JP2001203526A - アダプティブアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数到来する妨害信号の抑圧性能の向上を図っ
たアダプティブアンテナ装置を提供する。 【解決手段】３つの補助アンテナが略一直線上に配列す
ることを避けるべく、反射鏡１側に補助アンテナ１１，
１２を設置するとともに、一次放射器２側に補助アンテ
ナ２１を設置する。また各補助アンテナ１１，１２，２
１の設置間隔をなるべく広く取る。このようにすること
で、任意の方向に対して補助アンテナ１１，１２，２１
の自由度を複数に保つことができるようにして、到来す
る複数の妨害信号に対する耐性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレーダ装置
などに利用され、補助アンテナを備えるアダプティブア
ンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダ装置などに利用されるアダプティ
ブアンテナ装置の中には、主アンテナに対して補助アン
テナを設け、この補助アンテナで受信される不要波成分
を利用して主アンテナからの受信信号に含まれる妨害信
号などの不要波成分を抑圧するようにしたものがある。

【０００３】この種のアダプティブアンテナ装置の従来
構成を図１０に示す。このアダプティブアンテナ装置
は、到来する電波を反射鏡１で反射させて一次放射器２
に導き、一次放射器２の受信面と反対側に指向性を持た
せて受信するようにしたものである。この構成では、反
射鏡１と一次放射器２とで主アンテナ（符号付さず）が
形成される。運用上においては、回転駆動機構（図示せ
ず）により上記アンテナ装置を回転軸周りに回転させ、
全方位をスキャンできるようにすることが多い。

【０００４】ところで、従来のアダプティブアンテナ装
置では、図示するように補助アンテナ１１〜１３を反射
鏡１に取り付けるようにしていた。このため、結果とし
て補助アンテナ１１〜１３がほぼ一直線上に配置される
ことになり、このことに起因する不具合が有った。

【０００５】図１１を参照して上記不具合につき説明す
る。図１１（ａ）のように、主アンテナの指向性方向が
妨害信号到来方向に正対した状態では、到来する妨害信
号に対して十分な抑圧機能を発揮することができる。こ
れは、妨害信号の到来方向に対して補助アンテナ１１〜
１３が空間的自由度を十分に確保し得るためである。技
術的には、補助アンテナの個数分（図１１では３個）ま
での妨害信号を抑圧することが可能である。

【０００６】なお、図１１において妨害信号到来角とは
便宜上設けた量で、主アンテナの指向性方向と妨害信号
とのなす角として捉えることができるものである。図１
１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ妨害信号到来角が０°、
４５°、９０°に相当する。

【０００７】しかしながら、図１１（ｂ），（ｃ）に示
すように、主アンテナが回転するに伴い、妨害信号到来
方向に対する補助アンテナ１１〜１３の自由度は失われ
てゆく。すなわち、妨害信号到来方向に対する補助アン
テナ１１〜１３の射影を見ると判るように、主アンテナ
の回転に伴い射影成分は一つに重なるように見え、つい
には、図１１（ｃ）のごとく一点に重なってしまう位置
が有る。この位置では、妨害信号到来方向に対する補助
アンテナ１１〜１３の自由度は１になり、複数の妨害信
号に対する抑圧性能が極端に劣化することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のアダプティブアンテナ装置は、補助アンテナを反射鏡
に取り付けるようにしていた。このため、主アンテナの
側面方向、すなわち補助アンテナがほぼ１つに重なって
見えるような方向からの複数の妨害信号に対する抑圧性
能の劣化が甚だしいという不具合を有していた。

【０００９】本発明は上記事情によりなされたもので、
その目的は、複数到来する妨害信号の抑圧性能の向上を
図ったアダプティブアンテナ装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、指向性を有する主アンテナと、補助アンテ
ナとを備え、前記補助アンテナで受信された信号を利用
して、前記主アンテナで受信される信号に含まれる不要
波成分を抑圧するアダプティブアンテナ装置において、
前記補助アンテナを、それぞれの設置位置が互いに多角
形の頂点をなすように設置したことを特徴とする。これ
は、あらゆる方向から補助アンテナを見たとき、その射
影像において少なくとも２つの補助アンテナが互いに離
間して見えるようにするためである。

【００１１】より具体的には、主アンテナが、無線周波
信号を受信する一次放射器と、無線周波信号を反射して
一次放射器に向け導く反射鏡とを備え、補助アンテナを
一次放射器側と反射鏡側にそれぞれ設置するようにした
ものである。

【００１２】好ましくは、各補助アンテナの設置位置が
互いに正多角形をなすか、あるいはそれに近い状態にす
るのが望ましい。なお、請求項で述べた多角形とは、内
側に凹んだ形状のものをも含む概念である。多角形の内
側に点や別の多角形が入りこむような形状でも良く、各
補助アンテナの設置位置から形成される多角形の頂点
は、同一平面上に無くても良い。このように同一平面上
に無い場合、各補助アンテナの設置位置が形成する図形
は、多面体となる。

【００１３】このようにすることで、各補助アンテナの
配置に、二次元的または三次元的な広がりを持たせるこ
とが可能となる。よって、従来のほぼ一直線上に並ぶ一
次元的な配列に比して、あらゆる方向に対して補助アン
テナの自由度を確保することが可能となる。

【００１４】例えば３つの補助アンテナを備えるとすれ
ば、従来では、見かけ上全ての補助アンテナが重なって
見える方向が存在したが、本発明に係るアダプティブア
ンテナ装置にはそのような方向が存在しない。たとえ２
つの補助アンテナが重なって見えても、常に残りの補助
アンテナが違う位置に見えることになる。

【００１５】したがって、従来に比して、同方向から到
来する複数の妨害信号に対する耐性を高められ、全方位
において複数の妨害信号に対する抑圧性能を向上させる
ことが可能となる。すなわち、妨害信号抑圧性能の方向
に対する劣化の度合いを抑圧することが可能となる。こ
こで、不要波とは、作為／不作為を問わず受信信号に悪
影響をもたらす妨害信号のほか、クラッタエコーなどを
も含むより広い概念の語として使用する。

【００１６】なお、従来のアダプティブアンテナ装置の
ように、弧状をなす反射鏡１に設置された補助アンテナ
１１〜１３は、より厳密に言えば、潰れた三角形なる多
角形状の配置をなしている。しかしながら本明細書中で
は、ほぼ一点に重なって見える視線方向を有するこのよ
うな図形を、“多角形”および“多面体”なる概念から
除いて考えるものとする。

【００１７】また本発明では、一次放射器側に設置され
る補助アンテナの配設位置を、仰角方向で互いに異なら
せるようにした。

【００１８】このようにすることで、補助アンテナの仰
角方向への自由度を設けることができる。その結果、仰
角方向に関する複数の妨害信号に対する耐性をも高める
ことが可能となる。

【００１９】さらに本発明に係わるアダプティブアンテ
ナ装置では、上記アダプティブアンテナ装置をサブアン
テナとして複数備え、各サブアンテナが備える前記反射
鏡を互いに背中合わせに配設した構成としても良い。特
に、このような構成を採る場合、少なくとも一つの前記
補助アンテナを、複数の前記サブアンテナのうち少なく
とも２つで共用するようにすれば、補助アンテナの数を
少なくでき、構造上の利点を得ることができる。

【００２０】また本発明では、以上のような構成のアダ
プティブアンテナ装置において、主アンテナを前記方位
方向に対して全周に渡り回転させる回転駆動機構をさら
に備えるようにしても良い。このような構成は、特にレ
ーダ装置に対して好適に利用できるものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明に係るアダプティ
ブアンテナ装置の実施の形態を示す図である。このアダ
プティブアンテナ装置は、二つの補助アンテナ１１，１
２を反射鏡１側に配置すると共に、一つの補助アンテナ
２１を一次放射器２側に配置したものとなっている。従
って補助アンテナ１１，１２，２１は、互いに三角形の
頂点に配置されることになる。好ましくは補助アンテナ
１１，１２，２１の互いの間隔をなるべく広くとると共
に、上記三角形の形状を正三角形に近くするのが望まし
いが、反射鏡１および一次放射器２の位置関係から来る
制限の範囲内で構わない。要するに、補助アンテナ１
１，１２，２１がほぼ一直線上に並ぶことを避けること
ができれば良い。

【００２２】図２に、図１における信号の流れを示す。
主アンテナの一次放射器２および補助アンテナ１１，１
２，２１に到来した無線周波信号は、それぞれ受信器３
１〜３４で受信されたのちアダプティブ回路５０に与え
られてアダプティブ処理が施され、これにより一次放射
器２からの受信号に含まれるサイドローブ方向から到来
する妨害信号成分が除去される。ここでは３つの補助ア
ンテナ１１，１２，２１を使用しているので、最大で３
つの妨害電波を抑圧することができる。

【００２３】アダプティブアンテナ回路５０の代表的な
構成例を図３に示す。図３において、アダプティブ回路
５０は複数の基本回路４１〜４６をシストリックアレイ
状に接続して、一次放射器２と補助アンテナ１１，１
２，２１の受信利得及び位相を自動調整することによ
り、主アンテナのサイドローブ方向から到来する妨害信
号を抑圧する。

【００２４】図４に基本回路４１〜４６の一例を示す。
基本回路４１〜４６は、乗算器４ａ，４ｂ、増幅器４
ｃ、ローパスフィルタ４ｄ、減算器４ｅを備える。そし
て、主アンテナおよび補助アンテナからの受信信号をも
とに、乗算器４ｂ、増幅器４ｃ、ローパスフィルタ４ｄ
で算出したアダプティブウェイトを主アンテナからの受
信信号から差し引き、妨害信号の到来方向に指向性のヌ
ルを形成することで、到来する妨害信号成分を抑圧す
る。

【００２５】上記基本回路４１〜４６を、図３のように
複数に組み合わせることにより、複数方向より到来する
妨害信号を抑圧することが可能となる。なお、図３およ
び図４はアダプティブ回路の代表的な形式を示したもの
であり、他の形式のアダプティブ回路でも同様である。

【００２６】アダプティブ回路５０の他の形式例を図５
に示す。図５のアダプティブ回路５０は補助アンテナ１
１，１２，２１の受信利得及び位相を自動調整する複数
の基本回路６１〜６３を備え、これらの出力を加算器７
０において加算し、その結果を減算器８０で一次放射器
２からの受信信号より減算して出力する。これにより、
主アンテナのサイドローブ方向から到来する妨害信号を
抑圧する。また、減算器８０の出力は基本回路６１〜６
３にフィードバックされる。

【００２７】図６に基本回路６１〜６３の一例を示す。
基本回路６１〜６３は、乗算器６ａ，６ｂ、増幅器６
ｃ、ローパスフィルタ６ｄを備える。そして、補助アン
テナ１１，１２，２１からの受信信号とビーム出力から
のフィードバックをもとに、乗算器６ｂ、増幅器６ｃ、
ローパスフィルタ６ｄで算出したアダプティブウェイト
を主アンテナからの受信信号から差し引き、妨害信号の
到来方向に指向性のヌルを形成する。これにより到来す
る妨害信号成分を抑圧する。このような基本回路６１〜
６３を、図５のように複数に組み合わせることにより、
図３と同様に複数方向より到来する妨害信号を抑圧する
ことが可能となる。

【００２８】さて、一般にアダプティブアンテナ装置に
おいては補助アンテナの個数分だけの妨害信号を除去す
ることが可能であるが、近接する方向から複数の妨害信
号が到来する場合には注意が必要である。従来の技術で
説明したように、近接する方向から複数の妨害信号が到
来した際、到来方向に対して補助アンテナの空間的自由
度が十分に保たれていなければ、妨害信号の除去機能が
極端に低下する。そこで本実施形態では、補助アンテナ
１１，１２，２１の設置位置を工夫することで、如何な
る方向に対しても自由度が最大限に保たれるようにして
いる。

【００２９】図７を参照して、図１１と比較しつつ本実
施形態における効果を説明する。妨害信号到来角が０°
の場合（図７（ａ））には、図１１（ａ）と比較して
も、補助アンテナの射影が同じであり、したがって妨害
信号除去効果は従来と同じである。

【００３０】しかしながら、図７（ｂ）、図１１（ｂ）
とを比較すると、図７（ｂ）のほうが妨害信号到来方向
に対する補助アンテナの射影成分の間隔が広い。さらに
図７（ｃ）、図１１（ｃ）とを比較すると、図１１
（ｂ）は自由度が１となってしまうのに対して、本実施
形態では図７（ｃ）のごとく、自由度は２が保たれる。

【００３１】すなわち本実施形態では、３つの補助アン
テナ１１，１２，２１を正三角形の頂点に近い位置に配
置したので、主アンテナが回転しても、任意の方向に対
する補助アンテナ１１，１２，２１の自由度を、最低で
も２に保つことが可能となる。従って、いかなる方向か
ら到来する妨害信号に対しても、抑圧性能の劣化を最大
限に抑圧することが可能となる。

【００３２】また従来に比して、補助アンテナの射影成
分の間隔を広く取ることができるようになるので、この
ことによっても妨害信号の抑圧効果をより高くすること
が可能となる。

【００３３】以上述べたように、補助アンテナ２１を一
次放射器２側に配置することで、側面方向を含む広範囲
な領域から到来する複数妨害信号に対する抑圧性能を向
上することが可能となる。

【００３４】なお、本発明は本実施の形態に限定される
ものではない。例えば本発明の応用例として、図８およ
び図９に示すアダプティブアンテナ装置を考えることが
できる。

【００３５】図８のアダプティブアンテナ装置は、図１
の構成に加えて、さらに一次放射器２の下側（回転駆動
機構の位置する側）に補助アンテナ２３を設けたもので
ある。このようにすると、仰角方向に対しても自由度を
増やすことができるため、仰角方向の複数妨害信号に対
しても抑圧効果を向上させることができる。

【００３６】なお、本発明は一次放射器２が複数のアン
テナ素子よりなるアレイアンテナである場合にも適用で
き、更にアンテナ素子の一部を補助アンテナ２３として
使用する構成では新たに補助アンテナを設ける必要が無
くなるので、アンテナ装置の小型・軽量化および省スペ
ース化を図ることが可能となる。

【００３７】図９は、図１の構成のアダプティブアンテ
ナ装置をいわばサブアンテナとして２つ用意し、互いの
反射鏡１を背中合わせに配置して、互いの反射鏡１に補
助アンテナ１１，１２を共通に設置し、また両アンテナ
の一次放射器２に補助アンテナ２１，２２を設置するよ
うにしたものである。このようにすると、一次放射器２
上の補助アンテナ２１および２２の間隔を大きくとるこ
とができるため、図１の場合に比較して側面方向（補助
アンテナ２１と２２とを結ぶ線に対して直角の方向）の
妨害信号の抑圧性能をさらに向上させることが可能とな
る。

【００３８】また、補助アンテナ２１，２２を２つの主
アンテナで共用とすることにより、補助アンテナの数を
むやみに増やすことなしに、妨害信号を効果的に抑圧す
ることが可能となる。図９においては反射鏡アンテナを
２面配置としているが、２面以上についても同様であ
る。

【００３９】また本実施形態では反射鏡アンテナについ
て説明したが、本発明の思想はアレイアンテナなどの一
般的なアンテナについても同様に適用でき、要するに補
助アンテナを方位方向に立体的に配置することにより本
発明の狙いとする効果を得ることができる。

【００４０】また補助アンテナの数は３個に限らない
し、これに伴い、反射鏡１側、一次放射器２側の補助ア
ンテナの数も任意に決めることができる。

【００４１】また、主アンテナの回転軸はどこに位置し
ても良いし、さらには本発明は、回転しない固定型のア
ンテナ装置に対しても適用できる。この場合、妨害信号
除去機能の方位特性のばらつきを抑圧できる効果を得る
ことができる。

【００４２】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形実施を行うことができる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、任意の方
向に対して補助アンテナの自由度を複数に保つことがで
きるようにして、到来する複数の妨害信号に対する耐性
を高めるようにしたため、主アンテナの側面方向を含め
た広範囲な領域から到来する複数妨害信号に対する抑圧
性能を向上することが可能となり、複数到来する妨害信
号の抑圧性能の向上を図ることができる。更に、主アン
テナのサイドローブ方向から到来する妨害信号に対し
て、メインローブヘの影響を最小限にとどめつつサイド
ローブ方向からの妨害信号を十分に抑圧することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るアダプティブアンテナ装置の実
施の形態を示す外観図。

【図２】 図１の構成における信号の流れを、アダプテ
ィブアンテナ装置の代表的な構成に即して示す図。

【図３】 アダプティブアンテナ回路５０の代表的な構
成例を示す図。

【図４】 図２のアダプティブ回路における基本回路４
１〜４６の構成例を示す回路図。

【図５】 アダプティブ回路５０の他の形式例を示す
図。

【図６】 図５における基本回路６１〜６３の構成例を
示す回路図。

【図７】 本発明による効果を説明するための図。

【図８】 本発明にかかるアダプティブアンテナ装置の
応用例を示す外観図。

【図９】 本発明にかかるアダプティブアンテナ装置の
応用例を示す外観図。

【図１０】 従来のアダプティブアンテナ装置の構成を
示す外観図。

【図１１】 従来のアダプティブアンテナ装置がもつ不
具合を説明するための図。

【符号の説明】

１…反射鏡 ２…一次放射器 １１，１２，１３…補助アンテナ（反射鏡１上に設置） ２１，２２…補助アンテナ（一次放射器２上に設置） ２３…補助アンテナ（一次放射器２の下部に設置） ３１〜３４…受信機 ４１〜４６…アダプティブ基本回路 ４ａ，４ｂ…乗算器 ４ｃ…増幅器 ４ｄ…ローパスフィルタ ４ｅ…減算器 ５０…アダプティブ回路 ６１〜６３…アダプティブ基本回路 ６ａ，６ｂ…乗算器 ６ｃ…増幅器 ６ｄ…ローパスフィルタ ７０…加算器 ８０…減算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA03 AA04 AA06 AA13 AB02 AB07 BA01 CA06 DB03 EA04 FA20 FA26 FA32 GA02 GA06 HA04 HA05 5J070 AD04 AK08 BH10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指向性を有する主アンテナと、補助アン
   テナとを備え、前記補助アンテナで受信された信号を利
   用して、前記主アンテナで受信される信号に含まれる不
   要波成分を抑圧するアダプティブアンテナ装置におい
   て、 前記補助アンテナを、その設置位置が互いに多角形の頂
   点をなして、任意の方向からの前記補助アンテナの射影
   像が少なくとも２つ互いに離間するように配置したこと
   を特徴とするアダプティブアンテナ装置。
2. 【請求項２】 指向性を有する主アンテナと、補助アン
   テナとを備え、前記補助アンテナで受信された信号を利
   用して、前記主アンテナで受信される信号に含まれる不
   要波成分を抑圧するアダプティブアンテナ装置におい
   て、 前記補助アンテナを、その設置位置が互いに多面体の頂
   点をなすように配置したことを特徴とするアダプティブ
   アンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記主アンテナは、無線周波信号を受信
   する一次放射器と、前記無線周波信号を反射して前記一
   次放射器に向け導く反射鏡とを備え、 前記補助アンテナを前記一次放射器側と前記反射鏡側と
   にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１または２
   のいずれかに記載のアダプティブアンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記一次放射器側に配置される補助アン
   テナの設置位置を、仰角方向で互いに異ならせたことを
   特徴とする請求項３に記載のアダプティブアンテナ装
   置。
5. 【請求項５】 前記一次放射器は、複数のアンテナ素子
   を配列してなるアレイアンテナであることを特徴とする
   請求項３または４のいずれかに記載のアダプティブアン
   テナ装置。
6. 【請求項６】 前記一次放射器側に配置される補助アン
   テナのうち、少なくとも一つを前記複数のアンテナ素子
   の一部と共用したことを特徴とする請求項５に記載のア
   ダプティブアンテナ装置。
7. 【請求項７】 請求項２乃至６のいずれかに記載のアダ
   プティブアンテナ装置をサブアンテナとして複数備え、
   各サブアンテナが備える反射鏡を互いに背中合わせに配
   設したことを特徴とするアダプティブアンテナ装置。
8. 【請求項８】 少なくとも一つの前記補助アンテナを、
   複数の前記サブアンテナのうち少なくとも２つで共用す
   るようにしたことを特徴とする請求項７に記載のアダプ
   ティブアンテナ装置。
9. 【請求項９】 さらに、前記主アンテナを前記方位方向
   に対して全周に渡り回転させる回転駆動機構を備えるこ
   とを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のアダ
   プティブアンテナ装置。