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ADAPTIVE DIRECTIONAL RECEIVER, ANTENNA FOR AUTOMOBILES AND AUTOMOBILE meetings

Patent code P08A013471
File No. ShIP-5108
Posted date Jun 13, 2008
Application number P2006-035343
Publication number P2007-215115A
Patent number P4604198
Date of filing Feb 13, 2006
Date of publication of application Aug 23, 2007
Date of registration Oct 15, 2010
Inventor
  • (In Japanese)桑原 義彦
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人静岡大学
Title ADAPTIVE DIRECTIONAL RECEIVER, ANTENNA FOR AUTOMOBILES AND AUTOMOBILE meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adaptive directional receiver which is easily small-sized and capable of stable and fast processing.
SOLUTION: The adaptive directional receiver comprises an active element RE capturing a radio signal in the air; a baseband signal generation unit 1 connected to the active element RE for generating a standard signal and a reception signal from the radio signal as a baseband signal; a target function generator 3 for generating a target function from the standard signal and the reception signal generated by the baseband signal generation unit 1; an antenna control unit 4 which searches for conditions on which the target function becomes an optimal value using the target function output from the target function generator 3; and first and second parasite elements PE1 and PE2 which are spatially separated from the active element RE for a distance that is about 1/10 of the wavelength of a carrier wave of the radio signal, respectively and whose ground reactance values are adjusted by the antenna control unit 4, respectively, wherein the ground reactance of the first and the second parasite elements PE1, PE2 is controlled.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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では、従来、安定して受信することは、困難であり、フェーズド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た。



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、希望波の利得を最大にし、或いは希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、アレイ応答により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が自律的に適応させるアンテナ制御技術である。即ち、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(ESPER)アンテナが精力的に研究されはじめている(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。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、放射素子の指向性が変化する。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

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、アレイアンテナに係り、特にカーラジオ等の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に用いることが可能な自動車用アンテナ及びこの自動車用アンテナを搭載した自動車に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
無線信号を空中から捉える活性素子と、
包絡線検波器を有して前記活性素子に接続され、前記包絡線検波器により前記無線信号から得られた希望信号の包絡線が一定であるという定包絡線基準による定包絡線信号用アルゴリズムを用いて、前記無線信号から規範信号と受信信号とを生成するベースバンド信号生成部と、
前記ベースバンド信号生成部が生成した前記規範信号と前記受信信号から、前記定包絡線信号用アルゴリズムの目的関数を生成する目的関数生成装置と、
該目的関数生成装置が出力する前記目的関数を用いて、前記目的関数が最適値になる条件を探索するアンテナ制御部と、
前記アンテナ制御部により、接地リアクタンス値が調整される1又は2以上のパラサイト素子、
とを備え、前記パラサイト素子の接地リアクタンスを制御することにより、前記活性素子と前記パラサイト素子からなるアレイアンテナの指向性を制御しながら、前記無線信号を復調することを特徴とする適応指向性受信装置。

【請求項2】
 
前記アンテナ制御部は、直接探索法によって、前記目的関数が最適値になる条件を探索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】
 
前記活性素子と、前記無線信号の搬送波の波長の1/10以下の距離、前記活性素子から空間的に分離され、前記アンテナ制御部により、接地リアクタンス値が調整されるパラサイト素子とで2素子のアレイアンテナが構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の適応指向性受信装置。

【請求項4】
 
前記活性素子と、前記無線信号の搬送波の波長の1/15以下、1/4以上の距離で、前記活性素子からそれぞれ空間的に分離され、前記アンテナ制御部により、接地リアクタンス値がそれぞれ調整される第1及び第2パラサイト素子とで3素子のアレイアンテナが構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の適応指向性受信装置。

【請求項5】
 
前記活性素子及び前記パラサイト素子が自動車に搭載されることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の適応指向性受信装置。

【請求項6】
 
前記ベースバンド信号生成部、前記目的関数生成装置及び前記アンテナ制御部がFM受信機に内蔵されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の適応指向性受信装置。

【請求項7】
 
自動車のボンネット、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を用いて構成され、搭載される自動車用アンテナであって、
無線信号を空中から捉える活性素子と、
前記活性素子から空間的に分離された1又は2以上のパラサイト素子、
とを備え、
前記活性素子が空中から捉えた無線信号から得られた希望信号の包絡線が一定であるという定包絡線基準による定包絡線信号用アルゴリズムを用いて、前記無線信号から得られた規範信号と受信信号とを生成し、前記規範信号と前記受信信号から前記定包絡線信号用アルゴリズムの目的関数を生成し、前記目的関数が最適値になる条件を探索して、前記パラサイト素子の接地リアクタンス値を制御することにより、前記活性素子と前記パラサイト素子からなるアレイアンテナの指向性を制御することを特徴とする自動車用アンテナ。

【請求項8】
 
直接探索法によって、前記目的関数が最適値になる条件を探索することを特徴とする請求項7に記載の自動車用アンテナ。

【請求項9】
 
無線信号を空中から捉える活性素子と、
前記活性素子から空間的に分離された1又は2以上のパラサイト素子、
とをボンネット、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を用いて構成して搭載し、前記活性素子が空中から捉えた無線信号から得られた希望信号の包絡線が一定であるという定包絡線基準による定包絡線信号用アルゴリズムを用いて、前記無線信号から得られた規範信号と受信信号とを生成し、前記規範信号と前記受信信号から前記定包絡線信号用アルゴリズムの目的関数を生成し、前記目的関数が最適値になる条件を探索して、前記パラサイト素子の接地リアクタンス値を制御することにより、前記活性素子と前記パラサイト素子からなるアレイアンテナの指向性を制御することを特徴とする自動車。

【請求項10】
 
直接探索法によって、前記目的関数が最適値になる条件を探索することを特徴とする請求項9に記載の自動車。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006035343thum.jpg
State of application right Registered
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