Адаптивна антенна решітка

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации и радионавигации, функционирующих в сложной сигнально-помеховой обстановке. Известна адаптивная антенная решетка (ΑΑΡ) [1], реализующая алгоритм минимизации среднеквадратического отклонения. Данное устройство содержит N антенных элементов, выходы которых соединены с входами соответствующих квадратурных расщепителей, первые и вторые выходы которых через соответствующие весовые умножители соединены с соответствующими входами общего сумматора, а также 2Ν адаптивных контуров, каждый из которых состоит из перемножителя и интегратора. Эффективность функционирования ΑΑΡ в значительной степени зависит от степени соответствия (степени похожести) опорного сигнала с принимаемым полезным сигналом (ПС). Обеспечить высокую степень соответствия опорного и принимаемого сигналов возможно только при наличии полной априорной информации о ПС. Поскольку в реальных условиях априорная информация является не полной, то опорный сигнал будет отличаться от принимаемого ПС. Это приводит к снижению эффективности функционирования ΑΑΡ β целом (уменьшению отношения сигнал/помеха на выходе решетки). Чем меньше априорной информации о принимаемом ПС, тем больше будет отличие опорного сигнала и тем ниже будет эффективность функционирования ΑΑΡ. Целью изобретения является повышение эффективности функционирования ΑΑΡ в условиях априорной неопределенности о принимаемом ПС. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой ΑΑΡ опорный сигнал формируют на основе минимальной априорной информации принимаемых сигналов частоте спектральной сопряженной самокогерентности ПС. Спектральная сопряженная самокогерентность ПС проявляется в корреляции сдвинутых на определенную частоту реализаций ПС. Величина такого частотного сдвига и определяет частоту спектральной сопряженной самокогерентности для данного типа ПС. В предлагаемой ΑΑΡ спектральная сопряженная самокогерентность ПС используется при формировании опорного сигнала и сводится к обеспечению максимальной корреляции опорного и принимаемого ПС. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемой ΑΑΡ. ΑΑΡ содержит квадратурные расщепители 1, весовые умножители 2, сумматор 3, интеграторы 4, перемножители 5, первый усилитель 6, вычитающий блок 7, первый смеситель 8, первый узкополосный фильтр 9, делитель частоты 10, гетеродин 11, инвертирующие усилители постоянного тока (УПТ) 12, второй смеситель 13, второй узкополосный фильтр 14, второй усилитель 15 и антенные элементы 16. Выходы антенных элементов 16 соединены с входами соответствующих квадратурных расщепителей 1, первые и вторые выходы которых через соответствующие весовые умножители 2 соединены с соответствующими входами общего сумматора 3, выход которого является выходом решетки, подключен к первому входу вычитающего блока 7, выход которого подключен через первый усилитель 6 к первым входам всех каналов обратной связи, каждый из которых состоит из перемножителя 5, один из входов которого подключен к первому усилителю 6, а второй - к соответствующему выходу квадратурного расщепителя 1 и интегратора 4, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего перемножителя 5, а выход - с другим входом соответствующего весового умножителя 2, а ко второму входу вычитающего блока 7 подключен выход блока опорного сигнала. В свою очередь, блок опорного сигнала содержит весовые умножители 2, первые входы которых подключены к выходам соответствующих .квадратурных расщепителей 1, а выходы весовых умножителей соединены с соответствующими входами общего сумматора 3, выход которого подключен через второй усилитель 15 к первым входам всех каналjв обратной связи, каждый из которых состоит из перемножителя 5, один из входов которого подключен к второму усилителю 15, а второй к соответствующему выходу квадратурного расщепителя 1, интегратора 4, вход которого соединен с выходом соответствующего перемножителя 5, а выход - в кольце обработки квадратурной составляющей соединен с другим входом соответствующего весового умножителя 2, а в кольце обработки синфазной составляющей соединен с инвертирующим УПТ 12, и далее соответственно с весовым умножителем 2; первый смеситель 8, первый вход которого подключен к выходу общего сумматора 3, а второй - к выходу гетеродина 11, выход первого смесителя 8 через первый узкополосный фильтр 9 соединен с вторым смесителем 13, второй вход которого через делитель частоты 10 соединен с выходом гетеродина 11, выход второго смесителя 13 соединен с входом второго узкополосного фильтра 14, выход которого является выходом блока формирования опорного сигнала. ΑΑΡ работает следующим образом. Сигналы, принятые антенными элементами, разделяются квадратурными расщепителями 1 на синфазную и квадратурную составляющие и взвешиваются весовыми умножителями 2. Взвешенные сигналы суммируются в сумматоре 3 для получения выходного сигнала ААР„ который подается в вычитающий блок 7 для формирования сигнала ошибки, представляющего разность между опорным сигналом блока формирования опорного сигнала и выходным сигналом адаптивной антенной решетки. Сформированный таким образом сигнал ошибки, после усиления в первом усилители 6, подается на входы каналов обратной связи, содержащие последовательно соединенные перемножители 5 и интеграторы 4. В каналах обратной связи определяются управляющие напряжения взвешивания для синфазных и квадратурных составляющих сигналов, принятых антенными элементами 16. Управляющие напряжения взвешивания подаются на вторые входы соответствующих весовых умножителей 2. Опорный сигнал на выходе блока формирования опорного сигнала формируется следующим образом. Пусть на вход антенного элемента поступает аддитивная смесь: где s(t) - неизвестный ПС, p(t) - мешающий сигнал, n(t) - некоррелированный белый шум с нулевым средним значением и равномерной односторонней спектральной плотностью 0.5N, В качестве примера предположим, что полезный и помеховый сигналы являются амплитудно модулируемыми колебаниями вида: Для таких сигналов w сс = note, где w сс - частота спектральной самокогерентности сигнала, а n=2,4,6,... Используя формулу тригонометрического косинуса, представим полезный и помеховый сигналы в виде: Указанные сигналы с соответствующих квадратурных расщепителей 1 поступают на весовые умножители 2, где они взвешиваются. Данные сигналы суммируются в сумматоре 3 для получения сигнала и помехи с фазой инверсивной относительно входной смеси. Выходной сигнал сумматора 3 после усиления во втором усилители 15 подается на входы каналов обратной связи, содержащие в кольце обработки синфазной составляющей последовательно соединенные перемножитель 5 и интегратор 4, а в кольце обработки квадратурной составляющей - перемножитель 5, интегратор 4 и инвертирующий УПТ 12. В каналах обратной связи определяются управляющие напряжения сдвига фазы на - jc для ПС, и на - jp для мешающего сигнала. Сигналы на выходе сумматора 3: Данные сигналы с выхода сумматора 3 поступают на первый смеситель 8, на второй вход которого подается сигнал гетеродина 11 с частотой w г > w с + w сс и начальной фазой jг, определяемый соотношением: Тогда сигнал на выходе первого смесителя: В первом узкополосном фильтре выделяются комбинационные частоты w г-w с и w Г-w р Данный сигнал поступает на второй смеситель 13, на который также поступает сигнал гетеродина 11, но после делителя частоты 10. Такое подключение позволяет исключить фазу гетеродина из опорного сигнала. Частота сигнала после делителя частоты 10 будет определяться величиной: Сигнал на выходе второго смесителя 13: После второго смесителя 13, согласно схеме, размещен второй узкополосный фильтр 14 настроенный на частоту принимаемого ПС. На выходе этого фильтра выделяются сигналы: Из выражений (3,4,12) видно, что несущая частота ПС не изменилась, а несущая частота помехи изменилась на величину 2w с-w р. Коэффициент деления a и частотный сдвиг a 1 определяются заданной и известной заранее частотой спектральной самокогерентности ПС, Коэффициент усиления второго усилителя 15 цепи обратной связи канала формирования опорного сигнала/іоп выбирается из условия: где μ - коэффициент усиления первого усилителя 6 в цепи обратной связи канала компенсации помехи. Этим достигается сходимость весовых коэффициентов к оптимальным. Принципиальные схемы функциональных узлов структурной электрической схемы ΑΑΡ приведены в [2]. Таким образом, в предлагаемой ΑΑΡ на основе свойства спектральной сопряженной самокогерентности ПС осуществляется автоматическое формирование опорного сигнала, совпадающего с принимаемым ПС, что позволяет обеспечивать высокую эффективность функционирования ΑΑΡ в условиях априорной неопределенности о принимаемом ПС.