АДАПТИВНОЕ АНТЕННОЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК H01P5/10 

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к антенно-фидерным устройствам ДКМВ диапазона.

Известны дискретно перестраиваемые антенные согласующие устройства, расчет которых основан на методе круговых диаграмм.

Такие согласующие устройства, если они работают в широком диапазоне частот, имеют большое число дискретных элементов, сложный алгоритм настройки на рабочую частоту и, как следствие, требуют больших трудовых затрат на настройку, регулировку и отработку на объекте.

Известно устройство для плавной настройки резонансного контура.

Устройство представляет собой двухпозиционную систему автонастройки с электродвигателем, механически связанным с настраиваемым контуром. Такое устройство представляется достаточно сложным, кроме того, не обладает высоким быстродействием.

Известно автоматическое согласующее устройство, основанное на использовании датчика фазы, устраняющего неоднозначность в процессе автонастройки АСУ и имеющего низкую чувствительность при значительных расстройках колебательного контура. Это связано с большим динамическим диапазоном изменения токов в согласующем контуре при расстройке, особенно при его значительной добротности.

Это устройство сложно в настройке, что приводит к большим трудозатратам при регулировке и отработке АСУ на объекте.

Известен метод широкополосного согласования комплексных импедансов.

Широкополосные согласующие устройства при простоте конструкции и управления имеют существенный недостаток - невысокий уровень согласования, а именно низкое значение коэффициента бегущей волны (КБВ≤0,5) в широкой полосе частот, например 2-30 МГц. Кроме того, такое согласующее устройство рассчитано на определенную антенну и при изменении ее параметров требует существенной доработки.

Все вышеуказанные АСУ являются аналогами, но ни одно из них не может быть выбрано в качестве прототипа предлагаемого устройства, так как все они отличаются, в первую очередь, по принципу построения согласующего контура.

Основной технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение трудоемкости процесса настройки и регулировки устройства на объекте за счет упрощения алгоритма настройки, а также обеспечение возможности работы на антенны любого типа в широком диапазоне частот с высоким значением КБВ (не менее 0,7).

Указанный технический результат достигается тем, что адаптивное антенное согласующее устройство выполнено на основе многозвенного согласующего контура, в котором индуктивности соединены последовательно, а между ними параллельно включено по три емкости с возможностью их коммутации посредством схемы управления на основе сравнения по заданному алгоритму напряжения на емкости i-того звена с напряжением на емкости (i+1)-го звена.

На чертеже показана структурная электрическая схема адаптивного антенного согласующего устройства, где обозначено:

L(i) - индуктивность i-го звена согласующего устройства;

C1(i)=C1(i+1)=C(min);

C2(i)=C2(i+1)=C(0);

C3(i)=C3(i+1)=C(max).

Данные условия выполняются для всех звеньев устройства.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении ВЧ-сигнала измеряются уровни напряжения на емкостях i-того и (i+1)-го звеньев согласующего контура и сравниваются между собой посредством сравнивающих устройств.

Если напряжение на емкости i-того звена меньше напряжения на емкости (i+1)-го звена на величину, превышающую уровень нечувствительности сравнивающего устройства, то устройство управления отключает в i-том звене емкости С2 и С3 и подключает емкость С1=C(min). Если напряжение в i-том звене больше напряжения в (i+1)-м звене на величину, превышающую уровень нечувствительности сравнивающего устройства, то в i-том звене отключаются емкости С1 и С2, подключается емкость С3=С(max). В том случае, если напряжения на емкостях i-того и (i+1)-го звеньев равны или отличаются на величину, меньшую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, в i-том звене должна быть подключена только одна емкость С2=С(0).

Сравнение напряжений происходит в компараторах, часть которых имеет отрицательный порог срабатывания для случаев подключения C1(i) и C2(i), часть - положительный для случая подключения C3(i), после чего полученное напряжение через простейшие выходные каскады поступает на узлы коммутации, состоящие из ВЧ-переключателей, например ВЧ-реле, и в соответствии с описанным выше алгоритмом происходит коммутация конденсаторов. Таким образом, устройство настраивается на каждую конкретную частоту в пределах рабочего диапазона частот.

В зависимости от уровня мощности передаваемого сигнала в качестве элементов согласующего контура можно использовать конденсаторы К10-47 или более мощные, катушки индуктивности на проводе ПЭВ-2 без сердечника. В качестве элементов коммутации могут быть использованы двухпозиционные малогабаритные реле фирмы OMRON (например, G2RL-1) при мощности не более 50 Вт или мощные реле фирмы Kilovac при больших уровнях мощности. Возможно также использование электронных схем коммутации, например, на p-i-n-диодах.

Схема управления может быть реализована на компараторах LM139AD фирмы STM, диодах 2Д522, транзисторах IRF7103 фирмы IR.

Устройство реализовано в диапазоне частот 2-30 МГц для работы на антенну щелевого типа и на симметричную вибраторную антенну. Достигнутое значение КБВ составило не менее 0,7.

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к антенно-фидерным устройствам декаметрового диапазона. Достигаемым техническим результатом является снижение трудоемкости процесса настройки и регулировки устройства на объекте, а также обеспечение возможности работы на антенны любого типа в широком диапазоне частот с высоким значением КБВ (не менее 0,7). Адаптивное антенное согласующее устройство выполнено на основе согласующего контура, в котором индуктивности соединены последовательно, а между ними параллельно включено по три емкости с возможностью их коммутации посредством схемы управления на основе сравнения по заданному алгоритму напряжений в соседних плечах каждого звена согласующего контура. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Адаптивное антенное согласующее устройство, выполненное на основе многозвенного согласующего контура, в котором индуктивности соединены последовательно, а между ними параллельно включено по три емкости C1(i)=C(min), C2(i)=C(0) и C3(i)=C(max), с возможностью их коммутации посредством схемы управления на основе сравнения по заданному алгоритму напряжений, которое осуществляется на компараторах, часть которых имеет отрицательный порог срабатывания для подключения C1(i) и C2(i), часть положительный - для подключения C3(i), где i - номер звена согласующего устройства.2. Адаптивное антенное согласующее устройство по п.1, отличающееся тем, что при напряжении в левом плече i-го согласующего звена меньше напряжения в правом плече на величину, превышающую уровень нечувствительности сравнивающего компаратора, схема управления отключает в левом плече емкости С2 и С3 и подключает емкость C1=C(min).3. Адаптивное антенное согласующее устройство по п.1, отличающееся тем, что при напряжении в левом плече i-го согласующего звена больше напряжения в правом плече на величину, превышающую уровень нечувствительности сравнивающего компаратора, схема управления отключает в левом плече емкости С1 и С2 и подключает емкость С3=С(max).4. Адаптивное антенное согласующее устройство по п.1, отличающееся тем, что при напряжении в соседних плечах i-го согласующего звена, равном или отличном на величину, меньшую уровня нечувствительности сравнивающего компаратора, схема управления подключает в левом плече емкость С2=С(0).