(57)【要約】【課題】不要波入射方向範囲のサイドローブレベルが下がったアンテナパターンを生成できる不要信号抑圧装置を得る。【解決手段】ＲＦ信号をＩＦ信号に変換する受信機１と、ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段３、４と、同相・直交信号に基き受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段２０と、予め取得したアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段３０と、手段２０の出力信号から不要波入射方向範囲を計測し手段３０からアレーマニフォルドを読み出して仮想信号を生成し、仮想信号から相関行列及び相互相関ベクトルを求めて荷重を計算する荷重計算手段３１と、選択手段２１に選択された出力信号に荷重を掛ける荷重係数器２２と、荷重係数器の信号を加算する加算器２３と、手段２０の主ビーム方向に対応する出力信号から加算信号を減算する減算器２４とを設けた。【選択図】図１
2005148051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の素子アンテナから構成されるアレーアンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を抑圧する不要信号抑圧装置であって、
前記複数個の素子アンテナにより受信した高周波信号をＩＦ信号に周波数変換する受信機と、
前記受信機により周波数変換された前記ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記ディジタル同相・直交信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から、所定の出力信号を選択する選択手段と、
あらかじめ取得したアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成し、生成された仮想信号から前記選択手段で選択する信号を決め、相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、
前記選択手段により選択された所定数の出力信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、
前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器と
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項２】
前記荷重計算手段は、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定数の電力の大きい出力信号を選び出して不要波入射方向範囲を計測する不要波入射方向範囲計測手段と、
この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成し、前記仮想信号に基づき前記選択手段で選択する信号を決める仮想信号生成手段とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の不要信号抑圧装置。
【請求項３】
前記荷重計算手段は、生成された仮想信号から相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき前記減算器の出力信号の電力を最小にするように荷重を計算する行列演算手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の不要信号抑圧装置。
【請求項４】
複数個の素子アンテナから構成されるアレーアンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を抑圧する不要信号抑圧装置であって、
前記高周波信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うマルチビーム形成手段と、
前記マルチビーム形成手段の出力信号をＩＦ信号に周波数変換する受信機と、
前記受信機により周波数変換された前記ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記ディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定の出力信号を選択する選択手段と、
あらかじめ取得したアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、
前記ディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成し、生成された仮想信号から前記選択手段で選択する信号を決め、相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、
前記選択手段により選択された所定数の出力信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、
前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、
前記ディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器と
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項５】
前記荷重計算手段は、前記ディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定数の電力の大きい出力信号を選び出して不要波入射方向範囲を計測する不要波入射方向範囲計測手段と、
この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成し、前記仮想信号に基づき前記選択手段で選択する信号を決める仮想信号生成手段とを有する
ことを特徴とする請求項４記載の不要信号抑圧装置。
【請求項６】
前記荷重計算手段は、生成された仮想信号から相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき前記減算器の出力信号の電力を最小にするように荷重を計算する行列演算手段を有する
ことを特徴とする請求項４記載の不要信号抑圧装置。
【請求項７】
複数個の素子アンテナから構成されるアレーアンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を抑圧する不要信号抑圧装置であって、
前記複数個の素子アンテナにより受信した高周波信号をＩＦ信号に周波数変換する受信機と、
前記受信機により周波数変換された前記ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記ディジタル同相・直交信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段と、
あらかじめ取得したアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成し、生成された仮想信号から相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、
前記ディジタル同相・直交信号のうち所定数以上の信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、
前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器と
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項８】
前記荷重計算手段は、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定数の電力の大きい出力信号を選び出して不要波入射方向範囲を計測する不要波入射方向範囲計測手段と、
この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成する仮想信号生成手段とを有する
ことを特徴とする請求項７記載の不要信号抑圧装置。
【請求項９】
前記荷重計算手段は、生成された仮想信号から相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき前記減算器の出力信号の電力を最小にするように荷重を計算する行列演算手段を有する
ことを特徴とする請求項７記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１０】
複数個の素子アンテナから構成されるアレーアンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を抑圧する不要信号抑圧装置であって、
前記複数個の素子アンテナにより受信した高周波信号をＩＦ信号に周波数変換する受信機と、
前記受信機により周波数変換された前記ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記ディジタル同相・直交信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定の出力信号を選択する選択手段と、
あらかじめ取得したアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出し、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうちから前記選択手段で選択する信号を決め、荷重を計算するための相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、
前記選択手段により選択された所定数の出力信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、
前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器と
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項１１】
前記荷重計算手段は、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定数の電力の大きい出力信号を選び出して不要波入射方向範囲を計測する不要波入射方向範囲計測手段と、
この計測された不要波入射方向範囲に基づいて、前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出し、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうちから前記選択手段で選択する信号を決め、荷重を計算するための相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき前記減算器の出力信号の電力を最小にするように荷重を計算する行列演算手段を有する
ことを特徴とする請求項１０記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１２】
