JP2008205645A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】階層型アレーアンテナの校正時間を短縮する。
【解決手段】素子選択部１５３は、各サブアレーアンテナ１１０から１つずつの素子アンテナ１１１を選択する。移相量変更部１５４は、素子選択部１５３が選択した各素子アンテナ１１１に接続した移相器１１２（選択移相器）について、設定した移相量を変更する。各測定回路１４０は、移相量変更部１５４が移相量を変更したとき各校正回路１３０が出力した校正済信号の振幅及び位相をそれぞれ測定する。最適移相量算出部１５５は、各測定回路１４０が測定した校正済信号の振幅及び位相に基づいて、最適移相量を算出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、階層型アレーアンテナに関する。特に、階層型アレーアンテナの校正に関する。

階層型アレーアンテナは、複数のサブアレーアンテナを有し、それぞれのサブアレーアンテナが複数の素子アンテナを備える。
階層型アレーアンテナは、各サブアレーアンテナが各素子アンテナが受信した信号の振幅や位相を調整したうえで合成し、更に、各サブアレーアンテナが出力した信号の振幅や位相を調整したうえで合成することにより、任意のビーム走査やパターン形成を可能にする。
デジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）アンテナは、この合成をデジタルウェイトの乗算により電子的に実現する。階層型のＤＢＦアンテナを、サブアレーＤＢＦアンテナという。

サブアレーＤＢＦアンテナにおいて、素子アンテナが受信した信号は、可変移相器が移相した上で合成される。合成された信号がサブアレーアンテナの出力となる。サブアレーアンテナの出力は、周波数変換など所定の変換をしたのち、デジタルウェイトの乗算により振幅・位相が調整され、合成される。
任意のビーム形成を行うためには、移相器の移相量やデジタルウェイトを校正する必要がある。
移相器の移相量の校正は、移相器を１つずつ選択し、選択した移相器の移相量を変更して、出力の変化を測定することにより行われる。
特開２００１−２０１５２６号公報 特開昭６０−８９７６６号公報

サブアレーＤＢＦアンテナは、多数の素子アンテナを有する。
各素子アンテナに接続される移相器の設定位相を１つずつ変化させていくと、素子アンテナや移相器のビット数の増大に比例して測定回数が増加するため、計測に時間がかかり、送信機や受信機などが発熱したり、測定周囲の温度が変化したり、作動電源の時間揺らぎの問題により測定誤差が増大するという課題がある。

この発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、サブアレーＤＢＦアンテナにおいて校正量の算出に必要な計測時間を短縮することを目的とする。

この発明にかかるアンテナ装置は、
複数のサブアレーアンテナと、複数の受信機と、複数の校正回路と、複数の測定回路と、演算回路とを有し、
上記複数のサブアレーアンテナの各サブアレーアンテナは、複数の素子アンテナと、複数の移相器と、信号合成回路とを備え、
上記複数の素子アンテナの各素子アンテナは、送信装置が送信した基準送信信号を受信して、受信信号とし、
上記複数の移相器の各移相器は、上記複数の素子アンテナの一つに接続し、接続した素子アンテナが受信した受信信号を、設定された移相量にしたがって移相して、移相済信号とし、
上記信号合成回路は、上記複数の移相器に接続し、上記複数の移相器の各移相器がそれぞれ移相した複数の移相済信号を合成して、合成信号とし、
上記複数の受信機の各受信機は、上記複数のサブアレーアンテナの一つに接続し、接続したサブアレーアンテナが合成した合成信号を変換して、出力信号とし、
上記複数の校正回路の各校正回路は、上記複数の受信機の一つに接続し、接続した受信機が変換した出力信号を、設定された校正量にしたがって校正して、校正済信号とし、
上記複数の測定回路の各測定回路は、上記複数の校正回路の一つに接続し、接続した校正回路が校正した校正済信号の振幅を測定し、
上記演算回路は、上記複数のサブアレーアンテナがそれぞれ備える複数の移相器と、上記複数の校正回路と、上記複数の測定回路とに接続し、素子選択部と、移相量変更部と、最適移相量算出部と、最適移相量設定部と、最適校正量算出部とを有し、
上記素子選択部は、上記複数のサブアレーアンテナがそれぞれ備える複数の素子アンテナのうちから、各サブアレーアンテナについて一つずつの素子アンテナを選択し、選択した素子アンテナに接続した移相器を複数の選択移相器とし、
上記移相量変更部は、上記素子選択部が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について設定した移相量を変更し、
上記最適移相量算出部は、上記移相量変更部が移相量を変更したとき上記複数の測定回路の各測定回路がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅の変化に基づいて、上記素子選択部が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について最適移相量を算出し、
上記最適移相量設定部は、上記素子選択部が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について上記最適移相量算出部が算出した最適移相量を設定し、
上記最適校正量算出部は、上記最適移相量設定部が最適移相量を設定したとき上記複数の測定回路の各測定回路がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅に基づいて、上記複数の校正回路の各校正回路について最適校正量を算出することを特徴とする。

この発明にかかるアンテナ装置によれば、各サブアレーアンテナから１つずつ移相器を選択し、選択した移相器の移相量を変更して、校正済信号の振幅を測定し、最適移相量を算出するので、校正処理にかかる時間を短縮できるという効果を奏する。

実施の形態１．
実施の形態１を、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、この実施の形態におけるアンテナ装置１００の全体構成の一例を示すブロック構成図である。

アンテナ装置１００は、複数のサブアレーアンテナ１１０を有するアレーアンテナである。また、各サブアレーアンテナ１１０も、複数の素子アンテナ１１１を備えるアレーアンテナである。
例えば、サブアレーアンテナ１１０がｎ個あり、各サブアレーアンテナ１１０が備える素子アンテナ１１１がｍ個ずつあるとすれば、アンテナ装置１００は、全部でｍ×ｎ個の素子アンテナ１１１を備える。

各サブアレーアンテナ１１０は、複数の移相器１１２を備える。移相器１１２は、素子アンテナ１１１と同数あり、それぞれ１つずつの素子アンテナ１１１に接続している。
移相器１１２は、接続した素子アンテナ１１１が受信した受信信号を入力する。移相器１１２は、設定された移相量にしたがって、入力した受信信号を移相する。
移相器１１２の移相量は可変であり、後述する演算回路１５０が設定する。設定された移相量は、ラッチ回路などの記憶装置が記憶する。移相量は、例えば、ｋビットのデジタル値であり、その場合、移相量を２のｋ乗段階に変更することができる。
また、移相器１１２の移相量は、移相器１１２ごとに異なる値を設定することができる。
移相器１１２は、受信信号を移相して生成した信号を移相済信号として出力する。

各サブアレーアンテナ１１０は、信号合成回路１１３（給電回路）を備える。信号合成回路１１３は、サブアレーアンテナ１１０内のすべての移相器１１２が出力した移相済信号を入力する。信号合成回路１１３は、入力した移相済信号をすべて合成する。信号合成回路１１３は、移相済信号を合成して生成した信号を合成信号として出力する。

アンテナ装置１００は、また、複数の受信機１２０を有する。受信機１２０は、サブアレーアンテナ１１０と同数あり、それぞれ１つずつのサブアレーアンテナ１１０に接続している。
受信機１２０は、接続したサブアレーアンテナ１１０（の信号合成回路１１３）が出力した合成信号を入力する。受信機１２０は、入力した合成信号を変換する。受信機１２０は、例えば、合成信号の周波数を中間周波数に変換し、同相成分と直交成分とに分解する。受信機１２０は、、合成信号を変換して生成した信号を、出力信号として出力する。

アンテナ装置１００は、また、複数の校正回路１３０を有する。校正回路１３０は、サブアレーアンテナ１１０と同数あり、それぞれ１つずつの受信機１２０に接続している。
校正回路１３０は、接続した受信機１２０が出力した出力信号を入力する。校正回路１３０は、設定された校正量にしたがって、入力した出力信号を校正する。校正回路１３０は、例えば、ウェイト乗算回路であり、出力信号の複素ベクトルに複素数で表わされた校正量（校正ウェイト）を乗算することにより、出力信号を校正する。校正回路１３０は、出力信号を校正して生成した信号を、校正済信号として出力する。

アンテナ装置１００は、また、複数の測定回路１４０を有する。測定回路１４０は、サブアレーアンテナ１１０と同数あり、それぞれ１つずつの校正回路１３０に接続している。
測定回路１４０は、接続した校正回路１３０が出力した校正済信号を入力する。測定回路１４０は、入力した校正済信号の振幅及び位相を測定する。測定回路１４０は、例えば、アナログデジタル変換回路である。測定回路１４０は、測定した校正済信号の振幅及び位相を表わす信号を出力する。

アンテナ装置１００は、また、演算回路１５０を有する。演算回路１５０は、各サブアレーアンテナ１１０が備える各移相器１１２に接続している。演算回路１５０は、各移相器１１２の移相量を設定する。また、演算回路１５０は、各校正回路１３０に接続している。演算回路１５０は、各校正回路１３０の校正量を設定する。また、演算回路１５０は、各測定回路１４０に接続している。演算回路１５０は、各測定回路１４０が測定した校正済信号の振幅及び位相を表わす信号を入力する。
演算回路１５０は、測定回路１４０が測定した校正済信号の振幅及び位相に基づいて、移相器１１２に設定すべき最適な移相量や、校正回路１３０に設定すべき最適な校正量を算出し、設定する。
演算回路１５０の詳細については、後述する。

アンテナ装置１００は、また、ビーム形成回路１８０を有する。ビーム形成回路１８０は、各校正回路１３０に接続している。ビーム形成回路１８０は、すべての校正回路１３０が出力した校正済信号を入力する。ビーム形成回路１８０は、入力した校正済信号に基づいて、所望の指向性を有する信号を生成し、出力する。
なお、ビーム形成回路１８０は、校正回路１３０が出力した校正済信号の代わりに、測定回路１４０が測定した校正済信号の振幅及び位相を表わす情報を入力し、校正済信号の振幅及び位相に基づいて、所望の指向性を有する信号を生成してもよい。

このように、アンテナ装置１００は、複数の素子アンテナ１１１を備えるサブアレーアンテナ１１０を複数有する多段階アダプティプアレーアンテナであって、基準送信信号を受信することにより、振幅・位相を校正する機能を有する。

次に、演算回路１５０の詳細について説明する。
演算回路１５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）などの処理装置であって、以下に説明する演算回路１５０の詳細ブロックは、演算回路１５０がプログラムなどのソフトウェアを実行することにより実現する。
あるいは、演算回路１５０は、論理回路などのハードウェアによって実現してもよいし、一部をソフトウェアによって実現し、一部をハードウェアによって実現してもよい。

演算回路１５０は、初期校正量設定部１５１と、初期移相量設定部１５２と、素子選択部１５３と、移相量変更部１５４と、最適移相量算出部１５５と、最適移相量設定部１５６と、最適校正量算出部１５７と、最適校正量設定部１５８とを備える。

初期校正量設定部１５１は、各校正回路１３０に対して、校正量の初期値を設定する。
校正量の初期値は、例えば、複素数「１＋ｊ０」（振幅・位相ともに校正せず、そのまま出力することを表わす）である。

初期移相量設定部１５２は、各移相器１１２に対して、移相量の初期値を設定する。
移相量の初期値は、例えば、「０度」である。

素子選択部１５３は、各サブアレーアンテナ１１０が備える複数の素子アンテナ１１１のなかから、各サブアレーアンテナ１１０について１つずつの素子アンテナ１１１を選択する。したがって、素子選択部１５３は、サブアレーアンテナ１１０の数と同数の素子アンテナ１１１を選択する。以下、素子選択部１５３が選択した素子アンテナ１１１に接続した移相器１１２を、選択移相器と呼ぶ。各素子アンテナ１１１には、１つずつの移相器１１２が接続しているので、選択移相器は、各サブアレーアンテナ１１０について１つずつあり、選択移相器の数も、サブアレーアンテナ１１０の数と同数である。

移相量変更部１５４は、素子選択部１５３が選択した各選択移相器について、設定した移相量を変更する。
例えば、移相器１１２が移相量を２のｋ乗段階で設定できる移相器であれば、設定できる移相量の最小刻み幅Δφは、Δφ＝３６０°／２^ｋである。移相量変更部１５４は、まず、すべての選択移相器の移相量をΔφに設定する。次に、移相量変更部１５４は、すべての選択移相器の移相量を２Δφに設定する。移相量変更部１５４は、このようにすべての選択移相器の移相量をΔφ刻みで（２^ｋ−１）Δφまで変更していく。

最適移相量算出部１５５は、移相量変更部１５４が選択移相器の移相量を変更するたびに、各測定回路１４０が測定した校正済信号の振幅及び位相を入力し、入力した各校正済信号の振幅及び位相に基づいて、各選択移相器に設定すべき最適移相量を算出する。
選択移相器に設定すべき最適移相量は、校正の方法・目的などによっても異なるが、例えば、合成信号の振幅を最大にすることを目的とする場合、合成信号の振幅を最大にする移相量が最適移相量である。

図２は、最適移相量算出部１５５が最適移相量を算出する原理を示す図である。
この図は、移相器１１２が出力する移相済信号と、信号合成回路１１３が出力する合成信号とを、複素ベクトルで表わしたものである。
例えば、移相器１１２が出力する移相済信号の複素ベクトル（電界ベクトル）が、太実線矢印で表わしたものである場合、これらを合成して信号合成回路１１３が出力する合成信号の複素ベクトル（合成電界ベクトル）は、太破線矢印で表わしたように、移相済信号の複素ベクトルの和となる。

移相量変更部１５４が選択移相器の移相量を変更すると、移相済信号の位相が変化するので、移相済信号の複素ベクトルの先端の軌跡は、原点を中心とする円を描く。選択移相器は各サブアレーアンテナ１１０に１つずつなので、合成信号の複素ベクトルの先端の軌跡も、同じ半径の円を描く（ただし、円の中心は原点ではない）。

受信機１２０に誤差がないものとすれば（受信機１２０の誤差の校正については後述する）、受信機１２０が出力する出力信号の振幅・位相は、合成信号の振幅・位相に比例する。校正回路１３０の校正量を１に設定しているので、校正済信号の振幅・位相は、出力信号の振幅・位相と等しい。したがって、校正済信号の振幅・位相を測定すれば、選択移相器に設定する移相量と、移相済信号の振幅・位相との関係を算出することができる。

最適移相量算出部１５５は、上述のようにして、選択移相器に設定する移相量と、移相済信号の振幅・位相との関係を算出し、これに基づいて、所望の結果を得るために最適な移相量を求めて、最適移相量とする。

素子選択部１５３が選択した選択移相器が異なれば、合成信号の複素ベクトルの先端の軌跡が描く円の半径・中心が異なるものとなる。
最適移相量算出部１５５は、これに基づいて、各移相器１１２の最適移相量を算出する。

図１に戻り、演算回路１５０の詳細ブロックの説明を続ける。

最適移相量設定部１５６は、最適移相量算出部１５５が各移相器１１２について算出した最適移相量を、各移相器１１２に設定する。

最適校正量算出部１５７は、最適移相量設定部１５６が最適移相量を設定したのち、各測定回路１４０が測定した校正済信号の振幅及び位相を入力し、入力した各校正済信号の振幅及び位相に基づいて、各校正回路１３０に設定すべき最適校正量を算出する。
校正回路１３０に設定すべき最適校正量も、校正の方法・目的などにより異なるが、例えば、校正済信号の振幅・位相を揃えることを目的とする場合、最適校正量算出部１５７は、測定回路１４０が測定した校正済信号の振幅・位相から、校正済信号の複素ベクトルを算出し、算出した複素ベクトルの共役複素数を求めて、最適校正量とする。
あるいは、テイラー分布などの低サイドローブのビームを形成することを目的とする場合であれば、最適校正量算出部１５７は、所望の振幅レベルとなるよう、最適校正量を算出する。

