Устройство управления ферритовым фазовращателем Советский патент 1992 года по МПК G01R25/00 H01P1/32 

(Л

С

Использование: для управления лучом фазированной антенной решетки. Сущность изобретения: содержит суммирующий счетчик, преобразователь код-время, первый логический элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-время, и блок коммутации, первый вход которого подключен к соединенным между собой первому входу первого логического элемента ИЛИ и второму входу преобразователя код-время. Вход блока управления соединен с первым управляющим входом устройства, а его первый выход соединен с третьим входом преобразователя код-время. Первый вход второго логического элемента ИЛИ соединен с вторым входом блока управления, а его выход подключен к входу суммирующего счетчика. Выход сдвигового регистра подключен к входу преобразователя код-время через введенный сумматор-вычитатель, к другому входу которого подсоединен информационный выход введенного блока памяти. 2 ил.

В основном авт. св. № 1599794, кл. G 01 R 25/00, описано устройство управления ферритовым фазовращателем, содержащее сдвиговый регистр, преобразователь код-время, первый вход которого подключен к выходу сдвигового регистра, первый логический элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-время, блок коммутации, первый вход которого подключен к соединенным между собой первому входу первого логического элемента ИЛИ и второму входу преобразователя код-время и является первым управляющим входом устройства, второй и третий выходы являются соответственно вторым и третьим управляющими входами устройства, четвертый вход подключен к выходу первого логического элемента ИЛИ. а выход является выходом устройства, блок управления, вход котооого соединен с первым управляющим вхэдом устройства а первый

выход подключен к третьему входу преобра - зователя код-время, а также второй логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым выходом блока управления, второй вход является информационным входом устройства, а выход подключен к входу сдвигового регистра.

Недостаток данного устройства заключается в том, что остается нескомпенсированной систематическая составляющая погрешности производственного разброса характеристик фазовращателей, величина которой изменяется с изменением температуры окружающей среды и рабочей частоты излучения ФАР. Это приводит к росту боковых лепестков диаграммы направленности и увеличению погрешностей установки луча ФАР.

Цель изобретения - уменьшение погрешностей установки фазовых состояний путем обеспечения компенсации темпера

4

VJ N

Ю оо

,ю

ю

турного и частотного разброса характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления ферритовым фазовращателем по авт. св. № 1599794 выход сдвигового регистра подключен к входу преобразователя код-время через введенный сумматор-вычитатель, к другому входу которого подсоединен информационный выход введенного блока памяти, а к знаковому входу подключен знаковый выход блока памяти, первый и второй адресные входы которого являются соответственно входами кодов температуры окружающей среды и рабочей длины волны.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства управления ферритовым фазовращателем; на фиг,2 - эпюры напряжений, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство управления ферритовым фазовращателем содержит блок 1 управления, первый логический элемент ИЛИ 2, сдвиговый регистр 3, преобразователь 4 код-время, второй логический элемент ИЛ И 5, блок 6 коммутации, сумматор-вычитатель 7, блок 8 памяти, Второй вход первого логического элемента ИЛИ 2 является информационным входом 9 устройства. Первый, второй и третий входы блока 6 коммутации являются соответственно первым 10, вторым 11 и третьим 12 управляющими входами устройства, а выход является выходом устройства. Установочный вход 13 суммирующего счетчика 3 соединен с выходом уста- новочных импульсов центрального процессора радиотехнического устройства,

На первый адресный вход 14 блока 8 памяти подается двоичный код температуры окружающей среды, на второй адресный вход 15 поступает двоичный код рабочей длины волны радиотехнического устройства.

Разрядность Р сдвигового регистра 3, блока 6 памяти и сумматора-вычитателя 7 зависит от требуемой точности управления лучом ФАР.

Вход 16 преобразователя код-время А соединен с выходом счетных импульсов центрального процессора радиотехнического устройства.

Величина Р определяется максимальным числом импульсов, составляющим код К команды управления, которая поступает на информационный вход устройства, как

P log2K.

На фиг.2 изображены эпюры напряжений, поясняющие работу устройства, осуществляющего переключения с дискретом А 9 90°.

Особенностью управления невзаимным ферритовым фазовращателем является необходимость его переключения в периоды между режимами работы радиотехнического устройства (Прием и Передача).

От центрального процессора радиотехнического устройства сигнал Лог. 1 подается на второй управляющий вход 11 устройства при работе РЛС в режиме Пере0 дача или на третий управляющий вход 12 - в режиме Прием (фиг.2, эпюры к, и), обеспечивая тем самым учет независимости характеристик фазовращателя.

На первый управляющий вход 10 уст5 ройства от центрального процессора радиотехнического устройства поступают импульсы перефазировки (фиг.2, эпюра а). Эти импульсы приходят одновременно на вход блока 1 управления, второй вход пре0 образователя 4 код-время, первый вход логического элемента ИЛИ 5 и первый вход блока 6 коммутации, инициируют работу всего устройства.

На информационный вход 9 устройст5 ва от командного устройства системы управления лучом ФАР поступает команда установки фазовращателя в состояние, обеспечивающее заданное положение луча ФАР в пространстве (команда управле0 ния, фиг.2, эпюра в). Этот код проходит через логический элемент ИЛИ 2 (фиг.2, эпюра г) и определяет состояние сдвигового регистра 3 (фиг.2, эпюра д). Предварительно на установочный вход 13 регистра 3 посту5 пает сигнал Установка 0 (фиг.2, эпюра б), который обнуляет все его выходы,

Управление состоянием ферритового фазовращателя в данном устройстве осуществляется путем изменения длительности

0 управляющего импульса, который формируется преобразователем 4 код-время (фиг.2, эпюра ж) в соответствии с двоичным кодом на его первом входе (см. описание авт. св. N° 1599794).

5 Управляющий импульс через логический элемент ИЛИ 5 поступает на четвертый вход блока б коммутации (фиг.1).

Таким образом, перед каждым режимом работы радиотехнического устройст0 ва (Прием или Передача), на четвертый вход блока 6 коммутации поступают последовательно импульс перефазировки, длительность которого достаточна для намагничивания феррита до насыщения

5 (фазовый сдвиг равен О), и управляющий импульс, длительность которого определяет фазовое состояние фазовращателя (фиг.2, эпюра з). Блок б коммутации, управляя полярностью этих импульсов в зависимости от режима работы радиотехнического устройства, обеспечивает учет невзаимности характеристик фазовращателя (фиг.2, эпюра л).

Погрешность установки фазового состояния mn-ro фазовращателя (т - номер строки, л - номер столбца ФАР), обусловленная производственным, температурным и частотным разбросом его характеристик, определяется выражением:

(м°А)(ЛА)

dtp{т,п) рсист (m,n) +

(ЛА) + (m.n),

(ЛА)

где сист(m,n) - систематическая составляющая погрешности установки состояния mn-ro фазовращателя для конкретных значений температуры окружающей среды t° и рабочей длины волны А;

(ЛА)

р((пл,п) - случайная составляющая погрешности установки состояния mn- ro фазовращателя;

l(m,n) - номер дискретного состояния mn-ro фазовращателя.

Поэтому после установки фазовращателей ФАР в дискретное состояние в соответствиях: заданным направлением излучения и начальной фазой тока возбуждения соответствующего излучателя рнач (m,n) осуществляется периодическое переключение одновременно всех фазовращателей ФАР в очередное дискретное состояние с таким расчетом, чтобы за время пребывания луча ФАР в заданном направлении каждый фазовращатель принял все свои дискретные состояния в течение одинаковых отрезков времени.

В соответствии с изложенным код управления фазовращателем mn-ro излучателя ФАР, поступающий на вход сумматора-вычитателя 7 с выхода сдвигового регистра 3, определяется выражением:

flfij)(m,n)

- (т п)(т,п) +

+ 0,5 + S},(2)

где Entfx - целая часть числа

rp (m,n) - требуемое значение фазы тока возбуждения mn-ro излучателя в соответствии с заданным положением луча;

S - номер фазовой подставки, поступающей в младшие разряды фазовращателей ФАР с каждым зондированием (5 0, 1, 2.. . 2р-1).

