RU148205U1 - Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки - Google Patents
Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки Download PDFInfo
- Publication number
- RU148205U1 RU148205U1 RU2014124428/08U RU2014124428U RU148205U1 RU 148205 U1 RU148205 U1 RU 148205U1 RU 2014124428/08 U RU2014124428/08 U RU 2014124428/08U RU 2014124428 U RU2014124428 U RU 2014124428U RU 148205 U1 RU148205 U1 RU 148205U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- buffer
- inputs
- cascades
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки, содержащее согласующий контур, образованный длинной линией с дискретно коммутируемой длиной и магазином конденсаторов, шунтирующих вход длинной линии, цифровой микроконтроллер, высокочастотный датчик, первый и второй резисторы, первый, второй, третий, четвертый и пятый буферные каскады и детекторы по числу буферных каскадов, при этом первый, второй, третий, четвертый и пятый буферные каскады последовательно соединены с одноимёнными детекторами, выходы которых подключены к одноименным входам аналого-цифрового порта микроконтроллера, первый последовательный порт которого является портом управления, а выходы первого и второго параллельных портов которого подключены к соответствующим управляющим входам согласующего контура, выход которого является радиочастотным выходом устройства, при этом второй вход первого буферного каскада заземлен, отличающееся тем, что введены шестой детектор, шестой и седьмой буферный каскады, первый, второй и третий конденсаторы и линия задержки, при этом высокочастотный датчик выполнен в виде трансформатора, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первым выводом второго конденсатора и радиочастотным входом устройства, а второй вывод первичной обмотки - с первым выводом первого конденсатора, при этом первый вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом первого резистора, первыми входами четвертого и шестого и вторым входом второго буферных каскадов, второй вывод вторичной обмотки - со входом согласующего контура, вторыми выводами первого резистора и первого и второго конденса
Description
Настоящая полезная модель относится к радиоэлектронике, а именно к антенно-фидерным устройствам коротковолнового диапазона, и предназначена для компенсации отклонений входного импеданса антенны от значения, при котором обеспечивается оптимальный режим работы усилителя мощности радиопередающего устройства (РПДУ).
Известны антенно-согласующие устройства (АнСУ) с поисковым (патент РФ на изобретение №2282284) и измерительно-вычислительным методом настройки (патенты РФ на полезную модель №78999, №114244). К числу недостатков АнСУ с поисковым методом настройки можно отнести следующее: низкое быстродействие, обусловленное необходимостью перекоммутации элементов согласующего контура после каждой итерации настройки, а также снижение ресурса коммутационных реле при обеспечении перебора. В настоящее время с разработкой различных видов связи, в том числе и для организации помехо- и разведзачищенных радиолиний, актуальной является задача повышения быстродействия АнСУ. Наиболее перспективными для решения этой задачи являются АнСУ с измерительно-вычислительным методом настройки. Один из возможных вариантов устройств такого типа описан в патенте РФ на полезную модель №78999. Для определения параметров согласующих элементов в данном устройстве используются данные таблиц значений активной и реактивной составляющей входного сопротивления длинной линии при различной электрической длине, а также массив отсчетов мгновенных значений тестового сигнала на входе аттенюатора и втором входе коммутатора, измеряемый во время настройки. Быстродействие данного устройства существенно выше, чем у устройств с поисковым методом настройки, однако при этом основная часть времени, необходимого на настройку, тратится на накопление массива отсчетов, что оставляет возможность для дальнейшего повышения быстродействия путем отказа от накопления массива отсчетов и осуществления настройки по результатам однократного измерения.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является антенно-согласующее устройство по патенту РФ на полезную модель №114244, принятое за прототип.
Прототип содержит согласующий контур, образованный длинной линией с дискретно коммутируемой длиной и магазином конденсаторов, шунтирующих вход длинной линии, коммутатор, микроконтроллер, первый, второй, третий, четвертый и пятый буферные каскады, первый, второй, третий, четвертый и пятый детекторы, а также первый, второй и третий измерительные участки, каждый из которых представляет собой последовательное соединение резистора и отрезка длинной линии, т.е. первый резистор и первый отрезок длинной линии образуют первый измерительный участок, второй резистор и второй отрезок длинной линии - второй и т.д. Выход коммутатора подключен к входу согласующего контура. Портом управления является первый последовательный порт микроконтроллера, при этом выходы первого, второго и третьего параллельных портов подключены к соответствующим управляющим входам согласующего контура и коммутатора. Первый, второй, третий, четвертый и пятый буферные каскады последовательно соединены с одноименными детекторами. Напряжения с детекторов, подключенных через буферные каскады к контрольным точкам, поступают на одноименные аналого-цифровые входы микроконтроллера, при этом с выхода первого детектора на первый вход аналого-цифрового порта микроконтроллера подается напряжение Ua, с выхода второго детектора - на второй вход аналого-цифрового порта напряжение Ub, с выхода третьего детектора - на третий вход аналого-цифрового порта напряжение Uab, с выхода четвертого детектора - на четвертый вход аналого-цифрового порта напряжение Uab1, с выхода пятого детектора - на пятый вход аналого-цифрового порта напряжение Uab2. Вторые выводы резисторов первого и второго измерительных участков соединены со вторым входом коммутатора, третий вход которого подключен к свободному концу отрезка длинной линии первого измерительного участка и к первым входам первого, третьего, четвертого и пятого буферных каскадов. Свободные концы отрезков длинных линий второго и третьего измерительных участков соединены между собой и подключены к первому входу второго и второму входу третьего буферных каскадов. Точки соединения отрезка длиной линии и резистора второго и третьего измерительных участков подключены ко вторым входам четвертого и пятого буферных каскадов соответственно, а второй вывод резистора третьего измерительного участка и вторые входы первого и второго буферных каскадов заземлены. При этом радиочастотным входом и радиочастотным выходом являются соответственно первый вход коммутатора и выход согласующего контура.
Функционально первый, второй и третий измерительные участки представляют собой высокочастотный (ВЧ) датчик, предназначенный для измерения напряжений, используемых для определения параметров тракта и номиналов элементов согласующего контура, необходимых для обеспечения согласования. При этом ВЧ-датчик совместно с буферными каскадами и детекторами представляет собой измерительный блок, подключаемый к тракту посредством коммутатора при получении команды на согласования от вышестоящей системы управления ΡПДУ и отключаемый из тракта после окончания процедуры согласования.
Недостатком прототипа является необходимость затрачивать производить подключение/отключение измерительного блока, что приводит к дополнительным временным затратам на обеспечение коммутации и снижает быстродействие устройства.
Основной технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является повышение быстродействия АнСУ.
Для этого в АнСУ, содержащее согласующий контур, образованный длинной линией с дискретно коммутируемой длиной и магазином конденсаторов, шунтирующих вход длинной линии, цифровой микроконтроллер, высокочастотный датчик, первый и второй резисторы, первый, второй, третий, четвертый и пятый буферные каскады и детекторы по числу буферных каскадов, при этом первый, второй, третий, четвертый и пятый буферные каскады последовательно соединены с одноименными детекторами, выходы которых подключены к одноименным входам аналого-цифрового порта микроконтроллера, первый последовательный порт которого является портом управления, а выходы первого и второго параллельных портов которого подключены к соответствующим управляющим входам согласующего контура, выход которого является радиочастотным выходом устройства, при этом второй вход первого буферного каскада заземлен, введены шестой детектор, шестой и седьмой буферный каскады, первый, второй и третий конденсаторы и линия задержки, при этом высокочастотный датчик выполнен в виде трансформатора, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первым выводом второго конденсатора и радиочастотным входом устройства, а второй вывод первичной обмотки - с первым выводом первого конденсатора, при этом первый вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом первого резистора, первыми входами четвертого и шестого и вторым входом второго буферных каскадов, второй вывод вторичной обмотки - со входом согласующего контура, вторыми выводами первого резистора и первого и второго конденсаторов, а также с первыми выводами второго резистора и третьего конденсатора и первыми входами первого и второго буферных каскадов, а третий вывод вторичной обмотки - со вторым выводом второго резистора, первым входом третьего и вторым входом шестого буферных каскадов, к первому входу седьмого буферного каскада подключен выход линии задержки, а ко второму - выход четвертого и первый вход пятого буферных каскадов, при этом второй вход пятого буферного каскада подключен к выходу шестого буферного каскада и входу линии задержки, а выход седьмого буферного каскада соединен со входом шестого детектора, выход которого подключен к одноименному входу аналого-цифрового порта микроконтроллера, при этом вторые входы третьего и четвертого буферных каскадов заземлены.
Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1.
Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки содержит согласующий контур 1, образованный длинной линией 2 с дискретно коммутируемой длиной и магазином конденсаторов 3, шунтирующих вход длинной линии 2, цифровой микроконтроллер 4, высокочастотный датчик 5, два резистора 6(1) и 6(2), семь буферных каскадов 7(1)…7(7), шесть детекторов 8(1)…8(6), три конденсатора 9(1)…9(3) и линию задержки 10. Первый 7(1), второй 7(2), третий 7(3), четвертый 7(4) и пятый 7(5) буферные каскады последовательно соединены с одноименными детекторами 8(1)…8(5), выходы которых подключены к одноименным входам аналого-цифрового порта микроконтроллера 4, первый последовательный порт которого является портом управления, а выходы первого и второго параллельных портов которого подключены к соответствующим управляющим входам согласующего контура 1, выход которого является радиочастотным выходом устройства. При этом высокочастотный датчик 5 выполнен в виде трансформатора, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первым выводом второго конденсатора 9(2) и радиочастотным входом устройства, а второй вывод первичной обмотки - с первым выводом первого конденсатора 9(1), в то время как первый вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом первого резистора 6(1), первыми входами четвертого 7(4) и шестого 7(6) и вторым входом второго 7(2) буферных каскадов, второй вывод вторичной обмотки - со входом согласующего контура 1, вторыми выводами первого резистора 6(1) и первого 9(1) и второго 9(2) конденсаторов, а также с первыми выводами второго резистора 6(2) и третьего 9(3) конденсатора и первыми входами первого 7(1) и второго 7(2) буферных каскадов, а третий вывод вторичной обмотки - со вторым выводом второго 6(2) резистора, первым входом третьего 7(3) и вторым входом шестого 7(6) буферных каскадов. К первому входу седьмого 7(7) буферного каскада подключен выход линии задержки 10, а ко второму - выход четвертого 7(4) и первый вход пятого 7(5) буферных каскадов. При этом второй вход пятого 7(5) буферного каскада подключен к выходу шестого 7(6) буферного каскада и входу линии задержки 10, а выход седьмого 7(7) буферного каскада соединен со входом шестого 8(6) детектора, выход которого подключен к одноименному входу аналого-цифрового порта микроконтроллера, при этом вторые входы первого 7(1), третьего 7(3) и четвертого 7(4) буферных каскадов заземлены.
В предлагаемом устройстве буферные каскады 7(1)…7(7) и детекторы 8(1)…6(6) могут быть выполнены с использованием микросхемы фирмы Analog Device, например, AD8099 или AD8054. Для организации математических вычислений и осуществления управления, могут быть применены микроконтроллеры фирмы Freescale, в частности, микроконтроллер MC9S12DT256CPVE.
Длинная линия линий с дискретно коммутируемой длиной 2 содержит длинные линии различной электрической длины, при этом каждая линия с помощью вакуумных переключателей может быть подключена последовательно к остальным линиям или отключена от них, таким образом, суммарная электрическая длина линий может меняться ступенями.
