Адаптация дискретных согласующих устройств ДКМВ-диапазона к изменяющемуся импедансу нагрузки

Андрей Алексеевич Извольский

doi:10.22213/2413-1172-2024-2-58-69

Авторы

А. А. Извольский 18-й Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-2-58-69

Ключевые слова:

радиопередающие устройства, адаптация, подстройка, импеданс, согласующее антенное устройство

Аннотация

В радиосвязи первостепенную роль играет вопрос согласования антенны с приемопередатчиком. Задача согласования актуальна для различных диапазонов и решается множеством способов. В ДКМВ-диапазоне согласование имеет ряд особенностей при использовании согласующего антенного устройства (САУ) на основе дискретных элементов, состоящих из магазинов емкостей и индуктивностей. В статье обсуждается концепция быстрого согласования высокочастотных усилительных трактов ДКМВ приемопередатчиков с нестационарными нагрузками (антеннами) с помощью дискретных САУ. Разработан инновационный подход к процессу настройки при смене рабочей частоты и обеспечению собственной адаптации САУ при изменении импеданса антенны, основанный на методах быстрого поиска геометрической близости точек. Предложен быстрый способ настройки САУ, исключающий процедуру пересчета входного импеданса антенны по результатам измерения входного импеданса. При его использовании скорость настройки САУ на текущей рабочей частоте ограничена только временем однократной смены состояния дискретного силового контура, что в случае применения электромагнитных реле численно равно их времени переключения. Настройка САУ по методу быстрого поиска геометрической близости точек основана на наборе частотных карт вариантов настроек. Эти карты могут быть пересчитаны для референсной плоскости между генератором и входом САУ для всех комбинаций дискретных элементов в соответствии с известной матричной моделью дискретного силового контура. Это позволяет исключить сложную процедуру пересчета входного импеданса антенны с использованием комплексных чисел. Техническим результатом предлагаемого инновационного способа настройки САУ является упрощение, учет систематических погрешностей измерителя импеданса, исключение трудоемких вычислений с комплексными числами, расширение функциональных возможностей способа, сокращение продолжительности настройки и улучшение ее качества. Практическая значимость состоит в том, что реализация предлагаемых технических решений в средствах связи ДКМВ-диапазона позволяет существенно (порядка в 100 раз) сократить продолжительность подготовки к проведению сеанса радиосвязи, исключить процедуру пересчета входного импеданса антенны и снизить требования к ресурсу коммутационных элементов.

Биография автора

А. А. Извольский, 18-й Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации

кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Извольский А. А. Матричная модель дискретных органов настройки согласующего антенного устройства ДКМВ-диапазона вычислительного типа // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2022. Т. 25, № 4. С. 63-72. DOI: 10.22213/2413-1172-2022-4-63-72

Извольский А. А. Эффективные алгоритмы настройки дискретных согласующих антенных устройств ДКМВ-диапазона с использованием быстрого поиска геометрической близости точек // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2024. Т. 27, № 1. С. 89-101. DOI: 10.22213/2413-1172-2024-1-89-101

Varlamov O.V. and Gromorushkin V.N. (2020) High Efficiency Power Amplifier for IoT Application: RF Path: System of Signals: Generating and Processing in the Field of on Board Communication, Moscow, Russia, 2020, pp. 1-10.

Варламов О. В. Максимальная мощность коммутируемого p-i-n-диодами антенно-согласующего устройства диапазона ВЧ при рассогласовании // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Т. 14, № 10. С. 26-32.

Жуков В. М., Муромцев Д. Ю. Метод синтеза мостовых измерителей и датчиков для информационно-измерительных и управляющих систем антенными согласующими устройствами // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2020. № 3 (51).С. 128-134.

Жуков В. М. Информационно-управляющая система антенным согласующим устройством с распределенными параметрами элементов настройки // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2020. № 4 (36). С. 79-87.

Методы синтеза согласующих цепей для широкополосных радиотехнических устройств с нестабильным импедансом нагрузки / И. А. Дубовик, П. В. Бойкачев, В. О. Исаев, А. А. Дмитриенко // Сборник научных статей БГУИР. 2021. № 19 (1). С. 61-69.

Бойкачев П. В., Дубовик И. А., Исаев В. О. Результаты исследования влияния условий эксплуатации на импеданс антенных устройств радиостанций ВЧ/ОВЧ-диапазонов // Вестник ВАРБ. 2019. № 2 (63). С. 32-40.

Дубовик И. А. Согласующая цепь для широкополосного антенного устройства радиостанции Р-180 на основе инварианта чувствительности функции коэффициента отражения // Сборник научных трудов НИИ ВС. 2020. № 2 (10). С. 111-120.

Дубовик И. А., Бойкачев П. В., Исаев В. О. Комплексный критерий синтеза широкополосных согласующих устройств на основе инварианта чувствительности // Информационные радиосистемы и радиотехнологии. 2020. C. 41-44.

Бойкачев П. В., Дубовик И. А., Исаев В. О. Метод синтеза широкополосных устройств с оптимальной характеристикой коэффициента преобразования мощности, согласующих изменяющийся во времени импеданс нагрузки // Журнал радиоэлектроники. 2021. № 5. С. 1-27.

Ковалевич Д. А. Способ автоматического согласования антенны и выходных каскадов передатчика // Сборник научных статей БГУИР. 2021. № 19 (3). С. 31-39.

Ковалевич Д. А. Моделирование процесса согласования автоматических антенных согласующих устройств коротковолнового диапазона // Сборник научных статей БГУИР. 2019. С. 79-80.

Ковалевич Д. А. Использование расчетного способа согласования антенны с учетом конечной точности измерителя иммитанса // Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. 2021. № 6 (129). С. 134-140.

Адаптивное согласование широкополосных радиотехнических устройств к изменяющемуся импедансу нагрузки / И. А. Дубовик, П. В. Бойкачев, В. О. Исаев, М. А. Янцевич // Новости науки и технологий. 2019. № 4. С. 50-53.

Зиновьев А. Г., Шестаков И. А. Выходная колебательная система коротковолнового передатчика, согласованная с антенной // Техника радиосвязи. 2022. Вып. 2 (53). С. 66-78.

Листопад Н. И., Ковалевич Д. А. Методика синтеза согласующих устройств для мобильных систем связи КВ-диапазона // Новости науки и технологий. 2020. № 4 (55). С. 17-25.

Ковалевич Д. А. Антенные согласующие устройства для коротковолновых систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты // Новости науки и технологий. 2019. № 4. C. 54-57.

Климов И. З. Принципы построения эффективной системы передачи информации в декаметровом диапазоне радиоволн: монография. Ижевск: Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2017. 268 с. : ил.

Модель многоступенчатой адаптации низкоэнергетической радиолинии коротковолнового диапазона с учетом затрачиваемых ресурсов радиолинии и прогнозирования сигнально-помеховой обстановки / А. Е. Алекаев, В. А. Липатников, Р. Ю. Ряскин, Ю. А. Капкин // Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 3. C. 158-183.