Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 79

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

1 + N1

для помехи, имеющей р -поляризацию. Здесь F0O")(0l,Pl), Fрo)(0l,р) - 0- и р- компо­ненты исходной диаграммы направленности, формируемой антенной решеткой в отсут­ствие помех; Pl = Pl/a .

Из анализа данных выражений несложно заметить, что при воздействии помехового сигнала линейной поляризации формирование «нуля» в отличие от использования алго­ритмов, не учитывающих поляризационные различия сигналов [2], происходит только в соответствующей компоненте ДН. Глубина формируемого «нуля» для 0 - компоненты

равна 1 + ^1 cos20l, а для р- компоненты - 1 + ^1 . Следствием этого при воздействии

помеховых сигналов линейной поляризации является только частичное искажение ДН и, соответственно, повышение ОСПШ. Выражения для потенциально достижимого ОСПШ могут быть найдены на основе соотношений (13)-(16), однако в силу своей громоздкости здесь не приводятся.

При оценке потенциально достижимых значений Q сигнал/(помеха+шум) при раз­личных сочетаниях характеристик эллиптичности полезного и помехового сигналов рас­смотрены случаи: полезный и помеховый сигнал имеют одинаковую линейную поляри­зацию (оба сигнала являются одновременно 0 - или    -поляризованными сигналами); по­лезный и помеховый сигнал имеют ортогональные линейные поляризации (один из сиг­налов является 0 -, а второй -поляризованным). Рассматривалась плоская 64-элементная (8 х 8) антенная решетка с шагом координатной сетки 0.5 А.

Результаты исследований изменения ОСПШ в децибелах в зависимости от направ­ления прихода помехового сигнала приведены в таблице (полезный сигнал приходит по нормали к плоскости АР). Отношение мощности полезного и помехового сигналов к мощности тепловых шумов на входе АР принимаются равными 0 дБ и 30 дБ соответст­венно.

Таблица

Значение отношения сигнал/помеха+шум дБ) для сигналов различной поляризации

01,

град

Сигналы сов­падающей по­ляризации

Сигналы ортого­нальных поляри­заций

01,

град

Сигналы сов­падающей по­ляризации

Сигналы орто­гональных по­ляризаций

0

-30

15.05

45

15.02

15.05

5

7.35

15.05

50

15.05

15.05

10

14.02

15.05

55

14.99

15.05

15

15.04

15.05

60

14.95

15.05

20

14.71

15.05

65

14.96

15.05

25

14.86

15.05

70

15.00

15.05

30

15.05

15.05

75

15.03

15.05

35

14.94

15.05

80

15.05

15.05

40

14.91

15.05

85

15.05

15.05

Анализ полученных результатов показывает, что в соответствии с теоретическими выводами для полезного и помехового сигналов совпадающих поляризаций поведение ОСПШ совпадает с известными зависимостями, полученными для линейно-поляризованных сигналов [1, 2]. Для сигналов ортогональных поляризаций величина ОСПШ не зависит от направления прихода помехового сигнала и равна значению ОСПШ в отсутствие помехи.

Выводы. В статье получены соотношения, определяющие потенциально достижи­мые характеристики АР при пространственно-поляризационной селекции сигналов. По­казано, что при использовании рассматриваемого алгоритма формирование «нуля» про­исходит только в компоненте векторной ДН, совпадающей с поляризацией помехового сигнала. При этом глубина формируемого «нуля» при подавлении 0- поляризованного

сигнала равна 1 + ^1 cos20l, а при подавлении р -поляризованного сигнала - 1 + ^1 . Это

позволяет добиться при приеме сигналов ортогональных поляризаций сохранения вели­чины ОСПШ на выходе АР, равным значению в отсутствие помехового сигнала. Литература

1. Корниенко Л.Г., Колос Ю.А. Адаптивные антенные решетки с управляемыми пространственно-поляризационными характеристиками в условиях приема частично-поляризованных радиоволн // Антенны. - 1989. - Вып.36. - С.12-23.

2. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. - М.: Радио и связь, 1989. - 448 с.

3. Вертоградов Г.Г. др.] Применение метода адаптации для различения некорре­лированных сигналов // Автоматика и вычислительная техника. - 2002. - №4. - С.79-84.

4. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. - М.: Наука, 1988. - 552 с.

