Устройство для управления лучом плоской антенной решетки

335692 ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистическик РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 16 1,1969 ( 1305437/18-24)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 11,1 Ч.1972, Бюллетень1Дата опубликования описания 18,Ч.1972 М Кл С 061 15/20 Комитет по делам изоаретеиий и открытий при Совете Министров СССР. М, Меши аявител ТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛУЧОМ ПЛОСКОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено в комплексе с плоской антенной решеткой в различных радиолокационных станциях в случаях, когда от вычислителя не требуется запо минания вычисленной фазы излучения, а элемент памяти имеется или в фазовращателях (ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса, р 1 п-диоды с 5-образной характеристикой) или в управляющих или ключевых схемах (ти ристоры, туннельные диоды и др,).Известно устройство для управления лучом плоской антенной решетки, состоящее из двух координатных множительных устройств, выполненных на пересчетных схемах, выходы 15 которых через логические схемы ИЛИ подсоединены ко входам дешифраторов, а входы координатных устройств подсоединены к выходам преобр азователя или вычитающего счетчика. 20Недостатком этого устройства является наличие дешифраторов (по одному на каждый излучатель), а так как в каждый дешифратор входит в зависимости от требуемой точности 3, 4 триггера, то при 900 излучателях в ан тенной решетке (30 строк и 30 столбцов) это составит от 2700 до 3600 триггеров.При отсутствии элемента памяти в фазовращателях или ключевых схемах более простого устройства нет. 30 При наличии в фазовращателях или ключевых схемах элемента памяти можно исключить дешифраторы из состава устройства, а суммирование информации, приходящей по строкам и столбцам с координатных множительных устройств, производить с помощью известной схемы матричного суммирования.Предлагаемое устройство для управления лучом плоской антенной решетки состоит из узла управления вычислителем, узла вычитающих счетчиков двух координатных множительных устройств и схемы матричного суммирования, В схеме матричного суммировачия для каждой строки и каждого столбца имеется счетчик, состоящий в зависимости от точности, из трех или четырех триггеров. Общее число триггеров при этом (для 30 строк и 30 столбцов) равно 180 - 240. При этом число логических схем И остается таким как в схеме с дешифраторами, т. е. по одной на каждую ключевую схему, Следовательно, предлагаемый вычислитель имеет меньшее число элементов (180 - 240 трипгеров вместо 2700 - 3600) . На фиг. 1 представлена схема размещения излучателей на плоской антенной решетке; на фиг. 2 - блок-схема вычислителя; на фиг, 3 - узел управления вьачислителем; на фиг. 4 - функциональная схема узла вычитающих счетчиков; на фиг. 5 - функциональная схема3координатного множительного устройства; на фиг. б,а - функциональная схема матричного суммирования; на фиг. б,б - ячейка этой схемы.В общем виде фазу излучения для каждого излучателя можно подсчитать по формуле з =ф згпф(т - 1)+ з 1 п О(и - 1)=2 ад . 2 аьЛ= 7 г(т - 1) -1-А,(и - 1), (1) где ср - фаза излучения на пги-излучателе;ф, О - угловые координаты положениялуча относительно плоскости антенной решетки;Х - длина волны электромагнитного излучения;т - номер строки в антенной решетке;4 - расстояние между излучателями встроке;и - номер столбца в антенной решетке;А - расстояние между излучателями в2 Ы 2столбце; К,= - з 1 пи К, = з 1 п 6 - набег фазы по соответствую 2 Ыг,Л щцм координатам на расстояние между излучателями.Вычислитель работает следующим образом. На его входы в вычитающие счетчики поступает информация, пропорциональная величи- нам(2) Кг=К,2 и К=К, 2,где Р, - число триггеров в первом координатном мчожительном устройстве;Р, - число триггеров во втором координатном множительном устройстве.Так как М=У=ЗО, то Р 1=Р 9=5.При считывании информации из вычитающих счетчиков на их выходах образуются импульсные посылки. Число импульсов в нихРпропорционально Кг и Ка,Дискретностью антенных фазопереключающих устройств (фазовращателей) Лср задаются (в данном случае она принята в 45), Следовательно, цена одного импульса посылки неможет быть больше Лр, но с целью уменьшения погрешности вычисления цена одного имЬупульса в посылке принята2Затем эти импульсные посылки поступаютв координатные множительные устройства, гдеумножаются соответственно на величинык - 1 и - 1- и2 Р, 2 Р,(3) Получившиеся на выходах координатных множительных устройств импульсные посылки, пропорциональные величинам К 1(т - 1) и Кг(и - 1), т. е. фазам получения для строк и столбцов, поступают в схему матричного суммирования, где записываются в суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов. Затем происходит их суммирование. Поскольку поступающие значения фаз могут60 65 По этой же команде отпираются входы координатных множительных устройств на время прохождения импульсных посылок, и разрешается запись информации в суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов; 4быть больше 360, то одновременно с записьюв счетчике происходит отделение и отбрасывание значений фаз, кратных 360.То же происходит и в процессе суммирования. Результаты суммирования, характеризующие действительные фазы излучения длякаждого излучателя антенной решетки, подаются на ключевые схемы, управляющие фазовращателями,Вычислитель для управления лучом плоской антенной решетки с 900 излучателей(30 строк, 30 столбцов) (фиг. 2) содержитузел 1 управления вычислителем, предназначенный для выработки сигналов, управляющих работой вычислителя, узел 2 вычитающихсчетчиков, узлы 3 координатных множительных устройств, схема 4 матричного суммирования и узел б ключевых схем,Вычислитель производит следующие опера 2 О Цни:а) периодическую запись кодов в вычитающие счетчики и передачу их в виде чисел импульсов в координатные множительные устройства;б) умножение этих посылок на величины,определяемые выражением (3);в) суммирование информации, проходящейв схему матричного суммирования, и подачурезультатов на излучатели антенной решетки.Г РИнформация о величинах Кг и К 2 в цифровой форме поступает в узел вычитающихсчетчиков, откуда считывается в координатные множительные устройства, в которых параллельно для всех строк и столбцов произГ /водится умножение величин Кг и К 2 на вы,ражение (3). С выходов координатных множительных устройств полученные в результате умножения величины К,(т - 1) и К 2(и - 1)поступают в схему матричного суммирования,где происходит сложение этих величин и выдача результатов на управляющие ключи узла ключевых схем, которые производят включение нужных фазовращателей. При передаче информации из схемы матричного сумми 45 рования в узел ключевых схем передаютсятолько, разряды, соответствующие дискретности фазовращателей. Младшие разряды отбрасываютсяя.Узел управления вычислителем (фиг. З,а)обеспечивает требуемую последовательностьработы всех узлов вычислителя и выполйяетследующие функции:а) по команде пуск устанавливает всеэлементы вычислителя в исходное положение;б) выдает команду, по которой происходитзапись входной информации в вычитающиесчетчики и передача ее в виде числа импульсов в координатные множительные устройства.в) вырабатывает импульсы суммировании, подаваемые в суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов и выдает команду считывание в реввр-пвные с гт,нки столбцов одновременно с поступлением импульсов суммирования.Узел управления вычислителем содержит генератор импульсов ГИ, три ждущих мульглвибратора б - 8, три статических триггера 9 - 11 с раздельными входами, четырехразрядный счетчик импульсов суммирования, выполненный на статических триггерах 12 - 15, две схемы совпадения 1 б, 17 и три усилителя 18 - 20.Команда пуск, поступающая на вход узла управления вычислителем, запускает усилители сброса 18, 19 и триггер 9 отпирающий при этом схему совпадения 1 б. В результате импульсы ГИ поступают на вход схемы совпадения 17 и на вход узла вычитающих счетчиков, а также триггер 10, являющийся триггером знака для реверсивных счетчиков столбцов. При этом на выходе триггера 10 формируется команда запись,Одновременно запускаются мультивибратор б, формирующий задним фронтом своего выходного импульса команду записи кода в узел вычитающих счетчиков, мультивибратор 7, на выходе которого формируется команда умножение, отпирающая входы координатных множительных устройств на время прохождения импульсных посылок.Возвращаясь в исходное полокение, мультивибратор 7 запускает мультивибратор 8, отпирающий своим выходом схему совпадения 17 на время, необходимое для формирования импульсов суммирования, поступающих на входы суммирующих счетчиков строк и певерсивных счетчиков столбцов. Одновременно эти импульсы запускают триггер 10, формируя команду считывание, поступающую в реверсивные счетчики столбцов.Разрядность счетчика импульсов, определяющая число импульсов суммирования, зависит от выбранной точности вычисления фазыЛуизлучения, т. е. от величины -2Для данного случая - =22,5, а число им 7 опульсов суммирования равно 16. Импульсы суммирования, поступая в суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов осуществляют сложение величин К,(т - 1) и К,(п - 1) и выдачу результата в ключевые схемы, обеспечивает требуемую фазу излучения на излучателях антенной решетки.Импульс стоп, поступая на вход узла управления вычислителем, запускает триггер 9, запирающий схему совпадения 1 б. В результате прекращается поступление импульсов ГИ, и прерывается работа вычислителя.На фиг. З,б представлена последовательность команд, вырабатываемых узлом управления вычислителем. Узел вычитающих счетчиков (фиг. 4) состоит из схем И 21 - 32, десяти статических триггеров 33 - 42 и двух схем ИЛИ 43 и 44.Узел предназначен для приема входной информации в двоичном коде о величинах К и К по команде запись кода, поступающей из узла управления вычислителем и выдачи этой информации в виде числа импульсов на входы координатных множительных устройств.В вычислителе используется два одинаковых координатных множительных устройства (фиг, 5).15 Координатное множительное устройс гвопредставляет собой сочетание триггерного делителя частоты (45 - 49) и логических схем ИЛИ (Ю - 74). На выходах триггеров 45 - 49 получаем число импульсов, уменьшенное 20 в два раза после триггера 45, в четыре разапосле триггера 4 б, в восемь раз после триггера 47, в 16 раз после триггера 48 и в 32 раза после триггера 49, На выходах триггеров установлены усилители 7 Б - 79.25 Для получения умножения на 3, 5, 7 и т. д.используются схемы ИЛИ, на которых производится сложение импульсов с выходов триггеров, т. е. сложение величинР Р Р Р Р30 где Р - число импульсов в импульсной посылке, поступающей на вход координатного множительного устройства.Таким образом, на выходах координатногомножительного устройства, число которых равно М (в данном случае М=М), получаем числа импульсов, разные для каждого выхода соответственно:40 1 г 2, 3 г т - 1, М22 2 22где Р, - число триггеров в делителе частотыпервого множительного устройства;45 Р, - число триггеров в делителе частотывторого множительного устройства,Так как на входы координатных множительных устройств поступают числа импульсов,равные величинам К, и К, т. е, величинам50 К, 2 и К 2, то на выходах координатных множительных устройств получаем числа импульсов, равные величинам К, (т - 1) иК, (и, - 1),Эти числа импульсов подаются соответст 55 венно в суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов, схемы матричногосуммирования и записываются в них в двоичном коде.Функциональная схема матричного сумми 60 рования приведена на фиг. 6,а, Ячейка схемыматричного суммирования фиг, 6,б содержит(п - 1)-й реверсивный счетчик столбца и схемы совпадения 80 - 82, стоящие на входах65 ,т - 1) (и - 1) -й ключевой схемы.5 10 15 20 25 Зо 35 Схема матричного суммирования работает следующим образом. Импульсом сброс логики триггеры счетчиков устанавливаются в исходное положение, Импульсные посылки К,(т - 1) и К(п - 1) с выходов координатных множительных устройств т и а поступают на входы суммирующих счетчиков строк и реверсивных счетчиков столбцов. Суммирующие счетчики строк представляют собой четырех- разрядные триггерные счетчики 88 - 8 б, котовые используются также как делители частоты, поскольку число импульсов в посылке может быть больше 16 в случае, когда фаза, соответствующая этой посылке, больше 360,Остаток, полученный в результате деления, характеризует фазу излучения для данного ряда (строки) излучателей антенной решетки.Реверсивные счетчики столбцов представляют собой четырехразрядные реверсивные счетчики, состоящие из четырех триггеров 87 - 90, шести схем И 91 - 9 б и четырех схем ИЛИ 97 - 100. Они также используются как делители частоты. Остаток от деления характеризует фазу излучения для данного столбца излучателей антенной решетки,Суммирование фаз производится за 16 тактов суммирования. Импульсы суммирования поступают из узла управления вычислителем параллельно на входы всех суммирующих счетчиков и реверсивных счетчиков столбцов, складываясь с информацией, записанной в суммирующих счетчиках строк, и вычитаясь из информации, записанной в реверсивных счетчиках столбцов. В момент, когда в реверсивном счетчике столбца информация списывается до нуля, в суммирующих счетчиках строк образуются коды суммарных фаз излучений для излучателей данного столбца, и с выхода реверсивного счетчика этого столсца (выход усилителя 101) на схемы совпадения ключевых схем этого столбца (схемы 80 - 82) подается команда, разрешающая перепись кода с выходов суммирующих счетчиков строк (выходы усилителей 102 - 104) на ключевые схемы узла ключевых схем,Независимо от числа излучателей суммирование производится за 16 тактов суммирования, так как суммируемые фазы могут иметь лишь 16 различных значений (от 0 до 360 с дискретом 22,5).В предлагаемом вычислителе использованы координатные множительные устройства и схема матричного суммирования. Это позволяет уменьшить вес и объем вычислителя в несколько раз по сравнению с известным устройством при наличии элемента памяти или в фазовращателях антенной решетки, или в управляющих ключевых схемах. Предмет изобретен и я Устройство для управления лучом плоской антенной решетки, в которой функция памяти осуществляется на фазовращателях или управляющих фазовращателями клвчевых схемах, содержащее узел управления вычи:- лителем, узел вычитающих счетчиков, два координатных множительных устройства, отличаюи 1 ееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов, причем выходы координатных множительных устройств подсоединены ко входам суммирующих счетчиков строк и реверсивных счетчиков столбцов, выходы которых через схемы совпадения соединены со входами ключевых схем.Пуск" Л.Сдр ЛСдЖ дьиод Л Запа оскк лагак лод" дыход мддЛ,СцниираОние" 3 иноженае "335692 За к оставитель М. Плащи Редактор Л. Утехина Техред Т. Курилко Корректоры: О, Волкови Т. Гревцов ипография, пр, Сапунова,Заказ 1295/11ЦНИИПИ Комитета Изд.466 Тираж 448 елам изобретений и открытий при С Москва, Ж, Раушская наб., д, 4(5 Подписно те Министров ССС