ЦИФРОВАЯ АДАПТИВНАЯ МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА Российский патент 1995 года по МПК H01Q3/26 

Описание патента на изобретение RU2033670C1

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для защиты радиолокационных станций с фазированными антенными решетками от активных помех.

Известна адаптивная антенная решетка, содержащая по N умножителей, смесителей, усилителей, фильтров, сумматоров и один N-входовый сумматор. Однако данное устройство не обеспечивает удовлетворительной скорости настройки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является адаптивная многолучевая антенная система, построенная по схеме с предварительной компенсацией помех и последующим формированием лучей, содержащая N-элементную фазированную антенную решетку (ФАР), блок векторно-матричного перемножения, устройство вычисления обратной корреляционной матрицы, блоки скалярного перемножения и источники управляющих сигналов. Однако при объеме обучающей выборки, меньшем числа источников помех, данное устройство не обеспечивает удовлетворительной эффективности их подавления. Потери по сравнению с оптимальной обработкой могут достигать десятков децибел.

Целью изобретения является повышение эффективности подавления активных помех.

Это достигается тем, что в цифровой адаптивной многолучевой антенной системе, содержащей N-элементную ФАР с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), блок компенсации и блок лучеформирования, введены блок формирования дополнительных выборок (БФДВ), блок памяти, блок коммутации и блок синхронизации.

На фиг.1 представлена структурная схема цифровой адаптивной многолучевой антенной системы; на фиг.2 структурная схема блока формирования дополнительных независимых выборок; на фиг.3 структурная схема блока коммутации.

Цифровая адаптивная многолучевая антенная система содержит N-элементную ФАР с АЦП 1, БФДВ 2, блок 3 памяти, блок 4 коммутации, блок 5 компенсации, блок 6 лучеформирования, блок 7 синхронизации. БФДВ 2 содержит N комплексных умножителей (КУ) 8. Блок 4 коммутации содержит 2N коммутаторов 9 типа 2/1.

Устройство работает следующим образом.

На первом выходе блока 7 синхронизации формируется меандр U1(см.фиг.4) с частотой fт/2, который подается на управляющий вход АЦП. Вследствие этого на выходах АЦП формируется дискретная последовательность векторов комплексных отсчетов
Х(n) [x1(n), x2(n),xN(n)]т с периодом 2/fт (где n дискретный момент времени).

Векторы X(n) поступают на вход БФДВ 2, где каждый элемент xi(n) подвергается с помощью КУ 8 комплексному сопряжению и умножению на комплексную величину bi, i (величины bi хранятся в блоке 3 памяти). На выходе БФДВ 2 формируются векторы комплексных отсчетов
Y(n) [y1(n), y2(n),yN(n)]т, связанные с Х(n) соотношением
Y(n) ПВX*(n), где П матрица перестановок;
В diag{bi}
При этом элементы вектора Y(n) описываются выражением
yi(n) bN-i+1x*N-i+1(n).

В момент, предшествующий началу адаптации, осуществляются начальные установки в блоке 5 компенсации.

В режиме адаптации на вход устройства поступает сигнал U4, соответствующий логическому нулю. При этом управляющий сигнал U2 блока 4 коммутации, формируемый на втором выходе блока 7 синхронизации, совпадает с сигналом U1, т. е. представляет собой меандр с частотой fт/2. Будучи поданным на управляющие входы коммутаторов 9, сигнал U2определяет подключение к входам блока 5 компенсации выходов АЦП при положительном полупериоде и выходов БФДВ 2 при отрицательном. Таким образом, на входах блока 5 компенсации с интервалом I/fт устанавливаются значения отсчетов векторов Х(n-1), Y(n-1), X(n), Y(n), X(n+1), Y(n+1).и т.д.

В режиме адаптации на третьем выходе блока 7 синхронизации формируется сигнал U3, представляющий собой меандр с частотой fт. В соответствии с этим блок 5 компенсации работает с тактовой частотой fт. Сигнал U4, подаваемый на вход смены режима работы блока 5 компенсации, обеспечивает разрешение на запись в ОЗУ блока 5 компенсации.

В режиме адаптации в блоке 5 компенсации осуществляется рекуррентное формирование коэффициентов LDU-разложения выборочной оценки корреляционной матрицы (КМ) помех вида
R(n)[X(n)X()+ Y(n)Y()] + Iε
(1)
По окончании режима адаптации сигнал U4 принимает значение, соответствующее логической единице. При этом на втором выходе блока 7 синхронизации формируется сигнал U2, совпадающий с сигналом U4. В результате воздействия логической единицы U2 на управляющий вход блока 4 коммутации входы блока 5 компенсации подключаются к выходам АЦП. Таким образом, на выходе блока 4 коммутации формируются векторы комплексных отсчетов Х(n) с тактовой частотой fт/2.

Одновременно с этим на третьем выходе блока 7 синхронизации формируется последовательность импульсов U3 с частотой fт/2 (см. фиг.4). Сигнал U3, будучи поданным на синхровход блока 5 компенсации, обеспечивает обработку поступающих векторов Х(n) с частотой fт/2. При этом логическая единица на входе смены режима работы блока 5 компенсации фиксирует содержимое ОЗУ блока 5 компенсации.

В результате перехода от режима адаптации к режиму обработки в блоке 5 компенсации осуществляется вычисление векторов комплексных отсчетов вида
Z(n) R-1(Т)X(n), где Т объем обучающей выборки, использованной для получения оценки.

Далее векторы Z(n) поступают на вход блока 6 лучеформирования, где подвергаются линейному преобразованию вида
Q(n) S Z(n), где S матрица размера N х K, i-й столбец которой Si представляет собой комплексную огибающую сигнала, приходящего с ожидаемого i-го направления;
К число лучей.

В результате на i-м комплексном выходе блока 6 лучеформирования формируется отсчет
Qi(n) Si R-1(т)X(n), (2) соответствующий выходному сигналу адаптивного пространственного фильтра, оптимального по критерию максимума отношению сигнал/(помеха + шум) в установившемся режиме.

Оценка корреляционной матрицы помех R(n), вычисляемая в соответствии с формулой (1), учитывает априорную информацию о структуре КМ R, элементы которой rmj связаны соотношением
rN-j+1,N-m+1 fmj rmj, (3) где fmj 1/(bN-m+1 b*N-j+1).

Соотношение (3) справедливо для линейных эквидистантных и плоских ФАР с прямоугольным и гексагональным расположением приемных элементов и амплитудно-фазовой неидентичностью их коэффициентов передачи. При этом хранящиеся в блоке 3 памяти комплексные коэффициенты bm определяются из выражения
bm aN-m+1/a*m, где am комплексный коэффициент передачи m-го приемного элемента.

Предлагаемое устройство позволяет добиться существенного повышения эффективности подавления помех в условиях малого объема обучающей выборки. В частности, основной выигрыш в эффективности реализуется уже при T, где р число помех, [p] ближайшее целое, большее р (для прототипа при Т р).

Похожие патенты RU2033670C1

название год авторы номер документа
Цифровая адаптивная многолучевая антенная система 1988
  • Радионов Владимир Викторович
SU1633472A1
АДАПТИВНАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА 1991
  • Захаров Виктор Васильевич
RU2020671C1
СПОСОБ АДАПТИВНОЙ ГРУППОВОЙ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ СПУТНИКОВОМУ РЕТРАНСЛЯТОРУ СВЯЗИ С ГИБРИДНОЙ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННОЙ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ 2020
  • Приходько Василий Владимирович
  • Косов Семен Борисович
  • Черногаев Алексей Петрович
  • Симонова Наталья Владимировна
RU2763932C1
СПОСОБ ИСКЛЮЧЕНИЯ ВЛИЯНИЯ СИГНАЛОВ АБОНЕНТСКИХ СТАНЦИЙ С ППРЧ НА СИСТЕМУ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ РЕТРАНСЛЯТОРА СВЯЗИ С МНОГОСТАНЦИОННЫМ ДОСТУПОМ И СИСТЕМА КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Косов Семён Борисович
  • Ткачук Геннадий Викторович
RU2289884C2
РЕГУЛЯТОР КОМПЛЕКСНЫХ АМПЛИТУД 1996
  • Лисин А.В.
  • Ганзий Д.Д.
RU2122279C1
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРИЕМНЫЙ МОДУЛЬ АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ 2017
  • Шишов Юрий Аркадьевич
  • Подольцев Виктор Владимирович
  • Подъячев Виталий Владимирович
  • Вахлов Михаил Григорьевич
  • Луцько Ирина Сергеевна
RU2692417C2
МНОГОЛУЧЕВАЯ САМОФОКУСИРУЮЩАЯСЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА 2014
  • Зайцев Андрей Германович
  • Дружко Сергей Николаевич
  • Солдатов Владимир Петрович
RU2577827C1
УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В РЛС С ФАЗИРОВАННЫМИ АНТЕННЫМИ РЕШЕТКАМИ 1991
  • Литвин М.В.
RU2230337C2
СПОСОБ АДАПТИВНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ 2002
  • Ткачук Геннадий Викторович
RU2271066C2
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ 2011
  • Задорожный Владимир Владимирович
  • Ларин Александр Юрьевич
  • Оводов Олег Владимирович
RU2495447C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 033 670 C1

Реферат патента 1995 года ЦИФРОВАЯ АДАПТИВНАЯ МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА

Использование: в радиолокации для защиты радиолокационных станций с фазированными антенными решетками от активных помех. Сущность изобретения: антенная система содержит N-элементную фазированную антенную решетку с аналого-цифровыми преобразователями, блок формирования дополнительных независимых выборок (БФДВ), блок памяти, блок коммутации, блок лучеформирования, блок синхронизации. БФДВ содержит N комплексных умножителей. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 033 670 C1

1. ЦИФРОВАЯ АДАПТИВНАЯ МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА, содержащая N-элементную фазированную антенную решеткку с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) на выходах каналов каждого элемента, блок компенсации и блок лучеформирования, причем выходы блока компенсации подключены к соответствующим входам блока лучеформирования, выходы которого являются выходами устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности подавления активных помех, введены блок формирования дополннительных независимых выборок (БФДВ), первая группа входов которого подключена к соответствующим выходам АЦП, блок памяти, выходы которого подключены к второй группе входов БФДВ, блок коммутации, первая группа входов которого подключена к соответствующим выходам АЦП, вторая группа входов подключена к соответствующим выходам БФДВ, а выходы подключены к соответствующим входам блока компенсации, блок синхронизации, вход которого объединен с входом смены режима работы блока компенсации, первый выход подключен к управляющему входу каждого АЦП, второй выход подключен к управляющему входу блока коммутации, а третий выход подключен к синхровходу блока компенсации. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что БФДВ содержит N комплексных умножителей, причем прямые синфазный и квадратурный входы i-го комплексного умножителя подключены соответственно к i-му синфазному и квадратурному входам второй группы, сопряженные синфазный и квадратурный входы i-го комплексного умножителя подключены соответственно к i-му синфазному и квадратурному входам первой группы, а синфазный и квадратурный выходы i-го комплексного умножителя подключены соответственно к (N-i+1)-му синфазному и квадратурному выходам БФДВ. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок коммутации содержит 2N коммутаторов типа 2/1, управляющие входы которых объединены и подключены к управляющему входу блока коммутации, причем первый вход (2i-1)-го коммутатора подключен к i-му синфазному, а первый вход 2i-го коммутатора к i-му квадратурному входам первой группы, второй вход (2i-1)-го коммутатора подключен к i-му синфазному, а второй вход 2i-го коммутатора к i-му квадратурному входам второй группы, выход (2i-1)-го коммутатора подключен к i-му синфазному и квадратурному выходу блока коммутации, i=1, 2, N.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2033670C1

Ширман Я.Д
и Манжос В.Н
Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех
М.: Радио и связь, 1981, с.332-336.

RU 2 033 670 C1

Авторы

Кошевой Виталий Михайлович[Ua]

Радионов Владимир Викторович[Ua]

Даты

1995-04-20Публикация

1990-04-02Подача