ALGORITHMS OF SPATIAL NOISE FILTERING

Толық мәтін

В настоящее время системы спутниковой связи имеют исключительно важное значение для обеспечения устойчивой связи на территории Российской Федерации. Одной из задач, которую должна решать спутниковая связь это обеспечение устойчивой и помехозащищенной связи в заданной зоне обслуживания. Для обеспечения помехоустойчивой связи в условия воздействия направленных помех в составе КА необходимо использовать адаптивные антенны с управляемой ДН. Такие антенны формируют провал ДН в направлении помехи для ее подавления. По вариантам реализации адаптивные антенны можно разделить на два основных типа: 1. Фазированные антенные решетки; 2. Гибридно-зеркальные антенны. Фазированные антенные решетки (ФАР) обладают рядом преимуществ такими как: возможность работы в широком секторе углов, формирование лучей быст-росканирующих лучей в пределах всей зоны обслу живания (ЗО) и малыми габаритами. Однако к недостаткам ФАР стоит отнести большую массу антенны и высокую стоимость разработки и создания летного образца антенны [2]. Гибридно-зеркальные антенны (ГЗА) наоборот обладают малой массой, но ограниченным сектором рабочих углов и невозможность сканировать ДН антенны в пределах ЗО. Применительно к КА, работающим на геостационарной орбите, недостатки гибридно-зеркальной антенны компенсируются малой зоной обслуживания антенны (±9°) и возможность покрыть ЗО набором узких лучей и гибко перераспределять ресурсы КА в пределах ЗО. Рассмотрим принципы работы адаптивных ГЗА применительно к КА, работающим на ГСО. Для обеспечения высоких энергетических показателей необходимо построить ГЗА по кластерной схеме формирования лучей. 180 № 6(52). 2013 Рис. 1. Структурная схема адаптивной ГЗА В схеме каждый облучатель антенны участвует в формировании до 7 лучей [1]. Кроме того за счет изменения амплитудно-фазового распределения (АФР) семерки облучателей можно формировать ДН антенны требуемой формы, например формировать провалы в ДН антенны (рис. 1). Принимаемые сигналы усиливаются до требуемого уровня малошумящим усилителем (МШУ) и затем преобразовывается в цифровой сигнал. Дальнейшие преобразования с сигналом осуществляются в цифровой диаграммообразуюшей схеме (ЦДОС). Применение ЦДОС позволяет уменьшить массогабаритные показатели антенны по сравнению с аналоговой ДОС [4]. Далее сигнал от каждого облучателя делиться на семь, по частоте луча антенны и затем поступают на сумматоры имеющие 7 входов для каждого облучателя и одни выход соответствующий одному лучу антенны. Формирование АФР осуществляется за счет аттенюатора и фазовращателя, управление ими осуществляется бортовым процессором КА. В общем случае ДН в дальней зоне многолучевой антенны (МЛА) при работе в кластере записывается в виде [3]: N 2 . ·2 ^зл \E(Wj, θi, Фі )| = Σ Ej J =1 где Wj = Aj · ejęj - весовой коэффициент облучателя; EjJ - ДН от j-го облучателя в i-ом направлении наблюдения; |e(Wj , Gi, фі)| - требуемая ДН антенны. Величина EiJ является заранее известной величиной и в процессе синтеза АФР является константой для определенной точки Gi, фі. Для ускорения расчета АФР ограничим функцию (2) набором точек задаваемых программно. В каждой точке задается требуемое значение уровня сигнала. — · W J J (1) Набор весовых коэффициентов зададим в виде вектора W = [W1, W2,..., Wj ]Г‘ Для синтеза АФР семерки облучателей и формирования провалов ДН применим следующий алгоритм: 1. Алгоритм синтеза начинает работу с некоторого начального состояния, например синфазное равноамплитудное распределение решетки. Вычисляется разница между полученными значениями и требованиями ΔΕ . 2. Из набора ΔΕ полученного в пункте 1 находиться та точка в которой наблюдается максимальное расхождение начального состояние и требуемого ( ^max)- 3. Вычисляется градиент вектора дЕ дЕ дЕ dW1 dW2 dW- = VE в точке максимального расхождения; 4. Заменить вектор-параметр его новым значением W1 = W0 -α· VE , если f (ymax ) > 0 или W1 = W0 +α· VE, если f ( ymax ) < 0, где α - размер шага; 5. Вернуться к шагу 1 и повторить процесс пока IK - Well <ε. 6. Значения α и ε задаются перед началом синтеза. На основе рассмотренного выше алгоритма проведен синтез АФР для ГЗА формирующей набор из семи лучей шириной 1°х1°. Результаты синтеза приведены на рис. 2-5. Как показали результаты моделирования рассмотренная схема построения адаптивной ГЗА, позволяет подавлять одну помеху в пределах центрального лепестка ДН и до 3-4 помех в пределах боковых лепестков ДН антенны на уровни до минус 50 дБ. При этом сохраняется уровень сигнала в остальной зоне обслуживания при подавлении четырех помех одновременно. 181 Вестник СибГАУ Azimuth in Degrees Рис. 4. Подавление трех боковых лепестков ДН центрального луча адаптивной ГЗА. Слева ДН до подавления боковых лепестков ДН, справа после синтеза АФР и подавления боковых лепестков ДН 182 № 6(52). 2013

Авторлар туралы

A. Pershin

JSC “Academician M. F. Reshetnev “Information Satellite Systems”

Email: pershin@iss-reshetnev.ru
52 Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар