[go: up one dir, main page]

RU2567214C1 - Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target - Google Patents

Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target Download PDF

Info

Publication number
RU2567214C1
RU2567214C1 RU2014117381/08A RU2014117381A RU2567214C1 RU 2567214 C1 RU2567214 C1 RU 2567214C1 RU 2014117381/08 A RU2014117381/08 A RU 2014117381/08A RU 2014117381 A RU2014117381 A RU 2014117381A RU 2567214 C1 RU2567214 C1 RU 2567214C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiating elements
frequencies
outputs
signals
parallel
Prior art date
Application number
RU2014117381/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Сергеевич Емельянов
Виктор Архипович Понькин
Олег Николаевич Ельцов
Галина Николаевна Акиньшина
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации, Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2014117381/08A priority Critical patent/RU2567214C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2567214C1 publication Critical patent/RU2567214C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: multi-frequency antenna array, having a system for generating a coherent array of equidistant frequencies and N radiating elements, further includes: N analogue receivers, N analogue-to-digital converters, a measurement result storage device, an adder, N multipliers, a computing device, a measurement result display device and a control device.
EFFECT: high accuracy of determining coordinates of a target owing to multi-channel reception, digital combined posterior processing of signals with different frequencies and random distribution of signals with different frequencies on numbers of radiating elements while simultaneously increasing operating speed owing to single radiation and reception of signals with different frequencies and obtaining information on a radar environment in an operating area at the processing step and not through multiple probing of space in time.
6 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиолокационных станциях, предназначенных для обнаружения целей, определения дальности до цели и определения координат цели.The invention relates to antenna technology and can be used in radar stations designed to detect targets, determine the distance to the target and determine the coordinates of the target.

Известны многодиапазонные антенны [см. "Зарубежная радиоэлектроника" №3, 1978, стр. 38-62]. Двухчастотные антенные решетки частный случай таких антенн [см. Л.И. Пономарев, В.И. Степаненко "Сканирующие многочастотные антенные решетки" / Под ред. Л.И. Понамарева. - М.: Радиотехника, 2009. - 328 с., ил.]. Известно устройство с использованием четырех типов волноводных излучателей, предназначенная для формирования с одного раскрыва электрически управляемого излучения в диапазоне 1-10 ГГц [Boyns J.Е., Provencher J.Н., Experimental results of a multifrequency array antenna. - IEEETrans. AP, 1972, 20, no. 1, p. 107-106].Multiband antennas are known [see "Foreign Radio Electronics" No. 3, 1978, pp. 38-62]. Two-frequency antenna arrays are a special case of such antennas [see L.I. Ponomarev, V.I. Stepanenko "Scanning multi-frequency antenna arrays" / Ed. L.I. Ponamareva. - M .: Radio engineering, 2009. - 328 p., Ill.]. There is a device using four types of waveguide emitters, designed to form from one aperture electrically controlled radiation in the range of 1-10 GHz [Boyns J.E., Provencher J.N., Experimental results of a multifrequency array antenna. - IEEETrans. AP, 1972, 20, no. 1, p. 107-106].

Недостатком известных устройств является то, что в них сканирование пространства осуществляется за счет фазового сдвига сигнала на каждом антенном элементе посредством фазовращателей, при этом информация о радиолокационной обстановке в рабочей зоне получается за счет многократного зондирования пространства, что приводит к значительным временным затратам при сканировании всей рабочей зоны, а также то, что эхосигналы, полученные при зондировании пространства на различных частотах, обрабатываются независимо, тем самым не обеспечивается точность определения координат цели по дальности за счет когерентного сложения сигналов различных частот.A disadvantage of the known devices is that in them the scanning of space is carried out due to the phase shift of the signal at each antenna element by means of phase shifters, while information about the radar situation in the working area is obtained due to multiple sounding of the space, which leads to significant time costs when scanning the entire working zones, as well as the fact that the echo signals obtained by sensing the space at different frequencies are processed independently, thereby not providing I target positioning accuracy in range due to coherent addition of signals of different frequencies.

Наиболее близким по технической сущности устройством является сканирующая антенна, схема которой приведена на фиг.2 [Заявка № 2153076, Франция, публикация 1 июня 1973], содержащая: систему формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот (1) и N излучающих элементов (2), параллельно соединенных с этой системой, причем частоты сигналов по элементам решетки от 1-го до N-ого располагаются в порядке возрастания или убывания частоты, а величина дискета частоты Δf между соседними элементами является постоянной величиной.The closest in technical essence to the device is a scanning antenna, the circuit of which is shown in figure 2 [Application No. 2153076, France, publication June 1, 1973], comprising: a system for forming a coherent grid of equidistantly upset frequencies (1) and N radiating elements (2), connected in parallel with this system, and the frequencies of the signals along the lattice elements from the 1st to the Nth are arranged in order of increasing or decreasing frequency, and the frequency diskette Δf between adjacent elements is a constant value.

Недостатком наиболее близкого технического решения является невозможность одновременного определения углового положения цели и ее дальности, что связано с особенностью формирования максимума интенсивности суммарного сигнала, формируемого прототипом (см. фиг. 3), а так же интервал времени, необходимый для обзора всей рабочей зоны из-за необходимости многократного зондирования пространства, что обусловлено отсутствием возможности апостериорной обработки сигналов. Особенность заключается в том, что максимум интенсивности суммарного сигнала при расположении частот по элементам решетки в порядке возрастания или убывания имеет характерную форму в виде дуги окружности. Такая форма максимума интенсивности позволяет определить дальность до цели, но не позволяет с высокой точностью определить угловые координаты цели. Авторами выполнены расчеты максимума интенсивности суммарного сигнала в фиксированный момент времени применительно к изотропным излучающим элементам при следующих начальных условиях: число излучающих элементов N=54, расстояние между элементами d=0.5 λ1, λ1=0.09 м, λN=0.03 м, Δ λ = λ 1 λ N N

Figure 00000001
. Причем частоты сигналов по элементам решетки от 1-го до N-ого располагаются последовательно в порядке возрастания частоты. Расчет проведен согласно выражению:The disadvantage of the closest technical solution is the impossibility of simultaneously determining the angular position of the target and its range, which is associated with the peculiarity of the formation of the maximum intensity of the total signal generated by the prototype (see Fig. 3), as well as the time interval required to review the entire working area from for the need for multiple sounding of space, due to the lack of the possibility of a posteriori signal processing. The peculiarity lies in the fact that the maximum intensity of the total signal when the frequencies are arranged along the elements of the lattice in ascending or descending order has a characteristic shape in the form of an arc of a circle. This form of maximum intensity allows you to determine the distance to the target, but does not allow you to determine the angular coordinates of the target with high accuracy. The authors calculated the maximum intensity of the total signal at a fixed moment of time as applied to isotropic radiating elements under the following initial conditions: the number of radiating elements N = 54, the distance between the elements d = 0.5 λ 1 , λ 1 = 0.09 m, λ N = 0.03 m, Δ λ = λ one - λ N N
Figure 00000001
. Moreover, the frequency of the signals along the elements of the lattice from the 1st to the Nth are arranged sequentially in order of increasing frequency. The calculation is carried out according to the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- вектор координат точки расположения i-ого излучающего элемента, x и y - координаты точки наблюдения,
Figure 00000004
- волновое число,
Figure 00000005
- расстояние от точки наблюдения до i-ого излучающего элемента.Where
Figure 00000003
is the coordinate vector of the location point of the i-th radiating element, x and y are the coordinates of the observation point,
Figure 00000004
is the wave number
Figure 00000005
- the distance from the observation point to the i-th radiating element.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат цели при одновременном повышении быстродействия.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the coordinates of the target while improving performance.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство, содержащее систему формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот и N излучающих элементов, параллельно соединенных с этой системой, отличается тем, что в него введены N аналоговых приемников, N аналогово-цифровых преобразователей (АЦП), устройство хранения результатов измерений, суммирующее устройство, N умножителей, вычислительное устройство, устройство отображения результатов измерений и устройство управления, причем N излучающих элементов параллельно соединены с N аналоговыми приемниками, которые параллельно соединены с АЦП, которые параллельно подключены к устройству хранения результатов измерений, N выходов которого подключены к соответствующим входам умножителей, выходы которых подключены к N входам суммирующего устройства, выход которого подсоединен к устройству управления, выходы которого подключены соответственно к системе формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот, к устройству отображения результатов измерений, к устройству хранения результатов измерений и вычислительному устройству, N выходов которого параллельно подсоединены к N умножителям, причем выходы системы формирования когерентной сетки частот соединены с входами излучающих элементов, расстояние между соседними излучающими элементами выбирают равным половине длины волны, соответствующей минимальной частоте, формируемой системой формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот, излучающие элементы располагают так, чтобы сигналы с различными частотами были распределены по номерам излучающих элементов от 1-го до N-ого по случайному закону.The specified technical result is achieved in that the known device containing a system for forming a coherent grid of equidistant frequencies and N radiating elements connected in parallel with this system is characterized in that N analog receivers, N analog-to-digital converters (ADCs) are introduced into it, the device storing measurement results, a summing device, N multipliers, a computing device, a device for displaying measurement results and a control device, wherein N emitting elements parallel connected to N analog receivers that are parallel connected to the ADC, which are parallel connected to the storage device for the measurement results, N outputs of which are connected to the corresponding inputs of the multipliers, the outputs of which are connected to the N inputs of the summing device, the output of which is connected to the control device, the outputs of which are connected respectively, to a system for forming a coherent grid of equidistant upset frequencies, to a device for displaying measurement results, to a storage device p measurement results and a computing device, N outputs of which are connected in parallel to N multipliers, and the outputs of the coherent frequency grid forming system are connected to the inputs of the radiating elements, the distance between adjacent radiating elements is chosen equal to half the wavelength corresponding to the minimum frequency generated by the coherent grid forming system of equidistant upset frequencies, emitting elements are arranged so that signals with different frequencies are distributed according to the numbers of the radiation the constituent elements of the 1st to N-th randomly.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет повысить точность определения координат цели за счет многоканального приема, цифровой совместной апостериорной обработки разночастотных сигналов и случайного распределения сигналов с различными частотами по номерам излучающих элементов (см. фиг. 4), а также повысить быстродействие за счет однократного излучения и приема разночастотных сигналов и получения информации о радиолокационной обстановке в рабочей зоне на этапе обработки, а не за счет многократного зондирования пространства во времени.The proposed device design allows to increase the accuracy of determining the coordinates of the target due to multi-channel reception, digital joint a posteriori processing of multi-frequency signals and random distribution of signals with different frequencies according to the numbers of radiating elements (see Fig. 4), as well as to improve performance due to single radiation and multi-frequency reception signals and obtaining information about the radar situation in the working area at the processing stage, and not due to multiple sounding of space in belt.

Авторами выполнены расчеты максимума интенсивности суммарного сигнала, формируемого на этапе обработки эхосигналов, применительно к изотропным излучающим элементам при следующих начальных условиях: число излучающих элементов N=54, расстояние между элементами d=0.5 λ1, λ1=0.09 м, λN=0.03 м, Δ λ = λ 1 λ N N

Figure 00000001
. Причем частоты сигналов по элементам решетки от 1-го до N-ого располагаются в случайном порядке. Расчет проведен согласно выражению:The authors calculated the maximum intensity of the total signal generated at the stage of processing the echo signals, as applied to isotropic radiating elements under the following initial conditions: the number of radiating elements N = 54, the distance between the elements d = 0.5 λ 1 , λ 1 = 0.09 m, λ N = 0.03 m Δ λ = λ one - λ N N
Figure 00000001
. Moreover, the frequency of the signals along the elements of the lattice from the 1st to the Nth are arranged in a random order. The calculation is carried out according to the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

где r i

Figure 00000007
- вектор координат точки расположения i -ого излучающего элемента, x и y - координаты точки наблюдения, k i = 2 π λ i
Figure 00000008
- волновое число, L ( r i , x , y )
Figure 00000009
- расстояние от точки наблюдения до i-ого излучающего элемента. Из сравнения результатов расчета, представленных на фиг. 3 и фиг. 4, видно, что максимум интенсивности суммарного сигнала, формируемого заявляемым устройством, позволяет точнее определить координаты радиолокационной цели.Where r i
Figure 00000007
is the coordinate vector of the location point of the i-th radiating element, x and y are the coordinates of the observation point, k i = 2 π λ i
Figure 00000008
is the wave number L ( r i , x , y )
Figure 00000009
- the distance from the observation point to the i-th radiating element. From a comparison of the calculation results shown in FIG. 3 and FIG. 4, it is seen that the maximum intensity of the total signal generated by the claimed device, allows you to more accurately determine the coordinates of the radar target.

Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги, характеризующие совокупность признаков, идентичных всем признакам заявляемого технического решения, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявляемого изобретения условию охраноспособности "новизна".The analysis of the prior art allows us to establish that analogues that characterize a set of features that are identical to all the features of the claimed technical solution contained in the claims proposed by the applicant are absent, which indicates compliance of the claimed invention with the “novelty” protection condition.

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного устройства, показали, что в общедоступных источниках информации не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками. Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявляемого изобретения на указанный заявляемый технический результат, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed device showed that no solutions having features matching its distinctive features were found in publicly available information sources. The prior art also does not confirm the popularity of the influence of the distinctive features of the claimed invention on the specified claimed technical result, therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Заявляемое техническое решение "Многочастотная антенная решетка с цифровой обработкой сигналов для определения координат радиолокационной цели" промышленно применимо, так как совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его осуществления, работоспособность и воспроизводимость, и для его реализации могут быть использованы стандартные материалы и оборудование.The claimed technical solution "Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining the coordinates of a radar target" is industrially applicable, since the combination of characteristics characterizing it provides the possibility of its implementation, operability and reproducibility, and standard materials and equipment can be used for its implementation.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства. На фиг. 2 представлена структурная схема прототипа. На фиг. 3 приведено пространственное распределение интенсивности сигнала, сформированного прототипом. На фиг. 4 приведено пространственное распределение интенсивности сигнала, сформированного заявляемым устройством. На фиг. 5 представлена схема алгоритма работы заявляемого устройства. На фиг. 6 схематически представлено разбиение рабочей зоны на М элементов разрешения.In FIG. 1 presents a structural diagram of the inventive device. In FIG. 2 presents a structural diagram of a prototype. In FIG. 3 shows the spatial distribution of the intensity of the signal generated by the prototype. In FIG. 4 shows the spatial distribution of the intensity of the signal generated by the claimed device. In FIG. 5 presents a diagram of the algorithm of the claimed device. In FIG. 6 is a schematic representation of the partition of the work area into M resolution elements.

Многочастотная антенная решетка с цифровой обработкой сигналов для определения координат радиолокационной цели содержит: систему формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот (1) и N излучающих элементов (2.1-2.N), параллельно соединенных с этой системой, N аналоговых приемников (3.1-3.N), N аналогово-цифровых преобразователей (АЦП) (4.1-4.N), устройство хранения результатов измерений (5), N умножителей (61-6.N), вычислительное устройство (7), суммирующее устройство (8), устройство отображения результатов измерений (9) и устройство управления (10), причем N излучающих элементов параллельно соединены с N аналоговыми приемниками, которые параллельно соединены с АЦП, которые параллельно подключены к устройству хранения результатов измерений, N выходов которого подключены к соответствующим входам умножителей, выходы которых подключены к N входам суммирующего устройства, выход которого подсоединен к устройству управления, другие выходы которого подключены соответственно к системе формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот, к устройству отображения результатов измерений, к устройству хранения результатов измерений и вычислительному устройству, N выходов которого параллельно подсоединены к N умножителям, причем выходы системы формирования когерентной сетки частот соединены со входами излучающих элементов, расстояние между соседними излучающими элементами выбирают равным половине длины волны, соответствующей минимальной частоте, формируемой системой формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот, излучающие элементы располагают так, чтобы сигналы с различными частотами были распределены по номерам излучающих элементов от 1-го до N-ого по случайному закону.A multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining the coordinates of a radar target contains: a system for the formation of a coherent grid of equidistant frequencies (1) and N radiating elements (2.1-2.N) parallel to this system, N analog receivers (3.1-3. N), N analog-to-digital converters (ADCs) (4.1-4.N), a device for storing measurement results (5), N multipliers (61-6.N), a computing device (7), a summing device (8), a device display of measurement results (9) and control unit (10), and N radiating elements are connected in parallel with N analog receivers, which are connected in parallel with ADCs, which are connected in parallel to a storage device for measurement results, N outputs of which are connected to the corresponding inputs of multipliers, the outputs of which are connected to N inputs of the summing device, the output which is connected to a control device, the other outputs of which are connected respectively to a system for forming a coherent grid of equidistant upset frequencies, to a display device measurement ultrasounds, to the storage device for the measurement results and the computing device, N outputs of which are connected in parallel to N multipliers, the outputs of the coherent frequency grid system being connected to the inputs of the radiating elements, the distance between adjacent radiating elements is chosen equal to half the wavelength corresponding to the minimum frequency generated a system for the formation of a coherent grid of equidistant upset frequencies, the radiating elements are arranged so that signals with different pilots at were distributed by number of radiating elements of the 1st to N-th randomly.

В качестве излучающих элементов (2.1-2.N) могут использоваться щелевые, микрополосковые или вибраторные излучатели, открытые концы волноводов различного типа и размера, а также сочетание указанных или иных типов излучателей. Излучающие элементы (2.1-2.N) закрепляются на основании из композитного материала.As radiating elements (2.1-2.N), slotted, microstrip or vibrator radiators, open ends of waveguides of various types and sizes, as well as a combination of these or other types of radiators can be used. The radiating elements (2.1-2.N) are fixed on the basis of a composite material.

Сигналов с различными частотами по излучающим элементам (2.1-2.N) от 1-го до N-ого распределены по случайному закону.Signals with different frequencies along the radiating elements (2.1-2.N) from the 1st to the Nth are distributed randomly.

Устройство хранения результатов измерений (5), умножители (6.1-6.N), вычислительное устройство (7), суммирующее устройство (8) могут быть реализованы с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Управляющее устройство (10) так же может быть реализовано с использованием ПЛИС либо реализовано на ЭВМ типа IBM.A storage device for measurement results (5), multipliers (6.1-6.N), a computing device (7), a summing device (8) can be implemented using programmable logic integrated circuits (FPGAs). The control device (10) can also be implemented using FPGAs or implemented on computers such as IBM.

Остальные блоки и устройства, входящие составной частью в устройство, выполняются по типовым требованиям для данных устройств.The remaining blocks and devices that are part of the device are performed according to the typical requirements for these devices.

Алгоритм работы многочастотной антенной решетки с цифровой обработкой сигналов для определения координат радиолокационной цели (фиг. 4) следующий. Из управляющего устройства (10) подаются управляющие сигналы на систему формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот (1), на устройство хранения результатов измерений (5) и на вычислительное устройство (7). При поступлении управляющего сигнала на устройство хранения результатов измерений (5) оно переходит в режим записи. При поступлении управляющего сигнала системой формирования когерентной сетки частот (1) передаются сигналы на излучающие элементы (2.1-2.N). При этом в пространстве формируется зондирующий сигнал вида i = 1 N E ˙ ( r i , f i )

Figure 00000010
, The operation algorithm of the multi-frequency antenna array with digital signal processing to determine the coordinates of the radar target (Fig. 4) is as follows. From the control device (10), control signals are sent to the system for generating a coherent grid of equidistant frequencies (1), to the storage device for the measurement results (5) and to the computing device (7). When a control signal arrives at the device for storing measurement results (5), it switches to recording mode. Upon receipt of a control signal by the system for forming a coherent frequency network (1), signals are transmitted to the radiating elements (2.1-2.N). At the same time, a probing signal of the form i = one N E ˙ ( r i , f i )
Figure 00000010
,

где r i

Figure 00000011
- вектор координат i-ого излучающего элемента, fi - рабочая частота i-ого излучающего элемента. Эхосигналы S ˙ ( r i , f i )
Figure 00000012
, i=1, …, N, поступают на N излучающих элементов (2.1-2.N), принимаются аналоговыми приемниками (3.1-3.N), преобразуются аналогово-цифровыми преобразователями (4.1-4.N) в цифровую форму и записываются в устройство хранения результатов измерений. Where r i
Figure 00000011
is the coordinate vector of the i-th radiating element, f i is the operating frequency of the i-th radiating element. Echoes S ˙ ( r i , f i )
Figure 00000012
, i = 1, ..., N, are received by N radiating elements (2.1-2.N), received by analog receivers (3.1-3.N), converted by analog-to-digital converters (4.1-4.N) into digital form and written to the storage device of the measurement results.

В результате в устройстве хранения результатов измерений (5) сохраняется набор значений амплитуд и фаз эхосигналов S ˙ i = S i e i k i ϕ i

Figure 00000013
, i=1 …, N, где k i = 2 π f i c
Figure 00000014
- волновое число, с - скорость света. После поступления сигналов устройство хранения результатов измерений (5) переходит в режим хранения и передачи сигналов на умножители (6.1-6.N). Полученные сигналы поступают на соответствующие умножители (6.1-6.N). При поступлении управляющего сигнала на вычислительное устройство (7) в нем происходит вычисление N комплексных весовых коэффициентов Ω ˙ ( R j , r i , k i )
Figure 00000015
для j=1 по формуле:As a result, a set of values of amplitudes and phases of echo signals is stored in the device for storing measurement results (5) S ˙ i = S i e i k i ϕ i
Figure 00000013
, i = 1 ..., N, where k i = 2 π f i c
Figure 00000014
- wave number, s - speed of light. After the signals are received, the device for storing the measurement results (5) switches to the mode of storage and transmission of signals to the multipliers (6.1-6.N). The received signals are sent to the corresponding multipliers (6.1-6.N). When the control signal arrives at the computing device (7), it calculates N complex weighting coefficients Ω ˙ ( R j , r i , k i )
Figure 00000015
for j = 1 by the formula:

Figure 00000016
Figure 00000016

где R j

Figure 00000017
- вектор, определяющей положение центра j -го элемента разрешения (см. фиг 6), j=1…М, γoi - начальная фаза излучаемого сигнала на частоте fi.Where R j
Figure 00000017
is the vector that determines the position of the center of the jth resolution element (see Fig. 6), j = 1 ... M, γ oi is the initial phase of the emitted signal at a frequency f i .

Рассчитанные комплексные весовые коэффициенты поступают на соответствующие умножители (6.1-6.N). Значения, полученные перемножением соответствующих комплексных весовых коэффициентов Ω ˙ ( R j , r i , k i )

Figure 00000015
и комплексных амплитуд S ˙ i = S i e i k i ϕ i
Figure 00000013
, поступают на суммирующее устройство (8), где они суммируются, а с его выхода поступают на управляющее устройство (10), где сохраняется модуль полученного комплексного значения Z ( R 1 )
Figure 00000018
.The calculated complex weights go to the corresponding multipliers (6.1-6.N). Values obtained by multiplying the corresponding complex weights Ω ˙ ( R j , r i , k i )
Figure 00000015
and complex amplitudes S ˙ i = S i e i k i ϕ i
Figure 00000013
, go to the summing device (8), where they are summed, and from its output go to the control device (10), where the module of the obtained complex value is stored Z ( R one )
Figure 00000018
.

После сохранения на вычислительное устройство (7) поступает управляющий сигнал и происходит расчет комплексных весовых коэффициентов для j=2. Рассчитанные комплексные весовые коэффициенты поступают на соответствующие умножители (6.1-6.N). Значения с выходов умножителей поступают на суммирующее устройство (8), а с его выхода - на управляющее устройство (10), где сохраняется модуль полученного комплексного значения Z ( R 2 )

Figure 00000019
. Таким образом вычисляют сигнальную функцию (апостериорное когерентное сложение эхосигналов, полученных при зондировании пространства):After saving, the control signal is supplied to the computing device (7) and the complex weight coefficients are calculated for j = 2. The calculated complex weights go to the corresponding multipliers (6.1-6.N). The values from the outputs of the multipliers are sent to the summing device (8), and from its output to the control device (10), where the module of the obtained complex value is stored Z ( R 2 )
Figure 00000019
. In this way, the signal function (a posteriori coherent addition of echo signals obtained by sensing space) is calculated:

Figure 00000020
Figure 00000020

Когда j=М+1, управляющее устройство (10) подает сигнал на устройство отображения результатов измерений (9) и на нем отображаются рассчитанные значения Z ( R j )

Figure 00000021
, j=1…M.When j = M + 1, the control device (10) sends a signal to the display device of the measurement results (9) and the calculated values are displayed on it Z ( R j )
Figure 00000021
, j = 1 ... M.

Claims (1)

Многочастотная антенная решетка с цифровой обработкой сигналов для определения координат радиолокационной цели, содержащая систему формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот и N излучающих элементов, параллельно соединенных с этой системой, отличающееся тем, что в нее введены N аналоговых приемников, N аналогово-цифровых преобразователей (АЦП), устройство хранения результатов измерений, суммирующее устройство, N умножителей, вычислительное устройство, устройство отображения результатов измерений и устройство управления, причем N излучающих элементов параллельно соединены с N аналоговыми приемниками, которые параллельно соединены с АЦП, которые параллельно подключены к устройству хранения результатов измерений N выходов которого подключены к соответствующим входам умножителей, выходы которых подключены к N входам суммирующего устройства, выход которого подсоединен к устройству управления, выходы которого подключены соответственно к системе формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот, к устройству отображения результатов измерений, к устройству хранения результатов измерений и вычислительному устройству, N выходов которого параллельно подсоединены к N умножителям, причем выходы системы формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот соединены со входами излучающих элементов, расстояние между соседними излучающими элементами выбирают равным половине длины волны, соответствующей минимальной частоте, формируемой системой формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот, излучающие элементы располагают так, чтобы сигналы с различными частотами были распределены по номерам излучающих элементов от 1-го до N-ого по случайному закону. A multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining the coordinates of a radar target, containing a system for generating a coherent grid of equidistant frequencies and N radiating elements connected in parallel with this system, characterized in that N analog receivers and N analog-to-digital converters (ADCs) are introduced into it ), a device for storing measurement results, an adder, N multipliers, a computing device, a device for displaying measurement results, and a device for control, and N radiating elements are connected in parallel with N analog receivers, which are connected in parallel with ADCs, which are parallel connected to the storage device of the measurement results, N outputs of which are connected to the corresponding inputs of the multipliers, the outputs of which are connected to the N inputs of the summing device, the output of which is connected to control, the outputs of which are connected respectively to the system for forming a coherent grid of equidistant upset frequencies, to the display device of measurements, to a storage device for the measurement results and a computing device, N outputs of which are connected in parallel to N multipliers, the outputs of the coherent grid formation system of equidistant detuned frequencies being connected to the inputs of the radiating elements, the distance between adjacent radiating elements is chosen equal to half the wavelength corresponding to the minimum frequency formed by the system of forming a coherent grid of equidistant upset frequencies, the radiating elements are positioned so that Signals with different frequencies were distributed according to the numbers of radiating elements from the 1st to the Nth according to a random law.
RU2014117381/08A 2014-04-29 2014-04-29 Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target RU2567214C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117381/08A RU2567214C1 (en) 2014-04-29 2014-04-29 Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117381/08A RU2567214C1 (en) 2014-04-29 2014-04-29 Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2567214C1 true RU2567214C1 (en) 2015-11-10

Family

ID=54536940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014117381/08A RU2567214C1 (en) 2014-04-29 2014-04-29 Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2567214C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2730106C1 (en) * 2019-09-20 2020-08-17 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского, и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3766558A (en) * 1971-09-17 1973-10-16 Itt Raster scan antenna
US6493378B1 (en) * 1998-01-06 2002-12-10 Topcon Gps Llc Methods and apparatuses for reducing multipath errors in the demodulation of pseudo-random coded signals
RU2255352C2 (en) * 2003-07-07 2005-06-27 Кошуринов Евгений Иванович Method and system for radar measurement of object speeds and coordinates (modifications)
EP1303002B1 (en) * 2001-10-11 2008-09-03 Eutelsat S.A. Method and system for polarization alignment of an earth station antenna with the polarization axis of a satellite antenna
RU2507647C1 (en) * 2012-08-03 2014-02-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Controlled beamwidth phased antenna array

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3766558A (en) * 1971-09-17 1973-10-16 Itt Raster scan antenna
US6493378B1 (en) * 1998-01-06 2002-12-10 Topcon Gps Llc Methods and apparatuses for reducing multipath errors in the demodulation of pseudo-random coded signals
EP1303002B1 (en) * 2001-10-11 2008-09-03 Eutelsat S.A. Method and system for polarization alignment of an earth station antenna with the polarization axis of a satellite antenna
RU2255352C2 (en) * 2003-07-07 2005-06-27 Кошуринов Евгений Иванович Method and system for radar measurement of object speeds and coordinates (modifications)
RU2507647C1 (en) * 2012-08-03 2014-02-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Controlled beamwidth phased antenna array

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2730106C1 (en) * 2019-09-20 2020-08-17 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского, и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Ultra-wideband digital antenna array for determining coordinates of a radar target

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11131764B2 (en) Radar device
JP6911778B2 (en) Radar device
RU146508U1 (en) SHORT-PULSE RADAR WITH ELECTRONIC SCANNING IN TWO PLANES AND WITH HIGH-PRECISE MEASUREMENT OF COORDINATES AND SPEED OF OBJECTS
JP6911861B2 (en) Object detection device and object detection method
RU2553272C1 (en) Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse
WO2017159521A1 (en) Object sensing device and object sensing method
RU2546999C1 (en) Short-pulse radar with electronic scanning in two planes and with high-precision measurement of coordinates and speeds of objects
RU2546330C1 (en) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
RU2567214C1 (en) Multi-frequency antenna array with digital signal processing for determining coordinates of radar target
RU2546329C1 (en) Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects
Doan et al. Phase‐difference measurement‐based angle of arrival estimation using long‐baseline interferometer
RU2524401C1 (en) Method for detection and spatial localisation of mobile objects
WO2020217269A1 (en) Radar device and signal processing method
KR102158740B1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING RADAR DoA
RU2524399C1 (en) Method of detecting small-size mobile objects
RU2529483C1 (en) Method for stealth radar location of mobile objects
RU2184980C1 (en) Procedure measuring intensity of electromagnetic field of radio signals and device for its implementation
JP6239150B2 (en) Radar equipment
Marszal Digital signal processing applied to the modernization of Polish Navy sonars
RU2610820C1 (en) Method of determining beam pattern of phased antenna array
JP2015129695A (en) Pulse compression radar device and radar signal processing method therefor
RU2634735C1 (en) Determination method of amplitude-phase distribution in aperture of phased antenna array
RU2231806C2 (en) Method for estimation of current co-ordinates of source of radio emission
US12160050B2 (en) Phased-array antenna device
RU2692467C2 (en) Radar method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170430