автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Характеристики бортовых цифровых афар СВЧ

На правах рукописи

Шмачилин Павел Александрович ХАРАКТЕРИСТИКИ БОРТОВЫХ ЦИФРОВЫХ АФАР СВЧ

Специальность 05.12.07 - «Антенны, СВЧ - устройства и их технологии»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 8 ИЮЛ 2011

Москва-2011

4851892

Работа выполнена на кафедре радиофизики, антенн и микроволновой техники Московского авиационного института (государственного технического университета).

Научный руководитель

- доктор технических наук, профессор Воскресенский Дмитрий Иванович

Официальные оппоненты

- доктор технических наук Гаврилов Константин Юрьевич

- доктор технических наук, профессор Нечаев Евгений Евгеньевич

Ведущая организация:

Таганрогский государственный радиотехнический университет им. В. Д. Калмыкова (ТРТУ)

Защита состоится «27» сентября 20 П. г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.125.03 при Московском авиационном институте по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского авиационного института (125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4).

Автореферат разослан « > июня 2011г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Сычёв М.И.

I. Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации

В современных радиотехнических системах связи, радиомониторинга, радиолокации и навигации предъявляются всё более жёсткие требования к сверх-широкополосности и массогабаритным параметрам антенных систем.

В последнее время возникла необходимость создания интегрированных антенных систем, обеспечивающих одновременную работу на нескольких частотах при широкоугольном электрическом сканировании антенной решётки (АР). К таким активным антенным решёткам (АФАР) предъявляется достаточно широкий круг требований к характеристикам антенны, используемым сигналам, а также ряд других общетехнических требований. Построение АФАР следует проводить с применением современной или перспективной элементной базы и соответствующих алгоритмов обработки сигналов.

До настоящего времени элементная база позволяла применять цифровую обработку сигнала (ЦОС) в антенных решётках лишь в метровом и дециметровом диапазоне длин волн. Наибольший интерес представляет применение ЦОС в антенных системах СВЧ, устанавливаемых на борту ЛА, например, в самолётных РЛС сантиметрового диапазона. Под АФАР бортовых РЛС (БРЛС) будем понимать решётки с числом элементов порядка не более нескольких сотен. Применение цифровой обработки в таких системах позволяет построить перспективные антенны с электрическим сканированием (5отаг/-антенны), обладающие возможностями адаптации и самонастройки.

Построение цифровой активной фазированной антенной решётки (ЦАФАР) связано с разработкой схем цифрового диаграммообразования (ЦДО), алгоритмов ЦОС, обеспечивающих требуемые характеристики направленности в нужном частотном диапазоне и на существующей элементной базе.

Реализация различных схем построения и алгоритмов ЦДО даёт возможность получения новых функциональных возможностей, например, создания многолучевых антенн (МЛА) с независимым управлением по каждому лучу. Эти задачи представляют как научный, так и практический интерес.

Определение взаимосвязи характеристик направленности, а также энергетических характеристик ЦАФАР, со схемой построения ЦДО и обобщёнными параметрами алгоритмов ЦОС является актуальной научно-технической задачей.

Цель и задачи работы

Целью данной работы является определение взаимосвязи между характеристиками направленности фазированных антенных решёток (ФАР) и обобщёнными характеристиками алгоритмов ЦОС; разработка математической модели процессов, протекающих в ЦАФАР для имитационного моделирования характеристик направленности и режимов работы системы при различной шумовой обстановке и параметрах сигнала падающей волны.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе требуется решение следующих основных задач:

1. Обзор литературы по технологиям, применяемым в прототипах современных ЦАФАР, необходимый для дальнейшего развития теории ЦОС в АФАР СВЧ диапазона. Анализ современной элементной базы ЦОС и перспективных разработок, которые могут быть применены в ЦАФАР.

2. Определение зависимости характеристик направленности АФАР с ЦДО на СВЧ в зависимости от шумовой обстановки, условий работы и обобщённых параметров алгоритмов ЦОС.

3. Разработка имитационной модели ЦАФАР, учитывающей процессы преобразования входного аналогового сигнала в цифровую форму для различных видов входного «полезного» сигнала при наличии шума. Определение на основе построенной модели зависимостей характеристик направленности ЦАФАР от вида сигнала, соотношения сигнал/шум и элементной базы ЦОС (разрядность кода, частота дискретизации, величина шума джиттера).

4. Определение требований к быстродействию алгоритмов ЦОС в диаграм-мообразующей схеме, в зависимости от характеристик направленности, широко-полосности и функциональных возможностей ЦАФАР.

5. Анализ ЦОС в АФАР на СВЧ с целью расширения функциональных возможностей, улучшения характеристик быстродействия, широкополосности, формирования диаграмм направленности специальной формы и т.д.

Методы исследований

Электродинамические методы теории антенн, численные методы математического анализа, системы математического моделирования, а также методы цифровой обработки сигнала.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Проведено исследование характеристик АФАР при цифровом формировании ДН методами дискретного и матричного преобразования Фурье, а также на основе цифровых линий задержки.

2. Определены требования к характеристикам и параметрам цифровых каналов, системы формирования и управления лучом ЦАФАР для обеспечения характеристик направленности и сканирования.

3. Предложено увеличение шага приёмной ЦАФАР без ухудшения уровня боковых лепестков и падения КНД в разреженной решётке, а также субдискретизация аналого-цифрового преобразования СВЧ сигнала для снижения требований к быстродействию.

4. Выявлены функциональные возможности применения цифровой обработки в АФАР: многолучевой режим работы с возможностью независимого формирования и управления формой ДН в каждом из лучей; цифровое формирование ДН специальной формы; моноимпульсная обработка.

Практическая значимость результатов работы

Проведённое аналитическое исследование и численный анализ показывают практическую возможность построения многофункциональной ЦАФАР БРЛС на современной или перспективной элементной базе ЦОС.

Предложенный вариант конструкции ЦАФАР с разреженным шагом излучателей позволяет улучшить энергетические характеристики полотна ЦАФАР.

Достоверность полученных результатов

Достоверность подтверждается совпадением расчётных характеристик систем с характеристиками, полученными методом численного имитационного моделирования, а также, в частных случаях, совпадением полученных результатов с известными из современной теории антенн.

Апробация результатов работы

1. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на 8 научно-технических конференциях: «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций «РТ» (СевНТУ, Украина, г. Севастополь 2009, 2010 г.), «Информационные технологии и радиоэлектронные системы» (МАИ, Россия, г. Москва, 2009,2010, 2011 г.), «Международная аэрокосмическая школа» (МАИ, Украина, г. Алушта, 2009г.), «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии «КрыМиКо» (СевНТУ, Украина, г. Севастополь, 2009, 2010 г.). Материалы диссертации также были использованы в выполняемых НИОКР «Фазотрон-МАИ».

Публикации

По основным результатам выполненных в диссертации исследований опубликованы 3 статьи в журналах, включённых в перечень ВАК.

Основные положения, выносимые на защиту

• Зависимости направленных свойств АФАР при использовании методов цифровой обработки сигнала непосредственно в полотне решётки на несущей частоте.

• Возможность построения цифровых приёмных систем на современной элементной базе цифровой обработки сигнала.

• Допустимость применения субдискретизации при цифровой обработке сигнала в АФАР, позволяющей понижать на порядок тактовую частоту АЦП и требуемое быстродействие с обеспечением необходимых направленных свойств.

• Увеличение шага в приёмной ЦАФАР с сохранением уровня КНД, соответствующего полностью заполненной апертуре.

Объем и структура работы

Диссертационная работа изложена на 150 машинописных страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка сокращений и списка литературы. Графический материал представлен в виде 69 рисунков и 3 таблиц. Список использованных источников включает 102 наименования на 9 страницах.

Личный вклад

Выводы основных теоретических зависимостей, представленных в диссертации, получены лично автором или при его непосредственном участии. Автор лично участвовал в разработке численной модели и методик определения направленных свойств ЦАФАР, а также в определении структурных затрат на построение цифровой решётки.

II. Краткое содержание работы

Введение

Во введении показано обоснование актуальности темы диссертационной работы, сформулирована цель работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту. Приведена структура диссертации, форма апробации и внедрения результатов.

Глава 1. Цифровые антенные решётки

В первой главе содержится обзор и анализ материалов российских и зарубежных открытых источников по тематике, связанной с цифровой обработкой сигнала в антенных решётках. Выявлена целесообразность исследования основных вопросов диссертационной работы. Проанализированы варианты схем построения ЦАФАР, в том числе, с преобразованием частот. Рассмотрены существующие на данный момент аналоги ЦАФАР.

Современная элементная база позволяет производить обработку сигнала в реальном масштабе времени на частотах до 4 ГГц, что позволяет говорить о возможности построения систем ЦАФАР с прямым преобразованием аналог-цифра непосредственно в полотне АР на СВЧ для нужд БРЛС. В системах подобного ро-

да на структурном уровне может быть решена задача адаптации, автоматической калибровки, тестирования и автоподстройки.

Одним из ключевых элементов ЦОС является преобразователь аналог-цифра (ЦАП/АЦП). В первом приближении, оба устройства можно рассматривать по одному ряду параметров: частота дискретизации и разрядность кода. Поэтому в работе рассматривается лишь АЦП, считая, что к ЦАП будут предъявляться те же требования.

Помимо преобразователей важную роль в ЦОС играют сигнальные процессоры (СП), производящие математические и логические преобразования входного цифрового сигнала. Главной их характеристикой в области цифровых антенных решёток является быстродействие.

В работе приведён обзор выполненных разработок РЛС с ЦАФАР.

Цифровая обработка сигнала рассмотренных в обзоре систем осуществляется путём использования предварительной аналоговой обработки (рис.1.а.). Это связано с недостаточным быстродействием первоначальной цифровой элементной базы. На рис. 1.6 приведена схема построения цифрового диаграммообразования (ЦДО) без преобразования частоты для быстродействующей элементной базы ЦОС.

ЦАП

пч

о

прм|* "] АЦП I ПЧ

-* 1

Синхронизация Гетеродин

<]

(а)

(б)

Рис.1. Схема ЦДО: а) с преобразованием частоты; б) без преобразования частоты.

Значительный интерес представляет получение общих соотношений для ЦАФАР в зависимости от основных характеристик ЦОС: частоты дискретизации, вида и параметров АЦП/ЦАП, отношения сигнал/шум на входе приёмной антенной решётки, выбора рациональной схемы построения. При этом необходимо учесть существующую элементную базу: АЦП/ЦАП, сигнальные процессоры и шины передачи данных. Важны стоимостные, энергетические, массогабаритные

характеристики элементной базы ЦОС, а также влияние шумов и помех на функционирование цифровой активной фазированной антенной решётки в целом.

Глава 2. Характеристики антенных решёток при цифровом формировании диаграммы направленности

Во второй главе диссертации определены характеристики направленности АФАР для различных методов цифрового формирования ДН и отношений сигнал/шум.

Теория ЦАФАР совмещает в себе теории фазированных антенных решёток и цифровой обработки сигнала. Отличие цифровых АР от аналоговых заключается в том, что для формирования выходного сигнала в диаграммообразующей схеме решётки применяются цифровые алгоритмы.

ЦАФАР представляет собой совокупность цифровых пространственных каналов, на выходе каждого из которых существует свой цифровой сигнал. Каждый из этих сигналов является результатом оцифровки в АЦП аналогового СВЧ сигнала, принятого от антенного элемента. Все цифровые сигналы сводятся в единую схему ЦЦО, формирующую ДН ЦАФАР.

В дальнейшем в работе рассматривается влияние параметров только цифровой части на характеристики направленности АФАР. Будем считать, что аналоговая часть системы идеальна и не вносит искажений в процесс обработки. Входной аналоговый сигнал ЦАФАР рассматривается, как сигнал на входе АЦП. При этом учитывается наличие шума в сигнале волны, падающей на апертуру ЦАФАР. Для анализа была выбрана модель аддитивного белого гауссовского шума, спектральная плотность мощности (СПМ) которого нормирована к мощности входного «полезного» сигнала и задаётся в виде отношения сигнал/шум (с/ш), обозначенного как <7.

В процессе аналого-цифрового преобразования присутствуют искажения сигнала, вызванные процессами квантования, дискретизации, шумом джиггера. Ввиду нелинейности вольт-кодовой характеристики АЦП, искажения также будет вносить шум входного сигнала. Каждое из перечисленных искажений будет приводить к амплитудным и фазовым ошибкам в полотне ЦАФАР. На направленные

свойства решётки наибольшее влияние оказывают фазовые ошибки, поэтому в работе проводится оценка фазовых ошибок аналого-цифрового преобразования в ЦАФАР. Ошибки по апертуре имеют равномерное распределение и статистически независимы, как известно из статистической теории антенн. Суммарная фазовая ошибка будет определяться следующим образом:

<р„, (1)

где Д^- фазовая ошибка, вызванная процессом дискретизации,

Дру - фазовая ошибка, вносимая шумом джиттера,

А<рк - фазовая ошибка, возникающая в процессе квантования,

Дфн - фазовая ошибка, возникающая под действием шума во входном аналоговом сигнале.

Фазовая ошибка дискретизации находится через период (частоту) дискретизации и период (частоту) сигнала:

2л— /

То/2 , (2)

(3)

где Ыа - период дискретизации.

Рта ~ максимальная частота в спектре сигнала.

Фазовая ошибка шума джиттера может быть выражена аналогичным образом:

Д^^^лД/,/,. (4)

Фазовая ошибка квантования возникает вследствие округления амплитуды квантуемого сигнала - появления шума квантования. Она может быть найдена через число разрядов кода АЦП:

(5)

где п - число разрядов кода АЦП.

Фазовая ошибка, вызванная наличием шума во входном аналоговом сигнале, выражается аналогично фазовой ошибке квантования: через ширину шумовой дорожки в среднем за период гармонического процесса:

10

Таким образом, суммарная фазовая ошибка будет зависеть от частоты дискретизации, величины шума джиттера, числа разрядов кода АЦП и отношения мощности сигнала к мощности шума (рис.2). Поэтому, если учесть, что процессы, протекающие в схеме ЦДО, аналогичны процессам в диаграммообразующей схеме коммутационных антенн, то для оценки направленных свойств ЦАФАР, в данном случае, можно применить известное из статистической теории антенн соотношение с использованием найденных выше фазовых ошибок:

£>=А

(7)

где £> - КНД антенной решётки при наличии фазовых ошибок, А? - КНД идеальной апертуры,

Дч>гЦОС - величина фазовой ошибки ЦОС в апертуре решётки, М(Ь9гЦ0С) - зависимость падения КНД от фазовой ошибки ЦОС в АР.

<567 Число разрио» АЦП

Рис.2. Зависимость величины падения КНД от числа разрядов АЦП

И

Таким образом, проведённый анализ показал, что переход к цифровой обработке сигнала в апертуре решётки приводит к возникновению фазовых ошибок, сказывающихся на направленных свойствах ЦАФАР и порождаемых преобразованиями сигнала из аналоговой формы в цифровую, алгоритмами ЦОС, неидеальностью цифровой элементной базы, а также наличием шумовой составляющей во входном аналоговом сигнале.

Глава 3. Моделирование характеристик ЦАФАР

В третьей главе диссертации представлена численная имитационная модель процесса прохождения сигнала через цифровую часть канала линейной и плоской ЦАФАР. Приведены результаты моделирования линейной и плоской цифровой антенной решётки при различных параметрах цифровой элементной базы. Исследованы зависимости КНД и уровня боковых лепестков от частоты дискретизации и разрядности АЦП при различных отношениях сигнал/шум на входе цифрового канала ЦАФАР.

Комплексное аналитическое исследование влияния процессов ЦОС на антенные характеристики связано с одновременным учётом большого количества параметров устройств и процессов обработки сигнала в ЦАФАР. В ходе анализа необходимо учесть достаточно большое количество факторов на различных этапах обработки сигнала в ЦАФАР. Поэтому целесообразно провести численное имитационное моделирование процессов, протекающих в цифровой части решётки при формировании ДН. Для этих целей в рамках работы была создана имитационная модель цифровой части АР, структура которой показана на рис.3.

Достоверность результатов моделирования проверена путём решения тестовой задачи моделирования идеальной ФАР (рис.4).

В результате моделирования были получены численные зависимости направленных свойств цифровой решётки от параметров элементной базы. На рис.5 и 6 приведены зависимости нормированного КНД и УБЛ от отношения с/ш при различной разрядности кода АЦП. Определение КНД производилось численным интегрированием пространственной ДН, определённой с учётом влияния шума.

М /о

9о

N

с!

Л(х)

Рис.3. Структура модели цифровой части ЦАФАР. На графиках (рис.5, 6) зависимостей КНД и УБЛ помимо результатов численного эксперимента, отмеченных точками, приведены зависимости КНД и УБЛ, рассчитанные аналитически (сплошные кривые).

Рис. 5. Зависимость КНД от отношения с/ш при различной разрядности кода

АЦП.

УПЛ [дГ,|

С -5 —11 - 2 расчёт — а» 5 расчёт -в - 8 расчёт • •• в-2 эксперимент

»♦• в » 5 испе 4 А а-8«ок рюмят ркмевт

• ч

Отпошсипе сиги 1Л'шум

Рис. 6. Зависимость УБЛ от отношения с/ш при различной разрядности кода АЦП.

Глава 4. Возможности формирования требуемых антенных характеристик АФАРсЦОС

В четвёртой главе диссертации проведено аналитическое исследование характеристик направленности ЦАФАР. Параметрами исследования являются: отношение сигнал/шум, форма сигнала и количество элементов полотна антенной решётки. Показаны возможности различных режимов работы АФАР с применением цифровой обработки сигнала на радиочастоте непосредственно в полотне

АР. Выявлены требования к элементной базе цифровой обработки сигнала для реализации необходимых характеристик направленности и режимов работы.

При использовании ЦОС в антенной решётке можно провести многократное копирование цифрового сигнала с последующим формированием с помощью N процессоров N независимо управляемых лучей. Каждый из этих лучей, может осуществлять сканирование в секторе, определяемом направленностью согласованного излучателя, и иметь суммарно-разностные (моноимпульсные) ДН, формируемую цифровым методом. Число формируемых лучей ограничивается быстродействием схемы ЦДО.

Как известно из теории ФАР, рабочая полоса антенной решётки Д//Уо зависит от полосы фазовращателей, излучателей, распределительной системы и сектора сканирования. В ЦАФАР частотные свойства могут быть улучшены. Расширение рабочей полосы частот в ЦАФАР может быть достигнуто применением либо диаграммообразующих схем на цифровых линиях задержки, либо матричных преобразований Фурье.

Цифровая линия задержки представляет собой быстродействующий сдвиговый регистр, в котором цифровой сигнал, поданный на вход, задерживается во времени на требуемое число тактов синхронизации.

В работе предложены матричные алгоритмы преобразования Фурье для ЦДО при широкополосной работе. При этом алгоритм работы схемы ЦДО сводится к операциям матричного перемножения. При матричной обработке необходимо иметь матрицу входных сигналов ss с числом столбцов М, равным числу элементов решётки. Числом строк этой матрицы N определяется полосой обрабатываемого сигнала. Сигнальная матрица преобразуется в спектральную 55 путём умножения матрицы и на матрицу время-частотного преобразования Фурье Мелева.

53 = (8)

Для определения ДН в цифровом виде транспонированную матрицу спектров 55 необходимо домножить слева на диаграммообразующую матрицу коэффициентов Фурье 1ГМ. Элементами матрицы (Уд// являются фазовые множители, учитывающие разность хода волн между элементами решётки для каждой из частотных составляющих спектра сигнала. В полученной матрице ЯР столбцами

15

будут диаграммы направленности на частотных составляющих спектра входного сигнала

лг-»^.®^ (9)

В работе найдена форма алгоритм широкополосного ЦДО получена в матричной форме, позволяющего определить сигнал на выходе диаграммообразую-шей схемы:

= (10)

Особенности предложенного алгоритма ЦДО, позволяющего разделить спектральные составляющие сигнала, дают возможность применять нелинейные методы обработки без существенных потерь и нелинейных искажений, свойственных аналоговым методам. Это делает возможным, например, добиться эффекта ограниченной сверхнаправленности в виде сужения главного лепестка ДН и уменьшения УБЛ. Для этого можно модифицировать матричное Ц ДО (10) следующим образом:

= (11)

где /У -матрица диаграммы направленности, каждый из элементов которой возведён в степень К и умножен на фазовый множитель, компенсирующий К-кратное увеличение фазы элемента матрицы ДН

В работе было проведено моделирование работы линейной ЦАФАР, составленной из 32 элементов при различных значениях К и шумах.

Из рис.7, видно, что при отношении мощности сигнала к СПМ шума порядка 10 можно получить ДН с шириной главного лепестка на 10% меньше, чем для синфазного равноамплитудного раскрыва. При меньших уровнях шумов и больших показателях степени можно добиться существенного увеличения направленных свойств ЦАФАР.

В работе показана возможность применения нелинейных операций ЦОС, дающих возможность существенно уменьшить число излучателей и увеличить шаг между ними без появления дифракционных максимумов ДН. Это связано с воз-

можностью прямого перемножения ДН в синтезируемых эквивалентных апертурах решётки в цифровой форме.

Рис.7. ДН ЦАФАР при нелинейной обработке о) - без шума; б) - с шумом. На рис. 8.а. показан пример разреженной апертуры АР, составленной из двух перпендикулярных линеек излучателей. На рис. 8.6. приведены результаты моделирования ДН такой решётки, полученной аналоговым и цифровым методами.

(в) (б) Рис. 8. К пояснению цифрового синтеза ДН незаполненной апертуры, а) - апертура разреженной АР; б) - аналоговая и цифровая ДН.

Главным сдерживающим фактором применения цифровой обработки в АФАР является малое быстродействие устройств ЦОС. Известные методы субдискретизации и децимации дают возможность построения ЦАФАР на современной элементной базе. В работе выполнено моделирование ЦДО в режиме субдискретизации для оценки влияния джитгера на направленные свойства ЦАФАР. Моделирование показало возможность формирования ДН для АР с числом излу-

чателей порядка 1000 при 10-кратной субдискретизации и уровне шума джиттера не большем 10% от периода дискретизации.

Основные результаты и выводы

1. Определены изменения направленных свойств АФАР при оцифровке сигнала на несущей частоте: падение КНД, изменение УБЛ. Анализ произведён с учётом отношения мощности сигнала к мощности шума на входе каждого элемента ФАР, а также разрядности кода и частоты дискретизации аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

2. Произведено численное имитационное моделирование характеристик направленности приёмных цифровых активных ФАР при наличии шума и дестабилизирующих факторов цифровой обработки сигнала.

3. Установлено, что современная цифровая элементная база позволяет строить приёмные активные антенные решётки в СВЧ диапазоне с существенным выигрышем по направленным свойствам, диапазонности, а также функциональным возможностям по сравнению с аналоговыми схемами построения ФАР.

4. Предложено использование субдискретизации при цифровой обработке сигнала в антенной решётке, позволяющее уменьшить на порядок частоту АЦП и требуемое быстродействие сигнальных процессоров по сравнению с частотой принимаемого сигнала для применения современной элементной базы в СВЧ диапазоне.

5. Предложен способ увеличения шага между излучателями в антенной решётке с цифровым диаграммообразованием, при котором не происходит ухудшения направленных свойств по сравнению с аналоговой ФАР.

6. Выявлены возможности существенного расширения рабочей полосы электрически сканирующих антенн с цифровой обработкой принимаемого сигнала, по сравнению с ФАР, в пределах рабочей полосы частот аналоговой приёмной части за счёт либо применения цифровых линий задержки, либо матричного алгоритма преобразования Фурье.

7. Правильность полученных результатов подтверждается совпадениями с ранее известными результатами в теории антенных решёток в частных случаях, а

также имитационным моделированием. Результаты работы доложены и обсуждены на 8 конференциях, опубликованы в 3 работах, рекомендованных ВАК, и использованы в выполняемых НИОКР «Фазотрон-МАИ».

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ. В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Бортовая ЦАР с обработкой сигнала на высокой частоте / П.А. Шмачшин Н Информационно-измерительные и управляющие системы. №8, т.7,2009г.

2. Построение цифровых антенных решёток для современных радиоэлектронных систем / П. А. Шмачилин // Антенны. Выпуск 3 (166), 2011г.

3. Характеристики направленности антенных решёток при цифровой обработке сигнала на несущей / П. А. Шмачилин // Антенны. Выпуск 3 (166), 2011 г.

В других изданиях:

4. Кондратьева С.Г., Шмачилин П.А. Синтез ДН специальной формы для антенн базовых станций. Материалы 18 международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо'08, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2008г.

5. Шмачилин П.А. Сверхширокополосные цифровые антенные решётки. Материалы международной конференции РТ-2009, Украина, Севастополь, РТ-2009, издательство «Вебер», с.137.2009г.

6. Шмачилин П.А. Приёмная сверхширокополосная ЦАР. Международная Аэрокосмическая Школа, Украина, Алушта, 2009г.

7. Шмачилин П.А. Проблемы проектирования СВЧ ЦАР для радиолокационных задач. Материалы 19 международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо'09, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», с.339.2009г.

8. Шмачилин П.А. Фазовые ошибки цифровой обработки сигнала в ЦАР. Материалы международной конференции РТ-2010, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2010г.

9. Шмачилин П.А. Характеристики направленности ЦАР СВЧ с прямым преобразованием сигнала. Материалы конференции «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», Москва, МАИ, 2010г.

10. Шмачилин П.А. Фазовые ошибки цифровой обработки сигнала в ЦАР. Материалы 20 международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо'Ю, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2010г.

11. Шмачилин П.А. Характеристики направленности ЦАФАР. Материалы конференции «Инновации в авиации и космонавтике-2011», Москва, МАИ, 2011г.

Введение.

Актуальность темы диссертации.

Цель и задачи работы.

Методы исследований.

Научная новизна работы.

Практическая значимость результатов работы.

Достоверность полученных результатов.

Основные положения, выносимые на защиту.

Апробация результатов работы.

Публикации.

Объем и структура работы.

Личный вклад.

Глава 1. Цифровые антенные решётки.

1.1 Состояние и дальнейшие направления исследований.

1.2 Первые РЛС с ЦАФАР.

1.3 Зарубежные аналоги РЛС с ЦАФАР.

1.4 Современные системы с ЦАФАР.

1.5 Элементная база ЦАФАР.

1.5.1 Распределительная система ЦАФАР.

1.6 Варианты построения системы ЦАФАР.

1.6.1 ЦДО на основе алгоритма преобразования Фурье.

1.6.2 ЦДО на основе применения цифровых линий задержки.

1.6.3 Иерархические алгоритмы схемы ЦДО.

1.7 Выводы.

Глава 2. Характеристики антенных решёток при цифровом формировании диаграммы направленности.

2.1 Общие соображения.

2.2 Цифровое преобразование аналогового сигнала.

2.3 Фазовые ошибки процесса преобразования аналогового сигнала в цифровую форму.

2.3.1 Фазовая ошибка дискретизации.

2.3.2 Фазовая ошибка джиттера.

2.3.3 Фазовая ошибка квантования.

2.3.4 Влияние шума входного аналогового сигнала на фазовую ошибку.

2.4 Характеристики направленности ЦАФАР.

2.5 Характеристики управления ФАР.

2.6 Выводы.

Глава 3. Моделирование характеристик ЦАФАР.

3.1 Введение.

3.2 Цели и задачи моделирования.

3.3 Имитационная модель ЦАФАР.

3.3.1 Параметры модели.

3.3.2 Структура модели.

3.3.3 Тестовая задача моделирования ЦАФАР.

3.3.4 Результаты исследования ЦАФАР.

3.3.5 Оценка влияния параметров цифровой элементной базы на характеристики направленности ЦАФАР.

3.4 Выводы.

Глава 4. Возможности формирования требуемых антенных характеристик АФАР с ЦОС.

4.1 Общие положения.

4.2 Формирование нескольких независимых сканирующих лучей с одной апертуры.

4.3 Широкополосная и сверхширокополосная работа АФАР при ЦОС.

4.4 Шаг элементов АР при ЦОС.

4.5 Предпосылки увеличения усиления с применением ЦОС в

АФАР.

4.6 Преимущества применения субдискретизации.

4.6.1 Использование процедуры накопления.

4.7 Сверхнаправленность. ДН специальной формы.

4.7.1 Уменьшение УБЛ.

4.7.2 Цифровая ДН интерферометра с большой базой.

4.7.3 Формирование ДН специальной формы.

4.7.4 Реализация требуемых характеристик направленности в ЦАФАР.

4.8 Расширение рабочей полосы ЦАФАР.

4.8.1 Матричная схема ЦДО.

4.8.2 Широкополосные многолучевые ЦАФАР.

4.9 Характеристики управления антенн с электрическим сканированием.

4.10 Рекомендации по выбору параметров устройств ЦОС в

ЦАФАР!.

4.10.1 Выбор частоты дискретизации.

4.11 Определение параметров процессора ЦДО.

4.11.1 ЦДО с алгоритмом преобразования Фурье.

4.11.2 ЦДО с использованием линий задержки.

4.12 Выводы.

Актуальность темы диссертации.

В современных радиотехнических системах связи, радиомониторинга, радиолокации и навигации предъявляются всё более жёсткие требования к сверхширокополосности и массогабаритным параметрам устройства [9].

В последние годы в связи с разработками самолёта-истребителя 5-го поколения возникла необходимость создания интегрированных антенных систем, обеспечивающих простоту и гибкость управления характеристиками направленности антенной решётки. К таким АР предъявляются жёсткие требования на ширину полосы пропускания, возможность исполнения на современной или перспективной элементной базе, а также применение современных алгоритмов обработки сигнала.

В современных активных фазированных антенных решётках (АФАР) применение аналоговых методов преобразования сигнала приводит к появлению ряда дестабилизирующих факторов и ухудшению реальных характеристик антенной решётки (АР) по сравнению с идеальными теоретическими. Кроме того, аналоговые управляющие элементы (фазовращатели, аттенюаторы, преобразователи частоты, аналоговый фидерный тракт) в процессе своей работы вносят тепловые потери энергии. Это приводит к уменьшению отношения мощности сигнала к мощности шума на входе приёмника, а также к серьёзному ухудшению теплового режима системы. Поэтому аналоговые АФАР требует дополнительных мер по охлаждению полотна АР. Поэтому создание бортовой цифровой антенной решётки (ЦАФАР) является одним из наиболее важных направлений.

Теория цифровых антенных решёток развивается с 70-х годов прошлого века, начиная с работ Г.А. Евстропова [1]. До настоящего времени элементная база цифровой схемотехники позволяла создать цифровую антенную решётку лишь в метровом и дециметровом частотном диапазоне. При этом маесогабаритные параметры созданной на такой элементной базе системы не позволяли говорить о возможности размещения её на борту летательного аппарата (ЛА), а также о прямой обработке сигналов на частотах свыше 0.5 ГГц.

До недавних пор ЦАФАР находили применение в радиоастрономии [4], а также в системах сотовой связи и низкочастотного радиомониторинга [2].

