(57)【要約】【課題】マルチパスフェージングにおける遅延波の到来角度に差がない場合でも、あるいは同じ角度で到来しても、これを分離できる確率が高いビーム制御円偏波アレーアンテナ装置を提供する。【解決手段】送信された円偏波と同一方向の偏波面を有する第１の円偏波アンテナシステム系と送信された円偏波と逆方向の偏波面を有する第２の円偏波アンテナシステム系を備え、第１の円偏波アンテナシステムと第２の円偏波アンテナシステム系はそれぞれ調整可能なビーム指向性を持つアンテナ系であって、複数の到来波の中から１つの到来波を選択することが可能であり、前記第１のアンテナシステム系と第２のアンテナシステム系のどちらかのシステム系を選択して受信信号生成に用いるように構成されている。【選択図】      図１
2004200869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機からの円偏波電磁波を受信するアンテナシステム系において、送信された円偏波と同一方向の偏波面を有する第１の円偏波アンテナシステム系と送信された円偏波と逆方向の偏波面を有する第２の円偏波アンテナシステム系を備え、該第１の円偏波アンテナシステムと第２の円偏波アンテナシステム系はそれぞれ調整可能なビーム指向性を持つアンテナ系であって、複数の到来波の中から１つの到来波を選択することが可能であり、前記第１のアンテナシステム系と第２のアンテナシステム系のどちらかのアンテナシステム系を選択して受信信号生成に用いるように構成されたことを特徴とする円偏波アレーアンテナ装置。
【請求項２】
ビーム指向性を調整するためにバトラマトリックスを用いた給電方法を採用していることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アレーアンテナ装置。
【請求項３】
送信機からの円偏波電磁波を受信するアンテナシステム系において、送信された円偏波と同一方向の偏波面を有する第１の円偏波アンテナシステム系と送信された円偏波と逆方向の偏波面を有する第２の円偏波アンテナシステムを持ち、前記第１の円偏波アンテナシステム系と前記第２の円偏波アンテナシステム系のおのおのは、ヌル点による干渉波抑圧可能なアンテナシステム系であって、その指向性における低受信感度を任意の方向に設定することが可能であり、前記第１のアンテナシステム系と第２のアンテナシステム系のどちらかのシステム系を選択して受信信号生成に用いるように構成されたことを特徴とする円偏波アレーアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１のアンテナシステム系と前記第２のアンテナシステム系を合成して受信信号生成に用いることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の円偏波アレーアンテナ装置。
【請求項５】
一つの放射素子又は一対の放射素子により直交した直線偏波を受信する放射素子ブロックが複数個アレー状に配置され、各ブロックの放射素子のそれぞれの直線偏波に対応する２つの出力が各ブロックの放射素子に対応する各ハイブリッド結合器に入力され、該各ハイブリッド結合器からの２つの出力が２組のバトラマトリックス給電回路に入力され、全てのバトラマトリックス給電回路の出力から１つを選択して受信信号生成に用いるアンテナシステムであって、同じハイブリッド回路からの２つの出力はそれぞれ別のバトラマトリックス給電回路への入力に限定されているように構成された円偏波アレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円偏波アレーアンテナに関するもので、特に、位相制御等によって特定の方向から到来する波に指向性を指向することが可能な円偏波アレーアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の円偏波アレーアンテナとして、円偏波切換形フェーズドアレーアンテナがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２３９２７号公報
【０００４】
円偏波アレーアンテナは従来から衛星通信で用いられ、衛星の方向にアンテナの指向性を向けて、偏波面を合わせて通信を行うために用いられている。円偏波には左円偏波と右円偏波があり、どちらかを選択して送受信アンテナをそれにあわせた構造にして通信を行わなければならない。例えば、右円偏波用の構造をもつ送信アンテナからの送信電波は、右円偏波用の受信アンテナで受信しなければならず、これを左円偏波用の受信アンテナで受信すると、感度が著しく劣化し通信ができない。
この円偏波アレーアンテナは、位相を制御する等をして指向性を任意の方向に自動的に向けることも可能である。このアンテナは、円偏波フェーズドアレーアンテナと呼ばれ、ビームを任意の方向に設定することができ、衛星通信においては衛星の方向が変化してもそれに追従することが可能である。
【０００５】
次に、フェーズドアレーアンテナ技術について説明する。従来のフェーズドアレーアンテナの構成例を図４に示す。４１−１から４１−４はアンテナ素子である。ここでは、４素子のアレーアンテナを構成している。４２−１から４２−４は移相器であり、通常予め定めたステップで位相を変化させることが可能である。４３は合波器であり、各移相器素子４２−１乃至４２−４からの高周波信号を重ね合わせる。これはアナログ信号の状態で重ね合わせる回路である。４５は受信器であり、受信信号の電界強度を測定したり、復調したりする。４４は位相制御器であり、受信器４５からの出力を用いて移相器４２−１から４２−４の位相シフト量を制御する。図４において、ＴＨＥＴＡはビーム指向性の方向を説明するための角度である。この位相制御器４４においては、まず各移相器４２−１から４２−４の位相変化量を制御し、受信器４５が電界強度を測定し、その結果を位相制御器４４に取り込むことによって各移相器４２−１から４２−４の位相変化量にフィードバックすることができるので、指向性を制御することができる。
例えば、各移相器４２−１から４２−４の隣り合う移相器の位相差を大きく変化させたとき、ビーム指向性は位相差がないとき正面方向（ＴＨＥＴＡ＝０）へ向き、位相差を大きくしたとき斜め方向（ＴＨＥＴＡが大きくなる方向）へ方向が変わる。この原理を用いて、例えば、隣り合う移相器の位相差を段階的に変化させ受信電界強度が最も大きい位相に固定して受信するなどの方法がある。フェーズドアレーアンテナは、位相を制御するところに特徴があり、各アンテナが円偏波アンテナの場合には円偏波フェーズドアレーアンテナになる。
【０００６】
以上説明したように、フェーズドアレーアンテナ技術はアンテナの位相を任意に変化させてアンテナの指向性を制御する技術であるが、現在ではアンテナの位相だけでなく振幅も任意に変化させる構成も用いられている。これは、アダプティプアレーアンテナ技術と呼ばれるものである。このアンテナ技術の場合、位相ならびに振幅の制御はベースバンドに設けたＡ／Ｄ変換器の後で制御されることが多く、ディジタル信号処理で計算され制御される。位相と振幅をステップ毎ではなく、任意の値に設定することが可能であるため、指向性もさらに精密に制御することができる。
【０００７】
また、一つのビーム指向性の指向方向を変化させるのではなく、複数の異なった固定方向へそれぞれ指向する複数のビーム指向性を持たせておき、それらから所望のビーム指向性を選択するアレーアンテナ技術としてバトラマトリックスによる給電方法がある。これは、比較的簡単な回路で構成することが可能であり、しかも複雑な計算等を行うアルゴリズムが必要ないので、古い技術ながら現在でも研究されている技術である。
【０００８】
図５にバトラマトリックスによるアレーアンテナを、図６にその指向性を示す。これは、４素子アレーアンテナの例である。図５において、５１−１から５１−４はアンテナ素子である。５２−１から５２−４は、ハイブリッド回路（Ｈ）である。５３−１，５３−２は、４５度移相器であり、位相を４５度遅らせる働きをする。各出力は５４−１から５４−４の４個である。ここで、図６の５５−１から５５−４は、各出力５４−１から５４−４のいずれかを選択したときのビーム指向性を表す。出力５４−１の指向性は５５−１である。以下同様に、５４−２と５５−２，５４−３と５５−３，５４−４と５５−４が対応する。
【０００９】
一方、室内無線通信システムにおいては、通常直線偏波が使用されている。これは、直線偏波を送信するアンテナの構造が比較的簡単であって、水平面内無指向性を容易に作り出すことが可能なためである。最近では、室内無線通信でもフェーズドアレーアンテナ、あるいはアダプティブアレーアンテナが用いられ、製品化も進んでいる。これらのアンテナを構成することにより、無線システムのトラフィック容量を増加させることができ、周波数の有効利用を図ることが可能である。
これは、構成するアンテナの指向性をビームにすることにより、希望しない方向への放射を抑制して、同一周波数を用いる隣接ゾーンからの干渉波成分を低減することができるためである。
【００１０】
更に、室内での無線通信システムでは、壁などの反射により、複数の遅延波が受信機に到来するマルチパスが発生する。複数の遅延波（直接波も含む）は、到来する時刻が異なるだけでなく到来する角度も異なるので、アンテナの指向性を制御してビームを希望波の方向に向けることにより、希望しない波を除去することが可能になる。このため、マルチパス抑圧にも効果があり、受信機の誤り率を改善し性能を向上させることができる。
【００１１】
近年、円偏波アンテナを室内無線通信システムの受信アンテナに用いる技術が一般的になっており、製品も出されている。しかしながら、これはアレーアンテナに適用したものではなく、また送信アンテナから出力される電磁波は直線偏波である。円偏波を送信信号として用いて、フェーズドアレーアンテナあるいはアダプティブアレーアンテナ等のビーム指向性を制御できるアンテナで受信するシステムについては、その構成方法，基本原理が明確でなく発展段階にある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来例で述べたように、バトラマトリックスによるアレーアンテナ，フェーズドアレーアンテナ技術、あるいはアダプティブアレーアンテナ技術は、室内で無線通信を行う場合に、マルチパスフェージングによる通信品質の劣化を防ぐために用いられている。その理由は、マルチパスフェージングが存在したときには通常到来角度の異なる複数の遅延波が受信アンテナに到達することになるため、従来例で述べたアンテナ技術は、これを空間的に分離することが可能であるからである。ある角度にのみ指向性感度をもつアンテナは、その指向性が制御できれば、希望する到来波と異なる角度から到来する遅延波を分離できるので、マルチパスフェージングの遅延波による劣化を防ぐことができる。
【００１３】
しかしながら、これらのアンテナでは複数の遅延波がほぼ同じ角度方向から到来した場合、希望波と遅延波の分離が困難である。このような場合には、遅延波の影響が避けられないため、遅延波による通信品質の劣化が生じていた。
【００１４】
また、従来例で述べた円偏波フェーズドアレーを室内通信に適用することも考えられるが、この場合、送信アンテナの偏波面と受信アンテナの偏波面の組合せが複数存在するので、受信感度が充分取れない場合があり、問題であった。
【００１５】
本発明は、これら指向性感度を制御するアンテナを用いた送受信システムの欠点を考慮して、マルチパスフェージングにおける遅延波の到来角度に差がない場合でも、あるいは同じ角度で到来しても、これを分離できる確率が高いビーム制御円偏波アレーアンテナ装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を解決するために、本発明による円偏波アレーアンテナ装置は、送信機からの円偏波電磁波を受信するアンテナシステム系において、送信された円偏波と同一方向の偏波面を有する第１の円偏波アンテナシステム系と送信された円偏波と逆方向の偏波面を有する第２の円偏波アンテナシステム系を備え、該第１の円偏波アンテナシステムと第２の円偏波アンテナシステム系はそれぞれ調整可能なビーム指向性を持つアンテナ系であって、複数の到来波の中から１つの到来波を選択することが可能であり、前記第１のアンテナシステム系と第２のアンテナシステム系のどちらかのシステム系を選択して受信信号生成に用いるように構成されている。
ビーム指向性を調整するためにバトラマトリックスを用いた給電方法を採用することができる。
送信機からの円偏波電磁波を受信するアンテナシステム系において、送信された円偏波と同一方向の偏波面を有する第１の円偏波アンテナシステム系と送信された円偏波と逆方向の偏波面を有する第２の円偏波アンテナシステムを持ち、第１の円偏波アンテナシステム系と前記第２の円偏波アンテナシステム系のおのおのはヌル点による干渉波抑圧可能なアンテナシステム系であって、その指向性における低受信感度を任意の方向に設定することが可能であり、前記第１のアンテナシステム系と第２のアンテナシステム系のどちらかのシステム系を選択することができる。
第１のアンテナシステム系と第２のアンテナシステム系を合成して受信信号生成に用いることができる。
