RU175055U1 - AUTOMATIC BROADBAND ANTENNA-AGREEMENT DEVICE - Google Patents

AUTOMATIC BROADBAND ANTENNA-AGREEMENT DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU175055U1
RU175055U1 RU2016152304U RU2016152304U RU175055U1 RU 175055 U1 RU175055 U1 RU 175055U1 RU 2016152304 U RU2016152304 U RU 2016152304U RU 2016152304 U RU2016152304 U RU 2016152304U RU 175055 U1 RU175055 U1 RU 175055U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matching
matching circuit
antenna
controlled
main
Prior art date
Application number
RU2016152304U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Игоревич Калюжный
Леонид Игоревич Калюжный
Григорий Александрович Лукьянчук
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "УРАНИС"
Открытое акционерное общество "УРАНИС-Радиосистемы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "УРАНИС", Открытое акционерное общество "УРАНИС-Радиосистемы" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "УРАНИС"
Priority to RU2016152304U priority Critical patent/RU175055U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU175055U1 publication Critical patent/RU175055U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1708—Comprising bridging elements, i.e. elements in a series path without own reference to ground and spanning branching nodes of another series path
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/46—Networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/005—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges
    • H04B1/0064—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges with separate antennas for the more than one band

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в широкополосных радиопередатчиках для компенсации отклонений входного импеданса антенны от значения, при котором обеспечивается оптимальный режим работы усилителя мощности радиопередатчика. Технический результат заключается в увеличении ширины полосы согласования и в снижении КСВ в радиопередающем тракте. Антенно-согласующее устройство, содержащее основной согласующий контур с изменяемым набором управляемых реактивностей, позволяет производить согласование импеданса антенны на основе одночастотного опорного ВЧ сигнала. Технический результат достигается за счет включения между блоком датчиков и основным согласующим контуром дополнительного согласующего контура, состоящего из двух элементов управляемых емкостей и элемента с управляемой индуктивностью, включенных последовательно. Согласующая цепь, образованная двумя согласующими контурами, по окончании автоматической настройки образует с комплексным импедансом антенны систему связанных контуров. Настройка широкополосной согласующей цепи осуществляется на основе одночастотного опорного ВЧ сигнала. 4 ил.The utility model relates to radio engineering and can be used in broadband radio transmitters to compensate for deviations of the input impedance of the antenna from a value that ensures the optimal operation of the power amplifier of the radio transmitter. The technical result consists in increasing the width of the matching band and in reducing the SWR in the radio transmission path. An antenna matching device containing a main matching circuit with a variable set of controlled reactances allows matching the antenna impedance based on a single frequency reference RF signal. The technical result is achieved due to the inclusion between the sensor unit and the main matching circuit of an additional matching circuit, consisting of two elements of controlled capacitances and an element with controlled inductance, connected in series. A matching circuit formed by two matching loops, at the end of automatic tuning, forms a system of coupled loops with a complex antenna impedance. The wideband matching circuit is tuned based on a single frequency reference RF signal. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в широкополосных радиопередатчиках для компенсации отклонений входного импеданса антенны от значения, при котором обеспечивается оптимальный режим работы усилителя мощности радиопередатчика.The utility model relates to radio engineering and can be used in broadband radio transmitters to compensate for deviations of the input impedance of the antenna from a value that ensures the optimal operation of the power amplifier of the radio transmitter.

Известно автоматическое согласующее устройство, содержащее датчик коэффициента бегущей волны, датчик фазы, блок управления на основе микропроцессора и согласующую цепь, состоящую из последовательного элемента управляемой индуктивности и параллельного элемента управляемой емкости (А.с. 1515345 СССР, МКИ H03H 7/40. Автоматическое согласующее устройство / В.М. Червинский, А.С. Стоянченко, О.И. Васильков (СССР). - №4287645/24-09; заявл. 21.07.87; опубл. 15.10.89, Бюл. №38).An automatic matching device is known, comprising a traveling wave coefficient sensor, a phase sensor, a microprocessor-based control unit and a matching circuit consisting of a series element of a controlled inductance and a parallel element of a controlled capacitance (AS 1515345 USSR, MKI H03H 7/40. Automatic matching device / V.M. Chervinsky, A.S. Stoyanchenko, O.I. Vasilkov (USSR) - No. 4287645 / 24-09; decl. 07.21.87; publ. 15.10.89, Bull. No. 38).

Основным недостатком устройства является отсутствие возможности реализации режима широкополосного согласования на частотах ниже 5 МГц. Также недостатком является необходимость дополнительных коммутаций ключей для получения полной измерительной информации об активной проводимости и активном сопротивлении при каждой итерации настройки согласующей цепи. Это также увеличивает общую длительность настройки согласующего устройства.The main disadvantage of the device is the inability to implement the mode of broadband matching at frequencies below 5 MHz. Another drawback is the need for additional switching of keys to obtain complete measurement information about active conductivity and resistance at each iteration of the matching circuit settings. It also increases the overall setup time of the matching device.

Известно адаптивное антенное согласующее устройство, состоящее из согласующего контура, в котором индуктивности соединены последовательно, а между ними параллельно включено по три емкости с возможностью их коммутации посредствам схемы управления на основе сравнения по заданному алгоритму напряжений в соседних плечах каждого звена согласующего контура, и дополнительного широкополосного согласующего контура (ШСК), включенного между последним звеном согласующего контура и нагрузкой (Пат. 2359402 Российская Федерация, МПК H03H 7/40, H01Q 1/24. Адаптивное антенное согласующее устройство / И.Ю. Хлопушкин (RU), И.В. Колесникова (RU). - №2007121013/09; заявл. 04.06.2007; опубл. 20.06.2009, Бюл. №17). (Прототип)An adaptive antenna matching device is known, consisting of a matching circuit in which the inductances are connected in series, and three capacitances are connected in parallel between them with the possibility of their switching using a control circuit based on a comparison according to a given algorithm of voltages in the adjacent arms of each link of the matching circuit, and an additional broadband matching circuit (HSC) included between the last link of the matching circuit and the load (Pat. 2359402 Russian Federation, IPC H03H 7/40, H01Q 1/24. Adap ivnoe antenna tuner / IY Hlopushkin (RU), IV Kolesnikov (RU) - №2007121013 / 09;. appl 04.06.2007, published 20.06.2009, Bul №17).... (Prototype)

Недостатками устройства являются необходимость предварительной регулировки элементов ШСК без учета реальных условий эксплуатации антенн и отсутствие возможности согласования антенн заданного типа во всем диапазоне частот 2.0…30.0 МГц без дополнительной коммутации типа ШСК и последующей подстройки элементов.The disadvantages of the device are the need for preliminary adjustment of the HSC elements without taking into account the actual operating conditions of the antennas and the lack of matching the antennas of a given type in the entire frequency range 2.0 ... 30.0 MHz without additional switching of the HSC type and subsequent adjustment of the elements.

Основной технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение автоматического широкополосного согласования комплексного импеданса антенн в диапазоне частот 1.5…30.0 МГц на основании опорного ВЧ сигнала с частотой f0.The main technical problem to be solved by the claimed utility model is to provide automatic broadband matching of the complex impedance of antennas in the frequency range 1.5 ... 30.0 MHz based on the reference RF signal with a frequency f0.

При широкополосном согласовании электрически малых антенн, используемых в мобильных применениях, в диапазоне частот 5.0…30.0 МГц полоса согласования превышает 50 кГц и не требует расширения при развертывании широкополосных систем связи (ШПСС). Поэтому, при работе автоматического широкополосного антенно-согласующего устройства на частотах выше 5 МГц задействуется только основной П-образный согласующий контур. При работе терминала ШПСС в диапазоне частот 1.5…5.0 МГц требуется расширение полосы согласования.When broadband matching of electrically small antennas used in mobile applications in the frequency range 5.0 ... 30.0 MHz, the matching band exceeds 50 kHz and does not require expansion when deploying broadband communication systems (SHPS). Therefore, when operating an automatic broadband antenna matching device at frequencies above 5 MHz, only the main U-shaped matching circuit is used. When operating the SHPSS terminal in the frequency range 1.5 ... 5.0 MHz, an extension of the matching band is required.

Это достигается за счет применения дополнительного согласующего контура, располагаемого между блоком датчиков и основным согласующим контуром. Дополнительный согласующий контур содержит два элемента с управляемой емкостью и элемент с управляемой индуктивностью, включенные последовательно, и образует с элементами основного согласующего контура и комплексным импедансом антенны систему связанных контуров.This is achieved through the use of an additional matching circuit located between the sensor unit and the main matching circuit. An additional matching circuit contains two elements with a controlled capacitance and an element with a controlled inductance, connected in series, and forms a system of coupled circuits with the elements of the main matching circuit and the complex impedance of the antenna.

Узел управления выполняется на основе микроконтроллера. Специализированное программное обеспечение микроконтроллера позволяет производить настройку широкополосной согласующей цепи на основе одночастотного опорного ВЧ сигнала.The control unit is based on a microcontroller. Specialized microcontroller software allows you to configure a wideband matching circuit based on a single frequency reference RF signal.

На фиг. 1 представлен один из вариантов структурной схемы автоматического широкополосного антенно-согласующего устройства; на фиг. 2 - схема основного согласующего контура; на фиг. 3 - схема дополнительного согласующего контура; на фиг. 4 представлены графики частотных зависимостей КСВ для случаев одноконтурного и широкополосного двухконтурного согласований антенны.In FIG. 1 shows one embodiment of a block diagram of an automatic broadband antenna matching device; in FIG. 2 is a diagram of the main matching circuit; in FIG. 3 is a diagram of an additional matching circuit; in FIG. Figure 4 shows graphs of the frequency dependences of the SWR for cases of single-loop and broadband dual-loop antenna matching.

Устройство содержит блок датчиков (1), узел управления на основе микроконтроллера (2), дополнительный согласующий контур (3) и основной согласующий контур (4).The device comprises a sensor unit (1), a control unit based on a microcontroller (2), an additional matching circuit (3) and a main matching circuit (4).

Одна из возможных модификаций схемы основного согласующего контура содержит элемент с управляемой индуктивностью (5), вспомогательный элемент с коммутируемой емкостью (6), вспомогательный элемент с коммутируемой индуктивностью (7), элемент с управляемой емкостью входного плеча П-образного контура (8), элемент с управляемой емкостью выходного плеча П-образного контура (9).One of the possible modifications to the circuit of the main matching circuit contains an element with a controlled inductance (5), an auxiliary element with a switched capacitance (6), an auxiliary element with a switched inductance (7), an element with a controlled capacitance of the input arm of a U-shaped circuit (8), an element with a controllable capacity of the output arm of the U-shaped contour (9).

Схема дополнительного согласующего контура содержит коммутирующие элементы (10, 14, 15), элементы с управляемой емкостью (11, 12) и элемент с управляемой индуктивностью (13).An additional matching circuit circuit contains switching elements (10, 14, 15), elements with a controlled capacitance (11, 12) and an element with a controlled inductance (13).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В режиме настройки ВЧ сигнал усилителя радиостанции поступает на вход блока датчиков 1 (фиг. 1), который содержит датчики фазы, КСВ, активного сопротивления, проводимости и частоты. На основании результатов циклических измерений блок управления 2 выбирает и контролирует соответствующий режим настройки согласующих цепей 3 и 4.In tuning mode, the RF signal of the amplifier of the radio station enters the input of the sensor unit 1 (Fig. 1), which contains phase sensors, SWR, active resistance, conductivity and frequency. Based on the results of cyclic measurements, the control unit 2 selects and controls the corresponding setting mode matching circuits 3 and 4.

Автоматическая широкополосная настройка в диапазоне частот 5.0…30.0 МГц производится в один этап, а в диапазоне частот 1.5…5.0 МГц - в два этапа. На первом этапе настройки проводится процедура согласования посредствам основного согласующего контура 4. Типовые режимы одноконтурного согласования осуществляется посредствам изменения номиналов элементов 5, 8 и 9 основного П-образного согласующего контура (фиг. 2). При возникновении отклонений в процедуре настройки блок управления 2 задействует вспомогательные элементы с коммутируемой емкостью 6 и коммутируемой индуктивностью 7. При процедуре одноконтурного согласования цепи дополнительного согласующего контура закорочены и отсечены от пути прохождения ВЧ сигнала с помощью коммутирующих элементов 10, 14 и 15 (фиг. 3). Частотная зависимость КСВ по окончании первого этапа настройки соответствует случаю одноконтурного согласования антенны и представлена кривой А на фиг. 4.Automatic broadband tuning in the frequency range 5.0 ... 30.0 MHz is performed in one step, and in the frequency range 1.5 ... 5.0 MHz in two steps. At the first stage of adjustment, the matching procedure is carried out by means of the main matching circuit 4. Typical single-loop matching modes are carried out by changing the values of the elements 5, 8 and 9 of the main U-shaped matching circuit (Fig. 2). If deviations occur in the tuning procedure, the control unit 2 activates auxiliary elements with a switched capacitance 6 and a switched inductance 7. During the single-loop matching procedure, the circuits of the additional matching circuit are shorted and cut off from the path of the RF signal using the switching elements 10, 14 and 15 (Fig. 3 ) The frequency dependence of the SWR at the end of the first tuning stage corresponds to the case of single-loop antenna matching and is represented by curve A in FIG. four.

Второй этап широкополосной настройки согласующей цепи при работе устройства в диапазоне частот 1.5…5.0 МГц осуществляется при подключенном дополнительном согласующем контуре. При этом коммутирующие элементы 10, 14 замкнуты, а коммутирующий элемент 15 разомкнут. Цепь, образуемая элементами с управляемой емкостью 8, 11, 12 и элементами с управляемой индуктивностью 5 и 13 образует с комплексным импедансом антенны систему связанных контуров. Последовательное включение элементов с управляемой емкостью 11 и 12 позволяет производить настройку системы связанных контуров в режимах «грубо» и «точно».The second stage of the broadband tuning of the matching circuit when the device is operating in the frequency range 1.5 ... 5.0 MHz is carried out when an additional matching circuit is connected. In this case, the switching elements 10, 14 are closed, and the switching element 15 is open. The circuit formed by elements with a controlled capacitance of 8, 11, 12 and elements with a controlled inductance of 5 and 13 forms a system of coupled circuits with the complex antenna impedance. The sequential inclusion of elements with a controlled capacity of 11 and 12 allows you to configure the system of connected circuits in the modes of "rough" and "exactly".

По окончании заключительного этапа настройки согласующей цепи частотная зависимость КСВ представляет собой кривую Б (фиг. 4), содержащую три экстремума (точки В, Г, Д). При этом минимумы (точки В, Д) расположены симметрично относительно максимума (точка Г), а максимум характеристики расположен на частоте настройки f0. Модуль разности значений КСВ в точках минимумов (В, Д) не превышает 0,1. Коэффициент связи контуров больше критического и составляет k≈2,4. Полоса широкополосного двухконтурного согласования Δfшп в три и более раз превышает полосу Δfуп при одноконтурном согласовании.At the end of the final stage of tuning the matching circuit, the frequency dependence of the SWR is a curve B (Fig. 4) containing three extrema (points C, D, D). In this case, the minima (points B, D) are located symmetrically with respect to the maximum (point G), and the maximum of the characteristic is located at the tuning frequency f0. The modulus of the difference in the SWR values at the minimum points (V, D) does not exceed 0.1. The coupling coefficient of the circuits is more than critical and is k≈2.4. The band of wideband dual-loop matching Δfшп is three or more times the band Δfup with single-loop matching.

Claims (1)

Автоматическое широкополосное антенно-согласующее устройство, состоящее из блока датчиков, связанных с блоком управления, выполненным на основе микроконтроллера, и согласующих контуров, отличающееся тем, что между блоком датчиков и основным согласующим контуром введен дополнительный согласующий контур, коммутируемые элементы которого выполнены с возможностью замыкания в режиме широкополосной настройки в цепь основного согласующего контура таким образом, чтобы последовательно соединенные элементы управляемых емкостей и элемент с управляемой индуктивностью дополнительного согласующего контура образовывали с основным согласующим контуром и комплексным импедансом антенны систему связанных контуров.An automatic broadband antenna matching device consisting of a sensor unit connected to a control unit made on the basis of a microcontroller and matching circuits, characterized in that an additional matching circuit is introduced between the sensor unit and the main matching circuit, the switching elements of which are made to be closed in wideband tuning mode in the main matching circuit circuit so that the series-connected elements of controlled capacities and the element with directs additional inductance matching circuit formed with the main matching circuit and the complex impedance of the antenna system of coupled circuits.
RU2016152304U 2016-12-28 2016-12-28 AUTOMATIC BROADBAND ANTENNA-AGREEMENT DEVICE RU175055U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152304U RU175055U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 AUTOMATIC BROADBAND ANTENNA-AGREEMENT DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152304U RU175055U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 AUTOMATIC BROADBAND ANTENNA-AGREEMENT DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU175055U1 true RU175055U1 (en) 2017-11-16

Family

ID=60328885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152304U RU175055U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 AUTOMATIC BROADBAND ANTENNA-AGREEMENT DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU175055U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1515345A1 (en) * 1987-07-21 1989-10-15 Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича Automatic matching device
EP1289139A2 (en) * 2001-08-24 2003-03-05 Broadcom Corporation System and method for coupling load to communications device
RU2359402C2 (en) * 2007-06-04 2009-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Adaptive antenna matching device
WO2015128007A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Epcos Ag Front-end circuit having a tunable filter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1515345A1 (en) * 1987-07-21 1989-10-15 Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича Automatic matching device
EP1289139A2 (en) * 2001-08-24 2003-03-05 Broadcom Corporation System and method for coupling load to communications device
RU2359402C2 (en) * 2007-06-04 2009-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Adaptive antenna matching device
WO2015128007A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Epcos Ag Front-end circuit having a tunable filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10879875B2 (en) Variable filter
US10177744B2 (en) Wireless communication unit, integrated circuit and method for antenna tuning
EP2751928B1 (en) Antenna tuning on an impedance trajectory
CN102474294B (en) Apparatus for controlling impedance in adaptive tuning antenna circuit
EP3068056B1 (en) Antenna tuning circuit
US9002278B2 (en) Simple automatic antenna tuning system and method
US8095085B2 (en) Automatic antenna tuning unit for software-defined and cognitive radio
US9401738B2 (en) Method for simplified closed-loop antenna tuning
US20210376465A1 (en) Method and apparatus for implementing reflection type phase shifters (rtps) in a communication system
EP2498407B1 (en) Mobile wireless communications device with adjustable impedance matching network and associated methods
RU2694136C1 (en) Matching antenna device dmkv of the range for signals with pseudo-random tuning of operating frequency
CN109962329A (en) A kind of antenna and communication device
WO2016207600A1 (en) Impedance matching circuitry
RU175055U1 (en) AUTOMATIC BROADBAND ANTENNA-AGREEMENT DEVICE
US20150207220A1 (en) Antenna device
RU2649050C1 (en) Microwave analogue phase shifter and the system containing it
Moritz et al. Frequency agile antenna tuning and matching
US8400233B2 (en) Circuit for impedance matching
US10277204B2 (en) Circuits and methods for transceiver self-interference cancellers
WO2013126952A1 (en) An electronic gain shaper and a method for storing parameters
RU2638362C2 (en) Antenna automatic switch
Jang et al. Adaptive load impedance matching using 5-port reflectometer with computationally simple measurement
RU2601539C1 (en) Method of adjusting of high-frequency resonator on resonant frequencies with preset ratio
RU2682024C1 (en) Device and method of approval of a radio transmitting antenna-feeder tract with antennas of different types
RU2747575C1 (en) Interference-resistant transmission system with digital selection unit and automatic matching device on discrete elements

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201229