RU2805384C1 - Method for beam control in active phased array antenna - Google Patents

Method for beam control in active phased array antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2805384C1
RU2805384C1 RU2023115275A RU2023115275A RU2805384C1 RU 2805384 C1 RU2805384 C1 RU 2805384C1 RU 2023115275 A RU2023115275 A RU 2023115275A RU 2023115275 A RU2023115275 A RU 2023115275A RU 2805384 C1 RU2805384 C1 RU 2805384C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
signal
frequency
chirp signal
apaa
Prior art date
Application number
RU2023115275A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Королев
Борис Борисович Батуров
Ярослав Викторович Коршиков
Сергей Геннадьевич Рыков
Дмитрий Александрович Костючик
Original Assignee
Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" filed Critical Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805384C1 publication Critical patent/RU2805384C1/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in measuring technology, radar and communications. The essence of the claimed solution lies in the fact that in the method of forming an APAA beam, which consists in the fact that in each m-th channel of the APAA, a linearly frequency modulated (chirp) signal is generated according to the formula
in this case, once for each channel, the control processor and processing of radio signals of the transceiver modules calculates the values of: the estimated carrier frequency of the emitted chirp signal calculated carrier frequency of the received chirp signal and calculated initial phase of the chirp signal of the m-th channel, while in the transmitting and receiving modes the calculated carrier frequencies of the m-th channel are determined by the expressions accordingly. In this case, the calculated initial phase of the chirp signal of the m-th channel in the transmission mode is determined by the expression where ∆f is the frequency deviation of the chirp signal, τ is the duration of the chirp signal, – time shift of the m-th channel signal, d – grating pitch, – carrier frequency of the channel taken as the reference one, for which m=0.
EFFECT: increase in the speed of frequency tuning and change the position of the APAA beam, reduced energy consumption and simplification of the APAA design while reducing the requirements for the computing power of the control system.
1 cl, 3 dwg

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительной технике, радиолокации и связи. The invention relates to radio engineering and can be used in measuring technology, radar and communications.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Развитие радиолокационных систем и повышение их технических и экономических характеристик идет по пути использования высокоточных цифровых диаграммообразующих схем, позволяющих в реальном масштабе времени управлять фазовым распределением в раскрыве решетки. Известна широкополосная антенна со сканированием фазы для излучения линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) импульсного радиочастотного (РЧ) сигнала с требуемыми углами сканирования [1], содержащая множество подрешеток, в пределах которых ошибка времени задержки при максимальных углах сканирования пренебрежимо мала, одна из подрешеток является опорной, множество управляемых фазовращателей, выходы которых подключены к входам подрешеток, и которые имеют входы управления, схему распределения ВЧ сигнала для подачи ЛЧМ импульса на фазовращатели, устройство управления фазовращателями, обеспечивающее установку нулевой начальной фазы и затем линейное увеличение фазы за время длительности импульса. Недостатком данного способа является трудность обеспечения низкой погрешности фазовращателей [2].The development of radar systems and the improvement of their technical and economic characteristics follows the path of using high-precision digital beamforming circuits, which make it possible to control the phase distribution in the grating aperture in real time. A known broadband antenna with phase scanning for emitting a linearly frequency-modulated (chirp) pulsed radio frequency (RF) signal with the required scanning angles [1], containing many subarrays, within which the delay time error at maximum scanning angles is negligible, one of the subarrays is a reference, a set of controlled phase shifters, the outputs of which are connected to the inputs of the subarrays, and which have control inputs, an RF signal distribution circuit for supplying a chirp pulse to the phase shifters, a phase shifter control device that ensures the setting of a zero initial phase and then a linear increase in the phase during the duration of the pulse. The disadvantage of this method is the difficulty of ensuring a low error of the phase shifters [2].

При цифровом формировании сигналов в каналах и цифровом управлении параметрами луча в активной фазированной антенной решетке (АФАР) могут использоваться цифровые вычислительные синтезаторы (ЦВС). Известна антенная решетка с цифровым формированием луча [3] (US 5943010). Антенная решетка содержит множество ЦВС с цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП), вырабатывающих сигнал передающей части, управление которыми осуществляет препроцессор, устанавливающий для каждого ЦВС значения фазы, частоты и временной задержки. Каждый ЦВС тактируется от общего тактового генератора, устанавливающего фазовые соотношения между всеми ЦВС. Управление формированием сигналов, вырабатываемых каждым ЦВС, установка требуемых фазовых соотношений между этими сигналами выполняет общий процессор приема/передачи. Digital computational synthesizers (DCS) can be used for digital signal generation in channels and digital control of beam parameters in an active phased array antenna (APAA). An antenna array with digital beamforming is known [3] (US 5943010). The antenna array contains multiple DACs with digital-to-analog converters (DACs) that produce a transmitting signal, which are controlled by a preprocessor that sets phase, frequency and time delay values for each DAC. Each DDS is clocked from a common clock generator, which establishes phase relationships between all DDSs. The formation of signals generated by each DDS and the establishment of the required phase relationships between these signals are controlled by a common receive/transmit processor.

Недостатком данного патента является отсутствие алгоритмов вычисления требуемых времен задержек и фазовых поправок для каждого канала. Вторым недостатком является малый диапазон частот формируемых сигналов, ограниченный сверху максимальной частотой выходного сигнала ЦАП.The disadvantage of this patent is the lack of algorithms for calculating the required delay times and phase corrections for each channel. The second disadvantage is the small frequency range of the generated signals, limited above by the maximum frequency of the DAC output signal.

Известна полностью цифровая АФАР с большой мгновенной шириной полосы [4] (CN113253210A), представляющая собой единую АФАР, включающую в себя множество подрешеток, каждая из которых содержит множество каналов, каждый канал содержит приемопередающий компонент, цифровой фазовращатель, компонент преобразования частоты и фазовращатель сдвига частоты, соединенные последовательно, в которой фазовращатель сдвига частоты используется для вычисления параметров компенсации начальных фаз и частот требуемых передаваемых и принимаемых сигналов, выполняющий коррекцию сигналов и обеспечивающий режим постоянных амплитуды и фазы для всех путей распространения сигналов, и способ управления полностью цифровой АФАР с большой мгновенной шириной полосы, заключающийся в калибровке АФАР в безэховой камере в режимах приема и передачи, вычислении параметров компенсации начальных фаз и частот, компенсации неидентичности устройств и каналов, выполнении этих операций для различных частот и углов сканирования и записи полученных параметров в запоминающем устройстве. A fully digital APAA with a large instantaneous bandwidth [4] (CN113253210A) is known, which is a single APAA that includes many subarrays, each of which contains multiple channels, each channel contains a transceiver component, a digital phase shifter, a frequency conversion component and a frequency shifter phase shifter , connected in series, in which a frequency shifter is used to calculate compensation parameters for the initial phases and frequencies of the required transmitted and received signals, performing signal correction and providing constant amplitude and phase mode for all signal propagation paths, and a method for controlling a fully digital APAA with a large instantaneous width band, which consists of calibrating the APAA in an anechoic chamber in receive and transmit modes, calculating compensation parameters for initial phases and frequencies, compensating for non-identity of devices and channels, performing these operations for various frequencies and scanning angles, and recording the obtained parameters in a memory device.

