CN103731167A - 一种天线调谐器快速调谐阻抗匹配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现快速调谐阻抗匹配的天线调谐器的方法，通过阻抗检测提供匹配调谐的初始阻抗值；通过驻波比检测提供匹配网络的优化的阀值，衡量电路的匹配情况；匹配网络采用п型匹配网络，前п电容C1和电感L采用二进制元件阵列构成，后п电容C2采用固定值；二进制元件阵电路方式：1.由若干支路并联而成，每个支路由开关和电容C串联；2.若干个由开关和电感L并联后的支路串联而成；方法包括：初始阻抗检测，判决是否连接电容C2；再次进行阻抗检测，计算电感L和电容C1的值，增加或减小的步进大小由阻抗偏差程度和调谐频段决定，其优点是，能够实现天线输入阻抗的快速匹配。调整速度快，运算简单，能够保证调谐的速度。

Description

一种天线调谐器快速调谐阻抗匹配的方法

技术领域

     本发明涉及无线通信设备，特别涉及一种实现快速调谐阻抗匹配的天线调谐器的方法。

背景技术

    目前，随着通信技术的发展，长距离短波通信的应用的越来越多。尤其是近几年来抗震救中，这种不依靠中继站的通信传输方式，得到了非常大的重视。短波电台的天线由于体积较大，天线辐射单元极易受到周围环境的影响。长距离的短波电台需要极高的发射功率，由于天线的输入阻抗随周围环境变化较为明显，当天线阻抗发生变化时，发射机与天线之间的阻抗就会变得不匹配。天线与馈线之间的阻抗失配会使馈线送来的部分发射机末级输出功率被天线反射回去，对末级功放的正常工作状态造成影响，可能会导致末级功放发热乃至烧毁，降低了系统的发射效率，存在安全隐患。天线调谐器就是为了调谐天线阻抗和电台输出阻抗之间的匹配，传统的天线调谐器多采用遗传算法等最优解优化算法，运算复杂，消耗计算机的资源多，严重影响天线调谐器的调谐速度。

发明内容

本技术提供了一种实现天线调谐器快速调谐的方法，该方法基于阻抗检测和驻波比检测实现，能够实现天线输入阻抗匹配值的快速求解，大大简化优化过程。

本发明是基于这样的技术方案实现的：一种天线调谐器快速调谐阻抗匹配的方法，其特征在于，阻抗检测提供匹配调谐的初始阻抗值；驻波比检测提供匹配网络的优化的阀值，衡量电路的匹配情况；匹配网络采用п型匹配网络，前п电容C1和电感L采用二进制元件阵列构成，后п电容C2采用固定值；二进制元件阵包括两种电路方式：

电路方式1：由若干支路并联而成，每个支路由开关和电容                                               串联；

电路方式2：若干个由开关和电感L并联后的支路串联而成；

开关元件由继电器触点实现；

所述方法包括如下步骤：所述方法包括如下步骤： 

（1）    初始阻抗检测，判决是否连接电容C2；

（2）    再次进行阻抗检测，此时的阻抗检测值为

；

（3）计算电感L和电容C1的值，根据п型匹配可知，Z _in 先与电感L进行串联，然后和电容C1并联实现阻抗匹配，根据史密斯圆图，阴影区域部分是需要连接电容C2的区域，空白处的区域只需要L和C1即可进行调节，假设空白区域A点为待调节的阻抗点，通过L和C1进行调节，通过L将A点调节到与归一化导纳实部的圆上，然后通过C1将A点调至阻抗原点，因此可以根据阻抗公式直接得出L和C1的大小；