複数個の素子アンテナから構成されるアレーアンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を抑圧する不要信号抑圧装置であって、
前記高周波信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うマルチビーム形成手段と、
前記マルチビーム形成手段の出力信号をＩＦ信号に周波数変換する受信機と、
前記受信機により周波数変換された前記ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記ディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定の出力信号を選択する選択手段と、
あらかじめ取得したアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、
前記ディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出し、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうちから前記選択手段で選択する信号を決め、荷重を計算するための相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、
前記選択手段により選択された所定数の出力信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、
前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、
前記ディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器と
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項１３】
前記荷重計算手段は、前記ディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定数の電力の大きい出力信号を選び出して不要波入射方向範囲を計測する不要波入射方向範囲計測手段と、
この計測された不要波入射方向範囲に基づいて、前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出し、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうちから前記選択手段で選択する信号を決め、荷重を計算するための相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき前記減算器の出力信号の電力を最小にするように荷重を計算する行列演算手段を有する
ことを特徴とする請求項１２記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１４】
複数個の素子アンテナから構成されるアレーアンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を抑圧する不要信号抑圧装置であって、
前記複数個の素子アンテナにより受信した高周波信号をＩＦ信号に周波数変換する受信機と、
前記受信機により周波数変換された前記ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記ディジタル同相・直交信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段と、
あらかじめ取得したアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、
前記ディジタル同相・直交信号のうち所定数以上の信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、
前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器と
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項１５】
前記荷重計算手段は、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定数の電力の大きい出力信号を選び出して不要波入射方向範囲を計測する不要波入射方向範囲計測手段と、
この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき前記減算器の出力信号の電力を最小にするように荷重を計算する行列演算手段を有する
ことを特徴とする請求項１４記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１６】
主アンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を、複数個の素子アンテナから構成される別のアレーアンテナにより受信された高周波信号を利用して抑圧する不要信号抑圧装置であって、
前記主アンテナにより受信した高周波信号を第１のＩＦ信号に周波数変換する第１の受信機と、
前記第１の受信機により周波数変換された前記第１のＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換する第１のディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記複数個の素子アンテナにより受信した高周波信号を第２のＩＦ信号に周波数変換する第２の受信機と、
前記第２の受信機により周波数変換された前記第２のＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換する第２のディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記第２のディジタル同相・直交信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号から、所定の出力信号を選択する選択手段と、
あらかじめ取得した主アンテナアンテナパターンとアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段から主アンテナパターンとアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成し、生成された仮想信号から前記選択手段で選択する信号を決め、相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、
前記選択手段により選択された所定数の出力信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、
前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、
前記第１のディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器と
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項１７】
前記荷重計算手段は、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号から所定数の電力の大きい出力信号を選び出して不要波入射方向範囲を計測する不要波入射方向範囲計測手段と、
この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段から主アンテナパターンとアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成し、前記仮想信号に基づき前記選択手段で選択する信号を決める仮想信号生成手段とを有する
ことを特徴とする請求項１６記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１８】
前記荷重計算手段は、生成された仮想信号から相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき前記減算器の出力信号の電力を最小にするように荷重を計算する行列演算手段を有する
ことを特徴とする請求項１６記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１９】
主アンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を、複数個の素子アンテナから構成される別のアレーアンテナにより受信された高周波信号を利用して抑圧する不要信号抑圧装置であって、
前記主アンテナにより受信した高周波信号を第１のＩＦ信号に周波数変換する第１の受信機と、
前記第１の受信機により周波数変換された前記第１のＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換する第１のディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記複数個の素子アンテナにより受信した高周波信号を第２のＩＦ信号に周波数変換する第２の受信機と、
前記第２の受信機により周波数変換された前記第２のＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換する第２のディジタル同相・直交信号変換手段と、
前記第２のディジタル同相・直交信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号から、所定の出力信号を選択する選択手段と、
あらかじめ取得した主アンテナアンテナパターンとアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、
前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段から主アンテナパターンとアレーマニフォルドを読み出し、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号から前記選択手段で選択する信号を決め、荷重を計算するための相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、
前記選択手段により選択された所定数の出力信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、
前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、
前記第１のディジタル同相・直交信号変換手段の出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器と
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項２０】
前記荷重計算手段は、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から所定数の電力の大きい出力信号を選び出して不要波入射方向範囲を計測する不要波入射方向範囲計測手段と、
