Инженерный синтез структур согласования УКВ-антенн с использованием от-резков фидерных линий

B. P. Verba; K. V. Shishakov

doi:10.22213/2413-1172-2020-3-62-76

Authors

B. P. Verba Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia
K. V. Shishakov Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-3-62-76

Keywords:

VHF antennas, matching devices, sections of feeder lines, reactive elements, input impedance, structural-parametric synthesis

Abstract

Engineering methods of synthesis of VHF antenna matching structures using sections of feeder lines are systematically considered. In this case, the choice of matching structures is limited to the use of reactive elements and sections of transmission lines. The possibilities and options for expanding the frequency band of passive matching on such elements are discussed. The clarity of the material is provided by its presentation on a complex Smith chart.

For the use of equivalent electrical circuits with lumped reactive elements, variants of their analogs in the form of loops of closed and open sections of transmission lines are presented, and the possibilities of creating equivalent series and parallel oscillatory circuits using aggregated two-element loops are shown.

The creation of reactances using inserts from line segments is considered. By choosing the parameters of the series-connected inserts, it is possible to create various equivalent structures from series and parallel-connected capacitors and inductors, series and parallel oscillatory circuits. Inserting a segment of the transmission line after the load additionally allows to redistribute the active and reactive components of the input resistance without changing the SWR, including changing the sign of the reactive component. At the same time, in order to simplify the implementation of a broadband matching device, it is recommended to move the input resistance closer to the horizontal axis in the left half-plane of the Smith diagram, since the resistance in it changes less compared to the right half-plane.

With the help of the Smith diagram, various variants of the synthesis of two-element matching structures with the use of transmission line segments are shown and methods for their calculation are given. The problem of broadening the matching band based on multi-loop circuits with a band-pass filter structure is discussed. To illustrate the effect of the structure of the matching device on the matching bandwidth, the results of engineering modeling the proposed structures for the case of a shortened antenna are presented.

References

Филиппович Г. А. Широкополосное согласование сопротивлений. Минск : Военная академия РБ, 2004. 175 с.

Простые широкополосные согласующие устройства длинноволновых радиовещательных антенн / Т. А. Гайнутдинов, Н. И. Гаранкина, В. Г. Кочержевский, А. С. Гусава // Т-Comm: Телекоммуникация и транспорт. 2014. № 11. С. 33–39.

Гайнутдинов Т. А., Гаранкина Н. И., Кочержевский В. Г. Двухзвенное согласующее устройство длинноволновых радиовещательных антенн // Т-Comm: Телекоммуникация и транспорт. 2015.Т. 9, № 6. С. 48–56.

Головков А. А., Можаева Е. И. Ограничение полосы согласования приемных штыревых антенн нефесторовскими цепями // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2016. Вып. 2. С. 59–62.

Смирнов Е. В. Исследование влияния согласования антенн и нагрузки на эффективность поглощения приемной антенны // Т-Comm: Телекоммуникация и транспорт. 2017. Т. 11, № 12. С. 21–25.

Чернышев Б. В. Широкополосное согласование укороченных антенн // Журнал радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 10. ISSN 1684-1719.

Верба Б. П., Мосунов Д. Г., Шишаков К. В. Проектирование антенны диапазона 230…280 МГц: Моделирование основных параметров. Исследование ШСУ различных типов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 3. С. 149–154. DOI: 10.22213/2413-1172-2018-3-149-154.

Коноплицкий А. С. Структурно-параметрический синтез многополосных согласующих цепей на основе комплексного критерия соответствия идеальному фильтру // Веснiк сувязi. 2020. № 1 (159).

Вольхин Д. И., Девятков Г. Н. Синтез широкополосных трансформаторов активных сопротивлений с заданной фазовой характеристикой // Вопросы радиоэлектроники. Серия «Общетехническая». 2016. № 4. С. 77–81.

Методика синтеза широкополосных согласующих устройств сверхвысоких частот на неоднородных шлейфах / С. В. Куликов, Р. А. Гудаев, А. А. Михалченков, А. В. Зеленков, Ю. М. Викулова // Труды МАИ. 2017. Вып. 95. С. 11.

Свириденко А. А. Описание широкополосных согласующих и частотно-избирательных цепей с помощью обобщенной матрицы рассеяния // Доклады БГУИР. 2017. № 5 (107). С. 26–31.

Янцевич М. А., Филиппович Г. А. Методика синтеза многополосных согласующих устройств // Доклады БГУИР. 2019. № 7-8 (126). С. 66–72.

Верба Б. П., Шишаков К. В. Структурно-параметрический синтез согласующих устройств для КВ- и УКВ-антенн // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. № 2. С.

Верба Б. П., Шишаков К. В. Расширение частотной полосы согласования антенн с помощью реактивных элементов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2020. № 2. С. 69–81. DOI: 10.22213/2413-1172-2020-2-69-81.

Верба Б. П., Шишаков К. В. Разработка и исследование вибраторной антенны с уменьшенным размахом плеч // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. Т. 22, № 2. С. 99–109. DOI: 10.22213/2413-1172-2019-2-99-109.