JP2009171523A

JP2009171523A - アンテナ整合器の整合方法

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Publication number: JP2009171523A
Application number: JP2008010433A
Authority: JP
Inventors: Naoya Fujimoto; 直也藤本
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】整合時間を高速とし、アンテナインピーダンス値の変化が生じた場合でも、整合精度を上げるアンテナ整合器の整合方法を提供する。
【解決手段】高周波電力信号の進行波を検出する検出回路と、検出値の計算を行い、整合動作のための制御信号を出力する制御部と、可変素子で構成された主整合回路および切換による素子選択の構成とした補正整合回路を有する整合回路を備えたアンテナ整合器の整合方法であって、主整合回路２０は制御信号Ａに従い可変素子を調整して電圧定在波比が所定の良好な値となるように整合動作を実行し、制御部は主整合回路の整合動作の結果から得られた反射レベルおよびアンテナインピーダンスの計算によって、補正整合回路３０の整合動作の要否を判定し、整合要の場合、補正整合回路は制御信号Ｂに従いキャパシタンスおよび／またはインダクタンス素子を切換えて電圧定在波比が所定の良好な値となるように整合動作を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナインピーダンス整合に関し、特に、アンテナインピーダンスの変化量に対して高速で整合させるに供して好適なアンテナ整合器の整合方法に関する。

主にＨＦ（短波）無線機における空中線（アンテナ）整合器の整合シーケンスはつぎのようなものである。

図５に、アンテナ整合器が接続された無線システムのブロック図を示し、及び図６に、アンテナ整合器のブロック図を示し、それぞれについて従来技術の概要として説明する。

先ず、図５の無線システムは、送受信機２１０と増幅器２２０とから構成される無線機２と、この無線機２の出力端が接続されたアンテナ整合器１と、更に、アンテナ整合器１の出力端に接続されたアンテナ３とから構成されている。

航空機などの移動体に用いるＨＦ用のアンテナは、アンテナが展張された付近の機体形状と運用時点での晴雨状態などの気象関係から、高周波信号の放射に対する環境変化が起こり、これにより、アンテナインピーダンス値が大きく変化し、反射が起きることがある。

このため、運用周波数において、一旦、無線機２とアンテナ３との間のインピーダンスをアンテナ整合器１の整合動作により整合させておいても、運用途中での前記アンテナインピーダンス値の変化が生じた場合、送信電力の放射効率が悪くなり、通話品質を劣化させることになる。または、再整合動作に入った場合、整合動作に時間を要し、通話開始を待たせることもあり、通話が中断されることもある。

図６において、無線機２（増幅器２２０）から出力された高周波電力信号は、アンテナ整合器１の入力端より入力されて、検出回路１１を経て、整合回路１２へ入力され、ここで増幅器２２０の出力インピーダンスとアンテナ３の入力インピーダンスとのインピーダンス整合動作が行われた後、アンテナ整合器１の出力端よりアンテナ３へ給電される。

検出回路１１は、高周波電力信号の一部のレベルを信号線カップルにより取り出し、高周波電力信号の状態を表す成分である進行波、反射波、位相および負荷インピーダンスを各検出電圧として検出し、制御部１３に入力させる。

制御部１３は、前記成分の各検出電圧値のデータを基にして、反射レベルやアンテナインピーダンスなどの計算を行い、そこから得た制御信号を整合回路１２に出力して、整合回路１２に有する整合素子（コイル、コンデンサ）の定数（インダクタンス、キャパシタンス）を操作し、増幅器２２０の出力インピーダンス（例えば５０Ω）とアンテナ３の入力端のインピーダンス（例えば数ＫΩ）との整合点を得る。

整合回路１２は、通常、主整合回路とこれを補完する補正整合回路とを備えている。

電源部１４は、アンテナ整合器１の各ブロックに必要な供給電源（ＤＣなど）を成生する。

整合時間を短縮させ、高速の整合動作とさせるために、特に、補正整合回路に対しての整合動作に当たり、先ず、機器の開発段階で、実際面での種々の設置環境（アンテナが装備される近傍の形状など）および運用環境（無線周波数など）におけるアンテナインピーダンスの値を予め測定（事前のアンテナインピーダンスの取得；シミュレーションによる予測）し、その整合点となる整合素子の整合位置（定数；インダクタンス、キャパシタンス）をデータとしてメモリ（例えばＲＯＭ）に記憶させ、実運用に入っては、そのプリセットされたデータを読み出して制御信号とし、無線機からの周波数情報により一義的に整合と見なす整合点に位置決めする方法がある。

これによって、主整合回路での各検出電圧値すなわちアンテナインピーダンス測定誤差、および装備されるアンテナ周囲環境の違いによるアンテナインピーダンスの変動に対し、回路の整合位置を補正することが出来る。

しかし、機器の運用に入ってからは、アンテナ周囲環境の変化によるアンテナインピーダンスの変化に対し、運用中において、回路の整合位置をリアルタイムで再補正することが出来ない。その場合は、ＲＯＭデータの再取得からやり直すことにもなる。

この方法では、インピーダンス変化のリアルタイム対応ができず、その際、送信電力の放射効率が悪いままの通話となる。

または、機器の運用中であっても、主整合回路の再整合動作を優先させて行う場合もある。しかしながら、限られた運用時間に対しロスタイムとなることが避けられない。

なお、整合回路の可変整合素子の定数を小変化させて、予め整合方向を見極めるプリ整合モードを備えて、整合時間を短縮する提案がある。（例えば、特許文献１参照）
特開２００５−１２９９８５号公報（図１）

運用途中（例えば飛行中）でのアンテナインピーダンス値の変化が生じた場合、送信電力の放射効率が落ち、このため通話品質を悪化させる問題、あるいは、再整合動作に入った場合、整合動作に要する時間が長時間であるとか、整合動作に要する時間がまちまちであるとか、このため通話開始までに時間がかかるとか、通話が中断されることもあるという問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、整合時間を高速で略一定とし、運用途中でのアンテナインピーダンス値の変化が生じた場合でも、整合精度を上げるような整合回路とし、通話品質を確保するアンテナ整合器の整合方法を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明のアンテナ整合器の整合方法は、無線機の増幅器から出力された高周波電力信号を入力とし、アンテナインピーダンス整合を行って、該高周波電力信号をアンテナへ出力するアンテナ整合器において、

該アンテナ整合器は、前記高周波電力信号の進行波、反射波、位相および負荷インピーダンスを各検出電圧値として検出する検出回路と、前記各検出電圧値を基にして、反射レベルおよびアンテナインピーダンスの計算を行い、整合動作のための第１および第２の制御信号を出力する制御部と、可変素子で構成された主整合回路および該主整合回路に従属接続され、キャパシタンス素子および／またはインダクタンス素子の切換による素子選択の構成とした補正整合回路を有する整合回路と、を備えたアンテナ整合器の整合方法であって、

前記主整合回路は前記第１の制御信号に従い前記可変素子を調整して電圧定在波比が所定の良好な値となるように整合動作を実行し、前記制御部は、前記主整合回路の整合動作の結果から得られた前記反射レベルおよびアンテナインピーダンスの計算によって、前記補正整合回路の整合動作の要否を判定し、該判定結果が整合要の場合、前記補正整合回路は前記第２の制御信号に従い前記キャパシタンス素子および／またはインダクタンス素子を切換えて電圧定在波比が所定の良好な値となるように整合動作を実行する。

本発明によれば、事前に無線周波数ごとの整合回路を選定するデータをＲＯＭデーブルとしてプリセットしておく必要がなく、これにより機器開発時のインピーダンス調査活動期間、当該メモリとしてのＲＯＭおよびＲＯＭテーブルの準備が不要となり機器開発期間の短縮となる。

機器の運用途中でアンテナインピーダンス値の変化が生じた場合でも、リアルタイムで検出回路を動作させ、整合時間が高速で略一定（均一）としながら、常に最適な整合回路を選定するので、整合精度を落とさず、通話品質を確保することができる。

アンテナインピーダンス値の変化が生じた場合の対応策の一例として、従来技術である主整合回路での再整合動作には、約１０秒の時間が必要であったが、本発明の補正整合回路の整合動作によれば、約１秒でよく、１０倍の効果がある。

本発明のアンテナ整合器の整合方法を実施する形態について、実施例を掲げ以下に説明する。

図６に、本発明のアンテナ整合器１のブロック図を示し、以下にその構成について説明する。

無線機２（増幅器２２０）から出力された高周波電力信号は、アンテナ整合器１の入力端より入力されて、検出回路１１を経て、整合回路１２へ入力され、ここで増幅器２２０の出力インピーダンスとアンテナ３の入力インピーダンスとのインピーダンス整合動作が行われた後、出力端よりアンテナ３へ給電される。

検出回路１１は、高周波電力信号の一部のレベルを信号線カップルにより取り出し、高周波電力信号の状態を表す成分である進行波検出電圧（Ｐｆ）、反射波検出電圧（Ｐｒ）、位相検出電圧（Φ）および負荷インピーダンス検出電圧（Ｒ）の各検出電圧値として検出し、これらの検出電圧値を制御部１３に入力する。

制御部１３は、入力された前記成分の各検出電圧値のデータを基にして、反射レベルおよびアンテナインピーダンスの計算を行う。負荷側のインピーダンスであるアンテナインピーダンスの確認は、負荷インピーダンス検出電圧（Ｒ）と位相検出電圧（Φ）によって、ベクトル量Ｒ＋ｊＸの式で表される計算により行われる。

制御部１３は、その計算結果から得られる、整合回路の整合動作の駆動信号となる制御信号Ａを整合回路１２の入力側に備えた主整合回路２０に対し出力し、および制御信号Ｂを整合回路１２の出力側に備えた補正整合回路３０に対し出力する。

なお、記載されてはいないが、制御部１３は、無線機２よりチャネル周波数情報が入力されてもよい。

次に、図２に、本発明の主整合回路２０および補正整合回路３０からなる整合回路１２の具体例を示し、その回路の構成について以下に説明する。

整合回路１２は、可変コンデンサ２１および可変コイル２２の可変素子を有し、逆Ｌ型整合回路を備えた主整合回路２０と、この主整合回路２０に従属して直列に接続され、主整合回路２０だけでは、周波数帯域をカバーできない部分を拡張してカバーし、さらに微調整整合を行なえるようにし、固定コイル３１と固定コンデンサ３３の直列整合回路および固定コイル３５と固定コンデンサ３７の並列整合回路と、切換により整合素子を選択する回路であるスイッチ３２，３４，３６，３８を備えた補正整合回路３０とによりアンテナインピーダンス整合を行う構成である。

スイッチ３２はコイル３１を有効にするか、または、バイパスにするかを決め、以下同様に、スイッチ３４はコンデンサ３３を、スイッチ３６はコイル３５を、スイッチ３８はコンデンサ３７を、それぞれ、を有効にするか、または、バイパスにするかを決める回路となる。

なお、図２に示された主整合回路２０および補正整合回路３０を構成する各素子の数は、増やされてもよい。

次に、整合回路１２の動作について説明する。

主整合回路２０は、制御信号Ａに従い、整合素子である可変コンデンサ２１と可変コイル２２の各定数（キャパシタンス、インダクタンス）を操作し、更に、補正整合回路３０は、制御信号Ｂに従い、整合素子である固定コンデンサ３３，３７と固定コイル３１，３５の各定数（キャパシタンス、インダクタンス）を入り切りの操作を行い、増幅器２２０の出力インピーダンス（例えば５０Ω）とアンテナ３の入力端のインピーダンス（例えば数ＫΩ）との整合点を得る。即ち、例示の数値では、整合回路１２の入力インピーダンスが５０Ωに見えるように、整合回路１２の出力インピーダンスが数ＫΩに見えるように整合動作させる。

主整合回路２０の整合素子である可変コンデンサ２１と可変コイル２２の各定数（キャパシタンス、インダクタンス）は、それぞれの定数の変化できる最大値と最小値により整合できる範囲すなわちインピーダンス変換の可能な範囲が定まる。

そこで、整合開始前の整合回路の状態でアンテナインピーダンスを識別しておくことにより、主整合回路２０での整合動作後のアンテナインピーダンスが目的の値まで変換できるか否かの判定が行われる。

従って、整合回路１２の整合動作に入る前に、整合前のアンテナインピーダンスをチェックし、主整合回路２０の整合範囲内にあるかについて、整合前に検出回路１１によって検出されたＲおよびφの値を基準値と比較して、どの程度乖離しているかの計算を制御部１３で行うことにより、補正整合回路３０の補正動作（補正回路の自動選択）に入るか否かの判定が行われる。

このように、検出回路１１、制御部１３および整合回路１２のフィードバック制御ループが形成された回路方式により、主整合回路２０および補正整合回路３０の整合動作が行われる。

なお、主整合回路２０にて整合点が得られたならば、補正整合回路３０は、制御信号Ｂによって、インダクタンス，キャパシタンスの各素子が無効、即ち、スルーの状態（スイッチ３２，３４はＯＮ、スイッチ３６，３８はＯＦＦ）にされる。

このように、整合シーケンスでは、主整合回路２０の整合状況に応じて、補正整合回路３０が制御信号Ｂに従って、定数（キャパシタンス、インダクタンス）を挿入する場合と挿入不要とする場合が生じる。

主整合回路２０の整合シーケンスは、詳細は、後述の図１のフローチャートに示す整合方法で行われ、例えば、無線機機側にてチャネル周波数切換が行われれば、常に、前記フィードバック制御ループが形成された回路方式により整合が行われる。

整合点は、進行波検出電圧（Ｐｆ）と反射波検出電圧（Ｐｒ）の値の所定の計算結果から得られるＶＳＷＲ（ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ；電圧定在波比）の値が最小となる定数（キャパシタンス、インダクタンス）を探索することによって得られる。

なお、補正整合回路３０の整合シーケンスも、後述の図１のフローチャートに示す整合方法で行われる。

図１に、本発明の整合回路１２を構成する主整合回路２０および補正整合回路３０に用いられる整合方法のフローチャート図を示し、先ず、主整合回路２０に適用された場合の整合動作について説明を行う。

無線機より送信される、任意の無線周波数（チャネル周波数）である高周波電力信号がアンテナ整合器に入力され、主整合回路２０に有する可変コイル２２のインダクタ；Ｌおよび可変コンデンサ２１のキャパシタ；Ｃの各値が、例えばチャネル周波数に基づき、初期値にセットされ整合開始（Ｓ３０）となる。

先ず、可変コイル２２のインダクタ探索（Ｓ３１）のルーチンに入り、可変コイル２２のインダクタンス可変範囲限界判定（Ｓ３２）が行われる。

インダクタンス可変範囲限界判定（Ｓ３２）がＮＯ、即ち、当該周波数にて可変コイル２２が整合範囲内と判定されれば、負荷インピーダンス検出電圧（Ｒ）の値を予め定めた基準値と比較するＲ成分極性反転判定（Ｓ３４）が行われる。

Ｒ成分極性反転判定（Ｓ３４）がＹＥＳ、即ち、Ｒ成分が極性反転に至っていれば、可変コンデンサ２１のキャパシタ探索（Ｓ３５）のルーチンに入る。

次に、可変コンデンサ２１のキャパシタンス可変範囲限界判定（Ｓ３６）が行われ、その結果、ＮＯ、即ち、当該周波数にて可変コンデンサ２１が整合範囲内と判定されれば、信号の位相回転状況を判定するΦ成分極性反転判定（Ｓ３８）が行われる。

Ｓ３８の結果、ＹＥＳ、即ち、Φ成分の極性が反転しているならば、現在の進行波検出電圧（Ｐｆ）、反射波検出電圧（Ｐｒ）より計算されるＶＳＷＲ閾値判定（Ｓ３９）に入る。

Ｓ３９の結果、ＹＥＳ、即ち、ＶＳＷＲが閾値以下であれば、送信電力効率の良好な点を求めるＶＳＷＲ探索（Ｓ４０）の処理を行う。この処理が終われば、整合回路２０での初期の整合動作によって完結するので、整合ＯＫ・整合終了（Ｓ４１）となる。

なお、Ｓ３２のインダクタンス可変範囲限界判定でＹＥＳ、即ち、当該周波数にて可変コイル２２の整合範囲が限界を越えていると判定されれば、ＶＳＷＲ閾値判定（Ｓ３３）を行い、これがＹＥＳ（ＶＳＷＲ閾値以内；ＯＫ）であれば、Ｓ４０へ移行する。

更に、Ｓ３６のキャパシタンス可変範囲限界判定でＹＥＳ、即ち、当該周波数にて可変コンデンサ２１の整合範囲が限界を越えていると判定されれば、ＶＳＷＲ閾値判定（Ｓ３７）を行い、これがＹＥＳ（ＶＳＷＲ閾値以内；ＯＫ）であれば、Ｓ４０へ移行する。

