JPH01293002A - Beam forming/zero sensitivity navigation optimum array - Google Patents

Beam forming/zero sensitivity navigation optimum array

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JPH01293002A
JPH01293002A JP63109825A JP10982588A JPH01293002A JP H01293002 A JPH01293002 A JP H01293002A JP 63109825 A JP63109825 A JP 63109825A JP 10982588 A JP10982588 A JP 10982588A JP H01293002 A JPH01293002 A JP H01293002A
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JP
Japan
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epoch
signal
output
desired signal
gate
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Application number
JP63109825A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
J Massak Raymond
レイモンド ジェイ マサク
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BAE Systems Aerospace Inc
Original Assignee
Hazeltine Corp
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Publication date
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Publication of JPH01293002A publication Critical patent/JPH01293002A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • H01Q3/2611Means for null steering; Adaptive interference nulling
    • H01Q3/2617Array of identical elements

Abstract

PURPOSE: To simultaneously execute beam formation and zero-sensitivity steering by providing a first means for supplying a desired signal and an unwanted signal received with the desired signal a second means for coordinating a zero- sensitivity steering means and a beam-forming means. CONSTITUTION: A first means supplies the desired signal and the unwanted signal received with this desired signal and is combined with a zero-sensitivity steering means 100, which erases at least a part of the unwanted signal. A beam-forming means is also combined with the first means to separate the desired signal and the unwanted signal and to reinforce at least a part of the desired signal. A second means coordinates the zero-sensitivity steering means 100 and the beam-forming means 200. Thereby beam formation and zero- sensitivity steering can be simultaneously executed.

Description

【発明の詳細な説明】 光夙■公団 本発明は、−船釣には最適信号処理装置に関し、特定的
にはアレーアンテナのビーム形成及び零感度舵取りを含
む最適プロセッサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optimal signal processing device for boat fishing, and more particularly to an optimal processor including beamforming and zero-sensitivity steering of an array antenna.

更米狭街■に哩 位相符号化され、スペクトルが広げられた通信信号は、
累乗を最小にする公知のLMS (最小平均二乗)アル
ゴリズムの制御下にある最適アレーアンテナの援助を得
て、混信が存在する中で捕捉し1.同期させることが可
能である。しかし、この型の処理を使用するシステムの
最適アレー出力口における信号対混信(S/I)比は、
捕捉及び同期に対しては充分ではあるにしても、望まし
くない通報品位をもたらす。これは、最良の場合でも、
到来方向(ビーム舵取り)情報が利用できる時に得られ
る理論的最高値を数デシベルも下廻る。
Communication signals whose spectrum has been broadened by being phase-encoded are
Acquisition in the presence of interference with the aid of an optimal array antenna under the control of the well-known LMS (least mean square) algorithm that minimizes the power 1. It is possible to synchronize. However, the optimal signal-to-interference (S/I) ratio at the array output for a system using this type of processing is
Although sufficient for acquisition and synchronization, it results in undesirable reporting quality. In the best case, this
This is several decibels below the theoretical maximum obtained when direction of arrival (beam steering) information is available.

狭帯域混信(例えば、AMラジオ)通信システムにおい
ては、混信源のスペクトル帯域中は所望信号の帯域中よ
りも充分に広い。この場合、所望信号に対して零感度形
成を防ぐように最適プロセッサの制御信号を予めスペク
トル的に調整したLMSアルゴリズムによって零感度舵
取りを行うことができる。
In narrowband interference (eg, AM radio) communication systems, the spectral band of the interference source is much wider than the band of the desired signal. In this case, zero-sensitivity steering can be performed by an LMS algorithm in which the control signal of the optimal processor is spectrally adjusted in advance to prevent the formation of zero-sensitivity with respect to the desired signal.

主1」Bll斐 本発明の目的は、ビーム形成及び雰感度舵取りを同時に
遂行する最適プロセッサを提供することである。
Main object of the present invention is to provide an optimal processor that simultaneously performs beamforming and atmospheric sensitivity steering.

本発明の別の目的は、オフエポック・サンプル/ホール
ド・フィルタを有する第1最適制御ループ、及びオンエ
ポック・サンプル/ホールド・フィルタを有する第2最
適制御ループを用いた最適処理を提供することである。
Another object of the invention is to provide optimal processing using a first optimal control loop with an off-epoch sample/hold filter and a second optimal control loop with an on-epoch sample/hold filter. be.

本発明は、所望信号の源とは明白に識別できる源によっ
て発生する所望信号に対する混信を打消す装置を含む。
The present invention includes an apparatus for canceling interference to a desired signal caused by a source that is clearly identifiable as the source of the desired signal.

第1の手段は、所望信号とこの所望信号と共に受信した
不要信号とを供給し、また所望信号と不要信号とを分離
する零感度舵取り手段に組合わされている。零感度舵取
り手段は、不要信号の少なくとも一部を打消す。ビーム
形成手段も第1の手段に組合わされ、所望信号と不要信
号とを分離すると共に所望信号の少なくとも一部を増強
する。第2の手段は、零感度舵取り手段とビーム形成手
段とを座標合せする。零感度舵取りループ及びビーム形
成ループは、オン及びオフエポックプロセッサを使用し
ている。零感度舵取り手段は、アレーアンテナの輻射パ
ターンの混信源の方向の利得を低下させる。ビーム形成
手段は、アレーアンテナの副射パターンの所望信号源の
方向の利得を増加せしめる。
The first means is associated with zero-sensitivity steering means for supplying the desired signal and the unwanted signal received with the desired signal, and for separating the desired signal and the unwanted signal. The zero-sensitivity steering means cancels at least a portion of the unwanted signal. Beam forming means is also associated with the first means to separate desired and unwanted signals and to enhance at least a portion of the desired signal. The second means coordinates the zero sensitivity steering means and the beam forming means. The zero sensitivity steering loop and beamforming loop use on and off epoch processors. The zero-sensitivity steering means reduces the gain of the radiation pattern of the array antenna in the direction of the interference source. The beam forming means increases the gain of the sub-radiation pattern of the array antenna in the direction of the desired signal source.

以下に添付図面に基いて本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below based on the accompanying drawings.

本発明の詳細な説明 第1図乃至第3図は、多重信号を伴うベクトルシステム
の概要を表わすのに用いられる信号ラインブロック線図
である。以下の説明に使用する“ライン“とは、1信号
以上を伝送する多重通路を意味し、また“ミクサ”とは
多重信号を混合する際のベクトル重みつき乗算を意味す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIGS. 1-3 are signal line block diagrams used to represent an overview of vector systems involving multiple signals. As used in the following description, the term "line" refers to multiple paths for transmitting one or more signals, and the term "mixer" refers to vector weighted multiplication in mixing multiple signals.

第1図は、本発明の全体的な特色を形成するブロック線
図である。本実施例のアレーアンテナ300は、電磁信
号を受信するように位置定めされた4つのアンテナ素子
301.302.303及び304を有するものとして
図示しである。以下に本発明を電磁信号の受信に関して
説明するが本発明の理論は音波信号にも等しく適用可能
であることを理解されたい。この場合にはアンテナの素
子が音エネルギを電気エネルギに変換するトランスジュ
ーサとなるであろう。アンテナ300の4つの素子30
1〜304は例として示すものであり、実際にはより多
くの素子を使用できることを理解されたい。また全体的
に、アンテナ300を展開する環境に従って、素子30
1〜304は直線上に、或は湾曲表面上に位置ぎめでき
ることも理解されたい。アンテナ300の素子を湾曲表
面上に位置ぎめするような状態はアンテナ素子を航空機
に配置する場合がそうであり、この場合には素子は航空
機の胴体或は翼の湾曲した表面上に位置ぎめされよう。
FIG. 1 is a block diagram forming the general features of the invention. The array antenna 300 of this example is illustrated as having four antenna elements 301, 302, 303 and 304 positioned to receive electromagnetic signals. Although the invention is described below with respect to receiving electromagnetic signals, it should be understood that the principles of the invention are equally applicable to acoustic signals. In this case, the elements of the antenna would be transducers that convert sound energy into electrical energy. Four elements 30 of antenna 300
It should be understood that 1-304 are shown as examples and that more elements could be used in practice. Also, overall, depending on the environment in which antenna 300 is deployed, element 30
It should also be understood that 1-304 can be positioned on a straight line or on a curved surface. Positioning the elements of antenna 300 on a curved surface may be the case when the antenna element is placed on an aircraft, where the element is positioned on a curved surface of the fuselage or wing of the aircraft. Good morning.

素子301〜304が受信した入力信号の最適処理は、
これらの素子301〜304にそれぞれ結合されている
最適信号プロセ・ノサ305.306.307及び30
8によって遂行される。プロセッサ305〜308の出
力信号は加算回路309の入力端子に印加され、ライン
310上にアンテナ300の全素子301〜304が寄
与した混合信号として出力される。ライン310上の出
力信号は各プロセッサ305〜308にもフィードバッ
クされ、重み係数の発生のための参照信号として使用さ
れる。これらの重み係数は、後述するように、本発明に
よればプロセッサ305〜308によってそれぞれの素
子301〜304の入力信号に最適化するように印加さ
れる。
The optimal processing of the input signals received by elements 301-304 is as follows:
Optimal signal processors 305, 306, 307 and 30 are coupled to these elements 301-304, respectively.
This is carried out by 8. The output signals of the processors 305-308 are applied to the input terminals of the adder circuit 309 and output on line 310 as a mixed signal contributed by all the elements 301-304 of the antenna 300. The output signal on line 310 is also fed back to each processor 305-308 and is used as a reference signal for the generation of weighting factors. These weighting factors are optimally applied to the input signals of the respective elements 301-304 by processors 305-308 according to the invention, as described below.

各プロセッサ305〜308はそれぞれのアンテナ素子
301〜304と組合って分離した信号処理チャンネル
を構成し、各チャンネルはライン310上に共通参照信
号を供給する加算回路309を共有していることに注意
されたい。これらの各チャンネルは同じように動作し、
同一の回路からなっている。従って、以下に例としてプ
ロセッサ305内の回路について説明するが、この説明
は他のプロセッサ306〜308にも等しく適用される
ことを理解されたい。アンテナ信号に重みを与えるため
に共通の加算回路を共有する一組のプロセッサの総合形
態は公知であり、本発明を理解する上で説明の要はある
まい。本発明は、以下に説明するようにプロセッサ30
5のような信号プロセッサの回路に関するのである。
Note that each processor 305-308 in combination with a respective antenna element 301-304 constitutes a separate signal processing channel, with each channel sharing a summing circuit 309 that provides a common reference signal on line 310. I want to be Each of these channels behaves the same way,
Consists of the same circuit. Accordingly, although circuitry within processor 305 is described below by way of example, it should be understood that this description applies equally to other processors 306-308. The general form of a set of processors sharing a common summing circuit for weighting antenna signals is well known and need not be explained in order to understand the present invention. The present invention utilizes a processor 30 as described below.
It concerns a circuit of a signal processor such as No. 5.

第1図に示すように、不要(即ち混信)信号を伴う所望
信号はライン10によってミクサ11に供給される。混
信を伴う所望信号は、ライン12を介してビーム形成回
路200に、及びライン13を介して零感度舵取り回路
100にも供給される。零感度舵取り回路100の出力
はライン14を介してコーデイネータ15に供給され、
ライン16から供給されるビーム成形回路200の出力
に加えられる。座標合せされた和はライン9を介してミ
クサ11に供給され、更に加算回路309によって他の
チャンネルの関連信号と混合されるので、ライン310
及び17上の混合された出力信号は所望信号及びコーデ
イネータ15の出力と混合された混信からなる。この混
合信号はライン18を介してビーム形成回路200に、
またライン19を介して零感度舵取り回路100にそれ
ぞれ供給される。実効的に、零感度舵取り回路100は
混信信号の少なくとも一部を打消す第1ベクトルループ
1として機能する。反対に、ビーム形成回路は所望信号
の少なくとも一部を増強させる第2ベクトルループ2と
して機能する。従ってライン17によって供給される混
合信号は高められたS/I比を、従って高められた通報
品位を有している。
As shown in FIG. 1, the desired signal along with unwanted (ie, interfering) signals is provided by line 10 to mixer 11. As shown in FIG. The desired signal with interference is also provided to the beamforming circuit 200 via line 12 and to the zero sensitivity steering circuit 100 via line 13. The output of the zero-sensitivity steering circuit 100 is supplied via line 14 to a coordinator 15;
It is added to the output of beam shaping circuit 200, which is supplied from line 16. The aligned sum is fed via line 9 to mixer 11 and further mixed with the relevant signals of the other channels by summing circuit 309 so that line 310
The mixed output signals on and 17 consist of the desired signal and the interference mixed with the output of coordinator 15. This mixed signal is sent via line 18 to beamforming circuit 200.
They are also supplied to a zero sensitivity steering circuit 100 via a line 19, respectively. Effectively, the zero-sensitivity steering circuit 100 functions as a first vector loop 1 that cancels at least a portion of the interfering signal. Conversely, the beamforming circuit functions as a second vector loop 2 that enhances at least part of the desired signal. The mixed signal supplied by line 17 therefore has an increased S/I ratio and therefore an increased reporting quality.

零感度舵取り回路及びビーム形成回路は、時間処理によ
って、或はスペクトル処理によってそれらの機能を遂行
させ得る。位相符号化され、スペクトルが広帯域に広が
った通信信号の処理には、第2図に詳細を示すプロセッ
サ305を使用して時間処理することが可能である。
The zero-sensitivity steering circuit and beamforming circuit may perform their functions by temporal processing or by spectral processing. Processing of phase-encoded, broadband-spread communication signals can be time-processed using a processor 305, the details of which are shown in FIG.

第2図に示す如く、所望信号及び混信信号は、ラインl
Oを通して信号振巾を安定化する自動利得制御回路(A
GC)20へ供給される。AGC20の出力はライン2
1を介して整合フィルタ22へ印加され、所望信号の特
定コードで符号化される。整合フィルタ22の出力はラ
イン23を介して零感度舵取りのための第1の広帯域ベ
クトル重み制御ループIWBへ、及びビーム形成のため
の第2の広帯域ベクトル重み制御ループ2WBへ供給さ
れる。第1ベクトルループIWBにおいては、ライン2
4から供給される参照信号はオフエポック・サンプル/
ホールド・フィルタ回路101において、またライン2
5から供給されるフィードバック信号はオフエポック・
サンプル/ホールド・フィルタ回路103によって処理
される。処理された信号は相関回路102に供給され、
アンテナ素子301の信号に相関回路102の出力で重
みを与えるためにライン106を通して加算回路28に
供給される。これは、相関回路102によってループI
WB内で遂行される変形LMSアルゴリズムの制御信号
から所望信号を実効果に除去し、加算回路28に示され
ているベクトルループIWB内の負号は最小化プロセス
の実行を表わしている。
As shown in FIG. 2, the desired signal and the interfering signal are
An automatic gain control circuit (A
GC) 20. AGC20 output is line 2
1 to the matched filter 22 and encoded with a specific code of the desired signal. The output of the matched filter 22 is fed via line 23 to a first wideband vector weight control loop IWB for zero-sensitivity steering and to a second wideband vector weight control loop 2WB for beamforming. In the first vector loop IWB, line 2
The reference signal supplied from 4 is an off-epoch sample/
In the hold filter circuit 101, the line 2
The feedback signal supplied from 5 is off-epoch.
Processed by sample/hold filter circuit 103. The processed signal is supplied to a correlation circuit 102,
The signal of antenna element 301 is fed through line 106 to summing circuit 28 for weighting the signal of antenna element 301 with the output of correlation circuit 102 . This is determined by the correlation circuit 102 in the loop I
The negative sign in vector loop IWB shown in adder circuit 28 represents the execution of a minimization process, effectively removing the desired signal from the control signals of the modified LMS algorithm performed in WB.

