Патент на изобретение №2169970
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С СОВМЕСТНЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ ЛУЧЕЙ
(57) Реферат: Способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток с совместным формированием лучей основан на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, с помощью комплексных весовых коэффициентов. Сигналы с выходов комплексных устройств взвешивания разделяются на два канала и далее суммируются с одноименных выходов делителей с соответствующим прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча на угол ![]() ![]() ![]() Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для оптимального управления комплексными взвешивающими устройствами в каналах моноимпульсных антенных решеток (MAP) по критерию максимума отношения сигнал/шум+помеха. Известен способ оптимизации интегральных параметров антенных решеток (максимизация коэффициента направленного действия, отношения мощности сигнала к сумме мощностей шумов и помех), основанный на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, с помощью комплексных весовых коэффициентов (КВК) [1], найденных на основе теоремы об экстремальных свойствах отношения эрмитовых форм [2], при определении которых используется информация о направлении на источник сигнала ![]() ![]() Существо известного способа оптимизации заключается в представлении максимизируемого интегрального параметра антенной решетки (АР), например отношения сигнал/шум+помеха (ОСПШ), в виде отношения эрмитовых форм: ![]() где ![]() ![]() Решением задачи оптимизации является N-мерный вектор-столбец КВК, который находится с использованием теоремы об экстремальных свойствах отношения эрмитовых форм, в соответствии с которой отношение эрмитовых форм (1) образует пучок эрмитовых форм ![]() при этом максимум (1) равен максимальному характеристическому числу пучка эрмитовых форм (2), а обеспечивается этот максимум собственным вектором пучка (2), соответствующим его максимальному собственному значению. Недостатком известного способа максимизации отношения сигнал/шум+помеха (или энергетической оптимизации) является то, что он не может быть применен к моноимпульсным антенным решеткам с совместным формированием лучей [3], так как оптимизация должна произойти как в суммарном, так и в разностном каналах. Более близким по технической сущности к заявленному способу является способ совместного формирования нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности (ДН) МАР [4], который основан на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов, полученных с одноименных выходов делителей с соответствующим прогрессивно нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча на угол ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где в предположении единичной нагрузки числитель представляет мощность сигнала в суммарном канале MAP ![]() а знаменатель – сумму мощностей шумов и помех в первом и втором лучах моноимпульсной группы, причем ![]() Выражение (5) записано в предположении, что размеры излучателей вдоль оси x бесконечны, а излучение производится в полупространство z > 0. Необходимо отметить, что знаменатель в (3) при согласовании суммарно-разностного преобразователя (СРП) по входам и выходам и отсутствии потерь в нем равен сумме мощностей шумов и помех в суммарном и разностном каналах с учетом шумов приемников. Учет потерь в СРП отразится лишь на нормировке уровня помех. С учетом сказанного следует, что оптимизируемым параметром в предлагаемом способе является отношение сигнал/помеха+шум MAP. Используемый в (3) знаменатель удобней для дальнейших преобразований, поскольку пространственное подавление помех в суммарном и разностном каналах MAP достигается автоматически, если удается их подавить в каждом из лучей MAP [4]. В (4) и (5) f ![]() ![]() ![]() ![]() f( ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Верхний знак в (6) и далее берется при ![]() ![]() ![]() ![]() Учитывая, что после взвешивания сигналов, принятых каждым излучателем, их разделяют на два канала и суммируют сигналы с одноименных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча на угол ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() Принимая во внимание (4) и (11), можем записать ![]() где ![]() -эрмитова матрица N-го порядка с элементами ![]() Аналогично можно для мощности шума и помех в ![]() ![]() где [B( ![]() ![]() С учетом (13) и (16) можем представить отношение мощности сигнала в суммарном канале к сумме шумов и помех в лучах моноимпульсной группы в виде ![]() где [В’] – эрмитова матрица N-го порядка с элементами ![]() Выражение (18) представляет собой отношение эрмитовых форм, которому соответствует пучок эрмитовых форм ![]() В связи с этим в дальнейшем для определения максимума (18) (или, что то же самое (3)) воспользуемся теоремой об экстремальных свойствах отношения эрмитовых форм [2], а именно одним из частных случаев этой теоремы. В соответствии с [1] , если матрица, образующая первую эрмитову форму (числитель функционала (18)), может быть представлена в виде (14), где ![]() ![]() а собственный вектор, обеспечивающий максимум функционала (18) находится аналитически из выражения ![]() Рабата устройства, функционирующего по предложенному способу, может быть проиллюстрирована с помощью фиг. 1. Информация о напряжении ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Штрихованными линиями на фиг. 2 и 3 изображены результаты энергетической оптимизации соответственно в суммарной и разностной ДН. На фиг. 2 и 3 направление прихода помехи показано штрнхпунктирной линией. Результаты моделирования показали, что в случае воздействия распределенной помехи вида (23) отношение сигнал/шум+помеха в суммарном канале до оптимизации составляет -10.3 дБ, а после оптимизации 15.4 дБ, при этом КНЦ оптимизированной суммарной ДН снижается лишь на 0.9 дБ. Соответствующие КВК приведены в таблице. Из фиг. 2 и 3 следует, что при выборе в качестве одной эрмитовой формы мощности сигнала в суммарном канале, а в качестве второй – суммы мощностей шумов и помех в лучах моноимпульсной группы достигается энергетическая оптимизация MAP с совместным формированием лучей. Предлагаемый способ может быть применен также к MAP с направленными идентичными и к MAP с неидентичными (например, искаженными взаимными связями) излучателями. Источники информации 2. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. 4-изд. М.: Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит., 1988. 5. Проблемы антенной техники/ Под ред. Л.Д. Бахраха, Д.И. Воскресенского. – М.: Радио и связь, 1989. Формула изобретения
![]() ![]() ![]() РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 17.09.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 11-2003
Извещение опубликовано: 20.04.2003
|
||||||||||||||||||||||||||