JPH08162834A - Adaptive array antenna - Google Patents

Adaptive array antenna

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Publication number
JPH08162834A
JPH08162834A JP33037994A JP33037994A JPH08162834A JP H08162834 A JPH08162834 A JP H08162834A JP 33037994 A JP33037994 A JP 33037994A JP 33037994 A JP33037994 A JP 33037994A JP H08162834 A JPH08162834 A JP H08162834A
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JP
Japan
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phase
intermediate frequency
frequency
signal
antenna
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Pending
Application number
JP33037994A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Yoshida
守 吉田
Jiyunya Itani
純也 井澗
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Nippon Antenna Co Ltd
Original Assignee
Nippon Antenna Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Antenna Co Ltd filed Critical Nippon Antenna Co Ltd
Priority to JP33037994A priority Critical patent/JPH08162834A/en
Publication of JPH08162834A publication Critical patent/JPH08162834A/en
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

PURPOSE: To attain a stable electronic tracking even when a very weak radio wave is received. CONSTITUTION: A signal received by an antenna unit 7 and frequency-converted by a 1st frequency converter 8 is given to a mixer 9-1, in which the signal is converted with a 2nd local oscillation signal generated from a high precision PLL oscillator 9-2 being a 2nd local oscillator into a 2nd intermediate frequency signal. The 2nd reference intermediate frequency signal is distributed into two by a distributer 10 via a BPF 9-3 and fed to mixers 3-3, 6-3, where phases are compared. Thus, the frequency and the phase of the 2nd intermediate frequency signal outputted from the mixers 3-1, 6-1 and those of the reference 2nd intermediate frequency signal are made coincident with each other. Thus, the signals are synthesized in phase at a synthesizer 1 to attain stable electronic tracking.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、移動体に積載されて放
送波等の電波を自動追尾して受信するアダプティブアレ
ーアンテナに関するものであり、特に衛星放送を受信す
る車両用受信システムに適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive array antenna mounted on a mobile body for automatically tracking and receiving radio waves such as broadcast waves, and is particularly applied to a vehicle receiving system for receiving satellite broadcasting. Is suitable.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両等の移動体における地上テレビ放送
の移動中の受信においては、マルチパス伝搬によりフリ
ッカーやゴースト障害が発生し、極端に画像の質が低下
する場合がある。一方、移動体がBS放送等の衛星放送
を移動中に受信する場合は、放送衛星を直視できる状態
であれば伝搬での妨害を受けにくく、良好な画像を得る
ことができる。さらに、衛星放送はサービス区域が広範
囲とされていることからも移動体受信に適しているもの
である。このように衛星放送は、移動体受信に好適なも
のであって、すでにバス、列車、船舶、航空機用のメデ
ィアとして実用化されている。
2. Description of the Related Art When a terrestrial television broadcast is received on a moving body such as a vehicle while moving, multipath propagation may cause flicker or ghost interference, resulting in extremely low image quality. On the other hand, when the mobile body receives satellite broadcasting such as BS broadcasting while moving, if the broadcasting satellite can be directly viewed, it is less likely to be disturbed by the propagation and a good image can be obtained. Further, satellite broadcasting is suitable for mobile reception because the service area is wide. Thus, satellite broadcasting is suitable for mobile reception, and has already been put to practical use as media for buses, trains, ships, and aircraft.

【0003】ところで、移動体受信においては、移動体
の移動に伴い移動体に積載された受信アンテナのビーム
方向と、電波との到来方向がずれるようになるため、移
動に伴い受信アンテナのビームを電波の到来方向に自動
的に向けることが要求される。この受信アンテナとして
アダプティブアレーアンテナと云われる、電子的に受信
アンテナのビームを電波の到来方向に向けることのでき
る受信アンテナが従来提案されている。
In mobile reception, the beam direction of the receiving antenna loaded on the moving body and the arrival direction of the radio wave are deviated as the moving body moves. It is required to automatically turn to the direction of arrival of radio waves. As this receiving antenna, a receiving antenna called an adaptive array antenna, which can electronically direct the beam of the receiving antenna in the arrival direction of radio waves, has been conventionally proposed.

【0004】この従来のアダプティブアレーアンテナの
構成の一例を図3に示す。この図において、101と1
02は例えば平面状とされたアンテナ、103と104
はアンテナ101,102により受信された電波を第1
中間周波数に変換する周波数変換器、113は電圧可変
局部発振器115から発生された第2局発信号により、
第1中間周波数信号を第2中間周波数に変換するミク
サ、114は固定局部発振器116から発生された第2
局発信号により、第1中間周波数信号を第2中間周波数
に変換するミクサである。
An example of the structure of this conventional adaptive array antenna is shown in FIG. In this figure, 101 and 1
02 is, for example, a planar antenna, 103 and 104
Transmits the radio waves received by the antennas 101 and 102 to the first
A frequency converter for converting to an intermediate frequency, 113 is a second local oscillator signal generated from the voltage variable local oscillator 115,
A mixer for converting the first intermediate frequency signal into a second intermediate frequency, and 114 is a second second oscillator generated from the fixed local oscillator.
It is a mixer that converts a first intermediate frequency signal into a second intermediate frequency by a local oscillation signal.

