способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки
Классы МПК: | H01Q3/26 изменяющие относительную фазу и(или) относительную амплитуду возбужденного колебания между двумя или более активными излучающими элементами; изменяющие распределение энергии в растворе антенны |
Автор(ы): | Мануилов Б.Д., Башлы П.Н., Гладушенко С.Г. |
Патентообладатель(и): | Мануилов Борис Дмитриевич, Башлы Петр Николаевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-01-05 публикация патента:
20.12.1998 |
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для решения задачи повышения помехоустойчивости систем связи с фазированными антенными решетками (ФАР). Способ формирования нуля диаграммы направленности (ДН) ФАР основан на оценке уровня исходной ненормированной ДН N-элементной ФАР в направлении помехи f(
п), выделении, с учетом условия 2M
f(
п), двух адаптивных M-элементных подрешеток, расположенных на краях исходной, и введении фазовых поправок в элементы адаптивных подрешеток. Фазовые поправки ![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/916.gif)
m для m-й от края пары излучателей (m = 1,2...М) выбирают в соответствии с соотношением
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743t.gif)
где
, x0 - длина волны и шаг решетки;
- угол, отсчитываемый от нормали к раскрыву;
0,
п - направление главного максимума и помехи соответственно. Знак минус в соотношении соответствует элементам левой адаптивной подрешетки, а знак плюс - правой. Технический результат заключается в уменьшении времени формирования нуля диаграммы направленности. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123062/8805.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/916.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123410/936.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743t.gif)
где
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-2t.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/955.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
Формула изобретения
Способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки (ФАР), основанный на оценке уровня ненормированной исходной диаграммы направленности N-элементной ФАР в направлении помехи f(![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123062/8805.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/916.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123410/936.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-13t.gif)
где
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-14t.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/955.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
причем знак минус в соотношении (I) соответствует элементам левой адаптивной подрешетки, а знак плюс - правой.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для решения задачи повышения помехозащищенности систем связи с фазированными антенными решетками (ФАР) при воздействии помех. Известен способ быстрого подавления лепестков в диаграмме направленности (ДН) равноамплитудной антенной решетки с помощью дополнительных внешних элементов [1] , который основан на предварительной оценке уровня ДН ФАР в направлении максимума подавляемого бокового лепестка, определении амплитудного коэффициента для дополнительных элементов и формировании компенсирующей ДН. Недостатками этого способа являются необходимость управления амплитудными коэффициентами при подавлении боковых лепестков, что неприемлемо для ФАР, содержащих фазовращатели, а также недостаточный уровень подавления боковых лепестков для фильтрации мощных помех. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ формирования нуля ДН ФАР [2], который основан на выделении в исходной N-элементной ФАР двух расположенных симметрично относительно центра исходной ФАР адаптивных подрешеток из M элементов каждая (N>2M), формировании в адаптивных подрешетках линейного фазового распределения с центральной симметрией, изменении крутизны фазового фронта в адаптивных подрешетках до получения приемлемого значения критерия эффективности (например, отношение сигнал/помеха + шум). Известный способ является итерационным, при этом количество итераций и качество подавления помехи зависят от дискрета изменения фазы в адаптивных элементах. Уменьшение величины приращения фазы в адаптивных элементах существенно увеличивает время формирования нуля в ДН - это основной недостаток известного способа, к тому же рассматриваемый способ является приближенным, т.к. в решении не учитывается изменение амплитудных коэффициентов в элементах ФАР при суммировании исходного и дополнительных амплитудно-фазовых распределений. Предлагаемый способ направлен на устранение данных недостатков. Структурная схема устройства, функционирующего по предлагаемому способу, представлена на фиг. 1. Фиг. 2 поясняет механизм формирования нуля в исходной ДН. На фиг. 3 представлена синтезированная ДН с нулем в направлении помехи. Рассмотрим существо предлагаемого способа. На первом этапе синтеза, как и в [1], производят оценку уровня исходной ненормированной ДН N-элементной ФАР в направлении на помеху f(![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123062/8805.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/916.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/977.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/916.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/977.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-4t.gif)
В направлении на помеху
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-5t.gif)
Для формирования компенсирующей ДН выделим в исходной АР две М-элементные адаптивные подрешетки. Тогда синтезированная ДН fc(
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/916.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/977.gif)
fc(
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
Здесь и далее приняты обозначения:
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-6t.gif)
где
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/955.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-7t.gif)
где
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-8t.gif)
- ДН ФАР без компенсирующих (2M) элементов,
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-9t.gif)
- компенсирующая ДН
Из условия
fc(
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
полагая аргументы всех косинусов в (5) равными, получим значение фазовой поправки
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/916.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/977.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-10t.gif)
Знак минус в (7) соответствует элементам левой подрешетки, а плюс - правой. Здесь приняты обозначения:
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-11t.gif)
Работа устройства, функционирующего по предложенному способу, может быть проиллюстрирована с помощью фиг. 1. В ФАР, состоящей из N элементов 1 (N=2L+1) и такого же количества фазовращателей 2, исходное фазовое распределение является линейным со сдвигом фаз, соответствующим пространственному запаздыванию волн, падающих с направлений
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
Спецвычислитель 3 по исходным данным (
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123062/8805.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/916.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/977.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123743/2123743-12t.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123008/955.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
![способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки, патент № 2123743](/images/patents/348/2123163/920.gif)
1. T. El-Azhary, M.S. Afifi, P.S.Excell. Fast Cancellation of Sidelobes in the Pattern of a Uniformly Excited Array Using Extermal Elements. "IEEE Trans. On Antennas and Propagat", 1990, 38, N 12, 1962-1965. 2. Колосов Л. В., Куликов В.В. Способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной антенной решетки. / Радиотехника. 1992, N 3, с. 54-59.
Класс H01Q3/26 изменяющие относительную фазу и(или) относительную амплитуду возбужденного колебания между двумя или более активными излучающими элементами; изменяющие распределение энергии в растворе антенны