Метод синтеза амплитудно-фазового распределения гибридно-зеркальной антенны
Автор: Серенков В.И., Карцан И.Н., Дмитриев Д.Д.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 3 т.16, 2015 года.
Бесплатный доступ
Основной недостаток спутниковых радионавигационных систем - их низкая помехоустойчивость. Это обусловлено тем, что высота орбиты навигационных спутников составляет 20 000 км над уровнем Земли, и навигационный сигнал, поступающий со спутников, имеет крайне низкий уровень. Применяя методы оптимальной обработки сигналов, тем не менее удается проводить достаточно точные навигационные измерения. Однако в случае сложной электромагнитной обстановки навигационные сигналы легко подавляются помехами. Источниками помех могут быть системы связи, радиолокации и др. Особенно проблема подавления навигационных сигналов проявляется в районах аэропортов. В последние годы проблеме помехоустойчивости радионавигационной аппаратуры уделяется большое внимание. Предложен метод синтеза амплитудно-фазового распределения гибридно-зеркальной антенны, обеспечивающего формирование контурной зоны обслуживания и провалов диаграммы направленности (ДН) в направлении не менее чем на три источника помехового сигнала. Разработанный метод обеспечивает формирование провалов в диаграмме направленности до минус 45-50 дБ при снижении уровня полезного сигнала не более 1 дБ при угловом разносе сигнала и помехи не менее чем на 0,15 от ширины ДН в главном лепестке ДН. При положении помехи в направлении боковых лепестков снижение полезного сигнала не происходит. Кроме того, разработанный метод обеспечивает ускоренную адаптацию к помеховой обстановке, заключающуюся в выборе из предварительно рассчитанных вариантов амплитудного распределения антенной решетки наиболее близкого к оптимальному в основном лепестке диаграммы направленности. Время адаптации уменьшается на 25 % с учетом быстродействия современных фазовращателей, скорость работы которых сопоставима с временем работы адаптивных алгоритмов. Для ускорения расчета амплитудно-фазового распределения целевая функция была ограничена набором точек, задаваемых программно, что позволяет уменьшить время синтеза в 5 раз по сравнению с классическим градиентным методом.
Адаптивная антенная решетка, алгоритм адаптации, многолучевая антенна, гибридно-зеркальная антенна
Короткий адрес: https://sciup.org/148177468
IDR: 148177468 | УДК: 621.396.669.8
Method for the synthesis of amplitude-phase distribution of hybrid-mirror download
The main disadvantage of satellite radio navigation systems is their low noise immunity. This is because the orbit of navigation satellites is 20 000 km above ground level, and the navigation signal from satellites, is extremely low. Applying the optimal methods of signal processing, however, manages to hold reasonably accurate navigational dimension. However, in the case of complex electromagnetic environment navigation signals are easily suppressed. Interference sources can be communication systems, radar, etc. Especially the problem of navigation signal suppression manifests around airports. In recent years, the problem of noise immunity of radio equipment has received much attention. Method synthesis of amplitude-phase distribution of hybrid-mirror antenna, providing formation of contour service area and failures of directional pattern towards at least three sources of an interfering signal is suggested. The method ensures the formation of failures in the chart orientation to minus 45-50 DB at signal level not more than 1 DB for corner signal timing and interference not less than 0.15 of the width of the NAM in the main petal days. Under the situation of interference in the direction of reducing side lobe, useful signal does not occur. In addition, the developed method provides an accelerated adaptation to jamming conditions of a choice of pre-calculated variants of amplitude distribution of antenna array of the most close to the optimal, mainly petal pattern. Adaptation time is reduced by 25 %, taking into account the performance of modern shifters, the speed of which is comparable with the time of work of Adaptive algorithms. To speed up calculation of amplitude-phase distribution of the target function was limited to a set of points specified programmatically that allows the 5 times reduction of time of synthesis in comparison with the classic gradient method.
Список литературы Метод синтеза амплитудно-фазового распределения гибридно-зеркальной антенны
- Тяпкин В. Н., Дмитриев Д. Д., Першин А. С. Алгоритмы адаптации многолучевых антенн, построенных на базе гибридно-зеркальных антенн//журнал Сибирского федерального университета. Серия «Техника и технологии». 2013. Т. 6, № 7. С. 835-844.
- Джиган В. И., Плетнева И. Д. Линейно-ограниченная фильтрация сигналов в адаптивной антенной решетке для систем цифровой связи//Телекоммуникации. 2008. № 6. С. 2-9.
- Щесняк С. С., Попов М. П. Адаптивные антенны. СПб.: Изд-во Военной инженерно-космической академии имени А. Ф. Можайского, 1996. 612 с.
- Джиган В. И., Незлин Д. В. Градиентные алгоритмы в задачах дискретной фазовой адаптации антенных решеток//Радиотехника. 1991. № 5. С. 84-86.
- Джиган В. И. Многоканальные RLS-и быстрые RLS-алгоритмы адаптивной фильтрации//Успехи современной радиоэлектроники. 2004. № 11. С. 48-77.
- Benvenuto N., Cherubini G. Algorithms for communications systems and their applications. John Willey and Sons Ltd., 2003. 1285 p.
- Recursive least squares constant modulus algorithm for blind adaptive array/Y. Chen .//IEEE Trans. Signal Processing. 2004. Vol. 52, № 5. P. 1452-1456.
- Wang L.-K., Schulte M. J. Decimal floating-point division using Newton-Raphson iteration//Proceedings of the 15-th IEEE Intern. Conf. on Application-Specific Systems, Architectures and Processors. 2004. P. 84.
- Integrated GNSS attitude determination and positioning for direct geo-referencing/N. Nadarajah, J.-A. Paffenholz, P. J. G. Teunissen//Sensors (Switzerland). 2014. Vol. 14, iss. 7. P. 12715-12734.
- A new algorithm for GNSS precise positioning in constrained area/S. Carcanague //Institute of Navigation -International Technical Meeting -2011 (ITM 2011). 2011. Vol. 2. P. 737-745.
- Карцан И. Н., Карцан Р. В., Ефремова С. В. Подавление помех при использовании антенны интерферометра в НАП//Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. Ч. 1. СибГАУ. Красноярск, 2013. С. 178-179.
- Эффективность радионавигационных систем/И. Н. Карцан //Вестник СибГАУ. 2013. № 3(49). С. 48-50.
- Способ настройки адаптивной фазированной антенной решетки навигационной аппаратуры потребителя ГЛОНАСС/В. Н. Тяпкин //Вестник СибГАУ. 2013. № 1 (47). С. 130-134.
- Адаптивные многолучевые антенны/Тяпкин В. Н. //Вестник СибГАУ. 2012. № 2(42). С. 106-109.
- Тяпкин В. Н., Лубкин И. А. Использование рекуррентных адаптивных алгоритмов для решения задачи подавления активно-шумовых помех в системах спутниковой связи//Вестник СибГАУ. 2010. № 2(28). С. 39-42. References
- Tyapkin V. N., Dmitriev D. D., Pershin A. S. . Jurnal Sibirskogo federalnogo universiteta. Seria: Tehnika i tehnologii. 2013, Vol. 6, No. 7,
- P. 835-844 (In Russ.).
- Dzhigan V. I., Pletneva I. D. . Telekommunikatsii. 2008, No. 6,
- P. 2-9 (In Russ.).
- Chesnyak S. S., Popov M. P. Adaptivnie antenni . SPb., 1996, P. 612.
- Dzhigan V. I., Nezlin D. V. . Radiotehnika. 1991, No. 5, P. 84-86 (In Russ.).
- Dzhigan V. I. . Uspehi sovremennoy radioelektroniki. 2004, No. 11, P. 48-77 (In Russ.).
- Benvenuto N., Cherubini G. Algorithms for communications systems and their applications. John Willey and Sons Ltd. 2003, 1285 p.
- Chen Y., Le-Ngoc T., Champagne B., Xu C. Recursive least squares constant modulus algorithm for blind adaptive array. IEEE Trans. Signal Processing. 2004, Vol. 52, No. 5, P. 1452-1456.
- Wang L.-K., Schulte M. J. Decimal floating-point division using Newton-Raphson iteration. Proceedings of the 15-th IEEE International Conference on Application-Specific Systems, Architectures and Processors. 2004, P. 84.
- Nadarajah N., Paffenholz J.-A., Teunissen P. J. G. Integrated GNSS attitude determination and positioning for direct geo-referencing. Sensors (Switzerland). July 2014, Vol. 14, Is. 7, 17, P. 12715-12734.
- Carcanague S., Julien O., Vigneau W., Macabiau C. A new algorithm for GNSS precise positioning in constrained area. Institute of Navigation -International Technical Meeting 2011, ITM 2011. 2011, Vol. 2, P. 737-745.
- Kartsan I. N., Kartsan R. V., Efremova S. V. . Materialy XVII mezhdunarod. nauch. konf. “Reshetnevskie chtenia” . Krasnoyarsk, 2013, vol. 1, No. 17, P. 178-179 (In Russ.).
- Kartsan I. N., Ohotkin K. G. . Vestnik SibGAU. 2013,
- No. 3(49), P. 48-50 (In Russ.).
- Tyapkin V. N., Dmitriev D. D. . Vestnik SibGAU. 2013, No. 1(47), P. 130-134 (In Russ.).
- Tyapkin V. N., Pershin A. S. . Vestnik SibGAU. 2012, No. 2(42), P. 106-109 (In Russ.).
- Tyapkin V. N., Lubkin I. A. . Vestnik SibGAU. 2010, No. 2(28), P. 39-42 (In Russ.).
