Устройство управления диаграммой направленности двумерных антенных решеток Советский патент 1990 года по МПК H01Q21/00 H01Q3/26 G01S3/80 

t

(21)4471849/24-09

(22)01.08.88

(46) 30.07.90. Бюл. № 28

(72) Г.Н.Андреевский, Л.Ф.Снитков

и В.В.Ахтырский

(53)621.396.677.73(088.8)

(56)Теория автоматического управления. Межвузовский сборник научных трудов. М., 1979, с.153.

I

(54)УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ ДВУМЕРНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК

(57)Изобретение относится к гидролокационной технике. Цель изобретения - повышение точности управления

диаграммой направленности (ДН) двумерных антенных решеток. Устр-во управления содержит блок 1 управления, задающий г-р 2, управляемые де,- лители 3 и 4 частоты, горизонтальный и вертикальные распределители 5 и 6 фаз и канальные делители 7 частоты. Цель достигается путем уменьшения ошибок при суммирования фаз сигналов горизонтального и вертикального распределителей 5 и 6 фаз, а также путем синхронизации работы канальных делителей 7 частоты от одного задающего 2. Даны ил. выполнения блока 1 управления, делителей 3 и 4 и распределителей 5 и 6. 4 ил.

i

Изобретение относится к гидролокационной технике. Цель изобретения - повышение точности управления диаграммой направленности (ДН) двумерных антенных решеток. Устройство управления содержит блок управления 1, задающий г-р 2, управляемые делители 3 и 4 частоты, горизонтальный и вертикальные распределители 5 и 6 фаз и канальные делители 7 частоты. Цель достигается путем уменьшения ошибок при суммировании фаз сигналов горизонтального и вертикального распределителей 5 и 6 фаз, а также путем синхронизации работы канальных делителей 7 частоты от одного задающего г-ра 2. Даны ил. выполнения блока управления 1, делителей 3 и 4 и распределителей 5 и 6. 4 ил.

19 2

(Л

СП 00

ю ю to

СО

Фаг.1

Изобретение относится к гидролокационной технике и может быть использовано для управления пространственным положением диаграммы направленности приемной или излучающей антенной решетки.

Цель изобретения - повышение точности управления диаграммой направленности двумерных антенных решеток пу- тем уменьшения ошибок при суммировании фаз сигналов горизонтального и вертикальных распределителей фаз, а также синхронизации работы канальных делителей частоты от одного задающего генератора.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - структурная схема блока управления; на фиг.З - структурная схема управляемого делителя частоты; на фиг„4 - структурная схема горизонтального и вертикального распределителей фаз.

Устройство содержит блок 1 управле ния,,задающий генератор 2, первый управляемый делитель 3 частоты, п вторых управляемых делителей 4 частоты, горизонтальный распределитель 5 фаз, п вертикальных распределителей 6 фаз, nxmканальных делителей 7 частоты.

Блок управления содержит элемент 2И-НЕ 8 и два идентичных канала: канал крена и канал дифферента, каждый из которых состоит из регистра 9 (10)9 постоянного запоминающейЦ nm

Lill2lil sino( + 2 d4is-H sin/3 dtf(n-i) (m-1),

где d1 и d2 - расстояния между соседними элементами в горизонтальном ряду и вертикальном столбце соответствен- но;

) . siWC/a) - сдвиг

фаз между сигналами соседних элементов антенны, расположенных в одном и том же горизонтальном ряду (вертикальном столбце).

Формирование необходимого фазового распределения на элементах антенной . решетки с равномерным распределением в соответствии с формулой (I) по кода значений углов поворота диаграммы направленности вокруг горизонтальной и вертикальной осей антенной решетки

го устройства II (12) и дешифратора 13 (14), входы I и II являются входами угла крена и дифферента соответственно, вход III является входом сброса.

Первый 3 и второй 4 управляемые делители частоты содержат реверсивный счетчик 1Ь и триггер 16, информационные входы являются входами кода коэффициента деления.

Горизонтальный распределитель фаз и вертикальный распределитель 6 фаз содержат группу элементов 2И-НЕ 17, реверсивный сдвиговый регистр 18 и резистор 19.

В качестве канальных делителей 7 частоты могут быть использованы счетчики 133 ИЕ 5.

В основу принципа построения устройства управления двумерных антенных решеток положена линейная зависимость сдвига фазы сигнала в каждом элементе линейной эквидистантной антенной решетки от его координат в плоскости антенны при повороте диаграммы направленности. Значение сдви га фазы Jipnm сигнала на элементе шп (,2,3... ,2,3... )f расположеном в n-ом вертикальном столбце и в m-ом горизонтальном ряду антенны относительно сигнала на элементе nm, где и , при повороте диаграмм направленности антенны вокруг вертикальной оси (крен) на угол с/ и вокру горизонтальной оси (дифферент) на угол я определяется по формуле

(1)

осуществляется устройством управлени диаграммой направленности.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии на входы I и II блока I управления поступают коды углов ориентации диаграммы направленности антенной решетки и далее на входы регистров 9 и 10, выходы которых задают адреса коэффициентов деления К/ и Кд и команд управления (знак угла крена и дифферента) направлением сдвига горизонтального распределителя 5 фаз (ГРФ5) и вертикальных распределителей 6 фаз (ВРФ6), выбираемых из постоянного запоминающего устройства .(ПЗУ)

II и 12. Код К из ПЗУ 11 с выхода V блока 1 поступает на информационный вход делителя 3, а команда Знак крена с выхода I блока 1 поступает на вход направления сдвига ГРФ5.. Код К из ПЗУ 12 с выхода VI блока 1 поступает на информационный вход делителя 4, а команда Знак дифферента с выхода III блока 1 поступает на вход направления сдвига ВРФ6. Значения коэффициентов деления делителей 3 и 4 определяются требуемыми углами сканирования диаграммы направленности антенной решетки, как округленные до целого числа величины, по формулам:

К Jlik . к - (2) Ч «KfMiH1 fi ifM«f ( } где 4(ЛИН-фазовый сдвиг между сигналами решетки.

Для общего случая можно принять, что угол крена ( а( Ј 0) и угол дифферента ( 0) положительны, Так как углы положительны, то на выходах дешифраторов 13 и 14 команды сброса ГРФ5 и ВРФ б не формируются, т.е. с выходов II и IV блока 1 на входы сброса ГРФ5 и ВРФ6 соответственно поступает нулевой потенциал. Единичный потенциал (сброс) поступает на вход III блока 1 и на вход сброса делителя 3, блокируя его работу и вход начальной установки ГРФ5, кото10

состоянии единичными потенциалами соответствующих выходов ВРФ6. По заднему фронту импульса Сброс углы сканирования диаграммы направленности фиксируются в регистрах 9 и 10 и разблокируется делитель 3, а ГРФ5 устанавливается в режим последовательного сдвига, направление которого определяется знаком угла крена. Делитель 3 делит частоту задающего генератора 2 с коэффициентом KЈ деления. По фронту импульса делителя 3 первая, а с каждым новым импульсом последую 5 щие ячейки ГРФ5 последовательно устанавливаются в нулевое состояние, этом разблокируются соответствующие им делители 4 и ВРФ6. Каждый делитель 4 с момента его разблокирования на20 чинает делить частоту задающего

генератора 2 с коэффициентом деления К„. При этом они формируют одинаковые частоты, но сдвинутые по фазе на величину задержки между фронтами им25 пульсных напряжений на выходах

ячеек ГРФ5. Частота с каждого делителя 4 поступает на соответствующий ей ВРФ6. Все ВРФ6 формируют фронты импульсных напряжений, учитывающие фа30 зовый сдвиг как по горизонтали, т.е. между одноименными выходами вертикальных столбцов антенной решетки, так и по вертикали, т.е. со сдвигом между

соседними выходами в столбцах, равным рый при этом находится в режиме парал- периоду следованияимпульсов навыходах лельной записи. На выходах ГРФ5 - еди- делителей 4.Делители 7с моментапоступ- ничные потенциалы, которые блокируют ления на управляющие первые входы делители 4 и удерживают в режиме па- сигналов разрешения с выходов ВРФ6 раллельной записи ВРФ6, которые имеют осуществляют деление с постоянным

40 коэффициентом К сигналов задающего генератора 2. Таким образом, на выходах делителей 7 формируются сигналы рабочей частоты, учитывающие сумм/ фазовых сдвигов соответствующих

на своих выходах единичные потенциалы. Частота задающего генератора 2 поступает на трактовый вход делителей 3 и 4 и входы II делителей 7. Она определяется величиной выбранного

минимального фазового /к МИ| сдвига меж- ячеек горизонтального 5 и вертикальных 6 распределителей фаз. При смене угла сканирования диаграммы направленности антенной решетки на вход III блокп 1 поступает импульс Сброс, 50 который производит начальную установку всех блоков и узлов устройства управления диаграммой направленности антенных решеток и после его окончания процесс, описанный выше, начинает ся сначала.

ду сигналами соседних элементов антенной решетки и значением рабочей частоты fp антенны в соответствии с формулой

VYKV 36°/04

где К - - , (3) ч мин

К - коэффициент деления делителей 7. Делители 3 и 4 в заблокированном состоянии транслируют частоту задающего генератора 2 на выход I, которая поступает на тактовые входы ГРФ5 и ВРФ6. Делители 7 по управляющим первым входам устанавливаются и удерживаются в исходном (нулевом)

0

состоянии единичными потенциалами соответствующих выходов ВРФ6. По заднему фронту импульса Сброс углы сканирования диаграммы направленности фиксируются в регистрах 9 и 10 и разблокируется делитель 3, а ГРФ5 устанавливается в режим последовательного сдвига, направление которого определяется знаком угла крена. Делитель 3 делит частоту задающего генератора 2 с коэффициентом KЈ деления. По фронту импульса делителя 3 первая, а с каждым новым импульсом последую5 щие ячейки ГРФ5 последовательно устанавливаются в нулевое состояние, этом разблокируются соответствующие им делители 4 и ВРФ6. Каждый делитель 4 с момента его разблокирования на0 чинает делить частоту задающего

генератора 2 с коэффициентом деления К„. При этом они формируют одинаковые частоты, но сдвинутые по фазе на величину задержки между фронтами им5 пульсных напряжений на выходах

ячеек ГРФ5. Частота с каждого делителя 4 поступает на соответствующий ей ВРФ6. Все ВРФ6 формируют фронты импульсных напряжений, учитывающие фа0 зовый сдвиг как по горизонтали, т.е. между одноименными выходами вертикальных столбцов антенной решетки, так и по вертикали, т.е. со сдвигом между

ячеек горизонтального 5 и вертикальных 6 распределителей фаз. При смене угла сканирования диаграммы направленности антенной решетки на вход III блокп 1 поступает импульс Сброс, который производит начальную установку всех блоков и узлов устройства управления диаграммой направленности антенных решеток и после его окончания процесс, описанный выше, начинается сначала.

При использовании предлагаемого устройства для управления диаграммой направленности излучающей антенны сигналы с необходимым фазовым распределе

Нием поступают на эцементы антенной решетки с выходов КДЧ через усилите™ Ли мощности.

При использовании предлагаемого устройства для управления диаграммой направленности приемной антенной решетки выходные сигналы делителей 7 Используются как гетеродины с необходимым фазовым распределением. Ком- Сенсация фаз сигналов плоской акусти Цеской волны, приходящей на элементы антенной решетки с заданного направ- ения, обеспечиваются на промежуточ- йой частоте в преобразователях частоты, выходные сигналы которых суммируются в общий эхо-сигнал

Таким образом,, предлагаемое уст- рЬйство позволяет (по сравнению с известными) с более высокой точностью формировать фазовые распределения в элементах антенной решетки а следовательно, и обеспечить более точное ориентирование диаграммы направленности относительно плоскости ан1 тенны в заданном направлении.

:--

Фор- мула изобретения

Устройство управления диаграммок направленности двумерных антенных решеток, содержащее блок управления, первый и второй входы которого являются входами устройства, п вертикальных распределителей фаз, последовательно соединенные задающий генератор, первый управляемый делитель частоты и горизонтальный распределитель фазр второй вход которого, объединенный с вторым входом первого управляеГ

0

5

0

5

5

0

мого делителя частоты, подключен к третьему входу блока управления, выходы которого соединены соответственно первый и второй с третьим и четвертым входами горизонтального распределителя фаз соответственно - третий и четвертый с объединенными первыми и объединенными вторыми входами вертикальных распределителей фаз, соответственно пятыйс третьимвходом первого управляемого делителя частоты, а шестой - с первым входом второго управляемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управленияj в него введены nxm канальных делителей частоты и (п-1) вторых управляемых делителей частоты, объединенные первые входы которых подключены к шестому выходу блока управления, выход каждог го из п вторых управляемых делителей частоты соединен с третьим входом соответствующего вертикального распределителя фаз, первые выходы которых соединены с первыми входами соответствующих канальных делителей частоты, объединенные вторые входы которых подключены к объединенным вторым входам вторых управляемых делителей частоты, третий вход каждого из которых, объединенный с четвертым входом соответствующего вертикального распределителя фаз, подключен к соответствующему выходу горизонтального распределителя фаз, выходы канальных дет лителей частоты являются выходами устройства.

Входив- чальной устонойм

Вход направления сдЗи- га

вход сброса

Тактовый б/од