(57)【要約】  信号合成部（３３）が、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号算出記憶部（３１）により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成したときに、その合成信号Ｓ３に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定し、その重み係数ｗを用いて、信号算出記憶部（３１）により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成する。
2017130386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射パターンの切換が可能な複数の素子アンテナを有するアレーアンテナと、
前記複数の素子アンテナの放射パターンを切り換えることで、前記アレーアンテナの放射パターンを設定する放射パターン制御部と、
前記放射パターン制御部によりアレーアンテナの放射パターンが新たに設定される毎に、前記アレーアンテナの受信信号を検波する信号検波部と、
前記放射パターン制御部により設定される前記アレーアンテナの複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、前記アレーアンテナの各放射パターンが設定された際に前記信号検波部により検波された受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記アレーアンテナの各放射パターンが設定された際に前記信号検波部により検波された受信信号を合成する信号処理部と
を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、
前記信号検波部により受信信号が検波される毎に、当該受信信号を記憶する信号記憶部と、
前記放射パターン制御部により設定される前記アレーアンテナの複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、前記信号記憶部により記憶されている複数の受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記信号記憶部により記憶されている複数の受信信号を合成する信号合成部とを備えることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記放射パターン制御部は、指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より高くなる第１の放射パターンを前記アレーアンテナに設定するとともに、指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より低くなる第２の放射パターンを前記アレーアンテナに設定し、
前記信号記憶部は、前記第１の放射パターンが設定された際に、前記信号検波部により検波された受信信号を記憶するとともに、前記第２の放射パターンが設定された際に、前記信号検波部により検波された受信信号を記憶し、
前記信号合成部は、前記第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、前記第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、前記信号記憶部により記憶されている２つの受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記２つの受信信号を合成することを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記信号記憶部は、前記放射パターン制御部により前記第１の放射パターンが設定されたとき、前記信号検波部により複数回検波された複数の受信信号を第１の受信信号として記憶するとともに、前記放射パターン制御部により前記第２の放射パターンが設定されたとき、前記信号検波部により複数回検波された複数の受信信号を第２の受信信号として記憶し、
前記信号合成部は、前記第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、前記第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、前記信号記憶部により記憶されている複数の第１の受信信号の総和と複数の第２の受信信号の総和とを合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記複数の第１の受信信号の総和と前記複数の第２の受信信号の総和とを合成することを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記放射パターン制御部は、指向方向の利得がＭ（Ｍは２以上の整数）個のグレーティングローブ方向の利得より高くなる第１の放射パターンを前記アレーアンテナに設定するとともに、指向方向の利得がＭ個のグレーティングローブ方向の中のｍ（ｍは１以上、Ｍ以下の整数）番目のグレーティングローブ方向の利得より低くなる第２から第Ｍ＋１の放射パターンを前記アレーアンテナにそれぞれ設定し、
前記信号記憶部は、前記第１の放射パターンが設定された際に、前記信号検波部により検波された受信信号を記憶するとともに、前記第２から第Ｍ＋１の放射パターンが設定された際に、前記信号検波部により検波された受信信号を記憶し、
前記信号合成部は、前記第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、前記第２から第Ｍ＋１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、前記信号記憶部により記憶されている全ての受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記全ての受信信号を合成することを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記信号合成部は、前記第２から第Ｍ＋１の放射パターンでのＭ個のグレーティングローブ方向の利得を要素とする第１の行列の逆行列と、前記第１の放射パターンでのＭ個のグレーティングローブ方向の利得を要素とする第２の行列とを乗算することで、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を算出することを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記信号検波部は、前記アレーアンテナの受信信号から直交信号であるＩ信号とＱ信号を検波し、
前記信号記憶部は、前記信号検波部によりＩ信号とＱ信号が検波される毎に、当該Ｉ信号とＱ信号から前記アレーアンテナの受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号を算出して、前記ディジタル受信信号を記憶し、
前記信号合成部は、前記放射パターン制御部により設定される前記複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、前記信号記憶部により記憶されている複数のディジタル受信信号を合成したときに、合成後のディジタル受信信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記信号記憶部により記憶されている複数のディジタル受信信号を合成することを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記信号検波部は、前記アレーアンテナの受信信号をディジタル信号に変換して、前記ディジタル信号を出力し、
前記信号記憶部は、前記信号検波部からディジタル信号が出力される毎に、当該ディジタル信号を記憶し、
前記信号合成部は、前記放射パターン制御部により設定される前記複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、前記信号記憶部により記憶されている複数のディジタル信号を合成したときに、合成後のディジタル信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記信号記憶部により記憶されている複数のディジタル信号を合成することを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記信号検波部は、
前記放射パターン制御部によりアレーアンテナの放射パターンが新たに設定される毎に、前記素子アンテナの受信信号を検波する複数の信号検波処理部を備え、
前記信号処理部は、
前記複数の信号検波処理部により検波された素子アンテナの受信信号に対するディジタルビームフォーミングを実施して、前記アレーアンテナの受信信号を算出するディジタルビームフォーミング部と、
前記ディジタルビームフォーミング部によりアレーアンテナの受信信号が算出される毎に、当該受信信号を記憶する信号記憶部と、
前記放射パターン制御部により設定される前記アレーアンテナの複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、前記信号記憶部により記憶されている複数の受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記信号記憶部により記憶されている複数の受信信号を合成する信号合成部とを備えることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記放射パターン制御部は、指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より高くなる第１の放射パターンを前記アレーアンテナに設定するとともに、指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より低くなる第２の放射パターンを前記アレーアンテナに設定し、
前記ディジタルビームフォーミング部は、前記第１の放射パターンが設定された際に、前記複数の信号検波処理部により検波された素子アンテナの受信信号に対するディジタルビームフォーミングを実施して、前記アレーアンテナの受信信号を算出するとともに、前記第２の放射パターンが設定された際に、前記複数の信号検波処理部により検波された素子アンテナの受信信号に対するディジタルビームフォーミングを実施して、前記アレーアンテナの受信信号を算出し、
前記信号記憶部は、前記第１の放射パターンが設定された際に、前記ディジタルビームフォーミング部により算出された受信信号を記憶するとともに、前記第２の放射パターンが設定された際に、前記ディジタルビームフォーミング部により算出された受信信号を記憶し、
前記信号合成部は、前記第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、前記第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、前記信号記憶部により記憶されている２つの受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記２つの受信信号を合成することを特徴とする請求項９記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
放射パターン制御部が、放射パターンの切換が可能な複数の素子アンテナの放射パターンを切り換えることで、前記複数の素子アンテナからなるアレーアンテナの放射パターンを設定し、
信号検波部が、前記放射パターン制御部によりアレーアンテナの放射パターンが新たに設定される毎に、前記アレーアンテナの受信信号を検波し、
信号処理部が、前記放射パターン制御部により設定される前記アレーアンテナの複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、前記アレーアンテナの各放射パターンが設定された際に前記信号検波部により検波された受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記アレーアンテナの各放射パターンが設定された際に前記信号検波部により検波された受信信号を合成する
グレーティングローブの低減方法。
【請求項１２】
前記信号処理部に含まれる信号記憶部が、前記信号検波部により受信信号が検波される毎に、当該受信信号を記憶し、
前記信号処理部に含まれる信号合成部が、前記放射パターン制御部により設定される前記アレーアンテナの複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、前記信号記憶部により記憶されている複数の受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記信号記憶部により記憶されている複数の受信信号を合成することを特徴とする請求項１１記載のグレーティングローブの低減方法。
【請求項１３】
前記信号検波部に含まれる複数の信号検波処理部が、前記放射パターン制御部によりアレーアンテナの放射パターンが新たに設定される毎に、前記素子アンテナの受信信号を検波し、
前記信号処理部に含まれるディジタルビームフォーミング部が、前記複数の信号検波処理部により検波された素子アンテナの受信信号に対するディジタルビームフォーミングを実施して、前記アレーアンテナの受信信号を算出し、
前記信号処理部に含まれる信号記憶部が、前記ディジタルビームフォーミング部によりアレーアンテナの受信信号が算出される毎に、当該受信信号を記憶し、
前記信号処理部に含まれる信号合成部が、前記放射パターン制御部により設定される前記アレーアンテナの複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、前記信号記憶部により記憶されている複数の受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、前記重み係数を用いて、前記信号記憶部により記憶されている複数の受信信号を合成することを特徴とする請求項１１記載のグレーティングローブの低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アレーアンテナの受信信号に含まれているグレーティングローブ方向の利得を抑圧するアンテナ装置及びグレーティングローブの低減方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置などでは、アンテナの指向方向を変えて、任意の方向に放射パターンのピークを向ける手段として、例えば、アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナと接続されている移相器の移相量を切り換えるフェーズドアレーアンテナ装置が用いられることがある。
また、任意の方向に放射パターンのピークを向ける手段として、アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナが送受信する信号の励振位相を調整するディジタルビームフォーミングアンテナ装置が用いられることがある。【０００３】
フェーズドアレーアンテナ装置やディジタルビームフォーミングアンテナ装置では、アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナの間隔を、例えば、１波長程度に広げた場合、グレーティングローブと呼ばれる不要な放射を生じることが知られている。
これらのアンテナ装置を搭載しているレーダ装置では、グレーティングローブが発生している場合、グレーティングローブ方向に物体が存在していれば、指向方向に存在している物体として、グレーティングローブ方向に存在している物体を誤検出してしまうことがある。したがって、グレーティングローブは発生していないことが望ましい。【０００４】
以下の非特許文献１には、放射パターンの切換が可能な複数の素子アンテナを有するアレーアンテナを備え、複数の素子アンテナの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナの放射パターンを切り換えることができるようにして、アレーアンテナの放射パターンの自由度を高めているアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置では、アレーアンテナの放射パターンの自由度を高めることで、所望方向の利得と比較して、グレーティングローブの利得を１０ｄＢ程度低減している。
また、以下の特許文献１には、主となるアレーアンテナの他に、補助アレーアンテナを配置し、主となるアレーアンテナと補助アレーアンテナの信号を合成することで、グレーティングローブの利得を低減しているアンテナ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２３２８６３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】丸山他, 放射パターン可変八木・宇田アンテナを用いた4素子アレーアンテナ, 信学技報, AP2014-154, 2014年12月.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、非特許文献１の場合、所望方向の利得と比較して、グレーティングローブの利得を１０ｄＢ程度低減することができるが、アレーアンテナの放射パターンの自由度を高めるだけでは、グレーティングローブを完全に抑圧することができず、レーダ装置などに適用された場合には、グレーティングローブ方向の物体を誤検出してしまうことがあるという課題があった。
また、特許文献１の場合、主となるアレーアンテナの他に、補助アレーアンテナを配置する必要があるため、構成の複雑化を招いてしまうとともに、補助アレーアンテナを配置することができない場合、適用することができないという課題があった。また、補助アレーアンテナの開口が、主となるアレーアンテナの開口よりも一般的に小さいため、補助アレーアンテナのビーム幅が主となるアレーアンテナのビーム幅よりも広くなる。このため、レベルの高い不要なローブを低減する代償として、レベルの低い不要なローブが広い角度範囲に生じてしまうという課題があった。【０００８】
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、補助アレーアンテナを配置することなく、グレーティングローブを抑圧することができるアンテナ装置及びグレーティングローブの低減方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るアンテナ装置は、放射パターンの切換が可能な複数の素子アンテナを有するアレーアンテナと、複数の素子アンテナの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナの放射パターンを設定する放射パターン制御部と、放射パターン制御部によりアレーアンテナの放射パターンが新たに設定される毎に、アレーアンテナの受信信号を検波する信号検波部とを設け、信号処理部が、放射パターン制御部により設定されるアレーアンテナの複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、アレーアンテナの各放射パターンが設定された際に信号検波部により検波された受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、その重み係数を用いて、アレーアンテナの各放射パターンが設定された際に信号検波部により検波された受信信号を合成するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、信号処理部が、放射パターン制御部により設定されるアレーアンテナの複数の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得から、アレーアンテナの各放射パターンが設定された際に信号検波部により検波された受信信号を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、その重み係数を用いて、アレーアンテナの各放射パターンが設定された際に信号検波部により検波された受信信号を合成するように構成したので、補助アレーアンテナを配置することなく、グレーティングローブを抑圧することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置における信号処理部３０のハードウェア構成図である。
【図３】信号処理部３０がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の処理内容であるグレーティングローブの低減方法を示すフローチャートである。
【図５】指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より高くなる第１の放射パターンと、指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より低くなる第２の放射パターンとの概略を示す説明図である。
【図６】素子アンテナ２−１〜２−Ｎの間隔ｄが１波長の長さで、指向方向が４５度の方向である場合の第１の放射パターンの利得を示す説明図である。
【図７】素子アンテナ２−１〜２−Ｎの間隔ｄが１波長の長さで、指向方向が４５度の方向である場合の第２の放射パターンの利得を示す説明図である。
【図８】信号合成部３３により合成されることで仮想的に形成される第３の放射パターンを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図１０】信号算出記憶部３４により記憶されるＭ個のディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）とＮ個のディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）を示す説明図である。
【図１１】素子アンテナ２−１〜２−Ｎの配置例を示す説明図である。
【図１２】アレーアンテナ１のアンテナ面を示す説明図である。
【図１３】放射パターン制御部１０により設定される３個の放射パターンでの指向方向及びグレーティングローブ方向の利得の強弱を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態５によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態５によるアンテナ装置における信号処理部８０のハードウェア構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態５によるアンテナ装置の処理内容であるグレーティングローブの低減方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ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Ｎ個の素子アンテナ２−１〜２−ＮとＮ個の移相器３−１〜３−Ｎとを含んでいる。
Ｎは２以上の整数であり、素子アンテナ２及び移相器３の個数は２個以上であれば、何個でもよい。
図１の例では、アレーアンテナ１がＮ個の移相器３−１〜３−Ｎを含んでいるが、Ｎ個の移相器３−１〜３−Ｎがアレーアンテナ１の外部に設けられていてもよい。
素子アンテナ２−１〜２−Ｎは放射パターンの切換が可能な素子であり、素子アンテナ２−１〜２−Ｎはｄの間隔で配置されている。
素子アンテナ２−１〜２−Ｎは、例えば、指向方向の利得が高く、グレーティングローブ方向の利得が低い放射パターンと、指向方向の利得が低く、グレーティングローブ方向の利得が高い放射パターンとの切換が可能である。
放射パターンの切換が可能な素子アンテナ２−１〜２−Ｎは、例えば、上記の非特許文献１に開示されている。ただし、放射パターンの切換が可能な素子アンテナ２−１〜２−Ｎであれば、非特許文献１に開示されている素子アンテナに限るものではなく、どのような構成の素子アンテナであってもよい。したがって、例えば、１つの素子アンテナ２が向きの異なる複数の素子アンテナの組み合わせで構成されていて、いずれかの素子アンテナを機械的に選択することで、放射パターンを切り換えるようにしてもよいし、１つの素子アンテナ２の向きを電子的に切り換えるようにしてもよい。
【００１４】
この実施の形態１では、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの間隔ｄとしては、例えば、素子アンテナ２−１〜２−Ｎが受信する電波の１波長の長さを想定しており、グレーティングローブが生じるものとする。
また、この実施の形態１では、素子アンテナ２−１〜２−Ｎが、電波を受信する受信アンテナとして利用するものを想定しているが、素子アンテナ２−１〜２−Ｎが、電波を送信する送信アンテナを兼ねるものであってもよい。
移相器３−１〜３−Ｎは放射パターン制御部１０によって与えられる移相量だけ、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号の位相をシフトして、位相シフト後の受信信号を信号検波部２０に出力する。
【００１５】
放射パターン制御部１０は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）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、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを設定する。
また、放射パターン制御部１０はアレーアンテナ１の放射パターンでの指向方向を変える場合、移相器３−１〜３−Ｎの移相量の切り換えを実行する。
この実施の形態１では、放射パターン制御部１０が、指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より高くなる第１の放射パターンをアレーアンテナ１に設定するとともに、指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より低くなる第２の放射パターンをアレーアンテナ１に設定する例を説明するが、３種類以上の放射パターンをアレーアンテナ１に設定することができる。
３種類以上の放射パターンをアレーアンテナ１に設定する例は、実施の形態３で説明する。
【００１６】
信号検波部２０は発振器２１、９０度移相器２２、ミキサ２３，２４、ローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ」と称する）２５，２６及びアナログディジタルコンバータ（以下、「Ａ／Ｄコンバータ」と称する）２７，２８を含んでおり、放射パターン制御部１０により新たな放射パターンが設定される毎に、アレーアンテナ１の受信信号を検波する。
即ち、信号検波部２０は放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されたとき、アレーアンテナ１の受信信号から直交信号であるＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）信号とＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号を検波し、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されたとき、アレーアンテナ１の受信信号から直交信号であるＩ信号とＱ信号を検波する。
【００１７】
発振器２１は局部発振信号を９０度移相器２２及びミキサ２３に出力する。
９０度移相器２２は発振器２１から出力された局部発振信号の位相を９０度だけシフトし、位相シフト後の局部発振信号をミキサ２４に出力する。
ミキサ２３はアレーアンテナ１の受信信号と発振器２１から出力された局部発振信号を乗算することで、その受信信号の周波数を無線周波数から中間周波数に変換し、中間周波数の受信信号を出力する。
ミキサ２４はアレーアンテナ１の受信信号と９０度移相器２２から出力された位相シフト後の局部発振信号を乗算することで、その受信信号の周波数を無線周波数から中間周波数に変換し、中間周波数の受信信号を出力する。
【００１８】
ＬＰＦ２５はミキサ２３から出力された受信信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その受信信号に含まれているベースバンド信号だけをＡ／Ｄコンバータ２７に出力する。
ＬＰＦ２６はミキサ２４から出力された受信信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その受信信号に含まれているベースバンド信号だけをＡ／Ｄコンバータ２８に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ２７はＬＰＦ２５から出力されたアナログのベースバンド信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ２８はＬＰＦ２６から出力されたアナログのベースバンド信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
この実施の形態１では、信号検波部２０が、発振器２１、９０度移相器２２、ミキサ２３，２４、ＬＰＦ２５，２６及びＡ／Ｄコンバータ２７，２８を含んでいる例を示しているが、アレーアンテナ１の受信信号を検波して、その受信信号をディジタル信号に変換することができればよく、信号検波部２０が他の構成であってもよい。
【００１９】
信号処理部３０は信号算出記憶部３１、放射パターン記憶部３２及び信号合成部３３を含んでおり、アレーアンテナ１の各放射パターンが設定された際に信号検波部２０により検波された受信信号を合成する処理を実施する。
図２はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置における信号処理部３０のハードウェア構成図である。
信号算出記憶部３１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路又はワンチップマイコンとメモリなどから構成されている信号記憶処理回路４１によって実現されるものであり、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号が出力される毎に、当該ディジタル信号からアレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号を算出して、そのディジタル受信信号を記憶する。なお、信号算出記憶部３１は信号記憶部を構成している。
【００２０】
放射パターン記憶部３２は例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスクなどの記憶装置４２によって実現されるものであり、放射パターン制御部１０により設定される第１及び第２の放射パターンを記憶する。
信号合成部３３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いる信号合成処理回路４３によって実現されるものであり、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号算出記憶部３１により記憶されている２つのディジタル受信信号を合成したときに、即ち、第１の放射パターンが設定された際に算出されたディジタル受信信号と、第２の放射パターンが設定された際に算出されたディジタル受信信号とを合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数を特定し、その重み係数を用いて、信号算出記憶部３１により記憶されている２つのディジタル受信信号を合成する処理を実施する。
【００２１】
図１の例では、信号処理部３０の構成要素である信号算出記憶部３１、放射パターン記憶部３２及び信号合成部３３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号処理部３０がコンピュータで構成されるものであってもよい。
図３は信号処理部３０がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図である。
信号処理部３０がコンピュータで構成される場合、信号算出記憶部３１のメモリ機能がコンピュータのＲＡＭ５１上に構成されるとともに、放射パターン記憶部３２がＲＡＭ５１又はＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５２上に構成され、また、信号算出記憶部３１及び信号合成部３３の処理内容を記述しているプログラムがＲＯＭ５２に記憶され、コンピュータのプロセッサ５３がＲＯＭ５２に記憶されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００２２】
なお、コンピュータは、放射パターン制御部１０と接続するための入出力インタフェース５４を備えており、入出力インタフェース５４として、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスなどが考えられる。
ここでは、信号処理部３０がコンピュータで構成される場合を示したが、信号処理部３０がＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）あるいはＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）で構成され、入出力インタフェース５４がＤＳＰあるいはＦＰＧＡのバスであってもよい。
【００２３】
図４はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置の処理内容であるグレーティングローブの低減方法を示すフローチャートである。
図５は指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より高くなる第１の放射パターンと、指向方向の利得がグレーティングローブ方向の利得より低くなる第２の放射パターンとの概略を示す説明図である。
図５において、実線が第１の放射パターンを示し、破線が第２の放射パターンを示している。
【００２４】
次に動作について説明する。
まず、信号処理部３０の信号合成部３３は、第１の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３３から第１の放射パターンの設定指令を受けると、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第１の放射パターンに設定する（図４のステップＳＴ１）。
ここで、アレーアンテナ１の放射パターンは、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの配置で決まるアレーファクタと、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンとの積で決まり、アレーアンテナ１の指向方向は、移相器３−１〜３−Ｎの移相量を変えることで、切り換えることができる。
【００２５】
図６は素子アンテナ２−１〜２−Ｎの間隔ｄが１波長の長さで、指向方向が４５度の方向である場合の第１の放射パターンの利得を示す説明図である。
第１の放射パターンでは、図６に示すように、−１７度の方向にグレーティングローブが生じている。しかし、アレーアンテナ１の第１の放射パターンは、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンとして、指向方向の利得が高く、グレーティングローブ方向の利得が低い放射パターンが設定されることで設定されているため、第１の放射パターンにおいても、グレーティングローブの利得が低減されている。
図６の例では、グレーティングローブ方向の利得が指向方向の利得より１０ｄＢ程度低くなっている。ただし、グレーティングローブは残存している。
【００２６】
アレーアンテナ１は、放射パターン制御部１０によって第１の放射パターンが設定されているときに到来してきた電波を受信し、その受信信号を信号検波部２０に出力する（図４のステップＳＴ２）。
なお、アレーアンテナ１が受信する電波は、当該アンテナ装置と別の地点に設置されている外部装置から送信されてきた電波、あるいは、空間に存在している物体等に反射されてきた電波などが想定される。
【００２７】
信号検波部２０は、放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されたとき、アレーアンテナ１の受信信号を検波する（ステップＳＴ３）。
即ち、信号検波部２０の発振器２１は、放射パターン制御部１０が第１の放射パターンを設定すると、局部発振信号を９０度移相器２２及びミキサ２３に出力する。
９０度移相器２２は、発振器２１から局部発振信号を受けると、その局部発振信号の位相を９０度だけシフトし、位相シフト後の局部発振信号をミキサ２４に出力する。
【００２８】
ミキサ２３は、アレーアンテナ１の受信信号と発振器２１から出力された局部発振信号を乗算することで、その受信信号の周波数を無線周波数から中間周波数に変換し、中間周波数の受信信号をＬＰＦ２５に出力する。
ミキサ２４は、アレーアンテナ１の受信信号と９０度移相器２２から出力された位相シフト後の局部発振信号を乗算することで、その受信信号の周波数を無線周波数から中間周波数に変換し、中間周波数の受信信号をＬＰＦ２６に出力する。
【００２９】
ＬＰＦ２５は、ミキサ２３から中間周波数の受信信号を受けると、その受信信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その受信信号に含まれているベースバンド信号だけをＡ／Ｄコンバータ２７に出力する。
ＬＰＦ２６は、ミキサ２４から中間周波数の受信信号を受けると、その受信信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その受信信号に含まれているベースバンド信号だけをＡ／Ｄコンバータ２８に出力する。
【００３０】
Ａ／Ｄコンバータ２７は、ＬＰＦ２５からベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ２８は、ＬＰＦ２６からベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
なお、Ａ／Ｄコンバータ２７から出力されるディジタル信号は、Ｉ信号に相当し、Ａ／Ｄコンバータ２８から出力されるディジタル信号は、Ｑ信号に相当する。
【００３１】
信号処理部３０の信号算出記憶部３１は、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号を受けると、それらのディジタル信号からアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号Ｓ１を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ１を記憶する（図４のステップＳＴ４）。
Ａ／Ｄコンバータ２７から出力されるディジタル信号をＩ、Ａ／Ｄコンバータ２８から出力されるディジタル信号をＱとすると、アレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ，位相φは、下記の式（１）（２）のように算出される。
2017130386.tif 000003
2017130386.tif 000004
【００３２】
次に、信号処理部３０の信号合成部３３は、第２の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３３から第２の放射パターンの設定指令を受けると、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第２の放射パターンに設定する（図４のステップＳＴ５）。
図７は素子アンテナ２−１〜２−Ｎの間隔ｄが１波長の長さで、指向方向が４５度の方向である場合の第２の放射パターンの利得を示す説明図である。
第２の放射パターンでは、図７に示すように、−１７度の方向にグレーティングローブが生じている。しかし、アレーアンテナ１の第２の放射パターンは、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンとして、指向方向の利得が低く、グレーティングローブ方向の利得が高い放射パターンが設定されることで設定されているため、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得が指向方向の利得より高くなっている。
図７の例では、グレーティングローブ方向の利得が指向方向の利得より１８ｄＢ程度高くなっている。
なお、第１の放射パターンと第２の放射パターンでの指向方向と、第１の放射パターンと第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向とが同じであるため、第１の放射パターンを設定する際の移相器３−１〜３−Ｎの移相量と、第２の放射パターンを設定する際の移相器３−１〜３−Ｎの移相量とは同じである。ただし、第１の放射パターンから第２の放射パターンに切り換える際、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンの変更に伴う影響等で、素子アンテナ２毎の放射位相が変化する場合には、素子アンテナ２−１〜２−Ｎがグレーティングローブ方向を指向するように移相器３−１〜３−Ｎの移相量を変更するようにしてもよい。
【００３３】
アレーアンテナ１は、放射パターン制御部１０によって第２の放射パターンが設定されているときに到来してきた電波を受信し、その受信信号を信号検波部２０に出力する（図４のステップＳＴ６）。
信号検波部２０は、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されたとき、アレーアンテナ１の受信信号を検波する（ステップＳＴ７）。
即ち、信号検波部２０の発振器２１は、放射パターン制御部１０が第２の放射パターンを設定すると、局部発振信号を９０度移相器２２及びミキサ２３に出力する。
９０度移相器２２は、発振器２１から局部発振信号を受けると、その局部発振信号の位相を９０度だけシフトし、位相シフト後の局部発振信号をミキサ２４に出力する。
【００３４】
ミキサ２３は、アレーアンテナ１の受信信号と発振器２１から出力された局部発振信号を乗算することで、その受信信号の周波数を無線周波数から中間周波数に変換し、中間周波数の受信信号をＬＰＦ２５に出力する。
ミキサ２４は、アレーアンテナ１の受信信号と９０度移相器２２から出力された位相シフト後の局部発振信号を乗算することで、その受信信号の周波数を無線周波数から中間周波数に変換し、中間周波数の受信信号をＬＰＦ２６に出力する。
【００３５】
ＬＰＦ２５は、ミキサ２３から中間周波数の受信信号を受けると、その受信信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その受信信号に含まれているベースバンド信号だけをＡ／Ｄコンバータ２７に出力する。
ＬＰＦ２６は、ミキサ２４から中間周波数の受信信号を受けると、その受信信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その受信信号に含まれているベースバンド信号だけをＡ／Ｄコンバータ２８に出力する。
【００３６】
Ａ／Ｄコンバータ２７は、ＬＰＦ２５からベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ２８は、ＬＰＦ２６からベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
【００３７】
信号処理部３０の信号算出記憶部３１は、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号を受けると、それらのディジタル信号からアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号Ｓ２を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ２を記憶する（図４のステップＳＴ８）。
Ａ／Ｄコンバータ２７から出力されるディジタル信号をＩ、Ａ／Ｄコンバータ２８から出力されるディジタル信号をＱとすると、アレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ，位相φは、上記の式（１）（２）のように算出される。
【００３８】
信号処理部３０の信号合成部３３は、放射パターン記憶部３２に記憶されている第１の放射パターン及び第２の放射パターンを参照して、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相とを確認する。
そして、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相とから、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定する。
例えば、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相を示す変数がＧ０、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相を示す変数がＧＳであるとすれば、重み係数ｗは、下記の式（３）のように表される。
2017130386.tif 000005
【００３９】
信号合成部３３は、重み係数ｗを特定すると、下記の式（４）に示すように、その重み係数ｗを用いて、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成し、その合成信号Ｓ３を出力する（図４のステップＳＴ９）。
2017130386.tif 000006
なお、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，ｗは、Ａｅｊφで表される複素数である。Ａは振幅、φは位相である。
【００４０】
式（４）において、指向方向から到来している信号は、右辺第１項が支配的となり、ディジタル受信信号Ｓ１に近い信号である。
一方、グレーティングローブ方向から到来している信号は、右辺第１項と第２項で相殺されてほぼゼロとなる。
これにより、指向方向から到来している信号は、式（４）の演算の影響をほとんど受けないが、グレーティングローブ方向から到来している信号は、利得が低減される。
【００４１】
信号合成部３３によりディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２が合成されることで仮想的に第３の放射パターンが形成される。
図８は信号合成部３３により合成されることで仮想的に形成される第３の放射パターンを示す説明図である。
これにより、信号合成部３３から出力される合成信号Ｓ３は、仮想的に形成される第３の放射パターンでのアレーアンテナ１の受信信号に相当する。
図８より、第３の放射パターンでは、グレーティングローブがほぼ存在していないことが分かる。
なお、信号合成部３３から出力される合成信号Ｓ３は、レーダ信号処理などの任意の信号処理に用いることができる。
【００４２】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、信号合成部３３が、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成したときに、その合成信号Ｓ３に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定し、その重み係数ｗを用いて、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成するように構成したので、補助アレーアンテナを配置することなく、グレーティングローブを抑圧することができる効果を奏する。
【００４３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、信号検波部２０が、放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されると、アレーアンテナ１の受信信号を１回検波し、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されると、アレーアンテナ１の受信信号を１回検波するものを示しているが、アレーアンテナ１により受信される電波が微弱である場合でも、アレーアンテナ１の受信信号が得られるように、放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されると、アレーアンテナ１の受信信号を複数回検波し、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されると、アレーアンテナ１の受信信号を複数回検波するようにしてもよい。
【００４４】
図９はこの発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図であり、図９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。
信号検波部６０は図１の信号検波部２０と同一の構成であるが、放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されると、アレーアンテナ１の受信信号をＭ（Ｍは２以上の整数）回検波して、Ｍ個のディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）（ｔ＝１，２，・・・，Ｍ）を出力する。また、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されると、アレーアンテナ１の受信信号をＮ（Ｎは２以上の整数）回検波して、Ｎ個のディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）（ｔ＝１，２，・・・，Ｎ）を出力する。ただし、Ｍ＝Ｎでもよいし、Ｍ＞Ｎでもよいし、Ｍ＜Ｎでもよい。
【００４５】
信号処理部３０は信号算出記憶部３４、放射パターン記憶部３２及び信号合成部３５を含んでいる。
信号算出記憶部３４は例えば図２の信号記憶処理回路４１によって実現されるものであり、放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されているとき、信号検波部６０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）が出力される毎に、当該ディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）からアレーアンテナ１の受信信号（第１の受信信号）の振幅ｍ（ｔ）及び位相φ（ｔ）を示すディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）を記憶する。
また、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されているとき、信号検波部６０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）が出力される毎に、当該ディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）からアレーアンテナ１の受信信号（第２の受信信号）の振幅ｍ（ｔ）及び位相φ（ｔ）を示すディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）を記憶する。
図１０は信号算出記憶部３４により記憶されるＭ個のディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）とＮ個のディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）を示す説明図である。
【００４６】
信号合成部３５は例えば図２の信号合成処理回路４３によって実現されるものであり、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号算出記憶部３１により記憶されているＭ個のディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）の総和とＮ個のディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）の総和とを合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定し、その重み係数ｗを用いて、信号算出記憶部３１により記憶されているＭ個のディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）の総和とＮ個のディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）の総和とを合成する処理を実施する。
【００４７】
図９の例では、信号処理部３０の構成要素である信号算出記憶部３４、放射パターン記憶部３２及び信号合成部３５のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号処理部３０がコンピュータで構成されるものであってもよい。
信号処理部３０がコンピュータで構成される場合、信号算出記憶部３４のメモリ機能が図３に示すコンピュータのＲＡＭ５１上に構成されるとともに、放射パターン記憶部３２がＲＡＭ５１又はＲＯＭ５２上に構成され、また、信号算出記憶部３４及び信号合成部３５の処理内容を記述しているプログラムがＲＯＭ５２に記憶され、図３に示すコンピュータのプロセッサ５３がＲＯＭ５２に記憶されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００４８】
次に動作について説明する。
信号処理部３０の信号合成部３５は、第１の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３５から第１の放射パターンの設定指令を受けると、上記実施の形態１と同様に、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第１の放射パターンに設定する。
信号検波部６０は、放射パターン制御部１０が第１の放射パターンを設定すると、アレーアンテナ１の受信信号をＭ回検波して、Ｍ個のディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）（ｔ＝１，２，・・・，Ｍ）を出力する。
アレーアンテナ１の受信信号の検波処理自体は、上記実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００４９】
信号処理部３０の信号算出記憶部３４は、信号検波部６０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）を受ける毎に、下記の式（５）（６）に示すように、当該ディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）からアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ（ｔ）及び位相φ（ｔ）を示すディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）を算出し、図１０に示すように、そのディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）を記憶する。
2017130386.tif 000007
2017130386.tif 000008
【００５０】
次に、信号処理部３０の信号合成部３５は、第２の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３５から第２の放射パターンの設定指令を受けると、上記実施の形態１と同様に、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第２の放射パターンに設定する。
信号検波部６０は、放射パターン制御部１０が第２の放射パターンを設定すると、アレーアンテナ１の受信信号をＮ回検波して、Ｎ個のディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）（ｔ＝１，２，・・・，Ｎ）を出力する。
【００５１】
信号処理部３０の信号算出記憶部３４は、信号検波部６０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）を受ける毎に、上記の式（５）（６）に示すように、当該ディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）からアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ（ｔ）及び位相φ（ｔ）を示すディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）を算出し、図１０に示すように、そのディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）を記憶する。
【００５２】
信号処理部３０の信号合成部３５は、放射パターン記憶部３２に記憶されている第１の放射パターン及び第２の放射パターンを参照して、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相とを確認する。
そして、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相とから、信号算出記憶部３４により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）の総和とディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）の総和を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定する。
例えば、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相を示す変数がＧ０、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相を示す変数がＧＳであるとすれば、重み係数ｗは、下記の式（７）のように表される。
2017130386.tif 000009
【００５３】
信号合成部３５は、重み係数ｗを特定すると、下記の式（８）に示すように、その重み係数ｗを用いて、信号算出記憶部３４により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）の総和とディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）の総和を合成し、その合成信号Ｓ３を出力する。
2017130386.tif 000010
なお、Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３，ｗは、Ａｅｊφで表される複素数である。Ａは振幅、φは位相である。
【００５４】
式（８）において、指向方向から到来している信号は、右辺第１項が支配的となり、ディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）に近い信号である。
一方、グレーティングローブ方向から到来している信号は、右辺第１項と第２項で相殺されてほぼゼロとなる。
これにより、指向方向から到来している信号は、式（８）の演算の影響をほとんど受けないが、グレーティングローブ方向から到来している信号は、利得が低減される。
【００５５】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されているとき、信号検波部６０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）が出力される毎に、当該ディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）からアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ（ｔ）及び位相φ（ｔ）を示すディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）を記憶するとともに、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されているとき、信号検波部６０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）が出力される毎に、当該ディジタル信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）からアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ（ｔ）及び位相φ（ｔ）を示すディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）を記憶する信号算出記憶部３４を設け、信号合成部３５が、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号算出記憶部３１により記憶されているＭ個のディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）の総和とＮ個のディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）の総和とを合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定し、その重み係数ｗを用いて、信号算出記憶部３１により記憶されているＭ個のディジタル受信信号Ｓ１（ｔ）の総和とＮ個のディジタル受信信号Ｓ２（ｔ）の総和とを合成するように構成したので、補助アレーアンテナを配置することなく、グレーティングローブを抑圧することができる効果を奏する。また、アレーアンテナ１により受信される電波が微弱である場合でも、アレーアンテナ１の受信信号が得られる効果を奏する。
