RU203425U1 - Device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels - Google Patents

Device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels Download PDF

Info

Publication number
RU203425U1
RU203425U1 RU2020133732U RU2020133732U RU203425U1 RU 203425 U1 RU203425 U1 RU 203425U1 RU 2020133732 U RU2020133732 U RU 2020133732U RU 2020133732 U RU2020133732 U RU 2020133732U RU 203425 U1 RU203425 U1 RU 203425U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
complex
output
calibration
calibration coefficients
Prior art date
Application number
RU2020133732U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Викторович Панокин
Иван Александрович Костин
Артем Владимирович Аверин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2020133732U priority Critical patent/RU203425U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU203425U1 publication Critical patent/RU203425U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements 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

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области СВЧ-техники, в частности к РЛС с широкой полосой частот. Решение может быть применено в перспективных радиолокационных системах, в том числе предназначенных для построения трехмерных изображений. Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в автоматической устойчивой калибровке приемных каналов ЦАР с учетом изменения калибровочных коэффициентов в широком диапазоне частот, что позволяет снизить уровень боковых лепестков ДН и более точно установить главный луч ДН. Система определения поправочных коэффициентов для устойчивой компенсации рассогласований каналов ЦАР состоит из N приемных трактов с АЦП, N модулей поканального комплексного БПФ, буфера обмена, трех модулей межканального БПФ, модуля вычисления калибровочных коэффициентов, модуля выбора калибровочного объекта, модуля верификации комплексных значений калибровочных коэффициентов, модуля долговременной памяти для хранения K наилучших наборов комплексных значений калибровочных коэффициентов, модуля принятия решения, модуля памяти для хранения текущих значений комплексных калибровочных коэффициентов.The proposed utility model relates to the field of microwave technology, in particular to a radar with a wide frequency band. The solution can be applied in advanced radar systems, including those designed for 3D imaging. The technical result of the proposed utility model consists in automatic stable calibration of the CAR receiving channels taking into account changes in the calibration coefficients in a wide frequency range, which makes it possible to reduce the level of the side lobes of the pattern and more accurately set the main beam of the pattern. The system for determining correction coefficients for stable compensation of mismatches of the CAR channels consists of N receiving paths with an ADC, N modules of a per-channel complex FFT, a clipboard, three interchannel FFT modules, a module for calculating calibration coefficients, a module for selecting a calibration object, a module for verifying complex values of calibration coefficients, a module long-term memory for storing K best sets of complex values of calibration coefficients, decision module, memory module for storing current values of complex calibration coefficients.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области СВЧ-техники, в частности к радиолокационным системам (РЛС) с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Решение может быть применено в перспективных радиолокационных системах, в том числе, предназначенных для построения трехмерных изображений.The proposed utility model relates to the field of microwave technology, in particular to radar systems (radars) with linear frequency modulation (LFM). The solution can be applied in advanced radar systems, including those designed for 3D imaging.

Из существующего уровня техники известна цифровая фазированная антенная решетка, (RU 2584458 С1, опублик. 20.05.2016), которая состоит из N приемных антенных модулей, устройства оцифровки приемных сигналов, цифрового устройства выработки коэффициентов для формирования амплитудно-фазового распределения в раскрыве антенны по каждому из сканирующих лучей, устройства цифрового формирования Μ сканирующих диаграмм направленности (ДН), каждый приемный антенный модуль дополнительно содержит цифровое устройство формирования ДН, при этом цифровое устройство выработки весовых коэффициентов выполнено с возможностью формирования в раскрыве цифровой приемной антенной решетки N амплитудно-фазовых распределений вида sinU/U, таким образом, что в дальней зоне каждому приемному элементу соответствует ДН, по форме близкая к столообразной.A digital phased antenna array (RU 2584458 C1, published 20.05.2016) is known from the existing prior art, which consists of N receiving antenna modules, a device for digitizing receiving signals, a digital device for generating coefficients for forming an amplitude-phase distribution in the antenna aperture for each from scanning beams, a device for digital formation of Μ scanning directional patterns (DP), each receiving antenna module additionally contains a digital device for generating antenna patterns, while the digital device for generating weight coefficients is configured to form N amplitude-phase distributions of the form sinU in the aperture of the digital receiving antenna array / U, in such a way that in the far zone, each receiving element corresponds to a pattern similar to that of a table-like pattern.

Недостатком данного решения является отсутствие калибровки приемных модулей, поскольку, в реальных радиолокационных системах элементы тракта вносят изменяющиеся во времени амплитудные и фазовые погрешности в принимаемые сигналы, что приводит к смещению положения главного лепестка ДН и увеличению уровня боковых лепестков. Компенсацию погрешностей следует проводить на стадии обработки радиолокационного сигнала. Кроме того, частотно-модулированные сигналы обладают большой шириной полосы частот, что требует учитывать зависимость погрешностей приемных трактов от частоты.The disadvantage of this solution is the lack of calibration of the receiving modules, since in real radar systems, the elements of the path introduce time-varying amplitude and phase errors in the received signals, which leads to a shift in the position of the main lobe of the antenna pattern and an increase in the level of side lobes. Error compensation should be carried out at the stage of radar signal processing. In addition, frequency-modulated signals have a large bandwidth, which requires taking into account the dependence of the errors of the receiving paths on the frequency.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является система коррекции амплитудных и фазовых рассогласований (RU 186029 U1, опублик. 26.12.2018). Данное устройство автоматической частотно-зависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований ЦАР содержит N приемных трактов с АЦП, N модулей поканального комплексного быстрого преобразования Фурье (БПФ), N выходных буферов обмена, 3 модуля межканального комплексного БПФ, модуль памяти, модуль вычисления калибровочных коэффициентов, модуля принятия решения, модуля выбора калибровочного объекта. В основном режиме работы производится вычисление новых калибровочных коэффициентов и сравнение результата со старыми калибровочными коэффициентами, которые хранятся в модуле памяти устройства. Для вычисления значений комплексных калибровочных коэффициентов используются объекты в зоне обзора, признанные модулем выбора калибровочного объекта подходящими для калибровки. В случае, если новые комплексные калибровочные значения обеспечивают снижение уровня принятых сигналов вне направления на калибровочный объект, новые значения комплексных калибровочных коэффициентов записываются в память устройства.The closest to the claimed technical solution is a system for correcting amplitude and phase mismatches (RU 186029 U1, published on December 26, 2018). This device for automatic frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of the CAR contains N receiving paths with ADC, N modules of per-channel complex fast Fourier transform (FFT), N output exchange buffers, 3 modules of inter-channel complex FFT, memory module, module for calculating calibration coefficients, modules decision making, module for selecting a calibration object. In the main mode of operation, new calibration coefficients are calculated and the result is compared with the old calibration coefficients, which are stored in the device memory module. To calculate the values of the complex calibration coefficients, objects in the field of view are used that are recognized by the calibration object selection module as suitable for calibration. If the new complex calibration values provide a decrease in the level of the received signals out of the direction to the calibration object, the new values of the complex calibration coefficients are written into the device memory.

Недостатком данного технического решения является отсутствие контроля за качеством вычисляемых калибровочных коэффициентов для различных отражающих объектов, что может в неблагоприятных случаях приводить к снижению фазировки трехмерной радиолокационной картины в целом.The disadvantage of this technical solution is the lack of quality control of the calculated calibration coefficients for various reflecting objects, which in unfavorable cases can lead to a decrease in the phasing of the three-dimensional radar picture as a whole.

Техническим результатом, который обеспечивается всей совокупностью признаков данной полезной модели, является автоматическая устойчивая компенсация амплитудно-фазовых рассогласований приемных трактов в системах с широкополосным сигналом и цифровым формированием ДН по сигналам, отраженным от объектов в зоне обзора РЛС без необходимости использования эталонного источника, с автоматической верификацией получаемых значений комплексных корректирующих коэффициентов.The technical result, which is provided by the entire set of features of this utility model, is an automatic stable compensation of the amplitude-phase mismatches of the receiving paths in systems with a broadband signal and digital formation of the pattern based on signals reflected from objects in the radar viewing area without the need to use a reference source, with automatic verification the obtained values of the complex correcting coefficients.

Технический результат достигается тем, что устройство автоматической устойчивой частотно-зависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований ЦАР содержит приемник с N приемными трактами с аналогово-цифровым преобразователем, выход каждого из которых соединен со входом соответствующего модуля комплексного быстрого преобразования Фурье, причем выходы всех N модулей комплексного быстрого преобразования Фурье соединены со входами буфера обмена, выход которого соединен со входами трех модулей межканального комплексного быстрого преобразования Фурье и входом модуля вычисления значений комплексных калибровочных коэффициентов, выход первого модуля межканального комплексного быстрого преобразования Фурье соединен со входом модуля выбора калибровочного объекта и первым входом модуля принятия решения, выход модуля выбора калибровочного объекта соединен со вторым входом модуля вычисления значений комплексных калибровочных коэффициентов, выход которого соединен со вторым входом третьего модуля межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, выход модуля памяти соединен со вторым входом второго модуля комплексного быстрого преобразования Фурье, причем выходы второго и третьего модулей комплексного быстрого преобразования Фурье соединены соответственно с четвертым и третьим входами модуля принятия решения, первый выход которого соединен с модулем памяти, а второй является выходом устройства.The technical result is achieved by the fact that the device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of the CAR contains a receiver with N receiving paths with an analog-to-digital converter, the output of each of which is connected to the input of the corresponding module of the complex fast Fourier transform, and the outputs of all N modules of the complex fast Fourier transform are connected to the inputs of the clipboard, the output of which is connected to the inputs of three modules of the interchannel complex fast Fourier transform and the input of the module for calculating the values of complex calibration coefficients, the output of the first module of the interchannel complex fast Fourier transform is connected to the input of the module for selecting the calibration object and the first input of the receiving module solutions, the output of the module for selecting the calibration object is connected to the second input of the module for calculating the values of complex calibration coefficients, the output of which is connected to the second input of the third mode field of inter-channel complex fast Fourier transform, the output of the memory module is connected to the second input of the second module of the complex fast Fourier transform, and the outputs of the second and third modules of the complex fast Fourier transform are connected, respectively, to the fourth and third inputs of the decision-making module, the first output of which is connected to the memory module, and the second is the output of the device.

