(57)【要約】【課題】SNRを改善することができる時分割多重アレーアンテナ装置を提供する。【解決手段】時分割多重アレーアンテナ装置１は、第２バンドパスフィルタ１０に対して並列に第３バンドパスフィルタ１１が接続される。受信経路切換部２７は、電波の待ち受け状態であるモニタリング時、スイッチ１２，１３を第２バンドパスフィルタ１０側に接続することにより、アンテナ２を時分割多重アレーアンテナとして動作させる。受信経路切換部２７は、モニタリング時において電波の受信を検知した際、各アンテナ２の間の受信電力比が大きいことを確認すると、最大受信電力となるアンテナ２のスイッチ８を常時接続するとともに、スイッチ１２，１３を第３バンドパスフィルタ１１側に接続することにより、アンテナ２を単一アンテナとして動作させる。単一アンテナでの動作時、受信経路が第３バンドパスフィルタ１１を通る経路２９に切り換えられる。【選択図】図１
2014116777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナの特定の１つを、複数のスイッチを有するスイッチ回路によって選択的に内部の信号処理回路に接続可能であり、複数の前記アンテナを前記スイッチによって前記信号処理回路に順に選択的に接続していくことにより、前記アンテナを時分割多重アレーアンテナとして通信可能な時分割多重アレーアンテナ装置において、
前記時分割多重アレーアンテナで通信するときに信号が通される時分割多重通信用フィルタよりも帯域が狭く形成され、前記アンテナが単一アンテナとして動作するときに信号が通される単一アンテナ通信用フィルタと、
前記時分割多重アレーアンテナでの通信時、当該アンテナにおける電波の受信状態を判定する受信状態判定部と、
前記単一アンテナで電波受信した方が好ましい状況下のとき、複数の前記スイッチの特定の１つのみを常時接続しつつ、受信する信号の経路を、前記単一アンテナ通信用フィルタを通る経路に切り換えることにより、前記アンテナを前記単一アンテナとして動作させる受信経路切換部と
を備えたことを特徴とする時分割多重アレーアンテナ装置。
【請求項２】
前記単一アンテナ通信用フィルタは、バンドパスフィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の時分割多重アレーアンテナ装置。
【請求項３】
前記受信状態判定部は、前記電波の受信状態の監視を、電波を受信しているか否かを監視するモニタリング時に実行する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の時分割多重アレーアンテナ装置。
【請求項４】
前記受信状態は、電波を前記アンテナで受信した際の受信電力の強さである
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の時分割多重アレーアンテナ装置。
【請求項５】
前記受信状態判定部は、前記時分割多重アレーアンテナでの通信時、前記アンテナの間の受信電力の比を判定し、前記受信経路切換部は、この受信電力比が閾値以上となるとき、前記受信の経路の切り換えにより、前記アンテナを前記時分割多重アレーアンテナから前記単一アンテナに変更する
ことを特徴とする請求項４に記載の時分割多重アレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレー状に配列された複数のアンテナを用いて時分割多重により通信する時分割多重アレーアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、携帯電話、地上デジタル放送のモバイル受信機等、アダプティブアレーアンテナを応用した無線機器の使用が日常化してきている傾向にあり、結果、これら無線機器の低コスト化の必要性が益々高まってきている。しかし、アダプティブアレーアンテナは、原理的に、フィルタ、アンプ、ダウンコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ等のアナログ回路がアンテナ数分必要となるので、例えば単一アンテナの無線機器と比較すると、高コストになるという問題があった。
【０００３】
そこで、これを解決する方法として、例えばスイッチによる時分割多重を用いて、アナログ回路を削減する方式（C-TDM-AAA：Conventional Time-Division Multiplexing Adaptive Array Antenna）のアダプティブアレーアンテナが過去に提案されている（非特許文献１参照）。非特許文献１では、無線機器が使用する帯域幅とスイッチ切換速度、フィルタ帯域幅、サンプリング速度が満たすべき条件に関して詳細に検討がなされ、適切なタイミングでスイッチ切り換え、サンプリングを行った場合、各アンテナの受信信号が完全に再生可能であることが示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】A CMA Adaptive Array Antenna System with a Single Receiver Using Time-Division Multiplexing,（IEICE Trans. Commun., vol. E84-B, no. 6, pp. 1637-1646, June 2001.）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の時分割多重アレーアンテナ装置においては、SNR（信号雑音比：signal-noise ratio）がアンテナ本数分の１に低下する現状がある。よって、時分割多重アレーアンテナ装置のSNRを改善する技術開発のニーズがあった。
【０００６】
本発明の目的は、SNRを改善することができる時分割多重アレーアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記問題点を解決する時分割多重アレーアンテナ装置は、複数のアンテナの特定の１つを、複数のスイッチを有するスイッチ回路によって選択的に内部の信号処理回路に接続可能であり、複数の前記アンテナを前記スイッチによって前記信号処理回路に順に選択的に接続していくことにより、前記アンテナを時分割多重アレーアンテナとして通信可能な構成において、前記時分割多重アレーアンテナで通信するときに信号が通される時分割多重通信用フィルタよりも帯域が狭く形成され、前記アンテナが単一アンテナとして動作するときに信号が通される単一アンテナ通信用フィルタと、前記時分割多重アレーアンテナでの通信時、当該アンテナにおける電波の受信状態を判定する受信状態判定部と、前記単一アンテナで電波受信した方が好ましい状況下のとき、複数の前記スイッチの特定の１つのみを常時接続しつつ、受信する信号の経路を、前記単一アンテナ通信用フィルタを通る経路に切り換えることにより、前記アンテナを前記単一アンテナとして動作させる受信経路切換部とを備えた。
【０００８】
本構成によれば、電波の受信状態を監視し、単一アンテナで電波受信した方が好ましい状況下のときには、特定の１つのアンテナのみ常時接続しつつ、使用するフィルタを時分割多重通信用フィルタから単一アンテナ通信用フィルタに切り換えることにより、受信経路を単一アンテナ通信用フィルタ側に切り換える。このため、単一アンテナで電波受信した方が好ましい状況下では、時分割多重アレーアンテナ装置を単一アンテナとして動作させることが可能となるので、その分、SNRを改善することが可能となる。
【０００９】
前記時分割多重アレーアンテナ装置において、前記単一アンテナ通信用フィルタは、バンドパスフィルタであることが好ましい。この構成によれば、追加する部品がバンドパスフィルタであるので、回路構成が簡素で済む。
【００１０】
前記時分割多重アレーアンテナ装置において、前記受信状態判定部は、前記電波の受信状態の監視を、電波を受信しているか否かを監視するモニタリング時に実行することが好ましい。この構成によれば、モニタリング時に電波の受信状態を監視し、モニタリング中の電波検知の際、時分割多重アレーアンテナで動作するのが好ましいと判断したなら、時分割多重アレーで電波受信し、単一アンテナで動作するのが好ましいと判断したなら、単一アンテナで電波受信する。よって、電波受信状態の判定→アンテナ切り換えを、電波受信の過程においてスムーズに行うことが可能となる。
【００１１】
前記時分割多重アレーアンテナ装置において、前記受信状態は、電波を前記アンテナで受信した際の受信電力の強さであることが好ましい。この構成によれば、電波の受信状態を受信電力の強さを基に判定するので、いまアンテナが電波をどのような状態で受信しているのかを精度よく識別することが可能となる。
【００１２】
前記時分割多重アレーアンテナ装置において、前記受信状態判定部は、前記時分割多重アレーアンテナでの通信時、前記アンテナの間の受信電力の比を判定し、前記受信経路切換部は、この受信電力比が閾値以上となるとき、前記受信の経路の切り換えにより、前記アンテナを前記時分割多重アレーアンテナから前記単一アンテナに変更することが好ましい。この構成によれば、時分割多重アレーアンテナで電波受信したときの各アンテナ間の受信電力比を基に、時分割多重アレーアンテナ及び単一アンテナのどちらで動作した方がよいのかを判定するので、どちらのアンテナで動作すべきなのかを精度よく判定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、時分割多重アレーアンテナ装置において、SNRを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態の時分割多重アレーアンテナ装置の構成図。
【図２】スイッチ制御信号の時間波形図。
【図３】スイッチ制御信号のｒ番目の時間波形図。
【図４】第２バンドパスフィルタ通過後の出力信号の振幅スペクトル図。
【図５】サンプリング信号の時間波形図。
【図６】時分割多重で通信するときの周波数スペクトル図。
【図７】単一アンテナで通信するときの周波数スペクトル図。
【図８】受信経路を第３バンドパスフィルタ側に切り換えたときの回路図。
【図９】第３バンドパスフィルタの機能を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、時分割多重アレーアンテナ装置の一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
図１に示すように、アレーアンテナ装置１は、複数のアンテナ（アンテナ素子）２を備え、各アンテナ２の重み付けを伝播環境に応じてアダプティブ制御することにより、指向性を電気的に切り替え可能となっている。このように、アレーアンテナ装置１は、希望波の到来方向にビームを向けたり、不要な電波の到来方向にヌルを向けて除去したりすることが可能である。また、本例のアレーアンテナ装置１は、信号を時間単位で区切り、１つの処理回路で電波を受信する時分割多重式でもある。
【００１６】
時分割多重アレーアンテナ装置１において、アンテナ２の個数をＫ（Ｋは任意の奇数）とすると、ｋ番目のアンテナ２の受信信号は、次式(1)のように表される。
【００１７】
【数１】
2014116777.tif 000003
ここで、fｋ(t)は、ｋ番目のアンテナ２におけるベースバンド信号である。また、cos(ωｃt)は、搬送波を表し、ωｃは、搬送波の角周波数を表す。
【００１８】
アレーアンテナ装置１の受信回路３には、アンテナ２の受信電波をアナログ処理するアナログ回路４と、アナログ回路４から出力された信号をデジタル処理するデジタル回路５とが設けられている。アナログ回路４には、通過帯域幅がＷの第１バンドパスフィルタ６がアンテナ２ごとに設けられている。これら第１バンドパスフィルタ６は、アンテナ２で受信した受信信号fｋ(t) cos(ωｃt)を通過帯域幅Ｗでフィルタし、Ｗに準じた周波数のみ通過させる。本例の時分割多重アレーアンテナ装置１において、アンテナ２ごとに個別に必要となるのは第１バンドパスフィルタ６のみであり、その後段の回路ブロックは複数のアンテナ２の間で共用されている。なお、受信回路３が信号処理回路の一例である。
【００１９】
受信ベースバンド信号fｋ(t)の周波数帯域幅Ｗ”は、第１バンドパスフィルタ６の通過帯域幅Ｗよりも小さい。よって、受信信号fｋ(t) cos(ωｃt)は、第１バンドパスフィルタ６をそのまま通過する。
【００２０】
複数のこれら第１バンドパスフィルタ６には、第１バンドパスフィルタ６の接続を選択的に切り換えるスイッチ回路７が接続されている。スイッチ回路７は、受信回路３の１構成要素であって、第１バンドパスフィルタ６ごとにスイッチ８を複数有する。これらスイッチ８は、クロック回路９から入力するスイッチ制御信号gｋ(t)によってスイッチ制御される。
【００２１】
ここで、図２及び図３に示すように、スイッチ８のｋ番目を、矩形波状のＯＮ時間τ、周期Ｔｓで切り換えを行うとすると、スイッチ制御信号gｋ(t)は、次式(2)により表される。なお、次式のｒは、任意の整数である。
【００２２】
【数２】
2014116777.tif 000004
ここで、スイッチ切換周波数をＷ’（Ｗ’＝１／Ｔｓ）とすると、スイッチ切換周波数Ｗ’は、Ｗ’＞Ｗを満たすように適切に設定する必要がある。式(2)は、フーリエ級数展開の形式により、次式(3)〜(5)のように表すことが可能である。なお、次式のｎは、スイッチ切換周波数Ｗ’のｎ倍高調波成分を表す整数であり、Ψは、スイッチ８のＯＮ時間比率である。
【００２３】
【数３】
2014116777.tif 000005
【００２４】
【数４】
2014116777.tif 000006
【００２５】
【数５】
2014116777.tif 000007
各アンテナ２の受信信号fｋ(t) cos(ωｃt)は、スイッチ８の通過時にスイッチ制御信号gｋ(t)を乗算された後、Ｋ個のアンテナ２からの信号が合成される。この合成信号h(t)は、次式(6)のように表される。
【００２６】
【数６】
2014116777.tif 000008
アナログ回路４には、周波数帯域幅がＫＷ’の第２バンドパスフィルタ１０と周波数帯域がＷ’の第３バンドパスフィルタ１１との並列回路が接続されている。この並列回路の前段及び後段には、スイッチ１２，１３が各々配設されている。第２バンドパスフィルタ１０は、１つのみ設けられ、複数のアンテナ２（スイッチ８）において共用されている。本例の場合、第２バンドパスフィルタ１０は、図４に示すように、理想的な周波数特性B(ω)を有するフィルタとする。第３バンドパスフィルタ１１は、単一アンテナを対象とするフィルタであって、第２バンドパスフィルタ１０よりも狭い帯域幅を有する。なお、第２バンドパスフィルタが時分割多重通信用フィルタの一例であり、第３バンドパスフィルタ１１が単一アンテナ通信用フィルタの一例である。
【００２７】
合成信号h(t)は、第２バンドパスフィルタ１０を通過すると、出力信号h’(t)として出力される。出力信号h’(t)は、次式(7)，(8)のように表される。
【００２８】
【数７】
2014116777.tif 000009
【００２９】
【数８】
2014116777.tif 000010
アナログ回路４には、出力信号h’(t)を増幅するアンプ１４と、増幅後の出力信号h’(t)をＩＦ（Intermediate Frequency）周波数にダウンコンバートするコンバータ１５と、ＩＦ周波数の信号を通過させるＩＦバンドパスフィルタ１６と、ＩＦ周波数を直交ダウンコンバートする直交コンバータ部１７とが設けられている。直交コンバータ部１７には、直交コンバータ部１７から出力される位相が互いに９０度ずつずれた信号において、低い周波数のみ通過させる一対のローパスフィルタ１８が接続されている。
【００３０】
デジタル回路５には、ローパスフィルタ１８から出力された信号をＡ／Ｄ変換する一対のＡ／Ｄコンバータ１９が設けられている。Ａ／Ｄコンバータ１９に入力されるベースバンド信号h”(t)は、アンプの増幅やフィルタの損失を無視すれば、次式(9)のように表される。
【００３１】
【数９】
2014116777.tif 000011
ベースバンド信号h”(t)は、Ａ／Ｄコンバータ１９において、周期Ｔｓでサンプリングされる。このサンプリング信号zi(t)は、次式(10)のように表される。
【００３２】
【数１０】
2014116777.tif 000012
図５に示すように、サンプリング信号zi(t)は、それぞれＴｓ／Ｋずつタイミングのずれた信号である。実際のところ、Ａ／Ｄコンバータ１９は、次式(11)で表されるz(t)でサンプリングを行う。
【００３３】
【数１１】
2014116777.tif 000013
さて、ベースバンド信号h”(t)が並び替え部２０においてサンプリング信号zi(t)でサンプルされることで生成されるサンプル信号xi(t)は、次式(12)，(13)のように表される。
【００３４】
【数１２】
2014116777.tif 000014
【００３５】
【数１３】
2014116777.tif 000015
サンプル信号xi(t)は、式(13)からも分かる通り、各アンテナ２の受信ベースバンド信号fk(t)が混在した形で得られる。ここで、一見、スイッチ８のＯＮ時間τを、τ＜（Ｔｓ／Ｋ）とすれば、スイッチ８が２つ同時に接続されることはなく、受信ベースバンド信号fk(t)の混合は生じないように思われるが、実際にはフィルタを通過する際の波形なまりにより、受信ベースバンド信号fk(t)の混合が生じてしまう。通常のアダプティブアレーアンテナでは、受信ベースバンド信号fk(t)は、それぞれ別々に得られる信号のはずである。
【００３６】
そこで、本例のデジタル回路５には、サンプル信号xi(t)から受信ベースバンド信号fk(t)を演算によって分離抽出する演算処理部２１が、各アンテナ２に対応して複数設けられている。本例の演算処理部２１は、次式(14)〜(16)を用いて演算を行うこと、つまりxi(t)を要素とするベクトルＸ(t)に対して行列Φを乗算することにより、アンテナ２ごとにＩ送信号及びＱ相信号を出力する。
【００３７】
【数１４】
2014116777.tif 000016
【００３８】
【数１５】
2014116777.tif 000017
【００３９】
【数１６】
2014116777.tif 000018
なお、式(14)〜(16)は、次式(17)〜(26)により定義される。なお、Ｘi(ω)は、xi(t)のフーリエ変換であり、fk(Δt)は、各アンテナ２の受信ベースバンド信号fk(t)を周期Ｔｓでサンプリングした信号である。また、式(18)は、式(17)を行列形式で表現した式である。
【００４０】
【数１７】
2014116777.tif 000019
【００４１】
【数１８】
2014116777.tif 000020
【００４２】
【数１９】
2014116777.tif 000021
【００４３】
【数２０】
2014116777.tif 000022
【００４４】
【数２１】
2014116777.tif 000023
【００４５】
【数２２】
2014116777.tif 000024
【００４６】
【数２３】
2014116777.tif 000025
【００４７】
【数２４】
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【００４８】
【数２５】
2014116777.tif 000027
【００４９】
【数２６】
2014116777.tif 000028
時分割多重アレーアンテナ装置１には、演算処理部２１から入力するＩ相信号及びＱ相信号をアダプティブ処理するアダプティブプロセッサ２２が設けられている。アダプティブプロセッサ２２は、アダプティブ処理により、例えば受信電波の電波到来方向を推定したり、アンテナ２のビームを希望波の方向に向けたり、ヌルを目的の方向に向けたりする。
【００５０】
ここで、スイッチ制御信号gk(t)のパルス幅であるτにより、Ａ／Ｄコンバータ１９でサンプリングされたサンプル信号xi(t)に含まれるベースバンド信号fk(Δt)がどのように変化するか考える。いま、スイッチ８のＯＮ時間τが非常に短い、つまりτ≒０の場合を考える。このとき、Ψ＝τ／Ｔｓ≒０となるので、sinc{nπΨ}≒１により、行列Ｓ≒１が導かれる。よって、式(23)は、次式(27)のように表される。
【００５１】
【数２７】
2014116777.tif 000029
よって、τが非常に小さい場合には、サンプル信号であるベクトルＸ(t)、つまりサンプル信号xi(t)を要素とするベクトルは、各アンテナ２の受信ベースバンド信号fk(t)のベクトルＦ(Δt)のスカラー倍となる。即ち、サンプル信号xi(t)は、それぞれ１種類の受信ベースバンド信号fk(Δt)のみを含み、混合された状態ではないことが分かる。背景技術で述べた非特許文献１では、スイッチ制御信号gk(t)はデルタ関数であり、本検討におけるτ≒０の場合に相当する。即ち、背景技術の非特許文献１では、サンプル信号のベクトルＸ(t)において、ベクトルＦ(Δt)が混合された状態にならないように、あえてτ≒０としていると考えられる。
【００５２】
しかし、式(27)を見てみると、ベクトルＸ(t)に含まれるベクトルＦ(Δt)の大きさはτに比例することが分かる。このことから、スイッチ８における電力損失を抑制するには、τをなるべく大きくすること、つまりスイッチ８が常にいずれかのアンテナ２に接続されていることが望ましいと予測される。このため、本例のアダプティブプロセッサ２２は、スイッチ制御信号gk(t)のＯＮ時間τを、次信号のτと重複しない範囲で、なるべく長く設定している。このように、ＯＮ時間τ（或いはＯＮ時間比率Ψ）を任意に設定可能な点で、本例は有効と考えられる。
【００５３】
図６に、時分割多重によって受信する電波の周波数スペクトルを示す。同図に示されるように、第２バンドパスフィルタ１０の周波数帯域幅がＫＷ’と設定されるのは、時分割多重方式の場合、例えばアンテナ数Ｋ＝３とすると、受信したい希望波２３は、３つのスペクトル２４〜２６を有する信号として受信するからである。この場合、中央の基本周波数のスペクトル２４ａに対し、両側に対称に現われるスペクトル２４ｂ，２４ｃはスペクトル２４ａのコピーである。周波数帯域幅ＫＷ’において、希望波以外の帯域を通過する信号は熱雑音である。
【００５４】
ところで、図７に示すように、受信する電波によっては、時分割多重アレーアンテナで受信するよりも、１つのアンテナ２のみで電波を受信する単一アンテナで電波受信した方が、SNR（Ｓ／Ｎ比）がよい場合がある。同図に示されるように、SNRがよければ、電波を高い振幅のスペクトル２５で取得することが可能である。そこで、本例の場合は、各アンテナ２における受信電力を監視し、受信電力の比が大きい場合には、時分割多重アレーアンテナ装置１を時分割多重アレーアンテナではなく単一アンテナとして動作させることとする。
【００５５】
図１に示すように、デジタル回路５には、各アンテナ２における受信電力の比を判定する電力比判定部２６と、電力比判定部２６の判定結果を基に受信回路３の受信経路を切り換える受信経路切換部２７とが設けられている。電力比判定部２６は、各アンテナ２における受信電波の受信電力を測定し、例えばこれらの最大値と最小値との比を算出する。そして、電力比判定部２６は、この受信電力比と閾値とを比較し、受信電力比の大きさを監視する。受信経路切換部２７は、受信電力比の判定結果を基に、受信回路３内の受信経路を選択する。なお、電力比判定部２６が受信状態判定部の一例である。
【００５６】
次に、図１，図８及び図９を用いて、時分割多重アレーアンテナ装置１の動作を説明する。
図１に示すように、時分割多重アレーアンテナ装置１は、電波受信待ち時、電波を受信したか否かを監視するモニタリング動作（受信待機動作）をとる。このとき、受信回路３内の電波受信経路は、スイッチ１２，１３が第２バンドパスフィルタ１０側に接続されることにより、第２バンドパスフィルタ１０を通過する経路２８が選択されている。モニタリング時は、スイッチ８が順に選択的に接続される時分割多重によって、電波受信の有無が監視される。
【００５７】
図８に示すように、電力比判定部２６は、モニタリング時において電波を受け付けて電波受信を開始したとき、ある特定のアンテナ２で受信電力が大きく受信電力比が閾値以上となることを確認すると、経路切換要求Ｓａを受信経路切換部２７に出力する。経路切換要求Ｓａには、受信経路を切り換える旨の指令や、どのアンテナ２が最大受信電力となっているのかを通知する情報などが含まれる。
【００５８】
受信経路切換部２７は、電力比判定部２６から経路切換要求Ｓａを入力すると、経路切換要求Ｓａを基にスイッチ回路７、スイッチ１２，１３及び並び替え部２０の切り換えを行う。このとき、受信経路切換部２７は、スイッチ回路７の複数のスイッチ８うち受信電力が最大となっているアンテナ２のスイッチ８をオンし、そのオンしたスイッチ８に対応する並び替え部２０のスイッチをオンし、スイッチ１２，１３を第３バンドパスフィルタ１１側に接続する。これにより、アレーアンテナ装置１は、受信経路が第３バンドパスフィルタ１１を通過する経路２９に切り換えられることにより、時分割多重アレーアンテナではなく単一アンテナとして動作する。よって、時分割多重アレーアンテナ装置１は、受信電力が最大の１つのアンテナ２のみで電波を受信する。
【００５９】
図９に、本例の提案法を採用した場合の受信電波の周波数スペクトルを示す。同図に示されるように、アンテナ２を時分割多重アレーアンテナから単一アンテナに切り換えても、このときの受信電波に含まれると想定される熱雑音は第３バンドパスフィルタ１１で除去される。よって、単一アンテナに切り換えても、熱雑音を少なく抑えながら電波を受信することが可能となる。
【００６０】
図１に示すように、アダプティブプロセッサ２２は、通信が終了すること（電波を受信しなくなること）を確認すると、受信終了通知Ｓｂを受信経路切換部２７に出力する。受信経路切換部２７は、アダプティブプロセッサ２２から受信終了通知Ｓｂを入力すると、最大受信電力となっているアンテナ２に対応するスイッチ回路７のスイッチ８と、このスイッチ８に対応する及び並び替え部２０のスイッチとを常時接続する状態を解除するとともに、スイッチ１２，１３を第２バンドパスフィルタ１０側に接続する。これにより、アレーアンテナ装置１は、受信経路が第２バンドパスフィルタ１０を通過する経路２８に切り換えられることにより、時分割多重アレーに戻される。
【００６１】
そして、特定のアンテナ２で受信電力が大きくなる度にこの切り換え動作が繰り返されて、電波が受信される。即ち、モニタリング時の電波受信時、各アンテナ２の受信電力比が閾値未満であれば、以降の受信動作が時分割多重アレーアンテナで実施され、各アンテナ２の受信電力比が閾値以上であれば、以降の受信動作が単一アンテナで実施される動作が、電波受信の度に繰り返し実行される。
【００６２】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）受信経路切換部２７は、受信のモニタリング時、スイッチ１２，１３を第２バンドパスフィルタ１０側に接続することにより、アンテナ２を時分割多重アレーアンテナとして動作させる。受信経路切換部２７は、モニタリングにおいて電波受信を検知した際、各アンテナ２の間の受信電力比が閾値以上となれば、最大受信電力となるアンテナ２のスイッチ８のみ常時接続しつつ、スイッチ１２，１３を第３バンドパスフィルタ１１側に接続することにより、受信回路３の受信経路を、第３バンドパスフィルタ１１を通る経路２９に切り換える。このため、単一アンテナで受信動作した方が好ましい状況下では、時分割多重アレーアンテナ装置１を単一アンテナとして動作させることが可能となるので、その分、SNRを改善することができる。
【００６３】
（２）追加する部品が第３バンドパスフィルタ１１であるので、SNRを改善する対策をとっても、時分割多重アレーアンテナ装置１の回路構成が簡素で済む。
（３）モニタリング時に各アンテナ２の受信電力比を監視し、モニタリング時の電波検知の際、受信電力比が閾値未満であれば、以降の電波受信をそのまま時分割多重アレーアンテナで行い、受信電力比が閾値以上であれば、以降の電波受信を単一アンテナに切り換えて行う。よって、電波受信状態の判定→アンテナ切り換えを、電波の受信過程においてスムーズに行うことができる。
【００６４】
（４）受信状態の判定を受信電力の強さ（受信電力比）を基に行うので、いまアンテナ２がどのような状態で電波を受信しているのかを精度よく識別することができる。
（５）電波の受信状態を受信電力の比を基に判定するので、いま受信がどのような状態にあるのか、つまり、電波受信時において時分割多重アレーアンテナ又は単一アンテナの何れを使用すべきなのかを精度よく判定することができる。
【００６５】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・受信電波のモニタリング時、デジタル回路５の電源をオフしておき、電波受信を検知した際に、デジタル回路５の電源をオンに切り換えるようにしてもよい。この場合、時分割多重アレーアンテナ装置１における消費電力の抑制に効果が高くなる。
【００６６】
・受信電力比が閾値未満となったことを確認できた時点で、受信経路を元の第２バンドパスフィルタ１０側の経路２８に戻すようにしてもよい。
・受信回路３は、ベースバンド信号をＡ／Ｄコンバータ１９でサンプルする構成に限らず、例えばＩＦ信号をサンプルする構成や、第２バンドパスフィルタ１０から出力されるＲＦ（Radio Frequency）信号をサンプルする構成でもよい。このように、受信回路３は、種々の回路構成が採用可能である。
【００６７】
・受信回路３は、直交コンバータ部１７ではなく、通常のコンバータによって信号をダウンコンバートする回路でもよい。
・アンテナ２の数は、任意の奇数に限らず、任意の偶数でもよい。
【００６８】
・スイッチ８のＯＮ時間τ（ＯＮ時間比率Ψ）は、実施形態で述べた値以外の他の時間幅に適宜変更してもよい。
・サンプル信号xi(t)から受信信号fk(t)cos(ωct)を再生（分離）する演算は、サンプル信号xi(t)に行列Φを乗算する方法に限定されない。要は、サンプル信号xi(t)から受信信号fk(t)cos(ωct)を再生（分離）できれば、種々の演算方法に変更可能である。
【００６９】
・第２バンドパスフィルタ１０の周波数帯域幅は、例えば第１バンドパスフィルタ６の周波通帯域に係数のＫを乗算した値でもよい。
・第２バンドパスフィルタ１０及び第３バンドパスフィルタ１１の接続切り換えを行うスイッチは、フィルタの前段及び後段の両方にスイッチ１２，１３を設けることに限らず、片側のみに設ける構成でもよい。
【００７０】
・時分割多重アレーアンテナ装置１は、受信機に限らず、送信機又は送受信機としてもよい。
・受信電波の振幅及び位相が各アンテナ２で同じ場合に、受信経路を第２バンドパスフィルタ１０側から第３バンドパスフィルタ１１側に切り換えるようにしてもよい。
【００７１】
・受信経路切替えの判定は、受信電波の電力比に限らず、例えば振幅比や振幅差等、他の指標で行ってもよい。
・電波受信有無の判定は、受信信号強度（受信電力比）を基に行うことに限らず、電波を受信できているかどうか判定できれば、種々の方式が採用可能である。
【００７２】
・受信経路の変更は、モニタリング時／電波受信時で区分けすることに限定されない。例えば、受信電波を読み込んでいる途中において、受信経路を適宜切り換えるようにしてもよい。
【００７３】
・単一アンテナ通信用フィルタは、バンドパスフィルタに限定されず、他の種類のフィルタに変更可能である。なお、これは、時分割多重通信用フィルタも同様である。
・単一アンテナ動作時に接続する１つのアンテナ２は、最大受信電力となるアンテナに限らず、他の通信に好適なアンテナとしてもよい。
【００７４】
・時分割多重アレーアンテナ装置１は、車両や電子キーの受信機として使用されることに限らず、他の機器や装置に適宜応用可能である。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
【００７５】
（イ）前記時分割多重アレーアンテナ装置において、前記スイッチのＯＮ時間を長くとることにより、前記スイッチの切り換えによる電力損失を抑制し、この処理によって各アンテナの受信信号が混ざり合ってしまっても、この重畳信号に演算を施すことによって、当該重畳信号を各アンテナの受信信号に分離すること。この構成によれば、重畳信号から各アンテナの受信信号を分離することができるので、信号を精度よく取得することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１…時分割多重アレーアンテナ装置、２…アンテナ、３…信号処理回路としての受信回路、７…スイッチ回路、８…スイッチ、１０…時分割多重通信用フィルタとしての第２バンドパスフィルタ、１１…単一アンテナ通信用フィルタとしての第３バンドパスフィルタ、２６…受信状態判定部としての電力比判定部、２７…受信経路切換部、２８，２９…受信の経路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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