【００５６】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、第１の放射パターンと第２の放射パターンをアレーアンテナ１に設定するものを示しているが、３種類以上の放射パターンをアレーアンテナ１に設定するようにしてもよい。
【００５７】
図１１は素子アンテナ２−１〜２−Ｎの配置例を示す説明図であり、図１２はアレーアンテナ１のアンテナ面を示す説明図である。
この発明の実施の形態３によるアンテナ装置の構成図は、上記実施の形態１における図１のアンテナ装置の構成図と同じである。
ただし、図１では、素子アンテナ２−１〜２−Ｎが一直線上に配置されているように描かれているが、この実施の形態３では、図１１に示すように、ｘｙ平面状に２次元配置されているものとする。図１１の例では、１３個の素子アンテナ２−１〜２−１３が配置されている。
【００５８】
放射パターン制御部１０は、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、１個の指向方向とＭ（Ｍは２以上の整数）個のグレーティングローブ方向がある（Ｍ＋１）個のアレーアンテナ１の放射パターンを設定する。
この実施の形態３では、説明の簡単化のため、Ｍ＝２として、３個の放射パターンを設定する例を説明する。ただし、これは一例に過ぎず、４個以上の放射パターンを設定するものであってもよい。
【００５９】
図１３は放射パターン制御部１０により設定される３個の放射パターンでの指向方向及びグレーティングローブ方向の利得の強弱を示す説明図である。
図１３において、ＧＬ１，ＧＬ２は図１２の座標系でのグレーティングローブ方向を示している。
第１の放射パターンでは、指向方向の利得がＧＬ１，ＧＬ２の利得より高く、第２の放射パターンでは、指向方向の利得がＧＬ１の利得より低く、第３の放射パターンでは、指向方向の利得がＧＬ２の利得より低くなっている。
なお、２個のグレーティングローブ方向を含んでいるアレーアンテナ１の第１から第３の放射パターンは、素子アンテナ２−１〜２−１３が、２個のグレーティングローブ方向を含んでいる放射パターンの切換が可能な素子アンテナであれば設定することができる。
【００６０】
信号算出記憶部３１は、上記実施の形態１と同様に、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号が出力される毎に、当該ディジタル信号からアレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号を算出して、そのディジタル受信信号を記憶する。
この実施の形態３では、放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定された際に、信号検波部２０により検波された受信信号からアレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号Ｓ１を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ１を記憶し、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定された際に、信号検波部２０により検波された受信信号からアレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号Ｓ２を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ２を記憶する。
また、放射パターン制御部１０により第３の放射パターンが設定された際に、信号検波部２０により検波された受信信号からアレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号Ｓ３を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ３を記憶する。
【００６１】
放射パターン記憶部３２は放射パターン制御部１０により設定される第１、第２及び第３の放射パターンを記憶する。
信号合成部３３は、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第３の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２とディジタル受信信号Ｓ３とを合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗ２，ｗ３を特定し、その重み係数ｗ２，ｗ３を用いて、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２とディジタル受信信号Ｓ３とを合成する処理を実施する。
【００６２】
次に動作について説明する。
まず、信号処理部３０の信号合成部３３は、上記実施の形態１と同様に、第１の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３３から第１の放射パターンの設定指令を受けると、素子アンテナ２−１〜２−１３の放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第１の放射パターンに設定する。
信号検波部２０は、放射パターン制御部１０が第１の放射パターンを設定すると、上記実施の形態１と同様に、アレーアンテナ１の受信信号を検波して、ディジタル信号Ｉ，Ｑを出力する。
信号処理部３０の信号算出記憶部３１は、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ，Ｑを受けると、上記の式（１）（２）に示すように、そのディジタル信号Ｉ，Ｑからアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号Ｓ１を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ１を記憶する。
【００６３】
次に、信号処理部３０の信号合成部３３は、第２の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３３から第２の放射パターンの設定指令を受けると、素子アンテナ２−１〜２−１３の放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第２の放射パターンに設定する。
信号検波部２０は、放射パターン制御部１０が第２の放射パターンを設定すると、アレーアンテナ１の受信信号を検波して、ディジタル信号Ｉ，Ｑを出力する。
信号処理部３０の信号算出記憶部３１は、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ，Ｑを受けると、上記の式（１）（２）に示すように、そのディジタル信号Ｉ，Ｑからアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号Ｓ２を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ２を記憶する。
【００６４】
次に、信号処理部３０の信号合成部３３は、第３の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３３から第３の放射パターンの設定指令を受けると、素子アンテナ２−１〜２−１３の放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第３の放射パターンに設定する。
信号検波部２０は、放射パターン制御部１０が第３の放射パターンを設定すると、アレーアンテナ１の受信信号を検波して、ディジタル信号Ｉ，Ｑを出力する。
信号処理部３０の信号算出記憶部３１は、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７，２８からディジタル信号Ｉ，Ｑを受けると、上記の式（１）（２）に示すように、そのディジタル信号Ｉ，Ｑからアレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号Ｓ３を算出して、そのディジタル受信信号Ｓ３を記憶する。
【００６５】
信号処理部３０の信号合成部３３は、放射パターン記憶部３２に記憶されている第１の放射パターン、第２の放射パターン及び第３の放射パターンを参照して、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第３の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相とを確認する。
そして、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第３の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相とから、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２とディジタル受信信号Ｓ３とを合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗ２，ｗ３を特定する。
例えば、第１の放射パターンでのＧＬ１の利得がＧ１（ＧＬ１）、第１の放射パターンでのＧＬ２の利得がＧ１（ＧＬ２）、第２の放射パターンでのＧＬ１の利得がＧ２（ＧＬ１）、第２の放射パターンでのＧＬ２の利得がＧ２（ＧＬ２）、第３の放射パターンでのＧＬ１の利得がＧ３（ＧＬ１）、第３の放射パターンでのＧＬ２の利得がＧ３（ＧＬ２）であるとすれば、重み係数ｗ２，ｗ３は、下記の式（９）のように表される。
【００６６】
2017130386.tif 000011
なお、式（９）の右辺における左側の行列は、第２の放射パターンでのＧＬ１の利得Ｇ２（ＧＬ１）、第２の放射パターンでのＧＬ２の利得Ｇ２（ＧＬ２）、第３の放射パターンでのＧＬ１の利得Ｇ３（ＧＬ１）、第３の放射パターンでのＧＬ２の利得Ｇ３（ＧＬ２）を要素とする２行２列の第１の行列の逆行列であり、式（９）の右辺における右側の行列は、第１の放射パターンでのＧＬ１の利得Ｇ１（ＧＬ１）、第１の放射パターンでのＧＬ２の利得Ｇ１（ＧＬ２）を要素とする２行１列の第２の行列である。
【００６７】
信号合成部３３は、重み係数ｗ２，ｗ３を特定すると、下記の式（１０）に示すように、その重み係数ｗ２，ｗ３を用いて、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２とディジタル受信信号Ｓ３とを合成し、その合成信号Ｓ４を出力する。
2017130386.tif 000012
なお、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，ｗ２，ｗ３は、Ａｅｊφで表される複素数である。Ａは振幅、φは位相である。
【００６８】
式（１０）において、指向方向から到来している信号は、右辺第１項が支配的となり、ディジタル受信信号Ｓ１に近い信号である。
一方、グレーティングローブ方向から到来している信号は、右辺第１項と第２項と第３項で相殺されてほぼゼロとなる。
