Устройство автоматического согласования передатчика с антенной Советский патент 1992 года по МПК H03H7/40 H04B1/04 

OJ

to

00

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопередающих устройствах широкого применения.

Цель изобретения - повышение точности согласования.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства автоматического согласования передатчика с антенной; на фиг.2 - пример реализации формирователя управляющих сигналов; на фиг.З - зависимость .косинуса угла фазового сдвига от сопротивления нагрузки.

Устройство автоматического согласования передатчика с антенной содержит направленный ответвитель 1 падающей волны, направленный ответвитель 2 отраженной волны, блок 3 согласующих элементов с управляемыми параметрами, .трансформатор 4 тока, дискретный управляемый фазовращатель 5, первый и второй усилители-ограничители б и 7, фазовый детектор 8, электронный коммутатор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, формирователь 11 управляющих сигналов, управляемый делитель 12 напряжения, перемножитель 13,усилитель 14 постоянного тока (УПТ), фильтр 15 нижних частот (ФНЧ), передатчик 16 и антенну 17.

Устройство автоматического согласования передатчика с антенной работает следующим образом.

Сигнал с передатчика 16 через направленный ответвитель 1 падающей волны и направленный ответвитель 2 отраженной волны, а также через блок 3 согласующих элементов с управляемыми параметрами подается через первичную обмотку трансформатора 4 тока в антенну 17. Напряжение, пропорциональное уровню падающей волны, через дискретный управляемый фа- зовращатель 5 и первый усилитель-ограничитель 6 подается на первый вход фазового детектора 8. На второй вход фазового детектора 8 подается сигнал, пропорциональный уровню отраженной волны, через второй усилитель-ограничитель 7. Первый и второй усилители-ограничители 6 и 7 подавляют импульсные помехи, что повышает помехоустойчивость устройства автоматического согласования передатчика с антенной.

Сигнал с четвертого выхода формирователя 11 управляющих сигналов, подаваемый на управляющий вход дискретного управляемого фазовращателя 5, может изменять фазовый сдвиг, вносимый в тракт, устанавливая значения этого сдвига 0 или 90°. В первом случае выходное напряжение фазового детектора 8 пропорционально косинусу фазового угла коэффициента otpaжeния от нагрузки блока 3 совместно с антенной

17, во втором случае - пропорционально синусу этого угла. Сигнал на выходе фазового детектора 8 в первом случае несет инфор- мацию об активном сопротивлении нагрузки, во втором случае несет информацию о реактивном сопротивлении нагрузки.

При настройке устройства автоматического согласования передатчика с антенной

на управляющий вход дискретного управляемого фазовращателя 5 сначала подается такой сигнал с четвертого выхода формирователя 11, при котором напряжение на выходе фазового детектора 8

пропорционально реактивному сопротивлению последовательно соединенных блока 3 и антенны 17. При этом производится подстройка блока 3 до получения напряжения рассогласования на выходе фазового детектора 8. равного нулю.

Затем фазовый сдвиг дискретного регулируемого фазовращателя 5 при помощи сигнала с формирователя 11 изменяется на сдвиг, обеспечивающий пропорциональность выходного напряжения фазового детектора 8 активному сопротивлению последовательно соединенных блока 3 и антенны 17. При этом регулируются параметры блока 3, определяющие активное

сопротивление, до получения скачка выходного напряжения фазового детектора 8, который показан на фиг.З. Далее производится более точная настройка непосредственно по датчику мощности, сформированномупоследовательно

соединенными трансформатором 4, перемножителем 13, усилителем 14 постоянного тока и ФНЧ 15. Для этого в формирователь 11 через электронный коммутатор 9 и аналого-цифровой преобразователь 10 вводится выходное напряжение ФНЧ 15. Если это напряжение находится за пределами верхнего или нижнего порогов ограничения УПТ 14, то выходное напряжение управляемого

делителя 12 изменяется путем изменения коэффициента передачи эталонного напряжения посредством управляющего сигнала с формирователя 11. При этом напряжение смещения УПТ 14 изменяется до тех пор.

пока УПТ 14 не выйдет в линейный режим работы.

При этом дополнительно регулируются параметры блока 3, сначала определяющие активное сопротивление, а затем - определяющие реактивное сопротивление. Процесс ведется до получения экстремума напряжения на выходе ФНЧ 15, соответствующего максимальной мощности в антенне 17..

Одна из возможных схем формирователя 11 управляющих сигналов приведена на фиг.2 и имеет вход 18, выход 19 включает в себя формирователь 20 временных интервалов, блок 21 сравнения, блок ,22 памяти, первый, второй, третий, четвертый и пятый регистры 23-27, первый и второй формирователи 28 и 29 управляющих кодой и детек- тор.ЗО экстремума.

Формирователь 20 временных интерва- лов задает интервалы времени, в течение которых формирователь 11 работает в режиме настройки по реактивному сопротивлению, в режиме настройки по активному сопротивлению или в режиме настройки на максимальную мощность в антенне 17. Первый регистр 23 вырабатывает управляющие сигналы для дискретного управляемого фазовращателя 5 и электронного коммутатора 9, второй регистр 24 предназначен для при- ема входных данных, поступающих на вход формирователя 11 с выхода аналого-цифрового преобразователя 10. Третий и четвертый регистры 25 и 26 управляют параметрами блока 3, причем третий ре- гистр 25 управляет параметрами, определяющими реактивное сопротивление, а четвертый регистр 26 управляет параметрами, определяющими активное сопротивление.

Пятый регистр 27 обеспечивает управление коэффициентом передачи управляемого делителя 12 напряжения. Первый и второй формирователи 28 и 29 вырабатыва- - ют управляющие коды для третьего и чет- вертого регистров 25 и 26, а также для пятого регистра 27..,

Сначала формирователь 20 устанавливает режим настройки по реактивному сопротивлению. Для этого в первый регистр 23 выдаются сигналы электронному коммутатору 9 на подключение выхода фазового детектора 8 к входу аналого-цифрового преобразователя 10 и управляемому дискретному фазовращателю 5 на установку фазового сдвига 90°. В блок 22 подается сигнал считывания кодов допусков, соответствующих настройке по реактивному сопротивлению. Напряжение рассогласования яо реактивному сопротивлению вводится во второй регистр 24 и сравнивается в блоке 21 сравнения с кодами допусков. В зависимости от величины и знака рассогласования блок 3 изменяет параметры, компенсирующие изменение реактивного сопротивления нагрузки с точностью, определяемой допусками. При попадании напряжения рассогласования в заданные пределы блок21 выдает в первый формирователь 28 сигнал на прекращение изменения состояния

третьего регистра 25. Кроме того, в формирователь 20 блоком 21 выдается сигнал на формирование следующего временного интервала, т.е. на изменение режима работы формирователя 11. Последний начинает функционировать в режиме настройки по активному сопротивлению, при котором происходит формирование сигналов, при которых дискретный фазовращатель 5 имеет фазовый сдвиг 0°, а управляющие коды с первого формирователя 28 поступают на четвертый регистр 26.

По окончании процесса настройки по активному сопротивлению формирователь 20 устанавливает режим настройки на максимальную мощность в антенне. Для этого первый регистр 23 выдает управляющий сигнал на электронный коммутатор 9, вследствие чего выход фильтра 15 нижних частот подключается к входу аналого-цифрового преобразователя 10, а выход фазового детектора 8 отключается от этого входа. Формирователь 20 также выДает блоку 22 памяти сигнал на считывание других допусков, соответствующих верхнему и нижнему порогам ограничения усилителя 14 постоянного тока. Считываемые коды подаются на блок 21 сравнения. При попадании выходного кода второго регистра 24 в допустимые пределы блок 21 сравнения через формирователь 20 включает в работу детектор экстремума 30. Если код на выходе второго регистра 24 находится за пределами допусков, то с помощью вторрго формирователя 29 изменяется состояние пятого регистра 27, который управляет регулируемым делителем 12 напряжения, возвращая УПТ 14 в линейный режим работы, а напряжение на выходе электронного коммутатора 9 и соответствующий ему код на выходе второго регистра 24-в пределы допусков. Детектор 30 экстремума выдает запрет, на изменение состояния пятого регистра 27, а первому формирователю 28 сигнал на последовательное поочередное изменение состояния третьего и четвертого регистров 25 и 26 сначала в одну сторону, а затем в другую. Это изменение останавливается при достижении экстремума напряжения на выходе фильтра 15 нижних частот и соответствующего кода на выходе второго регистра 24. Это значение соответствует максимальной мощности в антенне, поэтому цикл настройки завершается.

Таким образом, использование поочередно включаемых контуров регулирования активного и реактивного сопротивления, контура поддержания максимальной мощности в антенне 17 и контура, обеспечивающего поддержание линейного режима

работы УПТ 14, позволяет повысить точность согласования передатчика с антенной, а использование первого и второго усилителей-ограничителей 6 и 7 при введении фазового детектирования вместо амп- литудного повышает помехоустойчивость устройства автоматического согласования передатчика с антенной.

Формула изобретения Устройство автоматического согласова- имя передатчика с антенной, содержащее последовательно соединенные передатчик, направленный ответвитель падающей волны, направленный ответвитель отраженной волны и блок согласующих элементов с уп- равляемыми параметрами, антенну, последовательно соединенные фазовый детектор, электронный коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, формирователь управляющих сигналов и управляемый делитель напряжения, причем второй выход формирователя управляющих сигналов подключен к управляющему входу электронного коммутатора, третий выход формирователя управляющих сигналов под- ключей к управляющему входу блока согласующих элементов с управляемыми параметрами, а вход направленного ответ- вителя падающей волны подключен к выходу передатчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности согласо- вания, введены последовательно соединенные дискретный управляемый фазовращатель, вход которого соединен с вторым выходом направленного ответв ителя падающей волны, и первый усилитель-ограничитель, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, второй усилитель-ограничитель, вход которого соединен с вторым выходом направленного от- ветвителя отраженной волны, а выход - соединен с вторым входом фазового детектора, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между антенной и выходом блока согласующих элементов с управляемыми параметрами, последовательно соединенные перемножитель, усили- тель постоянного тока, второй вход которого подключен к выходу управляемого делителя напряжения, и фильтр нижних частот, выход которого соединен с вторым входом электронного коммутатора, четвертый выход формирователя управляющих сигналов подключен к управляющему входу дискретного управляемого фазовращателя, первый вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с общей шиной, второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с входами перемножителя, а второй вход управляемого делителя напряжения является входом эталонного напряжения устройства автоматического согласования передатчика с антенной.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель - повышение точнрсти согласования. Для этого сигнал с передатчика 16, проходя через последовательно соединенные направленный ответвитель (НО) 1 падающей волны, НО 2 отраженной волны, блок 3 согласующих элементов с управляемыми параметрами и трансформатор 4 тока в антенну 17, ответвляется из НО 1 и НО 2 соответственно в последовательно соединенные дискретный управляемый фазовращатель 5 и первый усилитель-ограничитель (УО) 6 и во второй УО 7. Выходы первого УО 6 и второго УО 7 подключены соответственно к первому и второму входам фазового детектора 3, выход которого через последовательно соединенные электронный коммутатор 9. аналогово-цифровой преобразователь 10 и формирователь 11 управляющих сигналов управляет параметрами блока 3, причем сигнал с четвертого выхода формирователя 11 управляет параметрами управляемого дискретного фазовращателя 5, сигнал с второго выхода формирователя 11 управляет работой электронного коммутатора 9, а сигнал с первого выхода формирователя 11 изменяет напряжение на выходе управляемого делителя напряжения 12, на второй вход которого подается эталонное напряжение. Последовательно соединенные перемножитель 13, усилитель постоянного тока (УПТ) 14 и фильтр нижних частот (ФНЧ) 15 совместно с формирователем 11 максимизируют мощность в антенне 17, что повышает точность согласования, а использование фазового детектирования повыщает помехоустойчивость. 3 ил./7 fe

™Н г 23 20

Ј.Ъ/р ношаш Ј.W

1IIII. III

$19

Фиг. 2

Cosq

fp f00

.. 3,

- - .... - I - I,- V Л