ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩИЙ МОДУЛЬ АФАР Российский патент 1999 года по МПК H04B1/38 H01Q23/00 

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к системе управления лучом фазированной антенной решетки (ФАР) и может быть использовано в приемных, в передающих или приемопередающих модулях активных фазированных антенных решеток (АФАР).

Известна антенная решетка с повышенной разрешающей способностью [1,2], где предложено изменять фазу возбуждения всех элементов антенной решетки одновременно в каждом периоде зондирования на одну и ту же величину d_p, при этом суммирование кода величины d_p с кодами команд на установку дискретных фазовращателей осуществляется до округления последних.

Недостатком устройства [1] является низкая частота смены фазовой подставки d_p, обусловленная ограниченной производительностью вычислительных операций единой централизованной системы управления лучом. Это приводит к тому, что количество образуемых при этом фазовых наборов для усреднения угловых погрешностей за единицу времени ограничено, вследствие этого снижается эффективность использования метода декорреляции фазовых ошибок.

Известен также приемопередающий модуль АФАР, содержащий дискретный фазовращатель, включенный в высокочастотный тракт модуля, схему управления фазовращателем и запоминающее устройство, корректирующее фазовую характеристику антенной решетки [3].

Недостатком данного устройства является отсутствие автономных средств декоррелирующих (разрушающих) периодичность распределения ошибок квантования фазы в раскрыве АФАР для повышения точности установки луча в пространстве и уменьшения уровня боковых лепестков антенной решетки.

Целью данного изобретения является повышение точности установки диаграммы направленности (ДН) и уменьшение уровня боковых лепестков АФАР.

Указанная цель достигается тем, что в приемопередающий модуль АФАР дополнительно введены мультиплексор n-разрядных кодов, n-разрядная ячейка памяти, m-разрядный двоичный сумматор (m>n), генератор прямоугольных импульсов, в результате применения которых обеспечивается случайное с большой частотой "дрожание" фазы отдельных модулей АФАР для декорреляции периодичности распределения фазовых ошибок.

На чертеже представлена схема предлагаемого приемопередающего модуля АФАР.

Предлагаемый приемопередающий модуль 1 содержит n-разрядный дискретный фазовращатель 2, включенный в высокочастотный тракт 3, мультиплексор n-разрядных кодов 4, генератор прямоугольных импульсов 5, n-разрядная ячейка памяти 6, m-разрядный двоичный сумматор 7, блок управления 8 дискретным фазовращателем.

Алгоритм функционирования предлагаемого устройства определяется следующим выражением:

где
Φnx,y

- результирующий n-разрядный выходной код управления дискретным фазовращателем модуля с координатами X, Y в апертуре АФАР;
ϕnx,y - n-разрядный выходной код управления дискретным фазовращателем модуля с координатами X, Y в апертуре АФАР;
{v}_τ - оператор динамического "ИЛИ" со скоростью переключения t;
ϕmx,y - m-разрядный выходной код управления дискретным фазовращателем модуля с координатами X, Y в апертуре АФАР, при этом m>n;
ϕm0 - m-разрядная фазовая константа округления;
оператор n-разрядного выходного кода.

В результате работы оператора {v}_τ в различные моменты времени справедливо выражение
Φnx,y

= ϕnx,y при τ = t;

Рассмотрим два примера:
1. Пусть ϕmx,y = 0011; ϕnx,y= 001; ϕm0 = 0001,
тогда

Φ_x,y= 001{v}_τ010.
2. Пусть ϕmx,y = 0010; ϕnx,y= 001; ϕm0 = 0001,
тогда
Φ_x,y= 001{v}_τ001.
Таким образом, код управления дискретным фазовращателем, в первом примере, будет переключаться мультиплексором из одного значения 001 в другое 010.

В другом примере код управления останется неизменным 001.

Частота переключения может быть достаточно высокой, и в основном, ограничивается быстродействием дискретного фазовращателя 2.

Таким образом, фазовое состояние некоторых модулей АФАР будет с большой частотой переключаться из одного состояния в другое.

Такое автономное "дрожание" фазы отдельных приемопередающих модулей АФАР, в пределах константы округления при неизменном направлении ДН, позволяет осуществить с высокой эффективностью временной метод декорреляции периодичности распределения ошибок квантования фазы в раскрыве АФАР.

Высокая эффективность использования временного способа декорреляции в предлагаемом устройство обусловлена тремя факторами:
- высокой частотой переключения фазовых состояний (мегагерцы);
- независимой, автономной работой генераторов импульсов 5 в отдельных модулях АФАР, что создает дополнительный элемент случайности декорреляции;
- отличное друг от друга значение частоты генераторов 5, еще больше усиливает элемент случайности.

Предлагаемое устройство может быть реализовано на дискретных элементах, на больших интегральных схемах или посредством контролеров.

Источники информации
1. Патент США N 3387301, НКИ 343-100.

2. В. И. Самойленко, Ю.А. Шишов Управление фазированными антенными решетками. - М.: Радио и связь, 1983, с. 142.

3. Патент Японии N 61-117902, кл. H 01 Q 3/34.

Приемопередающий модуль АФАР относится к области антенной техники. Цель изобретения - повышение эффективности использования временного способа разрушения периодичности ошибок квантования фазы в раскрыве АФАР для увеличения точности установки ДН, уменьшения уровня боковых лепестков. Новым в модуле является введенные мультиплексор n-разрядных кодов, n-разрядная ячейка памяти, m-разрядный двоичный сумматор (m > n), генератор прямоугольных импульсов, с помощью которых осуществляется "дрожание" с большой частотой фазового состояния модуля в пределах константы округления. В антенной решетке, состоящей из таких модулей, происходит хаотичное "дрожание" фазы (динамическое фазовое округление), что приводит к увеличению точности установки луча и уменьшению уровня боковых лепестков. 1 ил.

Приемопередающий модуль АФАР, содержащий n-разрядный дискретный фазовращатель, включенный в высокочастотный тракт модуля, блок управления дискретным фазовращателем, вход которого является входом модуля для подачи команд управления, отличающийся тем, что модуль дополнительно содержит мультиплексор n-разрядных кодов, n-разрядную ячейку памяти, m-разрядный двоичный сумматор (m > n), генератор прямоугольных импульсов, соединенный своим выходом с управляющим входом мультиплексора n-разрядных кодов, при этом n выходов мультиплексора n-разрядных кодов соответственно соединены с управляющими входами n-разрядного дискретного фазовращателя, одни n входов мультиплексора n-разрядных кодов соединены с n выходами n-разрядной ячейки памяти, n информационных входов которой соединены с n старшими разрядами m-разрядного двоичного сумматора, одни m входов которого соединены с первыми выходами блока управления дискретным фазовращателем, снабженным кодом фазовой константы, другие m входов m-разрядного двоичного сумматора соединены с вторыми m выходами блока управления дискретным фазовращателем, из которых n выходов, соответствующих старшим разрядам кода, соответственно соединены с вторыми n входами мультиплексора n-разрядных кодов.