(57)【要約】比較的大きな周波数の不確定性を伴う既知の信号のための、受信アンテナアレーを用いた無線到来方向探知（ＲＤＦ）受信器が記載されている。低い信号対雑音比の環境のための、到来方向（ＤＯＡ）測定のために使用される従来の受信器に比べて追加された検出感度を得ることができる。これは、位相をそろえた信号対雑音ゲインを提供するために組み合わされたすべての受信アンテナの出力を利用することで達成されるが、より大きな開口度の関連する指向性の増加を伴うことはない。
2006515070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知の帯域幅およびサイクルタイムを有する無線信号の到来方向探知の方法であって、
同数の信号チャネルを提供するための少なくとも３つのアンテナからなるアレーによって無線信号を受信する段階と、
各チャネルについて一つかそれ以上の該信号の完全な変調サイクルと次の変調サイクルの相関処理を行なう段階と、
そのようにして得られた相関処理された信号の和を算出する段階と、
該相関処理された信号の和から所望の無線信号の周波数を決定する段階と、
無線信号の変調に相応の狭帯域信号を作成するために、そのようにして決定された所望無線信号の周波数と相関処理のされていないチャネル信号とをミキシング（ｍｉｘｉｎｇ）する段階と、
位相検出と方向探知ルーチンを該狭帯域信号に適用する段階と、
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
変調サイクルの相関処理に先立って更なる処理のために適した中間周波数（ＩＦ）に受信信号をミキシングする段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
既知の帯域幅およびサイクルタイムを有する無線信号の到来方向探知装置であって、
所望の無線信号を受信しかつ同数の信号チャネルを提供するために配置された少なくとも３つのアンテナからなるアレーと、
各チャネルについて一つかそれ以上の該信号の完全な変調サイクルと次の変調サイクルの相関処理を行なう手段と、
そのようにして得られた相関処理された信号の和を算出する手段と、
該相関処理された信号の和から所望の無線信号の周波数を決定する手段と、
無線信号の変調に相応の狭帯域信号を作成するために、そのようにして得られた周波数と相関処理のされていないチャネル信号とをミキシングする手段と、
位相検出と方向探知ルーチンを該狭帯域信号に適用する処理手段と、
からなることを特徴とする装置。
【請求項４】
変調サイクルの相関処理に先立って更なる処理のために適した中間周波数（ＩＦ）に受信信号をミキシングする手段を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号の到来方向（ＤＯＡ）を決定する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これは、送信された波形に関する情報が既知である状況（特にサイクルタイムおよび帯域幅）および例えばサーチおよびレスキューオペレーション（ｒｅｓｃｕｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）中で信号対雑音比が低い状況で有用性がある。方位および仰角の両方のＤＯＡが決定され得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
サイクルタイムという用語は、反復する変調信号が一度反復するのに必要な時間を意味する。
【０００４】
本発明に従うと、既知の帯域幅およびサイクルタイムを有する無線信号の到来方向探知の方法は、
同数の信号チャネルを提供するための少なくとも３つのアンテナからなるアレーによって無線信号を受信する段階と、
各チャネルについて、ひとつかそれ以上の該信号の完全な変調サイクルと次の変調サイクルを相関処理を行なう段階と、
そのようにして得られた相関処理された信号の和を算出する段階と、
該相関処理された信号の和から所望の無線信号の周波数を決定する段階と、
無線信号の変調に相応の狭帯域信号を作成するために、そのようにして決定された所望無線信号の周波数と相関処理のされていないチャネル信号とをミキシング（ｍｉｘｉｎｇ）する段階と、
位相検出と方向探知ルーチンを該狭帯域幅信号に適用する段階と、
からなる方法である。
【０００５】
好ましい形態では、変調サイクルの相関処理に先立って更なる処理に適した中間周波数（ＩＦ）に受信信号をミキシングする段階を更に含む。
【０００６】
二つ目の本発明の態様では、既知の変調の無線信号の到来方向探知装置は、所望の無線信号を受信しかつ同数の信号チャネルを提供するために配置された少なくとも３つのアンテナからなるアレーと、
各チャネルについてひとつかそれ以上の信号の完全な変調サイクルと次の変調サイクルの相関処理を行なう手段と、
そのようにして得られた相関処理された信号の和を算出する手段と、
該相関処理された信号の和から所望の無線信号の周波数を決定する手段と、
無線信号の変調に相応の狭帯域信号を作成するために、そのようにして得られた周波数と相関処理のされていないチャネル信号とをミキシングする手段と、
位相検出と方向探知ルーチンを該狭帯域信号に適用する処理手段と、
からなる装置である。
