RU2395141C1

RU2395141C1 - Formation method of directivity diagram in antenna system with electronic control of beam

Info

Publication number: RU2395141C1
Application number: RU2009121070/09A
Authority: RU
Inventors: Олег Станиславович Алексеев (RU); Олег Станиславович Алексеев; Николай Николаевич Баринов (RU); Николай Николаевич Баринов; Георгий Феодосьевич Мосейчук (RU); Георгий Феодосьевич Мосейчук; Анатолий Исакович Синани (RU); Анатолий Исакович Синани
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2010-07-20

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: formed narrow-beam directivity diagram at fixed frequency scans in the specified sector, and weakly directional directivity diagram covering as to the level the lateral radiation of narrow-beam scanning directivity diagram at its any position in scanning sector remains fixed; some part of microwave signal received with narrow-beam directivity diagram is branched, its level and phase is set so that at further summation of this branched microwave signal with microwave signal received with weakly directional directivity diagram in the resulting directivity diagram of weakly directional antenna there can be formed the null in the direction of axis of narrow-beam directivity diagram. At that, at changing the angular position of beam of scanning narrow-beam directivity diagram in the scanning sector and/or operating frequency for formation of null in the resulting directivity diagram of weakly directional antenna there additionally changes is amplitude and phase of branched microwave signal.

EFFECT: decreasing the level of compensating directivity diagram in antenna system with electronic control of beam at any frequency in working frequency range.

1 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным системам, осуществляющим обзор пространства радиолокационными станциями с электронным управлением лучом.The invention relates to radar, and in particular to radar systems that provide an overview of the space of radars with electronic beam control.

Известна «Адаптивная энергетико-корреляционная система подавления боковых лепестков диаграммы направленности антенны» [RU 2116000 С1 опубл. 20.07.1998 г.], позволяющая повысить вероятность обнаружения слабых постановщиков активных шумовых помех на фоне более сильных, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности основной антенны пеленгатора. В системе выходы основной и дополнительных антенн подключены к основному и компенсационному входам автокомпенсатора, к выходу которого подключен ключ. К выходу сумматора, суммирующему выходные сигналы дополнительных антенн, подключен регулируемый усилитель. Коэффициент усиления регулируемого усилителя устанавливается сигналом с выхода вычислителя, определяющего коэффициент подавления автокомпенсатора, сигналы на который поступают с выходов аналого-цифровых преобразователей, подключенных соответственно к выходам сумматора и автокомпенсатора. Сигналы с выхода автокомпенсатора и регулируемого усилителя детектируются и сравниваются по мощности в вычитающем устройстве, а полученное значение разности сравнивается с пороговым уровнем, и в случае его превышения открывает ключ, выход которого является выходом системы.Known "Adaptive energy-correlation system for suppressing the side lobes of the antenna pattern" [RU 2116000 C1 publ. July 20, 1998], which makes it possible to increase the probability of detecting weak directors of active noise interference against the background of stronger directing along the side lobes of the directivity pattern of the main direction finder antenna. In the system, the outputs of the primary and secondary antennas are connected to the primary and compensation inputs of the auto-compensator, to the output of which a key is connected. An adjustable amplifier is connected to the output of the adder, summing the output signals of the additional antennas. The gain of the adjustable amplifier is set by the signal from the output of the calculator, which determines the suppression coefficient of the auto-compensator, the signals to which come from the outputs of analog-to-digital converters connected respectively to the outputs of the adder and auto-compensator. The signals from the output of the autocompensator and the adjustable amplifier are detected and compared in power in the subtractor, and the obtained difference value is compared with the threshold level, and if it is exceeded, it opens a key whose output is the system output.

Известен «Способ адаптивной компенсации помех в реальном времени» [RU 2271066 С1 опубл. 27.02.2006]. Сущность способа заключается в подавлении одной помехи при одном компенсационном канале или нескольких помех при соответствующем числе компенсационных каналов, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности основной антенны в системах спутниковой связи. Принимаемые сигналы оцифровываются и раскладываются на квадратурные составляющие в аналого-цифровых преобразователях, и далее осуществляется квадратурная обработка. На время вычислений весовых коэффициентов по адаптивному алгоритму в цифровом процессоре вводится задержка отсчетов сигналов в каналах компенсатора. Цифровой процессор вычисляет оптимальные весовые коэффициенты по методу обращения выборочной корреляционной матрицы. Время вычисления по адаптивному алгоритму и время операций ввода данных в цифровой процессор и вывода весовых коэффициентов из цифрового процессора меньше времени введенной задержки, т.е. удовлетворяет требованию для вычислений в реальном времени.The well-known "Method of adaptive interference compensation in real time" [RU 2271066 C1 publ. 02/27/2006]. The essence of the method is to suppress one interference with one compensation channel or several interference with the corresponding number of compensation channels received along the side lobes of the radiation pattern of the main antenna in satellite communication systems. The received signals are digitized and decomposed into quadrature components in analog-to-digital converters, and then quadrature processing is performed. At the time of calculating the weighting coefficients by the adaptive algorithm, a delay of signal samples in the compensator channels is introduced in the digital processor. The digital processor calculates the optimal weights by the inverse method of the sample correlation matrix. The adaptive algorithm calculation time and the time of data input to the digital processor and the output of the weight coefficients from the digital processor are less than the time of the introduced delay, i.e. satisfies the requirement for real-time computing.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу формирования диаграммы направленности в антенной системе с электронным управлением лучом является способ когерентной компенсации помех [Защита от радиопомех, 1976 г. под ред. М.В.Максимова, Москва, Советское радио, стр.220]. Этот способ предусматривает прием сигнала помехи основной остронаправленной антенной и компенсационной, охватывающий область боковых лепестков основной диаграммы направленности, при этом на выходах основного и компенсационного каналов путем регулировки уровня помехи и фазового сдвига в компенсационном канале создают одинаковые по интенсивности и противоположные по фазе сигналы помех, которые при суммировании взаимно компенсируются, а сигнал пеленгового направления проходит через сумматор с минимальными искажениями, поскольку для него соотношения амплитуд и фаз, требуемые для подавления соблюдаться не будут.The closest in technical essence to the proposed method of forming a radiation pattern in an antenna system with electronic beam control is a method of coherent interference compensation [Protection from radio interference, 1976, ed. M.V. Maksimova, Moscow, Soviet Radio, p. 220]. This method provides for the reception of an interference signal by a main sharpened antenna and a compensation one, covering the side lobe region of the main radiation pattern, while at the outputs of the main and compensation channels, by adjusting the noise level and phase shift in the compensation channel, interference signals of the same intensity and phase-opposite that when summing, they are mutually compensated, and the bearing direction signal passes through the adder with minimal distortion, since for he ratio of amplitudes and phases required for suppression will not be respected.

Недостатком этих способов является высокий уровень компенсационной диаграммы направленности в направлении оси остронаправленной диаграммы направленности, что приводит к загрублению каналов приема локационных сигналов, особенно в случае подвижной остронаправленной диаграммы направленности, причем это загрубление имеет место во всем диапазоне рабочих частот.The disadvantage of these methods is the high level of the compensation radiation pattern in the direction of the axis of the directional radiation pattern, which leads to the coarsening of the reception channels of location signals, especially in the case of a mobile directional radiation pattern, and this coarsening takes place in the entire range of operating frequencies.

Технический результат предлагаемого способа состоит в уменьшении уровня компенсационной диаграммы направленности в антенной системе с электронным управлением лучом на любой частоте в рабочем диапазоне частот.The technical result of the proposed method consists in reducing the level of the compensation radiation pattern in an antenna system with electronic beam control at any frequency in the operating frequency range.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ формирования компенсационной диаграммы направленности в антенной системе с электронным управлением лучом основан на формировании остронаправленной диаграммы направленности и слабонаправленной диаграммы направленности, перекрывающей по уровню боковое излучение остронаправленной диаграммы направленности, а также регулировании уровня и фазы СВЧ сигнала.The essence of the invention lies in the fact that the method of generating a compensation radiation pattern in an electronically controlled antenna system is based on the formation of a highly directional radiation pattern and a weakly directional radiation pattern that overlaps the lateral radiation of the radiation pattern and also controls the level and phase of the microwave signal.

Новым в предлагаемом способе является то, что сформированная остронаправленная диаграмма направленности на фиксированной частоте сканирует в заданном секторе, а слабонаправленная диаграмма направленности, перекрывающая по уровню боковое излучение остронаправленной сканирующей диаграммы направленности при любом ее положении в секторе сканирования, остается неподвижной, ответвляют часть принятого остронаправленной диаграммой направленности СВЧ-сигнала, устанавливают его уровень и фазу таким образом, чтобы при последующем суммировании этого ответвленного СВЧ-сигнала с сигналом, принятым слабонаправленной диаграммой направленности в результирующей диаграмме направленности слабонаправленной антенны, образовался провал в направлении оси (луча) остронаправленной диаграммы направленности. Причем при изменении углового положения луча сканирующей остронаправленной диаграммы направленности в секторе сканирования и/или рабочей частоты для образования провала в результирующей диаграмме направленности слабонаправленной антенны дополнительно изменяют амплитуду и фазу ответвленного СВЧ-сигнала. На фиг.1 изображена функциональная схема антенной системы с электронным управлением лучом, реализующая предлагаемый способ формирования диаграммы направленности.What is new in the proposed method is that the generated directional radiation pattern at a fixed frequency scans in a given sector, and the weakly directional radiation pattern that overlaps the lateral radiation level of the directional scanning radiation pattern at any position in the scanning sector remains stationary, part of the adopted directional radiation pattern branches off directivity of the microwave signal, set its level and phase in such a way that, with subsequent summation AANII of the branched signal with the microwave signal received near-omnidirectional radiation pattern in the resulting omnidirectional radiation pattern antenna formed failure in the axis direction (beam) high gain radiation pattern. Moreover, when changing the angular position of the beam of the scanning directional radiation pattern in the scanning sector and / or the operating frequency for the formation of a dip in the resulting radiation pattern of a weakly directional antenna, the amplitude and phase of the branched microwave signal are additionally changed. Figure 1 shows a functional diagram of an antenna system with electronic beam control, which implements the proposed method of forming a radiation pattern.

Антенная система с электронным управлением лучом состоит из слабонаправленной антенны 1, сканирующей остронаправленной антенны, например фазированной антенной решетки 2, направленного ответвителя 3, аттенюатора 4, фазовращателя 5, СВЧ-сумматора 6.An electronically controlled antenna system consists of a weakly directional antenna 1, a scanning highly directional antenna, for example, a phased antenna array 2, a directional coupler 3, an attenuator 4, a phase shifter 5, and a microwave adder 6.

Формирования компенсационной диаграммы направленности в антенной системе с электронным управлением лучом производят следующим образом:The formation of the compensation radiation pattern in the antenna system with electronic beam control is as follows:

- формируют остронаправленную диаграмму направленности в определенном направлении на фиксированной частоте;- form a highly directional radiation pattern in a certain direction at a fixed frequency;

- формируют слабонаправленную диаграмму направленности на той же частоте, перекрывающую по уровню боковое излучение остронаправленной диаграммы направленности;- form a weakly directed radiation pattern at the same frequency, overlapping the level of the lateral radiation of the directional radiation pattern;

- принимают СВЧ-сигнал слабонаправленной антенной 1 и направляют на СВЧ-сумматор;- receive the microwave signal with a weakly directed antenna 1 and send to the microwave adder;

- устанавливают луч сканирующей остронаправленной антенны 2 в требуемое направление на фиксированной частоте;- set the beam of the scanning highly directional antenna 2 in the desired direction at a fixed frequency;

- принимают СВЧ-сигнал сканирующей остронаправленной антенной 2 и направляют его на направленный ответвитель 3;- take the microwave signal with a scanning pointed antenna 2 and direct it to the directional coupler 3;

- прямой СВЧ-сигнал с направленного ответвителя 3 направляют в РЛС для стандартной обработки, а ответвленный СВЧ-сигнал направляют к аттенюатору 4;- a direct microwave signal from the directional coupler 3 is sent to the radar for standard processing, and the branched microwave signal is sent to the attenuator 4;

- в аттенюаторе 4 устанавливают требуемый уровень СВЧ-сигнала и направляют его на фазовращатель 5;- in the attenuator 4 set the desired level of the microwave signal and direct it to the phase shifter 5;

- в фазовращателе 5 устанавливают требуемую фазу СВЧ-сигнала и направляют его в СВЧ-сумматор;- in the phase shifter 5 set the desired phase of the microwave signal and send it to the microwave adder;

- в СВЧ-сумматоре 6 суммируют СВЧ-сигнал, поступающий от слабонаправленной антенны, у которого выставлены требуемые амплитуда и фаза;- in the microwave adder 6 summarize the microwave signal coming from a weakly directional antenna, which has the required amplitude and phase;

- с выхода СВЧ-сумматора снимают СВЧ-сигнал, пропорциональный диаграмме направленности слабонаправленной антенны, у которой в направлении луча сканирующей остронаправленной антенны образован глубокий провал, и направляют в РЛС для последующей обработки;- the microwave signal is proportional to the output of the microwave adder, proportional to the radiation pattern of a weakly directional antenna, for which a deep dip is formed in the direction of the beam of the scanning highly directional antenna, and sent to the radar for subsequent processing;

- при изменении пространственной ориентации луча либо рабочей частоты корректируют состояние аттенюатора и фазовращателя так, чтобы провал в слабонаправленной диаграмме направленности был в требуемом направлении и достаточной глубины.- when changing the spatial orientation of the beam or the operating frequency, the state of the attenuator and phase shifter is adjusted so that the dip in the weakly directed radiation pattern is in the desired direction and of sufficient depth.

В результате в слабонаправленной диаграмме направленности антенной системы с электронным управлением лучом постоянно имеется глубокий провал в направлении луча остронаправленной диаграммы направленности.As a result, in a weakly directional radiation pattern of an electronically controlled beam antenna system, there is always a deep dip in the direction of the beam of a highly directional radiation pattern.

Claims

A method for generating a compensation radiation pattern in an electronically controlled antenna system based on the formation of a highly directional radiation pattern and a weakly directional radiation pattern that overlaps the lateral radiation of the radiation pattern and also adjusts the level and phase of the microwave signal, characterized in that it is formed on a fixed the frequency of a highly directional radiation pattern scans in a given sector, and a weakly directional pattern n directionality, which overlaps the level of the lateral radiation of the directional scanning radiation pattern at any position in the scanning sector, remains stationary, part of the received directional radiation pattern of the microwave signal is branched off, its level and phase are set so that, upon subsequent summation of this branched microwave signal with a signal received by a weakly directed radiation pattern, a dip was formed in the resulting radiation pattern of a weakly directed antenna high gain in the direction of the axis of the radiation pattern, wherein when changing the angular position of the scanning beam in the high gain pattern of the sector scanning and / or operating frequency of failure to form a resultant antenna pattern omnidirectional antenna further modify the amplitude and phase of the branched microwave signal.