JP6980157B2 - アレーアンテナ装置およびビーム合成方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図1に示すアレーアンテナ装置は、例えば、受信用のDBFアンテナ装置であって、アンテナ素子1−k、増幅部2−k、DC部3−k、AD変換部4−k、DDC部5−k、切り替え部6−k、加算部7、積分部8、同期部9、ビット変換部10、励振分布設定部11、数値制御発振部12、90度移相部13および局部発振部14を備えている。kは、正の自然数であり、k=1,2,・・・,Kである。以下、数値制御発振部12はNCO12と記載し、局部発振部14はLO部14と記載する。
複素乗算器61−kは、ディジタル信号Xの同相成分Xiおよび直交成分Xqに対し、S/P変換器62−kから出力された重み係数Wの同相成分Wiと直交成分Wqを用いた複素乗算を実行する。これにより、アンテナ素子1−1〜1−Kの信号の振幅および位相が調整される。
例えば、同相成分Wiが[1,0,・・・,0]であり、直交成分Wqが[0,1,・・・,1]である場合、S/P変換器62−kは、同相成分Wiである[1,0,・・・,0]から乗算対象の数値を最初の数値“1”に切り替え、直交成分Wqの最初の数値“0”を複素乗算器61−kに出力する。複素乗算器61−kは、同相成分Wiの数値“1”と直交成分Wqの数値“0”を用いて、同相成分Xiおよび直交成分Xqを複素乗算する。
図3は、実施の形態1に係るビーム合成方法を示すフローチャートであり、図1に示すアレーアンテナ装置からビーム合成信号が出力されるまでの一連の処理を示している。
まず、励振分布設定部11が、ビーム合成に関する励振分布を設定する(ステップST1)。励振分布は、アンテナ素子1−kのそれぞれに対応した信号に付与される振幅位相データである。例えば、K=8である場合、アンテナ素子ごとに、8つの振幅位相データが設定される。
実施の形態1に係るアレーアンテナ装置では、積分回数を可能な限り多くとり、重み係数Wである数値列データのビット当たりの電圧分解能を小さくすることで、精緻なビーム合成を、簡単な積和演算と積分処理によって実現することができる。
さらに、図4を用いて説明したように、重み係数Wが時間軸方向に5分割される場合、AD変換部4−kによって入力信号から5サンプルの信号がサンプリングされる。
図7は、実施の形態1における重み係数、同相成分および直交成分の別の概要を示す図である。例えば、ビット変換部10は、振幅位相データを時間軸方向に分割して、各時刻のビットの要素として、−1または+1を割り当てる。図7に示すように、重み係数W、同相成分Wiおよび直交成分Wqは、時間軸方向に5分割された振幅位相データから生成されている。ビット変換部10によって、例えば、同相成分Wiの数値列データである[1,−1,1,−1,1]と直交成分Wqの数値列データである[1,1,−1,1,1]とが、瞬時的に生成される。
DBF部15における、切り替え部6−k、加算部7、積分部8、同期部9、ビット変換部10および励振分布設定部11の機能は、処理回路により実現される。すなわち、DBF部15は、図3に示したステップST1からステップST8の処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行する、CPU(Central Processing Unit)であってもよい。
Claims (10)
- 複数のアンテナ素子と、
複数のアンテナ素子にそれぞれ対応したディジタル信号を生成する変換部と、
前記ディジタル信号を直交検波する直交検波部と、
直交検波された前記ディジタル信号に基づいてビーム合成信号を生成するビーム形成部と、
を備えたアレーアンテナ装置であって、
前記ビーム形成部は、
時系列な数値の数値列データである重み係数から、乗算対象の数値を逐次切り替えて、前記乗算対象の数値を、直交検波された前記ディジタル信号に乗算する切り替え部と、
前記乗算対象の数値が乗算された各アンテナ素子の前記ディジタル信号を加算する加算部と、
加算された前記ディジタル信号を、前記乗算対象の数値が切り替えられる時間長ごとに積分して前記ビーム合成信号を生成する積分部と、
を備えたことを特徴とするアレーアンテナ装置。 - 前記重み係数は、−1、0および+1のいずれかの値をとる数値の数値列データであること
を特徴とする請求項1記載のアレーアンテナ装置。 - 前記重み係数を構成する数値は、−1または+1のいずれかの値をとる数値の数値列データであること
を特徴とする請求項1記載のアレーアンテナ装置。 - 前記重み係数は、前記ビーム合成信号の複素振幅位相レベルが既定値と一致するように数値が設定された数値列データであること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項記載のアレーアンテナ装置。 - 前記積分部は、同一の信号情報が受信される時間間隔に同期して積分を行うこと
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項記載のアレーアンテナ装置。 - 複数のアンテナ素子が信号を受信するステップと、
変換部が、複数のアンテナ素子のそれぞれに対応したディジタル信号を生成するステップと、
直交検波部が、前記ディジタル信号を直交検波するステップと、
ビーム形成部が、直交検波された前記ディジタル信号に基づいてビーム合成信号を生成するステップと、
を備えたビーム合成方法であって、
切り替え部が、時系列な数値の数値列データである重み係数から、乗算対象の数値を逐次切り替えて、前記乗算対象の数値を、直交検波された前記ディジタル信号に乗算するステップと、
加算部が、前記乗算対象の数値が乗算された各アンテナ素子の前記ディジタル信号を加算するステップと、
積分部が、加算された前記ディジタル信号を、前記乗算対象の数値が切り替えられる時間長ごとに積分して前記ビーム合成信号を生成するステップと、
を備えたことを特徴とするビーム合成方法。 - 前記重み係数は、−1、0および+1のいずれかの値をとる数値の数値列データであること
を特徴とする請求項6記載のビーム合成方法。 - 前記重み係数を構成する数値は、−1または+1のいずれかの値をとる数値の数値列データであること
を特徴とする請求項6記載のビーム合成方法。 - 前記重み係数は、前記ビーム合成信号の複素振幅位相レベルが既定値と一致するように数値が設定された数値列データであること
を特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1項記載のビーム合成方法。 - 前記積分部は、同一の信号情報が受信される時間間隔に同期して積分を行うこと
を特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1項記載のビーム合成方法。
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