【0005】また、117と118は第2中間周波数成
分を抽出して位相検波器119に供給する帯域フィル
タ、119は入力された2つの第2中間周波数成分の相
対位相差を検出する位相検波器、120は検出された位
相差信号を濾波する時定数の大きくされた狭帯域低域フ
ィルタ、121は検出された位相差信号を濾波する時定
数の小さくされた広帯域低域フィルタ、122は狭帯域
低域フィルタ120あるいは広帯域低域フィルタ121
のいずれかの出力を電圧可変局部発振器115に供給す
る切替スイッチ、123はロックはずれ時に発生される
リップル電圧を検出して切替スイッチ122を制御する
リップル検出器である。
Further, 117 and 118 are bandpass filters for extracting the second intermediate frequency component and supplying it to the phase detector 119, and 119 is a phase detector for detecting the relative phase difference between the two input second intermediate frequency components. , 120 is a narrow band low-pass filter with a large time constant for filtering the detected phase difference signal, 121 is a wide band low-pass filter with a small time constant for filtering the detected phase difference signal, and 122 is a narrow band. Low-pass filter 120 or broadband low-pass filter 121
A switch for supplying any one of the outputs to the voltage variable local oscillator 115, and a ripple detector 123 for controlling the switch 122 by detecting the ripple voltage generated when the lock is released.

【0006】このように構成されたアダプティブアレー
アンテナの動作を説明すると、例えば放送衛星から伝搬
された12GHz帯の放送波はアンテナ101,102
によりそれぞれ受信され、周波数変換器103,104
において、例えば1GHz帯の第1中間周波数にそれぞ
れ周波数変換される。そして、周波数変換器104によ
り変換された第1中間周波数信号はミクサ114に入力
されて、固定局部発振器116よりの局部発振信号とミ
キシングされて、例えば300〜600MHz帯の第2
中間周波数に周波数変換される。この第2中間周波数の
信号は、合成器124に供給されると共に、帯域フィル
タ118に入力される。
The operation of the adaptive array antenna configured as described above will be described. For example, a broadcast wave of 12 GHz band propagated from a broadcasting satellite is transmitted to the antennas 101 and 102.
Are respectively received by the frequency converters 103 and 104.
In, for example, the respective frequencies are converted into the first intermediate frequency in the 1 GHz band. Then, the first intermediate frequency signal converted by the frequency converter 104 is input to the mixer 114, mixed with the local oscillation signal from the fixed local oscillator 116, and, for example, the second intermediate frequency band of 300 to 600 MHz.
The frequency is converted to an intermediate frequency. The signal of the second intermediate frequency is supplied to the combiner 124 and also input to the bandpass filter 118.

【0007】また、周波数変換器103により変換され
た第1中間周波数信号はミクサ113に入力されて、電
圧可変局部発振器115よりの局部発振信号とミキシン
グされて、例えば300〜600MHz帯の第2中間周
波数に周波数変換される。この第2中間周波数の信号
は、合成器124に供給されてミクサ114よりの信号
と合成されると共に、帯域フィルタ117に入力され
る。そして、帯域フィルタ117および帯域フィルタ1
18により抽出された第2中間周波数成分は、位相検波
器119に入力されて両信号間の位相差が検出される。
検出された位相差信号は、狭帯域低域フィルタ120お
よび広帯域低域フィルタ121に入力されるが、切替ス
イッチ122が狭帯域低域フィルタ120側に切り替え
られている場合は、狭帯域低域フィルタ120から出力
される直流の誤差電圧に応じて、電圧可変局部発振器1
15の発振周波数および位相が制御される。
Further, the first intermediate frequency signal converted by the frequency converter 103 is input to the mixer 113 and mixed with the local oscillation signal from the voltage variable local oscillator 115, for example, the second intermediate signal in the 300 to 600 MHz band. Frequency converted to frequency. The signal of the second intermediate frequency is supplied to the combiner 124, combined with the signal from the mixer 114, and input to the bandpass filter 117. Then, the bandpass filter 117 and the bandpass filter 1
The second intermediate frequency component extracted by 18 is input to the phase detector 119 and the phase difference between both signals is detected.
The detected phase difference signal is input to the narrow band low pass filter 120 and the wide band low pass filter 121. However, when the changeover switch 122 is switched to the narrow band low pass filter 120 side, the narrow band low pass filter. In accordance with the DC error voltage output from 120, the voltage variable local oscillator 1
The oscillation frequency and phase of 15 are controlled.

【0008】前記したミクサ113ないし電圧可変局部
発振器115よりなるループにおけるフィードバック制
御は、位相検波器119より出力される位相差信号がゼ
ロとなるように行われるので、フィードバック制御によ
りミクサ113より出力される第2中間周波数信号と、
ミクサ114より出力される第2中間周波数信号との周
波数および位相が一致することになる。ところで、ミク
サ113より出力される第2中間周波数信号の位相は、
アンテナ101で受信される放送波の位相に対応し、ミ
クサ114より出力される第2中間周波数信号の位相
は、アンテナ102で受信される放送波の位相に対応す
るから、結局のところ位相検波器119で検出される位
相差は、アンテナ101とアンテナ102により受信さ
れる放送波間の位相差、すなわち放送波の到来方向とア
ンテナ101とアンテナ102とで形成されるビームと
のずれに対応していることになる。
The feedback control in the loop composed of the mixer 113 or the voltage variable local oscillator 115 is performed so that the phase difference signal output from the phase detector 119 becomes zero, so that the feedback control outputs the output from the mixer 113. A second intermediate frequency signal,
The frequency and the phase of the second intermediate frequency signal output from the mixer 114 match. By the way, the phase of the second intermediate frequency signal output from the mixer 113 is
The phase of the second intermediate frequency signal output from the mixer 114 corresponds to the phase of the broadcast wave received by the antenna 101, and thus corresponds to the phase of the broadcast wave received by the antenna 102. The phase difference detected by 119 corresponds to the phase difference between the broadcast waves received by the antenna 101 and the antenna 102, that is, the deviation between the arrival direction of the broadcast wave and the beam formed by the antenna 101 and the antenna 102. It will be.

【0009】従って、前記したフィードバック制御を行
うようにして、位相検波器119により検出される位相
差をゼロとすると、アンテナ101とアンテナ102と
で形成されるビームが放送波の到来方向に一致すること
になる。このように、従来のアダプティブアレーアンテ
ナは電子的に制御することにより、アンテナビームを放
送波の到来方向に自動的に一致させることができるもの
である。
Therefore, if the phase difference detected by the phase detector 119 is set to zero by performing the above-mentioned feedback control, the beam formed by the antenna 101 and the antenna 102 coincides with the arrival direction of the broadcast wave. It will be. As described above, the conventional adaptive array antenna is capable of automatically matching the antenna beam with the arrival direction of the broadcast wave by electronically controlling.

【0010】なお、ミクサ113、帯域通過フィルタ1
17、位相検波器119、狭帯域低域フィルタ120、
電圧可変局部発振器115よりなるフィードバックルー
プがロックはずれ状態となった場合は、位相検出器11
9の出力にリップルが含まれるようになるので、広帯域
低域フィルタ121に接続されているリップル検出器1
23がリップルを検出するようになる。これにより、リ
ップル検出器123は切替スイッチ122を切り替える
ようにして、広帯域低域フィルタ121よりの誤差電圧
を電圧可変局部発振器115に印加する。すると、広帯
域低域フィルタ121の時定数は小さくされているた
め、フィードバックループは引き込み範囲が広くなり、
迅速にロック状態に引き込まれるようになる。そして、
ロック状態とされると、位相検波器119の出力にリッ
プルが含まれなくなるため、リップル検出器123はリ
ップルを検出せず、切替スイッチ122は狭帯域低域フ
ィルタ120側に切り替えられることになる。
The mixer 113 and the band pass filter 1
17, a phase detector 119, a narrow band low-pass filter 120,
When the feedback loop including the voltage variable local oscillator 115 is out of lock, the phase detector 11
Since the output of 9 includes the ripple, the ripple detector 1 connected to the wide band low pass filter 121
23 will detect the ripple. As a result, the ripple detector 123 switches the changeover switch 122 and applies the error voltage from the wide band low pass filter 121 to the voltage variable local oscillator 115. Then, since the time constant of the wide band low-pass filter 121 is made small, the pull-in range of the feedback loop becomes wide,
You will be pulled into the locked state quickly. And
In the locked state, the output of the phase detector 119 contains no ripple, so the ripple detector 123 does not detect the ripple, and the changeover switch 122 is switched to the narrow band low-pass filter 120 side.

【0011】ところで、狭帯域低域フィルタ120と広
帯域低域フィルタ121とを設ける理由は、狭帯域低域
フィルタ120はその時定数が大きくされているため、
定常偏差を小さくすることができるものの応答速度が遅
く、狭帯域低域フィルタ120を用いている場合は、一
度ロックがはずれると引き込み範囲が狭くなり、しか
も、ロックされるまでに長い時間がかかることになる
が、雑音の影響を除去することができ、定常偏差は小さ
くなる。また、広帯域低域フィルタ121はその時定数
が小さくされているため応答速度が速く、広帯域低域フ
ィルタ121を用いるようにするとロックがはずれても
迅速にロック状態に復帰させることができる。しかし、
定常偏差が大きい欠点を有している。そこで、ロックが
はずれている時は広帯域低域フィルタ121を使用して
迅速にロック状態に引き込むようにし、ロック状態とさ
れたあとは狭帯域低域フィルタ120を使用するように
して定常偏差を小さくした制御を行うようにしているの
である。
By the way, the reason for providing the narrow band low-pass filter 120 and the wide band low-pass filter 121 is that the narrow band low-pass filter 120 has a large time constant.
Although the steady-state deviation can be reduced, the response speed is slow, and when the narrow band low-pass filter 120 is used, the pull-in range becomes narrow once the lock is released, and further it takes a long time to be locked. However, the influence of noise can be removed and the steady-state deviation becomes small. Further, since the wideband lowpass filter 121 has a small time constant, the response speed is fast, and by using the wideband lowpass filter 121, even if the lock is released, the locked state can be quickly returned. But,
It has the drawback of large steady-state deviation. Therefore, when the lock is released, the broadband low-pass filter 121 is used to quickly pull the lock state, and after the lock state, the narrow-band low-pass filter 120 is used to reduce the steady-state deviation. The control is done.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、移動受
信装置のアンテナは、移動体に設置する物体の設置高
が、例えば30cm以下に制限されていることから高い
アンテナとすることができず、一般に少なくとも2つ以
上のアンテナユニットに分割されて構成されている。ま
た、移動体においてはその移動に伴い電波の到来方向が
様々に変化することから、これに適用できるようアダプ
ティブアレーアンテナによる電子式追尾を広い範囲で行
うには、各アンテナユニットの指向性を広くする必要が
ある。このため、各アンテナユニットのアンテナゲイン
は非常に小さいものとなり、多数のアンテナユニットで
受信される信号を合成する必要があった。
However, the antenna of the mobile receiving apparatus cannot be a high antenna because the installation height of the object to be installed on the moving body is limited to, for example, 30 cm or less, and generally, at least. It is configured by being divided into two or more antenna units. In addition, since the direction of arrival of radio waves changes in various ways with the movement of mobile objects, the directivity of each antenna unit must be wide in order to perform electronic tracking with an adaptive array antenna so that it can be applied to this. There is a need to. Therefore, the antenna gain of each antenna unit is very small, and it is necessary to combine signals received by a large number of antenna units.

