ГЛАВА 4. Цифровая интеллектуальная ФАР - перспективная технология для радиолокационных и радиоинформационных комплексов XXI века
4.1. Преимущества адаптивной цифровой ФАР
Основой перспективных радиолокационных и радиоинформационных комплексов являются адаптивные антенные системы на базе ФАР, позволяющие создавать многолучевые приемные структуры, гибкие в управлении своими режимами работы и хорошо адаптирующиеся в условиях различного рода помех и изменяющейся электромагнитной обстановки. Кроме того, в таких антенных системах одновременно может производиться обработка сложных широкополосных сигналов. В зарубежной литературе такие антенные системы получили название «интеллектуальные антенны» («intelligent antennas») [I].
В 80-90-х г.г. военная радиолокация [2] и радиоинформационные комплексы уже успешно использовали адаптивные ФАР. Однако они создавались на основе аналоговых СВЧ-технологий или гибридных технических решений, использующих сложные и малостабильные диаграммообразующие схемы ФАР с тысячами ферритовых или полупроводниковых фазовращателей и громадным числом делителей и сумматоров СВЧ-сигналов. Такие схемотехнические решения неизбежно приводили к прямым потерям энергии полезных сигналов в антенне, особенно при увеличении ее апертуры и числа формируемых лучей, а также способствовали нестабильности антенных трактов, что сказывалось на точности измерений и эффективности помехозащиты. Радиолокационные и радиоинформационные системы будущего должны создаваться на основе интеллектуальных ФАР с более эффективными техническими и экономическими характеристиками [3], обладающими следующими преимуществами:
замена громоздкой, тяжелой, нестабильной аналоговой диаграммообразующей схемы с управляемыми аналоговыми фазовращателями на высокоточные цифровые диаграммообразующие схемы, подключение малошумящих усилителей и усилителей мощности непосредственно к излучающим элементам решетки с минимальными потерями энергии сигнала;
возможность электрически управлять в реальном масштабе времени не только фазовым распределением в раскрыве антенной решетки (что
является также свойством обычных аналоговых ФАР), но та счет аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), максимально приближенным к полю излучателей, осуществлять быстрое управление АФР в раскрыве как приемной, так и передающей ФАР;
повышение точности угловых измерений, возможность адаптивно и гибко формировать нужное число лучей антенной системы с низким УБЛ, а также осуществлять формирование «нулей» ДН в направлениях на помехи с глубиной дополнительного ослабления помех до 40-50 дБ;
использование выходов и входов АЦП и ЦАП для полной цифровой обработки и формирования сложных широкополосных сигналов (фильтрация, модуляция, демодуляция, кодирование, декодирование, маршрутизация информационных потоков).
По аналогии с термином «интеллектуальные антенны» будем называть такие цифровые адаптивные ФАР - цифровыми интеллектуальными ФАР или ЦИФАР, являющимися новым научно-техническим направлением в радиоинформационной системотехнике, результаты развития которого создают основу для резкого, скачкообразного увеличения эффективности наземных и космических систем радиолокации, радиосвязи, радионавигации, радиоразведки и средств радиоэлектронной борьбы.
Хотя идеи адаптивных цифровых ФАР и цифровой обработки сигналов известны давно, но сейчас, благодаря фантастическим достижениям в области СВЧ-электроники, монокристальной электроники АЦП и ЦАП, сверхбыстродействующей цифровой и компьютерной электронике, возникли принципиально новые возможности создания ЦИФАР и на их основе высокоэффективных радиоинформационных систем. Обладая свойствами гибкой программной перестройки режимов и структуры работы, ЦИФАР получают новые возможности для реализации принципов технологий двойного применения для радиоинформационных систем, решающих различного рода коммерческие и военные задачи.
