[其他]動態天線調諧的系統和方法

無效

• 申請號: 87103908
• 申請日: 1987-05-30
• 公開（公告）號: CN87103908A
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發明（設計）人: 保爾·R·約翰尼森;彼德·維爾普朗克
• 申請（專利權）人: 邁格普爾斯公司
• 主分類號: H03J3/10
• 分類號: H03J3/10;H04B1/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 陸麗英

本發明涉及天線調諧系統，尤其，但不唯一，涉及甚低頻（VLF）天線的自動同步調諧，使用固態的或其相類似的產生移頻鍵控調制信號或相類似的信號的發射機避免了因失諧引起的負載失配嚴重后果的敏感性，于是失配負載也可以高效、有效和動態地得到饋電。

VLF波段（即3-30千赫）為世界范圍的可靠通信提供了獨特的特性。其傳播主要靠垂直極化的地波方式，這種波在大地-電離層的波導中傳播時衰減很小，并且幾乎不受往往中斷較高頻率的傳播的電離層干擾的影響，然而遺憾的是VLF波難于從那些以大地為基礎的天線輻射出去，這是由于在實際使用中，天線尺寸被限制為波長很小一部分的緣故。一付電氣上的短天線的激勵需要發射機提供大量的、局部非輻射方式的無功功率，這種無功功率可能是所供給的有功功率的幾百倍，由于天線附近的土壤產生的電阻損耗，只有一部分有功功率輻射出去。

VLF發射天線通常由多個鐵塔在最高實際高度處支撐的被絕緣的導線網構成，通過絕緣了的鐵塔或引下線從地面饋電。天線的有效高度實際上就是這個實際的高度。本地的靜電狀態表現為與輻射電阻和地電阻串聯的電容，但該容抗在單一工作頻率上可用一個適當的串聯電感予以抵消。最終形成的串聯諧振電路的Q值通常是幾百，所產生的一3分貝帶寬對于移頻鍵控（FSK）數據發射來說太窄了，尤其是在低頻工作的情況下。在具有動態調諧的本發明出現之前，通信系統的設計師們被迫接受VLF/LF天線系統的帶寬作為對移頻鍵控發信速率的基本限制。地面傳輸一直限制為幾百波特，而且有較寬天線帶寬的中機載發射臺則以大于1千波特的速率工作。

展寬天線系統帶寬的最簡單方法是加一個串聯電阻，這種方法會降低效率，僅在需要略微改進帶寬時采用這種方法才是經濟的。用于增加帶寬的另一種唯一的實際方法是用電子學的方法變化調諧電感以使天線的調諧跟蹤于發射機提供的激勵頻率。為了實現這種功能，已嘗試了各種技術，包括使用非常大的鐵氧體鐵芯來調諧導磁率（雅各布M.I（Jacob，M.I）和布勞徹H.N（Brauch，H.N.）寫的“高速鍵控VLF發射機”（“Keying????VLF????transmitters????at????high????speed”）發表在“電子學”1954年第27卷第12號第148～151頁）和具有矩形回路磁鐵芯來控制可控硅整流器（SCR）（由本發明的受讓人寫的“用以增加帶寬（CARBE）的控制天線電抗器”（“Controlled????Antenna????Reactor????for????Bandwidth????Enhancement（CARBE）”）RADC????TR-74-161）（1974年7月）。在這種現有的動態調諧中，像在上述電子學論文中所描述的那樣，在二個螺旋線圈殼的每個之中都采用鐵氧體電抗器，把天線帶寬增加到72赫茲，結果在17.8千赫上頻移100赫茲的輻射功率約為沒有動態調諧時的二倍。每個電抗器被放置在23噸重的大油槽內，其中3.75噸為鐵氧體材料。雖然激勵電路的限制妨礙了電抗器達到其性能設計的水平，但至少證明了動態調諧的實用性。

根據使用SCR和諧振充電電路，業已研制多種較高效率的激勵器，并且已經發現矩形回路磁性材料可以在大信號條件下作為二態開關工作。如果用磁芯作為二態開關工作，則所需芯體的重量和體積小得多，例如，已經實現了用100千瓦發射機在37.2千赫上的1600波特速率的最小移位鍵控（MSK）的發射。天線帶寬小于1/4頻移-這確實是在沒有本發明的動態調諧情況下的另一種不可能發信例子。并且已經得到了適用于電臺特殊需要的帶有動態調諧的VLF電臺的組件動態調諧系統，這樣，在每個指定頻率上可以有效地發射200波特信號，而且具有100赫茲頻移和160赫茲系統帶寬，其結果是，實現了減小真空管發射機的壓力并大大改進了直流對射頻的轉換效率。

在那些對失諧引起負載失配特別敏感的固態VLF發射機的研制中，這些益處具有特殊意義，它們具有比它們所希望還高的工作效率和可靠性，否則，如果不同步調諧，就會有損耗。

因此，本發明的一個目的是提供一種新的和改進的動態調諧裝置和方法，特別適用于頻移鍵控的VLF發射機，它們不受現有的系統的上述缺點的影響，但是它們提供具有高效率和窄頻譜的同步動態調諧。

另一個目的是提供一種具有普遍的應用性的新穎的動態天線調諧裝置。

其它的目的將在下文進行解釋。