[go: up one dir, main page]

RU2629921C1 - Method of adaptive signal processing in modular phase antenna lattice - Google Patents

Method of adaptive signal processing in modular phase antenna lattice Download PDF

Info

Publication number
RU2629921C1
RU2629921C1 RU2016115121A RU2016115121A RU2629921C1 RU 2629921 C1 RU2629921 C1 RU 2629921C1 RU 2016115121 A RU2016115121 A RU 2016115121A RU 2016115121 A RU2016115121 A RU 2016115121A RU 2629921 C1 RU2629921 C1 RU 2629921C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
modules
pairs
signals
phases
modular
Prior art date
Application number
RU2016115121A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Вадимович Литвинов
Борис Дмитриевич Мануилов
Сергей Евгеньевич Мищенко
Александр Юрьевич Падий
Виталий Валентинович Шацкий
Николай Витальевич Шацкий
Original Assignee
Алексей Вадимович Литвинов
Борис Дмитриевич Мануилов
Сергей Евгеньевич Мищенко
Александр Юрьевич Падий
Виталий Валентинович Шацкий
Николай Витальевич Шацкий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Вадимович Литвинов, Борис Дмитриевич Мануилов, Сергей Евгеньевич Мищенко, Александр Юрьевич Падий, Виталий Валентинович Шацкий, Николай Витальевич Шацкий filed Critical Алексей Вадимович Литвинов
Priority to RU2016115121A priority Critical patent/RU2629921C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2629921C1 publication Critical patent/RU2629921C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: receive signals from a known direction by an even number of modules arranged symmetrically with respect to the phase center of the modular phased array antenna with an amplitude and complex conjugate phase distribution that is symmetric with respect to the phase center of the opening. For each pair of symmetrically located modules, the sum and difference signals of the pairs of modules are formed. Summarize the total signals of the pairs of modules by the power, forming the initial sum signal of the modular phased array antenna. The covariance matrix of the difference signals of the module pairs and the covariance coefficient vector of the initial sum signal of the modular phased array antenna and the difference signals of the module pairs are found. Summarize the covariance matrix of the difference signals of pairs of modules with a diagonal matrix. The greater the weight of the diagonal, the smaller the values of the correcting phases. A matrix of coefficients is generated and the phase vector of the pairs of modules is determined by multiplying the inverse coefficient matrix by the covariance vector of the initial sum signal of the modular phased array antenna and the difference signals of the module pairs. Change, according to the detected phase of the correcting phases, the phases of the signals of the modules and sum the signals of the pairs of modules with the changed phases, forming the output signal of the modular phased array antenna.
EFFECT: possibility of adaptive signal processing in a modular phased array that realizes signal processing based on real arithmetic, while maintaining its speed.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в системах радиосвязи, функционирующих в сложной помеховой обстановке.The invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used in radio communication systems operating in a complex jamming environment.

Известны адаптивные антенные решетки, реализующие алгоритм максимизации выходного отношения мощности полезного сигнала к сумме мощностей помех и шума [1. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. М.: Радио и связь, 1986, с. 80-86, 179-240]. Для работы адаптивной антенной решетки такого типа используется априорная информация о направлении прихода полезного сигнала. В процессе функционирования адаптивных антенных решеток данного типа формируется комплексная ковариационная матрица сигнала и помех, после обращения которой исходный вектор комплексных весовых коэффициентов адаптивной антенной решетки преобразуется в вектор комплексных весовых коэффициентов, обеспечивающих достижение максимального значения отношения сигнал/(помеха+шум).Adaptive antenna arrays are known that implement an algorithm for maximizing the output ratio of the useful signal power to the sum of the interference and noise powers [1. Monzingo R.A., Miller T.U. Adaptive antenna arrays. Introduction to the theory. M .: Radio and communication, 1986, p. 80-86, 179-240]. For the operation of an adaptive antenna array of this type, a priori information about the direction of arrival of the useful signal is used. During the operation of adaptive antenna arrays of this type, a complex covariance matrix of signal and interference is formed, after which the original vector of complex weight coefficients of the adaptive antenna array is converted to a vector of complex weight coefficients, ensuring the maximum signal / (noise + noise) ratio is reached.

При реализации данного способа для формирования комплексной ковариационной матрицы сигнала и помех необходимо в каждом канале адаптивной антенной решетки выделять две квадратурные составляющие сигнала и осуществлять перекрестную ковариационную обработку сигналов, принимаемых каналами адаптивной антенной решетки. Это усложняет систему, кроме того, при увеличении числа каналов возрастает время обращения ковариационной комплексной матрицы.When implementing this method for the formation of a complex covariance matrix of the signal and interference, it is necessary in each channel of the adaptive antenna array to select two quadrature components of the signal and to carry out cross-covariance processing of the signals received by the channels of the adaptive antenna array. This complicates the system; in addition, with an increase in the number of channels, the circulation time of the covariance complex matrix increases.

Для преодоления указанных недостатков сокращают число адаптивных каналов путем объединения антенных каналов в приемные модули [2. Пат. 2491685 (RU). Система для упрощения обработки реконфигурируемой диаграммообразующей схемы в фазированной антенной решетке для телекоммуникационного спутника / Крейг Э.Д., Стирлэнд С.Д. H01Q 1/28. Опубл. 27.08.2008. Бюл. №24]. В предельном случае адаптивная решетка вырождается в двухканальную систему адаптивной компенсации помех, которая содержит лишь один коррелятор и способна бороться с одной помехой [3. Защита от радиопомех / М.И. Максимов, М.П. Бобнев, Б.Х. Кривицкий [и др.]; под ред. М.И. Максимова. - М.: Сов. радио, 1976. - 496 с.].To overcome these shortcomings, the number of adaptive channels is reduced by combining antenna channels into receiving modules [2. Pat. 2491685 (RU). A system for simplifying the processing of a reconfigurable beam-forming circuit in a phased array for a telecommunication satellite / Craig ED, Stirland SD H01Q 1/28. Publ. 08/27/2008. Bull. No. 24]. In the extreme case, the adaptive grating degenerates into a two-channel system of adaptive interference compensation, which contains only one correlator and is able to deal with one interference [3. Protection against radio interference / M.I. Maximov, M.P. Bobnev, B.Kh. Krivitsky [et al.]; under the editorship of M.I. Maksimova. - M .: Owls. Radio, 1976. - 496 p.].

