JP7023565B2 - Array antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、複数のアンテナ素子（放射素子）が規則的に配設されたアレーアンテナ装置に関し、特に、仮想アンテナ素子を有するアレーアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an array antenna device in which a plurality of antenna elements (radiating elements) are regularly arranged, and more particularly to an array antenna device having a virtual antenna element.
レーダーのアレーアンテナ装置において、分解能を高めるにはアンテナの開口長を大きくすることが有効である。しかしながら、多くのアンテナ素子を配設すると、コストが嵩むばかりでなく、回路規模や演算規模が大きくなり実用化が困難になるおそれがある。一方、少ないアンテナ素子を長い開口に配設すると、グレーティングローブが発生し、測角できる角度範囲が狭くなって、真の方位を推定できなくなる。 In a radar array antenna device, it is effective to increase the opening length of the antenna in order to improve the resolution. However, if a large number of antenna elements are arranged, not only the cost increases, but also the circuit scale and the calculation scale become large, which may make it difficult to put into practical use. On the other hand, if a small number of antenna elements are arranged in a long opening, a grating lobe is generated, the angle range that can be measured becomes narrow, and the true direction cannot be estimated.
このため、少ないアンテナ素子で大開口と同等の性能を得るための手法として、共分散行列を利用したＫｈａｔｒｉ－Ｒａｏ積（以下、「ＫＲ積」という）拡張アレーが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。詳細は後述するが、このＫＲ積拡張アレーは、所定の間隔で直線状に配設されるべき実在アンテナ素子のうち、所定の条件を満たす一部の位置に仮想アンテナ素子を配設する（実在アンテナ素子を配設しない）ことで、あたかもすべての位置に実在アンテナ素子が配設されたとみなせるものである。 Therefore, as a method for obtaining the same performance as a large aperture with a small number of antenna elements, a patent-Rao product (hereinafter referred to as "KR product") extended array using a covariance matrix has been proposed (for example, non-). See Patent Document 1). Although the details will be described later, in this KR product expansion array, the virtual antenna element is arranged at a part of the existing antenna elements that should be arranged linearly at a predetermined interval and satisfy a predetermined condition (existing). By not arranging the antenna element), it can be regarded as if the existing antenna element is arranged at all the positions.
ところで、高周波数帯域のレーダーでは、ますますアンテナの大開口化が求められる。しかしながら、上記非特許文献１に示すような技術では、実在アンテナ素子と仮想アンテナ素子を直線状に配設するだけであるため、要求される大開口化に対応するには、多くの実在アンテナ素子を要する場合がある。
By the way, in radars in the high frequency band, it is required to increase the opening of the antenna more and more. However, in the technique as shown in
そこで本発明は、少ない実在アンテナ素子でより大開口化に対応可能なアレーアンテナ装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an array antenna device that can cope with a larger opening with a small number of existing antenna elements.
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１の間隔ごとに複数の第１の配設位置が設けられ、前記第１の配設位置のうち一部の第１の配設位置に第１の実在アンテナ素子が配設され、他の第１の配設位置には前記第１の実在アンテナ素子が配設されない第１の仮想アンテナ素子が配設された送信アンテナと、第２の間隔ごとに複数の第２の配設位置が設けられ、前記第２の配設位置のうち一部の第２の配設位置に第２の実在アンテナ素子が配設され、他の第２の配設位置には前記第２の実在アンテナ素子が配設されない第２の仮想アンテナ素子が配設された受信アンテナと、を備え、前記第１の実在アンテナ素子と前記第２の実在アンテナ素子は、前記送信アンテナと前記受信アンテナでＭＩＭＯレーダー用のアンテナを構成するように配設されているとともに、前記第１の実在アンテナ素子間の信号差を利用して前記第１の仮想アンテナ素子の信号を補間できるように前記第１の実在アンテナ素子が配設され、前記第２の実在アンテナ素子間の信号差を利用して前記第２の仮想アンテナ素子の信号を補間できるように前記第２の実在アンテナ素子が配設されて、前記第１の実在アンテナ素子の配設位置に対応する数値を最上行として並べるとともに前記第１の実在アンテナ素子の配設位置に対応する前記数値を符号反転した数値を最左列として並べてこれらの数値を縦横加算した行列内の数値が連番であるとともに、前記第２の実在アンテナ素子の配設位置に対応する数値を最上行として並べるとともに前記第２の実在アンテナ素子の配設位置に対応する前記数値を符号反転した数値を最左列として並べてこれらの数値を縦横加算した行列内の数値が連番であり、且つ、前記ＭＩＭＯレーダー用のアンテナにおける実在アンテナ素子の配設位置に対応する数値を最上行として並べるとともに前記実在アンテナ素子の配設位置に対応する前記数値を符号反転した数値を最左列として並べてこれらの数値を縦横加算した行列内の数値が連番である、ことを特徴とするアレーアンテナ装置である。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項１に記載の発明によれば、第１の実在アンテナ素子と第２の実在アンテナ素子がそれぞれ、第１の仮想アンテナ素子と第２の仮想アンテナ素子の信号を補間できるように配設されているため、少ない実在アンテナ素子でより大開口化に対応することが可能となる。すなわち、第１の実在アンテナ素子が配設されない第１の仮想アンテナ素子があっても、第１の仮想アンテナ素子の信号を補間できるように第１の実在アンテナ素子（換言すると第１の仮想アンテナ素子）が配設されていれば、ＫＲ積拡張アレーが形成され、すべての第１の配設位置に第１の実在アンテナ素子が配設されているものと等価となり、第１の実在アンテナ素子の配設数を減らすことができる。同様に、第２の実在アンテナ素子が配設されない第２の仮想アンテナ素子があっても、第２の仮想アンテナ素子の信号を補間できるように第２の実在アンテナ素子（換言すると第２の仮想アンテナ素子）が配設されていれば、ＫＲ積拡張アレーが形成され、すべての第２の配設位置に第２の実在アンテナ素子が配設されているものと等価となり、第２の実在アンテナ素子の配設数を減らすことができる。
According to the invention of
そして、このように配設された第１の仮想アンテナ素子を有する送信アンテナと、第２の仮想アンテナ素子を有する受信アンテナとを備えることで、アレーアンテナ装置全体としてもＫＲ積拡張アレーが形成され、少ない実在アンテナ素子でより大開口化に対応することが可能となる、ことを本願発明者は見出したものである。 Then, by including the transmitting antenna having the first virtual antenna element and the receiving antenna having the second virtual antenna element arranged in this way, the KR product expansion array is formed as the entire array antenna device. The inventor of the present application has found that it is possible to cope with a larger opening with a small number of existing antenna elements.
請求項１に記載の発明によれば、また、送信アンテナと受信アンテナでＭＩＭＯレーダー用のアンテナが構成されるため、ＭＩＭＯレーダー用のアンテナにおいて少ない実在アンテナ素子でより大開口化に対応することが可能となる。
According to the invention of
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment.
図１～図９は、この発明の実施の形態を示し、図２は、この実施の形態に係るアレーアンテナ装置２を備えたレーダー装置１を示す概略構成図である。このレーダー装置１は、第１のアンテナとしての送信アンテナ３と第２のアンテナとしての受信アンテナ４が上下に配置されたアレーアンテナ装置（仮想アレーアンテナ）２と、受信信号をデジタルビームフォーミング等によって信号処理してレーダー映像に変換する信号処理装置５と、を備える。
1 to 9 show an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a
ここで、まず、ＫＲ積拡張アレーについて説明する。所定の間隔で直線状に実在アンテナ素子が配設されている場合、例えば図３に示すように、アンテナの受信信号と受信信号の複素共役との共分散行列は、その独立成分が連続（連番）となる。また、実在アンテナ素子が配設されるべき位置に実在アンテナ素子が配設されていない場合、すなわち、例えば図４に示すように、共分散行列の成分に冗長性があれば受信信号と受信信号の複素共役とに欠落がある場合であっても、共分散行列における独立成分が連続となる場合がある。このように、所定の条件を満たす一部の位置に、実在アンテナ素子を配設しないで仮想アンテナ素子（欠落）を配設しても、すべての位置に実在アンテナ素子が配設されているとみなせる場合がある。つまり、信号の欠落をＫＲ積で補間できる場合がある。 Here, first, the KR product expansion array will be described. When the existing antenna elements are linearly arranged at predetermined intervals, for example, as shown in FIG. 3, the covariance matrix of the received signal of the antenna and the complex conjugate of the received signal has continuous independent components (continuous). Turn). Further, when the real antenna element is not arranged at the position where the real antenna element should be arranged, that is, when the components of the covariance matrix have redundancy, for example, as shown in FIG. 4, the received signal and the received signal Even if there is a gap with the complex conjugate of, the independent components in the covariance matrix may be continuous. In this way, even if the virtual antenna element (missing) is arranged without arranging the real antenna element at a part of the positions satisfying the predetermined conditions, the real antenna element is arranged at all the positions. It may be considered. That is, there are cases where the missing signal can be interpolated by the KR product.
具体的には、例えば図５に示すように、所定の間隔ｄごとに複数の配設位置Ｐ０～Ｐ７が設けられ、この配設位置Ｐ０～Ｐ７のうち一部の配設位置Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ７に実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ７が配設され、他の配設位置Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６には実在アンテナ素子が配設されない仮想アンテナ素子Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６が配設されているとする。この場合、仮想アンテナ素子Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６の信号を、間隔ｄを利用して実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ７の信号で補間することができる。 Specifically, for example, as shown in FIG. 5, a plurality of arrangement positions P 0 to P 7 are provided at predetermined intervals d, and some of the arrangement positions P 0 to P 7 are arranged. The existing antenna elements F 0 , F 1 , F 2 , F 4 , and F 7 are arranged at P 0 , P 1 , P 2 , P 4 , and P 7 , and other arrangement positions P 3 , P 5 , and P 6 are arranged. It is assumed that the virtual antenna elements F 3 , F 5 , and F 6 to which the actual antenna element is not arranged are arranged in. In this case, the signals of the virtual antenna elements F 3 , F 5 , and F 6 can be interpolated by the signals of the real antenna elements F 0 , F 1 , F 2 , F 4 , and F 7 using the interval d.
すなわち、仮想アンテナ素子Ｆ３は、実在アンテナ素子Ｆ７から間隔４ｄだけ離れているため、実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ４間の信号差（位相回転）Ｓ４を利用して補間する。同様に、仮想アンテナ素子Ｆ５は、実在アンテナ素子Ｆ７から間隔２ｄだけ離れているため、実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ２間の信号差Ｓ２を利用して補間する。また、仮想アンテナ素子Ｆ６は、実在アンテナ素子Ｆ７から間隔ｄだけ離れているため、実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ１間の信号差Ｓ１を利用して補間する。 That is, since the virtual antenna element F 3 is separated from the real antenna element F 7 by an interval of 4d, the signal difference (phase rotation) S4 between the real antenna elements F 0 and F 4 is used for interpolation. Similarly, since the virtual antenna element F 5 is separated from the real antenna element F 7 by an interval of 2d, the signal difference S2 between the real antenna elements F 0 and F 2 is used for interpolation. Further, since the virtual antenna element F 6 is separated from the real antenna element F 7 by an interval d, the signal difference S1 between the real antenna elements F 0 and F 1 is used for interpolation.
さらに、同様にして、実在アンテナ素子Ｆ０を原点とする反対方向の配設位置Ｐ－１～Ｐ－７に、複素共役の仮想アンテナ素子Ｆ－１～Ｆ－７を配設することができる。このように、５つの実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ７で、１５のアンテナ素子Ｆ－７～Ｆ７を配設したのと等価のアンテナを構成することが可能となる。 Further, similarly, the complex conjugate virtual antenna elements F -1 to F- 7 can be arranged at the arrangement positions P -1 to P- 7 in the opposite direction with the real antenna element F0 as the origin. .. In this way, it is possible to configure an antenna equivalent to the arrangement of 15 antenna elements F- 7 to F7 with five existing antenna elements F 0 , F 1 , F 2 , F 4 , and F 7 . It becomes.
そして、このようなＫＲ積拡張アレーが成立するには、共分散行列における独立成分が連続となる必要がある。すなわち、共分散行列ｅｉｎα（ｎ：０、±１、±２・・・）における独立成分の指数のみを見た場合、図５に示すアレーでは、図６に示すような行列となり、－７～＋７まで連番が得られ、ＫＲ積拡張アレーが成立することになる。換言すると、このように独立成分が連続となるように、実在アンテナ素子つまり仮想アンテナ素子を配設する必要がある。ここで、図６は、図中最上行に実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ７の配設位置に対応する数値（０、１、２、４、７）が記載され、図中最左列に実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ７の配設位置に対応する複素共役の数値（－０、－１、－２、－４、－７）が記載され、これらの数値を縦横加算した数値がマトッリクス状に記載されているものに相当する。 Then, in order for such a KR product expansion array to be established, the independent components in the covariance matrix need to be continuous. That is, when looking only at the exponents of the independent components in the covariance matrix e inα (n: 0, ± 1, ± 2 ...), the array shown in FIG. 5 becomes the matrix shown in FIG. 6, which is -7. Serial numbers are obtained from ~ +7, and the KR product expansion array is established. In other words, it is necessary to dispose the real antenna element, that is, the virtual antenna element so that the independent components are continuous in this way. Here, in FIG. 6, numerical values (0, 1, 2, 4, 7) corresponding to the arrangement positions of the existing antenna elements F 0 , F 1 , F 2 , F 4 , and F 7 are shown in the uppermost row of the figure. In the leftmost column of the figure, the complex conjugate values (-0, -1, -2, -4,-corresponding to the arrangement positions of the existing antenna elements F 0 , F 1 , F 2 , F 4 , F 7 7) is described, and the numerical value obtained by adding these numerical values vertically and horizontally corresponds to the numerical value described in the form of matrix.
次に、ＭＩＭＯレーダー用のアンテナにおける仮想アレーアンテナについて説明する。この仮想アレーアンテナは、例えば図７に示すように、アンテナ素子が数波長間隔（第１の間隔）ｄ１で配設された送信アンテナＴｘと、アンテナ素子が半波長間隔（第２の間隔）ｄ２で配設され、送信アンテナＴｘのアンテナ素子間隔ｄ１と同じ配列長を有する受信アンテナＲｘと、で構成される。 Next, a virtual array antenna in the antenna for MIMO radar will be described. In this virtual array antenna, for example, as shown in FIG. 7, the transmitting antenna Tx in which the antenna elements are arranged at several wavelength intervals (first interval) d1 and the antenna elements are half wavelength intervals (second interval) d2. It is composed of a receiving antenna Rx having the same arrangement length as the antenna element spacing d1 of the transmitting antenna Tx.
そして、送信アンテナＴｘの各アンテナ素子からの送信信号を受信アンテナＲｘの各アンテナ素子で受信し、信号処理を施すことで、図中ＶＡで示すように、間隔が広い送信アンテナＴｘのアンテナ素子間を受信アンテナＲｘのアンテナ素子で補間するように、仮想アレーアンテナが形成される。これにより、従来必要とされていた数分の１のアンテナ素子数で、所望のアンテナ指向性を実現できるものである。 Then, by receiving the transmission signal from each antenna element of the transmitting antenna Tx by each antenna element of the receiving antenna Rx and performing signal processing, as shown by VA in the figure, between the antenna elements of the transmitting antenna Tx having a wide interval. A virtual array antenna is formed so as to interpolate with the antenna element of the receiving antenna Rx. As a result, the desired antenna directivity can be realized with a fraction of the number of antenna elements conventionally required.
このようなＫＲ積拡張アレーおよびＭＩＭＯレーダー用のアンテナを前提として、アレーアンテナ装置２が構成されている。ここで、以下に説明する送信アンテナ３や受信アンテナ４は一例であり、実在アンテナ素子ＦＴ、ＦＲや仮想アンテナ素子ＶＴ、ＶＲの配設位置などは、この例に限定されない。
The
送信アンテナ３は、図１に示すように、第１の間隔ｄ１ごとに複数の第１の配設位置ＰＴ０～ＰＴ３が設けられ、第１の配設位置ＰＴ０～ＰＴ３のうち一部の第１の配設位置ＰＴ０、ＰＴ１、ＰＴ３に第１の実在アンテナ素子ＦＴが配設され、他の第１の配設位置ＰＴ２には、第１の実在アンテナ素子ＦＴが配設されずに第１の仮想アンテナ素子（欠落）ＶＴが設けられている。
As shown in FIG. 1, the transmitting
同様に、受信アンテナ４は、第２の間隔ｄ２ごとに複数の第２の配設位置ＰＲ０～ＰＲ３が設けられ、第２の配設位置ＰＲ０～ＰＲ３のうち一部の第２の配設位置ＰＲ０、ＰＲ２、ＰＲ３に第２の実在アンテナ素子ＦＲが配設され、他の第２の配設位置ＰＲ１には、第２の実在アンテナ素子ＦＲが配設されずに第２の仮想アンテナ素子（欠落）ＶＲが設けられている。
Similarly, the receiving
ここで、第１の実在アンテナ素子ＦＴと第２の実在アンテナ素子ＦＲは、送信アンテナ３と受信アンテナ４でＭＩＭＯレーダー用のアンテナを構成するように配設されている。すなわち、送信アンテナ３と受信アンテナ４で上記のような仮想アレーアンテナを構成するように、例えば上記図７の場合と同様に、第１の間隔ｄ１が数波長に設定され、第２の間隔ｄ２が半波長に設定され、かつ、受信アンテナ４の配列長が第１の間隔ｄ１と同じ長さに設定されている。
Here, the first real antenna element FT and the second real antenna element FR are arranged so that the transmitting
また、第１の実在アンテナ素子ＦＴは、第１の実在アンテナ素子ＦＴ間の信号差を利用して第１の仮想アンテナ素子ＶＴの信号を補間できるように配設され、第２の実在アンテナ素子ＦＲは、第２の実在アンテナ素子ＦＲ間の信号差を利用して第２の仮想アンテナ素子ＶＲの信号を補間できるように配設されている。すなわち、送信アンテナ３および受信アンテナ４のそれぞれがＫＲ積拡張アレーを形成するように、第１の仮想アンテナ素子ＶＴと第２の仮想アンテナ素子ＶＲを設ける必要があり、このためには、上記のように、共分散行列における独立成分が連続になる必要がある。このことは、送信アンテナ３および受信アンテナ４が個別にＫＲ積によって等間隔のアレーに補間できるのであれば、ＭＩＭＯレーダーによって形成される仮想アレーも、等間隔のアレーに補間できる、と本願発明者が見出したことによるものである。
Further, the first real antenna element FT is arranged so that the signal of the first virtual antenna element VT can be interpolated by utilizing the signal difference between the first real antenna elements FT, and the second real antenna element. The FR is arranged so that the signal of the second virtual antenna element VR can be interpolated by utilizing the signal difference between the second real antenna element FR. That is, it is necessary to provide the first virtual antenna element VT and the second virtual antenna element VR so that each of the transmitting
具体的には、送信アンテナ３の第１の配設位置ＰＴ２に第１の仮想アンテナ素子ＶＴを設けた場合、共分散行列における独立成分の指数のみを見た場合、図８（ａ）に示すような行列となり、－３～＋３まで連番が得られ、ＫＲ積拡張アレーが成立することになる。同様に、受信アンテナ４の第２の配設位置ＰＲ１に第２の仮想アンテナ素子ＶＲを設けた場合、共分散行列における独立成分の指数のみを見た場合、図８（ｂ）に示すような行列となり、－３～＋３まで連番が得られ、ＫＲ積拡張アレーが成立することになる。
Specifically, when the first virtual antenna element VT is provided at the first arrangement position PT 2 of the transmitting
このように、送信アンテナ３と受信アンテナ４がともにＫＲ積拡張アレーとなるため、送信アンテナ３のすべての第１の配設位置ＰＴ０～ＰＴ３に第１の実在アンテナ素子ＦＴが配設され、受信アンテナ４のすべての第２の配設位置ＰＲ０～ＰＲ３に第２の実在アンテナ素子ＦＲが配設されているとみなすことができる。さらに、送信アンテナ３と受信アンテナ４によってＭＩＭＯレーダー用のアンテナによる仮想アレーアンテナが構成されているため、上記図７の場合と同様に、素子間隔が広い送信アンテナ３のアンテナ素子間が、受信アンテナ４のアンテナ素子で補間される。
In this way, since both the transmitting
