Глава 13. ВВЕДЕНИЕ В АДАПТИВНЫЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ И АДАПТИВНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ЛУЧЕЙ
До сих пор рассматривалось использование адаптивных методов для решения задач обработки сигналов или их коррекции во временной и частотной областях. В этих заключительных главах развивается принцип адаптивной коррекции сигналов и в пространственной области. Для достижения пространственной избирательности необходимо осуществлять прием сигналов на антенную решетку, имеющую два или более независимых пространственно разнесенных элементов. В зависимости от конкретного приложения элементами антенны могут быть диполи, предназначенные для приема электромагнитных сигналов, гидрофоны, помещенные в океане для приема акустических сигналов, сейсмометры, или геофоны, погруженные в землю для прослушивания сейсмических сигналов, или другие виды датчиков.
Для приема волновых сигналов существует много типов таких элементов, которые можно устанавливать в пространственную решетку для обеспечения приема с изменяющейся в зависимости от направления чувствительностью. Здесь основное внимание уделяется адаптивным приемным решеткам. Однако интерес представляют и адаптивные передающие решетки.
Адаптивные решетки представляют собой многоканальные адаптивные устройства обработки сигналов, рассмотренные в гл.12. В одном практическом примере (рис. 12.19) применялась решетка датчиков на груди беременной женщины, формирующих эталонные сигналы группы адаптивных фильтров для коррекции, суммирования и выделения ЭКГ плода из входного сигнала, снимаемого с датчика на животе. В результате такого использования адаптивной решетки подавлялась помеха в виде ЭКГ матери.
Адаптивная антенна или адаптивная система формирования лучей состоит из множества пространственно разнесенных элементов, соединенных с одноканальным (или многоканальным адаптивным устройством обработки сигналов. Вполне естественно рассмотреть адаптивные решетки сразу для всех видов сигналов (электромагнитных, акустических, сейсмических). Добавление пространственного измерения в обработку сигналов открывает новые возможности, приводящие к широкой области необычных приложений и алгоритмов. Все их рассмотреть невозможно, поскольку происходит быстрое развитие технологии. Поэтому внимание сконцентрировано на нескольких основных направлениях и приводится подробная библиография по текущим работам.
Адаптивные приемные решетки можно применять для уменьшения или исключения направленных помех с помощью адаптивного подавления или адаптивного формирования нулей, что приводит к улучшению отношения сигнал-шум. На основе одних видов адаптивных алгоритмов адаптивные приемные решетки могут «самонастраиваться», т. е. автоматически перестраиваться в сторону сигнала при не известном заранее направлении его прихода и отделять этот сигнал от направленных помех, пока направления их прихода отличны от направления прихода сигнала. Другие адаптивные алгоритмы позволяют определять направление прихода сигнала на фоне помех. С помощью одного вида алгоритмов можно выделять слабые сигналы на фоне сильных, когда они приходят под разными углами. Можно сделать так, чтобы адаптивные приемные решетки были чувствительными к ближайшим сигналам и нечувствительными к дальним, и наоборот. Кроме того, они могут быть чувствительными к редко передаваемым сигналам и нечувствительными к часто передаваемым или стационарным сигналам и наоборот. Число возможностей очень велико. Рассмотрение начнем с приемных решеток, в которых можно формировать нули диаграммы направленности в направлении помех.
