СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛУЧОМ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ Российский патент 1995 года по МПК H01Q3/26 H01Q21/00 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в фазированной антенной решетке (ФАР) с электронным сканированием.

Известен способ управления лучом ФАР, по которому осуществляется формирование искусственного провала в направлении источника помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА). С этой целью определяется направление на источник помехи и формируется дополнительная ДНА с максимумом в этом направлении, которая затем вычитается из исходной.

Такой способ приводит к расширению основного луча, снижению коэффициента усиления и увеличению уровня боковых лепестков во всем секторе углов, а также исключает возможность одновременного подавления помеховых сигналов по симметричным относительно θ=0^о углам. Применение специальных алгоритмов, позволяющих осуществлять минимизацию принимаемого сигнала (помехового) за счет многократной корректировки распределения поля в раскрыве антенны с целью установки минимума в направлении источника помех, а также требование к предварительному определению направления на источник помех приводят к существенному усложнению конструкции ФАР и аппаратурной реализации способа, увеличению времени обзора зоны.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, в соответствии с которым антенный луч движется в каждом цикле обзора по одному и тому же закону, перемещаясь скачком из одной i-й позиции в другую (i+1) с фиксированным шагом. Время нахождения луча в каждом направлении определяется необходимостью получения требуемого отношения сигнал/шум путем приема пачки отраженных сигналов.

Недостатком этого способа управления лучом ФАР является низкий уровень помехозащищенности при воздействии помех по боковым лепесткам ДНА, а также по симметричным относительно θ=0^о углам.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности при воздействии помех по боковым лепесткам ДНА, в том числе при воздействии помех по симметричным относительно θ=0^о углам, упрощение конструкции ФАР и аппаратурной реализации способа управления лучом ФАР, уменьшение времени обзора зоны.

Цель достигается тем, что по способу управления лучом ФАР, заключающемуся в последовательном перемещении луча ФАР с фиксированным дискретом, равным Δθ_i, в заданном секторе сканирования, излучении рабочей пачки импульсов в каждом i-м направлении (i=1, 2, N) и измерении уровня мощности помехового сигнала Р_п в i-м направлении, при превышении помеховым сигналом порогового уровня (Р_п>Р_пор) в соответствующем i-м направлении луч ФАР устанавливается в (i-1)-е направление с минимально возможным дискретом Δθ_j до величины Р_п, меньшей Р_пор, при этом количество импульсов, излучаемых в каждом ij-м направлении, выбирается равным не более трех.

Предложенный способ управления лучом ФАР и режим излучения обеспечивают высокую помехозащищенность при воздействии помех по боковым лепесткам ДНА и позволяют отказаться от формирования специальных распределений поля в раскрыве антенны с целью создания искусственного провала в ДНА, не требуют априорных знаний о направлении на источник помех, практически не увеличивают время обзора и не усложняют конструкцию ФАР.

Это достигается тем, что при воздействии помех по боковым лепесткам ДНА источники помех селектируются в провалах ДНА путем изменения режима управления лучом ФАР и режиме излучения в процессе сканирования.

Способ управления лучом ФАР поясняется фиг. 1-3.

Наличие провалов в ДНА обусловлено ее лепестковой структурой в области боковых лепестков, причем эти провалы формируются строго определенным образом в области "нулей" ДНА. Например, для прямоугольной антенны с равномерным распределением поля в раскрыве угловое расстояние между "нулями" в области боковых лепестков не превышает половину ширины основного луча ДНА (фиг. 1).

Изменение режима управления лучом ФАР осуществляется следующим образом. Луч ФАР последовательно перемещается в секторе сканирования с фиксированным дискретом, равным, например, половине основного луча ДНА. При воздействии помехи по боковым лепесткам луч ФАР устанавливается в предыдущее положение, а затем перемещается в направлении обзора с минимально возможным дискретом Δθ_j (для современных ФАР Δθ_j=0,3^1, 1¹) до достижения минимального уровня помехового сигнала за счет компенсации помехи в провале в области "нуля" ДНА. В этом направлении производится зондирование цели. Затем продолжается поиск очередного "нуля" в ДНА и т.д. пока воздействует помеха. После прекращения воздействия помехи сканирование ДНА продолжается с рабочим дискретом Δθ_i= 0,5θ_o. Одновременно с изменением режима управления лучом ФАР осуществляется изменение режима излучения. При отсутствии помехового сигнала РЛС излучает в каждом направлении рабочую пачку импульсов, необходимую для получения требуемого отношения сигнал/шум, а при воздействии помехи на каждом шаге Δθ_j в процессе поиска провала в ДНА излучает минимальное (два-три) количество импульсов, необходимое для обеспечения разведки сигналов РЛС станцией РТР и постановке помех, а также с целью уменьшения затрат времени на обзор всей зоны. По достижении минимального уровня помехового сигнала РЛС излучает рабочую пачку импульсов. Далее при поиске очередного провала в ДНА РЛС излучает снова два-три импульса, затем рабочую пачку импульсов и т.д. до тех пор, пока воздействие помехи не прекратится. После прекращения воздействия помехи РЛС излучает в каждом направлении рабочую пачку импульсов. Учитывая, что расстояние между соседними "нулями" ДНА составляет 0,25 θ_o, последовательное перемещение ДНА с целью компенсации помехи в соседних "нулях" позволяет осуществлять обзор всей зоны без потери информации (фиг. 3).

Как видно из фиг. 1, предложенный способ позволяет осуществлять компенсацию помеховых сигналов, создаваемых двумя источниками, размещенными симметрично относительно направления θ=0^о.

Проведенный анализ ДНА реальных ФАР показал, что в области боковых лепестков ослабление помехового сигнала может составить до 30-40 дБ (фиг. 2).

Предложенный способ значительно упрощает управление лучом ФАР, так как не требует разработки и использования специальных алгоритмов управления полем в раскрыве антенны с целью создания искусственного провала в ДНА и минимизации уровня помехового сигнала и может быть легко реализован в ФАР с дискретным управлением луча.

Использование предложенного способа обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества: повышается помехозащищенность при воздействии помех по боковым лепесткам ДНА, в том числе симметричных относительно направления θ= 0^о. Позволяет целенаправленно использовать провалы в ДНА в области боковых лепестков для компенсации помехового сигнала. Исключает необходимость априорных знаний о направлении на источник помех и разработку специальных алгоритмов управления полем в раскрыве антенны с целью минимизации уровня помехового сигнала. Упрощает конструкцию ФАР и реализацию способа.

Использование: в антенной технике для повышения помехозащищенности при воздействии помех по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны. Сущность изобретения: по способу управления лучом фазированной антенной решетки (ФАР), заключающему в последовательном перемещении луча с фиксированным дискретом θ_i в заданном секторе сканирования, излучении пачки импульсов в каждом i-м направлении (i 1, 2,N), измерении уровня мощности помехового сигнала P_п в i-м направлении, при превышении уровня мощности помехового сигнала порогового значения P_п больше P_пор, в соответствующем i-м направлении луч ФАР устанавливают в (i 1)-е направление, затем последовательно перемещают в (i j)-е направление с минимально возможным дискретом θ_j до значения P_п меньше P_пор при этом количество импульсов в пачке, излучаемых в каждом (i j)-м направлении, не превышает трех. 3 ил.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛУЧОМ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ, заключающийся в последовательном перемещении луча с фиксированным дискретом, равным Δθ_i, в заданном секторе сканирования, излучении пачки импульсов в каждом i-м направлении (i 1, 2, N) и измерении уровня мощности помехового сигнала p_n и i-м направлении, отличающийся тем, что при превышении уровнем мощности помехового сигнала порогового значения (P_n > P_пор) в соответствующем i-м направлении луч фазированной антенной решетки устанавливают в (i 1)-е направление, а затем последовательно перемещают в ij-е направление с минимально возможным дискретом Δθj до значения p_n < P_пор, при этом количество импульсов в пачке, излучаемых в каждом ij-м направлении, не превышает трех.