(57)【要約】  追尾受信機のアナログ回路での和信号の差信号への漏込みにより、指向方向誤差にバイアスが生じて、追尾精度が劣化する。  アンテナ１が出力する和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成部８Ｓ、９と、アンテナ１が出力する差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成部８Ｄ、９と、複素数で表される第１補正係数を記憶する第１補正係数記憶部１０と、複素和信号および第１補正係数に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部１１と、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波が到来する方向である到来方向とアンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部１２とを備える。
2019208434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波源からの電波を受信するアンテナが出力する和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成部と、
前記アンテナが出力する差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成部と、
複素数で表される第１補正係数を記憶する第１補正係数記憶部と、
前記複素和信号および前記第１補正係数に基づき前記複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部と、
前記補正後複素差信号および前記複素和信号に基づき、前記電波が到来する方向である到来方向と前記アンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部とを備えた追尾受信機。
【請求項２】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項３】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第１補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項４】
前記複素差信号および前記第１補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正部をさらに備え、
前記指向方向誤差算出部が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項５】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複素和信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項４に記載の追尾受信機。
【請求項６】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第１補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複和差信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算し、前記推定漏込み差信号を減算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項４に記載の追尾受信機。
【請求項７】
複素数で表される第２補正係数を記憶する第２補正係数記憶部をさらに備え、
前記複素差信号補正部が、前記複素和信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項８】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第２補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項７に記載の追尾受信機。
【請求項９】
前記複素差信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正部をさらに備え、
前記指向方向誤差算出部が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項７に記載の追尾受信機。
【請求項１０】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第２補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複素和信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算し、前記推定漏込み差信号を減算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項９に記載の追尾受信機。
【請求項１１】
前記第１補正係数が、前記差信号を入力せず、前記和信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号に基づいて決められた値である、請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の追尾受信機。
【請求項１２】
前記第１補正係数および前記第２補正係数が、前記差信号を入力せず前記和信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号と、前記和信号を入力せず前記差信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号とに基づいて決められた値である、請求項７から請求項１０の何れか１項に記載の追尾受信機。
【請求項１３】
電波源からの電波を受信するアンテナと、
指向方向を変更可能に前記アンテナを支持するアンテナ架台と、
前記指向方向を変更するアンテナ駆動装置と、
前記アンテナが出力する和信号および差信号が入力され、前記電波が到来する方向である到来方向と前記指向方向との差である指向方向誤差を求める、請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の追尾受信機と、
前記指向方向誤差が入力されて、前記指向方向誤差がゼロに近づくように前記アンテナ駆動装置を制御する制御装置とを備えたアンテナ装置。
【請求項１４】
電波源からの電波をアンテナが受信して和信号および差信号を出力する電波受信手順と、
前記和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成手順と、
前記差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成手順と、
前記複素和信号および複素数で表される第１補正係数に基づき前記複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正手順と、
前記補正後複素差信号および前記複素和信号に基づき、前記電波が到来する方向である到来方向と前記アンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出手順と、
前記指向方向誤差がゼロに近づくように前記アンテナの指向方向を変更する指向方向変更手順とを備えた追尾方法。
【請求項１５】
前記複素差信号および前記第１補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正手順をさらに備え、
前記指向方向誤差算出手順が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項１４に記載の追尾方法。
【請求項１６】
前記複素差信号補正手順が、前記複素和信号、前記第１補正係数および複素数で表される第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１４または請求項１５に記載の追尾方法。
【請求項１７】
前記複素差信号補正手順が、前記複素和信号、前記第１補正係数および複素数で表される第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正手順が、前記複素差信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する、請求項１５に記載の追尾方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンテナが出力する和信号と差信号からアンテナの指向方向誤差を求める追尾受信機、追尾受信機を有するアンテナ装置および追尾方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノパルス方式の追尾受信機は、アンテナが出力する和信号（他にΣ信号、SUM信号などと呼ばれる）と差信号（他にΔ信号、ERR信号などと呼ばれる）の振幅比および位相差を算出する。算出する振幅比および位相差は、通信相手が存在する方向とアンテナの指向方向がどの程度ずれているかを表す情報である。つまり、追尾受信機は、アンテナが出力する和信号および差信号から指向方向誤差を算出する装置である。追尾受信機が算出した指向方向誤差は、アンテナの指向方向を変更するアンテナ駆動制御装置へ通知されて、アンテナ駆動制御装置がアンテナの指向方向を変更する。【０００３】
追尾受信機においては、キャリア対雑音比（ＣＮ比）が小さい環境下でも指向方向誤差を精度よく検出する技術の検討がされている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７２９８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
追尾受信機では、アナログ信号の和信号と差信号の間のアイソレーション（分離）が十分でない場合がある。アイソレーションが十分でないことをアイソレーション不良と呼ぶ。アイソレーション不良が発生する原因は、装置内のＨ／Ｗ設計での考慮が十分でないことや、部品性能のバラツキなどである。アイソレーション不良が生じると、差信号に和信号の漏込み（混入）が発生する。追尾受信機は漏込みによる差信号のため、追尾受信機が出力する指向方向誤差が実際の値から定常的な誤差（バイアス）を有する状態になる。その結果、アンテナが通信相手を追尾する精度が劣化する。【０００６】
例えば通信相手が存在する方向とアンテナの指向方向が一致する場合は、アンテナが検出する差信号はゼロになる。その場合には、追尾受信機は、指向方向誤差がゼロであるように出力すべきである。しかし、追尾受信機の内部で和信号の差信号への漏込みが発生すると、差信号がゼロにならず、ゼロではない指向方向誤差を出力する。実際の指向方向誤差がゼロでない場合も、追尾受信機が出力する指向方向誤差には、和信号の差信号への漏込みによる定常的な誤差（バイアス）が実際の指向方向誤差に加算される状態になる。【０００７】
アイソレーション不良により和信号の差信号への漏込みによる追尾精度が劣化することを解消あるいは軽減する技術は、提案されていない。
この発明は、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、アイソレーション不良により和信号の差信号への漏込みが発生する場合に、追尾精度が劣化することを軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る追尾受信機は、電波源からの電波を受信するアンテナが出力する和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成部と、アンテナが出力する差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成部と、複素数で表される第１補正係数を記憶する第１補正係数記憶部と、第１補正係数に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部と、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波が到来する方向である到来方向とアンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部とを備えたものである。【０００９】
この発明に係るアンテナ装置は、電波源からの電波を受信するアンテナと、指向方向を変更可能にアンテナを支持するアンテナ架台と、指向方向を変更するアンテナ駆動装置と、アンテナが出力する和信号および差信号が入力され、電波が到来する方向である到来方向と指向方向との差である指向方向誤差を求める追尾受信機と、指向方向誤差が入力されて、指向方向誤差がゼロに近づくようにアンテナ駆動装置を制御する制御装置とを備えたものである。
追尾受信機は、和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成部と、差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成部と、複素数で表される第１補正係数を記憶する第１補正係数記憶部と、第１補正係数に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部と、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波が到来する方向である到来方向とアンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部とを備えものである。【００１０】
この発明に係る追尾方法は、電波源からの電波をアンテナが受信して和信号および差信号を出力する電波受信手順と、アンテナが出力する和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成手順と、アンテナが出力する差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成手順と、複素数で表される第１補正係数に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正手順と、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波が到来する方向である到来方向とアンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出手順と、指向方向誤差がゼロに近づくようにアンテナの指向方向を変更する指向方向変更手順とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明よれば、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、アイソレーション不良により和信号の差信号への漏込みが発生する場合に、追尾精度が劣化することを軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る追尾受信機を有するアンテナ装置の構成を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る追尾受信機が有するアナログ受信部の構成を説明するブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る追尾受信機が有する直交検波器の構成を説明するブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る追尾受信機が有する差信号補正部の構成を説明するブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る追尾受信機が有する方位演算部の構成を説明するブロック図である。
【図７】差信号補正部を有しない従来の追尾受信機において、差信号の入力端子に終端抵抗を接続し和信号だけを入力する状態を示す図である。
【図８】図７の状態で追尾受信機の各部の信号の状態を模式的に示す図である。
【図９】実施の形態１に係る追尾受信機が有する差信号補正部の内部の信号の状態を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態１に係る追尾受信機が有する差信号補正部による指向方向誤差を減少させる動作を模式的に示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る追尾受信機が有する差信号補正部で使用する補正係数の誤差による補正効果を検討する条件を説明する図である。
【図１２】実施の形態１に係る追尾受信機が有する差信号補正部において位相回転量の誤差が０度の場合に振幅補正係数の変化に対する誤差軽減係数の変化を示すグラフである。
【図１３】実施の形態１に係る追尾受信機が有する差信号補正部において位相回転量の誤差が３０度の場合に振幅補正係数の変化に対する誤差軽減係数の変化を示すグラフである。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。
【図１５】実施の形態２に係る追尾受信機が有するアナログ受信部の構成を説明するブロック図である。
【図１６】実施の形態２に係る追尾受信機が有する直交検波器の構成を説明するブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態３に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。
【図１８】実施の形態３に係る追尾受信機が有する和差信号補正部の構成を説明するブロック図である。
【図１９】この発明の実施の形態４に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。
【図２０】実施の形態４に係る追尾受信機が有する差信号補正部の構成を説明するブロック図である。
【図２１】この発明の実施の形態５に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。
【図２２】実施の形態５に係る追尾受信機が有する差信号補正部の構成を説明するブロック図である。
【図２３】この発明の実施の形態６に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。
【図２４】実施の形態６に係る追尾受信機が有する和差信号補正部の構成を説明するブロック図である。
【図２５】この発明の実施の形態７に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。
【図２６】実施の形態７に係る追尾受信機が有する和差信号補正部の構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る追尾受信機を有するアンテナ装置の構成を説明する図である。アンテナ装置１００は、アンテナ１、受信回路２、追尾受信機３、アンテナ架台４、アンテナ駆動装置５、制御装置６を主に有して構成される。アンテナ１は、通信相手からの電波を受信し通信相手への電波を送信する。通信相手としては、例えば通信衛星などが考えられる。なお、通信相手からの電波を受信するだけで、通信相手に電波を送信しない場合もある。アンテナ１は、通信相手などの電波源からの電波を受信するものであればよい。アンテナ１は、指向方向が変更可能にアンテナ架台４に支持されている。アンテナ駆動装置５は、アンテナ架台４を動かしてアンテナ１の指向方向すなわち方位角と仰角を変更する。制御装置６は、アンテナ駆動装置５を制御する。
【００１４】
受信回路２は、アンテナ１が生成する受信信号を処理する。モノパルス型の追尾受信機３のために、受信回路２は和信号と差信号を出力する。和信号は、通常の通信で使用される受信信号である。和信号は、通信相手と通信する通信機１０１にも入力される。差信号は、指向方向誤差に比例する大きさを有する信号である。指向方向誤差は、電波が到来する方向である到来方向に対するアンテナ１の指向方向の誤差である。受信回路２は、受信する電波によりアンテナ１の１次輻射器内に誘起される基本モードの信号を和信号として生成する。また、受信回路２は、１次輻射器内に誘起される高次モードから差信号を生成する。アンテナ１が通信相手に正対している場合は、１次輻射器内には基本モードだけが誘起される。アンテナ１の指向方向が到来方向に対して誤差があると、導波管である１次輻射器内に導波管の軸方向の電界成分が現れ、基本モードのほかに高次モードが発生する。受信回路２は、電波の周波数(Radio Frequency, ＲＦ)をより低い中間周波数(Intermediate Frequency, ＩＦ)に変換し、ＩＦの周波数の和信号と差信号を出力する。ＩＦの周波数の信号をＩＦ信号、ＲＦの周波数の信号をＲＦ信号と呼ぶ。
【００１５】
図２を参照して、追尾受信機３の構成を説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。追尾受信機３は、アナログ受信部７Ｓ、７Ｄ、Ａ／Ｄ変換器８Ｓ、８Ｄ、直交検波器９、データ記憶部１０、差信号補正部１１、方位演算部１２を有する。なお、図では、Ａ／Ｄ変換器をＡＤＣ(Analog Digital Converter)と表記している。アナログ受信部７Ｓは、受信回路２が出力する和信号からＩＦ信号を抽出する。アナログ受信部７Ｓは、入力される和信号からＩＦ信号の周波数帯域以外の信号を除去し、信号を増幅して出力する。アナログ受信部７Ｓが出力する和信号は、Ａ／Ｄ変換器８Ｓに入力される。Ａ／Ｄ変換器８Ｓは、連続に変化する（アナログ）の和信号を、デジタル値に変換する。デジタル値は、決められたサンプリング周波数で決まる時間の刻み幅ごとに変換され、決められたビット数で表現される。アナログ受信部７ＤおよびＡ／Ｄ変換器８Ｄは、差信号に対して同様に処理する。アナログ受信部７Ｄは、和信号と同じ増幅率で差信号を増幅する。
【００１６】
直交検波器９は、Ａ／Ｄ変換器８Ｓが出力する和信号を直交検波して、元の信号の周波数(Base Band, ＢＢ)で変化する複素数で表される複素和信号を出力する。複素和信号は、ＢＢ信号（ＢＢの周波数の信号）である。また、直交検波器９は、Ａ／Ｄ変換器８Ｄが出力する差信号を直交検波して、ＢＢ信号である複素差信号を出力する。
【００１７】
データ記憶部１０は、方位感度係数５０および第１補正係数５１を記憶する。複素差信号（後で説明する補正後複素差信号を含む）を複素和信号で除算した信号を、正規化複素差信号と呼ぶ。方位感度係数５０は、正規化複素差信号を指向方向誤差に変換するためのパラメータである。第１補正係数５１は、複素差信号を補正するために使用する。第１補正係数５１は、複素差信号への和信号の漏込みを推定するために使用する。推定した漏込み和信号は、複素差信号から除かれる。
【００１８】
差信号補正部１１は、第１補正係数５１を使用して複素差信号を補正し補正後複素差信号を出力する。方位演算部１２は、複素和信号と補正後複素差信号が入力されて指向方向誤差を算出する。方位演算部１２は、補正後複素差信号を複素和信号で除算して正規化複素差信号を計算する。さらに、正規化複素差信号に方位感度係数５０を乗算して指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。方位感度係数５０は、Ｘ方向ηxとＹ方向ηyというようにＸ方向とＹ方向で異なる値とする。なお、Ｘ方向とＹ方向で同じ値の方位感度係数５０を使用してもよい。
【００１９】
図３を参照して、アナログ受信部７Ｓ、７Ｄの構成を説明する。図３は、実施の形態１に係る追尾受信機が有するアナログ受信部の構成を説明するブロック図である。和信号を処理するアナログ受信部７Ｓは、帯域通過フィルタ１３Ｓ、増幅器１４Ｓ、低域通過フィルタ１５Ｓを有する。帯域通過フィルタ１３Ｓ、増幅器１４Ｓ、低域通過フィルタ１５Ｓは、直列に接続される。帯域通過フィルタは、以降の説明と図ではＢＰＦ(Band Pass Filter)と表記する。低域通過フィルタは、以降の説明と図ではＬＰＦ(Low Pass Filter)と表記する。
【００２０】
ＢＰＦ１３Ｓは、ＩＦ帯域の和信号からノイズやスプリアスを除去する。増幅器１４Ｓは、ＢＰＦ１３Ｓが出力する和信号を必要な信号レベルに増幅する。ＬＰＦ１５Ｓは、Ａ／Ｄ変換器８Ｓで折り返し雑音が発生しないように、増幅された和信号から高周波の信号成分を除去する。アナログ受信部７Ｓが出力する和信号を、ＳＵＭ１と表記する。
【００２１】
差信号を処理するアナログ受信部７Ｄは、アナログ受信部７Ｓと同様に、ＢＰＦ１３Ｄ、増幅器１４Ｄ、ＬＰＦ１５Ｄを有する。ＢＰＦ１３Ｄ、増幅器１４Ｄ、ＬＰＦ１５Ｄは、直列に接続される。ＢＰＦ１３Ｄは、ＩＦ帯域の差信号からノイズやスプリアスを除去する。増幅器１４Ｄは、増幅器１４Ｓの増幅率が入力されて、増幅器１４Ｓと同じ増幅率で差信号を増幅する。図において、増幅器１４Ｄに入力される増幅器１４Ｓの増幅率を示す矢印付きの線などは、示していない。ＬＰＦ１５Ｄは、増幅された差信号から高周波の信号成分を除去する。アナログ受信部７Ｄが出力する差信号を、ＥＲＲ１と表記する。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器８Ｓは、入力されるアナログ信号の和信号ＳＵＭ１をデジタル信号に変換して和信号ＳＵＭ２を出力する。Ａ／Ｄ変換器８Ｄは、入力されるアナログ信号の差信号ＥＲＲ１をデジタル信号に変換して差信号ＥＲＲ２を出力する。
【００２３】
図４を参照して、直交検波器９の構成を説明する。図４は、実施の形態１に係る追尾受信機が有する直交検波器の構成を説明するブロック図である。直交検波器９は、数値制御発振器(ＮＣＯ、Numerical Controlled Oscillator)１６、ｃｏｓ／−ｓｉｎ発生部１７、４個の乗算器１８Ｓ、１８Ｄ、１９Ｓ、１９Ｄおよび４個のＬＰＦ２０Ｓ、２０Ｄ、２１Ｓ、２１Ｄを有する。ＮＣＯ１６は、決められたサンプリング周期で指示される数値に比例する位相の変化分を積算して位相θを出力する。ｃｏｓ／−ｓｉｎ発生部１７は、ＮＣＯ１６が出力する位相θに対する余弦値ｃｏｓθと、余弦値ｃｏｓθに対して９０度進んだ位相を有する−ｓｉｎθを出力する。
【００２４】
乗算器１８Ｓは、和信号ＳＵＭ２とｃｏｓθを乗算する。ＬＰＦ２０Ｓは、乗算器１８Ｓの出力を平滑化してＢＢ帯域の和信号のＩ成分(In-Phase成分、同相成分)ＳＵＭ３Ｉを出力する。乗算器１９Ｓは、和信号ＳＵＭ２と−ｓｉｎθを乗算する。ＬＰＦ２１Ｓは、乗算器１９Ｓの出力を平滑化してＢＢ帯域の和信号のＱ成分(Quardrature成分、直交成分)ＳＵＭ３Ｑを出力する。和信号のＩ成分ＳＵＭ３Ｉと和信号のＱ成分ＳＵＭ３Ｑを複素数として表現する信号を、複素和信号ＳＵＭ３＝ＳＵＭ３Ｉ＋ｊＳＵＭ３Ｑと呼ぶ。
【００２５】
乗算器１８Ｄは、差信号ＥＲＲ２とｃｏｓθを乗算する。ＬＰＦ２０Ｄは、乗算器１８Ｄの出力を平滑化してＢＢ帯域の差信号のＩ成分ＥＲＲ３Ｉを出力する。乗算器１９Ｄは、差信号ＥＲＲ２と−ｓｉｎθを乗算する。ＬＰＦ２１Ｄは、乗算器１９Ｄの出力を平滑化してＢＢ帯域の差信号のＱ成分ＥＲＲ３Ｑを出力する。差信号のＩ成分ＥＲＲ３Ｉと差信号のＱ成分ＥＲＲ３Ｑを複素数として表現する信号を、複素差信号ＥＲＲ３＝ＥＲＲ３Ｉ＋ｊＥＲＲ３Ｑと呼ぶ。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器８Ｓおよび直交検波器９は、アンテナ１が出力する和信号をデジタル値に変換した後に直交検波して複素和信号を生成する複素和信号生成部を構成する。厳密には、直交検波器９の中で、数値制御発振器１６、ｃｏｓ／−ｓｉｎ発生部１７、乗算器１８Ｓ、１９ＳおよびＬＰＦ２０Ｓ、２１Ｓが、複素和信号生成部を構成する。Ａ／Ｄ変換器８Ｄおよび直交検波器９は、アンテナ１が出力する差信号をデジタル値に変換した後に直交検波して複素差信号を生成する複素差信号生成部を構成する。厳密には、直交検波器９の中で、数値制御発振器１６、ｃｏｓ／−ｓｉｎ発生部１７、乗算器１８Ｄ、１９ＤおよびＬＰＦ２０Ｄ、２１Ｄが、複素差信号生成部を構成する。
【００２７】
データ記憶部１０は、複素数で表される第１補正係数５１を記憶する第１補正係数記憶部である。差信号補正部１１は、第１補正係数５１に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部である。
【００２８】
方位感度係数５０および第１補正係数５１に関して、以下の変数を定義する。
ηx：指向方向誤差の絶対値と正規化複素差信号の絶対値の間のＸ方向での感度係数（実数）。
ηy：指向方向誤差の絶対値と正規化複素差信号の絶対値の間のＹ方向での感度係数（実数）。
α：第１補正係数５１を表す複素数。
θADJ：αの位相[rad]。和信号の経路と漏込みの経路の差により発生する。
Ｃ：αの振幅。Ｃ＝|α|。
γ：Ｃの対数値[dB]。γ＝２０・log１０Ｃ
データ記憶部１０は、第１補正係数５１として、θADJとγを記憶する。γの代わりにＣ＝10γ/20を記憶させても良い。また、複素数αを極座標ではなく、直交座標で表現して記憶してもよい。
【００２９】
差信号補正部１１の構成を、図５を参照して説明する。図５は、実施の形態１に係る追尾受信機が有する差信号補正部の構成を説明するブロック図である。差信号補正部１１は、位相回転部２２、振幅乗算部２３および減算器２４Ｉ、２４Ｑを有する。差信号補正部１１には、複素差信号ＥＲＲ３が入力され、複素和信号ＳＵＭ３および第１補正係数５１を使用して、複素差信号ＥＲＲ３を補正する。
【００３０】
位相回転部２２は、複素和信号ＳＵＭ３の位相をθADJだけ回転させる。すなわち、複素和信号ＳＵＭ３にexp(ｊθADJ)を乗算する。振幅乗算部２３は、振幅補正値γ[dB]を以下の式で真数Ｃに変換して、複素和信号ＳＵＭ３にＣを乗算する。
Ｃ＝１０γ／２０                                          (1)
【００３１】
図５では、複素和信号ＳＵＭ３を位相回転部２２で処理し、その後で振幅乗算部２３で処理するように図示している。振幅乗算部２３を先に処理するようにしてもよい。位相回転部２２および振幅乗算部２３は、以下の式で表現される複素数αを、複素和信号ＳＵＭ３に乗算して、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを得る。複素数αが、第１補正係数５１である。
α＝Ｃ・exp(ｊθADJ)＝(１０γ／２０)・exp(ｊθADJ)         (2)
ＳＵＭ３Ｓ＝α・ＳＵＭ３＝ＳＵＭ３ＳＩ＋ｊＳＵＭ３ＳＱ  (3)
【００３２】
推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓは、和信号が差信号に漏込む信号の量を推定する信号である。和信号の差信号への漏込みは、受信装置１００のアナログ回路の部分で和信号の回路と差信号の回路の間のアイソレーション（分離）が完全ではないために発生する。推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを複素差信号ＥＲＲ３から除くことで、複素差信号ＥＲＲ３よりも真の値に近い複素差信号を得ることができる。
【００３３】
減算器２４Ｉ、２４Ｑは、複素差信号ＥＲＲ３から推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを減算して、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する。すなわち、以下の式で補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する。
ＥＲＲ３Ａ＝ＥＲＲ３−ＳＵＭ３Ｓ
＝ＥＲＲ３ＡＩ＋ｊＥＲＲ３ＡＱ      (4)
ＥＲＲ３ＡＩ＝ＥＲＲ３Ｉ−ＳＵＭ３ＳＩ        (5)
ＥＲＲ３ＡＱ＝ＥＲＲ３Ｑ−ＳＵＭ３ＳＱ        (6)
【００３４】
方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａと複素和信号ＳＵＭ３に基づき、電波の到来方向とアンテナ１の指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部である。
【００３５】
図６を参照して、方位演算部１２の構成を説明する。図６は、実施の形態１に係る追尾受信機が有する方位演算部の構成を説明するブロック図である。方位演算部１２は、複素除算回路２５、２個のＬＰＦ２６Ｉ、２６Ｑおよび２個の乗算器２７Ｉ、２７Ｑを有する。複素除算回路２５は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを複素和信号ＳＵＭ３で除算して正規化差信号ＥＲＲ４を計算する。すなわち、以下の式で正規化差信号ＥＲＲ４＝ＥＲＲ４Ｉ＋ｊＥＲＲ４Ｑを計算する。
ＥＲＲ４＝ＥＲＲ４Ｉ＋ｊＥＲＲ４Ｑ
＝ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３
＝(ＥＲＲ３ＡＩ＋ｊＥＲＲ３ＡＱ)
／(ＳＵＭ３Ｉ＋ｊＳＵＭ３Ｑ)      (7)
【００３６】
厳密には、計測される複素和信号ＳＵＭ３は、追尾受信機３に入力される和信号から差信号へ漏込む信号分だけ減少している。複素和信号ＳＵＭ３ではなく、複素和信号ＳＵＭ３に推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを加算した和信号（ＳＵＭ３＋ＳＵＭ３Ｓ）で補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを除算して、正規化複素差信号を算出してもよい。つまり、以下の式(8)で、正規化複素差信号ＥＲＲ４を算出してもよい。
ＥＲＲ４＝ＥＲＲ３Ａ／（ＳＵＭ３＋ＳＵＭ３Ｓ）  (8)
【００３７】
なお、複素和信号ＳＵＭ３と比較して、漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓは十分に小さい場合が多い。そのため、式(7)と式(8)での計算結果の差が無視できる場合が多い。
推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓは複素和信号ＳＵＭ３に基づき算出されるので、式(8)を使用して正規化複素差信号ひいては指向方向誤差を算出する場合も、補正後複素差信号および複素和信号に基づき指向方向誤差を算出することになる。
【００３８】
ＬＰＦ２６Ｉは、複素除算回路２５が出力する正規化差信号ＥＲＲ４のＩ成分ＥＲＲ４Ｉを平滑化する。ＬＰＦ２６Ｑは、複素除算回路２５が出力する正規化差信号ＥＲＲ４のＱ成分ＥＲＲ４Ｑを平滑化する。
【００３９】
乗算器２７Ｉは、正規化複素差信号ＥＲＲ４のＩ成分ＥＲＲ４Ｉに、方位感度係数５０を表す実数ηxを乗算する。乗算器２７Ｉの出力が、指向方向誤差のＸ成分である。乗算器２７Ｑは、正規化複素差信号ＥＲＲ４のＱ成分ＥＲＲ４Ｑに、実数ηyを乗算する。乗算器２７Ｉの出力が、指向方向誤差のＹ成分である。つまり、以下の式(9)から式(11)で、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹが算出される。
Ｘ＝ηx・ＥＲＲ４Ｉ                          (9)
Ｙ＝ηy・ＥＲＲ４Ｑ                          (10)
√(Ｘ２＋Ｙ２)＝√(ηx２・ＥＲＲ４Ｉ２
＋ηy２・ＥＲＲ４Ｑ２)    (11)
【００４０】
正規化複素差信号ＥＲＲ４と指向方向誤差Ｘ＋ｊＹの間には、位相誤差が発生したり、方位感度係数ηx、ηyが状況により変化したりする場合がある。追尾受信機は、それらに対応する処理も実施する。この明細書では、それらの処理の詳細は省略する。それらの処理を実施する場合でも、方位演算部は、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波が到来する方向である到来方向とアンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する。
【００４１】
追尾受信機３が出力する指向方向誤差Ｘ＋ｊＹは、制御装置６に入力される。制御装置６は、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹがゼロに近づくようにアンテナ駆動装置５を制御してアンテナ１の指向方向を変更する。ここで、指向方向誤差Ｘが発生するＸ方向と、指向方向誤差Ｙが発生するＹ方向について説明する。アンテナ１の現在の指向方向の方位角をＡＺ０、仰角をＥＬ０とする。Ｙ方向は、仰角を変更する方向である。つまり、Ｙ方向は、指向方向（ＡＺ０, ＥＬ０）と天頂を通る天球上の大円を移動する方向である。Ｘ方向は、天球において指向方向（ＡＺ０, ＥＬ０）を通りＹ方向に直交する大円の方向である。
【００４２】
図７と図８を参照して、第１補正係数５１の決め方を説明する。図７は、差信号補正部を有しない従来の追尾受信機３Ｘにおいて、差信号の入力端子に終端抵抗を接続し和信号だけを入力する状態を示す図である。なお、追尾受信機３Ｘではなく、図３に示す追尾受信機３において第１補正係数５１であるαをゼロにする状態で、差信号の入力端子に終端抵抗を接続して指向方向誤差を算出してもよい。図７では、アナログ回路の部分で差信号に和信号が漏込む経路７１を示している。
【００４３】
図８は、図７の状態で追尾受信機３Ｘの各部の信号の状態を模式的に示す図である。図８(A)に、和信号の漏込みが無い理想的な場合の複素差信号ＥＲＲ３の周波数スペクトラムを示す。図８(B)に、和信号の漏込みが有る場合の複素差信号ＥＲＲ３の周波数スペクトラムを示す。図８(C)に、複素和信号ＳＵＭ３の周波数スペクトラムを示す。図８(D)に、和信号の差信号への漏込みがある場合と無い場合の指向方向誤差を示す。差信号の入力端子を終端しているので、理想的には図８(A)に示すように、複素差信号ＥＲＲ３は信号が存在しない。しかし、実際には、和信号が差信号に漏込むので、図８(B)に示すように、複素差信号ＥＲＲ３にはＢＢ信号の周波数ＦＢＢの成分が存在する。図８(C)に示すように、複素和信号ＳＵＭ３には周波数ＦＢＢの成分が存在する。また、図８(D)において、白丸で示すように指向方向誤差はゼロであるべきが、実線の矢印で示す指向方向誤差Ｘ１＋ｊＹ１が発生する。方位感度係数ηx、ηyはアンテナを接続したときに関係する係数であるため、第１補正係数５１を算出する際はηx＝ηy＝１としても問題ない。ここでは、ηx＝ηy＝１であり仮想的に設定した和信号ＳＵＭ３を入力して、指向方向誤差Ｘ１＋ｊＹ１を計測するものとする。
【００４４】
図７に示す状態で計測される指向方向誤差Ｘ１＋ｊＹ１から、複素差信号ＥＲＲ３を推定できる。差信号補正部１１が無いので、ＳＵＭ３Ｓ＝０である。したがって、Ｘ１＋ｊＹ１から以下の式のように、ＥＲＲ３を推定できる。
ＥＲＲ３＝ＥＲＲ３Ａ＝(Ｘ１＋ｊＹ１)・ＳＵＭ３  (12)
【００４５】
差信号の入力端子に終端抵抗を接続しているので、追尾受信機３Ｘに差信号は入力されない。したがって、式(12)で計算されるＥＲＲ３は、和信号が差信号回路に混入するために発生する漏込み和信号であると考えられる。式(12)を参考にして、以下のように第１補正係数５１であるαを決める。このように、第１補正係数αは、追尾受信機３Ｘに差信号を入力せず和信号を入力する状態で算出される指向方向誤差に基づいて決める。
α＝Ｘ１＋ｊＹ１                             (13)
θADJ＝arctan(Ｙ１／Ｘ１)                    (14)
γ＝２０・(log１０(√(Ｘ１２＋Ｙ１２))          (15)
【００４６】
第１補正係数αは、追尾受信機に差信号を入力せず和信号を入力する状態で生成される複素和信号および複素差信号に基づき算出される複素数である。
【００４７】
第１補正係数αは、追尾受信機に和信号および差信号をともに入力する複数の状態でそれぞれ生成される複素和信号および複素差信号に基づき、二乗誤差が最小になるように決めてもよい。アナログ回路部分での和信号の差信号への漏込みを精度よく推定できるように決められていれば、第１補正係数αはどのようにして決められていてもよい。
【００４８】
動作を説明する。アンテナ１が電波を受信して和信号および差信号を出力する。追尾受信機３に和信号と差信号が入力される。和信号をデジタル化して直交検波することで、複素和信号ＳＵＭ３が計算される。差信号をデジタル化して直交検波することで、複素差信号ＥＲＲ３が計算される。差信号補正部１１が、複素差信号ＥＲＲ３から推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを減算して、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを計算する。方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを複素和信号ＳＵＭ３で除算し、さらに方位感度係数ηx、ηyを乗算して、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。制御装置６は、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹがゼロに近づくようにアンテナ駆動装置５を制御する。
【００４９】
アンテナを電波源に追尾させる追尾方法は、以下の手順を有する。電波受信手順では、電波源からの電波をアンテナが受信して和信号および差信号を出力する。複素和信号生成手順では、和信号をデジタル値に変換した後に直交検波して複素和信号を生成する。複素差信号生成手順では、差信号をデジタル値に変換した後に直交検波して複素差信号を生成する。複素差信号補正手順では、複素数で表される第１補正係数に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を生成する。指向方向誤差算出手順では、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波の到来方向とアンテナの指向方向との間の誤差である指向方向誤差を算出する。指向方向変更手順では、指向方向誤差がゼロに近づくようにアンテナの指向方向を変更する。
【００５０】
差信号補正部１１が、複素差信号ＥＲＲ３に漏込んでいる複素和信号を推定して除去する。そのため、差信号補正部１１による補正後の補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａでは、漏込んでいる和信号が複素差信号ＥＲＲ３よりも小さくなる。補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを使用して算出する指向方向誤差Ｘ＋ｊＹは、差信号への和信号の漏込みの影響が除去されるか軽減されて、実際の指向方向誤差により近い値になる。
【００５１】
式(13)のように決めた第１補正係数αで、複素差信号を補正する場合の指向方向誤差Ｘ＋ｊＹは、以下の式のように計算できる。式(13)を導出する際には補正係数ηx＝ηy＝１としているので、以下の式には補正係数ηx、ηyは含まれない。
Ｘ＋ｊＹ＝ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３
＝(ＥＲＲ３−α・ＳＵＭ３)／ＳＵＭ３
＝ＥＲＲ３／ＳＵＭ３−α
＝ＥＲＲ３／ＳＵＭ３−(Ｘ１＋ｊＹ１)        (16)
【００５２】
追尾受信機３に振幅がゼロの差信号が入力される場合に、直交検波して得られる差信号ＥＲＲ３が式(12)で正確に推定できると仮定すると、式(12)を式(16)に代入して以下のようになる。
Ｘ＋ｊＹ＝(Ｘ１＋ｊＹ１)・ＳＵＭ３／ＳＵＭ３
−(Ｘ１＋ｊＹ１)
＝(Ｘ１＋ｊＹ１) −(Ｘ１＋ｊＹ１)＝０        (17)
式(17)は、差信号に漏込む和信号による指向方向誤差への影響を除去できることを示している。図７に示す状態で計測する指向方向誤差から計算した第１補正係数αと、実際に和信号が差信号へ漏込む量の和信号に対する比率には誤差が存在する可能性がある。第１補正係数αに誤差が存在しない場合は、漏込みの影響を指向方向誤差から除去できる。第１補正係数αに誤差が存在する場合でも、式(13)で推定する第１補正係数αで補正することで、和信号の差信号への漏込みによる指向方向誤差のバイアスを軽減できる。
【００５３】
図９は、差信号補正部の動作を説明する模式図である。図９(A)に、複素差信号ＥＲＲ３の周波数スペクトラムを示す。図９(B)に、複素和信号ＳＵＭ３の周波数スペクトラムを示す。図９(C)に、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓの周波数スペクトラムを示す。図９(D)に、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａの周波数スペクトラムを示す。図９(A)に示すように、複素差信号ＥＲＲ３には、周波数ＦＢＢの成分が存在する。図９(B)に示すように、複素和信号ＳＵＭ３には周波数ＦＢＢの成分が存在する。推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓは、複素和信号ＳＵＭ３に複素数αを乗算して得られる信号である。そのため、推定漏込み差信号ＳＵＭ３には、図９(C)に示すように、周波数ＦＢＢの成分が存在する。信号強度は、ＳＵＭ３Ｓの方がＳＵＭ３よりも小さい。また、ＳＵＭ３Ｓの信号強度は、ＥＲＲ３の信号強度とほぼ等しい。そのため、図９(D)に示すように、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａでは、周波数ＦＢＢの信号強度はほぼゼロになる。
【００５４】
数値例により、差信号補正部１１による補正の効果を説明する。数値例を計算するために、以下の状況を想定する。和信号として無変調連続波(Continuous Wave、ＣＷ)が使用される。実際には指向方向誤差がゼロである状態で、追尾受信機３の内部での和信号の差信号への漏込みにより、γTRUE＝−５４[dBc]、５[deg]の複素差信号ＥＲＲ３が発生する。差信号補正部１１では、γ＝−５２[dBc]、θADJ＝０[deg]が設定されているとする。
γTRUE＝２０・log１０(|ERR3|/|SUM3|)＝−５４[dBc]
arctan(ERR3Q/ERR3I)−arctan(SUM3Q/SUM3I)
＝π・(５/１８０)[rad]
γ＝２０・log１０(|SUM3S|/|SUM3|)＝−５２[dBc]
θADJ＝arctan(SUM3SQ/SUM3SI)−arctan(SUM3Q/SUM3I)＝０[rad]
【００５５】
差信号補正部１１により補正される補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａは、以下のように計算できる。ここで、補正後複素差信号の絶対値|ＥＲＲ３Ａ|を複素和信号の絶対値|ＳＵＭ３|で除算した値を対数で表現する値をγAMDとする。
ERR3A＝ERR3−SUM3S
＝{１０(−５４/２０)・(cos(π(5/180))＋jsin(π(5/180)))
−１０(−５２/２０)}・SUM3
＝１０(−２.７)・{cos(π(5/180))−１００.１
＋jsin(π(5/180)))}・SUM3
|ERR3A|２＝１０(−５.４)・{(cos(π(5/180))−１００.１)２
＋sin２(π(5/180))}・|SUM3|２
γAMD＝２０・log１０(|ERR3A|/|SUM3A|)＝−６５.１[dBc]
γAMD＝−６５.１[dBc]である。差信号補正部１１により、γTRUE＝−５４[dBc]よりも指向方向誤差のバイアスが低減できることが分かる。
【００５６】
指向方向誤差が改善する効果を模式的に表すと図１０のようになる。Ｉ軸に対して５[deg]の角度を有するＥＲＲ３に、Ｉ軸に平行な−ＳＵＭ３Ｓを加算するとＥＲＲ３Ａとなる。ＥＲＲ３Ａは、ＥＲＲ３よりも複素平面の原点に近い。ＥＲＲ３Ａの絶対値がＥＲＲ３の絶対値よりも小さいことから、差信号補正部１１で補正された補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａは、指向方向誤差のバイアスが小さく、指向方向誤差をより正確に求められることが分る。つまり、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、追尾精度の劣化を軽減できる。
【００５７】
差信号補正部１１で使用する第１補正係数αが、実際に発生する和信号の漏込み量に対して誤差がある場合でも、指向方向誤差のバイアスを小さくできる。
【００５８】
第１補正係数αに誤差が存在する場合に、どの程度までの誤差であれば指向方向誤差のバイアスを小さくできる効果があるか考察する。そのために、以下の変数を定義する。定義済の変数も示す。
ＭＥＲＲ：実際に発生する差信号への漏込み和信号。
ＭＥＲＲ＝ＭＥＲＲＩ＋ｊＭＥＲＲＱ
α0：漏込み和信ＭＥＲＲを表現する補正係数。
α0＝ＭＥＲＲ／ＳＵＭ３
γ0：α0の振幅補正係数[dBc]。γ0＝２０・log１０(|α0|)
θADJ0：α0の位相回転量。
θADJ0＝arctan(ＭＥＲＲＱ/ＭＥＲＲＩ)
α：設定する第１補正係数５１。
γ：αの振幅補正係数[dBc]。γ＝２０・log１０(|α|)
θADJ：αの位相回転量。
Δγ：振幅補正係数の推定誤差。Δγ＝γ―γ0
ΔθADJ：θADJのθADJ0に対する推定誤差。
ΔθADJ＝θADJ−θADJ0
Ｇ：誤差軽減係数[dB]。
Ｇ＝１０・log１０(|ＥＲＲ３Ａ|/|ＭＥＲＲ|)。
Ｇが負で絶対値が大きいほど誤差軽減の効果が大きい。
【００５９】
図１１は、実施の形態１に係る追尾受信機が有する差信号補正部で使用する補正係数の誤差による補正効果を検討する条件を説明する図である。図１１では、ＥＲＲ１＝０すなわち指向方向誤差がゼロの場合である。図１１に点線で示す補正有効範囲７２の内側に補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａが存在すれば、Ｇ＜０、すなわち|ＥＲＲ３Ａ|＜|ＭＥＲＲ|となる。つまり、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａが漏込み和信号ＭＥＲＲよりも小さくなる。Ｇ＜０となるような第１補正係数αの条件を考察する。図１１に、ΔθADJを一定にしてγを変化させることで得られる２本の振幅補正係数の変化軌跡７３、７４を示す。変化軌跡７３は、ΔθADJ＝０[deg]でγを変化させる場合である。変化軌跡７４は、ΔθADJ＝３０[deg]でγを変化させる場合である。図１２は、ΔθADJ＝０[deg]である変化軌跡７３で振幅補正係数の推定誤差Δγを変化させる場合の誤差軽減係数Ｇの変化を表す。図１３は、ΔθADJ＝３０[deg]である変化軌跡７４でΔγを変化させる場合のＧの変化を表す。
【００６０】
図１２および図１３では、Δγ＜−２０[dB]程度の範囲では０＞Ｇ＞−１[dB]程度でありバイアスの軽減量は小さいがバイアスが増大することはない。これは、位相回転量の推定誤差ΔθADJが９０[deg]未満であれば、効果は小さいものの小さく推定されたγでバイアスを軽減できることを意味する。図１２では、Δγ≒０[dB]の場合にはα≒α0となるので、Ｇ＜−２０[dB]となり、和信号の差信号への漏込みの影響をほぼ完全に除去できる。図１３では、Δγ≒−１[dB]の場合にＧ＝−６[dB]で最小値をとる。図１３でも、バイアスが低減できる。Δγ＞０になると、Δγ＜０の場合よりも大きい傾きでＧが上昇する。図１２では、Δγ＜６[dB]の範囲でＧ＜０となる。これは、|α|＜２・|α0|である場合には、|ＥＲＲ３Ａ|／|ＳＵＭ３|＜|α0|である補正有効範囲７２の内側にＥＲＲ３Ａが存在することを意味する。
【００６１】
図１３では、Δγ＜４.８[dB]の範囲でＧ＜０となる。これは、図１１において変化軌跡７４の補正有効範囲７２の内側に存在する部分の長さが、変化軌跡７３の場合よりも短いことを意味する。図１２および図１３から、位相回転量の誤差ΔθADJが３０[deg]程度以下である場合には、γを実際の値γ0の１０(4.8/20)＝１.７３倍未満で推定できていれば、指向方向誤差のバイアスを軽減できることが分かる。差信号を入力しない状態で計測される複素差信号を基に計算した値にγを設定する場合に、Ｇの改善効果の期待値がほぼ最大になると考えられる。
【００６２】
デジタル値の複素和信号および複素差信号を得るのに、直交検波した後でデジタル値に変換してもよい。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【００６３】
実施の形態２．
実施の形態２は、ＲＦ信号で直交検波してからデジタル値に変換する場合である。図１４は、この発明の実施の形態２に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。追尾受信機３Ａは、アナログ受信部７ＳＡ、７ＤＡ、直交検波器９Ａ、４個のＡ／Ｄ変換器２８Ｓ、２８Ｄ、２９Ｓ、２９Ｄ、データ記憶部１０、差信号補正部１１および方位演算部１２を有する。データ記憶部１０、差信号補正部１１および方位演算部１２は、実施の形態１の場合と同じである。図１４では、実施の形態１の場合の図２と比較すると、直交検波器９Ａが、アナログ受信部７ＳＡ、７ＤＡとＡ／Ｄ変換器２８Ｓ、２８Ｄ、２９Ｓ、２９Ｄの間にある点が異なる。直交検波器９Ａは、アナログ信号を直交検波する。追尾受信機３Ａには、ＲＦ信号が入力される。そのため、受信回路２Ａ(図示せず)は、ＲＦ信号からＩＦ信号に変換する周波数変換器を有さない。
【００６４】
図１５を参照して、アナログ受信部７ＳＡ、７ＤＡの構成を説明する。図１５は、実施の形態２に係る追尾受信機が有するアナログ受信部の構成を説明するブロック図である。和信号を処理するアナログ受信部７ＳＡは、ＢＰＦ１３Ｓおよび増幅器１４Ｓを有する。図１５に示す構成は、実施の形態１の場合の図３と比較すると、アナログ受信部７ＳＡはＬＰＦ１５Ｓを有さない。図１４に示すように、Ａ／Ｄ変換器２８Ｓ、２８Ｄ、２９Ｓ、２９Ｄには直交検波器９Ａの出力が入力される。そのため、アナログ値からデジタル値への変換で折り返し雑音を発生させないための処理は、直交検波器９Ａで実施される。
【００６５】
ＢＰＦ１３Ｓは、ＲＦ帯域の和信号からノイズやスプリアスを除去する。増幅器１４Ｓは、ＢＰＦ１３Ｓが出力する和信号を必要な信号レベルに増幅する。増幅器１４Ｓが出力する信号が、アナログ受信部７ＳＡの出力信号になる。アナログ受信部７ＳＡが出力する和信号を、ＳＵＭ１と表記する。
【００６６】
差信号を処理するアナログ受信部７ＤＡは、アナログ受信部７ＳＡと同様に、ＢＰＦ１３Ｄ、増幅器１４Ｄを有する。ＢＰＦ１３Ｄ、増幅器１４Ｄは、直列に接続される。ＢＰＦ１３Ｄは、ＲＦ帯域の差信号からノイズやスプリアスを除去する。増幅器１４Ｄは、増幅器１４Ｓの増幅率が入力されて、増幅器１４Ｓと同じ増幅率で差信号を増幅する。アナログ受信部７Ｄが出力する差信号をＥＲＲ１と表記する。
【００６７】
図１６を参照して、直交検波器９Ａの構成を説明する。図１６は、実施の形態２に係る追尾受信機が有する直交検波器の構成を説明するブロック図である。直交検波器９Ａは、余弦波発振器３０、９０度移相器３１、４個のミキサ３２Ｓ、３２Ｄ、３３Ｓ、３３Ｄ、４個のＬＰＦ３４Ｓ、３４Ｄ、３５Ｓ、３５Ｄを有する。余弦波発振器３０は、ＲＦ信号の周波数とＢＢ信号の周波数の差または和の周波数(角速度をωとする)のアナログ信号を出力する。余弦波発振器３０が出力する信号は２分されて一方は、９０度移相器３１に入力される。９０度移相器３１は、入力される信号の位相を９０度進めた信号を出力する。例えば、９０度移相器３１は、cosθの信号が入力される場合は、-sinθの信号を出力する。ここでは、余弦波発振器３０が出力する信号をcos(ω・t+ξ)と表記し、９０度移相器３１が出力する信号を-sin(ω・t+ξ)と表記する。
【００６８】
ミキサ３２Ｓは、和信号ＳＵＭ１と余弦波発振器３０が出力する信号cos(ω・t+ξ)とをアナログ信号として乗算する。ミキサ３２Ｓが出力する信号は、ＬＰＦ３４Ｓに入力される。ＬＰＦ３４Ｓは、ミキサ３２Ｓの出力信号から高周波成分を除去して、ＢＢ信号の複素和信号ＳＵＭ２のＩ成分ＳＵＭ２Ｉを出力する。ミキサ３３Ｓは、和信号ＳＵＭ１と９０度移相器３１が出力する信号-sin(ω・t+ξ)とをアナログ信号として乗算する。ミキサ３３Ｓが出力する信号は、ＬＰＦ３５Ｓに入力される。ＬＰＦ３５Ｓは、ＢＢ帯域の複素和信号ＳＵＭ２のＱ成分ＳＵＭ２Ｑを出力する。
【００６９】
ミキサ３２Ｄは、差信号ＥＲＲ１と余弦波発振器３０が出力する信号cos(ω・t+ξ)とをアナログ信号として乗算する。ミキサ３２Ｄが出力する信号は、ＬＰＦ３４Ｄに入力される。ＬＰＦ３４Ｄは、ミキサ３２Ｄの出力信号から高周波成分を除去して、ＢＢ信号の複素差信号ＥＲＲ２のＩ成分ＥＲＲ２Ｉを出力する。ミキサ３３Ｄは、差信号ＥＲＲ１と９０度移相器３１が出力する信号-sin(ω・t+ξ)とをアナログ信号として乗算する。ミキサ３３Ｄが出力する信号は、ＬＰＦ３５Ｄに入力される。ＬＰＦ３５Ｄは、ＢＢ帯域の複素差信号ＥＲＲ２のＱ成分ＥＲＲ２Ｑを出力する。
【００７０】
Ａ／Ｄ変換器２８Ｓ、２９Ｓは、ＬＰＦ３４Ｓ、３５Ｓが出力するアナログ信号の和信号ＳＵＭ２をデジタル値に変換して複素和信号ＳＵＭ３を出力する。Ａ／Ｄ変換器２８Ｓは、複素和信号ＳＵＭ３のＩ成分ＳＵＭ３Ｉを出力する。Ａ／Ｄ変換器２９Ｓは、複素和信号ＳＵＭ３のＱ成分ＳＵＭ３Ｑを出力する。
【００７１】
Ａ／Ｄ変換器２８Ｄ、２９Ｄは、ＬＰＦ３４Ｄ、３５Ｄが出力するアナログ信号の差信号ＥＲＲ２をデジタル値に変換して複素差信号ＥＲＲ３を出力する。Ａ／Ｄ変換器２８Ｄは、複素差信号ＥＲＲ３のＩ成分ＥＲＲ３Ｉを出力する。Ａ／Ｄ変換器２９Ｄは、複素差信号ＥＲＲ３のＱ成分ＥＲＲ３Ｑを出力する。
【００７２】
直交検波器９ＡとＡ／Ｄ変換器２８Ｓ、２９Ｓとは、アンテナが出力する和信号を直交検波した後にデジタル値に変換して複素和信号を生成する複素和信号生成部を構成する。厳密には、直交検波器９Ａの中で、余弦波発振器３０、９０度移相器３１、ミキサ３２Ｓ、３３ＳおよびＬＰＦ３４Ｓ、３５Ｓが、複素和信号生成部を構成する。直交検波器９ＡとＡ／Ｄ変換器２８Ｄ、２９Ｄとは、アンテナが出力する差信号を直交検波した後にデジタル値に変換して複素差信号を生成する複素差信号生成部を構成する。厳密には、直交検波器９Ａの中で、余弦波発振器３０、９０度移相器３１、ミキサ３２Ｄ、３３ＤおよびＬＰＦ３４Ｄ、３５Ｄが、複素差信号生成部を構成する。
【００７３】
動作を説明する。アンテナ１が電波を受信して和信号および差信号を出力する。追尾受信機３Ａに、和信号と差信号が入力される。和信号を直交検波した後にデジタル化することで、複素和信号ＳＵＭ３が計算される。差信号を直交検波した後にデジタル化することで、複素差信号ＥＲＲ３が計算される。差信号補正部１１および方位演算部１２は、実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００７４】
実施の形態２での追尾方法は、実施の形態１の追尾方法と同様である。ただし、複素和信号生成手順では、和信号を直交検波した後にデジタル値に変換して複素和信号を生成する。複素差信号生成手順では、差信号を直交検波した後にデジタル値に変換して複素差信号を生成する。
【００７５】
追尾受信機３Ａでも、和信号の差信号への漏込みにより発生する指向方向誤差のバイアスが低減できる。つまり、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、追尾精度の劣化を軽減できる。
【００７６】
追尾受信機の内部でＲＦ信号をＩＦ信号に変換して、実施の形態１と同様に、ＩＦ信号をデジタル値に変換してから直交検波してもよい。ＩＦ信号で直交検波してからデジタル値に変換してもよい。
【００７７】
実施の形態３．
実施の形態３は、差信号が和信号へ漏込むことも考慮して複素差信号および複素和信号を補正する場合である。和信号と差信号の間の干渉は双方向に可能である。指向方向誤差が大きく差信号が大きい場合は、差信号の和信号への漏込みを考慮することで、指向方向誤差のバイアスをより精度よく除去できる。
【００７８】
図１７は、この発明の実施の形態３に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。図１７について、実施の形態１の場合の図２と異なる点を説明する。追尾受信機３Ｂは、和差信号補正部３６を有し、差信号補正部１１を有しない。データ記憶部１０を、データ記憶部１０Ａに変更している。データ記憶部１０Ａは、方位感度係数５０、第１補正係数５１および第２補正係数５２を記憶する。和差信号補正部３６には、第１補正係数５１、第２補正係数５２、複素和信号ＳＵＭ３および複素差信号ＥＲＲ３が入力される。和差信号補正部３６は、複素和信号ＳＵＭ３を補正した補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａおよび複素差信号ＥＲＲ３を補正した補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを出力する。
【００７９】
データ記憶部１０Ａに記憶される第１補正係数５１および第２補正係数５２は、以下の変数で表現する。なお、第１補正係数５１および第２補正係数５２は、複素数で表される。
α：第１補正係数５１を表す複素数。
ＣS：αの振幅。ＣS＝|α|
γS：振幅ＣSの対数値。γS＝２０・log１０ＣS。ＣS＝１０(γS/２０)。
θADJS：αの位相[rad]。α＝ＣS・exp(jθADJS)
β：第２補正係数５２を表す複素数。
ＣD：βの振幅。ＣD＝|β|
γD：振幅ＣDの対数値。γD＝２０・log１０ＣD。ＣD＝１０(γD/２０)。
θADJD：βの位相[rad]。β＝ＣD・exp(jθADJD)
ここでは、複素数α、βは、極座標で表現している。複素数α、βを、直交座標で表現してもよい。
【００８０】
第１補正係数５１および第２補正係数５２の求め方を説明する。図７と同様に、従来の追尾受信機３Ｘの差信号の入力端子に終端抵抗を接続して和信号だけを入力する場合で、指向方向誤差ＺDを算出する。また、追尾受信機３Ｘの和信号の入力端子に終端抵抗を接続して差信号だけを入力する場合で、指向方向誤差ＺSを算出する。
ＺD：差信号の入力端子に終端抵抗を接続して和信号だけを入力する場合に、生成される複素和信号ＳＵＭ３で複素差信号ＥＲＲ３を除算して得られる複素数。
ＺS：和信号の入力端子に終端抵抗を接続して差信号だけを入力する場合に、生成される複素差信号ＥＲＲ３で複素和信号ＳＵＭ３を除算して得られる複素数。
【００８１】
導出の過程は省略するが、第１補正係数αおよび第２補正係数βは、ＺDおよびＺSにより、以下の式で計算できる。
α＝ＺD・(１+ＺS)/(１-ＺD・ＺS)            (18)
β＝ＺS・(１+ＺD)/(１-ＺD・ＺS)            (19)
【００８２】
第１補正係数αおよび第２補正係数βは、追尾受信機に差信号を入力せず和信号を入力する状態で生成される複素和信号および複素差信号と、追尾受信機に和信号を入力せず差信号を入力する状態で生成される複素和信号および複素差信号とに基づき算出される複素数である。
【００８３】
第１補正係数αおよび第２補正係数βは、追尾受信機に和信号および差信号をともに入力する複数の状態でそれぞれ生成される複素和信号および複素差信号に基づき、二乗誤差が最小になるように決めてもよい。第１補正係数αだけを二乗誤差が最小になるように決めてもよい。第１補正係数αおよび第２補正係数βは、アナログ回路部分での和信号の差信号への漏込みと差信号の和信号への漏込みを精度よく推定できるように決められていれば、どのような方法で決めてもよい。
【００８４】
図１８を参照して、和差信号補正部３６の構成を説明する。図１８は、実施の形態３に係る追尾受信機が有する和差信号補正部の構成を説明するブロック図である。和差信号補正部３６は、位相回転部２２Ｓ、２２Ｄ、振幅乗算部２３Ｓ、２３Ｄ、減算器３７Ｉ、３７Ｑ、減算器２４Ｉ、２４Ｑおよび加算器３８Ｉ、３８Ｑを有する。位相回転部２２Ｓは、複素和信号ＳＵＭ３の位相をθADJSだけ回転させる。振幅乗算部２３Ｓは、位相回転部２２Ｓが出力する信号の振幅をＣS倍にする。振幅乗算部２３Ｓの出力を、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓ＝ＳＵＭ３ＳＩ＋ｊＳＵＭ３ＳＱと呼ぶ。つまり、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓは、以下の式で計算する。
ＳＵＭ３Ｓ＝α・ＳＵＭ３
＝１０(γS/２０)・exp(jθADJS)・ＳＵＭ３    (20)
【００８５】
位相回転部２２Ｄは、複素差信号ＥＲＲ３の位相をθADJDだけ回転させる。振幅乗算部２３Ｄは位相回転部２２Ｄが出力する信号の振幅をＣD倍にする。振幅乗算部２３Ｄの出力を、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓ＝ＥＲＲ３ＳＩ＋ｊＥＲＲ３ＳＱと呼ぶ。つまり、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓは、以下の式で計算する。
ＥＲＲ３Ｓ＝β・ＥＲＲ３
＝１０(γD/２０)・exp(jθADJD)・ＥＲＲ３    (21)
【００８６】
推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓから推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを減算した複素数を、推定正味漏込み信号ＳＳＳ＝ＳＳＳＩ＋ｊＳＳＳＱと呼ぶ。減算器３７Ｉ、３７Ｑは、推定正味漏込み信号ＳＳＳを算出する。減算器３７Ｉは、推定漏込み和信号ＳＵＭ３ＳのＩ成分ＳＵＭ３ＳＩから推定漏込み差信号ＥＲＲ３ＳのＩ成分ＥＲＲ３ＳＩを減算する。減算器３７Ｑは、推定漏込み和信号ＳＵＭ３ＳのＱ成分ＳＵＭ３ＳＱから推定漏込み差信号ＥＲＲ３ＳのＱ成分ＥＲＲ３ＳＱを減算する。つまり、推定正味漏込み信号ＳＳＳを、以下の式で計算する。
ＳＳＳ＝ＳＵＭ３Ｓ−ＥＲＲ３Ｓ
＝α・ＳＵＭ３−β・ＥＲＲ３          (22)
ＳＳＳＩ＝ＳＵＭ３ＳＩ−ＥＲＲ３ＳＩ        (23)
ＳＳＳＱ＝ＳＵＭ３ＳＱ−ＥＲＲ３ＳＱ        (24)
【００８７】
推定正味漏込み信号ＳＳＳを複素差信号ＥＲＲ３から減算することで、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する。減算器２４Ｉ、２４Ｑは、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出するために設けている。減算器２４Ｉは、複素差信号ＥＲＲ３のＩ成分ＥＲＲ３から推定正味漏込み信号ＳＳＳのＩ成分ＳＳＳＩを減算する。減算器２４Ｉの出力が、補正後複素差信号ＥＲＲ３ＡのＩ成分ＥＲＲ３ＡＩである。減算器２４Ｑは、複素差信号ＥＲＲ３のＱ成分ＥＲＲ３Ｑから推定正味漏込み信号ＳＳＳのＩ成分ＳＳＳＱを減算する。減算器２４Ｑの出力が、補正後複素差信号ＥＲＲ３ＡのＱ成分ＥＲＲ３ＡＱである。つまり、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを、以下の式で計算する。
ＥＲＲ３Ａ＝ＥＲＲ３−ＳＳＳ              (25)
ＥＲＲ３ＡＩ＝ＥＲＲ３Ｉ−ＳＳＳＩ        (26)
ＥＲＲ３ＡＱ＝ＥＲＲ３Ｑ−ＳＳＳＱ        (27)
【００８８】
推定正味漏込み信号ＳＳＳを複素和信号ＳＵＭ３に加算することで、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出する。加算器３８Ｉ、３８Ｑは、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出するために設けている。加算器３８Ｉは、複素和信号ＳＵＭ３のＩ成分ＳＵＭ３Ｉに推定正味漏込み信号ＳＳＳのＩ成分ＳＳＳＩを加算する。加算器３８Ｉの出力が、補正後複素和信号ＳＵＭ３ＡのＩ成分ＳＵＭ３ＡＩである。加算器３８Ｑは、複素差信号ＳＵＭ３のＩ成分ＳＵＭ３Ｉに推定正味漏込み信号ＳＳＳのＩ成分ＳＳＳＩを加算する。加算器３８Ｑの出力が、補正後複素和信号ＳＵＭ３ＡのＱ成分ＳＵＭ３ＡＱである。つまり、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを、以下の式で計算する。
ＳＵＭ３Ａ＝ＳＵＭ３＋ＳＳＳ              (28)
ＳＵＭ３ＡＩ＝ＳＵＭ３Ｉ＋ＳＳＳＩ        (29)
ＳＵＭ３ＡＱ＝ＳＵＭ３Ｑ＋ＳＳＳＱ        (30)
【００８９】
推定正味漏込み信号ＳＳＳを算出することなく、複素差信号ＥＲＲ３から推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを減算し、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを加算することで、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出してもよい。つまり、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを、以下の式で計算してもよい。
ＥＲＲ３Ａ＝ＥＲＲ３−ＳＵＭ３Ｓ＋ＥＲＲ３Ｓ
＝ＥＲＲ３−α・ＳＵＭ３＋β・ＥＲＲ３      (25A)
ＥＲＲ３ＡＩ＝ＥＲＲ３Ｉ−ＳＵＭ３ＳＩ＋ＥＲＲ３ＳＩ  (26A)
ＥＲＲ３ＡＱ＝ＥＲＲ３Ｑ−ＳＵＭ３ＳＱ＋ＥＲＲ３ＳＱ  (27A)
【００９０】
複素和信号ＳＵＭ３から推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを減算し、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを加算することで、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出してもよい。つまり、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを、以下の式で計算してもよい。
ＳＵＭ３Ａ＝ＳＵＭ３＋ＳＵＭ３Ｓ−ＥＲＲ３Ｓ
＝ＳＵＭ３＋α・ＳＵＭ３−β・ＥＲＲ３      (28A)
ＳＵＭ３ＡＩ＝ＳＵＭ３Ｉ＋ＳＵＭ３ＳＩ−ＥＲＲ３ＳＩ  (29A)
ＳＵＭ３ＡＱ＝ＳＵＭ３Ｑ＋ＳＵＭ３ＳＱ−ＥＲＲ３ＳＱ  (30A)
【００９１】
和差信号補正部３６は、複素和信号ＳＵＭ３、第１補正係数αおよび第２補正係数βに基づき、複素差信号ＥＲＲ３を補正して補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する複素差信号補正部である。和差信号補正部３６は、複素差信号ＥＲＲ３、第１補正係数αおよび第２補正係数βに基づき、複素和信号ＳＵＭ３を補正して補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出する複素和信号補正部でもある。
【００９２】
和差信号補正部３６は、複素差信号ＥＲＲ３に対して、第１補正係数αを複素差信号ＥＲＲ３に乗算した推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを減算し、第２補正係数βを複素和信号ＳＵＭ３に乗算した推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを加算して、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する複素差信号補正部である。和差信号補正部３６は、複素和信号ＳＵＭ３に対して、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを加算し、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを減算して、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出する複素和信号補正部である。
【００９３】
方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａで複素除算して、正規化複素差信号ＥＲＲ４＝ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３Ａを算出する。さらに、ＥＲＲ４に方位感度係数ηx、ηyを乗算して、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。つまり、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを、以下の式で計算する。
Ｘ＋ｊＹ＝ηx・Re[ＥＲＲ４]＋jηy・Im[ＥＲＲ４]
＝ηx・Re[(ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３Ａ)]
＋jηy・Im[(ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３Ａ)]          (31)
【００９４】
動作を説明する。追尾受信機３Ｂに和信号と差信号が入力される。和信号をデジタル化して直交検波することで、複素和信号ＳＵＭ３が計算される。差信号をデジタル化して直交検波することで、複素差信号ＥＲＲ３が計算される。和差信号補正部３６が、推定正味漏込み信号ＳＳＳを算出する。和差信号補正部３６が、複素差信号ＥＲＲ３から推定正味漏込み信号ＳＳＳを減算して、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する。和差信号補正部３６が、複素和信号ＳＵＭ３から推定正味漏込み信号ＳＳＳを加算して、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出する。方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａで複素除算し、さらに方位感度係数ηx、ηyを乗算して、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。制御装置６は、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹがゼロに近づくようにアンテナ駆動装置５を制御する。
【００９５】
和差信号補正部３６が、複素差信号ＥＲＲ３に漏込む和信号と、複素和信号ＳＵＭ３に漏込む差信号の両方を推定し、和信号と差信号の間の正味の漏込み信号を推定する。推定した正味の漏込み信号により複素和信号および複素差信号を補正する。そのため、差信号が大きい場合でも、和信号と差信号の間の信号の漏込みの影響による指向方向誤差のバイアスを小さくできる。つまり、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、追尾精度の劣化を軽減できる。
【００９６】
実施の形態４．
実施の形態４は、差信号が和信号へ漏込むことも考慮して複素差信号を補正するように実施の形態１を変更した場合である。一般に和信号の方が差信号よりも１０倍以上大きい。そのため、和信号の差信号への漏込み、差信号の和信号への漏出しだけを考慮しても、指向方向誤差のバイアスをかなり精度よく除去できる。実施の形態４は、精度は実施の形態３よりも少し悪化する場合があるが、構成はより簡素である。
【００９７】
図１９は、この発明の実施の形態４に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。図１９と実施の形態１の場合の図２とを比較すると、追尾受信機３Ｃが、差信号補正部１１ではなく差信号補正部１１Ｃを有する点だけが異なる。図１９について、実施の形態３の場合の図１７と異なる点を説明する。追尾受信機３Ｃは、和差信号補正部３６ではなく、差信号補正部１１Ｃを有する。データ記憶部１０Ａではなく、データ記憶部１０を有する。データ記憶部１０は、方位感度係数５０および第１補正係数５１を記憶する。差信号補正部１１Ｃには、第１補正係数５１、複素和信号ＳＵＭ３および複素差信号ＥＲＲ３が入力される。差信号補正部１１Ｃは、複素差信号ＥＲＲ３を補正した補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを出力する。
