(57)【要約】【課題】アレーアンテナならびにそれを用いたサイドローブキャンセラおよびアダプティブアンテナを得る。【解決手段】複数の素子アンテナ１からなるサブアレーアンテナ２を複数個配列して構成されたアレーアンテナ３において、複数のサブアレーアンテナ２の各位相中心は、１次元上に配置されるとともに、各位相中心のサブアレーアンテナ間隔は、一端のサブアレーアンテナから他端のサブアレーアンテナに向かって順に一定のシフト量δずつ増加するように設定される。複数のサブアレーアンテナ２の各々のサイズは、サブアレーアンテナ間隔の増加に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの隙間を小さくするように、順に大きいサイズに設定されている。【選択図】図１
2010212877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子アンテナからなるサブアレーアンテナを複数個配列して構成されたアレーアンテナにおいて、
前記複数のサブアレーアンテナの各位相中心は、１次元上に配置されるとともに、前記各位相中心のサブアレーアンテナ間隔は、一端のサブアレーアンテナから他端のサブアレーアンテナに向かって順に一定のシフト量δずつ増加するように設定され、
前記複数のサブアレーアンテナの各々のサイズは、サブアレーアンテナ間隔の増加に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの隙間が小さくなるように、順に大きいサイズに設定されたことを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項２】
複数の素子アンテナからなるサブアレーアンテナを複数個配列して構成されたアレーアンテナにおいて、
前記複数の素子アンテナは、所定の間隔で等間隔または三角配置で配置されており、
前記複数のサブアレーアンテナの各位相中心は、１次元上に配置されるとともに、前記各位相中心のサブアレーアンテナ間隔は、一端のサブアレーアンテナから他端のサブアレーアンテナに向かって順に一定のシフト量δずつ増加するように設定され、
前記複数のサブアレーアンテナの各領域は、前記サブアレーアンテナ間隔に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの間に生じる隙間が最小化するように決定され、
前記各領域に属する素子アンテナにより各サブアレーアンテナが構成されることを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項３】
複数の素子アンテナからなるサブアレーアンテナを複数個配列して構成されたアレーアンテナにおいて、
前記複数の素子アンテナは、所定の間隔で等間隔または三角配置で配置されており、
前記複数のサブアレーアンテナの各位相中心は、１次元上に配置されるとともに、前記各位相中心のサブアレーアンテナ間隔は、一端のサブアレーアンテナから他端のサブアレーアンテナに向かって順に一定のシフト量δずつ増加するように設定され、
前記複数のサブアレーアンテナの各開口は、前記サブアレーアンテナ間隔に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの間に生じる隙間が最小化するように決定され、
各サブアレーアンテナ内の前記複数の素子アンテナの数は、前記各開口に応じて決定され、
各サブアレーアンテナは、前記各開口に応じて決定された前記複数の素子アンテナにより構成されることを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項４】
複数の素子アンテナからなるサブアレーアンテナを複数個配列して構成されたアレーアンテナにおいて、
２次元上に複数のグリッドを形成し、
前記複数のグリッドの横方向の各間隔は、一端から順に一定のシフト量δｈずつ増加するように設定されるとともに、前記複数のグリッドの縦方向の各間隔は、一端から順に一定のシフト量δｖずつ増加するように設定され、
前記複数のサブアレーアンテナの各位相中心は、前記複数のグリッド上に配置され、
前記複数のサブアレーアンテナの縦方向および横方向の各サイズは、前記各位相中心のサブアレーアンテナ間隔に応じて隙間が小さくなるように、順に大きいサイズに設定されたことを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項５】
複数の素子アンテナからなるサブアレーアンテナを複数個配列して構成されたアレーアンテナにおいて、
前記複数の素子アンテナは、所定の間隔で等間隔または三角配置で配置されており、
２次元上に複数のグリッドを形成し、
前記複数のグリッドの横方向の各間隔は、一端から順に一定のシフト量δｈずつ増加するように設定されるとともに、前記複数のグリッドの縦方向の各間隔は、一端から順に一定のシフト量δｖずつ増加するように設定され、
前記複数のサブアレーアンテナの各位相中心は、前記複数のグリッド上に配置され、
前記複数のサブアレーアンテナの横方向および縦方向の各領域は、前記各位相中心のサブアレーアンテナ間隔に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの間に生じる隙間が最小化するように決定され、
前記各領域に属する素子アンテナにより各サブアレーアンテナが構成されることを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項６】
複数の素子アンテナからなるサブアレーアンテナを複数個配列して構成されたアレーアンテナにおいて、
前記複数の素子アンテナは、所定の間隔で等間隔または三角配置で配置されており、
２次元上に複数のグリッドを形成し、
前記複数のグリッドの横方向の各間隔は、一端から順に一定のシフト量δｈずつ増加するように設定されるとともに、前記複数のグリッドの縦方向の各間隔は、一端から順に一定のシフト量δｖずつ増加するように設定され、
前記複数のサブアレーアンテナの各位相中心は、前記複数のグリッド上に配置され、
前記複数のサブアレーアンテナの横方向および縦方向の各開口は、前記各位相中心のサブアレーアンテナ間隔に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの間に生じる隙間が最小化するように決定され、