阻抗

与电感L串联；阻抗为：

             （1）

可得

                （2）

阻抗

与电容并联，阻抗为：

                     （3）

  根据 

                                      （4）

  可得电容C1的大小；

（4）电容C1和电感L的数值，均采用四舍五入的方式，取得电感和电容的近似值，根据近似值，计算п型网络电感L和电容C1需要连接的二进制数值；

（5）当通过直接计算获得变换后的匹配阻抗仍没有达到门限VSWR<1.3的要求时，则按照以下原则进行微调：

① 如果 R < 50  且 X < 0，则减少 C1增加 L的值；

② 如果 R < 50  且 X > 0，则增加 C1的值；

③ 如果 R > 50  且 X < 0，则减少 C1和 L的值；

④ 如果 R > 50  且 X > 0，则增加 C1减少 L的值；

增加或减小的步进大小由阻抗偏差程度和调谐频段决定，微调达到门限VSWR<1.3后，调谐结束。

 本发明的优点是，能够实现天线输入阻抗的快速匹配。调整速度快，运算简单，能够保证调谐的速度。

附图说明

图1、п型匹配网络电路图；

图2、二进制电容元件阵列；

图3、二进制电感元件阵列；

图4、史密斯圆图；

图5、调谐流程图。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

  一种天线调谐器快速调谐阻抗匹配的方法，阻抗检测提供匹配调谐的初始阻抗值；驻波比检测提供匹配网络的优化的阀值，衡量电路的匹配情况；匹配网络采用п型匹配网络，前п电容C1和电感L采用二进制元件阵列构成，后п电容C2采用固定值；二进制元件阵包括两种电路方式：

电路方式1：由若干支路并联而成，每个支路由开关和电容串联；

电路方式2：若干个由开关和电感L并联后的支路串联而成；

开关元件由继电器触点实现；

所述方法包括如下步骤： 

（1）初始阻抗检测，判决是否连接电容C2，判决依据见图5流程图。

（2）再次进行阻抗检测，此时的阻抗检测值为

。

（3）计算电感L和电容C1的值。根据图1п型匹配可知，Z _in 先与电感L进行串联，然后和电容C1并联实现阻抗匹配。

   图3为史密斯圆图，圆图中，左侧小圆为归一化导纳实部为1的圆，右侧小圆为归一化阻抗实部为1的圆。阴影区域部分是需要连接电容C2的区域，空白处的区域只需要L和C1即可进行调节。假设空白区域A点为待调节的阻抗点。通过如图所示的L和C1进行调节。通过L将A点调节到与归一化导纳实部1的圆上。然后通过C1将A点调至阻抗原点。因此可以根据阻抗公式直接得出L和C1的大小。

如图1至图5所示，匹配网络采用п型匹配网络，前п电容C1和电感L采用二进制元件阵列构成。后п电容C2采用固定值，见附图1。二进制元件阵列见图2所示，开关为继电器，以电容

为例，令

的取值为所有电容元件中的最小值

，即

，则其他电容元件的取值分别为

，电容的取值通过下式进行计算：

               

式中，反映了控制响应电容元件的继电器状态。可见通过二进制元件阵列可以实现电容值的离散选取。

根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (1)

1.一种天线调谐器快速调谐阻抗匹配的方法，其特征在于，阻抗检测提供匹配调谐的初始阻抗值；驻波比检测提供匹配网络的优化的阀值，衡量电路的匹配情况；匹配网络采用п型匹配网络，前п电容C1和电感L采用二进制元件阵列构成，后п电容C2采用固定值；二进制元件阵包括两种电路方式：

电路方式1：由若干支路并联而成，每个支路由开关和电容                                                

串联；

电路方式2：若干个由开关和电感L并联后的支路串联而成；

开关元件由继电器触点实现；

所述方法包括如下步骤：所述方法包括如下步骤： 

初始阻抗检测，判决是否连接电容C2；

再次进行阻抗检测，此时的阻抗检测值为

；

（3）计算电感L和电容C1的值，根据п型匹配可知，Z _in 先与电感L进行串联，然后和电容C1并联实现阻抗匹配，根据史密斯圆图，阴影区域部分是需要连接电容C2的区域，空白处的区域只需要L和C1即可进行调节，假设空白区域A点为待调节的阻抗点，通过L和C1进行调节，通过L将A点调节到与归一化导纳实部的圆上，然后通过C1将A点调至阻抗原点，因此可以根据阻抗公式直接得出L和C1的大小；

阻抗

与电感L串联；阻抗为：

             （1）

可得

                （2）

阻抗与电容并联，阻抗为：

                     （3）

  根据 

                                            （4）

  可得电容C1的大小；

（4）电容C1和电感L的数值，均采用四舍五入的方式，取得电感和电容的近似值，根据近似值，计算п型网络电感L和电容C1需要连接的二进制数值；

（5）当通过直接计算获得变换后的匹配阻抗仍没有达到门限VSWR<1.3的要求时，则按照以下原则进行微调：

① 如果 R < 50  且 X < 0，则减少 C1增加 L的值；

② 如果 R < 50  且 X > 0，则增加 C1的值；

③ 如果 R > 50  且 X < 0，则减少 C1和 L的值；

④ 如果 R > 50  且 X > 0，则增加 C1减少 L的值；

增加或减小的步进大小由阻抗偏差程度和调谐频段决定，微调达到门限VSWR<1.3后，调谐结束。

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