Практичне широкосмугове цифрове формування променів для великих масивів у радарах

Я розумію математику, що стоїть за цифровим формуванням променів, але я не впевнений, як такі системи реалізуються практично. Наприклад, у типовому широкосмуговому радіолокаційному радіолокаційному радіолокаторі, що працює в S-діапазоні, смуга частот (базової смуги) імпульсу може досягати 500 МГц. Для оцифрування цього сигналу потрібні високошвидкісні АЦП, як правило, частота дискретизації 1 ГГц. Наскільки я знаю, ці АЦП недешеві.

Тепер, якщо у вас є скажімо, Уніфікований прямокутний масив (URA) з 20 елементами антени, вам потрібно повторити свій RF-фронт 20 разів! Цей фронтальний радіочастотний інтерфейс зазвичай включає LNA, змішувач та високошвидкісний АЦП.

Крім того, велика кількість даних, що виробляються вищевказаною системою, величезна, вимагає великої пам'яті та потужності обробки.

Мої запитання:

1. Чи відображається вищевказаний сценарій, наскільки реалізовані практичні системи формування балок або це занадто наївно? я пропускаю щось фундаментальне тут?
2. Чи є якісь прийоми апаратної / сигнальної обробки, які можуть допомогти зменшити вимоги до апаратного забезпечення або обробки в таких системах?

Дякую

Я не працював над дизайном таких систем раніше, але думаю, що ваші уявлення лежать на грошах. Зокрема, так, масиви, що формують промінь, мають передні кінці РФ, які повторюються багато разів. У цьому плані вражає складність сучасних радіолокаційних радіолокацій; існують конструкції, що містять сотні індивідуальних антенних елементів у них з вражаючими рівнями управління реакцією масиву, використовуючи різні методи обробки сигналів.

І , як ви підозрювали, так, такого роду підхід є НЕ дешевим. АЦП класу Gigasample доступні комерційно в діапазоні декількох тисяч доларів, але можливо, що спеціальні, низькочастотні РФ-фронти, що використовуються в таких системах, як карликові, що коштують. Незважаючи на це, радари з подібними можливостями часто зустрічаються як підсистеми в дуже дорогих великих системах (наприклад, винищувач багатосот мільйонів доларів).

Що стосується резервної цифрової обробки сигналів, то це досить зрілий ринок, який розвивався за останні кілька десятиліть. Основна мета - щільність обробки: отримання максимальної кількості FLOPS в найменший обсяг. Зрештою, такі радари часто використовуються в обмежених космічним застосуванні, як літаки. Таким чином, ви побачите багато обробки, виконаної на користувальницьких FPGA та / або однопланових комп'ютерах, які можна компактно скласти в стандартизовані вузли шасі (наприклад, VPX або CompactPCI ).

гаразд - я думаю, що техніка, яку я шукав, - це постановка синтетичного отвору, як у радарі синтетичної діафрагми (SAR). "Загадка", в загальному випадку, коли задіяні статичні цільові та радіолокаційні платформи, ймовірно, буде те, що всі елементи масиву будуть фізично присутніми на відміну від звичайних SAR, коли рух платформи використовується для синтезу дійсно великої діафрагми. Використовуючи RF комутацію для імітації руху платформи, можна послідовно фіксувати дані SAR та застосовувати відомі методи SAR для досягнення бажаної продуктивності, тобто тонкого кутового дозволу.

"Улов" в цьому випадку буде додатковим часом, необхідним для отримання даних SAR порівняно з повнорозмірним цифровим променевим формувачем. Ще один варіант полягає в тому, що ця методика може бути дійсною для сценаріїв формування формату "лише при отриманні".

Поки у вас є клієнт, який заплатить вартість ASIC, тобто приблизно 25 мільйонів доларів на проектну вартість NRE, ви можете отримати всі 20 передніх торців, АЦП та цифрову арифметику формування променів на одному мікросхемі CMOS в будь-якому місці від постійного струму до 100 ГГц за 20 доларів, що повторюються вартість