CN103490794B - 可变天调匹配网络结构电路 - Google Patents
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Abstract
可变天调匹配网络结构电路，通过一组串联电感连接射频天线，串联电感的两端分别并联一组第一和第二接地电容，第一和第二电容上串联继电器控制的开关，电感上亦并联继电器控制的短路开关；与射频天线连接的第二接地电容通过转换开关选择接地或通过导线直接接射频天线；射频天线也连接一转换开关，用于选择串联电感与并联接地电容连接处，或连接上述第二接地电容通过导线直接接射频天线。本发明当并联时可作为LC网络结构时的副网络，当串联时，又可作为CC网络结构时的主网络，使用灵活，适配能力强，功率损耗小。
Description
一、技术领域
本发明属于电子电路设计，尤其是涉及可变天调匹配网络结构电路的设计。
二、背景技术
短波天线调谐器(以下简称天调)是实现发射机到天线间的阻抗匹配，使发射机的功率可以最大限度地传输到天线上。天调的匹配网络是由多组电感和电容组成，理论上是无损网络，但事实上，电容和电感都不可能做到理想化，必然存在寄生阻抗，尤其是大电感在使用过程中会发热，说明有部分射频功率在天调内部转化为热能。另外网络在各个频点上的匹配带宽越窄，受电容电感取值范围和精度的影响，也会使功率在天调上的损耗增加。
目前天调的匹配网络结构主要有CC网络（主网络是串联电容和并联电容）和LC网络（主网络是串联电感和并联电容），它们适用的天线种类不同，一般CC网络适用于阻抗主要呈感性的天线，而LC网络适用于阻抗主要呈容性的天线。但事实上天线不可能在全频段都呈感性或容性，所以一般会在天调的靠近天线端加入副网络，用于调节天线的阻抗，使天线的阻抗范围在天调的主网络可调区域，但副网络的可取值非常有限，可能增加天调的功率损耗。而且随着天线技术的发展，天线的种类也越来越多，阻抗特性也越来越复杂，单独的CC网络或LC网络已不适应复杂的天线阻抗特性，反而增加射频功率在天调上的损耗。
三、发明内容
本发明实现一种可变的天调匹配网络结构设计方式，在尽可能不增加天调体积的情况下，使匹配网络靠近天线端的电容可以根据天线的阻抗特性自动选择为串联方式或是并联方式，改变天调匹配网络的结构形式，扩展天调的匹配范围，增加适配天线的种类，减少功率在天调上的损耗，提高短波通信的可靠性。
本发明的技术方案是：可变天调匹配网络结构电路，通过一组串联电感连接射频天线，串联电感的两端分别并联一组第一和一组第二接地电容，第一和第二电容上串联继电器控制的开关，电感上亦并联继电器控制的短路开关；与射频天线连接的第二接地电容通过转换开关选择接地或通过导线直接接射频天线；射频天线也连接一转换开关，用于选择串联电感与并联接地电容连接处，或连接上述第二接地电容通过导线直接接射频天线。
第一组接地电容C1的取值范围为0～5120pF，取值精度为5pF；第二组接地电容C2的取值范围为0～2048pF，取值精度为2pF。
串联电感L1的取值范围为0～32uH，取值精度为0.03uH。
串联电感L1、二组接地电容C1和C2分别是由10个取值成倍增加的电感或电容组成。
继电器控制的开关K1、K2、K3是对网络上每个离散电感或电容是否接入到网络进行控制，电容C1和C2上串联继电器控制的开关分别为K1、K3，K2是与电感L1并联的短路开关，继电器控制的K4、K5开关是对C2在网络中的串并方式进行切换，K5一端连接射频天线，另一端连接串联电感L1或C2的接地端，C2通过转换开关K4选择接地或通过导线直接接射频天线；当K4打到b端，K5打到a端，则C2是以并联方式连接至网络中；当K4打到a端，K5打到b端，则C2是以串联方式连接至网络中。
本发明的有益效果是：将CC网络和LC网络结合在一起，将原来LC网络中的副网络通过继电器切换开关，设计成可变形式，当并联时可作为LC网络结构时的副网络，当串联时，又可作为CC网络结构时的主网络，使用灵活，适配能力强，功率损耗小。本发明可以应用到背负或车载短波天调上，增加天调适配天线的种类，减少功率在天调内部的损耗，提高短波通信的可靠性。
四、附图说明
图1为可变天调匹配网络结构设计示意图；
图2为可变天调匹配网络的配谐示意图。
五、具体实施方式
本发明中的可变天调匹配网络结构设计示意图如图1所示，图中的C1、C2分别是由10个成倍增加的离散电容并联而成，C1的取值范围为0～5120pF，取值精度为5pF，C2的取值范围为0～2048pF，取值精度为2pF；图中的L1是由10个成倍增加的离散电感串联而成，L1的取值范围为0～32uH，取值精度为0.03uH；继电器控制的开关K1、K2、K3是对网络上对应的每个离散电感或电容是否接入到网络进行控制，继电器控制的开关K4、K5是对C2在网络中的串并方式进行切换，当K4打到b端，K5打到a端，则C2是以并联方式连接至网络中；当K4打到a端，K5打到b端，则C2是以串联方式连接至网络中。
可变天调匹配网络的配谐示意图如图2所示，图中阻抗圆图的横坐标R表示天线阻抗实部值，纵坐标X表示天线阻抗虚部值，以过原点和50Ω匹配点的上半圆为分界线将阻抗圆图分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ区域，当天线阻抗位于Ⅰ区域时，将C2置于串联模式，作为主网络与C1共同完成天线的配谐，因为整个过程没有使用电感，所以功率损耗会比带电感的配谐方式要小；当天线阻抗位于Ⅱ区域时，可以不用C2，用L1和C1即可完成天线的配谐；当天线阻抗位于Ⅲ或Ⅴ区域时，将C2置于并联模式，作为副网络选用最小的C2值(增加匹配带宽，减少功率损耗)，将天线阻抗调至Ⅱ区域，然后再用L1和C1完成天线的配谐。
这种主网络可变的电路结构可以根据不同频点的天线阻抗值，选用最佳的网络结构，减少射频功率在天调内部的损耗。
Claims (1)
1.可变天调匹配网络结构电路，其特征是通过一组串联电感连接射频天线，串联电感的两端分别并联一组第一和一组第二接地电容C1 、C2，第一和第二接地电容上串联继电器控制的开关K1、K3，电感L1上亦并联继电器控制的短路开关K2；与射频天线连接的第二接地电容通过转换开关选择接地或通过导线直接接射频天线；射频天线也连接一转换开关，用于选择串联电感与并联接地电容连接处，或连接上述第二接地电容通过导线直接接射频天线；
第一接地电容C1的取值范围为0~5120pF，取值精度为5pF；第二接地电容C2的取值范围为0~2048pF，取值精度为2pF；
串联电感 L1的取值范围为0~32uH，取值精度为0.03uH；
继电器控制的开关K1、K2、K3是对网络上每个离散电感或电容是否接入到网络进行控制，继电器控制的两位置开关K4、K5是对第二接地电容C2在网络中的串并方式进行切换，K5一端连接射频天线，另一端连接串联电感L1或C2的接地端a、b两位置，第二接地电容C2通过转换开关K4选择接地或通过导线直接接射频天线b、a两位置；当开关K4打到b端，K5打到a端，则第二接地电容C2是以并联方式连接至网络中；当K4打到a端，K5打到b端，则C2是以串联方式连接至网络中。
2．根据权利要求1所述的可变天调匹配网络结构电路，其特征是串联电感L1、接地电容C1和C2分别是由10个取值成倍增加的电感或电容组成。
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