JPH0410761B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0410761B2 JPH0410761B2 JP57183304A JP18330482A JPH0410761B2 JP H0410761 B2 JPH0410761 B2 JP H0410761B2 JP 57183304 A JP57183304 A JP 57183304A JP 18330482 A JP18330482 A JP 18330482A JP H0410761 B2 JPH0410761 B2 JP H0410761B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- antenna
- excitation load
- received
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はアレイ・アンテナを用いた受信装置
において、各アンテナ素子の受信信号にもとづい
て所望とする方向の電界（以後、所望信号波とい
う）以外の電界を受信しないようにアンテナの励
振荷重（複数のアンテナ素子で受信された各信号
に対して任意の振幅、位相の変化を与えること）
を自動的に決定する、アダプテイブ・アンテナ装
置の改良にかかわるものである。
において、各アンテナ素子の受信信号にもとづい
て所望とする方向の電界（以後、所望信号波とい
う）以外の電界を受信しないようにアンテナの励
振荷重（複数のアンテナ素子で受信された各信号
に対して任意の振幅、位相の変化を与えること）
を自動的に決定する、アダプテイブ・アンテナ装
置の改良にかかわるものである。
受信電界中に所望の信号波以外の妨害波等の方
向性雑音が存在するとき、これらの影響を受ける
事なく、所望信号波のみを受信するためには、ア
ンテナの励振荷重を調整し、妨害波方向のアンテ
ナ利得を零にする必要がある。
向性雑音が存在するとき、これらの影響を受ける
事なく、所望信号波のみを受信するためには、ア
ンテナの励振荷重を調整し、妨害波方向のアンテ
ナ利得を零にする必要がある。
アダプテイブ・アンテナ装置は、パルス繰り返
し周期内にある各レンジセルから得られる各アン
テナ素子からの入力信号にもとづいて、学習動作
と適応化を行う事により、この機能を実現するも
のである。
し周期内にある各レンジセルから得られる各アン
テナ素子からの入力信号にもとづいて、学習動作
と適応化を行う事により、この機能を実現するも
のである。
従来のこの種装置は、第１図のように構成され
ていた。第１図は２素子のアダプテイブ・アンテ
ナ装置である。図において１，２はアンテナ素子
であり、このアンテナ１，２で受信された信号
は、局部発振器３より生成された正弦波と、ミキ
サ４，５により混合されて中心周波数ωIFの中間
周波数（IF）を持つ信号に変換され、更にIF信
号増幅器６，７にて増幅される。また更にこの
IF信号に対し、今一度局部発振器８により生成
されたωIFより低い周波数ω0の正弦波がミキサ
９，１０によつて混合され、通過周波数ωIF−ω0
の帯域フイルタ１１，１２を通過した後、中心周
波数ωIF−ω0のIF信号x10，x20が得られる。x10，
x20は信号の複素包絡値である。（以後、IF信号に
対する記号はすべて複素包絡値を意味する。）、１
３，１４はミキサで信号x10と荷重w1、信号x20と
荷重w2を混合する。混合された２つの信号は加
算器１５を通過して加算され、その後通過帯周波
数ωIFの帯域フイルタ１６を通過して周波数ωIFの
IF出力信号ｙが得られる。IF出力信号ｙはミキ
サ１７及び１８により信号x10，x20と混合されて
中心周波数ω0の信号v1，v2となりこれらが荷重
生成器１９，２０を経たのち荷重w1，w2が生成
され、この信号に対して再びミキサ１３，１４と
加算器１５によつて加重和が作られることにより
出力信号ｙのフイードバツクが行われる。荷重生
成器１９または２０の構成は後述するが、その入
力としてやはり周波数ω0を持つた主ビーム形成
のための制御信号S* 1，S* 2が入力される。信号S* 1，
S* 2は希望方向にアンテナメインビームを生成す
るためのものであり、その値は所望信号の方向に
応じてアンテナ１，２で受信する信号に生ずる位
相ずれS1，S2の共役複素数値である（＊は共役複
素数をあらわす）。また２１はアレイ・アンテナ
に装着されており制御信号S* 1，S* 2を生成するた
めの位相制御信号発生器であり、第１図の場合、
アンテナ１，２の間隔をｄ、所望電波の波長を
λ、アンテナの正面方向に対する所望電波の到来
方向の角度をθとするとき 1＝０ 2＝−2π／λdsinθ という移相ずれの指示信号1，2を出力するも
のである。また、２２，２３は周波数ω0のIF信
号に対する移相器であり、それぞれ1，2の位
相変化を生じた信号S* 1，S* 2を出力する。この信
号が荷重生成器１９及び２０に入力される。
ていた。第１図は２素子のアダプテイブ・アンテ
ナ装置である。図において１，２はアンテナ素子
であり、このアンテナ１，２で受信された信号
は、局部発振器３より生成された正弦波と、ミキ
サ４，５により混合されて中心周波数ωIFの中間
周波数（IF）を持つ信号に変換され、更にIF信
号増幅器６，７にて増幅される。また更にこの
IF信号に対し、今一度局部発振器８により生成
されたωIFより低い周波数ω0の正弦波がミキサ
９，１０によつて混合され、通過周波数ωIF−ω0
の帯域フイルタ１１，１２を通過した後、中心周
波数ωIF−ω0のIF信号x10，x20が得られる。x10，
x20は信号の複素包絡値である。（以後、IF信号に
対する記号はすべて複素包絡値を意味する。）、１
３，１４はミキサで信号x10と荷重w1、信号x20と
荷重w2を混合する。混合された２つの信号は加
算器１５を通過して加算され、その後通過帯周波
数ωIFの帯域フイルタ１６を通過して周波数ωIFの
IF出力信号ｙが得られる。IF出力信号ｙはミキ
サ１７及び１８により信号x10，x20と混合されて
中心周波数ω0の信号v1，v2となりこれらが荷重
生成器１９，２０を経たのち荷重w1，w2が生成
され、この信号に対して再びミキサ１３，１４と
加算器１５によつて加重和が作られることにより
出力信号ｙのフイードバツクが行われる。荷重生
成器１９または２０の構成は後述するが、その入
力としてやはり周波数ω0を持つた主ビーム形成
のための制御信号S* 1，S* 2が入力される。信号S* 1，
S* 2は希望方向にアンテナメインビームを生成す
るためのものであり、その値は所望信号の方向に
応じてアンテナ１，２で受信する信号に生ずる位
相ずれS1，S2の共役複素数値である（＊は共役複
素数をあらわす）。また２１はアレイ・アンテナ
に装着されており制御信号S* 1，S* 2を生成するた
めの位相制御信号発生器であり、第１図の場合、
アンテナ１，２の間隔をｄ、所望電波の波長を
λ、アンテナの正面方向に対する所望電波の到来
方向の角度をθとするとき 1＝０ 2＝−2π／λdsinθ という移相ずれの指示信号1，2を出力するも
のである。また、２２，２３は周波数ω0のIF信
号に対する移相器であり、それぞれ1，2の位
相変化を生じた信号S* 1，S* 2を出力する。この信
号が荷重生成器１９及び２０に入力される。
次に、第２図に荷重生成器１９（または２０）
の構成を示す。まず、２４は加算器で荷重生成器
１９（または２０）に対する中心周波数ω0の２
つのIF信号v1（またはv2）とS* 1（またはS* 2）を加
算する。この出力信号を入力する２５は狭帯域フ
イルタで周波数ω0の信号のみを通過させる。ま
た２６は周波数ω0の帯域増幅器であり、この出
力として周波数ω0の荷重w1（またはw2）を生成
する。荷重w1，w2はミキサ１３，１４を通じて
フイードバツクされる。
の構成を示す。まず、２４は加算器で荷重生成器
１９（または２０）に対する中心周波数ω0の２
つのIF信号v1（またはv2）とS* 1（またはS* 2）を加
算する。この出力信号を入力する２５は狭帯域フ
イルタで周波数ω0の信号のみを通過させる。ま
た２６は周波数ω0の帯域増幅器であり、この出