В настоящее время развитие методов цифровой обработки сигналов (ЦОС), а также сопутствующей элементной базы в составе цифро-аналоговых и аналогово-цифровых преобразователей (ЦАП/АЦП) [12,13], программируемых логических схем (ПЛИС), сигнальных процессоров (СП) [14,15] и цифровых линий задержки (ЦЛЗ) делают возможным реализацию системы ЦАФАР в габаритах АР бортовой радиолокационной станции (БРЛС), способной производить приём/передачу радиолокационных сигналов на частотах до 2 ГГц. В ближайшее время возможно освоение частот преобразования до 10 ГГц.

В современных радиотехнических системах СВЧ диапазона применяются самые разнообразные типы антенн. Особое место среди них занимают фазированные антенные решётки (ФАР). В частности, к ним относят антенные решётки с обработкой сигнала, производимой непосредственно в полотне - активные фазированные антенные решётки. Одним из видов реализации АФАР являются системы с цифровой обработкой сигнала, в которых преобразование аналог-цифра осуществляется непосредственно возле антенного элемента, что во многом определяет характеристики всей антенной системы. Построение ЦАФАР связано с разработкой, как алгоритмов цифрового преобразования сигнала, так и цифровых пространственных каналов антенной решётки, а также схемы диаграммооб-разования, обеспечивающей требуемые характеристики направленности в заданном частотном диапазоне, и достаточное быстродействия.

Цифровая антенная решётка для БРЛС должна обеспечивать возможность формирования моноимпульсной диаграммы направленности в широкой полосе частот в режиме реального времени с сохранением характеристик направленности современных АФАР с аналоговыми схемами диаграммооб-разования. Кроме того, ЦАФАР БРЛС должна обладать многорежимностью, возможностью автоматической калибровки и адаптации к внешним (например, помеховая обстановка радиосцены), так и внутренним (отказ модулей, изменения параметров элементной базы с учётом температурных режимов и старение). Этим требованиям удовлетворяют системы, построенные в виде совокупности идентичных цифровых пространственных каналов.

Под пространственным каналом АФАР (ЦАФАР) будем понимать весь комплекс устройств приёма / передачи сигнала, связанный с отдельным антенным элементом апертуры решётки. Совокупность всех пространственных каналов, а также схема аналогового (цифрового) диаграммообразования, и представляет собой АФАР (ЦАФАР).

Структура ЦАФАР, в основе которой лежит цифровой пространственный канал антенной решётки, состоящий из аналоговой части (предусилите-ля в приёмном канале и оконечного усилителя в передающем канале, антенного переключателя, системы защиты приёмника и системы преобразователей частоты) и цифровой части (ЦАП в передающем канале и АЦП в приёмном), была предложена и реализована Г.А. Евстроповым [1] на базе НИИДАР в 1976 году. Сигнал каждого излучателя переносился на промежуточную частоту, а затем переводился в цифровую форму, в которой и производилось цифровое формирование ДН. На основе этого решения была создана первая РЛС с ЦАФАР «Дунай-ЗУ» [1].

В мобильных серийных системах впервые цифровое диаграммообразо-вание (ЦДО) было впервые реализовано в РЛС Нижегородского НИИРТ 55Ж6У - «Небо-У» и 1Л119 (1986-1992г.)[5].

Также, в бывшем СССР одной из первых начала работы по цифровой обработке в антенных системах киевская научная школа под руководством профессора Варюхина В.А. На протяжении 60-х - 80-х годов коллективом военной академии ПВО Сухопутных войск имени Василевского A.M. разрабатывались теоретические основы многоканального анализа со сверх разрешением сигналов. В рамках этих работ был сделан ряд прототипов РЛС с ЦАФАР [5], прошедший успешные полигонные испытания.

Одним из схемотехнических элементов ЦАФАР является цифровой преобразователь. От его характеристик и качества работы напрямую зависят и все базовые характеристики АР. Существуют преобразователи цифра-аналог (ЦАП) и аналог-цифра (АЦП) со схожими принципами работы и описательным математическим аппаратом. ЦАП и АЦП имеют схожие характеристики такие, как частота дискретизации, разрядность и динамический диапазон, тип преобразования и так далее [10, 12]. Поэтому, в ряде случаев, ограничиваются описанием только одного из этих устройств. Необходимо заметить, что ЦАП в отличие от АЦП имеет ряд собственных характеристик, таких как выходное сопротивление, нагрузочная характеристика, и мощность сигнала на выходе [12]. Помимо преобразователей аналог/цифра в основу построения ЦАФАР входят устройства ЦОС - ПЛИС и сигнальные процессоры (СП). Так как система должна производить обработку цифрового сигнала в реальном времени на СВЧ, то к устройствам цифрового преобразования (АЦП/ЦАП) и обработки сигнала (ПЛИС, СП) предъявляются жёсткие требования к быстродействию1, пропускной способности и фазовой стабильности системы синхронизации. Реализация различных математических алгоритмов обработки сигнала в схеме цифрового диаграммообразования позволяет строить многолучевые системы с независимым управлением по каждому лучу без потери усиления (в приёмных системах). Всё это представляет интерес, как с научной, так и с практической точки зрения.

Поэтому определение связи внешних характеристик ЦАФАР со структурой как схемы цифрового диаграммообразования в целом, так и параметров элементной базы ЦОС в частности, является актуальной научно-технической задачей.

1 Быстродействие может быть определено исходя из условия теоремы Котельникова по ширине спектра комплексной огибающей сигнала

Цель и задачи работы.

Целью данной работы является определение взаимосвязи между характеристиками направленности ФАР и параметрами и характеристиками цифровой элементной базы, а также разработка математической модели процессов, протекающих в ЦАФАР для численного исследования характеристик направленности и режимов работы системы при различных характеристиках радиосцены, а также при различных структурах цифровой диаграммообразу-ющей схемы и элементной базы ЦОС.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе требуется решение следующих основных задач:

• Обзор и анализ литературы по теории и технике ЦАФАР с целью дальнейшего развития в области теории таких антенн для бортовых РЛС СВЧ диапазона, связанного с различными вариантами построения ЦАФАР в целом и схем цифрового диаграммообразо-вания в частности.

• Поиск схем цифрового диаграммообразования (ЦДО), позволяющих решить задачу фазирования ЦАФАР в диапазоне СВЧ на несущей частоте.

• Анализ современной цифровой элементной базы и перспективных разработок, которые могут быть применены в конструкции ЦАФАР. Определение базовых блоков цифровых каналов ЦАФАР, подходящих для решения задачи фазирования АР.

• Определение зависимости характеристик направленности АФАР с цифровым диаграммообразованием на СВЧ в зависимости от внешних условий работы и параметров элементной базы ЦОС.

• Разработка имитационной модели цифровой АФАР, учитывающей процессы преобразования аналогового сигнала в цифровую форму и наличие шума во входном аналоговом сигнале, а также возможность применения как гармонического, так и негармонического широкополосного входного «полезного» сигнала.

• Проведение численного электродинамического моделирования процесса прохождения сигнала через цифровой тракт ЦАФАР и схемы ЦДО для получения характеристик направленности системы при различных параметрах радиосцены (тип сигнала и отношение мощности сигнала к мощности шума) и элементной базы цифровой обработки сигнала (разрядность кода, частота дискретизации, и величина шума джиттера).

• Определение требований к элементной базе ЦОС в зависимости от характеристик направленности, широкополосности и функциональных возможностей АФАР для обеспечения требуемых антенных характеристик.

• Анализ возможностей в ФАР при применении цифрового диа-граммообразования на СВЧ с целью расширения функциональных возможностей, улучшения характеристик, быстродействия, широкополосности, формирования диаграмм направленности специальной формы и т.д.

Методы исследований.

Электродинамические методы теории антенн, численные методы математического анализа, системы математического моделирования, а также методы цифровой обработки сигнала.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Разработана имитационная модель цифровой части ЦАФАР, включающая цифровой канал линейной/плоской ЦАФАР и схемы цифрового диаграммообразования. На основе модели составлен и отлажен программный комплекс численного моделирования для определения характеристик направленности ЦАФАР.

• Проведено аналитическое исследование характеристик ФАР с цифровыми методами формирования ДН при различных характеристиках радиосцены и различных структурах цифрового тракта приёмо-передающих модулей ЦАФАР.

• Определены требования к Характеристикам и параметрам цифровых каналов, системы формирования и управления лучом ЦАФАР для обеспечения характеристик направленности и сканирования.

• Предложен метод увеличения шага приёмной ЦАФАР без ухудшения уровня боковых лепестков и падения КНД в разреженной решётке.

• Предложено применение субдискретизации в процессе аналого-цифрового преобразования СВЧ сигнала в АФАР для снижения требований к быстродействию цифровой элементной базы на .

• Выявлены новые функциональные возможности, реализуемые в цифровых АФАР: формирование многолучевой моноимпульсной ДН с независимым формированием и управлением в каждом из каналов; получение ограниченной сверхнаправленности при больших уровнях отношения сигнал/шум; формирование ДН специальной формы.

Практическая значимость результатов работы.

Проведённые аналитическое исследование и численный анализ показывают практическую возможность построения многофункциональной ЦАФАР БРЛС на современной или перспективной элементной базе ЦОС.

Предложенный вариант конструкции ЦАФАР с разреженным шагом излучателей позволяет улучшить энергетические характеристики полотна ЦАФАР.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность подтверждается совпадением расчётных характеристик систем с полученными численным имитационным моделированием, а также совпадением в частных случаях полученных результатов с известными из современной теории антенн.

Основные положения, выносимые на защиту

• Определены зависимости направленных свойств АФАР при использовании методов цифровой обработки сигнала непосредственно в полотне решётки на несущей частоте. я

• Показана возможность построения цифровых приёмных систем на современной элементной базе цифровой схемотехники.

• Предложена и проанализирована возможность применения субдискретизации при цифровой обработке сигнала в АФАР, позволяющая понижать на порядок тактовую частоту АЦП и требуемое быстродействие СП в сравнении с системами, работающими по несущей частоте.

• Предложен способ увеличения шага в приёмной ЦАФАР с сохранением уровня КНД, соответствующего полностью заполненной апертуре.

Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 8 конференциях:

1. «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций «РТ-2009»,

СевНТУ, Украина, г. Севастополь 2009г.

2. «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», МАИ, Россия, г. Москва, 2009г.

3. «Аэрокосмическая школа», МАИ, Украина, г. Алушта, 2009г.

4. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии «КрыМиКо'2009»,

СевНТУ, Украина, г. Севастополь, 2009г.

5. «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций «РТ-2010»,

СевНТУ, Украина, г. Севастополь 2010г.

6. «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», МАИ, Россия, г. Москва, 2010г.

7. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии «КрыМиКо'2010»,

СевНТУ, Украина, г. Севастополь, 2010г.

8. «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», МАИ, Россия, г. Москва, 2011г.

Публикации.

По основным результатам выполненных в диссертации исследований опубликованы 3 статьи в журналах, включённых в перечень ВАК:

1. «Бортовая ЦАР с обработкой сигнала на высокой частоте» Информационно-измерительные и управляющие системы. №8, т.7, 2009г.

2. «Построение цифровых антенных решёток для современных радиоэлектронных систем» Антенны. Выпуск 3 (166), 2011г.

3. «Характеристики направленности антенных решёток при цифровой обработке сигнала на несущей» Антенны. Выпуск 3 (166), 2011г.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа изложена на 150 машинописных страницах и состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка сокращений и списка литературы. Иллюстративный материал представлен в виде 69 рисунков и 3 таблиц. Список использованных источников включает 102 наименования на 9 страницах.

10. Результаты работы доложены и обсуждены на 8 конференциях, опубликованы в 3 работах, рекомендованных ВАК, и использованы в выполняемых НИОКР «Фазотрон-МАИ».

Заключение

В работе проведено дальнейшее развитие теории цифровых активных ФАР с обработкой сигнала на несущей частоте, позволяющее для АФАР уменьшить массогабаритные характеристики и расширить функциональные возможности, а также исключить систему фазовращателей и аттенюаторов и связанные с ними потери.

В результате работы получены следующие результаты:

1. Определены изменения направленных свойств АФАР при оцифровке сигнала на несущей частоте: падение КНД, изменение УБЛ. Анализ проведён с учётом отношения мощности сигнала к мощности шума на входе каждого элемента ФАР, а также разрядности кода и частоты дискретизации аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

2. Проведено численное имитационное моделирование характеристик направленности приёмных цифровых активных ФАР при наличии шума и дестабилизирующих факторов цифровой обработки сигнала. Анализ полученных результатов подтвердил широкие возможности цифрового диаграммооб-разования. В силу аналогичности процессов цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования результаты анализа применимы, как к приёмным, так и к передающим антеннам, исключая эффекты, связанные с расчётом энергетических характеристик цифровых передающих ФАР.

• Разработана модель и составлена программа широкополосного цифрового формирования ДН в антенной решётке, также приведены результаты расчёта характеристик цифровых АФАР. В процессе моделирования определены зависимости характеристик направленности цифровых активных ФАР от элементной базы, входного отношения сигнал/шум и методов обработки сигнала.

3. Установлено, что современная цифровая элементная база позволяет строить приёмные активные антенные решётки в СВЧ диапазоне с существенным выигрышем по направленным свойствам, диапазонности, а также по функциональным возможностям в сравнении с аналоговыми схемами построения ФАР:

• Уменьшение уровня боковых лепестков на 12,9 (25,9) дБ при нелинейной обработке с возведением ДН в квадрат (куб);

• Получение ограниченной сверхнаправленности (в зависимости от отношения сигнал/шум) за счёт сужения главного лепестка ДН на 25%;

• Организация многолучевого режима работы с независимым формированием и управлением ДН в каждом из каналов без потери КНД (в режиме приёма);

• Упрощённый алгоритм формирования диаграмм направленности специальной формы.

4. Предложено использование субдискретизации при цифровой обработке сигнала в антенной решётке, позволяющее уменьшить на порядок частоту АЦП и требуемое быстродействие сигнальных процессоров по сравнению с частотой принимаемого сигнала для применения современной элементной базы в СВЧ диапазоне и снижения стоимости цифровых активных ФАР, что подтверждено моделированием на,больших решётках с учётом наличия шума во входном сигнале.

5. Показана возможность применения процедуры усреднения по 20 выборкам при формировании ДН нелинейными методами для получения сверхнаправленных свойств при отношении сигнал/шум до 1 для ЦАФАР из 30 элементов.

6. Предложен способ увеличения шага решётки при цифровом диаграммо-образовании без ухудшения направленных свойств, по сравнению с принятым в ФАР (без появления боковых дифракционных максимумов, увеличения УБЛ и падения КНД), с помощью соответствующей цифровой обработки сигнала. Результаты подтверждены компьютерным моделированием диаграмм направленности решётки с разреженной апертурой. С помощью данного метода увеличения шага размещения элементов в решётке может быть решена одна из основных проблем конструирования АФАР — проблема теп-лоотвода от модулей, а также связанная с ней проблема повышения надёжности. Показана возможность увеличения шага в решётке из 32x32 элементов 2 2,25 раза.

7. Выявлены возможности существенного расширения рабочей полосы электрически сканирующих антенн с цифровой обработкой принимаемого сигнала по сравнению с ФАР в пределах рабочей полосы частот аналоговой приёмной части. Расширение осуществляется применением либо цифровых линий задержек, либо матричных алгоритмов преобразования Фурье. Определена зависимость размерности матриц от сектора сканирования, размеров решётки, количества каналов формируемой ДН и требуемой полосы частот.

8. Выявлены необходимые технические затраты по элементной базе и быстродействию антенны с цифровой обработкой сигнала в зависимости от направленных свойств, рабочей полосы частот и сектора сканирования.

9. Правильность полученных результатов подтверждается совпадениями с ранее известными результатами в теории антенных решёток в частных случаях, а также электродинамическим моделированием.

1. Евстропов Г.А., Иммореев И.Я. Цифровые методы формирования диаграмм направленности приёмных антенных решёток // Проблемы антенной техники. М.: Радио и связь. 1989.

2. Громаков Ю.А., Василенко О.О. Применение цифровых антенных решёток в сетях сотовой подвижной связи 3G// Электросвязь, № 9, 2004

3. Joseph С. Liberti, Jr., Theodore S. Rappaport. Smart Antennas For Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications. Prentice Hall PTR

4. Активные фазированные антенные решётки/ Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. М.: Радиотехника, 2004. - 488С.

5. Слюсар В.И Цифровые антенные решётки: Аспекты развития// Специальная техника и вооружение. 2002. №1-2. - С. 17-23.

6. W.Sander. Experimental Phased-Array Radar EL Re. Antenna System, IEE Droc. Vol., 127, Pt.F.No4, Aug 1980.

7. B.Warcrop. Digital Beamforming in Radar Systems. A Review. Military Microwave Conf Proc VK 1984.

8. Слюсар В.И. Цифровые антенные решётки: будущее радиолокации// Электроника: НТБ. 2001. №3. С. 42-46.

9. Проблемы антенной техники/ Под ред. Л.Д. Бахрака, Д.И. Воскресенского. М.: Радио и.связь, 1989. - 368с.: ил. - ISBN 5-25600335-6.

10. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. -528с. ил. ISBN 5-8206-0100-9

11. Антонов А.П. Мелехин В.Ф. Филипов A.C. Обзор элементной базы фирмы Altera. СПб.: ЭФО, 1997. 142с.

12. М.Кузелин М.О., Кнышев Д.А., Зотов В.Ю. Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx: Справочное пособие. — М.: Горячая линия-Телеком, 2004. 440 е.: ил.15,Spartan-3E FPGA Family: Complete datasheet. Advanced Product Specification. March 1, 2005.

13. Даджион Д., Мерсеро P. Цифровая обработка многомерных сигналов. Пер. с английского В.А. Григорьева, К.Г. Финогенова// Под ред. Л.П. Ярославского М.: Мир, 1988.

14. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решётках. М.: Радио и связь 2003. ISBN 5-256-01698-9.

15. S.Barton D. К. Recent Developments in Russian Radar Systems. — Proc. of IEEE Int. Radar Conf., May 1995, Washington D.C., USA.

16. Фомин А.И. Синхронизация цифровых радиосистем передачи информации. Серия конспектов лекций по радиотехническим дисциплинам, выпуск №22. М.:Сайн Пресс, 2008.

17. Слюсар В.И. Схемотехника цифрового диаграммообразования. Модульные решения// Электроника: НТБ. 2002. №1. С.46-52.

18. Слюсар В.И. Цифровое формирование луча в системах связи: будущее рождается сегодня// Электроника:НТБ. 2001. №1. С. 6-12.

19. Слюсар В.И. Методы коррекции характеристик передающих каналов активной ЦАФАР// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. 2004. Т.4. №8. С. 14-20.

20. Слюсар В.И. Коррекция характеристик приёмных каналов цифровой антенной решётки по контрольному источнику в ближней зоне// Радиоэлектроника (Изв. высш. учеб. заведений). 2003. №1. С.44-52.

21. Григорьев JI.H. Цифровое формирование диаграммы направленности в фазированных антенных решетках.М.Радиотехника, 2010. 144с.

22. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации, М. Радио и связь, 1992. 304с.

23. Шифрин Я. Вопросы статистической теории антенн. М.: Советское радио, 1970.i

24. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебник для вузов. Издание третье переработанное и дополненное. Москва, Издательство «Советское радио», 1977

25. Справочник по радиолокации в 4-х томах. М. Скольник (1976) Перевод с английского под общей редакцией К. Н. Трофимова

26. Цейтлин Н.М. Применение методов радиоастрономии в антенной технике. М. Сов. радио 1966г. 213 с.31 .Шмачилин П. А. Бортовая ЦАР с обработкой сигнала на высокой частоте. Информационно-измерительные и управляющие системы. №8, 2009г.

27. Гитис Э.И., Пискулов Е. А. Аналого-цифровые преобразователи: Учеб. Пособие для вузов. — М.: Энергоиздат, 1981. — 360с, ил.

28. Кестер У. Аналого-цифровое преобразование. (Analog-Digital Conversion) Редактор оригинального издания Уолт Кестер. Перевод с английского под редакцией Е.Б. Володина. М.: Техносфера, 2007. Мир электроники.

29. Кестер У. Проектирование систем цифровой и смешанной обработки сигналов. (Analog-Digital Conversion) Редактор оригинального издания

30. Уолт Кестер. Перевод с английского под редакцией A.A. Власенко. М.: Техносфера, 2010. Мир электроники.

31. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решёток. Учебное пособие / Под ред. Д.И. Воскресенского. — Москва: Радио и связь, 1994. — 592 с.

32. Алгоритмы быстрого преобразования Фурье для нетрадиционного числа точек. Просеков О. В. ФГУП "ЦНИИ "Морфизприбор", Санкт-Петербург, Россия

33. Цифровая обработка сигналов. А. Б. Сергиенко. СПб, Питер, 2002. — 608 е.: ил.

34. Шмачилин П.А. Построение цифровых антенных решёток для современных радиоэлектронных систем. Антенны №3 (166) 2011г.

35. Шмачилин П.А. Характеристики направленности антенных решёток при цифровой обработке сигнала на несущей. Антенны №3 (166) 2011г.

36. Кондратьева С.Г., Шмачилин П.А. Синтез ДН специальной формы для антенн базовых станций. Материалы 18 международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо'08, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2008г.

37. Шмачилин П.А. Сверхширокополосные цифровые антенные решётки. Материалы международной конференции РТ-2009, Украина, Севастополь, РТ-2009, издательство «Вебер», с. 137. 2009г.

38. Шмачилин П.А. Приёмная сверхширокополосная ЦАР. Международная Аэрокосмическая Школа, Украина, Алушта, 2009г.

39. Шмачилин П.А. Проблемы проектирования СВЧ ЦАР для радиолокационных задач. Материалы 19 международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо'09, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», с.339. 2009г.

40. Шмачилин П.А. Фазовые ошибки цифровой обработки сигнала в ЦАР. Материалы международной конференции РТ-2010, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2010г.

41. Шмачилин П.А. Характеристики направленности ЦАР СВЧ с прямым преобразованием сигнала. Материалы конференции "Информационные технологии и радиоэлектронные системы", Москва, МАИ, 2010г.

42. Шмачилин П.А. Фазовые ошибки цифровой обработки сигнала в ЦАР. Материалы 20 международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо'Ю, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2010г.

43. Шмачилин П.А. Характеристики направленности ЦАФАР. Материалы конференции «Инновации в авиации и космонавтике-2011», Москва, МАИ, 2011г.

44. Акопян А.Г Симуляция реконфигурируемой антенной решётки с цифровым формированием диаграммы направленности в среде LAB VIEW. Материалы международной конференции РТ-2010, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2010г.

45. Кузнецова Е.М. Моделирование цифровой антенной решётки с оцифровкой сигнала в различные моменты времени. Информационно-измерительные и управляющие системы. №8, т.7, 2009г.

46. Воскресенский Д.И., Большаков Ю.П., Добычина Е.М. Построение широкополосной ЦАР. Сборник докладов по тематике «Электродинамика, распространение радиоволн, антенны. Техника СВЧ» конференции «Радиолокация, навигация, связь». Москва, МАИ, 2008г.

47. Добычина Е.М. калибровка цифровой антенной решётки. SPA-2010. Международная конференция "Цифровая обработка сигналов и её применение", Москва, 2010г.

48. Воскресенский Д.И., Добычина Е.М. Разработка приёмной многолучевой ЦАР. Материалы 18 международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо'08, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2008г.

49. Братчиков А.Н., Добычина Е.М. Калибровка цифровой антенной решётки.'Материалы 19 международной Крымской конференции «СВЧтехника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо'09, Украина, Севастополь, издательство «Вебер», 2009г.

50. Самойленко В.И., Шишов Ю.Л. Управление фазированными антенными решётками. — М.: Радио и связь, 1983.

51. Шишов Ю.А., Ворошилов В.А. Многоканальная^ радиолокация с временным разделением каналов. — М.: Радио и связь, 1987. 144С.

52. Шишов Ю.А. Управление диаграммой направленности радиолокационных решёток // Зарубежная радиоэлектроника. 1980. - N4. - С.3-29.

53. Воробьев В.В. Устройства электрического управления лучом ФАР // Зарубежная радиоэлектроника. 1976.-N1. — С.68-109.

54. Корнеева Т. Фазированные антенные решётки. Перспективные программы НИОКР // Электроника: НТБ. 1998. - N5-6.

55. Горелов А. Разработка РЛС перспективного тактического истребителя JSF // Военно-воздушные силы. 2001. - N3.62.de Heig I.W.T.A., Muskens I.H.T. Multi-channel Receiver and Optical Data Link for Radar Systems with Digital Beamforming // The Record of the

56. EE Int. Radar Conf., Alexandria, YA. 1995. - May. - PP.201-206.

57. Song W.S. A New 3-GSPS 65-GOPS UHF Digital Radar Receiver and Its Performance Characteristics // 1997 ALISOMAR Conference.64.2,4 GHz RF Transceiver//EPN. -2008. Apr. -V.37. - N4. -РЛЗ.

58. Curtiss Wright приобретает компанию Pentland Systems производителя модулей ввода/вывода и обработки высокочастотных аналоговых сигналов // Электроника: НТБ. - 2008. - N2. - С.19.

59. Меигег G.W., Cantrell В., Stapleton R. Digital Array Technology for Radar Applications // IEEE Int. Radar Conf., Washington, DC, May 2000.

60. Cantrell В., de Graaf J., Willwerth F. et. al. Development of a Digital Array Radar (DAR) // IEEE AESS Magazine. 2002. - Mar. - PP.22-27.

61. Scholnik D.P., ColemanJ.O. Optimal Design of Wideband Array Patterns // IEEE Int. Radar Conf., Washington, DC, May 2000.

62. Ракович H.H. Три «С» в одном флаконе: однокристальный аналого-цифровой комплекс Silicon Labs // Компоненты и технологии. 2004. -№4.

63. Song W.S., Vai М.М., Nguyen Н.Т., Horst A.H. High-performance Low-power Polyphase Channelizer Chip Set // Signals, Systems and Computers, Conf. Record of the Thirty-Fourth Asilomar Conference. 2000. - Vol. 2.

64. Буткевич В., Куликов В. Универсальные платы АЦП для шины PCI // Chipnews.-N7.- 1999.

65. Прохоренко А. ПЛИС как DSP // Электронные компоненты. 1999. -N5. - С.39-41.

66. Модуль 18-ти канального аналого-цифрового преобразования — АЦП-18К. Scan Engineering Telecom. - Воронеж.

67. Модуль цифровой обработки сигналов на ПЛИС серии Virtex-II SETLINK. Scan Engineering Telecom. — Воронеж.

68. Слюсар В.И., Солощев О.Н., Титов И.В. Метод коррекции квадратурного разбаланса приёмных каналов цифровой антенной решётки // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. - 2004. - N2. - С.42-50.

69. Слюсар В.И. Суперскоростные АЦП и ЦАП. Новые игроки на рынке // Электроника: НТБ. 2003. -N6.(- С. 18-20.

70. Кузелин М. Современные ПЛИС фирмы Xilinx. Серия Virtex ни года без нового семейства // Электроника: НТБ. - 2004. - N4. - С.20-24.

71. Xilinx: Virtex-6 и Spartan-6 для прикладных платформ разработок // Channele. Журнал электроники, 2009.

72. Борисов Ю., Суворов А. ФЦП «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008-2015 годы // Электроника: НТБ. -2008. — N1. С.8-12.

73. Дорофеев П., Руднев П. Современные быстродействующие АЦП // Электроника: НТБ. 2006. - N4. - С.23-25.

74. Мерзликин С. Сверхбыстродействующие АЦП: особенности архитектуры // Электроника: НТБ. 2008. - N1. - С.30-33.

75. Шурыгина В. Цифроаналоговые преобразователи везде и всюду // Электроника: НТБ. -2008. -N1. С.22-28.

76. Шиляев С., Фомин О. Особенности применения высокочастотных АЦП // Электроника: НТБ. 2008. -N1. - С. 84-87.

77. Кестер У. Как выбрать тип АЦП // Электроника: НТБ. 2006. - N4. -С.12-17.

78. Кестер У. Выбор АЦП подходящей архитектуры // Электронные компоненты. 2006. - №4. - С.61-66.

79. Кестер У. Шумы АЦП: полезно ли полное их отсутствие? // Электронные компоненты. — 2006. — №4. С.74—78.

80. Браннон Б., Барлоу А. Апертурная неопределённость и рабочие характеристики АЦП // Электроника: НТБ. 2006. - N4. - С.26-29.

81. Козак В. Прецизионные аналого-цифровые преобразователи // Электроника: НТБ. 2006. - N4. - С.35-37.

82. Майская В. Сигнальные процессоры поражают новые цели // Электроника: НТБ. 2006. - N4. - С.50-56.

83. Волович Г. Современные аналого-цифровые преобразователи // Электронные компоненты. 2006. - №4. - С.69-72.

84. Маккормак П. Сверхпроизводительные АЦП компании National Semiconductor // Электронные компоненты. 2006. - №4. - С.81-83.1. Q/tyi

85. Штрапенин Г. Современные аналого-цифровые интегральные микросхемы общего применения National Instruments // Компоненты и технологии. 2006. - №9. - С.58-62.

86. Штрапенин Г. Быстродействующие аналого-цифровые преобразователи фирмы National Semiconductor // Chip News. 2005. — №10. - C.38-44.

87. Петере К., Василенко Д. Современные методы улучшения качества высокоскоростного сигнала, передаваемого по объединительным платам или кабелям // Электронные компоненты. 2005. - №1. - С.116—119;

88. Щукин А. АЦП и ЦАП фирмы Linear Technology // Электронные компоненты. 2004. - №2. - С.43^45.

89. Королев Н. RISC-микроконтроллеры фирмы Atmel // Chip News. -1998. №2. - С.21-22.

90. Poulton К., Knudsen K.L., Corcoran J.J. et. al. A 6-bit, 4 GSa/s GaAs HBT ADC // IEEE Journal of Solid State Circuits, Oct. 1995.

91. Jewett R., Poulton K., Hsieh K.-C., Doernberg J. A 12b 128 MSample/s ADC with 0,05 LSB DNL // IEEE ISSCC Digest of Technical Papers, Feb. 1997.- PP.138-139.

92. Song W.S., Baranoski E.J., Martinez D.R. One Trillion Operations Per Second On-board VLSI Signal Processor for Discoverer II Space Radar // IEEE Aerospace Conf. Proceedings, March 2000.

93. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны/ В.Н. Антипов, В.Т. Горяинов, А.Н. Кулин, и др.; Под ред. В.Т. Горяинова. М.: Радио и связь, 1988 - 304 е.: ил.

94. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для вузов. М.: «Советское радио», 1970 — 560 е.: ил.

95. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. Учебное пособие для вузов/ Уткин Г.М., Благовещенский М.В., Жуховитская В.П. и др.: Под ред. Г.М. Уткина. М.: «Советское радио», 1979. - 320 е.: ил.