【００９８】
図２０は、実施の形態４に係る追尾受信機が有する差信号補正部の構成を説明するブロック図である。図２０について、実施の形態１の場合の図５と異なる点を説明する。複素和信号ＳＵＭ３から推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを算出する位相回転部２２および振幅乗算部２３の符号を変更し、位相回転部２２Ｓおよび振幅乗算部２３Ｓとしている。
【００９９】
複素差信号ＥＲＲ３から推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを算出するために、位相回転部２２Ｄおよび振幅乗算部２３Ｄを追加している。位相回転部２２Ｄは、複素差信号ＥＲＲ３の位相をθADJだけ位相を回転させる。すなわち、複素差信号ＥＲＲ３にexp(ｊθADJ)を乗算する。振幅乗算部２３Ｄは、複素差信号ＥＲＲ３の振幅をＣ＝10γ/20倍する。位相回転部２２Ｄおよび振幅乗算部２３Ｄは、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを、以下の式で計算する。前に示した式であるが、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓの計算式も示す。
ＥＲＲ３Ｓ＝α・ＥＲＲ３
＝１０(γ/２０)・exp(jθADJ)・ＥＲＲ３    (32)
ＳＵＭ３Ｓ＝α・ＳＵＭ３
＝１０(γ/２０)・exp(jθADJ)・ＳＵＭ３    (3)
【０１００】
推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを複素差信号に加算するために、加算器３９Ｉ、３９Ｑを追加している。減算器２４Ｉ、２４Ｑおよび加算器３９Ｉ、３９Ｑにより、複素差信号ＥＲＲ３は下に示す式(25B)から式(27B)で補正されて、補正後差信号ＥＲＲ３Ａが算出される。
ＥＲＲ３Ａ＝ＥＲＲ３−ＳＵＭ３Ｓ＋ＥＲＲ３Ｓ
＝ＥＲＲ３−α・ＳＵＭ３＋α・ＥＲＲ３      (25B)
ＥＲＲ３ＡＩ＝ＥＲＲ３Ｉ−ＳＵＭ３ＳＩ＋ＥＲＲ３ＳＩ  (26B)
ＥＲＲ３ＡＱ＝ＥＲＲ３Ｑ−ＳＵＭ３ＳＱ＋ＥＲＲ３ＳＱ  (27B)
【０１０１】
方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを複素和信号ＳＵＭ３で複素除算して、正規化複素差信号ＥＲＲ４＝ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３を算出する。さらに、ＥＲＲ４に方位感度係数ηx、ηyを乗算して、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。
【０１０２】
動作を説明する。アンテナ１が電波を受信して和信号および差信号を出力する。追尾受信機３Ｃに、和信号と差信号が入力される。和信号をデジタル化して直交検波することで、複素和信号ＳＵＭ３が計算される。差信号をデジタル化して直交検波することで、複素差信号ＥＲＲ３が計算される。差信号補正部１１Ｃは、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓおよび推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを算出する。差信号補正部１１Ｃは、複素差信号ＥＲＲ３に対して、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを減算し、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを加算して、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する。方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを複素和信号ＳＵＭ３で複素除算し、さらに方位感度係数ηx、ηyを乗算して、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。制御装置６は、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹがゼロに近づくようにアンテナ駆動装置５を制御する。
【０１０３】
追尾受信機３Ｃでも、和信号の差信号への漏込み、差信号の和信号への漏出しによる指向方向誤差のバイアスが低減できる。つまり、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、追尾精度の劣化を軽減できる。
【０１０４】
実施の形態３と比較すると、減算器が２個少なくより簡素な構成となっている。また、第２補正係数を使用しておらず、補正係数を準備する手間も小さくなる。和信号は差信号よりも大きく、和信号への差信号の漏込みと差信号への和信号への漏出しを考慮しないでも十分な精度が得られると考えられる。
【０１０５】
実施の形態５．
実施の形態５は、第１補正係数および第２補正係数を使用するように、実施の形態４を変更した場合である。第１補正係数は、和信号の差信号への漏込みを推定する際に使用する。第２補正係数は、差信号の和信号への漏出しを推定する際に使用する。実施の形態５は、第２補正係数も使用することで、実施の形態４よりも高精度に指向方向誤差のバイアスを除去できる。
【０１０６】
図２１は、この発明の実施の形態５に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。図２１について、実施の形態４の場合の図１９と異なる点を説明する。追尾受信機３Ｄでは、データ記憶部１０をデータ記憶部１０Ａに変更し、差信号補正部１１Ｃを差信号補正部１１Ｄに変更している。データ記憶部１０Ａは、方位感度係数５０および第１補正係数５１に加えて第２補正係数５２を記憶する。差信号補正部１１Ｄには、第１補正係数５１、第２補正係数５２、複素和信号ＳＵＭ３および複素差信号ＥＲＲ３が入力される。差信号補正部１１Ｄは、複素差信号ＥＲＲ３を補正した補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを出力する。
【０１０７】
図２２は、実施の形態５に係る追尾受信機が有する差信号補正部の構成を説明するブロック図である。図２２について、実施の形態４の場合の図２０と異なる点を説明する。位相回転部２２Ｓおよび振幅乗算部２３Ｓでは、複素和信号ＳＵＭ３に第１補正係数α＝１０(γＳ/２０)・exp(jθADJS)を乗算して、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを算出する。前に示している以下の式(20)により、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを算出する。
ＳＵＭ３Ｓ＝α・ＳＵＭ３
＝１０(γS/２０)・exp(jθADJS)・ＳＵＭ３    (20)
【０１０８】
位相回転部２２Ｄおよび振幅乗算部２３Ｄでは、複素差信号ＥＲＲ３に第２補正係数β＝１０(γＤ/２０)・exp(jθADJD)を乗算して、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを算出する。前に示している以下の式(21)により、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを算出する。
ＥＲＲ３Ｓ＝β・ＥＲＲ３
＝１０(γD/２０)・exp(jθADJD)・ＥＲＲ３    (21)
【０１０９】
複素差信号ＥＲＲ３は、前に示している以下の式(25A)から式(27A)で補正されて、補正後差信号ＥＲＲ３Ａが算出される。
ＥＲＲ３Ａ＝ＥＲＲ３−ＳＵＭ３Ｓ＋ＥＲＲ３Ｓ
＝ＥＲＲ３−α・ＳＵＭ３＋β・ＥＲＲ３      (25A)
ＥＲＲ３ＡＩ＝ＥＲＲ３Ｉ−ＳＵＭ３ＳＩ＋ＥＲＲ３ＳＩ  (26A)
ＥＲＲ３ＡＱ＝ＥＲＲ３Ｑ−ＳＵＭ３ＳＱ＋ＥＲＲ３ＳＱ  (27A)
【０１１０】
方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを複素和信号ＳＵＭ３で複素除算して、正規化複素差信号ＥＲＲ４＝ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３を算出する。さらに、ＥＲＲ４に方位感度係数ηx、ηyを乗算して、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。
【０１１１】
動作を説明する。実施の形態５は、実施の形態４と同様に動作する。ただし、差信号補正部１１Ｄは、第１係数αを使用して推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを算出し、第２係数βを使用して推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを算出する。
【０１１２】
追尾受信機３Ｄでも、和信号の差信号への漏込み、差信号の和信号への漏出しによる指向方向誤差のバイアスが低減できる。つまり、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、追尾精度の劣化を軽減できる。
【０１１３】
実施の形態４と比較すると、実施の形態５は、第２補正係数βも使用する点が異なる。また、第２補正係数も使用することで、差信号の和信号への漏出しを実施の形態４の場合よりも正確に算出できると考えられる。
【０１１４】
実施の形態６．
実施の形態６は、第２補正係数を使用しないように実施の形態３を変更した場合である。また、正味漏込み信号を算出しないように変更している。
【０１１５】
図２３は、この発明の実施の形態６に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。図２３について、実施の形態３の場合の図１７と異なる点を説明する。追尾受信機３Ｅでは、データ記憶部１０Ａをデータ記憶部１０に変更し、和差信号補正部３６を和差信号補正部３６Ｅに変更している。データ記憶部１０は、方位感度係数５０および第１補正係数５１を記憶する。和差信号補正部３６Ｅには、第１補正係数５１、複素和信号ＳＵＭ３および複素差信号ＥＲＲ３が入力される。和差信号補正部３６Ｅは、複素差信号ＥＲＲ３を補正した補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを出力し、複素和信号ＳＵＭ３を補正した補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを出力する。
【０１１６】
図２４は、実施の形態６に係る追尾受信機が有する和差信号補正部の構成を説明するブロック図である。図２４について、実施の形態３の場合の図１８と異なる点を説明する。位相回転部２２Ｓおよび振幅乗算部２３Ｓでは、複素和信号ＳＵＭ３に第１補正係数α＝１０(γ/２０)・exp(jθADJ)を乗算して、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを算出する。前に示している以下の式(3)により、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを算出する。
ＳＵＭ３Ｓ＝α・ＳＵＭ３
＝１０(γ/２０)・exp(jθADJ)・ＳＵＭ３    (3)
【０１１７】
位相回転部２２Ｄおよび振幅乗算部２３Ｄでは、複素差信号ＥＲＲ３に第１補正係数α＝１０(γ/２０)・exp(jθADJ)を乗算して、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを算出する。前に示している以下の式(32)により、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを算出する。
ＥＲＲ３Ｓ＝α・ＥＲＲ３
＝１０(γ/２０)・exp(jθADJ)・ＥＲＲ３    (32)
【０１１８】
正味漏込み信号ＳＳＳを算出しないで、複素差信号ＥＲＲ３に対して、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを減算し、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを加算することで、補正後差信号ＥＲＲ３Ａを算出する。前に示している以下の式(25B)から式(27B)で、補正後差信号ＥＲＲ３Ａを算出する。
ＥＲＲ３Ａ＝ＥＲＲ３−ＳＵＭ３Ｓ＋ＥＲＲ３Ｓ
＝ＥＲＲ３−α・ＳＵＭ３＋α・ＥＲＲ３      (25B)
ＥＲＲ３ＡＩ＝ＥＲＲ３Ｉ−ＳＵＭ３ＳＩ＋ＥＲＲ３ＳＩ  (26B)
ＥＲＲ３ＡＱ＝ＥＲＲ３Ｑ−ＳＵＭ３ＳＱ＋ＥＲＲ３ＳＱ  (27B)
【０１１９】
また、複素和信号ＳＵＭ３に対して、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを加算し、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを減算することで、補正後和信号ＳＵＭ３Ａを算出する。下に示す式(28B)から式(30B)で、補正後和信号ＳＵＭ３Ａを算出する。
ＳＵＭ３Ａ＝ＳＵＭ３＋ＳＵＭ３Ｓ−ＥＲＲ３Ｓ
＝ＳＵＭ３＋α・ＳＵＭ３−α・ＥＲＲ３      (28B)
ＳＵＭ３ＡＩ＝ＳＵＭ３Ｉ＋ＳＵＭ３ＳＩ−ＥＲＲ３ＳＩ  (29B)
ＳＵＭ３ＡＱ＝ＳＵＭ３Ｑ＋ＳＵＭ３ＳＱ−ＥＲＲ３ＳＱ  (30B)
【０１２０】
減算器２４Ｉ、２４Ｑにより、複素差信号ＥＲＲ３から推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを減算する。加算器３９Ｉ、３９Ｑにより、複素差信号ＥＲＲ３に推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを加算する。減算器４０Ｉ、４０Ｑにより、複素和信号ＳＵＭ３から推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを減算する。加算器３８Ｉ、３８Ｑにより、複素和信号ＳＵＭ３に推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを加算する。
【０１２１】
方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａで複素除算して、正規化複素差信号ＥＲＲ４＝ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３Ａを算出する。さらに、ＥＲＲ４に方位感度係数ηx、ηyを乗算して、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。
【０１２２】
動作を説明する。実施の形態６は、実施の形態３と同様に動作して、ほぼ同様の効果が得られる。第１補正係数だけを使用するので、実施の形態３の場合よりも構成が少し簡素になる。和信号の差信号への漏込みと、差信号の和信号への漏込みとは、同程度に発生すると考えられるので、第１の補正係数と第２の補正係数は大きくは違わないと推測される。そのため、第２の補正係数の替わりに第１の補正係数を使用することの影響は小さいと思われる。
【０１２３】
実施の形態６でも、実施の形態３とほぼ同程度の精度で指向方向誤差のバイアスが低減できる。つまり、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、追尾精度の劣化を軽減できる。
【０１２４】
実施の形態７．
実施の形態７は、複素差信号に推定漏込み差信号を加算せず、複素和信号に推定漏込み和信号を加算しないように実施の形態６を変更した場合である。アナログ受信部で和信号は決められた信号強度に増幅されるので、和信号から漏れ出す推定漏込み和信号を補償しなくてもよいと考えられるからである。
【０１２５】
図２５は、この発明の実施の形態７に係る追尾受信機の構成を説明するブロック図である。図２５について、実施の形態６の場合の図２３と異なる点を説明する。追尾受信機３Ｆでは、和差信号補正部３６Ｅを和差信号補正部３６Ｆに変更している。
【０１２６】
図２６は、実施の形態７に係る追尾受信機が有する差信号補正部の構成を説明するブロック図である。図２６について、実施の形態６の場合の図２４と異なる点を説明する。加算器３８Ｉ、３８Ｑ、３９Ｉ、３９Ｑを、和差信号補正部３６Ｆは有しない。
【０１２７】
和差信号補正部３６Ｆは、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを複素差信号ＥＲＲ３から減算することで、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する。減算器２４Ｉ、２４Ｑは、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出するために設けている。つまり、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを、以下の式で計算する。
ＥＲＲ３Ａ＝ＥＲＲ３−ＳＵＭ３Ｓ
＝ＥＲＲ３−α・ＳＵＭ３            (33)
ＥＲＲ３ＡＩ＝ＥＲＲ３Ｉ−ＳＵＭ３ＳＩ        (34)
ＥＲＲ３ＡＱ＝ＥＲＲ３Ｑ−ＳＵＭ３ＳＱ        (35)
【０１２８】
和差信号補正部３６Ｆは、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを複素和信号ＳＵＭ３に加算することで、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出する。減算器３９Ｉ、３９Ｑは、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出するために設けている。つまり、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを、以下の式で計算する。
ＳＵＭ３Ａ＝ＳＵＭ３＋ＥＲＲ３Ｓ
＝ＳＵＭ３＋β・ＥＲＲ３            (36)
ＳＵＭ３ＡＩ＝ＳＵＭ３Ｉ＋ＥＲＲ３ＳＩ        (37)
ＳＵＭ３ＡＱ＝ＳＵＭ３Ｑ＋ＥＲＲ３ＳＱ        (38)
【０１２９】
方位演算部１２は、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａで複素除算して、正規化複素差信号ＥＲＲ４＝ＥＲＲ３Ａ／ＳＵＭ３Ａを算出する。さらに、ＥＲＲ４に方位感度係数ηx、ηyを乗算して、指向方向誤差Ｘ＋ｊＹを算出する。
【０１３０】
動作を説明する。実施の形態７は、実施の形態６と同様に動作して、ほぼ同様の効果が得られる。実施の形態６よりも構成が簡素である。
【０１３１】
複素差信号に推定漏込み差信号を加算せず、複素和信号に推定漏込み和信号を加算しないことの影響は小さいと考えられる。実施の形態７でも、実施の形態６より大きく劣ることなく指向方向誤差のバイアスが低減できる。つまり、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、追尾精度の劣化を軽減できる。
【０１３２】
本発明はその発明の精神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変形や省略が可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１００  アンテナ装置、
１０１  通信機、
１  アンテナ、
２、２Ａ  受信回路、
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｘ  追尾受信機、
４  アンテナ架台、
５  アンテナ駆動装置、
６  制御装置、
７Ｓ、７Ｄ、７ＳＡ、７ＳＤ  アナログ受信部、
８Ｓ  Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ、複素和信号生成部）、
８Ｄ  Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ、複素差信号生成部）、
９、９Ａ  直交検波器（複素和信号生成部、複素差信号生成部）、
１０  データ記憶部（第１補正係数記憶部）、
１０Ａ  データ記憶部（第１補正係数記憶部、第２補正係数記憶部）、
１０Ｘ  データ記憶部、
１１、１１Ｃ、１１Ｄ  差信号補正部（複素差信号補正部）、
１２  方位演算部（指向方向誤差算出部）、
１３Ｓ、１３Ｄ  帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、
１４Ｓ、１４Ｄ  増幅器、
１５Ｓ、１５Ｄ  低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、
１６  数値制御発振器(ＮＣＯ)、
１７  ｃｏｓ／−ｓｉｎ発生部
１８Ｓ、１８Ｄ、１９Ｓ、１９Ｄ  乗算器、
２０Ｓ、２０Ｄ、２１Ｓ、２１Ｄ  低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、
２２、２２Ｓ、２２Ｄ  位相回転部、
２３、２３Ｓ、２３Ｄ  振幅乗算部、
２４Ｉ、２４Ｑ  減算器、
２５  複素除算回路、
２６Ｉ、２６Ｑ  低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、
２７Ｉ、２７Ｑ  乗算器
２８Ｓ、２９Ｓ  Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ、複素和信号生成部）、
２８Ｄ、２９Ｄ  Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ、複素差信号生成部）、
３０  余弦波発振器
３１  ９０度移相器
３２Ｓ、３２Ｄ、３３Ｓ、３３Ｄ  ミキサ
３４Ｓ、３４Ｄ、３５Ｓ、３５Ｄ  低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、
３６、３６Ｅ、３６Ｆ  和差信号補正部（複素和信号補正部、複素差信号補正部）、
３７Ｉ、３７Ｑ  減算器、
３８Ｉ、３８Ｑ  加算器、
３９Ｉ、３９Ｑ  加算器、
４０Ｉ、４０Ｑ  減算器、
５０  方位感度係数
５１  第１補正係数、
５２  第２号補正係数、
７１  和信号の差信号への漏込みの経路、
７２  補正有効範囲、
７３、７４  変化軌跡、
ＳＵＭ１：和信号（アナログ信号）、
ＳＵＭ２：和信号、
ＳＵＭ３：複素和信号（デジタル信号）、
ＳＵＭ３Ａ：補正後複素和信号（デジタル信号）、
ＥＲＲ１：差信号（アナログ信号）、
ＥＲＲ２：差信号、
ＥＲＲ３：複素差信号（デジタル信号）、
ＥＲＲ３Ａ：補正後複素差信号（デジタル信号）、
ＭＥＲＲ：漏込み和信号、
ＳＵＭ３Ｓ：推定漏込み和信号（デジタル信号）、
ＥＲＲ３Ｓ：推定漏込み差信号（デジタル信号）、
ＳＳＳ：推定正味漏込み信号（デジタル信号）
【図１】
2019208434.tif 000003
【図２】
2019208434.tif 000004
【図３】
2019208434.tif 000005
【図４】
2019208434.tif 000006
【図５】
2019208434.tif 000007
【図６】
2019208434.tif 000008
【図７】
2019208434.tif 000009
【図８】
2019208434.tif 000010
【図９】
2019208434.tif 000011
【図１０】
2019208434.tif 000012
【図１１】
2019208434.tif 000013
【図１２】
2019208434.tif 000014
【図１３】
2019208434.tif 000015
【図１４】
2019208434.tif 000016
【図１５】
2019208434.tif 000017
【図１６】
2019208434.tif 000018
【図１７】
2019208434.tif 000019
【図１８】
2019208434.tif 000020
【図１９】
2019208434.tif 000021
【図２０】
2019208434.tif 000022
【図２１】
2019208434.tif 000023
【図２２】
2019208434.tif 000024
【図２３】
2019208434.tif 000025
【図２４】
2019208434.tif 000026
【図２５】
2019208434.tif 000027
【図２６】
2019208434.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月9日(2019.7.9)
【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】
電波源からの電波を受信するアンテナが出力する和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成部と、
前記アンテナが出力する差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成部と、
前記和信号の前記差信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第１補正係数を記憶する第１補正係数記憶部と、
前記複素和信号および前記第１補正係数に基づき前記複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部と、
前記補正後複素差信号および前記複素和信号に基づき、前記電波が到来する方向である到来方向と前記アンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部とを備えた追尾受信機。
【請求項２】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項３】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第１補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項４】
前記複素差信号および前記第１補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正部をさらに備え、
前記指向方向誤差算出部が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項５】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複素和信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項４に記載の追尾受信機。
【請求項６】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第１補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複和差信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算し、前記推定漏込み差信号を減算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項４に記載の追尾受信機。
【請求項７】
前記差信号の前記和信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第２補正係数を記憶する第２補正係数記憶部をさらに備え、
前記複素差信号補正部が、前記複素和信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項８】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第２補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項７に記載の追尾受信機。
【請求項９】
前記複素差信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正部をさらに備え、
前記指向方向誤差算出部が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項７に記載の追尾受信機。
【請求項１０】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第２補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複素和信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算し、前記推定漏込み差信号を減算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項９に記載の追尾受信機。
【請求項１１】
前記第１補正係数が、前記差信号を入力せず、前記和信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号に基づいて決められた値である、請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の追尾受信機。
【請求項１２】
前記第１補正係数および前記第２補正係数が、前記差信号を入力せず前記和信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号と、前記和信号を入力せず前記差信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号とに基づいて決められた値である、請求項７から請求項１０の何れか１項に記載の追尾受信機。
【請求項１３】
電波源からの電波を受信するアンテナと、
指向方向を変更可能に前記アンテナを支持するアンテナ架台と、
前記指向方向を変更するアンテナ駆動装置と、
前記アンテナが出力する和信号および差信号が入力され、前記電波が到来する方向である到来方向と前記指向方向との差である指向方向誤差を求める、請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の追尾受信機と、
前記指向方向誤差が入力されて、前記指向方向誤差がゼロに近づくように前記アンテナ駆動装置を制御する制御装置とを備えたアンテナ装置。
