Вычислительное устройство для управления лучом фазированной антенной решетки

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для управления лучом плоской фазированной антенной решетки с электрическим сканированием луча. Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит блок 1 определения угла места, блок 2 дешифрации азимута, блоки 3 элементов запрета, шины 4 связи, регистры 5 излучателей, выходы 6, шины 7, 8 связи, входы 9, 10 устройства. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

СОЮЗ CGBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (5>)5 G 06 Г 15/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4608450/24-24 (22) 23,11.88 (46) 23.07.90. Вюл. 11- 27 (72) А.Я.Мазуров, М.А.Касьяненко, В.В.Мазуров, Е.Д.Мазуров и А.В,Виноградов (53) 681.323(088,8.) (56) Авторское свидетельство СССР

1: 1144118, кл. G 06 F 15/20, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N9 1150630, кл. G 06 F 15/20, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1222088, кл. G 06 F 15/00, 1984.

„„SU„, 1580389 А I.2 (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

УПРАВЛЕНИЯ ЛУЧОМ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ

РЕШЕТКИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для управления лучом плоской фазированной антенной решетки с электрическим сканированием луча, Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит блок 1 определения угла места, блок

2 дешифрации азимута, блоки 3 элементов запрета, шины 4 связи, регистры 5 излучателей, выходы 6, шины

7, 8 связи, входы 9, 10 устройства. з.п. ф-лы, 12 ил.

1580389

50 где

Х вЂ” расстояние между элементаро ными излучателями по Оси 55

Х (фиг,4);

Ч вЂ” расстояние между элементаро ными излучателями по оси

Y (фиг,.4);

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для управления лучом плоской фазированной антенной решетки (ФАР).

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока управления угла 1ð места; на фиг.З вЂ” принципиальная схема вычислителя; на фиг,4 — размещение элементарных излучателей ФАР размером ЗхЗ излучателей;на фиг.5— пространственное положение диаграм-. мы направленности антенны;на фиг.6— функциональная схема умножителя на два; на фиг,7 — функциональная схема умножителя на три; на фиг.8— принципиальная схема элемента запре- 2О та; на фиг.9 — функциональная схема блока дешифрации азимута;на фиг 10— временная диаграмма работы устройства; на фиг.11 — функциональная схема коммутации; на фиг.12 — блоксхема программы вычислителя.

Устройство содержит блок 1 определения угла места, выполненный на микропроцессоре, блок 2 дешифрации азимута, блоки 3 элементов запрета, шины 4 связи, регистры 5 излучателей, выходы б,шины 7 связи, шины 8 связи, входы 9, 10 устройства, вычислитель

11, регистр 12, связь 13, узел 14. умножителей, умножитель 15 на два,умножитель 16 на три, микропроцессор, 35

17, буферный регистр 18, узел 19 сопряжения, узел 20 постоянной памяти, элементы И-НЕ 21-23, входы 24-28 вычислителя 11 выходы 29-31 вычислиУ

40 теля 11, элементы ИЛИ 32-34, элементы И 35, 36, регистр 37, дешифратор

38, элементы И 39-47 На фиг.4, 5 указаны координатные оси 48-50„

Устройство работает следующим об45 разом, Фаза колебаний, подаваемых на элементарные излучатели, вычисляется по формуле (= и (— — соз q соец>) + п„пу X Л

+ n (— — сов sing (1)

2 о

Л

2И(о Р = и —" — cos

ПХ ХппУ УХ Л (2) Вычислительный блок 11 вычисляет значение 2Я Ф сов у /Л, которое представляет собой набег фазы, подаваемый по шине 8.1 на излучатель с номером n < = 1 (излучатель 11.1 на фиг.4) . Это же значение, умноженное на два (для п = 2} умножителем 15, передается по шине 8.2 на излучатель с номером n„ = 2 (излучатель 11.1 на фиг.4). На излучатель с и „ 3 (излучатель 11. 1 на фиг.4) поступает значение, снимаемое с шины 8,3 (фиг.2) и умноженное на 3.

Для случая, когда излучение по у направлено по оси 50 (т.е. (p= О}, излучатели на фиг.4 имеют следующую нумерацию: излучатель 11.1 имеет номер n< = 1, излучатель 11.2 имеет номер п„ = 2 и 11.3 излучатель имеет номер n „ = 3. Так как излучатели

11.1, 12.1, 13.1 (фиг,4) лежат на перпендикуляре к направлению по „то набеги фаз, вычисляемые для них,одинаковы, т.е. все они для данного направления излучения имеют один и

Ф тот же номер и „ 1. Точно так же излучатели 11.2, 12.2, 13.2 имеют номер n> = 2, а излучатели 11 ° 3, 12..3, 13 ° 3 имеют номер п = 3 и значение фазы вычисленное в блоке ) (и „ = 1) и выдаваемое на шину 8,1 (фиг.2), должно быть передано на излучатели

11.1, 12,1, 13.1. . Значение фазы,,вычисленное для и „ = 2 (шина 8.2 на фиг.2); должно быть передано на излучатели 11.2, 12.2, 13.2, а значение, вычисленное для n „ = 3 (шина

8 3 на фиг.2) — на излучатели 1 1 3

12.3, 13.3.

