Автоматический каскадируемый коммутатор антенн и способ автоматической коммутации антенн
AUTOMATIC CASCADED ANTENNA SWITCH AND AUTOMATIC ANTENNA SWITCHING METHOD

Изобретение относится к коммутационной технике и может быть использовано для подключения множества антенн к одному радиопередающему устройству.
Известны коммутаторы антенн, обеспечивающие подключение нескольких антенн к одному или нескольким радиопередающим устройствам, например Патент РФ №2444804 от 12.01.2011, Патент РФ №2038691 от 27.06.1995 г.
Наиболее близким по технической реализации к заявляемому изобретению является патент РФ №2638362 от 13.05.2016 автоматический коммутатор антенн Муравченко В.Л. и др. в котором предложено сопряжение переключателя антенн с переключателем сигналов от датчиков тока, и использование сигналов от указанных датчиков для настройки антенно-согласующих устройств.
К недостатком аналогов, в том числе и прототипа относится то, что система передачи радиочастотных сигналов построенная на их основе ограничена количеством входов и выходов предлагаемых коммутаторов и не может быть масштабирована без существенного ее усложнения за счет обеспечения управляющих воздействия для сопряжения нескольких коммутаторов.
Техническим результатом настоящего изобретения является реализация возможности масштабирования систем передачи радиочастотных сигналов за счет каскадирования антенных коммутаторов, функционирующих в автоматическом режиме.
Технический результат достигается за счет того, что в  автоматическом каскадируемом коммутаторе антенн содержащем сплиттер для разделения питающего напряжения и полезного сигнала (Сплит., Фиг. 1), стабилизатор питания (Ст.П., Фиг. 1), схему управления (Сх.У, Фиг. 1), электромеханический, микроэлектромеханический или электронный переключатель антенн (ПА, Фиг. 1), отличающийся тем, что имеет в составе сигнализирующее нагрузочное сопротивление (Rc, Фиг. 1), сигнализирующий электромеханический или электронный ключ (Кс, Фиг. 1) выполняющие функцию изменяемой нагрузки по постоянному току, а так же схему каждого выходного канала состоящую из электромеханического или электронного ключа (К1, Фиг. 1) подачи питания, дросселя (L1, Фиг. 1) и конденсатора (С1, Фиг. 1), обеспечивающих подачу на смеситель (См. 1, Фиг. 1) постоянного питающего напряжения и датчика тока (ДТ.1, Фиг. 1), выполняющего функцию контроля потребляемого постоянного тока  нагрузкой, подключенной к выходу,  предложено реализовать способ автоматической коммутации, при котором радиочастотный сигнал подается на выход коммутатора в заданный (программируемый) промежуток времени, если к выходу подключена антенна, либо до тех пор, пока не завершится цикл переключения верхнего каскада или не истечет программируемый защитный интервал, если к выходу коммутатора подключен вход другого коммутатора. При этом коммутатор по завершении собственного цикла коммутации на заданный интервал времени подключает ко входу сигнализирующее нагрузочное сопротивление, которое формирует на линии связи с коммутатором нижнего каскада импульс потребляемого постоянного тока, сигнализируя о возможности продолжения цикла коммутации нижнего каскада.
Проведенные патентные исследования показали, что в литературе отсутствует указание на использование предложенного устройства автоматического каскадируемого коммутатора антенн, реализующего предложенный способ автоматической коммутацией для увеличения количества антенн подключаемых к радиопередающему устройству, что подтверждает новизну данного изобретения.
Рассмотрим более подробно суть предложенного изобретения.
В предложенном автоматическом каскадируемом коммутаторе антенн используется известный способ передачи высокочастотного сигнала и постоянного питающего напряжения по одной линии связи. На входе коммутатора сплиттер (Сплит., Фиг. 1) осуществляет разделение сигнала и постоянного питающего напряжения, при этом сигнал далее поступает на вход переключателя антенн (ПА, Фиг. 1), а питающее напряжение поступает на вход стабилизатора питания (Ст.П., Фиг. 1). Вход стабилизатора питания шунтируется сигнализирующим нагрузочным сопротивлением (Rc, Фиг. 1) на общий провод питания через сигнализирующий ключ (Кс, Фиг. 1), при включении которого импульсно возрастает потребляемый по постоянному напряжению ток, амплитуда импульса задается величиной сопротивления Rc, а длительность программируется в схеме управления (Сх.У, Фиг. 1).
Стабилизатор питания обеспечивает питающее напряжение схемы управления, которая реализует способ автоматической коммутации на основании входных сигналов каждого из выходных каналов, поступающих с датчика тока (К1, Фиг. 1). Каждый цикл коммутации состоит из последовательного подключения нескольких выходов ко входу коммутатора. Для подключения одного из каналов схема управления переводит ключ (К1, Фиг. 1) подачи питания в проводящее состояние, после завершения переходного процесса заряда конденсатора (C1, Фиг. 1) запускается процесс непрерывного контроля уровня потребляемого постоянного тока на основании выходного сигнала датчика тока (ДТ.1, Фиг.1), в том случае если потребление постоянного тока ниже некоторого значения Iн. (Фиг. 2), данный выход считается нагруженным на антенну, схема управления формирует воздействие для переключателя антенн (ПА, Фиг. 1) и выдерживает интервал, заданный управляющей программой схемы управления. В случае, если после завершения переходного процесса заряда конденсатора (C1, Фиг. 1) потребление постоянного тока выше некоторого значения Iв. (Фиг. 2), то выход считается нагруженным на коммутатор верхнего каскада, в таком случае схема управления формирует воздействие для переключателя антенн (ПА, Фиг. 1) и ожидает завершения цикла коммутации коммутатора верхнего каскада или истечения защитного интервала. Если после завершения переходного процесса заряда конденсатора (C1, Фиг. 1) потребление постоянного тока находится в диапазоне Iн. < I < Iв. или истек защитный интервал ожидания завершения цикла коммутации коммутатора верхнего каскада, выход признается нагруженным на неизвестную нагрузку и схема управления переключает вход к следующему выходу. После того как схема управления завершила цикл коммутации, она переводит сигнализирующий ключ (Кс, Фиг. 1) в проводящее состояние, при этом через сигнализирующее нагрузочное сопротивление (Rc, Фиг. 1) течет ток, величина которого ΔI (Фиг. 2) зависит от сопротивления Rc и не зависит от количества коммутаторов в нижних или верхних каскадах. Время, на которое схема управления переводит ключ в проводящее состояние, задает длительность импульса тока. Длительность импульса тока выбирается минимально необходимой таким образом, что коммутатор нижнего каскада гарантированно зафиксирует увеличение потребляемого тока. При этом индуктивность дросселя (L1, Фиг. 1) и конденсатора (C1, Фиг. 1) рассчитываются таким образом, что импульсное потребление тока коммутатором верхнего каскада не приведет к повышению потребления тока коммутатором более, которое может быть распознано коммутатором нижнего каскада как индикация завершения цикла коммутации.
Предложенный способ автоматической коммутации заключается в том, что запуск каждого цикла коммутации автоматического каскадируемого коммутатора антенн осуществляется при подаче питания на вход коммутатора и завершается при пропадании питания либо выполняется непрерывно, если питание на входе присутствует постоянно, при этом и сигнал и питание на вход коммутатора подается по одной сигнальной линии, так же как и на каждый антенный выход коммутатора подаются сигнал и питание для верхних каскадов. Подключение выходов ко входу в рамках одного цикла коммутации производится в зависимости от выходного сигнала датчика тока (ДТ, Фиг. 1).