(57)【要約】【課題】移相器の量子化誤差の影響を受けずに、低サイドローブ化を図ることができるようにする。【解決手段】振幅位相分布・励振時間算出装置１１が、等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値｜Ｅ｜の中から順番に１つの等価振幅値｜Ｅ｜を取り出して、その等価振幅値｜Ｅ｜と素子アンテナ１−ｎの振幅分布ａnを乗算し、その乗算結果と素子アンテナ１−ｎの励振分布Ａnとの差分の２乗値（絶対値）を評価値とするとき、全ての素子アンテナ１−１〜１−Ｎに係る評価値の総和（＝評価関数ｆ（ｍ，ｎ））が最小になる切換数Ｍ分の位相分布の組み合わせを選択する。【選択図】図１
2015177496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ開口を形成する複数の素子アンテナと、
前記素子アンテナにより受信された信号の位相を調整する複数の移相器と、
前記素子アンテナ毎に、前記移相器の量子化ビット数及び当該素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数から定まる設定可能な全ての位相分布の中から、前記切換数分の位相分布を選択する分布選択手段と、
前記分布選択手段により選択された切換数分の位相分布を順番に前記移相器に設定する分布設定手段と、
前記複数の移相器により位相が調整された信号を合成する合成手段と、
前記切換数分の励振時間に亘って、前記合成手段により合成された信号を時間積分する積分手段とを備え、
前記分布選択手段は、前記素子アンテナ毎に、前記移相器の取り得る位相値に対応する各ベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値に基づいて前記切換数分の位相分布の組み合わせを選択することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
送信信号を複数の信号に分配する信号分配手段と、
上記信号分配手段により分配された信号の位相を調整する複数の移相器と、
前記複数の移相器により位相が調整された信号を送信する複数の素子アンテナと、
前記素子アンテナ毎に、前記移相器の量子化ビット数及び当該素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数から定まる設定可能な全ての位相分布の中から、前記切換数分の位相分布を選択する分布選択手段と、
前記分布選択手段により選択された切換数分の位相分布を順番に前記移相器に設定する分布設定手段とを備え、
前記分布選択手段は、前記素子アンテナ毎に、前記移相器の取り得る位相値に対応する各ベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値に基づいて前記切換数分の位相分布の組み合わせを選択することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記分布選択手段は、前記素子アンテナ毎に、前記移相器の取り得る位相値に対応するベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値と当該素子アンテナの振幅分布との積と、当該素子アンテナの励振分布との差分の絶対値を求め、全ての素子アンテナに係る前記差分の絶対値の２乗値の総和に基づいて前記切換数分の位相分布の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記分布選択手段は、前記移相器の量子化ビット数及び当該素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数から定まる設定可能な全ての位相分布の中から選択した位相分布のうち、一部の位相分布を示す各ベクトルの合成ベクトルを第１の合成ベクトル、選択した残りの位相分布を示す各ベクトルの合成ベクトルを第２の合成ベクトルとして、前記第１の合成ベクトルと前記第２の合成ベクトルとの合成ベクトルの大きさを等価振幅値とする場合、前記第１の合成ベクトルと前記第２の合成ベクトルの実部の正負が逆になる前記切換数分の位相分布の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記分布選択手段は、前記移相器の量子化ビット数及び当該素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数から定まる設定可能な全ての位相分布の中から、前記等価振幅値の虚部が零になる前記切換数分の位相分布の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記分布選択手段は、前記素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数が４以上の偶数である場合、前記移相器の量子化ビット数及び当該素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数から定まる設定可能な全ての位相分布の中から、４ｍ＋１（ｍ＝０、１、２、・・・）番目で切り換える位相分布と４ｍ＋２番目で切り換える位相分布が共役の関係になり、かつ、４ｍ＋３番目で切り換える位相分布と４ｍ＋４番目で切り換える位相分布が共役の関係になる前記切換数分の位相分布の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１から請求項５うちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記分布選択手段は、前記切換数分の位相分布の組み合わせが異なる複数の等価振幅値の中で、当該素子アンテナの励振分布に対応している等価振幅値を特定し、前記対応している等価振幅値から前記切換数分の位相分布を算出することを特徴とする請求項１から請求項５うちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項８】
複数の移相器が、アンテナ開口を形成する複数の素子アンテナにより受信された信号の位相を調整する調整処理ステップと、
分布選択手段が、前記素子アンテナ毎に、前記移相器の量子化ビット数及び当該素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数から定まる設定可能な全ての位相分布の中から、前記切換数分の位相分布を選択する分布選択処理ステップと、
分布設定手段が、前記分布選択処理ステップで選択された切換数分の位相分布を順番に前記移相器に設定する分布設定処理ステップと、
合成手段が、前記調整処理ステップで位相が調整された複数の信号を合成する合成処理ステップと、
積分手段が、前記切換数分の励振時間に亘って、前記合成処理ステップで合成された信号を時間積分する積分処理ステップとを備え、
前記分布選択処理ステップでは、前記素子アンテナ毎に、前記移相器の取り得る位相値に対応する各ベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値に基づいて前記切換数分の位相分布の組み合わせを選択することを特徴とするアンテナ励振方法。
【請求項９】
信号分配手段が、送信信号を複数の信号に分配する信号分配処理ステップと、
複数の移相器が、上記信号分配処理ステップで分配された信号の位相を調整し、調整後の信号を複数の素子アンテナに出力する調整処理ステップと、
分布選択手段が、前記素子アンテナ毎に、前記移相器の量子化ビット数及び当該素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数から定まる設定可能な全ての位相分布の中から、前記切換数分の位相分布を選択する分布選択処理ステップと、
分布設定手段が、前記分布選択処理ステップで選択された切換数分の位相分布を順番に前記移相器に設定する分布設定処理ステップとを備え、
前記分布選択処理ステップでは、前記素子アンテナ毎に、前記移相器の取り得る位相値に対応する各ベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値に基づいて前記切換数分の位相分布の組み合わせを選択することを特徴とするアンテナ励振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の素子アンテナの励振振幅及び位相を時分割で変化させながら、信号の時間積分を行うことで、低サイドローブ化を図るアンテナ装置及びアンテナ励振方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、高調波の発生を抑圧することができるアンテナ装置が開示されている。
図７は特許文献１に開示されている従来のアンテナ装置を示す構成図である。以下、従来のアンテナ装置を説明するが、ここでは、受信アンテナを想定して説明する。
まず、励振分布設定装置１０６は、所望の励振分布Ａn（ｎ＝１，２，・・・）を設定する。
次に、切換分布数設定装置１０７は、励振分布Ａnを時分割で切り換える切換数を設定する。ここでは、時分割で切り換える切換数を「Ｍ」に設定するものとする。
【０００３】
振幅位相分布・励振時間算出装置１０８は、励振分布設定装置１０６が所望の励振分布Ａnを設定し、切換分布数設定装置１０７が励振分布Ａnを時分割で切り換える切換数Ｍを設定すると、所望の励振分布Ａn毎に、その励振分布Ａnから、切換数Ｍ分の振幅分布ａnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）及び位相分布φnmを算出する。
また、振幅位相分布・励振時間算出装置１０８は、その振幅分布nm及び位相分布φnmの励振時間τmを算出する。
【０００４】
振幅位相分布・励振時間算出装置１０８は、切換数Ｍ分の振幅分布ａnmを算出すると、その振幅分布ａnmを振幅分布制御装置１０９−１〜１０９−Ｍに出力する。
これにより、振幅分布制御装置１０９−１〜１０９−Ｍは、振幅位相分布・励振時間算出装置１０８から出力された振幅分布ａnmを記憶する。
即ち、振幅分布制御装置１０９−１は振幅分布ａn1を記憶し、振幅分布制御装置１０９−２は振幅分布ａn2を記憶し、振幅分布制御装置１０９−Ｍは振幅分布ａnMを記憶する。
【０００５】
また、振幅位相分布・励振時間算出装置１０８は、切換数Ｍ分の位相分布φnmを算出すると、その位相分布φnmを位相分布制御装置１１０−１〜１１０−Ｍに出力する。
これにより、位相分布制御装置１１０−１〜１１０−Ｍは、振幅位相分布・励振時間算出装置１０８から出力された位相分布φnmを記憶する。
即ち、位相分布制御装置１１０−１は位相分布φn1を記憶し、位相分布制御装置１１０−２は位相分布φn2を記憶し、位相分布制御装置１１０−Ｍは位相分布φnMを記憶する。
【０００６】
また、振幅位相分布・励振時間算出装置１０８は、その振幅分布nm及び位相分布φnmの励振時間τmを算出すると、その励振時間τmを励振時間制御装置１１１に設定する。
励振時間制御装置１１１は、振幅位相分布・励振時間算出装置１０８により励振時間τmの設定を受けると、その励振時間τm毎に、振幅分布nm及び位相分布φnmを切り換えるため、その励振時間τmを切換装置１１２に設定する。
切換装置１１２に対する励振時間τmの設定は、励振時間τm毎に、振幅分布nm及び位相分布φnmを切り換える指示を切換装置１１２に出力することに相当する。
切換装置１１２は、励振時間τmの設定を受けると、その励振時間τmにしたがって、振幅分布制御装置１０９−１〜１０９−Ｍの中から、１つの振幅分布制御装置１０９を選択するとともに、位相分布制御装置１１０−１〜１１０−Ｍの中から、１つの位相分布制御装置１１０を選択する。
【０００７】
低雑音増幅器１０２−１〜１０２−Ｎは、素子アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎが信号を受信すると、その信号を増幅して、増幅後の信号を可変減衰器１０３−１〜１０３−Ｎに出力する。
可変減衰器１０３−１〜１０３−Ｎは、振幅分布制御装置１０９−１〜１０９−Ｍのうち、切換装置１１２により選択された振幅分布制御装置１０９の制御の下で、低雑音増幅器１０２−１〜１０２−Ｎによる増幅後の信号の振幅を調整する。
例えば、ｍ＝１の段階では、振幅分布制御装置１０９−１が選択されているので、振幅分布制御装置１０９−１が、記憶している振幅分布ａn1にしたがって可変減衰器１０３−１〜１０３−Ｎの振幅調整量を制御する。
【０００８】
移相器１０４−１〜１０４−Ｎは、位相分布制御装置１１０−１〜１１０−Ｍのうち、切換装置１１２により選択された位相分布制御装置１１０の制御の下で、可変減衰器１０３−１〜１０３−Ｎにより振幅が調整された信号の位相を調整する。
例えば、ｍ＝１の段階では、位相分布制御装置１１０−１が選択されているので、位相分布制御装置１１０−１が、記憶している位相分布φn1にしたがって移相器１０４−１〜１０４−Ｎの位相調整量を制御する。
【０００９】
分配合成器１０５は、移相器１０４−１〜１０４−Ｎが信号の位相を調整すると、位相調整後の信号を合成し、その合成信号を時間積分装置１１３に出力する。
時間積分装置１１３は、切換装置１１２により選択される振幅分布制御装置１０９及び位相分布制御装置１１０が切り換わる毎に、振幅位相分布・励振時間算出装置１０８により算出された励振時間τmで分配合成器１０５による合成信号の時間積分を行う。
信号処理装置１１４は、時間積分装置１１３の出力信号を入力して、例えば、所望の信号を探知する処理などを実施する。
【００１０】
ここで、移相器１０４−１〜１０４−Ｎの位相調整量は、振幅位相分布・励振時間算出装置１０８により算出された位相分布φ1m〜φNmにしたがって制御され、その位相分布φ1m〜φNmは時分割で切り換えられるが、サイドローブレベルを低減するために、奇数回目に切り換えられる位相分布と偶数回目に切り換えられる位相分布が共役の関係になるように設定されている。
従来のアンテナ装置の特性の一例として、４００素子（２０×２０素子）のアレーアンテナで振幅分布が全て一様な分布である場合、図８に示すように、時間積分後の放射パターンＲ１は、サイドローブレベル−４０ｄＢ以下を実現することができる。ただし、移相器１０４−１〜１０４−Ｎの量子化誤差を考慮していない。
【００１１】
移相器１０４−１〜１０４−Ｎとして、量子化ビット数が５ビットの移相器を使用する場合、位相分布φnmの取り得る状態は、図９に示すように、複素平面上で３２の状態（図９ではＡが付されている）である。
共役位相の関係にある２つの位相分布を示すベクトルが、ベクトルＢ１とベクトルＢ２であるとすると、時間積分処理後は、ベクトルＢ１とベクトルＢ２がベクトルＢ３のように合成される。以下、ベクトルＢ３の大きさを「等価振幅値」と称する。
【００１２】
移相器１０４−１〜１０４−Ｎが、量子化ビット数が５ビット程度の移相器であれば、量子化誤差を無視することができず、低サイドローブ化に必要となる低い等価振幅値が得られない。
図１０は量子化ビット数が５ビット程度の移相器を使用する場合の等価振幅値のヒストグラムを示す説明図である。
図１０からも明らかなように、低サイドローブ化に必要となる低い等価振幅値が得られていないため（図１０の例では、−４０ｄＢや−３０ｄＢの等価振幅値が得られていない）、サイドローブレベルが劣化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１３−２１９７４２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、移相器１０４−１〜１０４−Ｎの量子化誤差の影響で、低サイドローブ化に必要となる低い等価振幅値が得られず、サイドローブレベルが劣化してしまうことがある課題があった。
【００１５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、移相器の量子化誤差の影響を受けても、低サイドローブ化を図ることができるアンテナ装置及びアンテナ励振方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係るアンテナ装置は、アンテナ開口を形成する複数の素子アンテナと、素子アンテナにより受信された信号の位相を調整する複数の移相器と、素子アンテナ毎に、移相器の量子化ビット数及び当該素子アンテナの励振分布を時分割で切り換える切換数から定まる設定可能な全ての位相分布の中から、その切換数分の位相分布を選択する分布選択手段と、分布選択手段により選択された切換数分の位相分布を順番に移相器に設定する分布設定手段と、複数の移相器により位相が調整された信号を合成する合成手段と、前記切換数分の励振時間に亘って、合成手段により合成された信号を時間積分する積分手段とを備え、分布選択手段が、素子アンテナ毎に、移相器の取り得る位相値に対応する各ベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値に基づいて切換数分の位相分布の組み合わせを選択するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、分布選択手段が、素子アンテナ毎に、移相器の取り得る位相値に対応する各ベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値に基づいて切換数分の位相分布の組み合わせを選択するように構成したので、移相器の量子化誤差の影響を受けても、低サイドローブ化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の処理内容（アンテナ励振方法）を示すフローチャートである。
【図３】量子化ビット数が５ビットの移相器を使用する場合の位相分布の取り得る状態や、切換数Ｍが４である場合の等価振幅値などを示す説明図である。
【図４】この実施の形態１のアンテナ装置が、量子化ビット数が５ビット程度の移相器を使用する場合の等価振幅値のヒストグラムを示す説明図である。
【図５】この実施の形態１のアンテナ装置の放射パターンを示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図７】特許文献１に開示されている従来のアンテナ装置を示す構成図である。
【図８】従来のアンテナ装置の放射パターンを示す説明図である。
【図９】量子化ビット数が５ビットの移相器を使用する場合の位相分布の取り得る状態や、共役位相の関係にある位相分布を示すベクトルなどを示す説明図である。
【図１０】量子化ビット数が５ビット程度の移相器を使用する場合の等価振幅値のヒストグラムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
この実施の形態１では、アンテナ装置がＮ個の素子アンテナを備え、受信アンテナとして動作する場合を想定して説明する。
図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。
図１において、１−１〜１−Ｎはアンテナ開口を形成するＮ個の素子アンテナである。
低雑音増幅器２−１〜２−Ｎは素子アンテナ１−１〜１−Ｎにより受信された信号を増幅する。
可変減衰器３−１〜３−Ｎは振幅分布制御装置１２の制御の下で、低雑音増幅器２−１〜２−Ｎによる増幅後の信号の振幅を調整する。
