(57)【要約】  全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする時間ヌラー（１０）は、第１の入力および第１の出力を有する第１の信号パス（１４）と、第１の信号パス内に位置する少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）と、第２の入力および第２の出力を有する第２の信号パス（２２）とを含む。第１の信号入力は第２の信号入力に接続され、第１の信号出力は第２の信号出力に接続されている。さらに、少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）は、少なくとも１つの時間遅延デバイスの入力における信号に関して、少なくとも１つの時間遅延デバイスの出力における信号に時間遅延を導入するように動作する。さらに、第１の信号パスは、ヌルが現れる周波数を調整する調整可能な位相シフトデバイス（１８）含んでいてもよい。
2010532862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする時間ヌラー（１０）において、
第１の入力ノードと第１の出力ノードとを含む第１の信号パス（１４）と、
前記第１の信号パス（１４）内に位置する少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）と、
第２の入力ノードと第２の出力ノードとを含む第２の信号パス（２２）とを具備し、
前記少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）は、前記少なくとも１つの時間遅延デバイスの入力における信号に関して、前記少なくとも１つの時間遅延デバイスの出力における信号に時間遅延を導入するように動作し、
前記第１の信号入力ノードは前記第２の信号入力ノードに接続され、前記第１の信号出力ノードは前記第２の信号出力ノードに接続されている時間ヌラー。
【請求項２】
前記第１の信号パス（１４）中に位相シフトデバイス（１８）をさらに具備し、前記位相シフトデバイス（１８）は、前記位相シフトデバイスの入力と、前記位相シフトデバイスの出力とに存在する信号の間に位相シフトを導入するように動作する請求項１記載の時間ヌラー。
【請求項３】
前記位相シフトデバイス（１８）は、前記位相シフトデバイスによって導入される位相シフトの量を変更するように調整可能である請求項２記載の時間ヌラー。
【請求項４】
前記第２の信号パス（２２）中に位置する減衰器（２４）をさらに具備し、前記減衰器は、前記第２の信号パス中の信号を減衰するように動作する請求項２ないし３のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項５】
前記位相シフトデバイス（１８）に動作可能に結合された制御装置（２６）と、
前記第１および第２の信号出力ノードと、前記制御装置（２６）とに動作可能に結合された電力検出デバイス（４０）とをさらに具備し、
前記電力検出デバイスは、前記第１および第２の信号出力ノードにおける電力出力に関するデータを前記制御装置（２６）に供給し、前記制御装置は、前記第１および第２の出力ノードにおいて最小の電力出力を達成するために、前記位相シフトデバイス（１８）の位相シフトを調整するように動作する請求項２ないし４のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項６】
前記時間遅延デバイス（１６）は表面弾性波デバイスである請求項１ないし５のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項７】
前記時間遅延デバイス（１６）は、前記時間遅延デバイスによって導入される時間遅延の量を変更するように調整可能である請求項１ないし６のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項８】
前記時間ヌラーの出力に動作可能に結合されたＧＰＳ受信機（１１）をさらに具備する請求項１ないし８のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項９】
前記少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）は、第１の時間遅延デバイス（１６’）と第２の時間遅延デバイス（１６’’）とを含み、前記時間ヌラーは、前記第１および第２の時間遅延デバイス（１６’、１６’’）に動作可能に結合されたスイッチ（１７）をさらに具備し、前記スイッチは、前記第１の信号パスにおいて前記第１または第２の時間遅延デバイスのいずれかを接続するように動作する請求項１ないし９のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項１０】
前記第１の時間遅延デバイス（１６’）は、Ｌ１周波数帯域に対応する時間遅延を導入し、前記第２の時間遅延デバイス（１６’’）は、Ｌ２周波数帯域に対応する時間遅延を導入する請求項９記載の時間ヌラー。
【請求項１１】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力信号から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする方法において、
前記入力信号の少なくとも一部において狭帯域ヌルを形成することを含む方法。
【請求項１２】
前記狭帯域ヌルを形成することは、
第１の信号パスと第２の信号パスとにＧＰＳ信号を分割することと、
時間遅延を前記第１の信号パスに導入することと、
前記第１および第２の信号パスを再結合することとを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記ヌルを形成することは、前記干渉／妨害電力が現れる周波数に前記ヌルを移動するように、前記第１の信号パス中に位相シフトを導入することをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１および第２の信号パス中の信号の振幅をバランスさせるように、前記第２の信号パス中の信号を減衰させることをさらに含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記再結合された第１および第２の信号パスにおける電力出力を測定することと、
前記再結合された第１および第２の信号パスにおいて最小の電力出力を達成するように、前記位相シフトを調整することとをさらに含む請求項１３ないし１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記再結合された第１および第２の信号をＧＰＳ受信機に供給することをさらに含む請求項１２ないし１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
複数の時間遅延を導入することをさらに含み、各時間遅延は、受信したＧＰＳ信号の周波数帯域に対応する請求項１２ないし１６のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願日】
【０００１】
本出願は、２００７年３月２９日に出願された出願番号第１１／６９３，０６６号の継続であり、その内容は参照によりここに組み込まれている。
【発明の分野】
【０００２】
本出願は、全地球測位システムに関し、より詳細には、全地球測位システム受信機の入力から狭帯域干渉／妨害電力を低減させるか、および／または除去するデバイスおよび方法に関する。
【発明の背景】
【０００３】
より多くの兵器システムおよび砲撃管制システムが、それらの精度および有効性のためにＧＰＳ（全地球測位システム）に依存するようになるにつれて、特に、非常にダイナミックな戦闘シナリオの下で、ＧＰＳ受信機が、ＲＦ（無線周波数）信号の干渉に耐えることができることが重要になる。ＲＦ干渉は、ＧＰＳ受信機のコードおよび搬送波追跡に悪影響を及ぼすことがあり、低下し、不満足なナビゲーション性能を結果として生じさせる。
【０００４】
本質において、ＧＰＳシステム受信機は、ＧＰＳ衛星から送信された信号を受信し、衛星から受信機までの信号の移動時間を測定し、次に、移動時間に基づいて、受信機からの衛星の距離を計算することにより、地球を回る軌道にあるＧＰＳ衛星関して、その地球上の位置を三角測量することにより、その位置を決定する。移動時間を測定するためには、非常に正確なタイミングが必要であり、それゆえに、ＧＰＳ衛星は原子時計を搬送する。受信機はまた、ＧＰＳ衛星の正確な位置を知る必要がある。加えて、さらに正確な精度のために、受信機は、衛星信号の受信機への移動時間に対する大気の影響を補償する。
【０００５】
ＧＰＳ受信機の１つの基本的な機能は、受信した衛星信号に相関付けることができるレプリカ信号を発生させることである。各ＧＰＳ衛星は、類推から音楽の旋律に似ている、固有のデジタルコードシーケンス（例えば、擬似ランダムコード）を有することができ、それにより、ＧＰＳ受信機は、異なるＧＰＳ衛星からの信号を区別できる。ＧＰＳ受信機は、異なるＧＰＳ衛星の“旋律”すなわちコードシーケンスを知っており、“旋律”がいつ送信されるかを知っており、ＧＰＳ信号があるべき場所を知っている。
【０００６】
コード信号を受信すると、ＧＰＳ受信機は信号を識別し、コード信号のレプリカを発生させ、“音楽に合せてハミングする”すなわち、レプリカ信号を受信コードに同期させようと努め、そのために受信信号を追跡する。この信号追跡は、２つの基本的な機能を含み、それらは、受信衛星信号のデジタルコードを追跡するためのコード位相追跡と、デジタルコードを伝達している搬送波信号を追跡するための搬送波位相追跡である。受信機がＧＰＳ衛星からコード信号を受信しており、受信機の時計が、衛星に搭載されている時計に同期しているとき、コードレプリカ信号を受信コード信号と同期または相関させるために受信機がコードレプリカ信号を遅延させなければならない時間量は、衛星から受信機に受信信号が移動するのにかかる時間量である。受信機は、この時間間隔を使用して、衛星と受信機との間の地理的距離を決定できる。４つ以上の異なるＧＰＳ衛星からの信号は、受信機が、その時計を衛星に搭載されている時計と同期させることを可能にする。
【０００７】
米軍により動作されるＧＰＳ衛星は、２つの異なる搬送波周波数上で２つの異なる信号を送信する。第１の搬送波周波数であるＬ１は、１５７５．４２ＭＨｚの周波数を有し、２つの擬似ランダムデジタルコードと、（例えば、衛星の軌道、その時計の精度などに関する補足情報を含む）ステータスメッセージとを搬送する。Ｌ１上の第１のデジタルコードは、Ｃ／Ａ（粗捕捉）コードと呼ばれている。米軍は、各米国ＧＰＳ衛星に対するＣ／Ａコードを公的セクターに知らせ、利用可能にしている。Ｃ／Ａコードは１０２３ビット毎に繰り返し、１ＭＨｚのレートでＬ１搬送波周波数を変調する。第２の搬送波周波数であるＬ２は、１２２７．６０ＭＨｚの周波数を有する。米国ＧＰＳ衛星のＬ１搬送波周波数上で送信されるＣ／Ａコードに加えて、Ｐ（Ｙ）コード（正確には、“Ｐ”であり、コードが暗号化されるとき“Ｙ”である）もまた、Ｌ１およびＬ２の搬送波周波数の両方の上で各衛星からブロードキャストされる。Ｐ（Ｙ）コードは、軍による単独使用に向けられている。各Ｐ（Ｙ）コードは、７日のサイクルを繰り返し、１０ＭＨｚのレートでＬ１およびＬ２の搬送波周波数の両方を変調する。
【０００８】
２つの異なる搬送波周波数上でのコードの送信はまた、大気が２つの異なる搬送波周波数に及ぼす異なる屈折による影響に基づいて、軍の受信機が大気の影響を推定することを可能にする。
【０００９】