【０００７】
好ましい形態では、前記装置は変調サイクルの相関に先立って更なる処理に適した中間周波数（ＩＦ）に受信信号をミキシングする手段を更に含む。
【０００８】
本発明の当該装置は二段階で動作する。第一段階は周波数検出であり、第二段階は到来角度決定である。周波数検出段階においては、ある特定の方法によって組み合わされた複数の受信アンテナすべての出力を用いることで、より大きな開口度の関連する指向性の増加を伴わず、従来の指向性のある受信器に比べて追加された検出感度が得られる。指向性の増加は望ましいものではない。なぜなら、これは３６０°をカバーするためにスキャンされるアンテナアレーが要求されるかもしれないからである。本発明によっては、各チャネルの雑音に相関がない限り、アンテナと受信チャネルの数を増やし、位相をそろえて加算することで、感度における規定された増加を得ることができる。これによってＮチャネルである場合は、信号対雑音比はＮ倍に増加するであろう。大気の雑音が低い周波数、つまりＶＨＦかそれよりも高い周波数において、各チャネルの雑音は非常に相関性が低い。なぜなら、共通の大気雑音より支配的となる損失の多い能動素子による個別の雑音源を各チャネルが有しているからである。
【０００９】
以下、本発明について、図を参照しながら、説明を行なう。
【００１０】
図１を見ると、アンテナアレー１へ入射した信号はフィルター２を通過している。これによって帯域外の干渉と雑音を除去し、また、ミキシング段階によって発生するイメージ周波数を排除することができる。
【００１１】
その後、信号は低雑音増幅回路（ＬＮＡ）３によって増幅され、ミキサー４において適切なより低い中間周波数（ＩＦ）にミキシングすることで、その後の処理の容易化を図っている。付加的なフィルター５はミキシングによる不要な成分を減少させる。
【００１２】
相関器６は一つの完全な変調サイクルと次のサイクルの相関処理を行なうことで、チャネル間で存在する位相情報を効果的に除去することができる。周波数領域で所望の信号を検出するために当業者によく知られた従来方式の検出ルーチンが処理手段８において適用される前に、相関処理がされた信号は７において加算される。
【００１３】
いったん当該所望の信号の正確な周波数が決定されると、この情報は局部発振器９を接続するために使用され、これにより信号を次のフィルター１０の帯域幅内に出現させることができる。このフィルターは更に雑音と干渉を除去することができる。これらのフィルターはあらかじめわかっている変調の帯域幅に設定される。その後、その結果としての信号に、従来の位相検出および到来方向探知ルーチンが、処理手段１１で適用される。
【００１４】
図２をみると、ダウンコンバーターおよび帯域選択回路が受信ＲＦ信号を、相関処理が行なえる適切なＩＦへ変換している。最後のＩＦフィルターによる排除を可能とするために、最初のＩＦは必ず最後のＩＦから、周波数領域で取り除かれなければならない。帯域幅は信号の完全な不確実性帯域幅のものである。いったん周波数検出がなされると、その帯域幅は変調の帯域幅に適切に狭められ、それゆえ、位相検出と到来方向探知アルゴリズムから雑音を除去する。
【００１５】
不確実性帯域幅が許容される場合は、デジタル技術がすべての検出処理において便利に使用される。これはチャネル間偏差を大きく減少させ、使い勝手のよいキャリブレーションを可能とする。システムをキャリブレーションするために既知の信号をアンテナに入力し、それにしたがってスケールと位相が１２で調整される。
【００１６】
図２に示されているように、角度情報はＩおよびＱ処理およびアークタンジェント（ａｒｃｔａｎ）関数を使用することで取り出される。二者択一的には、ＩＱ空間における二つのチャネル信号間のベクトルスカラー積が３つの位相差を導き出すのに使用される。後者のアプローチの方が、アークタンジェント関数が雑音に対して敏感な特定のＤＯＡでより信頼性が高い。
【００１７】
他の位相検出器も使用可能であろうが、ＩおよびＱ処理は結果の振幅依存を除去し、したがって、自動レベル制御（ＡＬＣ）システムの必要性を取り除くことができる。（前段落の後者のアプローチにおいては、ＡＬＣは係数計算で効果的に取り込まれる。）
【００１８】
周波数検出ブロックは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に基づいており、その特性から入力の正確な周波数は示されない。したがって、アークタンジェント関数は二つの要素、すなわちＡＤＣクロック１３と比較した所望の信号の位相および正確でなく検出された周波数による位相のリニアランプ（ｌｉｎｅａｒ  ｒａｍｐ）からなる。しかし、それは共通であるから、このアークタンジェント関数の出力の差は要求された角度を与え、リニアランプはキャンセルされる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の３チャネル実装の概略図を示したものである。
【図２】図２は、処理されたデータから信号の方向がどのようにして決定されるかの更なる詳細を開示したものである。
【図１】
2006515070.tif 000003
【図２】
2006515070.tif 000004
【国際調査報告】
2006515070.tif 000005
2006515070.tif 000006