Анотація до роботи:

Недзельський С.Д. Вбудована вимірювально-обчислювальна система контролю і настройки стаціонарних передаючих ФАР на базі решіток вимірювальних зондів у ближній зоні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.12.17 – радіотехнічні та телевізійні системи. - Національний аерокосмічний університет ім.. М.Є. Жуковського ”Харківський авіаційний інститут”, Харків, 2006.

Дисертаційна робота присвячена розробці і дослідженню вбудованої системи контролю і настройки лінійної ФАР за допомогою решітки вимірювальних зондів, розміщеної у ближній зоні антени. В процесі контролю вимірюються комплексні амплітуди відгуків решітки вимірювальних зондів на випромінювання ФАР.

Реконструкція матриць взаємного зв'язку випромінювачів і амплітудно-фазового розподілу здійснюється шляхом рішення системи лінійних алгебраїчних рівнянь, складених за результатами вимірів. Матриця коефіцієнтів передачі сигналів між випромінювачами ФАР і решіткою вимірювальних зондів вважається відомою.

Основними проблемами, розв'язуваними при створенні сучасних вбудованих систем контролю стаціонарних ФАР, є:

- компенсація впливу лун-сигналів на результати вимірів;

- поділ перекручувань АФР на апертурі антени на помилки, внесені системою живлення випромінювачів, та внесені взаємними зв’язками випромінювачів у ФАР.

Наявність інформації про взаємні зв’язки випромінювачів дозволяє, з огляду на фізичні механізми утворення погрішностей, реалізувати алгоритмічну компенсацію кожного з видів погрішностей. З огляду на це в дисертаційній роботі вирішувалися задачі визначення взаємних зв’язків випромінювачів в досліджуваній ФАР і визначення коефіцієнтів передачі фазообертачів (або фазових зрушень, створюваних ними) у всіх каналах і у всіх штатних станах фазообертачів.

Об'єднання інформації про взаємні зв’язки випромінювачів та погрішності фазообертачів дозволяє реалізувати адаптацію керування ФАР з метою наближення реалізованого на апертурі антени АФР до бажаного.

У дисертаційній роботі врахована також специфіка контролю стаціонарних передаючих ФАР - наявність лун-сигналів на вимірювальній площадці. Всі алгоритми контролю ФАР адаптовані до можливої наявності лун-сигналів.

В процесі рішення поставлених задач у дисертаційній роботі отримані наступні результати.

1. Зроблено аналіз принципів побудови і функціонування ряду відомих систем контролю ФАР. Показано, що в них не враховуються взаємні зв’язки випромінювачів антен і наявність лун-сигналів на вимірювальній площадці. Сформульовано задачі на розробку вбудованої у ФАР вимірювально-обчислювальної системи, що дозволяє одержувати оцінки матриць взаємних зв’язків випромінювачів і АФР в антені в присутності лун-сигналів.

2. Оцінено можливості однозондового методу контролю характеристик стаціонарних передаючих ФАР. Показано, що, використовуючи одиночний нерухомий зонд, можна оцінити коефіцієнти передач фазообертачів у всіх їхніх станах, в тому числі й у ситуаціях, коли в досліджуваній ФАР є значні взаємні зв’язки випромінювачів, та на вимірювальній площадці присутні луни-сигнали.

Розроблено алгоритм багатозондової оцінки матриці взаємних зв’язків випромінювачів у передаючій ФАР. Збіжність і точність алгоритму перевірені імітаційним моделюванням. Показано можливість одержання незміщених і спроможних оцінок амплітуд і фаз коефіцієнтів матриці взаємних зв’язків випромінювачів. Для восьмиелементної ФАР показана можливість одержання оцінок із середньоквадратичним відхиленням, що не перевищують 2% по відносній амплітуді і 1,2 по фазі. Вірогідність отриманих результатів підтверджується результатами моделювання ситуацій з відомими, фізично очевидними результатами.

3. Розроблено метод і алгоритм контролю й адаптації керування передаючою ФАР до перекручувань АФР в реальному масштабі часу функціонування радіолокаційного засобу за допомогою решітки вимірювальних зондів, розміщеної в ближній зоні антени. Отримано алгоритми реалізації черезперіодного контролю коефіцієнтів передачі фазообертачів ФАР і корекції сигналів керування, формованих системою керування променем з метою зближення бажаних і реалізованих фазових розподілів при наявності взаємних зв’язків випромінювачів у ФАР.

Зроблено оцінку точності запропонованих алгоритмів імітаційним моделюванням процедур одержання й обробки вимірювальної інформації. Показано, що якщо відношення середньоквадратичних амплітуд напруг шуму і сигналу не перевищують , помилки у визначенні реалізованих фазообертачами фазових зрушень не перевищують 2.

Вірогідність цих результатів також підтверджена результатами моделювання ситуацій з відомими, фізично очевидними результатами.

4. Розроблено методику та наведені результати оптимізації міжелементної відстані в решітці вимірювальних зондів, а також її віддалення від досліджуваної антени за критерієм мінімізації числа обумовленості матриці коефіцієнтів передачі між випромінювачами ФАР і решітки, що визначає межі погрішності у відновлюваних характеристиках антени.

Показано, що, якщо міжелементні відстані у ФАР і решітці вимірювальних зондів співпадають, найбільш прийнятною відстанню між їхніми центрами (при збереженні паралельності апертур) є половина довжини фазованої решітки. Число обумовленості матриці коефіцієнтів передачі при цьому у восьмиелементній ФАР не перевищує 10.

Визначена необхідна точність апріорних вимірів відстаней у вимірювально-обчислювальній системі “ФАР – решітка вимірювальних зондів”. Показано, що в дециметровому і метровому діапазонах хвиль погрішність виміру міжелементних відстаней не повинна перевищувати (0,1 - 1) мм, відповідно.

5. Результати розрахунків та моделювання, наведені в роботі, якісно і кількісно підтверджують можливість організації за допомогою вбудованої вимірювально-обчислювальної системи „ФАР – решітка вимірювальних зондів” контролю з заданим ступенем точності внутрішніх характеристик ФАР: коефіцієнтів матриці взаємних зв’язків випромінювачів та вектору АФР. Вони, у свою чергу, можуть бути використані для розрахунку і контролю зовнішніх характеристик ФАР: діаграми спрямованості та її параметрів при будь-якому куті сканування і на кожній з робочих частот.

Публікації автора:

1. Лиепинь У.Р., Недзельский С.Д. Метод и алгоритм оценки матрицы взаимной святи излучателей в стационарных передающих ФАР. // Збірник наукових праць. –Харків: ХВУ. – 2004. –Вип. 12 (40). – С.128-135.

2. Лиепинь У.Р., Недзельский С.Д. Метод и алгоритм адаптации управления передающей ФАР к искажениям амплитудно-фазового распределения неидентичностью СВЧ трактов и ВСИ. // Збірник наукових праць. –Харків: ХУПС. – 2005. –Вип. 5 (45). –С.93-100.

3. Лиепинь У.Р., Недзельский С.Д., Головин Г.А. Зависимость ошибок восстановления амплитудно-фазового распределения в ФАР от априорной информации и геометрических параметров измерительной системы. // Збірник наукових праць. –Київ: НАН України, Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова. -2005. –Вип. 32. -С.125-130.

4. Лиепинь У.Р., Недзельский С.Д. Оптимизация геометрических характеристик решетки измерительных зондов, используемой для диагностирования передающей фазированной антенной решетки. // Радіоелектронні та комп’ютерні системи -2005. –№ 4(12). –С.37-41.

5. Лиепинь У.Р., Недзельский С.Д. Многозондовый метод контроля и адаптации управления фазированной антенной решеткой к искажениям амплитудно-фазового распределения. // Пятая международная научно-техническая конференция „Проблемы інформатики и моделирования”. –Харьков: НТУ „ХПИ”, 2005. – 51 с.

6. Недзельський С.Д. Синтез та аналіз математичних моделей вимірювально-обчислювальної системи „фазована антенна решітка - зонди”. // Науково-технічний семінар „Синтез, обробка та відображення інформаційних моделей” (ІнфоСинтез). – Харків: ХУПС, 2005. – С.244-245.

7. Недзельський С.Д. Оптимізація алгоритмів визначення коефіцієнтів передач фазообертачів фазованих антенних решіток за умови параметричної невизначеності вимірювальної інформації. // Науково-технічний семінар „Невизначеність вимірювань”. – Харків: ХУПС, 2006. – С.56-58.