JPH01311704A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は円周上又は円筒上に素子アンテナが配列され
たアンテナ工学において、同時に多ビーム形成を行う方
式に関す□るものである。

第７図は、例えば遠藤敬二、佐藤源貞、永井淳著「アン
テナ工学」日刊新聞社列（昭和４４年）に示された従来
のアンテナ装置の概念を示す図である。図において（Ａ
Ｉ）、（Ａ２）　　・・・・、　　（ＡＮ）は直径りの
円周上に等間隔に配列されたＮ個の素子アンテナを表す
。この図に示すように主ビーム方向をΦ、観測点を主ビ
ーム方向からφの角度にとるものとする。このときΦの
方向に主ビームを作るためにＮ個の素子アンテナ（Ａ１
）。

（Ａ２）・・・・、（ＡＮ）に与える位相はとなる。こ
こに、λは送信波長を表し、ｋは素子アンテナ（ＡＩ）
、（Ａ２）・・・−・・、（ＡＮ）に対応して１，２．
・・・・、Ｎの値をとるものとする。

従って、Ｎ個の素子アンテナによる合成指向性Ｅ〈φ）
は各々の素子アンテナの放射パターンを均一（無指向性
）とし、励振電流の振幅が同一であるとすれば、次式で
示される。

ＩＮ　　Ｋ−１’λ　　　　　　Ｎ　　　　　　　　　
　　　　　Ｎ式（２）において、Φ−０．Ｄ＝２λ、Ｎ
−＝６，８゜１Ｇ、α）としたときの合成指向性Ｅ（φ
）を第８図に示す。

ここでは、送信の場合について示したが受信の場合につ
いても同様に成り立つものである。

従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので
、例えば受信の際、各方向から複数の電波が同時に上記
アンテナ装置に入射した場合では、各々の電波を受信す
るためには式（１）に示す位相をＮ個の素子アンテナに
与えて主ビームを走査する必要があっｔ二、）このため
、複数の電波を同時に受信することが出来ない問題点が
あった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、各方向から同時にアンテナ装置に複数の電波
が入射する場合でもそれぞれの方向に複数の主ビームを
同時に形成することのできるアンテナ装置を得ることを
目的とする。この発明に係るアンテナ装置は、各素子ア
ンテナに受信モジュールを接続し、各受信モジュールの
出力をバ・ソファを経由して計算機に入力し、計算機で
信号処理することにより同時にマルチビームを形成する
ことができるものである。

この発明におけろアンテナ装置は、計算機を用いた信号
処理によりマルチビームを形成することができろＬ：め
、ビームを走査することなく複数の電波を同時に受イ８
することが可能となる。

第１図はこの発明によるアンテナ装置の一実施例の全体
構成図である。この実施例は第１図から明らかなように
、外部から入射）７た電波を円周又は円筒上に等間隔に
配列されたＮ個の受信アンチＪ−（１１で受信し、受信
アンテナ（１）にそれぞれ接続されたＮ個のモジュール
（２）に入力される。モジュール（２）の出力はバ・ソ
ファ（３）を経由して計算機（４）に入力される。

第２図は第１図の実施例に示すモジュール（２）の構成
例および局部発振器（６）、コヒーレント発振器（１８
）との関係を表す図である。第３図は第１図の実施例に
示すモジュール（２）の別の構成例および局部発振器（
６）との関係を表す図である。第２図においてモジュー
ル（２）に入力された信号は、まず高周彼増＃ＡＭ　（
９＋に入力される。そして、高周波増幅器（９）で増幅
された後、局部発振器（６）からの信号とミキサ００）
で混合されてＩＦ（Ｉｎｔｅｒ＋ｍａｄｉａｔｅ　Ｆｒ
ｅｑｕｅｎｃｙ；中間周波数）　４Ｍ号が取り出される
。このＩＦ信号はＩＦ増幅器（１１）で増幅された後、
コヒーレント発振器（１７）より出力された信号と位相
検波器（１２）で混合されビデオ信号が取り出される。

一方、コヒーレント発振器（１８）の出力は全位相器（
１３）にも入力され、９０°位相をずらして位相検波器
（１２）に入力される。それぞれの位相検波器（１２）
の出力はＬ　Ｐ　Ｆ　（Ｌｏｗ　Ｐａ５ｓ　Ｆｉｌｔｅ
ｒ）を経由してビデオ増幅！（１５）に入力される。ビ
デオ増幅器（１５）の出力はＡ／Ｄ変換器（１６）に入
力され、デイレタル信号に変換される。

第３図においては、モジュール（２）に入力された信号
は高周波増幅器（９）に入力される。

そして、高周波増幅器（９）で増幅された後、局部発振
器（６）からの信号とミキサ叫で混合されて、ＩＦ信号
が取り出されろ。このＩＦ信号はＩＦ増幅器（１１）で
ＨＩＩＩ＋！された後Ａ／Ｄ変換器（１６）に入力され
ディジタル信号に変換される。

このようにディジタル信号に変換された後は第１図のバ
ッファ（３）を経由して計算機（４）に入力されて第４
図に示すフローチャートに従って演算が実行されろ。説
明を容易にするため第１図において半径ａの半円周上に
Ｎ個のアンテナが等角度Δθのとき第５図に示すように
電波がψの方向より到来するものとすれば、第１図又は
第５図に示す＃γ番目の素子アンテナ（１）で受信され
る受信信号はで表される。ここにλば到来する電波の波
長、γ＝０．１，２．−−−、Ｎ＝１である。

次に式（３）に示す＃γ番目の素子アンテナ（１）で得
られた受信信号に下記に示す重みＴγを掛ける。

２π　ａ Ｔ　７−　＝　Ｗ　ｙ　−ｅｘｐ　［−３Ｔｅｏｓ　（
γ　Δθ−ＴΔθｌ　］　　　　　　　　（４１ただし
、γ＝　０．１．２．・　２Ｍ−１ここにＭはビームを
形成するのに寄与する素子の数で任意に与えることがで
きる。Ｍより大きなγに対し Ｔγ＝０ とする。なお、式（４）においてＷγは窓関数なるもの
で、例えばハミング関数、ハミング関数のようなもので
ある。さて、こ・のときアンテナ放射パターンＥｋ（φ
）　は次式で与えられる。

γ−に ただしに＝ｏ、１，２．−−、Ｑ−１であり、Ｑ≧Ｎ十
Ｍ−１である。式（５）においてγがＮ以上の場合Ｓγ
＝０とする。

式（５）はＳγ（ψ）とＴ〜γのコンボリューション積
分の形をしており、従ってＳγ（γ）、Ｔ−γそれぞれ
の７−リエ変換をＸ、、Ｙ、　　とすればで与えられる
ことから、アンテナ放射パターンＥｋ（ψ）は　Ｘ、、
Ｙ、を求め、その逆フーリエ変換によって与えられる。

即ち Ｚ、＝Ｘ、Ｙｐ　　　　　　　　　　　　　　（８１で
表すことができる。なお、フーリエ変換、逆フーリエ変
換はそれぞれＦ　Ｆ　Ｔ　（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ
　Ｔｒａｎｓ　ｒｏｒ＋）、ｒ　Ｆ　Ｆ　Ｔ　（Ｉｎｖ
ｅｒｓ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆ。

ｒａｍ）を用いて高速化することができる。

Ｎ＝２２．　Ｍ＝１１．ΔＱ　＝　ｙｒ　／　２１．　
ａ　＝　４．５８＾。

窓関数をＴａｙｌｏｒ　　３５ｄＢとし、受信波が同時
に等角度間隔に１２の方向から来たときのマルチビーム
形成例を図６に示す。

以上のように、この発明によれば円周上又は円筒上に素
子アンテナを配列し、各素子アンテナの出力を受信モジ
ュール、バッファを経由して計算機に入力し、所定のア
ルゴリズムに従って計算することにより、同時に入射す
る複数の電波をマルチビームにより受信することができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のアンテナ装置の一実施例の全体構成
図、第２図は第１図に示す実施例のモジュール（２）の
構成例、および局部発振器（６）、コヒーレント発振器
（１８）との関係を表す図、第３図は第１図に示す実施
例のモジュール（２）の他の構成例および局部発振器（
６）、コヒーレント発振器（１８）との関係を表す図、
第４図は第１図に示す計算機で演算が行われるときのフ
ローチャート、第５図は第１図に示す円周上又は円筒上
に配列されたＮ個の素子アンテナと入射する電波の幾何
学的関係を表す図、第６図は本発明によって得られるマ
ルチビームのアンテナ放射パターン図、第７図は、従来
のアンテナ装置の概念を表す図、第８図は従来のアンテ
ナ装置により得られるアンテナ放射パターン図である。 （１）は素子アンテナ、（２）はモジュール。 （３）はバッファ、（４）は計算機、（６）は局部発振
器、（９］は高周波増幅器、　（１０１はミキサ、　（
ＩｌｌはＩＦ増幅器。 （１２）ｌよ位相検波器、　（１３）はπ７２位相器、
　（１４）はＬＰＦ、（１５）はビデオ増幅器、　（１
６）はＡ／Ｄ変換器である。 なお、図中、同一符号（よ同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の素子アンテナと、上記素子アンテナそれぞれに
   接続され、上記素子アンテナ出力を増幅する機能を持つ
   受信機と、上記受信機それぞれに接続され、上記受信機
   の出力をディジタル信号に変換することのできるアナロ
   グディジタル変換器と、それぞれの上記アナログディジ
   タル変換器で得られたディジタル信号をフーリエ変換手
   段と、上記フーリエ変換された結果と、所定の重み関数
   のフーリエ結果とを掛算する上記掛算結果を逆フーリエ
   変換する手段とを備えたアンテナ装置。