SE463286B - Adaptiv antennanordning - Google Patents

Description

korrelationsnoder anordnade i grupper, varvid varje grupp innefattar ett mindre dekorrelationssteg än föregående grupp och den första gruppen innefattar en nod mindre än antalet antennelement. varvid varje nod i den första gruppen är kopp- lad att som en huvudsignal mottaga en signal från ett antenn- element som skiljer sig från övriga antennelement och som en hjälpsignal den signal, som erhålles frán de àterstâende elementen, samt att alstra en utsignal, medan varje dekorrela- tionsnod nos varje efterföljande grupp är kopplad att sàsom huvudsignal mottaga en utsignal fràn respektive dekorrela- tionsnod i en föregående grupp och sásom hjälpsignal den àterstáende utsignalen frán den föregående gruppen och alstra en utsignal, varvid varje grupp utom den sista har en förinställd dekorrelationsnod, vars utsignal dekorreleras med avseende pá en eller flera av samtliga utom ett antenn- elements insignaler och där anordningen innefattar avsök- ningsorgan, varvid utsignalerna frán samtliga noder i varje grupp matas pà tidsfördelat sätt till en processor som även matas med en signal som gäller för det antennelement som skiljer sig frán övriga antennelement, vilken processor successivt genererar uppdaterade vikter för inmatning pà noderna, varvid varje sàdan vikt inmatas pà en ingång av dess .nod för dekorreleringen.

Uppfinningen hänför sig sålunda till ett speciellt sätt att förverkliga en bearbetningsstruktur som är känd som sek- vensvis dekorrelering, vilket möjliggör att snabbare kon- vergens kan uppnàs vid flerfaldiga störcenarier än vad som är möjligt vid den enkla ordnngsdekorrelerande lösningen och samtidigt är mindre komplicerad att förverkliga än lös- ningen med matematisk direktberäkning.

Föredragna utföringsformer Uppfinningen kommer nedan att beskrivas i samband med utföringsformer som àskàdliggörs pà bifogade ritningar, där fig. 1 visar (såsom inledningsvis angivits) en känd krets för enkel ordningsdekorrelering, fig. 2 och 3 visar grundprinciperna för sekvensvis de- korrelering enligt den föreliggande uppfinningen, JZ* CF: bl BJ Cr) ON fig. 4 den 5 visar tvâ lösningar till förverkligande av en cell i anordningen enligt fig. 3 och fig. 6, 7 och B visar blockschemor över föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Principerna för sekvensvis dekorrelering, som i sig är kända genom patentansökan B 316 658 (J.G. Searte m.fl.), är att adaptivt kombinera tvâ signaler i taget i en nod- struktur av det slag som illustreras i fig. 2. Varje nod, som har två ingångar A, B anslutna såsom visas till anten- nerna A1-A4 samt en utgång 0, kan anses utgöra en tvåkanalig adaptiv kombinerare vars bottenkanalsignal är viktad med ett värde som är lika med korskorrelationen mellan de båda in- signalerna dividerad med storleken på signalen i botten- kanalen. Det viktade värdet kan erhållas genom att mate- matisk lösning, fig. 4, där beräkningen utförs i en be- räkningsenhet CU, som såsom framgår utför den ovan angivna beräkningen med invertering eftersom dekorrelering är aktu- ell. Alternativt kan det viktade värdet erhållas medelst en korrelationsslinga, fig. 5, som såsom framgår ger samma re- sultat. I det förstnämnda fallet måste såväl viktberäkningen som inmatningen vara exakt och ett digitalt förverkligande är obigatoriskt. I det senare fallet föreligger känneteck- nen på robusthet och enkelhet för korrelationsslingan.

Den inneboende begränsningen av korrelationsslings- lösningen som visar sig i tendensen till långsamt svar vid omgivningar med flerfaldiga störningar är ej särskilt på- taglig här eftersom varje tvåelementskombinerare endast kan beakta den starkaste störsignalen som den uppfattar. Det föreligger ej några grader av fria reserver ens till att försöka att undanröja sekundära störsignaler. Således före- ligger mycket liten förlängning av konvergeringstiden inom varje nod när antalet störkällor ökar. Mångfaldsstörningar behandlas i stället medelst successiva spalter av noder i den triangelform som illustreras i fig. 2.

I all sin enkelhet kommer därför varje ordningskaskad att ta ungefär lika lång tid att omvandla som det tar för en enda ordningsadaptiv kombinerare att räkna en enda stör- ning. 463 286 En föredragen utfüringsform av uppfinningen visas i fig. 6 och den utnyttjar en nodstruktur där varje nod om- fattar en oviktad insignalkanal, en komplexviktad insignal- kanal och en kombinerarkrets. I vardera fallet är den ovik- tade kanalen den som ligger överst av de tvà inom en nod.

Ingàngarna pa vänster sida kommer fràn antennelementen.

Kretsarnas detaljer och en skiss till den adaptiva pro- cessorn illustreras i fig. 7 resp. 8. Värdet pá den viktning som skall inmatas alstras medelst en tiduppdelad adaptiv processor och den multiplexa korrelatorn förverkligas bäst med anordnandet av ett effektnormaliserat svar med brett dynamiskt omràde, sä att konvergenshastigheten relativt den starkast avkända signalen på varje steg är oberoende av dess absolutnivä ovanför en styrbar tröskel. Det senare anordnandet av en tröskel hindrar obehövlig adaptering och efterföljande viktningshopp i de senare kretsanordningar, när antalet störningssändare är färre än antalet ordningar i bearbetningsanordningen.

För att utjämna förstärkningsbalansen i kretsen pla- ceras förstärkare och effektdelare i lägen som visas i fig. 6 för en anordning med fyra element. I princip kan vilken som helst driftsfrekvens användas, men i praktiken är utförandet för frekvenser inom omradet 100-400 Hz spe- ciellt lämpliga.

Olika sekvenser är möjliga för att uppdatera viktning- arna och tvà kommer att beskrivas nedan. I alla fall kan en enda viktuppdatering sägas reglera en komplex viktkomponent med ett värde som reducerar den starkast "synliga" signalen i just den tvákanaliga kombineraren med mellan 1 och 2 dB.

I) Varje viktkomponent ges genom hela kretsen en enda upp- datering för varje multiplexcykel, exempelvis en sekvens med formen Wii, Wla, Wie, Wai, Waz, N31 i ett fyrkanal- system.

II) En subcykel för att anpassa den första anordningen av vikter, exempelvis Wii, Wla, Was, följes av en subcykel för att anpassa den andra anordningen av vikter osv. Varje subcykel innefattar flera uppdateringar av individuella 'n 463 286 viktningskomponenter för den för handen varande ordningen, så att ett närmande av fullständig anpassning uppnas inom en subcykel. Pâ detta sätt kan växelverkan av anpassning mellan olika bearbetningsordnlngar göras minimal och följ- aktligen blir konvergenstiden minimerad.

Det kan inträffa att olika multiplexeringssekvenser kommer att vara optimala för olika typer av interferens- situationer, exempelvis kontinuerliga hopp, pulsade hopp.

Fig. 6 skall nu behandlas något mer i detalj än vad som skett ovan. Vid denna anordning dekorreleras signalen från en antenn, den nedersta, med samtliga de övriga sig- nalerna i det första steget. Denna signal förstärkes allt- så medelst en förstärkare A1 och den förstärkta signalen divideras med fyra medelst en effektdividerare PD1, vars tre utsignaler matas till dekorrelationsnoderna i det första skiktet. Den fjärde utsignalen Y4 från divideraren utgör slututsignalen från detta antennelement till bear- betningsanordningarna som användes för viktningsuppdatering.

För att beakta en mod som ett exempel framgår att sig- nalen från det översta antennelementet matas till en ingång på en summerare S1, till vars andra ingång en av utsignal- erna från effektdivideraren PD1 inmatas. Denna insignal matas via en viktningskrets Wii som har två viktingångar betecknade W: och Wo. Dessa erhålles från bearbetnings- anordningarna som just nämnts. Utsignalen från summeraren S2 går till en annan effektdelare PD2 som delar upp sig- nalen mellan en ingång till nästa stegs nod och en utgång Zz till viktningsuppdaterande bearbetningsanordningar.

De ovan angivna förstärkarna, som ingår för balan- seringsändamål, är indikerade vid A2 och A3.

Utsignalerna till uppdateringsanordningarna frán de olika noderna anges vid Y1, Y2, Y3, Y4, Zl, ZZ och Z3 och matas till två omkopplare SW1, SW2, via vilka de matas till den adaptiva processorn som genomför lämpliga be- räkningar för dem för att alstra de erforderliga vikt- ningsuppdateringarna. 4-65 286 Med hänvisning till fig. 7 framgår detaljer i en kom- plicerad viktningskrets, varvid den som valts är Wai tfig. 6).

De övriga är likartade men använder olika vikter. Här in- matas insignalen till en effektdlvlderare PD5 med två ut- signaler vid 0° och 90” fas. Därifrån går de till två viktningskretsar WA1 och WA2, vilkas utsignaler är summe- rade av summerare SA. Som resultat av denna viktningskrets funktion erhålles: Utsignalen = (1/2)°(W= cos wt + WO sin wt) = = É cos(wt - 0) där W: = a cos 0 WQ = a sin 0 Insignalen kommer antingen från ett antennelement i fal- let med det första steget i anordningen eller från en nod i fallet med senare steg.

Fig. 8 är ett exempel pà en tiddelande adaptiv proces- sor, sàsom en sådan som användes i kretsen enligt fig. 6 för uppdatering av de vikter som användes vid de olika ste- gen i anordningen. Vid detta arrangemnag är insignalerna till processorn från omkopplarna lika, varför endast den från omkoplaren SW1 kommer att beskrivas.

Insignalen från omkopplaren SW1 uppdelas av effekt- divideraren PD5 påtvå kanaler, som vardera innefattar en korrelator, varvid dessa korrelatorer får signaler som representerar cos wt och sin wt inmatade. Varje kanal är lik den andra varför återigen endast en kommer att be- skrivas. I den för cos wt går korrelatorns CA utsignal via ett lågpassfilter Fl och förstärkare till en analog/digita1- omvandlare ADC. Processorn PR, som är digital korrelator som arbetar under kontroll av en algoritm för effektnorma- lisering och viktningsuppdatering mottar digital infor- mation på fyra ingångar, i varje fall på tidsdelat sätt.

Korrelatorn alstrar även en digitalt styrd automatisk för- stärkningsstyrning för förstärkarna via den med AGO beteck- nade anslutningen.

De uppdaterade vikterna som alstras av korrelatorn matas till viktminnet varifrån de distribueras på rätt sätt till de olika dekorrelationsnoderna. 'v DBn ÜV-Eifl glvïlâ DEEI-ZFIVIIlHQEH fiflf' glvltå l TLEITHIBÜHE EIV En anordning med antennelement som är direktkopplade till den adaptiva processorn. I ljuset av detta kan vilken som helst konfiguration av antennelement inbegrlpas: linjära, cirku- lära, slumpvisa eller likartade anordningar. Det föreligger tillika ytterligare konfigurationer som kan tillgodogöra sig den föreslagna strukturen, nämligen 1) 2) 3) 4) en cirkulär anordning ansluten via en Butler-matris till processorn, en radarenhet med hjälpelement eller subanordningar, vilka är adaptivt kombinerade med varandra med hjälp av processorn, den adaptiva kombinationen som använder den föreslagna processorn för utsignaler frán en fördröjningslinje med flera uttag, som till sin verkan bildar ett adaptivt filter och en adaptiv anordning enligt något av ovan angivna slag med flera utsignaler ástadkomna genom mindre föränd- ringar av kretskonfigurationen. Med denna anordning blir det möjligt att erhålla driftförbättringar genom val av den utsignal som skall användas.

Claims (2)

1. Adaptiv antennanordning med effektinvertering och inne- fattande flera antennelement vilka är förbundna medelst de- korrelationsnoder (fig. 3) anordnade i grupper (fig. 2), varvid varje grupp innefattar ett mindre dekorrelationssteg än föregående grupp och den första gruppen innefattar en nod mindre än antalet antennelement, varvid varje nod i den första gruppen är kopplad att som en huvudsignal mottaga en signal från ett antennelement (A4) som skiljer sig från övriga antennelement (A1-A3) och som en hjälpsignal den signal, som erhålles från de återstående elementen (A1-A3), samt att alstra en utsignal, medan varje dekorrelations- nod hos varje efterföljande grupp är kopplad att såsom huvudsignal mottaga en utsignal från respektive dekorrela- tionsnod i en föregående grupp och såsom hjälpsignal den återstående utsignalen från den föregående gruppen och alstra en utsignal, varvid varje grupp utom den sista har en förínställd dekorrelationsnod, vars utsignal dekorreleras med avseende på en eller flera av samtliga utom ett antenn- elements insignaler och där anordningen innefattar avsök- ningsorgan, k ä n n e t e c k n a d av att utsignalerna från samtliga noder i varje grupp matas på tidsfördelat sätt till en processor (PR) som även matas med en signal som gäller för det antennelement som skiljer sig från övriga antennelement, vilken processor successivt genererar upp- daterade vikter för inmatning på noderna, varvid varje sådan vikt inmatas på en ingång av dess nod för dekorrele- ringen.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k- n a d av att varje nod har en första ingång (A) via vil- ken en signal är anordnad att matas till en summerare (Z), en andra ingång (B) via vilken en andra signal är anordnad att matas till summeraren via en viktningskrets (W), var- vid en av ingångarna är inverterad och summeraren har en utgång (C) på vilken denna nods dekorrelerade utsignal är anordnad att uppträda.