Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 4 · RADIO ENGINEERING

Обобщенная функция неопределенности в мультистатической радиоголографии с рециркуляцией сигналов

V.I. Kalinin1, V.V. Chapurskii2

1 Fryazino Branch of Kotelnikov IRE RAS, Friazino, Russia
2 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.4.9 UDC 621.391, 621.396 EDN XOXTXF

Abstract

Generalized ambiguity function versus spatial coordinates is obtained for orthogonal signals recirculated in the multistate radio holography system using two-measure transmitter and receiver antenna arrays. Two kind of orthogonal regular signal ensembles are considered: linear frequency modulation signals with uncovered spectrum and monopulse multi frequency signals. Each element of a transmission array can radiate a signal with a certain spectral width and its own center frequency from a frequency grid. New target observation method is based on the recirculation of orthogonal regular signals in a spatial feedback loop formed by the radio holography system and the target. The recirculation method is implemented by means of tapping, amplification, and feeding of a portion of the received signal into the transmitting circuit, where this signal is combined with the current signal generated by a transmitter source. The obtained sum signal is again radiated toward the target. With the use of transmitting array with orthogonal signals, the recirculation method can be implemented in each antenna element. Spatial resolution analysis of radio holography systems with antenna arrays is based on a construction of an averaged multidimensional generalized ambiguity function (GAF). Detailed study of generalized ambiguity function and the 2D its sections along spatial coordinates allows estimation of the spatial and angular resolutions; GAF sidelobe level; and the possibility of unambiguous measurements of the delay (range) and the angular coordinates for different combinations of the aperture dimensions, the number of elements, and the frequency spacing of the orthogonal regular signals radiated by the array elements. The GAF functions are constructed and calculated in result of the space-time signal processing with the use of the averaged complex correlation integral of the reference and received vector signals. Generalized ambiguity functions are compared in two cases - presence or absence of a signal recirculation in a spatial feedback loop. Recirculation affect causes significant narrowing (some times) of GAF main lobe that is equality to enhance the spatial resolution of a point reflector when a transmission coefficient of a spatial loop achieves 0.7-0.9 values. In that case, GAF sidelobe levels are sharply decreased and it is appeared the possibility of unambiguous measurements of the delay (range) and the angular coordinates.

  • generalized ambiguity function
  • signal recirculation
  • antenna array
  • multistate radio holography system
Аннотация (на русском)

Обобщенная функция неопределенности в мультистатической радиоголографии с рециркуляцией сигналов

Получены выражения для обобщенной функции неопределенности (ОФН) по пространственным координатам для рециркулированных сигналов в мультистатической радиоголографической системе с двумерными передающей и приемной антенными решетками (АР). Рассмотрены два вида ортогональных регулярных сигнальных компонент, излучаемых передающими элементами АР: не перекрывающиеся по спектру сигналы с линейной частотной модуляцией и моноимпульсные многочастотные сигналы. Проведено сравнение ОФН в случае наличия и отсутствия рециркуляции.

For citation

Kalinin V.I., Chapurskii V.V. Обобщенная функция неопределенности в мультистатической радиоголографии с рециркуляцией сигналов // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.4.9

References

  1. E. D. Sharp, M. A. Diab, Van Atta, Reflector Array//IRE Transactions on Antennas and Propagation, 1960, №4, July, pp.436-438.
  2. Pon C. Y., Retrodirective Array Using the Heterodyne Technique//IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1964, №2, March, pp.176-180.
  3. Морская радиолокация, Под ред. В.И. Винокурова, Л., Судостроение, 1986, c. 196-200.
  4. Залогин Н.Н., Калинин В.И., Кислов В.Я., Мясин Е.А. и др. Авторское свидетельство №792183, Бюлл. изобретений, № 48, 1980.
  5. Калинин В.И., Кислов В.Я., Мясин Е.А. и др. Авторское свидетельство № 820430, Бюлл. изобретений, № 6, 1983.
  6. Калинкевич А.А., Крылова М.С., Турыгин М.С., Предварительное теоретическое рассмотрение процессов в шумовой радиолокации с пространственной обратной связью, Сборник докладов Всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике», Муром, 1 -3 июля 2003, Муром, 2003, c. 415 -419.
  7. Shalab Gupta, T.R. Brown, Noice-Correlating Radar Based on Retrodirective Antennas//IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2007, v.43, №2, April, pp.472-479.
  8. Калинин В.И., Чапурский В.В., Сверхширокополосная шумовая радиолокация на основе антенных решеток с рециркуляцией сигналов//Радиотехника и электроника, т. 53, №. 10, 2008, c. 1266-1277.
  9. V. Fusco, N. Buchanan, Developments in retrodirective array technology//IET Microw. Antennas Propag., 2013, Vol. 7, Iss. 2, pp. 131-140.
  10. N.B. Buchanan, V. Fusco, Angle of Arrival Detection using Retrodirective RADAR, Proceedings of the 7th European Radar Conference, 30 September -1 October 2010, Paris, France, pp 133-136.
  11. P. Hallbjörner, S. Cheng, Improvement in 77-GHz Radar Cross Section Road Work Jacket and Side Screen by Use of Planar Flexible Retrodirective Reflectors//IEEE antennas and wireless propagation letters, vol. 12, 2013, pp 1085-1088.
  12. Tianpeng Liu, Xizhang Wei, Lei Li, Multiple-element retrodirective cross-eye jamming against amplitude-comparison monopulse radar, ICSP2014, Proceedings, pp. 2135-2140.
  13. Чапурский В.В., Получение радиоголографических изображений объектов на основе разреженных антенных решеток типа MIMO с одночастотным и многочастотным излучением, Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, Сер. Приборостроение, 2011, №4, с. 72-91.
  14. Чапурский В.В., Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационных систем, M.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012.
  15. И.В. Крючков, В.В. Чапурский, Аналитическая аппроксимация обобщенной функции неопределенности системы радиолокационного синтезирования апертуры типа MIMO//Радиотехника и электроника, т. 62, №11, 2017, с. 1133-1141.