DE2442185B2

DE2442185B2 - Schaltung zur funktionspruefung einer elektronisch phasengesteuerten antennenanordnung

Info

Publication number: DE2442185B2
Application number: DE19742442185
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. Tervuren Bottenberg (Belgien)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-09-04
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1977-02-10
Also published as: DE2442185A1

Description

wiedej3Jm=eriiscJit-_EBei einer Antenne mit sehr vielen ZeäenJäßtfflcb auch jeder Zeile eine eigene Prüfeinheit d7

¹ Wirdjals Schaltdiode eine Zenerdiode vorgesehen, so sind ^die^ggaspannimg; dieser Zenenüode und die PruJspanrnmgen^ des ^Prufspannuagsgenerators in zweckmäßjgeriWeise so J>emessen, daß sich ein Fehler im Phasenrechner, d. h. dieser, gibt statt einer logischen Eins,einerjogische Null ab oder umgekehrt, und ein Fehler in den jeweils geprüften PIN-Dioden auf Grund unterschiedlicher, JWskriminatorspannungen auseinanderhalten/lassen. £s ^-wird dann die * Kennlinie, im Durchlaßbereich und im Zenerknick derart ausgenutzt, daßein vollständiger Funktionstest mit der Möglichkeit, den Fehlerraschzu orten, gegeben ist ^ ■

vDieErfindungwird an Hand von zwei Figuren näher erläutere ■*£_,· -- * — ^

, Fj g. Itzeigt die Prinzipschaltung einer .Prüfschaltung nach »der= Erfindung ohne, Differenzierung-nach der Herkunft des Fehlers hinsichtlich Phasenrechner oder PIN-Dioden.

Elektronisch gesteuerte Antennen der modernen Radarsysteme bestehen aus einer größeren Anzahl von Einzelstrahlern, deren Ströme mit Hilfe von digitalen »Loaded-Iinee-Phasenschiebern 1 eingestellt werden. Die Phasenschieber bestehen im hier betrachteten Fall aus Leitungsstücken parallel zu einer durchgehenden Leitung, die mit Schaltdioden 2 vom PIN-Typ abgeschlossen sind. Je nach Schaltzustand der Dioden 2 sind die Abzweigleitungen induktiv oder kapazitiv belastet Dadurch kann die Übertragungsphase der Anordnung in Stufen verändert werden.

Die Einstellung der PIN-Dioden 2 wird in einem eigenen Phasenrechner 3 aus Parametern (Ablenkwinkel usw.) ermittelt Die Ergebnisse der Phasenberechnung werden ara Ort der Einzelstrahler in Elementspeichern: 4 aufbewahrt und steuern die Dioden 2 über DiodentreiberS an. ;

Dieser umfangreiche Elektronikkomplex wird durch die Prüfschaltung nach der Erfindung regelmäßig automatisch getestet Dazu wird eine Schaltung 6 verwendet, die irgendwelche Fehler im Sinne der logischen Operation Exklusiv-Oder verknüpft und anzeigt Diese Schaltung ist, da es sich in F i g. 1 um eine Prinzipdarstelhuig handelt, nur einmal darf estellt.

Es sollen fehler erfaßt werden, die in den PIN-Dioden 2 selbst, aber auch im Phasenrechner 3, in den Elementspeichern 4 und den Diodentreibern 5 auftreten. An den einen Eingang der Exklusiv-Oder-Schaltung 6 ist die vom Diodentreiber 5 kommende Durchgangsleitung nach der Abzweigungsstelle zur PIN-Diode 2 hin angeschlossen, während am zweiten Eingang der Exkhisiv-Oder-Schaltung 6 ein Prüfspannungsgenerator 7 liegt, mit dem sich die logischen Schaltzustände Eins oder Nuil einschalten lassen. An den Ausgang der Exklusiv-Oder-Schaltung 6 ist ein Diskriminator 8 angeschlossen, der bei Anstehen einer logischen Eins an seinem Eingang ein Anzeigesignal für das Vorhandensein eines Fehlers abgibt Beim Test der logischen Null müssen die PIN-Dioden 2 gesperrt sein. Der Prüfspannungsgenerator 7 gibt ebenfalls eine logische Null ab. Ist die Anlage in Ordnung, so steht am Diskriminator 8 auf Grund der Exkiusiv-Oder Verknüp fung eine logische NuIL Gibt der Rechner 3 fehlerhaft eine logische Eins statt einer logischen Null &b, so steht am Diskriminator 8, da der Prüfspannungsgenerator 7 eine Null abgibt, eine logische Eins an. Ist die PIN-Diode 2 fehlerhaft nicht gesperrt, d.h. sie weist einen

ι S Kurzschluß auf, so steht an dem zur PIN-Diode 2 führenden Eingang der Exklusiv-Oder-Schaltung 6 eine Eins an und der Diskriminator 8 erhält auf Grund der Exklusiv-Oder-Verknüpfung eine logische Eins. Beim Test der logischen Eins müssen die PIN-Dioden 2 durchgeschaltet sein. Der Prüfspannungsgenerator 7 gibt ebenfalls eine logische Eins ab. Ist die Anlage in Ordnung, so steht am Diskriminator 8 auf Grund der Exklusiv-Oder-Verknüpfung eine logische Null. Gibt der Rechner 3 fehlerhaft eine logische Null statt einer logischen Eins ab, so steht am Diskriminator 8, da der Prüfspannungsgenerator 7 eine logische Eins abgibt, eine logische Eins an. Befindet sich die PIN-Diode 2 fehlerhaft im Sperrzustand, d. h. weist sie Leerlaufbetrieb auf, so steht an dem zur PIN-Diode 2 führenden Eingang der Exklusiv-Oder-Schaltung 6 eine Null an, und der Diskriminator 8 erhält auf Grund der Exklusiv-Oder-Verknüpfung eine logische Eins.

F i g. 2 zeigt eine Prüfschaltung, die die Unterscheidungsfähigkeit hat, ob der Fehler vom Phasenrechner oder von den PIN-Dioden herstammt Hinsichtlich des Rechners 3, der Elementspeicher 4, der Diodentreiber 5 und der Einschaltung der PIN-Dioden 2 stimmt diese Schaltung mit derjenigen nach F i g. 1 überein. Die Exklusiv-Oder-Schaltung besteht aus diskreten Prüfdi öden 9 in der vom Diodentreiber 5 kommenden Durchgangsleitung im Anschluß an die Abzweigungsstelle zur PIN-Diode 2. Die Prüfdioden 9 sind als Zenerdioden ausgebildet Der Phasenschieber 1 erhält zum Test zwei verschiedene Parameterkombinationen vom Phasenrechner 3. Bei dem »Nulltest« müssen alle Phasenstufen auf »0« stehen (entsprechend einer Sperrung der PIN-Dioden 2 mit z. B. + 55 V), bei dem »Einstest« auf »1« (Dioden 2 in Durchlaß gepolt, Diodenspannung etwa — 700 mV). Tritt ein Rechenfehler auf, oder ist eine der Dioden 2 zerstört (Unterbrechung oder Kurzschluß), dann soll eine Meldung erfolgen. Dabei können folgende Fälle auftreten:

FaU	Richtige	Tatsächliche	Diodenspannung	Prüfergebnis
	Kombination
1	0	0	+ 55 V	intakt
2	0	1	-0,7 V	Rechenfehler
3	0	0	OV	Diodenfehler
				(Kurzschluß)
4	1	1	-0,7 V	intakt
5	1	0	+ 55V	Rechenfehler
6	1	1	-5 V	Diodenfehler

ίο

Die in Fig.2 angegebene einfache Schaltung kann die fehlerhaften Fälle 2,3,5 und 6 erkennen. Sie besteht aus einer Zenerdiode 9 pro PIN-Diode 2 und einem zentralen Diskriminator 10, der im Fehlerfall eine Spannung entsprechend einer logischen »1« abgibt Außerdem ist ein Widerstand 11 an einen Prüfspannungsgenerator 12 angeschlossen. Durch eine Prüfprogrammeinrichtung 13 werden die Prüfspannungen am Prüf spannungsgenerator 12 sowie die passenden Ansprechschwellen des Diskriminators 10 eingeschaltet.

Beim Nulltest müssen alle PIN-Dioden 2 gesperrt sein (Diodenspannung +55V). Der Prüfspannungsgenerator 12 gibt ebenfalls +55 V auf den Widerstand 11 ab. In den oben aufgeführten Fehlerfällen 2 und 3 ist die Spannung ah den PIN-Dioden 2 aber viele kleiner. Dann schließt die in Durchlaß gepolte Zenerdiode 9 die Testspannung kurz.

Beim Einstest müssen alle PIN-Dioden 2 eine Spannung von etwa -0,7 V haben. Das wird in zwei Schritten geprüft Zunächst gibt der Prüfspannungs generator 12 die Spannung 0 V ab. Bei Unterbrechung einer PIN-Diode 2 (Fäll 6) schaltet die entsprechende Zenerdiode 9 in den Durchlaßbetrieb und gibt eine Spannung von etwa - 5V an den Diskriminator 10 ab.

Im zweiten Schritt wird die Prüfspannung auf einen großen Wert entgegen zur Sperrspannung der PIN-Dioden 2, etwa -55 V, eingestellt Wenn nun eine PIN-Diode 2 infolge eines Rechenfehlers .gesperrt ist (+55 V), dann bricht die entsprecheiide Zenerdiode 9 im Zenerbereich durch. Dazu muß ihre Durchbruchsspannung so gewählt sein, daß im normalen Betrieb mit einer Spannung der Zenerdioden 9 von -5 V keine der Zenerdioden 9 leitet

Wird beispielsweise die Zenerspannung zu 70 V gewählt, dann tritt im Fehlerfall 5 eine Spannung von -15 V am Diskriminatoreingang auf. Bei intakter Anlage bleibt der Diskriminatoreingang auf -55 V.

Die folgende Tabelle zeigt die einzustellende Testspannung und die Spannungen am Diskriminator:

Fall

Prüfspannung

Diskriminatorspannung

Prüfergebnis

1	Nulltest
2 \ 3 J	+55V
4	Einstest a
5	-55 V
4	Einstest b
6	OV
Kein Test	-5 V

+ 55V OV + 0,7 V

-55 V -15V OV -4,7 V

intakt

Rechenfehler 1 · Diodenfehler Kurzschluß intakt Rechenfehler 0

intakt

Diodenfehler Leerlauf Normalbetrieb

Wenn der Phasenrechner durch eigene Testmethoden geprüft wird,kann die Prüfung auf die Fehlerfälle 2 (»1« statt »0«) und 5 (»0« statt »1«) fortfallen. Dann können für die Prüfdioden anstelle der Zenerdioden 2 billigere Schaltdioden genommen werden. Außerdem wird der Prüfspanhungsgenerator 12 einfacher.

Der Prüfspannungsgenerator 12 karin im einfachsten

Fall aus einem Satz von mechanischen Schaltern bestehen, weiche die Prüfspannungen an de« Widerstand 11 anschließen. Wenn der Test vom Zentralrechner gesteuert werden soll, können entsprechende elektronische (Transistor-) Schalter eingesetzt werden,

deren Schaltzustand von logischen Signalen (2 Bit) gesteuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

24~42 1$5

m orufenden PIN-Dioden (2) auf Grund unterschiedlicher Diäkiiminatorspannungen auseinanderfalten lassen ϊ* *

40

Eins (Duräilaß^CT 'PIN^i^en)undi glacfizraäg;^ Prüfepläuih^f^en^ra^

Zustand ^g^hältet ist und daß _;-^ig3fislprÄcBi^Ä.;;: (ä) amS;/öis^^dM-^::JExkh^-O|^d^^^^ angeschlossenlst,;;äer bei Ajsteh^ einer iog^hjm^;; Eins an seinem Eingang ein di^yorhandensejnfein^_;? .'-.Fehlers angebendes Signal abgibt . 7 ;. . ..J;ζϊ&00?=0 ί 2. Schaltung; nach^ Ansp^cW |, daduic^ g^Ä?« x zeichnet/?'-paßj^alsι E^usr\^cteb<^ Durchgangsleitungim AnschlußLanAeabge^Weigtei: ^ mit der "PIN-Diode (2) verseheneni Leitungΐΐίηβΐ Schaltdiode P)iemgeschältet ist, itod zwarydera^fj d^ß gi$^
S^äjtdjod^

anderen Öektröde der jSaialtdiode (9) utid l^eni Prüfspannungsgenerator; jfl2^ ein Wid^starijäIt(Il);^; r liegtunä daß der Eingang des Diskriminators (10)^; zynischen der Sch^ipde (9) und dem Widerstand (.- (11)angeschlossenJ(St.;;. ^ ■■:\y^'■;: -y:^*-+ ί ^S^hidtüng^ nach;^φηιςΗ^2; dadürcii gekenffe: zfetehntet/ daß vals 5chaWio^ (9) eine Zenejjdjwide , '■■■■'' yörgeseheiilst"\'~. ;j"'" ^.y^'-^X"^sV '-;^ν'-:;'ί-ΐ·;Γ' ;-V;^ .i :■ ν41 iSchaltungvinachi^ einein der vorhergehenden Arispj^^ajdurch gekeiinzeichnet, daß der Prüfspannungsgenerator (7) einen Satz von mechanl· ■■: Sehen; Schalifern äümeist, durch welche sich die Prüfsp^?Mnupgw$^

~$5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurfch |ekenn^eichne^ daß bei Steuerung; der Prüfung: yotipeiheni Zentratrechrter im Prüfs^aSinüngsf eh0ratbr (12) eloktrönische, von logischen Signalen gesteuerte Schälter zur Einseht ■Pjtflfspannuhg vorgesehen sind. ■

^ Schaltung ΐ^ίν, einem ^der vorhergeht Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator (10) mit dem Widerstand (11) zusammengefaßt 4st, deiiirti;daß letzterer durch die Spute eines Relais > gebildet ; ist, dessen Schaltkontakt bei Stromfluß durch die Spule anzieht

7. Schaltung nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 2,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerspannung der Zenerdiode (9) und die Prüfspannungen des Prüfspannungsgenerators (12) so bemessen und aufeinander abgestimmt sind, daß sich ein Fehler im Phasenrechner (3), d.h. wenn dieser eine logische Eins statt einer logischen Null abgibt oder umgekehrt, und ein Fehler in den jeweils

^^^^|u|iäne Schaltung ^ur ^ ^^gl^^nisc^phSsengesteuerten ä ^^^ϊ|||5ρ^^:^ηέ!Γ'großen Anzahl··;.':®^ ,^^^pl^^^bäiineinit in einem ^:^M ^j^nrac|inei;;ermittelten und in -ΐ% ~^'|^iiiäpw|hrteiiL ^erten: mit?l·;.; ^||iaf«ischiebern eingestellt ΐ il^iJ^h^gsleitung abge-
|paS^g^ch|0ssenen und damit ; ^gyusy.^^^lSiO;;; .Induktiv ■ oder ...·;; ^e^SätuiiginÖMit^Keh.'; ■ . :

s=^^^gh1eT>iiimit; PIN-Dioden zum
ss*#*2^P^|^^teuerten Antennen '■■

^CTSSufsaSbi von Br en η e r,

sJ^c^n^fitüfete Entwicklung eines ^h^SsliebeBm PIN-D»oden fur phasenge- ^^wK'-^c^^zritschrift »Frequenz«, 1971, ₃B_Dis^u-~^ere Seite 139, bekannt ^ Der^ümffiWi^ EieMronikkomplex derartiger lemn^|äteu^rterRadar^teme™ßregeknaß._g Ä^^iesgt herden:: Gemäß der Erfindung ^^Sftrtiühafte Schaltung zur Prüfung des pm^imiÄlnd^äef Phasenschieber einer phaseniBBÄWemeidarin, daß an einen Eingang eines ^^^ÖÄBatters die Durchgangsleitung und an ISSilmPi dieses Exklusiv-Oder-Gatters e.n ^ig^^Ätb^angesduossen ist, daß am zu ^lSSiscgeber mittels des Phasenrechners

llfS&chtN^^
SllÄpiM-Dioden) und gleichzeiüg atn

^illifeneratöiaer gleiche logische Zustand SnlSeMiiwldaßein Diskriminator am Ausgang g^llviOdermätters angeschlossen ist, der bei AS»enfilt)iis^hert Eins an seinem Eingang ein d^gl^lpeines Fehlers angebendes S.gnal

^lll^äiSÄadüng der Erfindung ergibt ?_siil^^iäls Exklüsiv-Oder-Gatter in die

1»pgteim^^ß an die■***"#*:^m" der pteDibdeÄversehene Leitung eine Schaltdiode

Siiaittrist,:m-*>** ^dri ^dthE:

Elektroäen der vPIN-Diöde und der Schaltdiode ySu^sma,däßlwische_Q der anderen Elektrode dl^S^altdiäaeyünd^ dem^ ^spannungsgenerator ein Widerstah^iie^riuidäß dei^Eiigang des Disk""^

torsiwlscheiiid^S^^

_anges^lossett:lstrperi D>kWinawr prüft, ob die « PrÜfsiianhüng^ züsärnmenbriöht (d. h. Fehler) oder η cht Md _WeÄt:öhmsche Widerstand;StromfuhiV«

also eih Fehler aufgetreten. Eine vorteilhafte Form des

Diskriihinatörs:^^

stahdial'Realaisspule auszubilden. Sobald, em Fehler festgestellt wirdialsti ein Strom durch den Widerstand nießt, zieht das Relais an und betätigt die Anzeige.

Die Lokalisierung erfolgt in zweckmäßiger Weise dadurch, daß die einzelnen Einzelstrahlerzellen nach und nach vom Prüfspannungsgenerator und vom Diskriminator getrennt werden, so lange bis die Fehleranzeige aufhört Nachdem die fehlerhafte Zeile gefunden warden ist, werden die einzelnen Einzelstrahler dieser ZeUe gezogen, so lange bis die Anzeige