Адаптивная антенная решетка Советский патент 1984 года по МПК H01Q21/06 

Изобретение относится к радиотех нике и может быть использовано в составе радиотехнических устройств различного назначения с антенными решетками. Известна адаптивная антенная решетка, содержащая сумматор и N антенных элементов с элементами регулировки веса, выходы которык соединены с входами сумматора. Между выходом сумматора и входами управления элементами регулировки веса включен блок адаптации, другие входы которого соединены с выходзхи антенных элементов. Антенная, решетка способна эффективно подавать помехи, непосредственно попадающие в полосу пропускания приемника сП. Однако комбинационные помехи, . возн1{кающие в результате сочетания внеполосных излучений, этими адаптивными антенными решетками не могут быть подавлены, поскольку при этом сигнал ошибки оказывается некорректкрованным с исходными помеха ми. Наиболее близкойк изобретению по технической сущности является адаптивная антенная решетка, содерж щая соединенные последовательно выходной сумматор, блок усиления и преобразования .частоты и блоквьщел ния сигнала ошибки, NxM отводных элементов задержки, к входу каждого из которых подключен соответствующи антенньш элемент, весовых умно жителей, вход калодого из которых со единен с одним из отводов соответствующего М-отводного элемента задержки, а выход с соответствуюгцим входом выходного сумматора, MxN смесителей и MX. N интеграторов, вход каждого из которых соединен с выход соответствующего смесителя, а выход - с другим входом соответствующе го весового {ножителя t.21. Однако известная адаптивная антенная решетка обладает недостаточно помехозащищенностью по отношению к комбинационным помехам, возникающим в блоке усиления и преобразования частоты. Цель изобретения - повьпдение помехозащищенности по отношению к комбинационным помехам. Поставленная цель достигается тем, что в адаптивной антенной рещетке, содержащей соединенные последовательно выходной сумматор, блок усиле Ешя и преобразования частоты и блок вьщеления сигнала ошибки, NX м отводных элементов задержки, к входу каждого из которых подключен соответ ствующий антенный элемент, MXN весовых умножителей, вход каждого из которых соединен с одним из отводов соответствующего М-отводного элемента задержки, а выход - с соответствующим входом вьгходного сумматора, MXN смесителей и MX.N интеграторов, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего смесителя, а выход - с другим входом соответствующего весового умножителя, между входом каждого весового умножителя и входом соответствующего смесителя включен блок аппроксимации нелинейности, между выходом блока выделения сигнала ошибки и другими входами смесителей включен преобразователь частоты, гетеродинный вход которого соединен с гетеродинным выходом блока усиления и преобразования частоты. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой адаптивной антенной решетки, на фиг. 2 - вариант образования комбинационных помех; на фиг. 3 - блок аппроксимации нелинейности. Адаптивная антенная решетка содержит антенные элементы 1, М-отводные элементы 2 задержки, весовые умножители 3, смесители 4, интеграторы 5, выходной сумматор 6, блок 7 усиления и преобразования частоты, блок 8 выделения сигнала ошибки, преобразователь 9 частоты, элемент 10 развязки и блоки 11 аппроксимации нелинейности. Блок 11 аппроксимации нелинейнос ти содержит балансные смесители 12, блоки 13 весового умножения и элемент 14 суммирования. Адаптивная антенная решетка работает следуюшЕИм образом. Аддитивная смесь сигнала и помех принимается антенными элементами 1 и поступает на вхолы М-отволных эле.ментов 2, с отводов которых задержанные компоненты аддитивной смеси умножаются в весовых умножителях 3 на весовые коэффициенты и поступают на выходной сумматор 6, где происходит частичная компенсация помех, С выхода выходного сумматора 6 сигнал и нескомпенсированный остаток помех поступают в блок 7, где проис ходит преобразование сигнала к промежуточной частоте и его усиление. Блок 7 является устройством с нелинейными характеристиками, поскольку применение существующих методов линеаризации не обеспечивает абсолютной линейности характеристик при емного тракта. Эта нелинейность блока 7 приводит к трансформации спектров сигнала и, главным образом помех. Появление в полосе пропускания блока 7 комбинационных помех, возни кающих в нелинейностях тракта преоб разования и усиления сигнала блока 7 при воздействии мощных внеполосных помех, показано для огибающих спектров сигнала и помех на входах антенных элементов 1 (фиг.2а) и для огибаюш 1х спектров сигнала и комбинационных помех в полосе пропускания блока 7 (фиг.26). При этом f-ta - f П2. , - fn где ft,, гц. частоты помех на входе решетки, - комбинационные поС выхода блока 7 сигнал и остаток помехи поступают в блок 8, где выделяются сигнал ошибки. С выхода блока 8 сигнал оиибки, составляющими Которого являются собственно помехи, попадающие в полосу пропускания блока 7, и комбинации от внеполосовых помех, подается в преобразователь 9, где осуществляет когерентное обратное преобразование сигнала ощибки от промежуточной час тоты к высокой частоте. С выхода преобразователя 9 через элемент 10 развязки сигнал ошибки поступает на смесители 4, на второй вход которых с соответствующих отводов элементов 2 через блоки 11 поступает смесь сигнала и помех. Блоки 11 аппроксимации нелинейности обладают характе ристикой, подобной характеристике . блока 7, обеспечивая идентичную . , трансформацию спектров сигнала и помех. При этом единственное требование, которое должно быть выполнен состоит в следующем. Если представи выходной сигнал блока 7 в виде ...+ (1) f(x) + а4.х + и выходной сигнал блока 11 в виде g(yt) ЦУ1+ bjy + b,,y + ... i 1, n то должно выполняться условие Ь, а г т.е. характеристика блоков 11 должна быть не менее нелинейна, чем блока 7. При этом на выходе блоков 11 имеются все, и даже более, компоненты спектра, необходимые для формирования весовых коэффициентов. В качестве примера приведена схема блока 11 аппроксимации нелинейности (фиг.З) с применением балансных смесителей 12, моделирующая вьфажение (2) для i-й ветви. Здесь в качестве квадраторов, кубаторов и т.д. используются балансные смесители 12. Блоки 13 могут представлять собой инвертирующие переменные аттенюаторы. Умножение в смесителе 4 сигнала с выхода блока 11 на сигнал ошибки и интегрирование в интеграторе 5 обеспечивает формирование весовых коэффициентов для весовых умножителей 3. По мере адаптации происходит снижение уровня помех и уменьшение nponvKTOB нелинейности характеристики блока 7. При этом обеспечивается выполнение условия (3). При формировании оптимальных по критерию МСКО весовых коэффициентов уровень помехи на выходе минимизирован. Управляющие напряжения, соответствующие оптимальным весовым коэффициентом, сохраняются интеграторами 5, как и в известных адаптивных антенных решетках, т.е. минимумы диаграммы направленности находятся в направлении прихода помех. Таким образом, формирование весовых коэффициентов происходит с учетом как помех, непосредственно попадающих в полосу пропускания блока 7, так и помех, комбинации которых оказываются в этой полосе пропускания. В результате адаптивная антенная решетка формирует диаграмму направленности с минимумами в направлении помех, существенных для выходного соотношения сигнал (помеха+ 4-шум) , что значительно повьшает помехозащищенность приемного устройства.

Фиг.1

АДАПТИВНАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА, содержащая соединенные последовательно выходной сумматор, блок усиления и преобразования частоты и блок выделения сигнала ошибки, NX.M отводных элементов задержки, .к входу каждого из которых подключен соответствующий антенный элемент, М) N весовых умножителей, вход каждого из которых соединен с одним из отводов соответствующего М-отводного элемента задержки, а выход с соответствующим входом выходного сумматора, MxN смесителей и MX N интеграторов, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего смесителя, а выход - с другим входом соответствующего весового умножителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозапщщенности по отношению к комбинационным помехам, между входом катвдого весового умножителя и входом соответствующего смесителя включен блок аппроксимации нелинейности, между выходом блока вьщеления сигнала ошибки и другими входами смесителей включен преобразователь часто(П ты, гетеродинный вход которого соединен с гетеродинным выходом блока . усиления и преобразования частоты.