基于HF/VHF频段的自动天线调谐器利用射频馈线供电的系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于hf/vhf频段的自动天线调谐器（atu）利用50欧姆射频信号馈线进行主机供电的系统。

背景技术：

当我们在使用hf/vhf短波频率不管是任何模式下进行通讯时候，都需要一套相对尺寸比较大且合格于各项参数的天线系统；不论是偶极天线还是单线长线天线还是其他天线在系统上会受到地理环境因素的限制，因居住环境，楼层或者街道物业管理等（对于hf乃至vhf低端屋顶架设都需要相对大的占地面积，馈线通过墙壁引进室内）也不论你是出去野外工作，汽车等某些场合不可能使用全尺寸效果非常棒的天线，那么你就需要尽可能缩短缩小天线进行操作，），而在整个波段频率范围下的某个频段或者多个频段因受到限制后的阻抗可能不符，swr（驻波比）可能会偏高，进而损坏收发器等设备，那么这时就需要一种自动天线调谐器的设备进行天线系统的阻抗自动匹配；如果这个自动天线调谐器放在天线的底端，那么受到的匹配效率会是最高，损耗会最小；

天线系统的安装可能是在屋顶或者专用通讯铁塔上面等，或者汽车通讯的汽车尾部，卡车的驾驶室顶端；自动天线调谐器的正常工作需要两个条件的满足；1、电源的供给；2、射频信号的供给；既然自动天线调谐器（atu）安装在天线底端，又要满足两个条件，那么就需要两根线（50馈线和电源线）引进室内与室外之间，如若天线架设比较远，相隔20-30米，这两根线也就需要20-30米；这给维护、空间、成本带来一定的麻烦；而传统的使用方法见图1。

技术实现要素：

针对传统的使用方法需要引入两根引线（50欧馈线和电源线）造成成本、使用的空间和维护等问题，本实用新型提供了一种基于hf/vhf频段的自动天线调谐器（atu）利用50欧姆射频信号馈线进行主机供电的系统。

本实用新型基于hf/vhf频段的自动天线调谐器利用射频馈线供电的系统包括电源射频信号混合器、自动天线调谐器；电源射频信号混合器的rf-in端通过50欧姆同轴馈线与hf/vhf收发设备ant端口连接，电源射频信号混合器的rf+dc-out端口通过一根50欧姆同轴馈线与自动天线调谐器的in端口连接，电源射频信号混合器的rf+dc-out端口输出包含射频信号和dc电源合体的信号，利用一根50欧姆同轴馈线馈送到室外的自动天线调谐器的in端口，电源射频信号混合器的dc-in端与hf/vhf收发设备的直流供电电源连接。

所述自动天线调谐器设置在室外天线底部，自动天线调谐器利用射频信号驱动自动匹配于1-50mhz范围内的业余频段。

所述电源射频信号混合器包括电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、开关s1、二极管d1、二极管d2、二极管d3、自恢复保险丝f1、互感耦合器l1、互感耦合器l2、微控制单元mcu、lcd模块；

hf/vhf收发设备ant端口分别与电容c3、电容c6、电容c7一端连接，电容c3、电容c6、电容c7另一端与互感耦合器l1连接，互感耦合器l1分别与二极管d1、二极管d2连接，电容c1、电容c2一端分别与二极管d1、二极管d2连接，另一端与微控制单元mcu的引脚2、4连接；互感耦合器l1、互感耦合器l2利用一根50欧姆同轴馈线与自动天线调谐器（1）的in端口连接，电容c1、电容c2分别接地；

所述hf/vhf收发设备的高频信号进入电源射频信号混合器后流向电容c3、电容c6、电容c7组成的隔直流耦合，电容c3、电容c6、电容c7是3kv/103耐压电容，选用高频高压低损耗电容，用量三个组成用以分散高频大功率耗散发热；

高频信号经过互感耦合器l1（型号ft37-43），高频信号会在互感耦合器l1上产生一个正向fwd和反向信号ref，两组信号通过二极管d1、二极管d2整流后通过电容c1、电容c2滤波平滑后送入mcu运算，得出参数显示到lcd，lcd显示正向功率和反向swr参数；高频信号与经过互感耦合器l2过来的直流混合送往rf+dc-out端口；二极管d1、二极管d2选用锗管in60，电容c1、电容c2选用cog103；

互感耦合器l2的一端分别与电容c8、c9、c10、c11、保险丝f1的一端连接，电容c8、电容c9、电容c10、电容c11的另一端均接地，保险丝f1的另一端分别与二极管d3的负极、5v稳压模块、电容c4的一端连接，二极管d3的正极与电源开关s1的一端连接，电容c4的另一端接地，电源开关s1的另一端接hf/vhf收发设备的直流供电电源，5v稳压模块分别与微控制单元mcu、电容c5连接；电容c5接地，lcd模块与微控制单元mcu连接；

收发设备的直流供电电源首先通过电源开关s1，极性保护二极管d3（in4007）；为了防止混合器的rf+dc-out端口短路，本装置设立了一个自恢复保险丝f1进行端口的短路保护，由于馈线，室外atu可能老化出现短路；待rf+dc-out端口故障排除，自恢复保险丝f1自动恢复供电；f1选用根据负载的功率选用，我们使用60v1a；

互感耦合器l2、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11组成高频信号的隔离；他们的参数选取取决于使用的频率，参数选取不能干扰其他部件受到高频信号的干扰；互感耦合器l2的参数选取也考虑负载的大小而定，我们选取100uh-1a，c8选cog470pf/100v，c9选cog102/100v，c10选cog103/100v，c11选cog104/100v；

电容c4、电容c5和5v稳压模块组成整机mcu的供给。

本实用新型的优点和技术效果：

1、我们在hf/vhf低端的频段通讯少则1-20w功率进行，大则50-100w/pep，甚至更大；一根馈线的应用，使馈线内部直流电源电压和大功率射频信号同时进行，这给分离带来很大难度，经过不断改进测试实验，目前本发明不管是实验室测试和具体应用测试使用已经尽可能的做到干扰小，并不损失射频信号的优点，成功解决了大功率下射频信号和直流两方干扰等问题，成功利用标准合格的50欧姆馈线进行使用和操作；

2、整个整套产品室内部分（电源射频信号混合器）和室外部分（自动天线调谐器）内部集成合格的滤波器电路选择并优化进行射频信号和电源的分离，做到电源不干扰有用信号，有用的射频信号不干扰电源的供给；

3、室内的产品电源射频信号混合器在电台的射频信号输入和使用的电源13.8v输入后进行电源和射频信号混合后输出，并做了在rf+dc-out输出端口短路的可能而在内部集成直流短路的自恢复保护装置，以及利用显示屏同时显示射频信号馈送到室外自动天线调谐器（atu）调谐后的swr（驻波比）监测显示和当前发射tx-pow功率大小显示；

4、室外天线调谐器（atu）内部做到直流电源输出合理的分离使用；

本装置利用一根射频馈线来完成信号的传输和直流电源的供给，来省掉专用的另外一根电源线的电源供给，具有省掉成本和空间，利用维护等优点。

附图说明

图1为传统自动天线调谐器的使用方法；

图2为本实用新型装置结构示意图；

图3为电源射频信号混合器的结构示意图；

图4为电源射频信号混合器原理结构示意图；

图中：1-自动天线调谐器；2-直流供电电源；3-hf/vhf收发设备；4-50欧姆同轴馈线ⅰ；5-50欧姆同轴馈线ⅱ；6-电源射频信号混合器。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图2所示的基于hf/vhf频段的自动天线调谐器利用射频馈线供电的系统包括电源射频信号混合器6、自动天线调谐器1；电源射频信号混合器的rf-in端通过50欧姆同轴馈线ⅰ4与hf/vhf收发设备3的ant端口连接，电源射频信号混合器的rf+dc-out端口通过一根50欧姆同轴馈线ⅱ5与自动天线调谐器1的in端口连接，电源射频信号混合器的rf+dc-out端口输出包含射频信号和dc电源合体的信号，利用一根50欧姆同轴馈线ⅱ5馈送到室外的自动天线调谐器1的in端口，电源射频信号混合器的dc-in端与hf/vhf收发设备的直流供电电源2连接；

如图3、4所示，电源射频信号混合器包括电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、开关s1、二极管d1、二极管d2、二极管d3、自恢复保险丝f1、互感耦合器l1、互感耦合器l2、微控制单元mcu、lcd模块；

hf/vhf收发设备ant端口分别与电容c3、电容c6、电容c7一端连接，电容c3、电容c6、电容c7另一端与互感耦合器l1连接，互感耦合器l1分别与二极管d1、二极管d2连接，电容c1、电容c2一端分别与二极管d1、二极管d2连接，另一端与微控制单元mcu的引脚2、4连接；互感耦合器l1、互感耦合器l2利用一根50欧姆同轴馈线与自动天线调谐器的in端口连接，电容c1、电容c2分别接地；

互感耦合器l2的一端分别与电容c8、c9、c10、c11、保险丝f1的一端连接，电容c8、电容c9、电容c10、电容c11的另一端均接地，保险丝f1的另一端分别与二极管d3的负极、5v稳压模块、电容c4的一端连接，二极管d3的正极与电源开关s1的一端连接，电容c4的另一端接地，电源开关s1的另一端接hf/vhf收发设备的直流供电电源，5v稳压模块分别与微控制单元mcu、电容c5连接；电容c5接地，lcd模块与微控制单元mcu连接。

实际使用测试：

1、在电源射频信号混合器的引入中，在实验室中我们使用矢量网络分析仪agilent-8714es测试发现，1-60mhz中s12产生的衰减几乎很小＜0.5db；而s11反射损耗-40db以上完美指标；

2、实际产品测试中，利用50-5馈线30米以上安装，室外机挂在楼顶，利用约合6米的长线振子，室内机测试操作、监控，参数完美配合；最大调谐发射功率我们使用100w/pep进行直接调谐，能够在规定的指标内完成规定动作，这个是在其他产品都无法实现的大功率调谐；证实不管是小功率下的插入损耗还是大功率下的隔离度都是符合设计要求，达到设计初衷的使用目的。