JPH10335921A - アレーアンテナの較正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】有効なアレーアンテナの較正方法を提供する。 【解決手段】複数のアンテナ素子１とで構成され、所定
のビームパターンを得るための所定の励振分布が各アン
テナ素子１で受信され、それら各アンテナ素子１で受信
した信号を合成するまでの各系統間において、上記所定
の励振分布以外に振幅および位相が不均一であるアレー
アンテナの各系統に与えられ、ある既知の方向から到来
する無変調のまたは変調された単一の信号を受信し、上
記各系統毎に、受信信号が取り出せる出力ポートをもつ
場合、上記各系統の受信信号出力に、アンテナの近傍ま
たは遠隔において、所定のディジタル信号処理演算を行
って出力することにより、上記所定の励振分布以外に存
在する振幅および位相の不均一性を相殺するための係数
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナの近傍ま
たは遠隔から受信した各アンテナ素子の入力信号を、所
定のディジタル信号処理演算を行うことにより、所定の
励振分布以外に存在する振幅および位相の不均一性を相
殺するための係数を得るアレーアンテナの較正方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】第１の従来例として、”Digital Beamfo
rming for Radar System，MICROWAVEJOURNAL,JAN,198
9，p121〜p136”に記載されているように、受信アンテ
ナ装置内部にアレーアンテナ較正用の無変調信号源を備
え、この較正用信号をアレーアンテナの各アンテナ素子
の近傍の給電線に、予め正確な特性がわかっている方向
性結合器を経由して注入し、各系統の信号を検波してそ
れぞれの振幅及び位相の不均一性を測定する方法が開発
されている。

【０００３】また、第２の従来例として、”「フェイズ
ドアレイアンテナの素子振幅位相測定法」，電子通信学
会誌，’８２／５，Ｖｏｌ．Ｊ65−ＤＮｏ．５，ｐ５５
５〜ｐ５６０”に記載されているように、遠方から到来
する一定振幅の信号を受信し、アレーアンテナの各アン
テナ素子に対応した各系統の位相を１つずつ回転させ、
その時のアレーアンテナの全アンテナ素子の合成出力電
力を測定し、その軌跡から各系統における振幅と位相の
不均一性を検出する方法が開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来例は、十分
品質のよい較正用の信号を用いることができるため、精
度の高いアンテナの較正ができるという特徴を有する
が、較正信号発生用の信号源とその信号を各アンテナ素
子の給電線に注入するためのアンテナ素子数分の線路及
び方向性結合器など、較正用の高周波部品を予めアンテ
ナ内あるいはアンテナの近傍に装備する必要があり、ハ
ードウェアとしての負担が重い。また、アンテナ素子や
反射鏡自体とアンテナ素子から方向性結合器までの線路
における振幅・位相の不均一性は検出することができな
いという問題点があった。

【０００５】第２の従来例は、アンテナ較正用の特別な
高周波部品を装備しなくてもアンテナの較正が可能で、
アンテナ素子や反射鏡自体を含む全線路における振幅・
位相の不均一性を検出できるという特徴を有するが、ア
ンテナ素子が多い場合、各アンテナ素子毎に位相を回転
させて合成電力を測定する必要があるため、測定に時間
がかかることがあり、また、１アンテナ素子当たりの信
号電力が弱い場合、較正精度が十分確保できなくなる恐
れがあるという問題点があった。

【０００６】また、第１及び第２の従来例とも、較正専
用に周波数を設けるか、あるいは通信を中断して較正を
行うための時間を設ける必要があるという問題点があっ
た。

【０００７】本発明は、以上の問題点を解決し、較正用
の特別な高周波回路を装備することなく、遠方界より到
来する較正用の無変調信号または変調された通信信号を
用いて、ディジタル集積回路において、アンテナ素子や
反射鏡自体を含むアレーアンテナの各系統の高周波帯あ
るいは中間周波帯の部分に存在する、所定の励振分布以
外の振幅と位相の不均一性を相殺するための係数を高速
かつ精度良く検出し、これを用いて通信開始前に、ある
いは通信中に実時間で、所定の励振分布以外に存在する
各系統間の振幅と位相の不均一性を相殺することができ
るアレーアンテナの較正方法を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と複
数のアンテナ素子とで構成され、所定のビームパターン
を得るための所定の励振分布が各アンテナ素子に接続さ
れた各系統に与えられ、それら各アンテナ素子あるいは
反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号を合
成あるいは検波するまでの各系統間において上記所定の
励振分布以外に振幅および位相が不均一であるアレーア
ンテナにおいて、既知の方向から到来する無変調のまた
は変調された単一の信号を受信し、上記各系統毎に、あ
るいは上記各系統の受信信号に空間離散フーリエ変換ま
たはそれに相当する信号変換を行った場合に得られる複
数の出力毎に受信信号が取り出せる出力ポートをもつ場
合、上記各系統の受信信号出力、あるいは上記各系統の
受信信号に空間離散フーリエ変換またはそれに相当する
信号変換を行った際に得られる複数の受信信号出力に、
アンテナの近傍または遠隔において、所定のディジタル
信号処理演算を行って出力することにより、上記所定の
励振分布以外に存在する振幅および位相の不均一性を相
殺するための係数を得るアレーアンテナの較正方法を提
供する。

【０００９】本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは
反射鏡と複数のアンテナ素子とで構成され、所定のビー
ムパターンを得るための所定の励振分布が各アンテナ素
子に接続された各系統に与えられ、各アンテナ素子ある
いは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号
を合成あるいは検波するまでの各系統間において上記所
定の励振分布以外に振幅および位相が不均一であるアレ
ーアンテナにおいて、ある既知の方向から到来する無変
調のまたは変調された単一の信号を受信した場合、各系
統の信号強度に比例し、かつ位相基準となる特定の系統
の信号に同相化するための平均的な重みを各系統毎に演
算し、この重みに上記所定の励振分布の係数を上記重み
の絶対値の２乗で除算した係数を乗算し、これを受信信
号の到来方向とアンテナ素子の配置で一意的に決まるア
ンテナ素子間の到来信号の位相差分だけ補正することに
より、各アンテナ素子あるいは反射鏡を介してそれらア
ンテナ素子で受信した信号を合成あるいは検波するまで
の各系統間において、上記所定の励振分布以外に存在す
る振幅および位相の不均一性を相殺するための係数を出
力するアレーアンテナの較正方法を提供する。

【００１０】本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは
反射鏡と複数のアンテナ素子とで構成され、ある所定の
ビームパターンを得るためのある所定の励振分布が各ア
ンテナ素子に接続された各系統に与えられ、各アンテナ
素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信
した信号を合成あるいは検波するまでの各系統間におい
て上記所定の励振分布以外に振幅および位相が不均一で
あるアレーアンテナにおいて、ある既知の方向から到来
する単一の無変調信号を受信した場合、アンテナの指向
方向を、等価的に各アンテナ素子で受信した信号に空間
離散フーリエ変換を施した場合に形成されるであろうビ
ームの方向のうち、最も受信電力が大きくなる方向に向
け、その時のアレー合成受信信号の周波数に別途用意し
た基準信号発生器の周波数を一致させ、次に等価的に各
アンテナ素子で受信した信号に空間離散フーリエ変換を
施した場合に形成されるであろう全てのビームの方向に
アンテナの指向方向を順次向け、各指向方向毎に得られ
るアレー合成受信信号と上記基準信号発生器の発生する
信号との間で、上記各受信信号の強度に比例し、上記受
信信号を上記基準信号に同相化するための平均的な重み
を各ビーム方向毎に時間を追って演算し、上記各ビーム
方向毎に得られた重みに対して空間離散フーリエ変換の
演算を行うことにより、各ビームに対応した重みから各
アンテナ素子に接続された系統に対応した重みに変換
し、この重みに上記所定の励振分布の係数を上記重みの
絶対値の２乗で除算した係数を乗算し、これを受信信号
の到来方向とアンテナ素子の配置で一意的に決まるアン
テナ素子間の到来信号の位相差分だけ補正することによ
り、各アンテナ素子あるいは反射鏡を介してそれらアン
テナ素子で受信した信号を合成あるいは検波するまでの
各系統間において、上記所定の励振分布以外に存在する
振幅および位相の不均一性を相殺するための係数を出力
するアレーアンテナの較正方法を提供する。

【００１１】本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは
反射鏡と複数のアンテナ素子とで構成され、ある所定の
ビームパターンを得るためのある所定の励振分布が各ア
ンテナ素子に接続された各系統に与えられ、各アンテナ
素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信
した信号を合成あるいは検波するまでの各系統間におい
て上記所定の励振分布以外に振幅および位相が不均一で
あり、同時に複数の方向にビームを向けるための空間離
散フーリエ変換回路またはそれと同等のビーム形成回路
を備えたアレーアンテナにおいて、ある既知の方向から
到来する無変調のまたは変調された単一の信号を受信し
た場合、空間離散フーリエ変換回路またはそれと同等の
ビーム形成回路から出力される各ビームの信号強度に比
例し、かつ位相基準となるある所定のビームの信号に同
相化するための平均的な重みを各ビーム毎に演算し、こ
の重みに空間離散フーリエ変換の演算を行うことによ
り、各ビームに対応した重みから各アンテナ素子に接続
された系統に対応した重みに変換し、この重みに上記所
定の励振分布の係数を上記重みの絶対値の２乗で除算し
た係数を乗算し、これを受信信号の到来方向とアンテナ
素子の配置で一意的に決まるアンテナ素子間の到来信号
の位相差分だけ補正することにより、各アンテナ素子あ
るいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信
号を合成あるいは検波するまでの各系統間において、上
記所定の励振分布以外に存在する振幅および位相の不均
一性を相殺するための係数を出力するアレーアンテナの
較正方法を提供する。

【００１２】本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは
反射鏡と複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ
素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信
した信号を合成あるいは検波するまでの各系統間におい
て所定の励振分布以外に振幅および位相が不均一であ
り、同時に複数の方向にビームを向けるための空間離散
フーリエ変換回路を備えたアレーアンテナにおいて、あ
る既知の方向から到来する無変調のまたは変調された単
一の信号を受信した場合、空間離散フーリエ変換回路か
ら出力される各ビームの信号強度に比例し、かつ位相基
準となるある所定のビームの信号に同相化するための平
均的な重みを各ビーム毎に演算し、この重みを各アンテ
ナ素子に接続された系統に対応した重みに変換するため
の空間離散フーリエ変換回路を、上記同時に複数の方向
にビームを向けるための空間離散フーリエ変換回路と交
互にスイッチで切り換えながら共用するアレーアンテナ
の較正方法を提供する。

【００１３】本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは
反射鏡と複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ
素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信
した信号を合成あるいは検波するまでの各系統間におい
て所定の励振分布以外に振幅および位相が不均一であ
り、同時に複数の方向にビームを向けるための空間離散
フーリエ変換回路の出力の１部、または上記各系統の受
信信号に対し、各信号の信号強度に比例し、かつ位相基
準となるある所定の信号に同相化するための平均的な重
みを演算し上記各信号に乗算して、その乗算した結果を
各信号間で合成して受信信号を出力するビーム形成回路
とを備えたアレーアンテナにおいて、ある既知の方向か
ら到来する無変調のまたは変調された単一の信号を受信
した場合、各アンテナ素子あるいは反射鏡を介してそれ
らアンテナ素子で受信した信号を合成あるいは検波する
までの各系統間において、上記所定の励振分布以外に存
在する振幅および位相の不均一性を相殺させる係数を出
力するための、空間離散フーリエ変換回路から出力され
る各ビーム、または上記各系統の信号の強度に比例し、
かつ位相基準となるある所定の信号に同相化するための
平均的な重みを各信号毎に演算する回路を、上記受信信
号を出力するビーム形成回路と同時に、あるいは交互に
スイッチで切り換えながら共用するアレーアンテナの較
正方法を提供する。

【００１４】本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは
反射鏡と複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ
素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信
した信号を合成あるいは検波するまでの各系統間におい
て所定の励振分布以外に振幅および位相が不均一であ
り、それらの不均一性を相殺させる係数を出力する回路
と、各系統毎に準同期検波を行うための局部発振器の振
幅と位相を調節できる補正回路とを備えたアレーアンテ
ナにおいて、ある既知の方向から到来する無変調または
変調された単一の信号を受信した場合、その不均一性を
相殺させるための係数を各系統毎に互いに直交する２つ
の成分からなるベクトルで表現し、そのベクトルに比例
したベクトルを上記局部発振器の初期ベクトルとなるよ
うに上記振幅・位相の補正回路を設定することにより、
上記単一の信号の近傍にある周波数帯にあって任意の方
向から到来する通信信号に対して、各系統間において存
在する振幅と位相の上記不均一性を相殺するアレーアン
テナの較正方法を提供する。

【００１５】本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは
反射鏡と複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ
素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信
した信号を合成あるいは検波するまでの各系統間におい
て所定の励振分布以外に振幅および位相が不均一であ
り、それらの不均一性を相殺させる係数を出力する回路
と、各系統毎に準同期検波を行うための局部発振器の振
幅と位相を調節できる補正回路とを備えたアレーアンテ
ナにおいて、ある既知の方向から到来する無変調または
変調された単一の信号を受信した場合、その出力された
不均一性を相殺させるための係数を各系統毎に互いに直
交する２つの成分からなるベクトルで表現し、上記ベク
トルが各系統間で同一となるように、各系統の局部発振
器の振幅と位相を、上記ベクトルに基づいてフィードバ
ック制御することにより、上記単一の信号の近傍に特定
の周波数帯にあって任意の方向から到来する通信信号に
対して、各系統間において存在する振幅と位相の上記不
均一性を実時間で相殺するアレーアンテナの較正方法を
提供する。

【００１６】本発明は、複数のアンテナ素子、あるいは
反射鏡と複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ
素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信
した信号を合成あるいは検波するまでの各系統間におい
て所定の励振分布以外に振幅および位相が不均一であ
り、それらの不均一性を相殺させる較正係数を出力する
回路を備えたアレーアンテナにおいて、ある既知の方向
から到来する無変調または変調された単一の信号を受信
して上記較正係数を演算して出力し、上記較正係数によ
り予め、あるいは実時間でアレーアンテナが較正されて
いる場合、上記単一の信号の近傍にある周波数帯にあっ
て任意の方向から到来する通信信号に対して、上記較正
係数を演算する過程で出力される、各アンテナ素子に接
続された各系統の受信信号の信号強度に比例しかつ互い
に同相化するための、各系統に対応した平均的な重みに
対し、所定の演算処理を行うことによって、あらかじめ
別の較正装置により較正された送信用アレーアンテナに
おいて、各アンテナ素子に接続された各系統に適用する
ための重みを出力し、送信ビームの指向方向を受信信号
の到来方向に向けることを可能とするアレーアンテナの
較正方法を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に関
わる実施形態について説明する。

【００１８】＜アレーアンテナのエレメントスペース較
正＞図１は、本発明に関わる第１の実施形態である受信
用のアレーアンテナの較正装置のブロック図である。こ
の実施形態では、４素子のアレーアンテナに１つの無変
調または変調された通信信号がある既知の方向から到来
している場合、各アンテナ素子１で受信した信号をその
まま用いて、各系統における振幅と位相の不均一性を相
殺するための較正係数を演算して出力する。

【００１９】図中、ｅｋ（ｋ＝１，２，３，４）、（ｋ
は各系統の番号）は各アンテナ素子１に接続する高周波
帯、中間周波帯のアンテナ素子、給電線、増幅器、フィ
ルタなどから構成される、アンテナ素子１からそれらア
ンテナ素子１で受信した信号を合成あるいは検波するま
での各系統がもつ振幅と位相の不均一性を複素数で表し
た係数、Ａ／Ｄは各系統の高周波帯または中間周波帯の
アナログ信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ
コンバータ２を示す。

【００２０】各系統の信号は、Ａ／Ｄ変換された後、適
当なサイドローブ制御等を行うためのある所定の励振振
幅係数ａｋ（ｋ＝１，２，３，４）が乗算される。次
に、各系統の信号は、アレーアンテナの較正を行うため
の振幅と位相が各系統毎に個別に制御することが可能な
ディジタル局部信号発生器３によりディジタル演算の準
同期検波回路（Ｑ−ＤＥＴ）４でベースバンド信号に変
換され、その後、各系統のベースバンド信号に基づいて
ｅｋを相殺する較正係数（ＣＡＬ ｆａｃｔｏｒ）を演
算し出力する。

【００２１】なお、本実施形態では、各系統毎のＡ／Ｄ
コンバータは省略し、準同期検波もアナログで行う構成
でも構わない。また、各系統毎の準同期検波は行わず、
高周波信号または中間周波信号のままビーム形成や較正
係数の演算を行い、較正のために局部信号発生器の振幅
と位相を制御する代わりに別途、各系統の振幅と位相を
個別に制御する回路を導入した構成でも構わない。

【００２２】本較正装置では、ｅｋを相殺する較正係数
（ＣＡＬ ｆａｃｔｏｒ）を検出するため、単一の無変
調または変調された通信信号を受信した場合の、各系統
の準同期検波出力信号または高周波信号あるいは中間周
波信号を最大比合成（ＭＲＣ）回路５に入力する。較正
係数の演算中は、準同期検波のための局部信号発生器３
あるいは別途導入された振幅と位相の制御回路の振幅と
位相は各系統で同じ値に設定する。

【００２３】このとき、最大比合成回路５に入力される
各系統のベースバンド信号または振幅と位相で決定され
る複素数で表現された高周波あるいは中間周波信号ｓ
ｋ’は、次のように表される。

【００２４】

【数１】

【００２５】ただし、ｋは各アンテナ素子１に接続され
た各系統の番号（４素子の場合はｋ＝１，２，３，
４）、ｓｋ，ｅｋは各アンテナ素子１で受信される高周
波信号、及び各系統に接続された高周波帯並びに中間周
波数帯のコンポーネントがもつ振幅と位相の不均一性
を、それぞれ振幅と位相で決定される複素数で表現した
ものである。

【００２６】また、ａｋはある適当なサイドローブ特性
を得るための所定の励振振幅係数（実数）である。一
方、ｓｋ’を最大比合成するためにｓｋ’に与えられる
重みｖｋは、次式の演算により求められる。

【００２７】

【数２】

【００２８】ただし、ｒは最大比合成するために適当に
選ばれた同相化の基準となる系統の番号、＊は複素共役
を表す。すなわち、ｖｋは各系統の信号ｓｋ’に比例し
た振幅をもち、基準となる信号ｓｒ’に同相化するため
の位相差分の位相をもつ重みであることになる。ここ
で、この重みの位相成分は、受信した信号が情報シンボ
ルによって位相が変化する変調信号であっても、その情
報シンボルにはほとんど影響を受けない。実際には、ｖ
ｋは実数部と虚数部とを個別にローパスフィルタに通し
て雑音や変調に伴う誤差成分を抑圧するが、ここでの説
明では簡略を期するため、これを省略している。

【００２９】この最大比合成回路５は、図に示すような
ベースバンド帯での処理だけでなく、高周波あるいは中
間周波帯での処理でも構わない。すなわち、数式２に数
式１を代入すれば、ｖｋは次のように表される。

【００３０】

【数３】

【００３１】ただし、φｋは遠方から到来する単一の信
号が各アンテナ素子１に到達した時点での受信位相分布
を表し、アンテナ素子１の位置と信号到来方向で決定さ
れる。φｋは、リニアアレーアンテナの場合、例えば次
式で与えられる。

【００３２】

【数４】

【００３３】ここで、ｘｋはアンテナ素子１の位置を表
す座標値、ｌは受信する搬送波の波長、θはアンテナ正
面方向からみた信号の到来角を表す。

【００３４】数式３において、ｓｒ’は全系統で共通の
係数であり、また各アンテナで受信する信号の振幅は等
しいため｜ｓｋ｜も各系統で等しく、その結果、次式に
示す比例関係が成り立つ。

【００３５】

【数５】

【００３６】従って、各系統の高周波帯または中間周波
帯のコンポーネントに存在する系統間の不均一性を相殺
するための較正係数は、次式で与えられる。

【００３７】

【数６】

【００３８】したがって、図１に示す通りディジタル演
算により、最大比合成回路（ＭＲＣ）５から出力される
各系統に対応した重みに対して係数ａｋ／｜ｖｋ｜² を
乗じ、既知なる信号到来方向とアンテナ素子配置で決ま
るφｋだけベクトル回転させれば較正係数を振幅と位相
の情報を含む複素数の形で検出することができる。な
お、実際は、ＭＲＣ５の演算には先に記述したようにロ
ーパスフィルタが適用されるため、数式２の演算はある
所定の時間だけ繰り返し行い、ｖｋの確度を高めた上で
数式６の処理を行う。

【００３９】各アンテナ素子１に接続された各系統で個
別に振幅と位相の制御が可能な局部信号発生器３を備え
た準同期検波をディジタル演算で行っている場合には、
数式６で求められた較正係数を各系統の局部信号発振器
３の初期ベクトルとすることにより、各系統の高周波帯
または中間周波帯に存在する振幅と位相の不均一性は相
殺され、アレーアンテナは較正される。なお、準同期検
波回路４がアナログの場合においても、別の手段によ
り、局部発振器３の振幅と位相を較正係数を用いて制御
することが可能ならば、同様に較正できる。

【００４０】さらに、高周波帯あるいは中間周波帯で振
幅と位相を制御する別の機構を各系統毎に用意して、こ
れにより求められた較正係数を適用して較正する方法で
も構わない。

【００４１】較正係数が適用された後は、未知の方向か
ら到来する場合も含む較正用に受信した信号の近傍の周
波数帯における任意の通信信号を受信し、この時の最大
比合成回路出力は、そのまま到来信号の方向に自動的に
正しくビームが向けられたアレーアンテナの受信信号と
して、そのあとに続く復調等に利用できる。

【００４２】なお、較正係数の適用された準同期検波出
力または高周波あるいは中間周波出力を最大比合成回路
に入力せず、別に用意した任意のビーム形成回路に入力
しても構わない。さらに、較正係数が適用された後に、
任意の方向から到来する通信信号に対して演算される各
アンテナ素子１に接続した各系統に対応した重みｖｋ
は、ｅｋが相殺されているため、次式となる。

【００４３】

【数７】

【００４４】数式７は、ｋ番目のアンテナ素子１に到達
した受信信号が位相基準となるアンテナ素子１に到達し
た受信信号に比べてφｋだけ位相が進み、しかもある所
定のサイドローブ特性を得るための励振振幅がａｋであ
る場合、位相φｋだけ遅らせ、かつ同じ励振振幅ａｋを
乗ずる重みとなっている。

【００４５】したがって、ｖｋをそのままあらかじめ別
の手段により較正された送信アレーアンテナのビーム形
成用のための、各アンテナ素子１に接続した各系統の重
みとして適用すれば、送信アレーアンテナが受信アレー
アンテナと波長からみて同じ配置並びに素子間隔である
ならば、受信信号が到来した方向に自動的に送信ビーム
を向けることができる。

【００４６】なお、送信アレーアンテナが受信アレーア
ンテナと波長からみて同じ配置並びに素子間隔でない場
合でも、適当なアンテナ素子配置及び送受周波数を考慮
した処理を行うことにより、同様に受信信号の到来方向
に送信ビームを向けるための重みを演算することができ
る。

【００４７】本実施形態は、受信信号の強度が比較的強
く、信号対雑音電力比が比較的大きい場合に適用可能で
あり、演算処理の規模が小さく済むという特徴をもつ。
また本実施形態では、アレーアンテナの各アンテナ素子
１で直接電波を受信する場合を想定したが、アンテナが
広い面積の反射鏡等を備え、これを介してアレーアンテ
ナで受信する場合にも有効で、その場合は反射鏡の鏡面
誤差なども含めて較正することが可能である。

【００４８】＜マルチビームアンテナのビームスペース
較正＞図２は、本発明に関わる第２の実施形態である受
信用のアレーアンテナの較正装置のブロック図である。
この実施形態では、４素子からなり、複数の方向に同時
に互いに直交するマルチビームを向けることが可能なア
レーアンテナに１つの無変調または変調された通信信号
がある既知の方向から到来している場合において、アン
テナ素子１からそれらアンテナ素子１で受信した信号を
合成あるいは検波するまでの各系統に存在する振幅と位
相の不均一性を相殺するための較正係数を演算して出力
する。

【００４９】図中のアンテナ素子１から準同期検波回路
（Ｑ−ＤＥＴ）４までの構成は第１の実施形態と同じで
ある。本実施形態では、その準同期検波出力信号をマル
チビーム形成を行うための空間離散高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）回路８に入力し、その出力、すなわちマルチ
ビーム信号ｂｎ（ｎはＦＦＴ出力ビームの番号）に対し
てビーム合成演算を行い、到来信号方向に自動的にビー
ムを向けてアレーアンテナ出力を得る構成をとってい
る。

【００５０】なお、ＦＦＴ回路８は、空間離散フーリエ
変換（ＤＦＴ）回路であっても構わない。また、本実施
形態においても、各系統毎のＡ／Ｄコンバータ２は省略
し、準同期検波回路４もアナログで行う構成でも構わな
い。さらに、各系統毎の準同期検波は行わず、高周波信
号または中間周波信号のままバトラマトリクス等に代表
されるアナログのマルチビーム形成や較正係数出力を行
い、較正のために局部信号発生器３の振幅と位相を制御
する代わりに別途、各系統の振幅と位相を個別に制御す
る回路を導入した構成でも構わない。

【００５１】本較正装置では、ｅｋを相殺する較正係数
（ＣＡＬ ｆａｃｔｏｒ）を検出するため、単一の無変
調または変調された通信信号を受信した場合のＦＦＴ出
力ビームを最大比合成回路（ＭＲＣ）５に入力する。較
正係数の検出中は、準同期検波のための局部信号発生器
３あるいは別途導入された振幅と位相の制御回路の振幅
と位相は各系統で同じ値に設定する。このとき、ｎ番目
のＦＦＴ出力ビームｂｎは複素数により次式で表され
る。

【００５２】

【数８】

【００５３】

【数９】

【００５４】ただし、ｍはアンテナ素子数（本実施形態
の場合は４）である。このビームに対して最大比合成を
行う場合に、各ビームにかかる重みは次式で表される演
算によって求められる。

【００５５】

【数１０】

【００５６】ただし、ｒは最大比合成のための位相基準
となるビームの番号である。位相基準となるビームは信
号品質が高い方がよいため、ＦＦＴ出力ビームの中から
最も強度の大きいビームを選ぶ。実際には第１の実施形
態と同様に、最大比合成の演算にはローパスフィルタが
適用され、数式１０の演算は所定の時間だけ繰り返して
次の処理に移る。すなわち、数式８を数式１０に代入す
れば次式を得る。

【００５７】

【数１１】

【００５８】ここで、ｂｒ・Ｓｋ^*・ｅｋ^*・ａｋ をｖ
ｋとおいて、数式１１の逆フーリエ変換式を表すと、次
式のようになる。

【００５９】

【数１２】

【００６０】このｖｋは、第１の実施形態において数式
３で求められたｖｋのｓｒ’をｂｒで置き換えただけの
ものであり、結局、数式１２は、ＦＦＴ出力ビームを最
大比合成するために各ビームにかけられる重みを、各ア
ンテナ素子１に接続された各系統の信号を最大比合成す
るために各信号にかけられるべき重みに変換する演算を
与えることになる。

【００６１】数式１２は、ｗｎにもう１度ＦＦＴの演算
を施すことによりｖｋが求められることを意味してい
る。なお、マルチビームを形成する回路がＦＦＴ回路８
ではなく、ＤＦＴ回路か、あるいは、それらに等価なア
ナログ回路の場合、それと同じ処理をする演算回路を較
正係数出力回路にＦＦＴ回路の代わりに導入する構成を
とることとしても構わない。

【００６２】後は第１の実施形態と同様にｖｋに対して
ａｋ／｜ｖｋ｜² を乗じ、信号到来方向及びアンテナ素
子１の配置で決まる位相分布φｋだけ各系統毎にベクト
ル回転演算をすることで較正係数を求めることができ、
またこれを利用してアレーアンテナを較正することがで
きる。さらに、較正がなされた後のｖｋを送信ビーム形
成用の重みとして利用することができる。

【００６３】本実施形態は、演算処理の規模が比較的大
きくなるが、アレーアンテナの素子数が多く、かつ１素
子当たりの信号対雑音電力比が小さい場合に、アレーア
ンテナの高い利得を有効に利用した較正並びビーム形成
が可能であるという特徴を有する。また第１の実施形態
と同様、本実施形態では、アレーアンテナの各アンテナ
素子１で直接電波を受信する場合を想定したが、アンテ
ナが広い面積の反射鏡等を備え、これを介してアレーア
ンテナで受信する場合にも有効で、その場合は反射鏡の
鏡面誤差なども含めて較正することが可能である。

【００６４】＜単一指向性アレーアンテナのビームスペ
ース較正＞図３は、本発明に関わる第３の実施形態であ
る受信用のアレーアンテナの較正装置のブロック図であ
る。この実施形態では、４素子からなり、任意の単一の
方向にビームを向けることが可能なアレーアンテナに、
単一の無変調信号がある既知の方向から到来している場
合において、アンテナ素子１からそれらアンテナ素子１
で受信した信号を合成あるいは検波するまでの各系統に
存在する振幅と位相の不均一性を相殺するための較正係
数を演算して出力する。