各サブアレーアンテナ内の前記複数の素子アンテナの数は、前記各開口に応じて決定され、
各サブアレーアンテナは、前記各開口に応じて決定された前記複数の素子アンテナにより構成されることを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項７】
前記グリッドに配置される前記サブアレーアンテナの横方向の１次元配列を段と称し、縦方向の１次元配列を列と称して、
前記サブアレーアンテナの偶数段または奇数段の配列のみを左右反転の配置パターンに設定するか、または、偶数列または奇数列の配列のみを上下反転の配置パターンに設定したことを特徴とする請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載のアレーアンテナ。
【請求項８】
前記サブアレーアンテナ間隔の横方向または縦方向のシフト量δは、所定のアジマス角またはエレベーション角の視野角を用いて算出され、
前記サブアレーアンテナ間隔の横方向または縦方向のサブアレーアンテナ間隔の平均値は、横方向または縦方向のサブアレーアンテナの数Ｍｓを用いて、（Ｍｓ−１）δとなるように設定されたことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のアレーアンテナ。
【請求項９】
前記シフト量δは、最大となるサブアレーアンテナ間隔が所定値以下となるように決定されることを特徴とする請求項８に記載のアレーアンテナ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のアレーアンテナを主アンテナとして用いたサイドローブキャンセラであって、
前記主アンテナ内のサブアレーアンテナからの受信信号の位相および振幅を制御するための複素荷重を適応荷重として算出する適応荷重計算手段と、
前記サブアレーアンテナのうちの選択された受信信号を補助信号として、前記補助信号に前記適応荷重を乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力信号を合成する合成器と、
前記主アンテナの受信信号から前記合成器の出力信号を減算する減算器とを備え、
前記適応荷重計算手段は、前記減算器の出力電力を最小化するように、前記適応荷重を算出することを特徴とするサイドローブキャンセラ。
【請求項１１】
前記補助信号として選択されるサブアレーアンテナは、縦方向および横方向で重複しないように決定されることを特徴とする請求項１０に記載のサイドローブキャンセラ。
【請求項１２】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のアレーアンテナを主アンテナとして用いたアダプティブアンテナであって、
前記主アンテナ内のサブアレーアンテナからの受信信号の位相および振幅を制御するための複素荷重を適応荷重として算出する適応荷重計算手段と、
前記サブアレーアンテナの受信信号に前記適応荷重を乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力信号を合成する合成器と、
前記サブアレーアンテナの位相中心に関するステアリングベクトル、または所望波と相関の高い参照信号を格納する記憶装置とを備え、
前記適応荷重計算手段は、前記主アンテナによるビームの指向方向に応じて、前記記憶装置から取得される前記ステアリングベクトルに対する応答値を拘束して前記合成器の出力信号を最小化するか、または、前記記憶装置から取得される前記参照信号と前記合成器の出力信号との差分信号電力が最小化するように、前記適応荷重を算出することを特徴とするアダプティブアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の素子アンテナからなるサブアレーアンテナを、サブアレーアンテナの位相中心が不等間隔となるように複数個配列して構成されたアレーアンテナに関するものである。また、そのアレーアンテナを用いたサイドローブキャンセラおよびアダプティブアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の素子アンテナを配列して構成されたアレーアンテナにおいては、アレーアンテナの高度なビーム制御を行うために、複数の素子アンテナの受信信号をディジタル信号に変換してビーム制御を行うディジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）技術が用いられている。
【０００３】
しかしながら、ＤＢＦ技術を用いた場合には、各素子アンテナにＡ／Ｄ変換器を設ける必要があり、コストが増大するという問題がある。
そこで、いくつかの素子アンテナをサブアレーアンテナとして合成し、各サブアレーアンテナの出力信号にＤＢＦ技術を適用するアレーアンテナも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、サブアレーアンテナは、複数の素子アンテナで構成されるので、開口径が大きくなり、サブアレーアンテナの位相中心間の距離が増大することに起因して、グレーティングローブ（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｏｂｅ：ＧＬ）を生じるという問題がある。
【０００５】
サブアレーアンテナにおいてＧＬを生じると、マルチビームのビーム選択を誤る要因となるうえ、アダプティブアンテナやサイドローブキャンセラの抑圧性能を低下させる要因となる。
このような抑圧性能低下を回避するためには、複数のサブアレーアンテナの位相中心を不等間隔に配列することが有効なことが知られているが、この場合、不等間隔に配列されたサブアレーアンテナの相互間に隙間を生じるので、アレーアンテナの開口効率が低下するという問題がある。
【０００６】
以下、図１０および図１１を参照しながら、従来のアレーアンテナにおける上記問題点について具体的に説明する。
図１０は従来のアレーアンテナ１０３を示す平面図であり、たとえば特許文献１に示されたように、サブアレーアンテナ１０２が等間隔配列された場合を示している。
