Vynález se týká zapojení řídicích obvodů fázové anténní řady, které jsou zejména vhodné pro použití v mikrovlnných systémech přistání.The invention relates to the connection of control circuits of a phase antenna array which are particularly suitable for use in microwave landing systems.
Pro zabezpečení pohybu svazku konstantní rychlostí se používá technika číslicově řízených fázovačů, například 4-bitových u jednotlivých vyzařovačů fázované anténní řady. Pro zabezpečení dostatečné plynulosti pohybu anténního svazku by bylo nutno fázovače programovat po velmi malých úhlových krocích svazku, což je nereálné z hlediska množství uchovávaných informací. Proto se užívá metoda, kdy fázovače jsou programovány po větších úhlových krocích a přechod mezi jednotlivými stavy se děje postupně u skupin fázovačů v pořadí podle předem zvolené posloupnosti. Vysokofrekvenční energie postupuje ve směru šipky do děliče výkonu, odkud jsou napájeny všechny vyzařovače přes vazby a fázovače. Nastavením vhodných fází na fázovačích vzniká ve volném prostoru fázoplocha. Fázování je řízeno hodinovým kmitočtem, obvod výběru určuje pořadí fázovače, který má přejít na další stav uložený v paměti. Z hlediska plynulosti pohybu svazku vyhovuje tento způsob více pro fázovače s jemným krokem, například 6 bitů. Běžně se však používají fázovače 4-bitové, což vede ke zvýšení odchylky svazku od správného směru během přepínání mezi programy v důsledku zaokrouhlovacích chyb. Podstatnou nevýhodou tohoto způsobu je však potřeba značného množství pamětí, které jsou nezaměnitelné navzájem mezi elementy řady. Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení řídicích obvodů anténní řady podle vynálezu.Numerically controlled phasers, for example 4-bit, for individual emitters of a phased array, are used to ensure constant speed beam movement. In order to ensure sufficient fluidity of the antenna beam movement, it would be necessary to program the phasers after very small angular steps of the beam, which is unrealistic in terms of the amount of information stored. Therefore, a method is used where the phasers are programmed in larger angular increments and the transition between the individual states occurs sequentially for the phaser groups in the order of the preselected sequence. The high-frequency energy moves in the direction of the arrow to the power divider, where all emitters are fed through the couplers and phasers. By setting suitable phases on the phasers, a phased area is created in the free space. Phasing is controlled by the clock frequency, the selection circuit determines the order of the phaser to go to the next stored state. In view of the smooth movement of the beam, this method suits more for fine-step phasers, for example 6 bits. However, 4-bit phasers are commonly used, resulting in an increase in beam deviation from the correct direction during program switching due to rounding errors. A significant disadvantage of this method, however, is the need for a considerable number of memories that are unmistakable between the elements of the array. These disadvantages are overcome by the wiring of the control circuits of the antenna array according to the invention.
Předmětem vynálezu je zapojení řídicích obvodů fázované anténní řady s číslicovým řízením fáze, které jsou tvořeny vyzařovací přes vazby a fázovače ze společného děliče výkonu, jehož podstatou je, že fázovače jsou připojeny k výstupu, programovatelného děliče, zatímco jejich vstupy jsou připojeny k výstupu společného korekčního obvodu, na jehož první vstup je připojen zdroj hodinového kmitočtu a na jehož druhý vstup je připojena pamět.The object of the invention is to connect the control circuits of a phased array with a digital phase control consisting of radiating through couplers and phasers from a common power divider, the principle being that the phasers are connected to the programmable splitter output while their inputs are connected to the common correction output circuit, to whose first input is connected clock source and to the second input is connected memory.
Vyšší účinek zapojení podle vynálezu v porovnání se známým stavem techniky spočívá v nahrazení soustavy různých pamětí v řídicích obvodech anténní řady pamětí jednou pro korekční obvod a řadou stejných programovatelných děličů. Tím se dosahuje vzájemná zaměnitelnost řídicích obvodů fázovačů mezi jednotlivými elementy i mezi různými typy antén užitými například na jednom letišti v mikrovlnných systémech přistání, čímž se zjednodušuje výroba, údržba a snižuje se výrazně množství náhradních dílů. Dále se dosahuje minimálního odklonu osy svazku pro celý pracovní sektor snímání.The higher effect of the circuitry of the invention compared to the prior art is to replace the array of different memories in the control circuits of the array of memories with one for the correction circuit and a series of the same programmable dividers. This achieves the interchangeability of the control circuitry of the phasers between the individual elements and between different types of antennas used, for example, at one airport in microwave landing systems, thereby simplifying production, maintenance and significantly reducing the amount of spare parts. Furthermore, a minimum deflection of the beam axis is achieved for the entire scanning working sector.
Zapojení řídicích obvodů fázované anténní řady s číslicovým řízením podle vynálezu bude dále popsáno podle připojeného výkresu.The wiring of the control circuits of the phased array antenna with numerical control according to the invention will be further described with reference to the attached drawing.
Všechny vyzařovače Z jsou napájeny vysokofrekvenční energií, která postupuje ve směru šipky do děliče výkonu J3, přes vazby £ a fázovače £. Přírůstek fáze na každém fázovači F_ je dán výstupem programovatelného děliče PD, jehož výstupní kmitočet při stejném vstupním kmitočtu je přímo úměrný fyzické vzdálenosti fázovače od zvoleného fázovaného středu anténní řady. Potom je při správném nastavení výchozího stavu fázovačů F_ a výchozího stavu programovatelných děličů PD v závislosti na požadovaném výchozím směru vyzařování a fázových vlastnostech děliče výkonu zaručena v každém časovém okamžiku linearita fázoplochy FP v mezích diskretizace fáze. Tím je zaručen definovaný pohyb svazku rychlosti úměrnou a s fluktuacemi rychlosti v důsledku zaokrouhlovacích chyb, kde <6 je úhel odklonu‘osy svazku od normály N_. K dosažení rovnoměrného, nebo jinak definovaného pohybu svazku je zařazen mezi zdroj hodinového kmitočtu a vstup programovatelných děličů PD korekční obvod j<. Hodinový kmitočet se volí několikrát vyšší než je střední hodnota kmitočtu na vstupu děličů PD a nezáleží na jeho přesné hodnotě, pokud je známá a konstantní. Korekční obvod J< je řízen pamětí JP, kde je uložena informace o pořadí jednotlivých hodinových pulsů, které mají být vypuštěny. Tím je zajištěna taková úprava hodinového kmitočtu, že je zaručen požadovaný pohyb svazku s minimální chybou.All emitters Z are supplied with high-frequency energy, which moves in the direction of the arrow into the power divider 13, through the couplings a and the phasers £. The phase increment on each phaser F is given by the output of a programmable divider PD whose output frequency at the same input frequency is directly proportional to the physical distance of the phaser from the selected phased center of the antenna array. Then, at the correct setting of the initial state of the phasers F and the initial state of the programmable dividers PD depending on the desired initial direction of radiation and the phase characteristics of the power divider, the linearity of the phase surface FP is guaranteed at each time point. This guarantees a defined movement of the beam of speed proportional and with speed fluctuations due to rounding errors, where <6 is the beam deflection angle od from the normal N_. To achieve a uniform or otherwise defined beam movement, a correction circuit j <is included between the clock frequency source and the programmable PD input. The clock frequency is selected several times higher than the mean value at the input of the PD splitters, and it does not matter its exact value if it is known and constant. The correction circuit J <is controlled by a memory JP where information about the order of the individual clock pulses to be omitted is stored. This ensures that the clock frequency is adjusted so that the required beam movement with minimum error is guaranteed.