РАЗВЕТВИТЕЛЬ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ПРИЕМНЫХ АНТЕНН Российский патент 1995 года по МПК H01P5/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных системах для многократного использования антенн.

Известны устройства, используемые для распределения мощности сигнала, например, приемной антенны, между двумя нагрузками (приемниками) [1]
Из известных разветвителей сигналов наиболее близким является разветвитель ВЧ-сигналов, содержащий RLC мост с переменным конденсатором в одном плече, причем одна из диагоналей моста является входом разветвителя [2] Такой разветвитель обеспечивает неравное деление мощности путем изменения емкости конденсатора, однако, при этом сопротивление выходных плеч разветвителя оказываются разными. В этом случае для передачи максимальной мощности необходимо в каждое плечо деления вводить управляемое согласующее устройство, что приводит к усложнению.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности перераспределения составляющих группового сигнала с приемной антенны между двумя нагрузками в широком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что в разветвителе ВЧ-сигналов, содержащем собранные по мостовой схеме перестраиваемый конденсатор, индуктивность и два резистора, а в диагональ включен источник группового сигнала, индуктивность, выполнена переменной и, как и конденсатор, набрана из n дискретных элементов, подключенных к блоку управления через n контактов реле.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 эквивалентная мостовая схема; на фиг. 3 частотные коэффициенты передачи мощности при различных значениях емкости; на фиг. 4 схема блока управления.

Разветвитель ВЧ-сигналов для приемных антенн содержит n-индуктивностей 1₁-1_n, n-емкостей 2₁-2_n, 2_n реле 3₁-3_n, 4₁-4_n, резисторы 5₁-5₂, а также
блок управления 6, собран по мостовой схеме, в которой индуктивности 1 включены в одно плечо моста, емкости 2 в другое (противоположное) плечо моста, а источник группового сигнала (антенна) в одну диагональ моста. Блок управления 6 подключен к источнику напряжения 7 через кнопочные переключатели 8₁-8_n, 9₁-9_n.

На вход устройства (в диагональ моста) поступает групповой сигнал, представляющий собой совокупность напряжений сигналов, наведенных в рабочей полосе частот антенны. На выходах устройства включены нагрузки с активными проводимостями q_H1= q_H2= q. В терминах комплексных проводимостей условием балансировки моста является равенство произведений проводимостей противоположных плеч, при выполнении которого нагрузки оказываются развязанными
У₁У₂=q₂ (1)
Работу устройства можно пояснить, вычислив передаточные функции схемы к первому и второму выходу. Для вычисления передаточных функций четырехполюсника от источника к нагрузкам запишем матрицу проводимостей для узлов 1, 2, 3.

Y )
Передаточная функция к первой нагрузке Т_24-14 определяется через миноры матрицы Δ₂₁ и Δ₂₂
T_24-14=
(2)
Аналогично ко второй нагрузке, с учетом (1) получим
T_24-23=
(3)
Для обеспечения условия балансировки моста индуктивности и емкости в устройстве (см. фиг. 1) будет изменять так, чтобы соблюдалось условие (1), тогда проводимость Y₂ можно выразить через проводимость Y₁
Y₂= (4)
С учетом этого можно переписать передаточные функции устройства к первому и второму входу
T₁= T_24-14= (5)
T₂= T_24-23= (6)
Так как Y₁=j ω C, окончательно запишем
T₁(jω) (7)
T₂(jω) (8)
Вычислим частотный коэффициент передачи мощности к первому и второму выходам
K_p1(ω) T₁(jω)·T₁(-jω) (9)
K_p2(ω) T₂(jω)·T₂(-jω) (10)
Выполнение условия К_р1(ω)+К_р2(ω)= 1 указывает на передачу мощности от входа к выходам без потерь.

Из зависимостей фиг. 3 видно, что изменением емкости и индуктивности, при выполнении условия (1), можно варьировать коэффициентами передачи мощности сигналов к первой и второй нагрузке (приемниками). Если радиоприемники обрабатывают сигналы, принимаемые на равных частотах, например ω₁=2 π f₁ и ω₂= π f₂, то можно получить выигрыш в передаче мощностей сигналов по сравнению с широкополосным делителем, поскольку К_р1(ω₁₎+К_р2(ω₂)>1, а для широкополосного делителя К_р1(ω₁)+ +К_р2(ω₂)=1 не зависимо от ω₁ и ω₂. Причем, получаемый выигрыш тем больше, чем больше отличаются частоты ω₁ и ω₂.

Таким образом, изменяя индуктивность и емкость, при выполнении q² условия можно перераспределять принятые антенной сигналы к первому и второму радиоприемникам, что позволит повысить качество связи. Изменение индуктивности в схеме производится дискретно путем последовательного подключения индуктивностей контактами реле 4₁-4_n, при этом индуктивность равна сумме индуктивностей 1₁-1_n. И для каждого положения рассчитаны соответствующие значения емкостей 2₁-2_n, которые подключаются контактами реле 3₁-3_n.

Использование наборных индуктивностей и емкостей, реле и блока управления позволяет перераспределение составляющих группового сигнала осуществлять без изменения сопротивлений нагрузок с выигрышем в коэффициентах передачи мощностей. В результате на радиоприемники будет поступать больший уровень сигналов, что улучшит качество связи и радиоприемники можно будет подключить к устройству при помощи кабеля с постоянным волновым сопротивлением.

Использование: в качестве разветвителя ВЧ-сигналов при многократном использовании приемной антенны. Основной областью его применения являются системы радиосвязи. Сущность изобретения: в разветвителе ВЧ-сигналов для приемных антенн, содержащем собранные по мостовой схеме перестраиваемый конденсатор, индуктивность и два резистора, в диагональ мостовой схемы включена антенна. Индуктивность выполнена перестраиваемой и как перестраиваемый конденсатор набрана из n дискретных элементов, подключенных к блоку управления через контакты реле, а резисторы являются полезными нагрузками. 4 ил.

РАЗВЕТВИТЕЛЬ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ПРИЕМНЫХ АНТЕНН, содержащий соединенные по мостовой схеме перестраиваемый конденсатор, индуктивность и два резистора, при этом одна диагональ мостовой схемы является входом разветвителя, отличающийся тем, что индуктивность выполнена перестраиваемой и как и перестраиваемый конденсатор набрана из n дискретных элементов, подключенных к блоку управления через контакты реле, а резисторы являются полезными нагрузками, при этом перестраиваемая индуктивность включена в плечо, противоположное плечу с переменным конденсатором.