(57)【要約】【課題】構成簡易にして不要波成分を効果的に抑圧可能なアンテナ装置を提供すること。【解決手段】主アンテナ１における複数のサブアレイの受信信号Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２から得られる出力Σ、ΔＡＺ、ΔＥＬから開口分割信号をＸｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄを生成する。そして、開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄに、振幅および位相、または位相のみの重み付けを施してビーム合成することにより、主アンテナ１のアンテナパターンを覆う形状の補助チャネルビーム出力を得る。この補助チャネル信号を用いて、ＳＬＣ処理やＳＬＢ処理により不要波成分を除去する。【選択図】      図１
2006019834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主アンテナと、
この主アンテナの開口を複数に分割してそれぞれの開口に対応する受信ビーム成分を出力する開口分割手段と、
前記複数の開口に対応する受信ビーム成分をビーム合成して前記主アンテナのサイドローブパターンを覆う補助チャネル成分を生成する生成手段と、
前記補助チャネル成分を用いたアダプティブ処理により不要波成分を抑圧する抑圧手段とを具備することを特徴とするアダプティブアンテナ装置。
【請求項２】
主アンテナと、
この主アンテナの開口を複数に分割してそれぞれの開口に対応する受信ビーム成分を出力する開口分割手段と、
前記複数の開口に対応する受信ビーム成分の少なくともいずれか１を用いたアダプティブ処理により不要波成分を抑圧する抑圧手段とを具備することを特徴とするアダプティブアンテナ装置。
【請求項３】
前記抑圧手段は、サイドローブ・キャンセラにより前記不要波成分を抑圧することを特徴とする請求項１または２に記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項４】
前記抑圧手段は、サイドローブ・ブランキング処理により前記不要波成分を抑圧することを特徴とする請求項１または２に記載のアダプティブアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助チャネル信号を用いて妨害信号を抑圧する機能を備えるアダプティブアンテナ装置に関する。この種の機能にはサイドローブ・キャンセラ（ＳＬＣ）、またはサイドローブ・ブランキング（ＳＬＢ）などがある。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ装置においては、サイドローブ方向から到来する不要波成分を抑圧することが重要である。この目的のため主アンテナとは別に設置した補助アンテナにより補助チャネル信号を得て、ビーム合成により不要波を抑圧することが多い。特許文献１に記載の技術は、補助アンテナを介して得た補助チャネル信号をアダプティブビーム形成回路に入力し、このアダプティブビーム形成回路に設けられたプリプロセッサ回路及びキャンセレーション回路を用いて不要波を抑圧するようにしている。
【特許文献１】特許第１８１６５４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、主アンテナからの主チャネル信号の利得が低い場合、またはサイドローブが低くサイドローブを覆うための補助チャネルの利得が低くて済む場合には、補助アンテナのサイズは比較的小さくても良い。これに対して主チャネルの利得が高い場合、またはサイドローブが高い場合には、そのサイドローブを覆うに足る補助チャネル信号が必要になる。従って補助アンテナも大型になり、アンテナの装置規模が拡大するという不具合がある。寸法や重量などの制約によっては補助アンテナを設置できない場合もあり、何らかの対処が望まれる。  
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、構成簡易にして不要波成分を効果的に抑圧可能なアダプティブアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、主アンテナと、この主アンテナの開口を複数に分割してそれぞれの開口に対応する受信ビーム成分を出力する開口分割手段と、前記複数の開口に対応する受信ビーム成分をビーム合成して前記主アンテナのサイドローブパターンを覆う補助チャネル成分を生成する生成手段と、前記補助チャネル成分を用いたアダプティブ処理により不要波成分を抑圧する抑圧手段とを具備することを特徴とするアダプティブアンテナ装置が提供される。
【０００５】
このような手段を講じることにより、主アンテナにより受信された信号のみを用いて、ビーム合成により主アンテナのサイドローブを覆う補助チャネル成分が生成される。補助チャネル成分を得ることができれば、既知の手法（ＳＬＣやＳＬＢなど）により不要波成分を除去することができる。すなわち上記構成によればアダプティブアンテナ装置において補助アンテナを設ける必要が無いので、その構成を簡易化することが可能になる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、構成簡易にして不要波成分を効果的に抑圧可能なアダプティブアンテナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係わるアダプティブアンテナ装置の第１の実施の形態を示す機能ブロック図である。図１において、主アンテナ１は例えばモノパルスアンテナであり、その受信信号はモノパルス比較器３に入力される。モノパルス比較器３はモノパルス信号（Σ、ΔＡＺ及びΔＥＬ信号）を出力する。このモノパルス信号はＡＤ変換器４１によりディジタル信号に変換され、このディジタル信号は不要波除去部５および補助チャネル（ＣＨ）処理器６に入力される。
