(57)【要約】【課題】受信感度の変更が容易なスーパーレゾリューシヨン方式の方向探知装置を提供する。【解決手段】アレイ状に配列された複数（ｎ）個のアンテナ素子１１〜１ｎの各受信信号を、Ａ／Ｄ変換３１〜３ｎでデジタル化した後に、合成回路８１〜８（ｎ／ｍ）で複数（ｍ）個ずつ分割して合成するように構成し、この各合成出力信号をスーパーレゾリューシヨン処理（７）により受信信号の方向探知を行う。このように、受信信号の分割合成をデジタル信号段階で行うように構成したので、分割合成の割合の切替え操作が容易となり、迅速かつタイムリに受信感度を目標検知目的に沿ったものに切替えることができる。【選択図】　　　図１
2004108798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配列され、到来する電波を受信する複数（ｎ）個のアンテナ素子と、
これら複数（ｎ）個のアンテナ素子に対応して接続された複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路と、
これら複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路に対応して接続された複数（ｎ）個の検波回路と、
これら複数（ｎ）個の検波回路が、順次複数（ｍ）個ずつ（ｎ／ｍ）分割され、この（ｎ／ｍ）分割された検波回路毎に各検波出力を合成する複数（ｎ／ｍ）個の合成回路と、
これら複数（ｎ／ｍ）個の合成回路に共通に接続され、信号部分空間とその直交補空間である雑音部分空間とにより受信方向を探知するスーパーレゾリューション処理回路と
を具備することを特徴とする方向探知装置。
【請求項２】
前記検波回路と合成回路との間にメモリ回路を構成し、
前記合成回路は、メモリ回路に記憶された前記各検波出力を読み出し合成するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の方向探知装置。
【請求項３】
アレイ状に配列され、到来する電波を受信する複数（ｎ）個のアンテナ素子と、
これら複数（ｎ）個のアンテナ素子に対応して接続された複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路と、
これら複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路に対応して接続された複数（ｎ）個の検波回路と、
これら複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路に接続され、前記複数（ｎ）個の各アンテナ素子に対応した検波信号を記憶するメモリ回路と、
このメモリ回路に記憶された複数（ｎ）個の受信信号を、前記配列の順序に従い複数（ｍ）個ずつ（ｎ／ｍ）分割合成する分割合成回路と、
この分割合成回路で分割合成された複数（ｎ／ｍ）個の出力を導入し、信号部分空間とその直交補空間である雑音部分空間とにより受信方向を探知するスーパーレゾリューション処理回路と
を具備することを特徴とする方向探知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スーパーレゾリューション方式を採用した方向探知装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アレイ状に配列された各アンテナ素子からの受信信号を統計的に処理することによって、その受信された電波の到来方向を探知するいわゆるスーパーレゾリューション方式を採用した方向探知装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は従来のスーパーレゾリューション方式を採用した方向探知装置の構成図である。
【０００４】
すなわち、アレイ状に配列され、到来する電波を受信する複数（ｎ）個のアンテナ素子１１〜１ｎと、これら複数（ｎ）個のアンテナ素子１１〜１ｎにそれぞれ対応して接続された複数（ｎ）個の周波数変換回路２１〜２ｎと、これら複数（ｎ）個の周波数変換回路２１〜２ｎにそれぞれ対応接続され、受信信号をアナログ／デジタル変換する複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路３１〜３ｎと、これら複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路３１〜３ｎに対応して接続された複数（ｎ）個のＩＱ検波回路４１〜４ｎと、これら複数（ｎ）個のＩＱ検波回路４１〜４ｎにそれぞれ接続された複数（ｎ）個のメモリ回路５１〜５ｎと、これら複数（ｎ）個のメモリ回路５１〜５ｎにそれぞれ接続され、各受信系間の伝送線路間長のばらつきに基づく位相差を補正するための複数（ｎ）個の位相調整回路６１〜６ｎと、これら位相調整回路６１〜６ｎに共通に接続され、統計的処理によって受信された電波の到来方向を検出するスーパーレゾリューション処理回路７とから構成されている。
【０００５】
スーパーレゾリューション処理回路７は図４に示すように構成されている。　すなわち、各アンテナ素子１１〜１ｎに対応した複数（ｎ）個の位相調整回６１〜６ｎに共通に接続され、自己相関行列を算出する自己相関行列算出回路７１と、この自己相関行列算出回路７１からの自己相関行列に基づいて固有値及び固有値ベクトルを算出する固有値・固有値ベクトル算出回路７２と、複数（ｎ）個のアンテナ素子１１〜１ｎの配列に基づき、受信方向の関数で表されたモードベクトルを算出するモードベクトル算出回路７３と、このモードベクトル算出回路７３で算出されたモードベクトルを、固有値・固有値ベクトル算出回路７２で算出された固有値及び固有値ベクトルに基づいて張られる雑音部分空間に射影し、その射影長を算出する雑音部分空間射影長算出回路７４と、この雑音部分空間射影長算出回路７４から出力される射影長が極小となるときの受信方向を求めて出力する射影長極小算出回路７５とから構成されている。　この図３及び図４に示した構成のスーパーレゾリューション方式の方向探知装置は、配列された多数のアンテナ素子の受信信号を用いるため、到来波の到来方向を高精度に分離して探知できるという特徴がある。
【０００６】
従ってまた、スーパーレゾリューション方式を採用したアンテナ装置では、多数のアンテナ素子からの信号を信号処理するので、ビーム幅内に近接して存在する複数の目標を分離する機能をも有する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
上記のように、スーパーレゾリューション方式では、多数のアンテナ素子からの信号を処理することにより、アンテナ素子配列方向の角度分解能を高め得るものである。
【０００８】
しかしながら、上記従来のスーパーレゾリューション処理回路７は、個々のアンテナ素子で受信される信号そのものを導入して探知方向を検出するため、方向探知の受信感度は、各アンテナ素子固有のアンテナ利得に左右される。
【０００９】
多数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナでは、良好な角度分解能は得られる一方、個々のアンテナ素子における小さなアンテナ開口面積では得られるアンテナ利得に限度があり、大きな受信感度が得られ難いという性質がある。
【００１０】
そこで、アレイアンテナで形成された開口面を複数に分割して複数のサブアレイを構成し、サブアレイ単位で受信信号を合成することにより、角度分解能の低下を容認しつつ、より高感度なアレイアンテナ装置の提供が提案されている。（上記特許文献２、第４−６頁、図１、参照。）。
【００１１】
なお、アレイアンテナの分割により、複数（ｍ）個のアンテナ素子の合成信号に基づき信号処理したときの受信感度は、個々のアンテナ素子の受信信号に基づき信号処理したときの受信感度と比較して、理論上√ｍ倍の受信感度が得られることが知られている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−２６８０１６号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】
特開平８−２７１６０９号公報（第２頁、図２）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のスーパーレゾリューション方式を採用した方向探知装置では、より高い受信感度を得るために、開口面を分割するように、配列されたアレイアンテナを複数に分割することが行われている。
【００１４】