この計測された不要波入射方向範囲に基づいて、前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出し、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうちから前記選択手段で選択する信号を決め、荷重を計算するための相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき前記減算器の出力信号の電力を最小にするように荷重を計算する行列演算手段とを有する
ことを特徴とする請求項１９記載の不要信号抑圧装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０までのいずれかに記載の不要信号抑圧装置に縦続接続され、前記不要信号抑圧装置の出力信号において残留する不要信号が存在する場合には、残留不要信号を抑圧する時間領域で処理を行う不要信号抑圧フィルタ
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数個の素子アンテナから構成されるアレーアンテナを介して受信された受信信号に含まれる不要信号成分、つまりクラッタ、妨害波やマルチパス干渉波を抑圧する不要信号抑圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダにおいて、地面、海面、雲などからの不要反射エコーはクラッタと呼ばれ、意図せずに受信されることが多い。目標検出のためには受信したクラッタを抑圧することが必要である。クラッタの反射源は１点ではなく、レーダから見ると一般に角度広がりを持って分布する。従って、クラッタを、アレーアンテナを用いて抑圧しようとする場合、クラッタ入射方向範囲のサイドローブレベルを溝状に下げるようなアンテナパターンを持たせることが必要になる。移動通信において、マルチパスにより角度広がりを持つ干渉波が入射することがある。そのような干渉波をアレーアンテナで抑圧しようとする場合、マルチパス干渉波の入射方向範囲のサイドローブレベルを溝状に下げるようなアンテナパターンを持たせることが必要になる。従来の不要信号抑圧装置は、そのようなアンテナパターンを持たせるようなアダプティブアレーを備える（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、従来の干渉波抑圧装置は、ある角度範囲でサイドローブレベルの低いアンテナパターンを形成することが目的ではないが、干渉波抑圧を行うために、その干渉波の入射方向を計測しておき、その方向から仮想的な信号が入射したとして、その仮想入射波を用いて荷重計算を行い、干渉波入射方向にアンテナパターンの零点を形成する。つまり、それぞれの不要波の到来方向のアンテナ情報を持つステアリングベクトルを用いて理想的な共分散行列を求める演算器を設ける（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８８６５９号公報（第１頁、図２）
【非特許文献１】R. J. Mailloux, 「Covariance matrix augmentation to produce adaptive array pattern troughs」 Electronics Letters, vol.31, No.10, pp.771-772, 11th May 1995
【非特許文献２】矢野、鷹尾、「アダプティヴアレイ技術を用いたパターン合成法」、電子情報通信学会技術研究報告、アンテナ・伝播研究会Ａ・Ｐ８３−１２６，１９８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
仮想入射信号を生成するには、クラッタ、妨害波やマルチパス干渉波の入射方向範囲を知る必要があるが、上記の従来の不要信号抑圧装置では広がりを持って入射する不要波の到来方向をどのように計測するのかが明らかではなく、どのような計測手段を用いるにせよ、何らかの付加的な手段が必要になる。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、特に付加的な手段を設けずにクラッタ、妨害波やマルチパス干渉波などの不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成することができる不要信号抑圧装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る不要信号抑圧装置は、複数個の素子アンテナから構成されるアレーアンテナにより受信された高周波信号に含まれる不要信号を抑圧する不要信号抑圧装置であって、前記複数個の素子アンテナにより受信した高周波信号をＩＦ信号に周波数変換する受信機と、前記受信機により周波数変換された前記ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段と、前記ディジタル同相・直交信号に基づいて複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段と、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から、所定の出力信号を選択する選択手段と、あらかじめ取得したアレーマニフォルドを記憶するアレーマニフォルドデータ記憶手段と、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号を除く出力信号から不要波入射方向範囲を計測し、この計測された不要波入射方向範囲に基づいて前記アレーマニフォルドデータ記憶手段からアレーマニフォルドを読み出して荷重を計算するための仮想信号を生成し、生成された仮想信号から前記選択手段で選択する信号を決め、相関行列及び相互相関ベクトルを求め、前記相関行列及び相互相関ベクトルに基づき荷重を計算する荷重計算手段と、前記選択手段により選択された所定数の出力信号に対して前記荷重を掛ける荷重係数器と、前記荷重係数器の出力信号を加算する加算器と、前記ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号のうち主ビーム方向に対応する出力信号から前記加算器の加算信号を減算する減算器とが設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る不要信号抑圧装置は、特に付加的な手段を設けずにクラッタ、妨害波やマルチパス干渉波などの不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る不要信号抑圧装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１０】
図１において、本実施の形態１に係る不要信号抑圧装置２００は、アレーアンテナ１００と、受信機２−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ；以下、断りのない限りｎと記した場合は、ｎ＝１，２，…，Ｎを意味する。）と、Ａ／Ｄ変換器３−ｎと、位相検波器４−ｎと、ディジタルマルチビーム形成手段２０と、選択手段２１と、荷重係数器２２−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ；以下、断りのない限りｍと記した場合は、ｍ＝１，２，…，Ｍを意味する。）と、加算器２３と、減算器２４と、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０と、荷重計算手段３１とが設けられている。
【００１１】
アレーアンテナ１００は、Ｎ素子の素子アンテナ１−１，１−２，…，１−Ｎから構成される。受信機２−ｎは、素子アンテナ１−ｎで受信した高周波（ＲＦ）信号を増幅および中間周波（ＩＦ）信号に周波数変換する。Ａ／Ｄ変換器３−ｎは、中間周波信号をＡ／Ｄ変換してディジタルＩＦ信号を生成する。位相検波器４−ｎは、ディジタルＩＦ信号をディジタル同相・直交信号ｘｎ（ｋ）（ｋは時刻を表すが、パルスレーダのクラッタの抑圧においては、パルスヒット番号を表す変数であることが多い。ディジタル信号は実部を同相成分、虚部を直交成分とする複素信号として扱う。）に変換する。ディジタルマルチビーム形成手段２０は、複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行う。選択手段２１は、後で説明する荷重計算手段３１での動作に基づきディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号のうち所定のいくつかを選択する。荷重係数器２２−ｍは、選択手段２１の出力信号に所定の値を乗ずる。加算器２３は、荷重係数器２２−ｍの出力信号を加算する。減算器２４は、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号のうち、レーダ信号送信方向に対応して形成した受信ビーム（主ビーム）で受信した信号（図１ではｙ１（ｋ））から、加算器２３の出力信号を減算する。
【００１２】
アレーマニフォルドデータ記憶手段３０は、計測もしくは計算したアレーマニフォルド（詳しくは後述する。）を記憶する。荷重計算手段３１は、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号に基づき、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０から読み出したデータから、荷重係数器２２−ｍに与える荷重値（荷重係数）を計算する。本実施の形態１に限らず、本発明においてアレーアンテナ１００を構成する素子アンテナ１−ｎの配置は任意である。
【００１３】
つぎに、この実施の形態１に係る不要信号抑圧装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
アレーアンテナ１００を構成する素子アンテナ１−ｎで受信されたＲＦ信号は、受信機２−ｎで増幅およびＩＦ信号に変換される。ＩＦ信号はＡ／Ｄ変換器３−ｎでＡ／Ｄ変換され、位相検波器４−ｎでディジタル同相・直交信号ｘｎ（ｋ）に変換される。なお、以下全ての実施の形態について、Ａ／Ｄ変換器３−ｎの入力までの各素子の透過振幅・位相は調整により揃えているか、ディジタルマルチビーム形成手段２０の入力において補償されているものとする。
【００１５】
本実施の形態１においては、受信ＲＦ信号からディジタル同相・直交信号を得る手段（ディジタル同相・直交信号変換手段）は任意である。例えば、ＩＦ信号から先にアナログ同相・直交信号を生成し、それをＡ／Ｄ変換してもよい。本実施の形態１においては、ＩＦ信号を先にＡ／Ｄ変換し、それから位相検波してディジタル同相・直交信号を得る場合について説明する。
【００１６】
位相検波器４−ｎの出力信号ｘｎ（ｋ）は、複数の方向に同時に受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段２０に入力され、各受信ビーム形成方向に対応した出力信号ｙｎ（ｋ）となる。ディジタルマルチビーム形成手段２０の入出力関係は、式（１）となる。この式（１）で、ＣはＮ×Ｎ行列で、その要素は複数のビーム形成方向に対応した値（一般に複素数）である。なお、ここではディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号の数を入力信号の数と等しいＮとしたが、必ずしも両者は一致する必要はない。ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙ１（ｋ）は、レーダ信号送信方向に対応する受信ビーム（主ビーム）で受信した信号とする。
