JP2018179553A - Array antenna device and method of estimating direction of arrival - Google Patents
Array antenna device and method of estimating direction of arrival Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018179553A JP2018179553A JP2017074511A JP2017074511A JP2018179553A JP 2018179553 A JP2018179553 A JP 2018179553A JP 2017074511 A JP2017074511 A JP 2017074511A JP 2017074511 A JP2017074511 A JP 2017074511A JP 2018179553 A JP2018179553 A JP 2018179553A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- array antenna
- antenna
- sub
- antenna element
- arrival direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
【課題】 サイズの増大を抑えつつ、電波の到来方向推定精度を向上させることを可能にする。【解決手段】 実施形態によれば、直交する2つの偏波を受信可能なアンテナ素子群を備えたアレーアンテナ装置において、前記アンテナ素子群を複数のグループに分け当該複数のグループのそれぞれをサブアレーアンテナとみなし、サブアレーアンテナ毎に、各サブアレーアンテナに属するアンテナ素子群のそれぞれの受信信号に対して重みを乗算し合成した結果を出力する受信信号処理手段を具備するアレーアンテナ装置が提供される。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy of estimating the arrival direction of a radio wave while suppressing an increase in size. According to an embodiment, in an array antenna device including an antenna element group capable of receiving two orthogonal polarizations, the antenna element group is divided into a plurality of groups, and each of the plurality of groups is a sub-array antenna. Provided is an array antenna device provided with a received signal processing means for each sub-array antenna, which outputs a result of multiplying the received signals of the antenna elements belonging to each sub-array antenna by weights and synthesizing them. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明の実施形態は、アレーアンテナ装置および到来方向推定方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to an array antenna apparatus and a direction of arrival estimation method.
直交する2偏波(水平偏波、垂直偏波)を受信可能な小型アンテナのアレーアンテナを用いた電波の到来方向推定技術が報告されている。到来方向推定アルゴリズムには、一般にMUSIC(Multiple Signal Classification)法と呼ばれる多重信号分類法が適用される。MUSIC法のアルゴリズムでは、垂直偏波のステアリングベクトルと水平偏波のステアリングベクトルとを利用する。これらのステアリングベクトルは、各アンテナの振幅と位相の角度応答を表すものである。 A radio wave arrival direction estimation technique using an array antenna of small antennas capable of receiving two orthogonal polarizations (horizontal polarization, vertical polarization) has been reported. A multiple signal classification method generally called MUSIC (Multiple Signal Classification) method is applied to the direction of arrival estimation algorithm. The MUSIC algorithm uses a steering vector of vertical polarization and a steering vector of horizontal polarization. These steering vectors represent the angular response of the amplitude and phase of each antenna.
一般に、到来方向推定においては小型アンテナを用いるため、到来方向推定精度に限界がある。MUSIC法において到来方向推定精度を改善させるためには、(1)大きな開口のアレーアンテナを用いるか、あるいは、(2)各アンテナのビームパターンを鋭くする必要がある。この2点について以下に説明する。 In general, since a small antenna is used in the direction of arrival estimation, there is a limit to the accuracy of estimation of the direction of arrival. In order to improve the arrival direction estimation accuracy in the MUSIC method, it is necessary to either (1) use a large aperture array antenna or (2) sharpen the beam pattern of each antenna. These two points will be described below.
(1)大きな開口のアレーアンテナを用いる場合
大きな開口のアレーアンテナを用いると、一般には到来方向推定精度が改善されるが、これを別の視点で分析する。
(1) When using a large aperture array antenna Although using a large aperture array antenna generally improves the direction of arrival estimation accuracy, this is analyzed from another viewpoint.
大きな開口のアレーアンテナを用いた場合には、複数のアンテナ間の物理的な距離が大きくなる。物理的な距離が大きくなると、各アンテナ間の受信信号の位相差の角度に対する変化が大きくなる。角度に対する受信位相差の変化が大きいと、熱雑音などの誤差が付加された場合の到来方向推定の誤差が小さくなる。
なお、受信位相差は、ステアリングベクトルの位相情報に対応する。
When a large aperture array antenna is used, the physical distance between the plurality of antennas increases. As the physical distance increases, the change with respect to the angle of the phase difference of the received signal between the antennas increases. When the change of the reception phase difference with respect to the angle is large, the error of the arrival direction estimation when the error such as the thermal noise is added is reduced.
The reception phase difference corresponds to the phase information of the steering vector.
例えば、素子間隔d、電波の波長をλ、電波の入射角度をθ、円周率をπとしたときの2つのアンテナでの受信位相差は次式で計算できる。 For example, when the element interval d, the wavelength of the radio wave is λ, the incident angle of the radio wave is θ, and the circumference ratio is π, the reception phase difference between the two antennas can be calculated by the following equation.
Δθ=−2πdsinθ/λ
受信位相差は素子間隔dに比例するので、素子間隔の大きい方が、角度θを変えた時の受信位相差の変動が大きく、誤差が付加された場合の到来方向推定精度を高くすることができる。
Δθ = −2πd sin θ / λ
Since the reception phase difference is proportional to the element spacing d, the larger the element spacing, the larger the fluctuation of the reception phase difference when the angle θ is changed, and the higher the arrival direction estimation accuracy when an error is added. it can.
しかし、この方法では、素子間隔を大きくしなければならないため、アレーアンテナを小型にしたい場合には適用することはできない。 However, this method can not be applied to miniaturizing the array antenna because the element spacing must be increased.
(2)各アンテナのビームパターンを鋭くする場合
もう一つの方法として、各アンテナのビームパターンを鋭くする方法について説明する。
(2) When sharpening the beam pattern of each antenna As another method, a method of sharpening the beam pattern of each antenna will be described.
各アンテナのビームパターンが鋭くなると、各アンテナ間の受信信号の振幅比の角度に対する変化が大きくなる。受信位相差と同様に、角度に対する受信振幅比の変化が大きいと、熱雑音などの誤差が付加された場合の到来方向推定の誤差が小さくなる。なお、受信振幅比は、ステアリングベクトルの振幅情報に対応する。ステアリングベクトルに振幅情報を用いない到来方向推定アルゴリズムでは、各アンテナのビームパターンを鋭くしても到来方向推定精度は改善されない。 As the beam pattern of each antenna becomes sharper, the change with respect to the angle of the amplitude ratio of the received signal between each antenna becomes larger. As in the case of the reception phase difference, when the change of the reception amplitude ratio to the angle is large, the error of the arrival direction estimation when the error such as the thermal noise is added becomes small. The reception amplitude ratio corresponds to the amplitude information of the steering vector. In the direction of arrival estimation algorithm that does not use amplitude information for steering vectors, sharpening the beam pattern of each antenna does not improve the direction of arrival estimation accuracy.
ところが、従来技術のように板状逆Fアンテナやモノポールアンテナに代表される小型アンテナを用いた場合には、アンテナサイズの制約のため、ビームパターンを鋭くすることが困難である。小型アンテナを用いる必要があるアレーアンテナ装置においてはこれが問題となる。 However, in the case of using a small antenna represented by a plate-like inverted F antenna or a monopole antenna as in the prior art, it is difficult to make the beam pattern sharp due to the restriction of the antenna size. This is a problem in an array antenna apparatus that requires the use of a small antenna.
発明が解決しようとする課題は、サイズの増大を抑えつつ、電波の到来方向推定精度を向上させることを可能にするアレーアンテナ装置および到来方向推定方法を提供することにある。 The problem to be solved by the invention is to provide an array antenna device and an arrival direction estimation method that make it possible to improve the estimation accuracy of the radio wave arrival direction while suppressing the increase in size.
実施形態によれば、直交する2つの偏波を受信可能なアンテナ素子群を備えたアレーアンテナ装置において、前記アンテナ素子群を複数のグループに分け当該複数のグループのそれぞれをサブアレーアンテナとみなし、サブアレーアンテナ毎に、各サブアレーアンテナに属するアンテナ素子群のそれぞれの受信信号に対して重みを乗算し合成した結果を出力する受信信号処理手段を具備するアレーアンテナ装置が提供される。 According to the embodiment, in the array antenna apparatus including antenna element groups capable of receiving two orthogonal polarized waves, the antenna element groups are divided into a plurality of groups, and each of the plurality of groups is regarded as a sub array antenna, and a sub array There is provided an array antenna apparatus comprising reception signal processing means for multiplying the reception signals of the respective antenna element groups belonging to each sub array antenna by weight and combining them for each antenna.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
図1は、一実施形態に係るアレーアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
図1に示すアレーアンテナ装置は、直交する2つの偏波を受信可能なアンテナ素子群101a,101b,102a,102b,103a,103bと、アンテナ素子群の受信信号の処理を行う受信信号処理部11と、受信信号処理部11により処理された信号に基づいてMUSIC法を利用して電波の到来方向を推定する処理を行う到来方向推定部12と、到来方向推定部12により推定された電波の到来方向を示す情報を出力する出力装置13とを備えている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an array antenna apparatus according to an embodiment.
The array antenna apparatus shown in FIG. 1 includes antenna element groups 101a, 101b, 102a, 102b, 103a, 103b capable of receiving two orthogonal polarized waves, and a received signal processing unit 11 that processes received signals of the antenna element group. And the arrival direction estimation unit 12 performing processing of estimating the arrival direction of the radio wave using the MUSIC method based on the signal processed by the reception signal processing unit 11, and the arrival of the radio wave estimated by the arrival direction estimation unit 12 And an output device 13 for outputting information indicating a direction.
アンテナ素子群の各々は、例えば小型アンテナとする。小型アンテナの種類は任意でよく、例えば、モノポールアンテナ、ループアンテナ、逆Fアンテナなどの各種のアンテナであってもよいし、あるいはこれらのアンテナの変形や、組合せを適用してもよい。また、直交する2つの偏波は、垂直偏波及び水平偏波に限らず、右旋円偏波及び左旋円偏波など、直交する2つの偏波であれば任意のものでよい。 Each of the antenna element groups is, for example, a small antenna. The type of the small antenna may be any type, for example, various antennas such as a monopole antenna, a loop antenna, and an inverted F antenna, or a modification or combination of these antennas may be applied. The two orthogonal polarizations are not limited to the vertical polarization and the horizontal polarization, and may be any two polarizations such as right-handed circular polarization and left-handed circular polarization, as long as they are orthogonal.
受信信号処理部11、到来方向推定部12、および出力装置13は、情報処理部10を構成する。この情報処理部10の全部またはその一部の機能は、コンピュータにより実現することが可能である。 The received signal processing unit 11, the arrival direction estimation unit 12, and the output device 13 constitute an information processing unit 10. The functions of all or part of the information processing unit 10 can be realized by a computer.
なお、アレーアンテナ装置の構成は、図1の例に限定されるものではない。例えば、到来方向推定部12は、受信信号処理部11を含む構成であってもよい。また、到来方向推定部12や出力装置13は、アレーアンテナ装置とは異なる別個の装置として実現してもよい。 The configuration of the array antenna apparatus is not limited to the example shown in FIG. For example, the arrival direction estimation unit 12 may be configured to include the received signal processing unit 11. Also, the arrival direction estimation unit 12 and the output device 13 may be realized as separate devices different from the array antenna device.
本実施形態では、上記アンテナ素子群を複数のグループに分け当該複数のグループのそれぞれをサブアレーアンテナとみなし、サブアレーアンテナ毎に、各サブアレーアンテナに属するアンテナ素子群のそれぞれの受信信号に対して重みを乗算し合成した結果を、受信信号処理部11から到来方向推定部12へ出力する。これにより、到来方向推定部12においては、受信信号処理部11からのサブアレーアンテナ毎の出力に基づき、直交する2つの偏波のそれぞれのステアリングベクトルを用いて電波の到来方向を推定する処理を行うことになる。直交する2つの偏波のそれぞれのステアリングベクトルは、各サブアレーアンテナの振幅と位相の角度応答を表す。 In this embodiment, the antenna element group is divided into a plurality of groups, and each of the plurality of groups is regarded as a sub array antenna, and for each sub array antenna, a weight is given to each received signal of the antenna element group belonging to each sub array antenna. The received signal processing unit 11 outputs the result of the multiplication and combination to the arrival direction estimation unit 12. Thereby, in the arrival direction estimation unit 12, based on the output of each sub array antenna from the reception signal processing unit 11, processing is performed to estimate the arrival direction of radio waves using steering vectors of two orthogonal polarizations. It will be. The steering vectors of each of the two orthogonal polarizations represent the angular response of the amplitude and phase of each sub-array antenna.
図1の例では、アンテナ素子群101a及び101bはサブアレーアンテナ101を構成し、アンテナ素子群102a及び102bはサブアレーアンテナ102を構成し、アンテナ素子群103a及び103bはサブアレーアンテナ103を構成している。 In the example of FIG. 1, the antenna element groups 101a and 101b constitute a subarray antenna 101, the antenna element groups 102a and 102b constitute a subarray antenna 102, and the antenna element groups 103a and 103b constitute a subarray antenna 103.
受信信号処理部11は、サブアレーアンテナ単位で、各サブアレーアンテナに属するアンテナ素子群のそれぞれの受信信号に対して重みの乗算およびそれらの合成を行う。 The received signal processing unit 11 performs weight multiplication and their combination on each received signal of the antenna element group belonging to each sub array antenna in units of sub array antenna.
具体的には、受信信号処理部11は、サブアレーアンテナ101に関しては、当該サブアレーアンテナ101に属するアンテナ素子群101a,101bのそれぞれの受信信号に対して重みW11,W12をそれぞれ乗算器で乗算し、重みを乗算した後の各信号を合成器で合成して出力する。また、受信信号処理部11は、サブアレーアンテナ102に関しては、当該サブアレーアンテナ102に属するアンテナ素子群102a,102bのそれぞれの受信信号に対して重みW21,W22をそれぞれ乗算器で乗算し、重みを乗算した後の各信号を合成器で合成して出力する。同様に、受信信号処理部11は、サブアレーアンテナ103に関しては、当該サブアレーアンテナ103に属するアンテナ素子群103a,103bのそれぞれの受信信号に対して重みW31,W32をそれぞれ乗算器で乗算し、重みを乗算した後の各信号を合成器で合成して出力する。 Specifically, for the sub-array antenna 101, the received signal processing unit 11 multiplies each of the received signals of the antenna element groups 101a and 101b belonging to the sub-array antenna 101 by weights W11 and W12, respectively, The signals multiplied by the weights are combined by the combiner and output. Further, with regard to the subarray antenna 102, the received signal processing unit 11 multiplies weights W21 and W22 by the respective multipliers with the respective received signals of the antenna element groups 102a and 102b belonging to the subarray antenna 102, and multiplies the weights. The synthesized signals are synthesized by the synthesizer and output. Similarly, as for the sub array antenna 103, the received signal processing unit 11 multiplies the received signals of the antenna element groups 103a and 103b belonging to the sub array antenna 103 by weights W31 and W32 respectively with a multiplier, and the weights are calculated. Each signal after multiplication is synthesized by a synthesizer and output.
重みの乗算は、受信信号の位相回転を行うための位相シフト、あるいは受信信号の振幅調整を行う振幅調整、もしくは位相回転と振幅調整の両方に相当する。位相シフトについては、位相器で行うようにしてもよい。振幅調整については、減衰器で行うようにしてもよい。 The multiplication of weights corresponds to phase shift for phase rotation of the received signal, or amplitude adjustment for adjusting the amplitude of the received signal, or both of phase rotation and amplitude adjustment. The phase shift may be performed by a phase shifter. The amplitude adjustment may be performed by an attenuator.
このように構成されていることから、到来方向推定部12は、図2に示すように複数のサブアレーアンテナ101,102,103のそれぞれの信号出力に基づいて、電波の到来方向を推定する処理を行っているとみることができる。 With such a configuration, the arrival direction estimation unit 12 estimates the arrival direction of radio waves based on the signal output of each of the plurality of sub array antennas 101, 102, and 103 as shown in FIG. It can be seen as going.
到来方向推定部12においては、各サブアレーアンテナの受信信号に基づき、MUSIC法を用いて電波の到来方向の推定処理を行うが、ここで用いるMUSIC法には従来技術と同じアルゴリズムを適用することができる。各サブアレーアンテナの合成ビームパターンは垂直偏波のステアリングベクトル及び水平偏波のステアリングベクトルに対応しており、各サブアレーアンテナの合成ビームパターンを用いたMUSIC法により到来方向を推定することができる。例えば垂直偏波のステアリングベクトル及び水平偏波のステアリングベクトルに応じて変化するスペクトルのピーク値が、到来方向に相当すると推定される。 Although the direction of arrival estimation unit 12 uses the MUSIC method to estimate the direction of arrival of radio waves based on the reception signals of each subarray antenna, the same algorithm as in the prior art can be applied to the MUSIC method used here. it can. The combined beam pattern of each sub array antenna corresponds to the steering vector of vertical polarization and the steering vector of horizontal polarization, and the direction of arrival can be estimated by the MUSIC method using the combined beam pattern of each sub array antenna. For example, it is estimated that the peak value of the spectrum that changes according to the steering vector of vertical polarization and the steering vector of horizontal polarization corresponds to the arrival direction.
このように構成することにより、全体のサイズの増大を抑えながら、各サブアレーアンテナのビームパターンを鋭くすることができ、到来方向推定精度を向上させることが可能となる。 By this configuration, it is possible to make the beam pattern of each sub array antenna sharper while suppressing an increase in the overall size, and to improve the arrival direction estimation accuracy.
また、本実施形態では、あるサブアレーアンテナに属するアンテナ素子群の中の隣接する2つのアンテナ素子の間の空間に、別のサブアレーアンテナに属するアンテナ素子群の一部が配置される場合を例示している。但し、全てのサブアレーアンテナにこのような構成が施されている必要はなく、当該構成が施されていないサブアレーアンテナがあっても構わない。 Also, in this embodiment, a case is illustrated where a part of the antenna element group belonging to another sub array antenna is arranged in the space between two adjacent antenna elements in the antenna element group belonging to a certain sub array antenna. ing. However, not all subarray antennas need to have such a configuration, and there may be subarray antennas not having such a configuration.
図1の例では、3つのサブアレーアンテナ101,102,103のそれぞれの一部が空間的に重なるように配置されている。例えば、サブアレーアンテナ102を構成するアンテナ素子102aとアンテナ素子102bとの間の空間には、サブアレーアンテナ101の構成要素であるアンテナ素子101bが配置されると共に、サブアレーアンテナ103の構成要素であるアンテナ素子103aが配置されている。 In the example of FIG. 1, a part of each of the three sub array antennas 101, 102, and 103 is disposed so as to spatially overlap. For example, while the antenna element 101b which is a component of the subarray antenna 101 is disposed in the space between the antenna element 102a and the antenna element 102b which constitute the subarray antenna 102, the antenna element which is a component of the subarray antenna 103. 103a is arranged.
このように構成することにより、アレーアンテナ装置全体のサイズが制約されている中で、各サブアレーアンテナを構成するアンテナ素子同士の間隔をできるだけ広くとることができ、これにより各サブアレーアンテナのビームパターンをより鋭くすることができ、到来方向推定精度をより効果的に向上させることが可能となる。 With this configuration, while the size of the entire array antenna apparatus is restricted, the distance between the antenna elements constituting each subarray antenna can be made as wide as possible, whereby the beam pattern of each subarray antenna can be obtained. It is possible to make it more sharp and to improve the arrival direction estimation accuracy more effectively.
また、アンテナ装置全体のサイズを小さくしたまま、指向性の鋭くなったサブアレーアンテナの数を増やすことができる。サブアレーアンテナの数が増えると、同時に推定することが可能な電波の数が増える効果や、到来方向推定精度が改善される効果も得られる。 Further, the number of sub-array antennas with sharp directivity can be increased while reducing the overall size of the antenna device. As the number of subarray antennas increases, the effect of increasing the number of radio waves that can be estimated simultaneously and the effect of improving the accuracy of estimation of the direction of arrival can be obtained.
なお、図1の例では、1つのサブアレーアンテナに対して、2つのアンテナ素子を対応付ける場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば図3に示すように1つのサブアレーアンテナに対して、3つ以上のアンテナ素子を対応付ける構成としてもよい。 In the example of FIG. 1, although the case where two antenna elements were matched with respect to one sub array antenna was illustrated, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, three or more antenna elements may be associated with one sub array antenna.
また、図1の例では、サブアレーアンテナ102を構成するアンテナ素子102aとアンテナ素子102bとの間の空間に、別のサブアレーアンテナに属するアンテナ素子が2つ配置される場合を例示したが、2つではなくて例えば3以上配置されるようにしてもよいし、1つだけ配置されるようにしてもよし、場合によってはそのような配置が無くても構わない(その他のサブアレーアンテナ101,103に関しても同様である)。
また、図1の例では、サブアレーの数を3として説明したが、これに限定されるものではない。サブアレーの数を4以上とする構成としてもよい。
Further, in the example of FIG. 1, the case where two antenna elements belonging to another sub-array antenna are arranged in the space between the antenna element 102 a and the antenna element 102 b constituting the sub-array antenna 102 is exemplified. For example, three or more may be arranged, or only one may be arranged, and such arrangement may not be necessary in some cases (with respect to the other sub array antennas 101 and 103). The same is true).
Further, in the example of FIG. 1, the number of sub-arrays is three, but it is not limited to this. The number of subarrays may be four or more.
また、図1の例では、アンテナ素子群が直線状に配列された例が示されているが、これに限定されるものではなく、例えば、円状に配列されるように構成してもよい。 Further, although an example in which the antenna element groups are linearly arranged is shown in the example of FIG. 1, the present invention is not limited to this. For example, the antenna elements may be arranged circularly. .
図4は、アンテナ素子群を円状に配列する場合の一例を示す図である。
図4の例では、アンテナ素子群101a,101b,102a,102b,103a,103b,…が円状に配列されている。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which the antenna element groups are arranged in a circle.
In the example of FIG. 4, the antenna element groups 101a, 101b, 102a, 102b, 103a, 103b,... Are arranged in a circle.
各アンテナ素子は、例えば小型アンテナの一種である角型ループアンテナが適用される。この例では、前述の図1で説明したサブアレーアンテナ101を構成するアンテナ素子群101a及び101b、サブアレーアンテナ102を構成するアンテナ素子群102a及び102b、サブアレーアンテナ103を構成するアンテナ素子群103a及び103b、…が図示しない地面上に円形配列されている。 As each antenna element, for example, a square loop antenna which is a kind of small antenna is applied. In this example, the antenna element groups 101a and 101b constituting the subarray antenna 101 described in FIG. 1, the antenna element groups 102a and 102b constituting the subarray antenna 102, and the antenna element groups 103a and 103b constituting the subarray antenna 103, ... are arranged in a circle on the ground (not shown).
各アンテナ素子は設置の向きがそれぞれ異なるように配置されている。例えば、各アンテナ素子は図示しない地面に対して傾く方向がそれぞれ異なるように傾いた状態で設置される。 The antenna elements are arranged in different orientations. For example, each antenna element is installed in an inclined state so that the directions of inclination with respect to the ground (not shown) are different.
図4の例では、例えばサブアレーアンテナ101に着目すると、サブアレーアンテナ101を構成する2つのアンテナ素子101aと101bのそれぞれの設置の向きが異なっている。これにより、アンテナ素子群101a及び101bは垂直偏波と水平偏波の両方を受信することができる。また、サブアレーアンテナ102についても同様、サブアレーアンテナ102を構成する2つのアンテナ素子102aと102bのそれぞれの設置の向きが異なっている。これにより、アンテナ素子群102a及び102bは垂直偏波と水平偏波の両方を受信することができる。サブアレーアンテナ103についても同様、サブアレーアンテナ103を構成する2つのアンテナ素子103aと103bのそれぞれの設置の向きが異なっている。これにより、アンテナ素子群103a及び103bは垂直偏波と水平偏波の両方を受信することができる。 In the example of FIG. 4, focusing on the sub-array antenna 101, for example, the installation directions of the two antenna elements 101a and 101b constituting the sub-array antenna 101 are different. Thus, antenna element groups 101a and 101b can receive both vertical polarization and horizontal polarization. Further, the orientations of installation of the two antenna elements 102 a and 102 b constituting the sub array antenna 102 are also different for the sub array antenna 102 as well. Thus, antenna element groups 102a and 102b can receive both vertical polarization and horizontal polarization. Similarly for the sub-array antenna 103, the directions of installation of the two antenna elements 103a and 103b constituting the sub-array antenna 103 are different. Thereby, antenna element groups 103a and 103b can receive both vertical polarization and horizontal polarization.
より具体的には、アンテナ素子群101a,101b,102a,102b,103a,103b,…は、例えば各アンテナ素子の上側部分(地面から遠い部分)がそれぞれ円形配列の中心部に近づくように、また、下側部分(地面に近い部分)がそれぞれ円形配列の中心部から離れるように、円上の線を軸にして傾けた状態で設置される。 More specifically, for example, the antenna element groups 101a, 101b, 102a, 102b, 103a, 103b,... Are arranged such that, for example, the upper part (part far from the ground) of each antenna element approaches the central part of the circular array , The lower part (the part close to the ground) is installed in an inclined state about the line on the circle so that each lower part is away from the center of the circular array.
このように構成することにより、電波を受信しないヌルの角度が重ならないようにすることができる。すなわち、一般的な角型ループアンテナは8の字のビームパターンを形成し、電波を受信しないヌルの角度が存在するが、本例のようにサブアレーアンテナ装置を構成する各アンテナ素子の設置向きが異なるように配置することにより、電波を受信できない角度、つまり、電波の到来方向を推定できない角度が重ならないようにすることができ、電波の到来方向推定が不可能な角度を低減することができる。
また、アンテナの設置の向きをそれぞれ異なるように配置することで、同一の場所に複数のアンテナを配置することが可能となる。これにより、より小型なアレーアンテナを構成することが可能となる。
By configuring in this way, it is possible to prevent the angles of nulls that do not receive radio waves from overlapping. That is, a general square loop antenna forms a beam pattern of a figure of eight, and there is a null angle at which radio waves are not received. However, as in this example, the installation direction of each antenna element constituting the subarray antenna device is By arranging in a different manner, it is possible to prevent the angles at which radio waves can not be received, that is, the angles at which the directions of arrival of radio waves can not be estimated, and reduce the angles at which the direction of arrival of radio waves can not be estimated. .
Further, by arranging the antennas in different orientations, a plurality of antennas can be arranged at the same place. This makes it possible to configure a smaller array antenna.
以上詳述したように実施形態によれば、サイズの増大を抑えつつ、電波の到来方向推定精度を向上させることが可能になる。 As described above, according to the embodiment, it is possible to improve the estimation accuracy of the arrival direction of radio waves while suppressing the increase in size.
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be formed by appropriate combinations of a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, components in different embodiments may be combined as appropriate.
10…情報処理部、11…受信信号処理部、12…到来方向推定部、13…出力装置、101,102,103…サブアレーアンテナ、101a,101b,102a,102b,103a,103b…アンテナ素子群。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Information processing part, 11 ... Reception signal processing part, 12 ... Arrival direction estimation part, 13 ... Output device, 101, 102, 103 ... Subarray antenna, 101a, 101b, 102a, 102b, 103a, 103b ... Antenna element group.
Claims (7)
前記アンテナ素子群を複数のグループに分け当該複数のグループのそれぞれをサブアレーアンテナとみなし、サブアレーアンテナ毎に、各サブアレーアンテナに属するアンテナ素子群のそれぞれの受信信号に対して重みを乗算し合成した結果を出力する受信信号処理手段を具備する、アレーアンテナ装置。 An array antenna apparatus comprising an antenna element group capable of receiving two orthogonal polarized waves,
The antenna element group is divided into a plurality of groups, and each of the plurality of groups is regarded as a sub-array antenna, and for each sub-array antenna, the received signal of each of the antenna element groups belonging to each sub-array antenna is multiplied and synthesized. An array antenna apparatus comprising: received signal processing means for outputting
前記アンテナ素子群を複数のグループに分け当該複数のグループのそれぞれをサブアレーアンテナとみなし、サブアレーアンテナ毎に、各サブアレーアンテナに属するアンテナ素子群のそれぞれの受信信号に対して重みを乗算し合成した結果を出力し、
サブアレーアンテナ毎の出力に基づき、直交する2つの偏波のそれぞれのステアリングベクトルを用いて電波の到来方向を推定する処理を行う
ことを含む、到来方向推定方法。 An arrival direction estimation method applied to an array antenna apparatus comprising an antenna element group capable of receiving two orthogonal polarizations, comprising:
The antenna element group is divided into a plurality of groups, and each of the plurality of groups is regarded as a sub-array antenna, and for each sub-array antenna, the received signal of each of the antenna element groups belonging to each sub-array antenna is multiplied and synthesized. Output
An arrival direction estimation method comprising performing processing of estimating an arrival direction of a radio wave using steering vectors of two orthogonal polarizations based on an output of each sub array antenna.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017074511A JP2018179553A (en) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Array antenna device and method of estimating direction of arrival |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017074511A JP2018179553A (en) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Array antenna device and method of estimating direction of arrival |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018179553A true JP2018179553A (en) | 2018-11-15 |
Family
ID=64274931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017074511A Pending JP2018179553A (en) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Array antenna device and method of estimating direction of arrival |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018179553A (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11251823A (en) * | 1998-03-05 | 1999-09-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Scanning antenna |
| US6906665B1 (en) * | 2002-11-15 | 2005-06-14 | Lockheed Martin Corporation | Cluster beam-forming system and method |
| JP2011226794A (en) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
| JP2012090246A (en) * | 2010-10-22 | 2012-05-10 | Ntt Docomo Inc | Propagation parameter estimation device and propagation parameter estimation method |
| JP2016145741A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 三菱重工業株式会社 | Signal processing method and signal processing device |
| JP2017040552A (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Position estimation device |
-
2017
- 2017-04-04 JP JP2017074511A patent/JP2018179553A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11251823A (en) * | 1998-03-05 | 1999-09-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Scanning antenna |
| US6906665B1 (en) * | 2002-11-15 | 2005-06-14 | Lockheed Martin Corporation | Cluster beam-forming system and method |
| JP2011226794A (en) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
| JP2012090246A (en) * | 2010-10-22 | 2012-05-10 | Ntt Docomo Inc | Propagation parameter estimation device and propagation parameter estimation method |
| JP2016145741A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 三菱重工業株式会社 | Signal processing method and signal processing device |
| JP2017040552A (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Position estimation device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102640352B (en) | A method of designing weight vectors for a dual beam antenna with orthogonal polarizations | |
| TWI634759B (en) | Methods and apparatus for generating beam pattern with wider beam width in phased antenna array | |
| US6970722B1 (en) | Array beamforming with wide nulls | |
| US9294176B2 (en) | Transmitter | |
| JP3629195B2 (en) | Arrival direction estimation apparatus and arrival direction estimation method | |
| Ren | Direction finding using a single antenna with blade modulation | |
| Nechaev et al. | Evaluation of the influence of directivity factor of directive elements of conformal antenna arrays on the performances of azimuth-elevation DOA estimation | |
| Yuri et al. | Probability of false peaks occurring via circular and concentric antenna arrays DOA estimation | |
| CN111967118A (en) | Device and method for constructing circular antenna array | |
| JP2006270847A (en) | Antenna device | |
| WO2008129114A1 (en) | An improved method for channel sounding and an apparatus using the method | |
| CN110024218B (en) | Apparatus, method and computer program for generating broadcast beams | |
| JP2018179553A (en) | Array antenna device and method of estimating direction of arrival | |
| JP2019057791A (en) | Array antenna device and incoming direction estimation method | |
| Iwai et al. | DOA estimation by MUSIC algorithm using forward-backward spatial smoothing with overlapped and augmented arrays | |
| Hassanien et al. | Two-stage based design for phased-MIMO radar with improved coherent transmit processing gain | |
| Goto et al. | Reduced complexity direction-of-arrival estimation for 2d planar massive arrays: A separation approach | |
| Nechaev et al. | The Research of the Digital Beamforming Algorithm for Optimal Noise Reduction in a Cylindrical Antenna Array with Directive Radiators | |
| CA3115452A1 (en) | Radar device and signal processing method | |
| Noordin et al. | Single-port beamforming algorithm for 3-faceted phased array antenna | |
| Al Jabr et al. | Modified UCA-ESPRIT for estimating DOA of coherent signals using one snapshot | |
| JP4834508B2 (en) | Radar equipment | |
| Li et al. | Enhanced AoA estimation using localized hybrid dual-polarized arrays | |
| KR20210002918A (en) | Rf lens apparatus for improving directivity of antenna array and transmitting-receiving antenna system including the same | |
| Cui-zhen | The application of MUSIC algorithm in the planar array antenna |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20170904 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20170905 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190214 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200121 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200714 |