Передающая адаптивная антенная решетка

Авторы патента:

Новиков Артем Николаевич (RU)

Новикова Екатерина Евгеньевна (RU)

Подсвиров Виталий Алексеевич (RU)

H01Q21/00 - Антенные решетки и системы (с изменяемой ориентацией луча или изменяемой формой диаграммы направленности H01Q 3/00; электрически длинные антенны H01Q 11/00)

Владельцы патента RU 2633029:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах связи при передаче широкополосных сигналов в условиях ведения радиоразведки, а также для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитной экологии. В передающую адаптивную антенную решетку, содержащую N антенных элементов, N блоков комплексного взвешивания сигналов, адаптивный процессор, выполненный из совокупности К блоков формирования весовых коэффициентов, дополнительно введены система усилителей, N цифро-аналоговых преобразователей, система распределения мощности, источник питания, возбудитель, модулятор, в адаптивный процессор дополнительно введен блок аппроксимации вектора весовых коэффициентов, а в каждый из К блоков формирования вектора весовых коэффициентов дополнительно введены блок формирования управляющего вектора и блок формирования помехового вектора. Технический результат заключается в возможности обеспечения передачи широкополосных сигналов в необходимых направлениях в условиях обеспечения радиоскрытности, электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитной экологии. 7 ил.

Известна адаптивная антенная решетка [1, с. 56, 2], содержащая N антенных элементов. В канал каждого антенного элемента введено устройство с квадратурными каналами, с помощью которого сигнал разделяется на синфазную и квадратурную составляющие, а каждая из составляющих подвергается операции умножения на весовой коэффициент. Получаемые после такой обработки сигналы складываются в сумматоре. Управление величинами весовых коэффициентов осуществляется с помощью сигнального процессора.

Однако данная адаптивная антенная решетка способна обрабатывать только узкополосные сигналы и функционирует только на прием.

Известна адаптивная антенная решетка [3], содержащая антенные элементы, гибридные устройства, обеспечивающие разделение сигналов на синфазные и квадратурные составляющие, весовые умножители, общий сумматор, адаптивные контуры, полосовой и заградительный фильтры, блоки измерения мощности, блок сравнения и блок управления. С помощью фильтров, блоков измерения мощности, блока сравнения и блока управления обеспечивается минимизация и максимизация выходной мощности общего сумматора в режимах подавления помехи и выделения полезного сигнала.

Недостатком данной адаптивной антенной решетки является усложнение схемы адаптивной антенной решетки и необходимость раздельного выполнения режимов минимизации помехи и максимизации мощности полезного сигнала. Также данная решетка является приемной.

Известна адаптивная антенная решетка [4], содержащая 7Y антенных элементов, соединенных через комплексные весовые умножители с входами общего сумматора, N адаптивных контуров, первые входы которых соединены с выходами соответствующих антенных элементов, а вторые входы - с выходами общего сумматора. Первые выходы адаптивных контуров подключены к соответствующим входам комплексных весовых умножителей. Первые и вторые входы блока максимизации выходной мощности соединены соответственно с первыми и вторыми выходами адаптивных контуров, а выходы - с соответствующими входами адаптивных контуров. Адаптивная антенная решетка обладает большей помехозащищенностью по отношению к помеховым сигналам независимо от их полосы частот.

Однако подобную адаптивную антенную решетку целесообразно использовать при приеме сигналов, имеющих паузу в ходе их передачи, например, сигналов с псевдослучайной перестройкой частоты. Кроме того, введение блока максимизации выходной мощности и изменение связей, обусловленных этим введением, существенно усложняет адаптивную антенную решетку. Данная адаптивная антенная решетка функционирует только на прием и не может решать задачу передачи сигнала.

Для устранения недостатков устройств, реализующих классический способ пространственной фильтрации узкополосных сигналов, вводят трансверсальный фильтр или многоотводную линию задержки, обеспечивающую подавление помехи в полосе частот [1, с. 57-60].

Однако использование частотно-зависимого взвешивания с помощью многоотводной линии задержки связано с выбором и реализацией необходимой амплитудной и фазовой характеристик комплексных весовых коэффициентов. В предлагаемых аналогах устройства, обеспечивающие выбор и реализацию необходимой амплитудно-фазовой характеристики комплексных весовых коэффициентов, не рассматриваются. Также не рассматриваются возможности адаптивной антенной решетки функционировать на передачу.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является адаптивная антенная решетка [5], в состав которой входят 7Y антенных элементов, блоки комплексного взвешивания сигналов, адаптивный процессор, общий сумматор, N полосовых фильтров, М сигнальных сумматоров и (M-l)xN блоков комплексного взвешивания сигналов, а адаптивный процессор выполнен в виде М блоков формирования весовых коэффициентов. При этом полосовые фильтры установлены на выходах антенных элементов. М выходов каждого полосового фильтра соединены с соответствующими входами М блоков формирования весовых коэффициентов непосредственно, а с соответствующими входами М сигнальных сумматоров - через блоки комплексного взвешивания сигналов, выходы М блоков формирования весовых коэффициентов подключены для соответствующей частотной составляющей полезного сигнала к управляющим входам блоков комплексного взвешивания сигналов, выходы М сигнальных сумматоров подключены к входам общего сумматора.

