RU60272U1 - DEVICE FOR CORRECTION OF INTERCHANNEL DISCONNECTION OF RECEPTION CHANNELS IN DIGITAL HEADLIGHT - Google Patents
DEVICE FOR CORRECTION OF INTERCHANNEL DISCONNECTION OF RECEPTION CHANNELS IN DIGITAL HEADLIGHT Download PDFInfo
- Publication number
- RU60272U1 RU60272U1 RU2006111001/22U RU2006111001U RU60272U1 RU 60272 U1 RU60272 U1 RU 60272U1 RU 2006111001/22 U RU2006111001/22 U RU 2006111001/22U RU 2006111001 U RU2006111001 U RU 2006111001U RU 60272 U1 RU60272 U1 RU 60272U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- signal processing
- pilot
- receiving channels
- adder
- Prior art date
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 title description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 33
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Предложено устройство коррекции межканального рассогласования приемных каналов в цифровой ФАР, содержащее делитель пилот-сигнала, цифровой сумматор, блок обработки сигналов, цифровую ФАР, включающую в себя приемные каналы, содержащие последовательно соединенные излучатель, направленный ответвитель, аналоговый и цифровой приемники. Отличается тем, что оно дополнительно содержит цифровой коммутатор, вычислитель весовых коэффициентов и генератор шумового пилот-сигнала. Введение цифрового коммутатора, вычислителя весовых коэффициентов, генератора шумового пилот-сигнала обеспечивает: - стабильность диаграммы направленности антенны, что повышает точность измерения координат РЛС; - разделение функций задач обработки сигналов, упрощающее построение блока обработки сигналов, что повышает производительность его работы и упрощает построение цифровой ФАР РЛС.A device is proposed for correcting the inter-channel mismatch of receiving channels in a digital headlamp containing a pilot divider, a digital adder, a signal processing unit, a digital headlamp including receiving channels containing a serially connected emitter, a directional coupler, and analog and digital receivers. It is characterized in that it further comprises a digital switch, a weight calculator and a noise pilot generator. The introduction of a digital switch, a weight calculator, a noise pilot generator provides: - stability of the antenna pattern, which increases the accuracy of radar coordinate measurements; - separation of the functions of the signal processing tasks, simplifying the construction of the signal processing unit, which increases its performance and simplifies the construction of a digital radar phased array.
Description
Предлагаемое устройство относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС).The proposed device relates to radar and can be used in radar stations (radar).
Радиолокационные системы, в которых диаграмма направленности антенны (ДНА) образуется путем когерентного суммирования сигналов приемных каналов, ее параметры в значительной мере определяются разбросами коэффициентов усиления приемных каналов и фазовыми ошибками, а также параметрами элементов антенной решетки.Radar systems in which the antenna pattern (BOTTOM) is formed by coherently summing the signals of the receiving channels, its parameters are largely determined by the spread of the gain of the receiving channels and phase errors, as well as the parameters of the elements of the antenna array.
Величина этих разбросов может настолько исказить ДНА, что произойдет ухудшение коэффициента направленного действия (КНД) антенны и снизится динамический диапазон (ДД).The magnitude of these scatter can so distort the BOTTOM that there will be a deterioration in the directional coefficient (KND) of the antenna and the dynamic range (DD) will decrease.
Цифровой метод формирования диаграммы направленности позволяет реализовать компенсацию разброса коэффициентов усиления и фазовых ошибок каналов и избежать необходимость обеспечения с высокой точностью идентичности и стабильности амплитудно-фазовых характеристик приемных каналов.The digital beamforming method allows one to compensate for the spread of gain and phase errors of channels and to avoid the need to ensure with high accuracy the identity and stability of the amplitude-phase characteristics of the receiving channels.
Коррекция межканального рассогласования осуществляется в период «молчания» РЛС (такой промежуток времени отводится для функционального контроля (ФК)) и подстройки аппаратуры. Подстройка аппаратуры осуществляется с помощью пилот-сигнала, в качестве которого используется источник излучения. Сигналы от эталонного источника излучения служат для калибровки и периодически подаются на входы многоканальной приемной системы.Correction of inter-channel mismatch is carried out during the period of “silence” of the radar (such a period of time is allotted for functional control (FC)) and the adjustment of the equipment. The adjustment of the equipment is carried out using a pilot signal, which is used as a radiation source. The signals from the reference radiation source are used for calibration and are periodically fed to the inputs of the multi-channel receiving system.
Поскольку наибольший интерес представляют разбросы между каналами, то в качестве опорного (основного) канала выбирается один из каналов, расположенных в центре цифровой фазированной антенной решетки (ЦФАР). Затем решается задача минимизации разности между основным каналом и Since the scatter between the channels is of the greatest interest, one of the channels located in the center of the digital phased antenna array (CFAR) is selected as the reference (main) channel. Then the problem of minimizing the difference between the main channel and
каналом, выбранным для коррекции. Минимизация производится путем соответствующей подстройки весового коэффициента W, который приводит к минимальной ошибке Δmin:channel selected for correction. Minimization is carried out by appropriate adjustment of the weight coefficient W, which leads to a minimum error Δ min :
Δmin=Uo-WUк,Δ min = U o -WU k ,
где Uo - напряжение сигнала основного канала;where U o is the voltage of the signal of the main channel;
Uк - напряжение сигнала регулируемого канала.U to - the signal voltage of the adjustable channel.
Эти операции осуществляются в блоке обработки сигналов (БОС).These operations are carried out in the signal processing unit (BOS).
Известны устройства коррекции межканального рассогласования приемных каналов ЦФАР [1].Known devices for the correction of inter-channel mismatch of receiving channels of the CFAR [1].
Наиболее близким по технической сущности и выполняемой функции является устройство коррекции межканального рассогласования приемных каналов в ЦФАР, предложенное Бартоном [2], содержащее цифровой сумматор, БОС, ЦФАР, включающую в себя излучатель, направленный ответвитель, аналоговый и цифровой приемники, выбранное за прототип. Структурная схема прототипа приведена на фиг.1.The closest in technical essence and function is a correction device for the inter-channel mismatch of receiving channels in the CFAR proposed by Barton [2], which contains a digital adder, BOS, CFAR, including an emitter, directional coupler, analog and digital receivers selected for the prototype. The structural diagram of the prototype is shown in figure 1.
Такое устройство имеет следующее недостатки:Such a device has the following disadvantages:
- в качестве пилот-сигнала используется непрерывный радиочастотный сигнал, для обеспечения стабильности которого требуется самостоятельная система подстройки, что усложняет аппаратуру, увеличивает стоимость и снижает надежность;- a continuous radio-frequency signal is used as a pilot signal, to ensure the stability of which an independent tuning system is required, which complicates the equipment, increases cost and reduces reliability;
- оценка ошибок межканального рассогласования, вычисление весовых коэффициентов, подстройка рассогласованных приемных каналов выполняются в БОС, являются дополнительными операциями и требуют увеличения производительности вычислительных средств, что проводит к усложнению БОС.- estimation of inter-channel mismatch errors, calculation of weighting coefficients, tuning of mismatched receiving channels are performed in the biofeedback, are additional operations and require increasing the productivity of computing tools, which leads to the complication of biofeedback.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно содержит делитель пилот-сигнала, цифровой сумматор, БОС, ЦФАР, включающую в себя приемные каналы, которые содержат последовательно соединенные излучатель, направленный ответвитель, аналоговый и цифровой The essence of the proposed device lies in the fact that it contains a pilot divider, digital adder, biofeedback, CFAR, including receiving channels that contain a serially connected emitter, directional coupler, analog and digital
приемники. Отличается тем, что оно дополнительно содержит цифровой коммутатор, вычислитель весовых коэффициентов и генератор шумового пилот-сигнала. Выход шумового пилот-сигнала подключен к делителю пилот-сигнала. Два выхода цифрового приемника каждого приемного канала подключены к цифровому коммутатору. Выходы цифрового коммутатора подключены к цифровому сумматору и к вычислителю весовых коэффициентов, два выхода которого подключены к цифровому сумматору.receivers. It is characterized in that it further comprises a digital switch, a weight calculator and a noise pilot generator. The noise pilot output is connected to a pilot divider. Two outputs of the digital receiver of each receiving channel are connected to a digital switch. The outputs of the digital switch are connected to a digital adder and to a weight calculator, two outputs of which are connected to a digital adder.
Введение в устройство цифрового коммутатора, вычислителя весовых коэффициентов, генератора шумового пилот-сигнала обеспечивает:An introduction to the device of a digital switch, a weight calculator, and a noise pilot signal generator provides:
- стабильность ДНА, что повышает точность измерения координат РЛС;- bottom stability, which increases the accuracy of radar coordinate measurements;
- разделение функций задач обработки сигналов, упрощающее построение БОС, что повышает производительность его работы и упрощает построение ЦФАР РЛС.- separation of the functions of the signal processing tasks, simplifying the construction of the biofeedback, which increases the performance of its work and simplifies the construction of CFAR radar.
Сущность предлагаемого устройства поясняется структурной схемой, приведенной на фиг.2.The essence of the proposed device is illustrated by the structural diagram shown in figure 2.
Предложенное устройство содержит ЦФАР 1, цифровой коммутатор 2, вычислитель весовых коэффициентов 3, генератор пилот-сигнала 4, делитель пилот-сигнала 5, цифровой сумматор 6, блок обработки сигналов 7.The proposed device comprises a CFAR 1, a digital switch 2, a weight calculator 3, a pilot signal generator 4, a pilot divider 5, a digital adder 6, a signal processing unit 7.
Цифровая фазированная антенная решетка 1 содержит приемные каналы 8, включающие в себя излучатель 9, направленный ответвитель 10, аналоговый 11 и цифровой 12 приемники.The digital phased antenna array 1 contains receiving channels 8, including an emitter 9, a directional coupler 10, an analog 11 and a digital 12 receivers.
Излучатель 9 подключен к входу направленного ответвителя 10, выход которого подключен к аналоговому приемнику 11, а второй вход - к делителю пилот-сигнала 5, вход которого подключен к генератору пилот-сигнала 4. Два выхода (х и у) цифрового приемника 12 каждого приемного канала 8 подключены к соответствующим входам цифрового коммутатора 2, выходы которого подключены к соответствующим входам цифрового сумматора 6 и к входам вычислителя весовых коэффициентов 3. Два выхода вычислителя The emitter 9 is connected to the input of the directional coupler 10, the output of which is connected to the analog receiver 11, and the second input to the pilot divider 5, the input of which is connected to the pilot signal generator 4. Two outputs (x and y) of the digital receiver 12 of each receiving channel 8 are connected to the corresponding inputs of the digital switch 2, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the digital adder 6 and to the inputs of the weighting calculator 3. Two outputs of the calculator
весовых коэффициентов 3 подключены к цифровому сумматору 6, выходы которого подключены к блоку обработки сигнала 7.weighting factors 3 are connected to a digital adder 6, the outputs of which are connected to the signal processing unit 7.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
В качестве шумового пилот-сигнала предлагается использовать собственные шумы, аналогичные приемному каналу ЦФАР. Мощность собственных шумов приемного канала выражается формулой:As a noise pilot signal, it is proposed to use intrinsic noises similar to the receiving channel of the CFAR. The power of the own noise of the receiving channel is expressed by the formula:
где k - постоянная Больцмана, равная 1,38·10-23 Дж/град;where k is the Boltzmann constant equal to 1.38 · 10 -23 J / deg;
Т0 - абсолютная комнатная температура, примерно равная 300°К;T 0 - absolute room temperature, approximately equal to 300 ° K;
Δf - полоса частот, в которой существует шум;Δf is the frequency band in which noise exists;
Кш - коэффициент шума;To w - noise figure;
КМ - усиление приемного канала мощности.To M is the gain of the receiving power channel.
Как показала практика, устройства шумового пилот-сигнала не требуют охвата корректирующего контура адаптивным управлением.As practice has shown, noise pilot devices do not require adaptive control coverage of the correction loop.
Шумовой сигнал проходит через аналоговую часть приемного канала, оцифровывается и поступает на коммутатор, где осуществляется разветвление на два направления. По одному направлению сигнал поступает непосредственно на сумматор, а по другому через устройство клапанирования - на аппаратуру вычисления коэффициентов подстройки.The noise signal passes through the analog part of the receiving channel, is digitized and fed to the switch, where branching into two directions is carried out. In one direction, the signal goes directly to the adder, and in the other, through the valveing device, to the equipment for calculating the adjustment coefficients.
В аппаратуре вычислителя рассчитываются весовые коэффициенты по квадратурам, вычисляются ошибки межканального рассогласования и рассчитывается среднее значение величины ошибки.In the computer hardware, the weight coefficients are calculated by quadratures, the errors of the inter-channel mismatch are calculated, and the average value of the error value is calculated.
После этого среднее значение величины ошибки поступает в сумматор, где суммируется с сигналом подстроечного канала и полученная сумма поступает в БОС. На этом процесс регулировки заканчивается и наступает рабочий режим работы РЛС. Условно процесс операции регулировки изображен на фиг.3.After that, the average value of the error value enters the adder, where it is summed up with the signal of the tuning channel and the resulting amount enters the biofeedback. At this point, the adjustment process ends and the operating mode of the radar sets in. Conditionally, the adjustment operation process is shown in Fig.3.
Структурная схема вычислителя весовых подстроечных коэффициентов и ошибок межканального рассогласования изображена на фиг.4.The structural diagram of the calculator weight tuning factors and errors of the inter-channel mismatch is shown in figure 4.
Работа вычислителя начинается в служебной зоне с поступлением на вход устройства импульса начала работы (HP). При поступлении импульса HP в устройстве вырабатывается сигнал, в соответствии с которым на все устройства поступают команды управления, обеспечивающие работу в данном режиме.The work of the calculator begins in the service area with the receipt of the start of operation (HP) pulse at the input of the device. When an HP pulse arrives, a signal is generated in the device, according to which control devices that provide operation in this mode are sent to all devices.
В первые N дискретов по дальности (примем N=16) происходит запись шестнадцати выборок шумового пилот-сигнала основного канала и каналов, подлежащих подстройке, в оперативное запоминающее устройство.In the first N samples in range (we take N = 16), sixteen samples of the noise pilot signal of the main channel and the channels to be tuned are recorded in random access memory.
Одновременно выборки из каналов, подлежащих регулировке, поступают на схему вычисления нормирующего множителя α1:At the same time, samples from the channels to be adjusted are fed to the calculation scheme of the normalizing factor α 1 :
В следующие 16 дискретов из ОЗУ считываются 16 записанных выборок из каналов, подлежащих регулировке, и производится нормировка:In the next 16 discrete samples, 16 recorded samples from the channels to be adjusted are read from RAM and normalized:
Далее осуществляется вычисление комплексных весовых подстроечных коэффициентов по формулам:Next, the calculation of the complex weight tuning factors according to the formulas:
После этого оценивается разность в каждом дискрете между сигналами основного канала и подстроечных каналов:After that, the difference in each discrete between the signals of the main channel and the tuning channels is estimated:
и вычисляется среднее значение разности для квадратурных каналов х и у:and calculates the average value of the difference for the quadrature channels x and y:
Описанные операции проводятся с каждым каналом, подлежащим коррекции.The described operations are carried out with each channel to be corrected.
Вычисленные средние значения в рабочем режиме в качестве поправки поступают в каждый регулируемый приемный канал ЦФАР.The calculated average values in the operating mode as a correction are received in each adjustable receiving channel of the CFAR.
Порядок работы предложенного устройства приведен на фиг.5.The operation of the proposed device is shown in Fig.5.
Предлагаемое устройство вычислителя для двух каналов было промакетировано. Испытания показали положительные результаты. Оно принято к использованию. В качестве элементной базы использовалась ПЛИС EPF10R100AQC.The proposed device calculator for two channels was prokamerovat. Tests have shown positive results. It is accepted for use. As an element base, FPGA FPF10R100AQC was used.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:
1. Forrest Griffiths, Pell Williams, Digital Beamforming for Bistatic Radar Receiver, Inf Conf on Antennas and Propagation, UK, 1983.1. Forrest Griffiths, Pell Williams, Digital Beamforming for Bistatic Radar Receiver, Inf Conf on Antennas and Propagation, UK, 1983.
2. P.Barton, Digital Beamforming for Radar, IEE Droc, Vol.127, Pt, No4, Aug. 1980.2.P. Barton, Digital Beamforming for Radar, IEE Droc, Vol. 127, Pt, No4, Aug. 1980.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111001/22U RU60272U1 (en) | 2006-04-06 | 2006-04-06 | DEVICE FOR CORRECTION OF INTERCHANNEL DISCONNECTION OF RECEPTION CHANNELS IN DIGITAL HEADLIGHT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111001/22U RU60272U1 (en) | 2006-04-06 | 2006-04-06 | DEVICE FOR CORRECTION OF INTERCHANNEL DISCONNECTION OF RECEPTION CHANNELS IN DIGITAL HEADLIGHT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU60272U1 true RU60272U1 (en) | 2007-01-10 |
Family
ID=37761843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006111001/22U RU60272U1 (en) | 2006-04-06 | 2006-04-06 | DEVICE FOR CORRECTION OF INTERCHANNEL DISCONNECTION OF RECEPTION CHANNELS IN DIGITAL HEADLIGHT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU60272U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2389038C2 (en) * | 2008-06-06 | 2010-05-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро аппаратостроения" | Monopulse radar with automatic calibration |
| RU186029U1 (en) * | 2018-10-16 | 2018-12-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Device for automatic frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels |
-
2006
- 2006-04-06 RU RU2006111001/22U patent/RU60272U1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2389038C2 (en) * | 2008-06-06 | 2010-05-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро аппаратостроения" | Monopulse radar with automatic calibration |
| RU186029U1 (en) * | 2018-10-16 | 2018-12-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Device for automatic frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111638494B (en) | Multi-channel amplitude and phase correction method for digital beam synthesis system | |
| US6317612B1 (en) | Method for estimating spatial parameters of transmission channels by estimating a spatial covariance matrix | |
| CN115208487B (en) | Amplitude and phase calibration method and system | |
| CN111273267B (en) | Signal processing method, system and device based on phased array incoherent scattering radar | |
| EP2078211A2 (en) | Methods and systems for signal selection | |
| CN107329127B (en) | A kind of phase linearity analysis method and system for radar system DBF Function detection | |
| US20190353743A1 (en) | Reconfigurable analog-to-digital conversion sampling of antennas for phase interferometry | |
| KR20190007221A (en) | Method of estimating DOA of received signals based on logarithmic-domain antenna array interpolation, and apparatus for the same | |
| KR101971685B1 (en) | Self-Calibration Apparatus of Beam Forming GPS Anti-Jamming System and Method Thereof | |
| CN118688731A (en) | Radar phase error compensation device and method, and radar device | |
| RU60272U1 (en) | DEVICE FOR CORRECTION OF INTERCHANNEL DISCONNECTION OF RECEPTION CHANNELS IN DIGITAL HEADLIGHT | |
| US6700537B2 (en) | Method for calibrating a wideband direction finding system | |
| RU2641615C2 (en) | Method and device for calibration of receiving active phased antenna array | |
| JP7012914B1 (en) | Array antenna calibration device and calibration method | |
| JP6415392B2 (en) | Signal processing device | |
| KR101324172B1 (en) | Method and device for toa calibration of multi-channel digital receiver | |
| US20230198552A1 (en) | Transmitter, receiver, transmission method, reception method, and non-transitory computer readable storage medium for performing beamforming in wireless transmission | |
| RU146840U1 (en) | DEVICE FOR COMPENSATION OF DIFFERENCES OF AMPLITUDE AND PHASE CHARACTERISTICS OF CHANNELS DIGITAL AFAR | |
| Sadler | Accuracy of adcock watson-watt DF in the presence of channel errors | |
| CN112566015B (en) | Positioning information acquisition method and system based on millimeter waves | |
| RU2618520C1 (en) | Method for object angular orientation on radio navigation signals of spacecrafts | |
| KR102710110B1 (en) | Method and apparatus for estimating direction of arrival using generation of virtual received signals | |
| RU186029U1 (en) | Device for automatic frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels | |
| RU2284043C1 (en) | Method for calibrating computerized interferometer systems on moveable platforms | |
| JP2014190897A (en) | Integrator |