【００２０】
移相器４−１〜４−Ｎは位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍのうち、切換装置１５により選択された位相分布制御装置１３の制御の下で、可変減衰器３−１〜３−Ｎにより振幅が調整された信号の位相を調整する。
分配合成器５は移相器４−１〜４−Ｎにより位相が調整された信号を合成し、その合成信号を時間積分装置１６に出力する。なお、分配合成器５は信号合成手段を構成している。
【００２１】
励振分布設定装置６は素子アンテナ１−１〜１−Ｎについて、所望の励振分布Ａn（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を設定する装置である。
切換分布数設定装置７は励振分布Ａnを時分割で切り換える切換数Ｍを設定する装置である。
量子化ビット数設定装置８は移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数を設定する装置である。
【００２２】
等価振幅値算出装置９は量子化ビット数設定装置８により設定された移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数から定まる設定可能な全ての位相分布において、切換数Ｍの位相分布の組み合わせを求め、各々の組み合わせ毎に、切換数Ｍの位相分布を示すＭ個のベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値を算出する装置である。
等価振幅値記憶装置１０は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶媒体から構成されており、等価振幅値算出装置９により算出された各組み合わせについての等価振幅値を記憶する。
【００２３】
また、振幅位相分布・励振時間算出装置１１は素子アンテナ１毎に、固定の振幅分布ａnを算出するとともに、量子化ビット数設定装置８により設定された移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数及び当該素子アンテナ１の励振分布を時分割で切り換える切換数Ｍから定まる設定可能な全ての位相分布の中から、切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）を選択する処理を実施する。
【００２４】
即ち、振幅位相分布・励振時間算出装置１１は等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値の中から順番に１つの等価振幅値を取り出して、その等価振幅値と素子アンテナ１−ｎの振幅分布ａnを乗算し、その乗算結果と素子アンテナ１−ｎの励振分布Ａnとの差分の絶対値の２乗値を求め、全ての素子アンテナ１−１〜１−Ｎに係る差分の絶対値の２乗値の総和に基づいて切換数Ｍ分の位相分布の組み合わせを選択する処理を実施する。例えば、差分の絶対値の２乗値を評価値とするとき、全ての素子アンテナ１−１〜１−Ｎに係る前記評価値の総和が最小になる切換数Ｍ分の位相分布の組み合わせを選択する。
さらに、振幅位相分布・励振時間算出装置１１は振幅分布n及び位相分布φnmの励振時間τmを算出する処理を実施する。
なお、振幅位相分布・励振時間算出装置１１は分布選択手段を構成している。
【００２５】
振幅分布制御装置１２は振幅位相分布・励振時間算出装置１１により算出された振幅分布ａnを記憶し、その振幅分布ａnにしたがって可変減衰器３−１〜３−Ｎの振幅調整量を制御する装置である。
位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍは振幅位相分布・励振時間算出装置１１により算出された位相分布φnmを記憶し（位相分布制御装置１３−１は位相分布φn1を記憶し、位相分布制御装置１３−２は位相分布φn2を記憶し、位相分布制御装置１３−Ｍは位相分布φnMを記憶する）、切換装置１５により選択されると、記憶している位相分布φnmにしたがって移相器４−１〜４−Ｎの位相調整量を制御する。
【００２６】
励振時間制御装置１４は振幅位相分布・励振時間算出装置１１により算出された励振時間τm毎に、振幅分布nm及び位相分布φnmの切換を切換装置１５に指示するとともに、時間積分装置１６の積分処理時間を制御する処理を実施する。
切換装置１５は励振時間制御装置１４から切換指示を受けると、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍの中から、１つの位相分布制御装置１３を選択する処理を実施する。
なお、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍ、励振時間制御装置１４及び切換装置１５から分布設定手段が構成されている。
【００２７】
時間積分装置１６は切換数Ｍ分の励振時間に亘って、振幅位相分布・励振時間算出装置１１により算出された励振時間τmで分配合成器５による合成信号の時間積分を行う。なお、時間積分装置１６は積分手段を構成している。
信号処理装置１７は時間積分装置１６の出力信号を入力して、例えば、所望の信号を探知する処理などを実施する。
【００２８】
図１の例では、アンテナ装置の構成要素である素子アンテナ１−１〜１−Ｎ、低雑音増幅器２−１〜２−Ｎ、可変減衰器３−１〜３−Ｎ、移相器４−１〜４−Ｎ、分配合成器５、励振分布設定装置６、切換分布数設定装置７、量子化ビット数設定装置８、等価振幅値算出装置９、等価振幅値記憶装置１０、振幅位相分布・励振時間算出装置１１、振幅分布制御装置１２、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍ、励振時間制御装置１４、切換装置１５、時間積分装置１６及び信号処理装置１７のそれぞれが専用のハードウェアで構成（例えば、励振分布設定装置６、切換分布数設定装置７、量子化ビット数設定装置８、等価振幅値算出装置９、振幅位相分布・励振時間算出装置１１、振幅分布制御装置１２、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍ、励振時間制御装置１４、切換装置１５、時間積分装置１６及び信号処理装置１７については、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどで構成）されているものを示したが、素子アンテナ１−１〜１−Ｎ以外の構成要素がコンピュータで構成されていてもよい。