Кроме перечисленных выше недостатков реализация обработки сигналов в адаптивных антенных решетках требует управления амплитудами и фазами сигналов в каналах адаптивных антенных решеток.In addition to the above disadvantages, the implementation of signal processing in adaptive antenna arrays requires controlling the amplitudes and phases of the signals in the channels of adaptive antenna arrays.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ реализации адаптивной антенной решетки в арифметике действительных чисел, описанный в [4. Джиган В.И. Вычислительно эффективный линейно-ограниченный комплексный RLS-алгоритм в арифметике действительных чисел // Доклады 14-й Международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применения (DSPA-2012)» (Москва, 28-30 марта 2012 г.). Москва. 2012. Том 1]. В соответствии с данным способом адаптивные каналы располагаются в решетке симметрично, а исходное амплитудно-фазовое распределение в них является комплексно сопряженным относительно фазового центра антенны. Это позволяет снизить время переходных процессов в адаптивной антенной решетке в 1,5…2 раза за счет выполнения алгоритма адаптации в операциях действительной арифметики.The closest in technical essence to the claimed method is a method for implementing an adaptive antenna array in arithmetic of real numbers, described in [4. Dzhigan V.I. Computationally effective linearly bounded complex RLS-algorithm in the arithmetic of real numbers // Reports of the 14th International Conference “Digital Signal Processing and its Applications (DSPA-2012)” (Moscow, March 28-30, 2012). Moscow. 2012. Volume 1]. In accordance with this method, adaptive channels are arranged symmetrically in the array, and the initial amplitude-phase distribution in them is complex conjugate relative to the phase center of the antenna. This allows you to reduce the time of transients in the adaptive antenna array by 1.5 ... 2 times due to the implementation of the adaptation algorithm in the operations of real arithmetic.

Способ состоит в том, что принимаемые каждым М-м каналом модульной адаптивной антенной решетки с симметричным расположением антенных каналов относительно фазового центра сигналы для заданного положения максимума диаграммы направленности, представляющие собой смесь полезного сигнала, помех и шума, суммируют в М а модулях, чтобы получить выходные сигналы М а модулей. Выходные сигналы модулей разделяют по мощности на прошедшую и ответвленную части. Сигналы, соответствующие ответвленной части мощности, используют для формирования ковариационной матрицы сигналов и помех С и определяют комплексные весовые коэффициенты в виде вектор-строки J из М а элементов по формуле J=J0(C+αI)-1, где I - единичная матрица, J0 - исходный вектор, являющийся комплексно сопряженным относительно фазового центра решетки, с которым суммируют сигналы модулей. Сигналы, соответствующие прошедшей части мощности, суммируют с использованием найденных комплексных весовых коэффициентов J, образуя выходной сигнал адаптивной антенной решетки.The method consists in the fact that the received every M-th channel module adaptive antenna array with a symmetric arrangement of antenna channels with respect to phase center signals for a predetermined position of the maximum of the radiation pattern representing a mixture of the desired signal, interference and noise, are summed in M and modules to obtain output signals of M a modules. The output signals of the modules are divided by power into the transmitted and branch parts. The signals corresponding to the branched part of the power used to generate the covariance matrix of interference signals and C and determines complex weighting coefficients as a vector string J of the M elements and the formula J = J 0 (C + αI) -1, where I - the identity matrix , J 0 is the initial vector, which is complex conjugate relative to the phase center of the lattice, with which the signals of the modules are summed. The signals corresponding to the transmitted part of the power are summed using the found complex weight coefficients J, forming the output signal of the adaptive antenna array.

Для адаптивной обработки сигналов в данном способе требуется управлять как амплитудами, так и фазами комплексных весовых коэффициентов, что на практике ограничивает применение данного способа только цифровыми антенными решетками.For adaptive signal processing in this method, it is required to control both the amplitudes and the phases of the complex weight coefficients, which in practice limits the application of this method only to digital antenna arrays.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является возможность адаптивной обработки сигналов в модульной фазированной антенной решетке, реализующей обработку сигналов на основе действительной арифметики, при сохранении ее быстродействия.The problem to which the invention is directed is the possibility of adaptive signal processing in a modular phased antenna array that implements signal processing based on actual arithmetic, while maintaining its speed.

Для решения указанной задачи предлагается способ адаптивной обработки сигналов в модульной фазированной антенной решетке, состоящий в том, что прием сигналов с известного направления осуществляют четным числом модулей, расположенных симметрично относительно фазового центра модульной фазированной антенной решетки с симметричным относительно фазового центра раскрыва амплитудным и комплексно сопряженным фазовым распределением. В отличие от способа-прототипа для каждой пары симметрично расположенных модулей формируют суммарный и разностный сигналы пар модулей. Суммируют по мощности суммарные сигналы пар модулей, образуя исходный суммарный сигнал модульной фазированной антенной решетки. Находят ковариационную матрицу разностных сигналов пар модулей и вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной фазированной антенной решетки и разностных сигналов пар модулей. Суммируют ковариационную матрицу разностных сигналов пар модулей с диагональной матрицей, причем чем больше вес диагонали, тем меньше значения корректирующих фаз. Формируют матрицу коэффициентов и определяют вектор корректирующих фаз сигналов пар модулей путем умножения обратной матрицы коэффициентов на вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной фазированной антенной решетки и разностных сигналов пар модулей. Изменяют, согласно найденному вектору корректирующих фаз, фазы сигналов модулей и суммируют сигналы пар модулей с измененными фазами, образуя выходной сигнал модульной фазированной антенной решетки.To solve this problem, a method for adaptively processing signals in a modular phased antenna array is proposed, consisting in the fact that the reception of signals from a known direction is carried out by an even number of modules located symmetrically relative to the phase center of the modular phased antenna array with an amplitude amplitude and complex conjugate phase opening symmetrical with respect to the phase center distribution. In contrast to the prototype method, for each pair of symmetrically located modules form the total and difference signals of the pairs of modules. The total signals of the pairs of modules are summed over the power, forming the initial total signal of the modular phased antenna array. Find the covariance matrix of the difference signals of the pairs of modules and the vector of the covariance coefficients of the initial total signal of the modular phased antenna array and the difference signals of the pairs of modules. The covariance matrix of the difference signals of pairs of modules with a diagonal matrix is summarized, the more the weight of the diagonal, the lower the values of the correcting phases. A matrix of coefficients is formed and the vector of the correcting phases of the signals of the pairs of modules is determined by multiplying the inverse matrix of coefficients by the vector of the covariance coefficients of the initial total signal of the modular phased array antenna and the difference signals of the pairs of modules. According to the found vector of correcting phases, the phases of the signals of the modules are changed and the signals of the pairs of modules with the changed phases are summed, forming the output signal of the modular phased antenna array.

Техническим результатом изобретения является адаптивная обработка сигналов в модульной фазированной антенной решетке, реализующей обработку сигналов на основе действительной арифметики, при сохранении ее быстродействия.The technical result of the invention is adaptive signal processing in a modular phased array antenna that implements signal processing based on actual arithmetic, while maintaining its speed.

