Способ раздельного формирования нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток

 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для пеленгования объектов. Достигаемый технический результат - увеличение точности пеленгования за счет устранения ухода ориентации равносигнального направления (РСН) диаграммы направленности (ДН). Сущность способа заключается в разделении сигналов, принятых каждым излучателем, на два канала, суммировании сигналов с одноименных выходов делителей со своими весовыми коэффициентами (ВК), обеспечивающими формирование двух групп лучей, отклоненных от РСН, и последующем образовании суммарной и разностной ДН. ВК сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равными алгебраической сумме ВК для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной ДН и двух ДН, компенсирующих помеху, одна из которых ориентирована в направлении U_п, а вторая - зеркально симметричном относительно РСН, при этом веса компенсирующих ДН-разные. 4 ил.

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

Известен способ раздельного 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 заключается в разделении сигналов, принятых каждым излучателем, на два канала, суммировании сигналов, полученных с одноименных выходов делителей, со своими весовыми коэффициентами, обеспечивающими формирование двух лучей моноимпульсной группы, отклоненных от РСН по обобщенной координате на ±ΔU, где ΔU - расстояние максимумов до РСН, и последующем образовании суммарной и разностной ДН. 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 фиг. 3 поясняют механизм формирования нулей в исходной ДН. На фиг. 4 представлены лучи моноимпульсной группы с нулями в направлении помех.

Рассмотрим существо предлагаемого способа. Как и в прототипе, сигналы, принятые каждым излучателем, разделяют на два канала, суммируют сигналы с одноименных выходов делителей, со своими весовыми коэффициентами, и формируют суммарную и разностную ДН. Однако в отличие от прототипа весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, в каналах формирования лучей выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной ДН с максимумом, ориентированным в направлении U₀±ΔU (для первого и второго лучей соответственно), где U₀ - равносигнальное направление, и двух ДН, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления U_п, одна из которых ориентирована в направлении U_п, а вторая - зеркально симметричном относительно РСН (2U₀ - U_п). При этом веса симметричных компенсирующих ДН выбирают разными.

Так как каждый луч моноимпульсной решетки содержит нули в направлении на помеху, то в этом направлении нули формируются как в разностной, так и в суммарной ДН.

Приведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает - заявленный способ отличается тем, что изменены условия выполнения операции взвешивания: весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, в каналах формирования лучей выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной ДН с максимумом, ориентированным в направлении U₀±ΔU (для первого и второго лучей соответственно) и двух ДН, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления U_п, одна из которых ориентирована в направлении U_п, а вторая - зеркально симметричном относительно РСН (2U₀ - U_п). При этом веса симметричных компенсирующих ДН выбирают разными.

Рассмотрим предлагаемый способ на примере одной помехи. Первый и второй лучи моноимпульсной группы могут быть описаны функциями Котельникова^* (см. фиг. 2) R(U) = sin(U)/U. (1) Диаграммы направленности этих лучей представляются в виде: F₁(U) = R(U-U₀-ΔU), (2) F₂(U) = R(U-U₀+ΔU), (3) где U₀ - равносигнальное направление.

В направлении на помеху (U_п) уровни этих диаграмм имеют значения: F₁(U_п) = R(U_п-U₀-ΔU), (4) F₂(U_п) = R(U_п-U₀+ΔU). (5) К каждой из ДН добавляют со своими весами по две компенсирующие ДН (см. фиг.3): R(U-U_п)
и (6)
R(U-2U₀+U_п).

^* Здесь через U обозначена обобщенная угловая координата

где N и х₀ - число излучателей и шаг решетки,
λ - длина волны,
Θ - угол, отсчитываемый от нормали к раскрыву.

В формулах (2) - (5) приняты следующие обозначения:

где Θ₀ - угол ориентации РСН,
Θ_п - угловая координата помехи,
ΔΘ - угол смещения максимумов лучей относительно РСН.

Одна из компенсирующих ДН имеет максимум при U = U_п, а вторая - при U = (2U₀-U_п), что означает их симметрию относительно направления U = U₀.

В итоге (см. фиг. 4):
F₁(U) = R(U - U₀ - ΔU) + H₁ · R(U-U_п)+H₂ · R(U-2U₀+U_п), (7)
F₂(U) = R(U - U₀ + ΔU) + H₂ · R(U-U_п)+H₁ · R(U-2U₀+U_п), (8)
где H₁ и H₂ - веса симметричных компенсирующих ДН.

Из условий
F₁(U_п)=0, (9)
F₂(U_п)=0 (10)
получим значения весов компенсирующих диаграмм:
(11)
(12)
Исходя из этого весовые коэффициенты J'_n и J''_n (n = 1, 2,..., N) в каналах формирования лучей можно найти из соотношений:
(13)
(14)
В (13) и (14) приняты обозначения



Величины Ψ₀, Ψ_п и ΔΨ имеют смысл сдвига фаз между соседними излучателями, соответствующего пространственному запаздыванию волн, падающих с направлений Θ₀, Θ_п и ΔΘ.
Принятая в (13) и (14) запись номеров излучателей, как известно, обеспечивает привязку фазы центрального излучателя к нулю.

Аналогичным образом могут быть сформированы решеткой М нулей, причем M ≅ (N/2 - 1).

Из (7) и (8) при U = U₀ с учетом равенства R(x) = R(-x) следует F₁(U₀) - F₂(U₀) = 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 поступают на входы делителей 2 на два направления. Сигналы с одноименных выходов делителей поступают на входы устройств комплексного взвешивания 3 и 4 соответственно, обеспечивающих умножение сигналов на весовые коэффициенты (13) и (14). С выходов устройств комплексного взвешивания сигналы поступают в соответствующие сумматоры 5 и 6. Результатом суммирования в устройствах 5 и 6 являются два луча моноимпульсной группы, сдвинутые от РСН на величину ±ΔU соответственно, имеющие нули в направлении на помеху U_п, а также в зеркально симметричном ему направлении относительно РСН (2U₀ - U_п). С выходов сумматоров 5 и 6 сигналы, соответствующие лучам моноимпульсной группы, поступают на входы суммарно-разностного преобразователя (например, двойного Т-моста), на выходах 8 и 9 которого формируются разностная и суммарная F_Σ(U) ДН. Поскольку каждый луч моноимпульсной группы имеет нули в направлении на помеху, то нули в этом направлении формируются как в суммарной, так и в разностной ДН.

Таким образом, предложенный способ формирования нулей позволяет исключить смещение РСН за счет введения в каждый луч двух компенсирующих ДН, имеющих разные веса, максимум одной из которых ориентируют на помеху, а второй - в направлении, зеркально симметричном ему по обобщенной координате относительно РСН. Это позволяет существенно повысить точность пеленгования объектов в условиях активного радиоэлектронного противодействия.

Формула изобретения

Способ раздельного формирования нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток, заключающийся в разделении сигналов, принятых каждым излучателем, на два канала, суммировании сигналов с одноименных выходов делителей со своими весовыми коэффициентами, обеспечивающими формирование двух лучей моноимпульсной группы, отклоненных от равносигнального направления по обобщенной координате на ±ΔU, где ΔU - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и в последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности, отличающийся тем, что весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, в каналах формирования лучей выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении U₀± ΔU, для первого и второго лучей соответственно, и двух диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления U_п, одна из которых ориентирована в направлении U_п, а вторая - зеркально симметричном относительно равносигнального направления (2U_о - U_п), при этом веса симметричных компенсирующих диаграмм направленности выбираются разными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4