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適応指向性受信装置、自動車及び携帯情報機器 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P110004791
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2007-048012
公開番号 特開2008-211668
登録番号 特許第4929463号
出願日 平成19年2月27日(2007.2.27)
公開日 平成20年9月11日(2008.9.11)
登録日 平成24年2月24日(2012.2.24)
発明者
  • 桑原 義彦
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 適応指向性受信装置、自動車及び携帯情報機器 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】小型化が容易で、実装上の制約が少ない適応指向性受信装置、この適応指向性受信装置を実装した自動車及び携帯情報機器を提供する。
【解決手段】無線信号による励振電流をそれぞれ出力するアンテナ素子A1~A3と、励振電流を入力して励振電流の反射電流を出力する反射電流出力回路31~33と、反射電流をベクトル合成して合成信号を生成する合成回路2と、合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路1と、復調信号から目的関数を生成する目的関数計算装置41と、目的関数が最適値になるように反射電流出力回路31~33の負荷を制御して反射電流の位相を調整する調整装置42とを備え、反射電流を調整することによりアンテナ素子A1~A3により開口を構成するアダプティブアンテナの指向性を制御しながら、無線信号を復調する。
【選択図】図3

従来技術、競合技術の概要


自動車で米国、豪州、中国等の広い走行領域を長時間の移動をしながらFM放送等を受信する場合や、高層ビルが密集した市街地のようなフェージングの影響を受けやすい環境でFM放送等を受信する場合、或いは携帯電話で無線信号を受信する場合、安定して受信することは困難であり、アレイアンテナ技術を使った指向性制御が必要となっている。



フェーズドアレイアンテナは電子的に指向性が制御できる複数のアンテナ(放射素子)からなる機能アンテナである。複数の放射素子・移相器と制御回路を必要とするため、その利用は軍用レーダなどの特殊用途に限定されていた。ところが近年ではマイクロ波ハードウェアの低廉化により通信応用として衛星搭載中継器や公衆無線基地局にも採用されるようになってきた。無線による移動通信において、低電力で高い伝送品質を維持するには、所望波の利得を最大にし、或いは所望波に対する干渉波の影響を最小にするようなアンテナ制御技術が有用である。指向性を電波環境に適応した最適化アルゴリズムによって自動制御される機能アンテナは「アダプティブアンテナ」と呼ばれる。具体的には、主ビームを所望波到来方向へ向ける、ヌル点を干渉波到来方向へ向ける、信号対干渉雑音比SINRを最大にする、マルチパス波を合成補償するなど、刻々変動する電波環境にアンテナ指向性を自律的に適応させるアンテナ制御技術である。アダプティブアンテナは、複数のアンテナで受信した信号を用い、空間フィルタによって信号対干渉除去比(SIR)を最大化しようとするものである。



近年、簡単なハードウェア構成のアダプティブアンテナとして電子走査導波器(ESPAR)アンテナが精力的に研究されている(特許文献1~3参照。)。電子走査導波器アンテナの開口は、1つの放射素子とその周りに配置された複数の寄生素子から構成される。放射素子と寄生素子は電磁的に結合され、寄生素子で受信した信号の最放射により、放射素子には寄生素子の受信信号の一部が受信される。寄生素子の出力にはバラクタなどの可変リアクタンス素子が接続されており、そのリアクタンス値を適当に変化させことにより、寄生素子に発生する誘導電流を制御し、放射指向性を変化させる。電子走査導波器アンテナでは、規範信号系列と放射素子受信信号の相関係数を最大とするリアクタンス値を勾配法などで見出すことにより、信号対干渉雑音比SINRを最大とする指向性を形成させる。

【特許文献1】特開2003-142926号公報

【特許文献2】特開2003-209426号公報

【特許文献3】特開2003-258532号公報

産業上の利用分野


本発明は、無線通信用のアンテナに係り、特に移動通信において高い信号対干渉除去比(SIR)が得られるアダプティブアンテナを用いた適応指向性受信装置、この適応指向性受信装置を実装した自動車及び携帯情報機器に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、
該複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つ該負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、
前記複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する前記反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、
前記合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、
前記復調信号から目的関数を求め、該目的関数が最適値になるように、前記負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路
とを備え、前記負荷の値の制御により前記アンテナアレイの指向性を制御することを特徴とする適応指向性受信装置。

【請求項2】
前記複数の反射電流出力回路のそれぞれに、前記複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する前記反射電流の振幅を調整する反射電流振幅調整回路が接続され、
該反射電流振幅調整回路を介して、前記反射電流がそれぞれ前記合成回路に入力し、それぞれの反射電流振幅調整回路は前記演算処理回路に制御されて前記反射電流の振幅を調整することを特徴とする請求項1に記載の適応指向性受信装置。

【請求項3】
前記複数のアンテナ素子のそれぞれに、前記複数のアンテナ素子がそれぞれ出力する励振電流の振幅を調整する励振電流振幅調整回路が接続され、
該励振電流振幅調整回路を介して、前記励振電流が前記複数の反射電流出力回路のそれぞれに入力し、それぞれの励振電流振幅調整回路は、前記演算処理回路に制御されて前記励振電流の振幅を調整することを特徴とする請求項1に記載の適応指向性受信装置。

【請求項4】
ボンネット、屋根の前端若しくは後端、Aピラー、又はリアウィンドウ若しくはリアサイドウィンドウの少なくともいずれかに配置され、アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、
該複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つ該負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、
前記複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する前記反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、
前記合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、
前記復調信号から目的関数を求め、該目的関数が最適値になるように、前記負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路
とを備え、前記負荷の値の制御により前記アンテナアレイの指向性を制御して無線通信を行う受信機を装備したことを特徴とする自動車。

【請求項5】
棒状アンテナ、逆F型アンテナ、若しくは基板アンテナの少なくともいずれかから複数個を選んでアンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子と、
該複数のアンテナ素子のそれぞれの接地リアクタンスを調整する負荷をそれぞれ有し、且つ該負荷からの反射電流をそれぞれ出力する複数の反射電流出力回路と、
前記複数の反射電流出力回路がそれぞれ出力する前記反射電流をベクトル合成して、合成信号を生成する合成回路と、
前記合成信号から復調信号を生成するベースバンド信号生成回路と、
前記復調信号から目的関数を求め、該目的関数が最適値になるように、前記負荷の値をそれぞれ制御する演算処理回路
とを備え、前記負荷の値の制御により前記アンテナアレイの指向性を制御することにより無線通信を行うことを特徴とする携帯情報機器。
産業区分
  • 伝送回路空中線
  • 自動車
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007048012thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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