RU2137309C1 - Antenna tuning system - Google Patents
Antenna tuning system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2137309C1 RU2137309C1 RU98109969A RU98109969A RU2137309C1 RU 2137309 C1 RU2137309 C1 RU 2137309C1 RU 98109969 A RU98109969 A RU 98109969A RU 98109969 A RU98109969 A RU 98109969A RU 2137309 C1 RU2137309 C1 RU 2137309C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- output
- input
- tuning system
- radio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmitters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к радиопередающей технике, и, в частности, заявленная система настройки антенны может быть использована для согласования выхода передатчика с входом передающей антенны без излучения в эфир передающей антенной электромагнитных волн и при наличии повышенного уровня внешних помех, в том числе преднамеренных. The invention relates to the field of radio engineering, and in particular to radio transmission technology, and, in particular, the claimed antenna tuning system can be used to coordinate the output of the transmitter with the input of the transmitting antenna without radiation to the ether transmitting antenna of electromagnetic waves and in the presence of an increased level of external interference, including the number of intentional.
Известно устройство согласования радиопередатчика с антенной (см., например, авт. св. СССР N 769708, МПК H 03 J 3/22, опубл. 07.10.1980 г.), которое содержит перестраиваемый согласующий контур, датчик активной составляющей проводимости, амплитудный и фазовый дискриминаторы, блок управления, элемент совпадения. A device for matching a radio transmitter with an antenna (see, for example, ed. St. USSR N 769708, IPC H 03 J 3/22, publ. 10/07/1980), which contains a tunable matching circuit, a sensor of the active component of conductivity, amplitude and phase discriminators, control unit, coincidence element.
Недостатком этого устройства согласования радиопередатчика с антенной является излучение электромагнитной энергии в свободное пространство, что в ряде случаев недопустимо. The disadvantage of this device matching the radio transmitter with the antenna is the radiation of electromagnetic energy into free space, which in some cases is unacceptable.
Известно также автоматическое согласующее устройство (см., например, авт. св. СССР N 1356209, МПК H 03 H 7/40, опубл. 30.11.1987 г.), которое содержит датчик фазы, датчик активной проводимости, перестраиваемый конденсатор, антенну, два отрезка длинной линии с ферритом и управляющей обмоткой подмагничивания, три блока управления, вычислительный блок, АЦП. Also known is an automatic matching device (see, for example, ed. St. USSR N 1356209, IPC H 03 H 7/40, publ. 11/30/1987), which contains a phase sensor, an active conductivity sensor, a tunable capacitor, an antenna, two segments of a long line with ferrite and a control magnetizing winding, three control units, a computing unit, an ADC.
Недостатком этого устройства согласования радиопередатчика с антенной является излучение электромагнитной энергии в свободное пространство, что в ряде случаев недопустимо. The disadvantage of this device matching the radio transmitter with the antenna is the radiation of electromagnetic energy into free space, which in some cases is unacceptable.
Наиболее близким аналогом к заявленному устройству (прототипом) по своей технической сущности является известная система настройки антенны по пат. США N 4267599, МКИ H 04 В 17/00, опубл. 12.05.1981 г., которая содержит радиопередатчик, коммутатор, эквивалент нагрузки, устройство контроля, мост, согласующее устройство, антенну. The closest analogue to the claimed device (prototype) in its technical essence is the well-known antenna tuning system according to US Pat. USA N 4267599, MKI H 04 B 17/00, publ. 05/12/1981, which contains a radio transmitter, switch, load equivalent, monitoring device, bridge, matching device, antenna.
При этом вход согласующего устройства подключен к антенне, а выход - к первому выводу коммутатора, второй вывод которого подключен к передатчику, причем третий вывод коммутатора подключен к эквиваленту нагрузки и мосту, в диагональ которого включено устройство контроля. The input of the matching device is connected to the antenna, and the output is to the first output of the switch, the second output of which is connected to the transmitter, and the third output of the switch is connected to the load equivalent and the bridge, in the diagonal of which the control device is included.
Применение эквивалента нагрузки и мостовой схемы в этой системе настройки антенны позволяет получать простую и быструю операцию настройки и низкий уровень излучаемой электромагнитной энергии в свободное пространство. The use of a load equivalent and a bridge circuit in this antenna tuning system allows a simple and quick tuning operation and a low level of radiated electromagnetic energy in free space.
Недостатком этой системы настройки антенны являются излучение электромагнитной энергии в эфир и низкая помехоустойчивость, обусловленные тем, что при настройке антенны часть мощности, генерируемой радиопередатчиком, излучается в свободное пространство и в тоже время на устройство контроля действуют помехи, поступающие через настраиваемую антенну. The disadvantage of this antenna tuning system is the emission of electromagnetic energy into the air and low noise immunity, due to the fact that when tuning the antenna, part of the power generated by the radio transmitter is radiated into free space and, at the same time, interference from the tuned antenna acts on the control device.
Целью настоящего изобретения является разработка системы настройки передающей антенны, обладающей более высокой помехоустойчивостью и отсутствием излучения электромагнитной энергии в свободное пространство, за счет использования в качестве сигнала, возбуждающего систему настройки антенны, случайных радиопомех. The aim of the present invention is to develop a tuning system of a transmitting antenna with higher noise immunity and the absence of electromagnetic radiation in free space, due to the use of random radio interference as a signal exciting the antenna tuning system.
Поставленная цель достигается тем, что в известную систему настройки антенны, содержащую согласующее устройство, представляющее собой узкополосную резонансную согласующую цепь, вход которого подключен к передающей антенне, а выход - к первому и третьему выводам коммутатора, второй вывод которого подключен к выходу передатчика, и индикатор настройки, дополнительно введены вторая антенна, первый и второй радиоприемники, первый и второй квадратичные детекторы и делитель напряжений. Вторая антенна имеет диаграмму направленности, идентичную с передающей антенной, и подключена к пятому выводу коммутатора. Четвертый вывод коммутатора подключен к входу первого приемника, который соединен с первым квадратичным детектором. Шестой вывод коммутатора подключен к входу второго приемника, который соединен с вторым квадратичным детектором. Выходы первого и второго квадратичных детекторов подключены соответственно к первому и второму входам делителя напряжений, выход которого подключен к входу индикатора настройки. This goal is achieved by the fact that in the known antenna tuning system containing a matching device, which is a narrow-band resonant matching circuit, the input of which is connected to a transmitting antenna, and the output to the first and third outputs of the switch, the second output of which is connected to the output of the transmitter, and an indicator settings, additionally introduced a second antenna, the first and second radios, the first and second quadratic detectors and a voltage divider. The second antenna has a radiation pattern identical to the transmitting antenna and is connected to the fifth pin of the switch. The fourth output of the switch is connected to the input of the first receiver, which is connected to the first quadratic detector. The sixth output of the switch is connected to the input of the second receiver, which is connected to the second quadratic detector. The outputs of the first and second quadratic detectors are connected respectively to the first and second inputs of the voltage divider, the output of which is connected to the input of the tuning indicator.
Принцип создания предлагаемого устройства основан на теореме взаимности приемной и передающей антенн (Драбкин В.Л., Зузенко А.Л. "Антенно-фидерные устройства" - М.: "Советское Радио", 1961 г., стр. 136), а также на том, что значение отношения мощностей, отдаваемых двумя приемными антеннами в свои нагрузки, есть величина постоянная при условии, что на антенны действуют одни и те же электромагнитные волны, коэффициенты согласования антенн с нагрузками постоянны и антенны имеют одинаковые диаграммы направленности. В тоже время, при увеличении коэффициента согласования первой антенны со своей нагрузкой пропорционально увеличивается значение отношения мощностей, отдаваемых первой и второй антеннами в свои нагрузки, при тех же условиях. The principle of creating the proposed device is based on the reciprocity theorem of the receiving and transmitting antennas (Drabkin V.L., Zuzenko A.L. "Antenna-feeder devices" - M .: "Soviet Radio", 1961, p. 136), as well as on the fact that the value of the ratio of powers given by two receiving antennas to their loads is constant, provided that the same electromagnetic waves act on the antennas, the antenna matching coefficients with the loads are constant, and the antennas have the same radiation patterns. At the same time, with an increase in the matching coefficient of the first antenna with its load, the ratio of the powers given by the first and second antennas to their loads proportionally increases under the same conditions.
Таким образом, работа предлагаемого устройства основана на приеме передающей и второй антеннами случайных радиопомех и принятии решения о конце настройки при достижении максимального значения отношения мощностей, отдаваемых в свои нагрузки передающей и второй антеннами. Thus, the operation of the proposed device is based on the reception of the transmitting and the second antennas by random radio interference and deciding on the end of tuning when reaching the maximum value of the ratio of powers given to the loads by the transmitting and second antennas.
Такое построение устройства в отличие от прототипа, где для принятия решения о настройке системы используется высокочастотный сигнал передатчика и не учитывается действие помех, обладает следующими преимуществами: повышается помехоустойчивость настройки, так как на точность настройки не влияет повышение уровня радиопомех любых видов, исключается излучение электромагнитной энергии в свободное пространство, так как система антенной настройки не содержит источника высокочастотного сигнала. Such a construction of the device, unlike the prototype, where a high-frequency transmitter signal is used and the interference effect is not taken into account to make a decision on the system setup, has the following advantages: the noise immunity of the setup is increased, since the tuning accuracy is not affected by an increase in the level of radio interference of any kind, electromagnetic radiation is excluded into free space, since the antenna tuning system does not contain a high-frequency signal source.
Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых:
на фиг. 1 приведена общая структурная схема системы настройки антенны,
на фиг. 2 - графики низкочастотных сигналов на выходах первого 5 и второго 6 приемников,
на фиг. 3 - графики действующих значений напряжений низкочастотных сигналов на выходах первого 5 и второго 6 приемников.The claimed device is illustrated by drawings, in which:
in FIG. 1 shows a general structural diagram of an antenna tuning system,
in FIG. 2 - graphs of low-frequency signals at the outputs of the first 5 and second 6 receivers,
in FIG. 3 - graphs of the current voltage values of low-frequency signals at the outputs of the first 5 and second 6 receivers.
Система настройки антенны, показанная на фиг. 1, содержит передающую антенну 1, вторую антенну 2, согласующее устройство, представляющее собой узкополосную резонансную согласующую цепь 3, коммутатор 4, первый приемник 5, второй приемник 6, первый квадратичный детектор 7, второй квадратичный детектор 8, делитель напряжений 9, индикатор настройки 10. The antenna tuning system shown in FIG. 1 contains a transmitting antenna 1, a second antenna 2, a matching device, which is a narrow-band resonant matching circuit 3, switch 4, first receiver 5, second receiver 6, first quadratic detector 7, second quadratic detector 8, voltage divider 9, setting indicator 10 .
При этом вход согласующего устройства 3 подключен к передающей антенне 1, а выход - к первому и третьему выводам коммутатора 4, второй вывод которого подключен к выходу передатчика, вторая антенна 2 подключена к пятому выводу коммутатора 4, последовательно соединены первый радиоприемник 5 и первый квадратичный детектор 7, а также последовательно соединены второй радиоприемник 6 и второй квадратичный детектор 8, четвертый и шестой выводы коммутатора 4 подключены к входам соответственно первого 5 и второго 6 радиоприемников, а выходы первого 7 и второго 8 квадратичных детекторов подключены соответственно к первому и второму входам делителя напряжений 9, выход которого подключен к входу индикатора настройки 10. In this case, the input of the matching device 3 is connected to the transmitting antenna 1, and the output is to the first and third terminals of the switch 4, the second terminal of which is connected to the output of the transmitter, the second antenna 2 is connected to the fifth output of the switch 4, the first radio receiver 5 and the first quadratic detector are connected in series 7, and a second radio receiver 6 and a second quadratic detector 8 are connected in series, the fourth and sixth outputs of switch 4 are connected to the inputs of the first 5 and second 6 radios, and the outputs of the first 7 and torogo quadratic detectors 8 are connected to first and second inputs of the voltage divider 9, the output of which is connected to the input 10 of the indicator settings.
В качестве передающей может применяться любая штатная антенна радиопередатчика. Вторая антенна 2 предназначена для приема тех же радиопомех, что и настраиваемая антенна, и должна иметь идентичную с ней диаграмму направленности. Any standard antenna of a radio transmitter can be used as a transmitter. The second antenna 2 is designed to receive the same radio interference as the tunable antenna, and must have an identical radiation pattern.
Согласующее устройство 3 предназначено для согласования выхода передатчика с входом настраиваемой антенны и представляет собой узкополосную согласующую цепь. Схемы построения таких узкополосных согласующих цепей известны, см. , напр., Бабков В.Ю., Муравьев Ю.К. Основы построения устройств согласования антенн. - Л.: Военная Краснознаменная Академия Связи, 1980 г., стр.73. Matching device 3 is designed to coordinate the output of the transmitter with the input of the tunable antenna and is a narrow-band matching circuit. Schemes for constructing such narrow-band matching circuits are known, see, e.g., Babkov V.Yu., Muravyov Yu.K. Fundamentals of building antenna matching devices. - L .: Military Red Banner Academy of Communications, 1980, p. 73.
Коммутатор 4 предназначен для управления режимами работы системы настройки антенны, которая имеет два режима работы. Первый режим - "настройка", второй режим - "передача". В качестве коммутатора 4 может быть использован стандартный трехполюсный выключатель с одним замыкающим контактом и двумя размыкающими контактами. Выводы коммутатора 4, изображенного на фиг. 1, пронумерованы в порядке возрастания сверху вниз и слева направо, причем входные выводы имеют нечетную нумерацию, а выходные выводы - четную нумерацию. Таким образом, входные и выходные выводы размыкающего контакта коммутатора 4 имеют нумерацию соответственно 1 и 2, а входные и выходные выводы замыкающих контактов имеют нумерацию соответственно 3, 5 и 4, 6. Положение контактов, изображенное на фиг. 1, соответствует режиму "передача". Switch 4 is designed to control the operating modes of the antenna tuning system, which has two operating modes. The first mode is “setup”, the second mode is “transmission”. As the switch 4, a standard three-pole switch with one make contact and two make contacts can be used. The findings of the switch 4 shown in FIG. 1 are numbered in ascending order from top to bottom and from left to right, with the input pins having an odd numbering, and the output pins having an even numbering. Thus, the input and output terminals of the NC contact of the switch 4 are numbered 1 and 2, respectively, and the input and output terminals of the NC contacts are numbered 3, 5, and 4, 6. The position of the contacts shown in FIG. 1 corresponds to the transmission mode.
Первый 5 и второй 6 приемники предназначены для приема на частоте настройки случайных радиопомех и преобразования их на низкую частоту. Причем первый 5 и второй 6 приемники работают без автоматической регулировки усиления. В качестве первого 5 и второго 6 радиоприемников могут быть использованы любые выпускаемые промышленностью радиоприемники для магистральной радиосвязи, например Р-160П. The first 5 and second 6 receivers are designed to receive random tuning of radio frequency interference at a frequency and convert them to a low frequency. Moreover, the first 5 and second 6 receivers operate without automatic gain control. As the first 5 and second 6 radio receivers, any industrial radio receivers for long-distance radio communications, for example, R-160P, can be used.
Первый 7 и второй 8 квадратичные детекторы предназначены для определения действующих напряжений на выходах соответственно первого 5 и второго 6 приемников. Схема построения квадратичного детектора известна, см., напр., Измерения в технике связи. Под ред. Кушнира Ф.В. - М.: "Связь", 1970 г., стр.234-236, рис. 6.38. The first 7 and second 8 quadratic detectors are designed to determine the operating voltages at the outputs of the first 5 and second 6 receivers, respectively. The scheme for constructing a quadratic detector is known, see, for example, Measurements in communication technology. Ed. Kushnira F.V. - M .: "Communication", 1970, pp. 234-236, Fig. 6.38.
Делитель напряжений 9 предназначен для определения значения отношения напряжений при широком диапазоне изменения значений напряжений, поступающих на его входы. Схемы построения таких делителей известны, см., напр., Хьюз Р. С. Логарифмические видеоусилители. - М.: "Энергия", 1976 г., стр. 103, или Аналоговые и цифровые интегральные схемы, под ред. С.В. Якубовского, -М.: "Советское радио", 1979 г., стр. 239-241, рис. 4.24. The voltage divider 9 is designed to determine the value of the stress ratio with a wide range of changes in the voltage values supplied to its inputs. Schemes for constructing such dividers are known, see, for example, R. Hughes C. Logarithmic video amplifiers. - M .: "Energy", 1976, p. 103, or Analog and Digital Integrated Circuits, ed. S.V. Yakubovsky, -M.: "Soviet Radio", 1979, pp. 239-241, Fig. 4.24.
Индикатор настройки 10 предназначен для определения напряжения, поступающего с выхода делителя напряжений 9. В качестве индикатора настройки может использоваться любой прибор для измерения напряжения, и в частности, стандартный вольтметр с высоким входным сопротивлением. The tuning indicator 10 is designed to determine the voltage coming from the output of the voltage divider 9. As a tuning indicator, any device for measuring voltage can be used, and in particular, a standard voltmeter with a high input resistance.
Система настройки антенны работает следующим образом. В режиме "настройка" коммутатор 4 размыкает размыкающий контакт (выводы 1 и 2) и замыкает замыкающие контакты (выводы 3, 5 и 4, 6). Передающая антенна 1 работает как приемная, при этом случайные радиопомехи через согласующее устройство и замкнутый контакт коммутатора 4 (3 и 4 вывод) попадают на вход первого приемника 5. Вторая антенна 2 находится от передающей антенны 1 на расстоянии, не превышающем интервал пространственной корреляции. Так как передающая 1 и вторая 2 антенны имеют идентичные диаграммы направленности, то на вторую антенну 2 действуют те же случайные радиопомехи, что и на передающую антенну 1. Эти случайные радиопомехи через замкнутый контакт коммутатора 4 (5 и 6 вывод) попадают на вход второго приемника 6. Амплитуды низкочастотных сигналов, получаемых на входах первого 5 и второго 6 приемников, поступают соответственно на входы первого 7 и второго 8 квадратичных детекторов. На выходе квадратичных детекторов выделяются действующие напряжения указанных низкочастотных сигналов (фиг 3). Эти значения поступают соответственно на 1 и 2 входы делителя напряжений. The antenna tuning system operates as follows. In the "setting" mode, the switch 4 opens the opening contact (terminals 1 and 2) and closes the closing contacts (terminals 3, 5 and 4, 6). The transmitting antenna 1 operates as a receiving antenna, while random radio noise through the matching device and the closed contact of the switch 4 (output 3 and 4) are at the input of the first receiver 5. The second antenna 2 is located from the transmitting antenna 1 at a distance not exceeding the spatial correlation interval. Since the transmitting 1 and second 2 antennas have identical radiation patterns, then the second antenna 2 is affected by the same random radio interference as the transmitting antenna 1. These random radio interference through the closed contact of the switch 4 (pin 5 and 6) are fed to the input of the second receiver 6. The amplitudes of the low-frequency signals received at the inputs of the first 5 and second 6 receivers are received respectively at the inputs of the first 7 and second 8 quadratic detectors. At the output of the quadratic detectors, the active voltages of the indicated low-frequency signals are highlighted (Fig. 3). These values are supplied respectively to 1 and 2 inputs of the voltage divider.
Делитель напряжений 9 реализует функцию вида
где UΔ - напряжение на выходе делителя напряжений 9;
U1 - напряжение, поступающее с первого квадратичного детектора 7;
U2 - напряжение, поступающее с второго квадратичного детектора 8.The voltage divider 9 implements a function of the form
where U Δ is the voltage at the output of the voltage divider 9;
U 1 is the voltage supplied from the first quadratic detector 7;
U 2 is the voltage supplied from the second quadratic detector 8.
Таким образом, на выходе делителя напряжений получается напряжение UΔ, соответствующее значению отношения действующих напряжений указанных низкочастотных сигналов.Thus, at the output of the voltage divider, a voltage U Δ is obtained corresponding to the ratio of the acting voltages of the indicated low-frequency signals.
Для пояснения принципа работы системы настройки антенны покажем, что значение отношения действующих напряжений низкочастотных сигналов, полученных на выходах первого 5 и второго 6 приемников, пропорционально зависит только от величины коэффициента согласования настраиваемой антенны 1 с входом первого приемника 5. To explain the principle of operation of the antenna tuning system, we show that the ratio of the effective voltages of low-frequency signals received at the outputs of the first 5 and second 6 receivers proportionally depends only on the magnitude of the matching coefficient of the tuned antenna 1 with the input of the first receiver 5.
Так как на вторую антенну 2 действуют те же случайные радиопомехи, что и на передающую антенну 1, то на входы первого 5 и второго 6 приемников действуют одинаковые случайные радиопомехи. При этом мощность, отдаваемая от антенн на входы своих приемников, будет равна
где P1 - мощность, отдаваемая передающей антенной 1 на вход первого приемника 5;
P2 - мощность, отдаваемая второй антенной 2 на вход второго приемника 6;
EA1 - ЭДС, наводимая в передающей антенне 1 случайными радиопомехами;
EA2 - ЭДС, наводимая во второй антенне 2 случайными радиопомехами;
RA1 - активное сопротивление передающей антенны 1;
RA2 - активное сопротивление второй антенны 2;
γ1 - коэффициент согласования передающей антенны 1 с входом первого приемника 5;
γ2 - коэффициент согласования второй антенны 2 с входом второго приемника 6.Since the same random radio interference acts on the second antenna 2 as on the transmitting antenna 1, the same random radio interference acts on the inputs of the first 5 and second 6 receivers. In this case, the power given from the antennas to the inputs of their receivers will be equal to
where P 1 is the power given by the transmitting antenna 1 to the input of the first receiver 5;
P 2 is the power given by the second antenna 2 to the input of the second receiver 6;
E A1 - EMF induced in the transmitting antenna 1 by random radio interference;
E A2 - EMF induced in the second antenna 2 by random radio interference;
R A1 is the resistance of the transmitting antenna 1;
R A2 is the active resistance of the second antenna 2;
γ 1 - matching coefficient of the transmitting antenna 1 with the input of the first receiver 5;
γ 2 - matching coefficient of the second antenna 2 with the input of the second receiver 6.
Выражение (1) получено на основании Драбкин В.Л., Зузенко А.Л. "Антенно-фидерные устройства" - М.: "Сов. Радио", 1961 г., уравнений IV.19, IV.28, приведенных на стр. 143-145. Expression (1) was obtained based on Drabkin V.L., Zuzenko A.L. “Antenna-feeder devices” - M .: Sov. Radio, 1961, equations IV.19, IV.28, given on pages 143-145.
ЭДС, наводимая случайными помехами, равна (см. Марков Г. Т. Антенны. - М. : "Государственное энергетическое издание", 1960 г., стр. 195, формула 6-28)
EA= -EhF(θ,φ)eiφ, (3)
где ЕA - ЭДС, наводимая в антенне случайными помехами;
E - напряженность поля электромагнитной волны вблизи антенны;
h - действующая длина антенны;
F(θ,φ) - амплитудная и фазовая характеристика антенны;
eiφ - фазовая характеристика антенны.EMF induced by random noise is (see Markov G. T. Antennas. - M.: "State Energy Edition", 1960, p. 195, formula 6-28)
E A = -EhF (θ, φ) e iφ , (3)
where E A - EMF induced in the antenna by random interference;
E is the field strength of the electromagnetic wave near the antenna;
h is the effective length of the antenna;
F (θ, φ) is the amplitude and phase characteristic of the antenna;
e iφ is the phase characteristic of the antenna.
На основании (1) и (2) видно, что значения отношения мощностей, действующих на входы первого и второго приемников, будут равны
где P1 - мощность, отдаваемая передающей антенной на вход приемника;
P2 - мощность, отдаваемая второй антенной на вход приемника;
E1 - напряженность поля электромагнитной волны вблизи передающей антенны 1;
E2 - напряженность поля электромагнитной волны вблизи второй антенны 2;
h1 - действующая длина передающей антенны 1;
h2 - действующая длина второй антенны 2;
F1(θ,φ) - амплитудная и фазовая характеристика передающей антенны 1;
F2(θ,φ) - амплитудная и фазовая характеристика второй антенны 2;
where P 1 is the power given by the transmitting antenna to the input of the receiver;
P 2 is the power given by the second antenna to the input of the receiver;
E 1 - field strength of the electromagnetic wave near the transmitting antenna 1;
E 2 - field strength of the electromagnetic wave near the second antenna 2;
h 1 - the effective length of the transmitting antenna 1;
h 2 is the effective length of the second antenna 2;
F 1 (θ, φ) is the amplitude and phase characteristic of the transmitting antenna 1;
F 2 (θ, φ) is the amplitude and phase characteristic of the second antenna 2;
Так как на передающую антенну 1 и вторую антенну 2 действуют одни и те же радиопомехи, то E1 = E1, и можно записать
Из уравнения (5) видно, что при настройке согласующего устройства 3 во второй его части изменяется только переменная γ1. Остальные переменные второй части уравнения (5) отражают внутренние параметры приемных трактов и являются постоянными. Тогда можно записать
где f(γ1) - функция переменной γ1 .Since the same radio interference acts on the transmitting antenna 1 and the second antenna 2, E 1 = E 1 , and we can write
From equation (5) it is seen that when adjusting the matching device 3 in its second part, only the variable γ 1 changes. The remaining variables of the second part of equation (5) reflect the internal parameters of the receiving paths and are constant. Then you can write
where f (γ 1 ) is the function of γ 1 .
Таким образом, значения отношения мощностей, отдаваемых передающей 1 и второй антенной 2 на входы соответственно первого 5 и второго 6 приемников, зависят только от их коэффициента согласования передающей антенны 1 с входом первого приемника 5. Thus, the values of the ratio of powers given by the transmitting 1 and second antenna 2 to the inputs of the first 5 and second 6 receivers, respectively, depend only on their matching coefficient of the transmitting antenna 1 with the input of the first receiver 5.
Максимальная мощность, передаваемая от первой антенны 1 на вход первого приемника 5 (см. Драбкин В.Л., Зузенко А.Л. "Антенно- фидерные устройства". - М.: "Сов. Радио", 1961 г., уравнение IV.19, стp. 143), равна
P1макс = EA1 2/4RA1, (7)
где P1макс - наибольшая мощность, отдаваемая передающей антенной 1 на вход первого приемника 5.The maximum power transmitted from the first antenna 1 to the input of the first receiver 5 (see Drabkin V.L., Zuzenko A.L. "Antenna-feeder devices". - M .: Sov. Radio, 1961, equation IV .19, p. 143), equals
P 1max = E A1 2 / 4R A1 , (7)
where P 1max is the maximum power given by the transmitting antenna 1 to the input of the first receiver 5.