Однако когда необходимо осуществить передачу широкополосного сигнала и при этом обеспечить радиоскрытность, электромагнитную совместимость радиоэлектронных средств и электромагнитную экологию, рассматриваемая адаптивная антенная решетка не способна выполнить поставленную задачу, так как предназначена только для приема широкополосных сигналов в условиях помех.

Предлагаемая передающая адаптивная антенная решетка направлена на достижение технического результата - расширение функциональных возможностей, заключающихся в функции передачи широкополосных сигналов в условиях ведения радиоразведки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитной экологии.

Для достижения указанного технического результата в адаптивную антенную решетку, являющуюся наиболее близким аналогом (прототипом), содержащую N антенных элементов, N блоков комплексного взвешивания сигналов, адаптивный процессор, выполненный из совокупности К блоков формирования весовых коэффициентов, дополнительно введены система усилителей, N цифро-аналоговых преобразователей, система распределения мощности, источник питания, возбудитель, модулятор, в адаптивный процессор дополнительно введен блок аппроксимации вектора весовых коэффициентов, а в каждый из К блоков формирования вектора весовых коэффициентов дополнительно введен блок формирования управляющего вектора и блок формирования помехового вектора, при этом вход модулятора соединен с источником информации, управляющий выход модулятора соединен со входом возбудителя, информационный выход модулятора соединен с информационным входом каждого из N блоков комплексного взвешивания сигналов, выход возбудителя через систему распределения мощности соединен со входом каждого из N блоков комплексного взвешивания сигналов, выход каждого из N блоков комплексного взвешивания сигналов через цифро-аналоговый преобразователь и систему усилителей соединен со входом соответствующего антенного элемента, первый выход источника питания соединен со входом адаптивного процессора, второй выход соединен со входом системы усилителей, третий выход соединен со входом возбудителя, на информационные входы адаптивного процессора, а именно на информационные входы блока формирования управляющего вектора и блока формирования помехового вектора, входящие в состав каждого из К блоков формирования вектора весовых коэффициентов, поступают сигналы от внешнего источника, выход блока формирования управляющего вектора соединен со входом перемножителя, N выходов блока формирования помехового вектора соединены с N входами блока формирования ковариационной матрицы помеховых сигналов, N выходов которого соединены с N входами блока обращения ковариационной матрицы помеховых сигналов, N выходов блока обращения ковариационной матрицы помеховых сигналов соединены со входами перемножителя, выход перемножителя, являющийся выходом каждого из К блоков формирования вектора весовых коэффициентов соединен со входом блока аппроксимации вектора весовых коэффициентов, выход которого является управляющим выходом адаптивного процессора и соединен с управляющим входом каждого из N блоков комплексного взвешивания сигналов.

Проведенный сравнительный анализ заявленного устройства и устройства-прототипа показывает, что заявленное устройство отличается тем, что:

- введены модулятор, возбудитель, источник питания, система распределения мощности, цифро-аналоговые преобразователи и система усилителей;

- изменены связи между элементами;

- в адаптивный процессор введен блок аппроксимации вектора весовых коэффициентов;

- в блок формирования вектора весовых коэффициентов введен блок формирования управляющего вектора и блок формирования помехового вектора.

Сочетание отличительных признаков предложенной передающей адаптивной антенной решетки из доступной литературы неизвестно, поэтому она соответствует критерию изобретения «новизна».

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежной с ней областях позволяет сделать вывод, что введенные элементы в указанной совокупности неизвестны, и их введение в передающую адаптивную антенную решетку указанным образом и с указанными связями позволяет обеспечить ей новое свойство: передачу полезного широкополосного сигнала в условиях обеспечения радиоскрытности, электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. В целом это обеспечивает заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 приведена структурная схема передающей адаптивной антенной решетки.

На фиг. 2 представлена структурная схема адаптивного процессора.

На фиг. 3 приведена структурная схема блока формирования весовых коэффициентов.

На фиг. 4 приведена диаграмма направленности передающей антенной решетки на частоте ϕ₁.

На фиг. 5 приведена диаграмма направленности передающей антенной решетки на частоте ϕ₂.

На фиг.6 представлен вариант аппроксимации реальной части частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов для 17 канала управления антенной решетки кусочно-линейной функцией при К=16. Причем кривая 1 представляет собой реальную часть оптимального частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов для 17 канала управления антенной решетки, а кривая 2 - реальную часть квазиоптимального (аппроксимированного) частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов.

На фиг. 7 представлен вариант аппроксимации мнимой части частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов для 17 канала управления антенной решетки кусочно-линейной функцией при К=16. Причем кривая 1 представляет собой мнимую часть оптимального частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов для 17 канала управления антенной решетки, а кривая 2 - мнимую часть квазиоптимального (аппроксимированного) частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов.

В состав передающей адаптивной антенной решетки (фиг. 1) входят антенные элементы 1, образующие N-элементную антенную решетку и соединенные с выходами системы усилителей 2, N цифро-аналоговых преобразователей 3, соединенных со входами системы усилителей 2 и с выходами N блоков 5 комплексного взвешивания сигналов, адаптивный процессор 4, выход которого соединен со входами каждого из N блоков 5 комплексного взвешивания сигналов, система распределения мощности 6, N выходов которой соединены со входами N блоков 5 комплексного взвешивания сигналов. Выходы источника питания 7 соединены со входами адаптивного процессора 4, системы усилителей 2 и возбудителя 8. Управляющий выход модулятора 9 соединен со входом возбудителя 8, информационный выход модулятора 9 соединен с информационным входом каждого из N блоков 5 комплексного взвешивания сигналов. Вход модулятора 9 соединен с источником информации.

Адаптивный процессор 4 (фиг. 2) состоит из совокупности К блоков 10 формирования вектора весовых коэффициентов, информационные входы которых соединены с внешним источником, и блока 11 аппроксимации вектора весовых коэффициентов, входы которого соединены с каждым из К блоков 10 формирования вектора весовых коэффициентов, а выход которого является управляющим выходом адаптивного процессора.

Каждый из К блоков 10 формирования вектора весовых коэффициентов (фиг. 3) состоит из блока 12 формирования управляющего вектора, информационный вход которого соединен с внешним источником, а выход со входом перемножителя 16, блока 13 формирования помехового вектора, информационный вход которого также соединен с внешним источником, а N выходов, по числу элементов антенной решетки, соединены с N входами блока 14 формирования ковариационной матрицы помеховых сигналов. N выходов блока 14 формирования ковариационной матрицы помеховых сигналов соединены с N входами блока 15 обращения ковариационной матрицы помеховых сигналов, выходы которого соединены со входами перемножителя 16. Выход перемножителя 16 является выходом блока 10 формирования вектора весовых коэффициентов.

Прежде чем рассмотреть функционирование предлагаемой передающей адаптивной антенной решетки, проведем теоретическое обоснование режима передачи широкополосных полезных сигналов, реализованного в предлагаемом устройстве, при обеспечении радиоскрытности, электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры и электромагнитной экологии.

Рассмотрим N-элементную антенную решетку с известной геометрией излучающего раскрыва, осуществляющую передачу полезного широкополосного сигнала с направления θ₀, ϕ₀ и формирование «нуля» диаграммы направленности (ДН) антенной решетки в направлениях θ_l, ϕ_l (l=1, …, L). Требуется определить и реализовать набор частотно-зависимых весовых коэффициентов в каналах передающей адаптивной антенной решетки, обеспечивающих формирования «нулей» ДН в требуемых частотных диапазонах и направлениях.

На основе формулировки критерия оптимальной обработки широкополосного сигнала по максимуму ОСПШ [6] сформулируем аналогичный критерий для передающей адаптивной антенной решетки:

где R_ss(ω) ~ частотно-зависимая ковариационная матрица полезного сигнала;

R_nn(ω)- частотно-зависимая ковариационная матрица сигналов помех;

W(ω) - частотно-зависимый вектор весовых коэффициентов;

ω₁, ω₂ ~ определяют полосу частот, в которой передается полезный сигнал;

T, * - символы операций транспонирования и комплексного сопряжения соответственно.

Интеграл (1) принимает максимальное значение, когда подынтегральное выражение является максимальным для каждой частоты. Это позволяет представить оптимальную частотную зависимость весовых коэффициентов в виде [6]:

где - управляющий вектор, обеспечивающий построение ДН в состоянии покоя.

ε₀, μ₀ - электрическая и магнитная постоянные свободного пространства соответственно;

θ₀, ϕ₀ - направление передачи полезного широкополосного сигнала;

x_n, y_n ~ координаты n -го элемента антенной решетки.

Частотно-зависимая ковариационная матрица помеховых сигналов при произвольном числе помеховых сигналов определяется соотношением вида:

где σ² - мощность тепловых шумов антенной решетки;

Р - мощность l-го помехового сигнала, l=1, …, L;

- помеховый вектор-столбец, элементами которого являются комплексные сомножители, учитывающие фазовый набег на каждом элементе антенной решетки.