Сравнительный анализ заявленного способа и способа-прототипа показывает, что заявленный способ отличается тем, что изменена совокупность действий, а именно введены пять действий:A comparative analysis of the claimed method and the prototype method shows that the claimed method differs in that the set of actions is changed, namely, five actions are introduced:

- для каждой пары симметрично расположенных модулей формируют суммарный и разностный сигналы пар модулей;- for each pair of symmetrically located modules form the total and difference signals of pairs of modules;

- суммируют по мощности суммарные сигналы пар модулей, образуя исходный суммарный сигнал модульной фазированной антенной решетки;- summarize the power of the total signals of the pairs of modules, forming the original total signal of a modular phased antenna array;

- находят ковариационную матрицу разностных сигналов пар модулей и вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной фазированной антенной решетки и разностных сигналов пар модулей;- find the covariance matrix of the difference signals of the pairs of modules and the vector of the covariance coefficients of the initial total signal of the modular phased antenna array and the difference signals of the pairs of modules;

- суммируют ковариационную матрицу разностных сигналов пар модулей с диагональной матрицей, причем чем больше вес диагонали, тем меньше значения корректирующих фаз;- summarize the covariance matrix of the difference signals of pairs of modules with a diagonal matrix, and the larger the weight of the diagonal, the lower the value of the correcting phases;

- формируют матрицу коэффициентов и определяют вектор корректирующих фаз сигналов пар модулей путем умножения обратной матрицы коэффициентов на вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной фазированной антенной решетки и разностных сигналов пар модулей;- form a matrix of coefficients and determine the vector of the correcting phases of the signals of the pairs of modules by multiplying the inverse matrix of coefficients by the vector of the covariance coefficients of the initial total signal of the modular phased array antenna and difference signals of the pairs of modules;

и изменен режим действий, связанный с образованием выходного сигнала модульной фазированной антенной решетки:and the mode of action associated with the formation of the output signal of the modular phased antenna array is changed:

- изменяют, согласно найденному вектору корректирующих фаз, фазы сигналов модулей и суммируют сигналы пар модулей с измененными фазами, образуя выходной сигнал модульной фазированной антенной решетки.- change, according to the found vector of the correcting phases, the phases of the signals of the modules and sum the signals of the pairs of modules with the changed phases, forming the output signal of the modular phased antenna array.

Введение пяти действий и изменение режима одного действия позволяет по сравнению со способом-прототипом обеспечить технический результат, заключающийся в адаптивной обработке сигналов в модульной фазированной антенной решетке, реализующей обработку сигналов на основе действительной арифметики, при сохранении ее быстродействия.The introduction of five actions and changing the mode of one action allows, in comparison with the prototype method, to provide a technical result consisting in adaptive signal processing in a modular phased array antenna that implements signal processing based on actual arithmetic while maintaining its speed.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа обработки сигналов в модульной фазированной антенной решетке из литературы неизвестны, а также неизвестны источники информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а также свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, вытекает из них неочевидным образом и, следовательно, соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».The combination of distinguishing features and properties of the proposed method for processing signals in a modular phased array antenna are unknown from the literature, and information sources containing information about similar technical solutions having features similar to those distinguishing the claimed solution from the prototype, as well as properties that match properties of the proposed solution, therefore, we can assume that it has significant differences, follows from them in an unobvious way and, therefore, corresponds to patentability criteria “novelty” and “inventive step”.

Сущность предлагаемого способа раскрывается фигурами 1-5.The essence of the proposed method is disclosed by figures 1-5.

На фигуре 1 приведена структурная схема модульной фазированной антенной решетки, реализующей предложенный способ.The figure 1 shows the structural diagram of a modular phased antenna array that implements the proposed method.

На фигурах 2-4 показаны диаграммы направленности модульной фазированной антенной решетки при различных наборах фазовых распределений.Figures 2-4 show the radiation patterns of a modular phased array antenna with various sets of phase distributions.

На фигуре 5 представлены два фазовых распределения, соответствующие диаграммам направленности, приведенным на фигуре 2 и фигуре 3.Figure 5 presents two phase distributions corresponding to the radiation patterns shown in figure 2 and figure 3.

При реализации предлагаемого способа адаптивной обработки сигналов в модульной фазированной антенной решетке выполняется следующая последовательность операций:When implementing the proposed method for adaptive signal processing in a modular phased array, the following sequence of operations is performed:

- прием сигналов с известного направления осуществляют четным числом модулей, расположенных симметрично относительно фазового центра модульной фазированной антенной решетки с симметричным относительно фазового центра раскрыва амплитудным и комплексно сопряженным фазовым распределением -1;- receiving signals from a known direction is carried out by an even number of modules located symmetrically with respect to the phase center of the modular phased array antenna with symmetric with respect to the phase center aperture amplitude and complex conjugate phase distribution -1;

- для каждой пары симметрично расположенных модулей формируют суммарный и разностный сигналы пар модулей -2;- for each pair of symmetrically located modules form the total and difference signals of pairs of modules -2;

- суммируют по мощности суммарные сигналы пар модулей, образуя исходный суммарный сигнал модульной фазированной антенной решетки -3;- summarize the power of the total signals of the pairs of modules, forming the original total signal of the modular phased antenna array -3;

- находят ковариационную матрицу разностных сигналов пар модулей и вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной фазированной антенной решетки и разностных сигналов пар модулей -4;- find the covariance matrix of the difference signals of the pairs of modules and the vector of covariance coefficients of the initial total signal of the modular phased antenna array and the difference signals of pairs of modules -4;

- суммируют ковариационную матрицу разностных сигналов пар модулей с диагональной матрицей, причем чем больше вес диагонали, тем меньше значения корректирующих фаз -5;- summarize the covariance matrix of the difference signals of pairs of modules with a diagonal matrix, and the larger the weight of the diagonal, the lower the value of the correcting phases -5;

- формируют матрицу коэффициентов и определяют вектор корректирующих фаз сигналов пар модулей путем умножения обратной матрицы коэффициентов на вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной фазированной антенной решетки и разностных сигналов пар модулей -6;- form a matrix of coefficients and determine the vector of the correcting phases of the signals of the pairs of modules by multiplying the inverse matrix of coefficients by the vector of the covariance coefficients of the initial total signal of the modular phased array antenna and the differential signals of the pairs of modules -6;

- изменяют, согласно найденному вектору корректирующих фаз, фазы сигналов модулей и суммируют сигналы пар модулей с измененными фазами, образуя выходной сигнал модульной фазированной антенной решетки - 7.- change, according to the found vector of the correcting phases, the phases of the signals of the modules and sum the signals of the pairs of modules with the changed phases, forming the output signal of the modular phased antenna array - 7.

В состав модульной фазированной антенной решетки (ФАР) (фигура 1) входят 2М антенных элементов (АЭ) 1, разбитых на группы по N элементов в каждой, подключенные к 2Р приемным модулям (подрешеткам) (ПМ) 2. Каждый ПМ 2 содержит сумматор приемного модуля и N фазовращателей, подключенных входами к N антенным элементам, а выходами - к сумматору модуля (фазовращатели и сумматор приемного модуля на фигуре 1 не указаны). Выходы симметричных относительно фазового центра модульной ФАР ПМ 2 соединены через фазовращатели (ФВ) 3 со входами соответствующих суммарно-разностных преобразователей (СРП) 4. Суммарные выходы СРП 4 подключены ко входам сумматора модульной ФАР (Σ) 5. На выходе сумматора модульной ФАР Σ 5 установлен направленный ответвитель (НО) 6. Разностные выходы СРП 4 связаны со входами вычислителя корректирующих фаз (ВКФ) 7. Выходы ВКФ 7 соединены с соответствующими управляющими входами ФВ 3. Управляющие входы ПМ 2 (управляющие входы фазовращателей, установленных в канале каждого АЭ 1) подключены к соответствующим выходам вычислителя фаз (ВФ) 8. Первый выход НО 6 является выходом модульной ФАР и обозначен как Вых. 9. Второй выход НО 6 подключен к входу ВКФ 7.The structure of a modular phased antenna array (PAR) (Figure 1) includes 2M antenna elements (AE) 1, divided into groups of N elements each, connected to 2P receiving modules (sublattices) (PM) 2. Each PM 2 contains a receiver adder the module and N phase shifters connected by inputs to the N antenna elements, and the outputs to the adder of the module (phase shifters and the adder of the receiving module in figure 1 are not indicated). The outputs symmetric with respect to the phase center of the modular headlight PM 2 are connected through phase shifters (PV) 3 to the inputs of the corresponding total-difference converters (SRP) 4. The total outputs of the SRP 4 are connected to the inputs of the adder of the modular headlight (Σ) 5. At the output of the adder, the modular headlight Σ 5 a directional coupler (BUT) is installed 6. The differential outputs of the PSA 4 are connected to the inputs of the correcting phase calculator (VKF) 7. The outputs of the VKF 7 are connected to the corresponding control inputs of the PV 3. Control inputs PM 2 (control inputs of the phase shifters, set data in the channel of each AE 1) are connected to the corresponding outputs of the phase calculator (WF) 8. The first output of HO 6 is the output of the modular phased array and is designated as Output. 9. The second output of HO 6 is connected to the input of the VKF 7.

Рассмотрим функционирование модульной ФАР, в которой производится адаптивная обработка сигналов.Consider the operation of a modular phased array in which adaptive signal processing is performed.

В соответствии с информацией о направлении главного максимума диаграммы направленности (ДН) модульной ФАР, поступающей с выходов вычислителя фаз ВФ 8 на управляющие входы ПМ 2 (на управляющие входы фазовращателей приемных модулей), главный максимум ДН ориентируется в направлении на полезный сигнал. Для каждого положения максимума ДН принятые антенными элементами АЭ 1 сигналы, представляющие собой смесь полезного сигнала, помеховых сигналов и собственных (тепловых) шумов каналов ФАР, поступают на входы ПМ 2. Сигналы с выходов ПМ 2, симметрично расположенных относительно фазового центра модульной ФАР, подаются на входы фазовращателей ФВ 3. Сигналы с выходов фазовращателей ФВ 3 поступают на входы соответствующих суммарно-разностных преобразователей СРП 4, на выходах которых формируются суммарный и разностный сигналы пар ПМ 2. Все суммарные сигналы с выходов суммарно-разностных преобразователей СРП 4 подаются на входы сумматора модульной ФАР Σ 5, к выходу которого подключен направленный ответвитель НО 6. Первый выход направленного ответвителя НО 6 является выходом модульной ФАР Вых. 9. Поэтому на его выходе формируется исходный суммарный сигнал модульной ФАР. Разностные сигналы пар ПМ 2 с выходов суммарно-разностных преобразователей СРП 4 и ответвленный исходный суммарный сигнал модульной ФАР со второго выхода направленного ответвителя НО 6 поступают на соответствующие входы вычислителя корректирующих фаз ВКФ 7, в котором формируется ковариационная матрица разностных сигналов пар приемных модулей ПМ 2 и вектор ковариации исходного суммарного сигнала модульной ФАР и разностных сигналов пар приемных модулей ПМ 2. В вычислителе корректирующих фаз ВКФ 7 ковариационная матрица разностных сигналов пар приемных модулей ПМ 2 суммируется с диагональной матрицей (причем чем больше вес диагонали, тем меньше значения корректирующих фаз). В вычислителе корректирующих фаз ВКФ 7 формируется также матрица коэффициентов и определяется вектор корректирующих фаз (корректирующие фазы) сигналов пар приемных модулей ПМ 2 путем умножения обратной матрицы коэффициентов на вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной ФАР и разностных сигналов пар приемных модулей ПМ 2. Вектор корректирующих фаз сигналов пар приемных модулей ПМ 2 в вычислителе корректирующих фаз ВКФ 7 преобразуется в вектор корректирующих фаз сигналов приемных модулей ПМ 2 путем сдвига на 180° корректирующих фаз для симметричных относительно фазового центра раскрыва ПМ 2. Согласно найденному вектору корректирующих фаз сигналов приемных модулей ПМ 2, фазовращатели ФВ 3 изменяют фазы сигналов. Сигналы ПМ 2 с измененными фазами, проходя суммарно-разностные преобразователи СРП 4, суммируются в сумматоре модульной ФАР Σ 5 и поступают в первый канал направленного ответвителя НО 6, на выходе которого формируется выходной сигнал модульной ФАР Вых. 9.In accordance with the information about the direction of the main maximum of the radiation pattern (LH) of the modular headlamp coming from the outputs of the WF 8 phase calculator to the control inputs of PM 2 (to the control inputs of the phase shifters of the receiving modules), the main maximum of the LH is oriented in the direction of the useful signal. For each position of the maximum of the ND, the signals received by the AE 1 antenna elements, which are a mixture of the useful signal, interfering signals, and the intrinsic (thermal) noise of the headlamp channels, are fed to the PM 2 inputs. The signals from the PM 2 outputs symmetrically located relative to the phase center of the modular phased array are fed to the inputs of the phase shifters ФВ 3. The signals from the outputs of the phase shifters ФВ 3 are fed to the inputs of the corresponding total-difference converters СРП 4, at the outputs of which the total and difference signals of the PM 2 pairs are formed. The output signals from the outputs of the sum-difference converters СРП 4 are fed to the inputs of the adder of the modular ФА Σ 5, the output of which is connected to the directional coupler НО 6. The first output of the directional coupler НО 6 is the output of the modular ФАР Output. 9. Therefore, at its output, the initial total signal of the modular headlamp is formed. The differential signals of the PM 2 pairs from the outputs of the SRP 4 total-difference converters and the branched initial total signal of the modular PAR from the second output of the NO 6 directional coupler are fed to the corresponding inputs of the correcting phase calculator VKF 7, in which the covariance matrix of the difference signals of the pairs of receiving PM 2 and covariance vector of the initial total signal of the modular PAR and differential signals of pairs of receiving modules PM 2. In the calculator of correcting phases VKF 7, the covariance matrix of the difference signal in par receiving modules PM 2 is added to a diagonal matrix (the larger the weight of the diagonal, the smaller value correcting phases). A matrix of coefficients is also generated in the calculator of corrective phases VKF 7 and a vector of corrective phases (corrective phases) of the signals of the pairs of receiving modules PM 2 is determined by multiplying the inverse matrix of coefficients by the vector of covariance coefficients of the initial total signal of the modular PAR and differential signals of pairs of receiving modules PM 2. Vector of corrective the phases of the signals of the pairs of receiving modules PM 2 in the calculator of the correcting phases VKF 7 is converted into the vector of the correcting phases of the signals of the receiving modules PM 2 by shifting by 18 0 ° corrective phases for symmetric relative to the phase center of the aperture PM 2. According to the found vector of correcting phases of the signals of the receiving modules PM 2, phase shifters PV 3 change the phase of the signals. The PM 2 signals with the changed phases, passing the total-difference converters of the SRP 4, are summed in the adder of the modular phased array Σ 5 and fed into the first channel of the directional coupler HO 6, at the output of which the output signal of the modular phased arrester is generated. 9.

Для обоснования процесса адаптивной обработки сигналов в модульной ФАР изложим следующее.To justify the process of adaptive signal processing in a modular phased array, we state the following.

Пусть имеется 2М ≥ 2PN - элементная модульная ФАР (N - число антенных элементов в одном приемном модуле; 2Р - число приемных модулей). Будем также считать, что геометрия ФАР обладает симметрией, а для обработки сигналов используется симметричное относительно фазового центра раскрыва амплитудное распределение, описываемое вектором-строкой

Figure 00000001
.Let there be 2M ≥ 2PN - elementary modular PAR (N is the number of antenna elements in one receiving module; 2P is the number of receiving modules). We will also assume that the PAR architecture is symmetric, and for signal processing, the amplitude distribution symmetrical with respect to the phase center is used, which is described by the row vector
Figure 00000001
.

Предположим также, что сигнал принимается модульной ФАР с известного направления θ0, а источники помех - с априорно неизвестных направлений θi (i = 1, 2, …, I).Suppose also that the signal is received by the modular headlamp from a known direction θ 0 , and the sources of interference from a priori unknown directions θ i (i = 1, 2, ..., I).

Стоит задача повышения отношения сигнал/(помеха+шум) (ОСПШ) за счет выбора значений фаз приемных модулей ФАР.The task is to increase the signal / (interference + noise) (SINR) ratio by selecting the phase values of the PAR modules.

ДН рассматриваемой решетки описывается выражением видаThe pattern of the lattice under consideration is described by an expression of the form

Figure 00000002
Figure 00000002

где ƒ0(θ) - ДН одиночного элемента ФАР;where ƒ 0 (θ) is the DD of a single element of the PAR;

ψp - искомая фаза р-го приемного модуля;ψ p is the desired phase of the rth receiving module;

Аp,n - действительная амплитуда n-го элемента в составе р-го приемного модуля;And p, n is the actual amplitude of the nth element in the composition of the rth receiving module;

xp,n - координата фазового центра n-го элемента в составе р-го приемного модуля.x p, n is the coordinate of the phase center of the nth element in the composition of the rth receiving module.

Если учесть симметрию размещения приемных модулей в составе решетки и симметрию амплитудного распределения, а также предположить, что искомые фазы симметричных приемных модулей противоположны по фазе, то выражение (1) можно преобразовать к виду:If we take into account the symmetry of the placement of the receiving modules in the grating and the symmetry of the amplitude distribution, and also assume that the desired phases of the symmetric receiving modules are opposite in phase, then expression (1) can be converted to:

Figure 00000003
Figure 00000003

Предположим, что искомые фазы достаточно малы. Тогда в выражении (2) можно считать, что cosψp≈1, a sinψp≈ψp. (Такое предположение необходимо для перехода к действительной арифметике, но не означает отказа от фазового управления модульной ФАР.) В этом случае получим:Suppose that the desired phases are sufficiently small. Then in expression (2) we can assume that cosψ p ≈ 1, a sinψ p ≈ψ p . (Such an assumption is necessary for the transition to real arithmetic, but does not mean a rejection of the phase control of the modular headlamp.) In this case, we obtain:

Figure 00000004
Figure 00000004

В выражении (3) введена ДН F0(θ), которой соответствует ДН модульной ФАР при нулевых фазах приемных модулей.In expression (3), the FF 0 (θ) is introduced, which corresponds to the modular HEADLAM at zero phases of receiving modules.

С учетом введенных обозначений отношение сигнал/(помеха+шум) в рассматриваемой модульной ФАР может быть представлено в видеTaking into account the introduced notation, the signal / (noise + noise) ratio in the considered modular headlamp can be represented as

Figure 00000005
Figure 00000005

где Т(θ) описывает пространственное распределение помех и тепловых шумов:where T (θ) describes the spatial distribution of interference and thermal noise:

Figure 00000006
Figure 00000006

где δ2 - дисперсия тепловых шумов;where δ 2 is the dispersion of thermal noise;

Pi - мощность помехи.P i is the interference power.

Из выражения (4) следует, что сформулированная задача состоит в минимизации знаменателя в выражении (4) для ОСПШ при ограничении на значения фаз модулей.It follows from expression (4) that the formulated problem consists in minimizing the denominator in expression (4) for the SINR while restricting the values of the phases of the modules.

Ограничения на значения фаз можно представить в виде:Constraints on phase values can be represented as:

Figure 00000007
Figure 00000007

Отсюда следует, что сформулированная задача сводится к определению фаз ψp, обеспечивающих минимальное значение функционала Лагранжа:It follows that the formulated problem reduces to determining the phases ψ p that provide the minimum value of the Lagrange functional:

Figure 00000008
Figure 00000008

где α - множитель Лагранжа.where α is the Lagrange multiplier.

Компоненты градиента функционала (7) могут быть представлены в виде:The components of the functional gradient (7) can be represented as:

Figure 00000009
Figure 00000009

ОбозначимDenote

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

где m, р = 1, 2, …, Р.where m, p = 1, 2, ..., R.

Тогда оптимальные наборы фаз могут быть найдены из решения системы линейных алгебраических коэффициентов (СЛАУ):Then the optimal sets of phases can be found from the solution of the system of linear algebraic coefficients (SLAE):

Figure 00000012
Figure 00000012

Систему уравнений (11) удобно представить в матричном виде:It is convenient to represent the system of equations (11) in matrix form:

Figure 00000013
Figure 00000013

где I - единичная матрица;where I is the identity matrix;

ψ - вектор-строка искомых фаз для половины приемных модулей ФАР.ψ is a row vector of the desired phases for half of the PAR modules.

Следует отметить, что элементы матрицы S и вектора В являются действительными; размерность матрицы при искомых фазах и вектора правых частей соответствует половине от общего числа приемных модулей. Это обеспечивает высокую скорость решения системы уравнений (12) по сравнению с аналогичными системами, использующими комплексную арифметику без ограничений на комплексные весовые коэффициенты.It should be noted that the elements of the matrix S and the vector B are real; the dimension of the matrix at the desired phases and the vector of the right parts corresponds to half of the total number of receiving modules. This provides a high speed of solving the system of equations (12) in comparison with similar systems using complex arithmetic without restrictions on complex weighting coefficients.

При α=0 для системы уравнений (12) ограничения на значения фаз отсутствуют, однако при этом нарушаются условия малости фаз, что может привести к тому, что используемая модель ФАР (выражение (3)) окажется неадекватной. Напротив, при α→∞ вклад матрицы S в получаемое решение будет незначительным. Поэтому параметр α должен быть подобран таким образом, чтобы обеспечить компромисс между ограничениями на допустимые значения фаз приемных модулей и чувствительностью системы к помеховой обстановке.For α = 0, for the system of equations (12), there are no restrictions on the phase values, however, the conditions for the smallness of the phases are violated, which may lead to the fact that the used PAR model (expression (3)) will be inadequate. On the contrary, as α → ∞, the contribution of the matrix S to the resulting solution will be insignificant. Therefore, the parameter α must be selected in such a way as to provide a compromise between restrictions on the acceptable values of the phases of the receiving modules and the sensitivity of the system to an interference environment.

Рассмотрим теперь, как может быть сформирована СЛАУ (11) путем действий над сигналами.Let us now consider how SLAE can be formed (11) by acting on signals.

На выходе каждого антенного элемента АЭ 1 модульной ФАР формируется суперпозиция сигнала, помех и тепловых шумов:At the output of each antenna element AE 1 of the modular headlight, a superposition of the signal, interference, and thermal noise is formed:

Figure 00000014
Figure 00000014

где y(t), si(t) и np,n(t) - огибающие сигнала, помех и теплового шума в n-м канале р-го приемного модуля ПМ 2 (n=1, 2, …, N; p = 1, 2, …, Р).where y (t), s i (t) and n p, n (t) are the envelopes of the signal, noise, and thermal noise in the nth channel of the rth receiving module PM 2 (n = 1, 2, ..., N; p = 1, 2, ..., P).

При вычитании сигналов, принимаемых симметрично расположенными каналами (ПМ 2), получим:When subtracting the signals received by symmetrically spaced channels (PM 2), we get:

Figure 00000015
Figure 00000015

Таким образом, из выражения (14) исключена составляющая сигнала.Thus, the signal component is excluded from expression (14).

Выполним суммирование полученных разностных сигналов в каждом из приемных модулей ПМ 2:We perform the summation of the received difference signals in each of the receiving modules PM 2:

Figure 00000016
Figure 00000016

где n'p(t) - огибающая теплового шума на выходе р-го приемного модуля ПМ 2.where n ' p (t) is the envelope of thermal noise at the output of the rth receiving module PM 2.

Найдем коэффициенты ковариации разностных сигналов приемных модулей ПМ 2:Find the covariance coefficients of the difference signals of the receiving modules PM 2:

Figure 00000017
Figure 00000017

В выражении (16) «черта сверху» обозначает статистическое усреднение принимаемых сигналов за выбранный период времени.In expression (16), the “bar above” denotes the statistical averaging of received signals over a selected period of time.

Анализ выражения (16) позволяет заключить, что в большинстве практических случаев его можно значительно упростить, отбросив несущественные слагаемые. Так, тепловые шумы n'p(t) на выходе приемных модулей ПМ 2 являются некоррелированными. Это же утверждение справедливо и по отношению к ковариациям помех и тепловых шумов. Поэтому выражение (16) можно привести к виду:An analysis of expression (16) allows us to conclude that in most practical cases it can be significantly simplified by discarding non-essential terms. So, the thermal noise n ' p (t) at the output of the receiving modules PM 2 are uncorrelated. The same statement is true with respect to covariances of noise and thermal noise. Therefore, expression (16) can be reduced to the form:

Figure 00000018
Figure 00000018

Очевидно, что в большинстве практически важных случаев источники помех находятся на разных расстояниях от антенны, могут двигаться с различными угловыми скоростями и т.д. Поэтому матрица

Figure 00000019
имеет ярко выраженную диагональ, которая пропорциональна мощностям соответствующих помех, т.е.:Obviously, in most practically important cases, the sources of interference are at different distances from the antenna, can move at different angular speeds, etc. Therefore the matrix
Figure 00000019
has a pronounced diagonal, which is proportional to the power of the corresponding interference, i.e.:

Figure 00000020
Figure 00000020

Учитывая выражение (5) и аддитивные свойства шума, можно утверждать, чтоGiven expression (5) and the additive properties of noise, it can be argued that

Figure 00000021
Figure 00000021

Из теории антенных решеток известно, что эта матрица положительно определена. Это означает, что решение системы уравнений (11) должно существовать.From the theory of antenna arrays it is known that this matrix is positive definite. This means that a solution to the system of equations (11) must exist.

Вектор правых частей системы уравнений (11) представляет собой усредненное по времени произведение разностного сигнала приемного модуля ПМ 2 Δр (t) и суммарного сигнала исходной модульной ФАР при условии исключения составляющей сигнала.The vector of the right-hand sides of the system of equations (11) is a time-averaged product of the difference signal of the PM 2 receiving module Δ p (t) and the total signal of the original modular PAR, provided that the signal component is excluded.

Выходной сигнал исходной модульной ФАР содержит составляющие сигнала, помех и тепловых (внутренних) шумов:The output signal of the original modular headlamp contains the components of the signal, interference and thermal (internal) noise:

Figure 00000022
Figure 00000022

где n'0 (t) - огибающая шумов на выходе модульной ФАР.where n ' 0 (t) is the envelope of noise at the output of the modular headlamp.

Статистически усредненное произведение сигналов (20) и (15) может быть представлено в виде:A statistically averaged product of signals (20) and (15) can be represented as:

Figure 00000023
Figure 00000023

С учетом сделанных замечаний об усреднении статистически несвязанных друг с другом сигналов запишем выражение (21) в упрощенном виде:Taking into account the comments made on the averaging of statistically unrelated signals, we write expression (21) in a simplified form:

Figure 00000024
Figure 00000024

С учетом обозначений, введенных ранее, можно убедиться в том, чтоUsing the notation introduced earlier, we can verify that

Figure 00000025
Figure 00000025

Второе слагаемое в выражении (23) обращается в ноль при условии отсутствия корреляции между сигналом и помехами. Это допущение является обычным в теории адаптивных антенных решеток. Поэтому при выполнении данного условия получим:The second term in expression (23) vanishes if there is no correlation between the signal and the noise. This assumption is common in the theory of adaptive antenna arrays. Therefore, when this condition is met, we obtain:

Figure 00000026
Figure 00000026

Таким образом, система уравнений (12) может быть получена путем усреднения произведения сигналов модульной ФАР и разностного сигнала, полученного при вычитании сигналов симметрично расположенных приемных модулей ПМ 2.Thus, the system of equations (12) can be obtained by averaging the product of the signals of the modular headlamp and the difference signal obtained by subtracting the signals of the symmetrically located receiving modules PM 2.

Полученные соотношения подтверждают, что система уравнений (12) имеет решение и может быть сформирована в результате корреляционной обработки сигналов модульной ФАР.The obtained relations confirm that the system of equations (12) has a solution and can be formed as a result of the correlation processing of signals of the modular PAR.

Для подтверждения работоспособности и эффективности патентуемого способа адаптивной обработки сигналов в модульной ФАР было проведено компьютерное моделирование. В качестве примера рассмотрим 2М=32 - элементную линейную антенную решетку (АР) с шагом между элементами d=0,5λ.To confirm the operability and effectiveness of the patented method of adaptive signal processing in a modular phased array, computer simulation was carried out. As an example, consider 2M = 32, an elementary linear antenna array (AR) with a spacing between elements of d = 0.5λ.

ДН антенного элемента описывается комплексной функциейThe bottom of the antenna element is described by a complex function

Figure 00000027
Figure 00000027

Помеховая обстановка задана с помощью двух источников помех, размещенных в направлениях θ1,2=(8,8°; -12,9°). Сигнал (полезный сигнал) приходит с направления θ0=0.The interference environment is set using two sources of interference located in the directions θ 1.2 = (8.8 °; -12.9 °). The signal (useful signal) comes from the direction θ 0 = 0.

В качестве амплитудного распределения в раскрыве было выбрано спадающее распределение «косинус на пьедестале 0,7».As the amplitude distribution in the aperture, the falling distribution “cosine on the pedestal 0.7” was chosen.

На фигурах 2-4 представлены ДН АР, полученные в результате решения системы уравнений (12) при α=0,2, 2 и 0 соответственно. Штриховая линия соответствует ДН АР без коррекции фазового распределения, сплошная кривая обозначает ДН АР после адаптации. Из сопоставления графиков на фигурах 2-4 следует вывод о том, что ограничения на значения фаз необходимы, поскольку ДН на фигуре 4 «разрушена» из-за расфазировки элементов. При малых значениях параметра α глубина подавления помех является наилучшей, но при этом наблюдается рост отдельных боковых лепестков примерно на 6 дБ (фигура 2), что согласуется с результатами работы [5. Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны с электронным движением луча. Введение в теорию. М.: Сайнс-пресс, 2002. - 302 с.] для адаптивных антенных решеток с фазовым управлением. Увеличение параметра α приводит к формированию менее глубоких нулей ДН, однако всплески боковых лепестков также сокращаются примерно до 4 дБ (фигура 3).In figures 2-4 presents the AR AR obtained by solving the system of equations (12) with α = 0.2, 2 and 0, respectively. The dashed line corresponds to the AR of the AR without correction of the phase distribution; the solid curve indicates the AR of AR after adaptation. From a comparison of the graphs in figures 2-4, it follows that restrictions on the phase values are necessary, since the DN in figure 4 is "destroyed" due to the out-of-phase elements. For small values of the parameter α, the depth of noise suppression is the best, but at the same time, there is an increase in individual side lobes by about 6 dB (figure 2), which is consistent with the results of [5. Vendik O.G., Parnes M.D. Antennas with electronic beam movement. Introduction to the theory. M.: Saynes-press, 2002. - 302 p.] For adaptive antenna arrays with phase control. An increase in the parameter α leads to the formation of less deep zeros of the MD, however, bursts of the side lobes also decrease to about 4 dB (figure 3).

На фигуре 5 представлены два фазовых распределения, соответствующие ДН, приведенным на фигуре 2 и фигуре 3. Эти результаты показывают, что увеличение параметра α приводит к уменьшению разброса фаз в приемных модулях.Figure 5 shows two phase distributions corresponding to the NDs shown in Figure 2 and Figure 3. These results show that an increase in the parameter α leads to a decrease in the phase spread in the receiving modules.

Модульная фазированная антенная решетка, реализующая патентуемый способ, может быть построена на основе широко используемых в разработках и хорошо освоенных в производстве СВЧ приборов (фиг. 1, элементы 1-7): антенных элементов, управляемых аналоговых или цифровых фазовращателей, суммарно-разностных преобразователей, направленных ответвителей и сумматоров сигналов [см., например: 6. Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. М.: Радиотехника, 2004. С. 66-82, 121-130; 7. Устройства СВЧ и антенны / Под ред. Д.И. Воскресенского. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: Радиотехника. 2006. С. 87-96]. Для создания электронных блоков хранения, вычислений и управления (элементы 8, 9 на фиг. 1) существует развитая элементная база, в частности программируемые логические интегральные схемы и цифровые сигнальные процессоры, обеспечивающие реализацию функций управления и обработки данных. Такими возможностями обладает отечественный сигнальный контроллер 1892 ВМЗТ [8. Плетнева И.Д. Реализация алгоритмов управления адаптивными антенными решетками на базе цифрового сигнального контроллера // Изв. вузов. Электроника, 2009, №3, с. 61-67].A modular phased antenna array that implements the patented method can be built on the basis of microwave devices widely used in development and well-developed in the production of microwave devices (Fig. 1, elements 1-7): antenna elements controlled by analog or digital phase shifters, sum-difference converters, directional couplers and adders [see, for example: 6. Active phased array antennas / Ed. DI. Voskresensky and A.I. Kanaschenkova. M .: Radio engineering, 2004. S. 66-82, 121-130; 7. Microwave devices and antennas / Ed. DI. Voskresensky. Ed. 2nd, add. and reslave. M .: Radio engineering. 2006. S. 87-96]. To create electronic storage, computing and control units (elements 8, 9 in Fig. 1), there is a developed elemental base, in particular programmable logic integrated circuits and digital signal processors, which provide the implementation of control and data processing functions. The domestic signal controller 1892 VMZT has such capabilities [8. Pletneva I.D. Implementation of control algorithms for adaptive antenna arrays based on a digital signal controller // Izv. universities. Electronics, 2009, No. 3, p. 61-67].

Реализация предлагаемого способа намного упрощается применительно к цифровым антенным решеткам.The implementation of the proposed method is much simplified in relation to digital antenna arrays.

Приведенные выше материалы подтверждают соответствие критерию "промышленная применимость" предложенного способа.The above materials confirm compliance with the criterion of "industrial applicability" of the proposed method.

Таким образом, патентуемый способ адаптивной обработки сигналов в модульной фазированной антенной решетке практически реализуем и обеспечивает объявленный технический результат, заключающийся в адаптивной обработке сигналов в модульной фазированной антенной решетке, реализующей обработку сигналов на основе действительной арифметики, при сохранении ее быстродействия.Thus, the patented method of adaptive signal processing in a modular phased antenna array is practically feasible and provides the declared technical result, which consists in adaptive signal processing in a modular phased antenna array that implements signal processing based on actual arithmetic, while maintaining its speed.

Claims (1)

Способ адаптивной обработки сигналов в модульной фазированной антенной решетке, состоящий в том, что прием сигналов с известного направления осуществляют четным числом модулей, расположенных симметрично относительно фазового центра модульной фазированной антенной решетки с симметричным относительно фазового центра раскрыва амплитудным и комплексно сопряженным фазовым распределением, отличающийся тем, что для каждой пары симметрично расположенных модулей формируют суммарный и разностный сигналы пар модулей, суммируют по мощности суммарные сигналы пар модулей, образуя исходный суммарный сигнал модульной фазированной антенной решетки, находят ковариационную матрицу разностных сигналов пар модулей и вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной фазированной антенной решетки и разностных сигналов пар модулей, суммируют ковариационную матрицу разностных сигналов пар модулей с диагональной матрицей, причем чем больше вес диагонали, тем меньше значения корректирующих фаз, формируют матрицу коэффициентов и определяют вектор корректирующих фаз сигналов пар модулей путем умножения обратной матрицы коэффициентов на вектор коэффициентов ковариации исходного суммарного сигнала модульной фазированной антенной решетки и разностных сигналов пар модулей, изменяют, согласно найденному вектору корректирующих фаз, фазы сигналов модулей и суммируют сигналы пар модулей с измененными фазами, образуя выходной сигнал модульной фазированной антенной решетки.The method of adaptive signal processing in a modular phased antenna array, which consists in the fact that the reception of signals from a known direction is carried out by an even number of modules located symmetrically relative to the phase center of the modular phased antenna array with an amplitude amplitude and complex conjugate phase distribution symmetrical with respect to the phase center, characterized in that for each pair of symmetrically located modules form the total and difference signals of pairs of modules, summarize the power the sum signals of the pairs of modules, forming the initial sum signal of the modular phased antenna array, find the covariance matrix of the difference signals of the pairs of modules and the vector of covariance coefficients of the initial sum signal of the modular phased antenna array and the difference signals of the pairs of modules, summarize the covariance matrix of the difference signals of the pairs of modules with a diagonal matrix, and the larger the weight of the diagonal, the lower the values of the correcting phases, form a matrix of coefficients and determine the vector their phases of the signals of the pairs of modules by multiplying the inverse matrix of coefficients by the vector of covariance coefficients of the initial total signal of the modular phased array antenna and the difference signals of the pairs of modules, change, according to the found vector of the correcting phases, the phases of the signals of the modules and sum the signals of the pairs of modules with the changed phases, forming the output signal modular phased array antenna.
RU2016115121A 2016-04-19 2016-04-19 Method of adaptive signal processing in modular phase antenna lattice RU2629921C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115121A RU2629921C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Method of adaptive signal processing in modular phase antenna lattice

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115121A RU2629921C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Method of adaptive signal processing in modular phase antenna lattice

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2629921C1 true RU2629921C1 (en) 2017-09-04

Family

ID=59797818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016115121A RU2629921C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Method of adaptive signal processing in modular phase antenna lattice

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2629921C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2735216C2 (en) * 2018-12-14 2020-10-28 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for spatio-temporal adaptive signal processing in a monopulse shipborne radar with an active phased antenna array

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1548820A1 (en) * 1987-10-13 1990-03-07 Военная академия связи им.С.М.Буденного Adaptive array
RU1583U1 (en) * 1994-09-28 1996-01-16 Акционерное общество открытого типа "Информационные телекоммуникационные технологии" ADAPTIVE RECEIVER
RU94026555A (en) * 1994-07-18 1996-06-10 Военная академия связи Adaptive array
RU2491685C2 (en) * 2007-07-20 2013-08-27 Астриум Лимитед System for simplification of reconfigurable beam-forming network processing within phased array antenna for telecommunication satellite

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1548820A1 (en) * 1987-10-13 1990-03-07 Военная академия связи им.С.М.Буденного Adaptive array
RU94026555A (en) * 1994-07-18 1996-06-10 Военная академия связи Adaptive array
RU1583U1 (en) * 1994-09-28 1996-01-16 Акционерное общество открытого типа "Информационные телекоммуникационные технологии" ADAPTIVE RECEIVER
RU2491685C2 (en) * 2007-07-20 2013-08-27 Астриум Лимитед System for simplification of reconfigurable beam-forming network processing within phased array antenna for telecommunication satellite

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2735216C2 (en) * 2018-12-14 2020-10-28 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for spatio-temporal adaptive signal processing in a monopulse shipborne radar with an active phased antenna array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kajenski Phase only antenna pattern notching via a semidefinite programming relaxation
Takao et al. An adaptive array utilizing an adaptive spatial averaging technique for multipath environments
Li et al. Beampattern synthesis via a matrix approach for signal power estimation
Khalaf et al. Different adaptive beamforming algorithms for performance investigation of smart antenna system
Wang et al. A new algorithm for array pattern synthesis using the recursive least squares method
WO2022089073A1 (en) Beamforming processing method and apparatus, and readable storage medium
RU2629921C1 (en) Method of adaptive signal processing in modular phase antenna lattice
Choi Repeated blocking based robust beamforming for coherent interference cancellation
RU2567120C1 (en) Method of forming compensation beam pattern in flat electronically controlled-beam antenna array
Zhao et al. Analysis and simulation of interference suppression for space-time adaptive processing
RU2609792C1 (en) Method of processing signals in modular adaptive antenna array during reception of correlated signals and interference
Anderson et al. The performance of the least mean squares algorithm combined with spatial smoothing
JP2025542347A (en) Systems and methods for efficient antenna weight vector tables in phased array antennas
Ong Adaptive beamforming algorithms for cancellation of multiple interference signals
RU2014680C1 (en) Adaptive array
RU2577827C1 (en) Self-focusing multibeam antenna array
Varum et al. Detect and pointing algorithms performance for a 2D adaptive antenna array
Lo Improving performance of real-symmetric adaptive array by signal blocking
RU2788820C1 (en) Method for spatial interference compensation using information about the direction to the signal source
Gusev et al. A research of an adaptation algorithm convergence using spatial signal pre-processing
Hudson The effects of signal and weight coefficient quantisation in adaptive array processors
Tittas et al. FPGA Based Adaptive Beamforming Using VSS LMS Algorithm
Morab et al. Swift Convergent Weighted Quadrigeminal Beamformer Using Smart Antenna System.
Khan et al. Modified RLS algorithm for interference cancelation in a MIMO system
Rübsamen et al. Robust broadband adaptive beamforming using convex optimization.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190420