350 rub
Journal Antennas №3 for 2011 г.
Article in number:
Directional Characteristics of the Antenna Array for Digital Signal Processing on RF
Keywords:
digital antenna array
digital beamforming
digital-to-analog converter
fast Fourier transform
digital signal processor
phase error
directional pattern
Authors:
P.A. Shmachilin
Abstract:
Evolution of modern element base of digital schematic allows to talk about the creation of digital active array antennas for microwave signal with the conversion to digital form directly to the carrier frequency in the aperture of the antenna array without necessity of preliminary convert the frequency. This method allows to carry out procedures beamforming and signal processing entirely in the digital domain using digital signal processors and digital signal processing methods. This approach allows to exclude a significant fraction losses of microwave energy in an analog phase shifters and signal distribution system. The transition from converting analog to digital in the microwave region increases the demands on the parameters and characteristics of digital components. The process of conversion signals from analog to digital representation may be regarded as linear but in general a nonlinear voltage-code characteristics of the ADC needs to consider the effect of the noise at the input of the digital part on the directional characteristics of digital antenna array.
The article considers some phase errors occurring in consequence of the transition from analog signal to its digital representation in the digital antenna array: phase discretization error that occurs in consequence of the discrete-time digital system; phase quantization error, which arises in consequence of features of representations of real numbers in a digital systems; phase error of jitter, which appears in connection with the fluctuations of the phase characteristics of the synchronization system, the phase error caused by the presence of noise in the input analog signal. In accordance with a common theory of antenna systems, the total phase error digital signal conversion in digital active phased antenna arrays will reduce the properties of the directional antenna array compared to the ideal antenna system.
Pages: 47-56
References
- антенной техники / под ред. Л. Д. Бахрака, Д. И. Воскресенского. М.: Радио и связь. 1989.
- Евстратов Г.А., Иммореев И. Я. Цифровые методы формирования диаграмм направленности приемных антенных решеток. Проблемы антенной техники. М.: Радио и связь. 1989.
- Воскресенский Д. И., Степаненко В. И., Филиппов В. С. и др. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток / под ред. Д. И. Воскресенского. Изд. 3-е. М.: Радиотехника. 2003.
- Активные фазированные антенные решетки / под ред. Д. И. Воскресенского и А. И. Канащенкова. М.: Радиотехника. 2004.
- Слюсар В. И. Цифровые антенные решетки: Аспекты развития // Специальная техника и вооружение. 2002. № 1-2. С. 17-23.
- Антонов А. П. Мелехин В. Ф. Филипов А. С. Обзор элементной базы фирмы Altera. СПб.: ЭФО. 1997.
- Кузелин М. О., Кнышев Д. А., Зотов В. Ю. Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx: Справочное пособие. М.: Горячаялиния-Телеком. 2004.
- Spartan-3E FPGA Family: Complete datasheet. Advanced Product Specification. March 1. 2005.
- Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ-Петербург. 2004.
- Гольденберг Л. М., Матюшкин Б. Д. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь. 1985.
- Григорьев Л. Н. Цифровое формирование диаграммы направленности в фазированных антенных решетках. М.: Радиотехника. 2010.
- Smith, S. W., The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing - Second Edition // California Technical Publishing. 1999.
- Fenn, A. J.,Adaptive Antennas and Phased Arrays for Radar and Communications. ArtechHouse. 2008.
- Слюсар В. И.SMART-антенны пошли в серию. М.: Военная электроника. 2002. С. 62-65.
- Слюсар В. И.Коррекция характеристик приемных каналов цифровой антенной решетки по контрольному источнику в ближней зоне // Радиоэлектроника (Изв. высш. учеб. заведений). 2003. № 1. С. 44-52.
- Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов: Пер. с англ. В. А. Григорьева, К. Г. Финогенова // под ред. Л. П. Ярославского.М.: Мир. 1988.