さらに、本発明による円偏波アレーアンテナ装置は、一つの放射素子又は一対の放射素子により直交した直線偏波を受信する放射素子ブロックが複数個アレー状に配置され、各ブロックの放射素子のそれぞれの直線偏波に対応する２つの出力が各ブロックの放射素子に対応する各ハイブリッド結合器に入力され、該各ハイブリッド結合器からの２つの出力が２組のバトラマトリックス給電回路に入力され、全てのバトラマトリックス給電回路の出力から１つを選択して受信信号生成に用いるアンテナシステムであって、同じハイブリッド回路からの２つの出力はそれぞれ別のバトラマトリックス給電回路への入力に限定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例を示す図面である。図１において、１は金属の板である。金属の板１に、水平方向の空隙２−１から２−４と垂直方向の空隙３−１から３−４とが交互に配置されている。本実施例では、金属の板１上の空隙２−１と空隙３−１とで１対、空隙２−２と空隙３−２とで１対、空隙２−３と空隙３−３とで１対、空隙２−４と空隙３−４とで１対のように、金属の板１と空隙２−１乃至２−４と３−１乃至３−４が４対のスロットアンテナの放射素子よりなる４つの放射素子ブロックを構成している。スロットアンテナの中で、空隙２−１から２−４は垂直偏波を受信して、空隙３−１から３−４は水平偏波を受信する。
【００１８】
９−１から９−４と１０−１から１０−４は同軸ケーブルである。これらの同軸ケーブルで、スロットアンテナを給電する。これら同軸ケーブルの全ては、長さが電気的に等しい。同軸ケーブル９−１から９−４は、それぞれ空隙２−１から２−４を給電している。図には詳しく示していないが、同軸ケーブル９−１から９−４の中心導体がそれぞれ空隙２−１から２−４の上側の部分の金属の板に直結されており、同軸ケーブル９−１から９−４の外被導体がそれぞれの空隙２−１から２−４の下側の金属の板に直結されている。更に、同軸ケーブル１０−１から１０−４の中心導体がそれぞれの空隙３−１から３−４の右側の部分の金属の板に直結されており、同軸ケーブル１０−１から１０−４の外被導体が、それぞれ空隙３−１から３−４の左側の金属の板に直結されている。これらは、同軸ケーブルを用いてスロットアンテナを給電する一般的な構成である。
【００１９】
４−１から４−４は、ハイブリッド回路（Ｈ）である。１１−１から１１−４更に１２−１から１２−４もまた、同軸ケーブルである。ハイブリッド回路４−１のアンテナ側には、同軸ケーブル９−１，１０−１が接続され、ハイブリッド回路４−１の無線機側には同軸ケーブル１１−１，１２−１が接続されている。
ハイブリッド回路４−２も同様にして、それぞれ、アンテナ側には同軸ケーブル９−２，１０−２が接続され、無線機側には同軸ケーブル１１−２，１２−２が接続されており、ハイブリッド回路４−３では、それぞれ、アンテナ側に同軸ケーブル９−３，１０−３が、無線機側に同軸ケーブル１１−３，１２−３が接続され、ハイブリッド回路４−４では、それぞれ、アンテナ側に同軸ケーブル９−４，１０−４が、無線機側に同軸ケーブル１１−４，１２−４が接続されている。
【００２０】
ハイブリッド回路４−１の働きは、同軸ケーブル９−１からの入力に対し同軸ケーブル１０−１からの入力の位相を９０度遅らせて、更に同軸ケーブル９−１からの入力との和を取り同軸ケーブル１１−１に出力する。また、同軸ケーブル１０−１からの入力に対し同軸ケーブル９−１からの入力の位相を９０度遅らせて、更に同軸ケーブル１０−１からの入力との和を取り同軸ケーブル１２−１に出力する。ハイブリッド回路４−２から４−４も、それぞれの入力に対して全く同様に作用して出力する。
【００２１】
ここで、このハイブリッド回路４−１の同軸ケーブル１１−１への出力は、垂直偏波に作用するスロット２−１の出力に対して、スロット３−１の作用する水平偏波が９０度遅れて重ね合わされたものであるので、図１の矢印８の方向から電波が到来するものとすると、左円偏波となる。一方、ハイブリッド回路４−１の同軸ケーブル１２−１への出力は、垂直偏波に作用するスロット２−１の出力に対して、スロット３−１の作用する水平偏波が９０度進んで重ね合わされたものであるので、矢印８の方向からの電波に対して右円偏波となる。全く同様の原理で、ハイブリッド回路４−２の同軸ケーブル１１−２への出力、ハイブリッド回路４−３の同軸ケーブル１１−３への出力と、ハイブリッド回路４−４の同軸ケーブル１１−４への出力は、矢印８の方向からの電波に対して左円偏波となり、ハイブリッド回路４−２の同軸ケーブル１２−２への出力、ハイブリッド回路４−３の同軸ケーブル１２−３への出力と、ハイブリッド回路４−４の同軸ケーブル１２−４への出力は、矢印８からの電波に対して右円偏波となる。ここで、同軸ケーブル１１−１から１１−４と１２−１から１２−４はすべて電気的に同じ長さである。