第2ベクトルループ2WBにおいては、ライン26から
供給される参照信号はオンエポック・サンプル/ホール
ド・フィルタ回路201によって、またライン27から
供給されるフィードバック信号はオンエポック・サンプ
ル/ホールド・フィルタ回路203によってそれぞれ処
理される。処理された信号は相関回路202へ供給され
、相関回路102の出力で重みを与えるためにライン2
06を通して加算回路28へ供給される。第2ループ2
WBは相関回路202によって遂行される変形LMSア
ルゴリズムの制御信号の所望信号対混信電力比を高め、
加算回路28に示されている正号は最大化プロセスの実
行を表わす。
In the second vector loop 2WB, the reference signal provided from line 26 is provided by an on-epoch sample/hold filter circuit 201 and the feedback signal provided from line 27 is provided by an on-epoch sample/hold filter circuit 203. Each is processed. The processed signal is fed to a correlation circuit 202 and is connected to line 2 for weighting with the output of the correlation circuit 102.
06 to the adder circuit 28. 2nd loop 2
WB increases the desired signal-to-interference power ratio of the control signal of the modified LMS algorithm performed by the correlation circuit 202;
The positive sign shown in adder circuit 28 represents the execution of a maximization process.

ベクトルループIWBの相関回路102は、オフエポッ
ク回路101及び103の出力を混合するミクサ104
、及び混合された出力を積分する積分回路105からな
る。ベクトルループ2WBの相関回路202は、オンエ
ポック回路201及び203の出力を混合するミクサ2
04、及び混合された出力を積分する積分回路205か
らなる。
The correlation circuit 102 of the vector loop IWB includes a mixer 104 that mixes the outputs of the off-epoch circuits 101 and 103.
, and an integrating circuit 105 that integrates the mixed output. The correlation circuit 202 of the vector loop 2WB is a mixer 2 that mixes the outputs of the on-epoch circuits 201 and 203.
04, and an integrating circuit 205 that integrates the mixed output.

ループIWBの相関回路102の出力(ライン106)
は、加算回路28によってループ2WBの相関回路20
2の出力(ライン206)に加算され、この和はミクサ
29によってライン23上の入力信号と混合されてライ
ン17上の混合された出力信号となる。
Output of correlation circuit 102 of loop IWB (line 106)
is added to the correlation circuit 20 of loop 2WB by the addition circuit 28.
2 (line 206) and this sum is mixed with the input signal on line 23 by mixer 29 to form the mixed output signal on line 17.

エポック処理回路101及び201は単一のユニット3
11として組立てると好都合であり、同様にエポック処
理回路103及び203を単一のユニット312として
組立てると好都合である。
Epoch processing circuits 101 and 201 are integrated into a single unit 3
It is advantageous to assemble the epoch processing circuits 103 and 203 as a single unit 312.

両ユニット311及び312は同一の形態を有している
ので、ユニット311のみを詳述するがこの説明はユニ
ット312にも適用されることを理解されたい。ユニッ
ト311は第1図の各プロセッサ305〜308内に用
いられる。またユニット312は各プロセッサ305〜
308内に配置してもよいし、或は変形として、1つの
ユニット312を全アンテナに対して設け、その出力信
号を全プロセッサ305〜308に使用してもよい。
Since both units 311 and 312 have the same form, only unit 311 will be described in detail, but it should be understood that this description also applies to unit 312. Unit 311 is used within each processor 305-308 of FIG. Further, the unit 312 includes each processor 305 to
308, or alternatively, one unit 312 may be provided for all antennas and its output signals used for all processors 305-308.

第3図はユニット311内に含まれるエポック処理回路
のブロック線図であり、第3図の説明はエポック処理ユ
ニット312にも適用される。出力信号は第2図に示す
ようにミクサ104及び204に印加される。エポック
処理回路への入力信号は、ユニット311の場合にはラ
イン23から、またユニット312の場合にはライン1
7から与えられる。
FIG. 3 is a block diagram of the epoch processing circuit included in the unit 311, and the description of FIG. 3 also applies to the epoch processing unit 312. The output signals are applied to mixers 104 and 204 as shown in FIG. The input signal to the epoch processing circuit is from line 23 for unit 311 and from line 1 for unit 312.
It is given from 7.

ユニット311は包絡線検波回路313、しきい値ユニ
ット314、クロック315、カウンタ316、早いゲ
ート信号発生器317、及び遅いゲート信号発生器31
8を含む。ライン23からの入力信号は検波回路313
によって検波され、検波回路313はしきい値ユニット
314へ信号包絡線の振巾を出力する。カウンタ316
はクロック315から供給されるクロックパルスを計数
する。しきい値ユニット314は、検波回路313がユ
ニット314のしきい値より高い信号振巾を出力してい
る時間間隔の間、カウンタ316へ命令信号を出力する
。この命令信号によってカウンタ31,6は入力信号の
パルスの持続時間を計数するように付勢及び減勢される
。カウンタ316は信号発生器317及び318をスト
ローブする。
The unit 311 includes an envelope detection circuit 313, a threshold unit 314, a clock 315, a counter 316, an early gate signal generator 317, and a late gate signal generator 31.
Contains 8. The input signal from line 23 is sent to the detection circuit 313
The detection circuit 313 outputs the amplitude of the signal envelope to the threshold unit 314. counter 316
counts clock pulses supplied from clock 315. Threshold unit 314 outputs a command signal to counter 316 during the time interval during which detection circuit 313 is outputting a signal amplitude higher than the threshold of unit 314 . This command signal energizes and deenergizes the counters 31, 6 to count the duration of the pulses of the input signal. Counter 316 strobes signal generators 317 and 318.

レーダ通信の場合には通常のことであるが、反覆する入
力信号の場合には信号発生器317はストローブされる
ことによって付活され、波形319に示す早いゲート信
号を出力する。このゲート信号は、時間的に、入力パル
ス信号前に立上って入力信号パルスの終りと共に立下る
。同様に、信号発生器318はストローブによって付活
され、波形320に示す遅いゲート信号を出力する。こ
のゲート信号は、時間的に、入力パルス信号の始めに立
上り、入力パルス信号が終了した後まで持続する。これ
ら2つの信号319及び320は、次に予期される入力
パルス信号時間中重畳する。
In the case of a repeating input signal, as is usual in radar communications, signal generator 317 is activated by being strobed to output a fast gate signal as shown in waveform 319. This gate signal temporally rises before the input pulse signal and falls at the end of the input signal pulse. Similarly, signal generator 318 is activated by the strobe and outputs a slow gating signal shown in waveform 320. This gate signal temporally rises at the beginning of the input pulse signal and continues until after the input pulse signal ends. These two signals 319 and 320 are superimposed during the next expected input pulse signal time.

ユニット311は、2つのゲート321及び322.2
つの低域通過フィルタ323及び324、及び1つの減
算回路325をも含む。両ゲート321及び322の入
力端子は検波回路313に接続されていて検波回路31
3から出力される信号を受ける。ゲート321は信号発
生器317の早いゲート信号319によって付活され、
早いゲート信号期間中、検波回路313からの信号をフ
ィルタ323へ通過させる。ゲート322は信号発生器
318の遅いゲート信号320によって付活され、遅い
ゲート期間中、検波回路313からの信号をフィルタ3
24へ通過させる。フィルタ323及び324は、ゲー
ト321及び322によって繰返し印加される信号を平
均する。フィルタ323及び324から出力される平均
値は減算回路325によって差引きされ誤差信号が作ら
れる。この誤差信号は、入力パルス信号に対するゲート
信号319及び320の配置の誤差を表わしている。誤
差信号はクロック315に印加され、クロック315は
誤差信号によって命令された通りにクロックパルスを前
進或は後退させるので、ゲー[・信号319及び320
の重畳領域が入力パルス信号に整列するようになる。早
いゲート321及び遅いゲート322から出力される信
号を、波形326及び327に様式化して示す。
Unit 311 has two gates 321 and 322.2
It also includes two low pass filters 323 and 324 and one subtraction circuit 325. The input terminals of both gates 321 and 322 are connected to the detection circuit 313.
Receives the signal output from 3. Gate 321 is activated by early gate signal 319 of signal generator 317;
During the early gate signal period, the signal from the detection circuit 313 is passed to the filter 323. Gate 322 is activated by slow gate signal 320 of signal generator 318 and passes the signal from detection circuit 313 to filter 3 during the slow gate period.
Pass to 24. Filters 323 and 324 average the signals repeatedly applied by gates 321 and 322. The average values output from filters 323 and 324 are subtracted by subtraction circuit 325 to produce an error signal. This error signal represents the error in the placement of gate signals 319 and 320 relative to the input pulse signal. The error signal is applied to clock 315, which advances or retracts the clock pulses as commanded by the error signal, so that game signals 319 and 320
The superimposed region of is aligned with the input pulse signal. The signals output from early gate 321 and late gate 322 are shown stylized in waveforms 326 and 327.

ユニット311は、2つのゲート328及び329.1
つの遅延ユニット330、及び1つの加算回路331を
も含む。加算回路331は、早いゲート信号319と遅
いゲート信号320との間のAND機能を果し、両信号
319及び320の重畳領域期間中には論理1の値を有
し、それ以外には論理Oの値を有する信号をライン33
2上に発生する。両信号319及び320の重畳領域は
333によって図式的に示してあり、また加算回路33
1から出力される論理1信号は334に示しである。
Unit 311 has two gates 328 and 329.1
It also includes one delay unit 330 and one adder circuit 331. The adder circuit 331 performs an AND function between the early gate signal 319 and the late gate signal 320, and has a logic 1 value during the overlap region of both signals 319 and 320, and a logic 0 value otherwise. line 33 with a value of
Occurs on 2. The overlapping region of both signals 319 and 320 is indicated diagrammatically by 333, and the summation circuit 33
The logic 1 signal output from 1 is shown at 334.

信号334は、ライン23上に到達する次の入力パルス
信号の予期時間を示しており、ゲート329に印加され
る。ゲート329はこれによって付活され、ライン23
からの信号をミクサ204へ導く。これを、アンテナ素
子301によって受信された信号の伝送のオンエポック
部分と名付ける。信号334は遅延ユニッ)33Qを介
してゲート328の端子にも印加される。これによって
ゲート328が付活され、ライン23からの信号はミク
サ104へ通される。遅延ユニット330によって与え
られる遅延は、ゲート329によるオンエポックの終了
後の時間までゲート328の付活期間をずらせるのに充
分である。従って、ゲート328の付活期間を、アンテ
ナ素子301において受信された信号のオフエポック部
分と名付ける。
Signal 334 indicates the expected time of the next input pulse signal to arrive on line 23 and is applied to gate 329. Gate 329 is thereby activated and line 23
The signal from the mixer 204 is guided to the mixer 204. We term this the on-epoch part of the transmission of the signal received by antenna element 301. Signal 334 is also applied to the terminal of gate 328 via delay unit 33Q. This activates gate 328 and passes the signal from line 23 to mixer 104. The delay provided by delay unit 330 is sufficient to shift the activation period of gate 328 to a time after the end of the on-epoch by gate 329. The activation period of gate 328 is therefore termed the off-epoch portion of the signal received at antenna element 301.

動作を説明する。ユニット311のエポック処理回路は
、整合フィルタ22から出力されるライン23上の人力
信号のパルスの実質的に周期的な発生を追跡する。入力
信号パルスのこの追跡は、オンエポックゲート329及
びオフエポックゲート328を動作させて、所望信号の
受信時間中及び混信信号を受信するかも知れない時間中
に信号エネルギをサンプルするのに使用される。オフエ
ポック期間には妨害データが供給され、このデータはル
ープIWB (第2図)によって使用されて混信信号の
方向に零感度を向けさせる。オンエポック期間中には所
望信号のエネルギが供給され、これはループ2WB (
第2図)によって使用されて所望信号の源の方向のアン
テナ300の利得を最大ならしめる。プロセッサ305
の動作において相関回路102及び202の積分動作が
エポックゲート328及び329から出力されるパルス
化信号を連続信号に変換し、これらの連続信号が加算回
路28に供給されて連続的に存在する重み係数が形成さ
れ、そしてこの係数がミクサ29に印加されることにも
注目されたい。これによって、エポック処理回路は相関
回路と共に最適制御を行い、時間フィルタリングを有す
るサンプル・ホールドフィルタ回路の特性を有するルー
プは遅いゲート及び早いゲート追跡動作によって達成さ
れている。
Explain the operation. The epoch processing circuit of unit 311 tracks the substantially periodic occurrence of pulses of the human input signal on line 23 output from matched filter 22 . This tracking of the input signal pulses is used to operate on-epoch gate 329 and off-epoch gate 328 to sample signal energy during times when the desired signal is received and during times when interfering signals may be received. . During the off-epoch period, interference data is provided and this data is used by the loop IWB (FIG. 2) to direct the null sensitivity towards the interfering signal. During the on-epoch period, the energy of the desired signal is supplied, which is loop 2WB (
2) to maximize the gain of antenna 300 in the direction of the source of the desired signal. processor 305
In the operation, the integral operation of the correlation circuits 102 and 202 converts the pulsed signals output from the epoch gates 328 and 329 into continuous signals, and these continuous signals are supplied to the adder circuit 28 to generate continuously existing weighting coefficients. Note also that a coefficient is formed and this coefficient is applied to mixer 29. Thereby, the epoch processing circuit performs optimal control together with the correlation circuit, and a loop with characteristics of a sample-and-hold filter circuit with temporal filtering is achieved by slow gates and fast gate tracking operations.

第4図及び第5図は、方位面内に1×6波長、仰角が2
波長の広がりを有する5素子の無作為に難関させたアン
テナアレーに対して零感度舵取り及びビーム形成を同時
に遂行した場合の利得を示す図であり、3波の妨害信号
(Jl、J2、J3)の強度は等しく且つ各アンテナに
おける所望信号よりも10dB高いという想定である。
Figures 4 and 5 show 1 x 6 wavelengths in the azimuth plane and 2 elevation angles.
It is a diagram showing the gain when zero-sensitivity steering and beam forming are simultaneously performed on a randomly arranged antenna array of five elements with a spread of wavelengths, and three waves of interference signals (Jl, J2, J3) are shown. are assumed to be equal in strength and 10 dB higher than the desired signal at each antenna.

狸凡  方亘A 妨害信号1(Jl)     0℃    0.4゜妨
害信号2(J2)     0℃   22.3”妨害
信号3(J3)     0℃   93.8”所望信
号(S)      0℃   62.2゜第4図はあ
るループバイアス状態に対して全信号周波数帯に零感度
制御のみを行って得られた最適アンテナパターンであり
、単一素子“オン”静止重みベクトルがもたされている
。この最適状態においては、全妨害信号は約30dB低
下せしめられ、所望信号(S)は零感度の側に位置し、
S/J (信号対妨害)比の正味改善は約22dBであ
る。第5図は同一の想定において本発明による最適プロ
セッサを使用し零感度舵取り及びビーム形成を行った時
に得られる最適パターンである。
Tanukibon Howata A Interfering signal 1 (Jl) 0°C 0.4° Interfering signal 2 (J2) 0°C 22.3" Interfering signal 3 (J3) 0°C 93.8" Desired signal (S) 0°C 62. 2. FIG. 4 is an optimal antenna pattern obtained with only zero sensitivity control over all signal frequency bands for a given loop bias condition, resulting in a single element "on" static weight vector. In this optimal state, the total interference signal is reduced by about 30 dB, and the desired signal (S) is located on the side of zero sensitivity,
The net improvement in S/J (signal to interference) ratio is about 22 dB. FIG. 5 shows the optimal pattern obtained when zero-sensitivity steering and beamforming are performed using the optimal processor according to the present invention under the same assumption.

この最適状態においては、所望信号(S)の近傍の零感
度は埋められS/J比は更に6dB改善されている。
In this optimal state, the zero sensitivity near the desired signal (S) is buried and the S/J ratio is further improved by 6 dB.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による最適プロセッサを有するアレー
アンテナのブロック線図であり、第2図は、第1図の一
組の信号チャンネルの1つの広帯域に広がったスペクト
ル時間プロセッサのブロック線図であり、 第3図は、第2図のエポックプロセッサのブロック線図
であり、 第4図は、アレーアンテナの水平面内の零感度舵取りシ
ミュレーションパターンであり、第5図は、アレーアン
テナの水平面内のビーム形成/零感度舵取りシミュレー
ションパターンである。 1・・・・・・第1ベクトルループ、2・・自・・第2
ベクトルループ、11・・・・・・ミクサ、15・・・
・・・コーデイネータ、20・・・・・・AGC回路、
22・・・・・・整合フィルタ、28・・・・・・加算
回路、29・・・・・・ミクサ、100・・・・・・雰
感度舵取り回路、101.103・・・・・・オフエポ
ック・サンプル/ホールド・フィルタ回路、102・・
・・・・相関回路、104・・・・・・ミクサ、105
・・・・・・積分回路、200・・・・・・ビーム形成
回路、201.203・・・・・・オンエポック・サン
プル/ホールド・フィルタ回路、202・・・・・・相
関回路、204・・・・・・ミクサ、205・・・・・
・積分回路、300・・・・・・アンテナ、301,3
02,303.304・・・・・・アンテナ素子、30
5,306,307゜308・・・・・・最適信号プロ
セッサ、309・・・・・・加算回路、311,312
・・・・・・エポック処理回路ユニット、313・・・
・・・包絡線検波回路、314・・・・・・しきい値ユ
ニット、315・・・・・・クロック、316・・・・
・・カウンタ、317,318・・・・・・信号発生器
、321、 322. 328. 329・・・・・・
ゲート、323.324・・・・・・低域通過フィルタ
、325・・・・・・減算回路、330・・・・・・遅
延ユニット、331・・・・・・加算回路。 FIG、 4 零感度舵取りのみ FIG、 5 零感度舵取り及びビーム形成 手続補正書(方式) 63.8.25 1、事件の表示   昭和63年特許願第109825
号2、発明の名称   ビーム形成/零感度舵取り最適
アレー3、補正をする者 事件との関係  出願人 名称    ヘーゼルタイン コーポレーション4、代
理人 住 所 東京都千代田区丸の内3丁目3番1号電話(代
) 211−8741 6、補正の対象     全図面 7、補正の内容
1 is a block diagram of an array antenna with an optimal processor according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a broadband spread spectrum temporal processor for one of the set of signal channels of FIG. Figure 3 is a block diagram of the epoch processor in Figure 2, Figure 4 is a zero sensitivity steering simulation pattern in the horizontal plane of the array antenna, and Figure 5 is a diagram of the zero sensitivity steering simulation pattern in the horizontal plane of the array antenna. This is a beam forming/zero sensitivity steering simulation pattern. 1...First vector loop, 2...Self...Second
Vector loop, 11... Mixer, 15...
...Coordinator, 20...AGC circuit,
22...Matched filter, 28...Addition circuit, 29...Mixer, 100...Atmospheric sensitivity steering circuit, 101.103... Off-epoch sample/hold filter circuit, 102...
... Correlation circuit, 104 ... Mixer, 105
... Integration circuit, 200 ... Beam forming circuit, 201.203 ... On-epoch sample/hold filter circuit, 202 ... Correlation circuit, 204 ...Mixa, 205...
・Integrator circuit, 300...Antenna, 301,3
02,303.304...Antenna element, 30
5,306,307゜308...optimal signal processor, 309...addition circuit, 311,312
...Epoch processing circuit unit, 313...
... Envelope detection circuit, 314 ... Threshold unit, 315 ... Clock, 316 ...
... Counter, 317, 318 ... Signal generator, 321, 322. 328. 329...
Gate, 323.324...Low pass filter, 325...Subtraction circuit, 330...Delay unit, 331...Addition circuit. FIG, 4 Zero-sensitivity steering only FIG, 5 Zero-sensitivity steering and beam forming procedure amendment (method) 63.8.25 1. Indication of incident Patent application No. 109825 of 1988
No. 2, Title of the Invention: Beam Forming/Zero Sensitivity Steering Optimal Array 3, Relationship with the Amended Person's Case Applicant Name: Hazeltine Corporation 4, Agent Address: 3-3-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Telephone: ) 211-8741 6. Subject of amendment All drawings 7. Contents of amendment

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、スペクトルの広い所望信号と共に受信される不要信
号を打消す装置であって: (a)所望信号、及び所望信号と共に受信される不要信
号を供給する第1の手段; (b)前記第1の手段に組合わされ、所望信号と不要信
号とを時間的に分離し、不要信号の少なくとも一部を打
消す第1の時間的処理手段を含む零感度舵取り手段; (c)前記第1の手段に組合わされ、所望信号と不要信
号とを時間的に分離し、所望信号の少なくとも一部を増
強する第2の時間的処理手段を含むビーム形成手段;及
び (d)前記零感度舵取り手段及び前記ビーム形成手段を
座標合せする第2の手段を具備する装置。 2、第1の時間的処理手段は、第1の手段に結合された
第1の最適制御ループを備え、この第1のループは不要
信号を最小化するための負補正出力を有し; 第2の時間的処理手段は、第1の手段に結合された第2
の最適制御ループを備え、この第2のループは所望信号
を最大化するための正の補正出力を有し; 第2の手段は、負の補正出力及び正の補正出力を加算す
る手段、及び所望信号及び不要信号をこの和と混合して
混合された出力を発生するミクサを備えている請求項1
項記載の装置。 3、加算手段は、第1の入力ポートが正の補正出力に結
合され、第2の入力ポートが負の補正出力に結合され、
加算された出力がミクサの入力に結合されている加算回
路である請求項2記載の装置。 4、第1の最適制御ループは、第1の手段に結合されオ
フエポック未混合出力を供給する第1のオフエポック・
サンプル/ホールド・フィルタ回路、混合された出力に
結合されオフエポック混合出力を供給する第2のオフエ
ポック・サンプル/ホールド・フィルタ回路、及びオフ
エポック未混合出力とオフエポック混合出力とを相関さ
せて負の補正出力を発生する相関回路を備える請求項2
記載の装置。 5、各エポックフィルタ回路は所望信号を追跡する手段
を含み、この追跡手段は所望信号の発生時間中に重畳し
合う早いゲート及び遅いゲートを含み、追跡手段によっ
て駆動されるオフエポックゲート及びオンエポックゲー
トが所望信号及び混信信号のサンプルを抽出する請求項
4記載の装置。 6、第2の最適制御ループは、第1の手段に結合されオ
ンエポック未混合出力を供給する第1のオンエポック・
サンプル/ホールド・フィルタ回路、混合された出力に
結合されオンエポック混合出力を供給する第2のオンエ
ポック・サンプル/ホールド・フィルタ回路、及びオン
エポック未混合出力とオンエポック混合出力とを相関さ
せて正の補正出力を発生する相関回路を備える請求項2
記載の装置。 7、各エポックフィルタ回路は所望信号を追跡する手段
を含み、この追跡手段は所望信号の発生時間中に重畳し
合う早いゲート及び遅いゲートを含み、追跡手段によっ
て駆動されるオフエポックゲート及びオンエポックゲー
トが所望信号及び混信信号のサンプルを抽出する請求項
6記載の装置。
[Claims] 1. An apparatus for canceling an unnecessary signal received together with a desired signal having a wide spectrum, comprising: (a) a first means for supplying a desired signal and an unnecessary signal received together with the desired signal; (b) zero-sensitivity steering means, which is combined with the first means and includes a first temporal processing means for temporally separating a desired signal and an unnecessary signal and canceling at least a portion of the unnecessary signal; ) a beam forming means that is combined with said first means and includes a second temporal processing means for temporally separating a desired signal and an unnecessary signal and enhancing at least a portion of the desired signal; and (d) said beam forming means. Apparatus comprising zero-sensitivity steering means and second means for coordinating said beamforming means. 2. the first temporal processing means comprises a first optimization control loop coupled to the first means, the first loop having a negative correction output for minimizing unwanted signals; the second temporal processing means coupled to the first means;
a second loop having a positive correction output for maximizing the desired signal; second means for summing the negative correction output and the positive correction output; Claim 1 further comprising a mixer for mixing the desired signal and the unnecessary signal with the sum to generate a mixed output.
Apparatus described in section. 3. The summing means has a first input port coupled to the positive correction output, a second input port coupled to the negative correction output,
3. The apparatus of claim 2, wherein the summed output is a summing circuit coupled to an input of a mixer. 4. The first optimal control loop is coupled to the first means to provide the off-epoch unmixed output.
a second off-epoch sample/hold filter circuit coupled to the mixed output to provide an off-epoch mixed output; and a second off-epoch sample/hold filter circuit for correlating the off-epoch unmixed output and the off-epoch mixed output. Claim 2 comprising a correlation circuit that generates a negative correction output.
The device described. 5. Each epoch filter circuit includes means for tracking the desired signal, and the tracking means includes an early gate and a late gate superimposed on each other during the generation time of the desired signal, and an off-epoch gate and an on-epoch gate driven by the tracking means. 5. The apparatus of claim 4, wherein the gate samples the desired signal and the interfering signal. 6. A second optimal control loop is coupled to the first means to provide an on-epoch unmixed output.
a second on-epoch sample/hold filter circuit coupled to the mixed output to provide an on-epoch mixed output; and a second on-epoch sample/hold filter circuit for correlating the on-epoch unmixed output and the on-epoch mixed output. Claim 2 comprising a correlation circuit that generates a positive correction output.
The device described. 7. Each epoch filter circuit includes means for tracking the desired signal, the tracking means including an early gate and a late gate superimposed on each other during the generation time of the desired signal, and an off-epoch gate and an on-epoch gate driven by the tracking means. 7. The apparatus of claim 6, wherein the gate samples the desired signal and the interfering signal.
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EP88303340A EP0337025B1 (en) 1988-04-08 1988-04-13 Beamforming/null-steering adaptive array

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