これにより、指向方向から到来している信号は、式（１０）の演算の影響をほとんど受けないが、グレーティングローブ方向から到来している信号は、利得が低減される。
【００６９】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、信号合成部３３が、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第３の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２とディジタル受信信号Ｓ３とを合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗ２，ｗ３を特定し、その重み係数ｗ２，ｗ３を用いて、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２とディジタル受信信号Ｓ３とを合成するように構成したので、補助アレーアンテナを配置することなく、グレーティングローブを抑圧することができる効果を奏する。
【００７０】
この実施の形態３では、アレーアンテナ１の各放射パターンでのグレーティングローブ方向が２個である例を示しているが、素子アンテナ２−１〜２−Ｎが、３個以上のグレーティングローブ方向を含んでいる放射パターンを設定することができれば、３個以上のグレーティングローブ方向を含んでいるアレーアンテナ１の放射パターンを設定することができる。
したがって、アレーアンテナ１の各放射パターンでのグレーティングローブ方向が３個以上である場合でも、当該実施の形態３を適用することができる。
【００７１】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、信号検波部２０又は６０が、アレーアンテナ１の受信信号からディジタル信号Ｉ，Ｑ又はＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）を検波し、信号処理部３０の信号算出記憶部３１又は３４が、ディジタル信号Ｉ，Ｑ又はＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）から、アレーアンテナ１の受信信号の振幅ｍ又はｍ（ｔ），位相φ又はφ（ｔ）を示すディジタル受信信号を算出して記憶するものを示しているが、信号検波部が、アレーアンテナ１の受信信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を出力し、信号処理部３０の信号記憶部が、そのディジタル信号を記憶するようにしてもよい。
【００７２】
図１４はこの発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す構成図であり、図１４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。
この実施の形態４では、信号検波部２０が、Ａ／Ｄコンバータ２７のみを有しており、Ａ／Ｄコンバータ２７が、アレーアンテナ１の受信信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
信号処理部３０は信号記憶部３６、放射パターン記憶部３２及び信号合成部３３を含んでおり、アレーアンテナ１の各放射パターンが設定された際に信号検波部２０により検波された受信信号を合成する処理を実施する。
信号記憶部３６は例えば図２の記憶装置４２によって実現されるものであり、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７からディジタル信号が出力される毎に、当該ディジタル信号を記憶する。
【００７３】
図１４の例では、信号処理部３０の構成要素である信号記憶部３６、放射パターン記憶部３２及び信号合成部３３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号処理部３０がコンピュータで構成されるものであってもよい。
信号処理部３０がコンピュータで構成される場合、信号記憶部３６が図３に示すコンピュータのＲＡＭ５１上に構成されるとともに、放射パターン記憶部３２がＲＡＭ５１又はＲＯＭ５２上に構成され、また、信号合成部３３の処理内容を記述しているプログラムがＲＯＭ５２に記憶され、図３に示すコンピュータのプロセッサ５３がＲＯＭ５２に記憶されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００７４】
次に動作について説明する。
まず、信号処理部３０の信号合成部３３は、上記実施の形態１と同様に、第１の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３３から第１の放射パターンの設定指令を受けると、上記実施の形態１と同様に、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第１の放射パターンに設定する。
信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７は、放射パターン制御部１０が第１の放射パターンを設定すると、アレーアンテナ１の受信信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
信号処理部３０の信号記憶部３６は、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７からディジタル信号を受けると、そのディジタル信号を記憶する。
以下、信号記憶部３６により記憶されるディジタル信号をディジタル受信信号Ｓ１とし、そのディジタル受信信号Ｓ１は、アレーアンテナ１の受信信号の振幅に相当する。
【００７５】
次に、信号処理部３０の信号合成部３３は、上記実施の形態１と同様に、第２の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部３０の信号合成部３３から第２の放射パターンの設定指令を受けると、上記実施の形態１と同様に、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第２の放射パターンに設定する。
信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７は、放射パターン制御部１０が第２の放射パターンを設定すると、アレーアンテナ１の受信信号をディジタル信号に変換して、そのディジタル信号を信号処理部３０に出力する。
信号処理部３０の信号記憶部３６は、信号検波部２０のＡ／Ｄコンバータ２７からディジタル信号を受けると、そのディジタル信号を記憶する。
以下、信号記憶部３６により記憶されるディジタル信号をディジタル受信信号Ｓ２とし、そのディジタル受信信号Ｓ２は、アレーアンテナ１の受信信号の振幅に相当する。
【００７６】
信号処理部３０の信号合成部３３は、放射パターン記憶部３２に記憶されている第１の放射パターン及び第２の放射パターンを参照して、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とを確認する。
そして、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定する。
例えば、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得を示す変数がＧ０、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得を示す変数がＧＳであるとすれば、重み係数ｗは、下記の式（１１）のように表される。
2017130386.tif 000013
Ｇ０，ＧＳは、上記実施の形態１と異なり、グレーティングローブ方向の利得のみを示し、位相の情報を含んでいない。
【００７７】
信号合成部３３は、重み係数ｗを特定すると、下記の式（１２）に示すように、その重み係数ｗを用いて、信号算出記憶部３１により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成し、その合成信号Ｓ３を出力する。
2017130386.tif 000014
なお、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，ｗは、上記実施の形態１と異なり、振幅のみを示し、位相の情報を含んでいない。
【００７８】
式（１２）において、指向方向から到来している信号は、右辺第１項が支配的となり、ディジタル受信信号Ｓ１に近い信号である。
一方、グレーティングローブ方向から到来している信号は、右辺第１項と第２項で相殺されてほぼゼロとなる。
これにより、指向方向から到来している信号は、式（１２）の演算の影響をほとんど受けないが、グレーティングローブ方向から到来している信号は、利得が低減される。
【００７９】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、信号検波部２０が、Ａ／Ｄコンバータ２７のみを実装する簡略化した構成であっても、補助アレーアンテナを配置することなく、グレーティングローブを抑圧することができる効果を奏する。
【００８０】
この実施の形態４では、Ａ／Ｄコンバータ２７のみを有している信号検波部２０が、上記実施の形態１のアンテナ装置に適用される例を示しているが、Ａ／Ｄコンバータ２７のみを有している信号検波部２０が、上記実施の形態２，３のアンテナ装置に適用されるようにしてもよい。
【００８１】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、指向方向を変える場合、放射パターン制御部１０が、移相器３−１〜３−Ｎの移相量を変えるものを示しているが、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号に対するディジタルビームフォーミングを実施して、指向方向を所望の方向に設定するようにしてもよい。
【００８２】
図１５はこの発明の実施の形態５によるアンテナ装置を示す構成図であり、図１６はこの発明の実施の形態５によるアンテナ装置における信号処理部８０のハードウェア構成図である。
図１５及び図１６において、図１及び図２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。
信号検波部７０はＮ個の信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎを含んでいる。
信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎは放射パターン制御部１０により新たな放射パターンが設定される毎に、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号を検波する。
即ち、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎは放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されたとき、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号から直交信号であるＩ信号とＱ信号を検波し、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されたとき、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号から直交信号であるＩ信号とＱ信号を検波する。
【００８３】
信号処理部８０はディジタルビームフォーミング部８１、信号記憶部８２、放射パターン記憶部３２及び信号合成部３３を含んでいる。
ディジタルビームフォーミング部８１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いるディジタルビームフォーミング処理回路４４によって実現されるものであり、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎにより算出されたディジタル受信信号に対するディジタルビームフォーミングを実施して、アレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号を算出する処理を実施する。
信号記憶部８２は例えば記憶装置４２によって実現されるものであり、ディジタルビームフォーミング部８１により算出されたディジタル受信信号を記憶する。
【００８４】
図１５の例では、信号処理部８０の構成要素であるディジタルビームフォーミング部８１、信号記憶部８２、放射パターン記憶部３２及び信号合成部３３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号処理部８０がコンピュータで構成されるものであってもよい。
信号処理部８０がコンピュータで構成される場合、信号記憶部８２が図３に示すコンピュータのＲＡＭ５１上に構成されるとともに、放射パターン記憶部３２がＲＡＭ５１又はＲＯＭ５２上に構成され、また、ディジタルビームフォーミング部８１及び信号合成部３３の処理内容を記述しているプログラムがＲＯＭ５２に記憶され、図３に示すコンピュータのプロセッサ５３がＲＯＭ５２に記憶されているプログラムを実行するようにすればよい。
図１７はこの発明の実施の形態５によるアンテナ装置の処理内容であるグレーティングローブの低減方法を示すフローチャートである。
【００８５】
次に動作について説明する。
まず、信号処理部８０の信号合成部３３は、上記実施の形態１と同様に、第１の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部８０の信号合成部３３から第１の放射パターンの設定指令を受けると、上記実施の形態１と同様に、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第１の放射パターンに設定する（図１７のステップＳＴ１１）。
アレーアンテナ１の素子アンテナ２−１〜２−Ｎは、放射パターン制御部１０によって第１の放射パターンが設定されているときに到来してきた電波を受信し、その受信信号を信号検波部７０に出力する（ステップＳＴ１２）。
【００８６】
信号検波部７０の信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎは、放射パターン制御部１０により第１の放射パターンが設定されているとき、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号を検波する（ステップＳＴ１３）。
即ち、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎは、図１の信号検波部２０と同様の構成を備えており、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号から、直交信号であるディジタル信号Ｉとディジタル信号Ｑを取得する。
そして、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎは、そのディジタル信号Ｉ，Ｑから素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号を算出する。
ディジタル信号Ｉ，Ｑからディジタル受信信号を算出する処理は、図１の信号算出記憶部３１が、ディジタル信号Ｉ，Ｑからディジタル受信信号を算出する処理と同様である。
【００８７】
信号処理部８０のディジタルビームフォーミング部８１は、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎが素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号を算出すると、第１の放射パターンでの指向方向を所望の方向に設定するために、Ｎ個のディジタル受信信号に対してディジタルビームフォーミングを実施して、第１の放射パターンでのアレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号Ｓ１を算出する（ステップＳＴ１４）。
信号記憶部８２は、ディジタルビームフォーミング部８１により算出されたディジタル受信信号Ｓ１を記憶する。
なお、ディジタルビームフォーミングは、Ｎ個のディジタル受信信号に対して、ディジタル信号処理で位相を付加するものであり、ディジタルビームフォーミング自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００８８】
次に、信号処理部８０の信号合成部３３は、上記実施の形態１と同様に、第２の放射パターンの設定指令を放射パターン制御部１０に出力する。
放射パターン制御部１０は、信号処理部８０の信号合成部３３から第２の放射パターンの設定指令を受けると、上記実施の形態１と同様に、素子アンテナ２−１〜２−１３の放射パターンを切り換えることで、アレーアンテナ１の放射パターンを第２の放射パターンに設定する（ステップＳＴ１５）。
アレーアンテナ１の素子アンテナ２−１〜２−Ｎは、放射パターン制御部１０によって第２の放射パターンが設定されているときに到来してきた電波を受信し、その受信信号を信号検波部７０に出力する（ステップＳＴ１６）。
【００８９】
信号検波部７０の信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎは、放射パターン制御部１０により第２の放射パターンが設定されているとき、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号を検波する（ステップＳＴ１７）。
即ち、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎは、図１の信号検波部２０と同様の構成を備えており、素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号から、直交信号であるディジタル信号Ｉとディジタル信号Ｑを取得する。
そして、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎは、そのディジタル信号Ｉ，Ｑから素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号を算出する。
【００９０】
信号処理部８０のディジタルビームフォーミング部８１は、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎが素子アンテナ２−１〜２−Ｎの受信信号の振幅ｍ及び位相φを示すディジタル受信信号を算出すると、第２の放射パターンでの指向方向を所望の方向に設定するために、Ｎ個のディジタル受信信号に対してディジタルビームフォーミングを実施して、第２の放射パターンでのアレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号Ｓ２を算出する（ステップＳＴ１８）。
信号記憶部８２は、ディジタルビームフォーミング部８１により算出されたディジタル受信信号Ｓ２を記憶する。
ディジタルビームフォーミングは、第１及び第２の放射パターンでの指向方向を設定するものである。ディジタルビームフォーミングの１回の実施で１つの指向方向を設定することができることは言うまでもないが、ディジタルビームフォーミングの１回の実施で複数の指向方向を同時に設定することもできる。
【００９１】
信号処理部８０の信号合成部３３は、上記実施の形態１と同様に、放射パターン記憶部３２に記憶されている第１の放射パターン及び第２の放射パターンを参照して、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相とを確認する。
そして、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得及び位相とから、信号記憶部８２により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成したときに、合成後の信号に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定する。
信号合成部３３は、重み係数ｗを特定すると、上記の式（４）に示すように、その重み係数ｗを用いて、信号記憶部８２により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成し、その合成信号Ｓ３を出力する（ステップＳＴ１９）。
【００９２】
式（４）において、指向方向から到来している信号は、右辺第１項が支配的となり、ディジタル受信信号Ｓ１に近い信号である。
一方、グレーティングローブ方向から到来している信号は、右辺第１項と第２項で相殺されてほぼゼロとなる。
これにより、指向方向から到来している信号は、式（４）の演算の影響をほとんど受けないが、グレーティングローブ方向から到来している信号は、利得が低減される。
【００９３】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、信号検波処理部７１−１〜７１−Ｎにより算出されたディジタル受信信号に対するディジタルビームフォーミングを実施して、アレーアンテナ１の受信信号の振幅及び位相を示すディジタル受信信号Ｓ１，Ｓ２を算出するディジタルビームフォーミング部８１と、ディジタルビームフォーミング部８１により算出されたディジタル受信信号Ｓ１，Ｓ２を記憶する信号記憶部８２とを設け、信号合成部３３が、第１の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得と、第２の放射パターンでのグレーティングローブ方向の利得とから、信号記憶部８２により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成したときに、その合成信号Ｓ３に含まれるグレーティングローブを抑圧する重み係数ｗを特定し、その重み係数ｗを用いて、信号記憶部８２により記憶されているディジタル受信信号Ｓ１とディジタル受信信号Ｓ２を合成するように構成したので、補助アレーアンテナを配置することなく、グレーティングローブを抑圧することができる効果を奏する。
【００９４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
この発明に係るアンテナ装置及びグレーティングローブの低減方法は、アレーアンテナの受信信号に含まれているグレーティングローブ方向の利得を抑圧するものに適している。
【符号の説明】
【００９６】
１  アレーアンテナ、２−１〜２−Ｎ  素子アンテナ、３−１〜３−Ｎ  移相器、１０  放射パターン制御部、２０  信号検波部、２１  発振器、２２  ９０度移相器、２３，２４  ミキサ、２５，２６  ＬＰＦ、２７，２８  Ａ／Ｄコンバータ、３０  信号処理部、３１，３４  信号算出記憶部（信号記憶部）、３２  放射パターン記憶部、３３，３５  信号合成部、３６  信号記憶部、４１  信号記憶処理回路、４２  記憶装置、４３  信号合成処理回路、４４  ディジタルビームフォーミング処理回路、５１  ＲＡＭ、５２  ＲＯＭ、５３  プロセッサ、５４  入出力インタフェース、６０  信号検波部、７０  信号検波部、７１−１〜７１−Ｎ  信号検波処理部、８０  信号処理部、８１  ディジタルビームフォーミング部、８２  信号記憶部。
【図１】
2017130386.tif 000015
【図２】
2017130386.tif 000016
【図３】
2017130386.tif 000017
【図４】
2017130386.tif 000018
【図５】
2017130386.tif 000019
【図６】
2017130386.tif 000020
【図７】
2017130386.tif 000021
【図８】
2017130386.tif 000022
【図９】
2017130386.tif 000023
【図１０】
2017130386.tif 000024
【図１１】
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【図１２】
2017130386.tif 000026
【図１３】
2017130386.tif 000027
【図１４】
2017130386.tif 000028
【図１５】
2017130386.tif 000029
【図１６】
2017130386.tif 000030
【図１７】
2017130386.tif 000031
【国際調査報告】
2017130386.tif 000032
2017130386.tif 000033