Повышение помехоустойчивости орбитальных телекоммуникационных систем

      
      
























































Оглавление
ВВЕДЕНИЕ	5
1.	СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ ФАР РЭС КОРОТКОВОЛНОВЫХ ЧАСТОТНЫХ ДИАПАЗОНОВ.	12
1.1	Анализ современных технологий создания ФАР РЭС коротковолновых частотных диапазонов с учетом требований их оснащения подсистемами многоканальной автокомпенсации помех.	12
1.2	Требования к электрическим и эксплуатационным характеристикам антенн подсистем многоканальной автокомпенсации помех.	14
1.3	Постановка, формализация и схема исследования решаемой научной задачи.	16
2.РАЗРАБОТКА МЕТОДА МНОГОКАНАЛЬНОГО ПРОТИВОПОМЕХОВОГО ДИАГРАММООБРАЗОВАНИЯ КРУГОВОЙ РАДИОЛИНЗОВОЙ ФАР С МНОГОПОДРЕШЕТОЧНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ	23
2.2 Обоснование конфигурации и размерно-геометрических характеристик интегрированных в раскрыв круговой ФАР компенсационных подрешеток	26
2.3 Обоснование требований к диаграммным характеристикам приёмо-антенных облучателей компенсационных подрешеток и топологии их размещения	34
2.4 Обоснование типа и оценка конструктивных параметров приёмо-антенных облучателей компенсационных подрешеток	48
3.	МЕТОДИКИ, ОЦЕНКИ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕГРИРОВАННЫХ В РАСКРЫВ КРУГОВОЙ РАДИОЛИНЗОВОЙ ФАР ОСНОВНОЙ И КОМПЕНСАЦИОННЫХ АНТЕННЫХ ПОДРЕШЕТОК	75
3.1	Методика и оценка электрических характеристик компенсационных антенных подрешеток кольцевого типа	75
3.2 Методика и оценка конструктивных и электрических характеристик приёмо-антенных облучателей спирального типа компенсационных антенных подрешеток.	79
3.3 Оценка деградации электрических характеристик основной антенной подрешетки ФАР в режиме противопомехового диаграммообразования.	81
3.4	Систематизация и анализ полученных результатов оценки электрических характеристик основной и компенсационных антенных подрешеток.	83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	87
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ	90
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	91
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………….…………………………………….91























      ВВЕДЕНИЕ
      Современный этап развития РЭС систем радиосвязи, телекоммуникации, радиолокации, радиомониторинга и радионавигации с использованием фазированных антенных решеток (ФАР) характеризуется ростом плотности их размещения как в рабочем частотном диапазоне, так и в пространстве. Особо отмечается рост пространственно-частотной концентрации РЭС в крупных городах, что в ряде случаев крайне осложняет задачу обеспечения их помехоустойчивости и электро-магнитной совместимости (ЭМС). Одним из возможных решений отмеченной задачи является реализация в РЭС методов радиоэлектронной защиты (РЭЗ) от воздействующих источников преднамеренных и непреднамеренных помех (ИП) различного происхождения. В перечне существующих методов РЭЗ достаточно широко востребованы методы пространственной адаптивной компенсации помех (АКП) воспринимаемых антенными устройствами РЭС [1]. 
      Как правило, одним из системообразующих элементов подсистемы АКП является одна-несколько вспомогательных компенсационных антенн, диаграммы направленности которых программно либо адаптивно ориентированы на воздействующие ИП. В условиях множественности воздействующих ИП и возможных их угловых перемещений реализация большого количества вспомогательных компенсационных антенн с независимо управляемой ориентацией их диаграмм направленности не всегда доступна по причине существования жестких конструктивных либо ресурсных ограничений. 
      Особая острота этой потребности отмечается в областисоздания современных телекоммуникационных систем (ТКС) космического и наземного базирования при решении задач РЭЗ от множества преднамеренныхи (или) непреднамеренных активных помех различных типов и происхождения, создаваемых наземными РЭС. В условиях существования жестких ограничений на допустимые массогабаритные и стоимостные показатели РЭА орбитальных ТКС (стоимость вывода на орбиту одного фунта полезного груза (порядка 0,5 кг) составляет от $ 9 700 до $ 27 000) использование дополнительных компенсационных антенн, как правило, не приемлемо.
      Соответствующий канальный ресурс подсистем РЭЗ в основном определяется количеством независимо управляемых каналов противопомехового многолучевого диаграммообразования ФАР (АФАР). Потенциально, с освоением твердотельных технологий создания АФАР с многоканальным цифровым диаграммообразованием обеспечение требуемой высокой канальности подсистем РЭЗ возможно и успешно реализуется в ряде перспективных отечественных и зарубежных разработок твердотельных АФАР. Однако, в коротковолновых диапазонах длин волн (миллиметровом, субмиллиметровом и, частично, сантиметровом) широкого применения цифровые АФАР пока не получили по причине:
      -высокой затратности на создание цифровых АФАР с традиционно большим количеством приёмо-передающих каналов (свыше 105-106приёмных каналов с цифровым выходом);
      -сохраняющейся проблематичности создания высокопотенциальных цифровых АФАР вмиллиметровом, субмиллиметровом и частично всантиметровом диапазонах из-за высокой плотности расположения приёмо-передающих модулей (ППМ) АФАР и отсутствия необходимой твердотельной элементной базы (прежде всего, активных усилительных приборов большой мощности);
      -кратным возрастанием массы АФАР с учетом подсистемы жидкостного охлаждения её ППМ; 
      -высокой технологической сложности создания подсистемы жидкостного охлаждения ППМ АФАР; 
      -многочисленности находящихся в эксплуатации РЭС рассматриваемого типа, оснащенных недорогими ФАР с аналоговым радиолинзовым диаграммообразованием, не выработавших свой ресурс с сохранением высокого модернизационного потенциала.
      Наибольшее распространение в практике создания ФАР коротковолновых диапазонах длин волн получили круговые (эллиптические) ФАР просветно-линзового типа. Это предопределило выбор в качестве объекта исследования была принята круговая ФАР миллиметрового диапазона с открытым радиолинзовым возбуждением, входящая в состав РЭА орбитальной телекоммуникационной системы (ТКС).
        Предметом исследования являются методы и алгоритмы пространственной обработки сигналов, принимаемых излучателями радиолинзовой антенной решетки с открытым возбуждением.
        Цель исследования – повышение помехоустойчивости орбитальных телекоммуникационных систем, оснащаемых круговой ФАР с открытым радиолинзововым возбуждением, на основе реализации подсистемы многоканальной АКП с использованием интегрированных в раскрыв ФАР противопомеховых антенных подрешетоквзамен вспомогательных компенсационных антенн. 
        Решаемая научная задача – разработка метода многоканального противопомехового   диаграммообразования круговой ФАР с открытым радиолинзовым возбуждением на основе многоподрешеточного независимого возбуждения интегрированных в раскрыве ФАР основной и компенсационных антенных подрешеток.
        Актуальность работы заключается в том, что в условиях жестких ограничений на допустимые массогабаритные показатели РЭА космического базирования крайне ограничены возможности реализации ворбитальных телекоммуникационных системах многоканальной автокомпенсации помех с использованием помимо основной ФАР вспомогательных компенсационных антенн. 
        Использованный в ходе исследования математический аппаратсоставили теория пространственной обработки сигналов, базирующаяся на теоретических положениях методов пространственного угло-частотного гармонического анализа, а также методы дискретного и линейного программирования при нахождении экстремумов функций нескольких переменных.
        Для достижения сформулированной цели исследования потребовалось решение ряда взаимосвязанных частных задач:
        - обосновать концепцию построения и организации функционирования круговой радиолинзовой ФАР, согласно которой в её состав интегрирована подсистема многоканального противопомехового диаграммообразования; 
        - обосновать выбор конфигурации и размерно-геометрических характеристик интегрированных в раскрыв круговой радиолинзовой ФАР антенных подрешетокподсистемы многоканального противопомехового диаграммообразования;
        - обосновать топологию размещения приёмо-антенных облучателей компенсационных антенных подрешеток в фокальной плоскости круговой радиолинзовой ФАР, выбор типа и конструктивных параметров облучателейантенных подрешеток;
        - сформироватькомплекс аналитических и числовых моделей для оценки электрических характеристик основной и компенсационных подрешеток ФАР с круговой апертурой; 
        - оценить потенциально реализуемые основные показатели качества исследуемой технологии многоканального противопомехового диаграммообразования ФАР и проанализировать их соответствие требованиям.
        Сущность разработанного метода и его научная новизна состоит в следующем.
        1.Разбиение АР на подрешетки нетрадиционной конфигурации, оптимизированной по критерию минимизации деградации ДНА основных приёмных каналов с учетом конфигурации раскрыва ФАР, при которой компенсационные подрешетки реализованы в виде компактно сомкнутой группы компенсационных подрешеток кольцевого типа, примыкающих к периферийной кромочной части круговой ФАР.
        2.Интегрирование в едином конструктиве круговой ФАР антенных подрешеток основных и компенсационных приёмных каналовс независимым управлением их диаграммными характеристиками (количеством формируемых компенсационных лучей, их ориентацией и усилением   компенсационных антенных подрешеток), что сопряжено с вводом изменений в алгоритмы управления процессом фазированияизлучателей ФАР в режиме противопомеховой адаптации.
        3. Использование нетрадиционных, оптимизированных по критерию максимизации усиления компенсационных антенных подрешеток,приёмо-антенных облучателей с воронкообразной формой их ДНА.
В представленной диссертации получены следующие результаты.
         Разработан метод многоканального противопомехового диаграммообразования круговой радиолинзовой ФАР с открытым возбуждением, включающий операцию разбиения АР на подрешетки кольцевой конфигурации.
         Методом линейной алгебры решена задача оптимизации конфигурации и размерно-геометрических характеристик компенсационных антенных подрешетокпо критерию минимизации деградации ДНА основных диаграммных каналов ФАР.
         Методом гармонического Фурье-анализа сформулированы требования к диаграммным характеристикам облучателей компенсационных антенных подрешеток.
         Методом Парето-оптимизации проведено обоснование типа используемых облучателей компенсационных антенных подрешеток.
         Разработаны числовые модели для оценки:
        - конструктивных параметров спиральной антенны с воронкообразной ДНА;              
        - диаграммных характеристик спиральной антенны с воронкообразной ДНА;              
         - диаграммных характеристик круговой и кольцевой антенных подрешеток радиолинзовой ФАР с открытым возбуждением.
        По теме диссертации опубликованы две работы:
        1. «Модель мультиплексирования сигнала в ретрансляторе бортового радиокомплекса космического аппарата связи в среде ADVANCEDDESIGNSYSTEM (ADS). Опубликована в сборнике научных трудов по материалам XIII международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования» 
        2. «Обоснование выбора и диаграммные характеристики облучателей радиолинзовых антенн с кольцевым раскрывом» опубликована в «Вестник ТвГТУ. Серия «Науки об обществе и гуманитарные науки».
        Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, перечня условных обозначений и списка литературы. Диссертация изложена на 96 страницах, содержит 23 формулы и 36 рисунков.
        Во введении обосновывается актуальность темы исследования, раскрываются её проблемные вопросы, формулируется цель и решаемая научная задача.
        В первой главе представлено современное состояние работ по тематике исследования, в теоретико-множественных терминах формализована решаемая научная задача и представлена схема её исследования.
        Вторая глава посвящена разработке метода многоканального противопомехового диаграммообразования круговой ФАР с открытым возбуждением. В данной главе строгими математическими методами решены задачи обоснования: 
        - концептуального облика круговой радиолинзовой ФАР с независимо управляемым многоподрешеточным возбуждением её излучателей;
        -конфигурации и размерно-геометрических характеристик интегрированных в раскрыв круговой ФАР компенсационных подрешеток;
        -требований к диаграммным характеристикам приёмо-антенных облучателей компенсационных подрешеток и топологии их размещения;
        -типа приёмо-антенных облучателей компенсационных подрешеток.
        В третьей главе проведена разработка числовых моделей оценки основных электрических характеристик антенных подрешеток. С их помощью приведен расчёт, систематизация и анализ основных показателей качества многоканального противопомехового диаграммообразования антенных решеток кольцевого типа, интегрированных в раскрыв круговой радиолинзовой ФАР.
        В заключении представлены основные результаты проведенного исследования.
        В заключении представлен программный код числовой модели, для оценки электрических характеристик основной круговой и компенсационных кольцевых АПР.


 СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ ФАР РЭС КОРОТКОВОЛНОВЫХ ЧАСТОТНЫХ ДИАПАЗОНОВ
         Анализ современных технологий создания ФАР РЭС коротковолновых частотных диапазонов с учетом требований их оснащения подсистемами многоканальной автокомпенсации помех
        Современная динамика развития РЭС систем радиосвязи, телекоммуникации, радиолокации, радиомониторинга и радионавигации с использованием фазированных антенных решеток (ФАР) характеризуется неуклонным ростом потребностей в увеличении их канальности по числу обслуживаемых объектов (абонентов) в различных режимах, количеству   парируемых помеховых воздействий и ряду других показателей качества функционирования РЭС. В этом плане особо остро обстоит с вопросом обеспечения многоканального (многолучевого) диаграммообразования фазированных антенных решеток (ФАР) и, впервую очередь, ФАР коротковолновых (сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового) диапазонов с открытым радиолинзовым возбуждением просветного либо отражательного типов. Последние нашли широкое применение в разработках современных образцов РЭС как военного, так и гражданского коммерческого назначения. Попытка увеличения канальности таких ФАР путём прямого наращивания объёма используемых аппаратных средств (привлечения дополнительных ФАР, увеличения количества приёмо-передающих антенных излучателей, фазовращателей и микроконтроллеров управления   фазовращателями либо ППМ в составе одного антенного полотна и др.) не всегда эффективна по причине существования жестких ограничений на допустимые массо-габаритные и стоимостные показатели ФАР. Такие ограничения особо характерны для высокомобильных РЭС наземного (морского) базирования, а также бортовых РЭС воздушного и космического базирования. В этой связи актуальны работы по изысканию новых концептуальных, схемо-технических и конструкторско-технологических решений, направленных на преодоление отмеченных выше ограничений. 
        Одним из направлений этих работ является исследование возможных альтернативныхрешений сформулированной задачи применительно к широко применяемой плоской ФАР просветно-линзового типа с круглой либо эллиптической апертурой. Подобные антенны наибольшее распространение получили в разработках различных типов самолётныхБРЛС и ряде РЛС в составе высокомобильных РЭС военного назначения. Концептуальной основой выбора направления поиска эффективных решений сформулированной задачи является интеграция элементов ФАР, характеризуемых доминированием по массо-габаритным и стоимостным показателям, в единый функционально законченный конструктив. Единственным таким системообразующим элементом в составе ФАР является его антенное полотно, фактически определяющее габариты (метр и более), массу и стоимость ФАР в целом (свыше 10000 фазовращателей при стоимости одного фазовращателя порядка 50 $). Этот фактор ФАР предопределил выбор концепции интеграции реализуемых каналов диаграммообразования с использованием единого для всех приёмо-передающих каналов   антенного полотна. Геометрия и размерные характеристики подрешеток определяются формой и габаритами апертуры ФАР и программно меняются исходя из ситуационной необходимости.Возможности реализации вышеупомянутойконцепции построения и организации функционирования ФАР базируются на использованиии метода парциальных (вложенных) подрешеток (МВП), в соответствии с которым     антенное полотно ФАР, исходя из ситуационной необходимости, условно делится на ряд подрешеток с независимым автономным управлением и диаграммообразованием.


