无线电发射机自动匹配系统的制作方法

本实用新型主要涉及无线电发射机相关技术领域，具体是无电线发射机自动匹配系统。

背景技术：

无线电发射机中和天线之间的匹配容易受周围环境、天线等因素变化所影响。如果这种影响使射频功放和天线之间的匹配偏离原设计值很多，会造成发射指标的下降，甚至导致功放烧毁。所以，如图1所述，目前功放设计者会采用隔离器来减少天线失配对功放的不利影响。隔离器只能保护功放不至于烧毁，无法使天线接口处的匹配最优，也就无法令发射系统整体的辐射最优。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供一种无线电发射机自动匹配系统，本系统适用于射频功率放大器和负载之间的匹配调节和优化，当负载是天线时，能改善发射系统的辐射效果，同时保护功放安全。

本实用新型的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供一种无线电发射机自动匹配系统，包括对射频信号进行放大的射频功放、把射频功放和负载之间进行阻抗匹配的匹配电路，还包括

用于对发射信号及负载反射信号进行取样的定向耦合器、用于对发射取样信号及负载反射取样信号进行数字化采样的A/D转换器、用于对数字化采样信号进行分析的信号处理器、用于调节射频功放和/或匹配电路的控制器；

所述射频功放、匹配电路、定向耦合器、负载依次连接，所述定向耦合器、A/D转换器、信号处理器、控制器依次连接，所述控制器连接射频功放和匹配电路。

进一步的，所述A/D转换器中可增加滤波器和放大器。

进一步的，所述负载为天线。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种无线电发射机自动匹配系统，包括对射频信号进行放大的射频功放、把射频功放和负载之间进行阻抗匹配的匹配电路，其还包括

用于对发射信号及负载反射信号进行取样的定向耦合器、用于对发射取样信号及负载反射取样信号进行数字化采样的A/D转换器、用于对数字化采样信号进行分析的信号处理器、用于调节射频功放和/或匹配电路的控制器；

所述射频功放、定向耦合器、匹配电路、负载依次连接，所述定向耦合器、A/D转换器、信号处理器、控制器依次连接，所述控制器连接射频功放和匹配电路。

进一步的，所述A/D转换器中可增加滤波器和放大器。

进一步的，所述负载为天线。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在匹配系统中增加定向耦合器、A/D转换器、信号处理器和控制器，可通过采集和分析负载发射信号的幅度和角度信息，得出负载在史密斯圆图上的位置，如果实际位置偏移目标值，则通过调节匹配电路来修正，直到位置偏移小于预设门限值，能够让发射系统在天线阻抗变化的情况下保持较好的发射效果；同时当控制器无法通过匹配电路修正到允许范围时，可以控制功放关闭或进入保护状态，避免功放损坏。

附图说明

附图1为现有隔离器方案结构图；

附图2为实用新型结构图；

附图3为匹配网络示意图一；

附图4为匹配网络示意图二。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图2所示，本实用新型中，射频功放、匹配电路、定向耦合器和天线依次连接，定向耦合器、A/D采样器、信号处理器和控制器依次连接，其中匹配电路和定向耦合器可以交换位置，即将射频功放、定向耦合器、匹配电路、天线依次连接。A/D转换器中可根据实际情况选择性增加滤波器和放大器。

本实用新型中，射频功放产生要辐射到空中的射频功率信号；

匹配电路，把天线的阻抗转化为射频功放所需的负载阻抗值；

定向耦合器，一方面把射频功放输出的功率信号传递给天线，同时对功放输出信号进行取样，(取样信号以下简称SampleF)；另一方面采集天线反射的信号(以下简称SampleR)。最终把SampleF和SampleR都输出给A/D转换器；

天线，将射频功率信号辐射到空间；

A/D转换器，适合于将模拟信号转换为后续处理器所需的数字信号；

信号处理器，将SampleF和SampleR进行数学运算，得出实际负载值，SampleR/SampleF的幅值和相位信息；

控制器，根据实际负载值和目标负载信息，生成决策和控制信号，指挥功放和匹配电路工作。

本实用新型的具体工作原理如下：

设定向耦合器处的实际负载值(S11)为load，则

load＝SampleR/SampleF

其中load为矢量，令

SampleF＝A1*cos(wt+θ1)

SampleR＝A2*cos(wt+θ2)

load＝amp*e^jθ，则

amp＝|A2|/|A1|，

θ＝θ2-θ1。

如果此时load偏离理想负载load_opt，则可以根据两者在史密斯圆图上的相对位置进行匹配调整，使load重新回到或接近load_opt。

本实用新型的匹配网络可以是L型，如图3所示，

其中，端口IN接射频功放的输出，端口OUT接负载。L1/C1起匹配作用，控制器可以控制C1的电容值或者L1的电感值来改变匹配效果。

如果控制电容值，一种可行的方案是用可变电容器件做C1，如图4所示，

其中C2/C3是耦合电容，D1是变容管，L1是匹配电感。如果改变CONTROL电压值，变容二极管D1的电容将会改变，从而使IN端口的负载阻抗发生改变。

有些情况下，仅仅改变C1的值不能满足把负载匹配到理想范围，这时可以引入更复杂的匹配网络，比如Π型匹配网络等；调节的元件也可以扩大到电感值的联调。当控制器无法使功放负载匹配到最低允许范围时，可以控制功放关闭或者进入保护状态，避免功放损坏。

本实用新型适合射频功率放大器和负载之间的匹配调节和优化。当负载是天线时，能改善发射系统的辐射效果，同时保护功放安全。