具体的には、送信アンテナ３の第１の配設位置ＰＴ０～ＰＴ１間、ＰＴ１～ＰＴ２間、ＰＴ２～ＰＴ３間に、受信アンテナ４の第２の実在アンテナ素子ＦＲおよび第２の仮想アンテナ素子ＶＲが配設される。この結果、図中ＶＡで示すように、第２の間隔ｄ２ごとに１６のアンテナ素子Ｆ０～Ｆ１５が配設されているとみなすことができるものである。
Specifically, the first arrangement position of the transmitting
ここで、配設位置ＰＶ０、ＰＶ４、ＰＶ１２に送信アンテナ３の第１の実在アンテナ素子ＦＴが配設され、配設位置ＰＶ８に送信アンテナ３の第１の仮想アンテナ素子ＶＴが配設され、これらのアンテナ素子ＦＴ、ＶＴ間に、受信アンテナ４のアンテナ素子ＦＲ、ＶＲが第２の配設位置ＰＲ０～ＰＲ３の順に配設された状態となる。すなわち、配設位置ＰＶ０、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４、ＰＶ６、ＰＶ７、ＰＶ１２、ＰＶ１４、ＰＶ１５に実在アンテナ素子Ｆ０、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ１５が位置し、配設位置ＰＶ１、ＰＶ５、ＰＶ８、ＰＶ９、ＰＶ１０、ＰＶ１１、ＰＶ１３に仮想アンテナ素子Ｆ１、Ｆ５、Ｆ８、Ｆ９、Ｆ１０、Ｆ１１、Ｆ１３が位置する。このように、６つの実在アンテナ素子ＦＴ、ＦＲで１６のアンテナ素子Ｆ０～Ｆ１５が構成される。
Here, the first existing antenna element FT of the transmitting
そして、このようなアンテナ素子Ｆ０～Ｆ１５によってもＫＲ積拡張アレーが成立するためには、共分散行列における独立成分が連続となる必要がある。すなわち、この共分散行列における独立成分の指数のみを見た場合、図９に示すような行列となり、－１５～＋１５まで連番が得られ、ＫＲ積拡張アレーが成立することがわかる。すなわち、送信アンテナ３と受信アンテナ４がそれぞれＫＲ積拡張アレーを形成するのであれば、ＭＩＭＯレーダー用のレーダーによって形成される仮想アレーもＫＲ積拡張アレーを形成する、という本願発明者の推考が正しいことがわかる。
Then, in order for the KR product expansion array to be established even with such antenna elements F 0 to F 15 , it is necessary that the independent components in the covariance matrix are continuous. That is, when looking only at the exponents of the independent components in this covariance matrix, it becomes a matrix as shown in FIG. 9, serial numbers are obtained from -15 to +15, and it can be seen that the KR product expansion array is established. That is, if the transmitting
以上のように、本アレーアンテナ装置２によれば、第１の実在アンテナ素子ＦＴと第２の実在アンテナ素子ＦＲがそれぞれ、第１の仮想アンテナ素子ＶＴと第２の仮想アンテナ素子ＶＲの信号を補間できるように配設されているため、少ない実在アンテナ素子ＦＴ、ＦＲでより大開口化に対応することが可能となる。すなわち、第１の実在アンテナ素子ＦＴが配設されない第１の仮想アンテナ素子ＶＴがあっても、第１の仮想アンテナ素子ＶＴの信号を補間できるように第１の実在アンテナ素子ＦＴ（換言すると第１の仮想アンテナ素子ＶＴ）が配設されていれば、ＫＲ積拡張アレーが形成され、すべての第１の配設位置ＰＴ０～ＰＴ３に第１の実在アンテナ素子ＦＴが配設されているものと等価となり、第１の実在アンテナ素子ＦＴの配設数を減らすことができる。同様に、第２の実在アンテナ素子ＦＲが配設されない第２の仮想アンテナ素子ＶＲがあっても、第２の仮想アンテナ素子ＶＲの信号を補間できるように第２の実在アンテナ素子ＦＲ（換言すると第２の仮想アンテナ素子ＶＲ）が配設されていれば、ＫＲ積拡張アレーが形成され、すべての第２の配設位置ＰＲ０～ＰＲ３に第２の実在アンテナ素子ＦＲが配設されているものと等価となり、第２の実在アンテナ素子ＦＲの配設数を減らすことができる。
As described above, according to the present
そして、このように配設された第１の仮想アンテナ素子ＶＴを有する送信アンテナ３と、第２の仮想アンテナ素子ＶＲを有する受信アンテナ４とを備えることで、アレーアンテナ装置２全体としてもＫＲ積拡張アレーが形成され、少ない実在アンテナ素子ＦＴ、ＦＲでより大開口化に対応することが可能となる。
Then, by including the transmitting
しかも、送信アンテナ３と受信アンテナ４でＭＩＭＯレーダー用のアンテナによる仮想アレーアンテナが構成されているため、ＭＩＭＯレーダー用のアンテナにおいて少ない実在アンテナ素子ＦＴ、ＦＲでより大開口化に対応することが可能となる。具体的には、例えば上記のように、６つの実在アンテナ素子ＦＴ、ＦＲで１６のアンテナ素子Ｆ０～Ｆ１５を構成することができる。さらに、上記のように、位相を逆回転することで、アンテナ素子Ｆ０を原点とする反対方向に複素共役のアンテナ素子（図示しないＦ－１～Ｆ－１５）を配設することができる。つまり、６つの実在アンテナ素子ＦＴ、ＦＲで３１のアンテナ素子Ｆ－１５～Ｆ１５を構成することができる。
Moreover, since the transmitting
