Устройство программного управления лучом фазированной антенной решетки

1. Устройство программного управления лучом фазированной антенной решетки по авт.св. N 1136699, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления, в него введены управляемый формирователь пачек l импульсов точного сканирования, формирователь импульса конца пачки, блок памяти ошибок, состоящий из первого и второго постоянных запоминающих устройств и сумматора, умножитель частоты и счетчик угла фазирования, причем выход управляемого формирователя пачек l импульсов точного сканирования соединен с шиной тактовых импульсов и со счетными входами счетчиков-делителей n каналов управления, а также с исполнительным входом формирователя импульса конца пачки, выход которого подключен к счетному входу счетчика угла фазирования, установочные входы которого и установочные входы формирователя импульса конца пачки соединены с шиной стартовых импульсов, первые выходы счетчика угла фазирования подключены к входам первого постоянного запоминающего устройства, а выходы старших разрядов подключены к первой группе входов второго постоянного запоминающего устройства, выходы первого и второго запоминающих устройств соединены с соответствующими входами сумматора, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого формирователя пачек l импульсов точного сканирования, исполнительный вход которого соединен с выходом умножителя частоты, вход которого является исполнительным входом устройства, а вторая группа входов второго постоянного запоминающего устройства является управляющими входами устройства управления лучом фазированной антенной решетки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок памяти ошибок выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, первая группа входов которого соединена с выходами счетчика угла фазирования, а вторая группа входов является управляющими входами устройства управления лучом фазированной антенной решетки.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый формирователь пачек l импульсов точного сканирования и формирователь импульса конца пачки выполнены в виде одного блока, состоящего из двухразрядного постоянного запоминающего устройства и счетчика, причем первый установочный вход счетчика соединен с шиной стартовых импульсов, а выходы подключены к первой группе входов двухразрядного постоянного запоминающего устройства, вторая группа входов которого является управляющими входами, а выход его первого разряда - выходом управляемого формирователя пачек l импульсов точного сканирования, счетный вход счетчика является исполнительным входом управляемого формирователя пачек l импульсов точного сканирования, а выход второго разряда двухразрядного постоянного запоминающего устройства, соединенный с вторым установочным входом счетчика, является выходом формирователя импульса конца пачки.

Изобретение относится к антенной технике, и может быть использовано в фазированной антенной решетке (ФАР) с груботочным сканированием.
Целью изобретения является повышение точности управления лучом ФАР.
На фиг. 1 и 2 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 3 - график, иллюстрирующий принцип работы устройства.
Устройство программного управления лучом ФАР содержит n каналов 1 управления, шину 2 стартовых импульсов, шину 3 тактовых импульсов, шину 4 сигналов логической единицы, шину 5 сигналов логического нуля. Каждый из n каналов 1 управления состоит из постоянного запоминающего устройства 6, адресного счетчика 7 и счетчика-делителя на I 8.
В состав устройства программного управления лучом ФАР входят также управляемый формирователь 9 пачек 1 импульсов точного сканирования, формирователь 10 импульсов конца пачки (например, в виде счетчика-делителя частот на I), счетчик 11 угла фазирования , блок 12 памяти ошибок, выполненный в виде двух постоянных запоминающих устройств 13 и 14 и сумматора 15, а также умножитель 16 частоты.
Управляемый формирователь 9 пачек I импульсов точного сканирования и формирователь импульса конца пачки состоит из счетчика 17 и двухразрядного постоянного запоминающего устройства 18.
Устройство работает следующим образом.
Код заданного угла фазирования q_o с выхода счетчика 11 поступает на входы блока 12 памяти ошибок, конкретно на входы постоянных запоминающих устройств 13 и 14. При этом из запоминающего устройства 13 считывается код _A той части относительной ошибки угловой скорости сканирования, которая зависит от угла фазирования _o и не зависит от воздействия внешних факторов, например от частоты возбуждения антенны, температуры окружающей среды и других факторов. Из запоминающего устройства 14 считывания код _в той части ошибки, которая зависит от угла фазирования _o, так и от воздействия внешних факторов, например от частоты возбуждения антенны, температуры окружающей среды и других. Так как зависимость этой группы ошибок ( _в) от угла _o меньше, чем ошибок первой группы ( _A), то к входам A1 запоминающего устройства 14 подключены только старшие разряды счетчика 11, что позволяет уменьшить общую требуемую емкость блока памяти ошибок 12. Коды ошибок _A и _в поступают на входы сумматора 15, с выхода которого считывается их сумма
_i- _A+ _в= ( _i- _i-1)/ , (1),
где _i относительная ошибка угловой скорости на i-м интервале груботочного сканирования;
Dq_iи _i-1 погрешности управления (угла фазирования) соответственно к конце и начале этого интервала;
величина грубого шага сканирования, содержащего I точных шагов.
Код dw_i суммарной относительной ошибки поступает на управляющие входы ( ) управляемого формирователя 9 почек i импульсов точного сканирования.
На исполнительный вход С этого формирователя с выхода умножителя частоты 16 поступают импульсы точного сканирования, следующие с постоянной частотой f=f_т , где f_т тактовая частота и коэффициент умножения.
Формирователь 9 формирует пачки импульсов точного сканирования, каждая из которых содержит по I импульсов. Частота следовательно импульсов внутри пачки для любого i-го интервала (шага) грубого сканирования от относительной ошибки _i угловой скорости на этом интервале и равна
(2)
При этом длительность пачки равна (3)
где _н номинальная длительность грубого шага сканирования (при _i=0 ).
Пачки импульсов точного сканирования поступают на входы всех каналов 1 управления, а также на вход С счетчика-делителя 10; после прохождения I импульсов счетчик-делитель 10 формирует импульс конца пачки, который поступает на счетный вход "+1" счетчика угла фазирования, увеличивая его содержание на 1. После этого из блока 12 памяти ошибок считываются коды относительной ошибки _i+1 угловой скорости на следующем i+1 шаге грубого сканирования и процесс повторяется.
На каждом шаге грубого сканирования каналы 1 управления формируют команды, соответствующие заданному углу фазирования _o. При поступлении тактовых импульсов на счетные входы счетчиков-делителей 8 их переполнение и изменение программы управления происходит не одновременно по всем n каналам, а последовательно по отдельным каналам (или группам каналов).
В результате осуществляется груботочное сканирование луча ФАР. Переключение всех n каналов соответствует грубому шагу луча, при последовательном переключении каналов управления осуществляется перемещение луча точными шагами в пределах этого грубого шага. Каждый точный шаг соответствует перемещению луча приблизительно на величину
/I. (4)
Перед началом работы антенна ориентирована так, что в начальной точке сканирования (например, на краю сектора) фактический угол фазирования _ф в точности равен заданному углу _o и погрешность управления _o= _ф- _o= 0. Стартовый импульс, приходящий в начале каждого цикла сканирования по шине 2, осуществляет начальную установку каналов 1 и устанавливает в положение "0" счетчик-делитель 10 и счетчик 11 угла фазирования _o. Нулевой код этого угла с выхода счетчика 11 поступает на вход блока 12 памяти ошибок. Из нулевого адреса запоминающих устройств 13 и 14 считываются коды относительных ошибок угловой скорости на первом интервале сканирования.
Если в фазированной антенной решетке обеспечивается точное фазовое распределение, то фактическое направление q_ф луча совпадает с заданным _ф= _o. (5)
При этом узловые точки, соответствующие зависимости _ф=f( _o), лежат на прямой 19 (пунктирная линия на фиг. 3), представляющей собой идеальную характеристику управления. Например, узловая точка 20 соответствует равным углам _ф= _o= _1/ , а точка 21 углам _ф= _o= ₁+ . Ошибки управления лучом в этом случае отсутствуют. График точного сканирования между узловыми точками, осуществляемого пачкой i импульсов тактовой частоты с номинальной длительностью _o= _н, может быть изображен прямой, соединяющей точки 20 и 21. Угловая скорость перемещения луча на этом участке имеет заданное (номинальное) значение _o, что является главным условием точного управления ФАР.
В реальной ФАР в силу погрешностей формирования фазового распределения каналами управления угол фазирования _ф не совпадает с заданным углом _o и узловые точки лежат вне прямой 19.
Например, для точки 22 угол _ф отличается от заданного угла _o= ₁+2 в меньшую сторону на величину ошибки ₁, а для точки 23 от угла _o= ₁+3 в большую сторону на величину ₂.
Ошибки в положении луча в узловых точках приводят к изменению расчетной скорости при точном сканировании. Например, на участке между точками 21 и 22 расчетная скорость оказывается меньше, а на участке между точками 22 и 23 больше номинальной.
В первом случае ( ₁<0) частота импульсов в пачке точного сканирования на выходе формирователя 9 больше, а длительность пачки меньше номинальной
(6)
и скорость сканирования увеличивается до номинального значения, при котором точка 22 проецируется в точку 24 на прямой 19.
Во втором случае ( ₂>0)
(7)
и скорость сканирования уменьшается до номинального значения (точка 23). Тем самым обеспечивается постоянство скорости сканирования и точное управление лучом ФАР.
Стартовый импульс, поступающий по шине 2, устанавливает счетчик 17 в начальное (нулевое) положение, после чего с выхода умножителя 16 частоты импульсы с повышенной частотой f_т подаются на счетный вход счетчика 17.
Накопленный в счетчике 17 код поступает в качестве адреса на первую группу входов А1 постоянного запоминающего устройства 18. На вторую группу входов А2 этого устройства поступает код относительной ошибки _i с выхода сумматора 15.
Запоминающее устройство 18 разбито на зоны, каждая из которых соответствует своему значению кода
(8)
где дискрета представления величины dw_i и E означает целую часть числа.
В первые
q_i= E[I (1+ _i)+0,5]
адресов первого разряда каждой зоны занесены по i значений логической "1", образующих эквидистантную пачку с неравномерностью до одного адреса. Общее количество зон p=p_imakc.
Во втором разряде запоминающего устройства 18 в каждой зоне занесено по одному значению логической "1" по адресам, совпадающим с концами пачки логических единиц в первом разряде. По остальным ячейкам памяти запоминающего устройства 18 занесены логические "0".
По мере поступления тактовых импульсов код на выходе счетчика 17 и на входах А1 запоминающего устройства 18 возрастает и происходит последовательное считывание всех адресов 1-й зоны этого устройства, определяемой кодом p_i( _i) на входах А2. При этом на выходе Q₁ первого разряда формируется пачка I импульсов точного сканирования с длительностью , соответствующей выражению (3).
Устройство позволяет при ограниченных аппаратных затратах достигнуть высокой точности управления за счет поглощения на входе детерминированных ошибок любой природы, включая ошибки квантования.
Использование: управление лучом фазированной антенной решетки при груботочном сканировании с повышенной точностью при обеспечении возможности точного учета как ошибки квантования, так и влияние внешних факторов. Сущность изобретения: устройство содержит формирователь пачки импульсов точного сканирования с управляемой частотой следования импульсов в пачке, формирователь импульса конца пачки, счетчик угла фазирования, блок памяти ошибок и умножитель частоты. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.