【００６５】本実施形態におけるアンテナは、各アンテ
ナ素子１に接続された各系統毎に高周波帯あるいは中間
周波帯において、移相器１０並びに可変利得増幅器１１
あるいは可変減衰器を備え、高周波帯あるいは中間周波
帯のままで各系統の信号を合成したのち、これをＡ／Ｄ
コンバータ（図示せず）によりディジタル信号に変換し
て出力する構成を想定している。

【００６６】なお、上記移相器１０並びに可変利得増幅
器１１あるいは可変減衰器は、各系統毎に個別に振幅と
位相を制御することが可能な局部発振器、並びに準同期
検波回路で置き換え、ベースバンドで各系統の信号を合
成する構成であっても構わない。また、較正係数出力回
路は受信アンテナの近傍であってもよいし、受信アンテ
ナの合成出力信号さえ別の手段によって得られれば、受
信アンテナから離れた場所にあってもよい。

【００６７】本較正装置では、ｅｋを相殺する較正係数
（ＣＡＬ ｆａｃｔｏｒ）を検出するため、既知の方向
から到来する単一の無変調信号を受信した場合におい
て、初めに各系統の移相器を制御し、信号の到来方向に
最も近い方向にビームを向け、その時の全系統の合成受
信信号の周波数に、別途用意したアナログまたはディジ
タル演算による基準信号発生器１３の周波数を調整して
一致させ、この時の基準信号をｂｒとする。

【００６８】次に、各系統の移相器１０を制御し、アン
テナのビームを空間離散フーリエ変換で形成されるであ
ろうマルチビームの全ての方向に順次向けていき、各方
向における合成受信信号ｂｎと上記基準信号ｂｒとの間
で、数式１０、数式１２並びに数式６の演算を行うこと
により、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に較
正係数を求めることができ、またこれを利用してアレー
アンテナを較正することができる。

【００６９】本実施形態は、ディジタル信号処理でビー
ムを形成する方式のアレーアンテナのみでなく、アナロ
グで高周波あるいは中間周波領域の信号を合成する方式
の従来型のフェーズドアレーアンテナにおいても適用が
可能であるという特徴をもっている。

【００７０】また、アレーアンテナの合成出力信号さえ
得られればよいため、較正信号出力回路をアンテナから
離れた位置に設置せざるを得ない場合にも適しており、
例えば、任意の方向に単一の指向性を形成することが可
能なアナログ方式のフェーズドアレーアンテナが衛星上
に搭載されている場合、アレーアンテナの受信信号をそ
のまま地上局に折り返して受信し、地上から衛星上の移
相器１０を制御しながら衛星搭載アレーアンテナの較正
係数を演算して得ることが可能である。

【００７１】この時、アレーアンテナの高い利得を活用
しながら較正係数の演算が行えるため、アンテナ素子数
が多く、１素子当たりの受信電力が小さい場合でも精度
の高い較正が可能となる。

【００７２】また、第１、第２の実施形態と同様に、本
実施形態では、アレーアンテナの各アンテナ素子で直接
電波を受信する場合を想定したが、アンテナが広い面積
の反射鏡等を備え、これを介してアレーアンテナで受信
する場合にも有効で、その場合は反射鏡の鏡面誤差など
も含めて較正することが可能である。

【００７３】＜ＦＦＴ回路及びＭＲＣ回路の共用＞図４
は、本発明に関わる第４の実施形態である受信用のアレ
ーアンテナの較正装置のブロック図である。この図の例
においては、４素子からなり、複数の方向に同時に互い
に直交するマルチビームを向けることが可能なアレーア
ンテナに１つの無変調または変調された通信信号がある
既知の方向から到来している場合において、アンテナ素
子１からそれらアンテナ素子１で受信した信号を合成あ
るいは検波するまでの各系統に存在する振幅と位相の不
均一性を相殺するための較正係数を演算して出力する。

【００７４】本実施形態では、較正係数出力機能は第２
の実施形態と同一であるが、ビーム形成回路９は全てデ
ィジタル信号処理によって構成されていることを前提と
している。その前提のもとで、ＦＦＴ回路８をビーム形
成の目的と、較正係数出力の目的の両方で共用し、信号
処理回路の規模を節約している。

【００７５】また、ビーム形成方法として、ＦＦＴ回路
８の出力信号の中から強度の大きいビームをビーム選択
回路（ＳＥＬ）１６において複数選択し、位相中心シフ
ト回路（Ｐｈａｓｅ ｃｅｎｔｅｒ ｓｈｉｆｔ）１７に
よって、ＦＦＴにおいて偏った、それら選択されたビー
ムの位相中心をアンテナの幾何学的中心に移し、その出
力ビームの間でディジタル演算に基づく最大比合成をす
ることによってアレー合成出力信号を得る方法をとって
いる。

【００７６】この方法は、自動的に到来信号の方向にア
ンテナのビームを向け、これを追尾する機能を実現す
る。この場合、ＭＲＣ回路５もビーム形成用と較正係数
出力用で共用し、上記ＦＦＴ回路８の共用と併用すれ
ば、信号処理回路の規模を大幅に節約することが可能と
なる。上記ＦＦＴ回路８とＭＲＣ回路５を共用するた
め、本実施形態においてはアルゴリズム内のＦＦＴ前段
において信号経路を切り換えるスイッチ（ＳＷ）１５を
備えている。また、較正係数演算時にビーム形成用のビ
ーム選択回路１６と位相中心シフト回路１７をスキップ
するための制御を行っている。

【００７７】本実施形態における較正装置の動作手順は
次の通りである。 １．準同期検波（Ｑ−ＤＥＴ）出力信号をＦＦＴに接続
する。 ２．ビーム形成用の空間離散フーリエ変換を行い、ｂｎ
を得る。 ３．較正係数演算中は、ビーム選択回路（ＳＥＬ）１６
及び位相中心シフト回路（Ｐｈａｓｅ ｃｅｎｔｅｒ ｓ
ｈｉｆｔ）１７はスキップし、ＦＦＴ出力を全ビームと
も最大比合成回路（ＭＲＣ）５に直接入力する。 ４．ＭＲＣ５の重み演算は内部のローパスフィルタによ
り、受信信号サンプルが増えるにしたがって、その確度
を高めていくため、ある適当なサンプル数だけＭＲＣ５
の重み演算を繰り返す。 ５．ＦＦＴ前段のＳＷ１５をＱ−ＤＥＴ４からＭＲＣ５
側に切り換え、ＭＲＣ５の重み出力ｗｎをＦＦＴ回路８
に入力する。 ６．そのＦＦＴ回路出力として、各アンテナ素子１に接
続された各系統に対応した重みｖｋが得られる。 ７．数式６にしたがって較正係数（ＣＡＬ ｆａｃｔｏ
ｒ）が得られる。

【００７８】較正係数がＱ−ＤＥＴ４の局部信号発生器
３に適用された後は、任意の方向から到来する通信信号
に対して、ＦＦＴ前段のスイッチ１５がＱ−ＤＥＴ４に
接続している時に同時にビーム選択回路１６と位相中心
シフト回路１７を動作可能にすれば、ＭＲＣ５の合成出
力として、通信信号の到来方向に向けられたアレーアン
テナのビームによる受信信号が得られる。

【００７９】さらに、送信ビーム形成のための重みを得
る必要がある場合には、ＭＲＣ５から出力される重みの
空間離散フーリエ変換が引き続き必要となるため、次の
手順を繰り返す。 １．準同期検波（Ｑ−ＤＥＴ）４出力信号をＦＦＴ８に
接続する。 ２．ビーム形成用の空間離散フーリエ変換を行い、ｂｎ
を得る。 ３．ビーム選択回路１６、位相中心シフト回路１７を動
作可能とし、その出力をＭＲＣ５に入力して、連続して
アレー合成出力ｙを得る。 ４．次の受信信号サンプルでは、ビーム選択回路１６、
位相中心シフト回路１７をスキップさせ、ＦＦＴ８の全
ビーム出力をＭＲＣ５入力する。この時、ＭＲＣ内部の
ローパスフィルタはアレー合成出力で用いたものとは別
のものを用いる。 ５．ＦＦＴ前段のスイッチ１５をＭＲＣ５側に接続し、
ＭＲＣ５の重み出力をＦＦＴ８に入力する。 ６．ＦＦＴ出力を送信ビーム形成用の重みとして送信ビ
ーム形成装置に出力する。 ７．各受信信号サンプル毎に、上記１から６を繰り返
す。

【００８０】＜リアルタイム較正＞図５は、本発明に関
わる第５の実施形態である受信用のアレーアンテナの較
正装置のブロック図である。この実施形態では、４素子
からなるアレーアンテナにある既知の方向から１つの無
変調または変調された通信信号が到来し、加えて未知の
任意の方向からその近傍の周波数帯の複数の通信信号が
到来している場合において、上記既知の方向から到来し
ている通信信号に対応して較正係数出力回路（ＣＡＬ
ｆａｃｔｏｒ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）から出力される較正
係数に基づき、各通信信号に対応した準同期検波のため
の局部信号発生器３の振幅と位相をフィードバック制御
することにより、上記全ての通信信号を受信しながらア
レーアンテナを実時間で較正し、較正されたアレーアン
テナによる受信信号を各通信信号に対応して出力する。

【００８１】図において、ビーム形成回路（Ｂｅａｍｆ
ｏｒｍｅｒ）１８とは別に、あるいは一部回路を共用す
る較正係数出力回路（ＣＡＬ ｆａｃｔｏｒ ｄｅｔｅ
ｃｔｏｒ）１９から出力される較正係数はある時間間隔
Δτ毎にサンプラ（Ｓａｍｐｌｅｒ）２０でサンプルさ
れ、乗算回路２１に入力される。例えば、ｔ−Δτの時
点での各系統毎の較正係数ｅ_CK（ｔ−Δτ）は、サンプ
ル後、同じくｅ′_CK（ｔ−Δτ）の時点での各系統毎の
局部発振器３の振幅と位相を与えるベクトルと乗算され
る。次にその乗算結果はホールド回路（Ｈｏｌｄ）２２
で保持されるとともに、局部発振器３にフィードバック
され、ｔの時点での局部発振器の振幅と位相を与える。
すなわち、ｔの時点で局部発振器にフィードバックされ
るベクトルは、各系統毎に次の数式で表される。

【００８２】

【数１３】

【００８３】ホールド回路２２で保持された乗算結果の
ベクトルｅ_CK（ｔ）は、次のΔτ後の乗算に再び使用さ
れる。このフィードバック演算を時間間隔Δτ毎に繰り
返す。例えば、準同期検波がディジタル演算によって行
われている場合は、局部信号の１周期がｎｓサンプルか
らなるものとし、その系統ｋにおける各周期毎の初期ベ
クトルをｌｋ（０）とすれば、Ｎをサンプル数とおい
て、各周期毎の局部信号の時間変化は例えば次のように
なる。

【００８４】

【数１４】

【００８５】（Ｎ＝０，１，２，３，．．．，ｎｓ−
１） ｌｋ（Ｎ）は、ｎｓサンプル毎に位相が２π回転し初期
ベクトルｌｋ（０）に戻るが、この局部信号初期ベクト
ルとして常にホールド回路出力を用いる。すなわち、数
式１５となる。

【００８６】

【数１５】

【００８７】ただし、ｅ′_CK（ｔ）の初期値ｅ′
_CK（０）は、任意のベクトルでよく、例えば各系統共通
に単位ベクトル（１，０）などとしておく。Δτを適当
な値に選べば、以上の演算を繰り返すことにより、較正
係数出力は各系統とも単位ベクトル（１，０）に収束
し、局部発振器３の振幅と位相に対応したベクトルｌｋ
（０）は、各系統間に存在する振幅と位相の不均一性に
対応したベクトルｅ_k （ｔ）を自動的に相殺するような
ベクトルに収束する。すなわち、アレーアンテナは較正
されたことになる。

【００８８】なお、準同期検波回路４がアナログ回路で
ある場合、局部発振器３を電圧制御発振器あるいは数値
制御発振器として、ある適当な制御ループを構成するこ
ととしても構わない。また、上記振幅と位相を制御可能
な局部信号発生器３をもつ準同期検波回路４は、高周波
帯あるいは中間周波帯の可変移相回路と可変利得増幅器
あるいは可変減衰器であっても構わない。

【００８９】本実施形態は、アレーアンテナが複数の近
接周波数の通信信号を受信しているときに、高周波帯あ
るいは中間周波帯において各系統がもつ振幅と位相の不
均一性が時間と共に比較的速く変化する場合、また、ア
ンテナが広い面積の反射器等を備え、その形状や鏡面精
度が時間と共に変化するような場合に有効である。

【００９０】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明に関わる請
求項１に記載のアレーアンテナの較正装置によれば、ア
レーアンテナの各アンテナ素子に接続された各系統の受
信信号出力、あるいはそれに空間離散フーリエ変換また
はそれに相当する信号変換を行った際に得られる複数の
受信信号出力にディジタル信号処理演算を行うことによ
り、アレーアンテナを較正するための係数を出力する。
したがって、本発明は以下の特有の効果を有する。 （１）較正用の特別な高周波回路を装備することなく、
ディジタル集積回路の中において、アレーアンテナのア
ンテナ素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子
で受信した信号を合成あるいは検波するまでの各系統に
存在する、所定の励振分布以外の振幅と位相の不均一性
が相殺するための係数を高速かつ精度良く検出し、これ
を用いて通信開始前に、あるいは通信中に実時間で、所
定の励振分布以外に存在する各系統間の振幅と位相の不
均一性を相殺するための較正係数を出力する。 （２）較正用の信号としては、遠方から到来する無変調
の信号だけでなく、変調された通信信号それ自体を用い
ることができ、周波数の有効利用ができる。

【００９１】また、請求項２に記載のアレーアンテナの
較正装置によれば、各アンテナ素子での受信信号を最大
比合成する際に求められる重みを用いてアレーアンテナ
を較正するための係数を出力し、上記の効果を得るため
の回路規模を小さく押さえることができる。

【００９２】また、請求項３に記載のアレーアンテナの
較正装置によれば、アンテナのビーム方向を複数の方向
に向けた場合のアレー合成出力信号を用いてアレーアン
テナを較正するための係数を出力し、以下の特徴を有す
る。 （１）ディジタル信号処理でビームを形成する方式のア
レーアンテナのみでなく、アナログで高周波あるいは中
間周波領域の信号を合成する方式の従来型のフェーズド
アレーアンテナにおいても適用が可能であるという特徴
をもっている。 （２）アレーアンテナの合成出力信号さえ得られれよい
ため、較正信号出力回路をアンテナから離れた位置に設
置せざるを得ない場合にも適しており、例えば、任意の
方向に単一の指向性を形成することが可能なアナログ方
式のフェーズドアレーアンテナが衛星上に搭載されてい
る場合、アレーアンテナの受信信号をそのまま地上局に
折り返して受信し、地上から衛星上の移相器を制御しな
がら衛星搭載アレーアンテナの較正係数を演算して得る
ことが可能である。この時、アレーアンテナの高い利得
を活用しながら較正係数の演算が行えるため、アンテナ
素子数が多く、１素子当たりの受信電力が小さい場合で
も精度の高い較正が可能となる。

【００９３】また、請求項４に記載のアレーアンテナの
較正装置によれば、各アンテナ素子での受信信号のＦＦ
Ｔ出力を最大比合成する際に求められる重みを用いてア
レーアンテナを較正するための係数を出力し、アレーア
ンテナの素子数が多く、かつ１素子当たりの信号対雑音
電力比が小さい場合に、アレーアンテナの高い利得を有
効に利用した較正並びビーム形成が可能であるという特
徴を有する。

【００９４】また、請求項５および６に記載のアレーア
ンテナの較正装置によれば、通信信号の到来方向にビー
ムを向けるためのビーム形成回路の一部を共用してアレ
ーアンテナを較正するための係数を出力し、ビーム形成
回路と較正系数出力回路の各１部を共用することで、信
号処理回路全体の規模を大幅に節約することが可能とな
る。

【００９５】また、請求項７に記載のアレーアンテナの
較正装置によれば、簡単なディジタル信号処理回路でア
レーアンテナをオフライン較正することができる。

【００９６】また、請求項８に記載のアレーアンテナの
較正装置によれば、通信中において、上記不均一性が時
間変化する場合においても、これを実時間で較正するこ
とができる。

【００９７】また、請求項９に記載のアレーアンテナの
較正装置によれば、既に較正されたアレーアンテナにお
ける較正係数出力回路から出力される重み係数を、送信
ビーム形成のための重み係数として利用することによ
り、別途新たに送信ビーム形成のための重み演算回路を
設けることなく、任意の方向から到来する通信信号の方
向に送信ビームを向けることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アレーアンテナの各アンテナ素子に接続された
各系統毎の信号から直接アレーアンテナの較正係数を検
出し、これを用いてアレーアンテナを較正する較正装置
のブロック図である。

【図２】マルチビーム形成機能をそなえたアレーアンテ
ナに対する較正係数を検出し、これを用いてアレーアン
テナを較正する較正装置のブロック図である。

【図３】単一の指向性を形成することができる従来型の
アナログ方式のフェーズドアレーアンテナに対する較正
係数を検出し、これを用いてアレーアンテナを較正する
較正装置のブロック図である。

【図４】較正係数出力回路とビーム形成回路のうち、Ｆ
ＦＴ回路とＭＲＣ回路を共用して、アレーアンテナの較
正係数を検出し、これを用いてアレーアンテナを較正す
る較正装置のブロック図である。

【図５】較正係数出力回路から出力される較正係数を準
同期検波回路の局部信号発生器にフィードバックし、ア
レーアンテナを実時間で較正する較正装置のブロック図
である。

【符号の説明】

１ アンテナ素子 ２ Ａ／Ｄコンバータ ３ 局部発信器 ４ 準同期検波回路 ５ 最大比合成回路 ６ 利得設定増幅器 ７，１０ 移相器 ８ フーリエ変換回路 ９，１８ ビーム形成回路 １１ 可変利得増幅器 １２ 加算器 １３ 基準信号発生器 １４ 記憶回路 １５ スイッチ １６ ビーム選択回路 １７ 位相中心シフト回路 １９ 較正係数検出回路 ２０ サンプラ ２１ 乗算回路 ２２ ホールド回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、所定のビームパター
   ンを得るための所定の励振分布が各アンテナ素子に接続
   された各系統に与えられ、それら各アンテナ素子あるい
   は反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号を
   合成あるいは検波するまでの各系統間において上記所定
   の励振分布以外に振幅および位相が不均一であるアレー
   アンテナにおいて、既知の方向から到来する無変調のま
   たは変調された単一の信号を受信し、上記各系統毎に、
   あるいは上記各系統の受信信号に空間離散フーリエ変換
   またはそれに相当する信号変換を行った場合に得られる
   複数の出力毎に受信信号が取り出せる出力ポートをもつ
   場合、上記各系統の受信信号出力、あるいは上記各系統
   の受信信号に空間離散フーリエ変換またはそれに相当す
   る信号変換を行った際に得られる複数の受信信号出力
   に、アンテナの近傍または遠隔において、所定のディジ
   タル信号処理演算を行って出力することにより、上記所
   定の励振分布以外に存在する振幅および位相の不均一性
   を相殺するための係数を得ることを特徴とするアレーア
   ンテナの較正方法。
2. 【請求項２】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、所定のビームパター
   ンを得るための所定の励振分布が各アンテナ素子に接続
   された各系統に与えられ、各アンテナ素子あるいは反射
   鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号を合成あ
   るいは検波するまでの各系統間において上記所定の励振
   分布以外に振幅および位相が不均一であるアレーアンテ
   ナにおいて、ある既知の方向から到来する無変調のまた
   は変調された単一の信号を受信した場合、各系統の信号
   強度に比例し、かつ位相基準となる特定の系統の信号に
   同相化するための平均的な重みを各系統毎に演算し、こ
   の重みに上記所定の励振分布の係数を上記重みの絶対値
   の２乗で除算した係数を乗算し、これを受信信号の到来
   方向とアンテナ素子の配置で一意的に決まるアンテナ素
   子間の到来信号の位相差分だけ補正することにより、各
   アンテナ素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素
   子で受信した信号を合成あるいは検波するまでの各系統
   間において、上記所定の励振分布以外に存在する振幅お
   よび位相の不均一性を相殺するための係数を出力するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナの較正
   方法。
3. 【請求項３】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、ある所定のビームパ
   ターンを得るためのある所定の励振分布が各アンテナ素
   子に接続された各系統に与えられ、各アンテナ素子ある
   いは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号
   を合成あるいは検波するまでの各系統間において上記所
   定の励振分布以外に振幅および位相が不均一であるアレ
   ーアンテナにおいて、ある既知の方向から到来する単一
   の無変調信号を受信した場合、アンテナの指向方向を、
   等価的に各アンテナ素子で受信した信号に空間離散フー
   リエ変換を施した場合に形成されるであろうビームの方
   向のうち、最も受信電力が大きくなる方向に向け、その
   時のアレー合成受信信号の周波数に別途用意した基準信
   号発生器の周波数を一致させ、次に等価的に各アンテナ
   素子で受信した信号に空間離散フーリエ変換を施した場
   合に形成されるであろう全てのビームの方向にアンテナ
   の指向方向を順次向け、各指向方向毎に得られるアレー
   合成受信信号と上記基準信号発生器の発生する信号との
   間で、上記各受信信号の強度に比例し、上記受信信号を
   上記基準信号に同相化するための平均的な重みを各ビー
   ム方向毎に時間を追って演算し、上記各ビーム方向毎に
   得られた重みに対して空間離散フーリエ変換の演算を行
   うことにより、各ビームに対応した重みから各アンテナ
   素子に接続された系統に対応した重みに変換し、この重
   みに上記所定の励振分布の係数を上記重みの絶対値の２
   乗で除算した係数を乗算し、これを受信信号の到来方向
   とアンテナ素子の配置で一意的に決まるアンテナ素子間
   の到来信号の位相差分だけ補正することにより、各アン
   テナ素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で
   受信した信号を合成あるいは検波するまでの各系統間に
   おいて、上記所定の励振分布以外に存在する振幅および
   位相の不均一性を相殺するための係数を出力することを
   特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナの較正方
   法。
4. 【請求項４】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、ある所定のビームパ
   ターンを得るためのある所定の励振分布が各アンテナ素
   子に接続された各系統に与えられ、各アンテナ素子ある
   いは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号
   を合成あるいは検波するまでの各系統間において上記所
   定の励振分布以外に振幅および位相が不均一であり、同
   時に複数の方向にビームを向けるための空間離散フーリ
   エ変換回路またはそれと同等のビーム形成回路を備えた
   アレーアンテナにおいて、ある既知の方向から到来する
   無変調のまたは変調された単一の信号を受信した場合、
   空間離散フーリエ変換回路またはそれと同等のビーム形
   成回路から出力される各ビームの信号強度に比例し、か
   つ位相基準となるある所定のビームの信号に同相化する
   ための平均的な重みを各ビーム毎に演算し、この重みに
   空間離散フーリエ変換の演算を行うことにより、各ビー
   ムに対応した重みから各アンテナ素子に接続された系統
   に対応した重みに変換し、この重みに上記所定の励振分
   布の係数を上記重みの絶対値の２乗で除算した係数を乗
   算し、これを受信信号の到来方向とアンテナ素子の配置
   で一意的に決まるアンテナ素子間の到来信号の位相差分
   だけ補正することにより、各アンテナ素子あるいは反射
   鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号を合成あ
   るいは検波するまでの各系統間において、上記所定の励
   振分布以外に存在する振幅および位相の不均一性を相殺
   するための係数を出力することを特徴とする請求項１に
   記載のアレーアンテナの較正方法。
5. 【請求項５】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ素子ある
   いは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号
   を合成あるいは検波するまでの各系統間において所定の
   励振分布以外に振幅および位相が不均一であり、同時に
   複数の方向にビームを向けるための空間離散フーリエ変
   換回路を備えたアレーアンテナにおいて、ある既知の方
   向から到来する無変調のまたは変調された単一の信号を
   受信した場合、空間離散フーリエ変換回路から出力され
   る各ビームの信号強度に比例し、かつ位相基準となるあ
   る所定のビームの信号に同相化するための平均的な重み
   を各ビーム毎に演算し、この重みを各アンテナ素子に接
   続された系統に対応した重みに変換するための空間離散
   フーリエ変換回路を、上記同時に複数の方向にビームを
   向けるための空間離散フーリエ変換回路と交互にスイッ
   チで切り換えながら共用することを特徴とする請求項１
   及び４に記載するアレーアンテナの較正方法。
6. 【請求項６】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ素子ある
   いは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号
   を合成あるいは検波するまでの各系統間において所定の
   励振分布以外に振幅および位相が不均一であり、同時に
   複数の方向にビームを向けるための空間離散フーリエ変
   換回路の出力の１部、または上記各系統の受信信号に対
   し、各信号の信号強度に比例し、かつ位相基準となるあ
   る所定の信号に同相化するための平均的な重みを演算し
   上記各信号に乗算して、その乗算した結果を各信号間で
   合成して受信信号を出力するビーム形成回路とを備えた
   アレーアンテナにおいて、ある既知の方向から到来する
   無変調のまたは変調された単一の信号を受信した場合、
   各アンテナ素子あるいは反射鏡を介してそれらアンテナ
   素子で受信した信号を合成あるいは検波するまでの各系
   統間において、上記所定の励振分布以外に存在する振幅
   および位相の不均一性を相殺させる係数を出力するため
   の、空間離散フーリエ変換回路から出力される各ビー
   ム、または上記各系統の信号の強度に比例し、かつ位相
   基準となるある所定の信号に同相化するための平均的な
   重みを各信号毎に演算する回路を、上記受信信号を出力
   するビーム形成回路と同時に、あるいは交互にスイッチ
   で切り換えながら共用することを特徴とする請求項１及
   び４に記載のアレーアンテナの較正方法。
7. 【請求項７】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ素子ある
   いは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号
   を合成あるいは検波するまでの各系統間において所定の
   励振分布以外に振幅および位相が不均一であり、それら
   の不均一性を相殺させる係数を出力する回路と、各系統
   毎に準同期検波を行うための局部発振器の振幅と位相を
   調節できる補正回路とを備えたアレーアンテナにおい
   て、ある既知の方向から到来する無変調または変調され
   た単一の信号を受信した場合、その不均一性を相殺させ
   るための係数を各系統毎に互いに直交する２つの成分か
   らなるベクトルで表現し、そのベクトルに比例したベク
   トルを上記局部発振器の初期ベクトルとなるように上記
   振幅・位相の補正回路を設定することにより、上記単一
   の信号の近傍にある周波数帯にあって任意の方向から到
   来する通信信号に対して、各系統間において存在する振
   幅と位相の上記不均一性を相殺することを特徴とする請
   求項１乃至請求項５の何れかに記載のアレーアンテナの
   較正方法。
8. 【請求項８】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ素子ある
   いは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号
   を合成あるいは検波するまでの各系統間において所定の
   励振分布以外に振幅および位相が不均一であり、それら
   の不均一性を相殺させる係数を出力する回路と、各系統
   毎に準同期検波を行うための局部発振器の振幅と位相を
   調節できる補正回路とを備えたアレーアンテナにおい
   て、ある既知の方向から到来する無変調または変調され
   た単一の信号を受信した場合、その出力された不均一性
   を相殺させるための係数を各系統毎に互いに直交する２
   つの成分からなるベクトルで表現し、上記ベクトルが各
   系統間で同一となるように、各系統の局部発振器の振幅
   と位相を、上記ベクトルに基づいてフィードバック制御
   することにより、上記単一の信号の近傍に特定の周波数
   帯にあって任意の方向から到来する通信信号に対して、
   各系統間において存在する振幅と位相の上記不均一性を
   実時間で相殺する請求項１、２、４乃至６の何れかに記
   載のアレーアンテナの較正方法。
9. 【請求項９】 複数のアンテナ素子、あるいは反射鏡と
   複数のアンテナ素子とで構成され、各アンテナ素子ある
   いは反射鏡を介してそれらアンテナ素子で受信した信号
   を合成あるいは検波するまでの各系統間において所定の
   励振分布以外に振幅および位相が不均一であり、それら
   の不均一性を相殺させる較正係数を出力する回路を備え
   たアレーアンテナにおいて、ある既知の方向から到来す
   る無変調または変調された単一の信号を受信して上記較
   正係数を演算して出力し、上記較正係数により予め、あ
   るいは実時間でアレーアンテナが較正されている場合、
   上記単一の信号の近傍にある周波数帯にあって任意の方
   向から到来する通信信号に対して、上記較正係数を演算
   する過程で出力される、各アンテナ素子に接続された各
   系統の受信信号の信号強度に比例しかつ互いに同相化す
   るための、各系統に対応した平均的な重みに対し、所定
   の演算処理を行うことによって、あらかじめ別の較正装
   置により較正された送信用アレーアンテナにおいて、各
   アンテナ素子に接続された各系統に適用するための重み
   を出力し、送信ビームの指向方向を受信信号の到来方向
   に向けることを可能とすることを特徴とする請求項１、
   ２及び４乃至８の何れかに記載のアレーアンテナの較正
   方法。