Визначення діаграми направленості лінійної решітки з багатоступеневим адаптивним компенсатором завад

  • K. M. Semibalamut Воєнно-дипломатична академія імені Євгенія Березняка, м. Київ
  • S. V. Khamula Воєнно-дипломатична академія імені Євгенія Березняка, м. Київ
  • S. Ya. Zhuk Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-0046-8450
  • S. M. Litvintsev Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-6171-0036
Ключові слова: цифрова антенна решітка, адаптивний компенсатор завад, паралельно-послідовна обробка сигналів, діаграма направленості, матрична імпульсна характеристика

Анотація

Вступ. Алгоритми адаптивної компенсації завад у цифрових антенних решітках (ЦАР) характеризуються високою обчислювальною складністю, що ускладнює їх реалізацію в реальному масштабі часу. Одним з основних напрямків підвищення швидкодії обчислювальних засобів є розпаралелювання алгоритмів з наступною одночасною обробкою усіх паралельних каналів.
Перспективним є підхід на основі блочної ортогоналізації Грама-Шмідта, який дозволяє синтезувати багатоступеневі адаптивні компенсатори завад (АКЗ) з паралельно-послідовною обробкою сигналів, адекватних архітектурі багатопроцесорних обчислювальних систем. Обробка сигналів у ЦАР на основі багатоступеневих АКЗ має більш складний характер у порівнянні з одноступеневими АКЗ. При цьому кожна ступень має свій набір вагових коефіцієнтів. Це обумовлює необхідність розробки методики, яка дозволить розрахувати форму діаграми направленості лінійної ЦАР з багатоступеневим АКЗ заданої архітектури і параметрами.
Теоретичні результати. Структурна схема АКЗ з блочною ортогоналізацією сигналів компенсаційних каналів і послідовною процедурою обчислення похибки компенсації має ступеневий вигляд і включає ряд ступеней. Кожна ступень складається з груп модулів. Кожен модуль пристрою у групі модулів представляється схемою багатовходового вагового суматору. Комплексна обвідна сигналу з виходу ЦАР подається у основний канал АКЗ.
Методика розрахунку діаграми направленості ЦАР з багатоступеневим АКЗ з блочною ортогоналізацією сигналів компенсаційних каналів включає наступні етапи:
1. Формування матричних імпульсних характеристик ступеней АКЗ.
2. Обчислення матричної імпульсної характеристики багатоступеневого фільтру, який реалізує процедуру компенсації завад, на основі її факторизованого представлення.
3. Визначення вагових коефіцієнтів еквівалентного одноступеневого АКЗ у вигляді багатовходового вагового суматору.
4. Розрахунок діаграми направленості ЦАР з еквівалентним одноступеневим АКЗ.
Експериментальні результати. Аналіз діаграм направленості на основі розробленої методики виконано на прикладі 6-елементних лінійних ЦАР з 1-, 2-, 3- і 6-ступеневими АКЗ при наявності трьох постановників активних шумових завад. Проведений аналіз підтверджує однакові можливості по ефективності компенсації завад розглянутих АКЗ, як по точності формування "нулів" на джерела завад, так і по ширині зони режекції при різних значеннях обумовленості кореляційної матриці завад.
Висновок. На основі факторизованого представлення матричної імпульсної характеристики багатоступеневого фільтру розроблено методику розрахунку діаграми направленості ЦАР з багатоступеневим АКЗ з блочною ортогоналізацією сигналів компенсаційних каналів, який забезпечує паралельно-послідовну обробку сигналів.

Біографії авторів

K. M. Semibalamut, Воєнно-дипломатична академія імені Євгенія Березняка, м. Київ
Семібаламут К. М.
S. V. Khamula, Воєнно-дипломатична академія імені Євгенія Березняка, м. Київ
Хамула С. В., к.т.н., доцент
S. Ya. Zhuk, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Жук С. Я., д.т.н., професор кафедри радіотехнічних пристроїв та систем
S. M. Litvintsev, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Літвінцев С.М., ст. викл. кафедри теоретичних основ радіотехніки

Посилання

Список литературы

Слюсар В.И. Цифровые антенные решетки: аспекты развития / В.И. Слюсар // Специальная техника и вооружение. - 2002. - № 1. - С. 17-23.

Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория / Под редакцией Я.Д. Ширмана. - М. : Радиотехника, 2007. - 828 с.

Кузьмин С.З. Цифровая радиолокация / С. З. Кузьмин. - К. : Изд-во КВиЦ, 2000 - 428 с.

Джиган В. И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы / В. И. Джиган. - М.: Техносфера, 2013. - 528 с.

Monzingo R. A. Introduction to adaptive arrays / R. A. Monzingo, R. L. Haupt, T. W. Miller. - Scitech publishing inc., 2011. - 510 p

Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках / М.В. Ратынский. - М. : Радио и связь, 2003. - 200 с.

Жук С. Я. Двухступенчатая адаптивная компенсация активных шумовых помех с ортогонализацией сигналов части компенсационных каналов / С.Я. Жук, К.М. Семибаламут // Вестник НТУУ «КПИ». Серия Радиотехника. Радиоаппаратостроение. - 2016. - № 64. - с. 61-74.

Жук С. Я. Определение весовых коэффициентов двухступенчатого автокомпенсатора на основе LMS-алгоритма и корреляционных характеристик помех / С.Я. Жук, К.М. Семибаламут // Вестник НТУУ «КПИ». Серия Радиотехника. Радиоаппаратостроение. - 2016. - № 65. - с. 26-39.

Жук С. Я. Многоступенчатая адаптивная компенсация активных шумовых помех с блочной ортогонализацией сигналов компенсационных каналов / С.Я. Жук, К.М. Семибаламут, С.Н. Литвинцев // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. - 2017. - Т. 60, № 6. - c. 311-326.

Литюк В.И. Методы цифровой многопроцессорной обработки ансамблей радиосигналов: Монография / В.И. Литюк, Л.В. Литюк - М. : СОЛОН-ПРЕСС, 2007. - 592 с.

Леховицкий Д.И. Адаптивные решетчатые фильтры. Часть 1. Теория решетчатых структур / Д.И. Леховицкий, Д.С. Рачков, А.В. Семеняка, В.П. Рябуха, Д.В. Атаманский // Прикладная радиоэлектроника. - 2011. - Том 10, № 4. - С. 381–404.

References

Slyusar V.I. (2002) Tsifrovye antennye reshetki: aspekty razvitiya [Digital antenna arrays: aspects of development]. Spetsial'naya tekhnika i vooruzhenie, No 1, pp. 17-23.

Shirman Ya.D. ed. (2007) Radioelektronnye sistemy: Osnovy postroeniya i teoriya [Radioelectronic Systems: Fundamentals of Construction and Theory]. Moskow, Radiotekhnika, 828 p.

Kuz'min S.Z. (2000) Tsifrovaya radiolokatsiya [Digital Radar]. Kiev, KViTs Publ., 428 p.

Dzhigan V. I. (2013) Adaptivnaya fil'tratsiya signalov: teoriya i algoritmy [Adaptive filtering of signals: theory and algorithms]. Moskow, Tekhnosfera, 528 p.

Monzingo R.A., Haupt R.L. and Miller T. W. (2011) Introduction to adaptive arrays. Scitech publishing inc., 510 p. DOI: 10.1049/sbew046e

Ratynskii M.V. (2003) Adaptatsiya i sverkhrazreshenie v antennykh reshetkakh [Adaptation and superresolution in antenna arrays]. Moskow, Radio i svyaz', 200 p.

Zhuk S. Ya. and Semibalamut K. M. (2016) Two-stage adaptive compensation of active noise interference with signals orthogonalization of a part of compensation channels. Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparatobuduv., no. 64, pp. 61-74. DOI: 10.20535/RADAP.2016.64.61-74

Zhuk S. Ya. and Semibalamut K. M. (2016) Definition of weight coefficient in two-stage automatic compensation based on LMS-algorithm and interference correlation characteristics. Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparatobuduv., no. 65, pp. 26-39. DOI: 10.20535/RADAP.2016.65.26-39

Zhuk S.Y., Semibalamut K.M. and Litvintsev S.N. (2017) Multistage adaptive compensation of active noise interferences using block orthogonalization of signals of compensation channels. Radioelectronics and Communications Systems, Vol. 60, Iss. 6, pp. 243-257. DOI: 10.3103/s0735272717060012

Lityuk V.I. and Lityuk L.V.(2007) Metody tsifrovoi mnogoprotsessornoi obrabotki ansamblei radiosignalov [Methods of digital multiprocessing of ensembles of radio signals]. Moskow, Solon-Press, 592 p.

Lekhovytskiy D.I., Rachkov D.S., Semeniaka A.V., Ryabukha V.P. and Atamanskiy D.V. (2011) Adaptive lattice filters. Part I. Theory of lattice structures. Applied Radio Electronics: Sci. Journ, Vol. 10, No 4, pp. 380-404.

Опубліковано
2018-09-30
Номер
Розділ
Електродинаміка, пристрої НВЧ діапазону та антенна техніка

##plugins.generic.recommendByAuthor.heading##