−2は、適応フィルタ48−2で適応等化されたデジタル信号を受け取り、乗算器414に入力する。また、乗算器414には、NCO415から出力されるローカル信号SNCO2が入力されている。信号SNCO2は、
SNCO2=cos(2π×fNCO2t)−sin(2π×fNCO2t)
と表され、ここでの周波数はfNCO2=fD2となっている。乗算器414は、適応フィルタ48−2からのデジタル信号に信号SNCO2を乗じてINCO2及びQNCO2を算出し、これらをデジタルフィルタ416に出力する。ここで、INCO2は、
S NCO2 = cos (2π × f NCO2 t) −sin (2π × f NCO2 t)
The frequency here is f NCO2 = f D2 . The
と表され、QNCO2は、
と表される。 It is expressed.
デジタルフィルタ416は、周波数(fD2±α−fNCO2)のみを帯域通過させるようになっており、乗算器414で算出されたINCO2及びQNCO2を透過させることにより、cos2πt(fD2±α−fNCO2)とsin2πt(fD2±α−fNCO2)のみを抽出し、ビーム形成器42−2へ出力する。
以上のように、上記第2の実施形態に係るDBF受信器40は、互いに周波数の異なる第1信号と第2信号とを含む複数系統の到来信号を受信し、周波数変換器44−1〜44−Nで周波数変換してIF信号に変換する。DBF受信器40は、このIF信号をA/D変換器45−1〜45−Nでエイリアシングを行うことにより、デジタル信号に変換すると共に、含まれている信号の周波数をfD1±αとfD2±αとに変換する。このデジタル信号は、2系統ずつに分配されて、一方は適応フィルタ47−2〜47−Nで基準信号に適応等化される。適応等化されたデジタル信号は、乗算器411でNCO412から出力される周波数fNCO1=fD1のローカル信号を乗算されることにより直交検波されてI/Q信号に変換される。そして、DBF受信器40は、このI/Q信号をデジタルフィルタ413で必要情報のみを抽出する。2系統に分配されたうちの他方のデジタル信号は、適応フィルタ48−2〜48−Nで基準信号に適応等化される。適応等化されたデジタル信号は、乗算器414でNCO415から出力される周波数fNCO2=fD2のローカル信号を乗算されることにより直交検波されてI/Q信号に変換される。そして、DBF受信器40は、このI/Q信号をデジタルフィルタ416で必要情報のみを抽出する。
As described above, the
これにより、上記第1の実施形態に係るDBF受信器40は、適応フィルタ47−2〜47−N,48−2〜48−NにおいてA/D変換器45−2〜45−Nで得られるデジタル信号を基準信号に適応等化することが可能になる。また、DBF受信器40は、受信される複数系統の到来信号を、直交検波回路49−1〜49−N,410−1〜410−Nで第1信号成分と第2信号成分とに分離すると共に直交検波することが可能となる。
Thereby, the
また、DBF受信器40では、雑音信号を受信して受信モジュールの位相を合わせる為の波面調整が行われる。DBF受信器40は、受信した雑音信号を周波数変換器44−1〜44−Nで周波数変換し、A/D変換器45−1〜45−Nでデジタル信号に変換する。そして、DBF受信器40は、このデジタル信号を適応フィルタ47−2〜47−N,48−2〜48−Nで基準信号に適応等化する。
The
これにより、上記第2の実施形態に係るDBF受信器40は、受信モジュールの受信波面を揃えることが可能となる。
Thereby, the
これらのことにより、本実施形態に係るDBF受信器40では、従来のようにI/Q信号の収集、補正値の算出及び、補正値の設定の実施をしなくても、自動的に受信モジュールの波面調整を行うことができる。また、周波数の異なる信号を含む信号をデジタル回路により分離すると共に直交検波することが可能であるため、回路規模を縮小させ、コストを抑えることができる。
As a result, the
なお、本実施形態では、周波数の異なる2つの信号を含む到来信号入力される場合について説明したが、到来信号が含む信号は2つ以上であっても良い。ただし、到来信号が2以上の信号を含む際には、分配部46−1〜46−Nにおける信号の分配数を信号の入力数に併せて増やし、各系統に適応フィルタ及び直交検波回路を設置する必要がある。 In the present embodiment, the case where an incoming signal including two signals having different frequencies is input has been described. However, the incoming signal may include two or more signals. However, when the incoming signal contains two or more signals, the number of signal distribution in the distribution units 46-1 to 46-N is increased in accordance with the number of signal inputs, and an adaptive filter and a quadrature detection circuit are installed in each system. There is a need to.
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、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。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾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。
(Other embodiments)
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the 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.
10…信号発生器、20…フェーズドアレイアンテナ、21−1〜21−N…送受信モジュール、30,40…DBF受信器、31,41…受信処理部、32,42−1,42−2…ビーム形成器、33−1〜33−N,43−1〜43−N…受信処理部、34−1〜34−N,44−1〜44−N…周波数変換器、35−1〜35−N,45−1〜45−N…A/D変換器、36−2〜36−N,47−2〜47−N,48−2〜48−N…適応フィルタ、361…加算部、362−1〜362−M…乗算部、363−1〜363−M…乗算部、364−1〜364−M…加算部、365−1〜365−M…遅延部、366−1〜366−M…乗算部、367…加算部、37−1〜37−N…直交検波器、40…DBF受信器、49−1〜49−N,410−1〜410−N…直交検波回路、411,414…乗算器、412,415…NCO、413,416…デジタルフィルタ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数のIF信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記複数のデジタル信号のうちいずれかを基準信号とし、前記複数のデジタル信号のうち前記基準信号以外を対象信号とし、前記対象信号それぞれに対応した処理回路群を備え、前記複数の処理回路群により、前記複数の対象信号を、前記複数の対象信号の信号成分毎に、前記基準信号に適応等化させる適応等化処理部と、
前記基準信号と、前記適応等化後の複数の対象信号とをそれぞれ直交検波し、複数の直交検波信号を生成する直交検波部と、
前記複数の直交検波信号を用いて前記フェーズドアレイアンテナにおける受信ビームを指定方向に形成するビーム形成部と
を具備し、
前記適応等化処理部は、波面調整時に放射された雑音信号が前記複数の受信モジュールで受信された場合、前記複数の処理回路群により、前記雑音信号由来の複数のデジタル信号における基準信号に、このデジタル信号における対象信号を、信号成分毎に適応等化させることで、全体の受信波面を揃えることを特徴とするDBF(Digital Beamforming)受信器。 A frequency conversion unit for a plurality of received signals received by the plural systems of reception module to convert each IF signal of an intermediate frequency band in the phased array antenna,
An analog-to-digital converter that converts each of the plurality of IF signals into a digital signal;
Any one of the plurality of digital signals is used as a reference signal, and among the plurality of digital signals, a signal other than the reference signal is used as a target signal, and a processing circuit group corresponding to each of the target signals is provided. An adaptive equalization processing unit that adaptively equalizes the plurality of target signals to the reference signal for each signal component of the plurality of target signals ;
A quadrature detection unit that quadrature-detects each of the reference signal and the plurality of target signals after the adaptive equalization, and generates a plurality of quadrature detection signals ;
A beam forming unit that forms a reception beam in the phased array antenna in a specified direction using the plurality of orthogonal detection signals,
The adaptive equalization processing unit, when a noise signal radiated at the time of wavefront adjustment is received by the plurality of reception modules, by the plurality of processing circuit group, to a reference signal in a plurality of digital signals derived from the noise signal, A DBF (Digital Beamforming) receiver characterized in that the entire received wavefront is made uniform by adaptively equalizing the target signal in this digital signal for each signal component .
