АНТЕННО-СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

АНТЕННО-СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО


RU (11) 2308145 (13) C2

(51) МПК
H03H 7/40 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005132132/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.10.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.10.17 
(43) Дата публикации заявки: 2007.04.27 
(45) Опубликовано: 2007.10.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2007021 C1, 30.01.1994. RU 2004102182 А1, 20.07.2005. SU 1062865 А, 23.12.1983. ЕР 0005592 А1, 28.11.1979. ЕР 0208984 А1, 21.01.1987. ЕР 1146644 А2, 17.10.2001. 
(72) Автор(ы): Богданов Алексей Викторович (RU); Марченко Дмитрий Николаевич (RU); Попов Юрий Алексеевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ Омский научно-исследовательский институт приборостроения (RU) 
Адрес для переписки: 644009, г.Омск, ул. Масленникова, 231, ФГУП ОНИИП 

(54) АНТЕННО-СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в широкодиапазонных радиопередатчиках. Достигаемый технический результат - сокращение времени настройки с одновременным снижением восприимчивости к мешающим сигналам других радиопередатчиков. Устройство содержит согласующий контур, два коммутатора, аттенюатор, трансформатор тока, микроконтроллер, конвертор, два преобразователя "аналог-цифра" и синтезатор частот. 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относиться к радиотехнике и может использоваться в широкодиапазонных радиопередатчиках для компенсации отклонений входного импеданса антенны от значения, при котором обеспечивается оптимальный режим работы усилителя мощности радиопередатчика.

Известно антенно-согласующее устройство [1], содержащее согласующий контур, образуемый элементами четырех магазинов реактивностей, аттенюатор, блок датчиков дискриминаторов контроля характеристик рассогласования, коммутатор и микроконтроллер, причем вход согласующего контура подключается через коммутатор к ВЧ входу устройства или непосредственно или через последовательно включенные аттенюатор и блок датчиков-дискриминаторов, информационные выходы датчиков-дискриминаторов подключены к соответствующим входам параллельного интерфейса микроконтроллера, управляющие входы согласующего контура (управляющие входы магазинов реактивностей) и управляющий вход коммутатора, подключенные к соответствующим выходам параллельного интерфейса микроконтроллера, выход согласующего контура является ВЧ выходом устройства, а порт последовательного интерфейса микроконтроллера является портом дистанционного управления устройства. Необходимые для проведения настройки согласующего контура характеристики рассогласования в рассматриваемом устройстве получают путем соответствующих преобразований сигналов датчиков контроля напряжения и тока на входе согласующего контура. В качестве датчика контроля тока используется измерительный трансформатор тока, включенный первичной обмоткой последовательно с согласующим контуром.

Известны также другие антенно-согласующие устройства [2, 3, 4], аналогичные указанному выше по структурной схеме и алгоритму работы. Недостатками рассматриваемого согласующего устройства являются:

- большое время настройки согласующего контура в связи с последовательным (поочередным) набором малыми приращениями необходимых значений реактивностей, образующих контур, а также в связи с большим временем переключения дискрет в магазинах реактивностей;

- высокая восприимчивость датчиков к мощным сигналам близкорасположенных других радиопередатчиков.

Задачей изобретения является сокращение времени настройки с одновременным снижением восприимчивости к мешающим сигналам других радиопередатчиков.