【０００８】
補助チャネル処理器６はディジタルのΣ信号、ΔＡＺ信号、およびΔＥＬ信号から開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄを生成し、これを不要波除去部５に与える。不要波除去部５は与えられた信号を用いてＳＬＣやＳＬＢなどの既知の処理により、受信信号に含まれる不要波成分を除去してＳＬＣまたはＳＬＢ出力を得る。
【０００９】
図１において、主アンテナ１からは４系統の受信信号Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２が出力され、これらはいずれもモノパルス比較器３に入力される。各受信信号Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２は、それぞれ主アンテナ１の開口を分割するサブアレイ領域において受信された信号に対応する。これらの量を用いることにより次式（１）に示すように開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄを定式化することができる。  
【数１】
2006019834.tif 000003
【００１０】
式（１）を変形し、次式（２）により開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄを算出することができる。  
【数２】
2006019834.tif 000004
【００１１】
開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄを得ることができれば、これらに振幅及び位相の重み付けをして加算することにより任意形状の補助ＣＨ（チャネル）信号を算出することができる。次式（３）に、このビーム合成処理に用いる式を示す。  
【数３】
2006019834.tif 000005
【００１２】
式（３）において、振幅（Ａｌ、Ａｒ、Ａｕ、Ａｄ）及び位相（φｌ、φｒ、φｕ、φｄ）を適切に決めることで、補助チャネルのアンテナパターンにより主アンテナ１のサイドローブを覆うことが可能になる。  
図２は、補助チャネル信号により形成されるアンテナパターンの一例を示す図である。図示するように、補助チャネル（補助ＣＨ１、補助ＣＨ２）のアンテナパターンは角度に対して凹凸を持つが、主アンテナ（主ＣＨ）のサイドローブを充分に覆うことができる。なおビーム合成において振幅および位相を切り替えることで複数の補助チャネル信号（ＣＨ１、ＣＨ２）を得ることが可能である。このようなアンテナパターンを持つ補助チャネル信号を用いて、ＳＬＣ処理又はＳＬＢ処理を実施することができる。
【００１３】
図３は、ＳＬＣ処理に用いられる演算セルを示す機能ブロック図である。この演算セルＢは乗算器Ｂ３、加算器Ｂ４、サンプル遅延器Ｂ５、係数器（ａ）Ｂ６、係数器（ｇ）Ｂ７を用いて入力信号Ｘから複素ウェイトＷ（ｎ）を生成し、この複素ウェイトＷ（ｎ）を乗じた入力信号Ｘを入力信号Ｙｉｎから減算して出力Ｙｏｕｔを得る。これにより入力信号Ｘの成分のうちＹｉｎと相関をもつ信号成分が取り除かれる。
【００１４】
すなわちＳＬＣ処理は、制御チャネル信号に適切なウェイトＷを乗算し、その結果を主チャネル信号から減算することにより、主チャネル（Σ、ΔＡＺ、ΔＥＬ）に含まれる妨害信号を抑圧するものである。ウェイトＷの漸化式は、ｎを反復回数として次式（４）に示される。  
【数４】
2006019834.tif 000006
【００１５】
図４は、複数の補助チャネル信号を用いる場合の不要波除去部５の一例を示す機能ブロック図である。図４においては複数の演算セルＢが並列に接続され、複数ループのＭＳＮ（Maximum Signal Noise ratio）方式により不要波が除去される。このほか、グラムシュミット方式や直接解方式など、他の方式によっても同様に、主チャネル信号に含まれる不要波成分を除去することが可能である。
【００１６】
図５は、ＳＬＢ処理に用いられる演算セルを示す機能ブロック図である。この演算セル１０は、主チャネル信号（Ｙｉｎ）のレベルと、外部入力（Ａｕｘ）から入力される補助チャネル信号（Ｘｉｎ）のレベルとを、比較器１０ａにより比較する。その結果に基づいてスイッチ回路１０ｂをオンオフ制御することにより、不要波を除去した出力信号Ｙｏｕｔを得るものである。次式（５）に示すような判断コマンドにより、スイッチ回路のオンオフを決定できる。  
【数５】
2006019834.tif 000007
【００１７】
このような処理により、特に短期間のパルス妨害が生じた場合に受信信号をオフできるので、レーダ装置への適用において目標の誤検出を防止することが可能になる。
【００１８】
図６は、比較のため既存のアダプティブアンテナ装置を示す機能ブロック図である。既存のアダプティブアンテナ装置は、図示するように補助アンテナ２を備え、補助アンテナ２の受信信号をＡＤ変換器４２によりディジタルに変換したデータを用いて不要波除去を行っている。補助アンテナ２を用いることにより、図７に示すように角度に対して凹凸の無い補助チャネルパターンを得ることができるが、主チャネルの利得によっては補助アンテナを設けることが難しいという不具合もある。
【００１９】
これに対し第１の実施形態では、主アンテナ１における複数のサブアレイの受信信号Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２から得られる出力Σ、ΔＡＺ、ΔＥＬから開口分割信号をＸｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄを生成する。そして、開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄに、振幅および位相、または位相のみの重み付けを施してビーム合成することにより、主アンテナ１のアンテナパターンを覆う形状の補助チャネルビーム出力を得る。この補助チャネル信号を用いて、ＳＬＣ処理やＳＬＢ処理により不要波成分を除去するようにしている。
【００２０】
このように、主アンテナ１の受信信号をから開口分割した信号を生成し、これをビーム合成して補助チャネル信号を生成するようにしたので、補助アンテナを不要にすることができる。ビーム合成した補助チャネル信号は図２に示すように角度に対して凹凸を持つが、主アンテナ１のサイドローブを覆う形状であれば、原理的に不要波除去を実施することが可能である。また、主アンテナ１の開口を利用しているため、主チャネルの利得やサイドローブが高い場合でも利得の高い補助チャネル信号を得ることができ、これによりＳＬＣ処理やＳＬＢ処理を効果的に実施することが可能になる。さらには、ビーム合成処理により少ない補助チャネル数で不要波を除去できる。これらのことから、構成簡易にして効果的に不要波成分を抑圧可能なアダプティブアンテナ装置を提供することができる。
【００２１】
［第２の実施形態］
図８は、本発明に係わるアダプティブアンテナ装置の第１の実施の形態を示す機能ブロック図である。なお図８において図１と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図８において、補助チャネル処理器６は開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄをビーム合成せず、そのまま不要波除去部５に入力する。符号Ｘ１，…，Ｘｎはそのことを反映し、すなわちＸｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄを示す。
【００２２】
第２の実施形態によれば、開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄの全て、またはその一部を補助チャネル信号として不要波除去処理を実施することができる。すなわちモノパルス信号から算出した開口分割信号Ｘｌ、Ｘｒ、Ｘｕ、Ｘｄの全て、または一部を補助チャネルとして用い、ＳＬＣ処理やＳＬＢ処理を実施するようにしている。
【００２３】
このような構成においてはビーム合成処理が不要となるため、その分の処理回路を削減して構成を簡易化することができる。一方、一つの補助チャネルにより主アンテナ１のサイドローブを覆えない場合が多く生じるので、補助チャネル数を増やし、これらのパターンの総和により主アンテナ１のサイドローブを覆うようにする。この場合、ＳＬＣ処理の実施に当たっては処理負担の増えることが見込まれる。
【００２４】
これに対しＳＬＢ処理では、一つの補助チャネルのレベルと主チャネルのレベルとを比較すれば良い。よって各補助チャネルにつき主チャネルのサイドローブを覆う部分についてのみ処理すれば良いので、処理負担は大きくはならない。このように第２の実施形態によっても、構成簡易にして効果的に不要波成分を抑圧可能なアダプティブアンテナ装置を提供することができる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図２において、ＡＺ（アジマス）面及びＥＬ（エレベーション）面をそれぞれ１つのビームで覆うことができない場合には、各面につき複数のビーム（ｂＡＺ１〜ｂＡＺｎ、ｂＥＬ１〜ｂＥＬｎ）を設けるようにすれば良い。これは、演算によるビーム合成処理により容易に実現できる。
【００２６】
また不要波除去部５においてＳＬＣ処理とＳＬＢ処理を個別に説明したが、ＳＬＣ処理とＳＬＢ処理との両者を適用して不要波を抑圧するようにしても良い。また、モノパルス出力としてΣ、ΔＡＺ及びΔＥＬの場合につき説明したが、Σ及びΔＡＺのみ、またはΣ及びΔＥＬのみの場合にも本発明を同様に適用できる。
【００２７】
さらに本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係わるアダプティブアンテナ装置の第１の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】補助チャネル信号により形成されるアンテナパターンの一例を示す図。
【図３】ＳＬＣ処理に用いられる演算セルを示す機能ブロック図。
【図４】複数の補助チャネル信号を用いる場合の不要波除去部５の一例を示す機能ブロック図。
【図５】ＳＬＢ処理に用いられる演算セルを示す機能ブロック図。
【図６】比較のため既存のアダプティブアンテナ装置を示す機能ブロック図。
【図７】図６の補助アンテナ２により得られる補助チャネルパターンの一例を示す図。
【図８】本発明に係わるアダプティブアンテナ装置の第２の実施の形態を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
【００２９】
Ｂ…演算セル、Ｂ３…乗算器、Ｂ４…加算器、Ｂ５…サンプル遅延器、Ｂ６…係数器、Ｂ７…係数器、１…主アンテナ、２…補助アンテナ、３…モノパルス比較器、５…不要波除去部、６…補助チャネル処理器、１０…演算セル、１０ａ…比較器、１０ｂ…スイッチ回路、４１，４２…ＡＤ変換器
【図１】
2006019834.tif 000008
【図２】
2006019834.tif 000009
【図３】
2006019834.tif 000010
【図４】
2006019834.tif 000011
【図５】
2006019834.tif 000012
【図６】
2006019834.tif 000013
【図７】
2006019834.tif 000014
【図８】
2006019834.tif 000015