Формирователь импульсов для управления диодными фазовращателями Советский патент 1981 года по МПК H03K5/01 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДИОДНЫМИ ФАЗОВРАЩАТЕЛЯМИ

1

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использоваио в технике антенных фазированных решеток с электронным сканированием луча для формирования импульсов управления диодными фазовращателями.

По основному авт. св. № 562914 известен формирователь импульсов .для управления диодными фазовращателями, содержащий ключевые каскады, например, на транзисторах, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего логического элемента управления этим каскадом, один из входов каждого логического элемента управления соединен с шиной входного сигг нала, эмиттерные цепи каскадов соединены с источником прямого смещения диодов фазовращателей, а коллекторные цепи под соединены к анодам диодов фазовращателей и через резисторы соединены с источником обратного смещения этих диодов, логический элемент управления запираиием диодных фазовращателей, вход которого соединен с дополнительной шиной управления, а один выход подгслючеи ко вторым входам логических элементов управления ключевыми каскадами, разделительные диоды и дополнительный ключевой каскад, например, на транзисторе, эмиттер которого соединен с источником обратного смещения диодов фазовращателя, входная цепь соединена со вторым выходом дополнительного элемента управления запиранием, а коллекторная цепь через разделительные диоды подключена к анодам диодов фазовращателя.

Для повыщения быстродействия в момент смены управляющих сигналов на перto вых входах логических элементов управления на вторые их входы и вход дополнительного ключевого каскада подается короткий импульс от схемы управления запиранием диодных фазовращателей. При этом все ключевые каскады на указанный

15 отрезок времени запираются и через дополнительную ключевую схему, через иебольшое внутреннее ее сопротивление, происходит быстрое запирание диодов фазовращателя. Короткий импульс с указанных входов логических схем управления и дополнительного

20 ключевого каскада снимается и ключевые каскады устанавливаются в состояние соответственное измененным сигналам на входах

логических схем управления ключевыми каскадами 1.

Однако указанный формирователь импульсов для управления диодными фазовращателями обладает рядом недостатхов при использовании в антенных фазированных решетках с электронным сканированием Луча при последовательном его перемещении в пространстве, высоких требованиях по скорости сканирования; и непрерывном излучении высокочастотного сигнала.

В формирователе при перемещении луча, то есть при смене управляющих сигналов на входах логических схем управления ключевыми каскадами управления фазовращателей, все ключевые каскады кратковременно запираются. При этом, луч в заданном направлении не формируется, так как требуемая диаграмма практически «разваливается на время кратковременных переходных процессов. Это приводит, по крайней мере, к двум существенным недостаткам. Неполному использованию энергии высокочастотного сигнала, особенно при частых переключениях ключевых каскадов при высоких скоростях сканирования, когда время переходных процессов становится соизмеримым с временем излучения высокочастотного сигнала в данном направлении, и к появлению ложной информации (помех) в. секторе сканирования, когда во время переходных процессов формируется произвольJ aя днаграмма, уровень сигнала которой превышает заданный уровень боковых лепестков.

Вместе с тем, при последовательном сканировании фаза излучаемого сигнала для обеспечения каждого нового перемещения луча в пространстве должна меняться только для небольшого числа излучателей (фазовращателей). Поэтому выключение всех ключевых каскадов управления фазовращателями и .переключение состояний самих фазовращателей в момент смены управляющих сигналов излишне и снижает их коэффициент полезного действия как в связи с затратой дополнительной энергии, так и в силу влияния их переключевий на эффективность работы всей системы с электронным сканированием луча при последовательном его перемещении в пространстве.

Целью изобретения является повышение экономичности и сокращение количества переключений при смене входных сигналов формирователя импульсов для управления диодными фазовращателями.

Для достижения цели в формирователь импульсов для управления диодными фазовращателями, содержащий ключевые каскады, например, на транзисторах р-п-р-типа, базовый вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего логического элемента управления этим каскадом, один из входов каждого логического элемента соединен с соответствующей шиной входного сигнала, эмнттерные цепи каскадов cofr динены с источником прямого смещения диодов фазовращателей, а коллекторные цепи подключены к анодам диодов фазовращателей и через резисторы соединены с источником обратного смещения этих диодов, логический элемент управления запиранием диодов фазовращателей, вход которого соединен с дополнительной шиной управления, а один выход подключен ко вторым входам

логических элементов управления ключевыми каскадами, разделительные диоды и дополнительный ключевой каскад на транзисторе, например, типа п-р-п, эмиттер которого соединен с источником обратного смещения диодов фазовращателей, базовая цепь соединена с вторым выходом упомянутого дополнительного элемента управления запиранием, а коллекторная цепь через разделительные диоды подключена к входам- диодов фазовращателей, введены элемент ИЛИ,

согласующий элемент и формирователи логической операцни импликации, вход каждого из которых подключен к соответствующей входной шине, а выходы через псллеДовательно включенные элемент ИЛИ и согласующий элемент соединены со входом

логического элемента управления запиранием диодных фазовращателей.

На чертеже приведена схема формиро1ателя импульсов для управления диодными фазовращателями.

Формирователь имеет первый вход 1 логических элементов 2 управления ключевыми каскадами 3, напрнмер, на транзисторах, соединенный с соответствующей шиной входного сигнала. Вторые входы логических элементов 2 управления объединены и подключёны к первому выходу логического элемента 4 управления запиранием диодных фазовращателей. Вход логического элемента 4 соединен сшиной управления. Коллекторные цепи ключевых каскадов 3 подсоединены через резисторы 5 к источнику 6

обратного смещения диодов фазовращателей. Разделительные диоды 7 одними электродами подключены к коллекторным цепям ключевых каскадов 3. Вторые электроды диодов 7 объединены и подключены к кол.лекторной цепи дополнительного ключевого

каскада 8. Базовая цепь ключевого каскада 8 подключена ко второму выходу логического элемента 4 управления запиранием диодных фазовращател1ей, а эмйттерная цепь - к источнику 6 обратного смещения

диодов 9 фазовращателя.

Ключевой каскад 3 базовой цепью подключен к выходу логического элемента 2 управления, эмиттерной - к источнику прямого смещения диодов фазовращателя, коллекторной - к первым электродам соответству1отих диодов фазовращателя, вторые электроды которых подключены к общей ишне источников прямого и обратного сме щениа этих диодов.

Вход I каждого логического элемента 2 управления ключевым каскадом 3 соединенный с шиной входного сигнала, подключен к соответствующему формирователю 10 логической операции импликации, выходы их подключены иа соответствующие входы элемента ИЛИ 11, выход которого через согласующий элемент 12 соединен со входом логического элемента 4 управления запиранием диодных фазовращателей.

В момент подачи входного управляющего сигнала, логические элементы 2- управления в соответствии со .значениями сигналов управления либо открывают, либо запирают соответствующие ключевые каскады 3. При этом через диоды 9 фазовращателей через открытые ключевые каскады 3 протекают токи прямого смещения,, обеспечивающие требуемую коммутацию фазы высокочастотного сигнала. При этом время, в течение которого происходит изменение напряжения диодов 9 с прямого на обратное (запирающее), определяет быстродействие фазовращателя.

Для повыщения быстродействия в момент смены управляющих сигналов на другие входы логических элементов 2 управления и ключевой схемы 8 подается короткий импульс от элемента 4, при этом все ключевые каскады на указанный отрезок времени запираются и через небольшое внутреннее сопротивление ключевой схемы 8 происходит быстрое запирание диодов 9. После этого короткий импульс элементов 2 и 8 снимается и ключевые каскады 3 устанавливаются в состояние, соответствующее поданным измененным входным сигналом.

В предлагаемом устройстве для повышения экономичности работы формирователя импульсов для управления диодными фа.зовращателями и уменьшения количества их переключений в момент смены управляющих сигналов на входах 1. всех логических элементов 2 управления ключевыми каскадами 3 фазовращателя, управляющий сигнал, который подается на вход логического элемента 4 управления запиранием диодных фазовращателей через элементы 11 и 12, формируется формирователями 10, причем только в тбм случае, если по какому-либо, хотя бы одному входу 1 логических схем 2 управления, входной сигнал переводит соответствующий ключевой каскад 3 из открытого состояния в закрытое (реализация операции импликации). Возможность такого управления вытекает из того, что только для этого случая и требуется запирание диодов 9 фазовращателя для повышения быстродействия работы формироЁателя.

В случае, если входной сигнал на входах I элементов 2 остался без изменения, формирование сигнала управления запиранием на элемент 4 становится излищним, равно если соответствующие каскады 4 управления фазовращателями были выключены, а

при смене входного сигнала их надо включить, то есть, в этих двух случаях быстродействие всей схемы формирователя импульсов будет определяться только временем смены входных сигналов и временем установления открытого состояния диодов 9 фазовращателя.

Если же один из ключевых каскадов 3 выключить, то для получения требуемого быстродействия формирователи 10 сфорд мируют сигнал управления на элемент 4, который обеспечит запирание всех ключевых каскадов 3 фазовращателя, а после снятия сиглала запирания ключевые каскады 3 установ,ятся в состояние, соответствующее входным сигналам.

5 В качестве формирователя 10 могут быть использованы различные типы схем, например, переключающие (триггерные) схемы, срабатывающие по положительному (отрнцательномуУ фронту импульса, схемы задержки и совпадения по фронтам импуль0сов и т. п. Формирование требуемой длительности короткого импульса в каждом формирователе 10 может быть индивидуальным.

Предложенный формирователь импульсов обеспечивает существенно меньшее число срабатываний (переключений) ключевых каскадов 3. Это не только повышает экономичность самих фазовращателей, но и существенно улучшает работу всей системы электронного управления лучом, в которой используется предлагаемый формнрователь, так как любое переключение фазовращателя (в момент переходных процессов) приводит к потере полезной мощности передаваемого сигнала, а также к повышению уровня помех в секторе сканирования.

Поэтому в системах с последовательным перемещением луча в секторе сканирования, когда фаза сигнала при каждом перемещении луча меняется у незначительного числа излучателей (фазовращателей) и при

ВЫСОКИХ требованиях по скорости сканирования, возможность обеспечения переключения только небольшого числа фазовращателей позволяет существенно повысить эффективность работы всей системы сканирования.

5 Таким образом, предлагаемый формироаатель импульсов для управления диодными фазовращателями обеспечивает высокую экономичность работы и сокращение количества переключений -при смене входных сигналов управления.

.

Формула изобретения

Формирователь импульсов для управлення диодными фазовращателями по авт. св. № 562914, отличающийся тем, что, с целью повышения его экономичности и сокращения количества переключений при смене входных сигналов, в него введены элемент ИЛИ, согласующий элемент н формирователи логической операции импликации, вход каждого из которых подключен к соответствующей входной йтиие, выходы через последовательно включенные элемент ИЛИ и согласующий элемент соединены со входом логического элемента управления запиранием диодных фазовращателей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Г. Авторское свидетельство СССР № 562914, кл. Н 03 К 5/01, 1975.