CN111970170A - 一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统及其方法。所述智能调试系统包括中波发射子系统、参数测试单元、智能控制单元和自动调试单元，中波发射子系统用于在热机状态下给参数测试单元提供工作参数，包括相连接的测试机单元、匹配网络单元和假负载单元；参数测试单元连接匹配网络单元的输出端，测试中波发射子系统在热机状态下的工作参数，向智能控制单元发送工作参数；智能控制单元连接参数测试单元的输出端，接收参数测试单元采集的工作参数，判断中波发射子系统工作状态并定位待调元件，控制自动调试单元自动调试匹配网络单元的待调元件；自动调试单元的输出端连接匹配网络单元，根据智能控制单元的指令，自动调试匹配网络单元。

Description

一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统及其方法

技术领域

本申请涉及通信系统调试技术领域，具体涉及一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统及其方法。

背景技术

在中波台技术维护工作中，定期对天线调配网路进行检测、调试是重要的工作之一，因为天线调配网路担负着中波广播发射机与天线之间进行阻抗匹配的重要作用，其参数是否匹配良好直接关系着广播信号的正常传输。天线调配网路一般为由电感、电容组成的复杂串并联网络，电容值一般情况是固定的，而调试天线调配网路基本上是对电感线圈或者可调电容的调节，以达到电路阻抗变换、串联谐振或者并联谐振，实现对本机信号的有效输出，对杂质信号的阻塞或者滤除。

但是，目前对于天线调配网路的调配实验或者具体工作中，都是人手拿住电感线圈活动调节夹头在线圈上到处寻找匹配点，由于发射机机柜空间狭小，线圈空间也比较小，操作不便，也容易被线圈上的铜皮割伤手。另外，由于射频参数变化较大，找到合适的匹配点费时费力，效率低下。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统及其方法，以解决现有技术对中波发射系统匹配网络的人工调节操作不便，且由于射频参数变化较大，找到合适的匹配点费时费力，效率低下的问题。

本申请实施例提供一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统，包括中波发射子系统、参数测试单元、智能控制单元和自动调试单元，所述中波发射子系统用于在热机状态下给参数测试单元提供工作参数，所述中波发射子系统包括相连接的测试机单元、匹配网络单元和假负载单元；所述参数测试单元连接所述匹配网络单元的输出端，用于测试所述中波发射子系统在热机状态下的工作参数，并向智能控制单元发送所述工作参数；所述智能控制单元连接所述参数测试单元的输出端，用于接收参数测试单元采集的所述工作参数，判断中波发射子系统工作状态并定位待调元件，同时控制自动调试单元自动调试所述匹配网络单元的待调元件；所述自动调试单元输出端连接所述匹配网络单元，用于根据智能控制单元的指令，自动调试所述匹配网络单元。

根据一些实施例，所述参数测试单元包括网络分析仪、音频参数综合测试仪、示波器和/或频谱分析仪。

根据一些实施例，所述智能控制单元包括与所述参数测试单元通过网络接口连接的计算机，所述网络接口包括RS232接口、RS485接口、网口或者CAN总线接口。

根据一些实施例，所述自动调试单元包括与所述匹配网络单元的待调元件连接的控制电路，所述控制电路包括单片机和与单片机电连接的稳压电源、复位电路、按键电路、晶振、显示屏、电路接口和网络接口，所述电路接口连接待调元件调试执行部件，所述网络接口连接计算机，所述待调元件为可调电感或者可调电容。

根据一些实施例，所述待调元件调试执行部件为与待调元件电连接的单刀多掷电子开关。

根据一些实施例，所述待调元件调试执行部件为与待调元件连接的步进电机，所述步进电机根据控制电路的步进脉冲，改变待调电感或者待调电容的值。

本申请实施例还提供一种用于调试中波匹配网络的智能调试方法，包括：建立热机状态下匹配网络的调试数据库；在热机状态下测试中波系统匹配网络的初始工作参数，并与目标工作参数比较，得出参数差异值；根据工作参数差异值，结合调试数据库，得出匹配网络的待调元件；对待调元件进行参数调节，直到达到热机状态下的目标工作参数值，完成自动调试。

根据一些实施例，所述调试数据库为匹配网络的各个可调电感、可调电容参数值与中波发射子系统工作参数的映射序列表，以及中波发射子系统在工作参数最优状态下的各个可调电感、可调电容参数值。

根据一些实施例，所述工作参数包括串并联谐振、入射功率、反射功率、反射系数、谐波失真、频率响应、信噪比。

根据一些实施例，所述对待调元件进行参数调节，采用对各个可调电感、可调电容参数值进行步进调试的方式，所述步进调试的方式包括步进递增、步进递减。

本申请实施例提供的技术方案，整个系统构成了一个由匹配网络单元、参数测试单元、智能控制单元、自动调试单元形成的闭环系统，通过数据库映射序列表定位可调元件，结合闭环步进调节定位可调元件，最终将大大加快将整个中波发射系统调试到最佳工作参数的效率，也提升了中波发射系统的自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统的系统原理框图。

图2为本申请实施例提供的一种自动调试单元的原理框图。

图3为本申请实施例提供的另一种自动调试单元的原理框图。

图4为本申请实施例提供的一种用于调试中波匹配网络的智能调试方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统，包括中波发射子系统、参数测试单元、自动调试单元、智能控制单元。

中波发射子系统用于在热机状态下给参数测试单元提供工作参数，包括相连接的测试机单元、匹配网络单元、假负载单元。匹配网络单元与测试机单元、假负载单元相连接，匹配网络单元输出端连接参数测试单元，参数测试单元输出端连接智能控制单元，智能控制单元输出端连接自动调试单元，自动调试单元输出端连接匹配网络单元。

参数测试单元用于测试中波发射子系统在热机状态下的工作参数，并向智能控制单元发送工作参数。

智能控制单元用于接收参数测试单元采集的工作参数，判断中波发射子系统工作状态并定位待调元件，同时控制自动调试单元自动调试匹配网络单元的待调元件，迭代控制使中波发射子系统工作参数最优。

自动调试单元，用于根据智能控制单元的指令，自动调试匹配网络单元。

本实施例中，参数测试单元包括但不限于网络分析仪、音频参数综合测试仪、示波器、频谱分析仪。

本实施例中，智能控制单元为与参数测试单元通过网络接口连接的计算机，网络接口包括RS232接口、RS485接口、网口或者CAN总线接口。

本实施例中，如图2、3所示，自动调试单元为与匹配网络单元的待调元件连接的控制电路，控制电路包括单片机和与单片机电连接的稳压电源、复位电路、按键电路、晶振、显示屏、电路接口和网络接口，电路接口连接待调元件调试执行部件，网络接口连接计算机，待调元件为可调电感或者可调电容。

如图2所示，待调元件调试执行部件为与待调元件电连接的单刀多掷电子开关，多路选择端分别均匀连接在待调电感的线圈上。具体操作时，按照图示连接好控制电路，矩阵开关(单刀多掷开关)，网络分析仪，然后操作按键电路，让单片机控制单刀多掷开关不断切换，显示屏显示单刀多掷开关切换到哪一根线，接到可调电感的各个输出端子的连线均并标签标号，标签编号与显示屏显示编号一致。

结合图示可知，单刀多掷开关不断切换的结果就是待调电感接到固定网络单元的电感长度不断变换，接入固定网络单元中的电感值也就不断变换，这样网络分析仪检测到固定网络单元和待调电感整体组成的天线匹配网络参数不断变化，这些参数可以是阻抗大小、方向角、驻波比、匹配点等参数，当不断调节按键过程中在网络分析仪上显示的参数达到需要的值或者需要的值附近范围，则停止电子调试。然后在电子调试找到的合适点基础上进行微调，直到得到精确值需求值即可。其中，本实施例中各个部件选型可如下。

单片机选用STC89C52，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

键盘电路选用4*4矩阵键盘，矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。由于单片机IO端口具有线与的功能，因此当任意一个按键按下时，行和列都有一根线被线与，通过运算就可以得出按键的坐标从而判断按键键值。

串口经过MAX232电平转换，稳压电源为5V或者3.3V，显示屏选用LCD1602。

单刀多掷开关为CD4051模拟开关芯片，CD4051由逻辑电平转换电路、8选1译码电路和8个CMOS开关单元三部分组成，其中A、B、C是3位二进制地址输入端，3位二进制的八种组合可用于选择8路通道；INH是地址输入禁止端，其为高电平时，地址输入端无效，即无通道被选通。A、B、C及INH的输入电平与TTL兼容。CD4051有8个输入\输出端、1个输出/输入端，数字电路供电+E和-E1，模拟电路供电+E和-E2.逻辑电平转换电路的主要作用是把地址输入端A、B、C和地址输入禁止端INH输入的TTL逻辑电平转换成CMOS电平，使开关单元能用TTL电平控制。8选1地址译码电路的主要作用是把来自逻辑电平转换电路的地址输入信号转换成相应的开关单元选通信号，并把相应开关单元接通。

网络分析仪选用PNA3628D矢量网络分析仪，频率范围：0.001-120MHz广泛应用于中波、短波、调频广播、通讯、雷达射频测量及声表器件等元器件射频测量；可进行全频扫描、列表扫描和点频测量。

如图3所示，待调元件调试执行部件为与待调元件连接的步进电机，步进电机根据控制电路的步进脉冲，改变待调电感或者待调电容的值。控制电路部分结构和原理同上，不再赘述。具体到步进电机，也就是控制电机以步进的方式正转或者反转，电机输出端与待调电感或者待调电容的调节端连接，当电机正转或者反转进而控制待调电感或者待调电容的调节端转动，进而调节待调电感或者待调电容的参数值。这样网络分析仪检测到固定网络单元和待调电感整体组成的天线匹配网络参数不断变化，这些参数可以是阻抗大小、方向角、驻波比、匹配点等参数。

如图4所示，本申请还提供一种用于调试中波匹配网络的智能调试方法，包括以下步骤。

建立热机状态下匹配网络的调试数据库。

在热机状态下测试中波系统匹配网络的初始工作参数，并与目标工作参数比较，得出参数差异值。

根据工作参数差异值，结合调试数据库，得出匹配网络的待调元件。

对待调元件进行参数调节，直到达到热机状态下的目标工作参数值，完成自动调试。

本实施例中，调试数据库为匹配网络的各个可调电感、可调电容参数值与中波发射子系统工作参数的映射序列表，以及中波发射子系统在工作参数最优状态下的各个可调电感、可调电容参数值。工作参数包括串并联谐振、入射功率、反射功率、反射系数、谐波失真、频率响应、信噪比。

调试数据库映射序列表

上表中元件参数和工作参数对应数值没有具体写明，这里只是提供框架，反映了匹配网络中元器件对中波发射系统整体工作参数的影响，虽然匹配网络的元器件参数对中波发射系统的工作影响比较复杂，不构成简单的函数关系，但是当按照上述表格的框架进行统计达到一定统计量时，其基本构成整个中波发射系统的参数“字典”，为智能控制单元根据中波发射系统整体工作状态快速定位可调元件(即导致中波发射系统工作参数不良的元件)提供参考，比如上述某个工作参数数据异常，就可以大体定位到某个元器件。

另外，本实施例中，对待调元件进行参数调节，采用对各个可调电感、可调电容参数值进行步进调试的方式，步进调试的方式包括步进递增、步进递减。当通过上述调试数据库映射序列表大体定位可调元件后，通过步进调试的方式逐步向目标参数逼近。比如，采用步进电机进行步进调试，具有“一个脉冲走一步”的特性。也就是说，步进电机每接收到一个脉冲信号，则按照设定的方向转动一个固定的角度，即步进角，步进电机每转动一个角度，即运转一次，则可调电容或者可调电感调整一次自身的当前值，具体调整多少可根据实际需要预先设定。实现了通过步进调试方式来控制匹配网络中可调电容的容值或者可调电感电感值，进而改变匹配网络整体功能特性，匹配网络要实现的功能特性包括串联谐振于工作频率、并联谐振于工作频率、滤除三次谐波、输入输出阻抗变换、阻塞干扰频率等。

本申请的整个系统构成了一个由匹配网络单元、参数测试单元、智能控制单元、自动调试单元形成的闭环系统，通过上述数据库映射序列表定位可调元件，结合闭环步进调节定位可调元件，最终将大大加快将整个中波发射系统调试到最佳工作参数的效率，也提升了中波发射系统的自动化程度。

以上对申请的具体实施例进行了描述。需要理解的是，申请并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响申请的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于调试中波匹配网络的智能调试系统，包括：

中波发射子系统，用于在热机状态下给参数测试单元提供工作参数，所述中波发射子系统包括相连接的测试机单元、匹配网络单元和假负载单元；

参数测试单元，连接所述匹配网络单元的输出端，用于测试所述中波发射子系统在热机状态下的工作参数，并向智能控制单元发送所述工作参数；

智能控制单元，连接所述参数测试单元的输出端，用于接收参数测试单元采集的所述工作参数，判断中波发射子系统工作状态并定位待调元件，同时控制自动调试单元自动调试所述匹配网络单元的待调元件；

自动调试单元，输出端连接所述匹配网络单元，用于根据智能控制单元的指令，自动调试所述匹配网络单元。

2.根据权利要求1所述的智能调试系统，其中，所述参数测试单元包括网络分析仪、音频参数综合测试仪、示波器和/或频谱分析仪。

3.根据权利要求1所述的智能调试系统，其中，所述智能控制单元包括与所述参数测试单元通过网络接口连接的计算机，所述网络接口包括RS232接口、RS485接口、网口或者CAN总线接口。

4.根据权利要求1所述的智能调试系统，其中，所述自动调试单元包括与所述匹配网络单元的待调元件连接的控制电路，所述控制电路包括单片机和与单片机电连接的稳压电源、复位电路、按键电路、晶振、显示屏、电路接口和网络接口，所述电路接口连接待调元件调试执行部件，所述网络接口连接计算机，所述待调元件为可调电感或者可调电容。

5.根据权利要求4所述的智能调试系统，其中，所述待调元件调试执行部件为与待调元件电连接的单刀多掷电子开关。

6.根据权利要求4所述的智能调试系统，其中，所述待调元件调试执行部件为与待调元件连接的步进电机，所述步进电机根据控制电路的步进脉冲，改变待调电感或者待调电容的值。

7.一种用于调试中波匹配网络的智能调试方法，包括：

建立热机状态下匹配网络的调试数据库；

在热机状态下测试中波系统匹配网络的初始工作参数，并与目标工作参数比较，得出参数差异值；

根据工作参数差异值，结合调试数据库，得出匹配网络的待调元件；

对待调元件进行参数调节，直到达到热机状态下的目标工作参数值，完成自动调试。

8.根据权利要求7所述的智能调试方法，其中，所述调试数据库为匹配网络的各个可调电感、可调电容参数值与中波发射子系统工作参数的映射序列表，以及中波发射子系统在工作参数最优状态下的各个可调电感、可调电容参数值。

9.根据权利要求7或8所述的智能调试方法，其中，所述工作参数包括串并联谐振、入射功率、反射功率、反射系数、谐波失真、频率响应、信噪比。

10.根据权利要求7所述的智能调试方法，其中，所述对待调元件进行参数调节，采用对各个可调电感、可调电容参数值进行步进调试的方式，所述步进调试的方式包括步进递增、步进递减。

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