JPS62105A - Control method for directivity pattern of adaptive antenna - Google Patents
Control method for directivity pattern of adaptive antennaInfo
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- JPS62105A JPS62105A JP13984585A JP13984585A JPS62105A JP S62105 A JPS62105 A JP S62105A JP 13984585 A JP13984585 A JP 13984585A JP 13984585 A JP13984585 A JP 13984585A JP S62105 A JPS62105 A JP S62105A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は妨害波と所望信号波が同程度の強度で存在する
電波環境において、妨害波到来方向における空中線利得
を極小にしてこれを維持し、妨害波受信強度を抑圧する
ことにより所望信号受信レベル対妨害波受信レベルの比
（Ｓｉｇ＋＋ａｌ ｔｏ Ｎｏ１ｓｅＲａｔｉｏ： Ｓ
／ Ｎ ）をできるだけ大にしで受信することのでき
るパワーインバージョンアダプティブアレイアンテナに
関するものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention minimizes and maintains the antenna gain in the direction in which the interfering waves arrive in a radio wave environment where interfering waves and desired signal waves exist with similar strengths. , the ratio of the desired signal reception level to the interference wave reception level (Sig++altoNo1seRatio: S
/N) as large as possible.
（従来の技術）
従来、妨害波の存在する電波環境において妨害波の受信
レベルを抑圧して受信信号のＳ／Ｎを高める空中線方式
としてパワーインバージョンアダプティブアレイアンテ
ナ（Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ Ａｄａｐｔｉｖ
ｅ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ：以下ＰＩアダプティ
ブアレイアンテナという）がある、このアンテナは、複
数の無指向性アンテナ素子で受信されたそれぞれの受信
信号の振幅と位相を制御することによりアレイアンテナ
の合成受信パターンが種々の形に制御できることに着眼
して、到来方向と強度が異なる２つの電波が到来した時
にアレイアンテナの合成受信パターンの極小点を強度の
大なる到来電波の到来方向に向け、強度の小なる到来電
波の到来方向に対しては前記極小点の空中線利得よりも
大なる利得を有する部分が向くように制御することによ
り、強い電波のアンテナ受信レベルを低くし、弱い電波
のアンテナ受信レベルを高くするようにしたもので、強
い妨害電波の存在する電波環境において受信信号のＳ／
Ｎ改善に威力を発揮するものである。(Prior Art) Conventionally, a power inversion adaptive array antenna (Power Inversion Adaptive Array Antenna) has been used as an antenna method to suppress the reception level of interference waves and increase the S/N of the received signal in a radio wave environment where interference waves exist.
e Array Antenna (hereinafter referred to as PI Adaptive Array Antenna), this antenna has various composite reception patterns of the array antenna by controlling the amplitude and phase of each received signal received by multiple omnidirectional antenna elements. Focusing on the fact that when two radio waves with different arrival directions and intensities arrive, the minimum point of the composite reception pattern of the array antenna is directed toward the direction of arrival of the arriving radio wave with the higher intensity, and the arrival direction with the smaller intensity is controlled. By controlling the direction of arrival of radio waves so that the part having a gain larger than the antenna gain at the minimum point faces, the antenna reception level of strong radio waves is lowered and the antenna reception level of weak radio waves is increased. It is designed to suppress the S/S/ of the received signal in a radio wave environment with strong interference
This is effective in improving N.
第４図はアンテナ素子が２個の場合の従来のＰエアダプ
テイブアレイアンテナの構成例を示すブロック図である
。１．１’は所定の間隔を置いて配列されている無指向
性のアンテナ素子、３゜３′はアンテナ素子１および同
１′で受信された受信信号の振幅と位相の両者を制御す
るための重み付け回路であり乗算器で構成されている。FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional P air adaptive array antenna when there are two antenna elements. 1.1' is an omnidirectional antenna element arranged at a predetermined interval, and 3°3' is for controlling both the amplitude and phase of the received signal received by antenna elements 1 and 1'. It is a weighting circuit consisting of multipliers.
９は重み付け回路３および同３′からの出力信号を合成
する合成加算器、２．２′はアンテナ素子１および同１
′で受信された信号の複素共役の信号を取り出す複素共
役回路、８．８′は複素共役回路２および同２′からの
出力信号と合成加算器９の合成出力信号をそれぞれ乗算
する乗算回路、６．６’は低域通過ろ波器、５，５′は
加算器、１３．１３’はステアリング信号である。9 is a combining adder that combines the output signals from weighting circuits 3 and 3';2.2' is an antenna element 1 and antenna element 1;
8.8' is a complex conjugate circuit that extracts a signal of the complex conjugate of the signal received at 8.8', a multiplication circuit that multiplies the output signals from the complex conjugate circuits 2 and 2' by the composite output signal of the composite adder 9, respectively; 6.6' is a low-pass filter, 5 and 5' are adders, and 13.13' is a steering signal.
そして、複素共役回路２および同２′、乗算回路８およ
び同８′、低域通過ろ波器６および同６′、加算器５お
よび同５′は帰還回路を形成している。この帰還回路は
各アンテナ素子の入力信号と、合成加算器９の出力信号
を受けて各アンテナ素子の受信信号の振幅および位相を
制御するための重み付け信号を発生し重み付け回路３お
よび同３′に加える。Complex conjugate circuits 2 and 2', multiplier circuits 8 and 8', low-pass filters 6 and 6', and adders 5 and 5' form a feedback circuit. This feedback circuit receives the input signal of each antenna element and the output signal of the synthesis adder 9, and generates a weighting signal for controlling the amplitude and phase of the received signal of each antenna element. Add.
