RU2775607C1

RU2775607C1 - Device for automatic matching of the impedance of the antenna-feeder path with a complex load

Info

Publication number: RU2775607C1
Application number: RU2021125526A
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Орлов; Сергей Алексеевич Иванов
Original assignee: Федеральное казенное предприятие "Научно-производственный центр "Дельта", ФКП "НПЦ "Дельта"
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-07-05

Abstract

FIELD: antenna technology.

SUBSTANCE: invention relates to automatic devices for matching arbitrary impedances of the antenna-feeder path with a complex wave resistance of the load. The automatic matching device contains four directional couplers (DC) connected in series by pass-through channels DC₁, DC₃, DC₄ and DC₂, the output of the latter DC₂ is connected to an amplitude-phase-impedance corrector consisting of three matching links (ML) ML₁, ML₂ and ML₃ connected in the T-shaped manner, a unit for calculating the standing wave coefficient Swc, a unit for calculating the phase of the reflection coefficient, a unit for calculating the active component and a unit for calculating the reactive component of the complex load resistance, a unit for selecting matching links, the active component matching controller and the reactive component matching controller, the central control computer analyzes and determines the operation of the matching device.

EFFECT: providing real-time automatic matching of the impedance of the complex load.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к автоматическим устройствам согласования импедансов антенно-фидерного тракта с комплексным волновым сопротивлением нагрузки в широком частотном диапазоне и может найти применение, например, для широкополосного согласования комплексного входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением антенно-фидерного тракта, в задачах радиосвязи и метрологии.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to automatic devices for matching the impedances of the antenna-feeder path with the complex wave impedance of the load in a wide frequency range and can be used, for example, for broadband matching of the complex input impedance of the antenna with the wave impedance of the antenna-feeder path, in tasks radio communication and metrology.

Известно устройство автоматического согласования импедансов, в частности, для согласования антенны с заданным импедансом (Австрийский пат. кл. 21А1, 008, (Н03Н 007/38) №352782, заявл. 28.04.72, опубл. 10.10.79). Устройство включаемое между заданным импедансом и согласуемым устройством (например, антенной), содержит катушку колебательного LC-контура и катушку связи, степень связи между которыми может регулироваться. Катушка связи, переключатель, подключающий согласуемый импеданс к той или иной секции катушки LC-контура и конденсатором переменной емкости контура регулируются серводвигателем через дискриминатор импеданса и фазовый дискриминатор.A device for automatic impedance matching is known, in particular, for matching an antenna with a given impedance (Austrian patent cl. 21A1, 008, (H03H 007/38) No. 352782, bid. 28.04.72, publ. 10.10.79). The device connected between the given impedance and the device to be matched (for example, an antenna) contains a coil of an oscillatory LC circuit and a coupling coil, the degree of coupling between which can be adjusted. The coupling coil, the switch that connects the matched impedance to one or another section of the coil of the LC circuit and the variable capacitor of the circuit are regulated by the servo motor through the impedance discriminator and the phase discriminator.

Недостатком устройства автоматического согласования импедансов является электромеханическая перестройка серводвигателем реактивных элементов через дискриминатор импеданса и фазовый дискриминатор, что требует сложного электромеханического привода, который имеет значительные размеры и сложную конструкцию; отсутствует индикация уровня согласования; технически реализуется в метровом и нижней части дециметрового диапазона, поскольку согласующие элементы LC - контура, а именно конденсатор переменной емкости, катушка индуктивности контура и катушка связи с контуром выполнены на сосредоточенных элементах и установлены на подвижных конструктивных элементах серводвигателя.The disadvantage of the automatic impedance matching device is the electromechanical restructuring of the reactive elements by the servo motor through the impedance discriminator and the phase discriminator, which requires a complex electromechanical drive, which is of considerable size and complex design; there is no indication of the level of agreement; technically implemented in the meter and lower part of the decimeter range, since the matching elements of the LC circuit, namely the variable capacitor, the circuit inductor and the coupling coil with the circuit, are made on lumped elements and mounted on movable structural elements of the servomotor.

Известно автоматическое согласующее антенное устройство (Авторское свидетельство СССР, №1084974, кл. H03J 7/02, 1984 г.), известно устройство для автоматического согласования СВЧ - тракта с нагрузкой (Авторское свидетельство СССР №1241153 А1, МКП G01R 27/06, 1986). Устройство включаемое между заданным импедансом и согласуемым устройством (например, антенной), содержит катушку колебательного LC-контура и катушку связи, степень связи между которыми может регулироваться. В роли конденсатора переменной емкости используется варакторый диод, что позволяет осуществлять автоматическую перестройку параметров LC-контура электрическим путем.An automatic matching antenna device is known (USSR Author's certificate, No. 1084974, class H03J 7/02, 1984), a device is known for automatically matching the microwave path with the load (USSR Author's certificate No. 1241153 A1, MCP G01R 27/06, 1986 ). The device connected between the given impedance and the device to be matched (for example, an antenna) contains a coil of an oscillatory LC circuit and a coupling coil, the degree of coupling between which can be adjusted. A varactor diode is used as a variable capacitor, which makes it possible to automatically tune the parameters of the LC circuit electrically.

Недостатком устройства автоматического согласования импедансов является необходимость знания ориентировочной величины комплексного сопротивления нагрузки, отсутствие индикации режима согласования, ограничение по использованию в диапазоне СВЧ, поскольку согласующие элементы LC - контура, а именно катушка индуктивности контура и катушка связи выполнены на сосредоточенных элементах, а варакторный диод имеет ограничение по частоте использования.The disadvantage of the automatic impedance matching device is the need to know the approximate value of the complex load resistance, the lack of indication of the matching mode, the restriction on use in the microwave range, since the matching elements of the LC circuit, namely the loop inductor and the coupling coil, are made on lumped elements, and the varactor diode has limitation on the frequency of use.

Известен способ последовательного согласования импедансов (Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ/ Под. ред. О.В. Алексеева. - М.: Радио и связь,1987, с. 82-113), заключающийся в том, что между согласуемым элементом со стороны входа и согласуемым элементом со стороны выхода включают постоянные реактивные элементы, выбирают количество и значения элементов типа L и С схемы согласующего устройства из условия идеального согласования импедансов на фиксированной частоте и изменяют вручную значения этих элементов при изменении частоты.A known method of sequential impedance matching (Designing radio transmitting devices using computers / Ed. O.V. Alekseev. - M .: Radio and communication, 1987, p. input and matched element on the output side include constant reactive elements, select the number and values of elements of type L and C of the matching device circuit from the condition of ideal impedance matching at a fixed frequency, and manually change the values of these elements when the frequency changes.

Устройство, реализующее этот способ (например «Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ/ Под. ред. О.В. Алексеева. - М.: Радио и связь,1987, с. 82-113), состоит из Г-образного соединения двух реактансов (индуктивных или емкостных элементов), параметры которых (L, С) выбраны из условия согласования на фиксированной частоте. Принцип работы устройства состоит в замене элементов на другие элементы с другими номинальными параметрами, обеспечивающими согласование на других фиксированных частотах.A device that implements this method (for example, “Designing radio transmitting devices using computers / Ed. O.V. Alekseev. - M .: Radio and communication, 1987, p. 82-113), consists of an L-shaped connection of two reactances (inductive or capacitive elements), the parameters of which (L, C) are selected from the matching condition at a fixed frequency. The principle of operation of the device is to replace elements with other elements with other nominal parameters that provide matching at other fixed frequencies.

Известен способ последовательного согласования импедансов в диапазоне N дискретных частот (Авторское свидетельство СССР №1778827 МКП H03J 7/02, 1987), заключающийся в том, что между согласуемым элементом со стороны входа и согласуемым элементом со стороны выхода включают постоянные реактивные элементы в количестве 2N, между третьим и четвертым независимыми постоянными реактивными элементами от согласуемого элемента со стороны входа включают элемент с переменным импедансом, при этом входной импеданс 2N независимых постоянных реактивных элементов, элемента с переменным импедансом и согласуемого элемента со стороны выхода определяют дробно-линейным преобразованием входного импеданса 2N-3 независимых постоянных реактивных элементов, начиная с 4-ого согласуемого элемента со стороны входа независимого реактивного элемента, элемента с переменным импедансом и согласуемого элемента со стороны входа, причем действительные и мнимые составляющие входного импеданса 2N-3 независимых элементов и коэффициенты дробно-линейного преобразования определяют из условий согласуемого элемента со стороны входа и согласуемого элемента со стороны выхода с учетом изменения импеданса элемента с переменным импедансом.A known method of sequential matching of impedances in the range of N discrete frequencies (USSR Author's certificate No. 1778827 MCP H03J 7/02, 1987), which consists in the fact that between the matched element on the input side and the matched element on the output side, constant reactive elements are included in the amount of 2N, between the third and fourth independent constant reactive elements from the matched element on the input side, an element with variable impedance is included, while the input impedance of 2N independent constant reactive elements, the element with variable impedance and the matched element on the output side is determined by a linear-fractional transformation of the input impedance 2N-3 independent constant reactive elements, starting from the 4th matched element from the input side of the independent reactive element, the element with variable impedance and the matched element from the input side, and the real and imaginary components of the input impedance are 2N-3 independent elements and the coefficient The fractional-linear conversion factors are determined from the conditions of the matched element on the input side and the matched element on the output side, taking into account the change in the impedance of the element with a variable impedance.

Устройство, реализующее этот способ для случая двух дискретных частот (Авторское свидетельство СССР №1778827 МКП H03J 7/02, 1987), состоящее в том, что к согласуемому импедансу со стороны входа подключено согласующее устройство в виде Г-образного соединения двух двухполюсников, причем двухполюсник, включенный в поперечную цепь, представляет собой конденсатор, а двухполюсник в продольную цепь, представляет собой последовательный колебательный контур, к контуру подключен p-i-n диод, параллельно согласуемому импедансу со стороны подключена индуктивность, параллельно диоду подключен источник управляющих двухуровневых сигналов. Принцип действия этого устройства состоит в последовательном переключении импеданса p-i-n диодами, в результате чего последовательно обеспечиваются условия согласования согласуемых импедансов на двух дискретных частотах.A device that implements this method for the case of two discrete frequencies (USSR Author's certificate No. 1778827 MCP H03J 7/02, 1987), consisting in the fact that a matching device in the form of an L-shaped connection of two two-terminal networks is connected to the impedance to be matched from the input side, and the two-terminal , included in the transverse circuit, is a capacitor, and the two-terminal circuit in the longitudinal circuit is a series oscillatory circuit, a p-i-n diode is connected to the circuit, an inductance is connected in parallel to the matched impedance from the side, a source of control two-level signals is connected in parallel to the diode. The principle of operation of this device consists in sequential switching of the impedance by p-i-n diodes, as a result of which the conditions for matching the matched impedances at two discrete frequencies are consistently provided.

Недостатком этих способов и реализующих их устройств является согласование Г-образными реактивными двухполюсниками на заданных фиксированных частотах путем их последовательного переключения полупроводниковыми p-i-n диодами, при этом такое согласование требует предварительного знания величины комплексного сопротивления согласуемой нагрузки и соответственно выбираются значения фиксированных согласующих Г-образных реактивных двухполюсников.The disadvantage of these methods and the devices that implement them is the matching by L-shaped reactive two-terminal networks at given fixed frequencies by switching them in series with semiconductor p-i-n diodes, while such matching requires prior knowledge of the value of the complex resistance of the matched load and, accordingly, the values of fixed matching L-shaped reactive two-terminal networks are selected.

Наиболее близким техническим решением является устройство для автоматического согласования антенны СВЧ диапазона с антенно-фидерным трактом (Авторское свидетельство СССР №1125555А, МКП G01R 27/06, 1984), содержащее последовательно соединенные генератор, вентиль и отрезок антенно-фидерного тракта, установлены первый и второй согласующие реактивные элементы, а также вычислитель частных производных, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов поисковых сигналов, а выходы через соответствующие последовательно соединенные усилитель и исполнительный элемент соединены с первыми управляющими входами первого и второго согласующих реактивных элементов, вторые управляющие входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов поисковых сигналов. При этом в отрезок антенно-фидерного тракта перед первым согласующим реактивным элементом установлены два зонда с детекторными секциями, установленные на расстоянии λ/4 один от другого, к выходам которых подключены соответственно первый и второй регуляторы уровня сигнала, выходы которых подключены к входам разностного блока, соединенного выходом через введенный квадратор с опорным входом вычислителя частных производных.The closest technical solution is a device for automatically matching a microwave antenna with an antenna-feeder path (USSR Author's certificate No. 1125555A, MCP G01R 27/06, 1984), containing a generator, a valve and a segment of the antenna-feeder path connected in series, the first and second are installed matching reactive elements, as well as a partial derivative calculator, the inputs of which are connected, respectively, to the outputs of the first and second generators of search signals, and the outputs through the corresponding series-connected amplifier and actuating element are connected to the first control inputs of the first and second matching reactive elements, the second control inputs of which are connected respectively with the outputs of the first and second generators of search signals. At the same time, two probes with detector sections are installed in the segment of the antenna-feeder path in front of the first matching reactive element, installed at a distance of λ/4 from one another, to the outputs of which the first and second signal level controllers are connected, respectively, the outputs of which are connected to the inputs of the difference block, connected by the output through the introduced quadrator with the reference input of the partial derivative calculator.

Недостатком данного технического решения является наличие только двух реактивных согласующих элементов, что резко ограничивает диапазон согласования согласуемой комплексной нагрузки с импедансом антенно-фидерного тракта, невозможность в реальном времени проводить вычисление коэффициента стоячей волны (Ксв) и фазового угла ϕ коэффициента отражения и соответственно невозможно в автоматическом режиме выбирать комбинацию согласующих элементов и проводить быстрое согласование импедансов и в узком диапазоне частот.The disadvantage of this technical solution is the presence of only two reactive matching elements, which sharply limits the range of matching the complex load to be matched with the impedance of the antenna-feeder path, the impossibility of real-time calculation of the standing wave ratio (SWR) and the phase angle ϕ of the reflection coefficient and, accordingly, it is impossible in automatic mode, choose a combination of matching elements and carry out fast impedance matching in a narrow frequency range.

Технической задачей данного изобретения является создание устройства, осуществляющего в реальном времени согласующими звеньями (СЗ), автоматическое согласование комплексной нагрузки Z_H=R_H±j X_H, (например антенны) с импедансом антенно-фидерного тракта или с входным импедансом, например, генератора в широком диапазоне значений активного и реактивного импеданса комплексной нагрузки, в широком диапазоне частот, с возможностью тестирования режима согласования и в реальном времени автоматически проводить вычисление Ксв и фазового угла ϕ коэффициента отражения, вычислять раздельно величину активной R_H и реактивной ±jX_H составляющих импеданса нагрузки, определять емкостной или индуктивный характер реактивной составляющей согласуемой нагрузки, что позволяет точно определять комбинацию согласующих звеньев и в результате проводить быстрое и полное согласование импеданса антенно-фидерного тракта с согласуемой нагрузки (например, антенны), а также в реальном времени отслеживать изменение режима согласования по изменению Ксв и фазового угла ϕ коэффициента отражения и одновременно приводить устройство в согласованный режим.The technical objective of this invention is to create a device that implements real-time matching links (CZ), automatic matching of the complex load Z _H =R _H ±j X _H , (for example, an antenna) with the impedance of the antenna-feeder path or with the input impedance, for example, a generator in a wide range of values of the active and reactive impedance of the complex load, in a wide frequency range, with the possibility of testing the matching mode and in real time, automatically calculate the SWR and phase angle ϕ of the reflection coefficient, calculate separately the value of the active R _H and reactive ±jX _H components of the load impedance , to determine the capacitive or inductive nature of the reactive component of the load to be matched, which allows you to accurately determine the combination of matching links and, as a result, to quickly and completely match the impedance of the antenna-feeder path with the load to be matched (for example, an antenna), as well as to track the change in re matching mode for changing the SWR and the phase angle ϕ of the reflection coefficient and at the same time bring the device into a matched mode.

Технический результат достигается тем, что в устройстве автоматического согласования импеданса антенно-фидерного тракта с комплексной нагрузкой, сигнальный отрезок антенно-фидерного тракта состоит из первого и второго опорных индикаторов электромагнитного поля, вычисляющих Ксв, и третьего и четвертого вспомогательных индикаторов электромагнитного поля, включенных в разрыв между первым и вторым индикаторами электромагнитного поля, причем все индикаторы электромагнитного поля выполнены на основе направленных ответвителей (НО), проходные каналы которых соединены между собой последовательно, при этом входное плечо проходного канала первого HO₁ соединено с сигнальным отрезком антенно-фидерного тракта, а выходное плечо проходного канала второго НО₂ соединено с входным каналом амплитудно-фаза-импедансного корректора (АФИК), который выполнен в виде Т-образного соединения трех согласующих звеньев (СЗ), при этом каждое СЗ выполнено в виде реактивного двухполюсника, величина реактивного импеданса которого изменяется электронным путем, причем два СЗ включены в правую и левую горизонтальные ветви Т-образного соединения соответственно, а третье СЗ включено в вертикальную ветвь, при этом выходной канал АФИК соединен с первым входным каналом переключателя режимов работы (ПРР) «Тестирование/Калибровка/Согласование» (Т/К/С), при этом второй входной канал ПРР Т/К/С подключен к выходному каналу блока управления ПРР Т/К/С, причем первый выходной канал ПРР Т/К/С подключен к блоку калибраторов (БК) антенно-фидерного тракта, состоящий из секции короткозамыкающей (СКЗ), секции холостого хода (СХХ) и секции калиброванной нагрузки (СКН), при этом второй выходной канал ПРР Т/К/С подключен к комплексной согласуемой оконечной нагрузки (КСОН), а второй входной канал ПРР Т/К/С подключен к выходному каналу блоку управления режимами (БУР) Т/К/С, при этом выход связанного плеча третьего НО₃ и выход развязанного плеча четвертого НО₄ соединены с первым и вторым входами трехдецибельного НО соответственно, причем выход связанного плеча первого HO₁, выход развязанного плеча второго НО₂, третий и четвертый выходы трехдецибельного НО соединены с входами первой, второй, третьей и четвертой детекторными секциями (ДС) соответственно, где мощностной СВЧ сигнал после детектирования определен напряжением, при этом развязанное плечо связанного канала первого НО₁ выходное плечо связанного канала второго НО₂, развязанное плечо связанного канала третьего НО₃, выходное плечо связанного канала четвертого НО₄ нагружены на одинаковые согласованные нагрузки антенно-фидерного тракта, при этом выход первой ДС₁ соединен с первым входом блока вычисления Ксв и соединен с входом первого логарифмического усилителя напряжения (ЛГУСН), а выход которого соединен с первым входом блока суммирования напряжений (БСН), при этом выход второй ДС₂ соединен с вторым входом блока вычисления Ксв и соединен с входом второго ЛГУСН напряжения, выход которого соединен с вторым входом БСН, причем выход БСН соединен с входом второго блока деления напряжения (БДН), выход которого соединен с первым входом второго БВН, при этом выходы третьей ДСз и четвертой ДС4 соединены с первым и вторым входами первого БВН соответственно, выход которого соединен с входом первого блока деления напряжения (БДН), причем выход первого БДН соединен с входом третьего ЛГУН, выход которого соединен с вторым входом второго БВН, при этом выход второго БВН соединен с входом блока вычисления антилогарифма (БВАНЛ), выход которого соединен с входом блока вычисления фазы коэффициента отражения (БВФКО), причем первый выход БВФКО соединен с первым входом блока вычисления активной составляющей (БВАС) комплексного сопротивления нагрузки, а второй выход соединен с первым входом блока вычисления реактивной составляющей (БВРС) комплексного сопротивления нагрузки, при этом первый выход блока вычисления Ксв соединен с вторым входом БВАС комплексного сопротивления нагрузки, а второй выход соединен с вторым входом БВРС комплексного сопротивления нагрузки, причем первый выход БВАС комплексного сопротивления нагрузки и первый выход БВРС комплексного сопротивления нагрузки соединены с первым и вторым входами блока выбора согласующего звена (БВСЗ) соответственно, при этом второй выход БВАС комплексного сопротивления нагрузки соединен с контроллером согласования активной составляющей (КСАС) согласуемой нагрузки, а второй выход БВРС комплексного сопротивления нагрузки соединен с контроллером согласования реактивной составляющей (КСРС) согласуемой нагрузки, причем, первый выход БВСЗ соединен с первым входом блока управления согласующими звеньями (БУСЗ), а второй выход соединен с первым входом блока управления режимами (БУР) Т/К/С, при этом выход КСАС и выход КСРС комплексного сопротивления согласуемой нагрузки соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычисления управляющей команды согласующим звеньям (БВУКСЗ), а третий вход БВУКСЗ соединен с вторым входом центрального управляющего контроллера (ЦУК), а выход БВУКСЗ соединен с вторым входом БУСЗ, при этом первый, второй и третий выходные каналы БУСЗ соединены с входами первого исполнительного блока (ИБ) первого СЗ₁, второго ИБ второго СЗ₂ и третьего ИБ третьего СЗ₃ АФИК 6, причем выход ЦУК соединен с вторым входом БУР Т/К/С, при этом блок ввода управляющих команд режимов согласования (БВУКРС) соединен с первым входом центрального управляющего контроллера.The technical result is achieved by the fact that in the device for automatic matching of the impedance of the antenna-feeder path with a complex load, the signal segment of the antenna-feeder path consists of the first and second reference indicators of the electromagnetic field that calculate the SWR, and the third and fourth auxiliary indicators of the electromagnetic field included in the gap between the first and second indicators of the electromagnetic field, and all indicators of the electromagnetic field are made on the basis of directional couplers (NO), the through channels of which are connected to each other in series, while the input arm of the through channel of the first HO ₁ is connected to the signal segment of the antenna-feeder path, and the output the through channel arm of the second NO ₂ is connected to the input channel of the amplitude-phase-impedance corrector (AFIC), which is made in the form of a T-shaped connection of three matching links (CZ), while each CZ is made in the form of a reactive two-terminal network, the value of the reactive impedance sa of which is changed electronically, with two SZ included in the right and left horizontal branches of the T-shaped connection, respectively, and the third SZ included in the vertical branch, while the output channel of the AFIK is connected to the first input channel of the operation mode switch (PRR) "Testing / Calibration /Coordination" (T/K/S), while the second input channel PRR T/K/S is connected to the output channel of the control unit PRR T/K/S, and the first output channel PRR T/K/S is connected to the block of calibrators ( BC) of the antenna-feeder path, consisting of a short-circuit section (SKZ), an idle section (SHX) and a calibrated load section (SKN), while the second output channel of the PRR T / K / C is connected to a complex matched termination load (KSON), and the second input channel PRR T/K/S is connected to the output channel of the mode control unit (BUR) T/K/S, while the output of the associated shoulder of the third BUT ₃ and the output of the decoupled shoulder of the fourth BUT ₄ are connected to the first and second inputs of the three dB BUT, respectively directly, and the output of the connected arm of the first HO ₁ , the output of the decoupled arm of the second BUT ₂ , the third and fourth outputs of the three dB BUT are connected to the inputs of the first, second, third and fourth detector sections (DS), respectively, where the power microwave signal after detection is determined by the voltage, at In this case, the decoupled arm of the associated channel of the first NO ₁ , the output arm of the associated channel of the second NO ₂ , the decoupled arm of the associated channel of the third NO ₃ , the output arm of the associated channel of the fourth NO ₄ are loaded with the same matched loads of the antenna-feeder path, while the output of the first DS ₁ is connected to the first the input of the Ksv calculation unit and connected to the input of the first logarithmic voltage amplifier (LGUSN), and the output of which is connected to the first input of the voltage summing unit (BSN), while the output of the second DS ₂ is connected to the second input of the Ksv calculation unit and connected to the input of the second voltage LGUSN , the output of which is connected to the second input of the BSN, and the output of the BSN is connected nena with the input of the second voltage division unit (BDN), the output of which is connected to the first input of the second BVN, while the outputs of the third DSz and the fourth DS4 are connected to the first and second inputs of the first BVN, respectively, the output of which is connected to the input of the first voltage division unit (BDN) , moreover, the output of the first BDN is connected to the input of the third LGU, the output of which is connected to the second input of the second BVN, while the output of the second BVN is connected to the input of the antilogarithm calculation unit (BVANL), the output of which is connected to the input of the reflection coefficient phase calculation unit (BVFKO), and the first output of the BVFKO is connected to the first input of the unit for calculating the active component (BVAS) of the complex load resistance, and the second output is connected to the first input of the unit for calculating the reactive component (BVR) of the complex load resistance, while the first output of the unit for calculating Ksv is connected to the second input of the BVAS of the complex resistance load, and the second output is connected to the second input of the BVRS of the complex load resistance, wherein the first output of the BVAS of the complex load resistance and the first output of the BVRS of the complex load resistance are connected to the first and second inputs of the matching link selection unit (BVSZ), respectively, while the second output of the BVAS of the complex load resistance is connected to the controller for matching the active component (KSAS) of the matched load, and the second output of the BVRS of the complex load resistance is connected to the controller for matching the reactive component (CRRC) of the matched load, moreover, the first output of the BVSZ is connected to the first input of the control unit for matching links (BUSZ), and the second output is connected to the first input of the mode control unit (BUR ) T/C/C, wherein the output of the KSAS and the output of the KSRS of the complex resistance of the matched load are connected respectively to the first and second inputs of the block for calculating the control command to the matching links (BVUKSZ), and the third input of the BVUKSZ is connected to the second input of the central control controller (CCC), and the exit BVUKSZ is connected to the second input of the BSZ, while the first, second and third output channels of the BSZ are connected to the inputs of the first execution unit (IB) of the first SZ ₁ , the second IB of the second SZ ₂ and the third IB of the third SZ ₃ AFIC 6, and the output of the TsUK is connected to the second input BUR T/K/S, while the input unit control commands matching modes (BVUKRS) is connected to the first input of the central control controller.

Изобретение поясняется следующим чертежом.The invention is illustrated by the following drawing.

На фиг. 1 - представлена структурная схема устройства автоматического согласования импеданса антенно-фидерного тракта с комплексной нагрузкой.In FIG. 1 - a block diagram of the device for automatic impedance matching of the antenna-feeder path with a complex load is presented.

Устройство автоматического согласования импеданса антенно-фидерного тракта с произвольной комплексной нагрузкой содержит: сигнальный отрезок 1 СВЧ - тракта; первый HO₁ 2; второй НО₂ 3; третий НО₃ 4; четвертый НО₄ 5; АФИК 6; первый СЗ₁ 7; второй СЗ₂ 8; третий СЗ₃ 9; ПРР 10; блок калибраторов 11 антенно-фидерного тракта, состоящий: из секции короткозамыкающей (СКЗ) 11а, секции холостого хода (СХХ) 11б, секции калиброванной нагрузки (СКН) 11в; оконечную согласуемую нагрузку (ОСН) 12 антенно-фидерного тракта, например антенну; трехдецибельный НО 13; первую ДС₁ 14; вторую ДС₂ 15; третью ДС₃ 16; четвертую ДС₄ 17; оконечные согласованные нагрузки 18 HO₁ 2 - HO₄ 5; блок 19 вычисления Ксв; первый ЛГУСН 20; второй ЛГУСН 21; третий ЛГУСН 22; первый БДН 23; второй БДН 24; первый БВН 25; второй БВН 26; БСН 27; БВАНЛ 28; БВФКО 29; БВАС 30; БВРС 31; БВСЗ 32; КСАС 33; КСРС 34; БВУКСЗ 35; БУСЗ 36; ЦУК 37; первый ИБСЗ₁ 38; второй ИБСЗ₂ 39; третий ИБСЗ₃ 40; БУР 41 Т/К/С; БВУКРС 42.The device for automatic matching of the impedance of the antenna-feeder path with an arbitrary complex load contains: signal segment 1 microwave path; first HO ₁ 2; second BUT ₂ 3; third BUT ₃ 4; fourth BUT ₄ 5; AFIK 6; first SZ ₁ 7; second SZ ₂ 8; third NW ₃ 9; PRR 10; a block of calibrators 11 of the antenna-feeder path, consisting of: a short-circuiting section (SKZ) 11a, an idle section (SHX) 11b, a calibrated load section (SKN) 11c; terminating load (OSN) 12 of the antenna-feeder path, such as an antenna; three decibel NO 13; first DS ₁ 14; second DS ₂ 15; third DS ₃ 16; fourth DS ₄ 17; terminal termination loads 18 HO ₁ 2 - HO ₄ 5; block 19 for calculating the SW; the first LGSN 20; the second LGSN 21; third LGUSN 22; first BDN 23; second BDN 24; the first BVN 25; second BVN 26; BSN 27; BWANL 28; BWFCO 29; BVAS 30; BVRS 31; BVSZ 32; KSAS 33; KSRS 34; BVUKSZ 35; BUSZ 36; TsUK 37; first IBSZ ₁ 38; second IBSZ ₂ 39; third IBSZ ₃ 40; BUR 41 T/K/S; BVUKRS 42.

Устройство автоматического согласования работает следующим образом.The auto-negotiation device works as follows.

Устройство автоматического согласования импеданса антенно-фидерного тракта с произвольной комплексной нагрузкой осуществляет работу в трех последовательных режимах, которые включаются автоматически один за другим «Тестирование/Калибровка/Согласование».The device for automatic matching of the impedance of the antenna-feeder path with an arbitrary complex load operates in three sequential modes, which are switched on automatically one after the other "Testing / Calibration / Matching".

БВУКРС 42 передает ЦУК 37 информацию о характере согласуемой нагрузки и режимов согласования. ЦУК 37 передает команду БУР 41 на включение режимов работы «Тестирование/Калибровка/Согласование». Режим «Тестирование»BVUKRS 42 transmits CCC 37 information about the nature of the load to be matched and modes of matching. TsUK 37 transmits the command BUR 41 to enable the modes of operation "Testing/Calibration/Agreement". Mode "Testing"

Поскольку весь антенно-фидерный тракт от входного плеча проходного канала первого HO₁ 2 до выходного плеча ПРР 10 с одной стороны и до выходов детекторных секций ДС₁ 14 ÷ ДС₄ 17 с другой стороны, является средством измерения уровня согласования СВЧ диапазона, и не является идеально согласованным по входу и выходу. То в этом случае Ксв по входу и выходу антенна - фидерный тракта будет Ксв >1, а фаза коэффициента отражения ϕ≠0.Since the entire antenna-feeder path from the input arm of the feed-through channel of the first HO ₁ 2 to the output arm of the RRR 10 on the one hand and to the outputs of the detector sections DS ₁ 14 ÷ DS ₄ 17 on the other hand, is a means of measuring the level of matching of the microwave range, and is not perfectly matched inlet and outlet. Then in this case, the Ksv at the input and output of the antenna - feeder path will be Ksv > 1, and the phase of the reflection coefficient ϕ≠0.

Кроме того, на практике не всегда возможно располагать согласующее устройство непосредственно или рядом с согласуемой нагрузкой, например, непосредственно на теле антенны или через отрезок канализирующей линии передачи антенно-фидерного тракта, поэтому режим «Тестирование» всего антенно-фидерного тракта для его согласования - необходим.In addition, in practice it is not always possible to locate the matching device directly or near the load to be matched, for example, directly on the body of the antenna or through a segment of the canalizing transmission line of the antenna-feeder path, so the “Testing” mode of the entire antenna-feeder path for its matching is necessary .

В режиме «Тестирование» реактивные СЗ₁ 7, СЗ₂ 8 и СЗ₃ 9 отключены от Т-образного соединения АФИК 6. В этом случае электромагнитный сигнал с выхода проходного канала второго HO₂ 3 через горизонтальное плечо Т-образного соединения АФИК 6 поступает на первый вход ПРР 10.In the “Testing” mode, reactive SZ ₁ 7, SZ ₂ 8 and SZ ₃ 9 are disconnected from the T-shaped connection AFIK 6. In this case, the electromagnetic signal from the output of the through channel of the second HO ₂ 3 through the horizontal arm of the T-shaped connection AFIK 6 is fed to first input of RRR 10.

Тестирование антенно-фидерного тракта устройства согласования проводится в двух режимах: - первый режим тестирования при подключении ПРР 10 из БК 11 СКЗ 11а; - второй режим тестирования при подключении ПРР 10 из БК 11 СХХ 11б.Testing of the antenna-feeder path of the matching device is carried out in two modes: - the first testing mode when connecting the PRR 10 from BC 11 SKZ 11a; - the second test mode when connecting PRR 10 from BC 11 CXX 11b.

Режим короткого замыкания антенно-фидерного тракта.Short circuit mode of the antenna-feeder path.

В режиме короткого замыкания от источника электромагнитного сигнала, через сигнальный отрезок антенно-фидерного тракта 1, сигнал поступает на входное плечо проходного канала первого НО₁ 2 и через последовательно соединенные проходные каналы третьего HO₃ 4, четвертого НО₄ 5 и второй HO₂ 3, с выходного плеча проходного канала которого электромагнитный сигнал поступает на входной канал одного горизонтального плеча Т-образного соединения АФИК 6, выходной канал другого горизонтального плеча Т-образного соединения подключен напрямую к первому входному каналу ПРР 10, который подключает в БК 11 СКЗ 11а.In the short circuit mode from the electromagnetic signal source, through the signal segment of the antenna-feeder path 1, the signal enters the input shoulder of the through channel of the first NO ₁ 2 and through the series-connected through channels of the third HO ₃ 4, the fourth NO ₄ 5 and the second HO ₂ 3, from the output arm of the passage channel of which the electromagnetic signal enters the input channel of one horizontal arm of the T-shaped connection AFIK 6, the output channel of the other horizontal arm of the T-shaped connection is connected directly to the first input channel of the PRR 10, which connects to the BC 11 SKZ 11a.

Электромагнитный сигнала с выходного плеча связанного канала третьего НО₃ 4 поступает на первый вход трехдецибельного НО 13, а электромагнитный сигнала с развязанного плеча связанного канала четвертого НО₄ 5 поступает на второй вход трехдецибельного НО 13.The electromagnetic signal from the output arm of the associated channel of the third BUT ₃ 4 is fed to the first input of the three-dB BUT 13, and the electromagnetic signal from the decoupled arm of the associated channel of the fourth BUT ₄ 5 is fed to the second input of the three-dB BUT 13.

При этом мощность электромагнитного сигнала Р₁ с выходного плеча связанного канала первого НО₁ 2 равна мощности электромагнитного сигнала Р₃ выходного плеча связанного канала третьего НО₃ 4, а мощность электромагнитного сигнала Р₂ с развязанного плеча второго HO₂ 3 равна мощности электромагнитного сигнала Р₄ с развязанного плеча четвертого НО₄ 5. Равенство мощностей электромагнитных сигналов Р₁=Р₃ и Р₂=Р₄ достигается подбором переходного затухания первого HO₁ 2, третьего НО₃ 4 и второго НО₂ 3, четвертого НО₄. Третий НО₃ 4 и четвертый НО₄ 5 выбраны с равным переходным затуханием.In this case, the power of the electromagnetic signal R ₁ from the output arm of the associated channel of the first NO ₁ 2 is equal to the power of the electromagnetic signal R ₃ of the output arm of the associated channel of the third NO ₃ 4, and the power of the electromagnetic signal R ₂ from the decoupled arm of the second HO ₂ 3 is equal to the power of the electromagnetic signal R ₄ from the decoupled shoulder of the fourth BUT ₄ 5. The equality of the power of the electromagnetic signals P ₁ =P ₃ and P ₂ =P ₄ is achieved by selecting the crossover attenuation of the first HO ₁ 2, the third BUT ₃ 4 and the second BUT ₂ 3, the fourth BUT ₄ . The third BUT ₃ 4 and the fourth BUT ₄ 5 are selected with equal crosstalk attenuation.

При этом развязанное плечо связанного канала первого HO₁ 2, выходное плечо связанного канала второго НО₂ 3, развязанное плечо связанного канала третьего НО₃ 4 и выходное плечо связанного канала четвертого НО₄ 5 нагружены на одинаковые СН 18 антенно-фидерного тракта.In this case, the decoupled arm of the associated channel of the first HO ₁ 2, the output arm of the associated channel of the second BUT ₂ 3, the decoupled arm of the associated channel of the third BUT ₃ 4 and the output arm of the associated channel of the fourth BUT ₄ 5 are loaded on the same CH 18 of the antenna-feeder path.

На выходе трехдецибельного НО 13 после смешивания электромагнитных сигналов Р₃ и Р₄ получаются электромагнитные сигналы

и

At the output of a three-dB NO 13, after mixing the electromagnetic signals P ₃ and P ₄ , electromagnetic signals are obtained

and

После детектирования электромагнитных сигналов P₁, Р₂,

и

в детекторных секциях первой ДС₁ 14, второй ДС₂ 15, третьей ДС₃ 16 и четвертой ДС₄ 17, получаем на выходе ДС₁ ÷ ДС₄ напряжения продетектированных электромагнитных сигналов U₁, U₂, U₃ и U₄ соответственно.After detecting electromagnetic signals P ₁ , P ₂ ,

and

in the detector sections of the first DS ₁ 14, the second DS ₂ 15, the third DS ₃ 16 and the fourth DS ₄ 17, we obtain at the output of the DS ₁ ÷ DS ₄ the voltages of the detected electromagnetic signals U ₁ , U ₂ , U ₃ and U ₄ respectively.

По значениям напряжений сигналов U₁ и U₂ с выхода первой ДС₁ 14 и второй ДС₂ 15 в блоке 19 вычисления Ксв вычисляется Ксв_КЗ=U₁/U₂.According to the voltage values of the signals U ₁ and U ₂ from the output of the first DS ₁ 14 and the second DS ₂ 15 in block 19 of the calculation Ksv calculated Ksv _KZ =U ₁ /U ₂ .

В дальнейшем сигналы U₁, U₂, U₃ и U₄ преобразуются следующим образом.In the future, the signals U ₁ , U ₂ , U ₃ and U ₄ are converted as follows.

Сигнал U₁ усиливается в первом ЛГУСН 20 и равен lg U₁, сигнал U₂ усиливается вторым ЛГУСН 21 и равен lg U₂, которые поступают на первый и второй входы БСН 27 соответственно. В результате суммирования на выходе БСН 27 образуется сигнал, равный сумме lg U₁+lg U₂, который поступает на вход второго БДН 24, с выхода которого сигнал, равный (lg U₁+lg U₂)/2, поступает на второй вход БВН 26.The signal U ₁ is amplified in the first LGUSN 20 and is equal to lg U ₁ , the signal U ₂ is amplified by the second LGUSN 21 and is equal to lg U ₂ that are fed to the first and second inputs of the BSN 27, respectively. As a result of summation at the output of BSN 27, a signal is formed equal to the sum of lg U ₁ +lg U ₂ , which is fed to the input of the second BDN 24, from the output of which a signal equal to (lg U ₁ +lg U ₂ )/2 is fed to the second input BVN 26.

Сигналы U₃ и U₄ поступают на первый и второй входы первого БВН 25, с выхода которого сигнал, равный U₄ - U₃, поступает на первый БДН 23, где он преобразуется в сигнал, равный (U₄ - U₃)/2, который поступает на вход третьего ЛГУСН 22. После усиления в третьем ЛГУСН 22, сигнал, равный lg [(U₄ - U₃)/2], поступает на первый вход БВН 26, где происходит вычитание сигнала со второго входа (lg U₁+lg U₂)/2 сигнала с первого входа lg [(U₄ - U₃)/2], в результате операции вычитания с выхода БВН 26 сигнал, равный lg [(U₄ - U₃)/2 (U₁ U₂)^1/2], поступает на вход БВАЛ 28. В результате вычисления антилогарифма с выхода БВАЛ 28 сигнал, равный [(U₄ - U₃)/2 (U₁ U₂)^1/2], поступает на вход БВФКО 29, где в результате вычисления argsin [(U₄ - U₃)/2 (U₁ U₂)^1/2] определяется фаза коэффициента отражения ϕ_КЗ в режиме короткого замыкания БК 11.The signals U ₃ and U ₄ are fed to the first and second inputs of the first BVN 25, from the output of which the signal equal to U ₄ - U ₃ is fed to the first BDN 23, where it is converted into a signal equal to (U ₄ - U ₃ )/2 , which is fed to the input of the third LGUSN 22. After amplification in the third LGUSN 22, a signal equal to lg [(U ₄ - U ₃ )/2] is fed to the first input of the BVN 26, where the signal is subtracted from the second input (lg U ₁ +lg U ₂ )/2 signal from the first input lg [(U ₄ - U ₃ )/2], as a result of the operation of subtracting from the output of BVN 26 the signal equal to lg [(U ₄ - U ₃ )/2 (U ₁ U ₂ ) ^1/2 ], is fed to the input of BVAL 28. As a result of calculating the antilogarithm from the output of BVAL 28, a signal equal to [(U ₄ - U ₃ )/2 (U ₁ U ₂ ) ^1/2 ], is fed to the input of BVFKO 29 , where, as a result of calculating argsin [(U ₄ - U ₃ )/2 (U ₁ U ₂ ) ^1/2 ], the phase of the reflection coefficient ϕ _{short circuit} in the short circuit mode BC 11 is determined.

Вычисленные значение фазы коэффициента отражения ϕ_КЗ из блока 29 поступает на первый вход БВАС 30 и на первый вход БВРС 31, а значение Ксв_КЗ из блока 19 поступает на второй вход БВАС 30 и на второй вход БВРС 31.The calculated value of the phase of the reflection coefficient ϕ of the _{short circuit} from block 29 is fed to the first input of the BVAS 30 and to the first input of the BVR 31, and the value of the SV _{short circuit} from block 19 is supplied to the second input of the BVAS 30 and to the second input of the BVR 31.

По значению Ксв_КЗ и ϕ_КЗ в БВАС 30 вычисляется активная составляющая R_Hкза в БВРС 31 вычисляется реактивная составляющая Х_Нкз комплексного сопротивления нагрузки Z_Hкз по следующим общим аналитическим соотношениям. (Например: «Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах»: Учебник для вузов/ В.И. Нефедов, В.И. Хахин, Е.В. Федоров и др.; Под ред. В.И. Нефедова. - М.: Высш. шк. 2001, - 383 с: ил.)According to the value of Ksv _{short circuit} and ϕ _{short circuit} in BVAS 30, the active component R _Hkz is calculated, and in BVRS 31 the reactive component X _Nkz of the complex load resistance Z _Hkz is calculated according to the following general analytical relationships. (For example: "Metrology and electro-radio measurements in telecommunication systems": Textbook for universities / V.I. Nefedov, V.I. Khahin, E.V. Fedorov and others; Edited by V.I. Nefedov. - M .: Higher school 2001, - 383 s: ill.)

ρ - волновое сопротивление линии антенно-фидерного тракта.ρ - wave impedance of the line of the antenna-feeder path.

Значения R_Hкз из БВАС 30 и Х_Нкз из БВРС 31 поступают на первый и второй входы БВСЗ 32 соответственно, и записываются в оперативную память БВСЗ 32, при этом одновременно в БВСЗ 32, по значению ϕ_КЗ вычисляется величина смещения 1 см_КЗ первого минимума относительно условного конца линии и записывается в оперативную память БВСЗ 32. Условный конец линии определяется по отсчету минимума при закороченной линии антенно-фидерного тракта по следующему соотношениюThe values of R _Hkz from BVAS 30 and X _Nkz from BVRS 31 are fed to the first and second inputs of BVZ 32, respectively, and are recorded in the RAM of BVZ 32, while at the same time in BVZ 32, the value of ϕ _KZ calculates the amount of displacement of 1 cm _KZ of the first minimum relative to of the conditional end of the line and is recorded in the RAM of the BVSZ 32. The conditional end of the line is determined by the count of the minimum when the line of the antenna-feeder path is shorted according to the following relationship

Режим холостого хода СВЧ-тракта.Idle mode of the microwave path.

Во режиме холостого хода ПРР 10 из БК 11 подключает СХХ 11б к АФИК 6 антенно-фидерного тракта, и проводит полный цикл измерений, аналогичный подключению СКЗ. Результаты тестирования в режиме холостого хода вычисляются R_Hхx и Х_Нхх и 1 см_ХХ и записываются в оперативную память БВСЗ 32.In idle mode, the PRR 10 from BC 11 connects the CXX 11b to the AFIK 6 of the antenna-feeder path, and conducts a full measurement cycle, similar to the connection of the RMS. The results of testing in idle mode are calculated R _Hxx and X _Hxx and 1 cm _XX and are recorded in the RAM BVSZ 32.

В БВСЗ 32 по вычисленным значениям R_Hкз и Х_Нкз и 1 см_КЗ в режиме СКЗ 11а и значения R_Hxx и Х_Нхх и 1 см_ХХ в режиме СХХ 11б проводится выбор двух из трех СЗ₁ 7, СЗ₂ 8 и СЗ₃ 9, а именно СЗ₁ 7 с СЗ₂ 8 или СЗ₁ 7 с СЗ₃ 9 или СЗ₂ 8 с СЗ₃ 9 схемы подключения их к Т-образному соединению АФИК 6, а именно одно к вертикальной ветви и одно к правой или левой горизонтальной ветви.In BVSZ 32, according to the calculated values of R _Hkz and X _Nkz and 1 cm _KZ in the RMS mode 11a and the values of R _Hxx and X _Nxx and 1 cm _XX in the CXX mode 11b, two of the three SZ ₁ 7, SZ ₂ 8 and SZ ₃ 9 are selected , namely SZ ₁ 7 with SZ ₂ 8 or SZ ₁ 7 with SZ ₃ 9 or SZ ₂ 8 with SZ ₃ 9 schemes for connecting them to the T-shaped connection AFIK 6, namely one to the vertical branch and one to the right or left horizontal branches.

По результатам выбора БВСЗ 32 двух СЗ и схемы подключения их к Т-образному соединению АФИК 6 передается команда на БУР 41 с последующей командой ПРР 10 на подключение в БК 11 СКЗ 11а антенно-фидерного тракта и команда БУСЗ 36 на соответствующее подключение к Т-образному соединению АФИК 6 первого ИБСЗ 38 и второго ИБСЗ 29, или второго ИБСЗ 39 и третьего БИСЗ 40, или первого ИБСЗ 38 и третьего ИБСЗ 40. Одновременно с БВАС 30 и БВРС 31 передаются вычисленные значения R_Hкз и R_Hxx на КСАС 33, а Х_Нкз и Х_Нхх на КСРС 34, где согласно алгоритма согласования вырабатываются команды для БВУКСЗ 35.Based on the results of the selection of the BVSZ 32 of two SZs and the scheme for connecting them to the T-shaped connection AFIK 6, a command is transmitted to the BUR 41, followed by a PRR 10 command to connect to the BC 11 RMS 11a of the antenna-feeder path and the BUSZ 36 command to the corresponding connection to the T-shaped connection AFIK 6 of the first IBSS 38 and the second IBSS 29, or the second IBSS 39 and the third IBSS 40, or the first IBSS 38 and the third IBSS 40. Simultaneously with the BVAS 30 and MBRS 31, the calculated values of R _Hkz and R _Hxx are transmitted to the KSAS 33, and X _Nkz and X _Hxx on KSRS 34, where, according to the coordination algorithm, commands are generated for BVUKSZ 35.

В АФИК 6 СЗ₁ 7, СЗ₂ 8 и СЗ₃ 9 выполнены в виде перестраиваемых электронным путем реактивных емкостных и/или индуктивных двухполюсников, которые в АФИК 6 подключаются электронными ключами.In AFIK 6 SZ ₁ 7, SZ ₂ 8 and SZ ₃ 9 are made in the form of electronically tunable reactive capacitive and/or inductive two-terminal networks, which in AFIK 6 are connected by electronic keys.

Режим «Тестирование»Mode "Testing"

По значениям из БВАС 30 и БВРС 31 в КСАС 33 и КСРС 34 вырабатывают критерии для БВУКСЗ 35, который формирует команды для БУСЗ 36 подключения реактивностей АФИК 6 для режима «Тестирование» при нагрузке в виде КЗС, результатом которого является Ксв→максимальное и ϕ→180°.According to the values from the BVAS 30 and BVRS 31 in the KSAS 33 and the KSRS 34, criteria are developed for the BVUKSZ 35, which generates commands for the BUSS 36 to connect the reactivities of the AFIK 6 for the “Testing” mode with a load in the form of a GLC, the result of which is Ksv→maximum and ϕ→ 180°.

В результате режима «Тестирование» устройство автоматического согласования является откалиброванным по сечению подключения согласуемой нагрузки, например, антенны.As a result of the "Test" mode, the automatic matching device is calibrated according to the connection cross section of the load to be matched, for example, an antenna.

Этот процесс носит замкнутый циклический характер в виде минимаксной задачи оптимизации, который определяется БВУКСЗ 35.This process has a closed cyclic nature in the form of a minimax optimization problem, which is defined by BVUKSZ 35.

Для контрольной проверки второго этапа «Калибровка» на предмет выполненного согласования по сечению подключения согласуемой нагрузки, ПРР 10 подключает из БК 11 СКН 11в с известным Ксв. В этом режиме проводится полный цикл согласования по установленному выше алгоритму. В случае расхождения результатов вводится поправка как погрешность.For the control check of the second stage "Calibration" for the completed matching on the connection cross section of the matched load, PRR 10 connects from BC 11 SKN 11v with a known SW. In this mode, a full cycle of coordination is carried out according to the algorithm established above. In case of discrepancy between the results, a correction is introduced as an error.

Режим «Согласование»Mode "Coordination"

После режима «Тестирование», устройство согласовано по сечению подключения согласуемой нагрузки и переходит в режим «Согласование».After the “Testing” mode, the device is matched according to the connection cross section of the load to be matched and switches to the “Coordination” mode.

В режиме «Согласование» ПРР 10 из БК 11 подключает согласуемую нагрузку Z_H 11в, например, антенну.In the "Coordination" PRR 10 from BC 11 connects the load to be matched Z _H 11V, for example, an antenna.

По установленному выше алгоритму, соответствующего первому режиму «Тестирование», с подключенной реальной Z_H проводятся измерения и по аналитическим соотношениям определяются БВАС 30 активная R_H и БВРС 31 реактивная ±j X_H составляющие комплексного сопротивления нагрузки Z_H=R_H ±j X_H, которое необходимо согласовать. Данная процедура является базовым измерением режима «Согласование».According to the algorithm established above, corresponding to the first “Testing” mode, with the real Z _H connected, measurements are taken and MUAS 30 active R _H and MUAS 31 reactive ±j X _H components of the complex load resistance Z _H =R _H ±j X _H are determined by analytical relationships which needs to be agreed upon. This procedure is the basic measurement of the "Coordination" mode.

По вычисленным значениям R_H и ±j X_H в БВСЗ 32 проводится выбор: - пары реактивных двухполюсников или СЗ₁ 7 с СЗ₂ 8 или СЗ₁ 7 с СЗ₃ 9 или СЗ₂ 8 с СЗ₃ 9; - пары реактивных двухполюсников (индуктивность, емкость); - схемы подключения выбранной пары СЗ к Т-образному соединению АФИК 6, а именно одно к вертикальной ветви и одно к правой или левой горизонтальной ветви. Согласно выбранным параметрам соответствующие команды передаются на БУСЗ 36 для проведения первой итерации режима «Согласование».According to the calculated values of R _H and ±j X _H in BVSZ 32, a choice is made: - a pair of reactive two-terminal networks or SZ ₁ 7 with SZ ₂ 8 or SZ ₁ 7 with SZ ₃ 9 or SZ ₂ 8 with SZ ₃ 9; - pairs of reactive two-terminal networks (inductance, capacitance); - diagrams for connecting the selected pair of SZ to the T-shaped connection AFIK 6, namely one to the vertical branch and one to the right or left horizontal branch. According to the selected parameters, the corresponding commands are transmitted to the BUSZ 36 for the first iteration of the "Coordination" mode.

По результатам первой итерации согласования осуществляется вычисление активной R_H и реактивной ±j X_H составляющих сопротивления нагрузки ZH в КСАС 33 и в КСРС 34 выдаются команды для БВУКСЗ 35 продолжение режима «Согласование» или режима «Устройство Согласовано». (Например: (А.З. Фрадин, Е.В. Рыжков. Измерение параметров антенно-фидерных устройств, Изд. 2, дополненное, М.: «Связь», 1972, - 352 с.:ил.).Based on the results of the first iteration of the matching, the active R _H and reactive ±j X _H components of the load resistance ZH are calculated in the KSAS 33 and in the KSRS 34 commands are issued for the BVUKSZ 35 to continue the “Agreement” mode or the “Device Agreed” mode. (For example: (A.Z. Fradin, E.V. Ryzhkov. Measurement of the parameters of antenna-feeder devices, Ed. 2, supplemented, M .: "Communication", 1972, - 352 p.: ill.).

Как правило, согласовать одной итерацией не получается. В этом случае в каждой последующей итерации КСАС 33 и в КСРС 34 изменяет величины реактивностей реактивных двухполюсников СЗ Т-образного соединения АФИК 6.As a rule, it is not possible to agree on one iteration. In this case, in each subsequent iteration, KSAS 33 and in KSRS 34 changes the reactivity values of the reactive two-terminal circuits of the SZ T-shaped connection AFIK 6.

Если выбранные значения реактивностей или комбинация реактивных двухполюсников и/или схема их включения в Т-образное соединение АФИК 6 не может обеспечить требуемой уровень согласования, то БВСЗ 32 выбирает другую комбинацию реактивных двухполюсников и/или другую схему их включения в АФИК 6, а БВУКЗС 35 формирует команды выполнения этих режимов.If the selected reactivity values or a combination of reactive two-terminals and/or the scheme of their inclusion in the T-shaped connection AFIK 6 cannot provide the required level of matching, then BVSZ 32 selects another combination of reactive two-terminals and/or another scheme for their inclusion in AFIK 6, and BVUKZS 35 generates commands for the execution of these modes.

На практике имеет место восемь возможных вариантов комбинаций согласующих звеньев из реактивных элементов (индуктивность, емкость). (Например: Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебник для вузов/ В.И. Нефедов, В.И. Хахин, Е.В. Федоров и др.; Под ред. В.И. Нефедова. - М.: Высш. шк. 2001, - 383 с.: ил.).In practice, there are eight possible combinations of matching links from reactive elements (inductance, capacitance). (For example: Metrology and electro-radio measurements in telecommunication systems: Textbook for universities / V.I. Nefedov, V.I. Khahin, E.V. Fedorov and others; Edited by V.I. Nefedov. - M .: Vyssh. school 2001, - 383 pp.: ill.).

В общем виде процесс согласования происходит в автоинтерактивном режиме по алгоритму минимаксной задачи метода оптимизации ньютона и по одному и тому же алгоритму с соответствующей итерацией реактивностей реактивных двухполюсников и схем их включения в Т-образное соединение АФИК 6.In general, the matching process occurs in an auto-interactive mode according to the algorithm of the minimax problem of the Newton optimization method and according to the same algorithm with the corresponding iteration of the reactive two-terminal networks and the schemes for their inclusion in the T-shaped connection AFIK 6.

Все эти действия производятся последовательно в автоматическом режиме и весь цикл измерений повторяется до режима «Устройство Согласовано».All these actions are performed sequentially in automatic mode and the entire measurement cycle is repeated until the “Device Matched” mode.

В случае необходимости возможна визуализация начальных параметров согласуемой нагрузки и конечные параметры согласования.If necessary, it is possible to visualize the initial parameters of the load to be matched and the final parameters of the match.

Claims

A device for automatic matching of the impedance of the antenna-feeder path with a complex load, containing a signal section of the antenna-feeder path, consisting of identical first and second indicators of the electromagnetic field connected in series, each of which is loaded on the detector section and two matching links connected between the signal section of the antenna-feeder path. of the feeder path and the terminal matched complex load, characterized in that the third and fourth electromagnetic field indicators are introduced, identical to the first and second electromagnetic field indicators, which are connected in series in the gap between the first and second electromagnetic field indicators, while all electromagnetic field indicators are made on the basis of directional couplers, the through channels of which are connected in series, while the input arm of the through channel of the first directional coupler is connected to the signal section of the antenna-feeder path, and the output arm of the through channel about the channel of the second directional coupler is connected to the input channel of the amplitude-phase-impedance corrector, which is made in the form of a T-shaped connection of three matching links, while each matching link is made in the form of a reactive two-terminal network, the value of the reactive impedance of which changes electronically, and two matching links are included in the right and left horizontal branches of the T-shaped connection, respectively, and the third matching link is included in the vertical branch of the T-shaped connection, while the output channel of the amplitude-phase-impedance corrector is connected to the first input channel of the "Testing / Calibration / Coordination", and the second input channel of the switch of operating modes "Testing/Calibration/Coordination" is connected to the output channel of the control unit of the switch of operating modes "Testing/Calibration/Coordination", and the first output channel of the switch of operating modes "Testing/Calibration/Coordination" connected to the block of calibrators of the antenna-feeder path, consisting of a short-circuit section, an idle section and a calibrated load section, and the second output channel of the "Test / Calibration / Coordination" operating mode switch is connected to a complex matched termination load, while the second input channel of the mode switch of operation "Testing/Calibration/Coordination" is connected to the output channel of the control unit of the "Testing/Calibration/Coordination" modes, while the output of the connected arm of the third directional coupler and the output of the decoupled arm of the fourth directional coupler are connected to the first and second inputs of the three dB directional coupler, respectively, and the output of the coupled arm of the first directional coupler, the output of the decoupled arm of the second directional coupler, the third and fourth outputs of the 3 dB directional coupler are connected to the inputs of the first, second, third and fourth detector sections, respectively. but the decoupled arm of the associated channel of the first directional coupler, the output arm of the associated channel of the second directional coupler, the decoupled arm of the associated channel of the third directional coupler, the output arm of the associated channel of the fourth directional coupler are loaded with the same matched loads, while the output of the first detector section is connected to the first input of the standing wave coefficient calculation unit and connected to the input of the first logarithmic voltage amplifier, the output of which is connected to the first input of the voltage summation unit, while the output of the second detector section is connected to the second input of the standing wave coefficient calculation unit and connected to the input of the second logarithmic voltage amplifier, the output of which connected to the second input of the voltage summation unit, and the output of the voltage summation unit is connected to the input of the second voltage division unit, the output of which is connected to the first input of the second voltage subtraction unit d, while the outputs of the third and fourth detector sections are connected to the first and second inputs of the first voltage subtraction unit, respectively, the output of which is connected to the input of the first voltage division unit, and the output of the first voltage division unit is connected to the input of the third logarithmic voltage amplifier, the output of which is connected to the second input of the second voltage subtraction unit, the output of the second voltage subtraction unit is connected to the input of the antilogarithm calculation unit, the output of which is connected to the input of the reflection coefficient phase calculation unit, and the first output of the reflection coefficient phase calculation unit is connected to the first input of the complex resistance active component calculation unit load, and the second output is connected to the first input of the block for calculating the reactive component of the complex load resistance, while the first output of the block for calculating the standing wave coefficient is connected to the second input of the block for calculating the active component of the complex of the load complex resistance, and the second output is connected to the second input of the block for calculating the reactive component of the complex load resistance, and the first output of the block for calculating the active component of the complex load resistance and the first output of the block for calculating the reactive component of the complex load resistance are connected to the first and second inputs of the block for selecting the matching link, respectively , while the second output of the block for calculating the active component of the complex load resistance is connected to the controller for matching the active component of the load to be matched, and the second output of the block for calculating the reactive component of the complex load resistance is connected to the controller for matching the reactive component of the load to be matched, moreover, the first output of the block for selecting the matching link is connected to the first input of the control unit for matching links, and the second output is connected to the first input of the control unit for the "Testing / Calibration / Coordination" modes, with in this case, the output of the controller for matching the active component and the output of the controller for matching the reactive component of the complex resistance of the matched load are connected, respectively, to the first and second inputs of the block for calculating the control command to the matching links, and the third input of the block for calculating the control command is connected to the second input of the central control controller, and the output of the block for calculating the control command to the matching links is connected to the second input of the control unit for matching links, while the first, second and third output channels of the control unit for matching links are respectively connected to the inputs of the first executive unit of the first matching link, the second executive unit of the second matching link and the third executive unit of the third matching link amplitude - phase-impedance corrector, and the output of the central control controller is connected to the second input of the control unit for the "Testing / Calibration / Coordination" modes, p At the same time, the block for inputting control commands of the matching modes is connected to the first input of the central control controller.