JP2006060729A - Antenna matching equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力増幅回路の高周波信号出力端での電源インピーダンスを空中線(空中線)の入力端での負荷インピーダンスに自動整合させる空中線整合器に関する。 The present invention relates to an antenna matching unit that automatically matches a power source impedance at a high-frequency signal output end of a power amplifier circuit with a load impedance at an input end of an antenna (aerial).
従来技術は、送信機と空中線との間に挿入接続された整合器が、送信機と空中線間のインピーダンス差を示す信号成分(Z)および位相差を示す信号成分(φ)を検出し、この各値をゼロにするような整合動作と、進行波電力と反射波電力の比をとった電圧定在波比(VSWR)を算出し、VSWRの最良点探索を行い、これが最良値となるような整合動作とを行い、この整合動作が繰り返されることによって整合精度を向上させるものであった。(例えば、特許文献1参照)。
図3に前記従来技術の空中線整合器のブロック図の一例を示す。
図3において、1は電力増幅回路、11は空中線、2は電力増幅回路1と空中線11との間に挿入接続される空中線整合器、4は整合回路、5は可変キャパシタ、6は可変インダクタ、7はPf(進行波電力)、Pr(反射波電力)検出回路、8はR(インピーダンスの抵抗分)、Φ(インピーダンスのリアクタンス分)検出回路、12は制御回路の各ブロックによって構成される。
空中線整合器2は、整合回路4と、Pf、Pr検出回路7と、R、Φ検出回路8と、Pf、Pr検出回路7およびR、Φ検出回路8の各検出信号を入力とし、入力された各検出信号は整合動作の演算処理をして整合回路4に、電力増幅回路1と空中線11との間のインピーダンス整合を自動的に行わせる整合制御信号20a、20bを出力とする制御回路12とを備えたものである。
図3における整合動作の説明をする。
制御回路12は、整合動作開始に先立ち可変キャパシタ5および可変インダクタ6のそれぞれの変動位置が予め定められた開始位置であるホーミング位置に設定させるように整合制御信号20a、20bを可変キャパシタ5および可変インダクタ6へ出力させる。
整合回路4の例では、可変キャパシタ5および可変インダクタ6のそれぞれのリアクタンス分が最小値となる位置に制御される。
整合回路4とこれに直列接続された空中線11によって形成される回路が電力増幅回路1の出力に対しての負荷回路となる。
次に、電力増幅回路1から出力される高周波信号電力(RF電力)が整合回路4に入力される。これと同時に、信号回路A0点にカップルされて微小RF電力がR、Φ検出回路8に入力される。R、Φ検出回路8にて電力増幅回路1の出力インピーダンス値と空中線整合器2の入力インピーダンス値の差から誤差信号として得られるR、Φ検出信号が検出される。このR、Φ検出信号は電力増幅回路1の出力インピーダンス(基準インピーダンス;例えば50Ω)のときのR成分、Φ成分とそれぞれ比較される。このとき信号回路A0点のインピーダンス(入力端から整合回路4と空中線11側をみたインピーダンス)は電力増幅回路1の出力インピーダンスと整合が取れていないので、R成分の差(誤差)あるいはΦ成分の差(誤差)が生じて、その誤差に応じた誤差電圧がR、Φ検出出力として生成される。
制御回路12は、R、Φ検出回路8が出力するR、Φ検出出力を取り込み、整合動作の演算処理である基準インピーダンスとの誤差がゼロ又はゼロに限りなく近づくように可変キャパシタ5の容量値および可変インダクタ6のインダクタンス値を変化させるための駆動信号として整合制御信号20a、20bを出力する。
なお、R、Φ検出回路8は信号回路A0点のインピーダンスが基準インピーダンスに同じであれば、誤差が生じなかったものとしてR、Φ検出出力は各誤差電圧0Vになるように予め調整されている。
このとき、信号回路A0点にカップルされて微小RF電力がPf、Pr検出回路7にも入力される。Pf、Pr検出回路7にてPf(進行波電力の成分)およびPr(反射波電力の成分)のPf、Pr検出信号が検出される。このPf、Pr検出信号は電圧値であるPf値、Pr値として制御回路12へ供給する。制御回路12ではPf値とPr値の比を演算して、定在波比を得る。得られた定在波比は、予め制御回路12に記憶させた規定値と比較し、規定値以下であることを確認する。
以上の整合動作によって、定在波比が規定値以下であり、R、Φ検出回路8のR、Φ検出出力がそれぞれ0Vまたは0Vに限りなく近づくようになったとき、信号回路A0点のインピーダンスが電力増幅回路1の出力インピーダンス(基準インピーダンス)に一致または限りなく一致したときであり、電力増幅回路1と空中線11とのインピーダンス整合がとれた状態である。このとき、電力増幅回路1から出力される高周波信号電力(RF電力)がもっとも効率よく空中線11へ供給される。
整合動作開始の直後の電力増幅回路1の負荷インピーダンスは、可変キャパシタ5および可変インダクタ6のそれぞれのリアクタンスが最小値であるので、基準インピーダンスに対して、かなり低い値(例;基準インピーダンスが50Ωの場合、可変キャパシタ5および可変インダクタ6からなる整合回路4のインピーダンスは数Ω〜十数Ω程度)となる。
電力増幅回路1の負荷インピーダンスが基準インピーダンスに対して低いので、その出力は過負荷状態である。この過負荷状態は整合動作が進むにつれ軽減されてくる。整合動作が完了すれば電力増幅回路1の出力インピーダンスは負荷インピーダンスとほぼ同一となり整合がとれた状態となる。
整合動作の開始から整合動作の中盤頃までは、電力増幅回路1の出力は、過負荷状態となるので、過負荷状態となった電力増幅回路1に有する半導体の出力増幅素子に過電流が流される状態となり、稀に半導体の内部回路を過電流破損に至らしめるときがある。大電力用の半導体の出力増幅素子になるほど、この不具合が発生し易くなる傾向がある。
