Цифровая адаптивная многолучевая антенная система Советский патент 1991 года по МПК H01Q23/00 

1

(Г) 4601073/09 (22) OJ.11.88 (46) 07.03.91. Бюл. № 9

(71)Одесский политехнический институт

(72)В.В.Радионов

(53)621.396.677 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1228172, кл. Н 01 Q 23/00, 1986.

(54)ЦИФРОВАЯ АДЛШ И НЛЯ МНОЮЛУЧЕ- ВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА

(57)Изобретение (ся к радиолокации. Цель изобретения - упрощение аппаратурной реализации и повышение помехозащищенности. Цифровая адаптивная многолучевая антенная система содержит N-элементную фазированную антенную решетку 1 , циа- граммообразующую схему (ДОС) 2 с аналого-цифровыми преобразила елями

(АЦП), блоки 3 компенсации, блоки 4 инверсии мощности. Блок 3 компенсации содержит два блока задержки, блок формирования весовых коэффициентов (ФВК), два комплексных весовых сумматора (КВС). Блок 4 инверсии мощности содержит блок измерения мощности, блок вычисления параметра, блок деления и два комбинированных умножителя. Устройство позволяет максимизировать отношение сигнал/ (помехи+шум), причем алгоритм адаптивной оптимизации основан на модифицированной рроце- дуре ортогоналиэации корреляционной матрицы сигналов Грама-Шмидта. Система по пп.2-5 ф-лы отличается выполнением блоков 3 и 4, блока ФВК и блока измерения мощности. 4 з . п. ф-лы, 5 ил.

§

(Л

ILL

г

4

TvF

..JUb

ПТм ft Шт LL

Фиг.1

/

зэ

GO

оо

4 J Ю

Изобретение относится к радиолокации.

Цель изобретения - упрощение аппаратурной реализации и повышение помехозащищенности.

На фиг.1 представлена структурная схема цифровой адаптивной MHOIO- лучевой антенной системы; на фиг.2 - структурная схема блока компенсации; на фиг.3 - структурная схема блока инверсии мощности; на фиг.4 - структурная схема б юка г юрмирования весового коэффициента; нл фиг. 5 структурная схема блока измерения мощное ги.

Цифровая адаптивная многолучевая антенная сиггсчп содержит М-элемент нуга фазированную антенную решетку (ФАР) 1, диагр ммнообраз ющую схему (ЦОС) 2 с аналого-цифровыми преобразователями (ЩП) , блоки 3 компон- с шин, Плокн 4 инверсии мощности.

ТС( Чг) х,

цифровсло сигнала

. .., х СгЛ . Проходи последовательно через (N-1) групп блоков i компенсации, исходный нсктор X Ct; преобразуется. При чтэм отсчет

О 1 / N

х - (t), поступающий на крвыи сиг

Блок 3 компенсации содержит два блока 5 задержки, блок 6 формирования весовых коэффициентов (ФВК), яча комтексних весовых сумматора (КВС) 7.

Блок 4 инверсии мощности содержи г го 8 измерения мощности, блок 9 внчисленп параметра, блок 10 деления и два комбинированных умножителя 1 1 .

Блок 6 формирования necoBOio ко э

фипиента содержи два бчок i Ь задерки, комплексный весовой сумматор 3, два оперативных запоминаю них устройства (03V) 12, 6j,OK 1J сопряжения.

Ьлок 8 измерения мощности содержит блок 5 задерл и, оперативное запоминающее устройство 12, три умнжителя 14 и два двучьходовых сумм - тора 15.ч

Цифровая адаптивная (вля антенная систем работ um образом.

В режиме ад шпации н. первые сигнальные первого блока 4 инверсии мощности и блока 3 компенсации первой группы с внчодов АЦП ДСн 2. пступает вектор KoMHiu кс ных отсчетов

(О (г TV С (С

нальный вход j-ro блока 3 компенсации i-й группы, преобразуется в от( + 1

счет х ifj (t) жением

в соответствии t вшра

;: 1де х (t) х

(t)-l,tj (t-l)xy (t),

1,4 (t-D

отсчет сигнала, поступившего на первый компенсационный вход j-io блока 3 компенсации i-й группы: коэффициент, поселивший на третии вход первого КВС 7;

+ 1

(О

- отсчет сигнала, пившим на первый вход nepnoiо КВС 7. Непосредственно по вычислению

.,40 (t) произ юдится расчет HCCOFOIO

коэффициента , i (t) 6

в блоке ФВК

в соо негствии с ныражением

l(L-l) +

1 uj i (t) 1 lt, ,

Ш i. «

ДО

величина 0, (t- )x (t )d i (t) , вычисленная предварительно в блоке 4 инверсии мощности, подается на до- iio тигельный вход блока 3 компенса0

Одновременно в i-м локе t инверсии мощности, на первый сигначьныи которого поступает огсчег

и). . х j (t,), производится расчет ко ффициснта dt (t) в соотвегстьии

ЖС Hill

С Pl p.l- 1

di (t) di (t-1) + 9(L)(x (t)|

, r;t Гираметр 9,(t) т чис тяется в б i же 4 инверсии мо PI ист и (i-l)-i ipvunii, Dg(t)« l. Непосредственно по расчету di(t) в Глоке 9 нычигления пapa leтpa прои ь дится вычисление пар -етра б ,|(t) в соо вегствии с -.онием

О Jtl(t) G, (L)di(t-I)/di (t) Ч режиме обработки огсчстп iOj,i N вычис 1ян i я пи .едочат t льне ю времени, по гриш иг к нп

BptMc4HOM И К ОТ1ЧС1СЧ

х (/ It - 1 + 1) , i 1. . . N. I IP , ,- числе ния тадерл-.чп i-v j т ML ч г IB шм тора p(N) в соответствии с выражением

p(J(C-i+l) x(, (t-i+l)di

i 1...N

в i-х блоках 4 измерения мощности производится выравнивание задержек в блоках 5 задержки. После выравнивания задержек отсчетов вектора p(N) последние подаются на вторые сигнальные входы последних блоков 3 компенсации. Проходя последовательно через (N-i) блоков 3 компенсации i-й группы отсчет р ( вектор р преобразуется в отсчет р . вектора р и, будучи пропущен без изменений через i-й блок 4 инверсии мощности, поступает на выход устройства.. ,,

При этом отсчет р. , поступающий на второй сигнальный вход j-ro блока 3 компенсации i-й группы, пре«(ifi-l)

образуется в отсчет р , в соответствии с выражением

р(иН) p(yi) . Д . p(Hi. ; i i-t-jn HJ ;

() путем перемножения отсчета P tj ,

поступившего на второй компенсационный вход j-ro блока 3 компенсации i-й группы, и весового коэффициента 1 ч j поступившего на третий вход второго КВС 7 с последующим суммированием результата и отсчета I 4 } , поступившего на первый

Р .

вход второго КВС 7.

Таким образом, отсчеты вектора р снимаются с сигнальных выходов блока 4 инверсии мощности последовательно во времени с задержкой на 1 такт, начиная с последнего блока 4 Отсчет у ( соответствует выходному сигналу к остранст венного луча, формируемого на i-м выходе ДОС 2.

В момент времени, предшествующий началу режима адаптации, содержимое ОЗУ 12 блоков 6 ФВК обнуляется, а содержимое ОЗУ 12 блоков 8 измерения мощности устанавливается равным априорно известной величине мощности собственных шумов приемных каналов.

Переход от режима адаптации к режиму обработки осуществляется фиксированием содержимого ОЗУ 12 всех блоков устройства.

Формула изобретения

.

я

6334726

ментную антенную решетку, выходы которой подключены к входам диаграммо- образующей схемы с аналого-цифровыми преобразователями, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью упрощения аппаратурной реализации и повышения помехозащищенности, введено (N-1) групп блоков компенсации, по . Q (N-i) в i-й группе и (N-1) блоков инверсии мощности, причем первые синфазный и квадратурный выходы диа- граммообразующей схемы подключены к первым сигнальным синфазному и квад- 15 ратурному входам первого блока инверсии мощности, i-й синфазный и квадратурный выходы диаграммообразующей схемы, где i 2...Nj подключены к первым сигнальным синфазному и квад- 20 ратурному входам (i-l)-ro блока компенсации первой группы, синфазный и квадратурный выходы задержки последнего блока компенсации каждой группы и М-го блока инверсии мощности 25 подключены к вторым сигнальным синфазному и квадратурному входам этого же блока, информационный выход 1-го блока инверсии мощности, где i ... (N-1), подключен к информационному 30 входу (i+l)-ro блока инверсии мощности, первые сигнальные синфазный и квадратурный входы и второй компенсационные синфазный и квадратурный выходы i-ro блока инверсии мощности, где i 2...N, подключены соответственно к первым сигнальным синфазному и квадратурному выходам и вторым компенсационным синфазному и квадратурному входам первого блока компен- 4п сации (i-l)-ft группы, вторые сигнальные синфазный и квадратурный входы, первые компенсационные синфазный и квадратурный выходы, синфазный и квадратурный выходы задержки д5 и дополнительные синфазный и квадратурный выходы i-ro блока инверсии мощности, где i l...(N-l), подключены соответственно к вторым сигнальным синфазному и квадратурному 50 выходам, первым компенсационным синфазному и квадратурному входам, синфазному и квадратурному входам задержки и дополнительным входам первого блока компенсации i-й груп- пы, первые сигнальные синфазный и квадратурный выходы и вторые компенсационные синфазный и квадратурный входы j-ro блока компенсации группы, где j 2...(N-i), (N-2),

35

подключены соответственно к перпым сигнальным синфазному и квадратурному входам и вторым компенсационным синфазному и квадратурному выходам (j-l)-ro блока компенсации (1+1)-й группы, второй сигнальный синфазный и квадратурный вход задержки и дополнительный синфазный и квадратурный вход j-ro блока компенсации i-й группы, где ...(N-i) i l...(N-2), подключены соответственно к вторым синфазному и квадратурному выходам, синфазному и квадратурному выходам задержки и дополнительным синфазному и квадратурному выходам (j-l)-ro блока ком- пенсации i-й группы, а сигнальные синфазные и квадратурные выходы блоков инверсии мощности являются выходами цифровой адаптивной многолучевой антенной системы 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, блок компенсации содержит два блока задержки, Рлок формирования весового коэффициента и два комплексных весовых сумматора, причем синфазная и квадратурная составляющие входа задержки соединены с соответствующими составляющими синфазного и квадратурного выхода задержки через блоки задержки, первые синфазный и квадратурные входы блока формирования весового коэффициента подключены к синфазному и квадратурному выходам первого комплексного весового сумматора и к первым сигнальным синфазному и квадратурному выходам, вторые синфазный и квадратурный входы блока формирования весового коэффициента подключены к дополнительному синфазному и квадратурному выходам и к дополнительным синфазному и квадратурному входам, прямые синфазный и квадратурный выходы блока

формирования весового коэффициента подключены к третьим синфазному и квадратурному входам первого комплексного весового сумматора, сопряженные синфазный и квадратурный выходы блока формирования весового коэффициента подключены к третьим синфазному и квадратурному входам второго комплексного весового сумматора, первые синфазный и квадра- турньшг входы первого комплексного весового сумматора подключены к первым сигнальным синфазному и квадратурному входам, вторые синфазный и квадратурный входы первого комплексного весового сумматора подключены к первым компенсационным синфазному и квадратурному входам и к первым компенсационным синфазному и квадратурному выходам, первые счнфазный и квадратурный входы второго компенсационного весового сумматора подключены к вторым сигнальным синфазному и квадратурному входам, вторые синфазный и квадратурный входы второго комплексного весового

сумматора подключены к вторым компенсационным синфазному и квадратурному входам и к вторым компенсационным синфазному и квадратурному выходам, синфазный и квадратурный вы-

Q ходы второго комплексного весового сумматора подключены к вторым сигнальным синфазному и квадратурному выходам.

0 синфазный и квадратурный входы блока измерения мощности подключены к первым синфазному и квадратурному входам первого комбинированного умножителя, к первым сигнальным синфазному и квадратурному входам и к первым компенсационному синфазному и квадратурному выходам, второй вход блока измерения мощности подключен к третьему входу блока вычисления парамет-

0 I)a K второму входу второго комбинированного умножителя и к информационному входу, первый выход измерения мощности подключен к входу блока деления, второй выход блока из5 мерения мощности подключен к второму входу блока вычисления параметра, первый вход блока вычисления параметра подключен к выходу блока деления и к.второму входу первого комбиниро

ванного умножителя, выход блока вычисления параметра подключен к информационному выходу, синфазный и квадратурный выходы первого комбинированного умножителя подключен к первым синфазному и квадратурному входам второго комбинированного умножителя и к синфазному и квадратурному- выходам задержки, синфазный и квадратурный выход второго комбинированно го умножителя подключен к допол- нительш.гм оинфчзному и квадратурному выходам, вторые сигнальные синфазный и квадратурный входы нош лючены к сигнальным cm: раз нему и кнадратур- ному выходам и к вторым компенсационным синфазному и квадратурному ьы ходам.

0

5

0

5

0

5

соответственно к входам первого и второго оперативного запоминающего yi тройства, синфазный и квадратурный выход блока сопряжения подключен к сопряженному синфазному и квадратурному выходу.

фиг. Z

фиг.З

Фиг.Ь