         Требования к электрическим и эксплуатационным характеристикам антенн подсистем многоканальной автокомпенсации помех
        В соответствии с фундаментальными основами теории пространственной адаптивной компенсации помех (АКП), воспринимаемых антенными устройствами разнотипных РЭС, задача их РЭЗ может решаться с использованием:
        - самонастраивающихся адаптивных антенных решеток (АР), в которых интегрированы основныеструктурные элементы АР для формирования как основных радиоприёмных каналов (ОПК),так и компенсационных приёмных каналов (КПК);
        - вспомогательных компенсационных антенн, являющихся основными структурными элементами КПК.
        Несмотря на ряд преимуществ,первый вариант построения подсистемы адаптивной пространственной компенсации помех пока не получил широкого распространения по ряду причин, среди которых основными являются:
        - высокая аппаратная затратность создания крупноразмерных адаптивных антенных решеток с большим числом приёмо-антенных элементов (свыше 105-106);
        - наличие технологических ограничений на реализацию подсистемы адаптивной пространственной компенсации помех в коротковолновых диапазонах и, прежде всего, в миллиметровом, субмиллиметровом и частично в сантиметровомдиапазонахдлин волн;
        -существование жестких ограничений на допустимые массогабаритные и стоимостные показатели АР.
        Второй вариант построения подсистемы адаптивной пространственной компенсации помех по перечисленным позициям является более предпочтительным, в связи с чем нашел широкое применение в различных разработках образцов РЭТ.
        Требования к вспомогательным компенсационным антеннам (ВКА):
        - максимизация коэффициента усиления ВКА и, соответственно, площади их апертуры, определяющих потенциально реализуемую глубину адаптивно формируемых провалов ДНА для подавления воздействующих помех;
        - максимизация диаграммной развязки двух и более ВКА за счет сужения главного лепестка ДНА ВКА и снижением уровня её боковых лепестков;
        - возможность программно - управляемого электронного позиционирования ДНА ВКА, позволяющего прицельно ориентировать    приёмные лучи ВКА на воздействующие источники помехи;
        - согласование сектора электронного позиционирования ДНА ВКА с секторомэлектронного сканированияДНА основной ФАР и сектором, в котором расположены источники помех; 
        - достаточность количества независимо управляемых ВКА, определяемого максимально возможным числом воздействующих источников помех;
        - согласованность поляризационных характеристик ВКА с рабочей поляризацией основной ФАР; 
        - приемлемые для заданного типа РЭС массогабаритные характеристики   многоэлементной системы ВКА, допускающие возможность их применения в составе высокомобильных РЭС наземного и (или) воздушного базирования.
        
        
        
         Постановка, формализация и схема исследования решаемой научной задачи
        Широкое распространение в практике создания фазированных антенных решеток получили круговые (эллиптические) ФАР радиолинзового типа. Поэтому объектом исследования является телекоммуникационная система (ТКС) космического базирования с использованием на борту космического аппарата телекоммуникационной РЭА, включающей ФАР миллиметрового диапазона с радиолинзовым открытым возбуждением. 
      
Рисунок 1. Блок схема радиолинзовой ФАР просветного типа.
     Радиолинзовая ФАР просветного типа в общем виде представлена на рисунке 1, из рисунка видно, что данная ФАР состоит из антенного полотна с фазовращателями, блока управления фазовращателями и рупорным антенным облучателем.
        В качестве исходных данных проводимого исследования приняты следующие типовые размерно-геометрические характеристики круговой ФАР РЭА орбитальных ТКС:
        - диаметр антенного полотна ~ 1 м;
        - количество излучателей в круговом раскрыве ~15000;
        - шаг расстановки излучателей ~ 0,6?;
        - рабочей диапазон длин волн–миллиметровый;
        - геометрия расположения излучателей – гексагональная;
        - фокусное расстояние ~1 м;
        - тип облучателя основной подрешетки ФАР – рупорный, создающий в раскрыве основной подрешетки ФАР амплитудное распределение типа косинус на пьедестале;
        - априори известны количество и пеленги на воздействующие источники непреднамеренных помех (ИНП).
        Полагается, что в зоне действия ТКС на земной поверхности расположены ИНП с априори известными угловыми координатами;
        В целях реализации в РЭА ТКС возможности многоканальной противопомеховой адаптации требуется реализовать в ФАР способность одновременно формировать в широком секторе несколько узких лучей – абонентских и противопомеховых. При этом в каждом луче должен присутствовать свой сигнал – полезный либо помеховый.
      Постановочная теоретико-множественная формализация решаемой исследовательской задачи может быть представлена в виде 
      X_i^*=arg?min??[Z_i (X,Y)-Z_i^* ],  i=?(1,I)? ,
      при [Z_i (X,Y)-Z_i^* ]??Z_i^*,    B(X^*,Y)?B^*(1)
      где Х-вектор управляемых переменных (принципы и концепция построения фар, конфигурация и размерно-геометрические характеристики компенсационных антенных подрешеток, диаграммные характеристики, топология расположения, тип и конструктивные параметры антенно-приёмных облучателей компенсационных антенных подрешеток);
      У- вектор неуправляемых фиксированных характеристик объекта исследования (ФАР с открытым радиолинзовым возбуждением);
      Z_i^*-вектор фиксированных требований к техническим характеристикам объекта исследования;
      Z_i (X,Y) –вектор реализуемых характеристик противопомехового диаграммообразования эллиптической радиолинзовой ФАР;
      ?Z_i^*-допустимое отклонение в реализации требований к объекту исследования;
      B(X^*,Y)- ресурсные затраты на модернизацию объекта исследования
      B^*-допустимые ресурсные затраты на модернизацию объекта исследования.
      Многомерный вектор реализуемых характеристик многоканального противопомехового диаграммообразования круговой радиолинзовой ФАР можно представить в виде
      ?           Z?_i=(??к?_о,к_в,g_o,g_в,?_(?_o ),?_(?_в ),N_в,?_(?_o ),?_(?_в ) )(2)
      где ??к?_о – степень деградации диаграммных характеристик антенных решеток основных приёмных каналов (снижение  усиления антенной решетки основных приемных каналов, расширение лучей, возрастание уровня боковых лепетков ДНА и др.), обусловленной реализацией многоканального противопомехового диаграммообразования. 
      к_в- коэффициент реализуемого усиления компенсационной антенной подрешетки вспомогательного компенсационного приемного канала (КПК);
      g_o-уровень боковых лепестков диаграммы направленности антенны (ДНА) основного приемного канала
      g_в-уровень боковых лепестков диаграммы направленности антенны вспомогательного приемного канала
      ?_(?_o )- ширина главного лепестка ДНА основного приемного канала
      ?_(?_в ) -ширина главного лепестка ДНА вспомогательного приемного канала
      N_в- количество вспомогательных компенсационных каналов;
      ?_(?_o )- ширина секторов сканирования основного приемного канала
      ?_(?_в )- ширина секторов сканирования основного приемного канала
        В силу недоступности многоаспектного математического описания объекта исследования реализоватьформализацию многовекторной задачи (1) в явном виде и ее строгое решение традиционными методами математического программирования не представляется возможным. Проводимая в таких случаях минимизация размерности многовекторной оптимизационнойзадачи возможна путём декомпозиции объектаи предмета исследования на ряд подзадач допустимо малой размерности. При этом обеспечивается замена многовекторного критерия качества на совокупность квазинезависимых скалярных критериев качества с переводомменее значимых требованийв разряд дисциплинирующих ограничений.
        Реализация указанной декомпозиции возможна при использовании аналитической модели многокомпонентной (многолучевой) диаграммы направленности эллиптической радиолинзовой ФАР в режиме многоподрешеточного возбуждения 
      Для достижения сформулированной цели исследования необходимо решение ряда взаимосвязанных частных задач:
      - обосновать выбор принципов реализации в ФАР радиолинзового типа возможностей многоканального противопомехового диаграммообразования с использованием единого для всех приёмных каналовантенного полотна ФАР;
      - обосновать выбор конфигурации и размерно-геометрических характеристик основной и вспомогательных антенных подрешеток в раскрыве круговой радиолинзовой ФАР;
      - обосновать выбортипа и размерно-геометрических характеристик приёмо-антенных облучателей компенсационных антенных подрешеток круговой радиолинзовой ФАР с интегрированным многоподрешеточным возбуждением;
      - обосновать выбор технических решений и характеристик дополнительно вводимых аппаратных средств радиолинзовой ФАР с интегрированным многоподрешеточным возбуждением. 
           - разработать комплекс аналитических и имитационных моделей для оценки электрических и диаграммных характеристик основной и компенсационных подрешеток ФАР радиолинзового типа с круговой апертурой; 
      - оценитьпотенциально реализуемые уровни основных показателей качества исследуемой технологии многоканального противопомехового диаграммообразования ФАР и проанализировать их соответствие требованиям.  
      Для решения перечисленного комплекса задач требуется проведение соответствующего исследования, укрупненная схема которого представлена на рисунке 2.
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      Схема исследования сформулированной задачи
      
      

















		

