ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток с совместным формированием лучей

Классы МПК:H01Q3/26 изменяющие относительную фазу и(или) относительную амплитуду возбужденного колебания между двумя или более активными излучающими элементами; изменяющие распределение энергии в растворе антенны
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Башлы Пётр Николаевич (RU),
Гладушенко Сергей Григорьевич (RU),
Кузнецов Юрий Александрович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-02-14
публикация патента:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для оптимального управления комплексными взвешивающими устройствами в каналах моноимпульсных антенных решеток (MAP). Технический результат - повышение энергетической эффективности моноимпульсной антенной решетки в условиях воздействия помех, повышение оперативности работы моноимпульсной антенной решетки. 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 взвешивающих устройств делятся на два канала, далее сигналы с одноименных выходов делителей суммируются с соответствующим прогрессивно нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча на угол ±способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 . Из сформированных лучей образуются суммарная и разностная диаграммы направленности. Комплексные весовые коэффициенты двух групп произвольно выбранных элементов из состава антенной решетки по К и L элементов в каждой соответственно принимают равными произведению исходных весовых коэффициентов, на общий для каждой группы элементов комплексный весовой коэффициент IK и IL соответственно, определяемые из решения задачи оптимизации, а ранг эрмитовых форм понижают до порядка Р+2. 5 ил., 1 табл. способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

Рисунки к патенту РФ 2453952

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

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 энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток с совместным формированием лучей [1].

Существо известного способа оптимизации заключается в выборе в качестве максимизируемого интегрального параметра MAP с совместным формированием лучей отношения мощности сигнала в суммарном канале способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 к сумме мощностей собственных шумов и помех в каждом из каналов MAP (Ршп)(1,2), т.е.

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

представлении (1) в виде отношения эрмитовых форм, причем диаграмму направленности (ДН) способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 -го луча моноимпульсной группы, где способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 =1,2, представляют в виде суммы 2М парциальных диаграмм направленности адаптируемых элементов, выделенных на краях MAP в составе двух подрешеток по М элементов в каждой, полученных при последовательном возбуждении каждого из 2М элементов MAP волной единичной амплитуды и нулевой фазы, и обобщенной парциальной ДН MAP, полученной при последовательном возбуждении оставшейся части N-2M элементов MAP волной единичной амплитуды и нулевой фазы с учетом постоянного фазового сдвига, обеспечивающего отклонение способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 -го луча па угол ±способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 соответственно, в связи с чем ранг эрмитовых форм, описывающих максимизируемый интегральный параметр MAP, понижают до 2М+1, а комплексные весовые коэффициенты (КВК) в N-2M элементах получают равными произведению исходных весовых коэффициентов в этих элементах на общий для этих элементов комплексный весовой коэффициент I р, который определяют совместно с 2М неизвестными КВК двух подрешеток из решения задачи оптимизации, на основе теоремы об экстремальных свойствах отношения эрмитовых форм, при определении которых используется информация о направлении на источник сигнала способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 0 и распределении шумов и помех в пространстве Т(способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 ). В результате решения задачи оптимизации вектор КВК всех элементов MAP нормируют к значению Iр, в связи с чем обеспечивают максимизацию интегрального параметра MAP (1) только лишь за счет изменения КВК в 2М адаптируемых элементах. Такой способ управления КВК элементов MAP называют квазиоптимальным.

Недостатком известного способа энергетической оптимизации MAP является то, что при воздействии на MAP распределенной пространственной помехи способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 П>1° с относительным уровнем РП >106 или при одновременном воздействии нескольких помеховых сигналов преимущества известного способа оптимизации, заключающиеся в понижение порядка эрмитовых форм до 2М+1 и регулировке КВК только в части 2М элементов, утрачиваются, так как для получения приемлемого решения необходимо увеличивать число адаптируемых элементов 2М в составе подрешеток вплоть до изменения КВК во всех элементах.

