JPH0481367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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と整合方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の空中線整合装置及び整合方法
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つている。また、整合方
法には手動によるものと自動によるものがある
が、手動による整合は電圧定在波比計を見ながら
経験に頼りながら直接電圧定在波比を１に近づけ
るように整合調整部を操作しており、一方、自動
もしくは半自動による整合は、電圧と電流の位相
差を検出しこの位相差を０とすることを目安に電
圧定在波比を１に近づけるようにして行われてい
る。

〔従来技術の問題点〕

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つた。

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つた。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な混信を与
えることが多い。更に、同調後も検出回路が整合
調整部を通して接続された状態であるために、こ
の検出回路を原因とする電力損失や不要輻射の発
生が生じるという問題もあつた。さらに、位相差
を基準として整合をとる方法では一回のステツプ
での電圧定在波比１に近づく方向への移動が小さ
いため、電圧定在波比を１に近づけるまでのステ
ツプが多くなり整合時間が長くかかつていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記のような事情に鑑みなされたもの
であつて、同調中の空中線からの輻射電力を小さ
くすることができ、且つ同調後の検出回路による
損失や不要輻射の発生を無くすことができ、しか
も整合速度も速い空中線整合装置及び空中線整合
方法を提供することを目的とし、 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１端子を設け、これら第１端
子と第２端子の間に直列可変インダクタを接続
し且つ少なくともいずれかの端子に並列可変キ
ヤパシタを接続する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端子との間
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
態疑似設定用減衰器を設け、その第１端子側に
電圧定在波比計を接続し、且つこれら希望整合
状態疑似設定用減衰器と電圧定在波比計からな
る回路を短絡線と切り換え自在とし、前記希望
整合状態疑似設定用減衰器及び電圧定在波比計
からなる回路を接続した状態で、送信機出力端
における第２電圧を希望整合状態疑似設定用減
衰器と同一の減衰量を持つ分圧器を通過させて
分圧することにより得られる基準電圧の絶対値
と、第１端子において検出される第１電圧の絶
対値とが同一となるように比較検出する電圧比
較検出部を設けるとともに、第１電圧と第２電
圧の位相差を検出する位相比較検出部を設け、
前記電圧定在波比計、電圧比較検出部、及び位
相検出部と接続され、前記第１電圧の絶対値に
近づけ、次いで、前記第１電圧の絶対値を基準
電圧の絶対値の上下に変動させることによつ
て、整合調整部と空中線からなる負荷側インピ
ーダンスを変化させ、且つこの変化に伴なつて
電圧定在波比が１に近づくよう前記整合調整部
を制御する演算装置を設けたことを特徴とする
空中線整合装置と、 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端子の間に接続した直列可変インダク
タと少なくともいずれかの端子に接続した並列
可変キヤパシタによりなる整合調整部を調整す
る空中線整合方法において、送信機と第１端子
の間に希望整合状態疑似設定用減衰器を設け、
送信機出力端において検出される第２電圧を希
望整合状態疑似設定用減衰器と同一の減衰量で
分圧してなる基準電圧の絶対値と、前記第１端
子における第１電圧の絶対値とが同一になるよ
うに比較するとともに、前記第１電圧と第２電
圧の位相差を比較し、これら各比較結果に基づ
いて、まず前記第１電圧の絶対値を基準電圧の
絶対値に近づけ、次いで、前記第１電圧の絶対
値を基準電圧の絶対値の上下に変動させるよう
に整合調整部を調整することによつて、整合調
整部と空中線からなる負荷側インピーダンスの
抵抗分とリアンクタンス分の関係を変化させな
がら電圧定在波比を１に近づけることを特徴と
する空中線整合方法を要旨としている。

〔作用〕

本発明による空中線整合方法は、整合時に送信
機と第１端子の間に希望整合状態疑似設定用減衰
器を設けたことにより、整合の必要条件である前
記第１電圧の絶対値と基準電圧の絶対値の一致を
目安に負荷側インピーダンスの抵抗分とリアクタ
ンス分の関係を変化させ、電圧定在波比を１に近
づけるものであり、空中線整合装置は上記第１電
圧の絶対値と基準電圧の絶対値を比較検出するた
めの電圧比較検出部を設け、且つ第１電圧の絶対
値が基準電圧の絶対値を上下しながら電圧定在波
比計を１とするよう整合調整部を制御するための
演算装置を設けたものである。

〔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。

第１図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つて、１は送信
機、２は空中線、３は送信機１への接続に用いる
第１端子、４は空中線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は第
２図に示すように、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
される並列可変キヤパシタ７よりなる。

送信機１と第１端子３の間には2Pの切換器８
によつて短絡線９と切り換えることのできる希望
整合状態疑似設定用減衰器１０と電圧定在波比計
１１が直列に接続されている。尚、希望整合状態
疑似設定用減衰器１０としては前記空中線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。従つ
てこの希望整合状態疑似設定用減衰器１０を接続
した状態では送信機と希望整合状態疑似設定用減
衰器１０は、希望整合状態が疑似設定された状態
となつている。

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
整合状態疑似設定用減衰器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
合状態疑似設定用減衰器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。

この第１電圧の絶対値と基準電圧の絶対値が一
致するときの空中線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。第３図に示すように希望整
合状態疑似設定用減衰器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及び空中線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＋jZ）／（Ｒ＋ｒ＋jX）｜＝1/2 ……(ニ) ∴｜（ｒ＋Ｒ）Ｒ＋X²／〔（ｒ＋Ｒ）²＋X²〕−jX
（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）²R²−（ｒ＋Ｒ）⁴＝０ ∴ ｒ＝Ｒ 即ち整合時である。

また、Ｒ＝０とすると、 3X⁴＋2r²X²−r⁴＝０ ∴X²＝（−2r²±4r⁴12r²）／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
してスミスチヤート上に形成すると、第４図に示
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
であつて、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。

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
インダクテイブであるときは出力電圧が下がり、
キヤパシテイブであるときは出力電圧が上がるよ
うになつている。

１４は演算装置であり、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。

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疑似設
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
合状態疑似設定用減衰器１０や電圧定在波比計１
１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及び並列可変キヤパシタ７を全て０とし
た状態（空中線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
ンピーダンスを第４図に示す等電圧値Ａのインダ
クテイブ側に近づけるかキヤパシテシブ側に近づ
けるかを決定する。例えば第５図に示すスミスチ
ヤートにおいて、空中線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のインダクテイブ側に近づけ
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、スミスチヤート上の抵
抗線上をインダクテイブ側へ移動し前記交点ｂを
見つけだす。尚、空中線２のみによる負荷側イン
ピーダンスが第５図に示すa′のようにスミスチヤ
ート上においてキヤパシテイブ側等電圧線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イブ側に近づけ
ようとすると、先にキヤパシテイブ側において等
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′がキヤパシテイブ側等電圧線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を見付けだすようにす
る。

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、第６図に示
すように負荷側インピーダンスをスミスチヤート
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ヤパ
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
ンスを第６図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。

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、並列可変キヤパシタ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
をミスミチヤ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。

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（第６図中Ｂ
内）入ると、この時の直列可変インダクタ６と並
列可変キヤパシタ７の状態を記憶し、次いで電圧
定在波比が1.5の範囲（第６図中Ｃ内）に入ると、
このときの直列可変インダクタ６と並列可変キヤ
パシタ７の状態を、前記電圧定在波比が２の範囲
に入つ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（第６図中Ｅ内）
に入ると、再度このときの直列可変インダクタ６
と並列可変キヤパシタ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。

仮に上記のように、出力側電圧の絶対値をイン
ダクテイブ側から等電圧線Ａに沿つて移動させる
ことによつて負荷側インピーダンスを制御するこ
とによつては、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と並列可変キヤパ
シタ７を再度０とし、並列可変キヤパシタ７を第
２端子４に接続する。この状態で並列可変キヤパ
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、第
７図に示すように負荷側インピーダンスを空中線
２のみのインピーダンスによるｅ点から等電圧線
Ａのキヤパシテイブ側に近づけ、等電圧線Ａとの
交点ｆを見つけだす。

次に、並列可変キヤパシタ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、第８図に示すように負荷側インピ
ーダンスをミスミチヤート上において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
チヤ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。

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をキヤパシテイブ側で交差し
ながら中心、即ち電圧定在波比１側へ向かつてい
くようにする。そして、上記インダクテイブ側に
おける場合と同様、電圧定在波比か２，1.5，1.2
のエリアに入つた段階で各時点における直列可変
インダクタ６と並列可変キヤパシタ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。

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及び並列可変キヤパシタ
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。

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。

尚、本発明による空中線整合装置が上記実施例
に限定されないのは勿論であり、要するに整合調
整時に装置と第１端子間に希望整合状態疑似設定
用減衰器を設け、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に近づける装置であればよい。また、整合
調整部は第１端子と第２端子の間に接続される直
列インダクタと、いずれかの端子に接続されたも
しくは接続することのできる並列可変キヤパシタ
により構成されていればよいが、望ましくは上記
実施例に示した並列可変キヤパシタ７のように第
１端子側及び第２端子側に切り換えて接続するこ
とができるようにすれば、整合調整部の素子自体
による損失を最小限に抑えることができるため好
ましいものである。更に、この整合調整部を制御
する機構もリレー回路等任意の機構を用いて行つ
てよい。

〔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
空中線整合方法によれば、整合調整時に送信機と
第１端子の間に希望整合状態疑似設定用減衰器を
設け、送信機出力側における第２電圧を整合時に
おける第１端子における第１電圧と同一となるよ
うに分圧することによつて基準電圧を得るととも
に、前記第１電圧の絶対値が基準電圧の絶対値の
上下に変動するように制御しているから、これに
伴う負荷側インピーダンスの変動が、電圧定在波
比が１に向かう方向に大きく進み、前記第１電圧
の第２電圧の位相差のみによつて負荷側インピー
ダンスを変動させている場合に比べ、少ない手順
で電圧定在波比を１に近づけることができる。し
たがつて、整合調整部の素子を変化させることに
よる整合速度が極めて速くなるという効果を奏す
る。さらに、同調時に希望整合状態疑似設定用減
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、安定動作にお
いて同調を行うことができるから整合調整中の空
中線からの輻射電力も少ない。

また、本発明による空中線整合装置によれば、
上記整合方法に記載した効果の他、希望整合状態
疑似設定用減衰器や電圧定在波比計を始めとする
検出回路を通常使用時には完全に切り離せるよう
にしたから、検出回路による損失や不要輻射の発
生をなくすことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図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、第２図は整合調整部の
回路例、第３図は送信機側と負荷側の等価回路、
第４図はスミスチヤート上の等電圧線を示すグラ
フ、第５図は同じくスミスチヤート上の負荷側イ
ンピーダンスと等電圧線の関係を示すグラフ、第
６図は第５図の要部拡大図、第７図は空中線のイ
ンピーダンスが異なつ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、
第８図は第７図の要部拡大図である。 １……送信機、２……空中線、３……第１端
子、４……第２端子、５……整合調整部、９……
短絡線、１０……希望整合状態疑似設定用減衰
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)

1. 【特許請求の範囲】 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端子の間に直列可変インダクタを接続し且
   つ少なくともいずれかの端子に並列可変キヤパシ
   タを接続する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
   もつ希望整合状態疑似設定用減衰器を設け、その
   第１端子側に電圧定在波比計を接続し、且つこれ
   ら希望整合状態疑似設定用減衰器と電圧定在波比
   計からなる回路を短絡線と切り換え自在とし、 前記希望整合状態疑似設定用減衰器及び電圧定
   在波比計からなる回路を接続した状態で、送信機
   出力端における第２電圧を希望整合状態疑似設定
   用減衰器と同一の減衰量を持つ分圧器を通過させ
   て分圧することにより得られる基準電圧の絶対値
   と、第１端子おいて検出される第１電圧の絶対値
   とが同一となるように比較検出する電圧比較検出
   部を設けるとともに、第１電圧と第２電圧の位相
   差を検出する位相比較検出部を設け、 前記電圧定在波比計、電圧比較検出部、及び位
   相検出部と接続され、前記第１電圧の絶対値に近
   づけ、次いで、前記第１電圧の絶対値を基準電圧
   の絶対値の上下に変動させることによつて、整合
   調整部と空中線からなる負荷側インピーダンスを
   変化させ、且つこの変化に伴なつて電圧定在波比
   が１に近づくよう前記整合調整部を制御する演算
   装置を設けたことを特徴とする空中線整合装置。 ２ 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端子の間に接続した直列可変インダクタと
   少なくともいずれかの端子に接続した並列可変キ
   ヤパシタによりなる整合調整部を調整する空中線
   整合方法において、 送信機と第１端子の間に希望整合状態疑似設定
   用減衰器を設け、送信機出力端において検出され
   る第２電圧を希望整合状態疑似設定用減衰器と同
   一の減衰量で分圧してなる基準電圧の絶対値と、
   前記第１端子における第１電圧の絶対値とが同一
   になるように比較するとともに、前記第１電圧と
   第２電圧の位相差を比較し、 これら各比較結果に基づいて、まず前記第１電
   圧の絶対値を基準電圧の絶対値に近づけ、次い
   で、前記第１電圧の絶対値を基準電圧の絶対値の
   上下に変動させるように整合調整部を調整するこ
   とによつて、整合調整部と空中線からなる負荷側
   インピーダンスの抵抗分とリアンクタンス分の関
   係を変化させながら電圧定在波比を１に近づける
   ことを特徴とする空中線整合方法。