【請求項１４】
電波源からの電波をアンテナが受信して和信号および差信号を出力する電波受信手順と、
前記和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成手順と、
前記差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成手順と、
前記複素和信号および前記和信号の前記差信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第１補正係数に基づき前記複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正手順と、
前記補正後複素差信号および前記複素和信号に基づき、前記電波が到来する方向である到来方向と前記アンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出手順と、
前記指向方向誤差がゼロに近づくように前記アンテナの指向方向を変更する指向方向変更手順とを備えた追尾方法。
【請求項１５】
前記複素差信号および前記第１補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正手順をさらに備え、
前記指向方向誤差算出手順が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項１４に記載の追尾方法。
【請求項１６】
前記複素差信号補正手順が、前記複素和信号、前記第１補正係数および前記差信号の前記和信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１４または請求項１５に記載の追尾方法。
【請求項１７】
前記複素差信号補正手順が、前記複素和信号、前記第１補正係数および前記差信号の前記和信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正手順が、前記複素差信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する、請求項１５に記載の追尾方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る追尾受信機は、電波源からの電波を受信するアンテナが出力する和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成部と、アンテナが出力する差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成部と、和信号の差信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第１補正係数を記憶する第１補正係数記憶部と、第１補正係数に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部と、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波が到来する方向である到来方向とアンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部とを備えたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明に係るアンテナ装置は、電波源からの電波を受信するアンテナと、指向方向を変更可能にアンテナを支持するアンテナ架台と、指向方向を変更するアンテナ駆動装置と、アンテナが出力する和信号および差信号が入力され、電波が到来する方向である到来方向と指向方向との差である指向方向誤差を求める追尾受信機と、指向方向誤差が入力されて、指向方向誤差がゼロに近づくようにアンテナ駆動装置を制御する制御装置とを備えたものである。
追尾受信機は、和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成部と、差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成部と、和信号の差信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第１補正係数を記憶する第１補正係数記憶部と、第１補正係数に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部と、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波が到来する方向である到来方向とアンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部とを備えものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明に係る追尾方法は、電波源からの電波をアンテナが受信して和信号および差信号を出力する電波受信手順と、アンテナが出力する和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成手順と、アンテナが出力する差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成手順と、和信号の差信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第１補正係数に基づき複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正手順と、補正後複素差信号および複素和信号に基づき、電波が到来する方向である到来方向とアンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出手順と、指向方向誤差がゼロに近づくようにアンテナの指向方向を変更する指向方向変更手順とを備えたものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明によれば、アンテナの指向方向が電波の到来方向を追尾する際に、アイソレーション不良により和信号の差信号への漏込みが発生する場合に、追尾精度が劣化することを軽減できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
和差信号補正部３６は、複素差信号ＥＲＲ３に対して、第１補正係数αを複素和信号ＳＵＭ３に乗算した推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを減算し、第２補正係数βを複素差信号ＥＲＲ３に乗算した推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを加算して、補正後複素差信号ＥＲＲ３Ａを算出する複素差信号補正部である。和差信号補正部３６は、複素和信号ＳＵＭ３に対して、推定漏込み和信号ＳＵＭ３Ｓを加算し、推定漏込み差信号ＥＲＲ３Ｓを減算して、補正後複素和信号ＳＵＭ３Ａを算出する複素和信号補正部である。
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月10日(2019.10.10)
【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】
電波源からの電波を受信するアンテナが出力する和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成部と、
前記アンテナが出力する差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成部と、
前記和信号の前記差信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第１補正係数を記憶する第１補正係数記憶部と、
前記複素和信号および前記第１補正係数に基づき前記複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正部と、
前記補正後複素差信号および前記複素和信号に基づき、前記電波が到来する方向である到来方向と前記アンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出部とを備えた追尾受信機。
【請求項２】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項３】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第１補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項４】
前記複素差信号および前記第１補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正部をさらに備え、
前記指向方向誤差算出部が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項５】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複素和信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項４に記載の追尾受信機。
【請求項６】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第１補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複素和信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算し、前記推定漏込み差信号を減算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項４に記載の追尾受信機。
【請求項７】
前記差信号の前記和信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第２補正係数を記憶する第２補正係数記憶部をさらに備え、
前記複素差信号補正部が、前記複素和信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１に記載の追尾受信機。
【請求項８】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第２補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出する、請求項７に記載の追尾受信機。
【請求項９】
前記複素差信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正部をさらに備え、
前記指向方向誤差算出部が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項７に記載の追尾受信機。
【請求項１０】
前記複素差信号補正部は、前記複素差信号に対して、前記第１補正係数を前記複素和信号に乗算した値である推定漏込み和信号を減算し、前記第２補正係数を前記複素差信号に乗算した値である推定漏込み差信号を加算して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正部は、前記複素和信号に対して、前記推定漏込み和信号を加算し、前記推定漏込み差信号を減算して前記補正後複素和信号を算出する、請求項９に記載の追尾受信機。
【請求項１１】
前記第１補正係数が、前記差信号を入力せず、前記和信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号に基づいて決められた値である、請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の追尾受信機。
【請求項１２】
前記第１補正係数および前記第２補正係数が、前記差信号を入力せず前記和信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号と、前記和信号を入力せず前記差信号を入力する状態で生成される前記複素差信号および前記複素和信号とに基づいて決められた値である、請求項７から請求項１０の何れか１項に記載の追尾受信機。
【請求項１３】
電波源からの電波を受信するアンテナと、
指向方向を変更可能に前記アンテナを支持するアンテナ架台と、
前記指向方向を変更するアンテナ駆動装置と、
前記アンテナが出力する和信号および差信号が入力され、前記電波が到来する方向である到来方向と前記指向方向との差である指向方向誤差を求める、請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の追尾受信機と、
前記指向方向誤差が入力されて、前記指向方向誤差がゼロに近づくように前記アンテナ駆動装置を制御する制御装置とを備えたアンテナ装置。
【請求項１４】
電波源からの電波をアンテナが受信して和信号および差信号を出力する電波受信手順と、
前記和信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素和信号を生成する複素和信号生成手順と、
前記差信号を、直交検波した後にデジタル値に変換して、または、デジタル値に変換した後に直交検波して、複素差信号を生成する複素差信号生成手順と、
前記複素和信号および前記和信号の前記差信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第１補正係数に基づき前記複素差信号を補正して補正後複素差信号を算出する複素差信号補正手順と、
前記補正後複素差信号および前記複素和信号に基づき、前記電波が到来する方向である到来方向と前記アンテナが向く方向である指向方向との差である指向方向誤差を算出する指向方向誤差算出手順と、
前記指向方向誤差がゼロに近づくように前記アンテナの指向方向を変更する指向方向変更手順とを備えた追尾方法。
【請求項１５】
前記複素差信号および前記第１補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する複素和信号補正手順をさらに備え、
前記指向方向誤差算出手順が、前記補正後複素差信号および前記補正後複素和信号に基づき、前記指向方向誤差を算出する、請求項１４に記載の追尾方法。
【請求項１６】
前記複素差信号補正手順が、前記複素和信号、前記第１補正係数および前記差信号の前記和信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出する、請求項１４または請求項１５に記載の追尾方法。
【請求項１７】
前記複素差信号補正手順が、前記複素和信号、前記第１補正係数および前記差信号の前記和信号への漏込みを推定して補正する際に使用される、複素数で表される第２補正係数に基づき前記複素差信号を補正して前記補正後複素差信号を算出し、
前記複素和信号補正手順が、前記複素差信号、前記第１補正係数および前記第２補正係数に基づき前記複素和信号を補正して補正後複素和信号を算出する、請求項１５に記載の追尾方法。
【国際調査報告】
2019208434.tif 000029
2019208434.tif 000030
2019208434.tif 000031
2019208434.tif 000032