CC BY
26УДК 623.76.07
ГРНТИ 78.25.13:47.45.29
ОПЕРАТИВНАЯ КАЛИБРОВКА АКТИВНЫХ ФАЗИРОВАННЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК НАЗЕМНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ
С.Н. РАЗИНЬКОВ, доктор физико-математических наук, доцент
ВУНЦВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
А.Ю. ПЕРЛОВ, кандидат технических наук
АО «РТИ имени академика А.Л. Минца» (г. Москва)
А. С. ЗАХАРОВ
АО «РТИ имени академика А.Л. Минца» (г. Москва)
Я.А. ТЕМНИК
АО «РТИ имени академика А.Л. Минца» (г. Москва)
Проведен анализ влияния тепловых процессов в приемопередающих модулях активных фазированных антенных решеток на изменения амплитуд и фаз излучаемых (принимаемых) сигналов относительно номинального распределения, приводящего к искажениям исходных диаграмм направленности. Исследованы методы калибровки каналов антенных решеток и представлен оригинальный алгоритм коррекции амплитудно-фазового распределения сигналов при оценке и прогнозировании тепловых процессов. Для прогнозирования тепловых процессов в решетках использовано уравнение теплопроводности при задании функции теплового источника при аналитическом представлении мощности электромагнитного поля, рассеиваемой в единице объема пространства. Получены аналитические выражения для расчета поправок амплитуд и фаз сигналов в условиях влияния тепловых процессов в каналах антенных решеток. Выявлены закономерности изменения диаграмм направленности решеток при флюктуациях амплитуд и фаз сигналов в приемопередающих модулях.
Ключевые слова: радиолокационная станция, активная фазированная антенная решетка, приемопередающий модуль, тепловые процессы в приемопередающих модулях, калибровка.
Введение. Совершенствование технологий контроля воздушного пространства включает в себя поиск технических решений по обнаружению, распознаванию и сопровождению объектов, характеризуемых малой фоновой контрастностью, на дальностях, близких к границам прямой видимости [1].
В современных радиолокационных станциях (РЛС) большого радиуса действия находят применение активные фазированные антенные решетки (АФАР) со значительными размерами полотна, обеспечивающие высокие уровни мощности излучаемых сигналов при ограничениях на средние мощности передатчиков [2, 3] и позволяющие сформировать узкие диаграммы направленности при малых средних уровнях боковых лепестков. В результате достигается высокий энергетический потенциал, устанавливающий требуемую дальность действия РЛС при электромагнитной совместимости с компактно размещенными радиоэлектронными средствами, реализуются эффективные алгоритмы разрешения целей по линейным, угловым координатам и их первым производным, а также пространственной режекции помех внешних источников [4].
Вместе с тем вследствие плотной компоновки пространственно-частотных каналов АФАР увеличение выходной мощности передающих трактов интенсифицирует тепловые процессы, приводящие к искажениям амплитудно-фазового распределения (АФР) сигналов РЛС.
В этой связи для выполнения требований к тактико-техническим и эксплуатационным характеристикам РЛС важное практическое значение приобретают вопросы калибровки АФАР.
Актуальность. В [5] на основании измерений коэффициента передачи (КП) контрольного тракта блока усиления мощности (БУМ) установлено, что его фаза изменяется линейно при увеличении температуры окружающего пространства, а приращение фазы зависит от времени задержки сигнала в тракте. При равномерном приращении температуры и времени задержки изменение фазы в различных каналах будет одинаково, что говорит о возможности применения поправочных температурных коэффициентов.
Однако при проведении стендовых испытаний в полной мере не воспроизводятся реальные условия функционирования РЛС. Испытания по термостатированию линий задержки БУМ показывают, что зависимость фазы КП его контрольного тракта от температуры претерпевает незначительные постоянные отклонения. В свою очередь, термостатирование части блока не выравнивает электрическую длину всех приемопередающих трактов. Для таких случаев нужна разработка алгоритма, обладающего возможностью оперативно проводить калибровку путем подбора температурных коэффициентов с учетом тепло- и электродинамических процессов.
Приемопередающие модули (ППМ), являющиеся основными компонентами управления АФР сигналов АФАР, содержат множество чувствительных к температуре и изменению фазы электронных компонентов, нагрев которых приводит к изменению производительности ключевых устройств в передающей и приемной ветвях, включая усилители высокой мощности, фильтры, малошумящие усилители, аттенюаторы.
В [6, 7] экспериментально исследовано влияние температуры N -элементной АФАР на изменение фазы фп и амплитуды сигнала Ап в п -ом канале, п = 1,..., N. Установлено, что фаза
сигнала Ап = Ап ехр (/ф п) изменяется аддитивно путем добавления к ее значению фп,
определенному при постоянной температуре, слагаемого Афп (Т), зависящего от температуры:
ф'п =фп +Афп(Т). Амплитуда сигнала определяется выражением А'п = Ап[1+ ААп(Т)], где ААп (Т) - приращение, обусловленное изменением температуры в п -ом канале АФАР,
п = .
Вносимые поправки к амплитуде и фазе сигналов выступают в качестве деструктивных факторов, изменяющих распределение сигналов, установленное для штатных режимов работы РЛС. Поэтому даже при малых величинах Афп (Т) и А Ап (Т), п = 1,..., N, множественный
вклад изменения температуры в каналах АФАР может стать решающим для критического снижения качества формируемой диаграммы направленности.
Таким образом, актуальной является задача оперативной калибровки АФР сигналов в режиме реального времени по результатам прогноза тепловых процессов.
Цель работы - получение прогностических оценок изменения температуры и построение алгоритма оперативной калибровки АФР многоканальных АФАР.
Анализ методов калибровки АФАР. В настоящее время для коррекции АФР сигналов в ППМ калибровка АФАР выполняется с применением безфазового метода вращения вектора электрического поля элемента, адаптивного метода Кейпона и автокалибровочного метода Фридландера-Вайса [8, 9]. Представленные методы основаны на анализе опорного сигнала и получении информации о динамическом состоянии АФР. Для их реализации требуется формировать излучение на сторонний калибровочный объект (антенную вышку), что определяет необходимость дополнительных временных ресурсов РЛС и является критическим фактором при работе в режиме сверхразрешения целей [2, 9].
В [10] представлен способ реконструкции АФР сигналов по измеренной динамической диаграмме направленности АФАР без дополнительных излучений. Основным достоинством данного способа является проведение измерений без механических поворотов и перемещений, что обусловливает малые временные затраты на измерения и обработку результатов. При этом
оперативность метода исключает учет деструктивного влияния изменении температуры приемопередающих каналов РЛС на качество диаграммообразования и опирается только на данные о диаграмме направленности АФАР, определенные по АФР сигналов на раскрыве.
Развитие методов калибровки АФАР в режиме реального времени выполнено в [11], где разработана методика формирования фазовых поправок по результатам геодезического контроля АФАР. Поправки, компенсирующие погрешности установки фаз сигналов, задаются путем включения в алгоритм управления диаграммой направленности АФАР. При этом учитываются только внешние деструктивные воздействия на АФАР, без оценки дестабилизации функционирования вследствие внутреннего нагрева ППМ.
Вместе с тем, для обеспечения тактико-технических характеристик АФАР, требуемых при работе в составе РЛС, необходимо разработать алгоритм оперативной калибровки АФР сигналов на основе прогноза тепловых процессов в ППМ и расчетов амплитудных и фазовых поправок.
Применение уравнения теплопроводности для описания тепловых процессов при калибровке АФАР. Комплексная диаграмма направленности N -элементной АФАР по АФР сигналов в раскрыве представляется выражением
N
Б(0, Ф)=ХAn ехрО;)Л(0, ф),
(1)
п=1
где /п (0, ф) - парциальная диаграмма п -го элемента АФАР.
Для исследования влияния температуры на режимы функционирования БУМ использует уравнение теплопроводности, характеризующее распределение температуры в области и ее изменение во времени
§ = а V2Т + Е Р,, дг
(2)
где а - положительная константа, а2 - коэффициент температуропроводности, Е, Р, - функция
теплового источника, Ра = юе 0е
N
X АП
п=1
tg5 - электромагнитная мощность, рассеиваемая в единице
объема пространства, ю - циклическая рабочая частота АФАР, е о - электрическая постоянная, е - диэлектрическая проницаемость пространства в ППМ, tg5 - тангенс угла потерь в каналах АФАР.
При задании температурных поправок, определенных в [5], уравнение (2) преобразуется в неоднородное дифференциальное уравнение с зависимостью функции теплового источника от температуры
дТ 2x12гт1 , с
— = а V Т +Еюе0е дг
XАп [1+ А Ап (Т )]• ехр (фп +Афп (Т))
п=1
tg 5.
(3)
Решение полученного уравнения позволяет спрогнозировать изменение температуры для оперативной калибровки АФАР.
По результатам экспериментальных исследований в [6, 7] получены зависимости фаз и амплитуд сигналов от температуры и поправки к распределению фаз для различных интервалов температуры решетки. На их основе исследованы закономерности изменений диаграммы направленности АФАР вследствие влияния тепловых процессов в ППМ.
Установлено, что потери коэффициента направленного действия решетки, эквивалентные энергетическим потерям сигналов при излучении (приеме), характеризуются зависимостью от температуры вида
АО = -0,33exp(- 0,06T)- 9,41 • 10-6 exp(0,15T). Поправочные коэффициенты АФР сигналов определяются выражениями [6]:
(4)
1 + ААп ( T) = 1 + АА( T) =
1,27(0,2T+8)-0,124 0,002Т + 0,959 0,99
-0,00179Т +1,0536
при -80°С <Т <-40°С; при - 40о С < Т < 20° С; при 20°С < Т < 30°С; при 30°С < Т < 86°С;
0,5
(0,1667Т-14,3334)
- 0,15 при 86° С < Т < 100° С;
(5)
аФп = АФ = <
- 0,00016T2 - 0,034 T + 3,09 при - 80оС < Т <-30оС;
0,0008T2 -0,025T + 2,5 1
■ + 2,3
130T 2,3
0,03 T + 0,8 2,9
при - 30оС < Т < 0оС; при 0оС < Т < 26оС;
при 26оС < Т < 50оС; при 50оС < Т < 700оС; при 70оС < Т < 100оС.
(6)
При малых значениях Афп (Т) и АAn(Т), n = 1,..., N, флюктуации комплексных амплитуд
сигналов, как правило, возникают ввиду технологических погрешностей исполнения элементов ППМ в АФАР.
Для оценки влияния этих погрешностей на изменение формы диаграммы направленности и усиление сигналов в решетке представим их АФР в каждом из N каналов суперпозицией номинальных значений комплексных амплитуд An и аддитивных добавок än = an exp (j5n) с
амплитудами an = |an| и фазовыми набегами = argan, n = 1,.,N .
При распределении комплексных амплитуд поправок к сигналам АФАР an, n = 1,...,N, по нормальному закону амплитуды an распределены по закону Рэлея, а фазы n - равномерно на интервале [0; 2л], n = 1,..., N.
Среднее значение диаграммы направленности АФАР по мощности, найденное в результате усреднения распределения |D(9,ф)|2 = D(9,ф)D*(9,ф) в секторах углов 9е[0; л], фе[0; 2л] и по ансамблю реализаций, определяется выражением
D (9, ф)|
9, Ф
= D + D2 + D3
(7)
где
_ N . N .
D1 = Z A n Z A m exp (J^nm )
i • \2 sin Ot
n=1 m=1
v 05 ;
N
+Z a n
n=1
1 -
i • \2 sin Oy
V 0 5 ;
(8)
2
ы g1
и
= 2^2% о.
N . N
Е А п Е А т еХР 0Афпт )
п=1 т=1
2
Sin Ос
V О4 ;
N
+ Е А П
п=1
1 -
Sin Ое
V О4 ;
N N
V
Д3 = 2 пЕ Е ехр (/Афпт )
п=1 т=1
Sin О
4
V О 4 ;
+-
N0: sin О
4
2О
(10)
где Аф пт =фп — фт - разность набегов фаз сигналов на п -ми т -м антенных элементах,
2 2
п,т = 1,...,N, оа и оф - дисперсии оценок амплитуд и фаз аддитивных добавок сигналов а п, п = 1,., N.
Из (7)-(10) следует, что при отсутствии амплитудных флюктуаций среднее значение диаграммы направленности по мощности определяется величиной £>1.
В таблице 1 представлены относительные изменения мощности сигналов, излучаемых (принимаемых) АФАР, при отклонении их амплитуд и фаз от номинальных значений.
Таблица 1 - Относительные изменения мощности сигналов, излучаемых (принимаемых) АФАР, при флюктуациях
Относительное изменение Относительное изменение Относительное изменение уровня мощности
№ п/п амплитуд сигналов на фаз сигналов на элементах сигналов, излучаемых (принимаемых)
элементах АФАР, % АФАР, % АФАР, %
0,1 - 0
1 1 - 20
10 - 60
- 0,1 0
2 - 1 16
- 10 56
0,1 0,1 0
3 1 1 22
10 10 64
Из представленных результатов следует, что диаграмма направленности решетки по мощности наиболее устойчива к изменениям фаз возбуждающих сигналов. При отклонении фаз сигналов на 10 % от номинальных значений излучаемая (принимаемая) мощность изменяется на 56 %, а при амплитудных и амплитудно-фазовых флюктуациях в тех же пределах - на 60 % и 62 % соответственно.
При эргодическом характере процессов аа п, п = 1,..., N, выражения (7)-(10) справедливы
при усреднении функции \ Б(9,ф)|2 в секторах углов 0 е [0; л], ф е [0; 2л] и по времени [2].
Алгоритм калибровки АФАР при оценке и прогнозировании характеристик тепловых процессов в ППМ. При калибровке АФАР изначально в ППМ имеются температурные датчики, которые регистрируют температуру для каждого элемента. При изменении телеметрии по температуре АФАР производится прогноз температуры для каждого элемента, составленный в соответствии с уравнением (3) в режиме реального времени. На основе прогноза находится номинальное распределение температуры, для которого вычисляются поправки распределения фаз и амплитуд сигналов по формулам (5) и (6). Затем восстанавливается амплитуда сигнала в направлении главного луча диаграммы направленности АФАР с использованием выражения (4). Результатом применения алгоритма калибровки АФАР является откалиброванное АФР сигналов, при установлении которого все компоненты в ППМ возвращаются к контролю температуры до следующего прогноза ее изменения.
Структурная схема алгоритма калибровки АФАР представлена на рисунке 1. Калибровка в режиме реального времени по температурной телеметрии [2] исключает использование опорного сигнала и может быть выполнена путем задания планировщику расписания на проведение функционального контроля.
Данные об АФР
Амплитуда сигнала
Фаза сигнала
Диаграмма направленности
Номер элемента
Данные о тепловых процессах
Температура окружающего воздуха
Температура в реальном времени
Прогноз температурной динамики
\ / | Массив температур Т(Ц |
Добавление фазового слагаемого Добавление амплитудного слагаемого
Г 1
Восстановление амплитуды основного лепестка диаграммы _направленности_
И
Получение откалиброванной АФР
Контроль температуры полотна по температурным датчикам
Рисунок 1 - Алгоритм калибровки АФАР при оценке и прогнозировании тепловых процессов
Алгоритм калибровки АФАР позволяет повысить точность определения местоположения и параметров движения целей в РЛС на 10.. .25 %.
Ввиду оперативности устранения ошибок задания фаз и амплитуд сигналов при оценке и прогнозировании влияния тепловых процессов, реализуются возможности использования ресурсов для калибровки по опорному сигналу в интересах устранения изменений излучаемой (принимаемой) мощности, обусловленных технологическими погрешностями конструктивного исполнения АФАР, согласно выражениям (7)-(10).
Выводы. Проведен анализ влияния тепловых процессов в каналах АФАР на амплитудно-фазовые флюктуации излучаемых (принимаемых) сигналов и оценена степень их влияния на искажения диаграмм направленности при большом числе антенных элементов.
Проведен анализ методов калибровки каналов антенных решеток, базирующихся на использовании опорного сигнала и получении информации о динамическом состоянии АФР сигналов в антенных трактах. Показано, что использование указанных методов для калибровки АФАР РЛС сопровождается нерациональным расходом временного ресурса и, как правило, не позволяет достичь эффективности пространственной избирательности приема сигналов при реализации алгоритмов сверхразрешения целей.
Разработан алгоритм коррекции АФР сигналов при оценке и прогнозировании тепловых процессов в АФАР с использованием уравнения теплопроводности при задании функции теплового источника при аналитическом представлении мощности электромагнитного поля, рассеиваемой в единице объема пространства. Получены аналитические выражения для расчета поправок и исследованы закономерности изменения амплитуд и фаз сигналов в ППМ РЛС вследствие влияния тепловых процессов в каналах антенных решеток.
Установлены тенденции изменения диаграмм направленности АФАР при независимых и совместных флюктуациях амплитуд и фаз сигналов в ППМ. При совместном отклонении фаз и амплитуд сигналов в каналах решетки от номинальных значений наблюдается синергетический
ы и
военная электроника,
аппаратура комплексов военного назначения
эффект изменения уровня излучаемой (принимаемой) мощности по сравнению с аддитивными показателями, достижимыми при независимых фазовых и амплитудных флюктуациях.
Разработанный алгоритм калибровки АФАР позволяет повысить точность определения местоположения и параметров движения целей в РЛС на 10.. .25 %.
Полученные результаты представляют собой методическую основу для построения АФАР с высокими показателями пространственной избирательности передачи и приема излучений для использования в перспективных РЛС. Контроль диаграмм направленности антенных систем и их коррекция при учете тепловых процессов в 111 IM позволят выполнять обнаружение объектов с малой фоновой контрастностью вследствие компенсации потерь усиления информационных сигналов, а также распознавание и сопровождение сложных и групповых целей [4, 12] за счет реализации алгоритмов сверхразрешения [2, В, 9].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Электродинамика и распространение радиоволн / В.А. Неганов, О.В. Осипов, С.Б. Раевский и др. / под ред. В.А. Неганова и С.Б. Раевского. M.: Радио и связь. 2005. 648 с.
2. Активные фазированные антенные решетки / А.Н. Братчиков, В.И. Васин, Е.Н. Воронин и др. / под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. M.: Радиотехника. 2011. 304 с.
3. Ступин Д.Д., Перлов А.Ю., Mаврин А.В. Исследование и испытания передающих комплексов АФАР для обеспечения тактико-технических характеристик РЛС // Известия ЮФУ. Технические науки. Радиотехника и связь: раздел 3. 2018. С. 143-155.
4. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения) / под ред.
B.В. Григорина-Рябова. M.: Советское радио. 1970. 680 с.
5. Обеспечение точности установки цифровых линий задержки в РЛС с крупноапертурными ФАР / А.Ю. Перлов, А.Н. Алташин, АМ. Ермаков // MMMI^^^^ ЧТЕНИЯ: труды III Всероссийской научно-технической конференции молодых конструкторов и инженеров, посвященной 70-летию Радиотехнического института имени академика А Л. Mинца и 70-летию ФИЗТЕХА ^осква, 26 ноября 2015 года). M.: MF^ имени Н.Э. Баумана (НИУ). 2016. С. 51-57.
6. Wang Ya., Wang C. Effect of Temperature on Electromagnetic Performance of Active Phased Array Antenna // Electronics 2G2G. No 9. pp. 1211-1214.
7. Xueming J., Manqing W., Jianmei T. Experimental study on a digital T/R module for phased array radar // CIE International Conference on Radar Proceedings. 2GG1. pp. 898-9G2.
В. Нечаев Ю.Б., Алгазинов Э.К. Пешков И.В. Статистическая оценка влияния методов формирования диаграмм направленности на точность алгоритма MUSIC // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2015. № 2. С. 36-44.
9. Нечаев Ю.Б., Пешков И.В. Исследование способности алгоритмов автоматического калибрования обнаруживать ошибки в каналах адаптивной антенной решетки // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Системный анализ и информационные технологии.2015.№ 3. С. 100-11G.
1G. Особенности реконструкции возбуждения в раскрыве плоской многоэлементной фазированной антенной решетки с использованием динамических диаграмм направленности /
C.Е. Гаврилова, А.Н. Грибанов, Г.Ф. Mосейчук и др. // Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2017. № 4. С. 12-18.
11. Коррекция амплитудно-фазового распределения поля на раскрыве деформированной крупноапертурной стационарной фазированной антенной решетки / Ю.А. Шишов, С.Е. Шалдаев, Д.В. Сергеев и др. // Радиопромышленность. 2018. Т. 28. № 3. С. 55-б3.
12. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / под общ. ред. Я.Д. Ширмана. M.: Радиотехника, 2007. 512 с.
ы g'
и
REFERENCES
1. Elektrodinamika i rasprostranenie radiovoln / V.A. Neganov, O.V. Osipov, S.B. Raevskij i dr. / pod red. V.A. Neganova i S.B. Raevskogo. M.: Radio i svyaz'. 2005. 648 p.
2. Aktivnye fazirovannye antennye reshetki / A.N. Bratchikov, V.I. Vasin, E.N. Voronin i dr. / pod red. D.I. Voskresenskogo i A.I. Kanaschenkova. M.: Radiotehnika. 2011. 304 p.
3. Stupin D.D., Perlov A.Yu., Mavrin A.V. Issledovanie i ispytaniya peredayuschih kompleksov AFAR dlya obespecheniya taktiko-tehnicheskih harakteristik RLS // Izvestiya YuFU. Tehnicheskie nauki. Radiotehnika i svyaz': razdel 3. 2018. pp. 143-155.
4. Radiolokacionnye ustrojstva (teoriya i principy postroeniya) / pod red. V.V. Grigorina-Ryabova. M.: Sovetskoe radio. 1970. 680 p.
5. Obespechenie tochnosti ustanovki cifrovyh linij zaderzhki v RLS s krupnoaperturnymi FAR / A.Yu. Perlov, A.N. Altashin, A.M. Ermakov // MINCEVSKIE ChTENIYa: trudy III Vserossijskoj nauchno-tehnicheskoj konferencii molodyh konstruktorov i inzhenerov, posvyaschennoj 70-letiyu Radiotehnicheskogo instituta imeni akademika A.L. Minca i 70-letiyu FIZTEHA (Moskva, 26 noyabrya 2015 goda). M.: MGTU imeni N.'E. Baumana (NIU). 2016. pp. 51-57.
6. Wang Ya., Wang C. Effect of Temperature on Electromagnetic Performance of Active Phased Array Antenna // Electronics 2020. No 9. pp. 1211-1214.
7. Xueming J., Manqing W., Jianmei T. Experimental study on a digital T/R module for phased array radar // CIE International Conference on Radar Proceedings. 2001. pp. 898-902.
8. Nechaev Yu.B., Algazinov E.K. Peshkov I.V. Statisticheskaya ocenka vliyaniya metodov formirovaniya diagramm napravlennosti na tochnost' algoritma MUSIC // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Sistemnyj analiz i informacionnye tehnologii. 2015. № 2. pp. 36-44.
9. Nechaev Yu.B., Peshkov I.V. Issledovanie sposobnosti algoritmov avtomaticheskogo kalibrovaniya obnaruzhivat' oshibki v kanalah adaptivnoj antennoj reshetki // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Sistemnyj analiz i informacionnye tehnologii. 2015. № 3. pp. 100-110.
10. Osobennosti rekonstrukcii vozbuzhdeniya v raskryve ploskoj mnogo'elementnoj fazirovannoj antennoj reshetki s ispol'zovaniem dinamicheskih diagramm napravlennosti / S.E. Gavrilova, A.N. Gribanov, G.F. Mosejchuk i dr. // Vestnik Koncerna VKO «Almaz-Antej». 2017. № 4. pp. 12-18.
11. Korrekciya amplitudno-fazovogo raspredeleniya polya na raskryve deformirovannoj krupnoaperturnoj stacionarnoj fazirovannoj antennoj reshetki / Yu.A. Shishov, S.E. Shaldaev, D.V. Sergeev i dr. // Radiopromyshlennost'. 2018. T. 28. № 3. pp. 55-63.
12. Radio'elektronnye sistemy: osnovy postroeniya i teoriya. Spravochnik / pod obsch. red. Ya.D. Shirmana. M.: Radiotehnika, 2007. 512 p.
© Разиньков С.Н., Перлов А.Ю., Захаров А.С., Темник Я.А., 2024
Разиньков Сергей Николаевич, доктор физико-математических наук, доцент, профессор кафедры электрооборудования (и оптико-электронных систем), Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, [email protected].
Перлов Анатолий Юрьевич, кандидат технических наук, начальник сектора перспективных разработок, акционерное общество «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», Россия 125167, г. Москва, ул. 8-го марта, 10, стр. 1, [email protected].
Захаров Александр Сергеевич, инженер тематического отдела, акционерное общество «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», Россия 125167, г. Москва, ул. 8-го марта, 10, стр. 1, [email protected].
Темник Яков Александрович, начальник комплексного отдела испытаний и тестирования ПО, акционерное общество «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», Россия, 125167, г. Москва, ул. 8-го марта, 10, стр. 1, [email protected].
UDK 623.76.07
GRNTI 78.25.13:47.45.29
OPERATIONAL CALIBRATION OF ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAYS
OF GROUND RADAR STATIONS
S.N. RAZINKOV, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor
MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
A.YU. PERLOV, Candidate of Technical Sciences
JSC «A.L. Mints RTI» (Moscow)
A.S. ZAHAROV
JSC «A.L. Mints RTI» (Moscow)
YA.A. TEMNIK
JSC «A.L. Mints RTI» (Moscow)
The analysis of the influence of thermal processes in transceiver modules of active phased antenna arrays on the change of amplitudes and phases of radiated (received) signals relative to the nominal distribution, leading to distortions of the original directivity diagrams is carried out. Methods of calibration of antenna array channels are investigated and an original algorithm of correction of amplitude-phase distribution of signals for estimation and prediction of thermal processes is presented. For prediction of thermal processes in the arrays, the heat conduction equation is used when specifying the heat source function with an analytical representation of the electromagnetic field power dissipated in a unit volume of space. Analytical expressions for calculation of corrections of amplitudes and phases of signals under the influence of thermal processes in the channels of antenna arrays are obtained. Regularities of changes in the directional diagrams of gratings at fluctuations of amplitudes and phases of signals in transceiver modules are revealed.
Keywords: radar station, active phased antenna array, transceiver module, thermal processes in transceiver modules, calibration.
