Способ формирования диаграммы направленности приемной фазированной антенной решетки с крестообразной незаполненной апертурой Российский патент 2024 года по МПК H01Q21/06 H01Q3/40 

Описание патента на изобретение RU2819789C1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, для формирования диаграммы направленности (ДН) приемной антенной системы основного канала радиолокационной станции (РЛС).

Из уровня техники известны крестообразные антенные системы с незаполненной апертурой, представляющие антенные решетки (АР), контур периметра которых вписан в прямоугольную область, частично заполненную излучателями. Наиболее известным из литературы примером такой антенной системы является решетка, состоящая из двух пересекающихся под прямым углом линейных АР, впервые использованная в радиоастрономии и носящая название «крест Миллса» [1]. В приложениях радиоастрономии и гидролокации ДН антенной системы в виде «креста Миллса» формируется путем перемножения ДН линейных АР, что позволяет получить результирующую ДН такой антенной системы, эквивалентную ДН антенной системы с заполненным раскрывом прямоугольной формы, однако приводит к необходимости использования методов нелинейной обработки сигнала, что неприемлемо в приложениях радиолокации.

В патенте на полезную модель [2] рассмотрена плоская ФАР с излучателями, расположенными в узлах квадратной сетки с постоянным шагом, отличающаяся тем, что излучатели расположены вдоль перпендикулярных прямых, проходящих через центр антенной решетки, фактически соответствующая «кресту Миллса», однако способ формирования результирующей ДН такой ФАР не конкретизирован.

В работах [3], [4] (Фиг. 1-2) рассмотрены крестообразные ФАР, результирующая ДН которых формируется путем суммирования сигналов двух линейных АР, составляющих крест. Отмечен высокий уровень боковых лепестков (УБЛ) в главных плоскостях ДН, неприемлемый для использования в ряде приложений.

Наиболее близким заявленному по технической сущности, т.е. прототипом является способ формирования ДН с крестообразной ФАР, описанный в работе [5], позволяющий формировать результирующую ДН в виде суммы сигналов двух линейных АР с использованием системы подавления боковых лепестков (ПБЛ) для каждой из линейных АР. Способ формирования ДН, выбранный в качестве прототипа, проиллюстрирован схемой, приведенной на Фиг. 3, а формируемые ДН основного канала (ОК) и канала ПБЛ для каждой из линейных АР представлены на Фиг. 4.

В схеме прототипа ДН ОК формируется путем суммирования сигналов излучателей строки/столбца с амплитудным распределением с весовыми коэффициентами W1..WN и линейным фазовым распределением вдоль линейной АР. ДН канала ПБЛ формируется путем инверсии фазы центрального излучателя линейной АР и придания ему весового коэффициента, обеспечивающего формирование провала в направлении максимума ДН ОК. Далее в строке/столбце происходит сравнение сигналов каналов ПБЛ и ОК. При превышении уровня сигнала ОК над каналом ПБЛ логический элемент выдает сигнал ОК на выход схемы строки/столбца. В противном случае сигнал не выдается. При одновременном превышении сигналов ОК над сигналами каналов ПБЛ строки и столбца сигналы ОК суммируются и выдаются на устройство обнаружения цели, что в конечном счете, эквивалентно формированию ДН типа «острый луч» с полностью отсутствующими боковыми лепестками. Схема допускает сканирование максимумом «острого луча» ДН при введении соответствующих линейных фазовых распределений вдоль строки/столбца.

К недостаткам прототипа способа формирования ДН следует отнести то, что основной вклад в ДН канала ПБЛ вносит лишь один центральный излучатель, что определяет низкий уровень ДН канала ПБЛ относительно ОК. С ростом числа излучателей уровень ДН канала ПБЛ понижается, поэтому для избежания «проколов» ДН канала ПБЛ боковыми лепестками ДН ОК приходится, для их снижения, использовать весовые коэффициенты W1..WN с более низким уровнем на краю, что в свою очередь способствует увеличению ширины ДН ОК и снижению точности определения угловых координат цели РЛС. Практически такая схема работоспособна при ограниченном общем числе излучателей ФАР.

Техническая проблема заявленного изобретения заключается в повышении точности определения угловых координат цели в РЛС с ФАР с незаполненной апертурой.

Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения уровня боковых лепестков диаграммы направленности на прием, либо в обеспечении полного отсутствия боковых лепестков.

Указанный технический результат достигается в способе формирования диаграммы направленности приемной фазированной антенной решетки с незаполненной апертурой, представляющей собой крестообразное пересечение двух линейных антенных решеток (АР), заключающийся в том, что производят равное разделение излучателей строки и столбца крестообразной фазированной антенной решетки (ФАР); осуществляют взвешенное суммирование сигналов излучателей с весовыми коэффициентами W, задающими амплитудное распределение, формирующее ДН линейных АР с требуемым уровнем боковых лепестков (УБЛ); из сигналов полустрок и полустолбцов при помощи синфазных двухвходовых сумматоров формируют суммарные ДН первого основного канала (ОК1) и второго основного канала (ОК2); посредством противофазных двухвходовых сумматоров формируют разностные ДН первого канала подавления боковых лепестков (ПБЛ1) и второго канала подавления боковых лепестков (ПБЛ2), дополнительно при помощи противофазного двухвходового сумматора формируют ДН третьего канала подавления боковых лепестков (ПБЛ3) как разность суммарных ДН каналов ОК1 и ОК2, сравнивают ДН каналов в следующей последовательности: суммарная каждой линейной антенной решетки ОК1 или ОК2, сравнивается соответствующей ей разностной ДН ПБЛ1 или ПБЛ2 той же антенной решетки, после чего каждая из ДН линейных АР сравнивается с разностной ДН третьего канала подавления боковых лепестков ПБЛ3; при одновременном выполнении условий превышения сигналов суммарных ДН линейных АР уровня сигналов в каждом из каналов системы ПБЛ, на выход системы формирования. ДН подается сумма сигналов двух суммарных ДН линейной АР, в противном случае сигнал на выход системы формирования ДН не подается.

Дополнительная особенность заключается в том, что весовые комплексные коэффициенты определяют, как

,

где - амплитудное распределение суммирования; - фазовое распределение по излучателям ФАР, необходимое для отклонения максимума результирующей ДН в положение, определяемое углами сферической системы координат .

Дополнительная особенность заключается в том, что выполнен с возможностью применения при пересечении линейных АР, под произвольным углом за счет изменения положения плоскостей, в которых расположены максимумы боковых лепестков ДН суммарного ДН ОК1 и ОК2 и разностного канала ПБЛ3, синхронно поворачивающихся относительно оси Z на угол, соответствующий углу пересечения линейных АР.

Дополнительная особенность заключается в том, что при выборе весовых коэффициентов суммирования линейных АР в виде спадающего амплитудного распределения с уровнем на краю ниже 0,7 по амплитуде, позволяет получить ДН вида «острый луч» при полном отсутствии боковых лепестков ДН.

Указанный технический результат достигается также и в способе формирования диаграммы направленности приемной фазированной антенной решетки с крестообразной незаполненной апертурой, состоящей из АР с пересекающимися под произвольным углом раскрывами прямоугольной формы заключающийся в том, что: производят равное разделение излучателей прямоугольных АР, образующих крестообразную ФАР поперек длинной стороны ее раскрыва; осуществляют взвешенное суммирование сигналов излучателей с весовыми комплексными коэффициентами вида (1), задающими амплитудно-фазовое распределение суммирования вдоль строк АР, параллельных их короткой стороне с произвольным амплитудным распределением, например, равноамплитудным; осуществляют взвешенное суммирование сигналов строк, параллельных коротким сторонам АР, с весовыми комплексными коэффициентами вида (1), задающими амплитудно-фазовое распределение, формирующее ДН прямоугольных АР с требуемым уровнем боковых лепестков вдоль длинной стороны АР, по половинам АР; из сигналов половин прямоугольных АР при помощи синфазных двухвходовых сумматоров формируют суммарные ДН первого основного канала (ОК1) и второго основного канала (ОК2); посредством противофазных двухвходовых сумматоров формируют разностные ДН первого канала подавления боковых лепестков (ПБЛ1) и второго канала подавления боковых лепестков (ПБЛ2) дополнительно при помощи противофазного двухвходового сумматора формируют ДН третьего канала подавления боковых лепестков (ПБЛ3) как разность суммарных ДН каналов ОК1 и ОК2 сравнивают ДН прямоугольных АР с сформированными ПБЛ1, ПБЛ2, и ПБЛ3 в следующей последовательности: суммарная каждой прямоугольной АР ОК1 или ОК2, сравнивается соответствующей ей разностной ДН ПБЛ1 или ПБЛ2 той же антенной решетки, после чего каждая из ДН прямоугольных АР сравнивается с разностной ДН третьего канала подавления боковых лепестков ПБЛ3; при одновременном выполнении условий превышения сигналов суммарных ДН прямоугольных АР ДН уровня сигналов в каждом из каналов системы ПБЛ, на выход системы формирования ДН подается сумма сигналов двух суммарных ДН прямоугольных АР, в противном случае сигнал на выход системы формирования ДН не подается.

Дополнительная особенность заключается в том, что весовые комплексные коэффициенты определяют, как

,

где - амплитудное распределение суммирования; - фазовое распределение по излучателям ФАР, необходимое для отклонения максимума результирующей ДН в положение, определяемое углами сферической системы координат .

Заявленное изобретение поясняется на графических материалах, где

На Фиг. 1 изображена схема расположения излучателей крестообразной ФАР в декартовой системе координат с осями XYZ (аналоги [3,4]).

На Фиг. 2 представлена результирующая ДН крестообразной ФАР аналогов [3,4] при суммировании сигналов равноамлитудно и синфазно возбужденных линейных АР. На Фиг.2а приведены ДН (аналогов) в главных сечениях, а на Фиг. 2б - пространственная ДН, построенная в обобщенных угловых координатах u и v, связанных с углами сферической системы координат θ и ϕ следующим образом . Приведенная на Фиг. 2 ДН имеет высокий УБЛ, составляющий около минус 5 дБ. Здесь и далее результаты расчетов приведены для ФАР с M=N=15 и dx=dy=0.56λ, - где λ - рабочая длина волны.

Фиг. 3 - способ формирования ДН, выбранный в качестве прототипа

Фиг. 4 - формируемые ДН основного канала (ОК) и канала ПБЛ для каждой из линейных АР.

На Фиг. 5 представлена схема формирования ДН, согласно заявленному способу, с применением трехканальной системы подавления боковых лепестков (ПБЛ)

На Фиг. 6 и Фиг.7 представлены ДН основных каналов ОК1, ОК2 и каналов подавления боковых лепестков ПБЛ1, ПБЛ2, при суммировании сигналов излучателей линейных АР с весовыми коэффициентами, соответствующими распределению Тейлора на УБЛ минус 20 дБ.

На Фиг. 8 представлена пространственная ДН канала ПБЛ3, обеспечивающая перекрытие боковых лепестков суммарной ДН каналов ОК1 и ОК2 в главных плоскостях.

На Фиг. 9 представлена результирующая пространственная ДН на входе устройства обнаружения РЛС, представляющая собой ДН типа «острый луч», полностью лишенная боковых лепестков.

Заявленный способ, согласно первому варианту, реализуется благодаря применению трехканальной системы ПБЛ, схема формирования ДН в которой представлена на Фиг. 5.

Излучатели строки и столбца крестообразной ФАР разделяются на две равные половины, и подключаются к сумматорам, осуществляющим взвешенное суммирование сигналов излучателей с весовыми коэффициентами W, в общем случаем комплексными, задающими амплитудно-фазовое распределение, формирующее ДН линейных АР с требуемым УБЛ.

Далее из сигналов полустрок/полустолбцов при помощи синфазных двухвходовых сумматоров формируются суммарные ДН каналов ОК1, ОК2 и при помощи противофазных двухвходовых сумматоров формируются разностные ДН каналов ПБЛ1 и ПБЛ2. Дополнительно при помощи противофазного двухвходового сумматора формируется ДН канала ПБЛ3 как разность суммарных ДН каналов ОК1 и ОК2.

Сравнение ДН осуществляется в следующей последовательности: суммарная ДН каждой линейной АР (ОК1, ОК2), сравнивается с разностной ДН той же АР (ПБЛ1, ПБЛ2), после чего каждая из ДН линейных АР сравнивается с разностной ДН, полученной путем вычитания друг из друга определенных ранее двух суммарных ДН (ПБЛ3). При одновременном выполнении условий превышения сигналов суммарных ДН линейных АР уровня сигналов в каждом из каналов системы ПБЛ на вход устройства обнаружения цели подается сумма сигналов двух суммарных ДН линейной АР (ОК1, ОК2). В противном случае сигнал на устройство обнаружения не подается.

Дополнительной особенностью предложенного способа формирования ДН является то, что ДН каналов ПБЛ1 и ПБЛ2, формируются с существенным вкладом сигналов, принятых всеми излучателями линейной АР, который формируется при помощи равных или монотонно изменяющихся по амплитуде весовых коэффициентов суммирования W, в отличии от прототипа, где основной вклад в формирование ДН каналов ПБЛ вносил лишь один центральный излучатель, где коэффициент суммирования WΔ, (Фиг. 3), существенно превалировал над всеми остальными. Тем самым обеспечивается более высокий уровень пересечения ДН каналов ОК и ПБЛ, и соответственно более узкая ширина луча результирующей ДН.

Другая дополнительная особенность предлагаемого способа формирования ДН, основана на известном положении теории ФАР, согласно которому форма ДН ФАР определяется дискретным преобразованием Фурье от амплитудного-фазового распределения возбуждения раскрыва. Форма амплитудного распределения, (в данном случае амплитуд коэффициентов суммирования W) однозначно определяет УБЛ ДН. Фазовое распределение по раскрыву определяет угловое направление максимума ДН.

Таким образом, заявленный способ реализует возможность полного подавления боковых лепестков, при использовании спадающего распределения W суммирования сигналов излучателей линейных АР с уровнем амплитуды на краю ниже 0,7, при котором, по результатам математического моделирования, обеспечивается гарантированное перекрытие боковых лепестков ДН каналов ОК ДН каналов ПБЛ.

Другая дополнительная особенность предлагаемого способа формирования ДН, состоит в том, что пригоден для применения при пересечении линейных АР, под произвольным углом. При этом сохраняется взаимное положение ДН каналов, формируемых одной линейной АР, ОК1 и ПБЛ1, а также ОК2 и ПБЛ2 (см. Фиг. 6). Положение же плоскостей, в которых расположены максимумы боковых лепестков ДН суммарного канала (ОК1+ОК2, см. Фиг 2б) и разностного канала, ПБЛ3 (ОК1-ОК2, см. Фиг. 8), автоматически синхронно поворачиваются относительно оси Z (см. Фиг. 1) на угол, соответствующий углу пересечения линейных АР, сохраняя взаимное перекрытие всех участвующих в сравнении ДН. Таким образом заваленная схема ПБЛ обеспечивает перекрытие лепестков ДН суммарного канала.

Заявленный способ, согласно второму варианту, состоит в том, что предлагаемый способ формирования ДН пригоден для применения при замене линейных АР на АР с пересекающимися раскрывами прямоугольной формы при произвольном угле пересечения, что обеспечивает снижение влияния переотражений от подстилающей поверхности и, как следствие влияет на повышение точности определения угловых координат цели.

Кроме того, уровня сигнала от линейных АР (коэффициента усиления ФАР) зачастую недостаточно для обнаружения цели на требуемых расстояниях, необходимо увеличение числа излучателей для повышения усиления.

Из теории ФАР известно, что форма пространственной ДН ФАР с заполненным прямоугольным раскрывом определяется произведением ее ДН в главных плоскостях. Таким образом, при замене линейных АР на АР с прямоугольным раскрывом, при сохранении амплитудно-фазового распределения коэффициентов суммирования W вдоль длинной стороны каждой из линеек АР с прямоугольным раскрывом, форма ДН в главном сечении, направленном вдоль длинной стороны прямоугольной АР останется той же, что и для линейной АР (по первому варианту) (см. Фиг. 6, Фиг. 7). Форма ДН прямоугольной АР в сечении, параллельном короткой стороне, будет одной и той же как для суммарных каналов так и для каналов ПБЛ, поэтому амплитудно-фазовое распределение суммирования сигналов вдоль короткой стороны АР может быть произвольным, например равноамплитудным. Таким образом, перекрытие ДН основных каналов каналами ПБЛ в сечении, параллельном длинной стороне прямоугольной АР, обеспечивает полное перекрытие лепестков ДН суммарного канала заявленной системой ПБЛ. Заявленная схема формирования ДН Фиг. 5 в данном случае должна осуществлять суммирование сигналов не по полустрокам/полустолбцам линейных АР, а по половинам прямоугольных АР, их заменяющих. Такая трансформация схемы Фиг. 5 может быть проведена путем замены одиночных излучателей на линейные АР, ориентированные вдоль короткой стороны прямоугольных АР, осуществляющие суммирование сигналов излучателей с требуемым амплитудно-фазовым распределением.

Предлагаемый способ формирования ДН, также, как и прототип, допускает двумерное сканирование максимумом результирующей ДН при введении соответствующих линейных фазовых распределений вдоль строки/столбца, посредством применения комплексных весовых коэффициентов W, определяющих амплитуды и фазы суммирования сигналов излучателей, определяемых как

, (1)

где - амплитудное распределение суммирования;

- фазовое распределение по излучателям ФАР, необходимое для отклонения максимума результирующей ДН в положение, определяемое углами сферической системы координат (см. Фиг. 1):

, (2)

m=1, … , M;

n=1, …, N - номер излучателя;

- координаты излучателя;

.

Введение фазового распределения по закону (2), представляющего собой комбинацию двух линейных фазовых распределений по координатам x и у с коэффициентами наклона , приводит к синхронному отклонению на заданный угол ДН основных каналов ОК1, ОК2, и каналов ПБЛ1, ПБЛ2 и ПБЛ3 (формируемых также как и в первом варианте осуществления способа). На Фиг. 6б и Фиг.7б приведены примеры отклоненных ДН для углового направления . При этом максимум результирующей ДН смещается в заданном направлении, а боковые лепестки отрезаются заявленной системой ПБЛ.

Источники информации, используемые при оформлении заявки

1. Сканирующие антенные системы СВЧ/ под ред. Р. Хансена; пер. с англ. под ред. Г.Т. Маркова и А.Ф. Чаплина. Том I. М.: Советское радио, 1966.

2. Патент РФ № 117229, кл. H01Q 25/00, 2012 - плоская фазированная антенная решетка.

3. Воскресенский Д.И., Овчинникова Е.В., Шмачилин П.А. Бортовые цифровые антенные решетки и их элементы. М.: Радиотехника, 2013.

4. Петров А.С., Прилуцкий А.А., Волченков А.А. Анализ уровня мощности в боковых лепестках диаграмм направленности планарных излучателей с различными формами апертуры // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2019. № 2. с. 81-89.

5. Андреев В.Ф., Егоров А.Д. Варианты схем построения антенных систем мобильных РЛС/ в сб. тр. 21-й Международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применение» Москва, DSPA-201.

Похожие патенты RU2819789C1

название год авторы номер документа
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 КОГЕРЕНТНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ ПРИ ПРИЕМЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ АНТЕННОЙ РЕШЕТКОЙ СО СПАДАЮЩИМ АМПЛИТУДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ 2008
  • Колесников Виталий Николаевич
  • Мищенко Сергей Евгеньевич
  • Шацкий Виталий Валентинович
  • Вернигора Владимир Николаевич
  • Зелененко Александр Тимофеевич
  • Стуров Александр Григорьевич
RU2368044C1
Способ построения радиолокационного запросчика 2019
  • Задорожный Владимир Владимирович
  • Карабутов Сергей Игоревич
  • Косогор Алексей Александрович
  • Ларин Александр Юрьевич
  • Литвинов Алексей Вадимович
  • Трекин Алексей Сергеевич
  • Чиков Николай Иванович
RU2713621C1
Антенная система вторичного радиолокатора 2020
RU2724368C1
СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ В ОБЛАСТИ БОКОВЫХ ЛЕПЕСТКОВ АНТЕННЫ РАДИОЛОКАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1990
  • Беляев Борис Григорьевич
  • Соколова Эльза Михайловна
SU1840239A1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ КАНАЛА ПОДАВЛЕНИЯ БОКОВЫХ ЛЕПЕСТКОВ В ЦИФРОВОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКЕ 2022
  • Колбаско Иван Васильевич
  • Квасов Алексей Викторович
  • Васильев Артем Викторович
  • Аверьянов Сергей Тимофеевич
RU2787346C1
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 ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ ПРИ ПРИЕМЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ АНТЕННОЙ РЕШЕТКОЙ ИДЕНТИЧНО ОРИЕНТИРОВАННЫХ ВЕКТОРНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ 2006
  • Землянский Сергей Владимирович
  • Колесников Виталий Николаевич
  • Мищенко Евгений Николаевич
  • Мищенко Сергей Евгеньевич
  • Шацкий Виталий Валентинович
RU2330356C1
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
АНТЕННАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ 2019
  • Андреев Владимир Федорович
  • Верещагин Геннадий Васильевич
RU2729889C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 819 789 C1

Реферат патента 2024 года Способ формирования диаграммы направленности приемной фазированной антенной решетки с крестообразной незаполненной апертурой

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, для формирования диаграммы направленности приемной антенной системы основного канала радиолокационной станции. Техническим результатом является снижение уровня боковых лепестков диаграммы направленности (ДН) на прием либо полное отсутствие боковых лепестков. Заявленный технический результат достигается применением трехканальной системы подавления боковых лепестков (ПБЛ), где строка и столбец крестообразной ФАР разделяются на две половины, из которых формируются суммарные ДН каналов ОК1, ОК2 и разностные ДН каналов ПБЛ1 и ПБЛ2. Дополнительно формируется ДН канала ПБЛ3 как разность суммарных ДН каналов ОК1 и ОК2. Сравнение ДН осуществляется в следующей последовательности: суммарная ДН каждой линейной АР (ОК1, ОК2), сформированная ранее в виде взвешенной суммы со своими весовыми коэффициентами W, сравнивается с разностной ДН той же АР (ПБЛ1, ПБЛ2), после чего каждая из ДН линейных АР сравнивается с разностной ДН, полученной путем вычитания друг из друга определенных ранее двух суммарных ДН (ПБЛ3). При одновременном выполнении условий превышения сигналов суммарных ДН линейных АР ДН уровня сигналов в каждом из каналов системы ПБЛ на выход системы формирования ДН подается сумма сигналов двух суммарных ДН линейной АР (ОК1, ОК2). В противном случае сигнал на выход системы формирования ДН не подается. Также согласно второму варианту способ формирования диаграммы направленности приемной фазированной антенной решетки с крестообразной незаполненной апертурой, состоящей из АР с пересекающимися под произвольным углом раскрывами прямоугольной формы, заключающийся в том, что предварительно производят равное разделение излучателей прямоугольных АР, образующих крестообразную ФАР поперек длинной стороны ее раскрыва, осуществляют взвешенное суммирование сигналов излучателей с весовыми комплексными коэффициентами, задающими амплитудно-фазовое распределение суммирования вдоль строк АР, параллельных их короткой стороне с произвольным амплитудным распределением, например равноамплитудным, осуществляют взвешенное суммирование сигналов строк, параллельных коротким сторонам АР, с весовыми комплексными коэффициентами, задающими амплитудно-фазовое распределение, формирующее ДН прямоугольных АР с требуемым уровнем боковых лепестков вдоль длинной стороны АР, по половинам АР. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

Формула изобретения RU 2 819 789 C1

1. Способ формирования диаграммы направленности приемной фазированной антенной решетки с крестообразной незаполненной апертурой, заключающийся в том, что:

производят равное разделение излучателей строки и столбца крестообразной фазированной антенной решетки (АР);

осуществляют взвешенное суммирование сигналов излучателей с весовыми комплексными коэффициентами W, задающими амплитудно-фазовое распределение, формирующее ДН линейных АР с требуемым уровнем боковых лепестков по половинам линейных АР;

из сигналов полустрок, полустолбцов при помощи синфазных двухвходовых сумматоров формируют суммарные ДН первого основного канала (ОК1) и второго основного канала (ОК2);

посредством противофазных двухвходовых сумматоров формируют разностные ДН первого канала подавления боковых лепестков (ПБЛ1) и второго канала подавления боковых лепестков (ПБЛ2);

дополнительно при помощи противофазного двухвходового сумматора формируют ДН третьего канала подавления боковых лепестков (ПБЛ3) как разность суммарных ДН каналов ОК1 и ОК2;

сравнивают ДН линейных антенных решеток со сформированными ПБЛ1, ПБЛ2 и ПБЛ3 в следующей последовательности:

суммарная каждой линейной антенной решетки ОК1 или ОК2 сравнивается с соответствующей ей разностной ДН ПБЛ1 или ПБЛ2 той же антенной решетки, после чего каждая из ДН линейных АР сравнивается с разностной ДН третьего канала подавления боковых лепестков ПБЛ3;

при одновременном выполнении условий превышения сигналов суммарных ДН линейных АР ДН уровня сигналов в каждом из каналов системы ПБЛ, на выход системы формирования ДН подается сумма сигналов двух суммарных ДН линейной АР, в противном случае сигнал на выход системы формирования ДН не подается.

2. Способ формирования ДН по п.1, отличающийся тем, что весовые комплексные коэффициенты определяют как

где - амплитудное распределение суммирования; - фазовое распределение по излучателям ФАР, необходимое для отклонения максимума результирующей ДН в положение, определяемое углами сферической системы координат .

3. Способ формирования ДН по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью применения при пересечении линейных АР, под произвольным углом за счет автоматического синхронного поворота относительно оси Z плоскостей, в которых расположены максимумы боковых лепестков ДН суммарного ДН ОК1 и ОК2 и разностного канала ПБЛ3, на угол, соответствующий углу пересечения линейных АР.

4. Способ формирования ДН по п.1, отличающийся тем, что при выборе весовых коэффициентов суммирования линейных АР в виде спадающего амплитудного распределения с уровнем на краю ниже 0,7 по амплитуде позволяет получить ДН вида «острый луч» при полном отсутствии боковых лепестков ДН.

5. Способ формирования диаграммы направленности приемной фазированной антенной решетки (АР) с крестообразной незаполненной апертурой, состоящей из АР с пересекающимися под произвольным углом раскрывами прямоугольной формы, заключающийся в том, что:

производят равное разделение излучателей прямоугольных АР, образующих крестообразную ФАР поперек длинной стороны ее раскрыва;

осуществляют взвешенное суммирование сигналов излучателей с весовыми комплексными коэффициентами, задающими амплитудно-фазовое распределение суммирования вдоль строк АР, параллельных их короткой стороне с произвольным амплитудным распределением;

осуществляют взвешенное суммирование сигналов строк, параллельных коротким сторонам АР, с весовыми комплексными коэффициентами, задающими амплитудно-фазовое распределение, формирующее ДН прямоугольных АР с требуемым уровнем боковых лепестков вдоль длинной стороны АР, по половинам АР;

из сигналов половин прямоугольных АР при помощи синфазных двухвходовых сумматоров формируют суммарные ДН первого основного канала (ОК1) и второго основного канала (ОК2);

посредством противофазных двухвходовых сумматоров формируют разностные ДН первого канала подавления боковых лепестков (ПБЛ1) и второго канала подавления боковых лепестков (ПБЛ2);

дополнительно при помощи противофазного двухвходового сумматора формируют ДН третьего канала подавления боковых лепестков (ПБЛ3) как разность суммарных ДН каналов ОК1 и ОК2;

сравнивают ДН прямоугольных АР со сформированными ПБЛ1, ПБЛ2 и ПБЛ3 в следующей последовательности:

суммарная каждой прямоугольной АР ОК1 или ОК2 сравнивается с соответствующей ей разностной ДН ПБЛ1 или ПБЛ2 той же антенной решетки, после чего каждая из ДН прямоугольных АР сравнивается с разностной ДН третьего канала подавления боковых лепестков ПБЛ3;

при одновременном выполнении условий превышения сигналов суммарных ДН прямоугольных АР ДН уровня сигналов в каждом из каналов системы ПБЛ на выход системы формирования ДН подается сумма сигналов двух суммарных ДН прямоугольных АР, в противном случае сигнал на выход системы формирования ДН не подается.

6. Способ формирования ДН по п.5, отличающийся тем, что весовые комплексные коэффициенты определяют как

где - амплитудное распределение суммирования; - фазовое распределение по излучателям ФАР, необходимое для отклонения максимума результирующей ДН в положение, определяемое углами сферической системы координат .

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2819789C1

АНДРЕЕВ В.Ф., ЕГОРОВ А.Д., Варианты схем построения антенных систем мобильных РЛС, Cб
тр
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1
ЕГОРОВ А
Д., ЯШЕНКОВ А.О., Использование фазированной антенной решетки с управляемыми связями для формирования нулей в диаграмме направленности, Вестник Концерна

RU 2 819 789 C1

Авторы

Егоров Алексей Дмитриевич

Даты

2024-05-24Публикация

2023-11-20Подача