(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナの方位を制御して周回させる指向性制御手段と、
前記アンテナから供給される高周波信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した高周波信号から複数の周波数成分毎の信号強度レベルからなるパワースペクトラムを求めるパワースペクトラム算出手段と、
前記パワースペクトラム算出手段が算出するパワースペクトラムの分散値を算出する分散値算出手段と、
前記分散値算出手段が算出した分散値が所定のしきい値を超えるとき、前記複数の周波数成分のうちから信号強度レベルの高い順に所定の数の周波数成分を抽出し、前記所定の数の周波数成分を示す周波数情報を出力する最大強度周波数判定手段と、
前記アンテナの方位毎に前記信号強度レベルを前記周波数情報とともに記憶する方位強度メモリ手段と
を備え、
前記指向性制御手段は
所望周波数又は通信チャネルが入力されたとき、前記方位強度メモリ手段に記憶された前記アンテナの方位と前記信号強度レベルと前記周波数情報とに基づいて前記アンテナの方位を制御することを特徴とする無線受信装置。
【請求項２】
前記方位強度メモリ手段に保存されている前記アンテナの方位と前記信号強度レベルと前記周波数情報とに基づいて前記所望周波数における信号強度レベルの高い方位をひとつ以上表示する表示手段と、
該表示したひとつ以上の信号強度レベルの高い方位からユーザにひとつを選択させるポインティング手段と
を備え、
前記指向性制御手段は、
前記ポインティング手段により選択された方位に前記アンテナの方位を一致させるように制御することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
【請求項３】
前記表示手段は、表示する信号強度レベルの高い方位を方位別に色分けして表示することを特徴とする請求項２記載の無線受信装置。
【請求項４】
前記受信手段が受信する高周波信号を音声信号に変換して出力する音声信号出力手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の無線受信装置。
【請求項５】
前記パワースペクトラムの分散値の平均値に基づいて前記所定のしきい値を設定するしきい値設定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信装置に関し、詳細には、指向性アンテナを使用する際に、各方向の着信電界強度を迅速に把握して効率的な通信を可能にした無線受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいてアンテナは、送信機出力の高周波信号を空間に電磁波として放射し、また、空間の電磁波を電気信号として取り出して受信機に導くための手段として、通信品質を左右する重要な装置である。アンテナは大きく分類すると、平面的に全方向に均一な放射特性を有する無指向性アンテナと、特定方向にのみ放射特性を有する指向性アンテナとに分けられる。
このうち指向性アンテナは、例えば八木アンテナ等に代表されるように、多素子を配列することによって特定方向にのみ、強い指向性を持つように構成したものであり、無指向性アンテナに比べて数倍から十数倍の利得を得られるので省電力効果が極めて高く、同時に、多方向からの雑音排除能力も高い。
そこで、受信すべき通信相手からの電波到来方向が固定的な場合や、その方向が予め分かっている場合には通常指向性アンテナが使用される。また一方で、アマチュア無線システムのように特定の無線局のみならず様々な方向に位置する無線局と通信する場合にも、利得の小さな無指向性アンテナより、大きな利得が得られる指向性アンテナを、種々工夫を凝らしながら使用している。
【０００３】
例えば、図１０に示したように、多素子八木アンテナ等の指向性アンテナ１０１にモータ（ローテータ）１０２と、このローテータ１０２の回転のオン・オフ、回転方向や速度を制御するローテータ制御装置１０３とを備えることによってアンテナの指向性を任意方向に制御可能とし、アンテナ出力を受信機１０４に接続し、受信機の受信周波数を調整するダイヤル（エンコーダ）１０５を操作し、スピーカ１０６から受信復調した音声を聞きながらアンテナ方向を回転させて電波の到来方向を監視（watch：ワッチ）するのが一般的な操作方法であった。
しかし、このように受信復調音声を耳で聞きながら着信信号の有無を判断する操作では、アンテナの回転速度を早くすることが出来ないので全方向をワッチするには、かなり長時間を要し極めて非効率的であった。即ち、ローテータ制御装置により少しずつ指向性方向を変化させながら同時に受信機の周波数調整ダイヤル（エンコーダ）を操作して、スピーカからの音声を頼りに、着信の有無を確認していた。従って、特定方向をワッチ中に、他の方向から着信があってもモニタできないので、着信を見逃してしまうことがあり特に、ＳＳＢ（Single Side Band）方式の復調音声や、微弱な着信信号を聞き取りながらワッチする場合等においては、相当の経験を要するので、初心者にはより一層非効率なものとなっていた。
【０００４】
従来、このように電波の到来方向が既知でない場合における指向性アンテナの使用方法として、例えば、特許文献１に記載されたように、指向性アンテナにローテータと電界強度測定器を備え、アンテナの指向性を回転しながら着信信号の周波数と電界強度とを自動的に検出する装置が知られている。
この方法によれば測定器の性能にもよるが、比較的高速に夫々の指向性方向からの到来電波の電界強度を検出可能となる。
なお、指向性アンテナとしては、複数の無指向性アンテナや平面アンテナを所定間隔で配列し、夫々の受信信号又は放射信号の位相を制御することによって、同様に任意方向に指向性を形成するフェーズドアレイアンテナも多く使用されている。
【特許文献１】特開昭６３−２９３４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１記載の方法では、正確に各方位の着信信号に対する電界強度測定は可能であるが、実際に無線通信を行いながら、最適な方向を検出するような運用には不向きであった。
即ち、特許文献１記載の電波測定システムは、人工衛星と通信を行うための無線局を設置するにあたり、その設置前に、妨害波の有無を確認するための設備であり、例えばアマチュア無線システムのように、通信しながら着信信号方向を検索し、あるいは他のチャネルにおける着信信号の有無やその強度、周波数をリアルタイムに検出する場合には、適用困難であった。
本発明は、このような従来の指向性アンテナを使用する場合の問題点を解決するためになされたものであって、指向性アンテナを使用する際に各方位（方向と同一の意味として用いる）の着信電界強度を迅速に把握して、効率的な通信を可能にした無線受信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために、請求項１記載の無線受信装置は、アンテナの方位を制御して周回させる指向性制御手段と、前記アンテナから供給される高周波信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した高周波信号から複数の周波数成分毎の信号強度レベルからなるパワースペクトラムを求めるパワースペクトラム算出手段と、前記パワースペクトラム算出手段が算出するパワースペクトラムの分散値を算出する分散値算出手段と、前記分散値算出手段が算出した分散値が所定のしきい値を超えるとき、前記複数の周波数成分のうちから信号強度レベルの高い順に所定の数の周波数成分を抽出し、前記所定の数の周波数成分を示す周波数情報を出力する最大強度周波数判定手段と、前記アンテナの方位毎に前記信号強度レベルを前記周波数情報とともに記憶する方位強度メモリ手段とを備え、前記指向性制御手段は所望周波数又は通信チャネルが入力されたとき、前記方位強度メモリ手段に記憶された前記アンテナの方位と前記信号強度レベルと前記周波数情報とに基づいて前記アンテナの方位を制御することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の無線受信装置において、前記方位強度メモリ手段に保存されている前記アンテナの方位と前記信号強度レベルと前記周波数情報とに基づいて前記所望周波数における信号強度レベルの高い方位をひとつ以上表示する表示手段と、該表示したひとつ以上の信号強度レベルの高い方位からユーザにひとつを選択させるポインティング手段とを備え、前記指向性制御手段は、前記ポインティング手段により選択された方位に前記アンテナの方位を一致させるように制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の無線受信装置において、前記表示手段は、表示する信号強度レベルの高い方位を方位別に色分けして表示することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項記載の無線受信装置において、前記受信手段が受信する高周波信号を音声信号に変換して出力する音声信号出力手段を備えることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項記載の無線受信装置において、前記パワースペクトラムの分散値の平均値に基づいて前記所定のしきい値を設定するしきい値設定手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は以上のように構成し、または処理手順を構築したので、夫々以下のような効果が得られる。即ち、請求項１記載の無線受信装置は、アンテナの指向性を制御する指向性制御手段と、このアンテナの着信信号を受信復調するモニタ受信手段と、パワースペクトラム算出手段と、受信信号の強度レベルを算出する信号強度算出手段と、上記アンテナの指向性方位毎に求めた信号強度レベルを記憶する方位強度メモリ手段と、周波数又は通信チャネルが入力されたとき、上記方位強度メモリ手段に保持した情報に基づいて上記アンテナの指向性方向を制御する手段を備えたものである。