Соотношения для расчета диаграммы направленности MIMO РЛС при различающихся антеннах приемных и передающих элементов, формирующих ее

Аннотация

Введение: синтез антенных решеток MIMO отличается от синтеза классических антенных решеток тем, что диаграмма направленности первых формируется виртуальной апертурой, которая образуется путем свертки координат физических приемных и передающих элементов, что приводит к формированию большого числа виртуальных элементов. Цель: получить соотношения для вычисления диаграмм направленности антенных решеток MIMO радиолокационной станции при различающихся антеннах приемных и передающих элементов, формирующих ее. Результаты: получено выражение для расчета множителя направленности антенной решетки MIMO радиолокационной станции, позволяющее уменьшить количество математических операций в сравнении с расчетом по расположению элементов виртуальной апертуры. На его основе определено выражение, позволяющие учесть влияние диаграмм направленности антенн приемных и передающих элементов MIMO антенной решетки на ее направленные свойства. Оно позволяет рассчитать диаграмму направленности антенной решетки MIMO радиолокационной станции по известным диаграммам направленности антенн приемных и передающих элементов и множителю направленности виртуальной апертуры. Приведена модель антенной решетки MIMO с классическим для нее расположением элементов. Ее множитель направленности получен двумя способами: традиционным в зависимости от расположения элементов виртуальной апертуры; с помощью предложенного в работе выражения. Их разность тождественно равна нулю для всех угловых направлений. Исходя из полученного множителя направленности рассчитана диаграмма направленности MIMO антенной решетки для случаев использования одинаковых и различных антенн приемных и передающих элементов. Показаны пути снижения уровня боковых лепестков диаграмм направленности MIMO антенных решеток. Практическая значимость: полученное в работе выражение учитывает диаграммы направленности антенн приемных и передающих элементов MIMO антенной решетки, что дает возможность анализировать искажение формы диаграммы направленности антенной решетки MIMO радиолокационной станции при сканировании. Вычислительная эффективность приведенного в работе выражения при 20 приемниках и 10 передатчиках составила 6,3 раза.