СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК

СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК


RU (11) 2120161 (13) C1

(51) 6 H01Q3/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97101678/09 
(22) Дата подачи заявки: 1997.02.05 
(45) Опубликовано: 1998.10.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Попов А.С., Кузнецова А.С., Баранов В.М. Особенности формирования нулей в диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток. Зарубежная радиоэлектроника, N 11/12, 1994. 
(71) Заявитель(и): Мануилов Борис Дмитриевич 
(72) Автор(ы): Мануилов Б.Д.; Пугачев В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Мануилов Борис Дмитриевич 

(54) СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НУЛЕЙ В СУММАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для решения задачи повышения точности ориентации равносигнального направления при формировании нулей в диаграмме направленности моноимпульсных фазированных антенных решеток. Способ совместного формирования нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток, основанный на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов, полученных с одноименных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на U, где U - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности. Весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равным алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uo, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы соответственно в направлениях (Uп+U) и (Uп-U), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2Uo-Uп-U) и (2Uo-Uп+U), причем веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



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

Известен способ совместного 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 состоит во взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов с одновременных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на U, где U - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности. 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 3 поясняют механизм формирования нулей в исходной ДН. На фиг. 4 представлены лучи моноимпульсной группы с нулями в направлении помехи.

Рассмотрим существо предлагаемого способа. Как и в прототипе, сигналы, принятые каждым излучателем, взвешивают, разделяют на два канала, суммируют сигналы, полученные с одноименных выходов делителей, с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на U, где U - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, после чего образуют суммарную и разностную диаграммы направленности. Однако в отличие от прототипа весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uо, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы соответственно в направлениях (Uп + U) и (Uп - U), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2U0 - Uп - U) и (2U0 - Uп + U). При этом веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми. Результирующая диаграмма, сформированная в результате суммирования исходной и четырех компенсирующих диаграмм направленности, имеет нули в направлениях (Uп + U), (Uп - U), (2U0 - Uп - U) и (2U0 - Uп + U). В результате разделения сигналов, принятых каждым излучателем, на два канала и суммирования сигналов, полученных с одноименных выходов делителей, с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, из результирующей диаграммы направленности образуют два луча моноимпульсной группы, в каждом из которых оказывается сформированным нуль в направлении на помеху. А это означает, что нули в направлении на помеху сформируются как в суммарной, так и в разностной диаграммах. Поскольку же значение разностной ДН в направлении U = Uо равно, как будет показано ниже, нулю, смещение РСН при формировании нулей в предлагаемом способе отсутствует.

Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает - заявленный способ отличается тем, что изменены условия выполнения операции взвешивания: весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uо, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы в направлениях (Uп + U) и (Uп - U), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2U0 - Uп - U) и (2U0 - Uп + U). При этом веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми.

Рассмотрим предлагаемый способ на примере одной помехи.

Первый и второй лучи моноимпульсной группы могут быть представлены с помощью функций Котельникова*



* Здесь через U обозначена обобщенная угловая координата

-

где N и x0 - число излучателей и шаг решетки,

- длина волны,

угол, отсчитываемый от нормали к раскрыву.

Вначале формируют исходную ДН с максимумом в направлении Uо (по обобщенной координате)



затем регистрируют уровни исходной диаграммы направленности в направлениях, отстоящих от направления на помеху Uп в обе стороны на U,

F(Uп + U) = R(Uп + U - U0), (3)

F(Uп - U) = R(Uп - U - U0), (4)

создают четыре дополнительные компенсирующие диаграммы направленности, из которых две диаграммы направленности ориентированы в направлениях **

( ** В формулах (2) - (4) приняты следующие обозначения:



где o - угол ориентации равносигнального направления,

п - угловая координата помехи,

- угол смещения максимумов лучей относительно равносигнального направления)

(Uп + U) и (Uп - U), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2U0 - Uп + U) и (2U0 - Uп + U), причем веса H симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми (см. фиг. 2 и 3):



После смещения лучей на U получим (фиг. 4):





Полагая F1(Uп) = 0, F2(Uп) = 0, получим систему линейных алгебраических уравнений с двумя неизвестными (H1 и H2)

R(Uп - Uo + U) + H111 + H212 = 0, (8)

R(Uп - Uo - U) + H121 + H222 = 0, (9)

где

11 = [R(O) + R( 2Uп - 2Uo + 2U)], (10)

12 = 21 = [R(2U) + R(2Uп - 2Uo)], (11)

22 = [R(O) + R(2Uп - 2Uo - 2U)]. (12)

Решая ее, получим значения весов H1 и H2 компенсирующих ДН:





Комплексные весовые коэффициенты Jn (n = 1,2,...N) сигналов, принятых каждым излучателем, можно найти из соотношений



В (15) приняты обозначения







Величины o , п и имеют смысл сдвига фаз между соседними излучателями, соответствующего пространственному запаздыванию волн, падающих с направлений o , п и соответственно.

Принятая в (15) запись номеров излучателей, как известно, обеспечивает привязку фазы центрального излучателя к нулю.

Аналогичным образом могут быть сформированы решеткой M нулей, причем M (N/2 - 1), где M - количество помех. При этом для нахождения весов компенсирующих диаграмм придется решать систему линейных алгебраических уравнений, матрица которой является квадратной и имеет порядок 2М.

Из (6), (7) при U = Uо с учетом равенства R(x) = R(-x) следует F1(Uо) - F2(Uо) = 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 взвешиваются с помощью устройств комплексного взвешивания 2 и поступают на входы делителей 3 на два направления. Сигналы с одноименных выходов делителей поступают на входы сумматоров 4 и 5 соответственно через фиксированные фазовращатели 6. При этом на входах сумматора 4 обеспечивается прогрессивный нарастающий, а на входах сумматора 5 - убывающий фазовый сдвиг. В результате на выходах сумматоров 4 и 5 формируются лучи моноимпульсной группы. Если весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбрать в соответствии с выражением (15), а фиксированные фазовращатели 6 исключить, то на выходах сумматоров 4 и 5 будут сформированы одинаковые диаграммы направленности (фиг. 3), максимумы которых ориентированы в направлении обобщенной координаты Uо, а нули - в направлениях (Uп + U), (Uп- U), (2Uo - Uп - U) и (2Uo - Uп + U). Наличие фазовращателей 6 приводит к смещению лучей, сформированных сумматорами 4 и 5, по обобщенной координате соответственно на U (фиг. 4). При этом нули в лучах F1(U) и F2(U) моноимпульсной группы, как это следует из выражений (6) и (7), будут сформированы в следующих направлениях: в первом - (Uп + 2U), Uп, (2Uо - Uп) и (2UO - Uп + 2U), а во втором - в направлениях Uп, (Uп - 2U),(2UO - Uп - 2U) и (2Uо - Uп). С выходов сумматоров 4 и 5 сигналы, соответствующие лучам моноимпульсной группы, поступают на входы суммарно-разностного преобразователя 7 (например, двойного T-моста), на выходах 8 и 9 которого формируются суммарная F(U) и разностная F(U) диаграмм направленности соответственно. Поскольку в каждом из лучей моноимпульсной группы имеется нуль в направлении Uп, то нули в этом направлении сформируются как в суммарной, так и в разностной диаграммах направленности. При этом, как показано выше, формирование нулей не приводит к смещению равносигнального направления.

Таким образом, предложенные условия выполнения операции взвешивания сигналов в излучателях моноимпульсной ФАР позволяют устранить смещение РСН при совместном формировании нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности. Это дает возможность существенно повысить точность пеленгования объектов в условиях активного радиоэлектронного противодействия противника. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ совместного формирования нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток, основанный на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов, полученных с одноименных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на U, где U - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности, отличающийся тем, что весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равными алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uо, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы соответственно в направлениях (Uп+U) и (Uп-U), а другие две диаграммы направленности зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2Uo-Uп-U) и (2Uo-Uп+U), причем веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru