Устройство формирования диаграммы направленности излучающей антенны для подвижных объектов

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для управления и стабилизации диаграммы направленности круговой антенны гидролокационной станции , установленной на подвижном объекте. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения наклона и стабилизации диаграммы направленности . Устройство содержит генератор тактовой частоты, N формирователей задержки , N регистров, блок памяти угла поперечного наклона и блок памяти угла продольного наклона, блок вычисления угла наклона направления и блок вычисления суммарного угла наклона направления, два коммутатора, счетчик, N мультиплексоров. Управление круговой диаграммой направленности производится в N секторах, причем значение угла наклона для каждого сектора вычисляется в зависимости огтекущих углов поперечного и продольного углов наклона объекта и от заданного статического угла наклона. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 05 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР . (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4726864/24 (22) 27,06.89 (46) 07.01,93. Бюл. йг 1 (71) Н ауч но-исследо в э тел ьс кий институт

"Риф" (72) Д.Г.Боз и Г,Г.Унгуряну (73) Научно-исследовательский институт

"Риф" Производственного объединения Р3УТ

@6} Авторское свидетельство СССР

М 601668, кл. G 05 0 1/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 1455977, кл. Н 03 К 5/13, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ АНТЕННЫ ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ

ОБЬЕКТОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для управления и стабилизации диаграммы направленности

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для управления и стабилизации диаграммы направленности круговой антенны гидролокационной станции (ГЛС).

Известно устройство управления лучом антенны путем управления положением антенны, содержащее антенну, датчики углов наклона объекта, суммирующий приемник, усилители и исполнительные приводы.

Недостатком известного устройства является то, что оно может управлять лучом антенны, сформированным в определенном секторе. путем управления положением самой антенны, а управление диаграммой направленности круговой антенны

„„Я „„1787282 А3 круговой антенны гидролокационной станции, установленной на подви)кном объекте.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения наклона и стабилизации диаграммы направленности. Устройство содержит генератор тактовой частоты, N формирователей задержки, Nрегистров,,блок памяти угла поперечного наклона и блок памяти угла продольного наклона, блок вычисления угла наклона направления и блок вычисления суммарного угла наклона направления, два коммутатора, счетчик, N мультиплексоров.

Управление круговой диаграммой направленности производится в N секторах, причем значение угла наклона для каждого сектора вычисляется в зависимости от текущих углов поперечного и продольного углов наклона объекта и от заданного статического угла наклона. 3 ил. М невозможно, Для круговой антенны воз- М можна только стабилизация диаграммы на- 00 прэвленности относитель-но зад анн ои плоскости путем стабилизации самой антенны, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является формирователь задержанных импульсов, содержащий кодовую шину задержки, генератор тактовых импульсов, и К-выходных линий задержки, n N-входных элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами задержанных серий сигналов, дешифратор, элемент задержки, счетчик, вход которого соединен с входной шиной и входом элемента задержки, выход которого соединен со стробирую1787282 в качестве исходных заданного статического угла наклона и текущих углов поперечно- го и продольного наклонов объекта. 55

Для достижения указанной цели в устройство управления диаграммой направленности излучающей антенны, содержащее генератор тактовой частоты, шину входного сигнала, шину синхронизащим входом дешифратора, информационные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика, выходы дешифраторэ подключены к входам запуска соответствующих N-выходных линий задержки, управляющие входы которых соединены с кодовой шиной задержки, а входы синхронизацйй — с выходом генератора тактовых импульсов.

N-выходная алиная задержки содержит элемент ИЛИ, первый вход которого является входом запуска N-выходной линии задержки, первый двоичный счетчик, информационные входы которото является управляющими входами N-выходной линии задержки, а выход соединен с входом одновибратора и вторым входом элемента ИЛИ; выход которого соединен с входом занесения первого двоичного счетчика, э первый вход — с счетным входом второго двоичного счетчика, выходы которого подключены к входам дешифратора, вход установки — к первому входу элемента ИЛИ, а выход

"Больше или равно N" — к первому входу элемента И, второй вход которого является входом синхронизации N-выходной линии задержки, а выход подключен к счетному входу первого двоичного счетчика, выход одновибратора соединен со стробирующим входом дешифратора, выходы которого являются выходами N-выходной линии задер>кки.

Недостатком данного устройства является то, что оно пригодно для управления диаграммой направленности круговой антенны, которая установлена на неподвижном объекте, т.е, антенна не изменяет своего положения в пространстве (стационарна), Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в обеспечении управления (наклона) и стабилизации диаграммы направленности круговой антенны относительно выбранного наклона при установке антенны кэк на неподвижном, так и подвижном объекте.

Цель достигается тем, что управление круговой диаграммой направленности производится одновременно в N секторах, причем значение угла наклона для каждого сектора вычисляется путем использования

50 ции, выходную шину, счетчик, N формирователей задержки (ФЗ), синхровходы которых подключены к выходу генератора тактовой частоты, вход которого подключен к шине синхронизации, дополнительно введены N мультиплексоров, N последовательно соединенных регистров, первый и второй коммутаторы, блок памяти угла поперечного наклона, блок памяти угла продольного наклона, последовательно соединенные блок вычисления угла наклона направления и блок вычисления суммарного угла наклона нап >авления, а также шина кода угла поперечного наклона, шина угла продольного наклона, шина кода статического угла наклона, шина знака угла поперечного наклона, шина знака угла продольного наклона и шина знака статического угла наклона, подключенная к первому информационному входу второго коммутатора и к первому входу выбора режима блока вычисления суммарного угла наклона направления, второй информационный вход которого подключен к шине кода статического угла наклона, информационный выход — к первому информационному входу первого регистра, выход "Перенос" — к управляющему входу второго коммутатора, а второй вход выбора режима — ко второму информационному входу второго коммутатора и к выходу первого коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу "Перенос" блока вычисления угла наклона направления, а первый и второй информационные входы подключены соответственно к шине знака угла продольного наклона и к первому входу выбора режима блока вычисления угла наклона направления, к шине знака угла поперечного наклона и ко второму входу выбора режима блока вычисления угла наклона направления, третий вход выбора режима которого подключен к старшему разряду счетчика, первый и второй информационные входы — соответственно к выходу блока памяти угла поперечного наклона и выходу блока памяти угла продольного наклона, первые адресные входы которых подключены соответственно к шине кода угла поперечного наклона и шине кода угла продольного наклона, вторые адресные входы — к адресному выходу счетчика, синхровход которого подключен к шине синхронизации, счетный вход — к выходу генератора тактовых импульсов, а младший разряд — к синхровходу каждого регистра, информационный выход каждого из которых подключен к управляющему входу соответствующего формирователя задержки, второй информационный вход каждого, начиная со второго до (N-1), регистра подклю1787282 чен к выходу "Код знака" предыдущего регистра и к управляющему входу соответствующего мультиплексора, причем второй информационный вход первого регистра подключен к выходу второго коммутатора, а 5 выход "Код знака" N-ro регистра подключен к управляющему входу N-го мультиплексора, выход каждого мультиплексора подключен к выходной шине, выход каждого формирователя задержки подключен к пер- 10 вому и второму информационным входам соответствующего мультиплексора.

Сравнительный анализ изобретения с прототипом показал, что заявляемое устройство управления диаграммой направ- 15 ленности излучающей антенны дополнительно содержит N мультиплексоров, N регистров, два блока памяти, два блока вычисления углов, два коммутатора с соответствующими связями, Следователь- 20 но, заявляемое техническое решение отвечает критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области тех- 25 ники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". 30

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — пояснение геометрии формирования углов в каждом секторе; на фиг.

3 — временная диаграмма синхронизирую- 35 щих сигналов с выходов генератора тактовой частоты и счетчика.

Устройство содержит генератор 1 тактовой частоты, N формирователей 2 1-2.N задержки, N регистров 3.1-3.N, блок 4 памяти 40 угла поперечного наклона, блок 5 памяти угла продольного наклона, блок 6.вычисления угла наклона, блок 7 вычисления сум-, марного угла наклона, первый коммутатор

8, второй коммутатор 9, счетчик 10, шину 11 45 кода угла поперечного наклона, шину 12 кода угла продольного наклона, шину 13 знака угла поперечного наклона, шину 14 знака угла продольного наклона, шину 15 кода статического угла наклона, шину 16 50 знака статического угла, входную шйну 17., выходные шины 18.1 — 18.N, шину 19 синхронизации, N мультиплексоров 20.1-20.N.

Устройство работает следующим образом. 55

В процессе эволюции носителя, на котором установлена круговая антенна (антенна на рисунке не показана), возникающие при этом поперечные и продольные отклонения меняют положение диаграммы направленности в пространстве, уводя ее от заданного положения. Для воз- . вращения круговой диаграммы направленности в прежнее положение необходимо сформировать сигнал управления, пропорциональный суммарному углу поперечного и продольного отклонений для каждого из N секторов,иэ которых формируется круговая диаграмма.

Геометрия формирования суммарного угла наклона каждого сектора (направления) показана на фиг. 2.

При наклоне плоскости P вокруг оси ВС (поперечный наклон) на угол рвс угол наклона точки (направления) 2 определяется по формуле

O22" ac = агссо$(1 — $1п a(1-cos p Вс))

При одновременном наклоне плоскости P вокруг двух осей ВС и AD суммарный угол наклона точки 2 равняется F2" Bc O2 21 А р . Углы суммируются и л и в ы читаются в зависимости от местоположения точки в секторах (АВ и АС) и от знаков фвс и оп . Допустим, плоскость P наклонилась вокруг оси ВС на угол (- 6 с ), а вокруг оси AD на угол ОАо (наклон против часовой стрелки соответствует знаку "-"., по часовой стрелке - знаку "+"). Тогда для точки

2, находящейся в секторе АВ, суммарный угол

% = —.%2" вс — On Ao. а для точки, находящейся в секторе АС, % O22 ВС 62 АО.

Коды значений углов Qiana, расчитанные заранее для всех дискретов углов фвс данного направления, определяемого углом а, записываются в ячейках блока 4 памяти по адресам, соответствующим коду угла поперечного наклона рвс при неизменном коде на вторую группу адресных входов.

После изменения адреса на вторую группу адресных входов (в выбранном тем самым новом массиве ячеек блока 4 памяти записываются коды значений углов Qi вс для всех дискретов углов фвс для следующего направления сектора ВА, определяемого углом а.

При считывании информации из блока 4 памяти в процессе работы устройства номердискретаугла рвс определяется кодом на первую группу адресных входов блока 4 памяти, а направление, для которого считы1787282 вается записанная информация, определяется кодом адреса, поступающего с выхода счетчика 10 на вторую группу адресных входов блока 4 памяти, Во втором блоке 5 памяти аналогичным образом записаны и считываются коды значений углов для продольного наклона объекта вокруг оси AD, Значения углов для продольного наклона объекта вокруг оси AD

Й до определяются по формуле

Ол дп =- агссоз (1-s|n а (1-cos pAD )), 1

Таким образом, с выходов блока 4 памяти по очереди считываются коды значений углов Ол вс для всех направлений сектора

АВ для конкретного угла наклона рцс, присутствующего на его первых адресных входах, а с выходов блока 5 памяти считываются коды значений углов Ол AD для всех направлений сектора АС для конкретного угла наклона рдв,присутствующего на его первых адресных входах.

Для определейия значения угла наклона дайного направления в результате поперечного и продольного наклонов обьекта коды углов 6il Вс и it AD поступают на информационные входы блока 6 вычисления угла наклона; где они суммируются или вычитаются. Выполняемая операция зависит от знаков рвс и рАр а также от сигнала с выхода старшего разряда счетчика 10, определяющего сектор ВА или АС, в котором .находится направление, для которого вычисляется значение угла, Алгоритм работы блока 6 вычисления угла наклона приведен в табл, 1.

Сигнал "Перенос" с выхода блока 6 вычисления угла наклона управляет первым коммутатором 8 и определяет, знак какого угла — фас или ppо — пропустить íà его выход. Сигнал с выхода коммутатора 8 определяет знак угла наклона данного направления, В блоке 7 вычисления суммарного угла наклона происходит суммирование или вычитание кодов-вычислительного угла наклона данного направления и статического угла наклона К<>, поступающего нэ вторые информационные входы блока 7. Выполняемая операция зависит от знаков угла йаклона для данного направления и статического угла наклокэ, Таким образом, на выходах блока 7 вы: чйсления "суммарного угла наклона формируется код суммарного угла наклона для каждого из управляемых направлений. Алгоритм его работы приведен в табл. 2.

25

40 суммарного угла наклона коммутируются через мультиплексоры 20,1 — 20М на выходы

5

Сигнал "Перенос" с выхода блока вычисления суммарного угла наклона управляет вторым коммутатором 9 и определяет, знак какого угла — угла данного направления или статического угла — пропустить на его выход.

По фронту сигнала "Запись в RG", поступавщего с младшего разряда счетчика 10 на синхровход регистра 3.1, в последнем записываются код суммарного угла наклона для первого (условно) направления и знак угла, По следующему фронту сигнала "Запись в

RG" код с выхода регистра 3.1 переписывается в регистр 3,2, а в регистр 3.1 записываются код суммарного угла наклона и его зйак для" второго направления. Процесс продолжается пока во всех N регистрах не будут записаны коды углов и их знаки для всех N направлений, в которых производится управление диаграммой направленности. В качестве регистров 3 могут быть использованы сдвиговые регистры с параллельным вводом и выводом информации, например микросхема 133ИР13, Коды углов с выходов регистров 3 являются упрэвляющими сигналами соответствующих формирователей задержки 2.1 — 2,N и определяют величину., на которую должен быть задержан входной сигнал 17, поступающий на вход формирователей задержки. В качестве тактового сигнала используется сигнал с выхода генератора 1 тактовой частоты.

Иэ одного входного сигнала в каждом формирователе задержки формируются m выходных сигналов с определенным шагом задержки между соседними выходами, определяемыми кодом угла,. поступающего на управляющий вход формирователя задержки. Сигналы с выходов формирователей задержки 2.1 — 2 N в зависимости от знака

18.1-18.N устройства в прямом порядке или в зеркально отображенном порядке. Тем самым обеспечивается наклон характеристики направлейности вверх или вниз относительно горизонтальной плоскости, В качестве формирователей задержки 2.1 — 2.N могут быть использованы известные устройства, например: формирователь задержанных сигналов по заявке N 4352175/21 от 28.12.87 г.; — формирователь задержанных импульсов по а,с. М 1455977, кл. Н 03 К5/13.

Положительный технический эффект от использования заявленного устройства заключается в обеспечении возможности управления и стабилизации круговой диаграммы направленности антенны, установленной на подвижном объекте. Извест10

1787282

10

20

30

50

Таблица 1 ные устройства, каждое в отдельности, не обеспечивают такой возможности, Положительный эффект достигается за счет того, что управление круговой диаграммой направленности производится одновременно по N направлениям в зависимости от рассчитанного угла для каждого из N направлений. Управление диаграммой направленности в каждом направлении осуществляется известным образом: путем задержки сигналов и подачи их на датчики, распределенные по высоте антенны относительно друг друга на определенное время, в зависимости от необходимой величины угла наклона (Самойлов

Л.К. Электронное управление характеристиками направленности антенн. Л.: Судостроение, 1987. С 138-146).

Формула изобретения

Устройство формирования диаграммы направленности излучающей антенны для подвижных объектов, содержащее генератор тактовой частоты, шину входного сигнала, шину синхронизации, выходную шину, счетчик, N формирователей задержки, синхровходы которых подключены к выходу генератора тактовой частоты, вход генератора тактовой частоты подключен к шине синхронизации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения наклона и стабилизации диаграммы направленности, дополнительно введены N мультиплексоров, N последовательно соединенных регистров, первый и второй коммутаторы, блок памяти угла поперечного наклона, блок памяти угла продольного наклона, последовательно соединенные блок вычисления угла наклона направления и блок вычисления суммарного угла наклона направления, а также шина кода угла поперечного наклона, шина кода угла продольного наклона, шина кода статического угла наклона, шина знака угла поперечного наклона, шина знака угла продольного наклона и шина знака статического угла наклона, подключенная к первому информационному входу второго коммутатора и к первому входу выбора режима блока вычисления суммарного угла наклона направления, второй информационный вход которого подключен к шине кода статического угла наклона, информационный выход — к первому информационному входу первого регистра, выход "Перенос"— к управляющему входу второго коммутатора, а втСрой вход выбора режима — к второму информационному входу второго коммутатора и к выходу первого коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу "Перенос" блока вычисления угла наклона направления, а первый, второй информационные входы подключены соответственно к шине знака угла продольного наклона и к первому входу выбора режима блока вычисления угла наклона направления, к шине знака угла поперечного наклона и к второму входу выбора режима блока вычисления угла наклона направления, третий вход выбора режима которого подключен к старшему разряду счетчйка",первый и второй информационные входы — соответственно к выходу блока памяти угла поперечного наклона и к выходу блока памяти угла продольного наклона, первые адресные входы которых подключены Собтветственно к шине кода угла поперечного наклона и к шине кода угла продольного наклона, вторые адресные входы — к адресному выходу счетчика, синхровход которого подключен к шине синхронизации, счетный вход.— к выходу генератора тактовых импульсов, а младший разряд — к синхровходу каждого регистра, информационный выход каждого из которых подключен к управляющему входу соответствующего формирователя задержки, второй информационный вход каждого исчисляя с второго до N-1-ro регистра подключен к выходу "Код знака" предыдущего регистра и к управляющему входу соответствующего мультйплексора, причем второй информационный вход первого регистра подключен к выходу второго коммутатора, а выход "Код знака" N-го регистра подключен к управляющему входу N-ro мультиплексора, выход каждого мультиплексора подклю чен к выходной шине, выход каждого формирователя задержки подключен к первому и второму информационным входам соответствующего мультиплексора.

Знак с мма ного гла наклона выхо комм ато a8

А+В А-В А-B А+В

Выполняемая one а ия на анными по вхо ам Аи

Знак статистического ко а З Кп

1787282

42

Таблица 2

1787282

Редактор

Заказ 273 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Л мур.

3onucb Я Г

7р ж

Рх г .

Составитель Д.Боз

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Обручар