(57)【要約】【課題】送受信する無線信号の偏波を変化させることができるアレーアンテナ装置等を提供する。【解決手段】アレーアンテナ装置１００は、無線信号を送受信するための励振素子Ａ０と、励振素子Ａ０から所定の間隔だけ離れて設けられた６個の非励振素子Ａ１乃至Ａ６と、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６にそれぞれ接続された６個の可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６とを備え、各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させて少なくとも１つの非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させて指向特性を変化させる。各非励振素子Ａ１乃至Ａ６を、励振素子Ａ０に対して傾斜するように設けて垂直偏波成分に加えて水平偏波成分の無線信号を送受信し、各可変リアクタンス素子Ａ１乃至Ａ６のリアクタンス値を変化させることにより無線信号の垂直偏波成分及び水平偏波成分を制御することにより当該アレーアンテナ装置１００の偏波を変化させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を送受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた少なくとも１つの非励振素子と、上記少なくとも１つの非励振素子にそれぞれ接続された少なくとも１つの可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記少なくとも１つの非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させて指向特性を変化させるアレーアンテナ装置において、
上記少なくとも１つの非励振素子を、ダイポールアンテナで構成しかつ上記励振素子に対して傾斜するように設けることにより、上記励振素子に平行な垂直偏波成分に加えて、水平偏波成分の無線信号を送受信することを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項２】
上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、送受信する無線信号の垂直偏波成分及び水平偏波成分を制御することを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ装置。
【請求項３】
上記励振素子に対して所定の正の角度で傾斜する第１の非励振素子と、上記励振素子に対して上記角度とは逆の方向である所定の負の角度で傾斜する第２の非励振素子との少なくとも１組の非励振素子セットを備え、上記第１の非励振素子に接続される可変リアクタンス素子のリアクタンス値と、上記第２の非励振素子に接続される可変リアクタンス素子のリアクタンス値とを変化させることにより、上記第１の非励振素子と上記第２の非励振素子とのうちの少なくとも一方を動作させることを特徴とする請求項２記載のアレーアンテナ装置。
【請求項４】
上記第１と第２の非励振素子のうちの一方の非励振素子上の電流の積分値が実質的に零になるようなリアクタンス値を、当該非励振素子に接続された可変リアクタンス素子に設定することによって、当該アンテナ素子のベクトル実効長を実質的に零にして当該アンテナ素子を電気的に除去することにより、他方の非励振素子のみを選択的に動作させることを特徴とする請求項３記載のアレーアンテナ装置。
【請求項５】
上記各組の非励振素子セットにおける第１の非励振素子と第２の非励振素子とを、実質的に同一の位置に設けたことを特徴とする請求項３又は４記載のアレーアンテナ装置。
【請求項６】
上記各組の非励振素子セットにおける第１の非励振素子と第２の非励振素子とを、互いに所定の間隔だけ離れて設けたことを特徴とする請求項３又は４記載のアレーアンテナ装置。
【請求項７】
上記励振素子に対して直交するように設けられた少なくとも１つの第３の非励振素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載のアレーアンテナ装置。
【請求項８】
上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子に代えて、上記励振素子と複数の非励振素子とが１直線上に並置するように複数の非励振素子を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載のアレーアンテナ装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載のアレーアンテナ装置の制御方法であって、上記励振素子によって受信された受信信号に基づいて、非線形計画法における反復的な数値解法を用いて、上記受信信号を含む所定の評価関数の値が最大又は最小となるように、上記アレーアンテナの主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定することを特徴とするアレーアンテナ装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載のアレーアンテナ装置の制御装置であって、上記励振素子によって受信された受信信号に基づいて、非線形計画法における反復的な数値解法を用いて、上記受信信号を含む所定の評価関数の値が最大又は最小となるように、上記アレーアンテナの主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定する制御手段を備えたことを特徴とするアレーアンテナ装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のアンテナ素子を備え、指向特性を変化させることができる、例えば電子制御導波器アレーアンテナ装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｓｔｅｅｒａｂｌｅ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ａｒｒａｙ  Ｒａｄｉａｔｏｒ  Ａｎｔｅｎｎａ）やリニアアレーアンテナ装置などのアレーアンテナ装置とその制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の電子制御導波器アレーアンテナ装置は、例えば、特許文献１や非特許文献１において提案されている。このアレーアンテナ装置は、無線信号が給電される励振素子と、この励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられ、無線信号が給電されない少なくとも１個の非励振素子と、この非励振素子に接続された可変リアクタンス素子とから成るアレーアンテナを備え、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記アレーアンテナの指向特性を変化させることができる。
【０００３】
このアレーアンテナ装置は１つの給電系で構成され、可変リアクタンス素子として安価な可変容量ダイオードで可変指向特性が得られるアンテナである。このため、小型、軽量、低消費電力、低コスト等の特徴を備えるので、アダプティブアンテナ普及の先導物として期待される。このアレーアンテナ装置のアダプティブ制御においては、通信相手が位置する方向にビームを向け、干渉波の到来方向にヌルを向けるようにアレーアンテナ装置の指向特性を制御することにより、受信された信号の信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）値を改善できる。
【０００４】
また、このアレーアンテナ装置の動作解析や定式化、制御方法について、非特許文献２乃至８において開示されている。また、非特許文献９乃至１１では、このアレーアンテナ装置におけるアンテナ素子上の電流分布を制御して、当該アンテナ素子のベクトル実効長を変化させる方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４４３１号公報。
【非特許文献１】
大平孝ほか，“アンテナの指向特性を電子的に制御する：高周波ハードウェア設計の観点から見たアダプティブアレー”，電子情報通信学会誌，電子情報通信学会発行，Ｖｏｌ．８３，Ｎｏ．１２，ｐｐ．９２０−９２６，２０００年１２月。
【非特許文献２】
大平孝ほか，“エスパアンテナの等価ウェイトベクトルとアレーファクタ表現”，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２０００−４４，ＳＡＴ２０００−４１，ＭＷ２０００−４４，ｐｐ．７−１２，２０００年７月。
【非特許文献３】
大平孝ほか，“エスパアンテナの等価ウェイトベクトルとその勾配に関する基本的定式化”，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００１−１６，ＳＡＴ２００１−３，ｐｐ．１５−２０，２００１年５月。
【非特許文献４】
飯草恭一ほか，“エスパアンテナの素子上電流分布に基づく等価ウェイトベクトルの高精度化”，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００２−４４，ｐｐ．２５−３０，２００２年７月。
【非特許文献５】
飯草恭一ほか，“線状アンテナアレー素子上のアドミタンス分布によるベクトル実効長の考察”，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００２−１０９，ｐｐ．４５−５２，２００２年１０月。
【非特許文献６】
飯草恭一ほか，“線上アレーアンテナの素子上電流分布をポート電流と電圧から簡単に計算する方法“，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００２−１１７，ｐｐ．３１−３８，２００２年１２月。
【非特許文献７】
程俊ほか，「エスパアンテナのＭＣＣＣ及びＭＭＣ規範による適応制御実験」，電子情報通信学会総合大会，電子情報通信学会発行，Ｂ−１−１１７，２００２年。
【非特許文献８】
滝沢賢一ほか，「ＳＮ比ブラインド推定を用いたエスパアンテナ適応ビーム形成規範」，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，Ａ・Ｐ２００２−１１４，２００２年１２月。
【非特許文献９】
飯草恭一ほか，“リアクタンス制御で素子を透明化するリコンフィギャラブルアレーアンテナ”，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００２−１２２，ｐｐ．１９−２４，２００３年１月。
【非特許文献１０】
Ｊ．  Ｃｈｅｎｇ，  ｅｔ  ａｌ．，“Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｏｆ  ＥＳＰＡＲ  ａｎｔｅｎｎａ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｓｔｅｅｐｅｓｔ  ｇｒａｄｉｅｎｔ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”，  ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，  Ｅ８４−Ｂ，  Ｎｏ．７，  Ｊｕｌｙ  ２００１。
【非特許文献１１】
飯草恭一ほか，“エスパアンテナの最急勾配法によるビーム・ヌル形成に関する検討”，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ２００２−２７，ｐｐ．３３−３８，２００２年５月。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３６は、特許文献１等に開示された従来技術に係る電子制御導波器アレーアンテナ装置１５０に到来する無線信号の偏波成分を説明するための図である。図３６の無線環境において、送信アンテナ装置１６０は直線偏波の無線信号を送信している。室内無線通信等ではマルチパス波が多数存在し、反射面Ｓ１及びＳ２などの散乱体表面への入射角度などによりマルチパス波の偏波が変化するので、図３６のように、所望波の散乱波あるいは干渉波は、送信された無線信号に対して直交した偏波成分を有するようになる。しかしながら、従来技術の電子制御導波器アレーアンテナ装置１５０は、所定方向の直線偏波の無線信号しか受信することができないという問題点があった。また、これにより、受信すべき無線信号を最適の放射パターンや偏波で受信できないという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、送受信する無線信号の偏波を変化させることができるアレーアンテナ装置とその制御方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るアレーアンテナ装置は、無線信号を送受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた少なくとも１つの非励振素子と、上記少なくとも１つの非励振素子にそれぞれ接続された少なくとも１つの可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記少なくとも１つの非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させて指向特性を変化させるアレーアンテナ装置において、
上記少なくとも１つの非励振素子を、ダイポールアンテナで構成しかつ上記励振素子に対して傾斜するように設けることにより、上記励振素子に平行な垂直偏波成分に加えて、水平偏波成分の無線信号を送受信することを特徴とする。
【０００９】
上記アレーアンテナ装置において、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、送受信する無線信号の垂直偏波成分及び水平偏波成分を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、上記アレーアンテナ装置において、上記励振素子に対して所定の正の角度で傾斜する第１の非励振素子と、上記励振素子に対して上記角度とは逆の方向である所定の負の角度で傾斜する第２の非励振素子との少なくとも１組の非励振素子セットを備え、上記第１の非励振素子に接続される可変リアクタンス素子のリアクタンス値と、上記第２の非励振素子に接続される可変リアクタンス素子のリアクタンス値とを変化させることにより、上記第１の非励振素子と上記第２の非励振素子とのうちの少なくとも一方を動作させることを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記アレーアンテナ装置において、上記第１と第２の非励振素子のうちの一方の非励振素子上の電流の積分値が実質的に零になるようなリアクタンス値を、当該非励振素子に接続された可変リアクタンス素子に設定することによって、当該アンテナ素子のベクトル実効長を実質的に零にして当該アンテナ素子を電気的に除去することにより、他方の非励振素子のみを選択的に動作させることを特徴とする。
【００１２】
またさらに、上記アレーアンテナ装置において、上記各組の非励振素子セットにおける第１の非励振素子と第２の非励振素子とを、実質的に同一の位置に設けたことを特徴とする。もしくは、上記アレーアンテナ装置において、上記各組の非励振素子セットにおける第１の非励振素子と第２の非励振素子とを、互いに所定の間隔だけ離れて設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記アレーアンテナ装置において、上記励振素子に対して直交するように設けられた少なくとも１つの第３の非励振素子をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記アレーアンテナ装置において、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子に代えて、上記励振素子と複数の非励振素子とが１直線上に並置するように複数の非励振素子を設けたことを特徴とする。
【００１５】
第２の発明に係るアレーアンテナ装置の制御方法は、上記アレーアンテナ装置の制御方法であって、上記励振素子によって受信された受信信号に基づいて、非線形計画法における反復的な数値解法を用いて、上記受信信号を含む所定の評価関数の値が最大又は最小となるように、上記アレーアンテナの主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定することを特徴とする。
【００１６】
第３の発明に係るアレーアンテナ装置の制御装置は、上記アレーアンテナ装置の制御装置であって、上記励振素子によって受信された受信信号に基づいて、非線形計画法における反復的な数値解法を用いて、上記受信信号を含む所定の評価関数の値が最大又は最小となるように、上記アレーアンテナの主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
従来技術の項で説明した図３６の無線環境において、例えば、所望波の直交偏波成分を受信することにより受信信号を増加することができる。また、干渉波除去は干渉波到来方向にヌルを形成しなくても、その方向の干渉波の偏波方向に対して、電子制御導波器アレーアンテナ装置の偏波を直交させることによっても実現できる。さらに、干渉波は幾つかの方向から到来するので、各干渉波を低減しなくても干渉波の受信信号の合計を低減するように、偏波の自由度を利用すればよいと考えられる。これまでに提案されている電子制御導波器アレーアンテナ装置はモノポール又はダイポールを用いた垂直偏波アンテナであった。本実施形態では、水平偏波に対して所定のアンテナ利得を有する電子制御導波器アレーアンテナ装置を提案し、可変リアクタンス素子のリアクタンス値によって、所望方向の偏波を制御できることを示す。この際、偏波の最適状態を解析的に求めることは出来ないので、最急勾配法を用いる。そのために、提案する電子制御導波器アレーアンテナ装置に対して等価ウェイトベクトル表現を求める方法を以下に示す。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係る第１の実施形態である、電子制御導波器アレーアンテナ装置であるアレーアンテナ装置１００を備えたアレーアンテナ装置の制御装置の構成を示すブロック図である。この実施形態のアレーアンテナ装置の制御装置は、図１に示すように、１つの励振素子Ａ０と、可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６がそれぞれ装荷された６個の非励振素子Ａ１乃至Ａ６とを備えてなるアレーアンテナ装置１００と、適応制御型コントローラ２０とを備えて構成され、アレーアンテナ装置１００は、垂直偏波の成分のみならず、水平偏波の成分に対して通信可能なアンテナ利得を有し、当該アレーアンテナ装置１００の偏波を変化させることができることを特徴としている。
【００２０】
以下の説明では、図１のｘｙｚ座標を用い、励振素子Ａ０の長手方向をｚ軸とし、ｚ軸と直交し、接地導体１１の面をｘｙ平面とする。ここで、励振素子Ａ０から放射する垂直偏波の成分はｚ軸と平行な偏波面を有し、当該偏波面と直交する偏波を水平偏波という。
【００２１】
図２は、図１のアレーアンテナ装置１００の詳細構成を示す斜視図である。図２に示すように、アレーアンテナ装置１００は、７本の半波長ダイポールのアンテナ素子、すなわち、励振素子Ａ０と、励振素子Ａ０を中心とした所定半径の円周２００上に設けられた非励振素子Ａ１乃至Ａ６とから構成されている。具体的には、図２中のｘｙｚ座標を参照すると、励振素子Ａ０は、ｚ軸上で、長手方向の中心を原点Ｏに合わせて配置され、非励振素子Ａ１乃至Ａ６については、それぞれの長手方向の中心が、原点Ｏを中心とするｘｙ平面内の円周２００上に互いに等間隔を保って配置される。円周２００の半径は、例えば、所望波の波長λに対して約λ／４になるように構成される。ここで、従来技術のアレーアンテナ装置１５０では、励振素子Ａ０と非励振素子Ａ１乃至Ａ６は互いに平行に配置されたが、本実施形態のアレーアンテナ装置１００では、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６の向きは、励振素子Ａ０の長手方向（鉛直方向）に対してねじれている。詳しくは、図３に示されたように、非励振素子Ａ１は、原点Ｏと、非励振素子Ａ１の長手方向の中心の点ＯＡ１とを通る半径の直線を軸として、鉛直方向から傾斜角ωだけ回転されている。傾斜角ωは０°＜ω＜９０°であり、好ましくは４５°である。各非励振素子Ａ２乃至Ａ６もまた、原点Ｏと各非励振素子の長手方向の中心の点とを通る半径の直線を軸として、鉛直方向から例えば同一の傾斜角ωだけ回転されている。ただし、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の傾き方向は、原点と各非励振素子の長手方向の中心とを通る軸に関する回転でなくても、偏波可変の特性は得られ、例えば、円周２００の接線の軸などの他の軸に関する回転であってもよい。また、本実施形態では非励振素子数が６であるが、１つ以上であれば偏波は可変となる。
【００２２】
励振素子Ａ０の長手方向の中心に位置した給電点（励振素子Ａ０のポートという。）は、同軸ケーブル５及びサーキュレータ６を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）１に接続されている。また、非励振素子Ａ１乃至Ａ６において、その長手方向の中心においてそれぞれ可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に接続されている。具体的には、例えば図１に示されたように、非励振素子Ａ３は１対のアンテナ素子からなるダイポールアンテナであって、１対のアンテナ素子の中央部において、そのポートに可変リアクタンス素子１２−３が接続される。また、他の可変リアクタンス素子１２−１，１２−２，１２−４乃至１２−６も同様に、非励振素子Ａ１，Ａ２，Ａ４乃至Ａ６に接続される。これら可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６は、適応制御型コントローラ２０からの制御電圧信号に応答してそのリアクタンス値を変化させる。図２と図５乃至図１１では、表記の簡単化のために、可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６が接続される非励振素子上の中央部を、参照番号１２−１乃至１２−６の引き出し線によって示し、可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６が設けられていることを表す。
【００２３】
可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６の動作を説明すると、例えば励振素子Ａ０と非励振素子Ａ１乃至Ａ６の長手方向の長さが実質的に同一であるとき、例えば、可変リアクタンス素子１２−１がインダクタンス性（Ｌ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１２−１は延長コイルとなり、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の電気長が励振素子Ａ０に比較して長くなり、反射器として働く。一方、例えば、可変リアクタンス素子１２−１がキャパシタンス性（Ｃ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１２−１は短縮コンデンサとなり、非励振素子Ａ１の電気長が励振素子Ａ０に比較して短くなり、導波器として働く。また、他の可変リアクタンス素子１２−２乃至１２−６に接続された非励振素子Ａ２乃至Ａ６についても同様に動作する。
【００２４】
本実施形態では、アレーアンテナ装置１００は、非励振素子Ａ１乃至Ａ６を鉛直方向に対して斜めに配置したことによって、水平偏波成分を含む無線信号を送受信することができる。送信で考えた場合、励振素子Ａ０は直接的に垂直偏波を送信すると同時に、斜めに設置された非励振素子Ａ１乃至Ａ６を励振する。励振された非励振素子Ａ１乃至Ａ６は、無線信号の垂直偏波成分を送信すると同時に水平偏波成分を送信する。このように、無線信号の水平偏波成分は非励振素子Ａ１乃至Ａ６のみから放射される。従って、図１のアレーアンテナ装置１００において、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６に接続された可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に印加するバイアス電圧値を変化させて、その接合容量値であるリアクタンス値を変化させることにより、アレーアンテナ装置１００の平面指向特性と、アレーアンテナ装置１００で送受信される無線信号の偏波とを変化させることができる。
【００２５】
鉛直方向からの非励振素子Ａ１乃至Ａ６の傾斜角ωが全て等しいとする場合、励振素子Ａ０に対して反対の位置に配置される非励振素子同士で、励振される垂直偏波の向きが等しい時、水平偏波の向きは反対である。このため、アレーアンテナ装置１００上で実現される偏波は方向によって異なる。このことは詳細後述される。
【００２６】
図１において、適応制御型コントローラ２０は、例えばコンピュータなどのディジタル計算機で構成される。適応制御型コントローラ２０は、受信時において、復調器４による無線通信を開始する前に、相手先の送信機から送信される無線信号に含まれる学習シーケンス信号を上記アレーアンテナ装置１００の励振素子Ａ０により受信したときの受信信号ｙ（ｔ）と、上記学習シーケンス信号と同一の信号パターンを有して学習シーケンス信号発生器２１で発生された学習シーケンス信号ｒ（ｔ）とに基づいて、所定の評価関数を用いて、最急勾配法による適応制御処理を実行する。この適応制御処理では、上記アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための、各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に印加されるバイアス電圧値を探索して制御電圧信号を用いて設定する。
【００２７】
アレーアンテナ１００で受信される無線信号を送信する送信局は、学習シーケンス信号発生器２１で発生される所定の学習シーケンス信号と同一の信号パターンを有する学習シーケンス信号を含む所定のシンボルレートのディジタルデータ信号に従って、無線周波数の搬送波信号を、例えばＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどのディジタル変調法を用いて変調し、当該変調信号を電力増幅して受信局のアレーアンテナ装置１００に向けて送信する。本実施形態においては、データ通信を行う前に、送信局から受信局に向けて学習シーケンス信号を含む無線信号が送信され、受信局では、適応制御型コントローラ２０による適応制御処理が実行される。
【００２８】
アレーアンテナ装置１００は送信局からの無線信号を受信し、上記受信された信号は、同軸ケーブル５及びサーキュレータ６を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）１に入力されて増幅され、次いで、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）２は増幅された信号を所定の中間周波数の信号（ＩＦ信号）に低域変換する。さらに、Ａ／Ｄ変換器３は低域変換されたアナログ信号をディジタル信号にＡ／Ｄ変換し、そのディジタル信号を適応制御型コントローラ２０及び復調器４に出力する。次いで、適応制御型コントローラ２０は、入力される受信信号ｙ（ｔ）と学習シーケンス信号ｒ（ｔ）とに基づいて、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を順次所定の差分幅だけ摂動させ、各リアクタンス値に対して所定の評価関数値を計算し、上記計算された評価関数値に基づいて、例えば、最急勾配法を用いて、当該評価関数値が最大となるように、各リアクタンス値を反復して計算することにより、当該アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定するように制御する。これにより、当該評価関数値が最大となるように、上記アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のバイアス電圧値を探索し、探索された各バイアス電圧値を有する制御電圧信号を各可変リアクタンス素子に出力して設定する。
【００２９】
以上の実施形態においては、最急勾配法を用いているが、本発明はこれに限らず、他の適応制御方法を用いてもよい。また、評価関数の具体例については、詳細後述する。
【００３０】
また、無線送信機７は入力される送信ベースバンド信号に基づいて無線搬送波を所定の変調方式で変調し、変調された無線搬送波である無線信号をサーキュレータ６、同軸ケーブル５を介してアレーアンテナ装置１００の励振素子Ａ０に出力し、これにより当該アレーアンテナ装置１００から無線信号が放射される。なお、適応制御型コントローラ２０は、送信時において、例えば、受信時に設定された各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６のリアクタンス値を、各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に設定する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、アレーアンテナ装置１００において、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６に接続された可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に印加するバイアス電圧値を変化させて、その接合容量値であるリアクタンス値を変化させることにより、アレーアンテナ装置１００の平面指向特性と、アレーアンテナ装置１００で送受信される無線信号の偏波とを変化させることができる。
【００３２】
次いで、本実施形態のアレーアンテナ装置の制御方法を説明するために、まず、アレーアンテナ装置１００で受信される信号の信号モデルを定式化する。
【００３３】
連続時間で表された時刻ｔにおいて、送信された無線信号ｕ（ｔ）は、図２に示されたように方位角φ（原点Ｏを中心とし、非励振素子Ａ１の中心からのｘｙ平面での角度）及び仰角（ｚ軸方向である鉛直方向からの角度）θで到来するものと仮定する。ｓｍ（ｔ）（ｍ＝０，１，…，６）はアレーアンテナ装置１００のｍ番目の素子に到来する信号を示し、ｓ（ｔ）はｍ番目の成分ｓｍ（ｔ）を有する列ベクトルであるものとすると、列ベクトルｓ（ｔ）を次のように表すことができる。
【００３４】
【数１】
ｓ（ｔ）＝ａ（θ，φ）Ｔｕ（ｔ）
【００３５】
ここで、上付き添字のＴは転置行列を表す。ステアリングベクトルａ（θ，φ）は、アレーアンテナ装置１００に到来する無線信号の仰角θと方位角φとの関数として次式で表される。
【００３６】
【数２】
2004260398.tif 000003
【００３７】
ここで、βは伝搬定数２π／λであり、ｄはアンテナ素子の間隔であって、本実施形態ではλ／４であり、さらに、
【数３】
φｍ＝２π（ｍ−１）／６
ｍ＝１，…，６
である。
【００３８】
この信号モデルによれば、アレーアンテナ装置１００で受信された受信信号ｙ（ｔ）を次のように表すことができる。
【００３９】
【数４】
ｙ（ｔ）＝ｉＴｓ（ｔ）＝ｉＴａ（θ，φ）ｕ（ｔ）
【００４０】
ここで、ベクトルｉ＝［ｉ０，ｉ１，…，ｉ６］Ｔはアレーアンテナ装置１００の高周波電流ベクトルであり、各素子上の信号を観測可能な従来のアレーアンテナにおけるウエイトベクトルと同様の役割を果たし、本実施形態では「等価ウエイトベクトル」と呼ぶ。等価ウエイトベクトルｉは、次のように定式化される。
【００４１】
【数５】
2004260398.tif 000004
又は
【数６】
ｉ＝（Ｙ−１＋Ｘ）−１［ｖｓ，０，…，０］Ｔ
【００４２】
ここで、ｖｓは給電電圧を表す定数であり、Ｚｓはアレーアンテナ装置１００の出力インピーダンスを表す定数である。対角行列Ｘはリアクタンス行列と呼ばれ、アレーアンテナ装置１００の出力インピーダンスＺｓと、虚数単位ｊを乗算された可変リアクタンス素子のリアクタンス値Ｘｍ（ｍ＝１，…，６）とを成分とする行列である。さらに数５において、Ｙ＝［Ｙｋｌ］（６＋１）×（６＋１）はアドミタンス行列と呼ばれ、その要素Ｙｋｌはアレーアンテナ装置１００の素子Ａｋと素子Ａｌ（０≦ｋ，ｌ≦６）の間の相互アドミタンス要素を表す。アドミタンス要素Ｙｋｌの値には、公知の相反定理により、通常型のアレーアンテナ装置と同様にＹｋｌ＝Ｙｌｋが成り立つ。アドミタンス要素Ｙｋｌの値はまた、例えば半径、空間の間隔及び素子の長さといったアンテナの物理的構造に依存して一定であり、さらに、アレーアンテナ装置１００の回転対称性より、次の関係を満たす。
【００４３】
【数７】
Ｙ１１＝Ｙ２２＝Ｙ３３＝Ｙ４４＝Ｙ５５＝Ｙ６６
【数８】
Ｙ０１＝Ｙ０２＝Ｙ０３＝Ｙ０４＝Ｙ０５＝Ｙ０６
【数９】
Ｙ１２＝Ｙ２３＝Ｙ３４＝Ｙ４５＝Ｙ５６＝Ｙ６１
【数１０】
Ｙ１３＝Ｙ２４＝Ｙ３５＝Ｙ４６＝Ｙ５１＝Ｙ６２
【数１１】
Ｙ１４＝Ｙ２５＝Ｙ３６
【００４４】
ゆえに、アドミタンス行列Ｙは、アドミタンス要素の６個の成分Ｙ００，Ｙ１０，Ｙ１１，Ｙ２１，Ｙ３１及びＹ４１のみによって決定されることがわかる。以下、説明の簡単化のために、アレーアンテナ装置１００から出力される受信信号と、Ａ／Ｄ変換器３から出力される受信信号とを同一視して、ｙ（ｔ）で表す。
【００４５】
次に、アレーアンテナ装置１００の各アンテナ素子に係るベクトル実効長の概念を導入し、このベクトル実効長がベクトルの性質と方向依存性とを有することについて説明する。
【００４６】
本実施形態のアレーアンテナ装置１００、及び特許文献１に開示されたようなアレーアンテナ装置は通常のアレーアンテナと異なり、各アンテナ素子上に励振される電流を直接制御できず、リアクタンス値によって実現可能な電流のアレー配列（等価ウェイトベクトル）が明確でないため、所望の指向特性や偏波を実現するリアクタンス値を解析的に求めることは困難である。そこで、最急勾配法を用いた反復による収束解を用いる。そのためには、等価ウェイトベクトル表現（非特許文献２及び３を参照）が便利であるので、本実施形態のアレーアンテナ装置１００に対して定式化を行う。
【００４７】
アンテナ素子Ａｍ（ｍ＝０，１，…，６）のポート（本実施形態では、各アンテナ素子の長手方向の中央部に位置し、１対のアンテナ素子の給電点のポートをいう。）に流れる電流ｉｍは給電線路や可変リアクタンス素子１２−ｍ等の回路素子に流れる電流に等しいので、信号処理やリアクタンス制御にとって重要な値である。また、この電流ｉｍは回路理論により計算可能である。この電流ｉｍを成分とするベクトルを等価ウェイトベクトルｉとし、等価ウエイトベクトルｉとステアリングベクトルａ（θ，φ）との積によりアレーファクタ（すなわちアレーアンテナ装置１００の指向特性）Ｅ（θ，φ）を計算してきた（非特許文献２及び３を参照）。しかしながら、電波は、送信時には、ポート電流ｉｍからだけではなくアンテナ素子上に流れる電流全体により放射され、また、受信時にも同様に、到来した電波はアンテナ素子全体に流れる電流を発生させる。アンテナ素子Ａｍ上の電流分布（大きさ、位相と形状）は、ベクトル実効長ｌｅｍにより表現することができる。なお、可変リアクタンス素子が装荷されていないアンテナ素子のベクトル実効長ｌｅｍ（０）は、各アンテナ素子Ａｍの物理長Ｌｍにほぼ比例したγ×Ｌｍで表すことができる。ここで、比例定数γは約０．６５である。比例定数γは正確にはアンテナ構造に依存するが、大きく変化しない。ここで、新たに、各アンテナ素子Ａｍに流れる電流ｉ’ｍを数１２で表す。
【００４８】
【数１２】
ｉ’ｍ＝ｌｅｍｉｍ
【００４９】
ｉ’ｍを成分とする新たな等価ウェイトベクトルをｉ’で表すと、アレーファクタＥ（θ，φ）は数１３で計算される。
【００５０】
【数１３】
Ｅ（θ，φ）＝ａＴ（θ，φ）ｉ’
【００５１】
非特許文献４及び５において、ベクトル実効長ｌｅｍは一定でなくアンテナ素子毎に変化するということが示され、非特許文献６において、ベクトル実効長ｌｅｍは、ポート電流ｉｍと電圧ｖｍを用いて数１４のように表現できるということが示された。
【００５２】
【数１４】
ｌｅｍ＝ｌｅｍ（０）（１−ｊαｍｖｍ／ｉｍ）
【００５３】
ｌｅｍ（０）はポートに何も接続しない場合のベクトル実効長であり、αｍは比例定数である。数１４において、ベクトル実効長ｌｅｍは電流の強さと位相を表す複素スカラ量である。しかし、一般にベクトル実効長は実空間におけるベクトル量であり、また、方向依存性を有する。このように、数１２、数１４のベクトル実効長ｌｅｍを複素スカラ量から、方向依存性を有するベクトル量に拡張するによって、図１のような偏波を変化させることができるアレーアンテナ装置１００を表現できる。
【００５４】
そこで、図３に示したように、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６のベクトル実効長ｌｅｍを、ｚ軸に平行な垂直成分ｌｅｍＶと、ｚ軸に直交する水平成分ｌｅｍＨとに分けて考える。これらのベクトルは実空間におけるベクトルであり、等価ウェイトベクトルｉ’等におけるアンテナ素子のアレー配列を表すベクトルとは異なる。図３のように、非励振素子Ａｍが鉛直方向となす傾斜角ωを有するとすると、ベクトル実効長の垂直成分ｌｅｍＶと水平成分ｌｅｍＨは、各非励振素子Ａｍの正面方向である仰角θ＝９０、方位角φ＝φｍにおいて、数１５及び数１６のように表される。
【００５５】
【数１５】
ｌｅｍＶ＝ｌｅｍｃｏｓω
【数１６】
ｌｅｍＨ＝ｌｅｍｓｉｎω
【００５６】
また、ベクトル実効長の方向（θ，φ）に対する依存性は、ベクトル実効長の垂直成分と水平成分とで異なり、数１７及び数１８のように表される。
【００５７】
【数１７】
ｌｅｍＶ（θ，φ）＝ｌｅｍＶｆｍ（θ−９０）
【数１８】
ｌｅｍＨ（θ，φ）＝ｌｅｍＨｆｍ（φ−φｍ）
【００５８】
ここで、ｆｍ（ξ）は素子パターンを表し、アンテナ素子長が約半波長以下に短い場合、数１９で近似できる。
【００５９】
【数１９】
ｆｍ（ξ）≒ｃｏｓ（ξ）
【００６０】
従って、各非励振素子Ａｍのベクトル実効長の垂直成分ｌｅｍＶ（θ，φ）は、ベクトル実効長ｌｅｍに基づいて当該アレーアンテナの仰角の関数ｆｍ（θ−９０）を用いて計算され、各非励振素子Ａｍのベクトル実効長の水平成分ｌｅｍＨ（θ，φ）は、ベクトル実効長ｌｅｍに基づいて、当該アレーアンテナの方位角の関数ｆｍ（φ−φｍ）を用いて計算される。
【００６１】
図３６に図示された従来技術のアレーアンテナ装置１５０や、非特許文献４，５及び９に記載されたアレーアンテナ装置では、鉛直方向からのアンテナ素子の傾斜角ωが０であったため、数１６より水平偏波成分が存在しないので、ベクトル実効長をスカラ量ｌｅｍ＝ｌｅｍＶとして扱うことができた。また、数１７及び数１９から分かるように、方位角（θ，φ）に対するベクトル実効長の依存性は全てのアンテナ素子で同一なので、素子パターンｆｍ（θ−９０）をまとめて別に考えることができた。さらには、ベクトル実効長ｌｅｍがアンテナ素子によらず一定と考えたので、ベクトル実効長ｌｅｍすなわち素子パターンを考慮せず、アレーファクタを計算していた（非特許文献２を参照）。一方、上記で考察したように、ベクトル実効長の水平偏波成分ｌｅｍＨ（θ，φ）は、アンテナ素子の向きが変わるため、数１８のようにアンテナ素子Ａｍにより方位角φに対する依存性が異なることが特徴である。
【００６２】
以上の説明によれば、数１７のベクトル実効長の垂直成分ｌｅｍＶ（θ，φ）で補正された等価ウエイトベクトルの垂直成分をｉＶで表し、数１８のベクトル実効長の水平成分ｌｅｍＨ（θ，φ）で補正された等価ウエイトベクトルの水平成分をｉＨで表すことができ、数４の受信信号ｙ（ｔ）の式は次のように変形される。
【００６３】
【数２０】
ｙ（ｔ）＝｛（ｉＶ＋ｉＨ）Ｔａ（θ，φ）｝×ｕ（ｔ）
＝｛（ｉＶ）Ｔａ（θ，φ）｝×ｕ（ｔ）
＋｛（ｉＨ）Ｔａ（θ，φ）｝×ｕ（ｔ）
＝ＥＶ×ｕ（ｔ）＋ＥＨ×ｕ（ｔ）
【００６４】
ここで、ＥＶ＝｛（ｉＶ）Ｔａ（θ，φ）｝はアレーファクタの垂直成分を表し、ＥＨ＝｛（ｉＨ）Ｔａ（θ，φ）｝はアレーファクタの水平成分を表す。従って、数１３のアレーファクタＥ（θ，φ）は、次式のように垂直成分ＥＶと水平成分ＥＨとの和として表すことができる。
【００６５】
【数２１】
Ｅ（θ，φ）＝ＥＶ＋ＥＨ
【００６６】
以下、アレーファクタの垂直成分ＥＶを、アレーアンテナ装置１００の電界の垂直成分と呼び、アレーファクタの水平成分ＥＨを、アレーアンテナ装置１００の電界の水平成分と呼ぶことができる。従って、前者はアレーアンテナ装置１００の垂直面内の指向特性であり、後者はその水平面内の指向特性である。すなわち、以下の手順を用いて、当該アレーアンテナ装置１００の指向特性を計算できる。
【００６７】
（１）アレーアンテナ装置１００における励振素子Ａ０と各非励振素子Ａ１乃至Ａ６からなる各素子（これら７本の素子をいう。）Ａ０乃至Ａ７間のアドミタンスからなるアドミタンス行列Ｙと、各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６のリアクタンス値からなるリアクタンス行列Ｘとに基づいて、数５を用いて、各素子Ａ０乃至Ａ７に流れる電流のアレー分布の等価ウエイトベクトルｉを計算する。
（２）各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６が装荷されないときの各素子Ａ０乃至Ａ７のベクトル実効長ｌｅｍ（０）と、各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６上のポート電流及びポート電圧とに基づいて、上記数１４を用いて、各素子Ａ０乃至Ａ７のベクトル実効長ｌｅｍを計算する。
（３）計算された各素子Ａ０乃至Ａ７のベクトル実効長ｌｅｍに基づいて、各素子Ａ０乃至Ａ７のベクトル実効長ｌｅｍと、励振素子Ａ０に対する各非励振素子Ａ１乃至Ａ７の傾斜角ωと、励振素子Ａ０と平行な方向からの傾斜角である仰角φと、非励振素子Ａ０と直交する面での方位角θとの関係を示す式（上記数１５乃至数１９）を用いて、各素子Ａ０乃至Ａ７に関する、励振素子Ａ０と平行なベクトル実効長の成分ｌｅｍＶ（θ，φ）と、励振素子Ａ０と直交するベクトル実効長の成分ｌｅｍＨ（θ，φ）とを計算する。
（４）計算された各素子Ａ０乃至Ａ７に関する、励振素子Ａ０と平行なベクトル実効長の成分ｌｅｍＶ（θ，φ）と、励振素子Ａ０と直交するベクトル実効長の成分ｌｅｍＨ（θ，φ）とに対して、計算された等価ウエイトベクトルｉを乗算しかつアレーアンテナ装置１００の放射方向を示すステアリングベクトルａ（φ，θ）を乗算することにより（上記数１２及び数１３を用いる。）、励振素子Ａ０と平行な垂直面内の指向特性Ｅｖ（θ，φ）と、励振素子Ａ０と直交する水平面内の指向特性ＥＨ（θ，φ）とを計算する。
【００６８】
なお、この指向特性の計算において、詳細後述するように、ベクトル実効長ｌｅｍに対して、実質的に１．１である補正係数γを乗算することによりベクトル実効長ｌｅｍを補正することが好ましく、これにより、指向特性の計算精度を大幅に向上できる。
【００６９】
ところで、従来技術のアレーアンテナ装置１５０では、到来した無線信号の水平偏波成分を受信できなかったので、受信信号のうちの水平偏波の無線信号から生じた成分ＥＶ×ｕ（ｔ）しか取得することができなかった。それに対して、本実施形態のアレーアンテナ装置１００では、数２０からわかるように、受信信号ｙ（ｔ）の中に、到来した無線信号の垂直偏波成分と水平偏波成分との両方が含まれているので、アレーアンテナ装置１００のアンテナ利得は、従来技術のアレーアンテナ装置１５０と比較して向上することが期待される。
【００７０】
図４は、本発明に係るアレーアンテナ装置と従来技術のアレーアンテナ装置とにおいてベクトル実効長を計算するときに考慮されている概念を示す表である。この表では特に、これまでのアレーアンテナに対する等価ウェイトベクトル表現における、ベクトル実効長の概念の拡張の経過をまとめている。最初に、本発明者らは、非特許文献４及び５（第１の従来例という。）において、アレーアンテナの素子上電流分布が一定でないことを見い出し、ベクトル実効長の導入を提案した。ベクトル実効長は、各非励振素子に装荷された可変リアクタンス素子のリアクタンス値にほぼ比例していることを示した。方向依存性は全て等しいので素子パターンとして分離して議論した。次に、本発明者らは、非特許文献６（第２の従来例と呼ぶ。）において、アレーアンテナに関してベクトル実効長はポート電流ｉｍと電圧ｖｍで表されることを示した。この段階でベクトル実効長は複素数に拡張され、位相情報を有するようになった。そして、本実施形態に係るアレーアンテナ装置１１０のための等価ウエイトベクトル表現では、第２の従来例の内容に加えてさらに、ベクトル実効長に対して、実空間におけるベクトルの特性と方向依存性とを導入した。
【００７１】
図１の適応制御型コントローラ２０は、以上の原理に基づいて、所定の評価関数を用いてアレーアンテナ装置１００を制御する。以下、いくつかの評価関数を用いたときに、適応制御型コントローラ２０がアレーアンテナ装置１００をそれぞれ制御する方法について説明する。
【００７２】
図１を参照してすでに説明された実施形態では、適応制御型コントローラ２０は、相手先の送信機から送信される無線信号に含まれる学習シーケンス信号をアレーアンテナ装置１００の励振素子Ａ０により受信したときの受信信号ｙ（ｔ）と、上記学習シーケンス信号と同一の信号パターンを有して学習シーケンス信号発生器２１で発生された学習シーケンス信号ｒ（ｔ）とに基づく所定の評価関数値を計算し、最急勾配法による適応制御処理を実行した。このとき、評価関数として、次式で定義される受信信号ｙ（ｔ）と学習シーケンス信号ｒ（ｔ）との相互相関係数を用いることができる（非特許文献７を参照）。
【００７３】
【数２２】
2004260398.tif 000005
【００７４】
ここで、連続時間のパラメータｔは、離散化されたパラメータｎで表されている。ｙ（ｎ）は、所定時刻ｎから受信される所定のＰ個のシンボルの受信信号にてなるベクトルを表し、ｒ（ｎ）は、時刻ｎから受信される所定のＰ個のシンボルの学習シーケンス信号にてなるベクトルを表し、適応制御型コントローラ２０は、ベクトルｙ（ｎ）とｒ（ｎ）に基づいて数２２を用いて評価関数値Ｊ１を計算する。適応制御型コントローラ２０は、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を順次所定の差分幅だけ摂動させ、各リアクタンス値に対して上記評価関数値Ｊ１を計算し、上記計算された評価関数値Ｊ１に基づいて、例えば、最急勾配法を用いて、当該評価関数値Ｊ１が最大となるように、各リアクタンス値を反復して計算することにより、当該アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定するように制御する。これにより、当該評価関数値が最大となるように、上記アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のバイアス電圧値を探索し、探索された各バイアス電圧値を有する制御電圧信号を各可変リアクタンス素子に出力して設定する。
【００７５】
それに代わって、適応制御型コントローラ２０は、学習シーケンス信号ｒ（ｔ）を必要とせず、受信信号ｙ（ｔ）のみから計算可能な評価関数を用いることもできる。このようなリアクタンス値の推定はブラインド推定と呼ばれる。この場合は、図１の構成から学習シーケンス信号発生器２１を除去することができる。そのような評価関数として、例えば、非特許文献７に開示された数２３の式、非特許文献８に開示された数２４及び数２５の式を用いることができる。
【００７６】
【数２３】
2004260398.tif 000006
【数２４】
2004260398.tif 000007
【数２５】
2004260398.tif 000008
【００７７】
数２３において、受信信号ｙｐ（ｎ），（ｐ＝１，…，Ｐ）は、時刻ｎから受信されるＰ個のシンボルに対応し、数２３の評価関数Ｊ２は、受信信号ｙｐ（ｎ）のモーメントを最大化することに基づいた評価関数である。数２４の評価関数Ｊ３は、受信信号ｙｎの２次モーメントＥ｛｜ｙｎ｜２｝と４次モーメントＥ｛｜ｙｎ｜４｝に基づいた評価関数である。数２５において、受信信号ｙｎはｍ相ＰＳＫ信号であり、数２５の評価関数Ｊ４は、受信信号ｙｎの高次モーメント比を表す汎関数である。
【００７８】
適応制御型コントローラ２０は、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を順次所定の差分幅だけ摂動させ、各リアクタンス値に対して評価関数Ｊ２乃至Ｊ４のうちのいずれかの値を計算し、上記計算された評価関数値に基づいて、例えば、最急勾配法を用いて、当該評価関数値が最大となるように、各リアクタンス値を反復して計算することにより、当該アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定するように制御する。これにより、当該評価関数値が最大となるように、上記アレーアンテナ装置１００の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のバイアス電圧値を探索し、探索された各バイアス電圧値を有する制御電圧信号を各可変リアクタンス素子に出力して設定する。
【００７９】
数２３乃至数２５の評価関数を用いるときは、学習シーケンス信号発生器２１が不要になるので、アレーアンテナ装置の制御装置の構成が簡単になる。また、適用制御型コントローラ２０が使用可能な評価関数は、上述の評価関数Ｊ１乃至Ｊ４のみに限定されるものではない。さらに、以上の実施形態では、最急勾配法を用いているが、本発明はこれに限らず、例えば、順次ランダム法、ランダム法、高次元二分法などの非線形計画法における反復的な数値解法を用いることができる。
【００８０】
なお、無線信号のうちの１方向に偏波した成分のみを送受信するためのアレーアンテナ（例えば図３６のアレーアンテナ装置１５０）の場合は、半波長ダイポール素子の代わりに、接地導体上の１／４波長モノポールのアンテナ素子を用いることができたが、鉛直方向に対して斜めに傾けたモノポールのアンテナ素子を接地導体上に設置すると、電波の鏡像において垂直偏波は同じ向きに写るが、水平偏波は逆向きに写り互いにキャンセルしあうので、接地導体と平行な水平偏波成分を含む無線信号を送受信するためには、接地導体上に設けられたモノポールの非励振素子を用いることは不適当である。従って、本実施形態の非励振素子としては、半波長ダイポールのアンテナ素子のみを用いることができる。しかしながら、励振素子には、接地導体上の１／４波長モノポールのアンテナ素子が使用されてもよい。もちろん、ダイポールの励振素子Ａ０も使用できる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態のアレーアンテナ装置の制御装置によれば、受信する無線信号の偏波に対するアンテナ利得を変化させ、かつ送信する無線信号の偏波を変化させることができるアレーアンテナ装置１００を制御し、特に受信時には、所望波方向の偏波面に対して当該アレーアンテナ装置１００で受信可能な偏波面を一致させ、干渉波に対しては、当該アレーアンテナ装置１００で受信可能な偏波方向を直交させるように、アレーアンテナ装置１００を制御することができる。また、説明されたアレーアンテナの等価ウエイトベクトル表現によれば、ベクトルの性質と方向依存性を考慮したアレーアンテナ装置１００の等価ウエイトベクトル表現を提供することができるので、この等価ウエイトベクトル表現を用いると、アレーアンテナ装置１００の指向特性をより正確に計算することができる。
【００８２】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明に係る第２の実施形態であるアレーアンテナ装置１１０の構成を示す斜視図であり、図６は、本発明に係る第２の実施形態の変形例であるアレーアンテナ装置１１１の構成を示す斜視図である。これらの実施形態は、右旋楕円偏波と左旋楕円偏波とを対称に実現するように偏波を変化させることができるアレーアンテナ装置である。
【００８３】
図５のアレーアンテナ装置１１０では、第１の実施形態のアレーアンテナ装置１００の構成に加えて、円周２００上で非励振素子Ａ１乃至Ａ６が位置する場所にそれぞれ、非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６を非励振素子Ａ１乃至Ａ６の傾斜角ωとは逆の傾斜角（すなわち、−ω）で配置し、円周２００上に６対の十字型のダイポールアンテナを互いに所定の同一間隔だけ離れて形成する。当該傾斜角は第１の実施形態と同様に、傾斜角ωは０°＜ω＜９０°であり、好ましくは４５°である。非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６はそれぞれ、その長手方向の中央部のポートに可変リアクタンス素子１２−１１乃至１２−１６が装荷されている。
【００８４】
図３６の無線環境においては、円偏波（又は楕円偏波）の無線信号は、反射面Ｓ１，Ｓ２などにおける反射によって偏波の旋回方向が反転する。所望波の有効受信や干渉波の除去のためには、右旋又は左旋の任意の楕円偏波を受信できることが望ましいと考えられる。後述のシミュレーション結果より、第１の実施形態のアレーアンテナ装置１００では、形成しやすい円偏波の旋回方向に差があることが分かるが、これは、アレーアンテナ装置１００では鉛直方向に対する非励振素子Ａ１乃至Ａ６の傾きが一方向のみであるため、すなわち、図２を参照すると、非励振素子Ａ１乃至Ａ６が、原点Ｏから各非励振素子Ａ１乃至Ａ６の長手方向の中央部とをそれぞれ結ぶ直線を回転軸としていずれも正の方向に角度ωで回転されているためと考えられる。同じリアクタンス値を設定した時、各非励振素子の傾斜角を、第１の実施形態とは逆の角度−ωにすれば、第１の実施形態のときとは逆向きの偏波が得られる。
【００８５】
一方、非特許文献９に記載されたように、可変リアクタンス素子が装荷されたダイポールのアンテナ素子は、適切なリアクタンス値を与えることにより電気的に除去可能である。すなわち、ｉ番目（１≦ｉ≦６）の非励振素子Ａｉに直交する方向のベクトル実効長ｌｅｉは、ｉ番目の非励振素子に装荷される可変リアクタンス素子のリアクタンス値Ｘｉを用いて、ｌｅｉ＝ｌｅｉ（０）（１−αＸｉ）で表される。ここで、ｌｅｉ（０）は、リアクタンス値が０［Ω］の状態、あるいは可変リアクタンス素子を装荷しない状態のベクトル実効長であり、物理的なアンテナ素子長の約６５％の値をとる。比例定数αはアンテナの構造、特にアンテナ素子自体の長さと太さによりほぼ決まる定数である。上記式より、ベクトル実効長は制御結果に実現される電流のアレー分布（等価ウェイトベクトル）に依存せず、制御パラメータであるリアクタンス値で決まる。また、非励振素子自体に装荷された可変リアクタンス素子のリアクタンス値Ｘｉのみにより決まるので、他の非励振素子のリアクタンス値とは独立に制御できることが分かる。さらに、上記式の線形性より、リアクタンス値Ｘｉを所定値に設定することによって、他の非励振素子の状態によらず、非励振素子Ａｉのベクトル実効長ｌｅｉを常に０とすることができる。以上を要約すれば、所定のアンテナ素子上の電流の積分値が実質的に零になるようなリアクタンス値を、当該アンテナ素子に接続された可変リアクタンス素子に設定することによって、当該アンテナ素子のベクトル実効長を実質的に零にして当該アンテナ素子を電気的に除去することができる。
【００８６】
そこで、右旋楕円偏波と左旋楕円偏波の送受信のためにそれぞれ互いに逆の傾きで鉛直方向から傾けられたダイポールのアンテナ素子を予め配置する、図５及び図６のようなアレーアンテナ装置を提案する。図５のアレーアンテナ装置１１０では、右旋楕円偏波のためのアンテナ素子として非励振素子Ａ１乃至Ａ６を備え、左旋楕円偏波のためのアンテナ素子として非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６を備えている。右旋楕円偏波の無線信号を送受信するときには、非特許文献９記載の方法に従って可変リアクタンス素子１２−１１乃至１２−１６に適切なリアクタンス値を設定することによって非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６を電気的に除去し、第１の実施形態と同様に非励振素子Ａ１乃至Ａ６に装荷された可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６のリアクタンス値を制御し、右旋楕円偏波を形成することができる。同様に、左旋楕円偏波の無線信号を送受信するときには、非特許文献９記載の方法に従って可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に適切なリアクタンス値を設定することによって非励振素子Ａ１乃至Ａ６を電気的に除去し、第１の実施形態と同様に非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６に装荷された可変リアクタンス素子１２−１１乃至１２−１６のリアクタンス値を制御し、左旋楕円偏波を形成することができる。右旋楕円偏波のときと左旋楕円偏波のときとでは、アレーアンテナ装置１１０の水平面内指向特性が対称になる。
【００８７】
すなわち、図５のアレーアンテナ装置１１１では、右旋楕円偏波のためのアンテナ素子としての非励振素子Ａ１乃至Ａ６と、左旋楕円偏波のためのアンテナ素子としての非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６とが、円周２００で所定の同一の間隔だけ離れて異偏波で交互に配置されているので、異偏波交互配置型ということができる。
【００８８】
また、図６のアレーアンテナ装置１１１においては、非励振素子Ａ２１乃至Ａ２６を非励振素子Ａ１乃至Ａ６の位置からそれぞれ３０度だけ円周２００上でずらして、隣接する非励振素子Ａ１とＡ２の間の位置、隣接する非励振素子Ａ２とＡ３の間の位置、隣接する非励振素子Ａ３とＡ４の間の位置、隣接する非励振素子Ａ４とＡ５の間の位置、隣接する非励振素子Ａ５とＡ６の間の位置、隣接する非励振素子Ａ６とＡ１の間の位置に配置しても、図５のアレーアンテナ装置１１０と同様の効果は得られる。すなわち、図６のアレーアンテナ装置１１１では、第１の実施形態のアレーアンテナ装置１００の構成に加えて、円周２００上で非励振素子Ａ１乃至Ａ６から３０°ずらした位置にそれぞれ、非励振素子Ａ２１乃至Ａ２６を非励振素子Ａ１乃至Ａ６とは逆の傾斜角−ωで配置する。非励振素子Ａ２１乃至Ａ２６にはそれぞれ、その長手方向の中央部のポートに可変リアクタンス素子１２−２１乃至１２−２６が装荷されている。アレーアンテナ装置１１１では、右旋楕円偏波のためのアンテナ素子として非励振素子Ａ１乃至Ａ６を備え、左旋楕円偏波のためのアンテナ素子として非励振素子Ａ２１乃至Ａ２６を備えている。アレーアンテナ装置１１１は、図５のアレーアンテナ装置１１０と同様に、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の組と、非励振素子Ａ２１乃至Ａ２６の組とのうちの一方を、上述のごとく、非特許文献９記載の方法に従って電気的に除去し、残りの非励振素子の組で右旋楕円偏波又は左旋楕円偏波の無線信号を送受信することができる。
【００８９】
以上の実施形態においては、楕円偏波で送受信するアレーアンテナ装置１１０，１１１について説明しているが、傾斜角ωや可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、円偏波で送受信するアレーアンテナ装置を構成できる。
【００９０】
以下、図１のアレーアンテナ装置の制御装置において、第１の実施形態のアレーアンテナ装置１００に代わって、アレーアンテナ装置１１０を備えたときの制御方法について説明する。
【００９１】
適応制御型コントローラ２０にはキーボードなどの入力装置２２が接続されている。復調器又は無線送信機７を用いた無線通信を開始する前に、ユーザは入力装置２２を用いて、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の組又は非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６の組のうち、電気的に除去したい非励振素子の組を選択して入力し、これに応答して、その指示内容を含む指示信号は入力装置２２から適応制御型コントローラ２０に入力される。適応制御型コントローラ２０は、選択された非励振素子上の電流の積分値が実質的に零になるようなリアクタンス値を、当該非励振素子に接続された可変リアクタンス素子に出力して設定することによって、当該非励振素子のベクトル実効長を実質的に零にして当該非励振素子を電気的に除去する。
【００９２】
また、送信時においても、入力装置２２からの指示信号に基づいて、ユーザにより選択された非励振素子の組（Ａ１乃至Ａ６、又はＡ１１乃至Ａ１６）上の電流の積分値が実質的に零になるようなリアクタンス値を、当該非励振素子に接続された可変リアクタンス素子に出力して設定することによって、当該非励振素子のベクトル実効長を実質的に零にして当該非励振素子を電気的に除去することもできる。
【００９３】
非励振素子Ａ１乃至Ａ６、又は非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６のうちのいずれかを電気的に除去した後で、適応制御型コントローラ２０は、第１の実施形態と同様に所定の評価関数を用いて、アレーアンテナ装置１１０又は１１１の主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための、可変リアクタンス素子のうちで、電気的に除去されていない非励振素子に接続された可変リアクタンス素子に印加されるバイアス電圧値を探索して制御電圧信号を用いて設定する。
【００９４】
以上説明した実施形態では、電気的に除去すべき非励振素子をユーザが入力装置２２を用いて予め設定したが、それに代わって、適応制御型コントローラ２０が受信信号ｙ（ｔ）に基づいて自動的に設定してもよい。このとき、適応制御型コントローラ２０は、受信する無線信号が右旋偏波であると仮定して非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６を電気的に除去した場合と、受信する無線信号が左旋偏波であると仮定して非励振素子Ａ１乃至Ａ６を電気的に除去した場合とについて、受信信号に対する所定の評価関数値（例えば、受信信号電力）を比較する。詳しくは、適応制御型コントローラ２０は、非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６を電気的に除去して、非励振素子Ａ１乃至Ａ６に対応するリアクタンス値を適応的に制御した場合の評価関数値と、非励振素子Ａ１乃至Ａ６を電気的に除去して、非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６に対応するリアクタンス値を適応的に制御した場合の評価関数値とを比較し、より大きいほうの評価関数値に対応するリアクタンス値、すなわち、当該評価関数値が大きくなるような偏波を受信できる非励振素子の組（すなわち、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の組、又は非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６の組）を残して他方の非励振素子の組を電気的に除去するようなリアクタンス値を、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６及びＡ１１乃至Ａ１６に設定する。
【００９５】
なお、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の組と非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６の組とのうちの片方を電気的に除去しておく必要はないので、６×２個のリアクタンス値のパラメータを有効利用すれば、指向特性と偏波に関する可変な自由度はさらに向上する。この場合も、非励振素子Ａ１及びＡ１１，Ａ２及びＡ１２，…，Ａ６及びＡ１６のペア毎にリアクタンス値を入れ替えれば、偏波の向きがやはり逆転する。これは、垂直偏波は変わらないが、水平偏波の向きが変わるためである。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態のアレーアンテナ装置によれば、右旋楕円偏波の無線信号と左辺楕円偏波の無線信号とを送受信することができるアレーアンテナ装置を提供することができる。
【００９７】
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、可変リアクタンス素子をそれぞれ装荷した１つ又は複数の非励振素子を配列し、偏波を変化させることができるリニアアレーアンテナ装置について説明する。以下の実施形態もまた、図１のアレーアンテナ装置の制御装置において、アレーアンテナ装置１００と置き換えて使用することができる。
【００９８】
図７は、本発明に係る第３の実施形態であるアレーアンテナ装置１２０の構成を示す斜視図である。このアレーアンテナ装置１２０では、垂直状態の励振素子Ａ０に対して、平行でなく、かつ直交しない向きに非励振素子Ａ４１を配置し、その非励振素子に可変リアクタンス素子１２−４１（具体的には可変容量ダイオードダイオードなど）を装荷し、そのリアクタンス値を制御することにより、偏波を変化させている。具体的には、図７中のｘｙｚ座標を参照すると、半波長ダイポールの励振素子Ａ０は、ｚ軸上で、長手方向の中心を原点Ｏに合わせて配置され、半波長ダイポールの非励振素子Ａ４１は、ｙｚ平面と平行な平面内において、長手方向の中心がｘ軸上に位置するように、励振素子Ａ０からｘ軸の正の方向に所定距離だけ離れて並置される。非励振素子Ａ４１は、図３に示された第１の実施形態と同様に、ｘ軸を回転軸として、鉛直方向から所定の角度（例えば４５°）だけ回転されている。
【００９９】
アレーアンテナ装置１２０において、励振素子Ａ０で放射された、垂直偏波成分のみを含む無線信号は、非励振素子Ａ４１を励振し、次いで、非励振素子Ａ４１は垂直偏波成分と水平偏波成分を含む電波を放射することができる。本実施形態のアレーアンテナ装置１２０によれば、第１及び第２の実施形態のように複数本の非励振素子を備えなくても、励振素子Ａ０に対してｘ軸を回転軸とする傾斜角を有する１本以上の非励振素子が存在することで、アレーアンテナ装置で送受信する無線信号の偏波を変化させることができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、非励振素子Ａ４１は、ｘ軸を回転軸として回転しているが、本発明はこれに限らず、ｚ軸とは異なる軸で回転させて、励振素子Ａ０と位置がずれかつ励振素子Ａ０に対して傾斜するように構成してもよい。このことは、以下に示す第３の実施形態の変形例でも同様である。
【０１０１】
図８は、本発明に係る第３の実施形態の第１の変形例であるアレーアンテナ装置１２１の構成を示す斜視図である。このアレーアンテナ装置１２１は、励振素子Ａ０と２個の非励振素子Ａ４１及びＡ４２とを並べたリニアアレーアンテナ装置である。
【０１０２】
図８のアレーアンテナ装置１２１において、図７の非励振素子Ａ４１の前（直線上でなくてもよい）に、さらに非励振素子Ａ４２を配置することにより、励振素子Ａ０と、２本の非励振素子Ａ４１及びＡ４２とをｘ軸上で並置している。具体的には、図８中のｘｙｚ座標を参照すると、半波長ダイポールの非励振素子Ａ４２は、ｙｚ平面と平行な平面内において、長手方向の中心がｘ軸上に位置するように、非励振素子Ａ４１からｘ軸の正の方向に所定距離だけ離れて配置される。非励振素子Ａ４２は、ｘ軸を回転軸として、鉛直方向に対して非励振素子Ａ４１とは異なる角度だけ回転されている。図８に示された実施例では、非励振素子Ａ４２は励振素子Ａ０に対して９０°回転されている。
【０１０３】
このように構成されたアレーアンテナ装置１２１によれば、利得向上と水平偏波成分の増加とが得ることができる。追加された非励振素子Ａ４２は、図８のように、励振素子Ａ０に対して直交していてもよい。非励振素子Ａ４２は励振素子Ａ０により直接に励振されないが、非励振素子Ａ４２を備えたことにより水平偏波成分が増大するのは、非励振素子Ａ４２を、可変リアクタンス素子１２−４１を装荷した非励振素子Ａ４１を介して励振させることが可能であることに起因する。また、追加する非励振素子Ａ４２には、必ずしも可変リアクタンス素子１２−４２を装荷する必要はない。可変リアクタンス素子１２−４２を装荷しない場合でも、八木宇田アレーアンテナの原理に従って、予め短く設計することにより導波器として動作させ、長く設計することにより反射器として動作させることが可能であり、制御の複雑さやコストを低減させることが期待できる。
【０１０４】
図９は、本発明に係る第３の実施形態の第２の変形例であるアレーアンテナ装置１２２の構成を示す斜視図である。このアレーアンテナ装置１２２は、３素子以上の複数の非励振素子を励振素子Ａ０の前後に配置するリニアアレーである。
【０１０５】
アレーアンテナ装置１２２において、具体的には、図９中のｘｙｚ座標を参照すると、図８のアレーアンテナ装置１２１の構成に加えて、ｘ軸の正の方向に非励振素子Ａ４３をさらに備え、ｘ軸の負の方向に非励振素子Ａ３９及びＡ３８をさらに備えている。ここで、励振素子Ａ０と、非励振素子Ａ４１，Ａ４２，Ａ３８，Ａ３９はｘ軸上で並置されている。半波長ダイポールの非励振素子Ａ４３は、ｙｚ平面と平行な平面内において、長手方向の中心がｘ軸上に位置するように、非励振素子Ａ４２からｘ軸の正の方向に所定距離だけ離れて配置される。非励振素子Ａ４３は、ｘ軸を回転軸として、鉛直方向に対して非励振素子Ａ４１及びＡ４２とは異なる角度（例えば１３５°）だけ回転されている。非励振素子Ａ４３の長手方向の中央部のポートには、可変リアクタンス素子１２−４３が装荷される。
【０１０６】
また、複数の非励振素子を励振素子Ａ０の前方（ｘ軸の正の方向）にのみ配置する必要はなく、図のように励振素子Ａ０の後方（ｘ軸の負の方向）にも配置し、それらを反射器として動作させることにより、アレーアンテナ装置の利得を向上できる。半波長ダイポールの非励振素子Ａ３９は、ｙｚ平面と平行な平面内において、長手方向の中心がｘ軸上に位置するように、励振素子Ａ０からｘ軸の負の方向に所定距離だけ離れて配置される。非励振素子Ａ３９は、ｘ軸を回転軸として、鉛直方向に対して非励振素子Ａ４１乃至Ａ４３とは異なる角度（例えば−４５°）だけ回転されている。非励振素子Ａ３９の長手方向の中央部のポートには、可変リアクタンス素子１２−３９が装荷される。同様に、半波長ダイポールの非励振素子Ａ３８は、ｙｚ平面と平行な平面内において、長手方向の中心がｘ軸上に位置するように、非励振素子Ａ３９からｘ軸の負の方向に所定距離だけ離れて配置される。非励振素子Ａ３８は、ｘ軸を回転軸として、鉛直方向に対して非励振素子Ａ３９とは異なる角度（例えば−９０°）だけ回転されている。非励振素子Ａ３８の長手方向の中央部のポートには、可変リアクタンス素子１２−３８が装荷される。
【０１０７】
アレーアンテナ装置１２２によれば、八木宇田アレーアンテナの原理に従って、偏波制御の自由度と利得とを向上させることが可能である。各アンテナ素子を必ずしも直線状に配置する必要はない。また、いくつかの非励振素子（図９の実施例では、非励振素子Ａ４２及びＡ３８）は励振素子Ａ０と直交した状態に配置することができる。また、複数のリアクタンス値を制御する処理を簡単化するために、すべての非励振素子に可変リアクタンス素子を装荷しなくてもよい。
【０１０８】
＜第４の実施形態＞
図１０は、本発明に係る第４の実施形態であるアレーアンテナ装置１３０の構成を示す斜視図である。このアレーアンテナ装置１３０は、励振素子Ａ０の周囲に、非励振素子が２重に配列され、偏波を変化させることができるアレーアンテナ装置である。この実施形態もまた、図１のアレーアンテナ装置の制御装置において、アレーアンテナ装置１００と置き換えて使用することができる。
【０１０９】
図１０に示されたｘｙｚ座標を参照すると、アレーアンテナ装置１３０は、第１の実施形態のアレーアンテナ装置１００の構成に加えて、原点Ｏを中心として円周２００よりも大きな半径を有するｘｙ平面内の円周２１０上に配置された、半波長ダイポールの非励振素子Ａ５１乃至Ａ５６をさらに備えたことを特徴とする。非励振素子Ａ５１乃至Ａ５６は、その長手方向を円周２１０の接線方向に合わせて配置され、非励振素子Ａ５１の長手方向の中心は、原点Ｏと非励振素子Ａ１の長手方向の中心との延長線上に位置し、非励振素子Ａ５２の長手方向の中心は、原点Ｏと非励振素子Ａ２の長手方向の中心との延長線上に位置し、以下、非励振素子Ａ５３乃至Ａ５６についても同様である。
【０１１０】
図１０のアレーアンテナ装置１３０の実施例では、非励振素子Ａ１乃至Ａ６とＡ５１乃至Ａ５６とを半径が異なる２つの円周上に配列したが、非励振素子は２重に限らず、３重、４重等に配列されてもよい。これにより、偏波制御の自由度と利得とを向上させることができる。１重の場合（すなわち第１の実施形態と同様の場合）は、励振素子Ａ０が垂直偏波であるので、水平偏波成分の励振が弱い。前述のように、第１の実施形態では、非励振素子Ａ１乃至Ａ６は励振素子Ａ０と直交してはならなかった。そこで、図１０のように外側の円周２１０上に、水平にダイポールの非励振素子Ａ５１乃至Ａ５６を配置することにより、水平偏波を増加し、例えば円偏波軸比（垂直成分と水平成分のレベル差）を改善できる。また、外側の円周２１０上の非励振素子Ａ５１乃至Ａ５６には可変リアクタンス素子を装荷しなくてもよい。これにより、制御の複雑化を回避できる。
【０１１１】
＜第５の実施形態＞
図１１は、本発明に係る第５の実施形態であるアレーアンテナ装置１４０の構成を示す斜視図である。この実施形態もまた、図１のアレーアンテナ装置の制御装置において、アレーアンテナ装置１００と置き換えて使用することができる。
【０１１２】
アレーアンテナ装置１４０は、第４の実施形態のアレーアンテナ装置１３０の構成に加えて、円周２００上で非励振素子Ａ１乃至Ａ６が位置する場所にそれぞれ、非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６を非励振素子Ａ１乃至Ａ６とは逆の傾斜角（すなわち、−ω）で配置し、円周２００上に６個の十字型のダイポールを形成する。非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６はそれぞれ、その長手方向の中央部のポートに可変リアクタンス素子１２−１１乃至１２−１６が装荷されている。従って、アレーアンテナ装置１４０は、第２の実施形態と同様に非励振素子Ａ１乃至Ａ６とＡ１１乃至Ａ１６とを備えたことにより右旋と左旋との対称な偏波を実現可能であり、第４の実施形態と同様に円周２００上に６対の十字ダイポール型アンテナを所定の同一間隔だけ離れて備えるとともに、円周２１０上にその長手方向が円周２１０の接線に平行である水平偏波用非励振素子Ａ５１乃至Ａ５６を所定の同一の間隔だけ離れて備えたことにより、２重に配列された非励振素子群を有し偏波を変化させることができるアレーアンテナ装置を構成できる。
【０１１３】
