Устройство для управления лучом плоской антенной решетки

 

335692

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическик

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16 1.1969 (№ 1305437/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 11.(V.1972. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 18.V.1972

М. Кл. С 06f 15/20

Комитет по делам изойретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.3(088.8) Авторы изобретения

В. М, Мешин и Г. Д. Хлюпки

Заявитель

УСТРОЙСТВО 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 запоминания вычисленной фазы излучения, а элемент памяти имеется или в фазовращателях (ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса, pin-диоды с S-образной характеристикой) или в управляющих или ключевых схемах (тиристоры, туннельные диоды и др.) .

Известно устройство для управления лучом плоской антенной решетки, состоящее из двух координатных множительных устройств, выполненных на пересчетных схемах, выходы которых через логические схемы «ИЛИ» подсоединены ко входам дешифраторов, а входы координатных устройств подсоединены к выходам преобр азователя или вычитающего счетчика.

Недостатком этого устройства является наличие дешифраторов (по одному на каждый изл учатель), а так как в каждый дешифратор входит в зависимости от требуемой точности

8, 4 триггера, то при 900 излучателях в антенной 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.

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

1р узла управления вычислителем, узла вычитающих счетчиков двух координатных множительных устройств и схемы матричного суммирования. В схеме матричного суммировачия для каждой строки и каждого столбца имеет15 ся 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 схе20 ме 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 счет30 чиков; на фиг. 5 — функциональная схема

335692

3 координатного 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 sin " (т — 1)+ sin О(п — 1)=

2и/д . 2Ы

Л Л

= k(m — 1) -t-k,(n — 1), (1) где cpm — фаза излучения íà mn-излучателе; ф, Π— угловые координаты положения луча относительно плоскости антенной решетки;

Х вЂ” длина волны электромагнитного излучения; т — номер строки в антенной решетке;

d> — расстояние между излучателями в строке;

n — номер столбца в антенной решетке;

d — расстояние между излучателями в

2/id> столбце; К,= — sin и К, = з1п6 — набег фазы по соответствую2Ы

Л щим координатам на расстояние между излучателями.

Вычислитель работает следующим образом.

На его входы в вычитающие счетчики поступает информация, пропорциональная величинам (2) К вЂ” К,.2 и К2 =К .2 где P, — число триггеров в первом координатном мчожительном устройстве;

Р,— число триггеров во втором координатном множительном устройстве.

Так как М=У=ЗО, то Р =Р— — 5.

При считывании информации из вычитающих счетчиков на их выходах образуются импульсные посылки. Число импульсов в них

I пропорционально К и К .

Дискретностью антенных фазопереключающих устройств (фазовращателей) Аср задаются (в данном случае она принята в 45 ), Следовательно, цена одного импульса посылки не может быть больше Л р, но с целью уменьшения погрешности вычисления цена одного имоу пульса в посылке принята

Затем эти импульсные посылки поступают в координатные множительные устройства, где умножаются соответственно на величины

m — 1 n — 1 — и

2 2Р (3) Получившиеся на выходах координатных множительных устройств импульсные посылки, пропорциональные величинам К (m — 1) и

К (п — 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 могут

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;

4 быть больше 360, то одновременно с записью в счетчике происходит отделение и отбрасывание значений фаз, кратных 360 .

То же происходит и в процессе суммирования. Результаты суммирования, характеризующие действительные фазы излучения для каждого 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) содержит узел 1 управления вычислителем, предназначенный для выработки сигналов, управляющих работой вычислителя, узел 2 вычитающих счетчиков, узлы 8 координатных множительных устройств, схема 4 матричного суммирования и узел б ключевых схем.

Вычислитель производит следующие опера20 Ции: 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, проходящей в схему матричного суммирования, и подачу результатов на излучатели антенной решетки.

Г 1

Информация о величинах К> и Ка в цифровой форме поступает в узел вычитающих счетчиков, откуда считывается в координатные множительные устройства, в которых параллельно для всех строк и столбцов произГ I водится умножение величин К и К ,ражение (3). С выходов координатных множительных устройств полученные в результате умножения величины К (т — 1) и K (n — 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 сумми45 рования в узел ключевых схем передаются только, разряды, соответствующие дискретности фазовращателей. Младшие разряды отбрасываютсяя.

Узел управления вычислителем (фиг. З,а) обеспечивает требуемую последовательность работы всех узлов вычислителя и выполйяет следующие функции: а) по команде «пуск» устанавливает все элементы вычислителя в исходное положение; б) выдает команду, по которой происходит запись входной информации в вычитающие счетчики и передача ее в виде числа импульсов в координатные множительные устройства.

335692 в) вырабатывает импульсы суммировании, подаваемые в суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов и выдает команд у «считывание» в реввр-..пвные с г" .нки столбцов одновременно с поступлением импульсов суммирования.

Узел упр авления вычислителем содержит генератор импульсов ГИ, три ждущих мульглвибратора б — 8, три статических триггера 9—

11 с раздельными входами, четырехраз рядный счетчик импульсов суммирования, выполненный на статических триггерах 12 — 15, две схемы совпадения 1б, 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 16. 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 поло>кение, мультивибратор 7 запускает мультивибратор 8, отпирающий своим выходом схему совпадения

l7 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 фазы

Лу излучения, т. е. от величины— г

Для данного случая — =22,5, а число имФ о пульсов суммирования равно «16».

Импульсы суммирования, поступая в суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов осуществляют сложение величин К (m — 1) и К,(n — 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 1б. 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 — 82, десяти статических триггеров 88 — 42 и двух схем «ИЛИ» 48 и 44.

Узел предназначен для приема входной инР формации в двоичном коде о величинах Кi 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 гво представляет собой сочетание триггерного делителя частоты (45 — 49) и логических схем

«ИЛИ» (50 — 74). На выходах триггеров 45—

49 получаем число импульсов, уменьшенное

20 в два раза после триггера 45, в четыре раза после триггера 4б, в восемь раз после триггера 47, в 16 раз после триггера 48 и в 32 раза после триггера 49. На выходах триггеров установлены усилители 75 — 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 величин

F F F F F

30 где F — число импульсов в импульсной посылке, поступающей на вход координатного множительного устройства.

Таким образом, на выходах координатного множительного устройства, число которых равно М (в данном случае М=М), получаем числа импульсов, разные для каждого выхода соответственно:

40 -i г, И1. т iF М 1,. 2 2 2 2 2 где Р, — число триггеров в делителе частоты первого множительного устройства:

45 P — число триггеров в делителе частоты второго множительного устройства.

Так как на входы координатных множительных устройств поступают числа импульсов, равные величинам К, и К, т. е. величинам

5р К .2 и К> 2, то на выходах координатных множительных устройств полч чаем числа импульсов, равные величинам К (т — 1) и

К,(п — I).

Эти числа импульсов подаются соответст55 венно в суммирующие счетчики строк и реверсивные счетчики столбцов, схемы матричного суммирования и записываются в них в двоичном коде.

Функциональная схема матричного суммирования приведена на фиг. 6,а, Ячейка схемы матричного суммирования фиг. 6,б содержит (т — 1) -й суммирующий счетчик строки, (n — 1)-й реверсивный счетчик столбца и схемы совпадения 80 — 82, стоящие на входах

65 !m — 1) (и — 1)-й ключевой схемы.

335692

Зо

Схема матричного суммирования работает следующим образом. Импульсом «сброс логики» триггеры счетчиков устанавливаются в исходное положение. Импульсные посылки

K>(m — 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 четырехразрядные триггерные счетчики 88 — 8б, 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 — 9б 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 изобретения

Устройство для управления лучом плоской антенной решетки, в которой функция памяти осуществляется на фазовращателях или управляющих фазовращателями ключевых схемах, содержащее узел управления вычилителем, узел вычитающих счетчиков, два координатных множительных устройства, отличаюи1ееся 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.

335692 л.

Л „Пуск"

Л.Сдрос псин

Л„Сдлс логики" дьиод ид /

Л„Запись код" уиножение " дылд иди

Л, СцниираОние" иг д ,г

335692

n, Корректоры: О. Волкова и Т. Гревцова

Редактор Л. Утехина

Заказ 1295/11 Изд. № 466 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

А„

„.1 .Cv

4„ к, Составитель М. Плащин

Техред T. Курилко