Є ще 5 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Фазована антенна решітка, яка містить  каналів прийому, кожний з яких включає з'єднані послідовно антенний елемент, приймальний підсилювач і фазову ланку, а також містить генератор опорних гармонічних сигналів, процесор променів, що містить  канальних -розрядних АЦП об'єднаних в  груп по  в кожній, та пристрій цифрової обробки, яка відрізняється тим, що фазова ланка кожного каналу прийому виконана у вигляді фазорозщеплювача вихідних сигналів приймальних підсилювачів на синфазну і квадратурну складові, входи "Синфазний (СНФ)" фазорозщеплювачів  каналів прийому з'єднані між собою і підключені до виходу "cos" генератора опорних гармонічних сигналів, входи "Квадратурний (КВАДР)" фазорозщеплювачів з'єднані між собою і підключені до виходу "sin"генератора опорних гармонійних сигналів, вихід якого "Сигнал гетеродина (Сг. гтн.)" підключений до гетеродинних входів (Гтн. вх.) приймальних підсилювачів, з'єднаних між собою, а пристрій цифрової обробки процесора променя виконаний у вигляді керуючого пристрою, що містить багатофазний генератор тактових імпульсів, лічильник по модулю J номера променя, підключений входом до виходу Ф2 багатофазного генератора тактових імпульсів, вихід якого Ф4 підключений до синхровходів  канальних АЦП, арифметичний пристрій, що містить  групових табличних суматорів відліків  фазованих, -розрядних канальних сигналів у вигляді  пристроїв постійної  розрядної адресної пам'яті значень часткових сум , причому адресні входи  групових табличних суматорів  розрядними шинами підключені до  виходів  канальних АЦП відповідних груп, крім того синхровходи об'єднані і з'єднані з виходом Ф5 багатофазного генератора тактових імпульсів, табличний суматор  відліків часткових сум  у вигляді пристрою постійної  - адресної пам'яті підсумованих відліків , вхід якої  - розрядною шиною з'єднаний з  - розрядними виходами  групових табличних суматорів, синхровход з'єднаний з виходом Ф6 багатофазного генератора тактових імпульсів, а  - розрядний вихід є виходом антенної решітки, при цьому в процесор променів додатково введені  канальні цифро-аналогові фазообертачі, кожний з яких містить часовий дискретизатор синфазного сигналу та часовий дискретизатор квадратурного сигналу, підключені своїми входами відповідно до синфазного та квадратурного виходів відповідного каналу прийому, синхровходи стробування дискретизаторів синфазного та квадратурного сигналів об'єднані між собою і синхровходами стробування дискретизаторів цифро- аналогових фазообертачів інших каналів прийому і підключені до виходу Ф1 багатофазного генератора тактових імпульсів, а також містить перший і другий цифро-керовані атенюатори, аналогові входи яких підключені відповідно до виходів часового дискретизатора синфазного сигналу і часового дискретизатора квадратурного сигналу, постійний запам'ятовуючий пристрій (ЗП) комплексних коефіцієнтів амплітудно-фазового розподілу відповідного каналу прийому, з'єднаного своїми вихідними молодшими розрядами, що містять дійсну частину комплексного коефіцієнта амплітудно-фазового розподілу, з керуючим входом першого цифро-керованого атенюатора та старшими розрядами, що містять уявну частину комплексного коефіцієнта, з керуючим входом другого цифро-керованого атенюатора, який адресним входом з'єднаний з адресними входами постійних ЗП фазообертачів інших каналів прийому та підключений до виходу лічильника номера променя синхровходом "Зчитування", з'єднаним з синхровходами "Зчитування" постійних ЗП комплексних коефіцієнтів амплітудно-фазового розподілу фазообертачів інших каналів прийому і виходом Ф2 багатофазного генератора тактових імпульсів, а також містить суматор аналогових сигналів, входи якого з'єднані відповідно з виходами першого і другого цифро-керованих атенюаторів, а вихід підключений до входу відповідного канального АЦП.

Текст

Фазована антенна решітка, яка містить M каналів прийому, кожний з яких включає з'єднані послідовно антенний елемент, приймальний підсилювач і фазову ланку, а також містить генератор опорних гармонічних сигналів, процесор променів, що містить M канальних n -розрядних АЦП об'єднаних в m груп по M в кожній, та пристрій цифрової обробки, яка відрізняється тим, що фазова ланка кожного каналу прийому виконана у вигляді фазорозщеплювача вихідних сигналів приймальних підсилювачів на синфазну і квадратурну складові, входи "Синфазний (СНФ)" фазорозщеплювачів M каналів прийому з'єднані між собою і підключені до виходу "cos" генератора опорних гармонічних сигналів, входи "Квадратурний (КВАДР)" фазорозщеплювачів з'єднані між собою і підключені до виходу "sin" генератора опорних гармонійних сигналів, вихід якого "Сигнал гетеродина (Сг. гтн.)" підключений до гетеродинних входів (Гтн. вх.) приймальних підсилювачів, з'єднаних між собою, а пристрій цифрової обробки процесора променя виконаний у вигляді керуючого пристрою, що містить багатофазний генератор тактових імпульсів, лічильник по модулю J номера променя, підключений входом до виходу Ф2 багатофазного генератора тактових імпульсів, вихід якого Ф4 підключений до синхровходів M канальних АЦП, арифметичний пристрій, що містить m групових табличних суматорів відліків M фазованих, n -розрядних канальних сигналів у вигляді m пристроїв постійної M n розрядної адресної пам'яті значень часткових сум R m , причому адресні входи m групових табличних суматорів M n розрядними шинами підключені до n виходів M канальних АЦП відповідних груп, крім 2 3 46669 4 синхровходом "Зчитування", з'єднаним з синхровходами "Зчитування" постійних ЗП комплексних коефіцієнтів амплітудно-фазового розподілу фазообертачів інших каналів прийому і виходом Ф2 багатофазного генератора тактових імпульсів, а також містить суматор аналогових сигналів, входи якого з'єднані відповідно з виходами першого і другого цифро-керованих атенюаторів, а вихід підключений до входу відповідного канального АЦП. Корисна модель належить до галузі антенної техніки і призначена для підвищення швидкодії пристроїв цифрової обробки сигналів у фазованих антенних решітках (ФАР) різного призначення. Просторова вибірність в приймальних трактах ФАР забезпечується фазуванням канальних сигналів для заданого кута приходу і когерентним їх підсумовуванням. Антенні решітки з аналоговою обробкою виконують фазування канальних сигналів аналоговими фазообертачами, керованими напругою або кодом і складання фазованих сигналів аналоговими суматорами на несучій частоті. ФАР з аналоговою обробкою відповідно патенту RU №2299502, МПК Н01Q3/26, Н01Q21/00 включає n антенних елементів, n приймально передавальних модулів (ППМ), розподільну систему, при цьому в кожний ППМ входить m активних пристроїв у складі підсилювача потужності каналу випромінювання, малошумлячих підсилювачів каналу приймання, фазообертачів, схеми керування, і n-m пасивних пристроїв у складі фазообертача і схеми керування. Вхід кожного з m активних пристроїв в режимі випромінювання (вихід в режимі прийому) підключений до відповідного виходу (входу) розподільчої системи СВЧ-потужності, а вихід в режимі випромінювання (вхід в режимі прийому) з'єднаний із загальним каналом подільника потужності (суматора потужності в режимі прийому). До одного вихідного каналу подільника потужності в режимі випромінювання (вхідному каналу в режимі прийому) подільника потужності (суматора потужності) один антенний елемент підключений безпосередньо, а до решти каналів антенні елементи приєднані через пасивні пристрої, чим досягається зменшення габаритів, маси і енергоспоживання. До основних недоліків аналогових ФАР слід віднести: велике споживання, нестабільність параметрів феритових фазообертачів, керованих напругою, недостатнє число станів комутованих фазообертачів, а також труднощі мініатюризації. При цифровому променеутворенні фазування - когерентне підсумовування виконаються після аналого - цифрового перетворення канальних сигналів. Відомий пристрій цифрового променеутворення в якому цифрові комплексні сигнали фазуються помножувачем комплексних відліків канальних сигналів на коефіцієнти фазування двох постійних ЗУ, що містить два матричні помножувачі дійсних чисел, два суматори. Накопичуючий суматор комплексних фазованих відліків з виходу помножувача комплексних відліків одночасно формує два промені, симетричні щодо нормалі до лінійної ба зи. Для зменшення числа блоків множення введено блок затримки, підключений виходом до сигнального входу другого помножувача, а входом до сигнального входу першого помножувача і виходу АЦП (аналого-цифровий перетворювач), аналоговий вхід якого з'єднаний з виходом мультиплексора каналів. Дискретизація канальних, вузько смугових сигналів з центральною частотою f o виконується по верхній частоті спектру з формуванням сигналу квадратури вибором частоти дискретизації Fд з умови Fд=4·fo. Недоліком пристрою цифрового променеутворення прямим обчисленням згортки є велике чис2 ло комплексних множень ~М при формуванні J=М променів в М елементній решітці і висока надмірність потоку вхідних даних, обумовлена дискретизацією по верхній частоті і способом формування сигналу квадратури, що обмежує область використання такого типу пристроїв звуковим діапазоном частот Δf=(10-30)кГц (патент SU №1070494, МПК G01S3/80). Найближчим по конструкції і вирішуваним задачам є пристрій цифрової ФАР, який включає М каналів прийому (в прототипі приймальних елементів), кожний з яких включає антенний елемент, підсилювальний канал, фазову ланку (в прототипі синхронний фазовий детектор), з'єднані послідовно, генератор опорних сигналів (в прототипі генератор опорного сигналу з підключеним до його виходу фазообертачем опорного сигналу на /2), суматор з прямим і інверсним входами, прямий вхід якого з'єднано з виходом генератора опорного сигналу, інверсний вхід - з виходом фазообертача, а вихід підключений до об'єднаних між собою других входів фазових ланок М каналів прийому, процесор променів, що містить М аналого-цифрових перетворювачів сигналів (в прототипі синхронних дискретизаторів сигналів), з'єднаних з виходами фазових ланок відповідних М каналів прийому, пристрій цифрової обробки (в прототипі Мканальний спектроаналізатор дискретного перетворення Хартлі), М входів якого підключені до виходів відповідних М аналого-цифрових перетворювачів сигналів. Суматор вихідних сигналів генератора опорного сигналу і фазообертача формує на своєму виході безперервну, часову функцію Хартлі - cas (2· ·fo·t+φo) [1]. cas(2· ·fо·t+φо)=cos(2· ·fо·t+φо)+ (1) +sin(2· ·fо·t+φо);cas(t)=cos(t)+sin(t). На виході синхронного фазового детектора в результаті перемножування вихідного сигналу підсилювача μ-го каналу прийому uμ(t) з неперервним опорним сигналом Хартлі і низькочастотної фільт 5 46669 рації утворюється низькочастотний відеосигнал uμ, описуваний виразом uμ=cas(ψμ-φо); ψμ=(2· / о)·μ·b·sinθ; μ=1-М; (2) sμ(t)=cos(2· ·fо·t+ψμ); о=с/fo; (3) де: fo - несуча частота вузько смугового сигналу; θ - кут приходу плоскої хвилі, відлічуваний від нормалі; о - довжина хвилі на частоті несучої; b - відстань між антенними елементами; с - швидкість розповсюдження хвилі в середовищі. Одномоментна просторова вибірка канальних сигналів uμ(t) є сукупністю відліків функції Хартлі і згідно опису патенту - прототипу, (патент UA №24895, МПК Н01Q3/26, H01Q21/00) може бути представлена у вигляді uμ=cas[(2· /М)·μ·f-φо] (4) де: f=M·b·sinθ/ o=sinθ/Δθ0,5 Δθ0,5= o/М·b - ширина діаграми спрямованості на рівні половинної потужності. Спектроаналізатор обчислює коефіцієнти {U(k)} дискретного перетворення Хартлі впорядкованої послідовності просторових відліків {uμ}. Модулі коефіцієнтів {U(k)} несуть інформацію про кутовий розподіл енергії хвильового поля. Хартлі (ШПХ), що скорочує кількість дійсних множень у 4 M2 / M n M 3 u cas 2 /M k ; сних додавань у 2 M2 / 15 M n M 1 , порівнянні з прямим обчисленням згортки у лінійній решітці. Загальним недоліком пристроїв променеутворення на основі ШПХ, є: зменшення динамічного діапазону, пов'язане з відкиданням молодших розрядів при багатократному виконанні операції множення вхідного відліку на коефіцієнти факторизованої матриці, надмірність обчислень при числі відліків не рівних цілому ступеню два через необхідність доповнення масиву вхідних відліків нулями, обмеженість застосування класом лінійних решіток. При довільній формі антенної решітки формування променя у вузько смугових системах включає наступні операції: - синхронну, часову дискретизацію М комплексних вихідних сигналів ζμ(φγ, t) каналів прийому t→tv=v·Δt; ζμ(φγ, t)=xμ(φγ, t)+ (6) +i·yμ(φγ, t)→ζμ(φγ, tv)=ζγ,μ,v; ζγ,μ,v=xγ,μ,v+і·yγ,μ,v. де - φγ - кут приходу плоскої хвилі; - множення відліків комплексних вихідних сигналів М каналах прийому {ζγ,μ,v} у v-й момент часу на комплексні коефіцієнти амплітудно-фазового розподілу (hj,μ) ζγ,μ,v→zj,γ,μ,v=hj,μ·ζγ,μ,v; (7) j=0,...,(J-1); μ=0,...,М-1; v=0,…; k=0,...,М-1; μ=0,...,М-1. Область використання - лінійна решітка з реалізацією обчислення дискретного перетворення Хартлі (ДПХ) методом швидкого перетворення A exp i b cos j / c для лінійної решітки (8) h j, A exp i cos j zj,γ,μ,v=ξj,γ,μ,v+i·ηj,γ,μ,v; ξj,γ,μ,v=Re (zj,γ,μ,v); ηj,γ,μ,v=Im(zj,γ,μ,v); де і=√-1. Аμ - коефіцієнт амплітудного розподілу; Ω - середня частота смугового сигналу на вході приймального підсилювача; b - відстань між антенними елементами у розкриті лінійної решітки; ρ - радіус кругової решітки; θj= ·j/J - кут орієнтації променя, відлічуваний від позитивного напряму осі ОХ; R j, , v 2 раз у 2 (5) 0 раз і кількість дій 4 2 M 1 Uk 6 Re h j, , ,v Re h j, В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення фазованої антенної решітки довільної форми, в якій за рахунок внесення деяких конструктивних змін (гібридної, конвеєрної обробки, табличної реалізації суматора) підвищується швидкодія пристрою променеутворення. Множення відліків комплексних вихідних сигналів антенної решітки ζj,μ,v на коефіцієнти амплі / c для кругової решітки cos αμ=2· ·μ/М - кутова координата антенного елемента на круговій базі, с - швидкість розповсюдження сигналу в середовищі - формування дійсних (уявних) відліків j-го променя R(j,γ,v) підсумовуванням дійсних - ξj,γ,μ,v (уявних - ηj,γ,μ,v), складових відліків комплексних вихідних сигналів антенної решітки, фазованих для кута орієнтації θj множенням на комплексні коефіцієнти амплітудно-фазового розподілу hj,μ у v-му періоді дискретизації , ,v j, , , v ; R j, , v j, , v ; (9) тудно-фазового розподілу hj,μ за формулою (7) з необхідною точністю і часом виконання може бути виконано цифро аналоговим пристроєм на базі цифрокерованих атенюаторів і аналогових суматорів. Аналого-цифрове перетворення виконується як і в прототипі над дійсними, але вже фазованими амплітудно-зваженими відліками ξj,γ,μ,v (уявними відліками ηj,γ,μ,v). 7 ξj,γ,μ,v→ξ#j,γ,μ,v. (ηj,γ,μ,v→η#j,γ,μ,v). Квантування по рівню переводить безліч неперервних значень кожного відліку о ξj,γ,μ,v у кінцеn ву множину 2 значень квантованого відліку ξ#j,γ,μ,v, де n число двійкових розрядів. М незалежних n двійкою - розрядних відліків ξ#j,γ,μ,v, розставлених в порядку зростання номера каналу μ, повністю визначають М·n розрядне слово, що приймає Q(n, M) значень 2n M ; (10) Наприклад, для n=4; М=8 9 Q(n, M)=4,295×10 . (4Гбіт) R# j, , v # j, , ,v . (11) Q n, M Кожній комбінації з Q(n, М) можливих значень М квантованих n розрядами відліків ξ#j,μ,v згідно (11) відповідає єдине квантоване значення відліку променя - R#j,v. Скінчена множина значень Q(n, М), що задаються М×n розрядним словом вхідних даних, дозволяє реалізувати табличне, за один такт формування відліків променя - R#(j,γ,v) зверненням до пам'яті, що зберігає значення заздалегідь обчислених сум за адресами - впорядкованими послідовностями відліків ξ#j,γ,μ,v. Технічною передумовою для табличної реалізації (11) є сучасна елементна база мікросхем пам'яті об'ємом десятки - сотні Гбіт, наприклад 320Gb HDD External TRANSCEND StoreJet 25,USB 2.0 (TS320GSJ25MR) на основі флеш - технології [2], а також перспективні пристрої цифрової електрооптичної, голографічної пам'яті [3]. Основні властивості сигналу містяться в його фазовій структурі - поводженні часової сигнальної функції поблизу нуля, а після квантування в динаміці молодших розрядів. При високому пріоритеті вимоги до швидкодії це дозволяє обмежитися 4-х 8-ми розрядним квантуванням фазованих, амплітудно-зважених відліків ξj,γ,μ,v (ηj,γ,μ,v) без викривлення формуємої головної пелюстки діаграми спрямованості (ДС). Так, наприклад, один чіп пам'яті Jet Flash V 60 об'ємом 32Гбіт з організацією 32р. адресу ×8р. даних дозволяє виконувати табличне, за один такт зчитування, підсумовування восьми 4-х розрядних слів або чотири слова розрядністю 8. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пристрої ФАР, яка містить М каналів прийому, кожний з яких включає антенний елемент, приймальний підсилювач, фазову ланку, з'єднані послідовно, генератор опорних гармонічних сигналів, процесор променів, що містить М канальних nрозрядних АЦП об'єднаних в m груп по AM в кожній, пристрій цифрової обробки, відповідно до корисної моделі, фазова ланка кожного каналу прийому виконана у вигляді фазорозщеплювача вихідних сигналів приймальних підсилювачів на синфазну і квадратуру складові, при цьому входи «Синфазний (СНФ) фазорозщеплювачів М каналів прийому з'єднані між собою, і підключені до виходу «cos» генератора опорних гармонійних сигналів, входи «Квадратурний (КВАДР)» фазорозщеплювачів з'єднані між собою і підключені до виходу «sin» генератора опорних, гармонічних сигналів, 46669 8 вихід якого «Сигнал гетеродина (Сг. гтн.)» підключено до гетеродинних входів (Гтн. вх.) приймальних підсилювачів з'єднаним між собою, а пристрій цифрової обробки процесора променя виконаний у вигляді управляючого пристрою, що містить багатофазний генератор тактових імпульсів, лічильник по модулю J номера променя, підключений входом до виходу Ф2 багатофазного генератора тактових імпульсів, вихід якого Ф4 підключений до синхровходів М канальних АЦП, арифметичного пристрою, що містить m групових, табличних суматорів відліків ΔМ фазованих, n-розрядних канальних сигналів у вигляді m пристроїв постійної, ΔM×n розрядної адресної пам'яті значень часткових сум ΔRΔm, адресні входи m групових, табличних суматорів ΔM×n розрядними шинами підключені до n виходів ΔМ канальних АЦП відповідних груп, крім того, синхровходи об'єднані і з'єднані з виходом Ф5 багатофазного генератора тактових імпульсів, табличний суматор m відліків часткових сум ΔRΔm у вигляді пристрою постійної, m n ln M - адресної пам'яті підсумованих 2 відліків ΔRΔm, вхід якої m n ln M - розрядною 2 шиною з'єднано з n ln M - розрядними вихо 2 дами m групових, табличних суматорів, синхровход з'єднано з виходом Ф6 багатофазного генератора тактових імпульсів, n ln M ln m 2 2 розрядний вихід є виходом антенної решітки, а в процесор променів додатково введені М канальних цифро аналогових фазообертачів, кожний з яких містить дискретизатор синфазного сигналу, часовий дискретизатор квадратурного сигналу, підключені своїми входами відповідно до синфазного та квадратурного виходів відповідного каналу прийому, синхровходи стробування дискретизаторів синфазного та квадратурного сигналів об'єднані між собою і синхровходами стробування дискретизаторів цифро аналогових фазообертачів інших каналів прийому і підключені до виходу Ф1 багатофазного генератора тактових імпульсів, перший і другий цифро керовані атенюатори, аналогові входи яких підключені відповідно до виходів часового дискретизатора синфазного сигналу і часового дискретизатора квадратурного сигналу постійний запам'ятовуючий пристрій (ЗП) комплексних коефіцієнтів амплітудно-фазового розподілу відповідного каналу прийому, з'єднаного своїми вихідними молодшими розрядами, що містять дійсну частину комплексного коефіцієнта амплітуднофазового розподілу, з керуючим входом першого цифро керованого атенюатора, старшими розрядами, що містять уявну частину комплексного коефіцієнта, з керуючим входом другого цифро керованого атенюатора, який адресним входом з'єднано з адресними входами постійних ЗП фазообертачів інших каналів прийому та підключеним до виходу лічильника номера променя, синхровходом «Зчитування», з'єднаним з синхровходами «Зчитування» постійних ЗП комплексних коефіцієнтів амплітудно-фазового розподілу фазооберта 9 46669 чів інших каналів прийому і виходом Ф2 багатофазного генератора тактових імпульсів, суматор аналогових сигналів, входи якого з'єднані відповідно з виходами першого і другого цифро керованих атенюаторів, а вихід підключено до входу відповідного канального АЦП. Пристрій ФАР включає М каналів прийому 1, кожний з яких має антенний елемент 2, приймальний підсилювач 3, фазову ланку 4, що включені послідовно, генератор опорних сигналів 5, процесор променів 6, що містить М канальних, nрозрядних АЦП 7 об'єднаних в m груп по ΔM в кожній, управляючий пристрій цифрової обробки 8. Фазова ланка 4 кожного каналу прийому 1 виконана у вигляді фазорозщеплювача вихідних сигналів приймальних підсилювачів 3 на синфазну і квадратурну складові, при цьому входи «Синфазний (СНФ)» фазорозщеплювачів прийому 1 з'єднані між собою і підключені до виходу «cos» генератора опорних гармонійних сигналів 5, входи «Квадратурний (КВАДР» фазорозщеплювачів 4 з'єднані між собою і підключені до виходу «sin» генератора опорних гармонійних сигналів 5, вихід якого «Сигнал гетеродина (Сг. гтн.)» підключено до гетеродинних входів (Гтн. вх.) приймальних підсилювачів, що з'єднані між собою. Пристрій цифрової обробки 8 містить керуючий пристрій 9, який виконано у вигляді багатофазного генератора тактових імпульсів 10, лічильника 11 за модулем J номера променя, підключеного входом до виходу Ф2 багатофазного генератора тактових імпульсів 10, вихід якого Ф4 підключено до синхровходів М канальних АЦП 7. Арифметичний пристрій 12 містить m групових табличних суматорів 13 відліків AM фазованих, n-розрядних канальних сигналів у вигляді m пристроїв постійної, ΔM×n розрядної адресної пам'яті значень часткових сум ΔRΔm , адресні входи m групових табличних суматорів 13 підключені ΔM×n розрядними шинами до n виходів AM канальних АЦП 7 відповідних груп, синхровходи об'єднані та з'єднані з виходом Ф5 багатофазного генератора тактових імпульсів 10, табличний