CC BY
42
Геометрическая фаза ЯКР-сигналов
Об авторах
Ольга Николаевна Глотова — асп., университет им. А. Мицкевича, Познань, Польша, e-mail: olga_rf@mail.ru
Николай Яковлевич Синявский — д-р физ.-мат. наук, проф., Балтийский федеральный университет им. И. Канта, e-mail: n_sinyavsky@mail.ru Болеслав Ногай — д-р, проф., университет им. А. Мицкевича, Познань, Польша, e-mail: nogaj@amu.edu.pl
Authors
Olga Glotova — PhD student, A. Mickiewicz University, Poznan, Poland, e-mail: olga_rf@mail.ru
Nikolai Sinyavsky — PhD, professor, I. Kant Baltic Federal University, e-mail: n_sinyavsky@mail.ru
Boleslav Nogaj — PhD, professor, A. Mickiewicz University, Poznan, Poland, e-mail: nogaj@amu.edu.pl
33
УДК 539.143+539.183
В. Е. Пониматкин, А. А. Шпилевой, В. А. Утц
О КОНТРОЛЕ РАБОТЫ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ НА ИЗЛУЧЕНИЕ
На основе анализа принципов работы антенной системы на излучение разработан способ оперативной оценки аварийности, положенный в основу предлагаемого устройства. Внедрение количественной оценки эффективности работы передающей системы позволит решить проблему автоматического контроля работы радиостанций при воздействии негативных факторов.
On the basis of the analysis of principles of antennas' system work on radiation the way of their operative emergency definition taken as a principle the developed device is developed. Introduction of a quantitative estimation of transmit system efficacy, will allow to solve a problem of automatic radio stations ’control under influence of negative factors.
Ключевые слова: антенна, волновое сопротивление, линия передачи, коэффициент отражения, радиостанция.
Key words: antenna, wave resistance, transmitting line, coefficient of refection, radio station.
Известно, что работа системы связи существенно зависит от подведенной к передающей антенне мощности, а следовательно, от режима работы линии передачи [1]. Антенна представляет собой, как правило, двухпроводную линию, разомкнутую на конце, в которой создается режим как бегущих, так и стоячих волн. За счет этого в линиях передачи возникает перенапряжение, достигающее трехкратного от напря-
34
жения генератора значения. В результате мощность, подводимая к антенне, в среднем составляет около 20 % от мощности генератора, что является основной проблемой при работе радиостанций. Поэтому вопрос оценки режима работы линии передачи, обеспечивающей подведение мощности к излучателю, является весьма актуальным.
Обозначим основные требования к разрабатываемому устройству контроля передающей системы на предмет обеспечения ее работоспособности и предупреждения аварийности. С этой целью рассмотрим параметры фидера, нагруженного антенной. Практически всегда антенна подсоединяется к радиопередатчику не непосредственно, а через фидерную линию. При подключении к фидеру произвольного сопротивления ее входное сопротивление не будет равным входному сопротивлению антенны. Оно будет зависеть от величины и характера сопротивления антенны, длины линии, ее волнового сопротивления. Поэтому для расчета элементов настройки антенного контура передатчика или измерения параметров антенны необходимо знание входного сопротивления линии, то есть пересчета входного сопротивления антенны через линию на ее вход.
Если антенна питается фидером в виде коаксиального кабеля, то, используя сопротивление антенны ЪА = Ка+]Ха волновое сопротивление кабеля тк и коэффициент бегущий волны Кбв можно выразить через входное сопротивление кабеля длиной 1к в виде
= WK(WKRА + цт2 -Ка2 - Ха2) эт(к1к)соэ(к1к) + ткХАсоэ(2к1к)))х х (т2сов2(к1к) + (Ка2 + Ха2)зін2(к1к) - ткХ^Асов(2к1к))-1.
Коэффициент бегущей волны в фидере
Кбв = (т2соъ2(ка) + (Ка2 + Ха2)зіп2(ш) - т^сов^каМ/т^л).
Параметр а — расстояние от конца линии до сечения, в котором сопротивление линии становится чисто активным Кэ, определяется формулой
tg(2ка) = (ШкХа)/(Ка2 + Ха2 - тк2). (1)
В сечении на расстоянии а, определяемом формулой (1), активное сопротивление
Кэ = т2 КА)/тк2сои2(ш) + (Ка2 + Ха2)зіп2(ш) - ткХАсов(2ш)).
Волновое сопротивление кабеля тк = (138/^є)1п(К/т), где е — относи-тел044Сная диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика (полиэтилен е = 2,3; при комбинированной изоляции е = 1,1); К — внутренний радиус внешнего проводника; г — радиус внутреннего проводника.
Связь между волновым сопротивлением фидера и сопротивлением антенны 2а устанавливается через коэффициент бегущей волны КбВ :
тф=гАКбв. (2)
Коэффициент отражения
\р\=,І\(кАІ^ф)г^хАЇ/(кА^^ф)г^хА. (3)
На основе выражений (2) и (3) проанализируем возможные методики контроля работоспособности радиостанций:
1) контроль входного сопротивления антенны ZA по выражению (2) — путем измерения коэффициента бегущей волны КВв и по известному значению волнового сопротивления фидера W$;
2) контроль ZA по выражению (3) — путем измерения коэффициента отражения \р\ и по известному значению волнового сопротивления фидера Wfy-,
3) контроль ZA по выражениям (2) и (3) — путем одновременного измерения параметров коэффициента отражения \р\ и коэффициента бегущей волны Квв, а также по известному значению волнового сопротивления фидера
Таким образом, имеется возможность автоматически контролировать состояние антенной системы, регистрируя возникновение неисправностей и аварийных режимов ее работы.
Воспользуемся выражением (2) для разработки контрольного прибора. Поскольку коэффициент стоячей волны Ксв связан с Кее соотношением Квв=1/Ксв, то равенство (2) можно переписать в виде
ЩКсв = ZA. (4)
Выражение (4) показывает, что произведение волнового сопротивления фидера на коэффициент стоячей волны есть входное сопротивление антенны. Коэффициент стоячей волны Ксв предлагается определять с помощью панорамного индикатора, принципиальная схема которого представлена ниже на рисунке.
Предлагаемая схема содержит:
— генератор качающейся частоты, собранный на транзисторе Т4;
— буферный усилитель мощности на транзисторе Т5;
— усилитель высокой частоты на транзисторах Т2 и Т3;
— амплитудный детектор на диодах Д6 и Д7;
— гибридный ответвитель — ТР2;
— блок питания в составе трансформатора ТР1, выпрямителя на диодах Д1 и Д2 и стабилизатора напряжения на транзисторе Т1.
Переменное напряжение 50 Гц от трансформатора ТР1 через переключатель А1 поступает на выход Х для синхронизации развертки по горизонтали осциллографа. Если к выходу гибридного ответвителя Т2 подключена нагрузка, то увеличится и постоянное напряжение на входе У осциллографа. Чем больше сопротивление нагрузки отличается от волнового сопротивления фидера, тем больше будет разбаланс и тем выше линия развертки. При зависящем от частоты сопротивлении нагрузки (например, антенна) на экране индикатора получим кривую Ксв в диапазоне перестройки генератора качающей частоты. Подключая к гибридному трансформатору поочередно резисторы разного номинала, можно оценить величину Ксв.
Таким образом, панорамный индикатор Ксв, представленный на рисунке, может использоваться в качестве универсального устройства контроля аварийности антенных систем при дополнительной оцифровке измеряемых данных.
36
Рис. Принципиальная схема панорамного индикатора Ксв
В самом деле, входное сопротивление антенны в диапазоне рабочих частот определяется по данным значений Ксв и тф на основе уравнения (4). При этом, зная, что сопротивление антенны имеет комплексный характер, получаем:
Ка вх = тфКсв (1 + tg 2(-(2л/Х)1ф)))/(Ксв + tg 2(-(2л/Х)1ф));
Ха вх = (тф(К2вв + tg 2(- (2л/Х)1 ф)))/(К2св + tg 2(-(2л/Х)1ф)).
Таким образом, входное сопротивление антенны оказывается выраженным через параметры коэффициента стоячей волны в фидере Ксв, волнового сопротивления фидера тф, неизменной длины фидера
1ф, длины волны излучаемой антенной X и с достаточной точностью определяется. Сравнивая значения, полученные путем измерений через коэффициент стоячей волны, с контрольными цифрами, можно
однозначно судить о состоянии антенны в конкретный момент времени. При работе измерителя аварийность антенны контролируется непрерывно.
Список литературы
1. Гроднев И. И., Верник С. М. Линии связи. М., 1992.
Об авторах
Виктор Ефимович Пониматкин — канд. тех. наук, доц., Балтийский федеральный университет им. И. Канта.
Андрей Алексеевич Шпилевой — канд. физ.-мат. наук, доц., Балтийский федеральный университет им. И. Канта.
Вячеслав Альбертович Утц — асп., ассист., Балтийский федеральный университет им. И. Канта.
Authors
Victor Ponimatkin — PhD, associate professor, I. Kant Baltic Federal University.
Andrey Shpilevoy — PhD, associate professor, I. Kant Baltic Federal University.
Vyacheslav Utts — PhD student, I. Kant Baltic Federal University.
37
УДК 621.373.52
М. П. Савченко, О. В. Старовойтова
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАЗИТНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ ЭМИТТЕРА БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕСТРАИВАЕМОГО АВТОГЕНЕРАТОРА
Представлен механизм влияния паразитной индуктивности вывода эмиттера биполярного транзистора на пределы перестройки частоты, амплитуду колебаний и отношение «шум/сигнал» автогенератора.
The purpose of the work to make clear the influence emitter bipolar transistor spurious inductance on tuning frequency range, signal amplitude and noise-signal ratio of oscillator.
Ключевые слова: автогенератор на биполярном транзисторе, пределы перестройки частоты автогенератора, отношение «шум/сигнал».
Key words: bipolar transistor oscillator, tuning frequency range oscillator, noise-signal ratio of oscillator.
Исследование выполнено методом численного эксперимента с использованием модели автогенератора (АГ) [1—5] и реализующей ее программы расчета АГ на электронно-вычислительной машине (ЭВМ).
