Адаптивная антенная решетка

 

АДАПТИВНАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА , содержащая N каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных приемного а нтенного элемента и весового умножителя, сумматор,включенный на выходах всех канал9В,блок формирования весовых коэффициентов, входы которого подключены к выходам приемных антенных элементов, а выходы - к вторым входам весовых умножителей, о т л и чающа я с я тем, что, с целью повышения помехозсодищенностиг введены классификатор наличия полезного сигнала и ключ, при этом вход классификатора наличия полезного сигнала и сигнальный вход ключа подключены к выходу сумматора, выход ключа подключен к входу блока формирования весовых-коэффициентов, i а выход классификатора нгшичия полезного сигнала подключен к управляющему входу ключа. ы ею о ел

„„SU„„11 j 3865 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) Н 01 0 21 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОЧНРЫТИЙ

Я. . -"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ )3;".." . -:., К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ а в (21) 3634483/18-09 (22) 12. 08 ° 83 (46) 15 ° 09 ° 84. Бюл. Р 34 (72) A.Ï.Ðoäèìoâ, Е.И.Глушанков, В.В.Давыденко, А.Н.Забродин, A.Í.Полонский, А.С.Попов, В.В.Поповский, В.М.Щекотихин и Ю.Д.Украинцев (53) 621.396.677 (088.8) (56) 1.Зарубежная радиоэлектроника.

1976, М 8, с. 35-39

2,IEEE Transaction on Antenna

and. Рхооач. 1976, вып, AP-24, М 5, с. 585-598 (прототип) ° (54)(57) -АДАПТИВНАЯ AHTEHHAH РЕШЕТ-.

КА содержащая N каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных приемного антенноro элемента и весового умножителя, сумматор, включенный на выходах. всех каналов, блок формирования весовых коэффициентов, входы которого подключены к выходам приемных антенных элементов, а выходы — к вторым входам.весовых умножи елей, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, введены классификатор наличия полезного сигнала и ключ, при этом вход классификатора наличия полезного сигнала и сигнальный вход ключа подключены к выходу сумматора, выход ключа подключен к входу блока формирования весовых коэффициентов, а выход классификатора наличия полезного сигнала подключен к управляющему входу ключа.

1 l l 3865 !

50 ментов, а выходы — к вторым входам весовых умножителей, введены .классификатор наличия полезного сигнала и ключ, при этом вход классификатора наличия полезного сигнала и сиг- . нальный вход ключа подключены к выходу сумматора, выход ключа подключен к входу блока формирования весовых коэффициентов, а выход классификатора наличия полезного сигнала подключен к управляющему входу ключа.

65

Изобретение технике и может использоваться в системах радиосвязи и радиолокации с адаптивными антенными решетками (AAP) .

Известна адаптивная антенная решетка, содержащая и каналов, каждый из которых содержит приемный антенный элемент и весовой умножитель, выходы которых подключены к сумматору и блок формирования весовых коэффициентов t13.

Однако для сигналов большой мощности при использовании.синхронизации АЬР с передатчиком из-за флуктаций времени прихода полезных сигналов, обусловленных различными факторами, к числу которых .может относиться перемещение объектов в системах связи с подвижными объектами, и погрешностей .синхронизации снижается пропускная способность системы и ее помехоустойчивость вследствие подавления части полезного сигнала.

Наиболее близкой к предлагаемой является адаптивная антенная решетка, содержащая м каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных приемного антенного элемента и весового умножителя, сумматор, включенный на выходах всех каналов, блок Формирования весовых коэффициентов, входы которого подключены к выходам приемных антенных элементов, а выходы - к вторым входам весовых умножителей 0 23

Однако при использовании известной адаптивной антенной решетки наблюдается снижение помехозащищенности и пропускной способности системы связи. Это связано с невозможностью приема AAP достаточно мощных и длительных полезных сигналов без использования специальной синхронизации времени их прихода.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности.

Для достижения поставленной цели в адаптивную антенную решетку, содержащую N каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных приемного антенного элемента и весового умножителя, сумматор, включенный на выходах всех каналов, блок формирования весовых коэффициентов, входи которого подключены к выходам приемных антенных эле.

На фнг„ 1 приведена структурная эЛектрическая схема предложенной адаптивной антенной решетки; .на фиг ° 2 — структурная электрическая схема блока формирования весовых коэффициентов; на фиг. 3 - структурная электрическая схема классификатора наличия полезного сигнала; на

Фиг. 4 — результаты сравнительного анализа предложенной и известной адаптивных антенных. решеток.

Адаптивная антенная решетка содержит м каналов, каждый из которых состоит из приемного антенного элемента 1 и весового умножителя 2, сумматор 3, блок 4 формирования весовых коэффициентов 4, классификатор

5 наличия полезного сигнала, ключ 6.

БФВК 4 содержит инвертирующие аттенюаторы 7, интеграторы 8, сумматоры.9.

Классификатор 5 наличия полезного сигнала содержит аналого-цифровой.преобразователь (АЦП) 10, магистральные приемопередатчики 11, центральный процессорный элемент 12, блок 13 микропрограммного управления, контролер

14 состояния, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 15 команд, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 16 микрокоманд, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 17, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 18 °

Адаптивная антенная решетка работает следующим образом.