このような構成を有するＰＩアダプティブアレイアンテ
ナは以下のような動作をする。今、到来電波が全く存在
しない場合、即ち電波の到来を待ち受けている状態では
、各アンテナ素子の受信信号はなく、従ってまた合成加
算器９の出力信号もないので低域通過ろ波器６および同
６′の出力信号もない、このため重み付け回路３および
同３′に加えられる信号は加算器５および同５′を経由
して加えられているステアリング信号１３および同１３
′のみとなる。このステアリング信号はアレイアンテナ
の待ち受け受信パターンが無指向性になるように、一方
が“１″、他方が“０″となるように定められている。The PI adaptive array antenna having such a configuration operates as follows. If there are no incoming radio waves at all, that is, if we are waiting for the arrival of radio waves, there is no received signal from each antenna element, and therefore there is no output signal from the combining adder 9, so the low-pass filter 6 and There is also no output signal from the weighting circuit 6', so the signals applied to the weighting circuits 3 and 3' are the steering signals 13 and 13 which are added via the adders 5 and 5'.
’ only. These steering signals are determined so that one of them is "1" and the other is "0" so that the standby/reception pattern of the array antenna is non-directional.
今、仮にステアリング信号１３を“０″としステアリン
グ信号１３′を“１ｎとすると重み付け回路３に加えら
れる重み付け信号は“Ｏｎとなり重み付け回路３′に加
えられる電み付け信号は“１τとなる０重み付け回路３
および同３′は乗算器であるので、アンテナ素子１およ
び同１′と合成加算器９との等節約な接続関係は第５図
（ａ）のようになる、即ち、待ち受け状態ではアンテナ
素子１′のみで待ち受けているようになり、第５図（ｂ
）の無指向性パターン１５即ち全方位に対する待ち受け
状態となっている。Now, if the steering signal 13 is set to "0" and the steering signal 13' is set to "1n," the weighting signal applied to the weighting circuit 3 becomes "On," and the voltage signal applied to the weighting circuit 3' becomes "1τ." circuit 3
Since antenna elements 1 and 3' are multipliers, the equally economical connection relationship between antenna elements 1 and 1' and the synthesis adder 9 is as shown in FIG. ' is now waiting, and the screen shown in Figure 5 (b
) is in a standby state for the omnidirectional pattern 15, that is, for all directions.
次に、このような待ち受け状態にあるところへ電波が到
来すると第５図（ａ）のスイッチ１４が閉じたと同様に
なり第４図のＰＩアダプティブアレイアンテナは重み付
け信号を発生する帰還回路が作動し始め受信パターン上
に極小点を形成し始める。今、電波が第５図（ｂ）の矢
印で示すような２つの方向から到来し、矢印Ｂで示され
る方向からの電波（以下Ｂ波という）の強さが矢印Ａで
示される方向から到来する電波（以下Ａ波という）の強
さよりも強いと、合成加算器９の出力点でみたアレイア
ンテナの受信合成パターンは、無指向性のパターンから
時間の経過と共に第６図（ａ）に示、すようにＢ波の到
来方向と、アンテナ素子の配列軸を対称軸とする対称方
向に極小点ができるような受信パターンになる。Next, when a radio wave arrives at a place in such a standby state, it is the same as closing the switch 14 in Fig. 5(a), and in the PI adaptive array antenna shown in Fig. 4, the feedback circuit that generates the weighted signal is activated. At the beginning, minimum points begin to be formed on the reception pattern. Now, radio waves arrive from two directions as shown by the arrows in Figure 5(b), and the strength of the radio waves from the direction shown by arrow B (hereinafter referred to as B waves) comes from the direction shown by arrow A. When the strength of the radio wave (hereinafter referred to as A wave) is stronger than that of the radio wave (hereinafter referred to as A wave), the reception combination pattern of the array antenna seen at the output point of the combination adder 9 changes from an omnidirectional pattern to an omnidirectional pattern as shown in Fig. 6(a). , the receiving pattern has a minimum point in the direction of symmetry with the direction of arrival of the B wave and the array axis of the antenna elements as the axis of symmetry.
逆にＡ波の方が強い場合には第６図（ｂ）に示すように
Ａ波の到来方向とアンテナ素子の配列軸を対称軸とする
対称方向に極小点ができるような受信パターンになる。Conversely, if the A wave is stronger, the reception pattern will be such that a minimum point is formed in the symmetrical direction with the direction of arrival of the A wave and the array axis of the antenna element as the axis of symmetry, as shown in Figure 6(b). .
このように、従来のＰＩアダプティブアレイアンテナは
複数の電波が到来した場合には強い電波の到来方向に極
小点を有する受信パターンになるように帰還制御されて
いる。In this manner, the conventional PI adaptive array antenna performs feedback control so that when a plurality of radio waves arrive, the receiving pattern has a minimum point in the direction in which the strong radio waves arrive.
従って受信したい電波（以下り波という）と異なる方向
からＤ波よりも強い妨害電波（以下Ｕ波という）が到来
してもＵ波の受信レベルが抑圧されＤ波の受信レベルが
強調される結果Ｓ／Ｎが改善されるという優れた機能を
有している。Therefore, even if a jamming radio wave stronger than D waves (hereinafter referred to as U waves) arrives from a direction different from the radio waves to be received (hereinafter referred to as inbound waves), the reception level of U waves will be suppressed and the reception level of D waves will be emphasized. It has an excellent function of improving S/N.
これに対して、Ｕ波よりもＤ波の方が強い場合には、上
に述べたＰＩアダプティブアレイアンテナの動作原理上
、Ｄ波の受信レベルが抑圧され、Ｕ波の受信レベルが強
調されかえってＳ／Ｎを劣化させてしまう方向に動作す
る。従って、このような場合にはＰＩ動作を停止させる
とか、バイパス経路を設けてこれに切り替えるなどの対
策が講じられている。On the other hand, when the D wave is stronger than the U wave, due to the operating principle of the PI adaptive array antenna described above, the reception level of the D wave is suppressed and the reception level of the U wave is emphasized. It operates in a direction that degrades the S/N ratio. Therefore, in such cases, countermeasures are taken such as stopping the PI operation or providing a bypass route and switching to it.
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、従来のＰＩアダプティブアレイアンテナ
は異なった方向から到来する電波の強さが同じである場
合にはその動作原理上、アンテナパターンにおける極小
点が両波の到来方向の中間方向に形成され且つ極小点を
中心として両側がほぼ対称なパターンであるためＤ波の
受信信号レベルもＵ波の受信信号レベルもほぼ同程度と
なりＰエアンテナとしての機能を果し得す従って受信信
号のＳ／Ｎの改善が全く得られないという問題がある。(Problem to be solved by the invention) However, in the conventional PI adaptive array antenna, when the strength of radio waves arriving from different directions is the same, due to its operating principle, the minimum point in the antenna pattern is Since it is formed in the middle direction of the direction of arrival and has a pattern that is almost symmetrical on both sides around the minimum point, the received signal level of the D wave and the received signal level of the U wave are almost the same, and it can function as a P antenna. Therefore, there is a problem in that the S/N ratio of the received signal cannot be improved at all.
本発明の目的は、上記の問題を解決し、Ｄ波とＵ波の強
度がほぼ同程度であっても、Ｕ波の到来方向に極小点を
有する受信パターンを形成できるアダプティブアンテナ
の指向性パターン制御方法を提供しようとするものであ
る。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a directivity pattern of an adaptive antenna that can form a reception pattern having a minimum point in the direction of arrival of the U wave even if the intensities of the D wave and the U wave are approximately the same. It is intended to provide a control method.
（問題点を解決するための手段）
本発明のアダプティブアンテナの指向性パターン制御方
法は上記の目的を達成するために次の構成を有する。ｎ
（≧２）個のアンテナ素子を所定の間隔を置いて配列し
、ステアリング信号のみによる待ち受け指向性パターン
が無指向性であるパワーインバージョンアダプティブア
レイアンテナにおいて、電波の到来を検出する到来検出
器と、各アンテナ素子から重み付け回路を経由して合成
された受信合成信号のレベルが極小になった時に所定の
信号を出力する極小検出回路と、所定の伝達関数を有す
る帰還回路を経由させてステアリング信号を加算した場
合に指向性パターンの任意の方向に極小点を形成し得る
重み付け信号を出力する極小点形成回路と、前記帰還回
路への入力信号を切り替える切替回路と、前記極小点検
出回路がらの信号により重み付け回路へ加える重み付け
値を前記信号到来時の値に固定する重み付け値固定回路
とを設け、電波未到来時には前記極小点形成回路の出力
信号を前記帰還回路へ加え、電波到来時には前記帰還回
路への入力信号を各アンテナ素子からの信号の複素共役
信号と前記合成信号との積からなる帰還信号に切り替え
、時間の経過につれ前記合成信号のレベルが極小になっ
た時に重み付け値をその時点の値に固定するアダプティ
ブアンテナの指向性パターン制御方法である。(Means for Solving the Problems) The adaptive antenna directivity pattern control method of the present invention has the following configuration in order to achieve the above object. n
In a power inversion adaptive array antenna in which (≧2) antenna elements are arranged at a predetermined interval and the standby directivity pattern is omnidirectional due to only a steering signal, an arrival detector detects the arrival of radio waves. , a minimum detection circuit that outputs a predetermined signal when the level of the received composite signal synthesized from each antenna element via a weighting circuit becomes minimum, and a steering signal that is passed through a feedback circuit having a predetermined transfer function. a minimum point forming circuit that outputs a weighted signal that can form a minimum point in any direction of the directivity pattern when added together; a switching circuit that switches an input signal to the feedback circuit; and a minimum point detection circuit. A weighting value fixing circuit is provided which fixes the weighting value applied to the weighting circuit according to the signal to the value at the time of the arrival of the signal, and when the radio wave does not arrive, the output signal of the minimum point forming circuit is applied to the feedback circuit, and when the radio wave arrives, the output signal of the minimum point forming circuit is applied to the feedback circuit. The input signal to the circuit is switched to a feedback signal consisting of the product of the complex conjugate signal of the signal from each antenna element and the composite signal, and when the level of the composite signal becomes minimum as time passes, the weighting value is changed at that point. This is an adaptive antenna directivity pattern control method that fixes the value of .
（作用） 以下、本発明方法の作用を説明する。(effect) The operation of the method of the present invention will be explained below.
本発明方法の基本原理は、電波の到来していない待ち受
け状態の時に受信アンテナパターン上の選択された特定
の方向に予め極小点を強制的に形成しておき、２方自か
ら強さの等しい電波が到来した時に、その状態を開始点
として帰還回路を動作させ、極小点の向きが帰還回路の
時定数によって定まる速さで徐々に２つの到来電波の方
向の中間方向へ移動して行くことを利用して、極小点が
丁度抑圧したい到来電波の方向を向いた時に重み付け値
をその時点で固定することにより極小点を抑圧したい電
波の到来方向に向けようとするものである。そして、２
つの到来電波の方向のどちら側の方向に、待ち受け状態
時の極小点を設定するかを選択することにより、いずれ
の到来電波を抑圧するかを任意に選択できる。The basic principle of the method of the present invention is to forcibly form a minimum point in advance in a selected specific direction on the receiving antenna pattern when in a standby state where no radio waves are arriving, and to When a radio wave arrives, a feedback circuit is operated using that state as a starting point, and the direction of the minimum point gradually moves toward the middle of the directions of the two incoming radio waves at a speed determined by the time constant of the feedback circuit. By using this method, when the minimum point points in the direction of the incoming radio wave that is desired to be suppressed, the weighting value is fixed at that point in time, so that the minimum point is directed in the direction of arrival of the radio wave that is desired to be suppressed. And 2
By selecting in which direction of the directions of the two incoming radio waves the minimum point during the standby state is set, it is possible to arbitrarily select which incoming radio wave to suppress.
待ち受け状態の受信アンテナパターンの任意の方向に極
小点を形成することは容易に実現し得る０例えば、２つ
のアンテナ素子が存在する場合に電波の到来方向によっ
て定まる到達距離の差に起因して生ずる受信信号の位相
差と受信後に付与される位相差の合計が１８０°の奇数
倍になるようにして合成すると合成出力は零となるので
その方向に極小点が形成されていることになる。It is easily possible to form a minimum point in any direction of the receiving antenna pattern in the standby state.For example, when there are two antenna elements, this occurs due to the difference in reach determined by the arrival direction of radio waves. If the sum of the phase difference of the received signal and the phase difference given after reception is an odd multiple of 180°, the combined output will be zero, and therefore a minimum point will be formed in that direction.
従って、２つのアンテナ素子の受信信号の位相差を制御
することにより任意の方向に極小点を形成することがで
きる。Therefore, by controlling the phase difference between the received signals of the two antenna elements, a minimum point can be formed in any direction.
簡単な例として、２つの無指向性アンテナ素子を２分の
１波長の間隔で配列し、受信信号間の位相差制御を付与
位相差が０°、即ち１：１になるようにして合成すると
、配列軸と直角の方向からの電波の受信信号は同相で受
信され合成されるので極大となり、配列軸と同じ方向か
らの電波の受信信号は１８０°の位相差を持って受信さ
れているのでこれを合成すると零となり、その方向に極
小点を有することになる。これを図示すると第２ｒｌｌ
Ｉ（ａ）のようになる０図中Ｘ印はアンテナ素子を示す
、これに対して、受信信号間の位相差制御を付与位相差
が１８０°、即ち１ニー１になるようにして合成すると
、合成信号は配列軸と同じ方向からの電波に対して極大
となり、配列軸と直角の方向からの電波に対して極小と
なる。As a simple example, if two omnidirectional antenna elements are arranged at a half wavelength interval, and the received signals are combined by controlling the phase difference so that the phase difference is 0°, that is, 1:1. , the radio wave reception signals from the direction perpendicular to the array axis are received in the same phase and combined, resulting in a maximum, and the radio wave reception signals from the same direction as the array axis are received with a 180° phase difference. When these are combined, they become zero and have a minimum point in that direction. To illustrate this, the second rll
The X mark in the figure indicates the antenna element.On the other hand, if the received signals are combined by applying phase difference control so that the phase difference is 180°, that is, 1 knee 1. , the composite signal becomes maximum for radio waves from the same direction as the array axis, and becomes minimum for radio waves from the direction perpendicular to the array axis.
これを図示すると第２図（ｂ）のようになる。This is illustrated in FIG. 2(b).
一般にアンテナ素子がｎ個であっても、電波到来角度に
よって生ずる電波到達距離差による位相差に対して各ア
ンテナで受信された後の信号に対する位相遅延と振幅を
制御することにより当該方向から到来する電波の各アン
テナ素子の出力を合成した合成出力が零になるようにす
ることができる、即ちこのことは任意の方向に極小点を
設゛定することができることを意味している。In general, even if there are n antenna elements, by controlling the phase delay and amplitude of the signal received by each antenna, it is possible to detect signals arriving from the relevant direction, with respect to the phase difference due to the difference in radio wave reach caused by the radio wave arrival angle. It is possible to make the combined output of the radio wave outputs of each antenna element zero, which means that a minimum point can be set in any direction.
本発明方法においては、電波未到来時には、極小点形成
回路の出力信号が帰還回路へ加えられ帰還回路の出力信
号とステアリング信号が加算されて重み付け信号となり
重み付け回路に加えられる、そして、極小点形成回路の
出力を制御することにより指向性パターン上の任意の方
向に極小点を□形成することができる。In the method of the present invention, when no radio waves arrive, the output signal of the minimum point forming circuit is applied to the feedback circuit, the output signal of the feedback circuit and the steering signal are added to form a weighted signal, which is added to the weighting circuit, and the minimum point forming circuit is added to the feedback circuit. By controlling the output of the circuit, a minimum point can be formed in any direction on the directional pattern.
今、説明の便宜上、第５図（ｂ）のＸ方向に極小点を形
成して、待ち受けていた場合を考える。For convenience of explanation, let us now consider a case where a minimum point is formed in the X direction of FIG. 5(b) and is on standby.
この状態でＡ波とＢ波が同じ強さで到来すると、到来検
出器が電波の到来を検出し、その検出信号に基づいて切
替回路を動作させ帰還回路への入力信号を各アンテナ素
子からの複素共役信号と受信合成信号との積である帰還
信号に切り替える。When A wave and B wave arrive with the same strength in this state, the arrival detector detects the arrival of the radio wave, operates the switching circuit based on the detection signal, and switches the input signal to the feedback circuit from each antenna element. Switch to a feedback signal that is the product of the complex conjugate signal and the received composite signal.
この動作によりＰＩアダプティブアレイアンテナとして
の帰還動作が開始し、Ｘ方向に形成されていた極小点は
Ａ波とＢ波の中間の方向に向けて、帰還回路の時定数に
よって定まる速さで移動を開始する。従って極小点はＢ
波の方向を通過することになる。この時の受信合成信号
の出力レベルは、Ｂ波の方向の近傍においては極小点が
Ｂ波の方向に接近しつつある時は減少して行き、Ｂ波の
方向に一致した時に極小となり、更に移動して遠ざかる
につれて増加し始める。This operation starts the feedback operation as a PI adaptive array antenna, and the minimum point formed in the X direction moves toward the direction between the A wave and the B wave at a speed determined by the time constant of the feedback circuit. Start. Therefore, the minimum point is B
It will pass in the direction of the waves. At this time, the output level of the received combined signal decreases when the minimum point approaches the direction of the B wave, becomes minimum when it coincides with the direction of the B wave, and further increases. It starts to increase as you move further away.
この、受信合成信号の出力レベルが極小となった時点を
極小検出回路によって検出し、その検出信号によって重
み付け値固定回路を動作させて、重み付け値をその時点
の重み付け値に固定させる、従って、アンテナの指向性
パターンの極小点はＢ波の方向で停止することになり、
Ｂ波の受信レベルを抑圧することになる。もしＡ波がＤ
波で、Ｂ波がＵ波である場合にはＵ波が抑圧される結果
、受信信号のＳ／Ｎは改善されることになる。The point in time when the output level of the received combined signal becomes the minimum is detected by the minimum detection circuit, and the detection signal operates the weighting value fixing circuit to fix the weighting value to the weighting value at that point. The minimum point of the directional pattern will stop in the direction of the B wave,
This will suppress the reception level of B waves. If the A wave is D
If the B wave is a U wave, the U wave is suppressed, and as a result, the S/N of the received signal is improved.
これに対して、Ａ波がＵ波で、Ｂ波がＤ波である場合に
は、待ち受け状態の極小点を第５図（ｂ）のＹ方向に形
成して置くことにより、極小点の移動はＡ波の方向を通
過するので先に述べたと同様の動作によりＡ波を抑圧す
ることができる。On the other hand, if the A wave is a U wave and the B wave is a D wave, by forming the minimum point in the standby state in the Y direction of Fig. 5(b), the minimum point can be moved. passes in the direction of the A wave, so the A wave can be suppressed by the same operation as described above.
このように本発明方法によればＤ波とＵ波が同じ強さで
到来しても、従来のＰＩアダプティブアレイアンテナと
は異なり、Ｕ波の受信レベルを抑圧することができる。As described above, according to the method of the present invention, even if D waves and U waves arrive with the same intensity, unlike the conventional PI adaptive array antenna, the reception level of the U waves can be suppressed.
（実施例） 以下、本発明方法の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, embodiments of the method of the present invention will be described based on the drawings.
第１図は、アンテナ素子が２個（ｎ＝２）の場合に、本
発明方法を実施するための手段の構成例を示すブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of means for implementing the method of the present invention when there are two antenna elements (n=2).
本構成は、第４図の従来のＰＩアダプティブアレイアン
テナの構成に対して、新たに、重み付け値固定回路４お
よび４′、切替回路７および同７′、到来検出器１０、
極小検出回路１１および極小点形成回路１２が設けられ
ている点に特徴がある、ステアリング信号は第４図にお
けると同様に１３が０．１３′が１になっているものと
する。This configuration newly adds weight value fixing circuits 4 and 4', switching circuits 7 and 7', arrival detector 10,
The steering signal is characterized in that a minimum detection circuit 11 and a minimum point forming circuit 12 are provided, and the steering signal is assumed to be 13 and 0.13' and 1, as in FIG.
極小点形成回路１２の出力信号は、切替回路７および同
７′に加えられる。また、切替回路７には乗算回路８か
らの帰還信号が加えられており、切替回路７′には乗算
回路８′からの帰還信号が加えられている。一方切替回
路７および同７′には到来検出器１０の出力信号線が接
続されており、電波が到来した時に到来を示す検出信号
が切替回路７および同７′に加えられる。The output signal of the minimum point forming circuit 12 is applied to the switching circuits 7 and 7'. Further, a feedback signal from a multiplication circuit 8 is applied to the switching circuit 7, and a feedback signal from a multiplication circuit 8' is applied to the switching circuit 7'. On the other hand, the output signal line of the arrival detector 10 is connected to the switching circuits 7 and 7', and when a radio wave arrives, a detection signal indicating the arrival is applied to the switching circuits 7 and 7'.
切替回路７は到来検出器１０からの検出信号がない場合
には極小点形成回路１２からの信号と帰還回路としての
低域通過ろ波器６へ、同じく切替回路７′は極小点形成
回路１２からの信号を帰還回路としての低域ろ波器６′
へ導く。When there is no detection signal from the arrival detector 10, the switching circuit 7 sends the signal from the minimum point forming circuit 12 to the low-pass filter 6 as a feedback circuit, and the switching circuit 7' also connects the signal from the minimum point forming circuit 12 to the low pass filter 6 as a feedback circuit. A low-pass filter 6' as a feedback circuit for the signal from
lead to.
本実施例においては、帰還回路はアナログ回路の低域通
過ろ波器を用いているが、これに限られるものではなく
、等節約に所定の伝達関数を有するディジタル回路で構
成したものであってもよい、極小点形成回路１２の出力
信号は、低域通過ろ波器６を経て、加算器５でステアリ
ング信号１３と加算され、重み付け値固定回路４を経由
して重み付け回路３へ加えられる。同じく低域通過ろ波
器６′を経由した信号は加算器５′でステアリング信号
１３′と加算され重み付け値固定回路４′を経由して重
み付け回路３′へ加えられる。In this embodiment, the feedback circuit uses a low-pass filter of an analog circuit, but is not limited to this, and may be constructed of a digital circuit having a predetermined transfer function in an equally economical manner. The output signal of the minimum point forming circuit 12 passes through a low-pass filter 6, is added to a steering signal 13 in an adder 5, and is applied to a weighting circuit 3 via a weighting value fixing circuit 4. Similarly, the signal that has passed through the low-pass filter 6' is added to the steering signal 13' by the adder 5', and is applied to the weighting circuit 3' via the weighting value fixing circuit 4'.
そして、極小点形成回路１２の出力信号は、重み付け回
路３および同３′での重み付け値が、電波未到来の待ち
受けアンテナ指向性パターン上の選択した方向に極小点
が形成されるような値になっている。The output signal of the minimum point forming circuit 12 is set such that the weighting values in the weighting circuits 3 and 3' are such that a minimum point is formed in the selected direction on the standby antenna directivity pattern where no radio waves have arrived. It has become.