【0013】したがって、各アンテナユニットの受信信
号におけるC/Nは非常に低いものとなり、位相検出精
度が低下するため、電子式追尾を受信信号を同相合成す
ることにより行う場合に、周波数ずれを捕捉できる範囲
が狭いものとなってしまっていた。さらに、従来のアダ
プティブアンテナいおいては構成部品の電気的特性のバ
ラツキおよび使用する環境温度の変化により、基準とな
る局部発振器の周波数が動いてしまい、同相合成する中
間周波数のずれが大きくなるため、位相ロックループの
周波数捕捉レンジを越えてしまっていた、そして、前記
した原因により電子式追尾を行うための、同相合成が困
難になると云う問題点があった。特に、衛星放送を受信
する場合は微弱電波であり、入力信号のC/Nが低いの
で基準周波数と各アンテナ系統の周波数のずれをできる
だけ少なくする必要があった。
Therefore, the C / N in the received signal of each antenna unit becomes very low, and the phase detection accuracy decreases. Therefore, when electronic tracking is performed by in-phase combining the received signals, a frequency shift is captured. The range that I could do was narrow. Furthermore, in the conventional adaptive antenna, the frequency of the reference local oscillator moves due to variations in the electrical characteristics of the components and changes in the ambient temperature used, and the deviation of the intermediate frequency for in-phase synthesis increases. The frequency lock range of the phase locked loop has been exceeded, and due to the above-mentioned cause, there is a problem that in-phase synthesis for electronic tracking becomes difficult. In particular, when satellite broadcasting is received, it is a weak radio wave and the C / N of the input signal is low, so it was necessary to minimize the deviation between the reference frequency and the frequency of each antenna system.

【0014】そこで、本発明は衛星放送を受信する場合
のように微弱電波を受信する場合においても、同相合成
が行え安定した電子式追尾を行えるアダプティブアレー
アンテナを提供することを目的としている。
Therefore, it is an object of the present invention to provide an adaptive array antenna capable of performing in-phase synthesis and stable electronic tracking even when receiving weak radio waves such as when receiving satellite broadcasting.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のアダプティブアレーアンテナは、少なくと
も2つ以上のアンテナユニットからなるアンテナと、前
記各アンテナユニットにより受信されたそれぞれの受信
信号を第1中間周波数信号に周波数変換する前記アンテ
ナユニットと同数設けられた第1周波数変換器と、前記
第1中間周波数信号を、それぞれ第2中間周波数信号に
変換する前記アンテナユニットと同数設けられたの第2
周波数変換器と、前記第2周波数変換器から出力される
複数の前記第2中間周波数信号を合成することにより受
信信号を生成する合成器とを備え、複数の前記第2中間
周波数信号のうち、PLL発振器を第2局部発振器とす
る系の第2中間周波数信号の位相を基準として、残る他
の系のそれぞれに設けられている第2局部発振器の位相
を制御することにより、全ての第2中間周波数信号の位
相を同相として、前記合成器により同相合成するように
したものである。
In order to achieve the above object, an adaptive array antenna according to the present invention comprises an antenna composed of at least two or more antenna units and respective received signals received by the respective antenna units. The same number of first frequency converters as the number of the antenna units for frequency-converting to the first intermediate frequency signal and the same number of the antenna units for converting each of the first intermediate frequency signals to the second intermediate frequency signal are provided. Second
A frequency converter and a combiner that generates a reception signal by combining a plurality of the second intermediate frequency signals output from the second frequency converter, wherein a plurality of the second intermediate frequency signals are included. By controlling the phase of the second local oscillator provided in each of the other remaining systems with the phase of the second intermediate frequency signal of the system using the PLL oscillator as the second local oscillator as a reference, all the second intermediate frequencies are controlled. The phase of the frequency signal is in-phase, and in-phase synthesis is performed by the synthesizer.

【0016】また、前記アダプティブアンテナの、前記
残る他の系のそれぞれにおいて、ミクサと、該ミクサよ
り出力される第2中間周波数信号の周波数成分を抽出す
るバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタよりの
出力信号と、前記基準とした第2中間周波数信号とを位
相比較する位相比較器と、該位相比較器よりの位相比較
出力を誤差電圧に変換する時定数が大きくされたローパ
スフィルタと、該ローパスフィルタよりの誤差電圧によ
り位相が制御されると共に、その出力が前記ミクサに供
給される電圧制御発振器が備えられるているようにした
ものである。
In each of the remaining other systems of the adaptive antenna, a mixer, a bandpass filter for extracting a frequency component of the second intermediate frequency signal output from the mixer, and a bandpass filter A phase comparator that compares the phase of the output signal with the second intermediate frequency signal that is the reference, a low-pass filter with a large time constant that converts the phase comparison output from the phase comparator into an error voltage, and the low-pass filter. The phase is controlled by the error voltage from the filter, and a voltage controlled oscillator whose output is supplied to the mixer is provided.

【0017】[0017]

【作用】本発明によれば、基準とする系の局部発振器と
してPLL発振器を用いるようにしたので、基準となる
局部発振器の発振周波数がほぼ変動しないため、同相合
成する中間周波数信号間の周波数ずれを小さくすること
ができる。従って、位相ロックループの周波数捕捉レン
ジを越えることがなくなり、入力信号のC/Nが低い場
合であっても同相合成を行うことができ、安定した電子
式追尾を行うことができるようになる。また、同相合成
する中間周波数信号間の周波数ずれが小さくなるため、
狭帯域の低域フィルタと広帯域の低域フィルタとの2つ
の低域フィルタを用いる必要がなく、定常偏差を小さく
できる狭帯域の低域フィルタを用いるだけで確実に同相
合成を行うことができるようになる。
According to the present invention, since the PLL oscillator is used as the local oscillator of the reference system, since the oscillation frequency of the reference local oscillator does not substantially change, the frequency shift between the intermediate frequency signals to be in-phase synthesized. Can be made smaller. Therefore, the frequency acquisition range of the phase locked loop is not exceeded, in-phase synthesis can be performed even when the C / N of the input signal is low, and stable electronic tracking can be performed. Also, since the frequency shift between the intermediate frequency signals that are in-phase combined becomes small
It is not necessary to use two low-pass filters, a narrow-band low-pass filter and a wide-band low-pass filter, and it is possible to reliably perform in-phase synthesis only by using a narrow-band low-pass filter that can reduce steady-state deviation. become.

