(57)【要約】【課題】所望波が反射波で、不要波が直接波である場合でも、不要波に比べて微弱な所望波を受信することができるようにする。【解決手段】重み係数算出部１３が、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）にしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数Ｗ（１）を算出し、ビーム形成部５が、その重み係数Ｗ（１）でアレーアンテナ１における各々の素子アンテナ２−１〜２−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施する。【選択図】図１
2014093598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子アンテナから構成されており、所定の偏波特性を有する第１のアレーアンテナと、
上記第１のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施し、重み付け後の各受信信号を合成する第１の重み付け合成手段と、
複数の素子アンテナから構成されており、上記第１のアレーアンテナが有している偏波特性に対して直交する偏波特性を有する第２のアレーアンテナと、
上記第２のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施し、重み付け後の各受信信号を合成する第２の重み付け合成手段と、
上記第１の重み付け合成手段により合成された受信信号と上記第２の重み付け合成手段により合成された受信信号に重み付けを実施し、重み付け後の各受信信号を合成する第３の重み付け合成手段とを備え、
上記第２の重み付け合成手段は、送信源から放射されたのち、検出対象物に反射されて到来してきた電波である所望波が上記第２のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナで受信された際に、上記所望波を最大比合成する重み係数を算出し、上記重み係数で各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施し、
上記第１の重み付け合成手段は、上記第２の重み付け合成手段により算出された重み係数にしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数を算出し、上記重み係数で上記第１のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施する
ことを特徴とする干渉抑圧装置。
【請求項２】
第３の重み付け合成手段により合成された受信信号に含まれているクラッタ成分を抑圧するクラッタ抑圧手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の干渉抑圧装置。
【請求項３】
第１のアレーアンテナが有している偏波特性と同じ偏波特性を有し、送信源の方向に指向されている参照アンテナを備え、
第３の重み付け合成手段は、上記参照アンテナの受信信号に重み付けを実施するとともに、第１の重み付け合成手段により合成された受信信号と第２の重み付け合成手段により合成された受信信号に重み付けを実施して、重み付け後の各受信信号を合成し、その合成信号から重み付け後の上記参照アンテナの受信信号を減算する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の干渉抑圧装置。
【請求項４】
第２の重み付け合成手段は、所望波を最大比合成する重み係数として、第２のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナにより受信された信号の振幅レベルに比例し、かつ、各々の素子アンテナにより受信された信号の位相が同相となるような重み係数を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の干渉抑圧装置。
【請求項５】
第１の重み付け合成手段は、第２の重み付け合成手段により算出された重み係数のベクトルを拘束ベクトルとする条件の下で、重み付け後の各受信信号の合成信号の電力を最小化する重み係数を算出することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の干渉抑圧装置。
【請求項６】
第１の重み付け合成手段は、第２の重み付け合成手段により算出された重み係数のベクトルから所望波の到来方向を推定し、上記到来方向のアンテナ利得を拘束する条件の下で、重み付け後の各受信信号の合成信号の電力を最小化する重み係数を算出することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の干渉抑圧装置。
【請求項７】
第３の重み付け合成手段は、第１の重み付け合成手段により合成された受信信号と第２の重み付け合成手段により合成された受信信号を最大比合成する重み係数を算出し、上記重み係数で上記第１の重み付け合成手段により合成された受信信号と上記第２の重み付け合成手段により合成された受信信号に重み付けを実施することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の干渉抑圧装置。
【請求項８】
第３の重み付け合成手段は、合成信号から重み付け後の参照アンテナの受信信号を減算した信号の電力を最小化する重み係数を算出し、上記重み係数で、第１の重み付け合成手段により合成された受信信号、第２の重み付け合成手段により合成された受信信号及び上記参照アンテナの受信信号に重み付けを実施することを特徴とする請求項３記載の干渉抑圧装置。
【請求項９】
