DE3644476C2 - Verfahren zur Impedanztransformation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Impedanztrans­ formation für eine an ein Sende- und/oder Empfangsgerät angeschlossene Antenne.

Die Anschlußimpedanz des Geräts ist dabei i.a. reell und gleich der Impedanz der Verbindungsleitung, während die Antennenimpedanz komplex und frequenzabhängig ist. Zur Optimierung des Wirkungsgrads und zum Schutz des Sende­ geräts, bzw. zur Vermeidung von Empfindlichkeitsverlusten ist es erforderlich, durch Anpassung der Impedanzen eine weitgehend reflexionsfreie Verbindung der Antenne mit dem Gerät zu erreichen. Zur Anpassung der komplexen Antennen­ impedanz an die reelle Geräteimpedanz ist zwischen das Gerät und die Antenne ein Anpaßgerät geschaltet, welches mittels Transformationselementen eine Impedanztransfor­ mation bewerkstelligt. Da aufgrund der Frequenzabhängig­ keit der Antennenimpedanzen für verschiedene Frequenzen zur reflexionsfreien oder zumindest reflexionsarmen An­ passung unterschiedliche Transformationselementewerte im Anpaßgerät erforderlich sind, enthält das Anpaßgerät in Stufen schaltbare Transformationselemente, vorzugsweise mit binärer Staffelung. Die für eine bestimmte Frequenz optimale Einstellung läßt sich ermitteln, indem die Antenne über das Anpaßgerät mit einem Signal entsprechen­ der Frequenz gespeist wird und auf der Antennenzuleitung die Intensitäten von vor laufender und rücklaufender Welle, aus denen sich der Reflexionsfaktor r oder das Stehwellenverhältnis VSWR ermitteln lassen, und u. U. auch deren gegenseitige Phasenlage gemessen werden. Die Be­ stimmung der optimalen Einstellung der Transformations­ elemente kann aus Zeitgründen nur automatisch ermittelt werden. Ein Verfahren hierzu ist beispielsweise in DE 34 02 220 A1 beschrieben.

Da für viele Fälle jedoch auch ein solcher automatischer Anpaßvorgang nach jedem Frequenzwechsel noch zu zeit­ aufwendig ist, ist es bekannt, vor Beginn des eigentlichen Sende- bzw. Empfangsbetriebs während einer Adaptionsphase für eine Mehrzahl diskreter Frequenzen jeweils die opti­ malen Einstellungen der Transformationselemente zu er­ mitteln und diese Einstellungen als Parametersätze zu­ sammen mit der jeweiligen Frequenz zu speichern und in der nachfolgenden Betriebszeit bei Kommandierung des Geräts auf eine neue Frequenz den zu dieser Frequenz gespei­ cherten Parametersatz aus dem Speicher abzurufen und das Anpaßgerät danach einzustellen.

Die komplexe Impedanz einer Antenne ist aber darüber hinaus noch abhängig von ihrer Umgebung, was insbesondere bei mobilen Anlagen dazu führt, daß die gespeicherten Werte häufig aktualisiert werden müssen. Soll die Antenne in einem großen Frequenzbereich mit kleiner Frequenz­ schrittunterteilung auf a priori beliebigen Frequenzen betrieben werden, so führt das zu einer entsprechend hohen Anzahl von Parametersätzen. Während der Speicherbedarf hierfür mit verfügbaren elektronischen Bauteilen noch in tolerierbarem Rahmen bleibt, ist der Zeitaufwand für die Ermittlung der Parametersätze zu einer hohen Zahl von Frequenzen nicht mehr zu vertreten.

Aus der US 4,201,960 ist ein Verfahren zur Impedanztransformation der komplexen Lastimpedanz einer Antenne auf eine reelle Impedanz mittels eines Anpaßgerätes bekannt. Dieses Gerät weist mehrere schaltbare Transformationselemente auf, die während einer Adap­ tionsphase so eingestellt werden, daß das Stehwellenverhältnis unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes liegt. Die Einstellung wird anschließend in einen Speicher geschrieben, um während des Betriebs mit derselben Frequenz wieder eingestellt zu werden.

