АДАПТИВНАЯ ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА Российский патент 1994 года по МПК H01Q3/26 G01S3/16 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для повышения скрытности РЛС, использующих в качестве антенн адаптивные приемопередающие антенные решетки.

Целью изобретения является повышение скрытности РЛС.

На фиг. 1 представлена структурная схема адаптивной приемопередающей антенной решетки; на фиг. 2 - структурная схема блока комплексного взвешивания.

Адаптивная приемопередающая антенная решетка содержит (см. фиг. 1) первую линейную антенную решетку, состоящую из N первых антенных элементов 1-1, 1,2, . . . , 1-N, расположенных с шагом d₁, первый сумматор 12, первый передатчик 8, коммутатор 7 на N каналов, первые коммутаторы 6-1, 6-2, . . . , 6-N, адаптивные компенсаторы помех (АКП 4)-1, 4-2, . . . 4-N, блоки 5-1, 5-2, . . . , 5-N комплексного взвешивания (БКВ), вторую линейную антенную решетку, состоящую из N вторых антенных элементов 2-1, 2-2, . . . , 2-N, расположенных с шагом d₂, первая и вторая линейные антенные решетки расположены в одной плоскости и параллельны друг другу, а геометрические центры обеих линейных антенных решеток расположены на прямой, перпендикулярной их продольным осям, второй сумматор 11, пороговое устройство 10, триггер 9, второй коммутатор 13, второй передатчик 14 и блок управления 3.

Блоки 5-1, 5-2, . . . , 5-N комплексного взвешивания имеют одинаковую структуру и содержат (см. фиг. 2) сумматоры 15-1, 15-2, . . . , 15-N, устройства взвешивания 16-1, 16-2, . . . , 16-N и 17-1, 17-2, . . . , 17-N, квадратурные делители 18-1, 18-2, . . . , 18-N.

Адаптивная приемопередающая антенная решетка работает следующим образом.

В исходном состоянии и при отсутствии помех второй коммутатор 13 находится в состоянии, при котором передатчик 14 отключен от первого входа коммутатора 7 на N каналов, а к этому входу подключен первый передатчик 8, излучающий частоту f₁. Сигнал первого передатчика 8 делится в коммутаторе 7 на N каналов и подается на вторые входы-выходы коммутаторов 6-1, 6-2, . . . , 6-N, а с их первых выходов - на первые входы БКВ 5-1, 5-2, . . . , 5-N. С выходов БКВ сигналы подаются на антенные элементы 2-1, 2-2, . . . , 2-N второй антенной решетки и излучаются в направлении на цель.

Отраженный от цели сигнал поступает на первые антенные элементы 1-1, 1-2, . . . , 1-N первой антенной решетки, с выходов которой сигналы через АКП 4-1, 4-2, . . . , 4-N и первые коммутаторы 6-1, 6-2, . . . , 6-N подаются на входы-выходы коммутатора 7 на N каналов, а с его N выходов - на N входов первого сумматора 12. В сумматоре 12 осуществляется суммирование сигналов и с его выхода сигнал подается в последующие устройства обработки сигнала РЛС. Одновременно сигнал с выхода первого сумматора 12 поступает на третьи входы АКП 4-1, 4-2, . . . , 4-N, на вторые входы которых подается опорный сигнал с блока управления 3. При отсутствии помех в АКП происходит сравнение суммарного сигнала с выхода первого сумматора 12 с опорным сигналом, поступающим с выхода блока 3 управления, и формирование коэффициентов взвешивания. В результате взвешивания сигнал на выходе АКП совпадает с сигналом, принятым первыми антенными элементами 1-1, 1-2, . . . , 1-N. Сигналы с выходов АКП 4-1, 4-2, . . . , 4-N через первые коммутаторы 6-1, 6-2, . . . , 6-N и коммутатор 7 поступают на вход первого сумматора 12.

Сигнал, несущий информацию о значении весовых коэффициентов, с вторых и третьих выходов АКП 4-1, 4-2, . . . , 4-N поступает в БКВ 5-1, 5-2, . . . , 5-N на управляющие входы устройств взвешивания 16-1, 16-2, . . . , 16-N и 17-1, 17-2, . . . , 17-N. Сигнал с первого передатчика 8 через первые коммутаторы 6-1, 6-2, . . . , 6-N поступает на квадратурные делители 18-1, 18-2, . . . , 18-N БКВ, а с них - на устройства взвешивания 16-1, 16-2, . . . , 16-N и 17-1, 17-2, . . . , 17-N, где умножаются соответственно на синфазный К_с и квадратурный К_к коэффициенты и суммируются в сумматорах 15-1, 15-2, 15-N. С выходов этих сумматоров сигнал подается на вторые антенные элементы 2-1, 2-2, . . . , 2-N и излучается в направлении на цель.

Сигнал с второго и третьего выходов АКП 4-N подается, кроме того, во второй сумматора 11, где суммируется, а затем сравнивается с некоторым порогом в пороговом устройстве 10. Порог в устройстве 10 может быть выбран, например, на 3 дБ выше уровня шумов на выходе второго сумматора 11. При этом важен факт установления на выходе АКП управляющего сигнала, который свидетельствует о наличии помехи и о том, что произошло вычисление коэффициентов К_с и К_к, необходимых для формирования нуля в диаграмме направленности (ДН) линейной антенной решетки (АР) на передачу. При отсутствии помех коэффициенты К_с и К_кимеют минимальные значения, поэтому сигнал на выходе порогового устройства 10 отсутствует. В этом случае сигнал на выходе триггера 9 также равен нулю, поэтому второй коммутатор 13 находится в разомкнутом состоянии и, следовательно, второй передатчик 14 отключен от первого входа коммутатора 7.

При наличии помех сигнал на выходе второго сумматора 11 увеличивается, так как коэффициент К_к не равен нулю, и при превышении некоторого порога появится на выходе порогового устройства 10. В результате триггер 9 перейдет в состояние, когда на его выходе будет некоторый сигнал, который, поступая на второй вход второго коммутатора 13, соединит его вход и выход, а следовательно, подключит второй передатчик 14, работающий на частоте f₂ к первому входу коммутатора 7. Таким образом, при появлении помех на первые входы БКВ 5-1, 5-2, . . . , 5-N поступают сигналы сразу от двух передатчиков, работающих на частотах f₁и f₂.

Причем второй передатчик 14 с рабочей частотой f₂ подключается к коммутатору 7 лишь тогда, когда компенсация помехи на частоте f1 не обеспечивает требуемое качество приема сигнала на этой частоте.

При наличии помех на втором и третьем выходах АКП 4-1, 4-4, . . . , 4-N появится набор коэффициентов = К_nс + jK_nк, n = 1(1)N, обеспечивающих формирование нуля первой АР на прием в направлении источника помех. При этом ДН первой АР, наблюдаемая на выходе первого сумматора 12, будет равна
F₁(θ) = expjn(2Π/C)f₁d₁sin, где θ - угол, отсчитываемый от нормали к прямой, на которой расположены элементы АР;
с - скорость света;
f₁ ( λ₁) - частота (длина волны) излучения первого передатчика 8;
d₁ = 0,5 λ₁ - расстояние между элементами в первой АР.

Так как коэффициенты используются в БКВ для взвешивания сигналов от передатчиков, то ДН на передачу второй АР на частоте f₂ будет равна
F₂(θ) = expnj(2Π/C)f₂d₂sin, где d₂ - расстояние между элементами второй АР.

Учитывая, что расстояние d₂ выбирается равным
d₂ = d₁f₁/f₂, получим F₁(θ ) = F₂( θ). Следовательно, в ДН второй АР на передачу на частоте f₂ будет сформирован нуль в направлении источника помех. При этом возможности разведки сигналов РЛС на частоте f₂ значительно ухудшаются, что приводит к уменьшению вероятности создания помех радиоприемнику РЛС на этой частоте. Переключив радиоприемник РЛС на частоту f₂, вести прием отраженного от цели сигнала без помех.

После адаптации к помеховой обстановке необходимость в излучении сигнала на частоте f₁ отпадает, если источник помех не перемещается относительно АР и постоянно излучает помеху на частоте f₁. Для запоминания весовых коэффициентов, необходимых для формирования нуля ДН на передачу на частоте f₂, можно использовать АКП с устройствами запоминания.

В тех случаях, когда источник помех перемещается относительно АР, излучение на частоте f₁ необходимо сохранить. При этом источник помех будет постоянно излучать помеху на частоте f₁, что позволит в процессе адаптации создать нуль ДН, следящий за перемещением источника помех, в первой (приемной) АР, а следовательно, и во второй (передающей) АР, но на другой частоте f₂, неизвестной источнику помех.

Использование: в радиолокации, в частности антенной технике, для повышения скрытности РЛС. Сущность изобретения: адаптивная антенная решетка содержит первую, вторую линейные антенные решетки, первый, второй сумматоры, первый, второй передатчики, коммутатор на N каналов, первый, второй коммутаторы, адаптивные компенсаторы помех, блоки комплексного взвешивания, пороговое устройство, триггер, блок управления. 2 ил.

АДАПТИВНАЯ ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА, содержащая первую линейную антенную решетку, состоящую из N первых антенных элементов, расположенных с шагом d₁, первый сумматор, последовательно соединенные первый передатчик и коммутатор на N каналов, выходы которого соединены с соответствующими входами первого сумматора, N каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных адаптивного компенсатора помех и первого коммутатора, выход первого сумматора соединен с управляющими входами адаптивных компенсаторов помех и является выходом решетки, при этом выход соответствующего первого антенного элемента соединен с первым входом соответствующего адаптивного компенсатора помех, отличающаяся тем, что, с целью повышения скрытности, введены последовательно соединенные второй передатчик и второй коммутатор, выход которого соединен с первым входом коммутатора на N каналов, последовательно соединенные второй сумматор, пороговое устройство и триггер, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора, блок управления, выход которого соединен с опорными входами адаптивных компенсаторов помех, вторые и третьи выходы которых соединены с соответствующими управляющими входами блоков комплексного взвешивания, первый вход каждого из которых подключен к первому выходу соответствующего первого коммутатора, второй выход которого соединен с соответствующим входом коммутатора на N каналов, вторая линейная антенная решетка, состоящая из N вторых антенных элементов, расстояние между которыми выбрано равным d₂ = d₁ · f₁/f₂, где f₁, f₂ - частоты соответственно первого и второго передатчиков, а вход соответствующего второго антенного элемента подключен к выходу соответствующего блока комплексного взвешивания, при этом первая и вторая линейные антенные решетки расположены в одной плоскости и параллельны одна другой, а геометрические центры обеих линейных антенных решеток расположены на прямой, перпендикулярной к их продольным осям, причем второй и третий входы адаптивного компенсатора помех последнего канала соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго сумматора.