WO2020202256A1 - アンテナ装置、レーダ装置及び通信装置 - Google Patents

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WO2020202256A1
WO2020202256A1 PCT/JP2019/014010 JP2019014010W WO2020202256A1 WO 2020202256 A1 WO2020202256 A1 WO 2020202256A1 JP 2019014010 W JP2019014010 W JP 2019014010W WO 2020202256 A1 WO2020202256 A1 WO 2020202256A1
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WO
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signal
frequency
signals
unit
antenna device
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PCT/JP2019/014010
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English (en)
French (fr)
Inventor
侑 栗山
紀平　一成
深沢　徹
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device, a radar device, and a communication device that form a beam signal.
  • Patent Document 1 discloses a wireless receiving device capable of A / D conversion of a multiple carrier signal by one analog-to-digital (hereinafter referred to as "A / D") conversion means.
  • the wireless receiving device disclosed in Patent Document 1 below includes a plurality of analog processing means and an addition means in order to enable A / D conversion of a multiple carrier signal by one A / D conversion means. I have.
  • the plurality of analog processing means described in Patent Document 1 converts the frequencies of the respective signals so that the respective signals received by the plurality of antennas have different center frequencies from each other.
  • the adding means described in Patent Document 1 adds the respective signals output from the plurality of analog processing means and outputs the added signal to the A / D conversion means.
  • Each signal output from the plurality of analog processing means described in Patent Document 1 covers not only the frequency band including the signal component but also the frequency lower than the frequency band to the frequency higher than the frequency band. It contains a noise component (see FIG. 6). Therefore, the adding means described in Patent Document 1 adds the respective signals output from the plurality of analog processing means, so that the frequency band of each signal is originally included in each signal. Not only the existing noise component but also the noise component contained in the other added signals will be superimposed (see FIG. 9). Therefore, there is a problem that the signal-to-noise power ratio of the output signal of each analog processing means included in the added signal deteriorates.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain an antenna device, a radar device, and a communication device capable of preventing deterioration of the signal-to-noise power ratio.
  • the antenna device converts the frequencies of the plurality of element antennas that receive the signals and the frequencies of the respective signals so that the frequency bands including the signal components of the respective signals received by the plurality of element antennas do not overlap each other. Then, the signal components included in the frequency band of each signal are extracted from the frequency converter that outputs each signal whose frequency bands do not overlap each other and the signals output from the frequency converter. Then, the extracted signal components are combined with each other, and the signal synthesis unit that outputs the combined signal of each signal component and the combined signal output from the signal synthesis unit are converted from an analog signal to a digital signal and digitalized.
  • An analog-digital converter that outputs a signal and a digital signal output from the analog-digital converter are separated into signals corresponding to the respective signals received by a plurality of element antennas, and the separated signals are used. It is provided with a beam forming portion for forming a beam signal.
  • the signal components included in the frequency band of each signal are extracted from the respective signals output from the frequency conversion unit, and the extracted signal components are synthesized with each other and respectively.
  • the antenna device is configured to include a signal synthesizer that outputs a composite signal of the signal components of. Therefore, the antenna device according to the present invention can prevent deterioration of the signal-to-noise power ratio.
  • FIG. 1A is a configuration diagram showing a radar device including the antenna device 1 according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a configuration diagram showing a communication device including the antenna device 1 according to the first embodiment.
  • It is a block diagram which shows the antenna device 1 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a hardware block diagram which shows the hardware of the beam forming part 18 in the antenna device 1.
  • 6 is a hardware configuration diagram of a computer when the beam forming unit 18 is realized by software, firmware, or the like. It is a flowchart which shows the processing procedure of the beam forming part 18. It is explanatory drawing which shows the received signal of the system # 1 to # 4 output from the frequency conversion processing unit 13-1 to 13-4.
  • FIG. 1A is a configuration diagram showing a radar device including the antenna device 1 according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a configuration diagram showing a communication device including the antenna device 1 according to the first embodiment.
  • the antenna device 1 forms a beam signal by using the respective signals received by the plurality of element antennas 11-1 to 11-K.
  • K is an integer greater than or equal to 2.
  • the signal processing device 2 performs radar processing or the like for detecting a target by using the beam signal formed by the antenna device 1.
  • the signal processing device 3 performs a process of decoding information contained in the beam signal formed by the antenna device 1.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the antenna device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a hardware configuration diagram showing the hardware of the beam forming unit 18 in the antenna device 1.
  • the LNA12-k amplifies the signal received by the element antenna 11-k, and outputs the amplified signal to the frequency conversion processing unit 13-k of the frequency conversion unit 13.
  • LNA Low Noise Amplifier
  • the frequency conversion unit 13 includes frequency conversion processing units 13-1 to 13-K.
  • the frequency conversion unit 13 converts the frequencies of the respective signals so that the frequency bands including the signal components of the respective signals amplified by LNA12-1 to 12-K do not overlap each other, and the frequency bands of the respective signals overlap each other.
  • Each signal that does not exist is output to the signal synthesizer 14.
  • Frequency conversion processing unit 13-k for example, using a mixer, such that the center frequency of the amplified signal output from the LNA 12-k is f k, the signal after amplification outputted from LNA 12-k converts the frequency, center frequency and outputs the signal f k to the filter unit 15-k.
  • the frequency band of a signal having a center frequency of f 1 , the frequency band of a signal having a center frequency of f 2 , and the frequency band of a signal having a center frequency of f K do not overlap each other.
  • the signal synthesis unit 14 includes filter units 15-1 to 15-K and a signal synthesis processing unit 16.
  • the signal synthesis unit 14 extracts signal components included in the frequency band of each signal from the respective signals output from the frequency conversion unit 13, and synthesizes the extracted signal components with each other. Generates a composite signal of each signal component.
  • the signal synthesizer 14 outputs the generated composite signal to an analog-digital converter (hereinafter, referred to as “A / D converter”) 17.
  • a / D converter analog-digital converter
  • the filter unit 15-k is included in the frequency band of the signal of the center frequency fk output from the frequency conversion processing unit 13-k using a bandpass filter (hereinafter referred to as "BPF (Band Pass Filter)").
  • BPF Band Pass Filter
  • the signal component is extracted, and the extracted signal component is output to the signal synthesis processing unit 16.
  • the signal synthesis processing unit 16 synthesizes each signal component extracted by the filter units 15-1 to 15-K with each other to generate a combined signal of each signal component, and the combined signal is converted into an A / D converter 17. Output to.
  • the A / D converter 17 converts the composite signal output from the signal synthesis unit 14 from an analog signal to a digital signal, and outputs the digital signal to the beam forming unit 18.
  • the beam forming unit 18 includes a signal separating unit 19 and a beam forming processing unit 20.
  • the beam forming unit 18 separates the digital signal output from the A / D converter 17 into signals corresponding to the respective signals received by the element antennas 11-1 to 11-K, and separates the separated signals. Is used to form a beam signal.
  • the signal separation unit 19 is realized by, for example, the signal separation circuit 31 shown in FIG.
  • the signal separation unit 19 separates the digital signal output from the A / D converter 17 into signals corresponding to the respective signals received by the element antennas 11-1 to 11-K, and separates the separated signals. Output to the beam forming processing unit 20.
  • the beam forming processing unit 20 is realized by, for example, the beam forming processing circuit 32 shown in FIG.
  • the beam forming processing unit 20 forms beam signals # 1 to # M by using the respective signals separated by the signal separating unit 19, and the beam signals # 1 to # M are combined with the signal processing device 2 or the signal processing device 3.
  • Output to. M is an integer greater than or equal to 2.
  • each of the signal separation unit 19 and the beam formation processing unit 20, which are the components of the beam forming unit 18, is realized by dedicated hardware as shown in FIG. That is, it is assumed that the beam forming unit 18 is realized by the signal separation circuit 31 and the beam forming processing circuit 32.
  • each of the signal separation circuit 31 and the beam formation processing circuit 32 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable). Gate Array) or a combination of these is applicable.
  • the components of the beam forming unit 18 are not limited to those realized by dedicated hardware, and the beam forming unit 18 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. It is also good.
  • the software or firmware is stored as a program in the memory of the computer.
  • a computer means hardware that executes a program, and corresponds to, for example, a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, a computing device, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • FIG. 4 is a hardware configuration diagram of a computer when the beam forming unit 18 is realized by software, firmware, or the like.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the beam forming unit 18.
  • FIG. 3 shows an example in which each of the components of the beam forming unit 18 is realized by dedicated hardware
  • FIG. 4 shows an example in which the beam forming unit 18 is realized by software, firmware, or the like. ..
  • this is only an example, and some components in the beam forming unit 18 may be realized by dedicated hardware, and the remaining components may be realized by software, firmware, or the like.
  • K 4.
  • the frequency conversion unit 13 receives the received signal after amplification from LNA12-1 to 12-K, as shown in FIG. 6, the frequency conversion unit 13 receives the frequency of each received signal so that the frequency bands of the received signals do not overlap each other. To convert. Specifically, the frequency conversion processing unit 13-k receives the system # k so that the center frequency of the received signal of the system #k, which is the amplified received signal output from the LNA12- k , becomes fk. Convert the frequency of the signal.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing reception signals of systems # 1 to # 4 output from frequency conversion processing units 13-1 to 13-4.
  • the received signals of the systems # 1 to # 4 include not only the frequency band containing the signal component but also the noise component from the frequency lower than the frequency band to the frequency higher than the frequency band.
  • the frequency conversion processing unit 13-k outputs a received signal having a center frequency of f k to the filter unit 15-k.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the received signals of the systems # 1 to # 4 from which the signal components have been extracted by the filter units 15-1 to 15-4.
  • the frequency bands of the received signals of the systems # 1 to # 4 from which the signal components are extracted by the filter units 15-1 to 15-4 include noise components.
  • the noise component included in the band other than the frequency band of the received signal of the system #k is suppressed by the filter unit 15-k.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a composite signal output from the signal synthesis processing unit 16.
  • the signal synthesis unit 14 includes filter units 15-1 to 15-K and a signal synthesis processing unit 16. Similar to the wireless receiver disclosed in Patent Document 1, when the signal synthesis unit 14 does not include the filter units 15-1 to 15-K but includes only the signal synthesis processing unit 16, signal synthesis is performed.
  • the combined signal output from the unit 14 to the A / D converter 17 is as shown in FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a composite signal output from the signal synthesis unit 14 including only the signal synthesis processing unit 16.
  • the signal synthesis processing unit 16 of the systems # 1 to # 4 output from the frequency conversion processing units 13-1 to 13-4.
  • the frequency band of the received signal of the system # 1 includes the noise component of the received signal of the system # 1, but the system # 2 to It does not contain the noise component of the received signal of # 4.
  • the frequency band of the received signal of the system # 1 includes the noise component of the received signal of the systems # 2 to # 4 in addition to the noise component of the received signal of the system # 1. .. Therefore, the signal-to-noise ratio of the received signal of system # 1 included in the composite signal shown in FIG. 8 is compared with the signal-to-noise power ratio of the received signal of system # 1 included in the composite signal shown in FIG. The power ratio is improving. Similarly, the signal-to-noise power ratio of the received signals of the systems # 2 to # 4 included in the composite signal shown in FIG. 8 is also improved.
  • the A / D converter 17 When the A / D converter 17 receives the combined signal from the signal combining unit 14, it converts the combined signal from an analog signal to a digital signal and outputs the digital signal to the signal separating unit 19 of the beam forming unit 18.
  • the beam forming unit 18 receives the digital signal from the A / D converter 17, the beam forming unit 18 separates the digital signal into signals corresponding to the respective signals received by the element antennas 11-1 to 11-K, and the separated signals are separated from each other.
  • a beam signal is formed using the signal of.
  • the processing content of the beam forming unit 18 will be specifically described.
  • the signal separation unit 19 When the signal separation unit 19 receives the digital signal from the A / D converter 17, for example, the digital signal is converted into a signal in the frequency domain by performing an FFT (Fast Fourier Transform) (step ST1 in FIG. 5). ). Signal separator 19, a signal corresponding to the signal in the frequency domain to the reception signal of the system # 1, the center frequency extracts a signal of f 1, as a signal corresponding to the received signal of the system # 2 from the signal of the frequency domain , A signal having a center frequency of f 2 is extracted (step ST2 in FIG. 5).
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the signal separating unit 19 a signal corresponding to the received signal of the system # 3 from the signal of the frequency domain, the center frequency extracts a signal of f 3, corresponding to the received signal of the system # 4 from the signal of the frequency domain as a signal, center frequency and extracts a signal f 4 (step ST2 of FIG. 5).
  • the signal separation unit 19 includes a signal corresponding to the received signal of the system # 1, a signal corresponding to the received signal of the system # 2, a signal corresponding to the received signal of the system # 3, and a signal corresponding to the received signal of the system # 4. Each is output to the beam forming processing unit 20.
  • the beam forming processing unit 20 uses the signal corresponding to the received signal of the system # 1 to the system # 4, for example.
  • DBF Digital Beamforming
  • M beam signals # 1 to # M are formed (step ST3 in FIG. 5).
  • the beam forming processing unit 20 outputs the formed beam signals # 1 to # M to the signal processing device 2 or the signal processing device 3.
  • the signal processing device 2 performs radar processing or the like for detecting a target by using the beam signals # 1 to # M.
  • the signal processing device 3 When the signal processing device 3 receives the beam signals # 1 to # M from the beam forming processing unit 20, it performs a process of decoding the information contained in the beam signals # 1 to # M and the like. Since the radar process for detecting the target and the process itself for decoding the information are known techniques, detailed description thereof will be omitted.
  • the signal separation unit 19 outputs a signal corresponding to the received signals of the systems # 1 to the system # 4 extracted from the signals in the frequency domain to the beam forming processing unit 20.
  • the signal separation unit 19 reverse-FFTs each of the signals corresponding to the received signals of the systems # 1 to the system # 4 extracted from the signals in the frequency domain, so that the systems # 1 to the system # 4
  • Each of the signals corresponding to the received signal of # 4 is converted into a signal in the time domain.
  • the signal separation unit 19 may output the signal of each time domain to the beam forming processing unit 20.
  • the beam forming processing unit 20 forms M beam signals # 1 to # M by, for example, performing a known DBF processing using the signals in each time domain.
  • the signal separation unit 19 converts the digital signal into a signal in the frequency domain by FFTing the digital signal, and corresponds to the received signal of the system # 1 to the system # 4 from the signal in the frequency domain.
  • the signal to be used is extracted.
  • the signal separation unit 19 may use a BPF or the like to extract each of the signals corresponding to the received signals of the system # 1 to the system # 4 from the digital signal.
  • the signal components included in the frequency band of each signal are extracted from the respective signals output from the frequency conversion unit 13, and the extracted signal components are combined with each other. Therefore, the antenna device 1 is configured to include a signal synthesis unit 14 that outputs a composite signal of each signal component. Therefore, the antenna device 1 can prevent the deterioration of the signal-to-noise power ratio that occurs in the wireless receiving device disclosed in Patent Document 1.
  • the signal synthesis unit 14 includes filter units 15-1 to 15-K and a signal synthesis processing unit 16.
  • the antenna device 1 in which the signal synthesis unit 14 includes the multiplexer 50 will be described.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing the antenna device 1 according to the second embodiment.
  • the signal synthesis unit 14 includes a multiplexer 50.
  • the multiplexer 50 extracts signal components included in the frequency band of each signal from the respective signals output from the frequency conversion unit 13, synthesizes the extracted signal components with each other, and sets each of the extracted signal components. Generates a composite signal of signal components.
  • the multiplexer 50 outputs the generated composite signal to the A / D converter 17.
  • the operation of the antenna device 1 shown in FIG. 10 will be described. Since the components other than the multiplexer 50 are the same as those of the antenna device 1 shown in FIG. 2, only the operation of the multiplexer 50 will be described here.
  • the multiplexer 50 When the multiplexer 50 receives a received signal having a center frequency of f 1 from the frequency conversion processing unit 13-1, the multiplexer 50 suppresses noise components contained in a band other than the frequency band of the received signal having a center frequency of f 1 . center frequency to retain the signal component included in the frequency band of the received signal f 1.
  • the multiplexer 50 receives a received signal having a center frequency of f 2 from the frequency conversion processing unit 13-2, the multiplexer 50 suppresses noise components contained in a band other than the frequency band of the received signal having a center frequency of f 2 . It retains the signal components included in the frequency band of the received signal whose center frequency is f 2 .
  • the multiplexer 50 When the multiplexer 50 receives a received signal having a center frequency of f 3 from the frequency conversion processing unit 13-3, the multiplexer 50 suppresses noise components contained in a band other than the frequency band of the received signal having a center frequency of f 3 . center frequency to retain the signal component included in the frequency band of the received signal f 3.
  • Multiplexer 50 when the center frequency from the frequency conversion processing unit 13-4 receives a reception signal f 4, by suppressing the noise component center frequency is included in the band other than the frequency band of the received signal f 4, center frequency to retain the signal component included in the frequency band of the received signal f 4.
  • the multiplexer 50 holds a signal component of a received signal having a center frequency of f 1 , a signal component of a received signal having a held center frequency of f 2 , and a signal component of a received signal having a held center frequency of f 3. the center frequency by combining together a signal component of the received signals f 4, to generate a composite signal of the respective signal components.
  • the multiplexer 50 outputs the generated composite signal to the A / D converter 17.
  • the antenna device 1 shown in FIG. 10 is configured so that the signal synthesis unit 14 includes the multiplexer 50. Therefore, the antenna device 1 shown in FIG. 10 can prevent deterioration of the signal-to-noise power ratio, similarly to the antenna device 1 shown in FIG. Further, the antenna device 1 shown in FIG. 10 can simplify the configuration of the signal synthesis unit 14 as compared with the antenna device 1 shown in FIG.
  • Embodiment 3 In the third embodiment, the antenna device 1 including a plurality of sub-array antennas 61-1 to 61-N will be described. N is an integer of 2 or more.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing the antenna device 1 according to the third embodiment.
  • the sub-array antennas 61-1 to 61-N include element antennas 11-1 to 11-K, a frequency conversion unit 13, and a signal synthesis unit 14.
  • the signal synthesis unit 14 of the sub-array antennas 61-1 to 61-N includes a filter unit 15-1 to 15-K and a signal synthesis processing unit 16.
  • the signal synthesis unit 14 of the sub-array antennas 61-1 to 61-N may include the multiplexer 50 shown in FIG.
  • the antenna device 1 shown in FIG. 11 includes A / D converters 17-1 to 17-N for the number of sub-array antennas 61-1 to 61-N.