第１のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナ及び第２のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナが、同一の開口上に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の干渉抑圧装置。
【請求項１０】
直交偏波共用アンテナによって、第１のアレーアンテナと第２のアレーアンテナが構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の干渉抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アレーアンテナを用いて干渉信号に対処する無線装置に関し、特に、直交２偏波の受信信号を利用して所望の信号を受信する干渉抑圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信を実施する無線システムや、目標物を探知するレーダシステムなどでは、干渉となる信号（以下、「不要波」と称する）を除去して、所望の信号（以下、「所望波」と称する）だけを受信することが重要である。
例えば、複数の素子アンテナが配置されているアレーアンテナが用いられる場合、不要波の到来方向を検出し、その到来方向に指向性の零点（以下、「ヌル」と称する）が形成されるように、各々の素子アンテナの励振振幅位相を制御することが基本的な対処方法である。
【０００３】
したがって、不要波の到来方向に深いヌルを形成して、十分に不要波を除去するためには、不要波の到来方向を正確に検出することが重要である。
しかしながら、送信源から所望波と同時に不要波が放射され、異なる経路を経て、不要波が受信点に到達するような場合には、不要波の到来方向を正確に検出することは困難である。検出結果である不要波の到来方向に誤差が含まれていると、不要波の真の到来方向に指向性の零点を形成することができず、十分に不要波を除去することができない。
【０００４】
陸上移動通信やレーダのように、所望波の到来方向が時間的に変化するシステムでは、より顕著に性能が劣化する。
この対策として、例えば、以下の特許文献１には、送信源から直接受信点に到達する直接波が所望波であり、送信源から放射されたのち、周囲の構造物等で散乱されて受信点に到達する反射波（マルチパス波）が不要波である場合、所望波と不要波の偏波特性が異なることを利用して、ヌルを形成している技術が開示されている。
具体的には、所望波は、主偏波成分のみで交差偏波成分が生じていないのに対して、不要波は、反射・散乱によって交差偏波成分が生じるため、この交差偏波成分を受信するアレーアンテナを配置して、不要波方向にヌルを形成している。
したがって、各信号の到来方向を把握せずとも、伝搬時の偏波特性の差異によって所望波のみを受信する指向性を形成することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７０９２８号公報（段落番号［０００９］から［００１１］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の干渉抑圧装置は以上のように構成されているので、所望波が直接波で、不要波が反射波である場合、所望波のみを受信する指向性を形成することができるが、不要波が直接波で、所望波が反射波である場合、所望波のみを受信する指向性を形成することができない課題があった。
【０００７】
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、所望波が反射波で、不要波が直接波である場合でも、不要波に比べて微弱な所望波を受信することができる干渉抑圧装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る干渉抑圧装置は、複数の素子アンテナから構成されており、所定の偏波特性を有する第１のアレーアンテナと、第１のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施し、重み付け後の各受信信号を合成する第１の重み付け合成手段と、複数の素子アンテナから構成されており、第１のアレーアンテナが有している偏波特性に対して直交する偏波特性を有する第２のアレーアンテナと、第２のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施し、重み付け後の各受信信号を合成する第２の重み付け合成手段と、第１の重み付け合成手段により合成された受信信号と第２の重み付け合成手段により合成された受信信号に重み付けを実施し、重み付け後の各受信信号を合成する第３の重み付け合成手段とを備え、第２の重み付け合成手段が、送信源から放射されたのち、検出対象物に反射されて到来してきた電波である所望波が第２のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナで受信された際に、所望波を最大比合成する重み係数を算出し、その重み係数で各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施し、第１の重み付け合成手段が、第２の重み付け合成手段により算出された重み係数にしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数を算出し、その重み係数で第１のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、第２の重み付け合成手段が、送信源から放射されたのち、検出対象物に反射されて到来してきた電波である所望波が第２のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナで受信された際に、所望波を最大比合成する重み係数を算出し、その重み係数で各