従来の受信機にともなう問題は、それらが干渉（例えば、狭帯域干渉／妨害電力）の存在の近くに物理的に位置しているか、または、さもなければ、干渉の存在下にある場合、上首尾のＧＰＳ追跡が可能でないかもしれず、または精度が低減されるかもしれない。この問題に対処するための従来の試行は、デジタル化のために、Ｌ帯域ＧＰＳ信号を適切な周波数（ＩＦ）にダウンコンバートすることと、次に、ＧＰＳ入力信号をデジタル領域にコンバートすることとを含んでいた。そして、デジタル領域における間に、フーリエ変換または他の同様に複雑な技術を使用して、狭帯域干渉は除去される。ＧＰＳの耐妨害適用に対して、いったん狭帯域干渉が除去されると、信号はＩＦ周波数に再度コンバートされ、Ｌ帯域にアップコンバートされる。いくつかのシステムはＩＦ変換スキームをバイパスし、受信機の基底帯域処理チップに直接接続する。
【００１０】
明らかに分かるように、上記のアプローチに対する欠点は、それがかなりの複雑さを加えることである。第１に、信号をデジタル領域に変換しなければならないが、それだけでは、それほど複雑ではない。しかしながら、フーリエ変換の適用は、計算が非常に強力であることから、かなりの複雑さを加える。そのような複雑な計算は、かなりの処理電力を消費し、および／または実現するために複雑な回路を必要とし得る。
【００１１】
したがって、狭帯域干渉／妨害電力の影響を簡単に除去するか、または最小にするデバイスおよび方法に対する技術的必要性が存在する。これは、ＧＰＳ受信機が妨害信号および／または狭帯域干渉の存在下にある間に、ＧＰＳ受信機が正確に位置決定することを可能にする。
【発明の概要】
【００１２】
本発明にしたがうデバイスおよび方法は、ＧＰＳ信号から狭帯域干渉／妨害電力を容易に、かつ効率的に除去することを可能にし、その結果、そのような干渉／妨害電力の存在下にある間、ＧＰＳ追跡を向上させる。干渉／妨害電力は、受信したＧＰＳ信号において狭い帯域のヌルを形成することにより除去されるかもしれない。ヌルは、入力信号を複数のパスに分割し、１つのパスにおいて遅延（好ましくは、固定された遅延）を挿入することによって形成できる。さらに、調整可能な位相シフトを、遅延パスに挿入して、ヌルが現れる周波数を調整できる。遅延パスによって処理される信号は、非遅延パスによって処理される信号と再結合でき、その結果、狭帯域ヌルを形成する。結果として、非遅延パスを通過する信号の部分は、ＧＰＳ受信機に対して妨げられることなく伝えられ、一方、遅延パスを通過する信号の部分は、ＧＰＳ受信機によって拒絶される。
【００１３】
固定した遅延は調整でき、そのため、ＧＰＳ受信機の能力を妨害せず、劣化することなく全ＧＰＳ信号を回復する。遅延が１コードチップ（例えば、ＧＰＳ Ｐ（Ｙ）コード変調のケースにおいて９７ナノ秒）よりも大きい場合、ＧＰＳのスペクトル拡散が、遅延バージョンと相関がないことから、このことが生ずる。さらに、遅延信号は位相においてシフトされてもよく、その結果、特定の周波数範囲に対してヌルをチューニングすることを可能にするだけでなく、ヌラー（ｎｕｌｌｅｒ）の電力出力を調整することを可能にする。
【００１４】
本発明の１つの観点にしたがうと、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする時間ヌラーは、第１の入力ノードと第１の出力ノードとを含む第１の信号パスと、第１の信号パス内に位置する少なくとも１つの時間遅延デバイスと、第２の入力ノードと第２の出力ノードとを含む第２の信号パスとを含み、少なくとも１つの時間遅延デバイスは、少なくとも１つの時間遅延デバイスの入力における信号に関して、少なくとも１つの時間遅延デバイスの出力における信号に時間遅延を導入するように動作し、第１の信号入力ノードは第２の信号入力ノードに接続され、第１の信号出力ノードは第２の信号出力ノードに接続されている。時間ヌラーはまた、第１の信号パス中に調整可能な位相シフター含んでいてもよい。位相シフターは、ヌルが現れる周波数を調整することを可能にする。
【００１５】
本発明の別の観点にしたがうと、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力信号から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする方法は、入力信号の少なくとも一部において狭帯域ヌルを形成することを含む。狭帯域ヌルは、第１の信号パスと第２の信号パスとにＧＰＳ信号を分割することと、好ましくは、固定された時間遅延である時間遅延を第１の信号パスに導入することと、第１および第２の信号パスを再結合することとにより形成できる。さらに、調整可能な位相シフトを第１の信号パス中に導入してもよい。
【００１６】
先の、および関連する目的を達成するために、本発明は、明細書において以下で十分に記述され、特許請求の範囲において特に指し示される特徴を備え、以下の説明および添付図面は、本発明のいくつかの実例となる実施形態を詳細に示すが、これらは、本発明の原理を適切に用いてもよい、さまざまな方法のうちのいくつかを示しているにすぎない。
【００１７】
本発明の、他のシステム、方法、特徴および利益は、以下の図面および詳細な説明を検討すると、当業者に明らかであり、または当業者に明らかになるだろう。すべてのそのような追加のシステム、方法、特徴および利益は、この説明内に含まれ、本発明の範囲内であり、特許請求の範囲によって保護されるように向けられている。
【００１８】
１つ以上の実施形態に関して本発明を示し、説明するが、明細書を読み、理解すると、均等物および修正が当業者に生ずることを理解すべきである。本発明は、すべてのそのような均等物および修正を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００１９】
さまざまな特徴を、それぞれの図面／実施形態において説明するが、所定の図面または実施形態の特徴を、本発明の他の１つ以上の図面または実施形態において使用してもよいことが理解される。
【００２０】
本発明の多くの観点は、図面に関連してよりよく理解できる。図面中の構成要素は必ずしもスケーリングされているとは限らず、代わりに、本発明の原理を明瞭に説明することに重点が置かれている。同様に、１つの図面において描写する要素および特徴を、その他の図面において描写する要素および図面と組み合わせてもよい。さらに、図面において、同じ参照数字は、いくつかの視点全体を通して、対応する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明にしたがった、例示的な時間ヌラーの概略図である。
【図２】図２は、本発明にしたがった、並列の構成で配置されている複数の遅延素子を図示する概略図である。
【図３】図３は、本発明にしたがった、空間ヌラーと時間ヌラーとの両方を含む例示的なヌラーの概略図である。
【図４】図４は、本発明にしたがった、例示的な時間ヌラーの、入力電力に対する測定されたヌルデプスを示すグラフである。
【図５】図５は、本発明にしたがった、ＧＰＳ受信機に対する入力電力の特定レベルにおけるヌルの例示的なスペクトル解析器のプロットである。
【図６】図６は、本発明にしたがった、ＧＰＳ受信機の２つの異なる動作モードに対する振幅応答を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明にしたがった、ＧＰＳ受信機の、入力電力に対する基準受信機Ｃ／Ｎ０性能を示すグラフである。
【図８】図８は、ＧＰＳ信号の位相同期回路追跡を示すグラフである。
【発明の説明】
【００２２】
添付図面に関連して、以下で本発明を詳細に説明する。同じ参照数字は全体を通して同じ要素を指す。
【００２３】
最初に図１を参照すると、本発明にしたがう例示的な時間ヌラー１０のブロック図が示されており、ヌラー１０はＧＰＳ受信機１１に信号を供給する。ＧＰＳ時間ヌラー１０は、受信したＧＰＳ信号中にヌルを形成することにより、ＧＰＳ受信機においてで狭帯域干渉の振幅を低減させることができる。さらに、ヌルが現れる周波数を変更し、および／またはヌラー１０の電力出力を調整するように、ヌルを位相シフトしてもよい。より詳細には、信号を位相シフトすることにより、ＧＰＳの通過帯域における周波数がシフトことから、ヌルの位置を調整できる。結果として、ＧＰＳ受信機１１は、狭帯域干渉および／または妨害電力が存在するエリアにおいて動作できる。
【００２４】
図１の参照を続けると、ヌラー１０に対するＲＦ（無線周波数）入力１２が、少なくとも２つのパスに分割されている。最初の、すなわち第１のパス１４（遅延パス）は、遅延素子１６の入力１６ａにルーティングされる。遅延素子１６は、入力１６aに存在する信号と出力１６ｂにおける信号との間に時間遅延を導入する、何らかの回路、プロセッサ、デバイスなどであってもよい（例えば、遅延素子の入力で供給されるデータは、予め定められている遅延期間後に遅延素子の出力で見られる）。
【００２５】
遅延素子の例は、表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス（例えば、ＳＡＷフィルタ）である。よく知られているように、ＳＡＷデバイスは電気機械式デバイスであり、電気信号が圧電性結晶において機械的弾性波に変換される。この波は、さらなる電極によって電気信号に再度変換される前に結晶を渡って伝搬することから、この波は遅延する。遅延素子はＳＡＷデバイスであることが好ましいが、本発明の範囲から逸脱することなく、他の遅延素子を利用してもよい。例えば、デジタル遅延線、光遅延、またはこれらに類似するものをＳＡＷデバイスの代わりに使用してもよい。
【００２６】
遅延素子１６は調整可能であり（すなわち、遅延時間を変更できる）、そのため、ＧＰＳ受信機の能力を妨げることなく、劣化または歪みのない全ＧＰＳ信号を回復できる。遅延が１コードチップに対する周期（ＧＰＳ Ｐ（Ｙ）コード変調のケースにおいて９７ナノ秒）より大きい場合、ＧＰＳのスペクトル拡散は信号の遅延バージョンと相関がないことから、このことが生ずる。遅延は計算することができ（例えば、ＧＰＳ受信機の、１以上のＰ（Ｙ）コードチップの遅延内、好ましくは、２のＰ（Ｙ）コードチップの遅延）、遅延素子１６を選択または構成するために、計算された値を使用できる。例示的な時間ヌラー１０において使用できる例示的な遅延は、約２２５ナノ秒に設定された遅延を有するＳＡＷフィルタである。
【００２７】
単一の遅延素子１６だけが図１中で示されているが、複数の帯域（例えば、Ｌ１帯域（１５７５ＭＨｚ）およびＬ２帯域（１２２７ＭＨｚ））における動作のために複数の遅延素子を利用してもよい。例えば、簡単に図２を参照すると、２つの異なる遅延素子を第１のパス１４において利用してもよく、ここで、第１の遅延素子１６’がＬ１周波数帯域に対して構成され、第２の遅延素子１６’’がＬ２周波数帯域に対して構成される。２つの遅延素子１６’および１６’’は並列に接続されてもよく、スイッチ１７を、それぞれの遅延素子の出力に結合できる（以下で論じるように、スイッチは、制御装置によって構成または制御されてもよい）。スイッチ１７の位置に基づいて、ヌラー１０は、２つの異なる周波数帯域（例えば、Ｌ１およびＬ２）において動作してもよい。理解できるように、追加の遅延素子を加えて、ヌラーによって取り扱うことができる、ヌルまたは狭帯域妨害電波の数をさらに増加させてもよい。
【００２８】
再度図１を参照すると、遅延素子の出力１６ｂは、位相シフター１８の入力１８ａに供給でき、位相シフター１８は、遅延信号に位相シフトを導入できる。よく知られているように、位相シフターは、信号の送信位相角を変更する。位相シフター１８は、ヌルが現れる周波数を、調整またはさもなければ変更すること（例えば、より高い、または、より低い周波数範囲にヌルを移動すること）を可能にする。すなわち、ＧＰＳ帯域における干渉周波数を“ノッチアウト（ｎｏｔｃｈ ｏｕｔ）”するためにヌルを調整できる。位相シフター１８は、デジタル方式で制御される位相シフターであってもよく、または、（例えば、ピンダイオードによる、またはピンダイオードのデジタルスイッチングによる）位相のアナログ調整であってもよい。位相シフトはまた、遅延線または位相シフトを導入する他の任意の手段によって実現してもよい。位相シフター１８の出力１８ｂは、スイッチ２０の入力２０ａに結合できる。
【００２９】
