RU2694136C1

RU2694136C1 - Matching antenna device dmkv of the range for signals with pseudo-random tuning of operating frequency

Info

Publication number: RU2694136C1
Application number: RU2018128914A
Authority: RU
Inventors: Сергей Игоревич Баранов; Виталий Анатольевич Драгунов; Владимир Анатольевич Альшенецкий; Артем Сергеевич Круглов; Антон Дмитриевич Кирьянов; Денис Борисович Куров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем"
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2019-07-09

Abstract

FIELD: antenna equipment.SUBSTANCE: invention relates to automatic conversion circuits input and/or output resistance antennae. Device comprises central processor (1), transceiver (2), flash memory (3), relay drivers (4), switched relays, analogue-to-digital converter ADC (5), bidirectional coupler (8) made in its secondary lines with two detectors for measuring incident and reflected waves. Device also comprises phase detector (9) PD and meter (10) of power MP. At that, central processor (1) is configured to provide SWR calculation, its dispersion, average SWR, noises in radio frequency transmission channel from transceiver to transceiver antenna and calculation of impedance of transceiver antenna.EFFECT: reduced SWR, wider range of operating frequencies from 1½ to 30 MHz at power of supplied radio-frequency signal to 100 W.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к согласующим антенным устройствам и может быть использовано в схемах, позволяющих производить автоматическое преобразование входного и/или выходного сопротивления антенны для обеспечения оптимальной работы выходного устройства передатчика, и/или входного устройства приемника в диапазоне частот ДМКВ с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).The invention relates to matching antenna devices and can be used in circuits that allow automatic conversion of the input and / or output impedance of the antenna to ensure optimal operation of the output device of the transmitter, and / or the input device of the receiver in the frequency range DFMS with pseudo-random frequency tuning (PFC) .

Известны согласующие антенные устройства (САУ), используемые в серийно выпускаемых изделиях серии Кварц (Р-168-1КЕ), Кварц-H, Северок-К, Р-143, Р-168-5КНЕ, Р-163М4, Р-168-100КАЕ.Known matching antenna device (SAU), used in commercially available products series Quartz (R-168-1KE), Quartz-H, Severok-K, R-143, R-168-5KNE, R-163M4, R-168-100KAE .

Известные схемы построения САУ имеют следующие недостатки:Known schemes for building ACS have the following disadvantages:

- узкий диапазон рабочих частот (3–30 МГц);- narrow operating frequency range (3-30 MHz);

- малую рабочую мощность (~ 60–80 Вт).- low operating power (~ 60–80 W).

Известно автоматическое согласующее устройство, которое содержит датчик коэффициента бегущей волны, управляемый ключ, элемент с управляемой индуктивностью, элемент с управляемой емкостью, антенну, резистор и блок управления (см. SU1515345, Н03Н7/40, опубл. 15.10.1989). Для достижения процесса автоматического согласования введены датчик фазы, коммутатор, управляемый ключ и резистор. Блок управления содержит микропроцессор, генератор тактовых импульсов, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство и буферные регистры. Ограничениями известного САУ является узкий диапазон рабочих частот и небольшая рабочая мощность.An automatic matching device is known, which contains a traveling-wave coefficient sensor, a controlled key, an element with controlled inductance, an element with a controlled capacitance, an antenna, a resistor and a control unit (see SU1515345, Н03Н7 / 40, publ. 10/15/1989). To achieve the process of automatic matching, a phase sensor, a switch, a control key, and a resistor are entered. The control unit contains a microprocessor, a clock generator, a persistent storage device, random access memory and buffer registers. The limitations of the well-known SAU are a narrow operating frequency range and a small operating power.

Из RU2309491 (H01P5/08, H04B1/18, H04B7/00, опубл. 27.10.2007) известно антенно-согласующее устройство, содержащее согласующий контур, образуемый элементами четырех магазинов реактивностей, коммутатор, подключенный первым выходом к входу согласующего контура, аттенюатор, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между выходом аттенюатора и вторым входом коммутатора, и микроконтроллер, подключенный выходами первого порта параллельного интерфейса к соответствующим управляющим входам коммутатора и согласующего контура, в котором ВЧ-входом и ВЧ-выходом являются соответственно первый вход коммутатора и выход согласующего контура, а портом дистанционного управления является первый порт последовательного интерфейса микроконтроллера. САУ имеет первый и второй дифференциальные усилители, подключенные входами соответственно к выходу аттенюатора и выходу трансформатора тока, первый и второй преобразователи «аналог-цифра», подключенные аналоговыми входами соответственно к выходам дифференциальных усилителей, первое и второе оперативные запоминающие устройства, подключенные цифровыми входами соответственно к цифровым выходам преобразователей «аналог-цифра», а цифровыми выходами подключенные к второму порту параллельного интерфейса микроконтроллера. Синтезатор частот, подключенный первым выходом к входу аттенюатора, вторым выходом подключенный к входам синхронизации преобразователей «аналог-цифра», а портом управления подключенный к второму порту последовательного интерфейса микроконтроллера, и калибровочный резистор, подключенный к второму выходу коммутатора. Данное устройство позволяет сократить время настройки до 61 мс, поскольку согласующий контур образован из четырех магазинов реактивностей, но для расширения диапазона рабочих частот от 1,5 до 30 МГц требуется большее количество элементов L и C в контуре согласования. Поэтому для обеспечения удовлетворительного согласования в указанной полосе частот время настройки возрастает, или уменьшается полоса рабочих частот.From RU2309491 (H01P5 / 08, H04B1 / 18, H04B7 / 00, publ. 10/27/2007) an antenna-matching device is known, containing a matching circuit formed by elements of four reactivity stores, a switch connected by the first output to the input of a matching circuit, an attenuator, a transformer current, the primary winding of which is connected between the output of the attenuator and the second input of the switch, and the microcontroller connected by the outputs of the first port of the parallel interface to the corresponding control inputs of the switch and the matching circuit, in which the RF input and RF the output is, respectively, the first input of the switch and the output of the matching circuit, and the remote control port is the first port of the microcontroller's serial interface. The ACS has first and second differential amplifiers connected by inputs to an attenuator output and an output of a current transformer, the first and second analog-to-digital converters connected by analog inputs to the outputs of differential amplifiers, the first and second random-access memory devices connected by digital inputs digital outputs of analog-to-digital converters, and digital outputs connected to the second port of the microcontroller's parallel interface. A frequency synthesizer connected by the first output to the attenuator input, a second output connected to the synchronization inputs of analog-to-digital converters, and a control port connected to the second port of the microcontroller's serial interface, and a calibration resistor connected to the second output of the switch. This device allows to reduce the setup time to 61 ms, because the matching circuit is formed from four reactivity stores, but to expand the operating frequency range from 1.5 to 30 MHz, more elements L and C are required in the matching loop. Therefore, to ensure satisfactory matching in the specified frequency band, the tuning time increases or the operating frequency band decreases.

Известно адаптивное антенное согласующее устройство, выполненное на основе согласующего контура, в котором индуктивности соединены последовательно, а между ними параллельно включено по три емкости C1(i)=C(min), C2(i)=C(0), C3(i)=C(max) с возможностью их коммутации посредством схемы управления на основе сравнения по заданному алгоритму напряжений в соседних плечах каждого звена согласующего контура, которое осуществляется на компараторах, имеющих отрицательный порог срабатывания для подключения C1(i) и C2(i) и положительный порог срабатывания для подключения C3(i), причем между последним звеном и нагрузкой включен дополнительный широкополосный согласующий контур (см. RU2359402, H03H7/40, H01Q1/24, опубл. 10.12.2008). Данное САУ может работать в диапазоне частот 2–30 МГц для работы на щелевую антенну и антенну штыревого типа. Достигнутое значение КБВ составляет не менее 0,7. В цепи согласования этого устройства используются неотключаемые (с помощью ключей) и не перенастраиваемые катушки индуктивности, что не позволяет согласовать антенны с КПД устройства 40–60% на высоких частотах рабочего диапазона частот 2–30 МГц.An adaptive antenna matching device is known, made on the basis of a matching circuit in which the inductances are connected in series, and three capacitances are connected in parallel between them C1 (i) = C (min), C2 (i) = C (0), C3 (i) = C (max) with the possibility of their switching by means of a control circuit based on a comparison of voltages in the adjacent arms of each link of the matching circuit, which is carried out on comparators having a negative threshold for connecting C1 (i) and C2 (i) and a positive threshold triggers for connect C3 (i), and between the last link and the load included an additional broadband matching circuit (see RU2359402, H03H7 / 40, H01Q1 / 24, publ. 10.12.2008). This ACS can operate in the frequency range 2-30 MHz for operation on a slot antenna and a pin-type antenna. The achieved IPM value is not less than 0.7. In the coordination circuit of this device, non-disconnectable (with keys) and non-resettable inductors are used, which makes it impossible to align antennas with a device efficiency of 40–60% at high frequencies in the 2–30 MHz operating frequency range.

Из US9130543 (H03H7/38, H03H7/40, H01P5/04, опубл. 08.09. 2015) известно коммуникационное устройство (или САУ), содержащее приемопередатчик, антенну и соответствующий радиочастотный канал RF, включающий множество переменных реактивных элементов в соответствующем радиочастотном канале RF и связывающий входной порт RF с приемопередатчиком, производящим радиочастотный сигнал, предоставленный входному порту RF. Радиочастотный канал RF включает выходной порт RF, связанный с антенной, детектор, который получает сигнал из выходного порта RF радиочастотного канала RF и определяет параметр сигнала, связанный с сигналом, и контроллер вместе с детектором и с соответствующим радиочастотным каналом. Контроллер производит множество сигналов управления для того, чтобы независимо управлять множеством переменных реактивных элементов, основанных на параметре сигнала, и множество сигналов управления произведено контроллером, основанном на режиме работы коммуникационного устройства. Режим работы различает режим передачи и режим приема, и при этом соответствующий радиочастотный канал RF изменяет мощность сигнала, переданную от входного порта RF до выходного порта RF согласно множеству сигналов управления, относящихся к множеству переменных реактивных элементов, чтобы изменить переменный импеданс соответствующей радиочастотному каналу RF. Особенностью этого технического решения является то, что в нем не используется направленный ответвитель, а применен детектор напряжения, что позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики в диапазонах 900 МГц и 1900 МГц. Устройство предназначено только для работы в мобильных телефонах, работающих в нескольких диапазонах частот, и не может быть использовано для приемопередатчиков диапазона от 2 до 30 МГц. Такое техническое решение можно применять только при сигналах малой мощности в единицы Вт, как в сотовых телефонах.From US9130543 (H03H7 / 38, H03H7 / 40, H01P5 / 04, published 08.09. 2015) a communication device (or ACS) is known, comprising a transceiver, an antenna and a corresponding RF channel including a plurality of variable reactive elements in the corresponding RF channel and connecting the RF input port to a radio transceiver producing an RF signal provided by the RF input port. The RF radio channel includes the RF output port associated with the antenna, a detector that receives a signal from the RF output port of the RF radio frequency channel and determines the signal parameter associated with the signal, and the controller along with the detector and with the corresponding RF channel. The controller produces a plurality of control signals in order to independently control a plurality of variable reactive elements based on the signal parameter, and a plurality of control signals are produced by the controller based on the operation mode of the communication device. An operation mode distinguishes between a transmission mode and a reception mode, and the corresponding RF channel changes the signal power transmitted from the RF input port to the RF output port according to a plurality of control signals related to the plurality of variable reactive elements to change the variable impedance corresponding to the RF channel. A feature of this technical solution is that it does not use a directional coupler, but a voltage detector is used, which allows to improve the technical and operational characteristics in the 900 MHz and 1900 MHz bands. The device is intended only for operation in mobile phones operating in several frequency bands and cannot be used for transceivers from 2 to 30 MHz. This technical solution can only be used with low-power signals in units of watts, as in cell phones.

Решаемая изобретением задача заключается в улучшении технико-эксплуатационных характеристик при приеме-передаче сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).Solved by the invention, the problem is to improve the technical and operational characteristics of the reception and transmission of a signal with a pseudo-random frequency tuning (FHP).

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является уменьшение значения коэффициента стоячей волны (КСВ), быстрое время настройки от 0,1 до 1 с в зависимости от рабочей частоты, расширение диапазона рабочих частот от 1,5 до 30 МГц при мощности подводимого радиочастотного сигнала до 100 Вт.The technical result achieved by the invention is to reduce the value of the standing wave ratio (CWS), fast tuning time from 0.1 to 1 s depending on the operating frequency, extending the range of operating frequencies from 1.5 to 30 MHz with the power of the supplied radio frequency signal to 100 W.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата согласующее антенное устройство (САУ) содержит центральный процессор, трансивер, первый вход-выход которого служит для связи посредством одного интерфейса с блоком управления приемопередатчика, а его второй вход-выход посредством другого интерфейса – с первым входом-выходом центрального процессора. САУ имеет флэш-память, драйверы реле, связанные посредством собственного третьего интерфейса соответственно со вторым и третьим входом-выходом центрального процессора. Аналого-цифровой преобразователь связан посредством четвертого интерфейса с четвертым входом-выходом центрального процессора. Выход драйверов реле соединен через первый вход переключаемых реле к входу блока LC звеньев, выход которого соединен со вторым входом переключаемых реле. Двунаправленный ответвитель выполнен во вторичных его линиях с двумя детекторами для измерения падающей (ПАД) волны и отраженной (ОТР) волны. Первичная линия двунаправленного ответвителя через его первый вход-выход служит с одной стороны для соединения с радиочастотным каналом передачи от приемопередатчика, а с другой стороны через его второй вход-выход и через первый и второй вход-выход блока LC звеньев – для соединения с радиочастотным каналом передачи к приемопередающей антенне. САУ снабжен фазовым детектором и измерителем мощности. Первый и второй входы фазового детектора соединены соответственно с вторичными линиями двунаправленного ответвителя для измерения падающей (ПАД) и отраженной (ОТР) волны, а вход измерителя мощности соединен с вторичной линией двунаправленного ответвителя для измерения падающей (ПАД) волны. Выход фазового детектора и выход измерителя мощности соответственно соединены с первым и вторым входами аналого-цифрового преобразователя, выполненного с возможностью поочередного подсоединения фазового детектора и измерителя мощности. При этом центральный процессор выполнен обеспечивающим расчет КСВ, его дисперсии, среднего значения КСВ, зашумленности в радиочастотном канале передачи от приемопередатчика к приемопередающей антенне и расчет импеданса приемопередающей антенны.To accomplish the task with the achievement of the technical result, the matching antenna device (ACS) contains a central processor, a transceiver, the first input-output of which serves to communicate through one interface with the transceiver control unit, and its second input-output through another interface - with the first input- CPU output. The ACS has flash memory, relay drivers connected via its own third interface, respectively, with the second and third input-output of the central processor. An A / D converter is connected via a fourth interface to a fourth input / output of the central processor. The output of the relay drivers is connected via the first input of the switched relays to the input of the LC unit, the output of which is connected to the second input of the switched relays. The bidirectional coupler is made in its secondary lines with two detectors for measuring the incident (PAD) wave and the reflected (OTP) wave. The primary line of the bidirectional coupler through its first input-output serves on the one hand to connect to the radio frequency transmission channel from the transceiver, and on the other hand through its second input output and through the first and second input-output of the LC unit to connect to the radio frequency channel transmission to the transceiver antenna. The ACS is equipped with a phase detector and a power meter. The first and second inputs of the phase detector are connected respectively to the secondary lines of the bidirectional coupler for measuring the incident (PAD) and reflected (OTP) waves, and the input of the power meter is connected to the secondary line of the bidirectional coupler for measuring the incident (PAD) wave. The output of the phase detector and the output of the power meter, respectively, are connected to the first and second inputs of an analog-to-digital converter, configured to alternately connect the phase detector and the power meter. In this case, the central processor is designed to calculate the CWS, its dispersion, the average value of the CWS, the noise in the radio frequency transmission channel from the transceiver to the transceiver antenna, and the impedance calculation of the transceiver antenna.