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、第１のアンテナがＭＩＭＯレーダー用のアンテナの送信アンテナ３を構成し、第２のアンテナがＭＩＭＯレーダー用のアンテナの受信アンテナ４を構成する場合について説明したが、第１のアンテナと第２のアンテナがどのようなアンテナを構成してもよい。例えば、第１のアンテナが水平方向のアンテナを構成し、第２のアンテナが垂直方向のアンテナを構成してもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above-described embodiment, and even if there is a design change or the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention. Included in the invention. For example, in the above embodiment, the case where the first antenna constitutes the transmitting
１ レーダー装置
２ アレーアンテナ装置
３ 送信アンテナ（第１のアンテナ）
４ 受信アンテナ（第２のアンテナ）
５ 信号処理装置
ｄ１ 第１の間隔
ＰＴ０～ＰＴ３ 第１の配設位置
ＦＴ 第１の実在アンテナ素子
ＶＴ 第１の仮想アンテナ素子
ｄ２ 第２の間隔
ＰＲ０～ＰＲ３ 第２の配設位置設
ＦＲ 第２の実在アンテナ素子
ＶＲ 第２の仮想アンテナ素子
1
4 Receiving antenna (second antenna)
5 Signal processing device d1 1st interval PT 0 to PT 3 1st arrangement position FT 1st existing antenna element VT 1st virtual antenna element d2 2nd interval PR 0 to PR 3 2nd arrangement position Setting FR 2nd real antenna element VR 2nd virtual antenna element
Claims (1)
第２の間隔ごとに複数の第２の配設位置が設けられ、前記第２の配設位置のうち一部の第２の配設位置に第２の実在アンテナ素子が配設され、他の第２の配設位置には前記第２の実在アンテナ素子が配設されない第２の仮想アンテナ素子が配設された受信アンテナと、を備え、
前記第１の実在アンテナ素子と前記第２の実在アンテナ素子は、前記送信アンテナと前記受信アンテナでＭＩＭＯレーダー用のアンテナを構成するように配設されているとともに、
前記第１の実在アンテナ素子間の信号差を利用して前記第１の仮想アンテナ素子の信号を補間できるように前記第１の実在アンテナ素子が配設され、前記第２の実在アンテナ素子間の信号差を利用して前記第２の仮想アンテナ素子の信号を補間できるように前記第２の実在アンテナ素子が配設されて、
前記第１の実在アンテナ素子の配設位置に対応する数値を最上行として並べるとともに前記第１の実在アンテナ素子の配設位置に対応する前記数値を符号反転した数値を最左列として並べてこれらの数値を縦横加算した行列内の数値が連番であるとともに、
前記第２の実在アンテナ素子の配設位置に対応する数値を最上行として並べるとともに前記第２の実在アンテナ素子の配設位置に対応する前記数値を符号反転した数値を最左列として並べてこれらの数値を縦横加算した行列内の数値が連番であり、且つ、
前記ＭＩＭＯレーダー用のアンテナにおける実在アンテナ素子の配設位置に対応する数値を最上行として並べるとともに前記実在アンテナ素子の配設位置に対応する前記数値を符号反転した数値を最左列として並べてこれらの数値を縦横加算した行列内の数値が連番である、
ことを特徴とするアレーアンテナ装置。 A plurality of first disposition positions are provided for each first interval, and the first existing antenna element is dispositioned at a part of the first disposition positions among the first disposition positions, and the other A transmitting antenna in which the first virtual antenna element in which the first real antenna element is not arranged is arranged at the first arrangement position, and
A plurality of second arrangement positions are provided for each second interval, and the second existing antenna element is arranged at a part of the second arrangement positions among the second arrangement positions, and the other The second arrangement position includes a receiving antenna in which the second virtual antenna element is arranged in which the second real antenna element is not arranged.
The first real antenna element and the second real antenna element are arranged so that the transmitting antenna and the receiving antenna form an antenna for MIMO radar.
The first real antenna element is arranged so that the signal of the first virtual antenna element can be interpolated by utilizing the signal difference between the first real antenna elements, and the second real antenna element is provided with each other. The second real antenna element is arranged so that the signal of the second virtual antenna element can be interpolated by using the signal difference .
The numerical values corresponding to the arrangement positions of the first existing antenna elements are arranged in the top row, and the numerical values corresponding to the arrangement positions of the first actual antenna elements are arranged in the leftmost column. The numbers in the matrix, which is the sum of the numbers vertically and horizontally, are serial numbers and
The numerical values corresponding to the arrangement positions of the second existing antenna elements are arranged in the top row, and the numerical values corresponding to the arrangement positions of the second actual antenna elements are arranged in the leftmost column. The numbers in the matrix obtained by adding the numbers vertically and horizontally are serial numbers, and
The numerical values corresponding to the arrangement positions of the existing antenna elements in the antenna for the MIMO radar are arranged in the top row, and the numerical values corresponding to the arrangement positions of the actual antenna elements are arranged in the leftmost column. The numbers in the matrix obtained by adding the numbers vertically and horizontally are serial numbers.
An array antenna device characterized by this.
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2005257384A (en) | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | Radar system and antenna installation |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070109191A1 (en) | 2002-08-21 | 2007-05-17 | Pieter Van Rooyen | Antenna array including virtual antenna elements |
| JP2005257384A (en) | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | Radar system and antenna installation |
| US20130271311A1 (en) | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Honda Elesys Co., Ltd. | Receiving and processing device, receiving and processing method, and receiving and processing program |
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