CC BY
0
ЦИФРОВАЯ ПРИЁМНАЯ ПОДРЕШЁТКА АФАР Х-ДИАПАЗОНА С ГРУППОВОЙ ОЦИФРОВКОЙ СИГНАЛОВ ОТ ПРИЕМНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ НА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЕ
А.А. Генов, ст. науч. сотр.
Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (Россия, г. Москва)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-11-2-161-163
Работа выполнена в рамках НИР ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН по теме № ¥N£¥-2024-0003 «Методы разработки аппаратно-программных платформ на основе защищенных и устойчивых к сбоям систем на кристалле и сопроцессоров искусственного интеллекта и обработки сигналов»
Аннотация. В представленной работе рассматривается 36 канальная приемная подрешетка (ПП) АФАР Х-диапазона с использованием групповой оцифровки в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) суммы синхронных, но несинфазных сигналов от 36 приемных излучателей (ПИ) на низкой промежуточной частоте (25 МГц). Сформированные в АЦП цифровые отсчеты амплитуды суммарного несинфазного сигнала 2^к) в моменты оцифровки ^к), расчетным путем пересчитываются в цифровые отсчеты в моменты tk амплитуды суммарного сигнала 2'^к) при синфазном сложении 36 сигналов ПИ. Далее цифровые отсчеты 2'^к) поступают на цифроана-логовый преобразователь (ЦАП) на выходе которого формируется выходной аналоговый сигнал на несущей частоте 25 МГц.
Ключевые слова: диаграмма направленности, приемо-передающий тракт, амплитудно-фазовое распределение.
В цифровых АФАР сигналы, поступающие на антенное полотно с заданного направления, оцифровываются на высокой частоте независимо (поканально) от каждого приемного излучателя (ПИ) [1, 3]. Сигналы ПИ поканально поступают на малошумящие усилители (МШУ), далее на канальные усилители мощности (УМ), и наконец поступают на канальные (многоканальные) АЦП, формирующие поканально цифровые отсчеты амплитуд сигналов каждого ПИ. Введение в канальные приемные тракты УМ обусловлено необходимостью доведения уровня сигналов от ПИ до уровня необходимого для устойчивой работы АЦП. От канальных (многоканальных) АЦП сигналы ПИ поканально в цифровой форме поступают на аппаратуру цифровой обработки, включающую в том числе фильтрацию, синхронизацию, цифровое фазирование, синфазное суммирование и наконец обратное преобразование из цифровой формы представления в аналоговую с помощью выходного цифро-аналогово преобразователя (ЦАП) [2, 4].
Для Х-диапазона такая схема достаточно трудоемка из-за большого числа (порядка
500-1000) АЦП, сложной системы синхронизации и цифрового фазирования, большого объема (порядка 500 Гбайт) цифровой информации циркулирующей в аппаратуре цифровой обработки [3, 4].
Функциональная схема предлагаемого нами в данной работе варианта построения приемной подрешетки (ПП) АФАР Х-диапазона с групповой оцифровкой сигналов приемных излучателей (ПИ) на промежуточной частоте представлена на рисунке 1.
Сигнал 8(1;) поступающий на АФАР с заданного направления на высокой частоте (/п =7,5 ГГц, Д/ = 40 МГц) синхронно делится на 36 сигналов ПИ 81 (^ Дф), где фазовое рассогласование Дфг для заданного направления приемного луча АФАР определяется в блоке управления фазой антенной решётки (БУ-ФАР) в данном сеансе связи.
Сигналы 81 (^ Дф) поступают на малошумящие усилители (МШУ) и далее синхронно суммируются. Сумма синхронных, но несинфазных сигналов ПИ поступает на усилитель мощности (УМ) и далее на смесители 1 и 2, в которых несущая частота опускается до промежуточной частоты (ПЧ) 25 МГц.
Рис. 1. Функциональная схема приемной подрешетки
АФАР Х-диапазона с групповой оцифровкой сигналов ПИ на ПЧ.
Суммарный сигнал ^^ Б; Дф) на частоте 25 МГц (Д/ = 40 МГц) поступает на АЦП (/ АЦП = 100 МГц, такт АЦП Т АЦП = 10 нсек.) формирующий замеры амплитуды Z(tк), где Ш - время замеров. Замеры Z(tк) в цифровой
форме поступают в ПЛИС, где осуществляется их цифровая обработка и формирование расчетным путем замеров Z'(tк) амплитуды суммы синфазных сигналов ^^ Б; (0. Замеры Z'(tк) поступают далее на ЦАП (/ цап= 100 МГц, такт ЦАП Т Цап = 10 нсек), на выходе которого происходит восстановление сиг-
нала S(t), но уже на промежуточной частоте вые замеры Z'(tK) амплитуды суммы синфаз-
25 МГц. ных сигналов ПИ осуществляется по форму-
Пересчет цифровых замеров амплитуды ле: суммы несинфазных сигналов Z(tK) в цифро-
-7!,*. N 2(tfe)*n2*COs(w пч* tfe)
z (tfc ) =----f , где
Лр *cos(Wn4*tfe +Афр)
n - число излучателей в ПП;
Лр - амплитуда суммы несинфазных сигналов от n излучателей;
А^р - фазовое рассогласование суммарного несинфазного сигнала относительно wm * K
tK = AtK * к, где AtK - такт оцифровки АЦП, к - номер такта оцифровки.
Ар, А^р, A^j - рассчитывают предварительно в БУФАР для каждого направления луча АФАР в данном сеансе связи.
Цифровые замеры Z'(t<) далее передают в число высоко скоростных АЦП в приемной ЦАП и преобразуют в аналоговый выходной части АФАР, существенно упростить аппа-сигнал S'(t). ратную и программную части АФАР, на по-
Предложенный в настоящей работе цифро- рядок сократить объем информации циркули-вой способ синфазного сложения сигналов рующей в аппаратуре цифровой обработки. ПИ в ПП АФАР позволяет в 36 раз сократить
Библиографический список
1. Борисов В.И. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход / В.И. Борисов, В.М. Зинчук. - М.: РадиоСофт, 2015. - 260 с.
2. Верба B.C., Татарский Б.Г., Ильчук А.Р. и др. Радиолокационные системы авиационно-космического мониторинга земной поверхности и воздушного пространства. - М.: Радиотехника, 2014. - 576 с.
3. Григорьев Л.Н. Цифровое формирование диаграммы направленности в фазированных антенных решетках. - М.: Радиотехника, 2010. - 141 с.
4. Генов А.А., Осипов В.В., Савилкин С.Б. О возможности реализации мобильной сети спутниковой связи стандарта DVB-RCS с пространственно-частотно-временным разделением ресурса в Х-диапазоне // Научные труды (Вестник МАТИ). - 2013. - Вып. 21.
X-BAND AESA DIGITAL RECEIVING SUBLATTICE WITH GROUP SIGNAL PROCESSING FROM RECEIVING EMITTERS AT AN INTERMEDIATE FREQUENCY
A.A. Genov, Senior Researcher
Scientific Research Institute for Systems Research RAS (Russia, Moscow)
Abstract. In the presented work, a 36-channel receiving sublattice (RS) of the X-band AESA is considered using group signal processing in an analog-to-digital converter (ADC) of the sum of synchronous non-phase signals from 36 receiving emitters (RE) on a low intermediate frequency (25 MHz). Digital samples of the amplitude of the total non-phase signal Z(tk) formed in the ADC at the moments of processing (tk) are calculated into digital samples at the moments tk of the amplitude of the total signal Z'(tk) with in-phase addition of 36 RE signals. Next, the digital samples Z'(tk) are sent to a digital-to-analog converter (DAC) at the output of which an analog output signal is generated at a carrier frequency of 25 MHz.
Keywords: radiation pattern, transmit-receive channels, amplitude-phase distribution.
