(57)【要約】  アンテナ装置の振幅位相の校正に要する時間を短縮し得るため、処理装置は、校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号又は前記アンテナ素子の各々からの送信信号の、位相値について、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行い、前記設定を行った信号である設定信号を導出する設定部群と、前記設定信号の和と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する演算部と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号又は前記アンテナ素子の各々からの送信信号の、位相値について、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行い、前記設定を行った信号である設定信号を導出する設定部群と、
前記設定信号の和と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する演算部と、
を備える処理装置。
【請求項２】
前記制御情報が、前記設定部群の各設定部に対して送付される位相値列からなる位相値列群を含む、請求項１に記載された処理装置。
【請求項３】
前記位相値列の各々が、前記３値以上の位相値により表現される、請求項２に記載された処理装置。
【請求項４】
前記位相値列の各々が、直交符号を生成する行列であるアダマール行列と前記アダマール行列を位相回転した第二行列とを行方向に拡張した第三行列により生成される、請求項２又は請求項３に記載された処理装置。
【請求項５】
前記設定を、前記制御情報による第一の位相値に係る前記設定である第一設定と、前記第一設定を行った信号について前記制御情報により行う第二の位相値に係る前記設定である第二設定とにより行う、請求項１に記載された処理装置。
【請求項６】
前記第一設定が、所定の三つ以上の位相値から行う前記設定であり、前記第二設定が所定の二つ以上の位相値から行う前記設定である、請求項５に記載された処理装置。
【請求項７】
前記二つ以上の位相値が二つの位相値であり、前記二つの位相値のうちの一方と他方との位相差が１８０度である、請求項６に記載された処理装置。
【請求項８】
前記制御情報が、前記設定部群の各設定部に対して送付される位相値列からなる位相値列群を含む、請求項５乃至請求項７のうちのいずれか一に記載された処理装置。
【請求項９】
前記位相値列の各々が、前記３値以上の位相値により表現される、請求項８に記載された処理装置。
【請求項１０】
前記位相値列の各々が、多値位相を要素とする正方行列と、前記正方行列の共役をとった行列を行方向に拡張した行列により生成される、請求項８又は請求項９に記載された処理装置。
【請求項１１】
前記複数の前記アンテナ素子は、同一のアンテナ装置が備えるものである、請求項１乃至１０のうちのいずれか一に記載された処理装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のうちのいずれか一に記載された処理装置と、前記相関値から前記複数の前記アンテナ素子の校正を行うための校正係数を導出する導出部と備える、校正装置。
【請求項１３】
送信された校正用信号についての、第一のアンテナによる受信信号である第一信号の位相値の、予め定められた３値以上の位相値からの設定である第一設定を、第一制御情報により行う第一設定部と、
前記校正用信号についての、第二のアンテナによる受信信号である第二信号の位相値の、前記３値以上の位相値からの設定である第二設定を、第二制御情報により行う記第二設定部と、
前記第一設定が行われた第一信号と前記第二設定が行われた第二信号とを合波した合波信号を生成する合波部と、
前記第一制御情報の前記第一設定部への送付と、前記第二制御情報の第二設定部への送付とを行う制御部と、
前記合波信号と、前記第一制御情報及び前記第二制御情報と、の相関を表す値である相関値を出力する処理部と、
を備える処理装置。
【請求項１４】
前記第一のアンテナ及び前記第二のアンテナがともに同一のアンテナ装置に備えられる、請求項１３に記載された処理装置。
【請求項１５】
前記第一制御情報が、前記第一設定部に対して、前記第一信号の位相値を前記３値以上の位相値に設定させ得る位相値の列である第一位相値列を含み、前記第二設定部に対して、前記第二信号の位相値を前記３値以上の位相値に設定させ得る位相値の列である第二位相値列を含む、請求項１３又は請求項１４に記載された処理装置。
【請求項１６】
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行い、
前記設定が行われた前記受信信号の各々を互いに合波した合波信号を生成し、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する、
処理方法。
【請求項１７】
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定である第一の設定を、一つの制御情報により行い、
前記第一の設定が行われた各受信信号への、２値以上の位相値からの設定である第二の設定を、前記制御情報により行い、
前記第一の設定と前記第二の設定とを行った各受信情報を互いに合波した合波信号を生成し、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する、
処理方法。
【請求項１８】
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行う処理と、
前記設定が行われた前記受信信号の各々を互いに合波した合波信号を生成する処理と、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する処理と、
をコンピュータに実行させる、処理プログラム。
【請求項１９】
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定である第一の設定を、一つの制御情報により行う処理と、
前記第一の設定が行われた各受信信号への、２値以上の位相値からの設定である第二の設定を、前記制御情報により行う処理と、
前記第一の設定と前記第二の設定とを行った各受信情報を互いに合波した合波信号を生成する処理と、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する処理と、
をコンピュータに実行させる処理プログラム。
【請求項２０】
校正係数に基づき各アンテナ素子の振幅位相を校正するアレイアンテナの校正装置であって、
アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信された校正用信号の受信信号の位相を設定された位相値列に基づいて少なくとも３値以上の位相値を選択できる第１の位相制御手段（位相器）と、
各アンテナ素子の受信信号の合波信号と前記第１の位相制御手段と、
求めた相互相関値に基づきアレイアンテナを構成する全てのアンテナ素子間の校正係数を算出する校正係数計算手段を備え、
前記位相値列は、各アンテナ素子間で、３値以上の位相値により表現される
アレイアンテナの校正装置。
【請求項２１】
校正係数に基づき各アンテナ素子の振幅位相を校正するアレイアンテナの校正装置であって、
アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信された校正用信号の受信信号の位相を設定された位相値列に基づいて少なくとも３値以上の位相値を選択できる第１の位相制御手段（位相器）と、
前記第１の位相制御手段とは別に前記位相値列に基づいて少なくとも２値の位相値を選択できる第２の位相制御手段（１８０°位相反転回路）と、
各アンテナ素子の受信信号の合波信号と前記第１の位相制御手段及び第２の位相制御手段で用いた前記位相値列との相互相関値を求める相関演算手段と、
前記相関演算手段により求めた相互相関値に基づきアレイアンテナを構成する全てのアンテナ素子間の校正係数を算出する校正係数計算手段を備え、
前記位相値列は、３値以上の位相値により表現される
アレイアンテナの校正装置。
【請求項２２】
前記位相値列が、直交符号を生成する行列であるアダマール行列と前記アダマール行列を位相回転した第二行列とを行方向に拡張した第三行列により生成される
請求項２１に記載されたアレイアンテナの校正装置。
【請求項２３】
前記位相値列が、多値位相を要素とする正方行列と、前記正方行列の共役をとった第四行列を行方向に拡張した第五行列により生成される
請求項２１又は請求項２２に記載されたアレイアンテナの校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナの校正に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のモバイルトラフィックの急増にともない、大容量通信に向けた指向性の強いミリ波帯通信を実現するための、多数のアンテナ素子を搭載したアンテナ装置における高精度なビーム制御が望まれる。そのような、高精度なビーム制御を実現し得るビームパターンを形成するためには、各アンテナ素子の振幅位相偏差を高精度に測定、調整することが重要である。【０００３】
アレイアンテナの振幅位相偏差を測定する技術として、特許文献１及び非特許文献１は、各アンテナ素子が備える移相器の位相値を変化させて、合成出力の振幅強度の情報から校正する手法を開示する。この方法は、素子電界ベクトル回転法（ＲＶＥ（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｖｅｃｔｏｒ）法）といわれる。【０００４】
また、特許文献２及び非特許文献２は、各アンテナ素子が備える移相器の二値位相値（０°、１８０°）を用いて位相変調を各アンテナ素子に施すことで、各アンテナ素子の振幅位相偏差を算出する方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−９３２６７号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０５１６１４号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】真野清司、片木孝至、“フェーズドアレーアンテナの素子振幅位相測定法―素子電界ベクトル回転法、”信学論（Ｂ）、ｖｏｌ．  Ｊ６５−Ｂ、  ｎｏ．  ５、  ｐｐ．  ５５５−５６０、  Ｍａｙ  １９８２．
【非特許文献２】紀平一成、平田和史、宮下裕章、牧野滋、“直交符号を利用したフェーズドアレーアンテナ校正法、”  電子情報通信学会技術研究報告  Ａ・Ｐ、（アンテナ・伝播）、１０５巻、３９９号、ｐｐ．  ２５−３０、  ２００５年１１月．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び非特許文献１に記載された校正法においては、各アンテナ素子の位相設定部の位相値を逐一変化させた信号強度の変化を測定し、それを全アンテナ素子に対して行う必要がある。そのため、同校正法には、多数の測定に長い時間を要する課題がある。【０００８】
また、特許文献２及び非特許文献２に記載された校正法は、各アンテナ素子の移相器が入力信号に対して２値の位相値により位相変調を施している。そのため、同校正法は、位相設定部の全位相値の位相誤差を校正係数に反映させるために測定を複数回行う必要がある。特許文献２が開示する校正法の場合、ｍビットのデジタル移相器では２ｍ−１組の位相値の組合せについての測定が必要である。従い、同方法には、位相設定部のビット数増加に応じて、校正に要する時間が増大する課題がある。【０００９】
本発明は、アンテナ装置の振幅位相の校正に要する時間を短縮し得る処理装置等の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の処理装置は、校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号又は前記アンテナ素子の各々からの送信信号の、位相値について、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行い、前記設定を行った信号である設定信号を導出する設定部群と、前記設定信号の和と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する演算部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の処理装置等は、アンテナ装置の振幅位相の校正に要する時間を短縮し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態の校正システムの構成例を表す概念図である。
【図２】第三実施形態の校正システムの構成例を表す概念図である。
【図３】各アンテナ素子からの合波直前の信号を表す図である。
【図４】各アンテナ素子各信号を合波したことを想定した合波信号を表す図である。
【図５】合波信号を復調した信号を表す図である。
【図６】４値の位相変調が行われた信号に対して各アンテナ素子に対応する位相値列により復調した信号を表す図である。
【図７】第四実施形態の校正システムの第一の構成例を表す概念図である。
【図８】第四実施形態の校正システムの第二の構成例を表す概念図である。
【図９】実施形態の処理装置の最小限の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態（実施形態）について詳しく説明する。
＜第一実施形態＞
第一実施形態は、アダマール行列の拡張により多値の位相値への位相変調（以下、「多値位相変調」という。）を行うことにより振幅位相偏差の校正を行う校正システムに関する実施形態である。
［構成］
図１は、第一実施形態の校正システムの例である校正システム４００の構成を表す概念図である。なお、図１に破線で表す経路は制御用信号の経路である。
【００１４】
校正システム４００は、校正信号送信機３００と、アンテナ装置１００とを備える。
【００１５】
校正信号送信機３００は、校正信号源３２０と、送信アンテナ３１０とを備える。
【００１６】
校正信号源３２０は、校正用の信号を生成する。校正信号源３２０は、生成した校正用の信号を、送信アンテナ３１０に送付する。
【００１７】
送信アンテナ３１０は、校正信号源３２０から送付された校正用の信号を無線電波に変換し、変換後の無線電波をアンテナ装置１００に向けて送信する。
【００１８】
アンテナ装置１００は、図１に表す各アンテナ素子の位相設定部の各々に３値以上の位相値の位相変調を行わせることで、各アレイアンテナ素子間の相対振幅位相偏差を検出する装置である。
【００１９】
アンテナ装置１００は、アンテナ素子１１０ａ及び１１０ｂと、合波部１５０と、分岐部１６０と、位相制御部２３０と、演算部２２０とを備える。
【００２０】
位相制御部２３０は制御情報を生成する。当該制御情報には、位相設定部１４０ａが、位相設定部１４０ａへの入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第一制御情報が含まれる。また、当該制御情報には、位相設定部１４０ｂが、位相設定部１４０ｂへの入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第二制御情報が含まれる。
【００２１】
制御情報は、例えば、後述のように、位相設定部１４０ａ及び１４０ｂの各々に設定させる位相値を要素とする行列で表される情報である。そして、当該要素の所定の列が、前記第一制御情報に対応する。また、当該要素の他の列が、前記第二制御情報に対応する。
【００２２】
位相制御部２３０は、生成した前記制御情報から前記第一制御情報及び前記第二制御情報を作成（抽出）する。そして、位相制御部２３０は、第一制御情報を位相設定部１４０ａに送付する。また、位相制御部２３０は、第二制御情報を位相設定部１４０ｂに送付する。
【００２３】
位相制御部２３０は、さらに、前記制御情報を制御用の信号としてではなく処理用の信号として、演算部２２０に送付する。
【００２４】
アンテナ素子１１０ａは、受信アンテナ１２０ａと、増幅部１３０ａと、位相設定部１４０ａとを備える。
【００２５】
受信アンテナ１２０ａは、校正信号送信機３００が送信した電波を受け、当該電波を電気信号に変換する。受信アンテナ１２０ａは、変換した電気信号を増幅部１３０ａに送付する。
【００２６】
増幅部１３０ａは、受信アンテナ１２０ａから送付された信号を増幅した信号を生成する。増幅部１３０ａは、増幅した信号を位相設定部１４０ａに送付する。増幅部１３０ａは、典型的には、低雑音増幅器である。
【００２７】
位相設定部１４０ａは、位相制御部２３０ａから送付された第一制御情報に従い、増幅部１３０ａから送付された信号の位相値を、前記第一制御情報が指定する位相値に設定する。位相設定部１４０ａは、設定した位相値の信号を合波部１５０に送付する。位相設定部１４０ａは、市販の移相器や位相器から選択して用いることができる。
【００２８】
アンテナ素子１１０ｂは、受信アンテナ１２０ｂと、増幅部１３０ｂと、位相設定部１４０ｂとを備える。
【００２９】
アンテナ素子１１０ｂの説明は、前述のアンテナ素子１１０ａの説明において次の読替えを行ったものである。すなわち、受信アンテナ１２０ａ、増幅部１３０ａ及び位相設定部１４０ａを、この順に、受信アンテナ１２０ｂ、増幅部１３０ｂ及び位相設定部１４０ｂと読み替える。また、第一制御信号を第二制御信号と読み替える。
【００３０】
合波部１５０は、アンテナ素子１１０ａ及び１１０ｂの各々から送付された信号を合波し、合波後の信号を分岐部１６０に出力する。
【００３１】
分岐部１６０は、合波部１５０から送付された信号を二つの出力信号に分ける。分岐部１６０は、二つの出力信号のうちの一方を、演算部２２０に送付する。分岐部１６０は、また、二つの出力信号のうちの他方を、アンテナ装置１００の外部に出力する。分岐部１６０は、例えば、カプラーである。
【００３２】
演算部２２０は、位相制御部２３０から送付された前記制御情報と、分岐部１６０から送付された合波信号との相関を表す値である相関値を導出する。演算部２２０は、導出した相関値から、アンテナ素子１１０ａ及び１１０ｂの校正を行うための校正情報を導出する。
【００３３】
以上の説明では、アンテナ装置が二つのアンテナ素子を備える場合について説明した。しかしながら、第一実施形態のアンテナ装置は、３つ以上のアンテナ素子を備えても構わない。
［動作］
次に、第一実施形態の校正システムが行う動作の動作例について説明する。当該動作例は、位相設定部１４０ａ及び１４０ｂの各々が、Ｎビット（Ｎは２以上の整数）の位相設定部（例えば位相器）の場合についての動作例である。当該動作例は、さらに、位相制御部２３０が生成する制御情報に含まれる位相値が４値である場合についての動作例である。
【００３４】
Ｋ個のアンテナ素子を校正する場合、まず、次に示す式１−１及び式１−２により、Ｎ≧Ｋを満足する次元のアダマール行列ＨＮを定義する（特許文献２及び非特許文献２参照）。
2018194004.tif 000003
【００３５】
ここで、式１−１及び式１−２に表すθ１は位相値である。
【００３６】
次に、多値位相変調に対応させるために、（θ２、θ２＋１８０°）の位相値の組（位相値組）から生成したアダマール行列を組み合わせて拡張した拡張アダマール行列を、次に示す式１−３により定義する。ここで、（θ２、θ２＋１８０°）の位相値組は、（θ１、θ１＋１８０°）の位相値組と異なる位相値組である。式１−３に表す行列の各要素が多値位相変調の位相値列に対応する。
2018194004.tif 000004
【００３７】
また、Ｈ２Ｎ（θ１、θ２）の各行を行ベクトルａｉと定義する。行ベクトルａｉは、次に示す式１−４を満たす。
2018194004.tif 000005
【００３８】
行ベクトルａｉを位相設定部の位相値制御の符号列として用い、校正基準信号Ｓ（ｔ）を受信した際の位相変調信号とする。すると、各アンテナ素子の出力信号ｘｉ（ｔ）は、次に示す式１−５で表される。
2018194004.tif 000006
【００３９】
そして、合波部１５０において合波された各アンテナ素子からの信号の合波信号ｙ（ｔ）は、次に示す式１−６で表される。
2018194004.tif 000007
【００４０】
次に、演算部２２０は、式１−６により表される合波信号ｙ（ｔ）と任意のａｉとの相互相関値βｋを次に示す式１−７により導出する。ここで、式１−７においては、周期内での振幅位相偏差は一定であるものとしている。
2018194004.tif 000008
【００４１】
以上説明した動作により、演算部２２０は、各アンテナ素子の振幅変動及び位相変動を、各位相設定部が入力信号について設定し得る複数の位相値について、一括して求めることができる。そのため、演算部２２０は、例えば、ｋ＝１のときの相互相関値β１を基準にして、次に示す式１−８により、各アンテナ素子の相対校正係数ρｋを導出することができる。
2018194004.tif 000009
【００４２】
一方、３つのアンテナ素子を備えるアンテナ装置に対しては、次に示す式１−９のＨ４（θ１、θ２）の最右辺の下３行を各アンテナ素子の位相変調コードとして各々用いれば、４値の位相値の位相変調が可能となる。
2018194004.tif 000010
【００４３】
一方、４乃至７個のアンテナ素子を備えるアンテナ装置に対しては、次に示す式１−１０中のＨ８（θ１、θ２）の最右辺の２〜７行目のいずれかを各アンテナ素子の位相変調コードとして各々用いればよい。
2018194004.tif 000011
【００４４】
また、更なる多値位相変調を行う場合には、拡張アダマール行列を次に示す式１−１１のようにさらに拡張すればよい。
2018194004.tif 000012
【００４５】
以上説明したように、第一実施形態の校正システムは、各設定部の位相を制御する制御情報に含まれる位相値列を多値化する。これにより前記校正システムは、各設定部における位相の設定を、当該位相値列を含む制御情報により行わせることを可能にする。
［効果］
第一実施形態の校正システムは、各設定部において入力信号に対して位相を設定するための制御情報に含まれる位相値列を多値化する。これにより前記校正システムは、各設定部における位相の設定を、当該位相値列を含む行列からなる一つの制御情報により行わせることを可能にする。そのため、前記校正システムは、短時間での前記設定を可能にする。
【００４６】
さらに、前記校正システムは、各設定部において位相を設定した受信信号を合波した合波信号と制御情報との相関値を導出する。そのため、前記校正システムは、一つながり（一回）の演算処理により相関値を導出することができる。
【００４７】
以上により、前記校正システムは、短時間での前記相関値の導出を可能にする。
【００４８】
前記校正システムは、さらに、前記相関値から各アンテナ素子の振幅位相の校正情報（校正係数）の導出を行う。前述のように前記相関値の導出に要する時間が短いので、前記校正システムは、短時間での校正情報の導出が可能である。
＜第二実施形態＞
第二実施形態は、各々のアンテナ素子について４又は８の位相値を用いる校正システムについての実施形態である。
［構成］
第二実施形態の校正システムは、図１に表す第一実施形態の校正システム４００と同じである。校正システム４００の説明は前述の通りである。
［動作］
次に、第二実施形態の校正システムが行う動作例を説明する。当該動作例は、位相設定部１４０ａ及び１４０ｂの各々が、Ｎビット（Ｎは２以上の整数）の位相設定部の場合についての動作例である。当該動作例は、さらに、位相制御部２３０から位相設定部１４０ａ及び１４０ｂの各々に送られる制御情報に含まれる位相値が４値である場合についての動作例である。
【００４９】
ここで、四元数（ａ＋ｂｉ＋ｃｊ＋ｄｋ（ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄは実数であり、ｉ、ｊ、ｋは四元数の虚数単位を表す。））の実行列表示は、次に示す式２−１の通りである。
2018194004.tif 000013
【００５０】
式２−１の、ａにｅｘｐ（ｉθ）×１＝ｅｘｐ（ｉθ）×ｅｘｐ（ｉ０）を代入する。また、ｂにｅｘｐ（ｉθ）×ｉ＝ｅｘｐ（ｉθ）×ｅｘｐ（ｉπ／２）を代入する。また、ｃにｅｘｐ（ｉθ）×（―１）＝ｅｘｐ（ｉθ）×ｅｘｐ（ｉπ）を代入する。また、ｄにｅｘｐ（ｉθ）×（―ｉ）＝ｅｘｐ（ｉθ）×ｅｘｐ（ｉ３π／２）を代入する。そして、式２−１で定義されるＣ４’を定義し、前述の制御情報を生成する行列Ｃ４’の一例として用いる。また、Ｃ４’の各行を行ベクトルｂｉと定義する。すると、Ｃ４’は次に示す式２−２により表される。
2018194004.tif 000014
【００５１】
また、Ｃ４’の各行ベクトルｂｉは、次に示す式２−３を満たす。
2018194004.tif 000015
【００５２】
しかしながら、上記行ベクトルｂｉ単体では、任意のｉ≠ｋに対して直交性を担保できない。そのため、行列Ｃ４’（θ）の共役行列（Ｃ４’（θ））＊を用いて拡張した行列Ｃ４を、次に示す式２−４により定義する。
2018194004.tif 000016
【００５３】
行ベクトルａｉは、次に示す式２−５を満たす。そのため、第一実施形態の場合と同様に、校正係数を導出することができる。
2018194004.tif 000017
【００５４】
この際に、第二実施形態のアンテナ装置において、θ１＝θ２＝０（すなわち、０°、９０°、１８０°、２７０°の４値の位相）を用いた場合には、行列Ｃ４は、次に示す式２−６により表される。
2018194004.tif 000018
【００５５】
式２−６の最右辺の上二行の行列Ｃ４、１〜２、すなわち、
2018194004.tif 000019
【００５６】
を、各アンテナ素子の位相設定部の位相値制御の符号列として、各々用いる。
【００５７】
一方、θ１＝０、θ２＝π／４（すなわち、０°、９０°、１８０°、２７０°、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の８値位相）を用いる場合は、行列Ｃ４は次に示す式２−８で表される。
2018194004.tif 000020
【００５８】
式２−８の右辺のうち、上２行の行列Ｃ４、１〜２、すなわち
2018194004.tif 000021
【００５９】
を各アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂの位相設定部の位相値制御の符号列として、各々を用いる。
［効果］
第二実施形態の校正システムは、まず、第一実施形態の校正システムと同様な効果を奏する。
【００６０】
それに加えて、前記校正システムは、８値の位相を用いる場合においても、コード長が８と第一実施形態の場合と比べて短くなる。そのため、前記校正システムは、デジタル演算を実行する際の負荷を低減するという、更なる効果が奏する。
＜第三実施形態＞
第三実施形態は、三つ以上のアンテナ素子を備える校正システムについての実施形態である。
［構成］
図２は、第三実施形態の校正システムの例である校正システム４００ａの構成を表す概念図である。なお、図２に破線で表す経路は制御用信号の経路である。
【００６１】
校正システム４００ａは、校正信号送信機３００と、アンテナ装置１００ａとを備える。
【００６２】
図２に表す校正信号送信機３００の説明は、図１に表す校正信号送信機３００の説明と同じである。
【００６３】
アンテナ装置１００ａは、各アンテナ素子の位相設定部の各々に少なくとも４値の位相値の位相変調を行わせることで、各アンテナ素子間の相対振幅位相偏差を検出する装置である。
【００６４】
アンテナ装置１００ａは、アンテナ素子１１０ａａ乃至１１０ｂｂと、合波部１５０ａと、分岐部１６０と、位相制御部２３０ａと、演算部２２０ａとを備える。
【００６５】
位相制御部２３０ａはＡ制御情報を生成する。
【００６６】
当該Ａ制御情報には、位相設定部１４０ａａが入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第一Ａ制御情報が含まれる。当該Ａ制御情報には、また、位相設定部１４０ａｂが入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第二Ａ制御情報が含まれる。当該Ａ制御情報には、また、位相設定部１４０ｂａが入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第三Ａ制御情報が含まれる。当該Ａ制御情報には、また、位相設定部１４０ｂｂが入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第四Ａ制御情報が含まれる。
【００６７】
当該Ａ制御情報には、位相反転部１４１ａａが入力信号の位相を反転させるか否かを表す制御情報である第五Ａ制御情報が含まれる。当該Ａ制御情報には、位相反転部１４１ａｂが入力信号の位相を反転させるか否かを表す制御情報である第六Ａ制御情報が含まれる。当該Ａ制御情報には、位相反転部１４１ｂａが入力信号の位相を反転させるか否かを表す制御情報である第七Ａ制御情報が含まれる。当該Ａ制御情報には、位相反転部１４１ｂｂが入力信号の位相を反転させるか否かを表す制御情報である第八Ａ制御情報が含まれる。
【００６８】
Ａ制御情報は、例えば、後述のように、位相設定部１４０ａａ乃至１４０ｂｂ及び位相反転部１４１ａａ乃至１４１ｂｂの各々に設定させる位相値を要素とする行列で表される情報である。そして、例えば、当該要素の所定の列が、前記第一Ａ乃至第八Ａ制御情報の各々に対応する。
【００６９】
位相制御部２３０ａは、生成した前記Ａ制御情報から前記第一Ａ制御情報乃至前記第四Ａ制御情報の各々を作成（抽出）する。
【００７０】
そして、位相制御部２３０ａは、第二Ａ制御情報を位相設定部１４０ａｂに送付する。位相制御部２３０ａは、また、第二Ａ制御情報を位相設定部１４０ａｂに送付する。位相制御部２３０ａは、また、第三Ａ制御情報を位相設定部１４０ｂａに送付する。位相制御部２３０ａは、また、第四Ａ制御情報を位相設定部１４０ｂｂに送付する。位相制御部２３０ａは、また、第五Ａ制御情報を位相反転部１４１ａａに送付する。位相制御部２３０ａは、また、第六Ａ制御情報を位相反転部１４１ａｂに送付する。位相制御部２３０ａは、また、第七Ａ制御情報を位相反転部１４１ｂａに送付する。位相制御部２３０ａは、また、第八Ａ制御情報を位相反転部１４１ｂｂに送付する。
【００７１】
位相制御部２３０ａは、さらに、前述のＡ制御情報を、制御用の信号としてではなく、処理用の信号として、演算部２２０ａに送付する。
【００７２】
アンテナ素子１１０ａａは、受信アンテナ１２０ａａと、増幅部１３０ａａと、位相設定部１４０ａａと、位相反転部１４１ａａと備える。
【００７３】
受信アンテナ１２０ａａは、校正信号送信機３００が無線空間に放出した電波を受け、当該電波を電気信号に変換する。受信アンテナ１２０ａａは、変換した電気信号を増幅部１３０ａａに送付する。
【００７４】
増幅部１３０ａａは、受信アンテナ１２０ａａから送付された信号を増幅した信号を生成する。増幅部１３０ａａは、増幅した信号を位相設定部１４０ａａに送付する。増幅部１３０ａａは、典型的には、低雑音増幅部である。
【００７５】
位相設定部１４０ａａは、位相制御部２３０ａから送付された制御情報に従い、増幅部１３０ａから送付された信号の位相値を設定する。位相設定部１４０ａは、位相値を設定した信号を合波部１５０ａに送付する。
【００７６】
アンテナ素子１１０ａｂは、受信アンテナ１２０ａｂと、増幅部１３０ａｂと、位相設定部１４０ａｂと、位相反転部１４１ａｂを備える。
【００７７】
アンテナ素子１１０ａｂの説明は、前述のアンテナ素子１１０ａａの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、受信アンテナ１２０ａａを受信アンテナ１２０ａｂと読み替える。また、増幅部１３０ａａを増幅部１３０ａｂと読み替える。また、位相設定部１４０ａａを位相設定部１４０ａｂと読み替える。また、位相反転部１４１ａａを位相反転部１４１ａｂと読み替える。
【００７８】
アンテナ素子１１０ｂａは、受信アンテナ１２０ｂａと、増幅部１３０ｂａと、位相設定部１４０ｂａと、位相反転部１４１ｂａを備える。
【００７９】
アンテナ素子１１０ｂａの説明は、前述のアンテナ素子１１０ａａの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、受信アンテナ１２０ａａを受信アンテナ１２０ｂａと読み替える。また、増幅部１３０ａａを増幅部１３０ｂａと読み替える。また、位相設定部１４０ａａを位相設定部１４０ｂａと読み替える。また、位相反転部１４１ａａを位相反転部１４１ｂａと読み替える。
【００８０】
アンテナ素子１１０ｂｂは、受信アンテナ１２０ｂｂと、増幅部１３０ｂｂと、位相設定部１４０ｂｂと、位相反転部１４１ｂｂを備える。
【００８１】
アンテナ素子１１０ｂｂの説明は、前述のアンテナ素子１１０ａａの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、受信アンテナ１２０ａａを受信アンテナ１２０ｂｂと読み替える。また、増幅部１３０ａａを増幅部１３０ｂｂと読み替える。また、位相設定部１４０ａａを位相設定部１４０ｂｂと読み替える。また、位相反転部１４１ａａを位相反転部１４１ｂｂと読み替える。
【００８２】
合波部１５０ａは、アンテナ素子１１０ａａ乃至１１０ｂｂの各々から送付された信号を合波し、合波後の信号を分岐部１６０に出力する。
【００８３】
分岐部１６０は、合波部１５０から送付された信号を二つの出力信号に分ける。分岐部１６０は、二つの出力信号のうちの一方を、演算部２２０ａに送付する。分岐部１６０は、また、二つの出力信号のうちの他方を、アンテナ装置１００ａの外部に出力する。
【００８４】
演算部２２０ａは、位相制御部２３０ａから送付された前記第一Ａ乃至第四Ａ制御情報の各々と、分岐部１６０から送付された信号との相関を表す値である相関値を導出する。演算部２２０は、さらに、相関値から、各アンテナ素子の位相を校正するための校正情報を導出する。
【００８５】
図２には、アンテナ装置が四つのアンテナ素子を備える場合の例を表した。しかしながら、第二実施形態のアンテナ装置が備えるアンテナ素子の数は、三つ以上であれば任意である。
［動作］
次に、第三実施形態の校正システムの動作例を説明する。当該動作例は、位相設定部１４０ａａ乃至１４０ｂｂの各々が、Ｎビット（Ｎは２以上の整数）の位相設定部（位相器）の場合についての動作例である。当該動作例は、さらに、位相制御部２３０ａから位相設定部１４０ａａ乃至１４０ｂｂの各々に送られる制御情報に含まれる位相値が４値の場合についての動作例である。
【００８６】
前述のＡ制御情報を生成する行列Ｃ４として、第一実施形態において説明した式２−４で表されるものを用いる。
【００８７】
その際に、θ１＝θ２＝０、すなわち、０°、９０°、１８０°、２７０°の４値の位相を用いると、行列Ｃ４は次に示す式３−１で表される。
2018194004.tif 000022
【００８８】
式３−１の右辺における３行目及び４行目の行ベクトルにおいては、（１、±ｉ）のみの３値表現となる。そのため、演算部２２０ａは、４つのアンテナ素子の各位相設定部が設定し得る４値の位相（±１、±ｉ）を一度の校正動作において利用することはできない。
【００８９】
そこで、式３−１を、次に示す式３−２のようなアダマール積表示に分解する。
2018194004.tif 000023
【００９０】
式３−２においては、行列Ｉ４、８及び行列Ｐ４、８（０、０）の各々は、次に示す式３−３及び式３−４により定義される。
2018194004.tif 000024
2018194004.tif 000025
【００９１】
そして、行列Ｉ４、８を、各位相反転部の０°、１８０°の２値の位相を制御する位相値列を生成する行列として用いる。また、行列Ｐ４、８を、各位相設定部の４値の位相を制御する位相値列を生成する行列として用いる。
【００９２】
このように、位相設定部と位相反転部とを組み合わせることにより、演算部２２０ａは、一度の校正動作において、４値位相（±１、±ｉ）の利用が可能となる。そのため、演算部２２０ａは、特許文献２や非特許文献２が開示する方法では必要な位相誤差の反復測定を行わないことを可能にする。
【００９３】
さらに、図２に表す校正システム４００ａは、アンテナ素子の数が４つで、各アンテナ素子の位相設定部が設定し得る位相値が４値の場合においても、コード長が８と第一実施形態の校正システムと比べて短くなる。そのため、校正システム４００ａは、デジタル演算を実行する際の負荷を低減し得るという、更なる効果を奏する。
【００９４】
なお、アンテナ装置１００ａは、各位相設定部が設定し得る位相値が４値のみの場合には、位相制御部２３０ａが各制御情報を生成する際に次に示す式３−５に表すようにアダマール積分解した行列表示を用いた場合も、上記と同様の効果を奏する。
2018194004.tif 000026
【００９５】
次に、各アンテナ素子の位相設定部が設定し得る位相値が４値の場合のシミュレーション例を説明する。
【００９６】
当該シミュレーション例においては、図２に表すアンテナ素子１１０ａａ乃至１１０ｂｂの各々から合波部１５０ａに到達した、校正用信号の受信信号の振幅誤差は、この順に、１、０．５、０．２５及び０．１であることを仮定する。また、受信アンテナ１２０ａａ乃至１２０ｂｂの各々から合波部１５０ａに到達した、校正用信号の受信信号の位相誤差は、この順に、０、２、３及び３ピコ秒（ｐｓｅｃ）であることを仮定する。また、図２に表す校正信号送信機３００は、８０ギガヘルツ（ＧＨｚ）の正弦波の無線電波を、アンテナ装置１００ａ宛てに送信するものとする。
【００９７】
図３は、アンテナ素子１１０ａａ乃至１１０ｂｂの各々から合波部１５０ａに送付された合波直前を想定した各信号の例を表す図である。図３に表す信号Ｓ１ａａは、アンテナ素子１１０ａａから送付された信号を表す。また、信号Ｓ１ａｂは、アンテナ素子１１０ａｂから送付された信号を表す。また、信号Ｓ１ｂａは、アンテナ素子１１０ｂａから送付された信号を表す。また、信号Ｓ１ｂｂは、アンテナ素子１１０ｂｂから送付された信号を表す。
【００９８】
図３は、各信号において、図３に表すような振幅位相誤差が生じていることを仮定していることを表す。
【００９９】
図４は、図３に表す各信号を合波部１５０が合波した合波信号を表す図である。当該合波信号は、行列Ｃ４（０、０）の各列ベクトルａｉで定める４値位相値列により、図２に表す位相設定部１４０ａａ乃至１４０ｂｂの各々を制御し、変調周波数５５００ＭＨｚにて４値位相変調を施した場合のものである。
【０１００】
図５は、演算部２２０ａが、４値に位相変調された図４に表す合波信号を各アンテナ素子に対応する列ベクトルａｉで定める４値の位相値列により復調した信号を表す図である。図５に表す信号は、振幅位相偏差の校正情報を４つの各アンテナ素子に対して得るための信号である。
【０１０１】
図５に表す信号Ｓ２ａａは、アンテナ素子１１０ａａに対応する列ベクトルａｉで定める４値の位相値列により復調した信号を表す。また、信号Ｓ２ａｂは、アンテナ素子１１０ａｂに対応する列ベクトルａｉで定める４値の位相値列により復調した信号を表す。また、信号Ｓ２ｂａは、アンテナ素子１１０ｂａに対応する列ベクトルａｉで定める４値の位相値列により復調した信号を表す。また、信号Ｓ２ｂｂは、アンテナ素子１１０ｂｂに対応する列ベクトルａｉで定める４値の位相値列により復調した信号を表す。
【０１０２】
図３に表す信号と図５に表す信号とを比較すると、各アンテナ素子の出力に対応する信号の相対的な振幅位相は、図３に表す信号と図５に表す信号とで同じになっている。従い、図５に表す信号は、上記の振幅位相誤差を再現している。
【０１０３】
図６は、アンテナ素子１１０ｂｂに対応する位相値列により４値位相変調された多値位相変調信号に対して各アンテナ素子に対応する位相値列により復調した信号を表す図である。図６における信号Ｓａａは、前記多値位相変調信号を、アンテナ素子１１０ａａに対応する位相値列により復調した信号である。また、信号Ｓａｂは、前記多値位相変調信号を、アンテナ素子１１０ａｂに対応する位相値列により復調した信号である。また、信号Ｓｂａは、前記多値位相変調信号を、アンテナ素子１１０ｂａに対応する位相値列により復調した信号である。また、信号Ｓｂｂは、前記多値位相変調信号を、アンテナ素子１１０ｂｂに対応する位相値列により復調した信号である。信号Ｓａａ、Ｓａｂ及びＳｂａは、信号Ｓｂｂと比較して著しく微弱である。図６には、一例としてアンテナ素子１１０ｂｂのシミュレーション結果例のみ示したが、復調した信号が、そのアンテナ素子に対応しない位相値列に対しては非常に微弱である点は、他のアンテナ素子に対応する位相値列により変調した信号についても同様である。
【０１０４】
以上から、４値の位相値列による位相変調を行った信号を合波した信号を各アンテナ素子に対応する位相値列により復調することにより、一度の処理により校正情報を得るための信号である図５に表す各信号が得られることが理解できる。図５に表す信号が得られれば、当該信号から、前述の相関値や校正情報を導出することが可能である。
【０１０５】
次に、図２に表す位相設定部１４０ａａ乃至１４０ｂｂの各々が設定し得る位相値が８値である場合について説明する。
【０１０６】
θ１＝０、θ２＝π／４（すなわち、０°、９０°、１８０°、２７０°、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の８値の位相値）を用いたとする。その場合、第一実施形態において説明した式２−４で表される行列Ｃ４は、次に表す式３−６により表される。
2018194004.tif 000027
【０１０７】
式３−６の最右辺の３行目の行ベクトルにおいては（１、‐ｉ、ｅｘｐ（−ｉπ／４）、ｉ・ｅｘｐ（−ｉπ／４））の４値の位相値になる。また、４行目の行ベクトルにおいては（１、ｉ、−ｅｘｐ（−ｉπ／４）、‐ｉ・ｅｘｐ（−ｉπ／４））の４値の位相値になる。
【０１０８】
そのため、４つのアンテナ素子の全てに対しては、各位相設定部が設定し得る８値の位相値（±１、±ｉ、±ｅｘｐ（−ｉπ／４）、±ｉ・ｅｘｐ（−ｉπ／４））を一度の振幅位相偏差の測定に利用することができない。
【０１０９】
そこで、式３−６を、次に示す式３−７のようにアダマール積表示に分解する。
2018194004.tif 000028
【０１１０】
式３−７では、行列Ｐ４、８（０、π／４）は、次に示す式３−８により定義されている。
2018194004.tif 000029
【０１１１】
また、行列Ｉ４、８については、前述の式３−３により定義される。
【０１１２】
そして、行列Ｉ４、８を、各位相反転部の０°、１８０°の２値の位相値を制御する位相値列を生成する行列として用いる。また、行列Ｐ４、８（０、π／４）を各位相設定部の８値の位相値を制御する位相値列を生成する行列として用いる。
【０１１３】
このように、位相設定部と位相反転部とを組み合わせることにより、演算部２２０ａは、一度の位相誤差の測定動作において、８値位相（±１、±ｉ、±ｅｘｐ（−ｉπ／４）、±ｉ・ｅｘｐ（−ｉπ／４））の利用が可能となる。そのため、演算部２２０ａは、特許文献２及び非特許文献２に開示された方法では必要であった位相誤差の反復測定を行わないことを可能にする。
【０１１４】
さらに、図２に表す校正システム４００ａは、アンテナ素子の数が４つで、各アンテナ素子の位相設定部が設定し得る位相値が４値の場合においても、コード長が８と第一実施形態の校正システムと比べて短くなる。そのため、第三実施形態の校正システム４００ａは、第一実施形態の校正システム４００と比較して、デジタル演算を実行する際の負荷を低減し得る。
［効果］
第三実施形態の校正システムは、アンテナ装置が四つ以上のアンテナ素子を備える場合において、第二実施形態の校正システムと同様の効果を奏する。
【０１１５】
なお、以上の説明においては、一例として周波数変換を施さないＲＦ周波数帯において各位相設定部や各位相反転部を構成することを前提とした。しかしながら、各位相設定部や各位相反転部は、中間周波数帯やＩＦ周波数帯において構成しても構わない。
【０１１６】
また、以上の説明においては、受信アンテナ装置が複数のアンテナ素子を備える場合の例を説明した。しかしながら、第四実施形態において説明するように、同様の構成を、送信アンテナ装置にも適用し得る。
＜第四実施形態＞
第四実施形態は、アンテナ装置が備える複数の送信用のアンテナ素子の振幅位相の校正を行うための校正システムに関する実施形態である。
［構成］
図７は、第四実施形態の校正システムの第一の例である校正システム４０１の構成を表す概念図である。図７に破線で表す経路は制御用信号の経路である。
【０１１７】
校正システム４０１は、図７に表す各アンテナ素子の位相設定部の各々に少なくとも４値の位相値の位相変調を行わせることで、各アレイアンテナ素子間の相対振幅位相偏差を検出するシステムである。
【０１１８】
校正システム４０１は、アンテナ装置１０１と、受信装置３０１とを備える。
【０１１９】
アンテナ装置１０１は、アンテナ素子１１１ａ及び１１１ｂと、分波部１５１と、校正信号源３２１とを備える。
【０１２０】
校正信号源３２１は、校正用の信号を生成する。校正信号源３２１は、生成した校正用の信号を、分波部１５１に送付する。
【０１２１】
分波部１５１は、校正信号源３２１から入力された校正用の信号を分波し、分波後の信号を、位相設定部１４３ａ及び１４３ｂに入力する。
【０１２２】
位相制御部２３１は制御情報を生成する。当該制御情報には、位相設定部１４３ａが、位相設定部１４３ａへの入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第一ｂ制御情報が含まれる。また、当該制御情報には、位相設定部１４３ｂが、位相設定部１４３ｂへの入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第二ｂ制御情報が含まれる。
【０１２３】
制御情報は、例えば、後述のように、位相設定部１４３ａ及び１４３ｂの各々に設定させる位相値を要素とする行列で表される情報である。そして、当該要素の所定の列が、前記第一ｂ制御情報に対応する。また、当該要素の他の列が、前記第二ｂ制御情報に対応する。
【０１２４】
位相制御部２３１は、生成した前記制御情報から前記第一ｂ制御情報及び前記第二ｂ制御情報を作成（抽出）する。そして、位相制御部２３１は、第一ｂ制御情報を位相設定部１４３ａに送付する。また、位相制御部２３１は、第二ｂ制御情報を位相設定部１４３ｂに送付する。
【０１２５】
位相制御部２３１は、さらに、前記制御情報を制御用の信号としてではなく処理用の信号として、演算部２２１ａに送付する。
【０１２６】
アンテナ素子１１１ａは、送信アンテナ１２１ａと、増幅部１３１ａと、位相設定部１４３ａとを備える。
【０１２７】
位相設定部１４３ａは、位相制御部２３１から送付された制御情報に従い、分波部１５１から送付された信号の位相値を、前記制御情報に含まれる位相値に設定する。位相設定部１４３ａは、設定した位相値の信号を増幅部１３１ａに送付する。位相設定部１４３ａとしては、市販の移相器や位相器を用いることができる。
【０１２８】
増幅部１３１ａは、位相設定部１４３ａから送付された信号を増幅した信号を生成する。増幅部１３１ａは、増幅した信号を送信アンテナ１２１ａに送付する。増幅部１３１ａは、典型的には、低雑音増幅部である。
【０１２９】
送信アンテナ１２１ａは、増幅部１３１ａから送付された信号を無線電波に変換する。送信アンテナ１２１ａは、変換後の無線電波を、受信装置３０１に向けて送付する。
【０１３０】
アンテナ素子１１１ｂは、送信アンテナ１２１ｂと、増幅部１３１ｂと、位相設定部１４３ｂとを備える。
【０１３１】
アンテナ素子１１１ｂの説明は、前述のアンテナ素子１１１ａの説明において、送信アンテナ１２１ａ、増幅部１３１ａ及び位相設定部１４３ａを、この順に、送信アンテナ１２１ｂ、増幅部１３１ｂ及び位相設定部１４３ｂと読み替えたものである。
【０１３２】
受信装置３０１は、受信アンテナ３１１と、分岐部１６１と、演算部２２１ａとを備える。
【０１３３】
受信アンテナ３１１は、アンテナ装置１０１から送られた電波を電気信号に変換する。受信アンテナ３１１は、変換した電気信号を、分岐部１６１に送付する。
【０１３４】
分岐部１６１は、受信アンテナ３１１から送付された信号を二つの出力信号に分ける。分岐部１６１は、二つの出力信号のうちの一方を、演算部２２１ａに送付する。分岐部１６１は、また、二つの出力信号のうちの他方を、受信装置３０１の外部に出力する。
【０１３５】
演算部２２１ａは、位相制御部２３１から送付された前記第一制御情報及び前記第二制御情報の各々と、分岐部１６１から送付された信号との相関を表す値である相関値を導出する。演算部２２１ａは、導出した相関値から、アンテナ素子１１１ａ及び１１１ｂの各々を校正するための校正情報を導出する。
【０１３６】
以上の説明では、アンテナ装置が二つの送信用のアンテナ素子を備える場合について説明した。しかしながら、アンテナ装置は、３つ以上の送信用のアンテナ素子を備えても構わない。
【０１３７】
なお、図７に表す校正システム４０１の位相制御部２３１、位相設定部１４３ａ及び１４３ｂ及び演算部２２１ａが行う動作例は、上記動作を除いて、第一及び第二実施形態の校正システムが行う動作例と同じである。ただし。上記動作と第一及び第二実施形態の校正システムが行う動作例とが矛盾する場合は、上記動作を優先する。
【０１３８】
図８は、第四実施形態の校正システムの第二の例である、校正システム４０１ａの構成を表す概念図である。なお、図８に破線で表す経路は制御用信号の経路である。
【０１３９】
校正システム４０１ａは、アンテナ装置１０１ａと、受信装置３０１ａとを備える。
【０１４０】
アンテナ装置１０１ａは、各アンテナ素子の位相設定部の各々に少なくとも４値の位相値の位相変調を行わせることで、各アンテナ素子間の相対振幅位相偏差を検出する装置である。
【０１４１】
アンテナ装置１０１ａは、アンテナ素子１１１ａａ乃至１１１ｂｂと、分波部１５１ａと、校正信号源３２１と、位相制御部２３１ａとを備える。
【０１４２】
校正信号源３２１は、校正用の信号を生成する。校正信号源３２１は、生成した校正用の信号を、分波部１５１ａに送付する。
【０１４３】
分波部１５１ａは、校正信号源３２１から入力された校正用の信号を分波し、分波後の信号を、位相設定部１４３ａａ乃至１４３ｂｂの各々に入力する。
【０１４４】
位相制御部２３１ａはＢ制御情報を生成する。
【０１４５】
当該Ｂ制御情報には、位相設定部１４３ａａが入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第一Ｂ制御情報が含まれる。当該Ｂ制御情報には、また、位相設定部１４３ａｂが入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第二Ｂ制御情報が含まれる。当該Ｂ制御情報には、また、位相設定部１４３ｂａが入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第三Ｂ制御情報が含まれる。当該Ｂ制御情報には、また、位相設定部１４３ｂｂが入力信号に対して設定する位相値を制御する制御情報である第四Ｂ制御情報が含まれる。
【０１４６】
当該Ｂ制御情報には、位相反転部１４４ａａが入力信号の位相を反転させるか否かを表す制御情報である第五Ｂ制御情報が含まれる。当該Ｂ制御情報には、位相反転部１４４ａｂが入力信号の位相を反転させるか否かを表す制御情報である第六Ｂ制御情報が含まれる。当該Ｂ制御情報には、位相反転部１４４ｂａが入力信号の位相を反転させるか否かを表す制御情報である第七Ｂ制御情報が含まれる。当該Ｂ制御情報には、位相反転部１４４ｂｂが入力信号の位相を反転させるか否かを表す制御情報である第八Ｂ制御情報が含まれる。
【０１４７】
Ｂ制御情報は、例えば、後述のように、位相設定部１４３ａａ乃至１４３ｂｂ及び位相反転部１４４ａａ乃至１４４ｂｂの各々に設定させる位相値を要素とする行列で表される情報である。そして、例えば、当該要素の所定の列が、前記第一Ｂ乃至第八Ｂ制御情報の各々に対応する。
【０１４８】
位相制御部２３１ａは、生成した前記Ｂ制御情報から前記第一Ｂ制御情報乃至前記第四Ｂ制御情報の各々を作成（抽出）する。
【０１４９】
そして、位相制御部２３１ａは、第一Ｂ制御情報を位相設定部１４３ａａに送付する。位相制御部２３１ａは、また、第二Ｂ制御情報を位相設定部１４３ａｂに送付する。位相制御部２３１ａは、また、第三Ｂ制御情報を位相設定部１４３ｂａに送付する。位相制御部２３１ａは、また、第四Ｂ制御情報を位相設定部１４３ｂｂに送付する。位相制御部２３１ａは、また、第五Ｂ制御情報を位相反転部１４４ａａに送付する。位相制御部２３１ａは、また、第六Ｂ制御情報を位相反転部１４４ａｂに送付する。位相制御部２３１ａは、また、第七Ｂ制御情報を位相反転部１４４ｂａに送付する。位相制御部２３１ａは、また、第八Ｂ制御情報を位相反転部１４４ｂｂに送付する。
【０１５０】
位相制御部２３１ａは、さらに、前述のＢ制御情報を、制御用の信号としてではなく、処理用の信号として、演算部２２１ｂに送付する。
【０１５１】
アンテナ素子１１１ａａは、送信アンテナ１２１ａａと、増幅部１３１ａａと、位相設定部１４３ａａと、位相反転部１４４ａａと備える。
【０１５２】
位相設定部１４３ａａは、位相制御部２３１ａから送付された制御情報に従い、分波部１５１ａから送付された信号の位相値を、前記制御情報に含まれる位相値に設定する。
【０１５３】
位相反転部１４４ａａは、位相制御部２３１ａから送付された前述の第五Ｂ制御情報に従い、位相設定部１４３ａａから入力された信号の位相を反転する。
【０１５４】
増幅部１３１ａａは、位相反転部１４４ａａから送付された信号を増幅した信号を生成する。増幅部１３１ａａは、増幅した信号を送信アンテナ１２１ａａに送付する。増幅部１３１ａａは、典型的には、低雑音増幅部である。
【０１５５】
送信アンテナ１２１ａａは、増幅部１３１ａａから送付された信号を無線電波に変換する。送信アンテナ１２１ａａは、変換後の無線電波を、受信装置３０１ａに向けて送付する。
【０１５６】
アンテナ素子１１１ａｂは、送信アンテナ１２１ａｂと、増幅部１３１ａｂと、位相設定部１４３ａｂと、位相反転部１４４ａｂを備える。
【０１５７】
アンテナ素子１１１ａｂの説明は、前述のアンテナ素子１１１ａａの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、送信アンテナ１２１ａａを送信アンテナ１２１ａｂと読み替える。また、増幅部１３１ａａを増幅部１３１ａｂと読み替える。また、位相設定部１４３ａａを位相設定部１４３ａｂと読み替える。また、位相反転部１４４ａａを位相反転部１４４ａａと読み替える。
【０１５８】
アンテナ素子１１１ｂａは、送信アンテナ１２１ｂａと、増幅部１３１ｂａと、位相設定部１４３ｂａと、位相反転部１４４ｂａを備える。
【０１５９】
アンテナ素子１１１ｂａの説明は、前述のアンテナ素子１１１ａａの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、送信アンテナ１２１ａａを送信アンテナ１２１ｂａと読み替える。また、増幅部１３１ａａを増幅部１３１ｂａと読み替える。また、位相設定部１４３ａａを位相設定部１４３ｂａと読み替える。また、位相反転部１４４ａａを位相反転部１４４ｂａと読み替える。
【０１６０】
アンテナ素子１１１ｂｂは、送信アンテナ１２１ｂｂと、増幅部１３１ｂｂと、位相設定部１４３ｂｂと、位相反転部１４４ｂｂを備える。
【０１６１】
アンテナ素子１１１ｂｂの説明は、前述のアンテナ素子１１１ａａの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、送信アンテナ１２１ａａを送信アンテナ１２１ｂｂと読み替える。また、増幅部１３１ａａを増幅部１３１ｂｂと読み替える。また、位相設定部１４３ａａを位相設定部１４３ｂｂと読み替える。また、位相反転部１４４ａａを位相反転部１４４ｂｂと読み替える。
【０１６２】
受信装置３０１ａは、受信アンテナ３１１と、分岐部１６１と、演算部２２１ｂとを備える。
【０１６３】
受信アンテナ３１１は、アンテナ装置１０１ａから送られた電波を電気信号に変換する。受信アンテナ３１１は、変換した電気信号を、分岐部１６１に送付する。
【０１６４】
分岐部１６１は、受信アンテナ３１１から送付された信号を二つの出力信号に分ける。分岐部１６１は、二つの出力信号のうちの一方を、演算部２２１ｂに送付する。分岐部１６１は、また、二つの出力信号のうちの他方を、受信装置３０１ａの外部に出力する。
【０１６５】
演算部２２１ｂは、位相制御部２３１ａから送付された各々の信号と、分岐部１６１から送付された信号との相関を表す値である相関値を導出する。当該各々の信号は、一つには、前記第一Ｂ制御情報と前記第五Ｂ制御情報とを組み合わせた制御情報である。当該各々の信号は、二つには、前記第二Ｂ制御情報と前記第六Ｂ制御情報とを組み合わせた制御情報である。当該各々の信号は、三つには、前記第三Ｂ制御情報と前記第七Ｂ制御情報とを組み合わせた制御情報である。当該各々の信号は、四つには、前記第四Ｂ制御情報と前記第八Ｂ制御情報とを組み合わせた制御情報である。
【０１６６】
演算部２２１ｂは、導出した相関値から、アンテナ素子１１１ａａ乃至１１１ｂｂの各々を校正するための校正情報を導出する。
【０１６７】
以上の説明では、アンテナ装置が二つの送信用のアンテナ素子を備える場合について説明した。しかしながら、アンテナ装置は、３つ以上の送信用のアンテナ素子を備えても構わない。
【０１６８】
なお、図８に表す校正システム４０１ａの位相制御部２３１ａ、位相設定部１４３ａａ乃至１４３ｂｂ及び演算部２２１ｂが行う動作例は、上記動作を除いて、第三実施形態の校正システムが行う動作例と同じである。ただし。上記動作と第三実施形態の校正システムが行う動作例とが矛盾する場合は、上記動作を優先する。
［効果］
第四実施形態の校正システムは、複数の送信用のアンテナ素子を備えるアンテナ装置において、各アンテナ素子間の位相調整を行うための情報である相関値を出力し得る。そのため、複数の送信用のアンテナ素子を備えるアンテナ装置において、前記校正システムは、各アンテナ素子間の位相調整を可能にする。
【０１６９】
図９は、以上説明した実施形態の処理装置の最小限の構成である処理装置１００ｘの構成を表すブロック図である。
【０１７０】
処理装置１００ｘは、設定部群１４０ｘと、演算部２２０ｘとを備える。
【０１７１】
設定部群１４０ｘは、校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号又は前記アンテナ素子の各々からの送信信号の、位相値について、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行う。設定部群１４０ｘは、また、前記設定を行った信号である設定信号を導出する。
【０１７２】
演算部２２０ｘは、前記設定信号の和と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する。
【０１７３】
処理装置１００ｘは、相関値の導出のための前記設定を、一つの制御情報により行う。そのため、処理装置１００ｘは、複数の受信信号又は複数の受信信号についての前記設定をほぼ同時に完了させることができる。
【０１７４】
そして、処理装置１００ｘは、前記設定信号の和と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する。従い、処理装置１００ｘは、前記相関値を、一度に導出することができる。
【０１７５】
すなわち、処理装置１００ｘは、前記設定と前記相関値の導出とを、短時間で行うことができる。
【０１７６】
そのため、処理装置１００ｘは、前記構成により、［発明の効果］の項に記載した効果を奏する。
【０１７７】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。
【０１７８】
また、前記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記述され得るが、以下には限られない。
（付記１）
校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号又は前記アンテナ素子の各々からの送信信号の、位相値について、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行い、前記設定を行った信号である設定信号を導出する設定部群と、
前記設定信号の和と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する演算部と、
を備える処理装置。
（付記２）
前記制御情報が、前記設定部群の各設定部に対して送付される位相値列からなる位相値列群を含む、付記１に記載された処理装置。
（付記３）
前記位相値列の各々が、前記３値以上の位相値により表現される、付記２に記載された処理装置。
（付記４）
前記位相値列の各々が、直交符号を生成する行列であるアダマール行列と前記アダマール行列を位相回転した第二行列とを行方向に拡張した第三行列により生成される、付記２又は付記３に記載された処理装置。
（付記５）
前記設定を、前記制御情報による第一の位相値に係る前記設定である第一設定と、前記第一設定を行った信号について前記制御情報により行う第二の位相値に係る前記設定である第二設定とにより行う、付記１に記載された処理装置。
（付記６）
前記第一設定が、所定の三つ以上の位相値から行う前記設定であり、前記第二設定が所定の二つ以上の位相値から行う前記設定である、付記５に記載された処理装置。
（付記７）
前記二つ以上の位相値が二つの位相値であり、前記二つの位相値のうちの一方と他方との位相差が１８０度である、付記６に記載された処理装置。
（付記８）
前記制御情報が、前記設定部群の各設定部に対して送付される位相値列からなる位相値列群を含む、付記５乃至付記７のうちのいずれか一に記載された処理装置。
（付記９）
前記位相値列の各々が、前記３値以上の位相値により表現される、付記８に記載された処理装置。
（付記１０）
前記位相値列の各々が、多値位相を要素とする正方行列と、前記正方行列の共役をとった行列を行方向に拡張した行列により生成される、付記８又は付記９に記載された処理装置。
（付記１１）
前記複数の前記アンテナ素子は、同一のアンテナ装置が備えるものである、付記１乃至１０のうちのいずれか一に記載された処理装置。
（付記１２）
付記１乃至付記１１のうちのいずれか一に記載された処理装置と、前記相関値から前記複数の前記アンテナ素子の校正を行うための校正係数を導出する導出部と備える、校正装置。
（付記１３）
送信された校正用信号についての、第一のアンテナによる受信信号である第一信号の位相値の、予め定められた３値以上の位相値からの設定である第一設定を、第一制御情報により行う第一設定部と、
前記校正用信号についての、第二のアンテナによる受信信号である第二信号の位相値の、前記３値以上の位相値からの設定である第二設定を、第二制御情報により行う記第二設定部と、
前記第一設定が行われた第一信号と前記第二設定が行われた第二信号とを合波した合波信号を生成する合波部と、
前記第一制御情報の前記第一設定部への送付と、前記第二制御情報の第二設定部への送付とを行う制御部と、
前記合波信号と、前記第一制御情報及び前記第二制御情報と、の相関を表す値である相関値を出力する処理部と、
を備える処理装置。
（付記１４）
前記第一のアンテナ及び前記第二のアンテナがともに同一のアンテナ装置に備えられる、付記１３に記載された処理装置。
（付記１５）
前記第一制御情報が、前記第一設定部に対して、前記第一信号の位相値を前記３値以上の位相値に設定させ得る位相値の列である第一位相値列を含み、前記第二設定部に対して、前記第二信号の位相値を前記３値以上の位相値に設定させ得る位相値の列である第二位相値列を含む、付記１３又は付記１４に記載された処理装置。
（付記１６）
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行い、
前記設定が行われた前記受信信号の各々を互いに合波した合波信号を生成し、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する、
処理方法。
（付記１７）
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定である第一の設定を、一つの制御情報により行い、
前記第一の設定が行われた各受信信号への、２値以上の位相値からの設定である第二の設定を、前記制御情報により行い、