【００１７】
【数１】
2005148051.tif 000003
【００１８】
なお、式（２）において、肩文字Ｔは行列やベクトルの転置を表す。
【００１９】
ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号のうちｙ１（ｋ）を除くＮ−１個の信号から、後で説明するようにＭ個の出力信号を選択手段２１で選択する。選び出されたＭ個の出力信号をｙＢ１（ｋ），ｙＢ２（ｋ），…，ｙＢＭ（ｋ）とする。Ｂ１，Ｂ２，…，ＢＭは、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙ２（ｋ），…，ｙＮ（ｋ）のうち、選択された出力信号の番号（添え字）である。
【００２０】
選択手段２１で選択された出力信号に対して荷重係数器２２−ｍ（荷重の値をｗｍとする）で荷重ｗｍを掛け、それらを加算器２３で加算する。荷重計算については後述するが、図２で示すように不要信号抑圧装置全体としてアンテナパターンがある角度範囲でサイドローブレベルが低くなるように荷重ｗｍが荷重計算手段３１で設定される。
【００２１】
ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号のうち、主ビームで受信した信号ｙ１（ｋ）から、加算器２３の出力信号を差し引くことで、クラッタや妨害波といった不要波が抑圧された信号ｚ（ｋ）が得られる。この信号ｚ（ｋ）は式（３）のようになる。
【００２２】
【数２】
2005148051.tif 000004
【００２３】
次に、荷重計算手段３１で必要になるアレーマニフォルドデータ記憶手段３０について説明する。
【００２４】
アレーマニフォルドは、アレーアンテナ１００を構成する素子アンテナ１−ｎの素子パターンの角度対振幅・位相特性（複素数値）と、素子アンテナ１−ｎの出力から位相検波器４−ｎの出力までの透過振幅・透過位相の積で与えられる複素数値である。アレーマニフォルドは、素子パターンと素子アンテナ１−ｎの出力から位相検波器４−ｎの出力までの透過振幅・透過位相の計測から得ることができる。素子パターンについては、計測ではなく、シミュレーション計算で得られたものを使うこともできる。
【００２５】
次に、荷重計算手段３１の動作について説明する。図３は、荷重計算手段３１の内部構成を示す図である。
【００２６】
図３において、荷重計算手段３１は、不要波入射方向範囲計測手段３５と、仮想信号生成手段３６と、行列演算手段３７とが設けられている。
【００２７】
不要波入射方向範囲計測手段３５は、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙ２（ｋ），…，ｙＮ（ｋ）から不要波の入射方向範囲を計測する。また、仮想信号生成手段３６は、計測された不要波入射方向範囲に基づいて、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０からデータを読み出して荷重係数器２２−ｍの値を計算するための仮想信号を生成する。さらに、行列演算手段３７は、仮想信号生成手段３６で生成された仮想信号から、相関行列及び相互相関ベクトルを構成して、それらを演算することにより荷重係数器２２−ｍの値を計算する。
【００２８】
不要波入射方向範囲計測手段３５では、主ビーム方向以外のディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙ２（ｋ），…，ｙＮ（ｋ）の電力を計算する。そして、電力の大きいいくつかの出力信号を選択する。その数をＭとする。選び出されたＭ個の出力信号はｙＢ１（ｋ），ｙＢ２（ｋ），…，ｙＢＭ（ｋ）とする。選択方法としては、しきい値を設けてそれ以上の電力を持つ出力信号を選び出すか、あるいはあらかじめ選択数Ｍを決めておき、電力の大きい順にＭ個選び出すなどがある。この時点では、選択数Ｍは暫定値とする。ここで選ばれた出力信号に対応するビーム形成方向が不要波入射方向に対応する。
【００２９】
つまり、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号のうちのいくつかを選択するということは、不要波入射方向範囲を計測していることになる。本実施の形態１では、このような簡単な方法で不要波入射方向範囲を計測している。図１のようなビームスペース形アダプティブアレーでは基本的に信号選択手段が必要であり、何らかの基準で信号選択を行う。本実施の形態１では、ビームスペース形アダプティブアレーの構成を生かすことにより、不要波入射方向範囲計測のために特別な付加装置を用いなくてよいという特徴がある。
【００３０】
次に、仮想信号生成手段３６では、不要波入射方向範囲計測手段３５で計測された不要波入射方向範囲に対応して、あらかじめ取得したアレーマニフォルドデータをアレーマニフォルドデータ記憶手段３０から読み出す。読み出したアレーマニフォルドデータをＡｐｉ,ｎとする。ｉ＝１,２,…,Ｉで、ｐ１,ｐ２,…,ｐＩは上記方向範囲に対応する番号であり、Ｉは読み出した方向に関する数である。ｎは素子アンテナの番号である。アレーマニフォルドデータＡｐｉ,ｎから式（４）により仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）を生成する。φｐｉ,ｎは、素子アンテナ１−ｎで受信したと仮定する信号の、基準点で受信したとする信号に対する位相差で、添字ｐｉに対応した入射方向に依存する。ｅｘｐ［ｊ（２πｆｉｋ＋ψｉ）］は、ベースバンド複素正弦波である。ｆｉはサンプリング周波数で正規化した正規化周波数、ψｉは初期位相である。ｆｉは添字ｐｉに対応した入射方向により異なる値である。ψｉは任意で、例えばすべてのｉに対して０でよい。ａは正弦波の振幅である。雑音に対して十分大きな値とする。
【００３１】
【数３】
2005148051.tif 000005
【００３２】
式（４）の仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）に対して、式（１）と同様の式（５）の右辺のディジタルマルチビーム形成演算を行う。その結果を仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）とする。このｖｉ,ｎ（ｋ）が仮想信号生成手段３６から行列演算手段３７への出力、つまり仮想信号となる。このようにして、不要波ではなく、上記方向範囲内から相関のない複数の電力の大きな信号が入射した状況を仮想的に作り出す。そして、仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）を用いて、行列演算手段３７により通常のアダプティブアレーと同じようにして荷重係数器２２−ｍの値ｗｍを算出する。つまり、仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）に対応した減算器２４の出力信号ｚ（ｋ）の電力をなるべく最小にするように荷重係数器２２−ｍの値ｗｍを求める。
【００３３】
【数４】
2005148051.tif 000006
【００３４】
仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）の方向に関する数Ｉが、上記暫定信号選択数Ｍより多い場合は、選択手段２１におけるディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号の選択は、改めて主ビームを除いて電力の大きい順にＩ個以上とする。仮想信号生成手段３６は選択した信号の番号（ｙｎ（ｋ）の添字ｎに対応）を選択手段２１に出力する。以下、改めて選択が行われたディジタルマルチビーム形成手段２０出力信号の選択数をＭ（≧Ｉ）として説明する。（ほとんどの場合、この操作が必要になる。）
【００３５】
ＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）法を用いるものとして行列演算手段３７の動作、つまり荷重係数器２２−ｍの値ｗｍを計算する方法を説明する。もちろん、荷重計算方法はＳＭＩ法だけではなく、他の様々な方法、例えばＬＭＳ法なども使うことができる。仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）のうち、主ビームに対応するｎ＝１と、選択手段２１で選択されるｎ＝Ｂ１,Ｂ２,…,ＢＭの信号を用いる。ｉ＝１,２,…,Ｉに関して仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）を加算して、式（６）の信号ｓｎ（ｋ）（ｎ＝１,Ｂ１,Ｂ２,…,ＢＭ）を生成する。
【００３６】
【数５】
2005148051.tif 000007
【００３７】
次に、式（７）の行列Ａとベクトルｂを構成し、式（８）で与えられる行列Ｒ（相関行列）とベクトルｐ（相互相関ベクトル）を求める。Ｋ（＞Ｍ）は荷重計算に用いるサンプル数である。行列Ｒ、ベクトルｐ、及び求めるべき荷重ベクトルＷの関係、つまり正規方程式は式（９）のようになる。これより荷重ベクトルＷは、式（１０）のようになる。荷重ベクトルＷの定義は、式（１１）である。直接正規方程式を解くのが好ましくない場合もある。このときは、‖ＡＷ−ｂ‖２をなるべく最小にするようなＷを、例えばＡの特異値分解を用いて計算すればよい。
【００３８】
【数６】
2005148051.tif 000008
【００３９】
なお、式（８）において、肩文字Ｈは行列やベクトルの共役転置を表す。
【００４０】
計測された不要波入射方向範囲内から相関のない複数の電力の大きな信号が入射した状況を仮想的に作り出し、それらを抑圧するような荷重係数を荷重計算手段３１で算出した。そのようにしたので、図２のように、全体として上記方向範囲でサイドローブレベルが低くなるアンテナパターンを作り出すことが可能となる。実際に受信した不要波を式（１０）で求めた荷重を用いて式（１）と（３）の処理を行えば、不要波は抑圧されることになる。
【００４１】
上述の説明において、仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）は各入射方向に対してほぼ等電力の信号を用いるものとした。そうではなく、不要波の含まれる受信信号に対するディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力に応じて、各仮想信号の電力を変えても良い。これは、選択された各ビーム方向に対応する方向から入射する仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）に対して、不要波の含まれる受信信号に対するディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力に応じて重み付けをすることである。具体的には、式（４）の仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）に対して、ｉに応じて実数の係数を乗ずる。式（４）の仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）ではなく、式（６）の仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）に対して、ｉに応じて実数の係数を乗じてもよい。
【００４２】
上述の説明において、受信信号は等間隔サンプリングされるものとしたが、必ずしもそうではなく、不等間隔サンプリング、例えば捜索レーダで用いられることが多いスタガトリガ方式に対しても適用できる。
【００４３】
本実施の形態１においては、ビームスペース形アダプティブアレーの構成を生かして不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成する。不要波入射方向範囲の計測のために付加的な手段を設けているわけではないので、その目的のために装置規模が大きくなることはないという特徴がある。さらに、受信不要波を直接荷重計算に使わず、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力の比較による不要波入射方向計測に使用しているだけである。荷重計算に使う仮想信号サンプル数は受信不要波信号には依存しない。そのため、例えば捜索レーダのように受信ヒット数が少ない場合でも、良好に低サイドローブ領域を形成することが可能となる。
【００４４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る不要信号抑圧装置について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【００４５】
上記実施の形態１では、マルチビーム形成にディジタルビームフォーミングを用いたが、本実施の形態２では、ＲＦ領域でマルチビームを形成するものである。図４はそのような構成を示す図である。
【００４６】
図４において、本実施の形態２に係る不要信号抑圧装置２００は、アレーアンテナ１００と、マルチビーム形成手段４０と、受信機２−ｎと、Ａ／Ｄ変換器３−ｎと、位相検波器４−ｎと、選択手段２１と、荷重係数器２２−ｍと、加算器２３と、減算器２４と、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０と、荷重計算手段３１とを備える。
【００４７】
マルチビーム形成手段４０は、ＲＦ領域でマルチビームを形成する。マルチビーム形成手段４０としては、例えばバトラーマトリックスや、光制御型のビーム形成回路などを用いることができる。
【００４８】
ＲＦ領域でマルチビーム形成処理を行うので、マルチビーム形成手段４０の出力信号に対して、受信機２−ｎで周波数変換、Ａ／Ｄ変換器３−ｎおよび位相検波器４−ｎでディジタル同相・直交信号への変換を行うことになる。ここでは素子アンテナの数Ｎとマルチビーム形成手段４０の出力信号の数Ｎは一致しているが、必ずしもそうである必要はない。受信信号からディジタル同相・直交信号を得る方法については、上記実施の形態１と同様である。
【００４９】
位相検波器４−ｎの出力信号およびアレーマニフォルドデータ記憶手段３０から読み出した信号を用いて、荷重計算手段３１において上記実施の形態１と同様にして荷重係数器２２−ｍの荷重係数ｗｍを計算する。選択手段２１における信号選択基準や動作も上記実施の形態１と同様である。この実施の形態２においては、位相検波器４−ｎの出力信号が、上記実施の形態１（図１）におけるディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号に対応する。位相検波器４−ｎの出力信号をｙｎ（ｋ）とすると、式（３）と同様にして、実際の受信信号を処理する。なお、本実施の形態２においては、式（１）や式（５）の行列Ｃは、マルチビーム形成手段４０の入出力関係を表す行列である。
【００５０】
本実施の形態２においては、ビームスペース形アダプティブアレーの構成を生かして不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成する。不要波入射方向範囲の計測のために付加的な手段を設けているわけではないので、その目的のために装置規模が大きくなることはないという特徴がある。さらに、受信不要波を直接荷重計算に使わず、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力の比較による不要波入射方向計測に使用しているだけである。荷重計算に使う仮想信号サンプル数は受信不要波信号には依存しない。そのため、例えば捜索レーダのように受信ヒット数が少ない場合でも、良好に低サイドローブ領域を形成することが可能となる。
【００５１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る不要信号抑圧装置について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態３に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【００５２】
上記実施の形態１では、アダプティブアレーの構成としてビームスペース構成をとっていた。本実施の形態３ではエレメントスペース構成をとった場合について説明する。
図１と同じものについては説明を省略する。
【００５３】
図５において、荷重係数器２６−１，２６−２，…，２６−Ｌは、位相検波器４−１，４−２，…，４−Ｌ（Ｌ≦Ｎ）の出力信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ），…，ｘＬ（ｋ）に所定の値を乗ずる。荷重計算手段５０は、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０から読み出したデータおよびディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号に基づき、荷重係数器２６−ｌ（ｌ（エル）＝１，２，…，Ｌ；以下、断りのない限りｌと記した場合は、ｌ＝１，２，…，Ｌを意味する。）に与える荷重値を計算する。なお、荷重を掛ける位相検波器４−ｎの出力信号のＬ個の選び方は、Ｌが所定の数以上であれば任意である。例えば、Ｌ＜Ｎのとき、位相検波器４−２，…，４−（Ｌ＋１）の出力信号ｘ２（ｋ），ｘ３（ｋ），…，ｘＬ＋１（ｋ）のように選んでもよい。Ｌについてはあとで説明する。
【００５４】
荷重計算手段５０の動作について説明する。図６は、荷重計算手段５０の内部構成を示す図である。
【００５５】
不要波入射方向範囲計測手段３５は、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号のうち主ビーム方向以外に対応する信号ｙ２（ｋ），…，ｙＮ（ｋ）から不要波の入射方向範囲を計測する。仮想信号生成手段３６は、計測された不要波入射方向範囲に基づいて、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０からデータを読み出して荷重係数器２６−ｌの値を計算するための仮想信号を生成する。行列演算手段５１は、仮想信号生成手段３６で生成された仮想信号から、相関行列及び相互相関ベクトルを構成して、それらを演算することにより荷重係数器２６−ｌの値ｗｌを計算する。
【００５６】
不要波入射方向範囲計測手段３５は、主ビーム方向以外のディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙ２（ｋ），…，ｙＮ（ｋ）の電力を計算する。この電力計算にはそれほど多くのサンプル数を必要としない。そして電力の大きいいくつかの信号を選択する。その数をＭとする。選択方法としては、しきい値を設けてそれ以上の電力を持つ信号を選び出すか、あるいはあらかじめ選択数Ｍを決めておき、電力の大きい順にＭ個選び出すなどがある。ここで選ばれた信号に対応するビーム方向が不要波入射方向に対応する。つまり、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号のうちのいくつかを選択するということは、不要波入射方向範囲を計測していることになる。本実施の形態３では、このような簡単な方法で不要波入射方向範囲を計測している。
【００５７】
仮想信号生成手段３６では、上記実施の形態１と同様にして、不要波入射方向範囲計測手段３５で計測された不要波入射方向範囲に対応した式（４）の仮想信号ｕｉ，ｎ（ｋ）を生成する。
【００５８】
このようにして、不要波ではなく、上記方向範囲内から相関のない複数の電力の大きな信号が入射した状況を仮想的に作り出す。そして、信号ｕｉ，ｎ（ｋ）を用いて、行列演算手段５１により通常のアダプティブアレーと同じようにして荷重係数器２６−ｌの値ｗｌを算出する。つまり、信号ｕｉ，ｎ（ｋ）に対応した減算器２４の出力信号の電力をなるべく最小にするように荷重係数器２６−ｌの値ｗｌを求める。
【００５９】
なお、荷重係数器２６−ｌの入力信号の個数（荷重の数に等しい）Ｌは、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０から読み出したデータの方向に関する数Ｉ以上である必要がある。
【００６０】
ＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）法を用いるものとして行列演算手段５１の動作、つまり荷重係数器２６−ｌの値ｗｌを計算する方法を説明する。もちろん、荷重計算方法はＳＭＩ法だけではなく、他の様々な方法、例えばＬＭＳ法なども使うことができる。ｉ＝ｐ１，ｐ２，…，ｐＩに関して信号ｕｉ，ｎ（ｋ）を加算して、式（１２）の信号ｔｎ（ｋ）（ｎ＝１，２，…，Ｌ（Ｌ≧Ｉ））を生成する。ここでは、素子番号ｎ＝１，２，…，Ｌに対応する信号を使うものとして説明する。前述のようにＬ個の素子の選び方は任意で、例えば、ｎ＝２，３，…，Ｌ＋１のような選び方でもよい。さらに、ｕｉ，ｎ（ｋ）を用いて、式（６）のｎ=１に対応するｓ１（ｋ）も生成しておく。これは主ビーム出力信号に対応する。このとき、式（５）の利用においては、マルチビーム形成演算ではなく、ビーム番号１（ｎ＝１）に対応する単一ビーム形成演算だけ行えばよい。
【００６１】
【数７】
2005148051.tif 000009
【００６２】
式（１３）の行列Ａとベクトルｂを構成し、式（１４）で与えられる行列Ｒ（相関行列）とベクトルｐ（相互相関ベクトル）を求める。Ｋ（＞Ｌ）は荷重計算に用いるサンプル数である。行列Ｒ、ベクトルｐ、求めるべき荷重ベクトルＷの関係、つまり正規方程式は式（１５）のようになる。これより荷重ベクトルＷは式（１６）のようになる。荷重ベクトルＷの定義は式（１７）である。直接、正規方程式を解くのが好ましくない場合もある。このときは、‖ＡＷ−ｂ‖２をなるべく最小にするようなＷを、例えばＡの特異値分解を用いて計算すればよい。なお、式（１３）〜（１７）のＡ、Ｒ、ｐ、Ｗは、式（７）〜（１１）と異なる。
【００６３】
【数８】
2005148051.tif 000010
【００６４】
不要波を受信したときのアダプティブアレーの出力信号は、素子番号ｎ＝１，２，…，Ｌに対応する信号に荷重ｗｌを掛けるものとすると、式（１８）で与えられる。
【００６５】
【数９】
2005148051.tif 000011
【００６６】
