專利名稱：中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，尤其涉及一種能夠適應各種氣候、天氣條件下，特別是氣候條件劇烈變化的情況下的中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，屬于廣播發(fā)射技術領域。
背景技術：
在中波廣播發(fā)射臺，特別是地處高海拔地區(qū)特殊環(huán)境的發(fā)射臺，存在這樣一個無奈的事實發(fā)射天線的匹配網(wǎng)絡嚴重依賴于氣候條件。情況較好的發(fā)射臺，每年冷熱交替的春、秋兩季，天線匹配網(wǎng)絡需要重新調整；情況更差的發(fā)射臺，天線匹配網(wǎng)絡的匹配狀況在一天之內即有明顯變化。隨著發(fā)射機不斷更新?lián)Q代，天線匹配網(wǎng)絡似乎應該上升為安全播出工作的主要矛盾。但從目前條件，要求發(fā)射臺技術人員自行調整天線匹配網(wǎng)絡，無論從技術水平還是儀器配置都不現(xiàn)實。

發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，其能夠自動保持天線和同軸傳輸線之間的良好匹配。為實現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，其中，匹配網(wǎng)絡包括電抗元件ZI、電抗元件Z2和電抗元件Z，其中電抗元件ZI和電抗元件Z2為可調元件，所述方法包括如下步驟第一步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值Γ i ；第二步將反射系數(shù)采樣值^與設定閾值Γτ比較，判斷反射系數(shù)采樣值^是否越限，如果< Γτ，返回第一步，如果彡Γτ，執(zhí)行第三步；第三步延時等待；第四步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值Γ2 ;第五步將反射系數(shù)采樣值Γ2與設定閾值Γτ比較，判斷反射系數(shù)采樣值「2是否越限，如果Γ2< Γτ，返回第一步，如果Γ2> Γτ，執(zhí)行第六步第六步延時等待；第七步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值Γ3;第八步將反射系數(shù)采樣值r3與設定閾值Γτ比較，判斷發(fā)射系數(shù)是否越限，如果Γ3< Γτ，返回第一步，如果Γ3> Γτ，執(zhí)行第九步；第九步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序以對匹配網(wǎng)絡的電抗進行調諧；第十步調用匹配網(wǎng)絡的電阻調諧子程序以對匹配網(wǎng)絡的電阻進行調諧；第十一步結束一次自動調諧過程，返回第一步。優(yōu)選地，匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序包括如下步驟第2-1步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ4存入寄存器R2 ；第2-2步增大電抗Zl ;
第2-3步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ5存入寄存器R3 ；第2-4步比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果R3 > R2，執(zhí)行第2-5步至第2-10步；否則，執(zhí)行第2-11步至第2-19步；第2-5步減小電抗Zl ;第2-6步寄存器R2和R3內容交換；第2-7步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 6存入寄存器R3 ；第2-8步比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果不是R3 > R2，返回第2_5步；如果R3 > R2，執(zhí)行第2-9步；第2-9步；增大電抗Zl ; 第2-10步返回；第2-11步增大電抗Zl ；第2-12步寄存器R2和R3的內容交換；第2-13步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 7存入寄存器R3 ；第2-14步比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果不是R3 > R2，返回第2-11步；如果R3 > R2，執(zhí)行第2-15步；第2-15步減小電抗Zl ;第2-16步返回。優(yōu)選地，匹配網(wǎng)絡的電阻調諧子程序包括如下步驟第3-1步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ8存入寄存器RO ；第3-2步增大電抗Ζ2 ；第3-3步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序；第3-4步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 9存入寄存器Rl ；第3-5步比較RO和Rl的值，判斷是否Rl > R0，如果Rl > R0，執(zhí)行第3_6步至第3-12步；否則，執(zhí)行第3-13至第3-19步；第3-6步減小電抗Ζ2 ；第3-7步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序；第3-8步寄存器RO的Rl的內容交換；第3-9步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 10存入寄存器Rl ；第3-10步比較RO和Rl的值，判斷是否Rl > R0，如果不是Rl > R0，返回第3_6步；如果Rl > R0，執(zhí)行第3-11步;第3-11步增大電抗Ζ2 ；第3-12步返回；第3-13步增大電抗Ζ2 ；第3-14步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序；第3-15步寄存器RO和Rl的內容交換；第3-16步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ η存入寄存器Rl ；第3-17步比較Rl和RO值，判斷是否Rl > R0,如果不是Rl > R0，返回第3-13步；如果Rl > R0，執(zhí)行第3-18步；第3-18步減小電抗Ζ2 ;
第3-19步返回。優(yōu)選地，匹配網(wǎng)絡是T型網(wǎng)絡、π型網(wǎng)絡或者復合網(wǎng)絡。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是在各種氣候、天氣條件下，特別是氣候條件劇烈變化的情況下，能夠自動保持天線和同軸傳輸線之間的良好匹配。


圖I是本發(fā)明提供的T型自適應調諧系統(tǒng)的電路圖；圖2是本發(fā)明提供的π型自適應匹配網(wǎng)絡電路圖；圖3是本發(fā)明提供的發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法的流程 圖；圖4是本發(fā)明提供的發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序流程圖；圖5是本發(fā)明提供的發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的電阻調諧子程序流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發(fā)明。圖I是本發(fā)明提供的T型自適應匹配網(wǎng)絡電路圖。如圖I所示，本發(fā)明提供的中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡包括定向耦合器，其用于分離匹配網(wǎng)絡輸入端的入射波電壓樣值v,.(0 = Vi cos(W +的)和反射波電壓樣值V,(O = Vr cos(W + φΓ)，其中，ω為工作角
頻率，Vi是入射波電壓樣值的幅值，仍為檢測點入射波電壓相位值，Vr是反射波電壓樣值的幅值，A為檢測點射射波電壓相位值；模擬運算單元，其根據(jù)入射波電壓樣值Vi和反射波電
壓樣值\計算反射系數(shù)的對數(shù)值r = IQgg;控制器單元，其根據(jù)反射系數(shù)的對數(shù)值Y的大
小產生馬達控制指令；馬達驅動器，其根據(jù)微控制器產生的馬達控制指令，產生調諧馬達運轉所需的驅動功率；自適應網(wǎng)絡，其用于實現(xiàn)天線與傳輸線之間的阻抗匹配，包括匹配網(wǎng)絡和調諧馬達，其中，匹配網(wǎng)絡為T型電路，調諧馬達用于調節(jié)匹配網(wǎng)絡中的可調元件。具體地，模擬運算單元包括對數(shù)檢波器和反射系數(shù)計算器，其中，對數(shù)檢波器用于對入射波電壓樣值Vi(O = Vi cos(M + φ )和反射波電壓樣值(O = K cos⑷+ φΓ)進行檢波以分別取出入射波電壓樣值的幅值Vi和反射波電壓樣值的幅值 ' ;反射系數(shù)計算器，根據(jù)入射波電壓樣
值的幅值Vi和反射波電壓樣值的幅值 ' 計算出反射系數(shù)的對數(shù)值r = iog|?？刂破鲉卧?br> 包括數(shù)據(jù)采集單元、越限判決單元和調諧指令生成單元，其中數(shù)據(jù)采集單元對反射系數(shù)的對數(shù)值Y進行采樣變換成數(shù)字信號Γ ;越限判決單元將數(shù)字信號Γ與設定的閥值Γτ(比如20. 83dB，對應電壓駐波比I. 2)進行比較并判斷，如果Γ < Γτ，不給調諧指令生成單元發(fā)送指令；如果Γ ^ Γτ，給調諧指令生成單元發(fā)送指令；調諧指令生成單元根據(jù)越限判決單元發(fā)送的指令產生馬達控制指令。另外，控制器單元內設有手動調諧模式，可在脫離試探性調諧方法的條件下，進行人工手動調諧。調諧網(wǎng)絡為T型調諧網(wǎng)絡，其包括電抗Ζ1、電抗Ζ2和電抗Ζ。調諧馬達M1用于調節(jié)電抗Zl，調諧馬達M2用于調節(jié)電抗Ζ2，調節(jié)電抗Zl可以改變匹配網(wǎng)絡的輸入阻抗的實部和虛部；調節(jié)電抗Ζ2只可以改變匹配網(wǎng)絡的輸入阻抗的虛部。電抗Zl和電抗Ζ2為可調元件。圖2是本發(fā)明提供的π型自適應匹配網(wǎng)絡電路圖。除匹配網(wǎng)絡為π型，其它部件與圖I相同，這里不再重述。另外，匹配網(wǎng)絡除T型和π型外，還可以為復合型。圖3是本發(fā)明提供的發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法流程圖。如圖3所示，所述方法包括如下步驟第一步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值Γ i ；第二步將反射系數(shù)采樣值^與設定閾值Γτ比較，判斷反射系數(shù)采樣值^是否越限，如果< Γτ，返回第一步，如果彡 Γτ，執(zhí)行第三步；第三步延時等待；第四步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值Γ2 ;第五步將反射系數(shù)采樣值Γ2與設定閾值Γτ比較，判斷反射系數(shù)采樣值「2是否越限，如果Γ2< Γτ，返回第一步，如果Γ2> Γτ，執(zhí)行第六步第六步延時等待；第七步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值Γ 3 ；第八步將反射系數(shù)采樣值Γ3與設定閾值Γτ比較，判斷發(fā)射系數(shù)是否越限，如果Γ3< Γτ，返回第一步，如果Γ3> Γτ，執(zhí)行第九步；第九步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序以對匹配網(wǎng)絡的電抗進行調諧；第十步調用匹配網(wǎng)絡的電阻調諧子程序以對匹配網(wǎng)絡的電阻進行調諧；第十一步結束一次自動調諧過程，返回第一步。圖4是本發(fā)明提供的發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的電抗(虛部)調諧子程序(模塊)流程圖。如圖4所示，虛部調諧子程序包括如下步驟第2-1步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 4存入寄存器R2 ；第2-2步增大電抗Zl ；第2-3步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 5存入寄存器R3 ；第2-4步比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果R3 > R2，執(zhí)行第2_5步至第2-10步；否則，執(zhí)行第2-11步至第2-19步；第2-5步減小電抗Zl ； 第2-6步寄存器R2和R3內容交換；第2-7步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 6存入寄存器R3 ；第2-8步比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果不是R3 > R2，返回第2_5步；如果R3 > R2，執(zhí)行第2-9步；第2-9步；增大電抗Zl ;第2-10步返回；第2-11步增大電抗Zl ；第2-12步寄存器R2和R3的內容交換；第2-13步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 7存入寄存器R3 ；第2-14步比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果不是R3 > R2，返回第2_11步；如果R3 > R2，執(zhí)行第2-15步；第2-15步減小電抗Zl ； 第2-16步返回。圖5是本發(fā)明提供的發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的電阻(實部)調諧子程序(模塊)流程圖。如圖5所示，實部調諧子程包括如下步驟第3-1步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ8存入寄存器RO ；第3-2步增大電抗Ζ2 ；第3-3步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序；第3-4步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 9存入寄存器Rl ；第3-5步比較RO和Rl的值，判斷是否Rl > R0，如果Rl > R0，執(zhí)行第3-6步至第3-12步；否則，執(zhí)行第3-13至第3-19步；第3-6步減小電抗Ζ2 ；第3-7步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序； 第3-8步寄存器RO的Rl的內容交換；第3-9步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ1(ι存入寄存器Rl ；第3-10步比較RO和Rl的值，判斷是否Rl > R0，如果不是Rl > R0，返回第3_6步；如果Rl > R0，執(zhí)行第3-11步;第3-11步增大電抗Ζ2 ;第3-12步返回；第3-13步增大電抗Ζ2 ;第3-14步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序；第3-15步寄存器RO和Rl的內容交換；第3-16步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γη存入寄存器Rl ；第3-17步比較Rl和RO值，判斷是否Rl > R0,如果不是Rl > R0，返回第3_13步；如果Rl > R0，執(zhí)行第3-18步；第3-18步減小電抗Ζ2 ;第3_19步返回。本發(fā)明提供的定向耦合器分別檢出傳輸饋線末端正比于反射波電壓、入射波電壓的交流電壓，經過對數(shù)檢波器變換、模擬減法處理，計算反射損耗，反射損耗的計算過程通過對數(shù)檢波器、反射系數(shù)計算器(即，模擬運算放大器)實現(xiàn)，保證入射信號和反射信號采樣的同時性，以及必要的運算速度、盡量節(jié)省微控制器資源。由于定向耦合器、對數(shù)檢波器和模擬運算放大器輸出為標量(發(fā)射系數(shù)的對數(shù)值)，控制單元不能根據(jù)測量結果判斷網(wǎng)絡原件的調節(jié)方向，只能采用試探性調諧的方法。雖然增加了控制程序的開銷，但對保證控制精度、降低設備成本有利。本發(fā)明提供的試探性調諧方法，能夠解決采樣信號中不包含相位信息的問題，只需要對反射波、入射波信號的幅度進行采樣，經過運算得到的僅僅是反射系數(shù)的模值，不包含相位信息。這樣，在同樣控制精度要求下，對定向耦合器本身的精度要求降低，因而硬件成本大幅度減低。把硬件成本轉化為軟件開銷，適合標準化的批量生產。以上結合附圖詳細說明了本發(fā)明的，但本領域技術人員應當認識到，在沒有脫離本發(fā)明構思的前提下，任何基于本發(fā)明作出的改進和變換仍然屬于本發(fā)明保護范圍內的內容本發(fā)明的保護范圍是以權利要求書要求保護的范圍為準。
權利要求
1.一種中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，其中，匹配網(wǎng)絡包括電抗元件Zl、電抗元件Z2和電抗元件Z，其中電抗元件Zl和電抗元件Z2為可調元件，所述方法包括如下步驟 第一步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值; 第二步將反射系數(shù)采樣值F1與設定閾值Γτ比較，判斷反射系數(shù)采樣值^是否越限，如果< Γτ，返回第一步，如果彡Γτ，執(zhí)行第三步； 第三步延時等待； 第四步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值Γ2 ; 第五步將反射系數(shù)采樣值Γ2與設定閾值Γτ比較，判斷反射系數(shù)采樣值Γ2是否越限，如果Γ2< Γτ，返回第一步，如果Γ2> Γτ，執(zhí)行第六步第六步延時等待； 第七步對匹配網(wǎng)絡輸入端的反射系數(shù)進行采樣得到反射系數(shù)采樣值Γ3; 第八步將反射系數(shù)采樣值Γ3與設定閾值Γτ比較，判斷發(fā)射系數(shù)是否越限，如果Γ3< Γτ，返回第一步，如果Γ3≥Γτ，執(zhí)行第九步； 第九步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序以對匹配網(wǎng)絡的電抗進行調諧； 第十步調用匹配網(wǎng)絡的電阻調諧子程序以對匹配網(wǎng)絡的電阻進行調諧； 第十一步結束一次自動調諧過程，返回第一步。
2.根據(jù)權利要求I所述的中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，其特征在于，匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序包括如下步驟 第2-1步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ4存入寄存器R2 ； 第2-2步增大電抗Zl ； 第2-3步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 5存入寄存器R3 ； 第2-4步比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果R3 > R2，執(zhí)行第2_5步至第2_10步；否則，執(zhí)行第2-11步至第2-19步； 第2-5步減小電抗Zl ； 第2-6步寄存器R2和R3內容交換； 第2-7步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 6存入寄存器R3 ； 第2-8步比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果不是R3 > R2，返回第2_5步；如果R3 > R2，執(zhí)行第2-9步； 第2-9步；增大電抗Zl ； 第2-10步返回； 第2-11步增大電抗Zl ； 第2-12步寄存器R2和R3的內容交換； 第2-13步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 7存入寄存器R3 ； 第2-14步:比較R2和R3的值，判斷是否R3 > R2，如果不是R3 > R2，返回第2-11步;如果R3 > R2，執(zhí)行第2-15步； 第2-15步減小電抗Zl ； 第2_16步返回。
3.根據(jù)權利要求2所述的中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，其特征在于，匹配網(wǎng)絡的電阻調諧子程序包括如下步驟 第3-1步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ8存入寄存器RO ； 第3-2步增大電抗Ζ2 ； 第3-3步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序； 第3-4步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 9存入寄存器Rl ； 第3-5步比較RO和Rl的值，判斷是否Rl > R0，如果Rl > R0，執(zhí)行第3_6步至第3_12步；否則，執(zhí)行第3-13至第3-19步； 第3-6步減小電抗Ζ2 ； 第3-7步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序； 第3-8步寄存器RO的Rl的內容交換； 第3-9步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ 10存入寄存器Rl ； 第3-10步比較RO和Rl的值，判斷是否Rl >R0，如果不是Rl >R0，返回第3_6步；如果Rl > RO，執(zhí)行第3-11步; 第3-11步增大電抗Z2 ； 第3-12步返回； 第3-13步增大電抗Z2 ； 第3-14步調用匹配網(wǎng)絡的電抗調諧子程序； 第3-15步寄存器RO和Rl的內容交換； 第3-16步對反射系數(shù)進行采樣，采樣值Γ n存入寄存器Rl ； 第3-17步比較Rl和RO值，判斷是否Rl > R0，如果不是Rl > R0，返回第3_13步；如果Rl > RO，執(zhí)行第3-18步； 第3-18步減小電抗Z2 ； 第3_19步返回。
4.根據(jù)權利要求1-3任一所述的中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，其中，匹配網(wǎng)絡是T型網(wǎng)絡、31型網(wǎng)絡或者復合網(wǎng)絡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中波廣播發(fā)射天線自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法，屬于廣播發(fā)射技術領域。本發(fā)明提供的匹配網(wǎng)絡的調諧方法能夠在各種氣候、天氣條件下，特別是氣候條件劇烈變化的情況下使匹配網(wǎng)絡自動調諧，能夠自動保持天線和同軸傳輸線之間的良好匹配。所述自適應匹配網(wǎng)絡的調諧方法包括第一步對反射系數(shù)的對數(shù)值γ進行采樣變換成數(shù)字信號Γ；第二步將數(shù)字信號Γ與設定的閥值ΓT進行比較并判斷，如果Γ＜ΓT，不產生任何控制指令，并返回第一步；如果Γ≥ΓT，產生調諧馬達控制指令，執(zhí)行第三步；第三步通過調諧馬達調節(jié)匹配網(wǎng)絡的可調元件的電抗值，進行試探性調諧；第四步試探性調諧完畢，返回第一步。
文檔編號H04B1/04GK102801433SQ201210115479
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權日2012年4月19日
發(fā)明者楊偉方 申請人:湯姆遜廣播電視技術(北京)有限公司