スイッチ２０は、スイッチ２０の動作を制御する選択端子２０ｂまたはこれに類似するものを含む（選択端子２０ｂは、以下でより詳細に論じる制御装置２６の出力２６ａに結合できる）。例えば、信号（例えば、ロジック１、ＴＲＵＥ、３ボルトなど）が選択端子２０ｂに存在する場合、スイッチは閉じ、その結果、入力端子２０ａを出力端子２０ｃに結合する。信号が選択端子２０ｂに存在しない（例えば、ロジック０、ＦＡＬＳＥ、０ボルトなど）場合、スイッチ２０は開き、入力端子２０ａは、出力端子２０ｃから切り離される。理解できるように、他の形態の信号を利用して、スイッチ２０を動作させてもよい。例えば、スイッチ２０は、（示していない）シリアル通信リンクまたはこれに類似するものによって命令を受信してもよく、そのような信号はスイッチ２０によって処理され、次に作用を受ける。さらに、スイッチ２０は、電気機械式スイッチ（例えば、微小電気機械システムのスイッチ、マイクロリレー、またはこれらに類似するもの）または電気デバイス（例えば、１つ以上のトランジスタまたはこれに類似するもの）であってもよい。
【００３０】
入力１２に戻ると、第２のパス２２（非遅延パス）は、減衰器２４の第１の入力２４ａにルーティングできる。減衰器を使用して、第１のＧＰＳ信号の振幅を調整し、第１の（すなわち、遅延）パス１４における損失を補償する（例えば、遅延素子１６および位相シフター１８により生成される損失を補償する）ことができ、および／または、第１および第２のパス１４および２２をバランスさせる（例えば、第１および第２のパスにおける信号の振幅をバランスさせる）ことができる。これは、より深い、より効果的なヌルを取得することを可能にする。理解できるように、減衰器２４として、任意のタイプの信号減衰器を使用してもよい。
【００３１】
減衰制御を減衰器２４の第２の入力２４ｂによって供給できる。この第２の入力２４ｂは、制御装置２６の出力２６ａに結合されていてもよく、以下でより詳細に論じる。単一の出力２６ａだけが制御装置２６上で示されているが、制御装置によって利用される通信手段次第で複数の出力が存在してもよいことが理解されるだろう。例えば、シリアル通信リンクによって伝達されるパラメータに対して単一の出力で十分であるが、ディスクリートの出力および／または入力を使用するとき、複数の出力を必要とするかもしれない。
【００３２】
第２の入力端子２４ｂに存在する信号に基づいて、減衰器２４の減衰を調整してもよい（例えば、０ないし１０Ｖの信号に対して、０Ｖは減衰を最小にすることに対応してもよく、１０Ｖは減衰を最大にすることに対応してもよい）。減衰器２４の出力信号２４ｃは、スイッチ２８の入力端子２８ａに供給してもよい。上記のスイッチ２０のように、スイッチ２８もまた、スイッチ２８の動作（すなわち、出力端子２８ｃから入力端子２８ａを結合する、または切り離す）を制御する選択端子２８ｂを含む。選択端子２８ｂはまた、制御装置２６の出力２６ａに結合されていてもよい。
【００３３】
スイッチ２０、２８の出力２０ｃ、２８ｃはそれぞれ、加算接合部３０において結合されて、再結合されたパスが形成される。再結合パスは、（ＧＰＳ受信機１１にヌルにされた信号を供給する）ヌラー出力部３２と、電力検出回路３４とに進むために分割されてもよい。出力部３２は、ＧＰＳ受信機１１に信号を供給する前に、ヌルにされた信号を調整する減衰器３２ａおよびフィルタ３２ｂを含むことができる。
【００３４】
電力検出回路３４は、ヌラー１０の出力電力を測定し、デジタルの形態の測定された電力が制御装置２６の入力２６ｂに供給される（以下で論じるように、制御装置は、ヌラーのパラメータを調整して電力出力を最小にする）。電力検出回路３４は、６０ｄＢのリニアダイナミックレンジによりログ検出機能を実現するのが好ましいが、他のタイプの電力検出および／またはダイナミックレンジを実現してもよい。さらに、電力検出回路３４は、従来のコンポーネントを備えることができ、例えば、フィルタ３６（例えば、ローパスフィルタまたはこれに類似するもの）と、インピーダンス整合回路３８と、電力レベルを決定する検出器回路４０と、制御装置２６により使用するためにデータをデジタルの形態に変換するアナログ−デジタルコンバータ４２とを含むことができる。
【００３５】
減衰器２４を制御するアルゴリズム、位相シフター１８ならびに、スイッチ２０および２８は、プロセッサによって実行されるコードまたはこれに類似するものにより、フィールドプログラマブルアレイ（ＦＰＧＡ）として制御装置２６中で実現してもよい。制御アルゴリズムを実現することにより、ヌルデプスを評価でき、位相シフター１８および減衰器２４に対する最適の設定を決定および設定できる。
【００３６】
より詳細には、制御装置２６は、電力出力に影響を及ぼすヌラー１０のパラメータを調整するように、その中に記憶されているアルゴリズムを実行する。位相シフター１８により導入される位相シフトの量を変えることにより、かつ、ヌラー１０による実際の電力出力を監視することにより、制御装置２６は、最小の電力出力を生成させる最適の位相シフトを見つけることができる。さらに、制御２６は第１および第２のパス１４および１２をバランスさせるように減衰器２４の減衰を調整して、両方のパスにおいて同じ振幅を得ることができる。
【００３７】
さらに、制御装置は、ヌラー１０の動作をイネーブルにする、および／またはディセーブルにするように、スイッチ２０および２８を設定してもよい。例えば、スイッチ２０を開き、スイッチ２８を閉じることにより、ヌラー１０は基準パスオールモードで動作し、すべての信号が第２のパス２２を通過する。このモードにおいて、ヌラー１０は有効にディセーブルにされる。
【００３８】
