RU146840U1 - Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой афар - Google Patents
Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой афар Download PDFInfo
- Publication number
- RU146840U1 RU146840U1 RU2014123969/08U RU2014123969U RU146840U1 RU 146840 U1 RU146840 U1 RU 146840U1 RU 2014123969/08 U RU2014123969/08 U RU 2014123969/08U RU 2014123969 U RU2014123969 U RU 2014123969U RU 146840 U1 RU146840 U1 RU 146840U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- digital
- complex
- channels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР, содержащее N антенных подрешеток (где N - целое число больше двух), N-канальный приемник, N аналого-цифровых преобразователей, вычислитель комплексных компенсационных коэффициентов, при этом выход каждой из N антенных подрешеток соединен с соответствующим входом N-канального приемника, каждый выход N-канального приемника соединен с входом соответствующего аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что дополнительно введены запоминающее устройство, N каналов обработки сигнала, каждый из которых содержит квадратурный демодулятор, смеситель, фильтр с конечной импульсной характеристикой, дециматор, процессор комплексного быстрого преобразования Фурье, синхронный детектор, причем выход каждого аналого-цифрового преобразователя подключен ко входу соответствующего квадратурного демодулятора, выход каждого квадратурного демодулятора соединен с первым входом соответствующего смесителя, выход каждого смесителя соединен с входом соответствующего фильтра с конечной импульсной характеристикой, выход каждого фильтра с конечной импульсной характеристикой соединен с входом соответствующего дециматора, выход каждого дециматора соединен с первым входом соответствующего процессора комплексного БПФ, первый выход каждого процессора комплексного БПФ соединен с входом соответствующего синхронного детектора, второй выход каждого процессора комплексного БПФ является выходом устройства компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР, второй вход каждого процесс
Description
Предлагаемая полезная модель относится к технике СВЧ, в частности к цифровым антенным решеткам (ЦАР) и может быть использована в перспективных радиолокационных станциях (РЛС).
Из современного уровня техники известна цифровая фазированная антенная решетка (ЦАР) описанная в «Method and apparatus for a digital phased array antenna» [US 6693590 B1 опубликовано 17.02.2004, МПК G01S 3/16]. Антенная решетка состоит из трех панелей. Каждая панель поделена на 4 протяженных подрешетки. Каждая подрешетка содержит восемь подпанелей. Каждая подпанель состоит из пятисот двенадцати антенных элементов. Каждый антенный элемент соединен с радиочастотными модулями для приема сигнала, которые соединены с цифровыми приемниками, которые в свою очередь соединены с цифровыми диаграммообразователями. Радиочастотный модуль осуществляет усиление сигнала принятого элементом антенной решетки и преобразование сигнала из аналоговой в цифровую форму посредством аналого-цифровых преобразователей (АЦП) имеющих вход и выход, вход соответствующего АЦП соединен с выходом соответствующего элемента антенной решетки, а выход АЦП соединен с входом цифрового приемника. Выход цифрового приемника соединен с цифровым диаграммообразователем. В данной решетке диаграмма направленности антенны (ДНА) формируется за счет когерентного суммирования сигналов приемных каналов.
Недостатком такой антенной системы является то, что параметры ДНА в значительной мере зависят от разбросов коэффициентов усиления приемных каналов, фазовых ошибок, возникающих при прохождении сигнала через приемный канал и разбросов параметров элементов ЦАР. Отличия параметров приемных каналов приводят к увеличению уровня боковых лепестков (УБЛ), смещению главного луча ДНА и изменению формы ДНА. В приведенном решении применена компенсация только временных задержек сигналов принятых разными подрешетками антенны, являющихся одной из составляющих фазовой ошибки.
В качестве прототипа наиболее близкого по технической сущности к предлагаемому устройству компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой антенной решетки выбрана схема описанная в книге [«Цифровое формирование диаграммы направленности в фазированных антенных решетках» Григорьев Л.Н., М.: «Радиотехника», 2010 г. стр. 119-126.]. Устройство состоит из N направленных ответвителей, делителя сигнала между N направленными ответвителями, генератора шумового пилот-сигнала, вычислителя весовых комплексных коэффициентов, цифрового коммутатора, цифрового сумматора. Генератор шумового пилот-сигнала подает сигнал на делитель сигнала, который распределяет сигнал между N направленными ответвителями. В качестве шумового пилот-сигнала могут использоваться собственные шумы одного из приемных каналов цифровой активной фазированной антенной решетки (ЦАФАР). Шумовой сигнал через направленные ответвители заводится в каждый приемный канал ЦАФАР. Шумовой пилот-сигнал включается в период молчания радиолокационной станции (РЛС). Период молчания РЛС соответствует промежутку времени, который отводится для режима функционального контроля и осуществления операции регулирования приемных каналов ЦАФАР.
