ES2961473T3 - Procedimiento para modificar un patrón de radiación de una red de antenas, y radar que implementa dicho procedimiento - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para modificar un patrón de radiación de un conjunto de antenas compuesto por elementos radiantes conectados a módulos activos, realizándose una modificación de dicho patrón mediante una ponderación compleja de dichas amplitudes y fases. Definimos un camino (71) entre dichos módulos activos a lo largo del cual determinamos sucesivamente el coeficiente de ponderación complejo de cada módulo: - en una etapa, calculamos la función de ponderación compleja teórica que responde a dicha necesidad dada, lo que lleva a obtener 'un conjunto de coeficientes asociados a cada módulo activo; - en otro paso, multiplicamos todos dichos coeficientes complejos por el coeficiente complejo vinculado al despunte de dicho diagrama que deseamos aplicar; al final de estos dos pasos obtenemos un conjunto de coeficientes teóricos complejos asociados a dichos módulos activos; - en un paso siguiente, definimos el conjunto de coeficientes complejos a aplicar, denominados coeficientes complejos corregidos, según un proceso iterativo donde el coeficiente corregido (Mcorrige (j, k)) de un módulo de dicho camino (71) es el coeficiente que minimiza la desviación con un coeficiente objetivo igual al coeficiente teórico (Mtheoretical (j, k)) calculado para dicho módulo incrementado por el error de cuantificación (Errj, k- 1) calculado para el módulo inmediatamente anterior a dicho módulo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para modificar un patrón de radiación de una red de antenas, y radar que implementa dicho procedimiento

La invención pertenece al campo de los sistemas de radar o sistemas de comunicaciones, fijos o móviles, terrestres, marinos o aéreos, que utilizan antenas de barrido electrónico del tipo AESA (Active Electronically Scanned Array).

Un problema técnico a resolver consiste en modificar el patrón de radiación de las antenas activas 1 d o 2 d , en particular reduciendo uno o más lóbulos laterales afectando al lóbulo principal lo menos posible, y/o generando varios lóbulos principales.

Las antenas activas están compuestas por un conjunto de elementos radiantes controlados por módulos controlables por fase ubicados en el conjunto, un módulo que controla uno o más elementos radiantes. La aplicación de desplazamientos de fase calculados en los distintos módulos permite realizar la desalineación electrónica del patrón de antena de una manera conocida. Dado que el patrón de radiación es idéntico en transmisión y recepción, la siguiente descripción trata de la transmisión y recepción de una manera indiferenciada.

El patrón de una red de antenas corresponde a la transformación de Fourier de su función de iluminación, dando la matriz de los pesos de los elementos radiantes de la red de antenas. Por lo tanto, el patrón de una red convencional iluminada homogéneamente corresponde a un seno cardinal, cuyo primer lóbulo lateral tiene un nivel de aproximadamente -13 dB desde el lóbulo principal. También hay muchos otros lóbulos laterales o difusos, dependiendo de la topología de la antena.

Todos estos lóbulos pueden ser problemáticos, ya que constituyen direcciones en las que la antena emite energía y desde las que los ecos y las interferencias pueden perturbar la antena. Los problemas asociados con los lóbulos laterales incluyen, más particularmente en el contexto de los radares aéreos:

• La detectabilidad del radar por los lóbulos laterales en transmisión;

• Las señales fuertes de los lóbulos laterales dirigidas hacia el suelo, incluyendo también la línea de altitud (el camino más corto entre el portador y el suelo), que puede llevar a los receptores en la operación no lineal y producir intermodulaciones;

• La interferencia intencional o no intencional del radar por los lóbulos laterales en recepción;

• La pérdida de sensibilidad causada por el desorden causado por los lóbulos laterales de transmisión y recepción en azimut en el contexto de modos no ambiguos en distancia;

• La pérdida de sensibilidad causada por el ruido de fase o los parásitos transportados por el desorden traído de vuelta por los lóbulos laterales dirigidos hacia el suelo, en transmisión y en recepción.

Un problema técnico abordado consiste, por tanto, en modificar el patrón de la antena para reducir el nivel de los lóbulos laterales que pueden resultar más problemáticos, tanto en la transmisión como en la recepción, sin reducir el rendimiento del lóbulo principal de la antena.

