JPH11274836A - アダプティブアンテナ - Google Patents

アダプティブアンテナ

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JPH11274836A
JPH11274836A JP10071675A JP7167598A JPH11274836A JP H11274836 A JPH11274836 A JP H11274836A JP 10071675 A JP10071675 A JP 10071675A JP 7167598 A JP7167598 A JP 7167598A JP H11274836 A JPH11274836 A JP H11274836A
Authority
JP
Japan
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transmission
reception
analog
antenna
antenna elements
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10071675A
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English (en)
Inventor
Hiroki Shiyouki
裕樹 庄木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送受共用のアダプティブアンテナでは、各ア
ンテナ素子に接続された送信アナログ部および受信アナ
ログ部の通過特性にばらつきがあるために、送受で同一
のパターンを形成することが困難であった。 【解決手段】 複数のアンテナ素子1,2に接続された
送信アナログ部5,6および受信アナログ部7,8と、
各アンテナ素子1,2に重み付けを行う重み付け器1
0,11,16,17と、送信アナログ部5,6により
送出される送信信号をアンテナ素子1,2と同時に受信
アナログ部7,8に伝達するスイッチ3,4とを備え、
ディジタル信号処理部19にては、送信アナログ部より
出力される送信信号に基づき送信用の重み付け量の設定
値を補正するように構成されたものである。これによ
り、各送信アナログ部の通過特性のばらつきを補償した
最適な重みが設定され、送受において同一の最適なアン
テナパターンを形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動通信や構内
無線などに利用されるアダプティブアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、送受共用のアダプティブアンテナ
に対する要求が高まってきており、例えばTDMA/T
DDの通信システムにおいては、送受の周波数が一致す
ることから、送受で同一のパターンを形成するアダプテ
ィブアンテナを利用することが有効である。
【0003】このような送受共用のアダプティブアンテ
ナでは、個々のアンテナ素子に対応する受信信号に基づ
いて、個々のアンテナ素子に対応する重みを決定し、こ
の重みを共通のアンテナ素子に対応する受信信号および
送信信号に付与することで、所望のアンテナパターンを
形成する。したがって、原理的には、受信と送信で同一
のパターンか形成することができる、としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信と
送信で同一のパターンを形成することは現実的には困難
である。これは、多くの場合、アダプティブアンテナ内
のアンテナ素子毎の送信アナログ部、受信アナログ部の
通過特性(通過位相特性、通過振幅特性)にばらつきが
あることに起因する。
【0005】例えば、各送信アナログ部間の通過特性に
ばらつきが存在した場合、図6に示すように、最適化さ
れた受信用のアンテナパターンと送信用のアンテナパタ
ーンとの間にずれが生じる。また、各受信アナログ部間
の通過特性にばらつきがある場合は、このばらつきを補
償するように受信用の重み付け量が設定されることか
ら、受信用のアンテナパターンを最適化できても、上記
のばらつき補償量に相当する成分が送信用のパターンに
反映されてしまい、やはり、最適な送信用のパターンを
形成することができない。
【0006】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、移動通信、特にTDMA/TD
Dに用いる送受共用のアダプティブアンテナにおいて、
送受の各アナログ部における通過特性のばらつきを補償
し、送受において同一の最適なアンテナパターンを形成
することのできるアダプティブアンテナを提供すること
を目的とする。
【0007】
【発明を解決するための手段】本発明のアダプティブア
ンテナは、上記目的を達成するために、請求項1に記載
されるように、複数のアンテナ素子と、個々のアンテナ
素子に対応して設けられ、対応するアンテナ素子に伝達
する送信信号を処理する複数の送信アナログ部と、個々
のアンテナ素子に対応して設けられ、対応するアンテナ
素子より伝達される受信信号を処理する複数の受信アナ
ログ部と、所望のアンテナパターンが形成されるよう
に、前記各受信アナログ部より出力された各受信信号に
基づき、これら各受信信号および前記各送信アナログ部
に送られる各送信信号への重み付けを行う重み付け手段
と、前記送信アナログ部から前記アンテナ素子に伝達さ
れた送信信号に基づき、前記重み付け手段にて該送信信
号に対して付与すべき重みを補正する重み補正手段とを
具備することを特徴とする。
【0008】本発明のアダプティブアンテナは、送信ア
ナログ部からアンテナ素子に伝達された送信信号に基づ
き、前記重み付け手段にて該送信信号に対して付与すべ
き重みを補正する重み補正手段を設けたことで、送信ア
ナログ部の通過特性のばらつきを補償した最適な重みを
送信信号に付与することができ、送受信で同一の最適な
アンテナパターンを形成することができる。
【0009】また、本発明のアダプティブアンテナは、
請求項3に記載されるように、複数のアンテナ素子と、
個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対応するアン
テナ素子に伝達する送信信号を処理する複数の送信アナ
ログ部と、個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対
応するアンテナ素子より伝達された受信信号を処理する
複数の受信アナログ部と、前記送信アナログ部より出力
された送信信号を前記受信アナログ部に伝達する信号伝
達手段と、所望のアンテナパターンが形成されるよう
に、受信時に前記各受信アナログ部より出力された各受
信信号に基づき、これら各受信信号および前記各送信ア
ナログ部に送られる各送信信号への重み付けを行う重み
付け手段と、送信時に前記受信アナログ部より出力され
た送信信号に基づき、前記重み付け手段にて該送信信号
に対して付与すべき重みを補正する重み補正手段とを具
備することを特徴とする。
【0010】本発明のアダプティブアンテナによれば、
信号伝達手段によって受信アナログ部に伝達され、受信
アナログ部から出力された送信信号に基づき、重み付け
手段にて該送信信号に対して付与すべき重みを補正する
重み補正手段を設けことによって、送信アナログ部の通
過特性のばらつきを補償した最適な重みを送信信号に付
与することができ、送受信で同一の最適なアンテナパタ
ーンを形成することができる。
【0011】さらに、本発明のアダプティブアンテナ
は、請求項4に記載されるように、複数のアンテナ素子
と、個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対応する
アンテナ素子に伝達する送信信号を処理する複数の送信
アナログ部と、個々のアンテナ素子に対応して設けら
れ、対応するアンテナ素子より伝達された受信信号を処
理する複数の受信アナログ部と、前記送信アナログ部よ
り出力された送信信号を複数の前記受信アナログ部に伝
達する信号伝達手段と、所望のアンテナパターンが形成
されるように、受信時に前記各受信アナログ部より出力
された各受信信号に基づき、これら各受信信号および前
記各送信アナログ部に送られる各送信信号への重み付け
を行う重み付け手段と、前記複数の受信アナログ部より
それぞれ出力された複数の送信信号に基づき、前記重み
付け手段にて該送信信号に対して付与すべき重みおよび
前記複数の受信アナログ部の受信信号に対して付与すべ
き重みをそれぞれ補正する重み補正手段とを具備するこ
とを特徴とする。
【0012】本発明のアダプティブアンテナは、信号伝
達手段により送信アナログ部から複数の受信アナログ部
に伝達され、これら複数の受信アナログ部からそれぞれ
出力された複数の送信信号に基づき、重み付け手段にて
該送信信号に対して付与すべき重みおよび前記複数の受
信アナログ部の受信信号に対して付与すべき重みをそれ
ぞれ補正する重み補正手段を設けことによって、送信ア
ナログ部および受信アナログ部の双方の通過特性のばら
つきを補償した最適な重み付け量を送受共に設定するこ
とができ、送受共で同一の最適なアンテナパターンを形
成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
【0014】図1は本発明の実施形態に係るアダプティ
ブアンテナの構成を示す図である。本実施形態では、簡
単のため、アダプティブアンテナにおけるアンテナ素子
の数を2とする。これら複数のアンテナ素子1,2はそ
れぞれ、スイッチ3,4を介して、送信アナログ部5,
6および受信アナログ部7,8と接続されている。スイ
ッチ3,4は、アンテナ素子1,2との接続を送信系と
受信系との間で切り換えるためものであり、これにより
送受共用形のアダプティブアンテナが構成されている。
【0015】送信機からの送信信号は分配器9で分配さ
れ、分配された各信号は各アンテナ素子1,2に対応す
る重み付け器10,11にてそれぞれ重み付けされた
後、D/A変換器12,13によりアナログ信号に変換
され、各アンテナ素子1,2に対応する送信アナログ部
5,6にそれぞれ伝達される。そして各送信アナログ部
5,6の出力信号はスイッチ3,4を通じてアンテナ素
子1,2にそれぞれ伝達される。
【0016】一方、アンテナ素子1,2の受信信号はス
イッチ3,4を通じて、各アンテナ素子に対応する受信
アナログ部7,8に伝達される。各受信アナログ部7,
8の受信信号は、A/D変換器14,15によりディジ
タル信号に変換された後、各アンテナ素子に対応する重
み付け器16,17にてそれぞれ重み付けされ、合成器
18により合成されて受信機へ送られる。
【0017】合成器18により合成された信号は、所望
波方向にビームを向け、干渉波方向にヌルを形成したア
ンテナパターンを形成する。ディジタル信号処理部19
は、このような受信用の最適なアンテナパターンが形成
されるように、各受信アナログ部7,8の受信信号に基
づき、これら受信信号にそれぞれ付与する重み付け量を
決定する。この重み付け量はそのまま送信用にも用いら
れ、これにより原理的に受信と送信で同一の最適なアン
テナパターンを形成することができる。
【0018】送信アナログ部5,6は、周波数帯をBB
(ベースバント)もしくはIF(中間周波数)からRF
(電波周波数)へ変換するための周波数変換器51,6
1と、所望の周波数帯域のみの電波を送信するフィルタ
52,62と、信号出力を増幅するための高出力増幅器
53,63とから構成されている。
【0019】また、受信アナログ部7,8は、受信信号
を増幅する低雑音増幅器71,81と、所望の周波数帯
域のみの信号を抽出するフィルタ72,82と、周波数
帯をRF(電波周波数)からBB(ベースバント)もし
くはIF(中間周波数)へ変換するための周波数変換器
73,83とから構成されている。
【0020】ただし、本発明のアダプティブアンテナに
おいて、これら送受信アナログ部は、送受信信号を抽出
し、周波数変換し、増幅する機能を有するものであれ
ば、他のいかなる構成を有するものに置き換えて構わな
い。
【0021】次に、スイッチ3,4の構成について説明
する。
【0022】スイッチ3(4)は、図2(a)に示すよ
うに、送信アナログ部5(6)から送られてきた送信信
号を分配する方向性結合器(もしくは分配器)31と、
各分配線の端子32,33と、アンテナ素子1(2)と
接続された端子34と、受信アナログ部7(8)の入力
側に接続された端子35とで構成されている。
【0023】このような構成を有するスイッチ3(4)
は、受信時に、図2(b)に示すように、端子34と端
子35とが接続されることによって、アンテナ素子1
(2)で受信された信号を受信アナログ部7(8)へ伝
達する。また、送信時には、図2(c)に示すように、
端子32と端子34、更には端子33と端子35とが接
続されることで、送信アナログ部5(6)からの送信信
号をアンテナ素子1(2)と受信アナログ部7(8)へ
同時に伝達する。
【0024】このように本実施形態のアダプティブアン
テナにおいては、送信時、送信アナログ部5(6)から
アンテナ素子1(2)に向けて伝達される送信信号が、
スイッチ3(4)を通じて受信アナログ部7(8)に伝
達され、さらに受信アナログ部7(8)からA/D変換
器14(15)を通じてディジタル信号処理部19に与
えられる。
【0025】ディジタル信号処理部19は、受信アナロ
グ部7(8)より出力された送信信号をモニターして、
アンテナ素子毎の送信用の重み、つまり送信用の各重み
付け器10(11)に与えられる重み付け量の設定値を
それぞれ補正する。すなわち、ディジタル信号処理部1
9は、アンテナ素子毎に、送信時に受信アナログ部7
(8)から与えられた送信信号と、最適な送信用のアン
テナパターンとして設定された信号とを比較し、これら
の信号が同一になるように、送信用の重み付け量の設定
値に対して補正をかける。
【0026】これにより、複数の送信アナログ部5,6
間の通過特性のばらつきを補償した最適な送信用の重み
付け量を設定することができ、送受で同一の最適なアン
テナパターンを形成することができる。また、このこと
により、送信アナログ部5,6の通過特性に対する仕様
上の制限を緩和することができ、無線機を低コストに実
現することができる。
【0027】次に、本発明の第2の実施形態を説明す
る。
【0028】図3はこの第2の実施形態のアダプティブ
アンテナの構成を示す図である。
【0029】本実施形態のアダプティブアンテナは、図
1に示したアダプティブアンテナの構成に、スイッチ3
(4)と複数の受信アナログ部7,8との接続を切り替
えることのできるスイッチ(以下、第2のスイッチと呼
ぶ。)21を付加して構成されたものである。
【0030】図4にこの第2のスイッチ21の構成例を
示す。図4(a)に示すように、この第2のスイッチ2
1は、スイッチ3,4の受信端子35と接続された複数
の端子41,42と、受信アナログ部7,8と接続され
た端子43,44とで構成される。
【0031】この第2のスイッチ21において、受信時
は、図4(b)に示すように、端子41と端子43とが
接続されるとともに端子42と端子44とが接続され
る。これにより、アンテナ素子1の受信信号はスイッチ
3から第2のスイッチ21内の端子41、端子43を経
て受信アナログ部7へ伝達されるとともに、アンテナ素
子2の受信信号はスイッチ4から第2のスイッチ21内
の端子42、端子44を経て受信アナログ部8へ伝達さ
れる。
【0032】一方、送信時は、第2のスイッチ21内の
端子間の接続関係が時間で切り換われるように制御され
る。すなわち、まず、図4(b)に示すように、各端子
どうしを受信時と同じ関係で接続し、例えば所定時間経
過後に、図4(c)に示すように、端子間の接続関係を
切り換える。これにより、最初に送信アナログ部5の送
信信号は端子41、端子43を通じて受信アナログ部7
へ伝達されるとともに、送信アナログ部6の送信信号は
端子42、端子44を通じて受信アナログ部8へ伝達さ
れ、所定時間経過後は逆に、送信アナログ部5の送信信
号は受信アナログ部8に、送信アナログ部6の送信信号
は受信アナログ部7にそれぞれ伝達される。 次に、本
実施形態のアダプティブアンテナの動作をアンテナ素子
毎の重み付け量の制御を中心に説明する。
【0033】ディジタル信号処理部20は、受信時に、
各受信アナログ部7,8の受信信号に基づいて、受信用
の最適なアンテナパターンが形成されるように、これら
アンテナ素子毎の受信信号にそれぞれ付与する重み付け
量を決定する。また、送信時は、受信用として決定され
た重み付け量を送信用の重み付け器10,11に設定す
ることによって、受信用の重み付け量で送信信号への重
み付けが行われ、このようにして重み付けられた各アン
テナ素子に対応するそれぞれの送信信号は、送信アナロ
グ部5,6を通じてスイッチ3,4に導入され、さらに
スイッチ3,4から第2のスイッチ21を通じて各受信
アナログ部7,8に順次伝達される。このとき、第2の
スイッチ21は、図4に示したように、時間により端子
間の接続関係を切り換えることによって、1つのアンテ
ナ素子に対応する送信信号を順番に複数の受信アナログ
部7,8に伝達する。
【0034】ここで、ディジタル信号処理部20は、ま
ず受信アナログ部7から出力された送信信号と最適な送
信用のアンテナパターンとして設定された信号とを比較
し、続いて、受信アナログ部8から出力された送信信号
についても同様に、最適な送信用のアンテナパターンと
して設定された信号との比較を行う。そしてディジタル
信号処理回路20は、これら複数の比較結果を分析し、
その分析結果から送信アナログ部5,6、受信アナログ
部7,8の通過特性を求めて、これら送信アナログ部
5,6、受信アナログ部7,8の通過特性のばらつきを
補償した最適な重み付け量を決定する。
【0035】これにより、送信アナログ部5,6および
受信アナログ部7,8の双方の通過特性のばらつきを補
償した最適な重み付け量を送受共に設定することがで
き、送受共で同一の最適なアンテナパターンを形成する
ことができる。また、このことにより、送信アナログ部
5,6および受信アナログ部7,8の通過特性に対する
仕様の制限を緩和することができ、無線機を更に低コス
トに実現することができる。
【0036】なお、以上説明した実施形態では、アンテ
ナ素子の数を簡単のため2つとして説明したが、アンテ
ナ素子数は2以上であればいくつでも構わない。
【0037】また、複数の受信アナログ部を複数のグル
ープにわけ、各グループ毎に第2のスイッチをそれぞれ
設け、複数の第2のスイッチから別々のアンテナ素子に
対応する送信信号をグループ内の各受信アナログ部に順
次切れ換えて伝達するようにしてもよい。
【0038】さらに、第2の実施形態においては、送信
信号の伝達先の受信アナログ部を切り換える第2のスイ
ッチを有するアダプティブアンテナについて説明した
が、図5に示すように、送信アンテナ部5,6とスイッ
チ3,4との間にそれぞれ第3のスイッチ31を設け、
この第3のスイッチ31で送信信号の伝達先のスイッチ
3,4を順番に切り換えることのできる構成としてもよ
い。
【0039】さらに、アンテナ素子数以上の受信アナロ
グ部もしくは送信アナログ部を設け、これらアナログ部
の通過特性のばらつきを補償した最適な重み付け量を前
述した方法で設定しておき、運用時は、そのうちのアン
テナ素子数分の受信アナログ部および送信アナログ部だ
けを選択して用いるようにしてもよい。この場合、選択
されなかった送信アナログ部もしくは受信アナログ部が
故障時等のための予備として確保できることになり、ア
ンテナシステムの信頼性向上に寄与することができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアダプテ
ィブアンテナによれば、送信アナログ部からアンテナ素
子に伝達された送信信号に基づき、前記重み付け手段に
て該送信信号に対して付与すべき重みを補正する重み補
正手段を設けたことで、送信アナログ部の通過特性のば
らつきを補償した最適な重みを送信信号に付与すること
ができ、送受信で同一の最適なアンテナパターンを形成
することができる。
【0041】また、本発明のアダプティブアンテナによ
れば、信号伝達手段によって受信アナログ部に伝達さ
れ、受信アナログ部から出力された送信信号に基づき、
重み付け手段にて該送信信号に対して付与すべき重みを
補正する重み補正手段を設けことによって、送信アナロ
グ部の通過特性のばらつきを補償した最適な重みを送信
信号に付与することができ、送受信で同一の最適なアン
テナパターンを形成することができる。
【0042】さらに、本発明のアダプティブアンテナに
よれば、信号伝達手段により送信アナログ部から複数の
受信アナログ部に伝達され、これら複数の受信アナログ
部からそれぞれ出力された複数の送信信号に基づき、重
み付け手段にて該送信信号に対して付与すべき重みおよ
び前記複数の受信アナログ部の受信信号に対して付与す
べき重みをそれぞれ補正する重み補正手段を設けことに
よって、送信アナログ部および受信アナログ部の双方の
通過特性のばらつきを補償した最適な重み付け量を送受
共に設定することができ、送受共で同一の最適なアンテ
ナパターンを形成することができる。
【0043】さらに、送信アナログ部もしくは受信アナ
ログ部の通過特性に対する仕様の制限を緩和できること
で、アンテナやこれを搭載する無線機の低コスト化に寄
与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るアダプティブアンテナ
の構成を示す図
【図2】図1のアダプティブアンテナに用いられたスイ
ッチの構成および接続の様子を示す図
【図3】本発明の他の実施形態に係るアダプティブアン
テナの構成を示す図
【図4】図3のアダプティブアンテナに用いられた第2
のスイッチの構成および接続の様子を示す図
【図5】本発明のさらに他のアダプティブアンテナの構
成を示す図
【図6】従来の送受共用アダプティブアンテナによって
形成されるアンテナパターンの例を示す図
【符号の説明】
1,2………アンテナ素子 3,4………スイッチ 5,6………送信アナログ部 7,8………受信アナログ部 9 ………分配器 10,11,16,17……重み付け器 18 ………合成器 19,20……ディジタル信号処理部 21 ………第2のスイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のアンテナ素子と、 個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対応するアン
    テナ素子に伝達する送信信号を処理する複数の送信アナ
    ログ部と、 個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対応するアン
    テナ素子より伝達される受信信号を処理する複数の受信
    アナログ部と、 所望のアンテナパターンが形成されるように、前記各受
    信アナログ部より出力された各受信信号に基づき、これ
    ら各受信信号および前記各送信アナログ部に送られる各
    送信信号への重み付けを行う重み付け手段と、 前記送信アナログ部から前記アンテナ素子に伝達された
    送信信号に基づき、前記重み付け手段にて該送信信号に
    対して付与すべき重みを補正する重み補正手段とを具備
    することを特徴とするアダプティブアンテナ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のアダプティブアンテナに
    おいて、 前記送信アナログ部と前記受信アナログ部との組み合わ
    せを変更する手段をさらに具備することを特徴とするア
    ダプティブアンテナ。
  3. 【請求項3】 複数のアンテナ素子と、 個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対応するアン
    テナ素子に伝達する送信信号を処理する複数の送信アナ
    ログ部と、 個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対応するアン
    テナ素子より伝達された受信信号を処理する複数の受信
    アナログ部と、 前記送信アナログ部より出力された送信信号を前記受信
    アナログ部に伝達する信号伝達手段と、 所望のアンテナパターンが形成されるように、受信時に
    前記各受信アナログ部より出力された各受信信号に基づ
    き、これら各受信信号および前記各送信アナログ部に送
    られる各送信信号への重み付けを行う重み付け手段と、 送信時に前記受信アナログ部より出力された送信信号に
    基づき、前記重み付け手段にて該送信信号に対して付与
    すべき重みを補正する重み補正手段とを具備することを
    特徴とするアダプティブアンテナ。
  4. 【請求項4】 複数のアンテナ素子と、 個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対応するアン
    テナ素子に伝達する送信信号を処理する複数の送信アナ
    ログ部と、 個々のアンテナ素子に対応して設けられ、対応するアン
    テナ素子より伝達された受信信号を処理する複数の受信
    アナログ部と、 前記送信アナログ部より出力された送信信号を複数の前
    記受信アナログ部に伝達する信号伝達手段と、 所望のアンテナパターンが形成されるように、受信時に
    前記各受信アナログ部より出力された各受信信号に基づ
    き、これら各受信信号および前記各送信アナログ部に送
    られる各送信信号への重み付けを行う重み付け手段と、 前記複数の受信アナログ部よりそれぞれ出力された複数
    の送信信号に基づき、前記重み付け手段にて該送信信号
    に対して付与すべき重みおよび前記複数の受信アナログ
    部の受信信号に対して付与すべき重みをそれぞれ補正す
    る重み補正手段とを具備することを特徴とするアダプテ
    ィブアンテナ。
JP10071675A 1998-03-20 1998-03-20 アダプティブアンテナ Withdrawn JPH11274836A (ja)

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