СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК Российский патент 1998 года по МПК H01Q3/26 

Описание патента на изобретение RU2120161C1

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для решения задачи повышения точности ориентации равносигнального направления (РСН) при формировании нулей (провалов) в диаграммах направленности (ДН) моноимпульсных фазированных антенных решеток (ФАР).

Известен способ совместного формирования нулей в ДН суммарного и разностного каналов [Попов А.С., Кузнецова А.С., Баранов В.М. Особенности формирования нулей в диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток //"Зарубежная радиоэлектроника", N 11/12, 1994].

Существо известного способа состоит во взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов с одновременных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на ±ΔU, где ΔU - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности. Недостатком известного способа являются уходы РСН, возникающие при формировании нулей и достигающие десятой доли ширины луча, которые увеличивают ошибку пеленгования объектов.

Предлагаемый способ направлен на устранение данного недостатка. Структурная схема устройства, функционирующего по предлагаемому способу, представлена на фиг. 1. Фиг. 2 и 3 поясняют механизм формирования нулей в исходной ДН. На фиг. 4 представлены лучи моноимпульсной группы с нулями в направлении помехи.

Рассмотрим существо предлагаемого способа. Как и в прототипе, сигналы, принятые каждым излучателем, взвешивают, разделяют на два канала, суммируют сигналы, полученные с одноименных выходов делителей, с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на ±ΔU, где ΔU- расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, после чего образуют суммарную и разностную диаграммы направленности. Однако в отличие от прототипа весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uо, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы соответственно в направлениях (Uп + ΔU) и (Uп - ΔU), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2U0 - Uп - ΔU) и (2U0 - Uп + ΔU). При этом веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми. Результирующая диаграмма, сформированная в результате суммирования исходной и четырех компенсирующих диаграмм направленности, имеет нули в направлениях (Uп + ΔU), (Uп - ΔU), (2U0 - Uп - ΔU) и (2U0 - Uп + ΔU). В результате разделения сигналов, принятых каждым излучателем, на два канала и суммирования сигналов, полученных с одноименных выходов делителей, с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, из результирующей диаграммы направленности образуют два луча моноимпульсной группы, в каждом из которых оказывается сформированным нуль в направлении на помеху. А это означает, что нули в направлении на помеху сформируются как в суммарной, так и в разностной диаграммах. Поскольку же значение разностной ДН в направлении U = Uо равно, как будет показано ниже, нулю, смещение РСН при формировании нулей в предлагаемом способе отсутствует.

Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает - заявленный способ отличается тем, что изменены условия выполнения операции взвешивания: весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uо, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы в направлениях (Uп + ΔU) и (Uп - ΔU), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2U0 - Uп - ΔU) и (2U0 - Uп + ΔU). При этом веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми.

Рассмотрим предлагаемый способ на примере одной помехи.

Первый и второй лучи моноимпульсной группы могут быть представлены с помощью функций Котельникова*

* Здесь через U обозначена обобщенная угловая координата
λ -
где N и x0 - число излучателей и шаг решетки,
θ - длина волны,
угол, отсчитываемый от нормали к раскрыву.

Вначале формируют исходную ДН с максимумом в направлении Uо (по обобщенной координате)

затем регистрируют уровни исходной диаграммы направленности в направлениях, отстоящих от направления на помеху Uп в обе стороны на ΔU,
F(Uп + ΔU) = R(Uп + ΔU - U0), (3)
F(Uп - ΔU) = R(Uп - ΔU - U0), (4)
создают четыре дополнительные компенсирующие диаграммы направленности, из которых две диаграммы направленности ориентированы в направлениях **
( ** В формулах (2) - (4) приняты следующие обозначения:

где θo - угол ориентации равносигнального направления,
θп - угловая координата помехи,
Δθ - угол смещения максимумов лучей относительно равносигнального направления)
(Uп + ΔU) и (Uп - ΔU), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2U0 - Uп + ΔU) и (2U0 - Uп + ΔU), причем веса H симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми (см. фиг. 2 и 3):

После смещения лучей на ±ΔU получим (фиг. 4):


Полагая F1(Uп) = 0, F2(Uп) = 0, получим систему линейных алгебраических уравнений с двумя неизвестными (H1 и H2)
R(Uп - Uo + ΔU) + H1•α11 + H2•α12 = 0, (8)
R(Uп - Uo - ΔU) + H1•α21 + H2•α22 = 0, (9)
где
α11 = [R(O) + R( 2Uп - 2Uo + 2ΔU)], (10)
α12 = α21 = [R(2ΔU) + R(2Uп - 2Uo)], (11)
α22 = [R(O) + R(2Uп - 2Uo - 2ΔU)]. (12)
Решая ее, получим значения весов H1 и H2 компенсирующих ДН:


Комплексные весовые коэффициенты Jn (n = 1,2,...N) сигналов, принятых каждым излучателем, можно найти из соотношений

В (15) приняты обозначения



Величины ψo , ψп и Δψ имеют смысл сдвига фаз между соседними излучателями, соответствующего пространственному запаздыванию волн, падающих с направлений θo , θп и Δθ соответственно.

Принятая в (15) запись номеров излучателей, как известно, обеспечивает привязку фазы центрального излучателя к нулю.

Аналогичным образом могут быть сформированы решеткой M нулей, причем M ≤ (N/2 - 1), где M - количество помех. При этом для нахождения весов компенсирующих диаграмм придется решать систему линейных алгебраических уравнений, матрица которой является квадратной и имеет порядок 2М.

Из (6), (7) при U = Uо с учетом равенства R(x) = R(-x) следует F1(Uо) - F2(Uо) = 0, что свидетельствует об отсутствии смещения РСН.

Работа устройства, функционирующего по предложенному способу, может быть проиллюстрирована с помощью фиг. 1. Принятые каждым излучателем 1 сигналы взвешиваются с помощью устройств комплексного взвешивания 2 и поступают на входы делителей 3 на два направления. Сигналы с одноименных выходов делителей поступают на входы сумматоров 4 и 5 соответственно через фиксированные фазовращатели 6. При этом на входах сумматора 4 обеспечивается прогрессивный нарастающий, а на входах сумматора 5 - убывающий фазовый сдвиг. В результате на выходах сумматоров 4 и 5 формируются лучи моноимпульсной группы. Если весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбрать в соответствии с выражением (15), а фиксированные фазовращатели 6 исключить, то на выходах сумматоров 4 и 5 будут сформированы одинаковые диаграммы направленности (фиг. 3), максимумы которых ориентированы в направлении обобщенной координаты Uо, а нули - в направлениях (Uп + ΔU), (Uп- ΔU), (2Uo - Uп - ΔU) и (2Uo - Uп + ΔU). Наличие фазовращателей 6 приводит к смещению лучей, сформированных сумматорами 4 и 5, по обобщенной координате соответственно на ±ΔU (фиг. 4). При этом нули в лучах F1(U) и F2(U) моноимпульсной группы, как это следует из выражений (6) и (7), будут сформированы в следующих направлениях: в первом - (Uп + 2ΔU), Uп, (2Uо - Uп) и (2UO - Uп + 2ΔU), а во втором - в направлениях Uп, (Uп - 2ΔU),(2UO - Uп - 2ΔU) и (2Uо - Uп). С выходов сумматоров 4 и 5 сигналы, соответствующие лучам моноимпульсной группы, поступают на входы суммарно-разностного преобразователя 7 (например, двойного T-моста), на выходах 8 и 9 которого формируются суммарная FΣ(U) и разностная FΔ(U) диаграмм направленности соответственно. Поскольку в каждом из лучей моноимпульсной группы имеется нуль в направлении Uп, то нули в этом направлении сформируются как в суммарной, так и в разностной диаграммах направленности. При этом, как показано выше, формирование нулей не приводит к смещению равносигнального направления.

Таким образом, предложенные условия выполнения операции взвешивания сигналов в излучателях моноимпульсной ФАР позволяют устранить смещение РСН при совместном формировании нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности. Это дает возможность существенно повысить точность пеленгования объектов в условиях активного радиоэлектронного противодействия противника.

Похожие патенты RU2120161C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК 1997
  • Мануилов Б.Д.
  • Башлы П.Н.
RU2133529C1
СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК 1996
  • Мануилов Б.Д.
  • Пугачев В.В.
RU2106728C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ 2001
  • Мануилов Б.Д.
  • Башлы П.Н.
  • Климухин Д.В.
RU2195054C2
СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ 2004
  • Мануилов Борис Дмитриевич
  • Башлы Петр Николаевич
  • Климухин Денис Владимирович
RU2269846C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ 2004
  • Мануилов Борис Дмитриевич
  • Башлы Петр Николаевич
  • Климухин Денис Владимирович
RU2273922C1
СПОСОБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С СОВМЕСТНЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ ЛУЧЕЙ 2005
  • Мануилов Борис Дмитриевич
  • Башлы Петр Николаевич
  • Климухин Денис Владимирович
RU2287877C1
СПОСОБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С СОВМЕСТНЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ ЛУЧЕЙ 2002
  • Башлы П.Н.
  • Мануилов Б.Д.
  • Богданов В.М.
RU2255396C2
СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ 2001
  • Мануилов Б.Д.
  • Башлы П.Н.
  • Климухин Д.В.
RU2216830C2
СПОСОБ АДАПТИВНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ ПРИ МОНОИМПУЛЬСНОМ АМПЛИТУДНОМ СУММАРНО-РАЗНОСТНОМ ПЕЛЕНГОВАНИИ 2011
  • Карпухин Вячеслав Иванович
  • Козлов Сергей Вячеславович
  • Сергеев Владимир Игоревич
RU2455658C1
СПОСОБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ 2006
  • Башлы Петр Николаевич
  • Мануилов Борис Дмитриевич
RU2314610C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 120 161 C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для решения задачи повышения точности ориентации равносигнального направления при формировании нулей в диаграмме направленности моноимпульсных фазированных антенных решеток. Способ совместного формирования нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток, основанный на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов, полученных с одноименных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на ± ΔU, где ΔU - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности. Весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равным алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uo, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы соответственно в направлениях (Uп+ΔU) и (Uп-ΔU), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2Uo-Uп-ΔU) и (2Uo-Uп+ΔU), причем веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 120 161 C1

Способ совместного формирования нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток, основанный на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов, полученных с одноименных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на ±ΔU, где ΔU - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности, отличающийся тем, что весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uо, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы соответственно в направлениях (Uп+ΔU) и (Uп-ΔU), а другие две диаграммы направленности зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2Uo-Uп-ΔU) и (2Uo-Uп+ΔU), причем веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2120161C1

Попов А.С., Кузнецова А.С., Баранов В.М
Особенности формирования нулей в диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток
Зарубежная радиоэлектроника, N 11/12, 1994.

RU 2 120 161 C1

Авторы

Мануилов Б.Д.

Пугачев В.В.

Даты

1998-10-10Публикация

1997-02-05Подача