また、図１１は従来のアレーアンテナ２０３を示す平面図であり、サブアレーアンテナ１０２が不等間隔配列された場合を示している。
【０００７】
図１０において、アレーアンテナ１０３は、平面（ｙ−ｚ方向）に配列された複数のサブアレーアンテナ１０２により構成されている。また、各サブアレーアンテナ１０２は、それぞれ、複数（６個）の素子アンテナ１０１により構成されている。
【０００８】
この場合、サブアレーアンテナ１０２を構成する素子アンテナ１０１の数は、同一（６個）に設定されている。
また、素子アンテナ１０１の間隔ｄｅは、全方位においてＧＬの発生を回避する目的から、ｄｅ＝λ／２（λは波長）に設定されているものとする。
【０００９】
このとき、各サブアレーアンテナ１０２の位相中心（×印）の相互間の距離ｄｓは、ＧＬを生じない条件（ｄｓ＜λ／２）を満たさず、横方向で１λ、縦方向では１．５λとなり、サブアレーアンテナの出力を用いるＤＢＦ処理においては、ＧＬを生じてしまう。
【００１０】
したがって、ＤＢＦ処理であるマルチビーム走査では、不要なローブを生じる問題があり、特にアダプティブアンテナ処理を行う際に、ＧＬ方向から干渉波が到来する場合には抑圧できないという問題がある。
【００１１】
そこで、ＧＬを抑圧するために、図１１に示すように、サブアレーアンテナ１０３の位相中心（×印）を不等間隔に配置することが考えられる。
しかし、図１１から明らかなように、サブアレーアンテナ１０３の位相中心（×印）を不等間隔（右方向に向かって一定量ずつ間隔が増加するように）に配置すると、サブアレーアンテナ１０３の相互間の距離は、右方向にいくほど増大し、多くの隙間領域を生じてしまうこととなる。
【００１２】
この結果、図１１の構成では、単位面積当たりの素子アンテナ１０１の数が減少し、開口効率が低下してしまう問題がある。言い換えると、逆に、アンテナ開口に制約があるアンテナにおいては、素子アンテナ１０１の数が減少することになり、アンテナ利得が大きく低下してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−２３１０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来のアレーアンテナは、特許文献１（図１０）の場合には、等間隔のサブアレーアンテナ１０２の位相中心間の距離に起因して、ＧＬを生じるという課題があった。
また、ＧＬを抑圧するために、仮に図１１のように、サブアレーアンテナ１０２の位相中心を不等間隔に配置した場合には、素子アンテナ１０１の密度が低下して、アレーアンテナ２０３の開口効率が低下するという課題があった。
【００１５】
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あり、複数のサブアレーアンテナの各々の位相中心が不等間隔となるように配置してＧＬを抑圧するとともに、隣接するサブアレーアンテナの位相中心間の距離の増大に応じて、サブアレーアンテナを構成する素子アンテナ数を増やして開口径を増大させることにより、隣接するサブアレーアンテナの隙間が小さくなるようにして、開口効率が低下しないサブアレーアンテナからなるアレーアンテナを得ることを目的とする。
また、このアレーアンテナを用いることにより、抑圧性能の低下しないサイドローブキャンセラおよびアダプティブアンテナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係るアレーアンテナは、複数の素子アンテナからなるサブアレーアンテナを複数個配列して構成されたアレーアンテナにおいて、複数のサブアレーアンテナの各位相中心は、１次元上に配置されるとともに、各位相中心のサブアレーアンテナ間隔は、一端のサブアレーアンテナから他端のサブアレーアンテナに向かって順に一定のシフト量δずつ増加するように設定され、複数のサブアレーアンテナの各々のサイズは、サブアレーアンテナ間隔の増加に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの隙間を小さくするように、順に大きいサイズに設定されたものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、各サブアレーアンテナの位相中心が不等間隔となるように配置してＧＬを抑圧するとともに、隣接するサブアレーアンテナの隙間を小さくして、開口効率が低下しないサブアレーアンテナからなるアレーアンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナを示す平面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における３次元の座標系を示す説明図である。
【図３】図１のアレーアンテナを適用したＤＢＦアンテナを示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナを示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナを示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るアレーアンテナを示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係るアレーアンテナを用いたサイドローブキャンセラを示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態５に用いられるアレーアンテナを示す平面図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係るアレーアンテナを用いたアダプティブアンテナを示すブロック図である。
【図１０】従来の等間隔サブアレーアンテナからなるアレーアンテナを示す平面図である。
【図１１】従来の不等間隔サブアレーアンテナからなるアレーアンテナを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ３を示す平面図である。
図１において、アレーアンテナ３は、ｙ−ｚ平面に配置された複数（＃Ｓ１〜＃Ｓ６）のサブアレーアンテナ２により構成されている。
【００２０】
また、各サブアレーアンテナ２は、ｙ−ｚ平面に配置された複数の素子アンテナ１により構成されており、各サブアレーアンテナ２の位相中心（×印）は、右方向に向かって一定のシフト量δずつ間隔が増加するように不等間隔配置されている。
この場合、各サブアレーアンテナ２内の素子アンテナ１の数が、６個→６個→９個→９個→１２個→１２個と順次に増加されている。
【００２１】
図２は３次元（ｘ−ｙ−ｚ）の座標系を示す説明図であり、図１のアレーアンテナ３を構成する素子アンテナ１およびサブアレーアンテナ２は、図２の座標系におけるｙ−ｚ平面に配置されているものとする。
【００２２】
図２において、アンテナ面（１点鎖線枠）は、ｙ−ｚ面内に配置されるものとし、入射波は、破線矢印の方向から入射されるものとする。また、このときの入射方向は、ｘ−ｙ面内のｘ軸に対するアジマス角φと、ｘ−ｙ面に対するエレベーション角θとで表されるものとする。
【００２３】
図３は図１のアレーアンテナ３を適用したＤＢＦアンテナの構成例を示すブロック図であり、アレーアンテナ３が４個のサブアレーアンテナ２からなる場合を示している。
各サブアレーアンテナ２は、それぞれの複数の素子アンテナ１の受信信号を合計する合成器４を備えている。
【００２４】
図３において、ＤＢＦアンテナは、複数のサブアレーアンテナ２からなるアレーアンテナ３と、各サブアレーアンテナ２から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５と、位相および振幅を制御する複素数の荷重Ｗ１〜Ｗ４を各ディジタル信号に乗算する乗算器６と、乗算器６の出力信号を合成してＤＢＦ出力を生成する合成器７とを備えている。
【００２５】
図３のＤＢＦアンテナにおいては、受信信号をＡ／Ｄ変換器５でディジタル信号に変換した後に、荷重Ｗ１〜Ｗ４の乗算による荷重制御を行うので、アナログのフェーズドアレーアンテナに比べると、位相制御のみでなく振幅制御も容易に行うことができる。
また、干渉波方向に自動的にナルを形成するサイドローブキャンセラや、アダプティブアンテナのような高度な信号処理を施すことができる。
【００２６】
なお、ＤＢＦアンテナにおいては、すべての素子アンテナ１の受信信号をディジタル信号に変換して処理することが理想であるが、その場合、多くのＡ／Ｄ変換器５を個別に必要とし、構成が複雑化してしまう。
したがって、図３のように、いくつかの素子アンテナ１の受信信号を合成器４で合成してサブアレーアンテナ２を構成し、サブアレーアンテナ２の出力信号に対してＡ／Ｄ変換後に、ＤＢＦ処理を行う図３の構成が一般的となっている。
【００２７】
この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ３は、図１のように、サブアレーアンテナ２の位相中心（×印）を不等間隔に配置するとともに、各サブアレーアンテナ２の間に隙間が生じないように、不等間隔の大きさに応じてサブアレーアンテナ２内の素子アンテナ１の数を増加させる。
【００２８】
このとき、素子アンテナ１の数を増加させる際には、サブアレーアンテナ２の両側に均等に素子アンテナ１を追加することにより、位相中心（×印）を移動させないことが必要である。
また、素子アンテナ１は、サブアレーアンテナ２内の各素子間隔が、所定間隔で等間隔配置され、かつ位相中心位置が上記位置で動かさないように配置される条件下で、隣接するサブアレーアンテナ２に属する隣接する素子アンテナ１との間隔が、各素子アンテナ１の物理的な大きさや利得を確保するために、有効な所定距離（通常、１／２λ程度が多いが、アンテナ仕様によって異なる）を下回らない範囲で、最小化するように配置される。
このようにサブアレーアンテナ２を構成することにより、ＧＬを抑圧するとともに、開口効率が低下しないアレーアンテナ３を得ることができる。
【００２９】
なお、図１の不等間隔配置構成は、ＧＬを有効に抑圧できる不等間隔配置方法として、公知文献（平田和史他、「ＧＬを抑圧する分散アレーアンテナの配置方法」電子情報通信学会、信学技報Ａ・Ｐ２００５−１５、第３５頁−第４０頁）に示された定量シフト配置方法を、縦方向または横方向に適用することにより実現可能である。
【００３０】
定量シフト配置方法においては、有効にＧＬを抑圧することができるとともに、素子アンテナ１の数や視野角（ＧＬを生じない角度）の条件などから、最適なシフト量δを容易に設定することができる。
【００３１】
以下、簡単のため、１次元（ｙ方向）のサブアレーアンテナ２（図１参照）を対象とした場合の、定量シフト配置方法におけるサブアレーアンテナ２および素子アンテナ１の配置について具体的に説明する。
図１において、サブアレーアンテナ２の数Ｍｓは、「６（＃Ｓ１〜＃Ｓ６）」であり、サブアレーアンテナ２の位相中心（×印）の間隔（以下、「サブアレーアンテナ間隔」と略称する）の数は、「５」となる。
【００３２】
ここで、サブアレーアンテナ２の数Ｍｓを任意数として、サブアレーアンテナ間隔ｄを、左端から順に、ｄ（１）、ｄ（２）、・・・、ｄ（Ｍｓ−１）とし、以下の式（１）のように、サブアレーアンテナ間隔が、どちらか一方の端（図１では、左端）から順に、シフト量δだけ増加するように決定する。
【００３３】
ｄ（ｋ＋１）＝ｄ（ｋ）＋δ  ・・・（１）
【００３４】
ただし、図１の場合、式（１）において、ｋ＝１、２、・・・、Ｍｓ−２、である。
これら５つのサブアレーアンテナ間隔ｄの平均値をｄ０とすると、真ん中のサブアレーアンテナ間隔ｄ（３）と平均値ｄ０とは、等しくなる。このように、シフト量δずつサブアレーアンテナ間隔を増加させる配置方法を定量シフト配置という。
また、シフト量δとサブアレーアンテナ間隔の平均値ｄ０との比は、シフト率Ｓｒと称され、以下の式（２）で表される、
【００３５】
Ｓｒ＝δ／ｄ０  ・・・（２）
【００３６】
シフト率Ｓｒは、前述の特許文献１に記載されている通り、サブアレーアンテナ２の数Ｍｓに対して、以下の式（３）で与えることが望ましい。
【００３７】
Ｓｒ＝１／（Ｍｓ−１）  ・・・（３）
【００３８】
定量シフト配置におけるＧＬは、シフト量δで等間隔に素子アンテナ１を配置した場合と同方向に出現するので、まず、ＧＬを発生させたくない方位の領域（視野角）から、シフト量δを決定する。
全方位にＧＬを発生させたくない場合には、シフト量δをλ／２よりも小さい値に設定すればよい。
以下、式（２）および式（３）を用いて、サブアレーアンテナ間隔の平均値ｄ０を決定することにより、サブアレーアンテナ２の位相中心の配置が決定される。
【００３９】
次に、個々のサブアレーアンテナ２を隙間なく配置する場合の領域を決定する。
このとき、領域の中心位置が、先に決定したサブアレーアンテナ２の位相中心位置と一致するようにする。
【００４０】
最後に、個々のサブアレーアンテナ２の領域内に、所定の間隔で素子アンテナ１を充填するように、サブアレーアンテナ２内の素子アンテナ１の各位置を決定する。なお、素子アンテナ１の間隔は、前述したように、λ／２程度の間隔で配置するのがよい。このとき、サブアレーアンテナ２の位相中心は、先に決定した位相中心の位置からずれないように設定する。また、隣接するサブーアンテナ２に属する隣接する素子アンテナ１の距離は、アンテナの物理的なサイズや、利得を得るために有効な距離を下回らない範囲で最小化する。
このようにサブアレーアンテナ２を構成すれば、所定の角度内でＧＬを生じず、かつ開口効率が低下しないサブアレーアンテナ２を実現することができる。
【００４１】
上記説明では、この発明の実施の形態１におけるサブアレーアンテナ２の構成法の一例を述べたが、一定のシフト量δを視野角内でＧＬを生じないように設定すれば、他の条件からサブアレーアンテナ２の配置を決定することもできる。
たとえば、ＤＢＦ処理によりマルチビームを形成する場合には、サブアレーアンテナ２の開口を小さくしたいという要求があるので、まず、適当なシフト量δに対して、式（２）および式（３）の条件下でサブアレーアンテナ間隔を求め、最大となるサブアレーアンテナ間隔が所定範囲以下となるように、シフト量δを決定すればよい。
【００４２】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図３）によれば、複数の素子アンテナ１からなるサブアレーアンテナ２を複数個配列して構成されたアレーアンテナ３において、複数のサブアレーアンテナ２の各々の位相中心は、１次元上に配置されるとともに、一端のサブアレーアンテナから順に、位相中心間のサブアレーアンテナ間隔が一定のシフト量δずつ増加するように配置され、複数のサブアレーアンテナ２の各々のサイズは、サブアレーアンテナ間隔の増大に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの隙間が小さくなるように、順に大きいサイズに設定されている。
【００４３】
また、サブアレーアンテナ間隔の横方向または縦方向のシフト量δは、所定のアジマス角φまたはエレベーション角θの視野角を用いて算出される。
また、サブアレーアンテナ間隔の横方向または縦方向のサブアレーアンテナ間隔の平均値ｄ０は、横方向または縦方向のサブアレーアンテナの数Ｍｓを用いて、（Ｍｓ−１）δとなるように設定される。
さらに、シフト量δは、最大となるサブアレーアンテナ間隔が所定値（所定範囲）以下となるように決定される。
【００４４】
これにより、複数のサブアレーアンテナ２の各々の位相中心が不等間隔となるように配置してＧＬを抑圧するとともに、隣接するサブアレーアンテナ２の位相中心間の距離の増大に応じて、サブアレーアンテナ２を構成する素子アンテナ１の数を増やして開口径を増大させることにより、隣接するサブアレーアンテナ２の隙間を小さくして、開口効率が低下しないサブアレーアンテナ２からなるアレーアンテナ３を実現することができる。
また、このアレーアンテナ３を用いることにより、抑圧性能の低下しないサイドローブキャンセラおよびアダプティブアンテナを得ることができる。
【００４５】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１〜図３）では、サブアレーアンテナ２の領域を決定した後に、領域内に素子アンテナ１を充填するように配置したが、図４に示すように、素子アンテナ１を所定の間隔で等間隔や三角配置などの公知方法であらかじめ配置しておき、定量シフト配置で得られたサブアレーアンテナ２の領域に基づいて、各サブアレーアンテナ２に属する素子アンテナ１を決定してもよい。
図４はこの発明の実施の形態２によるアレーアンテナ３Ａを示す平面図である。
【００４６】
前述の実施の形態１により配置方法は、正確に定量シフト配置に基づいてサブアレーアンテナ２の位相中心を配置することができる反面、隣接するサブアレーアンテナ２の間の素子アンテナ１の間隔が、サブアレーアンテナ２内の素子アンテナ１の間隔と異なることから、アレーアンテナ３の全体構成が複雑になる問題がある。
【００４７】
そこで、サブアレーアンテナ２を敷き詰める方法ではなく、図４に示すように、素子アンテナ１を所定の間隔で等間隔や三角配置などの公知方法であらかじめ配置しておき、その後に、定量シフト配置で得られたサブアレーアンテナ２の領域に基づいて、各サブアレーアンテナ２に属する素子アンテナ１を決定する方法を適用することもできる。
【００４８】
または、まず、素子アンテナ１を所定の間隔で等間隔や三角配置などの公知方法で配置しておき、定量シフト配置で得られたサブアレーアンテナ２の領域の大きさから、サブアレーアンテナ２に属する素子アンテナ１の数を決定し、この素子アンテナ数に応じて、サブアレーアンテナ２に属する素子アンテナ１を決定してもよい。
【００４９】
以上のように、この発明の実施の形態２（図４）によれば、複数の素子アンテナ１からなるサブアレーアンテナ２を複数個配列して構成されたアレーアンテナ３において、複数の素子アンテナ１は、所定の間隔で等間隔または三角配置で配置されており、複数のサブアレーアンテナ２の各位相中心は、１次元上に配置されるとともに、各位相中心のサブアレーアンテナ間隔は、一端のサブアレーアンテナから他端のサブアレーアンテナに向かって順に一定のシフト量δずつ増加するように設定されている。
【００５０】
複数のサブアレーアンテナ２の各領域は、サブアレーアンテナ間隔に応じて、隣接するサブアレーアンテナ２との間に生じる隙間が小さくなるように決定され、各領域に属する素子アンテナ１により各サブアレーアンテナ２が構成される。
【００５１】
または、複数のサブアレーアンテナ２の各開口は、各位相中心のサブアレーアンテナ間隔に応じて、隣接するサブアレーアンテナ２との間に生じる隙間が小さくなるように決定され、各サブアレーアンテナ２内の複数の素子アンテナ１の数は、各開口に応じて決定される。
各サブアレーアンテナ２は、各開口に応じて決定された複数の素子アンテナ１により構成される。
【００５２】
このように、あらかじめ素子アンテナ１を所定の間隔で等間隔や三角配置で配置して、定量シフト配置によりサブアレーアンテナ２に分割する場合には、サブアレーアンテナ２の位相中心が、定量シフト配置から微少量ずれる可能性があるものの、前述と同様に、ＧＬを抑圧することができ、かつ開口効率の低下が生じないアレーアンテナ３を実現することができる。また、素子アンテナ１の間隔が一定なので、製造が容易となる効果がある。
【００５３】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１では、特に言及しなかったが、前述の不等間隔配置方法により算出された各サブアレーアンテナ２の位相中心位置にグリッドを形成し、グリッド上に各サブアレーアンテナ２の位相中心を配置してもよい。
【００５４】
図５はこの発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ３Ｂを示す平面図である。
図５において、アレーアンテナ３Ｂは、２次元（ｙ−ｚ平面）内に配置された素子アンテナ１からなり、破線で区画された複数のサブアレーアンテナ２に分割されて構成されている。
【００５５】
各サブアレーアンテナ２の位相中心（×印）は、２次元上に形成されたグリッドの交点（図示せず）上に配置されている。
前述の実施の形態１（図１）では、１次元上にサブアレーアンテナ２の位相中心を定量シフト配置による不等間隔配置で配置したが、この発明の実施の形態３（図５）においては、横方向を定量シフト配置により配置するとともに、縦方向に対しても、定量シフト配置を適用して複数のサブアレーアンテナ２を不等間隔配置に構成することができる。
２次元の位相中心位置が決定された後は、前述の実施の形態１と同様に、サブアレーアンテナ２の間隔が小さくなるように素子アンテナ１を充填していく。このとき、サブアレーアンテナ２の位相中心が動かないように、左右および上下に均等に素子アンテナ１を加える必要がある。サブアレーアンテナ２内の素子アンテナ１の間隔は、所定間隔で等間隔格子状となるように配置される。なお、このとき、縦方向と横方向との間隔を等しくする必要はない。この条件下で、隣接するサブアレーアンテナ２に属する素子アンテナ１との距離を、アンテナの物理的な大きさや利得を確保するために、有効な距離を下回らない範囲で、最小化するように素子アンテナ１を配置する。
【００５６】
なお、ここでは、直交する２次元上に配置する場合を説明したが、２次元を構成する軸は直交しない場合にも適用できる。たとえば、平行四辺形のような開口の形状にも適用できる。
【００５７】
また、前述の実施の形態２（図４）の場合と同様に、２次元配置の場合においても、まずアレーアンテナを構成する素子アンテナを等間隔や三角配置などの配置方法により配置し、定量シフト配置で得られたサブアレーアンテナの領域に基づいてサブアレーアンテナに属する素子アンテナを決定してもよい。
【００５８】
また、素子アンテナを所定の間隔で等間隔や三角配置などの従来の配置方法で配置し、定量シフト配置で得られたサブアレーアンテナの領域の大きさからサブアレーアンテナに属する素子アンテナ数を決定し、この素子アンテナ数に応じてサブアレーアンテナに属する素子アンテナを決定してもよい。
【００５９】
このように、あらかじめ素子アンテナを所定の間隔で等間隔や三角配置で配置して、定量シフト配置によりサブアレーアンテナに分割する場合には、実施の形態１と同様に、アジマス方向（図２内の角度φ）とエレベーション方向（角度θ）において、ＧＬを抑圧することができ、開口効率の低下が生じないアレーアンテナを得ることができる。また、素子アンテナの間隔が一定であるので、製造が容易となる効果がある。
【００６０】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、複数の素子アンテナ１からなるサブアレーアンテナ２を複数個配列して構成されたアレーアンテナにおいて、２次元上に複数のグリッドを形成し、複数のグリッドの横方向の各間隔は、一端から順に一定のシフト量δｈずつ増加するように設定されるとともに、複数のグリッドの縦方向の各間隔は、一端から順に一定のシフト量δｖずつ増加するように設定されている。
【００６１】
また、複数のサブアレーアンテナ２の各位相中心は、複数のグリッド上に配置され、複数のサブアレーアンテナ２の縦方向および横方向の各サイズは、各位相中心のサブアレーアンテナ間隔に応じて隙間が小さくなるように、順に大きいサイズに設定されている。
【００６２】
または、複数の素子アンテナ１は、所定の間隔で等間隔または三角配置で配置されている。
また、複数のサブアレーアンテナ２の横方向および縦方向の各開口は、各サブアレーアンテナ間隔に応じて、隣接するサブアレーアンテナとの間に生じる隙間が小さくなるように決定され、各サブアレーアンテナ２内の複数の素子アンテナ１の数は、各開口に応じて決定されて、各サブアレーアンテナ２は、各開口に応じて決定された複数の素子アンテナ１により構成される。
【００６３】
これにより、サブアレーアンテナ２の位相中心を２次元上に定量シフト配置により不等間隔に配置する場合に、アジマス方向の角度φのみでなく、エレベーション方向の角度θにおいても、ＧＬを生じることなく、開口効率の低下しないアレーアンテナ３Ｂを実現することができる。
【００６４】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図５）では、各サブアレーアンテナ２の横方向の列（以下、「段」という）の配置をすべて同一配置パターンとしたが、図６のように、下から偶数段目の列のみを左右に反転させた配列パターン（右方向に向かってシフト量δｈずつ減少）としてもよい。
【００６５】
たとえば、図１の１次元の定量シフト配置を見ると、ｙ軸方向の幅が同じサブアレーアンテナ２が２つずつ出現することが分かる。
同様に、図５のように定量シフト配置を適用して、２次元上に隙間なくサブアレーアンテナ２を配置してアレーアンテナ３Ｂを構成すると、縦方向（ｚ軸方向）においても定量シフト配置を適用しているので、やはりｚ軸方向の幅が同じサブアレーアンテナ２が２つずつ出現する。たとえば１段目と２段目の段の幅（ｚ軸方向の幅）は等しく何れも２素子であり、３段目と４段目の段の幅も何れも４素子で等しいことが分かる。
【００６６】
図６に示す配置例は、上記特徴を利用して、図５内の偶数段目の配列を左右反転させたものである。図６のように配置すると、前述の２次元配置構成の効果に加え、さらに横方向（ｙ方向）のサブアレーアンテナ２の位相中心を複雑化することができ、アジマス方向の角度φのＧＬを有効に抑圧することができる。
また、モノパルス測角処理を行う際に、左右に関して素子アンテナ１の数が同一となるように、たとえば図６に示す分割位置で、アレーアンテナ３Ｂの全体を分割することができるという効果がある。
【００６７】
なお、図６では、偶数段目のみの配置パターンを左右反転させたが、逆に奇数段目のみの配置パターンを左右反転させてもよい。
または、図５の縦の列について、左から偶数列または奇数列のみの配置パターンを上下反転するようにサブアレーアンテナ２を構成してもよい。
【００６８】
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、グリッドに配置されるサブアレーアンテナ２の横方向の１次元配列を「段」と称し、縦方向の１次元配列を「列」と称して、サブアレーアンテナ２の偶数段または奇数段の配列のみを左右反転の配置パターンに設定するか、または、偶数列または奇数列の配列のみを上下反転の配置パターンに設定した、エレベーション方向の角度θについて同様の効果を奏することができる。
また、モノパルス測角処理を行う際に、左右または上下に関して、素子アンテナ１の数が同一となるように、アレーアンテナ３Ｂの全体を分割することができるという効果がある。
【００６９】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４では詳述しなかったが、図７のように、前述のアレーアンテナ３（３Ａ、３Ｂ）を用いてサイドローブキャンセラを構成してもよい。
図７はこの発明の実施の形態５に係るアレーアンテナ３を用いたサイドローブキャンセラの構成を示すブロック図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００７０】
図７において、サイドローブキャンセラは、前述（図３）のＤＢＦアンテナの構成（Ａ／Ｄ変換器５、乗算器６、合成器７）に加えて、適応荷重計算手段９と、乗算器１０と、合成器１１と、減算器１２とを備えている。
【００７１】
適応荷重計算手段９は、Ａ／Ｄ変換器５および合成器７の各出力信号に基づき、減算器１２の出力信号電力が最小化するような適応荷重（複素荷重）Ｗａ１、Ｗａ２を計算して、乗算器１０に入力する。なお、適応荷重計算手段９には、図示したように、補助信号として選択された２つのサブアレーアンテナ２（Ａ／Ｄ変換器５）の出力信号が入力される。なお、ここでは、補助信号として２つのサブアレーアンテナ２の出力信号を選択する例を示しているが、いくつの出力信号を選択してもよい。
【００７２】
乗算器１０は、サブアレーアンテナ２の受信信号のうちのいくつか（Ａ／Ｄ変換器５の出力信号）を分離して補助信号とし、各補助信号に対して個別の適応荷重（ここでは２つの荷重Ｗａ１、Ｗａ２）を乗算し、乗算結果を合成器１１に入力する。
合成器１１は、乗算器１０の出力信号を合成して、減算器１２の減算端子に印加する。  減算器１２は、ＤＢＦ合成信号（合成器７の出力信号）から合成器１１の出力信号を減算して出力する。
【００７３】
図８は図７内のサブアレーアンテナ２の配置パターンの一例を示す平面図である。
図８において、サブアレーアンテナ２は、前述の実施の形態１〜４と同様に、その位相中心が定量シフト配置で配置されており、一部がサイドローブキャンセラ（図７）の補助信号としてＳＡ１〜ＳＡ４が選択される。
【００７４】
この場合、定量シフト配置による不等間隔配置で配置されたサブアレーアンテナ２の受信信号から補助信号ＳＡ１〜ＳＡ４を選択する際に、補助信号ＳＡ１〜ＳＡ４の組み合わせとして、ＧＬを生じないように選択が行われる。
【００７５】
たとえば、図８に示すように、サブアレーアンテナ２から補助信号ＳＡ１〜ＳＡ４を選択すれば、４つのサブアレーアンテナ２の配置は、ｙ座標で見ても、またｚ座標で見ても、連続する定量シフト配置で配置されるので、アジマス方向（図２内の角度φ）およびエレベーション方向（角度θ）において、補助信号ＳＡ１〜ＳＡ４の組み合わせとして、ＧＬを生じないようにすることができるので、複数の干渉波を有効に抑圧することができる。
【００７６】
なお、補助信号として選択されるサブアレーアンテナ２の数は、任意であるが、サイドローブキャンセラの適応荷重計算手段９として、たとえばＳＭＩ（Ｓａｍｐｌｅ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）アルゴリズムなどを用いる場合には、選択数の３乗に比例して演算量が増大するので、対応干渉波数などを考慮して、できるだけ少ない補助信号数を選択することが望ましい。
【００７７】
たとえば、図８のように、ｙ軸方向およびｚ軸方向に関して、連続する定量シフト配置で配置されたサブアレーアンテナ２が重複せずに選択されていれば、少ない補助信号数で、アジマス方向（角度φ）およびエレベーション方向（角度θ）のいずれに対しても、抑圧性能の低下を回避したサイドローブキャンセラを得ることができる。
【００７８】
以上のように、この発明の実施の形態５（図７、図８）に係るサイドローブキャンセラは、前述の実施の形態１〜４のアレーアンテナ３（３Ａ、３Ｂ）を主アンテナとして用いるとともに、主アンテナ内のサブアレーアンテナ２からの受信信号の位相および振幅を制御するための複素荷重を適応荷重として算出する適応荷重計算手段９と、サブアレーアンテナ２のうちの選択された受信信号を補助信号として、補助信号に適応荷重を乗算する乗算器１０と、乗算器１０の出力信号を合成する合成器１１と、主アンテナの受信信号（合成器７の出力信号）から合成器１１の出力信号を減算する減算器１２とを備えている。
【００７９】
また、適応荷重計算手段９は、減算器１２の出力電力を最小化するように適応荷重を算出するので、抑圧性能の低下を回避したサイドローブキャンセラを得ることができる。
さらに、補助信号ＳＡ１〜ＳＡ４として選択されるサブアレーアンテナ２は、縦方向および横方向で重複しないように決定されるので、ＧＬを生じないようにすることができるので、複数の干渉波を有効に抑圧することができる。
【００８０】
なお、サイドローブキャンセラに利用できる適応荷重計算手段９として、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムなど、多くのアルゴリズムが提案されているが、いずれのアルゴリズムを用いてもよい。
【００８１】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図７、図８）では、アレーアンテナ３（３Ａ、３Ｂ）を用いてサイドローブキャンセラを構成したが、図９のように、アダプティブアンテナを構成してもよい。
【００８２】
図９はこの発明の実施の形態６に係るアレーアンテナ３を用いたアダプティブアンテナの構成を示すブロック図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図９においては、すべてのサブアレーアンテナ２を選択して、適応荷重計算手段１３で算出する適応荷重Ｗａ１〜Ｗａ４を乗算して合成するアダプティブアンテナの例を示している。
【００８３】
図９において、アダプティブアンテナは、前述（図３）のＤＢＦアンテナの構成（Ａ／Ｄ変換器５、乗算器６、合成器７）に加えて、適応荷重Ｗａ１〜Ｗａ４を算出する適応荷重計算手段１３と、サブアレーアンテナ２の位相中心に関するステアリングベクトル（または、所望波と相関の高い参照信号）を格納するデータベース（記憶装置）１４とを備えている。
【００８４】
適応荷重計算手段１３は、主アンテナによるビームの指向方向に応じて、データベース１４から取得されるステアリングベクトルに対する応答値を拘束して合成器７の出力信号を最小化するか、または、データベース１４から取得される参照信号と合成器７の出力信号との差分信号電力が最小化するように、適応荷重Ｗａ１〜Ｗａ４を算出する。
【００８５】
アダプティブアンテナにおいては、所望とする信号を識別するために、パイロット信号などの参照信号を用いる構成や、到来方向のステアリングベクトルの応答値を拘束して出力信号を最小化する方法などが提案されている。
上記方法のいずれを用いてもよいが、ここでは、後者の方法（ステアリングベクトルの応答値を拘束して出力信号電力を最小化する方法）を適用した場合の構成について説明する。
【００８６】
この場合、データベース１４は、サブアレーアンテナ２の位相中心に関するステアリングベクトルを保持している。
したがって、適応荷重計算手段１３は、ビームの指向方向に応じて、データベース１４からステアリングベクトルを呼び出し、ステアリングベクトルに対する応答値を変えないように拘束して、合成器７の出力信号電力を最小化するように適応荷重Ｗａ１〜Ｗａ４を決定する。
これをＤＣＭＰ（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ）と称する。
【００８７】
ところで、図９の構成からなるアダプティブアンテナにおいては、仮に主アンテナ（アレーアンテナ３）がＧＬを有すると、この方向から入射する干渉波を抑圧することができない。なぜなら、ＧＬは、所望波の到来するメインローブと同じステアリングベクトルを有するので、上記拘束条件により応答値が拘束されて、十分なナルビームを形成することができないからである。
【００８８】
これに対し、この発明の実施の形態６に係るアレーアンテナ３は、サブアレーアンテナ２の位相中心が定量シフト配置（不等間隔配置）され、ＧＬが抑圧されているので、有効に干渉波を抑圧することができる。
また、素子アンテナ１の相互間隔が密となるように配置されているので、アレーアンテナ３の開口効率の低下を回避することができる。
【００８９】
以上のように、この発明の実施の形態６（図９）に係るアダプティブアンテナは、前述の実施の形態１〜４のアレーアンテナ３（３Ａ、３Ｂ）を主アンテナとして用いるとともに、主アンテナ内のサブアレーアンテナ２からの受信信号の位相および振幅を制御するための複素荷重を適応荷重として算出する適応荷重計算手段１３と、サブアレーアンテナ２の受信信号に適応荷重を乗算する乗算器６と、乗算器６の出力信号を合成する合成器７と、サブアレーアンテナ２の位相中心に関するステアリングベクトル（または、所望波と相関の高い参照信号）を格納するデータベース１４とを備えている。
【００９０】
また、適応荷重計算手段１３は、主アンテナによるビームの指向方向に応じて、データベース１４から取得されるステアリングベクトルに対する応答値を拘束して合成器７の出力信号を最小化するか、または、データベース１４から取得される参照信号と合成器７の出力信号との差分信号電力が最小化するように、適応荷重を算出する。
【００９１】
これにより、有効に干渉波を抑圧することのできるアダプティブアンテナを得ることができる。
なお、図９では、すべてのサブアレーアンテナ２を適応荷重制御する例を説明したが、一部のサブアレーアンテナ２を選択して適応荷重制御するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１  素子アンテナ、２  サブアレーアンテナ、３、３Ａ、３Ｂ  アレーアンテナ、５  Ａ／Ｄ変換器、６、１０  乗算器、７、１１  合成器、９  適応荷重算出手段、ｄ（１）〜ｄ（５）  サブアレーアンテナ間隔、ＳＡ１〜ＳＡ４  補助信号、Ｗａ１〜Ｗａ４  適応荷重。
【図１】
2010212877.tif 000003
【図２】
2010212877.tif 000004
【図３】
2010212877.tif 000005
【図４】
2010212877.tif 000006
【図５】
2010212877.tif 000007
【図６】
2010212877.tif 000008
【図７】
2010212877.tif 000009
【図８】
2010212877.tif 000010
【図９】
2010212877.tif 000011
【図１０】
2010212877.tif 000012
【図１１】
2010212877.tif 000013