Адаптивная смесь сосредоточенных помех, принимаемых с различных направлений, и шумов с выходов приемных антенных элементов 1 поступает на сигнальные входы весовых умножителей 2 и в БФВК 4, где формируются управляющие напряжения для весовых умножителей 2. Также в БФВК 4 поступает через открытый ключ 6 выходной сигнал AAP с выхода сумматора 3. В результате работы формируются минимумы диаграммы направленности (ДН)

AAP в направлениях прихода помех.

При отсутствии полезного сигнала с заданного направления на выходе классификатора 5 отсутствует управляющее напряжение, В момент прихода мощного полезного сигнала классификатор 5 определяет его присутствие и формирует управляющее напряжение для ключа 6, который запирается и подает на вход БФВК 4 нулевой потенциал. При этом в БФВК (фиг. 2) нулевой потенциал с ключа 6 через инвертирующий аттенюатор 7 подается на весовые умножители 2. В результате на входе интеграторов 8 напряжения также имеют нулевой потенциал, и на выходе их остаются прыщущие значения напряжений без изменения ° Эти напряжения сохраняются на входах сумматора 9, на вторые входы котоlll3865 ционирования ААР происходит постоянное восстановление текущей плотности вероятности Р и на основании сравчения с порогом принимается решение о наличии или отсутствии полезного сиг5 нала по правилу

P(tc)/P(v-a) > L, где

1О (2) рых поданы соответствующие значения напряжений начального вектора весовых коэффициентов, устанавливающие главный лепесток ДН ААР в заданном направлении. Таким образом, адаптация прекращается и подавления полез. ного сигнала не происходит. Момент пропадания мощного полезного сигнала определяется классификатором 5, который открывает ключ 6, и вновь происходит цикл адаптации AAP.

Классификатор 5 наличия полезного сигнала работает следующим образом.

Программа, по которой проводится определение наличия на входах AAP мощного сигнала с заданного направ15 ления, заносится в ПЗУ 15 команд.

Команды считываются из ПЗУ 15 и поступают в блок 13, где осуществляется дешифрация кода операции очередной команды. По коду операции команды. 2р формируется последовательность адресов микрокоманд, по которым выполня-. ется данная команда. Адреса микрокоманд передаются .в ПЗУ 16 микрокоманд, Микрокоманды считываются из ПЗУ 16 25 микрокоманд и поступают для выполнения в другие блоки контролера 14.

АПЦ 10 предназначен для преобразования сигналов, поступающих с выхода сумматора 3 из аналоговой в цифровую 3О форму. Магистральный приемопередатчик 11 предназначен для ввода-вывода информации в контролер 14. Центральный процессорный элемент 12 служит для выполнения арифметических и логических операций. Блок 13 организует формирование последовательностей адресов микрокоманд. Контролер 14 состояния организует выполнение команд условных и безусловных переходов в программе. ПЗУ 15 команд предназначено для хранения программы, по которой фунКционирует классификатор 5. ПЗУ 16 микрокоманд служит для хранения последовательностей микрокоманд, по которым выполняются со- 45 ответствующие команды. ОЗУ 17 предназначено для хранения исходных дан ных и промежуточных результатов решения. ЦАП 10 преобразует выходной сигнал из цифровой в аналоговую фор- 5О му для передачи управляющего напряжения на ключ 6.

Классификатор 5 работает по следующему алгоритму. 55

На начальном этапе функционирования происходит оценка плотности вероятности вектора входных излучений при отсутствии полезного сигнала.

Данная плотность вероятности Р, запоминается в ОЗУ 17. После получения сигнала с заданного .направления вновь восстанавливается плотность вероятности Р и также запоминается в

ОЗУ 17. На основе известных Р„ и Р определяется порог lt . .Во время функ-65 отношение правдоподобия„ определенное на.начальном этапе функционирования

Р /Р„

Восстановление плотностей вероятности осуществляется с помощью рекуррентных парзеновских оценок вида

N л (Р Р ) 1 „.,1 1 х- x>)1 (1)

См1 С -Ч ., + (—

Ф где ч — обьем выборки; постоянная величина; х — очередное значение выходного сигнала приемного антенного элемента 1, восстановление плотности которого осуществляется.

В качестве показателя эффективности использовалось относительное изменение отношений мощности сигнала к сумме мощностей помех и шума на входе и выходе ААР, т.е. где 9,Pyr 4 — мощность сигнала, помех и шума соответственно.

Усреднение данного показателя в имитационной модели производится по 3 выборкам (обычно 1 ) 100) Результаты сравнительного анализа рассматриваемых алгоритмов предложенной и известной ААР, представлены на фиг. 4, где изображена зависимость E(qf от отношения. Кривая 1 соответствует ААР, использующей классификатор 5, кривая 2 — AAP без . классификатора 5. Из фиг. 4 видно, что при малых мощностях полезного сигнала (левый участок) алгоритмы примерно равноценны. В случае увеличения мощности сигнала (правый участок) эффективность AAP с классификатором 5 зйачительно выше.

Полученные результаты показывают, что использование предпагаемой

AAP позволяет значительно повысить помехоустойчивость системы связи в случае мощных полезных сигналов без снижения помехоустойчивости при слабых сигналах, а также увеличить пропускную способность системы, так как использование классификатора не требует применения временной синхро. ниэации.

1113865

Фиг.2

Составитель Э.Комарова редактор Л.Алексеенко TexpeJl О.Неце Корректор A.ÎáÐÓ÷àÐ

У

Заказ 6629/43 . Тиран 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.уигород, ул.Проектная,4