Выражение, заключенное в соотношении (2) в фигурные скобки, позволяет определить номер дискретного состояния mn го

фазовращателя l(m,n) (I - 1,22Р)

Одновременное переключение всех фазовращателей ФАР осуществляется с по- мощью блока 1 управления (фиг.1). В этом случае осуществляется компенсация случайной составляющей погрешности установки состояния фазовращателя

(ЛА)

(m,n), т.к.

15

1 (ЛА)

X У

2р-1

(m,n) 0. (3)

0

Усреднение по S соответствует использованию основного устройства. При этом погрешность установки состояния фазовра(i.t°A)

0 щателя (m,n) сводится к систематической составляющей, величина которой изменяется с изменением температуры окружающей среды и рабочей длины волны из-за наличия температурного и час5 тотного разброса в характеристике фазовращателя.

(ЛА)

Компенсация погрешности Ј Сист (m,n) в предлагаемом устройстве осуществляется с помощью блока 8 памяти и сумматора-вычитателя 7, На основании результатов измерений погрешностей установки дискретных состояний фазовращателя для конкретных значений температуры окружающей среды

(i.t°A) t° и рабочей длины волны А б ip(m,n)

(ЛА)

рассчитывается значение рсист (m,n) в

Q соответствии с выражением:

(ЛА) сист (m,n)

7 2р-1

2 &V

(i.t°A)

(m.n). (4)

Значения дополнительного фазового сдвига

(ЛА)(ЛА)

рдол(m,n) (m,n) , (5)

полученные для Q, поддиапазонов рабочих частот и Qt поддиапазонов рабочих темпе- ратур, заносятся в блок 8 памяти.

Необходимый объем памяти блока 8 Q зависит от требуемой точности установки состояния фазовращателя и определяется выражением:

Q , бит,(6)

где Р - разрядность сдвигового регистра 3 и сумматора-вычитателя 7.

Сумматор-вычитатель 7 осуществляет алгебраическое сложение кода команды уп(s)

равления (рупр (m,n) и дополнительного фа(t°.A) зового сдвига рдоп (т,п)(фиг.2,эпюрае),

величина и знак которого определяются диапазоном рабочих температур и длины волн, коды t° и Я которых поступают на адресные входы блока 8 памяти от центрального процессора радиотехнического устройства.

Положительный эффект предложенного технического решения состоит в уменьшении погрешностей остановки фазового состояния фазовращателя при изменениях температуры окружающей среды и рабочей длины волн излучения и повышении точности управления лучом ФАР. Это обеспечивается тем, что в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве с помощью ввеФиг. I

денных в него блоков 7 и 8 осуществляется компенсация температурного и чястотно- го разброса характеристик фазовращателя.

Формула изобретения Устройство управления ферритовым фазовращателем по авт. св. Ns 1599794, отличающееся тем, что, с целью уменьшения

погрешности установки фазовых состояний путем обеспечения компенсации температурного и частотного разброса характеристик, выход сдвигового регистра подключен к входу преобразователя код-время через

введенный сумматор-вычитатель, к другому входу которого подсоединен информационный выход введенного блока памяти, а к знаковому входу подключен знаковый выход блока памяти, первый и второй адресные входы которого являются соответственно входами кодов температуры окружающей среды и рабочей длины волны.

На входе ДО устройства

п п п п

На входе 13 регистра 3

На входе 9 устройства

Ка выходе логического элемента ИЛИ 2

И

На выходе регистра 3 /параллельный код/ П II

ДА

На выходе сумматора-вычитателя 7 /параллельный код/

JU

На выходе преобразователя 4

П ПELJL

На выходе логического элемента ИЛИ 5

п п

ha входе II устройства

,

На входе 12 устройства

На выходе устройства

-ЧпР%Фиг. 2

П П

ЈLD

1

1

П

Р П

п п

пп.

ш

ш

jy-w