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施し、第１の重み付け合成手段が、第２の重み付け合成手段により算出された重み係数にしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数を算出し、その重み係数で第１のアレーアンテナにおける各々の素子アンテナにより受信された信号に重み付けを実施するように構成したので、所望波が反射波で、不要波が直接波である場合でも、不要波に比べて微弱な所望波を受信することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による干渉抑圧装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による干渉抑圧装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３による干渉抑圧装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態５による干渉抑圧装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５による他の干渉抑圧装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による干渉抑圧装置を示す構成図である。
図１において、アレーアンテナ１はＫ本の素子アンテナ２−１，２−２，・・・，２−Ｋから構成されており、主偏波を受信可能な偏波特性を有している。なお、アレーアンテナ１は第１のアレーアンテナを構成している。
ここで、主偏波は、電波の送信源で用いる偏波を意味し、送信源が垂直偏波で送信する場合、アレーアンテナ１は垂直偏波を受信するアンテナを意味する。また、送信源が右旋偏波（円偏波）で送信する場合、アレーアンテナ１は右旋偏波を受信するアンテナを意味する。
なお、アレーアンテナ１に接続される高周波部品（例えば、増幅器、フィルタ、周波数変換器など）は省略しており、本発明に必要な部分のみを記載している。
【００１２】
アレーアンテナ３はＫ本の素子アンテナ４−１，４−２，・・・，４−Ｋから構成されており、主偏波と直交する交差偏波を受信可能な偏波特性（アレーアンテナ１が有している偏波特性に対して直交する偏波特性）を有している。
即ち、アレーアンテナ１とアレーアンテナ３のそれぞれの軸は平行であり、アレーアンテナ１における素子アンテナ２−１〜２−Ｋと、アレーアンテナ３における素子アンテナ４−１〜４−Ｋとの位置関係が同一または対称に構成されている。なお、アレーアンテナ３は第２のアレーアンテナを構成している。
アレーアンテナ３に接続される高周波部品（例えば、増幅器、フィルタ、周波数変換器など）は省略しており、本発明に必要な部分のみを記載している。
【００１３】
ビーム形成部５はＫ個の乗算器６−１，６−２，・・・，６−Ｋ及び合成器７から構成されており、アレーアンテナ１における素子アンテナ２−１〜２−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施し（振幅位相調整処理）、重み付け後の各受信信号を合成する処理を実施する。
乗算器６−１，６−２，・・・，６−Ｋは後述する重み係数算出部１３により算出された重み係数で、各々の素子アンテナ２−１〜２−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施する。
合成器７は乗算器６−１，６−２，・・・，６−Ｋによる重み付け後の各受信信号を合成する処理を実施する。
【００１４】
ビーム形成部８はＫ個の乗算器９−１，９−２，・・・，９−Ｋ及び合成器１０から構成されており、アレーアンテナ３における素子アンテナ４−１〜４−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施し（振幅位相調整処理）、重み付け後の各受信信号を合成する処理を実施する。
乗算器９−１，９−２，・・・，９−Ｋは後述する重み係数算出部１１により算出された重み係数で、各々の素子アンテナ４−１〜４−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施する。
合成器１０は乗算器９−１，９−２，・・・，９−Ｋによる重み付け後の各受信信号を合成する処理を実施する。
【００１５】
重み係数算出部１１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、送信源から放射されたのち、検出対象物（例えば、飛行機、雲など）に反射されて到来してきた電波である所望波がアレーアンテナ３における素子アンテナ４−１〜４−Ｋで受信された際に、その所望波を最大比合成する重み係数を算出し、その重み係数を乗算器９−１，９−２，・・・，９−Ｋに設定する処理を実施する。
【００１６】
信号情報抽出部１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、重み係数算出部１１により算出された重み係数を重み係数算出部１３に出力する処理を実施する。あるいは、重み係数算出部１１により算出された重み係数から所望波の到来方向に関連する情報を抽出し、所望波の到来方向に関連する情報を重み係数算出部１３に出力する処理を実施する（実施の形態４を参照）。
重み係数算出部１３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、重み係数算出部１１により算出された重み係数にしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数を算出し、その重み係数を乗算器６−１，６−２，・・・，６−Ｋに設定する処理を実施する。
【００１７】
なお、ビーム形成部５、信号情報抽出部１２及び重み係数算出部１３から第１の重み付け合成手段が構成されている。
また、ビーム形成部８及び重み係数算出部１１から第２の重み付け合成手段が構成されている。
【００１８】
合成部１４は乗算器１５−１，１５−２及び合成器１６から構成されており、ビーム形成部５により合成された受信信号とビーム形成部８により合成された受信信号に重み付けを実施し、重み付け後の各受信信号を合成する処理を実施する。
乗算器１５−１，１５−２は後述する重み係数算出部１７により算出された重み係数で、ビーム形成部５により合成された受信信号とビーム形成部８により合成された受信信号に重み付けを実施する。
合成器１６は乗算器１５−１による重み付け後の受信信号と乗算器１５−２による重み付け後の受信信号とを合成する処理を実施する。
【００１９】
重み係数算出部１７は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、ビーム形成部５により合成された受信信号とビーム形成部８により合成された受信信号を最大比合成する重み係数を算出し、その重み係数を乗算器１５−１，１５−２に設定する処理を実施する。
なお、合成部１４及び重み係数算出部１７から第３の重み付け合成手段が構成されている。
【００２０】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、電波の送信点と受信点が異なるバイスタティックレーダを想定し、送信源から垂直偏波の電波が放射されて直接受信点に到来する直接波と、検出対象物に反射・散乱されて受信点に到来する反射波とが受信されるものとする。
このとき、「所望波」は検出対象物に反射・散乱されて受信点に到来する反射波であり、「不要波」は送信源から直接到来する直接波である。
因みに、上記の特許文献１に開示されている干渉抑圧装置では、「所望波」が直接波、「不要波」が反射波であって、この実施の形態１と逆の環境を想定している。
【００２１】
この実施の形態１では、「不要波」は、送信源から放射された電波と同じ垂直偏波のみを有するため、アレーアンテナ１では受信されるが、アレーアンテナ３では受信されない。
一方、「所望波」は、反射点あるいは回折点において、その偏波面が回転するため、垂直・水平の両偏波成分が含まれる。したがって、「所望波」は、アレーアンテナ１，３の双方で受信される。
よって、アレーアンテナ１では「所望波」と「不要波」の双方が受信されるが、アレーアンテナ３では「所望波」のみが受信される。
【００２２】
干渉抑圧装置において、不要波を抑圧することは当然に重要であるが、検出対象物に反射・散乱される反射波である所望波は微弱な電波であるため、所望波の受信レベルを向上することも重要である。
そこで、この実施の形態１では、不要波を抑圧するとともに、所望波の受信レベルを向上するような処理を実施する。
【００２３】
まず、重み係数算出部１１は、所望波の受信レベルを向上させるため、送信源から放射されたのち、検出対象物に反射・散乱されて到来してきた電波である所望波がアレーアンテナ３における素子アンテナ４−１〜４−Ｋで受信された際に、その所望波を最大比合成する重み係数を算出し、その重み係数を乗算器９−１，９−２，・・・，９−Ｋに設定する。
ここで、最大比合成を実現する重み係数は、その振幅値が、各々の素子アンテナ４−１〜４−Ｋの受信信号の包絡線（振幅）レベルに比例し、その位相値が、各々の素子アンテナ４−１〜４−Ｋの受信信号の位相を同相に揃えるような値である。
【００２４】
ビーム形成部８の乗算器９−１〜９−Ｋは、重み係数算出部１１により最大比合成を実現する重み係数が設定されると、その重み係数で、各々の素子アンテナ４−１〜４−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施する。
そして、ビーム形成部８の合成器１０は、乗算器９−１〜９−Ｋによる重み付け後の各受信信号を合成する。
これにより、ビーム形成部８による合成信号（交差偏波検出系の出力信号）の信号対雑音電力比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）は最大化される。
【００２５】
以下、最大比合成を実現する重み係数ｗｉの算出例を説明する。
ここでは、同相化のために位相基準とする素子アンテナを＃ｒで表し、任意の素子アンテナを＃ｉで表すと、２つの素子アンテナ＃ｒ，＃ｉにおける受信ベースバンド信号Ｘｒ，Ｘｉの複素表示は、下記の式（１）のように表される。ただし、受信機における熱雑音は無視している。
2014093598.tif 000003
【００２６】
式（１）において、ａｒは素子アンテナ＃ｒの信号振幅、ａｉは素子アンテナ＃ｉの信号振幅である。
また、Φｍは変調位相、φｒは素子アンテナ＃ｒにおける受信信号の検波用ローカル信号からの位相オフセット、φｉは素子アンテナ＃ｉにおける受信信号の検波用ローカル信号からの位相オフセットである。
また、φｒ，ｉは２つの素子アンテナ＃ｒ，＃ｉ間の受信位相差である。
【００２７】
素子間隔をｄ、到来方向をθ（アンテナ配置軸の法線方向を０度とする）とすると、２つの素子アンテナ＃ｒ，＃ｉ間の受信位相差φｒ，ｉは、下記の式（２）のように表される。
2014093598.tif 000004
式（２）において、ｋは波数である。
したがって、重み係数ｗｉを下記の式（３）で表すと、最大比合成を実現することができる。
2014093598.tif 000005
【００２８】
一方、アレーアンテナ１における素子アンテナ２−１〜２−Ｋでは、所望波が受信される他に、強大な直接波（不要波）が受信されるため、不要波の抑圧が必要である。
一般的には、合成後の信号電力を最小化するように、ビーム形成部５における乗算器６−１〜６−Ｋの重み係数を設定すれば、すべての信号に対してアンテナ放射パターンに零点（ヌル点）が形成されて抑圧される。