El estado de la técnica presenta numerosas soluciones para superar los efectos indeseables asociados con los lóbulos laterales.

Las soluciones más conocidas llevan a cabo una ponderación de amplitud de la antena, mediante una función de anodización destinada a reducir los lóbulos laterales, utilizando varios tipos de ventanas de ponderación (Blackmann, Gaussian, Harris, Hamming, Hann, ...). Esta solución reduce el nivel de los lóbulos laterales en detrimento del ancho del lóbulo principal, lo que resulta en una ligera pérdida de ganancia en el lóbulo principal. Estas técnicas se basan en el control de la atenuación variable de los elementos de la red. Cualquier función de ponderación con coeficientes reales conduce a modificaciones simétricas en el patrón de radiación. Por lo tanto, esta técnica es relativamente limitada en su uso. Además, es necesario tener una resolución de atenuación fina para poder reclamar los niveles de rechazo teóricos que ofrecen las distintas ventanas de ponderación.

Para los sistemas para combatir la interferencia involuntaria relacionada con lóbulos laterales, se conocen los procedimientos de OLS (oposición de los lóbulos laterales), pero requieren antenas adicionales o auxiliares y receptores adicionales. Esto también requiere el procesamiento de la señal consecuente estimando las ganancias respectivas de los dos canales de recepción. El principio conocido es emparejar las recepciones realizadas en antenas pseudo-omnidireccionales (cardioides) con las características de los lóbulos laterales, tanto en amplitud como en fase. Las recepciones realizadas en los lóbulos laterales se identifican y compensan mediante el uso de las antenas auxiliares. Estos procedimientos tienen un costo, en particular en términos de consumo, peso y potencia de cálculo y, por lo tanto, disipación. Además, dado que las antenas electrónicas tienen alineaciones en diferentes ángulos, con variaciones en la ganancia de los lóbulos laterales y del lóbulo principal, no es posible tener una antena cardioide fija. Esta antena auxiliar debe seguir las alineaciones del haz principal.

Existen otras técnicas para suprimir lóbulos laterales, mediante la fabricación de ceros en ciertas direcciones del patrón de radiación. Esto se hace generalmente por medio de la formación del haz por el cálculo en la recepción, cuando las señales se digitalizan. Sin embargo, es complicado digitalizar cada elemento radiante individualmente para generalizar este procedimiento.

También se puede realizar una ponderación individual a nivel de cada elemento radiante, mediante el uso de un coeficiente complejo generado a través de la modulación de la amplitud de la señal y de su fase. Esto permite dar forma al patrón de radiación para reducir los lóbulos más perturbadores en cada situación considerada. Sin embargo, para obtener una amplia profundidad de rechazo, necesaria en muchos casos de aplicación, es necesario disponer de módulos con una alta resolución de ajuste en amplitud y en fase, lo que puede conducir a una alta complejidad y un alto costo.

Los procedimientos del estado de la técnica, por lo tanto, tienen una limitación en las posibles modificaciones al patrón de la antena (caso de ponderaciones reales), o bien requieren módulos con resoluciones de control de fase y atenuación finas, lo que implica una gran complejidad y, por lo tanto, un alto costo.

Se puede citar en particular el documento CN104931935 A, que revela el uso de dos redes de antenas ponderadas y combinadas, con un procedimiento OLS en recepción pura, puede citarse en particular. La solución presentada es robusta con un solo error, en la dirección de llegada. Un documento U.S. Pat. No. 4959653 B revela un procedimiento OLS digital en una red de antenas digitalizadas individualmente, en recepción pura, y una formación paralela de un canal principal y un canal secundario con pesajes complejos. La comparación entre los dos canales permite determinar si una señal se origina desde el lóbulo principal o desde un lóbulo lateral. El procedimiento propuesto por este documento elimina los lóbulos laterales por procesamiento numérico, lo cual es costoso en computación, lo que no responde al problema planteado aquí. Los documentos U.S. Pat. No 7280070,U.S. Pat. No. 030412yU.S. Pat. No.

9780448 ilustran el estado de la técnica en el campo de la red de antenas.

