RU2456723C1 - Multifrequency antenna array for generation of radio pulse sequence in space - Google Patents
Multifrequency antenna array for generation of radio pulse sequence in space Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456723C1 RU2456723C1 RU2011114040/07A RU2011114040A RU2456723C1 RU 2456723 C1 RU2456723 C1 RU 2456723C1 RU 2011114040/07 A RU2011114040/07 A RU 2011114040/07A RU 2011114040 A RU2011114040 A RU 2011114040A RU 2456723 C1 RU2456723 C1 RU 2456723C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- signals
- controlled
- generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиоэлектронного подавления с помощью заградительной по частоте помехи.The invention relates to radio engineering and can be used in electronic suppression systems using frequency-blocking interference.
Известное устройство - «Сканирующая антенна» [1] с монотонным изменением частот сигналов по элементам, предназначенная для автоэлектронного сканирования диаграммы направленности (ДН) антенны, которая содержит систему формирования когерентной сетки частот (СФСЧ) и эквидистантную линейную антенную решетку (ЛАР), состоящую из N излучающих элементов. Частоты сигналов по элементам решетки от 1-го до N-го располагаются в порядке возрастания или убывания частоты, а величина дискрета частоты (минимального интервала между частотными компонентами) Δf для любых двух соседних элементов ЛАР является постоянной величиной. При этом разность фаз между двумя соседними элементами ЛАР равна 2πΔft рад (где t - время), в результат чего происходит автоэлектронное сканирование ДН.A known device - "Scanning antenna" [1] with a monotonic change in the frequency of the signals by elements, designed for field scanning of the antenna radiation pattern (beam), which contains a coherent frequency network (SPS) and an equidistant linear antenna array (LAR), consisting of N radiating elements. The frequencies of the signals along the lattice elements from the 1st to the Nth are arranged in increasing or decreasing frequency, and the frequency discrete (minimum interval between the frequency components) Δf for any two adjacent elements of the LAR is a constant value. In this case, the phase difference between two adjacent elements of the LAR is 2πΔft rad (where t is the time), as a result of which an autoelectronic scanning of the beam occurs.
Основной недостаток, который не позволяет использовать эту решетку для формирования заградительной по частоте помехи - линейчатый спектр излучаемого сигнала с дискретом частоты Δf. Создание заградительной по частоте помехи невозможно, поскольку полоса частот приемника подавляемого устройства может быть меньше дискрета частоты Δf.The main drawback that does not allow the use of this grating for the formation of a noise obstructing in frequency is the line spectrum of the emitted signal with a frequency discrete Δf. It is impossible to obstruct the frequency of interference, since the frequency band of the receiver of the suppressed device may be less than the frequency discrete Δf.
Общие признаки аналога и изобретения: одинаковые элементы схемы системы формирования когерентной сетки частот (СФСЧ) и многочастотная антенная решетка (МЧАР), а также принцип формирования сигнала - суперпозиция разночастотных сигналов в пространстве.Common features of the analogue and the invention: the same elements of the scheme of the system for the formation of a coherent frequency grid (SPSCH) and the multi-frequency antenna array (MCHAR), as well as the principle of signal formation - a superposition of multi-frequency signals in space.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является МЧАР для формирования последовательности импульсных сигналов в пространстве [2], которая выбрана в качестве прототипа изобретения, структурная схема которой приведена на фиг.1. Прототип содержит систему формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот (1), МЧАР, которая состоит из N излучающих элементов (2) (N>2), N управляемых фазовращателей (3), системы управления фазовращателями (4). Причем входы излучающих элементов (2) соединены с выходами управляемых фазовращателей (3), управляющие выходы фазовращателей (3) соединены с выходом системы управления фазовращателями (4), выходы системы формирования когерентной сетки частот (1) соединены с входами управляемых фазовращателей (3) так, что сигналы с различными частотами распределены по элементам решетки по случайному закону. За счет случайного распределения частот сигналов по элементам апертуры направление максимума ДН, формируемого МЧАР, фиксировано в пространстве (при N>2).The closest in technical essence to the achieved result is MCAF for forming a sequence of pulsed signals in space [2], which is selected as a prototype of the invention, the structural diagram of which is shown in figure 1. The prototype contains a system for the formation of a coherent grid of equidistantly detuned frequencies (1), MCAR, which consists of N radiating elements (2) (N> 2), N controlled phase shifters (3), and phase shifter control systems (4). Moreover, the inputs of the radiating elements (2) are connected to the outputs of the controlled phase shifters (3), the control outputs of the phase shifters (3) are connected to the output of the phase shifter control system (4), the outputs of the coherent frequency grid formation system (1) are connected to the inputs of the controlled phase shifters (3) so that signals with different frequencies are distributed among the elements of the grating according to a random law. Due to the random distribution of signal frequencies among the aperture elements, the direction of the maximum of the beam formed by the MCAR is fixed in space (for N> 2).
Направление максимума ДН МЧАР, как и у традиционных фазированных антенных решеток (ФАР), определяется детерминированным фазовым распределением сигнала по элементам апертуры и может изменяться с помощью управляемых фазовращателей (3). При этом ширина ДН МЧАР в одной плоскости по половинной мощности Θ≈λcp/D определяется средней длиной волны λcp многочастотного сигнала и линейным размером апертуры МЧАР в этой плоскости - D. Длительность импульса, формируемого МЧАР - τu, зависит от ширины полосы многочастотного сигнала ΔFmax The direction of the maximum of the bottom of the MCAA, like that of traditional phased antenna arrays (PAR), is determined by the deterministic phase distribution of the signal over the elements of the aperture and can be changed using controlled phase shifters (3). In this case, the width of the MCAA bottom in one plane at half power Θ≈λ cp / D is determined by the average wavelength λ cp of the multi-frequency signal and the linear aperture size of the MCAA in this plane is D. The pulse duration generated by the MCAA - τ u depends on the multi-frequency bandwidth Δ Fmax
Период повторения импульсов Т обратно пропорционален дискрету частоты Т=1/Δf, а частота повторения импульсов равна дискрету частоты. При этом длительность и частота повторения импульсов не зависят от размера апертуры и случайного закона распределения частот сигналов по излучателям МЧАР.The pulse repetition period T is inversely proportional to the frequency discrete T = 1 / Δf, and the pulse repetition frequency is equal to the frequency discrete. In this case, the duration and pulse repetition rate are independent of the size of the aperture and the random law of the distribution of signal frequencies over the emitters of the MCAR.
На фиг.2 приведено двумерное пространственно-временное распределение (ПВР) интенсивности и последовательности радиоимпульсов, сформированное прототипом в зависимости от азимутального угла, выраженного в радианах, и от времени, выраженного в наносекундах. Расчеты выполнены для дальней зоны излучения МЧАР при следующих начальных условиях:Figure 2 shows the two-dimensional space-time distribution (TAC) of the intensity and sequence of radio pulses generated by the prototype depending on the azimuthal angle, expressed in radians, and on time, expressed in nanoseconds. The calculations were performed for the distant radiation zone of the MCAR under the following initial conditions:
- плоская МЧАР с числом элементов N=5×5 и размерами D×D=2,5×2,5 м2;- flat MCA with the number of elements N = 5 × 5 and dimensions D × D = 2.5 × 2.5 m 2 ;
- рабочая полоса частот ΔFmax=906-1194 МГц и соответствующая полосе длительность формируемого импульса τu=3 нс;- the working frequency band ΔF max = 906-1194 MHz and the corresponding duration of the generated pulse τ u = 3 ns;
- величина дискрета частоты Δf=12 МГц и соответствующий ей период повторения импульсов T~83,33 нс;- the value of the frequency discrete Δf = 12 MHz and the corresponding pulse repetition period T ~ 83.33 ns;
- средняя частота излучаемого сигнала fср=1050 МГц.- the average frequency of the emitted signal f cf = 1050 MHz.
Интенсивность суммарного сигнала, создаваемого МЧАР, состоящей из изотропных элементов, в любой точке пространства может быть определена следующим соотношением:The intensity of the total signal generated by the MCAR, consisting of isotropic elements, at any point in space can be determined by the following relation:
где , - сигналы, излучаемые j-м и m-м элементами МЧАР, соответственно;Where , - signals emitted by the j-th and m-th elements of the ICAR, respectively;
, - комплексные передаточные функции среды распространения от j-го и m-го элементов МЧАР до заданной в пространстве точки; , - complex transfer functions of the propagation medium from the jth and mth elements of the MCAR to a given point in space;
N - число элементов МЧАР;N is the number of elements of the ICA;
Ψj, Ψm - начальные фазы сигналов, излучаемых элементами МЧАР;Ψ j , Ψ m are the initial phases of the signals emitted by the elements of the ICAR;
ΨГj=kjrj, ΨГm=kmrm - набеги фазы на трассе распространения сигналов от j-го и m-го элементов МЧАР до заданной в пространстве точки;Ψ Гj = k j r j , Ψ Гm = k m r m - phase incursions on the propagation path of signals from the jth and mth elements of the MCAR to a given point in space;
kj, km - волновые числа;k j , k m - wave numbers;
rj, rm - расстояние от j-го и m-го элементов МЧАР до заданной в пространстве точки;r j , r m - the distance from the j-th and m-th elements of the ICAD to a given point in space;
ωj, ωm - циклические частоты сигналов, излучаемых j-м и m-м элементами МЧАР, ωj=2πfj.ω j, ω m are the cyclic frequencies of the signals emitted by the jth and mth elements of the MCAR, ω j = 2πf j .
Сечение ПВР в нулевой момент времени плоскостью, параллельной апертуре, является ДН МЧАР, а сечение ПВР плоскостью, перпендикулярной оси МЧАР, представляет форму импульсного сигнала, формируемого этой решеткой.The cross-section of the TAC at the zero point in time, the plane parallel to the aperture, is the MCHAR bottom, and the cross-section of the TAC by the plane perpendicular to the axis of the MCHAR is the shape of the pulse signal generated by this grating.
Таким образом, МЧАР совмещает функции излучающей системы и пространственного импульсного модулятора. Использование МЧАР для пространственного формирования широкополосных и сверхширокополосных сигналов позволяет, во-первых, обеспечить согласование генераторов с излучателями, поскольку каждый элемент такой антенны является узкополосным, а во-вторых, сформировать практически любую заданную форму фазочастотной характеристики МЧАР, например линейную.Thus, the MCAR combines the functions of a radiating system and a spatial pulse modulator. The use of the MCAR for the spatial formation of broadband and ultra-wideband signals allows, firstly, to ensure the matching of the generators with the emitters, since each element of such an antenna is narrowband, and secondly, to form almost any given form of the phase-frequency characteristic of the MCAR, for example, linear.
Основным недостатком прототипа, с точки зрения создания заградительной по частоте помехи, является то, что МЧАР формирует в пространстве последовательности импульсных сигналов с линейчатым спектром и дискретом частоты Δf, равным частоте повторения импульсов.The main disadvantage of the prototype, from the point of view of creating a barrage in frequency interference, is that the MCAAR generates in space a sequence of pulsed signals with a linear spectrum and a frequency discrete Δf equal to the pulse repetition rate.
Создание заградительной по частоте помехи с помощью прототипа невозможно, поскольку полоса частот приемника подавляемого устройства может быть меньше дискрета частоты Δf.The creation of a noise obstructing the frequency using the prototype is impossible, since the frequency band of the receiver of the suppressed device may be less than the frequency discrete Δf.
На фиг.3 показан фрагмент спектра последовательности радиоимпульсов, формируемой прототипом, расчеты выполнены с помощью преобразования Фурье.Figure 3 shows a fragment of the spectrum of the sequence of radio pulses formed by the prototype, the calculations are performed using the Fourier transform.
Общие признаки изобретения и прототипа: система формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот (СФСЧ) (1), N излучающих элементов (2), N управляемых фазовращателей (3), системы управления фазовращателями (4). Кроме того, входы излучающих элементов (2) соединены с выходами управляемых фазовращателей (3), управляющие выходы фазовращателей (3) соединены с выходом системы управления фазовращателями (4), выходы системы СФСЧ (1) соединены с входами управляемых фазовращателей (3) так, что сигналы с различными частотами распределены по элементам решетки по случайному закону.Common features of the invention and prototype: a system for forming a coherent grid of equidistant frequency detuned frequencies (SPSH) (1), N radiating elements (2), N controlled phase shifters (3), phase shifter control systems (4). In addition, the inputs of the radiating elements (2) are connected to the outputs of the controlled phase shifters (3), the control outputs of the phase shifters (3) are connected to the output of the phase shifter control system (4), the outputs of the SPSK system (1) are connected to the inputs of the controlled phase shifters (3) so, that signals with different frequencies are distributed among the grating elements according to a random law.
Техническим результатом изобретения является создание МЧАР с заградительной по частоте помехой в заданной полосе частот при излучении последовательности радиоимпульсов с заданными длительностью и частотой повторения.The technical result of the invention is the creation of the MCAR with a barrage in frequency interference in a given frequency band when emitting a sequence of radio pulses with a given duration and frequency of repetition.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что все разночастотные сигналы, излучаемые элементами МЧАР, модулируются по частоте по одинаковому закону, который может быть как регулярным, так и случайным (например, модуляция белым шумом). Вследствие этого МЧАР излучает импульсные сигналы с качающейся несущей частотой, что является одним из отличительных признаков изобретения.The technical result of the invention is achieved due to the fact that all the different frequency signals emitted by the elements of the MCAR are modulated in frequency according to the same law, which can be both regular and random (for example, modulation with white noise). As a result, the MCAR emits pulsed signals with a swinging carrier frequency, which is one of the distinguishing features of the invention.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.4 представлена блок-схема заявляемой МЧАР, на которой введены обозначения: 1 - система формирования когерентной сетки частот (СФСЧ); 2 - излучатели; 3 - управляемые фазовращатели (УФ); 4 - система управления фазовращателями (СУФ); 5 - балансный смеситель (БСм); 6 - полосовой фильтр (ПФ); 7 - генератор, управляемый напряжением (ГУН); 8 - генератор сигналов заданной формы (ГСФ) с полосой формируемого сигнала не более 10% от величины девиации частоты.Figure 4 presents a block diagram of the inventive MCAR, which introduced the notation: 1 - system for the formation of a coherent frequency grid (SPSCH); 2 - emitters; 3 - controlled phase shifters (UV); 4 - control system of phase shifters (FMS); 5 - balanced mixer (BSm); 6 - band-pass filter (PF); 7 - voltage controlled oscillator (VCO); 8 - a signal generator of a given shape (GSF) with a band of the generated signal of not more than 10% of the frequency deviation.
На фиг.5 приведено в прямоугольной системе координат пространственно-временное распределение интенсивности последовательности радиоимпульсов, в зависимости от азимутального угла, выраженного в радианах и от времени выраженного в наносекундах, сформированное заявляемым устройством. Интенсивность нормирована по максимуму.Figure 5 shows the spatial-temporal distribution of the intensity of the sequence of radio pulses in a rectangular coordinate system, depending on the azimuthal angle, expressed in radians and in time, expressed in nanoseconds, formed by the claimed device. The intensity is normalized to the maximum.
На фиг.6 приведен фрагмент частотного спектра последовательности радиоимпульсов, формируемой заявляемым изобретением, рассчитанный в координатах: частота (в мегагерцах) - амплитуда (нормированная по максимальному значению для сигнала без качающейся несущей), расчеты выполнены с помощью преобразования Фурье.Figure 6 shows a fragment of the frequency spectrum of a sequence of radio pulses generated by the claimed invention, calculated in the coordinates: frequency (in megahertz) - amplitude (normalized to the maximum value for a signal without a swinging carrier), the calculations were performed using the Fourier transform.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что МЧАР содержит: систему формирования когерентной сетки частот (СФСЧ) 1, N излучателей 2, где N больше двух, N управляемых фазовращателей (УФ) 3, систему управления фазовращателями (СУФ) 4, N балансных смесителей (БСм) 5, N полосовых фильтров (ПФ) 6, генератор, управляемый напряжением (ГУН) 7 и генератор сигналов произвольной формы (ГСФ) 8 (фиг.4).The technical result of the invention is achieved due to the fact that the MCAR contains: a system for generating a coherent frequency network (SPSC) 1,
МЧАР может быть выполнена линейной, плоской или конформной.ICA can be performed linear, flat or conformal.
СФСЧ 1 может быть выполнена на основе, например, типовых синтезаторов частоты VMK-2401 - VMK-2403 (разработка ФГУП НИИПИ «Кварц»), работающих от общего опорного генератора, в качестве которого может использоваться типовой рубидиевый стандарт частоты.SPSCH 1 can be performed on the basis of, for example, standard frequency synthesizers VMK-2401 - VMK-2403 (developed by FSUE NIIPI Quartz), operating from a common reference generator, which can be used as a typical rubidium frequency standard.
Излучатели 2 могут быть выполнены в виде, например, спиральных или рупорных антенн.The
УФ 3 может быть выполнен, например, ферритовым с входом и выходом СВЧ сигнала и входом управляющего сигнала.
СУФ 4 может быть выполнен на основе компьютера.SUF 4 can be performed on a computer basis.
БСм 5 может быть выполнен по известной схеме смесителей с входом и выходом СВЧ сигнала и входом сигнала модуляции.
ПФ 6 может быть выполнен по известным схемам полосовых фильтров с входом и выходом СВЧ сигнала.
ГУН 7 может быть выполнен по известным схемам генераторов, управляемых напряжением.
Генератор сигналов заданной формы (ГСФ) 8 с полосой формируемого сигнала не более 10% от величины девиации частоты может быть выполнен по известным схемам генераторов, например, синусоидальных сигналов, случайных сигналов или сигналов специальной формы.The signal generator of a given shape (GSF) 8 with a band of the generated signal of not more than 10% of the magnitude of the frequency deviation can be performed according to well-known schemes of generators, for example, sinusoidal signals, random signals or signals of a special shape.
N выходов СФСЧ соединены с соответствующими входами СВЧ сигналов УФ 3 по случайному закону.N outputs SPSCH connected to the corresponding inputs of the
Выход СУФ 4 соединен с соответствующим входом управляющего сигнала каждого УФ 3.The output of the SUF 4 is connected to the corresponding input of the control signal of each
Каждый выход СВЧ сигнала УФ 3 соединен с входом СВЧ сигнала соответствующего БСм 5.Each output of the
Выход ГСФ 8 соединен с входом ГУН 7, выход которого соединен с входом модулирующего сигнала каждого БСм 5.The output of the GSF 8 is connected to the input of the
Выходы СВЧ сигналов БСм 5, через свои ПФ 6 соединены с входами соответствующих излучающих элементов 2.The outputs of the
МЧАР по изобретению работает следующим образом (фиг.4): когерентные сигналы с частотами f01-f0N (N - количество элементов МЧАР), сформированные СФСЧ 1, через УФ 3 поступают на БСм 5, на которых смешиваются с сигналом с выхода ГУН 7, имеющего частоту f0+fчм (t). Закон, по которому происходит изменение частоты fчм(t) во времени, определяется ГСФ 8. Максимальная девиация частоты не должна превышать половину минимального частотного дискрета. В результате на выходе j-го балансного смесителя (j=1…N) появляется сигнал, спектр которого состоит из комбинационных частот f0j; ±(f0+fчм(t)); ±2(f0+fчм(t)); …MCHAR according to the invention works as follows (figure 4): coherent signals with frequencies f 01 -f 0N (N is the number of elements of the MCHAR) generated by
На выходах БСм 5 включены ПФ 6, выделяющие в зависимости от условий технической реализации сигнал со спектром f0j+f0+fчм(t)=fj+fчм(t) или f0j-f0-fчм(t)=fj-fчм(t). Дальше будем для определенности рассматривать сигнал верхней боковой полосы fj+fчм(t).At the outputs of
Сигналы с выходов ПФ поступают на входы излучающих элементов (2) МЧАР.The signals from the PF outputs are fed to the inputs of the radiating elements (2) MCAR.
В случае, если fчм(t) изменяется по синусоидальному закону ωЧМ(t)=ωДcosΩt, напряженность сигнала E(t) с j-й частотой ωj=2πfj, создаваемая МЧАР в некоторой точке пространства, может быть представлена без учета фазы в виде:If f hm (t) changes according to the sinusoidal law ω FM (t) = ω Д cosΩt, the signal strength E (t) with the jth frequency ω j = 2πf j created by the MCAR at some point in space can be represented without phase in the form:
, ,
где m=ωд/Ω - индекс угловой модуляции; ωд - девиация частоты; Ω - модулирующая частота.where m = ω d / Ω is the angular modulation index; ω d - frequency deviation; Ω is the modulating frequency.
Выражение (1) разлагается в ряд Фурье-Бесселя:Expression (1) is expanded in the Fourier-Bessel series:
E0jcos(J0(m)cosωjt+J1(m)(cos(ωj+Ω)t-cos(ωj-Ω)t)-E 0j cos (J 0 (m) cosω j t + J 1 (m) (cos (ω j + Ω) t-cos (ω j -Ω) t) -
-J2(m)(cos(ωj+2Ω)t-cos(ωj-2Ω)t)+-J 2 (m) (cos (ω j + 2Ω) t-cos (ω j -2Ω) t) +
+J3(m)(cos(ωj+3Ω)t-cos(ωj-3Ω)t)-…)+ J 3 (m) (cos (ω j + 3Ω) t-cos (ω j -3Ω) t) - ...)
где Jn(m) - функция Бесселя первого рода n-го порядка от аргумента m.where J n (m) is the first-order Bessel function of the nth order of the argument m.
Таким образом, дискрет частоты спектра сигнала, излучаемого МЧАР, в данном случае будет определяться модулирующей частотой Ω. Очевидно, что если fчм(t) изменяется по периодическому закону, тогда дискрет спектра будет обратно пропорционален периоду. Для непериодического закона изменения fчм(t) дискрет будет определяться минимальной частотой в спектре fчм(t).Thus, the frequency discreteness of the spectrum of the signal emitted by the MCAR will in this case be determined by the modulating frequency Ω. Obviously, if f hm (t) varies according to the periodic law, then the discrete spectrum will be inversely proportional to the period. For a non-periodic law of variation of f hm (t), the discrete will be determined by the minimum frequency in the spectrum of f hm (t).
При этом, поскольку все сигналы с частотами f0j, поступающие из СФСЧ, модулируются одной и той же частотой по одинаковому закону, сигналы с частотами fj, излучаемые МЧАР остаются когерентными, а значит, не разрушается форма излучаемого импульса. Наличие частотной модуляции в элементах МЧАР позволяет формировать в пространстве импульсные сигналы со спектром сигнала, близким к сплошному и с заданным интервалом между соседними спектральными компонентами много меньшим частоты повторения импульсов, формируемых решеткой. Если сигналы, излучаемые элементами решетки, имеют одинаковую амплитуду, несущая частота сформированного в пространстве импульсного сигнала может быть определена как , поэтому можно говорить о сигнале с качающейся несущей частотой.In this case, since all signals with frequencies f 0j, coming from SFSCH are modulated to the same frequency at the same law, signals with frequencies f j, radiated MCHAR remain coherent and hence not destroyed form the emitted pulse. The presence of frequency modulation in the elements of the MCAR allows one to generate pulse signals in space with a signal spectrum close to a solid and with a specified interval between adjacent spectral components much lower than the pulse repetition rate generated by the grating. If the signals emitted by the elements of the grating have the same amplitude, the carrier frequency of the pulse signal generated in space can be defined as , therefore, we can talk about a signal with a swinging carrier frequency.
Пространственно-временное распределение интенсивности суммарного сигнала, формируемого заявляемой МЧАР с качающейся несущей частотой в зависимости от времени и пространственных координат, рассчитанное при тех же начальных условиях, что и на фиг.2, при частотной модуляции всех компонент сигнала по синусоидальному закону с модулирующей частотой Ω/2π=0,3 МГц и девиацией ωд/2π=6 МГц приведено на фиг.5. Частоты fj спектра сигнала равны частотам на фиг.2.The space-time distribution of the intensity of the total signal generated by the inventive MCAR with a swinging carrier frequency depending on time and spatial coordinates, calculated under the same initial conditions as in figure 2, with the frequency modulation of all signal components according to a sinusoidal law with a modulating frequency Ω / 2π = 0.3 MHz and the deviation ω d / 2π = 6 MHz is shown in Fig.5. The frequencies f j of the signal spectrum are equal to the frequencies in FIG. 2.
Фрагмент частотного спектра заградительной помехи при синусоидальной частотной модуляции показан на фиг.6. Сравнение спектров на фиг.2 и фиг.6. показывает, что устройство, полоса приемника которого для данного конкретного случая меньше 6 МГц может без помех работать между спектральными компонентами прототипа, например между частотами fj=1038 МГц и fj+1=1050 МГц (фиг.2). В то же время для случая МЧАР с качающейся несущей частотой при Ω/2π=0,3 МГц возможно создание помехи для устройства с полосой приемника большей, чем 0,3 МГц, но меньшей, чем 6 МГц. Выбирая значение модулирующей частоты при проектировании, можно добиться создания помехи в сколь угодно узкой полосе.A fragment of the frequency spectrum of the barrage during sinusoidal frequency modulation is shown in Fig.6. Comparison of the spectra in figure 2 and figure 6. shows that a device whose receiver band for this particular case is less than 6 MHz can without interference operate between the spectral components of the prototype, for example between frequencies f j = 1038 MHz and f j + 1 = 1050 MHz (figure 2). At the same time, for the case of the MCAR with a swinging carrier frequency at Ω / 2π = 0.3 MHz, interference with a device with a receiver band greater than 0.3 MHz but less than 6 MHz is possible. Choosing the value of the modulating frequency during design, it is possible to achieve interference in an arbitrarily narrow band.
При шумоподобной модуляции спектр излучаемого сигнала близок к сплошному спектру.With noise-like modulation, the spectrum of the emitted signal is close to the continuous spectrum.
Многочастотная антенная решетка (МЧАР) по изобретению выполнена плоской в соответствии со структурной схемой Фиг.4.Multi-frequency antenna array (MCA) according to the invention is made flat in accordance with the structural diagram of Figure 4.
Число излучающих элементов МЧАР выбрано N=5×5 и размеры ее апертуры D×D=2,5×2,5 м.The number of radiating elements of the MCAR was selected N = 5 × 5 and the dimensions of its aperture D × D = 2.5 × 2.5 m.
Рабочая полоса частот ΔFmax=906-1194 МГц, длительность формируемого импульса τu=3 нс.The operating frequency band ΔF max = 906-1194 MHz, the duration of the generated pulse τ u = 3 ns.
Величина частотного дискрета Δf=12 МГц и соответствующий ей период повторения импульсов T~83,33 нс.The value of the frequency discrete Δf = 12 MHz and the corresponding pulse repetition period T ~ 83.33 ns.
Средняя частота излучаемого сигнала fср=1050 МГц.The average frequency of the emitted signal f cf = 1050 MHz.
Генератор ГСФ 8 генерирует сигнал синусоидальной формы, полоса формируемого сигнала составляет в 8% от величины девиации частоты.The
СФСЧ 1 выполнен на основе синтезаторов частоты VMK-2401, работающих от общего опорного генератора, в качестве которого использован типовой рубидиевый стандарт частоты типа А-1050.
Излучатели 2 выполнены в виде рупорных антенн фирмы R&S с коэффициентом усиления 10-14 дБ и волновым импедансом 50 Ом.The
УФ 3 выполнен в виде дискретных 6-секционных фазовращателей с минимальным дискретом фазы 5,5 градуса с коммутаторами на p-i-n диодах типа 2А561А-3, управление коммутаторами осуществляется с помощью компьютера.
СУФ 4 выполнен на основе компьютера, при этом управление ДН МЧАР осуществляется программно.
БСм 5 может быть выполнен по известной схеме с входом и выходом СВЧ сигнала и входом сигнала модуляции.
ПФ 6 с шириной рабочей полосы не менее 12 МГц по уровню -3 дБ выполнен на основе полуволновых и четвертьволновых коаксиальных шлейфов.
ГУН 7 выполнен по известной схеме генератора, управляемого напряжением.
ГСФ 8 выполнен по известной схеме генератора случайных сигналов.
Вследствие частотной модуляции интервал между соседними частотными компонентами спектра, излучаемого МЧАР, определяется минимальной частотой в спектре сигнала fЧМ(t) и выбран малым на столько, на сколько это требуется для постановки заданной заградительной по частоте помехи.Due to the frequency modulation, the interval between adjacent frequency components of the spectrum emitted by the MCAR is determined by the minimum frequency in the spectrum of the FM signal f (t) and is selected to be small as much as required to set a predetermined frequency-blocking interference.
При этом, поскольку все сигналы с частотами f0j, поступающие из СФЧС 1, модулируются одной и той же частотой по одинаковому закону, поэтому сигналы, излучаемые МЧАР, остаются когерентными.In this case, since all signals with frequencies f 0j, coming from
Технический результат изобретения достигнут, так как наличие частотной модуляции в элементах МЧАР позволяет формировать в пространстве импульсные сигналы с качающейся несущей частотой и интервалом между соседними спектральными компонентами, много меньшим частоты повторения импульсов, формируемых решеткой, что позволяет создавать заградительную по частоте помеху. При этом частотная модуляция не разрушает форму импульсного сигнала и не изменяет положения максимума ДН в пространстве.The technical result of the invention is achieved, since the presence of frequency modulation in the elements of the MCAF allows you to generate pulse signals in space with a swinging carrier frequency and the interval between adjacent spectral components, much lower than the pulse repetition rate generated by the array, which allows you to create a frequency-blocking noise. In this case, frequency modulation does not destroy the shape of the pulse signal and does not change the position of the maximum of the beam in space.
Отличительные признаки изобретенияFeatures of the invention
Введены N балансных смесителей (5), N полосовых фильтров (6), генератор, управляемый напряжением (7), генератор сигналов произвольной формы (8).N balanced mixers (5), N bandpass filters (6), a voltage controlled oscillator (7), an arbitrary waveform generator (8) were introduced.
Каждый выход СВЧ сигнала управляемого фазовращателя (3) соединен с входом СВЧ сигнала соответствующего балансного смесителя (5), кроме того, выход генератора сигналов произвольной формы (8) соединен с входом генератора, управляемого напряжением (7), выход которого соединен с входом сигнала модуляции соответствующего балансного смесителя (5).Each output of the microwave signal of the controlled phase shifter (3) is connected to the input of the microwave signal of the corresponding balanced mixer (5), in addition, the output of the arbitrary waveform generator (8) is connected to the input of the voltage controlled generator (7), the output of which is connected to the input of the modulation signal appropriate balance mixer (5).
Выходы СВЧ сигналов балансных смесителей (5) через свои полосовые фильтры (6) соединены с входами соответствующих излучающих элементов (2).The outputs of the microwave signals of balanced mixers (5) through their band-pass filters (6) are connected to the inputs of the corresponding radiating elements (2).
Источники информацииInformation sources
1. Сканирующая антенна, заявка 2153076, Франция, публикация 1973 г., 1 июня.1. Scanning Antenna, Application 2153076, France, publication 1973, June 1.
2. Воробьев Н.В., Грязнов В.А. Многочастотная антенная решетка для формирования последовательности импульсных сигналов в пространстве: патент RU №2280930 по заявке 2004101937, H01Q 21/00. Приоритет от 2004.01.27.2. Vorobyov N.V., Gryaznov V.A. Multi-frequency antenna array for forming a sequence of pulsed signals in space: RU patent No. 2280930 according to the application 2004101937, H01Q 21/00. Priority from 2004.01.27.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114040/07A RU2456723C1 (en) | 2011-04-11 | 2011-04-11 | Multifrequency antenna array for generation of radio pulse sequence in space |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114040/07A RU2456723C1 (en) | 2011-04-11 | 2011-04-11 | Multifrequency antenna array for generation of radio pulse sequence in space |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2456723C1 true RU2456723C1 (en) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114040/07A RU2456723C1 (en) | 2011-04-11 | 2011-04-11 | Multifrequency antenna array for generation of radio pulse sequence in space |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2456723C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2615996C1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-04-12 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2153076A1 (en) * | 1971-09-17 | 1973-04-27 | Int Standard Electric Corp | |
US4507662A (en) * | 1981-11-13 | 1985-03-26 | Sperry Corporation | Optically coupled, array antenna |
SU1705928A1 (en) * | 1989-04-25 | 1992-01-15 | Радиоастрономический институт АН УССР | Multi-frequency small-size antenna |
RU2100879C1 (en) * | 1996-03-20 | 1997-12-27 | Акционерное общество закрытого типа "Рита" | Directivity pattern shaping method (options) |
RU2267838C2 (en) * | 2004-01-27 | 2006-01-10 | Николай Васильевич Воробьёв | Multifrequency antenna array for formation of sequence of pulse signals in space |
RU2280930C2 (en) * | 2004-01-27 | 2006-07-27 | Николай Васильевич Воробьёв | Multiple-frequency antenna array for shaping impulse signal train in space |
EP1713146A1 (en) * | 2004-01-15 | 2006-10-18 | NTT DoCoMo INC. | Maze creating method, antenna optimum designing method, program, and antenna |
RU2298267C1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" | Multibeam active phased antenna array |
EP1787356B1 (en) * | 2004-09-01 | 2009-03-18 | Raython Company | Radome structure |
-
2011
- 2011-04-11 RU RU2011114040/07A patent/RU2456723C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2153076A1 (en) * | 1971-09-17 | 1973-04-27 | Int Standard Electric Corp | |
US4507662A (en) * | 1981-11-13 | 1985-03-26 | Sperry Corporation | Optically coupled, array antenna |
SU1705928A1 (en) * | 1989-04-25 | 1992-01-15 | Радиоастрономический институт АН УССР | Multi-frequency small-size antenna |
RU2100879C1 (en) * | 1996-03-20 | 1997-12-27 | Акционерное общество закрытого типа "Рита" | Directivity pattern shaping method (options) |
EP1713146A1 (en) * | 2004-01-15 | 2006-10-18 | NTT DoCoMo INC. | Maze creating method, antenna optimum designing method, program, and antenna |
RU2267838C2 (en) * | 2004-01-27 | 2006-01-10 | Николай Васильевич Воробьёв | Multifrequency antenna array for formation of sequence of pulse signals in space |
RU2280930C2 (en) * | 2004-01-27 | 2006-07-27 | Николай Васильевич Воробьёв | Multiple-frequency antenna array for shaping impulse signal train in space |
EP1787356B1 (en) * | 2004-09-01 | 2009-03-18 | Raython Company | Radome structure |
RU2298267C1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" | Multibeam active phased antenna array |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2615996C1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-04-12 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8559823B2 (en) | Multi-aperture three-dimensional beamforming | |
CA2630351C (en) | Radar system | |
Tennant et al. | Generation of OAM radio waves using circular time-switched array antenna | |
US5146616A (en) | Ultra wideband radar transmitter employing synthesized short pulses | |
Huang et al. | Frequency diverse array: Simulation and design | |
US5239309A (en) | Ultra wideband radar employing synthesized short pulses | |
US20080100510A1 (en) | Method and apparatus for microwave and millimeter-wave imaging | |
Yang et al. | Linear antenna arrays with bidirectional phase center motion | |
US10564274B2 (en) | Phase or delay control in multi-channel RF applications | |
Poli et al. | Advanced pulse sequence design in time-modulated arrays for cognitive radio | |
CN108682964B (en) | A time-domain metamaterial | |
US10541472B2 (en) | Beam forming with a passive frequency diverse aperture | |
AU2006314461B2 (en) | Radar system | |
RU2456723C1 (en) | Multifrequency antenna array for generation of radio pulse sequence in space | |
KR20170012142A (en) | Radioelectric device for transmitting and receiving radioelectric waves and associated radio altimetry system | |
US12169239B2 (en) | Simultaneous beamforming and multiple input-multiple output (MIMO) schemes in radar system | |
Mandal et al. | Synthesis of time-modulated array with reduced sideband radiation by increasing main-beam maximum | |
RU2573715C1 (en) | Method of forming beam pattern of double-ring digital phased antenna array | |
Eker | A conceptual evaluation of frequency diverse arrays and novel utilization of LFMCW | |
RU2634752C2 (en) | Scanning multi-frequency antenna array for generating sequence of uwb pulse signals in space with controlled pulse repetition frequency | |
RU2483341C1 (en) | Method of counteracting radioelectronic control systems | |
Palitsin et al. | Wave beams of short radio pulses generated by gigawatt microwave sources | |
Andreyev | Energy Radiation Pattern of Ultra-Wideband Chaotic Ensemble | |
Fazzini et al. | Optimum Feeding Strategy for Agile Wireless Powering by Large, High-Directivity Time-Modulated Arrays | |
Pandi et al. | Bandwidth analysis of phase crossover and non-phase crossover frequency operations of HAIS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170227 |