そのため、所望波を保護するための拘束条件を付加することが重要となる。
【００２９】
信号情報抽出部１２は、重み係数算出部１１が重み係数ｗｉを算出すると、その重み係数ｗｉを重み係数算出部１３に出力する。
この実施の形態１では、信号情報抽出部１２が重み係数算出部１１により算出された重み係数ｗｉを重み係数算出部１３に出力するようにしているが、後述する実施の形態４のように、信号情報抽出部１２が、重み係数算出部１１により算出された重み係数ｗｉから所望波の到来方向に関連する情報を抽出し、到来方向に関連する情報を重み係数算出部１３に出力するようにしてもよい。
【００３０】
重み係数算出部１３は、信号情報抽出部１２から重み係数算出部１１により算出された重み係数ｗｉを受けると、その重み係数ｗｉにしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数を算出し、その重み係数を乗算器６−１〜６−Ｋに設定する。
即ち、重み係数算出部１３は、重み係数算出部１１により算出された重み係数ｗｉのベクトルを拘束ベクトルとする条件の下で、重み付け後の各受信信号の合成信号の電力を最小化する重み係数を算出することで、所望波方向にヌルが形成されることを防止している。
重み係数算出部１３により算出される重み係数は、所望波を合成する素子アンテナ２−１〜２−Ｋの数（Ｋ本）の次元の振幅位相ベクトルになっている。
【００３１】
ビーム形成部５の乗算器６−１〜６−Ｋは、重み係数算出部１３により重み係数が設定されると、その重み係数で、各々の素子アンテナ２−１〜２−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施する。
そして、ビーム形成部５の合成器７は、乗算器６−１〜６−Ｋによる重み付け後の各受信信号を合成する。
これにより、所望波方向と異なる不要波方向にヌルが形成されて、所望波方向にメインビームが形成される。
この結果、所望波方向にヌルが形成されずに、入射電力の大きな直接波を優先的に抑圧する動作が可能になり、主偏波検出系においても、所望波の信号だけを抽出することが可能になる。
【００３２】
以下、重み係数算出部１３による重み係数の算出処理を具体的に説明する。
ここでは、重み係数算出部１１により算出された重み係数と、重み係数算出部１３により算出される重み係数を区別するため、重み係数算出部１１により算出された重み係数を「Ｗ（２）」で表記し、重み係数算出部１３により算出される重み係数を「Ｗ（１）」で表記する。
まず、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）は、下記の式（４）で表される。
2014093598.tif 000006
【００３３】
重み係数算出部１３は、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）のベクトルを拘束ベクトルＣとして（式（５）を参照）、下記の式（６）に示すような拘束条件を設定する。
2014093598.tif 000007
2014093598.tif 000008
式（６）において、Ｈは拘束応答値と呼ばれる定数であって、所望波方向へのアレー応答値を定める定数である。
【００３４】
重み係数算出部１３は、式（６）に示す拘束条件の下で、下記の式（７）に示すように、重み付け後の各受信信号の合成信号の電力を最小化する重み係数Ｗ（１）を算出する。
2014093598.tif 000009
式（７）において、添字Ｔは転置、Ｈは複素共役転置、Ｒｘｘはアレーアンテナ１の受信信号ベクトルから求められる相関行列を表している。
【００３５】
重み係数算出部１７は、アレーアンテナ１，３により受信された所望波は微弱な電波であり、ＳＮＲを改善する必要があるため、ビーム形成部５により合成された受信信号とビーム形成部８により合成された受信信号を最大比合成する重み係数を算出し、その重み係数を乗算器１５−１，１５−２に設定する。
合成部１４の乗算器１５−１，１５−２は、重み係数算出部１７により最大比合成を実現する重み係数が設定されると、その重み係数で、ビーム形成部５により合成された受信信号とビーム形成部８により合成された受信信号に重み付けを実施する。
そして、合成部１４の合成器１６は、乗算器１５−１による重み付け後の受信信号と乗算器１５−２による重み付け後の受信信号とを合成する。
【００３６】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、重み係数算出部１１が、送信源から放射されたのち、検出対象物に反射されて到来してきた電波である所望波がアレーアンテナ３における各々の素子アンテナ４−１〜４−Ｋで受信された際に、所望波を最大比合成する重み係数Ｗ（２）を算出し、ビーム形成部８が、その重み係数Ｗ（２）で各々の素子アンテナ４−１〜４−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施し、重み係数算出部１３が、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）にしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数Ｗ（１）を算出し、ビーム形成部５が、その重み係数Ｗ（１）でアレーアンテナ１における各々の素子アンテナ２−１〜２−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施するように構成したので、所望波が反射波で、不要波が直接波である場合でも、不要波に比べて微弱な所望波を受信することができる効果を奏する。
【００３７】
即ち、この実施の形態１によれば、所望波及び不要波の到来方向が全く判らない状況下でも、不要波の到来方向に指向性のヌル点を形成して、不要波を除去することが可能である。したがって、バイスタティック系のような強大な不要波が到来するレーダシステムにおいても、受信機単独で、事前知識などを特に必要とせずに、不要波の抑圧と所望波の合成が可能な干渉抑圧装置を実現することができる。
【００３８】
図１の干渉抑圧装置では、アレーアンテナ１とアレーアンテナ３が異なる場所（位置）に配置されているように図示しているが、アレーアンテナ１における素子アンテナ２−１〜２−Ｋと、アレーアンテナ３における素子アンテナ４−１〜４−Ｋとが同一の開口上に配置されているようにしてもよい。
同一の開口上に配置されている場合、到来する信号の到来方向や位相関係が同じになるため、ヌルの形成に係る誤差の影響が小さくなり、不要波の抑圧性能が向上することが期待される。
【００３９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、重み係数算出部１３が、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）にしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数Ｗ（１）を算出し、ビーム形成部５が、重み係数算出部１３により算出された重み係数Ｗ（１）でアレーアンテナ１における各々の素子アンテナ２−１〜２−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施することで、出力信号に不要波の信号が含まれないようにしているが、不要波の数が、素子アンテナ２−１〜２−Ｋの数より多くなると、すべての不要波を抑圧することができなくなることが想定される。
【００４０】
実環境においては、受信装置の設置場所に依存するが、周囲に様々な構造物がある場合があり、そのような環境下では、送信源から放射された電波が、受信点近くの地面や構造物などに反射・散乱して多数のマルチパス波（直接波と異なる不要波）が受信点に到来することが予想される。
多数のマルチパス波の信号レベルは、所望波と同様に微弱であり、交差偏波成分も含まれている可能性が高い。
また、マルチパス波の数は、一般的に、アレーアンテナ１，３を構成している素子アンテナの数よりも多く、すべての到来方向にヌルを形成することが困難である。
そこで、この実施の形態２では、多数のマルチパス波が受信点に到来する場合でも、十分に不要波を抑圧できる干渉抑圧装置を開示する。
【００４１】
図２はこの発明の実施の形態２による干渉抑圧装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
クラッタ抑圧部１８は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、合成部１４により合成された受信信号に含まれているクラッタ（マルチパス波）の成分を抑圧する処理を実施する。なお、クラッタ抑圧部１８はクラッタ抑圧手段を構成している。
【００４２】
次に動作について説明する。
クラッタ抑圧部１８を実装している点以外は、基本的に、上記実施の形態１と同様である。
したがって、この実施の形態２でも、重み係数算出部１３が、所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数Ｗ（１）を算出して、不要波の到来方向に指向性のヌル点を形成するが、この不要波は、主偏波成分のみを有する直接波であり、その他の交差偏波成分も有するマルチパス波（クラッタ）ではない。
このため、ビーム形成部５により合成された受信信号には、直接波である不要波は含まれていないが、マルチパス波は含まれている。
【００４３】
合成部１４の乗算器１５−１，１５−２は、重み係数算出部１７により最大比合成を実現する重み係数が設定されると、その重み係数で、ビーム形成部５により合成された受信信号（所望波＋マルチパス波）とビーム形成部８により合成された受信信号（所望波）に重み付けを実施する。
そして、合成部１４の合成器１６は、乗算器１５−１による重み付け後の受信信号と乗算器１５−２による重み付け後の受信信号とを合成する。
【００４４】
クラッタ抑圧部１８は、合成部１４の合成信号（所望波＋マルチパス波）を受けると、その合成信号に含まれているクラッタ（マルチパス波）の成分を抑圧する。
移動している検出対象物の反射波は、ドップラー周波数を有しているが、地面や構造物などに反射されたクラッタ（マルチパス波）は、ドップラー周波数を有していないという性質があるので、例えば、ＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などの周波数領域のフィルタ処理を実施することで、クラッタ（マルチパス波）の成分を抑圧する。
このフィルタ処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００４５】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、クラッタ抑圧部１８が、合成部１４により合成された受信信号に含まれているクラッタ（マルチパス波）の成分を抑圧するように構成したので、直接波である不要波の他に、多数のクラッタ（マルチパス波）が受信点に到来する環境下でも、多数のクラッタを十分に抑圧することができる効果を奏する。
これにより、アンテナによる空間領域の抑圧自由度と、フィルタによる周波数領域の自由度を柔軟かつ有効に配分することができ、より効率的な干渉抑圧装置を実現することができる。
【００４６】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、重み係数算出部１３が、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）にしたがって所望波方向と異なる不要波方向にヌルを形成する重み係数Ｗ（１）を算出し、ビーム形成部５が、重み係数算出部１３により算出された重み係数Ｗ（１）でアレーアンテナ１における各々の素子アンテナ２−１〜２−Ｋにより受信された信号に重み付けを実施することで、出力信号に不要波の信号が含まれないようにしているが、不要波の信号が若干残留してしまう場合もある。
そこで、この実施の形態３では、ビーム形成部５の出力信号に不要波の信号が残留していても、十分に不要波を抑圧できる干渉抑圧装置を開示する。
【００４７】
図３はこの発明の実施の形態２による干渉抑圧装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図３の干渉抑圧装置には、図２のクラッタ抑圧部１８が実装されていないが、上記実施の形態２と同様に、クラッタ抑圧部１８が実装されている干渉抑圧装置に適用されるものであってもよい。
参照アンテナ２１は単一または複数の素子アンテナから構成されており、アレーアンテナ１が有している偏波特性と同じ偏波特性を有し、送信源の方向に指向されている。
なお、参照アンテナ２１に接続される高周波部品（例えば、増幅器、フィルタ、周波数変換器など）は省略しており、本発明に必要な部分のみを記載している。
【００４８】
合成部２２は乗算器２３−１，２３−２，２３−３、合成器２４及び減算器２５から構成されており、参照アンテナ２１の受信信号に重み付けを実施するとともに、ビーム形成部５により合成された受信信号とビーム形成部８により合成された受信信号に重み付けを実施して、重み付け後の各受信信号を合成し、その合成信号から重み付け後の参照アンテナ２１の受信信号を減算する処理を実施する。
【００４９】
乗算器２３−１は重み係数算出部２６により算出された重み係数で、ビーム形成部５により合成された受信信号に重み付けを実施する。
乗算器２３−２は重み係数算出部２６により算出された重み係数で、ビーム形成部８により合成された受信信号に重み付けを実施する。
乗算器２３−３は重み係数算出部２６により算出された重み係数で、参照アンテナ２１の受信信号に重み付けを実施する。
合成器２４は乗算器２３−１による重み付け後の受信信号と乗算器２３−２による重み付け後の受信信号とを合成する処理を実施する。
減算器２５は合成器２４による合成信号から乗算器２３−３による重み付け後の受信信号を減算する処理を実施する。
【００５０】
重み係数算出部２６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、減算器２５の出力信号の電力を最小化する重み係数を算出し、その重み係数を乗算器２３−１，２３−２，２３−３に設定する処理を実施する。
なお、合成部２２及び重み係数算出部２６から第３の重み付け合成手段が構成されている。
【００５１】
次に動作について説明する。
重み係数算出部２６は、アレーアンテナ１，３により受信された所望波の信号レベルを高めてＳＮＲを改善するとともに、ビーム形成部５により合成された受信信号に残留している不要波を除去するために、減算器２５の出力信号の電力を最小化する重み係数を算出し、その重み係数を乗算器２３−１，２３−２，２３−３に設定する。
【００５２】
合成部２２の乗算器２３−１，２３−２は、重み係数算出部２６により重み係数が設定されると、その重み係数で、ビーム形成部５により合成された受信信号とビーム形成部８により合成された受信信号に重み付けを実施する。
また、乗算器２３−３は、重み係数算出部２６により算出された重み係数で、参照アンテナ２１の受信信号に重み付けを実施する。
【００５３】
合成部２２の合成器２４は、乗算器２３−１による重み付け後の受信信号と乗算器２３−２による重み付け後の受信信号とを合成する。
合成部２２の減算器２５は、合成器２４が重み付け後の受信信号同士を合成すると、その合成信号から乗算器２３−３による重み付け後の受信信号を減算し、その減算結果を出力する。
これにより、ビーム形成部５の出力信号に不要波の信号が残留している場合でも、残留している不要波を抑圧することができる。
【００５４】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、重み係数算出部１３が、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）を拘束ベクトルとする条件の下で、重み付け後の各受信信号の合成信号の電力を最小化する重み係数Ｗ（１）を算出するものを示したが、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）から所望波の到来方向θを推定し、その到来方向θのアンテナ利得を拘束する条件の下で、重み付け後の各受信信号の合成信号の電力を最小化する重み係数Ｗ（１）を算出するようにしてもよい。
【００５５】
具体的には、以下の通りである。
重み係数算出部１３が、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）を拘束ベクトルとする条件の下で、重み付け後の各受信信号の合成信号の電力を最小化する重み係数Ｗ（１）を算出する場合、アレーアンテナ１とアレーアンテナ３が配置されている位置が設計値と異なっていたり、設置誤差などがあったりすると、所望波の到来方向θが異なることで、形成するヌルの方向がずれる可能性がある。
【００５６】
素子間隔をｄ、到来方向をθ（アンテナ配置軸の法線方向を０度とする）とすると、２つの素子アンテナ＃ｒ，＃ｉ間の受信位相差ψｒ，ｉは、上述したように、上記の式（２）で表される。
２つの素子アンテナ＃ｒ，＃ｉ間の受信位相差ψｒ，ｉは、式（２）から明らかなように、所望波の到来方向θに対応しており、その他の変数である素子間隔ｄと波数ｋは既知である。
したがって、所望波の到来方向θは、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）の位相差情報から推定することが可能である。
【００５７】
そこで、信号情報抽出部１２は、重み係数算出部１１が重み係数Ｗ（２）を算出すると、その重み係数Ｗ（２）の位相差情報から所望波の到来方向θを推定する。
重み係数算出部１３は、信号情報抽出部１２が所望波の到来方向θを推定すると、その到来方向θのアンテナ利得を拘束しながら、合成器７による合成信号の電力を最小化する重み係数Ｗ（１）を算出する。
このように、到来方向θのアンテナ利得を拘束しながら、合成器７による合成信号の電力を最小化する重み係数Ｗ（１）を算出する場合、上記実施の形態１〜３のように、重み係数算出部１１により算出された重み係数Ｗ（２）をそのまま拘束ベクトルとする場合よりも、アレーアンテナ１，３に起因する誤差による性能劣化を防止することが可能になる。
【００５８】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、アレーアンテナ１とアレーアンテナ３が設置されているものを示したが、アレーアンテナ１とアレーアンテナ３が直交偏波共用アンテナで構成されていてもよい。
【００５９】
図４はこの発明の実施の形態５による干渉抑圧装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図４の干渉抑圧装置には、図２のクラッタ抑圧部１８や、図３の参照アンテナ２１が実装されていないが、上記実施の形態２，３と同様に、クラッタ抑圧部１８や参照アンテナ２１が実装されている干渉抑圧装置に適用されるものであってもよい。
直交偏波共用アンテナ３０は垂直偏波用給電点Ｖと水平偏波用給電点Ｈが設けられているＫ本の素子アンテナ３１−１〜３１−Ｋから構成されている。
素子アンテナ３１−１〜３１−Ｋは給電点が２箇所設けられている構造のアンテナであり、例えば、マイクロストリップアンテナ、クロスダイポールアンテナ、テーパスロットアンテナなどを用いることで実現することができる。
【００６０】
次に動作について説明する。
アレーアンテナ１とアレーアンテナ３が直交偏波共用アンテナ３０で構成されている点以外は、上記実施の形態１〜４と同様である。
直交偏波共用アンテナ３０における各々の素子アンテナ３１−１〜３１−Ｋは、垂直偏波用給電点Ｖから、検出対象物に反射・散乱された反射波である所望波と、送信源から放射された直接波である不要波とを受信して、その所望波と不要波をビーム形成部５の乗算器６−１〜６−Ｋに出力する。
また、直交偏波共用アンテナ３０における各々の素子アンテナ３１−１〜３１−Ｋは、水平偏波用給電点Ｈから所望波を受信して、その所望波をビーム形成部８の乗算器９−１〜９−Ｋに出力する。
以降の処理内容は、上記実施の形態１〜４と同様である。
【００６１】
ここでは、送信源が垂直偏波で送信する例を想定しているが、送信源が使用する偏波が水平偏波であれば、直交偏波共用アンテナ３０における各々の素子アンテナ３１−１〜３１−Ｋは、水平偏波用給電点Ｈから所望波と不要波を受信して、その所望波と不要波をビーム形成部５の乗算器６−１〜６−Ｋに出力し、垂直偏波用給電点Ｖから所望波を受信して、その所望波をビーム形成部８の乗算器９−１〜９−Ｋに出力するようにすればよい。
【００６２】
また、送信源が使用する偏波が円偏波である場合、図５に示すような構成になる。
図５の干渉抑圧装置では、直交偏波共用アンテナ３０における素子アンテナ３１−１〜３１−Ｋから出力される両偏波出力信号が９０度ハイブリッド回路３２−１〜３２−Ｋに入力される。
これにより、９０度ハイブリッド回路３２−１〜３２−Ｋの出力端子から、右旋円偏波成分と左旋偏波成分が出力される。
この結果、直交偏波共用アンテナ３０及び９０度ハイブリッド回路３２−１〜３２−Ｋは、右旋円偏波及び左旋円偏波共用アンテナとして動作する。
なお、円偏波励振とする手段は、９０度ハイブリッド回路３２−１〜３２−Ｋに限定するものではなく、他の手段によって円偏波を出力するようにしてもよい。
【００６３】
この実施の形態５のように、直交偏波共用アンテナ３０を設置する場合、アレーアンテナ１とアレーアンテナ３を物理的に全く同じ位置に配置した場合と同じになる。
したがって、不要波の反射及び回折点が受信点に近い場合であっても、不要波は良好に抑圧され、所望波のみを受信することができる。
また、１つの直交偏波共用アンテナ３０で足りるため、上記実施の形態１〜４と比べて、アンテナ部分の寸法を小さくすることが可能になる。
【００６４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  アレーアンテナ（第１のアレーアンテナ）、２−１〜２−Ｋ  素子アンテナ、３  アレーアンテナ（第２のアレーアンテナ）、４−１〜４−Ｋ  素子アンテナ、５  ビーム形成部（第１の重み付け合成手段）、６−１〜６−Ｋ  乗算器、７  合成器、８  ビーム形成部（第２の重み付け合成手段）、９−１〜９−Ｋ  乗算器、１０  合成器、１１  重み係数算出部（第２の重み付け合成手段）、１２  信号情報抽出部（第１の重み付け合成手段）、１３  重み係数算出部（第１の重み付け合成手段）、１４  合成部、１５−１，１５−２  乗算器、１６  合成器（第３の重み付け合成手段）、１７  重み係数算出部（第３の重み付け合成手段）、１８  クラッタ抑圧部（クラッタ抑圧手段）、２１  参照アンテナ、２２  合成部（第３の重み付け合成手段）、２３−１，２３−２，２３−３  乗算器、２４  合成器、２５  減算器、２６  重み係数算出部（第３の重み付け合成手段）、３０  直交偏波共用アンテナ、３１−１〜３１−Ｋ  素子アンテナ、３２−１〜３２−Ｋ  ９０度ハイブリッド回路。
【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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