(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝播してきた信号を受信するための仰角方向および方位方向にそれぞれ配列された複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子が受信した前記信号から和出力および差出力を生成する複数の受信モジュールと、前記複数の受信モジュールの和出力を方位方向に合成して和合成出力を取り出すための和用合成器と、前記複数の受信モジュールの差出力を方位方向に合成して差合成出力を取り出すための差用合成器と、前記和合成出力および前記差合成出力から、所望の方向に主ビームを形成する処理部と、を含み、
前記複数の受信モジュールの差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出す、アンテナ装置。
【請求項２】
前記複数の受信モジュールの差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出すスイッチユニットをさらに含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記主ビームの受信レベルと前記干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波抑制を行う信号処理部をさらに含む、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数のアンテナ素子は、前記仰角方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）、前記方位方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）、配列されており、
１番目のアンテナ素子のための受信モジュールの差出力、Ｍ＋１番目のアンテナ素子のための受信モジュールの差出力、２Ｍ＋１番目のアンテナ素子のための受信モジュールの差出力、または（Ｎ−１）＊Ｍ＋１番目のアンテナ素子のための受信モジュールの差出力のいずれかから複数を合成して、干渉波抑制ビームとして取り出す、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記受信モジュールが、送信系の構成も含んだ送受信モジュールである、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記複数のアンテナ素子からの受信出力を仰角方向にディジタル合成するＤＢＦ（Digital Beam Forming）処理部である、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記ＤＢＦ処理部は、和パターン用の開口面振幅分布情報および差パターン用の開口面振幅分布情報を保存している、請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記ＤＢＦ処理部は、和パターン用の開口面振幅分布情報または差パターン用の開口面振幅分布情報を保存している、請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記複数の受信モジュールの差出力を方位方向にアナログ合成する、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
仰角方向および方位方向にそれぞれ配列された複数のアンテナ素子で伝播してきた信号を受信するアンテナ装置の制御方法であって、
前記複数のアンテナ素子が受信した前記信号から複数の和出力および複数の差出力を生成し、前記複数の和出力を方位方向に合成して和合成出力を取り出し、前記複数の差出力を方位方向に合成して差合成出力を取り出し、前記和合成出力および前記差合成出力から、所望の方向に主ビームを形成し、前記複数の差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出す、アンテナ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置、およびその制御方法に関し、特に干渉波除去機能を含むアレイアンテナ装置、およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のアンテナ装置では、平面または円筒状の二次元アレイのうち、全てまたは一部のアンテナ開口の電力を合成することで、主ビームを形成している。干渉波抑制の目的で、干渉波抑制アンテナを実装している。
【０００３】
図５（ａ）または図５（ｂ）のように上記アレイアンテナの上部または側面などに干渉波抑制アンテナを実装することで、干渉波抑制ビームを形成する方法が、一般的である。図５（ａ）または図５（ｂ）のような干渉波抑制アンテナの実装によれば、図５（ｃ）の放射パターン特性図のように干渉波抑制ビームが形成される。しかしながら、実装スペースの限られた移動式のアンテナでは、この方式は適していない。そのため、実装スペースの限られた移動式のアンテナでは、アンテナ開口の一部の電力を干渉波抑制に用いる方法がより一般的である。
【０００４】
図６は、アンテナ開口の一部の電力を干渉波抑制に用いる背景技術のアレイアンテナ装置のブロック図である。次に、その動作について説明する。まずアンテナ素子１０２−１〜１０２−Ｎ＊Ｍで受信した信号を、コラムアレイ１０１−１〜１０１−Ｎにて、それぞれ仰角方向にアナログ合成する。コラムアレイ１０１−１〜１０１−Ｎには、第１の方向性結合器１０３−１〜１０３−Ｎ＊Ｍがある。これら第１の方向性結合器１０３−１〜１０３−Ｎ＊Ｍの結合度を調整することにより、所望の開口面振幅分布を実現し、仰角方向に低サイドローブの主ビームを形成する。
【０００５】
電力合成に使われなかった電力は、第１の終端器１０４−１〜１０４−（Ｍ−Ｋ）によって終端される。第１の方向性結合器１０３−１〜１０３−Ｎ＊Ｍのうちの中央付近は結合度を高く設定することにより、第１の終端器１０４−１〜１０４−（Ｍ−Ｋ）に漏れだす電力は小さくなる。第１の方向性結合器１０３−１〜１０３−Ｎ＊Ｍのうちの端付近は結合度を低く設定することにより、多くの電力が第１の終端器１０４−１〜１０４−（Ｍ−Ｋ）にて終端される。
【０００６】
背景技術のアレイアンテナ装置では、第１の方向性結合器１０３−１〜１０３−Ｎ＊Ｍのうちの端付近の終端処理されていた電力の一部を取り出すことによって、仰角方向に広角な干渉波抑制ビームを形成している。干渉波抑制信号出力回路１０６−１〜１０６−Ｎには、第２の方向性結合器１０７−１〜１０７−Ｎ＊Ｋ、および第２の終端器１０８−１〜１０８−Ｎ＊Ｋがある。接続端子１０５−１〜１０５−Ｎ＊Ｋから出力される信号は、干渉波抑制信号出力回路１０６−１〜１０６−Ｎにて、それぞれ仰角方向に合成される。さらに、スイッチ回路１０９にて、これらの干渉波抑制ビームのうち、任意の一つが選択される。選択された干渉波抑制ビームは、方位方向に広角なビーム幅を持つため、いかなる方位の干渉波をも抑圧できる。このようにして、背景技術のアレイアンテナ装置では、開口の一部の電力を干渉波抑制に用いることができる。
【０００７】
次に、円筒状仰角ＤＢＦ（Digital Beam Forming）アンテナ装置について説明する。図７は、円筒状仰角ＤＢＦアンテナ装置を説明するためのブロック図である。図７のアンテナ装置は、アンテナ素子２０１−１〜２０１−Ｎ＊Ｍ、受信モジュール２０２−１〜２０２−Ｎ＊Ｍ、和用合成器２１０−１〜２１０−Ｍ、および差用合成器２１１−１〜２１１−Ｍ、を含む。さらに図７のアンテナ装置は、増幅器２１３−１〜２１３−２、受信器２１４、およびＤＢＦ処理器２１５、を含む。
【０００８】
受信モジュール２０２−１〜２０２−Ｎ＊Ｍは、低雑音増幅器２０３−１〜２０３−Ｎ＊Ｍ、移相器２０４−１〜２０４−Ｎ＊Ｍ、および可変減衰器２０５−１〜２０５−Ｎ＊Ｍを有する。さらに受信モジュール２０２−１〜２０２−Ｎ＊Ｍは、二分配器２０６−１〜２０６−Ｎ＊Ｍ、および０／π移相器２０７−１〜２０７−Ｎ＊Ｍを有する。
【０００９】
和用合成器２１０−１〜２１０−Ｍと差用合成器２１１−１〜２１１−Ｍとは、方位方向のアナログ合成を行う。ＤＢＦ処理器２１５は、仰角方向のディジタル合成を行う。
【００１０】
アンテナ素子２０１−１〜２０１−Ｎ＊Ｍのうちのアンテナ素子２０１−１〜２０１−Ｊ＊Ｍからなる開口１で受信した信号は、受信モジュール２０２−１〜２０２−Ｊ＊Ｍにて振幅・位相制御される。さらに、和用合成器２１０−１〜２１０−Ｍと差用合成器２１１−２１１〜１１−Ｍにてそれぞれ方位方向にアナログ合成され、方位方向に低サイドローブの和パターンと差パターンを形成する。
【００１１】
このとき、アンテナ素子２０１−（Ｊ＊Ｍ＋１）〜２０１−Ｎ＊Ｍで受信した信号は、低雑音増幅器２０３−（Ｊ＊Ｍ＋１）〜２０３−Ｎ＊Ｍをオフとすることで、低雑音増幅されない。上記和パターンと差パターンは、受信ユニット２１３−１〜２１３−２Ｍにてアナログ−ディジタル変換を施され、ＤＢＦ処理器２１５にて仰角方向にディジタル合成され、仰角方向の主マルチビームを形成する。
【００１２】
アンテナ素子２０１−１〜２０１−Ｊ＊Ｍからなる開口１の動作について説明したが、アンテナ素子２０１−（Ｍ＋１）〜２０１−｛（Ｊ＋１）＊Ｍ｝からなる開口２についても、同様に動作する。またアンテナ素子２０１−（２Ｍ＋１）〜２０１−｛（Ｊ＋２）＊Ｍ｝からなる開口３についても、同様に動作する。開口１、開口２、開口３、・・・と次々に開口が移動することで、全方位に主マルチビームを形成することが円筒状仰角ＤＢＦアンテナの特徴である。
【００１３】
特許文献１は、フェーズドアレイアンテナに関するものである。特許文献１では、アンテナ素子を有する複数の送受信モジュールを円周に沿って配列することによりローアレイを構成し、このローアレイを垂直方向に複数段並べて配置するなどして円筒型アレイを構成することが提案されている。特許文献１では、仰角方向にＤＢＦマルチビームを形成し、方位方向にはモノパルスビームを成形すること、方位走査はモジュールのスイッチを切替えることにより行うことが、提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−６５３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した背景技術の干渉波抑制アンテナ装置は、円筒状仰角ＤＢＦアンテナ装置に適用が難しいという課題がある。図８（ａ）および図８（ｂ）を用いて、その理由を説明する。
【００１６】
図８（ａ）では、背景技術のコラムアレイと同等の合成器を、円筒状に配置している。円筒状アンテナの場合では、次々に開口が切り替わるため、合成器の結合度を調整して開口面振幅分布を与えることができない。そのため、受信モジュールの振幅減衰器にて開口面振幅分布を設定することと、一様の結合度を持つ合成器を用いることが必須となる。一様の結合度を持つ合成器では、漏れだす電力が存在しないため、干渉波抑制ビームを取り出すことができない。そのため、干渉波抑制アンテナを個別に取り付ける必要を生じ、移動性を損なうことになる。図８（ｂ）では、複雑なマトリクススイッチを配置した構成である。マトリクススイッチは、入力された全素子の受信信号のうち、任意の複数素子を選ぶことができる複雑なスイッチである。図８（ｂ）では、所望の開口を選択して、選択した受信信号を合成器に出力する役割を担っている。この方式の場合では、合成器に所望の開口面振幅分布を与えることができるが、上記の複雑なマトリクススイッチと膨大な数のケーブルを必要とする。このため、実装および質量の点から、移動用アンテナ装置としては適していない。
【００１７】
［発明の目的］
本発明の目的は、移動用アンテナ装置に適した、アンテナ装置、およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するため、本発明に係るアンテナ装置は、伝播してきた信号を受信するための仰角方向および方位方向にそれぞれ配列された複数のアンテナ素子と、上記複数のアンテナ素子が受信した上記信号から和出力および差出力を生成する複数の受信モジュールと、上記複数の受信モジュールの和出力を方位方向に合成して和合成出力を取り出すための和用合成器と、上記複数の受信モジュールの差出力を方位方向に合成して差合成出力を取り出すための差用合成器と、上記和合成出力および上記差合成出力から、所望の方向に主ビームを形成する処理部と、を含み、
上記複数の受信モジュールの差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出すことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るアンテナ装置の制御方法は、仰角方向および方位方向にそれぞれ配列された複数のアンテナ素子で伝播してきた信号を受信するアンテナ装置の制御方法であって、
上記複数のアンテナ素子が受信した上記信号から複数の和出力および複数の差出力を生成し、上記複数の和出力を方位方向に合成して和合成出力を取り出し、上記複数の差出力を方位方向に合成して差合成出力を取り出し、上記和合成出力および上記差合成出力から、所望の方向に主ビームを形成し、上記複数の差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、受信モジュールの差出力のうちの一部を合成し選択することにより、主ビームと同じ方向に干渉波抑制ビームを形成して、干渉波を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ａのスイッチユニット１７の詳細構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）はアンテナアレイの上部に干渉波抑制アンテナを実装した場合を示す概念図であり、（ｂ）はアンテナアレイの側面に干渉波抑制アンテナを実装した場合を示す概念図であり、（ｃ）は放射パターン特性図である。
【図６】アンテナ開口の一部の電力を干渉波抑制に用いる場合の構成例を示すブロック図である。
【図７】仰角方向ＤＢＦアンテナ装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は合成器を円筒状に配置した構成例を示すブロック図であり、（ｂ）はマトリクススイッチを配置した構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。本発明の好ましい実施形態について説明する前に、本発明の最上位概念による実施形態について、説明する。
【００２３】
本発明の最上位概念の実施形態のアンテナ装置は、伝播してきた信号を受信するための仰角方向および方位方向にそれぞれ配列された複数のアンテナ素子を含む。さらにこのアンテナ装置は、上記複数のアンテナ素子が受信した上記信号から和出力および差出力を生成する複数の受信モジュールと、上記複数の受信モジュールの和出力を方位方向に合成して和合成出力を取り出すための和用合成器と、を含む。さらにこのアンテナ装置は、上記複数の受信モジュールの差出力を方位方向に合成して差合成出力を取り出すための差用合成器と、上記和合成出力および上記差合成出力から、所望の方向に主ビームを形成する処理部と、を含む。そしてこのアンテナ装置は、上記複数の受信モジュールの差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出す。
【００２４】
本発明に係るアンテナ装置の制御方法は、仰角方向および方位方向にそれぞれ配列された複数のアンテナ素子で伝播してきた信号を受信するアンテナ装置の制御方法である。この制御方法は、上記複数のアンテナ素子が受信した上記信号から複数の和出力および複数の差出力を生成し、上記複数の和出力を方位方向に合成して和合成出力を取り出し、上記複数の差出力を方位方向に合成して差合成出力を取り出す。さらにこの制御方法は、上記和合成出力および上記差合成出力から、所望の方向に主ビームを形成する。さらにこの制御方法は、上記複数の差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出す。
【００２５】
本実施形態によれば、受信モジュールの差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出している。主ビームの受信レベルと干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較するなどすることにより、干渉波を抑制することができる。これにより、実装および質量の点で、移動用アンテナ装置に適したアンテナ装置を実現できる。以下、より具体的に本発明の好ましい実施形態について、説明する。
【００２６】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態によるアンテナ装置、およびその制御方法について、図面を参照して詳細に説明する。図１Ａは、本発明の第１実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１Ｂは、図１Ａのスイッチユニット１７の詳細構成を示すブロック図である。
【００２７】
［構成の説明］
本実施形態のアンテナ装置は、円筒状仰角ＤＢＦ（Digital Beam Forming）アンテナであり、所望の方向に低サイドローブの主マルチビームを形成し、方位方向においてモノパルス測角を行い、全方位に広角かつ信号雑音比の良好な干渉波抑制ビームを形成する。本実施形態のアンテナ装置は、図１Ａに示すように、複数のアンテナ素子１−１〜１−Ｎ＊Ｍ、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍ、和用合成器１０−１〜１０−Ｍ、差用合成器１１−１〜１１−（Ｍ−１）、および増幅器１２−１〜１２−２Ｍ、を含む。さらに本実施形態のアンテナ装置は、受信器１４、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）処理器１５、スイッチユニット１７、干渉波抑制ビーム制御器２１、および信号処理部２２、を含む。なお、上述した最上位概念の実施形態の処理部の一例が、本実施形態ではＤＢＦ処理器１５である。
【００２８】
複数のアンテナ素子１−１〜１−Ｎ＊Ｍは、伝播してきた信号を受信するために仰角方向および方位方向に配列されており、全体としてＮ＊Ｍ本のアンテナ素子が配列されている。図１Ａでは、仰角方向にＭ本のアンテナ素子１−１〜１−Ｍが配列され、このような複数のアンテナ素子が方位方向にＮ本配列された状態を示している。すなわち、Ｍ本のアンテナ素子１−１〜１−Ｍ、Ｍ本のアンテナ素子１−Ｍ＋１〜１−２Ｍ、Ｍ本のアンテナ素子１−２Ｍ＋１〜１−３Ｍ、…、およびＭ本のアンテナ素子１−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝〜１−Ｎ＊Ｍが、配列される。
【００２９】
受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍは、アンテナ素子の受信信号を低雑音増幅するための低雑音増幅器３−１〜３−Ｎ＊Ｍ、およびこの増幅信号を位相制御するための移相器４−１〜４−Ｎ＊Ｍ、を含む。さらに受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍは、移相器４−１〜４−Ｎ＊Ｍからの位相制御された信号を振幅制御するための可変減衰器５−１〜５−Ｎ＊Ｍを含む。さらに受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍは、この振幅制御された信号を二分配して和出力と差出力を生成するための二分配器６−１〜６−Ｎ＊Ｍを含む。さらに受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍは、二分配器６−１〜６−Ｎ＊Ｍにより二分配された信号同士の位相差を０°または１８０°に設定するための０／π移相器７−１〜７−Ｎ＊Ｍ、を含む。さらに、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍは、和出力の接続端子８−１〜８−Ｎ＊Ｍ、および差出力の接続端子９−１〜９−Ｎ＊Ｍを有する。
【００３０】
和用合成器１０−１〜１０−Ｍは、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの和出力の接続端子８−１〜８−Ｎ＊Ｍに接続されており、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの和出力を方位方向に合成して、和合成出力を取り出す。例えば和用合成器１０−１は、受信モジュール２−１、２−Ｍ＋１、…、２−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝の和出力の接続端子８−１、８−Ｍ＋１、…、８−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝に接続されており、受信モジュールの和出力を方位方向に合成して、和合成出力を取り出す。例えば、和用合成器１０−Ｍは、受信モジュール２−Ｍ、２−２Ｍ、…、２−Ｎ＊Ｍの和出力の接続端子８−Ｍ、８−２Ｍ、…、８−Ｎ＊Ｍに接続されており、受信モジュールの和出力を方位方向に合成して、和合成出力を取り出す。
【００３１】
差用合成器１１−１〜１１−（Ｍ−１）は、受信モジュール２−２〜２−２Ｍ、２−Ｍ＋２〜２−３Ｍ、…、２−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋２｝〜２−Ｎ＊Ｍの差出力の接続端子に接続されている。例えば差用合成器１１−１は、受信モジュール２−２、２−Ｍ＋２、…、２−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋２｝の差出力の接続端子９−２、９−Ｍ＋２、…、９−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋２｝に接続されており、受信モジュールの差出力を方位方向に合成して、差合成出力を取り出す。例えば、差用合成器１１−（Ｍ−１）は、受信モジュール２−Ｍ、２−２Ｍ、…、２−Ｎ＊Ｍの差出力の接続端子９−Ｍ、９−２Ｍ、…、９−Ｎ＊Ｍに接続されており、受信モジュールの差出力を方位方向に合成して、差合成出力を取り出す。
【００３２】
増幅器１２−１〜１２−２Ｍは、これら和合成出力と差合成出力を増幅する。
【００３３】
受信器１４の受信ユニット１３−１〜１３−２Ｍは、増幅器１２−１〜１２−２Ｍの増幅された和合成出力と差合成出力を、アナログ−ディジタル変換する。
【００３４】
ＤＢＦ処理器１５は、内部にメモリ１６−１〜１６−２を有する。例えば、メモリ１６−１は和パターン用の開口面振幅分布情報を保存し、メモリ１６−２は差パターン用の開口面振幅分布情報を保存している。ＤＢＦ処理器１５は、アナログ−ディジタル変換された受信出力を仰角方向にディジタル合成して、主マルチビームを形成する。
【００３５】
スイッチユニット１７は、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出す。図１Ａでは、スイッチユニット１７は、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍのうち、受信モジュール２−１、２−Ｍ＋１、２−２Ｍ＋１、…、２−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝の接続端子９−１、９−Ｍ＋１、…、９−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝に接続されている。接続端子９−１、９−Ｍ＋１、…、９−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝からの差出力を合成し、干渉波抑制ビームとして取り出す。図１Ｂに示すようにスイッチユニット１７は、合成器１８−１〜１８−Ｋと、スイッチ１９と、を有する。
【００３６】
干渉波抑制ビーム制御器２１は、スイッチユニット１７のスイッチ１９を制御して、干渉波抑制ビームの切替えを行う。信号処理部２２は、主ビームの受信レベルと干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波抑制を行う。
【００３７】
［動作の説明］
次に、本実施形態のアンテナ装置の動作について、説明する。アンテナ素子１−１〜１−Ｎ＊Ｍは、それぞれ空間を伝播した信号を受信する。
【００３８】
受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの低雑音増幅器３−１〜３−Ｎ＊Ｍは、アンテナ素子の受信信号を低雑音増幅する。移相器４−１〜４−Ｎ＊Ｍは、低雑音増幅器３−１〜３−Ｎ＊Ｍからの増幅信号を位相制御する。可変減衰器５−１〜５−Ｎ＊Ｍは、移相器４−１〜４−Ｎ＊Ｍからの位相制御された信号を振幅制御する。これらの働きにより、所望の方向に低サイドローブの主ビームが形成される。
【００３９】
さらに、二分配器６−１〜６−Ｎ＊Ｍは、可変減衰器５−１〜５−Ｎ＊Ｍによって振幅制御された信号を二分配して和出力と差出力を生成する。０／π移相器７−１〜７−Ｎ＊Ｍは、二分配器６−１〜６−Ｎ＊Ｍによって二分配された信号同士の位相差を０°または１８０°に設定する。これらの働きにより、方位方向にモノパルス測角するための和出力と差出力が生成される。
【００４０】
さらに、和用合成器１０−１〜１０−Ｍ、差用合成器１１−１〜１１−（Ｍ−１）、増幅器１２−１〜１２−２Ｍ、受信ユニット１３−２〜１３−２Ｍは、和出力と差出力を方位方向でアナログ合成およびアナログ−ディジタル変換する。さらに、低雑音ディジタル信号の和合成出力と差合成出力を生成する。ＤＢＦ処理器１５は、受信器１４からの和合成出力と差合成出力を仰角方向にディジタル合成して、低サイドローブの主マルチビームを形成する。
【００４１】
スイッチユニット１７内部の合成器１８−１〜１８−Ｋは、接続端子９−１、９−Ｍ＋１、…、９−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝からの差出力を合成する。干渉波抑制ビーム制御器２１がスイッチユニット１７を制御して、所望の方向に干渉波抑制ビームを形成するように動作する。干渉波抑制ビーム制御器２１が、スイッチユニット１７のスイッチ１９の選択を制御して、主ビームと同じ方向に干渉波抑制ビームを形成する。
【００４２】
受信器１４の受信ユニット１３−１〜１３−２Ｍのうち受信ユニット１３−１は、上記受信ユニット１３−２〜１３−２Ｍと同様に、干渉波抑制ビームの信号をアナログ−ディジタル変換する。
【００４３】
モジュール制御器２０は、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの移相器４−１〜４−Ｎ＊Ｍ、可変減衰器５−１〜５−Ｎ＊Ｍ、および０／π移相器７−１〜７−Ｎ＊Ｍを制御し、これによって所望の方向に低サイドローブの主ビームを形成する。仰角方向のディジタル合成はＤＢＦ処理器１５にて行われるため、モジュール制御器２０では方位方向の振幅・位相制御のみを行う。
【００４４】
信号処理部２２は、主ビームの受信レベルと干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波を抑制するための動作を行う。
【００４５】
本実施形態によれば、複数の受信モジュール２−１〜２−｛Ｎ＊Ｍ｝の差出力の一部を干渉波抑制に使用している。具体的には、複数の受信モジュールのうち、受信モジュール２−１、２−Ｍ＋１、２−２Ｍ＋１、…、２−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝の接続端子９−１、９−Ｍ＋１、…、９−｛（Ｎ−１）＊Ｍ＋１｝からの差出力を合成し、干渉波抑制ビームとして取り出している。差出力の一部を干渉波抑制に使用するために差パターンのアンテナ利得が若干下がるが、レーダシステムなどの探知には和パターンしか使用しないため、アンテナの目標探知性能には影響しない。差パターンの仰角方向のビーム幅が若干拡がることにより測角精度がわずかに劣化することを避けるため、和パターンに与える仰角方向の開口面振幅分布をＤＢＦ処理器１５にて変更して、測角精度を劣化させないことも可能である。その場合、ＤＢＦ処理器１５内部のメモリ１６−１に和パターン用の開口面振幅分布情報が保存され、メモリ１６−２に差パターン用の開口面振幅分布情報が保存される。このように、システム運用に合わせて主ビームの性能を制御できることも本発明の動作の特徴である。
【００４６】
［効果の説明］
本実施形態のアンテナ装置によれば、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの差出力のうちの一部を合成・選択して、主ビームと同じ方向に干渉波抑制ビームを形成し、主ビームの受信レベルと干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波を抑制する。これにより、実装および質量の点で、移動用アンテナ装置に適したアンテナ装置を実現できる。実装スペースの限られた移動式アンテナに適用でき、アンテナの主ビームの探知性能を劣化させないようにすることができる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態によるアンテナ装置、およびその制御方法について、図面を参照して説明する。図２は、本発明の第２の実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナ装置は、図１Ａに示される第１実施形態の構成に送信系を加えた構成である。すなわち、本発明のアンテナ装置は、送信系を加えても実現できる。
【００４８】
第１実施形態と同様な構成には同じ参照番号を付して、その詳細な説明を省略することとする。本実施形態のスイッチユニット１７の詳細構成は、図１Ｂに示される第１実施形態のスイッチユニット１７と同様である。
【００４９】
図２のアンテナ装置では、アンテナ素子１−１〜１−Ｎ＊Ｍを送受共用とし、受信モジュールではなく送受信モジュール２３−１〜２３−Ｎ＊Ｍを用いる。送受信モジュール２３−１〜２３−Ｎ＊Ｍは、図１Ａの受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの構成に加えて、送受切替用のサーキュレータ２４−１〜２４−Ｎ＊Ｍ、および送信系の増幅器２５−１〜２５−Ｎ＊Ｍ、が付加されている。さらに送受信モジュール２３−１〜２３−Ｎ＊Ｍには、移相器２６−１〜２６−Ｎ＊Ｍ、および振幅減衰器２７−１〜２７−Ｎ＊Ｍ、が付加されている。
【００５０】
図２のアンテナ装置はさらに、信号発生器２９、および分配器２８、を含む。信号発生器２９は、送信系の励振信号を生成する。分配器２８はこの送信系の励振信号を分配し、送受信モジュール２３−１〜２３−Ｎ＊Ｍに入力する。
【００５１】
本実施形態のアンテナ装置によれば、第１実施形態と同様に、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの差出力のうちの一部を合成・選択して、主ビームと同じ方向に干渉波抑制ビームを形成する。そして、主ビームの受信レベルと干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波を抑制する。これにより、実装および質量の点で、移動用アンテナ装置に適したアンテナ装置を実現できる。
【００５２】
さらに本実施形態のように、送信系を加えても実現できる。さらに、送信系のアンテナ開口面積と受信系のアンテナ開口面積とを大きくすることができ、アンテナ利得が高い、という利点を持つ。
【００５３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態によるアンテナ装置、およびその制御方法について、図面を参照して説明する。図３は、本発明の第３実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、図１Ａに示される第１実施形態の構成からＤＢＦ処理器１５のメモリ１６−２を除いた構成である。
【００５４】
以下では、第１実施形態と同様な構成には同じ参照番号を付して、その詳細な説明を省略することとする。本実施形態のスイッチユニット１７の詳細構成は、図１Ｂに示される第１実施形態のスイッチユニット１７と同様である。
【００５５】
図１Ａに示される第１実施形態では、ＤＢＦ処理器１５内部のメモリ１６−１〜１６−２に和パターン用の開口面振幅分布情報と差パターン用の開口面振幅分布情報とを、別々に保存している。これに対し本実施形態では、ＤＢＦ処理器１５のメモリ１６−１に片方の開口面振幅分布情報しか持たない。
