Антенное согласующее устройство с микропроцессорной системой управления

1.Введение

В последнее время все большее распространение получают комплексы связи, позволяющие проводить качественную связь в большом количестве диапазонов радиоволн, различными видами модуляции. Одной из центральных проблем возникающих при использовании таких комплексов связи является проблема согласования выходного сигнала комплекса с антенными устройствами. Большинство используемых в настоящее время антенн работают только в очень узком диапазоне частот. Применение таких антенн на других частотах требует согласования комплексного сопротивления антенны с сопротивлением фидера равным, как правило, 50 Ом. Ручные средства настройки не всегда позволяют обеспечить качественное согласование приемопередатчика с антенной. Кроме того, ручная настройка отвлекает персонал от выполняемой задачи и требует иногда значительных затрат времени. В настоящее время наметилась тенденция к выделению согласующего устройства в отдельный блок – антенное согласующее устройство (АнСУ), позволяющий по ряду параметров автоматически контролировать качество согласования приемопередатчика с антенной и в случае рассогласования производить автоматическую подстройку. Так как сопротивления носят комплексный характер и имеют сложные зависимости, то такую задачу практически невозможно выполнить без применения микропроцессорных систем.

 АнСУ с микропроцессорной системой управления имеет ряд преимуществ:

- Позволяет более качественно выполнить согласование. Это в свою очередь повысит дальность и качество связи, облегчит работу передатчика;

- Настройка не требует участия обслуживающего персонала;

- Значительное сокращение времени настройки;

2.Обзор

В настоящее время в составе комплексов радиосвязи применяется множество АнСУ отечественного и зарубежного производства. Наряду с АнСУ ручной настройки все большее распространение получают автоматические самонастраивающиеся АнСУ. Основными преимуществами самонастраивающихся АнСУ является значительно более высокие скорость настройки и качество согласования, возможность запоминания предыдущих настроек, не требуют участия в процессе настройки обслуживающего персонала и др.

Функции непосредственной обработки информации, поступающей от датчиков,  принятия решений  о  необходимости  настройки, а также выбора схем настройки и пр. в  АнСУ выполняет система контроля (СК).  Система контроля выполняется на микропроцессорах, а в последнее время и на микроконтроллерах. Например, в составе АнСУ немецкой фирмы RODE&SCHWARZ применяются PHILIPS SEP80C32GFAA (АнСУ – FK2100) и OKI MSM80C85ARS (АнСУ – FK852С1).

Лучшие импортные образцы АнСУ построены на сравнительно мощных микроконтроллерах, ориентированных на управление событиями в реальном масштабе времени, имеющих большое количество интегрированных на кристалл специализированных устройств.

         Некоторые АнСУ имеют последовательный интерфейс связи с устройством контроля усилителя мощности комплекса (обычно RS-232C или RS-485). С помощью этого интерфейса связи АнСУ в режиме настройки может переводить усилитель мощности комплекса связи в режим пониженной мощности. Это позволяет производить коммутацию силовых элементов АнСУ на пониженной мощности. Коммутация на пониженной мощности позволяет значительно увеличить ресурс работы коммутационных элементов. 

         Построение СК зависит, прежде всего,  от алгоритма настройки АнСУ. Наиболее широко применяются АнСУ с алгоритмами настройки поискового типа . Сущность алгоритма настройки поискового типа заключается в том,  что в процессе поиска путем  целенаправленной  перестройки  реактивных  элементов согласующей  цепи  АнСУ  достигается  выполнение того или  иного критерия качества согласования,  контролируемое при   помощи датчиков рассогласования.

   Структурная схема АнСУ с алгоритмом настройки поискового  типа приведена на рис.2.1 и содержит следующие основные элементы: