RU2730106C1 - Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target - Google Patents

Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target Download PDF

Info

Publication number
RU2730106C1
RU2730106C1 RU2019129773A RU2019129773A RU2730106C1 RU 2730106 C1 RU2730106 C1 RU 2730106C1 RU 2019129773 A RU2019129773 A RU 2019129773A RU 2019129773 A RU2019129773 A RU 2019129773A RU 2730106 C1 RU2730106 C1 RU 2730106C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
outputs
inputs
frequency
measurement results
digital
Prior art date
Application number
RU2019129773A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Сергеевич Емельянов
Алексей Михайлович Солопов
Original Assignee
Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского, и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского, и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского, и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2019129773A priority Critical patent/RU2730106C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2730106C1 publication Critical patent/RU2730106C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems

Abstract

FIELD: antenna equipment.SUBSTANCE: invention relates to an antenna array. An antenna array for determining radar target coordinates, comprising N radiating elements 4.1-4.N, where N is number of used frequency subranges, wherein distance between adjacent radiating elements is selected equal to half of wavelength corresponding to maximum frequency of used frequencies range, radiating elements are arranged so that signals of different frequency subranges are distributed according to numbers of emitting elements from 1st to Nth according to a certain law, N analog receivers 5.1-5.N, N analogue-to-digital converters 6.1-6.N, measurement results storage device 7, having N+1 inputs and Q=N×P outputs, where P is number of frequencies in one subband, computing device 8 having Q outputs, Q multipliers 9.1-9.N, having two inputs, adder 10 having Q inputs, control device 11 having 4 outputs, and a measurement results display device 12, characterized in that in it the coherent mesh formation system of equidistantly disturbed frequencies is replaced by generator 1 of such grid of frequency subbands ΔF, ΔF, ΔF, that each frequency ƒ≠ kƒ, k ∈ Z; i,; j,, having N outputs, N broadband digital-to-analogue converters 2.1-2.N are introduced, which inputs are connected to corresponding outputs of shaper 1, N devices 3.1-3.N are introduced, switching gears of transmission and reception of signals connected to corresponding outputs of digital-to-analogue converters 2.1-2.N, which outputs are connected to corresponding N radiating elements 4.1-4.N, other outputs of which are connected to corresponding inputs of N analog receivers 5.1-5.N, which outputs are connected to corresponding inputs of N analogue-to-digital converters 6.1-6.N, outputs of each of which are connected to corresponding N inputs of measurement results storage device 7, Q outputs of which are connected to corresponding inputs of Q multipliers 9.1-9.N, which outputs are connected to corresponding Q inputs of summing device 10, output of which is connected to control device 11, one of which outputs is connected to device for displaying measurement results 12, other outputs of control device 11 are connected to corresponding inputs of measurement results storage device 7, computing device 8, Q outputs of which are connected to Q multipliers, and grid generator 1 of frequency subranges ΔF, ΔF…, ΔF, N outputs of which are connected to corresponding inputs of N digital-to-analogue converters 2.1-2.N.EFFECT: antenna array for determining coordinates of a radar target is disclosed.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиолокационных станциях, предназначенных для обнаружения целей, определения дальности до цели и определения координат цели.The invention relates to antenna technology and can be used in radar stations designed to detect targets, determine the range to the target and determine the coordinates of the target.

Известны многодиапазонные антенны [см. «Зарубежная радиоэлектроника» №3, 1978, с. 38-62]. Двухчастотные антенные решетки - частный случай таких антенн [Л.И. Пономарев, В.И. Степаненко. «Сканирующие многочастотные антенные решетки» / Под. ред. Л.И. Понамарева. - М.: Радиотехника, 2009. - 328 с., ил]. Известно устройство с использованием четырех типов волноводных излучателей, предназначенное для формирования с одного раскрыва электрически управляемого излучения в диапазоне 1-10 ГГц [Boyns J. Е., Provencher J.Н. Experimental Results of a Multifrequency Array Antenna. - IEEE Trans. AP, 1972, 20, no. 1, pp. 106-107].Known multiband antennas [see. "Foreign radio electronics" No. 3, 1978, p. 38-62]. Dual-frequency antenna arrays are a special case of such antennas [L.I. Ponomarev and V.I. Stepanenko. "Scanning multifrequency antenna arrays" / Under. ed. L.I. Ponamareva. - M .: Radiotekhnika, 2009. - 328 p., Il]. A device using four types of waveguide emitters is known, designed to form electrically controlled radiation from one aperture in the range of 1-10 GHz [Boyns J. E., Provencher J. H. Experimental Results of a Multifrequency Array Antenna. - IEEE Trans. AP, 1972, 20, no. 1, pp. 106-107].

Недостатком известных устройств является то, что в них сканирование пространства осуществляется за счет фазового сдвига сигнала на каждом антенном элементе посредством фазовращателей, при этом информация о радиолокационной обстановке в рабочей зоне получается за счет многократного зондирования пространства, что приводит к значительным временным затратам при сканировании всей рабочей зоны, а также то, что эхосигналы, полученные при зондировании пространства на различных частотах, обрабатываются независимо, тем самым не обеспечивается точность определения координат цели по дальности за счет когерентного сложения сигналов различных частот.The disadvantage of the known devices is that in them the space is scanned due to the phase shift of the signal at each antenna element by means of phase shifters, while information about the radar situation in the working area is obtained by repeatedly probing the space, which leads to significant time costs when scanning the entire working area. zones, as well as the fact that the echo signals obtained during sounding of space at different frequencies are processed independently, thereby not ensuring the accuracy of determining the coordinates of the target by range due to the coherent addition of signals of different frequencies.

Известна сканирующая антенна [заявка 2153076, Франция. Опубликовано: 01.06.1973], недостатком которой является низкая точность определения угловых координат, что связано с особенностью формирования максимума интенсивности суммарного сигнала, а также достаточно большой интервал времени, необходимый для обзора всей рабочей зоны, из-за необходимости многократного зондирования пространства, что обусловлено отсутствием возможности апостериорной обработки сигналов. Особенность заключается в том, что максимум интенсивности суммарного сигнала при расположении частот по элементам решетки в порядке возрастания или убывания имеет характерную форму в виде дуги окружности. Такая форма максимума интенсивности позволяет определить дальность до цели, но не позволяет с высокой точностью определить угловые координаты цели.Known scanning antenna [application 2153076, France. Published: 06/01/1973], the disadvantage of which is the low accuracy of determining the angular coordinates, which is associated with the formation of the maximum intensity of the total signal, as well as a sufficiently long time interval required to view the entire working area, due to the need for multiple probing of space, which is due to the lack of the possibility of a posteriori signal processing. The peculiarity lies in the fact that the maximum intensity of the total signal when the frequencies are arranged along the array elements in increasing or decreasing order has a characteristic shape in the form of a circular arc. This form of maximum intensity allows you to determine the range to the target, but does not allow you to determine the angular coordinates of the target with high accuracy.

Наиболее близким по технической сущности устройством является многочастотная антенная решетка с цифровой обработкой сигналов [патент RU 2567214 С1, МПК H01Q 21/00. Опубликовано: 10.11.2015 Бюл. №31], содержащая систему формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот, N излучающих элементов, параллельно соединенных с этой системой, N аналоговых приемников, N аналогово-цифровых преобразователей, устройство хранения результатов измерений, суммирующее устройство, N умножителей, вычислительное устройство, устройство отображения результатов измерений и устройство управления. Расстояние между соседними излучающими элементами выбирают равным половине длины волны, соответствующей минимальной частоте, формируемой системой формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот, излучающие элементы располагают так, чтобы сигналы с различными частотами были распределены по номерам излучающих элементов от 1-го до N-ого по случайному закону.The closest in technical essence to the device is a multi-frequency antenna array with digital signal processing [patent RU 2567214 C1, IPC H01Q 21/00. Published: 10.11.2015 Bul. No. 31], containing a system for forming a coherent grid of equidistantly detuned frequencies, N emitting elements connected in parallel with this system, N analog receivers, N analog-to-digital converters, a storage device for measurement results, an adder, N multipliers, a computing device, a display device measurements and control device. The distance between adjacent radiating elements is chosen equal to half the wavelength corresponding to the minimum frequency formed by the system for forming a coherent grid of equidistantly detuned frequencies, the radiating elements are arranged so that signals with different frequencies are distributed according to the numbers of the radiating elements from the 1st to the Nth at random the law.

Недостатком данного устройства является использование относительно небольшого числа независимых частот, что ограничивает его информационные возможности.The disadvantage of this device is the use of a relatively small number of independent frequencies, which limits its information capabilities.

Технический результат изобретения - расширение информационных возможностей радиолокационной системы при сохранении того же числа излучающих элементов антенной решетки за счет использования большего числа независимых частот и расширения частотного диапазона.The technical result of the invention is to expand the information capabilities of the radar system while maintaining the same number of radiating elements of the antenna array by using a larger number of independent frequencies and expanding the frequency range.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем N излучающих элементов 4.1-4.N, где N - число используемых частотных поддиапазонов, причем расстояние между смежными излучающими элементами выбирают равным половине длины волны, соответствующей максимальной частоте диапазона используемых частот, излучающие элементы располагают так, чтобы сигналы различных частотных поддиапазонов были распределены по номерам излучающих элементов от 1-го до N-ого по некоторому закону, N аналоговых приемников 5.1-5.N, N аналогово-цифровых преобразователей 6.1-6.N, устройство хранения результатов измерений 7, имеющее N+1 входов и Q=N×P выходов, где Р - число частот в одном поддиапазоне, вычислительное устройство 8, имеющее Q выходов, Q умножителей 9.1-9.N, имеющих по два входа, суммирующее устройство 10, имеющее Q входов, устройство управления 11, имеющее 4 выхода и устройство отображения результатов измерений 12, система формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот заменена на формирователь 1 такой сетки частотных поддиапазонов ΔF1, ΔF2,…,ΔFN, что каждая частота ƒij ≠ kƒnl, k ∈ Z; i,

Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, имеющий N выходов, введены N широкополосных цифро-аналоговых преобразователей 2.1-2.N, входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя 1, введены N устройств 3.1-3.N, осуществляющих переключение каналов передачи и приема сигналов, соединенных с соответствующими выходами цифро-аналоговых преобразователей 2.1-2.N, выходы которых соединены с соответствующими N излучающими элементами 4.1-4.N, другие выходы которых подключены к соответствующим входам N аналоговых приемников 5.1-5.N, выходы которых соединены с соответствующими входами N аналогово-цифровых преобразователей 6.1-6.N, выходы каждого из которых подключены к соответствующим N входам устройства хранения результатов измерений 7, Q выходов которого подключены к соответствующим входам Q умножителей 9.1-9.N, выходы которых подключены к соответствующим Q входам суммирующего устройства 10, выход которого подсоединен к устройству управления 11, один из выходов которого соединен с устройством отображения результатов измерений 12, другие выходы устройства управления 11 подключены к соответствующим входам устройства хранения результатов измерений 7, вычислительного устройства 8, Q выходов которого подсоединены к Q умножителям, и формирователя 1 сетки частотных поддиапазонов ΔF1, ΔF2,…,ΔFN, N выходов которого соединены с соответствующими входами N цифро-аналоговых преобразователей 2.1-2.N.The specified technical result is achieved by the fact that in the known device containing N radiating elements 4.1-4.N, where N is the number of used frequency sub-bands, and the distance between adjacent radiating elements is chosen equal to half the wavelength corresponding to the maximum frequency of the frequency range used, the radiating elements are arranged so that signals of different frequency sub-bands are distributed according to the numbers of the emitting elements from 1 to N according to some law, N analog receivers 5.1-5.N, N analog-to-digital converters 6.1-6.N, storage device for measurement results 7, having N + 1 inputs and Q = N × P outputs, where P is the number of frequencies in one subband, a computing device 8 having Q outputs, Q multipliers 9.1-9.N, each having two inputs, an adder 10 having Q inputs, a control device 11 with 4 outputs and a display device for measurement results 12, a coherent grid formation system equidistantly the built-in frequencies is replaced by the generator 1 of such a grid of frequency subbands ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N , that each frequency ƒ ij ≠ kƒ nl , k ∈ Z; i,
Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
having N outputs, N wideband digital-to-analog converters 2.1-2.N are introduced, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the shaper 1, N devices 3.1-3.N are introduced, which switch channels for transmitting and receiving signals connected to the corresponding outputs of the digital- analog converters 2.1-2.N, the outputs of which are connected to the corresponding N emitting elements 4.1-4.N, the other outputs of which are connected to the corresponding inputs of N analog receivers 5.1-5.N, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of N analog-to-digital converters 6.1 -6.N, the outputs of each of which are connected to the corresponding N inputs of the storage device 7, the Q outputs of which are connected to the corresponding inputs of the Q multipliers 9.1-9.N, the outputs of which are connected to the corresponding Q inputs of the adder 10, the output of which is connected to control device 11, one of the outputs of which is connected to the display device of measurement results ereny 12, the other outputs of the control device 11 are connected to the corresponding inputs of the storage device 7 of the measurement results, the computing device 8, the Q outputs of which are connected to the Q multipliers, and the generator 1 of the grid of frequency subbands ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N , N outputs of which connected to the corresponding inputs of N digital-to-analog converters 2.1-2.N.

Таким образом, предлагаемое устройство «Сверхширокополосная цифровая антенная решетка для определения координат радиолокационной цели» отличается от известного тем, что вместо эквидистантной сетки частот в нем используется такой набор интервалов дискретных частот ΔF1, ΔF2,…,ΔFN, что каждая частота набора ƒij ≠ kƒnl, k ∈ Z; i,

Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, где N - число используемых частотных поддиапазонов, Р - число частот в одном поддиапазоне, то есть частоты не должны быть кратны друг другу. Данное условие необходимо для исключения возможного взаимодействия сигналов с кратными частотами и образования нежелательных продуктов такого взаимодействия при приеме сигналов - комбинационных частот. Таким образом, импульс, излучаемый отдельным элементом антенной решетки, представляет собой широкополосный дискретно-частотный сигнал.Thus, the proposed device "Ultra-wideband digital antenna array for determining the coordinates of a radar target" differs from the known one in that instead of an equidistant frequency grid, it uses such a set of discrete frequency intervals ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N , that each set frequency ƒ ij ≠ kƒ nl , k ∈ Z; i,
Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, where N is the number of used frequency subbands, P is the number of frequencies in one subband, that is, frequencies should not be multiples of each other. This condition is necessary to exclude the possible interaction of signals with multiple frequencies and the formation of undesirable products of such interaction when receiving signals - combination frequencies. Thus, the pulse emitted by a separate element of the antenna array is a broadband discrete frequency signal.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства, где: 1 - формирователь сетки частотных поддиапазонов ΔF1, ΔF2,…,ΔFN, причем ƒij ≠ kƒnl, k ∈ Z; i,

Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, где N - число используемых частотных поддиапазонов, Р - число частот в одном поддиапазоне; 2.1-2.N - цифро-аналоговые преобразователи; 3.1-3.N - устройства, осуществляющие переключение каналов передачи и приема сигналов; 4.1-4.N - излучающие элементы; 5.1-5.N - аналоговые приемники; 6.1-6.N - аналого-цифровые преобразователи; 7 - устройство хранения результатов измерений параметров входных сигналов; 8 - вычислительное устройство; 9.1-9.Q - умножители; 10 - суммирующее устройство; 11 - устройство управления; 12 - устройство отображения результатов измерений.FIG. 1 shows a block diagram of the claimed device, where: 1 - shaper of a grid of frequency subbands ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N , and ƒ ij ≠ kƒ nl , k ∈ Z; i,
Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, where N is the number of used frequency sub-bands, P is the number of frequencies in one sub-band; 2.1-2.N - digital-to-analog converters; 3.1-3.N - devices that switch transmission and reception channels; 4.1-4.N - radiating elements; 5.1-5.N - analog receivers; 6.1-6.N - analog-to-digital converters; 7 - storage device for measurement results of parameters of input signals; 8 - computing device; 9.1-9.Q - multipliers; 10 - summing device; 11 - control device; 12 - device for displaying measurement results.

На фиг. 2 представлена схема алгоритма работы заявляемого устройства, где

Figure 00000003
,
Figure 00000004
- сигнальная функция,
Figure 00000005
- вектор, определяющий положение центра j-го элемента разрешения, М - число элементов разрешения.FIG. 2 shows a diagram of the algorithm of the proposed device, where
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- signaling function,
Figure 00000005
is a vector defining the position of the center of the j-th resolution element, M is the number of resolution elements.

Сверхширокополосная цифровая антенная решетка для определения координат радиолокационной цели содержит: формирователь 1 сетки частотных поддиапазонов ΔF1, ΔF2,…,ΔFN, где каждая частота ƒij ≠ kƒnl, k ∈ Z; i,

Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, где N - число используемых частотных поддиапазонов, Р - число частот в одном поддиапазоне, широкополосных цифро-аналоговых преобразователей 2.1-2.N, N устройств 3.1-3.N, осуществляющих переключение каналов передачи и приема сигналов, N излучающих элементов 4.1-4.N, N аналоговых приемников 5.1-5.N, N аналого-цифровых преобразователей 6.1-6.N, устройство хранения результатов измерений параметров входных сигналов 7, вычислительное устройство 8, Q умножителей 9.1-9.Q, суммирующее устройство 10, устройство управления 11, устройство отображения результатов измерений 12.An ultra-wideband digital antenna array for determining the coordinates of a radar target contains: a shaper 1 of a grid of frequency subbands ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N , where each frequency ƒ ij ≠ kƒ nl , k ∈ Z; i,
Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, where N is the number of used frequency sub-bands, P is the number of frequencies in one sub-band, wideband digital-to-analog converters 2.1-2.N, N devices 3.1-3.N that switch transmission and reception channels, N radiating elements 4.1-4 .N, N analog receivers 5.1-5.N, N analog-to-digital converters 6.1-6.N, storage device for measurement results of input signals 7, computing device 8, Q multipliers 9.1-9.Q, adder 10, control device 11, device for displaying measurement results 12.

Алгоритм работы сверхширокополосной цифровой антенной решетки для определения координат радиолокационной цели (фиг. 2) следующий. Из устройства управления 11 подаются управляющие сигналы на формирователь 1 сетки частотных поддиапазонов ΔF1, ΔF2,…,ΔFN, где каждая частота ƒij ≠ kƒnl, k ∈ Z; i,

Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, где N - число используемых частотных поддиапазонов, Р - число частот в одном поддиапазоне, на устройство хранения результатов измерений параметров входных сигналов 7 и на вычислительное устройство 8. При поступлении управляющего сигнала на устройство хранения результатов измерений параметров входных сигналов 7 оно переходит в режим записи. При поступлении управляющего сигнала формирователем 1 сетки частотных поддиапазонов ΔF1, ΔF2,…,ΔFN передаются сигналы на N широкополосных цифро-аналоговых преобразователя 2.1-2.N, аналоговые сигналы через устройства 3.1-3.N, осуществляющие переключение каналов передачи и приема, поступают на излучающие элементы 4.1-4.N. При этом в пространстве формируется Q зондирующих сигналов одинаковой длительности вида
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- вектор координат i-ого излучающего элемента,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
. Эхосигналы
Figure 00000010
поступают на N излучающих элементов 4.1-4.N и через устройства 3.1-3.N, осуществляющие переключение каналов передачи и приема, проходят в аналоговые приемники 5.1-5.N, преобразуются N широкополосными аналого-цифровыми преобразователями 6.1-6.N в цифровую форму и записываются в устройство хранения результатов измерений параметров входных сигналов 7.The operation algorithm of the ultra-wideband digital antenna array for determining the coordinates of the radar target (Fig. 2) is as follows. From the control device 11 control signals are supplied to the generator 1 of the grid of frequency subbands ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N , where each frequency ƒ ij ≠ kƒ nl , k ∈ Z; i,
Figure 00000001
; j,
Figure 00000002
, where N is the number of used frequency sub-bands, P is the number of frequencies in one sub-band, to the storage device for measuring the parameters of input signals 7 and to the computing device 8. When the control signal arrives at the storage device for measuring the parameters of input signals 7, it goes into the recording mode ... When the control signal is received by the shaper 1 of the grid of frequency subbands ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N signals are transmitted to N wideband digital-to-analog converters 2.1-2.N, analog signals are transmitted through devices 3.1-3.N, which switch transmission and reception channels , arrive at the radiating elements 4.1-4.N. In this case, Q probing signals of the same duration are formed in space of the form
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- vector of coordinates of the i-th radiating element,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
... Echoes
Figure 00000010
enter the N emitting elements 4.1-4.N and through the devices 3.1-3.N, which switch transmission and reception channels, pass to analog receivers 5.1-5.N, are converted by N broadband analog-to-digital converters 6.1-6.N into digital form and are recorded in the storage device for the measurement results of the parameters of the input signals 7.

В результате в устройстве хранения результатов измерений 7 сохраняется набор значений амплитуд и фаз эхосигналов

Figure 00000011
где Sip - амплитуда эхосигнала,
Figure 00000012
- волновое число, ϕip - мгновенное значение фазы эхосигнала, с - скорость света. После поступления сигналов устройство хранения результатов измерений 7 переходит в режим хранения и передачи сигналов на умножители 9.1-9.Q. При поступлении управляющего сигнала на вычислительное устройство 8 в нем происходит вычисление Q комплексных весовых коэффициентов для j = 1 по формуле:As a result, a set of values of amplitudes and phases of echo signals is stored in the storage device of measurement results 7
Figure 00000011
where S ip is the amplitude of the echo signal,
Figure 00000012
is the wave number, ϕ ip is the instantaneous value of the phase of the echo signal, s is the speed of light. After the arrival of the signals, the storage device for the measurement results 7 goes into the storage mode and transmission of signals to the multipliers 9.1-9.Q. When the control signal arrives at the computing device 8, it calculates Q complex weight coefficients for j = 1 according to the formula:

Figure 00000013
Figure 00000013

где

Figure 00000014
- вектор, определяющий положение центра j -го элемента разрешения (фиг. 4),
Figure 00000015
;
Figure 00000016
;
Figure 00000017
; γip - начальная фаза излучаемого сигнала на частоте
Figure 00000018
.Where
Figure 00000014
- vector defining the position of the center of the j -th resolution element (Fig. 4),
Figure 00000015
;
Figure 00000016
;
Figure 00000017
; γ ip - initial phase of the emitted signal at the frequency
Figure 00000018
...

Рассчитанные комплексные весовые коэффициенты поступают на соответствующие умножители 9.1-9.Q. Значения, полученные перемножением соответствующих комплексных весовых коэффициентов

Figure 00000019
и комплексных сигналов
Figure 00000020
поступают на суммирующее устройство 10, где они когерентно суммируются. Модуль полученного комплексного значения
Figure 00000021
поступает на устройство управления 11 и сохраняется. После сохранения на вычислительное устройство 8 поступает управляющий сигнал и происходит расчет комплексных весовых коэффициентов для j=2. Рассчитанные комплексные весовые коэффициенты поступают на соответствующие умножители 9.1-9.Q. Значения с выходов умножителей поступают на суммирующее устройство 10, а результат сложения с его выхода - на устройство управления 11, где сохраняется модуль полученного комплексного значения
Figure 00000022
. Таким образом вычисляют сигнальную функцию (апостериорное когерентное сложение эхосигналов, полученных при зондировании пространства):The calculated complex weighting factors are fed to the corresponding multipliers 9.1-9.Q. The values obtained by multiplying the corresponding complex weights
Figure 00000019
and complex signals
Figure 00000020
come to the adder 10, where they are coherently summed. Modulus of the obtained complex value
Figure 00000021
arrives at the control device 11 and is saved. After saving, a control signal is sent to the computing device 8 and the complex weight coefficients are calculated for j = 2. The calculated complex weighting factors are fed to the corresponding multipliers 9.1-9.Q. The values from the outputs of the multipliers are fed to the adder 10, and the result of the addition from its output to the control unit 11, where the module of the obtained complex value is stored
Figure 00000022
... Thus, the signal function is calculated (a posteriori coherent addition of echo signals obtained during sounding of space):

Figure 00000023
Figure 00000023

Когда j=M, устройство управления 11 передает последнюю сигнальную функцию на устройство отображения результатов измерений 12, на котором в той или иной форме отображаются рассчитанные значения

Figure 00000024
.When j = M, the control device 11 transmits the last signaling function to the measurement result display device 12, which displays the calculated values in one form or another.
Figure 00000024
...

Claims (1)

Сверхширокополосная цифровая антенная решетка для определения координат радиолокационной цели, содержащая N излучающих элементов 4.1-4.N, где N - число используемых частотных поддиапазонов, причем расстояние между смежными излучающими элементами выбирают равным половине длины волны, соответствующей максимальной частоте диапазона используемых частот, излучающие элементы располагают так, чтобы сигналы различных частотных поддиапазонов были распределены по номерам излучающих элементов от 1-го до N-го по некоторому закону, N аналоговых приемников 5.1-5.N, N аналогово-цифровых преобразователей 6.1-6.N, устройство хранения результатов измерений 7, имеющее N+1 входов и Q = N × P выходов, где Р - число частот в одном поддиапазоне, вычислительное устройство 8, имеющее Q выходов, Q умножителей 9.1-9.N, имеющих по два входа, суммирующее устройство 10, имеющее Q входов, устройство управления 11, имеющее 4 выхода, и устройство отображения результатов измерений 12, отличающаяся тем, что в ней система формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот заменена на формирователь 1 такой сетки частотных поддиапазонов ΔF1, ΔF2,…,ΔFN, что каждая частота ƒij ≠ kƒnl, k ∈ Z; i,
Figure 00000025
; j,
Figure 00000026
, имеющий N выходов, введены N широкополосных цифроаналоговых преобразователей 2.1-2.N, входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя 1, введены устройства 3.1-3.N, осуществляющие переключение каналов передачи и приема сигналов, соединенных с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей 2.1-2.N, выходы которых соединены с соответствующими N излучающими элементами 4.1-4.N, другие выходы которых подключены к соответствующим входам N аналоговых приемников 5.1-5.N, выходы которых соединены с соответствующими входами N аналогово-цифровых преобразователей 6.1-6.N, выходы каждого из которых подключены к соответствующим N входам устройства хранения результатов измерений 7, Q выходов которого подключены к соответствующим входам Q умножителей 9.1-9.N, выходы которых подключены к соответствующим Q входам суммирующего устройства 10, выход которого подсоединен к устройству управления 11, один из выходов которого соединен с устройством отображения результатов измерений 12, другие выходы устройства управления 11 подключены к соответствующим входам устройства хранения результатов измерений 7, вычислительного устройства 8, Q выходов которого подсоединены к Q умножителям, и формирователя 1 сетки частотных поддиапазонов ΔF1, ΔF2,…,ΔFN, N выходов которого соединены с соответствующими входами N цифроаналоговых преобразователей 2.1-2.N.An ultra-wideband digital antenna array for determining the coordinates of a radar target, containing N radiating elements 4.1-4.N, where N is the number of frequency sub-bands used, and the distance between adjacent radiating elements is chosen equal to half the wavelength corresponding to the maximum frequency of the frequency range used, the radiating elements are located so that the signals of different frequency subbands are distributed according to the numbers of the emitting elements from 1 to N according to some law, N analog receivers 5.1-5.N, N analog-to-digital converters 6.1-6.N, storage device for measurement results 7 having N + 1 inputs and Q = N × P outputs, where P is the number of frequencies in one sub-band, computing device 8 having Q outputs, Q multipliers 9.1-9.N, each having two inputs, adder 10 having Q inputs, a control device 11 having 4 outputs, and a device for displaying measurement results 12, characterized in that it contains systems and the formation of a coherent grid of equidistantly detuned frequencies is replaced by a generator 1 of such a grid of frequency subbands ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N , that each frequency ƒ ij ≠ kƒ nl , k ∈ Z; i,
Figure 00000025
; j,
Figure 00000026
having N outputs, N wideband digital-to-analog converters 2.1-2.N are introduced, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the shaper 1, devices 3.1-3.N are introduced, which switch the transmission and reception channels of signals connected to the corresponding outputs of the digital-to-analog converters 2.1-2 .N, the outputs of which are connected to the corresponding N emitting elements 4.1-4.N, the other outputs of which are connected to the corresponding inputs of the N analog receivers 5.1-5.N, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the N analog-to-digital converters 6.1-6.N, the outputs of each of which are connected to the corresponding N inputs of the storage device 7, the Q outputs of which are connected to the corresponding inputs of the Q multipliers 9.1-9.N, the outputs of which are connected to the corresponding Q inputs of the adder 10, the output of which is connected to the control device 11, one from the outputs of which is connected to the display device of the measurement results 12, the other outputs of the control device 11 are connected to the corresponding inputs of the storage device 7 of the measurement results, the computing device 8, the Q outputs of which are connected to the Q multipliers, and the shaper 1 of the grid of frequency subbands ΔF 1 , ΔF 2 , ..., ΔF N , N outputs of which connected to the corresponding inputs of N digital-to-analog converters 2.1-2.N.
RU2019129773A 2019-09-20 2019-09-20 Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target RU2730106C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129773A RU2730106C1 (en) 2019-09-20 2019-09-20 Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129773A RU2730106C1 (en) 2019-09-20 2019-09-20 Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2730106C1 true RU2730106C1 (en) 2020-08-17

Family

ID=72086119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129773A RU2730106C1 (en) 2019-09-20 2019-09-20 Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730106C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2153076A1 (en) * 1971-09-17 1973-04-27 Int Standard Electric Corp
RU2567214C1 (en) * 2014-04-29 2015-11-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target
RU2697662C1 (en) * 2019-01-09 2019-08-16 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of measuring angular coordinates of targets by a radar station with a digital antenna array
RU2699946C1 (en) * 2019-02-22 2019-09-11 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" Multibeam digital active phased antenna array with receiving-transmitting modules calibration device and calibration method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2153076A1 (en) * 1971-09-17 1973-04-27 Int Standard Electric Corp
RU2567214C1 (en) * 2014-04-29 2015-11-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target
RU2697662C1 (en) * 2019-01-09 2019-08-16 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of measuring angular coordinates of targets by a radar station with a digital antenna array
RU2699946C1 (en) * 2019-02-22 2019-09-11 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" Multibeam digital active phased antenna array with receiving-transmitting modules calibration device and calibration method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9599704B2 (en) Marine radar based on cylindrical array antennas with other applications
US9070972B2 (en) Wideband beam forming device; wideband beam steering device and corresponding methods
US8559823B2 (en) Multi-aperture three-dimensional beamforming
KR100749560B1 (en) Radar apparatus
JP5671005B2 (en) Radar system
US20150323658A1 (en) Marine Radar Based on Cylindrical Array Antennas with Other Applications
EP2491617B1 (en) An ultra-wideband radar imaging system using a two-dimensional multiple-input multiple output (MIMO) transducer array
JP6546003B2 (en) Radar system and radar signal processing method
US20080291087A1 (en) Split aperture array for increased short range target coverage
US20110309981A1 (en) Combined direction finder and radar system, method and computer program product
AU2017344436B2 (en) Radar system
JP2017003498A (en) Radar system and radar signal processing method
Baccouche et al. A sparse array based sub-terahertz imaging system for volume inspection
JPWO2017159521A1 (en) Object detection apparatus and object detection method
JP2016130654A (en) Rader system and radar signal processing method thereof
Lesturgie Some relevant applications of MIMO to radar
JP6479602B2 (en) Radar apparatus and radar signal processing method thereof
RU2730106C1 (en) Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target
RU2732803C1 (en) Method for digital formation of beam pattern of active phased antenna array during radiation and reception of linear-frequency-modulated signals
JP2024500444A (en) Multiple input multiple control output (MIMSO) radar
RU2567214C1 (en) Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target
JP2013152201A (en) Radar apparatus
RU155321U1 (en) RADAR STS-177
CA2831043A1 (en) Interferometric sar system
RU2692417C2 (en) Analog-digital receiving module of active phased antenna array