JPH0473801B2 - - Google Patents
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、レーダや電波源探索に用いられる、
アダプテイブ・アレイによるスーパーリゾリユー
シヨン機能を有する適応型アンテナ装置に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention is directed to a method for detecting radar and radio wave sources.
The present invention relates to an adaptive antenna device having a super resolution function using an adaptive array.
レーダ、通信その他の電波応用において、電波
源の方向を知る電波源探索は重要な機能の一つで
ある。このため従来は、モノパルス・センサやコ
ニカル・スキヤンニング・センサなどが用いられ
てきた。これらの従来技術において高い電波源探
索の分解能を得るためには、一般に大きな開口を
有するアンテナを必要とし、従つて設備が大型と
なりかつ高価になる。また実際に実現できる従来
装置の電波源探索分解能は不十分なものであるこ
とが多い。
In radar, communication, and other radio wave applications, radio wave source search, which determines the direction of a radio wave source, is one of the important functions. For this reason, monopulse sensors, conical scanning sensors, and the like have conventionally been used. In order to obtain high resolution for radio wave source searching in these conventional techniques, an antenna with a large aperture is generally required, and therefore the equipment becomes large and expensive. Furthermore, the radio wave source search resolution of conventional devices that can actually be realized is often insufficient.
この様な問題を解決するものとして、ハウエル
ズ・アツプルバウム型アダプテイブ・アレイ技術
を用いた、いわゆるスーパーリゾリユーシヨン・
アレイが導入されてきている。この技術について
は例えば、アイ・イー・イー・イー プロシーデ
イングス（IEEE Proc.）vol.68，No.６（1980）所
載のウイリアム・ガブリエル氏の論文「スペクト
ラル・アナリシス・アンド・アダプテイブ・アレ
イ・スーパーリゾリユーシヨン・テクニツク」
（Spectral Analysis and Adaptive Array
Superresolution Tectnique）に詳細に説明され
ている。従来と同じ開口の大きさを有するアダプ
テイブ・アレイを用いたスーパーリゾリユウシヨ
ン・アレイの電波源探索分解能は、前述の従来技
術によるそれと比較して数百倍ないし数千倍の値
になることが知られている。 As a solution to these problems, so-called super resolution technology using Howells-Applebaum adaptive array technology has been developed.
arrays are being introduced. This technology is described in William Gabriel's paper "Spectral Analysis and Adaptive Arrays" in IEEE Proc. vol. 68, No. 6 (1980).・Super Resolution Technique”
(Spectral Analysis and Adaptive Array
Superresolution Tectnique). The radio source search resolution of a super resolution array using an adaptive array with the same aperture size as the conventional one can be hundreds to thousands of times higher than that of the conventional technology described above. Are known.
しかしながら、スーパーリゾリユウシヨン・ア
レイはいわゆるアダプテイブ・ループを用いて等
価的に開口を大きくしているため、従来のアダプ
テイブ・ループに用いられている低域フイルタを
用いた時、その収束性（応答性）に問題がある。
特に電波源探索に重要である空間の走査を行つた
時、走査速度を上げると特性が劣化するという問
題があつた。 However, since the super resolution array uses a so-called adaptive loop to equivalently increase the aperture, when using the low-pass filter used in the conventional adaptive loop, its convergence (response) There is a problem with gender.
In particular, when scanning a space, which is important for searching for radio wave sources, there was a problem in that as the scanning speed was increased, the characteristics deteriorated.
本発明は上記した問題を解決して、高速に、即
ち短時間に空間の電波源探索を行うことを可能と
した適応型アンテナ装置を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide an adaptive antenna device that can search for a radio wave source in space at high speed, that is, in a short period of time.
本発明は、ステアリング信号を角周波数ωsで
周期的に走査することができるようにしたハウエ
ルズ・アツプルバウム型アダプテイブ・アレイの
アダプテイブ・ループ内の低域フイルタとして、
周波数特性Ｈ（ω）が、
Ｈ（lωs）＝１ …(1)
（但し、ｌ＝−ｐ，−ｐ＋１，…，０，１，…，
ｐ、ｐ（Ｎ−１）／２、Ｎは用いるアレイの素子
数）
を満たすトランスバーサル・フイルタにより構成
したことを特徴とする。
As a low-pass filter in the adaptive loop of a Howells-Applebaum adaptive array, the steering signal can be periodically scanned at an angular frequency ωs.
The frequency characteristic H(ω) is H(lωs)=1...(1) (However, l=-p,-p+1,...,0,1,...,
p, p(N-1)/2, where N is the number of elements in the array used).
すなわち、低域フイルタは、Td＝１／fd（fdは
クロツク周波数）なる遅延時間を有する単位遅延
回路を複数個縦続接続し、該単位遅延回路のkp
（2p＋１がアレイの素子数）個毎にタツプを有
し、前記kp個の単位遅延回路の合計の遅延時間
が2π／ωsである遅延回路と、この遅延回路の各
タツプにそれぞれ接続された荷重器と、これらの
荷重器の出力を加算する加算器とからなるトラン
スバーサル・フイルタにより構成される。 In other words, the low-pass filter has a plurality of unit delay circuits connected in cascade, each having a delay time of Td = 1/fd (fd is the clock frequency), and kp of the unit delay circuit.
(2p+1 is the number of elements in the array) each has a tap, and the total delay time of the kp unit delay circuits is 2π/ωs, and a load connected to each tap of this delay circuit. It consists of a transversal filter consisting of a loader and an adder that adds the outputs of these loaders.
本発明によれば、アダプテイブ・ループ内の低
域フイルタとして上述の条件式(1)を満たすトラン
スバーサル・フイルタを用いることにより、電波
源探索の特性を劣化させることなく、高速の電波
源探索を行うことが可能になる。しかもこの装置
は従来の装置の低域フイルタ部のみを変更するこ
とにより実現することができ、互換性に優れてい
る。また本発明に用いる低域フイルタは極めて容
易にかつ安価に実現することができ、装置規模の
拡大、価格の上昇を伴うことがない。更に低域フ
イルタを、電荷転送素子を用いたトランスバーサ
ル・フイルタで構成すれば、そのクロツク周波数
とステアリング信号の走査周波数を連動させるこ
とによつて、走査周波数が変動しても常に良好な
特性が得られるようにすることができる。
According to the present invention, by using a transversal filter that satisfies the above conditional expression (1) as a low-pass filter in the adaptive loop, a high-speed radio wave source search can be performed without deteriorating the characteristics of the radio wave source search. It becomes possible to do so. Moreover, this device can be realized by changing only the low-pass filter section of the conventional device, and has excellent compatibility. Further, the low-pass filter used in the present invention can be realized extremely easily and at low cost, and there is no need to increase the scale of the device or increase the price. Furthermore, if the low-pass filter is configured with a transversal filter using a charge transfer element, by linking its clock frequency with the scanning frequency of the steering signal, good characteristics can be maintained even when the scanning frequency changes. can be obtained.
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は一実施例のアンテナ装置であり、アレ
イ出力計算器７を除く部分はいわゆるハウエル
ズ・アツプルバウム型アダプテイブ・アレイとし
てその基本構成は知られている。即ち、８1，８
２，…，８Nがアレイ素子、１が低域フイルタ、２
がステアリング信号発生器、３が増幅器、４が荷
重器、５が乗算器、６が混合器であり、スーパー
リゾリユウシヨン・アレイ出力は各アレイ素子の
荷重器４と混合器６の出力を用いて計算器７によ
り計算される。ここでステアリング信号発生器２
からのステアリング信号は角周波数ωsで周期的
に走査される。 FIG. 1 shows an antenna device according to one embodiment, and the basic structure of the antenna device excluding the array output calculator 7 is known as a so-called Howells-Applebaum adaptive array. That is, 8 1 , 8
2 ,...,8 N is the array element, 1 is the low-pass filter, 2
is a steering signal generator, 3 is an amplifier, 4 is a loader, 5 is a multiplier, and 6 is a mixer, and the super resolution array output uses the outputs of the loader 4 and mixer 6 of each array element. is calculated by the calculator 7. Here, steering signal generator 2
The steering signal from is periodically scanned with an angular frequency ωs.