今、説明のための例として、重み付け回路３および同３
′における重み付け値がそれぞれ１になるように設定さ
れているものとする。Now, as an example for explanation, weighting circuit 3 and weighting circuit 3
It is assumed that the weighting values of ′ are each set to be 1.
従って、電波が到来していない待ち受け状態の時のアン
テナ指向性パターンは第３図（ａ）のようになっている
６次に、このような待ち受け状態のところへ第３図（ａ
）に示すように、強度のほぼ等しいＡ波とＢ波が到来す
ると、まず到来検出器１０が電波の到来を検出し、検出
信号を切替回路７および同７′へ送る。検出信号を受け
た切替回路７は乗算器８からの信号を低域通過ろ波器６
へ送るように切り替わり、同じく切替回路７′は乗算器
８′からの信号を低域通過ろ波器６′へ送るように切り
替わる。この切り替わりによって帰還回路が形成される
ので、ＰＩアダプティブアレイアンテナとしての動作が
開始され、待ち受け状態のとき強制的に形成されていた
アンテナ指向性パターンの極小点のうち到来電波の方向
に近い方の極小点が該到来電波の方向に移行し始める。Therefore, the antenna directivity pattern when in the standby state where no radio waves are arriving is as shown in Figure 3 (a).
), when waves A and B having approximately the same intensity arrive, the arrival detector 10 first detects the arrival of the radio waves and sends a detection signal to the switching circuits 7 and 7'. The switching circuit 7 that receives the detection signal passes the signal from the multiplier 8 to the low-pass filter 6.
Similarly, the switching circuit 7' switches to send the signal from the multiplier 8' to the low-pass filter 6'. As a feedback circuit is formed by this switching, operation as a PI adaptive array antenna is started, and among the minimum points of the antenna directivity pattern that was forcibly formed in the standby state, the one closest to the direction of the incoming radio wave is The minimum point begins to move in the direction of the incoming radio wave.
この移行は、重み付け回路３および同３′に加えられて
いる重み付け値が変化することによるものであるが、こ
の重み付け値は時間ｔの指数関数で表わされ時間の経過
につれて変化しつつ定常値に落ち着く形となっている。This transition is caused by a change in the weighting values applied to the weighting circuits 3 and 3', but this weighting value is expressed as an exponential function of time t and changes over time to a steady value. It has a calming shape.
即ち連続的な変化をしながら定常値に近づき落ち着くこ
ととなる。In other words, it approaches a steady value and settles down while changing continuously.
従来のＰＩアダプティブアレイアンテナにおいては、異
なった方向から同程度の強度の電波が到来した時にはア
ンテナパターンの極小点が時間の経過につれてこれら二
つの方向の中間方向に形成され落ち着く、この時の重み
付け値が定常値ということになる。従って、今、電波の
待ち受け状態において上記二つの方向の間以外の方向に
強制的に極小点を形成しておき上記の電波が到来した時
に強制的な極小点形成信号の印加を解除して本来のＰＩ
アダプティブアレイアンテナの動作を開始させると重み
付け値は定常値に向って時間に対し指数関数的な連続的
変化を開始する。In conventional PI adaptive array antennas, when radio waves of the same intensity arrive from different directions, the minimum point of the antenna pattern is formed and settled in the middle direction between these two directions over time, and the weighting value at this time is is the steady value. Therefore, when waiting for radio waves, we forcibly form a minimum point in a direction other than the two directions mentioned above, and when the above radio wave arrives, we release the forced minimum point formation signal and PI of
When the adaptive array antenna starts operating, the weighting values start to change continuously in an exponential manner with respect to time toward a steady value.
このことは、極小点が強制的に設定された方向から、二
つの到来電波の方向の中間の方向に向けて連続的に移行
することを意味する。第３図の例でいうならば、同図（
ａ）のＢ波に近い極小点Ｍが同図（ｂ）、同図（ｃ）の
ように、低域通過ろ波器の時定数によって定まる速度に
よって移行する、そして極小点がＢ波の到来方向に向い
た時に移行を停止させると極小点がＢ波の到来方向を向
いたままとなりＢ波のアンテナ受信レベルを抑圧するこ
とができることになる。このような動作を行わせている
のが極小検出回路１１と重み付け値固定回路４および同
４′である。今、極小点がＢ波の到来方向に近づき通過
する場合の狭い範囲での合成加算器９の出力レベルを観
ると、極小点がＢ波の方向に近づきつつある時は出力レ
ベルが低下していき、一致した時が極小となり、更に進
むとまた出力レベルが上昇し始める。This means that the minimum point continuously shifts from the direction in which it is forcibly set toward a direction halfway between the directions of the two incoming radio waves. In the example of Figure 3, the figure (
The minimum point M near the B wave in a) moves at a speed determined by the time constant of the low-pass filter, as shown in (b) and (c) in the same figure, and the minimum point is the arrival of the B wave. If the transition is stopped when the antenna is facing the direction, the minimum point remains facing the arrival direction of the B wave, and the antenna reception level of the B wave can be suppressed. The minimum detection circuit 11 and the weighting value fixing circuits 4 and 4' perform this operation. Now, looking at the output level of the synthesis adder 9 in a narrow range when the minimum point approaches the arrival direction of the B wave and passes through it, when the minimum point approaches the direction of the B wave, the output level decreases. The output level reaches its minimum when it reaches a match, and as it progresses further, the output level begins to rise again.
従って出力レベルが減少から増加へ転じる点を捉えて停
止させるとよいことになる。極小検出回路１１はこの極
小点を検出し停止信号を出力する回路である。この検出
は、合成加算器９の出力レベルの２次微係数の極性の反
転を捉えるなどして容易に実現できる。極小検出回路１
１からの停止信号は重み付け値固定回路４および同４′
へ送られる０重み付け値固定回路４および同４′は停止
信号が加えられない間は加算器５および同５′からの重
み付け値を重み付け回路３および同３′に加えているが
、停止信号が送られて来ると以後その時点の重み付け値
に固定した重み付け値を重み付け回路３および同３′へ
送る。このような動作はラッチ回路への入力を停止信号
によって断にすることにより容易に実現できる。Therefore, it is better to stop the output level at the point where it changes from decreasing to increasing. The minimum detection circuit 11 is a circuit that detects this minimum point and outputs a stop signal. This detection can be easily realized by detecting the inversion of the polarity of the second-order differential coefficient of the output level of the synthesis adder 9. Minimum detection circuit 1
The stop signal from 1 is sent to the weighting value fixing circuit 4 and 4'.
The zero weighting value fixing circuits 4 and 4' add the weighting values from the adders 5 and 5' to the weighting circuits 3 and 3' while the stop signal is not applied. Once received, the weighting values fixed at the weighting values at that time are thereafter sent to the weighting circuits 3 and 3'. Such an operation can be easily realized by cutting off the input to the latch circuit using a stop signal.
以上のような動作によりアンテナパターンの極小点をＢ
波の到来方向に固定することができＢ波のアンテナ受信
レベルを抑圧することができる。By the above operation, the minimum point of the antenna pattern is set to B.
It is possible to fix the wave arrival direction and suppress the antenna reception level of the B wave.
従ってＢ波が妨害波（Ｕ波）であるような場合はその受
信レベルが抑圧され受信信号のＳ／Ｎが改善される。Therefore, if the B wave is an interference wave (U wave), its reception level is suppressed and the S/N of the received signal is improved.
逆にＢ波がＤ波でＡ波がＵ波である場合にはＤ波の受信
レベルが抑圧されてＳ／Ｎが劣化し支障を来たすので、
このような場合には、極小点形成回路１２の出力信号を
調整することにより待ち受け状態における極小点の設定
方向をＡ波の到来方向とＢ波の到来方向の成す角の外側
でＡ波の到来方向に近い方向に変えることによりＡ波の
受信レベルを抑圧してＳ／Ｎの改善を図ることができる
、アレイアンテナ素子が多数の場合は極小点数およびそ
の方向設定の自由度が増加しその自由度に応じて多数の
妨害波抑圧をはかることができる。On the other hand, if the B wave is a D wave and the A wave is a U wave, the reception level of the D wave will be suppressed and the S/N will deteriorate, causing problems.
In such a case, by adjusting the output signal of the minimum point forming circuit 12, the setting direction of the minimum point in the standby state can be set so that the arrival direction of the A wave is outside the angle formed by the arrival direction of the A wave and the arrival direction of the B wave. It is possible to improve the S/N by suppressing the reception level of the A wave by changing the direction to a direction closer to the direction.If there are a large number of array antenna elements, the number of minimum points and the degree of freedom in setting the direction increases. A large number of interference waves can be suppressed depending on the degree of interference.
尚このときの動作原理は以上詳述した２素子アレイの場
合と同様である。The operating principle at this time is the same as in the case of the two-element array described above in detail.
（発明の効果）
本発明のアダプティブアンテナの指向性パターン制御方
法は以上の構成と作用を有するので、受信すべき電波の
他に他の方向から受信すべき電波と同じ強さの妨害電波
が到来してもアンテナパターンの極小点を妨害電波到来
方向に向けて固定することができるので、従来のＰＩア
ダプティブアレイアンテナとは異なり、妨害電波の受信
信号レベルを抑圧することができ受信信号のＳ／Ｎ改善
に威力を発揮するという利点がある。(Effects of the Invention) Since the adaptive antenna directivity pattern control method of the present invention has the above configuration and operation, in addition to the radio waves to be received, interfering radio waves with the same strength as the radio waves to be received arrive from other directions. Since the minimum point of the antenna pattern can be fixed to face the direction in which the interfering radio waves arrive, unlike conventional PI adaptive array antennas, the received signal level of the interfering radio waves can be suppressed, and the S/ It has the advantage of being effective in improving N.
第１図は、アンテナ素子が２個の場合の本発明方法を実
施するための手段の構成例を示すブロック図、第２５！
ｉは無指向性アンテナ素子が２個の場合の合成アンテナ
パターンを示す図、第３図は本発明方法を適用した２素
子ＰＩアダプテイブアレイアンテナにおける電波到来時
のアンテナパターンの変化を示す図、第４図は従来のＰ
Ｉアダプティブアレイアンテナの構成を示すブロック図
、第５図は従来のＰＩアダプティブアレイアンテナの待
ち受け状態を示す図、第６図は従来のＰＩアダプティブ
アレイアンテナの極小点の形成を示す図である。
１．１′・・・・・・無指向性アンテナ素子、２．２′
・・・・・・複素共役回路、 ３，３′・・・・・・重
み付け回路、 ４．４′・・・・・・重み付け値固定回
路、５．５′・・・・・・加算器、 ６．６′・・・・
・・低域通過ろ波器、 ７．７′・・・・・・切替回路
、 ８，８′・・・・・・乗算回路、 ９・・・・・・
合成加算器、 １０・・・・・・到来検出器、 １１・
・・・・・極小検出回路、 １２・・・・・・極小点形
成回路、 １３．１３’・・・・・・ステアリング信号
、 １４・・・・・・スイッチ、 １５・・・・・・無
指向性パターン。
代理人 弁理士 八 幡 義 博
１０ −−−−・・到東＆ｆ：、葬
＋３． ＋３’−−−一・ 又テアリング３言号本裾
明のＰＩア７ブリ１ブアレイアンテナ／）カー入１大イ
ブロック図 ４ Ｍ
（ａ） （ｂ）１ 之 １
１ ミー１を指ｆ
１性アンテナ棄壬バ２イ目の場与の一＋戚ア）デナノで
ターン仁示埼図
第 ２ 図
Ｃａ）（１）） （Ｃ）−一一一］
１、 １’−−−−一焦指向桂ア）テナ棄チ２、 ２’
−−−−一糎素矢役回路
３、 ３’−−−−一重み付け回外
５、 ５’−−−−−ｓＵ算算
６、 ６’−−−−−イ陰歩；駕参１シ、ろシ察−１
１ミ８、 ８’−−−−一 犬算回篠
９ −−−−一今へＤａｌ界
＋３． １３’−−−−−ステアリング信号＄ ４ 図
（ａ） （ｔ））（ａ）
（ｂ）第６図FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a means for implementing the method of the present invention when there are two antenna elements, No. 25!
i is a diagram showing a composite antenna pattern when there are two omnidirectional antenna elements, and FIG. 3 is a diagram showing changes in the antenna pattern when radio waves arrive in a two-element PI adaptive array antenna to which the method of the present invention is applied. , Figure 4 shows the conventional P
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the I adaptive array antenna, FIG. 5 is a diagram showing the standby state of the conventional PI adaptive array antenna, and FIG. 6 is a diagram showing the formation of the minimum point of the conventional PI adaptive array antenna. 1.1'...Omnidirectional antenna element, 2.2'
...Complex conjugate circuit, 3,3'...Weighting circuit, 4.4'...Weighting value fixed circuit, 5.5'...Adder , 6.6'...
...Low pass filter, 7.7'...Switching circuit, 8,8'...Multiplication circuit, 9...
Synthesis adder, 10... Arrival detector, 11.
...minimum detection circuit, 12...minimum point formation circuit, 13.13'...steering signal, 14...switch, 15... Omnidirectional pattern. Agent Patent Attorney Yoshihiro Yahata 10 ------...Toto&f:, Funeral +3. +3'---1・ Also, tearing 3 words, PI A7 1 A-B array antenna/) Car included 1 large block diagram 4 M (a) (b) 1 of 1
1 Finger me 1
1st antenna abandonment 2nd position 1+relative Focus direction Katsura) Tena abandonment 2, 2'
-----Ichifu Soyayaku circuit 3, 3'----I weighted supination 5, 5'----sU calculation 6, 6'----I Yinpo; Katsusan 1 Shi, Roshi Sen-1
1 Mi 8, 8'----1 Inu Sanka Shino 9 ----I now Dal world +3. 13'---Steering signal $ 4 Figure (a) (t)) (a)
(b) Figure 6
Claims (1)
し、ステアリング信号のみによる待ち受け指向性パター
ンが無指向性であるパワーインバージョンアダプティブ
アレイアンテナにおいて、電波の到来を検出する到来検
出器と、各アンテナ素子から重み付け回路を経由して合
成された受信合成信号のレベルが極小になった時に所定
の信号を出力する極小検出回路と、所定の伝達関数を有
する帰還回路を経由させてステアリング信号と加算した
場合に指向性パターンの任意の方向に極小点を形成し得
る重み付け信号を出力する極小点形成回路と、前記帰還
回路への入力信号を切り替える切替回路と、前記極小点
検出回路からの信号により重み付け回路へ加える重み付
け値を前記信号到来時の値に固定する重み付け値固定回
路とを設け、電波未到来時には前記極小点形成回路の出
力信号を前記帰還回路へ加え、電波到来時には前記帰還
回路への入力信号を各アンテナ素子からの信号の複素共
役信号と前記合成信号との積からなる帰還信号に切り替
え、時間の経過につれ前記合成信号のレベルが極小にな
った時に重み付け値をその時点の値に固定することを特
徴とするアダプティブアンテナの指向性パターン制御方
法。An arrival detector that detects the arrival of radio waves in a power inversion adaptive array antenna in which n (≧2) tentenna elements are arranged at predetermined intervals and the standby directivity pattern is omnidirectional due to only steering signals. , a minimum detection circuit that outputs a predetermined signal when the level of the received composite signal synthesized from each antenna element via a weighting circuit becomes minimum, and a feedback circuit having a predetermined transfer function for steering. a minimum point forming circuit that outputs a weighted signal that can form a minimum point in any direction of the directivity pattern when added to the signal; a switching circuit that switches the input signal to the feedback circuit; and a minimum point detection circuit. and a weighting value fixing circuit that fixes the weighting value to be applied to the weighting circuit according to the signal of the signal at the time of arrival of the signal, and applies the output signal of the minimum point forming circuit to the feedback circuit when the radio wave does not arrive, and applies the output signal of the minimum point forming circuit to the feedback circuit when the radio wave arrives. The input signal to the feedback circuit is switched to a feedback signal consisting of the product of the complex conjugate signal of the signal from each antenna element and the composite signal, and when the level of the composite signal becomes minimum as time passes, the weighting value is changed to that value. A directivity pattern control method for an adaptive antenna characterized by fixing the directivity pattern to a value at a point in time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13984585A JPH0767044B2 (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Directional pattern control method for adaptive antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13984585A JPH0767044B2 (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Directional pattern control method for adaptive antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62105A true JPS62105A (en) | 1987-01-06 |
| JPH0767044B2 JPH0767044B2 (en) | 1995-07-19 |
Family
ID=15254860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13984585A Expired - Lifetime JPH0767044B2 (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Directional pattern control method for adaptive antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767044B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04314778A (en) * | 1991-04-11 | 1992-11-05 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Filter for spiral wound gasket |
| US7107085B2 (en) | 2000-07-14 | 2006-09-12 | Sanyo Electric Co., Ltd | Mobile communication terminal, communication method and program |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP13984585A patent/JPH0767044B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04314778A (en) * | 1991-04-11 | 1992-11-05 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Filter for spiral wound gasket |
| US7107085B2 (en) | 2000-07-14 | 2006-09-12 | Sanyo Electric Co., Ltd | Mobile communication terminal, communication method and program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0767044B2 (en) | 1995-07-19 |
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