УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕГО АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА С АНТЕННАМИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ Российский патент 2023 года по МПК H03H7/40 

Описание патента на изобретение RU2800642C1

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенно-фидерным устройствам декаметрового и метрового диапазонов.

Известно устройство и способ согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов по патенту РФ на изобретение №2682024, выполненное на основе двух коммутируемых на входе и выходе посредством входного и выходного высокочастотных реле Р1, Р2 параллельных согласующих контуров (СК) распределенного типа. Индуктивности L1(i) одного контура и L2(i) другого контура соединены последовательно, а между ними параллельно включено по три емкости С1, C1min, C1max и С2, C2min, C2max, соответственно, с возможностью выбора и коммутации контуров и емкостей посредством устройства управления на основе сравнения по заданному алгоритму напряжений в соседних плечах каждого звена согласующего контура. Также устройство согласования содержит два узла Р2 предварительной настройки, подключенные к выходному реле, выбор и коммутация элементов которых осуществляется также посредством устройства управления. При этом устройство управления выполнено с возможностью запроса у передающего устройства информации о рабочей частоте и характере реактивности импеданса антенны объекта и определения рабочего поддиапазона диапазона частот. Входное высокочастотное реле Р1 подключено к входному разъему, предназначенному для подключения передающего устройства, а выходное реле Р2 подключено к выходному разъему, предназначенному для подключения антенн различных типов. Патент РФ на изобретение №2682024 выбран в качестве прототипа.

К недостаткам прототипа следует отнести недостаточную скорость и точность согласования (низкое значение коэффициента бегущей волны (КБВ≤0,5)), особенно в диапазоне частот от 2 МГц до 10 МГц при согласовании высокодобротных антенн магнитного типа (например, щелевых бортовых антенн с значением активной части импеданса менее 1 Ом на частотах от 2 МГц до 10 МГц), что объясняется отсутствием более точной информации о характере импеданса антенны и значении КБВ в антенно-фидерном тракте в процессе и по окончании настройки.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение арсенала технических средств для согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов, а также сокращение времени настройки устройства на заданную частоту и увеличение КБВ в антенно-фидерном тракте во всем рабочем диапазоне частот за счет введения датчика для оценки КБВ и входного импеданса антенны.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов, содержащее два параллельных согласующих контура распределенного типа работающих в разных поддиапазонах частот и коммутируемых на входе и выходе посредством входного и выходного высокочастотных реле Р1, Р2, устройство управления, выполненное с возможностью запроса у передающего устройства информации о рабочей частоте и характере реактивности импеданса антенны объекта и определения рабочего поддиапазона диапазона частот, два узла предварительной настройки, выбор и коммутация элементов которых осуществляется посредством устройства управления, при этом каждый узел предварительной настройки подключен к выходному реле Р2 и соответствующему согласующему контуру, выходное реле Р2 подключено к выходному разъему, предназначенному для подключения антенн различных типов, при этом входное и выходное высокочастотные реле Р1, Р2 коммутируются по команде от устройства управления через шины управления, а в каждом согласующем контуре распределенного типа индуктивности L(i) соединены последовательно, между ними параллельно включено по три емкости С, Cmin, Cmax, с возможностью выбора и коммутации контуров и емкостей посредством устройства управления на основе сравнения по заданному алгоритму напряжений в соседних плечах каждого звена согласующего контура, входное реле Р1 подключается к входному разъему, предназначенному для подключения передающего устройства, через датчик коэффициента бегущей волны (КБВ) и входного импеданса антенны, выдающий информацию о КБВ и входном импедансе антенны на каждой частоте из рабочего диапазона частот в устройство управления по шине информационно-логического взаимодействия.

Датчик КБВ и входного импеданса антенны состоит из последовательно соединенных датчика фазы, датчика проводимости, датчика активной составляющей входного импеданса согласующих контуров, датчика основного КБВ и датчика расширенного КБВ, выходы которых подключены через шину информационно-логического взаимодействия к соответствующему входу устройства управления, при этом вход датчика фазы является входом датчика КБВ и входного импеданса антенны, на который поступает ВЧ сигнал, выход датчика расширенного КБВ является выходом датчика КБВ и входного импеданса антенны, который через входное Р1 реле подключен к согласующим контурам.

Способ согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов с использованием предлагаемого устройства согласования, включает в себя этапы:

а) предварительной настройки устройства согласования, при которой получают от передающего устройства информацию о рабочей частоте и характере реактивности импеданса антенны объекта, с последующим выбором и коммутацией соответствующего узла предварительной настройки и согласующего контура распределенного типа, а также коммутацией элементов узла предварительной настройки по команде от устройства управления;

б) окончательной настройки устройства, при которой настраивают согласующий контур распределенного типа, измеряя амплитудные значения высокочастотных напряжений в согласующем контуре, и если амплитуда напряжения на входе антенны больше амплитуды напряжения в ближайшем к антенне звене согласующего контура на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в этом звене подключают конденсатор с минимальной емкостью;

если амплитуда напряжения на входе антенны меньше амплитуды напряжения в ближайшем к антенне звене согласующего контура, на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в этом звене подключают конденсатор с максимальной емкостью;

если амплитуда напряжения в i-ом звене меньше амплитуды напряжения в соседнем (i+1)-ом звене на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в i-ом звене подключают конденсатор с минимальной емкостью;

если амплитуда напряжения в i-ом звене больше амплитуды напряжения в соседнем (i+1)-ом звене на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в i-ом звене подключают конденсатор с максимальной емкостью;

если напряжения в соседних звеньях равны или отличаются на величину, меньшую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, емкость в звеньях не изменяют.

Для каждого согласующего контура начальную емкость C(i), индуктивность L(i) и величину изменения емкости ΔС каждого звена фильтра нижних частот (ФНЧ), как электрической модели П-образного звена с сосредоточенными параметрами, для достижения значения коэффициента стоячей волны не более 1,4 в линии после завершения процесса согласования определяют по следующим формулам:

где

Zв - волновое сопротивление отрезка линии;

f - определенная для каждого согласующего контура частота среза ФНЧ;

М=0,8 для первого, низкочастотного, поддиапазона рабочих частот;

М=0,9 для второго, высокочастотного, поддиапазона рабочих частот.

При этом датчик КБВ и входного импеданса антенны на этапе предварительной настройки производит оценку КБВ и входного импеданса антенны объекта на данной частоте и по шине информационно-логического взаимодействия выдает полученную информацию в устройство управления.

Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 показана структурная электрическая схема устройства для согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов, где обозначено:

1 - датчик КБВ и входного импеданса антенны;

2 - согласующий контур распределенного типа, работающий в 1-м поддиапазоне рабочего диапазона частот;

3 - согласующий контур распределенного типа, работающий в 2-м поддиапазоне рабочего диапазона частот;

4 - устройство управления;

5 - узел предварительной настройки для 1-го поддиапазона;

6 - узел предварительной настройки для 2-го поддиапазона;

L1(i), L2(i) - индуктивности i-го звена согласующих контуров распределенного типа 2 и 3 соответственно, при этом L1(i)=L1(i+1), L2(i)=L2(i+1);

C11(i)=C11(i+1)=C1 - включенная начальная емкость каждого звена согласующего контура 2;

C21(i)=C21(i+1)=C1min - минимальная емкость каждого звена согласующего контура 2;

C31(i)=C31(i+1)=C1max - максимальная емкость каждого звена согласующего контура 2;

C12(i)=C12(i+1)=C2 - включенная начальная емкость каждого звена согласующего контура 3;

C22(i)=C22(i+1)=C2min - минимальная емкость каждого звена согласующего контура 3;

C32(i)=C32(i+1)=C2max - максимальная емкость каждого звена согласующего контура 3;

Р1, Р2 - входное и выходное высокочастотные реле.

Устройство согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов содержит датчик 1 КБВ и входного импеданса антенны, два параллельных согласующих контура распределенного типа 2 и 3, устройство 4 управления, входное реле Р1, выходное реле Р2, узлы предварительной настройки 5 и 6. Высокочастотный вход датчика 1 высокочастотным контактом подключен к входному разъему устройства согласования, высокочастотный выход датчика 1 подключен к входному реле Р1. Низкочастотный выход датчика 1 шиной информационно-логического взаимодействия подключен в устройству 4 управления. Входное реле Р1 высокочастотными контактами подключено к выходу датчика 1 и к согласующим контурам распределенного типа 2 и 3. Выходное реле Р2 высокочастотными контактами подключено к выходам узлов предварительной настройки 5 и 6 и к выходному разъему, предназначенному для подключения антенн различных типов. Коммутация обоих реле Р1, Р2 происходит по команде от устройства управления 4. Узлы предварительной настройки 5, 6 подключены к устройству 4 управления и соответствующим контурам распределенного типа 2 и 3. В согласующих контурах распределенного типа 2 и 3 индуктивности соединены последовательно, а между ними параллельно включено по три емкости: с начальной емкостью С1, минимальной емкостью C1min, максимальной емкостью C1max для согласующего контура 2 и с начальной емкостью С2, минимальной емкостью C2min, максимальной емкостью C2max для согласующего контура 3. Согласующие контуры распределенного типа 2 и 3 подключены параллельно и работают в разных поддиапазонах рабочего диапазона частот. Устройство управления 4 осуществляет коммутацию входного Р1 и выходного реле Р2, контуров распределенного типа 2, 3, узлов предварительной настройки 5, 6 и элементов в них.

На фиг. 2 представлена схема датчика 1 КБВ и входного импеданса антенны, который состоит из последовательно соединенных датчика X фазы, датчика G проводимости, датчика R активной составляющей входного импеданса антенны, датчика К основного КБВ и датчика К(Р) расширенного КБВ. Вход датчика X фазы является входом датчика 1, на который поступает ВЧ сигнал, выход датчика К(Р) является выходом датчика 1, который подключен к входному Р1 реле. Датчик 1 через входное Р1 реле подключается к согласующим контурам 2 или 3 (в зависимости от выбранного по коду частоты поддиапазона частот). Выходы датчиков X, G, R, К, К(Р) подключены через шину информационно-логического взаимодействия к соответствующему входу устройства управления 4.

Датчик К основного КБВ настроен на значение КБВ ≥ 0,7, при превышении которого принимается решение об окончании процесса настройки. Датчик К(Р) расширенного КБВ используется для получения информации о вхождении в область, в которой КБВ>0,5.

В режиме настройки устройства согласования на вход датчика 1 поступает ВЧ сигнал определенной величины. При этом знак напряжения на выходе датчика К основного КБВ зависит от знака разности КБВ и величины 0,7. Датчик К(Р) расширенного КБВ устроен аналогично, но сравнение величины КБВ производится со величиной 0,5.

Датчик G активной проводимости предназначен для получения информации о принадлежности точки, изображающей входной импеданс СК 2 или 3, к части комплексной плоскости, которая находится внутри окружности постоянной активной проводимости, равной 1/50 Ом, а датчик активной части входного импеданса R - о принадлежности этой точки к областям со значениями активной составляющей входного импеданса больше или меньше 50 Ом.

Выходное напряжение датчика X фазы по своему знаку совпадает со знаком фазы входного импеданса Zвх согласующего контура 2 или 3.

Вход датчика 1 подключен к входному разъему устройства согласования, а выход - через реле Р1к согласующим контурам 2 и 3, входной импеданс Zвх которых фактически служит нагрузкой датчика 1.

При поступлении сигнала ВЧ на вход датчика 1 знак выходного напряжения датчиков каждого типа (К, G, K(Р), R, X) зависит от параметров импеданса Zвх нагрузки, так как представлено в таблице 1.

Функция (|Zн-р|-r) в схеме датчика К(Р) реализуется путем изменения отношения "плечевых" напряжений при их вычитании на выходном делителе напряжений (по сравнению с исходной схемой датчика К). При этом радиус изображенной на комплексной плоскости Zвх окружности постоянного КБВ=0,7, расширяется на 12 Ом. Последняя и является линией переключения датчика К(Р).

Линия переключения - это геометрическое место точек комплексной плоскости Zвх, в которых выходные напряжения всех датчиков X, G, R, К, K(Р) датчика 1 равны нулю. Линии переключения и знаки выходных напряжений датчиков в областях комплексной плоскости Zвх, на которые эти линии делят комплексную плоскость, показаны на фиг. 3.

Работа датчика 1 согласно схеме электрической функциональной, приведенной на фиг. 2, происходит следующим образом.

При подаче на высокочастотный (ВЧ) вход датчика 1 ВЧ сигнала частотой ω, с амплитудами напряжения U и тока J, разностью фаз ϕ между ВЧ напряжением и током, в каждом из датчиков, указанных на фиг. 2, формируются напряжения переменного тока UV и UJ, пропорциональные, соответственно, величинам U и J, согласно таблице 2. Далее из алгебраических сумм и разностей напряжений UV и UJ формируются два модуля, выдающие напряжения постоянного тока. Разница между последними поступает с выхода датчика 1 в устройство управления 4 согласно таблице 2. При этом коэффициенты KJ и KV - положительные действительные числа, определяются параметрами ВЧ трансформатора и емкостными делителями датчика 1.

Сигналы (информация о КБВ и входном импедансе антенны на каждой частоте из рабочего диапазона частот) из датчика 1 поступают на устройство управления 4. Через схему преобразователя эти сигналы передаются на вход встроенной в устройство управления 4 микро-ЭВМ, которая в соответствии с алгоритмом, зашитым в ее программном постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), управляет процессом настройки устройства согласования. Управление производится с помощью включения и выключения дискретных элементов настройки СК2 или 3. В результате выполнения программы настройки входной импеданс СК 2 или 3 должен быть приведен в область, в пределах которой величина КБВ не менее 0,7.

На фиг. 4 представлен пример реализации узла предварительной настройки, где обозначено:

К… - контакты реле;

С1-С5 - емкости узла предварительной настройки;

L1-L3 - индуктивности узла предварительной настройки.

На фиг. 5 представлен укрупненный алгоритм автоматической настройки устройства согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов, где N - количество звеньев согласующего контура (2 или 3).

Способ согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов с использованием предлагаемого устройства осуществляются следующим образом. На первом этапе производят предварительную настройку устройства согласования, для чего устройство управления 4 запрашивает у передающего устройства информацию о рабочей частоте и характере реактивности импеданса антенны объекта, получает информацию от датчика 1 о значении параметров импеданса антенны, определяет рабочий поддиапазон диапазона частот и соответствующий ему согласующий контур распределенного типа 2 или 3, после чего посредством реле Р1 и Р2 подключает его и соответствующий ему узел предварительной настройки 5 или 6. Затем устройство управления 4 коммутацией элементов выбранного узла предварительной настройки 5 или 6 производит начальное согласование антенно-фидерного тракта с антенной, что позволяет увеличить КБВ в антенно-фидерном тракте за счет компенсации реактивных составляющих импеданса антенн различных типов.

На втором этапе производят окончательную настройку устройства согласования и достижение КБВ ≥ 0,7 в антенно-фидерном тракте. С помощью устройства управления 4 настраивают выбранный на этапе предварительной настройки согласующий контур распределенного типа 2 или 3 следующим образом. При прохождении ВЧ сигнала измеряются амплитудные значения высокочастотных напряжений в согласующем контуре и если амплитуда напряжения на входе антенны больше амплитуды напряжения в ближайшем к антенне звене согласующего контура на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в этом звене подключают конденсатор с минимальной емкостью. Если амплитуда напряжения на входе антенны меньше амплитуды напряжения в ближайшем к антенне звене согласующего контура, на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в этом звене подключают конденсатор с максимальной емкостью. Если амплитуда напряжения в i-ом звене меньше амплитуды напряжения в соседнем (i+1)-ом звене на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в i-ом звене подключают конденсатор с минимальной емкостью. Если амплитуда напряжения в i-ом звене больше амплитуды напряжения в соседнем (i+1)-ом звене на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в i-ом звене подключают конденсатор с максимальной емкостью. Если напряжения в соседних звеньях равны или отличаются на величину, меньшую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, емкость в звеньях не изменяют. Для каждого согласующего контура начальную емкость C(i), индуктивность L(i) и величины изменения емкости ΔC+(i) и ΔC-(i) каждого звена фильтра нижних частот (ФНЧ), как электрической модели П-образного звена с сосредоточенными параметрами, определяют по следующим формулам:

где

Zв - волновое сопротивление отрезка линии;

Zн - импеданс нагрузки (антенны) на конкретной частоте;

f - определенная для каждого согласующего контура частота среза ФНЧ;

КСВ - требуемый коэффициент стоячей волны в линии после завершения процесса согласования, связанный с КБВ соотношением КСВ=1/КБВ.

На основе большого количества итераций при оптимизации по критерию достижения значения КСВ ≤ 1,4 в антенно-фидерном тракте при настройке на бортовые антенны электрического и магнитного типов получается следующая формула для изменения емкости в ФНЧ:

ΔС=ΔС+=ΔС-=MC(i),

в которой для первого низкочастотного поддиапазона рабочих частот М=0,8, а для второго высокочастотного поддиапазона рабочих частот М=0,9.

Формула позволяет вычислить минимальное и максимальное значения емкостей согласующих контуров распределенного типа, коммутируемых в устройство согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов.

Способ согласования основан на представлении антенного согласующего устройства в виде отрезка искусственной длинной линии, а именно как четырехполюсника с распределенными параметрами, который можно представить эквивалентной электрической моделью на сосредоточенных параметрах в виде последовательного соединения П-образных звеньев ФНЧ. Настройка такого отрезка для получения наибольшего КБВ в антенно-фидерном тракте осуществляется изменением ее электрической длины, что аналогично перестройке по частоте, за счет изменения (увеличения или уменьшения) емкости каждого поперечного П-образного звена ФНЧ.

Процесс согласования считается законченным, когда в антенно-фидерном тракте значение КБВ ≥ 0,7, в противном случае окончательную настройку устройства согласования повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто условие КСВ ≥ 0,7.

По окончании настройки предлагаемого устройства вышеуказанным способом КБВ в антенно-фидерном тракте составляет не меньше 0,7 во всем рабочем диапазоне частот.

Предложенный способ согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов и устройство для его реализации позволяет:

- работать в широком диапазоне частот с антеннами различных типов;

- повысить оперативность настройки параметров устройства для согласования передающего антенно-фидерного тракта при замене на объекте типа антенны;

- сократить время и трудоемкость процесса настройки и регулировки устройства за счет изменения алгоритма настройки и введения новых процедур.

Введенный датчик 1 КБВ и входного импеданса позволяет достичь увеличения КБВ до значения 0,7 в антенно-фидерном тракте после настройки устройства во всем рабочем диапазоне частот, в том числе в поддиапазоне от 2 до 10 МГц для высокодобротных антенн магнитного типа, и сократить среднее время настройки по алгоритму до 5 с.

В настоящее время, предлагаемое техническое решение реализовано в устройстве мощностью 400 Вт для согласования ДКМВ антенн электрического типа (верхнеемкостного питания) с 50-Омным фидером.

Похожие патенты RU2800642C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕГО АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА С АНТЕННАМИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ 2017
  • Хлопушин Игорь Юрьевич
  • Кейстович Александр Владимирович
  • Анохина Екатерина Сергеевна
RU2682024C1
АНТЕННОЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2018
  • Кейстович Александр Владимирович
  • Комяков Алексей Владимирович
RU2698507C1
АДАПТИВНОЕ АНТЕННОЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2007
  • Хлопушин Игорь Юрьевич
  • Колесникова Ирина Валентиновна
RU2359402C2
ПЕРЕДАЮЩИЙ ТРАКТ КВ-ДИАПАЗОНА С АНТЕННЫМ СОГЛАСУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ 2022
  • Кейстович Александр Владимирович
  • Хлопушин Игорь Юрьевич
RU2792220C1
Устройство согласования радиопередатчика с антенной 1977
  • Балыбин Валентин Матвеевич
  • Жуков Валентин Михайлович
  • Плотников Владимир Александрович
  • Осколков Эдуард Александрович
  • Лунев Станислав Федорович
SU769708A2
УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО СОГЛАСОВАНИЯ ИМПЕДАНСА АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА С КОМПЛЕКСНОЙ НАГРУЗКОЙ 2021
  • Орлов Александр Борисович
  • Иванов Сергей Алексеевич
RU2775607C1
АДАПТИВНОЕ АНТЕННОЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2004
  • Хлопушин Игорь Юрьевич
  • Полевой Валентин Васильевич
RU2282284C2
СОГЛАСУЮЩЕЕ АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДМКВ ДИАПАЗОНА ДЛЯ СИГНАЛОВ С ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ 2018
  • Баранов Сергей Игоревич
  • Драгунов Виталий Анатольевич
  • Альшенецкий Владимир Анатольевич
  • Круглов Артем Сергеевич
  • Кирьянов Антон Дмитриевич
  • Куров Денис Борисович
RU2694136C1
АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОММУТАТОР АНТЕНН 2016
  • Муравченко Виктор Леонидович
  • Катанович Андрей Андреевич
  • Юдин Артур Жанович
RU2638362C2
АНТЕННО-СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2006
  • Богданов Алексей Викторович
  • Попов Юрий Алексеевич
  • Марченко Дмитрий Николаевич
RU2309491C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 800 642 C1

Реферат патента 2023 года УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕГО АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА С АНТЕННАМИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к антенно-фидерным устройствам декаметрового и метрового диапазонов. Технический результат заключается в обеспечении возможности согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов, сокращении времени настройки на заданную частоту и увеличении коэффициента бегущей волны (КБВ) в антенно-фидерном тракте во всем рабочем диапазоне частот. Для этого в устройстве согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов, содержащем устройство управления, два узла предварительной настройки, два аналогичных согласующих контуров распределенного типа, два высокочастотных реле Р1 и Р2 на входе и выходе устройства и работающие в разных поддиапазонах рабочего диапазона частот, дополнительно введен датчик КБВ и входного импеданса антенны, выдающий информацию о КБВ и входном импедансе антенны в устройство управления по шине информационно-логического взаимодействия. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Формула изобретения RU 2 800 642 C1

1. Устройство для согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов, содержащее два параллельных согласующих контура распределенного типа работающих в разных поддиапазонах частот и коммутируемых на входе и выходе посредством входного и выходного высокочастотных реле Р1, Р2, устройство управления, выполненное с возможностью запроса у передающего устройства информации о рабочей частоте и характере реактивности импеданса антенны объекта и определения рабочего поддиапазона диапазона частот, два узла предварительной настройки, выбор и коммутация элементов которых осуществляется посредством устройства управления, при этом каждый узел предварительной настройки подключен к выходному реле Р2 и соответствующему согласующему контуру, выходное реле Р2 подключено к выходному разъему, предназначенному для подключения антенн различных типов, при этом входное и выходное высокочастотные реле Р1, Р2 коммутируются по команде от устройства управления через шины управления, а в каждом согласующем контуре распределенного типа индуктивности L(i) соединены последовательно, между ними параллельно включено по три емкости С, Cmin, Cmax, с возможностью выбора и коммутации контуров и емкостей посредством устройства управления на основе сравнения по заданному алгоритму напряжений в соседних плечах каждого звена согласующего контура, отличающееся тем, что входное реле Р1 подключается к входному разъему, предназначенному для подключения передающего устройства, через датчик коэффициента бегущей волны (КБВ) и входного импеданса антенны, выдающий информацию о КБВ и входном импедансе антенны на каждой частоте из рабочего диапазона частот в устройство управления по шине информационно-логического взаимодействия.

2. Устройство для согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов по п. 1, отличающееся тем, что датчик КБВ и входного импеданса антенны состоит из последовательно соединенных датчика фазы, датчика проводимости, датчика активной составляющей входного импеданса согласующих контуров, датчика основного КБВ и датчика расширенного КБВ, выходы которых подключены через шину информационно-логического взаимодействия к соответствующему входу устройства управления, при этом вход датчика фазы является входом датчика КБВ и входного импеданса антенны, на который поступает ВЧ сигнал, выход датчика расширенного КБВ является выходом датчика КБВ и входного импеданса антенны, который через входное Р1 реле подключен к согласующим контурам.

3. Способ согласования радиопередающего антенно-фидерного тракта с антеннами различных типов с использованием устройства согласования по п. 1, включающий в себя этапы:

а) предварительной настройки устройства согласования, при которой получают от передающего устройства информацию о рабочей частоте и характере реактивности импеданса антенны объекта, с последующим выбором и коммутацией соответствующего узла предварительной настройки и согласующего контура распределенного типа, а также коммутацией элементов узла предварительной настройки по команде от устройства управления;

б) окончательной настройки устройства, при которой настраивают согласующий контур распределенного типа, измеряя амплитудные значения высокочастотных напряжений в согласующем контуре, и если амплитуда напряжения на входе антенны больше амплитуды напряжения в ближайшем к антенне звене согласующего контура на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в этом звене подключают конденсатор с минимальной емкостью;

если амплитуда напряжения на входе антенны меньше амплитуды напряжения в ближайшем к антенне звене согласующего контура, на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в этом звене подключают конденсатор с максимальной емкостью;

если амплитуда напряжения в i-м звене меньше амплитуды напряжения в соседнем (i+1)-м звене на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в i-м звене подключают конденсатор с минимальной емкостью;

если амплитуда напряжения в i-м звене больше амплитуды напряжения в соседнем (i+1)-м звене на величину, большую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, то посредством устройства управления в i-м звене подключают конденсатор с максимальной емкостью;

если напряжения в соседних звеньях равны или отличаются на величину, меньшую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, емкость в звеньях не изменяют,

при этом для каждого согласующего контура начальную емкость C(i), индуктивность L(i) и величину изменения емкости ΔС каждого звена фильтра нижних частот (ФНЧ), как электрической модели П-образного звена с сосредоточенными параметрами, для достижения значения коэффициента стоячей волны не более 1,4 в линии после завершения процесса согласования определяют по следующим формулам:

где

Zв - волновое сопротивление отрезка линии;

f - определенная для каждого согласующего контура частота среза ФНЧ,

М=0,8 для первого, низкочастотного, поддиапазона рабочих частот,

М=0,9 для второго, высокочастотного, поддиапазона рабочих частот,

отличающийся тем, что датчик КБВ и входного импеданса антенны на этапе предварительной настройки производит оценку КБВ и входного импеданса антенны объекта на данной частоте и по шине информационно-логического взаимодействия выдает полученную информацию в устройство управления.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2800642C1

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕГО АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА С АНТЕННАМИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ 2017
  • Хлопушин Игорь Юрьевич
  • Кейстович Александр Владимирович
  • Анохина Екатерина Сергеевна
RU2682024C1
АДАПТИВНОЕ АНТЕННОЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2007
  • Хлопушин Игорь Юрьевич
  • Колесникова Ирина Валентиновна
RU2359402C2
ПЕРЕДАЮЩИЙ ТРАКТ КВ-ДИАПАЗОНА С АНТЕННЫМ СОГЛАСУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ 2022
  • Кейстович Александр Владимирович
  • Хлопушин Игорь Юрьевич
RU2792220C1
WO 2014013765 A1, 23.01.2014.

RU 2 800 642 C1

Авторы

Хлопушин Игорь Юрьевич

Анохина Екатерина Сергеевна

Киселев Николай Владиславович

Якутов Дмитрий Сергеевич

Даты

2023-07-25Публикация

2023-03-10Подача