【0018】[0018]

【実施例】本発明のアダプティブアレーアンテナの一実
施例の構成を示すブロック図を図1に示す。この図にお
いて、1,4,7は例えば3つに分割された各アンテナ
ユニット、、2,5,8は各アンテナユニット1,4,
7によりそれぞれ受信された電波の周波数を第1中間周
波数(第1 IF)に変換する第1周波数変換器(第1
CONV)、3,6,9は第1中間周波数を第2中間
周波数(第2 IF)に変換する第2周波数変換器、3
−1あるいは6−1は電圧制御局部発振器3−5あるい
は電圧制御局部発振器6−5から発生される第2局発信
号により、第1中間周波数を第2中間周波数(第2 I
F)に変換するミクサ、3−2あるいは6−2は第2中
間周波数成分を抽出して位相比較器3−3あるいは位相
比較器6−3に供給する帯域フィルタ(BPF)、3−
3および6−3は分配器10より供給される第2中間周
波数信号を基準として、相対位相差を検出する位相比較
器、3−4および6−4は検出された位相差信号を濾波
する時定数の大きくされた低域フィルタ(LPF)、3
−5あるいは6−5は低域フィルタ3−4あるいは低域
フィルタ6−4より出力される誤差電圧により、周波数
および位相が制御される電圧制御局部発振器(VCO)
である。
1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the adaptive array antenna of the present invention. In this figure, 1, 4, 7 are antenna units divided into three, for example, 2, 5, 8 are each antenna unit 1, 4,
A first frequency converter (first IF converter) that converts the frequency of the radio wave received by each of the first to seventh intermediate frequencies (first IF)
CONV), 3, 6, 9 are second frequency converters for converting the first intermediate frequency to the second intermediate frequency (second IF), 3
-1 or 6-1 changes the first intermediate frequency to the second intermediate frequency (second I2) by the second local oscillator signal generated from the voltage controlled local oscillator 3-5 or the voltage controlled local oscillator 6-5.
The mixer 3-2 or 6-2 for converting into the F) extracts the second intermediate frequency component and supplies it to the phase comparator 3-3 or the phase comparator 6-3.
3 and 6-3 are phase comparators for detecting a relative phase difference with reference to the second intermediate frequency signal supplied from the distributor 10, and 3-4 and 6-4 are for filtering the detected phase difference signal. Low-pass filter (LPF) with a large constant, 3
-5 or 6-5 is a voltage controlled local oscillator (VCO) whose frequency and phase are controlled by the error voltage output from the low pass filter 3-4 or the low pass filter 6-4.
Is.

【0019】また、9−1はPLL発振器9−2から発
生された第2局発信号により、第1中間周波数信号を第
2中間周波数に変換するミクサ、9−3は第2中間周波
数成分を抽出する帯域フィルタ(BPF)、10は帯域
フィルタ9−3よりの第2中間周波数信号を2つに分配
して、それぞれ位相比較器3−3あるいは6−3に供給
する分配器、11はミクサ3−1、ミクサ6−1および
ミクサ9−1より出力される第2中間周波数信号を同相
合成する合成器である。
Further, 9-1 is a mixer for converting the first intermediate frequency signal into the second intermediate frequency by the second local oscillator signal generated from the PLL oscillator 9-2, and 9-3 is the second intermediate frequency component. A bandpass filter (BPF) 10 for extracting the second intermediate frequency signal from the bandpass filter 9-3 is divided into two and supplied to the phase comparators 3-3 or 6-3, respectively, and 11 is a mixer. 3 is a combiner for in-phase combining the second intermediate frequency signals output from the mixer 6-1 and the mixer 9-1.

【0020】このように構成された実施例は、第2中間
周波数変換器9により出力される第2中間周波数信号を
基準として、追従系1の第2中間周波数変換器3より出
力される第2中間周波数信号の周波数および位相をフィ
ードバック制御すると共に、追従系2の第2中間周波数
変換器6より出力される第2中間周波数信号の周波数お
よび位相をフィードバック制御することにより、第2中
間周波数変換器9より出力される第2中間周波数信号に
対し、第2中間周波数変換器3より出力される第2中間
周波数信号、および第2中間周波数変換器6より出力さ
れる第2中間周波数信号の位相を同相として、合成器1
1により同相合成するようにしたものである。
In the embodiment configured as described above, the second intermediate frequency converter 3 of the tracking system 1 outputs the second intermediate frequency converter 3 based on the second intermediate frequency signal output by the second intermediate frequency converter 9. By performing feedback control of the frequency and phase of the intermediate frequency signal and feedback control of the frequency and phase of the second intermediate frequency signal output from the second intermediate frequency converter 6 of the tracking system 2, the second intermediate frequency converter is obtained. The phase of the second intermediate frequency signal output from the second intermediate frequency converter 3 and the phase of the second intermediate frequency signal output from the second intermediate frequency converter 6 with respect to the second intermediate frequency signal output from 9 As in-phase, combiner 1
In-phase synthesis is carried out by 1.