ここで送信電力効率の良好な点を求める詳細なＶＳＷＲ探索（Ｓ４０）の処理に入り、この処理が終われば、整合回路２０での整合動作によって完結するので、整合ＯＫ終了（Ｓ４１）となる。

一方、Ｓ３３又はＳ３７の各判定で、ＮＯ、即ち、ＶＳＷＲが閾値以上（ＯＫではない）であれば、送信電力効率の良好な点を求める詳細なＶＳＷＲ探索に入ることができず、整合動作は不調に終わり、一旦終了とする整合ＮＧ終了（Ｓ４２）で終わらせる。

また、Ｓ３４でＮＯと判定されたならば、Ｓ３１に戻され、再度、可変コイル２２のインダクタ探索処理から行う。

同様に、Ｓ３８でＮＯと判定されたならば、Ｓ３５に戻され、再度、可変コンデンサ２１のキャパシタ探索処理から行う。

更に、Ｓ３９でＮＯと判定されたならば、Ｓ３１の初めに戻され、再度、可変コイル２２のインダクタ探索処理から行う。

このように、検出されたインピーダンス（Ｒ）検出電圧、位相（Φ）検出電圧により、インピーダンスチェックを行いながら、例えば、アンテナ整合器の入力側インピーダンス整合に関しては、５０Ωに最も近い部分（インダクタ、キャパシタの各値）を探し、最終的には、検出された進行波電圧（Ｐｆ）、反射波電圧（Ｐｒ）からＶＳＷＲ（電圧定在波比）を算出し、このＶＳＷＲ値が規格内であれば、整合ＯＫ、ＶＳＷＲ値が規格外であれば整合ＮＧとするものである。

以上の整合手順が整合回路２０による通常の整合動作、即ち、アンテナインピーダンスの途中変化が起こされていない初期の段階として行われる。

次に、システム運用時のアンテナインピーダンス変化を来した状況下の高速補正整合動作の手順について、図１に示すフローチャートにより、補正整合回路３０に適用される整合動作の説明を行う。

以下の説明が本発明のアンテナインピーダンスを補正する第１の実施例の方法であり、定数（キャパシタンス、インダクタンス）を挿入する場合と挿入不要とする場合の自動選択シーケンスとなる。

前記主整合回路２０に適用される整合動作によって、整合ＯＫ（整合終了）となっても、運用中にインピーダンスの変化要素が発生し、アンテナインピーダンスが変化することがある。

このような場合、高速移動体等の通信運用時は再度の前記主整合回路２０に適用される整合動作を行うには、整合時間を要し、時間的に高速での実行完了には無理がある。このため高速で整合素子の切換整合動作が行える補正整合回路３０に対し、図１のフローチャートが適用されて、これによる整合動作が可能となる。

そこで、補正整合回路３０に有するスイッチ選択型の固定コイル３１，３５のインダクタ（Ｌ）およびスイッチ選択型の固定コンデンサ３３，３７のキャパシタ（Ｃ）の各値が初期値（例えば全素子非選択；インダクタンス素子，キャパシタンス素子がスルー）にセットされ整合開始（Ｓ３０）となる。

先ず、固定コイル３１、３５のインダクタ探索（Ｓ３１）のルーチンに入り、固定コイル３１，３５のインダクタンス可変範囲限界判定（Ｓ３２）が行われる。

インダクタンス可変範囲限界判定（Ｓ３２）がＮＯ、即ち、当該周波数にて選択された固定コイル３１、３５が整合範囲内と判定されれば、負荷インピーダンス検出電圧（Ｒ）の値を予め定めた基準値と比較するＲ成分極性反転判定（Ｓ３４）が行われる。

Ｒ成分極性反転判定（Ｓ３４）がＹＥＳ、即ち、Ｒ成が分極性反転に至っていなければ、そのまま、固定コンデンサ３３，３７のキャパシタ探索（Ｓ３５）のルーチンに入る。

次に、固定コンデンサ３３，３７のキャパシタンス可変範囲限界判定（Ｓ３６）が行われ、その結果、ＮＯ、即ち、当該周波数にて選択された固定コンデンサ３３，３７が整合範囲内と判定されれば、信号の位相回転状況を判定するΦ成分極性反転判定（Ｓ３８）が行われる。その結果、ＹＥＳ、即ち、Φ成分の極性が反転しているならば、現在の進行波検出電圧（Ｐｆ）、反射波検出電圧（Ｐｒ）より計算されるＶＳＷＲ閾値判定（Ｓ３９）に入る。その結果、ＹＥＳ、即ち、ＶＳＷＲが閾値以下であれば、送信電力効率の良好な点を求めるＶＳＷＲ探索（Ｓ４０）の処理を行う。この処理が終われば、整合回路３０でのスイッチ切替による高速整合動作によって完結するので、整合ＯＫ終了（Ｓ４１）となる。

なお、Ｓ３２のインダクタンス可変範囲限界判定でＹＥＳ、即ち、当該周波数にて固定コイル３１，３５の整合範囲が限界を越えていると判定されれば、ＶＳＷＲ閾値判定（Ｓ３３）を行い、これがＹＥＳであれば、Ｓ４０へ移行し、更に、Ｓ３６のキャパシタンス可変範囲限界判定でＹＥＳ、即ち、当該周波数にて固定コンデンサ３３，３７の整合範囲が限界を越えていると判定されれば、ＶＳＷＲ閾値判定（Ｓ３７）を行い、これがＹＥＳであれば、Ｓ４０へ移行し、それぞれ送信電力効率の良好な点を求めるＶＳＷＲ探索（Ｓ４０）の処理を行う。この処理が終われば、整合ＯＫ終了（Ｓ４１）となる。

一方、Ｓ３３およびＳ３７の各判定で、ＮＯ、即ち、ＶＳＷＲが閾値以上であれば、送信電力効率の良好な点を求めるＶＳＷＲ探索に入ることができず、整合動作は不調に終わり、一旦終了とする整合ＮＧ終了（Ｓ４２）で終わらせる。

また、Ｓ３４でＮＯと判定されたならば、Ｓ３１に戻され、再度、固定コイル３１，３５のインダクタ探索処理から行う。

同様に、Ｓ３８でＮＯと判定されたならば、Ｓ３５に戻され、再度、固定コンデンサ３３，３７のキャパシタ探索処理から行う。

また、Ｓ３９でＮＯと判定されたならば、Ｓ３１の初めに戻され、再度、固定コイル３１，３５のインダクタ探索処理から行う。

なお、補正整合回路３０のフローチャートにて整合ＮＧになっても、主整合回路での整合範囲での状態は保たれている。

次に、システム運用時のアンテナインピーダンスに変化を来した状況下での高速補正整合動作の手順について、図３に示すフローチャートにより、主整合回路２０および記載はないが主整合回路２０の類似形の切替方式による整合動作の説明を行う。

以下の説明が本発明のアンテナインピーダンスを補正する第２の実施例の方法であり、定数（キャパシタンス、インダクタンス）を変化させる回路形式の異なる２種類の整合回路、Ａ形整合回路（例えば、図２主整合回路２０）およびＢ形整合回路（例えば、主整合回路２０における可変コイル２２が入力端子２３側に有する回路）のいずれかを自動選択するシーケンスを備えた方法により高速補正整合動作が行える。

整合タイプ（形式）判定開始（Ｓ５０）は、負荷インピーダンス検出電圧（Ｒ）、位相検出電圧（Φ）およびＲの値とΦの値から計算される計算結果の各値により判定処理に入るにあたり、開始の処理ステップである。

「Ｒ＜５０？」（Ｓ５１）は、負荷インピーダンス検出電圧（Ｒ）の値が閾値５０（５０Ω相当）との比較判定処理ステップである。

Ａ形（Ｓ５２）は、（Ｓ５１）がＹＥＳ、即ち、Ｒ分が５０Ω以下であれば、Ａ形整合回路（例えば、図２主整合回路２０）の形式の回路のままで整合を進める整合処理サブルーチンを実行するステップである。

「Φ＞０？」（Ｓ５３）は、（Ｓ５１）がＮＯ、即ち、Ｒ分が５０Ω以上であれば、負荷側の位相検出電圧（Φ）が閾値０（位相回転分相当）との比較判定処理ステップである。

Ｂ形（Ｓ５４）は、（Ｓ５３）がＹＥＳ、即ち、Φ（位相回転分）の値が０より大きいのであれば、Ｂ形整合回路（例えば、主整合回路２０に対し、可変コイル２２が入力端子２３側に有する回路形式）に切り替え、整合動作を行う整合処理サブルーチンに入るステップである。

「（Φ^２＋（Ｒ−２５）^２）の平方根（ベクトル量の絶対値）＜２５？」（Ｓ５５）は、（Ｓ５３）がＮＯ、即ち、Φ（位相回転分）の値が０より小さいのであれば、（Φ^２＋（Ｒ−２５）^２）の平方根の計算（ベクトル量の絶対値）の計算を行い、その結果に対し、閾値２５（インピーダンス２５Ω相当）との比較判定を行う処理ステップである。

Ｂ形（Ｓ５６）は、（Ｓ５５）がＹＥＳ、即ち、（Φ^２＋（Ｒ−２５）^２）の平方根の結果が２５より小さいのであれば、Ｂ形整合回路に切り替え、整合動作を行う整合処理サブルーチンに入る処理ステップである。

Ａ形（Ｓ５７）は、（Ｓ５５）がＮＯ、即ち、（Φ^２＋（Ｒ−２５）^２）の平方根の結果が２５より大きいのであれば、Ａ形整合回路のままで良いとする整合処理サブルーチンに入る処理ステップである。

第２の実施例は、第１の実施例と組み合わせて、実施例としてもよい。

次に、運用時のアンテナインピーダンスの変化を来した状況下の高速補正整合動作の手順について、図４に示すフローチャートにより、補正整合回路３０に適用される整合動作の説明を行う。

以下の説明が、本発明のアンテナインピーダンスを補正する第３の実施例の方法であり、整合素子（キャパシタンス素子、インダクタンス素子）のいずれか１つを自動選択するシーケンスを備えた方法により高速補正整合動作が行える。

図４のフローチャートは、制御部１３が、入力された各検出電圧値のデータを基にして、反射レベルおよびアンテナインピーダンスの計算を行い、負荷側のインピーダンスであるアンテナインピーダンスの確認のため、負荷インピーダンス検出電圧（Ｒ）と位相検出電圧（Φ）とによって、ベクトル量（インピーダンス）＝Ｒ（抵抗分）＋ｊＸ（リアクタンス分）の式で表される計算を行い、これらの結果の値を判定に用いて処理を進める手順の方法である。

補助回路選択開始（Ｓ６０）は、補正整合回路３０が行う図４フローチャートの処理開始のステップである。

「Ｒ＜５０？」（Ｓ６１）は、ベクトル量（インピーダンス）＝Ｒ（抵抗分）＋ｊＸ（リアクタンス分）の式で表される計算を行い、Ｒ（抵抗分）の値が、閾値５０と比較判定する処理ステップである。

「Ｘ＜０？」（Ｓ６２）は、（Ｓ６１）がＹＥＳ、即ち、Ｒ分が５０Ω以下であれば、先のベクトル量（インピーダンス）＝Ｒ（抵抗分）＋ｊＸ（リアクタンス分）の式で表される計算結果より、Ｘ（リアクタンス分）の値が、閾値０と比較判定する処理ステップである。

「｜Ｘ｜＞１００？」（Ｓ６３）は、（Ｓ６１）がＮＯ、即ち、Ｒ分が５０Ω以上であれば、先のベクトル量（インピーダンス）＝Ｒ（抵抗分）＋ｊＸ（リアクタンス分）の式で表される計算およびｊＸ（リアクタンス分）の絶対値を計算し、閾値１００と比較判定する処理ステップである。

「対ＧＮＤのコンデンサを使用」（Ｓ６４）は、（Ｓ６２）がＹＥＳ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の値が０以下の領域であれば、例えば、固定コンデンサ３７を用いて整合動作を実行する処理ステップである。

「対ＧＮＤのコイルを使用」（Ｓ６５）は、（Ｓ６２）がＮＯ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の値が０以上の領域であれば、例えば、固定コイル３５を用いて整合動作を実行する処理ステップである。

「対ＧＮＤのコイルを使用」（Ｓ６６）は、（Ｓ６３）がＮＯ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の絶対値が１００（Ω）以下であれば、例えば、固定コイル３５を用いて整合動作を実行する処理ステップである。

「Ｘ＜０？」（Ｓ６７）は、（Ｓ６３）がＹＥＳ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の絶対値が１００（Ω）以上であれば、先のベクトル量（インピーダンス）＝Ｒ（抵抗分）＋ｊＸ（リアクタンス分）の式で表される計算結果より、Ｘ（リアクタンス分）の値が、閾値０と比較判定する処理ステップである。

「Ｘ＜−２００？」（Ｓ６８）は、（Ｓ６７）がＹＥＳ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の値が０より小さい領域であれば、Ｘ（リアクタンス分）の値が、閾値（−２００）と比較判定する処理ステップである。

「Ｘ＜５００？」（Ｓ６９）は、（Ｓ６７）がＮＯ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の値が０より大きい領域であれば、Ｘ（リアクタンス分）の値が、閾値５００と比較判定する処理ステップである。

「直列コイルを使用」（Ｓ７０）は、（Ｓ６８）がＹＥＳ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の値が（−２００）（Ω）を下回る領域であれば、例えば、固定コイル３１を用いて整合動作を実行する処理ステップである。

「全て未使用」（Ｓ７１）は、（Ｓ６８）がＮＯ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の値が（−２００）（Ω）を上回るの領域であれば、補正整合回路３０に有する、いずれの整合素子も用いられず、整合動作を停止する処理ステップである。

「直列コンデンサを使用」（Ｓ７２）は、（Ｓ６９）がＹＥＳ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の値が５００（Ω）を下回る領域であれば、例えば、固定コンデンサ３３を用いて整合動作を実行する処理ステップである。

「全て未使用」（Ｓ７３）は、（Ｓ６９）がＮＯ、即ち、Ｘ（リアクタンス分）の値が５００（Ω）を上回る領域であれば、補正整合回路３０に有する、いずれの整合素子も用いられず、整合動作を停止する処理ステップである。

なお、「全て未使用」（Ｓ７１）および「全て未使用」（Ｓ７３）補正整合回路３０での補正可能範囲を超える整合が必要なアンテナインピーダンス状態であるので、主整合回路２０の再整合動作が必要である。

以上のように、本発明は、アンテナの特性インピーダンスに対して無線機側から見た反射状態を表す電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が良好になるように整合するアンテナ整合器において、変化するアンテナのインピーダンスの値により、整合回路の整合形式を自動識別して選択し、高速に整合することができる。

本発明は、移動通信に用いられる無線通信システムに適用されて、一例として、公共事業体内の通信等に利用することができる。

本発明の整合回路である主整合回路および補正整合回路の整合方法を示すフローチャート図である。本発明の主整合回路および補正整合回路を示す回路図である。本発明の整合回路である主整合回路および補正整合回路の整合方法を示すフローチャート図である。本発明の整合回路である主整合回路および補正整合回路の整合方法を示すフローチャート図である。アンテナ整合器が接続された無線システムのブロック図である。アンテナ整合器のブロック図である。

符号の説明

１アンテナ整合器
２無線機
３アンテナ
１１検出回路
１２整合回路
１３制御部
１４電源部
２０主整合回路
２１可変コンデンサ
２２可変コイル
２３，２４，３９、４０端子
３０補正整合回路
３１，３５固定コイル
３３，３７固定コンデンサ
３２，３４，３６，３８スイッチ
２１０送受信機
２２０増幅器

Claims

無線機の増幅器から出力された高周波電力信号を入力とし、アンテナインピーダンス整合を行って、該高周波電力信号をアンテナへ出力するアンテナ整合器において、
該アンテナ整合器は、
前記高周波電力信号の進行波、反射波、位相および負荷インピーダンスを各検出電圧値として検出する検出回路と、
前記各検出電圧値を基にして、反射レベルおよびアンテナインピーダンスの計算を行い、整合動作のための第１および第２の制御信号を出力する制御部と、
可変素子で構成された主整合回路および該主整合回路に従属接続され、キャパシタンス素子および／またはインダクタンス素子の切換による素子選択の構成とした補正整合回路を有する整合回路と、
を備えたアンテナ整合器の整合方法であって、
前記主整合回路は前記第１の制御信号に従い前記可変素子を調整して電圧定在波比が所定の良好な値となるように整合動作を実行し、
前記制御部は、前記主整合回路の整合動作の結果から得られた前記反射レベルおよびアンテナインピーダンスの計算によって、前記補正整合回路の整合動作の要否を判定し、
該判定結果が整合要の場合、前記補正整合回路は前記第２の制御信号に従い前記キャパシタンス素子および／またはインダクタンス素子を切換えて電圧定在波比が所定の良好な値となるように整合動作を実行するアンテナ整合器の整合方法。