ПЕРЕДАЮЩИЙ ТРАКТ СРЕДНЕВОЛНОВОЙ НАЗЕМНОЙ РАДИОСТАНЦИИ

Полезная модель относится к передатчикам в составе средневолновых наземных радиостанций, в частности мобильных наземных приводных радиостанций (установленных на транспортных средствах наземных радиостанций с ненаправленным излучением и отличительными для них позывными сигналами для определения на летательном аппарате направления его движения на развернутую наземную радиостанцию при его полете и заходе на посадку) с разборными средневолновыми мачтовыми антеннами.
Оптимизация проектируемых средневолновых передатчиков в составе мобильных наземных приводных радиостанций заключается в обеспечении приемлемого сочетания необходимого уровня мощности излучения, допустимо уменьшенной с условием сохранения дальности действия передатчика не менее 150 км и создающей возможность размещения на автомобильных транспортных средствах менее мощных и менее габаритных автономных бензиновых электроагрегатов для питания приводной радиостанции, и допустимых габаритов средневолновой антенны с уменьшенной длиной излучающей мачты (например до 10 м) в связи с указанным частотным диапазоном излучения для размещения в транспортном положении в разобранном виде на этих же транспортных средствах средневолновой мачтовой антенны зонтичного типа.
В результате изложенной оптимизации повышается транспортируемость приводной радиостанции при экономии энергозатрат на ее функционирование и, соответственно при увеличении времени самого функционирования при данном сниженном расходе топлива на выработку электроэнергии.
Оптимальное сочетание уровня мощности излучения и габаритов мачтовой антенны требует решения задачи повышения эффективности работы передающего тракта средневолновой приводной радиостанции на основе оптимального широкополосного согласования волнового сопротивления передающей линии тракта с входным сопротивлением средневолновой антенны, приводящего к уменьшению потерь электромагнитной энергии в передающей линии и увеличению тока в излучающей антенне и таким образом к увеличению коэффициента полезного действия передающего тракта.
Однако, изложенным выше требованиям не в полной мере соответствует известный передающий тракт средневолновой наземной радиостанции, представляющей собой мобильную наземную приводную радиостанцию ПАР-9М2-1М (см. прилагаемые к заявке на выдачу патента РФ, с входящим в ее состав настоящим описанием полезной модели, сведения об указанном передающем тракте изделия ПАР-9М2-1М в соответствии с Руководством по эксплуатации указанного изделия ЯМ1.201.017-02 РЭ, Приложением Г - Схемой электрической соединений этого же изделия и Схемой электрической принципиальной блока Б9-Ф - подстроечного антенного согласователя в составе того же изделия ЯМ2.240.033 ЭЗ изготовителя ОАО «ГЗАС им. А.С. Попова» - заявителя настоящей заявки), в связи с недостаточно оптимальным широкополосным согласованием волнового сопротивления передающей линии тракта с входным сопротивлением средневолновой мачтовой антенны.
Этот передающий тракт выбран в качестве прототипа заявляемой полезной модели, дополнен в изделии ПАР-9М2-1М вторым таким же передающим трактом по схеме пассивного дублирования и содержит последовательно соединенные возбудитель (в составе приемовозбудителя - блока Б1А-Ос1), широкополосный усилитель (блок Б4А-Ос1), регулируемый антенно-фидерный согласователь (блок Б5А-Ос1), подстроенный антенный согласователь (блок Б9-Ф - общий на оба передающих тракта) и средневолновая мачтовая антенна зонтичного типа, причем регулируемый антенно-фидерный согласователь имеет схему с введенным в нее на ее входе датчиком волнового сопротивления, соединенным своими первым выходом с входом шарового вариометра и вторым выходом с входом блока микросхемного управления, который подключен к приводу шарового вариометра, а подстроечный антенный согласователь имеет схему с выборочным включением конденсаторов (в количестве двух) в передающую линию тракта на ее участке между выходом шарового вариометра регулируемого антенно-фидерного согласователя и антенным входом и подключением к каждому конденсатору отдельного реле включения, запитанного с выхода соответствующего ему транзисторного ключа, с подводом к последнему сигнала управления (от формирователя частотных поддиапазонов в составе дешифратора поступающей с пульта управления уплотненной информации - блока СБ3-Б1-Ос1).
Использование подстроечного антенного согласователя на основе двух переключаемых конденсаторов для регулирования импеданса антенного контура в двух средневолновых частотных поддиапазонах излучения 150-400 кГц и 400-1750 кГц не обеспечивает точной резонансной настройки импеданса антенны, приобретающей во втором средневолновом частотном поддиапазоне (400-1750 кГц) индуктивные свойства и требующей в нем дополнительной емкостной регулировки в зависимости от частоты излучения, без которой не достигается максимально возможная степень оптимального широкополосного согласования волнового сопротивления передающей линии тракта с входным сопротивлением средневолновой антенны и, соответственно не исчерпывается резерв уменьшения потерь электромагнитной энергии в передающей линии и увеличения тока в излучающей антенне.