Возможен дополнительный вариант выполнения устройства, в котором целесообразно, чтобы блок LC звеньев был реализован из набора конденсаторов и катушек индуктивностей, подключенных друг к другу по Г-образной схеме. При этом ряд индуктивностей катушек выполнен в убывающей прогрессии, в котором каждая последующая индуктивность в 1,8 раза меньше предыдущей, и ряд емкостей конденсаторов выполнен в убывающей прогрессии, в котором каждая последующая емкость в 2 раза меньше предыдущей, причем катушки подсоединены последовательно относительно приемопередающей антенны, а конденсаторы – параллельно приемопередающей антенне или параллельно второму входу-выходу двунаправленного ответвителя. При этом, если измеренный импеданс приемопередающей антенны выше 50 Ом на частоте согласования ППРЧ, то посредством переключаемых реле соответствующий конденсатор выполнен с возможностью параллельного подключения к приемопередающей антенне, а если ниже – параллельно второму входу-выходу направленного ответвителя.An additional embodiment of the device is possible, in which it is advisable that the block of LC units be implemented from a set of capacitors and inductors connected to each other in an L-shaped circuit. In this case, a number of inductances of coils are made in a decreasing progression, in which each subsequent inductance is 1.8 times less than the previous one, and a number of capacitors are made in a decreasing progression, in which each subsequent capacity is 2 times less than the previous one, and the coils are connected in series with respect to the transceiver antenna and the capacitors are parallel to the transmit-receive antenna or parallel to the second input / output of the bi-directional coupler. In this case, if the measured impedance of a transceiver antenna is higher than 50 Ohm at the frequency of the FHL matching, then by means of switchable relays the corresponding capacitor is made with the possibility of parallel connection to the transceiver antenna, and if lower, parallel to the second input-output of the directional coupler.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью варианта его выполнения со ссылками на фигуры.These advantages, as well as features of the present invention are explained using a variant of its implementation with reference to the figures.

На фиг. 1 изображена структурная схема заявленного САУ.FIG. 1 shows the structural scheme of the claimed ACS.

На фиг. 2 изображена схема подсоединения приемопередатчика к антенне через двунаправленный ответвитель и блок LC звеньев.FIG. 2 shows a diagram of connecting a transceiver to an antenna via a bi-directional coupler and an LC unit of links.

На фиг. 3 приведен алгоритм расчета КСВ центральным процессором (алгоритм №1).FIG. 3 shows the algorithm for calculating the CWS central processor (algorithm number 1).

На фиг. 4 приведен алгоритм расчета дисперсии КСВ.FIG. 4 shows the algorithm for calculating the variance of the CWS.

На фиг. 5 приведен алгоритм расчета среднего значения КСВ.FIG. 5 shows the algorithm for calculating the average value of the CWS.

САУ (фиг. 1) содержит центральный процессор 1, трансивер 2, первый вход-выход которого служит для связи посредством одного интерфейса, например RS422, с блоком управления приемопередатчика, а его второй вход-выход посредством другого интерфейса UART – с первым входом-выходом центрального процессора 1. Флэш-память 3, драйверы 4 реле связаны посредством собственного третьего интерфейса SPI соответственно со вторым и третьим входом-выходом центрального процессора 1. Аналого-цифровой преобразователь 5 связанный посредством четвертого интерфейса I²С с четвертым входом-выходом центрального процессора 1. Выход драйверов 4 реле соединен через первый вход переключаемых реле 6 к входу блока 7 LC звеньев, выход которого соединен со вторым входом переключаемых реле 6. Двунаправленный ответвитель 8 выполнен во вторичных его линиях с двумя детекторами для измерения падающей (ПАД) волны и отраженной (ОТР) волны. Первичная линия двунаправленного ответвителя 8 через его первый вход-выход служит с одной стороны для соединения с радиочастотным каналом передачи от приемопередатчика, а с другой стороны через его второй вход-выход и через первый и второй вход-выход блока 7 LC звеньев – для соединения с радиочастотным каналом передачи к приемопередающей антенне. САУ снабжено фазовым детектором 9 и измерителем 10 мощности. Первый и второй входы фазового детектора 9 соединены соответственно с вторичными линиями двунаправленного ответвителя 8 для измерения падающей (ПАД) и отраженной (ОТР) волны, а вход измерителя 10 мощности соединен с вторичной линией двунаправленного ответвителя 8 для измерения падающей (ПАД) волны. Выход фазового детектора 9 и выход измерителя 10 мощности соответственно соединены с первым и вторым входом аналого-цифрового преобразователя 5, выполненного с возможностью поочередного подсоединения фазового детектора 9 и измерителя 10 мощности. Центральный процессор 1 выполнен обеспечивающим расчет КСВ, его дисперсии, среднего значения КСВ, зашумленности в радиочастотном канале передачи от приемопередатчика к приемопередающей антенне и расчет импеданса приемопередающей антенны.The ACS (Fig. 1) contains a central processor 1, a transceiver 2, the first input-output of which serves to communicate via one interface, for example RS422, with the control unit of the transceiver, and its second input-output through another interface UART - with the first input output CPU 1. The flash memory 3, the relay driver 4 are connected by means of its own SPI third interface respectively with the second and third input-output of the CPU 1. The A-D converter 5 connected via a fourth interface I ² C the fourth input-output of the central processor 1. The driver output 4 relays is connected via the first input of the switching relay 6 to the input of the 7 LC unit, the output of which is connected to the second input of the switching relay 6. The bi-directional coupler 8 is made in its secondary lines with two detectors for measuring the incident (PAP) wave and reflected (OTP) wave. The primary line of the bidirectional coupler 8 through its first input-output serves on the one hand to connect to the RF transmission channel from the transceiver, and on the other hand through its second input-output and through the first and second input-output of the 7 LC link unit to connect to radio frequency transmission channel to the transceiver antenna. The ACS is equipped with a phase detector 9 and a power meter 10. The first and second inputs of the phase detector 9 are connected respectively to the secondary lines of the bi-directional coupler 8 for measuring the incident (PAD) and reflected (OTP) waves, and the input of the power meter 10 is connected to the secondary line of the bi-directional coupler 8 for measuring the incident (PAD) wave. The output of the phase detector 9 and the output of the power meter 10 are respectively connected to the first and second inputs of the analog-to-digital converter 5, configured to alternately connect the phase detector 9 and the power meter 10. The central processor 1 is designed to calculate the CWS, its dispersion, the average value of the CWS, the noise in the radio frequency transmission channel from the transceiver to the transceiver antenna, and the impedance calculation of the transceiver antenna.

Блок 7 LC звеньев (фиг. 2) реализован из набора конденсаторов и катушек индуктивностей, подключенных друг к другу по Г-образной схеме. Ряд индуктивностей катушек L₁, L₂…L₁₂ выполнен в убывающей прогрессии, в которой каждая последующая индуктивность в 1,8 раза меньше предыдущей. Ряд емкостей конденсаторов C₀, C₁…C₁₂ выполнен в убывающей прогрессии, в которой каждая последующая емкость в 2 раза меньше предыдущей. Катушки L₁, L₂…L₁₂ подсоединены последовательно относительно приемопередающей антенны, а конденсаторы C₀, C₁…C₁₂ – параллельно приемопередающей антенне или параллельно второму входу-выходу направленного ответвителя 8. Если измеренный импеданс приемопередающей антенны выше 50 Ом на частоте согласования ППРЧ, то посредством переключаемых реле 6 соответствующий конденсатор выполнен с возможностью параллельного подключения к приемопередающей антенне, а если ниже 50 Ом, то параллельно второму входу-выходу направленного ответвителя 8. На фиг. 2 также показаны ключи К₀, КL_i, КС_i переключаемых реле 6, где i – номер ключа от 1 до 12.Block 7 LC links (Fig. 2) is implemented from a set of capacitors and inductors connected to each other in an L-shaped circuit. The inductance series of coils L ₁ , L ₂ ... L _{12 is} made in a decreasing progression, in which each successive inductance is 1.8 times smaller than the previous one. A series of capacitors C ₀ , C ₁ ... C _{12 is} made in a decreasing progression, in which each successive capacity is 2 times less than the previous one. Coils L ₁ , L ₂ ... L _{12 are} connected in series with respect to the transmitting-receiving antenna, and capacitors C ₀ , C ₁ ... C ₁₂ are parallel to the transmitting-receiving antenna or parallel to the second input-output of the directional coupler 8. If the measured impedance of the transmitting-receiving antenna is above 50 Ohm at the matching frequency Frequency hopping, by means of switchable relays 6, the corresponding capacitor is made with the possibility of parallel connection to the transmitting-receiving antenna, and if it is less than 50 Ohm, then parallel to the second input-output of the directional coupler 8. . 2 also shows the keys K ₀ , KL _i , KS _i switchable relays 6, where i is the key number from 1 to 12.

Работает согласующее антенное устройство (фиг. 1) следующим образом.Works matching antenna device (Fig. 1) as follows.

Трансивер 2 UART-RS422, являясь ведомым устройством, предназначен для принятия, преобразования команд управления (КУ) по внешнему интерфейсу RS485/422 во внутренний интерфейс управления UART, также выдачи в приемопередатчик подтверждений (квитанций) правильности приема КУ от центрального процессора 1. Трансивер 2 UART-RS422 обеспечивает гальваническую развязку до 5 кВ по внешнему интерфейсу обмена, прием команд управления (КУ) от приемопередатчика на скорости до 16 Мбит/с, загрузку КУ в центральный процессор 1 с кодовыми последовательностями включения реле Г-образных LC звеньев блока 7 и передачу телеметрической информации (параметров состояния всех функциональных блоков САУ) от центрального процессора 1 в приемопередатчик.Transceiver 2 UART-RS422, being a slave device, is designed to accept the conversion of control commands (CG) through the external interface RS485 / 422 into the internal control interface UART, also issue to the transceiver acknowledgments (receipts) of the correctness of CG from the central processor 1. Transceiver 2 UART-RS422 provides galvanic isolation up to 5 kV via an external exchange interface, receiving control commands (CG) from a transceiver at speeds up to 16 Mbit / s, loading CGs into the central processor 1 with activation code sequences of relays L-shaped links LC unit 7 and the transmission of telemetry information (status parameters of functional blocks of all SAU) from the CPU 1 to the transceiver.

Флэш-память 3 EEPROM хранит первоначальные параметры настройки переключаемых реле 6 и Г-образных LC звеньев блока 7, идентификатор центрального процессора 1, дату разработки и порядковый номер программного обеспечения.EEPROM flash memory 3 stores the initial settings of switchable relays 6 and L-shaped LC units of block 7, central processor identifier 1, development date, and software sequence number.

Центральный процессор 1 служит для обработки команд управления (КУ) от трансивера 2, сбора телеметрической информации с ключевых модулей трансивера 2, флэш-памяти 3 по интерфейсу SPI, драйверов 4 реле по интерфейсу SPI и аналого-цифрового преобразователя интерфейсу I²C, формирования ответных квитанций и выдачу их в трансивер 2 интерфейсов UART-RS422 для преобразования. Также центральный процессор 1 выдает управляющие команды по интерфейсу SPI на драйверы 4 реле для коммутации LC звеньев блока 7, переключаемых реле 6.The central processor 1 is used to process control commands from the transceiver 2, collect telemetry information from the key modules of the transceiver 2, flash memory 3 via the SPI interface, drivers 4 relays via the SPI interface and analog-to-digital converter to the I ² C interface, generating response receipts and issue them to the transceiver 2 UART-RS422 interfaces for conversion. Also, the central processor 1 issues control commands via the SPI interface to 4 relay drivers for switching the LC links of block 7, switched by relay 6.

Центральный процессор 1 обеспечивает расчет КСВ, его дисперсии, среднего значения КСВ и зашумленности в радиочастотном канале передачи от приемопередатчика к приемопередающей антенне по данным поступающим с аналого-цифрового преобразователя 5 по интерфейсу I²C, а также производит текущее значение импеданса приемопередающей антенны.The central processor 1 provides the calculation of the CWS, its dispersion, the average value of the CWS and noise in the radio frequency transmission channel from the transceiver to the transceiver antenna according to data from the analog-digital converter 5 via the I ² C interface, and also produces the current impedance value of the transceiver antenna.

Расчет комплексного сопротивления нагрузки (импеданса) Z_H производится по формуле:The calculation of the complex resistance of the load (impedance) Z _{H is} made according to the formula:

Z_H = R_H + iX_H,Z _H = R _H + iX _H ,

где R_H = R_И·2Kc / (1 + Kc² + (1 - Kc²)·cos(φ)) – активное сопротивление нагрузки; X_H = R_И·(Kc² - 1)·sin(φ) / (1 + Kc² + (1 - Kc²)·cos(φ)) – реактивное сопротивление нагрузки; Kc – коэффициент стоячей волны напряжения; R_И = 50 Ом – сопротивление источника.where R _H = R _And · 2Kc / (1 + Kc ² + (1 - Kc ² ) · cos (φ)) is the load resistance; X _H = R _And · (Kc ² - 1) · sin (φ) / (1 + Kc ² + (1 - Kc ² ) · cos (φ)) - load reactance; Kc - voltage standing wave ratio; R _And = 50 Ohms - source impedance.

Блок 7 LC звеньев (фиг. 2) состоит из набора 12 конденсаторов и 12 катушек индуктивностей, подключенных друг к другу по Г-образной схеме. Имеющийся ряд индуктивностей убывает в прогрессии, каждая последующая индуктивность в 1,8 раза меньше предыдущей. Аналогично подобран ряд конденсаторов с коэффициентом прогрессии 2. Индуктивности включаются последовательно с приемопередающей антенной, а конденсаторы включаются параллельно приемопередающей антенне или параллельно второму входу-выходу двунаправленного ответвителя 8. Все коммутации LC цепей в блоке 7 Г-образных LC звеньев производятся с помощью переключаемых реле 6 (фиг. 1, 2). Режим включения LC звеньев блока 7 зависит от отношения измеренного импеданса приемопередающей антенны к 50 Ом на частоте согласования. Если импеданс антенны выше 50 Ом, конденсатор включается параллельно приемопередающей антенне, если ниже – параллельно второму входу-выходу двунаправленного ответвителя 8.Block 7 LC links (Fig. 2) consists of a set of 12 capacitors and 12 inductors connected to each other in an L-shaped circuit. The existing inductance series decreases in progression, each subsequent inductance is 1.8 times less than the previous one. Similarly, a series of capacitors with a progression 2 ratio is selected. Inductances are connected in series with the transmitting antenna, and capacitors are connected in parallel to the receiving / transmitting antenna or parallel to the second input / output of the bi-directional coupler 8. All switching of LC circuits in the block of 7 L-shaped LC links is made using switchable relays 6 (Fig. 1, 2). The mode of inclusion of LC units of block 7 depends on the ratio of the measured impedance of the transceiver antenna to 50 Ohms at the frequency of matching. If the impedance of the antenna is above 50 Ohms, the capacitor is switched in parallel with the transmit-receive antenna, if below - in parallel with the second input-output of the bi-directional coupler 8.

В заявленном САУ отношения номиналов у катушек отличаются друг от друга в 1,8 раза, а номиналы конденсаторов отличаются друг от друга в 2 раза. Таким образом, получается 2¹² вариантов. Это сочетание номиналов индуктивностей и емкостей, которое обеспечивает непрерывный диапазон значений индуктивности и емкости с шагом равным самому меньшему значению каждого из них. Отношение номиналов более чем в 2 раза недопустимо, так как тогда появятся значительные пропуски номиналов в непрерывном диапазоне их значений, устройство не сможет автоматически подобрать необходимое значение индуктивности и емкости и не сможет согласовать приемопередающую антенну на заданной частоте ППРЧ. Соотношение менее чем в 2 раза позволяет компенсировать разброс параметров катушек и зависимость индуктивности от частоты, но это приводит к уменьшению возможного непрерывного диапазона номиналов. Таким образом, пришлось бы увеличить количество катушек и конденсаторов в схеме согласования блока 7 LC звеньев для обеспечения настройки в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц, а также увеличить габариты блока 7 и самого САУ в целом.In the declared ACS, the ratios of the values of the coils differ from each other by 1.8 times, and the values of the capacitors differ from each other by 2 times. Thus, it turns out 2 ¹² options. This is a combination of inductances and capacitances, which provides a continuous range of inductance values and capacitance with a step equal to the smallest value of each of them. The ratio of the nominal values is more than 2 times unacceptable, since then there will be significant omissions of nominal values in the continuous range of their values, the device will not be able to automatically find the required value of inductance and capacitance and will not be able to reconcile the transmit-receive antenna at the specified frequency of the frequency hopper. The ratio of less than 2 times allows you to compensate for the variation of the parameters of the coils and the dependence of the inductance on the frequency, but this leads to a decrease in the possible continuous range of nominal values. Thus, it would be necessary to increase the number of coils and capacitors in the matching circuit of block 7 LC units to provide tuning in the frequency range from 1.5 to 30 MHz, as well as to increase the dimensions of block 7 and the ACS itself.

Управление переключаемыми реле 6 (фиг. 1, 2) производится специальными микросхемами – драйверами 4 реле, в которые из центрального процессора по SPI-интерфейсу передаются кодовые последовательности, определяющие, какой ключ переключаемых реле 6 должен быть замкнут, а какой разомкнут. Входная часть драйверов 4 реле спроектирована так, чтобы работать совместно с транзисторно-транзисторной логикой ТТЛ (3,3 В) и комплементарной логикой управления на транзисторах металл-оксид-полупроводник К-МОП (5 В) от центрального процессора 1. Драйверы 4 реле включают в себя силовые ключи для управления переключаемыми реле 6 и схему защиты от высокого напряжения. Для переключения соответствующих ключей сигналы подаются с переключаемых реле 6 на вход блока 7 LC звеньев.Switched relays 6 (Fig. 1, 2) are controlled by special chips — 4 relay drivers, to which code sequences are transmitted from the central processor via SPI interface that determine which switch 6 key of the relay 6 must be closed and which is open. The input part of the 4 relay drivers is designed to work in conjunction with the transistor-transistor logic TTL (3.3 V) and the complementary control logic on the K-MOS (5 V) metal-oxide-semiconductor transistors 1. The drivers 4 relays include in itself power keys for control of the switched relays 6 and the protection circuit against a high voltage. To switch the corresponding keys, signals are supplied from switchable relays 6 to the input of block 7 LC links.

Переключаемые реле 6 фактически интегрированы с блоком 7 LC звеньев (фиг. 2), в котором ключи KL, KC, K0, Kin, Kout образуют реле. Замыкаясь, они обеспечивают электрическую цепь для прохождения по ним ВЧ сигнала в обход катушки L или конденсатора C. Если же разомкнуты, то ВЧ сигнал проходит через катушки L / конденсаторы C. Количество замкнутых и разомкнутых катушек / конденсаторов зависит от настройки на заданной частоте. Таким образом, из блока 7 LC звеньев в блок переключаемых реле 6 ВЧ сигнал может входить и выходить несколько раз. Эта функциональная взаимосвязь на фиг. 1 показана как выход и второй вход переключаемых реле 6. На практике, в основном, количество входов и выходов несколько.Switchable relays 6 are actually integrated with block 7 LC units (Fig. 2), in which the keys KL, KC, K0, Kin, Kout form a relay. Closing, they provide an electrical circuit to pass through the RF signal bypassing the coil L or capacitor C. If open, the RF signal passes through the coils L / capacitors C. The number of closed and open coils / capacitors depends on the setting at a given frequency. Thus, from block 7 LC links in the block switchable relay 6 RF signal can enter and exit several times. This functional relationship in FIG. 1 is shown as the output and the second input of the switching relay 6. In practice, in general, the number of inputs and outputs is several.

Двунаправленный ответвитель 8 (фиг. 1) отводит часть энергии из первичной линии, поступающей от приемопередатчика, во вторичные линии, откуда сигналы (амплитуды и фазы) падающей (ПАД) волны и отраженной (ОТР) волны поступают соответственно на первый и второй входы фазового детектора 9, а на вход измерителя 10 мощности поступают параметры падающей (ПАД) волны.Bidirectional coupler 8 (Fig. 1) diverts a portion of the energy from the primary line coming from the transceiver to the secondary lines, from where the signals (amplitudes and phases) of the incident (PAD) wave and the reflected (OTP) wave go to the first and second inputs of the phase detector, respectively 9, and the parameters of the incident (PAD) wave arrive at the input of the power meter 10.

Фазовый детектор 9 определяет разность фаз между двумя сигналами, поданными на первый и второй входы, и на своем выходе формирует напряжение пропорциональное отношению двух величин напряжений (прямой и падающей волны) и выдает его на вход аналого-цифрового преобразователя 5 (АЦП). АЦП 5 выполнен двухканальным (с двумя входами), имеет встроенный аналоговый мультиплексор для переключения по очереди на входе схемы АЦП одного из каналов, т.е. сигналы на первом и втором входах АЦП 5 оцифровываются по очереди как от фазового детектора 9, так и от измерителя 10 мощности.Phase detector 9 determines the phase difference between the two signals applied to the first and second inputs, and at its output generates a voltage proportional to the ratio of two voltages (direct and incident wave) and outputs it to the input of analog-to-digital converter 5 (ADC). The ADC 5 is two-channel (with two inputs), has a built-in analog multiplexer for switching in turn at the input of the ADC circuit of one of the channels, i.e. The signals at the first and second inputs of the ADC 5 are digitized in turn from both the phase detector 9 and the power meter 10.

АЦП 5 преобразовывает сигналы с фазового детектора 9 и измерителя 10 мощности в цифровые значения и выдает их для дальнейшей обработки в центральный процессор 1 по интерфейсу I²C. Эти значения используются центральным процессором 1 для определения характера импеданса (емкостной или индуктивный), подключенной в САУ приемопередающей антенны и вычисления величины импеданса.ADC 5 converts the signals from the phase detector 9 and the power meter 10 to digital values and outputs them for further processing to the central processor 1 via the I ² C interface. These values are used by the central processor 1 to determine the nature of the impedance (capacitive or inductive) connected to the ACS transceiver antenna and calculating the magnitude of the impedance.

Еще одной функцией центрального процессора 1 является переключение рабочих режимов работы по командам от приемопередатчика. САУ функционирует в одном из трех режимов работы:Another function of the central processor 1 is switching operating modes of operation according to commands from the transceiver. ACS operates in one of three modes of operation:

- «дежурный режим»;- “standby mode”;

- режим «малой мощности»;- “low power” mode;

- режим «работа».- mode "work".

В «дежурном режиме» (фиг. 1) центральный процессор 1 переводит все функциональные блоки 2–10 в режим наименьшего энергопотребления и сам переходит в режим ожидания команд управления (КУ) от приемопередатчика. Также САУ находится в этом режиме при подаче на него питающего напряжения.In the “standby mode” (Fig. 1), the central processor unit 1 transfers all functional blocks 2–10 to the lowest power consumption mode and switches itself to the waiting mode of control commands (CG) from the transceiver. The ACS is also in this mode when the supply voltage is applied to it.

При режиме «малой мощности» центральный процессор 1 проводит вычисление КСВ подключенной приемопередающей антенны по алгоритму №1 (фиг. 3), рассчитываются и подбираются кодовые последовательности включения или выключения переключаемых реле 6 Г-образных LC звеньев блока 7. С помощью Г-образных LC звеньев блока 7, в которых индуктивности включаются последовательно с приемопередающей антенной, а конденсаторы могут включаться параллельно приемопередающей антенне либо параллельно выходу двунаправленного ответвителя 8, подбирается необходимое наименьшее значение КСВ приемопередающей антенны на текущей частоте сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).In the “low power” mode, the central processor 1 performs the calculation of the CWS of the connected transceiver antenna according to algorithm No. 1 (Fig. 3), code sequences are calculated and selected to turn on or off the switched 6 relays of L-shaped LC links of block 7. With the help of L-shaped LC units of block 7, in which the inductors are connected in series with the transceiver antenna, and the capacitors can be connected in parallel with the transceiver antenna or in parallel with the output of the bi-directional coupler 8, it is necessary to select smallest value of VSWR transceiver antenna at the current frequency signal with the working frequency hopping (FH).

Для вычисления КСВ (фиг. 3), импеданса антенны и необходимых для согласования значений емкости и индуктивности производится три попытки (блоки 21, 27, 28) измерений.Three calculations (blocks 21, 27, 28) of measurements are made to calculate the CWS (Fig. 3), the impedance of the antenna and the values required for matching the capacitance and inductance values.

В каждой попытке измерений производится запуск АЦП блоком 22, ожидание завершения измерений 8 отсчетов блоком 23. Для 8 отсчетов вычисляются их среднее значение и дисперсия блоком 24.In each measurement attempt, the ADC is started by block 22, waiting for the completion of measurements of 8 samples by block 23. For 8 samples, their mean value and dispersion are calculated by block 24.

В качестве результата принимаются результаты с наименьшей дисперсией блоком 25, которые сохраняются для дальнейшей обработки в блоке 26.As a result, the results are taken with the smallest dispersion by block 25, which are saved for further processing in block 26.

Расчет дисперсии фазы disp между падающей (ПАД) и отраженной (ОТР) волной (phase), отношения напряжений падающей и отраженной волны (mag) и значения опорного напряжения для них (ref) (фиг. 4) производится по формуле:Calculation of the phase dispersion disparity between the incident (PAD) and reflected (OTP) wave (phase), the ratio of the incident and reflected wave voltages (mag) and the reference voltage values for them (ref) (Fig. 4) is made using the formula:

disp = max - min,disp = max - min,

где max – максимальные значения phase, mag, ref; min – минимальные значения phase, mag, ref.where max - maximum values of phase, mag, ref; min - minimum values of phase, mag, ref.

Расчет среднего значения фазы M между падающей (ПАД) и отраженной (ОТР) волной (phase), отношения напряжений падающей и отраженной волны (mag) и значения опорного напряжения для них (ref) (фиг. 5) производится по формуле:The average value of the phase M between the incident (PAD) and reflected (OTP) wave (phase), the ratio of the incident and reflected wave voltages (mag) and the reference voltage value for them (ref) (Fig. 5) is calculated by the formula:

M = (Σ^N _i=1 V(i)) / N,M = (Σ ^N _{i = 1} V (i)) / N,

где V(i) – значение элемента выборки, N – общее количество элементов выборки.where V (i) is the sample element value, N is the total number of sample elements.

В начале работы алгоритма (фиг. 5) в блоке 51 число исключенных значений устанавливается в нулевое значение. В блоке 52 текущее значение исключенных значений сравнивается со значением величины 8, и если значение превышено («да»), происходит выход из алгоритма в блок 58 для вычисления среднего значения КСВ из всех элементов выборки, а если значение не превышено («нет»), в блоке 53 производится поиск максимальных и минимальный значений КСВ. В блоке 54 происходит исключение максимального значения КСВ из диапазона значений выборки. В блоке 55 происходит исключение минимального значения КСВ из диапазона значений выборки. Количество исключенных значений увеличивается на 2 в блоке 56. В блоке 57 происходит сравнение исключенных максимальных и минимальных значений между собой, и если они равны («да»), происходит выход из алгоритма в блок 58, а если нет («нет»), происходит переход к блоку 52.At the beginning of the algorithm (Fig. 5) in block 51, the number of excluded values is set to zero. In block 52, the current value of the excluded values is compared with the value of the value 8, and if the value is exceeded (“yes”), the algorithm leaves the block 58 to calculate the average value of the CWS from all elements of the sample, and if the value is not exceeded (“no”) , in block 53, the maximum and minimum values of the CWS are searched. In block 54, the maximum CWS value is excluded from the range of sample values. In block 55, the minimum CWS value is excluded from the range of sample values. The number of excluded values is increased by 2 in block 56. In block 57, the excluded maximum and minimum values are compared with each other, and if they are equal (“yes”), the algorithm leaves block 58, and if not (“no”), going to block 52.

Расчет зашумленности (30) Noise в радиочастотном канале передачи от приемопередатчика до приемопередающей антенны позволяет оценить достоверность получаемых измерений КСВ. Расчет обновляется (производится заново) каждые 100 измерений КСВ и производится по формуле:The calculation of noise (30) Noise in the radio frequency transmission channel from the transceiver to the transceiver antenna allows you to evaluate the reliability of the received CWS measurements. The calculation is updated (performed anew) every 100 measurements of the CWS and is made according to the formula:

Noise = E·100 / N,Noise = E · 100 / N,

где E – количество измерений с дисперсией выше допустимого, N – общее количество измерений.where E is the number of measurements with a dispersion higher than the allowable, N is the total number of measurements.

Расчетное КСВ, с вычисленными по формулам L и C, выбирается как начальная точка на входе в алгоритме (фиг.3) настройки САУ на выбранной частоте и итерационно корректируется практическими измерениями с подключением (с помощью переключаемых реле 6) комбинаций L и C блока 7 и достижения минимального значения КСВ.The calculated CWS, with the calculated L and C formulas, is selected as the starting point at the input in the algorithm (Fig. 3) of the ACS setting at the selected frequency and is iteratively corrected by practical measurements with connecting (using switchable relays 6) combinations L and C of block 7 and achieve the minimum value of the CWS.

На практике, чем дальше начальная расчетная точка от реальной точки согласования антенны, тем менее точно измерение КСВ и само значение КСВ получается большим, а значит расчеты R и X не точны и расчетные L и С не верны, поэтому итерационно переключаются реле, выбирая на каждой новой итерации новые комбинации L и C для достижения их точных значений и минимального КСВ. In practice, the farther the initial calculated point from the real antenna matching point, the less accurate the measurement of the CWS and the very CWS value turns out to be large, which means that the calculations of R and X are not accurate and the calculated L and C are not correct, therefore, the relay switches iteratively, choosing New iteration of the new combinations of L and C to achieve their exact values and the minimum CWS.

Расчеты дисперсии позволяют исключить макс и мин точки в итерационном измерении, т.к. они могли быть получены неверно в результате наложения помех в цепи измерения от приемопередатчика до приемопередающей антенны в процессе измерения.The dispersion calculations allow to exclude max and min points in the iterative measurement, since they could be incorrectly obtained as a result of interference in the measurement circuit from the transceiver to the transceiver antenna in the measurement process.

Вычисление зашумленности цепи измерения от приемопередатчика до приемопередающей антенны повышает точность измерения КСВ, повышая таким образом достоверность измеренных значений КСВ.Calculating the noise of the measurement circuit from the transceiver to the transceiver antenna improves the measurement accuracy of the CWS, thus increasing the reliability of the measured CWS values.

Расчет коэффициента отражения Г и фазы φ (в радианах) в блоке 29 (фиг. 3) производится по следующим формулам:The calculation of the reflection coefficient G and phase φ (in radians) in block 29 (Fig. 3) is made using the following formulas:

Г = 10^{-3·mag / ref},G = 10 ^{-3 · mag / ref} ,

φ = π·(1 - phase / ref).φ = π · (1 - phase / ref).

Расчет коэффициента стоячей волны Kc напряжения производится блоком 30 по следующей формуле:The calculation of the standing wave ratio Kc voltage is performed by block 30 according to the following formula:

Kc = (1 + Г) / (1 - Г).Kc = (1 + G) / (1 - G).

Расчет значений L и С, которые необходимо включить блоком 31, производится по формулам:The calculation of the values of L and C, which must be included by block 31, is made according to the formulas:

С = (X + R·(R/R_И + X²/(R·R_И) - 1)^1/2) / ((R² + X²)·w) – необходимая величина согласующей емкости, если R > R_И;С = (X + R · (R / R _И + X ² / (R · R _И ) - 1) ^1/2 ) / ((R ² + X ² ) · w) is the necessary value of matching capacity, if R> R _and ;

С = (R_И/R - 1)^1/2 / (w·R_И) – необходимая величина согласующей емкости, если R ≤ R_И;C = (R _And / R - 1) ^1/2 / (w · R _And ) - the required value of matching capacity, if R ≤ R _And ;

L = R_И·(R/R_И + X²/(R·R_И) - 1)^1/2 / w – необходимая величина согласующей индуктивности, если R > R_И;L = R _And · (R / R _And + X ² / (R · R _And ) - 1) ^1/2 / w - the required value of the matching inductance, if R> R _And ;

L = (-X + R·(R_И/R - 1)^1/2) / w – необходимая величина согласующей индуктивности, если R ≤ R_И,L = (-X + R · (R _And / R - 1) ^1/2 ) / w is the required value of the matching inductance, if R ≤ R _And ,

где R_И – активное сопротивление источника сигнала (50 Ом).where R _And - the resistance of the signal source (50 Ohms).

Вычисление КСВ зациклено для непрерывного мониторинга блоком 32.The CWS calculation is looped for continuous monitoring by block 32.

В режиме «работа» центральный процессор 1 сохраняет состояние переключаемых реле 6 Г-образных LC звеньев блока 7 в ранее полученных положениях в режиме «малой мощности». Изменение состояния подключения переключаемых реле 6 не производится.In the "work" mode, the central processor 1 saves the state of 6 L-shaped LC links of the block 7 switched in the previously obtained positions in the "low power" mode. The change of the connection state of the switched relay 6 is not made.

Изменение состояния переключаемых реле 6 производится только в режиме «малой мощности» при подборе согласующих LC на предполагаемой частоте излучения приемопередатчиком ВЧ частоты или нескольких частотах в режиме ППРЧ. Частота ППРЧ ВЧ сигнала, приходящего от приемопередатчика, изменяется в режиме «работа», но в узком поддиапазоне частот (узкой полосе частот). Чем ниже центральная частота поддиапазона ППРЧ, тем уже этот поддиапазон (уже полоса частот). Например, на частоте 1,5 МГц поддиапазон частот (полоса частот) для ППРЧ оставляет ±7,5 кГц от центральной частоты, на которую настраивается антенна САУ. На более высоких частотах этот поддиапазон частот постепенно расширяется до полосы ±100 кГц от центральной частоты, на которую настраивается антенна САУ.The change of the state of the switched relays 6 is performed only in the “low power” mode when selecting matching LC at the expected frequency of the emission by the RF frequency transceiver or several frequencies in the frequency hopping mode. The frequency of the HF RF signal coming from the transceiver is changed in the “work” mode, but in a narrow frequency range (narrow frequency band). The lower the center frequency of the frequency band of the frequency band, the narrower this band (already the frequency band). For example, at a frequency of 1.5 MHz, the frequency range (band) for frequency hopping leaves ± 7.5 kHz from the center frequency to which the ACS antenna is tuned. At higher frequencies, this frequency range gradually expands to ± 100 kHz from the center frequency to which the ACS antenna is tuned.

Режим «малая мощность» предназначен для настойки антенны на предполагаемую частоту излучения приемопередатчиком. В нем и происходит изменение состояния переключаемых реле 6. При этом приемопередатчик излучает ВЧ сигнал на мощности 1 Вт. Затем САУ переходит в режим «работа», и приемопередатчик подает на САУ и антенну полную мощность 100 Вт. Закончив текущий сеанс связи, оператор радиостанции может выбрать другую частоту (или поддиапазон частот для ВЧ сигнала с ППРЧ) для следующего сеанса связи. Для этого нужно опять выбрать режим «малая мощность», настроить антенну на центральную частоту (САУ при этом опять производит подбор и включение с помощью переключаемых реле 6 нужного количества блока 7 LC звеньев для новой центральной частоты), а затем можно включать режим «работа» и выдавать на САУ и антенну полную мощность ВЧ сигнала 100 Вт и проводить сеанс связи.The "low power" mode is intended for tuning the antenna to the expected frequency of radiation by the transceiver. In it, the state of the switched relays 6 also changes. At the same time, the transceiver emits an RF signal at a power of 1 W. Then the ACS switches to the “work” mode, and the transceiver supplies the ACS and the antenna with a full power of 100 W. After completing the current communication session, the radio station operator can select a different frequency (or frequency band for the RF signal with frequency hopping) for the next communication session. To do this, you must again select the “low power” mode, tune the antenna to the center frequency (the ACS at the same time again selects and switches on the required number of block 7 LC units for the new center frequency using switchable relays 6), and then you can turn on the “operation” mode and provide the SAU and antenna with the full RF signal power of 100 W and conduct a communication session.

Уменьшение КСВ вызвано очень точным подбором LC звеньев алгоритмами САУ и всеми вычислениями, которые приведены в формулах и на фигурах на нужную центральную частоту излучения ВЧ сигнала и не связано с ППРЧ.The decrease in the CWS is due to the very precise selection of LC units by the ACS algorithms and all the calculations that are given in the formulas and figures on the desired center frequency of the RF signal and is not related to the FHR.

Как показали испытания, КСВ заявленного САУ составляет не более 2.As the tests showed, the CWS of the claimed ACS is not more than 2.

Диапазон настройки от 1,5 до 30 МГц обеспечивается наличием в блоке 7 LC звеньев необходимого, заданного количества катушек индуктивности и конденсаторов, а соответственно, и общего суммарного значения индуктивности, которое позволяет согласовать значительно большее реактивное сопротивление, подключенное к приемопередающей антенне на низких частотах от 1,5 МГц, т.е. в диапазоне, захватывающем весь ДКМВ диапазон и часть гектометрового диапазона (СВ).The tuning range from 1.5 to 30 MHz is provided by the presence in block 7 LC of links of a necessary, specified number of inductors and capacitors, and accordingly, the total total value of inductance, which allows you to reconcile a much higher reactance connected to the transceiver antenna at low frequencies from 1.5 MHz, i.e. in the range that captures the entire HF range and part of the hectometer range (CB).

Заявленное согласующее антенное устройство (САУ) позволяет обеспечить передачу и/или прием радиочастотного сигнала мощностью 100 Вт, что обеспечивается возможностью использования в данном техническом решении высоковольтных и высокоамперных реле в составе переключаемых реле 6, выбором необходимых диаметров токоведущих проводников и необходимых зазоров между проводниками в конструкции САУ для исключения их пробоя на его корпус.The claimed matching antenna device (ACS) allows the transmission and / or reception of a radio frequency signal with a power of 100 W, which is ensured by the use of high-voltage and high-ampere relays in switched 6 relays in this technical solution, the choice of the necessary diameters of current-carrying conductors and the necessary gaps between the conductors in the design ACS to eliminate their breakdown on its body.

Наиболее успешно заявленное согласующее устройство промышленно применимо для автоматического преобразования входного и/или выходного сопротивления антенны с целью обеспечения оптимальной работы приемопередатчика в диапазоне частот ДМКВ с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).The most successfully declared matching device is industrially applicable for automatic conversion of the input and / or output impedance of the antenna in order to ensure optimal operation of the transceiver in the frequency range DFID with pseudo-random frequency tuning (FHP).

Claims

1. Matching antenna device containing a central processor, a transceiver, the first input-output of which serves to communicate through one interface with the transceiver control unit, and its second input-output through another interface — with the first input-output of the central processor, flash memory, relay drivers connected via their own third interface to the second and third inputs / outputs of the central processor, respectively; analog-to-digital converter connected via the fourth interface and with the fourth input-output of the central processor, where the output of the relay drivers is connected via the first input of the switched relays to the input of the LC unit, the output of which is connected to the second input of the switched relays, a bi-directional coupler, made in its secondary lines with two detectors for measuring the incident wave and reflected wave, and the primary line of the bidirectional coupler through its first input-output serves, on the one hand, to connect to the radio frequency transmission channel from the transceiver, and on the other hand through the second input-output and through the first and second inputs-outputs of the LC unit of links - to connect the radio frequency channel to the transmitting-receiving antenna, the phase detector and the power meter, the first and second inputs of the phase detector are connected respectively to the secondary lines of the bidirectional coupler measuring the incident wave and the reflected wave, and the input of the power meter is connected to the secondary line of the bidirectional coupler to measure the incident (PAD) wave, the output of the phase detector and the output of the meter powerfully These are respectively connected to the first and second inputs of the analog-to-digital converter, made with the possibility of alternately connecting the phase detector and the power meter, while the central processor is designed to calculate the standing wave ratio (CWS), its dispersion, the average value of the CWS, and the noise in the radio frequency channel from the transceiver to the transceiver antenna and the calculation of the impedance of the transceiver antenna.

2. Matching antenna device according to claim 1, characterized in that the block of LC links is implemented from a set of capacitors and inductors coils connected to each other in a L-shaped circuit, with a series of inductors of coils made in a decreasing progression in which each successive inductance 1.8 times less than the previous one, and a series of capacitors are made in a decreasing progression, in which each successive capacity is 2 times less than the previous one, with the coils connected in series with respect to the transmitting-receiving antenna, and ndapacitors — parallel to the transmit-receive antenna or parallel to the second input-output of the directional coupler, if the measured impedance of the transmitting-transmitting antenna is above 50 Ω at the frequency of the pseudo-random frequency tuning, then the corresponding capacitor can be connected in parallel to the transmit-receive antenna by switchable relays, and if lower, parallel to the second input-output of the directional coupler.