この構成によれば、実際に通信を行う前に、例えば３６０度の全方向について指向性を走査しながら、夫々の方向（方位）の着信信号レベルを検出し、夫々の方位毎にメモリに記憶しておくことにより、実際の通信時に希望する周波数や通信チャネルを指定した際に、記憶した情報を参照して、同一周波数の着信が得られた方位にアンテナの指向性を一致させて通信を行うことが可能となる。従って、従来のように、アンテナ指向性を回転させながら、同時に、モニタ受信機からの音声を頼りに着信信号を探す必要がないので、アンテナの指向性方向を気にすることなく無指向性アンテナを使用する感覚で無線通信装置（送信機を含む）を運用することが可能となる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の無線受信装置において、求めたパワースペクトラム又は信号強度レベル等を表示する表示手段と、表示内容を指定するポインティング機能と、指定したものに関連する方位にアンテナを自動的に制御するアンテナ指向性自動制御手段を備えたので、表示内容を参照しながら所望の周波数やチャネルを指定することが可能となるので、より一層効率的な無線通信装置の運用が可能となる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の無線受信装置において、上記表示手段が、表示するパワースペクトラム又は受信信号強度レベルをアンテナの指向性方位別に色分けして表示する機能を備えたので、方位と着信信号レベルとの関係を直感的（感覚的）に把握することが容易となり、より一層便利に無線通信装置を運用することが可能である。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項記載の無線受信装置において、上記パワースペクトラムを求めるための信号をモニタ受信手段の周波数変換手段から出力したので、一系統の無線受信装置を有効に活用して、構成を簡単にし、又は、簡単な処理によって本発明を実施することが可能となる。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項記載の無線受信装置において、上記信号強度算出手段が、パワースペクトラムの分散値を予め設定し、又は、前記パワースペクトラムの分散値の平均値に基づいて設定した閾値と比較する手段と、この比較の結果によって受信信号の有無を判断する手段を備えたので、一定値以上の大きな着信についてのみ方位強度メモリに登録することが可能である。また、各方位（方向）のパワースペクトラムの分散値の平均値に基づいて設定した閾値と比較するものでは、ノイズ成分を着信信号と誤って検出する不具合を解消する上で有効である。更に、着信レベルの比較を行って、着信レベルを大きい順に表示するとともに、ユーザが選択した方向に自動的に指向性制御を行うことにより、多様な方法によって迅速に目的とする方向の無線局を探し出すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また既に説明したものと同一部分ならびに同一事項には同一符号、番号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、本発明に係る無線受信装置の一例を示すブロック図である。この例に示す無線受信装置は、アマチュア無線用の無線受信装置をイメージしたものであり、多素子八木アンテナ等の指向性アンテナ１と、その指向性アンテナ１を回転させて指向性方向を変更するためのローテータ（モータ：指向性制御手段）２と、指向性アンテナ１からの信号を供給して受信復調する第一の周波数ダウンコンバータ３と、その受信復調信号を増幅するオーディオアンプ４と、その出力を音声に変換するスピーカ５とからなる受信機ＲＸ（モニタ受信手段）とを備えている。更に、上記指向性アンテナ１からの信号を供給し、周波数を変換する第二の周波数ダウンコンバータ（周波数変換手段）６と、その出力をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）７と、以下に詳述するパワースペクトラム算出機能や方向情報管理機能、その他本発明を実現するための各種機能を持ったＣＰＵ（又はＤＳＰ）８と、分析結果等を表示するモニタ（表示手段）９と、各種操作を行う操作パネル１０とを備えたものである。
【００１１】
更に、上記ＣＰＵ（又はＤＳＰ）８は、図に示す各種の処理機能を備えている。即ち、デジタル変換した第二の周波数ダウンコンバータ６の出力信号からパワースペクトラムを計算するパワースペクトラム演算機能部（周波数毎の電力強度分布演算手段：パワースペクトラム算出手段）１１と、その演算結果に基づいて信号強度分布や方位を管理する方位情報管理機能部１２と、上記モニタ９に必要な情報信号を提供する表示制御機能部１３と、指向性アンテナ１の回転や各演算処理部に指向性アンテナ１の指向性方向情報を提供する最適方位制御機能部１４と、その信号に基づいてローテータ２に制御信号を供給するローテータ制御機能部（アンテナ指向性自動制御手段）１５と、上記操作パネル１０からの信号に従って、少なくとも受信周波数を制御する機能をもった受信周波数制御機能部１６を備え、または同様に機能するように構成されている。
また、上記方位情報管理機能部１２は、更に、パワースペクトラム演算機能部１１によって求めたパワースペクトラムからパワー分散Ｖａｒを算出する分散値算出機能部１２−１と、同様に供給されたパワースペクトラムから、パワーの大きい順に所要数の周波数データＦｒｅｑ（ｎ）を出力する最大強度周波数判定機能部１２−２と、計算した分散値Ｖａｒと周波数データＦｒｅｑ（ｎ）とをアンテナの指向性方向（方位）に対応させて、３６０度を所定の値で割った数のメモリ（分割数：Ｒｅｓｏ個）に記憶する分散値メモリ機能部１２−３と、算出した分散値Ｖａｒを、予め設定し、又は、求めたパワー分散値の平均値に基づいて設定した閾値と比較して、設定した閾値を越える分散値Ｖａｒについて、その強度を周波数情報として出力する比較器機能部１２−４と、比較判断の結果出力された強度と周波数情報を保持しておく方位強度メモリ機能部１２−５と、を備えている。
【００１２】
なお、上記モニタ受信機ＲＸの第一の周波数ダウンコンバータ３は、図２（ａ）示すように、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３−１と、高周波増幅器３−２と、第一周波数混合器（ＭＩＸ）３−３と、この第一周波数混合器３−３にローカル周波数信号を供給する第一局部発振器３−４と、この第一周波数混合器３−３の出力から、受信信号周波数とローカル信号周波数の差の周波数信号（ＩＦ：中間周波数）を選択する中間周波数フィルタ（ＢＰＦ）３−５と、中間周波数信号を十分に増幅する中間周波数増幅器３−６と、第二周波数混合器３−７と、第二ローカル周波数信号を発生し上記第二周波数混合器３−７に供給する周波数可変型の第二局部発振器３−８と、上記第二周波数混合器３−７の出力から、中間周波数信号（ＩＦ）と第二ローカル周波数信号との差の信号を抽出する低域フィルタ３−９とを含んでいる。なお、この構成は、ＳＳＢ変調された信号を受信復調する受信の構成を示しているが、若干、構成を変更すれば、ＦＭ変調やＰＭ変調信号の受信機として機能させることも可能である。
【００１３】
更に、図１のＣＰＵ８における、パワースペクトラム演算機能部１１の機能的構成は、例えば、図２（ｂ）に示すものが考えられる。即ち、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）７の出力から不要ノイズ信号を除去する帯域フィルタ（ＢＰＦ）１１−１と、受信した（デジタル化した）中間周波信号（ＩＦ信号）をＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）して周波数成分に分析する上で必要なサンプリング数（ポイント数）Ｎ個の信号データを保持するバッファメモリ１１−２と、このバッファメモリ１１−２に保持した遅延データに対する関数窓を適用して周波数分析を行うウインドウ処理部１１−３と、ウインドウ処理部１１−３の出力データｘ（ｎ）をＦＦＴ処理し、その結果からパワースペクトラムを求めるパワースペクトラム演算部（パワースペクトラム算出手段）１１−４と、を含んでいる。
なお、受信した高周波信号からパワースペクトラムを求めるには、ＦＦＴ処理することによって周波数成分毎の信号レベルに変換し、その分布からパワー分散値Ｖａｒを計算する。
【００１４】
即ち、上記遅延データをｘ（ｎ）としたときのＦＦＴ結果をＸ（ｋ）とすれば、次の式１、式２により表すことが出来る。即ち、
Ｘ（ｋ）＝Σｘ（ｎ）ｅ-j(2πnk/N)・・・・（式１）
但し、ｎは０からＮ−１の値をとり、ｋ＝０、１、２、・・Ｎ、Ｎ−１。
更に上記（式１）の結果を用いると、パワースペクトラム（Power Spectrum）ｋは以下の式で表すことができる。
Power Spectrum（ｋ）＝（１／Ｎ）×｜Ｘ（ｋ）Ｘ*（ｋ）｜（但し、*  は複素共役）・・・・（式２）
パワースペクトラムの周波数分解能は、ＦＦＴの式のポイント数Ｎによって決定され、サンプリング周波数をｆｓ（Ｈｚ）とすると、その分解能はｆｓ／Ｎ（Ｈｚ）となる。即ち、一ラインが取り扱う周波数帯域はｆｓ／Ｎ（Ｈｚ）
になる。また有効な帯域は、ｆｓ／２（Ｈｚ）であるので、観測するパワースペクトラムは、Power Spectrum（ｋ）、ｋ＝０、１、２、・・・、Ｎ／２−２、Ｎ／２−１となる。このときのスパン（周波数間隔）は受信周波数を中心として、１０ｋＨｚ乃至５００ｋＨｚ程度の任意の周波数帯域を選択することが可能なようにしておき、サンプリング周波数による制限のために、このスパンに満たない（所望の帯域にわたって周波数分析が出来ない）場合は、上記図２（ａ）の第二局部発振器３−８の発振周波数を変化させることによって、所要スパンについて周波数分析（ＦＦＴ）処理を行うことができるように構成する。
【００１５】
本発明は、上述したように構成した無線受信装置において、以下に詳細に説明するように、通信に際して、ローテータ２を例えば３６０度回転させながら、各指向性方向における信号を受信し、各方向から到来する着信信号のパワースペクトラムからパワー分散値Ｖａｒを計算し、一定値以上の強度の着信信号が検出される方位について、そのレベルと周波数情報とを方位強度メモリ１２−５に記録する。このように方位強度メモリ１２−５構築のために測定している状態を方位強度解析モード（Analyzing）と呼ぶ。方位強度解析モード（Analyzing）が完了し、３６０度全方向について、方位強度メモリ１２−５が構築された状態を待機モード（Standby）と呼ぶ。
【００１６】
待機モード（Standby）において、ユーザが受信を希望する周波数やチャネルを指定すると、方位強度メモリ１２−５を参照し、指定された周波数の着信信号が記録された方向に指向性アンテナ１を回転させて、その指向性を自動的に、着信が記録された方向に制御する。また、指定周波数について複数の方向から着信が記録されている場合は、そのなかから信号レベルが大きな順に到来方向をモニタ９に表示し、ユーザの選択を促すようにしてもよい。
このような周波数指定は、例えば図１の操作パネル１０を操作して行う。操作パネル１０は、図１０に示した無線機１０４のように、各種設定やモード設定を行うためのつまみやスイッチ類が備えられ、比較的大きな円形ダイヤル（エンコーダ）を回転させることによって、周波数を増減することができる。通常、エンコーダを右に回転すると周波数が増加し、逆方向に回転して周波数を減少させるようになっている。
【００１７】
ユーザが、無線通信機の周波数調整ダイヤルを操作し、周波数が設定されるとローテータ２を動作させ、上述したように方位強度メモリ１２−５を参照し、指定された周波数の着信信号が記録された方向に自動的に指向性アンテナ１を回転させるので、ユーザはアンテナの指向性方向を気にすることなく、無指向性アンテナを使用している感覚で所望の周波数において通信相手を探すことが可能である。
なお、ダイヤルを回転し周波数を変化させている状態ではローテータ２を回転させることなく、ユーザが周波数調整（設定）を終了し、ローテータスタート指示を行った後にローテータ２の動作を開始する方が効率的であろう。このときローテータ２を直ちに動作させることなく、周波数調整ダイヤルの操作に応じて、対応する周波数に対する方位強度メモリ１２−５の検索結果を表示すれば、ユーザは、メモリに着信情報が存在する周波数や方位を確認しながら、受信する周波数や方位を選択することができる。
【００１８】
本発明は、このようにユーザが指向性アンテナの指向性方向を気にすることなく、周波数やチャネルを選択することができるように構成したものであるが、以下、その制御例を具体的に説明する。
図３は、図１に示したブロック構成の無線受信装置を使用して、方位強度メモリ１２−５の構築を行う場合の制御例を示したフローチャートである。この処理では、指向性アンテナ１の指向性を３６０度水平方向に回転させ、夫々の方位における着信信号のパワースペクトラムや、そのパワー分散値Ｖａｒ等の最大強度周波数情報を得て、方位強度メモリ１２−５の構築を行うものである。
図３において方位強度メモリ１２−５の構築処理がスタートすると、指向性アンテナ１の指向性設定（駆動）を行う（Ｓ１）。スタート方向や回転方向は、予め設定した方向であってもよいが、ローテータの回転位置によってアンテナ指向性方向は自動的に読み取り可能であり、また、方位強度メモリ１２−５に指向性方向情報を記憶しておくこともできるので、処理開始時の指向性方向やユーザが興味のある任意の方向からスタートしても構わない。アンテナの指向性方向が設定されると、指向性アンテナ１への着信信号を、第二の周波数ダウンコンバータ６、Ａ／Ｄ７を経て、パワースペクトラム演算機能部１１に導き、パワースペクトラム演算処理を行う（Ｓ２）。
【００１９】
パワースペクトラム演算処理を行ったデータは、方位情報管理機能部１２の分散値算出機能部１２−１において分散値が計算され（Ｓ３）、また同時に最大強度周波数判定機能部１２−２において、スペクトラムが最大となる周波数を検出し、それを着信信号の中心周波数と判定する（Ｓ４）。次に、Ｓ３において計算したパワースペクトラムを使用してパワー分散値Ｖａｒを計算し、Ｓ４において求めた最大強度周波数値とともに、分散値メモリ１２−３に保持する（Ｓ５）。
以上の処理を全方位について実行し（Ｓ２乃至Ｓ６）、３６０度の全方向についてパワー分散値を分散値メモリ１２−３に保存したら（Ｓ６、Ｙｅｓ）、求めた全方向のパワー分散値の平均値を求め、その平均値を閾値として、又は、この平均値に基づいて算出した値を閾値として設定する（Ｓ７）。このように、全方向のパワー分散値の平均値に基づいて閾値を設定することによって、ノイズレベルを加味して有意の信号のみを検出することができる。即ち、固定的な閾値を設定した場合は、閾値を越える比較的大きなレベルのノイズ信号をも着信信号として検出する可能性があるが、全方位のノイズ信号を含むパワー分散値の平均に基づいた閾値であれば、このようなノイズを着信信号として誤検出する可能性が低減できる。このようにして求めた閾値は、以降の処理のためにメモリの所定領域に記憶しておく（Ｓ７）。なお、本発明の実施に際しては、閾値を予め設定した固定値としておくことも可能である。
【００２０】
このように閾値を算出し記憶した後に、上記処理Ｓ１乃至Ｓ６において求め、且つ、分散値メモリ１２−３に記憶した各方向のパワー分散値を、設定した閾値と比較する（Ｓ８）。この比較の結果、各方向のパワー分散値が閾値より大きい場合は（Ｓ８、Ｙｅｓ）、方位強度メモリ１２−５に記憶し（Ｓ９）、３６０度全方向について、分散値メモリ１２−３に記憶したデータについて同様に閾値との比較処理（Ｓ８）と、閾値を越える場合の方位メモリ１２−５への保存処理（Ｓ９）を繰り返す。上記処理Ｓ８の閾値との比較において、閾値以下である場合は（Ｓ８、Ｎｏ）、着信信号なしと判断して、Ｓ１０に移行する。なお、閾値を越えない場合は、該当するメモリ領域には着信信号無し（ＮＵＬＬ）を示す情報を記録しておく。
このようにして３６０度全方向、又は、設定した範囲の方向について、方位強度メモリ１２−５の構築が完了したら処理を終了する。
【００２１】
ここで、ローテータ２を連続的に３６０度回転させながら、パワースペクトラムを算出し、全方向３６０について方位強度メモリ１２−５の構築を行う場合を考えると、３６０度の分割数をＲｅｏｓとし、Ｒｅｏｓ＝３６０とすれば、方位強度メモリ１２−５は３６０個の方位メモリ領域を備えることになり、そのときの方位強度メモリ１２−５の分解能（一つのメモリによって分担する方位角）は１度となる。このとき、一スパンあたりのパワースペクトラムをPower Spectrum Span（ｋ）と表せば、ローテータ（アンテナ指向性方向）を１度回転する間に必要なポイント数Ｍのデータを得るためのローテータの角速度ωは、
ω＝（２π・ｆｓ）／Ｍ・Ｒｅｏｓ  （ｒａｄ／ｓ）・・・（式３）
なる式３で表すことができる。また、パワー分散値Ｖａｒは、Power Spectrum Span（ｋ）のパワーに着目したもので、次の式４で表すことが出来る。
Ｖａｒ＝（１／Ｍ）×Σ［Power Spectrum Span（ｋ）−Power Spectrum Span］2
（但し、ｋは１からＭの値をとり、下線部は複素共役を示す）・・・（式４）
図１の最大強度周波数判定機能部１２−２では、Power Spectrum Span（ｋ）からパワーの大きい順にｐ個の周波数情報Ｆｒｅｑ（ｐ）を出力する。今、最大パワーをPower Spectrum Span（max）とし、受信周波数をRX Freqとするとき、この周波数がスパンの中心となるとすれば、
RX Freq−SPAN／２＋Ｎ／ｆｓ＊max  が求める受信周波数となる。
分散値ＶａｒとＦｒｅｑ（ｐ）は分散値メモリ１２−３に保存され、ローテータ２を３６０度回転したとき、分散値メモリ（Var memory: Reso）の全てに値が保持された状態となり、ローテータ２の回転を停止する。
【００２２】
図４は、上記処理の様子を説明するための図であって、説明を簡単にするために３６０度を１６分割した場合、即ち、分割Ｒｅｓｏを１６とした場合の、各スパンにおけるパワースペクトラムの例を示している。
各スペクトラムの図を１／Ｒｅｓｏ乃至１６／Ｒｅｓｏとすれば、２／Ｒｅｓｏ乃至６／Ｒｅｓｏと、１２／Ｒｅｓｏ乃至１６／Ｒｅｓｏに着信信号のスペクトラムが存在する。この様子を見ると、４／Ｒｅｓｏに周波数軸１に一つのピークがあり、１４／Ｒｅｓｏにおいて周波数軸３に、もう一つのピークが観測されている。
上述したパワー分散値を算出し表示したものが図５であり、横軸は指向性方位の分割数に対応した番号、縦軸は計算したパワー分散値（信号強度）を示している。図５に示すように、全方向において求めたパワー分散値の平均から閾値５１を求め、これと各方向のパワー分散値と比較して、それ以上の部分についてのみ有意な着信信号とみなし、方位強度メモリに保存した状態を示したものが図６である。
【００２３】
図６に示す例では、アンテナの指向性を回転しながら所定の周波数範囲にわたってパワースペクトラムを求めパワー分散を計算したもので、測定対象の周波数範囲内に存在する着信信号について、その周波数を含めて検出可能である。図６に示す例では、Ｆｒｅｑ（１）乃至Ｆｒｅｑ（３）の三つの周波数について着信を検出しているが、測定周波数範囲、周波数分解能、方位分解能によっては、更に多くの周波数について同時に検出可能であり、高速な演算処理が可能であれば、より広い周波数範囲についてパワースペクトラムを算出しながら、しかも高速にローテータ２（アンテナ指向性）を回転できることになる。
図７乃至図９は、上述した各処理におけるモニタ９の表示例を示す図である。先ず図７は、方位強度メモリ１２−５の構築のためにパワースペクトラム算出、パワー分散値算出等の処理中の表示である。７１は算出したパワースペクトラムを示し、横軸は周波数、縦軸は受信強度に相当するパワーレベルであり、横軸下の三角マーク７２は周波数表示領域７３に示される周波数位置を示すカーソルである。ユーザは、このカーソル７２を動かすことによって、パワースペクトラムと周波数の関係を知ることができる。また、７４はローテータ２（アンテナの指向性）の回転位置（方向）を示すもの、７５は処理モード状態を示すもので、処理中であるAnalyzingが表示されている。なお、表示画面において、指向性の方向（ローテータ回転位置）７４を、角度毎に色彩を異なるようにし、表示するスペクトラム７１部分についても、指向性方向に対応した色彩で表示するように構成すれば、ユーザは直感的に方向を認識しながら、スペクトラムによる着信信号強度と周波数との関係を知ることができる。
【００２４】
図８は、全ての処理が終了し、方位強度メモリ１２−５に必要なデータが保存された状態を示すもので、７１乃至７５は図７と同様であるが、この表示では、ローテータ制御状態表示部（処理モード表示部）７５には、受信待機中である旨を示すStandbyが表示されている。このとき、ユーザが受信周波数１４．１５０ＭＨｚを操作パネルのキーボードから入力し、又は、周波数調整ダイヤル（エンコーダ）を回転させて周波数を指定すると、その周波数において着信信号が記憶されている方位強度メモリを検索し、該当するものが存在する場合は、その方向にアンテナ指向性を一致させるようにローテータを制御する（この間は、ローテータ制御状態表示７５に「Auto Rotation」を表示しても良い）。また、方位強度メモリにスペクトラムデータが記憶されている場合は、そのデータを表示するか、又は、指向性をその方向に一致させた状態で、スペクトラムを算出して表示すればリアルタイムで、実際の着信状況を把握することができる。
【００２５】
また、この例に示すように、指向性方向表示７４の周囲に、枠内に数字を配置した方位強調マーク７６を表示することによって、指定した周波数に一致する信号の着信方位を示すこともできる。この例では、一致する周波数信号が１３５度の一方向に存在するので、枠内数字を１としているが、もし同一周波数に対する着信信号が複数の方向に存在する場合は、レベルが大きい順に複数表示することもできる。図９は、該当する方向が二つの場合を示しており、枠内数字は、１と２の二つが、夫々、１３５度と２２５度の二つの方向に着信があること、及び、最も信号強度があった方位のスペクトラムが１３５度方向であることを示している。このように構成すれば、指向性方向が異なる複数の方向における着信信号の存在を知ることができる。なお、全方向において希望する周波数に対するデータが記録されていない場合はその旨を表示して、周波数変更を促す。なお、この指向性方向表示７４についても、色彩による識別機能手段を適用してもよい。即ち、指向性方向表示７４の周囲（円周）について、方位（方角）に対応させて赤、橙、黄、緑、青、藍、紫などの色分け表示を行うことも、視認性を高める効果がある。このとき方位強調マーク７６にも同様の色彩を付すこともできる。
ところで、上記実施例のモニタ表示のスペクトラム表示７１では、横軸を周波数として示したが、変形実施例として、方位強度メモリ１２−５に記憶したデータに基づいて、横軸に指向性の方位（ローテータ回転角度）を示し、夫々の方位（方向）に対する指定周波数信号のレベルを（縦軸として）表示することもできる。この表示によれば、希望する周波数に一致する信号がどの方向からどの程度のレベルで着信しているかを知ることができる。従って、希望する方向に指向性を制御し、一致した時点で実際の着信信号のパワースペクトラムを、横軸を周波数表示として表せばよい。
【００２６】
以上本発明の実施例を説明したが、この例に限らず種々変形が可能である。例えば、図１に示すブロック構成では、モニタ受信機ＲＸの第一の周波数ダウンコンバータ３を含む系統と、第二の周波数ダウンコンバータ６を含む第二の受信機能系統とを個別に備えたが、第二の受信機能系統に供給する周波数ダウンコンバータ信号として第一の周波数ダウンコンバータ３の出力信号を利用することによって、第二の周波数ダウンコンバータ６を省略することも可能であろう。また逆に、モニタ受信機ＲＸの第一の周波数ダウンコンバータ３の代わりに、第二の周波数ダウンコンバータ６の出力信号を利用してもよい。但し、もし、第一、第二の各周波数ダウンコンバータの受信帯域幅が異なる場合は、周波数ダウンコンバータには、夫々の周波数帯域幅に切換えて使用する機能を備える必要があろう。
【００２７】
また、モニタ装置９の表示画面の所要部分を指定するポインタ手段と、指定された部分の表示内容に関連する情報を特定する手段を備えることによって、このモニタ表示画面を介して指定周波数の入力や、選択するスペクトラム周波数を指定することもできる。このとき、表示画面を接触型（タッチパネル方式）にしておけば操作が簡単になり、より便利なものとなるであろう。更に、表示する内容としては、パワースペクトラムや指向性方向のみならず、アマチュア無線通信のように、通常よく通信相手となる無線局の周波数や方向等のリストを作成し、それを表示するとともに、ユーザが希望する周波数や方向を指定すると、アンテナの指向性をその方向に自動的に一致させるように構成することもできる。
また、実施例では、各ブロックの機能をＣＰＵやＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって実現したが、勿論、ハードウエアによって実現してもよい。更に、指向性アンテナとしては、八木アンテナに限ることなくパラボラアンテナや、複数の無指向性アンテナや平面アンテナを並べ、夫々の位相を調整することによって指向性方向を任意に操作できるフェーズドアレイアンテナであっても構わない。また、水平ダイポールアンテナのように、１８０度相違する方向に指向性が存在する場合や、その他にも複数の指向性を有する場合においても本発明は適用可能であり、予めその指向性に基づいて上述したような方位強度メモリを構築しておけば、そのメモリ内容を利用して希望する周波数と着信方位に自動的にアンテナを調整することが可能となる。
【００２８】
なお、方位強度メモリ内容は、長期間に亘って利用できる場合は少なく、電波の到来方向は時間と共に変化するので、所定時間経過する毎に、新しい方位強度メモリの構築（更新）を行うのが実用的であろう。また、長期間に亘って方位強度メモリのデータを蓄積しておき、季節や時間帯等における電波到来方向の傾向を把握して、着信電波の到来方向を予測することも可能であろう。特に、短波帯の電離層反射により電波伝搬特性が季節変動を伴うことが知られているから、季節毎の特徴を把握することは大いに有用であろう。
また、本発明の無線受信装置の制御方法を、コンピュータが制御可能なＯＳに基づいてプログラミングすれば、そのＯＳを備えたコンピュータによって同じ処理方法により制御することができる。近年、デジタル化された無線通信機に備えられたコンピュータやＤＳＰ等のデジタル処理回路を利用すれば、本発明の方法をプログラムやデータとしてメモリに収納することにより、それらの機能を利用して本発明を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の無線受信装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の無線受信装置における一部分の実施例を示すブロック図であって、（ａ）は周波数ダウンコンバータ３のブロック図、（ｂ）はパワースペクトラム演算機能部１１のブロック図。
【図３】本発明の無線通信装置の制御例を示すフローチャート。
【図４】本発明において実施する方位強度メモリ構築の際の各方向におけるパワースペクトラムの実測例を示す図であり、１／Ｒｅｓｏ乃至１６／Ｒｅｓｏは、３６０度を１６分割したスペクトラムの例を示す図。
【図５】パワースペクトラムから計算したパワー分散値の例を示す図。
【図６】本発明における方位強度メモリ内容の例を示す図。
【図７】本発明においてローテータ制御中のモニタ表示の例を示す図。
【図８】本発明において指定周波数を設定したときのモニタ表示の例を示す図。
【図９】本発明において指定周波数を設定したときの他のモニタ表示の例を示す図。
【図１０】従来の無線通信装置のシステム例を示す概要構成図。
【符号の説明】
【００３０】
１  指向性アンテナ、２  ローテータ、３  第一の周波数ダウンコンバータ、３−１  バンドパスフィルタ、３−２  高周波増幅器、３−３  第一周波数混合器、３−４  第一局部発振器、３−５  中間周波数フィルタ、３−６  中間周波数増幅器、３−７  第二周波数混合器、３−８  第二局部発振器、３−９  低域フィルタ、４  オーディオアンプ、５  スピーカ、６  第二の周波数ダウンコンバータ、７  アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）、８  ＣＰＵ（又はＤＳＰ）、９  モニタ、１０  操作パネル、１１  パワースペクトラム演算機能部、１１−１  帯域フィルタ（ＢＰＦ）、１１−２  バッファメモリ、１１−３  ウインドウ処理部（関数窓処理機能部）、１１−４  パワースペクトラム演算部、１２  方位情報管理機能部、１２−１  分散値算出機能部、１２−２  最大強度周波数判定機能部、１２−３  分散値メモリ機能部、１２−４  比較器機能部、１２−５  方位強度メモリ機能部、１３  表示制御機能部、１４  最適方位制御機能部、１５  ローテータ制御機能部、１６  受信周波数制御機能部、５１  閾値、７１  スペクトラム表示部、７２  周波数カーソル、７４  ローテータ方向表示（指向性方向表示）、７５  処理モード表示、７６  方位強調マーク
【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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