計測された不要波入射方向範囲内から相関のない複数の電力の大きな信号が入射した状況を仮想的に作り出し、それらを抑圧するような荷重係数を荷重計算手段５０で算出した。そのようにしたので、図２のように、全体として上記方向範囲でサイドローブレベルが低くなるアンテナパターンを作り出すことが可能となる。実際に受信した不要波を式（１６）で求めた荷重を用いて式（１８）の処理を行えば、不要波は抑圧されることになる。
【００６７】
上述の説明において、式（１２）の仮想信号ｕｐｉ，ｎ（ｋ）は各入射方向に対してほぼ等電力の信号を用いた。そうではなく、上記の実施の形態１と同様、不要波の含まれる受信信号に対するディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力に応じて、式（１２）の仮想信号ｕｐｉ，ｎ（ｋ）にｐｉに応じた重み付けをしてもよい。また、受信信号は等間隔サンプリングされるものとしたが、必ずしもそうではなく、不等間隔サンプリング、例えば捜索レーダで用いられることが多いスタガトリガ方式に対しても適用できる。
【００６８】
本実施の形態３において、マルチビームによって不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成する。マルチビームを形成するレーダでは、不要波入射方向範囲の計測のためにそのマルチビーム形成手段を利用することができる。従って、この場合には、不要波入射方向範囲計測のために付加的な装置は必要とせず、装置規模が大きくなることはないという特徴がある。さらに、受信不要波を直接荷重計算に使わず、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力の比較による不要波入射方向計測に使用しているだけである。荷重計算に使う仮想信号サンプル数は受信不要波信号には依存しない。そのため、例えば捜索レーダのように受信ヒット数が少ない場合でも、良好に低サイドローブ領域を形成することが可能となる。
【００６９】
実施の形態４.
上記の実施の形態１及び２では、仮想信号に対して減算器２４の出力信号ｚ（ｋ）のＫサンプルの平均電力を最小にするように荷重ｗｍを計算するが、この実施の形態４では、統計的な意味での平均電力Ｅ[｜ｚ（ｋ）｜２]を最小にするように荷重ｗｍを計算するものである。
【００７０】
図１の場合を考える。式（３）を式（１９）のようにベクトルで表現する。これより、Ｅ[｜ｚ（ｋ）｜２]は式（２０）のように表される。＊は各要素が複素共役となることを意味する。
【００７１】
【数１０】
2005148051.tif 000012
【００７２】
式（２０）のＥ［｜ｚ（ｋ）｜２］を最小にするＷを求めるため、式（２０）のＷに関する偏微分を求めてそれを０とおくと、式（２１）の正規方程式ができる。Ｍ×Ｍ行列の相関行列ＲとＭ×１ベクトルの相互相関ベクトルｐは式（２２）のようになる。式（２１）を解けば、荷重ベクトルＷが求められる。
【００７３】
【数１１】
2005148051.tif 000013
【００７４】
式（２２）の各要素を求める。不要波入射方向範囲計測手段３５で計測した不要波入射方向範囲からの仮想信号の和のディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号は式（６）であり、その基となる式（４）の信号ｕｉ，ｎ（ｋ）は、方向番号ｉが異なれば無相関であること、ディジタルマルチビーム形成演算は式（１）で行われることを利用すると、相関行列Ｒの第（ｍ１，ｍ２）要素Ｒｍ１,ｍ２、相互相関ベクトルｐの第ｍ要素ｐｍはそれぞれ式（２３）、（２４）のようになる。ここでｃｎ１,ｎ２は式（１）のディジタルマルチビーム形成手段２０の荷重行列Ｃの第（ｎ１，ｎ２）要素である。（式（２４）において、左辺の相互相関ベクトルｐの第ｍ要素ｐｍと右辺のＡｐｉ，ｎ１などの添字ｐｉとは意味が異なる。）
【００７５】
【数１２】
2005148051.tif 000014
【００７６】
式（２３）と（２４）右辺は、実際に信号ｕｉ，ｎ（ｋ）がなくても計算できる。つまり、仮想信号を実際には生成することなく荷重ｗｍの計算を行うことが可能である。式（２３）、（２４）のａ２は方程式から消去されてしまい、実際には設定する必要のない量である。
【００７７】
以上のことを踏まえ、図７を用いて本実施の形態４を説明する。本実施の形態４において、図１における荷重計算手段としては、図７の荷重計算手段３１Ａを用いる。行列演算手段３７Ａは、式（２３）と（２４）に従って式（２２）の相関行列と相互相関ベクトルの各要素を計算し、正規方程式（２１）を解いて荷重ｗｍを計算する。
【００７８】
行列演算手段３７Ａでは、不要波入射方向範囲計測手段３５で計測した不要波入射方向範囲に基づき、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０からアレーマニフォルドデータを読み出す。そして、式（２３）、（２４）により式（２２）の相関行列と相互相関ベクトルの各要素を計算し（ａ＝１とする）、正規方程式（２１）を解いて荷重ｗｍを計算する。選択手段２１におけるディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙｎ（ｋ）の選択に関しては、上記実施の形態１と同様であるが、選択手段２１への選択する信号の番号（ｙｎ（ｋ）の添え字ｎに対応）の出力は、仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）の方向に関する数Ｉに基づき（選択数はＩ以上とする）、行列演算手段３７Ａが行う。不要波を含む受信信号に対して式（３）と同様の演算を行えば、不要波が抑圧された信号が得られる。図４（実施の形態２）の構成の場合でも同様で、このときの式（２３）、（２４）の行列Ｃの要素は、マルチビーム形成手段４０の入出力関係を表すものである。
【００７９】
本実施の形態４において、荷重計算には仮想信号を生成していない。ビームスペース形アダプティブアレーの構成を生かして不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成する。不要波入射方向範囲計測のために付加的な装置は必要とせず、装置規模が大きくなることはないという特徴がある。さらに、受信不要波を直接荷重計算に使わず、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力の比較による不要波入射方向計測に使用しているだけである。受信信号サンプル数は荷重計算にほとんど影響を及ぼさない。そのため、例えば捜索レーダのように受信サンプル（ヒット）数が少ない場合でも、良好に低サイドローブ領域を形成することが可能となる。
【００８０】
実施の形態５．
上記の実施の形態３では、図５における減算器２４の出力信号ｚ（ｋ）のＫサンプルの平均電力を最小にするように荷重ｗｍを計算するが、この実施の形態５では、ｚ（ｋ）の統計的な意味での平均電力Ｅ[｜ｚ（ｋ）｜２]を最小にするように荷重ｗｍを計算するものである。
【００８１】
式（１８）を式（２５）のようにベクトルで表現する。これより、Ｅ[｜ｚ（ｋ）｜２]は式（２６）のように表される。
【００８２】
【数１３】
2005148051.tif 000015
【００８３】
式（２６）のＥ［｜ｚ（ｋ）｜２］を最小にするＷを求めるため、式（２６）のＷに関する偏微分を求めてそれを０とおくと、式（２７）の正規方程式ができる。Ｌ×Ｌ行列の相関行列ＲとＬ×１ベクトルの相互相関ベクトルｐは式（２８）のようになる。式（２７）を解けば、荷重ベクトルＷが求められる。
【００８４】
【数１４】
2005148051.tif 000016
【００８５】
不要波入射方向範囲計測手段３５で計測した不要波入射方向範囲からの仮想信号の和は式（１２）であり、その基となる式（４）の信号ｕｉ，ｎ（ｋ）は、方向番号ｉが異なれば無相関であること、ディジタルマルチビーム形成演算は式（１）で行われることを利用すると、相関行列Ｒの第（ｌ１，ｌ２）要素Ｒｌ１,ｌ２、相互相関ベクトルｐの第ｌ要素ｐｌはそれぞれ式（２９）、（３０）のようになる。（式（３０）において、左辺の相互相関ベクトルｐの第ｌ要素ｐｌと右辺のＡｐｉ，ｎなどの添字ｐｉとは意味が異なる。）
【００８６】
【数１５】
2005148051.tif 000017
【００８７】
式（２９）と（３０）は、実際に信号ｕｉ，ｎ（ｋ）がなくても計算できる。つまり、仮想信号を実際には生成することなく荷重ｗｌの計算を行うことが可能である。式（２９）、（３０）のａ２は方程式から消去されてしまい、実際には設定する必要のない量である。
【００８８】
以上のことを踏まえ、図８を用いて本実施の形態５を説明する。本実施の形態５において、図５における荷重計算手段としては、図８の荷重計算手段５０Ａを用いる。行列演算手段５１Ａは、式（２９）と（３０）に従って式（２８）の相関行列と相互相関ベクトルの各要素を計算し、正規方程式（２７）を解いて荷重ｗｌを計算する。
【００８９】
行列演算手段５１Ａでは、不要波入射方向範囲計測手段３５で計測した不要波入射方向範囲に基づき、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０からアレーマニフォルドデータを読み出す。そして、式（２９）、（３０）により式（２８）の相関行列と相互相関ベクトルの各要素を計算し（ａ＝１とする）、正規方程式（２７）を解いて荷重ｗｌを計算する。不要波を含む受信信号に対して式（１８）と同様の演算を行えば、不要波が抑圧された信号が得られる。
【００９０】
本実施の形態５において、荷重計算には仮想信号を生成していない。マルチビームによって不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成する。マルチビームを形成するレーダでは、不要波入射方向範囲の計測のためにそのマルチビーム形成手段を利用することができる。従って、この場合には、不要波入射方向範囲計測のために付加的な装置は必要とせず、装置規模が大きくなることはないという特徴がある。さらに、受信不要波を直接荷重計算に使わず、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力の比較による不要波入射方向計測に使用しているだけである。荷重計算に使う仮想信号サンプル数は受信不要波信号には依存しない。そのため、例えば捜索レーダのように受信ヒット数が少ない場合でも、良好に低サイドローブ領域を形成することが可能となる。
【００９１】
実施の形態６．
実施の形態１では、主ビームはディジタルマルチビーム形成手段２０で生成されるビームの１つであった。そうではなく、レーダ波の送受信を行う主アンテナをマルチビームアンテナとは独立させ、アレーアンテナによって形成されるマルチビームを純粋な補助アンテナとした構成に対しても、同様な考え方が適用可能である。
【００９２】
この発明の実施の形態６に係る不要信号抑圧装置について図面を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態６に係る不要信号抑圧装置２００の構成を示す図である。主アンテナ１２０は、アレーアンテナ１００とは独立に設けられたレーダ波の送受信を行う。受信機２−ＭＡ、Ａ／Ｄ変換器３−ＭＡ、位相検波器４−ＭＡが設けられている。主アンテナ１２０の形式は問わない。受信機２−ＭＡ、Ａ／Ｄ変換器３−ＭＡ、位相検波器４−ＭＡの動作は、受信機２−ｎ、Ａ／Ｄ変換器３−ｎ、位相検波器４−ｎと同じである。位相検波器４−ＭＡの出力信号は同相・直交信号であり、ｘＭＡ（ｋ）と表す。
【００９３】
アレーアンテナ１００以下はサイドローブキャンセラにおける補助アンテナとして動作する。すなわち、アレーアンテナ１００で受信した不要信号から、それに連なる受信機２−ｎ、Ａ／Ｄ変換器３−ｎ、位相検波器４−ｎ、ディジタルマルチビーム形成手段２０、選択手段２１、荷重係数器２２−ｍ、加算器２３、アレーマニフォルドデータ記億手段３０Ａ、荷重計算手段３１Ｂで、主アンテナ１２０で受信した不要信号のレプリカである加算器２３の出力信号ｚＳＵＢ（ｋ）（式(３１)）を生成する。減算器２４で、主アンテナ１２０で受信した信号ｘＭＡ（ｋ）からｚＳＵＢ（ｋ）を差し引く。差し引かれた信号ｚ（ｋ）（式（３２））は、不要信号が抑圧された信号となる。式（３１）において、Ｂ１，Ｂ２，…，ＢＭは、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙ１（ｋ），ｙ２（ｋ），…，ｙＮ（ｋ）のうち、選択手段２１で選択された信号の番号（添え字）、ｗｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）は、荷重計算手段３１Ｂにて計算された荷重である。
【００９４】
【数１６】
2005148051.tif 000018
【００９５】
図１１における各構成要素の動作は実施の形態１に準ずるが、若干異なる点もあるので、それについて説明する。まず、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０Ａにおけるアレーマニフォルドデータの記録であるが、アレーアンテナ１００を構成する各素子だけではなく、主アンテナ１２０の複素数としてのアンテナパターン（振幅と位相。主アンテナ１２０の出力から位相検波器４−ＭＡまでの透過振幅・位相も含める）も記録する。それを複素数でＡＭＡｉと記す。ｉは方向に対応する番号である。
【００９６】
次に、図１２に示す荷重計算手段３１Ｂについて説明する。荷重計算手段３１Ｂは、不要波入射方向範囲計測手段３５Ｂ、仮想信号生成手段３６Ａ、行列演算手段３７Ｂからなる。不要波入射方向範囲計測手段３５Ｂでは、実施の形態１と同様、不要波受信時においてディジタルマルチビーム形成手段２０のＮ個の出力信号のうち電力の大きいものをＭ個選び出す。このＭは暫定値とする。ここで選ばれた出力信号に対応する受信ビーム形成方向が不要波入射方向に対応する。なお、必ずしも主アンテナのビーム方向と近い方向のビームに対応する信号を排除する必要はない。
【００９７】
次に、仮想信号生成手段３６Ａで、不要波入射方向範囲計測手段３５Ｂで計測された不要波入射方向範囲に対応して、あらかじめ取得した主アンテナパターンおよび各素子アンテナのアレーマニフォルドデータをアレーマニフォルドデータ記憶手段３０Ａから読み出す。読み出した主アンテナパターンをＡＭＡｐｉ、素子アンテナ１−ｎのアレーマニフォルドデータをＡｐｉ,ｎとする。ｐ１,ｐ２,…,ｐＩは上記不要波入射方向範囲に対応する番号で、Ｉは読み出した信号の方向に関する数である。主アンテナパターンＡＭＡｐｉと素子アンテナ１−ｎのアレーマニフォルドデータＡｐｉ,ｎから、式（３３）、（３４）により仮想信号ｕＭＡｉ（ｋ）（主アンテナ１２０に対応）とｕｉ,ｎ（ｋ）（アレーアンテナ１００に対応）を生成する。φＭＡｐｉは、主アンテナ１２０で受信したと仮定する信号の、基準点（例えば主アンテナ位置）で受信したとする信号に対する位相差、φｐｉ,ｎは、素子アンテナ１−ｎで受信したと仮定する信号の、基準点で受信したとする信号に対する位相差で、添字ｐｉに対応した入射方向に依存する。ｅｘｐ［ｊ（２πｆｉｋ＋ψｉ）］は、ベースバンド複素正弦波である。ｆｉはサンプリング周波数で正規化した正規化周波数、ψｉは初期位相である。ｆｉは添字ｐｉに対応した入射方向により異なる値である。ψｉは任意で、例えばすべてのｉに対して０でよい。ａは正弦波の振幅である。雑音に対して十分大きな値とする。
【００９８】
【数１７】
2005148051.tif 000019
【００９９】
式（３４）の仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）に対して、式（１）と同様の式（５）の右辺のディジタルマルチビーム形成演算を行う。その結果を仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）とする。このｖｉ,ｎ（ｋ）と式（３３）のｕＭＡｉ（ｋ）が仮想信号生成手段３６Ａの出力、つまり仮想信号となる。このようにして、不要波ではなく、上記方向範囲内から相関のない複数の電力の大きな信号が入射した状況を仮想的に作り出す。そして、仮想信号ｕＭＡｉ（ｋ）とｖｉ,ｎ（ｋ）を用いて、行列演算手段３７Ｂにより通常のアダプティブアレーと同じようにして荷重係数器２２−ｍの値ｗｍを算出する。つまり、仮想信号ｕＭＡｉ（ｋ）、ｖｉ,ｎ（ｋ）に対応した減算器２４の出力信号ｚ（ｋ）の電力をなるべく最小にするように荷重係数器２２−ｍの値ｗｍを求める。
【０１００】
仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）の方向に関する数Ｉが、上記暫定信号選択数Ｍより多い場合は、選択手段２１におけるディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙｎ（ｋ）の選択は、改めて電力の大きい順にＩ個以上とする。仮想信号生成手段３６Ａで決めた選択する信号の番号（ｙｎ（ｋ）の添字ｎに対応）を選択手段２１に出力する。以下、改めて選択が行われたディジタルマルチビーム形成手段２０出力信号の選択数をＭ（≧Ｉ）として説明する。（ほとんどの場合、この操作が必要になる。）
【０１０１】
ＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）法を用いるものとして行列演算手段３７Ｂの動作、つまり荷重係数器２２−ｍの値ｗｍを計算する方法を説明する。もちろん、荷重計算方法はＳＭＩ法だけではなく、他の様々な方法、例えばＬＭＳ法なども使うことができる。仮想信号ｖｉ,ｎ（ｋ）のうち、選択手段２１で選択されるｎ＝Ｂ１,Ｂ２,…,ＢＭの信号を用いる。ｉ＝１,２,…,Ｉに関して仮想信号ｕＭＡｉ（ｋ）とｖｉ,ｎ（ｋ）を加算して、式（３５）、（３６）の信号ｓＭＡ（ｋ），ｓｎ（ｋ）（ｎ＝Ｂ１,Ｂ２,…,ＢＭ）を生成する。
【０１０２】
【数１８】
2005148051.tif 000020
【０１０３】
次に、式（３７）の行列Ａとベクトルｂを構成し、式（３８）で与えられる行列Ｒ（相関行列）とベクトルｐ（相互相関ベクトル）を求める。Ｋ（＞Ｍ）は荷重計算に用いるサンプル数である。行列Ｒ、ベクトルｐ、及び求めるべき荷重ベクトルＷの関係、つまり正規方程式は式（３９）のようになる。これより荷重ベクトルＷは、式（４０）のようになる。荷重ベクトルＷの定義は、式（４１）である。直接、正規方程式を解くのが好ましくない場合もある。このときは、‖ＡＷ−ｂ‖２をなるべく最小にするようなＷを、例えばＡの特異値分解を用いて計算すればよい。これらの行列やベクトルＡ、ｂ、Ｒ、ｐ、Ｗは実施の形態５以前のものと異なる。
【０１０４】
【数１９】
2005148051.tif 000021
【０１０５】
計測された不要波入射方向範囲内から相関のない複数の電力の大きな信号が入射した状況を仮想的に作り出し、それらを抑圧するような荷重係数を荷重計算手段３１Ｂで算出した。そのようにしたので、図２のように、全体として上記方向範囲でサイドローブレベルが低くなるアンテナパターンを作り出すことが可能となる。実際に受信した不要波を式（４０）で求めた荷重を用いて式（３１）、（３２）などの処理を行えば、不要波は抑圧されることになる。
【０１０６】
本実施の形態６において、ビームスペース形アダプティブアレーの構成を生かして不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成できる。不要波入射方向範囲の計測のために付加的な手段を設けているわけではないので、その目的のために装置規模が大きくなることはないという特徴がある。さらに、受信不要波を直接荷重計算に使わず、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力の比較による不要波入射方向計測に使用しているだけである。荷重計算に使う仮想信号サンプル数は受信不要波信号には依存しない。そのため、例えば捜索レーダのように受信ヒット数が少ない場合でも、良好に低サイドローブ領域を形成することが可能となる。
【０１０７】
実施の形態７．
実施の形態６では、仮想信号に対して図１１の減算器２４の出力信号ｚ（ｋ）のＫサンプルの平均電力を最小にするような荷重ｗｍを計算するが、この実施の形態７では、統計的な意味での平均電力Ｅ[｜ｚ（ｋ）｜２]を最小にするように荷重ｗｍを計算するものである。
【０１０８】
式（３１）を式（４２）のようにベクトルで表現する。これにより、Ｅ[｜ｚ（ｋ）｜２]は式（４３）のように表される。
【０１０９】
【数２０】
2005148051.tif 000022
【０１１０】
式（４３）のＥ［｜ｚ（ｋ）｜２］を最小にするＷを求めるため、式（４３）のＷに関する偏微分を求めてそれを０とおくと、式（４４）の正規方程式ができる。Ｍ×Ｍ行列の相関行列ＲとＭ×１ベクトルの相互相関ベクトルｐは式（４５）のようになる。式（４４）を解けば、荷重ベクトルＷが求められる。
【０１１１】
【数２１】
2005148051.tif 000023
【０１１２】
式（４５）の各要素を求める。不要波入射方向範囲計測手段３５Ｂで計測した不要波入射方向範囲からの仮想信号の和に対して、主アンテナ１２０に連なる位相検波器４−ＭＡ出力信号は式（３５）、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号は式（３６）であり、それらの基となる式（３３）、（３４）の信号ｕＭＡｉ（ｋ）、ｕｉ，ｎ（ｋ）は、方向番号ｉが異なれば無相関であること、ディジタルマルチビーム形成演算は式（１）で行われることを利用すると、相関行列Ｒの第（ｍ１，ｍ２）要素Ｒｍ１,ｍ２、相互相関ベクトルｐの第ｍ要素ｐｍはそれぞれ式（４６）、（４７）のようになる。ここでｃｎ１,ｎ２は式（１）のディジタルマルチビーム形成手段２０の荷重行列Ｃの第（ｎ１，ｎ２）要素である。（式（４７）において、左辺の相互相関ベクトルｐの第ｍ要素ｐｍと右辺のＡｐｉ，ｎなどの添字ｐｉとは意味が異なる。）
【０１１３】
【数２２】
2005148051.tif 000024
【０１１４】
式（４６）と（４７）は、実際に仮想信号ｕＭＡｉ（ｋ）、ｕｉ，ｎ（ｋ）がなくても計算できる。つまり、仮想信号を実際には生成することなく荷重ｗｍの計算を行うことが可能である。式（４６）、（４７）のａ２は方程式から消去されてしまい、実際には設定する必要のない量である。
【０１１５】
以上のことを踏まえ、図１３を用いて本実施の形態７を説明する。本実施の形態７において、図１１における荷重計算手段としては、図１３の荷重計算手段３１Ｃを用いる。行列演算手段３７Ｃは、式（４６）と（４７）に従って式（４５）の相関行列と相互相関ベクトルの各要素を計算し、正規方程式（４４）を解いて荷重ｗｍを計算する。
【０１１６】