力として周波数ω0の荷重w1（またはw2）を生成
する。荷重w1，w2はミキサ１３，１４を通じて
フイードバツクされる。
IF帯域におけるこのアダプテイブ・アンテナ
装置の動作を解析するために次のようなベクトル ｗ＝〔w1、w2〕T ……(1) ｘ＝〔x10、x20〕T ……(2) ｓ＝〔S1、S2〕T ……(3) を考える。（但し、Ｔはベクトルの転置を意味す
る）狭帯域フイルタ２５の時定数をτ、帯域増幅
器のゲインをｇとすれば、ｗに関する微分方程式
は次のように与えられる。
装置の動作を解析するために次のようなベクトル ｗ＝〔w1、w2〕T ……(1) ｘ＝〔x10、x20〕T ……(2) ｓ＝〔S1、S2〕T ……(3) を考える。（但し、Ｔはベクトルの転置を意味す
る）狭帯域フイルタ２５の時定数をτ、帯域増幅
器のゲインをｇとすれば、ｗに関する微分方程式
は次のように与えられる。
τdw／dt＋ｗ＝ｇ（s*−x*ｙ） ……(4)
ところで、出力信号ｙは
ｙ＝xTｗ ……(5)
にて与えられるから、(4)式は次のようになる
τdw／dt＋（Ｉ＋gx*xT）ｗ＝gs* ……(6)
但し、Ｉは２×２の単位行列である。
ここで、入力信号が狭帯域な信号であれば(6)式
におけるx*xTはほぼ一定値となり、行列Ｉ＋gx*
xTが正定値のエルミート行列となるため、(6)式の
解は収束する。その時の荷重は次のように与えら
れる。
におけるx*xTはほぼ一定値となり、行列Ｉ＋gx*
xTが正定値のエルミート行列となるため、(6)式の
解は収束する。その時の荷重は次のように与えら
れる。
ｗ＝（Ｉ＋gR）-1・gs* ……(7)
従つて、ｇが十分大きければ
ｗ＝R-1s* ……(8)
となる。但し、Ｒは信号ｘの相関行列である。
以上の構成において、入力信号ｘが広帯域信号
の場合には、x*xTの値が一定とならず(6)式の解
である荷重ｗが一定値に収束するとは限らず、そ
のために出力信号ｙにおいて妨害波が完全には除
去できなくなる可能性がある。
の場合には、x*xTの値が一定とならず(6)式の解
である荷重ｗが一定値に収束するとは限らず、そ
のために出力信号ｙにおいて妨害波が完全には除
去できなくなる可能性がある。
この発明は以上のアダプテイブ・アンテナ装置
における欠点を克服するために次のように改良を
ほどこしたものである。即ち、第３図で与えられ
るように入力信号x10，x20に対して、遅延素子２
７，２８を追加し新たに信号x11，x21を得、信号
x10，x20から出力信号ｙを生成したのと同様の方
法によつて、ミキサ２９，３０と加算器３１、帯
域フイルタ３２とを用いて、信号x11，x21から信
号y1を得る。また、この信号はミキサ３３，３４
を通じて信号x11，x21と混合され、更に加算器３
５，３６を通る事によつて荷重生成器１９，２０
への入力信号を生成するものとする。このように
する事によつて第１図における信号x*xTの瞬時
値のかわりにx*xTの時間平均をとる操作を行う
事になり、信号ｘの相関行列Ｒ＝Ｅ｛x*xT｝のよ
り安定度の高い推定が可能であるため、広帯域の
入力信号に対しても、正しく荷重ｗが求められ
る。この事を正確に述べると次のようになる。
今、ベクトル x0＝〔x10、x20〕T＝ｘ ……(9) x1＝〔x11、x21〕T ……(10) を考えるものとすれば、第３図の回路における荷
重ｗに関する微分方程式は次のようになる。
における欠点を克服するために次のように改良を
ほどこしたものである。即ち、第３図で与えられ
るように入力信号x10，x20に対して、遅延素子２
７，２８を追加し新たに信号x11，x21を得、信号
x10，x20から出力信号ｙを生成したのと同様の方
法によつて、ミキサ２９，３０と加算器３１、帯
域フイルタ３２とを用いて、信号x11，x21から信
号y1を得る。また、この信号はミキサ３３，３４
を通じて信号x11，x21と混合され、更に加算器３
５，３６を通る事によつて荷重生成器１９，２０
への入力信号を生成するものとする。このように
する事によつて第１図における信号x*xTの瞬時
値のかわりにx*xTの時間平均をとる操作を行う
事になり、信号ｘの相関行列Ｒ＝Ｅ｛x*xT｝のよ
り安定度の高い推定が可能であるため、広帯域の
入力信号に対しても、正しく荷重ｗが求められ
る。この事を正確に述べると次のようになる。
今、ベクトル x0＝〔x10、x20〕T＝ｘ ……(9) x1＝〔x11、x21〕T ……(10) を考えるものとすれば、第３図の回路における荷
重ｗに関する微分方程式は次のようになる。
τdw／dt＋ｗ＝ｇ（s*−x* 0y0−x* 1y1）……(11)
但し、y0＝ｙである。また、信号y0及びy1は
y0＝xT 0ｗ ……(12)
y1＝xT 1ｗ ……（13）
となるから、(11)式は、次のようになる。
τdw／dt＋｛Ｉ＋ｇ（x* 0xT 0＋x* 1xT 1）｝ｗ＝gs*
……（14）
従つて信号ｘの相関行列Ｒの推定値として
Ｒ＝１／２（x* 0xT 0＋x* 1xT 1）……（15）
という移動平均値を使う事ができるため、入力信
号ｘが広帯域になつても相関行列Ｒの値が低域フ
イルタリングされて一定値に保たれ、（14）式で
与えられる微分方程式の解である荷重ｗは時間の
増加と伴に一定の値に安定に収束する事ができ
る。
号ｘが広帯域になつても相関行列Ｒの値が低域フ
イルタリングされて一定値に保たれ、（14）式で
与えられる微分方程式の解である荷重ｗは時間の
増加と伴に一定の値に安定に収束する事ができ
る。
以上の方式は処理する信号の帯域によつては遅
延の段数を増加させてＮ段（Ｎ１）にする事に
より更に拡張する事ができる。即ち、第ｎ段（ｎ
＝１、２、…、Ｎ）目の遅延回路の出力信号をxo
とすれば荷重ｗに関する微分方程式は τdw／dt＋（Ｉ＋ｇN 〓n=0 x* oxT o）ｗ＝gs* ……（16） となる。遅延の段数を増加させれば、方程式
（16）の係数の変動が小さくなつて安定になるが、
一方、フイルタリングによる相関行列Ｒの推定の
遅延が大きくなるので、その遅延が問題にならぬ
程度に段数を設定する必要がある。
延の段数を増加させてＮ段（Ｎ１）にする事に
より更に拡張する事ができる。即ち、第ｎ段（ｎ
＝１、２、…、Ｎ）目の遅延回路の出力信号をxo
とすれば荷重ｗに関する微分方程式は τdw／dt＋（Ｉ＋ｇN 〓n=0 x* oxT o）ｗ＝gs* ……（16） となる。遅延の段数を増加させれば、方程式
（16）の係数の変動が小さくなつて安定になるが、
一方、フイルタリングによる相関行列Ｒの推定の
遅延が大きくなるので、その遅延が問題にならぬ
程度に段数を設定する必要がある。
以上のように、本発明に関るアダプテイブ・ア
ンテナ装置では広帯域の入力信号に対しても適切
に荷重の適応化を行なう事ができ、妨害波に対す
る有効な除去が期待できる。
ンテナ装置では広帯域の入力信号に対しても適切
に荷重の適応化を行なう事ができ、妨害波に対す
る有効な除去が期待できる。
第１図は従来のアダプテイブ・アンテナ装置の
構成図、第２図はその中で使用される荷重生成器
の詳細構成図、第３図は本発明によるアダプテイ
ブ・アンテナ装置の荷重制御用相関ループの構成
図である。 図において、１，２はアレイ・アンテナ素子、
３，８は局部発振器、４，５，９，１１，１３，
１４，１７，１８，２９，３０，３３，３４はミ
キサ、６，７，２６はIF帯域の増幅器、１０，
１２，１６，３２はIF帯域の帯域フイルタ、１
９，２０は荷重生成器、２１は位相制御信号発生
器、２２，２３は移相器、１５，２４，３１，３
５，３６は加算器、２５は狭帯域フイルタ、２
７，２８は遅延素子である。尚、図中同一あるい
は相当部分には同一符号を付して示してある。
構成図、第２図はその中で使用される荷重生成器
の詳細構成図、第３図は本発明によるアダプテイ
ブ・アンテナ装置の荷重制御用相関ループの構成
図である。 図において、１，２はアレイ・アンテナ素子、
３，８は局部発振器、４，５，９，１１，１３，
１４，１７，１８，２９，３０，３３，３４はミ
キサ、６，７，２６はIF帯域の増幅器、１０，
１２，１６，３２はIF帯域の帯域フイルタ、１
９，２０は荷重生成器、２１は位相制御信号発生
器、２２，２３は移相器、１５，２４，３１，３
