JPH04356823A - 空中線整合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は送信機とアンテナを始め
とする任意の負荷を整合させるための空中線整合装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の空中線整合装置は、送信
機側の第１端子と空中線側の第２端子の間に設けた整合
調整部を制御することにより、送信機と空中線の整合を
図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術では以下のような問題点があった。即ち
、上記のように第１端子と第２端子の間に接続した整合
調整部を制御すると、整合が完了するまでの間に送信機
に影響が現れ、送信機が不安定動作となり空中線からの
不要な輻射が大きくなるという問題点があった。また、
大きな送信機出力を空中線に接続するので他局に無用の
混信を与えることが多い。

【０００４】本発明は、以上の問題に鑑みて、同調中に
おいて、空中線からの輻射電力を小さくすることができ
るとともに、送信機の安定動作を可能とする空中線整合
装置を提供することを目的としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の構成は、図９に
示したように、送信機１への接続に用いる第１端子３と
空中線２への接続に用いる第２端子４を設け、これら第
１端子３と第２端子４の間に整合調整部５を有した空中
線整合装置において、送信機１と第１端子３の間に、第
１端子３から見た空中線２と整合調整部５からなる負荷
の変動に対して送信機１側から見たインピーダンスの変
動がほとんど無視できる程度になるよう十分に大きな減
衰量をもつ希望整合状態擬似設定用減衰器１０を、切り
換え手段８によって短絡線９と切り換え自在に設けたこ
とを特徴とする空中線整合装置を要旨としている。

【０００６】

【作用】本発明による空中線整合装置の作用を、基本的
な構成を示した図９に基づいて説明する。整合時に送信
機１と第１端子３の間に希望整合状態擬似設定用減衰器
１０を接続し、前記希望整合状態擬似設定用減衰器１０
の減衰量は、第１端子３から見た空中線２と整合調整部
５からなる負荷の変動に対して送信機１側から見たイン
ピーダンスの変動がほとんど無視できる程度に、十分に
大きな減衰量とするので、アンテナ側のインピーダンス
が調整操作によってどんなに変化しても、送信機１側か
ら見たインピーダンスは、ほぼ前記希望整合状態擬似設
定用減衰器１０の公称インピーダンスと同じとなる。即
ち、送信機１はその公称インピーダンスで終端されたの
と同じ状態となり、安定動作となる。

【０００７】また、調整操作中の送信機１からの電力を
前記希望整合状態擬似設定用減衰器１０によって減衰さ
せることになるので、アンテナからの輻射電力は少なく
なる。調整後は、切り換え手段８によって前記希望整合
状態擬似設定用減衰器１０を短絡線９に切り換えると、
前記希望整合状態擬似設定用減衰器１０による減衰は受
けない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図示した実施例に基づいて説
明する。図１は本発明による空中線整合方法を実施する
空中線整合装置の系統図であって、整合調整部を制御す
る演算装置等を具備した系統図である。図１において、
１は送信機、２はアンテナ、３は送信機１への接続に用
いる第１端子、４はアンテナ２への接続に用いる第２端
子、５は前記第１端子３と第２端子４の間に接続される
整合調整部である。この整合調整部５は図２に示すよう
に、前記第１端子３と第２端子４の間に接続される直列
可変インダクタ６と第１端子３もしくは第２端子４のい
ずれかの端子に接続される並列可変キャパシタ７よりな
る。

【０００９】１０は希望整合状態擬似設定用減衰器、１
１は電圧定在波比計である。送信機１と第１端子３の間
には、２Ｐの切換器８によって短絡線９と切り換えるこ
とのできる前記希望整合状態擬似設定用減衰器１０と前
記電圧定在波比計１１が直列に接続されている。尚、前
記希望整合状態擬似設定用減衰器１０としては前記アン
テナ２と整合調整部５よりなる負荷側インピーダンスに
比べて十分大きな減衰量を有するものを用いる。従って
この希望整合状態擬似設定用減衰器１０を接続した状態
では送信機と希望整合状態擬似設定用減衰器１０は希望
整合状態が擬似設定された状態となっている。

【００１０】この送信機１の出力側及び前記第１端子３
の間には電圧比較検出部１２及び位相検出部１３がそれ
ぞれ並列に接続されている。ここで第１端子３の電圧を
第１電圧、送信機出力端の電圧を第２電圧とし、この第
２電圧を希望整合状態擬似設定用減衰器１０と同一の減
衰量を持つ分圧器１５を通過させて分圧したものを基準
電圧とする。電圧比較検出部１２は、前記第１電圧の絶
対値と基準電圧の絶対値とを比較してその差に基づく検
出量を出力しており、例えば希望整合状態擬似設定用減
衰器１０の減衰量が１０ｄＢ、電圧定在波比計１１の減
衰量が６ｄＢであるときは、入力側の感度を１６ｄＢ下
げて比較する等して第１電圧の絶対値と基準電圧の絶対
値の差を検出している。

【００１１】この第１電圧の絶対値と基準電圧の絶対値
が一致するときのアンテナ２と整合調整部５からなる負
荷側インピーダンスの抵抗部Ｒとリアクタンス分Ｘの関
係式を求める。図３に示すように希望整合状態擬似設定
用減衰器１０を含む送信機側の等価回路を内部抵抗分ｒ
、電源電圧Ｅとする定電圧源として表し、整合調整部５
及びアンテナ２よりなる負荷側インピーダンスの等価回
路を抵抗分Ｒ及びリアクタンス分Ｘとして計算する。ま
ず、負荷側と送信機側の中間点ＣＰにおける電圧Ｖは　
　Ｖ＝Ｅ×（Ｒ＋ｊＸ）／（Ｒ＋ｒ＋ｊＸ）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　─（イ）完全整合時に
はＲ＝ｒ，Ｘ＝０であるから　　Ｖ＝Ｅ×ｒ／ｒ＋ｒ＝
Ｅ／２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　─（ロ）前記第１電圧の絶対値と
基準電圧の絶対値の差が０であるときの条件、即ち上記
（ロ）式における電圧Ｖの絶対値と完全整合時の電圧が
同じである条件は、　　Ｖ＝Ｅ×（Ｒ＋ｊＸ）／（Ｒ＋
ｒ＋ｊＸ）　　　　＝Ｅ／２　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　─（ハ）　　∴｜（　Ｒ＋ｊＸ
）／（Ｒ＋ｒ＋ｊＸ）｜＝１／２　　　　　　　　　　
　　　　─（ニ）　　∴｜　（ｒ＋Ｒ）　Ｒ＋Ｘ２　／
〔（ｒ＋Ｒ）２　＋Ｘ２　〕　　　　　　　　　　−ｊ
　Ｘ（ｒ＋Ｒ）／〔（ｒ＋Ｒ）２　＋Ｘ２　〕｜＝１　
／２　─（ホ）絶対値を求めるためにさらに二乗すると
、　　〔〔（ｒ＋Ｒ）Ｒ＋Ｘ２　〕／〔（ｒ＋Ｒ）２　
＋Ｘ２　〕〕２　　　　　　　＋〔Ｘ（ｒ＋Ｒ）／〔（
ｒ＋Ｒ）２　＋Ｘ２　〕〕２　＝１／４─　　（ヘ）上
記（ヘ）式を展開すると、 　　３Ｘ４　＋８Ｘ２　（ｒ＋Ｒ）＋２Ｘ２　（ｒ＋Ｒ
）２　　　　　　　　　　　　　　　　　＋４（ｒ＋Ｒ
）２　Ｒ２　−（ｒ＋Ｒ）４　＝０　　　　　　─（ト
）即ち、上式（ト）を満たすＲとＸの値を持つ時、前記
第１電圧の絶対値と基準電圧の絶対値の差は０となる。 上式（ト）において特殊条件としてＸ＝０とすると，４
（ｒ＋Ｒ）２　Ｒ２　−（ｒ＋Ｒ）２　＝０∴　　　　
　　ｒ＝Ｒ　　　　　　即ち整合時である。 また、Ｒ＝０とすると， 　　　　３Ｘ４　＋２ｒ２　Ｘ２　−ｒ４　＝０　　∴
Ｘ２　＝（−２ｒ２　±４ｒ４　＋１２ｒ２　）／６　
　　　　　　　＝ｒ２　／３または−ｒ２　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
─（チ）となるが、−ｒ２　はＸの値が虚数となるため
不適である。ここで上記（ト）式より得られた抵抗分Ｒ
とリアクタンス分Ｘを送信機側抵抗分ｒにより正規化し
スミスチャート上に形成すると、図４に示す等電圧線Ａ
のように表される。尚、この等電圧線Ａは、上記第１電
圧の絶対値を基準電圧の絶対値と一致させた場合の負荷
側インピーダンスの集合を図面上に表示するため便宜上
形成されたものであって、実際の動作においてこのよう
な等電圧線Ａを形成することを必要としないのは言うま
でもない。

【００１２】前記位相検出部１３は、前記第１電圧と第
２電圧の位相差を検出しており、例えば位相差がないと
きの基準電圧に対して負荷側インピーダンスがインダク
ティブであるときは出力電圧が下がり、キャパシティブ
であるときは出力電圧が上がるようになっている。１４
は演算装置であって、上記のような電圧比較検出部１２
及び位相検出部１３の及び電圧定在波比計１１と接続さ
れており、これらの検出値を入力し、これに基づいて整
合調整部５を制御している。

【００１３】以下、上記のように構成される空中線整合
装置の動作について説明する。まず、切換器８を操作し
て希望整合状態擬似設定用減衰器１０と電圧定在波比計
１１の直列回路を送信機１と第１端子３の間に接続する
。希望整合状態擬似設定用減衰器１０や電圧定在波比計
１１からなる回路が接続されると演算装置１４が制御を
開始し、まず、整合調整部５の直列可変インダクタ６及
び並列可変キャパシタ７を全て０とした状態（アンテナ
２のインピーダンスのみの状態）における電圧比較検出
部１２による比較検出値により、前記第１電圧の絶対値
が基準電圧の絶対値より大きいか小さいかを判断し、同
時に負荷側インピーダンスを図４に示す等電圧線Ａのイ
ンダクティブ側に近づけるかキャパシティブ側に近づけ
るかを決定する。例えば図５に示すスミスチャートにお
いて、アンテナ２のみによる負荷側インピーダンスの位
置がａであるとき、演算装置１４は所定の取り決めによ
りこの負荷側インピーダンスをまず等電圧線Ａのインダ
クティブ側に近づけることと決定し、整合調整部５の直
列可変インダクタ６のインダクタンスを順次増やすよう
に制御して等電圧線Ａとの交点ｂを見付けだす。即ち、
負荷側インピーダンスは、スミスチャート上の抵抗線上
をインダクティブ側へ移動し前記交点ｂを見つけだす。 尚、アンテナ２のみによる負荷側インピーダンスが図５
に示すａ’のようにスミスチャート上においてキャパシ
ティブ側等電圧線Ａの下方に位置にあるときに、この負
荷側インピーダンスを上記と同様にしてインダクティブ
側に近づけようとすると、先にキャパシティブ側におい
て等電圧線Ａと交点ｂ’で交差するため、この場合には
位相検出部１３の検出結果に基づいてこの交点ｂ’がキ
ャパシティブ側等電圧線Ａであることを判別し、さらに
直列可変インダクタ６のインダクタンスを増やして前記
交点ｂを見付だすようにする。

【００１４】次に、直列可変インダクタ６のインダクタ
ンスをやや減らし、第１電圧の絶対値を前記基準電圧の
絶対値よりも低くすることにより、図６に示すように負
荷側インピーダンスをスミスチャート上において等電圧
線Ａの上方に位置するｃ点へ移動させる。次に、第１端
子３側へ接続した並列可変キャパシタ７を少し増やし、
第１電圧の絶対値を前記基準電圧の絶対値よりも高くし
、負荷側インピーダンスを図６に示すように等電圧線Ａ
の下方に位置するｄ点へ移動させる。

【００１５】以後、演算装置１４は直列可変インダクタ
６を徐々に減らし、並列可変キャパシタ７を徐々に増や
すという制御を交互に繰り返すことにより、前記第１検
出電圧による検出量が演算検出量を基準として上下に変
動し、且つ電圧定在波比が１に近づくように整合調整部
５を制御する。即ち、これをスミスチャート上の負荷側
インピーダンスの動きで説明すると、負荷側インピーダ
ンスは等電圧線Ａを交差しながら中心、即ち電圧定在波
比１の点に向かうのである。

【００１６】演算装置１４は電圧定在波比計１１の出力
を常時入力しており、前記のように第１電圧の絶対値を
変えながら負荷側インピーダンスを制御することにより
、電圧定在波比が２の範囲（図６中Ｂ内）に入ると、こ
の時の直列可変インダクタ６と並列可変キャパシタ７の
状態を記憶し、次いで電圧定在波比が１．５の範囲（図
６中Ｃ内）に入ると、このときの直列可変インダクタ６
と並列可変キャパシタ７の状態を、前記電圧定在波比が
２の範囲に入ったときのそれと書き換えて記憶する。さ
らに、電圧定在波比が１．２の範囲（図６中Ｅ内）に入
ると、再度このときの直列可変インダクタ６と並列可変
キャパシタ７の状態を前記電圧定在波比１．５のそれと
書き換えて記憶しプログラムを終える。

【００１７】仮に上記のように、出力側電圧の絶対値を
インダクティブ側から等電圧線Ａに沿って移動させるこ
とによって負荷側インピーダンスを制御することによっ
ては、電圧定在波比１．２の範囲内に到達しないときは
以下の手順で再度整合調整を行う。まず、直列可変イン
ダクタ６と並列可変キャパシタ７を再度０とし、並列可
変キャパシタ７を第２端子４に接続する。この状態で並
列可変キャパシタ７を順次増やすことにより、前記第１
電圧の全体値を基準電圧の絶対値に近づける。即ち、図
７に示すように負荷側インピーダンスをアンテナ２のみ
のインピーダンスによるｅ点から等電圧線Ａのキャパシ
ティブ側に近づけ、等電圧線Ａとの交点ｆを見つけだす
。

【００１８】次に、並列可変キャパシタ７の値を少し減
らして第１電圧の絶対値を基準電圧の絶対値よりもわず
かに高くし、図８に示すように負荷側インピーダンスを
スミスチャート上においてｆ点から等電圧線Ａの下方に
位置するｇ点に移動する。次いで直列可変インダクタ６
の値を少し増やし、第１電圧の絶対値を基準電圧の絶対
値よりもわずかに低くし、負荷側インピーダンスをスミ
スチャート上において等電圧線Ａよりも上に位置するｈ
点に移動させる。

【００１９】以下、上記の制御を繰り返し、負荷側イン
ピーダンスが等電圧線Ａをキャパシティブ側で交差しな
がら中心、即ち電圧定在波比１側へ向かっていくように
する。そして、上記インダクティブ側における場合と同
様、電圧定在波比が２，１．５，１．２のエリアに入っ
た段階で各時点における直列可変インダクタ６と並列可
変キャパシタ７の状態を順次書き換えて記憶し、電圧定
在波比が１．２以内となればプログラムを終えるのであ
る。

【００２０】もし、これでも電圧定在波比が１．２以内
にならないときは、演算装置１４はメモリの状態を調べ
、最も１に近い電圧定在波比を示すときの状態に直列可
変インダクタ６及び並列可変キャパシタ７の制御をする
。但し、演算装置１４においてメモリを行うときの電圧
定在波比の数値は、上記実施例のように２，１．５，１
．２とする必要はなく、１．３や１．１等を基準として
も良いのは勿論である。

【００２１】以上のようにして演算装置１４におけるプ
ログラムが終了すると、切換器８を短絡線９側へ切り換
えて送信機１を直接整合調整部５に接続し送信を行うの
である。以上においては、空中線整合装置の動作を全体
的に説明するために、整合調整部５を制御する演算装置
１４等の説明も加えたが、要するに図９に示したように
、整合調整時に送信機１と第１端子３間に希望整合状態
擬似設定用減衰器１０を設け、この希望整合状態擬似設
定用減衰器１０を短絡線９と切換器８によって切り換え
自在とすればよいのである。

【００２２】そして、実施例のように、送信機出力側と
第１端子におけるそれぞれの電圧の絶対値に基づいて電
圧定在波比を１に近づけるようにしてもよいのはもちろ
んであり、整合調整部の同調回路は並列同調回路，π型
回路，Ｔ型回路のいづれを使用しても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による空中線整合装置によれば、同調時に希望整合状態
擬似設定用減衰器を接続しているから、かかる同調時に
おいては常に整合状態を保つことができるので、送信機
の安定動作を可能とし、安定動作において同調を行うこ
とができ、整合調整中の空中線からの輻射電力を少なく
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空中線整合装置の系統図である。

【図２】整合調整部の回路例である。

【図３】送信機側と負荷側の等価回路である。

【図４】スミスチャート上の等電圧線を示すグラフであ
る。

【図５】同じくスミスチャート上の負荷側インピーダン
スと等電圧線の関係を示すグラフである。

【図６】図５の要部拡大図である。

【図７】アンテナのインピーダンスが異なった位置に有
る場合の負荷側インピーダンスと等電圧線の関係を示す
グラフである。

【図８】図７の要部拡大図である。

【図９】本発明の基本構成図である。

【符号の説明】

１　　送信機 ２　　アンテナ（空中線） ３　　第１端子 ４　　第２端子 ５　　整合調整部 ８　　切換器（切り換え手段） ９　　短絡線 １０　　希望整合状態擬似設定用減衰器１１　　電圧定
在波比計 １２　　電圧比較検出部 １３　　位相検出部 １４　　演算装置 １５　　分圧器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信機への接続に用いる第１端子と空中線
   への接続に用いる第２端子を設け、これら第１端子と第
   ２端子の間に整合調整部を有した空中線整合装置におい
   て、送信機と第１端子の間に、第１端子から見た空中線
   と整合調整部からなる負荷の変動に対して送信機側から
   見たインピーダンスの変動がほとんど無視できる程度に
   なるよう十分に大きな減衰量をもつ希望整合状態擬似設
   定用減衰器を、切り換え手段によって短絡線と切り換え
   自在に設けたことを特徴とする空中線整合装置。