【0021】以下、その動作の説明を行うものとする。
例えば、放送衛星から伝搬された12GHz帯の放送波
はアンテナユニット1,4,7によりそれぞれ受信さ
れ、第1周波数変換器2,5,8において、例えば1G
Hz帯の第1中間周波数(第1 IF)にそれぞれ周波
数変換される。そして、第1周波数変換器8により変換
された第1中間周波数信号はミクサ9−1に入力され
て、PLL発振器9−2よりの局部発振信号とミキシン
グされて、例えば300〜600MHz帯の第2中間周
波数(第2 IF)に周波数変換される。変換された第
2中間周波数信号は、合成器11に供給されると共に、
帯域フィルタ9−3に入力され、帯域フィルタ9−3に
より抽出された第2中間周波数成分は分配器10により
2つに分配される。
The operation will be described below.
For example, the broadcast waves in the 12 GHz band propagated from the broadcasting satellite are received by the antenna units 1, 4, and 7, respectively, and are transmitted by the first frequency converters 2, 5 and 8 to, for example, 1 GHz.
Each of the frequencies is converted into a first intermediate frequency (first IF) in the Hz band. Then, the first intermediate frequency signal converted by the first frequency converter 8 is input to the mixer 9-1 and mixed with the local oscillation signal from the PLL oscillator 9-2, and the second intermediate frequency signal in the 300 to 600 MHz band, for example. The frequency is converted to an intermediate frequency (second IF). The converted second intermediate frequency signal is supplied to the combiner 11 and
The second intermediate frequency component input to the bandpass filter 9-3 and extracted by the bandpass filter 9-3 is divided into two by the divider 10.

【0022】また、第1周波数変換器2により変換され
た第1中間周波数信号はミクサ3−1に入力されて、電
圧制御局部発振器3−5よりの局部発振信号とミキシン
グされて、例えば300〜600MHz帯の第2中間周
波数に周波数変換される。この第2中間周波数の信号
は、合成器11に供給されると共に、帯域フィルタ3−
2に供給される。同様に、第1周波数変換器5により変
換された第1中間周波数信号はミクサ6−1に入力され
て、電圧制御局部発振器6−5よりの局部発振信号とミ
キシングされて、例えば300〜600MHz帯の第2
中間周波数に周波数変換される。この第2中間周波数の
信号は、合成器11に供給されると共に、帯域フィルタ
6−2に供給される。
The first intermediate frequency signal converted by the first frequency converter 2 is input to the mixer 3-1 and mixed with the local oscillation signal from the voltage controlled local oscillator 3-5, for example, 300-. The frequency is converted to the second intermediate frequency in the 600 MHz band. The signal of the second intermediate frequency is supplied to the combiner 11 and the bandpass filter 3-
2 is supplied. Similarly, the first intermediate frequency signal converted by the first frequency converter 5 is input to the mixer 6-1 and mixed with the local oscillation signal from the voltage-controlled local oscillator 6-5, for example, in the 300 to 600 MHz band. Second
The frequency is converted to an intermediate frequency. The signal of the second intermediate frequency is supplied to the combiner 11 and the bandpass filter 6-2.

【0023】そして、帯域フィルタ3−2および帯域フ
ィルタ6−2により抽出された第2中間周波数成分は、
それぞれ位相比較器3−3あるいは位相比較器6−3に
供給されて、分配器10により分配されて供給された基
準の第2中間周波数との位相差がそれぞれ検出される。
検出されたそれぞれの位相差信号は、低域フィルタ3−
4あるいは低域フィルタ6−4により濾波(積分)され
ることにより直流の誤差電圧とされて、電圧制御局部発
振器3−5あるいは電圧制御局部発振器6−5に供給さ
れ、発生される局発信号の周波数および位相が制御され
る。
Then, the second intermediate frequency component extracted by the band filter 3-2 and the band filter 6-2 is
The phase difference from the reference second intermediate frequency supplied to the phase comparator 3-3 or the phase comparator 6-3, respectively, and distributed by the distributor 10 is detected.
Each of the detected phase difference signals has a low-pass filter 3-
4 or a low-pass filter 6-4, which is filtered (integrated) to form a DC error voltage, which is supplied to the voltage-controlled local oscillator 3-5 or the voltage-controlled local oscillator 6-5 to generate a local oscillation signal. The frequency and phase of is controlled.

【0024】この電圧制御局部発振器3−5および電圧
制御局部発振器6−5のフィードバック制御は、位相比
較器3−3あるいは位相比較器6−3から出力される位
相差信号がゼロになるよう行われるので、フィードバッ
ク制御によりミクサ9−1より出力される基準の第2中
間周波数信号と、ミクサ3−1およびミクサ6−1より
出力される第2中間周波数信号との位相が合致すること
になる。
The feedback control of the voltage controlled local oscillator 3-5 and the voltage controlled local oscillator 6-5 is performed so that the phase difference signal output from the phase comparator 3-3 or the phase comparator 6-3 becomes zero. Therefore, the phase of the reference second intermediate frequency signal output from the mixer 9-1 and the second intermediate frequency signal output from the mixer 3-1 and the mixer 6-1 match due to the feedback control. .

【0025】ところで、ミクサ3−1,6−1より出力
される第2中間周波数信号の位相は、アンテナユニット
1,4で受信される放送波の位相に対応し、ミクサ9−
1より出力される第2中間周波数信号の位相は、アンテ
ナユニット7で受信される放送波の位相に対応する。し
たがって、位相比較器3−3,6−3で検出される位相
差をゼロにすることは、アンテナユニット1とアンテナ
ユニット4およびアンテナユニット7に到来する放送波
間の位相差が、それぞれゼロになったことに対応し、前
述したようにアンテナユニット1,4,7により形成さ
れるアンテナビームが放送波の到来方向に向けられたこ
とになる。
By the way, the phase of the second intermediate frequency signal output from the mixers 3-1 and 6-1 corresponds to the phase of the broadcast wave received by the antenna units 1 and 4, and the mixer 9-
The phase of the second intermediate frequency signal output from 1 corresponds to the phase of the broadcast wave received by the antenna unit 7. Therefore, setting the phase differences detected by the phase comparators 3-3 and 6-3 to zero means that the phase differences between the broadcast waves arriving at the antenna unit 1, the antenna unit 4, and the antenna unit 7 become zero. In response to this, as described above, the antenna beam formed by the antenna units 1, 4, and 7 is directed in the arrival direction of the broadcast wave.

【0026】従って、第2周波数変換器3および第2周
波数変換器6において、位相比較器3−3,6−3によ
り検出される位相差がゼロになるようフィードバック制
御が行われることにより、アンテナユニット1,4,7
により形成されるアンテナビームを自動的に放送波の到
来方向に一致させることができるようになる。このた
め、アンテナユニット1,4,7からなるアンテナを積
載した移動体が移動しても、常に電波の到来方向にアン
テナのビームを合わせることができ、良好な受信状態を
維持することができる。このように、本発明のアダプテ
ィブアレーアンテナは電子的に追尾を行うことにより、
アンテナビームを放送波の到来方向に自動的に一致させ
ることができるものである。
Therefore, in the second frequency converter 3 and the second frequency converter 6, feedback control is performed so that the phase difference detected by the phase comparators 3-3 and 6-3 becomes zero, whereby the antennas are Units 1, 4, 7
Thus, the antenna beam formed by can be automatically matched with the arrival direction of the broadcast wave. For this reason, even if the moving body on which the antenna including the antenna units 1, 4, and 7 is mounted moves, the beam of the antenna can be always aligned with the arrival direction of the radio wave, and a good reception state can be maintained. As described above, the adaptive array antenna of the present invention performs tracking electronically,
The antenna beam can be automatically matched with the arrival direction of the broadcast wave.

【0027】次に、PLL発振器9−2の構成を示すブ
ロック図を図2に示す。この図に示すPLL発振器9−
2において、低域フィルタ(LPF)22よりの誤差電
圧により発振周波数が制御される電圧制御発振器(VC
O)21より発生される局部発振信号は、基準発振器2
4が発生する基準発振周波数にほぼ等しい周波数になる
よう分周器25により分周される。そして、分周された
局部発振信号と基準発振器24より発生された基準周波
数とが位相比較器23において位相比較される。この位
相比較器23により検出された位相差信号は低域フィル
タ(LPF)22により濾波されて誤差電圧として電圧
制御発振器21に印加される。なお、分周器25により
分周された周波数は位相比較をし易い帯域の周波数とさ
れている。
Next, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the PLL oscillator 9-2. PLL oscillator 9- shown in this figure
2, a voltage controlled oscillator (VC) whose oscillation frequency is controlled by an error voltage from a low pass filter (LPF) 22.
O) 21 generates a local oscillation signal which is generated by the reference oscillator 2
The frequency is divided by the frequency divider 25 so that the frequency becomes approximately equal to the reference oscillation frequency generated by the frequency division circuit 4. Then, the frequency-divided local oscillation signal and the reference frequency generated by the reference oscillator 24 are compared in phase by the phase comparator 23. The phase difference signal detected by the phase comparator 23 is filtered by the low pass filter (LPF) 22 and applied to the voltage controlled oscillator 21 as an error voltage. The frequency divided by the frequency divider 25 is a frequency in a band where phase comparison is easy.

【0028】ここで、基準発振器24は温度等の環境が
変化しても高精度の発振周波数を維持できる水晶発振器
により構成されているため、電圧制御発振器21から発
生される局部発振信号の周波数は、温度等の環境が変化
してもほとんど変動することがなく高精度を維持するよ
うになる。このため、追従系の第2周波数変換器3,6
の周波数捕捉レンジを越えることがなくなり、安定した
同相合成を合成器11により行うことができるようにな
る。また、追従系の第2周波数変換器3,6の周波数捕
捉レンジを越えることがなくなるため、定常偏差を小さ
くできる狭帯域化された(時定数の大きくされた)低域
フィルタ3−4および低域フィルタ6−4とすることが
でき、安定した同相合成を可能とすることができる。
Since the reference oscillator 24 is composed of a crystal oscillator capable of maintaining a highly accurate oscillation frequency even when the environment such as temperature changes, the frequency of the local oscillation signal generated from the voltage controlled oscillator 21 is Even if the environment such as temperature changes, it hardly changes and high accuracy can be maintained. Therefore, the second frequency converters 3 and 6 of the tracking system
The frequency acquisition range is not exceeded and stable in-phase synthesis can be performed by the synthesizer 11. Further, since the frequency acquisition range of the second frequency converters 3 and 6 of the tracking system is not exceeded, the low-pass filter 3-4 and the low-pass filter 3-4 that have a narrow band (enlarged time constant) that can reduce the steady deviation are provided. The band-pass filter 6-4 can be used, and stable in-phase synthesis can be performed.

【0029】以上の説明においては、3つのアンテナユ
ニットに分割した例を示したが本発明はこれに限らず、
2分割あるいは4以上に分割されたアンテナユニットを
用いるようにしてもよい。また、各アンテナユニットと
して多数のパッチにより構成される平面アンテナとする
と、小型化が可能であり移動体には好適なものとなる。
In the above description, an example in which the antenna unit is divided into three antenna units has been shown, but the present invention is not limited to this.
You may make it use the antenna unit divided into 2 or 4 or more. Further, if each antenna unit is a planar antenna composed of a large number of patches, it can be downsized and is suitable for a moving body.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明は以上のように、基準とする系の
局部発振器として高精度のPLL発振器を用いるように
したので、基準となる局部発振器の周波数が変動するこ
とがなく、同相合成される中間周波数信号間の周波数ず
れを小さくすることができる。従って、位相ロックルー
プの周波数捕捉レンジを越えることがなくなるため、入
力信号のC/Nが低い場合であっても確実に同相合成を
行うことができ、安定した電子式追尾を行うことができ
る。また、同相合成する中間周波数信号間の周波数ずれ
が小さくなるため、狭帯域の低域フィルタと広帯域の低
域フィルタとの2つの低域フィルタを用いる必要がな
く、定常偏差を小さくできる狭帯域の低域フィルタだけ
を用いて安定した同相合成を行うことができるようにな
る。
As described above, according to the present invention, since the high-precision PLL oscillator is used as the local oscillator of the reference system, the frequency of the reference local oscillator does not fluctuate and the in-phase synthesis is performed. The frequency shift between the intermediate frequency signals can be reduced. Therefore, since the frequency acquisition range of the phase-locked loop is not exceeded, in-phase synthesis can be reliably performed even when the C / N of the input signal is low, and stable electronic tracking can be performed. Further, since the frequency shift between the intermediate frequency signals to be in-phase synthesized becomes small, it is not necessary to use two low-pass filters, that is, a narrow-band low-pass filter and a wide-band low-pass filter. It becomes possible to perform stable in-phase synthesis using only the low-pass filter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のアダプティブアレーアンテナの構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive array antenna of the present invention.

【図2】PLL発振回路の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a PLL oscillation circuit.

【図3】従来のアダプティブアレーアンテナの構成を示
すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional adaptive array antenna.

【符号の説明】 1,4,7 アンテナユニット 2,5,8 第1周波数変換器 3,6,9 第2周波数変換器 3−1,6−1,9−1 ミクサ 3−2,6−2,9−3 帯域フィルタ(BPF) 3−3,6−3 位相比較器 3−4,6−4 低域フィルタ 3−5,6−5 電圧制御発振器 9−2 PLL回路 10 分配回路 11 合成器[Explanation of Codes] 1, 4, 7 Antenna Units 2, 5, 8 First Frequency Converter 3, 6, 9 Second Frequency Converter 3-1, 6-1, 9-1 Mixer 3-2, 6- 2, 9-3 Band-pass filter (BPF) 3-3, 6-3 Phase comparator 3-4, 6-4 Low-pass filter 3-5, 6-5 Voltage controlled oscillator 9-2 PLL circuit 10 Distribution circuit 11 Synthesis vessel

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも2つ以上のアンテナユニッ
トからなるアンテナと、 前記各アンテナユニットにより受信されたそれぞれの受
信信号を第1中間周波数信号に周波数変換する前記アン
テナユニットと同数設けられた第1周波数変換器と、 前記第1中間周波数信号を、それぞれ第2中間周波数信
号に変換する前記アンテナユニットと同数設けられた第
2周波数変換器と、 前記第2周波数変換器から出力される複数の前記第2中
間周波数信号を合成することにより受信信号を生成する
合成器とを備え、 複数の前記第2中間周波数信号のうち、PLL発振器を
第2局部発振器とする系の第2中間周波数信号の位相を
基準として、残る他の系のそれぞれに設けられている第
2局部発振器の位相を制御することにより、全ての第2
中間周波数信号の位相を同相として、前記合成器により
同相合成するようにしたことを特徴とするアダプティブ
アレーアンテナ。
1. An antenna comprising at least two or more antenna units, and first frequencies provided in the same number as the antenna units for frequency-converting respective reception signals received by the respective antenna units into first intermediate frequency signals. A converter, second frequency converters provided in the same number as the antenna units for respectively converting the first intermediate frequency signals into second intermediate frequency signals, and a plurality of the second frequency converters output from the second frequency converters. And a combiner for generating a reception signal by combining two intermediate frequency signals, wherein the phase of the second intermediate frequency signal of the system in which the PLL oscillator is the second local oscillator among the plurality of second intermediate frequency signals is As a reference, by controlling the phase of the second local oscillator provided in each of the other remaining systems, all the second local oscillators are controlled.
An adaptive array antenna, wherein the phase of the intermediate frequency signal is in-phase and the in-phase combination is performed by the combiner.
【請求項2】 前記残る他の系のそれぞれにおいて、
ミクサと、該ミクサより出力される第2中間周波数信号
の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、該バン
ドパスフィルタよりの出力信号と、前記基準とした第2
中間周波数信号とを位相比較する位相比較器と、該位相
比較器よりの位相比較出力を誤差電圧に変換するカット
オフ周波数を低くしたローパスフィルタと、該ローパス
フィルタよりの誤差電圧により位相が制御されると共
に、その出力が前記ミクサに供給される電圧制御発振器
とが備えられていることを特徴とする請求項1記載のア
ダプティブアレーアンテナ。
2. In each of the remaining other systems,
A mixer, a bandpass filter for extracting the frequency component of the second intermediate frequency signal output from the mixer, an output signal from the bandpass filter, and the second reference
A phase comparator that compares the phase of the intermediate frequency signal, a low-pass filter that lowers the cutoff frequency that converts the phase comparison output from the phase comparator into an error voltage, and the phase is controlled by the error voltage from the low-pass filter. The adaptive array antenna according to claim 1, further comprising a voltage controlled oscillator whose output is supplied to the mixer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2339079A (en) * 1998-06-23 2000-01-12 Samsung Electronics Co Ltd Beam former and signal processor for a phased array
US6925294B2 (en) 2001-07-05 2005-08-02 Alps Electric Co., Ltd. Antenna receiver in which carrier-to-noise ratio of demodulation signal is improved

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Effective date: 19990209