Активная фазированная антенная решетка

Изобретение относится к радиолокации, в частности к активной фазированной антенной решетке (АФАР), управляемой как по направлению излучения и приема, так и по параметрам зондирующего сигнала, работающей в составе импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС). Техническим результатом является создание АФАР, масштабируемой по количеству АР при неизменной номенклатуре элементов АФАР, не требующей при этом кратного увеличения производительности вычислителя, а также обеспечивающей использование зондирующих сигналов произвольной формы. Активная фазированная антенная решетка, содержащая элементы антенной решетки, приемо-передающие модули (ППМ), центральный процессор (ЦПР), в которую введены блок формирования опорного сигнала (БФОС), М*K базовых элементов решетки (БЭР), включающие в свой состав устройство цифровой обработки (УЦО). 1 ил.

 

Изобретение относится к радиолокации, в частности к активной фазированной антенной решетке (АФАР), управляемой как по направлению излучения и приема, так и по параметрам зондирующего сигнала, работающей в составе импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС).

Из существующего уровня техники известна АФАР (1 - Патент США, H01Q 3/22, №6441783 от 27.08.02. Circuit module for a passed array), которая состоит из множества элементов антенной решетки (АР), приемо-передающих модулей (НИМ), отдельного модуля гетеродинов (МГ), отдельного модуля синхронизации (МС) и отдельного модуля центрального процессора. Приемо-передающие модули выполняются как совмещенные аналого-цифровые модули, реализующие канал приема/передачи, подключенные к элементам АР. При излучении все НИМ формируют сигналы промежуточной частоты, которые в результате взаимодействия в смесителе с сигналом гетеродина переносятся на несущую частоту, усиливаются, подводятся к элементам АР и излучаются. Формирование передающей диаграммы направленности выполняется за счет сложения в пространстве сигналов, излучаемых всеми элементами АР. Формирование сигналов промежуточной частоты в передающем тракте НИМ осуществляется квадратурным генератором прямого синтеза (КГПС) с заданными индивидуально для каждого элемента АР значениями начальной фазы и амплитуды, вычисляемым центральным процессором в соответствии с параметрами АР. При приеме сигналы, пришедшие от элементов АР, поступают в приемный тракт НИМ, где усиливаются, переносятся на промежуточную частоту, оцифровываются и перемножаются с цифровым сигналом КГПС с получением квадратур демодулированного по пространственной частоте (направлению) сигнала. Выходные сигналы приемного тракта из каждого ППМ в цифровой форме поступают в модуль центрального процессора для последующей обработки сигналов. Синхронизация работы всех ППМ осуществляется синхронизирующими сигналами модуля синхронизации и модуля гетеродинов. Алгоритм функционирования радиолокационной станции, построенной на базе такой АФАР, может варьироваться в соответствии с функциональностью используемых в составе АФАР модулей.

Недостатком устройства является ограничение по форме излучаемого сигнала, связанное с применением КГПС для формирования излучаемого сигнала. Для реализации наиболее эффективного алгоритма обработки сигналов АФАР в качестве излучаемого сигнала может потребоваться сигнал такой формы, который не может быть сформирован КГПС из-за ограниченности его функциональных возможностей. Таким образом, не могут быть достигнуты потенциально возможные параметры радиолокационной станции.

Дополнительным недостатком устройства является наличие непосредственных связей между каждым ППМ и модулем центрального процессора. При этом, увеличение количества элементов АР при сохранении заданного быстродействия радиолокационной станции требует кратного увеличения количества точек подключения для связей с ППМ и, как минимум, кратного увеличения производительности центрального процессора. Таким образом, ухудшается масштабируемость АФАР по количеству элементов АР.

Известно устройство (2 - «Активная фазированная антенная решетка», патент Российской Федерации №2451373, от 10.09.2010 г., МПК H01Q 3/26), взятое в качестве прототипа, состоящее из множества элементов АР, соединенных со своими приемо-передающими модулями (ППМ), первого когерентного СВЧ гетеродина (КГ1), второго когерентного СВЧ гетеродина (КГ2), первого делителя мощности (ДМ1), второго делителя мощности (ДМ2), синхронизатора (СНХ), коммутатора (КОМ) и центрального процессора (ЦПР). Все ППМ являются однотипными, каждый из которых обслуживает один элемент АР. ППМ содержит циркулятор, элементы приемного и передающего тракта (преселектор (ПС), ключ (Кл), малошумящий усилитель (МШУ), усилитель мощности (УМ), смеситель (СМ), фильтр ПЧ (ФПЧ), векторный модулятор (ВМ)) и узел управления. ВМ состоит из квадратурного генератора прямого цифрового синтеза (КГПС) и квадратурного балансного смесителя (КБС). Исходным сигналом для излучения является сигнал ПЧ, формируемый КГПС, который поступает в КБС, где в результате взаимодействия с сигналом КГ1 на выходе появляется излучаемый сигнал на несущей частоте, который затем усиливается в УМ и через циркулятор подается на элемент АР и излучается. Параметры излучаемого сигнала (фаза и амплитуда) задаются узлом управления, в который из ЦПР поступают команды управления. Принимаемые сигналы, поступающие от элементов АР, поступают в циркулятор, затем последовательно через преселектор и ключ (Кл) в МШУ, где выполняется усиление сигнала. С выхода МШУ сигнал подается в смеситель (СМ), где в результате взаимодействия с сигналом КГ2 на выходе появляется сигнал ПЧ, который оцифровывается аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и в цифровой форме передается в ЦПР для последующей обработки сигналов АФАР. Синхронизация работы АФАР обеспечивается общими для всей АФАР синхронизатором (СНХ), формирующим синхронизирующие последовательности, первым когерентным СВЧ гетеродином (КГ1) и вторым когерентным СВЧ гетеродином (КГ2). Алгоритм обработки сигналов АФАР и функции взаимодействия с потребителем реализуются центральным процессором (ЦПР).

Недостатком прототипа является отсутствие необходимой гибкости при масштабировании структуры АФАР в части увеличения количества элементов АР. Увеличение количества элементов АР, помимо увеличения количества ППМ, влечет за собой пропорциональное количеству добавляемых элементов АР увеличение количества связей между каждым приемо-передающим модулем, участвующим в формировании регулярной структуры, и элементами АФАР, не входящими в состав регулярной структуры, такими как СНХ, ДМ1, ДМ2 и ЦПР. При этом, в связи с ростом количества связей, требуется изменение конфигурации и характеристик СНХ, ДМ1, ДМ2 и ЦПР. Кроме этого, при увеличении количества элементов АР требуется, как минимум, кратное количеству добавленных элементов АР увеличение производительности ЦПР для сохранения исходных параметров быстродействия, поскольку в ЦПР заводятся потоки необработанных отсчетов сигналов, принятых элементами АР, из каждого ППМ.

Дополнительным недостатком прототипа является ограничение по возможности модификации алгоритма обработки сигналов АФАР из-за невозможности формирования зондирующих сигналов произвольной формы, так как каждый алгоритм обработки сигналов АФАР предусматривает использование сигналов оптимальной формы для получения максимальной эффективности, а применение КГПС в качестве формирователя излучаемого сигнала позволяет формировать сигналы только определенной формы.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание масштабируемой АФАР, имеющей минимальную номенклатуру элементов и структуру с минимальным количеством прямых соединений, связывающих однотипные элементы АФАР, объединенные в регулярную двумерную структуру, с остальными элементами АФАР, а также не требующую при увеличении количества элементов АР, кратного количеству добавляемых элементов АР, увеличения производительности центрального процессора и реализующую возможность формирования зондирующих сигналов произвольной формы.

Для решения поставленной задачи предлагается активная фазированная антенная решетка, содержащая приемопередающие модули, центральный процессор, аналого-цифровые преобразователи, элементы антенной решетки. Согласно изобретению, дополнительно введены блок формирования опорного сигнала и М*К базовых элементов решетки, в состав которых, кроме 2L, L=1, 2, 3, 4, …, приемо-передающих модулей и 2L элементов антенной решетки включено устройство цифровой обработки, содержащее, кроме 2L аналого-цифровых преобразователей, дополнительно 2L цифро-аналоговых преобразователей и узел управления и обработки; выходы блока формирования опорного сигнала, номер каждого из которых соответствует номеру базового элемента решетки, соединены с первыми входами базовых элементов решетки, девятым входом узла управления и обработки и четвертым входом приемо-передающего модуля, второй вход-выход базового элемента решетки соединен с третьим входом-выходом базового элемента решетки, расположенного в том же столбце матрицы АФАР на одну строку матрицы АФАР выше, второй вход-выход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в верхней строке матрицы АФАР остается не подключенным, третий вход-выход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в нижней строке матрицы АФАР подключен к одному из входов-выходов центрального процессора, четвертый выход базового элемента решетки подключен к шестому входу базового элемента решетки, расположенному в той же строке матрицы АФАР на один столбец матрицы АФАР правее, четвертый выход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в правом столбце матрицы АФАР остается не подключенным, шестой вход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в левом столбце матрицы АФАР остается не подключенным, пятый выход базового элемента решетки соединен с седьмым входом базового элемента решетки, расположенного в том же столбце матрицы АФАР на одну строку матрицы АФАР ниже, пятый выход каждого базовых элементов решетки, расположенных в нижней строке матрицы АФАР остается не подключенным, седьмой вход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в верхней строке матрицы АФАР остается не подключенным; каждый элемент антенной решетки в составе базового элемента решетки подключен непосредственно к приемо-передающему модулю, номер которого соответствует номеру элемента антенной решетки, каждый приемо-передающий модуль в составе базового элемента решетки подключен к устройству цифровой обработки, в каждом базовом элементе решетки первый выход приемо-передающего модуля подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход приемо-передающего модуля подключен к первому выходу цифро-аналогового преобразователя, третий вход приемо-передающего модуля подключен к пятому выходу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру приемо-передающего модуля в пределах базового элемента решетки, второй выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру приемо-передающего модуля в пределах базового элемента решетки, третий вход аналого-цифрового преобразователя подключен ко второму выходу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру приемо-передающего модуля в пределах базового элемента решетки, второй вход цифро-аналогового преобразователя подключен к третьему выходу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру приемо-передающего модуля в пределах базового элемента решетки, третий вход цифро-аналогового преобразователя подключен к четвертому выходу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру приемо-передающего модуля в пределах базового элемента решетки; первый вход-выход центрального процессора обеспечивает связь с потребителем; при этом базовые элементы решетки формируют регулярную двумерную структуру активной фазированной антенной решетки, представляющую собой матрицу АФАР размерностью М*К (М - количество строк матрицы АФАР, К - количество столбцов матрицы АФАР) с общим количеством элементов антенной решетки N=2L*M*K.

Техническим результатом является создание АФАР, масштабируемой по количеству элементов АР при неизменной номенклатуре элементов АФАР, не требующей при этом кратного увеличения производительности вычислителя, а также обеспечивающей возможность использования зондирующих сигналов произвольной формы.

На фигуре показана структурная схема предлагаемой АФАР.

Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и фигурой, относящейся к предлагаемой АФАР.

На фигуре приняты следующие обозначения:

1 - базовый элемент решетки (БЭР п) с номером n={1, М*К},

2 - блок формирования опорного сигнала (БФОС),

3 - центральный процессор (ЦПР),

4 - приемо-передающий модуль (ППМ m-n) с номером m={1, 2L} в пределах БЭР с номером n={1, М*К},

5 - устройство цифровой обработки (УЦО) в пределах БЭР с номером n={1, М*К},

6 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП m-n) с номером m={1, 2L} в пределах УЦО с номером n={1, М*К},

7 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП m-n) с номером m={1, 2L} в пределах УЦО с номером n={1, М*К},

8 - узел управления и обработки (УУПО n) в пределах УЦО с номером n={1, М*К},

9 - элемент антенной решетки (A m-n) с номером m={1, 2L} в пределах БЭР с номером n={1, М*К}.

Устройство (фиг.) работает следующим образом. АФАР строится как регулярная двумерная структура (матрица АФАР), формируемая однотипными 2L-канальными базовыми элементами решетки 1 (БЭР 11…БЭР 1М*К), функционирующая совместно с БФОС 2 и ЦПР 3. Каждый базовый элемент решетки 1 реализует 2L-канальный элемент структуры АФАР. В состав каждого из БЭР 1 включены 2L элементов антенной решетки 9, 2L приемо-передающих модулей 4 и устройство цифровой обработки 5. Устройство цифровой обработки 5 в свой состав включает 2L аналого-цифровых преобразователей 6, 2L цифро-аналоговых преобразователей 7 и узел управления и обработки 8. Объединение базовых элементов решетки 1 в матрицу АФАР выполняется на уровне УЦО 5: все объединяющие интерфейсы и функциональные возможности, обеспечивающие совместную когерентную работу всех базовых элементов решетки 1 в АФАР реализуются посредством УЦО 5, а приемо-передающие модули 4 выполняют функции переноса сигнала, предназначенного для излучения, на несущую частоту, усиление и передачу на элемент антенной решетки 9 для последующего излучения, а также прием сигналов с переносом их на промежуточную частоту для последующей обработки в УЦО 5.

В состав БЭР 1 включены 2L ППМ 4, 2L элементов антенной решетки 9, УЦО 5, содержащее 2L АЦП 6, 2L ЦАП 7 и УУПО 8; выходы БФОС 2, номер каждого из которых соответствует номеру БЭР 1, соединены с первыми входами БЭР 1, девятым входом УУПО 8 и четвертым входом ППМ 4, второй вход-выход БЭР 1 соединен с третьим входом-выходом БЭР 1, расположенного в том же столбце матрицы АФАР на одну строку матрицы АФАР выше, второй вход-выход базовых элементов решетки 1, расположенных в верхней строке матрицы АФАР остается не подключенным, третий вход-выход каждого из базовых элементов решетки 1, расположенных в нижней строке матрицы АФАР подключен к одному из входов-выходов ЦПР 3, четвертый выход БЭР 1 подключен к шестому входу базового элемента решетки 1, расположенному в той же строке матрицы АФАР на один столбец матрицы АФАР правее, четвертый выход каждого из базовых элементов решетки 1, расположенных в правом столбце матрицы АФАР остается не подключенным, шестой вход базовых элементов решетки 1, расположенных в левом столбце матрицы АФАР остается не подключенным, пятый выход БЭР 1 соединен с седьмым входом базового элемента решетки 1, расположенного в том же столбце матрицы АФАР на одну строку матрицы АФАР ниже, пятый выход каждого из базовых элементов решетки 1, расположенных в нижней строке матрицы АФАР остается не подключенным, седьмой вход каждого из базовых элементов решетки 1, расположенных в верхней строке двумерной структуры АФАР остается не подключенным; каждый элемент антенной решетки 9 в составе БЭР 1 подключен непосредственно к ППМ 4, номер которого соответствует номеру элемента антенной решетки 9, каждый ППМ 4 в составе базового элемента решетки подключен к УЦО 5, в каждом БЭР 1 первый выход ППМ 4 подключен к первому входу АЦП 6, второй вход ППМ 4 подключен к первому выходу ЦАП 7, третий вход ППМ 4 подключен к пятому выходу УУПО 8 с подстрочным индексом, соответствующим номеру ППМ 4 в пределах БЭР 1, второй выход АЦП 6 подключен к первому входу УУПО 8 с подстрочным индексом, соответствующим номеру АЦП 6 в УЦО 5, третий вход АЦП 6 подключен ко второму выходу УУПО 8 с подстрочным индексом, соответствующим номеру АЦП 6 в пределах УЦО 5, второй вход ЦАП 7 подключен к третьему выходу УУПО 8 с построчным индексом, соответствующим номеру ЦАП 7 в пределах УЦО 5, третий вход ЦАП 7 подключен к четвертому выходу УУПО 8 с подстрочным индексом, соответствующим номеру ЦАП 7 в пределах УЦО 5; первый вход-выход ЦПР 3 обеспечивает связь с потребителем; при этом базовые элементы решетки 1 формируют регулярную двумерную структуру активной фазированной антенной решетки, представляющую собой матрицу АФАР размерностью М*К (М - количество строк матрицы АФАР, К - количество столбцов матрицы АФАР) размерностью М*К с общим количеством элементов антенной решетки N=2L*M*K.

Связи от БФОС 2 к первому входу каждого БЭР 1 обеспечивают передачу сигнала гетеродина для ППМ 4 в составе БЭР 1 и опорного сигнала для работы УЦО 5 в составе БЭР 1.

Аналого-цифровые преобразователи 6 в составе УЦО 5 выполняют преобразование в цифровую форму аналоговых сигналов промежуточной частоты (ПЧ), поступающих из ППМ 4 в режиме приема. Связь между первым выходом ППМ 4 и первым входом АЦП 6 соответствующего канала БЭР 1 служит для трансляции принятого аналогового сигнала на промежуточной частоте из ППМ 4 в УЦО 5, подключение второго выхода АЦП 6 каждого из 2L каналов БЭР 1 к первому входу соответствующего канала УУПО 8 обеспечивает передачу отсчетов принятого сигнала для последующей обработки. Подключение второго выхода УУПО 8 к третьему входу АЦП 6 для каждого из 2L каналов БЭР 1 обеспечивает передачу тактового сигнала АЦП 6.

Цифро-аналоговые преобразователи 7 в составе УЦО 5 выполняют преобразование цифровых сигналов, определяющих форму зондирующего сигнала, в аналоговую форму на промежуточной частоте тракта передачи ППМ 4. Связь между первым выходом ЦАП 7 каждого из 2L каналов БЭР 1 и вторым входом ППМ 4 соответствующего канала служит для передачи из УЦО 5 в ППМ 4 излучаемого аналогового сигнала на промежуточной частоте, сформированного ЦАП 7. Связь третьего выхода УУПО 8 со вторым входом ЦАП 7 для каждого из 2L каналов БЭР 1 обеспечивает передачу излучаемого сигнала в цифровой форме на промежуточной частоте. Связь четвертого выхода УУПО 8 с третьим входом ЦАП 7 для каждого из 2L каналов БЭР 1 обеспечивает передачу тактового сигнала ЦАП 7. Применение ЦАП 7 в качестве формирователя излучаемого зондирующего сигнала обеспечивает возможность применения сигналов произвольной формы.

УУПО 8 в составе УЦО 5 реализует: функции оперативного управления УЦО 5 по командам, поступающим из ЦПР 3, и командам, поступающим из УЦО 5, находящихся в смежных (сверху и слева в структуре АФАР) базовых элементах решетки 1; функции обработки сигналов АФАР; передачу в ЦПР 3 результатов обработки принятых сигналов АФАР; конфигурирование (установка параметров) и координацию работы ППМ 4 и функциональных узлов УЦО 5, согласно установленному алгоритму обработки сигналов АФАР, в том числе управление режимами «прием/передача» и управление значением несущей частоты излучаемых и принимаемых сигналов. УУПО 8 также выполняет функции формирования тактовых сигналов для тактирования функциональных узлов УЦО 5, в том числе АЦП 6 и ЦАП 7, из входного опорного сигнала, получаемого из БФОС 2, при этом обеспечивается минимальное отклонение по фазе между всеми формируемыми сигналами тактирования. Связь пятого выхода УУПО 8 с третьим входом ППМ 4 для каждого из 2L каналов БЭР 1 транслирует команды управления ППМ 4.

В матрице АФАР, формируемой базовыми элементами решетки 1, один из базовых элементов решетки (БЭР 1 с номером 1) является ведущим (задающим) блоком, все остальные БЭР 1 являются ведомыми. Команды оперативного управления (включение/выключение рабочих режимов с передачей параметров режимов) элементами матрицы АФАР, исходящие от ЦПР 3, обращены только к ведущему. Назначение ведущего БЭР 1 и конфигурирование ведомых БЭР 1 осуществляется ЦПР 3 во время инициализации АФАР. Конфигурация связей синхронизации обеспечивает 2-х кратное резервирование по синхронизации для всех базовых элементов решетки 1, начиная со 2-ой строки матрицы АФАР и 2-го столбца матрицы АФАР, сформированной базовыми элементами решетки 1.

Связи между четвертым выходом предыдущего БЭР 1 и шестым входом последующего БЭР 1 в горизонтальном соединении, а также пятым выходом предыдущего БЭР 1 и седьмым входом последующего БЭР 1 в вертикальном соединении, формируют распределенный интерфейс синхронизации, по которому передаются команды управления и синхронизации от ведущего БЭР 1, расположенного в верхнем левом углу матрицы АФАР, по команде, поступающей от ЦПР 3. Распределенный интерфейс синхронизации обеспечивает объединение нескольких БЭР 1 в единую многоканальную структуру с когерентной обработкой сигналов АФАР. Каждое соединение в распределенном интерфейсе синхронизации содержит одну линию для последовательной передачи битовой последовательности. Передаваемая битовая последовательность одновременно с передачей управляющих данных выполняет и роль сигналов синхронизации, при этом распределенный интерфейс синхронизации обеспечивает синхронную отработку команд во всех БЭР 1 с точностью до такта системной частоты, что гарантирует когерентность обработки сигналов АФАР.

Информационный интерфейс, связывающий базовые элементы решетки 1 и ЦПР 3 и обеспечивающий передачу данных результатов обработки сигналов от базовых элементов решетки 1 в ЦПР 3, а также функции управления АФАР, представлен в виде нескольких «гирляндных» цепочек. На фиг. каждый ряд базовых элементов решетки 1 реализует отдельную «гирляндную» цепочку информационного интерфейса, состоящую из сегментов, первый (порождающий «гирляндную» цепочку) из которых формируется соединением входа-выхода с номером 2…К+1 ЦПР 3 и третьего входа-выхода БЭР 1, непосредственно подключенного к ЦПР 3, а остальные сегменты цепочки формируются соединением второго и третьего входов-выходов последующих БЭР 1 в цепочке. Все базовые элементы решетки 1 могут быть объединены в одну цепочку. Каждая «гирляндная» цепочка, в контексте выполняемого в УЦО 5 алгоритма предварительной обработки сигналов АФАР обеспечивает связь между узлами конвейера обработки, которыми являются УЦО 5 в составе БЭР 1. В режимах работы, реализующих алгоритм формирования диаграммы направленности (ДН) для элементов АР, принадлежащих всем включенным в «гирляндную» цепочку базовым элементам решетки 1, с использованием конвейера увеличение количества узлов в конвейере обработки не увеличивает нагрузку на информационный интерфейс по пропускной способности, вызывая только рост кумулятивной задержки поступления данных в ЦПР 3, что не сказывается на скорости работы радиолокационной станциии. В режимах работы, когда формирование ДН для всех, включенных в «гирляндную» цепочку БЭР 1, не выполняется, увеличение количества БЭР 1, объединенных в «гирляндную» цепочку, пропорционально количеству БЭР 1 в цепочке увеличивает нагрузку на информационный интерфейс по пропускной способности. В этом случае количество БЭР 1, включаемых в «гирляндную цепочку» определяется исходя из условия, что общая нагрузка на информационный интерфейс по пропускной способности, порождаемая всеми БЭР 1 в цепочке, не должна превышать требуемой для данного режима пропускной способности информационного интерфейса. Функции управления, возлагаемые на информационный интерфейс, обеспечивают передачу из ЦПР 3 данных настройки для базовых элементов решетки 1, входящих в состав АФАР, а также передачу команд оперативного управления в ведущий базовый элемент решетки 1. Команды оперативного управления, поступающие из ЦПР 3 содержат информацию о типе (форме) излучаемого зондирующего сигнала, его длительности, периоде повторения, параметрах обработки сигналов АФАР в УЦО 5 (ширина полосы частот), а также общий для всей решетки код пространственного наведения, который преобразуется в УЦО 5 каждого БЭР 1 в индивидуальный для каждого элемента антенной решетки 9 фазовый сдвиг и значение амплитуды сигнала для режима излучения зондирующего импульса и в индивидуальный фазовый сдвиг и значение амплитуды сигнала при формировании устройством цифровой обработки 5 диаграммы направленности в режиме приема согласно предустановкам, выполняемым перед запуском рабочего режима АФАР.

Функции обработки сигналов АФАР обеспечивают формирование 2L когерентных потоков отсчетов излучаемого сигнала в каждом канале в соответствии с установленным режимом работы с учетом заданных фазовых сдвигов и значений амплитуды сигнала для формирования ДН в режиме излучения и передачу их в ЦАП 7 соответствующих каналов; когерентную обработку потоков отсчетов принимаемого сигнала в каждом канале в соответствии с установленным режимом работы с учетом заданных фазовых сдвигов и значений амплитуды для формирования ДН в режиме приема сигналов с последующим суммированием и формированием собственного потока результатов обработки сигналов АФАР, соответствующих элементам АР, представленным в данном БЭР 1. При установке режима работы, не предусматривающего выполнение конвейерного суммирования результатов обработки сигналов АФАР, БЭР 1 выполняет трансляцию в направлении ЦПР 3 собственного потока результатов обработки сигналов АФАР и ретрансляцию в направлении ЦПР 3 потока с результатами обработки сигналов АФАР, полученного из другого БЭР 1 по «гирляндной» цепочке информационного интерфейса. Таким образом, в данном режиме работы объем передаваемых в ЦПР 3 данных увеличивается пропорционально количеству БЭР 1 в «гирляндной» цепочке информационного интерфейса. При установке режима работы, предусматривающего выполнение конвейерного суммирования результатов обработки сигналов АФАР, выполненной в самом БЭР 1, с результатами обработки сигналов АФАР, полученными из другого БЭР 1 по «гирляндной» цепочке информационного интерфейса, формируется общий поток данных в направлении ЦПР 3, являющийся результатом суммирования потока результатов, сформированного данным БЭР 1 и потока, принятого по информационному интерфейсу от другого БЭР 1 по цепочке. Таким образом, в данном режиме работы, поток данных результатов обработки сигналов АФАР, приходящий в ЦПР 3 по цепочке, представляет собой суммарный поток результатов обработки сигналов АФАР всех БЭР 1, объединенных в «гирляндную» цепочку по информационному интерфейсу, при этом объем передаваемых в ЦПР 3 данных не зависит от длины «гирляндной» цепочки. В ЦПР 3 по известным алгоритмам выполняется цифровая обработка данных, полученных из БЭР 1, а результаты обработки передаются пользователю.

Активная фазированная антенная решетка, содержащая приемо-передающие модули, центральный процессор, аналого-цифровые преобразователи, элементы антенной решетки, отличающаяся тем, что дополнительно введены блок формирования опорного сигнала и M*K базовых элементов решетки, в состав которых, кроме 2L, L=1, 2, 3, 4, …, приемо-передающих модулей и 2L элементов антенной решетки, включено устройство цифровой обработки, содержащее, кроме 2L аналого-цифровых преобразователей, дополнительно 2L цифроаналоговых преобразователей и узел управления и обработки; выходы блока формирования опорного сигнала, номер которых соответствует номеру базового элемента решетки, соединены с первыми входами базовых элементов решетки, девятым входом узла управления и обработки и четвертым входом приемо-передающего модуля, второй вход-выход базового элемента решетки соединен с третьим входом-выходом базового элемента решетки, располагающегося в том же столбце матрицы АФАР на одну строку матрицы АФАР выше, второй вход-выход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в верхней строке матрицы АФАР, остается не подключенным, третий вход-выход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в нижней строке матрицы АФАР, подключен к одному из входов-выходов центрального процессора, четвертый выход базового элемента решетки подключен к шестому входу базового элемента решетки, располагающемуся в той же строке матрицы АФАР на один столбец матрицы АФАР правее, четвертый выход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в правом столбце матрицы АФАР, остается не подключенным, шестой вход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в левом столбце матрицы АФАР, остается не подключенным, пятый выход базового элемента решетки соединен с седьмым входом базового элемента решетки, расположенного в том же столбце матрицы АФАР на одну строку матрицы АФАР ниже, пятый выход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в нижней строке матрицы АФАР, остается не подключенным, седьмой вход каждого из базовых элементов решетки, расположенных в верхней строке матрицы АФАР, остается не подключенным; каждый элемент антенной решетки в составе базового элемента решетки подключен непосредственно к приемо-передающему модулю, номер которого соответствует номеру элемента антенной решетки, каждый приемо-передающий модуль в составе базового элемента решетки подключен к устройству цифровой обработки, в каждом базовом элементе решетки первый выход приемо-передающего модуля подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход приемо-передающего модуля подключен к первому выходу цифро-аналогового преобразователя, третий вход приемо-передающего модуля подключен к пятому выходу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру приемо-передающего модуля в пределах базового элемента решетки, второй выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру аналого-цифрового преобразователя в пределах устройства цифровой обработки, третий вход аналого-цифрового преобразователя подключен ко второму выходу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру аналого-цифрового преобразователя в пределах устройства цифровой обработки, второй вход цифроаналогового преобразователя подключен к третьему выходу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру цифроаналогового преобразователя в пределах устройства цифровой обработки, третий вход цифроаналогового преобразователя подключен к четвертому выходу узла управления и обработки с индексом, соответствующим номеру цифроаналогового преобразователя в пределах устройства цифровой обработки; при этом базовые элементы решетки формируют регулярную двумерную структуру активной фазированной антенной решетки, представляющую собой матрицу АФАР размерностью M*K (M - количество строк матрицы АФАР, K - количество столбцов матрицы АФАР) размерностью M*K с общим количеством элементов антенной решетки N=2L*M*K.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах связи, радиолокации и радионавигации при приеме сигналов в условиях воздействия помех.

Устройство управления ферритовыми фазовращателями модульной фазированной антенной решетки относится к области систем распределенного управления положением и формой диаграммы направленности плоских, построенных по модульному принципу фазированных антенных решеток проходного или отражательного типа на основе ферритовых фазовращателей.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для контроля исправности приемо-усилительных каналов приемо-передающих модулей активных фазированных антенных решеток (АФАР), обеспечивающих формирование диаграммы направленности заданной формы, изменяемой в пространстве электронным путем.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения активных фазированных антенных решеток (АФАР) для систем радиосвязи и радиолокации. Техническим результатом является снижение потерь принимаемого и передаваемого сигналов.

Предлагаемое устройство относится к антенным решеткам и может быть использовано в радиолокации, радиосвязи. Адаптивная антенная решетка с предварительным формированием диаграмм направленности каналов, содержащая излучатели, многоканальную диаграммообразующую схему и адаптивный процессор, отличающаяся тем, что диаграммообразующая схема состоит из шестиполюсных и восьмиполюсных делителей мощности, причем один вход восьмиполюсных делителей мощности используется в диаграммообразующей схеме наравне с входами шестиполюсных делителей мощности для формирования по ее главному входу требуемой в условиях отсутствия внешних источников помехи диаграммы направленности, а вторые, развязанные с первыми, входы восьмиполюсных делителей мощности подключены к адаптивному процессору, к которому подключен также и главный вход диаграммообразующей схемы.

Изобретение относится к области антенной техники. Способ определения амплитудно-фазового распределения в раскрыве фазированной антенной решетки, включающий прием или излучение сигналов фазированной антенной решеткой, при этом сигналы переносятся электромагнитным полем.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи при приеме сигналов в условиях воздействия помех, источники которых находятся в движении.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к области антенной техники, и может использоваться в составе панорамных радиоприемных устройств при контроле радиоэлектронной обстановки и оценке параметров сигналов источников радиоизлучений.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат – улучшение формы ячейки для балансировки нагрузки.

Изобретение относится к области техники СВЧ и может быть использовано как индивидуальный уединенный излучатель, так и как базовый элемент ФАР радиолокационных систем с линейной поляризацией излучаемых радиоволн.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к активной фазированной антенной решетке, управляемой как по направлению излучения и приема, так и по параметрам зондирующего сигнала, работающей в составе импульсно-доплеровской радиолокационной станции. Техническим результатом является создание АФАР, масштабируемой по количеству АР при неизменной номенклатуре элементов АФАР, не требующей при этом кратного увеличения производительности вычислителя, а также обеспечивающей использование зондирующих сигналов произвольной формы. Активная фазированная антенная решетка, содержащая элементы антенной решетки, приемо-передающие модули, центральный процессор, в которую введены блок формирования опорного сигнала, М*K базовых элементов решетки, включающие в свой состав устройство цифровой обработки. 1 ил.

Наверх