JPH0770902B2 - アンテナ装置 - Google Patents
アンテナ装置Info
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- JPH0770902B2 JPH0770902B2 JP62041915A JP4191587A JPH0770902B2 JP H0770902 B2 JPH0770902 B2 JP H0770902B2 JP 62041915 A JP62041915 A JP 62041915A JP 4191587 A JP4191587 A JP 4191587A JP H0770902 B2 JPH0770902 B2 JP H0770902B2
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- Japan
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- phase
- phase shifter
- signal
- antenna
- input signal
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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SINR
（〔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。
することにより、アレーアンテナの出力端でのSINR
（〔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。
第７図は例えば電子通信学会技術研究報告,AP−84−10,
p.17〜p.24,“位相のみを制御した方向拘束付アダプテ
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。
p.17〜p.24,“位相のみを制御した方向拘束付アダプテ
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、Ea1,Ea2,…,EaNは素子アンテナ、Ps1,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、Ca1,Ca2,…,CaNは
カップラ、５は位相・振幅検知器である。
…,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、Ca1,Ca2,…,CaN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,Ea2,…,E
aNで受信された電波は、移相器Ps1,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。
aNで受信された電波は、移相器Ps1,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SINR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Ca1,Ca2,…,CaNによ
って取り出され、位相・振幅検知器５に伝送される。こ
の時の各入力信号を1,2,…，Ｎとするならば、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
器の設定変化量（qi）を求める。
ズドアレーアンテナの出力端でのSINR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Ca1,Ca2,…,CaNによ
って取り出され、位相・振幅検知器５に伝送される。こ
の時の各入力信号を1,2,…，Ｎとするならば、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
器の設定変化量（qi）を求める。
但し、（１）式において、ai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
i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項は共相状態から位相をqi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qiについて（１）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qiが求まる。
来方向の入射電界の振幅で既知であり、設定変化量q
i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項は共相状態から位相をqi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qiについて（１）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qi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。
電力最小化法に基づくものである。
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1,2,…，Ｎはベクト
ル的に第８図に示すように、また位相変化量qiを与えた
後の各入力信号 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;N
ull）点形成角度の周近を拡大したものを示す。ただ
し、第10図は設定位相として５ビッ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ｂ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qi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SINR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、設定変化量
qiを量子化した場合、良好なSINRを得るためには、７〜
８ビットの位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SINRが得られるよう
にする必要がある。
で、この動作前の各入力信号1,2,…，Ｎはベクト
ル的に第８図に示すように、また位相変化量qiを与えた
後の各入力信号 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;N
ull）点形成角度の周近を拡大したものを示す。ただ
し、第10図は設定位相として５ビッ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ｂ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qi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SINR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、設定変化量
qiを量子化した場合、良好なSINRを得るためには、７〜
８ビットの位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SINR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。
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。
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SINRの最大化を図るようにした
リニアアレー状のアンテナ装置において、上記各素子ア
ンテナのｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番目の素子アンテナに対応し
て得られる入力信号Siの位相に、 ±Δφ＝（２π／λ）・ｄ（ｉ−１）sin（±α） （ただし、λ：波長,d:素子間隔．α：ナル角度幅から
決定される定数） となる±Δφｉ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疑似信号の両信号の位相
・振幅を基にSINR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SINRが得られるようにしたものである。
された移相器を制御してSINRの最大化を図るようにした
リニアアレー状のアンテナ装置において、上記各素子ア
ンテナのｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番目の素子アンテナに対応し
て得られる入力信号Siの位相に、 ±Δφ＝（２π／λ）・ｄ（ｉ−１）sin（±α） （ただし、λ：波長,d:素子間隔．α：ナル角度幅から
決定される定数） となる±Δφｉ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疑似信号の両信号の位相
・振幅を基にSINR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SINRが得られるようにしたものである。
この発明におけるアンテナ装置は、リニアアレー状のア
ンテナ装置において、演算プロセッサにより位相・振幅
検知器が得た上記各素子アンテナのｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番
目の素子アンテナに対応して得られる入力信号Siの位相
に、 ±Δφｉ＝（２π／λ）・ｄ（ｉ−１）sin（±α） （ただし、λ：波長,d:素子間隔．α：ナル角度幅から
決定される定数） となる±Δφｉの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SINRを得ることがで
きる。
ンテナ装置において、演算プロセッサにより位相・振幅
検知器が得た上記各素子アンテナのｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番
目の素子アンテナに対応して得られる入力信号Siの位相
に、 ±Δφｉ＝（２π／λ）・ｄ（ｉ−１）sin（±α） （ただし、λ：波長,d:素子間隔．α：ナル角度幅から
決定される定数） となる±Δφｉの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SINRを得ることがで
きる。
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。
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Ca1,Ca
2,…,CaNにより取り出された各入力信号をそれぞれ1,
2,…，Ｎとする。各入力信号1,2,…，Ｎ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
Δφｉ（ｉ〜Ｎ）なるバイアス位相が与えられる（ステ
ップ11）。例えばバイアス位相を±Δφｉとするなら
ば、この処理によって得られる信号は以下に示す通りで
ある。
ーチャートに従って説明する。ここで、カップラCa1,Ca
2,…,CaNにより取り出された各入力信号をそれぞれ1,
2,…，Ｎとする。各入力信号1,2,…，Ｎ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
Δφｉ（ｉ〜Ｎ）なるバイアス位相が与えられる（ステ
ップ11）。例えばバイアス位相を±Δφｉとするなら
ば、この処理によって得られる信号は以下に示す通りで
ある。
この場合の各信号ベクトルの様子を第２図に示す。ここ
で±Δφｉ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。
で±Δφｉ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。
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±Δφｉ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SINRが得られる。
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SINR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
に示す評価関数ｆの移相器の設定変化量qi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。
に示す評価関数ｆの移相器の設定変化量qi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。
但し、ai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。
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
（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。
制御プロセッサ４を介して移相器制御装置３を制御し
（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。
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qiを示したものである。この図に示すよう
に、励振位相を５ビットの量子化を行なった場合、従来
の方式ではビットが変化せず、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ビッ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。
が演算したqiを示したものである。この図に示すよう
に、励振位相を５ビットの量子化を行なった場合、従来
の方式ではビットが変化せず、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ビッ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。
以上のように、本発明によれば、リニアアレー状のアン
テナ装置において、位相・振幅検知器が得た各素子アン
テナのｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番目の素子アンテナに対応して
得られる入力信号Siの位相に、 ±Δφｉ＝（２π／λ）・ｄ（ｉ−１）sin（±α） （ただし、λ：波長,d:素子間隔．α：ナル角度幅から
決定される定数） となる±Δφｉの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
SINRを得ることができる効果がある。
テナ装置において、位相・振幅検知器が得た各素子アン
テナのｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番目の素子アンテナに対応して
得られる入力信号Siの位相に、 ±Δφｉ＝（２π／λ）・ｄ（ｉ−１）sin（±α） （ただし、λ：波長,d:素子間隔．α：ナル角度幅から
決定される定数） となる±Δφｉの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
SINRを得ることができる効果がある。
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入力信号
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近を拡大した図であ
る。 Ea1,Ea2,…,EaN……素子アンテナ、Ps1,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一又は相当部分を示す。
を示す図、第２図は各入力信号ベクトルと該各入力信号
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近を拡大した図であ
る。 Ea1,Ea2,…,EaN……素子アンテナ、Ps1,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一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】直線上に並んで配置された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，上記各素子アンテ
ナのｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番目の素子アンテナに対応して信
号Siを取り出すカップラと、 上記各入力信号を受信する位相・振幅検出器と、 該位相・振幅検知器で検出された各入力信号Siの位相
に、 ±Δφ＝（２π／λ）・ｄ（ｉ−１）sin（±α） λ：波長 d:素子間隔 α：ナル角度幅から決定される定数 となる±Δφｉのバイアス位相を加えた擬似信号α１〜
ＳαＮを生成するとともに、上記各入力信号S1〜SN及び
擬似信号Ｓα１〜ＳαＮ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041915A JPH0770902B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041915A JPH0770902B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63208306A JPS63208306A (ja) | 1988-08-29 |
| JPH0770902B2 true JPH0770902B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=12621551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62041915A Expired - Lifetime JPH0770902B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770902B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5738002A (en) * | 1980-08-19 | 1982-03-02 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Adaptive antenna device |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP62041915A patent/JPH0770902B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63208306A (ja) | 1988-08-29 |
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