Sidelobe suppression and mutual coupling resistant technique for narrowband beamformer - Klingelfus, Vitor Teixeira (2025)
Em um teatro de operações de guerra eletrônica, o ambiente eletromagnético pode ser denso e a interferência eletromagnética geralmente está presente nas medidas ativas de guerra eletrônica radar e comunições. Nesse cenário, as técnicas de formação de feixe adaptativas (ABF) em arranjos de antenas são essenciais para melhorar a relação sinal-interferência mais ruído (SINR) e para melhorar a recepção de sinais fracos e com baixa relação sinal-ruído. No entanto, as técnicas de formação de feixe adaptativas geralmente não são orientadas para controlar os níveis de lóbulo lateral (SLL). O controle de SLL pode melhorar o SINR e reduzir a suscetibilidade à interferência de radiofrequência indesejada de um número considerável de novos interferidores adicionados ao cenário eletromagnético. Nosso primeiro tema de pesquisa é o desenvolvimento de uma técnica de supressão de lóbulos laterais para formadores de feixe adaptativos com base em uma abordagem de posicionamento de nulos, propondo novos algoritmos que empregam algoritmos adaptativos com restrições lineares. Os resultados das simulações demonstram a eficácia da abordagem proposta no controle de SLL e seu efeito na supressão de interferência para diferentes números de antenas. Nosso segundo tema de pesquisa diz respeito aos efeitos de acoplamento mútuo em arranjos de antenas. O acoplamento mútuo entre elementos do arranjo causa distorção no diagrama de radiação e degradação do desempenho, levando à supressão indesejada do sinal e a uma redução significativa no SINR. ABF normalmente atenua essas distorções por meio da calibração prévia do arranjo e do conhecimento prévio do array manifold vector (AMV) in-situ ou realista, o que é conhecido como uma tarefa demorada e que requer ser realizada com antecedência. No entanto, em cenários práticos onde o AMV realista é desconhecido, algoritmos de formação de feixe adaptativos tendem a convergir para soluções distorcidas, que se desviam substancialmente do desempenho de um sistema calibrado, resultando em perda significativa de SINR. Nosso trabalho aborda esse desafio propondo um algoritmo que atenua os efeitos de distorção do sinal sem exigir conhecimento prévio do AMV realista. O algoritmo não requer assumir uma estrutura específica para a matriz de acoplamento mútuo, como Toeplitz por exemplo. Ele combina um projeto de formador de feixe robusto com nossa técnica de supressão de lóbulos laterais. Como estudos de caso, as matrizes de acoplamento mútuo de três arranjos de antenas linear uniformes são estimadas usando simulações eletromagnéticas 3D de onda completa. Os resultados demonstram a eficácia da abordagem proposta em melhorar significativamente o desempenho da formação de feixes e o SINR em cenários onde o AMV realista é desconhecido.