Датчик активных составляющих сопротивления и проводимости

Датчик активных составляющих сопротивления и проводимости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик,„708494

/ (6! ) Дополнительное к авт. синд-ву— (51) M. Кл. (22) Заявлено 24.09.76 (2 ) 2409090/18-21

Н 03 Н 1(00 с присоединением заявкv .Ю

Гееудерстеенный комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.01.80. Бюллетень .% 1

Дата опубликования описания 05.01.80 (53) Удg 621.317. .3 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. А. Каштымов (7l) Заявитель (54) ДАТЧИК АКТИВНЫХ СОСТАВЛЯ10ЩИХ

СОПРОТИВЛЕНИЯ И ПРОВОДИМОСТИ

Изобретение относится к области радиотехники, а именно, к устройствам настройки антенно-фидерного тракта и может быть использовано для автоматической настройки антенных согласующих устройств (АСУ) диапазонных радиопередатчиков, радиоприемников и т.п. an5 паратуры.

Известен датчик активной составляющей проводимости комплексной нагрузки, содержащий амплитудный детектор, подключенный к реэистично-емкостному делителю, а фазочув!

0 ствительный детектор выделяет из напряжения вторичной обмотки трансформатора тока составляющую, пропорциональную току в активной проводимости нагрузки, так как в качестве

15 опорного напряжения используется часть напряжения фидера со вторичной обмоткой трансформатора напряжения (11.

Одним иэ основных недостатков является использование высокочастотного фазочувстви20 тельного детектора, широкополосность которых ограничена из-за того, что его коэффициент передачи частотно зависимый, а также необходимости опорного напряжения и в свяэи с этим применение дополнительных элементов (трансформаторов тока и напряжения), вносящих дополнительные потери и реактивность в фидер

Известен также датчик, состоящий из транс. форматора тока, конденсатора связи с ВЧ фидером, нагруэочного резистора емкостной связи, нагрузки фидера, амплитудного детектора, фаэочувствнтельного элемента, источника опорного напряжения, разделительных конденсаторов, переключающего диода, развязывающих дросселей, и нагрузки датчика (2).

Однако применение этих датчиков, включенных последовательно друг за другом в цепь

ВЧ фндера, приводит к увеличению погрешности настройки или к увеличению времени настройки АСУ, если возникает необходимость провести дополнительную подстройку с целью получения заданной точности, что к тому же усложняет алгоритм и увеличивает габариты системы автонастройки.

Цель предлагаемого изобретения — повьппение точности одновременного определения составляющих сопротивления и проводимости.

708494

На чертеже представлена схема датчика, состоящего из трансформатора 1 тока, конден сатора 2 связи, нагрузочного резистора 3, нагрузки фидера 4, резистивного делителя на резисторах 5 и 6, амплитудных детекторов 7, 8 и 9, дросселя 10, конденсатора 11, фильтров

12, 13 и 14.

При согласованнном фидере векторы напряжений с элементов связи направлены встречно, причем вектор напряжения с резистора 3 будет больше вектора напряжения с вывода "б" и меньше вектора напряжения с выводов "в" и

"е" обмотки трансформатора 1 тока. Для датчика активного сопротивления разность векторов напряжений с выводов "б" и "в" будет одинаковой, а на выходе дифференциально вклю-40 ченных амплитудных детекторов 7 и 8 напряжение будет равно нулю, для получения несимметричного выхода датчика выход амплитудного детектора 7 через дроссель 10 подключен к корпусу.

Для датчика активной проводимости нагрузки эту разность векторов напряжений с выводов "б" и "г" — также делают одинаковой с помощью подключения делителя на резисторах

5 и б,то есть амплитудный детектор 9 подключен к выходу этого делителя и так как выход амплитудного детектора 7 через дроссель

1О подключен к корпусу, то напряжение с выхода амплитудного детектора 9 будет равно нулю.

Резистивный делитель можно установить и на выходе амплитудного детектора 9, но с точки зрения температурной и частотной компенсации нелинейных свойств диодов необходимо

Для этого датчик активных составляющих сопротивления и проводимости нагрузки, содержащий амплитудный детектор конденсатор связи, нагрузку фидера, корпус, трансформатор тока, нагрузочный резистор, снабжен двумя амплитудными детекторами, тремя фильтрами, дросселем, конденсатором и резистивным делителем, средняя точка которого подключена к катоду первого амплитудного детектора, один вывод упомянутого делителя соединен с концом вторичной обмотки трансформатора тока, а другой вывод — с выходом фильтра, вторым выводом нагрузочного резистора и первым выводом конденсатора, второй вывод последнего связан с корпусом устройства и через дрос- . l S сель — с анодом основного амплитудного детектора, катод которого подключен к первому выводу вторичной дбмотки трансформатора тока, причем второй вывод вторичной обмотки последнего связан с катодом второго допол- э0 кительного амплитудного детектора, а аноды каждого из упомянутых амплитудных детекторов — ко входу соответствующего фильтра. к диодам прикладывать одинаковые напряжения.

В случае. когда активное сопротивление нагрузки будет больше волнового сопротивления фидера, векторы элементов связи изменятся, причем разность векторов на выводе "б" будет больше, чем на выходе "в" и выходе резистивного делителя и, следовательно, на выходах датчика будут отрицательные напряжения, в противном случае напряжения будут положительными.

При изменении реактивной составляющей нагрузки векторы напряжения на элементах изменятся по величине и развернутся на угол относительно друг друга на величину, определяемую фазой комплексной нагрузки, но при этом выпрямленные напряжения на выходах амплитудных детекторов 7 и 8 будут одинаковы и, следовательно, будет равно нулю выходное напряжение датчика активного сопротивления.

При изменении реактивной проводимости нагрузки напряжения с выхода детекторов 7 и 9 будут также одинаковы и выходное напряжение датчика активной проводимости будет равно нулю.

Для датчика. активной составляющей выходное напряжение будет определяться разностью модулей напряжений амплитудных детекторов, на вход которых поступает разность (сумма) векторов напряжений элементов связи:

Ц =К 0„К„-Z.Ê вЂ” 13„К„-1К

=K К I 7 где К т — коэффициент передачи амплитудного детектора; . U„,I„„Z„= — — напряжение, ток и сопро н тивление нагрузки; — коэффициенты перецачи элементов связи по напряжению и току, соответственно на выводах "б" и "в" трансформатора тока.

При выполнении условий:

KÒÁ kТ ть. т т < —, --рц-

Кт5 kт

-,р О+и), и И выражение (1) после разложения его в ряд

Тейлора примет вид:

Р .-Pl

„.- . ..., |,„„„,.*. где и — коэффициент пропорциональности;

708494 р= ;Е к„ бой разность (сумму) векторов напряжений элементов связи:

"gC P,ЕТ 1И"И 1Н"Т 1 н"н н",!1 где ф = — коэффициент. передачи реэис.

Rg

24+Ч5 тивного делителя.

При выполнении условий:

1Î Ч И .ГЬ g 4 1т1 X3 g

1-ф 4 т г1= т1 гг = — выражение (3)

4+Ц ьо р

15 можно привести к виду аналогичному (1): волновое сопротивление фидера и ЭДС генератора; составляющее комплексного сопротивления нагрузки

Нн и Х„

Йн! i

Выражение. (4) разложением в ряд Тейлора можно упростить: 20

K« )K ) my ® -g ) (g

Выражение (5) подтверждает то, что датчик реагирует только на отклонение активной проводимости нагрузки (д ), а изменение реактив. н ной проводимости изменяет лишь крутизну датчика и не влияет на полярность выходного напряжения.

Экспериментальная проверка подтвердила правильность теоретических расчетов и показала, что точность настройки согласующего устройства с использованием датчика повышается с 0,2 до 0,1 по коэффициенту отраженной волны, Таким образом, введение в схему известного датчика новых элементов и соединение их новыми связями дало возможность получить новый положительный эффект — повысить точность одновременного определения составляющих и уменьшить габариты.

Датчик активных составляющих сопротивления и проводимости нагрузки, содержащий амплитудный детектор, трансформатор тока, конденсатор связи, один вывод которого подключен через нагрузку филера к корпусу, а другой вывод соединен с началом вторичной обмотки

Присутствие в выражении (2) члена (R„р ) показывает, что датчик реагирует только на отклонение активного сопротивления комплексной нагрузки относительно волнового сопротивления.

Для датчика активной проводимости выходное напряжение будет определяться разностью модулей ВЧ напряжений, приложенных к амплитудным детекторам и представляющих соФормула изобретения трансформатора тока и с первым выводом нагрузочного резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности одновременного определения составляющих сопротивления и проводимости, ои снабжен двумя дополнительными амплитудными детекторами, тремя фильтрами, дросселем, конденсатором и резистивным делителем, средняя точка которого подключена к катоду первого амплитудного детектора, один вывод упомянутого делителя соединен с концом вторичной обмотки трансформатора тока, а другой вывод — с выходом фильтра, вторым выводом нагрузочного резистора и первым выводом конденсатора, второй вывод последнего связан с корпусом устройства и через дроссель — c анодом основного амплитудного детектора, катод которого подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока, причем второй вывод вторичной обмотки последнего связан с катодом второго дополнительного амплитудного детектора, а аноды каждого из упомянутых амплитудных детекторов подключены ко входу соответствующего фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Феферман М. Б. К расчету датчиков сопротивления и проводимости для систем настройки АСУ, "Вопросы радиоэлектроники", сер. T.P.Ñ, вып. 2, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР Р 419806, кл. G 01 В 27)06, 29.11.72, 708494

Составитель П. Лягин

Редактор Ь, Павлов Техред М Келемегп

Корректор В. Бутяга

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 85 l3/52 Тираж 995 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5