Для этого в антенно-согласующее устройство, содержащее согласующий контур, образуемый элементами четырех магазинов реактивностей, первый коммутатор, подключенный выходом к входу согласующего контура, аттенюатор, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между выходом аттенюатора и первым входом коммутатора, и микроконтроллер, подключенный выходами параллельного интерфейса к соответствующим управляющим входам согласующего контура и управляющему входу коммутатора, в котором второй вход коммутатора и выход согласующего контура являются соответственно ВЧ входом и ВЧ выходом устройства, а порт последовательного интерфейса микроконтроллера является портом дистанционного управления устройства, введены второй коммутатор, подключенный первым входом к выходу аттенюатора и вторым входом - к вторичной обмотке трансформатора тока, конвертор, подключенный сигнальным входом к выходу второго коммутатора, первый и второй преобразователи "аналог-цифра", подключенные аналоговыми входами к выходу конвертора и выходами - к соответствующим входам параллельного интерфейса микроконтроллера, и синтезатор частот, подключенный первым выходом ко входу аттенюатора, вторым выходом к гетеродинному входу конвертора, а третьим и четвертым выходами - соответственно к входам синхронизации первого и второго преобразователей "аналог-цифра", при этом управляющие входы второго коммутатора, входы управления частотой синтезатора частот и входы управления усилением конвертора подключены к соответствующим выходам параллельного интерфейса контроллера.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна", т.к. отличается от прототипа наличием новых функциональных элементов и новых связей между элементами.

Структурная схема предлагаемого устройства изображена на чертеже.

Антенно-согласующее устройство содержит согласующий контур 10, образуемый элементами четырех магазинов реактивностей, первый коммутатор 8, подключенный выходом к входу согласующего контура, аттенюатор 1, трансформатор тока 3, первичная обмотка которого включена между выходом аттенюатора и первым входом первого коммутатора, второй коммутатор 4, подключенный первым входом к выходу аттенюатора и вторым входом - к вторичной обмотке трансформатора тока, конвертор 5, подключенный сигнальным входом к выходу второго коммутатора, первый 6 и второй 9 преобразователи "аналог-цифра", подключенные аналоговыми входами к выходу конвертора, микроконтроллер 7, подключенный входами параллельного интерфейса соответствующим цифровым выходам преобразователей "аналог-цифра", и синтезатор частот 2, подключенный первым выходом к входу аттенюатора, вторым выходом к гетеродинному входу конвертора, а третьим и четвертым выходами - соответственно к входам синхронизации первого и второго преобразователей "аналог-цифра", причем управляющие входы согласующего контура, первого и второго коммутаторов, входы управления усилением конвертора и входы управления частотой синтезатора частот подключены к соответствующим выходам параллельного интерфейса микроконтроллера, второй вход первого коммутатора и выход согласующего контура являются соответственно ВЧ входом и ВЧ выходом устройства, а порт последовательного интерфейса является портом дистанционного управления устройства.

Частота сигналов на третьем и четвертом выходе синтезатора частот равна выходной частоте конвертора fk, а разность фаз этих сигналов равна 90°.

Во время настройки вход согласующего контура через аттенюатор и трансформатор тока подключается к первому выходу синтезатора частот, частота сигнала на котором устанавливается равной рабочей частоте радиопередатчика f p. На втором выходе синтезатора частот значение частоты сигнала устанавливается равным разности fp и fk При выключенных реактивностях согласующего контура при поочередном подключении сигнала выхода конвертора к выходу аттенюатора или к выходу трансформатора тока первым и вторым преобразователями "аналог-цифра" производятся квадратурные выборки мгновенных значений сигналов, пропорциональных мгновенным значениям напряжения и тока на входе антенны, при нескольких значениях усиления в тракте конвертора. Значения этих выборок используются в микроконтроллере для определения активной и реактивной составляющих комплексного входного сопротивления антенны, а также для определения необходимых для согласования значений реактивностей согласующего контура и соответствующего этим значениям наборов используемых дискрет магазинов реактивностей.

Значения активной Ra и реактивной Ха составляющих комплексного входного сопротивления антенны определяются по формулам

Ra=Za·cos( ),

Xa=Za·sin( ),







где Кн, Km - масштабные коэффициенты, связывающие фактические значения напряжения и тока на входе согласующего контура и значения сигнала на выходе конвертора;

Сн, Sн - значения квадратурных выборок сигнала, соответствующего напряжению на входе согласующего контура;

Cm, Sm - значения квадратурных выборок сигнала, соответствующего току на входе согласующего контура на входе согласующего контура;

- сдвиг фаз между током и напряжением.

Из всего массива выборок, полученных при разных усилениях тракта конвертора, в расчетах используются выборки, удовлетворяющие условию

Дн<(C2+S2)<Дв,

где Дн, Дв - числа, соответствующие нижней и верхней границам участка выходной характеристики конвертора, при работе в пределах которого обеспечивается максимальная точность получаемых данных. Условием согласования является выполнение неравенства



где Ro - величина оптимальной нагрузки усилителя мощности радиопередатчика;

С - минимальное допустимое значение КБВ нагрузки усилителя мощности.

При невыполнении указанного неравенства вычисляются необходимые значения сопротивлений реактивностей согласующего контура и определяется набор дискрет соответствующих магазинов реактивностей, реализующих эти значения сопротивлений. Если и sin( )>0, согласование достигается включением последовательно с антенной "укорачивающей" емкости с сопротивлением 

Если и sin( )<0, последовательно с антенной включается "удлиняющая" индуктивность с сопротивлением 

Если Ra<C·Ro, sin( )>0 и для согласования используются "укорачивающая" емкость и емкость "связи", шунтирующая вход согласующего контура. При этом Хук и Хсв вычисляются по формулам

и 

где 



Если Ra<C·Ro, sin( ) 0 и для согласования используются "удлиняющая" индуктивность и емкость "связи" с сопротивлениями Худл=Ro·cos( 1)·sin( 1)-Xa, 

Если Ra<C·Ro и sin( )<0, сопротивление Хсв определяется по формуле, указанной в предыдущем случае, а сопротивление Худл - по формуле Худл=Хсв+Ro·cos( 1)·sin( 1).

Если sin( ) 0, согласование производится "удлиняющей" индуктивностью и емкостью, шунтирующей вход антенны. Сопротивление Худл и Хш при этом определяются по формулам





где 

.

Если и sin( )<0, сопротивление Худл определяется по формуле, указанной в предыдущем случае, а сопротивление Хш - по формуле



Невосприимчивость устройства к сигналам близкорасположенных радиопередатчиков обеспечивается динамическим диапазоном по входу конвертора и фильтром в его системе.

Источники информации

1. Руководство по эксплуатации блока АнСУ-1000П, ОНИИП, г.Омск, 2005 г. (прототип).

2. Техническое описание блока АСУ-Бк, НПП "Полет" г.Н.Новгород, 2001 г.

3. Repair Manual 6045.5874.62.02 Antenna Tuning Unit FK 2100, ф. "Rohde&Schwarz", 1995 г.

4. Mantenimiento DEL RF-5800H-MP, ф. "Harris", 2001 г.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Антенно-согласующее устройство, содержащее согласующий контур, образуемый элементами четырех магазинов реактивностей, первый коммутатор, подключенный выходом к входу согласующего контура, аттенюатор, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между выходом аттенюатора и первым входом первого коммутатора, и микроконтроллер, подключенный выходами параллельного интерфейса к соответствующим управляющим входам согласующего контура и первого коммутатора, в котором ВЧ входом и выходом являются соответственно второй вход первого коммутатора и выход согласующего контура, а портом дистанционного управления является порт последовательного интерфейса микроконтроллера, отличающееся тем, что в него введены второй коммутатор, подключенный первым и вторым входом соответственно к выходу аттенюатора и вторичной обмотке трансформатора тока, конвертор, подключенный сигнальным входом к выходу второго коммутатора, первый и второй преобразователи «аналог-цифра», подключенные аналоговыми входами к выходу конвертора, а выходами к соответствующим входам параллельного интерфейса микроконтроллера, и синтезатор частот, подключенный первым выходом к входу аттенюатора, вторым выходом - к гетеродинному входу конвертора, а третьим и четвертым выходами - соответственно к входам синхронизации первого и второго преобразователей «аналог-цифра», при этом управляющие входы второго коммутатора, конвертора и входы управления частотой синтезатора частот подключены к соответствующим выходам параллельного интерфейса микроконтроллера.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru