Metrological Requirements for an Impedance Meter for Computational Automatic Antenna Tuning Units
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2025-2-88-102Keywords:
permissible measurement error, dynamic range of measurement, metrological requirements, antenna impedance meter, antenna tuning unitsAbstract
One of the conditions to implement measuring and computing methods for discrete Antenna Tuning Units (ATU) configuring is to establish dependencies between the accuracy of measuring antenna parameters at the operating frequency and the matching quality in an extremely short period of time. The priority task is to regulate the nomenclature of measured quantities, ranges of their values, algorithms for processing measurement information performed by the computational component of the measuring system, and to develop requirements for measurement accuracy. The analysis results of the applied impedance measurement methods made it possible to choose the approach for measurement in the RF I-V range of decametric waves (ammeter-voltmeter). Such a technique provides the best accuracy in the wide range of impedances required for practical application. In particular, this method is used in advanced measuring devices produced by Agilent Company, ensuring better performance compared to vector network analyzers. The detailed measuring system based on the RF I-V method includes a high-precision coaxial port for accurate impedance measurement in a given frequency range. The article describes the procedure for meter single-port calibration to reduce systematic errors, and options for including a voltmeter and an ammeter for measuring low and high impedance values. The measurement accuracy effect on broadband transformers with low losses, limiting the operating frequency range from below, and showing a distorting effect on the circuit being measured, is taken into account. A method to synthesize the requirements for two circuits of an impedance meter for computational Automatic Tuning Units (ATU) is presented, and corresponding calculation expressions are obtained that can be used to determine the dynamic range and permissible error values. In particular, it is shown that the ATU meter should measure impedances corresponding to the values of the standing wave coefficient up to 1,000...2,000. When constructing an impedance parameter meter, it is advisable to transfer the measuring signals to an intermediate frequency of the sound range of 2...10 kHz. Audio signals can be digitized with a 24-bit analog-to-digital converter and filtered with a digital filter with a narrow band, about 100 Hz. The dynamic range of undistorted 20-bit quantization is 120 dB, which is sufficient to ensure the required accuracy.References
Извольский А. А. Некоторые практические применения матричной модели дискретно перестраиваемых согласующих антенных устройств // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2023. Т. 26, № 3. С. 82-95
Чувыкин Б. В., Никифоров М. М. Увеличение динамического диапазона АЦП в информационно-измерительных системах методами цифровой обработки сигналов // Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы. Омский научный вестник. 2020. № 1 (169). С. 58-61.
Сурду М. Н. Вариационный метод калибровки измерителей импеданса. Ч. 2. Реализация метода // Метрология. 2019. № 2. С. 44-60.
Шауэрман А. А., Жариков М. С., Борисов А. В. Автоматизированный измеритель комплексного коэффициента отражения на основе логарифмического усилителя // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева. Математика, механика, информатика. 2010. С. 258-263.
Цыбульский О. А. Основы проективной теории измерений: монография. Димитровград: ДИТИ НИЯУ МИФИ, 2022. 156 с.
Хибель М. (Hiebel Michael) Основы векторного анализа цепей: пер. с англ. профессора С. М. Смолъского; под ред. Уте Филипп (Ute Philipp). 2-е изд., испр. и доп. М., Изд. дом МЭИ, 2019. 500 с.
Листопад Н. И., Ковалевич Д.А. Оптимизация параметров мобильных антенн ВЧ диапазона / БГУИР. 2018. № 6. с. 73-79.
Патент на изобретение RU 2710666C1. Устройство и способ для измерения импеданса и адаптивной настройки антенны. 2019.
Бучельников А. В., Агарков Н. Е., Жусупов Т. К. Моделирование входного импеданса проволочной антенны с учетом элементов трансформации // Техника радиосвязи. 2024. № 1 (60). С. 29-40.
Зиборов И. А., Луканов А. В. Способ измерения комплексного сопротивления антенно-согласующего устройства с помощью коэффициента отражения и разности фаз // Теория и техника радиосвязи. 2024. № 1. С. 37-43.
Ковалевич Д. А. Использование расчетного способа согласования антенны с учетом конечной точности измерителя иммитанса // Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. 2021. № 6. С. 134-140.
Ковалевич Д. А. Синтез требований к измерителю иммитанса для согласующих устройств расчетного типа // Новости науки и технологий. 2021. № 3. С. 29-38.
Кот М. А., Зиновьев Н. В. Обзор способов сокращения времени настройки автоматических антенно-согласующих устройств КВ-диапазона // Современные научные исследования и разработки. 2018. Т. 2, № 11 (28). С. 365-368.
Патент на изобретение RU 2710666K1. Устройство и способ для измерения импеданса и адаптивной настройки антенны. 2019.
Ковалевич Д. А. Способ автоматического согласования антенны и выходных каскадов передатчика // БГУИР. 2021. Т. 19, № 3. С. 31-39.
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.
Патент на полезную модель RU 148205 U1. Антенно-согласующее устройство с измерительно-вычислительным методом настройки. 2014.
Листопад Н. И., Ковалевич Д. А. Методика синтеза согласующих устройств для мобильных систем связи КВ-диапазона // Новости науки и технологий. 2020. № 4. С. 17-25.
Извольский А. А. Адаптация дискретных согласующих устройств ДКМВ-диапазона к изменяющемуся импедансу нагрузки // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2024. Т. 27, № 2. С. 58-69.
Павлов А. П., Бахмуцкая А. В., Кащенко И. Е. Согласование антенно-фидерного тракта коротковолнового диапазона радиоволн с применением коммутационного антенно-согласующего устройства на базе нейронной сети // Электромагнитные волны и электронные системы. 2021. Т. 26, № 5. С. 67-74.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Андрей Алексеевич Извольский

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.