(57)【要約】【課題】信号到来方向推定装置において、すべてのセンサインピーダンスを同時に操作することなく、少なくとも１個のインピーダンスを操作するだけでビーム走査を可能とし、高速なビーム走査（指向性制御）を可能にする。【解決手段】  複数のセンサ（ＡR1，ＡR2，…）を有し、個々の前記センサ（ＡR1，ＡR2，…）のインピーダンスがそれぞれ所定の値に設定されたセンサアレイ（１）と、可変インピーダンスを有し、該センサアレイ（１）のいずれかのセンサと選択的に接続されて、上記各センサ（ＡR1，ＡR2，…）の電流分布を制御する可変インピーダンス調整手段（２１）とをそなえるように構成する。【選択図】        図１
2006329658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサを有し、個々の前記センサのインピーダンスがそれぞれ所定の値に設定されたセンサアレイと、
可変インピーダンスを有し、該センサアレイのいずれかのセンサと選択的に接続されて、上記各センサの電流分布を制御する可変インピーダンス調整手段とをそなえたことを特徴とする、信号到来方向推定装置。
【請求項２】
上記各センサを時分割に該可変インピーダンス調整手段と接続する時分割スイッチ部をそなえたことを特徴とする、請求項１記載の信号到来方向推定装置。
【請求項３】
該センサと該インピーダンス調整手段とが電磁的に結合されることを特徴とする、請求項１記載の信号到来方向推定装置。
【請求項４】
上記各センサのインピーダンスも可変であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項５】
該センサアレイが、上記各センサを電磁的に結合するESPAR（Electoronically Steerable Passive Array Radiator）型センサアレイとして構成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項６】
上記各センサの出力及び該可変インピーダンス調整手段の出力のいずれか一方又は双方の出力電力をモニタするモニタ手段と、
該モニタ手段でモニタされた出力電力に基づいて該可変インピーダンス調整手段のインピーダンスを調整する制御手段とをさらにそなえたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項７】
該モニタ手段が、
上記各センサの出力をそれぞれ検波する検波器をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項６記載の信号到来方向推定装置。
【請求項８】
該モニタ手段が、
該可変インピーダンス調整手段の出力の一部を分岐して該制御手段へ入力する分岐回路をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項６又は７に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項９】
該時分割スイッチ部が、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて構成されたことを特徴とする、請求項２記載の信号到来方向推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号到来方向推定装置に関し、特に、センサアレイを用いて信号（電波）の到来角度を検知する無線システムに用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の信号到来方向推定装置の一例として、電波の到来方向推定を行なう装置のブロック図を示したものである。この図７に示す電波到来方向推定装置は、受信系として、センサ素子（アンテナ）数ＮA（本例では、ＮA＝９）、アンテナ間隔ｄの等間隔リニアアレイアンテナ（以下、ＵＬＡと略記することがある）１００を採用し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を利用して電波の到来方向を推定する、即ち、送信信号と受信信号とをミキシングして得られるビート信号をＦＦＴにより周波数変換し、変換後の該信号に対してビーム走査を行ない、物標の方位を検知するＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）レーダ装置である。
【０００３】
このＦＭＣＷレーダ装置は、その要部に着目すると、受信系として、等間隔（ｄ）に配列されたＮA個の素子（アンテナ）１０１を有するＵＬＡ１００と、このＵＬＡ１００で受信された信号（ＲＦ信号）を送信ＲＦ信号とミキシングして周波数変換（ダウンコンバート）することによりベースバンド周波数帯のビート信号を得るＲＦダウンコンバータ２００と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３００と、Ａ／Ｄ変換器４００と、ＣＰＵ５００とをそなえて構成されるとともに、送信系として、ベースバンド発振器（三角波発振器）６００と、この発振器６００の発振周波数（ベースバンド周波数）の信号をＲＦ信号に周波数変換（アップコンバート）するアップコンバータ７００と、送信アンテナ８００とをそなえている。
【０００４】
なお、ＵＬＡ１００には、スイッチ１０２，１０３，１０４，１０５が設けられており、これらのスイッチ１０２，１０３，１０４，１０５によって後述するごとく信号を受信する（ＲＦダウンコンバータ２００へ受信信号を入力すべき）アンテナ１０１が時分割に切り替えられるようになっている。また、ＲＦダウンコンバータ２００は、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）２０１とミキサ２０２とを有しており、ＵＬＡ１００からの受信信号は、ＬＮＡ２０１にて低雑音増幅された後、ミキサ２０２にてアップコンバータ７００と共用のＲＦ電圧制御発振器７０１からの信号（つまり、送信ＲＦ信号）とミキシングされてベースバンド周波数帯のビート信号、即ち、本レーダ装置と物標との間の相対距離と相対速度とによって定まる、遅延時間、ドップラー周波数シフト、及びビート周波数をもつ信号が得られるようになっている。
【０００５】
さらに、送信系において、アップコンバータ７００は、ベースバンド発振器６００の出力電圧信号（変調制御信号）により駆動されてＲＦ信号（送信変調信号）を出力する上記ＲＦ電圧制御発振器（ＲＦ−ＶＣＯ）７０１と、このＲＦ電圧制御発振器７０１の出力をセンシング距離に応じた所定の信号レベルにまで増幅するハイパワーアンプ（ＨＰＡ）７０３と、ＲＦ電圧制御発振器７０１の出力を２分岐して、一方をＨＰＡ７０３へ、他方をＲＦダウンコンバータ２００のミキサ２０２に供給するハイブリッド回路（ＨＹＢ）７０２とを有して構成されている。
【０００６】
さて、以下、上述のごとく構成されたレーダ装置の動作、特に、受信系の動作について説明する。なお、以下の説明においては、図７に示す各アンテナ１０１は、同図７の受信用ＵＬＡ１００を構成するアンテナ１０１のうち、最も送信アンテナ８００に近いアンテナ１０１を原点として、これから順に番号ｋ（=１〜ＮA）を付与してＡkで表すものとする。
【０００７】
先ず、時刻ｔにおいてＵＬＡ１００にＮｓ個の独立な信号xm（t）がθm（m＝１〜Ｎｓ）なる角度で到来するものとすれば、アンテナＡ1とアンテナＡkに到来する信号xm（t）の位相差は原点を位相基準として、次式（1.1）で表される。
【０００８】
【数１】
2006329658.tif 000003
【０００９】
したがって、アンテナＡkからの出力ｖk（t）は、雑音信号ｎk（t）とともに次式（1.2）で表される。
【００１０】
【数２】
2006329658.tif 000004
【００１１】
ただし、各信号はベースバンド表現であるとし、到来角の方向はＹ軸の正方向（０°）に対して時計方向を正とする。
次に、信号xm（t）の周期をＴmとして、各アンテナＡkからＴmの間にＮT個のサンプルを取り込んでベクトル化したものを下記（1.3）式に示すように
2006329658.tif 000005
とし、これにフーリエ変換を施したものを下記（1.4）式に示すように
2006329658.tif 000006
とする。
【数３】
2006329658.tif 000007
【００１２】
ただし、Vk（l）（l＝1〜NT）は、xm（t）、nk（t）のフーリエ変換係数をそれぞれXm（l）、Nk（l）として、下記（1.5）式により表される。
【数４】
2006329658.tif 000008
【００１３】
（1.5）
最後に、Vk（l）にexp（-jφkq）を掛けてkについて合計したものを新たにVq（l）と表すことにすれば、下記（1.6）式となるが、
【数５】
2006329658.tif 000009
この（1.6）式の｛｝内は、下記（1.7）式で表される、ｍ（＝１〜ＮS）番目の信号に対するアレイファクタであり、θq ＝θmにおいて共相条件を満たし、ピークをもつことが分かる。
【００１４】
【数６】
2006329658.tif 000010
