CN204465518U - 一种智能天线调谐器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能天线调谐器，由检测电路，控制电路和匹配电路组成，检测电路包括驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块、频率检测模块和比较器，驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块分别连接到比较器的输入端，检测电路上设有射频接线端子，射频接线端子连接到功率检测模块输入端，检测电路中的功率检测模块输出端和比较器输出端分别连接到控制电路输入端，匹配电路中设有矢量阻抗检测模块、匹配网络模块和继电器系统模块，继电器系统模块输出端连接到匹配网络模块输入端，控制电路的输出端连接到匹配电路中矢量阻抗检测模块输入端。本实用新型具有调谐时间更短、通用性更强，使用更加方便。

Description

一种智能天线调谐器

技术领域

本实用新型涉及短波通信设备应用技术领域，尤其涉及一种智能天线调谐器。

背景技术

已知现有的天线调谐器(以下简称天调)按照应用范围可分为专用型天调和通用型天调。通用型天调一般分手动天调和自动天调，手动天调需要通过手动调节天调的电容和电感量大小，用来实现天线与电台之间的匹配，使得整个调谐过程都需要人工配合驻波表来完成，不仅使得调谐速度慢，而且对调谐过程对于用户操作的熟练程度和经验都要有一定要求，从而使得现有的手动天调使用不是很方便，并不能满足现代人们的使用要求；自动天调需要通过其内部的驻波检测电路检测天线与电台的匹配状态，然后通过逐次逼近等算法控制继电器，进而调节天调内部的电容电感，构成π型或者T型匹配网络，实现天线与电台之间的匹配，这种自动天调也有两个缺点，其一是由于要执行逐次逼近算法，而且同时还要实时进行驻波比检测，因此调谐时间较长，一般都在几秒钟，使得不能够满足人们的使用要求；且要通过逐次逼近等算法控制继电器，可能存在算法的原因，从而会导致在某些频率点处电容电感的组合会回避掉实现匹配所需要的数值，因此会产生永远不能匹配的死点。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型提供了一种具有通用性强、智能化程度高、调谐时间短的智能天线调谐器。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种智能天线调谐器，由检测电路，控制电路和匹配电路组成，检测电路包括有驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块、频率检测模块和比较器，驻波比检测与模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块串联，驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块分别连接到比较器的输入端，检测电路上设有射频接线端子，射频接线端子连接到功率检测模块输入端，检测电路中的功率检测模块输出端和比较器的输出端分别连接到控制电路的输入端，匹配电路中设有矢量阻抗检测模块、匹配网络模块和继电器系统模块，继电器系统模块输出端连接到匹配网络模块输入端，控制电路的输出端连接到匹配电路中的矢量阻抗检测模块输入端。

所述控制电路具体为一微控制单元。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型匹配电路中设有矢量阻抗检测模块，一方面使得调谐时间都小于20ms，大大降低了工作时间，另一方面也可以自动检测天线端口的阻抗随频率变化特性，然后天调的控制单元(FPGA)根据阻抗特性优化计算出每个频点处所需要的电容电感的组合，实现天线与电台之间的匹配；本技术在使用的时候可以配接于任何型号的电台，不需要与电台之间进行数据交换即可实现自动调谐外，通用性强和智能化程度高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的控制电路原理图；

图3为本实用新型的匹配电路中π型匹配网络示意图；

图4为本实用新型的匹配电路中匹配网络调谐过程图。

具体实施方式

如图1所示，一种智能天线调谐器，由检测电路，控制电路和匹配电路组成，检测电路包括有驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块、频率检测模块和比较器，驻波比检测与模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块串联，驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块分别连接到比较器的输入端，检测电路上设有射频接线端子，射频接线端子连接到功率检测模块输入端，检测电路中的功率检测模块输出端和比较器的输出端分别连接到控制电路的输入端，匹配电路中设有矢量阻抗检测模块、匹配网络模块和继电器系统模块，继电器系统模块输出端连接到匹配网络模块输入端，控制电路的输出端连接到匹配电路中的矢量阻抗检测模块输入端，所述控制电路具体为一微控制单元。

本实用新型的主要由检测电路，控制电路和匹配电路组成，其中天调开机时默认匹配电路中的矢量阻抗检测模块接到天线上，经过大约30秒钟将天线复数阻抗随频率变化的规律测量完毕后，然后将结果存储到控制电路中的微控制单元(控制系统的MCU)中，随后矢量阻抗检测模块与天线的连接断开，接下来天线就会直接连接到匹配网络电路中的匹配网络模块，同时检测电路开始正常工作，如果驻波比检测模块检测到的驻波比符合要求，则正常工作；如果驻波比检测模块检测到的驻波比不符合要求，则将驻波比检测模块检测到的驻波比检测结果通过比较器传送给控制电路，然后由控制电路发出一系列的指令，按照逐渐逼近的算法控制匹配网络模块之中的继电器，使得对电容电感在初值附近做微调，同时实时监测驻波比大小，直到驻波比合格则继电器保持最后的状态，天调正常工作，同时将继电器的状态存储到微控制单元中。

天调的正常工作流程主要分为三步：检测电路主要检测是否有射频信号输入，同时确定输入信号的频率，然后将频率信息传送到控制电路中，检测电路主要由驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块、频率检测模块和比较器组成，功率检测模块作用是检测是否有射频信号输入，频率检测模块作用是检测输入射频信号的频率，通过比较器传给微控制单元，从而微控制单元发出继电器状态数据，同时还在调谐完成后根据输入信号的频率存储匹配网络模块中的参数，相位检测模块作用是检测调谐匹配网络输入阻抗的相位，从而确定网络的失谐状态，为调谐系统提供误差信号，阻抗检测模块作用是检测调谐网络输入电阻是大于、等于或小于要求阻抗，以输出误差信号传给控制电路，驻波比检测模块作用是检测调谐网络输入端的入射电压和反射电压，通过对入射电压和反射电压值的比较，算出电压驻波比，以供控制电路判断天线自动调谐系统是否处于匹配状态；控制电路主要负责将计算好的继电器状态数据发送到匹配电路中；匹配电路根据控制电路的数据调整继电器系统，实现天线与电台的阻抗匹配。

图2为控制电路原理图，控制电路由MCU和I/O驱动电路组成，为了控制更多的继电器系统，通过8255扩展I/O口，再经四个UNL2003集成达林顿管驱动继电器开合。

本实用新型的匹配电路由矢量阻抗检测模块、匹配网络模块和继电器系统模块组成，继电器系统模块中的每个继电器控制一个匹配元件，且本实用新型中的智能型天线调谐器采用π型匹配网络模块(如图3所示)，π型匹配网络模块由8个二进制步进的网络电容C1、9个二进制步进的网络电感L和7个二进制步进网络电容C2组成。调谐原理如图4所示，主调谐区即为Г型匹配网络的匹配区域，Г型匹配网络由C1和L组成，C2与天线并联起到一个阻抗变换的作用，C2可以将Г型匹配网络匹配区域外的点即副调谐区的点变换到主调谐区，再由Г型匹配网络实现匹配，从而达到阻抗匹配的目的。因此π型匹配网络阻抗匹配过程大致分为以下两种：

(1)天线阻抗落入主调谐区：增加L使输入阻抗上升到C1旋转圆，然后增加C1使阻抗旋转到Z0。

(2)天线阻抗落入C2副调谐区：并入C2将阻抗变换到主调谐区，再由L、C1完成精确调谐。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型匹配电路中设有矢量阻抗检测模块，一方面使得调谐时间都小于20ms，大大降低了工作时间，另一方面也可以自动检测天线端口的阻抗随频率变化特性，然后天调的控制单元(FPGA)根据阻抗特性优化计算出每个频点处所需要的电容电感的组合，实现天线与电台之间的匹配；本技术在使用的时候可以配接于任何型号的电台，不需要与电台之间进行数据交换即可实现自动调谐外，通用性强和智能化程度高。

Claims (2)

1.一种智能天线调谐器，由检测电路，控制电路和匹配电路组成，其特征在于：检测电路包括有驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块、频率检测模块和比较器，驻波比检测与模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块串联，驻波比检测模块、阻抗检测模块、相位检测模块、功率检测模块分别连接到比较器的输入端，检测电路上设有射频接线端子，射频接线端子连接到功率检测模块输入端，检测电路中的功率检测模块输出端和比较器的输出端分别连接到控制电路的输入端，匹配电路中设有矢量阻抗检测模块、匹配网络模块和继电器系统模块，继电器系统模块输出端连接到匹配网络模块输入端，控制电路的输出端连接到匹配电路中的矢量阻抗检测模块输入端。

2.如权利要求1所述的一种智能天线调谐器，其特征在于：所述控制电路具体为一微控制单元。