  • the beam forming unit 62 includes a signal separating unit 19-1 to 19-N and a beam forming processing unit 63.
  • the beam forming unit 62 receives the respective digital signals output from the A / D converters 17-1 to 17-N by the element antennas 11-1 to 11-K of the sub-array antennas 61-1 to 61-N. Separate into the signals corresponding to each signal.
  • the beam forming unit 62 forms beam signals # 1 to # M by using the separated signals.
  • the signal separation unit 19-n is realized by, for example, the signal separation circuit 31 shown in FIG.
  • the signal separation unit 19-n uses the digital signal output from the A / D converter 17-n as a signal corresponding to each signal received by the element antennas 11-1 to 11-K of the sub-array antenna 61-n. Separate into.
  • the signal separation unit 19-n outputs each separated signal to the beam forming processing unit 63.
  • the beam forming processing unit 63 is realized by, for example, the beam forming processing circuit 32 shown in FIG.
  • the beam forming processing unit 63 forms beam signals # 1 to # M by using the respective signals separated by the signal separating units 19-1 to 19-N, and the beam signals # 1 to # M are signal processing devices. Output to 2 or the signal processing device 3.
  • each of the signal separation units 19-1 to 19-N and the beam formation processing unit 63 which are the components of the beam forming unit 62, is realized by dedicated hardware as shown in FIG. are doing. That is, it is assumed that the beam forming unit 62 is realized by the signal separation circuit 31 and the beam forming processing circuit 32.
  • the components of the beam forming unit 62 are not limited to those realized by dedicated hardware, and the beam forming unit 62 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. It is also good.
  • the beam forming unit 62 is realized by software, firmware, or the like, a program for causing a computer to execute the processing procedures of the signal separating units 19-1 to 19-N and the beam forming processing unit 63 is a memory 41 shown in FIG. Stored in. Then, the processor 42 shown in FIG. 4 of the computer executes the program stored in the memory 41.
  • the operation of the antenna device 1 shown in FIG. 11 will be described.
  • the operation of the element antennas 11-1 to 11-K, LNA12-1 to 12-K, the frequency conversion unit 13, and the signal synthesis unit 14 included in the sub-array antennas 61-1 to 61-N is the antenna device shown in FIG. Since it is the same as 1, the description thereof will be omitted.
  • the A / D converter converts the combined signal from an analog signal to a digital signal.
  • the digital signal is output to the signal separation unit 19-n of the beam forming unit 62.
  • the signal separation unit 19-n of the beam forming unit 62 may, for example, FFT the digital signal in the same manner as the signal separation unit 19 shown in FIG. Converts a digital signal to a signal in the frequency domain. Similar to the signal separation unit 19 shown in FIG. 2, the signal separation unit 19-n converts the signals in the frequency domain into the respective signals received by the element antennas 11-1 to 11-K of the sub-array antenna 61-n. Separate into corresponding signals. The signal separation unit 19-n outputs each separated signal to the beam forming processing unit 63.
  • the beam forming processing unit 63 forms beam signals # 1 to # M by, for example, performing DBF processing using the respective signals separated by the signal separating units 19-1 to 19-N, and forms a beam.
  • the signals # 1 to # M are output to the signal processing device 2 or the signal processing device 3.
  • the antenna device 1 includes sub-array antennas 61-1 to 61-K having element antennas 11-1 to 11-K, LNA12-1 to 12-K, a frequency conversion unit 13, and a signal synthesis unit 14. It has an N. Further, the antenna device 1 includes A / D converters 17-1 to 17-N for the number of sub-array antennas 61-1 to 61-N. Then, the beam forming unit 62 transmits each digital signal output from the A / D converters 17-1 to 17-N by the element antennas 11-1 to 11-K of the sub-array antennas 61-1 to 61-N.
  • the antenna device 1 shown in FIG. 11 was configured so as to be separated into signals corresponding to the received signals and to form beam signals # 1 to # M by using the separated signals. Therefore, the antenna device 1 shown in FIG. 11 can prevent deterioration of the signal-to-noise power ratio, similarly to the antenna device 1 shown in FIGS. 2 and 10. Further, the antenna device 1 shown in FIG. 11 can realize a larger-scale array antenna than the antenna device 1 shown in FIGS. 2 and 10.
  • the filter unit 15-k uses the BPF and the signal component included in the frequency band of the signal of the center frequency fk output from the frequency conversion processing unit 13-k. Is being extracted.
  • the filter unit 15-k is a high-pass filter (hereinafter, referred to as "HPF (High Pass Filter)”), a low-pass filter (hereinafter, referred to as "LPF (Low Pass Filter)”), or a BPF.
  • HPF High Pass Filter
  • LPF Low Pass Filter
  • the configuration of the antenna device of the fourth embodiment is the same as the configuration of the embodiment of any one of the first embodiment and the third embodiment, and the configuration diagram showing the antenna device of the fourth embodiment is, for example, , FIG. 2 or FIG.
  • the received signal having the highest center frequency is the frequency. center frequency output from the conversion processing unit 13-1 and a receiving signal f 1.
  • the received signal having the lowest center frequency is the center output from the frequency conversion processing unit 13-4. frequency is assumed to be received signal f 4.
  • the filter unit 15-1 for extracting the signal component included in the frequency band of the received signal of the system # 1 output from the frequency conversion processing unit 13-1 is shown in FIG.
  • HPF is used.
  • the filter unit 15-4 for extracting the signal component included in the frequency band of the received signal of the system # 4 output from the frequency conversion processing unit 13-4 uses an LPF.
  • each of the filter units 15-3 for extracting the signal component included in the frequency band of the received signal of # 3 uses a BPF.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the types of filters used by the filter units 15-1 to 15-4 and the pass band.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing a composite signal output from the signal synthesis processing unit 16.
  • the frequency band of the received signal of the system # 1 includes the noise component of the received signal of the system # 1, but the system # 2 to It does not contain the noise component of the received signal of # 4. Therefore, the signal-to-noise ratio of the received signal of system # 1 included in the composite signal shown in FIG. 13 is compared with the signal-to-noise power ratio of the received signal of system # 1 included in the composite signal shown in FIG. The power ratio is improving. Similarly, the signal-to-noise power ratio of the received signals of the systems # 2 to # 4 included in the composite signal shown in FIG. 13 is also improved.
  • the plurality of filter units 15-1 to 15-4 among the signals output from the frequency conversion unit 13, the signals having the highest center frequency are included in the frequency band.
  • HPF is used as the filter unit 15-1 for extracting the signal component.
  • the plurality of filter units 15-1 to 15-4 among the signals output from the frequency conversion unit 13, the signal components included in the frequency band of the signal having the lowest center frequency are extracted.
  • LPF is used for the filter unit 15-4. Then, each of the filter unit 15-2 and the filter unit 15-4 configures the antenna device 1 so as to use the BPF.
  • the deterioration of the signal-to-noise power ratio can be prevented and the filter units 15-1 to 15-4 can be prevented from being deteriorated as in the case where each of the filter units 15-1 to 15-4 uses the BPF.
  • the signal synthesis unit 14 can be made smaller than the case where each of the above uses the BPF.
  • Embodiment 5 In the antenna device shown in FIGS. 2 and 11, the filter unit 15-k uses the BPF and the signal component included in the frequency band of the signal of the center frequency fk output from the frequency conversion processing unit 13-k. Is being extracted. In the fifth embodiment, an antenna device in which the filter unit 15-k uses an HPF or an LPF will be described.
  • the configuration of the antenna device of the fifth embodiment is the same as the configuration of the embodiment of any one of the first embodiment and the third embodiment, and the configuration diagram showing the antenna device of the fifth embodiment is, for example, , FIG. 2 or FIG.
  • K 4 will be described for convenience of explanation.
  • average frequency at the center frequency f 1 to f 4 of the received signal of the system # 1 to system # 4 which is output from the frequency conversion processing unit 13-1 to 13-4 is located at f ave , F 1 > f 2 > f ave > f 3 > f 4 .
  • the antenna device extracts of the filter units 15-1 to 15-4, than the average frequency f ave, the signal component center frequency f 1 is included in the frequency band of high reception signal filter As shown in FIG. 14, the part 15-1 uses the HPF. Moreover, than the average frequency f ave, filter section 15-2 for extracting a signal component is the center frequency f 2 is included in the frequency band of high reception signal, as shown in FIG. 14 uses a HPF.
  • the antenna device extracts of the filter units 15-1 to 15-4, than the average frequency f ave, the signal component is the center frequency f 3 are included in the frequency band of the low received signal filter As shown in FIG. 14, LPF is used in parts 15-3.
  • filter section 15-4 for extracting a signal component center frequency f 4 is included in the frequency band of the low received signal, as shown in FIG. 14 uses a LPF.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the types of filters used by the filter units 15-1 to 15-4 and the pass band.
  • the HPF used by the filter unit 15-1 has a pass band through which the signal component of the received signal of the system # 1 output from the frequency conversion processing unit 13-1 is passed.
  • the HPF used by the filter unit 15-2 has a pass band through which the signal component of the received signal of the system # 2 output from the frequency conversion processing unit 13-2 is passed.
  • the LPF used by the filter unit 15-3 has a pass band through which the signal component of the received signal of the system # 3 output from the frequency conversion processing unit 13-3 is passed.
  • the LPF used by the filter unit 15-4 has a pass band through which the signal component of the received signal of the system # 4 output from the frequency conversion processing unit 13-4 is passed.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing a composite signal output from the signal synthesis processing unit 16.
  • the frequency band of the received signal of the system # 1 is the noise of the received signal of the system # 2 in addition to the noise component of the received signal of the system # 1.
  • the signal-to-noise ratio of the received signal of system # 1 included in the composite signal shown in FIG. 15 is compared with the signal-to-noise power ratio of the received signal of system # 1 included in the composite signal shown in FIG. The power ratio is improving.
  • the frequency band of the received signal of system # 4 includes the noise component of the received signal of system # 3 in addition to the noise component of the received signal of system # 4. It does not contain the noise component of the received signals of # 1 and # 2. Therefore, the signal-to-noise ratio of the received signal of system # 4 included in the composite signal shown in FIG. 15 is compared with the signal-to-noise power ratio of the received signal of system # 4 included in the composite signal shown in FIG. The power ratio is improving.
  • the frequency band of the received signal of system # 2 includes the noise component of the received signal of system # 2, but the noise of the received signal of system # 1, # 3, # 4. Contains no ingredients. Therefore, the signal-to-noise ratio of the received signal of system # 2 included in the composite signal shown in FIG. 15 is compared with the signal-to-noise power ratio of the received signal of system # 2 included in the composite signal shown in FIG. The power ratio is improving.
  • the frequency band of the received signal of system # 3 includes the noise component of the received signal of system # 3, but the noise of the received signal of system # 1, # 2, # 4. Contains no ingredients. Therefore, the signal-to-noise ratio of the received signal of system # 3 included in the composite signal shown in FIG. 15 is compared with the signal-to-noise power ratio of the received signal of system # 3 included in the composite signal shown in FIG. The power ratio is improving.
  • each pass band of the filter units 15-1 to 15-4 is a pass band as shown in FIG.
  • the HPF used by the filter units 15-1 and 15-2 for extracting the signal component of the received signal having a center frequency higher than the average frequency ave is a system as shown in FIG. It may have a pass band through which the signal component of the received signal of # 2 is passed.
  • the HPF used by the filter units 15-3 and 15-3 for extracting the signal component of the received signal whose center frequency is lower than the average frequency ave is the signal of the received signal of the system # 3. It may have a pass band through which the components pass.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing the types of filters used by the filter units 15-1 to 15-4 and the pass band.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram showing a composite signal output from the signal synthesis processing unit 16.
  • the frequency band of the received signal of system # 2 includes the noise component of the received signal of system # 2 as well as the received signal of system # 1. However, it does not contain the noise component of the received signals of the systems # 3 to # 4. Therefore, the signal-to-noise ratio of the received signal of system # 2 included in the composite signal shown in FIG. 17 is compared with the signal-to-noise power ratio of the received signal of system # 2 included in the composite signal shown in FIG. The power ratio is improving.
  • the frequency band of the received signal of system # 3 includes the noise component of the received signal of system # 4 in addition to the noise component of the received signal of system # 3.
  • the filter units 15-1 and 15-2 that extract the signal components included in the band use HPF to extract the signal components contained in the frequency band of the signal whose center frequency is lower than the average frequency.
  • Parts 15-3 and 15-4 configure the antenna device 1 so as to use the LPF. Therefore, in the antenna device 1, the deterioration of the signal-to-noise power ratio can be prevented and the filter units 15-1 to 15-4 can be prevented from being deteriorated as in the case where each of the filter units 15-1 to 15-4 uses the BPF.
  • the signal synthesis unit 14 can be made smaller than the case where each of the above uses the BPF.
  • the average frequency f ave is lower than the center frequencies f 1 and f 2 , and the average frequency f ave is higher than the center frequencies f 3 and f 4 .
  • the filter unit 15-2 may use any of the filters of HPF, BPF and LPF.
  • the present invention is suitable for antenna devices, radar devices and communication devices that form beam signals.

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Abstract

信号を受信する複数の素子アンテナ（１１－１）～（１１－Ｋ）と、複数の素子アンテナ（１１－１）～（１１－Ｋ）により受信されたそれぞれの信号の信号成分を含む周波数帯域が互いに重ならないように、それぞれの信号の周波数を変換し、互いの周波数帯域が重なっていないそれぞれの信号を出力する周波数変換部（１３）と、周波数変換部（１３）から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出したそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を出力する信号合成部（１４）と、信号合成部（１４）から出力された合成信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、デジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換器（１７）と、Ａ／Ｄ変換器（１７）から出力されたデジタル信号を、複数の素子アンテナ（１１－１）～（１１－Ｋ）により受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離し、分離したそれぞれの信号を用いて、ビーム信号を形成するビーム形成部（１８）とを備えるように、アンテナ装置（１）を構成した。

Description

アンテナ装置、レーダ装置及び通信装置
　この発明は、ビーム信号を形成するアンテナ装置、レーダ装置及び通信装置に関するものである。
　以下の特許文献１には、１つのアナログデジタル（以下、「Ａ／Ｄ」と称する）変換手段で、多重搬送波信号をＡ／ Ｄ変換できる無線受信装置が開示されている。
　以下の特許文献１に開示されている無線受信装置は、１つのＡ／Ｄ変換手段で、多重搬送波信号をＡ／ Ｄ変換できるようにするために、複数のアナログ処理手段と、加算手段とを備えている。
　特許文献１に記載されている複数のアナログ処理手段は、複数のアンテナにより受信されたそれぞれの信号が、互いに異なる中心周波数を持つように、それぞれの信号の周波数を変換している。
　特許文献１に記載されている加算手段は、複数のアナログ処理手段から出力されたそれぞれの信号を加算して、加算信号をＡ／Ｄ変換手段に出力している。
特開２００５－２６０７２０号公報
　特許文献１に記載されている複数のアナログ処理手段から出力されたそれぞれの信号は、信号成分を含む周波数帯域だけでなく、当該周波数帯域よりも低い周波数から、当該周波数帯域よりも高い周波数に亘って雑音成分を含んでいる（図６を参照）。
　したがって、特許文献１に記載されている加算手段が、複数のアナログ処理手段から出力されたそれぞれの信号を加算することで、それぞれの信号の周波数帯域には、元々、それぞれの信号に含まれている雑音成分だけでなく、加算された他の信号に含まれている雑音成分も重畳されることになる（図９を参照）。
　よって、加算信号に含まれている、それぞれのアナログ処理手段の出力信号についての信号対雑音電力比が劣化してしまうという課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、信号対雑音電力比の劣化を防ぐことができるアンテナ装置、レーダ装置及び通信装置を得ることを目的とする。
　この発明に係るアンテナ装置は、信号を受信する複数の素子アンテナと、複数の素子アンテナにより受信されたそれぞれの信号の信号成分を含む周波数帯域が互いに重ならないように、それぞれの信号の周波数を変換し、互いの周波数帯域が重なっていないそれぞれの信号を出力する周波数変換部と、周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出したそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を出力する信号合成部と、信号合成部から出力された合成信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、デジタル信号を出力するアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器から出力されたデジタル信号を、複数の素子アンテナにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離し、分離したそれぞれの信号を用いて、ビーム信号を形成するビーム形成部とを備えるようにしたものである。
　この発明によれば、周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出したそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を出力する信号合成部を備えるように、アンテナ装置を構成した。したがって、この発明に係るアンテナ装置は、信号対雑音電力比の劣化を防ぐことができる。
図１Ａは、実施の形態１に係るアンテナ装置１を含むレーダ装置を示す構成図、図１Ｂは、実施の形態１に係るアンテナ装置１を含む通信装置を示す構成図である。 実施の形態１に係るアンテナ装置１を示す構成図である。 アンテナ装置１におけるビーム形成部１８のハードウェアを示すハードウェア構成図である。 ビーム形成部１８が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。 ビーム形成部１８の処理手順を示すフローチャートである。 周波数変換処理部１３－１～１３－４から出力された系統＃１～＃４の受信信号を示す説明図である。 フィルタ部１５－１～１５－４により信号成分が抽出された系統＃１～＃４の受信信号を示す説明図である。 信号合成処理部１６から出力される合成信号を示す説明図である。 信号合成処理部１６のみを備えている信号合成部１４から出力される合成信号を示す説明図である。 実施の形態２に係るアンテナ装置１を示す構成図である。 実施の形態３に係るアンテナ装置１を示す構成図である。 フィルタ部１５－１～１５－４が用いるフィルタの種類と通過帯域とを示す説明図である。 信号合成処理部１６から出力される合成信号を示す説明図である。 フィルタ部１５－１～１５－４が用いるフィルタの種類と通過帯域とを示す説明図である。 信号合成処理部１６から出力される合成信号を示す説明図である。 フィルタ部１５－１～１５－４が用いるフィルタの種類と通過帯域とを示す説明図である。 信号合成処理部１６から出力される合成信号を示す説明図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１Ａは、実施の形態１に係るアンテナ装置１を含むレーダ装置を示す構成図であり、図１Ｂは、実施の形態１に係るアンテナ装置１を含む通信装置を示す構成図である。
　図１Ａ及び図１Ｂにおいて、アンテナ装置１は、複数の素子アンテナ１１－１～１１－Ｋにより受信されたそれぞれの信号を用いて、ビーム信号を形成する。Ｋは、２以上の整数である。
　図１Ａにおいて、信号処理装置２は、アンテナ装置１により形成されたビーム信号を用いて、目標を検出するレーダ処理等を実施する。
　図１Ｂにおいて、信号処理装置３は、アンテナ装置１により形成されたビーム信号に含まれている情報を復号する処理等を実施する。
　図２は、実施の形態１に係るアンテナ装置１を示す構成図である。
　図３は、アンテナ装置１におけるビーム形成部１８のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
　図２において、素子アンテナ１１－ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）は、信号を受信し、受信した信号を低雑音増幅器（以下、「ＬＮＡ：Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」と称する）１２－ｋに出力する。
　ＬＮＡ１２－ｋは、素子アンテナ１１－ｋにより受信された信号を増幅し、増幅後の信号を周波数変換部１３の周波数変換処理部１３－ｋに出力する。
　周波数変換部１３は、周波数変換処理部１３－１～１３－Ｋを備えている。
　周波数変換部１３は、ＬＮＡ１２－１～１２－Ｋにより増幅されたそれぞれの信号の信号成分を含む周波数帯域が互いに重ならないように、それぞれの信号の周波数を変換し、互いの周波数帯域が重なっていないそれぞれの信号を信号合成部１４に出力する。
　周波数変換処理部１３－ｋは、例えば、ミキサを用いて、ＬＮＡ１２－ｋから出力された増幅後の信号の中心周波数がｆｋになるように、ＬＮＡ１２－ｋから出力された増幅後の信号の周波数を変換し、中心周波数がｆｋの信号をフィルタ部１５－ｋに出力する。
　例えば、中心周波数がｆ１の信号の周波数帯域と、中心周波数がｆ２の信号の周波数帯域と、中心周波数がｆＫの信号の周波数帯域とは、互いに重なっていない。
　信号合成部１４は、フィルタ部１５－１～１５－Ｋ及び信号合成処理部１６を備えている。
　信号合成部１４は、周波数変換部１３から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出したそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を生成する。
　信号合成部１４は、生成した合成信号をアナログデジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と称する）１７に出力する。
　フィルタ部１５－ｋは、バンドパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ（Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）」と称する）を用いて、周波数変換処理部１３－ｋから出力された中心周波数ｆｋの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出した信号成分を信号合成処理部１６に出力する。
　信号合成処理部１６は、フィルタ部１５－１～１５－Ｋにより抽出されたそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を生成し、合成信号をＡ／Ｄ変換器１７に出力する。
　Ａ／Ｄ変換器１７は、信号合成部１４から出力された合成信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、デジタル信号をビーム形成部１８に出力する。
　ビーム形成部１８は、信号分離部１９及びビーム形成処理部２０を備えている。
　ビーム形成部１８は、Ａ／Ｄ変換器１７から出力されたデジタル信号を、素子アンテナ１１－１～１１－Ｋにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離し、分離したそれぞれの信号を用いて、ビーム信号を形成する。
　信号分離部１９は、例えば、図３に示す信号分離回路３１によって実現される。
　信号分離部１９は、Ａ／Ｄ変換器１７から出力されたデジタル信号を、素子アンテナ１１－１～１１－Ｋにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離し、分離したそれぞれの信号をビーム形成処理部２０に出力する。
　ビーム形成処理部２０は、例えば、図３に示すビーム形成処理回路３２によって実現される。
　ビーム形成処理部２０は、信号分離部１９により分離されたそれぞれの信号を用いて、ビーム信号＃１～＃Ｍを形成し、ビーム信号＃１～＃Ｍを信号処理装置２又は信号処理装置３に出力する。Ｍは、２以上の整数である。
　図２では、ビーム形成部１８の構成要素である信号分離部１９及びビーム形成処理部２０のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、ビーム形成部１８が、信号分離回路３１及びビーム形成処理回路３２によって実現されるものを想定している。
　ここで、信号分離回路３１及びビーム形成処理回路３２のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
　ビーム形成部１８の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、ビーム形成部１８が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
　ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
　図４は、ビーム形成部１８が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
　ビーム形成部１８が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号分離部１９及びビーム形成処理部２０の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ４１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
　図５は、ビーム形成部１８の処理手順を示すフローチャートである。
　また、図３では、ビーム形成部１８の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、ビーム形成部１８がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、ビーム形成部１８における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
　次に、図２に示すアンテナ装置１の動作について説明する。
　素子アンテナ１１－ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）は、信号を受信し、受信した信号である受信信号をＬＮＡ１２－ｋに出力する。
　図１に示すアンテナ装置１では、説明の便宜上、Ｋ＝４であるものとして説明する。ただし、Ｋは、２以上の整数であればよく、Ｋ＝４に限るものではない。
　また、図１に示すアンテナ装置１では、ｋ＝１が系統＃１、ｋ＝２が系統＃２、ｋ＝３が系統＃３、ｋ＝４が系統＃４であるとする。
　ＬＮＡ１２－ｋ（ｋ＝１，２，３，４）は、素子アンテナ１１－ｋから受信信号を受けると、受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を周波数変換処理部１３－ｋに出力する。
　周波数変換部１３は、ＬＮＡ１２－１～１２－Ｋから増幅後の受信信号を受けると、図６に示すように、それぞれの受信信号の周波数帯域が互いに重ならないように、それぞれの受信信号の周波数を変換する。
　具体的には、周波数変換処理部１３－ｋは、ＬＮＡ１２－ｋから出力された増幅後の受信信号である系統＃ｋの受信信号の中心周波数がｆｋになるように、系統＃ｋの受信信号の周波数を変換する。
　ｆ１＞ｆ２＞ｆ３＞ｆ４であり、系統＃１の受信信号の周波数帯域と、系統＃２の受信信号の周波数帯域と、系統＃３の受信信号の周波数帯域と、系統＃４の受信信号の周波数帯域とは、互いに重なっていない。
　図６は、周波数変換処理部１３－１～１３－４から出力された系統＃１～＃４の受信信号を示す説明図である。
　系統＃１～＃４の受信信号は、信号成分を含んでいる周波数帯域だけでなく、当該周波数帯域よりも低い周波数から、当該周波数帯域よりも高い周波数に亘って雑音成分を含んでいる。
　周波数変換処理部１３－ｋは、中心周波数がｆｋの受信信号をフィルタ部１５－ｋに出力する。
　フィルタ部１５－ｋは、周波数変換処理部１３－ｋから中心周波数がｆｋの受信信号を受けると、図７に示すように、ＢＰＦを用いて、中心周波数がｆｋの受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出する。
　フィルタ部１５－ｋは、抽出した信号成分を信号合成処理部１６に出力する。
　図７は、フィルタ部１５－１～１５－４により信号成分が抽出された系統＃１～＃４の受信信号を示す説明図である。
　フィルタ部１５－１～１５－４により信号成分が抽出された系統＃１～＃４の受信信号の周波数帯域は、図７に示すように、雑音成分を含んでいる。しかし、系統＃ｋの受信信号の周波数帯域以外の帯域に含まれていた雑音成分は、図７に示すように、フィルタ部１５－ｋによって抑圧されている。
　信号合成処理部１６は、フィルタ部１５－１～１５－４から系統＃１～＃４の受信信号の信号成分を受けると、図８に示すように、系統＃１～＃４の受信信号の信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を生成する。
　信号合成処理部１６は、生成した合成信号をＡ／Ｄ変換器１７に出力する。
　図８は、信号合成処理部１６から出力される合成信号を示す説明図である。
　図２に示すアンテナ装置では、信号合成部１４が、フィルタ部１５－１～１５－Ｋ及び信号合成処理部１６を備えている。
　特許文献１に開示されている無線受信装置と同様に、信号合成部１４が、フィルタ部１５－１～１５－Ｋを備えておらず、信号合成処理部１６のみを備えている場合、信号合成部１４からＡ／Ｄ変換器１７に出力される合成信号は、図９のようになる。
　図９は、信号合成処理部１６のみを備えている信号合成部１４から出力される合成信号を示す説明図である。
　信号合成部１４が、フィルタ部１５－１～１５－Ｋを備えていない場合、信号合成処理部１６が、周波数変換処理部１３－１～１３－４から出力された系統＃１～＃４の受信信号の信号成分を互いに合成することで、系統＃１～＃４の受信信号に含まれているそれぞれの雑音成分は、互いに合成される。
　図８に示す合成信号では、例えば、系統＃１の受信信号に着目すると、系統＃１の受信信号の周波数帯域は、系統＃１の受信信号の雑音成分を含んでいるが、系統＃２～＃４の受信信号の雑音成分を含んでいない。
　一方、図９に示す合成信号では、系統＃１の受信信号の周波数帯域は、系統＃１の受信信号の雑音成分のほかに、系統＃２～＃４の受信信号の雑音成分も含んでいる。
　したがって、図９に示す合成信号に含まれている系統＃１の受信信号の信号対雑音電力比と比べて、図８に示す合成信号に含まれている系統＃１の受信信号の信号対雑音電力比は、改善している。
　図８に示す合成信号に含まれている系統＃２～系統＃４の受信信号の信号対雑音電力比についても、同様に改善している。
　Ａ／Ｄ変換器１７は、信号合成部１４から合成信号を受けると、合成信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、デジタル信号をビーム形成部１８の信号分離部１９に出力する。
　ビーム形成部１８は、Ａ／Ｄ変換器１７からデジタル信号を受けると、デジタル信号を、素子アンテナ１１－１～１１－Ｋにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離し、分離したそれぞれの信号を用いて、ビーム信号を形成する。
　以下、ビーム形成部１８の処理内容を具体的に説明する。
　信号分離部１９は、Ａ／Ｄ変換器１７からデジタル信号を受けると、例えば、デジタル信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）することで、デジタル信号を周波数領域の信号に変換する（図５のステップＳＴ１）。
　信号分離部１９は、周波数領域の信号から系統＃１の受信信号に対応する信号として、中心周波数がｆ１の信号を抽出し、周波数領域の信号から系統＃２の受信信号に対応する信号として、中心周波数がｆ２の信号を抽出する（図５のステップＳＴ２）。
　また、信号分離部１９は、周波数領域の信号から系統＃３の受信信号に対応する信号として、中心周波数がｆ３の信号を抽出し、周波数領域の信号から系統＃４の受信信号に対応する信号として、中心周波数がｆ４の信号を抽出する（図５のステップＳＴ２）。
　信号分離部１９は、系統＃１の受信信号に対応する信号、系統＃２の受信信号に対応する信号、系統＃３の受信信号に対応する信号及び系統＃４の受信信号に対応する信号のそれぞれをビーム形成処理部２０に出力する。
　ビーム形成処理部２０は、信号分離部１９から系統＃１～系統＃４の受信信号に対応する信号を受けると、系統＃１～系統＃４の受信信号に対応する信号を用いて、例えば、公知のＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｂｅａｍ　Ｆｏｒｍｉｎｇ）処理を実施することで、Ｍ本のビーム信号＃１～＃Ｍを形成する（図５のステップＳＴ３）。
　ビーム形成処理部２０は、形成したビーム信号＃１～＃Ｍを信号処理装置２又は信号処理装置３に出力する。
　信号処理装置２は、ビーム形成処理部２０からビーム信号＃１～＃Ｍを受けると、ビーム信号＃１～＃Ｍを用いて、目標を検出するレーダ処理等を実施する。
　信号処理装置３は、ビーム形成処理部２０からビーム信号＃１～＃Ｍを受けると、ビーム信号＃１～＃Ｍに含まれている情報を復号する処理等を実施する。
　目標を検出するレーダ処理及び情報を復号する処理自体は、公知の技術であるため、詳細な説明を省略する。
　図２に示すアンテナ装置では、信号分離部１９が、周波数領域の信号から抽出した系統＃１～系統＃４の受信信号に対応する信号をビーム形成処理部２０に出力している。しかし、これは一例に過ぎず、信号分離部１９が、周波数領域の信号から抽出した系統＃１～系統＃４の受信信号に対応する信号のそれぞれを逆ＦＦＴすることで、系統＃１～系統＃４の受信信号に対応する信号のそれぞれを時間領域の信号に変換する。そして、信号分離部１９が、それぞれの時間領域の信号をビーム形成処理部２０に出力するようにしてもよい。この場合、ビーム形成処理部２０は、それぞれの時間領域の信号を用いて、例えば、公知のＤＢＦ処理を実施することで、Ｍ本のビーム信号＃１～＃Ｍを形成する。
　図２に示すアンテナ装置では、信号分離部１９が、デジタル信号をＦＦＴすることで、デジタル信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号から系統＃１～系統＃４の受信信号に対応する信号を抽出している。しかし、これは一例に過ぎず、信号分離部１９が、ＢＰＦ等を用いて、デジタル信号から系統＃１～系統＃４の受信信号に対応する信号のそれぞれを抽出するようにしてもよい。
　以上の実施の形態１では、周波数変換部１３から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出したそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を出力する信号合成部１４を備えるように、アンテナ装置１を構成した。したがって、アンテナ装置１は、特許文献１に開示されている無線受信装置で生じるような信号対雑音電力比の劣化を防ぐことができる。
実施の形態２．
　図２に示すアンテナ装置１では、信号合成部１４が、フィルタ部１５－１～１５－Ｋ及び信号合成処理部１６を備えている。
　実施の形態２では、信号合成部１４が、マルチプレクサ５０を備えているアンテナ装置１について説明する。
　図１０は、実施の形態２に係るアンテナ装置１を示す構成図である。図１０において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　信号合成部１４は、マルチプレクサ５０を備えている。
　マルチプレクサ５０は、周波数変換部１３から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出したそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を生成する。
　マルチプレクサ５０は、生成した合成信号をＡ／Ｄ変換器１７に出力する。
　次に、図１０に示すアンテナ装置１の動作について説明する。マルチプレクサ５０以外は、図２に示すアンテナ装置１と同様であるため、ここでは、マルチプレクサ５０の動作のみを説明する。
　マルチプレクサ５０は、周波数変換処理部１３－１から中心周波数がｆ１の受信信号を受けると、中心周波数がｆ１の受信信号の周波数帯域以外の帯域に含まれている雑音成分を抑圧して、中心周波数がｆ１の受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を保持する。
　マルチプレクサ５０は、周波数変換処理部１３－２から中心周波数がｆ２の受信信号を受けると、中心周波数がｆ２の受信信号の周波数帯域以外の帯域に含まれている雑音成分を抑圧して、中心周波数がｆ２の受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を保持する。
　マルチプレクサ５０は、周波数変換処理部１３－３から中心周波数がｆ３の受信信号を受けると、中心周波数がｆ３の受信信号の周波数帯域以外の帯域に含まれている雑音成分を抑圧して、中心周波数がｆ３の受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を保持する。
　マルチプレクサ５０は、周波数変換処理部１３－４から中心周波数がｆ４の受信信号を受けると、中心周波数がｆ４の受信信号の周波数帯域以外の帯域に含まれている雑音成分を抑圧して、中心周波数がｆ４の受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を保持する。
　マルチプレクサ５０は、保持した中心周波数がｆ１の受信信号の信号成分と、保持した中心周波数がｆ２の受信信号の信号成分と、保持した中心周波数がｆ３の受信信号の信号成分と、保持した中心周波数がｆ４の受信信号の信号成分とを互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を生成する。
　マルチプレクサ５０は、生成した合成信号をＡ／Ｄ変換器１７に出力する。
　以上の実施の形態２では、信号合成部１４が、マルチプレクサ５０を備えるように、図１０に示すアンテナ装置１を構成した。したがって、図１０に示すアンテナ装置１は、図２に示すアンテナ装置１と同様に、信号対雑音電力比の劣化を防ぐことができる。また、図１０に示すアンテナ装置１は、図２に示すアンテナ装置１よりも、信号合成部１４の構成を簡単化することができる。
実施の形態３．
　実施の形態３では、複数のサブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎを備えるアンテナ装置１について説明する。Ｎは、２以上の整数である。
　図１１は、実施の形態３に係るアンテナ装置１を示す構成図である。図１１において、図２及び図１０と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　サブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎは、素子アンテナ１１－１～１１－Ｋと、周波数変換部１３と、信号合成部１４とを有している。
　図１１に示すアンテナ装置１では、サブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎの信号合成部１４が、フィルタ部１５－１～１５－Ｋ及び信号合成処理部１６を備えている。しかし、これは一例に過ぎず、サブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎの信号合成部１４が、図１０に示すマルチプレクサ５０を備えていてもよい。
　図１１に示すアンテナ装置１は、サブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎの個数分のＡ／Ｄ変換器１７－１～１７－Ｎを備えている。
