(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２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、ディジタル同相・直交信号に基き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と、予め複数の方向から個別にアレーアンテナに入射させた信号を記憶する信号データ記憶手段３０と、手段２０の出力信号からクラッタなどの不要波入射方向範囲を計測し手段３０から信号データを読み出して荷重を計算する荷重計算手段３１と、手段２０の出力信号を選択する選択手段２１と、選択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
2005151526.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、
あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて取得した信号データを記憶する信号データ記憶手段と、
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信号データ記憶手段から信号データ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】
前記信号データ記憶手段に記憶されている信号データは、あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて、前記ディジタル同相・直交信号変換手段から取得した出力信号である
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】
前記信号データ記憶手段に記憶されている信号データは、あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて、前記ディジタルマルチビーム形成手段から取得した出力信号である
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】
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信号データ記憶手段から信号データ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５】
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６】
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、
あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて取得した信号データを記憶する信号データ記憶手段と、
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信号データ記憶手段から信号データ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７】
前記信号データ記憶手段に記憶されている信号データは、あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて、前記ディジタル同相・直交信号変換手段から取得した出力信号である
ことを特徴とする請求項６記載の不要信号抑圧装置。
【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信号データ記憶手段から信号データ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６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６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、
あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて取得した信号データを記憶する信号データ記憶手段と、
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信号データ記憶手段から信号データ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・直交信号のうちの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１１】
前記信号データ記憶手段に記憶されている信号データは、あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて、前記ディジタル同相・直交信号変換手段から取得した出力信号である
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】
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信号データ記憶手段から信号データ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１０記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１３】
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１０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、
あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて取得した信号データを記憶する信号データ記憶手段と、
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信号データ記憶手段から信号データ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
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信号データ記憶手段から全方向の信号データ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、
全方向からの仮想信号受信時の所望指向特性出力信号と前記加算器の出力信号との差信号の電力が最小になる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１４記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１６】
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
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、
予め設定した仮想信号の入射方向を記憶する仮想信号入射方向設定値記憶手段と、
前記仮想信号入射方向設定値記憶手段により記憶された仮想信号の入射方向、前記不要波入射方向範囲計測手段により計測された不要波入射方向範囲に基づいて、想定する仮想信号に対する所望指向特性出力信号と前記加算器の出力信号との差信号の電力が最小になる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１６記載の不要信号抑圧装置。
【請求項１８】
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、
あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて取得した信号データを記憶する信号データ記憶手段と、
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信号データ記憶手段から信号データ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・直交信号のうちの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１９】
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信号データ記憶手段から全方向の信号データ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、
仮想信号受信時の所望指向特性出力信号と前記減算器の出力信号との差信号の電力が最小になる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１８記載の不要信号抑圧装置。
【請求項２０】
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・直交信号のうちの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２１】
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、
予め設定した仮想信号の入射方向を記憶する仮想信号入射方向設定値記憶手段と、
前記仮想信号入射方向設定値記憶手段により記憶された仮想信号の入射方向、前記不要波入射方向範囲計測手段により計測された不要波入射方向範囲に基づいて、想定する仮想信号に対する所望指向特性出力信号と前記減算器の出力信号との差信号の電力が最小になる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２０記載の不要信号抑圧装置。
【請求項２２】
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から所定の出力信号を選択する選択手段と、
あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて取得した信号データを記憶する信号データ記憶手段と、
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信号データ記憶手段から信号データを読み出し、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
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項２３】
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、前記信号データ記憶手段から全方向の信号データを読み出して仮想信号を生成し、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、
全方向からの仮想信号受信時の所望指向特性出力信号と前記加算器の出力信号との差信号の電力が最小になる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２２記載の不要信号抑圧装置。
【請求項２４】
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から所定の出力信号を選択する選択手段と、
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
を備えたことを特徴とする不要信号抑圧装置。
【請求項２５】
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、
予め設定した仮想信号の入射方向を記憶する仮想信号入射方向設定値記憶手段と、
前記仮想信号入射方向設定値記憶手段により記憶された仮想信号の入射方向、前記不要波入射方向範囲計測手段により計測された不要波入射方向範囲に基づいて、前記選択手段で選択する信号を決め、想定する仮想信号に対する所望指向特性出力信号と前記加算器の出力信号との差信号の電力が最小になる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２４記載の不要信号抑圧装置。
【請求項２６】
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、
あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記主アンテナ及び前記アレーアンテナに入射させて取得した信号データを記憶する信号データ記憶手段と、
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信号データ記憶手段から信号データ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２７】
前記信号データ記憶手段に記憶されている信号データは、あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記主アンテナ及び前記アレーアンテナに入射させて、前記第１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・直交信号変換手段から取得した出力信号である
ことを特徴とする請求項２６記載の不要信号抑圧装置。
【請求項２８】
前記信号データ記憶手段に記憶されている信号データは、あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記主アンテナ及び前記アレーアンテナに入射させて、前記第１のディジタル同相・直交信号変換手段と前記ディジタルマルチビーム形成手段から取得した出力信号である
ことを特徴とする請求項２６記載の不要信号抑圧装置。
【請求項２９】
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信号データ記憶手段から信号データ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２６記載の不要信号抑圧装置。
【請求項３０】
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２６記載の不要信号抑圧装置。
【請求項３１】
請求項１から請求項３０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及び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）。これらはいずれも仮想入射波を完全に装置内部で作り出している。
【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】
また、上記の従来の不要信号抑圧装置では明らかではないが、仮想入射信号を生成するには、アレーアンテナを構成する各素子アンテナの素子パターン（素子アンテナからＡ／Ｄ変換器までの角度対振幅特性および角度対位相特性。アレーマニフォルドとも呼ぶ。）をあらかじめ計測するか、シミュレーション計算するなどしてデータとして持っておき、上述の仮想正弦波に入射方向に応じた値を乗ずる必要がある。アレーマニフォルドの計測は手間がかかる。アレーマニフォルドの計測があらかじめ必要なのは上記の従来の干渉波抑圧装置でも同様である。
【０００７】
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、かつ、アレーアンテナを構成する各素子アンテナのアレーマニフォルドを計測することなしに、不要波入射方向範囲に応じて、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】
【０００８】
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、あらかじめ複数の方向から互いに相関がない信号を個別に前記アレーアンテナに入射させて取得した信号データを記憶する信号データ記憶手段と、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信号データ記憶手段から信号データ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】
【０００９】
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、かつ、アレーアンテナを構成する各素子アンテナのアレーマニフォルドを計測することなしに、不要波入射方向範囲に応じて、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】
【００１０】
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。
【００１１】
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、信号データ記憶手段３０と、荷重計算手段３１とが設けられている。
【００１２】
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を意味することもある。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。
【００１３】
信号データ記憶手段３０には、あらかじめ所定の信号を記憶させておく。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、信号データ記憶手段３０から読み出した信号から、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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）において、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。
【００１８】
【数１】
2005151526.tif 000003
【００１９】
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。
【００２０】
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個の信号を選択手段２１で選択する。選び出されたＭ個の信号を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、選択された信号の番号（添え字）である。
【００２１】
次に、選択手段２１で選択された信号に対して荷重係数器２２−ｍで荷重（荷重の値をｗｍとする）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。
【００２２】
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。
【００２３】
【数２】
2005151526.tif 000004
【００２４】
次に、荷重計算手段３１で必要になる信号データ記憶手段３０について説明する。
【００２５】
信号データ記憶手段３０には、次のようにして得られた信号をあらかじめ記憶しておく。遠方界とみなされる距離から、色々な方向から信号をアレーアンテナ１００に向けて１波ずつ送信し、その受信信号を各素子アンテナ、あるいはディジタルマルチビーム形成手段２０で形成する各受信ビーム方向ごとに取得して記憶しておく。
【００２６】
それらの様子を図３と図４に示す。図３は各素子アンテナごとに信号データを記憶させる場合、図４は各受信ビーム方向ごとに信号データを記憶させる場合である。信号１１０は、アレーアンテナ１００に向けて色々な方向から１波ずつ送信される。
【００２７】
図３において、ｕｉ,ｎ（ｋ）は、第ｉ番目（ｉは方向に対応する番号）にアレーアンテナ１００に送信された信号に対して第ｎ素子アンテナで受信された、位相検波器４−ｎの出力信号である。
【００２８】
図４において、ｖｉ,ｎ（ｋ）は、第ｉ番目にアレーアンテナ１００に送信された信号に対して受信されたディジタルマルチビーム形成手段２０の第ｎ番目の端子の出力信号である。
【００２９】
これらの信号データｕｉ,ｎ（ｋ）、あるいはｖｉ,ｎ（ｋ）をある時間、信号データ記憶手段３０で記録する。アレーアンテナ１００に向けて送信する信号は、方向ごとに相関がないことが必要である。例えば方向ごとに周波数の異なる正弦波でよい。送信する方向間隔は形成する受信ビーム幅に依存させる。送信信号のレベルは、受信時に十分な信号対電力比が得られるようにする。各送信信号はほぼ等電力とする。
【００３０】
次に、荷重計算手段３１の動作について説明する。図５は、荷重計算手段３１の内部構成を示す図である。
【００３１】
図５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。
【００３２】
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。次に、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、信号データ記憶手段３０から信号データを読み出して荷重係数器２２−ｍの荷重値を計算するための仮想信号を生成する。そして、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の荷重値を計算する。
【００３３】
すなわち、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）である。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受信ビーム形成方向が不要波入射方向に対応する。
【００３４】
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の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。
【００３５】
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、その不要波入射方向範囲におけるあらかじめ取得した各素子アンテナあるいは各受信ビーム方向ごとの複数の信号データを信号データ記憶手段３０から読み出す。図３のように、各素子アンテナごとに信号データを記憶させる場合、読み出した信号データをｕｐｉ,ｎ（ｋ）、図４のように、各受信ビーム方向ごとに信号を記憶させる場合、読み出した信号データをｖｐｉ,ｎ（ｋ）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。
【００３６】
図３のように、各素子アンテナごとに信号データを記憶させる場合、仮想信号生成手段３６では、ｉ＝ｐ１,ｐ２,…,ｐＩに対して、式（１）と同様の式（４）の右辺のディジタルマルチビーム形成演算を行っておく。その結果をｖｐｉ,ｎ（ｋ）とし、図４のように各受信ビーム方向ごとに信号データを記憶させる場合と同じ記号を与える。このｖｐｉ,ｎ（ｋ）が仮想信号生成手段３６から行列演算手段３７への出力信号、つまり仮想信号となる。
【００３７】
【数３】
2005151526.tif 000005
【００３８】
信号データ記憶手段３０から読み出した信号の方向に関する数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出力信号ｙｎ（ｋ）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。）
【００３９】
このようにして、不要波ではなく、上記不要波入射方向範囲内から相関のない複数の電力ｙｎ（ｋ）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ｖｐｉ,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の荷重値ｗｍを算出する。つまり、仮想信号ｖｐｉ,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２２−ｍの荷重値ｗｍを求める。
【００４０】
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ｖｐｉ,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＝ｐ１,ｐ２,…,ｐＩに関して仮想信号ｖｐｉ,ｎ（ｋ）を加算して、式（５）の信号ｓｎ（ｋ）（ｎ＝１,Ｂ１,Ｂ２,…,ＢＭ）を生成する。
【００４１】
【数４】
2005151526.tif 000006
【００４２】
次に、式（６）の行列Ａとベクトルｂを構成し、式（７）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（８）のようになる。これより荷重ベクトルＷは、式（９）のようになる。荷重ベクトルＷの定義は、式（１０）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。
【００４３】
【数５】
2005151526.tif 000007
【００４４】
なお、式（７）において、肩文字Ｈは行列やベクトルの共役転置を表す。
【００４５】
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（９）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。
【００４６】
上述の説明において、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、各信号ｕｐｉ,ｎ（ｋ）の電力を変えても良い。選択された各ビーム方向に対応する入射角の信号ｕｐｉ,ｎ（ｋ）あるいはｖｐｉ,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。具体的には、式（４）の信号ｕｉ,ｎ（ｋ）もしくは式（５）のｖｐｉ,ｎ（ｋ）に対して、ｐｉに応じて実数の係数を乗ずる。
【００４７】
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。
【００４８】
本実施の形態１において、荷重計算に用いた信号、すなわち信号データ記憶手段３０に記憶された信号データｕｐｉ,ｎ（ｋ）、あるいはｖｐｉ,ｎ（ｋ）は、従来例と異なり、完全に内部で作り出したものではない。実際にアレーアンテナ１００で受信した信号であるから、信号データｕｐｉ,ｎ（ｋ）、あるいはｖｐｉ,ｎ（ｋ）には既に素子パターンなどの影響が含まれている。従って、従来例と異なり、あらかじめアレーマニフォルドを計測しておく必要はないという特徴がある。加えて、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。
【００４９】
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６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。
【００５０】
上記の実施の形態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したものである。図６はそのような構成を示す図である。以下、図６を参照して、本発明の実施の形態２に係る不要信号抑圧装置について説明する。
【００５１】
図６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、信号データ記憶手段３０と、荷重計算手段３１とが設けられている。
【００５２】
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。
【００５３】
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の実施の形態１と同様である。
【００５４】
位相検波器４−ｎの出力信号に基づき、信号データ記憶手段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、上記の実施の形態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の実施の形態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。
【００５５】
本実施の形態２においては、信号データ記憶手段３０に記憶させる信号は、位相検波器４−ｎの出力信号となる。これは、図４における信号ｖｉ,ｎ（ｋ）に相当する。
【００５６】
本実施の形態２において、荷重計算に用いた信号、すなわち信号データ記憶手段３０に記憶された信号データは、従来例と異なり、完全に内部で作り出したものではない。実際にアレーアンテナ１００で受信した信号であるから、信号データ記憶手段３０に記憶された信号データには既に素子パターンなどの影響が含まれている。従って、従来例と異なり、あらかじめアレーマニフォルドを計測しておく必要はないという特徴がある。加えて、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、受信不要波は直接荷重計算に使わず、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。
【００５７】
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７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。
【００５８】
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。
【００５９】
図７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、信号データ記憶手段３０から読み出した信号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、後で説明する。
【００６０】
荷重計算手段５０の動作について説明する。図８は、荷重計算手段５０の内部構成を示す図である。
【００６１】
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、信号データ記憶手段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の値を計算する。
【００６２】
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。
【００６３】
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、その範囲におけるあらかじめ取得した各素子ごとの複数の信号データを信号データ記憶手段３０から読み出す。本実施の形態３では、図３のように各素子ごとに信号データを記憶させる。読み出した信号をｕｐｉ，ｎ（ｋ）とする。ｐ１，ｐ２，…，ｐＩは上記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。
【００６４】
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ｕｐｉ，ｎ（ｋ）を用いて、行列演算手段５１にて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ｕｐｉ，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。
【００６５】
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、信号データ記憶手段３０から読み出した信号の方向に関する数Ｉ以上である必要がある。
【００６６】
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ｕｐｉ，ｎ（ｋ）を加算して，式（１１）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、式（４）を利用して式（５）のうちビーム番号１（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（４）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。
【００６７】
【数６】
2005151526.tif 000008
【００６８】
式（１２）の行列Ａとベクトルｂを構成し、式（１３）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（１４）のようになる。これより荷重ベクトルＷは式（１５）のようになる。荷重ベクトルＷの定義は式（１６）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（１２）〜（１６）のＡ、Ｒ、ｐ、Ｗは、式（６）〜（１０）と異なる。
【００６９】
【数７】
2005151526.tif 000009
【００７０】
不要信号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（１７）で与えられる。
【００７１】
【数８】
2005151526.tif 000010
【００７２】
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（１５）で求めた荷重を用いて式（１７）の処理を行えば、不要波は抑圧されることになる。
【００７３】
上述の説明において、式（１１）の信号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と同様に、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（１１）の信号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。
【００７４】
本実施の形態３において、荷重計算に用いた信号、すなわち信号データ記憶手段３０に記憶された信号ｕｐｉ，ｎ（ｋ）は、従来技術と異なり、完全に内部で作り出したものではない。実際にアレーアンテナで受信した信号であるから、信号ｕｐｉ，ｎ（ｋ）には既に素子パターンなどの影響が含まれている。従って、従来技術と異なり、あらかじめアレーマニフォルドを計測しておく必要はないという特徴がある。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、受信不要波は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。
【００７５】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４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４に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【００７６】
上記の実施の形態３を示す図７と異なる点は、位相検波器４−ｎの出力信号ｘｎ（ｋ）のｎ＝１からｎ＝Ｎまでに対して荷重係数器２７−ｎで荷重ｗｎを掛けて合成すること、信号データ記憶手段３０に記憶されている一部の入射方向の信号を使うのではなくて全入射方向の信号を使うこと、及び荷重ｗｎの計算方法である。
【００７７】
図９において、荷重係数器２７−ｎは、位相検波器４−ｎの出力信号ｘｎ（ｋ）に所定の値を乗ずる。荷重計算手段５０Ａは、信号データ記憶手段３０から読み出した信号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２７−ｎに与える荷重値ｗｎを計算する。
【００７８】
荷重計算手段５０Ａの動作について説明する。図１０は、荷重計算手段５０Ａの内部構成を示す図である。
【００７９】
不要波入射方向範囲計測手段３５Ａは、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号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５２は、計測された不要波入射方向範囲に基づいて、信号データ記憶手段３０から全方向のデータを読み出して荷重係数器２７−ｎ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５３は、仮想信号生成手段５２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２７−ｎの値を計算する。
【００８０】
不要波入射方向範囲計測手段３５Ａは、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号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４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。
【００８１】
仮想信号生成手段５２では、あらかじめ取得した各素子ごとの複数の信号データを信号データ記憶手段３０から読み出す。本実施の形態４では、図３のように、各素子ごとに信号データを記憶させる。ただし、上記の実施の形態１〜３とは異なり、全入射方向からの信号を読み出す。そして、荷重ｗｎの計算に必要な仮想信号を生成する。
【００８２】
ここで、荷重ｗｎの計算原理について説明する。本実施の形態４では、上記の実施の形態１〜３とは異なり、不要波入射方向に対応する仮想信号に対して不要信号抑圧装置出力信号ｚ（ｋ）の電力を最小とするような荷重を求めるのではない。不要信号抑圧装置の所望指向特性（以下、単に所望特性と呼ぶ）を予め設定しておき、全方向からの仮想信号受信時の所望特性出力信号と不要信号抑圧装置出力信号との差信号電力がなるべく小さくなるように荷重を求める。不要波入射方法に対しては、その角度範囲内の仮想信号電力を他方向より大きく設定する。これにより、不要波入射方法に対するサイドローブレベルを、他の領域より下げることが可能となる。
【００８３】
図１１は、全方向からの仮想信号受信時の所望特性出力信号と不要信号抑圧装置の出力信号との差信号ｅ（ｋ）を求めるブロック構成図を示したものである。入力信号ｕｉ，０（ｋ）（ｉ＝１，２，...，Ｉ；Ｉは読み出した信号の方向に関する数であるが、これは結局、事前に取得した信号データの全入射方向の数である。）は、信号データ記憶手段３０に記憶させる方向番号ｉの基準素子での受信信号であり、実際には素子ｎ＝１〜Ｎのうちのどれかでの受信信号である。αｉは方向番号ｉに応じてｕｉ，０（ｋ）に乗ずる０以上の実数の重み係数で、乗算器６１で乗ずる。素子受信信号生成手段６２は、αｉｕｉ，０（ｋ）から、各素子受信信号ｘｎ（ｋ）を生成する。荷重加算手段２７は、各素子受信信号ｘｎ（ｋ）に荷重ｗｎを掛け、ｎ＝１からＮまでにわたり和をとる。所望信号生成手段６３は、所望特性に対する応答信号である所望信号ｄ（ｋ）を生成する。方向は一般に方位角と仰角の２変数であるが、表記を簡単にするために、一つの変数（あるいは方位角と仰角の２つの要素を持つベクトルを考えて）θと表記することにする。θｉは、方向番号ｉの信号ｕｉ，ｎ（ｋ）の入射方向である。所望特性は、一般に複素数でＤ（θ）と表すことにする。Ｄ（θ）は、所望ビーム方向に対してある正数に位相項を掛けた値、それ以外では微小値に位相項を掛けたものか０に設定する。αｉは不要波入射方向範囲計測手段３５Ａで計測された不要波入射方向範囲（選択されたＭ個のビーム方向）に対して他より大きな値をとるように設定する。あるいは、不要波受信時の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決めてもよい。
【００８４】
方向番号ｉの基準素子での受信信号ｕｉ，０（ｋ）から、素子番号ｎの受信信号は式（１８）のように表される。ここで、Ａｉ，ｎは、基準素子に対する素子番号ｎのアレーマニフォルドの相違である。アレーマニフォルドは計測する必要はないが、あらかじめ外部から信号を受信してそれを記録しているため、Ａｉ，ｎは計算可能となる。そしてそれは、ｕｉ，ｎ（ｋ）を式（４６）のように振幅ｒｉ，ｎ（ｋ）と位相ξｉ，ｎ（ｋ）で表したとき、式（４７）のように求められる。Ｋ´は平均をとるサンプル数であり、少ないのは望ましくない。各素子受信信号ｘｎ（ｋ）は各方向からの信号の和であるから、式（１９）のようになる。荷重加算手段２７の出力信号ｚ（ｋ）は、式（２０）となる。ｚ（ｋ）は仮想信号に対する不要信号抑圧装置の出力信号である。式（１８）で、φｎ（θ）は入射方向θに対応する基準素子に対する素子番号ｎにおける受信位相差である。一方、所望信号生成手段６３の出力信号ｄ（ｋ）は、式（２１）のように求められる。仮想信号受信時の所望特性出力信号（所望信号）ｄ（ｋ）と不要信号抑圧装置の出力信号ｚ（ｋ）との差信号ｅ（ｋ）は、式（２２）となる。
【００８５】
【数９】
2005151526.tif 000011
【００８６】
差信号ｅ（ｋ）の電力を最小にするような荷重を適用すれば、所望方向に主ビーム、不要波入射方向に低サイドローブとなるような指向特性が得られる。Ｋサンプル（Ｋ＞Ｎ）に対するｅ（ｋ）の絶対値二乗平均を最小にする最小二乗法を適用するなら、式（２３）の行列Ａ、ベクトルｂを構成し、式（２４）のように相関行列Ｒおよび相互相関ベクトルｐを求め、正規方程式（２５）を例えば式（２６）のように解くことで荷重ｗｎを計算できる。式（２６）における荷重ベクトルＷの定義は式（２７）である。なお、これらのＡ、ｂ、Ｒ、ｐ、Ｗは、実施の形態１〜３と異なる。
【００８７】
【数１０】
2005151526.tif 000012
【００８８】
以上が荷重ｗｎの計算原理である。これは、ディジタルフィルタの設計における非特許文献３『J. S. Mason and N. N. Chit,「New approach to the design of FIR digital filters,」IEE Proceedings, vol. 134, Pt. G, No. 4, pp. 167-180, Aug. 1987.』に開示の方法に近い方法である。本実施の形態４では、サイドローブレベルを下げる方向、つまり電力を大きくすべき仮想信号の方向を、実際の不要波入射方向、すなわち不要波に対するディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力が大きいビーム方向に基づいて決めている点に特徴がある。
【００８９】
荷重計算手段５０Ａにおいて、仮想信号生成手段５２では、基準素子の信号ｕｉ，０（ｋ）を読み出し、式（１８）、（４６）、（４７）、（１９）、（２１）の計算を行う。行列演算手段５３では、式（２３）の構成、式（２４）の計算、式（２６）の計算を行う。式（２６）の逆行列演算ではなく、特異値分解法などを用いてもよい。行列演算手段５３で求められた荷重を荷重係数器２７−ｎへ出力する。不要波を含む受信信号に対して式（２０）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４においては、実際に予め外部から信号を送信してアレーアンテナで受信した信号を記録して、それを用いて仮想信号を生成して荷重を求めるため、あらかじめアレーマニフォルドを計測しておく必要はないという特徴がある。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。
【００９１】
実施の形態５．
上記の実施の形態４では、図９において、予め外部から送信した信号を受信して信号データ記憶手段３０に記録しておき、その信号を読み出して荷重ｗｎの計算を行う。しかしこの実施の形態５では、信号データ記憶手段３０に信号を記録することなく、すなわち、予め外部から信号を送信してそれを受信・記録する操作と記録した信号を読み出す操作を省略して荷重ｗｎの計算を行う。本実施の形態では制約がある。全素子アンテナ１−１〜１−Ｎの素子パターン（アレーマニフォルド）を事前に知る必要はないが、それらが同一と見なせる必要がある。つまり、式（１８）において、Ａｉ，ｎ＝１と見なせることが前提となる。
【００９２】
図１１の差信号ｅ（ｋ）の電力最小化において、Ｋサンプルの信号電力最小化ではなく、統計的に最小にすることを考える。すなわち、アンサンブル平均Ｅ［｜ｅ（ｋ）｜２］の最小化である。式（２０）のｚ（ｋ）を式（２８）のようにベクトル形式で表すと、Ｅ［｜ｅ（ｋ）｜２］は式（２９）のようになる。＊は各要素が複素共役となることを意味する。
【００９３】
【数１１】
2005151526.tif 000013
【００９４】
Ｅ［｜ｅ（ｋ）｜２］を最小にするＷを求めるため、式（２９）のＷに関する偏微分を求めてそれを０とおくと、式（３０）の正規方程式ができる。相関行列Ｒと相互相関ベクトルｐは式（３１）のようになる。式（３０）を解けば、荷重ベクトルＷが求められる。
【００９５】
【数１２】
2005151526.tif 000014
【００９６】
式（３１）の各要素を求める。信号ｕｉ，ｎ（ｋ）は、方向番号ｉが異なれば無相関であることを利用すると、式（１８）、（１９）、（２１）から、相関行列Ｒの第（ｎ１，ｎ２）要素Ｒｎ１,ｎ２、相互相関ベクトルｐの第ｎ要素ｐｎはそれぞれ式（３２）、（３３）のようになる。ここで，Ｐｉはｕｉ，０（ｋ）の電力である。式（３２）、（３３）は、式（１８）でＡｉ，ｎ＝１と仮定して導出している。
【００９７】
【数１３】
2005151526.tif 000015
【００９８】
式（３２）と（３３）は、入射方向θｉと方向番号ｉに対応する電力Ｐｉをあらかじめ設定しておけば、素子アンテナ１−ｎの位置は既知であるから、実際に信号ｕｉ，ｎ（ｋ）を受信しなくても計算できる量である。つまり、信号データ記憶手段３０に信号を記録することなく、すなわち、予め外部から送信した信号を受信・記録する操作を省略して荷重ｗｎの計算を行うことが可能である。電力Ｐｉは各ｉに対して同じ値でよく、そのとき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。
【００９９】
以上のことを踏まえ、図９と図１２を用いて実施の形態５を説明する。本実施の形態５において、図９における信号データ記憶手段３０は用いない。荷重計算手段としては、図１２に示す荷重計算手段５０Ｂを用いる。これについて説明する。仮想信号入射方向設定値記憶手段５４は、予め設定した仮想信号の入射方向θｉを記憶しておく。行列演算手段５５は、式（３２）と（３３）に従って式（３０）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（３０）を解いて荷重ｗｎを計算する。
【０１００】
行列演算手段５５では、仮想信号入射方向設定値記憶手段５４で記憶してある仮想信号の入射方向θｉを読み出し、また、不要波入射方向範囲計測手段３５Ａで計測された不要波入射方向範囲に基づいて設定された仮想信号に掛ける重み係数αｉの値、仮想信号入射方向θｉに対する所望特性値Ｄ（θｉ）から、式（３２）、（３３）に基づいて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（３０）を解いて荷重ｗｎを求め、荷重係数器２７−ｎに出力する。αｉは不要波受信時の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決めてもよい。不要波を含む受信信号に対して式（２０）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。
【０１０１】
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。仮想的に信号が入射するとして入射方向を設定しておけばよい。従って、予め外部から信号を受信しておく必要がなく、さらに装置が簡単化される。従来技術と異なり、あらかじめアレーマニフォルドを計測しておく必要はないという特徴がある。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。
【０１０２】
実施の形態６．
上記の実施の形態４及び５で説明した荷重計算の仕方は、実施の形態３を示す図７のような一部の素子の信号に荷重を掛ける構成に対しても可能である。図７において、上記の実施の形態４と同様に、あらかじめ外部からの信号を受信しておいて、それから仮想信号を生成して荷重計算に使う構成では、荷重計算手段５０Ａを用いる。また、上記の実施の形態５と同様に、あらかじめ受信した外部からの信号を必要としない構成も可能であり、その場合は、信号データ記憶手段３０は使わず、荷重計算手段５０Ｂを用いる。いずれの場合も、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号のうち、荷重計算手段５０Ａ、５０Ｂに入力するのは、主ビーム出力信号ｙ１（ｋ）を除いたｙ２（ｋ），...，ｙＮ（ｋ）である。また、不要信号抑圧装置の出力信号ｚ（ｋ）は、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力のうちの主ビームに対応する出力信号ｙ１（ｋ）から、一部の素子（図７では素子番号１からＬ（Ｌ＜Ｎ））の信号に荷重を掛けて減算して得ていることに注意して荷重計算する必要がある。ただし、上記の実施の形態３と異なり、理論上Ｌの値に制約はない。
【０１０３】
実施の形態７．
上記の実施の形態４及び５で説明した荷重計算の仕方は、ビームスペース構成に対しても適用できる。図１３は、この発明の実施の形態７に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【０１０４】
図１３において、荷重計算手段３１Ａは、信号データ記憶手段３０から読み出した信号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２２−ｍ（ｍ＝１，２，...，Ｍ（Ｍ＜Ｎ））の荷重値ｗｍを計算する。
【０１０５】
図１４は、荷重計算手段３１Ａの内部構成を示す図である。
【０１０６】
荷重計算手段３１Ａの動作について説明する。不要波入射方向範囲計測手段３５Ａは、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号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３６Ａは、計測された不要波入射方向範囲に基づいて、信号データ記憶手段３０から全方向の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。行列演算手段３７Ａは、仮想信号生成手段３６Ａ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。また、仮想信号生成手段３６Ａでは選択手段２１で選択すべきビームの番号（主ビーム方向と電力の大きな（Ｍ−１）個の合計Ｍ個の番号）を設定し、選択手段２１へ出力する。
【０１０７】
不要波入射方向範囲計測手段３５Ａは、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号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７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。Ｍ'は不要波入射方向に対応するビーム選択数であり、一般に、実際に荷重を掛ける信号数である上記Ｍより小さい。ただし、ＭとＭ'ではＭ'の設定が先に行われ、それに応じてＭを設定する。
【０１０８】
仮想信号生成手段３６Ａでは、あらかじめ取得した各素子ごとの複数の信号データを信号データ記憶手段３０から読み出す。本実施の形態７では、図３のように、各素子ごとに信号データを記憶させる。ただし、上記の実施の形態１とは異なり、全入射方向からの信号を読み出す。そして、荷重ｗｍの計算に必要な仮想信号を生成する。
【０１０９】
ここで、荷重ｗｍの計算について説明する。本実施の形態７では、上記の実施の形態１とは異なり、不要波入射方向に対応する仮想信号に対して不要信号抑圧装置の出力信号ｚ（ｋ）の電力を最小とするような荷重を求めるのではない。不要信号抑圧装置の所望特性を予め設定しておき、全方向からの仮想信号受信時の所望特性出力信号と不要信号抑圧装置の出力信号との差信号電力がなるべく小さくなるように荷重を求める。不要波入射方法に対しては、その角度範囲内の仮想信号電力を他方向より大きく設定する。これにより、不要波入射方法に対するサイドローブレベルを、他の領域より下げることが可能となる。
【０１１０】
図１５は、全方向からの仮想信号受信時の所望特性出力信号と不要信号抑圧装置の出力信号との差信号ｅ（ｋ）を求めるブロック構成図を示したものである。図１３の構成に対応するものであり、この点で図１１と構成が少し異なる。入力信号ｕｉ，０（ｋ）（ｉ＝１，２，...，Ｉ；Ｉは読み出した信号の方向に関する数であるが、これは結局、事前に取得した信号データの全入射方向の数である。）は、信号データ記憶手段３０に記憶させる方向番号ｉの基準素子での受信信号であり、実際には素子ｎ＝１〜Ｎのうちのどれかでの受信信号である。αｉは方向番号ｉに応じてｕｉ，０（ｋ）に乗ずる０以上の実数の重み係数である。
【０１１１】
αｉｕｉ，０（ｋ）から、式（１８）、（１９）を用いて素子受信信号生成手段６２により各素子受信信号ｘｎ（ｋ）を生成する。ｘｎ（ｋ）を入力として式（１）の演算によりディジタルマルチビーム形成手段２０で各受信ビーム形成方向に対応した出力信号ｙｎ（ｋ）となる。選択手段２１で、ｙｎ（ｋ）のＮ個のうちから電力の大きいＭ個が選択される。選び出されたＭ個の信号をｙＢｍ（ｋ）とする。Ｂｍ（Ｍ＝１，２，...，Ｍ）は、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙｎ（ｋ）のうち、選択された信号の番号（添え字）である。但し、Ｂ１＝１（主ビーム方向の信号）とする。ｙＢｍ（ｋ）に荷重ｗｍを掛けて不要信号抑圧装置の出力信号ｚ（ｋ）となる（式（３４））。重み係数αｉは、不要波入射方向範囲計測手段３５Ａで計測された不要波入射方向範囲（選択されたＭ'個のビーム方向）に対して他より大きな値をとるように設定する。あるいは、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決めてもよい。
【０１１２】
【数１４】
2005151526.tif 000016
【０１１３】
所望信号生成手段６３の出力信号は式（２１）、仮想信号受信時の所望特性出力信号（所望信号）ｄ（ｋ）と不要信号抑圧装置の出力信号ｚ（ｋ）（式（３４））との差信号ｅ（ｋ）は式（２２）となる。所望特性Ｄ（θ）は、所望ビーム方向に対してある正数に位相項を掛けた値、それ以外では微小値に位相項を掛けたものか０に設定する。
【０１１４】
差信号ｅ（ｋ）の電力を最小にするような荷重を適用すれば、所望方向に主ビーム、不要波入射方向に低サイドローブとなるような指向特性が得られる。Ｋサンプル（Ｋ＞Ｍ）に対するｅ（ｋ）の絶対値二乗平均を最小にする最小二乗法を適用するなら、式（３５）の行列Ａ、ベクトルｂを構成し、式（３６）のように相関行列Ｒおよび相互相関ベクトルｐを求め、正規方程式（３７）を例えば式（３８）のように解くことで荷重ｗｍを計算できる。式（３７）における荷重ベクトルＷの定義は式（３９）である。なお、これらのＡ、ｂ、Ｒ、ｐ、Ｗは、実施の形態１〜６と異なる。
【０１１５】
【数１５】
2005151526.tif 000017
【０１１６】
以上が荷重ｗｍの計算法である。これは、ディジタルフィルタの設計における非特許文献３に開示の方法に近い方法であるが、本実施の形態７では、サイドローブレベルを下げる方向、つまり電力を大きくすべき仮想信号の方向を、実際の不要波入射方向、すなわち不要波に対するディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号電力が大きいビーム方向に基づいて決めている点に特徴がある。
【０１１７】
荷重計算手段３１Ａにおいて、仮想信号生成手段３６Ａでは、基準素子の信号ｕｉ，０（ｋ）を読み出し、式（１８）、（１９）、（１）、（２１）の計算を行うとともに、選択手段２１で選択する信号の番号（ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙｎ（ｋ）の添字ｎに対応）を選択手段２１に出力する。行列演算手段３７Ａでは、式（３５）の構成、式（３６）の計算、式（３８）の計算を行う。式（３８）の逆行列演算の代わりに、特異値分解などを用いて解いてもよい。行列演算手段３７Ａで求められた荷重を荷重係数器２２−ｍへ出力する。不要波を含む受信信号に対して式（２）、（３４）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。
【０１１８】
本実施の形態７においては、実際に予め外部から信号を送信してアレーアンテナで受信した信号を記録して、それを用いて仮想信号を生成して荷重を求めるため、あらかじめアレーマニフォルドを計測しておく必要はないという特徴がある。加えて、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。
【０１１９】
実施の形態８．
上記の実施の形態７では、図１３において、予め外部から送信した信号を受信して信号データ記憶手段３０に記録しておき、その信号を読み出して荷重ｗｍの計算を行う。しかし、この実施の形態８では、上記の実施の形態５と同様、信号データ記憶手段３０に信号を記録することなく、すなわち、予め外部から信号を送信してそれを受信・記録する操作と記録した信号を読み出す操作を省略して荷重ｗｍの計算を行う。本実施の形態では制約がある。それは、全素子アンテナ１−１〜１−Ｎの素子パターン（アレーマニフォルド）を事前に知る必要はないが、それらが同一と見なせる必要がある。つまり、式（１８）において、Ａｉ，ｎ＝１と見なせることが前提となる。
【０１２０】
図１５の差信号ｅ（ｋ）の電力最小化において、Ｋサンプルの信号電力最小化ではなく、統計的に最小にすることを考える。すなわち、アンサンブル平均Ｅ［｜ｅ（ｋ）｜２］の最小化である。式（３４）のｚ（ｋ）を式（４０）のようにベクトル形式で表す（ベクトルＷは式（３９））と、Ｅ［｜ｅ（ｋ）｜２］は式（４１）のようになる。
【０１２１】
【数１６】
2005151526.tif 000018
【０１２２】
式（４１）のＥ［｜ｅ（ｋ）｜２］を最小にするＷを求めるため、式（４１）のＷに関する偏微分を求めてそれを０とおくと、式（４２）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（４３）のようになる。式（４２）を解けば、荷重ベクトルＷが求められる。
【０１２３】
【数１７】
2005151526.tif 000019
【０１２４】
式（４３）の各要素を求める。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（４４）、（４５）のようになる。ここで、Ｐｉはｕｉ，０（ｋ）の電力、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（４４）、（４５）は、式（１８）においてＡｉ，ｎ＝１と仮定して導出している。
【０１２５】
【数１８】
2005151526.tif 000020
【０１２６】
式（４４）と（４５）は、入射方向θｉと方向番号ｉに対応する電力Ｐｉをあらかじめ設定しておけば、実際に信号ｕｉ，ｎ（ｋ）を受信しなくても計算できる量である。つまり、信号データ記憶手段３０に信号を記録することなく、すなわち、予め外部から送信した信号を受信する操作を省略して荷重ｗｍの計算を行うことが可能である。電力Ｐｉは各ｉに対して同じ値でよく、そのとき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。
【０１２７】
以上のことを踏まえ、図１３と図１６を用いて実施の形態８を説明する。本実施の形態８において、図１３における信号データ記憶手段３０は用いない。荷重計算手段としては図１６の荷重計算手段３１Ｂを用いる。これについて説明する。仮想信号入射方向設定値記憶手段（図１２と同じ）５４は、予め設定した仮想信号の入射方向θｉを記憶しておく。行列演算手段３８は、式（４３）の相関行列と相互相関ベクトルの各要素を式（４４）、（４５）に従って計算し、正規方程式（４２）を解いて荷重ｗｍを計算する。
【０１２８】
行列演算手段３８では、仮想信号入射方向設定値記憶手段５４で記憶してある仮想信号の入射方向θｉを読み出し、また、不要波入射方向範囲計測手段３５Ａで計測された不要波入射方向範囲に基づいて設定された仮想信号に掛ける重み係数αｉの値、ディジタルマルチビーム形成手段２０の荷重行列Ｃ、仮想信号入射方向θｉに対する所望特性値Ｄ（θｉ）、選択手段２１で選択するＭ個の信号の番号（ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙｎ（ｋ）の添字ｎに対応）から、式（４４）、（４５）に基づいて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（４２）を解いて荷重ｗｍを求め、荷重係数器２２−ｍに出力する。また、選択手段２１で選択するＭ個の信号の番号（ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号ｙｎ（ｋ）の添字ｎに対応）を選択手段２１に出力する。αｉは不要波受信時の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決めてもよい。不要波を含む受信信号に対して式（３４）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。
【０１２９】
本実施の形態８において、荷重計算には仮想信号を生成していない。仮想的に信号が入射するとして入射方向を設定しておけばよい。従って、予め外部から信号を受信しておく必要がなく、さらに装置が簡単化される。加えて、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。
【０１３０】
実施の形態９．
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。
【０１３１】
この発明の実施の形態９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１９は、この発明の実施の形態９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。また、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の出力信号はディジタル同相・直交信号であり、ｘＭＡ（ｋ）と記す。
【０１３２】
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、信号データ記億手段３０Ａ、荷重計算手段３１Ｃ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(４８)）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（４９））は、不要信号が抑圧された信号となる。式（４８）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３１Ｃにて計算された荷重である。
【０１３３】
【数１９】
2005151526.tif 000021
【０１３４】
図１９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、信号データ記憶手段３０Ａにおける外部信号の記録であるが、図２０、図２１で示すように、アレーアンテナ１００での受信信号だけではなく、主アンテナ１２０での受信信号も記録する。図２０、２１ではそれをｕＭＡｉ（ｋ）と記す。ｉは方向に対応する番号である。図２０は、アレーアンテナ１００での受信信号に対応して、位相検波器４−ｎの出力信号を信号データ記憶手段３０Ａに記録する場合、図２１はアレーアンテナ１００での受信信号に対応して、ディジタルマルチビーム形成手段２０の出力信号を記録する場合である。
【０１３５】
次に、図２２に示す荷重計算手段３１Ｃについて説明する。荷重計算手段３１Ｃは、不要波入射方向範囲計測手段３５Ｂ、仮想信号生成手段３６Ｂ、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。
【０１３６】
次に、仮想信号生成手段３６Ｂでは、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、その不要波入射方向範囲におけるあらかじめ取得した主アンテナおよび各素子アンテナあるいは各受信ビーム方向ごとの複数の信号データを信号データ記憶手段３０Ａから読み出す。図２０のように、各素子アンテナごとに信号データを記憶させる場合、読み出した信号データをｕＭＡｐｉ（ｋ）（主アンテナ１２０に対応）とｕｐｉ,ｎ（ｋ）（アレーアンテナ１００に対応）、図２１のように、各受信ビーム方向ごとに信号を記憶させる場合、読み出した信号データをｕＭＡｐｉ（ｋ）（主アンテナ１２０に対応）とｖｐｉ,ｎ（ｋ）（アレーアンテナ１００に対応）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。
【０１３７】
図２０のように、各素子アンテナごとに信号データを記憶させる場合、仮想信号生成手段３６Ｂでは、ｉ＝ｐ１,ｐ２,…,ｐＩに対して、式（１）と同様の式（４）の右辺のディジタルマルチビーム形成演算を行っておく。その結果をｖｐｉ,ｎ（ｋ）とし、図２１のように各受信ビーム方向ごとに信号データを記憶させる場合と同じ記号を与える。このｖｐｉ,ｎ（ｋ）が仮想信号生成手段３６Ｂの出力信号、つまり仮想信号となる。
【０１３８】
信号データ記憶手段３０Ａから読み出した信号の方向に関する数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出力信号の選択は、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３６Ｂで決めた選択する信号の番号（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。）
【０１３９】
このようにして、不要波ではなく、上記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す。そして、仮想信号ｕＭＡｐｉ（ｋ）とｖｐｉ,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の荷重値ｗｍを算出する。つまり、仮想信号ｕＭＡｐｉ（ｋ）とｖｐｉ,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の荷重値ｗｍを求める。
【０１４０】
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ｖｐｉ,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＝ｐ１,ｐ２,…,ｐＩに関して仮想信号ｕＭＡｐｉ（ｋ）とｖｐｉ,ｎ（ｋ）を加算して、式（５０）、（５１）の信号ｓＭＡ（ｋ），ｓｎ（ｋ）（ｎ＝Ｂ１,Ｂ２,…,ＢＭ）を生成する。
【０１４１】
【数２０】
2005151526.tif 000022
【０１４２】
次に、式（５２）の行列Ａとベクトルｂを構成し、式（５３）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（５４）のようになる。これより荷重ベクトルＷは、式（５５）のようになる。荷重ベクトルＷの定義は、式（５６）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８以前のものと異なる。
【０１４３】
【数２１】
2005151526.tif 000023
【０１４４】
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３１Ｃ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（５５）で求めた荷重を用いて式（４８）、（４９）などの処理を行えば、不要波は抑圧されることになる。
【０１４５】
本実施の形態９において、荷重計算に用いた信号、すなわち信号データ記憶手段３０Ａに記録された信号データは、従来例と異なり、完全に内部で作り出したものではない。実際に主アンテナ１２０やアレーアンテナ１００で受信した信号であるから、信号データには既に素子パターンなどの影響が含まれている。従って、従来例と異なり、あらかじめアレーマニフォルドを計測しておく必要はないという特徴がある。加えて、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。
【０１４６】
実施の形態１０．
この発明の実施の形態１０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１７は、この発明の実施の形態１０に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【０１４７】
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６、図７、図９、図１３、図１９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６、図７、図９、図１３、図１９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。
【０１４８】
図１７は、図１、図６、図７、図９、図１３、図１９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。
【０１４９】
図１７において、この実施の形態１０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７０と、判定手段７０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８０と、時間域で処理を行うクラッタ抑圧フィルタ９０とが設けられている。
【０１５０】
判定手段７０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９０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ｚ（ｋ）の電力が大きければ、切替手段８０をＢの側に繋げ、クラッタ抑圧フィルタ９０で処理を行う。しきい値より小さければ、切替手段８０をＡの側に繋げて、クラッタ抑圧フィルタ９０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。
【０１５１】
クラッタ抑圧フィルタ９０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８０をＢの側に繋いだときのクラッタ抑圧フィルタ９０の出力信号ｚ０（ｋ）は式（５７）のようになる。
【０１５２】
【数２２】
2005151526.tif 000024
【０１５３】
クラッタ抑圧フィルタ９０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１８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。
【０１５４】
図１８において、クラッタ抑圧フィルタ９０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９１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９２と、クラッタ中心周波数推定手段９１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９４の係数を計算するノッチフィルタ係数計算手段９３とから構成される。
【０１５５】
クラッタ中心周波数推定手段９１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９２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９４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９３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（５８）のようにノッチフィルタ９４の係数ｈｑを計算する。ノッチフィルタ９４の係数ｈｑが求まれば、式（５７）によりクラッタ抑圧処理が可能になる。
【０１５６】
【数２３】
2005151526.tif 000025
【０１５７】
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。
【０１５８】
クラッタ抑圧フィルタ９０の構成としては、図１８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。
【０１５９】
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９０としてスタガトリガ方式に対応可能な構成とすれよい。
【０１６０】
本実施の形態１０においては、図１、図６、図７、図９、図１３、図１９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６、図７、図９、図１３、図１９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９０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２００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９０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】
【０１６１】
【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信号データ記憶手段に記憶される信号データの生成過程を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る不要信号抑圧装置の信号データ記憶手段に記憶される信号データの別の生成過程を示す図である。
【図５】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６】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７】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８】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９】この発明の実施の形態４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１１】この発明の実施の形態４に係る不要信号抑圧装置と全方向からの仮想信号受信時の所望特性出力信号との差信号ｅ（ｋ）を求める構成を示す図である。
【図１２】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１３】この発明の実施の形態７に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【図１４】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。
【図１５】この発明の実施の形態７に係る不要信号抑圧装置と全方向からの仮想信号受信時の所望特性出力信号との差信号ｅ（ｋ）を求める構成を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態８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１７】この発明の実施の形態１０に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態１０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１９】この発明の実施の形態９に係る不要信号抑圧装置の構成を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態９に係る不要信号抑圧装置の信号データ記憶手段に記憶される信号データの生成過程を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態９に係る不要信号抑圧装置の信号データ記憶手段に記憶される信号データの別の生成過程を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態９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】
【０１６２】
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、２７−ｎ  荷重係数器、３０  信号データ記憶手段、３１、３１Ａ、３１Ｂ  荷重計算手段、３５、３５Ａ  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  行列演算手段、３８  行列演算手段、４０  マルチビーム形成手段、５０、５０Ａ、５０Ｂ  荷重計算手段、５１  行列演算手段、５２  仮想信号生成手段、５３  行列演算手段、５４  仮想信号入射方向設定値記憶手段、５５  行列演算手段、６１  乗算器、６２  素子受信信号生成手段、６３  所望信号生成手段、７０  判定手段、８０  切替手段、９０  クラッタ抑圧フィルタ、９１  クラッタ中心周波数推定手段、９２  フィルタ係数記憶手段、９３  ノッチフィルタ係数計算手段、９４  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】
2005151526.tif 000026
【図２】
2005151526.tif 000027
【図３】
2005151526.tif 000028
【図４】
2005151526.tif 000029
【図５】
2005151526.tif 000030
【図６】
2005151526.tif 000031
【図７】
2005151526.tif 000032
【図８】
2005151526.tif 000033
【図９】
2005151526.tif 000034
【図１０】
2005151526.tif 000035
【図１１】
2005151526.tif 000036
【図１２】
2005151526.tif 000037
【図１３】
2005151526.tif 000038
【図１４】
2005151526.tif 000039
【図１５】
2005151526.tif 000040
【図１６】
2005151526.tif 000041
【図１７】
2005151526.tif 000042
【図１８】
2005151526.tif 000043
【図１９】
2005151526.tif 000044
【図２０】
2005151526.tif 000045
【図２１】
2005151526.tif 000046
【図２２】
2005151526.tif 000047