СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ АНТЕННЫ РЛС

Полезная модель относится к области радиолокационной техники и может быть использована в радиолокационных станциях (РЛС) различного назначения для преобразования угла поворота вала антенны в азимутальный код.
Известно устройство для преобразования углового перемещения антенны РЛС [1], содержащее последовательно соединенные блок датчиков, кинематически связанный с валом антенны, преобразователь угловой информации и сумматор, а также датчик кода поправки. Выход датчика кода поправки соединен со вторым входом сумматора, выход которого является выходом системы.
вых
Недостатком системы является наличие в ее выходной информации N(β) неучтенной функциональной угловой ошибки, которая зависит, главным образом, от ошибки зубчатого колеса на валу антенны и имеет периодический характер, близкий к синусоидальному [2]:
вых
N(β)=N(β)+ΔNsin(β+φ),
где β - угол поворота вала антенны (азимут) относительно направления на Север;
N(β) - код этого угла;
ΔN - максимальная кинематическая ошибка зубчатого колеса;
φ - фаза ошибки.
Известна также система преобразования углового перемещения антенны РЛС [3], выбранная в качестве прототипа (фиг.1), как наиболее близкая по технической сущности. Эта система содержит последовательно соединенные первый блок датчиков 1, кинематически связанный с валом антенны через зубчатое колесо, закрепленное на ее валу, первый преобразователь угловой информации 2, первый сумматор 3, делитель кода на два 4 и второй сумматор 5, последовательно соединенные второй блок датчиков 7, кинематически связанный через зубчатое колесо с валом антенны и размещенный на диаметрально противоположной по отношению к первому блоку датчиков 1 стороне зубчатого колеса, и второй преобразователь угловой информации 8, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 3, а также датчик кода поправки 6, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора 5, выход которого является выходом системы.
вых
Выходная информация системы N(β) не содержит функциональную ошибку:
,
1
2
где N(β) и N(β) - информация на выходе преобразователей 2 и 8.
Система позволяет повысить точность преобразования углового перемещения антенны РЛС за счет компенсации функциональной ошибки преобразования, вызванной погрешностями кинематической цепи, связывающей блоки датчиков с валом антенны.
1
2
1
2
вых
Однако система имеет недостаток, заключающийся в том, что она функционирует правильно только при согласованной начальной установке осей блоков датчиков, когда N(β) и N(β) равны, а это на практике сложно осуществить с необходимой точностью. При произвольной установке осей блоков датчиков в указанной системе возникают ошибки преобразования углового перемещения антенны РЛС при переходе через нулевое значение кодов преобразователей 2 и 8. В итоге результирующий код угла, как среднее арифметическое кодов N(β) и N(β), формируется со скачком, зависящим от величины рассогласования осей блоков датчиков, и не достигает нулевого и максимального значений, т.е. в общем случае N(β)≠N(β).
Техническим результатом полезной модели является повышение точности преобразования углового перемещения антенны РЛС при произвольной установке осей блоков датчиков.
Для достижения указанного технического результата в систему-прототип введен анализатор разности кодов двух преобразователей угловой информации, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами первого 2 и второго 8 преобразователей угловой информации и второго сумматора 5, соответственно. Выход анализатора разности кодов является выходом системы.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и графическими материалами, на которых представлены структурная схема прототипа (фиг.1) и структурная схема предлагаемой системы (фиг.2), где приняты следующие обозначения:
1 - первый блок датчиков,
2 - первый преобразователь угловой информации,
3 - первый сумматор,
4 - делитель кода на два,
5 - второй сумматор,
6 - датчик кода поправки,
7 - второй блок датчиков,
8 - второй преобразователь угловой информации,
9 - анализатор разности кодов.
На фиг.3 показано значение выходного кода азимута прототипа и предлагаемой полезной модели при произвольной установке осей блоков датчиков. На фиг.4 представлен алгоритм работы программы анализатора разности кодов.
Предлагаемая система содержит последовательно соединенные первый блок датчиков 1, кинематически связанный с валом антенны через зубчатое колесо, закрепленное на ее валу, первый преобразователь угловой информации 2, первый сумматор 3, делитель кода на два 4 и второй сумматор 5, последовательно соединенные второй блок датчиков 7, кинематически связанный через зубчатое колесо с валом антенны и размещенный на диаметрально противоположной по отношению к первому блоку датчиков 1 стороне зубчатого колеса, и второй преобразователь угловой информации 8, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 3, а также датчик кода поправки 6, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора 5. В систему введен анализатор разности кодов 9,первый, второй и третий входы которого соединены с выходами двух преобразователей угловой информации 2 и 8 и выходом второго сумматора 5, соответственно. Выход анализатора разности кодов 9 является выходом системы.
Предлагаемая система работает следующим образом.
Блоки датчиков 1 и 7 кинематически связаны с валом антенны через диаметрально противоположные стороны зубчатого колеса, закрепленного на валу антенны.
При вращении антенны информация на выходе блоков датчиков 1 и 7 может быть как непрерывной, так и дискретной и содержит постоянную составляющую, зависящую от установки осей блоков датчиков в момент направления антенны на географический Север, текущий угол поворота вала антенны относительно направления на географический Север, а также функциональную ошибку угла поворота вала антенны, зависящую, в основном, от ошибки зубчатого колеса на валу антенны, имеющей характер, близкий к синусоидальному. После преобразования в цифровой код в устройствах 2 и 8 эта информация поступает на входы 1 и 2 первого сумматора 3 в виде кодов:
и
1
2
где N и N - постоянные составляющие угла поворота вала антенны, зависящие от начальной установки осей блоков датчиков,
N(β) - код угла поворота вала антенны,
ΔN - максимальная кинематическая ошибка зубчатого колеса на валу антенны,
φ - фаза ошибки.
После суммирования кодов (1) и (2) в первом сумматоре 3 и деления полученной суммы на 2 в делителе кода 4 код угла поворота вала антенны на первом входе второго сумматора 5 будет равен:
При ориентировании РЛС (привязке точки стояния антенны РЛС к географическому Северу) первое слагаемое выражения (3) компенсируется путем подачи на второй вход второго сумматора 5 кода  при помощи датчика кода поправки 6. При этом выходной код второго сумматора становится равным:
.
1
2
1
2
При N(β)≠N(β)., как показано на фиг.3, значения кодов N(β) прототипа и полезной модели, отличаются в той части, где |N(β)-N(β)|>N(β=180°).
1
2
1
2
В анализаторе разности кодов N(β) и N(β) производится сравнение этих кодов. При |N(β)-N(β)|≤N(β=180°)
,
1
2
а при |N(β)-N(β)|>N(β=180°)
.
Алгоритм работы анализатора разности кодов представлен на фиг.4.
Таким образом, введение анализатора разности кодов в систему преобразования углового перемещения антенны РЛС, которая содержит последовательно соединенные первый блок датчиков, кинематически связанный с валом антенны, первый преобразователь угловой информации, первый сумматор, делитель кода на два и второй сумматор, последовательно соединенные второй блок датчиков, кинематически связанный через зубчатое колесо с валом антенны и размещенный на диаметрально противоположной по отношению к первому блоку датчиков стороне зубчатого колеса, и второй преобразователь угловой информации, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, а также датчик кода поправки, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, причем первый, второй и третий входы анализатора разности кодов соединены с выходами первого и второго преобразователей угловой информации и выходом второго сумматора, соответственно, позволило исключить ошибки преобразования углового перемещения антенны РЛС при компенсации функциональной ошибки, вызванной погрешностями кинематической цепи, связывающей блоки датчиков с валом антенны, тем самым повысить точность преобразования углового перемещения антенны РЛС при произвольной установке осей блоков датчиков.
Литература:
1 Устройство преобразования углового перемещения антенны РЛС. Авторское свидетельство №184203, МПК G08C 9/00, заявка №3041778 от 10.05.1982.
2 Основы расчета точности кинематических цепей металлорежущих станков, Машиностроение, Москва, 1966 г.
3 Система преобразования углового перемещения антенны РЛС. Патент РФ №2305895, МПК H03M 1/06, заявка №2005120483 от 30.06.2005 (прототип).