СРРСН'2008

1-ч. 2 - 44

КВАЗИОПТИМАЛЬНЫЙ МЕТОД ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СЕЛЕКЦИИ СИГНАЛОВ В АДАПТИВНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТКАХ

Габриэльян Д.Д., Звездина Ю.А. Ростовский военный институт ракетных войск 344038. г.Ростов-на-Дону, ул. Нагибина, 24/50, E-mail: zvezdina m@mail.ru In the paper correlated signals spatial selection method is considered. The method is based on a tentative signal processing that provides the exclusion of signal when forming the covariance matrix of noises. The results of the numerical modeling are given.

Введение. Эффективность функционирования адаптивных антенных систем в ус­ловиях помех может оцениваться различными показателями, в частности, отношением сигнал/(помеха+шум) (ОСПШ) на выходе антенной системы [1-3]. Вопросы максимиза­ции данного показателя в настоящее время достаточно подробно рассмотрены [1-3]. Од­нако при этом, как правило, делается предположение о формировании ковариационной матрицы помех только на основе помеховых сигналов. В то же время функционирование современных радиоэлектронных средств характеризуется одновременным присутствием на входе антенной системы как полезного, так и помеховых сигналов. Появление в эле­ментах ковариационной матрицы помех составляющих, обусловленных как полезным сигналом, так и его корреляцией с помеховыми сигналами, приводит к резкому сниже­нию величины ОСПШ [1, 2]. В данных условиях задача формирования весовых коэффи­циентов в каналах адаптивной антенной решетки (ААР), обеспечивающих близкое к мак­симальному значение ОСПШ, является актуальной.

Решение задачи. Пусть имеется антенная решетка произвольной геометрии, вклю­чающая N излучателей, обеспечивающая одновременный прием L +1 сигналов, один из которых (l = 0) является полезным с известными параметрами (направление прихода, по­ляризация и параметры временной структуры, позволяющие проводить его обработку) и L помеховых сигналов с неизвестными параметрами.

Сигнал u(t) на выходе антенной решетки (АР) представим в виде:

W , Y (?) и H (?) - соответственно N -мерные векторы-столбцы весовых коэффициентов, сигналов на выходах и тепловых шумов в излучателях АР; символ «Т» обозначает опера­цию транспонирования; Ul (?)  - временная зависимость I -го сигнала; £(1) - вектор-столбец размерности N, определяемый параметрами падающей волны. Требуется осуществить процесс обработки сигналов в антенне таким образом, чтобы ис­ключить искажение вектора весовых коэффициентов, обусловленное составляющими элементов ковариационной матрицы помех, связанными с полезным сигналом и его кор­реляцией с помеховыми сигналами.

Для достижения данной цели объединим N элементов антенной решеток в К под-решеток по М элементов в каждой, как показано на рис.1. При этом сигналы на выходе каждой подрешетки, используемые для формирования ковариационной матрицы помех,

являются  взвешенными суммами с  весовыми коэффициентами   Wn(m),  (т = 1,...,К;

п = - 1)МтМ), обеспечивающими исключение полезного сигнала на выходе каждой

из подрешеток. Указанные весовые коэффициенты в каналах предварительной обработки выбираются из условия

где

(1)

(2)

~0) (()

n=(m-1)M +1

(3)

1 2

V V

Форми­рова­ние

коварна ционной матрицы помех

М

М-М+1 Ы-М+2 N

V V V

Выход ААР

Рис. 1

Полный сигнал на выходе каждой подрешетки в каналах формирования матрицы весовых коэффициентов является в этом случае суммой помеховых сигналов

тМ

)(() =     £ 41      ((), I = 1,...,I . (4)

п=(т-1+1

На основе данных сигналов формируется ковариационная матрица помех А, эле­менты которой определяются соотношениями [1, 2]:

ь ь

Ард = с2 + ££У{р1       Л*(0, р, д = 1,..., К , (5)

I=1/=1

где сг2 - матрица тепловых шумов, (•) - операция усреднения по времени.

Далее формируется вектор весовых коэффициентов [1, 2]

W0pt = А"1^. (6) В соотношении (6) £0 - управляющий вектор, определяющий фазирование подрешеток в направлении полезного сигнала.

Отличие предлагаемого метода от известных [1-3] состоит в предварительной обра­ботке принимаемых сигналов, позволяющей исключить полезный сигнал на этапе фор­мирования ковариационной матрицы помех. В случае выбора совокупности весовых ко­эффициентов в каналах предварительной обработки из условия Wn(m) = 1 данный метод совпадает с известными [1-3].

Для сравнения предлагаемого алгоритма с рассматриваемым в [1-3] проводилось исследование зависимости ОСПШ <2 в случае приема двух сигналов (Ь = 1) плоской ан­тенной решеткой при различных параметрах. Направление прихода полезного сигнала

СРРСН'2008

1-ч. 2 - 46считалось фиксированным (д0 = 0°, ср0 = ), а направление прихода помехового сигнала варьировалось в интервале < 0^ < 45°, р1 = . Результаты исследований приведены на рис. 2. При этом на левом поле рисунка показаны зависимости, полученные при объеди­нении излучателей 64-элементной (8 х 8) антенны с шагом координатной сетки 0.5Л, в подрешетки из 4 (2 х 2) элементов, на правом - из 16 (4 х 4) элементов. Кривые 1 во всех случаях соответствуют использованию рассмотренного в [1-3] алгоритма обработки, ко­гда полезный сигнал отсутствует при формировании элементов ковариационной матри­цы, кривые 2 - при использовании того же алгоритма, но полезный сигнал присутствует. Кривые 3 и 4 соответствуют применению предлагаемого алгоритма в отсутствии корре­ляции и значении корреляции, равном 0.5.

Диаграмма направленности подрешетки их 4 элементов близка к изотропной, что приводит к монотонной зависимости ОСПШ, показанной на левом поле. В то же время ДН подрешетки 4 х 4 имеет «нуль» в направлении О1 = 30°. Это обуславливает появление

ошибок при формировании ковариационной матрицы помех и, соответственно, вектора весовых коэффициентов при приходе помехового сигнала с данного направления. След­ствием этого является резкое снижение ОСПШ для прихода помехового сигнала с данно­го направления.

Выводы. Предложенный метод пространственной селекции сигналов в адаптив­ных антенных решетках позволяет в отличие от известных обеспечивать при наличии корреляции полезного и помехового сигналов высокие значения ОСПШ в пространст­венном секторе. В качестве ограничения применения метода выступает выбор парамет­ров подрешеток, при котором отсутствуют «нули» ДН формируемых подрешеток в сек­торе прихода помеховых сигналов. Литература

1. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. - М.: Радио и связь, 1989. - 448 с.

2. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. - М.: Ра­дио и связь, 2003. - 200 с.

3. Журавлев А.К., Лукошин А.П., Поддубный С.С. Обработка сигналов в адаптив­ных антенных решетках. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1983. - 240 с.

СРРСН'2008

1-ч. 2 - 47

ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ И РАССЕЯНИЯ

АНТЕННЫХ РЕШЕТОК.

Габриэльян Д.Д., Звездина М.Ю., Лабунько О.С., Герасимов Н.И. Ростовский военный институт ракетных войск. 344O29, Ростов-на-Дону, пр. Нагибина 24/5O, E-mail: gemc19S1O422@mail.ru In paper, in rigorous statement, the decision of a solution of minimization of power of scattering of electromagnetic waves is considered by the three-armed crosswise vibrator at preservation of power accepted by a crosswise vibrator.

Введение. Необходимость повышения качества функционирования радиоэлектрон­ных систем различного назначения, использующих электромагнитные волны круговой поляризации, обуславливает требование минимизации рассеянной антенной мощности при сохранении уровня принимаемого сигнала. В [1] рассмотрен один из вариантов по­строения излучающей структуры, обеспечивающей возможность реализации данных тре­бований. Рассматриваемая структура реализуется на основе крестообразного излучателя, дополненного ортогонально ориентированным (2 -ориентированным) вибратором с управляемой нагрузкой.

Постановка и решение задачи. Рассмотрим антенную решетку, состоящую из двух подрешеток излучателей, образованных тремя взаимно ортогональными тонкими электрическими вибраторами с длиной плеча I. Антенна возбуждается плоской электро­магнитной волной, приходящей с направления, определяемого углами О0 и р0 , как пока­зано на рис. 1 [1]. К крестообразному излучателю, образованному х - и у -ориентированными плечами, подклю­чена полезная нагрузка }¥пр известной

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа