Активная фазированная антенная решетка со встроенным контролем работоспособности

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике активных антенных решеток /АФАФ/. Целью изобретения является повышение достоверности контроля приемно-передающих трактов АФАР. Для достижения этой цели в каждый канал АФАР между излучателем 2 и приемно-передающим модулем 1 введен направленный ответвитель 9, ответвленный канал которого соединен с линией задержки 10. Каждый радиоимпульс, излученный АФАР, при прохождении линии задержки 10 формирует последовательность радиоимпульсов, задержанных друг относительно друга на удвоенное время задержки линии задержки 10, амплитуда которых последовательно уменьшается. Эти задержанные импульсы подаются на амплифазометр 4, который измеряет их амплитуду и фазу, и эти измеренные значения запоминаются в блоке 13 управления и обработки результатов. Распределение амплитуд и фаз задержанных импульсов по каналам АФАР линейно связано с амплитудно-фазовым распределением по раскрыву АФАР, поэтому, считывая из памяти блока 13 значения амплитудно-фазового распределения, записанного при регулировке и настройке АФАР и принятого за эталонное, с текущим амплитудно-фазовым распределением, принимают решение о необходимости корректировки последнего. 1 ил.

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 29/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4434545/09 (22) 31.05.88 (46) 30.07.91. Бюл. ¹ 28 (72) Л.А.Кориневский и А.Д.Давидюк (53) 621.396,67 (088.8) (56) Общие вопросы проектирования встроенного контроля ФАР, — Электронная техника, Сер. 10. Микроэлектронные устройства, вып, 3(27), 1981, с.14.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1234789, кл. G 01 R 29/10, 1986. (54) АКТИВНАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА СО ВСТРОЕННЫМ КОНТРОЛЕМ РАБОТОСПОСОБНОСТИ (57) Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике активных антенных решеток (АФАФ). Целью изобретения является повышение достоверности контроля приемопередающих тракторов АФАР. Для достижения этой цели в каждый канал

АФАР между излучателем 2 и приемопередающим модулем 1 введен направленный ответвитель 9, ответвленный канал которого... Ж,, 1666980 А1 соединен с линией задержки 10. Каждый радиоимпульс, излученный АФАР, при прохождении линии задержки 10 формирует последовательность радиоимпульсов, задержанных друг относительно друга на удвоенное время задержки линии задержки

10. амплитуда которых последовательно уменьшается. Эти задержанные импульсы подаются на амплифазометр 4, который измеряет их амплитуду и фазу, и эти измеренные значения запоминаются в блоке 13 управления и обработки результатов. Распределение амплитуд и фаэ задержанных импульсов по каналам АФАР линейно связано с амплитудно-фаэовым распределением по раскрыву АФАР, поэтому, считывая из памяти блока 13 значения амплитудно-фазового распределения, записанного при регулировке и настройке АФАР и принятого за эталонное, с текущим амплитудно-фазовым распределением, принимают решение о необходимости корректировки последнего. 1 ил.

1666980

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике активных фазированных антенных решеток (АФАР), Цель изобретения — повышение достоверности контроля приемопередающих трактов АФАР.

На чертеже приведена структурная схема АФАР со встроенным контролем работоспособности, АФАР со встроенным контролем работоспособности содержит N приемопередающих модулей 1, N излучателей 2, N канальный блок 3 деления и суммирования, амплифаэометр 4, индикатор 5, N-поэиционный коммутатор 6, генератор 7 сигналов, выход которого соединен с первым входом N-канального блока 3 деления и суммирования и с опорным входом аMïëèфазометра 4, N ключей 8, каждый из которых включен между соответствующим входом Nканального блока 3 деления и суммироваíия и приемопередающим модулем 1, а управляющий вход каждого ключа 8 соединен с соответствующим выходом N-ïoçèöèонного коммутатора 6, N направленных ответвит елей 9, включенных между соответствующими излучателями 2 и приемопередающими модулями 1, причем ответвленный канал каждого иэ направленных ответвителей 9 соединен с линией 10 задержки, формирователь 11 сигнала временной селекции, вход которого соединен с выходом генератора 7, а выход которого соединен с дополнительным входом амплифаэометра 4, блок 12 памяти, блок 13 управления и обработки результатов, состоящий из мультиплексоров 14 и 15 введенной информации и выходной информации, вычислительного блока 16 и формирователя 17 команд режимов, вход прерывания вычислительного блока 16 является первым управляющим выходом блока 13 и соединен с управляющими входами генератора 7 и формирователя 11, первая группа входов мультиплексора 14 подключена к выходам формирователя 17, вторая и третья группы входов мультиплексора 14 образуют первый информационный вход блока 13 и подключены к выходу амплифазометра 4, первая группа выходов мультиплексора 15 образует первый !níôîðìàöèîííûé выход блока 13 и подключена к индикатору 5, вторая группа выходов мультиплексора 15 образует второй управляющий выход блока 13 и соединена с входом N-позиционного коммутатора 6, третья группа выходов мультиплексора 15 образует управляющий вход блока 13 и подключена к второму входу блока 11, четвертая группа выходов образует второй информационный выход блока 13, 5

45 являющийся выходом системы контроля, входы мультиплексоров 14 и 15 соединены с первой двунаправленной информационной шиной вычислительного блока 16, управляющие входы мультиплексоров 14 и 15 подключены к второй информационной шине вычислительного блока 16, третья двунаправленная информационная шина вычислительного блока 16 образует второй информационный выход блока 13 и подключена к блоку 12 памяти.

Линия 10 задержки может быть выполнена в виде размещенного в волноводе звукопровода из монокристалла алюминиевой шпинели, на входном металлизированном торце которого осаждена текстурированная пленка сульфида кадмия или окиси цинка, которая является преобразователем СВЧсигнала в гиперзвук. Второй металлиэированный торец звукопровода является отражателем, Формирователь 17 команд режимов представляет набор из двух нефиксированных кнопочных переключателей, при нажатии которых формируется сигнал соответствующей команды.

Мультиплексор 14 входной информации обеспечивает ввод кодовой информации, поступающей от формирователя 17 команд режимов и амплифаэометра 4 на вход вычислительного блока 16.

Мультиплексор 15 выходной информации обеспечивает коммутацию информационных и управляющих кодов, выдаваемых вычислительным блоком 16 на входы формирователя 11 сигнала временной селекции, коммутатора 6, индикатора 5 и информационный выход устройства, Направление выдачи кода задается вычислительным блоком

16 установкой кода соответствующего адреса на управляющих входах мультиплексора

15 выходной информации.

Вычислительный блок 16 представляет собой микропроцессор обработки информации и обеспечивает программную выдачу управляющих команд, а также логическую и математическую обработку входной информации.

Активная фаэированная антенная решетка со встроенным контролем работоспособности работает следующим образом.

СВЧ-сигнал (радиоимпульс) от генератора 7 поступает на вход блока 3 деления и суммирования, где разветвляется на N ка налов и, пройдя через передающую часть приемопередающего модуля 1 и основной канал ответвителя 9, попадает на излучатель 2. Одновременно для обеспечения контроля часть сигнала через отнетвляющий

1666930

50

55 выход ответвителя 9 попадает на вход блока формирования последовательности радиоимпульсов, выполненного в виде шины 10 задержки, Возбуждающий СБЧ-сигнал (радиоимпульс), поступающии на вход линии

10 задержки, преобпазуется в гиперзвукоВоА импульс с помощью преобразователя, расположенного на входном торце звукопровода линии 10 задержки, и далее распространяется по твердотельному эвукопроводу до его конца, где отражается от металлизированного торца, вновь проходит через звукопровод (в обратном направлении) к «го началу.

Вследствие малой скорости распространения гиперзвуковой волны в звукопроводе (на пять порядков леньше скорости электромагнитной волны) гиперзвуковой импульс, прошедший указанным образом через звукопровод, оказывается задержанным на время, практически недостижимое в

СВЧ-линиях задержки, построенных на отрезках коаксиальных или волноводных линий. Задержанный гиперзвуковой сигнал, пройдя через преобразователь в начале знукопровода линии 10 задер:кки, вновь превращается в СВЧ-радиоимпульс и через ответвитель 9 поступает на вход приемной части приемопередающего модуля 1.

Одновременно часть задержанного гиперзвукового сигнала отражается от начала эвукопровода, BHoBb проходит через звукопровод в прямом и обрагно л направлениях и трансформируется в начале эвукопровода во второй СВЧ-сигнал, задержанный относительно первого точно на такую же величину, на которую первый задержанный импульс задержан относительно возбуждающего радиоимпульса.

Поскольку процесс переотражения гиперзвукового сигнала повторяется многократно, до полного его затухания, то на выходе линии 10 задержки образуется последовательность задержанных друг относительно друга радиоимпульсов, которая через ответвитель 9 поступает на вход приемной части приемопередающего модуля 1.

Амплитуда каждого последующего радиоимпульса уменьшается на 30 — 40 дБ, а фазы несущих каждого радиоимпульса сдвинуты друг относительно друга на удвоенную электрическую длину звукопровода линии задержки 10 точно так же, как фаза несущей частоты первого задержанного радиоимпульса сдвинута относительно фазы несущей частоты возбуждающего радиоимпульса на удвоенную электрическую длину звукопровода линии задержки

10. Пройдя через приемный канал приемопередающего модуля 1 и огкрытый при прог

40 ведении контроля ключ 8 первого канала, последовательность радиоимпульсов проходит через блок 3 деления и суммирования сигналов и через его суммарный выход поступает на измерительный вход амплифазометра 4.

Импульсы запуска, формируемые в генераторе 7, с его выхода поступают на вход формирователя 11 сигналов временной селекции, который в зависимости от значения управляющего сигнала, поступающего из блока 15, формирует сигнал временной селекции с длительностью, равной длительности формируемого генератором 7 радиоимпульсов, но задержанный на величину задержки первого или второго импульсоВ линии 10 задержки. С выхода формирователя 11 сигнала временной селекции стробирующий сигнал поступает на управляющий вход амплифаэометра 4, Радиоимпул с, поступающий на измерительный вход амплифазометра 4 и совпадающий во времени с сигналом временной селекции (первый или второи задержанный радиоимпульс), сравнивается с опорным сигналом, поступающим на опорный вход амплифазометра 4 от генератора 7.

Результаты измерения амплитуды радиоимпульса и сдвига фаз между радиоимпульсом и опорным сигналом выдаются из измерителя 9 амплитудно-фазовых характеристик по кодовы л шинам на вторую и третью группу входов глультиплексора 13 входной информации.

Блок 13 управления и обработки результатов измерения работает в одном из двух режимов "Запись" или "Измерение", Режим "Запись" осуществляется в момент времени t = О, когда все каналы АФАР после настройки (например, при изготовлении АФАР на заводе или после проведения профилактических регулировочных работ в процессе эксплуатации) сфаэированы и отрегулированы с максимально достижимой точностью. Режим работы блока 13 управления и обработки результатов измерения эадается сигналом, формируемым формирователем 17 команд режимов при нажатии одной из кнопок.

С выхода формирователя 17 команд режимов сигналы поступают на первую группу входов мультиплексора 14.

Вычислительный блок 16, при поступлении на его вход прерывания сигнала запуска от генератора 7, производит опрос первой группы входов мультиплексора 14 и запоминает их состояние.

При поступлении сигнала "Запись" вычислительный блок 16 начинает выполнять подпрограмму измерения амплитудно-фа1666980 зовых характеристик N каналов АФАР,,состоящую из двух процедур: измерения электрических длин LI и коэффициентов передачи К линий задержки 10 и расчета относительного фазового и амплитудного распределителя каналов АФАР, Первая процедура состоит из отдельных циклов, число которых равно числу N каналов АФАР. Каждый цикл измерения выполняется в два этапа за два периода следования импульсов запуска, поступающих из генератора 7 сигналов на вход прерывания вычислительного блока 16.

На первом этапе, при поступлении на вход прерывания вычислительного блока 16 первого импульса запуска, вычислительный блок 16 выдает через мультиплексор 15 выходной информации в коммутатор 6 номер первого канала АФАР, а в формирователь

11 сигнала временной селекции — признак выбора первого заданного радиоимпульса.

Затем, после окончания измерения ам1 плифазометром 4 значений амплитуды А> и фазового сдвига ф первого радиоимпульса первого канала АФАР, вычислительный блок 16 опрашивает последовательно вторую и третыб группы входов мультиплексора 14 входной информации, вводит измеренные значения А и rp, записывает их в оперативное записывающее устройство и переходит в ожидание сигналов запуска, Второй этап цикла измерения начинается при поступлении на вход прерывания вычислительного блока 16 второго импульса запуска. При этом вычислительный блок 16, не меняя ранее выданного в коммутатор 6 кода номера первого канала, выдает через мультиплексор 15 выходной информации в формирователь 11 сигнала временной селекции признак выбора второго задержанного радиоимпул ьса.

После окончания измерения характеристик А" и фвторого радиоимпульса первого канала АФАР, вычислительный блок 16 опрашивает вторую и третью группу входов мультиплексора 14 входной информации, вводит и записывает в оперативное запоминающее устройство значения амплитуды А1 и фазового сдвига фаз р второго задержанного радиоимпульса первого канала

АФАР.

Продолжая второй этап первого цикла измерения, вычислительный блок 16 производит вычисление электрической длины LI и коэффициента передачи К линии 10 задержки первого канала ФАР и - - б,ку = ф

Вычисленные значения вычислительный блок 16 записывает в запоминающее устройство 12 и через мультиплексор 15 выходной информации выдает в индикатор 5 для отображения на экране. На втором этапе первого цикла измерения заканчивается.

При поступлении в вычислительный блок 16 последующих импульсов запуска оно аналогичным образом выполняет измерения электрических длин и коэффициентов передачи для остальных каналов ФАР (от второго до и-го) ФАР. На этом первая процедура режима завершается и вычислительный блок 16 переходит к выполнению процедуры вычисления относительных фазовых и амплитудных распределений каналов АФАР.

Используя хранящиеся в запоминающем устройстве 12 значения измеренных фаэ (p) и амплитуд (А ) вычислительный блок 16 вычисляет относительное фазовое

Po = P фо

25 и амплитудное (*оj = (, 30

5

20 распределения, где р и Ао значения

I соответственно фаза и амплитуда на выходе канала ФАР, принимаемого за опорный (например, центрального канала).

Вычисленные относительные значения также записываются в запоминающее устройство 12. После выполнения расчета относительных распределений и-го канала

АФАР вычислительный блок 16 заканчивает выполнение второй процедуры и обнуляет ранее записанный в ОЗУ признак режима

"Запись".

Записанные в запоминающее устройство 12 значения 4 и KI, po u Alo в дальнейшем используются в качестве эталонных значений.

В процессе эксплуатации АФАР измерение ее характеристик производится в режиме "Измерение". В этом режиме, как и в режиме "Запись", производится измерение текущих значений распределения фаз и амплитуд на выходах каналов АФАР, а также измерение электрических длин линий 10 задержки и их коэффициентов передачи.

Затем вычислительный блок 16 производит считывание эталонных значений параметров линий 10 задержки (LI ) и (Kl ) из запоминающего устройства 12, вычисляет отклонения текущих значений характеристик этих устройств от их эталонных значе10

1666980

Формула изобретения

Сосгавитель Е.Скороходов

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Заказ 2520 Тираж 415 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 ний и использует полученные значения в качестве поправок для исключения влияния нестабильностей устройств формирования последовательности радиоимпульсов на результаты измерения фазового и амплитуд- 5 ного распределений каналов АФАР, Активная фаэированная антенная ре- 10 шетка со встроенным контролем работоспособности, содержащая N приемопередающих модулей и излучателей, N-канальный блок деления и суммирования, амплифазометр, вход которого подключен к суммиру- 15 ющему выходу N-канального блока деления и суммирования, индикатор, N-позиционный коммутатор, генератор сигналов, выход которого соединен с первым входом N-канального блока деления и суммирования и с 20 опорным входом амплифаэометра, N ключей, каждый из которых включен между соответствующим входом N-канального блока деления и суммирования и приемопередающим модулем, а управляющий вход каждого 25 ключа соединен с соответствующим выходом N-позиционного коммутатора, о т л и ча ю щ а я с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в нее введены N направленных ответвителей, включенных между соответствующими излучателями и приемопередающими модулями, ответвленный канал каждого из направленных ответвителей соединен с введеными линиями задержки, формирователь сигнала временной селекции, выход которого соединен с дополнительным входом амплифазометра, блок памяти и блок управления и обработки результатов измерения. первый информационный вход которого соединен с выходом амплифазометра, второй информационный вход — с блоком памяти, первый информационный выход соединен с индикатором, а второй информационный выход является информационным выходом устройства, первый управляющий выход блока управления и обработки результатов измерения соединен с управляющими входами генератора сигналов и формирователя сигналов временной селекции, второй выход которого соединен с управляющим входом блока управления и обработки результатов измерения, второй управляющий выход которого соединен с входом N-позиционного коммутатора.