cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2019-22-1-83-92caht-1448Research ArticleРАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬRADIO ENGINEERING AND COMMUNICATIONSОБРАБОТКА ЭЛЛИПТИЧЕСКИ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СИГНАЛА В РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЯХ С ЦИФРОВЫМ СИНТЕЗИРОВАНИЕМ АПЕРТУРЫ АНТЕННЫTHE PROCESSING OF THE ELLIPTICALLY POLARIZED SIGNAL IN RADAR STATIONS WITH DIGITAL SYNTHESIS OF THE ANTENNA APERTUREКорнеевП. Е.KorneevP. E.

Корнеев Павел Евгеньевич - кандидат технических наук, доцент кафедры технологий автоматизированного производства, ЕТИ ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»

Pavel E. Korneev - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Industrial Automation Technologies Chair

paul-kom@yandex.ruЕгорьевский технологический институт (филиал) ФГБОУ «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»РоссияBranch MSTU “STANKIN”Russian Federation2019270220192218392Copyright © Корнеев П.Е., 20192019Корнеев П.Е.Korneev P.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1448

Обработка эллиптически поляризованного отраженного сигнала в системах дистанционного зондирования Земли позволяет получать дополнительные преимущества при решении задач распознавания наблюдаемых объектов на земле и под землей. Полный поляризационный прием, реализованный в радиолокационных станциях с цифровым синтезированием апертуры антенны, при дистанционном зондировании Земли повышает информативность таких радиолокаторов (детализируется радиолокационное изображение исследуемой поверхности, подчеркивается контрастность объектов, находящихся в зоне обзора, минимизируются различные негативные эффекты изображения). В статье рассматривается квадратурная обработка отраженного эллиптически поляризованного сигнала в радиолокационных станциях с цифровым синтезированием апертуры антенны в режиме бокового обзора земной (водной) поверхности. Обработка отраженного сигнала с использованием методов радиополяриметрии открывает новые возможности перед такими радиолокаторами при решении задач дистанционного зондирования поверхности и распознавания радиолокационных целей. Кроме того, радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны с обработкой эллиптически поляризованного сигнала имеют более высокую помехоустойчивость по сравнению с радиолокаторами, где обрабатывается линейнополяризованный сигнал. В статье производится математическое моделирование в части демодуляции синфазной и квадратурной составляющих траекторного сигнала при изменении геометрических параметров эллипса поляризации. Полученные аналитические выражения позволяют оценить влияние геометрических параметров эллипса поляризации на обрабатываемый траекторный сигнал. Аналитически подтверждается, что угол эллиптичности оказывает влияние на энергетические характеристики, а угол ориентации эллипса поляризации вносит дополнительный фазовый сдвиг в характеристики обрабатываемого траекторного сигнала. Неучет этих нюансов при проектировании цифровых блоков и систем таких радиолокаторов может привести к потере всех преимуществ обработки эллиптически поляризованного сигнала. В статье приводится структурная схема поляризационной радиолокационной станции с цифровым синтезированием апертуры антенны.

The processing of the elliptically polarized reflected signal in the Earth remote sensing systems makes it possible to obtain additional advantages when solving problems of recognition of the observable objects on the ground and under the ground. Full polarization reception implemented in radar stations with digital synthesis of the antenna aperture when remote sensing of the Earth increases the information content of such radars (the radar image of the investigated surface is detailed, the contrast of objects in the field of view is improved, and various negative effects of the image are minimized). The paper considers the quadrature processing of the reflected elliptically polarized signal in radar stations with digital synthesis of the antenna aperture in the mode of lateral survey of the terrestrial (water) surface. The processing of the reflected signal using the methods of radio polarimetry opens new possibilities for such radars while solving problems of remote sensing of the surface and recognition of radar targets. In addition, radar stations with digital synthesis of the antenna aperture with processing of an elliptically polarized signal have a higher interference immunity compared to radars, where a linearly polarized signal is processed. In the article, mathematical modeling is performed in the part of demodulation of the in-phase and quadrature components of the trajectory signal when the geometric parameters of the polarization ellipse change. The obtained analytical expressions allow estimating the influence of the geometric parameters of the polarization ellipse on the trajectory signal being processed. It is analytically confirmed that the angle of ellipticity affects the energy characteristics, and the orientation angle of the polarization ellipse introduces an additional phase shift in the characteristics of the trajectory signal being processed. Not taking into account these nuances while designing digital units and systems of such radars can lead to the loss of all the benefits of processing an elliptically polarized signal. The paper presents a structural scheme of the polarization radar station with digital synthesis of the antenna aperture.

радиолокационная станция с цифровым синтезированием апертуры антеннырадиополяриметрияцифровая обработка сигналовполный поляризационный приемradar station with digital synthesis of the antenna apertureradio polarimetrydigital signal processingfull polarization receptionReferencesАнтипов В.Н. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / В.Т. Горяинов, А.В. Кулин, В.В. Мансуров, А.Г. Охонский, Н.А. Сазонов, М.П. Титов, Е.Ф. Толстов, А.В. Шаповалов. М.: Радио и Связь, 1988. 304 с.Antipov, V.N., Goryainov, V.T., Kulin, A.V., Mansurov, V.V., Okhonskiy, A.G., Sa-zonov, N.A., Titov, M.P., Tolstov, E.F. and Shapovalov, A.V. (1988). Radiolokatsionnyye stantsii s tsifrovym sintezirovaniyem apertury antenny [Radar stations with digital synthesis of the antenna aperture]. Moscow: Radio i svyaz, 304 p. (in Russian)Козлов А.И., Логвин А.И., Сарычев В.А. Поляризация радиоволн. Кн. 1. Поляризационная структура радиолокационных сигналов. М.: Радиотехника, 2005. 704 с.Kozlov, A.I., Logvin, A.I. and Sarychev, V.A. (2005). Polyarizatsiya radiovoln. Kn. 1. Polyarizatsionnaya struktura radiolokatsionnykh signalov [Polarization of the radio waves. Book 1. Polarization structure of the radar signals]. Moscow: Radiotekhnika, 704 p. (in Russian)Козлов А.И., Логвин А.И., Сарычев В.А. Поляризация радиоволн. Кн. 3. Радиопо-ляриметрия сложных по структуре сигналов. М.: Радиотехника, 2008. 688 с.Kozlov, A.I., Logvin, A.I. and Sarychev, V.A. (2008). Polyarizatsiya radiovoln. Kn. 3. Radiopolyarimetriya slozhnykh po strukture signalov [Polarization of the radio waves. Book 3. Ra-diopolyarimetry of the structurally complex signals]. Moscow: Radiotekhnika, 688 p. (in Russian)Коростелев А.А. Пространственно-временная теория радиосистем: учебное пособие. М.: Радио и связь, 1987. 320 с.Korostelev, A.A. (1987). Prostranstvenno-vremennaya teoriya radiosistem [The spacetime theory of the radio systems.] Uchebnoye posobiye [Tutorial]. Moscow: Radio i svyaz, 320 p. (in Russian)Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. 3-е изд., испр. М.: Техносфера, 2012. 1048 с.Oppengeym, A. and Shafer, R. (2012). Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital signal processing]. 3-e izd. [the 3rd revised ed.], Moscow: Tekhnosfera, 1048 p. (in Russian)Корнеев П.Е. Цифровые системы слежения и обработки поляризованного сигнала: дис. ... канд. техн. наук: 05.12.04. М., 2003. 135 с.Korneev, P.E. (2003). Tsifrovyye sistemy slezheniya i obrabotki polyarizovannogo sig-nala [Digital systems of tracking and processing the polarized signal]: diss. na soiskaniye uchenoy stepeni hand. tekhn. nauk: 05.12.04. [Thesis by Candidate of Technical Sciences], Moscow, 135 p. (in Russian)Корнеев П.Е. Дискретизация поляризованного сигнала // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 3. С. 169-177.Korneev, P.E. (2018). Diskretizaciya polyarizovannogo signala [The discretization of the polarized signal]. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 3, pp. 169-177. (in Russian)Гадзиковский В.И. Цифровая обработка сигналов. М.: СОЛОН-Пресс, 2013. 769 с.Gadzikovskij, V.I. (2013). Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital signal processing]. Moscow: SOLON-Press, 769 p. (in Russian)Вагапов Р.Х. Дистанционные методы исследования морских льдов / В.П. Гаврило, А.И. Козлов, Г.А. Лебедев, А.И. Логвин. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 341 с.Vagapov, R.Kh., Gavrilo, V.P., Kozlov, A.I., Lebedev, G.A. and Logvin, A.I. (1993). Distantsionnyye metody issledovaniya morskikh ldov [Remote methods for studying sea ice]. St. Petersburg: Gidrometeoizdat, 341 p. (in Russian)Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учебное пособие. 3-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 768 с.Sergienko, A.B. (2011). Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital signal processing]. Uchebnoyeposobiye [Tutorial]. 3-e izd. [The 3rd ed.] St. Petersburg: BHV-Petersburg, 768 p. (in Russian)Антипов В.Н. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны. М.: Книга по Требованию, 2013. 304 с.Antipov, V.N. (2013). Radiolokatsionnyye stantsii s tsifrovym sintezirovaniyem apertury antenny [Radar stations with digital synthesis of the antenna aperture]. Moscow: Kniga po Trebovani-yu, 304 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.