Магазин конденсаторов 3 выполнен в виде набора емкостей, соединенных в самостоятельные узлы, подключаемые с помощью вакуумных переключателей.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом:
Изначально параметры согласующего контура 1 установлены следующим образом: длинная линия 2 с дискретно коммутируемой длиной состоит из одного отрезка длинной линии с наименьшей длиной, к ее входу из магазина конденсаторов 3 подключен элемент с наименьшим значением емкости. В память микроконтроллера 4 заранее внесены используемые в расчетах константы (π, k и т.п.). После получения от вышестоящей системы управления РПДУ на осуществление настройки на радиочастотный вход устройства подается сигнал с выхода усилителя мощности (на фиг. 1 не показан), при этом на порт управления микроконтроллера 4 поступают данные о текущем значении рабочей частоты. Напряжения с детекторов 8(1)…8(6) поступают на одноименные аналого-цифровые входы микроконтроллера 4, при этом с выхода детектора 8(1) на первый вход аналого-цифрового порта микроконтроллера 4 подается напряжение U1, с выхода детектора 8(2) на первый вход аналого-цифрового порта микроконтроллера 4 подается напряжение U2 и т.д. Микроконтроллер 4 осуществляет оцифровку и запоминание напряжений U1…U6 и производит следующие вычисления:
1) Коэффициента стоячей волны (КСВ) в тракте в соответствии со следующей формулой:
где U3, U4 - амплитуды измеренных напряжений, В.
2) Фазы ψ полного комплексного сопротивления антенны в соответствии со следующей формулой:
где U1, U2, U3, U4, U5, U6 - амплитуды измеренных напряжений, В.
Zл - волновое сопротивление линии, Ом;
U1, U2, U3, U4, U5, U6 - амплитуды измеренных напряжений, В;
ψ - фаза полного комплексного сопротивления антенны, °
Ψ - фаза полного комплексного сопротивления антенны, °.
5) Преобразованного после прохождения согласующего контура комплексного сопротивление антенны в соответствии с формулой:
где f - рабочая частота, МГц;
C - емкость конденсатора согласующего контура, Ф;
L - суммарная длина отрезков длинных линий согласующего контура, м;
k - волновое число;
Zл - волновое сопротивление линии, Ом.
6) Номиналов элементов согласующего контура (длины отрезка длинной линии (L) и величины емкости конденсатора (C)), необходимых для обеспечения согласования, для чего помощью известных численных методов производится решение системы уравнений:
По окончании вычислений микроконтроллер 4 выдает команды на подключение элементов длинной линий 2 с дискретно перестраиваемой длиной и магазина конденсаторов 3 с номиналами, наиболее близкими к вычисленным значениям L и C.
Предлагаемое устройство по сравнению с устройством-прототипом обладает следующими преимуществами:
- в предлагаемом устройстве ВЧ-датчик является частью фидерного тракта, что исключает необходимость проведения дополнительных подключений и позволяет повысить быстродействие предлагаемого устройства по сравнению с прототипом на 10 мс;
- повышена точность обеспечиваемого согласования, так как в конструкции измерительной части предлагаемого устройства отсутствуют отрезки длинных линий, которые на практике вносят наибольший вклад в погрешность измерений.
Claims (1)
- Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки, содержащее согласующий контур, образованный длинной линией с дискретно коммутируемой длиной и магазином конденсаторов, шунтирующих вход длинной линии, цифровой микроконтроллер, высокочастотный датчик, первый и второй резисторы, первый, второй, третий, четвертый и пятый буферные каскады и детекторы по числу буферных каскадов, при этом первый, второй, третий, четвертый и пятый буферные каскады последовательно соединены с одноимёнными детекторами, выходы которых подключены к одноименным входам аналого-цифрового порта микроконтроллера, первый последовательный порт которого является портом управления, а выходы первого и второго параллельных портов которого подключены к соответствующим управляющим входам согласующего контура, выход которого является радиочастотным выходом устройства, при этом второй вход первого буферного каскада заземлен, отличающееся тем, что введены шестой детектор, шестой и седьмой буферный каскады, первый, второй и третий конденсаторы и линия задержки, при этом высокочастотный датчик выполнен в виде трансформатора, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первым выводом второго конденсатора и радиочастотным входом устройства, а второй вывод первичной обмотки - с первым выводом первого конденсатора, при этом первый вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом первого резистора, первыми входами четвертого и шестого и вторым входом второго буферных каскадов, второй вывод вторичной обмотки - со входом согласующего контура, вторыми выводами первого резистора и первого и второго конденсаторов, а также с первыми выводами второго резистора и третьего конденсатора и первыми входами первого и второго буферных каскадов, а третий вывод вторичной обмотки - со вторым выводом второго резистора, первым входом третьего и вторым входом шестого буферных каскадов, к первому входу седьмого буферного каскада подключен выход линии задержки, а ко второму - выход четвертого и первый вход пятого буферных каскадов, при этом второй вход пятого буферного каскада подключен к выходу шестого буферного каскада и входу линии задержки, а выход седьмого буферного каскада соединен со входом шестого детектора, выход которого подключен к одноименному входу аналого-цифрового порта микроконтроллера, при этом вторые входы третьего и четвертого буферных каскадов заземлены.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124428/08U RU148205U1 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124428/08U RU148205U1 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU148205U1 true RU148205U1 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=53385301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014124428/08U RU148205U1 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU148205U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2694136C1 (ru) * | 2018-08-07 | 2019-07-09 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | Согласующее антенное устройство дмкв диапазона для сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты |
RU2698507C1 (ru) * | 2018-12-04 | 2019-08-28 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Антенное согласующее устройство |
-
2014
- 2014-06-16 RU RU2014124428/08U patent/RU148205U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2694136C1 (ru) * | 2018-08-07 | 2019-07-09 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | Согласующее антенное устройство дмкв диапазона для сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты |
RU2698507C1 (ru) * | 2018-12-04 | 2019-08-28 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Антенное согласующее устройство |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101944592B1 (ko) | 전압 정재파 비 측정 및 튜닝 시스템 및 방법 | |
CN107076789B (zh) | 测量和确定噪声参数的系统和方法 | |
CN102841233B (zh) | 一种电流互感器二次电流补偿方法 | |
KR20140049551A (ko) | 고전압들을 측정하기 위한 교정된 주파수 특성을 가지는 적응형 전압 분배기 | |
CN204462255U (zh) | 电容容量测量装置 | |
RU148205U1 (ru) | Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки | |
CN105227154B (zh) | 一种阻抗匹配装置 | |
CN110474631B (zh) | 一种自适应射频滤波器及其自适应射频滤波系统 | |
RU142638U1 (ru) | Антенно-согласующее устройство с повышенным быстродействием | |
CN107078368A (zh) | 滤波器的调谐 | |
CN107069159A (zh) | 一种新型腔体滤波器 | |
RU181435U1 (ru) | Антенно-согласующее устройство с вычислительным алгоритмом настройки | |
CN202068407U (zh) | 矢量天线调谐器 | |
JP6147434B1 (ja) | 共振型電源装置及び共振型電力伝送システム | |
CN109752597B (zh) | 一种电感引线补偿装置及方法 | |
RU114244U1 (ru) | Антенно-согласующее устройство | |
CN204330892U (zh) | 一种高频治疗设备电阻检测电路 | |
RU146836U1 (ru) | Широкополосное устройство сложения мощности четырех генераторов | |
JP2017090266A5 (ru) | ||
KR101294380B1 (ko) | 임피던스 정합장치 및 임피던스 정합방법 | |
US9647632B2 (en) | Lumped element radio frequency tuning calibration process | |
RU2697715C1 (ru) | Микроконтроллерное измерительное устройство емкости для встраиваемых вычислительных систем | |
JP2628214B2 (ja) | アンテナの整合方法及びアンテナ整合装置 | |
CN102621389B (zh) | 平行输电线路的耦合电容的测试方法 | |
CN104502723A (zh) | 高频治疗设备电阻检测电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190617 |