JPH1168443A - ディジタルビームフォーミングアンテナ装置 - Google Patents
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置Info
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- JPH1168443A JPH1168443A JP21672397A JP21672397A JPH1168443A JP H1168443 A JPH1168443 A JP H1168443A JP 21672397 A JP21672397 A JP 21672397A JP 21672397 A JP21672397 A JP 21672397A JP H1168443 A JPH1168443 A JP H1168443A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンテナの素子数が非常に多い場合にも、ビ
ームの形成と同時に随時、アレーアンテナ素子の振幅位
相の補正を精度よく、または簡易に、リアルタイムに行
うことが可能なディジタルビームフォーミングアンテナ
装置を得る。 【解決手段】 所望のビームを形成するＭ個のビームフ
ォーマ１３，１４，１５から各素子アンテナ１の各ディ
ジタル信号に複素ウェイトの値を掛け合わせたビーム走
査位相データを取り込み、上記各ディジタル信号に与え
るべき複素ウェイトの振幅位相値の補正量を算出するＲ
ＥＶ演算器９を有し、これらの補正量を上記各素子アン
テナの各ディジタル信号に掛け合わせるフィードバック
ループを設けたことを特徴とする。
ームの形成と同時に随時、アレーアンテナ素子の振幅位
相の補正を精度よく、または簡易に、リアルタイムに行
うことが可能なディジタルビームフォーミングアンテナ
装置を得る。 【解決手段】 所望のビームを形成するＭ個のビームフ
ォーマ１３，１４，１５から各素子アンテナ１の各ディ
ジタル信号に複素ウェイトの値を掛け合わせたビーム走
査位相データを取り込み、上記各ディジタル信号に与え
るべき複素ウェイトの振幅位相値の補正量を算出するＲ
ＥＶ演算器９を有し、これらの補正量を上記各素子アン
テナの各ディジタル信号に掛け合わせるフィードバック
ループを設けたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタルビー
ムフォーミングアンテナ装置に関し、特にビーム形成と
同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで行うことが
可能なディジタルビームフォーミングアンテナ装置に関
する。
ムフォーミングアンテナ装置に関し、特にビーム形成と
同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで行うことが
可能なディジタルビームフォーミングアンテナ装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のフェーズドアレーアンテナ装置の
キャリブレーション方法として、例えば、“フェイズド
アレーアンテナの素子振幅位相測定法−素子電界ベクト
ル回転法−”，電子情報通信学会論文誌（Ｂ），Ｖｏ
ｌ．Ｊ６５−Ｂ，Ｎｏ．５，ｐｐ．５５５−５６０，
（１９８２年５月）に示された素子電界ベクトル回転
（Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ−ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ ｆｉｅｌｄ Ｖｅｃｔｏｒを略して以下、ＲＥＶと
呼ぶ）法がある。図１０は従来のフェーズドアレーアン
テナ装置のキャリブレーションの原理を説明する概念図
である。ここではフェーズドアレーアンテナを送信アン
テナとして説明する。図中、１は素子アンテナ、２は分
配器、２１は移相器、２２は送信器である。
キャリブレーション方法として、例えば、“フェイズド
アレーアンテナの素子振幅位相測定法−素子電界ベクト
ル回転法−”，電子情報通信学会論文誌（Ｂ），Ｖｏ
ｌ．Ｊ６５−Ｂ，Ｎｏ．５，ｐｐ．５５５−５６０，
（１９８２年５月）に示された素子電界ベクトル回転
（Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ−ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ ｆｉｅｌｄ Ｖｅｃｔｏｒを略して以下、ＲＥＶと
呼ぶ）法がある。図１０は従来のフェーズドアレーアン
テナ装置のキャリブレーションの原理を説明する概念図
である。ここではフェーズドアレーアンテナを送信アン
テナとして説明する。図中、１は素子アンテナ、２は分
配器、２１は移相器、２２は送信器である。
【０００３】以下、図１０〜図１２を参照して、ＲＥＶ
法を用いた従来のフェーズドアレーアンテナ装置につい
て説明する。図１０に示すフェーズドアレーアンテナ装
置の各素子アンテナの位相を移相器２１により、０°か
ら３６０°まで回転させる。このとき、アンテナの合成
電界ベクトルＥは図１１に示すように各素子アンテナの
電界ベクトルの和で示すことができる。いま、任意の素
子アンテナの位相をΔだけ変化させると、図１２に示す
ように位相の変化に伴って合成電力の振幅が変化する。
この合成電力の変化を測定し、上記の合成電力の最大値
を与える位相（−Δ0）、および上記の合成電力の最大
値と最小値の比（ｒ）を求めることにより、当該素子ア
ンテナの相対振幅ｋ，相対位相Ｘは次式（１），
（２），（３）により算出することができる。
法を用いた従来のフェーズドアレーアンテナ装置につい
て説明する。図１０に示すフェーズドアレーアンテナ装
置の各素子アンテナの位相を移相器２１により、０°か
ら３６０°まで回転させる。このとき、アンテナの合成
電界ベクトルＥは図１１に示すように各素子アンテナの
電界ベクトルの和で示すことができる。いま、任意の素
子アンテナの位相をΔだけ変化させると、図１２に示す
ように位相の変化に伴って合成電力の振幅が変化する。
この合成電力の変化を測定し、上記の合成電力の最大値
を与える位相（−Δ0）、および上記の合成電力の最大
値と最小値の比（ｒ）を求めることにより、当該素子ア
ンテナの相対振幅ｋ，相対位相Ｘは次式（１），
（２），（３）により算出することができる。
【０００４】
【数１】
【０００５】ここで、ｎ番目の素子アンテナの相対振幅
ｋ，相対位相Ｘはそれぞれｋ＝Ｅn／Ｅ0 ，Ｘ＝φn −
φ0 とする。
ｋ，相対位相Ｘはそれぞれｋ＝Ｅn／Ｅ0 ，Ｘ＝φn −
φ0 とする。
【０００６】次に、従来のフェーズドアレーアンテナの
ビーム形成技術として、例えば、“ビームスペースＣＭ
Ａアダプティブアレーアンテナ”，電子情報通信学会論
文誌（Ｂ２），Ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｂ２，Ｎｏ．３，ｐ
ｐ．１３０−１３８（１９９４年３月）に示されたディ
ジタルビームフォーミング装置を用いた方法がある。図
１３は従来のディジタルビームフォーミング装置の概念
図である。
ビーム形成技術として、例えば、“ビームスペースＣＭ
Ａアダプティブアレーアンテナ”，電子情報通信学会論
文誌（Ｂ２），Ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｂ２，Ｎｏ．３，ｐ
ｐ．１３０−１３８（１９９４年３月）に示されたディ
ジタルビームフォーミング装置を用いた方法がある。図
１３は従来のディジタルビームフォーミング装置の概念
図である。
【０００７】次に、図１３を参照して受信時における従
来のディジタルビームフォーミング（以下、適宜、ＤＢ
Ｆと呼ぶ）装置を説明する。従来のＤＢＦ装置において
は、各素子アンテナ１が受信したアナログ信号をダウン
コンバータ４によって上記のアナログ信号ののったキャ
リア周波数を周波数変換した後に、Ａ／Ｄ変換器５によ
って上記アナログ信号をディジタル信号に変換する。さ
らに、上記ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
（以下、ＦＦＴと適宜呼ぶ）により所望のビームを形成
するためＭ個（Ｍは１〜Ｍ）の複素ウェイトの値を各々
掛け合わせた後に合成を行い、受信ビームを形成してい
る。
来のディジタルビームフォーミング（以下、適宜、ＤＢ
Ｆと呼ぶ）装置を説明する。従来のＤＢＦ装置において
は、各素子アンテナ１が受信したアナログ信号をダウン
コンバータ４によって上記のアナログ信号ののったキャ
リア周波数を周波数変換した後に、Ａ／Ｄ変換器５によ
って上記アナログ信号をディジタル信号に変換する。さ
らに、上記ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
（以下、ＦＦＴと適宜呼ぶ）により所望のビームを形成
するためＭ個（Ｍは１〜Ｍ）の複素ウェイトの値を各々
掛け合わせた後に合成を行い、受信ビームを形成してい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のフェーズドアレ
ーアンテナ装置のキャリブレーションは、以上のように
各素子アンテナの位相を位相器により変化させて素子ア
ンテナの振幅位相の補正量を順次求めて行くので、アン
テナの素子数が非常に多くなる場合には、処理時間が大
きく、速度が遅くなるので、ビーム形成と同時に、随時
リアルタイムにビームの補正処理が行えない、従って、
常に周囲環境が変動する場合や、非静止衛星搭載の場合
には、適用が困難であるという課題があった。
ーアンテナ装置のキャリブレーションは、以上のように
各素子アンテナの位相を位相器により変化させて素子ア
ンテナの振幅位相の補正量を順次求めて行くので、アン
テナの素子数が非常に多くなる場合には、処理時間が大
きく、速度が遅くなるので、ビーム形成と同時に、随時
リアルタイムにビームの補正処理が行えない、従って、
常に周囲環境が変動する場合や、非静止衛星搭載の場合
には、適用が困難であるという課題があった。
【０００９】また、従来のディジタルビームフォーミン
グ装置では、各入力のＡ／Ｄ変換後において初期振幅位
相を検出することはできるが、Ｓ／Ｎが悪く精度のよい
キャリブレーションができないという課題があった。
グ装置では、各入力のＡ／Ｄ変換後において初期振幅位
相を検出することはできるが、Ｓ／Ｎが悪く精度のよい
キャリブレーションができないという課題があった。
【００１０】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、アンテナの素子数が非常に多い場合
にも、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリア
ルタイムで精度よく、高速に、または簡易に、リアルタ
イムに行うことが可能なディジタルビームフォーミング
アンテナ装置を得ることを目的とする。
になされたもので、アンテナの素子数が非常に多い場合
にも、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリア
ルタイムで精度よく、高速に、または簡易に、リアルタ
イムに行うことが可能なディジタルビームフォーミング
アンテナ装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、複数の素子アンテナを有し、
各素子アンテナが受信した信号をディジタル信号に変換
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、
空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、所望のビームを形
成するＭ個のビームフォーマから上記の各素子アンテナ
の各ディジタル信号に複素ウェイトの値を掛け合わせた
ビーム走査位相データを取り込み、上記各ディジタル信
号に与えるべき補正位相データを算出するＲＥＶ演算手
段を有し、これらの補正位相データを上記各素子アンテ
ナの各ディジタル信号に与えるフィードバックループを
設けたことを特徴とする。
めに、請求項１の発明は、複数の素子アンテナを有し、
各素子アンテナが受信した信号をディジタル信号に変換
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、
空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、所望のビームを形
成するＭ個のビームフォーマから上記の各素子アンテナ
の各ディジタル信号に複素ウェイトの値を掛け合わせた
ビーム走査位相データを取り込み、上記各ディジタル信
号に与えるべき補正位相データを算出するＲＥＶ演算手
段を有し、これらの補正位相データを上記各素子アンテ
ナの各ディジタル信号に与えるフィードバックループを
設けたことを特徴とする。
【００１２】また、請求項２の発明は、複数の素子アン
テナを有し、各素子アンテナが受信した信号をディジタ
ル信号に変換し、この各ディジタル信号に空間的な高速
フーリエ変換により得られる複素ウェイトの値を各々掛
け合わせた後に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成す
る受信部と、空間的な高速フーリエ変換により得られる
複素ウェイトの値を各素子アンテナに入力すべき各送信
ディジタル信号に掛け合わせ、この各ディジタル信号を
アナログ信号に変換して各素子アンテナに入力し、これ
を各素子アンテナから放射させることで、Ｍ個の送信ビ
ームを形成する送信部の、少なくとも一方を備えたディ
ジタルビームフォーミングアンテナ装置において、上記
の各素子アンテナの各ディジタル信号を複数の周波数帯
域に分割して処理を行うフィルタバンクを各素子アンテ
ナ毎に設け、所望のビームを形成するＭ個のビームフォ
ーマから上記の分割した周波数帯域毎の各ディジタル信
号に複素ウェイトの値を掛け合わせたビーム走査位相デ
ータを取り込み、上記各ディジタル信号に与えるべき補
正位相データを算出するＲＥＶ演算手段を有し、これら
の補正位相データを各素子アンテナの各ディジタル信号
に与えるフィードバックループを設けたことを特徴とす
る。
テナを有し、各素子アンテナが受信した信号をディジタ
ル信号に変換し、この各ディジタル信号に空間的な高速
フーリエ変換により得られる複素ウェイトの値を各々掛
け合わせた後に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成す
る受信部と、空間的な高速フーリエ変換により得られる
複素ウェイトの値を各素子アンテナに入力すべき各送信
ディジタル信号に掛け合わせ、この各ディジタル信号を
アナログ信号に変換して各素子アンテナに入力し、これ
を各素子アンテナから放射させることで、Ｍ個の送信ビ
ームを形成する送信部の、少なくとも一方を備えたディ
ジタルビームフォーミングアンテナ装置において、上記
の各素子アンテナの各ディジタル信号を複数の周波数帯
域に分割して処理を行うフィルタバンクを各素子アンテ
ナ毎に設け、所望のビームを形成するＭ個のビームフォ
ーマから上記の分割した周波数帯域毎の各ディジタル信
号に複素ウェイトの値を掛け合わせたビーム走査位相デ
ータを取り込み、上記各ディジタル信号に与えるべき補
正位相データを算出するＲＥＶ演算手段を有し、これら
の補正位相データを各素子アンテナの各ディジタル信号
に与えるフィードバックループを設けたことを特徴とす
る。
【００１３】また、請求項３の発明は、複数の素子アン
テナを有し、各素子アンテナが受信した信号をディジタ
ル信号に変換し、この各ディジタル信号に空間的な高速
フーリエ変換により得られる複素ウェイトの値を各々掛
け合わせた後に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成す
る受信部と、空間的な高速フーリエ変換により得られる
複素ウェイトの値を各素子アンテナに入力すべき各送信
ディジタル信号に掛け合わせ、この各ディジタル信号を
アナログ信号に変換して各素子アンテナに入力し、これ
を各素子アンテナから放射させることで、Ｍ個の送信ビ
ームを形成する送信部の、少なくとも一方を備えたディ
ジタルビームフォーミングアンテナ装置において、所望
のビームを形成するＭ個のビームフォーマの特定の１つ
で、ビーム走査位相データの他に各素子アンテナについ
て３個以上の位相データを新たに発生させ、これらの位
相データを取り込み、各素子アンテナに対応する各信号
に与えるべき補正位相データを算出するＲＥＶ演算手段
を有し、これらの補正位相データを各素子アンテナの信
号に与えるフィードバックループを設けたことを特徴と
する。
テナを有し、各素子アンテナが受信した信号をディジタ
ル信号に変換し、この各ディジタル信号に空間的な高速
フーリエ変換により得られる複素ウェイトの値を各々掛
け合わせた後に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成す
る受信部と、空間的な高速フーリエ変換により得られる
複素ウェイトの値を各素子アンテナに入力すべき各送信
ディジタル信号に掛け合わせ、この各ディジタル信号を
アナログ信号に変換して各素子アンテナに入力し、これ
を各素子アンテナから放射させることで、Ｍ個の送信ビ
ームを形成する送信部の、少なくとも一方を備えたディ
ジタルビームフォーミングアンテナ装置において、所望
のビームを形成するＭ個のビームフォーマの特定の１つ
で、ビーム走査位相データの他に各素子アンテナについ
て３個以上の位相データを新たに発生させ、これらの位
相データを取り込み、各素子アンテナに対応する各信号
に与えるべき補正位相データを算出するＲＥＶ演算手段
を有し、これらの補正位相データを各素子アンテナの信
号に与えるフィードバックループを設けたことを特徴と
する。
【００１４】また、請求項４の発明は、請求項１記載の
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
各素子アンテナの各ディジタル信号に与えるべきＲＥＶ
演算手段の算出した補正位相データを変調信号に与え、
所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマからビー
ム走査位相データを取り込み補正位相データを算出する
ＲＥＶ演算手段では、初期値データ及び上記ビーム走査
位相データをデモジュレータを介して取り込む構成を有
することを特徴とする。
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
各素子アンテナの各ディジタル信号に与えるべきＲＥＶ
演算手段の算出した補正位相データを変調信号に与え、
所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマからビー
ム走査位相データを取り込み補正位相データを算出する
ＲＥＶ演算手段では、初期値データ及び上記ビーム走査
位相データをデモジュレータを介して取り込む構成を有
することを特徴とする。
【００１５】また、請求項５の発明は、請求項１記載の
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
素子アンテナをまとめて複数個の子アンテナとし、子ア
ンテナ毎に補正位相データを算出し、同じ子アンテナ内
の素子アンテナについては同じ振幅位相の補正を行うよ
う構成したことを特徴とする。
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
素子アンテナをまとめて複数個の子アンテナとし、子ア
ンテナ毎に補正位相データを算出し、同じ子アンテナ内
の素子アンテナについては同じ振幅位相の補正を行うよ
う構成したことを特徴とする。
【００１６】また、請求項６の発明は、請求項１記載の
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に与えるべきＲ
ＥＶ演算手段の算出した補正位相データを受けるＲＥＶ
専用メモリを併設したキャリブレーションデータメモリ
を各素子アンテナ毎に設け、且つ上記ＲＥＶ専用メモリ
と上記ＲＥＶ演算手段との間にＲＥＶ専用回線を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のディジタルビームフォ
ーミングアンテナ装置。
ディジタルビームフォーミングアンテナ装置において、
複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に与えるべきＲ
ＥＶ演算手段の算出した補正位相データを受けるＲＥＶ
専用メモリを併設したキャリブレーションデータメモリ
を各素子アンテナ毎に設け、且つ上記ＲＥＶ専用メモリ
と上記ＲＥＶ演算手段との間にＲＥＶ専用回線を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のディジタルビームフォ
ーミングアンテナ装置。
【００１７】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成ブロック図である。ＲＥＶ（素子電界ベクトル回転）
演算器９を組み込んだディジタルビームフォーミングア
ンテナ装置の例を示すもので、複数の各ポート（素子ア
ンテナ）の信号（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに複素ウ
ェイトを与えて合成を行い所望のビームを形成する際
に、同時に随時フィードバックループによって、上記ビ
ームを形成する時に既に求めた各素子アンテナの振幅位
相と合成電力のデータを用いて補正位相データを算出し
各ポート（素子アンテナ）の信号に与えるよう構成した
ものである。図中、１は素子アンテナ、２は分配器、３
はローカルシグナル発振器、４はダウンコンバータまた
はアップコンバータ、５はＡ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変
換器、６はキャリブレーションデータメモリ、７はＦＦ
ＴまたはＤＦＴ演算部、９はＲＥＶ演算器、１０ａ，１
０ｂはＲＥＶ演算ループ、１２はビーム出力ポート、１
３，１４，１５はビームフォーマ、１９は初期値データ
設定回路である。
成ブロック図である。ＲＥＶ（素子電界ベクトル回転）
演算器９を組み込んだディジタルビームフォーミングア
ンテナ装置の例を示すもので、複数の各ポート（素子ア
ンテナ）の信号（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに複素ウ
ェイトを与えて合成を行い所望のビームを形成する際
に、同時に随時フィードバックループによって、上記ビ
ームを形成する時に既に求めた各素子アンテナの振幅位
相と合成電力のデータを用いて補正位相データを算出し
各ポート（素子アンテナ）の信号に与えるよう構成した
ものである。図中、１は素子アンテナ、２は分配器、３
はローカルシグナル発振器、４はダウンコンバータまた
はアップコンバータ、５はＡ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変
換器、６はキャリブレーションデータメモリ、７はＦＦ
ＴまたはＤＦＴ演算部、９はＲＥＶ演算器、１０ａ，１
０ｂはＲＥＶ演算ループ、１２はビーム出力ポート、１
３，１４，１５はビームフォーマ、１９は初期値データ
設定回路である。
【００１８】以下、受信時の動作を対象に説明する。複
数の素子アンテナ１で受信された信号はダウンコンバー
タ４において適切な周波数変換を行った後、それぞれＡ
／Ｄ変換器５によってディジタル信号に変換される。デ
ィジタル信号に変換された信号はＦＦＴ演算部７の中で
Ｍ個のビームフォーマによって適切なビーム走査位相デ
ータが与えられ、合成されて所望のＭ個のマルチビーム
がビームフォーマの出力ポートより出力される。このと
き、Ｍ個の各ビームフォーマからＲＥＶ演算ループ１０
ａを介して、上記ＲＥＶ演算器９は、上記ビーム走査位
相データを取り込み、それぞれの素子アンテナの補正位
相データを算出し、ＲＥＶ演算ループ１０ｂを介して各
素子アンテナのキャリブレーションデータメモリ６にこ
れを与えてビームを補正する。
数の素子アンテナ１で受信された信号はダウンコンバー
タ４において適切な周波数変換を行った後、それぞれＡ
／Ｄ変換器５によってディジタル信号に変換される。デ
ィジタル信号に変換された信号はＦＦＴ演算部７の中で
Ｍ個のビームフォーマによって適切なビーム走査位相デ
ータが与えられ、合成されて所望のＭ個のマルチビーム
がビームフォーマの出力ポートより出力される。このと
き、Ｍ個の各ビームフォーマからＲＥＶ演算ループ１０
ａを介して、上記ＲＥＶ演算器９は、上記ビーム走査位
相データを取り込み、それぞれの素子アンテナの補正位
相データを算出し、ＲＥＶ演算ループ１０ｂを介して各
素子アンテナのキャリブレーションデータメモリ６にこ
れを与えてビームを補正する。
【００１９】図２はこの実施の形態１の受信時の動作を
説明するフローチャートである。先ず、ステップ１で
は、各素子アンテナ１からの受信信号ｘ1 〜ｘN を取り
込み、キャリブレーションデータメモリ６を介して、そ
れぞれを初期値データとして初期値データ設定回路１９
を経てＲＥＶ演算器９に与えるとともに、Ｍ個のビーム
フォーマに与える。
説明するフローチャートである。先ず、ステップ１で
は、各素子アンテナ１からの受信信号ｘ1 〜ｘN を取り
込み、キャリブレーションデータメモリ６を介して、そ
れぞれを初期値データとして初期値データ設定回路１９
を経てＲＥＶ演算器９に与えるとともに、Ｍ個のビーム
フォーマに与える。
【００２０】次いで、ステップ２では、各ビームフォー
マにおいて各ポート（素子アンテナ）からの入力に各ビ
ーム走査位相データを与え、合成する。
マにおいて各ポート（素子アンテナ）からの入力に各ビ
ーム走査位相データを与え、合成する。
【００２１】次いで、ステップ３では、各ビームフォー
マのビーム出力ポート１２からマルチビームを出力す
る。ここで、出力されたマルチビーム出力のビーム形状
に問題がないかを判断し、問題がなければ終了する。問
題があれば、ステップ４に進み、キャリブレーション工
程に進む。