Из уравнений (6) и (7) выходит
Таким образом, максимальное значение коэффициента согласования передающей антенны 1 с входом первого приемника 5 соответствует максимальному значению отношения мощностей, действующих на входы первого 5 и второго 6 приемников.From equations (6) and (7) we get
Thus, the maximum value of the matching coefficient of the transmitting antenna 1 with the input of the first receiver 5 corresponds to the maximum value of the ratio of powers acting on the inputs of the first 5 and second 6 receivers.
Низкочастотные сигналы, получаемые на выходах первого 5 и второго 6 приемников, имеют одинаковую форму и могут отличаются только уровнем (см. фиг. 2) и начальной фазой, которые зависят от коэффициентов усиления приемников и мощностей высокочастотных сигналов, поступающих на входы первого 5 и второго 6 приемников, а также фазовым сдвигом, который вносит каждый приемный тракт. При измерениях действующего значения напряжения низкочастотного сигнала начальная фаза не учитывается, так как действующее напряжение измеряется за период T (см. фиг. 3). А так как приемники работают без АРУ, значение отношения действующих напряжений указанных НЧ сигналов также зависит только от коэффициента согласования γ1 первой антенны 1 с входом первого приемника 5. Т. о., можно записать
где Uнч.1 - действующее значение напряжения НЧ сигнала, полученного на выходе первого приемника 5;
Uнч.2 - действующее значение напряжения НЧ сигнала, полученного на выходе второго приемника 6;
β(γ1) - функция переменной γ1.
Как было показано выше, значение отношения действующих напряжений Uнч1/Uнч.2 низкочастотных сигналов, полученных на выходах первого 5 и второго 6 приемников, зависит только от коэффициента согласования γ1 передающей антенны 1 с входом первого приемника 5. Поэтому управление согласующим устройством 3 и, следовательно, изменение коэффициента согласования γ1 передающей антенны 1 с первым приемником 5 приводят к изменению напряжения на выходе делителя напряжений 9. Напряжение на выходе делителя напряжений 9 поступает на индикатор настройки 10, где происходит отображение его значения. Причем получение максимального значения на индикаторе настройки говорит об оптимальном согласовании передающей антенны 1 с входом первого приемника 5.The low-frequency signals received at the outputs of the first 5 and second 6 receivers have the same shape and can only differ in level (see Fig. 2) and in the initial phase, which depend on the gain of the receivers and the power of the high-frequency signals received at the inputs of the first 5 and second 6 receivers, as well as a phase shift that makes each receiving path. When measuring the effective value of the voltage of the low-frequency signal, the initial phase is not taken into account, since the effective voltage is measured over a period T (see Fig. 3). And since the receivers operate without AGC, the value of the ratio of the acting voltages of the indicated low-frequency signals also depends only on the matching coefficient γ 1 of the first antenna 1 with the input of the first receiver 5. So, you can write
where U LF.1 - the actual value of the voltage of the LF signal received at the output of the first receiver 5;
U LF.2 - the effective value of the voltage of the LF signal received at the output of the second receiver 6;
β (γ 1 ) is the function of the variable γ 1 .
As it was shown above, the value of the ratio of the acting voltages U LF / U LF.2 of low-frequency signals received at the outputs of the first 5 and second 6 receivers depends only on the matching coefficient γ 1 of the transmitting antenna 1 with the input of the first receiver 5. Therefore, control of the matching device 3 and, therefore, a change in the matching coefficient γ 1 of the transmitting antenna 1 with the first receiver 5 leads to a change in the voltage at the output of the voltage divider 9. The voltage at the output of the voltage divider 9 is supplied to the setting indicator 10, g de its value is displayed. Moreover, obtaining the maximum value on the tuning indicator indicates the optimal matching of the transmitting antenna 1 with the input of the first receiver 5.
Так как приемники магистральной радиосвязи производятся промышленностью с чисто активным входным сопротивлением, то максимальная мощность из передающей антенны 1 на вход приемника 5 будет передаваться, когда активное внутреннее сопротивление антенны равно активному сопротивлению входа приемника. С учетом того, что современные передатчики строятся так, чтобы максимальная мощность передавалась в нагрузку с активным сопротивлением (например, 50 Ом, 75 Ом и т. д.), то при выполнении условия Rвых пер = Rвх.прм. согласование передающей антенны в режиме приема с входом приемника адекватно согласованию передающей антенны в режиме передачи с выходом передатчика.Since the receivers of the main radio communication are produced by the industry with a purely active input resistance, the maximum power from the transmitting antenna 1 to the input of the receiver 5 will be transmitted when the active internal resistance of the antenna is equal to the active resistance of the input of the receiver. Given that modern transmitters are constructed so that the maximum power transmitted to the load impedance of the active (e.g., 50 ohms, 75 ohms, and so on. D.), Then when the condition R O = R vh.prm lane. matching the transmit antenna in receive mode with the input of the receiver is adequate for matching the transmit antenna in transmit mode with the output of the transmitter.
Задачу согласования выполняет согласующее устройство 3, управление которым на частоте настройки обеспечивает выполнение этого условия, т.е. The coordination task is performed by matching device 3, the control of which at the tuning frequency ensures that this condition is satisfied, i.e.
Rвх.прм. = RA. (10)
Таким образом, работа системы антенной настройки заключается в управлении согласующим устройством 3 до получения максимального значения на индикаторе настройки 10.R in.prm. = R A. (ten)
Thus, the operation of the antenna tuning system consists in controlling the matching device 3 to obtain the maximum value on the tuning indicator 10.
При достижении максимального значения на индикаторе настройки настройка заканчивается, и система антенной настройки переводится из режима "настройка" в режим "работа" с помощью коммутатора 4. Коммутатор 4 в режиме "работа" (см. фиг. 1) размыкает замыкающие контакты (выводы 3, 5 и 4, 6) и замыкает размыкающий контакт (выводы 1, 2). Таким образом, выход передатчика через коммутатор 4 подключается к последовательно соединенным настроенному согласующему устройству 3 и передающей антенне 1. When the maximum value is reached on the tuning indicator, the tuning ends, and the antenna tuning system is switched from the "tuning" mode to the "running" mode using switch 4. Switch 4 in the "running" mode (see Fig. 1) opens the closing contacts (pins 3 5 and 4, 6) and closes the opening contact (terminals 1, 2). Thus, the output of the transmitter through the switch 4 is connected to a series-connected tuned matching device 3 and the transmitting antenna 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98109969A RU2137309C1 (en) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | Antenna tuning system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98109969A RU2137309C1 (en) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | Antenna tuning system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2137309C1 true RU2137309C1 (en) | 1999-09-10 |
Family
ID=20206432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98109969A RU2137309C1 (en) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | Antenna tuning system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2137309C1 (en) |
-
1998
- 1998-05-26 RU RU98109969A patent/RU2137309C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105319544B (en) | System and method for calibrating and optimizing frequency modulated continuous wave radar altimeter using adjustable self-interference cancellation | |
| US9947985B2 (en) | System and method for a directional coupler | |
| US6606904B2 (en) | Filling level gage | |
| US20150200437A1 (en) | System and Method for a Directional Coupler | |
| US4074265A (en) | Microwave power combiner | |
| US20120212363A1 (en) | Method and device for neutralizing a target | |
| RU2137309C1 (en) | Antenna tuning system | |
| RU2713807C2 (en) | Radio-frequency transmission module with local field monitoring unit for magnetic resonance examination system | |
| JPS61296276A (en) | Frequency discriminator | |
| US11444388B2 (en) | Radio wave measurement device | |
| EP3067703A1 (en) | Impedance measurement and tuning system | |
| US20170250715A1 (en) | Device comprising a radio communication terminal | |
| JP2634259B2 (en) | High frequency signal direction finder | |
| He et al. | Aperture-Level Simultaneous Transmission and Reception Based on Digital Cancellation in Radar System | |
| US20170201334A1 (en) | Direct Measurement of Reflected Waves of Multi-Port Antennas by Using Circulators | |
| Buechner et al. | Investigation of mutual coupling effects between L-band antennas for the use in accurate transponder devices | |
| Liu et al. | A single-layer dynamic monopulse radar for precise angle-of-arrival detection in short-range open space | |
| SU1483402A1 (en) | Noise measurement method | |
| Vihelä | ADAPTIVE CANCELLER CONTROL AND SIGNAL DETECTION ALGORITHM FOR FULL-DUPLEX RADIO TRANSCEIVER | |
| Tsutagaya et al. | A high sensitivity electromagnetic field sensor using resonance | |
| US20200083972A1 (en) | Method, System and Apparatus for Calibration of Phased Array Radio Frequency Transceiver | |
| RU165997U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE DIRECTION AND RANGE TO THE SOURCE OF SIGNALS | |
| Ram et al. | Orthogonal Circular Polarized Transmitter and Receiver Antennas for Mitigation of Mutual Coupling in Monostatic Radars | |
| KR20220065278A (en) | mothod for detecting explosives using sensor head | |
| SU918887A1 (en) | Device for measuring electromagnetic wave absorber reflection factor |