Устройство отличается тем, что в него дополнительно введены модуль верификации значений комплексных калибровочных коэффициентов, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами первого модуля межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, модуля выбора калибровочного объекта и третьего модуля межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, и выход соединен со вторым входом модуля принятия решения, а также модуль долговременной памяти, вход и выход которого соединены соответственно с первым выходом и пятым входом модуля принятия решения.The device differs in that it additionally includes a module for verifying the values of complex calibration coefficients, the first, second and third inputs of which are connected, respectively, to the outputs of the first module of the interchannel complex fast Fourier transform, the module for selecting the calibration object and the third module of the interchannel complex fast Fourier transform, and the output connected to the second input of the decision-making module, as well as a long-term memory module, the input and output of which are connected, respectively, to the first output and the fifth input of the decision-making module.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена блок-схема устройства, а на фиг. 2 изображены ДН ЦАР до и после автоматической устойчивой калибровки.The utility model is illustrated by a drawing, where FIG. 1 shows a block diagram of the device, and FIG. 2 depicts the CAR DN before and after automatic stable calibration.

На фиг. 1 показаны приемник 1, N приемных каналов 2 с АЦП, буфер 3 обмена, N модулей 4 поканального комплексного быстрого преобразования Фурье, модуль 5 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, модуль 6 вычисления коэффициентов, модуль 7 выбора калибровочного объекта, модуль 8 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, модуль 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, модуль 10 принятия решения, модуль 11 памяти для хранения значений комплексных калибровочных коэффициентов, модуль 12 верификации значений комплексных калибровочных коэффициентов, модуль 13 долговременной памяти.FIG. 1 shows a receiver 1, N receiving channels 2 with an ADC, an exchange buffer 3, N modules 4 of the channel-by-channel complex fast Fourier transform, a module 5 of an interchannel complex fast Fourier transform, a module 6 for calculating coefficients, a module 7 for selecting a calibration object, a module 8 of an interchannel complex fast transformation Fourier, module 9 of interchannel complex fast Fourier transform, module 10 of decision, module 11 of memory for storing values of complex calibration coefficients, module 12 for verification of values of complex calibration coefficients, module 13 of long-term memory.

Выходы N приемных трактов 2 с АЦП соединены с N модулями 4 комплексного быстрого преобразования Фурье, выходы которых соединены через буфер 3 обмена со входами трех модулей 5, 8 и 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье; выход буфера 3 обмена соединен с входом модуля 6 расчета комплексных калибровочных коэффициентов; выход первого модуля 5 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье соединен со входами модуля 7 выбора калибровочного объекта, модуля верификации, первым входом модуля принятия решения; выход модуля 7 выбора калибровочного объекта соединен со вторым входом модуля 6 вычисления комплексных калибровочных коэффициентов, а также со вторым входом модуля 12 верификации значений комплексных калибровочных коэффициентов; выход второго модуля 8 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье соединен с четвертым входом модуля 10 принятия решения, второй вход второго модуля 8 межканального комплексного преобразования Фурье соединен с выходом модуля 11 памяти, выход модуля 6 вычисления комплексных калибровочных коэффициентов соединен со вторым входом третьего модуля 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, выход третьего модуля 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье соединен с третьим входом модуля 10 принятия решения и третьим входом модуля 12 верификации комплексных значений калибровочных коэффициентов, выход которого соединен со вторым входом модуля 10 принятия решения, вход и выход модуля 13 долговременной памяти соединены соответственно с первым выходом и пятым входом модуля 10 принятия решения, первый выход которого соединен также со входом модуля 11 памяти, а второй выход является выходом устройства.The outputs of the N receiving paths 2 with the ADC are connected to the N modules 4 of the complex fast Fourier transform, the outputs of which are connected through the exchange buffer 3 with the inputs of three modules 5, 8 and 9 of the interchannel complex fast Fourier transform; the output of the clipboard 3 is connected to the input of the module 6 for calculating complex calibration coefficients; the output of the first module 5 of the inter-channel complex fast Fourier transform is connected to the inputs of the module 7 for selecting the calibration object, the verification module, the first input of the decision-making module; the output of the module 7 for selecting the calibration object is connected to the second input of the module 6 for calculating complex calibration coefficients, as well as to the second input of the module 12 for verifying the values of the complex calibration coefficients; the output of the second module 8 of the inter-channel complex fast Fourier transform is connected to the fourth input of the decision-making module 10, the second input of the second module 8 of the inter-channel complex Fourier transform is connected to the output of the memory module 11, the output of the module 6 for calculating complex calibration coefficients is connected to the second input of the third module 9 of the inter-channel complex fast Fourier transform, the output of the third module 9 of the inter-channel complex fast Fourier transform is connected to the third input of the decision-making module 10 and the third input of the module 12 for verifying the complex values of the calibration coefficients, the output of which is connected to the second input of the decision-making module 10, the input and output of the long-term memory module 13 respectively connected to the first output and the fifth input of the decision module 10, the first output of which is also connected to the input of the memory module 11, and the second output is the output of the device.

На фиг. 2 изображены линия 14 ДН ЦАР до автоматической устойчивой калибровки (пунктирная линия), линия 15 ДН ЦАР после автоматической устойчивой калибровки (сплошная линия).FIG. 2 shows the line 14 CAR DN before automatic stable calibration (dashed line), line 15 CAR DN after automatic stable calibration (solid line).

Устройство автоматической устойчивой частотно-зависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований каналов ЦАР работает следующим образом. В модуле 13 долговременной памяти устройства хранятся начальные наилучшие K наборов значений комплексных калибровочных коэффициентов для всех анализируемых диапазонов частот, полученные любым способом из перечисленных:The device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of the CAR channels operates as follows. In the module 13 of the long-term memory of the device, the initial best K sets of values of complex calibration coefficients for all analyzed frequency ranges are stored, obtained by any of the following:

1) путем подачи на вход каждого канала 2 приемника 1 калибровочных сигналов;1) by applying to the input of each channel 2 of the receiver 1 of the calibration signals;

2) путем приема сигнала, полученного от калибровочного излучателя;2) by receiving the signal received from the calibration emitter;

3) путем прямой записи калибровочных значений в модуль 11 памяти устройства с внешнего носителя;3) by direct recording of the calibration values into the device memory 11 from an external medium;

4) путем последовательного сохранения наилучших наборов калибровочных коэффициентов в модуле 13 долговременной памяти, полученных в результате предыдущей работы устройства.4) by sequentially storing the best sets of calibration coefficients in the long-term memory module 13, obtained as a result of the previous operation of the device.

В основном режиме работы производится вычисление новых комплексных калибровочных коэффициентов, сравнение результата со всеми наборами из K наилучших, хранящихся в модуле 13 долговременной памяти; при этом в случае, если новые комплексные значения калибровочных коэффициентов обеспечивают наилучший технический результат, полученный набор комплексных значений калибровочных коэффициентов записывается в модуль 13 долговременной памяти и модуль 11 памяти для хранения текущего набора комплексных значений калибровочных коэффициентов, иначе выбирается наилучший набор комплексных калибровочных коэффициентов из хранящихся в модуле 13 долговременной памяти. Оцифрованный сигнал поступает с выходов каналов 2 приемника 1 с АЦП на вход модулей 4 комплексного быстрого преобразования Фурье, в которых проводится перевод принятого сигнала из временной области в частотную, и полученные данные поступают в буфер 3 обмена. Далее, из буфера 3 обмена значения сигнала в выбранном диапазоне частот поступают на вход трех модулей 5, 8 и 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, в которых производятся межканальное комплексное быстрое преобразование Фурье по углу без применения комплексных калибровочных коэффициентов, с применением комплексных калибровочных коэффициентов, хранящихся в модуле 11 памяти, а также с применением комплексных калибровочных коэффициентов, вычисленных в модуле 6 вычисления калибровочных коэффициентов, соответственно. Спектр, полученный в модуле 5 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, поступает на вход модуля 7 выбора калибровочного объекта, в котором выбирается объект, по которому будет проводиться калибровка. Объект выбирается на основании следующих критериев:In the main mode of operation, new complex calibration coefficients are calculated, the result is compared with all sets of the K best stored in the long-term memory module 13; in this case, if the new complex values of the calibration coefficients provide the best technical result, the obtained set of complex values of the calibration coefficients is written into the long-term memory module 13 and the memory module 11 for storing the current set of complex values of the calibration coefficients, otherwise the best set of complex calibration coefficients is selected from the stored ones. in the long-term memory module 13. The digitized signal comes from the outputs of the channels 2 of the receiver 1 from the ADC to the input of the modules 4 of the complex fast Fourier transform, in which the received signal is transferred from the time domain to the frequency domain, and the received data is sent to the exchange buffer 3. Further, from the exchange buffer 3, the signal values in the selected frequency range are fed to the input of three modules 5, 8 and 9 of the interchannel complex fast Fourier transform, in which the interchannel complex fast Fourier transform is performed in angle without using complex calibration coefficients, using complex calibration coefficients, stored in the memory module 11, as well as using the complex calibration coefficients calculated in the module 6 for calculating the calibration coefficients, respectively. The spectrum obtained in the module 5 of the interchannel complex fast Fourier transform is fed to the input of the module 7 for selecting the calibration object, in which the object is selected, which will be used for calibration. The object is selected based on the following criteria:

1) отклики со всех направлений, отличающихся от направления на калибровочный объект, не должен превышать заданного уровня «Порог 1»;1) responses from all directions that differ from the direction to the calibration object should not exceed the specified level "Threshold 1";

2) отклик от калибровочного объекта должен превышать заданный уровень «Порог 2».2) the response from the calibration object must exceed the specified level "Threshold 2".

С выхода модуля 7 выбора калибровочного объекта значения сигнала поступают на вход модуля 6 расчета комплексных калибровочных коэффициентов. Вычисление производится следующим образом:From the output of the module 7 for selecting the calibration object, the signal values are fed to the input of the module 6 for calculating complex calibration coefficients. The calculation is done as follows:

1) Вычисляются значение модулей комплексных калибровочных коэффициентов для каждого приемного канала:1) Calculate the value of the moduli of the complex calibration coefficients for each receiving channel:

Figure 00000001
Figure 00000001

где i - номер приемного канала, a i - комплексная амплитуда отклика БПФ от калибровочного объекта в i-м канале.where i is the number of the receiving channel, a i is the complex amplitude of the FFT response from the calibration object in the i-th channel.

2) Вычисляются значения фазы комплексных калибровочных коэффициентов для каждого приемного канала:2) Calculate the phase values of the complex calibration coefficients for each receiving channel:

Figure 00000002
Figure 00000002

где i - номер приемного канала, a i - комплексная амплитуда откликаwhere i is the number of the receiving channel and i is the complex amplitude of the response

БПФ от калибровочного объекта в i-м канале.FFT from the calibration object in the i-th channel.

3) Вычисляются значения калибровочных коэффициентов для каждого приемного канала:3) The values of the calibration coefficients are calculated for each receiving channel:

Figure 00000003
Figure 00000003

На входы модуля 8 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье поступают значения в выбранном диапазоне частот из буфера 3 обмена и значения комплексных калибровочных коэффициентов из модуля 11 памяти; производится вычисление спектра с использованием старых комплексных калибровочных коэффициентов предыдущей итерации работы устройства. На входы модуля 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье поступают значения из буфера 3 обмена и модуля 6 расчета комплексных калибровочных коэффициентов; производится вычисление спектра с использованием вычисленных на данной итерации комплексных калибровочных коэффициентов. Спектр, полученный в модуле 8 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, поступает на вход модуля 10 принятия решения. Спектр, полученный в первом и третьем модулях 5 и 9 межканального комплексного преобразования Фурье поступает на входы модуля 12 верификации комплексных значений калибровочных коэффициентов. В данном модуле происходит проверка новых значений калибровочных коэффициентов следующим образом:The inputs of the module 8 of the interchannel complex fast Fourier transform are supplied with values in the selected frequency range from the exchange buffer 3 and the values of the complex calibration coefficients from the memory module 11; the spectrum is calculated using the old complex calibration coefficients of the previous iteration of the device. The inputs of the module 9 of the inter-channel complex fast Fourier transform are supplied with values from the clipboard 3 and the module 6 for calculating complex calibration coefficients; the spectrum is calculated using the complex calibration coefficients calculated at this iteration. The spectrum obtained in the module 8 of the inter-channel complex fast Fourier transform is fed to the input of the decision-making module 10. The spectrum obtained in the first and third modules 5 and 9 of the interchannel complex Fourier transform is fed to the inputs of the module 12 for verifying the complex values of the calibration coefficients. This module checks the new values of the calibration coefficients as follows:

1) Дополнительно к уже определенному калибровочному объекту выбирается Μ верификационных объектов (М>2) по следующим условиям:1) In addition to the already defined calibration object, Μ verification objects (M> 2) are selected according to the following conditions:

а) отклики со всех направлений, отличающихся от направления на верификационный объект, не должен превышать заданного уровня «Порог 3»;a) responses from all directions that differ from the direction to the verification object should not exceed the specified level "Threshold 3";

б) отклик от верификационного объекта должен превышать заданный уровень «Порог 4».b) the response from the verification object must exceed the specified level "Threshold 4".

2) Для каждого из верификационных объектов проверяется, приводит ли применение новых комплексных калибровочных коэффициентов к снижению уровня принятых сигналов вне направлений на эти объекты. В случае выполнения данного условия для всех объектов, новые значения калибровочных коэффициентов подаются на вход модуля 10 принятия решения. В обратном случае новые значения комплексных калибровочных коэффициентов отбрасываются и соответствующее сообщение подается на вход модуля 10 принятия решения.2) For each of the verification objects, it is checked whether the application of new complex calibration coefficients leads to a decrease in the level of received signals outside the directions to these objects. If this condition is met for all objects, the new values of the calibration coefficients are fed to the input of the decision-making module 10. Otherwise, the new values of the complex calibration coefficients are discarded and the corresponding message is fed to the input of the decision module 10.

На входы модуля 10 принятия решения поступают спектр с выхода модуля 8 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, K наилучших наборов комплексных значений калибровочных коэффициентов с выхода модуля 13 долговременной памяти, текущие значения комплексных калибровочных коэффициентов или сообщение об их отсутствии - с выхода модуля 12 верификации комплексных значений калибровочных коэффициентов, а также спектры с выхода первого модуля 5 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье и выхода третьего модуля 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье. В зависимости от входных данных, модуль принятия решений выполняет одну из следующих операций:The inputs of the decision-making module 10 receive the spectrum from the output of the interchannel complex fast Fourier transform module 8, the K best sets of complex values of the calibration coefficients from the output of the long-term memory module 13, the current values of the complex calibration coefficients or a message about their absence - from the output of the complex values verification module 12 calibration coefficients, as well as spectra from the output of the first module 5 of the interchannel complex fast Fourier transform and the output of the third module 9 of the interchannel complex fast Fourier transform. Depending on the input data, the decision-making module performs one of the following operations:

1) Если с выхода модуля 12 верификации комплексных значений калибровочных коэффициентов получено сообщение об отсутствии новых значений комплексных калибровочных коэффициентов, модуль принятия решения вычисляет уровни сигнала вне направлений на верификационные объекты для каждого набора комплексных калибровочных коэффициентов из K наилучших, хранящихся в модуле 13 долговременной памяти, и выбирает тот набор, применение которого обеспечивает наименьшее значение отношения сигнала вне направлений на верификационные объекты к сигналу, полученному с направлений на верификационные объекты.1) If a message is received from the output of the module 12 for verifying the complex values of the calibration coefficients that there are no new values of the complex calibration coefficients, the decision-making module calculates the signal levels outside the directions to the verification objects for each set of complex calibration coefficients from the K best stored in the long-term memory module 13, and selects the set, the application of which provides the smallest value of the ratio of the signal outside the directions to the verification objects to the signal received from the directions to the verification objects.

2) Если с выхода модуля 12 верификации комплексных значений калибровочных коэффициентов получены новые значения комплексных калибровочных коэффициентов, модуль принятия решения вычисляет уровни сигнала вне направлений на верификационные объекты для каждого набора комплексных калибровочных коэффициентов из K+1 наилучших, включая текущий набор и те K наборов, которые хранятся в модуле 13 долговременной памяти; и выбирает тот набор, применение которого обеспечивает наименьшее значение отношения сигнала вне направлений на верификационные объекты к сигналу, полученному с направлений на верификационные объекты.2) If new values of the complex calibration coefficients are obtained from the output of the module 12 for verifying the complex values of the calibration coefficients, the decision module calculates the signal levels outside the directions to the verification objects for each set of complex calibration coefficients from the K + 1 best, including the current set and those K sets, which are stored in the non-volatile memory unit 13; and selects the set, the application of which provides the smallest value of the ratio of the signal outside the directions to the verification objects to the signal received from the directions to the verification objects.

Если наилучший набор комплексных значений калибровочных коэффициентов определен для выбранного диапазона частот, то новые комплексные калибровочные коэффициенты с выхода модуля принятия решения поступают на вход модуля 11 памяти. На основании уровня сигналов вне направления на калибровочный объект формируются новые K наилучших наборов комплексных значений калибровочных коэффициентов, которые поступают на вход модуля 13 долговременной памяти и записываются. Второй выход модуля принятия решения является выходом устройства, по которому передаются значения наилучшего набора калибровочных коэффициентов, а также результат межканального комплексного БПФ с использованием этих значений.If the best set of complex values of the calibration coefficients is determined for the selected frequency range, then the new complex calibration coefficients from the output of the decision-making module are fed to the input of the memory module 11. Based on the level of signals outside the direction to the calibration object, new K best sets of complex values of the calibration coefficients are formed, which are fed to the input of the long-term memory module 13 and are recorded. The second output of the decision-making module is the output of the device, through which the values of the best set of calibration coefficients are transmitted, as well as the result of the inter-channel complex FFT using these values.

Таким образом, достигается заявленный технический результат, заключающийся в автоматическом устойчивом улучшении параметров ДН ЦАР, что продемонстрировано на фиг. 2, где показаны линии 14 и 15 ДН ЦАР до и после автоматической устойчивой калибровки.Thus, the claimed technical result is achieved, which consists in the automatic stable improvement of the parameters of the DP of the CAR, which is shown in Fig. 2, which shows lines 14 and 15 of the CAR DN before and after automatic stable calibration.

Описанная полезная модель может быть осуществлена следующим образом. На раскрыв плоской антенной решетки поступает широкополосный сигнал, отраженный от яркого объекта. В приемнике 1 при прохождении N приемных трактов 2 с АЦП сигнал преобразуется из аналоговой формы в цифровую и поступает на соответствующие N модулей 4 поканального комплексного преобразования Фурье. Полученные значения передаются буфер 3 обмена. На вход модуля 6 вычисления комплексных калибровочных коэффициентов, где производится вычисление новых комплексных калибровочных коэффициентов, поступают значения сигнала в выбранном частотном диапазоне из буфера 3 обмена. Также, из буфера 3 обмена значения сигнала в выбранном диапазоне частот поступают на вход трех модулей 5, 8 и 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, в которых производятся межканальное преобразование Фурье по углу без применения комплексных калибровочных коэффициентов, с применением комплексных калибровочных коэффициентов, хранящихся в модуле 11 памяти, а также с применением вычисленных комплексных калибровочных коэффициентов соответственно. Спектры, полученные в модулях 5 и 9 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, поступают на вход модуля 12 верификации комплексных значений калибровочных коэффициентов, где проводится проверка качества полученных значений. На входы модуля 10 принятия решения поступают: спектр, полученный с использованием текущих значений комплексных калибровочных коэффициентов во втором модуле 8 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье; спектр, полученный без использования калибровочных коэффициентов в первом модуле 5 межканального комплексного быстрого преобразования Фурье; новые калибровочные коэффициенты с выхода модуля 12 верификации комплексных значений калибровочных коэффициентов; K наилучших наборов комплексных значений калибровочных коэффициентов с выхода модуля 13 долговременной памяти; а также спектр, полученный в модуле 9 межканального комплексного преобразования Фурье с использованием новых калибровочных коэффициентов. Среди всех наборов калибровочных значений определяется единственный набор, обеспечивающий наилучший технический результат, заключающийся в автоматическом и устойчивом улучшении параметров ДН ЦАР.The described utility model can be implemented as follows. A broadband signal, reflected from a bright object, arrives at the opening of the flat antenna array. In the receiver 1, when passing N receiving paths 2 with the ADC, the signal is converted from analog to digital form and fed to the corresponding N modules 4 of the channel-by-channel complex Fourier transform. The received values are transferred to clipboard 3. At the input of the module 6 for calculating complex calibration coefficients, where new complex calibration coefficients are calculated, the signal values in the selected frequency range from the clipboard 3 are received. Also, from the exchange buffer 3, the signal values in the selected frequency range are fed to the input of three modules 5, 8 and 9 of the interchannel complex fast Fourier transform, in which the interchannel Fourier transform in the angle is performed without using complex calibration coefficients, using complex calibration coefficients stored in module 11 memory, as well as using the calculated complex calibration coefficients, respectively. The spectra obtained in modules 5 and 9 of the interchannel complex fast Fourier transform are fed to the input of the module 12 for verifying the complex values of the calibration coefficients, where the quality of the obtained values is checked. The inputs of the decision-making module 10 receive: the spectrum obtained using the current values of the complex calibration coefficients in the second module 8 of the inter-channel complex fast Fourier transform; spectrum obtained without using calibration coefficients in the first module 5 of the inter-channel complex fast Fourier transform; new calibration coefficients from the output of the module 12 for verifying the complex values of the calibration coefficients; K best sets of complex values of the calibration coefficients from the output of the long-term memory module 13; as well as the spectrum obtained in the module 9 of the inter-channel complex Fourier transform using the new calibration coefficients. Among all the sets of calibration values, the only set is determined that provides the best technical result, which consists in automatic and stable improvement of the parameters of the MD CAR.

Claims (1)

Устройство автоматической устойчивой частотно-зависимой компенсации амплитудных и фазовых рассогласований ЦАР, содержащее приемник с N приемными трактами с аналогово-цифровым преобразователем, выход каждого из которых соединен со входом соответствующего модуля комплексного быстрого преобразования Фурье, причем выходы всех N модулей комплексного быстрого преобразования Фурье соединены со входами буфера обмена, выход которого соединен со входами трех модулей межканального комплексного быстрого преобразования Фурье и входом модуля вычисления значений комплексных калибровочных коэффициентов, выход первого модуля межканального комплексного быстрого преобразования Фурье соединен со входом модуля выбора калибровочного объекта и первым входом модуля принятия решения, выход модуля выбора калибровочного объекта соединен со вторым входом модуля вычисления значений комплексных калибровочных коэффициентов, выход которого соединен со вторым входом третьего модуля межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, выход модуля памяти соединен со вторым входом второго модуля комплексного быстрого преобразования Фурье, причем выходы второго и третьего модулей комплексного быстрого преобразования Фурье соединены соответственно с четвертым и третьим входами модуля принятия решения, первый выход которого соединен с модулем памяти, а второй является выходом устройства, отличающееся тем, что дополнительно введены модуль верификации значений комплексных калибровочных коэффициентов, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами первого модуля межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, модуля выбора калибровочного объекта и третьего модуля межканального комплексного быстрого преобразования Фурье, и выход соединен со вторым входом модуля принятия решения, а также модуль долговременной памяти, вход и выход которого соединены соответственно с первым выходом и пятым входом модуля принятия решения.A device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of the CAR, containing a receiver with N receiving paths with an analog-to-digital converter, the output of each of which is connected to the input of the corresponding module of the complex fast Fourier transform, and the outputs of all N modules of the complex fast Fourier transform are connected to the inputs of the clipboard, the output of which is connected to the inputs of three modules of the interchannel complex fast Fourier transform and the input of the module for calculating the values of complex calibration coefficients, the output of the first module of the interchannel complex fast Fourier transform is connected to the input of the module for selecting the calibration object and the first input of the decision making module, the output of the selection module the calibration object is connected to the second input of the module for calculating the values of complex calibration coefficients, the output of which is connected to the second input of the third module of the interchannel complex fast Fourier transform, the output of the memory module is connected to the second input of the second module of the complex fast Fourier transform, and the outputs of the second and third modules of the complex fast Fourier transform are connected, respectively, to the fourth and third inputs of the decision-making module, the first output of which is connected to the memory module, and the second is the output device, characterized in that a module for verifying the values of complex calibration coefficients is additionally introduced, the first, second and third inputs of which are connected respectively to the outputs of the first module of the interchannel complex fast Fourier transform, the module for selecting the calibration object and the third module of the interchannel complex fast Fourier transform, and the output is connected with the second input of the decision-making module, as well as a long-term memory module, the input and output of which are connected, respectively, with the first output and the fifth input of the decision-making module.
RU2020133732U 2020-10-14 2020-10-14 Device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels RU203425U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133732U RU203425U1 (en) 2020-10-14 2020-10-14 Device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133732U RU203425U1 (en) 2020-10-14 2020-10-14 Device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU203425U1 true RU203425U1 (en) 2021-04-05

Family

ID=75356215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020133732U RU203425U1 (en) 2020-10-14 2020-10-14 Device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU203425U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2103768C1 (en) * 1992-10-16 1998-01-27 Дадочкин Сергей Васильевич Method of correction of amplitude-phase characteristics of primary channels of flat digital array
RU2286583C1 (en) * 2005-03-23 2006-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Method for detection and localization of composite signals
CN100413147C (en) * 1998-07-13 2008-08-20 Ntt移动通信网株式会社 Adaptive array antenna
RU146840U1 (en) * 2014-06-10 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" DEVICE FOR COMPENSATION OF DIFFERENCES OF AMPLITUDE AND PHASE CHARACTERISTICS OF CHANNELS DIGITAL AFAR
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2103768C1 (en) * 1992-10-16 1998-01-27 Дадочкин Сергей Васильевич Method of correction of amplitude-phase characteristics of primary channels of flat digital array
CN100413147C (en) * 1998-07-13 2008-08-20 Ntt移动通信网株式会社 Adaptive array antenna
RU2286583C1 (en) * 2005-03-23 2006-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Method for detection and localization of composite signals
RU146840U1 (en) * 2014-06-10 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" DEVICE FOR COMPENSATION OF DIFFERENCES OF AMPLITUDE AND PHASE CHARACTERISTICS OF CHANNELS DIGITAL AFAR
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
CN110531333B (en) Adaptive compensation method for aperture transit effect of broadband radar
WO2020006748A1 (en) Method for calibrating phased-array antenna, and related apparatus
CN109541558A (en) A kind of calibration method of whole process total system Active Phase-Array Radar target seeker
CN110082750B (en) Amplitude comparison angle measurement method capable of eliminating phase errors among channels
DE102007052940A1 (en) radar device
CN111596145B (en) Phase control array emission calibration device and method
KR102001394B1 (en) Method of estimating DOA of received signals based on logarithmic-domain antenna array interpolation, and apparatus for the same
CN115603835A (en) Phased array radar antenna online calibration method and system
CN116502477A (en) Method for realizing nonlinear frequency scanning SAR based on nonlinear frequency modulation signal
JP2010054344A (en) Azimuth detection device
US5528554A (en) Linear array lateral motion compensation method
RU203425U1 (en) Device for automatic stable frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels
JP4220034B2 (en) Method and apparatus for determining azimuth and / or elevation
KR20150076755A (en) Method for arranging array plane of phase array antenna and method for operating the same
RU186029U1 (en) Device for automatic frequency-dependent compensation of amplitude and phase mismatches of CAR channels
GB2386947A (en) Calibration of a multichannel receiver
CN115032600B (en) Circular array secondary radar sectional weight coefficient processing method based on matrix array
JP3138728B2 (en) Array antenna calibration method
EP3384311A1 (en) Method for calibrating an electronically scanned sector antenna and corresponding measuring device
CN112711018B (en) Focusing beam forming method of near-field space net-shaped structure
JPH0915324A (en) Radar target wave simulation apparatus
KR102189867B1 (en) Calibration system, apparatus and method for phased array antenna
JP2020036222A (en) Antenna system, transmission and reception system, and signal processing method
US11899098B2 (en) System and method for testing a radar under test
US11395641B2 (en) Ultrasonic imaging device and imaging method thereof