RU2495449C2 - Apparatus for forming active phased antenna array beam pattern - Google Patents

Apparatus for forming active phased antenna array beam pattern Download PDF

Info

Publication number
RU2495449C2
RU2495449C2 RU2011146407/08A RU2011146407A RU2495449C2 RU 2495449 C2 RU2495449 C2 RU 2495449C2 RU 2011146407/08 A RU2011146407/08 A RU 2011146407/08A RU 2011146407 A RU2011146407 A RU 2011146407A RU 2495449 C2 RU2495449 C2 RU 2495449C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
digital
signal
analog
Prior art date
Application number
RU2011146407/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011146407A (en
Inventor
Илья Валентинович Баранов
Владимир Владимирович Задорожный
Александр Юрьевич Ларин
Олег Владимирович Оводов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
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 унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2011146407/08A priority Critical patent/RU2495449C2/en
Publication of RU2011146407A publication Critical patent/RU2011146407A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495449C2 publication Critical patent/RU2495449C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: apparatus for forming the beam pattern of a active phased antenna arrays has N identical channels, each having series-connected intermediate frequency amplifiers, the input of which is the channel input, an analogue-to-digital converter, a switch, the second input of which is connected to the output of random-access memory, a digital heterodyne unit, a multiplier, the second input of which is connected to read only memory, and the quadrature output of which is the channel output. Outputs of all N channels are connected to inputs of a digital adder, the output of which is connected to series-connected digital filter, interfacing unit and optical transmitter, the output of which is the output of the apparatus.
EFFECT: broader functional capabilities of the apparatus owing to a wider dynamic range, enabling debugging and control of the operating algorithm of the apparatus and longer transmission range of the generated data.
3 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для формирования диаграммы направленности (ДН) в связных или радиолокационных активных фазированных антенных решетках (АФАР).The invention relates to antenna technology and is intended to form a radiation pattern (LH) in a connected or radar active phased array antenna (AFAR).

Известно радиоприемное устройство когерентной радиолокационной станции (РЛС) [Патент РФ 2189054 от 28.07.2000], содержащее гетеродин и когерентный приемник с цифровым выходом, N (N - целое число) каналов приема, состоящих каждый из введенного аналогового сумматора, когерентного приемника с цифровым выходом и введенного фазовращателя, причем в каждом канале приема вход радиоприемного устройства соединен с первым входом введенного аналогового сумматора, второй вход аналогового сумматора соединен с выходом введенного фазовращателя, вход которого соединен с выходом гетеродина, выход аналогового сумматора соединен с первым входом когерентного приемника с цифровым выходом, второй вход когерентного приемника с цифровым выходом каждого канала параллельно соединен с выходом гетеродина, первый выход когерентного приемника с цифровым выходом каждого канала соединен с одноименным входом первого цифрового сумматора, второй выход когерентного приемника с цифровым выходом каждого канала соединен с одноименным входом второго цифрового сумматора, а выход первого цифрового сумматора является первым выходом радиоприемного устройства и выход второго цифрового сумматора является вторым выходом радиоприемного устройства.Known radio receiver of a coherent radar station [RF Patent 2189054 from 07.28.2000], containing a local oscillator and a coherent receiver with a digital output, N (N is an integer) of the reception channels, each consisting of an inputted analog adder, a coherent receiver with a digital output and an introduced phase shifter, and in each receiving channel, the input of the radio receiver is connected to the first input of the introduced analog adder, the second input of the analog adder is connected to the output of the introduced phase shifter, the input of which connected to the output of the local oscillator, the output of the analog adder is connected to the first input of the coherent receiver with a digital output, the second input of the coherent receiver with the digital output of each channel is connected in parallel with the output of the local oscillator, the first output of the coherent receiver with the digital output of each channel is connected to the same input of the first digital adder, the second output of the coherent receiver with a digital output of each channel is connected to the same input of the second digital adder, and the output of the first digital adder is is the first output of the radio receiver and the output of the second digital adder is the second output of the radio receiver.

Каждый когерентный приемник с цифровым выходом состоит из усилителя радиочастоты, выход которого параллельно соединен со входами двух синхронных преобразователей частоты, каждый из выходов которого, соответственно, соединен со входом соответствующего фильтра низкой частоты, выход которого соединен со входом соответствующего аналого-цифрового преобразователя, выход которого является действительной или, соответственно, мнимой частью выходного сигнала приемника, а выход гетеродина соединен со входом опорного напряжения второго синхронного преобразователя и входом фазовращателя, выход которого соединен со входом опорного напряжения второго синхронного преобразователя.Each coherent receiver with a digital output consists of a radio frequency amplifier, the output of which is connected in parallel to the inputs of two synchronous frequency converters, each of the outputs of which, respectively, is connected to the input of a corresponding low-pass filter, the output of which is connected to the input of a corresponding analog-to-digital converter, the output of which is the real or, accordingly, imaginary part of the output signal of the receiver, and the output of the local oscillator is connected to the input of the voltage reference of the second sync the converter and the input of the phase shifter, the output of which is connected to the input of the reference voltage of the second synchronous converter.

Однако известное устройство имеет низкий динамический диапазон аналого-цифрового преобразования, поскольку используется квадратурное аналого-цифровое преобразование, с получением квадратур аналоговым способом. При таком способе получения квадратур на практике невозможно добиться высокой идентичности характеристик аналоговых квадратур, что снижает динамический диапазон устройства.However, the known device has a low dynamic range of analog-to-digital conversion, since a quadrature analog-to-digital conversion is used, with obtaining quadratures in an analogous manner. With this method of obtaining quadrature in practice, it is impossible to achieve high identity characteristics of analog quadrature, which reduces the dynamic range of the device.

Наиболее близким аналогом по сущности к изобретению является радиолокационный приемник с цифровым гетеродинированием [патент РФ 2225623 от 17.09.2002], взятый за прототип, который содержащит N каналов, каждый из которых включает усилитель промежуточной частоты (УПЧ), два синхронных преобразователя, два фильтра нижних частот (ФНЧ), два аналого-цифровых преобразователя (АЦП), блок цифрового гетеродинирования, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и фазовращатель, кроме того, в устройство входят формирователь опорного сигнала, два цифровых сумматора, кварцевый генератор, магистраль параллельной информации.The closest analogue in essence to the invention is a digital heterodyning radar receiver [RF patent 2225623 from 09.17.2002], taken as a prototype, which contains N channels, each of which includes an intermediate frequency amplifier (IF), two synchronous converters, two lower filters frequencies (low-pass filter), two analog-to-digital converters (ADCs), a digital heterodyning unit, read-only memory (ROM) and a phase shifter, in addition, the device includes a reference signal shaper, two digital sums ora, crystal oscillator, parallel information highway.