Тогда обратная частотно-зависимая ковариационная матрица имеет вид:

В соотношении (4) известны все члены за исключением частотно-зависимых коэффициентов α_lp(ω), которые можно найти из выражения (3) и (4) из условия

Таким образом, выражение для оптимального частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов можно записать в виде

Однако точно реализовать данную зависимость технически невозможно. Поэтому предлагается обеспечить точную реализацию значений вектора весовых коэффициентов в полосе частот полезного сигнала для ограниченного числа К частот из данного частотного интервала. Между данными частотами значения весовых коэффициентов могут быть аппроксимированы достаточно простой зависимостью, например, кусочно-постоянной функцией или кусочно-линейной. Выбор числа частот К определяется с учетом противоречивых требований, например:

- увеличение числа частот К, для которых обеспечивается точная реализация значений весовых коэффициентов, приводит к более точному формированию «нулей» ДН передающей адаптивной антенной решетки в требуемых направлениях;

- увеличение числа частот К обуславливает резкое усложнение антенны.

Предлагаемая передающая адаптивная антенная решетка функционирует следующим образом.

На информационный вход модулятора 9 поступает сигнал от источника информации, который необходимо передать абоненту. Модулятор 9 производит модуляцию сигнала по определенному закону и передает его на информационный вход каждого из /У блоков 5 комплексного взвешивания сигналов. Также модулятор 9 подает управляющее воздействие на возбудитель 8, который начинает передавать энергию от источника питания 7 на вход системы распределения мощности 6. Система распределения мощности 6 распределяет энергию по всем N каналам управления передающей адаптивной антенной решетки. На информационный вход адаптивного процессора 4, а именно на каждый блок 12 формирования управляющего вектора, входящего в состав каждого из К блоков 10 формирования вектора весовых коэффициентов, поступает оперативная информация о направлении передачи полезного широкополосного сигнала θ₀, ϕ₀ и частотой составляющей ω_k, на которой будет формироваться ДН. На информационный вход каждого блока 13 формирования помехового вектора, входящего в состав каждого из К блоков 10 формирования вектора весовых коэффициентов, поступает оперативная информация о запрещенных частотах и направлениях излучения. Также на адаптивный процессор 4 поступает сигнал от источника питания 7 для его энергообеспечения. Адаптивный процессор 4 формирует управляющий сигнал в виде частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов для каждого из N каналов передающей адаптивной антенной решетки и передает его на соответствующий блок 5 комплексного взвешивания сигналов. Сигналы от блока 5 комплексного взвешивания сигналов, соответствующие требуемой в настоящий момент форме ДН передающей адаптивной антенной решетки, поступают на соответствующие цифро-аналоговые преобразователи 3, где производится их преобразование в аналоговый вид. Далее сигналы через систему усилителей 2, которая получает энергию от источника питания 7, поступают на элементы антенной решетки 1 и излучаются в требуемых направлениях.

Рассмотрим подробнее функционирование адаптивного процессора 4, а также входящего в него одного из К блоков 10 формирования вектора весовых коэффициентов. На информационный вход блока 12 формирования управляющего вектора, входящего в состав блока 10 формирования вектора весовых коэффициентов, поступает оперативная информация от внешнего источника о направлении и частотой составляющей излучения полезного широкополосного сигнала. В блоке 12 формирования управляющего вектора производится формирование вектора S₀(ω_k), обеспечивающего построение ДН передающей адаптивной антенной решетки в состоянии покоя для заданной частотной составляющей, который поступает на вход перемножителя 16. На информационный вход блока 13 формирования помехового вектора, входящего в состав блока 10 формирования вектора весовых коэффициентов, поступает оперативная информация о запрещенных частотах и направлениях излучения, то есть информация о том, на каких частотах и в каких направления антенная решетка не должна излучать. Это необходимо для обеспечения радиоскрытности, электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры и электромагнитной экологии. В блоке 13 формирования помехового вектора производится формирование «условного» помехового вектора, имитирующего помеховый сигнал, излучаемый с определенного направления с определенной мощностью на определенной частоте, с учетом фазовых набегов для каждого элемента антенной решетки. Сигналы с N выходов блока 13 формирования помехового вектора поступают на входы блока 14 формирования ковариационной матрицы помеховых сигналов, откуда поступают на входы блока 15 обращения ковариационной матрицы помеховых сигналов, а далее на перемножитель 16, где производится формирование вектора весовых коэффициентов для одной из К частот. Каждый из блоков 15, обеспечивающих обращение ковариационной матрицы помеховых сигналов на соответствующей частоте, реализует итерационный алгоритм обращения на основе метода «окаймления», описанного например в [7, 8]. Выполнение операций матричного умножения реализуется с использованием типовых элементов перемножения сигналов и не имеет принципиальных сложностей. Выход перемножителя 16 является выходом блока 10 формирования вектора весовых коэффициентов. Далее сигналы с каждого из К блоков формирования вектора весовых коэффициентов, соответствующие вектору весовых коэффициентов для одной из К частот спектра передаваемого полезного широкополосного сигнала, поступают на блок 11 аппроксимации вектора весовых коэффициентов, где производится аппроксимация вектора весовых коэффициентов для каждого канала управления антенной решетки по частоте для К отсчетов (фиг. 6, 7). Далее сигнал, соответствующий частотно-зависимому вектору весовых коэффициентов для соответствующего канала управления антенной решетки, поступает на соответствующий управляющий вход блока 5 комплексного взвешивания сигналов.

Для исследования возникающих закономерностей рассмотрим антенную решетку 10×10 (N=100), элементы которой расположены с шагом 0.5λ (λ - длина волны, соответствующая средней частоте диапазона полезного сигнала). Направление излучения полезного сигнала θ₀=0°, ϕ₀=0° с базой B=200, а в направлении θ₁=30°…54°, ϕ₁=0° на частоте ω₂ антенная решетка излучать не должна (фиг.5). Данная информация от внешнего источника оперативно поступает на блоки 12 и 13 блока 10 формирования вектора весовых коэффициентов.

А на фиг. 4 показано, что на частоте ω_х в направлении θ=30°…54°, ϕ₁=0° передающая антенная решетка излучает, так как на этой частоте радиоразведка не ведется.

Аналогичным образом обеспечивается и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и электромагнитная экология.

Как показывают результаты исследований, увеличение числа интервалов К приводит, с одной стороны, к увеличению точности восстановления широкополосных сигналов в присутствии помех, а, с другой стороны, - к резкому усложнению антенны.

Передающая адаптивная антенная решетка может быть реализована на современной элементной базе. Выполнение введенных блоков не вызывает затруднений.

Сказанное выше подтверждает соответствие критерию «промышленная применимость» предложенного технического решения.

Таким образом, введение модулятора, возбудителя, источника питания, системы распределения мощности, цифро-аналоговых преобразователей и системы усилителей, в адаптивный процессор - блока аппроксимации вектора весовых коэффициентов, а в блок формирования вектора весовых коэффициентов - блока формирования управляющего вектора и блока формирования помехового вектора позволяет обеспечить передачу широкополосных сигналов в необходимых направлениях в условиях обеспечения радиоскрытности, электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитной экологии.

Литература

1. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986. - 448 с.

2. Авторское свидетельство 1506569. Устройство для приема широкополосных сигналов с адаптивной антенной решеткой / В.И. Журавлев, Г.О. Бокк. - Бюллетень изобретений №33, 25.06.1987 г. - H04L 7/02.

3. Авторское свидетельство 1548820. Адаптивная антенная решетка / Л.А. Марчук, В.В. Поповский, В.И. Евдокимов, С.М. Крымов, И.В. Сергеев. -Бюллетень изобретений №9, 07.03.1990 г. -H01Q 21/00.

4. Патент 2099838 (РФ). Адаптивная антенная решетка / А.В. Колинько, В.Ф.Комарович, Марчук Л.А., Савельев А.Н. - Опубл. 20.12.97 г. - H01Q 21/00.

5. Патент 2466482 (РФ). Адаптивная антенная решетка / Габриэльян Д.Д., Новиков А.Н., Шацкий В.В., Шацкий Н.В. - Опубл. 10.11.12 г. - H01Q 3/26, H01Q 21/00.

6. Габриэльян Д.Д., Новиков А.Н., Цыпорина И.Г. Оптимальное подавление широкополосных помех в адаптивных антенных решетках. Электромагнитные волны и электронные системы», Т. 16, №6, г. Москва, 2011 г., с. 20-23.

7. Воеводин В.В., Кузнецов Ю.А. Матрицы и вычисления. - М.: Наука, 1984.-320 с.

8. Фаддеев Д.К., Фаддеева В.Н. Вычислительные методы линейной алгебры. -М.- Л.: Госиздат физ.-мат.Литературы, 1963. - 735 с.

Передающая адаптивная антенная решетка, содержащая N антенных элементов, N блоков комплексного взвешивания сигналов, адаптивный процессор, выполненный из совокупности K блоков формирования весовых коэффициентов, отличающаяся тем, что дополнительно введены система усилителей, N цифро-аналоговых преобразователей, система распределения мощности, источник питания, возбудитель, модулятор, в адаптивный процессор дополнительно введен блок аппроксимации вектора весовых коэффициентов, а в каждый из K блоков формирования вектора весовых коэффициентов дополнительно введены блок формирования управляющего вектора и блок формирования помехового вектора, при этом вход модулятора соединен с источником информации, управляющий выход модулятора соединен со входом возбудителя, информационный выход модулятора соединен с информационным входом каждого из N блоков комплексного взвешивания сигналов, выход возбудителя через систему распределения мощности соединен со входом каждого из N блоков комплексного взвешивания сигналов, выход каждого из N блоков комплексного взвешивания сигналов через цифро-аналоговый преобразователь и систему усилителей соединен со входом соответствующего антенного элемента, первый выход источника питания соединен со входом адаптивного процессора, второй выход соединен со входом системы усилителей, третий выход соединен со входом возбудителя, на информационные входы адаптивного процессора, а именно на информационные входы блока формирования управляющего вектора и блока формирования помехового вектора, входящие в состав каждого из K блоков формирования вектора весовых коэффициентов, поступают сигналы от внешнего источника, выход блока формирования управляющего вектора соединен со входом перемножителя, N выходов блока формирования помехового вектора соединены с N входами блока формирования ковариационной матрицы помеховых сигналов, N выходов которого соединены с N входами блока обращения ковариационной матрицы помеховых сигналов, N выходов блока обращения ковариационной матрицы помеховых сигналов соединены со входами перемножителя, выход перемножителя, являющийся выходом каждого из K блоков формирования вектора весовых коэффициентов, соединен со входом блока аппроксимации вектора весовых коэффициентов, выход которого является управляющим выходом адаптивного процессора и соединен с управляющим входом каждого из N блоков комплексного взвешивания сигналов.

Изобретение относится к антенной технике и, в частности, к конструированию цифровых кольцевых антенных решеток (ЦКАР). Цифровая кольцевая антенная решетка содержит печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, основание выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные излучатели антенные (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами.

Фазированная антенная решетка с адаптируемой поляризацией // 2629534

Изобретение относится к фазированной антенной решетке, более конкретно - к фазированной антенной решетке с адаптируемой поляризацией для мобильного устройства. Монолитно-интегрированный антенный модуль миллиметрового диапазона содержит множество антенных элементов, радиочастотную интегральную схему (RFIC) и цепь питания.

Способ пространственно-временного приема сигналов с аналоговой модуляцией с отслеживанием изменяющегося направления на источник сигнала // 2628876

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в авиационных системах радиосвязи МВ-ДМВ диапазона. Способ предлагает одновременное выполнение следующих операций: оценку вектора текущих значений параметров сигнала методом нелинейной фильтрации с использованием оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала на элементах антенной системы ; оценку вектора амплитудно-фазового распределения сигнала с использованием алгоритма линейной фильтрации и с использованием оценки вектора текущих значений параметров сигнала , а также параметров алгоритма линейной фильтрации AH и RH, полученных в результате адаптации; адаптацию априорно неизвестных параметров алгоритма линейной фильтрации AH и RH вектора амплитудно-фазового распределения сигнала методом максимального правдоподобия с использованием оценки вектора текущих значений параметров сигнала , а также оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала .

Антенная решетка эллиптической поляризации // 2628300

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве наземной передающей и/или приемной антенны с эллиптической (круговой) поляризацией. Антенна содержит четыре одинаковых симметричных вибратора, установленные на опоре-мачте и наклоненные на одинаковый угол по отношению к плоскости.

Способ формирования диаграммы направленности цифровой антенной решеткой // 2627958

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам формирования диаграммы направленности цифровыми антенными решетками при обзоре пространства и земной поверхности, и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС).

Антенная система вторичного радиолокатора // 2626221

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем во вторичной радиолокации. Антенная система вторичного радиолокатора состоит из основной антенны канала запроса, антенны канала подавления боковых лепестков, установленной вне основной антенны канала запроса.

Способ диагностики фазированной антенной решетки // 2623825

Изобретение относится к технике измерений ФАР с большим числом N элементов и может применяться для их диагностики при частичном или полном отказе устройства управления фазой части излучателей тестируемой ФАР в процессе разработки, изготовления, настройки и эксплуатации ФАР.

Способ возбуждения электромагнитных волн // 2622620

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке устройств для излучения радиоволн преимущественно дециметрового и более длинноволнового диапазона электромагнитных волн.

Мобильное устройство с фазированной антенной решеткой вытекающей волны // 2622483

Изобретение относится к антенной технике. Устройство для беспроводной связи, содержащее: антенный модуль миллиметрового диапазона, содержащий по меньшей мере два антенных элемента, корпус, включающий в себя проводящие структуры с апертурой для согласования антенного модуля с внешним пространством.

Полотно антенное // 2622241

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре и может применяться в антенной технике в качестве полотна антенного фазированной антенной решетки (ФАР). Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции, точность позиционирования и надежность крепления большого количества элементов ФАР.

Устройство для измерения сверхвысокочастотных сигналов и способ его конфигурирования // 2634748

Изобретение относится к устройству для мультистатических измерений сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов с антенным устройством, которое содержит несколько антенных кластеров, и к способу выполнения устройства. Способ конфигурации мультистатического измерительного устройства с антенным устройством (100), которое образуется из нескольких антенных кластеров (101), где каждый антенный кластер (101) содержит несколько передающих антенн (11) и несколько приемных антенн (12). Конфигурационная группа (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется посредством размещения подгруппы антенных кластеров (101) антенного устройства (100) в конфигурационной группе (102, 108, 109, 110, 111, 112). Подгруппа антенных кластеров (101) данной конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется в качестве приемного кластера, в котором активируются исключительно приемные антенны (12) антенного кластера (101). Подгруппа антенных кластеров (101) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется в качестве передающих кластеров (105) посредством активации передающих антенн (11). СВЧ-сигналы, излучаемые всеми передающими антеннами (11) всех передающих кластеров (105) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) и отражаемые от объекта, измеряются в каждой приемной антенне (12) приемных кластеров (104) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112). Технический результат заключается в возможности получать изображение с относительно низкими требованиями к вычислительным ресурсам. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Сканирующая многочастотная антенная решетка для формирования в пространстве последовательности сверхширокополосных импульсных сигналов с управляемой частотой повторения импульсов // 2634752

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в радиолокации, а также в системах радиоэлектронного подавления. Устройство содержит систему формирования когерентной сетки частот (1), излучающие элементы (2), управляемые фазовращатели (3), систему управления фазовращателями (4), импульсные модуляторы (5), импульсный генератор (6), управляемые линии задержки (7), систему управления задержкой импульса (8), опорный генератор (9) и синхронизатор систем управления линиями задержки и управляемыми фазовращателями (10). Технический результат изобретения заключается в устранении зависимости периода формируемых импульсов от количества спектральных компонент сигнала для заданной ширины спектра. 4 ил.

Модуль проходной фазированной антенной решетки с драйвером управления фазовращателем // 2641506

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Модуль проходной фазированной антенной решетки (ФАР) содержит основание модуля в виде печатной платы и элементы ФАР, соединенные с основанием модуля. На основании модуля в пространстве между элементами ФАР размещены драйверы системы управления лучом (СУЛ), выполненные в виде интегральных микросхем и электронных компонентов. При этом печатная плата элемента ФАР может содержать вырез между контактными площадками, в котором размещены микросхемы драйверов СУЛ и электронные компоненты. Микросхема драйвера СУЛ обеспечивает управление одним или несколькими фазовращателями элементов ФАР путем подачи на элемент управления каждого фазовращателя двух разнополярных управляющих импульсов напряжения с регулируемыми длительностями и интервалом между ними, а также контроль установленных управляемых фазовых сдвигов и контроль целостности электрических цепей и фазовращателей элементов ФАР. Технический результат состоит в обеспечении возможности управления фазовращателями элементов ФАР непосредственно в модуле проходной ФАР при шаге расположения элементов ФАР, позволяющем обеспечить однолучевое электрическое сканирование с максимальным углом отклонения луча от нормали к раскрыву ФАР не менее 45°. Применение таких модулей при построении ФАР с широкоугольным электрическим сканированием луча позволяет существенно уменьшить габариты антенной системы, включающей ФАР и систему управления лучом, значительно упростить коммутацию цепей управления фазовращателями элементов ФАР за счет исключения длинных проводников, соединяющих фазовращатели с системой управления лучом, и в результате повысить технологичность сборки и надежность антенной системы в целом, а также увеличить коэффициент усиления ФАР за счет снижения погрешности установки требуемых фазовых сдвигов в фазовращателях. Использование модулей проходной ФАР в антенных системах с количеством элементов 10000 и более дает возможность сохранить низкое вносимое элементом ФАР ослабление за счет отсутствия необходимости увеличения его длины при большом количестве элементов в модуле ФАР и, таким образом, сохранить высокий коэффициент усиления ФАР. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ и устройство для калибровки приемной активной фазированной антенной решетки // 2641615

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться для калибровки приемных активных фазированных антенных решеток (АФАР), применяемых в радиолокационных станциях дальнего обнаружения. На вход каждого приемного модуля подают калибровочный сигнал в виде когерентной последовательности N радиоимпульсов, мощность которых имеет значения одного порядка с мощностью сигналов, поступающих на входы приемных модулей при работе РЛС в штатном режиме. После их усиления, преобразования на промежуточную частоту и аналого-цифрового преобразования с выделением квадратурных составляющих комплексных амплитуд выходных сигналов приемных модулей осуществляют их последовательное N-кратное когерентное суммирование. Формируют комплексные калибровочные коэффициенты путем сравнения комплексной амплитуды накопленного выходного сигнала приемного модуля, принятого за опорный, с комплексными амплитудами накопленных выходных сигналов калибруемых приемных модулей. Выравнивание комплексных коэффициентов передачи приемных модулей для обеспечения равномерного амплитудно-фазового распределения поля на раскрыве АФАР осуществляют путем комплексного умножения комплексных амплитуд выходных сигналов калибруемых приемных модулей на соответствующие комплексные калибровочные коэффициенты. Причем диаграмму направленности АФАР формируют путем весового суммирования комплексной амплитуды выходного сигнала опорного приемного модуля со скорректированными значениями комплексных амплитуд выходных сигналов всех калибруемых приемных модулей. Технический результат заключается в повышении точности калибровки при одновременном упрощении конструкции приемного модуля АФАР. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Турникетная антенна // 2643700

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, а именно к антеннам, предназначенным для излучения и приема волн двух ортогональных поляризаций. Результат достигается тем, что в турникетной антенне, содержащей два крестообразно расположенных вибратора, к зазору в средней точке которых присоединены входные коаксиальные кабели, плечи вибраторов выполнены из металлического листа в виде равнобедренных прямоугольных треугольников, расположенных в одной плоскости, с вершинами прямого угла в центре антенны. Дальние от центра антенны края каждого вибратора соединены между собой металлической полосой, расположенной по биссектрисе прямого угла. Ширина металлической полосы и высота ее расположения над вибраторами много меньше длины рабочей волны. Входные кабели проложены от центра антенны по металлическим полосам к одному из плеч каждого вибратора и по нему к зазору между плечами вибратора. Технический результат изобретения состоит в расширении частотного диапазона, упрощении конструкции, уменьшении габаритов, улучшении согласования. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство формирования и излучения мощных радиоимпульсов // 2644618

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных устройствах, требующих получения радиоимпульсов с высокой импульсной мощностью, например в системах дальней космической связи и радиолокации. В изобретении используется прототип, включающий в себя сканирующую антенную решетку и фазированную антенную решетку (ФАР) проходного типа. Прототип позволяет формировать и излучать импульсные сигналы, мощность которых в N2 раз превышает мощность, подводимую к одному элементу сканирующей решетки, где N - количество элементов сканирующей антенной решетки. Однако энергопотенциал прототипа ограничен площадью эффективной поверхности раскрыва ФАР проходного типа. С целью увеличения энергопотенциала в прототип введена двухзеркальная антенна, ФАР проходного типа выполняет роль облучателя вспомогательного зеркала этой антенны, при этом передающая апертура этой ФАР сфокусирована на точку, отличающуюся от точки фокуса основного зеркала двухзеркальной антенны. Эффективная поверхность двухзеркальной антенны может на порядки превосходить эффективную поверхность ФАР прототипа, позволяя пропорционально увеличить энергопотенциал устройства. 9 ил.

Способ и устройство для калибровки приемно-передающей активной фазированной антенной решетки // 2647514

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для калибровки приемно-передающих активных фазированных антенных решеток (ФАР). Способ калибровки активной ФАР, в котором для калибровки приемных каналов приемно-передающих модулей на их входы подают контрольный сигнал, на основе сравнения амплитуд и фаз выходных сигналов приемных каналов калибруемых модулей с амплитудой и фазой выходного сигнала приемного канала опорного приемно-передающего модуля формируют корректирующие сигналы, которые используют для регулировки комплексных коэффициентов передачи приемных каналов калибруемых приемно-передающих модулей. Аналогично осуществляют калибровку и передающих каналов приемно-передающих модулей, причем калибровка передающих каналов модулей производится независимо от калибровки приемных каналов модулей, в качестве опорного выбирается приемно-передающий модуль, расположенный в центре апертуры активной ФАР, а формирование корректирующих сигналов осуществляют с учетом обеспечения требуемого закона амплитудного распределения поля на апертуре приемно-передающей активной ФАР. Техническим результатом является повышение точности калибровки передающих каналов приемно-передающих модулей активной ФАР, расширение области возможных применений способа калибровки и обеспечение требуемого амплитудного распределения на апертуре антенны. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ формирования диаграммы направленности приемной линейной антенной решетки // 2647518

Изобретение относится к антенной технике. Способ включает вычисление сигнала F0 по формуле: . Дополнительно вычисляют два сигнала F1 и F2 по формулам: , и определяют параметр а: . Выходной сигнал V0 приемной антенной решетки формируют в зависимости от параметра а, в соответствии с выражением: Технический результат заключается в снижении уровня боковых лепестков при сохранении ширины основного лепестка диаграммы направленности приемной антенной решетки. 10 ил.