Датчик активных составляющих сопротивления и проводимости Советский патент 1980 года по МПК H03H1/00 

I

Изобретение относится к области радиотехники, а именно, к устройствам настройки антенно-фидерного тракта и может быть использовано для автоматической настройки антенных согласующих устройств (АСУ) диапазонных радиопередатчиков, радиоприемников и т.п. аппаратуры.

Известен датчик активной составляющей проводимости комплексной нагрузки, содержащий амплитудный детектор, подключенный к резистично-емкостному делителю, а фазочувствительный детектор выделяет из напряжения вторичной обмотки трансформатора тока составляющую, пропорциональную току в активной проводимости нагрузки, так как в качестве опорного напряжения используется часть напряжения фидера со вторичной обмоткой трансформатора напряжения 1.

Одним из основных недостатков является использование высокочастотного фазочувствительного детектора, щирокополосность которых ограничена из-за того, что его козффициент передачи частотно зависимый, а также необходимости опорного напряжения и в связи с этим

применение дополнительных элементов (трансформаторов тока и напряжения) , вносящих дополнительные потери и реактивность в фидер

Известен также датчик, состоящий из трансформатора тока, конденсатора связи с ВЧ фидером, нагрузочного резистора емкостной связи, нагрузки фидера, амплитудного детектора, фазочувствнтельного элемента, источника опорного напряжения, разделительных конденсаторов, переключающего диода, развязывающих дросселей, и нагрузки датчика 2.

Однако применение этих датчиков, включенных последовательно друг за другом в цепь ВЧ фидера, приводит к увеличению погрешности настройки или к увеличению времени настроки АСУ, если возникает необходимость провести дополнительную подстройку с целью получения заданной точности, что к тому же усложняет алгоритм и увеличивает габариты системы автонастройки.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности одновременного определения составляющих сопротивления и проводимости. 3 Для этого датчик активных составляющих сопротивления и проводимости нагрузки, содер жащий амплитудный детектор конденсатор связи, нагрузку фидера, корпус, трансформатор тока, нагрузочный резистор, снабжен двумя ам плитудными детекторами, тремя фильтрами, дросселем, конденсатором и резистивным делителем, средняя точка которого подключена к катоду первого амплитудного детектора, один вывод упомянутого делителя соединен с концом вторичной обмотки трансформатора тока, а другой вывод - с выходом фильтра, вторым выводом нагрузочного резистора и первым выводом конденсатора, второй вывод последнего связан с корпусом устройства и через дроссель - с анодом основного амплитудного детектора, катод которого подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора то. ка, причем второй вывод вторичной обмотки последнего связан с катодом второго дополнительного амплитудного детектора, а аноды каждого из упомянутых амплитудных детекторов - ко входу соответствующего фильтра. На чертеже представлена схема датчика, состоящего из трансформатора 1 тока, конденсатора 2 связи, нагрузочного резистора 3, нагрузки фидера 4, резистивного делителя на резисторах 5 и 6, амплитудных детекторов 7, 8 и 9, дросселя 10, конденсатора 11, фильтров 12, 13 и 14. При согласованнном фидере векторы напря жений с элементов связи направлены встречно, причем вектор напряжения с резистора 3 будет больше вектора напряжения с вывода б и меньше вектора напряжения с выводов в и е обмотки трансформатора 1 тока. Для датчика активного сопротивления разность векторов напряжений с выводов б и в будет одинаковой, а на выходе дифференциально вкл ченных амплитудных детекторов 7 и 8 напряжение будет равно нулю, для получения несим метричного выхода датчика выход амплитудного детектора 7 через дроссель 10 подключен к корпусу. Для датчика активной проводимости нагруз ки эту разность векторов напряжений с выводов б и г - также делают одинаковой с помощью подключения делителя на резисторах 5 и 6,то есть амплитудный детектор 9 подклю чей к выходу зтого делителя и так как выход амплитудного детектора 7 через дроссель 10 подключен к корпусу, то напряжение с выхода амплитудного детектора 9 будет равно нулю. Резистивный делител-ь можно установить и на выходе амплитудного детектора. 9, но с точ ки зрения температурной и частотной компенсации нелинейных свойств диодов необходимо к диодам прикладывать одИ1гаковые напряжения. В случае, когда активное сопротивление нагрузки будет больще волнового сопротивления фидера, векторы элементов связи изменятся, причем разность ве.кторов на выводе б будет больше, чем на выходе в и выходе резистивного делителя и, следовательно, на выходах датчика будут отрицательные напряжения, в противном случае напряжения будут положительными. При изменении реактивной составляющей нагрузки векторы напряжения на элементах изменятся по величине и развернутся на угол относительно друг друга на величину, определяемую фазой комплексной нагрузки, но при зтом выпрямленные напряжения на выходах амплитудных детекторов 7 и 8 будут одинаковы и, следовательно, будет равно нулю выходкое напряжение датчика активного сопротивления. При изменении реактивной проводимости нагрузки напряжения с выхода детекторов 7 и 9 будут также одинаковы и выходное напряжение датчика активной проводимости будет равно нулю. Для датчика, активной составляющей выходное напряжение будет определяться разностью модулей напрях ений амплитудных детекторов, на вход которых поступает разность (сумма) векторов напряжений элементов связи:Г-, ... -| нV в| АЯ--Чет1.is|1/ и, - коэффициент передачи амQ плитудного детектора; U(,,Ijj iZ напряжение, ток и сопро тивление нагрузки; коэффициенты передачи элементов связи по напряжению и току, соответственно на выводах б и в трансформатора тока. При выполнении условий: ХТБ --pC-i-n К ), и и выражение (1) после разложения его в ряд Тейлора примет вид: (- VI. А,ет м (2) ЛТ - коэффициент пропорцигде п ональности;

- волновое сопротивление фидера и ЭДС генератора;

- составляющее комплексного сопротивления нагрузки,

Присутствие в выражении (2) члена (Rjj - Р ) показывает, что датчик реагирует только на отклонение активного сопротивления комплексной нагрузки относительно волнового сопротивления.

Для датчика активной проводимости выходное напряжение будет определяться разностью модулей ВЧ напряжений, приложенных к амплитудным детекторам и представляющих о

,eT Выражение. (4) разложением в ряд Тейлора можно упростить: .ет Выражение (5) подтверждает то, что датчик реагирует только на отклонение активной про ,г водимости нагрузки (д ), а изменение реактив ной проводимости изменяет лишь крутизну дат чика и не влияет на полярность выходного напряжения. Экспериментальная проверка подтвердила правильность теоретических расчетов и показала, что точность настройки согласующего устройства с использованием датчика повышается с 0,2 до 0,1 по козффициенту отраженной волТаким образом, введение в схему известного датчика новых элементов и соединение их новыми, связями дало возможность получить новый положительный эффект - повысить точность одновременного определения составляющих и уменьшить габариты. Формула изобретения Датчик активных составляющих сопротивле ния и проводимости нагрузки, содержащий ам плитудный детектор, трансформатор тока, конденсатор связи, один вывод которого подключен через нагрузку фидера к корпусу, а другой вывод соединен с началом вторичной обмотки

можно привести к виду аналогичному (1):

|

0-m)-u J(4) трансформатора тока и с первым выводом нагрузочного резистора, отличающийся тем, что, с целью псвьшгенкя точности одновременного определения составляющих сопротивления и проводимости, он снабжен двумя дополнительными амплитудными детекторами, тремя ж.. фильтрами, дросселем, конденсатором и резистивным делителем, средняя точка которого подключена к катоду первого амплитудного детектора, один вывод упомянутого делителя соединен с концом вторичной обмотки трансформатора тока, а другой вывод - с выходом фильтра, вторым выводом нагрузочного резистора и первым выводом конденсатора, второй вывод последнего связан с корпусом устройства и через дроссель - с анодом основного амплитудного детектора, катод которого подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока, причем второй вывод вторичной обмотки последнего связан с катодом второго дополнительного амплитудного детектора, а аноды каждого из упомянутых амплитудных детекторов подключены ко входу соответствующего фштьтра. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1. Феферман М. Б. К расчету датчиков сопротивления и проводимости для систем настройки АСУ, Вопросы радиоэлектроники, сер. Т.Р.С, вып. 2, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР № 419806, кл. G 01 R 27/06, 29.11.72.

б.ч. ipii3ep