　Ａ／Ｄ変換器１７－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、サブアレーアンテナ６１－ｎの信号合成部１４から出力された合成信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、デジタル信号をビーム形成部６２の信号分離部１９－ｎに出力する。
　ビーム形成部６２は、信号分離部１９－１～１９－Ｎ及びビーム形成処理部６３を備えている。
　ビーム形成部６２は、Ａ／Ｄ変換器１７－１～１７－Ｎから出力されたそれぞれのデジタル信号を、サブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎの素子アンテナ１１－１～１１－Ｋにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離する。
　ビーム形成部６２は、分離したそれぞれの信号を用いて、ビーム信号＃１～＃Ｍを形成する。
　信号分離部１９－ｎは、例えば、図３に示す信号分離回路３１によって実現される。
　信号分離部１９－ｎは、Ａ／Ｄ変換器１７－ｎから出力されたデジタル信号を、サブアレーアンテナ６１－ｎの素子アンテナ１１－１～１１－Ｋにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離する。
　信号分離部１９－ｎは、分離したそれぞれの信号をビーム形成処理部６３に出力する。
　ビーム形成処理部６３は、例えば、図３に示すビーム形成処理回路３２によって実現される。
　ビーム形成処理部６３は、信号分離部１９－１～１９－Ｎにより分離されたそれぞれの信号を用いて、ビーム信号＃１～＃Ｍを形成し、ビーム信号＃１～＃Ｍを信号処理装置２又は信号処理装置３に出力する。
　図１１では、ビーム形成部６２の構成要素である信号分離部１９－１～１９－Ｎ及びビーム形成処理部６３のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、ビーム形成部６２が、信号分離回路３１及びビーム形成処理回路３２によって実現されるものを想定している。
　ビーム形成部６２の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、ビーム形成部６２が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
　ビーム形成部６２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号分離部１９－１～１９－Ｎ及びビーム形成処理部６３の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ４１に格納される。そして、コンピュータの図４に示すプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
　次に、図１１に示すアンテナ装置１の動作について説明する。
　サブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎが有する素子アンテナ１１－１～１１－Ｋ、ＬＮＡ１２－１～１２－Ｋ、周波数変換部１３及び信号合成部１４のそれぞれの動作は、図２に示すアンテナ装置１と同様であるため、説明を省略する。
　Ａ／Ｄ変換器１７－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、サブアレーアンテナ６１－ｎの信号合成部１４から合成信号を受けると、合成信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、デジタル信号をビーム形成部６２の信号分離部１９－ｎに出力する。
　ビーム形成部６２の信号分離部１９－ｎは、Ａ／Ｄ変換器１７－ｎからデジタル信号を受けると、図２に示す信号分離部１９と同様に、例えば、デジタル信号をＦＦＴすることで、デジタル信号を周波数領域の信号に変換する。
　信号分離部１９－ｎは、図２に示す信号分離部１９と同様に、周波数領域の信号から、サブアレーアンテナ６１－ｎが有する素子アンテナ１１－１～１１－Ｋにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離する。
　信号分離部１９－ｎは、分離したそれぞれの信号をビーム形成処理部６３に出力する。
　ビーム形成処理部６３は、信号分離部１９－１～１９－Ｎにより分離されたそれぞれの信号を用いて、例えば、ＤＢＦ処理を実施することで、ビーム信号＃１～＃Ｍを形成し、ビーム信号＃１～＃Ｍを信号処理装置２又は信号処理装置３に出力する。
　以上の実施の形態３では、アンテナ装置１が、素子アンテナ１１－１～１１－Ｋ、ＬＮＡ１２－１～１２－Ｋ、周波数変換部１３及び信号合成部１４を有するサブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎを備えている。また、アンテナ装置１が、サブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎの個数分のＡ／Ｄ変換器１７－１～１７－Ｎを備えている。
　そして、ビーム形成部６２が、Ａ／Ｄ変換器１７－１～１７－Ｎから出力されたそれぞれのデジタル信号を、サブアレーアンテナ６１－１～６１－Ｎの素子アンテナ１１－１～１１－Ｋにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離し、分離したそれぞれの信号を用いて、ビーム信号＃１～＃Ｍを形成するように、図１１に示すアンテナ装置１を構成した。したがって、図１１に示すアンテナ装置１は、図２及び図１０に示すアンテナ装置１と同様に、信号対雑音電力比の劣化を防ぐことができる。また、図１１に示すアンテナ装置１は、図２及び図１０に示すアンテナ装置１よりも、大規模なアレーアンテナを実現することができる。
実施の形態４．
　図２及び図１１に示すアンテナ装置では、フィルタ部１５－ｋが、ＢＰＦを用いて、周波数変換処理部１３－ｋから出力された中心周波数ｆｋの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出している。
　実施の形態４では、フィルタ部１５－ｋが、ハイパスフィルタ（以下、「ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）」と称する）、ローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ（Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）」と称する）、又は、ＢＰＦを用いるアンテナ装置について説明する。
　実施の形態４のアンテナ装置の構成は、実施の形態１及び実施の形態３のうちのいずれかの実施の形態の構成と同様であり、実施の形態４のアンテナ装置を示す構成図は、例えば、図２又は図１１である。
　実施の形態４のアンテナ装置では、説明の便宜上、Ｋ＝４であるものとして説明する。
　また、実施の形態４のアンテナ装置では、周波数変換処理部１３－１～１３－４から出力された系統＃１～系統＃４の受信信号の中で、中心周波数が最も高い受信信号が、周波数変換処理部１３－１から出力された中心周波数がｆ１の受信信号であるとする。
　周波数変換処理部１３－１～１３－４から出力された系統＃１～系統＃４の受信信号の中で、中心周波数が最も低い受信信号が、周波数変換処理部１３－４から出力された中心周波数がｆ４の受信信号であるとする。
　実施の形態４のアンテナ装置では、周波数変換処理部１３－１から出力された系統＃１の受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－１は、図１２に示すように、ＨＰＦを用いている。
　周波数変換処理部１３－４から出力された系統＃４の受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－４は、図１２に示すように、ＬＰＦを用いている。
　また、周波数変換処理部１３－２から出力された系統＃２の受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－２及び周波数変換処理部１３－３から出力された系統＃３の受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－３のそれぞれは、図１２に示すように、ＢＰＦを用いている。
　図１２は、フィルタ部１５－１～１５－４が用いるフィルタの種類と通過帯域とを示す説明図である。
　フィルタ部１５－１がＨＰＦを用い、フィルタ部１５－２及びフィルタ部１５－３のそれぞれがＢＰＦを用い、フィルタ部１５－４がＬＰＦを用いる場合、信号合成処理部１６から出力される合成信号は、図１３のようになる。
　図１３は、信号合成処理部１６から出力される合成信号を示す説明図である。
　図１３に示す合成信号では、例えば、系統＃１の受信信号に着目すると、系統＃１の受信信号の周波数帯域は、系統＃１の受信信号の雑音成分を含んでいるが、系統＃２～＃４の受信信号の雑音成分を含んでいない。
　したがって、図９に示す合成信号に含まれている系統＃１の受信信号の信号対雑音電力比と比べて、図１３に示す合成信号に含まれている系統＃１の受信信号の信号対雑音電力比は、改善している。
　図１３に示す合成信号に含まれている系統＃２～系統＃４の受信信号の信号対雑音電力比についても、同様に改善している。
　以上の実施の形態４では、複数のフィルタ部１５－１～１５－４のうち、周波数変換部１３から出力されたそれぞれの信号の中で、中心周波数が最も高い信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－１は、ＨＰＦを用いる。また、複数のフィルタ部１５－１～１５－４のうち、周波数変換部１３から出力されたそれぞれの信号の中で、中心周波数が最も低い信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－４は、ＬＰＦを用いる。そして、フィルタ部１５－２及びフィルタ部１５－４のそれぞれは、ＢＰＦを用いるように、アンテナ装置１を構成した。したがって、アンテナ装置１は、フィルタ部１５－１～１５－４のそれぞれがＢＰＦを用いる場合と同様に、信号対雑音電力比の劣化を防ぐことができるほか、フィルタ部１５－１～１５－４のそれぞれがＢＰＦを用いる場合よりも、信号合成部１４の小型化を図ることができる。
実施の形態５．
　図２及び図１１に示すアンテナ装置では、フィルタ部１５－ｋが、ＢＰＦを用いて、周波数変換処理部１３－ｋから出力された中心周波数ｆｋの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出している。
　実施の形態５では、フィルタ部１５－ｋが、ＨＰＦ、又は、ＬＰＦを用いるアンテナ装置について説明する。
　実施の形態５のアンテナ装置の構成は、実施の形態１及び実施の形態３のうちのいずれかの実施の形態の構成と同様であり、実施の形態５のアンテナ装置を示す構成図は、例えば、図２又は図１１である。
　実施の形態５のアンテナ装置では、説明の便宜上、Ｋ＝４であるものとして説明する。
　実施の形態５のアンテナ装置では、周波数変換処理部１３－１～１３－４から出力された系統＃１～系統＃４の受信信号の中心周波数ｆ１～ｆ４における平均周波数がｆａｖｅであり、ｆ１＞ｆ２＞ｆａｖｅ＞ｆ３＞ｆ４であるとする。
　実施の形態５のアンテナ装置では、フィルタ部１５－１～１５－４のうち、平均周波数ｆａｖｅよりも、中心周波数ｆ１が高い受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－１は、図１４に示すように、ＨＰＦを用いている。また、平均周波数ｆａｖｅよりも、中心周波数ｆ２が高い受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－２は、図１４に示すように、ＨＰＦを用いている。
　実施の形態５のアンテナ装置では、フィルタ部１５－１～１５－４のうち、平均周波数ｆａｖｅよりも、中心周波数ｆ３が低い受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－３は、図１４に示すように、ＬＰＦを用いている。また、平均周波数ｆａｖｅよりも、中心周波数ｆ４が低い受信信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－４は、図１４に示すように、ＬＰＦを用いている。
　図１４は、フィルタ部１５－１～１５－４が用いるフィルタの種類と通過帯域とを示す説明図である。
　フィルタ部１５－１が用いるＨＰＦは、図１４に示すように、周波数変換処理部１３－１から出力された系統＃１の受信信号の信号成分を通過させる通過帯域を有している。
　フィルタ部１５－２が用いるＨＰＦは、図１４に示すように、周波数変換処理部１３－２から出力された系統＃２の受信信号の信号成分を通過させる通過帯域を有している。
　フィルタ部１５－３が用いるＬＰＦは、図１４に示すように、周波数変換処理部１３－３から出力された系統＃３の受信信号の信号成分を通過させる通過帯域を有している。
　フィルタ部１５－４が用いるＬＰＦは、図１４に示すように、周波数変換処理部１３－４から出力された系統＃４の受信信号の信号成分を通過させる通過帯域を有している。
　フィルタ部１５－１及びフィルタ部１５－２のそれぞれがＨＰＦを用い、フィルタ部１５－３及びフィルタ部１５－４のそれぞれがＬＰＦを用いる場合、信号合成処理部１６から出力される合成信号は、図１５のようになる。
　図１５は、信号合成処理部１６から出力される合成信号を示す説明図である。
　図１５に示す合成信号では、系統＃１の受信信号に着目すると、系統＃１の受信信号の周波数帯域は、系統＃１の受信信号の雑音成分のほかに、系統＃２の受信信号の雑音成分を含んでいるが、系統＃３～＃４の受信信号の雑音成分を含んでいない。
　したがって、図９に示す合成信号に含まれている系統＃１の受信信号の信号対雑音電力比と比べて、図１５に示す合成信号に含まれている系統＃１の受信信号の信号対雑音電力比は、改善している。
　系統＃４の受信信号に着目すると、系統＃４の受信信号の周波数帯域は、系統＃４の受信信号の雑音成分のほかに、系統＃３の受信信号の雑音成分を含んでいるが、系統＃１～＃２の受信信号の雑音成分を含んでいない。
　したがって、図９に示す合成信号に含まれている系統＃４の受信信号の信号対雑音電力比と比べて、図１５に示す合成信号に含まれている系統＃４の受信信号の信号対雑音電力比は、改善している。
　系統＃２の受信信号に着目すると、系統＃２の受信信号の周波数帯域は、系統＃２の受信信号の雑音成分を含んでいるが、系統＃１，＃３，＃４の受信信号の雑音成分を含んでいない。
　したがって、図９に示す合成信号に含まれている系統＃２の受信信号の信号対雑音電力比と比べて、図１５に示す合成信号に含まれている系統＃２の受信信号の信号対雑音電力比は、改善している。
　系統＃３の受信信号に着目すると、系統＃３の受信信号の周波数帯域は、系統＃３の受信信号の雑音成分を含んでいるが、系統＃１，＃２，＃４の受信信号の雑音成分を含んでいない。
　したがって、図９に示す合成信号に含まれている系統＃３の受信信号の信号対雑音電力比と比べて、図１５に示す合成信号に含まれている系統＃３の受信信号の信号対雑音電力比は、改善している。
　実施の形態５のアンテナ装置では、フィルタ部１５－１～１５－４のそれぞれの通過帯域が、図１４に示すような通過帯域であるものを示している。
　しかし、これは一例に過ぎず、平均周波数ｆａｖｅよりも、中心周波数が高い受信信号の信号成分を抽出するフィルタ部１５－１，１５－２が用いるＨＰＦは、図１６に示すように、系統＃２の受信信号の信号成分を通過させる通過帯域を有していてもよい。
　また、平均周波数ｆａｖｅよりも、中心周波数が低い受信信号の信号成分を抽出するフィルタ部１５－３，１５－３が用いるＨＰＦは、図１６に示すように、系統＃３の受信信号の信号成分を通過させる通過帯域を有していてもよい。
　図１６は、フィルタ部１５－１～１５－４が用いるフィルタの種類と通過帯域とを示す説明図である。
　フィルタ部１５－１～１５－４のそれぞれの通過帯域が、図１６に示すような通過帯域である場合、信号合成処理部１６から出力される合成信号は、図１７のようになる。
　図１７は、信号合成処理部１６から出力される合成信号を示す説明図である。
　図１７に示す合成信号では、例えば、系統＃２の受信信号に着目すると、系統＃２の受信信号の周波数帯域は、系統＃２の受信信号の雑音成分のほかに、系統＃１の受信信号の雑音成分を含んでいるが、系統＃３～＃４の受信信号の雑音成分を含んでいない。
　したがって、図９に示す合成信号に含まれている系統＃２の受信信号の信号対雑音電力比と比べて、図１７に示す合成信号に含まれている系統＃２の受信信号の信号対雑音電力比は、改善している。
　例えば、系統＃３の受信信号に着目すると、系統＃３の受信信号の周波数帯域は、系統＃３の受信信号の雑音成分のほかに、系統＃４の受信信号の雑音成分を含んでいるが、系統＃１～＃２の受信信号の雑音成分を含んでいない。
　したがって、図９に示す合成信号に含まれている系統＃３の受信信号の信号対雑音電力比と比べて、図１７に示す合成信号に含まれている系統＃３の受信信号の信号対雑音電力比は、改善している。
　以上の実施の形態５では、複数のフィルタ部１５－１～１５－４のうち、周波数変換部１３から出力されたそれぞれの受信信号の中心周波数の平均周波数よりも、中心周波数が高い信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－１，１５－２は、ＨＰＦを用い、平均周波数よりも、中心周波数が低い信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部１５－３，１５－４は、ＬＰＦを用いるように、アンテナ装置１を構成した。したがって、アンテナ装置１は、フィルタ部１５－１～１５－４のそれぞれがＢＰＦを用いる場合と同様に、信号対雑音電力比の劣化を防ぐことができるほか、フィルタ部１５－１～１５－４のそれぞれがＢＰＦを用いる場合よりも、信号合成部１４の小型化を図ることができる。
　実施の形態５のアンテナ装置では、平均周波数ｆａｖｅが、中心周波数ｆ１，ｆ２よりも低く、平均周波数ｆａｖｅが、中心周波数ｆ３，ｆ４よりも高いものを示している。
　しかし、これは一例に過ぎず、中心周波数ｆ１～ｆ４と、平均周波数ｆａｖｅとの関係が、例えば、ｆ１＞ｆ２＝ｆａｖｅ＞ｆ３＞ｆ４であってもよい。
　ｆ１＞ｆ２＝ｆａｖｅ＞ｆ３＞ｆ４の場合、フィルタ部１５－２は、ＨＰＦ、ＢＰＦ及びＬＰＦのうちのいずれのフィルタを用いてもよい。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明は、ビーム信号を形成するアンテナ装置、レーダ装置及び通信装置に適している。
　１　アンテナ装置、２，３　信号処理装置、１１－１～１１－Ｋ　素子アンテナ、１２－１～１２－Ｋ　ＬＮＡ、１３　周波数変換部、１３－１～１３－Ｋ　周波数変換処理部、１４　信号合成部、１５－１～１５－Ｋ　フィルタ部、１６　信号合成処理部、１７，１７－１～１７－Ｎ　Ａ／Ｄ変換器、１８　ビーム形成部、１９，１９－１～１９－Ｎ　信号分離部、２０　ビーム形成処理部、３１　信号分離回路、３２　ビーム形成処理回路、４１　メモリ、４２　プロセッサ、５０　マルチプレクサ、６１－１～６１－Ｎ　サブアレーアンテナ、６２　ビーム形成部、６３　ビーム形成処理部。

Claims (12)

  1. 　信号を受信する複数の素子アンテナと、
    　前記複数の素子アンテナにより受信されたそれぞれの信号の信号成分を含む周波数帯域が互いに重ならないように、それぞれの信号の周波数を変換し、互いの周波数帯域が重なっていないそれぞれの信号を出力する周波数変換部と、
    　前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出したそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を出力する信号合成部と、
    　前記信号合成部から出力された合成信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、前記デジタル信号を出力するアナログデジタル変換器と、
    　前記アナログデジタル変換器から出力されたデジタル信号を、前記複数の素子アンテナにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離し、分離したそれぞれの信号を用いて、ビーム信号を形成するビーム形成部と
    　を備えたアンテナ装置。
  2. 　前記信号合成部は、
    　前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出する複数のフィルタ部と、
    　前記複数のフィルタ部により抽出されたそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を出力する信号合成処理部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 　前記信号合成部は、
    　前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中から、それぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出し、抽出したそれぞれの信号成分を互いに合成して、それぞれの信号成分の合成信号を出力するマルチプレクサを備えていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  4. 　前記複数の素子アンテナと、前記周波数変換部と、前記信号合成部とを有する複数のサブアレーアンテナを備え、
    　前記アナログデジタル変換器として、前記複数のサブアレーアンテナの個数分のアナログデジタル変換器を備え、
    　前記ビーム形成部は、複数のアナログデジタル変換器から出力されたそれぞれのデジタル信号を、前記複数のサブアレーアンテナが有する前記複数の素子アンテナにより受信されたそれぞれの信号に対応する信号に分離し、分離したそれぞれの信号を用いて、ビーム信号を形成することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  5. 　前記周波数変換部は、ミキサを用いて、前記複数の素子アンテナにより受信されたそれぞれの信号の周波数帯域が互いに重ならないように、それぞれの信号の周波数を変換することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  6. 　前記複数のフィルタ部のそれぞれは、バンドパスフィルタを用いて、前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出することを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
  7. 　前記複数のフィルタ部のうち、前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中で、中心周波数が最も高い信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部は、ハイパスフィルタを用い、
    　前記複数のフィルタ部のうち、前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中で、中心周波数が最も低い信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部は、ローパスフィルタを用い、
    　前記複数のフィルタ部のうち、前記ハイパスフィルタ、又は、前記ローパスフィルタのいずれかを用いるフィルタ部以外のフィルタ部は、バンドパスフィルタを用いることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
  8. 　前記複数のフィルタ部のうち、前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中心周波数の平均周波数よりも、中心周波数が高い信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部は、ハイパスフィルタを用い、
    　前記複数のフィルタ部のうち、前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号の中心周波数の平均周波数よりも、中心周波数が低い信号の周波数帯域に含まれている信号成分を抽出するフィルタ部は、ローパスフィルタを用いることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
  9. 　前記ハイパスフィルタは、前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号のうち、前記平均周波数よりも、中心周波数が高い信号の信号成分を通過させる通過帯域を有していることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
  10. 　前記ローパスフィルタは、前記周波数変換部から出力されたそれぞれの信号のうち、前記平均周波数よりも、中心周波数が低い信号の信号成分を通過させる通過帯域を有していることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
  11. 　請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置を備えたレーダ装置。
  12. 　請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置を備えた通信装置。
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