Способ контроля диаграммных параметров фазированной антенной решетки радиопеленгатора

 

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для контроля фазированной антенной решетки (ФАР) в составе радиотехнической системы, измеряющей угловые координаты объектов. Изобретение направлено на решение задачи повышения достоверности контроля фазированной антенной решетки радиопеленгатора. Способ контроля предлагает установку в каналах ФАР фазового распределения, обеспечивающего ориентацию ее диаграммы направленности в направлении пеленгуемой цели, синхронное изменение фазы проходящих сигналов на одинаковую величину, равную дискрету каждого фазовращателя в промежутках между циклами пеленга цели, измерение мощности сигнала на выходе ФАР, уровень которой соответствует пеленгу указанной цели, и принятие решения об исправности ФАР на основе сравнения результатов измерений, соответствующих различным циклам измерений. Получаемый технический результат заключается не только в повышении достоверности контроля ФАР, но ив возможности повышения точности пеленгования цели путем усреднения результатов измерений. 3 ил.

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к фазированным антенным решеткам (ФАР) и может быть использовано для контроля ФАР в составе радиотехнической системы, измеряющей угловые координаты объектов.

Известен способ контроля радиолокационной станции совместно с антенной путем установки на различных азимутах приборов, которые переизлучают на них энергию зондирующего сигнала в сторону радиолокационной станции, измерения координат этих приборов, сравнения полученных значений координат отражателей с их известными значениями и выработкой признака "годен - не годен" [1]. Однако в случае использования ФАР при таком способе контроля достоверность получаемой информации будет низка при малом числе переотражателей. Это связано с тем, что при измерении пеленга известного объекта в отклонении луча на этот объект используется не весь набор фазовых сдвигов фазовращателей, а лишь относительно небольшая его часть.

Известен способ контроля диаграммных параметров антенны радиопеленга [2] , заключающийся в том, что излучают вспомогательной антенной сигнал, принимают его контролируемой антенной, измеряют мощность сигнала на выходе контролируемой антенны и сравнивают ее с заданным значением, вырабатывая признак "годен - не годен". Недостатком известного способа является низкая достоверность результата контроля при использовании ФАР.

Наиболее близким по технической сущности является способ контроля диаграммных параметров антенны радиопеленгатора [3], основанный на излучении сигнала вспомогательной антенной, приеме его контролируемой антенной, измерении мощности сигнала на выходе контролируемой антенны и сравнении ее с заданным значением в зависимости от различных уровней сигнала, соответствующих различным углам прихода сигнала. Однако и этому способу, как и ранее описанному, присущ тот же недостаток: отсутствие достоверного результата контроля по измеренному пеленгу объекта с известными координатами при использовании в качестве антенны ФАР.

Известен способ повышения точности реализации требуемого амплитудно-фазового распределения на раскрыве ФАР [4], в соответствии с которым фазовращатели устанавливают в дискретные состояния, определяемые заданным направлением излучения и начальной фазой тока возбуждения каждого излучателя, затем "все ФВ периодически переключаются в очередное дискретное состояние с таким расчетом, чтобы за время пребывания луча ФАР в соответствующем направлении каждый ФВ принял все свои состояния в течение одинаковых отрезков времени". Однако недостатком этого способа является обогащение спектра проходящих сигналов за счет периодического переключения фазовращателей в течение одинаковых отрезков времени.

Предлагаемый способ направлен на решение задачи повышения достоверности контроля фазированной антенной решетки радиопеленгаторов.

Сущность изобретения состоит в том, что, устанавливая в каналах ФАР фазовое распределение, обеспечивающее ориентацию ее диаграммы направленности в направлении пеленгуемой цели, синхронно изменяя фазу проходящих сигналов на одинаковую величину, равную дискрету каждого разряда фазовращателя, измеряя мощность сигнала на выходе контролируемой ФАР, уровень которой соответствует пеленгу цели, измерение мощности сигнала при пеленгации цели производят после каждого синхронного изменения фазы проходящих сигналов, причем признак исправности (или неисправности) ФАР вырабатывают на основе сравнения результатов измерений, полученных в различных циклах.

По сравнению со способом-прототипом изменена последовательность операций, так как измерение пеленга цели производят после каждого синхронного изменения фазы проходящих сигналов на величину очередного разряда фазовращателя, а определение исправности ФАР осуществляют на основе сопоставления результатов измерений, полученных в различных циклах. Кроме того, изменен режим операции синхронного изменения фазы проходящих сигналов, а именно: отсутствует периодическое переключение фазовращателей в течение одинаковых отрезков времени.

Реализация предложенного способа контроля ФАР радиопеленгатора возможна с помощью устройства, структурная электрическая схема которого показана на фиг. 1; на фиг. 2 приведена схема блока формирования сигнала для синхронного изменения фаз; на фиг. 3 - схема блока управления одним разрядом фазовращателя.

В состав устройства (фиг. 1) входят последовательно включенные контролируемая ФАР, состоящая из излучателей 2, фазовращателей 3 с блоками управления 4 и высокочастотного суммарно-разностного блока 5, к входам которого подключены выходы фазовращателей, моноимпульсный приемник 6, измерительный блок 7, запоминающий блок 8 и блок анализа 9. Один из входов блока 4 соединен с выходами командного блока 10, вторые входы - с выходами блока 11 формирования сигнала для синхронного изменения фаз. Синхронизация работы блоков 9 - 11 в рабочем режиме производится непосредственно от управляющей ЭВМ (на фиг. 1 не показан), а блоков 7,8 - от блока 11 через дизъюнктор 12. Формирование контрольного сигнала и его излучение в сторону контролируемой ФАР производится с помощью последовательно включенных передатчика 13 и вспомогательной антенны 14.

На фиг.1 не показаны цепи установки нуля блоков радиопеленгатора.

Блок 11 формирования сигнала для синхронного изменения фаз (фиг. 2) включает ряд последовательно соединенных элементов 15 задержки и дизъюнктора 16. Выход каждого элемента 15 соединен с одноименными входами блока 4 и подключен к соответствующему входу дизъюнктора 16, а выход дизъюнктора - к входам перефазировки блока 4 (вход ПФ на фиг.3).

Блок 4 управления ФВ (фиг. 3) включает регистр 17, преобразующий последовательный код ϕ_mn командного блока в параллельный код и обеспечивающий хранение этого кода, сумматор 18, осуществляющий сложение кодов регистра 17 и блока 11, элементы ИЛИ 19 и НЕ 20, а также логическая и управляющая схемы для каждого разряда фазовращателя (на фиг. 3 показаны элементы управления одним разрядом фазовращателя, содержащим 2 pin -диода 21 и 22 с ограничительными сопротивлениями 30, 31). В эти схемы входят элементы И-НЕ 23, ИЛИ-НЕ 24, ждущий мультивибратор 35, резисторы 26-29, транзистор 32, импульсные трансформаторы 33 и 34, также тиристоры 35 и 36. Входы элемента ИЛИ 19 соединены с выходом схемы ИЛИ (дизъюнктора 16 блока 11) и с управляющей ЭВМ (вход перефазировки устройства ПФ ).

Устройство функционирует следующим образом.

При переводе ФАР в режим контроля, совмещенный с рабочим режимом радиопеленгатора, от управляющей ЭВМ на командный блок 10 (фиг.1) поступают коды чисел, преобразуемые в двоичные коды фазы ϕ_mn (m - номер столбца, n - номер строки), которые записываются в регистры 17 и через сумматоры 18 при подаче импульса перефазировки поступают на входы А соответствующих разрядов. Итак, фазовращатели 3 перестраиваются, луч ФАР ориентируется в направлении вспомогательной антенны 14. Излученный передатчиком 13 посредством антенны 14 сигнал принимается излучателями 2 ФАР 1, обрабатывается в суммарно-разностном блоке 5 и поступает в моноимпульсный приемник 6, где вырабатываются сигналы рассогласования по углу, которым соответствует определенный уровень мощности. В измерительном блоке 7 производится формирование сигнала радиопеленгатора, т.е. измерение мощности сигнала, уровень которой однозначно соответствует пеленгу передатчика 13 со вспомогательной антенной 14. Указанный сигнал радиопеленгатора формируется путем суммирования кода рассогласования с кодом равносигнального направления, поступающего, как показано на фиг. 1, от ЭВМ. Затем эта информация, например в виде кода, поступает в запоминающий блок 8 и записывается в его память (в блок 8). По окончании описанных выше действий с помощью блока 11 формирования сигнала для синхронного изменения фаз производится синхронно во всех каналах излучателей изменение фазы проходящих сигналов на одинаковую величину, что достигается посылкой импульсов с выходов блока 11 ( с выходов элементов 15 задержки) на выходы сумматора 18. Ввод каждого импульса на соответствующий вход сумматора с одновременным вводом хранящегося в регистре кода позволяет изменять состояние каждого фазовращателя, начиная с младшей секции. Так, при поступлении первого импульса с выхода блока 11 все фазовращатели меняют свое состояние на дискрет младшей (например, 45-градусной) секции. После этого повторяются действия, описанные выше.

При поступлении второго и т.д. импульсов с выхода блока 11 проводится одновременное переключение фазовращателей на величину дискрета средней и старшей секции соответственно, т.е. на 90 и 180^o с записью кодов измеренных пеленгов в запоминающий блок 8. Как видно, независимо от положения источника 13 со вспомогательной антенной 14, в процессе измерений переключаются все разряды фазовращателей в каналах ФАР.

После цикла измерений производится сравнение записанных в блоке анализа 9 кодов, соответствующих пеленгу объекта 13 с антенной 14, и делается вывод об исправности ФАР.

Аналогично проводится контроль и при пеленге цели. Усреднение результатов измерений позволяет, как и в случае прототипа, повысить точность измерений цели при признании ФАР исправной.

Таким образом, изменение последовательности операций, в результате чего измерение пеленга цели производят после каждого синхронного изменения фазы проходящих сигналов, а признак исправности ФАР вырабатывают на основе сравнения результатов измерений, полученных в различных циклах, а также изменение режима операции синхронного изменения фазы проходящих сигналов позволяет повысить достоверность контроля ФАР радиопеленгатора.

Источники информации 1. Eddy F. N. ,Dawson B.A.,Runhle J. The REDICAL: an on-line/real time monitoring system for radar. - Microwave J. 1984,27, N3, 93-94,96,98-101.

2. Авт.св. N 179800, Логачев Ю.И., Торгованов В.А. Способ измерения коэффициента усиления и диаграммы направленности антенн, 1966.

3. Авт. св. N 1095108, Башкирцев С.А., Козлов В.Д., Кольцов А.В., Лосшутин А.П. и Чернявский Г.М. Способ контроля диаграммных параметров антенны радиопеленгатора, 1984.

4. Клейменов Ю.А., Голик А.М. Повышение точности реализации требуемого амплитудно-фазового распределения на раскрыве ФАР/ Сб. Антенные измерения. Тез. докл. V Всесоюзн. конф. Метрологическое обеспечение антенных измерений, ВКАИ-5, Ереван, 1990.

Формула изобретения

Способ контроля фазированной антенной решетки радиопеленгатора, основанный на установке в каналах фазированной антенной решетки фазового распределения, обеспечивающего ориентацию ее диаграммы направленности в направлении пеленгуемой цели, синхронном изменении фазы проходящих сигналов на одинаковую величину, равную дискрету каждого разряда фазовращателя, и измерении мощности сигнала на выходе контролируемой фазированной антенной решетки, уровень которой соответствует пеленгу цели, отличающийся тем, что измерение мощности сигнала при пеленгации цели производят после каждого синхронного изменения фазы проходящих сигналов, причем признак исправности или неисправности фазированной антенной решетки вырабатывают на основе сравнения результатов измерений, полученных в различных циклах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3