JPH06350328A - アダプティブ・アレイ・アンテナ装置 - Google Patents

アダプティブ・アレイ・アンテナ装置

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JPH06350328A
JPH06350328A JP16030093A JP16030093A JPH06350328A JP H06350328 A JPH06350328 A JP H06350328A JP 16030093 A JP16030093 A JP 16030093A JP 16030093 A JP16030093 A JP 16030093A JP H06350328 A JPH06350328 A JP H06350328A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
array antenna
delay line
antenna
adaptive array
Prior art date
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Pending
Application number
JP16030093A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyoshi Sukai
和義 須貝
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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Publication date
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  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速アナログ信号処理デバイスの音響電荷転
送素子で、TDLアダプティブ・アレイ・アンテナの信
号処理部を構成することにより、構成を簡単化し、SS
通信方式を用いたCDMAでの他局間干渉の問題を解決
できるTDLアダプティブ・アレイ・アンテナを実現す
ることである。 【構成】 ACT素子の基板1において、SAWトラン
スデューサ2からのSAWが、タップ付き遅延線として
のシリアルに形成されたチャンネル領域3に供給され各
アレイ・アンテナからの信号転送が行われる。チャンネ
ル領域3の検出タップ6からの信号は、重み制御回路7
により外部からのデータに応じて重み付けされ、シリア
ルに合成されて出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアダプティブ・アレイ・
アンテナ装置に係り、特に音響電荷転送(Acoustic Cha
rge Transport : ACT)素子を用いることにより、ス
ペクトラム拡散(SS)通信方式を用いた符号分割多元
接続(CDMA)通信システムで問題となる他局間干渉
の低減に有効なアダプティブ・アレイ・アンテナ装置の
構成を簡単化するための改良に関する。
【0002】
【従来の技術】スペクトラム拡散(SS)通信方式は、
秘話性、耐干渉性、及び測距測位能力に優れるため、最
近では民需用通信機器への応用が盛んである。特に、直
接拡散(DS)方式を用いた符号分割多元接続(CDM
A)は、周波数有効利用の面から注目されている。しか
し、ランダムアクセスが可能となる非同期型のCDMA
では、他局間干渉が問題となる。
【0003】現在考案されている他局間干渉除去方式の
主なものは、時間領域のディジタル信号処理技術(アダ
プティブ・ディジタル・フィルタ)を利用しており、特
に陸上移動通信ではアダプティブ・アレイ・アンテナが
注目されている。一般的なアダプティブ・アレイ・アン
テナでは、干渉除去のための一つのアレイエレメントに
一つの重み係数を対応させているが、SS通信では他局
間干渉のような非常に広帯域な干渉信号の抑圧には効果
がない。
【0004】この問題を解決する手段として、広帯域干
渉に対応できるTDL(Tapped Delay Line)アレイア
ンテナが例えば、文献1で提案されている。 文献1 Compton R.T.,Jr:"Adaptive Antena Concepts
and Performance",Prentice-Hall.NJ.(1988).
【0005】図2にTDLアレイアンテナの構成を示
す。同図において、ANT1〜ANTMはアンテナ・アレ
イエレメント、D11〜DMNは遅延回路、M11〜MMNは係
数器、Σは合成器である。一つのアンテナ・アレイエレ
メントに複数の重み係数があるタップ付き遅延線(TD
L)構造を持っている。TDLアレイアンテナでは、エ
レメント間の信号の空間的な相関特性を利用して指向性
を形成すると同時に、タップ間の信号の時間的な相関特
性を利用でき、広い帯域幅を持つ信号に対する周波数特
性の改善が可能となる。
【0006】エレメント数M、遅延タップ数NのTDL
アレイアンテナに対して、m番目のアンテナエレメント
からの入力信号Xm、及び重み係数ベクトルWmは、以下
のように表わせる。
【数1】 Xm=[Xm1(t),Xm2(t),……,XmN(t)]Tm=[Wm1(t),Wm2(t),……,WmN(t)]T
【0007】ここで、Xmn,Wmnは、m番目のアンテナ
素子のn番目の遅延タップに対応する入力信号および重
み係数である。従って、TDLアレイアンテナの信号ベ
クトルX及び重み係数Wベクトルを、
【数2】 X=[X1,X2,……,XMT W=[W1,W2,……,WMT と定義すると、出力y(t)は次式となる。 y(t)=WT
【0008】TDLアダプティブ・アレイアンテナで
は、希望波及び干渉波は未知であり、また時間的に変動
するため、最適な重み係数ベクトルを逐次的に更新する
処理が成される。最適重み係数W11〜WMNの逐次的更新
は、一般的なLMS(Least Mean Square)アルゴリズ
ムに基づいて行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上説明した
TDLアダプティブ・アレイアンテナの構成では、装置
(ハードウエア)の構成が非常に複雑になるという大き
な問題点がある。一般的にはこのアンテナからの信号を
処理するため、ディジタル信号処理器(DSP)が用い
られるが、構成の複雑さや素子性能などからアレイの数
やタップの数など大きく規制されるのが現状である。
【0010】本発明の目的はACT素子を用いることに
より他局間干渉の低減に有効なアダプティブ・アレイア
ンテナ装置の構成を簡単化することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアダプティブ・アレイ・アンテナ装置は、
音響電荷転送素子と、該素子の基板上に形成され複数の
アンテナからの信号が入力され複数のシリアルに配設さ
れたタップ付き遅延線と、該遅延線に対し単一の信号転
送用弾性表面波を供給する弾性表面波入力手段と、前記
遅延線の各タップからの信号の重み付けを制御する重み
付け制御手段と、重み付け制御された各遅延線からの信
号を出力する出力手段と、を備えたことを要旨とする。
【0012】
【作用】アレイ・アンテナで受信した複数の信号を、複
数のタップ付き遅延線が構成されている音響電荷転送素
子上で、同時に信号処理をすることで他局間干渉を除去
する。音響電荷転送素子上では、単一の弾性表面波が励
振され、信号は電荷として弾性表面波の進行波型ポテン
シャル井戸により転送されるため、複数の信号は完全に
同期して処理される。
【0013】
【実施例】以下図面に示す本発明の実施例を説明する。
音響電荷転送素子は、一般的な電荷転送素子(CCD)
と類似なアナログ信号処理デバイスであるが、CCDと
大きく異なるのは信号電荷を弾性表面波(SAW)の伝
搬に伴うCW進行波型のポテンシャル井戸で転送する点
である。現在考案されている音響電荷転送素子は、例え
ば下記文献2,3に開示された
【0014】文献2 ガリウム砒素エピタキシャル層のバルク中にチャンネル
を形成する素子構成M.J.Hoskins,H.Morkoc,and J.Hunsh
inger,Appl.Phys.Lett.41(4),pp.332-334(1982). 文献3 AlxGA1-XASに挾まれたガリウム砒素からなるDH
(Double Heterojunction)量子井戸を転送チャンネル
とする素子構成W.J.Tanski,S.W.Merrite,R.N.Sacks,D.
E.Cullen,E.J.Branciforte,R.D.Corroll,and T.C.Eschr
ich,Appl.Phys.Lett.,52(1),pp.18-20(1988). の2つであるが、転送電荷の閉じ込めが異なるだけで、
基本的な動作原理は共通している。以下に示す音響電荷
転送素子の構成は上記の2つの構成法のどちらでも選択
が可能であるが、実施例ではヘテロ接合を用いた2番目
の構成で説明する。
【0015】図1(a)に本発明の一実施例としてヘテ
ロ接合音響電荷転送(HACT)素子により構成したT
DLアダプティブ・アレイアンテナの構成の概念図を示
す。1は音響電荷転送素子が形成されるガリウム砒素ヘ
テロエピタキシャル基板である。図1(b)に示す如
く、基板1は、上層から(1a)GaAsノンドープ
層、(1b)AlxGa1-xAS N型キャリア供給層、
(1c)GaAsノンドープ・チャンネル層、(1d)
AlxGa1-xAS ノンドープ・障壁層、(1e)Ga
As半絶縁性基板を基本として構成されている。
【0016】基板1の表面において、図中の左端に一方
向性SAWトランスデューサ2が形成されており、例え
ば双方向性のSAWトランスデューサ2aとグレーティ
ングSAW反射器2bで構成している。この変換器2に
は信号源2cから高周波CW信号が外部から印加され、
図中の左から右へ単一周波数のSAWが伝搬する。この
SAWは進行波型のポテンシャル井戸を形成し、本信号
処理素子のクロック信号となる。
【0017】SAWの伝搬路上に、アンテナ素子の数M
に対応して、M個のタップ付き遅延線に相当するチャン
ネル領域3が形成される。チャンネル領域の形成は、チ
ャンネル領域以外のガリウム砒素基板上のエピタキシャ
ル層を除去する手法(メサエッチ法)と、チャンネル領
域外をイオン注入により半絶縁化する手法(半絶縁化
法)のいずれかを採用する。また、M個のチャンネルは
SAWの伝搬路にそってシリアルに形成しているので、
同一のSAWクロック信号によって、完全に同期が取れ
た状態で、信号処理が成される。
【0018】各チャンネル領域には、SAW変換器側の
端に入力ダイオード4が、その反対側の端に出力ダイオ
ード5が形成される。入力ダイオード4には、外部のア
ンテナからの入力が印加され、信号強度に応じた電子が
入力ダイオード4より、転送チャンネル内へ信号電荷と
して注入される。電荷の注入はSAWのポテンシャルと
入力ダイオード4下の電子との間の相互作用で成される
ため、自動的なサンプリングが成されると解釈できる。
従って、この素子構成では、アンテナで受信したアナロ
