CN210958300U - 一种可组合的天调匹配网络 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可组合的天调匹配网络，包括在射频通路中自发射机至天线方向依次连接的第一匹配模块、第二匹配模块和第三匹配模块；第一匹配模块为LC网络，包括串联于射频通路中的第一可调电感和并联于射频通路中的第一可调电容，第一可调电容一端连接第一可调电感远离天线一侧，另一端接地；第二匹配模块包括串联于射频通路中的第二可调电感；第三匹配模块为CC网络，包括串联于射频通路中的第二可调电容和并联于射频通路中的第三可调电容，第三可调电容一端连接第二可调电容靠近天线一侧，另一端接地。本实用新型可通过模块化的不同组合设计适配不同长度容性需要求的短波天线，满足体积重量要求较高的设备需求。

Description

一种可组合的天调匹配网络

技术领域

本实用新型属于通信技术中的短波天线调谐技术，具体涉及一种可组合的天调匹配网络。

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。天调的匹配网络通常由多组电感和电容组成，常用的天调匹配网络结构形式中的主网络为Γ型LC网络，网络中的的并联电容和串联电感分别组成了Γ型网络的两条边，其中并联电容为竖边，串联电感为横边，该型网络主要适用容性天线。现有的天调匹配网络为了适配不同长度容性短波天线，在一个集成电路模块上通常集成了非常多的电器元件，使得匹配网络的体积较大，重量也非常重。但在一些特殊应用平台中，例如，安装于直升机平台、中小型固定翼飞机平台的短波通信设备，设备本身体积较小，对匹配网络的体积重量要求也较高，现有的天调匹配网络很可能无法安装，或者重量超重，因此，现有的天调匹配网络已不能满足这种满足体积重量要求较高的设备需求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型公开一种可组合的天调匹配网络，可通过模块化的不同组合设计适配不同长度容性需要求的短波天线，满足体积重量要求较高的设备需求。

本实用新型的技术方案包括：

方案一：一种可组合的天调匹配网络，包括在射频通路中自发射机至天线方向依次连接的第一匹配模块、第二匹配模块和第三匹配模块；所述第一匹配模块为LC网络，包括串联于射频通路中的第一可调电感和并联于射频通路中的第一可调电容，所述第一可调电容一端连接第一可调电感远离天线一侧，另一端接地；所述第二匹配模块包括串联于射频通路中的第二可调电感；所述第三匹配模块为CC网络，包括串联于射频通路中的第二可调电容和并联于射频通路中的第三可调电容，所述第三可调电容一端连接第二可调电容靠近天线一侧，另一端接地；所述第一可调电容的可调范围为0～6000pf，第二可调电容的可调范围为0～600pf，第三可调电容的可调范围为0～2000pf；第一可调电感的可调范围为0～4μH，第二可调电感的可调范围为0～60μH。

优选的，上述可调电容均由多个分立电容以及多个用于控制所述分立电容是否接入天调匹配网络的开关器件组成；其中，第一可调电容中的分立电容最小取值为1pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增，最大取值不超过3000pf；第二可调电容中的分立电容最小取值为32pf，其它余立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增，最大值不超过300pf；第三可调电容中的分立电容最小取值为150pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增，最大值不超过1000pf；上述可调电感均由多个分立电感以及多个用于控制所述分立电感是否接入天调匹配网络的开关器件组成；所述第一可调电感中，分立电感的最小取值为0.05μH，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增，且单个分立电感最大取值不超过2μH；所述第二可调电感中，分立电感的最小值为第一可调电感中最大分立电感值的两倍，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增。

优选的，所述第一可调电容中分立电容的个数不大于十二个，所述第二可调电容中分立电容的个数不大于三个，所述第三可调电容中分立电容的个数不大于三个；所述第一可调电感中分立电感的个数不大于七个，所述第二可调电感中分立电感的个数不大于四个。

方案二：一种可组合的天调匹配网络，其特征在于，包括在射频通路中自发射机至天线方向依次连接的第一匹配模块和第二匹配模块；所述第一匹配模块为LC网络，包括串联于射频通路中的第一可调电感和并联于射频通路中的可调电容，所述第一可调电容一端连接第一可调电感远离天线一侧，另一端接地；所述第二匹配模块包括串联于射频通路中的第二可调电感；所述可调电容的可调范围为0～6000pf；第一可调电感的可调范围为0～4μH，第二可调电感的可调范围为0～60μH。

优选的，所述可调电容由多个分立电容以及多个用于控制所述分立电容是否接入天调匹配网络的开关器件组成，可调电容中的分立电容最小取值为1pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增；所述第一和第二可调电感均由多个分立电感以及多个用于控制所述分立电感是否接入天调匹配网络的开关器件组成；所述第一可调电感中，分立电感的最小取值为0.05μH，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增；所述第二可调电感中，分立电感的最小值为第一可调电感中最大分立电感值的两倍，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增。

优选的，所述可调电容中分立电容的个数不大于十二个；所述第一可调电感中分立电感的个数不大于七个，所述第二可调电感中分立电感的个数不大于四个。

方案三：一种可组合的天调匹配网络，其特征在于，包括在射频通路中自发射机至天线方向依次连接的第一匹配模块和第二匹配模块；所述第一匹配模块为LC网络，包括串联于射频通路中的可调电感和并联于射频通路中的第一可调电容，所述第一可调电容一端连接可调电感远离天线一侧，另一端接地；所述第二匹配模块为CC网络，包括串联于射频通路中的第二可调电容和并联于射频通路中的第三可调电容，所述第三可调电容一端连接第二可调电容靠近天线一侧，另一端接地；所述第一可调电容的可调范围为0～6000pf，第二可调电容的可调范围为0～300pf，第三可调电容的可调范围为0～2000fp；可调电感的可调范围为0～4μH。

优选的，上述可调电容均由多个分立电容以及多个用于控制所述分立电容是否接入天调匹配网络的开关器件组成；其中，第一可调电容中的分立电容最小取值为1pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增；第二可调电容中的分立电容最小取值为32pf，其它余立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增；第三可调电容中的分立电容最小取值为150fp，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增；所述可调电感均由多个分立电感以及多个用于控制所述分立电感是否接入天调匹配网络的开关器件组成；所述可调电感中，分立电感的最小取值为0.05μH，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增。

优选的，所述可调电感中分立电感的个数不大于七个；所述第一可调电容中分立电容的个数不大于十二个，所述第二可调电容中分立容的个数不大于三个，所述第三可调电容中分立电容的个数不大于三个。

优选的，上述三个方案中，所述开关器件为继电器。

有益效果:

本实用新型对LC网络中电感及电容进行区分，将必须使用的电感、电容以及针对不同天线特性可调整使用的电感、电容进合理划分后，通过模块化的不同组合设计，可满足不同长度容性短波天线的匹配范围，使用灵活，适配能力强，同时能有效减小天调匹配网络体积，以满足体积重量要求较高的设备需求。

本实用新型可应用在对设备体积重量要求较高的空用短波电台天调中，还可通过合理组合，增加或减少组合模块，在保证匹配网络的匹配范围的同时，有效减小匹配网络的体积，既满足了技术指标要求，又达到了减小匹配网络体积重量的效果，具有非常好的应用价值。

附图说明

图1实施例1所述的可组合的天调匹配网络结构示意图；

图2实施例2所述的可组合的天调匹配网络结构示意图；

图3实施例3所述的可组合的天调匹配网络结构示意图；

图4匹配网络的配谐示意图。

具体实施方式

如图1所示，实施例1中公开一种可组合的天调匹配网络，图中的电容C1、C2、C3分别是由多个不同取值的分立电容组成，电感L1、L2分别是由多个不同取值的分立电感组成，继电器组K1、K2、K3、K4、K5控制网络上电感或电容是否接入网络。

其中：并接的电容C1由多个分立电容组成，最小取值为1pf，并以2倍的关系逐个递增，以保证总电容值的连续性，单个分立电容最大取值不超过3000pf；继电器组K1由多个继电器组成，每个继电器控制一个对应的分立电容，用于控制分立电容是否接入匹配网络。串接的电感L1由多个分立电感组成，最小取值为0.05μH，并以2倍的关系逐个递增，以保证总电感值的连续性，单个分立电感最大取值不超过2μH；继电器组K2由多个继电器组成，每个继电器控制一个对应的分立电感，用于控制分立电容是否接入匹配网络。由电容C1、电感L1及相应的继电器组K1、K2组成的LC网络构成模块I。

串接的电感L2及用于控制电感L2是否接入网络的继电器组K3构成模块II；电感L2由多个分立电感组成，电感最小值与模块I中的电感值相关，为模块I中最大分立电感值的2倍，模块II中的其余电感值以此为基础，2倍关系递增。

串接的电容C2和用于控制电容C2是否接入网络的继电器组K4，以及并接的电容C3和用于控制电容C3是否接入网络的继电器组K5组成的CC网络构成模块III，该模块中，电容C2和电容C3均由多个分立电容组成，电容值取值从几十pf到几百pf不等，C2电容的单个分立电容最小取值为32pf，最大值不超过300pf，C3电容的单个分立电容最小取值为150pf，最大值不超过1000pf。

考虑到匹配网络的体积和重量，结合常用适配天线的具体情况，模块I中，电感L1的分立电感数量不超过7个，电容C1的分立电容数量不超过12个；模块II中，电感L2的分立电感数量不超过4个；模块III中电容C2的分立电容数数量不超过3个，电容C的分立电容数3数量不超过3个。

进一步的，模块II及模块III中的分立电容、分立电感均在限定的体积内设置最大数量，根据需匹配的天线阻抗决定分立电容或电感元器件以及对应的继电器是否需要安装使用，从而达到进一步细化调整匹配网络重量的目的。例如，当必须选择模块II进行组合，但又不需要使用该模块中的全部4个电感时(如只需要其中3个电感)，可通过不安装不适用的电感及相应继电器的方法进行减重设计。选择模块III进行组合时亦然。

模块I、模块II及模块III可自由组合，其中模块I为主匹配网络，为组合的基础模块，模块II及模块III根据需匹配的容性天线不同，可进行组合，当天线容性较大，已超出模块I的匹配范围时，须增加模块II来增加匹配范围，模块III为调整网络匹配的副网络，在需要扩大匹配网络适配范围时选择使用。在同时选择模块II及模块III时，连接顺序如图1所示的实施例1。当分别选择模块II或模块III时，均需将模块串联在模块I之后，例如图2所示的实施例2，图3所示的实施例3。

需要注意的是，在该匹配网络中，各模块的连接顺序为：射频通路中自发射机至天线方向依次串联的模块I、模块II和模块III。以实施例1为例，模块I为LC网络，包括串联于射频通路中的可调电感L1和并联于射频通路中的可调电容C1，可调电容C1一端连接可调电感L1远离天线一侧，另一端接地；模块II包括串联于射频通路中的可调电感L2；模块III为CC网络，包括串联于射频通路中的可调电容C2和并联于射频通路中的可调电容C3，可调电容C3一端连接调电容C2靠近天线一侧，另一端接地。若模块I不连接在远离天线端，则完全改变了匹配网络的匹配状态，将无法匹配容性天线，造成性能丧失；若模块II和模块III连接顺序颠倒，模块III中的可调电容将转换为可调电容C1中的一个分立电容，其增大匹配范围的供将失效。

如图4所示的天调匹配网络的配谐示意，天线阻抗为复数，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O和200Ω匹配点的上半圆为分界线将阻抗圆图分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ区域，其中区域Ⅰ为X＞0，0＜R＜200Ω部分；区域Ⅱ为X＜0，0＜R＜200Ω部分；区域Ⅲ为X≥0，R≥200Ω部分；区域Ⅴ为X≤0，R≥200Ω部分。

图中的阴影部分为模块I的调谐区域，当天线阻抗位于阴影区域时，可单独使用模块I，当天线阻抗位于Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ区域时，通过调整组合模块II及模块III，配合主网络完成天线的配谐。

当需适配的天线阻抗位于阴影区域以及区域Ⅱ中时，可通过图2所示的组合进行匹配。此时，使用模块II的串联电感L2将区域Ⅱ中不在阴影中天线阻抗调整到阴影区域中，然后通过模块I进行匹配。

当需适配的天线阻抗在阴影区域以及区域Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ时，可通过图3所示的组合进行匹配。此时，使用模块III的串联电容C2以及并联电容C3天线阻抗调整到阴影区域中，然后通过模块I进行匹配。

当需适配的天线阻抗比较复杂，涉及各个区域时，则可使用图1所示的组合进行匹配。此时，使用模块II的串联电感、L2模块III的串联电容C2以及并联电容C3天线阻抗调整到阴影区域中，然后通过模块I进行匹配。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可组合的天调匹配网络，其特征在于，包括在射频通路中自发射机至天线方向依次连接的第一匹配模块、第二匹配模块和第三匹配模块；所述第一匹配模块为LC网络，包括串联于射频通路中的第一可调电感和并联于射频通路中的第一可调电容，所述第一可调电容一端连接第一可调电感远离天线一侧，另一端接地；所述第二匹配模块包括串联于射频通路中的第二可调电感；所述第三匹配模块为CC网络，包括串联于射频通路中的第二可调电容和并联于射频通路中的第三可调电容，所述第三可调电容一端连接第二可调电容靠近天线一侧，另一端接地；

所述第一可调电容的可调范围为0～6000pf，第二可调电容的可调范围为0～600pf，第三可调电容的可调范围为0～2000pf；第一可调电感的可调范围为0～4μH，第二可调电感的可调范围为0～60μH。

2.如权利要求1所述的可组合的天调匹配网络，其特征在于，上述可调电容均由多个分立电容以及多个用于控制所述分立电容是否接入天调匹配网络的开关器件组成；其中，第一可调电容中的分立电容最小取值为1pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增，最大取值不超过3000pf；第二可调电容中的分立电容最小取值为32pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增，最大值不超过300pf；第三可调电容中的分立电容最小取值为150pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增，最大值不超过1000pf；

上述可调电感均由多个分立电感以及多个用于控制所述分立电感是否接入天调匹配网络的开关器件组成；所述第一可调电感中，分立电感的最小取值为0.05μH，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增，且单个分立电感最大取值不超过2μH；所述第二可调电感中，分立电感的最小值为第一可调电感中最大分立电感值的两倍，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增。

3.如权利要求2所述的可组合的天调匹配网络，其特征在于，所述第一可调电容中分立电容的个数不大于十二个，所述第二可调电容中分立电容的个数不大于三个，所述第三可调电容中分立电容的个数不大于三个；所述第一可调电感中分立电感的个数不大于七个，所述第二可调电感中分立电感的个数不大于四个。

4.如权利要求2所述的可组合的天调匹配网络，其特征在于，所述开关器件为继电器。

5.一种可组合的天调匹配网络，其特征在于，包括在射频通路中自发射机至天线方向依次连接的第一匹配模块和第二匹配模块；所述第一匹配模块为LC网络，包括串联于射频通路中的第一可调电感和并联于射频通路中的可调电容，所述第一可调电容一端连接第一可调电感远离天线一侧，另一端接地；所述第二匹配模块包括串联于射频通路中的第二可调电感；所述可调电容的可调范围为0～6000pf；第一可调电感的可调范围为0～4μH，第二可调电感的可调范围为0～60μH。

6.如权利要求5所述的可组合的天调匹配网络，其特征在于，所述可调电容由多个分立电容以及多个用于控制所述分立电容是否接入天调匹配网络的开关器件组成，可调电容中的分立电容最小取值为1pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增；所述第一和第二可调电感均由多个分立电感以及多个用于控制所述分立电感是否接入天调匹配网络的开关器件组成；所述第一可调电感中，分立电感的最小取值为0.05μH，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增；所述第二可调电感中，分立电感的最小值为第一可调电感中最大分立电感值的两倍，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增。

7.如权利要求6所述的可组合的天调匹配网络，其特征在于，所述可调电容中分立电容的个数不大于十二个；所述第一可调电感中分立电感的个数不大于七个，所述第二可调电感中分立电感的个数不大于四个。

8.一种可组合的天调匹配网络，其特征在于，包括在射频通路中自发射机至天线方向依次连接的第一匹配模块和第二匹配模块；所述第一匹配模块为LC网络，包括串联于射频通路中的可调电感和并联于射频通路中的第一可调电容，所述第一可调电容一端连接可调电感远离天线一侧，另一端接地；所述第二匹配模块为CC网络，包括串联于射频通路中的第二可调电容和并联于射频通路中的第三可调电容，所述第三可调电容一端连接第二可调电容靠近天线一侧，另一端接地；

所述第一可调电容的可调范围为0～6000pf，第二可调电容的可调范围为0～300pf，第三可调电容的可调范围为0～2000fp；可调电感的可调范围为0～4μH。

9.如权利要求8所述的可组合的天调匹配网络，其特征在于，上述可调电容均由多个分立电容以及多个用于控制所述分立电容是否接入天调匹配网络的开关器件组成；其中，第一可调电容中的分立电容最小取值为1pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增；第二可调电容中的分立电容最小取值为32pf，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增；第三可调电容中的分立电容最小取值为150fp，其余分立电容的取值以此为基础，以两倍关系逐个递增；所述可调电感均由多个分立电感以及多个用于控制所述分立电感是否接入天调匹配网络的开关器件组成；所述可调电感中，分立电感的最小取值为0.05μH，其余分立电感的取值以此为基础，以两倍的关系逐个递增。

10.如权利要求9所述的天调匹配网络，其特征在于，所述可调电感中分立电感的个数不大于七个；所述第一可调电容中分立电容的个数不大于十二个，所述第二可调电容中分立容的个数不大于三个，所述第三可调电容中分立电容的个数不大于三个。

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