５，３６は加算器、２５は狭帯域フイルタ、２
７，２８は遅延素子である。尚、図中同一あるい
は相当部分には同一符号を付して示してある。
Claims (1)
- １ アレイ・アンテナと、そのアンテナ素子で受
信された各信号に対して励振荷重としての任意の
振幅、位相の変化を与える事のできる素子と、ア
ンテナ励振荷重を制御するための相関ループを有
し、パルス繰り返し周期内にある各レンジセルか
ら得られる各アンテナ素子の受信信号にもとづい
て所望する方向以外の電界の影響が出力において
打ち消されるようにアンテナ励振荷重を適応制御
する事が可能なアダプテイブ・アンテナ装置にお
いて、アンテナ励振荷重を制御する相関ループの
構成回路中で、パルス繰り返し周期内のあるレン
ジセルから得られる信号を受信信号として取り出
し、また、遅延素子を用いて前記受信信号を取り
出したレンジセルと同一のパルス繰り返し周期内
の他のレンジセルから得られる受信信号を遅延信
号として取り出し、遅延信号に対し、ミキサを用
いて受信信号と同一の荷重をかけたものを加算器
によつて合計した遅延出力信号を得、更に、この
遅延出力信号と、もとの受信信号に対する荷重和
である出力信号を、加算器によつて加え合わせた
信号を相関ループによりアンテナ励振荷重値とし
てフイードバツクする回路を有し、アンテナ素子
からの入力信号に対する相関行列を遅延を用いた
移動平均によつて低域フイルタリングして得る事
を可能にし、広帯域の入力信号に対しても、安定
なアンテナ励振荷重を得る事を特徴としたアダプ
テイブ・アンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57183304A JPS5972803A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | アダプティブ・アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57183304A JPS5972803A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | アダプティブ・アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5972803A JPS5972803A (ja) | 1984-04-24 |
| JPH0410761B2 true JPH0410761B2 (ja) | 1992-02-26 |
Family
ID=16133330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57183304A Granted JPS5972803A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | アダプティブ・アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5972803A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63128842A (ja) * | 1986-11-19 | 1988-06-01 | Hitachi Ltd | 適応型キヤリア位相制御装置 |
| JPH049686A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-01-14 | Nec Corp | 無線受信装置 |
-
1982
- 1982-10-19 JP JP57183304A patent/JPS5972803A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION=1976 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5972803A (ja) | 1984-04-24 |
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