RU2034377C1

RU2034377C1 - High-frequency signal splitter for receiving antennas

Info

Publication number: RU2034377C1
Authority: RU
Inventors: В.П. Постюшков; И.И. Горай; В.Ф. Олейник; С.М. Третьяков; В.Н. Назаренко
Original assignee: Постюшков Василий Петрович
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: waveguides. SUBSTANCE: high-frequency signal splitter for receiving antennas incorporating adjustable capacitor, inductance, and two resistors connected in bridge circuit has antenna connected across diagonally opposite terminals of bridge circuit. Inductance is adjustable and, like adjustable capacitor, has n discrete elements connected to control unit via relay contacts; resistors function as useful loads. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных системах для многократного использования антенн. The invention relates to radio engineering and can be used in radio reception systems for reuse of antennas.

Известны устройства, используемые для распределения мощности сигнала, например, приемной антенны, между двумя нагрузками (приемниками) [1]
Из известных разветвителей сигналов наиболее близким является разветвитель ВЧ-сигналов, содержащий RLC мост с переменным конденсатором в одном плече, причем одна из диагоналей моста является входом разветвителя [2] Такой разветвитель обеспечивает неравное деление мощности путем изменения емкости конденсатора, однако, при этом сопротивление выходных плеч разветвителя оказываются разными. В этом случае для передачи максимальной мощности необходимо в каждое плечо деления вводить управляемое согласующее устройство, что приводит к усложнению.Known devices used to distribute signal power, for example, a receiving antenna, between two loads (receivers) [1]
Of the known signal splitters, the closest is an RF signal splitter containing an RLC bridge with a variable capacitor in one arm, and one of the bridge diagonals is the input of the splitter [2] This splitter provides unequal power division by changing the capacitance of the capacitor, however, the output resistance the splitter shoulders turn out to be different. In this case, to transmit maximum power, it is necessary to introduce a controlled matching device into each division arm, which leads to complication.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности перераспределения составляющих группового сигнала с приемной антенны между двумя нагрузками в широком диапазоне частот. The aim of the present invention is to enable the redistribution of the components of the group signal from the receiving antenna between two loads in a wide frequency range.

Поставленная цель достигается тем, что в разветвителе ВЧ-сигналов, содержащем собранные по мостовой схеме перестраиваемый конденсатор, индуктивность и два резистора, а в диагональ включен источник группового сигнала, индуктивность, выполнена переменной и, как и конденсатор, набрана из n дискретных элементов, подключенных к блоку управления через n контактов реле. This goal is achieved by the fact that in the RF signal splitter containing a tunable capacitor assembled by a bridge circuit, an inductance and two resistors, and the group signal source is included in the diagonal, the inductance is made variable and, like the capacitor, is composed of n discrete elements connected to the control unit via n relay contacts.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 эквивалентная мостовая схема; на фиг. 3 частотные коэффициенты передачи мощности при различных значениях емкости; на фиг. 4 схема блока управления. In FIG. 1 presents a schematic diagram of the proposed device; in FIG. 2 equivalent bridge circuit; in FIG. 3 frequency power transfer coefficients at various capacitance values; in FIG. 4 diagram of the control unit.

Разветвитель ВЧ-сигналов для приемных антенн содержит n-индуктивностей 1₁-1_n, n-емкостей 2₁-2_n, 2_n реле 3₁-3_n, 4₁-4_n, резисторы 5₁-5₂, а также
блок управления 6, собран по мостовой схеме, в которой индуктивности 1 включены в одно плечо моста, емкости 2 в другое (противоположное) плечо моста, а источник группового сигнала (антенна) в одну диагональ моста. Блок управления 6 подключен к источнику напряжения 7 через кнопочные переключатели 8₁-8_n, 9₁-9_n.The RF signal splitter for receiving antennas contains n-inductances 1 ₁ -1 _n , n-capacitances 2 ₁ -2 _n , 2 _n relays 3 ₁ -3 _n , 4 ₁ -4 _n , resistors 5 ₁ -5 ₂ , and
the control unit 6 is assembled according to a bridge circuit in which inductances 1 are included in one shoulder of the bridge, capacitances 2 in the other (opposite) shoulder of the bridge, and the source of the group signal (antenna) in one diagonal of the bridge. The control unit 6 is connected to a voltage source 7 through push-button switches 8 ₁ -8 _n , 9 ₁ -9 _n .

На вход устройства (в диагональ моста) поступает групповой сигнал, представляющий собой совокупность напряжений сигналов, наведенных в рабочей полосе частот антенны. На выходах устройства включены нагрузки с активными проводимостями q_H1= q_H2= q. В терминах комплексных проводимостей условием балансировки моста является равенство произведений проводимостей противоположных плеч, при выполнении которого нагрузки оказываются развязанными
У₁У₂=q₂ (1)
Работу устройства можно пояснить, вычислив передаточные функции схемы к первому и второму выходу. Для вычисления передаточных функций четырехполюсника от источника к нагрузкам запишем матрицу проводимостей для узлов 1, 2, 3.At the input of the device (into the diagonal of the bridge) a group signal is received, which is a set of signal voltages induced in the working frequency band of the antenna. At the device outputs, loads with active conductivities q _H1 = q _H2 = q are included. In terms of complex conductivities, the condition for balancing the bridge is the equality of the products of the conductivities of the opposite arms, during which the loads are untied
Y ₁ Y ₂ = q ₂ (1)
The operation of the device can be explained by calculating the transfer functions of the circuit to the first and second output. To calculate the transfer functions of the four-terminal network from the source to the loads, we write the conductivity matrix for nodes 1, 2, 3.

Y

)

Передаточная функция к первой нагрузке Т_24-14 определяется через миноры матрицы Δ₂₁ и Δ₂₂
T_24-14=

(2)
Аналогично ко второй нагрузке, с учетом (1) получим
T_24-23=

(3)
Для обеспечения условия балансировки моста индуктивности и емкости в устройстве (см. фиг. 1) будет изменять так, чтобы соблюдалось условие (1), тогда проводимость Y₂ можно выразить через проводимость Y₁
Y₂=

(4)
С учетом этого можно переписать передаточные функции устройства к первому и второму входу
T₁= T_24-14=

(5)
T₂= T_24-23=

(6)
Так как Y₁=j ω C, окончательно запишем
T₁(jω)

(7)
T₂(jω)

(8)
Вычислим частотный коэффициент передачи мощности к первому и второму выходам
K_p1(ω) T₁(jω)·T₁(-jω)

(9)
K_p2(ω) T₂(jω)·T₂(-jω)

(10)
Выполнение условия К_р1(ω)+К_р2(ω)= 1 указывает на передачу мощности от входа к выходам без потерь.Y

)

The transfer function to the first load T _24-14 is determined through the minors of the matrix Δ ₂₁ and Δ ₂₂
T _24-14 =

(2)
Similarly to the second load, taking into account (1), we obtain
T _24-23 =

(3)
To ensure the balancing condition of the bridge inductance and capacitance in the device (see Fig. 1) will be changed so that condition (1) is met, then the conductivity Y ₂ can be expressed in terms of the conductivity Y ₁
Y ₂ =

(4)
With this in mind, you can rewrite the transfer functions of the device to the first and second input
T ₁ = T _24-14 =

(5)
T ₂ = T _24-23 =

(6)
Since Y ₁ = j ω C, we finally write
T ₁ (jω)

(7)
T ₂ (jω)

(8)
We calculate the frequency coefficient of power transfer to the first and second outputs
K _p1 (ω) T ₁ (jω) T ₁ (-jω)

(nine)
K _p2 (ω) T ₂ (jω) T ₂ (-jω)

(10)
The fulfillment of the condition K _p1 (ω) + K _p2 (ω) = 1 indicates the transfer of power from the input to the outputs without loss.

Из зависимостей фиг. 3 видно, что изменением емкости и индуктивности, при выполнении условия (1), можно варьировать коэффициентами передачи мощности сигналов к первой и второй нагрузке (приемниками). Если радиоприемники обрабатывают сигналы, принимаемые на равных частотах, например ω₁=2 π f₁ и ω₂= π f₂, то можно получить выигрыш в передаче мощностей сигналов по сравнению с широкополосным делителем, поскольку К_р1(ω₁₎+К_р2(ω₂)>1, а для широкополосного делителя К_р1(ω₁)+ +К_р2(ω₂)=1 не зависимо от ω₁ и ω₂. Причем, получаемый выигрыш тем больше, чем больше отличаются частоты ω₁ и ω₂.From the dependencies of FIG. Figure 3 shows that by changing the capacitance and inductance, when condition (1) is fulfilled, it is possible to vary the transmission coefficients of the signal power to the first and second load (receivers). If the radios process signals received at equal frequencies, for example, ω ₁ = 2 π f ₁ and ω ₂ = π f ₂ , then you can get a gain in the transmission of signal powers compared to the broadband divider, since K _p1 (ω ₁₎ + K _p2 (ω ₂ )> 1, and for the broadband divider K _p1 (ω ₁ ) + + K _p2 (ω ₂ ) = 1 regardless of ω ₁ and ω ₂ . Moreover, the gain is greater, the more the frequencies ω ₁ and ω ₂ differ.

Таким образом, изменяя индуктивность и емкость, при выполнении

q² условия можно перераспределять принятые антенной сигналы к первому и второму радиоприемникам, что позволит повысить качество связи. Изменение индуктивности в схеме производится дискретно путем последовательного подключения индуктивностей контактами реле 4₁-4_n, при этом индуктивность равна сумме индуктивностей 1₁-1_n. И для каждого положения рассчитаны соответствующие значения емкостей 2₁-2_n, которые подключаются контактами реле 3₁-3_n.Thus, changing the inductance and capacitance, when performing

q ² conditions, you can redistribute the signals received by the antenna to the first and second radios, which will improve the quality of communication. The inductance in the circuit is changed discretely by connecting inductances in series with the relay contacts 4 ₁ -4 _n , while the inductance is equal to the sum of the inductances 1 ₁ -1 _n . And for each position, the corresponding values of capacitances 2 ₁ -2 _n are calculated, which are connected by relay contacts 3 ₁ -3 _n .

Использование наборных индуктивностей и емкостей, реле и блока управления позволяет перераспределение составляющих группового сигнала осуществлять без изменения сопротивлений нагрузок с выигрышем в коэффициентах передачи мощностей. В результате на радиоприемники будет поступать больший уровень сигналов, что улучшит качество связи и радиоприемники можно будет подключить к устройству при помощи кабеля с постоянным волновым сопротивлением. The use of stacked inductances and capacitors, a relay and a control unit allows the redistribution of the components of the group signal to be carried out without changing the load resistances with a gain in the power transfer coefficients. As a result, a higher level of signals will come to the radios, which will improve the quality of communication and the radios can be connected to the device using a cable with a constant wave impedance.

Claims

HIGH-FREQUENCY SIGNAL SPLITTER FOR RECEIVING ANTENNA, containing a tunable capacitor connected in a bridge circuit, an inductance and two resistors, while one diagonal of the bridge circuit is a splitter input, characterized in that the inductance is tunable and, like a tunable capacitor, is composed of n discrete elements connected the control unit through the relay contacts, and the resistors are payloads, while the tunable inductance is included in the shoulder opposite to the shoulder with variable capacitor.