RU204180U1 - ANTENNA MATCHING DEVICE - Google Patents
ANTENNA MATCHING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU204180U1 RU204180U1 RU2019116715U RU2019116715U RU204180U1 RU 204180 U1 RU204180 U1 RU 204180U1 RU 2019116715 U RU2019116715 U RU 2019116715U RU 2019116715 U RU2019116715 U RU 2019116715U RU 204180 U1 RU204180 U1 RU 204180U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- unit
- matching
- microprocessor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
-
- 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
- H03H7/38—Impedance-matching networks
- H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
-
- 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
- H04B1/02—Transmitters
- H04B1/04—Circuits
- H04B1/0458—Arrangements for matching and coupling between power amplifier and antenna or between amplifying stages
Abstract
Полезная модель относится к области радиосвязи, а именно к согласующим антенным устройствам, и может найти применение в радиолиниях систем передачи информации. Согласующее антенное устройство содержит соединенные последовательно направленный ответвитель, блок определения параметров линии согласования, микропроцессор, обеспечивающий расчет необходимых величин, согласующих емкости и индуктивности в зависимости от определенных параметров, и блок согласования, представляющий собой набор конденсаторов и катушек индуктивности, подключаемых в линию согласования в зависимости от результатов упомянутого расчета, второй вход которого соединен со вторым выходом направленного ответвителя. Устройство снабжено блоком взаимодействия с источником радиочастотного сигнала и блоком питания. Микропроцессор включает в себя блок обмена данными, один из входов которого соединен с выходом блока взаимодействия с источником радиочастотного сигнала, второй вход является входом микропроцессора, а выход - выходом микропроцессора, и блок обработки команд управления и администрирования режимов работы, вход-выход которого соединен с входом-выходом блока обмена данными, третий вход которого соединен с первым выходом блока питания. Второй выход блока питания соединен со вторым входом блока определения параметров линии согласования, а третий выход - с третьим входом блока согласования. Полезная модель позволяет расширить диапазон рабочих частот устройства, повысить его быстродействие и обеспечить его высокую рабочую мощность.The utility model relates to the field of radio communication, namely to antenna matching devices, and can be used in radio links of information transmission systems. The matching antenna device contains a series-connected directional coupler, a unit for determining the parameters of the matching line, a microprocessor that calculates the required values that match capacitance and inductance depending on certain parameters, and a matching unit, which is a set of capacitors and inductors connected to the matching line depending on from the results of the mentioned calculation, the second input of which is connected to the second output of the directional coupler. The device is equipped with a unit for interaction with a radio frequency signal source and a power supply unit. The microprocessor includes a data exchange unit, one of the inputs of which is connected to the output of the unit for interaction with a radio frequency signal source, the second input is the input of the microprocessor, and the output is the output of the microprocessor, and a block for processing commands for control and administration of operating modes, the input-output of which is connected to input-output of the data exchange unit, the third input of which is connected to the first output of the power supply. The second output of the power supply unit is connected to the second input of the unit for determining the parameters of the matching line, and the third output is connected to the third input of the matching unit. The utility model allows you to expand the operating frequency range of the device, increase its performance and ensure its high operating power.
Description
Полезная модель относится к области радиосвязи, а именно к согласующим антенным устройствам, и может найти применение в радиолиниях систем передачи информации.The utility model relates to the field of radio communication, namely to antenna matching devices, and can be used in radio links of information transmission systems.
Известно согласующее антенное устройство, располагаемое между источником радиочастотного сигнала (передатчиком) и антенной, содержащее соединенные последовательно направленный ответвитель, блок определения параметров линии согласования, микропроцессор, обеспечивающий расчет необходимых величин согласующих емкости и индуктивности в зависимости от определенных параметров, и блок согласования, представляющий собой набор конденсаторов и катушек индуктивности, подключаемых в линию согласования в зависимости от результатов упомянутого расчета, второй вход которого соединен со вторым выходом направленного ответвителя (см. US 4965607, МПК H04B 1/02, 23.10.1990).Known matching antenna device located between the source of the radio frequency signal (transmitter) and the antenna, containing a series-connected directional coupler, a unit for determining the parameters of the matching line, a microprocessor that provides the calculation of the required values of matching capacitance and inductance depending on certain parameters, and a matching unit, which is a set of capacitors and inductors connected to the matching line depending on the results of the mentioned calculation, the second input of which is connected to the second output of the directional coupler (see US 4965607, IPC
Данное известное согласующее антенное устройство является наиболее близким аналогом заявленного устройства.This known matching antenna device is the closest analogue of the claimed device.
Недостаток известного устройства состоит в невысокой скорости переключения на сохраненную частоту. Кроме этого, известное устройство может быть использовано в диапазоне рабочих частот от 1,6 МГц до 30 МГц, что несколько ограничивает его применение.The disadvantage of the known device is the low speed of switching to the stored frequency. In addition, the known device can be used in the operating frequency range from 1.6 MHz to 30 MHz, which somewhat limits its application.
Техническая задача, решаемая заявленной полезной моделью, состоит в создании антенного устройства, обеспечивающего согласование параметров антенны с параметрами передающего и/или приемного устройства или фидерной линии, обладающего улучшенными характеристиками.The technical problem solved by the claimed utility model is to create an antenna device that matches the antenna parameters with the parameters of the transmitting and / or receiving device or feeder line with improved characteristics.
При этом достигается технический результат, заключающийся в повышении быстродействия устройства.In this case, a technical result is achieved, which consists in increasing the speed of the device.
Поставленная задача решается, а указанный технический результат достигается в согласующем антенном устройстве, содержащем соединенные последовательно направленный ответвитель, блок определения параметров линии согласования, микропроцессор, обеспечивающий расчет необходимых величин согласующих емкости и индуктивности в зависимости от определенных параметров, и блок согласования, представляющий собой набор конденсаторов и катушек индуктивности, подключаемых в линию согласования в зависимости от результатов упомянутого расчета, второй вход которого соединен со вторым выходом направленного ответвителя, которое снабжено блоком взаимодействия с источником радиочастотного сигнала и блоком питания, при этом микропроцессор включает в себя блок обмена данными, один из входов которого соединен с выходом блока взаимодействия с источником радиочастотного сигнала, второй вход является входом микропроцессора, а выход - выходом микропроцессора, и блок обработки команд управления и администрирования режимов работы, вход-выход которого соединен с входом-выходом блока обмена данными, третий вход которого соединен с первым выходом блока питания, второй выход которого соединен со вторымThe problem is solved, and the specified technical result is achieved in a matching antenna device containing a series-connected directional coupler, a block for determining the parameters of the matching line, a microprocessor that calculates the necessary values of matching capacitance and inductance depending on certain parameters, and a matching block, which is a set of capacitors and inductors connected to the matching line depending on the results of said calculation, the second input of which is connected to the second output of the directional coupler, which is equipped with a unit for interaction with a radio frequency signal source and a power supply unit, wherein the microprocessor includes a data exchange unit, one of the inputs which is connected to the output of the block of interaction with the source of the radio frequency signal, the second input is the input of the microprocessor, and the output is the output of the microprocessor, and the block for processing commands for control and administration of the press work, the input-output of which is connected to the input-output of the data exchange unit, the third input of which is connected to the first output of the power supply, the second output of which is connected to the second
входом блока определения параметров линии согласования, а третий выход - с третьим входом блока согласования, при этом микропроцессор имеет тактовую частоту работы, превышающую верхнюю границу диапазона рабочих частот устройства.the input of the block for determining the parameters of the matching line, and the third output - with the third input of the matching block, while the microprocessor has a clock frequency that exceeds the upper limit of the operating frequency range of the device.
Это дополнительно позволяет вывести частоту работы микропроцессора из диапазона рабочих частот устройства и, тем самым, уменьшить возможное влияние частоты микропроцессора на результаты производимых измерений и расчетов.This additionally allows the frequency of the microprocessor to be removed from the operating frequency range of the device and, thereby, to reduce the possible influence of the frequency of the microprocessor on the results of measurements and calculations.
В одном из частных вариантов выполнения устройство дополнительно снабжено блоком хранения кодовых последовательностей, вход-выход которого соединен с входом-выходом блока обмена данными, а вход - с четвертым выходом блока питания.In one particular embodiment, the device is additionally equipped with a block for storing code sequences, the input-output of which is connected to the input-output of the data exchange unit, and the input is connected to the fourth output of the power supply.
Далее полезная модель более подробно описывается со ссылкой на фигуру, на которой приведена функциональная схема заявленного согласующего антенного устройства, согласно частному варианту выполнения.Next, the utility model is described in more detail with reference to the figure, which shows a functional diagram of the claimed antenna matching device, according to a particular embodiment.
Согласующее антенное устройство содержит соединенные последовательно направленный ответвитель 1, блок определения параметров линии согласования 2, микропроцессор 3, блок согласования 4, второй вход которого соединен со вторым выходом направленного ответвителя 1, а также блок взаимодействия с источником радиочастотного сигнала 5 (например, приемопередающим устройством) и блок питания 6.The matching antenna device contains a series-connected
В качестве источника радиочастотного сигнала 5 может также выступать передатчик, а также участок фидерной линии, служащий для подведения (отведения) радиочастотного сигнала к антенне (от нее).As a source of the
Микропроцессор 3 включает в себя блок обмена данными 7, один из входов которого соединен с выходом блока взаимодействия с источником радиочастотного сигнала 5, второй вход является входом микропроцессора 3, а выход - выходом микропроцессора 3, и блок обработки команд управления и администрирования режимов работы 8, вход-выход которого соединен с входом-выходом блока обмена данными 7.The microprocessor 3 includes a data exchange unit 7, one of the inputs of which is connected to the output of the unit for interaction with the source of the
Третий вход блока обмена данными 7 соединен с первым выходом блока питания 6, второй выход которого соединен со вторым входом блока определения параметров линии согласования 2, а третий выход - с третьим входом блока согласования 4.The third input of the data exchange unit 7 is connected to the first output of the power supply unit 6, the second output of which is connected to the second input of the unit for determining the parameters of the
В частном варианте, показанном на фигуре, устройство дополнительно снабжено блоком хранения кодовых последовательностей 9, вход-выход которого соединен с входом-выходом блока обмена данными 7, а вход - с четвертым выходом блока питания 6.In the particular embodiment shown in the figure, the device is additionally equipped with a block for storing
Источником радиочастотного сигнала 5 может также являться приемник, в этом случае будут использоваться параметры линии согласования, сохраненные в блоке хранения кодовых последовательностей 9.The source of the
Направленный ответвитель 1 предназначен для отведения части энергии из основного канала передачи сигнала во вспомогательный, при этом посредством преобразователя (условно не показан) измеряются величины напряжений падающей или отраженной волны.
Блок определения параметров линии согласования 2 предназначен для определения коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН), равному отношению суммы к разности двух величин напряжений (падающей и отраженной волны).The block for determining the parameters of the
Кроме этого, блок определения параметров линии согласования 2 предназначен для вычисления разности фаз между падающей и отраженной волной.In addition, the block for determining the parameters of the
Эту разность используют для определения характера импеданса антенны (емкостной или индуктивный) и его величины.This difference is used to determine the nature of the antenna impedance (capacitive or inductive) and its magnitude.
Блок согласования 4 представляет собой набор конденсаторов и катушек индуктивности, соединенных по Г-образной или П-образной схеме, подключаемых в линию согласования с целью минимизации значения КСВН.Matching unit 4 is a set of capacitors and inductors connected in an L-shaped or U-shaped circuit, connected to the matching line in order to minimize the VSWR value.
Блок взаимодействия с источником радиочастотного сигнала 5 предназначен для принятия от него команд управления, информации о кодовых последовательностях включения исполнительных механизмов блока согласования 4 и передачи телеметрической информации в источник радиочастотного сигнала 5.The block of interaction with the source of the
Блок обмена данными 7 предназначен для обмена данными между блоками 3, 5, 8 и 9.Data exchange block 7 is intended for data exchange between
Блок обработки команд управления и администрирования режимов работы 8 предназначен для обработки принятых от источника радиочастотного сигнала команд управления, переключения режимов работы устройства, сбора и отправки телеметрической информации и управления блоком определения параметров линии согласования 2.The block for processing control commands and administration of
Блок хранения кодовых последовательностей 9 предназначен для хранения параметров настройки блока согласования 4, коэффициентов начального расчета параметров блока определения параметров линии согласования 2 и номиналов конденсаторов и катушек индуктивности, подключаемых в линию согласования.The block for storing the
Заявленное устройство используют следующим образом.The claimed device is used as follows.
По командам, полученным блоком взаимодействия 5 от источника радиочастотного сигнала (например, приемопередающего устройства), устройство переходит в один из трех режимов:According to the commands received by the
«дежурный режим»;"Standby mode";
режим «малой мощности»;"low power" mode;
режим «работа»."work" mode.
«Дежурный режим» - ожидание команд на переход в один из режимов:"Standby mode" - waiting for commands to switch to one of the modes:
«малой мощности» или работы."Low power" or work.
Режим «малой мощности» - режим, в котором производится определение параметров линии согласования на радиочастотном сигнале уменьшенной мощности (1 Вт)."Low power" mode - a mode in which the parameters of the matching line are determined using a radio frequency signal of reduced power (1 W).
Режим «работа» - режим, в котором радиочастотный сигнал мощностью до 140 Вт, передается на выход к антенне (условно не показана).Mode "work" - a mode in which a radio frequency signal with a power of up to 140 W is transmitted to the output to the antenna (conventionally not shown).
Также от источника радиочастотного сигнала приходят команды на перестройку рабочей частоты, установку кодовых последовательностей исполнительных механизмов блока согласования 4 и запросы на предоставление телеметрической информации о состоянии устройства.Also, from the source of the radio frequency signal, commands are received to reorganize the operating frequency, set the code sequences of the actuators of the matching unit 4 and requests to provide telemetric information about the state of the device.
Блок взаимодействия с источником радиочастотного сигнала 5 принимает соответствующий входной сигнал по интерфейсу RS485 через преобразователь интерфейсов с гальванической развязкой (условно не показан) и передает его в блок обмена данными 7, где пришедшие данные проверяются на соответствие протоколу обмена, адресу внешнего устройства и контрольной сумме.The unit for interaction with the source of the
Если все три условия выполняются, то блок интерфейсов внешних устройств 7 передает сигнал в блок обработки команд управления и администрирования режимов работы 8.If all three conditions are met, then the block of interfaces of external devices 7 transmits a signal to the block for processing commands for control and administration of
В зависимости от вида команды блок обработки команд управления и администрирования режимов работы 8 вырабатывает ответную квитанцию и передает ее в блок взаимодействия с источником радиочастотного сигнала 5.Depending on the type of command, the unit for processing commands for control and administration of
Если поступившая команда является запросом на предоставление телеметрической информации, то передаются данные того устройства, с которого они запрашивались. Если это команда на исполнение, то блок обработки команд управления и администрирования режимов работы 8 производит управление устройством, которому была адресована команда.If the received command is a request for the provision of telemetric information, then the data of the device from which they were requested is transmitted. If this is a command for execution, then the block for processing commands for control and administration of
Адреса устройств и начальные кодовые последовательности включения исполнительных механизмов блока согласования 4 хранятся в EEPROM блока хранения кодовых последовательностей 9.The device addresses and initial code sequences for switching on the actuators of the matching unit 4 are stored in the EEPROM of the code
Блок обработки команд управления и администрирования режимов работы 8 может передать данные из блока хранения кодовых последовательностей 9 в блок взаимодействия с источником радиочастотного сигнала 5, а также перезаписать их новыми данными по результатам определения в блоке 2 параметров линии согласования или по командам от источника радиочастотного сигнала.The unit for processing commands for control and administration of
Блок обработки команд управления и администрирования режимов работы 8 производит расчет кодовых последовательностей включения исполнительных механизмов блока согласования 4 по результатам определения параметров линии согласования антенны (КСВН и импеданса), которое производится любым известным образом, не раскрываемым конкретно в рамках настоящей полезной модели (см., например, Ермолаев В.В. и др. «Методика расчета автоматического согласования антенн с распределенными параметрами», Вестник ТГТУ, 2012, том 18, № 4, с. 853-867). В частности, хорошо зарекомендовал себя итерационный способ по алгоритму Гаусса.The block for processing commands for control and administration of
Катушки индуктивности подключаются последовательно относительно антенны, а конденсаторы - параллельно антенне или второму выходу направленного ответвителя.The inductors are connected in series with the antenna, and the capacitors are connected in parallel with the antenna or the second output of the directional coupler.
Режим подключения зависит от отношения импеданса антенны к 50 Ом на частоте согласования. Если импеданс антенны выше 50 Ом, конденсаторы подключаются параллельно антенне, если ниже - параллельно второму выходу направленного ответвителя. Ряд индуктивностей катушек выполнен в убывающей прогрессии, где каждая последующая индуктивность в 1,8 раза меньше предыдущей.The connection mode depends on the ratio of the antenna impedance to 50 Ohm at the matching frequency. If the antenna impedance is higher than 50 Ohm, the capacitors are connected in parallel with the antenna, if lower - in parallel with the second output of the directional coupler. A number of inductances of the coils are made in a decreasing progression, where each subsequent inductance is 1.8 times less than the previous one.
Аналогично подобран ряд конденсаторов, только коэффициент прогрессии составляет 2.A number of capacitors are similarly selected, only the progression ratio is 2.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116715U RU204180U1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | ANTENNA MATCHING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116715U RU204180U1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | ANTENNA MATCHING DEVICE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU204180U1 true RU204180U1 (en) | 2021-05-13 |
Family
ID=75920551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019116715U RU204180U1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | ANTENNA MATCHING DEVICE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU204180U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030193997A1 (en) * | 2001-01-26 | 2003-10-16 | Dent Paul W. | System and method for adaptive antenna impedance matching |
US20090253385A1 (en) * | 2008-04-08 | 2009-10-08 | Paul Wilkinson Dent | System and Method for Adaptive Antenna Impedance Matching |
RU2497306C2 (en) * | 2009-08-17 | 2013-10-27 | Сони Корпорейшн | Matching circuit for adaptive impedance matching in radio devices |
RU2544867C2 (en) * | 2009-09-17 | 2015-03-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Multi-element transmitting radio-frequency circuit with local automatic tuning and matching device |
US20150105037A1 (en) * | 2006-01-14 | 2015-04-16 | Blackberry Limited | Adaptive matching network |
-
2018
- 2018-12-28 RU RU2019116715U patent/RU204180U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030193997A1 (en) * | 2001-01-26 | 2003-10-16 | Dent Paul W. | System and method for adaptive antenna impedance matching |
US20150105037A1 (en) * | 2006-01-14 | 2015-04-16 | Blackberry Limited | Adaptive matching network |
US20090253385A1 (en) * | 2008-04-08 | 2009-10-08 | Paul Wilkinson Dent | System and Method for Adaptive Antenna Impedance Matching |
RU2497306C2 (en) * | 2009-08-17 | 2013-10-27 | Сони Корпорейшн | Matching circuit for adaptive impedance matching in radio devices |
RU2544867C2 (en) * | 2009-09-17 | 2015-03-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Multi-element transmitting radio-frequency circuit with local automatic tuning and matching device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2751928B1 (en) | Antenna tuning on an impedance trajectory | |
CN103454654B (en) | Configurable matching network used at satellite navigation radio frequency front end | |
EP0210746B2 (en) | Impedance matching arrangement | |
WO2011033660A1 (en) | Wireless power transmission device | |
CN102664601A (en) | Self-adapting impedance matching module | |
WO2014170766A1 (en) | Method and apparatus for automatically tuning an impedance matrix, and radio transmitter using this apparatus | |
KR20130087708A (en) | Wireless power transfering apparatus enable impedence to match | |
AU1799988A (en) | Antenna coupler | |
EP2137823A1 (en) | Method and arrangement for matching an antenna | |
KR20090060310A (en) | Tunable dual band antenna system | |
KR20130033867A (en) | Wireless power transmission system | |
CN101800561B (en) | Impedance matching device and method | |
CN103490794A (en) | Variable shortwave antenna tuner matching network structure circuit | |
RU2694136C1 (en) | Matching antenna device dmkv of the range for signals with pseudo-random tuning of operating frequency | |
EP2498407B1 (en) | Mobile wireless communications device with adjustable impedance matching network and associated methods | |
CN108900206A (en) | A kind of impedance-matching device, impedance matching methods and communication terminal | |
CN104104405A (en) | Self-adaptive impedance matching device, communication system and impedance matching method | |
RU204180U1 (en) | ANTENNA MATCHING DEVICE | |
CN110365425A (en) | Antenna tuning control method, apparatus and system | |
US9543789B2 (en) | Apparatus and method for transmitting/receiving wireless energy in energy transmission system | |
CN107732424B (en) | Antenna tuning network structure and method for realizing impedance matching of short-wave loop antenna | |
KR20170066791A (en) | Wireless power transferring apparatus and method | |
WO2014176872A1 (en) | Power regulation method and system for wireless electric energy transmission system | |
JP2003318636A (en) | Helical antenna apparatus and radio communication apparatus provided with the same | |
CN112713904B (en) | Composite tuning network and antenna tuner |