Уровень техники в области радиопередающих устройств с антенно-фидерными согласователями в средневолновом диапазоне волн представлен крайне ограниченным количеством аналогов, не смотря на сравнительно большое количество зарубежных патентов со сведениями о схемах согласования высокочастотных передающих линий с антеннами, адаптация которых для средневолновых передатчиков в тех случаях, когда это допустимо, не эффективна в связи с большим увеличением габаритов блоков согласования.
В числе известных патентов, относящихся к средневолновому диапазону волн
патент DE №19818003, H04B 1/04, H03H 7/38, 1999 касается радиопередающей системы для длинных, средних и коротких диапазонов волн с фиксированной схемой двухэтапного согласования без возможности регулирования согласования передающей линии с антенной;
патент US №7107026, H01Q 11/02, H04B 1/04, 2006 касается схемы автоматического согласования и настройки низко- или среднечастотного радиопередатчика высокой мощности с антенной, выполненной на основе микроконтроллерного управления подключения серии индуктивностей с помощью различных датчиков;
патент JP №2008288793, H04B 1/04, 2008 касается схемы автоматического согласования передатчика с антенной с помощью процессора в составе устройства с регулированием фазы радиоволны для обеспечения средневолнового излучения в экстремальных условиях, требующих быстроты настройки согласования;
патент CN №1728567, H04B 1/04, 2006 касается системы коррекции коэффициента стоячей волны передающей системы в средневолновом диапазоне волн для расширения боковой полосы при цифровом вещании.
Т.е. приведенные выше аналоги, относящиеся к средневолновому диапазону волн, а также патенты со сведениями о разнообразных схемах согласования в высокочастотном диапазоне излучаемых волн (см., например патенты US №№3794941, 4015223, 6868260, 8008982, 8140033, 8466756 и 8532724) не противоречат наличию новизны у предлагаемой заявителем полезной модели.
Технический результат заявляемой полезной модели - повышение точности согласования с увеличением тока в передающей антенне и, соответственно, коэффициента полезного действия (КПД) передающего тракта в расширенной полосе частот.
Для достижения указанного технического результата в передающем тракте средневолновой наземной радиостанции, содержащем последовательно соединенные возбудитель, широкополосный усилитель, регулируемый антенно-фидерный согласователь, подстроечный антенный согласователь и антенну, с регулируемым антенно-фидерным согласователем, имеющем схему с введенным в нее на ее входе датчиком волнового сопротивления, соединенным своими первым выходом с входом шарового вариометра и вторым выходом с входом блока микросхемного управления, который подключен к приводу шарового вариометра, и с подстроечным антенным согласователем, имеющем схему с выборочным включением конденсаторов в передающую линию тракта на ее участке между выходом шарового вариометра регулируемого антенно-фидерного согласователя и антенным входом и подключением к каждому конденсатору отдельного реле включения, запитанного с выхода соответствующего ему транзисторного ключа, с подводом к последнему сигнала управления, подвод сигнала управления к каждому транзисторному ключу в схеме подстроечного антенного согласователя, выполненной с параллельным включением конденсаторов в передающую линию тракта, осуществлен с помощью микроконтроллера, соединенного своим входом с выходом блока микросхемного управления регулируемого антенно-фидерного согласователя и оснащенного обратной связью с ним и подсоединенного своими выходами к каждому транзисторному ключу, а конденсаторы в схеме подстроечного антенного согласователя использованы в количестве, обеспечивающем согласованный с регулированием согласования передающей линии тракта с антенной с помощью шарового вариометра регулируемого антенно-фидерного согласователя подбор с помощью микроконтроллера подключения к передающей линии тракта указанных конденсаторов в их комбинации, соответствующей условию максимального согласования передающей линии тракта с антенной в требуемой области средневолнового диапазона передаваемых частот.
В частном случае выполнения предлагаемого передающего тракта конденсаторы в схеме подстроечного антенного согласователя могут быть использованы в количестве шести, а антенна может иметь мачтовую конструкцию зонтичного типа.
На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого передающего тракта средневолновой наземной радиостанции; на фиг. 2 - основная часть электрической схемы подстроечного антенного согласователя в составе передающего тракта на фиг. 1.
Предлагаемый передающий тракт средневолновой наземной радиостанции содержит (см. фиг. 1) последовательно соединенные возбудитель (В-ль) 1, широкополосный усилитель (ШПУ) 2, регулируемый антенно-фидерный согласователь 3, подстроечный антенный согласователь 4 и антенну 5.
При этом регулируемый антенно-фидерный согласователь 3 имеет схему с введенным в нее на ее входе датчиком волнового сопротивления (ДВС) 6, соединенным своими первым выходом с входом шарового вариометра (ШВ) 7 и вторым выходом с входом блока микросхемного управления (БМСУ) 8, который подключен к приводу 9 ШВ 7, а подстроечный антенный согласователь 4 (см. фиг. 2) имеет схему с параллельным включением смонтированных на плате (ПК) 10 конденсаторов 11, в передающую линию тракта на ее участке между выходом ШВ 7 регулируемого антенно-фидерного согласователя 3 и входом антенны 5 и подключением к каждому конденсатору 11 входящего в состав блока реле (БР) 12 отдельного реле включения 13, запитанного с выхода соответствующего ему входящего в состав блока транзисторных ключей (БТК) 14 транзисторного ключа 15, с подводом к последнему сигнала управления.
Причем подвод сигнала управления к каждому транзисторному ключу 15 в схеме подстроечного антенного согласователя 4 (см. фиг. 1 и 2) осуществлен с помощью микроконтроллера (МК) 16, соединенного своим входом с выходом БМСУ 8 регулируемого антенно-фидерного согласователя 3 и оснащенного обратной связью с ним и подсоединенного своими выходами к каждому транзисторному ключу 15 (на фиг. 1 МК 16 соединен своим выходом с входом БТК 14, который через БР 12 подсоединен к ПК 10), а конденсаторы 11 в схеме подстроечного антенного согласователя 4 использованы в количестве (в настоящем примере выполнения передающего тракта в количестве шести), обеспечивающем согласованный с регулированием согласования передающей линии тракта с антенной 5 (в настоящем примере с мачтовой антенной зонтичного типа) с помощью ШВ 7 регулируемого антенно-фидерного согласователя 3 подбор с помощью МК 16 подключения к передающей линии тракта конденсаторов 11 в их комбинации, соответствующей условию максимального согласования передающей линии тракта с антенной 5 в верхней области средневолнового диапазона передаваемых частот.
Предлагаемый передающий тракт средневолновой наземной радиостанции (в настоящем примере мобильной наземной радиостанции) функционирует следующим образом.
Передающий сигнал, сформированный В-лем 1 и усиленный ШПУ 2, проходит через ДВС 6, затем через ШВ 7 и далее по передающей линии (см. фиг. 1) через ПК 10 конденсаторов 11 на вход антенны 5.
При этом в нижней области средневолнового диапазона передающих частот от 150 до 400 кГц оптимальное согласование в автоматическом режиме осуществляется с помощью входящих в состав антенно-фидерного согласователя 3 ДВС 6 и БМСУ 8, который корректирующим сигналом рассогласования передающей линии приводит с помощью привода 9 в корректирующее движение ШВ 7, задающий требуемую регулировку импеданса передающей линии.
В верхней области средневолнового диапазона передающих частот от 400 до 1750 кГц оптимальное согласование в автоматическом режиме осуществляется при недостаточном регулировании импеданса передающей линии с помощью антенно-фидерного согласователя 3 с помощью входящего в состав подстроечного антенного согласователя 4 МК 16, который запускается выходным контрольным сигналом ДВС 6, проходящим через БМСУ 8, и программным перебором комбинаций включения шести конденсаторов 11 с помощью БТК 14 и БР 12 выбирает в процессе изменения контрольного сигнала ДВС 6 комбинацию включения конденсаторе 11, соответствующую условию максимального согласования передающей линии тракта с антенной 5, после чего через обратную связь включает БМСУ 8 для окончательного регулирования импеданса передающей линии с помощью антенно-фидерного согласователя 3.
Предлагаемый передающий тракт в сравнении с передающим трактом - прототипом обеспечивает возможность исключения подачи сигнала управления в подстроечный антенный согласователь 4 от удаленного блока приводной радиостанции (от формирователя частотных поддиапазонов в составе дешифратора поступающей с пульта управления уплотненной информации), а также за счет атоматического регулирования импеданса передающей линии с помощью специальной программы подбора включения эффективной комбинации конденсаторов 11, корректируемой под рабочие параметры используемой средневолновой антенны 5, повышает точность настройки оптиального согласования передающей линии тракта с входом передающей антенны 5 и, соответственно увеличивает КПД тракта по мощности на 25-30% в расширенной полосе средних частот и расширенном интервале размеров рабочих элементов средневолновой антенны при дальности действия предлагаемого передающего тракта не менее 150 км и уменьшении длины излучающей мачты антенны 5 зонтичного типа до 10 м и менее.