前記複数のIF信号に対してダウンサンプリングし、前記複数のIF信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記複数のデジタル信号をそれぞれ第1及び第2のデジタル信号に分配する分配部と、
前記複数の第1のデジタル信号のうちいずれかを第1の基準信号とし、前記複数の第1のデジタル信号のうち前記第1の基準信号以外を第1の対象信号とし、前記第1の対象信号それぞれに対応した第1の処理回路群を備え、前記複数の第1の処理回路群により、前記複数の第1の対象信号を、前記複数の第1の対象信号の信号成分毎に、前記第1の基準信号に適応等化させる第1の適応等化処理部と、
前記第1の基準信号及び前記適応等化後の複数の第1の対象信号に、前記第1信号の成分に対応する周波数の第1のデジタルローカル信号を乗算することで直交検波し、前記直交検波信号から前記第1信号の成分を抽出する第1の受信処理部と、
前記抽出した第1信号の成分を用いて前記フェーズドアレイアンテナにおける第1の受信ビームを指定方向に形成する第1のビーム形成部と、
前記複数の第2のデジタル信号のうちいずれかを第2の基準信号とし、前記複数の第2のデジタル信号のうち前記第2の基準信号以外を第2の対象信号とし、前記第2の対象信号それぞれに対応した第2の処理回路群を備え、前記複数の第2の処理回路群により、前記複数の第2の対象信号を、前記複数の第2の対象信号の信号成分毎に、前記第2の基準信号に適応等化させる第2の適応等化処理部と、
前記第2の基準信号及び前記適応等化後の複数の第2の対象信号に、前記第2信号の成分に対応する周波数の第2のデジタルローカル信号を乗算することで直交検波し、前記直交検波信号から前記第2信号の成分を抽出する第2の受信処理部と、
前記抽出した第2信号の成分を用いて前記フェーズドアレイアンテナにおける第2の受信ビームを指定方向に形成する第2のビーム形成部と
を具備し、
波面調整時に放射された雑音信号が前記複数の受信モジュールで受信された場合、前記第1の適応等化処理部は、前記複数の第1の処理回路群により、前記雑音信号由来の複数の第1のデジタル信号における第1の基準信号に、この第1のデジタル信号における第1の対象信号を信号成分毎に適応等化させ、前記第2の適応等化処理部は、前記複数の第2の処理回路群により、前記雑音信号由来の複数の第2のデジタル信号における第2の基準信号に、この第2のデジタル信号における第2の対象信号を信号成分毎に適応等化させることで、全体の受信波面を揃えることを特徴とするDBF受信器。 Phase received at a plurality of systems of reception modules in phased array antenna, a frequency converter for a plurality of incoming signals and converts each IF signal of an intermediate frequency band including the first and second signals having different frequencies from each other,
A digital converting unit, - analog downsampling, converting said plurality of IF signals into digital signals to said plurality of IF signals
A distribution unit that distributes the plurality of digital signals to first and second digital signals, respectively;
Any one of the plurality of first digital signals is set as a first reference signal, and other than the first reference signal among the plurality of first digital signals is set as a first target signal, and the first target signal is set. A first processing circuit group corresponding to each of the signals, the plurality of first processing circuit groups, the plurality of first target signals for each signal component of the plurality of first target signals, A first adaptive equalization processing unit for adaptive equalization to the first reference signal ;
Wherein the first reference signal and a plurality of first object signal after the adaptive equalization, and quadrature detection by multiplying the first digital local signal with a frequency corresponding to the component of the first signal, the quadrature A first reception processing unit for extracting a component of the first signal from the detection signal;
A first beam forming unit that forms a first reception beam in the phased array antenna in a specified direction using the extracted component of the first signal;
Any one of the plurality of second digital signals is set as a second reference signal, and other than the second reference signal among the plurality of second digital signals is set as a second target signal, and the second target signal is set. A second processing circuit group corresponding to each of the signals, the plurality of second processing circuit groups, the plurality of second target signals for each signal component of the plurality of second target signals, A second adaptive equalization processing unit that adaptively equalizes the second reference signal;
Wherein the second reference signal and a plurality of second object signals after the adaptive equalization, and quadrature detection by multiplying the second digital local signals of the frequency corresponding to the components of the second signal, the quadrature A second reception processing unit for extracting a component of the second signal from the detection signal;
A second beam forming unit that forms a second reception beam in the phased array antenna in a specified direction using the extracted second signal component ;
When the noise signals radiated at the time of wavefront adjustment are received by the plurality of receiving modules, the first adaptive equalization processing unit uses the plurality of first processing circuit groups to generate a plurality of first signals derived from the noise signals. The first reference signal in one digital signal is adaptively equalized for each signal component with the first target signal in the first digital signal, and the second adaptive equalization processing unit the processing circuit group, the second reference signal at a plurality of second digital signals from said noise signal, in Rukoto the second target signal by an adaptive equalization for each signal component in the second digital signal A DBF receiver characterized by aligning the entire reception wavefront.
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