專利名稱：陣列天線的校正裝置以及校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搭載于衛(wèi)星等的陣列天線的校正裝置以及校正方法。
背景技術(shù)：
陣列天線的定向性特性以及旁瓣特性是以各陣列系統(tǒng)被充分校正為前提的。因此，陣列天線對每個元件獨立地設(shè)定加權(quán)系數(shù)，基于此來決定定向性。作為這樣的與陣列天線的校正相關(guān)的技術(shù)，在特開2004-104751號公報中公開了對基于天線間耦合的方向圖失真進行補正的方法。進行該校正方法的天線裝置具備補正運算部，其基于包括權(quán)重運算電路、AD/DA變換器、上變頻器/下變頻器、RF電路部、到天線元件為止的全部要素在內(nèi)的各天線間的互感矩陣、期望的輸入信號矩陣，來計算互感矩陣的逆矩陣，并將逆矩陣與期望的輸入信號矩陣相乘而得到的信號矩陣作為各天線的輸入信號。然后，天線裝置抑制因各天線的相互耦合引起的天線輻射方向圖的偏差，正確地進行自適應(yīng)動作。另外，特開2004-560319號公報公開了一種陣列天線裝置，其從將異種類的天線配置為電長度接近的狀態(tài)起，能動地使各天線所形成的天線定向性變化。該陣列天線裝置具備矩陣表，其容納表示由沒有入射角依賴性的參數(shù)所表征的各天線間的元件間耦合的矩陣；定向性合成部，其進行各天線的天線定向性合成處理；和相互耦合補償部，其將定向性合成部所輸出定向性合成矢量數(shù)據(jù)與容納在矩陣表中的矩陣的逆矩陣相乘，輸出該乘法運算結(jié)果作為對各天線的加權(quán)系數(shù)。由此，能消除天線元件間的相互耦合帶來的影響，從而進行期望的天線定向性合成和到來波辨別。進而，特開2008-216152號公報公開了一種事件檢測裝置，即使使用窄頻帶作為無線信號，也能高精度地檢測人的移動或門的開閉等的事件。該事件檢測裝置具有接收發(fā)送機所發(fā)送的電波的多個天線；將通過該多個天線接收到的信號作為接收矢量，根據(jù)該接收矢量來運算相關(guān)矩陣的相關(guān)矩陣運算單元；對通過該相關(guān)矩陣運算單元運算出的相關(guān)矩陣進行本征值展開，來運算布置信號部分空間的本征矢量的本征矢量運算單元；和檢測通過該本征矢量運算單元運算出的本征矢量的隨時間變化，從而來檢測事件。由此，即使使用窄頻帶的信號，也能高精度地檢測事件。先行技術(shù)文獻專利文獻I JP特開2001-104751號公報專利文獻2 JP特開2004-560319號公報專利文獻3 JP特開2008-216152號公報發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題但是，在上述的各專利文獻I 3中，在搭載在位于軌道上的衛(wèi)星等中的放大器和線纜等會受到熱影響等而發(fā)生特性變化的情況下，存在無法在使通信功能動作的同時，校正因該熱影響等引起的陣列天線的定向性特性和旁瓣特性的變動的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明中，提供能與通信功能并行進行的陣列天線的校正裝置以及校正方法。用于解決課題的手段本發(fā)明所涉及的校正裝置對配置于宇宙空間的陣列天線進行校正，具備校正系數(shù)計算構(gòu)件，其接受對通過所述陣列天線接收到的信號按每個系統(tǒng)進行了規(guī)定的信號處理而得到的多個輸入信號，計算出該多個輸入信號的相關(guān)，并計算出用于校正所述陣列天線的權(quán)重系數(shù)；和校正執(zhí)行構(gòu)件，其基于所述權(quán)重系數(shù)來校正所述陣列天線。另外，校正方法是校正配置于宇宙空間的陣列天線的方法，具備校正系數(shù)計算步驟，接受對通過所述陣列天線接收到的信號按每個系統(tǒng)進行了規(guī)定的信號處理而得到的多個輸入信號，計算出該多個輸入信號的相關(guān)，并計算出用于校正所述陣列天線的系統(tǒng)的權(quán)重系數(shù)；和校正執(zhí)行步驟，基于所述權(quán)重系數(shù)來校正所述陣列天線。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能與環(huán)境的狀態(tài)變化對應(yīng)地進行高精度的校正，提高了可靠性。


圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的陣列天線裝置被搭載于衛(wèi)星來與地面基地進行通信的樣子的示意圖。圖2是第I實施方式的陣列天線裝置以及校正裝置的框圖。圖3是表示第I實施方式的天線的各系統(tǒng)的校正順序的流程圖。圖4是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的陣列天線裝置被搭載于衛(wèi)星來與地面基地進行通信的樣子的示意圖。圖5是第2實施方式的陣列天線裝置以及校正裝置的框圖。
具體實施例方式說明本發(fā)明的實施方式<第I實施方式>圖1是表示搭載了陣列天線裝置10的衛(wèi)星3等與地上基地2等的通信狀態(tài)的示意圖。另外，圖2是包含校正裝置20A的陣列天線裝置10的框圖。校正用信號Gl從地上基地2發(fā)送給衛(wèi)星3。衛(wèi)星3通過陣列天線接收校正用信號G1。然后，校正裝置20A基于接收到的校正用信號Gl來計算出用于校正各天線的權(quán)重系數(shù)，來校正各天線的系統(tǒng)。另外，作為校正用信號Gl能例示定向無線電波，但并不限定于此。這樣的陣列天線裝置10包括天線11 (Ila lln)、LNA[Low Noise Amplifier,低噪聲放大器]12 (12a 12n) >DNC [Down Conveter,下變頻器]13 (13a 13n) >ADC [Analog/Digital Conversion,模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換器]14 (14a 14n)、DBF[Digtal Beam Forming,數(shù)字波束形成器]15以及校正裝置20A。并且，每一個天線11、LNA12、DNC13、ADC14形成I個系統(tǒng)。在圖2中，不出了形成n個系統(tǒng)的情況。
由天線11接收到的校正用信號Gl被LNA12放大，被DNC13頻率變換為低頻信號，之后，被ADC14變換為數(shù)字信號。在下面的說明中，以接收時刻為t，將該數(shù)字化后的信號設(shè)為輸入信號Xi (t，P)。在此，后綴i表示是輸入到i系統(tǒng)的信號。另外，符號P如后述那樣，是表示由于系統(tǒng)的溫度變化或輻射線的入射等的干擾要因而各個系統(tǒng)的特性發(fā)生變化的參數(shù)。即，在P = 0的情況下，表示沒有外部要因的情況。校正裝置20A具備計算出權(quán)重系數(shù)的校正系數(shù)計算構(gòu)件21、和基于權(quán)重系數(shù)來校正陣列天線11的各系統(tǒng)的校正執(zhí)行構(gòu)件27。校正系數(shù)計算構(gòu)件21具備相關(guān)矩陣計算部22、本征值計算部23、本征矢量計算部24、特性變化判斷部25、和權(quán)重系數(shù)計算部26。另夕卜，如圖2所示，輸入信號Xi (t，P)被輸入到校正裝置20A和DBF15中。因此，校正裝置20A與陣列天線裝置10中的通信部分的動作并行地進行動作。如前面定義那樣，輸入信號Xi (t，P)是某時刻t的i系統(tǒng)的輸入信號。嚴格來講，輸入信號Xi (t，P)是對通過天線11接收到的校正用信號Gl進行了信號處理后的即將輸入到DBF15前的信號。從天線11到DBF15之間存在LNA12、DNC13、ADC14等的多個電子設(shè)備，由這些電子設(shè)備進行規(guī)定的信號處理。在衛(wèi)星3是靜止衛(wèi)星的情況下，來自太陽的光與衛(wèi)星3的位置相應(yīng)地變化。其結(jié)果，例如，若按照太陽、地球、衛(wèi)星的順序排列(從衛(wèi)星觀察成為日蝕的狀態(tài)，進入了地球的陰影的狀態(tài))，則衛(wèi)星的溫度降低。反之，若按照太陽、衛(wèi)星、地球的順序排列，則衛(wèi)星的溫度升高。另外，在宇宙空間中存在各種的輻射線(阿爾法線、伽瑪線等)，這些輻射線也會入射到電子設(shè)備中。由于電子設(shè)備大多包含半導(dǎo)體器件等的電子器件，因此會因溫度的變化或輻射線的入射而造成器件特性發(fā)生變化。其結(jié)果，會對DBF15輸入與沒有溫度變化的情況或未受到輻射線輻射的情況的輸入信號Xi (t，P = O)不同的輸入信號Xi (t，P古O)。下面，將這樣的溫度或輻射線引起的特性變化記載為干擾引起的特性變化。如說明那樣，電子器件等出現(xiàn)干擾引起的特性變化，由此電子設(shè)備的特性也發(fā)生變化。通常，若是在地面使用的電子裝置，則能進行部件交換或校正等的維護。但是，在宇宙空間中的衛(wèi)星中無法進行相關(guān)的維護。因此，在本實施方式中，即使在搭載于衛(wèi)星的陣列天線裝置10出現(xiàn)干擾引起的特性變化，也能基于輸入信號Xi (t，P)來進行校正處理。另外，校正處理還能基于實時輸入的輸入信號)(t(t，P)來進行。另外，為了減輕突發(fā)性的噪聲等所造成的影響，校正處理還能基于一定時間的輸入信號Xt (t，P)的平均值來進行。在下面的說明中，以基于實時輸入的輸入信號Xt(t，P)來進行校正處理為例來進行說明。相關(guān)的校正由校正裝置20A中的校正系數(shù)計算構(gòu)件21進行校正參數(shù)(權(quán)重系數(shù))的計算，基于權(quán)重系數(shù)來進行校正。校正系數(shù)計算構(gòu)件21中的相關(guān)矩陣計算部22接受各系統(tǒng)的輸入信號Xi (t，P)。此時，按照式(I)來定義各輸入信號Xi (t，P)的相關(guān)矩陣Rxx。
權(quán)利要求
1.一種校正裝置，校正配置于宇宙空間的陣列天線，其特征在于，具備 校正系數(shù)計算構(gòu)件，其接受對通過所述陣列天線接收到的信號按每個系統(tǒng)進行了規(guī)定的信號處理而得到的多個輸入信號，計算出該多個輸入信號的相關(guān)，并計算出用于校正所述陣列天線的權(quán)重系數(shù)；和 校正執(zhí)行構(gòu)件，其基于所述權(quán)重系數(shù)來校正所述陣列天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于， 所述校正系數(shù)計算構(gòu)件具備 相關(guān)矩陣計算部，其計算出所述輸入信號的相關(guān)矩陣； 本征值計算部，其計算出由所述相關(guān)矩陣計算部計算出的相關(guān)矩陣的最大本征值； 本征矢量計算部，其計算出所述最大本征值的本征矢量；和 權(quán)重系數(shù)計算部，其按照所述本征矢量的范數(shù)成為I的方式來計算出比例系數(shù)，將該比例系數(shù)與所述本征矢量的積作為權(quán)重系數(shù)而輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校正裝置，其特征在于， 所述校正裝置還具備特性變化判斷部，其判斷所述校正裝置內(nèi)的電子設(shè)備是否由于干擾而發(fā)生了特性變動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的校正裝置，其特征在于， 所述校正系數(shù)計算構(gòu)件搭載于衛(wèi)星。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的校正裝置，其特征在于， 所述校正系數(shù)計算構(gòu)件設(shè)置于地上基地，從所述衛(wèi)星接收所述輸入信號，基于該輸入信號計算出所述權(quán)重系數(shù)并發(fā)送給衛(wèi)星。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的校正裝置，其特征在于， 所述多個輸入信號分開利用輸入到數(shù)字波束形成(DBF)部的各系統(tǒng)的信號。
7.一種校正方法，用于校正配置于宇宙空間的陣列天線，其特征在于，具備 校正系數(shù)計算步驟，接受對通過所述陣列天線接收到的信號按每個系統(tǒng)進行了規(guī)定的信號處理而得到的多個輸入信號，計算出該多個輸入信號的相關(guān)，并計算出用于校正所述陣列天線的系統(tǒng)的權(quán)重系數(shù)；和 校正執(zhí)行步驟，基于所述權(quán)重系數(shù)來校正所述陣列天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的校正方法，其特征在于， 所述校正方法包括特性變化判斷步驟，判斷電子設(shè)備是否由于干擾而發(fā)生了特性變動。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的校正方法，其特征在于， 所述校正系數(shù)計算步驟包含 相關(guān)矩陣計算步驟，計算出所述輸入信號的相關(guān)矩陣； 本征值計算步驟，計算出由所述相關(guān)矩陣計算步驟計算出的所述相關(guān)矩陣的最大本征值； 本征矢量計算步驟，計算出所述最大本征值的本征矢量；和 權(quán)重系數(shù)計算步驟，按照所述本征矢量的范數(shù)成為I的方式來計算出比例系數(shù)，將該比例系數(shù)與所述本征矢量的積作為權(quán)重系數(shù)而輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求7 9中任一項所述的校正方法,其特征在于，所述校正系數(shù)計算步驟包含 將所述輸入信號發(fā)送給地上基地的步驟；和將在地上基地計算出的權(quán)重系數(shù)發(fā)送給衛(wèi)星的步驟。
全文摘要
為了進行使陣列天線的各系統(tǒng)與環(huán)境的狀態(tài)變化對應(yīng)的高精度的校正，校正裝置(20A)校正搭載于衛(wèi)星等上的陣列天線，校正裝置(20A)具備校正系數(shù)計算構(gòu)件21，其計算出對陣列天線(11)所接收到的信號進行規(guī)定的信號處理而得到的多個輸入信號(Xi(t，P))的相關(guān)，來計算出用于校正陣列天線的系統(tǒng)的權(quán)重系數(shù)(βW)；和校正執(zhí)行構(gòu)件(27)，其基于權(quán)重系數(shù)(βW)來校正陣列天線的系統(tǒng)。
文檔編號H01Q3/26GK103052888SQ20118003786
公開日2013年4月17日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者小石洋一 申請人:日本電氣株式會社