Фазированные антенные решетки и их назначение. Задача адаптации в общем виде

1. Структура курса

• Введение
– Фазированные антенные решетки и их назначение
• Теория ФАР
– Основные характеристики ФАР
– Диаграммоформирование в ФАР
• Адаптивные решетки
• Техника ФАР
–
–
–
–
Схемы возбуждения ФАР
Широкополосные ФАР
Принципы конструирования ФАР
Калибровка и контроль ФАР
1

2. Задача адаптации в общем виде

Sidney P. Applebaum.”Adaptive Arrays” IEEE trans on AP, V AP-24, N5, 1976
2

3. Задача адаптации в общем виде

Общее решение:
w1
Здесь W ...
wK
s1
S ...
s K
M kl
M W const S *
- искомые комплексные веса
- комплексные веса для «исходной» ДН
- матрица ковариаций шумовых сигналов
3

4. Преимущества и недостатки

• Не требует указания направления на помеху
• Не требует указания количества помех
• Далеко не всякая антенна предоставляет доступ к
сигналам всех каналов до обработки
• Вычисление и обращение матрицы может
потребовать больших вычислительных ресурсов
4

5. Набор весов эквивалентен формируемому методом парциальных диаграмм

5

6. Дополнительная антенна для подавления помехи

Матрица ковариаций вычисляется по двум сигналам
6

7. Подавление помехи единственной антенной.

Матрица ковариаций вычисляется по двум сигналам
7

8. К вопросу о точности установки корректирующей диаграммы (точность определения направления на помеху)

8

9. Последовательность действий при адаптации

• Сформировать ДН в направлении цели (подготовить
веса)
• Определить направление на помеху (помехи)
• Расставить диаграммы
• Подавить помеху (помехи) и сформировать ДН
• Углубить ноль при возможности
9

10. Последовательность действий при адаптации

• Сформировать ДН в направлении цели
(подготовить веса)
• Определить направление на помеху (помехи)
• Расставить диаграммы
• Подавить помеху (помехи) и сформировать ДН
• Углубить ноль при возможности
10

11. Последовательность действий при адаптации

• Сформировать ДН в направлении цели (подготовить
веса)
• Определить направление на помеху (помехи)
• Расставить диаграммы
• Подавить помеху (помехи) и сформировать ДН
• Углубить ноль при возможности
11

12. Поиск направления на помеху средствами ФАР

• Не искать направления, установить много
подавляющих лучей
• Разбить антенну на подрешетки с широкими ДН
подрешеток
• Осуществить поиск выделенным лучом по максимуму
шумового сигнала
• Осуществить допоиск с использованием
моноимпульсной схемы
12

13. Не искать направления, установить много подавляющих лучей

13

14. Разбить антенну на подрешетки с широкими ДН подрешеток

14

15. Внутри широких ДН подрешеток формируются узкие ДН ФАР

15

16. Нет особой необходимости направлять ДН подрешетки в сторону помехи

16

17. Осуществить поиск выделенным лучом по максимуму шумового сигнала и допоиск с помощью моноимульсной схемы

17

18. Особенности схемы с поиском помехи сканированием

• Нужно отсечь полезный сигнал (примечание – по
Апплбауму это также необходимо)
• Необходим дополнительный луч для поиска помехи
(примечание: в случае мерцающей помехи – нужно
два луча)
• Необходимо как минимум два луча для допоиска
18

19. Последовательность действий при адаптации

• Сформировать ДН в направлении цели (подготовить
веса)
• Определить направление на помеху (помехи)
• Расставить диаграммы
• Подавить помеху (помехи) и сформировать ДН
• Углубить ноль при возможности
19

20. Последовательность действий при адаптации

• Сформировать ДН в направлении цели (подготовить
веса)
• Определить направление на помеху (помехи)
• Расставить диаграммы
• Подавить помеху (помехи) и сформировать ДН
• Углубить ноль при возможности
20

21. Способы подавления помехи

• Подавление методом Апплбаума
• Подавление сравнением комплексных полей
• Итерационные методы
21

22. Подавление помехи методом Апплбаума

Получить последовательность отсчетов сигналов с каждого канала
(луча, подрешетки)
Вычислить и обратить матрицу ковариаций
Вычислить набор комплексных весов
Применить комплексные веса.
Оптимален при цифровой обработке
Необходима независимая обработка сигналов разных лучей или подрешеток
Необходимо амплитудно-фазовое управление
Число лучей или подрешеток должно соответствовать количеству помех
Возможна отложенная обработка сигнала
22

23. Отложенная обработка или конвейер

23

24. Подавление сравнением комплексных полей

Получить поле помехи с выхода каждого луча
Вычислить отношение полей
Вычислить набор комплексных весов как взвешенную сумму наборов
Применить комплексные веса.
Можно использовать без цифровой обработки
Желательно амплитудно-фазовое управление
Желательно иметь не менее двух лучей ФАР
Необходимо отключить полезный сигнал на время адаптации
Возможна задержка при определении отношения полей
При подавлении нескольких помех возможны проблемы, связанные с
разделением сигналов разных помех
24

25. Итерационные методы подавления помехи

• Вариация весов парциальных лучей
• Вариация весов подрешеток (групп каналов)
• Вариация весов каналов
Можно использовать для финального углубления нуля
Необходим только вычислитель отношения сигнал-шум.
Возможно чисто фазовое управление
Сходимость существенно медленная
Под вопросом устойчивость к мерцанию помехи
25