【００２９】
素子アンテナ１−１〜１−Ｎ以外の構成要素をコンピュータで構成する場合、等価振幅値記憶装置１０をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、低雑音増幅器２−１〜２−Ｎ、可変減衰器３−１〜３−Ｎ、移相器４−１〜４−Ｎ、分配合成器５、励振分布設定装置６、切換分布数設定装置７、量子化ビット数設定装置８、等価振幅値算出装置９、振幅位相分布・励振時間算出装置１１、振幅分布制御装置１２、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍ、励振時間制御装置１４、切換装置１５、時間積分装置１６及び信号処理装置１７の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置の処理内容（アンテナ励振方法）を示すフローチャートである。
【００３０】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、Ｎ＝８として、アンテナ構成が８素子の等間隔リニアアレーアンテナである例を説明する。
【００３１】
まず、励振分布設定装置６は、所望の励振分布Ａn（ｎ＝１，２，・・・，８）を設定する（図２のステップＳＴ１）。
次に、切換分布数設定装置７は、励振分布Ａnを時分割で切り換える切換数を設定する（ステップＳＴ２）。この実施の形態１では、時分割で切り換える切換数を「Ｍ」に設定するものとする。
量子化ビット数設定装置８は、移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数を設定する（ステップＳＴ３）。この実施の形態１では、移相器４−１〜４−Ｎのビットを「ｐ」に設定するものとする。
【００３２】
等価振幅値算出装置９は、量子化ビット数設定装置８が移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数ｐを設定すると、その量子化ビット数ｐ及び切換数Ｍから定まる設定可能な全ての位相分布（例えば、量子化ビット数ｐが５ビットであれば、設定可能な位相分布の個数は３２個）において、切換数Ｍの位相分布の組み合わせを求める。
等価振幅値算出装置９は、切換数Ｍの位相分布の組み合わせを求めると、各々の組み合わせ毎に、切換数Ｍの位相分布を示すＭ個のベクトルの合成ベクトルの大きさに相当する等価振幅値を算出し、その算出した等価振幅値を等価振幅値記憶装置１０に格納する（ステップＳＴ４）。
【００３３】
ここで、図３は量子化ビット数が５ビットの移相器を使用する場合の位相分布の取り得る状態や、切換数Ｍが４である場合の等価振幅値などを示す説明図である。
図３では、切換数Ｍ（Ｍ＝４）の位相分布を示すベクトルの組み合わせが、ベクトルＣ１、ベクトルＣ２、ベクトルＤ１、ベクトルＤ２である例を示している。
図３の例では、ベクトルＣ１とベクトルＣ２の合成ベクトルがベクトルＣ３、ベクトルＤ１とベクトルＤ２の合成ベクトルがベクトルＤ３、ベクトルＣ３とベクトルＤ３の合成ベクトルがベクトルＥであり、ベクトルＥの大きさが等価振幅値に相当している。
なお、図３の例では、ベクトルＣ１とベクトルＣ２が共役の関係をなし、ベクトルＤ１とベクトルＤ２が共役の関係をなしているが、これは一例に過ぎず、必ずしも共役の関係をなしている必要はない。
【００３４】
振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、素子アンテナ１毎に、固定の振幅分布ａnを算出するとともに（ステップＳＴ５）、量子化ビット数設定装置８により設定された移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数ｐ及び当該素子アンテナ１の励振分布を時分割で切り換える切換数Ｍから定まる設定可能な全ての位相分布の中から、切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）を選択する（ステップＳＴ６）。
【００３５】
以下、振幅位相分布・励振時間算出装置１１による固定の振幅分布ａn及び切換数Ｍ分の位相分布φnmの算出処理を説明する。
振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、所望の励振分布Ａn、振幅分布ａn及び切換数Ｍ分の位相分布φnmに対する評価関数ｆ（ｍ，ｎ）として、例えば、下記の式（１）に示すような評価関数ｆ（ｍ，ｎ）を用意している。
2015177496.tif 000003
【００３６】
振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値の中から、順番に１つの等価振幅値を取り出して、その等価振幅値、励振分布Ａn、振幅分布ａn及び切換数Ｍ分の位相分布φnmを式（１）の評価関数ｆ（ｍ，ｎ）に代入して、その評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値を算出する。
振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、等価振幅値記憶装置１０により記憶されている全ての等価振幅値について、評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値を算出すると、それらの関数値を比較して、評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値が最小になる等価振幅値を特定する。
振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数ｐ及び切換数Ｍから定まる設定可能な全ての位相分布の中から、等価振幅値算出装置９によって、評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値が最小になる等価振幅値が算出された際の位相分布の組み合わせを、切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）として選択する。
【００３７】
ここでは、先に算出済みの振幅分布ａnを評価関数ｆ（ｍ，ｎ）に代入するものとしているが、先に振幅分布ａnを算出していない場合には、例えば、遺伝的アルゴリズム等を用いて、評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値が最小になるときの切換数Ｍ分の位相分布φnmと未知の振幅分布ａnを一緒に求めるようにしてもよい。
振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数ｐ及び切換数Ｍから定まる設定可能な全ての位相分布の中から、切換数Ｍ分の位相分布φnmを選択すると、位相分布φnmの励振時間τmを算出する（ステップＳＴ７）。
励振時間τmの算出処理自体は公知であり、例えば、上記の特許文献１に開示されている方法を用いればよい。
ただし、時分割で切り換える位相分布φnmの励振時間τmは、それぞれ異なっていてもよいが、全て等しい時間であってもよい。
この実施の形態１では、振幅位相分布・励振時間算出装置１１が、時分割で切り換える位相分布φnmの励振時間τmとして、全て等しい時間を算出するものとする。
【００３８】
振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、上記のようにして、固定の振幅分布ａnを算出すると、その振幅分布ａnを振幅分布制御装置１２に出力する。
これにより、振幅分布制御装置１２は、振幅位相分布・励振時間算出装置１１から出力された振幅分布ａnを記憶し（ステップＳＴ８）、その振幅分布ａnを可変減衰器３−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）に設定する（ステップＳＴ９）。
また、振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、切換数Ｍ分の位相分布φnmを算出すると、その位相分布φnmを位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍに出力する。
これにより、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍは、振幅位相分布・励振時間算出装置１１から出力された位相分布φnmを記憶する（ステップＳＴ１０）。
即ち、位相分布制御装置１３−１は位相分布φn1を記憶し、位相分布制御装置１３−２は位相分布φn2を記憶し、位相分布制御装置１３−Ｍは位相分布φnMを記憶する。
【００３９】
また、振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、その位相分布φnmの励振時間τmを算出すると、その励振時間τmを励振時間制御装置１４に設定する（ステップＳＴ１１）。
励振時間制御装置１４は、振幅位相分布・励振時間算出装置１１により励振時間τmの設定を受けると、その励振時間τm毎に、位相分布φnmを切り換えるため、その励振時間τmを切換装置１５に設定する（ステップＳＴ１２）。
切換装置１５に対する励振時間τmの設定は、励振時間τm毎に、位相分布φnmを切り換える指示を切換装置１５に出力することに相当する。
切換装置１５は、励振時間制御装置１４から励振時間τmの設定を受けると、その励振時間τmにしたがって、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍの中から、１つの位相分布制御装置１３を選択する。
【００４０】
励振時間制御装置１４は、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍに対する位相分布φnm等の設定が完了すると、変数であるｍを“１”に初期設定する（ステップＳＴ１３）。
ｍ＝１の段階では、切換装置１５によって、位相分布制御装置１３−１が選択される（ステップＳＴ１４）。
【００４１】
低雑音増幅器２−１〜２−Ｎは、素子アンテナ１−１〜１−Ｎが信号を受信すると、その信号を増幅して、増幅後の信号を可変減衰器３−１〜３−Ｎに出力する（ステップＳＴ１５）。
可変減衰器３−１〜３−Ｎは、振幅分布制御装置１２により設定された振幅分布ａnにしたがって低雑音増幅器２−１〜２−Ｎによる増幅後の信号の振幅を調整する（ステップＳＴ１６）。
なお、振幅分布ａnは、励振分布Ａnが時分割で切り換えられても変化しない固定の振幅分布であるため、可変減衰器３−１〜３−Ｎにおける振幅調整量は一定である。
【００４２】
移相器４−１〜４−Ｎは、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｍのうち、切換装置１５により選択された位相分布制御装置１３の制御の下で、可変減衰器３−１〜３−Ｎにより振幅が調整された信号の位相を調整する（ステップＳＴ１７）。
ｍ＝１の段階では、位相分布制御装置１３−１が選択されているので、位相分布制御装置１３−１が、記憶している位相分布φn1にしたがって移相器４−１〜４−Ｎの位相調整量を制御する。
【００４３】
分配合成器５は、移相器４−１〜４−Ｎが信号の位相を調整すると、位相調整後の信号を合成し、その合成信号を時間積分装置１６に出力する（ステップＳＴ１８）。
時間積分装置１６は、分配合成器５から合成信号を受けると、その合成信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。
時間積分装置１６は、Ｍ個のメモリを備えており、切換装置１５により選択される位相分布制御装置１３が切り換わる毎に、そのディジタル信号に変換した合成信号を格納するメモリを切り換えながら、その合成信号をメモリに格納する（ステップＳＴ１９）。ｍ＝１の段階では、合成信号を１番目のメモリに格納する。
【００４４】
励振時間制御装置１４は、変数ｍが切換数Ｍであるか否かを判定し（ステップＳＴ２０）、変数ｍが切換数Ｍに満たない場合（ｍ＜Ｍ）、変数ｍに１を加算して（ステップＳＴ２１）、ステップＳＴ１４の処理に戻り、ステップＳＴ１４〜ＳＴ２０の処理が繰り返し実施される。
一方、変数ｍが切換数Ｍに到達している場合（ｍ＝Ｍ）、ステップＳＴ２２の処理に移行する。
【００４５】
例えば、ｍ＝２の段階では、振幅分布制御装置１２が振幅分布ａnにしたがって可変減衰器３−１〜３−Ｎの振幅調整量を制御するとともに、位相分布制御装置１３−２が位相分布φn2にしたがって移相器４−１〜４−Ｎの位相調整量を制御し、ディジタル信号に変換された合成信号が時間積分装置１６の２番目のメモリに格納される。
同様に、ｍ＝Ｍの段階では、振幅分布制御装置１２が振幅分布ａnにしたがって可変減衰器３−１〜３−Ｎの振幅調整量を制御するとともに、位相分布制御装置１３−Ｍが位相分布φnMにしたがって移相器４−１〜４−Ｎの位相調整量を制御し、ディジタル信号に変換された合成信号が時間積分装置１６のＭ番目のメモリに格納される。
【００４６】
時間積分装置１６は、Ｍ個のメモリに格納されている合成信号を加算し、励振時間制御装置１４により算出された励振時間τmで、加算後の合成信号を時間積分することで、放射パターンを得る（ステップＳＴ２２）。
これより、励振分布Ａnを時分割で切り換えることで、所望の放射パターンが得られる。
信号処理装置１７は、時間積分装置１６の出力信号を入力して、例えば、所望の信号を探知する処理などを実施する。
【００４７】
この実施の形態１では、振幅位相分布・励振時間算出装置１１が、移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数ｐ及び切換数Ｍから定まる設定可能な全ての位相分布の中から、切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）を選択する際、上述したように、評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値が最小になる等価振幅値が算出された際の位相分布の組み合わせを選択するようにしている。
また、評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値が最小になる場合の等価振幅値は小さな値になる。図３の例では、ベクトルＣ３とベクトルＤ３の実部の正負が逆であるため、等価振幅値が小さな値になっている。
これに対して、従来例における図９のベクトルＢ３は、単に共役の関係があるベクトルＢ１とベクトルＢ２を合成したものであるため、等価振幅値（ベクトルＢ３の大きさ）が大きな値になっている。
【００４８】
したがって、この実施の形態１では、移相器４−１〜４−Ｎが、量子化誤差を無視できる程の量子化ビット数を有していない場合でも、図４に示すように、低サイドローブ化に必要となる低い等価振幅値を得ることができるようになる。
図４はこの実施の形態１のアンテナ装置が、量子化ビット数が５ビット程度の移相器を使用する場合の等価振幅値のヒストグラムを示す説明図である。
図４と図１０を比較すれば明らかなように、この実施の形態１のアンテナ装置では、従来のアンテナ装置より、低サイドローブ化に必要となる低い等価振幅値が多数得られている（図１０の例では、−４０ｄＢや−３０ｄＢの等価振幅値が得られていないが、図４の例では、−４０ｄＢや−３０ｄＢの等価振幅値が得られている）。
その結果、この実施の形態１のアンテナ装置では、低サイドローブレベル化を実現することができる。
図５はこの実施の形態１のアンテナ装置の放射パターンを示す説明図である。
図５におけるアンテナ装置の放射パターンＲ１は、−４０ｄＢ以下のサイドローブレベルを実現している。
【００４９】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、振幅位相分布・励振時間算出装置１１が、等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値の中から順番に１つの等価振幅値を取り出して、その等価振幅値と素子アンテナ１−ｎの振幅分布ａnを乗算し、その乗算結果と素子アンテナ１−ｎの励振分布Ａnとの差分の絶対値の２乗値を評価値とするとき、全ての素子アンテナ１−１〜１−Ｎに係る評価値の総和（＝評価関数ｆ（ｍ，ｎ））が最小になる切換数Ｍ分の位相分布の組み合わせを選択するように構成したので、移相器４−１〜４−Ｎの量子化誤差の影響を受けても、低サイドローブ化を図ることができる効果を奏する。
【００５０】
この実施の形態１では、振幅位相分布・励振時間算出装置１１が、全ての素子アンテナ１−１〜１−Ｎに係る評価値の総和（＝評価関数ｆ（ｍ，ｎ））が最小になる切換数Ｍ分の位相分布の組み合わせとして、ベクトルＣ３とベクトルＤ３の実部の正負が逆になる位相分布の組み合わせが選択されるものを示したが、これに限るものではなく、例えば、等価振幅値の虚部が概ね零になる切換数Ｍ分の位相分布の組み合わせが選択されるものであってもよい。
この場合も、低サイドローブ化に必要となる低い等価振幅値が多数得られるため、移相器４−１〜４−Ｎの量子化誤差の影響を受けても、低サイドローブ化を図ることができる。
【００５１】
この実施の形態１では、素子アンテナ１の励振分布Ａnを時分割で切り換える切換数Ｍが４である場合を示したが（Ｍ＝４）、その切換数Ｍが４以上の偶数である場合、下記に示すような切換数Ｍ分の位相分布の組み合わせを選択すれば、同様に、移相器４−１〜４−Ｎの量子化誤差の影響を受けても、低サイドローブ化を図ることができる。
即ち、振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、移相器４−１〜４−Ｎの量子化ビット数ｐから定まる設定可能な全ての位相分布の中から、４ｍ＋１（ｍ＝０、１、２、・・・）番目で切り換える位相分布と４ｍ＋２番目で切り換える位相分布が共役の関係になり、かつ、４ｍ＋３番目で切り換える位相分布と４ｍ＋４番目で切り換える位相分布が共役の関係になる切換数Ｍ分の位相分布の組み合わせを選択する。
【００５２】
この実施の形態１では、アンテナ装置が、受信アンテナとして動作する例を示したが、送信アンテナとして動作するものであってもよい。
アンテナ装置が送信アンテナとして動作する場合、信号の流れが、受信アンテナの場合と逆向きになる（送信アンテナとして動作する場合、図１の例では、信号は下から上に流れる）点で相違するが、個々の処理部の動作は同じである。
ただし、送信アンテナとして動作する場合、分配合成器５は、信号処理装置１７から出力された送信信号を移相器４−１〜４−Ｎに分配する信号分配手段を構成する。
また、送信側のアンテナ装置では、時間積分装置１６が不要になり、受信側のアンテナ装置における時間積分装置１６が時間積分処理を実施する。
【００５３】
この実施の形態１では、１個の振幅分布制御装置１２が実装されている例を示したが、Ｍ個の振幅分布制御装置１２を搭載し、位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｎと同様、切換装置１５が切換時間毎に、Ｍ個の振幅分布制御装置１２の中から、１個の振幅分布制御装置１２を選択するように構成してもよい。