よって、lとθqを変化させながら上記（1.6）式を計算してゆけば、ベースバンド信号のスペクトルXm（l）で重みを付けたアレイファクタの合成として、各信号源の周波数index：l上と角度index：q上での位置とが分かることになる。なお、かかる計算（デジタル信号処理）は、ＲＦダウンコンバータ２００からＬＰＦ３００を通過してＡ／Ｄ変換器４００によりデジタル化されたビート信号について前記ＣＰＵ５００が行なう。
【００１５】
ここで、ＵＬＡ１００を用いたレーダ装置（信号到来方向推定装置）で、角度的に近接した信号源を分離するためには多くのセンサ素子（アンテナ）１０１を用いて先鋭な指向性ビームを実現する必要がある。ハードウェア性能のバラツキや価格が問題にならない周波数帯では、単純にセンサ素子の個数と等しいベースバンド生成回路（図７に示すＲＦダウンコンバータ２００，ＬＰＦ３００，Ａ／Ｄ変換器４００等）を準備することで目的は達成できるが、これらが無視できない周波数帯（例えば、７６ＧＨｚ帯等のミリ波帯等）では、ベースバンド生成回路の個数を削減することはシステム開発上の必須事項となる。
【００１６】
そこで、このような周波数帯における信号到来方向推定装置では、図７に示すごとく、個々のセンサ素子１０１に対して前記スイッチ１０２，１０３，１０４，１０５を配し、これらをあるタイミングで切り替えてベースバンド生成回路（ＲＦダウンコンバータ２００，ＬＰＦ３００，Ａ／Ｄ変換器４００等）を時分割的に共有し、デジタル信号処理でアンテナビーム形成を行なっている（これを電子スキャン方式ともいう）。なお、この種の信号到来方向推定装置（スイッチングビームフォーマ）としては、例えば下記特許文献１にも開示がある。
【特許文献１】特開平６−２８１７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、このような実装形態では、次のような課題がある。
(1)センサ素子数ＮAの増加につれて各センサ素子１０１から得られる信号の同時性が崩れ、とりわけ、信号源が移動しているようなケースでは到来方向推定という装置本来の目的が達成できなくなるおそれがある。
(2)損失が少なく特性のバラツキの小さいスイッチ１０２，１０３，１０４，１０５を実現するのは、扱う周波数が高くなるにつれて困難になる。特に、図７に示す構成では、ＬＮＡ２０１の前段においてスイッチ１０２，１０３，１０４，１０５による損失が生じるため不利である。
【００１８】
(3)また、スイッチ１０２，１０３，１０４，１０５間の電磁的相互作用を回避するため、スイッチ１０２，１０３，１０４，１０５同士の間隔を広くとらねばならず、ＩＣのレイアウトパターン上で機能性コンポーネントの占める相対的な割合が低下する（即ち、高コストとなる）。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、アンテナ（センサ）の時分割切替のためのスイッチを不要にでき、また、すべてのセンサインピーダンスを操作することなく高速なビーム走査を可能にする、信号到来方向推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明の信号到来方向推定装置は、
（１）複数のセンサを有し、個々の前記センサのインピーダンスがそれぞれ所定の値に設定されたセンサアレイと、可変インピーダンスを有し、該センサアレイのいずれかのセンサと選択的に接続されて、上記各センサの電流分布を制御する可変インピーダンス調整手段とをそなえたことを特徴としている。
【００２０】
（２）ここで、本信号到来方向推定装置は、上記各センサを時分割に該可変インピーダンス調整手段と接続する時分割スイッチ部をそなえていてもよい。
（３）また、該センサと該インピーダンス調整手段とは電磁的に結合されてもよい。
（４）さらに、上記各センサのインピーダンスも可変にしてもよい。
（５）また、該センサアレイは、上記各センサを電磁的に結合するESPAR（Electoronically Steerable Passive Array Radiator）型センサアレイとして構成してもよい。
【００２１】
（６）さらに、本信号到来方向推定装置は、上記各センサの出力及び該可変インピーダンス調整手段の出力のいずれか一方又は双方の出力電力をモニタするモニタ手段と、該モニタ手段でモニタされた出力電力に基づいて該可変インピーダンス調整手段のインピーダンスを調整する制御手段とをさらにそなえていてもよい。
（７）また、該モニタ手段は、上記各センサの出力をそれぞれ検波する検波器をそなえて構成されていてもよい。
【００２２】
（８）さらに、該モニタ手段は、該可変インピーダンス調整手段の出力の一部を分岐して該制御手段へ入力する分岐回路をそなえて構成されていてもよい。
（９）また、該時分割スイッチ部は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
上記本発明によれば、いずれかのセンサと選択的に接続されて、各センサの電流分布を制御する可変インピーダンス調整手段をそなえているので、すべてのセンサインピーダンスを同時に操作することなく、少なくとも１個（インピーダンスチューナ）のインピーダンスを操作するだけでビーム走査が可能である。したがって、高速なビーム走査（指向性制御）が可能である。また、センサの時分割切替のためのスイッチも不要にすることができる。
【００２４】
さらに、上記各センサのインピーダンスも可変とすれば、より柔軟で詳細なビームスキャンを実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔Ａ〕概要説明
図１は本発明の一実施形態としての信号到来方向推定装置の概要を説明するためのブロック図で、この図１に示す信号到来方向推定装置は、受信系として、ＮA個（図１ではＮA＝３）のセンサ素子（アンテナ）ＡRk（ｋ＝１〜ＮA）が素子間隔ｄで配列されてアンテナアレイを形成しているアンテナユニット（ＵＬＡ）１と、このアンテナユニット１の各アンテナＡRkと例えば物理的に接続、あるいは、電磁的に結合されていずれかのアンテナＡRkで受信された無線信号が入力され、当該無線信号をベースバンド信号にダウンコンバートするＲＦダウンコンバータ（周波数変換装置）２と、このＲＦダウンコンバータ２からのベースバンド信号の低域周波数成分のみを通過させて不要な雑音成分を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３とをそなえて構成されている。なお、送信系については図示を省略している。
【００２６】
また、ＲＦダウンコンバータ２には、インピーダンスチューナ（Ｔ）２１，ローノイズアンプ２２，ミキサ２３及びローカル発振器２４がそなえられており、アンテナユニット１からの受信信号とローカル発振器２４の出力信号（送信信号）とがミキサ（周波数変換部）２３にてミキシングされることによって周波数変換（ダウンコンバート）が行なわれてベースバンド周波数帯の信号（ビート信号）が得られるようになっている。なお、かかる周波数変換に先立って、ＬＮＡ２２にて受信信号の低雑音増幅も行なわれる。また、インピーダンスチューナ２１によって、給電点のインピーダンスを調整することができるようになっている。
【００２７】
さて、このように、ＮA個のアンテナＡRkが素子間隔ｄでアレイを形成しているとすれば、各アンテナＡRkの電流分布をIk（ｋ＝１〜ＮA）、ＲＦ信号の波長をλとして、アンテナアレイの特性は次式(2.1)で表すことができる。
【００２８】
【数７】
2006329658.tif 000011
【００２９】
ここで、この(2.1)式において、Ikは各アンテナＡRkに誘起される電流であるから、例えば、ＮA＝３の場合、図１に示すように、各アンテナＡR1，ＡR2，ＡR3のインピーダンスをそれぞれ整合回路（マッチング回路）Ｍk（Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3）で適当な値（例えば、スミスチャート上で等リアクタンス円を回る様に）に設定しておき、給電点のインピーダンスをインピーダンスチューナ２１で調整して整合回路Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3に順次整合させてゆくと、Ikの分布がこの整合状況に応じて変化し、その結果、電子的にビームを走査（ビーム方向を制御）することができる。
【００３０】
この動作は、並列抵抗への給電、若しくは、ESPAR（Electoronically Steerable Passive Array Radiator）アンテナをソースプルで動作させているように考えると分かりやすいが、到来方向推定方式や実現可能なチューナの可調域によっては、ＩＣのポートを大幅に削減することが可能となる。
〔Ｂ〕具体例１
前記のアンテナユニット１として、NA＋１個（従来のESPAR方式におけるアンテナ番号の付け方を踏襲して、この様に記した）のアンテナが例えば図２に示すように配置されている場合、即ち、給電電圧vsが給電されるアンテナ（給電アンテナ）Ａ0の近傍に、無給電アンテナＡ1，Ａ2，…が配置されたESPARアンテナを適用した場合、各アンテナ端子から見込んだアレイアンテナ自体のアドミタンス行列を
【００３１】
2006329658.tif 000012
終端素子からなるインピーダンス行列を
2006329658.tif 000013
更にアンテナの端子電圧ベクトルを
2006329658.tif 000014
とすると、
【００３２】
2006329658.tif 000015
に対して次式（2.2），（2.3）が成り立つ。
【数８】
2006329658.tif 000016
【００３３】
ここで、（2.2）式を（2.3）式に代入して若干の変形を施すと、
【数９】
2006329658.tif 000017
を得る。説明を簡単にするため、NA＝２とし、YA-1≡ZAとすると、
【数１０】
2006329658.tif 000018
となる。通常のESPARアンテナでは、図２の場合、無給電アンテナＡ1、Ａ2の終端インピーダンスz1、z2を操作して各アンテナＡ0、Ａ1、Ａ2の電流を変化させることでビームスキャンを行なうが、本例では、終端インピーダンスz1、z2はある値に固定しておき（上記のy0、y1、y2：が定数となる）、給電点（給電アンテナＡ0）のインピーダンスz0を変化させる。見通しを良くするために上記の（2.5）式、（2.6）式を若干変形すると、下記（2.7）式となるから、
【数１１】
2006329658.tif 000019
【００３４】
例えば、インピーダンスチューナ２１のインピーダンスを次式(2.8)，(2.9)のように設定すれば、
【数１２】
2006329658.tif 000020
となって、ビームフォーム用アンテナの電流i1、i2を変化させることができる。したがって、すべてのアンテナＡ0，Ａ1，Ａ2のインピーダンスz0，z1、z2を操作（調整）することなく、ビーム操作（指向性制御）を行なうことができ、高速なビームスキャンが可能である。したがって、信号源が移動しているようなケース（移動無線通信システムに適用されるようなケース）であっても、その移動信号源からの信号到来方向を正確に推定することが可能である。
【００３５】
なお、勿論、より柔軟性の高い走査（ビームスキャン）、また、詳細な指向性制御を行なうため、給電点である給電アンテナＡ0のインピーダンスz0に加えて無給電アンテナＡ1，Ａ2の終端インピーダンスz1、z2も可変として良い。
〔Ｃ〕具体例２
次に、装置の具体例について図３により説明する。図３は本発明の信号到来方向推定装置としての無線装置（ビームフォーマ）の要部構成を示すブロック図で、この図３に示す無線装置は、受信系として、素子間隔ｄで配列されたＮA個のセンサ素子（アンテナ）Ａk（ｋ＝１〜ＮA）と、各アンテナＡkのインピーダンスを適当な値に設定するＮA個の整合回路Ｍkとを有するアンテナユニット（ＵＬＡ）１と、各アンテナＡkで受信された無線信号を選択的（時分割）に出力する（つまり、各アンテナＡkを選択的に後段のＲＦダウンコンバータ２と１対１に接続する）スイッチ部４と、このスイッチ部４からの受信信号（ＲＦ信号）をベースバンド信号に周波数変換（ダウンコンバート）するＲＦダウンコンバータ（周波数変換装置）２と、このＲＦダウンコンバータ２の出力（ベースバンド信号）をＮA個のチャンネル毎に分離するベースバンドユニット５とをそなえて構成されている。なお、送信系については図示を省略している。
【００３６】
また、本例においても、ＲＦダウンコンバータ２には、インピーダンスチューナ２１，ＬＮＡ２２，ミキサ２３及びローカル発振器２４がそなえられており、アンテナユニット１からの受信信号とローカル発振器２４の出力信号（送信信号）とがミキサ２３にてミキシングされることによって周波数変換（ダウンコンバート）が行なわれてベースバンド周波数帯の信号（ビート信号）が得られるようになっている。なお、かかる周波数変換に先立って、ＬＮＡ２２にて受信信号の低雑音増幅も行なわれる。また、インピーダンスチューナ２１によって、給電点のインピーダンスを調整することで個々のアンテナＡkの電流分布を調整することができるようになっている。ただし、インピーダンスチューナ２１は、少なくともＮA個（例えば、Z1*，Z2*，…，ZNA*）以上のステート（インピーダンス）を取ることができる。なお、インピーダンスチューナ２１に代えて、位相器等、同等の機能を果たす装置を適用してもよい。
【００３７】
さらに、ベースバンドユニット５には、分離部（ＤＭＵＸ）５１と、アンテナ数ＮAに対応した数（チャンネル数ＮA）のローパスフィルタ５２とがそなえられており、分離部５１にてＲＦダウンコンバータ５１からのビート信号がチャンネル別に分離されて、それぞれ、対応するＬＰＦ５２を通過することにより、チャンネル別にビート信号が得られるようになっている。なお、得られたチャンネル別のビート信号は、図示しないＣＰＵ等のデジタル信号処理部へ入力されて、ＦＦＴ等の所要のデジタル信号処理が施される。
