JPH1146113A

JPH1146113A - アレーアンテナ受信装置及び受信信号の位相回転量補正方法

Info

Publication number: JPH1146113A
Application number: JP10147598A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hiramatsu; 勝彦平松; Kazuyuki Miya; 和行宮
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】アダプティブアレーアンテナ受信回路へ
の入力信号がアンテナ端での位相差を保持できるように
補正すること。【解決手段】位相制御量テーブル１１９、１２０は、
入力する利得制御信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の示す利得を引数
として対応する位相回転量を示す位相制御信号Ｓｃ１、
Ｓｃ２を、ベクトル乗算回路１１７、１１８に出力す
る。ベクトル乗算回路１１７、１１８は、この位相制御
信号Ｓｃ１、Ｓｃ２に従って、アンテナ２の同相成分Ｓ
１３、Ｓ２３と直交成分Ｓ１４、Ｓ２４との位相を反対
方向に回転させる。これにより、アンテナ毎の入力信号
がアンテナ端での位相差を保持できるように受信アンプ
による位相回転量が補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアレーアンテナを用
いて受信を行うアレーアンテナ受信装置及び受信信号の
位相回転量補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アレーアンテナを用いて受信装置
は、指向性受信を行うために、複数のアンテナからの受
信信号を、それそれのアンテナ端での位相差を保持した
まま受信するように構成されている。

【０００３】図１３は、このようなアレーアンテナ受信
装置の一例を示すものである。

【０００４】まず、アンテナ１３０１、１３０２での受
信信号Ｓ１、Ｓ２は、受信アンプ１３０３、１３０４で
増幅される。次いで、ミキサ１３０５、１３０６で発振
器１３０７からの信号を乗算して、バンドパスフィルタ
ＢＰＦ１３０８、１３０９で低域側の信号を取り出す。
直交検波回路１３１０、１３１１では、発振器１３１２
からの信号を用いて直交検波を行い、同相成分Ｓ１１、
Ｓ２１と直交成分Ｓ２１、Ｓ２２とを出力し、これらの
出力信号をＡ／Ｄ変換器１３１３、１３１４、１３１
５、１３１６によりディジタル値に変換され、アダプテ
ィブアレーアンテナ受信回路１３１７に出力される。

【０００５】一方、ＲＳＳＩ検出回路１３１８、１３１
９では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３０８、１３
０９で抽出した低域側の信号をモニタして、受信信号の
レベルを検出する。この受信信号レベルに応じて利得制
御回路１３２０、１３２１により受信アンプ１３０３、
１３０４の利得が制御される。

【０００６】無線通信においては受信信号のレベルが時
間と共に変化する。特に移動通信の環境では、フェージ
ングや伝播距離の変化、建造物等によるシャドウイング
により受信信号のレベルが短時間に大きく変動する。

【０００７】上記従来のアレーアンテナ受信装置では、
ＲＳＳＩ検出回路１３１８、１３１９、利得制御回路１
３２０、１３２１により、受信アンプ１３０３、１３０
４の利得を制御して、受信信号レベルを補正しＡ／Ｄ変
換器への入力を最適化している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的に、受
信アンプでは利得に応じて位相回転量が変化する。この
位相変化量は受信アンプ毎に異なる。また、その位相回
転量は周波数や受信アンプの温度毎に異なる。さらに、
アンテナからＡ／Ｄ変換器までの電気長(波長で換算し
た長さ)も周波数毎に異なる。

【０００９】このため、上記従来の構成では、アンテナ
端での各アンテナの受信信号の位相差を一定に保持する
ことができない。

【００１０】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、アンテナ端での各アンテナの受信信号の位相差
を保持したまま受信回路へ受信信号を入力できるアレー
アンテナ受信装置を提供することを目的とする。

【００１１】また、アンテナ端での各アンテナの受信信
号の位相差を保持したまま受信回路へ受信信号を入力で
きる受信信号の位相回転量補正方法を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の構成を採る。

【００１３】請求項１記載のアレーアンテナ受信装置に
係る発明は、アレーアンテナを構成する複数のアンテナ
素子と、前記各アンテナ素子に接続された、前記アンテ
ナ素子から出力された受信信号を増幅する受信アンプ
と、受信アンプの利得対位相回転量特性に基づいて、前
記受信アンプの利得に対応する前記受信信号の位相制御
量を決定する位相制御量決定手段と、前記位相制御量決
定手段が決定した位相制御量を用いて前記受信信号の位
相回転量を補正する位相回転量補正手段とを、具備する
構成を採る。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載のア
レーアンテナ受信装置の発明において、位相回転補正手
段は、受信アンプの利得を制御する利得制御手段から受
信アンプの利得を得ることした。

【００１５】請求項１１記載の受信信号の位相回転量補
正方法に関する発明は、アレーアンテナを構成する複数
のアンテナ素子から出力された受信信号を増幅する受信
アンプの利得を得る工程と、受信アンプの利得対位相回
転量特性に基づいて前記受信アンプの利得に対応する前
記受信信号の位相制御量を決定する工程と、前記決定し
た位相制御量を用いて前記受信信号の位相回転量を補正
する工程と、を具備する構成を採る。

