JP2003179424A - 超指向性アレイアンテナシステム、超指向性アレイアンテナ制御方法 - Google Patents
超指向性アレイアンテナシステム、超指向性アレイアンテナ制御方法Info
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
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- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多素子アレイアンテナにおいて超指向性利得
を実現する。 【解決手段】 超指向性が実現できる素子間隔(1/4
波長以下の間隔)で設けられた複数のアンテナ素子A−
1〜A−4から構成されるアレイアンテナを用いる。こ
のアレイアンテナを構成するアンテナ素子A−1〜A−
4それぞれの位相差及び振幅差と、各アンテナ素子A−
1〜A−4それぞれの指向性データとに応じて超指向性
ウェイト生成回路により、ウェイトデータを生成する。
この生成されたウェイトデータを用いて、各アンテナ素
子A−1〜A−4に対して重み付けを行う。
を実現する。 【解決手段】 超指向性が実現できる素子間隔(1/4
波長以下の間隔)で設けられた複数のアンテナ素子A−
1〜A−4から構成されるアレイアンテナを用いる。こ
のアレイアンテナを構成するアンテナ素子A−1〜A−
4それぞれの位相差及び振幅差と、各アンテナ素子A−
1〜A−4それぞれの指向性データとに応じて超指向性
ウェイト生成回路により、ウェイトデータを生成する。
この生成されたウェイトデータを用いて、各アンテナ素
子A−1〜A−4に対して重み付けを行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超指向性アレイアン
テナシステム、超指向性アレイアンテナ制御方法に関
し、特に小型・高指向性利得を実現することが可能な超
指向性アレイアンテナシステム、超指向性アレイアンテ
ナ制御方法に関する。
テナシステム、超指向性アレイアンテナ制御方法に関
し、特に小型・高指向性利得を実現することが可能な超
指向性アレイアンテナシステム、超指向性アレイアンテ
ナ制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にアレイアンテナを小型化すると開
口面積(開口長)が小さくなるために利得が低下する。
ところが小型化された面積(長さ)内に狭間隔でアンテ
ナ素子を詰込んで、特定の位相関係及び振幅関係を与え
ると、利得低下を抑えることができる。このようなアン
テナは超指向性(スーパーゲイン)アンテナと呼ばれ
る。この超指向性アンテナは、通常をはるかに超える指
向性利得が得られるもので、その理論は古くから知られ
ている。例えば、Bloch A、Medhurst
A and Pool Sによる文献“A new a
pproach to the design of
Super directive aerial ar
rays”(proc.Inst.Electr.En
g.、100、Part III、67、p.303(Se
pt.1953))や、文献「電子情報通信学会編アン
テナ工学ハンドブック」、p.211、(1980)に
記載されている。ところが、後述のように物理的制約等
が厳しいため実用化されてはいない。
口面積(開口長)が小さくなるために利得が低下する。
ところが小型化された面積(長さ)内に狭間隔でアンテ
ナ素子を詰込んで、特定の位相関係及び振幅関係を与え
ると、利得低下を抑えることができる。このようなアン
テナは超指向性(スーパーゲイン)アンテナと呼ばれ
る。この超指向性アンテナは、通常をはるかに超える指
向性利得が得られるもので、その理論は古くから知られ
ている。例えば、Bloch A、Medhurst
A and Pool Sによる文献“A new a
pproach to the design of
Super directive aerial ar
rays”(proc.Inst.Electr.En
g.、100、Part III、67、p.303(Se
pt.1953))や、文献「電子情報通信学会編アン
テナ工学ハンドブック」、p.211、(1980)に
記載されている。ところが、後述のように物理的制約等
が厳しいため実用化されてはいない。
【0003】図9(a)には、アレイアンテナの構成が
示されている。同図(a)に示されているアレイアンテ
ナは4つのアンテナ素子A−1〜A−4によって構成さ
れている。これら4つのアンテナ素子A−1〜A−4に
よる受信信号は、RF(radio frequenc
y)合成されて出力される。このように構成されたアレ
イアンテナについての方向に対する指向性利得(以降、
指向性パターンと呼ぶ)が同図(b)に示されている。
示されている。同図(a)に示されているアレイアンテ
ナは4つのアンテナ素子A−1〜A−4によって構成さ
れている。これら4つのアンテナ素子A−1〜A−4に
よる受信信号は、RF(radio frequenc
y)合成されて出力される。このように構成されたアレ
イアンテナについての方向に対する指向性利得(以降、
指向性パターンと呼ぶ)が同図(b)に示されている。
【0004】同図(a)に示されているような素子間隔
の狭い(例えば波長λの1/4程度以下;以後λ/4と
略す)アレイアンテナに通常の同相合成を行うと、素子
間隔が減少するのに従い、指向性利得は低下する。すな
わち、図10中の破線で示されているように、素子間隔
の狭いアレイアンテナに通常の同相合成を行うと、素子
間隔が減少するのに従い指向性利得は低下する。このと
きの指向性パターン及びリターンロス(S11)が図9
(b)及び図9(c)に示されている。
の狭い(例えば波長λの1/4程度以下;以後λ/4と
略す)アレイアンテナに通常の同相合成を行うと、素子
間隔が減少するのに従い、指向性利得は低下する。すな
わち、図10中の破線で示されているように、素子間隔
の狭いアレイアンテナに通常の同相合成を行うと、素子
間隔が減少するのに従い指向性利得は低下する。このと
きの指向性パターン及びリターンロス(S11)が図9
(b)及び図9(c)に示されている。
【0005】一方、図11(a)に示されているように
アンテナ素子A−1〜A−4間の位相差を交互に反転さ
せるような給電を行い、超指向性アンテナを構成する場
合を考える。このような構成において、アンテナ素子を
N個(Nは2以上の整数)とし、N個のアンテナ素子の
素子間隔を零に近づけた場合、理論的にはN2 の指向性
利得が得られることが知られている。すなわち、図10
中の実線で示されているように、素子数2のとき指向性
利得が22 =4、素子数3のとき指向性利得が32 =
9、素子数4のとき指向性利得が42 =16となる。こ
のときの指向性パターンが図11(b)に、リターンロ
ス(S11)が図11(c)に示されている。両図を参
照すると、超指向性アンテナにおいては、ビーム幅が狭
くなりかつ帯域幅も狭くなることが分かる。
アンテナ素子A−1〜A−4間の位相差を交互に反転さ
せるような給電を行い、超指向性アンテナを構成する場
合を考える。このような構成において、アンテナ素子を
N個(Nは2以上の整数)とし、N個のアンテナ素子の
素子間隔を零に近づけた場合、理論的にはN2 の指向性
利得が得られることが知られている。すなわち、図10
中の実線で示されているように、素子数2のとき指向性
利得が22 =4、素子数3のとき指向性利得が32 =
9、素子数4のとき指向性利得が42 =16となる。こ
のときの指向性パターンが図11(b)に、リターンロ
ス(S11)が図11(c)に示されている。両図を参
照すると、超指向性アンテナにおいては、ビーム幅が狭
くなりかつ帯域幅も狭くなることが分かる。
【0006】しかしながら、超指向性アンテナは高利得
化の代償として不可視域への電力放射が増大するためア
ンテナのQ値が大きくなる。このため給電部を含めたア
ンテナ内部における導体損失が大きくなりアンテナの効
率低下が発生する。なお、指向性利得をDとすると、Q
=D/F(Fは効率係数)である。このアンテナの効率
低下を改善するにはアンテナ及び給電回路を冷却し、導
体損失を抑えることが必要である。すなわち、図11
(a)においては、N個のアンテナ素子は恒温容器内に
収容され、かつ、冷却装置が用意されている。
化の代償として不可視域への電力放射が増大するためア
ンテナのQ値が大きくなる。このため給電部を含めたア
ンテナ内部における導体損失が大きくなりアンテナの効
率低下が発生する。なお、指向性利得をDとすると、Q
=D/F(Fは効率係数)である。このアンテナの効率
低下を改善するにはアンテナ及び給電回路を冷却し、導
体損失を抑えることが必要である。すなわち、図11
(a)においては、N個のアンテナ素子は恒温容器内に
収容され、かつ、冷却装置が用意されている。
【0007】また、超指向性アンテナは放射電力よりア
ンテナ近傍のリアクテイブ電力のほうがはるかに大き
い。このため、極めて狭帯域なアンテナとなる。さら
に、この超指向性を得るのに必要な各アンテナ素子間で
の位相及び振幅の関係は、微妙であり僅かな位相のずれ
があっても超指向性状態が崩れてしまう。例えば、ある
アンテナ素子の位相を1度ずらしただけで超指向性では
なくなってしまうこともある。この微妙な位相及び振幅
をマイクロストリップ線路等の給電回路で実現(RF合
成)することは物理的制限(製作精度・安定度)より容
易ではなく、アンテナ素子数が増加するに従いその困難
度も高くなる。
ンテナ近傍のリアクテイブ電力のほうがはるかに大き
い。このため、極めて狭帯域なアンテナとなる。さら
に、この超指向性を得るのに必要な各アンテナ素子間で
の位相及び振幅の関係は、微妙であり僅かな位相のずれ
があっても超指向性状態が崩れてしまう。例えば、ある
アンテナ素子の位相を1度ずらしただけで超指向性では
なくなってしまうこともある。この微妙な位相及び振幅
をマイクロストリップ線路等の給電回路で実現(RF合
成)することは物理的制限(製作精度・安定度)より容
易ではなく、アンテナ素子数が増加するに従いその困難
度も高くなる。
【0008】2素子ヘリカルアンテナを用いた超指向性
アンテナの実測例は報告されているが、RF合成に必要
な整合回路の微妙な調整が必須であるため、多素子化は
難しい。このことは、K.Itoh、O.Ishi、
Y.Nagai、N.Suzuki、Y.Kimach
i and O.Michikamiによる文献、“H
igh−Tc Superconducting Sm
all Antennas”(IEEE Trans.
Applied Superconductivit
y、Vol.3.No.1、March 1993)に
記載されている。このため、多素子アレイにおける超指
向性の実現例は報告されていない。
アンテナの実測例は報告されているが、RF合成に必要
な整合回路の微妙な調整が必須であるため、多素子化は
難しい。このことは、K.Itoh、O.Ishi、
Y.Nagai、N.Suzuki、Y.Kimach
i and O.Michikamiによる文献、“H
igh−Tc Superconducting Sm
all Antennas”(IEEE Trans.
Applied Superconductivit
y、Vol.3.No.1、March 1993)に
記載されている。このため、多素子アレイにおける超指
向性の実現例は報告されていない。
【0009】一方、給電回路(RF合成)によって位相
及び振幅を固定的に与えるとアンテナ系全体が狭帯域と
なり、受信機を含めた系も狭帯域となってしまう。その
結果として広帯域の通信システムに適用することができ
なくなるという問題点もある。指向性合成に関しても重
要な問題が存在する。超指向性用アレイアンテナは、ア
ンテナ素子間隔が極めて狭いため、素子間の電磁的相互
結合が大きく各素子の指向性は一様とならない。これに
対し、素子間隔λ/2程度以上のアレイアンテナであれ
ば両端の素子を除きほぼ一様な指向性が得られ、指向性
合成に支障はない。超指向性合成は隣り合う素子間で反
転するような位相関係が必要であるため、各素子指向性
は重要な設計要因である。つまり、超指向性となる位相
及び振幅を得るには各素子の動作時の素子指向性が必要
である。
及び振幅を固定的に与えるとアンテナ系全体が狭帯域と
なり、受信機を含めた系も狭帯域となってしまう。その
結果として広帯域の通信システムに適用することができ
なくなるという問題点もある。指向性合成に関しても重
要な問題が存在する。超指向性用アレイアンテナは、ア
ンテナ素子間隔が極めて狭いため、素子間の電磁的相互
結合が大きく各素子の指向性は一様とならない。これに
対し、素子間隔λ/2程度以上のアレイアンテナであれ
ば両端の素子を除きほぼ一様な指向性が得られ、指向性
合成に支障はない。超指向性合成は隣り合う素子間で反
転するような位相関係が必要であるため、各素子指向性
は重要な設計要因である。つまり、超指向性となる位相
及び振幅を得るには各素子の動作時の素子指向性が必要
である。
【0010】ここで、数学的には、無指向性のアンテナ
を仮定すると超指向性となる位相及び振幅を求めること
はできる。しかしながら、実際には素子間結合があり、
指向性を有するアンテナにそれらの値を適用しても超指
向性を実現することはできない。
を仮定すると超指向性となる位相及び振幅を求めること
はできる。しかしながら、実際には素子間結合があり、
指向性を有するアンテナにそれらの値を適用しても超指
向性を実現することはできない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の給電回路を用い
た合成方法(RF合成)において動作状態、すなわち位
相及び振幅を与えた給電回路と接続され実装した状態で
の素子指向性を測定することができないために素子指向
性を考慮した超指向性合成は難しい。このように複数の
設計要素を全て考慮した上で多素子・高精度・広帯域の
超指向性アンテナ系ハードウェアを設計することは技術
的に困難であった。
た合成方法(RF合成)において動作状態、すなわち位
相及び振幅を与えた給電回路と接続され実装した状態で
の素子指向性を測定することができないために素子指向
性を考慮した超指向性合成は難しい。このように複数の
設計要素を全て考慮した上で多素子・高精度・広帯域の
超指向性アンテナ系ハードウェアを設計することは技術
的に困難であった。
【0012】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は多素子アレイ
アンテナにおいて超指向性利得を実現すること、素子指
向性を考慮したより高精度な超指向性を合成すること、
更に、アンテナシステム全体として広帯域性を確保する
ことのできる超指向性アレイアンテナシステム、超指向
性アレイアンテナ制御方法を提供することである。
るためになされたものであり、その目的は多素子アレイ
アンテナにおいて超指向性利得を実現すること、素子指
向性を考慮したより高精度な超指向性を合成すること、
更に、アンテナシステム全体として広帯域性を確保する
ことのできる超指向性アレイアンテナシステム、超指向
性アレイアンテナ制御方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1による
超指向性アレイアンテナシステムは、複数のアンテナ素
子から構成され超指向性が実現できる素子間隔を有する
アレイアンテナを含む超指向性アレイアンテナシステム
であって、前記アレイアンテナを構成する複数のアンテ
ナ素子それぞれの指向性データに応じてウェイトデータ
を生成するウェイト生成手段と、このウェイト生成手段
により生成されたウェイトデータを用いて、前記アレイ
アンテナを構成する複数のアンテナ素子に対して重み付
けを行う重み付け手段とを含むことを特徴とする。
超指向性アレイアンテナシステムは、複数のアンテナ素
子から構成され超指向性が実現できる素子間隔を有する
アレイアンテナを含む超指向性アレイアンテナシステム
であって、前記アレイアンテナを構成する複数のアンテ
ナ素子それぞれの指向性データに応じてウェイトデータ
を生成するウェイト生成手段と、このウェイト生成手段
により生成されたウェイトデータを用いて、前記アレイ
アンテナを構成する複数のアンテナ素子に対して重み付
けを行う重み付け手段とを含むことを特徴とする。
【0014】本発明の請求項2による超指向性アレイア
ンテナシステムは、請求項1において、前記超指向性が
実現できる素子間隔は、受信及び送信の少なくとも一方
がなされる信号についての1/4波長以下の間隔である
ことを特徴とする。本発明の請求項3による超指向性ア
レイアンテナシステムは、請求項1又は2において、前
記ウェイト生成手段は、雑音に対する信号の比を最大に
するウェイトデータを生成することを特徴とする。
ンテナシステムは、請求項1において、前記超指向性が
実現できる素子間隔は、受信及び送信の少なくとも一方
がなされる信号についての1/4波長以下の間隔である
ことを特徴とする。本発明の請求項3による超指向性ア
レイアンテナシステムは、請求項1又は2において、前
記ウェイト生成手段は、雑音に対する信号の比を最大に
するウェイトデータを生成することを特徴とする。
【0015】本発明の請求項4による超指向性アレイア
ンテナシステムは、請求項1乃至3のいずれか1項にお
いて、前記ウェイト生成手段は、複数のアンテナ素子に
ついてのキャリブレーション処理と、この処理部によっ
て取得される指向性データについての保存処理と、この
保存処理された指向性データを参照して前記ウェイトデ
ータを計算するウェイト計算処理とを行うことを特徴と
する。本発明の請求項5による超指向性アレイアンテナ
システムは、請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記アレイアンテナに対する信号系統を複数に分岐し、
この分岐された複数の信号系統それぞれに前記ウェイト
生成手段を設けたことを特徴とする。
ンテナシステムは、請求項1乃至3のいずれか1項にお
いて、前記ウェイト生成手段は、複数のアンテナ素子に
ついてのキャリブレーション処理と、この処理部によっ
て取得される指向性データについての保存処理と、この
保存処理された指向性データを参照して前記ウェイトデ
ータを計算するウェイト計算処理とを行うことを特徴と
する。本発明の請求項5による超指向性アレイアンテナ
システムは、請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記アレイアンテナに対する信号系統を複数に分岐し、
この分岐された複数の信号系統それぞれに前記ウェイト
生成手段を設けたことを特徴とする。
【0016】本発明の請求項6による超指向性アレイア
ンテナシステムは、請求項1乃至4のいずれか1項にお
いて、前記アレイアンテナに対する信号系統を送信用及
び受信用に分岐し、この分岐された送信用及び受信用の
信号系統に共通に前記ウェイト生成手段を設けたことを
特徴とする。本発明の請求項7による超指向性アレイア
ンテナシステムは、請求項1乃至4のいずれか1項にお
いて、前記アレイアンテナを送信用及び受信用にそれぞ
れ設け、それらアレイアンテナに対して共通に設けられ
たウェイト生成手段により生成されたウェイトデータを
用いて、それらアレイアンテナを構成する複数のアンテ
ナ素子に対して重み付けを行うことを特徴とする。
ンテナシステムは、請求項1乃至4のいずれか1項にお
いて、前記アレイアンテナに対する信号系統を送信用及
び受信用に分岐し、この分岐された送信用及び受信用の
信号系統に共通に前記ウェイト生成手段を設けたことを
特徴とする。本発明の請求項7による超指向性アレイア
ンテナシステムは、請求項1乃至4のいずれか1項にお
いて、前記アレイアンテナを送信用及び受信用にそれぞ
れ設け、それらアレイアンテナに対して共通に設けられ
たウェイト生成手段により生成されたウェイトデータを
用いて、それらアレイアンテナを構成する複数のアンテ
ナ素子に対して重み付けを行うことを特徴とする。
【0017】本発明の請求項8による超指向性アレイア
ンテナ制御方法は、複数のアンテナ素子から構成され超
指向性が実現できる素子間隔を有するアレイアンテナの
制御方法であって、前記アレイアンテナを構成する複数
のアンテナ素子それぞれの指向性データに応じてウェイ
トデータを生成するウェイト生成ステップと、このウェ
イト生成ステップにおいて生成されたウェイトデータを
用いて、前記アレイアンテナを構成する複数のアンテナ
素子に対して重み付けを行う重み付けステップとを含む
ことを特徴とする。
ンテナ制御方法は、複数のアンテナ素子から構成され超
指向性が実現できる素子間隔を有するアレイアンテナの
制御方法であって、前記アレイアンテナを構成する複数
のアンテナ素子それぞれの指向性データに応じてウェイ
トデータを生成するウェイト生成ステップと、このウェ
イト生成ステップにおいて生成されたウェイトデータを
用いて、前記アレイアンテナを構成する複数のアンテナ
素子に対して重み付けを行う重み付けステップとを含む
ことを特徴とする。
【0018】本発明の請求項9による超指向性アレイア
ンテナ制御方法は、請求項8において、前記超指向性が
実現できる素子間隔は、受信及び送信の少なくとも一方
がなされる信号についての1/4波長以下の間隔である
ことを特徴とする。本発明の請求項10による超指向性
アレイアンテナ制御方法は、請求項8又は9において、
前記ウェイト生成ステップにおいては、雑音に対する信
号の比を最大にするウェイトデータを生成することを特
徴とする。
ンテナ制御方法は、請求項8において、前記超指向性が
実現できる素子間隔は、受信及び送信の少なくとも一方
がなされる信号についての1/4波長以下の間隔である
ことを特徴とする。本発明の請求項10による超指向性
アレイアンテナ制御方法は、請求項8又は9において、
前記ウェイト生成ステップにおいては、雑音に対する信
号の比を最大にするウェイトデータを生成することを特
徴とする。
【0019】本発明の請求項11による超指向性アレイ
アンテナ制御方法は、請求項8乃至10のいずれか1項
において、前記ウェイト生成ステップにおいては、複数
のアンテナ素子についてのキャリブレーション処理と、
この処理部によって取得される指向性データについての
保存処理と、この保存処理された指向性データを参照し
て前記ウェイトデータを計算するウェイト計算処理とを
行うことを特徴とする。
アンテナ制御方法は、請求項8乃至10のいずれか1項
において、前記ウェイト生成ステップにおいては、複数
のアンテナ素子についてのキャリブレーション処理と、
この処理部によって取得される指向性データについての
保存処理と、この保存処理された指向性データを参照し
て前記ウェイトデータを計算するウェイト計算処理とを
行うことを特徴とする。
【0020】要するに、本システムでは、超指向性が実
現できる素子間隔を有するアレイアンテナと、各々の素
子に接続された受信機と、各々の素子指向性データを記
録・蓄積する装置と超指向性合成回路とを搭載し、ディ
ジタルビーム合成により多素子・広帯域の超指向性アレ
イアンテナを実現しているのである。
現できる素子間隔を有するアレイアンテナと、各々の素
子に接続された受信機と、各々の素子指向性データを記
録・蓄積する装置と超指向性合成回路とを搭載し、ディ
ジタルビーム合成により多素子・広帯域の超指向性アレ
イアンテナを実現しているのである。
【0021】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。以下の説明において参照す
る各図においては、他の図と同等部分に同一符号が付さ
れている。以下、図1〜図8を参照し、本発明による超
指向性アレイアンテナシステムの実施例について説明す
る。 (第1の実施例)本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第1の実施例の構成が図1に示されている。
同図(a)においては、素子間隔λ/4以下のアレイア
ンテナを用いている。また、アレイアンテナは4素子の
ものを用いている。このアレイアンテナの各アンテナ素
子A−1〜A−4に受信機(Rx)R−1〜R−4が取
り付けられている。これら受信機R−1〜R−4は、各
アンテナ素子によって受信されるRFアナログ信号をベ
ースバンドディジタル信号に変換する装置である。
施の形態について説明する。以下の説明において参照す
る各図においては、他の図と同等部分に同一符号が付さ
れている。以下、図1〜図8を参照し、本発明による超
指向性アレイアンテナシステムの実施例について説明す
る。 (第1の実施例)本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第1の実施例の構成が図1に示されている。
同図(a)においては、素子間隔λ/4以下のアレイア
ンテナを用いている。また、アレイアンテナは4素子の
ものを用いている。このアレイアンテナの各アンテナ素
子A−1〜A−4に受信機(Rx)R−1〜R−4が取
り付けられている。これら受信機R−1〜R−4は、各
アンテナ素子によって受信されるRFアナログ信号をベ
ースバンドディジタル信号に変換する装置である。
【0022】各々のアンテナ素子データは超指向性ウェ
イト生成回路10に転送されキャリブレーション及び素
子指向性データとして処理・保存される。超指向性ウェ
イト生成回路10は放射したい方向に対して上記指向性
データをもとにして超指向性ウェイト生成回路10によ
りウェイトデータを生成する。生成されたウェイトデー
タはウェイト部30に与えられ、各受信機R−1〜R−
4の出力に乗算される。この乗算後のベースバンド信号
が合成されて出力される。
イト生成回路10に転送されキャリブレーション及び素
子指向性データとして処理・保存される。超指向性ウェ
イト生成回路10は放射したい方向に対して上記指向性
データをもとにして超指向性ウェイト生成回路10によ
りウェイトデータを生成する。生成されたウェイトデー
タはウェイト部30に与えられ、各受信機R−1〜R−
4の出力に乗算される。この乗算後のベースバンド信号
が合成されて出力される。
【0023】ここで、超指向性ウェイト生成回路10は
アンテナの雑音に対する信号の比(signal−to
−noise ratio;以下SNRと略す)を最大
にするように動作している。この超指向性ウェイト生成
回路10の構成例について図2を参照して説明する。同
図を参照すると、超指向性ウェイト生成回路10は、素
子指向性データメモリ11と、超指向性ウェイト生成部
12とを含んで構成されており、素子指向性データを入
力とし、アンテナウェイトデータを出力とする。
アンテナの雑音に対する信号の比(signal−to
−noise ratio;以下SNRと略す)を最大
にするように動作している。この超指向性ウェイト生成
回路10の構成例について図2を参照して説明する。同
図を参照すると、超指向性ウェイト生成回路10は、素
子指向性データメモリ11と、超指向性ウェイト生成部
12とを含んで構成されており、素子指向性データを入
力とし、アンテナウェイトデータを出力とする。
【0024】超指向性ウェイト生成回路10における超
指向性合成手順について図3を参照して説明する。同図
に示されているように、超指向性合成手順には、素子間
キャリブレーション処理S1、及び素子指向性データ取
得・保存処理S2からなるフェーズ0と、素子指向性デ
ータ参照処理S3、超指向性ウェイト計算処理S4、及
び超指向性合成処理S5からなるフェーズ1とがある。
フェーズ0においては、まず、素子間キャリブレーショ
ン処理S1及び素子指向性データ取得・保存処理S2を
行う。アレイアンテナをベースバンドで合成する際(デ
ィジタルビームフォーミング)は、アンテナ素子から入
力されてベースバンドに変換される経路において、伝達
関数が各アンテナ素子間で同一になることが必要であ
る。ある電波が入力される時に、アンテナ素子間で生じ
る位相差及び振幅差がベースバンドにおいても維持され
ることは難しい。このため、予めアンテナ素子間の位相
差及び振幅差を測定し(S1)、これを保存する(S
2)。そして、この保存したデータを用いて運用時に補
正する。
指向性合成手順について図3を参照して説明する。同図
に示されているように、超指向性合成手順には、素子間
キャリブレーション処理S1、及び素子指向性データ取
得・保存処理S2からなるフェーズ0と、素子指向性デ
ータ参照処理S3、超指向性ウェイト計算処理S4、及
び超指向性合成処理S5からなるフェーズ1とがある。
フェーズ0においては、まず、素子間キャリブレーショ
ン処理S1及び素子指向性データ取得・保存処理S2を
行う。アレイアンテナをベースバンドで合成する際(デ
ィジタルビームフォーミング)は、アンテナ素子から入
力されてベースバンドに変換される経路において、伝達
関数が各アンテナ素子間で同一になることが必要であ
る。ある電波が入力される時に、アンテナ素子間で生じ
る位相差及び振幅差がベースバンドにおいても維持され
ることは難しい。このため、予めアンテナ素子間の位相
差及び振幅差を測定し(S1)、これを保存する(S
2)。そして、この保存したデータを用いて運用時に補
正する。
【0025】素子指向性データメモリ11に保存してお
くデータは、図4に示されているような、アレイアンテ
ナを構成する各アンテナ素子A−1〜A−4それぞれに
ついての指向性パターンについてのデータ(ディジタル
データ)である。同図に示されているデータは、横軸が
角度(アンテナを中心とする方向)で、縦軸が指向性利
得である。具体的には、図5に示されている構成を用い
てアンテナ素子A−1〜A−4それぞれの相互間の位相
差及び振幅差を測定し、保存する。すなわち、各アンテ
ナ素子A−1〜A−Nそれぞれに対応させて受信機R−
1〜R−Nを設ける。各アンテナ素子A−1〜A−Nと
受信機R−1〜R−Nとの間には、フィルタf−1〜f
−N及びアンプg−1〜g−Nを設けておく。かかる構
成において各アンテナ素子A−1〜A−Nによって受信
したアナログ信号を、フィルタf−1〜f−N及びアン
プg−1〜g−N並びに受信機R−1〜R−Nによって
ベースバンド信号に変換し、素子指向性データを得る。
このデータを素子指向性データメモリ11に保存する。
くデータは、図4に示されているような、アレイアンテ
ナを構成する各アンテナ素子A−1〜A−4それぞれに
ついての指向性パターンについてのデータ(ディジタル
データ)である。同図に示されているデータは、横軸が
角度(アンテナを中心とする方向)で、縦軸が指向性利
得である。具体的には、図5に示されている構成を用い
てアンテナ素子A−1〜A−4それぞれの相互間の位相
差及び振幅差を測定し、保存する。すなわち、各アンテ
ナ素子A−1〜A−Nそれぞれに対応させて受信機R−
1〜R−Nを設ける。各アンテナ素子A−1〜A−Nと
受信機R−1〜R−Nとの間には、フィルタf−1〜f
−N及びアンプg−1〜g−Nを設けておく。かかる構
成において各アンテナ素子A−1〜A−Nによって受信
したアナログ信号を、フィルタf−1〜f−N及びアン
プg−1〜g−N並びに受信機R−1〜R−Nによって
ベースバンド信号に変換し、素子指向性データを得る。
このデータを素子指向性データメモリ11に保存する。
【0026】以上のように、素子間キャリブレーション
処理S1及び素子指向性データ取得・保存処理S2、す
なわち上記のフェーズ0においては、上記の指向性パタ
ーンデータを予め測定し、これを素子指向性データメモ
リ11に保存する。次に、図2における超指向性ウェイ
ト生成部12における処理、すなわち図3における素子
指向性データ参照処理S3、超指向性ウェイト計算処理
S4、及び超指向性合成処理S5について説明する。こ
れらの処理S3〜S5すなわち上記のフェーズ1におい
ては、素子指向性データメモリ11に保存されている素
子指向性データを参照し、アレイアンテナについてのS
NRを最大にするためのウェイトデータを求める。
処理S1及び素子指向性データ取得・保存処理S2、す
なわち上記のフェーズ0においては、上記の指向性パタ
ーンデータを予め測定し、これを素子指向性データメモ
リ11に保存する。次に、図2における超指向性ウェイ
ト生成部12における処理、すなわち図3における素子
指向性データ参照処理S3、超指向性ウェイト計算処理
S4、及び超指向性合成処理S5について説明する。こ
れらの処理S3〜S5すなわち上記のフェーズ1におい
ては、素子指向性データメモリ11に保存されている素
子指向性データを参照し、アレイアンテナについてのS
NRを最大にするためのウェイトデータを求める。
【0027】本システムにおいては、アレイアンテナに
ついてのSNRを最大にするための手法として、例え
ば、Robert J.Dinger、Donald
R.Bowling、and Anna M.Mart
inによる文献“A Survey of Possi
ble Passive Antenna Appli
cation of High−Temperatur
e Superconductors”、IEEE T
RANSACTIONS ON MICROWAVE
THEORY AND TECHNIQUES、 VO
L.39、NO.9、p.1503、(Sept. 1
991)に記載されている手法を用いる。同文献に記載
されている、SNRを最大にするためのウェイトデータ
を計算する手法について、以下説明する。
ついてのSNRを最大にするための手法として、例え
ば、Robert J.Dinger、Donald
R.Bowling、and Anna M.Mart
inによる文献“A Survey of Possi
ble Passive Antenna Appli
cation of High−Temperatur
e Superconductors”、IEEE T
RANSACTIONS ON MICROWAVE
THEORY AND TECHNIQUES、 VO
L.39、NO.9、p.1503、(Sept. 1
991)に記載されている手法を用いる。同文献に記載
されている、SNRを最大にするためのウェイトデータ
を計算する手法について、以下説明する。
【0028】まず、角度θの関数である指向性関数f
(θ)は、式(1)のようになる。
(θ)は、式(1)のようになる。
【0029】
【数1】
【0030】ここで、Wn =An ejθ、k=2π/λ
(λは波長)である。そして、式(1)におけるウェイ
トWn は、式(2)のベクトルWn で与えられる。
(λは波長)である。そして、式(1)におけるウェイ
トWn は、式(2)のベクトルWn で与えられる。
【0031】
【数2】
【0032】式(2)において、Tは転置行列であるこ
とを示している。素子指向性データをAn (θ)とする
と、信号ベクトルは、
とを示している。素子指向性データをAn (θ)とする
と、信号ベクトルは、
【0033】
【数3】
【0034】となる。式(1)を簡略化すると、式
(4)のようになる。
(4)のようになる。
【0035】
【数4】
【0036】角度θの関数である信号出力電力は、式
(5)のようになる。
(5)のようになる。
【0037】
【数5】
【0038】ここで、式(5)の右辺のPは重なりスペ
クトル密度行列(cross−spectral de
nsity matrix)であり、P=SS* で与え
られるテンソル積である。一方、ノイズ出力電力は式
(6)のようになる。
クトル密度行列(cross−spectral de
nsity matrix)であり、P=SS* で与え
られるテンソル積である。一方、ノイズ出力電力は式
(6)のようになる。
【0039】
【数6】
【0040】ここで、式(6)の右辺のRはノイズ共分
散行列(noise covariance matr
ix)であり、式(7)で与えられる。
散行列(noise covariance matr
ix)であり、式(7)で与えられる。
【0041】
【数7】
【0042】式(7)において、ni (t)は素子iに
おけるノイズであり、時間(t)の関数である。式
(5)及び式(6)を結合すると、θの関数であるSN
R(θ)は式(8)で与えられる。
おけるノイズであり、時間(t)の関数である。式
(5)及び式(6)を結合すると、θの関数であるSN
R(θ)は式(8)で与えられる。
【0043】
【数8】
【0044】この式(8)で与えられるSNR(θ)を
最大とするWは、
最大とするWは、
【0045】
【数9】
【0046】ウェイトデータWopt は式(10)で与え
られる。
られる。
【0047】
【数10】
【0048】
【数11】
【0049】以上が図3中の素子指向性データ参照処理
S3及び超指向性ウェイト計算処理S4である。上記の
式(10)によって求められるウェイトデータWopt を
用いて、図3中の超指向性合成処理S5が行われる。以
上のように、本システムによれば、素子間隔の狭い(超
指向性が実現できる素子間隔)アレイアンテナ、超指向
性ウェイト生成回路及びベースバンド受信・合成系統に
より、図1(b)のような指向性パターン及び図1
(c)のようなリターンロス特性を有する超指向性アン
テナを実現することができる。
S3及び超指向性ウェイト計算処理S4である。上記の
式(10)によって求められるウェイトデータWopt を
用いて、図3中の超指向性合成処理S5が行われる。以
上のように、本システムによれば、素子間隔の狭い(超
指向性が実現できる素子間隔)アレイアンテナ、超指向
性ウェイト生成回路及びベースバンド受信・合成系統に
より、図1(b)のような指向性パターン及び図1
(c)のようなリターンロス特性を有する超指向性アン
テナを実現することができる。
【0050】なお、図1では、アレイアンテナは直線配
列となっているが、円環状や平面状等の任意の配列につ
いても本実施例を適用できることは明白である。 (第2の実施例)本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第2の実施例の構成が図6(a)に示されて
いる。本実施例においても素子間隔λ/4以下のアレイ
アンテナを用いる。本実施例は、上述した第1の実施例
(図1)において、各素子のベースバンドディジタル信
号が複数系統の処理装置に分配される構成である。本例
ではN個の系統#1〜#Nに分配されている。そして、
各系統それぞれについて、超指向性ウェイト生成回路1
0−1〜10−N、及びウェイト部30−1〜30−N
を設けている。これら超指向性ウェイト生成回路10−
1〜10−N及びウェイト部30−1〜30−Nにおけ
る処理は、上述した第1の実施例の場合と同様である。
列となっているが、円環状や平面状等の任意の配列につ
いても本実施例を適用できることは明白である。 (第2の実施例)本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第2の実施例の構成が図6(a)に示されて
いる。本実施例においても素子間隔λ/4以下のアレイ
アンテナを用いる。本実施例は、上述した第1の実施例
(図1)において、各素子のベースバンドディジタル信
号が複数系統の処理装置に分配される構成である。本例
ではN個の系統#1〜#Nに分配されている。そして、
各系統それぞれについて、超指向性ウェイト生成回路1
0−1〜10−N、及びウェイト部30−1〜30−N
を設けている。これら超指向性ウェイト生成回路10−
1〜10−N及びウェイト部30−1〜30−Nにおけ
る処理は、上述した第1の実施例の場合と同様である。
【0051】かかる構成によれば、アンテナ素子及び受
信機が持ちうる帯域内において複数のサブ帯域用の合成
を複数の処理装置が分担することができる。つまり、本
実施例は、超指向性合成回路自体が狭帯域フィルタの機
能を有する構成である。この構成により、同図(b)及
び(c)に示されているように、システム全体での帯域
を拡大し、広帯域化を実現することができる。 (第3の実施例)本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第3の実施例の構成が図7に示されている。
本実施例においても素子間隔λ/4以下のアレイアンテ
ナを用いる。本実施例は、上述した第1の実施例(図
1)において、デュプレクサ20を追加し、送信機(T
x)T−1〜T−4及びウェイト部30−Tを含む送信
系統を付加した構成である。すなわち、アンテナ素子A
−1〜A−4によるアンテナを、受信系統及び送信系統
について共通に用いている。超指向性ウェイト生成回路
10並びにウェイト部30−T及び30−Rにおける処
理は、上述した第1の実施例の場合と同様である。
信機が持ちうる帯域内において複数のサブ帯域用の合成
を複数の処理装置が分担することができる。つまり、本
実施例は、超指向性合成回路自体が狭帯域フィルタの機
能を有する構成である。この構成により、同図(b)及
び(c)に示されているように、システム全体での帯域
を拡大し、広帯域化を実現することができる。 (第3の実施例)本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第3の実施例の構成が図7に示されている。
本実施例においても素子間隔λ/4以下のアレイアンテ
ナを用いる。本実施例は、上述した第1の実施例(図
1)において、デュプレクサ20を追加し、送信機(T
x)T−1〜T−4及びウェイト部30−Tを含む送信
系統を付加した構成である。すなわち、アンテナ素子A
−1〜A−4によるアンテナを、受信系統及び送信系統
について共通に用いている。超指向性ウェイト生成回路
10並びにウェイト部30−T及び30−Rにおける処
理は、上述した第1の実施例の場合と同様である。
【0052】このような構成により、送信時においても
超指向性合成を実現できる。本実施例においては共通ア
ンテナを用いるので、アンテナ素子数を増加させずに、
受信系統及び送信系統を有するシステム全体を小型化で
きる。 (第4の実施例)本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第4の実施例の構成が図8に示されている。
本実施例においても素子間隔λ/4以下のアレイアンテ
ナを用いる。本実施例は、上述した第1の実施例(図
1)において、アンテナ素子A−1R〜A−4Rによる
受信系統とアンテナ素子A−1T〜A−4Tによる送信
系統とを別々に設け、両系統に共通に超指向性ウェイト
生成回路10を設けた構成である。超指向性ウェイト生
成回路10並びにウェイト部30−T及び30−Rにお
ける処理は、上述した第1の実施例の場合と同様であ
る。
超指向性合成を実現できる。本実施例においては共通ア
ンテナを用いるので、アンテナ素子数を増加させずに、
受信系統及び送信系統を有するシステム全体を小型化で
きる。 (第4の実施例)本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第4の実施例の構成が図8に示されている。
本実施例においても素子間隔λ/4以下のアレイアンテ
ナを用いる。本実施例は、上述した第1の実施例(図
1)において、アンテナ素子A−1R〜A−4Rによる
受信系統とアンテナ素子A−1T〜A−4Tによる送信
系統とを別々に設け、両系統に共通に超指向性ウェイト
生成回路10を設けた構成である。超指向性ウェイト生
成回路10並びにウェイト部30−T及び30−Rにお
ける処理は、上述した第1の実施例の場合と同様であ
る。
【0053】このような構成により、送信時においても
超指向性合成を実現できる。本実施例においては共通の
超指向性ウェイト生成回路を用いるので、同回路の個数
を増加させず、受信系統及び送信系統を有するシステム
全体を小型化できる。ところで、以上説明した超指向性
アレイアンテナシステムにおいては、以下のような超指
向性アレイアンテナ制御方法が実現されている。すなわ
ち、複数のアンテナ素子から構成され超指向性が実現で
きる素子間隔を有するアレイアンテナの制御方法であ
り、上記アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子
それぞれの指向性データに応じてウェイトデータを生成
するウェイト生成ステップと、このウェイト生成ステッ
プにおいて生成されたウェイトデータを用いて、上記ア
レイアンテナを構成する複数のアンテナ素子に対して重
み付けを行う重み付けステップとを含む制御方法が実現
されている。このとき、上記超指向性が実現できる素子
間隔は、受信及び送信の少なくとも一方がなされる信号
についての1/4波長以下の間隔である。
超指向性合成を実現できる。本実施例においては共通の
超指向性ウェイト生成回路を用いるので、同回路の個数
を増加させず、受信系統及び送信系統を有するシステム
全体を小型化できる。ところで、以上説明した超指向性
アレイアンテナシステムにおいては、以下のような超指
向性アレイアンテナ制御方法が実現されている。すなわ
ち、複数のアンテナ素子から構成され超指向性が実現で
きる素子間隔を有するアレイアンテナの制御方法であ
り、上記アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子
それぞれの指向性データに応じてウェイトデータを生成
するウェイト生成ステップと、このウェイト生成ステッ
プにおいて生成されたウェイトデータを用いて、上記ア
レイアンテナを構成する複数のアンテナ素子に対して重
み付けを行う重み付けステップとを含む制御方法が実現
されている。このとき、上記超指向性が実現できる素子
間隔は、受信及び送信の少なくとも一方がなされる信号
についての1/4波長以下の間隔である。
【0054】そして、上記ウェイト生成ステップにおい
ては、雑音に対する信号の比を最大にするウェイトデー
タを生成する。また、上記ウェイト生成ステップにおい
ては、複数のアンテナ素子についてのキャリブレーショ
ン処理と、この処理部によって取得される指向性データ
についての保存処理と、この保存処理された指向性デー
タを参照して上記ウェイトデータを計算するウェイト計
算処理とを行う。以上の制御方法を採用した場合、ディ
ジタルビーム合成により多素子・広帯域の超指向性アレ
イアンテナを実現することができる。
ては、雑音に対する信号の比を最大にするウェイトデー
タを生成する。また、上記ウェイト生成ステップにおい
ては、複数のアンテナ素子についてのキャリブレーショ
ン処理と、この処理部によって取得される指向性データ
についての保存処理と、この保存処理された指向性デー
タを参照して上記ウェイトデータを計算するウェイト計
算処理とを行う。以上の制御方法を採用した場合、ディ
ジタルビーム合成により多素子・広帯域の超指向性アレ
イアンテナを実現することができる。
【0055】請求項の記載に関し、本発明は更に以下の
態様を採り得る。 (1)超指向性が実現できる素子間隔を有するアレイア
ンテナと、各々の素子に接続された受信機と、各々の素
子指向性データを記録・蓄積する装置と、超指向性合成
回路とを搭載しディジタルビーム合成により超指向性を
実現するアンテナ装置。 (2)超指向性が実現できる素子間隔を有するアレイア
ンテナと、アンテナ出力を分配する分配器と各々の素子
に接続された受信機と、各々の素子指向性データを記録
・蓄積する装置と超指向性合成回路を搭載しディジタル
ビーム合成により超指向性を実現するアンテナ装置。 (3)上記(1)のアンテナ装置において、各々の素子
にデュプレクサと、それに接続された送信機とを有する
アンテナ装置。 (4)上記(1)のアンテナ装置において、送信専用の
超指向性が実現できる素子間隔を有するアレイアンテナ
と、それに接続された送信機とを有するアンテナ装置。
態様を採り得る。 (1)超指向性が実現できる素子間隔を有するアレイア
ンテナと、各々の素子に接続された受信機と、各々の素
子指向性データを記録・蓄積する装置と、超指向性合成
回路とを搭載しディジタルビーム合成により超指向性を
実現するアンテナ装置。 (2)超指向性が実現できる素子間隔を有するアレイア
ンテナと、アンテナ出力を分配する分配器と各々の素子
に接続された受信機と、各々の素子指向性データを記録
・蓄積する装置と超指向性合成回路を搭載しディジタル
ビーム合成により超指向性を実現するアンテナ装置。 (3)上記(1)のアンテナ装置において、各々の素子
にデュプレクサと、それに接続された送信機とを有する
アンテナ装置。 (4)上記(1)のアンテナ装置において、送信専用の
超指向性が実現できる素子間隔を有するアレイアンテナ
と、それに接続された送信機とを有するアンテナ装置。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、超指向性
が実現できる素子間隔を有する複数のアンテナ素子それ
ぞれの位相差及び振幅差と指向性データとに応じてウェ
イトデータを生成し、生成されたウェイトデータを用い
て、各アンテナ素子に対して重み付けを行うことによ
り、従来不可能であった多素子超指向性アレイアンテナ
が実現できるという効果がある。また、このような構成
を、アンテナ素子に対して複数系統設けることにより、
広帯域通信システムに適用できるアンテナシステムを実
現できるという効果がある。さらに、送信側及び受信側
のアンテナを共通化するか、ウェイトデータの生成及び
重み付けを共通の構成で行うことにより、システム全体
を小型化できるという効果がある。
が実現できる素子間隔を有する複数のアンテナ素子それ
ぞれの位相差及び振幅差と指向性データとに応じてウェ
イトデータを生成し、生成されたウェイトデータを用い
て、各アンテナ素子に対して重み付けを行うことによ
り、従来不可能であった多素子超指向性アレイアンテナ
が実現できるという効果がある。また、このような構成
を、アンテナ素子に対して複数系統設けることにより、
広帯域通信システムに適用できるアンテナシステムを実
現できるという効果がある。さらに、送信側及び受信側
のアンテナを共通化するか、ウェイトデータの生成及び
重み付けを共通の構成で行うことにより、システム全体
を小型化できるという効果がある。
【図1】(a)は本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第1の実施例の構成を示すブロック図、
(b)は指向性パターンを示す図、(c)はリターンロ
ス特性を示す図である。
システムの第1の実施例の構成を示すブロック図、
(b)は指向性パターンを示す図、(c)はリターンロ
ス特性を示す図である。
【図2】図1中の超指向性ウェイト生成回路の構成例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図3】図1中の超指向性ウェイト生成回路の処理手順
を示す図である。
を示す図である。
【図4】各アンテナ素子についての指向性データの例を
示す図である。
示す図である。
【図5】素子間キャリブレーション処理を行うための構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図6】(a)は本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第2の実施例の構成を示すブロック図、
(b)は指向性パターンを示す図、(c)はリターンロ
ス特性を示す図である。
システムの第2の実施例の構成を示すブロック図、
(b)は指向性パターンを示す図、(c)はリターンロ
ス特性を示す図である。
【図7】(a)は本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第3の実施例の構成を示すブロック図、
(b)は指向性パターンを示す図、(c)はリターンロ
ス特性を示す図である。
システムの第3の実施例の構成を示すブロック図、
(b)は指向性パターンを示す図、(c)はリターンロ
ス特性を示す図である。
【図8】(a)は本発明による超指向性アレイアンテナ
システムの第4の実施例の構成を示すブロック図、
(b)は指向性パターンを示す図、(c)はリターンロ
ス特性を示す図である。
システムの第4の実施例の構成を示すブロック図、
(b)は指向性パターンを示す図、(c)はリターンロ
ス特性を示す図である。
【図9】(a)はアレイアンテナの一般的な構成を示す
ブロック図、(b)は指向性パターンを示す図、(c)
はリターンロス特性を示す図である。
ブロック図、(b)は指向性パターンを示す図、(c)
はリターンロス特性を示す図である。
【図10】超指向性アレイアンテナの素子間隔と指向性
利得との関係を示す図である。
利得との関係を示す図である。
【図11】(a)は超指向性合成アンテナの構成例を示
すブロック図、(b)は指向性パターンを示す図、
(c)はリターンロスを示す図である。
すブロック図、(b)は指向性パターンを示す図、
(c)はリターンロスを示す図である。
10、10−1〜10−N 超指向性ウェイト生成回路
11 素子指向性データメモリ
12 超指向性ウェイト生成部
20 デュプレクサ
30、30−1〜30−N
30−T、30−R ウェイト部
A−1〜A−4
A−1R〜A−4R
A−1T〜A−4T アンテナ素子
R−1〜R−4 受信機
T−1〜T−4 送信機
フロントページの続き
(72)発明者 野島 俊雄
東京都千代田区永田町二丁目11番1号 株
式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ内
Fターム(参考) 5J021 AA04 AA06 AA11 DB01 EA02
FA13 FA23 FA26 FA30 FA32
GA04 GA08 HA05 JA02 JA07
Claims (11)
- 【請求項1】 複数のアンテナ素子から構成され超指向
性が実現できる素子間隔を有するアレイアンテナを含む
超指向性アレイアンテナシステムであって、前記アレイ
アンテナを構成する複数のアンテナ素子それぞれの指向
性データに応じてウェイトデータを生成するウェイト生
成手段と、このウェイト生成手段により生成されたウェ
イトデータを用いて、前記アレイアンテナを構成する複
数のアンテナ素子に対して重み付けを行う重み付け手段
とを含むことを特徴とする超指向性アレイアンテナシス
テム。 - 【請求項2】 前記超指向性が実現できる素子間隔は、
受信及び送信の少なくとも一方がなされる信号について
の1/4波長以下の間隔であることを特徴とする請求項
1記載の超指向性アレイアンテナシステム。 - 【請求項3】 前記ウェイト生成手段は、雑音に対する
信号の比を最大にするウェイトデータを生成することを
特徴とする請求項1又は2記載の超指向性アレイアンテ
ナシステム。 - 【請求項4】 前記ウェイト生成手段は、複数のアンテ
ナ素子についてのキャリブレーション処理と、この処理
部によって取得される指向性データについての保存処理
と、この保存処理された指向性データを参照して前記ウ
ェイトデータを計算するウェイト計算処理とを行うこと
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の超
指向性アレイアンテナシステム。 - 【請求項5】 前記アレイアンテナに対する信号系統を
複数に分岐し、この分岐された複数の信号系統それぞれ
に前記ウェイト生成手段を設けたことを特徴とする請求
項1乃至4のいずれか1項に記載の超指向性アレイアン
テナシステム。 - 【請求項6】 前記アレイアンテナに対する信号系統を
送信用及び受信用に分岐し、この分岐された送信用及び
受信用の信号系統に共通に前記ウェイト生成手段を設け
たことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記
載の超指向性アレイアンテナシステム。 - 【請求項7】 前記アレイアンテナを送信用及び受信用
にそれぞれ設け、それらアレイアンテナに対して共通に
設けられたウェイト生成手段により生成されたウェイト
データを用いて、それらアレイアンテナを構成する複数
のアンテナ素子に対して重み付けを行うことを特徴とす
る請求項1乃至4のいずれか1項に記載の超指向性アレ
イアンテナシステム。 - 【請求項8】 複数のアンテナ素子から構成され超指向
性が実現できる素子間隔を有するアレイアンテナの制御
方法であって、前記アレイアンテナを構成する複数のア
ンテナ素子それぞれの指向性データに応じてウェイトデ
ータを生成するウェイト生成ステップと、このウェイト
生成ステップにおいて生成されたウェイトデータを用い
て、前記アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子
に対して重み付けを行う重み付けステップとを含むこと
を特徴とする超指向性アレイアンテナ制御方法。 - 【請求項9】 前記超指向性が実現できる素子間隔は、
受信及び送信の少なくとも一方がなされる信号について
の1/4波長以下の間隔であることを特徴とする請求項
8記載の超指向性アレイアンテナ制御方法。 - 【請求項10】 前記ウェイト生成ステップにおいて
は、雑音に対する信号の比を最大にするウェイトデータ
を生成することを特徴とする請求項8又は9記載の超指
向性アレイアンテナ制御方法。 - 【請求項11】 前記ウェイト生成ステップにおいて
は、複数のアンテナ素子についてのキャリブレーション
処理と、この処理部によって取得される指向性データに
ついての保存処理と、この保存処理された指向性データ
を参照して前記ウェイトデータを計算するウェイト計算
処理とを行うことを特徴とする請求項8乃至10のいず
れか1項に記載の超指向性アレイアンテナ制御方法。
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