図３に移ると、空間ヌラーを有するＧＰＳ時間ヌラーの例示的な構成が示されている。結合された空間および時間ヌラー５０は、ＧＰＳ信号を受信するための複数の多重アンテナパス５２を含むことができ、各パスは、アンテナ制御ユニット５６ａないし５６ｄに結合されたアンテナ５４ａないし５４ｄを含むことができる。各アンテナ制御ユニット５６ａないし５６ｄは、それぞれの、フィルタ５８ａないし５８ｄと、リミッター６０ａないし６０ｄと、イネーブルスイッチ６２ａないし６２ｄと、低ノイズ増幅器６４ａないし６４ｄと、アンテナインターフェースチップ（ＡＩＣ３）６６ａないし６６ｄ（例えば、増幅器）と、ベクトル制御装置（ＶＣＯＮ）６８ａないし６８ｄ（例えば、重みネットワーク）とを含むことができる。これらの独立したフロントエンドパスを個々に重み付けして、全アンテナパターンにおいて空間ヌルを形成できる。これらのパスの出力は、結合し、信号調整装置７０に対して供給でき、それらは帯域フィルタリングされ、次に、時間ヌラー１０に送信されてもよい。信号調整装置７０はまた、ホストビークルＲＦ入力（ＨＶＲＦ）を受信してもよい。
【００３９】
図１で論じたように、時間ヌラー１０の出力は次に、ＧＰＳ受信機１１に供給でき、受信機は、ナビゲーション目的のためにＧＰＳ信号を処理できる。時間ヌラー１０の位相および減衰の値は、制御装置２６（例えば、制御アルゴリズムを含む、またはさもなければ実現するアルゴリズム処理ユニット（ＡＰＵ）またはこれに類似するもの）によって調整できる。制御装置２６は、メモリ（揮発性および不揮発性の両方）と、プログラミングポート７２（例えば、アルゴリズムをロードするためのシリアルポートまたはこれに類似するもの）とを含んでいてもよい。さらに、制御装置２６は、時間遅延デバイス１６と、位相シフター１８と、アンテナ制御ユニット５６ａないし５６ｄと、信号調整装置７０と、内蔵試験ノイズ源（ＢＩＴ ＮＳ）７４とに対して制御信号を供給できる。
【００４０】
図４を参照すると、ヌラーの性能に関する例示的なグラフが示されている。ＣＷヌラー１０の減衰および位相ステップが制御装置２６の支配下にあるように（例えば、制御装置２６によって実行されるヌラーアルゴリズムが、位相および減衰の値を設定する）、図４のデータは閉ループ構成において取得された。特に、図４は、１５７５ＭＨｚのＣＷ信号（Ｌ１帯域）に対する時間ヌラー１０のヌリング性能を図示する。理解できるように、入力電力が増加するにつれて、測定されるヌルデプスもまた増加する。図４から明白であるように、ヌラー１０は、ＧＰＳのＣＷ干渉に対して少なくとも２０ｄＢの性能の向上を提供できる。図５は、−５０ｄＢのＣＷ入力におけるヌルのスペクトル分析器のプロットである。
【００４１】
図６は、２つのモードに対するＧＰＳ入力において測定された周波数応答を描写する。２つのモードは、ＣＷヌラーモードオンリー８０（すなわち、信号は第１および第２のパス１４および２２を通過している）と、基準パスオールモード８２（すなわち、すべての信号が第２のパス２２だけを通過している）とである。受信機内部のスペクトル拡散信号の相関特性のために、ＧＰＳ受信機８は、基準パスオールモード８２の平坦応答に応答し、ＣＷヌラーモード８０のノッチ応答に応答しないだろう。結果として、ＧＰＳ信号は、劣化することなく通過する。
【００４２】
さらに、基準パスオールモード応答８２に対してＣＷヌラーモード応答８０を見ると、各ノッチ点におけるこれらの２つの応答の差異が２０ｄＢよりも大きいことが明白である。制御装置２６内のアルゴリズムは、現在の入力状態に基づいて、これらのノッチをサーチし、１つを選択するだろう。ノッチ８４のいずれかを選択できることから、ヌラー１０により提供される最小のヌリングは２０ｄＢである。
【００４３】
図６において提供される例示的なデータにおいて、ヌラーの性能は、位相シフター１８に対する比較的大きなステップサイズ（すなわち、５．６度）によって限定された。ステップサイズの分解能を増加させる（すなわち、ステップサイズを減少させる）ことにより、ヌラー１０のより正確な調整および恐らく向上した性能が可能になる。
【００４４】
これから図７および８を参照すると、ＣＷヌラー回路を有する狭帯域干渉と、ＣＷヌラー回路がない狭帯域干渉との間の性能の差異が示されている。図７は、ＣＷヌラー１１に続くＧＰＳ１１内部の信号対ノイズ比を図示する。縦軸は、Ｃ／Ｎ０（１Ｈｚ帯域幅における搬送波対ノイズ比）（ｄＢ／Ｈｚ）であり、一方、横軸は、受信機１１の入力におけるＣＷ信号の振幅（ｄＢｍ）である。受信機のみの曲線９０はＣＷヌラー１０がない通常の動作であり、信号対ノイズ比は、−９８ｄＢよりも上で干渉電力のために劣化が始まる。ＣＷノッチ曲線９２は、干渉にヌルを入れるＣＷヌラー１０を有する、同じ性能を示す。しかしながら、ＣＷノッチ曲線９２は、約２５ｄＢだけ右にシフトしており、これは、ＣＷヌラー１０がＧＰＳ受信機１１に先行するときに、許容できる余分の干渉電力の量である。
【００４５】
図８は、ＧＰＳ信号の位相同期ループ（ＰＬＬ）追跡を示す。重ねて、干渉に対する追跡の向上は、約２５ｄＢ以上である。
【００４６】
したがって、簡単な時間遅延線および位相シフターを使用して、狭帯域干渉をキャンセルするヌルを導入することができ、その結果、信号を追跡するＧＰＳ受信機の能力を向上させる。遅延および位相シフトの量を変えることによって、アプリケーションの特性に合うようにヌルを調整できる。さらに、ここで記述した時間ヌラーは、高価でなく簡単なコンポーネントを使用して実現してもよく、その結果、ＣＷ ＧＰＳ干渉に対応する、低コストで信頼できるソリューションを提供する。
【００４７】
ここで記述した機能を実行するための実施のコードは、ここでの開示に基づいて、多数の従来のプログラミング言語におけるコンピュータプログラミングに関する当業者によって容易にプログラムできる。したがって、特定のコードそのものに関するさらなる詳細は、簡潔にするために省略されている。
【００４８】
本発明のコンピュータプログラム要素は、ハードウェア中に、および／または（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）ソフトウェア中に組み入れられていてもよい。
【００４９】
いくつかの好ましい実施形態に関連して本発明を示し、説明してきたが、本明細書および添付図面を読み、理解すると、均等な変更および修正が当業者に生ずることが明白である。特に、上述の要素（コンポーネント、アセンブル、デバイス、構成など）によって実行されるさまざまな機能に関して、そのような要素を説明するために使用される（“手段”に対する参照を含む）用語は、特に示さない限り、ここで説明した本発明の例示的な実施形態において機能を実行する開示した構造に実質的に同等でなくても、記述した要素の特定の機能を実行する何らかの要素（すなわち、それは機能的に同等である）に対応するように向けられている。さらに、説明したいくつかの実施形態のうちの１つ以上だけに関して、本発明の特定の特徴を上述しているが、任意の所定の、または特定のアプリケーションに対して望まれるように、および有利であるように、そのような特徴を、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせてもよい。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年1月27日(2010.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする時間ヌラー（１０）において、
第１の信号入力ノードと第１の信号出力ノードとを含む第１の信号パス（１４）と、
前記第１の信号パス（１４）内に位置する少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）と、
前記第１の信号パス（１４）中に位相シフトデバイス（１８）と、
第２の信号入力ノードと第２の信号出力ノードとを含む第２の信号パス（２２）とを具備し、
前記少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）は、前記少なくとも１つの時間遅延デバイスの入力における信号に関して、前記少なくとも１つの時間遅延デバイスの出力における信号に時間遅延を導入するように動作し、
前記位相シフトデバイス（１８）は、前記位相シフトデバイスの入力と、前記位相シフトデバイスの出力とに存在する信号の間に位相シフトを導入するように動作し、
前記第１の信号入力ノードは前記第２の信号入力ノードに電気的に接続され、前記第１の信号出力ノードは前記第２の信号出力ノードに電気的に接続されている時間ヌラー。
【請求項２】
前記位相シフトデバイス（１８）は、前記位相シフトデバイス（１８）によって導入される位相シフトの量を変更するように調整可能である請求項１記載の時間ヌラー。
【請求項３】
前記第２の信号パス（２２）中に位置する減衰器（２４）をさらに具備し、前記減衰器は、前記第２の信号パス中の信号を減衰するように動作する請求項１または２記載の時間ヌラー。
【請求項４】
前記位相シフトデバイス（１８）に動作可能に結合された制御装置（２６）と、
前記第１および第２の信号出力ノードと、前記制御装置（２６）とに動作可能に結合された電力検出デバイス（４０）とをさらに具備し、
前記電力検出デバイス（４０）は、前記第１および第２の信号出力ノードにおける電力出力に関するデータを前記制御装置（２６）に供給し、前記制御装置は、前記第１および第２の信号出力ノードにおいて最小の電力出力を達成するために、前記位相シフトデバイス（１８）の位相シフトを調整するように動作する請求項１ないし３のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項５】
前記時間遅延デバイス（１６）は、前記時間遅延デバイスによって導入される時間遅延の量を変更するように調整可能である請求項１ないし４のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項６】
前記時間ヌラーの出力に動作可能に結合されたＧＰＳ受信機（１１）をさらに具備する請求項１ないし５のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項７】
前記少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）は、第１の時間遅延デバイス（１６’）と第２の時間遅延デバイス（１６’’）とを含み、前記時間ヌラーは、前記第１および第２の時間遅延デバイス（１６’、１６’’）に動作可能に結合されたスイッチ（１７）をさらに具備し、前記スイッチは、前記第１の信号パスにおいて前記第１または第２の時間遅延デバイスのいずれかを接続するように動作する請求項１ないし６のいずれか１項記載の時間ヌラー。
【請求項８】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力信号から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする方法において、
前記入力信号の少なくとも一部において狭帯域ヌルを形成することを含み、
前記狭帯域ヌルを形成することは、
第１の信号パスと第２の信号パスとにＧＰＳ信号を分割することと、
時間遅延を前記第１の信号パスに導入して前記ヌルを形成することと、
前記干渉／妨害電力が現れる周波数に前記ヌルを移動するように、前記第１の信号パス中に位相シフトを導入することと、
前記第１および第２の信号パスを再結合することとを含む方法。
【請求項９】
前記第１および第２の信号パス中の信号の振幅をバランスさせるように、前記第２の信号パス中の信号を減衰させることをさらに含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記再結合された第１および第２の信号パスにおける電力出力を測定することと、
前記再結合された第１および第２の信号パスにおいて最小の電力出力を達成するように、前記位相シフトを調整することとをさらに含む請求項８または９記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