この様なアダプテイブ・アレイの基本的な動作
は例えば、大宮等による論文「ハウエルズ・アツ
プルバウムアダプテイブアレーに関する考察」
（電子通信学会技術報告A.p84−33、昭和59年６
月）に述べられている。これによれば、走査によ
るスーパーリゾリユウシヨンアレイの特性劣化を
防ぐには、低域フイルタ１が前述の条件式(1)を満
たさなければならないことが示されている。 The basic operation of such an adaptive array is explained, for example, in the paper "Study on Howells-Atplebaum adaptive arrays" by Omiya et al.
(IEICE Technical Report A. p84-33, June 1983)
month). According to this, it is shown that the low-pass filter 1 must satisfy the above-mentioned conditional expression (1) in order to prevent characteristic deterioration of the super resolution array due to scanning.
本発明ではこの様な条件式(1)を満たす低域フイ
ルタ１を、次に述べるようにトランスバーサル・
フイルタを用いて具体的に実現している。 In the present invention, the low-pass filter 1 that satisfies such conditional expression (1) is constructed using a transversal filter as described below.
This is specifically realized using a filter.
第２図はトランスバーサル・フイルタの概略構
成である。即ち、トランスバーサル・フイルタは
主フイルタ部９と平滑フイルタ部１０とから構成
される。 FIG. 2 shows a schematic configuration of a transversal filter. That is, the transversal filter is composed of a main filter section 9 and a smoothing filter section 10.
第３図はこのトランスバーサル・フイルタの周
波数特性である。第３図ａが主フイルタ部９の周
波数特性であり、本実施例では条件式(1)を満たす
ようにしていると同時に、荷重器４の出力のジツ
タの影響を低減するため、角周波数lωs以外のと
ころで振幅を押えている。第３図ｂは平滑フイル
タ部１０の周波数特性であり、低域フイルタとし
ての総合特性は第３図ｃのようになる。 FIG. 3 shows the frequency characteristics of this transversal filter. FIG. 3a shows the frequency characteristics of the main filter section 9, and in this embodiment, in order to satisfy conditional expression (1) and at the same time reduce the influence of jitter on the output of the loader 4, the angular frequency lωs The amplitude is suppressed elsewhere. FIG. 3b shows the frequency characteristics of the smoothing filter section 10, and the overall characteristics as a low-pass filter are as shown in FIG. 3c.
第４図はこの様な周波数特性を満たすトランス
バーサル・フイルタ部の具体的な構成を示す。図
において、１１1，１１2，…は単位遅延回路（遅
延時間Td）であり、これら複数個の単位遅延回
路１１1，１１2，…を縦続接続して遅延回路が構
成される。遅延時間Tdはクロツク周波数fdに対
して
Td＝１／fd
の関係に設定される。遅延回路には、単位遅延回
路のkp（2p＋１がアレイの素子数）個毎にタツプ
を設けられ、その各タツプに荷重器１２1，１２
２，…が接続されている。そして、荷重器１２1，
１２2，…の出力が加算器１３で加算されてトラ
ンスバーサル・フイルタの出力が得られる。ここ
で、kp個の単位遅延回路の合計の遅延時間は
2π／ωsに設定されている。すなわち、
2π／ωs＝kp／fd …(2)
を満たすようになつている。ここで、ｋは、クロ
ツク周波数fdが取り扱う最高動作周波数の２倍よ
り大きくなるように設定される。 FIG. 4 shows a specific configuration of a transversal filter section that satisfies such frequency characteristics. In the figure, 11 1 , 11 2 , . . . are unit delay circuits (delay time Td), and a delay circuit is constructed by cascading a plurality of these unit delay circuits 11 1 , 11 2 , . The delay time Td is set in the relationship Td=1/fd with respect to the clock frequency fd. The delay circuit is provided with a tap for each unit delay circuit kp (2p+1 is the number of elements in the array), and each tap is provided with a loader 12 1 , 12 .
2 ,... are connected. And the load device 12 1 ,
The outputs of 12 2 , . . . are added by an adder 13 to obtain the output of the transversal filter. Here, the total delay time of kp unit delay circuits is
It is set to 2π/ωs. In other words, 2π/ωs=kp/fd...(2) is satisfied. Here, k is set to be greater than twice the highest operating frequency handled by the clock frequency fd.
このようにトランスバーサル・フイルタ部の各
パラメータを定めることにより、第３図に示した
周波数特性が得られ、これを第１図の低域フイル
タ１に用いることにより、高速に走査できるスー
パーリゾリユウシヨン・アレイが実現できる。 By determining each parameter of the transversal filter section in this way, the frequency characteristics shown in Figure 3 can be obtained, and by using this for the low-pass filter 1 in Figure 1, a super resolution filter that can scan at high speed can be obtained. sion array can be realized.
第５図は上述のようなトランスバーサル・フイ
ルタを電荷転送素子（CCD）を用いて構成した
例である。１５は転送電極を示し、斜線を施した
部分１６は荷重器を構成するタツプ電極を示して
いる。１７は各タツプ電極に得られる出力を加算
する加算器である。 FIG. 5 shows an example in which the above-mentioned transversal filter is constructed using a charge transfer device (CCD). Reference numeral 15 indicates a transfer electrode, and a shaded portion 16 indicates a tap electrode constituting a loader. 17 is an adder that adds the outputs obtained from each tap electrode.
このように電荷転送素子を用いてトランスバー
サル・フイルタを構成することにより、先の条件
式(1)を満たす低域フイルタを極めて容易にかつ安
価に実現することができる。 By configuring a transversal filter using charge transfer elements in this manner, a low-pass filter that satisfies the above conditional expression (1) can be realized extremely easily and at low cost.
前述の(2)式の関係も本発明に有用である。即ち
(2)式によれば、ステアリング信号の角周波数ωs
とトランスバーサル・フイルタのクロツク周波数
fdは比例関係にある。従つて、ステアリング信号
とトランスバーサル・フイルタのクロツク信号を
連動させれば、具体的には例えばこれらを同一の
または連動した信号源より供給するように構成す
れば、ステアリング信号の走査周波数が変更され
ても低域フイルタの構成に何等変更を加える必要
がない。 The relationship expressed by equation (2) above is also useful for the present invention. That is,
According to equation (2), the angular frequency ωs of the steering signal
and the transversal filter clock frequency.
fd is in a proportional relationship. Therefore, if the steering signal and the clock signal of the transversal filter are linked, for example if they are supplied from the same or linked signal source, the scanning frequency of the steering signal can be changed. However, there is no need to make any changes to the configuration of the low-pass filter.
本発明は上記した実施例に限られない。本発明
は上記実施例とは異なる構成のスーパーリゾリユ
ウシヨン、アレイやアダプテイブ・アレイ自体へ
の適用も可能である。アダプテイブ・アレイに適
用すれば、高速の収束特性が得られるという効果
が期待できる。 The present invention is not limited to the embodiments described above. The present invention can also be applied to super resolution arrays, arrays, and adaptive arrays themselves with configurations different from those of the above embodiments. If applied to an adaptive array, the effect of obtaining high-speed convergence characteristics can be expected.
その他本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。 In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof.
第１図は本発明の一実施例のスーパーリゾリユ
ウシヨン・アレイの概略構成を示す図、第２図は
その低域フイルタ部の構成を示す図、第３図はそ
の低域フイルタの周波数特性を示す図、第４図は
その低域フイルタに用いられるトランスバーサ
ル・フイルタの構成を示す図、第５図はそのトラ
ンスバーサル・フイルタを電荷転送素子により構
成した例を示す図である。
１……低域フイルタ、２……ステアリング信号
発生器、３……増幅器、５……乗算器、６……混
合器、７……アレイ出力計算器、８（８1，８2，
…，８X）……アレイ素子、９……トランスバー
サル・フイルタ部、１０……平滑フイルタ部、
（１１1，１１2，…）……単位遅延回路、１２
（１２1，１２2，…）……荷重器、１３……加算
器、１５……転送電極、１６……タツプ電極、１
７……加算器。
Fig. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a super resolution array according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the configuration of its low-pass filter section, and Fig. 3 is a diagram showing the frequency characteristics of the low-pass filter. FIG. 4 is a diagram showing the structure of a transversal filter used in the low-pass filter, and FIG. 5 is a diagram showing an example in which the transversal filter is formed of a charge transfer element. 1...Low pass filter, 2...Steering signal generator, 3...Amplifier, 5...Multiplier, 6...Mixer, 7...Array output calculator, 8 (8 1 , 8 2 ,
..., 8 X )...Array element, 9...Transversal filter section, 10...Smoothing filter section,
(11 1 , 11 2 ,...)...Unit delay circuit, 12
(12 1 , 12 2 ,...)... Load device, 13... Adder, 15... Transfer electrode, 16... Tap electrode, 1
7... Adder.
Claims (1)
走査する手段を備え、かつアダプテイブ・ループ
内に周波数特性Ｈ（ω）がＨ（lωs）＝１（但し、ｌ
＝−ｐ，−ｐ＋１，…，０，１，…，ｐ、ｐ＝（Ｎ
−１）／２、Ｎは用いるアレイの素子数）の条件
を満たす低域フイルタを挿入した、ハウエルズ・
アツプルバウム型アダプテイブ・アレイを用いた
アンテナ装置において、 前記低域フイルタは、Td＝１／fd（fdはクロツ
ク周波数）なる遅延時間を有する単位遅延回路を
複数個縦続接続し、該単位遅延回路のkp（2p＋１
がアレイの素子数）個毎にタツプを有し、前記
kp個の単位遅延回路の合計の遅延時間が2π／ωs
である遅延回路と、この遅延回路の各タツプにそ
れぞれ接続された荷重器と、これらの荷重器の出
力を加算する加算器とからなるトランスバーサ
ル・フイルタにより構成されていることを特徴と
する適応型アンテナ装置。 ２ 前記クロツク周波数fdが、取り扱う最高動作
周波数の２倍より大きくなるように設定されてい
る特許請求の範囲第１項記載の適応型アンテナ装
置。 ３ 前記ステアリング信号の走査周波数と前記ク
ロツク周波数を比例関係を保つて連動して可変で
きるように構成した特許請求の範囲第１項記載の
適応型アンテナ装置。[Claims] 1. A means for periodically scanning the steering signal at an angular frequency ωs, and a frequency characteristic H(ω) within the adaptive loop is H(lωs)=1 (however, lωs).
=-p,-p+1,...,0,1,...,p,p=(N
-1)/2, where N is the number of elements in the array used).
In an antenna device using an Applebaum-type adaptive array, the low-pass filter has a plurality of unit delay circuits connected in cascade each having a delay time of Td = 1/fd (fd is a clock frequency). kp(2p+1
has a tap for each element (number of elements in the array), and
Total delay time of kp unit delay circuits is 2π/ωs
An adaptation characterized in that it is composed of a transversal filter consisting of a delay circuit, loaders connected to each tap of the delay circuit, and an adder that adds the outputs of these loaders. type antenna device. 2. The adaptive antenna device according to claim 1, wherein the clock frequency fd is set to be greater than twice the maximum operating frequency handled. 3. The adaptive antenna device according to claim 1, wherein the scanning frequency of the steering signal and the clock frequency are variable in conjunction with each other while maintaining a proportional relationship.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14216285A JPS622701A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Adaptive antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14216285A JPS622701A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Adaptive antenna system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS622701A JPS622701A (en) | 1987-01-08 |
| JPH0473801B2 true JPH0473801B2 (en) | 1992-11-24 |
Family
ID=15308800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14216285A Granted JPS622701A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Adaptive antenna system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS622701A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8833991B2 (en) | 2010-02-10 | 2014-09-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, with light guide member having smaller exit section, and illuminating device, and vehicle headlight including the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2268030B (en) * | 1988-05-07 | 1994-05-18 | Northern Telecom Europ Ltd | Wanted signal discrimination |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP14216285A patent/JPS622701A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8833991B2 (en) | 2010-02-10 | 2014-09-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, with light guide member having smaller exit section, and illuminating device, and vehicle headlight including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS622701A (en) | 1987-01-08 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |