СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ Российский патент 2018 года по МПК H01Q3/26 H01Q21/00 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в РЛС ближнего действия.

Известны способы создания виртуальной фазированной антенной решетки (ФАР), предполагающие формирование N передающих и М приемных излучений, ширина которых определяется диаграммой направленности передающих элементов. Каждый приемный элемент антенны формирует М приемных излучений, отраженных от цели. Далее сигналы оцифровываются, и передающие сигналы могут быть как когерентными, так и некогерентными (см. B.C. Черняк. Обнаружение сигналов в системах МИМО РЛС // Успехи современной радиоэлектроники, 2014, №7, с. 35-48).

Недостатком указанного способа является затруднение реализации его при воздействии пассивных помех и худшие энергетические характеристики ФАР.

Наиболее близким известным техническим решением является способ создания виртуальной фазированной решетки (см. международную заявку № WO 2016045938, опубл. 31.03.2016, МПК G01S 13/00, G01S 13/93, H01Q 1/32, H01Q 21/06), заключающийся в облучении объекта электромагнитным излучением с помощью множества передающих антенн, фазовые центры которых расположены на некотором расстоянии друг от друга, приеме отраженного от объекта излучения с помощью N приемных антенн, определении фазовых центров приемных каналов в соответствии с фазовыми центрами передающих антенн и формировании амплитудно-фазового распределения антенной решетки.

Способ позволяет одновременно определять угол азимута и угол места объекта.

Недостатками этих способов являются обязательное наличие движения носителя радиолокационной станции относительно исследуемого пространства, низкая разрешающая способность по азимуту, высокие требования к вычислительной системе по объему памяти и быстродействию.

Технической задачей настоящего изобретения является формирование виртуальной антенной решетки для увеличения разрешающей способности по угловым координатам.

Для реализации поставленной технической задачи в способе создания виртуальной фазированной антенной решетки последовательно облучают исследуемый объект элементами передающей антенны так, чтобы фазовые центры передающих антенн были сдвинуты относительно друг друга в азимутальной плоскости на , где N - количество приемных каналов, λ - длина волны, при этом приемные антенны должны быть сдвинуты относительно друг друга на , далее отраженные сигналы когерентно оцифровывают, суммируют от одной позиции передающей антенны, формируют матрицу распределений антенной решетки по формуле

,

где D_m - функция направленности одной приемной антенны, S_i - комплексные значения оцифрованных данных, d - расстояние между приемными антеннами, k - волновое число, N - число синтезированных подрешеток на каждой приемной антенне, отражающей виртуальное фазовое распределение антенной решетки.

Все приемные каналы должны когерентно оцифровываться по такту передающего канала, и, после того как все передающие антенны отработали, цикл заново стартует.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 представлена циклограмма способа создания виртуальной ФАР,

на фиг. 2 показаны матрицы - цифровой массив приемных каналов при синтезировании виртуальной антенной решетки, соответствующий каждому из передающих каналов.

При излучении соответствующей передающей антенны все приемные каналы когерентно оцифровывают входной массив данных и складывают в память. После того как все передающие антенны отработали, цикл заново стартует. Так как передающие антенны разнесены относительно друг друга на в примере реализации - при 8 приемных каналах, то фазовый набег сигнала от цели в крайней приемной антенне равен что позволяет синтезировать виртуальную антенную решетку, как показано на фиг. 2.

Формируют амплитудно-фазовое распределение решетки в цифровом виде путем преобразования Фурье

,

где D_m - функция направленности одной приемной антенны, S_i - комплексные значения огибающих приемного сигнала, d - расстояние между приемными антеннами, k - волновое число, N - число синтезированных подрешеток.

По каждому из приемных каналов формируют матрицу «дальность-азимут» для угла места определяемой передающей антенны.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в РЛС ближнего действия. Для получения виртуальной решетки необходимо, чтобы фазовые центры передающих антенн были сдвинуты относительно друг друга в азимутальной плоскости на где N - количество приемных каналов, λ - длина волны. Приемные антенны должны быть сдвинуты относительно друг друга на Также все приемные каналы должны когерентно оцифровываться по такту задающего генератора. Работа на излучение номера передающей антенны определяется по циклограмме, представленной на фиг. 1. При использовании 7 передающих антенн, которые разнесены относительно друг друга на в данном случае фазовый набег сигнала от цели в крайней приемной антенне будет равен что позволяет синтезировать виртуальную фазированную антенную решетку согласно распределению Фурье

, где D_m - функция направленности одной приемной антенны, S_i - комплексные значения оцифрованных данных, d - расстояние между приемными антеннами, k - волновое число, N - число синтезированных подрешеток на каждой приемной антенне. Технический результат заключается в увеличении разрешающей способности радиолокационной техники по угловым координатам. 2 ил.

Способ создания виртуальной фазированной антенной решетки, заключающийся в последовательном облучении объекта радиочастотным излучением с помощью системы передающих антенн, фазовые центры которых расположены на некотором расстоянии друг от друга, приеме отраженного от объекта излучения с помощью N приемных антенн, определении фазовых центров приемных каналов в соответствии с фазовыми центрами передающих антенн и формировании амплитудно-фазового распределения антенной решетки, отличающийся тем, что фазовые центры передающих антенн разносят относительно друг друга в азимутальной плоскости на ((N-1)×λ)/2, где N - количество приемных каналов, λ - длина волны, при этом приемные антенны должны быть сдвинуты относительно друг друга на d=λ/2, отраженные сигналы когерентно оцифровывают, суммируют от одной позиции передающей антенны, формируют матрицу распределений антенной решетки по формуле

,

где D_m - функция направленности одной приемной антенны, S_i - комплексные значения оцифрованных данных, d - расстояние между приемными антеннами, k - волновое число, N - число синтезированных подрешеток.