В.И. Джиган1

1 Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН (Москва, г. Зеленоград, Россия)

1 djigan@ippm.ru

Постановка проблемы. В радиотехнических системах поиск углового положения источника принимаемого сигнала и слежение за этим положением осуществляются, как правило, с помощью моноимпульсных антенных устройств, в которых используются направленные антенны и сложные суммарно-разностные устройства для комбинации выходных сигналов этих антенн. Если в качестве направленных антенн применяются антенные решетки (АР), то слежение за угловым положением источника сигнала осуществляют с помощью алгоритмов калибровки АР. Однако такие алгоритмы являются медленными, так как требуют большого числа измерений выходной мощности решетки, пропорционального числу ее антенн.

Цель. Представить простой алгоритм поиска углового положения источника сигнала с помощью прямоугольных АР.

Результаты. Предложен алгоритм поиска углового положения источника принимаемого сигнала и слежения за этим положением, работа которого основана на симметричных возмущениях (изменениях) фаз всех сигналов в каналах АР на фиксированные значения относительно их текущих значений и на оценке значений сигналов на выходе АР после этих возмущений. Для повышения точности разработанного алгоритма предложено использовать коррелятор или согласованный фильтр при оценке выходных сигналов АР в случае, если эти сигналы представляют собой псевдослучайные последовательности. Показано, что алгоритм может быть реализован как в аналоговых фазированных АР, содержащих управляемые фазовращатели в каналах, так и в АР с цифровым формированием луча, в которых возмущение фаз может быть реализовано за счет изменения комплексных весовых коэффициентов, а использование коррелятора или согласованного фильтра на выходе АР позволяет применять данный алгоритм при приеме сигналов в условиях низкого отношения сигнал/шум. Приведены математические детали предложенного алгоритма и результаты моделирования, демонстрирующие его эффективность.

Практическая значимость. Представленный алгоритм может быть применен для слежения за изменением уголовного положения источника сигнала, обусловленного его перемещением или перемещением самой АР.

Джиган В.И. Алгоритм слежения за источником принимаемого сигнала, использующий возмущения фаз сигналов в симметричных антенных решетках // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 11. С. 134–144. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202411-17

1. Бененсон Л.С., Журавлев В.А., Попов С.В., Постнов Г.А. Антенные решетки. Методы расчета и проектирования. Обзор зарубежных работ. М.: Советское радио. 1966. 367 с.
2. Brown A. D., Boeringer D., Cooke T. Electronically scanned arrays. MATLAB® modelling and simulation. CRC Press. 2012. 214 p.
3. Balanis C.A. Antenna theory: analysis and design (4th ed.). Wiley. 2016. 1104 p.
4. Maillou R.J. Phased array antenna handbook. 3rd ed. Artech House, Inc. 2017. 506 p.
5. Шишлов А.В., Левитан Б.А., Топчиев С.А., Анпилогов В.Р., Денисенко В.В. Многолучевые антенны для систем радиолокации и связи // Журнал радиоэлектроники (электронный журнал). 2018. № 7.
6. Williams J.S. Electronic scanned array design (radar, sonar and navigation). Scitech Publishing. 2021. 357 p.
7. Richards M. Fundamentals of radar signal processing. 3rd ed. McGraw Hill. 2022. 736 p.
8. Коротецкий Е.В., Шитиков А.М., Денисенко В.В. Методы калибровки фазированных антенных решеток // Радиотехника. 2013. № 5. С. 95–104.
9. Курганов В.В., Джиган В.И. Калибровка антенных решеток с малым числом элементов: проблемы и их решения // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2020. Вып. 4. С. 159–168.
10. Курганов В.В., Джиган В.И. Бесфазовые алгоритмы калибровки антенных решеток с минимальным числом измерений выходной мощности // Радиотехника. 2021. № 3. С. 96–107. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202103-10.
11. Джиган В.И. Бесфазовый алгоритм калибровки антенной решетки, оптимизированный по требуемому числу измерений ее выходной мощности // Радиотехника. 2022. № 6. С. 80–95. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202206-12.
12. Djigan V.I. Signal source angular location tracking algorithm // Proceedings of the 26-th International Conference on Digital Signal Processing and its Applications (DSPA-2024). Moscow, Russia. March 27-29. 2024. 4 p.
13. Steyskal H. Digital beamforming antennas // Microwave Journal. 1987. № 1. P. 107–124.
14. Григорьев Л.Н. Цифровое формирование диаграммы направленности в фазированных антенных решетках. М.: Радиотехника. 2010. 144 с.
15. Dillinge M., Madani K.,  Alonistiot N. Software defined radio: architectures, systems and functions. Wiley. 2007. 454 p.
16. Oppenheim A.V., Schafer R.W. Discrete-time signals processing. Prentice-Hall. 2009. 1144 p.
17. Kuo S.M., Gan W.-S. Digital signal processors: architectures, implementations and applications. Prentice Hal. 2004. 624 p.
18. Woods R., McAllister J., Lightbody G., Yi Ying. FPGA-based implementation of signal processing systems. 2nd ed. Willey. 2017. 360 p.
19. Darabi H. Radiofrequency integrated circuits and stems. 2nd ed. Cambridge University Press. 2020. 778 p.
20. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь. 1985. 384 с.
21. Zepernick H.-J., Finger A. Pseudo random signal processing: theory and applications. Willey. 2013. 672 p.
22. Плетнева И.Д., Джиган В.И. Моделирование обработки сигналов в цифровых антенных решетках // Исследования в области цифровых систем связи (Межвузовский сборник). М.: Изд-во МИЭТ. 2007. С. 36–43.