Метод рационального формирования весовых коэффициентов в каналах обработки широкополосной адаптивной антенной решетки


Авторы

Новиков А. Н.

Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого, ул. Карбышева, 8, Балашиха, Московская область, 143900, Россия

e-mail: band31@mail.ru

Аннотация

Истребительная авиация играет важную роль в обеспечении безопасности и суверенности Российской Федерации. Современные российские самолеты истребительной авиации оснащаются бортовыми радиотехническими комплексами, от которых во многом зависит успех выполнения поставленных задач. Одним из основных элементов любого радиотехнического комплекса является антенна, к которой предъявляются ряд требований по первичной обработке сигналов. К антеннам, позволяющим производить обработку сигналов, относятся адаптивные антенные решетки. Теория адаптивных антенных решеток в настоящее время разработана только для узкополосных, а точнее – для гармонических сигналов. Однако современные реалии диктуют необходимость применения сигналов все с большим спектром, что делает теорию адаптивных антенных решеток малоэффективной для такого рода сигналов. Однако разработанная теория обработки гармонических сигналов стала фундаментом для разработки теории обработки широкополосных сигналов в адаптивных антенных решетках. При этом за основу взято частотное, а не временное представление сигнала. Были выведены аналитические соотношения для формирования оптимальных весовых коэффициентов в каналах обработки адаптивной антенной решетки, зависящих от частоты. Реализация оптимальных весовых коэффициентов на практике невозможна ввиду непрерывности и бесконечности спектра широкополосного сигнала. Однако оптимальное представление позволило сформулировать подход к нахождению квазиоптимальных весовых коэффициентов, суть которого заключается в нахождении на определённых частотах спектра полезного широкополосного сигнала оптимального вектора весовых коэффициентов и его интерполяция на других частотах спектра полезного широкополосного сигнала различными интерполяционными полиномами. При этом частоты, на которых оптимально определялся вектор весовых коэффициентов, выбирались произвольно с одинаковым дискретным интервалом без учета спектральной структуры полезного широкополосного сигнала. Однако проведенный анализ показал, что на тех частотах, на которых спектральная плотность полезного сигнала низкая воздействие помехового сигнала наиболее эффективно и наоборот. В связи с этим был разработан способ, который учитывает спектральную плотность полезного сигнала при формировании квазиоптимальных весовых коэффициентов. Данный способ позволяет рационально распределить оптимальные весовые коэффициенты по спектру полезного широкополосного сигнала и адаптироваться к помеховым сигналам более эффективно.

Ключевые слова:

антенная решетка, вектор весовых коэффициентов, широкополосный сигнал, спектральная плотность, интерполяция

Библиографический список

  1. Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. Принципы и приложения. - М.: Техносфера, 2007. – 488 с.

  2. Новиков А.Н., Габриэльян Д.Д. Квазиоптимальный метод обработки широкополосных сигналов в условиях радиопомех // Антенны. 2011. № 9. С. 26-29.

  3. Новиков А.Н., Габриэльян Д.Д., Цыпорина И.Г. Оптимальное подавление широкополосных помех в адаптивных антенных решетках // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. Т. 16. № 6. С. 20-23.

  4. Новиков А.Н., Габриэльян Д.Д., Морковкин В.А., Нечаенко А.Г. Оптимальный синтез весовых коэффициентов при воздействии широкополосных помех // Информатизация и связь. 2011. № 3. С. 93-95.

  5. Дементьев А.Н., Клюев Д.С., Новиков А.Н., Межнов А.С., Питерскова Ю.А., Захарова Е.В., Дементьев Л.А. Развитие методов пространственно-временной обработки широкополосных сигналов в адаптивной антенной решетке // Труды МАИ. 2020. № 124. URL: http:// trudymai.ru/published.php?ID=167170. DOI: 10.34759/trd-2022-124-25

  6. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. – М.: Радио и связь, 1986. – 448 с.

  7. Григорьев В.А., Щесняк С.С., Гулюшин В.Л. Адаптивные антенные решетки. – СПб.: Университет ИТМО, 2016. Ч.1. – 179 с.

  8. Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. – М.: Техносфера, 2013. – 528 с.

  9. Лосев Ю.И., Бердников А.Г., Гойхман Э.Ш., Сизов Б.Д. Адаптивная компенсация помех в каналах связи. – М.: Радио и связь, 1988. – 208 с.

  10. Журавлев А.К., Лукошкин А.П., Поддубный С.С. Обработка сигналов в адаптивных антенных решетках. – Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1983. – 240 с.

  11. Дементьев А.Н., Нефедов В.И., Трефилов Н.А., Блудов А.А. Помехозащищенность систем спутниковой связи с многолучевыми активными фазированными антенными решетками // Вопросы радиоэлектроники. 2016. № 11 (7). С. 6-12.

  12. Дементьев А.Н., Нефедов В.И., Козловский И.Б., Малофеев А.В., Блудов А.А. Аппроксимация, линеаризация и моделирование нелинейных передающих каналов систем спутниковой связи // Вопросы радиоэлектроники. 2016. № 11 (7). С. 18-21.

  13. Лялин К.С., Хасанов М.С., Мелёшин Ю.М., Кузьмин И.А. Спектральный метод подавления боковых лепестков автокорреляционной функции длинных псевдослучайных бинарных последовательностей // Труды МАИ. 2018. № 103. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=100800

  14. Lyalin K.S., Chistuhin V.V., Oreshkin V.I., Chirkunova J.V. Digital beamforming multibeam antenna array design // 19th International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, Sevastopol, Crimea, 2009, pp. 417-418.

  15. Шмачилин П.А., Шумилов Т.Ю. Матричная диаграммообразующая схема цифровой антенной решётки // Труды МАИ. 2019. № 109. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=111382. DOI: 10.34759/trd-2019-109-12.

  16. Меркулова Ж.В., Орешкин В.И., Цветков В.К. Компенсация амплитуднофазового разброса в цифровой антенной решётке // Естественные и технические науки. 2017. № 5 (107). С. 185-188.

  17. Кондратьева С.Г. Многофункциональная бортовая антенная решетка интегрированного радиоэлектронного комплекса // Труды МАИ. 2012. № 52. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=29560

  18. Сучков А.В. Моноимпульсная волноводно-щелевая антенная решетка с частотным сканированием // Труды МАИ. 2016. № 86. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=66408

  19. Чистяков В.А. Моноимпульсный радиопеленгатор с использованием цифровой антенной решетки // Труды МАИ. 2020. № 115. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=119921. DOI: 10.34759/trd-2020-115-07

  20. Чистяков В.А. Система мониторинга угловых координат источников радиоизлучения для космических аппаратов спутниковой связи // Труды МАИ. 2019. № 109. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=111394. DOI: 10.34759/trd-2019-109- 15


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход