Матричная модель дискретных органов настройки согласующего антенного устройства ДКМВ-диапазона вычислительного типа

Аннотация

Статья посвящена новому и актуальному в технике декаметровой (ДКМВ) связи направлению - построению быстродействующих согласующих антенных устройств вычислительного типа. Реализация автоматической работы согласующих устройств требует, как показывает практика, построения адекватных физической реальности моделей силовых контуров с целью обеспечения их управляемости. Так как элементы мощных устройств фактически не являются сосредоточенными, в ДКМВ-диапазоне заметно проявляется распределенный характер их параметров. Настройка согласующих антенных устройств по результатам измерения входного импеданса антенны предполагает формирование точных команд управления элементами, особенно в условиях, когда настройки получаются узкополосными. Предложен новый подход к описанию трансформирующих свойств дискретных элементов силового контура с помощью теории линейных пассивных четырехполюсников и матриц, обладающий предельной точностью. Представлен способ формирования матричного описания двухпозиционных дискретных элементов силового контура по результатам натурных измерений характеристик смонтированного устройства. Данный подход позволил существенно сократить объем табулированных данных, описывающих функциональные зависимости комплексных коэффициентов волновых матриц передачи и сгладить экспериментальную погрешность. Рассмотрены сложные случаи, представляющие наибольший интерес для практики, - варианты четырехполюсного каскадного и параллельного включения реактивных элементов в ветвях силового контура. Современное состояние вычислительной техники позволяет резко увеличить сложность используемых математических моделей. Матричная модель учитывает значительное разнообразие действующих факторов и не требует их подгонять под существующие аналитические методы. Адекватность в данном моделировании определяется практическими потребностями, возникающими при проектировании силовых контуров согласующих антенных устройств и алгоритмов их настройки. Модель считается адекватной, если погрешности расчета функции отклика по модели не превышают погрешности ее экспериментального определения. Предложенный матричный подход позволил существенно повысить точность моделирования, погрешность при этом не превышает 1 %. Данный подход позволяет найти несколько вариантов настройки заданного качества и выбрать лучший по какому-либо параметру, сократив при этом продолжительность процесса до 25 раз. Вместе с тем проявился ряд метрологических преимуществ при серийном производстве устройств данного типа.