Прототип обладает рядом существенных недостатков:The prototype has several significant disadvantages:

1. Прототип не обеспечивает когерентное аналого-цифровое преобразование входных сигналов, поскольку блоки АЦП тактируются встроенными генераторами, не имеющими между собой никаких связей. Таким образом, за счет отсутствия синхронизации моментов взятия отсчетов принимаемых сигналов в разных каналах обработки, прототип имеет большую погрешность моментов взятия отсчетов по частоте и фазе. Оценим эту погрешность в предположении, что в каждом блоке АЦП имеется встроенный кварцевый генератор сигнала частоты дискретизации. Известно, что кварцевые генераторы имеют нестабильность частоты не менее 15·10-6 [Кварцевые генераторы, фильтры, резонаторы, кристаллические элементы, ОАО «Морион». 2009. - стр.81-83].1. The prototype does not provide a coherent analog-to-digital conversion of the input signals, since the ADC blocks are clocked by built-in generators that do not have any connections between themselves. Thus, due to the lack of synchronization of the moments of taking samples of the received signals in different processing channels, the prototype has a large error of the moments of taking samples in frequency and phase. We estimate this error under the assumption that each ADC unit has a built-in crystal oscillator of the sampling frequency signal. It is known that quartz oscillators have a frequency instability of at least 15 · 10 -6 [Quartz oscillators, filters, resonators, crystal elements, Morion OJSC. 2009. - p. 81-83].

Как следует из описания прототипа, ФНЧ имеют полосу 3,2 МГц. То есть, в соответствии с теорией Котельникова, отсчеты сигнала должны браться с частотой как минимум, в два раза большей, то есть 6,4 МГц. Случайные изменения частоты кварцевых генераторов в разных каналах прототипа при этом будут равны 6,4·106·10·10-6=64 Гц. Таким образом, различие значений частот дискретизации входного сигнала в разных каналах обработки является случайной величиной и может достигать 64 Гц. Погрешность по фазе может достигать 360°. Это значительно увеличивает погрешность формирования ДН в виде увеличения боковых лепестков ДН и смещения максимума основного лепестка ДН относительно расчетного.As follows from the description of the prototype, low-pass filters have a band of 3.2 MHz. That is, in accordance with the Kotelnikov theory, the signal samples should be taken with a frequency of at least two times greater, that is, 6.4 MHz. Random changes in the frequency of crystal oscillators in different channels of the prototype will be equal to 6.4 · 10 6 · 10 · 10 -6 = 64 Hz. Thus, the difference in the sampling frequencies of the input signal in different processing channels is a random variable and can reach 64 Hz. The phase error can reach 360 °. This significantly increases the error in the formation of MDs in the form of an increase in the side lobes of the MD and the displacement of the maximum of the main lobe of the MD relative to the calculated one.

2. Прототип имеет низкий динамический диапазон аналого-цифрового преобразования, поскольку используется квадратурное аналого-цифровое преобразование, с получением квадратур аналоговым способом, при этом частота входного сигнала с помощью опорного сигнала и двух синхронных преобразователей преобразуется на нулевую промежуточную частоту (ПЧ), с помощью фазовращателя на 90° одновременно формируются аналоговые квадратурные составляющие входного сигнала, которые фильтруются ФНЧ и преобразуются в цифровые отсчеты с помощью АЦП. Данная схема характеризуется низким динамическим диапазоном аналого-цифрового преобразования за счет невозможности достижения идентичных характеристик синхронных преобразователей и ФНЧ в широкой полосе частот и при изменениях окружающей температуры. В соответствии с [Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах / Ф.Б. Высоцкий, В.И.Алексеев и др. М.: Радио и связь. 1987. - стр.24] для достижения динамического диапазона по паразитным дискретным составляющим не менее 40 дБ необходимо иметь отклонения характеристик ФНЧ и преобразователей от идеальных не менее 1%, что трудно осуществить на практике в рабочем диапазоне частот.2. The prototype has a low dynamic range of analog-to-digital conversion, since a quadrature analog-to-digital conversion is used to obtain quadratures in an analogous way, while the frequency of the input signal is converted to zero intermediate frequency (IF) using the reference signal and two synchronous converters, using 90 ° phase shifter simultaneously forms analog quadrature components of the input signal, which are filtered by the low-pass filter and converted into digital readings using the ADC. This circuit is characterized by a low dynamic range of analog-to-digital conversion due to the inability to achieve identical characteristics of synchronous converters and low-pass filters in a wide frequency band and with changes in ambient temperature. In accordance with [Digital filters and signal processing devices on integrated circuits / F.B. Vysotsky, V.I. Alekseev and others. M.: Radio and communications. 1987. - p.24] to achieve a dynamic range in discrete spurious components of at least 40 dB, it is necessary to have deviations of the low-pass filter and converter characteristics from ideal ones of at least 1%, which is difficult to put into practice in the operating frequency range.

3. Прототип имеет ограниченную точность установки фазовых соотношений в каналах, поскольку обеспечивает формирование ДН только аналоговыми фазовращателями. На приемник поступают аналоговые сигналы, а в приемнике осуществляется только суммирование принятых сигналов. То есть для формирования ДН служат аналоговые фазовращатели, установленные в тракте РЛС перед приемником. Аналоговые фазовращатели обеспечивают шаг перестройки не менее 5,625° [Проектирование фазированных антенных решеток / Под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радиотехника. 2003. - стр.503-531] и являются громоздкими устройствами, параметры которых зависят от окружающей температуры. Однако в современных РЛС требуется формирование ДН с более мелким шагом, который может обеспечить только цифровые методы формирования ДН.3. The prototype has limited accuracy in setting the phase relations in the channels, since it ensures the formation of DNs only by analog phase shifters. The receiver receives analog signals, and the receiver only sums the received signals. That is, analog phase shifters installed in the radar path in front of the receiver are used to form the beam. Analog phase shifters provide a pitch of at least 5.625 ° [Design of phased array antennas / Ed. DI. Voskresensky. M .: Radio engineering. 2003. - p. 503-531] and are bulky devices whose parameters depend on the ambient temperature. However, in modern radars, the formation of MDs with a smaller step is required, which can only be provided by digital methods of forming the MD.

4. В прототипе отсутствует возможность контроля работоспособности устройства и его отладки без использования внешних источников сигналов. Однако в процессе настройки устройства и его эксплуатации необходима возможность проверки его работоспособности и правильности работы всех каналов. В прототипе имеется кварцевый генератор, сигнал с которого подается на все каналы устройства. Его можно использовать в качестве источника контрольного сигнала для грубой оценки работоспособности устройства. Однако для проверки работоспособности алгоритма работы в составе АФАР необходимо подавать на разные приемные каналы сигналы со сдвигом по фазе относительно друг друга так, как они приходят на антенную решетку. При этом сдвиг по фазе определяется направлением на источник сигнала.4. The prototype lacks the ability to control the health of the device and debug it without using external signal sources. However, in the process of setting up the device and its operation, it is necessary to check its operability and the correct operation of all channels. The prototype has a crystal oscillator, the signal from which is fed to all channels of the device. It can be used as a source of control signal for a rough assessment of the health of the device. However, to check the operability of the operation algorithm as part of the AFAR, it is necessary to apply signals with a phase shift relative to each other to the different receiving channels as they arrive at the antenna array. In this case, the phase shift is determined by the direction to the signal source.

5. Прототип обеспечивает передачу сформированных данных только на ограниченное расстояние, поскольку для вывода данных используется параллельный интерфейс. Это затрудняет построение ДН для многоэлементных ФАР в диапазонах ультракоротких волн (УКВ) и коротких волн (KB) с большими геометрическими размерами, поскольку параллельные интерфейсы не предназначены для передачи данных на расстояния, превышающие несколько десятков сантиметров, однако для построения устройств диаграммообразования многоэлементных ФАР необходимо обеспечить возможность передачи данных между блоками на более дальние расстояния, не менее десятка метров с высокой помехоустройчивостью.5. The prototype ensures the transmission of generated data only to a limited distance, since a parallel interface is used to output the data. This makes it difficult to construct MDs for multi-element headlamps in the ranges of ultrashort waves (VHF) and short waves (KB) with large geometric dimensions, since parallel interfaces are not designed to transmit data over distances exceeding several tens of centimeters, however, to construct devices for the formation of multi-element headlights the ability to transfer data between blocks over longer distances, at least a dozen meters with high noise immunity.

Целью создания предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения динамического диапазона, обеспечения возможности контроля работоспособности устройства без использования внешних источников сигналов и увеличение дальности передачи сформированных данных.The aim of the creation of the invention is to expand the functionality of the device by increasing the dynamic range, providing the ability to control the health of the device without using external signal sources and increasing the transmission range of the generated data.

Для достижения указанной цели предлагается устройство формирования ДН АФАР, содержащее цифровой сумматор, магистраль параллельной информации и N приемных каналов, каждый из которых включает в себя ПЗУ и последовательно соединенные УПЧ, АЦП и блок цифрового гетеродинирования, при этом магистраль параллельной информации подключена к управляющему входу ПЗУ.To achieve this goal, it is proposed a device for generating an AFAR detector containing a digital adder, a parallel information line and N receiving channels, each of which includes a ROM and a series-connected amplifier, an analog-digital converter, and a digital heterodyning unit, while the parallel information line is connected to the ROM control input .

Согласно изобретению, в устройство введены цифровой фильтр, вход которого подключен к выходу цифрового сумматора, блок сопряжения, вход которого подключен к выходу цифрового фильтра, оптический передатчик, вход которого подключен к выходу блока сопряжения, а выход является выходом устройства, оптический приемник, вход которого является управляющим входом устройства, блок управления, вход которого соединен с выходом оптического приемника, вход синхронизации является входом синхронизации устройства, а выход подключен к магистрали параллельной информации, делитель мощности, вход которого является входом частоты дискретизации, а N выходов подключены ко входам тактирования АЦП во всех N каналах, в каждый приемный канал устройства вводятся коммутатор, вход которого соединен с выходом АЦП, а выход соединен со входом блока цифрового гетеродинирования, ОЗУ, вход которого соединен с выходом АЦП, выход соединен со вторым входом коммутатора, а управляющий вход подключен к магистрали параллельной информации, перемножитель, первый вход которого соединен с выходом блока цифрового гетеродинирования, второй вход которого подключен к выходу ПЗУ, а выход является выходом приемного канала и соединен со входом цифрового сумматора, управляющие входы УПЧ и коммутатора подключены к магистрали параллельной информации.According to the invention, a digital filter is introduced into the device, the input of which is connected to the output of the digital adder, an interface unit, the input of which is connected to the output of the digital filter, an optical transmitter whose input is connected to the output of the interface unit, and the output is the output of the device, an optical receiver, the input of which is the control input of the device, the control unit, the input of which is connected to the output of the optical receiver, the synchronization input is the synchronization input of the device, and the output is connected to the parallel line information, a power divider, the input of which is the input of the sampling frequency, and N outputs are connected to the ADC clock inputs in all N channels, a switch is inserted into each receiving channel of the device, the input of which is connected to the ADC output, and the output is connected to the input of the digital heterodyning unit, RAM, the input of which is connected to the ADC output, the output is connected to the second input of the switch, and the control input is connected to the parallel information highway, a multiplier, the first input of which is connected to the output of the digital block eterodinirovaniya, the second input of which is connected to the output of the ROM, and the output is the output of the receiving channel and connected to the input of the digital adder, the control inputs of the IF amplifier and a switch connected to the parallel line information.

Проведенный сравнительный анализ заявленного устройства и прототипа показывает, что заявленное устройство отличается тем, что:A comparative analysis of the claimed device and prototype shows that the claimed device is characterized in that:

- в прототипе тактирование моментов взятия отсчетов в АЦП разных каналов осуществляется несинхронно под управлением встроенных в блоки АЦП тактовых генераторов, не имеющих между собой никаких связей. В отличие от этого, в предлагаемом устройстве формирование отсчетов принимаемого сигнала в разных каналах производится синхронно в одни и те же моменты времени под управлением сигнала дискретизации с частотой Fд, поступающей на устройство снаружи, для этого в устройство введен делитель мощности сигнала Fд и линии связи от делителя мощности к каждому АЦП;- in the prototype, the timing of the moments of sampling in the ADC of different channels is carried out asynchronously under the control of the clock generators built into the ADC blocks, which do not have any connections between themselves. In contrast, in the proposed device, the formation of samples of the received signal in different channels is performed synchronously at the same time under the control of a sampling signal with a frequency Fd coming to the device from the outside; for this, a signal power divider Fd and communication lines from power divider for each ADC;

- в прототипе в каждом канале производится формирование квадратурных отсчетов входного сигнала аналоговым способом с помощью фазовращателя, двух синхронных преобразователей, двух ФНЧ и двух АЦП. В отличие от этого, в предлагаемом устройстве в каждом канале используется один АЦП, а формирование квадратурных отсчетов входного сигнала выполняется в цифровом виде в блоке цифрового гетеродина, для этого в блок цифрового гетеродина введены два перемножителя;- in the prototype, in each channel, the quadrature samples of the input signal are generated in an analog way using a phase shifter, two synchronous converters, two low-pass filters and two ADCs. In contrast, the proposed device in each channel uses one ADC, and the formation of quadrature samples of the input signal is performed digitally in the digital local oscillator unit, for this two multipliers are introduced into the digital local oscillator unit;

- в предлагаемое устройство в каждый канал введены ОЗУ и коммутатор, обеспечивающие возможность записи отсчетов входного сигнала или контрольной последовательности чисел и подачи их на вход блока цифрового гетеродина;- in the proposed device in each channel introduced RAM and a switch, providing the ability to record samples of the input signal or a control sequence of numbers and feed them to the input of the digital local oscillator block;

- прототип не обеспечивает изменение фазовых соотношений сигналов в разных каналах и формирование ДН, для формирования ДН служат аналоговые фазовращатели, не входящие в состав устройства и установленные в приемном тракте перед прототипом. В отличие от этого, в предлагаемом устройстве в каждый канал введен перемножитель, а ПЗУ используется для хранения таблицы значений весовых коэффициентов, что обеспечивает возможность изменения фазовых соотношений в каналах;- the prototype does not provide a change in the phase relationships of the signals in different channels and the formation of the pattern, for the formation of the pattern are analog phase shifters that are not part of the device and are installed in the receiving path in front of the prototype. In contrast, in the proposed device, a multiplier is introduced into each channel, and the ROM is used to store a table of values of weight coefficients, which makes it possible to change the phase relationships in the channels;

- в прототипе передача сформированных данных осуществляется по параллельному интерфейсу. В отличие от этого, в предлагаемом устройстве передача сформированных данных осуществляется по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с последовательной передачей данных, что обеспечивается использованием оптического передатчика и блока сопряжения;- in the prototype, the transfer of generated data is carried out via a parallel interface. In contrast, in the proposed device, the transmission of generated data is carried out via a fiber optic communication line (FOCL) with serial data transmission, which is ensured by the use of an optical transmitter and a pairing unit;

- в прототипе управление устройством осуществляется по параллельной магистрали. В отличие от этого, в предлагаемом устройстве управление узлами осуществляется командами управления, поступающими по ВОЛС с последовательной передачей данных, управление узлами осуществляется встроенным блоком управления, для этого в состав устройства введены оптический приемник, блок управления и линии управления от блока управления к узлам.- in the prototype, device control is carried out along a parallel line. In contrast, in the proposed device, the nodes are controlled by control commands received via the fiber optic link with serial data transmission, the nodes are controlled by the built-in control unit; for this, an optical receiver, a control unit, and control lines from the control unit to the nodes are introduced into the device.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого устройства формирования ДН АФАР из литературы не известно, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinctive features and properties of the proposed device for the formation of AF APA from the literature is not known, therefore, it meets the criteria of novelty and inventive step.

На фиг.1 приведена схема устройства формирования ДН АФАР.Figure 1 shows a diagram of a device for forming a day AFAR.

На фиг.2 приведена схема блока цифрового гетеродина.Figure 2 shows a block diagram of a digital local oscillator.

На фиг.3 приведена схема приема сигнала антенной решеткой.Figure 3 shows the signal reception diagram of the antenna array.

Устройство формирования ДН АФАР (фиг.1) состоит из N идентичных каналов A1…AN, каждый i-тый из которых, i=1…N, содержит последовательно соединенные УПЧ 1, вход которого является входом i-того канала, АЦП 2, коммутатор 3, на второй вход которого подключен выход ОЗУ 4, блок цифрового гетеродина 5, перемножитель 6, ко второму входу которого подключено ПЗУ 7, а выход которого является выходом канала.The device for forming an AFAR detector (Fig. 1) consists of N identical channels A 1 ... A N , each i-th of which, i = 1 ... N, contains a series-connected IF 1, whose input is the input of the i-th channel, ADC 2 , a switch 3, to the second input of which the output of RAM 4 is connected, a digital local oscillator unit 5, a multiplier 6, to the second input of which a ROM 7 is connected, and whose output is the channel output.

Выходы всех N каналов подключены ко входам 1…N цифрового сумматора 8, выход которого подключен к цифровому фильтру (ЦФ) 9, выход которого подключен к блоку сопряжения 10, выход которого подключен к оптическому передатчику 11, выход которого является выходом устройства.The outputs of all N channels are connected to the inputs 1 ... N of the digital adder 8, the output of which is connected to a digital filter (DF) 9, the output of which is connected to the interface unit 10, the output of which is connected to the optical transmitter 11, the output of which is the output of the device.

Управляющим входом устройства является вход оптического приемника 12, выход которого подключен к управляющему входу блока управления 13, управляющий выход которого подключен через магистраль параллельной информации ко входам управления УПЧ 1, ОЗУ 4, коммутатора 3, блока цифрового гетеродинирования 5 и ПЗУ 7 всех каналов, а вход синхронизации является входом синхронизации устройства.The control input of the device is the input of the optical receiver 12, the output of which is connected to the control input of the control unit 13, the control output of which is connected via the parallel information line to the control inputs of the amplifier 1, RAM 4, switch 3, digital heterodyning unit 5 and ROM 7 of all channels, and The sync input is the sync input of the device.

Входом сигнала частоты дискретизации является вход делителя мощности 14, N выходов которого соединены со входами тактирования АЦП 2 в каждом из N каналов устройства.The input of the sampling frequency signal is the input of the power divider 14, the N outputs of which are connected to the clock inputs of the ADC 2 in each of the N channels of the device.

Блок цифрового гетеродинирования 5 (фиг.2) включает в себя: первый перемножитель 15, первый вход которого является входом блока, ко второму входу подключен синфазный выход цифрового гетеродина 16, а выход соединен со входом второго ЦФ 17, выход которого является синфазной частью выхода блока, второй перемножитель 18, первый вход которого объединен с первым входом первого перемножителя 15, ко второму входу подключен квадратурный выход цифрового гетеродина 16, а выход соединен со входом третьего ЦФ 19, выход которого является квадратурной частью выхода блока.The digital heterodyning unit 5 (Fig. 2) includes: a first multiplier 15, the first input of which is the input of the unit, the in-phase output of the digital local oscillator 16 is connected to the second input, and the output is connected to the input of the second DF 17, the output of which is the in-phase part of the output of the unit , the second multiplier 18, the first input of which is combined with the first input of the first multiplier 15, the quadrature output of the digital local oscillator 16 is connected to the second input, and the output is connected to the input of the third DF 19, the output of which is the quadrature part ode block.

АЦП 2 предназначен для преобразования принимаемого сигнала в цифровые отсчеты. Число разрядов АЦП должно быть не менее 12, что обеспечивает отношение сигнал-шум в идеальном случае 73,94 дБ [Аналого-цифровое преобразование / Под ред. У. Кестера. - М.: Техносфера. 2007 - с.103]. В реальных АЦП отношение сигнал-шум на выходе несколько меньше. Например, для АЦП типа ADS6128 производства Texas Instruments отношение сигнал шум составляет 70,1 дБ, при этом динамический диапазон по дискретным составляющим не менее 81 дБ [14/12-Bit, 250/210 MSPS ADCs With DDR LVDS and Parallel CMOS Outputs. Texas Instruments. 2009].ADC 2 is designed to convert the received signal into digital samples. The number of bits of the ADC should be at least 12, which provides a signal-to-noise ratio in the ideal case of 73.94 dB [Analog-to-Digital Conversion / Ed. W. Kester. - M .: Technosphere. 2007 - p. 103]. In real ADCs, the signal-to-noise ratio at the output is slightly less. For example, for an ADC type ADS6128 manufactured by Texas Instruments, the signal-to-noise ratio is 70.1 dB, while the dynamic range of the discrete components is at least 81 dB [14/12-Bit, 250/210 MSPS ADCs With DDR LVDS and Parallel CMOS Outputs. Texas Instruments. 2009].

Цифровой сумматор 8 предназначен для квадратурного суммирования отсчетов сигнала, поступающих с выходов перемножителей 6 всех N каналов и может быть выполнен на ПЛИС в соответствии со структурной схемой, приведенной в [Цифровые радиоприемные системы. Под ред. М.И. Жодзишского. М.: Радио и связь. 1990. - рис.2.13, стр.51].The digital adder 8 is intended for quadrature summation of the signal samples coming from the outputs of the multipliers 6 of all N channels and can be performed on the FPGA in accordance with the structural diagram given in [Digital radio receiving systems. Ed. M.I. Zhodzishsky. M .: Radio and communication. 1990. - Fig. 2.13, p. 51].

ОЗУ 4 предназначено для хранения отсчетов контрольного сигнала и может быть выполнено в соответствии со схемой, приведенной в [Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах / Ф.Б. Высоцкий, В.И. Алексеев и др. М.: Радио и связь. 1987. - стр.55-56].RAM 4 is designed to store samples of the control signal and can be performed in accordance with the scheme given in [Digital filters and signal processing devices on integrated circuits / FB Vysotsky, V.I. Alekseev et al. M .: Radio and communications. 1987. - p. 55-56].

ПЗУ 7 предназначено для хранения весовых коэффициентов W(ff), используемых для формирования ДН и может быть выполнено в соответствии со схемой, приведенной в [Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах / Ф.Б. Высоцкий, В.И. Алексеев и др. М.: Радио и связь. 1987. - стр.105].ROM 7 is designed to store the weight coefficients W (ff) used to form the DN and can be performed in accordance with the scheme given in [Digital filters and signal processing devices on integrated circuits / F.B. Vysotsky, V.I. Alekseev et al. M .: Radio and communications. 1987. - p. 105].

Делитель мощности 14 обеспечивает разветвление сигнала дискретизации, Fд, поступающего на вход устройства, на N выходов. Он может быть выполнен, например, на делителях мощности производства фирмы Mini-Circuits [Mini-Circuits. IF/RF Components Guide. 2007]. Поскольку фирма выпускает делители с разным числом каналов от 2 до 48, конкретные типы используемых элементов определяются количеством каналов N в АФАР. Если N превышает 48, то необходимо использовать последовательное разветвление входного сигнала для достижения требуемого числа каналов. Реализация многоканальных ДМ на 64 канала описана также в [Проектирование фазированных антенных решетки. Под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радиотехника. 2003, стр.550-551].The power divider 14 provides branching of the sampling signal, Fd supplied to the input of the device, into N outputs. It can be performed, for example, on power dividers manufactured by Mini-Circuits [Mini-Circuits. IF / RF Components Guide. 2007]. Since the company produces dividers with a different number of channels from 2 to 48, the specific types of elements used are determined by the number of channels N in the AFAR. If N exceeds 48, then it is necessary to use a serial branching of the input signal to achieve the required number of channels. The implementation of multi-channel DM on 64 channels is also described in [Design of phased antenna arrays. Ed. DI. Voskresensky. M .: Radio engineering. 2003, pp. 550-551].

Цифровой гетеродин 16 предназначен для формирования квадратурного цифрового сигнала, с помощью которого производится преобразование отсчетов принимаемого сигнала в квадратурный форму и преобразование его частоты на нулевую ПЧ может быть выполнен на основе счетчика, сумматора и ПЗУ, в котором записаны значения квадратурных составляющих сигнала гетеродина в соответствии со схемой, приведенной в [Л.А. Белов Синтезаторы частот и сигналов - М.: Сайнс-пресс, 2002. - рис.31].Digital local oscillator 16 is designed to generate a quadrature digital signal with which the conversion of the samples of the received signal into a quadrature form and the conversion of its frequency to zero IF can be performed on the basis of a counter, adder and ROM, in which the values of the quadrature components of the local oscillator signal are recorded in accordance with the scheme given in [L.A. Belov Synthesizers of frequencies and signals - M .: Sainz-press, 2002. - Fig. 31].

Перемножители 6, 15 и 18 могут быть выполнены на ПЛИС в соответствии со структурной схемой, приведенной в [Цифровые радиоприемные системы. Под ред. М.И. Жодзишского. М.: Радио и связь. 1990 - рис.2.19, стр.57].Multipliers 6, 15 and 18 can be made on the FPGA in accordance with the structural diagram given in [Digital radio receiving systems. Ed. M.I. Zhodzishsky. M .: Radio and communication. 1990 - Fig. 2.19, p. 57].

Второй 17 и третий 19 цифровые фильтры предназначены для фильтрации и прореживания (децимации) принятого сигнала и выполнены на основе каскадных интеграторов - гребенчатых фильтров [Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. М.: Бином. 2006. - стр 397-409]. В зарубежной литературе эти фильтры обычно называются CIC фильтрами.The second 17 and third 19 digital filters are designed to filter and thin out (decimate) the received signal and are based on cascade integrators - comb filters [Lyons R. Digital signal processing. M .: Binom. 2006. - pp. 397-409]. In foreign literature, these filters are usually called CIC filters.

Цифровой гетеродин 16, первый 15 и второй 18 перемножители и второй 17 и третий 19 цифровые фильтры, в зависимости от используемой в устройстве частоты дискретизации уд, могут быть выполнены с использованием микросхемы типа AD6620 производства фирмы Analog Devices [AD6620. 67 MSPS Digital Receive Signal Processor. Analog Devices. 2001] или на ПЛИС.Digital local oscillator 16, first 15 and second 18 multipliers and second 17 and third 19 digital filters, depending on the beats sampling frequency used in the device, can be performed using an AD6620 chip manufactured by Analog Devices [AD6620. 67 MSPS Digital Receive Signal Processor. Analog Devices. 2001] or on the FPGA.

ЦФ 9 предназначен для корректировки сквозной АЧХ, сформированной вторым 17 и третьим 19 цифровыми фильтрами и может быть выполнен, например, на микросхемах типа HSP43220, HSP43168 производства Harris Semiconductor [Digital Signal Processing Databook. Harris Semiconductor. 1994, стр.3-35, 3-60] или на ПЛИС.DF 9 is designed to correct the end-to-end frequency response generated by the second 17 and third 19 digital filters and can be performed, for example, on microcircuits such as HSP43220, HSP43168 manufactured by Harris Semiconductor [Digital Signal Processing Databook. Harris Semiconductor. 1994, pp. 3-35, 3-60] or on the FPGA.

Блок сопряжения 10 предназначен для преобразования параллельных кодов отсчетов, поступающих от ЦФ 9 в последовательный код и дальнейшей их передачи через оптический передатчик. Блок сопряжения 10 может быть выполнен на ПЛИС, например, на основе сдвигового регистра или двухпортового буфера FIFO в соответствии с [Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург. 2004 - рис.4.7], запись в который выполняется параллельным кодом, а считывание производится последовательным кодом.The interface unit 10 is designed to convert parallel codes of samples received from the digital filter 9 into a serial code and their subsequent transmission through an optical transmitter. The interface unit 10 can be performed on the FPGA, for example, on the basis of a shift register or a two-port FIFO buffer in accordance with [Ugryumov E. Digital circuitry. St. Petersburg: BHV-Petersburg. 2004 - Fig. 4.7], which is written to in parallel code, and read in sequential code.

Оптический приемник 12 и оптический передатчик 11 могут быть выполнены, например, на оптическом трансивере типа AFCT-5944 производства фирмы Avago Technologies [сайт фирмы Avagotech.com].The optical receiver 12 and the optical transmitter 11 can be implemented, for example, on an optical transceiver type AFCT-5944 manufactured by Avago Technologies [Avagotech.com website].

Блок управления 13 предназначен для приема управляющих команд, поступающих по ВОЛС через оптический приемник 12 и установки параметров УПЧ 1, ОЗУ 4, блока цифрового гетеродинирования 5, коммутатора 3 и ПЗУ 7 и может быть выполнен на основе микропроцессора, структура аналогична приведенной в [Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах / Ф.Б.Высоцкий, В.И.Алексеев и др.М.: Радио и связь. 1987 - стр.126], на основе микропроцессорной структуры, описанной в [Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург. 2004 - рис.5.1] или на ПЛИС.The control unit 13 is designed to receive control commands received via the fiber optic link through the optical receiver 12 and set the parameters of the amplifier 1, RAM 4, digital heterodyne unit 5, switch 3 and ROM 7 and can be performed on the basis of a microprocessor, the structure is similar to that given in [Digital filters and signal processing devices on integrated circuits / F.B.Vysotsky, V.I. Alekseev et al. M .: Radio and communications. 1987 - p. 126], based on the microprocessor structure described in [Ugryumov E. Digital circuitry. St. Petersburg: BHV-Petersburg. 2004 - Fig. 5.1] or on the FPGA.

Устройство формирования ДН АФАР работает следующим образом.The device for the formation of DN AFAR works as follows.

Рассмотрим случай, когда АФАР, в которой используется предлагаемое устройство, выполнена на основе линейной антенной решетки, в которой антенные элементы (АЭ) расположены в одну линию на расстоянии d=λ/2 друг от друга (фиг.3), где λ=c/Fвx - длина волны принимаемого сигнала,Consider the case when the AFAR in which the proposed device is used is made on the basis of a linear antenna array, in which the antenna elements (AE) are located in one line at a distance d = λ / 2 from each other (Fig. 3), where λ = c / Fвx - wavelength of the received signal,

Fвx - частота входного сигнала,Fвx - input signal frequency,

с - скорость света.c is the speed of light.

Если направление на источник сигнала находится под углом в относительно перпендикуляра к плоскости АФАР, то сигнал на разные АЭ антенной решетки (в состав предлагаемого устройства не входят) будет приходить с разной фазой. Относительная фаза принимаемого сигнала от этого источника на i-том входе предлагаемого устройства, i=1…N, имеет вид:If the direction to the signal source is at an angle relative to the perpendicular to the AFAR plane, then the signal to different AEs of the antenna array (are not included in the proposed device) will come with a different phase. The relative phase of the received signal from this source at the i-th input of the proposed device, i = 1 ... N, has the form:

φ i = k ( i 1 ) d sin ( θ ) , ( 1 )

Figure 00000001
φ i = k ( i - one ) d sin ( θ ) , ( one )
Figure 00000001

где k=360°/λ - фазовая постоянная пространства;where k = 360 ° / λ is the phase constant of space;

θ - направление на источник сигнала.θ is the direction to the signal source.

Для того, чтобы сформировать максимум диаграммы направленности (ДН) линейной решетки в направлении источника сигнала, необходимо суммировать сигналы с выходов антенных элементов после выравнивания моментов их поступления путем сдвига по фазе на величину (1).In order to form a maximum of the directivity pattern (LF) of the linear array in the direction of the signal source, it is necessary to sum the signals from the outputs of the antenna elements after equalizing the moments of their arrival by phase shift by the value (1).

При поступлении сигнала на входы устройства принятый сигнал в каждом канале усиливается и фильтруется по частоте в УПЧ 1. Полосовой фильтр в УПЧ 1 должен обеспечивать отсутствие «наложений» сигнала при аналого-цифровом преобразовании, то есть полоса пропускания ΔF должна быть не менее, чем в два раза меньше частоты дискретизации ΔF<Fд/2. [Побережский Е.С. Цифровые радиоприемные устройства. - М.: Радио и связь. 1987 - с.42]When a signal arrives at the device’s inputs, the received signal in each channel is amplified and filtered by frequency in UPCH 1. The band-pass filter in UPCH 1 should ensure that there is no “overlap” of the signal during analog-to-digital conversion, that is, the passband ΔF should be no less than two times less than the sampling frequency ΔF <Fd / 2. [Poberezhsky E.S. Digital radio receivers. - M .: Radio and communication. 1987 - p. 42]

После усиления и фильтрации сигнал преобразуется в последовательность отсчетов Si(k) (здесь k - номер отсчета в последовательности) в АЦП 2, далее отсчеты проходят через коммутатор 3 на блок цифрового гетеродинирования 5, где действительные отсчеты преобразуются в последовательность комплексных (квадратурных) отсчетов S ˙ i ( k )

Figure 00000002
и сдвигаются по частоте на нулевую ПЧ путем перемножения в первом 15 и втором 18 перемножителях с квадратурными гармоническими сигналами цифрового гетеродина 16. Во втором 17 и третьем 19 ЦФ нижних частот производится фильтрация преобразованного сигнала, полоса пропускания этих фильтров равна половине ширины спектра принимаемого сигнала.After amplification and filtering, the signal is converted into a sequence of samples S i (k) (here k is the number of samples in the sequence) in ADC 2, then the samples pass through switch 3 to digital heterodyning unit 5, where the actual samples are converted into a sequence of complex (quadrature) samples S ˙ i ( k )
Figure 00000002
and frequency shifted to zero IF by multiplying in the first 15 and second 18 multipliers with quadrature harmonic signals of the digital local oscillator 16. In the second 17 and third 19 low-frequency filters, the converted signal is filtered, the bandwidth of these filters is equal to half the width of the spectrum of the received signal.

Для формирования максимума ДН в направлении θ полученные отсчеты умножаются в перемножителе 6 на комплексный весовой коэффициент W ˙ i ( θ )

Figure 00000003
, хранящийся в ПЗУ 7, определяющий фазовый сдвиг сигнала, поступающего на i-й вход устройства. Выбор коэффициента определяется адресом, поступающим от блока управления на ПЗУ 7. Отсчеты с выходов всех N каналов суммируются в цифровом сумматоре 8. Последовательность отсчетов сформированного луча с угловыми координатами θ имеет вид:To form the maximum of the pattern in the θ direction, the obtained samples are multiplied in the multiplier 6 by the complex weight coefficient W ˙ i ( θ A. )
Figure 00000003
stored in ROM 7, which determines the phase shift of the signal received at the i-th input of the device. The selection of the coefficient is determined by the address coming from the control unit to the ROM 7. The samples from the outputs of all N channels are summed up in the digital adder 8. The sequence of samples of the generated beam with angular coordinates θ has the form:

D ˙ k ( θ , ϕ ) = i = 1 N S ˙ i ( k ) * W ˙ i ( θ ) ( 2 )

Figure 00000004
D ˙ k ( θ A. , ϕ ) = i = one N S ˙ i ( k ) * W ˙ i ( θ A. ) ( 2 )
Figure 00000004

После суммирования производится фильтрация сигнала в ЦФ 9, обеспечивающим получение требуемой формы АЧХ приемных каналов устройства. Далее производится преобразование параллельного кода отсчетов в последовательный код в блоке сопряжения 10. Полученный поток отсчетов поступает на оптический передатчик 11 и передается по ВОЛС на устройство последующей обработки (на фиг.1 не показано).After summing, the signal is filtered in the digital filter 9, providing the desired shape of the frequency response of the receiving channels of the device. Next, the parallel sample code is converted to a serial code in the interface unit 10. The resulting sample stream is transmitted to the optical transmitter 11 and transmitted via the FOCL to the post-processing device (not shown in FIG. 1).

В режиме контроля для работы устройства используются отсчеты, предварительно записанные в ОЗУ 4, при этом вход блока цифрового гетеродинирования 5 через коммутатор 3 подключается к ОЗУ 4. Отсчеты сигнала в ОЗУ 4 могут быть записаны заранее как отсчеты реального сигнала с выхода АЦП 2 или как расчетные значения, вычисленные с использованием специально разработанной программы. Считывая из памяти ОЗУ 4 отсчеты сигнала, можно имитировать любое расположение источника сигнала относительно антенной решетки и наличие помеховых сигналов. Этот режим используется для проверки работоспособности устройства и отладки его программного обеспечения.In the control mode, the device uses the samples previously recorded in RAM 4, while the input of the digital heterodyning unit 5 through the switch 3 is connected to the RAM 4. The signal samples in RAM 4 can be recorded in advance as samples of the real signal from the output of the ADC 2 or as calculated values calculated using a specially designed program. Reading the signal samples from the RAM 4 memory, you can simulate any location of the signal source relative to the antenna array and the presence of jamming signals. This mode is used to check the operability of the device and debug its software.

Управляющие команды установки режимов и параметров узлов предлагаемого устройства поступают по ВОЛС на оптический приемник 12 и далее на управляющий вход блока управления 13.The control commands for setting the modes and parameters of the nodes of the proposed device are received via the fiber optic link to the optical receiver 12 and then to the control input of the control unit 13.

Предлагаемое устройство имеет три режима работы:The proposed device has three modes of operation:

- работа с принимаемым сигналом, когда производится формирование ДН с использованием сигналов, поступающих от антенных элементов антенной решетки;- work with the received signal when the formation of the beam is made using the signals from the antenna elements of the antenna array;

- запись отсчетов сигнала в ОЗУ 4, причем запись отсчетов реальных сигналов может быть выполнена одновременно с первым режимом;- recording samples of the signal in RAM 4, and recording samples of real signals can be performed simultaneously with the first mode;

- контрольный режим, когда производится формирование ДН с использованием отсчетов сигналов, записанных ранее в ОЗУ 4.- control mode, when the formation of the pattern using samples of signals recorded previously in RAM 4.

В предлагаемом устройстве устанавливаются следующие параметры: направление максимума ДН в, полоса принимаемого сигнала ΔF, частота настройки F сигнала θ пределах полосы пропускания УПЧ 1, коэффициент передачи К УПЧ 1. После поступления команды производится установка параметров узлов устройства путем передачи кодов от блока управления 13.In the proposed device, the following parameters are set: the direction of the maximum DN in, the band of the received signal ΔF, the tuning frequency F of the signal θ within the passband of the UHF 1, the transmission coefficient K UHF 1. After receiving the command, the parameters of the device nodes are set by transmitting codes from the control unit 13.

В УПЧ 1 устанавливается коэффициент передачи, в блоке цифрового гетеродинирования 5 - частота цифрового гетеродина 16, равная центральной частоте спектра принимаемого сигнала F и полоса пропускания, равная ΔF/2 в ЦФ 9, втором 17 и третьем 19 цифровых фильтрах, а в каждом i-том ПЗУ 7 (i=1…N) устанавливается адрес ячеек, в которых записаны квадратурные значения i-того весового коэффициента для угла θ.The transfer coefficient is set in UPCH 1, in the digital heterodyning unit 5, the frequency of the digital local oscillator 16 is equal to the center frequency of the spectrum of the received signal F and the passband is equal to ΔF / 2 in the digital filter 9, the second 17 and the third 19 digital filters, and in each i- ROM volume 7 (i = 1 ... N) sets the address of the cells in which the quadrature values of the i-th weight coefficient for the angle θ are recorded.

В случае применения в АФАР нескольких образцов предлагаемого устройства, для синхронизации их работы служит сигнал Синхр, поступающий на вход синхронизации блока управления 13.If several samples of the proposed device are used in the AFAR, the Sync signal used to synchronize the control unit 13 is used to synchronize their operation.

Сигнал Синхр представляет собой видеоимпульс, формируемый внешними устройствами управления (на фиг.1 не показаны), обозначающий момент начала периода работы устройства для обеспечения синхронной работы нескольких одинаковых устройств.The Sync signal is a video pulse generated by external control devices (not shown in FIG. 1), indicating the moment of the beginning of the device operation period to ensure synchronous operation of several identical devices.

При использовании предлагаемого устройства для формирования ДН в непрерывном режиме сигнал Синхр служит для:When using the proposed device for the formation of MDs in a continuous mode, the Sync signal serves to:

- синхронизации одновременного переключения параметров во всех устройствах, входящих в состав антенной решетки,- synchronization of simultaneous switching of parameters in all devices included in the antenna array,

- в режиме записи отсчетов сигнала в ОЗУ 4 для запуска процесса записи отсчетов в ОЗУ 4,- in the mode of recording samples of the signal in RAM 4 to start the process of recording samples in RAM 4,

- в контрольном режиме для запуска процесса считывания из ОЗУ 4.- in control mode to start the process of reading from RAM 4.

При использовании предлагаемого устройства для формирования ДН в импульсных РЛС в перечень параметров необходимо включить длительность строба приема ΔT, а сигнал Синхр будет использован для синхронизации начала строба приема во всех устройствах, входящих в антенную решетку.When using the proposed device for generating radiation patterns in pulsed radars, it is necessary to include the reception gate length ΔT in the parameter list, and the Sync signal will be used to synchronize the beginning of the reception gate in all devices included in the antenna array.

Для подтверждения возможности реализации технического решения был изготовлен макет устройства формирования ДН в виде печатной платы с N=S, испытания которого подтвердили его высокие технические характеристики.To confirm the feasibility of implementing the technical solution, a mock-up of the device for forming the DN in the form of a printed circuit board with N = S was made, tests of which confirmed its high technical characteristics.

По сравнению с прототипом, предлагаемое устройство имеет более высокие параметры, чем прототип:Compared with the prototype, the proposed device has higher parameters than the prototype:

- отношение сигнал-шум на выходе цифровой части каждого канала не менее 70 дБ, динамический диапазон по дискретным составляющим не менее 81 дБ за счет применения цифрового способа получения квадратурных составляющих сигнала вместо аналогового способа в прототипе,- the signal-to-noise ratio at the output of the digital part of each channel is not less than 70 dB, the dynamic range by discrete components is not less than 81 dB due to the use of the digital method for producing quadrature signal components instead of the analog method in the prototype,

- обеспечивается возможность контроля работоспособности устройства без использования внешних источников сигналов за счет применения ОЗУ, в котором возможно хранить отсчеты сигнала;- it is possible to control the operability of the device without using external signal sources through the use of RAM, in which it is possible to store signal samples;

- увеличена дальность передачи сформированных данных до нескольких километров за счет применения ВОЛС, в то время как в прототипе параллельная шина обеспечивает передачу данных на расстояния, не превышающие несколько десятков сантиметров.- the transmission range of the generated data has been increased to several kilometers due to the use of FOCL, while in the prototype the parallel bus provides data transmission at distances not exceeding several tens of centimeters.

Claims (1)

Устройство формирования диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки, содержащее цифровой сумматор, магистраль параллельной информации и N приемных каналов, каждый из которых включает в себя постоянное запоминающее устройство и последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, аналого-цифровой преобразователь, блок цифрового гетеродинирования, при этом магистраль параллельной информации подключена к управляющему входу постоянного запоминающего устройства, отличающееся тем, что в него введены цифровой фильтр, вход которого подключен к выходу цифрового сумматора, блок сопряжения, вход которого подключен к выходу цифрового фильтра, оптический передатчик, вход которого подключен к выходу блока сопряжения, а выход является выходом устройства, оптический приемник, вход которого является управляющим входом устройства, блок управления, вход которого соединен с выходом оптического приемника, вход синхронизации является входом синхронизации устройства, а выход подключен к магистрали параллельной информации, делитель мощности, вход которого является входом частоты дискретизации, а N выходов подключены ко входам тактирования аналого-цифровых преобразователей во всех N каналах, в каждый приемный канал устройства вводятся коммутатор, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен со входом блока цифрового гетеродинирования, оперативное запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход соединен со вторым входом коммутатора, а управляющий вход подключен к магистрали параллельной информации, перемножитель, первый вход которого соединен с выходом блока цифрового гетеродинирования, второй вход которого подключен к выходу постоянного запоминающего устройства, а выход является выходом приемного канала и соединен со входом цифрового сумматора, управляющие входы усилителя промежуточной частоты и коммутатора подключены к магистрали параллельной информации. A device for generating a radiation pattern of an active phased antenna array containing a digital adder, a parallel information line and N receiving channels, each of which includes a permanent storage device and a series-connected intermediate frequency amplifier, an analog-to-digital converter, a digital heterodyning unit, while information is connected to the control input of a read-only memory device, characterized in that digital the second filter, the input of which is connected to the output of the digital adder, the interface unit, the input of which is connected to the output of the digital filter, the optical transmitter, the input of which is connected to the output of the interface unit, and the output is the output of the device, the optical receiver, the input of which is the control input of the device, unit control, the input of which is connected to the output of the optical receiver, the synchronization input is the synchronization input of the device, and the output is connected to the parallel information highway, power divider, the input of which is the input of the sampling frequency, and N outputs are connected to the clock inputs of analog-to-digital converters in all N channels, a switch is inserted into each receiving channel of the device, the input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter, and the output is connected to the input of the digital heterodyning unit, operational a storage device, the input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter, the output is connected to the second input of the switch, and the control input is connected to the parallel ation, a multiplier, a first input coupled to the output of the digital heterodyne technique, the second input of which is connected to the output of a read only memory, and the output is the output of the receiving channel and connected to the input of the digital adder, the control inputs of the intermediate frequency amplifier and a switch connected to a line parallel to the information.
RU2011146407/08A 2011-11-15 2011-11-15 Apparatus for forming active phased antenna array beam pattern RU2495449C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146407/08A RU2495449C2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Apparatus for forming active phased antenna array beam pattern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146407/08A RU2495449C2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Apparatus for forming active phased antenna array beam pattern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011146407A RU2011146407A (en) 2013-05-20
RU2495449C2 true RU2495449C2 (en) 2013-10-10

Family

ID=48788947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011146407/08A RU2495449C2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Apparatus for forming active phased antenna array beam pattern

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2495449C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568968C1 (en) * 2014-05-16 2015-11-20 Игорь Борисович Базин Method for built-in calibration of active phased antenna array
RU2638174C1 (en) * 2016-07-05 2017-12-12 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method of determining target angular coordinates using linear antenna array
RU2642515C2 (en) * 2015-11-16 2018-01-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дагестанский государственный технический университет" Method of forming elliptical direction diagram for active phased antenna array
RU194683U1 (en) * 2019-05-21 2019-12-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Frequency Scan Digital Charting Device
RU2731604C1 (en) * 2019-06-17 2020-09-04 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of constructing a beam-forming system for an active phased antenna array

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0452799B1 (en) * 1990-04-14 1994-10-19 Alcatel SEL Aktiengesellschaft Method and apparatus for the automatic calibration of a "phased array" antenna
RU2100879C1 (en) * 1996-03-20 1997-12-27 Акционерное общество закрытого типа "Рита" Directivity pattern shaping method (options)
RU2189054C2 (en) * 2000-07-28 2002-09-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Receiver of coherent radar
RU2225623C1 (en) * 2002-09-17 2004-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - Дочернее предприятие Федерального государственного унитарного предприятия "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" Radar receiver with digital heterodyning
US20040209572A1 (en) * 2001-10-22 2004-10-21 Thomas Louis David Antenna system
RU2338307C1 (en) * 2007-11-06 2008-11-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Active phased antenna array

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0452799B1 (en) * 1990-04-14 1994-10-19 Alcatel SEL Aktiengesellschaft Method and apparatus for the automatic calibration of a "phased array" antenna
RU2100879C1 (en) * 1996-03-20 1997-12-27 Акционерное общество закрытого типа "Рита" Directivity pattern shaping method (options)
RU2189054C2 (en) * 2000-07-28 2002-09-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Receiver of coherent radar
US20040209572A1 (en) * 2001-10-22 2004-10-21 Thomas Louis David Antenna system
RU2225623C1 (en) * 2002-09-17 2004-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - Дочернее предприятие Федерального государственного унитарного предприятия "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" Radar receiver with digital heterodyning
RU2338307C1 (en) * 2007-11-06 2008-11-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Active phased antenna array

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568968C1 (en) * 2014-05-16 2015-11-20 Игорь Борисович Базин Method for built-in calibration of active phased antenna array
RU2642515C2 (en) * 2015-11-16 2018-01-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дагестанский государственный технический университет" Method of forming elliptical direction diagram for active phased antenna array
RU2638174C1 (en) * 2016-07-05 2017-12-12 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method of determining target angular coordinates using linear antenna array
RU194683U1 (en) * 2019-05-21 2019-12-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Frequency Scan Digital Charting Device
RU2731604C1 (en) * 2019-06-17 2020-09-04 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of constructing a beam-forming system for an active phased antenna array

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011146407A (en) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108603928B (en) Method and system for reducing interference caused by phase noise in radar systems
RU2495449C2 (en) Apparatus for forming active phased antenna array beam pattern
RU2495447C2 (en) Beam forming method
US20170343661A1 (en) Pulse radar, method of correcting transmission pulse in pulse radar, and method of correcting reception pulse in pulse radar
RU2661334C1 (en) Tranceiver module of radio-technical signals
Segura et al. Experimental demonstration of nanosecond-accuracy wireless network synchronization
US20180136339A1 (en) High-performance time transfer using time reversal (t3r)
RU2594385C1 (en) Method of processing broadband signals and device of phasing antennae receiving broadband signals, mainly for no-equidistant antenna array
Ariyarathna et al. Real-time 2-D FIR trapezoidal digital filters for 2.4 GHz aperture receiver applications
RU113019U1 (en) SUPPORT SYSTEM FOR MOBILE RADIO COMMUNICATION ITEMS WITH ULTRA WIDE BAND SIGNALS
CN108880648B (en) Ultra-wideband signal frequency estimation method based on microwave photonic array
RU161794U1 (en) ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY
RU2759145C2 (en) Method for deception jamming
Dusari et al. Multi tile synchronization and calibration of Xilinx RF SoC ZCU216 for digital beamforming
CN109407057B (en) Signal source of S-band wave-measuring radar
RU2692417C2 (en) Analog-digital receiving module of active phased antenna array
RU176177U1 (en) BROADBAND SIGNAL TRANSFORMATION AND REGISTRATION SYSTEM FOR RADIOASTRONOMIC INTERFEROMETER
RU2444026C1 (en) Radar station for ship navigation
Rotman et al. Wideband phased arrays with true time delay beamformers challenges and progress
RU139876U1 (en) PHYSICAL MODEL OF A WIDESBAND FULL-POLARIMETRIC MONOPULSE RADAR STATION WITH UNFIXED CONFIGURATION
RU2626623C1 (en) Multichannel digital receiving module with optical channels of information exchange, control and chronization
RU2722408C1 (en) Digital receiving module of active phased antenna array
CN113765614B (en) System and method for improving information receiving efficiency of PAF data processing terminal
Tran et al. Improving the Structure of a Signal Used for Real-Time Calibrating of the Receiving Channels of Digital Transceiver Modules in Digital Phased Antenna Arrays
RU2547444C1 (en) Transceiver