JPH047121B2 - - Google Patents

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JPH047121B2
JPH047121B2 JP56189532A JP18953281A JPH047121B2 JP H047121 B2 JPH047121 B2 JP H047121B2 JP 56189532 A JP56189532 A JP 56189532A JP 18953281 A JP18953281 A JP 18953281A JP H047121 B2 JPH047121 B2 JP H047121B2
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JP
Japan
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adaptive
antenna
outputs
output
hybrid coupler
Prior art date
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JP56189532A
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Japanese (ja)
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JPS5890803A (en
Inventor
Motoharu Ueno
Tasuku Morooka
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS5890803A publication Critical patent/JPS5890803A/en
Publication of JPH047121B2 publication Critical patent/JPH047121B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements 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
    • H01Q3/2605Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • H01Q3/2611Means for null steering; Adaptive interference nulling
    • H01Q3/2617Array of identical elements

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

発明の技術分野 本発明はアダプテイブなマルチビームアンテナ
出力を得ることのできる適応型アンテナ装置に関
する。 発明の技術的背景とその問題点 アンテナビームを所望とする信号方向に指向さ
せて希望する信号のみを受信するアダプテイブア
ンテナ系の利点は多大である。また、複数の方向
に同時にアンテナビームを指向させるマルチビー
ムアンテナ系の利点も大きい。ところが、これら
の両利点を兼ね備えたアダプテイブ・マルチビー
ムアンテナは、従来上記アダプテイブアンテナを
必要とするビーム数だけ独立に設けて構成したに
過ぎず、相当大掛りなアンテナ系となり、実用上
問題があつた。 さて、従来の代表的なアダプテイブ・マルチビ
ームアンテナは、例えば第1図に示すように
MSN(Maximum Signal to Noise ratio)アル
ゴリズムに基ずくアダプテイブアンテナをマルチ
ビーム化して構成される。即ち、N個のアンテナ
エレメント11,12〜1Nの各アンテナ出力を分
配器21,22〜2Nにてそれぞれ必要なマルチビ
ーム数Mに対応して分配出力し、これらをマルチ
ビーム数Mにそれぞれ対応するアダプテイブ回路
1,32〜3Mに与えて所望方向に指向するアン
テナビーム特性を得るように構成される。しか
し、この場合、各アダプテイブ回路31,32〜3
を構成する可変荷重回路の数はそれぞれN個と
なり、全体的にはN×M個の非常に多くの可変荷
重回路を必要とする。この為、装置規模が非常に
大きくなり、実用上問題になる。 また、このように構成されたアンテナ装置にあ
つては、アダプテイブ動作する条件として所望と
する信号と相関の強い不要信号が存在しないこと
が挙げられる。しかして、通常のアダプテイブア
ンテナ系では、一般に所望とする信号と不要信号
との相関が小さいと考えてよいが、マルチビーム
を用いるシステムにあつては当然のことながら所
望とする信号と相関の強い他の信号が同時に多く
の方向に存在するから、この点を考慮することが
必要となる。そして、この場合、各アンテナエレ
メント11,12〜1Nの出力は、これらの相関の
強い信号の和、つまりコヒーレントな和となり、
この結果、所望信号の方向からアンテナビーム指
向方向にずれを生じると云う不具合が生じる。つ
まり、MSNアルゴリズムに基づくアダプテイブ
アンテナ系では、所望信号方向を正確に捕える必
要があるにも拘らず、上述した状況によつて正確
なアダプテイブ動作が期待できなかつた。このよ
うに、第1図に示す構成のアンテナ装置にあつて
は、アダプテイブアンテナ系と、マルチビームア
ンテナ系との両立性に問題があつた。 そこで従来、このような問題を解決する為に、
例えば第2図に示す如く構成したサブアレイによ
るマルチビームアンテナ装置が考えられている。
この装置は、アンテナエレメント11,12〜1N
を複数本づつグルーピングして合成器41,42
Lに接続し、これによつてサブアレイを実現し
たものである。上記合成器41,42〜4Lはビー
ム・ホーマー(Beam Former)と称されるもの
であり、上記グルーピングされたアンテナエレメ
ントをまとめて、1つのアンテナを実現するもの
である。そして、これらのアンテナ出力(合成器
出力)を分配器21,22〜2Lにて分配し、アダ
プテイブ回路31,32〜3Mに供給する如く構成
される。このような構成とすることによつて、ア
ダプテイブ回路31,32〜3Mを実現する可変荷
重回路の必要数は、上記グルーピングの数、つま
りサブアレイの数をL個としたときL×M個とな
り、前記第1図に示す構成の装置に比して回路規
模を小さくすることができる。また上記サブアレ
イのパターンを考慮して適正配置することによつ
て、アダプテイブアンテナ系とマルチビームアン
テナ系との両立性を或る程度解決することができ
る。 ところが、上記マルチビーム系を考慮したサブ
アレイのパターンを構成することは極めて困難で
あり、またこれに対する報告も従来全く開示され
ていない。即ち、上記サブアレイのパターンを構
成するに際しては、 (a) 不要信号が存在しないとき、サブアレイ出力
によつて所望とする方向にマルチビームを発生
させることが可能なこと、 (b) アダプテイブアンテナ系とマルチビームアン
テナ系とを両立させ得ること、 (c) アダプテイブアンテナとしての動作特性を十
分に高いものとすること、 等の仕様を全て満足させることが必要である。し
かし、このような仕様を満足するアンテナの構成
法については、何ら報告されていないのが実情で
ある。 発明の目的 本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、アダプテイブア
ンテナ系とマルチビームアンテナ系とを同時に満
足させ得る構成規模の小さい実用性の高い適応型
アンテナ装置を提供することにある。 発明の概要 本発明は、複数のアンテナエレメントの出力を
ハイブリツドカツプラブロツクを用いて構成され
た混合分配器にて混合分配してアダプテイブ回路
に供給する構成とすることによつて、即ち上記ハ
イブリツドカツプラブロツクの内部構成であるバ
トラーマトリツクスを有効に利用することにより
等価的にハイブリツドカツプラブロツクの分配出
力をサブアレイ出力として取出すことによつてア
ダプテイブアンテナ系とマルチビームアンテナ系
とを同時に実現したものである。 発明の効果 従つて本発明によれば、ハイブリツドカツプラ
ブロツクによるアンテナ出力の混合分配作用を有
効に利用できるので、所謂フル・アダプテイブア
ンテナと略同等な性能を有しつつ、構成規模を大
幅に減少させたアダプテイブ・マルチビーム特性
を備えた適応型アンテナ装置を実現できる。しか
も、ハイブリツドカツプラブロツクの選択および
適応可変荷重の選定により全空間においてアダプ
テイブ化したマルチビームを形成することができ
る。更には各マルチビームを正確に所望方向に指
向させ得る等の絶大なる効果を奏する。 発明の実施例 以下、図面を参照して本発明に係る適応型アン
テナ装置の一実施例につき説明する。 第3図は実施例装置の概略構成図で、図中11
,112〜11NはN個(NはN>3の整数)の
アンテナエレメントである。尚、ここでは上記ア
ンテナエレメントをレシービングアンテナとし、
信号受信系について説明する。また上記アンテナ
エレメントの数NがN=8個であるとして、以下
に説明する。 8個のアンテナエレメント111,112〜11
の各出力x1,x2〜x8はハイブリツドカツプラを
用いて構成されたN=8個の入力端子およびN=
8個の出力端子を有する混合分配器12を介して
N=8個の分配出力に混合分配され、第1乃至第
3のアダプテイブ回路13,14,15に供給さ
れる。上記混合分配器12は、前記アンテナエレ
メント111,112〜118の出力を混合分配し
て8個の分配出力を得る初段のハイブリツドカツ
プラブロツク16、このハイブリツドカツプラブ
ロツク16の分配出力のうちのグルーピングされ
た一方の4出力を入力し、更にその信号を混合分
配する次段のハイブリツドカツプラブロツク1
7、そしてこのハイブリツドカツプラブロツク1
7に供給する前記初段のハイブリツドカツプラブ
ロツク16からの分配出力を移相する移相器18
a,18b〜18dにより構成される。これらの
ハイブリツドカツプラブロツク16,17はバト
ラーマトリツクスを形成したものである。そし
て、初段のハイブリツドカツプラブロツク16
は、アンテナエレメント111,112〜118
各出力x1,x2〜x8に対して x0,j=1/2(xj+xj+4) x1,j=1/2(xj−xj+4) j=1,2,3,4 なる出力を得ている。これらの出力は、x0,j(j=
1,2,3,4)を第1のグループ、つまり第1
のサブアレイ出力として前記第1のアダプテイブ
回路13に供給される。また上記ハイブリツドカ
ツプラブロツク16の残された出力1,j(j=1,
2,3,4)は移相器18a〜18dを介して所
定の位相回転が与えられたのち、次段のハイブリ
ツドカツプラブロツク17に供給されている。こ
のハイブリツドカツプラブロツク17では、上記
x1,j(j=1,2,3,4)を混合分配するバトラ
ーマトリツクスを形成しており、 x10,j=1/2(x1,j+x1,j+2) x11,j=1/2(x1,j−x1,j+2) j=1,2,3,4 なる出力を得る。そして、上記出力x10,j(j=1,
2,3,4)は第2のサブアレイ出力として第2