Die Druckschrift enthält keine Angaben darüber, in welchem Fre­ quenzbereich die Anpassung mit unveränderter Einstellung des An­ paßnetzwerkes verwendet werden kann; es wird lediglich gelehrt, wie die Einstellung des Anpassungsnetzwerkes erfolgen kann, so daß das Stehwellenverhältnis unter einem vorgegebenen Maximalwert liegt.

Der Verlauf des Stehwellenverhältnisses in Abhängigkeit der Fre­ quenz bei Verwendung eines Filters zur Impedanzanpassung ist dem Fachmann jedoch bekannt (siehe z. B. den Artikel "Breitband-Trans­ formation mit Bandpässen"; in: Elektronik, Heft 14, 12. Juli 1985, Seite 93-98).

Ferner ist aus US 3,891,947 bereits bekannt, daß die Anpassung nicht optimal sein muß, und daher eine Einstellung des Anpas­ sungsnetzwerkes über einen gewissen Frequenzbereich beibehalten werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ver­ fahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem der Zeitaufwand zur Gewinnung der Einstellwerte möglichst gering ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Gemäß der Erfindung wird also nicht bei jeder einzelnen einstellbaren Frequenz eine optimale Anpassung der Im­ pedanz angestrebt, sondern nur gefordert, daß das Steh­ wellenverhältnis unterhalb eines vorgegebenen Maximalwerts bleibt und damit eine geringe Fehlanpassung toleriert. Bei der Erfindung ergeben sich Stützfrequenzen mit zugeordne­ ten Parametersätzen zur Einstellung der Transformations­ elemente des Anpaßgeräts, wobei aber die Einstellung des Anpaßgeräts nach dem zu einer Frequenz gespeicherten Parametersatz nicht zu einem Reflexionsminimum bei dieser Frequenz, sondern nur zu einer noch tolerierten Fehl­ anpassung führt. Dabei wird vorteilhafter Gebrauch von der Erkenntnis gemacht, daß durch die nur stufenweise Ein­ stellbarkeit des Anpaßgeräts und durch die Messungen verfälschende Fremdsignaleinkopplungen eine ideale Impe­ danzanpassung i.a. ohnehin nicht erreichbar ist.

Das erfindungsgemäße Vorgehen unterteilt den breiten Frequenzbereich in Frequenzintervalle innerhalb derer für alle Frequenzen dieselbe Einstellung des Anpaßgeräts vorgenommen wird, wobei die die Intervalle begrenzenden Stützfrequenzen nicht fest vorgegeben sind, sondern sich in jeder Adaptionsphase neu ergeben. Es werden also nicht Einstellungen des Anpaßgeräts zu bestimmten Frequenzen, sondern Einstellungen und Frequenzen ermittelt und ge­ speichert, wodurch die Anzahl der Intervalle und Stütz­ frequenzen und damit auch der Zeitaufwand zur Bestimmung der richtigen Einstellungen minimal gehalten wird, ohne daß unzulässige Fehlanpassungen auftreten.

Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Aufbau für ein Anpaßnetzwerk,

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine Schar Reflexionskurven,

Fig. 4 Reflexionskurven bei der Ermittlung einer neuen Einstellung der Transformationselemente,

Fig. 5 zeitlich aufeinanderfolgend gemessene Werte des Reflexionsfaktors für das Beispiel der Fig. 4.

Das in Fig. 1 als Beispiel skizzierte Anpaßnetzwerk be­ steht im wesentlichen aus einem Transformator Tr mit mehreren umschaltbaren Anzapfungen, den Längsgliedern C_s und L₁ bis L₆ und den Quergliedern C₁ bis C₃. Mit dem Transformator Tr kann durch Umschalten des Schalters S1 die Anschluß-Impedanz des Sende-Empfangsgeräts S/E in verschiedenen Verhältnissen reduziert werden. Mittels der Schalter S₉ bis S₁₁ können die Kapazitäten C₁ bis C₃ als Blindleitwerte zu- oder abgeschaltet werden. Die Längs­ glieder C_s und L₁ bis L₆ können durch Öffnen der Schalter S2 bis S8 in den Signalweg eingeschaltet oder durch Schließen der Schalter überbrückt werden. Da auch bei Kurzschließen aller Induktivitäten L₁ bis L₆ durch die unvermeidbaren Leitungskapazitäten die wirksame Längs­ induktivität nicht auf Null reduziert werden kann, ist zusätzlich die Kapazität C_s als Längsglied vorgesehen, die in dieser Anordnung als negative Induktivität wirkt, mit der die genannten Leitungsinduktivitäten kompensiert werden können. Die Wirkungsweise der Anordnung kann so zusammengefaßt werden, daß (bei einer bestimmten Frequenz)

• - mit Hilfe der schaltbaren Kapazitäten die Impedanz der aus Antenne und evtl. zugeschalteten Kapazitäten bestehenden Parallelschaltung so eingestellt wird, daß die Parallelschaltung insgesamt kapazitiv wirkt und der Realteil ihrer Impedanz kleiner oder gleich der (reellen) Impedanz des angeschlossenen Geräts ist,
• - mit Hilfe der schaltbaren Induktivitäten der Imagi­ närteil der Impedanz der Parallelschaltung bei unver­ ändertem Realteil kompensiert und die komplexe Impedanz der Parallelschaltung damit auf eine reelle Impedanz transformiert wird.

Für den Fall, daß die so verbleibende reelle Impedanz kleiner ist als die Impedanz des angeschlossenen Geräts, kann letztere durch den Transformator stufenweise redu­ ziert und damit eine weitere Verbesserung der Anpassung erzielt werden. Weitere Einzelheiten zur Impedanzanpassung mit einem Anpaßnetzwerk der in Fig. 1 skizzierten und an sich bekannten Art können der bereits genannten DE 34 02 220 A1 entnommen werden.

Eine bestimmte Einstellung der Transformationselemente kann durch die Schalterstellungen eindeutig charakterisiert werden, wobei in binärer Darstellung der Schalter S1 durch zwei Bits, alle anderen Schalter durch je ein Bit re­ präsentiert werden. Für die gesamte skizzierte Anordnung kann eine bestimmte Einstellung also durch ein binäres 12 Bit-Wort gekennzeichnet werden.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist eine Antenne A über ein Anpaßnetzwerk APN und eine Richtkoppleranordnung RK mit einem Sende-/Empfangsgerät S/E verbunden. Die Ansteuerung der Schalter des Anpaßnetzwerks erfolgt über eine Stellein­ richtung PS, der während der Adaptionsphase von der Steuer- und Vergleichseinrichtung ST/V, beim eigentlichen Sende-Empfangsbetrieb vom Speicher Sp die Einstellpara­ meter P vorgegeben werden.

Das Sende-/Empfangsgerät S/E speist während der Adaptions­ phase Testsignale TS kleiner Leistung in die Verbindungs­ leitung zur Antenne. Die Meß-Richtkoppleranordnung RK bestimmt dabei jeweils die Beträge V und R und die gegen­ seitige Phasenverschiebung Φ von vorlaufender und rück­ laufender Welle. Die Frequenz f_T der Testsignale wird von der Steuer- und Vergleichseinrichtung ST/V als Frequenz­ kommando an das Sende-/Empfangsgerät gegeben. Während des eigentlichen Sende- bzw. Empfangsbetriebs wird die Fre­ quenzeinstellung des Sende-/Empfangsgeräts über eine weitere Kommandoleitung auf eine Frequenz f_B kommandiert. Die in der Betriebsphase kommandierten Frequenzen f_B sind jeweils auch dem Speicher Sp zugeführt und bewirken dort das Auslesen eines Parametersatzes P an die Stellein­ richtung PS. Der Steuer- und Vergleichseinrichtung ist auch noch als Vergleichswert der zulässige Maximalwert M des Reflexionsfaktors und die Breite des Toleranzbandes bzw. ein zweiter, das Toleranzband begrenzender Wert M′, eventuell auch variabel und/oder frequenzabhängig vorgegeben. Das Zusammenwirken der Steuer- und Vergleichs­ einrichtung mit den verbundenen Baugruppen ist im fol­ genden noch eingehend erläutert. Die Baugruppen RK, APN, ST/V, PS und Sp sind vorzugsweise in einem Anpaßgerät vereinigt, wobei für die Steuer- und Vergleichseinrichtung vorteilhafterweise ein Prozessor eingesetzt sein kann.

Zu jeder bestimmten Einstellung des Anpaßnetzwerks mit angeschlossener Antenne läßt sich eine Reflexionskurve, d. h. die Abhängigkeit des Reflexionsfaktors r von der Frequenz aufnehmen und darstellen. Wenngleich bei der Erfindung keine solchen Reflexionskurven bestimmt oder angezeigt werden, ist der Anschaulichkeit halber im folgenden mehrfach auf Reflexionskurven als ein bestimmte Einstellungen und Verfahrensschritte erläuterndes Hilfs­ mittel zurückgegriffen.

Bei dem in Fig. 1 skizzierten Anpaßnetzwerk können bei Fortschalten der Frequenz des Testsignals und jeweiliger Ermittlung der Einstellung für minimale Reflexion die Einstellungen der Querkapazitäten und des Transformators über größere Frequenzabschnitte beibehalten werden, ohne nennenswerte Nachteile bei den Reflexionswerten in Kauf nehmen zu müssen. Zur Erzielung minimaler Reflexion bei Fortschalten der Frequenz genügt daher im Regelfall die Umschaltung der Längsinduktivitäten, wobei für höhere Frequenzen ein geringerer Wert wirksamer Längsinduktivität einzustellen ist. Lediglich in größeren Frequenzabständen bei Verschlechterung der Reflexionsminima ist eine Ver­ änderung der Einstellungen auch der Querglieder und des Transformators zweckmäßig, so daß für diese Transfor­ mationselemente eine gröbere Werteabstufung ausreichend ist.

In Fig. 3 ist für den Bereich der unteren Grenzfrequenz f_u des breiten Frequenzbereichs eine Schar Reflexionskurven, die jeweils eine bestimmte Einstellung des Anpaßnetzwerks bei sonst gleichen Bedingungen (Antenne, Umgebung) reprä­ sentieren und veranschaulichen, aufgezeigt. Benachbarte Kurven, d. h. Kurven, deren Reflexionsminima frequenzmäßig benachbart sind, sollen Einstellungen des Anpaßnetzwerks repräsentieren, die sich jeweils nur um das kleinste schaltbare Inkrement im Wert der Längsinduktivität unter­ scheiden. Die im Sende-/Empfangsgerät schrittweise ein­ stellbaren Frequenzen liegen um ein Vielfaches dichter zusammen als die Reflexionskurven.

Andere Anpaßnetzwerke und andere Abstimmverfahren sind bekannt. Allgemein gilt, daß für ein gegebenes Anpaßnetz­ werk bei Umschaltung eines Transformationselements quali­ tativ die aus der Umschaltung resultierende Veränderung angegeben werden kann. Umgekehrt kann zu einer Verschie­ bung einer Reflexionskurve die erforderliche qualitative Umschaltung der Transformationselemente eines Netzwerks angegeben werden.

Sowohl der Verlauf der Kurven als auch deren gegenseitiger Abstand sind aber von der angeschlossenen Antenne, deren Umgebung und auch der Frequenz abhängig und können deshalb a priori nicht festgelegt werden. Bei der vorliegenden Erfindung werden nun nicht zu allen oder zu vorher fest­ gelegten Frequenzen die jeweils optimalen Einstellungen bestimmt, gespeichert und in der Betriebsphase abgerufen, sondern es werden nur relativ wenige Einstellungen er­ mittelt, die jeweils für sich ein im Vergleich zum Kurven­ abstand weites Frequenzintervall überspannen und dabei aber immer ein ausreichend gutes Reflexionsverhalten mit einem den vorgegebenen Maximalwert M nicht überschrei­ tenden Reflexionsfaktor von beispielsweise -12 dB garan­ tieren. Die zu diesen Einstellungen gehörenden Reflexions­ kurven sind mit dick ausgezogenen Linien in Fig. 3 einge­ zeichnet. Der für das ganze Intervall geltende Parameter­ satz zur Einstellung der Transformationselemente wird zusammen mit der Anfangsfrequenz des Intervalls gespei­ chert.

Ausgehend von der unteren Grenzfrequenz f_u, die grund­ sätzlich die Anfangsfrequenz des ersten Intervalls bildet, wird zuerst der Parametersatz, dann die Endfrequenz dieses Intervalls ermittelt. Die so ermittelte Endfrequenz ist gleichzeitig wieder die Anfangsfrequenz für das nächste Intervall, so daß immer von einer vorliegenden Intervall- Anfangsfrequenz auszugehen ist.

In Fig. 4 ist das prinzipielle Vorgehen zur Bestimmung des Parametersatzes zu einem Frequenzintervall n mit gegebener Anfangsfrequenz f_a,n, die gleich der für das vorhergehende Intervall n-1 ermittelten Endfrequenz f_e,n-1 ist, dar­ gestellt. Die für das Intervall n-1 ermittelte Einstellung der Transformationselemente, die durch einen abgespei­ cherten Parametersatz P_n-1 gekennzeichnet und durch die Kurve I veranschaulicht ist, wird bei der später noch im einzelnen beschriebenen Ermittlung der Endfrequenz f_e,n-1 nicht verändert, so daß zu Beginn der Ermittlung des Parametersatzes für das Intervall n die Transformations­ elemente entsprechend Kurve I eingestellt sind und die Frequenz des Testsignals auf f_e,n-1 = f_a,n kommandiert ist. Erfindungsgemäß wird für das Intervall n diejenige Einstellung ermittelt, deren Reflexionsminimum bei einer höheren Frequenz als f_a liegt und die bei der Intervall- Anfangsfrequenz zu einem innerhalb des durch M und M′ begrenzten Toleranzbandes liegenden Reflexionsfaktor führt. Das erste dieser beiden Merkmale charakterisiert die neue Einstellung der Transformationselemente quali­ tativ und erfordert bei dem in Fig. 1 skizzierten Netzwerk eine Verringerung der in den Signalweg geschalteten Induktivitäten. Das zweite Merkmal ergänzt die Aussage quantitativ, indem die eindeutig meßbare Größe des Re­ flexionsfaktors mit der vorgegebenen Größe des Toleranz­ bandes verknüpft wird.

Bei dem Netzwerk nach Fig. 1 würde also unter Beibehaltung der Frequenz f_a,n für das Testsignal schrittweise, wobei die Schrittweite vorzugsweise zu Beginn größer ist als das kleinste schaltbare Inkrement, der Wert der in den Signal­ weg geschalteten Induktivitäten verringert und jeweils der Reflexionsfaktor gemessen und mit dem vorgegebenen Tole­ ranzband verglichen. Im in Fig. 4 skizzierten Beispiel ergeben sich bei den ersten Umschaltungen Einstellungen entsprechend den Kurven II, III, IV, die bei der einge­ stellten Frequenz f_a,n des Testsignals Reflexionsfaktoren ergeben, die unter dem Toleranzband liegen. Die mit dem nächsten Umschaltschritt erreichte Einstellung ent­ sprechend Kurve V ergibt bei der Messung des Reflexions­ faktors einen über dem Toleranzband liegenden Wert, so daß die richtige Einstellung der Transformationselemente zwischen den den Kurven IV und V zugeordneten Einstel­ lungen liegt. In einem weiteren Umschaltschritt wird die letzte Verringerung des Induktivitätswerts zum Teil wieder aufgehoben, der Wert der insgesamt in den Signalweg ge­ schalteten Induktivitäten also wieder erhöht. Bei dieser neuen Einstellung, der die Kurve VI entspricht, liegt der gemessene Reflexionswert innerhalb des Toleranzbandes; diese Einstellung wird daher in Form eines Parametersatzes P_n zusammen mit der Anfangsfrequenz f_a,n für das Frequenz­ intervall n abgespeichert.

Vorteilhafterweise wird während der schrittweisen Um­ schaltung der Transformationselemente (von Kurve I nach Kurve VI) der kleinste auftretende Reflexionsfaktor mit einem weiteren Schwellwert L verglichen. Ohne zusätzliche Meßschritte kann auf diese Weise überprüft werden, ob das Reflexionsminimum, das bei der schrittweisen Umschaltung immer überstrichen und ungefähr bestimmt wird, noch tief genug ist, oder ob, wie bei der Beschreibung des Netzwerks nach Fig. 1 bereits angegeben, eine Nachstellung der im Regelfall nicht von der Umschaltung betroffenen Trans­ formationselemente C₁, C₂, C₃ und Tr in Fig. 1 erfor­ derlich ist. In Fig. 5 sind für die verschiedenen Ein­ stellungen entsprechend den Kurven I bis VI der Fig. 4 die jeweils gemessenen Reflexionsfaktoren aufgetragen. Der kleinste Wert, der bei der Einstellung entsprechend Kurve III gemessen wird, liegt deutlich unterhalb des Schwell­ werts S, so daß keine Notwendigkeit der Korrektur der Einstellung der Querkapazitäten und des Transformators besteht.

Die Ermittlung der für ein Intervall richtigen Einstellung der Transformationsebene weicht für das erste, mit der unteren Grenzfrequenz des breiten Frequenzbereichs begin­ nende Intervall und in Fällen, wo der während der schritt­ weisen Umschaltung der Transformationselemente kleinste gemessene Reflexionsfaktor über dem Schwellwert S liegt, geringfügig von der vorstehend beschriebenen Vorgehens­ weise ab. In diesen Fällen wird (wiederum bei auf die Anfangsfrequenz f_a,i bzw. f_u kommandiertem Testsignal) nach dem für das jeweilige Anpaßnetzwerk vorliegenden Abstimmverfahren die Einstellung der Transformationsele­ mente mit minimaler Reflexion ermittelt und ausgehend davon die weitere Umschaltung der Transformationselemente vorgenommen wie beschrieben, bis der gemessene Wert für den Reflexionsfaktor in das Toleranzband fällt.

Zur Ermittlung der Endfrequenz des ersten Frequenzin­ tervalls wird nach Abspeichern des für dieses Intervall ermittelten Parametersatzes unter Beibehaltung der Ein­ stellung des Anpaßnetzwerks die Frequenz des Testsignals schrittweise erhöht, wobei diese Schrittweite i.a. wesent­ lich größer als der für das Sende-/Empfangsgerät kleinst­ mögliche Frequenzschritt ist. Die Fortschaltung der Test­ signalfrequenz beginnt vorteilhafterweise mit großen, dann kleiner werdenden Frequenzschritten, wobei die Anfangs­ schrittweite an der ungefähr bekannten Bandbreite der Antenne im Bereich der unteren Grenzfrequenz orientiert sein kann und daher vorzugsweise veränderbar vorgebbar ist, um die unterschiedlichen Bandbreiten verschiedener Antennen zu berücksichtigen.

Für die auf das erste Frequenzintervall folgenden Inter­ valle wird auf der Grundlage der beiden letzten ermittel­ ten Endfrequenzen eine ungefähre Endfrequenz geschätzt, wobei beispielsweise zu der Anfangsfrequenz f_a,n des Intervalls n dessen Endfrequenz f_e,n gesucht wird, eine konstante Differenzfrequenz, die gleich der Differenz zwischen Endfrequenz f_e,1 und Anfangsfrequenz f_u des ersten Intervalls ist, addiert wird. Die Frequenz des Testsignals wird auf diese geschätzte Endfrequenz komman­ diert und bei unveränderter Einstellung des Anpaßnetzwerks der Reflexionsfaktor gemessen und mit dem Toleranzband verglichen. Wenn der gemessene Reflexionsfaktor in das Toleranzband fällt, wird die geschätzte Endfrequenz als Anfangsfrequenz des folgenden Frequenzintervalls übernom­ men. Liegt der gemessene Reflexionsfaktor über oder unter dem Toleranzband, wird die bei der Schätzung eingesetzte Frequenzdifferenz um einen vorgegebenen Faktor, der z. B. mit der vorgegebenen Breite des Toleranzbandes verknüpft wird und beispielsweise in der Größenordnung von 1,1 bis 1,2 liegt, verringert bzw. erhöht und mit dieser korri­ gierten Frequenzdifferenz, ausgehend wieder von der An­ fangsfrequenz, eine neue Endfrequenz geschätzt. Nach Kommandierung der Testsignalfrequenz auf diese neue End­ frequenz wird wieder der Reflexionsfaktor gemessen. Der Korrekturvorgang kann erforderlichenfalls wiederholt werden. Wenn der gemessene Reflexionsfaktor bei der korri­ gierten geschätzten Endfrequenz in das Toleranzband fällt, wird diese Endfrequenz als Anfangsfrequenz des nächsten Frequenzintervalls und die korrigierte Frequenzdifferenz als für die folgenden Intervalle zur Schätzung ein­ gesetzter Wert übernommen.

Anstelle der Schätzung der Endfrequenz eines Intervalls aus der Frequenzdifferenz der beiden zurückliegenden Endfrequenzen und der Intervall-Anfangsfrequenz ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, eine unge­ fähre Endfrequenz f_e,n eines Intervalls n derart zu schätzen, daß die Intervall-Anfangsfrequenz f_a,n mit einem Faktor, der sich aus dem Verhältnis der beiden letzten Endfrequenzen f_e,n-1 und f_e,n-2 bzw. der entsprechenden gespeicherten Anfangsfrequenzen f_a,n und f_a,n-1 ergibt, multipliziert wird, so daß sich die geschätzte Endfrequenz zu f_e,n = f_{a,n *}f_a,n/f_a,n-1 ergibt. Dies berücksichtigt, daß die Breite der Reflexionskurven, d. h. die Frequenz­ differenz zwischen Anfangsfrequenz und Endfrequenz eines Intervalls in der Regel mit zunehmender Frequenz größer wird. Die übrigen Maßnahmen, wie Kontrolle des Reflexions­ faktors bei der geschätzten Endfrequenz, erforderlichen­ falls Korrektur der geschätzten Endfrequenz mit Hilfe eines vorgegebenen Faktors usw. entsprechen dem vorstehend beschriebenen Fall.

Die Transformationseigenschaften von zwei Einstellungen des Anpaßnetzwerks, die sich nur durch das kleinste schaltbare Inkrement der Werte der zugeschalteten Trans­ formationselemente unterscheiden, unterscheiden sich i.a. bei hohen Frequenzen stärker als bei niedrigen Frequenzen. Auf das Bild der Reflexionskurven übertragen bedeutet dies anschaulich, daß die Kurven bei niedrigen Frequenzen wesentlich dichter liegen als bei hohen Frequenzen. Vor­ teilhafterweise wird daher das Toleranzband durch fre­ quenzabhängige Vorgabe des Maximalwerts M und/oder des das Toleranzband zu geringerer Reflexion hin begrenzenden Werts M′ zu höheren Frequenzen hin verbreitert.

Claims (8)

1. Verfahren zur Impedanztransformation der komplexen Lastimpedanz einer an ein Sende- und/oder Empfangsgerät angeschlossenen Antenne auf eine reelle Impedanz über einen breiten Frequenzbereich mittels eines zwischen dem Gerät und der Antenne angeordneten Anpaßgeräts mit mehre­ ren schaltbaren Transformationselementen, bei dem
auf Kommando eine Adaptationsphase gestartet wird, in welcher automatisch ein Testsignal einstellbarer Frequenz in das Anpaßgerät mit angeschlossener Antenne eingespeist und jeweils der Reflexionsfaktor gemessen wird, und die Transformationselemente so eingestellt werden, daß der gemessene Reflexionsfaktor unterhalb eines vorgegebenen Maximalwerts liegt, mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) in der Adaptionsphase werden ausgehend von der unteren Grenzfrequenz des breiten Frequenzbereichs als Intervall-Anfangsfrequenz die Transformations­ elemente so geschaltet, daß das Minimum des Re­ flexionsfaktors bei einer über der Anfangsfrequenz liegenden Frequenz auftritt und der Reflexionsfaktor bei der Anfangsfrequenz unterhalb des Maximalwerts innerhalb eines Toleranzbandes liegt,
• b) die Anfangsfrequenz und ein die Einstellung der Transformationselemente eindeutig charakterisierender Parametersatz werden als ein Wertepaar gespeichert, wobei

mit der unteren Grenzfrequenz als Anfangsfrequenz zur Ermittlung des abzuspeichernden Parametersatzes

• - die Frequenz des Testsignals auf die untere Grenz­ frequenz kommandiert wird,
• - die Transformationselemente auf ein Reflexionsminimum bei dieser Frequenz eingestellt werden,
• - diese Einstellung der Transformationselemente unter Beibehaltung der Testsignalfrequenz so verändert wird, daß das Reflexionsminimum für die veränderte Einstellung bei einer höheren Frequenz als der Anfangsfrequenz liegt und der nach jeder Veränderung der Einstellung der Transformationselemente gemessene Reflexionsfaktor innerhalb des Toleranzbandes liegt,
• c) bei unveränderter Einstellung der Transformations­ elemente wird eine über der Frequenz des Reflexions- Minimums liegende Intervall-Endfrequenz ermittelt, für welche der Reflexionsfaktor innerhalb des Tole­ ranzbandes liegt,
• d) diese zuletzt ermittelte Endfrequenz wird als neue Anfangsfrequenz für einen weiteren Durchlauf der Verfahrensschritte a) bis c) angenommen, bis die obere Grenzfrequenz des breiten Frequenzbereichs erreicht ist und die Adaptionsphase beendet wird,
• e) in der folgenden Betriebszeit wird durch jedes Frequenzkommando zur Frequenzeinstellung des Sende- /Empfangsgeräts der zur kommandierten Frequenz oder zu der nächst niederen Frequenz gespeicherte Para­ metersatz aus dem Speicher abgerufen und die Trans­ formationselemente des Anpaßgeräts werden nach diesem Parametersatz eingestellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der unteren Grenzfrequenz als Anfangsfrequenz nach Einstellen der Transformationsele­ mente und Abspeichern des Wertepaares zur Ermittlung der Intervall-Endfrequenz

• - unter Beibehaltung der Einstellung der Transfor­ mationselemente die Frequenz des Testsignals schritt­ weise auf höhere Frequenzen kommandiert und jeweils der Reflexionsfaktor gemessen wird, bis der Re­ flexionsfaktor nach Durchlaufen von unter dem Tole­ ranzband liegenden Werten wieder in das Toleranzband fällt, und daß die dann eingestellte Testsignal­ frequenz als Endfrequenz des ersten und Anfangs­ frequenz des zweiten Intervalls übernommen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer höheren Anfangsfrequenz als der unteren Grenzfrequenz zur Ermittlung des abzuspei­ chernden Parametersatzes die Testsignalfrequenz auf der Anfangsfrequenz gehalten und die dem zuvor abgespeicherten Parametersatz entsprechende Einstellung der Transforma­ tionselemente schrittweise so verändert wird, daß sich das Reflexionsminimum zu einer über der Anfangsfrequenz liegenden Frequenz verschiebt, bis der bei jeder ver­ änderten Einstellung gemessene Reflexionsfaktor wieder in das Toleranzband fällt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der schrittweisen Veränderung der Einstellung kleinste auftretende Reflexionsfaktor mit einem weiteren, unterhalb des Toleranzbandes liegenden vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und bei über dem Schwellwert liegenden kleinsten Meßwert des Reflexions­ faktors die Transformationselemente zuerst auf ein Re­ flexionsminimum bei der Anfangsfrequenz eingestellt und danach schrittweise weiter verändert werden, bis der Reflexionsfaktor bei der Anfangsfrequenz wieder in das Toleranzband fällt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer höheren Anfangsfrequenz als der unteren Grenzfrequenz zur Ermittlung der nächsten Endfrequenz

• - das Verhältnis der beiden zuletzt ermittelten End­ frequenzen gebildet und durch Erhöhen der Anfangs­ frequenz um das gebildete Verhältnis eine ungefähre Endfrequenz geschätzt wird
• - die Frequenz des Testsignals auf die geschätzte Endfrequenz kommandiert und der Reflexionsfaktor gemessen und mit dem Toleranzband verglichen wird
• - bei über oder unter dem Toleranzband liegendem Wert des gemessenen Reflexionsfaktors die Frequenzdifferenz zwischen geschätzter Endfrequenz und Anfangsfrequenz um einen vorgegebenen Faktor verringert bzw. ver­ größert und damit ausgehend von der Anfangsfrequenz eine korrigierte Endfrequenz geschätzt, das Test­ signal auf diese Frequenz kommandiert und der Re­ flexionsfaktor gemessen wird
• - die Endfrequenz, bei welcher der gemessene Re­ flexionsfaktor in das Toleranzband fällt, als neue Anfangsfrequenz angenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur ersten Schätzung der Endfrequenz die Anfangsfrequenz um die Differenz der beiden zuletzt bestimmten Endfre­ quenzen erhöht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der das Toleranzband begrenzenden Werte frequenzabhängig vorgegeben ist.