устройство для измерения входного импенданса антенного согласующего устройства

Формула изобретения

Устройство для измерения входного импеданса антенного согласующего устройства (АСУ), содержащее датчики тока и напряжения, включенные на выходе согласующего контура АСУ, выходы которых соединены с входами фазового детектора и двух идентичных устройств преобразования, выход фазового детектора через масштабный усилитель соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выходы устройств преобразования соединены с двумя другими аналоговыми входами АЦП, выход которого является выходом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к антенно-фидерным устройствам ДКМВ диапазона.

Известны устройства для оценки величины входного импеданса антенного согласующего устройства (АСУ) [1, 2]. Такие устройства дают лишь качественную информацию о значении модуля или фазы входного сопротивления согласующего контура относительно определенного порога. Кроме того, использование таких устройств требует применения достаточно сложных алгоритмов настройки.

Известны также датчики фазы, устраняющие неоднозначность в процессе автонастройки АСУ, имеющие низкую чувствительность при значительных расстройках колебательного контура, обладающие повышенной помехоустойчивостью [3, 4]. В частности, в [3] схема датчика содержит вычитающий блок и блок выделения фазового угла, расширяющие диапазон рабочих частот и повышающие помехоустойчивость. Однако недостатками предложенных устройств является их сложность в практической реализации, низкое быстродействие и неточность измерения фазы.

Ни одно из вышеперечисленных устройств не может быть выбрано в качестве прототипа, так как схема и принцип работы аналогов отличны от схемы и принципа работы заявляемого устройства.

Задачей заявляемого изобретения является повышение быстродействия и точности согласования при использовании простых алгоритмов настройки АСУ.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения входного импеданса антенного согласующего устройства содержит датчики тока и напряжения, включенные на выходе согласующего контура АСУ, выходы которых соединены с входами фазового детектора и двух идентичных устройств преобразования, выход фазового детектора через масштабный усилитель соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выходы устройств преобразования соединены с двумя другими аналоговыми входами АЦП, выход которого является выходом устройства.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из датчиков тока 1 и напряжения 2, выполненных в виде трансформаторов, двух идентичных устройств преобразования 3, 5, фазового детектора 4, масштабного усилителя 6, аналого-цифрового преобразователя 7.

Устройство работает следующим образом.

С согласующего контура АСУ через датчики тока 1 и напряжения 2 на устройства преобразования 3 и 5 и фазовый детектор 4 поступают сигналы синусоидальной формы, пропорциональные значениям напряжений и фаз на входе согласующего контура.

Фазовый детектор 4 представляет собой устройство с точно сбалансированной фазой благодаря полностью ограниченным сигналам, которые формируют встроенные логарифмические усилители. Точность измерения фазы при этом не зависит от уровня амплитуды сигнала в широком диапазоне частот. Устройство 4 содержит также детектор разницы входных напряжений. Выходной сигнал с фазового детектора 4 - напряжение постоянного тока, пропорциональное разности фаз входных сигналов, и может быть передано непосредственно на аналоговый вход АЦП 7. Благодаря применению микросхемы AD8302, работающей на частотах до 2,7 ГГц, существенно увеличиваются скорость и точность измерения фазы.

Устройства преобразования 3, 5 производят обработку поступающих с трансформаторов входных токов и напряжений и выдачу результатов преобразований на два других аналоговых входа АЦП 7. Эти токи и напряжения несут информацию о значениях модуля входного импеданса согласующего контура. Так как для вычисления модуля импеданса нам нужно определить соотношение уровней сигналов, пропорциональных току и напряжению на входе заявляемого устройства, необходимо использовать два идентичных устройства обработки и преобразования 3, 5. На одно устройство преобразования 3 приходит сигнал с трансформатора тока 1, на другое устройство преобразования 5 - сигнал с трансформатора напряжения 2.

Масштабный усилитель 6 приводит уровень сигнала, поступающего с выхода фазового детектора 4, к уровню, обеспечивающему работу АЦП 7 в полном диапазоне измеряемых величин.

В АЦП происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровой вид. Далее цифровые коды входных напряжений с выходов АЦП по шине данных поступают в процессор устройства управления АСУ. Процессор переводит полученные коды в формат чисел с плавающей запятой и присваивает их соответствующим переменным. После этого производится расчет фазового сдвига входных напряжений по следующей формуле:

=180-К·А,

где - фазовый сдвиг; К - коэффициент приведения (константа микропроцессора), А - код выходного напряжения с фазового детектора.

Модуль входного импеданса АСУ рассчитывается следующим образом:

|Z|=K1·A1/A2,

где |Z| - модуль входного импеданса АСУ; К1 - коэффициент пропорциональности (константа микропроцессора); А1, А2 - амплитуды отчетов (цифровые коды), поступающие с устройств преобразования, соответствующие значениям напряжения и тока с выходов трансформаторов.

В качестве микросхемы фазового детектора может быть использована микросхема AD8302 фирмы Analog Devices, в качестве АЦП - микросхема AD7874 AN фирмы Analog Devices, четырехканальный АЦП с синхронным запуском устройств выборки и хранения. В устройствах преобразования применен операционный усилитель TL082 MJG фирмы Texas Instruments. Процессор в устройстве управления АСУ может быть реализован на микросхеме Atmega 128 фирмы Atmel. Также применены конденсаторы К10-47М, К53-22, резисторы Р1-16П, СП3-19, диоды 2ДС 523 АР. Трансформаторы выполнены на ферритовых сердечниках марок М20ВН-1 и М90ВНП-2.

Литература

1. Феферман М.Б. К расчету датчиков сопротивления и проводимости для систем настройки антенных согласующих устройств. Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника радиосвязи. Вып.6, 1968. - с.114-121.

2. Болбот А.А., Ильницкий Л.Я., Куприянов И.И. Связные и навигационные антенны самолетов. - М.: Транспорт, 1978. - 175 с.

3. Авторское свидетельство СССР №646273, кл. G01R 29/10, 01.08.77.

4. Сивохин Л.М. Фазоцифровые датчики автонастройки антенного согласующего устройства. Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. Вып.9, 1977. - с.64-67.