суматор 14 m відліків часткових сум ΔRΔm у вигляді пристрою постійної, m n ln M - адресної пам'яті підсумованих 2 відліків ΔRΔm, вхід якої m n ln M - розрядною 2 шиною з'єднано з - n ln M - розрядними вихо2 дами m групових табличних суматорів 13, синхровход з'єднано з виходом Ф6 багатофазного генератора тактових імпульсів 10, n ln M ln m 2 2 розрядний вихід є виходом антенної решітки, а у процесор променів 6 додатково введені М канальних цифро аналогових фазообертачів 15, кожний з яких містить часовий дискретизатор синфазного сигналу 16, часовий дискретизатор квадратурного сигналу 17, підключені своїми входами відповідно до синфазного і квадратурного виходів відповідного каналу прийому 1, синхровходи стробування дискретизаторов 16 і 17 синфазного і квадратурного сигналів об'єднані між собою та синхровходами 10 стробування дискретизаторів інших цифро аналогових фазообертачів 15 і підключені до виходу Ф1 багатофазного генератора тактових імпульсів 10, перший 18 і другий 19 цифро керовані атенюатори, аналогові входи яких підключені відповідно до виходів часового дискретизатора синфазного сигналу 16 і часового дискретизатора квадратурного сигналу 17 цифро аналогового фазообертача 15, синхровходи з'єднані між собою, синхровходами цифро керованих атенюаторів інших цифро аналогових фазообертачів 15 і підключені до виходу Ф3 генератора тактових імпульсів 10, постійно запам'ятовуючий пристрій (ЗП) 20 коефіцієнтів комплексного амплітудно-фазового розподілу відповідного каналу прийому, з'єднаного своїми вихідними молодшими розрядами, що містять дійсну частину комплексного коефіцієнта амплітудно-фазового розподілу, з управляючим входом першого цифро керованого атенюатора 18, старшими розрядами, що містять уявну частину комплексного коефіцієнта, з управляючим входом другого цифро керованого атенюатора 19, адресним входом з'єднаним з адресними входами постійного ЗП 20 фазообертачів 15 інших каналів прийому 1 і підключеним до виходу лічильника номера променя 11, синхровходом «Зчитування», з'єднаним з синхровходами «Зчитування» постійного ЗП 20 комплексних коефіцієнтів амплітудно-фазового розподілу фазообертачів 15 інших каналів прийому і виходом Ф2 багатофазного генератора тактових імпульсів 10, суматор аналогових сигналів 21, входи якого з'єднані відповідно з виходами першого 18 і другого 19 цифро керованих атенюаторів, а вихід підключений до входу відповідного канального АЦП 7. Корисна модель ілюструється наступними графічними матеріалами: на Фіг.1 представлена структура ФАР з гібридною обробкою сигналів; на Фіг.2 представлена структура цифро керованого фазообертача - помножувача комплексних аналогових сигналів на комплексні цифрові множники амплітудно - фазового розподілу; на Фіг.3 представлена Таблиця параметрів обробки (кількість множень - додавань) ФАР прототипу і пропонованого винаходу у лінійній решітці та прозорій круговій решітці із різною кількістю каналів; на Фіг.4 представлена часова діаграма формування променів, де: Ф1 - синхроімпульс часової дискретизації канальних сигналів, Ф2 - синхроімпульс зміни номера променя - дозвіл читання коефіцієнтів комплексного амплітудно-фазового розподілення з канальних, постійних ЗП, Ф3 синхроімпульс аналого-цифрового перемножування комплексних відліків сигналу і комплексних коефіцієнтів амплітудно-фазового розподілу, Ф4 синхроімпульс аналого-цифрового перетворення фазованих відліків, Ф5 - синхроімпульс формування часткових сум фазованих відліків, Ф6 - синхроімпульс формування вихідного відліку променя; на Фіг.5 представлені - переривчастою лінією R01(j1, γ) - точна ДН лінійної М=16-ти канальної ФАР, неперервною лінією r1(j1, γ) - ДН лінійної М=16-ти канальної ФАР з гібридною обробкою при n=4-х розрядному квантуванні (1 знаковий розряд 11 46669 +3 розряди мантиса) фазованих сигналів, рівномірним, амплітудним (Аμ≡1) розподілом, кутом орієнтації променя θj1=90°, для кутів приходу сигналу φγ=γ·1°; на Фіг.6 представлені - переривчастою лінією R02(j2, γ) - точна ДН лінійної М=16-ти канальної ФАР, неперервною лінією r2(j2, γ) - ДН лінійної М=16-ти канальної ФАР з гібридною обробкою при n=4-х розрядному квантуванні (1 знаковий розряд +3 розряди мантиса) фазованих сигналів, рівномірним, амплітудним (Аμ≡1) розподілом, кутом орієнтації θj2=30°, для кутів приходу сигналу φγ=γ·1°. Роботу ФАР з гібридною обробкою розглянемо на прикладі М=16-ти елементної лінійної решітки, що формує J=М променів при n=4, ДМ=8, m=2. 1. За синхросигналами частоти Fд з виходу Ф1 багатофазного генератора тактових імпульсів 10 дискретизатори синфазного 16 і квадратурного 17 h# j, сигналів фазообертачів 15 запам'ятовують в пристроях взяття і зберігання вибірки відлік комплексного вихідного сигналу ζγ,μ,v в μ-му каналі на час періоду дискретизації Тд. t→tv=v·Тд; xμ(φγ, t)→xγ,μ,v; yμ(φγ, t)→yγ,μ,v; ζμ(φγ, t)= xμ(φγ, t)+i·yμ(φγ, t)→ζγ,μ,v=xγ,μ,v+і·yγ,μ,v. 2. Лічильник номера променя 11 за синхроімпульсами частотою Fт 3 виходу Ф2 багатофазного генератора тактової частоти 10 встановлює на входах постійних ЗП 20 комплексних коефіцієнтів амплітудно-фазового розподілу номер формованого променя j=0, за яким на управляючих входах першого 18 і другого 19 цифро керованих атенюаторів встановлюються індивідуальні для кожного μ-го каналу значення дійсної Re(h#j,μ) і уявної Im(h#j,μ) складових комплексного коефіцієнта амплітудно-фазового розподілу h#j,μ з виходу відповідного, постійного ЗП 20 на час 2·Δt=2·Fт-1 A exp i b cos A exp i cos 3. В кожному робочому такті цифро керовані атенюатори 17, 18 фазообертачів 15 по синхроімпульсах Ф3 з виходу багатофазного генератора тактових імпульсів 10 помножують дійсну частину коефіцієнта Re(h#j,μ) на синфазний відлік сигналу xγ,μ,v, уявну частину коефіцієнта Im(h#j,μ) на відлік квадратури сигналу yγ,μ,v Xγ,μ,v=Re(h#j,μ)·xγ,μ,v; Yγ,μ,v=Im(h#j,μ)·yγ,μ,v. (12) Суматор аналогових сигналів 21 формує на виході відлік фазованого, зваженого амплітудним розподілом, аналогового сигналу - суму вихідних відліків Xγ,μ,v та Yγ,μ,v першого 17 і другого 18 цифро керованих атенюаторів. ζ(j,μ,v)=Xγ,μ,v+Yj,μ,v. (13) Для миттєвих значень комплексних сигналів ζj,μ,v=ехp[i·(ω·v·Тд+(W·v/с)·μ·b·cosφγ)] (14) і комплексного коефіцієнта амплітуднофазового розподілу h#j,μ h#j,μ={Aμ·exp[-i·(Ω/c)·μ·b·cosθj)]}#; (15) zj,γ,μ,v=h#j,μ·ζj,μ,v; (16) Xj,γ,μ,v=cos[ω·v·Тд+(W/с)·μ·b·cosφγ]·[Aμ·cos(Ω/c·μ·b·cosθj)]#; (17) Yj,γ,μ,v=sin[ω·v·Тд+(W/с)·μ·b·cosφγ]·[Aμ·sin(-Ω/c· ·μ·b·cosθj)]#; (18) ξj,γ,μ,v=Xγ,μ,v+Yj,μ,v=Aμ·cos[ω·v·Тд+W/с·μ·b·cosφγ-Ω/c·μ·b·cosθj]. (19) У вузько смугових каналах з відношенням є смуги сигналів DW до середньої частоти Ω ε=DW/Ω

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Phased antenna array

Автори англійською

Huleha Leonid Hryhorovych, Zatserkovskyi Ruslan Oleksiiovych, Rusnak Volodymyr Mykolaiovych, Khalilov Eduard Mahheramovych, Khomenko Oleksandr Hryhorovych

Назва патенту російською

Фазируемая антенная решетка

Автори російською

Гулега Леонид Григорьевич, Зацерковский Руслан Алексеевич, Руснак Владимир Николаевич, Халилов Эдуард Маггерамович, Хоменко Александр Григорьевич

МПК / Мітки

МПК: H01Q 3/26, H01Q 21/00, G06F 17/00

Мітки: фазована, решітка, антенна

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/13-46669-fazovana-antenna-reshitka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Фазована антенна решітка</a>

Подібні патенти