【００５６】
本実施形態のアンテナ装置によれば、第１実施形態および第２実施形態と同様に、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの差出力のうちの一部を合成・選択して、主ビームと同じ方向に干渉波抑制ビームを形成する。そして、主ビームの受信レベルと干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波を抑制する。これにより、実装および質量の点で、移動用アンテナ装置に適したアンテナ装置を実現できる。
【００５７】
さらに本実施形態によれば、第１の実施形態のアンテナ装置と比較して、ＤＢＦ処理器１５のメモリを節約でき、ＤＢＦ処理器１５の処理が簡便になる、という利点を持つ。
【００５８】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態によるアンテナ装置、およびその制御方法について、説明する。本実施形態のアンテナ装置は、円筒状アンテナであり、所望の方向に低サイドローブの主マルチビームを形成し、方位方向においてモノパルス測角を行い、全方位に広角かつ信号雑音比の良好な干渉波抑制ビームを形成する。
【００５９】
図４は、本発明の第４実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１Ａに示す第１実施形態のアンテナ装置から、受信器１４とＤＢＦ処理器１５とが除かれた点で異なる。第１実施形態と同様な構成には同じ参照番号を付して、その詳細な説明を省略することとする。本実施形態のスイッチユニット１７の詳細構成は、図１Ｂに示される第１実施形態のスイッチユニット１７と同様である。
【００６０】
図１Ａに示す第１実施形態のアンテナ装置では、ＤＢＦ処理器１５を用いて仰角方向のディジタル合成を行っているが、本実施形態では仰角方向もアナログ合成する。
【００６１】
本実施形態のアンテナ装置は、和差合成器３０、および第２の受信器３２、を含む。第２の受信器３２は、第２の受信ユニット３１−１〜３１−３を含む。和差合成器３０は、増幅器１２−２〜１２−２Ｍからの和出力と差出力を、仰角方向にアナログ合成する。アナログ合成された和合成出力と差合成出力を、第２の受信器３２の第２の受信ユニット３１−２〜３１−３にて、それぞれアナログ−ディジタル変換する。なお、上述した最上位概念の実施形態の処理部の一例が、本実施形態では第２の受信器３２である。
【００６２】
スイッチユニット１７にて選択した干渉波抑制ビームも、第２の受信器３２の第２の受信ユニット３１−１にて、アナログ−ディジタル変換する。第２の受信器３２の第２の受信ユニット３１−１〜３１−３から出力された信号は、いずれも信号処理部２２に入力される。信号処理部２２は、は、主ビームの受信レベルと干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波抑制を行う。
【００６３】
本実施形態では、方位方向に加えて仰角方向の振幅・位相制御も、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍとモジュール制御器２０にて行われる。
【００６４】
本実施形態のアンテナ装置によれば、第１実施形態乃至第３実施形態と同様に、受信モジュール２−１〜２−Ｎ＊Ｍの差出力のうちの一部を合成・選択して、主ビームと同じ方向に干渉波抑制ビームを形成する。そして、主ビームの受信レベルと干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波を抑制する。これにより、実装および質量の点で、移動用アンテナ装置に適したアンテナ装置を実現できる。
【００６５】
さらに本実施形態では第１実施形態と比較して、受信ユニットが第２の受信ユニット３１−１〜３１−３という３つで済みＤＢＦ処理器１５が不要であるため、ハードウェア規模を小さくできる、という利点を持つ。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述した第１実施形態および第２〜第４実施形態を複合した形態に対しても、本発明は適用できることは明らかである。特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【００６７】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）伝播してきた信号を受信するための仰角方向および方位方向にそれぞれ配列された複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子が受信した前記信号から和出力および差出力を生成する複数の受信モジュールと、前記複数の受信モジュールの和出力を方位方向に合成して和合成出力を取り出すための和用合成器と、前記複数の受信モジュールの差出力を方位方向に合成して差合成出力を取り出すための差用合成器と、前記和合成出力および前記差合成出力から、所望の方向に主ビームを形成する処理部と、を含み、
前記複数の受信モジュールの差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出す、アンテナ装置。
（付記２）前記複数の受信モジュールの差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出すスイッチユニットをさらに含む、付記１に記載のアンテナ装置。
（付記３）前記主ビームの受信レベルと前記干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波抑制を行う信号処理部をさらに含む、付記１または付記２に記載のアンテナ装置。
（付記４）前記複数のアンテナ素子は、前記仰角方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）、前記方位方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）、配列されており、
１番目のアンテナ素子のための受信モジュールの差出力、Ｍ＋１番目のアンテナ素子のための受信モジュールの差出力、２Ｍ＋１番目のアンテナ素子のための受信モジュールの差出力、または（Ｎ−１）＊Ｍ＋１番目のアンテナ素子のための受信モジュールの差出力のいずれかから複数を合成して、干渉波抑制ビームとして取り出す、付記１乃至付記３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
（付記５）前記受信モジュールが、送信系の構成も含んだ送受信モジュールである、付記１乃至付記４のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
（付記６）前記処理部は、前記複数のアンテナ素子からの受信出力を仰角方向にディジタル合成するＤＢＦ（Digital Beam Forming）処理部である、付記１乃至付記５のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
（付記７）前記ＤＢＦ処理部は、和パターン用の開口面振幅分布情報および差パターン用の開口面振幅分布情報を保存している、付記６に記載のアンテナ装置。
（付記８）前記ＤＢＦ処理部は、和パターン用の開口面振幅分布情報または差パターン用の開口面振幅分布情報を保存している、付記６に記載のアンテナ装置。
（付記９）前記複数の受信モジュールの差出力を方位方向にアナログ合成する、付記１乃至付記８のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
（付記１０）仰角方向および方位方向にそれぞれ配列された複数のアンテナ素子で伝播してきた信号を受信するアンテナ装置の制御方法であって、
前記複数のアンテナ素子が受信した前記信号から複数の和出力および複数の差出力を生成し、前記複数の和出力を方位方向に合成して和合成出力を取り出し、前記複数の差出力を方位方向に合成して差合成出力を取り出し、前記和合成出力および前記差合成出力から、所望の方向に主ビームを形成し、前記複数の差出力のうちの一部を干渉波抑制ビームとして取り出す、アンテナ装置の制御方法。
（付記１１）前記主ビームの受信レベルと前記干渉波抑制ビームの受信レベルとを比較して、干渉波抑制を行う、付記１０に記載のアンテナ装置の制御方法。
（付記１２）前記複数のアンテナ素子は、前記仰角方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）、前記方位方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）、配列されており、
１番目のアンテナ素子が受信した前記信号からの差出力、Ｍ＋１番目のアンテナ素子が受信した前記信号からの差出力、２Ｍ＋１番目のアンテナ素子が受信した前記信号からの差出力、または（Ｎ−１）＊Ｍ＋１番目のアンテナ素子が受信した前記信号からの差出力のいずれかから複数を合成して、干渉波抑制ビームとして取り出す、付記１０または付記１１に記載のアンテナ装置の制御方法。
（付記１３）前記複数の差出力を方位方向にアナログ合成する、付記１０乃至付記１２のいずれか一つに記載のアンテナ装置の制御方法。
【符号の説明】
【００６８】
１−１〜１−Ｎ＊Ｍ    アンテナ素子
２−１〜２−Ｎ＊Ｍ    受信モジュール
３−１〜３−Ｎ＊Ｍ    低雑音増幅器
４−１〜４−Ｎ＊Ｍ    移相器
５−１〜５−Ｎ＊Ｍ    可変減衰器
６−１〜６−Ｎ＊Ｍ    二分配器
７−１〜７−Ｎ＊Ｍ    ０／π移相器
８−１〜８−Ｎ＊Ｍ    和出力の接続端子
９−１〜９−Ｎ＊Ｍ    差出力の接続端子
１０−１〜１０−Ｍ    和用合成器
１１−１〜１１−（Ｍ−１）    差用合成器
１２−１〜１２−２Ｍ    増幅器
１３−１〜１３−２Ｍ    受信ユニット
１４    受信器
１５    ＤＢＦ処理器
１６−１〜１６−２    メモリ
１７    スイッチユニット
１８−１〜１８−Ｋ    合成器
１９    スイッチ
２０    モジュール制御器
２１    干渉波抑制ビーム制御器
２２    信号処理部
２３−１〜２３−Ｎ＊Ｍ    送受信モジュール
２４−１〜２４−Ｎ＊Ｍ    サーキュレータ
２５−１〜２５−Ｎ＊Ｍ    増幅器
２６−１〜２６−Ｎ＊Ｍ    移相器
２７−１〜２７−Ｎ＊Ｍ    振幅減衰器
２８    分配器
２９    信号発生器
３０    和差合成器
３１    第２の受信ユニット
３２    第２の受信器
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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】
0006540431.tif 000009
【図８】
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