グ信号をA/D変換する必要も無く、直接受信信号を入
力できる。チャンネルに注入された信号電荷はSAWの
ポテンシャル井戸により転送された後、出力ダイオード
5によりチャンネル外へ取り出される。従って、図のよ
うにシリアルに配置されたチャンネル領域の構成では、
各チャンネル内を転送する信号電荷は、対応するアンテ
ナからの入力信号であり、信号自体は完全同期系で全く
独立に処理される。
【0019】各チャンネル領域には、入出力ダイオード
間に非破壊で転送電荷を検出する検出タップ6が形成さ
れる。この検出タップ6の数は、TDLアレイアンテナ
構成の遅延タップ数に相当する。検出タップを等間隔に
配置することで、タップ間距離をSAWが伝搬する時間
に相当する遅延要素が容易に構成できる。
【0020】チャンネル毎に、重み制御回路7が設けら
れており、各検出タップが接続されている。この重み制
御回路7の機能は、(1)後述のタップ重み蓄積回路8
から供給されるディジタル信号に基づいて、検出タップ
6で検出した信号強度に重み係数を掛け合わせる、
(2)タップ重み蓄積回路8から供給されるディジタル
信号の正負に基づいて、信号の経路を差動増幅器の正負
入力ポートへ切り換える、の機能である。
【0021】タップ重み蓄積回路8は外部からの重み係
数データやアドレスデータをチップ内に蓄積(メモリ)
する。この回路8には外部から供給されるデータは、デ
ィジタル信号であり、この信号処理デバイスはディジタ
ル制御のアナログ処理デバイスとなる。9は重み制御回
路7で重み付けされた信号の総和をとる機能を果たす差
動増幅器であり、この増幅器9より出力信号y(t)を
得る。なお、前記回路7,8及び9は基板1上でモノリ
シックに集積化して構成できるが、これのみに限定され
るものではない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、前
記ACT素子を、アンテナアレイと組み合わせること
で、TDLアダプティブ・アレイ・アンテナ装置の構成
が非常に簡易化でき、しかも下記の効果が得られる。 (1)アンテナからのアナログ信号をD/Aコンバート
すること無く、アナログ信号を直接入力できるため、信
号処理素子とアンテナ間の信号伝達が容易。 (2)単一周波数のSAWクロック信号により、完全同
期系で処理が為され、しかも各アンテナ受信信号が完全
に独立に処理されるため、処理系の完全性が高い。 (3)処理系はアナログ系で処理速度は非常に高速。ま
た、制御系はディジタル系のためインターフェースが容
易。 (4)チャンネルをシリアルに形成すれば、SAW変換
器は1つで済み、しかもSAWのビーム幅を狭くするこ
とが可能である。そのため、入力CWの電力を上げず
に、SAWのビーム幅を狭めることでSAW電力密度を
大きくすることができ、省電力化が容易。 (5)信号処理器がモノリシック素子であるため、シス
テムの簡易化、小形化が容易。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図2】従来のTDLアレイアンテナを示す概略構成図
である。
【符号の説明】
1 音響電荷転送素子基板 2 一方向性SAWトランスデューサ 3 チャンネル領域 6 検出タップ 7 重み制御回路 8 重み蓄積回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音響電荷転送素子と、該素子の基板上に
    形成され複数のアンテナからの信号が入力され複数のシ
    リアルに配設されたタップ付き遅延線と、該遅延線に対
    し単一の信号転送用弾性表面波を供給する弾性表面波入
    力手段と、 前記遅延線の各タップからの信号の重み付けを制御する
    重み付け制御手段と、重み付け制御された各遅延線から
    の信号を出力する出力手段と、 を備えたことを特徴とするアダプティブ・アレイ・アン
    テナ装置。
  2. 【請求項2】 前記タップ付き遅延線は、前記基板上に
    形成され複数のチャンネル領域からなり、夫々のチャン
    ネル領域はシリアルに配置された入力ダイオード、検出
    タップ及び出力ダイオードを有し、上記入力ダイオード
    には前記アンテナからの信号が印加され、上記検出タッ
    プは前記重み付け制御手段に接続されていることを特徴
    とする請求項1に記載のアダプティブ・アレイ・アンテ
    ナ装置。
  3. 【請求項3】 前記重み付け制御手段は、前記各チャン
    ネル領域の各検出タップに接続された重み付け制御回路
    と、該回路に重み付け制御信号を供給するタップ重み蓄
    積回路と、各チャンネル領域の重み付け制御回路の出力
    信号をシリアルに合成する差動増幅器と、から成ること
    を特徴とする請求項2に記載のアダプティブ・アレイ・
    アンテナ装置。
JP16030093A 1993-06-04 1993-06-04 アダプティブ・アレイ・アンテナ装置 Pending JPH06350328A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000074266A1 (fr) * 1999-05-31 2000-12-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif de reception et procede de production de signal replique
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