Это значение фазы (трехраэрядный код для рассматриваемого примера) передается не на сам излучатель, а на регистр 5 соответствующего иэлу" длина волны электромагнитногб ксчебания излучаемого

ФАР; п — номер излучателя по оси Х (фиг.4); и У вЂ” номер излучателя по оси Y (фиг.4); — угол места луча ФАР (фиг.5); ц — угол азимута луча ФАР (фиг.5).

Для случая, когда Lf= 0 выражение (1} записывается в виде

1580389

5 чателя. Трехразрядный регистр (для примера) 5.1.1 соответствует излу- . чателю 11,1, регистр 5.1.2 — излучателю 11.2, регистр 5.1.3 — излучателю 11,1 и т,д. Количество регистров 5 соответствует количеству излучателей.

Итак, для направления по оси 50 (фиг,5) должен сохраняться следующий порядок соединения выходных шин блока 1 и соответствующих им регистров, Для угла = 0 (направление по оси 50 .на фиг.5): шина 8.1 (фиг,4) соединяется с излучателями 11, 1, 12, 1, 13. 1 (с регистрами 5.1.1, 5.2 ° 1, 5.3.1); шина 8.2 (фиг,4) соединяется с излучателями i 1.2, 12,2, 13.2 (с регистрами 5.1.2, 5.2.2, 5.3.2); шина 8.3 соединяется с излучателями 11.3, 12.3, 13.3 (с регистрами 5.1, 3, 5.2.3, 5,3.3).

Для угла (р= Г/2 (направление по оси 48 на фиг.5): шина 8.1 (фиг.4) соединяется с излучателями 13.1, 13.2, 13.3 (с .регистрами 5.3.1, 5..3.2, 5,3.3); шина 8.2 соединяется с излучателями 12.1, 12 ° 2, 12.3 (с регистрами

5.2.1, 5.2.2, 5.2,3). шина 8 ° 3 соединяется с излучателями 11.1, 11.2, 11 ° 3 (с регистрами

5.1.1, 5,1 ° 2, 5.1,3), Для угла Ef = II (направление по оси 49 на фиг,5): шина 8. 1 (фиг.4) соединяется с излучателями 11.3, 12,3, 13.3 (с регистрами 5,1.3, 5.2.3, 5.3.3); шина 8.2 соединяется с излучателями 11.2, 12.2, 13.2 (с регистрами

5. 1.2, 5.2.2, 5,3.2); шина 8.3 соединяется с излучате-" лями 11. 1, 12, 1, 13. 1 (с регистрами

5.1.1, 5.2. l 5.3.1).

Блоки 3 элементов запрета (фиг.11) выполняют это соединение для трех положений 48-50 (фиг.5) луча по углу (p. Значение угла q поступает на вход 1О блока 2, Это значение заносится в регистр 37 (фиг.9) и на одном из трех выходов (по числу положений луча по ) появляется единичный управляющий сигнал, который и управляет соединением выходных шин 8 блоха 1 (фиг,2) с соответствующими регистрами 5.

Схема коммутации шин 8 блока 1 и выходных шин 4 приведена на фиг.11.

Здесь шины 8 и 4 трехпроводные, шины

7 однопроводные, а в узлах коммутационной матрицы размещены элементы запрета.

Пусть на вход 9 блока 1 поступает код угла с1,такой, что на выходной шине 8,1 ему соответствует двоичный код 2 (010). На шине 8. 1. 1 нулевой сигнал, на шине 8.1.2 единичный сигнал, на шине 8.1.3 нулевой сигнал.

Тогда на шине 8.2 будет код, соответствующий удвоенному значению кода шины 8.1, т.е. код 4 (100). Он расположится так, что на шине 8.2.1 будет единичный сигнал, а на шинах

8.2,2 и 8,2.3 — нулевые сигналы. На шине 8.3 будет утроенное значение кода по сравнению с шиной 8.1, т.е. код 6 (!10), на шинах 8.3.1, 8.3.2 единичные сигналы, на шине 8.3,3 нулевые.

Пусть на вход tO блока 2 поступает сигнал (p такой, что имеет место направление по оси 50 (фиг,5) излучения антенны. Это соответствует единичному сигналу на выходе 7.1 блока 2, На выходах 7.2, 7.3 нулевые сигналы.

Единичный управляющий сигнал по шине 7.1 открывает (фиг,11) элемент

3,1.3 и шина 8.1 подсоединяется к шине 4.1, При этом код 010 с шин

8. 1,1-8,1.3 передается на шины 4.1 44.1.6 и заносится в регистр 5.1.1, так как вторые входы схем 4.1.4

4,1.6 запрета открыты по второму входу разрешающим сигналом с шины 7.1.

Аналогично отрываются элементы 3.3.3 и 3.6.1 запрета (фиг.11), шина 8,1 соединяется через них с шинами 4.4 и

4.7 соответственно и код 010 заносится в регистры 5.2.1; 5,3, 1.

Аналогично этим же единичным управляющим сигналом с шины 7.1 открываются элементы 3.2,2, 3,6.2, 3.9,2 и шина 8.2 с удвоенным значением набега фазы соединяется с шинами 4.2 (регистр 5. 1.2), 4.5 (регистр 5.2.2) и 4.8 (регистр 5.3 ° 2).

Шину 8,3 с утроенным по сравнению с шиной 8.1 значением фазы тем же управляющим сигналом шины 7.1 соединяют с шинами 4.3 (регистр 5.1.3), 4.6 (регистр 5.2.3)и 4.9 (регистр . 5.3.3) с помощью элементов 3.5.1, 3.7.! н 3.9.1 соответственно.

5 l0

t5

4С

1580389

Таким образом, элементы запрета на фиг.11 соединяют регистры излучателей с такими полюсами блока 1, что задает требуемое направление излу5 чения антенны по углу tp. Блок 2 определяет требуемое соединение, выдавая управляющие сигналы для рассматриваемого примера на шины 7.1-7.3. Вычислитель 11, который вычисляет зна- 1ð чение набега .фазы 2

К580НК55 буферный регистр 18, выполненный на БИС К589 НР12, узел 20 постоянной памяти, выполненный на БИС

К573РФ1, элементы И-НЕ 21-23,выпол- 2р ненные на НС К155ЛИ1. Вычислитель реализует программу, структура которой показана на фиг.12.

В произвольный момент времени t> на вход 9 блока 1 поступают новые значения, а на вход 10 блока 2— новое значение величины (р. Сразу же после появления кода угла р с задержкой на срабатывание регистра 37 и дешифратора 38 на одной из шин 7 (для 30 рассмотренного примера на шине 7.1) появляется в момент единичный управ4 ляющий сигнал. На шине 7. он сохраняется до тех пор (момент с ),пока требуемый код с шин 8 не будет занесен в регистр 5. После появления в момент t, новых значений и 1 начинает вычисления вычислитель 11

I (фиг.12), После окончания в момент t цикла вычисления на выходах вычисли- 40 теля 11 (на входах регистра 18 фиг.10) появляется вычисленное значение 2Ю cos g /Л . С небольшой задержкой,(на время срабатывания умножителей) появляются удвоенные и 45 утроенные значения фазы на шинах

8,2 .и 8,3 в момент с . С задержкой на время срабатывания элементов запрета коц с шин 8 поступает в момент tg на шины 4 и через время срабатывания триггеров этот код заносится в регистр 5 в момент времени

t6. Сохранрние кодов на шинах 8 и упРавляющего сигнала на одной из шин 7 гаРантиРует надежное занесение кодов с шин 8 в регистры 5. В регистрах 5 код набега фазы сохраняется до моV мента t нового цикла работы устрой6

1 g ( ства при новых q, P, g значениях углов и длины волны излучения антенны.

Вычислитель 11 работает следующим образом. В начале работы по начальному " пуску происходит настройка ввода-вывода, для чего из узла 20 извлекается информация, в соответствии с которой определяется направление передачи информации через узел 19 сопряжения (параллельный программируемый интерфейс). Затем начинают выполняться команды программы (фиг.12). Первой выполняется команда ввода с входа 9 кода места q . и кода Я . После этого происходит сравнение введенных в предыдущем такте и Я с вновь введенными. Если хотя бы одно из и Я отличается от g и )I, то переменным

Я,и Я присваиваются новые значения и по коду а из узла 20 читается значение. произведения 2l(X сов, . В узле 20 записано это произведение для ! каждого кода . После этого из узла

20 читается по коду / значение Я и происходит в микррпроцессоре 17 выI числение выражения 21 Х ф / A . Затем происходит выдача полученного результата на выходы 29. На этом цикл работы вычислителя 11 заканчивается и вновь происходит проверка, не изменились ли значения и Л на входах 9.

Формула и з о б р е т е н и я

1, Вычислительное устройство для управления лучом фазированной антенной решетки, содержащее блок определения угла места и регистры излучателей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок дешифрации азимута и блоки элементов запрета, выхоцы которых соединены с входами регистров излучателей соответственно, выходы которых являются выходами устройства, первый и второй инФормационные входы устройства соединены с информационным входом блока определения угла места и с информационным входом блока дешифрации азимута соответственно, выходы блока определения угла места и блока дешифрации азимута соединены с соответствующими входами блоков элементов запрета.

2. Устройство по и.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок опре9

1580389

10 деления угла места содержит вычисли- информационным входом блока, выход ретель, умножитель на два, умножитель гистра подключен к входам умножителя на три и регистр, входы которого со- на два и умножителя на три, выходы

1 единены с выходами вычислителя соот.- которых и выход регистра являются

5 ветственно, вход вычислителя является выходами блока.

1580389

1580389

Exes У

&era f

Вмчиикн.

1.f

Bxod Ю

Йюю 2

ФйисЩР12

NNc 81 шию82

Шина 7.!

Шина 7.2

Шина 7.д

Шию 4

1580389

Х 2.1

5.Ë2

Фиа 77

Составитель А.Жеренов

Редактор В.Данко Техред Л.Сердюкова

Корректор Л.Патай

Заказ 2014 Тираж 571 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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