Un objeto de la invención es, en particular, mejorar las características de reducción de los lóbulos laterales de una red de antenas y, al mismo tiempo, responder al problema técnico planteado anteriormente. Con este fin, el objeto de la invención es un procedimiento para modificar un patrón de radiación de una red de antenas, estando dicha red compuesta por elementos radiantes conectados a módulos activos, siendo la forma de dicho patrón una función de las amplitudes y fases aplicadas a dichos módulos activos, Se realiza una modificación de dicho patrón mediante una ponderación compleja de dichas amplitudes y fases en función de una necesidad dada, en la que se define una trayectoria entre dichos módulos activos a lo largo del cual se determina sucesivamente el coeficiente de ponderación complejo de cada módulo:

• en una etapa, se calcula la función de ponderación compleja teórica que satisface dicha necesidad, lo que lleva a la obtención de un conjunto de coeficientes complejos asociados a cada módulo activo;

• en otra etapa, el conjunto de dichos coeficientes complejos se multiplica por el coeficiente complejo vinculado a la desalineación de dicho patrón que se desea aplicar;

Al final de estas dos etapas, se obtiene un conjunto de coeficientes complejos teóricos asociados a dichos módulos activos;

En una etapa siguiente, el conjunto de coeficientes complejos a aplicar, llamados coeficientes complejos corregidos, se define de acuerdo con el siguiente proceso iterativo:

• Dado que el coeficiente corregido (Mcorregido (1, 1)) del primer módulo de dicha trayectoria (71) es el coeficiente que minimiza la desviación del coeficiente teórico (Mteórico (1, 1)) calculado para dicho primer módulo, el error de cuantificación (ERR11) se calcula como la diferencia entre el coeficiente teórico y el coeficiente corregido;

• El coeficiente corregido (Mcorregido (j, k)) de un módulo de dicha trayectoria (71) es el coeficiente que minimiza la desviación con un coeficiente objetivo igual al coeficiente teórico (teórico (j, k)) calculado para dicho módulo más el error de cuantificación (Errj, k-1) calculado para el módulo inmediatamente anterior a dicho módulo;

• El error de cuantificación (Errj, k) asociado a dicho módulo (j, k) se calcula entonces como la diferencia entre dicho coeficiente objetivo y dicho coeficiente corregido (Mcorregido (j, k)).

La etapa en el que se calcula la función de ponderación compleja teórica precede a la etapa en la que el conjunto de coeficientes complejos teóricos se multiplica por el coeficiente complejo relacionado con la desalineación.

Dicha necesidad dada es, por ejemplo, la reducción de al menos un lóbulo lateral. Como variante, la necesidad dada es la reducción de un agujero en el lóbulo principal para atenuar un objetivo que satura el radar.

Dicha trayectoria es, por ejemplo, del tipo bustrofedón, del tipo espiral o del tipo serpentino.

La invención también se refiere a un radar, equipado con un conjunto de elementos radiantes conectados a módulos activos, que comprende una cadena de transmisión y recepción conectada a dicho conjunto y un sistema de alineación y ponderación que controla las amplitudes y fases de dichos módulos activos, dicho sistema se está configurando para implementar el procedimiento como se describió anteriormente.

Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes con la ayuda de la siguiente descripción, dada con referencia a los dibujos adjuntos que muestran:

La Figura 1, un ejemplo de una red de antenas;

La figura 2 muestra un ejemplo de una arquitectura para controlar la amplitud y la fase de los módulos activos de la red de antenas antes mencionada;

La Figura 3, un patrón de antena ponderado en amplitud por una función de Gauss en comparación con un patrón sin ponderación;

La Fig. 4, un patrón de antena compensado y ponderado en amplitud por una función gaussiana opuesta a un patrón de la misma compensación, pero sin ponderación;

La Fig. 5, un patrón de desalineación con ponderación compleja en comparación con los otros patrones de la Fig. 4;

La Fig. 6, un patrón de desalineación con ponderación compleja cuantificada en comparación con los otros patrones de la Fig. 5;

La figura 7 es un ejemplo de una trayectoria a través de los módulos activos de una red de antenas a lo largo de la cual se obtiene iterativamente una matriz corregida;

La figura 8 es un patrón de desalineación con ponderación compleja cuantificada corregida, obtenida según la invención, con referencia a los otros patrones de la figura 6 ;

La figura 1 muestra un ejemplo de una red de antenas plana (2D) a partir de la cual se describe la presente invención. Esto mejora las características de rechazo del lóbulo lateral de la antena de tipo AESA lineal (1D) o plana (2D). La red de antenas de la Fig. 1 se distribuye sobre una rejilla regular de paso dh según la dimensión horizontal y de paso dv según la dimensión vertical. Sin embargo, la invención se aplica a cualquier red.

La red comprende M filas y N columnas de elementos radiantes, cada elemento radiante convencionalmente tiene una amplitud individual y medios de control de fase. Con este fin, cada elemento radiante, de la fila j y la columna k, está conectado a un módulo activo capaz de aplicarle control de amplitud j y control de fase Oj,k.

La figura 2 es una representación sinóptica de la arquitectura de un sistema de transmisión y recepción que comprende la red de antenas de la figura 1, esta representación ilustra más particularmente la arquitectura de la amplitud y el control de fase de los elementos radiantes. Cada elemento radiante 21 está conectado a un módulo activo 22 que comprende circuitos de control de amplitud y fase. Los módulos están conectados a través de un circuito 23 a la cadena de transmisión y recepción 24 cuya estructura es bien conocida. En la recepción, las señales que salen de los módulos activos se combinan 23 en radiofrecuencia para entrar en la cadena de recepción. En la transmisión, la señal procedente de la cadena de transmisión se divide 23 hacia los distintos módulos activos. Las señales que salen de los módulos activos 22 se combinan en el aire a través de los elementos radiantes.

Un sistema de alineación y ponderación 25 controla los valores de amplitud y fase de cada módulo activo 22. Es en el nivel de este sistema de alineación y ponderación que el procedimiento de acuerdo con la invención se aplica en particular.

En el funcionamiento convencional de una antena activa, los controles de amplitud y fase de los módulos activos se determinan como se describe a continuación. La primera etapa de un control de alineación consiste en calcular los desplazamientos de fase a aplicar a cada módulo activo 22 con el fin de llevar a cabo una alineación electrónica del lóbulo principal de la antena. Esto consiste en aplicar un gradiente de fase que depende del ángulo del haz de antena alineado y de la posición de los elementos radiantes en el array. Si, como se muestra en la figura 1, se considera una red de pasos constantes dhy dv en ambas dimensiones, los comandos de fase A$(j,k) que se aplicarán para cada elemento de radiación j,k se definen mediante la siguiente función:

A < H j , k ) = ^ . k . u ^ . j . v (1)

• A es la longitud de onda relacionada con la frecuencia portadora;

• u es la dirección sinusoidal del ángulo entre la dirección de visión y un plano vertical;

• v es la dirección sinusoidal entre el ángulo de visión y un plano horizontal y;

• dh y dv son los pasos de la red de antenas, a lo largo de los ejes horizontal y vertical respectivamente.

Esta función de alineación ( 1 ) proporciona los cambios de fase A$(j,k) que se aplicarán a los módulos activos.

Además de este cambio de fase, generalmente es posible aplicar el peso de la antena, generalmente solo en la recepción, para reducir los niveles de los lóbulos laterales y afectar al lóbulo principal lo menos posible. Hay un gran número de ventanas de ponderación posibles, una de las más convencionales es la ventana gaussiana. La configuración de estas ventanas le permite ajustar la compensación entre:

• reducción del lóbulo lateral y.

• ampliación y pérdida de ganancia del lóbulo principal.

Se acepta generalmente una pérdida de ganancia del lóbulo principal de aproximadamente 1 dB. La elección de la función de ponderación conduce al ajuste de las amplitudes de las señales emitidas por los módulos activos 22 . La función de ponderación se muestrea espacialmente mediante la cuadrícula de la red activa. Los valores aplicados al nivel de los atenuadores se cuantifican por la etapa de resolución del atenuador.

La figura 3 muestra el patrón de radiación bruta 31 de una red, sin ponderación, y el patrón 32 ponderado por una función gaussiana, lo que lleva a una pérdida de 1 dB en el lóbulo principal 33 . Para el patrón ponderado 32, se observa una disminución uniforme de los lóbulos laterales 34 de aproximadamente 7 dB a costa de la reducción de 1 dB en la ganancia del lóbulo principal, y de un ensanchamiento de aproximadamente el 15 % de la apertura a 3 dB de este lóbulo principal. Un mayor rechazo de los lóbulos laterales requiere una mayor ponderación de amplitud, lo que conduce a una degradación aún mayor del lóbulo principal, lo que no es aceptable en la práctica.

La figura 4 muestra los patrones de la misma antena, gruesa y ponderada, pero con la aplicación de una desalineación de 60°. En el caso de la desalineación de la antena a 60°, se notará que queda un único lóbulo lateral 41 , angularmente ensanchado, en la dirección de los ángulos más grandes (hacia 90°). En el caso en que la desalineación se dirige hacia el suelo, este lóbulo lateral 41 representa la energía irradiada cerca de la vertical. Entonces puede causar fuertes retornos (captura de señales reflejadas y/o reemitidas por el suelo) que pueden ser problemáticos. Por lo tanto, es necesario un mejor rechazo de este lóbulo lateral en este ejemplo.

El caso que aquí se presenta simplemente sirve de ejemplo, hay muchos otros casos en los que es posible desear un rechazo significativo en ciertos dominios angulares precisos del patrón, en particular cuando ciertos ángulos están codificados, o bien cuando se desea transmitir discretamente con respecto a ciertas direcciones particulares en particular.

La ponderación de la red en amplitud conduce a un filtrado simétrico del patrón de radiación, con respecto a la dirección de alineación, lo que provoca una traslación del patrón, en el dominio de los senos direccionales.

Con el fin de rechazar de manera más específica y más eficiente ciertos ángulos, sin degradar el lóbulo principal, se puede utilizar una ponderación compleja de la red. Tal ponderación hace posible crear picos o agujeros en el patrón. Los comandos de amplitud y fase aplicados a los módulos activos corresponden en este caso a la combinación de la función de alineación (que da una ley de desplazamiento de fase) y a la función de ponderación compleja que se elige como una función de necesidad.

En el ejemplo anterior de la desalineación de 60°, sería deseable eliminar el lóbulo lateral 41 situado a la derecha del lóbulo principal. Para ello, es suficiente calcular, a partir de la configuración de la antena mostrada en la figura 1, los coeficientes de un lóbulo de la misma amplitud que este lóbulo lateral y en fase opuesta. Estos coeficientes se añaden a la función de ponderación de la antena. Dado que las amplitudes involucradas son relativamente pequeñas, esto equivale en realidad a obtener una pequeña modulación de los coeficientes de amplitud y fase con respecto a la configuración de iluminación homogénea. Entonces es necesario multiplicar estos coeficientes por los coeficientes complejos de desplazamiento de fase para llevar a cabo la desalineación electrónica. A continuación, se obtiene el patrón que se muestra en la figura 5.

La figura 5 muestra, por lo tanto, un gráfico 51 con una ponderación compleja, frente al patrón ponderado 32 según una ponderación gaussiana, el patrón bruto 31 todavía está representado. Por lo tanto, se puede comparar una ponderación gaussiana 32 y una ponderación compleja 51 con cancelación del lóbulo derecho, ajustando los parámetros para observar 1 dB de pérdida de ganancia en el lóbulo principal en ambos casos. La figura 5 muestra que la ponderación compleja deja los lóbulos del lado izquierdo prácticamente sin cambios, y se centra en la creación de un rechazo dirigido en el lóbulo del lado derecho 41 . En este caso, se obtiene un rechazo de unos 20 dB que es más efectivo que la ponderación gaussiana, en este lóbulo preciso 41. Además, el lóbulo principal se ensancha solo en la dirección de este lóbulo, y no en la otra dirección, lo que conduce a una ampliación del lóbulo principal aproximadamente la mitad de grande que en el caso de la ponderación gaussiana.

La ponderación compleja parece ser una técnica interesante para hacer ajustes al patrón de radiación adaptado a diversas necesidades. Sin embargo, los grandes rechazos involucrados se basan en el uso de coeficientes complejos que son relativamente precisos en amplitud y fase, de lo contrario no se pueden obtener los rechazos esperados. Sin embargo, en el caso de ciertas antenas activas de radar o telecomunicaciones, no es concebible tener módulos que tengan cambiadores de fase de alta resolución (unos pocos grados) y atenuadores de alta resolución (unas pocas décimas de dB), en particular por razones de costo. En estos casos, el uso de coeficientes complejos se vuelve limitado en la práctica.

La figura 6 muestra, para la misma antena, una ponderación compleja 61 cuantificada con desplazadores de fase y atenuadores de resolución media, con respecto a los patrones anteriores 31 , 32 , y en particular al diagrama 51 obtenido con desplazadores de fase de alta resolución. En este ejemplo de la figura 6, la resolución es de 12° de paso de cambio de fase y 1 dB de paso de atenuación, en comparación con las otras curvas.

La ponderación compleja con coeficientes cuantificados (curva 61) muestra una degradación significativa en comparación con la ponderación compleja ideal (curva 51). En el presente ejemplo, el rechazo es aproximadamente 10 dB peor en la versión con coeficientes cuantificados. Se observa en particular que el pico de rechazo observado en la ponderación compleja ideal (a -80°) no aumenta y se transforma en una meseta en la versión cuantificada. Por lo tanto, hay una pérdida bastante significativa en el beneficio de la ponderación compleja, que requiere una buena resolución de los coeficientes complejos para proporcionar un buen rechazo, como muestra claramente la comparación entre las curvas 61 y 51.

La invención corrige estos efectos de falta de resolución de los coeficientes mediante una adaptación de los coeficientes aplicados en la ponderación compleja, siendo esta adaptación una función del error estimado en los elementos vecinos de la red de antena. El resto de la descripción especifica la implementación de este procedimiento de acuerdo con la invención.

En una primera etapa, se calcula la función de ponderación compleja teórica destinada a una necesidad específica. A modo de ejemplo, en el caso anterior, el requisito específico es la eliminación de uno de los lóbulos laterales. A continuación, se obtiene una matriz de coeficientes complejos destinados a cada módulo activo.

En una segunda etapa, la matriz se multiplica por el coeficiente complejo vinculado a la desalineación que se desea aplicar, lo que resulta en un desplazamiento de fase a nivel de cada módulo, la amplitud no se ve afectada (ausencia de término de amplitud). Cabe señalar que estas dos etapas son conmutativas y que es posible comenzar con el desplazamiento de fase vinculado a la desalineación.

Al final de estas dos etapas, se obtiene una matriz de coeficientes complejos asociados con los módulos activos, denotada como Mteóricadel tamaño M por N, siendo M el número de filas y N el número de columnas de módulos activos del array de antena. La matriz final se obtiene de acuerdo con un proceso de cálculo iterativo aplicado a cada módulo que se describe a continuación. Este proceso iterativo se aplica siguiendo una trayectoria dentro de la red de antenas. Hay varias trayectorias posibles.

La Fig. 7 muestra una posible trayectoria iterativa 71 , según un circuito bustrofedón. Es posible elegir una trayectoria de acuerdo con las filas o las columnas, siendo la trayectoria de la figura 7 una trayectoria de acuerdo con las filas. Una propiedad necesaria para la trayectoria a seguir es que no hay una discontinuidad significativa en los coeficientes de dos elementos consecutivos de la trayectoria, una propiedad respetada en particular por una trayectoria en bustrofedon. Tomando como ejemplo la antena y la trayectoria mostrada en la figura 7, el procedimiento de obtención de los coeficientes complejos a aplicar se lleva a cabo de acuerdo con el proceso iterativo descrito a continuación. Los elementos matriciales se denominarán convencionalmente a continuación de acuerdo con su posición en fila y columna, el elemento (j, k) se encuentra en la fila de orden j y en la columna de orden k. La trayectoria (71) comienza en el módulo (1, 1) y termina en el módulo (M, N).

Para el primer elemento (1, 1) ubicado en la primera fila y en la primera columna, se eligen respectivamente los coeficientes de amplitud y fase que minimizan las desviaciones del coeficiente complejo teórico M(1, 1). Los coeficientes de amplitud y fase se eligen a partir de la resolución de hardware disponible en los controles de amplitud y fase de los módulos. Estos coeficientes de amplitud y fase corresponden entonces al primer coeficiente corregido M(1, 1) de una matriz corregida denotada Mcorregido. Esta matriz corregida es la matriz que contiene los coeficientes que se aplicarán realmente a los módulos activos. Se obtiene iterativamente a lo largo de la trayectoria 71.

