JP2000031735A - アダプティブアレーアンテナ装置 - Google Patents
アダプティブアレーアンテナ装置Info
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- JP2000031735A JP2000031735A JP24111798A JP24111798A JP2000031735A JP 2000031735 A JP2000031735 A JP 2000031735A JP 24111798 A JP24111798 A JP 24111798A JP 24111798 A JP24111798 A JP 24111798A JP 2000031735 A JP2000031735 A JP 2000031735A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動体通信への適用を目的として同一の送受
周波数に適合し、任意偏波と任意到来方向の受信に対応
したＣＭＡアダプティブアレーアンテナ装置を提供する
ことである。 【解決手段】 逆Ｆアンテナ素子１，２がλ／２の間隔
で互いに直交するように配置されている。各アンテナ素
子の受信信号はＣＭＡアルゴリズムに基づく信号処理方
式の信号処理装置３で処理して、不要波を除去する。
周波数に適合し、任意偏波と任意到来方向の受信に対応
したＣＭＡアダプティブアレーアンテナ装置を提供する
ことである。 【解決手段】 逆Ｆアンテナ素子１，２がλ／２の間隔
で互いに直交するように配置されている。各アンテナ素
子の受信信号はＣＭＡアルゴリズムに基づく信号処理方
式の信号処理装置３で処理して、不要波を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体通信用アダプ
ティブアレーアンテナ装置に係り、特に同一の送受周波
数信号に適合し、任意偏波と任意到来方向の受信に対応
したアダプティブアレーアンテナ装置の改良に関する。
ティブアレーアンテナ装置に係り、特に同一の送受周波
数信号に適合し、任意偏波と任意到来方向の受信に対応
したアダプティブアレーアンテナ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のアレーアンテナ装置としては特開
平６−２６０８３５号に開示されたものがある。この装
置は衛星通信への適用を目的とするもので、アンテナ素
子としてダイポールアンテナを用い、垂直偏波対応のア
ンテナ素子群と、水平偏波対応のアンテナ素子群を設
け、これらを交互配列し、かつ各アンテナ素子群に対
し、一方には高周波数帯域での動作に適合する構成、他
方には低周波数帯域での動作に適合する構成としてい
る。
平６−２６０８３５号に開示されたものがある。この装
置は衛星通信への適用を目的とするもので、アンテナ素
子としてダイポールアンテナを用い、垂直偏波対応のア
ンテナ素子群と、水平偏波対応のアンテナ素子群を設
け、これらを交互配列し、かつ各アンテナ素子群に対
し、一方には高周波数帯域での動作に適合する構成、他
方には低周波数帯域での動作に適合する構成としてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のアレー
アンテナ装置は送受用アンテナ素子としてダイポールア
ンテナを組み合わせただけのもので、受信信号のアダプ
ティブな信号処理は行なわれておらず、特に不要波の除
去は考慮されていない。また上記従来装置は衛星通信用
アンテナの適用を目的として送信帯、受信帯の異なった
偏波と、異なった周波数に適合するように特定化されて
おり、しかも受信アンテナとしては垂直偏波だけ、もし
くは水平偏波だけしか受信できないので、移動体通信用
アンテナとしては好適でない。
アンテナ装置は送受用アンテナ素子としてダイポールア
ンテナを組み合わせただけのもので、受信信号のアダプ
ティブな信号処理は行なわれておらず、特に不要波の除
去は考慮されていない。また上記従来装置は衛星通信用
アンテナの適用を目的として送信帯、受信帯の異なった
偏波と、異なった周波数に適合するように特定化されて
おり、しかも受信アンテナとしては垂直偏波だけ、もし
くは水平偏波だけしか受信できないので、移動体通信用
アンテナとしては好適でない。
【０００４】本発明の目的は移動体通信への適用を目的
として同一周波数帯でも異なった周波数帯でも両偏波を
同時に送受信でき、特に３次元的な到来波の到来方向と
その偏波面の偏りに係わらず、到来波の受信が可能なア
ダプティブアレーアンテナ装置を提供することにある。
として同一周波数帯でも異なった周波数帯でも両偏波を
同時に送受信でき、特に３次元的な到来波の到来方向と
その偏波面の偏りに係わらず、到来波の受信が可能なア
ダプティブアレーアンテナ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアダプティブアレーアンテナ装置は、垂
直、水平両偏波成分を受信可能な少なくとも２個のアン
テナ素子を所定間隔で配置し、該アンテナ素子の受信信
号を、ＣＭＡアルゴリズムに基づく信号処理方式の信号
処理装置で処理するように構成したことを要旨とする。
本発明において、上記アンテナ素子として逆Ｆアンテナ
素子を用いてもよい。
め、本発明のアダプティブアレーアンテナ装置は、垂
直、水平両偏波成分を受信可能な少なくとも２個のアン
テナ素子を所定間隔で配置し、該アンテナ素子の受信信
号を、ＣＭＡアルゴリズムに基づく信号処理方式の信号
処理装置で処理するように構成したことを要旨とする。
本発明において、上記アンテナ素子として逆Ｆアンテナ
素子を用いてもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明のアダプティブアレーアン
テナ装置は、垂直、水平両偏波成分を受信可能なアンテ
ナ素子、例えば逆Ｆアンテナ素子と、ＣＭＡアルゴリズ
ムを利用した信号処理装置とで構成する。
テナ装置は、垂直、水平両偏波成分を受信可能なアンテ
ナ素子、例えば逆Ｆアンテナ素子と、ＣＭＡアルゴリズ
ムを利用した信号処理装置とで構成する。
【０００７】逆Ｆアンテナ素子はそれ自体公知のもの
で、図１に示すように、ほぼ逆Ｆ字形の形状を成してい
る。移動体通信における実伝搬環境では垂直偏波で送信
しても反射、散乱と回析により、偏波面の回転が起こ
り、水平偏波の成分も生じる。しかし、モノポールアン
テナでは電波の垂直成分しか受信できないので、垂直成
分だけでなく、水平成分も受信できるアンテナを使用し
た方が良い。
で、図１に示すように、ほぼ逆Ｆ字形の形状を成してい
る。移動体通信における実伝搬環境では垂直偏波で送信
しても反射、散乱と回析により、偏波面の回転が起こ
り、水平偏波の成分も生じる。しかし、モノポールアン
テナでは電波の垂直成分しか受信できないので、垂直成
分だけでなく、水平成分も受信できるアンテナを使用し
た方が良い。
【０００８】そこで本発明では、図２に示すように、例
えば、２個の前記逆Ｆアンテナ素子１，２をλ／２の間
隔ｄで、また図３に示すように互いに直交するように配
置する。上記アンテナ素子の各部の寸法は図示の如く定
める。そして各アンテナ素子１，２の受信信号は、図４
に示すように、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）
アルゴリズムに基づく信号処理方式の信号処理装置３で
処理する。
えば、２個の前記逆Ｆアンテナ素子１，２をλ／２の間
隔ｄで、また図３に示すように互いに直交するように配
置する。上記アンテナ素子の各部の寸法は図示の如く定
める。そして各アンテナ素子１，２の受信信号は、図４
に示すように、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）
アルゴリズムに基づく信号処理方式の信号処理装置３で
処理する。
【０００９】図４において、４及び５は可変係数器、６
は加算器、７は信号処理部で、逆Ｆアンテナ素子１，２
の受信信号ｘ1，ｘ2は可変係数器４，５を通って加算器
６により合成されるが、その合成出力ｙ及び受信信号ｘ
1，ｘ2は信号処理部に与えられ、信号処理部７ではｙ及
びｘ1，ｘ2を用いてＣＭＡを指導原理として妨害波、あ
るいは所望波と相関のある不要な妨害波（多重波）を抑
圧するように可変係数器４，５の係数（ウエイト）
Ｗ1，Ｗ2を決定する。
は加算器、７は信号処理部で、逆Ｆアンテナ素子１，２
の受信信号ｘ1，ｘ2は可変係数器４，５を通って加算器
６により合成されるが、その合成出力ｙ及び受信信号ｘ
1，ｘ2は信号処理部に与えられ、信号処理部７ではｙ及
びｘ1，ｘ2を用いてＣＭＡを指導原理として妨害波、あ
るいは所望波と相関のある不要な妨害波（多重波）を抑
圧するように可変係数器４，５の係数（ウエイト）
Ｗ1，Ｗ2を決定する。
【００１０】移動体通信においては、送信側の基地局か
ら見れば、受信側の移動局の位置が確定していないため
に、不必要な方向にも電波を放射せねばならない。それ
が海面、あるいは建造物に反射して多重波となって移動
局に到来する。そのため移動局では多重波を同時に受信
する結果、フェージングが生じ通信の品質を劣化させる
ので、本発明では前記ＣＭＡアルゴリズムに基づく信号
処理方式により受信信号を処理して、放射パターンのヌ
ルを実現することにより多重波の影響を軽減し、品質の
向上を図る。
ら見れば、受信側の移動局の位置が確定していないため
に、不必要な方向にも電波を放射せねばならない。それ
が海面、あるいは建造物に反射して多重波となって移動
局に到来する。そのため移動局では多重波を同時に受信
する結果、フェージングが生じ通信の品質を劣化させる
ので、本発明では前記ＣＭＡアルゴリズムに基づく信号
処理方式により受信信号を処理して、放射パターンのヌ
ルを実現することにより多重波の影響を軽減し、品質の
向上を図る。
【００１１】次に本発明の逆Ｆアンテナ素子を用いた場
合と、１／４波長モノポールアンテナ素子を用いた場合
の、ＣＭＡアダプティブアレー構成の特性の比較結果を
説明する。
合と、１／４波長モノポールアンテナ素子を用いた場合
の、ＣＭＡアダプティブアレー構成の特性の比較結果を
説明する。
【００１２】図５は図２に示す逆Ｆアンテナ素子１，２
に対する到来波の偏りを示す。到来波は直接波と遅延波
とし、どちらもθE＝４５°とする。ここで遅延波は干
渉波とし、直接到来波の方向をθｄ＝３０°、φｄ＝６
０°、遅延波の方向をθｉ＝８０°、φｉ＝０°〜３６
０°とした時のＳＩＮＲ（Signal to Interference plu
s Noise Ratio）特性を図６に示す。
に対する到来波の偏りを示す。到来波は直接波と遅延波
とし、どちらもθE＝４５°とする。ここで遅延波は干
渉波とし、直接到来波の方向をθｄ＝３０°、φｄ＝６
０°、遅延波の方向をθｉ＝８０°、φｉ＝０°〜３６
０°とした時のＳＩＮＲ（Signal to Interference plu
s Noise Ratio）特性を図６に示す。
【００１３】図６において、８は逆Ｆアンテナ素子の場
合の特性、９はモノポールの場合の特性を表わす。逆Ｆ
アンテナ素子の場合は直接波が捕捉されたが、モノポー
ルの場合は遅延波が捕捉された。即ち、逆Ｆアンテナ素
子の場合は強い電波が捕捉され、モノポールの場合は弱
い電波が捕捉された。ここでは、遅延波ではなく同一チ
ャンネル干渉波の場合でも同じ特性が出る。また逆Ｆア
ンテナ素子の場合はＳＩＮＲが高いが、モノポールの場
合はφ＝７５°とφ＝２８５°の所でグレーティングヌ
ルができる。
合の特性、９はモノポールの場合の特性を表わす。逆Ｆ
アンテナ素子の場合は直接波が捕捉されたが、モノポー
ルの場合は遅延波が捕捉された。即ち、逆Ｆアンテナ素
子の場合は強い電波が捕捉され、モノポールの場合は弱
い電波が捕捉された。ここでは、遅延波ではなく同一チ
ャンネル干渉波の場合でも同じ特性が出る。また逆Ｆア
ンテナ素子の場合はＳＩＮＲが高いが、モノポールの場
合はφ＝７５°とφ＝２８５°の所でグレーティングヌ
ルができる。
【００１４】図７は直接波の仰角によるＳＩＮＲ特性を
示す。１０は逆Ｆアンテナ素子の場合の特性、１１はモ
ノポールアンテナの場合の特性を表わす。逆Ｆアンテナ
素子の場合は直接波が捕捉されたが、モノポールの場合
は仰角が高い程、直接波が捕捉されにくくなり遅延波の
方が捕捉される傾向となる。
示す。１０は逆Ｆアンテナ素子の場合の特性、１１はモ
ノポールアンテナの場合の特性を表わす。逆Ｆアンテナ
素子の場合は直接波が捕捉されたが、モノポールの場合
は仰角が高い程、直接波が捕捉されにくくなり遅延波の
方が捕捉される傾向となる。
【００１５】図８は出力電力（Owtput Power）特性を示
し、逆Ｆアンテナ素子（ＩＦＡ）の場合は、２nd wave
の特性から明らかなようにモノポール（Monopole）より
も遅延波を早く抑圧し収束速度が向上していることが分
かる。
し、逆Ｆアンテナ素子（ＩＦＡ）の場合は、２nd wave
の特性から明らかなようにモノポール（Monopole）より
も遅延波を早く抑圧し収束速度が向上していることが分
かる。
【００１６】図９は３個の逆Ｆアンテナ素子１，２，８
をλ／２の間隔ｄで配置した本発明の他の実施例であ
る。上記アンテナ素子の各部の寸法は図示の如くで、ま
た、例えば、α1＝９０°、α2＝１８０°、α3＝４５
°のように定める。更に各アンテナ素子１，２，８の受
信信号は前述と同様にＣＭＡアルゴリズムに基づく信号
処理方式で処理する。
をλ／２の間隔ｄで配置した本発明の他の実施例であ
る。上記アンテナ素子の各部の寸法は図示の如くで、ま
た、例えば、α1＝９０°、α2＝１８０°、α3＝４５
°のように定める。更に各アンテナ素子１，２，８の受
信信号は前述と同様にＣＭＡアルゴリズムに基づく信号
処理方式で処理する。
【００１７】図１０は図９の実施例のＳＺＮＲパターン
を示す。同図より明らかなように対称性により生じるグ
レーティングヌルを完全に除去できる。
を示す。同図より明らかなように対称性により生じるグ
レーティングヌルを完全に除去できる。
【００１８】図１１は素子間隔ｄをλとした時の２個の
逆Ｆアンテナ素子を用いた場合のＳＩＮＲパターンを、
図１２は３個の逆Ｆアンテナ素子を用いた場合のＳＩＮ
Ｒパターンを示す。図１１から２素子の場合、たくさん
のグレーティングヌルＮが生じ、特にθ＝９０°付近で
顕著であることがわかるが、３素子の場合は図１２から
明かなように、このようなグレーティングヌルが除去さ
れている。
逆Ｆアンテナ素子を用いた場合のＳＩＮＲパターンを、
図１２は３個の逆Ｆアンテナ素子を用いた場合のＳＩＮ
Ｒパターンを示す。図１１から２素子の場合、たくさん
のグレーティングヌルＮが生じ、特にθ＝９０°付近で
顕著であることがわかるが、３素子の場合は図１２から
明かなように、このようなグレーティングヌルが除去さ
れている。
【００１９】図１３（ａ）は３個の逆Ｆアンテナ素子、
（ｂ）は２個の逆Ｆアンテナ素子を夫々用いた場合のＰ
ＡＲ特性を示す。ＰＡＲ（ＳＩＮＲ Pattern Angle Rat
io）は３次元ＳＩＮＲ特性を評価するためのパラメータ
で、ＳＩＮＲが所定値に達する空間立体角を表す。
（ｂ）は２個の逆Ｆアンテナ素子を夫々用いた場合のＰ
ＡＲ特性を示す。ＰＡＲ（ＳＩＮＲ Pattern Angle Rat
io）は３次元ＳＩＮＲ特性を評価するためのパラメータ
で、ＳＩＮＲが所定値に達する空間立体角を表す。
【００２０】実験により、到来波の到来方向は３０°≦
θ≦９０°の範囲に到来する確率が一番高いことが分か
っている。ここで到来方向は３０°≦θ≦９０°、０°
≦Φ≦３６０°に一様とすると、到来確率Ｐ（θ，Φ）
は次式になる。
θ≦９０°の範囲に到来する確率が一番高いことが分か
っている。ここで到来方向は３０°≦θ≦９０°、０°
≦Φ≦３６０°に一様とすると、到来確率Ｐ（θ，Φ）
は次式になる。
【００２１】
【数１】 ＰＡＲは次式になる。
【数２】
【００２２】ここで△ΦKはＳＩＮＧ≧Ｒになる空間立
体角である。図１３より逆Ｆアンテナを１個増すことで
ＳＩＮＧ特性の改善が図られていることがわかる。
体角である。図１３より逆Ｆアンテナを１個増すことで
ＳＩＮＧ特性の改善が図られていることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、任
意偏波の受信ができ、特に逆Ｆアンテナ素子を用いた場
合はその配置により３次元的に、到来波の到来方向と偏
波面の偏りに係わらず到来波の受信ができる。即ち、垂
直偏波、水平偏波をそれぞれ単独受信、もしくは両偏波
合成受信できる。しかも受信信号はＣＭＡアルゴリズム
に基づく信号処理方式により処理されるので、不要波を
除去することができる。
意偏波の受信ができ、特に逆Ｆアンテナ素子を用いた場
合はその配置により３次元的に、到来波の到来方向と偏
波面の偏りに係わらず到来波の受信ができる。即ち、垂
直偏波、水平偏波をそれぞれ単独受信、もしくは両偏波
合成受信できる。しかも受信信号はＣＭＡアルゴリズム
に基づく信号処理方式により処理されるので、不要波を
除去することができる。
【図１】逆Ｆアンテナ素子を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図３】上記実施例の平面図である。
【図４】本発明に用いられる信号処理装置の説明図であ
る。
る。
【図５】到来波の偏りを示す図である。
【図６】本発明のアンテナ装置とモノポールアンテナの
ＳＩＮＲ特性を示す図である。
ＳＩＮＲ特性を示す図である。
【図７】直接波の仰角によるＳＩＮＲ特性を示す図であ
る。
る。
【図８】出力電力特性を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図１０】図９の実施例のＳＩＮＲパターンを示す図で
ある。
ある。
【図１１】２個の逆Ｆアンテナ素子を用いた場合のＳＩ
ＮＲパターンを示す図である。
ＮＲパターンを示す図である。
【図１２】３個の逆Ｆアンテナ素子を用いた場合のＳＩ
ＮＲパターンを示す図である。
ＮＲパターンを示す図である。
【図１３】各アンテナ素子のアレーのＰＡＲ特性図であ
る。
る。
１ 逆Ｆアンテナ素子 ２ 逆Ｆアンテナ素子 ３ ＣＭＡアルゴリズムにより信号処理装置 ８ 逆Ｆアンテナ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前山 利幸 東京都渋谷区神宮前６−27−８ 株式会社 京セラディーディーアイ未来通信研究所内 (72)発明者 濱井 龍明 東京都渋谷区神宮前６−27−８ 株式会社 京セラディーディーアイ未来通信研究所内 Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AA03 AA06 AB00 DB01 FA00 FA13 FA14 GA08 HA10 JA00 JA05 5J045 AA05 AA21 CA02 CA03 DA08 FA01 NA01
Claims (3)
- 【請求項１】 垂直、水平両偏波成分を受信可能な少な
くとも２個のアンテナ素子を所定間隔で配置し、該アン
テナ素子の受信信号を、ＣＭＡアルゴリズムに基づく信
号処理方式の信号処理装置で処理するように構成したこ
とを特徴とするアダプティブアレーアンテナ装置。 - 【請求項２】 上記アンテナ素子が逆Ｆアンテナ素子で
あることを特徴とする請求項１に記載のアダプティブア
レーアンテナ装置。 - 【請求項３】 上記アンテナ素子として３個の逆Ｆアン
テナ素子を用いたことを特徴とする請求項１に記載のア
ダプティブアレーアンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24111798A JP2000031735A (ja) | 1998-03-24 | 1998-08-12 | アダプティブアレーアンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9533198 | 1998-03-24 | ||
| JP10-95331 | 1998-03-24 | ||
| JP24111798A JP2000031735A (ja) | 1998-03-24 | 1998-08-12 | アダプティブアレーアンテナ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000031735A true JP2000031735A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=26436585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24111798A Pending JP2000031735A (ja) | 1998-03-24 | 1998-08-12 | アダプティブアレーアンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000031735A (ja) |
Cited By (11)
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|---|---|---|---|---|
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| US6943730B2 (en) | 2002-04-25 | 2005-09-13 | Ethertronics Inc. | Low-profile, multi-frequency, multi-band, capacitively loaded magnetic dipole antenna |
| US7084813B2 (en) | 2002-12-17 | 2006-08-01 | Ethertronics, Inc. | Antennas with reduced space and improved performance |
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| JP2015077621A (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 株式会社ニシムラ | プレス加工方法 |
-
1998
- 1998-08-12 JP JP24111798A patent/JP2000031735A/ja active Pending
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