JPS63208306A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各素子アンテナに接続された移相器を制御
することにより、アレーアンテナの出力端での５ＩＮＲ
（（信号波〕対〔不要波＋内部雑音〕の比）の最大化を
図るアンテナ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は例えば電子通信学会技術研究報告、　ＡＰ−８
４−１０、ｐ、１７〜Ｐ、２４　、　　“位相のみを制
御した方向拘束アダプティブアレイ”鷹尾、菊間、上田
。

に示された従来のアンテナ装置の構成を示す図である。

図において、Ｅａ　１．Ｅａ　２．＝−、ＥａＮは素子
アンテナ、Ｐｓｉ、Ｐｓ２．・・・、ＰｓＮは移相器、
１は電力合成器、２は受信機、３は移相器制御装置、４
は制御プロセッサ、Ｃａ　１．　Ｃａ　２゜・・・、Ｃ
ａＮはカップラ、５は位相・振幅検知器である。

次に動作について説明する。素子アンテナＥａ１、Ｅａ
２．・・・、ＥａＮで受信された電波は、移相器ＰＳＩ
、ＰＳ２．・・・、ＰｓＮによって位相が変えられる。

次いで、各移相器の出力信号を電力合成器１で合成する
。この合成した信号を受信機２に伝送する。通常のビー
ム走査を行なう場合には、ビーム走査に必要な各移相器
の設定量を制御プロセッサ４が計算し、上記制御プロセ
ッサ４の演算結果に従って移相器制御装置３が各移相器
に初期の位相を設定してビーム走査を行なう。以上述べ
た動作は通常のフェーズドアレーアンテナの動作である
。

一方、不要電波やクラッタが存在する場合には、フェー
ズドアレーアンテナの出力端での５ＩＮＨの最大化を図
る必要がある。この時には、次の動作を行なう。上記移
相器で位相が変えられた電波はカップラＣａ　１．Ｃａ
　２．・・・、ＣａＮによって取り出され、位相・振幅
検知器５に伝送される。

るならば、位相・振幅検知器５の次段の制御プロセッサ
４は非線形最適化手法に基づいて次の関数値が最小とな
るように移相器の設定変化（ｔ（ｑｉ）を求める。

ｒ−Ｉ　Ｅ　Ｂ、ｅＪ１７１２＋　ｌΣ６４　、”ａ＝
ｅ”ｌ”　、、、　（１１）雲− 但し、（１）式において、ａｔはｉ番目の素子の希望波
到来方向の入射電界の振幅で既知であり、設定変化量ｑ
イ　は、各移相器の通常のビーム走査を行なうための初
期の位相設定量からの変化量を示す。

また、第１項は出力電力を示し、第２項は共和状態から
位相をｑ、だけ変化しても、主ビームのレベルが維持さ
れる拘束条件を示す。従って、設定変化量ｑ７について
＋１１式の最小値を求めることにより、主ビームのレベ
ルを維持し、不要波を除去するような設定変化量ｑ４が
求まる。

以上述べた動作は、上述の文献における方向拘束付出力
電力最小化法に基づくものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので
、この動作前の各入力信号Ｍ　ｌ　＋　Ｅ２　。

・・・５　Ｅ９はベクトル的に第８図に示すように、ま
た位相変化量ｑ７を与えた後の各入力信号丸ｅＪｐ、　
。

Ｊ６ｊｆｈ、・・・＋　Ｅ、Ｊｅ”’はベクトル的に第
９図に示すようになる。又、動作時のアンテナの放射パ
ターンを第１０図に示し、図中実線は零点形成パターン
を、破線は初期パターンを示している。第１１図には第
１０図で示した放射パターン中の零（ナル；Ｎｕｌｌ）
点形成角度の周辺を拡大したものを示す。ただし、第１
０図は設定位相として５ビツトの量子化位相を与えたも
のである。第１１図において、矢印ａは形成された零点
の角度を、矢印すは不要波が実際に到来する角度を示し
ているが、本来、不要波の受信電力の最小化を図るため
には、各入力信号を用いた演算によって得られる零点は
、実際に不要波が到来する角度に形成されなければなら
ない。しかし、第１０図のように、演算で求められた設
定位相量ｑ７を量子化した場合、移相器に与える設定位
相量が粗くなる。従って、第１１図に示されるように、
演算によって得られた零点の形成角度と不要波が実際に
到来する角度とが一致しないため５ＩＮＲが劣化すると
いう問題が生じる。従って、先に示した文献では、設定
変化Ｍｑ２を量子化した場合、良好な５ＩＮＲを得るた
めには、７〜８ビツトの移相器が必要であると結論して
いるが、現状のシステムでは、移相器や移相器制御部の
実現性や経済性の点から、５ビット程度の移相器が実用
されている。従って、少ないビット数でも良好な５ＩＮ
Ｒが得られるようにする必要がある。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、広いナルの角度幅が得られるとともに、移相
器の設定変化量を量子化した場合、少ないビット数で良
好に動作できるアンテナ装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るアンテナ装置は、各素子アンテナに接続
された移相器を制御して５ＩＮＲの最大化を図るように
したものにおいて、各入力信号の位相に所定のバイアス
位相を加えた擬似信号を得るとともに、上記各入力信号
及び擬似信号の両信号の位相・振幅を基に５ＩＮＲが最
大となるような上記移相器に与える設定位相を計算する
計算手段を設け、広いナルの角度幅を得るとともに移相
器の設定変化量を量子化した場合でも良好な５ＩＮＲが
得られるようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるアンテナ装置は、演算プロセッサによ
り位相・振幅検知器が得た各入力信号の位相にバイアス
位相を加えて擬似信号を作成し、この擬似信号と上記各
入力信号とにより演算処理を行うから、広いナル角度幅
を得るとともに移相器の設定変化量を量子化した場合で
も良好な５ｒＮＲを得ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図において、第７図と同一符号は同一のものを示し
、６は演算プロセッサである。

このように構成されてなる本実施例装置を第３図のフロ
ーチャートに従って説明する。ここで、カップラＣａ　
１．Ｃａ　２．・・・、ＣａＮにより取り出された各入
力信号をそれぞれＥｌ、Ｅ２．・・・。

ｉＮとする。各入力信号ｉ、、Ｅ２．・・・、　　丘、
は位相・振幅検知器５に伝送され（第３図ステップ１０
）、次いで演算プロセッサ６により、この各入力信号に
対してΔφ、Ｈ（＋＝１〜Ｎ）なるバイー−゛　　　　
　　　信号は以下に示す通りである。

Ｅ、、Ｅ、、・・・、ＥＮ　　　　　　　　・・・（２
）ｉ、ｃｊΔｄｌ、　Ｅ２ｅ”〆”　＋　”’　＋　Ｅ
ｕｅ”〆Ｎ　　　　−ｆ３１Ｅ、ｅ−””＋Ｅｉｅ−”
”＋”’、Ｍ、ｅ−ｊ６Ｐ’ｖ・・−（４１この場合の
各信号ヘクトルの様子を第２図に示す。

ここで±Δφ２は、例えば素子間隔ｄのリニアアレーな
らば次式で表わされる。

政 ″φ・−■司（１−１）・ｉｎ″″（Ｘ　）−（５）但
し、λ：波長 ｄ：素子間隔 α：ナル角度幅から決定される定数 このような±Δφノのバイアス位相を与えることにより
、不要波到来角度に隣接する角度に、仮想的に不要波が
到来したことを演算プロセッサ６に示したことになり、
演算プロセッサ６は、不要波到来角度と隣接する角度に
おいて、複数の零点を形成する演算を行う。よって広い
ナル角度幅が得られ、各入力信号の検知時の誤差や移相
器の設定誤差がある場合にも最小限の不要波受信電力を
得ることができ、良好な５ＩＮＲが得られる。

つまり、演算プロセッサ６は、ステップ１２において以
下に示ず評価関数ｆの移相器の設定変化量ｑ、について
の最小値を求める演算を、最急降下法等の非線形最適化
手法によって行なう。

・・・（６） 但し、ａ２　はｉ番目の素子の入射電界の振幅を表わす （６）式の第１項、第２項、第３項は、それぞれ（２）
式。

（３）式、（４）式に示した信号の合成の最小値を求め
る項であり、第４項は信号波を保護するための項である
。

このようにして得られた演算プロセッサ６の演算結果は
制御プロセッサ４を介して移相器制御装置３を制御しく
第３図中、図示せず）、この移相器制御装置３は各移相
器を制御する（ステップ１３）。従って本実施例装置に
よれば、各入力信号にバイアス位相を与えることにより
広いナル角度幅が得られる。

第４図は、３０個の素子アンテナを直線状に半波長間隔
で配列し、−３０ｄＢの振幅分布を与えたリニアアレー
アンテナにおいて、本アンテナ装置を用い、−１４°方
向から不要波が到来したことを想定した場合のシミュレ
ーション計算の結果得られた放射パターンである。

また第５図は、上記計算モデルにおいて演算プロセッサ
が演算したｑｊ、を示したものである。この図に示すよ
うに、励振位相を５ビツトの量子化を行なった場合、従
来の方式ではビ・ノドが変化せず、演算を行っても放射
パターンに何ら変化が表われてこないが、本アンテナ装
置では、５ビットの量子化を行なった場合にもビットの
変化が生じ、放射パターンが変化する。即ち第６図は、
上記計算モデルにおいて制御プロセッサが演算した励振
位相を５ビツトに量子化した場合のシミュレーション計
算の結果得られた放射パターンであり、広いナル角度幅
が得られている。

［発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、位相・振幅検知器が得
た各入力信号の位相にバイアス位相を加えて擬似信号を
得、この擬似信号と上記各入力信号の両信号に基いて演
算処理するようにしたので、広いナル角度幅が得られる
とともに、移相器の設定変化量を量子化した場合でも良
好な５ＩＮＲを得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるアンテナ装置の構成
を示す図、第２図は各入力信号ベクトルと該各人力信号
にバイアスを与えた時の各入力信号ベクトルを示す図、
第３図は本アンテナ装置の制御フローチャートを示す図
、第４図は本アンテナ装置による放射パターンを示す図
、第５図は従来例との励振位相の比較を示す図、第６図
は本アンテナ装置においてディジタル移相器を用いた場
合の放射パターンを示す図、第７図は従来例を示す図、
第８図は通常のビーム走査位相を与えた場合の各入力信
号ベクトルを示す図、第９図は励振位相を与えた場合の
各入力信号ベクトルを示す図、第１０図は従来の装置に
よる放射パターンを示す図、第１１図は第１０図で示し
た放射パターン中の零点形成角度の周辺を拡大した図で
ある。 Ｅａ　１．Ｅａ　２．−、ＥａＮ−素子アンテナ、Ｐｓ
ｌ、Ｐｓ２．・・・、ＰｓＮ・・・受信機、３・・・移
相器制御装置、４・・・制御プロセッサ、５・・・位相
・振幅検知器、６・・・演算プロセッサ。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ個（Ｎ≧２）の素子アンテナと、 これらの各素子アンテナに接続された移相器と、該各移
   相器の出力信号を合成する電力合成器と、上記移相器の
   設定量を制御する移相器制御装置と、 上記各移相器と電力合成器との間で信号Ｓ＿１〜Ｓ＿Ｎ
   を取り出すカップラと、 上記各入力信号を受信する位相・振幅検知器と、該位相
   ・振幅検知器で検出された各入力信号Ｓ＿１〜Ｓ＿Ｎの
   位相に所定のバイアス位相を加えた擬似信号Ｓ＿α＿１
   〜Ｓ＿α＿Ｎを生成するとともに、上記各入力信号Ｓ＿
   １〜Ｓ＿Ｎ及び擬似信号Ｓ＿α＿１〜Ｓ＿α＿Ｎの両信
   号の位相・振幅を基に（信号波）対（不要波＋内部雑音
   ）の比が最大となるよう上記移相器に与える設定位相を
   計算する計算手段とを備えたことを特徴とするアンテナ
   装置。