RU2731875C1 - Adaptive antenna array for bistatic radar system - Google Patents

Adaptive antenna array for bistatic radar system Download PDF

Info

Publication number
RU2731875C1
RU2731875C1 RU2020116618A RU2020116618A RU2731875C1 RU 2731875 C1 RU2731875 C1 RU 2731875C1 RU 2020116618 A RU2020116618 A RU 2020116618A RU 2020116618 A RU2020116618 A RU 2020116618A RU 2731875 C1 RU2731875 C1 RU 2731875C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
outputs
inputs
weight coefficients
gradient
Prior art date
Application number
RU2020116618A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Викторович Кирюшкин
Александр Викторович Журавлев
Владимир Андреевич Шуваев
Виктор Григорьевич Маркин
Евгений Михайлович Красов
Original Assignee
Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
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 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" filed Critical Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
Priority to RU2020116618A priority Critical patent/RU2731875C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2731875C1 publication Critical patent/RU2731875C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic

Abstract

FIELD: radar ranging.
SUBSTANCE: present invention relates to radar ranging and can be used to create a bistatic radar system using a probing radio signal of a ground-based transmitter as a signal for illuminating aerial targets. Disclosed is an adaptive antenna array for a bistatic radar system, consisting of an antenna array having N elements, a beam-forming circuit having N units of weight coefficients, an adder, an adaptive processor, which consists of a gradient generation unit, a graduation unit, a gain calculation unit, a weighting coefficient generating unit, a unit for normalizing weight coefficients, a delay unit having links to each other, outputs of N elements of the antenna array are connected to inputs of N units of weight coefficients of the diagram-forming circuit and to inputs of the unit for generating a gradient, outputs of the gradient forming unit are connected to inputs of the gradation rating unit, outputs of the gradation unit of the gradient are connected to inputs of the unit for generating weight coefficients and with a unit for calculating the gain, output of amplification unit is connected to input of weight coefficients generating unit, one outputs of the unit for generating weight coefficients are connected to the unit for normalizing weight coefficients, other outputs are connected to delay unit, outputs of which are connected to other inputs of gradient formation unit, outputs of unit for normalizing weight coefficients are connected to inputs of N units of weight coefficients, outputs of which are connected to adder, output of adder is connected to one of inputs of unit of gradient formation.
EFFECT: high rate of adaptation and low dispersion of residual noise at low signal amplitude reflected from the air target, to amplitudes of the probing signal from the radio transmitter and signals reflected from the large-size objects.
1 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для создания бистатической радиолокационной системы (РЛС), использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей зондирующий радиосигнал наземного передатчика.The proposed invention relates to radar and can be used to create a bistatic radar system (radar), using the sounding radio signal of a ground transmitter as a signal to illuminate air targets.

При радиолокации малоразмерных подвижных воздушных целей бистатической РЛС, приемник РЛС принимает отраженный сигнал от воздушной цели, зондирующий сигнал радиопередатчика РЛС и сигналы, отраженные от крупноразмерных объектов, находящихся в зоне действия (работы) бистатической РЛС. При этом уровень зондирующего сигнала от радиопередатчика и сигналов, отраженных от крупногабаритных объектов, значительно превышают уровень сигнала, отраженного от воздушной цели. Фактически эти сигналы являются помехами, которые маскируют слабый сигнал, отраженный от цели, что не позволяет обнаружить факт наличия воздушной цели и определить параметры ее движения. Таким образом, в бистатической РЛС возникает актуальная задача компенсации зондирующего сигнала от радиопередатчика и сигналов, отраженных от крупноразмерных объектов.When radar of small-sized mobile air targets of a bistatic radar, the radar receiver receives the reflected signal from the air target, the probing signal of the radar transmitter and signals reflected from large-sized objects located in the coverage (operation) of the bistatic radar. At the same time, the level of the probing signal from the radio transmitter and signals reflected from large objects significantly exceed the level of the signal reflected from the air target. In fact, these signals are interference that mask a weak signal reflected from the target, which does not allow detecting the presence of an air target and determining the parameters of its movement. Thus, in a bistatic radar, an urgent problem arises to compensate for the sounding signal from the radio transmitter and signals reflected from large-sized objects.

Известна бистатическая РЛС [1], состоящая из передатчика и приемника. Работа РЛС заключается в излучении передатчиком зондирующего радиосигнала, измерении расстояния до воздушной цели и направления на воздушную цель. Но в этой бистатической РЛС отсутствует возможность компенсации зондирующего радиосигнала от радиопередатчика, который может поступать от передатчика напрямую в приемник, и сигналов, отраженных крупногабаритных объектов.Known bistatic radar [1], consisting of a transmitter and a receiver. The work of the radar is to emit a sounding radio signal by the transmitter, measure the distance to the air target and the direction to the air target. But in this bistatic radar, there is no possibility of compensating for the sounding radio signal from the radio transmitter, which can come from the transmitter directly to the receiver, and signals reflected by large objects.

Известна адаптивная антенная решетка [2], содержащая N антенных элементов, соединенных через комплексные весовые умножители с входами общего сумматора, N адаптивных контуров, первые входы которых соединены с выходами соответствующих антенных элементов, а вторые входы - с выходом общего сумматора. Первые выходы адаптивных контуров подключены к соответствующим входам комплексных весовых умножителей. Первые и вторые входы блока максимизации выходной мощности соединены соответственно с первыми и вторыми выходами адаптивных контуров, а его выходы - с соответствующими входами адаптивных контуров. Адаптивная антенная решетка (ААР) обладает большей помехозащищенностью по отношению к помеховым сигналам независимо от их полосы частот.Known adaptive antenna array [2], containing N antenna elements connected through complex weight multipliers with the inputs of the common adder, N adaptive circuits, the first inputs of which are connected to the outputs of the corresponding antenna elements, and the second inputs - to the output of the common adder. The first outputs of the adaptive loops are connected to the corresponding inputs of the complex weighting multipliers. The first and second inputs of the output power maximization unit are connected, respectively, with the first and second outputs of the adaptive circuits, and its outputs - with the corresponding inputs of the adaptive circuits. The Adaptive Antenna Array (AAP) has a greater immunity to interference signals regardless of their frequency band.

Недостатком данной ААР является то, что она не обеспечивает компенсацию зондирующего сигнала от радиопередатчика и сигналов, отраженных от крупногабаритных объектов в бистатической РЛС.The disadvantage of this AAA is that it does not provide compensation for the sounding signal from the radio transmitter and signals reflected from large objects in the bistatic radar.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является адаптивная антенная решетка [3, с. 13, рис. 1.1], в состав которой входят N антенных элементов, диаграммообразующая схема, состоящая из N блоков комплексного взвешивания сигналов и сумматора, и адаптивный процессор. Комплексное взвешивание производится с помощью устройств с квадратурными каналами. Один из выходов каждого антенного элемента соединен с входом соответствующего блока комплексного взвешивания сигналов, выходы блоков комплексного взвешивания сигналов подключены к входам сумматора, выход которого является выходом адаптивной антенной решетки. Вторые выходы излучателей соединены с входами адаптивного процессора, вход управления которого подключен к выходу адаптивной антенной решетки. Сигнальные выходы адаптивного процессора соединены с управляющими входами блоков комплексного взвешивания сигналов. В адаптивном процессоре происходит формирование вектора весовых коэффициентовThe closest analogue (prototype) is an adaptive antenna array [3, p. 13, fig. 1.1], which includes N antenna elements, a diagrammatic circuit consisting of N blocks of complex signal weighting and an adder, and an adaptive processor. Complex weighing is performed using devices with quadrature channels. One of the outputs of each antenna element is connected to the input of the corresponding complex signal weighting unit, the outputs of the complex signal weighting units are connected to the inputs of the adder, the output of which is the output of the adaptive antenna array. The second outputs of the radiators are connected to the inputs of the adaptive processor, the control input of which is connected to the output of the adaptive antenna array. The signal outputs of the adaptive processor are connected to the control inputs of the complex signal weighting units. In the adaptive processor, a vector of weight coefficients is formed

W(t)=W(t-1)+ks(t)[X*(t)-W(t) s*(t)],W (t) = W (t-1) + ks (t) [X * (t) -W (t) s * (t)],

где н - оператор транспонирования и комплексного сопряжения,where n is the operator of transposition and complex conjugation,

t=1, 2, … - дискретные отсчеты времени,t = 1, 2, ... - discrete time readings,

* - оператор комплексного сопряжения* - operator of complex conjugation

k - скалярный коэффициент усиления,k - scalar gain,

s(t) - сигнал на выходе антенной решетки,s (t) - signal at the output of the antenna array,

Figure 00000001
- вектор весовых коэффициентов w1(t), w2(t), …, wN(t),
Figure 00000001
- vector of weight coefficients w 1 (t), w 2 (t), ..., w N (t),

Figure 00000002
- вектор входных сигналов x1(t), x2(t), …, xN(t).
Figure 00000002
- vector of input signals x 1 (t), x 2 (t),…, x N (t).

Константа k, характеризует коэффициент усиления контура адаптации, влияющий на устойчивость и скорость оптимизации. Очевидно, что при фиксированном значении k невозможно обеспечить одновременно высокую скорость адаптации и малую дисперсию остаточных помех. Для того чтобы удовлетворить этим двум противоречивым условиям, необходимо иметь большой коэффициент k в переходном режиме и относительно малый - в установившемся процессе адаптации.The constant k characterizes the gain of the adaptation loop, which affects the stability and speed of optimization. Obviously, for a fixed value of k, it is impossible to simultaneously provide a high adaptation rate and a small dispersion of residual noise. In order to satisfy these two contradictory conditions, it is necessary to have a large coefficient k in the transient mode and relatively small in the steady-state adaptation process.

Технической задачей изобретения является обеспечение высокой скорости адаптации и малой дисперсии остаточных помех при малых отношениях амплитуды сигнала, отраженного от воздушной цели, к амплитудам зондирующего сигнала от радиопередатчика и сигналов, отраженных от крупногабаритных объектов.The technical objective of the invention is to provide a high adaptation rate and low dispersion of residual interference with small ratios of the amplitude of the signal reflected from the air target to the amplitudes of the sounding signal from the radio transmitter and signals reflected from large objects.

Сущность изобретения адаптивной антенной решетки для бистатической радиолокационной системы поясняется следующими рисунками. На фиг. 1 показана структурная схема ААР, на фиг. 2 показаны результаты до компенсации: а) отклики согласованного фильтра, подключенного к выходу сумматора, на зондирующий сигнал u1 от радиопередатчика, на сигналы u2 и u3, отраженные от крупногабаритных объектов, и на сигнал uц, отраженный от воздушной цели, в отсутствии компенсации мощных сигналов; b) диаграмма направленности ААР; на фиг. 3 показаны результаты после компенсации: а) отклики согласованного фильтра, подключенного к выходу сумматора, на зондирующий сигнал u1 от радиопередатчика, на сигналы u2 и u3, отраженные от крупногабаритных объектов, и на сигнал uц, отраженный от воздушной цели после компенсации мощных сигналов; b) диаграмма направленности ААР.The essence of the invention of an adaptive antenna array for a bistatic radar system is illustrated by the following figures. FIG. 1 shows a block diagram of the AAP, FIG. 2 shows the results before compensation: a) the responses of the matched filter connected to the output of the adder to the probing signal u 1 from the radio transmitter, to the signals u 2 and u 3 reflected from large objects, and to the signal u u reflected from the air target, in lack of compensation for powerful signals; b) AAR radiation pattern; in fig. 3 shows the results after compensation: a) responses of the matched filter connected to the output of the adder to the probing signal u 1 from the radio transmitter, to the signals u 2 and u 3 reflected from large-sized objects, and to the signal u u reflected from the air target after compensation powerful signals; b) AAR radiation pattern.

Адаптивная антенная решетка для бистатической радиолокационной системы состоит из антенной решетки 1, состоящей из N антенных элементов l.n (n=1, 2, …, N), диаграммообразующей схемы 2, состоящей из N блоков весовых коэффициентов 2.n, сумматора 3, адаптивного процессора 4, состоящего из блока формирования градиента 4.1, блока нормирования градиента 4.2, блока расчета коэффициента усиления 4.3, блока формирования весовых коэффициентов 4.4, блока нормирования весовых коэффициентов 4.5, блока задержки 4.6.An adaptive antenna array for a bistatic radar system consists of an antenna array 1 consisting of N antenna elements ln (n = 1, 2, ..., N), a diagramming circuit 2, consisting of N blocks of weight coefficients 2.n, an adder 3, an adaptive processor 4, consisting of a gradient generating unit 4.1, a gradient normalization unit 4.2, a gain calculation unit 4.3, a weight coefficient generation unit 4.4, a weight coefficient normalization unit 4.5, a delay unit 4.6.

Выходы элементов 1.n антенной решетки 1 соединены с входами блоков весовых коэффициентов 2.n диаграммообразующей схемы 2 и с входами блока формирования градиента 4.1.The outputs of the elements 1.n of the antenna array 1 are connected to the inputs of the blocks of weighting coefficients 2.n of the diagramming circuit 2 and to the inputs of the block for generating the gradient 4.1.

Выходы блока формирования градиента 4.1 соединены с входами блока нормирования градиента 4.2.The outputs of the block for generating the gradient 4.1 are connected to the inputs of the block for normalizing the gradient 4.2.

Выходы блока нормирования градиента 4.2 соединены с входами блока формирования весовых коэффициентов 4.4. и с блоком расчета коэффициента усиления 4.3.Outputs of the block for normalizing the gradient 4.2 are connected to the inputs of the block for generating weight coefficients 4.4. and with a gain calculation unit 4.3.

Выход блока расчета коэффициента усиления 4.3 соединен с входом блока формирования весовых коэффициентов 4.4.The output of the block for calculating the gain of 4.3 is connected to the input of the block for the formation of weight coefficients 4.4.

Одни выходы блока формирования весовых коэффициентов 4.4 соединены с блоком нормирования весовых коэффициентов 4.5, другие выходы соединены с блоком задержки 4.6, выходы которого соединены с другими входами блока формирования градиента 4.1.Some outputs of the unit for generating the weight coefficients 4.4 are connected to the unit for normalizing the weight coefficients 4.5, other outputs are connected to the delay unit 4.6, the outputs of which are connected to other inputs of the unit for forming the gradient 4.1.

Выходы блока нормирования весовых коэффициентов 4.5 соединены с входами блоков весовых коэффициентов 2.n, выходы которых соединены с сумматором 3.The outputs of the block for normalizing the weight coefficients 4.5 are connected to the inputs of the blocks of the weight coefficients 2.n, the outputs of which are connected to the adder 3.

Выход сумматора 3 является выходом ААР и соединен с одним из входов блока формирования градиента 4.1.The output of the adder 3 is the AAP output and is connected to one of the inputs of the gradient shaping unit 4.1.

Адаптивная антенная решетка для бистатической радиолокационной системы работает следующим образом. На каждый элемент l.n антенной решетки 1 поступают входные сигналы xn(t), n=l, 2, …, N, где N - число элементов антенной решетки 1, в виде аддитивной смеси из М сигналов uм от источников радиоизлучения и сигналов, отраженных от различных объектов, которые далее поступают в блоки весовых коэффициентов 2.n диаграммообразующей схемы 2 и в блок формирования градиента 4.1 адаптивного процессора 4.An adaptive antenna array for a bistatic radar system works as follows. Each element ln of the antenna array 1 receives input signals x n (t), n = l, 2, ..., N, where N is the number of elements of the antenna array 1, in the form of an additive mixture of M signals u m from radio emission sources and signals, reflected from various objects, which are then fed to the blocks of weight coefficients 2.n of the diagram-forming circuit 2 and to the block of gradient formation 4.1 of the adaptive processor 4.

Поступив в блоки весовых коэффициентов 2.n диаграммообразующей схемы 2, входные сигналы xn(t) умножаются на весовые коэффициенты wn(t), n=1, 2, …, N и передаются в сумматор 3 где формируется выходной сигнал s(t)=WH (t)X(t).Having entered the blocks of weight coefficients 2.n of the diagram-forming circuit 2, the input signals x n (t) are multiplied by the weight coefficients w n (t), n = 1, 2, ..., N and are transferred to the adder 3 where the output signal s (t ) = W H (t) X (t).

В блок формирования градиента 4.1 поступает вектор входных сигналов Х(t), выходной сигнал s(t), а также вектор весовых коэффициентов W(t-1) с выхода блока 4.4, задержанный на один временной отсчет в блоке задержки 4.6, на основе которых формируется градиент G(t)=s(t)[X*(t)+W(t-1)s*(t)] среднего квадрата E{s2(t)} выходного сигнала s(t).The gradient shaping unit 4.1 receives a vector of input signals X (t), an output signal s (t), and a vector of weight coefficients W (t-1) from the output of unit 4.4, delayed by one time sample in a delay unit 4.6, on the basis of which the gradient G (t) = s (t) [X * (t) + W (t-1) s * (t)] of the mean square E {s 2 (t)} of the output signal s (t) is formed.

Сформированный градиент G(t) из блока формирования градиента 4.1 поступает в блок нормирования градиента 4.2. В блоке нормирования градиента 4.2 производится нормирование градиента

Figure 00000003
, где
Figure 00000004
- норма градиента, после чего нормированный градиент GH(t) передается в блок расчета коэффициента усиления 4.3 и в блок формирования весовых коэффициентов 4.4.The generated gradient G (t) from the gradient formation block 4.1 enters the gradient normalization block 4.2. The gradient normalization block 4.2 is used to normalize the gradient
Figure 00000003
where
Figure 00000004
- the norm of the gradient, after which the normalized gradient G H (t) is transmitted to the block for calculating the gain factor 4.3 and in the block for generating the weight factors 4.4.

На основании поступившего в блок 4.3 нормированного градиента GН(t) в текущий временной отсчет t, и хранящихся в блоке 4.3 значения нормированного градиента GН(t-1) и значения коэффициента усиления k(t-1) в предыдущий временной отсчет t-1, рассчитывается текущее значение коэффициента усиленияBased on the normalized gradient G H (t) received in block 4.3 in the current time sample t, and the values of the normalized gradient G H (t-1) stored in block 4.3 and the value of the gain k (t-1) in the previous time count t- 1, the current value of the gain is calculated

Figure 00000005
Figure 00000005

где 0<α<1 - константа, обеспечивающая скорость изменения коэффициента усиления k(t), Re - вещественная часть от комплексного числа, которое передается в блок формирования весовых коэффициентов 4.4.where 0 <α <1 is a constant that provides the rate of change of the gain k (t), Re is the real part of the complex number, which is transmitted to the unit for generating weight coefficients 4.4.

Блок формирования весовых коэффициентов 4.4, получив нормированный градиент GH(t) и коэффициент усиления k(t), на основании хранящегося в нем предыдущего значения вектора весовых коэффициентов W(t-1) производит текущую оценку вектора весовых коэффициентов W(t)=W(t-1)+k(t)GH(t), которую передает в блок нормирования весовых коэффициентов 4.5. и в блок задержки 4.6.The unit for generating weight coefficients 4.4, having received the normalized gradient G H (t) and the gain k (t), based on the stored in it the previous value of the vector of weight coefficients W (t-1), produces the current estimate of the vector of weight coefficients W (t) = W (t-1) + k (t) G H (t), which is transferred to the weight coefficient normalization unit 4.5. and into the delay block 4.6.

Блок задержки 4.6 обеспечивает задержку вектора весовых коэффициентов W(t) на один временной отсчет и выдачу задержанного вектора весовых коэффициентов W(t-1) в блок формирования градиента 4.1.The delay unit 4.6 provides a delay of the vector of the weight coefficients W (t) by one time sample and the output of the delayed vector of the weight coefficients W (t-1) to the gradient formation unit 4.1.

В блоке нормирования весовых коэффициентов 4.5 производится нормирование вектора весовых коэффициентов

Figure 00000006
где
Figure 00000007
- норма вектора весовых коэффициентов, после чего весовые коэффициенты wn(t) (n=1, 2, …, N) передаются в блоки 2.n весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы 2, где происходит умножение входных сигналов xn(t) на соответствующие весовые коэффициенты wn(t), после чего они передаются в сумматор 3 для формирования выходного сигнала
Figure 00000008
In the weight coefficient normalization block 4.5, the weight coefficient vector is normalized
Figure 00000006
Where
Figure 00000007
- the norm of the vector of weight coefficients, after which the weight coefficients w n (t) (n = 1, 2, ..., N) are transferred to the blocks 2.n of the weight coefficients of the diagram-forming circuit 2, where the input signals x n (t) are multiplied by the corresponding weight coefficients w n (t), after which they are transferred to adder 3 to form the output signal
Figure 00000008

Таким образом, для функционирования адаптивного процессора 4 необходимы только вектор входных сигналов x1(t), x2(t), …, xn(t) с каналов антенной решетки 1 и выходной сигнал s(t).Thus, for the operation of the adaptive processor 4, only the vector of input signals x 1 (t), x 2 (t), ..., x n (t) from the channels of the antenna array 1 and the output signal s (t) are required.

При моделировании работы адаптивной антенной решетки для бистатической радиолокационной системы задавались зондирующий сигнал u1 от радиопередатчика, сигналы u2, u3, отраженные от крупногабаритных объектов, и сигнал uц, отраженный от воздушной цели.When simulating the operation of an adaptive antenna array for a bistatic radar system, a sounding signal u 1 from a radio transmitter, signals u 2 , u 3 reflected from large objects, and a signal u c reflected from an air target were set.

Антенная решетка 1 - кольцевая, радиусом 0,6 м, содержит 7 антенных элементов с круговой диаграммой направленности, расположенных равномерно на окружности.Antenna array 1 - annular, with a radius of 0.6 m, contains 7 antenna elements with a circular directivity pattern, located evenly on the circumference.

В качестве зондирующего сигнала u1 используется фазоманипулированный сигнал с расширением спектра М-последовательностью длиной 1023 дискрета с 10 цифровыми отсчетами на дискрете. Несущая частота сигнала составляет 300 МГц. Амплитуда зондирующего сигнала u1 прямого распространения на входе антенной решетки 1 равна 1000. Амплитуды двух сигналов u2 и u3, отраженных от крупногабаритных объектов, равны 500 и 150. Амплитуда сигнала uц, отраженного от воздушной цели, равна 20, что в 50 раз меньше амплитуды зондирующего сигнала u1 прямого распространения и в 25 и в 7.5 раз соответственно меньше амплитуд сигналов u2 и u3, отраженных от окружающих объектов. Среднеквадратическое значение аддитивного шума в каналах антенной решетки равно 20, т.е. уровень шума сравним с уровнем сигнала, отраженного от воздушной цели.As the probing signal u 1 , a phase-shift keyed signal with spreading of the spectrum with an M-sequence of 1023 samples with 10 digital samples per sample is used. The carrier frequency of the signal is 300 MHz. The amplitude of the probing signal u 1 of direct propagation at the input of the antenna array 1 is equal to 1000. The amplitudes of the two signals u 2 and u 3 reflected from large objects are equal to 500 and 150. The amplitude of the signal u c , reflected from the air target, is equal to 20, which is 50 times less than the amplitude of the probing signal u 1 of direct propagation and 25 and 7.5 times, respectively, less than the amplitudes of the signals u 2 and u 3 reflected from the surrounding objects. The root-mean-square value of the additive noise in the antenna array channels is 20, i.e. the noise level is comparable to the level of the signal reflected from the air target.

Направления прихода радиосигналов составляют: 30° - направление прихода прямого зондирующего радиосигнала, 60° и 90° - направления прихода радиосигналов, отраженных от окружающих объектов, 120° - направление прихода сигнала, отраженного от воздушной цели.Directions of arrival of radio signals are: 30 ° - direction of arrival of a direct sounding radio signal, 60 ° and 90 ° - directions of arrival of radio signals reflected from surrounding objects, 120 ° - direction of arrival of a signal reflected from an air target.

Отраженный от воздушной цели радиолокационный сигнал задержан относительно радиолокационного сигнала прямого распространения на 5870 отсчетов, отраженные от объектов радиосигналы задержаны относительно прямого зондирующего сигнала на 1170 и 3130 отсчетов.The radar signal reflected from the air target is delayed relative to the direct propagation radar signal by 5870 counts, the radio signals reflected from the objects are delayed relative to the direct sounding signal by 1170 and 3130 counts.

На фиг. 2а приведены отклики согласованного фильтра, подключенного к выходу сумматора 3 адаптивной антенной решетки, на зондирующий сигнал u1, на сигналы u2, u3, отраженные от крупногабаритных объектов, и на сигнал uц, отраженный от воздушной цели, в отсутствии их компенсации. На фиг. 2b приведена диаграмма направленности антенной решетки 1 в исходном состоянии (весовые коэффициенты равны 1), выраженная в децибелах. Эта диаграмма имеет круговую форму на уровне около 9 дБ.FIG. 2a shows the responses of the matched filter connected to the output of the adder 3 of the adaptive antenna array, to the probe signal u 1 , to the signals u 2 , u 3 reflected from large objects, and to the signal u c reflected from an air target, in the absence of their compensation. FIG. 2b shows the radiation pattern of the antenna array 1 in the initial state (the weights are equal to 1), expressed in decibels. This diagram is circular at about 9 dB.

На фиг. 3а приведены результаты компенсации зондирующего сигнала и отраженных сигналов от крупногабаритных объектов на выходе согласованного фильтра, а также результат выделения сигнала, отраженного от воздушной цели uц. На фиг. 3b приведена диаграмма направленности ААР после компенсации, выраженная в децибелах. При этом константа α, обеспечивающая скорость изменения коэффициента k(t), была равна α=0.15.FIG. 3a shows the results of compensation of the probing signal and reflected signals from large-sized objects at the output of the matched filter, as well as the result of separating the signal reflected from the air target u c . FIG. 3b shows the post-compensated AAR pattern, expressed in decibels. In this case, the constant α providing the rate of change of the coefficient k (t) was equal to α = 0.15.

Из фиг. 3b видно, что в диаграмме направленности в направлениях на зондирующий сигнал, а также на сигналы, отраженные от крупногабаритных объектов, сформировались глубокие, около 50 дБ, провалы. В направлении на сигнал, отраженный от воздушной цели uц (120°), уровень диаграммы направленности уменьшился незначительно относительно уровня для случая без компенсации. При этом процесс адаптации завершается в течение времени приема первой М-последовательности сигнала.From FIG. 3b, it can be seen that in the directional pattern in the directions to the sounding signal, as well as to signals reflected from large objects, deep, about 50 dB, dips are formed. In the direction to the signal reflected from the air target u c (120 °), the level of the radiation pattern decreased slightly relative to the level for the case without compensation. In this case, the adaptation process ends during the time of receiving the first M-sequence of the signal.

Таким образом, предлагаемая адаптивная антенная решетка для бистатической радиолокационной системы позволяет:Thus, the proposed adaptive antenna array for a bistatic radar system allows:

- компенсировать прямой зондирующий сигнал и сигналы, отраженные от стационарных объектов, значительно превышающие уровень сигнала, отраженного от цели;- to compensate for the direct sounding signal and signals reflected from stationary objects, significantly exceeding the level of the signal reflected from the target;

- выделить полезный, отраженный от цели, сигнал.- to select a useful signal reflected from the target.

Источник информации.A source of information.

1. Ковалев Ф.Н. Кондратьев В.В. Особенности угломерно-дальномерного метода определения местоположения цели в просветных бистатических радиолокаторах. Журнал Радиоэлектроники: электронный журнал. №4, 2014.1. Kovalev F.N. V.V. Kondratyev Features of the goniometric-rangefinder method for determining the location of the target in translucent bistatic radars. Journal of Radioelectronics: electronic journal. No. 4, 2014.

2. Патент 2099838 РФ, МПК H01Q 21/00. Адаптивная антенная решетка / А.В. Колинько и др. (РФ); Военная академия связи (РФ) - №9595114216; Заявлено 08.08.1995; Опубл. 20.12.1997 г. - 14 с.: 12 ил.2. Patent 2099838 RF, IPC H01Q 21/00. Adaptive antenna array / A.V. Kolinko and others (RF); Military Academy of Communications (RF) - No. 9595114216; Stated 08/08/1995; Publ. 12/20/1997 - 14 p .: 12 ill.

3. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. - 448 с.3. Monzingo R.A., Miller T.U. Adaptive antenna arrays. Introduction to theory / Per. from English. M .: Radio and communication, 1986 .-- 448 p.

Claims (1)

Адаптивная антенная решетка для бистатической радиолокационной системы, состоящая из антенной решетки имеющей N элементов, диаграммообразующей схемы, имеющей N блоков весовых коэффициентов, сумматора, адаптивного процессора, отличающаяся тем, что адаптивный процессор состоит из блока формирования градиента, блока нормирования градиента, блока расчета коэффициента усиления, блока формирования весовых коэффициентов, блока нормирования весовых коэффициентов, блока задержки, имеющих связи между собой, выходы N элементов антенной решетки соединены с входами N блоков весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы и с входами блока формирования градиента, выходы блока формирования градиента соединены с входами блока нормирования градиента, выходы блока нормирования градиента соединены с входами блока формирования весовых коэффициентов и с блоком расчета коэффициента усиления, выход блока коэффициента усиления соединен с входом блока формирования весовых коэффициентов, одни выходы блока формирования весовых коэффициентов соединены с блоком нормирования весовых коэффициентов, другие выходы соединены с блоком задержки, выходы которого соединены с другими входами блока формирования градиента, выходы блока нормирования весовых коэффициентов соединены с входами N блоков весовых коэффициентов, выходы которых соединены с сумматором, выход сумматора соединен с одним из входов блока формирования градиента.An adaptive antenna array for a bistatic radar system, consisting of an antenna array with N elements, a diagramming circuit with N weight coefficient blocks, an adder, an adaptive processor, characterized in that the adaptive processor consists of a gradient formation block, a gradient normalization block, a gain calculation block , a block for generating weight coefficients, a block for normalizing weight coefficients, a delay block that have connections with each other, the outputs of N elements of the antenna array are connected to the inputs of N blocks of weight coefficients of the diagram-forming circuit and to the inputs of the block for forming a gradient, the outputs of the block for forming a gradient are connected to the inputs of the block for normalizing a gradient , the outputs of the gradient normalization unit are connected to the inputs of the unit for generating weight coefficients and with the unit for calculating the gain coefficient, the output of the unit for generating the weights coefficients is connected to the input weight coefficients are connected to the weight coefficient normalization block, other outputs are connected to the delay block, the outputs of which are connected to other inputs of the gradient formation block, the outputs of the weight coefficient normalization block are connected to the inputs of the N weight coefficient blocks, the outputs of which are connected to the adder, the adder output is connected to one of the inputs of the gradient shaping block.
RU2020116618A 2020-05-12 2020-05-12 Adaptive antenna array for bistatic radar system RU2731875C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116618A RU2731875C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Adaptive antenna array for bistatic radar system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116618A RU2731875C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Adaptive antenna array for bistatic radar system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731875C1 true RU2731875C1 (en) 2020-09-08

Family

ID=72421924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020116618A RU2731875C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Adaptive antenna array for bistatic radar system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731875C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750858C1 (en) * 2020-11-16 2021-07-05 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Combined adaptive antenna array
RU2777692C1 (en) * 2021-06-28 2022-08-08 Артем Николаевич Новиков Method for processing signals in an adaptive antenna array when receiving correlated signals and interference

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1732408A1 (en) * 1990-08-14 1992-05-07 Ленинградский научно-исследовательский радиотехнический институт Adaptive array
RU2124789C1 (en) * 1997-12-15 1999-01-10 Военный инженерно-космический университет имени А.Ф.Можайского Adaptive array signal processing device
JP2002261531A (en) * 2001-03-05 2002-09-13 Atr Adaptive Communications Res Lab Device and method for conrolling array antenna
US6823174B1 (en) * 1999-10-11 2004-11-23 Ditrans Ip, Inc. Digital modular adaptive antenna and method
RU2466482C1 (en) * 2011-03-16 2012-11-10 Дмитрий Давидович Габриэльян Adaptive antenna array
RU2683140C1 (en) * 2018-05-31 2019-03-26 Артем Николаевич Новиков Adaptive antenna array

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1732408A1 (en) * 1990-08-14 1992-05-07 Ленинградский научно-исследовательский радиотехнический институт Adaptive array
RU2124789C1 (en) * 1997-12-15 1999-01-10 Военный инженерно-космический университет имени А.Ф.Можайского Adaptive array signal processing device
US6823174B1 (en) * 1999-10-11 2004-11-23 Ditrans Ip, Inc. Digital modular adaptive antenna and method
JP2002261531A (en) * 2001-03-05 2002-09-13 Atr Adaptive Communications Res Lab Device and method for conrolling array antenna
RU2466482C1 (en) * 2011-03-16 2012-11-10 Дмитрий Давидович Габриэльян Adaptive antenna array
RU2683140C1 (en) * 2018-05-31 2019-03-26 Артем Николаевич Новиков Adaptive antenna array

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 2683140 C1 - 2019-03-26. RU 2466482 C1 - 2012-11-10. SU 1732408 A1 - 1992-05-07. RU 2124789 C1 - 1999-01-10. JP 2002261531 A - 2002-09-13. US 6823174 B1 - 2004-11-23. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750858C1 (en) * 2020-11-16 2021-07-05 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Combined adaptive antenna array
RU2777692C1 (en) * 2021-06-28 2022-08-08 Артем Николаевич Новиков Method for processing signals in an adaptive antenna array when receiving correlated signals and interference

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5940033A (en) Apparatus, methods and computer program for evaluating multiple null forming antenna processors and jammers
CA2411615C (en) Surface wave radar
TWI453675B (en) Over-the-air test
US8954014B2 (en) Over-the air test
US5929810A (en) In-flight antenna optimization
RU2731875C1 (en) Adaptive antenna array for bistatic radar system
US3365719A (en) System for simulating radar terrain returns
CN114487523A (en) Distributed microwave radiation source field intensity coherent synthesis method and system
JP3645073B2 (en) System for evaluating electromagnetic field environment characteristics of wireless terminals
CN111175712B (en) Phased array radar damage assessment and restoration verification system
RU2208880C2 (en) Device for generating directivity pattern zero of phased antenna array in noise direction
RU2527923C2 (en) Method of creating spatial navigation field with distributed navigation signal sources
RU2739938C1 (en) Method for spatial compensation of direct and reflected signals when a reflected signal from an air target is detected by a bistatic radar system
RU2379705C2 (en) Method of two-stage image recovery in multi-channel radio- and radio-ir-radars
RU190950U1 (en) COMPLEX OF DIMENSIONAL MODELING OF HANDLING SITUATIONS
RU2676469C1 (en) Radar target simulator
WO2020240667A1 (en) Signal processing device, radar system, and signal processing program
RU2788820C1 (en) Method for spatial interference compensation using information about the direction to the signal source
Hogg et al. A Precise Measurement of the Gain of a Large Horn‐Reflector Antenna
US3333270A (en) Radio navigation system
Washburn et al. An on-line adaptive beamforming capability for HF backscatter radar
Jin et al. A Novel Waveform Optimization Framework
Bakken et al. Real time UWB radar imaging using single chip transceivers
CN115134008B (en) Comprehensive integrated test system and method for OTA test
JP2841739B2 (en) Electromagnetic wave absorption characteristics evaluation device