RU2487443C1 - Method of matching complex impedances and apparatus for realising said method - Google Patents

Method of matching complex impedances and apparatus for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2487443C1
RU2487443C1 RU2011148704/08A RU2011148704A RU2487443C1 RU 2487443 C1 RU2487443 C1 RU 2487443C1 RU 2011148704/08 A RU2011148704/08 A RU 2011148704/08A RU 2011148704 A RU2011148704 A RU 2011148704A RU 2487443 C1 RU2487443 C1 RU 2487443C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
complex
terminal
frequency
frequencies
resistance
Prior art date
Application number
RU2011148704/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011148704A (en
Inventor
Александр Афанасьевич Головков
Владимир Александрович Головков
Original Assignee
Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2011148704/08A priority Critical patent/RU2487443C1/en
Publication of RU2011148704A publication Critical patent/RU2011148704A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487443C1 publication Critical patent/RU2487443C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmitters (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: four-terminal element is complex and consists of reactive and resistive elements; a two-terminal nonlinear element is connected between a high-frequency signal source and the input of the four-terminal element, connected to a low-frequency control signal source; the output of the complex four-terminal element is connected to a load; conditions for ensuring a minimum reflected signal are met successively at the given number of frequencies while simultaneously varying amplitude of the control signal.
EFFECT: wider field of physical implementation as regions of variation of real and imaginary components of resistances of the signal source and the load, within which full matching of the complex impedance of the signal source and complex impedance of the load can be carried out successively for the given number of frequencies.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретения относятся к области радиосвязи и радиолокации и могут быть использованы для перестраиваемого по частоте согласования произвольных комплексных сопротивлений в заданной полосе частот.The invention relates to the field of radio communications and radar and can be used for frequency tunable coordination of arbitrary complex resistances in a given frequency band.

Известен способ согласования комплексных сопротивлений, состоящий в том, что с помощью согласующего устройства, выполненного в виде резистивного четырехполюсника, включаемого между источником высокочастотного сигнала и нагрузкой, на заданной частоте достигаются условия минимизации отраженного сигнала или максимизации передачи мощности источника сигнала в нагрузку [Головков А.А., Девятков А.Г. Синтез согласующе-фильтрующих и фазовых устройств на резистивных элементах с сосредоточенными параметрами. Телекоммуникации, 2006 г., №6, стр.36-38; Головков А.А. Комплексированные радиоэлектронные устройства. М.: Радио и связь, 1996. - 128 с.].There is a method of matching complex resistances, consisting in the fact that using a matching device made in the form of a resistive four-terminal connected between a high-frequency signal source and a load, at a given frequency, the conditions for minimizing the reflected signal or maximizing the transmission of signal source power to the load are achieved [A. Golovkov A., Devyatkov A.G. Synthesis of matching filtering and phase devices on resistive elements with lumped parameters. Telecommunications, 2006, No. 6, pp. 36-38; Golovkov A.A. Integrated electronic devices. M .: Radio and communications, 1996. - 128 p.].

Известны устройства согласования, реализующие этот способ, выполненные в виде типовых схем резистивных четырехполюсников (Г-образное соединение двух резистивных двухполюсников, Т-образное соединение трех резистивных двухполюсников и т.д.), значения сопротивлений которых определены из условия минимизации отраженного сигнала или максимизации передачи мощности источника сигнала в нагрузку [там же].Known matching devices that implement this method, made in the form of typical circuits of resistive four-terminal devices (L-shaped connection of two resistive two-terminal devices, T-shaped connection of three resistive two-terminal devices, etc.), the resistance values of which are determined from the condition of minimizing the reflected signal or maximizing transmission signal source power to the load [ibid.].

Принцип действия этого способа и устройства заключается в том, что благодаря специальному выбору значений параметров резистивного четырехполюсника на заданной частоте обеспечивается полное согласование комплексного сопротивления источника сигнала и комплексного сопротивления нагрузки, а в заданной полосе частот - согласование с заданным допуском.The principle of operation of this method and device is that, thanks to a special choice of the values of the parameters of the resistive quadripole at a given frequency, full coordination of the complex resistance of the signal source and complex resistance of the load is ensured, and in a given frequency band - matching with a given tolerance.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ согласования комплексных сопротивлений, состоящий в том, что с помощью согласующего устройства, выполненного в виде реактивного четырехполюсника, включаемого между источником высокочастотного сигнала и нагрузкой, на заданном количестве частот достигаются условия минимизации отраженного сигнала или максимизации передачи мощности источника сигнала в нагрузку [Головков А.А. Комплексированные радиоэлектронные устройства. М.: Радио и связь, 1996. - 128 с.].The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a method for matching complex resistances, which consists in the fact that using a matching device made in the form of a reactive four-terminal connected between the high-frequency signal source and the load, the conditions for minimizing the reflected signal are achieved at a given number of frequencies or maximizing the transmission of power of the signal source to the load [A. Golovkov Integrated electronic devices. M .: Radio and communications, 1996. - 128 p.].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство согласования, реализующее этот способ, выполненное в виде типовой схемы реактивного четырехполюсника из Г-образного соединения двух реактивных двухполюсников, каждый из которых выполнен в виде колебательного контура, значения параметров которых определены из условия минимизации отраженного сигнала или максимизации передачи мощности источника сигнала в нагрузку на двух частотах [Головков А.А. Комплексированные радиоэлектронные устройства. М.: Радио и связь, 1996. - 128 с.].The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a matching device that implements this method, made in the form of a typical reactive four-terminal circuit from an L-shaped connection of two reactive two-terminal devices, each of which is made in the form of an oscillatory circuit, the values of which are determined from the condition minimizing the reflected signal or maximizing the transmission of power of the signal source to the load at two frequencies [A. Golovkov Integrated electronic devices. M .: Radio and communications, 1996. - 128 p.].

Принцип действия этого способа и устройства заключается в том, что благодаря специальному выбору значений параметров реактивного четырехполюсника на заданном количестве частот обеспечивается полное согласование комплексного сопротивления источника сигнала и комплексного сопротивления нагрузки, а в заданной полосе частот - согласование с заданным допуском.The principle of operation of this method and device is that, thanks to a special choice of the values of the parameters of the reactive four-terminal network at a given number of frequencies, full coordination of the complex resistance of the signal source and complex resistance of the load is ensured, and coordination with the specified tolerance in a given frequency band.

Основным недостатком всех перечисленных способов и устройств является то, что все элементы четырехполюсников (согласующих устройств) выполнены либо только резистивными, либо только реактивными. При использовании в согласующих устройствах только реактивных или только резистивных элементов не всегда удается обеспечить условия согласования по критерию обеспечения минимума отраженного сигнала или максимума передачи мощности источника сигнала в нагрузку, поскольку такие согласующие устройства имеют определенные области физической реализуемости (области изменения действительной и мнимой составляющих сопротивлений источника сигнала и нагрузки), в пределах которых реализуются эти условия согласования (Головков А.А. Комплексированные радиоэлектронные устройства. М.: Радио и связь, 1996. - 128 с.).The main disadvantage of all the above methods and devices is that all the elements of the four-terminal devices (matching devices) are made either only resistive or only reactive. When using only reactive or only resistive elements in matching devices, it is not always possible to provide matching conditions for the criterion of ensuring the minimum of the reflected signal or the maximum transfer of the power of the signal source to the load, since such matching devices have certain areas of physical realizability (areas of variation of the real and imaginary components of the source resistances signal and load) within which these matching conditions are realized (A. Golovkov. Complexer Baths radio electronic device M .: Radio and communication, 1996 -. 128)..

Все перечисленные способы и устройства обладают еще одним важным недостатком, который состоит в невозможности обеспечения перестройки по частоте согласования произвольных комплексных сопротивлений в заданной полосе частот, поскольку в схеме согласующего устройства отсутствуют управляемые нелинейные элементы и не созданы условия для такой перестройки.All of the above methods and devices have another important drawback, which is the impossibility of ensuring tuning in frequency of matching arbitrary complex resistances in a given frequency band, since there are no controllable nonlinear elements in the matching device circuit and conditions for such tuning are not created.

Техническим результатом изобретения является расширение областей физической реализуемости как областей изменения действительной и мнимой составляющих сопротивлений источника сигнала и нагрузки, в пределах которых последовательно на заданном количестве частот обеспечивается полное согласование комплексного сопротивления источника сигнала и комплексного сопротивления нагрузки, а в заданной полосе частот - согласование с заданным допуском при одновременном увеличении полосы частот, в которой возможна перестройка по частоте согласования произвольных комплексных сопротивлений источника сигнала и нагрузки (например, антенны), за счет оптимизации схемы и значений параметров комплексного четырехполюсника и управления нелинейным элементом. Возможность изменения варианта включения нелинейного элемента относительно согласующего комплексного четырехполюсника еще более расширяет области физической реализуемости.The technical result of the invention is the expansion of areas of physical feasibility as areas of change of the real and imaginary components of the resistance of the signal source and load, within which successively at a given number of frequencies full coordination of the complex resistance of the signal source and complex load resistance is ensured, and in a given frequency band - matching with a given tolerance while increasing the frequency band in which frequency tuning is possible arbitrary complex resistances of the signal source and load (for example, the antenna) due to the optimization of the circuit and the parameters of the complex four-terminal network and control of the nonlinear element. The possibility of changing the option of including a nonlinear element relative to the matching complex quadrupole further expands the field of physical feasibility.

1. Указанный результат достигается тем, что в известном способе согласования комплексных сопротивлений, состоящем в том, что между источником высокочастотного сигнала и нагрузкой включают согласующее устройство, выполненное из четырехполюсника, параметры которого выбраны из условия обеспечения минимума отраженного сигнала, дополнительно четырехполюсник выполняют комплексным из реактивных и резистивных элементов, вводят двухполюсный нелинейный элемент и включают его в продольную цепь между источником высокочастотного сигнала и входом четырехполюсника, нелинейный элемент подключают к источнику низкочастотного управляющего сигнала, к выходу комплексного четырехполюсника подключают нагрузку, условия обеспечения минимума отраженного сигнала выполняют последовательно на заданном количестве частот при одновременном изменении амплитуды управляющего сигнала за счет того, что в интересах обеспечения перестраиваемого по частоте согласования произвольных комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала и нагрузки в заданной полосе частот зависимость элемента z22 матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника от частоты выбирают с помощью следующего математического выражения:1. This result is achieved by the fact that in the known method of matching complex resistances, consisting in the fact that between the source of the high-frequency signal and the load include a matching device made of a four-terminal device, the parameters of which are selected from the condition of ensuring the minimum of the reflected signal, an additional four-terminal device is made complex of reactive and resistive elements, introduce a bipolar nonlinear element and include it in the longitudinal circuit between the high-frequency signal source and the input a four-terminal house, a non-linear element is connected to a source of a low-frequency control signal, a load is connected to the output of a complex four-terminal, the conditions for ensuring the minimum of the reflected signal are performed sequentially at a given number of frequencies while changing the amplitude of the control signal due to the fact that, in the interests of ensuring frequency-tunable coordination of arbitrary complex resistances of a source of a high-frequency signal and load in a given frequency band element z 22 of the resistance matrix of a complex quadrupole versus frequency is selected using the following mathematical expression:

z 2 2 = z н + z 2 1 2 z 0 z z 1 1

Figure 00000001
, z 2 2 = z n + z 2 one 2 z 0 - z - z one one
Figure 00000001
,

где z11, z21 - заданные зависимости соответствующих элементов матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника от частоты; z0 - заданная зависимость комплексного сопротивления источника высокочастотного сигнала от частоты; zн - заданная зависимость комплексного сопротивления нагрузки от частоты; z - заданная зависимость комплексного сопротивления двухполюсного нелинейного элемента от частоты при соответствующем изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.where z 11 , z 21 are the given dependences of the corresponding elements of the resistance matrix of a complex quadripole on frequency; z 0 is the given dependence of the complex resistance of the source of the high-frequency signal on the frequency; z n is the given dependence of the complex load resistance on frequency; z is the given dependence of the complex resistance of a bipolar nonlinear element on frequency with a corresponding change in the amplitude of the low-frequency control signal.

2. Указанный результат достигается тем, что в устройстве согласования комплексных сопротивлений, включенном между источником высокочастотного сигнала и нагрузкой и состоящем из четырехполюсника, параметры которого выбраны из условия обеспечения минимума отраженного сигнала, дополнительно четырехполюсник выполнен комплексным в виде П-образного соединения трех двухполюсников с комплексными сопротивлениями Z1n, Z2n, Z3n, второй комплексный двухполюсник комплексного четырехполюсника сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R1, конденсатора с емкостью С, произвольного реактивного двухполюсника с сопротивлениями Х01, Х02 на двух частотах и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R2 и катушки с индуктивностью L, введенный двухполюсный нелинейный элемент, подключенный к введенному источнику низкочастотного управляющего сигнала, включен между источником высокочастотного сигнала и входом комплексного четырехполюсника в продольную цепь, нагрузка подключена к выходу четырехполюсника, значения параметров второго комплексного двухполюсника определены в соответствии со следующими математическими выражениями:2. This result is achieved by the fact that in the device for matching complex resistances connected between the high-frequency signal source and the load and consisting of a four-terminal device, the parameters of which are selected from the condition for ensuring the minimum of the reflected signal, an additional four-terminal device is made complex in the form of a U-shaped connection of three two-terminal devices with complex resistance Z 1n , Z 2n , Z 3n , the second complex two-terminal complex four-terminal is formed from series-connected first a resistive bipolar with a resistance R 1 , a capacitor with a capacitance C, an arbitrary reactive bipolar with a resistance X 01 , X 02 at two frequencies and connected in parallel to each other a second resistive bipolar with a resistance R 2 and a coil with inductance L, a bipolar nonlinear element connected to the input source of the low-frequency control signal, is connected between the source of the high-frequency signal and the input of the complex four-terminal in the longitudinal circuit, the load is connected to the output quadrupole, the values of the parameters of the second complex two-terminal are determined in accordance with the following mathematical expressions:

Figure 00000002
Figure 00000002

r1, r2, x1, x2 - оптимальные значения действительных и мнимых составляющих сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; Z 2 n = r n + j x n = z 0 n ( z 0 n z n ) [ z н n ( Z 1 n + Z 3 n ) + Z 1 n Z 3 n ] z н n Z 1 n Z 3 n ( Z 1 n + z n z 0 n ) ( Z 3 n + z н n )

Figure 00000003
; - оптимальные значения сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; Z1n, Z3n - заданные значения сопротивления первого и третьего комплексных двухполюсников комплексного четырехполюсника на двух частотах; z0n - заданные значения комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала на двух частотах; zнn - заданные значения комплексных сопротивлений нагрузки на двух частотах; zn - заданные значения комплексных сопротивлений двухполюсного нелинейного элемента на двух частотах, соответствующих двум значениям амплитуды управляющего сигнала; ω1,2=2πf1,2; n=1, 2 - номера заданных двух частот f1,2.r 1 , r 2 , x 1 , x 2 - the optimal values of the real and imaginary components of the resistance of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; Z 2 n = r n + j x n = z 0 n ( z 0 n - z n ) [ z n n ( Z one n + Z 3 n ) + Z one n Z 3 n ] - z n n Z one n Z 3 n ( Z one n + z n - z 0 n ) ( Z 3 n + z n n )
Figure 00000003
; - the optimal resistance values of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; Z 1n , Z 3n - set resistance values of the first and third complex two-terminal complex four-terminal on two frequencies; z 0n - set values of the complex resistances of the source of the high-frequency signal at two frequencies; z нn - set values of the complex load resistances at two frequencies; z n - set values of the complex resistances of a bipolar nonlinear element at two frequencies corresponding to two values of the amplitude of the control signal; ω 1,2 = 2πf 1,2 ; n = 1, 2 - numbers of the given two frequencies f 1,2 .

На фиг.1 показана схема согласующего устройства комплексных сопротивлений (прототип), реализующего способ-прототип.Figure 1 shows a diagram of a matching device of complex resistances (prototype) that implements the prototype method.

На фиг.2 показана структурная схема предлагаемого устройства по п.2., реализующая предлагаемый способ по п.1.Figure 2 shows the structural diagram of the proposed device according to claim 2., Which implements the proposed method according to claim 1.

На фиг.3 приведена схема комплексного четырехполюсника, входящего в предлагаемое устройство, схема которого представлена на фиг.2.Figure 3 shows a diagram of a complex quadrupole included in the proposed device, a diagram of which is presented in figure 2.

На фиг.4 приведена схема второго комплексного двухполюсника, входящего в четырехполюсник, схема которого представлена на фиг.3.Figure 4 shows a diagram of a second complex two-terminal, included in the four-terminal, a diagram of which is presented in figure 3.

Согласующее устройство-прототип (Фиг.1), реализующее способ-прототип, содержит источник высокочастотного сигнала (на фиг.1 не показан) с комплексным сопротивлением - 1, реактивный четырехполюсник - 2 в виде Г-образного соединения двух реактивных двухполюсников - 3, 4, каждый из которых выполнен в виде параллельного колебательного контура на элементах L1 - 5, С1 - 6 и L2 - 7, С2 - 8, и нагрузку с комплексным сопротивлением - 9. Значения параметров контуров выбраны из условия одновременного обеспечения согласования комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала - 1 и нагрузки - 9 на двух частотах по критерию обеспечения минимума отраженного сигнала. Принцип действия этого устройства согласования комплексных сопротивлений источника высокочастотных сигналов и нагрузки (прототипа), реализующего способ-прототип, состоит в следующем.Matching device prototype (Fig. 1), which implements the prototype method, contains a high-frequency signal source (not shown in Fig. 1) with a complex resistance of 1, a reactive four-terminal, 2 in the form of a L-shaped connection of two reactive two-terminal, 3, 4 each of which is made in the form of a parallel oscillatory circuit on the elements L 1 - 5, C 1 - 6 and L 2 - 7, C 2 - 8, and the load with complex resistance - 9. The values of the parameters of the circuits are selected from the condition of simultaneous coordination of complex source resistances you co-frequency signal - 1 and load - 9 at two frequencies according to the criterion of ensuring the minimum of the reflected signal. The principle of operation of this device for matching the complex resistances of a source of high-frequency signals and a load (prototype) that implements the prototype method is as follows.

Благодаря выбору значений параметров контуров из условия одновременного обеспечения согласования комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала - 1 и нагрузки - 9 на двух частотах по критерию достижения минимума отраженного сигнала на этих частотах осуществляется полное согласование, коэффициент стоячей волны оказывается равным единице. При разумном выборе задаваемых двух частот вблизи их окрестностей в определенной полосе частот будет достигнуто согласование с заданным допуском - коэффициент стоячей волны не превышает заданного значения.By choosing the values of the parameters of the circuits from the condition of simultaneously matching the complex resistances of the source of the high-frequency signal - 1 and load - 9 at two frequencies according to the criterion for achieving the minimum of the reflected signal at these frequencies, full coordination is achieved, the standing wave coefficient turns out to be unity. With a reasonable choice of the specified two frequencies near their surroundings in a certain frequency band, agreement will be achieved with a given tolerance - the standing wave coefficient does not exceed the specified value.

Недостатки способа-прототипа и устройства его реализации описаны выше.The disadvantages of the prototype method and device for its implementation are described above.

Предлагаемое устройство по п.2 (фиг.2), реализующее предлагаемый способ по п.1, содержит каскадно-соединенные источник высокочастотного сигнала (на фиг.2 не показан) с комплексным сопротивлением - 1, двухполюсный нелинейный элемент - 19 (включен в продольную цепь), подключенный к источнику низкочастотного управляющего сигнала - 20, комплексный четырехполюсник - 10 в виде П-образного соединения трех комплексных двухполюсников - 11, 12, 13 (фиг.3), второй из которых сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R1 - 14, конденсатора с емкостью С - 15, произвольного реактивного двухполюсника - 16 с зависимостью сопротивления Х0 от частоты и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R2 - 17 и катушки с индуктивностью L - 18, и нагрузку с комплексным сопротивлением - 9. Значения параметров R1, R2, C, L второго комплексного двухполюсника - 12 комплексного четырехполюсника - 10 выбраны из условия последовательного обеспечения согласования комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала - 1 и нагрузки - 9 на двух частотах по критерию обеспечения минимума отраженного сигнала при соответствующем изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.The proposed device according to claim 2 (figure 2), which implements the proposed method according to claim 1, contains a cascade-connected source of a high-frequency signal (not shown in figure 2) with a complex resistance of 1, a bipolar non-linear element of 19 (included in the longitudinal circuit) connected to the source of the low-frequency control signal - 20, a complex four-terminal - 10 in the form of a U-shaped connection of three complex two-terminal - 11, 12, 13 (Fig.3), the second of which is formed from a series of connected first resistive two-terminal with resistance line R 1 - 14, a capacitor with a capacitance of C - 15, an arbitrary reactive bipolar - 16 with a frequency dependence of resistance X 0 and in parallel connected to each other a second resistive bipolar with a resistance of R 2 - 17 and a coil with inductance L - 18, and the load with complex resistance - 9. The values of the parameters R 1 , R 2 , C, L of the second complex two-terminal - 12 complex four-terminal - 10 are selected from the condition of sequentially ensuring coordination of the complex resistances of the high-frequency signal source - 1 and load ki - 9 at two frequencies according to the criterion of ensuring the minimum of the reflected signal with a corresponding change in the amplitude of the low-frequency control signal.

Принцип действия этого устройства согласования комплексных сопротивлений источника высокочастотных сигналов и нагрузки, реализующего предлагаемый способ, состоит в следующем.The principle of operation of this device for matching the complex resistances of a source of high-frequency signals and a load that implements the proposed method is as follows.

Благодаря выбору значений параметров R1, R2, С, L второго комплексного двухполюсника - 12 комплексного четырехполюсника - 10 из условия последовательного обеспечения согласования комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала - 1 и нагрузки - 9 на двух частотах по критерию обеспечения минимума отраженного сигнала при двух значениях амплитуды низкочастотного управляющего сигнала на этих частотах последовательно осуществляется полное согласование, коэффициент стоячей волны оказывается равным единице. При разумном выборе задаваемых двух частот вблизи их окрестностей в определенной полосе частот будет достигнуто перестраиваемое по частоте согласование с заданным допуском - коэффициент стоячей волны не превышает заданного значения при непрерывном изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала. Эти две частоты выбираются из заданной полосы частот в соответствии с указанным условием. В частном случае, соответствующем постоянству амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, в определенной полосе частот будет достигнуто одновременное согласование с заданным допуском - коэффициент стоячей волны не превышает заданного значения, а на двух заданных частотах одновременно осуществляется полное согласование. Полоса частот, в пределах которой наблюдается перестраиваемое согласование, всегда шире, чем полоса частот, в пределах которой наблюдается одновременное согласование.By choosing the values of the parameters R 1 , R 2 , C, L of the second complex two-terminal device, 12 complex four-terminal devices, 10 from the condition of sequentially ensuring coordination of the complex resistances of the high-frequency signal source - 1 and the load - 9 at two frequencies according to the criterion of ensuring the minimum of the reflected signal at two values the amplitudes of the low-frequency control signal at these frequencies are fully consistent, the standing wave coefficient is equal to unity. With a reasonable choice of two frequencies to be set near their surroundings in a certain frequency band, frequency-tunable matching with a given tolerance will be achieved - the standing wave coefficient does not exceed the specified value with a continuous change in the amplitude of the low-frequency control signal. These two frequencies are selected from a given frequency band in accordance with the specified condition. In the particular case corresponding to the constancy of the amplitude of the low-frequency control signal, simultaneous matching with a given tolerance will be achieved in a certain frequency band - the standing wave coefficient does not exceed the specified value, and at the two given frequencies, full matching is carried out simultaneously. The frequency band within which tunable matching is observed is always wider than the frequency band within which simultaneous matching is observed.

Докажем возможность реализации указанных свойств.Let us prove the feasibility of implementing these properties.

Пусть известны зависимости сопротивления z0=r0+jx0 источника высокочастотного сигнала и нагрузки zн=rн+jxн от частоты. Известны также зависимости сопротивления нелинейного элемента z=r+jx от частоты и амплитуды низкочастотного управляющего сигнала. Для простоты записи аргументы ω=2πf (круговая частота) и U, I (амплитуды низкочастотного управляющего сигнала) опущены.Let the dependences of the resistance z 0 = r 0 + jx 0 of the source of the high-frequency signal and the load z n = r n + jx n on frequency be known. The dependences of the resistance of the nonlinear element z = r + jx on the frequency and amplitude of the low-frequency control signal are also known. For simplicity of writing, the arguments ω = 2πf (circular frequency) and U, I (amplitudes of the low-frequency control signal) are omitted.

Нелинейный элемент и комплексный четырехполюсник (КЧ) характеризуются следующими матрицами передачи:The nonlinear element and the complex four-terminal network (CN) are characterized by the following transfer matrices:

A н э = [ 1 z 0 1 ] ; A к ч = [ z 1 1 z 2 1 | z | z 2 1 1 z 2 1 z 2 2 z 2 1 ] , ( 1 )

Figure 00000004
A n uh = [ one z 0 one ] ; A to h = [ z one one z 2 one - | z | z 2 one one z 2 one - z 2 2 z 2 one ] , ( one )
Figure 00000004

где | z | = z 1 1 z 2 2 + z 2 1 2

Figure 00000005
; z11, z21, z22 - определитель и элементы матрицы сопротивлений КЧ с учетом условия взаимности z12=-z21.Where | z | = z one one z 2 2 + z 2 one 2
Figure 00000005
; z 11 , z 21 , z 22 - determinant and elements of the matrix of impedances of the CN, taking into account the reciprocity condition z 12 = -z 21 .

Умножим матрицу передачи нелинейного элемента на матрицу передачи комплексного четырехполюсника. С учетом z0, zн (:Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1971, с.34-36) получим выражение для нормированной классической матрицы передачи согласующего устройства:Multiply the transfer matrix of the nonlinear element by the transfer matrix of the complex four-terminal network. Taking into account z 0 , z n (: Feldstein A.L., Yavich L.R. Synthesis of four-terminal and eight-terminal devices on a microwave. M .: Communication, 1971, p. 34-36) we obtain the expression for the normalized classical transfer matrix of a matching device:

A = [ z 1 1 + z z 2 1 z н z 0 ( z 2 2 z + | z | ) z 2 1 1 z 0 z н 1 z 2 1 z 0 z н z 2 2 z 2 1 z 0 z н ] . ( 2 )

Figure 00000006
A = [ z one one + z z 2 one z n z 0 - ( z 2 2 z + | z | ) z 2 one one z 0 z n one z 2 one z 0 z n - z 2 2 z 2 one z 0 z n ] . ( 2 )
Figure 00000006

Используя известные соотношения между элементами классической матрицы передачи и элементами матрицы рассеяния (там же) с учетом (2) получим выражение для коэффициента отражения:Using the known relations between the elements of the classical transfer matrix and the elements of the scattering matrix (ibid.), Taking into account (2), we obtain the expression for the reflection coefficient:

S 1 1 = ( z 0 + z ) ( z н z 2 2 ) + z 1 1 z н | z | ( z 0 + z ) ( z н z 2 2 ) + z 1 1 z н | z | . ( 3 )

Figure 00000007
S one one = ( - z 0 + z ) ( z n - z 2 2 ) + z one one z n - | z | ( z 0 + z ) ( z n - z 2 2 ) + z one one z n - | z | . ( 3 )
Figure 00000007

Решение комплексного уравнения, сформированного из равенства нулю коэффициента отражения (3):The solution of the complex equation formed from the equality of the reflection coefficient to zero (3):

z 2 2 = z н + z 2 1 2 z 0 z z 1 1 . ( 4 )

Figure 00000008
z 2 2 = z n + z 2 one 2 z 0 - z - z one one . ( four )
Figure 00000008

Полученная взаимосвязь элементов матрицы сопротивлений КЧ (4) с учетом заданных частотных зависимостей z11, z21, z0, z, zн является оптимальной аппроксимирующей функцией частотной зависимости соответствующего элемента (z22) матрицы сопротивлений КЧ. Если реализовать эту аппроксимирующую функцию в пределах какой-либо полосы частот или на отдельных частотах, то в этой полосе частот или на этих частотах будут обеспечены условия согласования по критерию достижения минимума отраженного сигнала. Для этого необходимо взять любую типовую схему КЧ, найти матрицу сопротивлений этой схемы и найденные таким образом элементы этой матрицы, выраженные через параметры схемы, подставить в (4) и решить сформированное комплексное уравнение относительно сопротивления выбранного одного двухполюсника. Частотные характеристики остальных параметров r0, x0, rн, xн, r, x и оставшихся двухполюсников КЧ могут быть выбраны произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений, например из условия увеличения полосы частот, в пределах которой будет достигнуто перестраиваемое по частоте согласование с заданным допуском - коэффициент стоячей волны не превышает заданного значения при непрерывном изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.The obtained relationship of the elements of the CN resistance matrix (4), taking into account the given frequency dependences z 11 , z 21 , z 0 , z, z n, is an optimal approximating function of the frequency dependence of the corresponding element (z 22 ) of the CN resistance matrix. If this approximating function is realized within any frequency band or at separate frequencies, then matching conditions on the criterion of achieving the minimum of the reflected signal will be provided in this frequency band or at these frequencies. To do this, you need to take any typical RF circuit, find the resistance matrix of this circuit and the elements of this matrix found in this way, expressed in terms of the circuit parameters, substitute it in (4) and solve the complex equation for the resistance of the selected one two-terminal network. The frequency characteristics of the remaining parameters r 0 , x 0 , r n , x n , r, x and the remaining two-terminal CNs can be selected arbitrarily or based on any other physical considerations, for example, from the condition of increasing the frequency band within which tunable frequency matching with a given tolerance - the standing wave coefficient does not exceed a given value with a continuous change in the amplitude of the low-frequency control signal.

В соответствии с изложенным алгоритмом получены выражения для отыскания оптимальной аппроксимации частотной зависимости комплексного сопротивления второго двухполюсника КЧ в виде П-образного соединения трех комплексных двухполюсников (фиг.3):In accordance with the above algorithm, expressions are obtained for finding the optimal approximation of the frequency dependence of the complex resistance of the second two-terminal KP in the form of a U-shaped connection of three complex two-terminal (Fig. 3):

Z 2 n = r n + j x n = z 0 n ( z 0 n z n ) [ z н n ( Z 1 n + Z 3 n ) + Z 1 n Z 3 n ] z н n Z 1 n Z 3 n ( Z 1 n + z n z 0 n ) ( Z 3 n + z н n ) , ( 5 )

Figure 00000009
Z 2 n = r n + j x n = z 0 n ( z 0 n - z n ) [ z n n ( Z one n + Z 3 n ) + Z one n Z 3 n ] - z n n Z one n Z 3 n ( Z one n + z n - z 0 n ) ( Z 3 n + z n n ) , ( 5 )
Figure 00000009

где n=1, 2… - номера частот интерполяции. Сопротивления Z1n, Z3n могут быть выбраны произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений. Индекс n необходимо ввести и в другие обозначения физических величин, явным образом зависящих от частоты. Физический смысл решения (5) состоит в том, что частотная зависимость комплексного сопротивления второго двухполюсника КЧ обеспечивает равенство частотной зависимости сопротивления источника высокочастотного сигнала и частотной зависимости входного сопротивления остальной части согласующего устройства (в сечении 1-1I (фиг.2)). При этом обеспечивалось бы полное согласование на всем спектре частот. Однако реализация (5) в сплошной даже очень узкой полосе частот при постоянной амплитуде напряжения на нелинейном элементе невозможна.where n = 1, 2 ... are the numbers of the interpolation frequencies. Resistances Z 1n , Z 3n can be chosen arbitrarily or on the basis of any other physical considerations. The index n must also be introduced in other notation of physical quantities that explicitly depend on the frequency. The physical meaning of solution (5) lies in the fact that the frequency dependence of the complex resistance of the second two-terminal KCH ensures equality of the frequency dependence of the resistance of the source of the high-frequency signal and the frequency dependence of the input resistance of the rest of the matching device (in section 1-1 I (Fig. 2)). In this case, full agreement would be ensured over the entire frequency spectrum. However, the implementation of (5) in a continuous even very narrow frequency band with a constant amplitude of the voltage across a nonlinear element is impossible.

Для реализации оптимальной аппроксимации (5) последовательно на всех частотах заданной полосы частот, соответствующей заданному диапазону изменения амплитуды управляющего сигнала на нелинейном элементе, методом интерполяции необходимо сформировать двухполюсник с сопротивлением Z2n из не менее, чем 2N (N - число частот интерполяции) элементов типа R, L, C, найти выражения для их сопротивлений, приравнять их к оптимальным значениям сопротивлений двухполюсника на заданных частотах, соответствующих заданным амплитудам управляющего сигнала, определенным по формулам (5), и решить сформированную таким образом систему 2N уравнений относительно 2N выбранных параметров R, L, C. Значения параметров остальных элементов могут быть выбраны произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений, например из условия физической реализуемости. Пусть второй двухполюсник КЧ с сопротивлением Z2n сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R1, конденсатора с емкостью С, произвольного реактивного двухполюсника с сопротивлениями Х01, Х02 и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R2 и катушки с индуктивностью L (фиг.4). Комплексное сопротивление второго двухполюсника КЧ:To implement the optimal approximation (5) sequentially at all frequencies of a given frequency band corresponding to a given range of variation of the amplitude of the control signal on a nonlinear element, using a interpolation method, it is necessary to form a two-terminal network with a resistance Z 2n of at least 2N (N is the number of interpolation frequencies) of elements of the type R, L, C, find the expressions for their resistances, equate them to the optimal values of the two-terminal resistances at the given frequencies corresponding to the given amplitudes of the control signal, op defined by formulas (5), and solve the system of 2N equations thus formed with respect to 2N selected parameters R, L, C. The values of the parameters of the remaining elements can be chosen arbitrarily or based on any other physical considerations, for example, from the condition of physical realizability. Let the second KP double-terminal with resistance Z 2n be formed from a series-connected first resistive two-terminal with resistance R 1 , a capacitor with capacitance C, an arbitrary reactive two-terminal with resistors X 01 , X 02 and parallel to each other, a second resistive two-terminal with resistance R 2 and coils with inductance L (figure 4). The complex resistance of the second two-terminal KCH:

Z 2 n = R 1 + 1 j ω n C + j X 0 n + R 2 j ω n L j ω n L + R 2 . ( 6 )

Figure 00000010
Z 2 n = R one + one j ω n C + j X 0 n + R 2 j ω n L j ω n L + R 2 . ( 6 )
Figure 00000010

Разделим в (6) между собой действительную и мнимую части и для N=2 составим систему четырех уравнений:In (6), we divide the real and imaginary parts together and for N = 2 we compose a system of four equations:

Figure 00000011
Figure 00000011

r1, r2, x1, x2 - оптимальные значения действительных и мнимых составляющих сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах и двух амплитудах управляющего сигнала на нелинейном элементе (сопротивление Z2n (5) зависит от zn).r 1 , r 2 , x 1 , x 2 are the optimal values of the real and imaginary components of the resistance of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies and two amplitudes of the control signal on a nonlinear element (resistance Z 2n (5) depends on z n ).

Реализация оптимальных аппроксимаций частотных характеристик четырехполюсника (4) с помощью П-образного звена (5) и второго двухполюсника этого звена с помощью (6), (8) обеспечивает реализацию условия согласования с заданным допуском последовательно на всех заданных частотах требуемой полосы частот, соответствующей диапазону изменения амплитуды управляющего сигнала на нелинейном элементе. Разумный выбор положений частот ω1, ω2 относительно друг друга и дополнительное варьирование значений свободных от ограничений типа (4)-(6), (8) параметров еще более увеличивает полосу частот, в пределах которой будет достигнуто перестраиваемое по частоте согласование с заданным допуском - коэффициент стоячей волны не превышает заданного значения при непрерывном изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.The implementation of optimal approximations of the frequency characteristics of the four-terminal network (4) using the U-shaped link (5) and the second two-terminal network of this link using (6), (8) ensures that the matching condition with the given tolerance is achieved sequentially at all given frequencies of the required frequency band corresponding to the range changes in the amplitude of the control signal on a nonlinear element. A reasonable choice of the positions of the frequencies ω 1 , ω 2 relative to each other and additional variation of the values of parameter-free types (4) - (6), (8) further increase the frequency band within which frequency-tunable matching with a given tolerance will be achieved - the standing wave coefficient does not exceed a given value with a continuous change in the amplitude of the low-frequency control signal.

Предлагаемые технические решения являются новыми, поскольку из общедоступных сведений неизвестны способ и устройство согласования комплексных сопротивлений в заданной полосе частот за счет специального выбора частотной зависимости элемента z22 матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника, реализуемой выполнением этого четырехполюсника в виде П-образного соединения трех комплексных двухполюсников, формированием второго комплексного двухполюсника П-образного соединения из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R1, конденсатора с емкостью С, произвольного реактивного двухполюсника с сопротивлениями Х01, Х02 на двух частотах и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R2 и катушки с индуктивностью L и выбором указанных параметров по соответствующим математическим выражениям в интересах достижения минимума отраженного сигнала последовательно на всех частотах этой полосы частот при соответствующем изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.The proposed technical solutions are new, because the method and device for matching complex resistances in a given frequency band are unknown due to a special choice of the frequency dependence of element z 22 of the resistance matrix of a complex four-terminal network, which is implemented by performing this four-terminal network in the form of a U-shaped connection of three complex two-terminal networks, the second complex bipolar U-shaped connection from the series-connected first resistive a two-terminal with resistance R 1 , a capacitor with a capacitance C, an arbitrary reactive two-terminal with resistances X 01 , X 02 at two frequencies and in parallel connected to each other a second resistive two-terminal with resistance R 2 and a coil with inductance L and the choice of these parameters according to the corresponding mathematical expressions in The interests of achieving a minimum of the reflected signal sequentially at all frequencies of this frequency band with a corresponding change in the amplitude of the low-frequency control signal.

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций (выполнение согласующего устройства для реализации предлагаемого способа в виде, показанном на фиг.2, выполнение четырехполюсника комплексным в виде соединенных между собой указанным выше способом трех двухполюсников (фиг.3), формирование второго двухполюсника из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R1, конденсатора с емкостью С, произвольного реактивного двухполюсника с сопротивлениями Х01, Х02 на двух частотах и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R2 и катушки с индуктивностью L (фиг.4), выбор значений элемента z22 матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника, выбор значений параметров второго двухполюсника КЧ из условия последовательного обеспечения условий согласования на всех заданных частотах при изменении состояния нелинейного двухполюсного элемента под действием амплитуды низкочастотного управляющего сигнала) обеспечивает перестраиваемое согласование по критерию минимума отраженного сигнала в заданной полосе частот по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.The proposed technical solutions have an inventive step, since it does not explicitly follow from the published scientific data and the known technical solutions that the claimed sequence of operations (execution of a matching device for implementing the proposed method in the form shown in Fig. 2, execution of a four-terminal complex in the form of interconnected the above method of three two-terminal networks (Fig.3), the formation of the second two-terminal network from the series-connected first resistive two-terminal network with resistance R 1, a capacitor with capacitance C, an arbitrary reactance two-terminal network with resistances X 01, X 02 at two frequencies and connected in parallel between a second two-terminal resistive with a resistance R 2 and coil with inductance L (4), the selection of element values z 22 complex matrix resistances quadripole, the choice of values of parameters of the second two-terminal network CN of conditions ensuring sequential consistency conditions at all given frequencies when the state of the nonlinear bipolar ale coagulant under the influence of low-frequency control signal amplitude) provides a tunable matching criterion of the minimum of the reflected signal in a predetermined frequency band by low-frequency law of change of the control signal amplitude.

Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью полупроводниковые диоды (параметрические диоды, p-i-n-диоды, диоды Ганна, туннельные диоды, лавинно-пролетные диоды и т.д.), индуктивности, резисторы и емкости, сформированные в заявленную схему комплексного четырехполюсника. Значения параметров индуктивностей, резистивных элементов и емкостей, входящих в схему второго двухполюсника КЧ, могут быть однозначно определены с помощью математических выражений, приведенных в формуле изобретения.The proposed technical solutions are practically applicable, since semiconductor diodes (parametric diodes, pin diodes, Gunn diodes, tunnel diodes, avalanche-span diodes, etc.), inductors, resistors and capacitors can be used for their implementation formed in the claimed circuit of a complex four-terminal network. The values of the parameters of the inductances, resistive elements and capacitances included in the circuit of the second two-terminal KCH, can be uniquely determined using mathematical expressions given in the claims.

Технико-экономическая эффективность предложенных способа и устройства заключается в последовательном обеспечении условий согласования комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала и нагрузки на всех частотах в заданной сплошной полосе частот, соответствующей заданному диапазону изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, за счет выбора схемы и значений параметров элементов R, L, C комплексного четырехполюсника по критерию обеспечения минимума отраженного сигнала на этих частотах при изменяемом состоянии нелинейного двухполюсного элемента под действием низкочастотного управляющего сигнала, что позволяет расширить области физической реализуемости как области изменения действительной и мнимой составляющих сопротивлений источника сигнала и нагрузки, в пределах которых последовательно на заданном количестве частот обеспечивается полное согласование комплексного сопротивления источника сигнала и комплексного сопротивления нагрузки, а в заданной полосе частот - согласование с заданным допуском при одновременном увеличении полосы частот, в которой возможна перестройка по частоте согласования произвольных комплексных сопротивлений источника сигнала и нагрузки (например, антенны), за счет оптимизации схемы и значений параметров комплексного четырехполюсника и управления нелинейным элементом.The technical and economic efficiency of the proposed method and device consists in sequentially providing matching conditions for the complex resistances of the high-frequency signal source and the load at all frequencies in a given continuous frequency band corresponding to a given range of variation in the amplitude of the low-frequency control signal, due to the choice of the circuit and the values of the parameters of the elements R, L , C of a complex four-terminal system according to the criterion of ensuring the minimum of the reflected signal at these frequencies with a variable state the use of a nonlinear bipolar element under the influence of a low-frequency control signal, which allows us to expand the field of physical realizability as a region of change in the real and imaginary components of the resistance of the signal source and load, within which successively at a given number of frequencies full coordination of the complex resistance of the signal source and the complex load resistance is ensured, and in a given frequency band - matching with a given tolerance while increasing the bands s frequencies, in which it is possible to adjust according to the frequency of matching arbitrary complex resistances of the signal source and load (for example, an antenna), due to the optimization of the circuit and the parameters of the complex four-terminal network and control of a nonlinear element.

Claims (2)

1. Способ согласования комплексных сопротивлений, состоящий в том, что между источником высокочастотного сигнала и нагрузкой включают согласующее устройство, выполненное из четырехполюсника, параметры которого выбирают из условия обеспечения минимума отраженного сигнала, отличающийся тем, что четырехполюсник выполняют комплексным из реактивных и резистивных элементов, вводят двухполюсный нелинейный элемент, включают его в продольную цепь между источником высокочастотного сигнала и входом четырехполюсника и подключают к источнику низкочастотного управляющего сигнала, к выходу комплексного четырехполюсника подключают нагрузку, условия обеспечения минимума отраженного сигнала выполняют последовательно на заданном количестве частот при одновременном изменении амплитуды управляющего сигнала за счет того, что в интересах обеспечения перестраиваемого по частоте согласования произвольных комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала и нагрузки в заданной полосе частот зависимость элемента z22 матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника от частоты выбирают с помощью следующего математического выражения:
z 22 = z н + z 21 2 z 0 z z 11 ,
Figure 00000012

где z11, z22 - заданные зависимости соответствующих элементов матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника от частоты; z0 - заданная зависимость комплексного сопротивления источника высокочастотного сигнала от частоты; zн - заданная зависимость комплексного сопротивления нагрузки от частоты; z - заданная зависимость комплексного сопротивления двухполюсного нелинейного элемента от частоты при соответствующем изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.
1. The method of coordination of complex resistances, consisting in the fact that between the source of the high-frequency signal and the load include a matching device made of a four-terminal network, the parameters of which are selected from the condition of ensuring the minimum of the reflected signal, characterized in that the four-terminal network is made complex of reactive and resistive elements, enter bipolar nonlinear element, include it in a longitudinal circuit between the high-frequency signal source and the input of the four-terminal network and connect to the source of the high-frequency control signal, the load is connected to the output of the complex four-terminal network, the conditions for ensuring the minimum of the reflected signal are satisfied sequentially at a given number of frequencies while changing the amplitude of the control signal due to the fact that in the interests of ensuring frequency-tunable coordination of arbitrary complex resistances of the source of the high-frequency signal and load at a given band element dependency matrix 22 z integrated resistances quadripole the frequency is selected by the following mathematical expression:
z 22 = z n + z 21 2 z 0 - z - z eleven ,
Figure 00000012

where z 11 , z 22 are the given dependences of the corresponding elements of the resistance matrix of the complex quadripole on frequency; z 0 is the given dependence of the complex resistance of the source of the high-frequency signal on the frequency; z n is the given dependence of the complex load resistance on frequency; z is the given dependence of the complex resistance of a bipolar nonlinear element on frequency with a corresponding change in the amplitude of the low-frequency control signal.
2. Устройство согласования комплексных сопротивлений, включенное между источником высокочастотного сигнала и нагрузкой и состоящее из четырехполюсника, параметры которого выбраны из условия обеспечения минимума отраженного сигнала, отличающееся тем, что четырехполюсник выполнен комплексным в виде П-образного соединения трех двухполюсников с комплексными сопротивлениями Z1n, Z2n, Z3n, второй комплексный двухполюсник комплексного четырехполюсника сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R1, конденсатора с емкостью С, произвольного реактивного двухполюсника с сопротивлениями Х01, Х02 на двух частотах и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R2 и катушки с индуктивностью L, введенный двухполюсный нелинейный элемент, подключенный к введенному источнику низкочастотного управляющего сигнала, включен между источником высокочастотного сигнала и входом комплексного четырехполюсника в продольную цепь, нагрузка подключена к выходу четырехполюсника, значения параметров второго комплексного двухполюсника определены в соответствии со следующими математическими выражениями:
R 1 = ω 2 3 r 1 ( x 2 X 0 2 ) [ ω 2 ( x 2 X 0 2 ) 2 ω 1 ( x 1 X 0 1 ) ] ω 1 3 ( x 1 X 0 1 ) r 2 [ ω 1 ( x 1 X 0 1 ) 2 ω 2 ( x 2 X 0 2 ) ] + ω 1 2 ω 2 2 ( r 1 r 2 ) 3 ( ω 2 2 ω 1 2 ) [ ω 2 ( x 2 X 0 2 ) ω 1 ( x 1 X 0 1 ) ] 2 ;
Figure 00000013

R 2 = ω 1 4 A + ω 2 ω 1 3 B + ω 1 2 ω 2 2 C 1 + ω 1 ω 2 3 D + ω 2 4 E ( r 2 r 1 ) ( ω 2 2 ω 1 2 ) [ ( x 1 X 0 1 ) ω 1 ( x 2 X 0 2 ) ω 2 ] 2 ;
Figure 00000014

C = ( ω 1 2 ω 2 2 ) [ ω 1 ( x 1 X 0 1 ) ω 2 ( x 2 X 0 2 ) ] ω 1 ω 2 { ω 1 ω 2 [ ( r 1 r 2 ) 2 + ( x 1 X 0 1 ) 2 + ( x 2 X 0 2 ) 2 ] ( x 1 X 0 1 ) ( x 2 X 0 2 ) ( ω 1 2 + ω 2 2 ) } ;
Figure 00000015

L = ω 1 4 A + ω 2 ω 1 3 B + ω 1 2 ω 2 2 C 1 + ω 1 ω 2 3 D + ω 2 4 E ( ω 1 2 ω 2 2 ) [ ω 1 ( x 1 X 0 1 ) ω 2 ( x 2 X 0 2 ) ] 3 ,
Figure 00000016

где A = ( x 1 X 0 1 ) 2 [ ( r 1 r 2 ) 2 + ( x 1 X 0 1 ) 2 ] ;
Figure 00000017
B = 2 ( x 1 X 0 1 ) ( x 2 X 0 2 ) [ ( r 1 r 2 ) 2 + 2 ( x 1 X 0 1 ) 2 ] ;
Figure 00000018
C 1 = [ ( x 1 X 0 1 ) 2 + ( x 2 X 0 2 ) 2 ] ( r 1 r 2 ) 2 + 6 ( r 1 2 r 2 2 + ( x 1 X 0 1 ) 2 ( x 2 X 0 2 ) 2 ) + r 1 4 + r 2 4 4 r 1 r 2 ( r 1 2 + r 2 2 ) ;
Figure 00000019
D = 2 ( x 1 X 0 1 ) ( x 2 X 0 2 ) [ ( r 1 r 2 ) 2 + 2 ( x 2 X 0 2 ) 2 ] ;
Figure 00000020
E = ( x 2 X 0 2 ) 2 [ ( r 1 r 2 ) 2 + ( x 2 X 0 2 ) 2 ] ;
Figure 00000021

r1, r2, x1, x2 - оптимальные значения действительных и мнимых составляющих сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; Z 2 n = r n + j x n = z 0 n ( z 0 n z n ) [ z н n ( Z 1 n + Z 3 n ) + Z 1 n Z 3 n ] z н n Z 1 n Z 3 n ( Z 1 n + z n z 0 n ) ( Z 3 n + z н n )
Figure 00000022
- оптимальные значения сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; Z1n, Z3n - заданные значения сопротивления первого и третьего комплексных двухполюсников комплексного четырехполюсника на двух частотах; Z0n - заданные значения комплексных сопротивлений источника высокочастотного сигнала на двух частотах; zнn - заданные значения комплексных сопротивлений нагрузки на двух частотах; zn - заданные значения комплексных сопротивлений двухполюсного нелинейного элемента на двух частотах, соответствующих двум значениям амплитуды управляющего сигнала; ω1,2=2πf1,2; n=1, 2 - номера заданных двух частот f1,2.
2. A device for matching complex resistances, included between the source of the high-frequency signal and the load and consisting of a four-terminal device, the parameters of which are selected from the condition for ensuring the minimum of the reflected signal, characterized in that the four-terminal device is complex in the form of a U-shaped connection of three two-terminal devices with complex resistances Z 1n , Z 2n, Z 3n, a second complex two-terminal integrated quadripole formed of series-connected two-terminal network with a first resistive accompanied ivleniem R 1, a capacitor with capacitance C, an arbitrary reactance two-terminal network with resistances X 01, X 02 at two frequencies and connected in parallel between a second resistive two-terminal resistance R 2 and coil with inductance L, the entered two-pole non-linear element connected to the entered source baseband control signal, connected between the source of the high-frequency signal and the input of the complex four-terminal into the longitudinal circuit, the load is connected to the output of the four-terminal, the parameter values s second integrated two-terminal network are determined in accordance with the following mathematical expression:
R one = ω 2 3 r one ( x 2 - X 0 2 ) [ ω 2 ( x 2 - X 0 2 ) - 2 ω one ( x one - X 0 one ) ] - ω one 3 ( x one - X 0 one ) r 2 [ ω one ( x one - X 0 one ) - 2 ω 2 ( x 2 - X 0 2 ) ] + ω one 2 ω 2 2 ( r one - r 2 ) 3 ( ω 2 2 - ω one 2 ) [ ω 2 ( x 2 - X 0 2 ) - ω one ( x one - X 0 one ) ] 2 ;
Figure 00000013

R 2 = ω one four A + ω 2 ω one 3 B + ω one 2 ω 2 2 C one + ω one ω 2 3 D + ω 2 four E ( r 2 - r one ) ( ω 2 2 - ω one 2 ) [ ( x one - X 0 one ) ω one - ( x 2 - X 0 2 ) ω 2 ] 2 ;
Figure 00000014

C = ( ω one 2 - ω 2 2 ) [ ω one ( x one - X 0 one ) - ω 2 ( x 2 - X 0 2 ) ] ω one ω 2 { ω one ω 2 [ ( r one - r 2 ) 2 + ( x one - X 0 one ) 2 + ( x 2 - X 0 2 ) 2 ] - ( x one - X 0 one ) ( x 2 - X 0 2 ) ( ω one 2 + ω 2 2 ) } ;
Figure 00000015

L = ω one four A + ω 2 ω one 3 B + ω one 2 ω 2 2 C one + ω one ω 2 3 D + ω 2 four E ( ω one 2 - ω 2 2 ) [ ω one ( x one - X 0 one ) - ω 2 ( x 2 - X 0 2 ) ] 3 ,
Figure 00000016

Where A = ( x one - X 0 one ) 2 [ ( r one - r 2 ) 2 + ( x one - X 0 one ) 2 ] ;
Figure 00000017
B = - 2 ( x one - X 0 one ) ( x 2 - X 0 2 ) [ ( r one - r 2 ) 2 + 2 ( x one - X 0 one ) 2 ] ;
Figure 00000018
C one = [ ( x one - X 0 one ) 2 + ( x 2 - X 0 2 ) 2 ] ( r one - r 2 ) 2 + 6 ( r one 2 r 2 2 + ( x one - X 0 one ) 2 ( x 2 - X 0 2 ) 2 ) + r one four + r 2 four - four r one r 2 ( r one 2 + r 2 2 ) ;
Figure 00000019
D = - 2 ( x one - X 0 one ) ( x 2 - X 0 2 ) [ ( r one - r 2 ) 2 + 2 ( x 2 - X 0 2 ) 2 ] ;
Figure 00000020
E = ( x 2 - X 0 2 ) 2 [ ( r one - r 2 ) 2 + ( x 2 - X 0 2 ) 2 ] ;
Figure 00000021

r 1 , r 2 , x 1 , x 2 - the optimal values of the real and imaginary components of the resistance of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; Z 2 n = r n + j x n = z 0 n ( z 0 n - z n ) [ z n n ( Z one n + Z 3 n ) + Z one n Z 3 n ] - z n n Z one n Z 3 n ( Z one n + z n - z 0 n ) ( Z 3 n + z n n )
Figure 00000022
- the optimal resistance values of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; Z 1n , Z 3n - set resistance values of the first and third complex two-terminal complex four-terminal on two frequencies; Z 0n - set values of the complex resistances of the source of the high-frequency signal at two frequencies; z нn - set values of the complex load resistances at two frequencies; z n - set values of the complex resistances of a bipolar nonlinear element at two frequencies corresponding to two values of the amplitude of the control signal; ω 1,2 = 2πf 1,2 ; n = 1, 2 - numbers of the given two frequencies f 1,2 .
RU2011148704/08A 2011-11-29 2011-11-29 Method of matching complex impedances and apparatus for realising said method RU2487443C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148704/08A RU2487443C1 (en) 2011-11-29 2011-11-29 Method of matching complex impedances and apparatus for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148704/08A RU2487443C1 (en) 2011-11-29 2011-11-29 Method of matching complex impedances and apparatus for realising said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011148704A RU2011148704A (en) 2013-06-10
RU2487443C1 true RU2487443C1 (en) 2013-07-10

Family

ID=48784394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011148704/08A RU2487443C1 (en) 2011-11-29 2011-11-29 Method of matching complex impedances and apparatus for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2487443C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5155455A (en) * 1989-08-01 1992-10-13 Plessey Overseas Limited Am/fm modulator in which am can be converted to fm by vector addition
WO2006107837A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-12 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for encoding and decoding an highband portion of a speech signal
RU2342769C2 (en) * 2007-02-02 2008-12-27 Федеральное Государственное учреждение Федеральный Государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности Минообороны России Device for modulating amplitude and phase of radio-frequency signals

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5155455A (en) * 1989-08-01 1992-10-13 Plessey Overseas Limited Am/fm modulator in which am can be converted to fm by vector addition
WO2006107837A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-12 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for encoding and decoding an highband portion of a speech signal
RU2342769C2 (en) * 2007-02-02 2008-12-27 Федеральное Государственное учреждение Федеральный Государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности Минообороны России Device for modulating amplitude and phase of radio-frequency signals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, 1988. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы, 5-е изд., испр. - М.: Дрофа, 2006. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011148704A (en) 2013-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gimenez et al. General synthesis methodology for the design of acoustic wave ladder filters and duplexers
US9165101B2 (en) Network synthesis design of microwave acoustic wave filters
RU2342769C2 (en) Device for modulating amplitude and phase of radio-frequency signals
CN103562736A (en) Simple and minimally invasive methods and systems for sensing and computing load impedance
RU2486639C1 (en) Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2496192C2 (en) Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2486667C1 (en) Method of matching complex impedances and apparatus for realising said method
RU2341867C2 (en) Method for modulation of amplitude and phase of multiple-frequency signals and device for its realisation
RU2487443C1 (en) Method of matching complex impedances and apparatus for realising said method
RU2341006C2 (en) Method of radio-frequency signal amplitude and phase modulation and related device of implementation thereof
RU2485677C1 (en) Method to match complex resistances and device of its realisation
RU2485640C1 (en) Method for complex resistance matching and device for its implementation
RU2496224C2 (en) Method for amplitude-phase modulation of high-frequency signal and apparatus for realising said method
RU2589304C1 (en) Method for amplitude-phase modulation of high-frequency signal and device for its implementation
RU2488943C2 (en) Method for amplitude, phase and frequency modulation of high-frequency signals and multifunctional apparatus for realising said method
RU2568931C1 (en) Method for amplitude-phase modulation of high-frequency signal and device for its implementation
RU2589864C1 (en) Method of amplitude-phase modulation of high-frequency signal and device for its implementation
RU2341868C2 (en) Device for modulation of amplitude and phase of multiple-frequency signals
RU2342768C2 (en) Device for modulating amplitude and phase of radio-frequency signals
RU2341008C2 (en) Radio-frequency signal amplitude and phase modulators
RU2494529C2 (en) Method for amplitude-phase modulation of high-frequency signal and apparatus for realising said method
de França Ferreira et al. Design and synthesis of arbitrary group delay filters for integrated analog signal processing
RU2490780C2 (en) Method for amplitude, phase and frequency modulation of high-frequency signals and multifunctional apparatus for realising said method
RU2488947C2 (en) Method for amplitude, phase and frequency modulation of high-frequency signals and multifunctional apparatus for realising said method
RU2494528C2 (en) Method for amplitude-phase modulation of high-frequency signal and apparatus for realising said method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141130