最適校正量設定部１５８は、最適校正量算出部１５７が各校正回路１３０について算出した最適校正量を、各校正回路１３０に設定する。
これにより、受信機１２０に誤差がある場合でも、受信機１２０の誤差を校正することができる。

次に、動作について説明する。
図３は、この実施の形態におけるアンテナ装置１００が校正をする校正処理の流れの一例を示すフローチャート図である。

初期校正量設定工程Ｓ１１において、初期校正量設定部１５１は、すべての校正回路１３０の校正量を初期値に設定する。

初期移相量設定工程Ｓ１２において、初期移相量設定部１５２は、すべてのサブアレーアンテナ１１０が備えるすべての移相器１１２の移相量を初期値に設定する。

基準信号送信工程Ｓ１３において、アンテナ装置１００は、校正の準備が整ったことを送信装置２００に通知し、送信装置２００が、基準送信信号の送信を開始する。

初期測定工程Ｓ１４において、各測定回路１４０は、接続した各校正回路１３０が出力した校正済信号をそれぞれ入力する。各測定回路１４０は、入力した各校正済信号の振幅・位相をそれぞれ測定する。各測定回路１４０は、測定した各校正済信号の振幅・位相を表わす信号をそれぞれ出力する。
演算回路１５０は、各測定回路１４０が出力した信号を入力し、各測定回路１４０が測定した各校正済信号の振幅・位相を、メモリなどに記憶する。

素子選択工程Ｓ１５において、素子選択部１５３は、各サブアレーアンテナ１１０から１つずつの素子アンテナ１１１を選択する。

移相量変更工程Ｓ１６において、移相量変更部１５４は、素子選択工程Ｓ１５で素子選択部１５３が選択した各素子アンテナ１１１に接続した各移相器１１２（選択移相器）について、設定した移相量を一斉に変更する。

第一測定工程Ｓ１７において、各測定回路１４０は、接続した各校正回路１３０が出力した校正済信号をそれぞれ入力し、入力した各校正済信号の振幅・移相をそれぞれ測定する。演算回路１５０は、各測定回路１４０が測定した各校正済信号の振幅・移相を、メモリなどに記憶する。

その後、選択移相器に設定できる移相量すべてについて、移相量変更工程Ｓ１６〜第一測定工程Ｓ１７の処理を繰り返す。例えば、移相器１１２が移相量を２^ｋ段階で設定できる移相器であれば、移相量変更工程Ｓ１６〜第一測定工程Ｓ１７の処理を（２^ｋ−１）回繰り返す。

移相量復旧工程Ｓ１８において、移相量変更部１５４は、各選択移相器に設定した移相量を初期値に戻す。

最適移相量算出工程Ｓ１９において、最適移相量算出部１５５は、初期測定工程Ｓ１４及び第一測定工程Ｓ１７で測定回路１４０が測定した各校正済信号の振幅・位相に基づいて、各選択移相器に設定すべき最適移相量を算出する。

その後、各サブアレーアンテナ１１０が備えるすべての移相器１１２について最適移相量を算出するため、素子選択工程Ｓ１５で選択する素子アンテナ１１１を変えて、素子選択工程Ｓ１５〜最適移相量算出工程Ｓ１９を繰り返す。例えば、各サブアレーアンテナ１１０がそれぞれｍ個の素子アンテナ１１１を備えている場合であれば、素子選択工程Ｓ１５〜最適移相量算出工程Ｓ１９の処理をｍ回繰り返す。

なお、最適移相量算出工程Ｓ１９の処理は、この繰り返しの外に出し、繰り返しが終了してから、すべての移相器１１２についての最適移相量を算出することとしてもよい。

最適移相量設定工程Ｓ２０において、最適移相量設定部１５６は、最適移相量算出工程Ｓ１９で最適移相量算出部１５５が各移相器１１２について算出した最適移相量を、各移相器１１２に設定する。

第二測定工程Ｓ２１において、各測定回路１４０は、接続した各校正回路１３０が出力した校正済信号をそれぞれ入力し、入力した各校正済信号の振幅・位相をそれぞれ測定する。演算回路１５０は、各測定回路１４０が測定した各校正済信号の振幅・位相を、メモリなどに記憶する。

最適校正量算出工程Ｓ２２において、最適校正量算出部１５７は、第二測定工程Ｓ２１で各測定回路１４０が測定した各校正済信号の振幅・位相に基づいて、各校正回路１３０に設定すべき最適校正量を算出する。

最適校正量設定工程Ｓ２３において、最適校正量設定部１５８は、最適校正量算出工程Ｓ２２で最適校正量算出部１５７が各校正回路１３０について算出した最適校正量を、各校正回路１３０に設定する。

