Адаптивный рефлектор

(51)5 В 64 0 1/54, 0 ИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ овательский ев; Б.И,Ти СССР5. ОР устройствам СВЧ, оптичезобретения -ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относитсядля концентрации энергии вском и ИК-диапазонах, Цель снижение уровня радиопомех и улучшение электромагнитной совместимости. Это достигается за счет введения соленоидов 2, механически связанных с участками мембранного элемента 1. При сканировании датчиком 13 контроля профиля поверхности мембранного элемента 1 уровни напряжений анализируемых участков поверхности преобразованных в цифровые коды, сравниваются с цифровыми кодами, соответствующими требуемому профилю мембранного элемента 1. В результате сравнения кодов вырабатываются управляющие сигналы, обеспечивающие изменение тока соленоидов 2 и соответствующую деформацию уча-стков поверхности мембранного элемента1,1 ил,Изобретение относится к космической технике, в частности к устройствам для концентрации энергии в СВЧ, оптическом и ИК- диапазонах, и может быть использовано при проектировании космических и наземных оптических радиотелескопов, радиолокаторов, радиометров и т.д.Известен рефлектор с электростатическим управлением, основаный на формировании параболического профиля отражающей поверхности с помощью электростатических сил, действующих между электропроводящей отражающей поверхностью и системой управляющих электродов. Рефлектор содержит электропроводящий мембранный элемент, соединенный с нулевым потенциалом, И управляющих электродов, соединенных с выходами К источников питания, блок управления источниками питания и датчик контроля профиля поверхности мембранного элемента, причем источники питания выполнень 1 в виде электронной пушки с отклоняющей системой и Й приемников электронов, выходы каждого иэ которых соединены с входом соответствующего управляющего электрода, а также через резистор и разрядник соединены с нулевым потенциалом. Блок управления источниками питания выполнен . в виде регистра сдвига, цифроаналогового преобразователя, усилителя, первого ключа, генератора импульсов опроса, К клюцей разрядных импульсов, И ключей опорного напряжения, первого и второго компараторов, инвертора, второго ключа и генератора разрядных импульсов. При этом информационные выходы регистра сдвига соединены с управляющими входами соответствующих ключей разрядных импульсов, управляющими входами ключей опорного напряжения и входами цифроаналогового преобразователя, выход которого через усилитель соединен с входом отклоняющей системы электронной пушки и управляющим входом датчика контроля профиля поверхности электропроводящего мембранного элемента, выход которого соединен с неинвертирующими входами первого и второго ком параторов, инвертирующие входы которых соединены с выходами ключей опорных напряжений, вход регистра сдвига соединен через первый ключ с выходом генератора импульсов опроса, выход первого компаратора соединен с управляющим входом второго ключа, выход второго компаратора соединен с управляющим входом первого клюца и через инвертор - с входом электронной пушки.Генератор разрядных импульсов через второй ключ подключен к входам ключей раз 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рядных импульсов, выходы которых соединены с соответствующими управляющими электродами разрядников,Существенным недостатком известного рефлектора является высокий уровень радиопомех, создаваемых за счет токов утечки и высоковольтных пробоев, возникающих между поверхностью электропроводящего мембранного элемента и управляющими электродами, напряжение на которых достигает 50 - 70 кВ, При таких напряжениях между электродами, находящимися в вакууме, возникают значительные темновые токи (до 10 э А) и пробои, интенсивность которых увеличивается при воздействии космицеской плазмы и ультрафиолетового излучения Солнца. Темновые токи и пробои вызывают высокий уровень паразитного электромагнитного излучения с широким спектром частот (от единиц мегагерц до десятков гигагерц), снижающего реальную чувствительность радиоприемного устройства в указанном диапазоне частот, Кроме того, высокий уровень электромагнитных помех выдвигает проблему электромагнитной совместимости рефлектора с другой радиоприемной аппаратурой, Другим недостатком рефлектора является необходимость наличия большого числа управляющих высоковольтных электродов и приемников электронов, а также различных конструктивных элементов (высоковольтных изоляторов, элементов крепления и т.д,), что приводит к увеличению общей массы усложненного устройства,Наиболее близким к изобретению является рефлектор с электростатическим управлением, содержащий электропроводящий мембранный элемент; соединенный с нулевым потенциалом, управляющий высокопотенциальный электрод, выполненный из диэлектрической пленки, связанный с высоковольтным истоцником питания, выполненным на основе электродной пушки и отклоняющей системы, и блок управления высоковольтным истацником питания, соединенный с датчиком контроля профиля поверхности мембранного элемента и включающий первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый и второй усилители, генератор, аналого-цифровой преобразователь,схемусравнения,блок памяти, первый и второй счетчики импульсов, источник ультрафиолетового излучения, При этом выход датчика контроля профиля поверхности мембранного элемента соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы которого соединены с первыми входами схемы сравнения, первый выход которой со 1684166единен с электронной пушкой, второй выход - с источником ультрафиолетового излучения, а вторые входы подключены к выходам блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами счетчиков импульсов, выход тактового генератора соединен с входом первого счетчика импульсов, информационные выходы которого подключены к соответствующим разрядным входам первого цифроаналогового преобразователя, а выход переноса соединен с тактовым входом второго счетчика импульсов. информационные выходы которого соединены с соответствующими разрядными входами второго цифроаналогового преобразователя, выход первого цифроаналогового преобразователя соединен с первым управляющим входом датчика контроля профиля поверхности мембранного элемента и через первый усилитель - с горизонтальными отклоняющими катушками отклоняющей системы электронной пушки, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с вторым управляющим входом датчика контроля профиля поверхности мембранного элемента и через второй усилитель - с вертикальными отклоняющими катушками отклоняющей системы электронной пушки.В данном рефлекторе достигнуто значительное повышение точности формирова- ния его профиля при одновременном снижении массы за счет выполнения управляющего электрода из диэлектрической пленки и соответствующего выполнения блока управления, а также эа счет отсутствия большого числа высоковольтных изоляторов и конструктивных элементов для крепления управляющих электродов,Однако основной недостаток, характерный для всех рефлекторов, основанных на использовании электростатических полей для формирования профиля, - высокий уровень радиопомех и плохая электромагнитная совместимость с радиоэлектронной ап паратурой , - полностью сохраняется, что препятствует успешному использованию рефлекторов в радиоприемных устройствах, особенно работающих в СВЧ-диапазоне.Цель изобретения - снижение уровня радиопомех и улучшение электромагнитной совместимости,Это достигается тем, что в адаптивном рефлекторе, содержащем электропроводящий мембранный элемент, соединенный с нулевым потенциалом, датчик контроля профиля поверхности мембранного элемента, соединенный с блоком управления профилем мембранного элемента.15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 10 включающим тактовый генератор, аналогоцифровой преобразователь, информационные выходы которого соединены с первыми входами схемы сравнения, вторые входы которой подключены к выходам блока пзмяти, адресные входы которого соединены с соответствующими информационными выходами счетчика импульсов, в блок управления введены Й соленоидов, Й пружин, й усилителей, М цифроаналоговых преобразователей, й реверсивных счетчиков импульсов, распределительимпульсов,первый и второй элементы И, элемент ИЛИ с й входами и инвертор. При этом сердечник каждого соленоида механически связан с соответствующим участком мембранного элемента и через пружину - с основанием устройства, первые выводы катушек соленоидов соединены с общей шиной, второй вывод каждой катушки соленоида подключен к выходу соответствующего усилителя, вход которого соединен с выходом соответствующего цифроаналогового преобразователя, разрядные входы которого подключены к информационным выходам соответствующего реверсивного счетчика импульсов, входы сложение - вычитание которых соединены с первым выходом схемы .сравнения, а тактовый вход каждого реверсивного счетчика импульсов соединен с соответствующим выходом распределителя импульсов, управляющие входы которого соединены с соответствующими информационными выходами счетчика импульсов и входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу датчика контроля профиля поверхности мембранного элемента. Вход распределителя импульсов подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с тактовым входомсчетчика импульсов, а первый вход соединен с вторым выходом схемы сравнения и через инвертор - с вторым входом первого элемента И.Достижение цели изобретения осуще-. ствляется за счет совокупности введенных элементов и связей между ними и в первую очередь за счет введения в блок управления соленоидов, механически связанных с мембранным элементом, а также других элементов, что позволяет отказаться от использования высоких управляющих напряжений и исключить электрические пробои и токи утечки,На чертеже изображена структурная схема адаптивного рефлектора.Адаптивный рефлектор содержит электоопроводящий мембранный элемент 1, от 168416635 40 В исходном состоянии при отсутствии 45 50 дельные участки которого механически связаны с сердечниками соленоидов 2, Сердечники соленоидов 2 также механически связанычерез пружины 3 с основанием рефлектора 4. Первые выводы катушек соленоидов 2 соединены с общей шиной, а вторые выводы подключены к выходу соответствующегоусилителя 5, вход которого подключен к выходу соответствующего цифроаналогового преобразователя 6. Раз- рядные входы цифроаналоговых преобразователей 6 соединены с соответствующими информационными выходами реверсивных счетчиков 7 импульсов, входы сложение-вычитание которых соединены с первым выходом схемы 8 сравнения, а тактовый вход каждого реверсивного счетчика 7 импульсов соединен с соответствующим выходом распределителя 9 импульсов, Управляющие входы распределителя 9 соединены с соответствующими информационными выходами счетчика 10 импульсов, адресными входами блока 11 памяти и входами элемента ИЛИ 12, выход которого подключен к управляющему входу датчика 13 контроля профиля поверхности мембранного элемента 1, Выход датчика 13 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 14, информационные выходы которого подключены к первым входам схемы 8 сравнения, вторые входы которой соединены с выходами блока 11 памяти. Вход распределителя 9 подключен к выходу первого элемента И 15,первыйвход которого соединен с выходом тактового генератора.16 и вторым входом второго элемента И 17, выход которого сое- ", динен с тактовым входом счетчика 10,а первый вход соединен с вторым выходом схемы 8 и через инвертор 18 - с вторым входом первого элемента И 15,Общие цепи всех элементов соединены с общей шиной устройства (не показано),Адаптивный рефлектор работает следующим образом. питания производят механическую регулировку профиля рефлектора путем изменения степени натяжения пружин 3, связанных через сердечники соленоидов 2 с различными участками мембранного элемента так, чтобы профиль мембранного элемента был менее вогнутым, чем требуемый. Затем включают питание и датчик 13 начинает сканировать по поверхности мембранного элемента 1, При этом на выходе датчика 13 возникают уровни напряжения,соответствующие профилю мембранного элемента 1 в каждой анализируемой точке. Эти уровни напряжения преобразуются аналого-цифровым преобразователем 14 в 5 10 15 20 25 30 цифровой код, поступающий на первые входы схемы 8, на вторые входы которой из блока 11 поступает цифровой код, соответствующий требуемому профилю мембранного элемента в данной точке его поверхности, Так как число, записанное в блоке 11, больше числа, считываемого с выхода аналого-цифрового преобразователя 14, то на первом выходе схемы 8 высокий уровень напряжения, на ее втором выходе - низкий уровень напряжения. Высокий уровень напряжения с первого выхода схемы 8 поступает на входы сложение-вычитание реверсивных счетчиков 7 и устанавливает их в режим "Сложение". Низкий уровень напряжения с второго выхода схемы 8 поступает на второй вход элемента И 17 и через инвертор 18 - на первый вход первого элемента И 15. Низкий уровень напряжения, поступающий на второй вход элемента И 15, запирает его, и импульсы тактового генератора 16 не проходят на вход счетчика 10, информационные выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами распределителя 9, адресными входами блока 11 и входами элемента ИЛИ 12, Это вызывает прекращение сканирования датчика 13 и фиксацию состояния счетчика 10 и распределителя 9 в положении, соответствующем данной анализируемой точке поверхности мембранного элемента 1. При этом низкий уровень напряжения, поступающий на вход инвертора 18, преобразуется в высокий уровень напряжения, который подается на первый вход элемента И 15 и открывает его, Импульсы тактового генератора 16 проходят через элемент И 15, поступают на распределитель 9 и через него попадают на вход соответствующего реверсивного счетчика 7, выходное число которого начинает увеличиваться, что приводит к увеличению напряжения на выходе соответствующего цифроаналогового преобразователя 6 и усилителя 5, Это приводит к увеличению тока в соответствующей катушке соленоида 2 и втягиванию его сердечника внутрь катушки, Сердечник соленоида 2, механически связанный с соответствующим анализируемым в данный момент участком поверхности мембранного элемента 1, деформирует данный участок поверхности до тех пор, пока профиль в данной точке не будет соответствовать требуемому. После этого на втором выходе схемы 8 возникает высокий уровень напряжения, который отпирает элемент И 17.При этом импульс тактового генератора 16, проходя через элемент И 17, устанавливает счетчик 10, распределитель 9, блок 11 и датчик 13 в состояние, соответствующее очередному участку51015 20 30 35 40 45 50 55 профиля поверхности мембранного элемента 1, Процесс корректирования профиляэтого и других участков протекает аналогичноописанному и продолжается до тех пор, пока профиль всей поверхности мембранногоэлемента 1 не будет соответствовать заданному,Если профиль поверхности мембранного элемента станет более вогнутым, чем требуемый, например вследствие воздействиявысокой температуры, то выходное напряжение датчика 13 будет больше, соответственно выходное число аналого-цифровогопреобразователя 14 будет больше, чем число, записанное в блоке 11, и на первом ивтором выходах схемы 8 будет низкий уровень напряжения, который с первого выхода схемы 8 поступает на входысложение-вычитание реверсивных счетчик ков 7 и устанавливает их в режим "Вычитание". Импульсы тактового генератора 16,проходя через элемент И 15, поступают нараспределитель 9 и через него - на входсоответствующего реверсивного счетчика 7,выходное число которого начинает уменьшаться, что приводит к изменению напряжения на выходе соответствующегоцифроаналогового преобразователя 6 и усилителя 5, Это приводит к уменьшению токав соответствующей катушке соленоида 2 иуменьшению деформации данного участкаповерхности мембранного элемента до техпор, пока профиль поверхности в даннойточке не будет соответствовать требуемому.После этого на втором выходе схемы 8 возникает высокий уровень напряжения, который открывает элемент И 17, при этомимпульс тактового генератора 16 устанавливает счетчик 10, распределитель 9, блок 11и датчик 13 в состояние, соответствующееочередному участку профиля поверхностимембранного элемента 1.Сканирование датчика 13 происходитсинхронно с переключением корректируемых участков поверхности мембранногофэлемента, т.е. в каждый момент времениконтролируется тот участок поверхностимембранного элемента, который анализируется. Синхронизация осуществляется путемподачи синхронизирующих импульсов с выхода счетчика 10 через элемент ИЛИ 12 науправляющий вход датчика контроля профиля поверхности,В процессе работы рефлектора происходит периодическое сканированиедатчика, контроля профиля поверхности и, есливследствие температурных или каких-либодругих факторов происходит отклонениепрофиля отдельных участков поверхностимембранного элемента от заданного, ток соленоидов изменяется, что приводит к изменению степени деформации мембраны,до получения заданного профиля.В предлагаемом рефлекторе по сравнению с известными рефлекторами с электростатическим управлением достигается полное устранение электромагнитных помех, что обеспечивает высокую чувствительность радиоприемных устройств и хорошую электромагнитную совместимость с любой радиоэлектронной аппаратурой, Его преимуществом является также более высокая надежность, обусловленная исключением возможности высоковольтных пробоев и отсутствием высоковольтного источника питания.Изобретение позволяет создать крупногабаритные космические рефлекторы, используемые в радиотелескопах, радиолокаторах и других устройствах, работающих в СВЧ-диапазоне. Отсутствие собственного электромагнитного излучения позволяет реализовать высокую чувствительность современных радиоприемных устройств, работающих в СВЧ-диапазоне. Кроме того, изобретение может быть использовано при создании наземных радиотехнических устройств, так как его работоспособность не зависит от давления окружающей среды,Формула изобретенияАдаптивный рефлектор, содержащий электропроводящий мембранный элемент, соединенный с нулевым потенциалом, датчик контроля профиля поверхности мембранного элемента, соединенный с блоком управления профилем мембранного элемента, включающим тактовый генератор, аналого-цифровой преобразователь, информационные выходы которого соединены с первыми входами схемы сравнения, вторые входы которой подключены к выходамблока памяти, адресные входы которого соединены с соответствующими информаци-. онными выходами счетчика импульсов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения уровня радиопомех и улучшения электромагнитной совместимости, в блок управления введены Й соленоидов, М пружин, К усилителей, М цифроаналоговых преобразователей, й счетчиков импульсов, распределитель импульсов, первый и второй элемент И; элемент ИЛИ с й входами и инвертор, причем сердечник каждого соленоида механически связан с соответствующим участком мембранного элемента и через пружину - с основанием устройства, первые выводы катушек соленоидов соединены с общей шиной, второй вывод каждой катушки соленоида подключен к выходу со.12 1684166 Составитель Т;АндрееваРедактор М.Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик Заказ 3477 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ответствующего усилителя, вход которого соединен с выходом соответствующего цифроанэл 9 леего вреебразавателя, разрядные входы которого подключены к инфермаеенным выходам соответствую щего реверсивного счетчика импульсов, входы слсжееяе-вычитание которых соединены с первым выходом схемы сра.внения, а тактовый вход кжкдого реверсивного счетчика имнуяьсав соединен с соответствую щим выходом распределителя импульсов, управлвощие входы которого соединены с соответствуещими информационными выходами счетчика импульсов и входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу датчика контроля профиля поверхности мембранного элемента, вход распределителя импульсов подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с тактовым входом счетчика импульсов, а первый вход соединен с вторым выходом схемы сравнения и через инвертор - с вторым входом первого элемента И.