Рисунок 2. Схема исследования.
      В представленной диссертацииприведены результаты исследования отмеченного выше альтернативного решения задачи создания ФАР просветно-линзового типа с круговой (эллиптической) апертурой, в которой предусмотрена возможность малозатратной реализации концепции многоканального противопомехового диаграммообразования без привлечения вспомогательных компенсационных антенн. В ходе исследования решены следующие задачи:
      -проанализирован уровень современных разработок ФАР радиолинзового типа с круглой (эллиптической) апертурой;
      -сформулированы принципы реализации в ФАР радиолинзового типа концепцииинтегрированного многоканального противопомехового диаграммообразования с использованием единого для всех приёмных каналов антенного полотна;
      -разработан метод многоканального противопомехового диаграммообразования, в рамках которого проведены: 
         -оптимизация конфигурации и размерно-геометрических характеристик интегрированных в конструктив ФАР парциальных подрешеток;
      -обоснование требований к диаграммным характеристикам и топологии расположения облучателей антенных подрешеток противопомехового диаграммообразования.
      -обоснование выбора типа и размерно-геометрических характеристик приёмо-антенных облучателей антенных подрешеток противопомехового диаграммообразования;   
      - сформирован комплекс аналитических методик и числовых моделей для проведения инженерных расчетов основных конструктивных и интегральных (электрических и диаграммных) характеристик ФАР;
      - проведены аналитические и имитационные модельные оценки характеристик диаграммообразования основного и компенсационных приёмных каналов ФАР;
      - проанализированы и систематизированы полученные результаты исследования.
        2.РАЗРАБОТКА МЕТОДА МНОГОКАНАЛЬНОГО ПРОТИВОПОМЕХОВОГО ДИАГРАММООБРАЗОВАНИЯ КРУГОВОЙ РАДИОЛИНЗОВОЙ ФАР С МНОГОПОДРЕШЕТОЧНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
2.1 Обоснование концепции построения и функционирования круговой радиолинзовой ФАР с многоканальным противопомеховым диаграммообразованием
        Концептуальной основой выбора направления поиска эффективных решений сформулированной в 1.3 задачи «Выбора конфигурации и размерно-геометрических характеристик основной и вспомогательных антенных подрешеток в раскрыве круговой радиолинзовой ФАР» является интеграция элементов многолучевой ФАР, характеризуемых доминированием по масса-габаритным и стоимостным показателям, в единый функционально законченный коструктив. Единственным таким системообразующим элементом в составе ФАР является его антенное полотно, фактически определяющее габариты (метр), массу и стоимость ФАР в целом (свыше 10000 фазовращателей при стоимости одного фазовращателя порядка 50 дол). Эта особенность ФАР предопределила выбор концепции интеграции реализуемых каналов диаграммообразования с использованием единого для всех приёмо-передающих каналовантенного полотна. Возможности реализации вышеупомянутойконцепции базируются на использовании метода антенныхпарциальных (вложенных) подрешеток (АПР), в соответствии с которым     антенное полотно, при необходимости, условно делится на ряд подрешеток с независимым автономным управлением и диаграммообразованием [2,3].
        
        
        
        Структура ФАР просветно-линзового типа в общем виде представлена в подразделе 1.3. на рисунке 2. 
        Согласно принятым исходным данным антенное полотно ФАР состоит из более чем 15 тысяч излучателей расположенных гексагонально, рисунок 3. 
     
        
        
        Рисунок 3. Гексагональное расположение излучателей.
        Рупорный антенный облучатель создает поле возбуждения антенной решетки описываемое тригонометрической функцией cos2на пьедестале.
        Для того чтобы в рамках одного раскрыва организовать несколько компенсационных каналов возможны следующие подходы.
        Наибольшее распространение в существующих образцах РЛС наземного базирования получили выделенные из общего раскрываспециальные антенные подрешетки (АПР), конструктивно выполненных совместно с основной антенной системой, на единой несущей платформе. В соответствии с данным подходом реализована антенная система зарубежного (США) зенитного ракетного комплекса «PATRIOT», представленная на рисунке 4. Эти АПР имеют автономно управляемуюподсистему противопомехового диаграммообразования. 
        Однако, указанный подход к решению сформулированной задачи имеет ряд недостатков. Среди них следует особо отметить невозможность использования компенсационных подрешеток на передачу и прием в отсутствии помех, а также высокую ресурсную затратность на создание противопомеховых АПР. 



Рисунок 4. Радарная система комплекса «PATRIOT»
        Другим используемым в практике создания радиолокационной технике подходом к решению сформулированной задачи является построчное выделение излучателей из общего антенного плотна и их объединение в противопомеховые линейные антенные решетки. Последние так же имеют автономную систему диаграммообразования с выше перечисленными недостатками.
        Известен и ограниченно используется подход к решению сформулированной задачи подход, использующий противопомеховые антенные подрешетки с псевдослучайнымрасположениемизлучателей антенного полотна [3]. Однако при таком способе диаграммообразованиякомпенсационных АПР имеет место высокий уровень боковых лепестков ДНА как основной, так и компенсационной подрешеток.
        Все проанализированные подходыорганизации противопомехового диаграммообразования характеризуются наличием выше отмеченных существенных недостатков, неприемлемых для РЭА орбитальных ТКС. В этой связи потребовалось провестипоискболее эффективных альтернативных решений рассматриваемой задачи, которыелишеныотмеченных недостатков. 
        2.2 Обоснование конфигурации и размерно-геометрических характеристик интегрированных в раскрыв круговой ФАР компенсационных подрешеток
        Исходя из принятой к исследованию концепции построения и организации функционирования круговой радиолинзовой ФАР с многоподрешеточным возбуждением ключевой задачей проводимого исследования является обоснование выбора конфигурации и размерно-геометрических характеристик антенных подрешеток. Для формализации этой задачи воспользуемся интегральной формой аналитического представления функции полезности возможных альтернативных вариантов диаграммообразования круговой радиолинзовой ФАР с многоподрешеточным возбуждением. В отличие от теоретико- множественной формулировки решаемой научной задачи (1) последняяпереформулирована в виде многокомпонентной аналитической записи функции полезности, характеризующей требования минимизации деструктивного возмущения основной ДНА при обеспечении характеристик качества компенсационных ДНА не хуже заданных
        ? ?_к (x,y)=arg  min?(?_к^*??_? )??? |G ?_н0 ((?_x0, ?_y0 ),?_0 (x,y),B ?_0 (x,y))|?^2/|? G ?_н0к ((?_x0, ?_y0 ),? ?_0 (x,y),?_к (x,y),B ?_0 (x,y),B ?_к (x,y)?)?|^2 ?(3)
        ? ?_к (x,y)=arg  min?(?_к^*??_? )??|? G ?_ок ((?_x, ?_y ),? ?_0 (x,y),?_к (x,y),B ?_0 (x,y),B ?_к (x,y)?)?|^2/? |G ?_0 ((?_x, ?_y ),?_0 (x,y),B ?_0 (x,y))|?^2 ? (4)
        |?_x-?_x0 |>??_x0
        |?_y-?_y0 |>??_y0
        (??_0к)/(??_0 )?1.1    (5)
        [G ?_нк (?_xк, ?_yк )]^2?(5…10) [?G_нок (?_xк, ?_yк )]^2 (6)
        N_к??N_к=3…6      ( 7 )
        где G ?_н0к,(G_0к ) ?(?_x, ?_y )- ненормированная и нормированная диаграмма направленности основной антенной подрешетки (АПР) круговой (эллиптической) ФАРв режиме многоподрешеточного противопомехового диаграммообразования;
        G ?_н0,(G_0 ) ?(?_x, ?_y )- ненормированная и нормированная диаграмма направленности круговой радиолинзовой ФАР в отсутствии многоподрешеточного противопомехового диаграммообразования;
        ?( ??_x0, ?_y0),(?_xк, ?_(yк))– угло-частотное положениеглавного лепестка диаграмма направленности (ДНА) основной и компенсационной  антенной подрешетки соответственно;  
        G ?_нк (?_xк, ?_yк ) –пиковое значение главного лепестка ненормированнойдиаграмма направленности (ДНА) компенсационной антенной решетки;  
        ?_0 (x,y)- функция апертурного окна основной подрешетки круговой (эллиптической) ФАР в отсутствии многоподрешеточного противопомехового диаграммообразования
?_0 (x,y)=circ(x,y)={?(1       при       ?(x^2+y^2?1)@0       в остальных слуаях)?
        ?_0 (x,y): x^2+y^2=R^2;
        ?_кk (x,y)- искомая функция апертурного окна.......................