マのビーム出力ポート１２からマルチビームを出力す
る。ここで、出力されたマルチビーム出力のビーム形状
に問題がないかを判断し、問題がなければ終了する。問
題があれば、ステップ４に進み、キャリブレーション工
程に進む。
【００２２】ステップ４では、ビーム走査位相データを
加えた各素子アンテナの電界ベクトルのデータをＲＥＶ
演算器９に取り込む。
加えた各素子アンテナの電界ベクトルのデータをＲＥＶ
演算器９に取り込む。
【００２３】次いで、ステップ５では、ステップ４で取
り込んだ各素子アンテナの電界ベクトルのデータを用い
てＲＥＶ演算を行い、補正位相データを算出する。
り込んだ各素子アンテナの電界ベクトルのデータを用い
てＲＥＶ演算を行い、補正位相データを算出する。
【００２４】最後に、ステップ６では、ステップ５で算
出した補正位相データを各素子アンテナのキャリブレー
ションデータメモリ６に与え、受信信号ｘ1 〜ｘN に与
える。
出した補正位相データを各素子アンテナのキャリブレー
ションデータメモリ６に与え、受信信号ｘ1 〜ｘN に与
える。
【００２５】上記のＲＥＶ演算器９におけるＲＥＶ演算
について説明する。既に説明したように、ディジタル信
号に変換された信号はＦＦＴ演算部７の中でＭ個のビー
ムフォーマによって適切なビーム走査位相データが与え
られ、合成されて所望のＭ個のマルチビームがビームフ
ォーマの出力ポートより出力される。このとき、ＲＥＶ
演算ループ１０ａを介して、ビーム走査位相データがＲ
ＥＶ演算器９にフィードバックし、以下に示すＲＥＶ演
算が行われる。複数の素子アンテナの任意の素子アンテ
ナの位相をφだけ変化させたときの合成電力の値Ｅ1 は
式（４）のように示される。この位相φと合成電力値Ｅ
1 の関係はＦＦＴ演算部７によって得られるデータによ
り算出することができる。
について説明する。既に説明したように、ディジタル信
号に変換された信号はＦＦＴ演算部７の中でＭ個のビー
ムフォーマによって適切なビーム走査位相データが与え
られ、合成されて所望のＭ個のマルチビームがビームフ
ォーマの出力ポートより出力される。このとき、ＲＥＶ
演算ループ１０ａを介して、ビーム走査位相データがＲ
ＥＶ演算器９にフィードバックし、以下に示すＲＥＶ演
算が行われる。複数の素子アンテナの任意の素子アンテ
ナの位相をφだけ変化させたときの合成電力の値Ｅ1 は
式（４）のように示される。この位相φと合成電力値Ｅ
1 の関係はＦＦＴ演算部７によって得られるデータによ
り算出することができる。
【００２６】
【数２】
【００２７】図３は、このｎ番目の素子アンテナの位相
φの変動に対する合成電力｜Ｅ1 ｜2 の変動特性を示し
たものである。この関係を用いて従来例に示したと同様
の計算により、任意の素子アンテナの振幅位相を決定す
る。さらにここで決定された振幅位相を用いて、ビーム
を所望の方向に走査するのに最適な位相データを算出
し、ＲＥＶ演算ループ１０ｂを介して各素子アンテナに
対応するキャリブレーションデータメモリ６に、これを
与えることによりビームを補正する。
φの変動に対する合成電力｜Ｅ1 ｜2 の変動特性を示し
たものである。この関係を用いて従来例に示したと同様
の計算により、任意の素子アンテナの振幅位相を決定す
る。さらにここで決定された振幅位相を用いて、ビーム
を所望の方向に走査するのに最適な位相データを算出
し、ＲＥＶ演算ループ１０ｂを介して各素子アンテナに
対応するキャリブレーションデータメモリ６に、これを
与えることによりビームを補正する。
【００２８】このように、複数の素子アンテナ毎のディ
ジタル信号に、高速フーリエ変換により各信号にウェイ
トを与えて合成を行いビームを形成する際に、所望のビ
ームを形成するＭ個のビームフォーマからのフィードバ
ックループによって、ビームの形成に用いた素子アンテ
ナの振幅位相データを用いて補正位相データを高速に算
出することができるので、ビームの形成と同時に、随時
ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、高速に行う
ことができる。
ジタル信号に、高速フーリエ変換により各信号にウェイ
トを与えて合成を行いビームを形成する際に、所望のビ
ームを形成するＭ個のビームフォーマからのフィードバ
ックループによって、ビームの形成に用いた素子アンテ
ナの振幅位相データを用いて補正位相データを高速に算
出することができるので、ビームの形成と同時に、随時
ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、高速に行う
ことができる。
【００２９】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示す構成ブロック図である。ＲＥＶ（素子電界ベ
クトル回転）演算器９を組み込んだディジタルビームフ
ォーミングアンテナ装置の例を示すもので、各ポート
（素子アンテナ）からの入力（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）にそ
れぞれのビーム走査位相データを加えて合成し、所望の
Ｍ個のマルチビームを形成するものである。図中、１６
はフィルタバンクであり、各ポート（素子アンテナ）か
らの入力をそれぞれ複数の周波数帯域に分割して処理を
行うために、ｆ１，ｆ２，‥，ｆｎのそれぞれの周波数
に対応したフィルタを有している。
態２を示す構成ブロック図である。ＲＥＶ（素子電界ベ
クトル回転）演算器９を組み込んだディジタルビームフ
ォーミングアンテナ装置の例を示すもので、各ポート
（素子アンテナ）からの入力（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）にそ
れぞれのビーム走査位相データを加えて合成し、所望の
Ｍ個のマルチビームを形成するものである。図中、１６
はフィルタバンクであり、各ポート（素子アンテナ）か
らの入力をそれぞれ複数の周波数帯域に分割して処理を
行うために、ｆ１，ｆ２，‥，ｆｎのそれぞれの周波数
に対応したフィルタを有している。
【００３０】実施の形態１では、信号が狭帯域の場合を
対象として、１つの周波数帯域について受信または送信
を行うものであったが、本実施の形態２では、信号が広
帯域の場合を対象として、上記のフィルタバンク１６を
設けることにより、複数の周波数帯域に分けて受信また
は送信を行うもので、それぞれについてキャリブレーシ
ョンを行う構成としたのものである。
対象として、１つの周波数帯域について受信または送信
を行うものであったが、本実施の形態２では、信号が広
帯域の場合を対象として、上記のフィルタバンク１６を
設けることにより、複数の周波数帯域に分けて受信また
は送信を行うもので、それぞれについてキャリブレーシ
ョンを行う構成としたのものである。
【００３１】このように、複数の素子アンテナ毎の信号
をディジタル信号に変換し、各信号にウェイトを与えて
合成を行いビームを形成する際に、上記各素子の信号を
ディジタル変換した後に、複数の周波数帯域に分割して
処理を行うフィルタバンクを設け、ＲＥＶ演算を行うた
めのフィードバックループにおいて検出される合成電力
の変化を用いて、上記フィルタバンクの各フィルタの帯
域毎に補正位相データを算出し、各フィルタに接続され
たキャリブレーションデータメモリ６（図示していな
い）に上記の補正位相データを与えて、ある帯域をもつ
信号のそれぞれの周波数に対してアンテナビームの補正
を行うことができる。それによって、広帯域をもつ信号
に対して、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正を
リアルタイムで、精度よく、高速に行うことが可能なデ
ィジタルビームフォーミングアンテナ装置を得ることが
できる。
をディジタル信号に変換し、各信号にウェイトを与えて
合成を行いビームを形成する際に、上記各素子の信号を
ディジタル変換した後に、複数の周波数帯域に分割して
処理を行うフィルタバンクを設け、ＲＥＶ演算を行うた
めのフィードバックループにおいて検出される合成電力
の変化を用いて、上記フィルタバンクの各フィルタの帯
域毎に補正位相データを算出し、各フィルタに接続され
たキャリブレーションデータメモリ６（図示していな
い）に上記の補正位相データを与えて、ある帯域をもつ
信号のそれぞれの周波数に対してアンテナビームの補正
を行うことができる。それによって、広帯域をもつ信号
に対して、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正を
リアルタイムで、精度よく、高速に行うことが可能なデ
ィジタルビームフォーミングアンテナ装置を得ることが
できる。
【００３２】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３を示す構成ブロック図である。これまでの実施の形
態では、所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマ
の全てから、ビーム形成に用いるビーム走査位相データ
をＲＥＶ演算器９に取り込み、ＲＥＶ演算を行っていた
が、本実施の形態では、所望のビームを形成するＭ個の
ビームフォーマの特定の１つ（ｍ番目）のみで、ビーム
形成に用いるビーム走査位相データの他にＲＥＶ演算に
用いる各素子アンテナについて３個以上の位相データを
発生させ、これらをＲＥＶ演算器９に取り込みＲＥＶ演
算を行うものである。
態３を示す構成ブロック図である。これまでの実施の形
態では、所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマ
の全てから、ビーム形成に用いるビーム走査位相データ
をＲＥＶ演算器９に取り込み、ＲＥＶ演算を行っていた
が、本実施の形態では、所望のビームを形成するＭ個の
ビームフォーマの特定の１つ（ｍ番目）のみで、ビーム
形成に用いるビーム走査位相データの他にＲＥＶ演算に
用いる各素子アンテナについて３個以上の位相データを
発生させ、これらをＲＥＶ演算器９に取り込みＲＥＶ演
算を行うものである。
【００３３】このように、複数の素子アンテナ毎の信号
にウェイトを与えて合成を行いビームを形成する際に、
フィードバックループによって、任意の１つのビームフ
ォーマにおいてのみ発生させたＲＥＶ演算に用いる各素
子アンテナについて３個以上の位相データをＲＥＶ演算
器９に取り込み、各素子アンテナの補正位相データを算
出し、これらを複数の素子アンテナ毎の信号にに与える
ことにより、アンテナビームの補正をリアルタイムに行
うことができる。この場合、所望のビームを形成するＭ
個のビームフォーマの全てからビーム走査用位相データ
をＲＥＶ演算器９に取り込んでＲＥＶ演算を行うのに比
べ、フィードバックループが簡素化できる。
にウェイトを与えて合成を行いビームを形成する際に、
フィードバックループによって、任意の１つのビームフ
ォーマにおいてのみ発生させたＲＥＶ演算に用いる各素
子アンテナについて３個以上の位相データをＲＥＶ演算
器９に取り込み、各素子アンテナの補正位相データを算
出し、これらを複数の素子アンテナ毎の信号にに与える
ことにより、アンテナビームの補正をリアルタイムに行
うことができる。この場合、所望のビームを形成するＭ
個のビームフォーマの全てからビーム走査用位相データ
をＲＥＶ演算器９に取り込んでＲＥＶ演算を行うのに比
べ、フィードバックループが簡素化できる。
【００３４】実施の形態４．図６はこの発明の実施の形
態４を示す構成ブロック図である。本実施の形態は、信
号が変調信号である場合も、実施の形態１と同様の効果
を得るものである。以下信号が変調信号でありその受信
時の構成と動作について説明する。図中、１８はデモジ
ュレータである。その他の構成は実施の形態１と同様で
ある。複数の素子アンテナ１で受信された変調信号はダ
ウンコンバータ４において適切な周波数変換を行った
後、それぞれＡ／Ｄ変換器５によってディジタル信号に
変換される。ディジタル信号に変換された変調信号はＦ
ＦＴ演算部７でＭ個のビームフォーマによって適切なビ
ーム走査位相データを得て合成され所望のＭ個のビーム
がビームフォーマの出力ポートより出力される。一方、
上記Ｍ個の各ビームフォーマからＲＥＶ演算ループ１０
ａを介して、上記ビーム走査位相データを上記ＲＥＶ演
算器９に取り込む際に、デモジュレータ１８ｂを経由さ
せている。また、上記ＲＥＶ演算器９に初期値データを
設定する際にも、デモジュレータ１８ａを経由させてい
る。ＲＥＶ演算器９は実施の形態１と同様に、それぞれ
の素子アンテナの補正位相データを算出し、これらをＲ
ＥＶ演算ループ１０ｂ，各素子アンテナのキャリブレー
ションデータメモリ６を介して各素子アンテナの変調信
号のディジタル信号に与えてビームを補正する。
態４を示す構成ブロック図である。本実施の形態は、信
号が変調信号である場合も、実施の形態１と同様の効果
を得るものである。以下信号が変調信号でありその受信
時の構成と動作について説明する。図中、１８はデモジ
ュレータである。その他の構成は実施の形態１と同様で
ある。複数の素子アンテナ１で受信された変調信号はダ
ウンコンバータ４において適切な周波数変換を行った
後、それぞれＡ／Ｄ変換器５によってディジタル信号に
変換される。ディジタル信号に変換された変調信号はＦ
ＦＴ演算部７でＭ個のビームフォーマによって適切なビ
ーム走査位相データを得て合成され所望のＭ個のビーム
がビームフォーマの出力ポートより出力される。一方、
上記Ｍ個の各ビームフォーマからＲＥＶ演算ループ１０
ａを介して、上記ビーム走査位相データを上記ＲＥＶ演
算器９に取り込む際に、デモジュレータ１８ｂを経由さ
せている。また、上記ＲＥＶ演算器９に初期値データを
設定する際にも、デモジュレータ１８ａを経由させてい
る。ＲＥＶ演算器９は実施の形態１と同様に、それぞれ
の素子アンテナの補正位相データを算出し、これらをＲ
ＥＶ演算ループ１０ｂ，各素子アンテナのキャリブレー
ションデータメモリ６を介して各素子アンテナの変調信
号のディジタル信号に与えてビームを補正する。
【００３５】このように、信号が変調信号の場合も、フ
ィードバックループを構成するＲＥＶ演算器に初期値デ
ータを設定する際に、及びＭ個の各ビームフォーマから
ＲＥＶ演算ループ１０ａを介して上記ビーム走査位相デ
ータを上記ＲＥＶ演算器９に取り込む際に、デモジュレ
ータを経由させてＲＥＶ演算を行い、ＲＥＶ演算器９の
出力である補正位相データを各素子アンテナに対応した
キャリブレーションデータメモリ６を介して変調信号の
ディジタル信号に与えることにより、実施の形態１と同
様に、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリア
ルタイムで行うことができる。
ィードバックループを構成するＲＥＶ演算器に初期値デ
ータを設定する際に、及びＭ個の各ビームフォーマから
ＲＥＶ演算ループ１０ａを介して上記ビーム走査位相デ
ータを上記ＲＥＶ演算器９に取り込む際に、デモジュレ
ータを経由させてＲＥＶ演算を行い、ＲＥＶ演算器９の
出力である補正位相データを各素子アンテナに対応した
キャリブレーションデータメモリ６を介して変調信号の
ディジタル信号に与えることにより、実施の形態１と同
様に、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリア
ルタイムで行うことができる。
【００３６】なお、以上は受信の場合の構成と動作につ
いて説明したが、送信の場合は、キャリア信号への変調
をビームの形成と同時に行うよう構成することにより、
同様の効果を得ることができる。
いて説明したが、送信の場合は、キャリア信号への変調
をビームの形成と同時に行うよう構成することにより、
同様の効果を得ることができる。
【００３７】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５を示す構成ブロック図である。図中、２０はサブア
レーキャリブレーションデータメモリである。その他の
構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１では、
複数の素子アンテナを有し、所望のビームを形成すると
同時に、複数の素子アンテナに対応してそれぞれ補正位
相データを算出し、複数の素子アンテナ対応して設けた
キャリブレーションデータメモリ６に随時、補正位相デ
ータを与えて、ビームの補正を行うものであったが、本
実施の形態では、素子アンテナをまとめて複数の子アン
テナとし、子アンテナ毎に一定の補正位相データを算出
し、子アンテナを構成する各素子アンテナには同一の補
正位相を与えてビームの補正を行うものである。
態５を示す構成ブロック図である。図中、２０はサブア
レーキャリブレーションデータメモリである。その他の
構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１では、
複数の素子アンテナを有し、所望のビームを形成すると
同時に、複数の素子アンテナに対応してそれぞれ補正位
相データを算出し、複数の素子アンテナ対応して設けた
キャリブレーションデータメモリ６に随時、補正位相デ
ータを与えて、ビームの補正を行うものであったが、本
実施の形態では、素子アンテナをまとめて複数の子アン
テナとし、子アンテナ毎に一定の補正位相データを算出
し、子アンテナを構成する各素子アンテナには同一の補
正位相を与えてビームの補正を行うものである。
【００３８】このように、素子アンテナをまとめて子ア
ンテナとし、子アンテナ毎に補正位相データを算出する
ことで、アンテナの素子数が非常に多い場合も、ビーム
の形成と同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、
簡易に行うことができる。
ンテナとし、子アンテナ毎に補正位相データを算出する
ことで、アンテナの素子数が非常に多い場合も、ビーム
の形成と同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、
簡易に行うことができる。
【００３９】実施の形態６．図８はこの発明の実施の形
態６を示す構成ブロック図である。図中、１７はＲＥＶ
専用メモリ、６ａはＲＥＶ専用メモリ１７を併設したキ
ャリブレーションデータメモリ、１１ａ，１１ｂはＲＥ
Ｖ専用メモリ１７とＲＥＶ演算器９との間に設けたＲＥ
Ｖ専用回線である。その他の構成は実施の形態１と同様
である。実施の形態１では、複数の素子アンテナ毎のデ
ィジタル信号に、高速フーリエ変換により各信号にウェ
イトを与えて合成しビームを形成すると同時に、随時、
所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマを取り込
み、補正位相を算出し、これを複数の素子アンテナ毎の
ディジタル信号に与えることにより、ビームの補正をリ
アルタイムに行うものであるが、本実施の形態も、ビー
ムを形成すると同時に、所望のビームを形成と、キャリ
ブレーションとの干渉を無くすよう回路を分離して設計
自由度を大きくしたものである。即ち、所望のビームを
形成する構成と動作は凡そ実施の形態１と同様であり、
キャリブレーションデータメモリ６の代わりに、ＲＥＶ
専用メモリ１７を併設したキャリブレーションデータメ
モリ６ａを用いている点が異なる。
態６を示す構成ブロック図である。図中、１７はＲＥＶ
専用メモリ、６ａはＲＥＶ専用メモリ１７を併設したキ
ャリブレーションデータメモリ、１１ａ，１１ｂはＲＥ
Ｖ専用メモリ１７とＲＥＶ演算器９との間に設けたＲＥ
Ｖ専用回線である。その他の構成は実施の形態１と同様
である。実施の形態１では、複数の素子アンテナ毎のデ
ィジタル信号に、高速フーリエ変換により各信号にウェ
イトを与えて合成しビームを形成すると同時に、随時、
所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマを取り込
み、補正位相を算出し、これを複数の素子アンテナ毎の
ディジタル信号に与えることにより、ビームの補正をリ
アルタイムに行うものであるが、本実施の形態も、ビー
ムを形成すると同時に、所望のビームを形成と、キャリ
ブレーションとの干渉を無くすよう回路を分離して設計
自由度を大きくしたものである。即ち、所望のビームを
形成する構成と動作は凡そ実施の形態１と同様であり、
キャリブレーションデータメモリ６の代わりに、ＲＥＶ
専用メモリ１７を併設したキャリブレーションデータメ
モリ６ａを用いている点が異なる。
【００４０】次に、主としてキャリブレーション関連に
ついて説明する。先ず、各素子アンテナに対応する信号
（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）をキャリブレーションデータメモ
リ６ａに取り込み、ビームフォーマにおいて所望のビー
ムを形成する。一方、同じく信号（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）
をＲＥＶ専用メモリ１７に取り込み、ＲＥＶ専用回線１
１ａを介して初期値データをＲＥＶ演算器９に設定す
る。さらに、このＲＥＶ演算器９はＭ個の各ビームフォ
ーマからのフィードバックによりＲＥＶ演算ループ１０
ａを介してビーム走査用位相データを取り込み、ＲＥＶ
演算を行い、その結果の補正位相データをＲＥＶ専用回
線１１ｂを介してＲＥＶ専用メモリ１７に取り込み、キ
ャリブレーションデータメモリ６ａに受け渡す。従っ
て、キャリブレーションデータメモリ６ａは、ビーム形
成のため各素子アンテナに対応する信号と、キャリブレ
ーションのためフィードバックループによりＲＥＶ演算
器９の出力の補正位相データが与えられ、結果としてビ
ーム形成と同時に、随時リアルタイムにビームの補正が
行われる。また、ＲＥＶ専用メモリ１７は、ＲＥＶ専用
回線１１ａを介して、ＲＥＶ演算器９に各素子アンテナ
に対応する信号の初期値データを設定し、ＲＥＶ演算結
果をＲＥＶ専用回線１１ｂを介して取り込み、キャリブ
レーションデータメモリ６ａに受け渡しというＲＥＶ演
算器を専任に受け持つ。
ついて説明する。先ず、各素子アンテナに対応する信号
（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）をキャリブレーションデータメモ
リ６ａに取り込み、ビームフォーマにおいて所望のビー
ムを形成する。一方、同じく信号（ｘn ：ｎ＝１〜Ｎ）
をＲＥＶ専用メモリ１７に取り込み、ＲＥＶ専用回線１
１ａを介して初期値データをＲＥＶ演算器９に設定す
る。さらに、このＲＥＶ演算器９はＭ個の各ビームフォ
ーマからのフィードバックによりＲＥＶ演算ループ１０
ａを介してビーム走査用位相データを取り込み、ＲＥＶ
演算を行い、その結果の補正位相データをＲＥＶ専用回
線１１ｂを介してＲＥＶ専用メモリ１７に取り込み、キ
ャリブレーションデータメモリ６ａに受け渡す。従っ
て、キャリブレーションデータメモリ６ａは、ビーム形
成のため各素子アンテナに対応する信号と、キャリブレ
ーションのためフィードバックループによりＲＥＶ演算
器９の出力の補正位相データが与えられ、結果としてビ
ーム形成と同時に、随時リアルタイムにビームの補正が
行われる。また、ＲＥＶ専用メモリ１７は、ＲＥＶ専用
回線１１ａを介して、ＲＥＶ演算器９に各素子アンテナ
に対応する信号の初期値データを設定し、ＲＥＶ演算結
果をＲＥＶ専用回線１１ｂを介して取り込み、キャリブ
レーションデータメモリ６ａに受け渡しというＲＥＶ演
算器を専任に受け持つ。
【００４１】このように、ＲＥＶ専用メモリ１７を併設
したキャリブレーションデータメモリ１１を設け、ＲＥ
Ｖ専用メモリ１７はＲＥＶ演算器との間にＲＥＶ演算専
用回線をもうけることにより、ビームの形成と同時に、
随時ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、高速に
行うことができ、且つビームの形成とキャリブレーショ
ンとの干渉を避け、ビーム形成とキャリブレーションと
の干渉対策について設計自由度が大きくなるという効用
がある。
したキャリブレーションデータメモリ１１を設け、ＲＥ
Ｖ専用メモリ１７はＲＥＶ演算器との間にＲＥＶ演算専
用回線をもうけることにより、ビームの形成と同時に、
随時ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、高速に
行うことができ、且つビームの形成とキャリブレーショ
ンとの干渉を避け、ビーム形成とキャリブレーションと
の干渉対策について設計自由度が大きくなるという効用
がある。
【００４２】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリ
エ変換により各信号にウェイトを与えて合成を行いビー
ムを形成する際に、所望のビームを形成するＭ個のビー
ムフォーマからのフィードバックループによって、ビー
ムの形成に用いた素子アンテナの振幅位相データを用い
て補正位相データを高速に算出することができるので、
ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリアルタイ
ムで、精度よく、高速に行うことが可能なディジタルビ
ームフォーミングアンテナ装置を得ることができる。
複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリ
エ変換により各信号にウェイトを与えて合成を行いビー
ムを形成する際に、所望のビームを形成するＭ個のビー
ムフォーマからのフィードバックループによって、ビー
ムの形成に用いた素子アンテナの振幅位相データを用い
て補正位相データを高速に算出することができるので、
ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリアルタイ
ムで、精度よく、高速に行うことが可能なディジタルビ
ームフォーミングアンテナ装置を得ることができる。
【００４３】また、請求項２の発明によれば、複数の素
子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリエ変換に
より各信号にウェイトを与えて合成を行いビームを形成
する際に、上記の各素子アンテナの各ディジタル信号を
複数の周波数帯域に分割して処理を行うフィルタバンク
を各素子アンテナ毎に設け、所望のビームを形成するＭ
個のビームフォーマからのフィードバックループによっ
て、上記フィルタバンクの各フィルタに対応する周波数
帯域毎にビームの形成に用いた素子アンテナの振幅位相
データを用いて補正位相データを高速に算出することが
できるので、信号が広帯域の場合も、ビームの形成と同
時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、
高速に行うことが可能なディジタルビームフォーミング
アンテナ装置を得ることができる。
子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリエ変換に
より各信号にウェイトを与えて合成を行いビームを形成
する際に、上記の各素子アンテナの各ディジタル信号を
複数の周波数帯域に分割して処理を行うフィルタバンク
を各素子アンテナ毎に設け、所望のビームを形成するＭ
個のビームフォーマからのフィードバックループによっ
て、上記フィルタバンクの各フィルタに対応する周波数
帯域毎にビームの形成に用いた素子アンテナの振幅位相
データを用いて補正位相データを高速に算出することが
できるので、信号が広帯域の場合も、ビームの形成と同
時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、精度よく、
高速に行うことが可能なディジタルビームフォーミング
アンテナ装置を得ることができる。
【００４４】また、請求項３の発明によれば、複数の素
子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリエ変換に
より各信号にウェイトを与えて合成を行いビームを形成
する際に、所望のビームを形成するＭ個のビームフォー
マの特定の１個のビームフォーマのみからのフィードバ
ックループによって、上記特定の１個で新たに発生させ
た各素子アンテナについて３個以上の振幅位相データを
用いて補正位相データを簡易に算出することができるの
で、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリアル
タイムで、簡易に行うことが可能なディジタルビームフ
ォーミングアンテナ装置を得ることができる。
子アンテナ毎のディジタル信号に、高速フーリエ変換に
より各信号にウェイトを与えて合成を行いビームを形成
する際に、所望のビームを形成するＭ個のビームフォー
マの特定の１個のビームフォーマのみからのフィードバ
ックループによって、上記特定の１個で新たに発生させ
た各素子アンテナについて３個以上の振幅位相データを
用いて補正位相データを簡易に算出することができるの
で、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正をリアル
タイムで、簡易に行うことが可能なディジタルビームフ
ォーミングアンテナ装置を得ることができる。
【００４５】また、請求項４の発明によれば、請求項１
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、各素子アンテナの各ディジタル信号に与えるべき
ＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データを変調信号に
与え、所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマか
らビーム走査位相データを取り込み補正位相データを算
出するＲＥＶ演算手段では、初期値データ及び上記ビー
ム走査位相データをデモジュレータを介して取り込む構
成としたので、信号が変調信号の場合も、ビームの形成
と同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、高速に
行うことが可能なディジタルビームフォーミングアンテ
ナ装置を得ることができる。
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、各素子アンテナの各ディジタル信号に与えるべき
ＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データを変調信号に
与え、所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマか
らビーム走査位相データを取り込み補正位相データを算
出するＲＥＶ演算手段では、初期値データ及び上記ビー
ム走査位相データをデモジュレータを介して取り込む構
成としたので、信号が変調信号の場合も、ビームの形成
と同時に、随時ビームの補正をリアルタイムで、高速に
行うことが可能なディジタルビームフォーミングアンテ
ナ装置を得ることができる。
【００４６】また、請求項５の発明によれば、請求項１
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、素子アンテナをまとめて複数個の子アンテナと
し、子アンテナ毎に補正位相データを算出し、同じ子ア
ンテナ内の素子アンテナについては同様の振幅位相の補
正を行うよう構成したので、アンテナの素子数が非常に
多い場合も、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正
をリアルタイムで、簡易に、行うことが可能なディジタ
ルビームフォーミングアンテナ装置を得ることができ
る。
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、素子アンテナをまとめて複数個の子アンテナと
し、子アンテナ毎に補正位相データを算出し、同じ子ア
ンテナ内の素子アンテナについては同様の振幅位相の補
正を行うよう構成したので、アンテナの素子数が非常に
多い場合も、ビームの形成と同時に、随時ビームの補正
をリアルタイムで、簡易に、行うことが可能なディジタ
ルビームフォーミングアンテナ装置を得ることができ
る。
【００４７】また、請求項６の発明によれば、請求項１
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に与える
べきＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データを受ける
ＲＥＶ専用メモリを併設したキャリブレーションデータ
メモリを各素子アンテナ毎に設け、かつ上記ＲＥＶ専用
メモリとＲＥＶ演算手段との間にＲＥＶ専用回線を備え
たことにより、ビームの形成と同時に、随時ビームの補
正をリアルタイムで、精度よく、高速に行うことがで
き、且つビームの形成とキャリブレーションとの干渉を
避けたディジタルビームフォーミングアンテナ装置を得
ることができる。
記載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置にお
いて、複数の素子アンテナ毎のディジタル信号に与える
べきＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データを受ける
ＲＥＶ専用メモリを併設したキャリブレーションデータ
メモリを各素子アンテナ毎に設け、かつ上記ＲＥＶ専用
メモリとＲＥＶ演算手段との間にＲＥＶ専用回線を備え
たことにより、ビームの形成と同時に、随時ビームの補
正をリアルタイムで、精度よく、高速に行うことがで
き、且つビームの形成とキャリブレーションとの干渉を
避けたディジタルビームフォーミングアンテナ装置を得
ることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成ブロック
図である。
図である。
【図２】 図１の動作を説明するフローチャートであ
る。
る。
【図３】 実施の形態１の素子アンテナの位相と合成電
力の振幅変動の関係を説明する図である。
力の振幅変動の関係を説明する図である。
【図４】 この発明の実施の形態２を示す構成ブロック
図である。
図である。
【図５】 この発明の実施の形態３を示す構成ブロック
図である。
図である。
【図６】 この発明の実施の形態４を示す構成ブロック
図である。
図である。
【図７】 この発明の実施の形態５を示す構成ブロック
図である。
図である。
【図８】 この発明の実施の形態６を示す構成ブロック
図である。
図である。
【図９】 従来のフェーズドアレーアンテナ装置を示す
概念図である。
概念図である。
【図１０】 従来のフェーズドアレーアンテナ装置の移
相器の設定量と合成電力の振幅変動の関係を説明する図
である。
相器の設定量と合成電力の振幅変動の関係を説明する図
である。
【図１１】 フェーズドアレーアンテナ装置の素子電界
ベクトルと合成電界ベクトルの関係を説明する図であ
る。
ベクトルと合成電界ベクトルの関係を説明する図であ
る。
【図１２】 従来のディジタルビームフォーミングアン
テナ装置を示す概念図である。
テナ装置を示す概念図である。
１ 素子アンテナ、２ 分配器、３ ローカルシグナル
発振器、４ ダウンコンバータまたはアップコンバー
タ、５ Ａ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変換器、６キャリブ
レーションデータメモリ、６ａ ＲＥＶ専用メモリ１７
を併設したキャリブレーションデータメモリ、７ ＦＦ
ＴまたはＤＦＴ演算部、９ ＲＥＶ演算器、９ａ ＲＥ
Ｖ演算器、９ｂ ＲＥＶ演算器、１０ａ，１０ｂ ＲＥ
Ｖ演算ループ、１１ａ，１１ｂ ＲＥＶ専用回線、１２
ビーム出力ポート、１３ ビームフォーマ１、１４
ビームフォーマｍ、１４ａ ビームフォーマｍ、１４ｂ
ビームフォーマｍ、１５ ビームフォーマＭ、１６ フ
ィルタバンク、１７ ＲＥＶ専用メモリ、１８ａ，１８
ｂ デモジュレータ、１９ 初期値データ設定回路、２
０ サブアレーキャリブレーションデータメモリ。
発振器、４ ダウンコンバータまたはアップコンバー
タ、５ Ａ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変換器、６キャリブ
レーションデータメモリ、６ａ ＲＥＶ専用メモリ１７
を併設したキャリブレーションデータメモリ、７ ＦＦ
ＴまたはＤＦＴ演算部、９ ＲＥＶ演算器、９ａ ＲＥ
Ｖ演算器、９ｂ ＲＥＶ演算器、１０ａ，１０ｂ ＲＥ
Ｖ演算ループ、１１ａ，１１ｂ ＲＥＶ専用回線、１２
ビーム出力ポート、１３ ビームフォーマ１、１４
ビームフォーマｍ、１４ａ ビームフォーマｍ、１４ｂ
ビームフォーマｍ、１５ ビームフォーマＭ、１６ フ
ィルタバンク、１７ ＲＥＶ専用メモリ、１８ａ，１８
ｂ デモジュレータ、１９ 初期値データ設定回路、２
０ サブアレーキャリブレーションデータメモリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片木 孝至 東京都千代田区丸ノ内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の素子アンテナを有し、 各素子アンテナが受信した信号をディジタル信号に変換
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、 空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、 所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマから上記
の各素子アンテナの各ディジタル信号に複素ウェイトの
値を掛け合わせたビーム走査位相データを取り込み、上
記各ディジタル信号に与えるべき補正位相データを算出
するＲＥＶ演算手段を有し、 これらの補正位相データを上記各素子アンテナの各ディ
ジタル信号に与えるフィードバックループを設けたこと
を特徴とするディジタルビームフォーミングアンテナ装
置。 - 【請求項２】 複数の素子アンテナを有し、 各素子アンテナが受信した信号をディジタル信号に変換
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、 空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、 上記の各素子アンテナの各ディジタル信号を複数の周波
数帯域に分割して処理を行うフィルタバンクを各素子ア
ンテナ毎に設け、 所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマから上記
の分割した周波数帯域毎の各ディジタル信号に複素ウェ
イトの値を掛け合わせたビーム走査位相データを取り込
み、上記各ディジタル信号に与えるべき補正位相データ
を算出するＲＥＶ演算手段を有し、 これらの補正位相データを各素子アンテナの各ディジタ
ル信号に与えるフィードバックループを設けたことを特
徴とするディジタルビームフォーミングアンテナ装置。 - 【請求項３】 複数の素子アンテナを有し、 各素子アンテナが受信した信号をディジタル信号に変換
し、この各ディジタル信号に空間的な高速フーリエ変換
により得られる複素ウェイトの値を各々掛け合わせた後
に合成を行い、Ｍ個の受信ビームを形成する受信部と、 空間的な高速フーリエ変換により得られる複素ウェイト
の値を各素子アンテナに入力すべき各送信ディジタル信
号に掛け合わせ、この各ディジタル信号をアナログ信号
に変換して各素子アンテナに入力し、これを各素子アン
テナから放射させることで、Ｍ個の送信ビームを形成す
る送信部の、少なくとも一方を備えたディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置において、 所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマの特定の
１つで、ビーム走査位相データの他に各素子アンテナに
ついて３個以上の位相データを新たに発生させ、これら
の位相データを取り込み、各素子アンテナに対応する各
信号に与えるべき補正位相データを算出するＲＥＶ演算
手段を有し、 これらの補正位相データを各素子アンテナの信号に与え
るフィードバックループを設けたことを特徴とするディ
ジタルビームフォーミングアンテナ装置。 - 【請求項４】 各素子アンテナの各ディジタル信号に与
えるべきＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データを変
調信号に与え、 所望のビームを形成するＭ個のビームフォーマからビー
ム走査位相データを取り込み補正位相データを算出する
ＲＥＶ演算手段では、初期値データ及び上記ビーム走査
位相データをデモジュレータを介して取り込む構成を有
することを特徴とする請求項１記載のディジタルビーム
フォーミングアンテナ装置。 - 【請求項５】 素子アンテナをまとめて複数個の子アン
テナとし、子アンテナ毎に補正位相データを算出し、同
じ子アンテナ内の素子アンテナについては同じ振幅位相
の補正を行うよう構成したことを特徴とする請求項１記
載のディジタルビームフォーミングアンテナ装置。 - 【請求項６】 複数の素子アンテナ毎のディジタル信号
に与えるべきＲＥＶ演算手段の算出した補正位相データ
を受けるＲＥＶ専用メモリを併設したキャリブレーショ
ンデータメモリを各素子アンテナ毎に設け、且つ上記Ｒ
ＥＶ専用メモリと上記ＲＥＶ演算手段との間にＲＥＶ専
用回線を備えたことを特徴とする請求項１記載のディジ
タルビームフォーミングアンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21672397A JPH1168443A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | ディジタルビームフォーミングアンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21672397A JPH1168443A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | ディジタルビームフォーミングアンテナ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168443A true JPH1168443A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16692921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21672397A Abandoned JPH1168443A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | ディジタルビームフォーミングアンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1168443A (ja) |
Cited By (14)
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-
1997
- 1997-08-11 JP JP21672397A patent/JPH1168443A/ja not_active Abandoned
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Effective date: 20040323 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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