Предлагаемый способ направлен на устранение недостатков известного способа. Структурная схема устройства, функционирующего по предлагаемому способу, представлена на фиг.1. На фиг.2 и 3 представлены соответственно суммарные и разностные ДН MAP с совместным формированием лучей, оптимизированные известным и заявленным способом. На фиг.4 и фиг.5 приведены амплитудные распределения, соответствующие результатам оптимизации MAP no известному и заявленному способам.

Задача изобретения - обеспечение работы моноимпульсной антенной решетки с совместным формированием лучей в условиях воздействия помех при квазиоптимальном управлении.

Рассмотрим существо предлагаемого способа. Как и в прототипе [1], сигналы, принятые каждым излучателем, взвешивают с помощью КВК, далее эти сигналы разделяют на два канала, суммируют сигналы с одноименных выходов делителей с соответствующим прогрессивно нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча на угол ±способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 , и образуют суммарную и разностную диаграмму направленности. Под прогрессивно нарастающим или прогрессивно убывающим фазовым сдвигом понимают постоянно нарастающий от элемента к элементу или постоянно убывающий от элемента к элементу фазовый сдвиг. Вектор комплексных весовых коэффициентов находят из решения задачи оптимизации как главный вектор пучка эрмитовых форм, соответствующий наибольшему характеристическому числу пучка, при определении которого используют информацию о направлении на источник сигнала и о распределении источников помех, а в качестве первой и второй эрмитовых форм пучка выбирают соответственно мощность сигнала в суммарном канале и сумму мощностей шумов и помех в лучах моноимпульсной группы.

Однако в отличие от прототипа комплексные весовые коэффициенты двух групп произвольно выбранных элементов из состава N-элементной антенной решетки по К и L элементов в каждой соответственно принимают равными произведению исходных весовых коэффициентов, обеспечивающих ориентацию равносигнального направления на источник сигнала, на общий для каждой группы элементов комплексный весовой коэффициент IK и IL соответственно, определяемые из решения задачи оптимизации, а ДН способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 -го луча моноимпульсной группы, где способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 =1,2, представляют в виде суммы Р (P=N-K-L) парциальных диаграмм направленности оставшейся части элементов, полученных при последовательном возбуждении каждого из Р элементов MAP с независимыми комплексными весовыми коэффициентами волной единичной амплитуды и нулевой фазы, и двух обобщенных парциальных ДН MAP, полученных при последовательном возбуждении соответственно К и L элементов MAP волной единичной амплитуды и нулевой фазы с учетом постоянного фазового сдвига, обеспечивающего отклонение способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 -го луча на угол ±способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 соответственно, в связи с чем ранг эрмитовых форм, описывающих максимизируемый интегральный параметр MAP (1), понижают до Р+2.

Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает - заявленный способ отличается тем, что изменены условия выполнения операции взвешивания. Во-первых, Р адаптируемых элементов с независимыми комплексными весовыми коэффициентами размещают не на краях антенной решетки в виде двух подрешеток, как в прототипе, а определяют произвольно из оставшейся части элементов антенной решетки после формирования двух групп по К и L элементов в каждой. Во-вторых, комплексные весовые коэффициенты двух групп произвольно выбранных элементов из состава антенной решетки по К и L элементов в каждой соответственно принимают равными произведению исходных весовых коэффициентов, обеспечивающих ориентацию равносигнального направления на источник сигнала, на общий для каждой группы элементов комплексный весовой коэффициент IK и IL соответственно, определяемые из решения задачи оптимизации, а ранг эрмитовых форм понижают до порядка Р+2.

Техническим результатом изобретения является повышение энергетической эффективности моноимпульсной антенной решетки в условиях воздействия помех при квазиоптимальном управлении комплексными взвешивающими устройствами, обеспечивающем повышение оперативности работы моноимпульсной антенной решетки.

Рассмотрим предлагаемый способ энергетической оптимизации MAP, полагая, как и в прототипе [1], что распределение шумов и помех в пространстве Т(способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 ) известно, причем мощность помех в T(способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 ) нормирована к мощности собственных шумов приемной системы.

С учетом структурной схемы оптимизируемой MAP, представленной на фиг.1, для одновременной оптимизации и суммарной, и разностной ДН используем функционал (1), где в предположении единичной нагрузки числитель представляет мощность сигнала в суммарном канале MAP способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

а знаменатель - сумму мощностей шумов и помех в первом и втором лучах моноимпульсной группы, причем

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

Выражение (3) записано в предположении, что размеры излучателей вдоль оси х бесконечны, а излучение производится в полупространство z>0.

В (2) и (3) fспособ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 (способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 )=f(1)(способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 )+f(2)(способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 ) - суммарная ДН MAP,

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

Верхний знак в (4) и далее берется при способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 =1.

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 ±способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 , представим выражение для лучей моноимпульсной группы в виде:

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

где

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 , y0 - длина волны и шаг решетки;

IK, IL - неизвестный комплексный весовой коэффициент, принятый равным для всех K(L) неадаптируемых элементов МАР;

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 - постоянный фазовый сдвиг, обеспечивающий ориентацию равносигнального направления MAP на источник сигнала;

fp(k,способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 )(способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 ) - парциальная ДН MAP, полученная при возбуждении p, k или способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 -го входа волной единичной амплитуды и нулевой фазы;

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 P, способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 K, способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 L - множества натуральных чисел, включающие номера элементов, входящих в группу из Р элементов с независимыми комплексными весовыми коэффициентами (способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 P), а также в группы по К (способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 K) и L (способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 L) элементов, объединяемые общими токами I K и IL соответственно.

Тогда для суммарной ДН в равносигнальном направлении способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 0 получим

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

где

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

а способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

В способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 и способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 - вектор-строка и вектор-столбец порядка Р+2 соответственно с элементами

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

Принимая во внимание (2) и (9), можем записать

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

где

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

- эрмитова матрица порядка Р+2 с элементами

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

Аналогично можно для мощности шума и помех в способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 -м луче моноимпульсной группы записать

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

где способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 - эрмитова матрица порядка Р+2 с элементами

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

где способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 i(j) - элементы вектора порядка Р+2

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

С учетом (14) и (17) можем представить отношение мощности сигнала в суммарном канале к сумме шумов и помех в лучах моноимпульсной группы в виде

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

где [B'] - эрмитова матрица порядка Р+2 с элементами

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

Выражение (19) представляет собой отношение эрмитовых форм, которому соответствует пучок эрмитовых форм

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

В связи с этим в дальнейшем для определения максимума (19) (или, что то же самое (1)) воспользуемся теоремой об экстремальных свойствах отношения эрмитовых форм [2], а именно одним из частных случаев этой теоремы [3].

В соответствии с [3], если матрица, образующая первую эрмитову форму (числитель функционала (19)), может быть представлена в виде (15), где способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 - вектор-строка, то наибольшее и неравное нулю собственное значение пучка эрмитовых форм (21) определяется выражением

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

а собственный вектор, обеспечивающий максимум функционала (19), находится аналитически из выражения

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

Работа устройства, функционирующего по предложенному способу, может быть проиллюстрирована с помощью фиг.1. Информация о направлении способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 0 на источник сигнала, величине способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 и о распределении источников помех Т(способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 ) в пространстве поступает на входы 1 и 2 вычислителя КВК 3, функционирующего в соответствии с выражением (23).

Принятые каждым излучателем 4 сигналы взвешивают с помощью устройств комплексного взвешивания 5 в соответствии с комплексными весовыми коэффициентами способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 , поступающими от вычислителя 3. Комплексные весовые коэффициенты в устройствах комплексного взвешивания 6 и 7 в соответствии с заявленным способом принимают равными произведению исходных комплексных весовых коэффициентов способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 и способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 , на общие для элементов 6 и 7 комплексные весовые коэффициенты IK и IL соответственно, поступающими от вычислителя 3. Сигналы после комплексного взвешивания проходят на входы делителей 8 на два направления. Сигналы с одноименных выходов делителей поступают на входы сумматоров 10 и 11 соответственно через фиксированные фазовращатели 9. При этом на входах сумматора 10 обеспечивается прогрессивный нарастающий, а на входах сумматора 11 - убывающий фазовый сдвиг в соответствии с информацией о величине способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 от вычислителя КВК 3. В результате на выходах сумматоров 10 и 11 формируются лучи моноимпульсной группы, из которых суммарно-разностный преобразователь 12 формирует суммарную 14 и разностную 13 ДН.

На фиг.2 и 3 штриховой линией представлены соответственно суммарная и разностная ДН MAP с совместным формированием лучей, оптимизированная известным способом [1], а непрерывной линией - аналогичные ДН, полученные при реализации заявленного способа.

Расчеты выполнены для решетки ненаправленных излучателей с параметрами N=29, y0=0.5способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 , при способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 0=20° и способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 =1.9°, а также функции Т(способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 ) следующего вида

способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952

Для иллюстрации возможностей заявленного способа первая группа общих элементов К=7 выбрана в центре антенной решетки, т.е. первую группу составляют элементы с 12 по 18, а вторая группа элементов L=8 выбрана по краям первой группы, т.е. вторую группу составляют элементы с 8 по 11 и с 19 по 22. В соответствии с известным способом адаптируемые элементы выбраны на краях антенной решетки в виде двух подрешеток по М=7 элементов в каждой, т.е. неадаптируемые элементы N-2M=15 выбраны в центре решетки - элементы с 8 по 22. Многочисленные исследования показали, что нерегулируемые элементы MAP как в прототипе, так и в заявленном способе следует выбирать из числа элементов, расположенных в центральной части решетки симметрично относительно ее фазового центра.

Результаты моделирования показали, что в случае воздействия распределенной помехи вида (24) отношение сигнал/шум+помеха в суммарном канале после оптимизации известным и заявленным способами составляет соответственно 16.2 и 17.4 дБ, что свидетельствует о более высокой эффективности заявленного способа. Анализ фиг.2 и фиг.3 показывает, что этот результат обусловлен более низким уровнем боковых лепестков в суммарной диаграмме направленности MAP, оптимизированной заявленным способом, а также более глубоким провалом в направлении прихода помехового сигнала. Уровень боковых лепестков в разностной ДН, оптимизированной известным способом, также выше. Кроме этого из фиг.2 и 3 следует, что для ДН, оптимизированных известным способом, характерно смещение главного максимума и нуля разностной ДН от равносигнального направления, что крайне нежелательно для измерительных систем с MAP. Реализация предложенного способа синтеза для других вариантов распределения помех, например при воздействии помех от нескольких разнесенных в пространстве источников помех, подтвердила преимущество заявленного способа оптимизации MAP.

На фиг.4 штриховой линией представлено нормированное распределение, соответствующее известному способу оптимизации, а непрерывной линией представлено нормированное амплитудное распределение, соответствующее заявленному способу. Анализ амплитудного распределения в элементах АР, оптимизированной известным и заявленным способами, позволил выявить дополнительное преимущество заявленного способа, заключающееся в большем значении коэффициента использования мощности, определяемого выражением способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 который в случае пассивных решеток отражает потери мощности в фидерном тракте, связанные с реализацией неравномерного амплитудного распределения с помощью аттенюаторов. Применительно к активным АР, где управление амплитудами достигают усилителями, коэффициент Z отражает относительную долю используемой мощности всех усилителей от потенциально возможной при равномерном распределении. Потенциальный максимум коэффициента Z=1 обусловлен нормировкой вектора амплитуд токов в выражении для Z к его максимальному значению. Так, в рассматриваемом примере коэффициент использования мощности АР, оптимизированной известным способом, Z=0.31, а заявленным способом - Z=0.59, т.е. при реализации заявленного способа энергетические потери почти в два раза меньше.

Для получения энергетических характеристик АР, оптимизированной известным способом, сопоставимых с характеристиками АР, оптимизированной заявленным способом, число адаптируемых элементов в подрешетках необходимо увеличить до 2М=20, т.е. группа нерегулируемых элементов сокращается до N-2M=9 элементов, при этом порядок эрмитовых форм, входящих в функционал (19), становится равным 2М+1=21, что приводит к дополнительному увеличению вычислительных затрат при реализации известного способа.

На фиг.5 штриховой линией представлено нормированное амплитудное распределение, соответствующее известному способу оптимизации при 2М=20, а непрерывной линией представлено нормированное амплитудное распределение, соответствующее заявленному способу при К=7 и L=8. В первом случае Z=0.58, а во втором - Z=0.59. Аналогично значение отношения сигнал/помеха+шум для известного и заявленного способа составляют 17.2 и 17.3.

Амплитуды КВК, соответствующие сравниваемым способам, приведены в таблице 1.

Таблица 1
Номер КВК1,29 2,28 3,274,26 5,256,24 7,23 8-22
Известный способ0.275 0.404 0.4050.392 0.825 0.4801 0.515
Номер КВК1,29 2,28 3,274,26 5,256,24 7,238-11,19-22 12-18
Заявленный способ 0.276 0.4340.436 0.497 0.6540.655 0.778 0.8561

Предлагаемый способ может быть применен также к MAP с направленными идентичными и к MAP с неидентичными (например, искаженными взаимными связями) излучателями.

Источники информации

1. Патент РФ № 2255396. Способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток с совместным формированием лучей / Башлы П.Н., Мануйлов Б.Д., Богданов В.М. // Открытия, изобретения. - БИ № 18. 2005.

2. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. 4-изд. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.

3. Cheng D.K. Optimization techniques for antenna arrays // IEEE Proc. 1971. V.59. № 12. P.1664.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток с совместным формированием лучей, основанный на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, с помощью комплексных весовых коэффициентов, разделении этих сигналов на два канала, суммировании сигналов с одноименных выходов делителей с соответствующим прогрессивно нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча на угол ±способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток   с совместным формированием лучей, патент № 2453952 , и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности, в соответствии с которым вектор комплексных весовых коэффициентов находят из решения задачи оптимизации, как главный вектор пучка эрмитовых форм, соответствующий наибольшему характеристическому числу пучка, при определении которого используют информацию о направлении на источник сигнала и о распределении источников помех, а в качестве первой и второй эрмитовых форм пучка выбирают соответственно мощность сигнала в суммарном канале и сумму мощностей шумов и помех в лучах моноимпульсной группы, отличающийся тем, что комплексные весовые коэффициенты двух групп произвольно выбранных элементов из состава антенной решетки по K и L элементов в каждой соответственно, причем K+L+P=N, где Р - число элементов с независимыми комплексными весовыми коэффициентами, а N - общее число элементов моноимпульсной антенной решетки, принимают равными произведению исходных весовых коэффициентов, обеспечивающих ориентацию равносигнального направления на источник сигнала, на общий для каждой группы элементов комплексный весовой коэффициент IK и IL соответственно, определяемые из решения задачи оптимизации, а ранг эрмитовых форм понижают до порядка Р+2.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2453952

patent-2453952.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс H01Q3/26 изменяющие относительную фазу и(или) относительную амплитуду возбужденного колебания между двумя или более активными излучающими элементами; изменяющие распределение энергии в растворе антенны

Патенты РФ в классе H01Q3/26:
устройство защиты узкополосных приемно-передающих каналов радиотехнических систем -  патент 2513706 (20.04.2014)
фазированная антенная решетка с управляемой шириной диаграммы направленности -  патент 2507647 (20.02.2014)
способ формирования провалов в диаграммах направленности фазированных антенных решеток в направлениях источников помех -  патент 2507646 (20.02.2014)
способ формирования контурной диаграммы направленности антенной решетки -  патент 2480869 (27.04.2013)
активная пространственная передающая антенная решетка -  патент 2480868 (27.04.2013)
способ оптимизации широкополосных антенных решеток -  патент 2471271 (27.12.2012)
адаптивная антенная решетка -  патент 2466482 (10.11.2012)
антенное устройство -  патент 2462833 (27.09.2012)
фазовый способ формирования провала в диаграмме направленности плоской фазированной антенной решетки -  патент 2457589 (27.07.2012)
активная фазированная антенная решетка -  патент 2451373 (20.05.2012)


Наверх