以上で、校正処理が終了する。

ここで、測定回路１４０が校正済信号の振幅・位相を測定する回数は、初期測定工程Ｓ１４が１回、第一測定工程Ｓ１７が（２^ｋ−１）×ｍ回、第二測定工程Ｓ２１が１回なので、合計｛（２^ｋ−１）×ｍ＋２｝回である。

このように、各サブアレーアンテナ１１０から１つずつ素子アンテナ１１１を選択し、選択した各素子アンテナ１１１に接続した各移相器１１２（選択移相器）の移相量を一斉に変更することにより、測定回路１４０が校正済信号の振幅・位相を測定する回数を減らすことができるので、校正処理にかかる時間を短縮できる。

ちなみに、素子アンテナ１１１を、サブアレーアンテナ１１０の数と同数選択するのではなく、１つずつ選択したとすると、測定回路１４０が校正済信号の振幅・位相を測定する回数は、｛（２^ｋ−１）×ｍ×ｎ＋１｝回（ｎは、サブアレーアンテナ１１０の数。）となる。
したがって、測定回数は、｛（２^ｋ−１）×ｍ＋２｝／｛（２^ｋ−１）×ｍ×ｎ＋１｝≒１／ｎに減ることになる。

なお、この例において、測定回路１４０は、校正回路１３０が出力した校正済信号の振幅・位相を測定しているが、測定回路１４０は、受信機１２０が出力した出力信号の振幅・位相を測定することとしてもよい。
また、この例において、測定回路１４０は、校正済信号の振幅及び位相の両方を測定しているが、測定回路１４０は、校正済信号（あるいは出力信号）の振幅のみを測定してもよい。

この実施の形態におけるアンテナ装置１００は、
複数のサブアレーアンテナ１１０と、複数の受信機１２０と、複数の校正回路１３０と、複数の測定回路１４０と、演算回路１５０とを有することを特徴とする。
複数のサブアレーアンテナ１１０の各サブアレーアンテナ１１０は、複数の素子アンテナ１１１と、複数の移相器１１２と、信号合成回路１１３とを備えることを特徴とする。
複数の素子アンテナ１１１の各素子アンテナ１１１は、送信装置２００が送信した基準送信信号を受信して、受信信号とすることを特徴とする。
複数の移相器１１２の各移相器１１２は、複数の素子アンテナ１１１の一つに接続し、接続した素子アンテナ１１１が受信した受信信号を、設定された移相量にしたがって移相して、移相済信号とすることを特徴とする。
信号合成回路１１３は、複数の移相器１１２に接続し、複数の移相器１１２の各移相器１１２がそれぞれ移相した複数の移相済信号を合成して、合成信号とすることを特徴とする。
複数の受信機１２０の各受信機１２０は、複数のサブアレーアンテナ１１０の一つに接続し、接続したサブアレーアンテナ１１０が合成した合成信号を変換して、出力信号とすることを特徴とする。
複数の校正回路１３０の各校正回路１３０は、複数の受信機１２０の一つに接続し、接続した受信機１２０が変換した出力信号を、設定された校正量にしたがって校正して、校正済信号とすることを特徴とする。
複数の測定回路１４０の各測定回路１４０は、複数の校正回路１３０の一つに接続し、接続した校正回路１３０が校正した校正済信号の振幅を測定することを特徴とする。
演算回路１５０は、上記複数のサブアレーアンテナ１１０がそれぞれ備える複数の移相器１１２と、上記複数の校正回路１３０と、上記複数の測定回路１４０とに接続し、素子選択部１５３と、移相量変更部１５４と、最適移相量算出部１５５と、最適移相量設定部１５６と、最適校正量算出部１５７とを有することを特徴とする。
素子選択部１５３は、複数のサブアレーアンテナ１１０がそれぞれ備える複数の素子アンテナ１１１のうちから、各サブアレーアンテナ１１０について一つずつの素子アンテナ１１１を選択し、選択した素子アンテナ１１１に接続した移相器１１２を複数の選択移相器とすることを特徴とする。
移相量変更部１５４は、素子選択部１５３が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について設定した移相量を変更することを特徴とする。
最適移相量算出部１５５は、移相量変更部１５４が移相量を変更したとき複数の測定回路１４０の各測定回路１４０がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅の変化に基づいて、素子選択部１５３が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について最適移相量を算出することを特徴とする。
最適移相量設定部１５６は、素子選択部１５３が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について最適移相量算出部１５５が算出した最適移相量を設定することを特徴とする。
最適校正量算出部１５７は、最適移相量設定部１５６が最適移相量を設定したとき複数の測定回路１４０の各測定回路１４０がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅に基づいて、複数の校正回路１３０の各校正回路１３０について最適校正量を算出することを特徴とする。

この実施の形態におけるアンテナ装置１００によれば、各サブアレーアンテナ１１０から１つずつ移相器を選択し、選択した移相器の移相量を変更して、校正済信号の振幅を測定し、最適移相量を算出するので、校正処理にかかる時間を短縮できるという効果を奏する。

この実施の形態におけるアンテナ装置１００は、また、以下の点を特徴とする。
移相量変更部１５４は、素子選択部１５３が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について設定した移相量を同時に変更することを特徴とする。

この実施の形態におけるアンテナ装置１００によれば、各サブアレーアンテナ１１０から１つずつ移相器を選択し、選択した移相器の移相量を同時に変更して、校正済信号の振幅を測定し、最適移相量を算出するので、校正処理にかかる時間を短縮できるという効果を奏する。

複数の測定回路１４０の各測定回路１４０は、更に、接続した校正回路１３０が校正した校正済信号の位相を測定することを特徴とする。
最適移相量算出部１５５は、移相量変更部１５４が移相量を変更したとき複数の測定回路１４０の各測定回路１４０がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅及び位相の変化に基づいて、素子選択部１５３が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について最適移相量を算出することを特徴とする。
最適校正量算出部１５７は、最適移相量設定部１５６が最適移相量を設定したとき複数の測定回路１４０の各測定回路１４０がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅及び位相に基づいて、複数の校正回路１３０の各校正回路１３０について最適校正量を算出することを特徴とする。

この実施の形態におけるアンテナ装置１００によれば、校正済信号の振幅及び位相を測定して、最適移相量を算出するので、正確な最適移相量を算出できるという効果を奏する。

また、この実施の形態におけるアンテナ装置１００によれば、最適校正量（校正ウェイト）として共役複素数を用いるので、移相器１１２に設定できる移相量の最小刻み幅よりも細かい精度で校正が行えるという効果を奏する。

実施の形態２．
実施の形態２について、図４〜図７を用いて説明する。

図４は、この実施の形態におけるアンテナ装置１００の全体構成の一例を示すブロック構成図である。
なお、実施の形態１で説明したアンテナ装置１００のブロックと共通するブロックについては、同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。

アンテナ装置１００は、更に、校正信号生成回路１９０を有する。

校正信号生成回路１９０は、校正回路１３０を校正する基準となる基準校正信号を生成する。校正信号生成回路１９０は、各受信機１２０に対して、同振幅・同位相の基準校正信号を出力する。

受信機１２０は、演算回路１５０からの指示に基づいて、接続したサブアレーアンテナ１１０が出力した合成信号と校正信号生成回路１９０が出力した基準校正信号とのいずれかを入力する。受信機１２０は、入力した合成信号あるいは基準校正信号を変換して、出力信号とする。

演算回路１５０は、更に、校正指示部１６１と、暫定校正量算出部１６２と、暫定校正量設定部１６３とを有する。

校正指示部１６１は、各受信機１２０に対して、サブアレーアンテナ１１０が出力した合成信号を入力するか、校正信号生成回路１９０が出力した基準校正信号を入力するかを指示する。以下、基準校正信号の入力を指示することを、「暫定校正の指示」と呼ぶ。

暫定校正量算出部１６２は、校正指示部１６１が暫定校正を指示したのち、各測定回路１４０が測定した校正済信号の振幅及び位相を入力し、入力した各校正済信号の振幅及び位相に基づいて、各校正回路１３０について暫定校正量（校正ウェイト）を算出する。
暫定校正量は、実施の形態１で説明した最適校正量と同様にして算出する。暫定校正量算出部１６２は、例えば、測定した各校正済信号の振幅及び位相に基づいて、各校正済信号の複素ベクトルを求め、その逆数を算出して、暫定校正量とする。

暫定校正量設定部１６３は、暫定校正量算出部１６２が各校正回路１３０について算出した暫定校正量を、各校正回路１３０に設定する。

図５は、この実施の形態における校正信号生成回路１９０及び受信機１２０の内部ブロックの構成の一例を示す詳細ブロック図である。

校正信号生成回路１９０は、発振器１９１と、分配器１９２とを備える。
発振器１９１は、基準校正信号のもととなる所定周波数、所定振幅の信号を生成する。
分配器１９２は、発振器１９１が生成した信号を入力し、同振幅・同位相の信号に分配して、基準校正信号とする。分配器１９２が分配した基準校正信号は、各受信機１２０に対して出力される。

受信機１２０は、切り替えスイッチ１２１と、受信回路１２２とを有する。
切り替えスイッチ１２１は、演算回路１５０からの信号にしたがって、入力を切り替えるスイッチである。切り替えスイッチ１２１は、サブアレーアンテナ１１０が出力した合成信号と、校正信号生成回路１９０が出力した基準校正信号とを入力し、いずれか一方を選択して出力する。
受信回路１２２は、実施の形態１で説明した受信機１２０と同様の回路であり、入力した信号を変換し、出力信号として出力する。

図６は、この実施の形態における校正信号生成回路１９０及び受信機１２０の内部ブロックの構成の別の例を示す詳細ブロック図である。
なお、図５で説明した内部ブロックと共通するブロックについては、同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。

校正信号生成回路１９０は、発振器１９１と、分配器１９２とを有する。
発振器１９１は、演算回路１５０からの指示にしたがって、発振したり、発振を停止したりする。校正信号生成回路１９０は、演算回路１５０からの指示があった場合に、基準校正信号を生成する。

受信機１２０は、結合器１２３と、受信回路１２２とを有する。
結合器１２３（入力カプラ）は、サブアレーアンテナ１１０が出力した合成信号と、校正信号生成回路１９０が出力した基準校正信号とを入力し、入力した合成信号と基準校正信号とを結合して、結合した信号を出力する。

演算回路１５０は、暫定校正を指示する場合、校正信号生成回路１９０に対して基準校正信号の生成を指示し、送信装置２００に対して基準送信信号の送信停止を指示する。これにより、結合器１２３は、基準校正信号を入力するが、合成信号の振幅が０になるので、受信回路１２２は基準校正信号を入力することになる。
逆に、暫定校正の指示を解除（合成信号の入力を指示）する場合には、演算回路１５０は、校正信号生成回路１９０に対して基準校正信号の生成停止を指示し、送信装置２００に対して基準送信信号の送信開始を指示する。これにより、結合器１２３は、合成信号を入力するが、基準校正信号の振幅が０になるので、受信回路１２２は合成信号を入力することになる。

次に、動作について説明する。
図７は、この実施の形態におけるアンテナ装置１００が校正をする校正処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
なお、この実施の形態におけるアンテナ装置１００の校正処理は、実施の形態１で説明した校正処理の初期校正量設定工程Ｓ１１と初期移相量設定工程Ｓ１２との間に、暫定校正指示工程Ｓ３１〜暫定校正指示解除工程Ｓ３５の処理を加えたものなので、以降の処理については、記載を省略している。

暫定校正指示工程Ｓ３１において、校正指示部１６１は、すべての受信機１２０に暫定校正を指示する。これにより、各受信機１２０は、基準校正信号を変換した出力信号を生成する。

暫定測定工程Ｓ３２において、各測定回路１４０は、接続した各校正回路１３０が出力した校正済信号をそれぞれ入力し、入力した各校正済信号の振幅・位相をそれぞれ測定する。演算回路１５０は、各測定回路１４０が測定した各校正済信号の振幅・位相を、メモリなどに記憶する。

暫定校正量算出工程Ｓ３３において、暫定校正量算出部１６２は、暫定測定工程Ｓ３２で各測定回路１４０が測定した各校正済信号の振幅・位相に基づいて、各校正回路１３０に設定する暫定校正量を算出する。

暫定校正量設定工程Ｓ３４において、暫定校正量設定部１６３は、暫定校正量算出工程Ｓ３３で暫定校正量算出部１６２が各校正回路１３０について算出した暫定校正量を、各校正回路１３０に設定する。
これにより、各受信機１２０の誤差を考慮した校正量が各校正回路１３０に設定される。

暫定校正指示解除工程Ｓ３５において、校正指示部１６１は、すべての受信機１２０に対する暫定校正の指示を解除する。これにより、各受信機１２０は、合成信号を変換した出力信号を生成する。

以降の処理は、実施の形態１で説明したものと同様であるが、一点だけ異なる点があるので、その点に言及する。

第二測定工程Ｓ２１において、校正回路１３０の校正量には、初期値ではなく暫定校正量が設定されている。測定回路１４０は、受信機１２０が出力した出力信号そのままではなく、暫定校正量にしたがって校正された校正済信号の振幅・位相を測定する。
そのため、最適校正量算出工程Ｓ２２において、最適校正量算出部１５７が最適校正量を算出するにあたり、暫定校正量の分を修正する必要がある。
例えば、最適校正量算出部１５７は、実施の形態１で説明した方法と同様にして最適校正量を算出したのち、最適校正量を暫定校正量で割って（最適校正量）／（暫定校正量）を求め、これをこの実施の形態における最適校正量とする。

このように、まず、基準校正信号に基づいて暫定校正量を算出し、校正回路１３０に暫定校正量を設定するので、受信機１２０の誤差の影響をなくし、正確な校正ができる。

この実施の形態におけるアンテナ装置１００は、更に、校正信号生成回路１９０を有することを特徴とする。
校正信号生成回路１９０は、校正の基準となる基準校正信号を生成することを特徴とする。
複数の受信機１２０の各受信機１２０は、更に、校正信号生成回路１９０に接続し、暫定校正を指示された場合に、合成信号に代えて校正信号生成回路１９０が生成した基準校正信号を変換して、出力信号とすることを特徴とする。
演算回路１５０は、更に、校正指示部１６１と、暫定校正量算出部１６２と、暫定校正量設定部１６３とを有することを特徴とする。
校正指示部１６１は、複数の受信機１２０の各受信機１２０に対して、暫定校正を指示することを特徴とする。
暫定校正量算出部１６２は、校正指示部１６１が暫定校正を指示したとき複数の測定回路１４０の各測定回路１４０がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅に基づいて、複数の校正回路１３０の各校正回路１３０について暫定校正量を算出することを特徴とする。
暫定校正量設定部１６３は、複数の校正回路１３０の各校正回路１３０について上記暫定校正量算出部１６２が算出した暫定校正量を設定することを特徴とする。

この実施の形態におけるアンテナ装置１００によれば、まず基準校正信号に基づいて暫定校正量を算出し、校正回路１３０に暫定校正量を設定するので、受信機１２０の誤差の影響をなくし、正確な校正ができるという効果を奏する。

実施の形態１におけるアンテナ装置１００の全体構成の一例を示すブロック構成図。 最適移相量算出部１５５が最適移相量を算出する原理を示す図。 実施の形態１におけるアンテナ装置１００が校正をする校正処理の流れの一例を示すフローチャート図。 実施の形態２におけるアンテナ装置１００の全体構成の一例を示すブロック構成図。 実施の形態２における校正信号生成回路１９０及び受信機１２０の内部ブロックの構成の一例を示す詳細ブロック図。 実施の形態２における校正信号生成回路１９０及び受信機１２０の内部ブロックの構成の別の例を示す詳細ブロック図。 実施の形態２におけるアンテナ装置１００が校正をする校正処理の流れの一例を示すフローチャート図。

符号の説明

１００ アンテナ装置、１１０ サブアレーアンテナ、１１１ 素子アンテナ、１１２ 移相器、１１３ 信号合成回路、１２０ 受信機、１２１ 切り替えスイッチ、１２２ 受信回路、１２３ 結合器、１３０ 校正回路、１４０ 測定回路、１５０ 演算回路、１５１ 初期校正量設定部、１５２ 初期移相量設定部、１５３ 素子選択部、１５４ 移相量変更部、１５５ 最適移相量算出部、１５６ 最適移相量設定部、１５７ 最適校正量算出部、１５８ 最適校正量設定部、１６１ 校正指示部、１６２ 暫定校正量算出部、１６３ 暫定校正量設定部、１８０ ビーム形成回路、１９０ 校正信号生成回路、１９１ 発振器、１９２ 分配器、２００ 送信装置。

Claims (4)

1. 複数のサブアレーアンテナと、複数の受信機と、複数の校正回路と、複数の測定回路と、演算回路とを有し、
   上記複数のサブアレーアンテナの各サブアレーアンテナは、複数の素子アンテナと、複数の移相器と、信号合成回路とを備え、
   上記複数の素子アンテナの各素子アンテナは、送信装置が送信した基準送信信号を受信して、受信信号とし、
   上記複数の移相器の各移相器は、上記複数の素子アンテナの一つに接続し、接続した素子アンテナが受信した受信信号を、設定された移相量にしたがって移相して、移相済信号とし、
   上記信号合成回路は、上記複数の移相器に接続し、上記複数の移相器の各移相器がそれぞれ移相した複数の移相済信号を合成して、合成信号とし、
   上記複数の受信機の各受信機は、上記複数のサブアレーアンテナの一つに接続し、接続したサブアレーアンテナが合成した合成信号を変換して、出力信号とし、
   上記複数の校正回路の各校正回路は、上記複数の受信機の一つに接続し、接続した受信機が変換した出力信号を、設定された校正量にしたがって校正して、校正済信号とし、
   上記複数の測定回路の各測定回路は、上記複数の校正回路の一つに接続し、接続した校正回路が校正した校正済信号の振幅を測定し、
   上記演算回路は、上記複数のサブアレーアンテナがそれぞれ備える複数の移相器と、上記複数の校正回路と、上記複数の測定回路とに接続し、素子選択部と、移相量変更部と、最適移相量算出部と、最適移相量設定部と、最適校正量算出部とを有し、
   上記素子選択部は、上記複数のサブアレーアンテナがそれぞれ備える複数の素子アンテナのうちから、各サブアレーアンテナについて一つずつの素子アンテナを選択し、選択した素子アンテナに接続した移相器を複数の選択移相器とし、
   上記移相量変更部は、上記素子選択部が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について設定した移相量を変更し、
   上記最適移相量算出部は、上記移相量変更部が移相量を変更したとき上記複数の測定回路の各測定回路がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅の変化に基づいて、上記素子選択部が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について最適移相量を算出し、
   上記最適移相量設定部は、上記素子選択部が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について上記最適移相量算出部が算出した最適移相量を設定し、
   上記最適校正量算出部は、上記最適移相量設定部が最適移相量を設定したとき上記複数の測定回路の各測定回路がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅に基づいて、上記複数の校正回路の各校正回路について最適校正量を算出する
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 上記移相量変更部は、上記素子選択部が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について設定した移相量を同時に変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 上記アンテナ装置は、更に、校正信号生成回路を有し、
   上記校正信号生成回路は、校正の基準となる基準校正信号を生成し、
   上記複数の受信機の各受信機は、更に、上記校正信号生成回路に接続し、暫定校正を指示された場合に、上記合成信号に代えて上記校正信号生成回路が生成した基準校正信号を変換して、出力信号とし、
   上記演算回路は、更に、校正指示部と、暫定校正量算出部と、暫定校正量設定部とを有し、
   上記校正指示部は、上記複数の受信機の各受信機に対して、暫定校正を指示し、
   上記暫定校正量算出部は、上記校正指示部が暫定校正を指示したとき上記複数の測定回路の各測定回路がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅に基づいて、上記複数の校正回路の各校正回路について暫定校正量を算出し、
   上記暫定校正量設定部は、上記複数の校正回路の各校正回路について上記暫定校正量算出部が算出した暫定校正量を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 上記複数の測定回路の各測定回路は、更に、接続した校正回路が校正した校正済信号の位相を測定し、
   上記最適移相量算出部は、上記移相量変更部が移相量を変更したとき上記複数の測定回路の各測定回路がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅及び位相の変化に基づいて、上記素子選択部が選択した複数の選択移相器の各選択移相器について最適移相量を算出し、
   上記最適校正量算出部は、上記最適移相量設定部が最適移相量を設定したとき上記複数の測定回路の各測定回路がそれぞれ測定した複数の校正済信号の振幅及び位相に基づいて、上記複数の校正回路の各校正回路について最適校正量を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。

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