前記第一の設定と前記第二の設定とを行った各受信情報を互いに合波した合波信号を生成し、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する、
処理方法。
（付記１８）
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行う処理と、
前記設定が行われた前記受信信号の各々を互いに合波した合波信号を生成する処理と、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する処理と、
をコンピュータに実行させる、処理プログラム。
（付記１９）
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定である第一の設定を、一つの制御情報により行う処理と、
前記第一の設定が行われた各受信信号への、２値以上の位相値からの設定である第二の設定を、前記制御情報により行う処理と、
前記第一の設定と前記第二の設定とを行った各受信情報を互いに合波した合波信号を生成する処理と、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する処理と、
をコンピュータに実行させる処理プログラム。
（付記２０）
校正係数に基づき各アンテナ素子の振幅位相を校正するアレイアンテナの校正装置であって、
アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信された校正用信号の受信信号の位相を設定された位相値列に基づいて少なくとも３値以上の位相値を選択できる第１の位相制御手段（位相器）と、
各アンテナ素子の受信信号の合波信号と前記第１の位相制御手段と、
求めた相互相関値に基づきアレイアンテナを構成する全てのアンテナ素子間の校正係数を算出する校正係数計算手段を備え、
前記位相値列は、各アンテナ素子間で、３値以上の位相値により表現される
アレイアンテナの校正装置。
（付記２１）
校正係数に基づき各アンテナ素子の振幅位相を校正するアレイアンテナの校正装置であって、
アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信された校正用信号の受信信号の位相を設定された位相値列に基づいて少なくとも３値以上の位相値を選択できる第１の位相制御手段（位相器）と、
前記第１の位相制御手段とは別に前記位相値列に基づいて少なくとも２値の位相値を選択できる第２の位相制御手段（１８０°位相反転回路）と、
各アンテナ素子の受信信号の合波信号と前記第１の位相制御手段及び第２の位相制御手段で用いた前記位相値列との相互相関値を求める相関演算手段と、
前記相関演算手段により求めた相互相関値に基づきアレイアンテナを構成する全てのアンテナ素子間の校正係数を算出する校正係数計算手段を備え、
前記位相値列は、３値以上の位相値により表現される
アレイアンテナの校正装置。
（付記２２）
前記位相値列が、直交符号を生成する行列であるアダマール行列と前記アダマール行列を位相回転した第二行列とを行方向に拡張した第三行列により生成される
付記２１に記載されたアレイアンテナの校正装置。
（付記２３）
前記位相値列が、多値位相を要素とする正方行列と、前記正方行列の共役をとった第四行列を行方向に拡張した第五行列により生成される
付記２１又は付記２２に記載されたアレイアンテナの校正装置。
【０１７９】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【０１８０】
この出願は、２０１７年４月１９日に出願された日本出願特願２０１７−０８２７１０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１８１】
１００、１００ａ    アンテナ装置
１００ｘ    処理装置
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ａａ、１１０ａｂ、１１０ｂａ、１１０ｂｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ａａ、１１１ａｂ、１１１ｂａ、１１１ｂｂ    アンテナ素子
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ａａ、１２０ａｂ、１２０ｂａ、１２０ｂｂ、３１１    受信アンテナ
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ａａ、１２１ａｂ、１２１ｂａ、１２１ｂｂ、３１０    送信アンテナ
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ａａ、１３０ａｂ、１３０ｂａ、１３０ｂｂ、１３１ａ、１３１ｂ、１３１ａａ、１３１ａｂ、１３１ｂａ、１３１ｂｂ    増幅部
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ａａ、１４０ａｂ、１４０ｂａ、１４０ｂｂ、１４３ａ、１４３ｂ、１４３ａａ、１４３ａｂ、１４３ｂａ、１４３ｂｂ    位相設定部
１４０ｘ    設定部群
１４１ａａ、１４１ａｂ、１４１ｂａ、１４１ｂｂ、１４４ａａ、１４４ａｂ、１４４ｂａ、１４４ｂｂ    位相反転部
１５０    合波部
１５１、１５１ａ    分波部
１６０、１６１    分岐部
２２０、２２０ａ、２２１ａ、２２１ｂ    演算部
２２０ｘ    演算部
２３０、２３０ａ、２３１、２３１ａ    位相制御部
３００    校正信号送信機
３０１    受信装置
３２０、３２１    校正信号源
４００、４００ａ、４０１、４０１ａ    校正システム
Ｓａａ、Ｓａｂ、Ｓｂａ、Ｓｂｂ、Ｓ１ａａ、Ｓ１ａｂ、Ｓ１ｂａ、Ｓ１ｂａ、Ｓ２ａａ、Ｓ２ａｂ、Ｓ２ｂａ、Ｓ２ｂｂ    信号
【図１】
2018194004.tif 000030
【図２】
2018194004.tif 000031
【図３】
2018194004.tif 000032
【図４】
2018194004.tif 000033
【図５】
2018194004.tif 000034
【図６】
2018194004.tif 000035
【図７】
2018194004.tif 000036
【図８】
2018194004.tif 000037
【図９】
2018194004.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月6日(2019.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号又は前記アンテナ素子の各々からの送信信号の、位相値について、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行い、前記設定を行った信号である設定信号を導出する設定部群と、
前記設定信号の和と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する演算部と、
を備える処理装置。
【請求項２】
前記制御情報が、前記設定部群の各設定部に対して送付される位相値列からなる位相値列群を含む、請求項１に記載された処理装置。
【請求項３】
前記位相値列の各々が、前記３値以上の位相値により表現される、請求項２に記載された処理装置。
【請求項４】
前記位相値列の各々が、直交符号を生成する行列であるアダマール行列と前記アダマール行列を位相回転した第二行列とを行方向に拡張した第三行列により生成される、請求項２又は請求項３に記載された処理装置。
【請求項５】
前記設定を、前記制御情報による第一の位相値に係る前記設定である第一設定と、前記第一設定を行った信号について前記制御情報により行う第二の位相値に係る前記設定である第二設定とにより行う、請求項１に記載された処理装置。
【請求項６】
前記第一設定が、所定の三つ以上の位相値から行う前記設定であり、前記第二設定が所定の二つ以上の位相値から行う前記設定である、請求項５に記載された処理装置。
【請求項７】
前記二つ以上の位相値が二つの位相値であり、前記二つの位相値のうちの一方と他方との位相差が１８０度である、請求項６に記載された処理装置。
【請求項８】
前記制御情報が、前記設定部群の各設定部に対して送付される位相値列からなる位相値列群を含む、請求項５乃至請求項７のうちのいずれか一に記載された処理装置。
【請求項９】
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行い、
前記設定が行われた前記受信信号の各々を互いに合波した合波信号を生成し、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する、
処理方法。
【請求項１０】
送信された校正用信号についての、複数のアンテナ素子の各々による受信信号の位相値の、所定の３値以上の位相値からの設定を、一つの制御情報から抽出した情報により行う処理と、
前記設定が行われた前記受信信号の各々を互いに合波した合波信号を生成する処理と、
前記合波信号と前記制御情報との相関を表す値である相関値を出力する処理と、
をコンピュータに実行させる、処理プログラム。
【国際調査報告】
2018194004.tif 000039
2018194004.tif 000040