Se calcula el error cometido por la cuantificación de este coeficiente, este error se denota Em,1 donde:

Err-1,1 = Mteórico (E 1) — Mcorregido(E 1)

Siguiendo la trayectoria 71 , la siguiente etapa es pasar al segundo elemento, es decir al módulo ( 1 , 2 ). A continuación, se buscan los coeficientes de amplitud y fase que minimizan el error con el coeficiente objetivo que tiene un valor Mteórico (1, 2) Err-1,1. Esto lleva a obtener el coeficiente corregido M(1, 2) de la matriz corregida. De esta manera, el cálculo del segundo coeficiente tiene en cuenta el error Ern,1 sobre el primer coeficiente, buscando compensarlo. También se calcula el error cometido por la cuantificación de este coeficiente, siendo este error Ern,2:

Err-1,2= Mteórico (152) Err-i-i — Mcei-reg l^, 2)

El error Erri,2 se utilizará a su vez para calcular Mcorreg¡do(1, 3).

Por lo tanto, en el módulo (j, k) de la trayectoria, se buscan los coeficientes de amplitud y fase que minimizan el error (o la desviación) con el coeficiente objetivo que es igual a Mteórico(j, k) Err j, k-1. Esto lleva a obtener el coeficiente Mcorregido (j, k) de la matriz corregida, este coeficiente complejo Mcorregido (j, k) se forma a partir del coeficiente de amplitud y el coeficiente de fase que minimiza el error.

Durante la etapa de una fila a otra, por ejemplo, a nivel de la columna N, el coeficiente Mcorregido (j, N) se obtiene teniendo en cuenta el error Errj-1,Ncometido en el módulo vecino (j-1, N). Del mismo modo, si la etapa de una fila a otra tiene lugar en el nivel de la primera columna, N=1.

El proceso se repite a lo largo de la trayectoria 71. Al final del recorrido, la matriz corregida obtenida contiene todos los coeficientes que se aplicarán a los módulos activos de la antena. Este proceso iterativo puede compararse con una transposición del proceso tipo IA utilizado en el procesamiento de señales en el dominio geográfico. Este proceso del tipo IA se aplica geográficamente a lo largo de la trayectoria 71 en la red de antenas.

El procedimiento propuesto por la invención actúa como un filtro de paso alto en el error de cuantificación Err j,ky como un filtro de paso bajo en la función de ponderación espacial.

La figura 8 muestra, frente a las otras curvas, la curva 81 que representa el patrón de antena obtenido aplicando los coeficientes de amplitud y fase definidos por los coeficientes complejos de la matriz corregida. Estos coeficientes de amplitud y fase se aplican a los módulos activos de la antena de la figura 1, siendo la matriz corregida la obtenida previamente a lo largo de la trayectoria 71.

Con respecto a la curva 61, que minimiza localmente el error de cuantificación, la curva 81 produce un resultado mucho más fiel a la teoría representada por la curva 51 , con un alto nivel de rechazo. El procedimiento de acuerdo con la invención, por lo tanto, permite mejorar en gran medida los patrones de ponderación complejos obtenidos, preservando la amplitud y los coeficientes de fase de resolución media.

Hay que señalar que el procedimiento según la invención puede aplicarse a otros tipos de trayectorias, siendo lo importante mantener una progresión de una etapa a otra para mantener la continuidad en el coeficiente complejo objetivo a aplicar a los elementos sucesivos. Por ejemplo, es posible utilizar una trayectoria en espiral que comience desde el centro o desde el exterior de la red de antena, en una dirección u otra. Otro ejemplo sería una serpentina, diente de sierra o combinaciones de patrones básicos de curso.

En particular, el proceso iterativo de obtención de los coeficientes complejos corregidos (dando la amplitud y la fase corregidas) se llevó a cabo de acuerdo con una notación de red con respecto a la red 2D de la figura 7. Los módulos también se pueden indexar como una función de su posición a lo largo de la trayectoria elegida. Los coeficientes complejos teóricos y corregidos ya no se hacen referencia de acuerdo con un par (j, k), sino mediante un número de serie a lo largo de la trayectoria. Al final del recorrido, se obtiene un conjunto de coeficientes complejos corregidos que se aplican a los módulos activos, lo que permite obtener la modificación deseada del patrón, satisfaciendo la necesidad definida, siendo esta necesidad generalmente la reducción de uno o más lóbulos laterales.

Numerosas aplicaciones pueden beneficiarse de la invención. La ganancia obtenida por el procedimiento según la invención entre el rechazo de lóbulos precisos y la calidad del lóbulo principal también permite prever una ponderación en la transmisión que generalmente se evita porque es demasiado costosa en términos de la potencia radiada isotrópica emitida (PlRE). El procedimiento según la invención también es barato en términos de medios de cálculo.

cabe señalar que también es posible generar todo tipo de diagramas complejos, con varios lóbulos o un lóbulo muy amplio, por ejemplo, en virtud del procedimiento según la invención.

La invención permite sintetizar patrones de antena con fuertes rechazos de lóbulo lateral, sin la necesidad de una amplitud y resolución de fase muy finas y sin ningún componente de hardware adicional.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para modificar un patrón de radiación de una red de antenas, estando dicho conjunto compuesto por elementos radiantes (21) conectados a módulos activos (22), siendo la forma de dicho patrón una función de las amplitudes y fases aplicadas a dichos módulos activos (22), en los que se realiza una modificación de dicho patrón mediante una ponderación compleja de dichas amplitudes y fases en función de una necesidad dada, se define una trayectoria (71) entre dichos módulos activos a lo largo de la cual se determina sucesivamente el coeficiente de ponderación complejo de cada módulo:

- en una etapa se calcula la función de ponderación compleja teórica que satisface dicha necesidad dada, lo que lleva a la obtención de un conjunto de coeficientes complejos asociados a cada módulo activo (22) ; - en otra etapa, el conjunto de dichos coeficientes complejos se multiplica por el coeficiente complejo vinculado a la desalineación de dicho patrón que se desea aplicar;

al final de estas dos etapas, se obtiene un conjunto de coeficientes complejos teóricos asociados a dichos módulos activos;

- en una etapa siguiente, se define el conjunto de coeficientes complejos a aplicar, llamados coeficientes complejos corregidos, de acuerdo con el siguiente proceso iterativo:

- el coeficiente complejo corregido (Mcorreg¡do(1, 1)) del primer módulo de dicha trayectoria (71) es el coeficiente que minimiza la desviación con el coeficiente complejo teórico (Mteórico (1, 1)) calculado para dicho primer módulo, se calcula el error de cuantificación (Err-n) como la diferencia entre el coeficiente complejo teórico y el coeficiente complejo corregido;

- el coeficiente complejo corregido (Mcorregido(j, k)) de un módulo de dicha trayectoria (71) es el coeficiente que minimiza la desviación con un coeficiente objetivo igual al coeficiente complejo teórico (Mteórico (j, k)) calculado para dicho módulo aumentado por el error de cuantificación (Err j, k-1) calculado para el módulo inmediatamente anterior a dicho módulo;

- el error de cuantificación (Err j,k) asociado con dicho módulo (j,k) se calcula como la diferencia entre dicho coeficiente objetivo y dicho coeficiente complejo corregido (Mcorregido (j,k));

y porque la etapa en la que se calcula la función de ponderación compleja teórica precede a la etapa en la que el conjunto de coeficientes complejos teóricos se multiplica por el coeficiente complejo vinculado a la desalineación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado porquedicho requisito dado es la reducción de al menos un lóbulo lateral.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquedicha trayectoria es del tipo bustrofedón.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2,caracterizado porquedicha trayectoria tiene la forma de una espiral.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2,caracterizado porquedicha trayectoria tiene forma de serpentín.

6. Radar, equipado con una red de elementos radiantes (21) conectados a módulos activos (22), que comprende una cadena de transmisión y recepción (24) conectada (23) a dicha red y un sistema de alineación y ponderación (25) que controla las amplitudes y fases de dichos módulos activos,caracterizado porquedicho sistema (25) está configurado para implementar el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.