のアダプテイブ回路14に供給され、また出力
x11,j(j=1,2,3,4)は第3のサブアレイ
出力として前記第3のアダプテイブ回路15に供
給される。即ち、混合分配器12を構成するハイ
ブリツドカツプラブロツク16,17の出力とし
てサブアレイ出力が得られるようになつている。
尚、このサブアレイ出力がアダプテイブ化すると
きの目的に良く合つていることについては後述す
る。 しかして、上述したようにしてサブアレイとそ
の組が、つまりアダプテイブ回路13,14,1
5に対する入力の組が決定されれば、これらのサ
ブアレイ出力を用いたアダプテイブ化処理は、各
アダプテイブ回路13,14,15において容易
に実現される。 第4図はアダプテイブ回路13,14,15の
一構成例を示す図であり、211〜21kは乗算器
等からなる荷重器、22はビーム合成器である。
荷重器211〜21kは前記ハイブリツドカツプラ
ブロツク16,17から供給されるサブアレイ出
力x0,j(j=1,2,3,4)またはx10,j,x11,j
入力してそれぞれ所定の荷重を加えるものであ
る。そして、これらの荷重器211〜21kを介し
て荷重処理されたサブアレイ出力0,j10,j
x11,jがビーム合成器22に供給されて所望とする
指向性を有するアダプテイブ出力が求められるよ
うになつている。尚、上記荷重器211〜21k
与えられる適応可変荷重値(ウエイト)は、相関
器231〜23kによつて求められた前記サブアレ
イ出力とビーム合成出力との相関値を積分器24
〜24kにて積分し、その積分値を加算器251
〜25kに供給してステアリング信号発生器26
により与えられるステアリング信号に加算して生
成される。 このように構成されるアダプテイブ回路は従来
より良く知られるもので、例えば S.P.Applebaum“Adaptive Arrays” IEEE Trans.vol.AP−24 No.5 Sep.1976 等に詳しく紹介される。 かくして、上記の如く構成されたアンテナ装置
によれば、ハイブリツドカツプラブロツクを用い
てアンテナ出力を混合分配して分配出力を得るの
で、ハイブリツドカツプラブロツクを形成するバ
トラーマトリツクスによつて上記分配出力を等価
的にサブアレイ出力として用いることができる。
従つて、各サブアレイ出力に対して個々に適応可
変荷重を加えてアダプテイブ出力を得ることがで
きる。しかも、各アダプテイブ回路13,14,
15からハイブリツドカツプラブロツクを介して
みたアンテナエレメントは、各アダプテイブ回路
13,14,15に対応した指向方向のビームを
形成することになる。従つてマルチビームアンテ
ナとしての機能も十分に果される。更には、各ア
ダプテイブ回路13,14,15はそれぞれ独立
に作用するので、アダプテイブ効果も十分に奏せ
られる。従つて、従来のようなアダプテイブアン
テナ系とマルチビームアンテナ系との間の両立性
等の問題を招くことがない。また実施例に示され
るようにアダプテイブ回路13,14,15を構
成する適応可変荷重回路の数は、分配出力の数、
つまりここでは8個用いるだけでよいので、その
構成規模を大幅に小さくすることが可能となる。
従つて実用的利点が多大である。 第5図は、前記混合分配器12の各段のハイブ
リツドカツプラブロツクで形成されるアダプテイ
ブアンテナの性能SIR(Signal to Interference
Ratio)を対妨害信号抑圧自由度を越えない範囲
で相対的に示したもので、横軸はハイブリツドカ
ツプラブロツクの構成段数を示している。また次
表は、本アンテナ装置のアダプテイブマルチビー
ムアンテナとしての基本的性能を示すものであ
る。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an adaptive antenna device capable of obtaining adaptive multi-beam antenna output. Technical Background of the Invention and Problems There are many advantages to an adaptive antenna system that receives only desired signals by directing the antenna beam in a desired signal direction. Additionally, a multi-beam antenna system that directs antenna beams in multiple directions simultaneously has great advantages. However, an adaptive multi-beam antenna that combines both of these advantages has conventionally been constructed by simply providing the required number of adaptive antennas independently, resulting in a fairly large antenna system, which poses practical problems. It was hot. Now, a typical conventional adaptive multi-beam antenna is, for example, as shown in Figure 1.
It is composed of a multi-beam adaptive antenna based on the MSN (Maximum Signal to Noise ratio) algorithm. That is, the antenna outputs of the N antenna elements 1 1 , 1 2 to 1 N are distributed and outputted by the distributors 2 1 and 2 2 to 2 N in correspondence to the required number M of multi-beams, and these are multi-beamed. The antenna beam characteristics are applied to adaptive circuits 3 1 , 3 2 to 3 M corresponding to the number M of beams, respectively, to obtain antenna beam characteristics directed in a desired direction. However, in this case, each adaptive circuit 3 1 , 3 2 to 3
The number of variable load circuits constituting M is N each, and a very large number of N×M variable load circuits are required overall. For this reason, the scale of the device becomes extremely large, which poses a practical problem. In addition, in the antenna device configured in this way, a condition for adaptive operation is that there is no unnecessary signal that has a strong correlation with the desired signal. Therefore, in a normal adaptive antenna system, it can be thought that the correlation between the desired signal and the unnecessary signal is generally small, but in a system using multi-beams, it goes without saying that the correlation between the desired signal and the unnecessary signal is small. Since other strong signals exist simultaneously in many directions, it is necessary to take this point into account. In this case, the output of each antenna element 1 1 , 1 2 to 1 N is the sum of these highly correlated signals, that is, a coherent sum,
As a result, a problem arises in that the direction of antenna beam orientation deviates from the direction of the desired signal. In other words, in the adaptive antenna system based on the MSN algorithm, although it is necessary to accurately capture the desired signal direction, accurate adaptive operation cannot be expected due to the above-mentioned situation. As described above, the antenna device having the configuration shown in FIG. 1 has a problem in compatibility with the adaptive antenna system and the multi-beam antenna system. Conventionally, in order to solve such problems,
For example, a multi-beam antenna device using a subarray configured as shown in FIG. 2 has been considered.
This device has antenna elements 1 1 , 1 2 to 1 N
The synthesizer 4 1 , 4 2 ~
4 L , thereby realizing a sub-array. The combiners 4 1 , 4 2 to 4 L are called beam formers, and combine the grouped antenna elements to form one antenna. Then, these antenna outputs (synthesizer outputs) are distributed by distributors 2 1 , 2 2 to 2 L and supplied to adaptive circuits 3 1 , 3 2 to 3 M. With this configuration, the required number of variable load circuits to realize the adaptive circuits 3 1 , 3 2 to 3 M is L×M when the number of groupings, that is, the number of subarrays is L. Therefore, the circuit scale can be made smaller than that of the device having the configuration shown in FIG. Furthermore, by appropriately arranging the subarrays in consideration of the pattern of the subarrays, compatibility between the adaptive antenna system and the multibeam antenna system can be solved to some extent. However, it is extremely difficult to construct a subarray pattern that takes the multi-beam system into consideration, and no reports regarding this have been disclosed so far. That is, when configuring the above subarray pattern, (a) it is possible to generate multi-beams in a desired direction by the subarray output when no unnecessary signals are present, and (b) an adaptive antenna is used. It is necessary to satisfy all of the following specifications: (c) the operating characteristics as an adaptive antenna should be sufficiently high; However, the reality is that no reports have been made on how to construct an antenna that satisfies these specifications. Purpose of the Invention The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a highly practical, small-scale structure capable of simultaneously satisfying an adaptive antenna system and a multi-beam antenna system. An object of the present invention is to provide an adaptive antenna device. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has a configuration in which the outputs of a plurality of antenna elements are mixed and distributed by a mixer/distributor configured using a hybrid coupler block and supplied to an adaptive circuit. By effectively utilizing the Butler matrix, which is the internal configuration of the plug block, an adaptive antenna system and a multi-beam antenna system can be realized at the same time by equivalently extracting the distributed output of the hybrid plug block as a subarray output. This is what I did. Effects of the Invention Therefore, according to the present invention, it is possible to effectively utilize the mixing and distribution effect of the antenna output by the hybrid coupler block, so that the configuration size can be significantly increased while maintaining performance substantially equivalent to that of a so-called full adaptive antenna. It is possible to realize an adaptive antenna device with adaptive multi-beam characteristics reduced in size. Furthermore, by selecting a hybrid coupler block and selecting an adaptive variable load, it is possible to form an adaptive multi-beam in the entire space. Furthermore, it has great effects such as being able to accurately direct each multi-beam in a desired direction. Embodiment of the Invention Hereinafter, an embodiment of an adaptive antenna device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the embodiment device, and 11 in the figure.
1 , 11 2 to 11 N are N antenna elements (N is an integer of N>3). In addition, here, the above antenna element is assumed to be a receiving antenna,
The signal receiving system will be explained. Further, the following description will be made assuming that the number N of the antenna elements is 8. 8 antenna elements 11 1 , 11 2 to 11
Each of the 8 outputs x 1 , x 2 to x 8 has N=8 input terminals and N=8 input terminals configured using a hybrid coupler.
The signal is mixed and distributed into N=8 distribution outputs via a mixing/distributing device 12 having eight output terminals, and is supplied to first to third adaptive circuits 13, 14, and 15. The mixing/distributing device 12 mixes and distributes the outputs of the antenna elements 11 1 , 11 2 to 11 8 to obtain eight distributed outputs. The next stage hybrid coupler block 1 inputs the 4 outputs of one of the grouped outputs and further mixes and distributes the signals.
7, and this hybrid cutlet block 1
a phase shifter 18 for shifting the phase of the distributed output from the first-stage hybrid coupler block 16 supplied to
a, 18b to 18d. These hybrid coupler blocks 16, 17 form a Butler matrix. And the first stage hybrid cutlet block 16
x 0,j = 1/2 (x j +x j + 4 ) x 1,j = 1/2 for each output x 1 , x 2 - x 8 of antenna elements 11 1 , 11 2 - 11 8 The output is (x j −x j+4 ) j=1, 2, 3, 4. These outputs are x 0,j (j=
1, 2, 3, 4) into the first group, that is, the first
is supplied to the first adaptive circuit 13 as a subarray output. In addition, the remaining output 1,j (j=1,
2, 3, and 4) are given a predetermined phase rotation via phase shifters 18a to 18d, and then supplied to the hybrid coupler block 17 at the next stage. In this hybrid cutlet block 17, the above
It forms a Butler matrix that mixes and distributes x 1,j (j = 1, 2, 3, 4), x 10,j = 1/2 (x 1,j + x 1,j+2 ) x 11 ,j = 1/2 (x 1,j −x 1,j+2 ) j=1, 2, 3, 4 is obtained. Then, the above output x 10,j (j=1,
2, 3, 4) are the second sub-array outputs.
is supplied to the adaptive circuit 14 of
x 11,j (j=1, 2, 3, 4) is supplied to the third adaptive circuit 15 as a third subarray output. That is, the subarray output is obtained as the output of the hybrid coupler blocks 16 and 17 constituting the mixer/distributor 12.
The fact that this subarray output is well suited for the purpose of making it adaptive will be described later. Thus, as described above, the subarrays and their sets, ie, the adaptive circuits 13, 14, 1
Once the set of inputs for 5 is determined, adaptation processing using these subarray outputs is easily realized in each adaptive circuit 13, 14, 15. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the adaptive circuits 13, 14, 15, in which 21 1 to 21 k are loaders consisting of multipliers, etc., and 22 is a beam combiner.
The loaders 21 1 to 21 k receive subarray outputs x 0,j (j=1, 2, 3, 4) or x 10,j , x 11,j supplied from the hybrid coupler blocks 16 and 17. A predetermined load is applied to each. Then, the sub-array outputs 0,j , 10,j , subjected to load processing via these loaders 21 1 to 21 k
x 11,j is supplied to the beam combiner 22 to obtain an adaptive output having desired directivity. The adaptive variable weight values (weights) given to the loaders 21 1 to 21 k are obtained by applying the correlation values between the subarray output and the beam composite output obtained by the correlators 23 1 to 23 k to the integrator 24 .
1 to 24 k , and the integrated value is added to the adder 25 1
~ 25k supplying the steering signal generator 26
is generated by adding it to the steering signal given by. Adaptive circuits configured in this manner are well known and are introduced in detail in, for example, SP Applebaum "Adaptive Arrays" IEEE Trans. vol. AP-24 No. 5 Sep. 1976. Thus, according to the antenna device configured as described above, the antenna output is mixed and distributed using the hybrid coupler block to obtain the distributed output, so the distributed output is obtained by the Butler matrix forming the hybrid coupler block. can be equivalently used as the subarray output.
Therefore, an adaptive variable load can be applied individually to each subarray output to obtain an adaptive output. Moreover, each adaptive circuit 13, 14,
The antenna element viewed from 15 through the hybrid coupler block forms a beam in a pointing direction corresponding to each adaptive circuit 13, 14, 15. Therefore, the function as a multi-beam antenna is also fully fulfilled. Furthermore, since each of the adaptive circuits 13, 14, and 15 operates independently, a sufficient adaptive effect can be achieved. Therefore, problems such as compatibility between the conventional adaptive antenna system and the multi-beam antenna system are not caused. Further, as shown in the embodiment, the number of adaptive variable load circuits constituting the adaptive circuits 13, 14, 15 is the number of distributed outputs,
In other words, since only 8 pieces need to be used here, it is possible to significantly reduce the size of the configuration.
The practical advantages are therefore considerable. FIG. 5 shows the performance SIR (Signal to Interference) of the adaptive antenna formed by the hybrid coupler blocks at each stage of the mixing/distributing device 12.
Ratio) is expressed relatively within a range that does not exceed the degree of freedom for suppressing interference signals, and the horizontal axis indicates the number of stages in the hybrid coupler block. The following table shows the basic performance of this antenna device as an adaptive multi-beam antenna.

【表】 但し、上記マルチビームの数は、分配器2を用
いないで装置を構成したときの場合を示してい
る。分配器2を用いた場合には、当然このような
制限はなくなる。 以上のように、本発明に係る適応型アンテナ装
置によれば、ハイブリツドカツプラブロツクの選
択、およびステアリング信号の選択によつてアン
テナ面の全空間においてアダプテイブ化したマル
チビームを容易に且つ精度良く形成することがで
きる。また第3図に示される実施例から明らかな
ように、k段のハイブリツドカツプラブロツクに
よつて形成可能な全てのビームNをアダプテイブ
化したときの可変荷重回路の数はN・M/2kとな
り、第1図に示す従来装置に比して1/2kの回路
構成規模となる。つまり構成規模の大幅な簡略化
を図り得る。尚、このとき、対妨害信号抑圧自由
度は各ビーム当り2M-k−1となるが、上記自由度
は1〜10程度に設定すれば十分にその機能を果し
得るから、実用上全く問題とならない。しかも
SIR性能は、ハイブリツドカツプラブロツクの構
成段数の増加によつてなだらかな劣化を示すだけ
であるから、kを対妨害信号抑圧自由度の範囲内
で設定すれば、実用上のSIR性能を十分確保する
ことが可能となる。従つて、フルアダプテイブの
アンテナと略同等な性能を有するマルチビームア
ンテナを、構成規模の大幅な簡略化を図つて実現
することができる。 また上記構成のアンテナ装置におけるハイブリ
ツドカツプラブロツクの各段におけるサブアレイ
のパターンは第6図aに示すように2M-k個のグレ
ーテイングローブを持つもととなる。しかもこの
アンテナパターンは各段において等しい。従つ
て、これを合成してなる最終的なビーム出力は、
上記アンテナパターンのステアリング信号の荷重
和を取つたものとなり、第6図bに示すようにグ
レーテイングローブの1つを選択したものとな
る。そして、この選択されたグレーテイングロー
ブは、アンテナエレメントの略半分の開口長に相
当する空間分解能(ビーム幅)を持つことにな
る。従つて、ステアリング可能な方向以外の信号
成分を十分減衰させることが可能となる。このこ
とは、所望とする方向およびステアリング可能な
方向以外に所望とする信号に対して相関の強い不
要信号が存在したとしても、所望信号損を避ける
ことが可能なことを意味する。故に、アダプテイ
ブアンテナをマルチビーム系に採用することが可
能となり、ここにマルチビームのアダプテイブ化
が図られる。 また、ハイブリツドカツプラブロツク各段のサ
ブアレイの振幅パターンは総て同じとなる。これ
故、妨害信号を全てのサブアレイ出力から得るこ
とができるので、対妨害信号抑圧自由度が低下す
ることがない。ちなみに各段の振幅パターンが異
なると、或るサブアレイにおいては妨害信号がそ
のヌル(Null)点に入つてしまう。この場合、
このサブアレイはアダプテイブに対しては無関係
となるので、前記自由度が減少する。従つて、マ
ルチビームのそれぞれに対して十分にアダプテイ
ブ化することが可能となる。故に、上記したよう
に、実用的利点の極めて絶大なる適応型アンテナ
装置をここに提供することができる。 尚、本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではない。実施例では初段のハイブリツドカ
ツプラブロツクとして4ポートのカツプラを用い
たが、一般に2nポート(n:自然数)のカツプラ
を用いることができる。例えばn=3なるカツプ
ラを用いた場合、N=3Mとして、初のハイブリツ
ドカツプラブロツクにて x1,j=1/3(xj+xj+N/3+xj+2N/3) なる分配出力を得るようにすればよい。このよう
にすることによつて、アダプテイブ回路を構成す
る可変荷重回路の構成規模を更に簡略化すること
が可能となる。またサブアレイの組をx0,j(j=
1,2……N/2)としてグルーピングして設定
したが、例えば {x0,1,x1,1……x0,N/4,x1,N/4} 等と選択することもできる。また混合分配器の出
力を分配する分配器を付加して、同時に形成可能
なビーム数の制限を除くことも可能である。更に
はアダプテイブアルゴリズムについても、実施例
以外のアルゴリズムを用いることが可能である。
そしてまた、ハイブリツドカツプラーも180°形の
みならず、90°形のものを用いることも可能であ
る。要するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができる。
[Table] However, the above number of multi-beams indicates the case when the apparatus is configured without using the distributor 2. Naturally, when the distributor 2 is used, such restrictions are no longer present. As described above, according to the adaptive antenna device according to the present invention, adaptive multi-beams can be easily and precisely formed in the entire space of the antenna surface by selecting a hybrid coupler block and selecting a steering signal. can do. Furthermore, as is clear from the embodiment shown in FIG. 3, when all the beams N that can be formed by k stages of hybrid coupler blocks are made adaptive, the number of variable load circuits is N.M/2 k Therefore, the circuit configuration scale is 1/2 k compared to the conventional device shown in FIG. In other words, the configuration scale can be significantly simplified. In this case, the degree of freedom for suppressing interference signals is 2 Mk -1 for each beam, but this function is sufficient if the degree of freedom is set to about 1 to 10, so this is not a problem at all in practice. No. Moreover,
SIR performance only shows gradual deterioration as the number of stages in the hybrid coupler block increases, so if k is set within the degree of freedom for suppressing interference signals, sufficient practical SIR performance can be ensured. It becomes possible to do so. Therefore, it is possible to realize a multi-beam antenna having substantially the same performance as a fully adaptive antenna while greatly simplifying the configuration scale. In addition, the subarray pattern in each stage of the hybrid coupler block in the antenna device having the above structure has 2 Mk grating lobes as shown in FIG. 6a. Furthermore, this antenna pattern is the same at each stage. Therefore, the final beam output obtained by combining these is:
This is the weighted sum of the steering signals of the antenna pattern, and one of the grating lobes is selected as shown in FIG. 6b. The selected grating globe has a spatial resolution (beam width) corresponding to approximately half the aperture length of the antenna element. Therefore, it is possible to sufficiently attenuate signal components in directions other than those in which steering is possible. This means that even if there is an unnecessary signal that has a strong correlation with the desired signal in a direction other than the desired direction and the steerable direction, loss of the desired signal can be avoided. Therefore, it becomes possible to employ an adaptive antenna in a multi-beam system, thereby making the multi-beam adaptive. Furthermore, the amplitude patterns of the subarrays at each stage of the hybrid coupler block are all the same. Therefore, since the interference signal can be obtained from all subarray outputs, the degree of freedom for suppressing interference signals does not decrease. Incidentally, if the amplitude patterns of each stage are different, the interference signal will enter the null point in a certain subarray. in this case,
Since this sub-array becomes adaptively irrelevant, the degrees of freedom are reduced. Therefore, it becomes possible to sufficiently adapt each of the multi-beams. Therefore, as described above, an adaptive antenna device with extremely great practical advantages can be provided here. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments. In the embodiment, a 4-port coupler was used as the first-stage hybrid coupler block, but generally a 2n- port (n: natural number) coupler can be used. For example, when using a coupler with n=3, and with N= 3M , x 1,j = 1/3 (x j +x j+N/3 +x j+2N/3 ) in the first hybrid coupler block. All you have to do is get a distributed output. By doing so, it becomes possible to further simplify the scale of the variable load circuit that constitutes the adaptive circuit. Also, let the set of subarrays be x 0,j (j=
1, 2...N/2), but you can also select {x 0,1 , x 1,1 ...x 0,N/4 , x 1,N/4 }, etc. can. It is also possible to remove the limitation on the number of beams that can be formed simultaneously by adding a distributor that distributes the output of the mixing distributor. Furthermore, as for the adaptive algorithm, it is possible to use algorithms other than those in the embodiments.
Furthermore, it is also possible to use not only a 180° type hybrid coupler but also a 90° type hybrid coupler. In short, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図はそれぞれ従来装置の例を
示す構成図、第3図は本発明の一実施例装置の概
略構成図、第4図はアダプテイブ回路の構成例を
示す図、第5図は本装置のSIR特性を示す図、第
6図a,bは本装置の作用を示すアンテナパター
ン図である。 111,112〜11N……アンテナエレメント、
12……混合分配器、13,14,15……アダ
プテイブ回路、16,17……ハイブリツドカツ
プラブロツク、18a〜18d……移相器。
1 and 2 are block diagrams showing an example of a conventional device, FIG. 3 is a schematic block diagram of an embodiment of the device of the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing an example of the structure of an adaptive circuit, and FIG. 6 is a diagram showing the SIR characteristics of this device, and FIGS. 6a and 6b are antenna pattern diagrams showing the operation of this device. 11 1 , 11 2 ~ 11 N ... antenna element,
12... Mixing distributor, 13, 14, 15... Adaptive circuit, 16, 17... Hybrid coupler block, 18a-18d... Phase shifter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 N個(NはN>3の整数)のアンテナエレメ
ントと、 ハイブリツドカツプラブロツクを用いて構成さ
れ、N個の入力端子及びN個の出力端子を有し、
前記N個のアンテナエレメントの出力を混合して
N個の分配出力を得る混合分配器と、 少なくとも上記N個のアンテナエレメントの出
力の一部が重複せずに含まれるように上記混合分
配器の分配出力を複数の組に分け、これら各組毎
に分配出力を適応可変荷重和処理してアダプテイ
ブ出力を得るアダプテイブ回路と を具備したことを特徴とする適応型アンテナ装
置。 2 混合分配器は、アンテナエレメントの各出力
を混合分配する初段のハイブリツドカツプラブロ
ツク、および前段のハイブリツドカツプラブロツ
クの或る組の混合分配出力を更に混合分配する後
段のハイブリツドカツプラブロツクにより多段構
成されたものである特許請求の範囲第1項記載の
適応型アンテナ装置。 3 アダプテイブ回路は、複数の組の分配出力に
対して各組毎に独立に適応可変荷重を与えてアダ
プテイブ出力を各別に得るものである特許請求の
範囲第1項記載の適応型アンテナ装置。
[Claims] 1. Constructed using N antenna elements (N is an integer of N>3) and a hybrid coupler block, having N input terminals and N output terminals,
a mixer/distributor that mixes the outputs of the N antenna elements to obtain N distributed outputs; and a mixer/distributor that mixes the outputs of the N antenna elements to obtain N distributed outputs; An adaptive antenna device comprising: an adaptive circuit that divides distributed output into a plurality of groups and performs adaptive variable weight sum processing on the distributed output for each group to obtain an adaptive output. 2 The mixing/distributing device is a multi-stage hybrid coupler block that mixes and distributes each output of the antenna element, and a hybrid coupler block in the latter stage that further mixes and distributes a certain set of mixing and distribution outputs from the hybrid coupler block in the previous stage. An adaptive antenna device according to claim 1, which is constructed as follows. 3. The adaptive antenna device according to claim 1, wherein the adaptive circuit applies an adaptive variable load independently to each of the plurality of sets of distributed outputs to obtain adaptive outputs from each set.
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