後述のシミュレーション結果からわかるように、図１のアレーアンテナ装置１００では右旋楕円偏波は実現しやすいが、左旋偏波は実現しにくい。そこで、対称な偏波特性を実現できるように、内側の非励振素子の配列の傾斜角が対称なペアを配置する。外側の円周２１０上に追加した水平なダイポールの非励振素子Ａ５１乃至Ａ５６は、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の組に対しても、あるいは非励振素子Ａ１１乃至Ａ１６の組に対しても同様に動作するので、右旋偏波又は左旋偏波の無線信号に対して同様に水平偏波成分を増大させる効果をもたらす。
【０１１４】
【実施例】
以下のシミュレーションでは、第１の実施形態のアレーアンテナ装置１００を用いて、それの等価ウェイトベクトル表現を検証する。図２のような７素子のアレーアンテナ装置１００を解析する。各アンテナ素子の太さは０．０２λであり、ｘｙ平面内での各アンテナ素子の間隔はλ／４であり、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の素子長はλ／２であり、励振素子Ａ０の素子長はλ／２３／２であるとする。非励振素子Ａ１乃至Ａ６の傾斜角ωは全て等しく４５度とする。励振素子Ａ０と非励振素子Ａ１乃至Ａ６とのｚ軸方向の高さは等しい設定とした。図１２はアレーアンテナ装置１００の電気的構造パラメータを示す表である。図１２の表には、この構造のアレーアンテナ装置１００に対してモーメント法で計算して得られた電気的構造パラメータであるアドミタンス要素Ｙｉｊと、励振素子Ａ０の給電ポートに同軸ケーブル５を接続しないときの励振素子Ａ０のベクトル実効長ｌｅ０（０）と、リアクタンス値が０Ωのときの非励振素子Ａｍのベクトル実効長ｌｅｍ（０）と、数１４の比例定数αｍとが示されている。
【０１１５】
非励振素子Ａ１乃至Ａ６が傾斜角ωを持つため、従来の垂直な偏波面のみを有するアレーアンテナ装置１５０が有していた構造のｘｚ面に対する対称性はなくなったが、ｘ軸に対する１８０°の回転対称性が存在するため、アドミタンス要素Ｙｉｊは数２６のような対称性を維持していることが分かった。
【０１１６】
【数２６】
Ｙ１２＝Ｙ１６
【数２７】
Ｙ１３＝Ｙ１５
【０１１７】
従って、独立なアドミタンス要素Ｙｉｊは図１２の表に示す６個のみである。また、ベクトル実効長ｌｅｍ（０）と比例定数αｍは、非特許文献５に従って、アンテナ素子上のアドミタンス分布から計算した。その結果、非特許文献４及び５で比例定数αｍはほぼ実数となっていたが、本実施形態のようにアンテナ素子を斜めに配置した場合には虚数部が無視できない程度に大きいことが分かったので、本実施形態で解析するアレーアンテナ装置１００では複素数として与える。
【０１１８】
図１３及び図１４は、図１２の表のパラメータを有するアレーアンテナ装置１００に対して、以下の表１に示されたケースＣ１及びＣ２の各リアクタンス値が設定されているときの当該アレーアンテナ装置１００の水平面内指向特性パターンをそれぞれ示すグラフである。
【０１１９】
【表１】
2004260398.tif 000009
【０１２０】
ケース１のリアクタンス値は、アレーアンテナ装置１００の各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に設定されたときに、アレーアンテナ装置１００において所定の主ビーム方位角とビーム幅とを有するセクターパターンを形成するように選択されたものであり、一方、ケース２のリアクタンス値はランダムに選択されたものである。
【０１２１】
図１３及び図１４において、ＥＶで示された曲線は電界の垂直偏波成分を示し、ＥＨで示された曲線は電界の水平偏波成分を表す。方位角φによって垂直偏波と水平偏波の比率が変化していることが分かる。これは、前述されたように、励振素子Ａ０に対して反対の位置に配置される非励振素子同士で、励振される垂直偏波の向きが等しい時、水平偏波の向きは反対であるため、アレーアンテナ装置１００上で実現される偏波は方向によって異なると考察された内容と合致している。実線の曲線ＥＶ（Ｍｏｍ）及びＥＨ（Ｍｏｍ）はモーメント法で計算した結果の電界を示し、粗い破線ＥＶ（ｌｅ）及びＥＨ（ｌｅ）は等価ウェイトベクトルから計算した結果の電界を示す。両者はほぼ一致している。このことから、ベクトル実効長を方向依存性を有する実空間ベクトルとして扱うことにより、偏波を変化させることができるアレーアンテナ装置１００を、等価ウェイトベクトルを用いて表現できることが確認できた。
【０１２２】
しかしながら、特に垂直偏波の指向特性は非特許文献５に見られたほどの一致は見られない。この原因を調べるため、モーメント法で計算した素子上電流分布ｉｍ（ｚ）と、等価ウェイトベクトルの計算で求めたポート電流ｉｍ（０）とを図１５乃至図１８に示す。図１５は、アレーアンテナ装置１００にケースＣ１のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子の素子上電流分布ｉｍ（ｚ）とポート電流ｉｍ（０）の振幅を示すグラフであり、図１６は、アレーアンテナ装置１００にケースＣ１のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子の素子上電流分布ｉｍ（ｚ）とポート電流ｉｍ（０）の位相を示すグラフである。また、図１７は、アレーアンテナ装置１００にケースＣ２のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子の素子上電流分布ｉｍ（ｚ）とポート電流ｉｍ（０）の振幅を示すグラフであり、図１８は、アレーアンテナ装置１００にケースＣ２のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子の素子上電流分布ｉｍ（ｚ）とポート電流ｉｍ（０）の位相を示すグラフである。両計算法のポート電流ｉｍ（０）は振幅及び位相とも良く一致していることが分かる。
【０１２３】
次にベクトル実効長の計算結果を調べる。図１９は、アレーアンテナ装置１００にケースＣ１のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子のベクトル実効長を示すグラフであり、図２０は、アレーアンテナ装置１００にケースＣ２のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子のベクトル実効長を示すグラフである。図１９及び図２０には、励振素子Ａ０のベクトル実効長ｌｅ０で正規化したベクトル実効長ｌｅｍの実数部と虚数部を示している。モーメント法による計算結果を中抜きの記号（中抜きの正方形□、及び４５°回転された正方形◇）で示し、数１４の等価ウエイトベクトルによる計算結果を中の詰まった記号（円●、及び中の詰まった正方形■）で示す。こちらも大きな違いはなく、数１４で素子上電流分布が精度良く表されていることが分かる。図１３及び図１４の指向特性において、垂直偏波に比べて水平偏波の指向特性の形は良く一致していることから、その差の原因は水平偏波に寄与しない励振素子Ａ０の放射波にあると推測できる。この放射波は無指向特性なので原因としてはその大きさが候補として残る。そこで、補正のために、励振素子Ａ０のベクトル実効長を相対的にγ倍した値を新たなベクトル実効長ｌｅｍ（０）’とする。
【０１２４】
【数２８】
ｌｅｍ（０）’＝γｌｅｍ（０）
【０１２５】
補正係数γ＝１．１とした場合の結果を図１３及び図１４に、間隔の細かい破線ＥＶ（ｌｅ’）及びＥＨ（ｌｅ’）で示す。垂直偏波、水平偏波ともにモーメント法の計算結果に近い結果が得られている。このことより、モーメント法の計算結果に合わせるためには、４５度の傾きを有する非励振素子Ａ１乃至Ａ６から放射される垂直偏波を小さく評価する必要があることが分かる。なお、数１９のように全てのアンテナ素子の素子パターンが等しいとしたが、図１２の表のように励振素子Ａ０と非励振素子Ａ１乃至Ａ６でベクトル実効長ｌｅｍ（０）の相違が大きい場合には、素子上電流分布が異なっており素子パターンは等しくならないので、素子パターンの相違により、補正係数γ＝１．１の補正が必要となっている可能性がある。すなわち、最も好ましい実施形態では、補正係数γ＝１．１であるが、好ましくは、補正係数γは１．０を超えかつ１．２以下であり、より好ましくは、補正係数γは１．０５以上でかつ１．１５以下である。
【０１２６】
次に、水平方向の非励振素子Ａ０の方向（φ＝０°）と、非励振素子Ａ１及びＡ２の間の方向（φ＝３０°）とに注目して、アレーアンテナ装置１００において可変な偏波とビームパターンとを形成する能力を調べる。リアクタンス値の組み合わせで実現可能な電流のアレー配列（等価ウェイトベクトル）が明確でないため、解析的に最適解を見つけるのは困難なので、最急勾配法を用いる（非特許文献１０及び１１を参照）。ただし、最急勾配法で得られた収束状態は最適解とは限らない。リアクタンス値を変化させることができる範囲に制限はないものとする。また、反復におけるリアクタンス値の初期値は、非励振素子Ａ１（φ＝０）方向に注目するときは非励振素子Ａ１のリアクタンス値を−１００Ω、他の非励振素子Ａ２乃至Ａ６のリアクタンス値を０Ωとし、非励振素子Ａ１とＡ２の中間（φ＝３０）方向に注目するときには非励振素子Ａ１とＡ２のリアクタンス値を−１００Ω、他の非励振素子Ａ３乃至Ａ６のリアクタンス値を０Ωとする。なおベクトル実効長の計算では、数２８を用い補正係数γ＝１．１とした。最大化する評価関数として数２９乃至数３５のような量を用いる。
【０１２７】
【数２９】
｜ＥＶ｜
【数３０】
｜ＥＨ｜
【数３１】
｜ＥＶ｜−｜ＥＨ｜
【数３２】
｜ＥＶ｜−｜ＥＶ｜
【数３３】
｜ＥＶ＋ｊＥＨ｜
【数３４】
｜ＥＶ−ｊＥＨ｜
【数３５】
｜ＥＶ｜＋｜ＥＨ｜
【０１２８】
ここで、電界の垂直偏波成分ＥＶと水平偏波成分ＥＨとは、次式で定義される。
【０１２９】
【数３６】
2004260398.tif 000010
【数３７】
2004260398.tif 000011
【０１３０】
ここで、補正係数γ≒１．１であり、ｋは伝搬定数２π／λであり、ｄはアンテナ素子の間隔であって、本実施形態ではλ／４であり、さらに、方位角φｍは次式で表される。
【数３８】
φｍ＝２π（ｍ−１）／６
ｍ＝１，…，６
【０１３１】
それぞれ、数２９は垂直偏波、数３０は水平偏波、数３３は左旋円偏波、数３４は右旋円偏波が強くなる条件である。また、数３１は垂直偏波に対する水平偏波の交差偏波識別度、数３２は水平偏波に対する垂直偏波の交差偏波識別度が、また、数３５は放射電力が強くなる条件である。図２１は、所望波方向を０°とした場合と３０°とした場合とのそれぞれについて、適応制御型コントローラ２０が異なる評価関数を用いたときの各収束リアクタンス値を示す表である。図２２乃至図３５は、図２１の各所望波方向と各評価関数に対応する収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。図２２乃至図３５において、図２１の表のリアクタンス値でモーメント法により計算した結果を、実線ＥＶ（Ｍｏｍ）及びＥＨ（Ｍｏｍ）で表し、数２８の補正を行いベクトル実効長を考慮した等価ウェイトベクトル表現の結果を、破線ＥＶ（ｌｅ’）及びＥＨ（ｌｅ’）で表す。また、垂直偏波成分ＥＶ（Ｍｏｍ）及びＥＶ（ｌｅ’）を細線で、水平偏波成分ＥＨ（Ｍｏｍ）及びＥＨ（ｌｅ’）を太線で示す。
【０１３２】
収束リアクタンス値の結果はモーメント法の結果に良く一致しており、拡張したベクトル実効長による等価ウェイトベクトル表現と、最急勾配法による最適化の手法の有効性が確認できる。全体的に垂直偏波に対し水平偏波のレベルが低い。これは大きな電流の流れる励振素子Ａ０から水平偏波成分が放射されないためである。このため、評価関数の収束状態の決定において垂直偏波が支配的な役割をしている。しかし、数３２の評価関数では、非励振素子が位置する方向と非励振素子間の方向に対して水平偏波を垂直偏波より強くすることは可能であることが分かる。逆に水平偏波を抑え、約１３ｄＢの交差偏波識別度を有する垂直偏波も実現できている。数３４の値を評価関数値とした場合、０度方向で１．９（５．６ｄＢ）、３０度方向で２．０（６．０ｄＢ）の円偏波軸比が得られている。軸比の良い円偏波は得られていない。また、右旋偏波を実現しようとすると、水平偏波成分が大きくなるが、左旋偏波を実現しようとすると水平偏波が小さくなる。また、数３２、数３４と数３５の収束結果がほぼ等しくなる。これらは水平偏波の励振位相が中央部の励振素子Ａ０の垂直偏波より進む傾向にあるためと考えられる。
【０１３３】
以上説明したように、実施形態に係るアレーアンテナの等価ウエイトベクトル表現によれば、ベクトルの性質と方向依存性を考慮したアレーアンテナ装置の等価ウエイトベクトル表現を提供することができる。従って、この等価ウエイトベクトル表現を用いると、アレーアンテナ装置の指向特性をより正確に計算することができる。
【０１３４】
以上説明したように、本発明に係る実施形態のアレーアンテナ装置によれば、ダイポールの非励振素子を傾けて配置することにより、励振素子が送受信する無線信号の偏波面に対して交差した偏波（又は直交した偏波）にアンテナ利得を有するアレーアンテナ装置を提供することができる。偏波を制御することにより所望波の送受信強度を増加し、干渉波抑圧の自由度を増加することができる。また、ダイポールのアンテナ素子のベクトル実効長に実空間ベクトルの特性と方向依存性とを考慮することにより、等価ウェイトベクトル表現が可能であることを示した。さらに、シミュレーションでは、最急勾配法を用いて、所望方向の偏波の可変能力を調べた。シミュレーション結果からは、素子方向及び素子間方向において、水平偏波を垂直偏波より強くすることが可能であること分かった。また、所望方向に軸比約２（６ｄＢ）の円偏波を実現できることが分かった。さらに、実現できる円偏波旋回方向の対称性を持たせるために、対称な傾きのダイポールのアンテナ素子を重ねて配置するアレーアンテナ装置も提案した。これにより、偏波が切り替え可能であり、また偏波の設定自由度が高いアレーアンテナ装置を実現することができる。
【０１３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るアレーアンテナ装置によれば、電子制御導波器アレーアンテナ装置やリニアアレーアンテナ装置において、少なくとも１つの非励振素子を、励振素子に対して傾斜するように設けることにより、垂直偏波成分に加えて水平偏波成分の無線信号を送受信し、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、送受信する無線信号の垂直偏波成分及び水平偏波成分を制御する。これにより、当該アレーアンテナ装置の偏波を変化させることができる。従って、図３６に図示された無線環境などのマルチパス環境であっても、種々の偏波成分の無線信号を所定のアンテナ利得以上で送受信することができる。
【０１３６】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置の制御方法又は装置によれば、上記アレーアンテナ装置の励振素子によって受信された受信信号に基づいて、非線形計画法における反復的な数値解法を用いて、上記受信信号を含む所定の評価関数の値が最大又は最小となるように、上記アレーアンテナの主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるための可変リアクタンス素子のリアクタンス値を計算して設定する。従って、図３６に図示された無線環境などのマルチパス環境であっても、当該アレーアンテナ装置の放射パターン及びその偏波を実質的に最良の状態に設定して無線通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態であるアレーアンテナ装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のアレーアンテナ装置１００の詳細構成を示す斜視図である。
【図３】鉛直方向からの図２の非励振素子Ａ１の傾斜角ωと、ベクトル実効長の垂直成分及び水平成分とを示す図である。
【図４】図１のアレーアンテナ装置１００と従来のアレーアンテナ装置とにおいてベクトル実効長を計算するときに考慮されている概念を示す表である。
【図５】本発明に係る第２の実施形態であるアレーアンテナ装置１１０の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態の変形例であるアレーアンテナ装置１１１の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る第３の実施形態であるアレーアンテナ装置１２０の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る第３の実施形態の第１の変形例であるアレーアンテナ装置１２１の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る第３の実施形態の第２の変形例であるアレーアンテナ装置１２２の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る第４の実施形態であるアレーアンテナ装置１３０の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る第５の実施形態であるアレーアンテナ装置１４０の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１のアレーアンテナ装置１００の電気的構造パラメータを示す表である。
【図１３】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００にケースＣ１のリアクタンス値が設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図１４】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００にケースＣ２のリアクタンス値が設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図１５】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００にケースＣ１のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子の素子上電流分布ｉｍ（ｚ）とポート電流ｉｍ（０）の振幅を示すグラフである。
【図１６】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００にケースＣ１のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子の素子上電流分布ｉｍ（ｚ）とポート電流ｉｍ（０）の位相を示すグラフである。
【図１７】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００にケースＣ２のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子の素子上電流分布ｉｍ（ｚ）とポート電流ｉｍ（０）の振幅を示すグラフである。
【図１８】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００にケースＣ２のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子の素子上電流分布ｉｍ（ｚ）とポート電流ｉｍ（０）の位相を示すグラフである。
【図１９】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００にケースＣ１のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子のベクトル実効長を示すグラフである。
【図２０】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、アレーアンテナ装置１００にケースＣ２のリアクタンス値が設定されたときの、各アンテナ素子のベクトル実効長を示すグラフである。
【図２１】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、適応制御型コントローラ２０が異なる評価関数を用いたときの各収束リアクタンス値を示す表である。
【図２２】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝０°、評価関数｜ＥＶ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図２３】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝０°、評価関数｜ＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図２４】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝０°、評価関数｜ＥＶ｜−｜ＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図２５】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝０°、評価関数｜ＥＨ｜−｜ＥＶ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図２６】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝０°、評価関数｜ＥＶ＋ｊＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図２７】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝０°、評価関数｜ＥＶ−ｊＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図２８】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝０°、評価関数｜ＥＶ｜＋｜ＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図２９】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝０°、評価関数｜ＥＶ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図３０】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝３０°、評価関数｜ＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図３１】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝３０°、評価関数｜ＥＶ｜−｜ＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図３２】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝３０°、評価関数｜ＥＨ｜−｜ＥＶ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図３３】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝３０°、評価関数｜ＥＶ＋ｊＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図３４】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝３０°、評価関数｜ＥＶ−ｊＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図３５】図１のアレーアンテナ装置の制御装置のシミュレーション結果であって、所望波方向φ＝３０°、評価関数｜ＥＶ｜＋｜ＥＨ｜のときの収束リアクタンス値がアレーアンテナ装置１００に設定されているときの水平面内指向特性パターンを示すグラフである。
【図３６】従来技術に係るアレーアンテナ装置１５０に到来する無線信号の偏波成分を説明するための図である。
【符号の説明】
Ａ０…励振素子、
Ａ１乃至Ａ６，Ａ１１乃至Ａ１６，Ａ２１乃至Ａ２６，Ａ３８乃至Ａ４３，Ａ５１乃至Ａ５６…非励振素子、
１…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、
２…ダウンコンバータ、
３…Ａ／Ｄ変換器、
４…復調器、
５…同軸ケーブル、
６…サーキュレータ、
７…無線送信機、
１１…接地導体、
１２−１乃至１２−６，１２−１１乃至１２−１６，１２−２１乃至１２−２６，１２−３８乃至１２−４３…可変リアクタンス素子、
２０…適応制御型コントローラ、
２１…学習シーケンス信号発生器、
２２…入力装置、
１００，１１０，１１１，１２０，１２１，１２２，１３０，１４０…アレーアンテナ装置、
２００，２１０…円周。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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