В вычислителе весовых комплексных коэффициентов по квадратурным компонентам производится вычисление ошибки межканального рассогласования и расчет среднего значения величины ошибки. После этого среднее значение величины ошибки в качестве поправки поступает в сумматор, где суммируется с сигналами подстроечных каналов. На этом процесс регулировки заканчивается и наступает рабочий режим работы РЛС.
Недостатком этого технического решения является то, что в процессе расчета ошибки рассогласования не задействованы приемо-передающие модули, образующие апертуру подрешеток ЦАФАР, и таким образом осуществляется регулировка только приемных каналов ЦАФАР и не осуществляется компенсация неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов между подрешетками.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении точности калибровки каналов подрешеток ЦАФАР, приводящий к снижению уровня боковых лепестков диаграммы направленности, более точной установке главного луча ДНА и более точному формированию главного луча ДНА.
Сущность предлагаемого устройства компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР состоит в том, что оно содержит N антенных подрешеток (где N целое число больше двух), N-канальный приемник, N аналого-цифровых преобразователей (АЦП), вычислитель комплексных компенсационных коэффициентов. Выход каждой из N антенных подрешеток соединен с соответствующим входом N-канального приемника, каждый выход N-канального приемника соединен с входом соответствующего АЦП.
Новым в предлагаемом техническом решении является то, что дополнительно введены запоминающее устройство, N каналов обработки сигнала, каждый из которых содержит квадратурный демодулятор, смеситель, фильтр с конечной импульсной характеристикой, дециматор, процессор комплексного быстрого преобразования Фурье, синхронный детектор. Выход каждого АЦП подключен ко входу каждого квадратурного демодулятора, выход каждого квадратурного демодулятора соединен с первым входом соответствующего смесителя, выход каждого смесителя соединен с входом соответствующего КИХ-фильтра, выход каждого фильтра КИХ-фильтра соединен с входом соответствующего дециматора, выход каждого дециматора соединен с первым входом соответствующего процессора комплексного БПФ, первый выход каждого процессора комплексного БПФ соединен с входом соответствующего синхронного детектора. Второй выход каждого процессора комплексного БПФ является выходом устройства компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР. Второй вход каждого процессора комплексного БПФ является внешним управляющим входом устройства компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР, выход каждого синхронного детектора соединен с соответствующим входом вычислителя комплексных компенсационных коэффициентов, выход вычислителя комплексных компенсационных коэффициентов соединен с входом запоминающего устройства, каждый выход запоминающего устройства соединен со вторым входом соответствующего смесителя.
На фигуре представлена функциональная схема устройства.
Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР состоит из N антенных подрешеток 1, где N целое число больше двух, N-канального приемника 2, N АЦП 3, N каналов обработки сигналов, каждый канал содержит квадратурный демодулятор 4, смеситель 5, КИХ-фильтр 6, дециматор 7, процессор комплексного БПФ 8, синхронный детектор 9; вычислителя комплексных компенсационных коэффициентов 10, запоминающего устройства 11.
Выходы антенных подрешеток 1 соединены со входами N-канального приемника 2. Каждый выход N-канального приемника 2 соединен со входом каждого АЦП 3, выход каждого АЦП 3 соединен с соответствующим каналом обработки сигнала, а именно со входом квадратурного демодулятора 4. Выход квадратурного демодулятора 4 соединен с первым входом смесителя 5, выход которого соединен с входом КИХ-фильтра 6, выход которого соединен с входом дециматора 7. Выход дециматора 7 соединен с первым входом процессора комплексного БПФ 8, первый выход которого соединен с входом синхронного детектора 9, выход которого соединен с первым входом вычислителя комплексных компенсационных коэффициентов 10. Выход вычислителя компенсационных коэффициентов 10 соединен с входом запоминающего устройства 11, первый выход которого соединен со вторым входом смесителя 5. Второй выход процессора комплексного БПФ 8 является выходом устройства. Второй вход процессора комплексного БПФ 8 является внешним управляющим входом устройства.
Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР работает следующим образом.
Работа устройства состоит из двух режимов. В первом - контрольном режиме работы, происходит вычисление комплексных компенсационных коэффициентов. С внешнего эталонного источника излучения сигнал поступает на раскрыв ЦАФАР, где сигналы суммируются по подрешеткам 1.
Далее с выхода каждой из N подрешеток 1 сигналы поступают на соответствующие входы N-канального приемника 2, в котором происходит усиление и преобразование поступающих сигналов. С каждого выхода N-канального приемника сигналы поступают на соответствующие входы АЦП 3. С выхода АЦП 3 сигнал поступает на вход квадратурного демодулятора 4, в котором происходит формирование комплексных отсчетов. С выхода квадратурного демодулятора сигнал поступает на первый вход смесителя 5. В смесителе 5 происходит умножение сигнала на соответствующий компенсационный коэффициент, который в контрольном режиме равен единице. С выхода смесителя 5 сигнал поступает на вход КИХ-фильтра 6, в котором осуществляется фильтрация сигнала вне интересующей полосы частот сигнала. С выхода КИХ-фильтра 6 сигнал поступает на вход дециматора 7, который производит обужение полосы пропускания сигнала с целью снижения вычислительной нагрузки на процессор комплексного БПФ 8. С выхода дециматора 7 сигнал поступает на вход процессора комплексного БПФ 8, который осуществляет преобразование Фурье входной комплексной последовательности. С первого выхода процессора комплексного БПФ 8 сигнал поступает на вход синхронного детектора 9, в котором происходит определение амплитуд и фаз сигнала. Второй выход процессора комплексного БПФ 8 блокируется в этом режиме работы по внешнему управляющему сигналу, поступающему на второй вход процессора комплексного БПФ 8. С выхода синхронного детектора 9 информация о фазе и амплитуде сигнала поступает на соответствующий вход вычислителя комплексных компенсационных коэффициентов 10. В вычислителе комплексных компенсационных коэффициентов 10 производится нормировка комплексных амплитуд сигналов поступивших с каждого из N каналов относительно эталонного канала (например, первого канала), а также формирование компенсационных коэффициентов для каждого канала. С выхода вычислителя комплексных компенсационных коэффициентов 10 вычисленные значения компенсационных коэффициентов поступают на вход запоминающего устройства 11.
Во втором - штатном режиме работы, вычисление коэффициентов не производится, а производится передача из запоминающего устройства 11 вычисленных коэффициентов на второй вход смесителя 5. Принятый сигнал аналогично первому режиму работы поступает с выходов антенных подрешеток 1 на соответствующие входы N-канального приемника 2, АЦП 3, квадратурный демодулятор 4. С выхода квадратурного демодулятора 4 сигнал поступает на первый вход смесителя 5, а на второй вход смесителя 5 поступает соответствующий комплексный компенсационный коэффициент из запоминающего устройства 11. В смесителе 5 производится умножение сигнала на соответствующий комплексный компенсационный коэффициент, в результате чего амплитудные и фазовые характеристики каналов являются скомпенсированными относительно эталонного канала. Одновременно с этим, на процессор комплексного БПФ 8 подается внешний управляющий сигнал запирания первого выхода и отпирания второго выхода. Со второго выхода процессора комплексного БПФ 8 скомпенсированный сигнал поступает на дальнейшую обработку, например, на вход диаграммообразующей схемы ЦАФАР.
Таким образом, осуществляется технический результат, заключающийся в улучшении характеристик ДНА ЦАФАР.
Claims (1)
- Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР, содержащее N антенных подрешеток (где N - целое число больше двух), N-канальный приемник, N аналого-цифровых преобразователей, вычислитель комплексных компенсационных коэффициентов, при этом выход каждой из N антенных подрешеток соединен с соответствующим входом N-канального приемника, каждый выход N-канального приемника соединен с входом соответствующего аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что дополнительно введены запоминающее устройство, N каналов обработки сигнала, каждый из которых содержит квадратурный демодулятор, смеситель, фильтр с конечной импульсной характеристикой, дециматор, процессор комплексного быстрого преобразования Фурье, синхронный детектор, причем выход каждого аналого-цифрового преобразователя подключен ко входу соответствующего квадратурного демодулятора, выход каждого квадратурного демодулятора соединен с первым входом соответствующего смесителя, выход каждого смесителя соединен с входом соответствующего фильтра с конечной импульсной характеристикой, выход каждого фильтра с конечной импульсной характеристикой соединен с входом соответствующего дециматора, выход каждого дециматора соединен с первым входом соответствующего процессора комплексного БПФ, первый выход каждого процессора комплексного БПФ соединен с входом соответствующего синхронного детектора, второй выход каждого процессора комплексного БПФ является выходом устройства компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР, второй вход каждого процессора комплексного БПФ является внешним управляющим входом устройства компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой АФАР, выход каждого синхронного детектора соединен с соответствующим входом вычислителя комплексных компенсационных коэффициентов, выход вычислителя комплексных компенсационных коэффициентов соединен с входом запоминающего устройства, каждый выход запоминающего устройства соединен со вторым входом соответствующего смесителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123969/08U RU146840U1 (ru) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой афар |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123969/08U RU146840U1 (ru) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой афар |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU146840U1 true RU146840U1 (ru) | 2014-10-20 |
Family
ID=53384006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014123969/08U RU146840U1 (ru) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой афар |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU146840U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186029U1 (ru) * | 2018-10-16 | 2018-12-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Устройство автоматической частотнозависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований каналов ЦАР |
RU203425U1 (ru) * | 2020-10-14 | 2021-04-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Устройство автоматической устойчивой частотнозависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований каналов ЦАР |
-
2014
- 2014-06-10 RU RU2014123969/08U patent/RU146840U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186029U1 (ru) * | 2018-10-16 | 2018-12-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Устройство автоматической частотнозависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований каналов ЦАР |
RU203425U1 (ru) * | 2020-10-14 | 2021-04-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Устройство автоматической устойчивой частотнозависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований каналов ЦАР |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2011123759A (ru) | Активное подавление помех в спутниковой системе связи | |
US9588213B2 (en) | Analog signal processing method for accurate single antenna direction finding | |
JP5911331B2 (ja) | モノパルス測角装置およびモノパルス測角方法 | |
CN108988928B (zh) | 一种在频域进行双通道单脉冲角误差检测的方法 | |
CN104360327B (zh) | 一种相控阵雷达射频通道频率及相位一致性的补偿方法 | |
CN111273267B (zh) | 基于相控阵非相干散射雷达的信号处理方法、系统、装置 | |
CN113162670A (zh) | 数字多波束校正与合成方法 | |
US11940554B2 (en) | Automotive radar arrangement and method for object detection by vehicle radar | |
CN108802503B (zh) | 太阳射电观测系统多通道变频的数据补偿系统及方法 | |
RU146840U1 (ru) | Устройство компенсации неравномерностей амплитудных и фазовых характеристик каналов цифровой афар | |
CN102544751A (zh) | 多目标中频数字相控阵天线 | |
CN109116377B (zh) | 一种基于时域子矩阵计算的卫星导航抗干扰方法及装置 | |
CN110109150B (zh) | 一种高精度阵列信号模拟装置及方法 | |
JP5507642B2 (ja) | 干渉測定システム及び干渉測定方法 | |
RU2641615C2 (ru) | Способ и устройство для калибровки приемной активной фазированной антенной решетки | |
CN110635248B (zh) | 基于周期相位调制的相控阵测向天线及其使用方法 | |
RU2699946C1 (ru) | Многолучевая цифровая активная фазированная антенная решетка с устройством калибровки приёмо-передающих модулей и способ калибровки | |
CN103780294A (zh) | 一种最大信噪比输出相控阵天线加权方法 | |
RU186029U1 (ru) | Устройство автоматической частотнозависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований каналов ЦАР | |
CN115361741A (zh) | 一种高精度通道信号延迟自动校准装置及方法 | |
RU60272U1 (ru) | Устройство коррекции межканального рассогласования приемных каналов в цифровой фар | |
JP2003078329A (ja) | 反射器アレイアンテナの指向を修正する方法 | |
JP6431775B2 (ja) | 位相検出装置及び衛星中継器 | |
Tosovsky | Software defined phased array antenna architecture and design approach | |
CN116708115A (zh) | 一种零中频接收数字阵列通道的数据处理方法 |