А.Г. Самойлов – д.т.н., профессор, 

Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых

E-mail: ags@vlsu.ru

С.А. Самойлов – к.т.н., доцент, 

Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых

E-mail: ags@vlsu.ru

К.Т. Нгуен – д.т.н., профессор, 

Государственный университет управления (Москва) E-mail: tikhonovrus@gmail.com

Постановка проблемы. Отмечено, что вопрос защиты активных элементов выходных каскадов передатчиков радиоэлектронных систем от возможных перегрузок имеет важное значение. Принцип работы адаптивной цепи согласования (ЦС) основан на анализе степени рассогласования и последующей перестройке элементов ЦС до полного согласования генератора с измененным импедансом нагрузки.

Цель. Предложить алгоритмы и варианты реализации адаптивного согласования радиопередающих устройств и генераторов высокой частоты с нестационарными изменяющимися нагрузками с помощью автоматически адаптирующихся ЦС. 

Результаты. Описаны алгоритмы работы управляемых согласующих цепей. Критерием, характеризующим качество согласования источника сигнала с нагрузкой, считается коэффициент стоячей волны (КСВ). Использован градиентный алгоритм работы устройства контроля параметров ЦС. Независимое измерение мощности, отражаемой от нагрузки, осуществляется методом последовательной регулировки. Показано, что адаптивное согласование генераторов с нагрузкой защищает выходные каскады систем от перегрузки и полезная мощность в полном объеме поступает даже в аварийную нагрузку. Приведены результаты модельных и натурных исследований адаптивного согласования радиопередающих устройств с нагрузками. Для алгоритма последовательной настройки цепи согласования время настройки элемента ЦC зависит от частоты генератора низкочастотного сигнала (ГНЧ), его амплитуды и начальных значений, а точность получения локального минимума зависит от амплитуды сигнала ГНЧ. Алгоритм параллельной подстройки цепи согласования устраняет дополнительный недостаток последовательной подстройки, состоящий в том, что при последовательной подстройке перемещение точки в координатах может образовать замкнутый цикл и ЦС не сможет достичь согласования за разумный промежуток времени.

Представлен алгоритм непрерывной подстройки цепи согласования под изменяющуюся нагрузку, основанный на измерении квадратурных составляющих коэффициента отражения и анализе амплитудно-фазовых соотношений поступающего в нагрузку и отраженного от нее сигналов. Показаны схема алгоритма непрерывной подстройки ЦС и временные диаграммы к методу непрерывной подстройки согласования. В координатах диаграммы Вольперта-Смита приведены результаты модельных экспериментов по согласованию передающих устройств с аварийными антеннами.

Результаты натурных экспериментов подтвердили правомочность результатов модельных экспериментов и показали, что Т-образная ЦС хуже отслеживает изменение параметров нагрузки по сравнению с П-образной ЦС. Скорость согласования у Т-образной ЦС меньше, чем у П-образных ЦС на 30%. Адаптивная П-образная ЦС лучше, чем Т-образная ЦС, но имеет ограничение на знак мнимой составляющей импеданса нагрузки, что при индуктивном характере нагрузки не критично к применению П-образных адаптивных цепей согласования с тремя перестраиваемыми элементами.

Практическая значимость. Проведенные экспериментальные исследования показали, что снижение отраженной от нагрузки мощности за счет применения адаптивно управляемых цепей согласования превышает 30 дБ. Показано, что согласование генераторов с нагрузкой определяет энергетическую эффективность системы и ее надежность, так как перегрузки выходных каскадов усиления мощности являются основной причиной отказов мощной высокочастотной техники и возникают чаще всего из-за рассогласования.

1. Samoilov A.G., Samoilov S.A., Polushin P.A. High-Power High-Frequency Transistor Generators // IET. 1996. V. 39. № 6. P. 821−825.
2. Рябоконь А.В., Самойлов А.Г. Проектирование цепей согласования для мощных генераторов с внешним возбуждением // Проектирование и технология электронных средств. 2008. № 1. С. 7−12.
3. Самойлов А.Г., Самойлов С.А. Обзор методов защиты радиопередающих устройств от рассогласования с нагрузкой // Проектирование и технология электронных средств. 2016. № 2. С. 3−2.
4. Минеев А.П., Полушин П.А., Самойлов А.Г. Автоматическое согласование импеданса ВЧ генератора с газоразрядным лазером // Радиотехника и электроника. 1995. Т. 40. № 2. С. 325−332.
5. Зеленов Д.Ю., Самойлов А.Г., Самойлов С.А. Адаптивное согласование высокочастотных генераторов с переменными нагрузками // Проектирование и технология электронных средств. 2006. № 3. С. 7−13.
6. Polushin P.A., Samoilov A.G. Impedance Meter for an RF-pumped Gas-Discharge Lasers // IET. V. 36. № 5. P. 716−718.
7. Polushin P.A., Samoilov A.G. An Adaptive Pump Generator for Waveguide Lasers // IET. 1995. V. 38. Part 1. № 2. P. 206−211.
8. Самойлов А.Г., Самойлов С.А. Защита радиопередающих устройств при нестабильной нагрузке // Материалы 3-й Всерос. НТК «Информационно-измерительные и управляющие системы военной техники». Владимир. 2012. С. 176−178.
9. Полушин П.А., Самойлов А.Г., Самойлов С.А. Адаптирующиеся высокочастотные генераторы для биомедицинских целей // Медицинская техника. 2000. № 4. С. 26−37.
10. Полушин П.А., Самойлов А.Г., Самойлов С.А. Мощные транзисторные генераторы // Приборы и техника эксперимента. 1996. № 5. С. 159.
11. Полушин П.А., Самойлов А.Г. Адаптивный генератор накачки волноводных лазеров // Приборы и техника эксперимента. 1995. № 2. С. 99−106.
12. Радиопередающие устройства / Под ред. М.В. Благовещенского, Г.М. Уткина. М.: Радио и связь. 1982. 408 с.