【００２２】
５−１，５−２は従来例で説明した４入力，４出力のバトラマトリックス給電回路である。これらのバトラマトリックス給電回路５−１，５−２は独立している。バトラマトリックス給電回路５−１は、左円偏波スロットアンテナからの同軸ケーブル１１−１乃至１１−４からの入力に対して、それぞれ、同軸ケーブル１３−１から１３−４に出力する。また、バトラマトリックス給電回路５−２は、右円偏波スロットアンテナからの入力１２−１から１２−４に対して、それぞれ、同軸ケーブル１４−１から１４−４に出力する。ここで、同軸ケーブル１３−１から１３−４と１４−１から１４−４は、すべて電気的に同じ長さである。
【００２３】
４入力，４出力のバトラマトリックス給電回路５−１，５−２は、受信アンテナの場合、従来例でも説明したように、４つのアレーアンテナの作用する４方向の固定した到来角の異なるビームを持つ指向性により受信された信号を、４つの異なる端子に出力する。この実施例では、出力１３−１から１３−４は、左円偏波であり、異なる４方向のビーム状の指向性により受信された信号である。また、出力１４−１から１４−４は、右円偏波であり、異なる４方向のビーム状の指向性により受信された信号である。すなわち、８個の出力は、偏波と方向の異なる８通りの指向性アンテナにより受信された信号である。
【００２４】
６はスイッチング回路であり、本実施例では８個の入力に対しても最も電界強度の大きな信号を選んで同軸ケーブル１５に出力する。７は受信回路であり、これはケーブル１５からの高周波信号が入力し、復調等を行う。１６は受信信号である。スイッチング回路６を切り替えるための電界強度の測定は通常受信回路７で行われ、受信回路７からスイッチング回路６へ制御信号をフィードバックしてスイッチング回路６の中のスイッチを切り替えなければならない。ここで、６ａは制御信号のための信号線である。スイッチング回路の機能は、一般的に用いられている高周波スイッチ素子を複数個組み合わせて構成する。
【００２５】
本発明の第１の実施例が、本発明の課題を解決する原理について説明する。図１に示したアンテナシステムは、受信アンテナであり、送信アンテナは別に存在する。ここで、送信アンテナは右円偏波であるとする。室内無線通信でありマルチパスが存在する場合、遅延波は壁等で反射した波である。ここで、右円偏波の波が壁で一回反射したとすると左円偏波となり、ある程度減衰する。更に、２回以上の反射をするに従って偏波の方向が左から右そしてまた左と切り替わり、減衰量がますます増えてくる。ここで、マルチパスを壁等と３回までの反射による波に仮定する。すなわち、それ以上は減衰が大きく考慮する必要がない場合である。このとき、受信アンテナに右円偏波の波として到達するのは０回（直接波）、２回の反射波である。一方、受信アンテナに左円偏波の波として到達するのは、１回，３回の反射波である。
【００２６】
本発明の実施例では、８個のバトラマトリックス出力の中で、４個が右偏波用、４個が左偏波用であるので、直接波を含む４つの反射波から０回，２回の反射波を４つの指向性をもつ右偏波用受信アンテナで分離して、１回，３回の反射波を４つの指向性をもつ左偏波用受信アンテナで分離することになる。仮に、１回，２回の反射波がバトラマトリックス給電回路により形成される指向性のほぼ同じ方向から到来したとしても、偏波の向きが異なるので左偏波用のアンテナは、１回反射波を受信し、２回反射波を抑圧する。また、右偏波用のアンテナは２回反射波を受信し、１回反射を抑圧する。このようにほぼ同じ方向から到来した後でも反射回数が奇数回と偶数回に異なれば、二つの波の分離が可能であり、更に両方の波の電界強度の大きい方を選択することが可能である。本発明により、ほぼ同じ方向から到来した遅延波を分離できる確率が向上する。更に分離するだけでなく、選択回路を用いることにより送信信号の円偏波と逆の向きの偏波の方が通信品質を向上させる場合でも、その逆向きの偏波を使用して通信することが可能なので、より一層通信性能を高めることが可能である。これは、見通し外で１回反射波のみが強く、それ以上の反射波の減衰が大きい場合などが相当する。
【００２７】
第１の実施例では、バトラマトリックスを用いた給電回路の場合を例にして説明したが、ビーム指向性による選択性、すなわちマルチパスにおける複数の遅延波（直接波を含む）の選択機能があれば、他のアンテナシステムにも適応可能である。これには、フェーズドアレーアンテナシステム、あるいはアダプティブアレーアンテナシステムも含まれる。
【００２８】
図２に、本発明をアダプティブアレーアンテナシステムに適用した第２の実施例を示す。図２において、２１−１から２１−４は、４素子アレーアンテナを構成している。これらのアンテナは、例えば、直線上に配置する。２２−１から２２−４は、ダウンコンバータ回路である。各アンテナから入力した高周波信号を増幅し、更にベースバンド信号に変換する働きをする。各ベースバンド信号は、２３−１から２３−４のＡ／Ｄ変換回路に入力する。これらのＡ／Ｄ変換回路２３−１〜２３−４によってディジタル信号に変換されたベースバンド信号は、ＤＳＰ（Digtal Signal Processor ）あるいはＦＰＧＡ（Field Programable Logic Devise）などでディジタル信号処理によって計算される。２４−１から２４−４は、複素掛け算器である。ここでは、各ベースバンド信号の振幅と位相を変化させる。２５は足し算器であり、各複素掛け算器２４−１〜２４−４の出力を足し合わせる。２６は制御回路であり、足し算器２５からの出力信号に基づいて、あるアルゴリズムを用いている場合、足し算器２５からの入力信号と各複素掛け算器２４−１〜２４−４への出力信号はフィードバックループを形成し、適応処理を行う。適応処理が収束すると、このときの足し算器２５の出力は、アンテナ２１−１から２１−４がある任意の指向性を構成したときの受信データになる。
どのような指向性を構成するかは、制御回路２６のアルゴリズムに基づいており、様々なアルゴリズムが存在する。この中には、ビームの指向性を構成しそれを希望波に向けるものや、ヌル点を作ってそれを干渉波に向けるものなどがある。
ヌル点とは、アンテナ感度を低減させる方向のことであり、これにより干渉波を抑圧する。
【００２９】
以上を第１のアレーアンテナ系とすると、ほぼ同じ構成の第２のアレーアンテナ系をもう１つ用意する。図２において、第２のアレーアンテナ系は、アンテナ３１−１から３１−４から高周波信号を取り込み、ダウンコンバータ回路３２−１から３２−４でベースバンド信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器３３−１から３３−４でディジタル信号にする。更に、複素掛け算器３４−１から３４−４，足し算器３５，制御回路３６でフィードバックループを形成して適応処理を行う。これら第２のアレーアンテナ系の各素子の働きは、アンテナ部３１−１から３１−４を除いて第１のアレーアンテナ系と全く同じである。
【００３０】
アンテナ２１−１から２１−４は一つの円偏波アレーアンテナ系を構成し、アンテナ３１−１から３１−４はもう一つの円偏波アレーアンテナを構成する。２つのアレーアンテナ系のアンテナは、円偏波の向きを逆にする。例えば、第１のアレーアンテナ系の各アンテナ素子２１−１から２１−４が左円偏波用のアンテナであれば、第２のアレーアンテナ系の各アンテナ素子３１−１から３１−４は、右円偏波用のアンテナである。これら２つのアレーアンテナ系の各アンテナ素子は、全く異なる素子を用いて構成してもよいし、各アレーアンテナ系の２つの組の全て、例えば、２１−１と３１−１等を同じパッチアンテナを用いて、給電系のみを変えて、４つのパッチアンテナと８個の給電線で構成してもよい。また、更に実施例１で説明したように、８個のスロットアンテナと４個のハイブリッド回路を用いて構成してもかまわない。これらは、全て左円偏波アレーアンテナと右円偏波アレーアンテナを構成するもので、これを実現することのできるアレーアンテナであれば、本発明に適用可能である。
【００３１】
更に、図２において、２７はスイッチング回路であり、第１のアレーアンテナ系からの出力と第２のアレーアンテナ系からの出力のどちらかを選択する。２８はベースバンド処理回路であり、出力端子２９に受信信号が出力される。スイッチング回路２７でどちらのアレーアンテナ系からの出力を選択するかは、例えば、電界強度の大きい方を選択したり、ベースバンド処理回路２８から通信品質を表す量をスイッチング回路２７にフィードバックさせて、通信品質の良好な方を選択するように、切り替えてもよい。
【００３２】
この実施例では、第１のアレーアンテナシステムは、例えば、左円偏波の到来波の適応信号処理を行って、左円偏波の到来波における最適な信号を取り出している。その場合、第２のアレーアンテナシステムは、右円偏波の到来波の適応信号処理を行って、右円偏波の到来波における最適な信号を取り出している。実施例１についても述べたように、右円偏波で送信した場合、右円偏波と左円偏波はそれぞれ独立した波として到来し、その全体の到来する波の数は、直線偏波送信の場合と同じと考えられる。また、右円偏波のみ又は左円偏波のみで到来する波の数は、直線偏波で到来する波より少ないので、従来の直線偏波によるアダプティブアレーよりも、希望波と干渉波の到来角度の差が大きくなる可能性が高く、干渉波の抑圧能力が高まり、受信性能が向上する。また、左円偏波の到来波の最適解と右円偏波の到来波の最適解を比べてよい方を選択するので、更に受信性能は向上する。
【００３３】
また、本実施例では、４本のアレーアンテナを２系統用いて、アダプティブアレーを実現したが、これは８本のアレーアンテナ１系統を使用したアレーアンテナに比べて、前述したように、右円偏波と左円偏波はそれぞれ独立した波として取り扱えるので、干渉波の抑圧能力が高い。
【００３４】
第２の実施例でもわかるように、アンテナシステムにおいてビーム指向性による干渉波の抑圧を機能として持つものは、第１の実施例と全く同じ原理で、最適な信号を選ぶことが可能である。
【００３５】
また、ヌル点を用いて干渉波を抑圧する場合でも、干渉波と希望波が右偏波用受信アンテナと左偏波用受信アンテナで異なる場合があり、さらに最適な受信信号を得ることが可能である。これは右円偏波送信で１回までの反射波が存在する場合（２波モデル）を仮定すると、右円偏波用受信アンテナでは０回反射波（直接波）が希望波、１回反射波が干渉波、そして左円偏波用受信アンテナでは１回反射波が希望波、０回反射波（直接波）が干渉波となる可能性が高い。この場合には、両方の希望波の電界強度の大きさで最適な信号を選択することが可能でより柔軟な通信システムを構築することが可能である。これらの考え方は、反射波の反射回数が増えた場合でも全く同様に考えることができる。
【００３６】
形成できるヌル点の数は（アンテナ本数−１）であるので、４本のアンテナでは３つまでである。２系統の４アレーアンテナが独立していると考えると、抑圧できる干渉波の数（ヌル点の数）は６である。一方、８本のアレーアンテナ１系統の場合、ヌル点の数は７である。しかしながら、２系統の４アレーアンテナは、１系統の８アレーアンテナに比べて収束時間が短く、アルゴリズムの計算量も少なくなる。さらに、前記のようにこの場合も、２系統の４アレーアンテナのそれぞれにおいて、希望波と干渉波が同じ方向から到来した場合に１系統の８アレーアンテナよりも分離し得る確率が高い。
【００３７】
以上の実施例では、右円偏波アレーアンテナと左円偏波アレーアンテナの出力の大きい方を選択して受信器に入力していた。しかしながら、本発明では、これら２つのアンテナ系の出力を合成することも可能である。通常のビーム指向性を制御するアダプティブアンテナなどはそのアルゴリズムにおいて、基準となる参照信号をもつ。参照信号は、それぞれのアンテナ系においては必ず希望波と特定することができ、アダプティブアンテナのアルゴリズムはこの参照信号と最も相関の高い信号の方向にビーム指向性を向けるので、希望しない波（遅延波または干渉波）を選択することはない。参照信号は、通常トレーニング信号などに含まれるある特定のビットパターンで認識される。また、信号合成のときには、２つのアンテナ系の出力の位相を合わせなければならないが、この位相合わせもこのビットパターンを用いて合わせている。
【００３８】
図３（ａ）は本発明の第３の実施例を示す図面である。第３の実施例は第１の実施例において放射素子をスロットアンテナからパッチアンテナに置き換えたものである。図３（ａ）において、２０−５は誘電体板であり、誘電体板２０−５上に金属の板２０−１乃至２０−４が配置されている。２０−６はグランド板であり、誘電体板２０−５の背面に位置する。金属の板２０−１，２０−２，２０−３，２０−４の大きさはアンテナの周波数に共振する長さであり、縦方向が垂直偏波、横方向が水平偏波である。本実施例ではこの誘電体板２０−５上の金属の板２０−１，２０−２，２０−３，２０−４のおのおのがパッチアンテナの放射素子ブロックを構成している。ここでは４個のパッチアンテナが構成され、１つのパッチアンテナに給電されている各組２つの同軸ケーブル（９−１，１０−１）、（９−２，１０−２）、（９−３，１０−３）及び（９−４，１０−４）が、それぞれ垂直偏波，水平偏波を受信することができる。図３（ａ）において、９−１乃至９−４と１０−１乃至１０−４は同軸ケーブルである。これらの同軸ケーブルでパッチアンテナを給電する。これら同軸ケーブルは長さが電気的に相等しい。同軸ケーブル９−１乃至９−４はそれぞれ空パッチアンテナ２０−１乃至２０−４の垂直偏波を給電している。
【００３９】