この場合、振幅位相分布・励振時間算出装置１１が、励振分布Ａnが時分割で切り換えられる毎に異なる振幅分布ａnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）を算出し、１番目の振幅分布制御装置１２が振幅分布ａn1を記憶し、２番目の振幅分布制御装置１２が振幅分布ａn2を記憶し、Ｍ番目の振幅分布制御装置１２が振幅分布ａnMを記憶するようにしてもよい。
【００５４】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
振幅位相分布選択装置１８は等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値の中で、励振分布設定装置６により設定されている素子アンテナ１−ｎの励振分布Ａnに対応している等価振幅値を特定し、対応している等価振幅値が算出された際の位相分布の組み合わせを、切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）として選択する装置である。
例えば、等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値の中で、励振分布設定装置６により設定されている素子アンテナ１−ｎの励振分布Ａnに最も近い等価振幅値を特定し、最も近い等価振幅値が算出された際の位相分布の組み合わせを、切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）として選択する。
なお、振幅位相分布選択装置１８は分布選択手段を構成している。
【００５５】
上記実施の形態１では、振幅位相分布・励振時間算出装置１１が、等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値の中から、順番に１つの等価振幅値を取り出して、その等価振幅値、励振分布Ａn、振幅分布ａn及び切換数Ｍ分の位相分布φnmを式（１）の評価関数ｆ（ｍ，ｎ）に代入して、その評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値を算出し、全ての等価振幅値について評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値を算出すると、評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値が最小になる等価振幅値を特定して、評価関数ｆ（ｍ，ｎ）の関数値が最小になる等価振幅値が算出された際の位相分布の組み合わせを、切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）として選択するようにしている。
この実施の形態２では、振幅位相分布・励振時間算出装置１１の処理を簡略化するために、振幅位相分布選択装置１８を備えている。
【００５６】
振幅位相分布選択装置１８は、等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値の中で、励振分布設定装置６により設定されている素子アンテナ１−ｎの励振分布Ａnに対応している等価振幅値を特定する。
例えば、等価振幅値記憶装置１０により記憶されている複数の等価振幅値の中で、励振分布設定装置６により設定されている素子アンテナ１−ｎの励振分布Ａnに最も近い等価振幅値を特定する。
振幅位相分布選択装置１８は、励振分布Ａnに最も近い等価振幅値を特定すると、等価振幅値算出装置９において、その等価振幅値が算出された際の位相分布の組み合わせを、切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）として選択する。
この実施の形態２では、振幅位相分布・励振時間算出装置１１は、上記のような切換数Ｍ分の位相分布φnm（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）を選択する処理を実施せず、振幅位相分布選択装置１８により選択された切換数Ｍ分の位相分布φnmを位相分布制御装置１３−１〜１３−Ｎに設定する。
これにより、振幅位相分布・励振時間算出装置１１の処理が簡略化されるため、切換数Ｍ分の位相分布φnmを高速に設定することができる効果を奏する。
【００５７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１−１〜１−Ｎ  素子アンテナ、２−１〜２−Ｎ  低雑音増幅器、３−１〜３−Ｎ  可変減衰器、４−１〜４−Ｎ  移相器、５  分配合成器（信号合成手段、信号分配手段）、６  励振分布設定装置、７  切換分布数設定装置、８  量子化ビット数設定装置、９  等価振幅値算出装置、１０  等価振幅値記憶装置、１１  振幅位相分布・励振時間算出装置（分布選択手段）、１２  振幅分布制御装置、１３−１〜１３−Ｍ  位相分布制御装置（分布設定手段）、１４  励振時間制御装置（分布設定手段）、１５  切換装置（分布設定手段）、１６  時間積分装置（積分手段）、１７  信号処理装置、１８  振幅位相分布選択装置（分布選択手段）、１０１−１〜１０１−Ｎ  素子アンテナ、１０２−１〜１０２−Ｎ  低雑音増幅器、１０３−１〜１０３−Ｎ  可変減衰器、１０４−１〜１０４−Ｎ  移相器、１０５  分配合成器、１０６  励振分布設定装置、１０７  切換分布数設定装置、１０８  振幅位相分布・励振時間算出装置、１０９−１〜１０９−Ｍ  振幅分布制御装置、１１０−１〜１１０−Ｍ  位相分布制御装置、１１１  励振時間制御装置、１１２  切換装置、１１３  時間積分装置、１１４  信号処理装置、２０１  振幅分布設定装置、２０２  スイッチ時間算出装置、２０３  スイッチ制御装置、２０４  素子アンテナ、２０５  低雑音増幅器、２０６  移相器、２０７  スイッチ、２０８  合成器、２０９  受信機。
【図１】
2015177496.tif 000004
【図２】
2015177496.tif 000005
【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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【図８】
2015177496.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2015177496.tif 000013