【００１６】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の受信信号の位相回転量補正方法の発明において、受信
アンプの利得を制御する利得制御手段から受信アンプの
利得を得ることとした。

【００１７】これらの構成により、アンテナ毎に主に受
信アンプによって生ずる位相回転量を、受信信号レベル
に応じた利得制御量に対応づけてアンテナ毎に補正する
ことにより、受信信号をアンテナ端での位相差を保持し
たままアダプティブアレーアンテナ受信回路へ入力する
ことができる。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１記載のア
レーアンテナ受信装置の発明において、位相制御量決定
手段は、使用周波数毎に各々利得対位相回転量特性を有
することした。

【００１９】請求項１３記載の発明は、請求項１１記載
の受信信号の位相回転量補正方法の発明において、受信
信号の位相制御量を、使用周波数毎の各々利得対位相回
転量特性に基づいて決定することとした。

【００２０】この構成により、予め使用周波数毎の利得
対位相回転量特性を測定しておくことにより、使用する
すべての周波数に対してアンテナ端での位相差を保持し
たままアダプティブアレーアンテナ受信回路へ信号を入
力することができる。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１記載のア
レーアンテナ受信装置の発明において、位相制御量決定
手段は、受信アンプの温度毎に各々利得対位相回転量特
性を有することとした。

【００２２】請求項１４記載の発明は、請求項１１記載
の受信信号の位相回転量補正方法の発明において、受信
信号の位相制御量を、受信アンプの温度毎の各々利得対
位相回転量特性に基づいて決定することとした。

【００２３】この構成により、予め温度毎の利得対位相
回転量特性を測定しておくことにより、全ての温度に対
してアンテナ端での位相差を保持したままアダプティブ
アレーアンテナ受信回路へ信号を入力することができ
る。

【００２４】請求項５記載の発明は、請求項１記載のア
レーアンテナ受信装置の発明において、位相制御量決定
手段は、使用周波数及び受信アンプの温度毎に受信アン
プの利得対位相回転量特性を有することとした。

【００２５】請求項１５記載の発明は、請求項１１記載
の受信信号の位相回転量補正方法の発明において、受信
信号の位相制御量を、使用周波数及び受信アンプの温度
毎に受信アンプの利得対位相回転量特性に基づいて決定
することとした。

【００２６】この構成により、予め測定した使用周波数
及び温度毎の利得対位相回転量特性を使用することによ
り、全ての使用周波数及び温度に対してアンテナ端での
位相差を保持したままアダプティブアレーアンテナ受信
回路へ信号を入力することができる。

【００２７】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項５のいずれかに記載のアレーアンテナ受信装置の発明
において、位相制御量決定手段は受信アンプの利得に対
応する位相制御量を保持するテーブルを有し、かつ、位
相回転補正手段は前記テーブルから得た位相制御量に従
って受信信号を位相回転して出力するベクトル乗算回路
を有することとした。

【００２８】この構成により、テーブルに受信アンプの
利得をテーブルに入力して、対応する位相制御量を得
て、この位相制御量に従ってベクトル乗算回路が受信信
号を位相回転して、受信信号の位相回転量を補正する。
従って、簡単な構成により、受信信号をアンテナ端での
位相差を保持したままアダプティブアレーアンテナ受信
回路へ入力することができる。

【００２９】請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求
項６のいずれかに記載のアレーアンテナ受信装置の発明
において、位相制御量決定手段は、予め記憶した２つの
利得対位相回転量特性値から、それらの間に位置する利
得対位相回転量特性値を算出する演算手段を具備する構
成を採る。

【００３０】請求項１６記載の発明は、請求項１１乃至
請求項１５のいずれかに記載の受信信号の位相回転量補
正方法の発明において、受信信号の位相制御量を、予め
記憶した２つの利得対位相回転量特性値から、それらの
間に位置する利得対位相回転量特性値を算出した値に基
づいて決定することとした。

【００３１】この構成により、数点のデータをもとに補
間処理により必要とする利得に対する位相回転量を算出
し、少ないメモリ量で、全ての使用周波数及び温度に対
してアンテナ端での位相差を保持したままアダプティブ
アレーアンテナ受信回路へ信号を入力することができ
る。

【００３２】請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求
項７のいずれかに記載のアレーアンテナ受信装置の発明
において、位相制御量決定手段は、各アンテナから位相
回転量補正手段の入力段に至る経路長の違いによる受信
信号の位相回転量の差に基づいて、決定した位相制御量
を補正するための補正手段を有する構成を採る。

【００３３】請求項１７記載の発明は、請求項１１乃至
請求項１６のいずれかに記載の受信信号の位相回転量補
正方法において、経路長の違いによる受信信号の位相回
転量の差に基づき、決定した位相制御量を補正する構成
を採る。

【００３４】この構成により、位相回転量の補正に、経
路長の違いを反映させることができる。

【００３５】請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求
項８記載のアレーアンテナ受信装置を基地局に適用する
こととした。

【００３６】請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請
求項８記載のアレーアンテナ受信装置を移動局に適用す
ることとした。

【００３７】請求項１８記載のアレーアンテナ受信装置
に係る発明は、アレーアンテナを構成する複数のアンテ
ナ素子と、前記各アンテナ素子に接続された、前記アン
テナ素子から出力された受信信号を増幅する受信アンプ
と、受信アンプの利得対位相回転量特性に基づいて、前
記受信アンプの利得に対応する前記受信信号の位相制御
量を決定する位相制御量決定手段と、周波数のオフセッ
ト制御情報に基づいて前記受信信号の位相回転量を補正
する位相回転量補正手段と、を具備する構成を採る。

【００３８】請求項１９記載のアレーアンテナ受信装置
に関する発明は、アレーアンテナを構成する複数のアン
テナ素子と、前記各アンテナ素子に接続された、前記ア
ンテナ素子から出力された受信信号を増幅する受信アン
プと、受信アンプの利得対位相回転量特性に基づいて、
前記受信アンプの利得に対応する前記受信信号の位相制
御量を決定する位相制御量決定手段と、前記決定した位
相制御量及び周波数オフセット信号に基づいて周波数オ
フセット補正値を出力する周波数オフセット制御手段
と、前記周波数オフセット補正値に従って前記受信信号
の位相回転量を補正する位相回転量補正手段と、を具備
する構成を採る。

【００３９】請求項２０記載の発明は、請求項１１記載
のアレーアンテナ受信装置の発明において、周波数オフ
セット制御手段は、位相回転量積算値に対応する周波数
オフセット補正値を保持するテーブルを具備し、決定し
た位相制御量及び周波数オフセットを積算して位相回転
量積算値を算出し、次いで、前記テーブルに従って前記
算出した位相回転量積算値に対応する周波数オフセット
補正値を出力する構成を採る。

【００４０】請求項２１記載の受信信号の位相回転量補
正方法に係る発明は、アレーアンテナを構成する複数の
アンテナ素子から出力された受信信号を増幅する受信ア
ンプの利得を得る工程と、前記受信アンプの利得対位相
回転量特性に基づいて、前記受信アンプの利得に対応す
る前記受信信号の位相制御量を決定する工程と、前記決
定した位相制御量及び周波数オフセット信号に基づいて
周波数オフセット補正値を出力する工程と、前記周波数
オフセット補正値に従って前記受信信号の位相回転量を
補正する工程と、を具備する構成を採る。

【００４１】請求項２２記載の発明は、請求項２１記載
の受信信号の位相回転量補正方法の発明において、決定
した位相制御量及び周波数オフセット信号を積算して位
相回転量積算値を算出し、次いで、前記算出した位相回
転量積算値に対応する周波数オフセット補正値を出力す
ることを特徴とする構成を採る。

【００４２】これらの構成により、ＡＦＣ(Automatic
Frequency Control)処理と、受信アンプの利得に基づ
く受信信号の位相制御量を決定する処理とを組み合わせ
ることによって補正手段をＡＦＣ処理及び位相回転量補
正のための回路を併用することができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて具体的に説明する。

【００４４】(実施の形態１)図１は、本発明の実施の形
態１のアレーアンテナ受信装置のブロック図を示す。説
明を簡単にするためにアンテナ数を２本とするが、アン
テナ数を３本以上とした場合も基本的な動作は同様であ
る。

【００４５】まず、第１及び第２アンテナ１０１、１０
２での受信信号Ｓ１、Ｓ２は、受信アンプ１０３、１０
４で増幅される。次いで、ミキサ１０５、１０６で発振
器１０７からの信号を乗算して、バンドパスフィルタ
（以下、ＢＰＦという）１０８、１０９で低域側の信号
を取り出す。直交検波回路１１０、１１１では、発振器
１１２からの信号を用いて直交検波を行い、同相成分Ｓ
１１、Ｓ２１と直交成分Ｓ２１、Ｓ２２とを出力し、こ
れらの出力信号をＡ／Ｄ変換器１１３、１１４、１１
５、１１６によりディジタル値に変換する。この結果
は、ベクトル乗算回路１１７、１１８に入力される。こ
のベクトル乗算回路１１７、１１８は、位相制御量テー
ブル１１９、１２０からの制御信号ＳＣ１、ＳＣ２に従
って、入力信号Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ２３、Ｓ２４を位相
回転してアダプティブアレーアンテナ受信回路１２１に
出力する。

【００４６】一方、ＲＳＳＩ検出回路１２２、１２３で
は、ＢＰＦ１０８、１０９で抽出した低域側の信号をモ
ニタして、受信信号のレベルを検出する。この受信信号
レベルに応じて利得制御回路１２４、１２５で受信アン
プ１０３、１０４の利得を制御する。

【００４７】この利得制御信号は、同時にＡ／Ｄ変換器
１２６、１２７でディジタル値に変換されて第１及び第
２位相制御量テーブル１１９、１２０に夫々入力され
る。この位相制御量テーブル１１９、１２０では、利得
制御信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の示す利得を引数として対応す
る位相回転量を示す位相制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２を、ベ
クトル乗算回路１１７、１１８に出力する。

【００４８】位相制御量テーブル１１９、１２０には、
予め測定した受信アンプの利得対位相回転量が記憶され
ている。図２は、受信アンプの利得対位相回転量特性を
示す図であり、実線が第１アンテナ１０１の受信アンプ
の利得対位相回転量特性であり、破線が第２アンテナ１
０２の受信アンプの利得対位相回転量特性である。

【００４９】位相制御量テーブル１１９、１２０には、
この特性が利得を引数として格納されている。受信アン
プはｎ本アンテナの場合はｎ個あるので、それぞれの特
性を測定しておいてテーブルに格納する。

【００５０】このように、アンテナ毎に主に受信アンプ
によって生ずる位相回転量を、受信信号レベルに応じた
利得制御量に対応づけてアンテナ毎に補正することによ
り、受信信号をアンテナ端での位相差を保持したままア
ダプティブアレーアンテナ受信回路１２１へ入力するこ
とができる。

【００５１】ここで、各第１及び第２アンテナ１０１、
１０２からベクトル乗算回路１１７、１１８の入力段、
すなわちＡ／Ｄ変換器１１３、１１４、１１５、１１６
までの経路長の違いにより生じる位相回転量の差に基づ
いて、決定した位相制御量を補正しても良い。例えば、
第１及び第２アンテナ１０１、１０２側の経路の端部に
おける受信信号a x exp(jb)と、Ａ／Ｄ変換機１１３〜
１１６の前での受信信号c x exp(jb)を夫々比較して
（ｄ−ｂ）を求める。この（ｄ−ｂ）の値が経路による
位相回転量になる。従って、この（ｄ−ｂ）の値に基づ
いて上記決定した位相制御量を補正する。

【００５２】(実施の形態２)図３は、本発明の実施の形
態２のアレーアンテナ受信装置の要部ブロック図を示
す。説明を簡単にするために、同図は、図１に示したア
レーアンテナ受信装置のブロックからアンテナ端子及び
受信ＲＦ部を省略する。

【００５３】実施の形態１では、受信アンプの制御利得
に対する位相回転量を補正することによって、アンテナ
端での受信位相差を保持したままアダプティブアレーア
ンテナ受信回路に信号を入力する構成とした。

【００５４】しかしながら、通常は複数のキャリア周波
数の中から１つのキャリア周波数を選択して用いてい
る。そのため、受信アンプは周波数に対しても位相回転
量が変化する。そこで、実施の形態２では、使用周波数
に対しても位相回転量の補正を行う。

【００５５】まず、図４に示すように、第１アンテナ１
０１の受信アンプと第２アンテナ１０２の受信アンプと
の双方について、使用周波数ｆ１、ｆ２毎に各々利得対
位相回転量特性を測定しておき、第１及び第２位相制御
量テーブル３１９、３２０に格納する。従って、第１位
相制御量テーブル３１９は、第１アンテナ１０１の受信
アンプの利得対位相回転量特性が格納されている。ま
た、第２位相制御量テーブルには、第２アンテナ１０２
の受信アンプの利得対位相回転量特性が格納されてい
る。

【００５６】そして、引数として受信アンプの利得制御
信号Ｓｇ１、Ｓｇ２と使用周波数信号Ｓｆとを位相制御
量テーブル３１９、３２０に入力し、位相回転量を示す
位相制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２を得る。ベクトル乗算回路
３１７、３１８では、この位相制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２
に従って、第１、第２アンテナ１０１、１０２の同相成
分Ｓ１３、Ｓ２３と直交成分Ｓ１４、Ｓ２４との位相を
反対方向に回転させる。

【００５７】このように、実施の形態２によれば、予め
使用周波数毎の利得対位相回転量特性を測定しておくこ
とにより、使用するすべての周波数に対してアンテナ端
での位相差を保持したままアダプティブアレーアンテナ
受信回路３２１へ信号を入力することができる。

【００５８】なお、実施の形態１と同様に、経路長の違
いにより生じる位相回転量の差に基づいて、決定した位
相制御量を補正しても良い。

【００５９】(実施の形態３)図５は、本発明の実施の形
態３のアレーアンテナ受信装置の要部ブロック図を示
す。実施の形態２と同様に、説明を簡単にするために、
アンテナ端子及び受信ＲＦ部を省略する。

【００６０】実施の形態３は、受信アンプの動作温度を
考慮して位相回転量を制御するようにした。本発明のア
レーアンテナ受信装置は、通常送受信装置の一部として
用いるが、送信ＲＦ部は非常に電力消費量が多いために
高温になる。受信アンプによっては温度に対しても位相
回転量が変化する場合があるため、温度毎の利得対位相
回転量特性のテーブルを用いて、受信アンプの温度変化
に対しても位相回転量の補正を行うことが望ましい。

【００６１】まず、図６に示すように、第１アンテナ１
０１の受信アンプと第２アンテナ１０２の受信アンプと
の双方について、動作温度Ｔ１、Ｔ２毎に各々利得対位
相回転量特性を測定しておき、第１及び第２位相制御量
テーブル５１９、５２０に格納する。

【００６２】そして、引数として受信アンプの利得制御
信号Ｓｇ１、Ｓｇ２と動作温度信号Ｓｔ１、Ｓｔ２とを
位相制御量テーブル５１９、５２０に入力し、位相回転
量を示す位相制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２を得る。ベクトル
乗算回路５１７、５１８では、この位相制御信号Ｓｃ
１、Ｓｃ２に従って、第１及び第２アンテナ１０１、１
０２の同相成分Ｓ１３、Ｓ２３と直交成分Ｓ１４、Ｓ２
４との位相を反対方向に回転させる。

【００６３】このように、実施の形態３においては、予
め温度毎の利得対位相回転量特性を測定しておくことに
より、全ての温度に対してアンテナ端での位相差を保持
したままアダプティブアレーアンテナ受信回路５２１へ
信号を入力することができる。

【００６４】なお、実施の形態１と同様に、経路長の違
いにより生じる位相回転量の差に基づいて、決定した位
相制御量を補正しても良い。

【００６５】(実施の形態４)図７は、本発明の実施の形
態４のアレーアンテナ受信装置の要部ブロック図を示
す。実施の形態３と同様に、説明を簡単にするために、
アンテナ端子及び受信ＲＦ部を省略する。

【００６６】実施の形態４では、使用周波数と温度毎の
利得対位相回転量特性のテーブルを用いて、使用周波数
と温度との双方を考慮した位相回転量の補正を行う。

【００６７】まず、使用周波数と温度毎に利得対位相回
転量特性を測定しておく。例えば、図８に示すように、
２種類の周波数(ｆ１とf２)及び２種類の温度(T１とT
２)の組み合わせで４種類の利得対位相回転量特性を測
定しておき、アンテナ１０１、１０２の受信アンプ１０
３、１０４の特性を各々第１及び第２位相制御量テーブ
ル７１９、７２０に格納しておく。

【００６８】そして、引数として受信アンプ１０３、１
０４の利得信号Ｓｇ１、Ｓｇ２と使用周波数信号Ｓｆと
温度信号Ｓｔ１、Ｓｔ２とを位相制御量テーブル７１
９、７２０に入力し、位相回転量を示す位相制御信号Ｓ
ｃ１、Ｓｃ２を得る。ベクトル乗算回路７１７、７１８
では、この位相制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２に従って、アン
テナ１０１、１０２の同相成分Ｓ１３、Ｓ２３と直交成
分Ｓ１４、Ｓ２４との位相を反対方向に回転させる。

【００６９】このように、実施の形態４においては、予
め使用周波数及び温度毎の利得対位相回転量特性を測定
しておくことにより、全ての使用周波数及び温度に対し
てアンテナ端での位相差を保持したままアダプティブア
レーアンテナ受信回路７２１へ信号を入力することがで
きる。

【００７０】なお、実施の形態１と同様に、経路長の違
いにより生じる位相回転量の差に基づいて、決定した位
相制御量を補正しても良い。

【００７１】(実施の形態５)図９は、本発明の実施の形
態５のアレーアンテナ受信装置の要部ブロック図を示
す。実施の形態４と同様に、説明を簡単にするために、
アンテナ端子及び受信ＲＦ部を省略する。

【００７２】実施の形態４では、使用周波数及び温度毎
の受信アンプの利得に対する位相回転量を補正すること
によって、アンテナ端での受信位相差を保持したままア
ダプティブアレーアンテナ受信部に信号を入力している
が、使用する周波数や想定する温度環境の種類が増える
とテーブルは膨大な量となる。

【００７３】そこで、実施の形態５では、使用周波数と
温度に対して数点の測定しておいて、この数点のデータ
をもとに補間処理により必要とする利得に対する位相回
転量を算出する。

【００７４】まず、図１０に示すように、使用周波数と
温度毎に利得対位相回転量特性を数点だけ測定してお
く。例として、図１１に示すように、２種類の周波数
(ｆ１とf２)及び２種類の温度(T１とT２)の組み合わせ
からなる４種類の利得対位相回転量特性を、利得Ｇ１に
対する位相回転量ａｉｊ(ｉは周波数番号、ｊは温度番
号)、利得Ｇ２に対する位相回転量ｂｉｊ、利得Ｇ３に
対する位相回転量ｃｉｊを測定しておき、受信アンプ１
０３の特性を位相制御量テーブル９１９に、受信アンプ
１０４の特性を位相制御量テーブル９２０に各々格納し
ておく。

【００７５】そして、第１アンテナ１０１の信号処理系
に関しては、引数として使用周波数信号Ｓｆと温度Ｓｔ
１とを第１位相制御量テーブル９１９に入力し位相回転
量ベクトル(aij,bij,cij)を得る。

【００７６】この位相回転量ベクトルを示す信号Ｓｒ１
と受信アンプの利得信号Ｓｇ１とを補間回路９３０に入
力し、受信アンプの利得信号Ｓｒ１に対応する位相制御
信号Ｓｃ１を算出する。ベクトル乗算回路９１７では、
この位相制御信号Ｓｃ１を用いて、第１アンテナ１０１
の同相成分Ｓ１３と直交成分Ｓ１４との位相を反対方向
に回転させる。

【００７７】同様に、第２アンテナ１０２の信号処理系
に関しても、引数として使用周波数信号Ｓｆと温度Ｓｔ
２とを第２位相制御量テーブル９２０に入力し位相回転
量ベクトル(aij,bij,cij)を得る。

【００７８】この位相回転量ベクトルを示す信号Ｓｒ２
と受信アンプの利得信号Ｓｇ２とを補間回路９３１に入
力し、受信アンプの利得信号Ｓｇ２に対応する位相制御
信号Ｓｃ２を算出する。ベクトル乗算回路９１８では、
この位相制御信号Ｓｃ２を用いて、第２アンテナ１０２
の同相成分Ｓ２３と直交成分Ｓ２４との位相を反対方向
に回転させる。

【００７９】このように、実施の形態５においては、使
用周波数と温度に対して数点の測定しておいて、この数
点のデータをもとに補間処理により必要とする利得に対
する位相回転量を算出し、少ないメモリ量で、全ての使
用周波数及び温度に対してアンテナ端での位相差を保持
したままアダプティブアレーアンテナ受信回路９２１へ
信号を入力することができる。

【００８０】(実施の形態６)図１２は、本発明の実施の
形態６のアレーアンテナ受信装置のブロック図を示す。
実施の形態５と同様に、説明を簡単にするために、アン
テナ端子及び受信ＲＦ部を省略する。

【００８１】実施の形態１から実施の形態５では、使用
周波数及び温度を含めた環境での受信アンプの利得に対
する位相回転量を補正することによって、アンテナ端で
の受信位相差を保持したままアダプティブアレーアンテ
ナ受信回路に信号を入力する。

【００８２】しかしながら、通常の受信装置において
は、送信装置の周波数と受信装置の周波数の差を補正す
るために、ＡＦＣ(Automatic Frequency Control)処
理を行う。実施の形態６では、受信アンプによって生ず
る位相回転量の補正と、このＡＦＣ処理との双方を効率
良く行うことを考慮した。

【００８３】第１アンテナ１０１の信号処理系の受信ア
ンプ１０３の利得Ｓｇ１を位相制御量テーブル１２１９
へ入力して、位相回転量ベクトルを示す信号Ｓｒ１を周
波数オフセット制御回路１２３２に設定する。周波数オ
フセット制御回路１２３２では、周波数オフセット信号
Ｓｏと信号Ｓｒ１とを用いて、周波数オフセット補正テ
ーブル１２３４を検索し、周波数オフセット補正値Ｓｏ
ｃ１に対応する位相制御信号Ｓｃ１を出力する。ベクト
ル乗算回路１２１７では、この位相制御信号Ｓｃ１に従
って、第１アンテナの同相成分Ｓ１３と直交成分Ｓ１４
との位相を反対方向に回転させる。

【００８４】第２アンテナの信号処理系においても、同
様の信号処理が行われる。すなわち、第２アンテナ１０
２の信号処理系の受信アンプ１０４の利得Ｓｇ２を位相
制御量テーブル１２２０へ入力して、位相回転量ベクト
ルを示す信号Ｓｒ２を周波数オフセット制御回路１２３
３に設定する。周波数オフセット制御回路１２３３で
は、周波数オフセット信号Ｓｏと信号Ｓｒ２とを用い
て、周波数オフセット補正テーブル１２３４を検索し、
周波数オフセット補正値Ｓｏｃ２に対応する位相制御信
号Ｓｃ２を出力する。ベクトル乗算回路１２１８では、
位相制御信号Ｓｃ２に従って、第２アンテナ１０２の同
相成分Ｓ２３と直交成分Ｓ２４との位相を反対方向に回
転させる。

【００８５】ベクトル乗算回路１２１７、１２１８で位
相回転された受信信号の同相成分Ｓ１３、２３と直交成
分Ｓ１４、Ｓ２４はアダプティブアレーアンテナ受信回
路１２２１に入力される。

【００８６】ここで、周波数オフセット信号Ｓｏは、次
のような演算を行う周波数オフセット検出回路１２４０
により得られる。

【００８７】シンボル時間間隔をＴとすると、送信信号
tx(kT) = a(kT)×exp(jθ(kT))を送信する。周波数オフ
セットがある場合、受信信号は、下式（１）の通りであ
る。

【００８８】

【数１】式（１）で、a(kT)は時刻kTの振幅である。θ(kT)は時
刻kTの位相である。b(kT)は回線上での振幅変動であ
る。δは時刻T間隔の位相変化量である。βは受信機の
初期位相である。

【００８９】上記式（１）において、送信機と受信機で
既知の信号パターンを送信している時刻が分かっている
と仮定する。言い換えれば、その時刻では、受信機がa
(kT)×exp(jθ(kT))を知っている。そこで、受信信号rx
(kT)に対して、既知信号の複素共役を乗算すると、下式
（２）が得られる。

【００９０】

【数２】さらに、1シンボル時間間隔で，x(kT)を複素乗算する
と、下式（３）が得られる。

【００９１】

【数３】この結果、1シンボル時間間隔での周波数オフセット成
分δが算出される。

【００９２】上記周波数オフセット補正値Ｓｏｃ１、Ｓ
ｏｃ２の算出は、具体的に以下のように行う。

【００９３】位相回転量(φ１)を初期値として、１シン
ボル時間当たりの周波数オフセットにより、位相回転量
をθとして、１シンボル時間毎に位相回転量積算値(nθ
+φ１;nはシンボル番号)を算出する。この位相回転量積
算値に対応したsin((nθ+φ１)%２π)とcos((nθ+φ１)
%２π)とをテーブル検索により検出する。その出力結果
が周波数オフセット補正値Ｓｏｃ１であり、これが位相
制御信号Ｓｃ１としてベクトル乗算回路１２１７に出力
される。

【００９４】なお、%はモジューロ演算である。また、
図１２では周波数オフセット補正テーブルを参照するこ
とによりsin((nθ+φ１)%２π)とcos((nθ+φ１)%２π)
を算出しているが、テーブルを用いずに近似式等により
直接算出しても良い。

【００９５】実施の形態６によれば、位相回転量補正の
ためのベクトル乗算回路とＡＦＣのためのベクトル乗算
回路との２つのベクトル乗算回路を１つに削減すること
ができる。

【００９６】以上の実施の形態１〜６の説明から明らか
なように、受信信号をアンテナ毎の受信アンプの利得に
対する位相回転量の補正を行うことにより、アンテナ端
での位相差を保持したままアダプティブアレーアンテナ
受信回路へ信号を入力することができる。

【００９７】この位相回転量の補正テーブルは、周波数
に対して持つこともできるし、温度に対して持つことも
できるし、周波数と温度に対しても持つことができる。

【００９８】また、メモリ量を削減するために利得に対
する位相回転量を粗く設定しておいて、予め求めた数値
を基準に補間処理によって所望の利得に対する位相回転
量を算出することもできる。

【００９９】さらに、これらの構成とＡＦＣとを組み合
わせることによって、位相回転量補正のためのベクトル
乗算回路とＡＦＣのためのベクトル乗算回路との２つの
ベクトル乗算回路を１つに削減することができる。

【０１００】以上説明した本発明のアレーアンテナ受信
装置は、基地局用及び移動局用の受信装置に適用するこ
とができる。

【０１０１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、受信信
号をアンテナ毎の受信アンプの利得に対する位相回転量
の補正を行うことにより、アンテナ端での位相差を保持
したままアダプティブアレーアンテナ受信回路へ信号を
入力することができる。

【０１０２】この位相回転量の補正テーブルは、周波数
に対して持つこともできるし、温度に対して持つことも
できるし、周波数と温度に対しても持つことができる。

【０１０３】また、メモリ量を削減するために利得に対
する位相回転量を粗く設定しておいて、予め求めた数値
を基準に補間処理によって所望の利得に対する位相回転
量を算出することもできる。

【０１０４】さらに、これらの構成とＡＦＣとを組み合
わせることによって、位相回転量補正のためのベクトル
乗算回路とＡＦＣのためのベクトル乗算回路との２つの
ベクトル乗算回路を１つに削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ受
信装置のブロック図。

【図２】実施の形態１の利得対位相回転量特性を示す
図。

【図３】本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ受
信装置の要部ブロック図。

【図４】実施の形態２の利得対位相回転量特性を示す
図。

【図５】本発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ受
信装置の要部ブロック図。

【図６】実施の形態３の利得対位相回転量特性を示す
図。

【図７】本発明の実施の形態４に係るアレーアンテナ受
信装置の要部ブロック図。

【図８】実施の形態４の利得対位相回転量特性を示す
図。

【図９】本発明の実施の形態５に係るアレーアンテナ受
信装置の要部ブロック図。

【図１０】実施の形態５の利得対位相回転量特性を示す
図。

【図１１】実施の形態５の利得対位相回転量特性を示す
図。

【図１２】本発明の実施の形態６に係るアレーアンテナ
受信装置の要部ブロック図。

【図１３】従来のアレーアンテナ受信装置のブロック
図。

【符号の説明】

１０１，１０２アンテナ１０３，１０４受信アンプ１２４，１２５利得制御回路１１７，１１８ベクトル乗算回路１１９，１２０位相制御量テーブル１２１アダプティブアレーアンテナ受信回路９３０，９３１補間回路１２３２，１２３３周波数オフセット制御回路１２３４周波数オフセット補正テーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アレーアンテナを構成する複数のアンテ
ナ素子と、前記各アンテナ素子に接続された、前記アン
テナ素子から出力された受信信号を増幅する受信アンプ
と、受信アンプの利得対位相回転量特性に基づいて、前
記受信アンプの利得に対応する前記受信信号の位相制御
量を決定する位相制御量決定手段と、前記位相制御量決
定手段が決定した位相制御量を用いて前記受信信号の位
相回転量を補正する位相回転量補正手段とを、具備する
ことを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
【請求項２】位相回転補正手段は、受信アンプの利得
を制御する利得制御手段から受信アンプの利得を得るこ
とを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ受信装
置。
【請求項３】位相制御量決定手段は、使用周波数毎に
各々利得対位相回転量特性を有することを特徴とする請
求項１記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項４】位相制御量決定手段は、受信アンプの温
度毎に各々利得対位相回転量特性を有することを特徴と
する請求項１記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項５】位相制御量決定手段は、使用周波数及び
受信アンプの温度毎に受信アンプの利得対位相回転量特
性を有することを特徴とする請求項１記載のアレーアン
テナ受信装置。
【請求項６】位相制御量決定手段は受信アンプの利得
に対応する位相制御量を保持するテーブルを有し、か
つ、位相回転補正手段は前記テーブルから得た位相制御
量に従って受信信号を位相回転して出力するベクトル乗
算回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５
のいずれかに記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項７】位相制御量決定手段は、予め記憶した２
つの利得対位相回転量特性値から、それらの間に位置す
る利得対位相回転量特性値を算出する演算手段を具備す
ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに
記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項８】位相制御量決定手段は、各アンテナから
位相回転量補正手段の入力段に至る経路長の違いによる
受信信号の位相回転量の差に基づいて、決定した位相制
御量を補正するための補正手段を有することを特徴とす
る請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のアレーアン
テナ受信装置。
【請求項９】請求項１乃至請求項８記載のアレーアン
テナ受信装置を具備する基地局。
【請求項１０】請求項１乃至請求項８記載のアレーア
ンテナ受信装置を具備する移動局。
【請求項１１】アレーアンテナを構成する複数のアン
テナ素子から出力された受信信号を増幅する受信アンプ
の利得を得る工程と、受信アンプの利得対位相回転量特
性に基づいて前記受信アンプの利得に対応する前記受信
信号の位相制御量を決定する工程と、前記決定した位相
制御量を用いて前記受信信号の位相回転量を補正する工
程と、を具備することを特徴とする受信信号の位相回転
量補正方法。
【請求項１２】受信アンプの利得を制御する利得制御
手段から受信アンプの利得を得ることを特徴とする請求
項１１記載の受信信号の位相回転量補正方法。
【請求項１３】受信信号の位相制御量を、使用周波数
毎の各々利得対位相回転量特性に基づいて決定すること
を特徴とする請求項１１記載の受信信号の位相回転量補
正方法。
【請求項１４】受信信号の位相制御量を、受信アンプ
の温度毎の各々利得対位相回転量特性に基づいて決定す
ることを特徴とする請求項１１記載の受信信号の位相回
転量補正方法。
【請求項１５】受信信号の位相制御量を、使用周波数
及び受信アンプの温度毎に受信アンプの利得対位相回転
量特性に基づいて決定することを特徴とする請求項１１
記載の受信信号の位相回転量補正方法。
【請求項１６】受信信号の位相制御量を、予め記憶し
た２つの利得対位相回転量特性値から、それらの間に位
置する利得対位相回転量特性値を算出した値に基づいて
決定することを特徴とする請求項１１記載の受信信号の
位相回転量補正方法。
【請求項１７】経路長の違いによる受信信号の位相回
転量の差に基づき、決定した位相制御量を補正すること
を特徴とする請求項１１記載の受信信号の位相回転量補
正方法。
【請求項１８】アレーアンテナを構成する複数のアン
テナ素子と、前記各アンテナ素子に接続された、前記ア
ンテナ素子から出力された受信信号を増幅する受信アン
プと、受信アンプの利得対位相回転量特性に基づいて、
前記受信アンプの利得に対応する前記受信信号の位相制
御量を決定する位相制御量決定手段と、周波数のオフセ
ット制御情報に基づいて前記受信信号の位相回転量を補
正する位相回転量補正手段と、を具備することを特徴と
するアレーアンテナ受信装置。
【請求項１９】アレーアンテナを構成する複数のアン
テナ素子と、前記各アンテナ素子に接続された、前記ア
ンテナ素子から出力された受信信号を増幅する受信アン
プと、受信アンプの利得対位相回転量特性に基づいて、
前記受信アンプの利得に対応する前記受信信号の位相制
御量を決定する位相制御量決定手段と、前記決定した位
相制御量及び周波数オフセット信号に基づいて周波数オ
フセット補正値を出力する周波数オフセット制御手段
と、前記周波数オフセット補正値に従って前記受信信号
の位相回転量を補正する位相回転量補正手段と、を具備
することを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
【請求項２０】周波数オフセット制御手段は、位相回
転量積算値に対応する周波数オフセット補正値を保持す
るテーブルを具備し、決定した位相制御量及び周波数オ
フセットを積算して位相回転量積算値を算出し、次い
で、前記テーブルに従って前記算出した位相回転量積算
値に対応する周波数オフセット補正値を出力することを
特徴とする請求項１９記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項２１】アレーアンテナを構成する複数のアン
テナ素子から出力された受信信号を増幅する受信アンプ
の利得を得る工程と、前記受信アンプの利得対位相回転
量特性に基づいて、前記受信アンプの利得に対応する前
記受信信号の位相制御量を決定する工程と、前記決定し
た位相制御量及び周波数オフセット信号に基づいて周波
数オフセット補正値を出力する工程と、前記周波数オフ
セット補正値に従って前記受信信号の位相回転量を補正
する工程と、を具備することを特徴とする受信信号の位
相回転量補正方法。
【請求項２２】決定した位相制御量及び周波数オフセ
ット信号を積算して位相回転量積算値を算出し、次い
で、前記算出した位相回転量積算値に対応する周波数オ
フセット補正値を出力することを特徴とする請求項２１
記載の受信信号の位相回転量補正方法。