行列演算手段３７Ｃでは、不要波入射方向範囲計測手段３５Ｂで計測した不要波入射方向範囲に基づき、アレーマニフォルドデータ記憶手段３０Ａからアレーマニフォルドデータを読み出す。そして、式（４６）、（４７）により式（４５）の相関行列と相互相関ベクトルの各要素を計算し（ａ＝１とする）、正規方程式（４４）を解いて荷重ｗｍを計算する。選択手段２１におけるディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙｎ（ｋ）の選択に関しては、上記実施の形態１と同様であるが、選択手段２１への選択する信号の番号（ｙｎ（ｋ）の添え字ｎに対応）の出力は、仮想信号ｕｉ,ｎ（ｋ）の方向に関する数Ｉに基づき、行列演算手段３７Ｃが行う。不要波を含む受信信号に対して式（３１）、（３２）と同様の演算を行えば、不要波が抑圧された信号が得られる。
【０１１７】
本実施の形態７において、荷重計算には仮想信号を生成していない。ビームスペース形アダプティブアレーの構成を生かして不要波入射方向範囲を計測し、それに応じて、その範囲のサイドローブレベルを下げるようなアンテナパターンを生成できる。不要波入射方向範囲計測のために付加的な装置は必要とせず、装置規模が大きくなることはないという特徴がある。さらに、受信不要波を直接荷重計算に使わず、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力の比較による不要波入射方向計測に使用しているだけである。受信信号サンプル数は荷重計算にほとんど影響を及ぼさない。そのため、例えば捜索レーダのように受信サンプル（ヒット）数が少ない場合でも、良好に低サイドローブ領域を形成することが可能となる。
【０１１８】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る不要信号抑圧装置について図面を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態８に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【０１１９】
不要波として、その受信電力が大きくなることがあるクラッタを考える。クラッタ電力が非常に大きい場合、図１、図４、図５、図１１の不要信号抑圧装置のクラッタ入射方向範囲のサイドローブレベルを下げただけでは、十分にクラッタを抑圧できないことがある。そのような場合、図１、図４、図５、図１１の不要信号抑圧装置に続けて、時間域で処理を行うクラッタ抑圧フィルタを縦続に接続することでクラッタを抑圧することができる。
【０１２０】
図９は、図１、図４、図５、図１１の不要信号抑圧装置（不要信号抑圧装置の内部構成の違いを区別せず、アダプティブアレー２００と呼ぶことにする）の出力側にクラッタ抑圧フィルタを縦続接続したときの不要信号抑圧装置の構成図である。
【０１２１】
図９において、この実施の形態８に係る不要信号抑圧装置は、クラッタ抑圧フィルタを適用するかをアダプティブアレー２００の出力信号ｚ（ｋ）の電力から判断する判定手段６０と、判定手段６０の判定結果に基づいてアダプティブアレー２００の出力信号ｚ（ｋ）をクラッタ抑圧フィルタを通すか通さないかを切り替える切替手段７０と、時間域で処理を行うクラッタ抑圧フィルタ８０とが設けられている。
【０１２２】
判定手段６０は、アダプティブアレー２００の出力信号ｚ（ｋ）の電力に基づいて、クラッタ抑圧フィルタ８０によるクラッタ抑圧処理を行うかどうかを判定する。予め想定されるアダプティブアレー２００の出力における雑音電力に基づきクラッタ抑圧処理をおこなうかどうかのしきい値を設定する。しきい値に比べて出力信号ｚ（ｋ）の電力が大きければ、切替手段７０をＢの側に繋げ、クラッタ抑圧フィルタ８０で処理を行う。しきい値より小さければ、切替手段７０をＡの側に繋げて、クラッタ抑圧フィルタ８０を通さないようにして、アダプティブアレー２００の出力信号ｚ（ｋ）をそのまま出力する。
【０１２３】
クラッタ抑圧フィルタ８０を例えばＦＩＲ型とし、そのインパルス応答をｈｑ（ｑ＝０，１，...，Ｑ−１；Ｑはインパルス応答長）とすると、切替手段７０をＢの側に繋いだときのクラッタ抑圧フィルタ８０の出力信号ｚ０（ｋ）は式（４８）のようになる。
【０１２４】
【数２３】
2005148051.tif 000025
【０１２５】
クラッタ抑圧フィルタ８０は、ＦＩＲ型に限られるものではないが、ＦＩＲ型としての構成の一例を図１０に示す。これは、零点周波数が０のノッチフィルタの零点を、推定されたクラッタ中心周波数に合わせるようにフィルタ係数を再計算したものをクラッタ抑圧フィルタとするものであり、『原沢、真野、“メジアンフィルタを用いたアダプティブＭＴＩ”、電子情報通信学会論文誌Ｂ−II、vol.J79-B-II, No. 12, pp.1013-1021, 1996』に基づく構成である。
【０１２６】
図１０において、クラッタ抑圧フィルタ８０は、アダプティブアレー２００の出力信号ｚ（ｋ）中のクラッタの中心周波数を推定するクラッタ中心周波数推定手段８１と、零点周波数が０のノッチフィルタ（一般的には高域通過ディジタルフィルタ）の係数を記憶しておくフィルタ係数記憶手段８２と、クラッタ中心周波数推定手段８１でのクラッタ中心周波数推定結果と零点周波数が０のノッチフィルタ係数から、推定されたクラッタ中心周波数に零点を持つようにノッチフィルタ８４の係数を計算するノッチフィルタ係数計算手段８３とから構成される。
【０１２７】
クラッタ中心周波数推定手段８１では、アダプティブアレー２００の出力信号ｚ（ｋ）中のクラッタの中心周波数を、例えば最大エントロピー法で推定する。その推定結果をパルス繰り返し周波数ＰＲＦで正規化した周波数でｆｃとする。フィルタ係数記憶手段８２では、零点周波数が０のノッチフィルタ係数ａｑ（ｑ＝０，１，...，Ｑ−１）を記憶させておく。そのようなノッチフィルタ８４としては、例えば伝達関数が（１−ｚ−１）ｒ（ｒは１以上の整数）の多重消去器がある。ノッチフィルタ係数計算手段８３では、クラッタ中心周波数推定値ｆｃと零点周波数が０のノッチフィルタ係数ａｑから、式（４９）のようにノッチフィルタ８４の係数ｈｑを計算する。ノッチフィルタ８４の係数ｈｑが求まれば、式（４８）によりクラッタ抑圧処理が可能になる。
【０１２８】
【数２４】
2005148051.tif 000026
【０１２９】
以上の説明では、クラッタスペクトルの山が１つの単峰性スペクトルと仮定したが、ノッチ周波数を複数箇所に設けて、クラッタスペクトルの山が複数の多峰性スペクトルに対処することも可能である。
【０１３０】
クラッタ抑圧フィルタ８０の構成としては図１０に限られるものではない。例えば、線形予測法に基づく適応フィルタ（ラティスフィルタも含む）などでも構わない。
【０１３１】
ここでは等間隔サンプリングされた信号を扱ったが、スタガトリガ方式に対しては、クラッタ抑圧フィルタとしてスタガトリガ方式に対応可能な構成とすれよい。
【０１３２】
本実施の形態８においては、図１、図４、図５、図１１の不要信号抑圧装置のクラッタ入射方向範囲のサイドローブレベルを下げただけでは、十分にクラッタを抑圧できない場合において、図１、図４、図５、図１１の不要信号抑圧装置に続けて、時間域で処理を行うクラッタ抑圧フィルタ８０を縦続に接続することでクラッタを十分に抑圧することができるという特徴を持つ。アダプティブアレーでクラッタがある程度抑圧されているため、クラッタ抑圧フィルタ８０は低次のもので済み、クラッタ抑圧処理に用いるパルスヒット数を最低限に抑えることが可能となる。クラッタ抑圧処理に用いるパルスヒット数を最低限に抑えることは、特に捜索レーダでは重要である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る不要信号抑圧装置により生成した、ある角度範囲においてサイドローブレベルが低いアンテナパターンを示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る不要信号抑圧装置の荷重計算手段の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る不要信号抑圧装置の荷重計算手段の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る不要信号抑圧装置の荷重計算手段の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る不要信号抑圧装置の荷重計算手段の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態８に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態８に係る不要信号抑圧装置のクラッタ抑圧フィルタの構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態６に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係る不要信号抑圧装置の荷重計算手段の構成を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態７に係る不要信号抑圧装置の荷重計算手段の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１−ｎ  素子アンテナ、２−ｎ、２−ＭＡ  受信機、３−ｎ、３−ＭＡ  Ａ／Ｄ変換器、４−ｎ、４−ＭＡ  位相検波器、２０  ディジタルマルチビーム形成手段、２１  選択手段、２２−ｍ  荷重係数器、２３  加算器、２４  減算器、２６−ｌ  荷重係数器、３０、３０Ａ  アレーマニフォルドデータ記憶手段、３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ  荷重計算手段、３５、３５Ｂ  不要波入射方向範囲計測手段、３６、３６Ａ  仮想信号生成手段、３７、３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ  行列演算手段、４０  マルチビーム形成手段、５０、５０Ａ  荷重計算手段、５１、５１Ａ  行列演算手段、６０  判定手段、７０  切替手段、８０  クラッタ抑圧フィルタ、８１  クラッタ中心周波数推定手段、８２  フィルタ係数記憶手段、８３  ノッチフィルタ係数計算手段、８４  ノッチフィルタ、１００  アレーアンテナ、１２０  主アンテナ、２００  不要信号抑圧装置（アダプティブアレー）。
【図１】
2005148051.tif 000027
【図２】
2005148051.tif 000028
【図３】
2005148051.tif 000029
【図４】
2005148051.tif 000030
【図５】
2005148051.tif 000031
【図６】
2005148051.tif 000032
【図７】
2005148051.tif 000033
【図８】
2005148051.tif 000034
【図９】
2005148051.tif 000035
【図１０】
2005148051.tif 000036
【図１１】
2005148051.tif 000037
【図１２】
2005148051.tif 000038
【図１３】
2005148051.tif 000039