Оценка степени влияния дестабилизирующих факторов на характеристики цифровой антенной решетки

• Автор: Орешкин, Виталий Иванович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ РАЗРАБОТОК В СФЕРЕ ЦИФРОВОГО ДИАГРАММООБРАЗОВАНИЯ

1.1 Разработки в области связи

1.2 Разработки в области радиолокации

1.3 Структура канала ЦАР

1.3.1 Разделение квадратур аналоговыми средствами

1.3.2 Разделение квадратур цифровыми средствами

1.4 Описание MUSIC-алгоритма

1.5 Итоги первой главы

ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ АНАЛОГОВОЙ ЧАСТИ КАНАЛА ЦАР

2.1 Влияние нелинейных элементов канала на работу ЦАР
2.1.1 Описание модели усилителя как нелинейного устройства
2.1.2 Исследование влияния нелинейности на MUSIC алгоритм
2.2 Анализ влияния амплитудно-фазового разброса на работоспособность ЦАР
2.2.1 Исследование влияния амплитудно-фазового разброса на MUSIC алгоритм
2.2.2 Исследование влияния амплитудно-фазового разброса на диаграммообразование
2.3 Схема калибровки ЦАР
2.4 Зависимость точности определения направления прихода сигнала от отношения сигнал/шум
2.5 Итоги второй главы
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ ЦИФРОВОЙ ЧАСТИ КАНАЛА ЦАР
3.1 Аналого-цифровые преобразователи
3.1.1 Требования к частоте дискретизации ЦАР
3.1.2 Требования к уровням квантования сигналов в ЦАР
3.1.3 Погрешности аналого-цифрового преобразования

3.2 Моделирование работы АЦП в прототипе ЦАР
3.2.1 Нелинейности АЦП
3.2.2 Зависимость производительности MUSIC алгоритма от характеристик АЦП
3.2.3 Зависимость характеристик диаграммообразования от характеристик АЦП
3.2.4 Исследование влияния характеристик квантования на подавление помех
3.3 Исследование вносимой ошибки при разделении квадратур
3.4 Оценка требуемой производительности цифровых вычислителей
3.5 Скорость передачи цифровых данных
3.6 Итоги третьей главы
ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЦИФРОВОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
4.1 Структуры алгоритмов численного моделирования
4.1.1 Программная модель влияния дестабилизирующих факторов на характеристики обнаружения ЦАР
4.1.2 Программная модель влияния дестабилизирующих факторов на возможности подавления помех в ЦАР
4.1.3 Программная модель влияния дестабилизирующих факторов на алгоритм пространственной фильтрации
4.1.4 Перспективы дальнейшего развития созданных моделей
4.1.5 Разработка программного модуля диаграммообразования и помехозащиты
4.2 Создание макетного образца 12-ти элементной ЦАР
4.2.1 Проектирование излучателей и антенного полотна ЦАР
4.2.2 Проектирование блока аналоговой обработки сигналов
4.2.3 Проектирование цифрового блока обработки сигналов
4.2.4 Проектирование преобразователя частот вверх
4.2.5 Экспериментальные исследования разработанного макета
4.3 Итоги четвертой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Современный мир уже трудно представить без повсеместно распространенных систем коммуникаций, которые произвели переворот во всех сферах человеческой жизни и позволили говорить о переходе человечества к стадии информационного общества. Подобный переход сопровождается качественно новыми требованиями к системам, обслуживающим человеческую деятельность. В первую очередь возникает необходимость наиболее скоростного развертывания и гибкого управления услугами, предоставляемыми оборудованием.
Кроме того, в свете столь бурного развития беспроводных систем связи и сетей передачи данных, возникает проблема увеличения емкости и помехозащищенности канала. Частотные диапазоны распределены, и использование частотного разделения каналов, с целью увеличения емкости, практически исчерпало свои возможности, поэтому становится очевидным необходимость исследования других подходов к решению этой задачи. Одним из таких подходов является применение пространственного разделения каналов. Если же говорить о помехозащищенности, то пространственное разделение с легкостью трансформируется в пространственную фильтрацию, и нежелательные радиосигналы фильтруются с использованием информации о пространственном расположении помех.
Всем вышеперечисленным требованиям в полной мере соответствуют системы беспроводной связи на базе антенных решеток с возможностью цифрового диаграммообразования (ЦДО), или так называемых интеллектуальных антенн (smart antennas).
История развития интеллектуальных антенн весьма продолжительна и интересна. Эволюция интеллектуальных антенн началась с фазированных антенных решеток (ФАР), в которых применяется относительная фазировка сигналов излучателей с целью управления диаграммой направленности (ДН) решетки. Появилась возможность: формировать (при очень разнообразных расположениях излучателей) необходимую ДН; изменять направление луча не-
теграция технологии цифрового диаграммообразования в систему ПРО. В разработанном фирмами ЬоскЬееё МаПіп и ЯауШеоп радаре секторного обзора X-диапазона с дальностью обнаружения баллистических целей до 1000 км использовано адаптивное цифровое формирование многолучевой диаграммы направленности по углу места [37]. Вся аппаратура РЛС, исключая операторскую машину, размещается на четырех буксируемых полуприцепах. В частности, отдельные транспортные шасси отведены под антенную решетку, электроннопроцессорный модуль, холодильный агрегат и агрегат первичного питания мощностью около 1 МВт (рисунок 1.11).
решетка
Молниеэдщита
Операторская
Электронно-процессорный
На командный пункт
Агрегат питания Ри
агрегат
охлаждения
Агрегат первичного питания
Рисунок 1.11- Радиолокационный комплекс системы ТНААО Антенная решетка содержит 72 подмассива приемопередающих модулей [38] и может поворачиваться по углу места от 0 до 80°. В основу разработки ЦАР положен опыт, накопленный в ходе выполнения программы МЕ8АЯ. Примечательно, что при этом ставка сделана на использование широкополос-