Устройство для автоматического согласования импедансов в приемнопередающих станциях Советский патент 1979 года по МПК H03H13/00 

Изобретение предназначено для автоматического малоинерционного согласования в широком диапазоне частот импедансов антенн с малой действующей высотой с питающим фидером в режиме передачи и приема. С его помощью можно согласовать антенны, импедансы которых меняются в очень широких пределах, причем активные сопротивления антенн могут изменяться от долей до десятков ом, а реактивные - от нескольких тысяч от отрицательной до нескольких десятков ом-по положительной полуоси.

Известные согласующие устройства для аитенн, устанавливаемых на подвижных объектах, содержат два илн более реактивных элемента настройки и ава фазовых датчика, выполненных по схеме фазовых дискриминаторов. Один из датчиков служит для настройки контура в резонанс, другой - датчиком бегущей волны в фидере. Эти устройства трудны в настройке, имеют сложную инерционную логическую систему управления, большой вес и габариты, что особенно неудобно при установке их в летающих аппаратах. Невозможность сопряжения по всему рабочему диапазону двух фазовых дискриминаторов,

каждый из которых имеет ощутимый уход нуля, приводит к тому, что коэффициент бегущей волны (КБВ) в фидере на некоторых участках диапазона падает до величины порядка 0,4-0,5. Управление ведется двумя двигателями, имеются два взаимодействующих канала автоматики. Время настройки подобных систем измеряется десятками секунд.

В предлагаемом устройстве обеспечивается максимальный КПД, близкий к теоретически возможному. Согласование производится с помощью широкополосного трансформатора при одно ременной компенсации с помощью индуктивного вариометра импеданса антенны. Настройка происходит одним элементом (вариометром) по фазовому и амплитудному датчикам. Это позволяет значительно упростить систему автонастройки и сократить ее время. Габариты и вес сокращаются в несколько раз и значение КБВ в фидере не хуже 0,6-0,7. Сигнал амплитудного датчика дает возможность контролировать уровень сигнала и прослушивать его в антенне. Малые размер и вес устройства, а также полная автоматизация позволяют размещать его в удаленных от оператора местах, вблизи антенны подвижного обьекта. На чертеже дана схема предлагаемого устройства. Оно представляет собой четырехполюсник, перестраиваемый автоматически и обеспечивающий согласование антенпы с фидером радиостанции в заданном диапазоне частот. Настройка производится только одпим элементом - индуктивным вариометром I, имеющим щирокие пределы изменения индуктивности. 1ля большого увеличения диапазона настройки последовательно и параллельно антенне могут подключаться высоковольтные керамические конденсаторы 2 и 3, при помощи высокочастотных реле 4 и 5. Антенна соединяется с индуктивным вариометром последовательно. После настройки антенны вариометром 1 сопротивление цепи становится чисто активным. Величина этого сопротивления может быть от нескольких единиц до десятков ом. Последовательное соединение антенны с варио.метром 1 и трансформатором 6 обеспечивает ее оптимальную настройку в резонанс. Для окончательного согласования с фидером полученное активное сопротивление преобразуется в сопротивление, близкое к 50 Ом, с помощью трансформатора б, имеющего .малую индуктивность рассеивания первичной обмотки и малокритичиого к изменению нагрузки, т. е. к сопротивлению настроенного контура. Для получения большего диапазона согласования и повышения его качества в трансформаторе сделаны малоиндукционные отводы, переключаемые с помощью реле 7 и 8, которые срабатывают при переключении каналов работы радиостанции на пульте 9 управления. Автоматическое согласование производится вариометром 1 по сигналам фазового 10 и амплитудного 11 датчиков. Датчик 11 выполнен по схеме амплитудного детектора с задержкой. Он подключается к антенной кле.мме 12 через конденсатор 13 малой емкости. Задержка осуществляется стабилитроном 14, включенным в прямом направлении. Это обеспечивает постоянное с.мец.;ение в датчике и предотвращает настройку на гармоники, излучаемые передатчиком. Цепочка из конденсатора 15 и резистора 16 выбирается такой, чтобы с амплитудного датчика обеспечить самопрослущивание. Частотная коррекция датчика по диапазону осуществляется подбором цепочки из конденсатора 13 и резистора 17. Фазовый датчик 10 выполнен по схеме с разнополярными диодами для достижения минимального уровня модуляции на выходе датчика и устранения влияния на настройку случайных сигналов, модулирующих рабочую частоту. Фазовая характеристика датчика 10 при небольших расстройках представляет собой кривую с двумя разнополярными горбами, ноль ее соответствует совпадению фаз тока и напряжения, т. е. точной настройке в резонанс. Сигнал фазы тока поступает в датчик 10 через симметрирующий трансформатор 18, а сигнал фазы напряжения - через цепочку, состоящую из конденсаторов 19 и 20 и резистора 21. Симметрирование ио высокой частоте производится резисторами 22 и 23, а по иостоянному току - потенциометром 24. На выходе датчика 10, с целью за1циты автоматики от импульсных помех, поставлен фильтр из резистора 25 и конденсатора 26. Устройство работает следующим образом. После включения передатчика 27 с триггера 28 поиска блока 29 управления через релейный усилитель 30 постоянного тока на механизм 31 управления (двигатель) подается напряжение. Оно приводит двигатель и вариометр 1 в движение. При подходе к настройке с амплитудного датчика 11 поступает возрастающее положительное напряжение. Достигнув порога срабатывания с помопдью каскада 32 отключения триггера, оно опрокидывает и отключает триггер поиска 28. Далее с помощью каскада 33 отключения вход релейного усилителя 30 постоянного тока подключается к выходу усилителя 34 постоянного тока. Сигнал ощибки с фазового датчика 10, по которому происходит точная настройка, будучи усиленным с помощью усилителя 34 постоянного тока, подается на механизм 31 управления, который производит точную подстройку системы Демпфирование совершается с помощью обратной связи в усилителе 34 постоянного тока. Источником напряжения обратной связи служит тахогенератор 35. После настройки в зависимости от режима работы реле 36 включает приемник 37 или оставляет работающи.м передатчик 27. В случае включения приемника резистор 38 снимает электростатический заряд с антенны. Формула изобретения Устройство для автоматического согласования импеданса антенны с волновым сопротивлением фидера в приемно-передающей станции, содержащее управляе.мый электродвигателем индуктивный вариометр, включенный последовательно с антенной, фазовый датчик для настройки в резонанс согласующего контура, выходной сигнал которого подан на усилитель постоянного тока блока управления, включающего в себя также триггер поиска, каскады отключения поиска и релейный усилитель постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости настройки и КПД и упрощения устройства, сигнал с антенны подан на амплитудный датчик, выполненный в виде амплитудного детектора с задержкой для предотвращения настройки на гармоники рабочей частоты, выход которого подключен к упомянутому каскаду отключения поиска блока управления, а выходной зажим вариометра соединен с входом фидера через щирокополосный трансформатор с отводами, переключаемыми контактами реле при смене рабочего диапазона волн, причем вал электродвигателя жестко связан с ротором тахогенератора, обмотка которого включена в цепь отрицательной обратной связи усилителя постоянного тока блока управления.