(57)【要約】【課題】サイドローブだけでなく、主ビーム方向やそれに近い方向から入射するクラッタなどの不要波を十分に抑圧できる不要波抑圧装置を得る。【解決手段】アレーアンテナ１を構成する複数の素子アンテナの受信信号を入力して、複数の方向に受信ビームを同時に形成するマルチビーム形成手段２〜５と、受信ビームのビーム信号を複数の帯域に分割するＤＦＢ６と、前記複数の素子アンテナにおける想定帯域内の各周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データを記憶するデータ記憶部７と、前記時空間周波数特性データ及び分割された複数のビーム信号を利用して、予め設定された所定の時空間周波数特性との誤差に基づく評価関数を最小化する荷重を計算する荷重計算手段８、９ａと、前記分割された複数のビーム信号に、前記荷重を乗算し、荷重乗算後のビーム信号を足し合わせて不要波成分が抑圧された信号を出力する総和手段１０〜１２とを設けた。【選択図】図１
2007225503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナの受信信号を入力して、複数の方向に受信ビームを同時に形成するマルチビーム形成手段と、
前記マルチビーム形成手段により形成された受信ビームのビーム信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、
前記複数の素子アンテナにおける想定帯域内の各周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データを記憶するデータ記憶手段と、
前記データ記憶手段に記憶されている時空間周波数特性データ及び前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号を利用して、予め設定された所定の時空間周波数特性との誤差に基づく評価関数を最小化する荷重を計算する荷重計算手段と、
前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号に、前記荷重計算手段により計算された荷重を乗算し、荷重乗算後のビーム信号を足し合わせて不要波成分が抑圧された信号を出力する総和手段と
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項２】
アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナの受信信号を入力して、複数の方向に受信ビームを同時に形成するマルチビーム形成手段と、
前記マルチビーム形成手段により形成された受信ビームのビーム信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、
前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号を利用して、予め設定された所定の時空間周波数特性との誤差に基づく評価関数を最小化する荷重を計算する荷重計算手段と、
前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号に、前記荷重計算手段により計算された荷重を乗算し、荷重乗算後のビーム信号を足し合わせて不要波成分が抑圧された信号を出力する総和手段と
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項３】
アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナの受信信号を入力して、複数の方向に受信ビームを同時に形成するマルチビーム形成手段と、
前記マルチビーム形成手段により形成された受信ビームのビーム信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、
前記複数の素子アンテナにおける想定帯域内の各周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データを記憶するデータ記憶手段と、
前記データ記憶手段に記憶されている時空間周波数特性データ及び前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号を利用して、予め設定された所定の時空間周波数特性との誤差に基づく評価関数を最小化する荷重を計算する荷重計算手段と、
前記受信信号に、前記荷重計算手段により計算された荷重を乗算して出力するタップトディレイライン回路と、
前記タップトディレイライン回路の出力信号を加算して不要波成分が抑圧された信号を出力する加算手段と
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項４】
アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナの受信信号を入力して、複数の方向に受信ビームを同時に形成するマルチビーム形成手段と、
前記マルチビーム形成手段により形成された受信ビームのビーム信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、
前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号を利用して、予め設定された所定の時空間周波数特性との誤差に基づく評価関数を最小化する荷重を計算する荷重計算手段と、
前記受信信号に、前記荷重計算手段により計算された荷重を乗算して出力するタップトディレイライン回路と、
前記タップトディレイライン回路の出力信号を加算して不要波成分が抑圧された信号を出力する加算手段と
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項５】
前記評価関数は、前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号に基づいて設定された実数値の重み関数を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の不要波抑圧装置。
【請求項６】
前記評価関数を構成する所定の時空間周波数特性は、前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号に基づいて設定される
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の不要波抑圧装置。
【請求項７】
前記データ記憶手段は、複数の素子アンテナの指向特性が想定帯域内で同一とみなせる場合、ある１つの周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データを記憶する
ことを特徴とする請求項１又は３記載の不要波抑圧装置。
【請求項８】
前記マルチビーム形成手段は、複数の素子アンテナの受信信号をディジタルの同相・直交信号に変換し、変換した同相・直交信号に基づいて複数の方向に受信ビームを同時に形成する
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の不要波抑圧装置。
【請求項９】
前記マルチビーム形成手段は、複数の素子アンテナの受信信号に基づいて複数の方向に受信ビームを同時に形成し、前記受信ビームの信号をディジタルの同相・直交信号に変換し、変換した同相・直交信号をビーム信号として前記帯域分割手段に出力する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の不要波抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の素子アンテナから構成されるアレーアンテナの受信信号に含まれる不要波成分（例えば、クラッタや妨害波）を抑圧する不要波抑圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
目標を観測するレーダにおいては、地面、海面、雲などから不要反射エコー（クラッタ）を意図せずに受信することがある。したがって、目標を正確に検出するには、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している。このため、アレーアンテナを用いて、クラッタを抑圧しようとする場合、図２に示すように、クラッタ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。従来の不要波抑圧装置は、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ている（例えば、非特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、他の従来例として、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を目的とするものではないが、不要波を抑圧するために、予め、不要波の入射方向を計測しておき、その入射方向から仮想的な信号が入射されたものとして、その仮想入射波を用いて荷重計算を実施し、不要波の入射方向にアンテナパターンの零点を形成する不要波抑圧装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。即ち、不要波の到来方向のアンテナ情報を有する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ようにしている。
【０００４】
航空機搭載用レーダなどで、グランドクラッタ存在下で地上の低速目標を効果的に検出する信号処理法として、アレーアンテナの各素子で受信した信号を用いる時空間適応信号処理（ＳＴＡＰ：Space-Time Adaptive Processing）が知られている（例えば、非特許文献３参照）。時空間適応信号処理では、一般に適応荷重の数が多くなる。適応荷重の数、すなわち適応荷重の自由度が多い場合、それに比例して、適応荷重を計算するのに多くの受信信号サンプル数が必要となる。ＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）法で計算する場合、目安として少なくとも自由度の２倍のサンプル数が必要と言われているが（例えば、非特許文献４参照）、十分に不要波を抑圧するためには、それより必要なことが多い。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８８６５９号公報（段落番号［００１８］から［００３５］、図１）
【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．
【非特許文献３】J. Ward, 「Sapce-time adaptive processing for airborne radar」 International Confernce on Acoustics, Speech, and Signal Processing, pp. 2809-2812, 1995.
【非特許文献４】R. A. Monzingo and T. W. Miller, 「Introduction to Adaptive Arrays」 Chapter 6, John Wiley & Sons, 1980.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の不要波抑圧装置は以上のように構成されているので、クラッタや妨害波の入射方向範囲が分かれば、クラッタや妨害波を抑圧することができる。しかし、アンテナのサイドローブから入射する不要波は抑圧することができるが、主ビーム方向やそれに近い方向から入射する不要波を十分に抑圧することができないという問題点があった。
【０００７】
時空間適応信号処理を用いた従来の抑圧信号抑圧装置は、多くの受信信号サンプル数が得られない場合は、十分なクラッタ抑圧度が得られないという問題点があった。
【０００８】
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、サイドローブだけでなく、主ビーム方向やそれに近い方向から入射するクラッタなどの不要波を十分に抑圧することができる不要波抑圧装置を得るものである。
【０００９】
加えて、受信信号サンプル数が多くなくても、クラッタなどの不要波を十分に抑圧することができる不要波抑圧装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る不要波抑圧装置は、アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナの受信信号を入力して、複数の方向に受信ビームを同時に形成するマルチビーム形成手段と、前記マルチビーム形成手段により形成された受信ビームのビーム信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、前記複数の素子アンテナにおける想定帯域内の各周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データを記憶するデータ記憶手段と、前記データ記憶手段に記憶されている時空間周波数特性データ及び前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号を利用して、予め設定された所定の時空間周波数特性との誤差に基づく評価関数を最小化する荷重を計算する荷重計算手段と、前記帯域分割手段により分割された複数のビーム信号に、前記荷重計算手段により計算された荷重を乗算し、荷重乗算後のビーム信号を足し合わせて不要波成分が抑圧された信号を出力する総和手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る不要波抑圧装置は、サイドローブだけでなく、主ビーム方向やそれに近い方向から入射するクラッタなどの不要波を十分に抑圧することができ、また、受信信号サンプル数が多くなくても、クラッタなどの不要波を十分に抑圧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】
【００１２】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る不要波抑圧装置について図１から図３まで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に係る不要波抑圧装置の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１３】
図１において、この実施の形態１に係る不要波抑圧装置は、アレーアンテナ１と、受信機２（２−１，２−２，・・・，２−Ｎ）と、Ａ／Ｄ変換器３（３−１，３−２，・・・，３−Ｎ）と、位相検波器４（４−１，４−２，・・・，４−Ｎ）と、ディジタルマルチビーム形成部５と、ドップラーフィルタバンク（ＤＦＢ）６（６−１，６−２，・・・，６−Ｎ）と、素子時空間周波数特性データ記憶部７と、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８と、荷重計算部９ａと、選択部１０と、荷重係数器１１（１１−１，１１−２，・・・，１１−Ｓ）と、加算器１２とが設けられている。
【００１４】
アレーアンテナ１は、Ｎ個の素子アンテナ１−１，１−２，・・・，１−Ｎから構成されている。なお、素子アンテナ１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、複数の素子アンテナから構成されているサブアレーであってもよい。素子アンテナ１−ｎの配置は任意である。
【００１５】
受信機２−１，２−２，・・・，２−Ｎは、素子アンテナ１−ｎにより受信された高周波信号（ＲＦ信号）を増幅し、増幅後のＲＦ信号を中間周波信号（ＩＦ信号）に周波数変換する。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換器３−１，３−２，・・・，３−Ｎは、受信機２−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）から出力されたアナログのＩＦ信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタルのＩＦ信号（ディジタルＩＦ信号）を出力する。
【００１７】
位相検波器４−１，４−２，・・・，４−Ｎは、Ａ／Ｄ変換器３−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）から出力されたディジタルＩＦ信号に対する位相検波処理を実施して、ディジタル同相・直交信号ｕｎ（ｋ′）を出力する。ただし、ｋ′はサンプリング間隔で正規化された時刻を表し、ディジタル同相・直交信号ｕｎ（ｋ′）は実部が同相成分、虚部が直交成分を表す複素信号である。
【００１８】
ディジタルマルチビーム形成部５は、位相検波器４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）から出力されたディジタル同相・直交信号ｕｎ（ｋ′）を入力して複数の方向に受信ビームを同時に形成する処理を行い、複数の方向の受信ビームのビーム信号ｘｎ（ｒ，ｋ）を出力する。ただし、事前に受信ビームを形成するための各素子の校正は必要である。ｒはレンジビン番号、ｋはヒット番号（パルス繰り返し周期ＰＲＩで正規化された時刻変数）である。なお、受信機２−ｎ、Ａ／Ｄ変換器３−ｎ、位相検波器４−ｎ及びディジタルマルチビーム形成部５からマルチビーム形成手段が構成されている。
【００１９】
ドップラーフィルタバンクであるＤＦＢ６−１，６−２，・・・，６−Ｎは、通過域中心周波数が相互に異なるＭ個の帯域通過フィルタが並列に接続されて構成されおり、ディジタルマルチビーム形成部５により形成された受信ビームのビーム信号ｘｎ（ｒ，ｋ）をＭ個の帯域に分割し、Ｍ個の帯域のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）を出力する。ＤＦＢ６−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の処理から、レンジビン毎の処理になるのが一般的である。ただし、ｍは帯域番号を示している。なお、ＤＦＢ６−ｎは、帯域分割手段を構成している。
【００２０】
素子時空間周波数特性データ記憶部７は、素子アンテナ１−ｎからＡ／Ｄ変換器３−ｎに至るアナログ部分の時空間周波数特性、即ち、各アナログ素子における想定帯域内の各周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データを記憶している。なお、素子時空間周波数特性データ記憶部７は、データ記憶手段を構成している。
【００２１】
不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８は、ＤＦＢ６−ｎにより分割された複数のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）から不要波の入射方向とドップラー周波数を計測する。
【００２２】
荷重計算部９ａは、選択部１０により選択される信号（信号の数Ｓと、選択するビーム番号ｎと帯域番号ｍの組）を決定するとともに、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８により計測された不要波の入射方向とドップラー周波数を利用して、所定の評価関数、例えば、予め設定した所望時空間周波数特性と不要波抑圧装置の時空間周波数特性との重みつき絶対値二乗誤差を最小化するような荷重ｗｒ，ｍ０，ｂ０（１），ｗｒ，ｍ０，ｂ０（２），・・・，ｗｒ，ｍ０，ｂ０（Ｓ）を計算する。ただし、ｍ０は注目帯域（想定する目標のドップラー周波数を含む帯域）の帯域番号、ｂ０は主ビームの番号（１，２，…，Ｎのうちのどれか）を示している。なお、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８及び荷重計算部９ａから荷重計算手段が構成されている。
【００２３】
選択部１０は、ＤＦＢ６−１〜６−Ｎより出力されたビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）の中から、荷重計算部９ａにより決定された信号を選択する。
【００２４】
荷重係数器１１−１，１１−２，・・・，１１−Ｓは、選択部１０により選択されたビーム信号ｙ（１）（ｒ，ｋ），ｙ（２）（ｒ，ｋ），・・・，ｙ（Ｓ）（ｒ，ｋ）に、荷重計算部９ａにより計算された荷重ｗｒ，ｍ０，ｂ０（１），ｗｒ，ｍ０，ｂ０（２），・・・，ｗｒ，ｍ０，ｂ０（Ｓ）を乗算する。
【００２５】
加算器１２は、荷重係数器１１−ｓ（ｓ＝１，２，・・・，Ｓ）により荷重ｗｒ，ｍ０，ｂ０（ｓ）が乗算されたビーム信号ｗｒ，ｍ０，ｂ０（ｓ）ｙ（ｓ）（ｒ，ｋ）を足し合わせる。こうして不要信号が抑圧された信号ｚｍ０，ｂ０（ｒ，ｋ）を生成する。なお、選択部１０、荷重係数器１１−ｓ及び加算器１２から総和手段が構成されている。
【００２６】
この実施の形態１では、不要波としてクラッタを想定して説明する。従来の不要波抑圧装置は、図２に示すように、クラッタ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有するようにしている。
【００２７】
これに対して、この実施の形態１に係る不要波抑圧装置では、図３に示すように、ドップラー周波数と空間周波数（入射方向に対応）の２次元周波数平面上において、不要波であるクラッタの２次元スペクトルが、ハッチング領域のように分布しているとき、この不要波を囲む領域（図中、破線で囲まれた領域）の振幅特性の値が、他の阻止域の振幅特性の値よりも小さい時空間周波数特性を有するようにしている。図３において、点線で囲んでいる小さい四角の領域は、時空間フィルタの通過域である。また、図３では、素子アンテナ１−ｎの配置は等間隔リニアアレーを想定したものであるが、実際には素子アンテナ１−ｎの配置は任意である。
【００２８】
つぎに、この実施の形態１に係る不要波抑圧装置の動作について図面を参照しながら説明する。ただし、素子アンテナ１−ｎ、受信機２−ｎ及びＡ／Ｄ変換器３−ｎの透過振幅・位相は、事前に調整されて揃えられているものとする。
【００２９】
受信機２−ｎは、アレーアンテナ１を構成している素子アンテナ１−ｎがＲＦ信号を受信すると、そのＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換する。Ａ／Ｄ変換器３−ｎは、受信機２−ｎからアナログのＩＦ信号を受けると、そのアナログのＩＦ信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタルのＩＦ信号（ディジタルＩＦ信号）を出力する。位相検波器４−ｎは、Ａ／Ｄ変換器３−ｎからディジタルＩＦ信号を受けると、そのディジタルＩＦ信号に対する位相検波処理を実施して、ディジタル同相・直交信号ｕｎ（ｋ′）を出力する。
【００３０】
この実施の形態１では、Ａ／Ｄ変換器３−ｎがアナログのＩＦ信号をディジタルＩＦ信号に変換してから、位相検波器４−ｎがディジタルＩＦ信号に対する位相検波処理を実施して、ディジタル同相・直交信号ｕｎ（ｋ′）を出力しているが、位相検波器４−ｎがアナログのＩＦ信号に対する位相検波処理を実施して、アナログ同相・直交信号を出力してから、Ａ／Ｄ変換器３−ｎがアナログ同相・直交信号をディジタル同相・直交信号に変換するようにしてもよい。他の実施の形態でも同様である。
【００３１】
ディジタルマルチビーム形成部５は、位相検波器４−ｎからディジタル同相・直交信号ｕｎ（ｋ′）を受けると、複数の方向に受信ビームを同時に形成する処理を行う。即ち、位相検波器４−ｎから出力されたディジタル同相・直交信号ｕｎ（ｋ′）を下記の式（１）に代入して、複数の方向の受信ビームのビーム信号ｘｎ（ｋ′）を出力する。
【００３２】
【数１】
2007225503.tif 000003
【００３３】
ただし、式（１）において、ＣはＮ×Ｎの行列であり、その要素は複数のビーム形成方向に対応している値（一般に複素数）である。ここでは、ディジタルマルチビーム形成部５の出力信号の数が入力信号の数と等しいＮとしているが、入力信号と出力信号の数は必ずしも一致する必要はない。ディジタルマルチビーム形成部５の出力信号の１つであるビーム信号ｘｂ０（ｋ′）を、レーダの受信ビーム（主ビーム）で受信された信号とする。式（２）、（３）において、肩文字Ｔは行列やベクトルの転置を表している。
【００３４】
ＤＦＢ６−ｎは、ディジタルマルチビーム形成部５から受信ビームのビーム信号ｘｎ（ｋ′）であるビーム信号ｘｎ（ｒ，ｋ）を受けると、そのビーム信号ｘｎ（ｒ，ｋ）をＭ個の帯域に分割する。ＤＦＢ６−ｎの帯域分割処理から、レンジビン毎の処理となるのが一般的であるため、ｒ（ｒ＝１，２，・・・，Ｒ；Ｒはレンジビン数）をレンジビン番号、ｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋ；Ｋはヒット数）をヒット番号として、ビーム信号ｘｎ（ｋ′）をｘｎ（ｒ，ｋ）のように表している。ヒットに関するサンプリング間隔は、パルス繰り返し周期である。ＤＦＢ６−ｎにより分割されたＭ個の帯域のビーム信号をｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）と表す。ｍは帯域番号であり、ｍ＝１，２，・・・，Ｍである。例えば、ＤＦＢ６−ｎがＦＩＲ形ディジタルフィルタを用いて構成されている場合、その帯域番号ｍの係数をｈｍ（ｌ）（ｌ（アルファベットの小文字のエル）＝０，１，・・・，Ｌ−１；Ｌはインパルス応答長）とすると、Ｍ個の帯域のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）は下記の式（４）のようになる。なお、ＤＦＢ６−ｎの実現手段として、高速フーリエ変換を利用してもよい。
【００３５】
【数２】
2007225503.tif 000004
【００３６】
ここで、荷重係数器１１−ｓが使用する適正な荷重を計算するため、素子時空間周波数特性データ記憶部７には、予め、素子アンテナ１−ｎからＡ／Ｄ変換器３−ｎに至るアナログ部分の指向特性、即ち、各アナログ素子における想定帯域内の各周波数に対する複素数としての指向特性が時空間周波数特性データとして記憶される。素子時空間周波数特性データ記憶部７が記憶する時空間周波数特性データは、振幅と位相を考慮した複素数のデータであり、方向と周波数に関して離散的に記録される。また、時空間周波数特性データは、あらかじめ計測、あるいは、モデル化されたデータである。周波数のサンプル点の間隔は、ＤＦＢ６−ｎの各帯域通過フィルタの帯域幅より狭く、方向のサンプル点の間隔は、ビーム幅より狭くすることが望ましい。各アナログ素子の指向特性が想定帯域内で同一とみなせる場合、ある１つの周波数に対する複素数としての指向特性を時空間周波数特性データとして記憶される。素子アンテナ１−ｎ、受信機２−ｎ及びＡ／Ｄ変換器３−ｎの透過振幅・位相は、事前に調整されて揃えられているものと上記で仮定したが、素子時空間周波数特性データ記憶部７が記憶する時空間周波数特性データは、その調整後のデータである。
【００３７】
不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８は、受信した不要波に対応してＤＦＢ６−ｎから複数のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）を受けると、複数のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）（主ビーム方向に対応している注目帯域のビーム信号ｙｍ０，ｂ０ （ｒ，ｋ）を除く）から不要波の入射方向とドップラー周波数を計測する。具体的には、次のようにして、不要波の入射方向とドップラー周波数を計測する。まず、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８は、ＤＦＢ６−ｎから出力された複数のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）の電力を計算する。ビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）の電力は、一般にレンジビン番号ｒ毎に異なる。不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８は、複数のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）の電力を計算すると、例えば、複数のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）の電力と予め設定した閾値を比較し、その閾値より大きい電力のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）を選択する。あるいは、電力が大きいビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）から順番に選択し、予め設定している数になるまでビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）を選択する。
【００３８】
その選択したビーム信号ｙｍ，ｎ （ｒ，ｋ）に対応する受信ビームの形成方向とＤＦＢ６−ｎの帯域は、それぞれ不要波の入射方向とドップラー周波数に対応する。なお、この実施の形態１に限らず、不要波の入射方向とドップラー周波数の計測で用いる信号電力は、各ｍとｎについて、ある固定したレンジビン番号ｒに対して、ある有限のｋの範囲に対する振幅二乗平均である。なお、レンジビン番号によるクラッタの時空間周波数分布に違いが少ない場合は、複数のレンジビンに渡って電力を計算しても良い。
【００３９】
このようにして、ＤＦＢ６−ｎから出力された複数のビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）の中から、いくつかのビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）を選択するということは、不要波の入射方向領域とドップラー周波数領域を計測していることになる。この実施の形態１では、このような簡単な方法で、不要波の入射方向領域を計測している。このとき、電力計算に必要なサンプル数は多くなくてもよい。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。この実施の形態１では、ビームスペース形アダプティブアレーの構成を活かすことにより、不要波の入射方向領域やドップラー周波数領域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。
【００４０】
荷重計算部９ａでは、前述のように、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８により計測された不要波の入射方向とドップラー周波数を利用して、所定の評価関数、ここでは予め設定した所望時空間周波数特性と不要波抑圧装置の時空間周波数特性との重みつき絶対値二乗誤差を最小化するような荷重ｗｒ，ｍ０，ｂ０（１），ｗｒ，ｍ０，ｂ０（２），・・・，ｗｒ，ｍ０，ｂ０（Ｓ）を計算する。それについて説明する。
【００４１】
評価関数Ｊは、式（５）のように表される。ここで、Ｑｒ（ｆ，θ）は不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８で計測された不要波の入射方向とドップラー周波数領域で他の領域より大きな値を持つように設定する、実数値をとる重み関数で、不要波の時空間周波数分布、つまり一般にレンジビン番号ｒに依存する。Ｄｍ０，ｂ０（ｆ，θ）は注目帯域ｍ０と主ビームｂ０に依存した所望時空間周波数特性、Ｈｒ，ｍ０，ｂ０（ｆ，θ）は不要波抑圧装置の時空間周波数特性で、レンジビン番号ｒ、注目帯域ｍ０、主ビームｂ０に依存する。式（５）の和は、ドップラー周波数ｆと角度θ（あるいは空間周波数）の離散点上で和を取ることを意味する。Ｄｍ０，ｂ０（ｆ，θ）は、一般には、注目帯域ｍ０と主ビームｂ０の中心付近で通過域、その他で阻止域（値が０）となるように設定する。
【００４２】
【数３】
2007225503.tif 000005
【００４３】
式（５）の評価関数Ｊを最小化する荷重計算式を求める。そのために、不要波抑圧装置の時空間周波数特性Ｈｒ，ｍ０，ｂ０（ｆ，θ）の式を求める。簡単のため、素子配置は間隔ｄの等間隔リニアアレーとする。また、扱う信号は比帯域幅が狭く、かつ、アンテナ開口は広くないものとする。アレー正面からの角度θ０から入射する、搬送波周波数からのシフトがｆ０′（サンプリング周波数で正規化された周波数）のベースバンド正弦波信号ｓ（ｋ′）（式（６））を考える。φ０は初期位相である。基準素子を素子番号１とすると、素子番号ｎにおける受信信号は、式（７）のようになる。但し、基準素子の選定は任意である。ｆ０は、ｆ０′をパルス繰り返し周波数ＰＲＦで正規化された周波数に変換した周波数、ｇｎ（ｆ，θ）は、素子時空間周波数特性データ記憶部７に記録された各アナログ素子における想定帯域内の各周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データにおいて、基準素子における特性を基準とした素子番号ｎの相対的な素子時空間周波数特性である。ｇｎ（ｆ，θ）の周波数ｆは、ＰＲＦで正規化された周波数である。以降の周波数ｆについても同様である。
【００４４】
【数４】
2007225503.tif 000006
【００４５】
ディジタルマルチビーム形成部５の荷重行列Ｃを、ベクトルｃｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を用いて式（８）のように表す．また、ＤＦＢ６−ｎの帯域番号ｍのフィルタ係数ベクトルを式（９）で定義する。さらに、ベクトルｅｄ（ｆ）とεｓ（ｆ，θ）をそれぞれ式（１０），（１１）で定義する。
【００４６】
【数５】
2007225503.tif 000007
【００４７】
式（１）、（４）、（６）〜（１１）から、ＤＦＢ６−ｎの出力信号（ビーム信号）ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）は式（１２）のように表される。さらに、ベクトルｅｎ（ｆ，θ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を式（１３）で定義し、それを用いたＬＮ×１ベクトルｅ（ｆ，θ）を式（１４）で、また、ＭＮ×ＬＮ行列Ｔを式（１５）で定義する。このとき、式（１２）は式（１６）のように表される。式（１６）で、ベクトルＹ（ｒ，ｋ）は式（１７）で定義される。ベクトルｅ（ｆ，θ）は時空間のステアリングベクトルである。行列Ｔは、ディジタルマルチビーム形成部５とＤＢＦ６−ｎによる、ステアリングベクトルに作用する変換行列と解釈できる。
【００４８】
【数６】
2007225503.tif 000008
【００４９】
ＤＦＢ６−ｎの出力信号（ビーム信号）ｙｍ，ｎ（ｒ，ｋ）は、選択部１０により後述する規則で選択される。この選択を数式で表現するため、レンジビン番号ｒに依存した、サイズがＳ×ＭＮの選択行列Ｓｒを定義する。各行に値が１の要素が１つあり、他の要素は０である。また、同じ列に値が１の要素は１つしかない。要素が全部０の列も、（ＭＮ−Ｓ）個存在する。選択部１０の出力信号（ビーム信号）は式（１８）のようになる。S×１ベクトルＹｓ（ｒ，ｋ）の定義は式（１９）の通りである。これに、式（２０ａ）、（２０ｂ）のように荷重ｗｒ，ｍ０，ｂ０（１），ｗｒ，ｍ０，ｂ０（２），・・・，ｗｒ，ｍ０，ｂ０（Ｓ）を乗じて加算することで、不要信号抑圧装置の出力信号、つまり不要信号が抑圧された信号ｚｍ０，ｂ０（ｒ，ｋ）が得られる。
【００５０】
【数７】
2007225503.tif 000009
【００５１】
式（２０）は、角度θ０から入射するＰＲＦで正規化した周波数ｆ０の受信正弦波に対する応答であるから、不要波抑圧装置の時空間周波数特性Ｈｒ，ｍ０，ｂ０（ｆ，θ）は式（２２）のように表される。つまり、荷重との線形結合である。
【００５２】
【数８】
2007225503.tif 000010
【００５３】
不要波抑圧装置の時空間周波数特性Ｈｒ，ｍ０，ｂ０（ｆ，θ）を荷重の線形結合で表現できたので、式（５）の評価関数を最小化する荷重を導出する。式（２２）のうち、式（２３）のようにＳ×１ベクトルＳｒＴｅ（ｆ，θ）をｒｒ（ｆ，θ）とおく。式（２２）は式（２４）のようになる。式（２４）を用いて、式（５）を式（２５）のように展開する。肩文字＊はスカラー、ベクトルや行列の各要素の複素共役を意味する。肩文字Ｈはベクトルや行列の共役転置である。
【００５４】
【数９】
2007225503.tif 000011
【００５５】
式（２５）を最小化する荷重ベクトルＷｒ，ｍ０，ｂ０を求めるため、式（２５）をＷｒ，ｍ０，ｂ０について偏微分して０とおくと、解くべき多元連立１次方程式（式（２６））が求められる。式（２６）中の行列Ａｒ、ベクトルｂｒはそれぞれ式（２７），（２８）で表される。式（２６）から、式（２９）のように荷重ベクトルＷｒ，ｍ０，ｂ０が求められる。
【００５６】
【数１０】
2007225503.tif 000012
【００５７】
荷重計算部９ａの動作について説明する。荷重計算部９ａでは、まず、電力順にビーム信号ｙｍ，ｎ（ｒ ，ｋ）をＳ個選択する。この選択は不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８での選択とは異なるものであるが、選択法は同じである。但し、注目帯域ｍ０と主ビームｂ０のビーム信号ｙｍ０，ｂ０（ｒ ，ｋ）は必ず選択する。選択されたビーム信号をｙ（ｓ）（ｒ ，ｋ）とする。肩文字ｓは選択した“ｍ”と“ｎ”に関して通算した番号である。Ｓは、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８で選択したビーム信号の数より大きい数である。従って、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８で選択されたビーム信号は含まれることになる。ここでのビーム信号選択情報は選択部１０に送られるとともに、上記の選択行列Ｓｒとして荷重計算に利用される。
【００５８】
荷重計算部９ａでは、また、素子時空間周波数特性データ記憶部７から各アナログ素子における想定帯域内の各周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データを読み出す。これに基づき、基準素子での特性を基準とした相対的な特性ｇｎ（ｆ，θ）として上記の荷重計算に利用される。
【００５９】
そして、予め設定した所望特性Ｄｍ０，ｂ０（ｆ，θ）、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８での計測結果に基づいて設定された重み関数Ｑｒ（ｆ，θ）を用いて、式（２７）の行列Ａｒ、式（２８）のベクトルｂｒを算出し、式（２９）により荷重を計算する。式（２９）を計算する上で数値的不安定性が懸念される場合は、式（２９）を用いずに、行列Ａｒを固有値分解するなどして連立方程式を解けばよい。そして、以上のように計算した荷重ベクトルＷｒ，ｍ０，ｂ０を荷重係数器１１−ｓに出力する。
【００６０】
受信信号に対して、式（１）、（４）、（２０ａ）の演算を行うことで、不要波が抑圧された信号が得られる。目標のドップラー周波数は一般に不明であるから、別の手段でドップラー周波数情報を得て注目帯域番号ｍ０を設定するか、想定する目標のドップラー周波数に対応する帯域番号ｍ０を変えて処理を行う。主ビーム方向を変えた場合も主ビーム番号ｂ０を変えて処理を行う.。それぞれに対して、レンジビン番号ｒ毎に荷重ベクトルＷｒ，ｍ０，ｂ０ を計算し、式（２０ａ）の処理を行う。但し、レンジビンにより不要波の時空間周波数分布があまり変わらない場合は、前のレンジビン番号（ｒ−１）に対する荷重ベクトルＷｒ−１，ｍ０，ｂ０を使っても良い。これを一般化すると、あるレンジビン範囲で時空間周波数分布があまり変わらない場合は、同じ荷重ベクトルを使うことができる。このようにすると、荷重計算の回数が減るので、信号処理負荷が軽減されるという利点がある。以上のような不要波抑圧処理の後、目標検出処理が行われるのが一般的である。
【００６１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ディジタルマルチビーム形成部５により形成された受信ビームのビーム信号を複数の帯域に分割するＤＦＢ６−ｎと、そのＤＦＢ６−ｎにより分割された複数のビーム信号に荷重計算部９ａにより計算された荷重を乗算し、荷重乗算後のビーム信号を足し合わせて不要信号を抑圧するように構成したので、アンテナのサイドローブだけでなく、主ビーム方向やそれに近い方向から入射するクラッタなどの不要波を十分に抑圧することができるという効果を奏する。荷重計算に多くの受信信号サンプル数を必要としないので、多くの受信信号サンプルが得られない場合でも良好に不要波を抑圧することができる。
【００６２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る不要波抑圧装置について図４から図６まで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に係る不要波抑圧装置の構成を示す図である。
【００６３】
図４において、この実施の形態２に係る不要波抑圧装置は、アレーアンテナ１と、受信機２（２−１，２−２，・・・，２−Ｎ）と、Ａ／Ｄ変換器３（３−１，３−２，・・・，３−Ｎ）と、位相検波器４（４−１，４−２，・・・，４−Ｎ）と、ディジタルマルチビーム形成部５と、ドップラーフィルタバンク（ＤＦＢ）６（６−１，６−２，・・・，６−Ｎ）と、素子時空間周波数特性データ記憶部７と、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８と、荷重計算部９ａと、荷重係数器１１（１１−１，１１−２，・・・，１１−Ｓ）と、加算器１２とが設けられている。なお、荷重係数器１１及び加算器１２から総和手段が構成されている。
【００６４】
上記実施の形態１では、荷重を求める際の所望時空間周波数特性を、主ビームと注目帯域付近を通過域とするように設定した。用途に応じて設定を変えることもできる。そのうちの１つは、注目帯域を特に想定せずに所望時空間周波数特性を設定することである。
【００６５】
例えば、図５に示すように、ドップラー周波数に関しては、不要波が存在する領域とその近傍のみを阻止域とし、主ビーム内の他の領域は通過域に設定することも可能である。これは、パルスドップラー処理のようにクラッタ抑圧処理によって信号対雑音電力比を上げるのではなく、ＭＴＩ（Moving Target Indicators）のように目標ドップラー周波数が未知の状態で信号対クラッタ電力比を上げるのに適する。対応する不要波抑圧装置の構成は図１である。
【００６６】
上記実施の形態１と異なる点を説明する。
（１）想定する目標のドップラー周波数に対応する注目帯域番号ｍ０を変えて処理を行う必要はない。よって、荷重計算に注目帯域番号の情報は必要ない。これは、後述の所望時空間周波数特性の設定に関わる。
（２）不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８において、主ビームに対応するビーム信号を選択の対象から除かない。
（３）荷重計算部９ａにおいて、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８での不要波入射方向・ドップラー周波数領域の計測結果に基づいて、所望時空間周波数特性を設定する。つまり、図５の点線で示すように、主ビーム方向に関しては、不要波の存在するドップラー周波数領域が含まれる場合は、その領域と必要に応じてその近傍は阻止域に設定し、それ以外は通過域に設定する。注目帯域の設定は必要ない。通過域と阻止域の間に周波数特性値を指定しない遷移帯域を設けても良い。
（４）選択部１０でのビーム信号の選択に関しては、所望時空間周波数特性の通過域は必ず選択し、それに加えて不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８で計測した不要波入射方向・ドップラー周波数領域（図５の破線で囲んだ領域）に対応するビーム信号を選択する。
【００６７】
所望時空間周波数特性の別の例としては、図６のように、不要波が存在する時空間周波数領域近傍を阻止域とし、それ以外を通過域とするような設定である。この場合は、目標の入射方向もドップラー周波数もわからない状態でクラッタを抑圧するのに適する。対応する不要波抑圧装置の構成は図４である。
【００６８】
このとき、上記実施の形態１と異なる点を説明する。
（１）想定する目標のドップラー周波数に対応する注目帯域番号ｍ０と主ビーム番号ｂ０を変えて処理を行う必要はない。よって、荷重計算に注目帯域番号と主ビーム番号の情報は必要ない。
（２）不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８において、どのビーム信号も選択の対象から除かない。
（３）荷重計算部９ａにおいて、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８での不要波入射方向・ドップラー周波数領域の計測結果に基づいて、所望時空間周波数特性を設定する。つまり、図６に示すように、不要波の存在する入射方向とドップラー周波数領域を囲む領域は阻止域に設定し、それ以外は通過域に設定する。通過域と阻止域の間に周波数特性値を指定しない遷移帯域を設けても良い。
（４）選択部１０でのビーム信号の選択に関しては、すべてのビーム信号を選択する。つまり、実際には選択部１０は必要とせず、図４に示すように、ＤＦＢ６−ｎの出力すべてに荷重が掛かることになる．選択数Ｓ＝ＭＮである。所望時空間周波数特性は、図５や図６に限らず、別の設定も可能である。
【００６９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る不要波抑圧装置について図７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に係る不要波抑圧装置の構成を示す図である。
【００７０】
図７において、この実施の形態３に係る不要波抑圧装置は、アレーアンテナ１と、受信機２（２−１，２−２，・・・，２−Ｎ）と、Ａ／Ｄ変換器３（３−１，３−２，・・・，３−Ｎ）と、位相検波器４（４−１，４−２，・・・，４−Ｎ）と、ディジタルマルチビーム形成部５と、ドップラーフィルタバンク（ＤＦＢ）６（６−１，６−２，・・・，６−Ｎ）と、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８と、荷重計算部９ａと、選択部１０と、荷重係数器１１（１１−１，１１−２，・・・，１１−Ｓ）と、加算器１２とが設けられている。
【００７１】
上記実施の形態１では、荷重計算において、素子時空間周波数特性データ記憶部７に記憶されている時空間周波数特性データを読み出して式（２７）、（２８）の行列Ａｒ，ベクトルｂｒを計算していた。
【００７２】
対象とする方向と想定帯域内の各素子の時空間周波数特性をほぼ同じと見なすことができる場合、素子時空間周波数特性データ記憶部７を設けずに、式（７）、（１１）、（１３）のｇｎ（ｆ，θ）＝１として、式（２７）、（２８）の行列Ａｒ，ベクトルｂｒを計算するようにしてもよい。この場合も、上記実施の形態２と同様な所望時空間周波数特性の設定も可能である。
【００７３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る不要波抑圧装置について図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態４に係る不要波抑圧装置の構成を示す図である。また、図９は、図８のＴＤＬ回路の構成を示す図である。
【００７４】
図８において、この実施の形態４に係る不要波抑圧装置は、アレーアンテナ１と、受信機２（２−１，２−２，・・・，２−Ｎ）と、Ａ／Ｄ変換器３（３−１，３−２，・・・，３−Ｎ）と、位相検波器４（４−１，４−２，・・・，４−Ｎ）と、ディジタルマルチビーム形成部５と、ドップラーフィルタバンク（ＤＦＢ）６（６−１，６−２，・・・，６−Ｎ）と、素子時空間周波数特性データ記憶部７と、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８と、荷重計算部９ｂと、タップトディレイライン（ＴＤＬ）回路２０（２０−１，２０−２，・・・，２０−Ｎ）と、加算器（加算手段）１２とが設けられている。なお、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８及び荷重計算部９ｂから荷重計算手段が構成されている。
【００７５】
ＴＤＬ回路２０−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の出力信号を加算器１２で加算して、不要波が抑圧された受信信号を得ることができる。
【００７６】
図９において、ＴＤＬ回路２０−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）は、遅延器２１（２１−１，２１−２，…，２１−Ｌ）と、荷重係数器２２（２２−１，２２−２，…，２２−Ｌ）と、加算器２３とが設けられている。
【００７７】
遅延器２１−１，２１−２，…，２１−Ｌは、信号をパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）分遅延させる。荷重係数器２２−１，２２−２，…，２２−Ｌは、荷重計算部９ｂで、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８により計測された不要波の入射方向とドップラー周波数を利用して、所定の評価関数、例えば、予め設定した所望時空間周波数特性と不要波抑圧装置の時空間周波数特性との重みつき絶対値二乗誤差を最小化するように計算された荷重値ｗ０，ｎ，ｗ１，ｎ，…，ｗＬ−１，ｎを持つ。表記の簡単化のため、レンジビン番号ｒ、注目帯域番号ｍ０、主ビーム番号ｂ０は表記していないが、上記実施の形態１などと同様、一般にこれらにより値が変わる。加算器２３は、ＴＤＬ回路２０の入力信号と荷重係数器２２との乗算結果を加算し、加算器２３の出力信号が加算器１２に入力される。但し、加算器１２とＮ個の加算器２３は統合して１つの加算器としてよい。
【００７８】
つぎに、この実施の形態４に係る不要波抑圧装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００７９】
受信信号に対して、図８のＤＦＢ６−ｎの出力信号（ビーム信号）を用いて、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８で、不要波の入射方向・ドップラー周波数領域を計測することは、上記実施の形態１と同様である。
【００８０】
荷重計算部９ｂでは、前述のように、上記実施の形態１と同様にして不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８により計測された不要波の入射方向とドップラー周波数を利用して、所定の評価関数、ここでは予め設定した所望時空間周波数特性と不要波抑圧装置の時空間周波数特性との重みつき絶対値二乗誤差を最小化するように、ＴＤＬ回路２０−ｎの荷重係数ｗ０，ｎ，ｗ１，ｎ，…，ｗＬ−１，ｎを計算する。評価関数Ｊは、式（５）と同じであるが、不要波抑圧装置の時空間周波数特性Ｈｒ，ｍ０，ｂ０（ｆ，θ）が上記実施の形態１と異なる。まず、それを求める。以下、表記の簡単化のため、レンジビン番号ｒ、注目帯域番号ｍ０、主ビーム番号ｂ０を省略することがある。式（５）でこれらの変数の省略した形を式（３０）に記す。
【００８１】
式（７）の正弦波信号を、レンジビン番号ｒとヒット番号ｋを用いて式（３１）で表す。一般に初期位相φ０がレンジビンにより変わるが、レンジビン番号ｒの表記を省略する。ＴＤＬ回路２０−ｎの出力信号をｖｎ（ｒ，ｋ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）とすると、式（３２）となる。不要波抑圧装置の出力信号ｚ（ｒ，ｋ）は、式（３３）となる。
【００８２】
【数１１】
2007225503.tif 000013
【００８３】
式（３３）を、式（３１）、（３２）、（１３）、（１４）を用いて展開して式（３４）を得る。式（３４）のＬＮ×１荷重ベクトルＷは式（３５）で定義される。式（３４）から、図８の不要波抑圧装置の時空間周波数特性Ｈ（ｆ，θ）は、式（３６）となる。ここで、ベクトルｅ（ｆ，θ）は、レンジビンに依存せず、依存するのは荷重ベクトルＷの方である。
【００８４】
【数１２】
2007225503.tif 000014
【００８５】
次に、式（３０）の評価関数Ｊを最小化する荷重ベクトルＷを求める。上記実施の形態１と同じようにして、式（２６）〜（２９）と同様の式（３７）〜（４０）を得る。行列Ａ、ベクトルｂは、レンジビン番号ｒに依存する。さらに、ベクトルｂは、設定する通過域に関係して、注目帯域番号ｍ０と主ビームｂ０に依存する。
【００８６】
【数１３】
2007225503.tif 000015
【００８７】
ここで、荷重計算部９ｂの動作について説明する。荷重計算部９ｂでは、素子時空間周波数特性データ記憶部７から各アナログ素子における想定帯域内の各周波数に対する指向特性を示す時空間周波数特性データを読み出す。これに基づき、基準素子での特性を基準とした相対的な特性ｇｎ（ｆ，θ）として上記の荷重計算に利用される。
【００８８】
そして、予め設定した所望特性Ｄ（ｆ，θ）、上記実施の形態１と同様に不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８での計測結果に基づいて設定された重み関数Ｑ（ｆ，θ）を用いて、式（３８）の行列Ａ、式（３９）のベクトルｂを算出し、式（４０）により荷重を計算する。式（４０）を計算する上で数値的不安定性が懸念される場合は、式（４０）を用いずに、行列Ａを固有値分解するなどして連立方程式を解けばよい。そして、以上のように計算した荷重ベクトルＷを各ＴＤＬ回路２０−ｎの荷重係数器２２−ｌ（アルファベットの小文字のエル）に出力する。
【００８９】
受信信号に対して、式（３２）、（３３）（ただし、式（３２）と（３３）は統合して二重和としてもよい）の演算を行うことで、不要波が抑圧された信号ｚ（ｒ，ｋ）が得られる。目標のドップラー周波数は一般に不明であるから、別の手段でドップラー周波数情報を得て注目帯域番号ｍ０を設定するか、想定する目標のドップラー周波数に対応する帯域番号ｍ０を変えて処理を行う。主ビーム方向を変えた場合も主ビーム番号ｂ０を変えて処理を行う。それぞれに対して、レンジビン番号ｒ毎に荷重ベクトルＷを計算する。但し、レンジビンにより不要波の時空間周波数分布があまり変わらない場合は、前のレンジビン番号（ｒ−１）に対する荷重ベクトルを使っても良い。これを一般化すると、あるレンジビン範囲で時空間周波数分布があまり変わらない場合は、同じ荷重ベクトルを使うことができる。このようにすると、荷重計算の回数が減るので、信号処理負荷が軽減されるという利点がある。以上のような不要波抑圧処理の後、目標検出処理が行われるのが一般的である。
【００９０】
上記実施の形態２と同じようにして、注目帯域を特定せずに通過域を図５の点線や図６のように設定すること可能である．但し、選択部１０は図８にはないので、これに関する操作は必要ない。
【００９１】
上記実施の形態３と同様に、対象とする方向と想定帯域内の各素子の時空間周波数特性をほぼ同じと見なすことができる場合、図８の素子時空間周波数特性データ記憶部７を設けずに、式（１３）のｇｎ（ｆ，θ）＝１として、式（３８）、（３９）の行列Ａ，ベクトルｂを計算するようにしてもよい。
【００９２】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、ディジタルマルチビーム形成部５により形成された受信ビームのビーム信号を複数の帯域に分割するＤＦＢ６−ｎと、そのＤＦＢ６−ｎにより分割された複数のビーム信号を用いて不要波のドップラー周波数と入射方向領域を計測し、その領域のサイドローブレベルを他の領域より低くするようにＴＤＬ回路２０−ｎの荷重を計算するように構成したので、アンテナのサイドローブだけでなく、主ビーム方向やそれに近い方向から入射するクラッタなどの不要波を十分に抑圧することができるという効果を奏する。荷重計算に多くの受信信号サンプル数を必要としないので、多くの受信信号サンプルが得られない場合でも良好に不要波を抑圧することができる。
【００９３】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る不要波抑圧装置について図１０を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態５に係る不要波抑圧装置の構成を示す図である。
【００９４】
図１０において、この実施の形態５に係る不要波抑圧装置は、アレーアンテナ１と、マルチビーム形成部３１と、受信機２（２−１，２−２，・・・，２−Ｎ）と、Ａ／Ｄ変換器３（３−１，３−２，・・・，３−Ｎ）と、位相検波器４（４−１，４−２，・・・，４−Ｎ）と、ドップラーフィルタバンク（ＤＦＢ）６（６−１，６−２，・・・，６−Ｎ）と、ビーム時空間周波数特性データ記憶部３２と、不要波入射方向・ドップラー周波数計測部８と、荷重計算部９ａと、選択部１０と、荷重係数器１１（１１−１，１１−２，・・・，１１−Ｓ）と、加算器１２とが設けられている。
【００９５】
マルチビーム形成部３１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て構成され、素子アンテナ１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）により受信されたＲＦ信号を入力して、ＲＦ領域で複数の受信ビームを同時に形成する。ただし、ここでは素子アンテナ１−ｎの数Ｎと、マルチビーム形成部３１の出力信号の数Ｎが一致しているが、素子アンテナ１−ｎの個数とマルチビーム形成部３１から出力される信号数は必ずしも一致する必要はない。なお、マルチビーム形成部３１、受信機２−ｎ、Ａ／Ｄ変換器３−ｎ及び位相検波器４−ｎからマルチビーム形成手段が構成されている。
【００９６】
ビーム時空間周波数特性データ記憶部３２は、素子アンテナ１−ｎ、マルチビーム形成部３１、受信機２−ｎ及びＡ／Ｄ変換器３−ｎからなるアナログ部分の指向特性、即ち、想定帯域内の各周波数に対する指向特性を時空間周波数特性データとして記憶している。
【００９７】
ビーム時空間周波数特性データ記憶部３２が記憶する時空間周波数特性データは、振幅と位相を示す複素数のデータであり、方向と周波数に関して離散的に記録される。また、時空間周波数特性データは、あらかじめ計測、あるいは、モデル化されたデータであり、周波数のサンプル点に関しては、方向毎に異なるものである。周波数のサンプル点の間隔は、ＤＦＢ６−ｎの各帯域通過フィルタの帯域幅より狭く、方向のサンプル点の間隔は、ビーム幅より狭くすることが望ましい。各アナログ部分の指向特性が想定帯域内で同一とみなせる場合、ある１つの周波数に対する複素数としての指向特性を時空間周波数特性データとして記憶する。なお、ビーム時空間周波数特性データ記憶部３２は、データ記憶手段を構成している。
【００９８】
つぎに、この実施の形態５に係る不要波抑圧装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００９９】
マルチビーム形成部３１は、アレーアンテナ１を構成している素子アンテナ１−ｎがＲＦ信号を受信すると、そのＲＦ信号を入力して、ＲＦ領域で複数の受信ビームを同時に形成する。マルチビーム形成部３１がＲＦ領域でマルチビームを形成する点で、図１のディジタルマルチビーム形成部５と異なる。
【０１００】
受信機２−ｎは、マルチビーム形成部３１がＲＦ領域でマルチビームを形成すると、複数の受信ビームのＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換する。Ａ／Ｄ変換器３−ｎは、受信機２−ｎからアナログのＩＦ信号を受けると、そのアナログのＩＦ信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタルのＩＦ信号（ディジタルＩＦ信号）を出力する。位相検波器４−ｎは、Ａ／Ｄ変換器３−ｎからディジタルＩＦ信号を受けると、そのディジタルＩＦ信号に対する位相検波処理を実施して、ディジタル同相・直交信号ｘｎ（ｋ´）を出力する。ただし、ｋ´はサンプリング間隔で正規化された時刻を表し、ディジタル同相・直交信号ｘｎ（ｋ´）は実部が同相成分、虚部が直交成分を表す複素信号である。なお、位相検波器４−ｎからＤＦＢ６−ｎに出力されるディジタル同相・直交信号ｘｎ （ｋ´）は、図１のディジタルマルチビーム形成部５からＤＦＢ６−ｎに出力されるビーム信号ｘｎ（ｋ´）に相当し、レンジビン番号ｒとヒット番号ｋを用いて、ｘｎ（ｒ，ｋ）とも表せる。以下、上記実施の形態１と同様（実施の形態１の「素子時空間周波数特性データ」は、「ビーム時空間周波数特性データ」に読み替える）であるため説明を省略する。さらに、上記実施の形態２や上記実施の形態３の構成についても、本実施の形態５と同様に、ＲＦ領域でマルチビーム形成してもよい。
【０１０１】
この実施の形態５のように、マルチビーム形成部３１がＲＦ領域でマルチビームを形成してから、受信機２−ｎ、Ａ／Ｄ変換器３−ｎ及び位相検波器４−ｎが受信ビームのビーム信号であるディジタル同相・直交信号ｘｎ（ｋ´）を得るようにしても、上記実施の形態１と同様に、アンテナのサイドローブだけでなく、主ビーム方向やそれに近い方向から入射するクラッタなどの不要波を十分に抑圧することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る不要波抑圧装置の構成を示す図である。
【図２】従来の不要波抑圧装置の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に係る不要波抑圧装置の時空間周波数特性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る不要波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２に係る不要波抑圧装置の時空間周波数特性を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る不要波抑圧装置の別の時空間周波数特性を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る不要波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４に係る不要波抑圧装置の構成を示す図である。
【図９】図８のＴＤＬ回路の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る不要波抑圧装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  アレーアンテナ、２  受信機、３  Ａ／Ｄ変換器、４  位相検波器、５  ディジタルマルチビーム形成部、６  ＤＦＢ、７  素子時空間周波数特性データ記憶部、８  不要波入射方向・ドップラー周波数計測部、９ａ  荷重計算部、９ｂ  荷重計算部、１０  選択部、１１  荷重係数器、１２  加算器、２０  ＴＤＬ回路、２１  遅延器、２２  荷重係数器、２３  加算器、３１  マルチビーム形成部、３２  ビーム時空間周波数特性データ記憶部。
【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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【図９】
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【図１０】
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