しかしながら、従来の方向探知装置では、アレイアンテナの分割がアナログ信号レベルで分割合成されるように構成されていたので、機構構成上固定化されてしまい、所望する任意の受信感度に設定し難いという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、必要に応じて任意の受信感度が得られやすい方向探知装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の方向探知装置は、アレイ状に配列され、到来する電波を受信する複数（ｎ）個のアンテナ素子と、これら複数（ｎ）個のアンテナ素子に対応して接続された複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路と、これら複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路に対応して接続された複数（ｎ）個の検波回路と、これら複数（ｎ）個の検波回路が、順次複数（ｍ）個ずつ（ｎ／ｍ）分割され、この（ｎ／ｍ）分割された検波回路毎に各検波出力を合成する複数（ｎ／ｍ）個の合成回路と、これら複数（ｎ／ｍ）個の合成回路に共通に接続され、信号部分空間とその直交補空間である雑音部分空間とにより受信方向を探知するスーパーレゾリューション処理回路とを具備することを特徴とする。
【００１７】
第２の発明の方向探知装置は、アレイ状に配列され、到来する電波を受信する複数（ｎ）個のアンテナ素子と、これら複数（ｎ）個のアンテナ素子に対応して接続された複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路と、これら複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路に対応して接続された複数（ｎ）個の検波回路と、これら複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路に接続され、前記複数（ｎ）個の各アンテナ素子に対応してＡ／Ｄ変換された検波信号を記憶するメモリ回路と、このメモリ回路に記憶された各アンテナ素子に対応する複数（ｎ）個の受信信号から、前記配列の順序に従い複数（ｍ）個ずつ（ｎ／ｍ）分割合成する分割合成回路と、この分割合成回路で分割合成された複数（ｎ／ｍ）個の出力を導入し、信号部分空間とその直交補空間である雑音部分空間とにより受信方向を探知するスーパーレゾリューション処理回路とを具備することを特徴とする。
【００１８】
上記のように第１及び第２の本発明は、複数（ｎ）個のアンテナ素子で受信された受信信号を、Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換した後に、分割合成するように合成回路あるいは分割合成回路を設けたものである。
【００１９】
その結果、デジタル処理により、分割合成数の選択変更が容易となるので、到来電波の受信信号レベルの大小に応じた受信感度を適切に得ることができるとともに、方向探知上要求される角度精度に応じた分割合成が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による方向探知装置の一実施の形態を図１及び図２を参照して詳細に説明する。なお、図３及び図４に示した従来の方向探知装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明による方向探知装置の第１の実施の形態を示した構成図である。
【００２２】
すなわち、第１の実施の形態の方向探知装置は、図１に示すように、アレイ状に配列され、到来する電波を受信する複数（ｎ）個のアンテナ素子１１〜１ｎと、これら複数（ｎ）個のアンテナ素子１１〜１ｎにそれぞれ対応して接続された複数（ｎ）個の周波数変換回路２１〜２ｎと、これら複数（ｎ）個の周波数変換回路２１〜２ｎにそれぞれ対応して接続され、受信信号をアナログ／デジタル変換する複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路３１〜３ｎと、これら複数（ｎ）個のＡ／Ｄ変換回路３１〜３ｎに対応して接続された複数（ｎ）個のＩＱ検波回路４１〜４ｎと、これら複数（ｎ）個のＩＱ検波回路４１〜４ｎにそれぞれ対応して接続された複数（ｎ）個のメモリ回路５１〜５ｎと、これら複数（ｎ）個のメモリ回路５１〜５ｎにそれぞれ対応して接続された複数（ｎ）個の位相調整回路６１〜６ｎと、これら位相調整回路６１〜６ｎに対し、順次複数（ｍ）個ずつ（ｎ／ｍ）分割して、その（ｎ／ｍ）分割毎にメモリ回路５１〜５ｎから読み出された検波出力を合成する複数（ｎ／ｍ）個の合成回路８１〜８（ｎ／ｍ）と、これら複数（ｎ／ｍ）個の合成回路８１〜８（ｎ／ｍ）に共通に接続され、統計的処理によって受信電波の到来方向を検出するスーパーレゾリューション処理回路７とから構成されている。
【００２３】
なお、ここでのスーパーレゾリューション処理回路７は、図４に示した回路と同様に、複数（ｎ／ｍ）個の合成回路８１〜８（ｎ／ｍ）に共通に接続されて、自己相関行列を算出する自己相関行列算出回路７１と、この自己相関行列算出回路７１からの自己相関行列に基づいて固有値及び固有値ベクトルを算出する固有値・固有値ベクトル算出回路７２と、複数（ｎ／ｍ）個の出力に基づき、受信方向の関数で表されたモードベクトルを算出するモードベクトル算出回路７３と、このモードベクトル算出回路７３で算出されたモードベクトルを、固有値・固有値ベクトル算出回路７２で算出された固有値及び固有値ベクトルに基づいて張られる雑音部分空間に射影し、その射影長を算出する雑音部分空間射影長算出回路７４と、この雑音部分空間射影長算出回路７４から出力される射影長が極小となるときの受信方向を求めて出力する射影長極小算出回路７５とから構成されている。
【００２４】
図１に示した上記構成の第１の実施の形態の方向探知装置によれば、合成回路８１〜８（ｎ／ｍ）は、従来のようにアナログ信号を合成するのではなく、Ａ／Ｄ変換回路３１〜３ｎされた受信信号を適宜メモリ回路５１〜５ｎから読み出し合成するように構成したので、複雑な接続回路を採用することなく、デジタル回路により簡単に実現することができる。
【００２５】
上記第１の実施の形態では、位相調整回路６１〜６ｎを経た受信デジタル信号を合成回路８１〜８（ｎ／ｍ）で合成するように構成したが、位相調整回路６１〜６ｎを経ることなく、メモリ５１〜５ｎに記憶された受信信号を適宜直接読み出し、選択合成することにより、必要とする感度のもとでの方向探知検出出力を容易に得ることができる。
【００２６】
すなわち、図２は本発明による方向探知装置の第２の実施の形態を示した構成図で、上記第１の実施の形態とは、メモリ回路５１〜５ｎとスーパーレゾリューション処理回路７との間の回路構成のみが異なるので、その相違点のみを説明し、他の構成の説明は省略する。
【００２７】
第２の実施の形態の方向探知装置は、図２に示すように、メモリ回路５１〜５ｎの出力を（ｎ／ｍ）選択合成回路９を介してスーパーレゾリューション処理回路７に供給するように構成されている。
【００２８】
（ｎ／ｍ）選択合成回路９は、（ｎ／ｍ）選択切替信号の制御を受け、前段に接続されたメモリ回路５１〜５ｎから（ｎ／ｍ）個の合成回路を形成するように記憶された受信デジタル信号を読み出し合成し、パラレルにスーパーレゾリューション処理回路７に供給する。
【００２９】
そこで、スーパーレゾリューション処理回路７は、第１の実施の形態と同様に、（ｎ／ｍ）選択合成回路９からの出力により、複数（ｍ）個に合成された受信信号に基づくので方向探知を行うので、合成しない場合と比較して、√ｍ倍の受信感度の方向探知を行うことができる。
【００３０】
方向探知における角度精度や受信感度は、レーダなど装置の使用目的や、運用の状況に応じて迅速かつタイムリに選択できることが望まれる。たとえば、広い覆域空間を走査して目標を捕捉する捜索時には、高い受信感度が要求されるのに対し、一旦捕捉した目標を追尾する時には高い角度分解能が要求される。
【００３１】
そこで、スーパーレゾリューシヨン方式を採用した本願発明の方向探知装置によれば、Ａ／Ｄ変換後の受信デジタル信号段階で、配列された受信アンテナ素子に対する分割合成を行うように構成したので、その分割合成操作をデジタル回路により容易にないしは瞬時に行うことができるので、レーダ装置等に採用して実用上優れた効果を発揮することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明による方向探知装置は、容易に受信感度を切替え変更することができるので、レーダ装置等に採用して得られる効果大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方向探知装置の第１の実施の形態を示した構成図である。
【図２】本発明による方向探知装置の第２の実施の形態を示した構成図である。
【図３】従来の方向探知装置を示した構成図である。
【図４】図３に示した装置のスーパーレゾリューション処理回路の構成図である。
【符号の説明】
１１〜１ｎ　アンテナ素子
２１〜２ｎ　周波数変換回路
３１〜３ｎ　Ａ／Ｄ変換回路
４１〜４ｎ　ＩＱ検波回路
５１〜５ｎ　メモリ回路
６１〜６ｎ　位相調整回路
７　スーパーレゾリューション処理回路
８１〜８（ｎ／ｍ）　合成回路
９　（ｎ／ｍ）選択合成回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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