Цифровая антенная решётка: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[непроверенная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правка
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
стиль
 
(не показаны 42 промежуточные версии 9 участников)
Строка 1: Строка 1:
{{TOCright}}
'''Цифровая антенная решётка''' (ЦАР) (антенная решётка с цифровой обработкой сигнала) — антенная решётка<ref>Антенная решётка — совокупность излучающих элементов, расположенных в определённом порядке, ориентированных и возбуждаемых так, чтобы получить заданную диаграмму направленности.</ref> с поэлементной обработкой сигналов, в которой сигналы от излучающих элементов подвергаются аналого-цифровому преобразованию с последующей обработкой по определённым алгоритмам<ref>ГОСТ 23282-91. Решётки антенные. Термины и определения.</ref>.
'''Цифровая антенная решётка''' (ЦАР) (антенная решётка с цифровой обработкой сигнала) — антенная решётка<ref>Антенная решётка — совокупность излучающих элементов, расположенных в определённом порядке, ориентированных и возбуждаемых так, чтобы получить заданную диаграмму направленности.</ref> с поэлементной обработкой сигналов, в которой сигналы от излучающих элементов подвергаются аналого-цифровому преобразованию с последующей обработкой по определённым алгоритмам<ref>ГОСТ 23282-91. Решётки антенные. Термины и определения.</ref>.


Более общее определение ЦАР предполагает цифровое диаграммообразование как на прием, так и на передачу сигналов:
Более общее определение ЦАР предполагает цифровое диаграммообразование как на прием, так и на передачу сигналов:


'''Цифровая антенная решётка''' (ЦАР) — пассивная или активная антенная система, представляющая собой совокупность аналого-цифровых (цифро-аналоговых) каналов с общим фазовым центром, в которой формирование диаграммы направленности осуществляется в цифровом виде, без использования фазовращателей<ref name=slyusarsmartantenna1>
'''Цифровая антенная решётка''' (ЦАР) — пассивная или активная антенная система, представляющая собой совокупность аналого-цифровых (цифро-аналоговых) каналов с общим фазовым центром, в которой формирование диаграммы направленности осуществляется в цифровом виде, без использования фазовращателей<ref name=slyusarsmartantenna1>{{cite web
|last = Слюсар
{{cite web
| last = Слюсар
|first = В.И.
|title = Основные понятия теории и техники антенн. Антенные системы евклидовой геометрии. Фрактальные антенны. SMART-антенны. Цифровые антенные решётки (ЦАР). MIMO–системы на базе ЦАР.
| first = В.И.
|work = Разделы 9.3 - 9.8 в книге «Широкополосные беспроводные сети передачи информации». / Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. – М.: Техносфера. – 2005.
| title = Основные понятия теории и техники антенн. Антенные системы евклидовой геометрии. Фрактальные антенны. SMART-антенны. Цифровые антенные решётки (ЦАР). MIMO–системы на базе ЦАР.
|date = 2005
| work = Разделы 9.3 - 9.8 в книге «Широкополосные беспроводные сети передачи информации». / Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. – М.: Техносфера. – 2005. | date = 2005
|pages = C. 498 – 569
|pages = C. 498 – 569
| url = http://www.slyusar.kiev.ua/slyusar_broadband.djvu}}
|url = http://www.slyusar.kiev.ua/slyusar_broadband.djvu
|access-date = 2018-11-25
</ref>.
|archive-date = 2018-08-29
|archive-url = https://web.archive.org/web/20180829212615/http://slyusar.kiev.ua/slyusar_broadband.djvu
|url-status = live
}}</ref>.
В зарубежной литературе используются эквивалентные термины {{lang-en|digital antenna array}} или {{lang-en|smart antenna}}
В зарубежной литературе используются эквивалентные термины {{lang-en|digital antenna array}} или {{lang-en|smart antenna}}
<ref name=slyusarsmartantenna2>
<ref name=slyusarsmartantenna2>{{cite web
|last = Слюсар
{{cite web
| last = Слюсар
|first = В.И.
|title = Smart-антенны пошли в серию.
| first = В.И.
|work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2004. - № 2.
| title = Smart-антенны пошли в серию.
|date = 2004
| work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2004. - № 2.
| date = 2004
|pages = C. 62 – 65
|url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1018_339.pdf
|pages = C. 62 – 65
|access-date = 2014-05-31
| url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1018_339.pdf}}
|archive-date = 2021-05-12
</ref>
|archive-url = https://web.archive.org/web/20210512171428/https://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1018_339.pdf
|url-status = live
}}</ref>


Различие между ЦАР и разновидностью активной [[Фазированная антенная решётка|фазированной антенной решётки]] [[Активная фазированная антенная решётка|(АФАР)]] заключается в методах обработки информации.
Различие между ЦАР и разновидностью активной [[Фазированная антенная решётка|фазированной антенной решётки]] [[Активная фазированная антенная решётка|(АФАР)]] заключается в методах обработки информации.
В основе [[АФАР]] лежит приёмопередающий модуль (ППМ), включающий в себя два канала: приёмный и передающий. В каждом канале установлен усилитель, а также по два устройства управления амплитудно-фазовым распределением: [[Фазовращатель|фазовращателем]] и [[аттенюатор]]ом.
В основе [[АФАР]] лежит приёмопередающий модуль (ППМ), включающий в себя два канала: приёмный и передающий. В каждом канале установлен усилитель, а также по два устройства управления амплитудно-фазовым распределением: [[Фазовращатель|фазовращателем]] и [[аттенюатор]]ом.


В цифровых антенных решётках в каждом канале установлен цифровой приёмно-передающий модуль, в котором аналоговая система управления амплитудой и фазой сигнала заменена системой цифрового синтеза и анализа сигналов ([[ЦАП]]/[[АЦП]])<ref name=slyusarsmartantenna1 /><ref name=slyusarsmartantenna3>
В цифровых антенных решётках в каждом канале установлен цифровой приёмопередающий модуль, в котором аналоговая система управления амплитудой и фазой сигнала заменена системой цифрового синтеза и анализа сигналов ([[ЦАП]]/[[АЦП]])<ref name=slyusarsmartantenna1 /><ref name=slyusarsmartantenna3>{{cite web
|last = Слюсар
{{cite web
| last = Слюсар
|first = В.И.
|title = Цифровое диаграммообразование - базовая технология перспективных систем связи.
| first = В.И.
|work = Радиоаматор. – 1999. - № 8.
| title = Цифровое диаграммообразование - базовая технология перспективных систем связи.
| work = Радиоаматор. – 1999. - № 8.
|date = 1999
| date = 1999
|pages = C. 58 – 59
|url = http://slyusar.kiev.ua/ra9908_SLYUSAR.pdf
|pages = C. 58 – 59
|access-date = 2014-05-31
| url = http://slyusar.kiev.ua/ra9908_SLYUSAR.pdf}}
|archive-date = 2014-02-24
</ref><ref name=slyusarsmartantenna4>
|archive-url = https://web.archive.org/web/20140224220430/http://www.slyusar.kiev.ua/ra9908_SLYUSAR.pdf
{{cite web
| last = Слюсар
|url-status = live
}}</ref><ref name=slyusarsmartantenna4>{{cite web
| first = В.И.
|last = Слюсар
| title = Цифровое формирование луча в системах связи: будущее рождается сегодня.
|first = В.И.
| work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2001. - № 1.
|title = Цифровое формирование луча в системах связи: будущее рождается сегодня.
| date = 2001
|work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2001. - № 1.
|pages = C. 6 - 12
| url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1395_10.pdf}}
|date = 2001
|pages = C. 6 - 12
|url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1395_10.pdf
|access-date = 2014-05-31
</ref><ref name=slyusarsmartantenna5>
|archive-date = 2021-04-17
{{cite web
|archive-url = https://web.archive.org/web/20210417145908/https://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1395_10.pdf
| last = Слюсар
| first = В.И.
|url-status = live
}}</ref><ref name=slyusarsmartantenna5>{{cite web
| title = Цифровые антенные решётки: будущее радиолокации.
|last = Слюсар
| work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2001. - № 3.
| date = 2001
|first = В.И.
|title = Цифровые антенные решётки: будущее радиолокации.
|pages = C. 42 - 46.
|work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2001. - № 3.
| url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1438_671.pdf}}
|date = 2001
</ref><ref name=slyusarsmartantenna10>
|pages = C. 42 - 46.
{{cite web
|url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1438_671.pdf
| last = Слюсар
| first = В.И.
|access-date = 2017-08-10
|archive-date = 2019-11-01
| title = Цифровые антенные решётки: аспекты развития.
|archive-url = https://web.archive.org/web/20191101102615/http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1438_671.pdf
| work = Специальная техника и вооружение. - Февраль, 2002. - № 1,2.
| date = 2002
|url-status = live
}}</ref><ref name=slyusarsmartantenna10>{{cite web
|pages = С. 17 - 23.
| url = http://slyusar.kiev.ua/UST_2002_1.pdf}}
|last = Слюсар
|first = В.И.
</ref>.
|title = Цифровые антенные решётки: аспекты развития.
|work = Специальная техника и вооружение. - Февраль, 2002. - № 1,2.
|date = 2002
|pages = С. 17 - 23.
|url = http://slyusar.kiev.ua/UST_2002_1.pdf
|accessdate = 2014-06-04
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20181223000655/http://slyusar.kiev.ua/UST_2002_1.pdf
|archivedate = 2018-12-23
|deadlink = yes
}}</ref>.


== Истоки теории ЦАР ==
== Истоки теории ЦАР ==
[[Файл:Digital antenna array.jpg|thumb|right|{{center|Приёмный сегмент ЦАР}}]]
Теория цифровых антенных решёток (ЦАР) зарождалась как теория многоканального анализа (Multichannel Estimation) <ref name=history>Slyusar V. I. Origins of the Digital Antenna Array Theory.// International Conference on Antenna Theory and Techniques, 24-27 May, 2017, Kyiv, Ukraine. – Pp. 199 - 201. [http://slyusar.kiev.ua/Slyusar_ICATT_2017_m.pdf]</ref><ref name=history1>Слюсар В. И. Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 1.// Первая миля. Last mile (Приложение к журналу "Электроника: наука, технология, бизнес"). – N1. - 2018. - C. 72 - 77 [http://slyusar.kiev.ua/Slyusar1_2018_LP.pdf]</ref>. Её истоки берут начало в '''1920е годы''' с разработанных тогда методов определения направлений прихода радиосигналов совокупностью двух антенн по разности фаз или амплитуд их выходных напряжений. При этом оценка направлений прихода одиночного сигнала осуществлялась по показаниям стрелочных индикаторов либо по форме фигур Лиссажу, рисуемых лучом на экране [[осциллограф]]а. Примером такого рода является публикация <ref>H. T. Friis. Oscillographic Observations on the Direction of Propagation and Fading of Short Waves.// Proceedings of the Institute of Radio Engineers. – May 1928. - Volume16, Issue 5. - Pp. 658 – 665</ref>. Простейший патентный поиск позволяет выявить несколько десятков [[патент]]ов, использующих аналогичные технические решения для [[радар]]ов, [[радиопеленгатор]]ов, средств навигации. Речь идёт, например, о так называемых phase-comparison direction finder (патент США №2423437) или amplitude-comparison direction finder (патент США №2419946)<ref name=history /><ref name=history1 />.
[[Файл:Digital antenna array TR.jpg|thumb|right|{{center|Передающий сегмент ЦАР}}]]
Теория цифровых антенных решёток (ЦАР) зарождалась как теория многоканального анализа (Multichannel Estimation)<ref name="history">Slyusar V. I. Origins of the Digital Antenna Array Theory.// International Conference on Antenna Theory and Techniques, 24-27 May, 2017, Kyiv, Ukraine. — Pp. 199—201. [http://slyusar.kiev.ua/Slyusar_ICATT_2017_m.pdf] {{Wayback|url=http://slyusar.kiev.ua/Slyusar_ICATT_2017_m.pdf|date=20190717164836}}</ref><ref name="history1">Слюсар В. И. Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 1.// Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N1. — 2018. — C. 72 — 77 [http://slyusar.kiev.ua/Slyusar1_2018_LP.pdf] {{Wayback|url=http://slyusar.kiev.ua/Slyusar1_2018_LP.pdf|date=20180317035648}}</ref>. Её истоки берут начало в '''1920е годы''' с разработанных тогда методов определения направлений прихода радиосигналов совокупностью двух антенн по разности фаз или амплитуд их выходных напряжений. При этом оценка направлений прихода одиночного сигнала осуществлялась по показаниям стрелочных индикаторов либо по форме фигур Лиссажу, рисуемых лучом на экране [[осциллограф]]а. Примером такого рода является публикация<ref>H. T. Friis. Oscillographic Observations on the Direction of Propagation and Fading of Short Waves.// Proceedings of the Institute of Radio Engineers. — May 1928. — Volume16, Issue 5. — Pp. 658—665</ref>. Простейший патентный поиск позволяет выявить несколько десятков [[патент]]ов, использующих аналогичные технические решения для [[радар]]ов, [[радиопеленгатор]]ов, средств навигации. Речь идёт, например, о так называемых phase-comparison direction finder (патент США № 2423437) или amplitude-comparison direction finder (патент США № 2419946)<ref name=history /><ref name=history1 />.


В конце '''1940-х годов''' данный подход привёл к появлению теории трёхканальных антенных анализаторов, обеспечивавших решение задачи разделения сигналов воздушной цели и отражённого от подстилающей поверхности “антипода” путём решения системы уравнений, сформированных по комплексным напряжениям трёхканальной сигнальной смеси <ref>E. W. Hamlin, P. A. Seay,•W. E. Gordon.•A New Solution to the Problem of Vertical Angle-of-Arrival of Radio Waves.// Journal of Appllied Physics. – 1949, Vol. 20. - Pp. 248 – 251)</ref>. Результаты экспериментальных измерений с помощью аналогичного трёхантенного устройства были опубликованы Фредериком Бруксом в 1951 г.<ref>Frederick E. Brooks. A Receiver for Measuring Angle-of-Arrival in a Complex Wave.// Proceedings of the I.R.E.- April, 1951. - Pp. 407 - 411)</ref>.
В конце '''1940-х годов''' данный подход привёл к появлению теории трёхканальных антенных анализаторов, обеспечивавших решение задачи разделения сигналов воздушной цели и отражённого от подстилающей поверхности «антипода» путём решения системы уравнений, сформированных по комплексным напряжениям трёхканальной сигнальной смеси<ref>E. W. Hamlin, P. A. Seay,•W. E. Gordon.•A New Solution to the Problem of Vertical Angle-of-Arrival of Radio Waves.// Journal of Appllied Physics. — 1949, Vol. 20. — Pp. 248—251)</ref>. Результаты экспериментальных измерений с помощью аналогичного трёхантенного устройства были опубликованы Фредериком Бруксом в 1951 г.<ref>Frederick E. Brooks. A Receiver for Measuring Angle-of-Arrival in a Complex Wave.// Proceedings of the I.R.E.- April, 1951. — Pp. 407—411)</ref>.


Растущая сложность решения подобного рода радиолокационных задач к концу '''1950-х годов''' создала предпосылки для применения в этой сфере электронной вычислительной техники <ref name=history />.<ref name=history1 />. Например, в '''1957 г.''' была опубликована статья Бена С. Мелтонта и Лесли Ф. Бейли <ref>Ben S. Meltont and Leslie F. Bailey. Multiple Signal Correlators.//Geophysics. - July, 1957. - Vol. XXII, No. 3. - Pp. 565 - 588</ref>, в которой были предложены варианты реализации алгебраических операций по обработке сигналов с помощью электронных схем, являющихся их аналогами, с целью создания машинного [[коррелятор]]а (a machine correlator) или машинного вычислителя обработки сигналов на основе аналоговой вычислительной машины. По сути, тем самым был создан симбиоз приёмной системы и спецвычислителя для оценивания параметров сигналов.
Растущая сложность решения подобного рода радиолокационных задач к концу '''1950-х годов''' создала предпосылки для применения в этой сфере электронной вычислительной техники<ref name=history />.<ref name=history1 />. Например, в '''1957 г.''' была опубликована статья Бена С. Мелтонта и Лесли Ф. Бейли<ref>Ben S. Meltont and Leslie F. Bailey. Multiple Signal Correlators.//Geophysics. — July, 1957. — Vol. XXII, No. 3. — Pp. 565—588</ref>, в которой были предложены варианты реализации алгебраических операций по обработке сигналов с помощью электронных схем, являющихся их аналогами, с целью создания машинного [[коррелятор]]а (a machine correlator) или машинного вычислителя обработки сигналов на основе аналоговой вычислительной машины. По сути, тем самым был создан симбиоз приёмной системы и спецвычислителя для оценивания параметров сигналов.


Приход на смену аналоговым вычислительным средствам цифровой техники буквально через три года, в '''1960 г.''' воплотился в идею использования быстродействующего [[компьютер]]а для решения пеленгационной задачи, первоначально в отношении определения местоположения [[эпицентр]]а землетрясения <ref name=history /><ref name=history1 />. К числу тех, кто первым реализовал эту идею на практике, следует отнести Б.А. Болта <ref>B. A. Bolt. The Revision of Earthquake Epicentres, Focal Depths and Origin-Times using a High-speed Computer. //Geophysical Journal. - 1960, Vol. 3, Issue 4. - Pp. 433 - 440</ref>, который написал программу для IBM 704 по сейсмопеленгации на основе метода наименьших квадратов. Практически синхронно с ним аналогичный подход использовал сотрудник Австралийского национального университета Флинн <ref>E. A. Flinn. Local earthquake location with an electronic computer.//Bulletin of the Seismological Society of America. - July 1960. - Vol. 50, No. 3. – Pp. 467-470</ref>.
Приход на смену аналоговым вычислительным средствам цифровой техники буквально через три года, в '''1960 г.''' воплотился в идею использования быстродействующего [[компьютер]]а для решения пеленгационной задачи, первоначально в отношении определения местоположения [[эпицентр]]а землетрясения<ref name=history /><ref name=history1 />. К числу тех, кто первым реализовал эту идею на практике, следует отнести Б. А. Болта<ref>B. A. Bolt. The Revision of Earthquake Epicentres, Focal Depths and Origin-Times using a High-speed Computer. //Geophysical Journal. — 1960, Vol. 3, Issue 4. — Pp. 433—440</ref>, который написал программу для IBM 704 по сейсмопеленгации на основе метода наименьших квадратов. Практически синхронно с ним аналогичный подход использовал сотрудник Австралийского национального университета Флинн<ref>E. A. Flinn. Local earthquake location with an electronic computer.//Bulletin of the Seismological Society of America. — July 1960. — Vol. 50, No. 3. — Pp. 467—470</ref>.


Несмотря на то, что в указанных экспериментах интерфейс между датчиками и [[компьютер]]ом был реализован с помощью перфокарт ввода данных, такое решение явилось решающим шагом на пути появления ЦАР. Далее оставалось лишь решить проблему непосредственной подачи в [[компьютер]] цифровых данных, полученных от сенсорных элементов, исключив этап подготовки перфорационных карт и участие оператора как лишнее звено. При этом решение задачи совершенствования обработки информации от решётки сенсорных датчиков могло быть сведено к разработке программного обеспечения интегрированного с ними [[компьютер]]а <ref name=history /><ref name=history1 />. С этого момента аналогичные решения могли тиражироваться в любых радиотехнических приложениях.
Несмотря на то, что в указанных экспериментах интерфейс между датчиками и [[компьютер]]ом был реализован с помощью перфокарт ввода данных, такое решение явилось решающим шагом на пути появления ЦАР. Далее оставалось лишь решить проблему непосредственной подачи в [[компьютер]] цифровых данных, полученных от сенсорных элементов, исключив этап подготовки перфорационных карт и участие оператора как лишнее звено. При этом решение задачи совершенствования обработки информации от решётки сенсорных датчиков могло быть сведено к разработке программного обеспечения интегрированного с ними [[компьютер]]а<ref name=history /><ref name=history1 />. С этого момента аналогичные решения могли тиражироваться в любых радиотехнических приложениях.


'''В СССР''', по-видимому, первым обратил внимание на потенциальные возможности многоканальных анализаторов '''Поликарпов Б.И.'''<ref>Поликарпов Б.И. О некоторых возможностях применения независимых каналов приема сигналов и использования электронно-вычислительной техники для повышения помехоустойчивости и разрешающей способности радиолокационных измерений//Сборник “Экспресс-информация”, БНТ, № 23, 1961</ref> Он рассмотрел анализаторы фазового типа с равными или кратными расстояниями между фазовыми центрами приёмных каналов, на выходах которых напряжения подвергаются корреляционной обработке, и с помощью вычислительных машин определяются угловые координаты источников сигналов. Поликарпов Б.И. указал на принципиальную возможность разрешения источников сигналов с угловым расстоянием, меньшем ширины главного лепестка диаграммы направленности антенной системы<ref name=history /><ref name=history1 />.
'''В СССР''', по-видимому, первым обратил внимание на потенциальные возможности многоканальных анализаторов '''Поликарпов Б. И.'''<ref>Поликарпов Б. И. О некоторых возможностях применения независимых каналов приема сигналов и использования электронно-вычислительной техники для повышения помехоустойчивости и разрешающей способности радиолокационных измерений//Сборник «Экспресс-информация», БНТ, № 23, 1961</ref> Он рассмотрел анализаторы фазового типа с равными или кратными расстояниями между фазовыми центрами приёмных каналов, на выходах которых напряжения подвергаются корреляционной обработке, и с помощью вычислительных машин определяются угловые координаты источников сигналов. Поликарпов Б. И. указал на принципиальную возможность разрешения источников сигналов с угловым расстоянием, меньшем ширины главного лепестка диаграммы направленности антенной системы<ref name=history /><ref name=history1 />.


Однако конкретное решение задачи сверхрэлеевского разрешения источников излучения было предложено лишь в '''1962 году''' '''Варюхиным В.А.''' и '''Заблоцким М. А.''', которыми был изобретён соответствующий способ измерения направлений на источники электромагнитного поля <ref>А.С. СССР № 25752. Способ измерения направлений на источники электромагнитного поля. //Варюхин В.А., Заблоцкий М. А. – 1962</ref>. Данный способ, основывался на обработке информации, содержащейся в распределении комплексных амплитуд напряжений на выходах амплитудных, фазовых и фазово-амплитудных многоканальных анализаторов, и позволял определять угловые координаты источников, находящихся в пределах ширины главного лепестка приёмной антенной системы<ref name=history /><ref name=history1 />.
Однако конкретное решение задачи сверхрэлеевского разрешения источников излучения было предложено лишь в '''1962 году''' '''[[Варюхин, Владимир Алексеевич|Варюхиным В. А.]]''' и '''Заблоцким М. А.''', которыми был изобретён соответствующий способ измерения направлений на источники электромагнитного поля<ref>А. С. СССР № 25752. Способ измерения направлений на источники электромагнитного поля. //Варюхин В. А., Заблоцкий М. А. — 1962</ref>. Данный способ, основывался на обработке информации, содержащейся в распределении комплексных амплитуд напряжений на выходах амплитудных, фазовых и фазово-амплитудных многоканальных анализаторов, и позволял определять угловые координаты источников, находящихся в пределах ширины главного лепестка приёмной антенной системы<ref name=history /><ref name=history1 />.


В дальнейшем Варюхиным В.А была разработана общая теория многоканальных анализаторов, основанная на обработке информации, содержащейся в распределении комплексных амплитуд напряжений на выходах антенной решётки<ref name=history1 />. Эта теория рассматривает способы определения угловых координат источников в зависимости от угловых расстояний между ними, фазовых и энергетических соотношений между сигналами, а также функциональные схемы устройств, реализующих теоретические выводы. Определение параметров источников производится непосредственным решением систем трансцендентных уравнений высокого порядка, описывающих функцию отклика многоканального анализатора. Трудности, возникающие при решении трансцендентных систем уравнений высокого порядка, были преодолены Варюхиным В.А. путём «сепарации» неизвестных, при которой определение угловых координат сводится к решению двух или даже одного уравнения, а определение комплексных амплитуд – к решению линейных систем уравнений порядка N <ref>Варюхин В.А., Касьянюк С. А. Об одном методе решения нелинейных систем специального вида. – Журнал вычислительной математики и математической физики, Издание АН СССР, № 2, 1966</ref>.
В дальнейшем [[Варюхин, Владимир Алексеевич|Варюхиным В. А.]] была разработана общая теория многоканальных анализаторов, основанная на обработке информации, содержащейся в распределении комплексных амплитуд напряжений на выходах антенной решётки<ref name=history1 />. Эта теория рассматривает способы определения угловых координат источников в зависимости от угловых расстояний между ними, фазовых и энергетических соотношений между сигналами, а также функциональные схемы устройств, реализующих теоретические выводы. Определение параметров источников производится непосредственным решением систем трансцендентных уравнений высокого порядка, описывающих функцию отклика многоканального анализатора. Трудности, возникающие при решении систем [[Трансцендентное уравнение|трансцендентных уравнений]] высокого порядка, были преодолены [[Варюхин, Владимир Алексеевич|Варюхиным В. А.]] путём «сепарации» неизвестных, при которой определение угловых координат сводится к решению двух или даже одного уравнения, а определение комплексных амплитуд — к решению линейных систем уравнений порядка N<ref>Варюхин В. А., Касьянюк С. А. Об одном методе решения нелинейных систем специального вида. — Журнал вычислительной математики и математической физики, Издание АН СССР, № 2, 1966</ref>.
[[File:DAA ZAPEV.jpg|thumb|Опытный образец 64-канальной ЦАР<ref name=slyusarsmartantenna5 /><ref name=slyusarsmartantenna10 />]]
[[Файл:DAA ZAPEV.jpg|thumb|Опытный образец 64-канальной ЦАР<ref name=slyusarsmartantenna5 /><ref name=slyusarsmartantenna10 />]]
Важной вехой в признании научных результатов Варюхина В.А. стала защита им диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук, состоявшаяся в '''1967 г.''' Отличительной особенностью развитых им теоретических основ является максимальная автоматизация процесса оценивания координат и параметров сигналов, тогда как за рубежом в это время зарождался подход, базирующийся на формировании функции отклика сейсмического многоканального анализатора и оценке его разрешающей способности на основе ''визуальных впечатлений''. Речь идёт о методе Кейпона и разработанных в дальнейшем методах MUSIC, ESPRIT и других проекционных методах спектрального оценивания <ref name=marpl>Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения.Пер. с англ. — Москва, Мир, 1990. — 584 стр.</ref>. Оригинальность основных теоретических достижений научной школы Варюхина В.А., полученные им и его учениками (прежде всего, в Военной академии ПВО Сухопутных войск имени Василевского A.M.<ref name=slyusarsmartantenna5 /><ref name=slyusarsmartantenna10 />), на фоне развитых за рубежом теоретических методов спектрального оценивания, сохраняется и ныне, благодаря максимальному учёту специфических особенностей аналитического описания функции отклика многоканального анализатора, в том числе сформированной на основе операции [[Быстрое преобразование Фурье|быстрого преобразования Фурье]]. Это касается сведения задачи сверхрэлевского разрешения (сверхразрешения) сигналов по выходам вторичных приёмных каналов к решению алгебраического уравнения степени M, где M – количество источников, возможности несмещённого оценивания параметров сигналов, определения неизвестного количества их источников и других важных аспектов. Указанным научным коллективом был разработан и всесторонне апробирован ряд макетов [[РЛС]] с ЦАР, при участи его представителей проведены успешные полигонные испытания опытного образца уникальной 64-канальной [[РЛС]] с ЦАР<ref name=slyusarsmartantenna5 /><ref name=slyusarsmartantenna10 />.
Важной вехой в признании научных результатов [[Варюхин, Владимир Алексеевич|Варюхина В. А.]] стала защита им диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук, состоявшаяся в '''1967 г.''' Отличительной особенностью развитых им теоретических основ является максимальная автоматизация процесса оценивания координат и параметров сигналов, тогда как за рубежом в это время зарождался подход, базирующийся на формировании функции отклика сейсмического многоканального анализатора и оценке его разрешающей способности на основе ''визуальных впечатлений''. Речь идёт о методе Кейпона и разработанных в дальнейшем методах MUSIC, ESPRIT и других проекционных методах спектрального оценивания<ref name=marpl>Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. Пер. с англ. — Москва, Мир, 1990. — 584 стр.</ref>. Оригинальность основных теоретических достижений научной школы [[Варюхин, Владимир Алексеевич|Варюхина В. А.]], полученные им и его учениками (прежде всего, в [[Военная академия противовоздушной обороны Сухопутных войск имени Василевского|Военной академии ПВО Сухопутных войск имени Василевского A.M.]]<ref name=slyusarsmartantenna5 /><ref name=slyusarsmartantenna10 />), на фоне развитых за рубежом теоретических методов спектрального оценивания, сохраняется и ныне, благодаря максимальному учёту специфических особенностей аналитического описания функции отклика многоканального анализатора, в том числе сформированной на основе операции [[Быстрое преобразование Фурье|быстрого преобразования Фурье]]. Это касается сведения задачи сверхрэлеевского разрешения (сверхразрешения) сигналов по выходам вторичных приёмных каналов к решению алгебраического уравнения степени M, где M — количество источников, возможности несмещённого оценивания параметров сигналов, определения неизвестного количества их источников и других важных аспектов. Указанным научным коллективом был разработан и всесторонне апробирован ряд макетов [[РЛС]] с ЦАР, при участи его представителей проведены успешные полигонные испытания опытного образца уникальной 64-канальной [[РЛС]] с ЦАР<ref name=slyusarsmartantenna5 /><ref name=slyusarsmartantenna10 />.


Межведомственное научно-техническое совещание, проведённое в '''1977 г.''' Научным Советом АН СССР по проблеме «Статистическая радиофизика» (председатель – академик Кобзев Ю.Б.) и Филиалом противовоздушной обороны Сухопутных войск Военной артиллерийской академии им. М.И. Калинина (г. Киев), придало официальный статус термину «цифровая антенная решётка» и констатировало приоритет научной школы Варюхина В.А. в разработке и практической реализации соответствующей теории, датировав начало исследований, выполнявшихся под руководством Варюхина В.А., 1962 годом.<ref>Миночкин А.И., Рудаков В.И., Слюсар В.И. Основы военно-технических исследований. Теория и приложения. Том. 2. Синтез средств информационного обеспечения вооружения и военной техники.//Под ред. А.П. Ковтуненко. - Киев: «Гранмна». – 2012. – С. 7 - 98; 354 - 521 [http://www.slyusar.kiev.ua/BOOK_2012.pdf]</ref>.
Межведомственное научно-техническое совещание, проведённое в '''1977 г.''' Научным Советом АН СССР по проблеме «Статистическая радиофизика» (председатель — академик [[Кобзарев, Юрий Борисович|Кобзарев Ю. Б.]]) и [[Военная академия противовоздушной обороны Сухопутных войск имени Василевского|Филиалом противовоздушной обороны Сухопутных войск Военной артиллерийской академии им. М. И. Калинина]] (г. [[Киев]]), придало официальный статус термину «цифровая антенная решётка» и констатировало приоритет научной школы [[Варюхин, Владимир Алексеевич|Варюхина В. А.]] в разработке и практической реализации соответствующей теории, датировав начало исследований, выполнявшихся под руководством [[Варюхин, Владимир Алексеевич|Варюхина В. А.]], 1962 годом.<ref>Миночкин А. И., Рудаков В. И., Слюсар В. И. Основы военно-технических исследований. Теория и приложения. Том. 2. Синтез средств информационного обеспечения вооружения и военной техники.//Под ред. А. П. Ковтуненко. — Киев: «Гранмна». — 2012. — С. 7 — 98; 354—521 [http://www.slyusar.kiev.ua/BOOK_2012.pdf]{{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/BOOK_2012.pdf|date=20190717163631}}</ref>.


Конечно делать заключение о приоритете и важности тех или иных научных подходов в процессе формирования общей теории ЦАР дело неблагодарное, учитывая закрытый характер большинства работ и отсутствие возможности подробного ознакомления с научным наследием того времени. Изложенный здесь исторический экскурс лишь приподнимает завесу времени над развитием научного поиска и имел целью указать на историческом фоне общую нишу и временные рамки зарождения теории многоканального анализа. Детальное изложение исторических этапов развития теории ЦАР заслуживает отдельного рассмотрения.
Конечно, делать заключение о приоритете и важности тех или иных научных подходов в процессе формирования общей теории ЦАР - дело неблагодарное, учитывая закрытый характер большинства работ и отсутствие возможности подробного ознакомления с научным наследием того времени. Изложенный здесь исторический экскурс лишь приподнимает завесу времени над развитием научного поиска и имел целью указать на историческом фоне общую нишу и временные рамки зарождения теории многоканального анализа. Детальное изложение исторических этапов развития теории ЦАР заслуживает отдельного рассмотрения.


== Приёмно-передающий модуль ЦАР ==
== Приёмно-передающий модуль ЦАР ==
Строка 113: Строка 135:
|pages = C. 3 - 12.
|pages = C. 3 - 12.
| url = http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2001_04.pdf}}
| url = http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2001_04.pdf}}
</ref><ref name=slyusarsmartantenna9>
</ref><ref name=slyusarsmartantenna9>{{cite web
|last = Слюсар
{{cite web
| last = Слюсар
|first = В.И.
| first = В.И.
|authorlink =
|title = Многостандартная связь: проблемы и решения.
| authorlink =
|work = Радиоаматор. – 2001.
| title = Многостандартная связь: проблемы и решения.
| work = Радиоаматор. – 2001.
|date = 2001
| date = 2001
|pages = № 7 - C. 54 - 54, № 8. – C. 50 - 51.
|url = http://slyusar.kiev.ua/ra0107_08_SLYUSAR.pdf
|pages = № 7 - C. 54 - 54, № 8. – C. 50 - 51.
|access-date = 2014-05-31
| url = http://slyusar.kiev.ua/ra0107_08_SLYUSAR.pdf}}
|archive-date = 2014-02-24
</ref>. В передающем канале он заменяет [[фазовращатель]] и [[аттенюатор]], а также какую-то часть генератора — устройство синтеза сигнала, модулятор и синтезатор частоты ([[гетеродин]]).
|archive-url = https://web.archive.org/web/20140224225518/http://www.slyusar.kiev.ua/ra0107_08_SLYUSAR.pdf
|url-status = live
}}</ref>. В передающем канале он заменяет [[фазовращатель]] и [[аттенюатор]], а также какую-то часть генератора — устройство синтеза сигнала, модулятор и синтезатор частоты ([[гетеродин]]).


После [[ЦАП]] в канале сигнал проходит [[усилитель]] мощности и излучается [[антенна|антенной]]<ref name=slyusarsmartantenna8 /><ref name=slyusarsmartantenna9 />. Требования в передающем канале к усилителю другие, чем в приёмном. Это связано с уровнем мощности на входе усилителя<ref name=slyusarsmartantenna1 />. Принятый модулем из пространства сигнал на порядки ниже синтезированного [[ЦАП]].
После [[ЦАП]] в канале сигнал проходит [[усилитель]] мощности и излучается [[антенна|антенной]]<ref name=slyusarsmartantenna8 /><ref name=slyusarsmartantenna9 />. Требования в передающем канале к усилителю другие, чем в приёмном. Это связано с уровнем мощности на входе усилителя<ref name=slyusarsmartantenna1 />. Принятый модулем из пространства сигнал на порядки ниже синтезированного [[ЦАП]].
Строка 131: Строка 156:


=== Преобразование частоты в ЦАР ===
=== Преобразование частоты в ЦАР ===
При работе с сигналами, оцифровка или цифро-аналоговое преобразование которых на несущей частоте является неэффективной (недостаточная разрядность и канальность имеющихся [[АЦП]]/[[ЦАП]], их высокое энергопотребление и т. п.), в ЦАР может выполняться одно или несколько промежуточных преобразований частоты<ref name=slyusarsmartantenna8 /><ref name=slyusarsmartantenna9 />. Следует отметить, что всякое преобразование частоты вносит дополнительные погрешности в обработку сигналов и снижает потенциальные характеристики ЦАР.
При работе с сигналами, оцифровка или цифро-аналоговое преобразование которых на несущей частоте является неэффективной (недостаточная разрядность и канальность имеющихся [[АЦП]]/[[ЦАП]], их высокое энергопотребление и т. п.), в ЦАР может выполняться одно или несколько промежуточных преобразований частоты<ref name=slyusarsmartantenna8 /><ref name=slyusarsmartantenna9 />. При этом всякое преобразование частоты вносит дополнительные погрешности в обработку сигналов и снижает потенциальные характеристики ЦАР.


== Система синхронизации ==
== Система синхронизации ==
Данная система предназначена для формирования сетки опорных частот, обеспечивающих синхронную работу всех составных частей программно-аппаратного комплекса системы цифрового диаграммообразования, выдачи синхросигнала тактирования [[АЦП]] и [[ЦАП]], стробирования децимирующих фильтров, формирования импульсов запуска передатчика с переменной скважностью, управляемой с центрального компьютерного модуля, выдачи опорного сигнала на аналоговый задающий генератор и управления коммутацией сигналов коррекции характеристик приёмных модулей<ref>Патент України на корисну модель № 47675. МПК (2009) МПК 7 G 01 S 13/08-13/44, G 01 S 7/02-7/46, H 02 K 15/00-15/16. Система обробки сигналів приймальної цифрової антенної решітки. //Слюсар В.І., Волощук І. В., Гриценко В. М., Бондаренко М. В., Малащук В. П., Шацман Л. Г., Нікітін М. М. — Заявка №u200903986 від 22.04.2009. — Опубл. 25.02.2010, бюл. № 4. — http://www.slyusar.kiev.ua/47675.pdf {{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/47675.pdf |date=20140714213306 }}</ref>. Система синхронизации должна обеспечивать минимизацию [[джиттер]]а синхросигналов тактирования [[АЦП]] и [[ЦАП]], в противном случае будет снижаться точность угловой пеленгации источников сигналов и глубина подавления активных помех<ref name=slyusarjitter1>{{cite web

|last = Слюсар
Данная система предназначена для формирования сетки опорных частот, обеспечивающих синхронную работу всех составных частей программно-аппаратного комплекса системы цифрового диаграммообразования, выдачи синхросигнала тактирования [[АЦП]] и [[ЦАП]], стробирования децимирующих фильтров, формирования импульсов запуска передатчика с переменной скважностью, управляемой с центрального компьютерного модуля, выдачи опорного сигнала на аналоговый задающий генератор и управления коммутацией сигналов коррекции характеристик приёмных модулей<ref>Патент України на корисну модель № 47675. МПК (2009) МПК 7 G 01 S 13/08-13/44, G 01 S 7/02-7/46, H 02 K 15/00-15/16. Система обробки сигналів приймальної цифрової антенної решітки. //Слюсар В.І., Волощук І. В., Гриценко В. М., Бондаренко М. В., Малащук В. П., Шацман Л. Г., Нікітін М. М. - Заявка №u200903986 від 22.04.2009. - Опубл. 25.02.2010, бюл. № 4. - http://www.slyusar.kiev.ua/47675.pdf</ref>. Система синхронизации должна обеспечивать минимизацию [[джиттер]]а синхросигналов тактирования [[АЦП]] и [[ЦАП]], в противном случае будет снижаться точность угловой пеленгации источников сигналов и глубина подавления активных помех <ref name=slyusarjitter1>
|first = В.И.
{{cite web
| last = Слюсар
|authorlink =
|title = Влияние нестабильности такта АЦП на угловую точность линейной цифровой антенной решетки.
| first = В.И.
|work = Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 1998. - Том 41, № 6.
| authorlink =
|date = 1998
| title = Влияние нестабильности такта АЦП на угловую точность линейной цифровой антенной решетки.
| work = Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 1998. - Том 41, № 6.
| date = 1998
|pages = C. 77 - 80
|pages = C. 77 - 80
| url = http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_1998_06.pdf}}
|url = http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_1998_06.pdf
|access-date = 2017-08-07
</ref><ref name=slyusarjitter2>{{статья|автор =Бондаренко М.В., Слюсар В.И. |заглавие = Влияние джиттера АЦП на точность пеленгации цифровыми антенными решетками.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. – 2011. - № 8. – C. 41 - 49. - [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2011_8.pdf]}}</ref><ref name=slyusarjitter3>{{статья|автор =Bondarenko M.V., Slyusar V.I. |заглавие = Limiting depth of jammer's suppression in a digital antenna array in conditions of ADC jitter.// 5th International Scientific Conference on Defensive Technologies, OTEH 2012. - 18 - 19 September, 2012. - Belgrade, Serbia. - Pp. 495 - 497. [http://slyusar.kiev.ua/OTEH_2012_SLYUSAR.pdf]}}</ref>.
|archive-date = 2018-12-22
|archive-url = https://web.archive.org/web/20181222180957/http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_1998_06.pdf
|url-status = live
}}</ref><ref name=slyusarjitter2>{{статья|автор =Бондаренко М.В., Слюсар В.И. |заглавие = Влияние джиттера АЦП на точность пеленгации цифровыми антенными решетками.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. – 2011. - № 8. – C. 41 - 49. - [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2011_8.pdf]}}</ref><ref name=slyusarjitter3>{{статья|автор =Bondarenko M.V., Slyusar V.I. |заглавие = Limiting depth of jammer's suppression in a digital antenna array in conditions of ADC jitter.// 5th International Scientific Conference on Defensive Technologies, OTEH 2012. - 18 - 19 September, 2012. - Belgrade, Serbia. - Pp. 495 - 497. [http://slyusar.kiev.ua/OTEH_2012_SLYUSAR.pdf]}}</ref>.


== Система коррекции характеристик приёмных каналов ==
== Система коррекции характеристик приёмных каналов ==

Цифровая система коррекции характеристик приёмных каналов предназначена для цифровой компенсации технологических погрешностей, приводящих к межканальным и квадратурным неидентичностям характеристик приёмных каналов ЦАР.
Цифровая система коррекции характеристик приёмных каналов предназначена для цифровой компенсации технологических погрешностей, приводящих к межканальным и квадратурным неидентичностям характеристик приёмных каналов ЦАР.


В многоканальных системах, к которым относится цифровая антенная решётка, межканальная идентичность [[Амплитудно-частотная характеристика|амплитудно-частотных характеристик]] (АЧХ) очень важна для минимизации мультипликативных помех, возникающих при межканальной обработке сигналов. Чем выше этот показатель (как правило, в области главной полосы пропускания [[Амплитудно-частотная характеристика|АЧХ]] стремятся достичь межканальной корреляции коэффициентов передачи каналов до 0,999 и выше) и чем шире полоса частот, в которой он соответствует требованиям, тем больше помехозащищённость соответствующей радиотехнической системы.
В многоканальных системах, к которым относится цифровая антенная решётка, межканальная идентичность [[Амплитудно-частотная характеристика|амплитудно-частотных характеристик]] (АЧХ) очень важна для минимизации мультипликативных помех, возникающих при межканальной обработке сигналов. Чем выше этот показатель (как правило, в области главной полосы пропускания [[Амплитудно-частотная характеристика|АЧХ]] стремятся достичь межканальной корреляции коэффициентов передачи каналов до 0,999 и выше) и чем шире полоса частот, в которой он соответствует требованиям, тем больше помехозащищённость соответствующей радиотехнической системы.


Для повышения указанной идентичности следует применять специальные алгоритмы межканальной коррекции [[Амплитудно-частотная характеристика|АЧХ]] приёмных каналов<ref>Слюсар В. И. Коррекция характеристик приёмных каналов цифровой антенной решётки по контрольному источнику в ближней зоне.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 2003. - Том 46, № 1. - C. 44 - 52. - http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2003_1.pdf</ref>.
Для повышения указанной идентичности следует применять специальные алгоритмы межканальной коррекции [[Амплитудно-частотная характеристика|АЧХ]] приёмных каналов<ref>Слюсар В. И. Коррекция характеристик приёмных каналов цифровой антенной решётки по контрольному источнику в ближней зоне.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 2003. — Том 46, № 1. — C. 44 — 52. — http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2003_1.pdf {{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2003_1.pdf |date=20140714162313 }}</ref>.


В активных ЦАР может выполняться также коррекция характеристик передающих каналов.<ref name=correct>Слюсар В.И., Титов И.В. Метод коррекции характеристик передающих каналов активной ЦАР.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 2004. - Том 47, № 8. - С. 14 - 20. [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2004_8.pdf]</ref>
В активных ЦАР может выполняться также коррекция характеристик передающих каналов.<ref name="correct">Слюсар В. И., Титов И. В. Метод коррекции характеристик передающих каналов активной ЦАР.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 2004. — Том 47, № 8. — С. 14 — 20. [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2004_8.pdf] {{Wayback|url=http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2004_8.pdf|date=20180829205245}}</ref> Функционирование системы коррекции осуществляется в двух основных режимах — расчёт коэффициентов коррекции по контрольным сигналам и режим коррекции цифровых отсчётов напряжений сигналов в процессе их обработки по рассчитанным ранее весовым коэффициентам.<ref>Патент України на корисну модель № 66902 МПК (2011.01) G01S 7/36 (2006.01) H03D 13/00. Спосіб корекції міжканальних і квадратурних неідентичностей приймальних каналів цифрової антенної решітки./ Слюсар В.І., Корольов М. О., Цибульов Р. А. — Заявка № u201107655 від 17.06.2011. — Опубл. 25.01.2012, бюл. № 2. — http://www.slyusar.kiev.ua/66902.pdf {{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/66902.pdf |date=20140714214019 }}</ref>
<ref>Патент України на корисну модель № 33257. МПК7 G 01 S7/36, H 03 D13/00. Спосіб корекції квадратурного розбалансу з використанням додаткового стробування відліків аналого-цифрового перетворювача.// Слюсар В.І., Масесов М. О., Солощев О. М. — Заявка № u200802467 від 26.02.2008. — Опубл. 10.06.2008, бюл. № 11. — http://www.slyusar.kiev.ua/33257.pdf {{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/33257.pdf |date=20140714114159 }}</ref><ref>Slyusar, V. I., Titov I.V. Correction of smart antennas receiving channels characteristics for 4G mobile communication// Рroceedings of the IV-th International Conference on Antenna Theory and Techniques, 9-12 September 2003. Sevastopol, Pp. 374—375. — http://www.slyusar.kiev.ua/MKTTA_2003.pdf {{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/MKTTA_2003.pdf |date=20211006095527 }}</ref>
Функционирование системы коррекции осуществляется в двух основных режимах - расчёт коэффициентов коррекции по контрольным
сигналам и режим коррекции цифровых отсчётов напряжений сигналов в процессе их обработки по рассчитанным ранее весовым коэффициентам.
<ref>Патент України на корисну модель № 66902 МПК (2011.01) G01S 7/36 (2006.01) H03D 13/00. Спосіб корекції міжканальних і квадратурних неідентичностей приймальних каналів цифрової антенної решітки./ Слюсар В.І., Корольов М. О., Цибульов Р. А. - Заявка № u201107655 від 17.06.2011. - Опубл. 25.01.2012, бюл. № 2. - http://www.slyusar.kiev.ua/66902.pdf</ref>
<ref>Патент України на корисну модель № 33257. МПК7 G 01 S7/36, H 03 D13/00. Спосіб корекції квадратурного розбалансу з використанням додаткового стробування відліків аналого-цифрового перетворювача.// Слюсар В.І., Масесов М. О., Солощев О. М. - Заявка № u200802467 від 26.02.2008. - Опубл. 10.06.2008, бюл. № 11. - http://www.slyusar.kiev.ua/33257.pdf</ref><ref>Slyusar, V. I., Titov I.V. Correction of smart antennas receiving channels characteristics for 4G mobile communication// Рroceedings of the IV-th International Conference on Antenna Theory and Techniques, 9-12 September 2003. Sevastopol, Pp. 374 – 375. - http://www.slyusar.kiev.ua/MKTTA_2003.pdf</ref>


== Система цифрового диаграммообразования (ЦДО) ==
== Система цифрового диаграммообразования (ЦДО) ==
[[Файл:AdaptiveBeamForming.png|thumb|400px|Значения [[CINR|SINR]] в зависимости от угла прихода интерференционного сигнала: неадаптивный метод диаграммообразования Бартлетта и адаптивный метод Кэйпона на основе [[Метод максимального правдоподобия|ММП]].]]


Цифровое диаграммообразование подразумевает под собой цифровой синтез [[диаграмма направленности|диаграммы направленности]] в режиме приёма, а также формирование заданного распределения [[электромагнитное поле|электромагнитного поля]] в раскрыве антенной решётки — в режиме передачи<ref name=slyusarsmartantenna6 /><ref name=slyusarsmartantenna7 />. При большом количестве каналов представляет собой вычислительную сеть, объединяющую несколько цифровых модулей обработки сигналов<ref name=slyusarsmartantenna6 /><ref name=slyusarsmartantenna7 />. Наибольшее распространение получило выполнение цифрового диаграммообразования ({{lang-en|digital beamforming}}) на основе операции [[быстрое преобразование Фурье|быстрого преобразования Фурье]]<ref name=correct /><ref name=slyusar_accur>{{статья|автор =Слюсар В.И. |заглавие = Точность измерений угловых координат линейной цифровой антенной решеткой при неидентичностях приемных каналов.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. – 1999. - Том 42, № 1. - C. 18. - [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_1999_1.pdf]}}</ref><ref>Слюсар В. И., Дубик А. Н. Метод многоимпульсной передачи сигналов в МІМО-системе.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника.- 2006. — Том 49, № 3. — С. 75 — 80. [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2006_3.pdf] {{Wayback|url=http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2006_3.pdf|date=20190303192731}}</ref><ref>Слюсар В. И., Дубик А. Н., Волошко С. В. МІМО-метод передачи телекодовой информации.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника.- 2007. — Том 50, № 3. — С. 61 — 70. [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2007_3.pdf] {{Wayback|url=http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2007_3.pdf|date=20190303182947}}</ref>, позволяющего формировать ортогональную систему так называемых вторичных пространственных каналов, в которой максимум [[диаграмма направленности|диаграммы направленности]] одного канала совпадает с нулями остальных.
[[File:AdaptiveBeamForming.png|thumb|400px|Значения [[CINR|SINR]] в зависимости от угла прихода интерференционного сигнала: неадаптивный метод диаграммообразования Бартлетта и адаптивный метод Кэйпона на основе [[Метод максимального правдоподобия|ММП]]<ref>[https://nbviewer.jupyter.org/gist/kirlf/1b70de0ef1b9cdf3c00c317920e8d252 Адаптивные антенные решетки (семинар на Python 3)]</ref>.]]

Цифровое диаграммообразование подразумевает под собой цифровой синтез [[диаграмма направленности|диаграммы направленности]] в режиме приёма, а также формирование заданного распределения [[электромагнитное поле|электромагнитного поля]] в раскрыве антенной решётки - в режиме передачи<ref name=slyusarsmartantenna6 /><ref name=slyusarsmartantenna7 />.
При большом количестве каналов представляет собой вычислительную сеть, объединяющую несколько цифровых модулей обработки сигналов<ref name=slyusarsmartantenna6 /><ref name=slyusarsmartantenna7 />. Наибольшее распространение получило выполнение цифрового диаграммообразования ({{lang-en|digital beamforming}}) на основе операции [[быстрое преобразование Фурье|быстрого преобразования Фурье]]<ref name=correct /><ref name=slyusar_accur>{{статья|автор =Слюсар В.И. |заглавие = Точность измерений угловых координат линейной цифровой антенной решеткой при неидентичностях приемных каналов.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. – 1999. - Том 42, № 1. - C. 18. - [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_1999_1.pdf]}}</ref><ref>Слюсар В.И., Дубик А.Н. Метод многоимпульсной передачи сигналов в МІМО-системе.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника.- 2006. - Том 49, № 3. - С. 75 - 80. [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2006_3.pdf]</ref><ref>Слюсар В.И., Дубик А.Н., Волошко С.В. МІМО-метод передачи телекодовой информации.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника.- 2007. - Том 50, № 3. - С. 61 - 70. [http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2007_3.pdf]</ref>, позволяющего формировать ортогональную систему так называемых вторичных пространственных каналов, в которой максимум [[диаграмма направленности|диаграммы направленности]] одного канала совпадает с нулями остальных.


Методы цифрового диаграммообразования подразделяются на [[:en:Adaptive beamformer|адаптивные]] и неадаптивные.
Методы цифрового диаграммообразования подразделяются на [[:en:Adaptive beamformer|адаптивные]] и неадаптивные.
Строка 172: Строка 193:
== Преимущества перед аналоговыми [[Фазированная антенная решётка|ФАР]] ==
== Преимущества перед аналоговыми [[Фазированная антенная решётка|ФАР]] ==
Превращение ЦАР в стандартное решение для современных средств радиолокации, связи и спутниковой навигации обусловлено целым рядом их преимуществ по сравнению с [[Фазированная антенная решётка|ФАР]]<ref name=slyusarsmartantenna5 />:
Превращение ЦАР в стандартное решение для современных средств радиолокации, связи и спутниковой навигации обусловлено целым рядом их преимуществ по сравнению с [[Фазированная антенная решётка|ФАР]]<ref name=slyusarsmartantenna5 />:
* Приёмные ЦАР – высокоинформативные приёмные системы, способные воспринять всю информацию, содержащуюся в структуре пространственно-временных электромагнитных полей в раскрыве решётки, и практически без потерь трансформировать её в данные о наличии и параметрах объектов.
* Приёмные ЦАР — высокоинформативные приёмные системы, способные воспринять всю информацию, содержащуюся в структуре пространственно-временных электромагнитных полей в раскрыве решётки, и практически без потерь трансформировать её в данные о наличии и параметрах объектов.
* Цифровое формирование высокоидентичных частотных фильтров на выходе приёмных устройств обеспечивает глубокую компенсацию широкополосных помеховых сигналов. В сочетании с расширением динамического диапазона при накоплении в процессе пространственно-временной обработки это обеспечивает недостижимую ранее помехозащищённость. Максимальная глубина "нулей" диаграммы направленности в направлениях на источники помех в [[Фазированная антенная решётка|ФАР]] ограничена малой разрядностью фазовращателей (5 - 6 бит), в ЦАР же используются [[АЦП]] с разрядностью 12 - 16 бит.
* Цифровое формирование высокоидентичных частотных фильтров на выходе приёмных устройств обеспечивает глубокую компенсацию широкополосных помеховых сигналов. В сочетании с расширением динамического диапазона при накоплении в процессе пространственно-временной обработки это обеспечивает недостижимую ранее помехозащищённость. Максимальная глубина «нулей» диаграммы направленности в направлениях на источники помех в [[Фазированная антенная решётка|ФАР]] ограничена малой разрядностью фазовращателей (5 — 6 бит), в ЦАР же используются [[АЦП]] с разрядностью 12 — 16 бит.
* При выполнении приёмопередающих модулей ЦАР с программно-конфигурируемой архитектурой в полной мере может быть реализован принцип интегрированной апертуры. В это понятие входит объединение антенных систем и ВЧ-блоков всех типов бортовых радиотехнических средств в единую структуру с минимизацией единиц аппаратуры, а также побочных радиоизлучений. При этом достигается оперативная функционально-ресурсная адаптация архитектуры бортового радиоэлектронного оборудования и существенно возрастает эффективность всего радиоэлектронного комплекса.
* При выполнении приёмопередающих модулей ЦАР с программно-конфигурируемой архитектурой в полной мере может быть реализован принцип интегрированной апертуры. В это понятие входит объединение антенных систем и ВЧ-блоков всех типов бортовых радиотехнических средств в единую структуру с минимизацией единиц аппаратуры, а также побочных радиоизлучений. При этом достигается оперативная функционально-ресурсная адаптация архитектуры бортового радиоэлектронного оборудования и существенно возрастает эффективность всего радиоэлектронного комплекса.
* Способность ЦАР к многосигнальному приёму в широком телесном угле при организации многопозиционных комплексов позволяет преодолеть большинство недостатков, присущих аналогичным традиционным системам с электронной или механической перестройкой узкого приёмопередающего луча.
* Способность ЦАР к многосигнальному приёму в широком телесном угле при организации многопозиционных комплексов позволяет преодолеть большинство недостатков, присущих аналогичным традиционным системам с электронной или механической перестройкой узкого приёмопередающего луча.


== Элементная база ==
== Элементная база ==
[[File:DAA slyusar.jpg|thumb|Экспериментальный образец 8-канальной ЦАР (первый из описанных периодов)<ref>Slyusar, V. I. The way of correction of DAA receiving channels characteristics using the heterodyne signal// Proceedings of the III International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT - 99), 8-11 September 1999, Sevastopil, pages 244 - 245. [http://www.slyusar.kiev.ua/SEV_1999.pdf]</ref>]]
[[Файл:DAA slyusar.jpg|thumb|Экспериментальный образец 8-канальной ЦАР (первый из описанных периодов)<ref>Slyusar, V. I. The way of correction of DAA receiving channels characteristics using the heterodyne signal// Proceedings of the III International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT — 99), 8-11 September 1999, Sevastopil, pages 244—245. [http://www.slyusar.kiev.ua/SEV_1999.pdf] {{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/SEV_1999.pdf|date=20200125150701}}</ref>]]
[[File:DAA PCI.jpg|thumb|Цифровой сегмент 8-канальной ЦАР на основе стандарта [[PCI]] с [[FPGA]]-модулями цифровой обработки сигналов (второй период)]]
[[Файл:DAA PCI.jpg|thumb|Цифровой сегмент 8-канальной ЦАР на основе стандарта [[PCI]] с [[FPGA]]-модулями цифровой обработки сигналов (второй период)]]
[[File:VEER1mm.jpg|thumb|16-канальный модуль [[АЦП]] и цифровой обработки сигналов ЦАР стандарта [[CompactPCI]] (третий период)]]
[[Файл:VEER1mm.jpg|thumb|16-канальный модуль [[АЦП]] и цифровой обработки сигналов ЦАР стандарта [[CompactPCI]] (третий период)]]
[[File:DAA channels.jpg|thumb|Многоканальный аналоговый приёмный модуль ЦАР<ref name=patent>Патент України на корисну модель № 39243. МПК (2006) G01S 13/00, G01S 7/00, H02K 15/00. Багатоканальний приймальний пристрій.// Слюсар В.І., Волощук І.В., Алесін А.М., Гриценко В.М., Бондаренко М.В., Малащук В.П., Шацман Л.Г., Нікітін М.М. - Заявка № u200813442 від 21.11.2008. - Опубл. 10.02.2009, бюл. № 3</ref> (третий период)]]
[[Файл:DAA channels.jpg|thumb|Многоканальный аналоговый приёмный модуль ЦАР<ref name=patent>Патент України на корисну модель № 39243. МПК (2006) G01S 13/00, G01S 7/00, H02K 15/00. Багатоканальний приймальний пристрій.// Слюсар В.І., Волощук І.В., Алесін А. М., Гриценко В. М., Бондаренко М. В., Малащук В. П., Шацман Л. Г., Нікітін М. М. — Заявка № u200813442 від 21.11.2008. — Опубл. 10.02.2009, бюл. № 3</ref> (третий период)]]
В историческом аспекте существенное влияние на развитие элементной базы ЦАР оказал переход от одноканальных к многоканальным микросхемам [[АЦП]] ([[ЦАП]]), появление новых стандартов на интерфейсные шины и модули встраиваемых компьютерных систем, отставание в совершенствовании процессоров цифровой обработки сигналов ([[Цифровая обработка сигналов|DSP]]) от микропроцессоров универсального назначения, прогресс в разработке программируемых логических интегральных схем ([[ПЛИС]]) типа [[FPGA]]. Соответственно в развитии указанной элементной базы в отношении приёмных ЦАР можно условно выделить '''четыре периода'''<ref name=history1 />.
В историческом аспекте существенное влияние на развитие элементной базы ЦАР оказал переход от одноканальных к многоканальным микросхемам [[АЦП]] ([[ЦАП]]), появление новых стандартов на интерфейсные шины и модули встраиваемых компьютерных систем, отставание в совершенствовании процессоров цифровой обработки сигналов ([[Цифровая обработка сигналов|DSP]]) от микропроцессоров универсального назначения, прогресс в разработке программируемых логических интегральных схем ([[ПЛИС]]) типа [[FPGA]]. Соответственно, в развитии указанной элементной базы в отношении приёмных ЦАР можно условно выделить '''четыре периода'''<ref name=history1 />.


Технологии '''первого''' из них связаны с использованием одноканальных [[АЦП]] и реализацией цифровой обработки сигналов в приёмных каналах с помощью отдельно взятых микросхем сумматоров, регистров и т.п.<ref name=history1 /> Примером такого подхода является экспериментальный образец 8-канальной ЦАР, созданный в Военной академии [[ПВО]] Сухопутных войск имени Маршала Советского Союза Василевского А.М. в 1989 - 1992 годах (см. фото).
Технологии '''первого''' из них связаны с использованием одноканальных [[АЦП]] и реализацией цифровой обработки сигналов в приёмных каналах с помощью отдельно взятых микросхем сумматоров, регистров и т. п.<ref name=history1 /> Примером такого подхода является экспериментальный образец 8-канальной ЦАР, созданный в [[Военная академия противовоздушной обороны Сухопутных войск имени Василевского|Военной академии ПВО Сухопутных войск имени Маршала Советского Союза Василевского А. М.]] в 1989—1992 годах (см. фото).


'''Второй период''' обусловлен появлением первых промышленных компьютеров и интерфейсных кросс-плат стандартов [[ISA]] и [[PCI]], когда стало возможным для каждого приёмного канала применить свой модуль [[Цифровая обработка сигналов|DSP]], конструктивно разграничив цифровой и аналоговый сегменты ЦАР<ref name=slyusarsmartantenna10/><ref name=history1 /><ref name=slyusarsmartantenna6>
'''Второй период''' обусловлен появлением первых промышленных компьютеров и интерфейсных кросс-плат стандартов [[ISA]] и [[PCI]], когда стало возможным для каждого приёмного канала применить свой модуль [[Цифровая обработка сигналов|DSP]], конструктивно разграничив цифровой и аналоговый сегменты ЦАР<ref name=slyusarsmartantenna10/><ref name=history1 /><ref name=slyusarsmartantenna6>{{cite web
|last = Слюсар
{{cite web
| last = Слюсар
|first = В.И.
| first = В.И.
|authorlink =
|title = Схемотехника цифрового диаграммообразования. Модульные решения.
| authorlink =
|work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2002. - № 1.
| title = Схемотехника цифрового диаграммообразования. Модульные решения.
|date = 2002
| work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2002. - № 1.
| date = 2002
|pages = C. 46 - 52.
|url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1299_491.pdf
|pages = C. 46 - 52.
|access-date = 2014-05-31
| url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1299_491.pdf}}
|archive-date = 2021-05-12
</ref>
|archive-url = https://web.archive.org/web/20210512175527/https://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1299_491.pdf
<ref name=slyusarsmartantenna12>
|url-status = live
{{cite web
}}</ref>
| last = Слюсар
<ref name=slyusarsmartantenna12>{{cite web
| first = В.И.
|last = Слюсар
| title = Модульные решения в схемотехнике цифрового диаграммообразования.
|first = В.И.
| work = Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- Том 46, № 12.
|title = Модульные решения в схемотехнике цифрового диаграммообразования.
| date = 2003
|work = Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- Том 46, № 12.
|pages = C. 48 - 62.
|date = 2003
| url = http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2003_12.pdf}}
|pages = C. 48 - 62.
</ref>. Однако необходимость жёсткой синхронизации первичной цифровой обработки сигналов во всех приёмных каналах ЦАР вынудила в дальнейшем отказаться от модулей [[Цифровая обработка сигналов|DSP]], заменив их на специально разработанные модули с [[ПЛИС]] типа [[FPGA]].
|url = http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2003_12.pdf
|access-date = 2017-08-11
|archive-date = 2019-03-03
|archive-url = https://web.archive.org/web/20190303194931/http://slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2003_12.pdf
|url-status = live
}}</ref>. Однако необходимость жёсткой синхронизации первичной цифровой обработки сигналов во всех приёмных каналах ЦАР вынудила в дальнейшем отказаться от модулей [[Цифровая обработка сигналов|DSP]], заменив их на специально разработанные модули с [[ПЛИС]] типа [[FPGA]].


'''Третий период''' в развитии элементной базы связан с переходом к использованию стандарта [[CompactPCI]] и применению 4- и 8-канальных микросхем [[АЦП]] в многоканальных модулях цифровой обработки сигналов<ref name=slyusarsmartantenna10/><ref name=history1 /><ref name=slyusarsmartantenna6/><ref name=slyusarsmartantenna7>
'''Третий период''' в развитии элементной базы связан с переходом к использованию стандарта [[CompactPCI]] и применению 4- и 8-канальных микросхем [[АЦП]] в многоканальных модулях цифровой обработки сигналов<ref name=slyusarsmartantenna10/><ref name=history1 /><ref name=slyusarsmartantenna6/><ref name=slyusarsmartantenna7>{{cite web
|last = Слюсар
{{cite web
| last = Слюсар
|first = В.И.
|title = Схемотехника цифровых антенных решёток. Грани возможного.
| first = В.И.
|work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2004. - № 8.
| title = Схемотехника цифровых антенных решёток. Грани возможного.
|date = 2004
| work = Электроника: наука, технология, бизнес. – 2004. - № 8.
| date = 2004
|pages = C. 34 - 40.
|url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1150_552.pdf
|pages = C. 34 - 40.
|access-date = 2014-05-31
| url = http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1150_552.pdf}}
|archive-date = 2017-05-17
</ref><ref name=slyusarsmartantenna12/>. Основными его принципами стала максимальная интеграция цифровой обработки с установкой на одной плате формата 6U до 32 каналов аналого-цифрового преобразования сигналов и соответствующей эшелонированной обработки их выходных отсчётов в сначала нескольких, а затем и в одной [[FPGA]]. В это же время произошёл переход к интегрированным модулям аналоговой обработки сигналов. В тех случаях, когда было уместно, для такой интеграции использовались многоканальные микросхемы аналоговых усилителей, в других вариантах интеграция выполнялась путём конструктивного объединения нескольких приёмных модулей (до 4 - 8) в один блок с общей разводкой питания, контрольных сигналов, сигналов гетеродина и многоканальным разъёмом для связи с цифровым блоком (см. фото).
|archive-url = https://web.archive.org/web/20170517052927/http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1150_552.pdf
|url-status = live
}}</ref><ref name=slyusarsmartantenna12/>. Основными его принципами стала максимальная интеграция цифровой обработки с установкой на одной плате формата 6U до 32 каналов аналого-цифрового преобразования сигналов и соответствующей эшелонированной обработки их выходных отсчётов в сначала нескольких, а затем и в одной [[FPGA]]. В это же время произошёл переход к интегрированным модулям аналоговой обработки сигналов. В тех случаях, когда было уместно, для такой интеграции использовались многоканальные микросхемы аналоговых усилителей, в других вариантах интеграция выполнялась путём конструктивного объединения нескольких приёмных модулей (до 4 — 8) в один блок с общей разводкой питания, контрольных сигналов, сигналов гетеродина и многоканальным разъёмом для связи с цифровым блоком (см. фото).


Нынешний, '''четвёртый период''' характеризуется масштабированием решений предыдущего поколения на использование компьютерных модулей и интерфейсов стандартов [[PCI Express]]. При этом могут применяться стандарты [[CompactPCI Serial]], [[CompactPCI PlusIO]], [[OpenVPX]] и др.<ref name=history1 /> Усиливается тенденция к интеграции цифровой и аналоговой обработки с возвращением на повестку дня идей, характерных для первого из указанных периодов в развитии элементной базы ЦАР, но с учётом нового витка технологической эволюции <ref>Малахов Р.Ю. Модуль бортовой цифровой антенной решетки. Дисс. канд. техн. наук. по специальности 05.12.07. — Москва, 2015.[https://www.mai.ru/upload/iblock/1ef/1ef2888186036ed1cef4a04d49c186db.pdf]</ref>. Речь также идёт о встраивании микросхем [[АЦП]] и [[FPGA]] в блоки многоканальных приёмников сигналов, выполненных на основе технологий [[LTCC]] и её аналогов. Переход к стандарту [[OpenVPX]], несмотря на все связанные с этим проблемы, позволяет существенно нарастить скорость передачи данных, сокращая время на их обработку.
Нынешний, '''четвёртый период''' характеризуется масштабированием решений предыдущего поколения на использование компьютерных модулей и интерфейсов стандартов [[PCI Express]]. При этом могут применяться стандарты [[CompactPCI Serial]], [[CompactPCI PlusIO]], [[OpenVPX]] и др.<ref name=history1 /> Усиливается тенденция к интеграции цифровой и аналоговой обработки с возвращением на повестку дня идей, характерных для первого из указанных периодов в развитии элементной базы ЦАР, но с учётом нового витка технологической эволюции<ref>Малахов Р. Ю. Модуль бортовой цифровой антенной решетки. Дисс. канд. техн. наук. по специальности 05.12.07. — Москва, 2015.[https://www.mai.ru/upload/iblock/1ef/1ef2888186036ed1cef4a04d49c186db.pdf] {{Wayback|url=https://www.mai.ru/upload/iblock/1ef/1ef2888186036ed1cef4a04d49c186db.pdf|date=20170812180615}}</ref>. Речь также идёт о встраивании микросхем [[АЦП]] и [[FPGA]] в блоки многоканальных приёмников сигналов, выполненных на основе технологий [[LTCC]] и её аналогов. Переход к стандарту [[OpenVPX]], несмотря на все связанные с этим проблемы, позволяет существенно нарастить скорость передачи данных, сокращая время на их обработку.


В России выпускается ряд интегральных микросхем для построения ЦАР. Для использования в передающем тракте предназначена микросхема [[Цифровой вычислительный синтезатор|цифрового вычислительного синтезатора]] 1508ПЛ8Т. Данная микросхема реализует функции синтеза сложного (включая [[ЛЧМ]] и другие виды модуляции) широкополосного (до 800 МГц) зондирующего сигнала, введения амплитудно-фазовых предыскажений и цифро-аналогового преобразования. Также имеются средства синхронизации для обеспечения работы в составе ЦАР.
В России выпускается ряд интегральных микросхем для построения ЦАР. Для использования в передающем тракте предназначена микросхема [[Цифровой вычислительный синтезатор|цифрового вычислительного синтезатора]] 1508ПЛ8Т. Данная микросхема реализует функции синтеза сложного (включая [[ЛЧМ]] и другие виды модуляции) широкополосного (до 800 МГц) зондирующего сигнала, введения амплитудно-фазовых предыскажений и цифро-аналогового преобразования. Также имеются средства синхронизации для обеспечения работы в составе ЦАР.


В приёмном тракте возможно применение цифрового четырёхканального приёмника 1288ХК1Т, который осуществляет селекцию и цифровую предварительную обработку сигналов, принятых с [[АЦП]]<ref>Шахнович И. Российский цифровой приемник 1288ХК1Т - первый представитель серии Мультифлекс.//Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2006. -№ 2. - С. 24 - 31. [http://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_698_288.pdf]</ref>. Весьма эффективным решением является блок 16-канального аналого-цифрового преобразования сигналов компании АО "ПКК Миландр", содержащий шестнадцать 14-разрядных [[АЦП]] К5101НВ01, процессоры цифровой обработки сигналов К1967ВН04 и [[ПЛИС]] для предварительной цифровой обработки отсчётов [[АЦП]], включая их [[Децимация (обработка сигналов)|децимацию]] и [[Цифровой фильтр|фильтрацию]].<ref>Мякочин Ю., Матюнин Д. 16-канальный когерентный блок захвата данных для систем АФАР.//Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2018. -№ 3. - С. 122 - 126.</ref>.
В приёмном тракте возможно применение цифрового четырёхканального приёмника 1288ХК1Т, который осуществляет селекцию и цифровую предварительную обработку сигналов, принятых с [[АЦП]]<ref>Шахнович И. Российский цифровой приемник 1288ХК1Т — первый представитель серии Мультифлекс.//Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2006. -№ 2. — С. 24 — 31. [http://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_698_288.pdf]{{Wayback|url=http://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_698_288.pdf|date=20170811143835}}</ref>. Весьма эффективным решением является блок 16-канального аналого-цифрового преобразования сигналов компании АО «ПКК Миландр», содержащий шестнадцать 14-разрядных [[АЦП]] К5101НВ01, процессоры цифровой обработки сигналов К1967ВН04 и [[ПЛИС]] для предварительной цифровой обработки отсчётов [[АЦП]], включая их [[Децимация (обработка сигналов)|децимацию]] и [[Цифровой фильтр|фильтрацию]].<ref>Мякочин Ю., Матюнин Д. 16-канальный когерентный блок захвата данных для систем АФАР.//Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2018. -№ 3. — С. 122—126.</ref>.

Подробное описание возможных вариантов аппаратной реализации цифровой обработки сигналов в ЦАР представлено в публикациях [[Слюсар, Вадим Иванович|Слюсаря В. И.]]<ref name=slyusarsmartantenna10/><ref name=slyusarsmartantenna8/><ref name=slyusarsmartantenna9/><ref name=slyusarsmartantenna6/><ref name=slyusarsmartantenna7/><ref name=slyusarsmartantenna12/>, а также серии патентов<ref name=patent/>, перечень которых продолжает пополняться.

Особенностью данного этапа является также переход к широкому применению радиофотонных технологий в ЦАР.


== Методы оценки параметров сигналов ==
Подробное описание возможных вариантов аппаратной реализации цифровой обработки сигналов в ЦАР представлено в публикациях Слюсаря В.И.<ref name=slyusarsmartantenna10/><ref name=slyusarsmartantenna8/><ref name=slyusarsmartantenna9/><ref name=slyusarsmartantenna6/><ref name=slyusarsmartantenna7/><ref name=slyusarsmartantenna12/>, а также серии патентов<ref name=patent/>, перечень которых продолжает пополняться.
[[Файл:Transposed Block Face-Splitting Product.jpg|thumb|[[Торцевое произведение|Блочное транспонированное торцевое произведение матриц]] в описании модели ЦАР<ref name=lecture>Vadym Slyusar. [https://doi.org/10.13140/RG.2.2.31620.76164/1 New Matrix Operations for DSP] (Lecture). April 1999. — DOI: 10.13140/RG.2.2.31620.76164/1</ref>]]


* [[Метод максимального правдоподобия]]
Особенностью даного этапа является также переход к широкому применению радиофотонных технологий в ЦАР.
* [[Метод Прони]]
* [[MUSIC (алгоритм)]]
* [[ESPRIT]]
* [[Искусственный интеллект]]. Перспективным трендом в совершенствовании обработки сигналов по выходам ЦАР является применение технологий искусственного интеллекта<ref>Svetlana Kondratieva, Elena Ovchinnikova, Pavel Shmachilin, Natalia Anosova. [https://ieeexplore.ieee.org/document/9030542 Artificial Neural Networks in Digital Antenna Arrays] {{Wayback|url=https://ieeexplore.ieee.org/document/9030542 |date=20220802094738 }}.//2019 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT). November 2019.</ref>. Один из вариантов при этом — формирование [[тензорный скетч|тензорного скетча]] с минимизацией вычислительных операций на основе [[торцевое произведение|торцевого произведения матриц]].


== Радиофотонные ЦАР ==
== Радиофотонные ЦАР ==
{{заготовка раздела}}
{{заготовка раздела}}
Первоначально идея использования радиофотонных технологий в ЦАР сводилась к оптоволоконной разводке тактовых импульсов [[АЦП]] по всему множеству приёмных каналов. При этом для срабатывания [[АЦП]] оптические импульсы должны были преобразовываться в тактовые видеосигналы с помощью фотодетекторов.<ref name=slyusarjitter1 />. Данный подход позволяет, например, упростить передачу тактовых сигналов [[АЦП]] через вращающиеся контактные сочленения от неподвижной аппаратуры несущей платформы на вращающуюся цифровую антенную решётку.
Первоначально идея использования радиофотонных технологий в ЦАР сводилась к оптоволоконной разводке тактовых импульсов [[АЦП]] по всему множеству приёмных каналов. При этом для срабатывания [[АЦП]] оптические импульсы должны были преобразовываться в тактовые видеосигналы с помощью фотодетекторов.<ref name=slyusarjitter1 />. Данный подход позволяет, например, упростить передачу тактовых сигналов [[АЦП]] через вращающиеся контактные сочленения от неподвижной аппаратуры несущей платформы на вращающуюся цифровую антенную решётку.


В настоящее время развитие радиофотоники позволяет использовать оптоволоконный интерфейс также для трансфера принятых антенными элементами ЦАР радиосигналов<ref>''Шумов А. В., Нефедов С. И., Бикметов А. Р.'' Концепция построения радиолокационной станции на основе элементов радиофотоники/Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. - Электронный журнал - 2016. - № 05. - С. 41–65. - DOI: 10.7463/0516.0840246 [http://engineering-science.ru/file/out/842739]</ref><ref name=MT2016>Quaranta P. Radar technology for 2020. // Military technolodgy. – 2016. – № 9(48). – Р. 86 – 89.</ref>. Сначала по выходу аналогового приёмника широкополосный радиосигнал модулирует оптическую несущую, а перед подачей на [[АЦП]] - происходит обратное преобразование, с восстановлением радиосигнала для его последующей оцифровки. Аналогичные операции с оптическим формированием радиосигналов могут быть использованы и в передающих ЦАР<ref name=MT2016 />.
В настоящее время развитие радиофотоники позволяет использовать оптоволоконный интерфейс также для передачи принятых антенными элементами ЦАР радиосигналов<ref>''Шумов А. В., Нефедов С. И., Бикметов А. Р.'' Концепция построения радиолокационной станции на основе элементов радиофотоники/Наука и Образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. — Электронный журнал — 2016. — № 05. — С. 41-65. — DOI: 10.7463/0516.0840246 [http://engineering-science.ru/file/out/842739] {{Wayback|url=http://engineering-science.ru/file/out/842739|date=20181127064705}}</ref><ref name=MT2016>Quaranta P. Radar technology for 2020. // Military technolodgy. — 2016. — № 9(48). — Р. 86 — 89.</ref>. Сначала по выходу аналогового приёмника широкополосный радиосигнал модулирует оптическую несущую, а перед подачей на [[АЦП]] — происходит обратное преобразование, с восстановлением радиосигнала для его последующей оцифровки. Аналогичные операции с оптическим формированием радиосигналов могут быть использованы и в передающих ЦАР<ref name=MT2016 />.


Радиофотонные ЦАР являются основой [[Радиофотонная РЛС|радиофотонных РЛС]]. Кроме того, радиофотонные технологии могут быть реализованы во внутриаппаратных интерфейсах ЦАР базовых станций сотовой связи следующих поколений [[5G]] и [[Связь 6G|6G]]. Для работы с абонентами в верхней полусфере (связь с множеством [[беспилотный летательный аппарат|беспилотных летательных аппаратов]], передача данных на борт пилотируемой авиации, связь с низкоорбитальными спутниками) количество антенных элементов систем [[MIMO#Massive MIMO|Massive MIMO]] будет составлять несколько сотен. В целях упрощения аппаратной реализации и снижения стоимости таких многоканальных ЦАР использование в них многомодовых [[оптическое волокно|оптоволоконных]] интерфейсов как разновидности радиофотоники является единственным разумным выбором не только при работе на приём сигналов, но и для передачи данных.
Радиофотонные ЦАР являются основой [[Радиофотонная РЛС|радиофотонных РЛС]]. Кроме того, радиофотонные технологии могут быть реализованы во внутриаппаратных интерфейсах ЦАР базовых станций сотовой связи следующих поколений [[5G]] и [[Связь 6G|6G]]. Для работы с абонентами в верхней полусфере (связь с множеством [[беспилотный летательный аппарат|беспилотных летательных аппаратов]], передача данных на борт пилотируемой авиации, связь с низкоорбитальными спутниками) количество антенных элементов систем [[MIMO#Massive MIMO|Massive MIMO]] будет составлять несколько сотен. В целях упрощения аппаратной реализации и снижения стоимости таких многоканальных ЦАР использование в них многомодовых [[оптическое волокно|оптоволоконных]] интерфейсов как разновидности радиофотоники является единственным разумным выбором не только при работе на приём сигналов, но и для передачи данных.


== Гибридные зеркальные антенны с ЦАР ==
== Гибридные зеркальные антенны с ЦАР ==
Данная разновидность ЦАР представляет собой совокупность зеркального [[Рефлектор (зеркало)|рефлектора]] и ЦАР, расположенной в его [[фокальная плоскость|фокальной плоскости]]. Такая конструкция позволяет получить многолучевую [[диаграмма направленности|диаграмму направленности]] в узком пространственном секторе.<ref>''Белоусов О.А., Рязанов Е.В., Колмыкова А.С., Дякин А.И.'' Применение алгоритмов нечеткой логики в системе управления диаграммообразующим устройством гибридной зеркальной антенны/Программные продукты и системы. - 2018. - № 4. - С. 757-762. - DOI: 10.15827/0236-235X.031.4.757-762 [https://elibrary.ru/item.asp?id=36524585]</ref>.
Данная разновидность ЦАР представляет собой совокупность зеркального [[Рефлектор (зеркало)|рефлектора]] и ЦАР, расположенной в его [[фокальная плоскость|фокальной плоскости]]. Такая конструкция позволяет получить многолучевую [[диаграмма направленности|диаграмму направленности]] в узком пространственном секторе.<ref>''Белоусов О. А., Рязанов Е. В., Колмыкова А. С., Дякин А. И.'' Применение алгоритмов нечеткой логики в системе управления диаграммообразующим устройством гибридной зеркальной антенны/Программные продукты и системы. — 2018. — № 4. — С. 757—762. — DOI: 10.15827/0236-235X.031.4.757-762 [https://elibrary.ru/item.asp?id=36524585]</ref>.


== Примеры реализации ЦАР ==
== Примеры реализации ЦАР ==

===Радиолокационные станции===
=== Радиолокационные станции ===
<gallery>
S1850M Andrea Doria (D 553).jpg|[[S1850M]]<ref name=slyusarsmartantenna5 /> на борту итальянского фрегата Andrea Doria (D 553)
SmartLR.jpg|thumb|right|[[SMART-L]]<ref name=slyusarsmartantenna5 /> на борту фрегата F221 ''Hessen''
Giraffe AFB-radar.jpg|''[[РЛС Giraffe|Giraffe AMB]]''<ref name=slyusarsmartantenna10 /> - радар на аэрошоу в Ле Бурже, 2007 г.
Voronezh-m-radar-lekhtusi.jpg|[[РЛС]] [[Воронеж-М]] ([[Лехтуси]]). Разработчик [[Концерн «РТИ Системы»]]
FBX T.jpg|thumb|РЛС AN/TPY-2 комплекса [[THAAD]]
CAPTOR E.jpg|thumb|CAPTOR-E, [[DSEI]]-2019
DDG 124 with AMDR highlighted.png|РЛС [[AMDR|AMDR AN/SPY-6]] (реализована технология digital beamforming<ref>Katherine Owens. [https://defensesystems.com/articles/2017/04/10/navyradar.aspx New Navy destroyer radar conducts first flight test.] {{Wayback|url=https://defensesystems.com/articles/2017/04/10/navyradar.aspx |date=20200914165632 }} April 10, 2017.</ref>)
</gallery>

=== MIMO системы ===
{{Main|MIMO}}
ЦАР используется в системах сотовой связи, реализующих технологию [[MIMO]]<ref name=slyusarsmartantenna1 /> (Massive MIMO).

=== Сонары и ультразвуковые сенсоры ===
Технология ЦАР применяется в гидроакустических системах ([[сонар]]ах) и средствах [[Ультразвуковое исследование|ультразвуковой диагностики]]<ref name=slyusarUZI>Слюсар В. И. Ультразвуковая техника на пороге третьего тысячелетия.//Электроника: наука, технология, бизнес. — 1999. — № 5. — С. 50 — 53. — http://www.slyusar.kiev.ua/UZI_ENTB_05_99.pdf {{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/UZI_ENTB_05_99.pdf |date=20190303185848 }}</ref><ref name=slyusarUZI1>Слюсар В. И. Новое в ультразвуковой технике: от эхотомоскопов к ульразвуковой микроскопии. //Биомедицинская радиоэлектроника. — 1999, №. 8. — С. 49 — 53. — http://www.slyusar.kiev.ua/BIOMED_1999.pdf {{Wayback|url=http://www.slyusar.kiev.ua/BIOMED_1999.pdf |date=20190303192138 }}</ref>.
<gallery>
<gallery>
File:ALOKA SSD-3500SV.jpg|ALOKA SSD-3500SV (256 каналов)
Image:F 220 Fregatte Hamburg.jpg|right|thumb|300px|Фрегат F220 ''Hamburg'' ВМС Германии с [[РЛС]] [[SMART-L]]<ref name=slyusarsmartantenna5 />
Image:SmartLR.jpg|thumb|right|[[SMART-L]]<ref name=slyusarsmartantenna5 /> на борту фрегата F221 ''Hessen'' ([[Sachsen class frigate]])
Image:Giraffe AFB-radar.jpg|mini|''[[РЛС Giraffe|Giraffe AMB]]''<ref name=slyusarsmartantenna10 /> - радар на аэрошоу в Ле Бурже, 2007 г.
Image:Voronezh-m-radar-lekhtusi.jpg|right|thumb|[[РЛС]] [[Воронеж-М]] ([[Лехтуси]]). Разработчик [[Концерн «РТИ Системы»]]
Image:FBX T.jpg|thumb|РЛС AN/TPY-2 комплекса [[THAAD]]
</gallery>
</gallery>


==См. также==
== См. также ==
* [[Фазированная антенная решётка]]
* [[Фазированная антенная решётка]]
* [[Активная фазированная антенная решётка]]
* [[Активная фазированная антенная решётка]]
* [[Синтезированная апертура]]
* [[Синтезированная апертура]]
*[[PCI]]
* [[OpenVPX]]
* [[Радиофотонная РЛС]]
*[[CompactPCI]]
*[[CompactPCI Serial]]
*[[CompactPCI PlusIO]]
*[[OpenVPX]]
*[[Радиофотонная РЛС]]


== Примечания ==
== Примечания ==
Строка 265: Строка 313:


== Литература ==
== Литература ==
* ''Варюхин В.А.'' Основы теории многоканального анализа. - Киев: Наук. думка, 2015 - 168 с.
* ''Варюхин В. А.'' Основы теории многоканального анализа. — Киев: Наук. думка, 2015—168 с.
* ''Воскресенский Д. И.'' Проектирование активных фазированных антенных решёток. Под. ред. Д. И. Воскресенского. — М.: Радиотехника, 2003. — С. 334—351.
* ''Воскресенский Д. И.'' Проектирование активных фазированных антенных решёток. Под. ред. Д. И. Воскресенского. — М.: Радиотехника, 2003. — С. 334—351.
* ''Воскресенский Д.И., Овчинникова Е.В., Шмачилин П.А.'' Бортовые цифровые антенные решетки и их элементы. М.: Радиотехника, 2013.
* ''Воскресенский Д. И., Овчинникова Е. В., Шмачилин П. А.'' Бортовые цифровые антенные решетки и их элементы. М.: Радиотехника, 2013.
* ''Вишневский В. М., Ляхов А. И., Портной С. Л., Шахнович И. В.'' Широкополосные беспроводные сети передачи информации. — М.: Техносфера, 2005. — 592 c.
* ''Вишневский В. М., Ляхов А. И., Портной С. Л., Шахнович И. В.'' Широкополосные беспроводные сети передачи информации. — М.: Техносфера, 2005. — 592 c.
* Проблемы антенной техники. Под. ред. Л. Д. Бахрака, Д. И. Воскресенского. — М.: Радио и связь, 1989. — 368 с.
* Проблемы антенной техники. Под. ред. Л. Д. Бахрака, Д. И. Воскресенского. — М.: Радио и связь, 1989. — 368 с.
* ''Миночкин А.И., Рудаков В.И., Слюсар В.И.'' Основы военно-технических исследований. Теория и приложения. Том. 2. Синтез средств информационного обеспечения вооружения и военной техники.//Под ред. А.П. Ковтуненко. - Киев: «Гранмна». – 2012. – С. 7 - 98; 354 - 521 [http://www.slyusar.kiev.ua/BOOK_2012.pdf]
* ''Миночкин А. И., Рудаков В. И., Слюсар В. И.'' Основы военно-технических исследований. Теория и приложения. Том. 2. Синтез средств информационного обеспечения вооружения и военной техники.//Под ред. А. П. Ковтуненко. — Киев: «Гранмна». — 2012. — С. 7 — 98; 354—521 [http://www.slyusar.kiev.ua/BOOK_2012.pdf]
* ''Пономарев Л.И., Вечтомов В.А., Милосердов А.С.'' Бортовые цифровые многолучевые антенные решетки для систем спутниковой связи. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2016. – 216 c.
* ''Пономарев Л. И., Вечтомов В. А., Милосердов А. С.'' Бортовые цифровые многолучевые антенные решетки для систем спутниковой связи. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана. — 2016. — 216 c.
* ''Добычина Е.М., Кольцов Ю.В.'' Цифровые антенные решетки в бортовых радиолокационных системах. М.: МАИ, 2013. 160 с.
* ''Добычина Е. М., Кольцов Ю. В.'' Цифровые антенные решетки в бортовых радиолокационных системах. М.: МАИ, 2013. 160 с.
* ''Кузьмин С.З.'' Цифровая радиолокация. Введение в теорию. - Киев: КВИЦ. - 2000. - 428 с.
* ''Кузьмин С. З.'' Цифровая радиолокация. Введение в теорию. — Киев: КВИЦ. — 2000. — 428 с.
* ''Светличный Ю.А., Дегтярев П.А., Негодяев П.А.'' Схемы и компоненты перспективных радиотехнических систем с цифровыми фазированными антенными решетками // Материалы научно-технической конференции молодых учёных и специалистов «Научные чтения к 90-летию со дня рождения академика В.П. Ефремова». Москва 19 сентября 2016 г.[https://docplayer.ru/26157609-Svetlichnyy-yu-a-degtyarev-p-a-negodyaev-p-a-ooo-lemz-t-g-tomsk.html]
* ''Светличный Ю. А., Дегтярев П. А., Негодяев П. А.'' Схемы и компоненты перспективных радиотехнических систем с цифровыми фазированными антенными решетками // Материалы научно-технической конференции молодых учёных и специалистов «Научные чтения к 90-летию со дня рождения академика В. П. Ефремова». Москва 19 сентября 2016 г.[https://docplayer.ru/26157609-Svetlichnyy-yu-a-degtyarev-p-a-negodyaev-p-a-ooo-lemz-t-g-tomsk.html]
{{rq|wikify}}
{{rq|wikify}}


Текущая версия от 04:54, 22 января 2024

Цифровая антенная решётка (ЦАР) (антенная решётка с цифровой обработкой сигнала) — антенная решётка[1] с поэлементной обработкой сигналов, в которой сигналы от излучающих элементов подвергаются аналого-цифровому преобразованию с последующей обработкой по определённым алгоритмам[2].

Более общее определение ЦАР предполагает цифровое диаграммообразование как на прием, так и на передачу сигналов:

Цифровая антенная решётка (ЦАР) — пассивная или активная антенная система, представляющая собой совокупность аналого-цифровых (цифро-аналоговых) каналов с общим фазовым центром, в которой формирование диаграммы направленности осуществляется в цифровом виде, без использования фазовращателей[3]. В зарубежной литературе используются эквивалентные термины англ. digital antenna array или англ. smart antenna [4]

Различие между ЦАР и разновидностью активной фазированной антенной решётки (АФАР) заключается в методах обработки информации. В основе АФАР лежит приёмопередающий модуль (ППМ), включающий в себя два канала: приёмный и передающий. В каждом канале установлен усилитель, а также по два устройства управления амплитудно-фазовым распределением: фазовращателем и аттенюатором.

В цифровых антенных решётках в каждом канале установлен цифровой приёмопередающий модуль, в котором аналоговая система управления амплитудой и фазой сигнала заменена системой цифрового синтеза и анализа сигналов (ЦАП/АЦП)[3][5][6][7][8].

Истоки теории ЦАР

[править | править код]
Приёмный сегмент ЦАР
Передающий сегмент ЦАР

Теория цифровых антенных решёток (ЦАР) зарождалась как теория многоканального анализа (Multichannel Estimation)[9][10]. Её истоки берут начало в 1920е годы с разработанных тогда методов определения направлений прихода радиосигналов совокупностью двух антенн по разности фаз или амплитуд их выходных напряжений. При этом оценка направлений прихода одиночного сигнала осуществлялась по показаниям стрелочных индикаторов либо по форме фигур Лиссажу, рисуемых лучом на экране осциллографа. Примером такого рода является публикация[11]. Простейший патентный поиск позволяет выявить несколько десятков патентов, использующих аналогичные технические решения для радаров, радиопеленгаторов, средств навигации. Речь идёт, например, о так называемых phase-comparison direction finder (патент США № 2423437) или amplitude-comparison direction finder (патент США № 2419946)[9][10].

В конце 1940-х годов данный подход привёл к появлению теории трёхканальных антенных анализаторов, обеспечивавших решение задачи разделения сигналов воздушной цели и отражённого от подстилающей поверхности «антипода» путём решения системы уравнений, сформированных по комплексным напряжениям трёхканальной сигнальной смеси[12]. Результаты экспериментальных измерений с помощью аналогичного трёхантенного устройства были опубликованы Фредериком Бруксом в 1951 г.[13].

Растущая сложность решения подобного рода радиолокационных задач к концу 1950-х годов создала предпосылки для применения в этой сфере электронной вычислительной техники[9].[10]. Например, в 1957 г. была опубликована статья Бена С. Мелтонта и Лесли Ф. Бейли[14], в которой были предложены варианты реализации алгебраических операций по обработке сигналов с помощью электронных схем, являющихся их аналогами, с целью создания машинного коррелятора (a machine correlator) или машинного вычислителя обработки сигналов на основе аналоговой вычислительной машины. По сути, тем самым был создан симбиоз приёмной системы и спецвычислителя для оценивания параметров сигналов.

Приход на смену аналоговым вычислительным средствам цифровой техники буквально через три года, в 1960 г. воплотился в идею использования быстродействующего компьютера для решения пеленгационной задачи, первоначально в отношении определения местоположения эпицентра землетрясения[9][10]. К числу тех, кто первым реализовал эту идею на практике, следует отнести Б. А. Болта[15], который написал программу для IBM 704 по сейсмопеленгации на основе метода наименьших квадратов. Практически синхронно с ним аналогичный подход использовал сотрудник Австралийского национального университета Флинн[16].

Несмотря на то, что в указанных экспериментах интерфейс между датчиками и компьютером был реализован с помощью перфокарт ввода данных, такое решение явилось решающим шагом на пути появления ЦАР. Далее оставалось лишь решить проблему непосредственной подачи в компьютер цифровых данных, полученных от сенсорных элементов, исключив этап подготовки перфорационных карт и участие оператора как лишнее звено. При этом решение задачи совершенствования обработки информации от решётки сенсорных датчиков могло быть сведено к разработке программного обеспечения интегрированного с ними компьютера[9][10]. С этого момента аналогичные решения могли тиражироваться в любых радиотехнических приложениях.

В СССР, по-видимому, первым обратил внимание на потенциальные возможности многоканальных анализаторов Поликарпов Б. И.[17] Он рассмотрел анализаторы фазового типа с равными или кратными расстояниями между фазовыми центрами приёмных каналов, на выходах которых напряжения подвергаются корреляционной обработке, и с помощью вычислительных машин определяются угловые координаты источников сигналов. Поликарпов Б. И. указал на принципиальную возможность разрешения источников сигналов с угловым расстоянием, меньшем ширины главного лепестка диаграммы направленности антенной системы[9][10].

Однако конкретное решение задачи сверхрэлеевского разрешения источников излучения было предложено лишь в 1962 году Варюхиным В. А. и Заблоцким М. А., которыми был изобретён соответствующий способ измерения направлений на источники электромагнитного поля[18]. Данный способ, основывался на обработке информации, содержащейся в распределении комплексных амплитуд напряжений на выходах амплитудных, фазовых и фазово-амплитудных многоканальных анализаторов, и позволял определять угловые координаты источников, находящихся в пределах ширины главного лепестка приёмной антенной системы[9][10].

В дальнейшем Варюхиным В. А. была разработана общая теория многоканальных анализаторов, основанная на обработке информации, содержащейся в распределении комплексных амплитуд напряжений на выходах антенной решётки[10]. Эта теория рассматривает способы определения угловых координат источников в зависимости от угловых расстояний между ними, фазовых и энергетических соотношений между сигналами, а также функциональные схемы устройств, реализующих теоретические выводы. Определение параметров источников производится непосредственным решением систем трансцендентных уравнений высокого порядка, описывающих функцию отклика многоканального анализатора. Трудности, возникающие при решении систем трансцендентных уравнений высокого порядка, были преодолены Варюхиным В. А. путём «сепарации» неизвестных, при которой определение угловых координат сводится к решению двух или даже одного уравнения, а определение комплексных амплитуд — к решению линейных систем уравнений порядка N[19].

Опытный образец 64-канальной ЦАР[7][8]

Важной вехой в признании научных результатов Варюхина В. А. стала защита им диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук, состоявшаяся в 1967 г. Отличительной особенностью развитых им теоретических основ является максимальная автоматизация процесса оценивания координат и параметров сигналов, тогда как за рубежом в это время зарождался подход, базирующийся на формировании функции отклика сейсмического многоканального анализатора и оценке его разрешающей способности на основе визуальных впечатлений. Речь идёт о методе Кейпона и разработанных в дальнейшем методах MUSIC, ESPRIT и других проекционных методах спектрального оценивания[20]. Оригинальность основных теоретических достижений научной школы Варюхина В. А., полученные им и его учениками (прежде всего, в Военной академии ПВО Сухопутных войск имени Василевского A.M.[7][8]), на фоне развитых за рубежом теоретических методов спектрального оценивания, сохраняется и ныне, благодаря максимальному учёту специфических особенностей аналитического описания функции отклика многоканального анализатора, в том числе сформированной на основе операции быстрого преобразования Фурье. Это касается сведения задачи сверхрэлеевского разрешения (сверхразрешения) сигналов по выходам вторичных приёмных каналов к решению алгебраического уравнения степени M, где M — количество источников, возможности несмещённого оценивания параметров сигналов, определения неизвестного количества их источников и других важных аспектов. Указанным научным коллективом был разработан и всесторонне апробирован ряд макетов РЛС с ЦАР, при участи его представителей проведены успешные полигонные испытания опытного образца уникальной 64-канальной РЛС с ЦАР[7][8].

Межведомственное научно-техническое совещание, проведённое в 1977 г. Научным Советом АН СССР по проблеме «Статистическая радиофизика» (председатель — академик Кобзарев Ю. Б.) и Филиалом противовоздушной обороны Сухопутных войск Военной артиллерийской академии им. М. И. Калинина (г. Киев), придало официальный статус термину «цифровая антенная решётка» и констатировало приоритет научной школы Варюхина В. А. в разработке и практической реализации соответствующей теории, датировав начало исследований, выполнявшихся под руководством Варюхина В. А., 1962 годом.[21].

Конечно, делать заключение о приоритете и важности тех или иных научных подходов в процессе формирования общей теории ЦАР - дело неблагодарное, учитывая закрытый характер большинства работ и отсутствие возможности подробного ознакомления с научным наследием того времени. Изложенный здесь исторический экскурс лишь приподнимает завесу времени над развитием научного поиска и имел целью указать на историческом фоне общую нишу и временные рамки зарождения теории многоканального анализа. Детальное изложение исторических этапов развития теории ЦАР заслуживает отдельного рассмотрения.

Приёмно-передающий модуль ЦАР

[править | править код]
Цифровой приёмопередающий модуль ЦАР
Цифровой приёмопередающий модуль ЦАР

В ППМ ЦАР существует два канала обработки данных[22][23]:

  • передающий канал
  • приёмный канал

Приёмный канал

[править | править код]

Основа приёмного канала — АЦП[22][23]. Аналого-цифровой преобразователь заменяет в аналоговом варианте реализации активного модуля два устройства: фазовращатель и аттенюатор. АЦП позволяет перейти от аналогового к цифровому представлению сигнала для дальнейшего его анализа в схеме цифровой обработки сигнала.

Для корректной работы АЦП в канале также присутствуют ещё два устройства.

  • Малошумящий усилитель (МШУ)[22][23] — поднимает амплитуду сигнала до требуемого уровня для дальнейшей оцифровки.
  • Устройство защиты приёмника — в простейшем случае обычный разрядник или ограничитель, не позволяющий перегрузить приёмный канал высоким уровнем сигнала (помехи).

Передающий канал

[править | править код]

Основа передающего канала — цифро-аналоговый преобразователь, применяемый для цифрового синтеза сигнала[22][23]. В передающем канале он заменяет фазовращатель и аттенюатор, а также какую-то часть генератора — устройство синтеза сигнала, модулятор и синтезатор частоты (гетеродин).

После ЦАП в канале сигнал проходит усилитель мощности и излучается антенной[22][23]. Требования в передающем канале к усилителю другие, чем в приёмном. Это связано с уровнем мощности на входе усилителя[3]. Принятый модулем из пространства сигнал на порядки ниже синтезированного ЦАП.

Разделение приёмных и передающих каналов

[править | править код]

Так как оба канала работают на один излучатель, то появляется необходимость в развязке каналов, чтобы сигнал передающего канала не проникал в приёмный. Для этих целей в ППМ устанавливается циркулятор с развязкой порядка 30 дБ либо используют в антенном полотне вставки из метаматериалов.

Преобразование частоты в ЦАР

[править | править код]

При работе с сигналами, оцифровка или цифро-аналоговое преобразование которых на несущей частоте является неэффективной (недостаточная разрядность и канальность имеющихся АЦП/ЦАП, их высокое энергопотребление и т. п.), в ЦАР может выполняться одно или несколько промежуточных преобразований частоты[22][23]. При этом всякое преобразование частоты вносит дополнительные погрешности в обработку сигналов и снижает потенциальные характеристики ЦАР.

Система синхронизации

[править | править код]

Данная система предназначена для формирования сетки опорных частот, обеспечивающих синхронную работу всех составных частей программно-аппаратного комплекса системы цифрового диаграммообразования, выдачи синхросигнала тактирования АЦП и ЦАП, стробирования децимирующих фильтров, формирования импульсов запуска передатчика с переменной скважностью, управляемой с центрального компьютерного модуля, выдачи опорного сигнала на аналоговый задающий генератор и управления коммутацией сигналов коррекции характеристик приёмных модулей[24]. Система синхронизации должна обеспечивать минимизацию джиттера синхросигналов тактирования АЦП и ЦАП, в противном случае будет снижаться точность угловой пеленгации источников сигналов и глубина подавления активных помех[25][26][27].

Система коррекции характеристик приёмных каналов

[править | править код]

Цифровая система коррекции характеристик приёмных каналов предназначена для цифровой компенсации технологических погрешностей, приводящих к межканальным и квадратурным неидентичностям характеристик приёмных каналов ЦАР.

В многоканальных системах, к которым относится цифровая антенная решётка, межканальная идентичность амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) очень важна для минимизации мультипликативных помех, возникающих при межканальной обработке сигналов. Чем выше этот показатель (как правило, в области главной полосы пропускания АЧХ стремятся достичь межканальной корреляции коэффициентов передачи каналов до 0,999 и выше) и чем шире полоса частот, в которой он соответствует требованиям, тем больше помехозащищённость соответствующей радиотехнической системы.

Для повышения указанной идентичности следует применять специальные алгоритмы межканальной коррекции АЧХ приёмных каналов[28].

В активных ЦАР может выполняться также коррекция характеристик передающих каналов.[29] Функционирование системы коррекции осуществляется в двух основных режимах — расчёт коэффициентов коррекции по контрольным сигналам и режим коррекции цифровых отсчётов напряжений сигналов в процессе их обработки по рассчитанным ранее весовым коэффициентам.[30] [31][32]

Система цифрового диаграммообразования (ЦДО)

[править | править код]
Значения SINR в зависимости от угла прихода интерференционного сигнала: неадаптивный метод диаграммообразования Бартлетта и адаптивный метод Кэйпона на основе ММП.

Цифровое диаграммообразование подразумевает под собой цифровой синтез диаграммы направленности в режиме приёма, а также формирование заданного распределения электромагнитного поля в раскрыве антенной решётки — в режиме передачи[33][34]. При большом количестве каналов представляет собой вычислительную сеть, объединяющую несколько цифровых модулей обработки сигналов[33][34]. Наибольшее распространение получило выполнение цифрового диаграммообразования (англ. digital beamforming) на основе операции быстрого преобразования Фурье[29][35][36][37], позволяющего формировать ортогональную систему так называемых вторичных пространственных каналов, в которой максимум диаграммы направленности одного канала совпадает с нулями остальных.

Методы цифрового диаграммообразования подразделяются на адаптивные и неадаптивные.

Преимущества перед аналоговыми ФАР

[править | править код]

Превращение ЦАР в стандартное решение для современных средств радиолокации, связи и спутниковой навигации обусловлено целым рядом их преимуществ по сравнению с ФАР[7]:

  • Приёмные ЦАР — высокоинформативные приёмные системы, способные воспринять всю информацию, содержащуюся в структуре пространственно-временных электромагнитных полей в раскрыве решётки, и практически без потерь трансформировать её в данные о наличии и параметрах объектов.
  • Цифровое формирование высокоидентичных частотных фильтров на выходе приёмных устройств обеспечивает глубокую компенсацию широкополосных помеховых сигналов. В сочетании с расширением динамического диапазона при накоплении в процессе пространственно-временной обработки это обеспечивает недостижимую ранее помехозащищённость. Максимальная глубина «нулей» диаграммы направленности в направлениях на источники помех в ФАР ограничена малой разрядностью фазовращателей (5 — 6 бит), в ЦАР же используются АЦП с разрядностью 12 — 16 бит.
  • При выполнении приёмопередающих модулей ЦАР с программно-конфигурируемой архитектурой в полной мере может быть реализован принцип интегрированной апертуры. В это понятие входит объединение антенных систем и ВЧ-блоков всех типов бортовых радиотехнических средств в единую структуру с минимизацией единиц аппаратуры, а также побочных радиоизлучений. При этом достигается оперативная функционально-ресурсная адаптация архитектуры бортового радиоэлектронного оборудования и существенно возрастает эффективность всего радиоэлектронного комплекса.
  • Способность ЦАР к многосигнальному приёму в широком телесном угле при организации многопозиционных комплексов позволяет преодолеть большинство недостатков, присущих аналогичным традиционным системам с электронной или механической перестройкой узкого приёмопередающего луча.

Элементная база

[править | править код]
Экспериментальный образец 8-канальной ЦАР (первый из описанных периодов)[38]
Цифровой сегмент 8-канальной ЦАР на основе стандарта PCI с FPGA-модулями цифровой обработки сигналов (второй период)
16-канальный модуль АЦП и цифровой обработки сигналов ЦАР стандарта CompactPCI (третий период)
Многоканальный аналоговый приёмный модуль ЦАР[39] (третий период)

В историческом аспекте существенное влияние на развитие элементной базы ЦАР оказал переход от одноканальных к многоканальным микросхемам АЦП (ЦАП), появление новых стандартов на интерфейсные шины и модули встраиваемых компьютерных систем, отставание в совершенствовании процессоров цифровой обработки сигналов (DSP) от микропроцессоров универсального назначения, прогресс в разработке программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) типа FPGA. Соответственно, в развитии указанной элементной базы в отношении приёмных ЦАР можно условно выделить четыре периода[10].

Технологии первого из них связаны с использованием одноканальных АЦП и реализацией цифровой обработки сигналов в приёмных каналах с помощью отдельно взятых микросхем сумматоров, регистров и т. п.[10] Примером такого подхода является экспериментальный образец 8-канальной ЦАР, созданный в Военной академии ПВО Сухопутных войск имени Маршала Советского Союза Василевского А. М. в 1989—1992 годах (см. фото).

Второй период обусловлен появлением первых промышленных компьютеров и интерфейсных кросс-плат стандартов ISA и PCI, когда стало возможным для каждого приёмного канала применить свой модуль DSP, конструктивно разграничив цифровой и аналоговый сегменты ЦАР[8][10][33] [40]. Однако необходимость жёсткой синхронизации первичной цифровой обработки сигналов во всех приёмных каналах ЦАР вынудила в дальнейшем отказаться от модулей DSP, заменив их на специально разработанные модули с ПЛИС типа FPGA.

Третий период в развитии элементной базы связан с переходом к использованию стандарта CompactPCI и применению 4- и 8-канальных микросхем АЦП в многоканальных модулях цифровой обработки сигналов[8][10][33][34][40]. Основными его принципами стала максимальная интеграция цифровой обработки с установкой на одной плате формата 6U до 32 каналов аналого-цифрового преобразования сигналов и соответствующей эшелонированной обработки их выходных отсчётов в сначала нескольких, а затем и в одной FPGA. В это же время произошёл переход к интегрированным модулям аналоговой обработки сигналов. В тех случаях, когда было уместно, для такой интеграции использовались многоканальные микросхемы аналоговых усилителей, в других вариантах интеграция выполнялась путём конструктивного объединения нескольких приёмных модулей (до 4 — 8) в один блок с общей разводкой питания, контрольных сигналов, сигналов гетеродина и многоканальным разъёмом для связи с цифровым блоком (см. фото).

Нынешний, четвёртый период характеризуется масштабированием решений предыдущего поколения на использование компьютерных модулей и интерфейсов стандартов PCI Express. При этом могут применяться стандарты CompactPCI Serial, CompactPCI PlusIO, OpenVPX и др.[10] Усиливается тенденция к интеграции цифровой и аналоговой обработки с возвращением на повестку дня идей, характерных для первого из указанных периодов в развитии элементной базы ЦАР, но с учётом нового витка технологической эволюции[41]. Речь также идёт о встраивании микросхем АЦП и FPGA в блоки многоканальных приёмников сигналов, выполненных на основе технологий LTCC и её аналогов. Переход к стандарту OpenVPX, несмотря на все связанные с этим проблемы, позволяет существенно нарастить скорость передачи данных, сокращая время на их обработку.

В России выпускается ряд интегральных микросхем для построения ЦАР. Для использования в передающем тракте предназначена микросхема цифрового вычислительного синтезатора 1508ПЛ8Т. Данная микросхема реализует функции синтеза сложного (включая ЛЧМ и другие виды модуляции) широкополосного (до 800 МГц) зондирующего сигнала, введения амплитудно-фазовых предыскажений и цифро-аналогового преобразования. Также имеются средства синхронизации для обеспечения работы в составе ЦАР.

В приёмном тракте возможно применение цифрового четырёхканального приёмника 1288ХК1Т, который осуществляет селекцию и цифровую предварительную обработку сигналов, принятых с АЦП[42]. Весьма эффективным решением является блок 16-канального аналого-цифрового преобразования сигналов компании АО «ПКК Миландр», содержащий шестнадцать 14-разрядных АЦП К5101НВ01, процессоры цифровой обработки сигналов К1967ВН04 и ПЛИС для предварительной цифровой обработки отсчётов АЦП, включая их децимацию и фильтрацию.[43].

Подробное описание возможных вариантов аппаратной реализации цифровой обработки сигналов в ЦАР представлено в публикациях Слюсаря В. И.[8][22][23][33][34][40], а также серии патентов[39], перечень которых продолжает пополняться.

Особенностью данного этапа является также переход к широкому применению радиофотонных технологий в ЦАР.

Методы оценки параметров сигналов

[править | править код]
Блочное транспонированное торцевое произведение матриц в описании модели ЦАР[44]

Радиофотонные ЦАР

[править | править код]

Первоначально идея использования радиофотонных технологий в ЦАР сводилась к оптоволоконной разводке тактовых импульсов АЦП по всему множеству приёмных каналов. При этом для срабатывания АЦП оптические импульсы должны были преобразовываться в тактовые видеосигналы с помощью фотодетекторов.[25]. Данный подход позволяет, например, упростить передачу тактовых сигналов АЦП через вращающиеся контактные сочленения от неподвижной аппаратуры несущей платформы на вращающуюся цифровую антенную решётку.

В настоящее время развитие радиофотоники позволяет использовать оптоволоконный интерфейс также для передачи принятых антенными элементами ЦАР радиосигналов[46][47]. Сначала по выходу аналогового приёмника широкополосный радиосигнал модулирует оптическую несущую, а перед подачей на АЦП — происходит обратное преобразование, с восстановлением радиосигнала для его последующей оцифровки. Аналогичные операции с оптическим формированием радиосигналов могут быть использованы и в передающих ЦАР[47].

Радиофотонные ЦАР являются основой радиофотонных РЛС. Кроме того, радиофотонные технологии могут быть реализованы во внутриаппаратных интерфейсах ЦАР базовых станций сотовой связи следующих поколений 5G и 6G. Для работы с абонентами в верхней полусфере (связь с множеством беспилотных летательных аппаратов, передача данных на борт пилотируемой авиации, связь с низкоорбитальными спутниками) количество антенных элементов систем Massive MIMO будет составлять несколько сотен. В целях упрощения аппаратной реализации и снижения стоимости таких многоканальных ЦАР использование в них многомодовых оптоволоконных интерфейсов как разновидности радиофотоники является единственным разумным выбором не только при работе на приём сигналов, но и для передачи данных.

Гибридные зеркальные антенны с ЦАР

[править | править код]

Данная разновидность ЦАР представляет собой совокупность зеркального рефлектора и ЦАР, расположенной в его фокальной плоскости. Такая конструкция позволяет получить многолучевую диаграмму направленности в узком пространственном секторе.[48].

Примеры реализации ЦАР

[править | править код]

Радиолокационные станции

[править | править код]

MIMO системы

[править | править код]
Основная статья: MIMO

ЦАР используется в системах сотовой связи, реализующих технологию MIMO[3] (Massive MIMO).

Сонары и ультразвуковые сенсоры

[править | править код]

Технология ЦАР применяется в гидроакустических системах (сонарах) и средствах ультразвуковой диагностики[50][51].

  • ALOKA SSD-3500SV (256 каналов)
    ALOKA SSD-3500SV (256 каналов)

См. также

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Антенная решётка — совокупность излучающих элементов, расположенных в определённом порядке, ориентированных и возбуждаемых так, чтобы получить заданную диаграмму направленности.
  2. ↑ ГОСТ 23282-91. Решётки антенные. Термины и определения.
  3. ↑ 1 2 3 4 Слюсар, В.И. Основные понятия теории и техники антенн. Антенные системы евклидовой геометрии. Фрактальные антенны. SMART-антенны. Цифровые антенные решётки (ЦАР). MIMO–системы на базе ЦАР. Разделы 9.3 - 9.8 в книге «Широкополосные беспроводные сети передачи информации». / Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. – М.: Техносфера. – 2005. C. 498 – 569 (2005). Дата обращения: 25 ноября 2018. Архивировано 29 августа 2018 года.
  4. ↑ Слюсар, В.И. Smart-антенны пошли в серию. Электроника: наука, технология, бизнес. – 2004. - № 2. C. 62 – 65 (2004). Дата обращения: 31 мая 2014. Архивировано 12 мая 2021 года.
  5. ↑ Слюсар, В.И. Цифровое диаграммообразование - базовая технология перспективных систем связи. Радиоаматор. – 1999. - № 8. C. 58 – 59 (1999). Дата обращения: 31 мая 2014. Архивировано 24 февраля 2014 года.
  6. ↑ Слюсар, В.И. Цифровое формирование луча в системах связи: будущее рождается сегодня. Электроника: наука, технология, бизнес. – 2001. - № 1. C. 6 - 12 (2001). Дата обращения: 31 мая 2014. Архивировано 17 апреля 2021 года.
  7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Слюсар, В.И. Цифровые антенные решётки: будущее радиолокации. Электроника: наука, технология, бизнес. – 2001. - № 3. C. 42 - 46. (2001). Дата обращения: 10 августа 2017. Архивировано 1 ноября 2019 года.
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Слюсар, В.И. Цифровые антенные решётки: аспекты развития. Специальная техника и вооружение. - Февраль, 2002. - № 1,2. С. 17 - 23. (2002). Дата обращения: 4 июня 2014. Архивировано из оригинала 23 декабря 2018 года.
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Slyusar V. I. Origins of the Digital Antenna Array Theory.// International Conference on Antenna Theory and Techniques, 24-27 May, 2017, Kyiv, Ukraine. — Pp. 199—201. [1] Архивная копия от 17 июля 2019 на Wayback Machine
  10. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Слюсар В. И. Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 1.// Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N1. — 2018. — C. 72 — 77 [2] Архивная копия от 17 марта 2018 на Wayback Machine
  11. ↑ H. T. Friis. Oscillographic Observations on the Direction of Propagation and Fading of Short Waves.// Proceedings of the Institute of Radio Engineers. — May 1928. — Volume16, Issue 5. — Pp. 658—665
  12. ↑ E. W. Hamlin, P. A. Seay,•W. E. Gordon.•A New Solution to the Problem of Vertical Angle-of-Arrival of Radio Waves.// Journal of Appllied Physics. — 1949, Vol. 20. — Pp. 248—251)
  13. ↑ Frederick E. Brooks. A Receiver for Measuring Angle-of-Arrival in a Complex Wave.// Proceedings of the I.R.E.- April, 1951. — Pp. 407—411)
  14. ↑ Ben S. Meltont and Leslie F. Bailey. Multiple Signal Correlators.//Geophysics. — July, 1957. — Vol. XXII, No. 3. — Pp. 565—588
  15. ↑ B. A. Bolt. The Revision of Earthquake Epicentres, Focal Depths and Origin-Times using a High-speed Computer. //Geophysical Journal. — 1960, Vol. 3, Issue 4. — Pp. 433—440
  16. ↑ E. A. Flinn. Local earthquake location with an electronic computer.//Bulletin of the Seismological Society of America. — July 1960. — Vol. 50, No. 3. — Pp. 467—470
  17. ↑ Поликарпов Б. И. О некоторых возможностях применения независимых каналов приема сигналов и использования электронно-вычислительной техники для повышения помехоустойчивости и разрешающей способности радиолокационных измерений//Сборник «Экспресс-информация», БНТ, № 23, 1961
  18. ↑ А. С. СССР № 25752. Способ измерения направлений на источники электромагнитного поля. //Варюхин В. А., Заблоцкий М. А. — 1962
  19. ↑ Варюхин В. А., Касьянюк С. А. Об одном методе решения нелинейных систем специального вида. — Журнал вычислительной математики и математической физики, Издание АН СССР, № 2, 1966
  20. ↑ Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. Пер. с англ. — Москва, Мир, 1990. — 584 стр.
  21. ↑ Миночкин А. И., Рудаков В. И., Слюсар В. И. Основы военно-технических исследований. Теория и приложения. Том. 2. Синтез средств информационного обеспечения вооружения и военной техники.//Под ред. А. П. Ковтуненко. — Киев: «Гранмна». — 2012. — С. 7 — 98; 354—521 [3]Архивная копия от 17 июля 2019 на Wayback Machine
  22. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Слюсар, В.И. Идеология построения мультистандартных базовых станций широкополосных систем связи. Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 2001. - Том 44, № 4. C. 3 - 12. (2001).
  23. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Слюсар, В.И. Многостандартная связь: проблемы и решения. Радиоаматор. – 2001. № 7 - C. 54 - 54, № 8. – C. 50 - 51. (2001). Дата обращения: 31 мая 2014. Архивировано 24 февраля 2014 года.
  24. ↑ Патент України на корисну модель № 47675. МПК (2009) МПК 7 G 01 S 13/08-13/44, G 01 S 7/02-7/46, H 02 K 15/00-15/16. Система обробки сигналів приймальної цифрової антенної решітки. //Слюсар В.І., Волощук І. В., Гриценко В. М., Бондаренко М. В., Малащук В. П., Шацман Л. Г., Нікітін М. М. — Заявка №u200903986 від 22.04.2009. — Опубл. 25.02.2010, бюл. № 4. — http://www.slyusar.kiev.ua/47675.pdf Архивная копия от 14 июля 2014 на Wayback Machine
  25. ↑ 1 2 Слюсар, В.И. Влияние нестабильности такта АЦП на угловую точность линейной цифровой антенной решетки. Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 1998. - Том 41, № 6. C. 77 - 80 (1998). Дата обращения: 7 августа 2017. Архивировано 22 декабря 2018 года.
  26. ↑ Бондаренко М.В., Слюсар В.И. Влияние джиттера АЦП на точность пеленгации цифровыми антенными решетками.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. – 2011. - № 8. – C. 41 - 49. - [4].
  27. ↑ Bondarenko M.V., Slyusar V.I. Limiting depth of jammer's suppression in a digital antenna array in conditions of ADC jitter.// 5th International Scientific Conference on Defensive Technologies, OTEH 2012. - 18 - 19 September, 2012. - Belgrade, Serbia. - Pp. 495 - 497. [5].
  28. ↑ Слюсар В. И. Коррекция характеристик приёмных каналов цифровой антенной решётки по контрольному источнику в ближней зоне.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 2003. — Том 46, № 1. — C. 44 — 52. — http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_2003_1.pdf Архивная копия от 14 июля 2014 на Wayback Machine
  29. ↑ 1 2 Слюсар В. И., Титов И. В. Метод коррекции характеристик передающих каналов активной ЦАР.// Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- 2004. — Том 47, № 8. — С. 14 — 20. [6] Архивная копия от 29 августа 2018 на Wayback Machine
  30. ↑ Патент України на корисну модель № 66902 МПК (2011.01) G01S 7/36 (2006.01) H03D 13/00. Спосіб корекції міжканальних і квадратурних неідентичностей приймальних каналів цифрової антенної решітки./ Слюсар В.І., Корольов М. О., Цибульов Р. А. — Заявка № u201107655 від 17.06.2011. — Опубл. 25.01.2012, бюл. № 2. — http://www.slyusar.kiev.ua/66902.pdf Архивная копия от 14 июля 2014 на Wayback Machine
  31. ↑ Патент України на корисну модель № 33257. МПК7 G 01 S7/36, H 03 D13/00. Спосіб корекції квадратурного розбалансу з використанням додаткового стробування відліків аналого-цифрового перетворювача.// Слюсар В.І., Масесов М. О., Солощев О. М. — Заявка № u200802467 від 26.02.2008. — Опубл. 10.06.2008, бюл. № 11. — http://www.slyusar.kiev.ua/33257.pdf Архивная копия от 14 июля 2014 на Wayback Machine
  32. ↑ Slyusar, V. I., Titov I.V. Correction of smart antennas receiving channels characteristics for 4G mobile communication// Рroceedings of the IV-th International Conference on Antenna Theory and Techniques, 9-12 September 2003. Sevastopol, Pp. 374—375. — http://www.slyusar.kiev.ua/MKTTA_2003.pdf Архивная копия от 6 октября 2021 на Wayback Machine
  33. ↑ 1 2 3 4 5 Слюсар, В.И. Схемотехника цифрового диаграммообразования. Модульные решения. Электроника: наука, технология, бизнес. – 2002. - № 1. C. 46 - 52. (2002). Дата обращения: 31 мая 2014. Архивировано 12 мая 2021 года.
  34. ↑ 1 2 3 4 Слюсар, В.И. Схемотехника цифровых антенных решёток. Грани возможного. Электроника: наука, технология, бизнес. – 2004. - № 8. C. 34 - 40. (2004). Дата обращения: 31 мая 2014. Архивировано 17 мая 2017 года.
  35. ↑ Слюсар В.И. Точность измерений угловых координат линейной цифровой антенной решеткой при неидентичностях приемных каналов.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. – 1999. - Том 42, № 1. - C. 18. - [7].
  36. ↑ Слюсар В. И., Дубик А. Н. Метод многоимпульсной передачи сигналов в МІМО-системе.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника.- 2006. — Том 49, № 3. — С. 75 — 80. [8] Архивная копия от 3 марта 2019 на Wayback Machine
  37. ↑ Слюсар В. И., Дубик А. Н., Волошко С. В. МІМО-метод передачи телекодовой информации.// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника.- 2007. — Том 50, № 3. — С. 61 — 70. [9] Архивная копия от 3 марта 2019 на Wayback Machine
  38. ↑ Slyusar, V. I. The way of correction of DAA receiving channels characteristics using the heterodyne signal// Proceedings of the III International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT — 99), 8-11 September 1999, Sevastopil, pages 244—245. [10] Архивная копия от 25 января 2020 на Wayback Machine
  39. ↑ 1 2 Патент України на корисну модель № 39243. МПК (2006) G01S 13/00, G01S 7/00, H02K 15/00. Багатоканальний приймальний пристрій.// Слюсар В.І., Волощук І.В., Алесін А. М., Гриценко В. М., Бондаренко М. В., Малащук В. П., Шацман Л. Г., Нікітін М. М. — Заявка № u200813442 від 21.11.2008. — Опубл. 10.02.2009, бюл. № 3
  40. ↑ 1 2 3 Слюсар, В.И. Модульные решения в схемотехнике цифрового диаграммообразования. Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника.- Том 46, № 12. C. 48 - 62. (2003). Дата обращения: 11 августа 2017. Архивировано 3 марта 2019 года.
  41. ↑ Малахов Р. Ю. Модуль бортовой цифровой антенной решетки. Дисс. канд. техн. наук. по специальности 05.12.07. — Москва, 2015.[11] Архивная копия от 12 августа 2017 на Wayback Machine
  42. ↑ Шахнович И. Российский цифровой приемник 1288ХК1Т — первый представитель серии Мультифлекс.//Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2006. -№ 2. — С. 24 — 31. [12]Архивная копия от 11 августа 2017 на Wayback Machine
  43. ↑ Мякочин Ю., Матюнин Д. 16-канальный когерентный блок захвата данных для систем АФАР.//Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2018. -№ 3. — С. 122—126.
  44. ↑ Vadym Slyusar. New Matrix Operations for DSP (Lecture). April 1999. — DOI: 10.13140/RG.2.2.31620.76164/1
  45. ↑ Svetlana Kondratieva, Elena Ovchinnikova, Pavel Shmachilin, Natalia Anosova. Artificial Neural Networks in Digital Antenna Arrays Архивная копия от 2 августа 2022 на Wayback Machine.//2019 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT). November 2019.
  46. ↑ Шумов А. В., Нефедов С. И., Бикметов А. Р. Концепция построения радиолокационной станции на основе элементов радиофотоники/Наука и Образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. — Электронный журнал — 2016. — № 05. — С. 41-65. — DOI: 10.7463/0516.0840246 [13] Архивная копия от 27 ноября 2018 на Wayback Machine
  47. ↑ 1 2 Quaranta P. Radar technology for 2020. // Military technolodgy. — 2016. — № 9(48). — Р. 86 — 89.
  48. ↑ Белоусов О. А., Рязанов Е. В., Колмыкова А. С., Дякин А. И. Применение алгоритмов нечеткой логики в системе управления диаграммообразующим устройством гибридной зеркальной антенны/Программные продукты и системы. — 2018. — № 4. — С. 757—762. — DOI: 10.15827/0236-235X.031.4.757-762 [14]
  49. ↑ Katherine Owens. New Navy destroyer radar conducts first flight test. Архивная копия от 14 сентября 2020 на Wayback Machine April 10, 2017.
  50. ↑ Слюсар В. И. Ультразвуковая техника на пороге третьего тысячелетия.//Электроника: наука, технология, бизнес. — 1999. — № 5. — С. 50 — 53. — http://www.slyusar.kiev.ua/UZI_ENTB_05_99.pdf Архивная копия от 3 марта 2019 на Wayback Machine
  51. ↑ Слюсар В. И. Новое в ультразвуковой технике: от эхотомоскопов к ульразвуковой микроскопии. //Биомедицинская радиоэлектроника. — 1999, №. 8. — С. 49 — 53. — http://www.slyusar.kiev.ua/BIOMED_1999.pdf Архивная копия от 3 марта 2019 на Wayback Machine

Литература

[править | править код]
  • Варюхин В. А. Основы теории многоканального анализа. — Киев: Наук. думка, 2015—168 с.
  • Воскресенский Д. И. Проектирование активных фазированных антенных решёток. Под. ред. Д. И. Воскресенского. — М.: Радиотехника, 2003. — С. 334—351.
  • Воскресенский Д. И., Овчинникова Е. В., Шмачилин П. А. Бортовые цифровые антенные решетки и их элементы. М.: Радиотехника, 2013.
  • Вишневский В. М., Ляхов А. И., Портной С. Л., Шахнович И. В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. — М.: Техносфера, 2005. — 592 c.
  • Проблемы антенной техники. Под. ред. Л. Д. Бахрака, Д. И. Воскресенского. — М.: Радио и связь, 1989. — 368 с.
  • Миночкин А. И., Рудаков В. И., Слюсар В. И. Основы военно-технических исследований. Теория и приложения. Том. 2. Синтез средств информационного обеспечения вооружения и военной техники.//Под ред. А. П. Ковтуненко. — Киев: «Гранмна». — 2012. — С. 7 — 98; 354—521 [15]
  • Пономарев Л. И., Вечтомов В. А., Милосердов А. С. Бортовые цифровые многолучевые антенные решетки для систем спутниковой связи. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана. — 2016. — 216 c.
  • Добычина Е. М., Кольцов Ю. В. Цифровые антенные решетки в бортовых радиолокационных системах. М.: МАИ, 2013. 160 с.
  • Кузьмин С. З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию. — Киев: КВИЦ. — 2000. — 428 с.
  • Светличный Ю. А., Дегтярев П. А., Негодяев П. А. Схемы и компоненты перспективных радиотехнических систем с цифровыми фазированными антенными решетками // Материалы научно-технической конференции молодых учёных и специалистов «Научные чтения к 90-летию со дня рождения академика В. П. Ефремова». Москва 19 сентября 2016 г.[16]
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Цифровая_антенная_решётка&oldid=135716510