JP2009171523A - アンテナ整合器の整合方法 - Google Patents
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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
【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(Voltage Standing Wave Ratio;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。
「(Φ2+(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、(Φ2+(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、(Φ2+(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、(Φ2+(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。
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
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 (1)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008010433A JP2009171523A (ja) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | アンテナ整合器の整合方法 |
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- 2008-01-21 JP JP2008010433A patent/JP2009171523A/ja active Pending
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