ЦИФРОВОЕ ДИАГРАММООБРАЗОВАНИЕ В ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКЕ (ФАР)

DIGITAL DIAGRAMMING IN A PHASED ARRAY ANTENNA (PAR)

Malyshev Igor Yurievich

Student, Department of Advanced Technology, MIREA - Russian Technological University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Цифровое диаграммообразование представляет собой революционный этап в развитии фазированных антенных решёток, переводящий управление лучом из аналоговой в цифровую область. В статье рассматриваются принципы работы этой технологии, её архитектура, ключевые преимущества, а также текущие технологические вызовы и перспективные пути их решения. Особое внимание уделяется качественному скачку в возможностях систем: от формирования множества независимых лучей до адаптивного подавления помех.

ABSTRACT

Digital diagramming represents a revolutionary stage in the development of phased array antennas, shifting beam control from analog to digital. The article discusses the principles of operation of this technology, its architecture, key advantages, as well as current technological challenges and promising solutions. Special attention is paid to a qualitative leap in the capabilities of the systems: from the formation of multiple independent beams to adaptive interference suppression.

Ключевые слова: цифровое диаграммообразование, фазированная антенная решётка (ФАР), цифровая антенная решётка (ЦАР), многолучевое сканирование, адаптивная антенна.

Keywords:  digital diagramming, phased array antenna (PAR), digital array antenna (DAR), multipath scanning, adaptive antenna.

Цифровое диаграммообразование — это эволюция классической ФАР, где управление фазой и амплитудой сигнала для каждого излучающего элемента происходит полностью в цифровом виде. В отличие от аналоговых ФАР с фазовращателями, здесь каждый элемент или подрешетка оснащены собственным приёмопередающим трактом с АЦП. Это превращает антенну в гибкую программируемую систему — цифровую антенную решётку.

Архитектура DBF базируется на высокоинтегрированных приёмопередающих модулях и мощном процессоре формирования диаграммы. Последний выполняет ключевые функции: цифровое преобразование, калибровку каналов, внесение фазовых сдвигов и взвешенное суммирование сигналов для создания лучей.

Главные преимущества технологии носят революционный характер:

• многонаправленность: возможность одновременного формирования десятков независимых лучей для разных задач;
• повышенная чувствительность: за счет некоррелированности шумов в разных каналах достигается выигрыш в отношении сигнал/шум;
• адаптивность: цифровые алгоритмы позволяют в реальном времени создавать глубокие нули в ДН для подавления помех.

Основные вызовы связаны с высокой сложностью и стоимостью: требуется множество высокоскоростных АЦП и процессоров, а также решается проблема передачи колоссальных объёмов данных («цифровое бутылочное горлышко»).

 Перспективные пути решения — гибридные архитектуры, использование оптических межсоединений и совершенствование полупроводниковых технологий (GaN, SiGe).

Таким образом, цифровое диаграммообразование является ключевой технологией для радиолокации, спутниковой связи и сетей 5G/6G нового поколения, где критически важны скорость, гибкость и спектральная эффективность. Несмотря на существующие технологические и экономические барьеры, развитие гибридных систем и новых элементных баз открывает путь к её массовому внедрению, определяя будущее интеллектуальных антенных систем.

Список литературы:

1. Хэллоуэй, П. Формирование диаграммы направленности фазированных антенных решеток. Часть 1: Характеристики луча линейной решетки и множитель решетки // Analog Dialogue. – 2021. – URL: https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/phased-array-antenna-patterns-part1.html (дата обращения: 08.01.2026).
2. Li, X., Wang, Y., Zhang, Ch., Chen, H. Перестраиваемый цифровой формирователь луча на базе программируемой пользователем вентильной матрицы для оценки угла прихода в реальном времени с эффективным использованием ресурсов // Sensors. – 2025. – Т. 25, № 8. – С. 2497. – DOI: https://doi.org/10.3390/s25082497.
3. Гуревич, М. С. Цифровые антенные решетки: будущее радиолокации и связи. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Техносфера, 2023. – 456 с.