Алгоритмы оценивания амплитудно-фазового распределения радиосигналов на раскрыве антенной решетки с оптимизацией пространственной структуры приемо-передающей системы

• Автор: Фролов, Игорь Иванович
• Шифр специальности: 05.12.04, 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Оглавление

Введение

1 Анализ методов и алгоритмов оценивания амплитудно-фазового рас- ц

пределения радиосигналов ^ 1 Классификация методов оценивания амплитудно-фазового распределе- ^ ^

ния радиосигналов

Бесфазовые методы оценивания АФРС

Адаптивный метод оценивания АФРС

^ Амплифазометрические методы оценивания АФРС " '

Оценивание АФРС методами решения обратной задачи
^ Выводы ^

Анализ влияния погрешностей позиционирования на точность оцешт

вания амплитудно-фазового распределения радиосигналов при различ ных пространственных структурах приемо-передающей системы 2 1 Синтез и анализ алгоритма оценивания неизвестного АФРС методом
максимального правдоподобия 2 2 Синтез и анализ алгоритма оценивания случайного АФРС методом ми- 43 нимума среднего квадрата ошибки
Синтез и анализ алгоритма оценивания неизвестного АФРС методом
максимального правдоподобия с учетом погрешностей позиционирова- ^
ния элементов АР и угловых положений передатчика радиосигнала
2 4 Синтез оптимальной пространственной структуры оценивания фазово-
го распределения радиосигналов методом ортогонального разложения
2 5 Анализ эффективности оценивания фазового распределения радиосиг-
налов методом ортогонального разложения
^ Выводы ^
Разработка алгоритмов линейного и нелинейного итерационного оце-3
нивания АФРС
Разработка и исследование итерационного алгоритма оценивания
3.1 АФРС при квазиортогональности столбцов матрицы пространственного
преобразования
3.2 Линейная фильтрация АФРС при оптимальной пространственной
структуре
Квазилинейная фильтрация фазового распределения сигналов при известном значении амплитудного распределения
Оптимизация пространственной структуры для оценивания АФРС на основе анализа последовательных выборок
Разработка алгоритма оценивания АФРС при непрерывном сканировании АР
Свойства матрицы пространственного преобразования при оптимальной пространственной структуре приемо-передающей системы Выводы
Разработка вопросов технической реализации алгоримов оценивания АФРС
Разработка структуры, состава стенда и методики оценивания АФРС Применение оптимизации пространственной структуры приемопередающей системы при оценивании АФРС двумерной АР Анализ алгоритма оценивания фазового распределения сигналов двумерной АР при воздействии комплекса погрешностей поворотного устройства и шумов наблюдения
Оценивание АФРС с учетом взаимного влияния элементов антенной решетки
Оценивание АФРС при неопределенности положения оси вращения поворотного устройства Выводы Заключение
Список сокращений и условных обозначений Список литературы Приложение. Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время предъявляются высокие требования к точности, функциональности, гибкости управления, технологичности радиотехнических систем. Многие из этих требований выполняются в результате применения антенных решеток (АР), обеспечивающих гибкость и высокую точность диаграммо-образования, надежность. При этом точность формирования амплитудно-фазового распределения радиосигналов (АФРС) на раскрыве АР во многом определяет потенциальные характеристики всей радиотехнической системы. Поэтому оценивания АФРС имеет важное значение и является актуальной задачей.
Высокочастотные методы диагностики дают наиболее полную информацию о характеристиках АР, позволяют оценить амплитудные и фазовые ошибки в каждом из каналов АР и реальное АФРС всей АР в целом. Среди последних следует выделить амплифазометрический, метод, модуляционный метод поэлементного контроля, матрично-коммутационный метод. Несмотря на то, что ограничения методов дальней зоны могут быть значительно ослаблены путем использования коллиматоров, точностные характеристики остаются недостаточно высокими. Немаловажными являются эксплуатационные характеристики, отражающие возможность автоматического оценивания АФРС в составе радиотехнического комплекса.
Большой вклад в развитие теории оценивания параметров и фильтрации радиосигналов на фоне помех внесли отечественные и зарубежные ученые: Сосулин Ю.Г., Тихонов В.И., Ярлыков М.С., Сейдж Э., Трифонов А.П., Ван Трис Г., Костров В.В. В области оценивания параметров АФРС и диагностики антенных решеток известны своими работами Амитей H., Андерсон А., Бахрах Л.Д., Воронин Е.Н., Воскресенский Д.И., Вендик О.Г., Гостюхин B.JT., Криштопов A.B., Курочкин А.П., Турчин В.И., Шифрин Я.С., Цейтлин Н.М.
Широкое распространение нашел амплифазометрический метод оценивания АФРС на раскрыве АР, что связано с применением коллиматоров для создания плоской волны. Данный метод эффективен как для сравнительно больших антенн, так и в случае малых антенн, где требуется более точный учет особенностей конструкции
2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ НА ТОЧНОСТЬ ОЦЕНИВАНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОСИГНАЛА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТРУКТУРАХ ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩЕЙ
СИСТЕМЫ 2Л. Синтез и анализ алгоритма оценивания неизвестного АФРС методом максимального правдоподобия
Рассмотрим линейную эквидистантную фазированную антенную решетку, содержащую N одинаковых элементов, для которых значение диаграммы направленности равно С(0Д„), т = Передатчик тестового радиосигнала располагается
в той же плоскости, что и антенные элементы на угловых направлениях ут = 1 ,..,М равномерно в секторе Ду, который ориентирован под углом у0 к нормали антенной решетки.
Для определения амплитудно-фазового распределения сигнала (АФРС) X = {А,, г = 1,.., А} на раскрыве антенной решетки производится наблюдение сигнала на выходе решетки при различном положении источника тестового сигнала. Мощность источника тестового сигнала поддерживается постоянной для всех наблюдений, что для ненаправленного элемента АР позволяет положить с(од„,) = 1, т = 1 ,..,М. Наблюдаемые данные формируются в результате изменения амплитуды и фазы сигнала тестового источника при распространении электромагнитной волны до фазового центра каждого из элементов АР. Матрица преобразования тестового сигнала зависит от координат антенных элементов и углового положения источника тестового сигнала. Для рассматриваемой линейной антенной решетки азимут ат = 0, зависимость сохраняется от угла места у,, элементы решетки имеют только одну координату х,, а у, = 0. Матрица преобразования тестового сигнала примет упрощенный вид: