RU2451373C1

RU2451373C1 - Active phased array

Info

Publication number: RU2451373C1
Application number: RU2010137769/07A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Киреев (RU); Сергей Николаевич Киреев; Павел Валерьевич Крестьянников (RU); Павел Валерьевич Крестьянников; Сергей Вениаминович Валов (RU); Сергей Вениаминович Валов; Камиль Шайхуллович Сиразитдинов (RU); Камиль Шайхуллович Сиразитдинов; Юрий Григорьевич Нестеров (RU); Юрий Григорьевич Нестеров; Леонид Иванович Пономарев (RU); Леонид Иванович Пономарев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь"
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-05-20
Also published as: RU2010137769A

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: invention relates to an active phased array (APA) controlled both in direction of emission and reception and by parameters of a probing signal, operating in the composition of a pulse-Doppler board radiolocating station (BRLS). In an active phased array comprising a heterodyne, a synchroniser, the first and the second power dividers, a central processor, N transceiving modules, a vector modulator, a power amplifier, a circulator, a low-noise amplifier, an intermediate frequency filter, an analog-to-digital converter, a quadrature generator of direct digital synthesis, a quadrature balance mixer, there are serially introduced and connected second coherent heterodyne and switch of signals from the first and second microwave heterodynes, and also a preselector is introduced into each transceiving module of APA.

EFFECT: higher noise immunity to wideband noise and noise in a mirror reception channel of a board radiolocating station with an active phased array.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации, в частности к устройству активной фазированной антенной решетки (АФАР), работающей в составе импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС). Изобретение может быть использовано в АФАР для снижения влияния помех по зеркальному каналу приема и широкополосных помех.The present invention relates to radar, in particular to a device for an active phased antenna array (AFAR), operating as part of a pulse-Doppler airborne radar station. The invention can be used in the AFAR to reduce the influence of interference on the mirror channel of reception and broadband interference.

В настоящее время в БРЛС в качестве антенны все чаще используют АФАР, где осуществляется распределенное генерирование, распределенный прием и обработка принятых сигналов. Использование АФАР повышает возможности БРЛС по получению информации о нескольких разнесенных по углу целях, по подавлению активных помех, позволяет решать многофункциональные задачи на базе одной БРЛС, в том числе: передний и переднебоковой обзор, измерение высоты и скорости полета, обнаружение препятствий. Одним из требований к современным АФАР является возможность формирования множества различных приемных диаграмм, что определяет ее структуру с использованием цифровой пространственной обработки принятого сигнала.At present, radars are increasingly using AFAR as an antenna, where distributed generation, distributed reception and processing of received signals are carried out. The use of AFAR enhances the capabilities of radar systems to obtain information on several angularly spaced targets, to suppress active interference, and allows to solve multifunctional tasks based on one radar system, including: anterior and anterolateral vision, measurement of flight altitude and speed, detection of obstacles. One of the requirements for modern AFAR is the ability to form many different receiving diagrams, which determines its structure using digital spatial processing of the received signal.

Известна АФАР [1], состоящая из множества элементов антенной решетки (АР), соединенных через циркулятор со своими передающими (ПМ) и приемными (ПРМ) модулями. При излучении все ПМ по данным процессора приема-передачи формируют сигналы промежуточной частоты, с заданными индивидуально для каждого ПМ начальными фазами, которые путем смешивания с общим для всех ПМ гетеродинным сигналом переносятся на несущую частоту, усиливаются по мощности, подводятся через циркулятор к элементам АР и излучаются. Сложение всех излучаемых элементами АР сигналов в пространстве формирует передающую диаграмму направленности. Синтез сигнала промежуточной частоты с заданной амплитудой и начальной фазой в каждом ПМ обеспечивается квадратурным генератором прямого цифрового синтеза (КГПС), синхронизированным единым для всех ПМ внешним сигналом. При этом КГПС формирует последовательность цифровых отсчетов сигнала на заданной промежуточной частоте с заданной индивидуально для каждого ПМ амплитудой и начальной фазой. Эта цифровая последовательность преобразуется в дискретный аналоговый сигнал и подвергается фильтрации. При приеме сигнал каждого элемента АР через циркулятор поступает на квадратурный балансный смеситель, где с помощью общего для всех ПРМ гетеродинного сигнала переносится на промежуточную частоту с получением квадратур. Аналоговые квадратуры сигнала оцифровываются и цифровым способом перемножаются с текущими квадратурами цифрового сигнала КГПС с получением квадратур демодулированного по пространственной частоте (направлению приема) сигнала. Выходные квадратурные сигналы со всех ПРМ когерентно и согласованно по пространству и времени обрабатываются процессором приема-передачи. Перестройкой частоты гетеродина обеспечивается изменение несущей частоты зондирующего сигнала. Перестройка параметров ДН антенны по направлению и форме возможна за счет изменения параметров сигнала КГПС каждого ПМ по информации процессора приема-передачи.Known AFAR [1], consisting of many elements of the antenna array (AR) connected through a circulator with its transmitting (PM) and receiving (PFP) modules. Upon emission, all the PMs according to the data of the transmit-receive processor generate intermediate-frequency signals with initial phases set individually for each PM, which are transferred to the carrier frequency by mixing with the common heterodyne signal, amplified by power, fed through the circulator to the AP elements and are emitted. The addition of all signals emitted by the elements of the AR in space forms a transmitting radiation pattern. The synthesis of an intermediate frequency signal with a given amplitude and initial phase in each PM is provided by a quadrature direct digital synthesis (CGPS) generator synchronized by an external signal common to all PMs. In this case, the CGPS forms a sequence of digital samples of the signal at a given intermediate frequency with a given amplitude and initial phase individually for each PM. This digital sequence is converted to a discrete analog signal and filtered. Upon receipt, the signal of each AR element is fed through a circulator to a quadrature balanced mixer, where, using a heterodyne signal common to all PFPs, it is transferred to an intermediate frequency to obtain quadratures. The analog quadratures of the signal are digitized and digitally multiplied with the current quadratures of the digital CGPS signal to obtain quadratures demodulated by the spatial frequency (receiving direction) of the signal. The output quadrature signals from all PFPs are coherently and coherently in space and time processed by the transmit-receive processor. Tuning the frequency of the local oscillator provides a change in the carrier frequency of the probing signal. The restructuring of the antenna pattern in direction and shape is possible by changing the parameters of the CGPS signal of each PM according to the information of the transmit-receive processor.

Достоинством устройства является высокая точность и стабильность параметров ДНА при передаче и приеме в широком диапазоне углов визирования, температурном диапазоне и при старении.The advantage of the device is the high accuracy and stability of the DND parameters during transmission and reception in a wide range of viewing angles, temperature range and aging.

Недостатком устройства является отсутствие защиты от помех по зеркальному каналу приема. Сигналы на несущей и на зеркальной частоте, сдвинутой относительно несущей на удвоенную промежуточную частоту, при смешивании с гетеродином переносят входной сигнал на одинаковую промежуточную частоту. При этом внешние помехи на зеркальной частоте суммируются с сигналом и снижают чувствительность приемника. Поскольку приемная ДН формируется с помощью сигнала КГПС всех ПМ, формирование нескольких различных приемных ДН с использованием всех элементов АР исключается. Для формирования ДН суммарного и разностного каналов приходится разбивать АФАР на несколько подрешеток, что ухудшает параметры моноимпульсного пеленгатора.The disadvantage of this device is the lack of protection against interference on the mirror channel of the reception. The signals on the carrier and on the specular frequency shifted relative to the carrier by twice the intermediate frequency, when mixed with the local oscillator, transfer the input signal to the same intermediate frequency. In this case, external noise at the mirror frequency is added to the signal and reduces the sensitivity of the receiver. Since the receiving MD is formed using the CGPS signal of all PMs, the formation of several different receiving MDs using all AR elements is excluded. To form the DNs of the total and difference channels, it is necessary to split the AFAR into several sublattices, which worsens the parameters of a single-pulse direction finder.

Известен приемопередающий модуль (ППМ) для АФАР [2], построенный на базе гибридной и твердотельной микроволновой технологии, работающий в L-диапазоне. Данный ППМ содержит устройства управления мощностью и фазой излучаемых и принимаемых СВЧ сигналов, амплитудой принимаемых сигналов, СВЧ переключателями приема-передачи, модуляторами смещений, обеспечивающих регулировку потребления узлами ППМ при передаче и приеме, устройство интерфейса, обеспечивающего получение внешних управляющих сигналов и передачу на исполнительные узлы, устройства контроля мощности излучаемых и принимаемых сигналов в виде детекторов, подключенных к соответствующим СВЧ фидерам через направленные ответвители, устройство отбора части мощности зондирующего сигнала для контроля параметров внутриимпульсной модуляции, состоящее из направленного ответвителя и управляемого СВЧ ключа. При передаче первичный импульсный СВЧ сигнал на несущей частоте через первый вход-выход ППМ поступает на управляемый фазовращатель. Здесь он получает заданный сдвиг по фазе и через управляемый СВЧ переключатель, находящийся в положении передачи, поступает на усилитель мощности. Далее усиленный сигнал через первый циркулятор поступает на элемент АР и излучается. При приеме сигнал, принятый элементом АР, через первый циркулятор поступает на устройство защиты приемника. Оно состоит из последовательно включенных второго циркулятора и СВЧ ключа, срабатывающего при превышении пороговой мощности и наличии управляющего сигнала приема-передачи. Третий вход-выход второго циркулятора нагружен согласованной нагрузкой, обеспечивающей поглощение мощного сигнала, отраженного от СВЧ ключа. Принятый сигнал, прошедший СВЧ ключ, ограничивается по уровню в ограничителе. Затем он селектируется по частоте в преселекторе и усиливается двумя МШУ, между которыми включен регулируемый аттенюатор. Усиленный сигнал через регулируемый аттенюатор, управляемый СВЧ переключатель, находящийся в положении приема, и управляемый фазовращатель поступает на первый вход-выход ППМ.Known transceiver module (PPM) for AFAR [2], built on the basis of hybrid and solid state microwave technology, operating in the L-band. This PPM contains devices for controlling the power and phase of the emitted and received microwave signals, the amplitude of the received signals, microwave transmit-receive switches, bias modulators, which regulate the consumption of the PPM nodes during transmission and reception, and an interface device that provides external control signals and transfers to executive nodes devices for controlling the power of emitted and received signals in the form of detectors connected to the corresponding microwave feeders through directional couplers, a device for selecting a part of the power of the probe signal for monitoring the parameters of intrapulse modulation, consisting of a directional coupler and a controlled microwave key. When transmitting, the primary pulsed microwave signal at the carrier frequency through the first input-output of the PPM is fed to a controlled phase shifter. Here he receives a predetermined phase shift and, through a controlled microwave switch in the transmission position, enters the power amplifier. Further, the amplified signal through the first circulator enters the AP element and is emitted. When receiving, the signal received by the AP element, through the first circulator, is fed to the receiver protection device. It consists of a series-connected second circulator and a microwave key, which is triggered when the threshold power is exceeded and the control signal is transmitted and received. The third input-output of the second circulator is loaded with a matched load, which ensures the absorption of a powerful signal reflected from the microwave key. The received signal that has passed the microwave key is limited by the level in the limiter. Then it is selected in frequency in the preselector and amplified by two LNAs, between which an adjustable attenuator is turned on. The amplified signal through an adjustable attenuator, a controlled microwave switch in the receiving position, and a controlled phase shifter is fed to the first PPM input-output.

В данном ППМ применен преселектор, который при высокой промежуточной частоте обеспечивает подавление зеркального канала приема. Он также обеспечивает защиту от широкополосных помех.In this MRP, a preselector is used, which, at a high intermediate frequency, provides suppression of the mirror receiving channel. It also provides protection against broadband interference.

Недостатком ППМ является нестабильность параметров ДН на передачу и прием, вызванная зависимостью параметров управляемого фазовращателя от фазового сдвига, температуры и старения. Из-за ограниченного числа коммутаторов шаг перестройки фазы на несущей частоте обычно равен 22,5°, что приводит к росту погрешностей формирования ДН.The disadvantage of PPM is the instability of the parameters of the NAM for transmission and reception, caused by the dependence of the parameters of the controlled phase shifter on the phase shift, temperature and aging. Due to the limited number of switches, the phase tuning step at the carrier frequency is usually 22.5 °, which leads to an increase in the errors in the formation of MDs.

Известен управляемый по частоте и фазе ППМ, используемый в АФАР [3], взятый в качестве прототипа. В одном из его вариантов (Fig 6) выходной передаваемый сигнал на несущей частоте получают с помощью векторного модулятора. На первый вход модулятора приходит когерентный гетеродинный СВЧ сигнал. Несущая частота на втором входе-выходе векторного модулятора на интервале передачи сдвинута относительно частоты когерентного гетеродина на промежуточную частоту, а его начальная фаза жестко задана цифровым управляющим сигналом. Второй вход-выход векторного модулятора через СВЧ переключатель, управляемый сигналом приема-передачи, соединен с усилителем мощности, сигнал которого через циркулятор поступает на элемент антенной решетки и излучается. При приеме сигнал с соответствующего элемента АР через последовательно соединенные циркулятор и ключ защиты приемника поступает на малошумящий усилитель. С его выхода сигнал через СВЧ переключатель поступает на второй вход-выход векторного модулятора, который при приеме работает как квадратурный смеситель. С третьего входа-выхода векторного модулятора на интервале приема выводится принятый элементом АР квадратурный сигнал, перенесенный на промежуточную частоту. Третий квадратурный вход-выход векторного модулятора подключен к паре аналого-цифровых преобразователей, выходы которых являются квадратурными сигнальными выходами ППМ. Они соединены с соответствующими сигнальными входами центрального процессора, где производится дальнейшая совместная обработка сигналов всех ППМ. В [3] также рассмотрены варианты оцифровки сигнала на третьем выходе векторного модулятора с получением на видеочастоте квадратур сигнала для нескольких различных по форме и направлению ДНА (Fig 7).Known frequency and phase-controlled MRP used in the AFAR [3], taken as a prototype. In one of its variants (Fig 6), the output transmitted signal at the carrier frequency is obtained using a vector modulator. A coherent heterodyne microwave signal arrives at the first input of the modulator. The carrier frequency at the second input-output of the vector modulator in the transmission interval is shifted relative to the frequency of the coherent local oscillator by an intermediate frequency, and its initial phase is rigidly set by a digital control signal. The second input-output of the vector modulator through the microwave switch, controlled by the transmit-receive signal, is connected to a power amplifier, the signal of which is transmitted through the circulator to the antenna array element and is emitted. When receiving a signal from the corresponding element of the AR through a series-connected circulator and a protection key of the receiver enters the low-noise amplifier. From its output, the signal through the microwave switch enters the second input-output of the vector modulator, which, when received, acts as a quadrature mixer. From the third input-output of the vector modulator, a quadrature signal received by the AR element transferred to the intermediate frequency is output at the reception interval. The third quadrature input-output of the vector modulator is connected to a pair of analog-to-digital converters, the outputs of which are the quadrature signal outputs of the PPM. They are connected to the corresponding signal inputs of the central processor, where further joint processing of the signals of all MRPs is performed. In [3], options were also considered for digitizing the signal at the third output of the vector modulator with obtaining signal quadratures on the video frequency for several different in shape and direction of the bottom beam (Fig 7).

Векторный модулятор состоит из квадратурного балансного смесителя, коммутатора, управляемого внешним сигналом приема-передачи, и КГПС, который тактируется внешним сигналом, общим для всех ППМ. На первый вход квадратурного балансного смесителя через первый вход векторного модулятора поступает сигнал когерентного гетеродина, общий для всех ППМ. Второй квадратурный вход-выход балансного смесителя через коммутатор соединен либо с выходом КГПС, либо с третьим квадратурным выходом векторного модулятора.The vector modulator consists of a quadrature balanced mixer, a switch controlled by an external receive-transmit signal, and a CGPS, which is clocked by an external signal common to all MRPs. At the first input of the quadrature balanced mixer, through the first input of the vector modulator, a coherent local oscillator signal is common for all the MRPs. The second quadrature input-output of the balanced mixer through the switch is connected either to the output of the CGPS or to the third quadrature output of the vector modulator.

Достоинством ППМ является высокая точность и стабильность параметров ДН при передаче и приеме в широком диапазоне углов визирования, температурном диапазоне и при старении. Высокая точность и стабильность ДН связаны с цифровыми технологиями формирования сигналов. Данный вариант построения ППМ на базе КГПС обеспечивает формирование внутриимпульсной модуляции зондирующего сигнала и передающей ДН. Приемная ДН формируется при цифровой обработке сигнала в вычислителе (центральном процессоре). Это позволяет формировать несколько приемных ДН, отличных от передающей ДН, в т.ч. с провалом на источник помех.The advantage of PPM is the high accuracy and stability of the parameters of the MD during transmission and reception in a wide range of viewing angles, temperature range and aging. High accuracy and stability of DNs are associated with digital signal generation technologies. This option of constructing a PMD based on CGPS provides the formation of intrapulse modulation of the probing signal and transmitting DN. The receiving DN is formed during digital signal processing in a computer (central processor). This allows you to create several receiving DNs other than the transmitting DN, including with failure to the source of interference.

Недостатком устройства является слабая защита АФАР от помех по зеркальному каналу приема и от широкополосных помех. Зондирующий импульс излучается на несущей частоте. Из-за неидеальной работы квадратурного смесителя сигнал излучается также и на зеркальной частоте, сдвинутой относительно несущей на удвоенную промежуточную частоту. Ослабление сигнала на зеркальной частоте может составлять 10-20 дБ. Отраженные от цели на обеих частотах сигналы принимаются антенной и переносятся гетеродином на одинаковую промежуточную частоту. Дополнительное ослабление зеркального канала приема в СВЧ смесителе приемника не превышает 10-20 дБ, что недостаточно. При этом сигнал зеркального канала имеет другой доплеровский сдвиг частоты и создает ложную отметку цели. Кроме того, инвертируется значение фазы сигнала, поэтому излучение и прием будут производиться с противоположного направления. Это увеличивает уровень боковых лепестков ДН антенны. Описанный ППМ также слабо защищен от воздействия внешних помех на зеркальной частоте и от широкополосных помех (двухчастотной, шумовой заградительной и т.д.).The disadvantage of this device is the weak protection of the AFAR from interference on the mirror channel of reception and from broadband interference. The probe pulse is emitted at the carrier frequency. Due to the imperfect operation of the quadrature mixer, the signal is also emitted at a specular frequency shifted relative to the carrier by twice the intermediate frequency. The attenuation of the signal at the specular frequency can be 10-20 dB. The signals reflected from the target at both frequencies are received by the antenna and transferred by the local oscillator to the same intermediate frequency. The additional attenuation of the mirror channel of the reception in the microwave mixer of the receiver does not exceed 10-20 dB, which is not enough. In this case, the signal of the mirror channel has a different Doppler frequency shift and creates a false target mark. In addition, the phase value of the signal is inverted, so radiation and reception will be carried out from the opposite direction. This increases the level of the side lobes of the antenna bottom. The described PPM is also poorly protected from external noise at the mirror frequency and from broadband interference (dual-frequency, noise barrage, etc.).

Дополнительным недостатком схемы прототипа является недостаточная развязка приемника и передатчика, что может приводить к самовозбуждению схемы. Передатчик и приемник используют общий смеситель и работают на общую антенну. При этом развязка обеспечивается СВЧ переключателем и циркулятором, что явно недостаточно. Должны быть предусмотрены дополнительные меры обеспечения устойчивости схемы.An additional disadvantage of the prototype circuit is the insufficient isolation of the receiver and transmitter, which can lead to self-excitation of the circuit. The transmitter and receiver share a common mixer and operate on a common antenna. At the same time, isolation is provided by the microwave switch and circulator, which is clearly not enough. Additional measures to ensure the stability of the circuit should be provided.

Целью предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности БРЛС к помехам по зеркальному каналу приема и к широкополосным помехам.The aim of the invention is to increase the immunity of radar to interference on the mirror channel of reception and to broadband interference.

Реализация поставленной цели в АФАР обеспечивается введением преселектора в каждый ППМ, второго когерентного гетеродина и коммутатора. Изменение частоты гетеродина при передаче и приеме обеспечивает изменение разности частот зондирующего сигнала и гетеродина. Благодаря этому частоты зеркального канала при передаче и приеме не совпадают, что обеспечивает глубокое подавление сигнала на зеркальной частоте передачи. Это также позволяет скрыть значение промежуточной частоты и частоты зеркального канала приема. Преселектор повышает защиту приемника от внешних помех по зеркальному каналу приема и от широкополосных помех.The implementation of this goal in the AFAR is provided by the introduction of a preselector in each MRP, a second coherent local oscillator and a switch. Changing the frequency of the local oscillator during transmission and reception provides a change in the frequency difference between the probe signal and the local oscillator. Due to this, the frequencies of the mirror channel during transmission and reception do not coincide, which provides deep signal suppression at the mirror frequency of the transmission. It also allows you to hide the value of the intermediate frequency and the frequency of the mirror channel reception. The preselector enhances the receiver’s protection against external interference through the mirror channel and from broadband interference.