Недостатком данного способа управления является сложность его применения для модулированных сигналов, так как в этом способе не учитывается связь подлежащих вычислению параметров компенсации начальных фаз и частот, а также параметров компенсации неидентичности устройств, входящих в каналы АФАР, с параметрами модуляции сигнала.The disadvantage of this control method is the complexity of its application for modulated signals, since this method does not take into account the connection of the initial phase and frequency compensation parameters to be calculated, as well as the compensation parameters for the non-identity of devices included in the APAA channels, with the signal modulation parameters.

Вторым недостатком данного способа является необходимость экспериментального определения параметров компенсации начальных фаз и частот с использованием специализированных безэховых камер применительно к требуемым излучаемым сигналам, что увеличивает стоимость и время проектирования АФАР.The second disadvantage of this method is the need to experimentally determine the parameters for compensation of initial phases and frequencies using specialized anechoic chambers in relation to the required emitted signals, which increases the cost and time of designing an APAA.

Известен способ достижения сверхширокополосного управления лучом с задержкой в реальном времени для активных решеток с электронным сканированием [5] (US 9479232), в которых генератор колебаний состоит из ЦВС, в котором используется компонент временной задержки, генерирующий сигнал промежуточной частоты с первой временной задержкой, которая вызывает задержку первого радиочастотного сигнала, в котором временная задержка находится в соответствии с алгоритмом управления лучом. В следующем канале АФАР ЦВС формирует сигнал промежуточной частоты с второй временной задержкой и дополнительным фазовым сдвигом, вычисленным на основании величины первой временной задержки, и так далее по каналам АФАР.There is a known method for achieving ultra-wideband beam control with a real-time delay for active electronically scanned arrays [5] (US 9479232), in which the oscillator consists of a DDS, which uses a time delay component generating an intermediate frequency signal with a first time delay, which causes a delay of the first RF signal, in which the time delay is in accordance with the beam steering algorithm. In the next APAA channel, the DDS generates an intermediate frequency signal with a second time delay and an additional phase shift calculated based on the value of the first time delay, and so on along the APAA channels.

Недостатком этого способа является ограничение разрешения по времени задержки величиной, обратной частоте дискретизации ЦВС. Более того, в ЦВС параллельной работой цифровых блоков, разрешения по времени задержки, то есть минимальное время изменения частоты выходного колебания ЦВС, увеличивается пропорционально количеству параллельно работающих преобразователей цифровых кодов [6]. Поскольку допустимая ошибка времени задержки зависит от области практического применения АФАР [5], использование способа [5] оказывается ограниченным. Более того, необходимость формирования временной задержки и фазового сдвига при формировании сигналов для каждого ЦВС увеличивает количество управляющих сигналов для ЦВС, что усложняет схему АФАР.The disadvantage of this method is that the delay time resolution is limited by the value inverse to the DDS sampling frequency. Moreover, in DDS with parallel operation of digital blocks, the delay time resolution, that is, the minimum time for changing the frequency of the output oscillation of the DDS, increases in proportion to the number of parallel operating digital code converters [6]. Since the permissible delay time error depends on the field of practical application of APAA [5], the use of method [5] turns out to be limited. Moreover, the need to generate a time delay and phase shift when generating signals for each DDS increases the number of control signals for the DDS, which complicates the APAA circuit.

Известна широкополосная система активной фазированной антенной решетки и способ получения одного или более лучей с использованием массива антенных элементов [7] (US 7345629), в котором используется множество сборок синтезаторов сигналов или лучей, для генерации множества элементарных передаваемых сигналов, в каждый из которых заложен фазовый сдвиг и установки амплитуды, с использованием параметров частоты, изменения частоты, амплитуды и фазы, отвечающих за управление сигналом без обработки с задержкой по времени. В этом способе за счет управления фазовым сдвигом выходного сигнала ЦВС выполняет роль фазовращателя и устройства временной задержки за счет установления зависимости фазы частоты в видеA wideband active phased array antenna system and a method for producing one or more beams using an array of antenna elements [7] (US 7345629) are known, which uses multiple signal or beam synthesizer assemblies to generate a plurality of elementary transmitted signals, each of which contains a phase shift and amplitude settings, using the frequency, frequency, amplitude and phase parameters responsible for controlling the signal without processing with a time delay. In this method, by controlling the phase shift of the output signal, the DDS plays the role of a phase shifter and time delay device by establishing the dependence of the frequency phase in the form

φ c (t)=f(tt d , φ c ( t )= f ( tt d ,

где φ c (t) – мгновенная величина коррекции фазы, f(t) – мгновенная частота сигнала, t d –требуемая задержка по времени. Недостатками данного способа являются: необходимость корректировки фазы φ c (t) для каждого момента времени в зависимости от требуемой временной зависимости частоты f(t); малый диапазон частот формируемых сигналов, ограниченный сверху максимальной частотой сигнала синтезируемого ЦВС.where φ c ( t ) is the instantaneous phase correction value, f ( t ) is the instantaneous frequency of the signal, t d is the required time delay. The disadvantages of this method are: the need to adjust the phase φ c ( t ) for each instant depending on the required time dependence of the frequency f ( t ); a small frequency range of the generated signals, limited above by the maximum frequency of the signal of the synthesized digital digital signal.

Известна система АФАР с управлением лучом с использованием виртуальной задержки по времени [8] (US2002/0175859), содержащая множество излучающих элементов, в которой для управления лучом выполняется генерация набора сигналов с предустановленным сдвигом частоты и последующей подачей этих сигналов на соответствующие элементы антенны. Для этого используются смесители, на один из входов которых подается ЛЧМ сигнал от основного формирователя ЛЧМ сигнала, а на другие – сигналы от источников, обеспечивающих виртуальную задержку во времени как принятых так и излучаемых сигналов, в качестве формирователей сигналов, обеспечивающих задержку по времени, используются ЦВС и АЦП, формирующие сигналы в виде колебаний с частотами, отличающимися друг от друга на величину, кратную ΔF, где величина ΔF пропорциональна требуемой задержке сигналов. An APAA system with beam control using a virtual time delay is known [8] (US2002/0175859), containing many radiating elements, in which, to control the beam, a set of signals with a preset frequency shift is generated and these signals are subsequently supplied to the corresponding antenna elements. For this purpose, mixers are used, one of the inputs of which is supplied with a chirp signal from the main chirp signal shaper, and the others are supplied with signals from sources that provide a virtual time delay of both received and emitted signals; signal shapers that provide a time delay are used DDS and ADC that generate signals in the form of oscillations with frequencies that differ from each other by an amount that is a multiple of ΔF, where the ΔF value is proportional to the required signal delay.

Недостатком данного способа управления лучом АФАР является появление в спектре сигнала регулярных составляющих, порождаемых ЦВС, с частотой, зависящей от ΔF и частоты тактирования ЦВС. Таким образом, при сканировании луча АФАР спектр излучаемого сигнала будет содержать нежелательные составляющие, ухудшающие характеристики АФАР.The disadvantage of this method of controlling the APAA beam is the appearance in the signal spectrum of regular components generated by the DDS, with a frequency depending on ΔF and the DDS clock frequency. Thus, when scanning the APAA beam, the spectrum of the emitted signal will contain undesirable components that worsen the characteristics of the APAA.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ цифрового формирования диаграммы направленности (ДН) активной фазированной антенной решетки при излучении и приеме линейно-частотно-модулированного сигнала [9]. The closest to the claimed method is a method for digitally forming the radiation pattern (RP) of an active phased array antenna when emitting and receiving a linearly frequency-modulated signal [9].

На фиг.1 изображена структурная схема, реализующая способ-прототип.Figure 1 shows a block diagram that implements the prototype method.

Первым недостатком данного способа являются повышенные требования к производительности процессора формирования ДН, в котором осуществляется умножение входного ЛЧМ сигнала на комплексные коэффициенты, позволяющие компенсировать изменение фазы ЛЧМ сигнала в зависимости от номера цифрового ППМ. А поскольку компенсирующие коэффициенты являются функцией времени, процессор формирования ДН должен при цифровом формировании ДН осуществлять вычисление компенсирующих коэффициентов для каждого s-го отсчета в течение длительности формирования ЛЧМ сигнала, что существенно увеличивает количество вычислительных операций.The first disadvantage of this method is the increased requirements for the performance of the pattern formation processor, in which the input chirp signal is multiplied by complex coefficients that make it possible to compensate for changes in the phase of the chirp signal depending on the number of the digital PPM. And since the compensating coefficients are a function of time, the pattern formation processor must, when digitally forming a pattern, calculate the compensating coefficients for each s-th sample during the duration of the chirp signal formation, which significantly increases the number of computational operations.

Вторым недостатком данного способа является необходимость формирования в цифровой форме двух квадратурных составляющих ЛЧМ сигнала, что также повышает требования к производительности процессора формирования ДН, а использование квадратурных модуляторов в каждом передающем канале АФАР усложняет и удорожает конструкцию АФАР. The second disadvantage of this method is the need to digitally generate two quadrature components of the chirp signal, which also increases the performance requirements of the pattern generation processor, and the use of quadrature modulators in each transmitting channel of the APAA complicates and increases the cost of the APAA design.

Техническая проблема заявленного изобретения заключается в увеличении скорости перестройки частоты и изменения положения луча АФАР одновременно со снижением требований к вычислительной мощности системы управления. The technical problem of the claimed invention is to increase the speed of frequency tuning and changing the position of the APAA beam while reducing the requirements for the computing power of the control system.

Технический результат заключается в решении указанной технической проблемы.The technical result consists in solving the specified technical problem.

Указанный технический результат достигается в способе формирования луча в активной фазированной антенной решетке (АФАР), заключающийся в том, что в каждом m-ом канале АФАР производится формирование линейно-частотно модулированного (ЛЧМ) сигнала по формуле The specified technical result is achieved in the method of beam formation in an active phased antenna array (APAA), which consists in the fact that in each m -th channel of the APAA, a linearly frequency modulated (chirp) signal is generated according to the formula

, ,

где - расчетная несущая частота излучаемого ЛЧМ сигнала, – девиация ЛЧМ сигнала, – длительность ЛЧМ сигнала, – расчетная начальная фаза ЛЧМ сигнала m-го канала, Where - calculated carrier frequency of the emitted chirp signal, – chirp signal deviation, – duration of the chirp signal, – calculated initial phase of the chirp signal of the m-th channel,

при этом один раз для каждого канала процессор управления и обработки радиосигналов приемо-передающих модулей вычисляет значения: расчетной несущей частоты излучаемого ЛЧМ сигнала , расчетной несущей частоты принимаемого ЛЧМ сигнала , и расчетной начальной фазы ЛЧМ сигнала m-го канала, при этом в режиме передачи и приема расчетные несущие частоты m-го канала определяются выражениямиin this case, once for each channel, the control processor and processing of radio signals of the transceiver modules calculates the values of: the estimated carrier frequency of the emitted chirp signal , the calculated carrier frequency of the received chirp signal , and the calculated initial phase The chirp signal of the mth channel, while in the transmitting and receiving mode the calculated carrier frequencies of the mth channel are determined by the expressions

, соответственно, , respectively,

при этом расчетная начальная фаза ЛЧМ сигнала m-го канала в режиме передачи определяется выражениемin this case, the calculated initial phase of the chirp signal of the m -th channel in the transmission mode is determined by the expression

,
где – девиация частоты ЛЧМ сигнала, – длительность ЛЧМ сигнала, – временной сдвиг сигнала m-го канала, – шаг решетки, – несущая частота канала, принятого за опорный, для которого m=0.
,
Where – frequency deviation of the chirp signal, – duration of the chirp signal, – time shift of the m-th channel signal, – grating pitch, – carrier frequency of the channel taken as the reference one, for which m =0.

Заявленное изобретение поясняется на графических материалах.The claimed invention is illustrated in graphic materials.

На фиг. 1 изображена структурная схема, реализующая способ-прототип, где 1 - цифровой синтезатор ЛЧМ сигнала, 2 - процессор формирования ДН, 3 – блок цифровых приемопередающих модулей (ППМ). Блок цифровых ППМ 3 включает М цифровых ППМ 3.1, 3.2, …, 3.М. Каждый цифровой ППМ включает квадратурные модуляторы 3.1.1, 3.2.1-3.M.1, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 3.1.2, 3.2.2-3.M.2, преобразователи частоты вверх 3.1.3, 3.2.3-3.М.3, усилители 3.1.4, 3.2.4-3.М.4, переключатели прием-передача 3.1.5, 3.2.5-3.М.5, антенные элементы 3.1.6, 3.2.6-3.М.6, квадратурные демодуляторы 3.1.7, 3.2.7-3.М.7, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 3.1.8, 3.2.8-3.М.8, преобразователи частоты вниз 3.1.9, 3.2.9-3.М.9, малошумящие усилители 3.1.10, 3.2.10-3.M.10 и устройства защиты 3.1.11, 3.2.11-3.М.11. Причем 1-й, 2-й, …, М-й выход процессора формирования ДН 2 соединен соответственно со входами квадратурных модуляторов 3.1.1, 3.2.1-3.М.1 цифровых ППМ 3.1, 3.2, …, 3.М, а выходы квадратурных демодуляторов 3.1.7, 3.2.7-3.М.7 соединены соответственно с 1-м, 2-м, …., М-м входами процессора формирования ДН 2. При излучении АФАР цифровой синтезатор ЛЧМ сигнала 1 формирует комплексные отсчеты u(s) ЛЧМ сигнала. которые поступают на вход процессора формирования ДН 2. В процессоре 2 для заданных направлений фазирования θф и номеров отсчетов s осуществляется умножение входного ЛЧМ сигнала u(s) на комплексные коэффициенты, позволяющие компенсировать изменение фазы ЛЧМ сигнала в зависимости от номера цифрового ППМ m, выбранного направления фазирования θф, а также его девиации частоты ∆f. С 1-го, 2-го, …, М-го выходов процессора формирования ДН 2 М ЛЧМ сигналов поступают на входы квадратурных модуляторов 3.1.1, 3.2.1-3.M.1 цифровых ППМ 3.1, 3.2, …, 3.М соответственно. Квадратурные модуляторы 3.1.1, 3.2.1-3.M.1 осуществляют перенос спектра ЛЧМ сигнала в область промежуточных частот. Далее осуществляется преобразование сигналов в аналоговую форму с помощью соответствующих ЦАП 3.1.2, 3.2.2-3.М.2, перенос спектра ЛЧМ сигнала в область несущих частот с помощью преобразователей частоты вверх 3.1.3, 3.2.3-3.М.3 и формирование в каждом из цифровых ППМ сигналов, затем их усиление в усилителях 3.1.4, 3.2.4-3.М.4 и через переключатели прием-передача 3.1.5, 3.2.5-3.М.5 излучение в пространство с помощью соответствующих антенных элементов 3.1.6, 3.2.6-3.М.6. Тем самым формируется суммарная ДН на передачу.In fig. Figure 1 shows a block diagram that implements the prototype method, where 1 is a digital chirp signal synthesizer, 2 is a pattern generation processor, 3 is a block of digital transceiver modules (TRM). Digital PPM block 3 includes M digital PPMs 3.1, 3.2, ..., 3.M. Each digital PPM includes quadrature modulators 3.1.1, 3.2.1-3.M.1, digital-to-analog converters (DACs) 3.1.2, 3.2.2-3.M.2, up frequency converters 3.1.3, 3.2.3- 3.M.3, amplifiers 3.1.4, 3.2.4-3.M.4, transmit-receive switches 3.1.5, 3.2.5-3.M.5, antenna elements 3.1.6, 3.2.6-3 .M.6, quadrature demodulators 3.1.7, 3.2.7-3.M.7, analog-to-digital converters (ADC) 3.1.8, 3.2.8-3.M.8, down frequency converters 3.1.9, 3.2 .9-3.M.9, low noise amplifiers 3.1.10, 3.2.10-3.M.10 and protection devices 3.1.11, 3.2.11-3.M.11. Moreover, the 1st, 2nd, ..., M-th output of the DN formation processor 2 is connected, respectively, to the inputs of quadrature modulators 3.1.1, 3.2.1-3.M.1 digital PPM 3.1, 3.2, ..., 3.M, and the outputs of quadrature demodulators 3.1.7, 3.2.7-3.M.7 are connected, respectively, to the 1st, 2nd, ...., Mth inputs of the DP formation processor 2. When AFAR is emitted, the digital chirp signal synthesizer 1 generates complex samples u(s) of the chirp signal. which arrive at the input of the DP formation processor 2. In processor 2, for given phasing directions θph and sample numbers s, the input chirp signal u(s) is multiplied by complex coefficients that make it possible to compensate for changes in the chirp signal phase depending on the number of digital PPM m, the selected direction phasing θf, as well as its frequency deviation ∆f. From the 1st, 2nd, ..., M-th outputs of the DP generation processor, 2 M chirp signals are supplied to the inputs of quadrature modulators 3.1.1, 3.2.1-3.M.1 digital PPM 3.1, 3.2, ..., 3. M accordingly. Quadrature modulators 3.1.1, 3.2.1-3.M.1 carry out the transfer of the chirp signal spectrum to the region of intermediate frequencies. Next, the signals are converted into analog form using the corresponding DACs 3.1.2, 3.2.2-3.M.2, and the chirp signal spectrum is transferred to the carrier frequency region using up frequency converters 3.1.3, 3.2.3-3.M. 3 and the formation in each of the digital PPM signals, then their amplification in amplifiers 3.1.4, 3.2.4-3.M.4 and through transmit-receive switches 3.1.5, 3.2.5-3.M.5 radiation into space using appropriate antenna elements 3.1.6, 3.2.6-3.M.6. Thus, the total transmission pattern is formed.

Принимаемые антенными элементами 3.1.6, 3.2.6-3.М.6 сигналы поступают через переключатели прием-передача 3.1.5, 3.2.5-3.M.5 на входы устройств защиты 3.1.11, 3.2.11-3.М.11, выполняющих роль защиты чувствительного приемного тракта цифровых ППМ 3.1, 3.2-3.М от просачивания зондирующих сигналов при их излучении и воздействия мощных помех при приеме. С выхода устройств защиты 3.1.11, 3.2.11-3.M.11 сигналы поступают на входы малошумящих усилителей 3.1.10, 3.2.10-3.M.10, которые поднимают амплитуду сигнала до требуемого уровня для дальнейшей оцифровки. Далее осуществляется перенос спектра ЛЧМ сигналов в область промежуточных частот с помощью преобразователей частоты вниз 3.1.9, 3.2.9-3.М.9 и их преобразование в цифровую форму с помощью соответствующих АЦП 3.1.8, 3.2.8-3.М.8. С выходов последних сигналы подаются на входы квадратурных демодуляторов 3.1.8, 3.2.8-3.М.8. Квадратурные демодуляторы осуществляют формирование комплексной огибающей принятых ЛЧМ сигналов. С выходов квадратурных демодуляторов 3.1.7, 3.2.7-3.М.7 комплексные огибающие М принятых ЛЧМ сигналов поступают на 1-й, 2-й, …, М-й входы процессора формирования ДН 2 соответственно. В процессоре 2 для заданного направления фазирования θф и номера дискретного отсчета s осуществляется умножение m-го, принятого ЛЧМ сигнала на комплексные коэффициенты, позволяющие компенсировать изменение фазы принятого ЛЧМ сигнала в зависимости от номера цифрового ППМ m, выбранного направления фазирования θф, а также его девиации частоты ∆f и суммирование сигналов с выходов цифровых ППМ для каждого s-го отсчета. При этом формируется результирующая ДН (на передачу и прием).The signals received by antenna elements 3.1.6, 3.2.6-3.M.6 are sent through transmit-receive switches 3.1.5, 3.2.5-3.M.5 to the inputs of protection devices 3.1.11, 3.2.11-3. M.11, which perform the role of protecting the sensitive receiving path of digital PPM 3.1, 3.2-3.M from leakage of probing signals during their emission and the effects of powerful interference during reception. From the output of protection devices 3.1.11, 3.2.11-3.M.11, the signals are fed to the inputs of low-noise amplifiers 3.1.10, 3.2.10-3.M.10, which raise the signal amplitude to the required level for further digitization. Next, the spectrum of chirp signals is transferred to the region of intermediate frequencies using downward frequency converters 3.1.9, 3.2.9-3.M.9 and their conversion into digital form using the corresponding ADCs 3.1.8, 3.2.8-3.M. 8. From the outputs of the latter, signals are fed to the inputs of quadrature demodulators 3.1.8, 3.2.8-3.M.8. Quadrature demodulators form a complex envelope of the received chirp signals. From the outputs of quadrature demodulators 3.1.7, 3.2.7-3.M.7, the complex envelopes of M received chirp signals are supplied to the 1st, 2nd, ..., M inputs of the DP generation processor 2, respectively. In processor 2, for a given phasing direction θph and discrete sample number s, the m-th received chirp signal is multiplied by complex coefficients that make it possible to compensate for changes in the phase of the received chirp signal depending on the digital PPM number m, the selected phasing direction θph, as well as its deviation frequency ∆f and summation of signals from the outputs of digital PPM for each s-th sample. In this case, the resulting pattern (for transmission and reception) is formed.

На фиг. 2 показано устройство, реализующее заявленный способ управления лучом АФАР и содержащее блок цифровых ППМ, включающий в себя усилители 3.1.4, 3.2.4-3.М.4, антенные элементы 3.1.6, 3.2.6-3.М.6, АЦП 3.1.8, 3.2.8-3.М.8, преобразователи частоты вниз 3.1.9, 3.2.9-3.М.9, малошумящие усилители 3.1.10, 3.2.10- 3.М.10, дополнительно введены преобразователи частоты 3.1.12, 3.2.12-3.М.12, выходное устройство 3.1.13, 3.2.13-3.М.13, ЦВС 3.1.14, 3.2.14-3.3.14, опорный генератор 4, процессор обработки радиолокационной информации и управления ППМ 5 и двунаправленные линии передачи информации 6.1, 6.2-6.М, причем выход 1 опорного генератора 4 соединен со входом 1 процессора обработки радиолокационной информации и управления ППМ 5, выход 2 опорного генератора 4 соединен со входами 1 ЦВС 3.1.14, 3.2.14-3.3.14, входами 1 АЦП 3.1.8, 3.2.8-3.М.8, входами 1 преобразователей частоты 3.1.12, 3.2.12-3.М.12 входами 1 преобразователи частоты вниз 3.1.9, 3.2.9-3.М.9, выходы 2.1, 2.2-2.М процессора обработки радиолокационной информации и управления ППМ 5 через двунаправленные линии передачи информации 6.1, 6.2-6.М соединены со входами 2 ЦВС 3.1.14, 3.2.14-3.3.14, входами 2 АЦП 3.1.8, 3.2.8-3.М.8, входами 3 преобразователей частоты 3.1.12, 3.2.12-3.М.12 и входами 3 преобразователей частоты вниз 3.1.9, 3.2.9-3.М.9 цифровых ППМ 3.1, 3.2-3.М соответственно, выходы 3 ЦВС 3.1.14, 3.2.14-3.3.14 соединены со входами 2 преобразователей частоты 3.1.12, 3.2.12-3.М.12, выходы 4 преобразователей частоты 3.1.12, 3.2.12-3.М.12 соединены со входами 1 усилителей 3.1.4, 3.2.4-3.М.4, выходы 2 усилителей 3.1.4, 3.2.4-3.М.4 соединены со входами 1 выходных устройств 3.1.13, 3.2.13-3.М.13, входы 3 выходных устройств 3.1.13, 3.2.13-3.М.13 соединены со входами 1 активных элементов 3.1.6, 3.2.6-3.М.6, выходы 2 выходных устройств 3.1.13, 3.2.13-3.М.13 соединены со входами 1 малошумящих усилителей 3.1.10, 3.2.10-3.М.10, выходы 2 малошумящих усилителей 3.1.10, 3.2.10-3.М.10 соединены со входами 4 преобразователей частоты вниз 3.1.9, 3.2.9-3.М.9, выходы 2 преобразователей частоты вниз 3.1.9, 3.2.9-3.М.9 соединены со входами 3 АЦП 3.1.8, 3.2.8-3.М.8.In fig. Figure 2 shows a device that implements the claimed method of controlling the APAA beam and contains a digital PPM block, including amplifiers 3.1.4, 3.2.4-3.M.4, antenna elements 3.1.6, 3.2.6-3.M.6, ADC 3.1.8, 3.2.8-3.M.8, down frequency converters 3.1.9, 3.2.9-3.M.9, low noise amplifiers 3.1.10, 3.2.10-3.M.10, additionally introduced frequency converters 3.1.12, 3.2.12-3.M.12, output device 3.1.13, 3.2.13-3.M.13, TsVS 3.1.14, 3.2.14-3.3.14, reference oscillator 4, processor processing of radar information and control of the PPM 5 and bidirectional information transmission lines 6.1, 6.2-6.M, wherein the output 1 of the reference oscillator 4 is connected to the input 1 of the processor for processing radar information and controlling the PPM 5, the output 2 of the reference oscillator 4 is connected to the inputs 1 of the TsVS 3.1 .14, 3.2.14-3.3.14, inputs 1 ADC 3.1.8, 3.2.8-3.M.8, inputs 1 frequency converters 3.1.12, 3.2.12-3.M.12 inputs 1 frequency converters down 3.1.9, 3.2.9-3.M.9, outputs 2.1, 2.2-2.M of the processor for processing radar information and control PPM 5 through bidirectional information transmission lines 6.1, 6.2-6.M are connected to inputs 2 of the digital computer 3.1.14 , 3.2.14-3.3.14, inputs of 2 ADCs 3.1.8, 3.2.8-3.M.8, inputs of 3 frequency converters 3.1.12, 3.2.12-3.M.12 and inputs of 3 frequency converters down 3.1 .9, 3.2.9-3.M.9 digital PPM 3.1, 3.2-3.M respectively, outputs of 3 DCVs 3.1.14, 3.2.14-3.3.14 are connected to inputs of 2 frequency converters 3.1.12, 3.2.12 -3.M.12, outputs of 4 frequency converters 3.1.12, 3.2.12-3.M.12 are connected to inputs of 1 amplifiers 3.1.4, 3.2.4-3.M.4, outputs of 2 amplifiers 3.1.4, 3.2.4-3.M.4 are connected to inputs 1 of output devices 3.1.13, 3.2.13-3.M.13, inputs 3 of output devices 3.1.13, 3.2.13-3.M.13 are connected to inputs 1 active elements 3.1.6, 3.2.6-3.M.6, outputs of 2 output devices 3.1.13, 3.2.13-3.M.13 are connected to the inputs of 1 low-noise amplifiers 3.1.10, 3.2.10-3.M .10, the outputs of 2 low-noise amplifiers 3.1.10, 3.2.10-3.M.10 are connected to the inputs of 4 downward frequency converters 3.1.9, 3.2.9-3.M.9, the outputs of 2 downward frequency converters 3.1.9, 3.2.9-3.M.9 are connected to inputs 3 of ADC 3.1.8, 3.2.8-3.M.8.

На фиг. 3 показан график зависимостей напряжений для пятиканальной решетки.In fig. Figure 3 shows a graph of voltage dependences for a five-channel grille.

Сущность изобретения состоит в следующем.The essence of the invention is as follows.

В общем случае выражение для ЛЧМ сигнала на выходе m-го канала АФАР в режиме излучения может быть представлено в виде [9]:In the general case, the expression for the chirp signal at the output of the m-th channel of the APAA in the radiation mode can be presented as [9]:

, (1) , (1)

где – девиация частоты ЛЧМ сигнала, – длительность ЛЧМ сигнала, – временной сдвиг сигнала m-го канала, – шаг решетки, – несущая частота канала, принятого за опорный, для которого m=0. Группируя составляющие мгновенной фазы выражения (1) для степеней времени t равных 0, 1 и 2, получим выражениеWhere – frequency deviation of the chirp signal, – duration of the chirp signal, – time shift of the m-th channel signal, – grating pitch, – carrier frequency of the channel taken as the reference one, for which m =0. Grouping the components of the instantaneous phase of expression (1) for degrees of time t equal to 0, 1 and 2, we obtain the expression

, ,

илиor

, (2) , (2)

где – расчетная несущая частота m-го канала,Where – calculated carrier frequency of the mth channel,

– расчетная начальная фаза ЛЧМ сигнала m-го канала. – calculated initial phase of the chirp signal of the m -th channel.

Таким образом, формирование луча АФАР осуществляется за счет формирования ЛЧМ сигнала в каждом канале с использованием расчетных несущей частоты и начальной фазы ЛЧМ сигнала m-го канала. В этом случае в направлении, определяемом углом поворота луча ДН, сигналы излучаемые всеми антенными элементами, в любой момент времени имеют одинаковые мгновенные частоту и фазу.Thus, the formation of the APAA beam is carried out by generating a chirp signal in each channel using the calculated carrier frequency and the initial phase of the chirp signal of the mth channel. In this case, in the direction determined by the angle rotation of the beam pattern, the signals emitted by all antenna elements at any time have the same instantaneous frequency and phase.

При работе в режиме приема, с учетом изменения знака времени задержки для отраженного ЛЧМ сигнала, напряжение на выходе m-го приемного канала может быть описано выражениемWhen operating in the receiving mode, taking into account the change in the sign of the delay time for the reflected chirp signal, the voltage at the output of the mth receiving channel can be described by the expression

, ,

или , (3)or , (3)

где – расчетная несущая частота m-го канала в режиме приема,Where – calculated carrier frequency of the mth channel in receiving mode,

– ранее вычисленная начальная фаза ЛЧМ сигнала m-го канала. – previously calculated initial phase of the chirp signal of the mth channel.

Тогда при расчете результирующей ДН расчет выходного напряжения m-го канала должен производиться для несущей частоты и начальной фазы взятой со знаком минус. Then, when calculating the resulting pattern, the output voltage of the mth channel should be calculated for the carrier frequency and initial phase taken with a minus sign.

Устройство работает следующим образом. The device works as follows.

Процессор управления и обработки радиосигналов ППМ 5 формирует команды управления и через двунаправленные линии передачи информации 6.1, 6.2-6.М передает их на ЦВС 3.1.14, 3.2.14-3.3.14. В соответствии с этим кодами ЦВС формируют ЛЧМ сигналы на промежуточной частоте (ПЧ) с требуемыми значениями ПЧ и начальной фазы . Далее ЛЧМ сигнал переносится на частоту излучаемого сигнала АФАР преобразователем частоты 3.1.12, 3.2.12-3.М.12, усиливается усилителем 3.1.4, 3.2.4-3.М.4 и пройдя через выходное устройство 3.1.13, 3.2.13-3.М.13 излучается антенным элементом 3.1.6, 3.2.6-3.М.6. The PPM 5 control and radio signal processing processor generates control commands and transmits them through bidirectional information transmission lines 6.1, 6.2-6.M to the DCS 3.1.14, 3.2.14-3.3.14. In accordance with this DDS codes, chirp signals are generated at intermediate frequency (IF) with the required IF values and initial phase . Next, the chirp signal is transferred to the frequency of the emitted signal AFAR frequency converter 3.1.12, 3.2.12-3.M.12, is amplified by amplifier 3.1.4, 3.2.4-3.M.4 and passing through the output device 3.1.13, 3.2.13-3.M.13 radiated by antenna element 3.1.6, 3.2.6-3.M.6.

В данной схеме преобразователи частоты могут осуществлять перенос спектра сформированного ЛЧМ сигнала как вверх, так и вниз по частоте в зависимости от значений несущей частоты канала и ПЧ . In this scheme, frequency converters can transfer the spectrum of the generated chirp signal both up and down in frequency, depending on the values of the channel carrier frequency and IF .

Конкретные значения и выбираются из условия получения требуемого уровня подавления комбинационных составляющих. Когерентность сигналов на выходах ЦВС и преобразователей частоты всех ППМ обеспечивается единым для всех каналов опорным генератором 4.Specific values And are selected from the condition of obtaining the required level of suppression of combinational components. The coherence of the signals at the outputs of the DDS and the frequency converters of all PPMs is ensured by a single reference oscillator 4 for all channels.

Выходные устройства 3.1.13, 3.2.13-3.М.13 обеспечивают развязку и защиту усилителей 3.1.4, 3.2.4-3.М.4 и малошумящих усилителей 3.1.10, 3.2.10-3.М.10 могут содержать развязывающие, переключающие, фильтрующие ограничительные элементы, в зависимости от необходимых параметров зондирующего сигнала и режимов изменения положения луча ДН.Output devices 3.1.13, 3.2.13-3.M.13 provide isolation and protection of amplifiers 3.1.4, 3.2.4-3.M.4 and low-noise amplifiers 3.1.10, 3.2.10-3.M.10 can contain decoupling, switching, and filtering limiting elements, depending on the required parameters of the probing signal and the modes of changing the position of the pattern beam.

Принимаемые сигналы с антенных элементов через выходные устройства 3.1.13, 3.2.13-3.М.13 поступают на малошумящие усилители 3.1.4, 3.2.4-3.М.4, далее на преобразователи частоты вниз 3.1.9, 3.2.9-3.М.9 и далее преобразуются в цифровую форму в АЦП 3.1.8, 3.2.8-3.М.8. The received signals from the antenna elements through output devices 3.1.13, 3.2.13-3.M.13 are supplied to low-noise amplifiers 3.1.4, 3.2.4-3.M.4, then to downward frequency converters 3.1.9, 3.2. 9-3.M.9 and further converted into digital form in ADC 3.1.8, 3.2.8-3.M.8.

Далее из цифровой формы сигналы преобразуются в квадратурные составляющие в квадратурных демодуляторах и поступают в процессор управления и обработки радиосигналов ППМ 5, где производится предварительная обработка радиосигналов – формирование необходимых приемных диаграмм направленности (одной или нескольких одновременно) путем управления цифровыми задержками и амплитудными множителями принятых в каналах сигналов, накопление, свертка, децимация и формирование пакетов данных для системы первичной обработки радиолокационной информации.Next, the signals are converted from digital form into quadrature components in quadrature demodulators and enter the PPM 5 radio signal control and processing processor, where preliminary processing of radio signals is carried out - the formation of the necessary receiving radiation patterns (one or several simultaneously) by controlling the digital delays and amplitude multipliers received in the channels signals, accumulation, convolution, decimation and formation of data packets for the system of primary processing of radar information.

Когерентность преобразования и обработки принятого сигнала АФАР так же обеспечиваются единым для всех каналов опорным генератором 4.The coherence of conversion and processing of the received APAA signal is also ensured by a common reference oscillator 4 for all channels.

Выражение (2) наиболее просто реализуется при использовании в качестве формирователя ЛЧМ сигнала цифровых вычислительных синтезаторов (ЦВС) с наличием в структуре не только аккумулятора кода фазы, но и аккумулятора кода частоты. Для формирования ЛЧМ сигнала с заданными характеристиками при помощи такого ЦВС задаются значениями начальной частоты и фазы, шагом приращения частоты и длительностью формирования ЛЧМ сигнала [6]. Для линейной решетки временной сдвиг должен отсчитываться относительно центра решетки. ЦАП, входящие в состав ЦВС, осуществляют преобразование сформированного в соответствии с выражением (2) ЛЧМ сигнала из цифровой в аналоговую форму непосредственно на промежуточной частоте. Expression (2) is most simply implemented when using digital computational synthesizers (DCS) as a chirp signal generator with the presence in the structure of not only a phase code accumulator, but also a frequency code accumulator. To form a chirp signal with specified characteristics using such a digital digital signal, the values of the initial frequency and phase, the frequency increment step and the duration of the chirp signal formation are specified [6]. For a linear array, the time shift must be measured relative to the center of the grating. The DACs included in the DAC convert the chirp signal generated in accordance with expression (2) from digital to analog form directly at the intermediate frequency.

Таким образом, происходит существенное упрощение схемы формирования ДН АФАР, так как из нее исключаются отдельный цифровой синтезатор ЛЧМ, и квадратурные модуляторы в каждом ППМ, а процессор управления и обработки радиосигналов ППМ только один раз для каждого положения луча ДН вычисляет значения расчетной несущей частоты излучаемого ЛЧМ сигнала , расчетной несущей частоты принимаемого ЛЧМ сигнала , и расчетной начальной фазы ЛЧМ сигнала m-го канала, а вместо операций умножения производятся операции сложения (вычитания), выполняемые один раз за период формирования ЛЧМ импульса, что существенно снижает требования к вычислительной мощности процессора формирования ДН. Thus, there is a significant simplification of the APAA pattern formation scheme, since a separate digital chirp synthesizer and quadrature modulators in each PPM are excluded from it, and the PPM radio signal control and processing processor calculates the values of the calculated carrier frequency of the emitted chirp only once for each position of the pattern beam signal , the calculated carrier frequency of the received chirp signal , and the calculated initial phase Chirp signal of the m -th channel, and instead of multiplication operations, addition (subtraction) operations are performed, performed once during the period of chirp pulse formation, which significantly reduces the requirements for the computing power of the pattern formation processor.

При этом снижаются требования к скорости передачи информации от процессора формирования ДН к цифровым ППМ, что повышает помехозащищенность АФАР. Более того, элементы необходимые для формирования ДН на передачу могут быть исключены из схемы процессора формирования ДН, поскольку для конечного числа положений луча ДН значения , и могут вычисляться один раз и храниться в запоминающем устройстве и при необходимости отправляться в соответствующий ППМ. За счет высвобождения вычислительных ресурсов процессора формирования ДН сокращается время, требуемое для применения новых значений параметров модуляции и изменения положения луча АФАР.At the same time, the requirements for the speed of information transfer from the pattern formation processor to the digital PPM are reduced, which increases the noise immunity of the APAA. Moreover, the elements necessary for generating a pattern for transmission can be excluded from the circuit of the pattern formation processor, since for a finite number of positions of the pattern beam the values , And can be calculated once and stored in a memory device and, if necessary, sent to the appropriate MRP. By freeing up the computing resources of the pattern formation processor, the time required to apply new values of modulation parameters and change the position of the APAA beam is reduced.

На фиг. 3 показан пример зависимостей напряжений для пятиканальной решетки, рассчитанных по формулам (2). Видно, что во временной области, где одновременно существуют более одного напряжения , это напряжения изменяются синхронно, так что мгновенные фазы всех напряжений , совпадают.In fig. Figure 3 shows an example of voltage dependencies for a five-channel array, calculated using formulas (2). It can be seen that in the time domain, where more than one voltage exists simultaneously , these voltages change synchronously, so that the instantaneous phases of all voltages , match up.

Пример расчета и .Calculation example And .

Центральные каналы решетки, отклонение луча 1°.Central array channels, beam deflection 1°.

; ;

; ;

; ;

. .

Крайний и центральный каналы решетки (m=100), отклонение луча 45°.The outer and central channels of the array (m=100), beam deflection 45°.

; ;

; ;

; ;

; ;

ЛитератураLiterature

1. Патент США № 4263600 от 21.04.1981. Wide Band, Phase Scanned Antenna.1. US Patent No. 4263600 dated 04/21/1981. Wide Band, Phase Scanned Antenna.

2. Активные фазированные антенные решетки/ Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. – М.: Радиотехника, 2004. - 488 с.2. Active phased array antennas / Ed. DI. Voskresensky and A.I. Kanashchenkova. – M.: Radio engineering, 2004. - 488 p.

3. Патент США №5943010 от 24.08.99. Direct Digital Synthesizer Driven Phased Array Antenna.3. US Patent No. 5943010 dated 08/24/99. Direct Digital Synthesizer Driven Phased Array Antenna.

4. Патент Китай № CN113253210A от 29.06.2021. Full-digital frequency-shift phase-shift large instantaneous broadband phased array and method.4. China Patent No. CN113253210A dated 06/29/2021. Full-digital frequency-shift phase-shift large instantaneous broadband phased array and method.

5. Патент США № 9479232 от 25.10.2016.Methodof Achieving Ultra-Wideband True-Time-Delay Beam Steering for Active Electrically Scanned Arrays.5. US Patent No. 9479232 dated October 25, 2016. Method of Achieving Ultra-Wideband True-Time-Delay Beam Steering for Active Electrically Scanned Arrays.

6. Кочемасов В., Скок Д., Черкашин А. Цифровые вычислительные синтезаторы – современные решения. Часть 2 // Электроника, наука, технология, бизнес. 2014. № 4. С. 154-158. 6. Kochemasov V., Skok D., Cherkashin A. Digital computational synthesizers - modern solutions. Part 2 // Electronics, science, technology, business. 2014. No. 4. P. 154-158.

7.Патент США №7345629 от 18.03.2008. Wideband Active Phased Array Antenna System.7.US Patent No. 7345629 dated March 18, 2008. Wideband Active Phased Array Antenna System.

8. Патент США № 2002/0175859 от 28.11.2002. Phased Array Antenna System with Virtual Time Delay Beam Steering.8. US Patent No. 2002/0175859 dated November 28, 2002. Phased Array Antenna System with Virtual Time Delay Beam Steering.

9. Патент РФ №2516683 от 17.10.2012. Способ цифрового формирования диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки при излучении и приеме линейно-частотно-модулированного сигнала.9. RF Patent No. 2516683 dated October 17, 2012. A method for digitally forming the radiation pattern of an active phased array antenna when emitting and receiving a linearly frequency-modulated signal.

Claims (10)

Способ формирования луча в активной фазированной антенной решетке (АФАР), заключающийся в том, что в каждом m-ом элементе АФАР производится формирование линейно-частотно модулированного (ЛЧМ) сигнала по формулеA method for forming a beam in an active phased antenna array (APAA), which consists in the fact that in each m-th element of the APAA, a linearly frequency modulated (chirp) signal is generated according to the formula при этом один раз для каждого канала процессор управления и обработки радиосигналов приемо-передающих модулей вычисляет значения: in this case, once for each channel, the control processor and processing of radio signals of the transceiver modules calculates the values: расчетной несущей частоты излучаемого ЛЧМ сигнала calculated carrier frequency of the emitted chirp signal расчетной несущей частоты принимаемого ЛЧМ сигнала и расчетной начальной фазы ЛЧМ сигнала m-го канала, calculated carrier frequency of the received chirp signal and calculated initial phase Chirp signal of the m-th channel, при этом в режиме передачи и приема расчетные несущие частоты m-го канала определяют выражениямиin this case, in the transmission and reception mode, the calculated carrier frequencies of the m-th channel are determined by the expressions соответственно, respectively, при этом расчетная начальная фаза ЛЧМ сигнала m-го канала в режиме передачи определяется выражением in this case, the calculated initial phase of the chirp signal of the m-th channel in the transmission mode is determined by the expression где ∆f – девиация частоты ЛЧМ сигнала, τ – длительность ЛЧМ сигнала, – временной сдвиг сигнала m-го канала, d – шаг решетки, – несущая частота канала, принятого за опорный, для которого m=0.where ∆f is the frequency deviation of the chirp signal, τ is the duration of the chirp signal, – time shift of the m-th channel signal, d – grating pitch, – carrier frequency of the channel taken as the reference one, for which m=0.
RU2023115275A 2023-06-09 Method for beam control in active phased array antenna RU2805384C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805384C1 true RU2805384C1 (en) 2023-10-16

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2282921C1 (en) * 2005-03-18 2006-08-27 Закрытое акционерное общество "НПО Космического Приборостроения" Method for producing required phase distribution on elements of spatial phased antenna array and spatial phased antenna array (variants)
RU2413345C2 (en) * 2009-04-20 2011-02-27 Открытое акционерное общество "Морской научно-исследовательский институт радиоэлектроники "Альтаир" (ОАО "МНИИРЭ "Альтаир") Diagnostic method of state of elements of phased antenna array
RU2480871C1 (en) * 2011-08-22 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Method for electrical beam swinging
RU2516683C9 (en) * 2012-10-17 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Active phased antenna array digital beamforming method when emitting and receiving chirp signal
RU2692125C1 (en) * 2018-11-28 2019-06-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of determining amplitude-phase distribution in a phasing antenna array opening

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2282921C1 (en) * 2005-03-18 2006-08-27 Закрытое акционерное общество "НПО Космического Приборостроения" Method for producing required phase distribution on elements of spatial phased antenna array and spatial phased antenna array (variants)
RU2413345C2 (en) * 2009-04-20 2011-02-27 Открытое акционерное общество "Морской научно-исследовательский институт радиоэлектроники "Альтаир" (ОАО "МНИИРЭ "Альтаир") Diagnostic method of state of elements of phased antenna array
RU2480871C1 (en) * 2011-08-22 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Method for electrical beam swinging
RU2516683C9 (en) * 2012-10-17 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Active phased antenna array digital beamforming method when emitting and receiving chirp signal
RU2692125C1 (en) * 2018-11-28 2019-06-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of determining amplitude-phase distribution in a phasing antenna array opening

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Статья: "НЕЛИНЕЙНО-ДИФРАКЦИОННЫЙ СПОСОБ ФАЗИРОВАНИЯ АКТИВНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК", статья в сборнике трудов конференции Государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2018. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7319427B2 (en) Frequency diverse array with independent modulation of frequency, amplitude, and phase
US10983193B2 (en) Communication unit, integrated circuits and methods for cascading integrated circuits
US10170834B2 (en) Phased array transmission methods and apparatus
US7511665B2 (en) Method and apparatus for a frequency diverse array
JP4835670B2 (en) Antenna device
Eker et al. Exploitation of linear frequency modulated continuous waveform (LFMCW) for frequency diverse arrays
US9031163B2 (en) Phased array transmission device
JP7150068B2 (en) Antenna device and radar device
US5003314A (en) Digitally synthesized phase error correcting system
US7859459B2 (en) Phased array receivers and methods employing phase shifting downconverters
US9998170B2 (en) Active phased array transmitter, active phased array receiver, and active phased array transceiver
Chappell et al. Digital array radar panel development
JPH11133142A (en) Fm-cw radar
CN102955155A (en) Distributed active phased array radar and beam forming method thereof
IL95815A (en) Digital beamforming for multiple independent transmit beams.
US11133585B2 (en) Radar beamforming
US20060197699A1 (en) Active module integrated into an electronically scanned antenna, and radar comprising such an antenna, applied especially to meteorology
RU2699946C1 (en) Multibeam digital active phased antenna array with receiving-transmitting modules calibration device and calibration method
RU2805384C1 (en) Method for beam control in active phased array antenna
RU2732803C1 (en) Method for digital formation of beam pattern of active phased antenna array during radiation and reception of linear-frequency-modulated signals
RU2516683C1 (en) Active phased antenna array digital beamforming method when emitting and receiving chirp signal
US11670850B2 (en) Method and apparatus for a hybrid time delay/phase shifter structure for beam squint mitigation in wideband antenna arrays
US7151476B2 (en) Radar system having a beamless emission signature
JP6502218B2 (en) Transmit / receive module and active phased array antenna
RU2773648C1 (en) Method for digital generation of antenna pattern of an active phased antenna array when emitting and receiving linear frequency-modulated signals