図３（ｂ）に放射素子２０−１について代表して示しているように、同軸ケーブル９−１，１０−１の中心導体２０−７，２０−８がそれぞれ誘電体板２０−５上の金属の板２０−１に直結されており、同軸ケーブル９−１，１０−１の外被導体がそれぞれ背面のグランド板２０−６に直結している。他の金属の板２０−２，２０−３，２０−４についても、同様の構成である。誘電体板２０−５上の金属の板２０−１乃至２０−５のおのおのにおける同軸ケーブルの中心導体及び外被導体の位置は、偏波面とアンテナの入力インピーダンスにおいて最適な位置があり、この位置は理論的計算または実験によって求めることが可能である。
これらは同軸ケーブルを使用してパッチアンテナを給電する一般的な構成である。図３（ａ）において矢印８は本アレーアンテナが感度をもつ受信信号の入射方向である。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明を用いれば、左円偏波と右円偏波の独立性を利用して、マルチパスにおける反射波を左円偏波と右円偏波で分離して取り扱うことができる。そのため到来波の分離、例えばビームを用いた希望波の取得、あるいはヌル点による遅延波（干渉波）の抑圧が、従来のアンテナシステムよりも確実に行うことが可能である。
本発明は、希望波と遅延波（干渉波）がほぼ同じ到来方向から到達する場合に特に有効であり、アンテナの本数を増やしただけでは達成できなかったことを可能にするシステムである。
【図面の簡単な説明】
【図１】バトラマトリックスを用いた場合の本発明の第１の実施例を示すブロック構成図である。
【図２】アダプティブアレーアンテナシステムに本発明を適応した第２の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施例の主要部を示す斜視図（ａ）と細部説明用斜視図（ｂ）である。
【図４】従来技術であるフェーズドアレーアンテナシステムの構成例を示すブロック図である。
【図５】従来技術であるバトラマトリックス給電回路を用いた４素子アレーアンテナの構成例を示すブロック図である。
【図６】従来技術であるバトラマトリックス給電回路を用いた４素子アレーアンテナの指向性例を示す特性図である。
【符号の説明】
１  金属の板
２−１，２−２，２−３，２−４  水平方向の空隙
３−１，３−２，３−３，３−４  垂直方向の空隙
４−１，４−２，４−３，４−４  ハイブリッド回路
５−１，５−２  バトラマトリックス給電回路
６  スイッチング回路
７  受信回路
８  矢印
９−１，９−２，９−３，９−４  同軸ケーブル
１０−１，１０−２，１０−３，１０−４  同軸ケーブル
１１−１，１１−２，１１−３，１１−４  同軸ケーブル
１２−１，１２−２，１２−３，１２−４  同軸ケーブル
１３−１，１３−２，１３−３，１３−４  同軸ケーブル
１４−１，１４−２，１４−３，１４−４  同軸ケーブル
１５  同軸ケーブル
１６  受信信号
２０−１，２０−２，２０−３，２０−４  金属の板
２０−５  誘電体板
２０−６  グランド板
２０−７，２０−８  中心導体
２１−１，２１−２，２１−３，２１−４  アンテナ素子
２２−１，２２−２，２２−３，２２−４  ダウンコンバータ回路
２３−１，２３−２，２３−３，２３−４  Ａ／Ｄ変換器
２４−１，２４−２，２４−３，２４−４  複素掛け算器
２５  足し算器
２６  制御回路
２７  スイッチング回路
２８  ベースバンド処理回路
２９  出力端子
３１−１，３１−２，３１−３，３１−４  アンテナ素子
３２−１，３２−２，３２−３，３２−４  ダウンコンバータ回路
３３−１，３３−２，３３−３，３３−４  Ａ／Ｄ変換器
３４−１，３４−２，３４−３，３４−４  複素掛け算器
３５  足し算器
３６  制御回路
４１−１，４１−２，４１−３，４１−４  アンテナ素子
４２−１，４２−２，４２−３，４２−４  移相器
４３  合波器
４４  位相制御器
４５  受信器
５１−１，５１−２，５１−３，５１−４  アンテナ素子
５２−１，５２−２，５２−３，５２−４  ハイブリッド回路
５３−１，５３−２  ４５度移相器
５４−１，５４−２，５４−３，５４−４  出力
５５−１，５５−２，５５−３，５５−４  指向性
【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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