いくつかの好ましい実施形態に関連して本発明を示し、説明してきたが、本明細書および添付図面を読み、理解すると、均等な変更および修正が当業者に生ずることが明白である。特に、上述の要素（コンポーネント、アセンブル、デバイス、構成など）によって実行されるさまざまな機能に関して、そのような要素を説明するために使用される（“手段”に対する参照を含む）用語は、特に示さない限り、ここで説明した本発明の例示的な実施形態において機能を実行する開示した構造に実質的に同等でなくても、記述した要素の特定の機能を実行する何らかの要素（すなわち、それは機能的に同等である）に対応するように向けられている。さらに、説明したいくつかの実施形態のうちの１つ以上だけに関して、本発明の特定の特徴を上述しているが、任意の所定の、または特定のアプリケーションに対して望まれるように、および有利であるように、そのような特徴を、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせてもよい。  
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする時間ヌラー（１０）において、
第１の入力ノードと第１の出力ノードとを含む第１の信号パス（１４）と、
前記第１の信号パス（１４）内に位置する少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）と、
第２の入力ノードと第２の出力ノードとを含む第２の信号パス（２２）とを具備し、
前記少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）は、前記少なくとも１つの時間遅延デバイスの入力における信号に関して、前記少なくとも１つの時間遅延デバイスの出力における信号に時間遅延を導入するように動作し、
前記第１の信号入力ノードは前記第２の信号入力ノードに接続され、前記第１の信号出力ノードは前記第２の信号出力ノードに接続されている時間ヌラー。
［２］前記第１の信号パス（１４）中に位相シフトデバイス（１８）をさらに具備し、前記位相シフトデバイス（１８）は、前記位相シフトデバイスの入力と、前記位相シフトデバイスの出力とに存在する信号の間に位相シフトを導入するように動作する上記［１］記載の時間ヌラー。
［３］前記位相シフトデバイス（１８）は、前記位相シフトデバイスによって導入される位相シフトの量を変更するように調整可能である上記［２］記載の時間ヌラー。
［４］前記第２の信号パス（２２）中に位置する減衰器（２４）をさらに具備し、前記減衰器は、前記第２の信号パス中の信号を減衰するように動作する上記［２］ないし［３］のいずれか１つに記載の時間ヌラー。
［５］前記位相シフトデバイス（１８）に動作可能に結合された制御装置（２６）と、
前記第１および第２の信号出力ノードと、前記制御装置（２６）とに動作可能に結合された電力検出デバイス（４０）とをさらに具備し、
前記電力検出デバイスは、前記第１および第２の信号出力ノードにおける電力出力に関するデータを前記制御装置（２６）に供給し、前記制御装置は、前記第１および第２の出力ノードにおいて最小の電力出力を達成するために、前記位相シフトデバイス（１８）の位相シフトを調整するように動作する上記［２］ないし［４］のいずれか１つに記載の時間ヌラー。
［６］前記時間遅延デバイス（１６）は表面弾性波デバイスである上記［１］ないし［５］のいずれか１つに記載の時間ヌラー。
［７］前記時間遅延デバイス（１６）は、前記時間遅延デバイスによって導入される時間遅延の量を変更するように調整可能である上記［１］ないし［６］のいずれか１つに記載の時間ヌラー。
［８］前記時間ヌラーの出力に動作可能に結合されたＧＰＳ受信機（１１）をさらに具備する上記［１］ないし［８］のいずれか１つに記載の時間ヌラー。
［９］前記少なくとも１つの時間遅延デバイス（１６）は、第１の時間遅延デバイス（１６’）と第２の時間遅延デバイス（１６’’）とを含み、前記時間ヌラーは、前記第１および第２の時間遅延デバイス（１６’、１６’’）に動作可能に結合されたスイッチ（１７）をさらに具備し、前記スイッチは、前記第１の信号パスにおいて前記第１または第２の時間遅延デバイスのいずれかを接続するように動作する上記［１］ないし［９］のいずれか１つに記載の時間ヌラー。
［１０］前記第１の時間遅延デバイス（１６’）は、Ｌ１周波数帯域に対応する時間遅延を導入し、前記第２の時間遅延デバイス（１６’’）は、Ｌ２周波数帯域に対応する時間遅延を導入する上記［９］記載の時間ヌラー。
［１１］全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の入力信号から狭帯域干渉／妨害電力を除去するか、または最小にする方法において、
前記入力信号の少なくとも一部において狭帯域ヌルを形成することを含む方法。
［１２］前記狭帯域ヌルを形成することは、
第１の信号パスと第２の信号パスとにＧＰＳ信号を分割することと、
時間遅延を前記第１の信号パスに導入することと、
前記第１および第２の信号パスを再結合することとを含む上記［１１］記載の方法。
［１３］前記ヌルを形成することは、前記干渉／妨害電力が現れる周波数に前記ヌルを移動するように、前記第１の信号パス中に位相シフトを導入することをさらに含む上記［１２］記載の方法。
［１４］前記第１および第２の信号パス中の信号の振幅をバランスさせるように、前記第２の信号パス中の信号を減衰させることをさらに含む上記［１３］記載の方法。
［１５］前記再結合された第１および第２の信号パスにおける電力出力を測定することと、
前記再結合された第１および第２の信号パスにおいて最小の電力出力を達成するように、前記位相シフトを調整することとをさらに含む上記［１３］ないし［１４］のいずれか１つに記載の方法。
［１６］前記再結合された第１および第２の信号をＧＰＳ受信機に供給することをさらに含む上記［１２］ないし［１５］のいずれか１つに記載の方法。
［１７］複数の時間遅延を導入することをさらに含み、各時間遅延は、受信したＧＰＳ信号の周波数帯域に対応する上記［１２］ないし［１６］のいずれか１つに記載の方法。
【国際調査報告】
2010532862.tif 000011
2010532862.tif 000012
2010532862.tif 000013