Для достижения поставленной цели в АФАР [3], содержащую первый когерентный СВЧ гетеродин, синхронизатор, первый и второй делители мощности, центральный процессор, N приемо-передающих модулей (ППМ), первые входы которых соединены с одним из выходов первого делителя мощности, номер которого соответствует номеру ППМ, вторые входы ППМ соединены с одним из выходов второго делителя мощности, номер которого соответствует номеру ППМ, третий выход синхронизатора соединен с входом второго делителя мощности, первый вход каждого ППМ через последовательно соединенные векторный модулятор, усилитель мощности, циркулятор и пятый вход-выход ППМ соединен с элементом антенной решетки (АР), номер которого соответствует номеру ППМ, ключ защиты каждого ППМ соединен с входом малошумящего усилителя, фильтр промежуточной частоты каждого ППМ через аналого-цифровой преобразователь, шестой выход ППМ и сигнальную шину соединен с третьим (сигнальным) входом центрального процессора, первый и второй входы каждого ППМ соединены с одноименными входами векторного модулятора, первый вход векторного модулятора через квадратурный балансный смеситель соединен с четвертым выходом векторного модулятора, второй вход векторного модулятора через квадратурный генератор прямого цифрового синтеза (КГПС) соединен со вторым входом квадратурного балансного смесителя, третий вход которого соединен со вторым выходом КГПС, введены последовательно соединенные второй когерентный гетеродин и коммутатор, выход которого соединен с входом первого делителя мощности, преселектор, смеситель и программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) в каждый ППМ, при этом второй выход циркулятора в каждом ППМ через преселектор соединен с первым входом ключа защиты, выход малошумящего усилителя каждого ППМ через смеситель соединен с входом фильтра промежуточной частоты, первый вход каждого ППМ соединен со вторым входом смесителя, третий вход-выход КГПС через третий вход-выход векторного модулятора соединен с третьим входом-выходом ПЛИС, второй вход каждого ППМ соединен с первым входом ПЛИС, четвертый выход ПЛИС соединен со вторым входом усилителя мощности, пятый выход ПЛИС соединен со вторым входом ключа защиты, шестой выход ПЛИС соединен со вторым входом преселектора, седьмой и восьмой выходы ПЛИС соединены с третьим и четвертым входами АЦП соответственно, второй выход первого когерентного СВЧ гетеродина соединен с первым входом коммутатора, второй выход синхронизатора соединен с третьим (управляющим) входом коммутатора и через третьи входы каждого ППМ со вторыми входами ПЛИС, (N+1)-й выход второго делителя мощности соединен с третьим входом первого и второго когерентных СВЧ гетеродинов, второй вход-выход центрального процессора через шину управления соединен с первым входом-выходом первого и второго когерентных СВЧ гетеродинов, с первым входом-выходом синхронизатора, через четвертые входы-выходы каждого ППМ соединен с девятым входом-выходом ПЛИС, первый вход-выход центрального процессора обеспечивает связь АФАР с потребителем.To achieve this goal in the AFAR [3], which contains the first coherent microwave local oscillator, synchronizer, first and second power dividers, a central processor, N transceiver modules (NPS), the first inputs of which are connected to one of the outputs of the first power divider, whose number corresponds to the PPM number, the second PPM inputs are connected to one of the outputs of the second power divider, the number of which corresponds to the PPM number, the third synchronizer output is connected to the input of the second power divider, the first input of each PPM through The vector-connected modulator, power amplifier, circulator and the fifth input-output of the PPM are connected to an antenna array (AR) element, the number of which corresponds to the PPM number, the protection key of each PPM is connected to the input of a low-noise amplifier, the intermediate-frequency filter of each PPM through an analog-to-digital converter , the sixth PPM output and the signal bus are connected to the third (signal) input of the central processor, the first and second inputs of each PPM are connected to the same inputs of the vector modulator, the first input of the vector mode a quadrature balanced mixer is connected to the fourth output of the vector modulator, the second input of the vector modulator is connected via a direct digital synthesis quadrature generator (KGPS) to the second input of the quadrature balanced mixer, the third input of which is connected to the second output of the KGPS, a second coherent local oscillator and a switch are connected in series , the output of which is connected to the input of the first power divider, preselector, mixer and programmable logic integrated circuit (FPGA) in each P PM, while the second output of the circulator in each PPM is connected through the preselector to the first input of the protection key, the output of the low-noise amplifier of each PPM through the mixer is connected to the input of the intermediate frequency filter, the first input of each PPM is connected to the second input of the mixer, the third input-output of the CGPS through the third the input-output of the vector modulator is connected to the third FPGA input-output, the second input of each FPGA is connected to the first FPGA input, the fourth FPGA output is connected to the second input of the power amplifier, the fifth FPGA output is connected to the second by the security key, the sixth FPGA output is connected to the second input of the preselector, the seventh and eighth FPGA outputs are connected to the third and fourth ADC inputs, respectively, the second output of the first coherent microwave local oscillator is connected to the first input of the switch, the second output of the synchronizer is connected to the third (control) input of the switch and through the third inputs of each PPM with the second inputs of the FPGA, the (N + 1) -th output of the second power divider is connected to the third input of the first and second coherent microwave local oscillators, the second input-output of the central process Ora through the control bus is connected to the first input-output of the first and second coherent microwave local oscillators, with the first input-output of the synchronizer, through the fourth input-output of each PPM is connected to the ninth input-output of the FPGA, the first input-output of the central processor provides AFAR communication with the consumer .

Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежом предлагаемой АФАР.The invention is illustrated by a further description and drawing of the proposed AFAR.

Фиг.1 - структурная схема АФАР.Figure 1 is a structural diagram of AFAR.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:In figure 1, the following notation:

1 - Первый когерентный СВЧ гетеродин (КГ1),1 - The first coherent microwave local oscillator (KG1),

2 - Второй когерентный СВЧ гетеродин (КГ2),2 - The second coherent microwave local oscillator (KG2),

3 - Синхронизатор (СНХ),3 - Synchronizer (CHX),

4 - Коммутатор (КОМ),4 - Switch (COM),

5 - Первый делитель мощности (ДМ1),5 - The first power divider (DM1),

6 - Второй делитель мощности (ДМ2),6 - The second power divider (DM2),

7 - Центральный процессор (ЦПР),7 - Central processing unit (DPC),

8-n - Приемо-передающий модуль с номером n (ППМ n),8-n - Transceiver module with number n (PPM n),

9-n - Элемент антенной решетки с номером n (An),9-n - Element of the antenna array with number n (An),

10-n - Векторный модулятор (ВМ),10-n - Vector Modulator (VM),

11-n - Усилитель мощности (УМ),11-n - Power Amplifier (PA),

12-n - Циркулятор (Ц),12-n - Circulator (C),

13-n - Преселектор (ПС),13-n - Preselector (PS),

14-n - Смеситель (СМ),14-n - Mixer (CM),

15-n - Малошумящий усилитель (МШУ),15-n - Low Noise Amplifier (LNA),

16-n - Ключ защиты приемника (Кл),16-n - Receiver Security Key (C),

17-n - Фильтр ПЧ (ФПЧ),17-n - IF filter (FPF),

18-n - Аналого-цифровой преобразователь (АЦП),18-n - Analog-to-Digital Converter (ADC),

19-n - Квадратурный балансный смеситель (КБС),19-n - Quadrature balanced mixer (KBS),

20-n - Квадратурный генератор прямого цифрового синтеза (КГПС),20-n - Quadrature generator of direct digital synthesis (CGPS),

21-n - Программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС).21-n - Programmable Logic Integrated Circuit (FPGA).

В АФАР, изображенной на фиг.1, второй выход первого когерентного СВЧ гетеродина 1 соединяется с первым входом коммутатора 4, второй выход второго когерентного СВЧ гетеродина 2 соединяется со вторым входом коммутатора 4, выход которого соединен с входом первого делителя мощности 5. Второй выход синхронизатора 3 соединен с третьим (управляющим) входом коммутатора 4 и через третьи входы каждого ППМ 8-n со вторым входом ПЛИС 21-n. Третий выход синхронизатора 3 соединен с входом второго делителя мощности 6, (N+1)-вый выход которого соединен с третьим входом первого и второго когерентных гетеродинов 1 и 2. Первые входы N приемо-передающих модулей (ППМ) 8-n соединены с одним из выходов первого делителя мощности 5, номер которого соответствует номеру ППМ. Вторые входы ППМ 8-n соединены с одним из выходов второго делителя мощности 6, номер которого соответствует номеру ППМ. Первый вход каждого НИМ 8-n через последовательно соединенные векторный модулятор 10-n, усилитель мощности 11-n, циркулятор 12-n, преселектор 13-n, ключ защиты 16-n, малошумящий усилитель 15-n, смеситель 14-n, фильтр ПЧ 17-n, аналого-цифровой преобразователь 18-n соединен с шестым выходом ППМ 8-n. Первый выход циркулятора 12-n через пятый вход-выход ППМ 8-n соединен с элементом АР 9-n, номер которого соответствует номеру ППМ. Первый вход каждого ППМ 8-n соединен с первым входом векторного модулятора 10-п и со вторым входом смесителя 14-n. Второй вход каждого ППМ 8-n соединен со вторым входом векторного модулятора 10-n и с первым входом ПЛИС 21-n. Первый вход векторного модулятора 10-n через квадратурный балансный смеситель 19-n соединен с четвертым выходом векторного модулятора 10-n. Второй вход векторного модулятора 10-n подключен к первому входу КГПС 20-n, первый и второй выходы которого соединены со вторым и третьим входами квадратурного балансного смесителя 19-n. Третий вход-выход КГПС 20-n через третий вход-выход векторного модулятора 10-n подключен к третьему входу-выходу ПЛИС 21-n. Четвертый, пятый и шестой выходы ПЛИС 21-n соединены со вторыми входами усилителя мощности 11-n, ключа защиты 16-n и преселектора 13-n соответственно. Седьмой и восьмой выходы ПЛИС 21-n соединены с третьим и четвертым входами АЦП 18-n. Второй вход-выход центрального процессора 7 через шину управления соединен с первыми входами-выходами первого и второго когерентных гетеродинов 1 и 2, синхронизатора 3, а через четвертые входы-выходы всех ППМ 8-n соединен с девятым входом-выходом ПЛИС 21-n. Третий вход центрального процессора 7 через сигнальную шину соединен с шестыми выходами всех ППМ 8-n. Первый вход-выход центрального процессора 7 обеспечивает связь АФАР с потребителем.In the AFAR shown in Fig. 1, the second output of the first coherent microwave local oscillator 1 is connected to the first input of the switch 4, the second output of the second coherent microwave local oscillator 2 is connected to the second input of the switch 4, the output of which is connected to the input of the first power divider 5. The second output of the synchronizer 3 is connected to the third (control) input of the switch 4 and through the third inputs of each PPM 8-n with the second input of the FPGA 21-n. The third output of the synchronizer 3 is connected to the input of the second power divider 6, the (N + 1) -th output of which is connected to the third input of the first and second coherent local oscillators 1 and 2. The first inputs of N transceiver modules (PPM) 8-n are connected to one from the outputs of the first power divider 5, whose number corresponds to the PPM number. The second inputs of the PPM 8-n are connected to one of the outputs of the second power divider 6, the number of which corresponds to the number of the PPM. The first input of each BAT 8-n through a series-connected vector modulator 10-n, power amplifier 11-n, circulator 12-n, preselector 13-n, protection key 16-n, low-noise amplifier 15-n, mixer 14-n, filter The inverter 17-n, the analog-to-digital converter 18-n is connected to the sixth output of the PPM 8-n. The first output of the circulator 12-n through the fifth input-output of the PPM 8-n is connected to the element AP 9-n, the number of which corresponds to the number of the PPM. The first input of each PPM 8-n is connected to the first input of the vector modulator 10-p and to the second input of the mixer 14-n. The second input of each PPM 8-n is connected to the second input of the vector modulator 10-n and to the first input of the FPGA 21-n. The first input of the vector modulator 10-n through a quadrature balanced mixer 19-n is connected to the fourth output of the vector modulator 10-n. The second input of the vector modulator 10-n is connected to the first input of the KGPS 20-n, the first and second outputs of which are connected to the second and third inputs of the quadrature balanced mixer 19-n. The third input-output KGPS 20-n through the third input-output of the vector modulator 10-n is connected to the third input-output of the FPGA 21-n. The fourth, fifth and sixth outputs of the FPGA 21-n are connected to the second inputs of the power amplifier 11-n, the protection key 16-n and the selector 13-n, respectively. The seventh and eighth outputs of the FPGA 21-n are connected to the third and fourth inputs of the ADC 18-n. The second input-output of the Central processor 7 through the control bus is connected to the first inputs and outputs of the first and second coherent local oscillators 1 and 2, synchronizer 3, and through the fourth inputs and outputs of all the PPM 8-n is connected to the ninth input-output of the FPGA 21-n. The third input of the Central processor 7 through the signal bus is connected to the sixth outputs of all PPM 8-n. The first input-output of the Central processor 7 provides communication AFAR with the consumer.

В качестве синхронизатора 3 может быть использована микросхема ЕР3С55 фирмы Altera.As a synchronizer 3, an Altera EP3C55 chip can be used.

В качестве генераторов прямого синтеза сигналов 20 может быть использована микросхема DD9959 фирмы Analog Device.As direct signal synthesis generators 20, an DD9959 chip from Analog Device can be used.

В качестве квадратурных балансных смесителей 19 может быть использована микросхема НМС709 фирмы Hittite Microwave Corp.As quadrature balanced mixers 19 can be used chip NMS709 company Hittite Microwave Corp.

В качестве малошумящих усилителей 15 может быть использована микросхема НМС564 фирмы Hittite Microwave Corp.As low-noise amplifiers 15 can be used chip NMS564 company Hittite Microwave Corp.

В качестве ключей защиты ППМ 16 может быть использована микросхема НМС347 фирмы Hittite Microwave Corp.As protection keys PPM 16 can be used chip NMS347 company Hittite Microwave Corp.

В качестве преселектора может быть использован микрополосковый полосовой фильтр. Для обеспечения работы в нескольких поддиапазонах можно использовать несколько коммутируемых фильтров.A microstrip bandpass filter can be used as a preselector. To ensure operation in several subbands, several switched filters can be used.

В качестве центрального процессора может быть использована вычислительная машина ВБ-480-01.As a central processor, a VB-480-01 computer can be used.

Остальные элементы АФАР (когерентные СВЧ гетеродины 1 и 2, коммутатор 4, делители мощности 5 и 6, циркуляторы 12-n, смесители 14-n, аналого-цифровые преобразователи 18-n, фильтры ПЧ 17-n, ПЛИС 21-n) широко используются в радиолокации и не требуют пояснений по реализации.The remaining elements of the AFAR (coherent microwave local oscillators 1 and 2, switch 4, power dividers 5 and 6, circulators 12-n, mixers 14-n, analog-to-digital converters 18-n, IF filters 17-n, FPGA 21-n) are widely They are used in radar and do not require implementation explanations.

Работа предлагаемой АФАР производится следующим образом.The work of the proposed AFAR is as follows.

Перед началом работы центральный процессор 7 через второй вход-выход по шине управления задает значения параметров выбранного режима работы БРЛС. При этом устанавливается частота колебаний первого когерентного гетеродина 1 (гетеродин передатчика) и второго когерентного гетеродина 2 (гетеродин приемника). В синхронизатор 3 передаются значения длительности зондирующего импульса, периода повторения импульсов и параметров его вобуляции. В ПЛИС 21-n передаются значения амплитуды и начальной фазы сигнала, необходимые для формирования передающей ДН антенны, а также частота сигнала КГПС и параметры внутриимпульсной модуляции зондирующего сигнала. Эти параметры через третий вход-выход ПЛИС 21-n передаются в КГПС 20-n. В ПЛИС 21-n передаются параметры настройки преселекторов, в соответствии с которыми ПЛИС вырабатывает сигналы управления и передает их на вход 2 преселектора 13-n. В ПЛИС 21-n передаются также параметры приемного строба и частоты дискретизации, которые используются для управления работой АЦП 18-n.Before starting work, the Central processor 7 through the second input-output via the control bus sets the parameters of the selected operating mode of the radar. In this case, the oscillation frequency of the first coherent local oscillator 1 (transmitter local oscillator) and the second coherent local oscillator 2 (receiver local oscillator) is set. In the synchronizer 3, the values of the duration of the probe pulse, the pulse repetition period and the parameters of its wobble are transmitted. In FPGA 21-n, the amplitude and initial phase of the signal are transmitted, which are necessary for the formation of the transmitting antenna beam, as well as the frequency of the CGPS signal and the parameters of the intrapulse modulation of the probe signal. These parameters are transmitted through the third input-output of the FPGA 21-n to the CGPS 20-n. The FPGA 21-n transmits the settings of the preselectors, according to which the FPGA produces control signals and transmits them to input 2 of the preselector 13-n. The FPGA 21-n also receives the parameters of the receiving gate and the sampling frequency, which are used to control the operation of the ADC 18-n.

При этом первый когерентный гетеродин 1 формирует сигнал гетеродина передатчика с частотой f₁, а второй когерентный гетеродин 2 формирует сигнал гетеродина приемника с частотой f₂, которые поступают на входы коммутатора 4. Синхронизатор 3 формирует на третьем выходе последовательность тактовых импульсов. Через делитель мощности 6 эта последовательность импульсов поступает на вторые входы векторных модуляторов 10-n в качестве тактовых импульсов КГПС. Она же поступает на вторые входы когерентных гетеродинов 1 и 2 и на вход ПЛИС 21-n. При этом все сигналы и гетеродин формируются от одной последовательности импульсов, стабилизированной кварцевым резонатором, что обеспечивает пространственную и временную когерентность АФАР. В ПЛИС 21-n последовательность импульсов, поступающая на вход 1, используется для формирования всех сигналов синхронизации работы ППМ. Делением ее частоты получается последовательность импульсов дискретизации, которая через седьмой выход подается на третий вход АЦП 18-n. Это обеспечивает синхронную временную дискретизацию всех принятых сигналов, что сохраняет их пространственную когерентность.In this case, the first coherent local oscillator 1 generates a transmitter local oscillator signal with a frequency f ₁ , and the second coherent local oscillator 2 generates a receiver local oscillator signal with a frequency f ₂ , which are fed to the inputs of switch 4. Synchronizer 3 generates a sequence of clock pulses at the third output. Through a power divider 6, this pulse train is fed to the second inputs of the 10-n vector modulators as CGPS clock pulses. It also goes to the second inputs of coherent local oscillators 1 and 2 and to the input of the FPGA 21-n. Moreover, all signals and the local oscillator are formed from a single pulse sequence stabilized by a quartz resonator, which ensures the spatial and temporal coherence of the AFAR. In FPGA 21-n, the pulse train fed to input 1 is used to generate all the synchronization signals of the PPM operation. By dividing its frequency, a sequence of sampling pulses is obtained, which is fed through the seventh output to the third input of the ADC 18-n. This provides synchronous temporal discretization of all received signals, which preserves their spatial coherence.

После установки всех параметров из процессора 7 в синхронизатор 3 выдается команда начала работы. На каждом периоде повторения синхронизатор формирует на втором выходе видеоимпульс запуска передатчика, определяющий временное положение и длительность зондирующего импульса. На время действия импульса коммутатор 4 подключает второй выход первого когерентного гетеродина 1 к входу делителя мощности 5, поэтому на первые входы квадратурных балансных смесителей 19-n поступает гетеродин передатчика. Видеоимпульс подается также на второй вход ПЛИС 21-n всех ППМ и используется для синхронизации их работы. ПЛИС передает этот импульс через четвертый выход на второй вход усилителей мощности 11-n для формирования огибающей зондирующего импульса. С пятого выхода ПЛИС на второй вход ключа 16-n подается импульс бланкирования приемника. По фронту импульса через третий вход-выход в КГПС 20-n подается команда начала работы. Это приводит к одновременному запуску формирования закона модуляции зондирующего импульса всех ППМ, что обеспечивает пространственную когерентность сигналов.After setting all the parameters from the processor 7 to the synchronizer 3, a command to start work is issued. At each repetition period, the synchronizer generates a transmitter start-up video pulse at the second output, which determines the temporary position and duration of the probe pulse. For the duration of the pulse, the switch 4 connects the second output of the first coherent local oscillator 1 to the input of the power divider 5, therefore, the transmitter local oscillator is fed to the first inputs of the quadrature balanced mixers 19-n. The video pulse is also fed to the second input of the FPGA 21-n of all the PMDs and is used to synchronize their work. The FPGA transmits this pulse through the fourth output to the second input of the 11-n power amplifiers to form the envelope of the probe pulse. From the fifth FPGA output, a receiver blanking pulse is applied to the second input of the 16-n key. On the edge of the pulse through the third input-output in KGPS 20-n is given a command to start work. This leads to the simultaneous launching of the formation of the law of modulation of the probe pulse of all the MRFs, which ensures spatial coherence of the signals.

При этом на выходах всех КГПС 20-n формируются квадратурные сигналы с частотой F₀ и одинаковым законом угловой модуляции φ(t). Амплитуда и начальная фаза сигналов U_n, φ_nзаданы индивидуально для каждого ППМ и определяют форму и направление ДН передающей антенны. На выходе квадратурных балансных смесителей 19-n формируется сигнал с частотой f₀=f₁+F₀. Кроме того, на выход смесителя проходит неподавленный остаток гетеродина передатчика с частотой f₁, а также остаток второй боковой составляющей модуляции с частотой f_b=f₁-F₀.At the same time, quadrature signals with a frequency of F ₀ and the same law of angular modulation φ (t) are formed at the outputs of all CGPS 20-n. The amplitude and initial phase of the signals U _n , φ _{n are} set individually for each MRP and determine the shape and direction of the beam of the transmitting antenna. At the output of the quadrature balanced mixers 19-n, a signal is formed with a frequency f ₀ = f ₁ + F ₀ . In addition, the unsuppressed remainder of the transmitter local oscillator with a frequency f ₁ , as well as the remainder of the second side component of the modulation with a frequency f _b = f ₁ -F _0, passes to the mixer output.

Сформированный сигнал с выхода смесителя 19-п подается на вход усилителя мощности 11-n, который обеспечивает формирование огибающей зондирующего импульса и его усиление до требуемой мощности. Затем зондирующий импульс через циркулятор 12-n передается на элемент антенной решетки 9-n и излучается. В это время на первый вход смесителя 14-n поступает неподавленный ключом 16-n остаток излучаемого сигнала, а на второй его вход поступает гетеродин передатчика с частотой f₁. При этом сигналы на выходе смесителя имеют частоту F₀, которая много меньше промежуточной, что защищает тракт ПЧ от перегрузки.The generated signal from the output of the mixer 19-p is fed to the input of the power amplifier 11-n, which ensures the formation of the envelope of the probe pulse and its amplification to the required power. Then, the probe pulse is transmitted through the circulator 12-n to the element of the antenna array 9-n and is emitted. At this time, the first emitter of the mixer 14-n receives the rest of the emitted signal unsuppressed by the 16-n key, and the transmitter local oscillator with a frequency f _{1 is} fed to its second input. In this case, the signals at the output of the mixer have a frequency F ₀ , which is much less than the intermediate one, which protects the IF path from overload.

По окончании импульса запуска передатчика излучение зондирующего сигнала прекращается и ППМ переводится в режим приема. При этом коммутатор 4 подключает второй выход второго когерентного гетеродина 2 к входу делителя мощности 5. Гетеродин приемника с частотой f₂ через коммутатор 4, делитель мощности 5 и входы 1-n всех ППМ поступает на вторые входы смесителей 14-n. Принятый элементами антенны 9-n сигнал через циркулятор 12-n, преселектор 13-n, открытый ключ 16-n, малошумящий усилитель 15-n поступает на смеситель 14-n, а с его выхода - на вход фильтра ФПЧ. При этом преселектор обеспечивает подавление помех на частоте зеркального канала приема, а также широкополосных помех.At the end of the start-up pulse of the transmitter, the radiation of the probing signal is terminated and the MRP is switched to receive mode. In this case, the switch 4 connects the second output of the second coherent local oscillator 2 to the input of the power divider 5. The local oscillator of the receiver with a frequency f ₂ through the switch 4, the power divider 5 and the inputs 1-n of all the controllers goes to the second inputs of the mixers 14-n. The signal received by the antenna elements 9-n through the circulator 12-n, the preselector 13-n, the public key 16-n, the low-noise amplifier 15-n is fed to the mixer 14-n, and from its output to the input of the HPF filter. In this case, the preselector provides suppression of interference at the frequency of the mirror channel of reception, as well as broadband interference.

Промежуточная частота сигнала на выходе смесителя f_pr=f₁+F₀-f₂. Сигнал, излученный на частоте f_b=f₁-F₀ после отражения от цели, приема и преобразования частоты в смесителе, имеет частоту f₁-F₀-f₂. Она отличается от промежуточной на 2F₀, что превышает ширину полосы пропускания фильтра промежуточной частоты 17-n. Это обеспечивает эффективное подавление мешающего сигнала.The intermediate frequency of the signal at the output of the mixer f _pr = f ₁ + F ₀ -f ₂ . The signal emitted at a frequency f _b = f ₁ -F ₀ after reflection from the target, receiving and converting the frequency in the mixer, has a frequency f ₁ -F ₀ -f ₂ . It differs from the intermediate by 2F ₀ , which exceeds the bandwidth of the intermediate-frequency filter 17-n. This provides effective suppression of the interfering signal.

При работе ППМ в режиме приема устойчивость работы его СВЧ части обеспечивается несколькими способами. Развязка приемника и передатчика обеспечивается применением раздельных смесителей и циркулятора. Кроме того, по окончании импульса запуска передатчика запирается усилитель мощности 11-n, а КГПС 20-n прекращает формирование сигнала, что приводит к запиранию квадратурного балансного смесителя 19-n. Перечисленные меры обеспечивают не только устойчивость схемы, но и подавление шумов передатчика на входе приемника.When the PPM is in reception mode, the stability of its microwave part is provided in several ways. The isolation of the receiver and transmitter is ensured by the use of separate mixers and a circulator. In addition, at the end of the start-up pulse of the transmitter, the 11-n power amplifier is locked, and the KGPS 20-n stops signal formation, which leads to the blocking of the quadrature balanced mixer 19-n. These measures provide not only the stability of the circuit, but also the suppression of transmitter noise at the receiver input.

Выделенный фильтром 17-n сигнал от цели поступает на первый вход АЦП 18-n. На его третий вход поступает последовательность импульсов дискретизации с седьмого выхода ПЛИС 21-n. В соответствии с заданными параметрами ПЛИС 21-n формирует на восьмом выходе видеоимпульс, определяющий временное положение и длительность приемного строба. Для обеспечения пространственной когерентности сигналов приемный строб всех ППМ жестко привязан к фронту импульса запуска передатчика. Он подается на четвертый вход АЦП 18-n и определяет множество временных отсчетов сигнала, которые со второго входа-выхода АЦП 18-n через шестой выход ППМ передаются на третий вход центрального процессора 7.The signal allocated from the filter 17-n from the target is fed to the first input of the ADC 18-n. Its third input receives a sequence of sampling pulses from the seventh output of the FPGA 21-n. In accordance with the specified parameters, the FPGA 21-n generates a video pulse at the eighth output, which determines the temporary position and duration of the receiving gate. To ensure the spatial coherence of the signals, the receiving gate of all PPMs is rigidly attached to the front of the start pulse of the transmitter. It is fed to the fourth input of the ADC 18-n and determines the set of time samples of the signal, which are transmitted from the second input-output of the ADC 18-n through the sixth output of the PPM to the third input of the central processor 7.

Частота дискретизации f_D должна как минимум в 2 раза превышать ширину спектра принятого сигнала. Для минимизации числа отсчетов частота дискретизации должна быть кратной промежуточной частоте f_pr. Тогда АЦП обеспечивает цифровое преобразование частоты сигнала на нулевую промежуточную частоту. Все остальные операции, связанные с пространственной и временной обработкой сигнала, выполняются в цифровой форме в центральном процессоре по известным алгоритмам.The sampling frequency f _D should be at least 2 times the spectrum width of the received signal. To minimize the number of samples, the sampling frequency should be a multiple of the intermediate frequency f _pr . Then the ADC provides a digital conversion of the signal frequency to zero intermediate frequency. All other operations associated with the spatial and temporal processing of the signal are performed digitally in the central processor according to well-known algorithms.

Макетирование ППМ предлагаемой АФАР подтвердило возможность подавления помех по зеркальному каналу приема на 40 дБ при несущей частоте 10 ГГц и промежуточной частоте, равной 250 МГц. При этом преселектор с шириной полосы пропускания 200 МГц обеспечивал подавление помехи на 30 дБ, и смеситель приемника - еще на 10 дБ. При F₀=20 МГц и ширине полосы пропускания фильтра ПЧ 17-n около 10 МГц мешающий сигнал, излучаемый на частоте f_b=f₁-F₀, дополнительно ослаблялся фильтром ПЧ на 35 дБ.The prototype APM prototype of the proposed AFAR confirmed the possibility of suppressing interference along the specular reception channel by 40 dB at a carrier frequency of 10 GHz and an intermediate frequency of 250 MHz. At the same time, a preselector with a bandwidth of 200 MHz provided noise suppression by 30 dB, and the receiver mixer by another 10 dB. At F ₀ = 20 MHz and a bandwidth of the 17-n IF filter at about 10 MHz, the interfering signal emitted at a frequency f _b = f ₁ -F ₀ was further attenuated by the 35 dB IF filter.

Техническим преимуществом предлагаемой АФАР по сравнению с прототипом является ее защита от помех по зеркальному каналу. При этом сохраняются все преимущества прототипа, связанные с высокой точностью формирования и стабильностью параметров ДНА.The technical advantage of the proposed AFAR in comparison with the prototype is its protection against interference through the mirror channel. At the same time, all the advantages of the prototype associated with high accuracy of formation and stability of the DND parameters are retained.

Согласно сведениям, представленным в материалах заявки, АФАР может быть изготовлена по существующей, известной в радиопромышленности технологии, на базе известных комплектующих изделий и использована в БРЛС при навигации летательных аппаратов.According to the information presented in the application materials, the AFAR can be manufactured according to the existing technology known in the radio industry, on the basis of well-known components and used in radar systems for navigating aircraft.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Патент США, H01Q 3/24, №5943010 от 24.08.99. Direct Digital Synthesizer Driven Phased Array Antenna.1. US patent, H01Q 3/24, No. 5943010 from 08.24.99. Direct Digital Synthesizer Driven Phased Array Antenna.

2. Патент США, H01Q 3/22, №6784837 от 31.08.04. Transmit/receiver module for active phased array antenna.2. US patent, H01Q 3/22, No. 6784837 from 08.31.04. Transmit / receiver module for active phased array antenna.

3. Патент США, H01Q 3/22, №6441783 от 27.08.02. Circuit module for a passed array.3. US patent, H01Q 3/22, No. 6441783 from 08.27.02. Circuit module for a passed array.

Claims

An active phased antenna array containing the first coherent microwave local oscillator, synchronizer, first and second power dividers, a central processor, N transceiver modules (PPM), the first inputs of which are connected to one of the outputs of the first power divider, the number of which corresponds to the PPM number, the second inputs PPM are connected to one of the outputs of the second power divider, the number of which corresponds to the PPM number, the third output of the synchronizer is connected to the input of the second power divider, the first input of each PPM through the follower о the connected vector modulator, power amplifier, circulator and the fifth input-output of the PPM is connected to the antenna array element (AR), whose number corresponds to the number of the PPM, the protection key of each PPM is connected to the input of the low-noise amplifier, the intermediate frequency filter of each PPM through an analog-to-digital converter , the sixth PPM output and the signal bus are connected to the third (signal) input of the central processor, the first and second inputs of each PPM are connected to the same inputs of the vector modulator, the first input of the vector mod ora through a quadrature balanced mixer is connected to the fourth output of the vector modulator, the second input of the vector modulator through a quadrature generator of direct digital synthesis (KGPS) is connected to the second input of the quadrature balanced mixer, the third input of which is connected to the second output of the KGPS, characterized in that the second connected in series coherent local oscillator and switch, the output of which is connected to the input of the first power divider, preselector, mixer and programmable logic integrated circuit mA (FPGA) in each PPM, while the second output of the circulator in each PPM is connected via a selector to the first input of the protection key, the output of the low-noise amplifier of each PPM through the mixer is connected to the input of the intermediate frequency filter, the first input of each PPM is connected to the second input of the mixer, the third KGPS input-output through the third input-output of the vector modulator is connected to the third FPGA input-output, the second input of each PPM is connected to the first FPGA input, the fourth FPGA output is connected to the second input of the power amplifier, the fifth FPGA output with connected to the second input of the protection key, the sixth FPGA output is connected to the second preselector input, the seventh and eighth FPGA outputs are connected to the third and fourth ADC inputs, respectively, the second output of the first coherent microwave local oscillator is connected to the first input of the switch, the second synchronizer output is connected to the third ( control) the input of the switch and through the third inputs of each PPM with the second inputs of the FPGA, the (N + 1) -th output of the second power divider is connected to the third input of the first and second coherent microwave local oscillators, the second input-output is the neutral processor via the control bus is connected to the first input-output of the first and second coherent microwave local oscillators, with the first input-output of the synchronizer, through the fourth input-output of each PPM is connected to the ninth input-output of the FPGA, the first input-output of the central processor provides AFAR communication with the consumer; at the same time, the central processor for the operating mode specified by the consumer AFAR issues commands to set the frequency in the first and second coherent microwave local oscillators, set the repetition period and duration of the probe pulse to the synchronizer, set the initial phase and signal amplitude individually for each MRP, the same signal modulation and receiving parameters the gate in the FPGA of each PPM; the central processor according to known algorithms performs digital processing of the received signal; FPGA in each MRP provides tuning of the preselector bandwidth, setting the signal parameters in the CGPS; for the duration of the probing pulse formation, it turns on the power amplifier and locks the receiver protection key, generates a sampling pulse sequence and a receiving strobe pulse to control the ADC operation.