Аналіз підходів щодо компенсації взаємного впливу антенних елементів (АЕ)

1.3 Аналіз підходів щодо компенсації взаємного впливу антенних елементів (АЕ)

У [17] запропоновані варіанти згладжування взаємного впливу каналів стосовно до методів MUSIC (метод класифікації множинних сигналів, MUltiple SIgnal Classification). В обробці сигналів обмежуються обліком впливу 10–20 взаємодіючих АЕ. Недоліками цього підходу є підвищення обчислювальних витрат через необхідність попереднього розрахунку матриці струмів на АЕ, непрацездатність підходу через пряме визначення зворотної матриці взаємного впливу у випадку її сингулярності, обмеження можливості радіолокаційної системи при корельованих чи шумах низькому відношенні сигнал/шум через орієнтація на метод MUSIC.

У [18] використовується градуїровальний метод калібрування плоскої ЦАР із застосуванням трьох експериментальних джерел випромінювання. Це дозволяє частково знизити взаємний вплив. Такий підхід може бути розвитий при використанні одного рухливого випромінювача.

Також можливі варіанти вирішення зазначеної задачі, що розглянуті в [19–21]. Аналіз існуючих методів врахування взаємного впливу каналів дозволяє зробити висновок про їхній недостатньо високу ефективність. Накладені при їхньому синтезі обмеження позбавляють зазначені підходи універсальності. Це зв’язано з наступними факторами: неадаптивність обробки до завадової обстановки; орієнтація на порівняно прості і, як наслідок, неоптимальні процедури оцінки напрямків приходу сигналів; поява додаткового зрушення отриманої оцінки і зниження її варіабельності; інваріантість до напрямку на ДВ; розрахунок на високе відношення сигнал-шум; високі обчислювальні витрати, що не завжди прийнятно при обробці сигналів у реальному масштабі часу. Усе це звужує область розв’язуваних з їхньою допомогою задач.

Таким чином, виникає необхідність у комплексному підході до розробки таких методів врахування взаємного впливу каналів, що були б максимально вільні від перерахованих вище недоліків.

Розглянемо більш детально роботу ЦАР на прийом. Взаємний вплив АЕ можна виразити через відповідні коефіцієнти (КВВ), що у загальному випадку будуть комплексними величинами. Їхні чисельні значення можна одержати шляхом переходу від матриць розсіювання. На сьогоднішній момент відомі роботи, у яких розглядаються методики визначення власних і взаємних опорів АЕ решітки [17, 19-21]. Крім того, можливе використання рішення, запропонованого в [17].

Згідно [22], напруги в каналах на розкриві такої антени у випадку взаємного впливу обчислюються за виразом:

 , (6)

де k - номер каналу, вплив якого враховується (),

r - канал, в якому здійснюється компенсація взаємного впливу каналів ЦАР,

 - власний комплексний опір каналів,

 а також

 - взаємні комплексні опори каналів.

Виразивши струми в каналах через власні комплексні напруги:

 , (7)

рівняння (6) можна записатися через зважені суми напруг каналів, що впливають:

 , (8)

де  - зважені сумарні комплексні напруги каналів.

Таким чином, вплив к-го каналу на r-ий виражається через КВВ:

 . (9)

Як наслідок, з (6): , .

Для випадку лінійної ЦАР, що складається з  каналів, матрицю КВВ розмірністю  з врахуванням впливу К каналів, можна записати в вигляді:

, (10)

Крім лінійної ЦАР варто розглянуто плоску антенну решітку. Зазвичай, вона складається з ідентичних і однаково орієнтованих АЕ, розташованих у  стовпцях та  рядках з відстанями між ними  – по горизонталі, і  – по вертикалі (рис. 1.9). При цьому, для спрощення аналітичних викладень вводять ті ж обмеження, що і для лінійної ЦАР, а також передбачають, щоб .

Для визначення матриць КВВ, відповідно в вертикальній  і горизонтальній площинах , достатньо скористатись підходом, що розглядався для випадку лінійної ЦАР.

Рис. 1.9. Плоска цифрова антенна решітка.

При визначенні КВВ необхідно враховувати їхню залежність від напрямку приходу сигналу. Варіантів відповідної апроксимації КВВ може бути кілька. Наприклад, у найпростішому випадку всі можливі напрямки розбиваються на сектори, у межах яких КВВ покладаються незмінними.