JPH04108201A - アダプティブアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は各素子アンテナに接続された可変移相器を制
御することにより、放射パターンの主ビーム以外の所望
の角度に零点を形成するアダプティブアンテナ装置のア
ルゴリズムに関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば電子情報通信学会技術報告誌Ａ−Ｐ８６
−１０９頁に記載の「初期値を改良した位相制御による
アレー零点合成」に示されたアダプティブアンテナ装置
の構成を示す図である。

図において（１）は電波を受信する素子アンテナ、（２
）はこの素子アンテナに接続した可変移相器、（３）は
この可変移相器からの４６号を合成する合成器、（４）
はこれら（１）〜（３）からなるフェーズドアレイアン
テナ、（５）はこのフェーズドアレイアンテナからの信
号を受信する受信機、（６）は上記可変移相器を制御す
る移相器制御装置、（７）はこれらを制御する演算プロ
セッサ、（８）はこの演算プロセッサに角度信号を与え
る角度指示回路である。

次に動作について説明する。ここでは、このアダプティ
ブアンテナ装置を電波受信用として使用した場合につい
て説明する。

素子アンテナ（１）で受信した電波を可変移相器（２）
を介して合成器（３）で合成する。この合成した信号を
受信機（５）によって受信する。ここで通常のビーム走
査を行う場合にはビーム走査に必要な可変移相ｎ（２）
の移相設定値を演算プロセッサ（７）が計算し、上記演
算プロセッサ（７）の演算結果な移相器制御装置（６）
により移相設定値を各可変移相器（２）に設定する。

続いて妨害波やクラッタ等のθｋ（ｋ−１〜Ｍ）方向か
らの不要波が存在し、不要波到来方向に放射パターンの
零点を形成する必要がある場合の動作について以下に述
べる。

まず、角度指示回路（８）が不要波の到来方向を演算プ
ロセッサ（７）に伝える。演算プロセッサ（７）は主ビ
ームθ８方向のレベルをある程度維持しつつ、不要波到
来方向に放射パターンの零点を形成するための位相設定
量を計算し、各可変移相器（２）に設定する。

以下、演算プロセッサ（７）での計算方法の具体例につ
いて説明する。

第２図に平面波合成法の原理の説明図を示す、第２図（
ａ）は零点を形成する前の放射パターンであり、主ビー
ムをθＳ方向に形成している。所望の第２図（ｃ）に示
すθｋ（ｋ−１〜Ｍ）方向に零点を形成するには、第２
図（ｂ）に示すようにθに方向に主ビームをもつ放射パ
ターンを適当な重みずけで第２図Ｃｍ＞の放射パターン
に重畳することになる。

主ビームを６８方向に形成しつつ、零点をθに方向に形
成するための位相ｑｉ（１＝１〜Ｎ）は次式の通り求ま
る。但し、８は素子数、ｈは形成する零点の数である。

ここでＰｓｌ、　　ａｋｉ、　　Ｐｋｉ、　　Ｑｎ（θ
■）、ｅｓ（θｋ）は以下の通りである。

Ｐ　ｓｉｓ主ビームにおける素子ｌの素子電界の位相（
１−１〜Ｎ） ａｋｌ：零点方向θｋにおける素子１の素子電界の振幅
（１−１−Ｎ、に雪１−Ｍ） Ｐｋｉ：零点方向θｋにおける素子ｌの素子電界の位相
（１−１−Ｎ、　　ｋ−１〜Ｍ）白ｎ（θ−）：零点方
向θｎに主ビームを形成したときの別の零点方向θＳに
おける合 成電界 白ｓ（θｋ）：θＳ方向に主ビームを形成したときの零
点方向θｋにおける合成電界 以上に示すように平面波合成法は、ビーム重畳のｙＸ埋
に基づいた零点形成法であり、第２図（Ｃ）の放射パタ
ーンが得られる。

以上の手順のフローチャートを第５図に示す。

第５図において ステップ５０１：　行列の各要素を計算する。

ステップ５０２：　逆行列ε−１を求める。

ステップ５０３：　ベクトルｅの各２素を１ｌＩＦ［す
る。

ステップ５０４：　行列掛は算＆−ｅ−Ｅを計算する。

ステップ５０５： 【発明が解決しようとする課題〕 従来のアダプティブアンテナ装置は以上のようなアルゴ
リズムを用いていたため、素子アンテナが正常な機能を
果たさない場合、目的とする放射パターンを得ることが
出来ずに、充分なナル深度を得られない、とくにレーダ
のアンテナでは１個、または複数個の素子アンテナが故
障した場合は演算プロセッサが計算した位相設定値を各
可変移相器に設定を行っても、故障した素子アンテナが
あるため、実際の信号値が計算値と合っていないので充
分な平面波合成が出来ず目的の放射パターンを得ること
が出来ないという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、素子アンテナが正常な機能を果たさない場合に
も、目的とするものにきわめて近い放射パターンとナル
深度を実現出来るアダプティブアンテナ装置を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るアダプティブアンテナ装置は電波を送受
信する複数個の素子アンテナ、これらの各素子アンテナ
に可変移相器を接続したフェーズドアレイアンテナと、
上記各素子アンテナの故障を検出する素子異常検知装置
と、希望信号波到来または発信方向θＳに主ビームを向
け、かつ不要信号波到来方向θｋ　（ｋ＝　１〜Ｍ）に
放射パターンの零点を形成するために上記可変移相器に
与える設定位相を計算する演算プロセッサを接続したも
のである。

【作用〕

この発明においては、素子異常検知手段により、この素
子アンテナの動作状態検知を行い、その結果を演算プロ
セッサが放射パターンの形成を計算する過程に使用する
ことにより、最適な放射パターンの形成と、良好なナル
深度を得る。

【発明の実施例〕

以下、この発明によるアダプティブアンテナ装置の一実
施例を第１図で構成の一例について、第２図でアルゴリ
ズムの原理の説明をする。

第１図において、（１）〜（８）は第４図の従来例と同
一構成である。（９）は上記素子アンテナ（１）に接続
されその動作状態を検知し、そのデータを上記演算プロ
セッサ（７）に伝える素子異常検知装置である。この素
子異常検知装置は例えば通常の使用周波数帯での信号レ
ベルを比較するものでよく、受信機（５）で代用しても
よい、ここで通常上記素子アンテナ（１）の故障の程度
（出力低下の度合、位相設定のずれの度合）を正確に検
知するのは困難であり、この発明の例ではその必要もな
い、故障した部分は制御も故障前のように保証されない
ので、故障した素子アンテナ（１）および可変移相器（
２）はすべて利得Ｏとして合成器（３）から切り離した
方が都合がよい。

第２図（ａ）は、ナルを形成する前の放射パターンであ
り、主ビームをθＳ方向に形成している。

平面波合成法においてθｋ（ｋ−１〜Ｍ）方向に零点を
形成するために、第２図（ｂ）に示すようにθに方向に
主ビームを持つ放射パターンを所望のｍみづけで、第２
図（ａ）の放射パターンにｍｇｋして、第２図（Ｃ）に
示す放射パターンを求めるが、この時、位相設定値ｑｉ
（ｉｍｌ〜Ｎ）は次式の通り求まる。

ここで、αには次の複素連立方程式の解である。

＄・ａ−ｅ　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）
但し、 二こで、第１図の素子異常検知装置（９）によって、１
個または複数個の素子アンテナ（１）が異常であると認
識された時、素子アンテナ（１）の異常である素子アン
テナ（１）の番号を演算プロセッサ（７）に伝達する。

演算プロセッサ（７）は第（７）式中のａｓｉ、　　ａ
ｋｌ（１−１〜Ｎ、　　ｋ＝　１〜Ｍ）の各素子電界の
振幅をＯとして、平面波合成法を行い、位相設定値 ｑｌ（１厘１〜Ｎ） を求める。

以上の手順のフローチャー 第３図において ステップ３０１ニ ステップ３０２ニ ステップ３０３ニ ステップ３０４ニ ステップ３０５ニ ステップ３０６： ステツプ３０７： トを第３図に示す。

素子アンテナの良否情報を得る。

異常素子アンテナの電界振幅を 零とする。

行列の各要素を計算する。

逆行列ξ−１を求める。

ベクトル０の各要素を計算する。

行列掛は算ｑＭｅ−電を計算す る。

なお、第１図には素子アンテナ（１）が５つの場合を表
現しているが、　５つ以外の場合でも同様の効果が得ら
れる。また、設定位相を計算する手法は。

平面波合成法と出力電力最小化法に限らず、素子アンテ
ナ（１）の素子電界の振幅を演算要素とする手法であれ
ば何でもよい。

また、２種以上の素子アンテナ（１）の素子電界の振幅
を演算要素とする手法を適用してもよい。

さらに上記実施例では、受信用アダプティブアンテナに
使用したが送信用アダプティブアンテナに使用してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば素子アンテナの動作状態
検知を行い、その検知結果を演算プロセッサによるアン
テナの放射パターン計算の過程に使用することにより、
素子アンテナ故障の有無にかかわらず最適な放射パター
ンの形成と良好なナル深度を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるアダプティブアンテ
ナ装置を示す構成図、第２図はこの発明の一実施例の演
算アルゴリズムの原理を示す説明図、第３図はこの発明
の一実施例の演算アルゴリズムのフローチャート、第４
図は従来のアダプティブアンテナ装置を示す構成図、−
第５図は従来の演算アルゴリズムのフローチャートであ
る。 図において、（１）は素子アンテナ、（２）は可変移相
器、（７）は演算プロセッサ、（９）は素子異常検知装
置 なお、図中、同一符号は同一　又は相当部分を示す。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電波を送受信する複数個の素子アンテナ、設定位相に従
   ってこれらの各素子アンテナに可変移相器を接続したフ
   ェーズドアレイアンテナと、上記各素子アンテナの故障
   を検出する素子異常検知装置と、この装置からの故障情
   報を受けて、希望信号波到来または発信方向θ＿ｓに主
   ビームを向け、かつ不要信号波到来方向θ＿ｋ（ｋ＝１
   〜Ｍ）に放射パターンの零点を形成するために上記可変
   移相器に与える設定位相を計算する演算プロセッサとを
   備えたことを特徴とするアダプテイブアンテナ装置。