【００３８】
また、スイッチ部４には、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いたスイッチのようにダイレクトに入出力ポート切替が可能な低損失のものを適用する。
さてここで、ダウンコンバータ２から見込んだ各アンテナＡkのインピーダンスは、マッチング回路Ｍ1〜ＭNによってZ1〜ZNAとなっているものとし、簡単のため、Z1＝R＋jX，Z2＝R＋j2X，…，ZNA＝R＋jNAXとして図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照しながら動作説明を行なう。ただし、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）はそれぞれＮA＝２の場合を示している。
【００３９】
まず、図４（Ａ）に示すように、インピーダンスチューナ２１のインピーダンスをZ1*としておいてから、スイッチ部４で１番目のアンテナＡ1を選択すれば、アンテナ電流はI1=V1/2Rとなり、２番目，…，ＮA番目のアンテナＡNAを選択すれば、それぞれ、アンテナ電流はI2=V1/[2R+jX]，…， IN=V1/[2R+j(NA-1)X]となるから、この場合のアンテナビームは１番目のアンテナ方向に最大の指向性を示すことになる。
【００４０】
また、図４（Ｂ）に示すように、インピーダンスチューナ２１のインピーダンスをZ2*としておいてから同様に考えれば、アンテナ電流はそれぞれI1=V1/[2R-jX]，I2=V1/2R，…，IN=V1/[2R+j(NA-2)X]となって、この場合のアンテナビームは２番目のアンテナ方向に最大の指向性を示すことになる。以下、同様にして、インピーダンスチューナ２１のインピーダンスを変更することにより、３番目，…，ＮA番目のアンテナ方向に最大の指向性を示すようにアンテナビームを形成（走査）することができる。
【００４１】
以上のように、ＮA個のアンテナ（センサ）Ａkから構成されるセンサアレイ（ＵＬＡ）１において、個々のセンサインピーダンスをそれぞれ事前若しくは適応的に適当な値（所定値）に設定しておき、このＵＬＡ１とダウンコンバータ２（ミキサ２３）との間に、少なくともＮA個以上のステート（インピーダンス）を取ることのできるインピーダンスチューナ２１を配置し、このチューナ２１のインピーダンスを操作することで、個々のセンサＡkの電流分布を調整してセンサアレイのビーム走査を行なうことができる。
【００４２】
したがって、通常のESPARビームフォーマではＮA個のセンサインピーダンスを同時に操作しなければならないことろ、本例では一旦設計してしまえば、１個（インピーダンスチューナ２１）のインピーダンスを操作するだけで高速なビーム走査が可能となる。また、スイッチングビームフォーマと比較すると、実現可能なチューナの可調域によって、ＩＣのポートを大幅に削減することが可能となる。
【００４３】
なお、図５に本例によるビーム走査の様子を示す。この図５では、インピーダンスチューナ２１のインピーダンスを８ステート分変えた場合の一例を示しており、各ステートに対応して８つのピークゲインをもつビームフォーミングが可能であることが分かる。
〔Ｄ〕具体例３
図６は本発明の一実施形態としての信号到来方向推定装置である無線装置（ビームフォーマ）の要部構成の変形例を示すブロック図で、この図６に示す無線装置は、図１に示した構成に比して、アンテナユニット（ＵＬＡ）１において、各アンテナＡRkの出力電力をモニタするためのＮA個の検波器Ｄkが設けられるとともに、ＬＰＦ３の後段にＬＰＦ３の出力の一部を分岐するハイブリッド回路（ＨＹＢ）６と、上記各検波器Ｄkの各出力（又は、ハイブリッド回路６の分岐出力）をデジタル信号にアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換器７と、このＡ／Ｄ変換器７のデジタル出力に基づいてＲＦダウンコンバータ２におけるインピーダンスチューナ２１のインピーダンスを適応的に調整するＣＰＵ（制御手段）８とが付加されている点が異なる。なお、この図６においても、送信系については図示を省略している。また、この図６において既述の符号と同一符号を付した部分は、特に断らない限り、既述のものと同一もしくは同様のものである。
【００４４】
上述のごとく構成された本例の無線装置（ビームフォーマ）では、上記各検波器Ｄk（又は、ハイブリッド回路６）及びＡ／Ｄ変換器７によって各アンテナＡRkの出力電力（又は、ＲＦダウンコンバータ２の出力電力）がＣＰＵ８にてモニタされ、最大の受信電力（あるいは、最小の測角誤差）を与えるようにインピーダンスチューナ２１のインピーダンスが適応的に制御（調整）されて、終端インピーダンスのオフセット量が調整される。これにより、アンテナＡRk等の製造バラツキを平滑化することが可能となる。
【００４５】
〔Ｅ〕その他
なお、上述した各整合回路（マッチング回路）Ｍkのインピーダンスの最適な組み合わせは、例えば、各アンテナＡRk及びインピーダンスチューナ２１のインピーダンスを入力とし、受信電力や測定角度を出力とする既知のニューラルネットワーク（例えば、K.Shirakawa,et al.“Structural Determination of Multilayered Large-Signal Neural-Network HEMT Model”，IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL.46, NO.10, OCTOBER 1998等参照）を用いて求めることができる。
【００４６】
また、各アンテナセンサＡRk及びインピーダンスチューナ２１のインピーダンス設定をデジタル的に行なう構成において、各インピーダンスの取り得るインピーダンス値を一連の番号と対応させ、これらの番号を染色体としてもつ仮想生物集団を考え、受信電力、誤り率、或いは推定角度誤差を該生物集団の個体の適応度として遺伝アルゴリズムを適応し、最適なインピーダンスの組み合わせを求めることもできる。
【００４７】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上詳述したように、本発明によれば、いずれかのセンサ（アンテナ）と選択的に接続されて、各センサの電流分布を制御するインピーダンスチューナ（可変インピーダンス調整手段）をそなえているので、すべてのセンサインピーダンスを同時に操作することなく、少なくとも１個（インピーダンスチューナ）のインピーダンスを操作するだけでビーム走査が可能である。したがって、高速なビームスキャンが可能であり、無線通信技術分野、特に、移動無線通信及びレーダ技術分野において極めて有用であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態としての信号到来方向推定装置の概要を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての信号到来方向推定装置の具体例１を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態としての信号到来方向推定装置の具体例２を説明するためのブロック図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）はいずれも図３に示す信号到来方向推定装置の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態としての信号到来方向想定装置によるビーム走査の様子を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態としての信号到来方向推定装置である無線装置（ビームフォーマ）の要部構成の変形例を示すブロック図である。
【図７】従来の信号到来方向推定装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  アンテナユニット（ＵＬＡ）
２  ＲＦダウンコンバータ（周波数変換装置）
２１  インピーダンスチューナ（Ｔ）
２２  ローノイズアンプ
２３  ミキサ
２４  ローカル発振器
３  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４  スイッチ部
５  ベースバンドユニット
６  ハイブリッド回路（ＨＹＢ）
７  Ａ／Ｄ変換器
８  ＣＰＵ
ＡR1，ＡR2，…  センサ素子（アンテナ）
Ａ1〜ＡN  センサ素子（アンテナ）
Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，…  検波器
Ｍ1〜ＭN  固定インピーダンス
z0，z1，z2  インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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