Устройство для управления лучом антенной решетки

(19 1 С 06 Р 15/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ М+ четчик, вы 1 оК Н -2) ен к входу очного им одключен к омерами 1 щ я "1" в дво выход в -го первым й и второй ающих счет( 1) элементов ИЛИдго-го (щ= О,М; зряда которого подклю Го -го формирователя оди пульса, выход которого входам элементов ИЛИ с (где 1, - номер положен ичном представлении Ъ), элемента ИЛИ подключен входам элементов И перв групп, причем блок вычи чиков содержит первый и чики, элемент ИЛИ и пер и Мколаев ескии тво СССР1975.о СССР1972 второи счет ый и второй ого подключен1 -го генераВколебаний-й группы, выход которк управляющему входтора синусоидальныхгруппы, выход котор-м информационнымгруппы устройства,элемента И второй гк второму вход 1 -г-й группы, при эт го являетсявыходом-й ыход, -гоуппы подключен элемента ИЛИ м координатн держит ( 9+2 чного. импуль множительный блокформирователей оди ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛУЧОМ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ, содержащее генератор тактовых импульсов, блок управления, блок вычитающих счетчи- ков и координатный множительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первую и вторую группы иэ я элементов И каждая,групп элементов ИЛИ по 8 элементов в каждой и 8 групп генераторов синусо.идальных колебаний по 8 генераторов в каждой ( М - число элементов в стр ке антенной решетки), причем выход-го (= 1,И ) элемента И первой группы подключен к первому входу- .го элемента ИЛИ-й (1 = 1,1 ) элементы И, выходы которых подключены к счетным входам соответственно первого и второго счетчиков, блок управления содержит формирователь одиночного импульса, элемент ИЛИ, элемент И, первый, второй и третий кб -триггеры, выходы первого и второго 5 -триггеров подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И координатного множительного блока, информационные выходы первого и второго счетчиков которого подключены - первого - кф-входу первого к 5 -триггера и 5 -входу второго 86 -триггера блока управления, а второго - к первому входу элемента ИЛИ блока управления, выход третьего Вб -триггера которого подключен к первому входу элемента И блока управления, выход которо-, го подключен к второму входу П 1 -гоэлемента ИЛИ координатного множитель. ного блока, вход ( 9+2)-го формирователя одиночного импульса которого соединен со счетным входом счетчика координатного множительного блока и подключен к выходу элемента ИЛИ бло1144118 ФОг СЮРА ждли МФЮ жи Я%7 Составитель А. БаранРедактор А. Козориз Техред А.Кикемезей орректор О. Бил Зака дписное д. 4)5 4 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проек,31)40 ВНИИЛИ по 113035Тираж 71 Государственн лам изобретен осква, Ж, го комитетий и открыт аушская на1144118 ка вычитающих счетчиков, первый ивторой входы которого соединенысоответственно со счетным входом первого счетчика и входом старшего разряда второго счетчика блока вычитающих счетчиков, информационные входыпервого и второго счетчиков которогоявляются соответственно первым ивторым информационными-входами устройства, выход генератора тактовыхимпульсов подключен к второму входу элемента И блока управления ивторым входам первого и второго элементов И блока вычитающих счетчиков,первые входы которых соединены свторыми входами-х элементов И соответственно первой и второй групп, вы. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано преимущественно в гидроакустических системах, работающих в комплексе с излучающей антенной ре шеткой.Известно устройство для управления дискретно-коммутационной линейкой излучателей, содержащее набор многоразрядных параллельных накапливающих сумматоров, выходы которых соединены с управляющими входами Ьаэовращателей, программный блок, выходы которого соединены с генератором импульсов и триггером знака 15 отклонения луча, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами соответствующих схем совпадения, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, 0 а выходы соединены с соответствующими входами параллельных накапливающих сумматоров Я .Недостатком данного устройства является низкая технологичность изза необходимости использовать дискретно-управляемые фазовращатели.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления лучом плоской 30 антенной решетки, содержащее,узел управления, узел вычитающих счетчиков, два координатных множительных ход формирователя одиночного импульса блока управления подключен квходу обнуления счетчика координатного множительного блока и входуобнуления 1 -го генератора синусоидальных колебаний 1 -й группы, входформирователя одиночного импульса,5 -вход первого 35 -триггера и второй вход элемента ИЛИ блока управления соединены и являются входом установки устройства, М -входы перво. го и третьего 5 -триггеров блокауправления соединены и являютсявходом "Стоп" устройства, а 5 -входтретьего триггера блока управленияявляется входом " Пуск " устройства. устройства, суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов, причем выходы координатных множительных устройств подсоединены к входам суммирующих счетчиков строк и к входам реверсивных счетчиков столбцов, выходы которых через схемы совпадения соединены с входами ключеВых схем, предназначенньгх для управления фаэовращателями 21 .Недостатком известного устройства является его сложность, которая определяется наличием двух координатных множительных устройств и большим числом координатных линий 3связи, соединяющих каждый суммирующий счетчик строки через схемы совпадения с входом ключевых схем управления фаэовращателями. Например, для антенной решетки, состоящей из 900 элементов (30 столбцов и, 30 строк), в общей сложности потребуется (для 8-16 дискретов Фазы) 120- 150 координатных линий связи. Кроме того, известное устройство обладает низкой технологичностью, так как оно рассчитано на использование управляемых фазовращателей.Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, блок управ3 1 ления, блок вычитающих счетчиков и координатный множительный блок, содержит первую и вторую группы из я элементов И каждая, 8 групп элементов ИЛИ по Ч элементов в каждой и 1 групп генераторов синусоидальных колебаний по 8 генераторов в,каждой ( 8 - число элементов в строке антея ной решетки), причем выход-го( 1 = 1, Н ) элемента И первой группы подключен к первому входу 1 -го элемента ИЛИ-й ( 1 = 1,И ) группы, выход которого подключен к управляющему входу 1 -го генератора синусоидальных колебаний-й группы, выход которого является 1 -м информационным выходом-й группы устройства, выход ь-го элемента И второй , группы подключен к второму входу1 -го элемента ИЛИ-й группы, при этом координатный множительный блок содержит ( М +2) формирователей .одиночного импульса ( М +1) элементов ИЛИ и счетчик, выход в-го (в = О,М ; М = 1 оя, М -2) разряда которого подключен к входу п 1-го формирователя одиночного импульса, выход которого подключен к входам элементов ИЛИ с номерамиГ,(где Р - номер положения ",1" в двоичном представлении е), выход щ -го элемента ИЛИ подключен к первым входам элементов И первой и второй групп, причем блок вычитающих счетчиков содержит первый и второй счетчики, элемент ИЛИ и первыйи второй элементы И, выходы которых подключены к счетным входам соответственно первого и второго счетчиков,.блок управления содержит формирователь одиночного импульса, элемент ИЛИ, элемент И, первый, второй и третий 99 -триггеры, выходы первого и второго 95 -триггеров подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И координатного множительного блока, информационные выходы первого и второго счетчиков которого подключены - первого - к 1 -входу первого Ю -триг, гера и б -входу второго к 5 -триггера блока управления, а второго - к первому входу элемента К 1 И блока управлейия, выход третьего 95 -триггера которого подключен к первомувходу элемента И блока управления, выход которого подключен к второму входу В-го элемента ИЛИ координатного множительного блока, вход 144118 4-импульса которого соединен со счетным входом счетчика координатногомножительного блока и подключен к .выходу элемента ИЛИ блока вычитающихсчетчиков, первый и второй входы которого соединены соответственно сосчетным входом первого счетчика ивходом старшего разряда второго счет чика блока вычитающих счетчиков,информационные входы первого и второго счетчиков которого являютсясоответственно первым и вторым информационными входами устройства, выходгенератора тактовых импульсов под-ключен к второму входу элемента Иблока управления и вторым входампервого и второго элементов И блокавычитающих счтчиков, первые входы ко торых соединены с вторыми входами1 -х элементов И соответственно первой и второй групп, выход Формирователя одиночного импульса блока управления подключен к входу обнуления 25 счетчика координатного множительногоблока и входу обнуления 1 -го генератора синусоидальных колебаний-йгруппы, вход формирователя одиночного импульса, 6 -вход первого 18 -триг 30 гера и второй вход элемента ИЛИ блока управления соединены и являютсявходом установки устройства, Р -входы первого и третьего 115 -триггеровблока управления соединены и являются входом "Стоп" устройства, а 5 -входтретьего триггера блока управленияявляется входом "Пуск" устройства.На фиг, 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; на 40 Фиг. 2 - Функциональная схема блокавычитающих счетчиков; на фиг. 3 -функциональная схема коОрдинатногомножительного блока; на фиг. 4 -Функциональная схема блока управле- -45 ния; на фиг. 5 - Функциональнаясхема генератора синусоидальных когебаний, основанного на ступенчатойаппроксимации синусоидальной функции;на Фиг. 6 - Функциональная схема 50 генератора синусоидальных колебаний,основанного на воспроизведении импульсного сигнала с последующимсглаживанием; на фиг. 7 и 8 - временные диаграммы работы генераторов, 5 Функциональные схемы которых приведены на Фиг. 5 и 6 соответственно. Устройство дляуправления лучом антенной решетки (фиг. 1) содержит э 35 1144 генератор 1 тактовых импульсов (ТИ), блок 2 управления, блок 3 вычитающих счетчиков, координатный множительный блок 4, группы элементов И 5 и 6, группу элементов ИЛИ 7, группу генераторов 8 синусоидальных колебаний (по одному на каждый элемент антенной решетки). Каждый генератор 8 имеет вход 10 сброса (установка в нуль), цифровой управляющий вход 9 1 О и Выход 1 1Блок 3 (Фиг, 2) вычитающих счетчиков содержит элемент И 12, (вычитающие) счетчик 13, элемент ИЛИ 14, счетчик 15 и элемент И 16. По параллельным шинам коды начальных фаз КХ и КУ могут быть записаны в вычитающие счетчики 13 и 15 соответственно. С помощью элементов И 12 и 16 тактовые импульсы ТИ, поступающие от генератора 1 (фиг. 1), могут подаваться либо на вычитающий вход счетчика 13, либо на вычитающий вход счет чика 15 в зависимости от состояния управляющих сигналов УСТХ и УСТУ. д Сигналы РХ и РУ вырабатываются в моменты перехода счетчиков 13 и 15 соответственно в состояние "Все нули" (очистка счетчика). 11830Координатный множительный блок 4 (фиг, 3) содержит счетчик 17, группу формирователей 18 одиночного импульса и группу элементов ИЛИ 19, Счетчик 17 имеет (т +1) разрядов, причем величина а выбирается такой, чтдбы выполнялось соотношение М2 " где М - число элементов в строке (столбце) антенной решетки. Первые входы всех элементов ИЛИ 19 соединены с входом координатного множи 40 тельного блока 4, на который поступают импульсы синхросерии СИРАБ из блока 2 управления (Фиг. 1). г 11 /го Цифровой функциональный преобразователь 17 осуществляет преобразованиекодов (состояний) счетчика 26 в коды, 45 соответствующие значениям синусоидального сигнала, Разрядность выходныхкодов функционального преобразователя 27 не зависит от разрядности счетчика 26 и выбирается исходя из необ ходимой точности воспроизведения синусоидальной функции в точках отсче-,та. Пусть- численный эквиваленткода, снимаемого со счетчика 26(8 = О, 1, , 2" -1), а- числен 155 ный эквивалент кода на выходе функционального преобразователя 27. ТогдаФункциональйое соответствие междувходным и выходным кодами функциональОстальные входы всех элементов ИЛИ 19 соединены с выходами формирователей 18 следующим образом.Каждому элементу ИЛИ 19 присваивается номер 3 (3 = 1,., Й ), равный множителю, на который должно умножаться число импульсов на выходе данного элемента ИЛИ 19. При этом . на выхоДах соответствующих элементов ИЛИ 19 вырабатывается число импульсов, равное К, 2 К, ь.К,БК, где К - требуемое число дискретов фазы. Номер, Р выражается в двоичном полииионном коде следующим образом: ф е 1В=е ге=где сне - значение двоичной цифры ве -м разряде.Выход счетчика 17, имеющий вес 2соединяется с входом элемента ИЛИ 19только в том случае, если цифра с,.щв двоичном представлении (1) номера2 данного элемента ИЛИ 19 равна единице. При этом следует учесть, чтовыход счетчика 17.с весом 2 отсутствует и вместо него необходимо подключить его счетный вход, на которыйподаются синхроимпульсы СИУСТ,Блок 2 управления (Фиг. 4) содержит формирователь 20 одиночного импульса, триггер 21, элемент ИЛИ 22,триггеры 23 и 24 с раздельной установкой и элемент И 25.Одна из возможных реализаций генератора 8 колебаний может быть выполнена в соответствии с Функциональной схемой, приведенной на фиг. 5.Данная схема содержит двоичныйсчетчйк 26, счетный вход и входустановки в нуль которого являетсясоответственно управляющим входом 9и входом 10 сброса генератора 8, Выходы всех разрядов счетчика 26 соединены с входами цифрового функционального преобразователя 27, выходы которого соединены с соответствующимивходами цифроаналогового преобразователя 28, выход которого через сглаживающий фильтр 29 соединен с выходомгенератора 11. Счетчик 26 имеет П разрядов, при этом дискретность фазы составляет величину1144ного преобразователя 27 описываетсяформулой2пп)Б ьц)- ппБ - ),Более простой вариант реализации 5генератора 8 колебаний может бытьвыполнен в соответствии с функциональной схемой, приведенной на фиг. 6,Такую реализацию генератора 8 можноиспользовать в том случае, когда для 10возбуждения элемента (преобразователя) антенной решетки допустимо использовать сигнал с большими нелинейными искажениями. Это условие, какправило, выполняется в гидроакустических антенных решетках с пьезоэлектрическими преобразователями. Упрощенный вариант генератора 8, основанныйна воспроизведении импульсного сигнала (фиг, 6), содержит двоичный счетчик 30, инверсный выход старшего разряда которого соединен с входомимпульсного усилителя 31, выход которого через сглаживающий фильтр 32соединен с выходом 11 цифрового гене ратора 8 колебаний. Разрядностьсчетчика 30 выбирается в соответствиис требуемой дискретностью Фазы А поФормуле (2).Устройство управления лучом антенной решетки работает следующим образом.На входы блока 3 вычитающих счетчиков подаются и записываются в счет 35 чики 13 и 15 двоичные коды КХ и КУ , численный эквивалент которых соответственно равенгде ( И+1) - число разрядов счетчика 17 в координатноммножительном устройстве 54 (фиг. 3);КХ и КУ - число дискретов фазы6, определяющее разность фазы между соседними элементами антенной. решетки по координатам Х и У соответственно.Поступление сигнала УСТ на вход блока 2 управления переводит послед ний в режим установки начальных фаз всех генераторов 8 колебаний. При этом по переднему фронту импульса 118 8.УСТ вырабатывается одиночный импульс "Сброс" на выходе формирователя 20. По этому импульсу устанавливается в исходное состояние (все нули) счетчик 17 координатного множительного блока 4 и счетчики 26 (или счетчики 30) всех генераторов 8 колебаний. Единичный уровень сигнала УСТ переводит триггер 21 блока 2 управления в единичное состояние, тем . самым на выходе триггера 21 возбуждается управляющий сигнал УСТХ, который открывает элементы И 5 столбцов и разрешает прохождение тактовых импульсов ТИ от генератора 1 на вычитающий вход счетчика 13 блока 3 вычитающих счетчиков, Одновременно на выходе элемента ИЛИ 14 появляются импульсы синхросерии СИУСТ, которые поступают на вход координатного множительного блока 4. Импульсы, вырабатываемые на выходах координатного множительного блока 4, через открытые элементы И 5 столбцов и элементы ИЛИ 7 поступают на входы 9 всех генераторов 8, При этом, поскольку генераторы 8, расположенные в каждом столбце, связаны общей координатной линией-, - на-.их вхады Я поступит одинаковое число импульсов. Потзт-тв:.Рл.- пления КХ тактовых импульсов ТИ/счетчик 13 окажется в состоянии1Все нули , в результате на его выходе вырабатывается сигнал РХ, который поступает в блок 2 управления и переводит триггер 21 в нулевое состояние. Сигнал УСТХ принимает нулевое значение и прохождение тактовых импульсов ТИ на вход счетчика 13 блока 3 вычитающих счетчиков прекращается, Также прекращаетсяпрохождение импульсов с выходов координатного множительного блока 4 через элементы И 5 столбцов. В результате на входы 9 всех генераторов 8, расположенных в-м столбцеЭпоступает. КХ импульсов и их число.фиксируется состоянием счетчиков26 (или счетчиков 30). Кроме того,сигнал РХ на выходе блока 3 вычитающих счетчиков переводит триггер 23 блока 2 управления в единичноесостояние, при этом вырабатывается сигналУСТУ, который разрешает поступлениетактовых импульсов ТИ на вычизавщийвход счетчика 15 блока 3 вычитающихсчетчиков и открывает элементы И 6строк. При этом яа выходе элемента ИЛИ 14 вырабатывается синхросерияимпульсов СИУСТ, которая поступает на вход координатного множительного блока 4. Импульсы, вырабатываемые на выходах координатного множительного блока 4, через открытые элементы И 6 строк и элементы ИЛИ 7 поступают на входы 9 всех генераторов 8 колебаний. При этом, поскольку генераторы 8, расположенные в каждой строке, связаны общей координатной 10 линией, на их входы 9 поступает одинаковое число импульсов. После поступления КУ тактовых импульсов ТИ счетчик 15 окажется в состоянии "Все нули , в результате на его выходе 15 вырабатывается сигнал РУ, который поступает в блок 2 управления и переводит триггер 23 в нулевое состояние, Сигнал УСТУ принимает нулевое значение и прохождение тактовых импульсов 20 ТИ на вход счетчика 13 блока 3 вычитающих счетчиков прекращается. Также прекращается прохожцение импульсов с выходов координатного множительного блока 4 через элементы И бстрок,25 В результате на входы 9 всех генераторов 8, расположенных в 1 -й строке, поступает 1 КУ импульсов и их число суммируется с предыдущим состоянием счетчиков 26 (нли счетчиков 30), 30 5 итоге счетчик 26 (или счетчик 30) генератора 8, стоящего на пересечении 1 -го столбца и 1-й строки, переведен в состояние, которому соответствует код с численным э,вивален" ;том 1 , определяемым формулойФМ,:КХ+ КХ.1На этом работа устройства в режиме установки начальных фаз заканчивается, Появление сигнала "Пуск" на 40 входе блока 2 управления переводит устройство в режим работы (излуче-ния). При этом сигнал "Пуск" перево- дит в единичное состояние триггеры 21 и 24, вырабатывается сигнал УСТХ, 45 а на выходе элемента И 25 начинает вырабатываться синхросерия импульсов СИРАБ, которая поступает на вход координатноо множительного блока 4 и через элементы ИЛИ 13 проходит на все его выходы. Через открытые сигналы УСТХ, элементы И 5 столбцов и элементы ИЛИ 7 синхроимпульсы серии СИРАБ с выходов координатного множительного блока 4 поступают на входы 9 всех генераторов 8 колебаний. Прииспользовании генераторов 8 синусоидальных колебаний, реализованных в соответствии с функциональной схемой,приведенной на фиг. 5, вид сигналов,подаваемых на отдельные излучающиеэлементы антенной решетки, иллюстрируется временными диаграммами(фиг. 7), где диаграмма 33 отображает последоВательность синхроимпульсов серии СИРАБ, диаграмма 34 - видсигнала с нулевой фазой, диаграмма35 - вид сигнала со сдвинутой фазой,Кружками на диаграммах обозначеныотсчеты, получаемые на выходе цифроаналогового преобразователя 28, анепрерывные кривые отображают сглаженные сигналы на выходе фильтра 29. Наосях времени диаграмм 34 и 35 поставлены числа, соответствующие состояниям счетчика 26, который для примера взят трехразрядным. Из диаграмм(Фиг, 7) видно,что генератор 8,имеющий начальное состояние счетчика 26, равное трем (в двоичной системе 011), вырабатывает синусоидальныйсигнал, сдвинутый по фазе на величину (3 Я /4) по отношению к сигналу,вырабатываемому таким же генератором 8, имеющим нулевое начальное состояние счетчика 26 (в двоичной системе - ООО),При использовании генераторов 8, реализованных в соответствии с функциональной схемой (фиг. 6), вид сигналов, подаваемых на отдельные излучающие элементы антенной решетки, иллюстрируются временными диаграммами (фиг. 8), где диаграмма 36 отображает последовательность синхроимпульсов СИРАБ, диаграмма 37 - вид сигнаАа с нулевой фазой, диаграмма 38, - вид сигнала со сдвинутой фазой, 39 - сигнал,на инверсном выходе старшего разряда счетчика 30, 40 - сигнал на выходе фильтра 32. На диаграммах иллюстрируется случай использования трехразрядного счетчика 30 и сдвиг фаз на вели:. чину (39/4)При поступлении на вход блока 2 управления сигнала "Стоп" триггеры 21 и 24 переходят в нулевое состояние, в результате получение синхроимпульсов СИРАБ на выходе элемента И 25 прекращается, сигнал УСТХ принимает нулевое значение, элементыИ 5 столбцов закрываются и, работа устройства в режиме излучения прекращается,Использование в устройстве для управления лучом антенной решетки цифровых генераторов колебаний элементов И строк , элементов И столбцов и элементов ИЛИ позволит упростить устройство и повысить технологичность .его иэготовления.