FIG. 3 shows an example of a block diagram of the prior art antenna matching device.
In FIG. 3, 1 is a power amplifier circuit, 11 is an antenna, 2 is an antenna matching unit inserted and connected between the power amplifier 1 and the
The antenna matching
The matching operation in FIG. 3 will be described.
Prior to the start of the matching operation, the
In the example of the
A circuit formed by the
Next, high-frequency signal power (RF power) output from the power amplifier circuit 1 is input to the
The
If the impedance of the signal circuit A0 point is the same as the reference impedance, the R and Φ detection circuit 8 is preliminarily adjusted so that the R and Φ detection outputs are each error voltage 0 V, assuming that no error has occurred. .
At this time, the minute RF power is coupled to the signal circuit A 0 point and is also input to the Pf and Pr detection circuit 7. The Pf and Pr detection circuit 7 detects Pf and Pr detection signals of Pf (traveling wave power component) and Pr (reflected wave power component). The Pf and Pr detection signals are supplied to the
With the above matching operation, when the standing wave ratio is not more than the specified value and the R and Φ detection outputs of the R and Φ detection circuit 8 come close to 0V and 0V, respectively, the impedance of the signal circuit A0 point Corresponds to the output impedance (reference impedance) of the power amplifying circuit 1 or infinitely, and the impedance matching between the power amplifying circuit 1 and the
The load impedance of the power amplifier circuit 1 immediately after the start of the matching operation is considerably lower than the reference impedance (eg, the reference impedance is 50Ω) because the reactances of the
Since the load impedance of the power amplifier circuit 1 is lower than the reference impedance, the output is overloaded. This overload condition is reduced as the alignment operation proceeds. When the matching operation is completed, the output impedance of the power amplifier circuit 1 is almost the same as the load impedance, and the matching is achieved.
From the start of the matching operation to the middle stage of the matching operation, the output of the power amplifying circuit 1 is in an overload state. Therefore, an overcurrent flows through the semiconductor output amplifying element included in the power amplifying circuit 1 in the overloaded state. In rare cases, the internal circuit of the semiconductor may be damaged by overcurrent. This problem tends to occur more easily as the output amplifier element of a semiconductor for high power is used.
図4に従来の空中線整合器のブロック図の他の例として、上記の従来技術の欠点を対策したものを示す。
図4において、10a、10bは電力増幅回路1と整合回路4との間に挿入接続された切替スイッチ、14は切替スイッチ10a、10bの接続切替えにより電力増幅回路1と整合回路4との間に挿入接続される基準インピーダンスを有した固定アッテネータであり、制御回路12は切替スイッチ10a、10bを切替え制御する信号を出力する。そのほかのブロックは図3に同じ構成であるので各ブロックの説明を省略する。
固定アッテネータ14は、整合動作時に切替スイッチ10a、10bの接点が制御回路12からの切替スイッチ制御信号に従い電力増幅回路1と整合回路4との間に挿入接続される。一方、整合動作が完了したら切替スイッチ10a、10bの接点が制御回路12からの切替スイッチ制御信号に従い電力増幅回路1と整合回路4との間が直結され、固定アッテネータ14は外されることになる。
固定アッテネータ14が接続されたときは、反射波電力を低減するように働くので、図3の構成のときに生じた次の問題点である「整合動作の開始から整合動作の中盤頃までは、電力増幅回路1の出力は、過負荷状態となるので、過負荷状態となった電力増幅回路1に有する半導体の出力増幅素子に過電流が流される状態となり、稀に半導体の内部回路を過電流破損に至らしめるときがある。大電力用の半導体の出力増幅素子になるほど、この不具合が発生し易くなる傾向がある。」の解決が図られ、即ち、電力増幅回路1の出力の過負荷状態を軽減させることが可能となる。
この結果、電力増幅回路1に有する半導体の出力増幅素子に過電流が流される状態となることを避けることができ、半導体の内部回路を破損防止させるものである。
FIG. 4 shows another example of a block diagram of a conventional antenna matching device in which the above-mentioned drawbacks of the prior art are addressed.
In FIG. 4, 10a and 10b are change-over switches inserted and connected between the power amplifier circuit 1 and the
In the fixed attenuator 14, the contacts of the
When the fixed attenuator 14 is connected, it works to reduce the reflected wave power, so the next problem that occurred in the configuration of FIG. 3 is “From the start of the matching operation to the middle of the matching operation. Since the output of the power amplifier circuit 1 is in an overload state, an overcurrent is caused to flow through the semiconductor output amplifier element included in the power amplifier circuit 1 in the overload state. The problem is that the more the semiconductor power amplifying element for high power is, the more likely this problem is to occur. That is, the output of the power amplifying circuit 1 is overloaded. Can be reduced.
As a result, it is possible to prevent an overcurrent from flowing through the semiconductor output amplifying element included in the power amplifying circuit 1, and to prevent damage to the internal circuit of the semiconductor.
図4の固定アッテネータ14は整合動作中に接続され、整合が完了し機器の使用状態では外される。これは機器の使用状態での固定アッテネータによる電力損失による機器全体での電力効率の低下を防ぐためである。従って、固定アッテネータ14の減衰量は電力増幅回路1の所定の出力において、インピーダンス不整合による反射電力の最大値において電力増幅回路1の出力半導体回路を破損から保護されるように値を決めている。
このため、整合動作中の整合回路4は低減された信号電力での整合状態であり、このときの整合回路4に有する可変キャパシタ5および可変インダクタ6のそれぞれの整合位置と、整合動作完了して所定の信号電力が整合回路4に供給されたときには、可変キャパシタ5および可変インダクタ6のそれぞれの整合位置に誤差が生じる。
固定アッテネータ14が外され、電力増幅回路1と整合回路4との間が直結されたときには、整合誤差が残存し、機器の使用状態での電力増幅回路1の出力インピーダンスと空中線11を負荷にもつ整合回路4のインピーダンスとの整合状態にわずかな誤差が生じ最適整合状態とはならない。従って、空中線11の放射電力は最大効率が得られない。
The fixed attenuator 14 in FIG. 4 is connected during the alignment operation, and the alignment is completed and is removed when the device is in use. This is to prevent a reduction in power efficiency of the entire device due to power loss due to the fixed attenuator in the use state of the device. Therefore, the amount of attenuation of the fixed attenuator 14 is determined so that the output semiconductor circuit of the power amplifying circuit 1 is protected from damage at the maximum value of the reflected power due to impedance mismatch at a predetermined output of the power amplifying circuit 1. .
For this reason, the
When the fixed attenuator 14 is removed and the power amplifying circuit 1 and the
以上説明した、電力増幅回路の出力端での過負荷状態により増幅素子が破損するのを防止した上で電力増幅回路の出力インピーダンスと空中線の入力インピーダンスとの整合を行う整合回路の整合動作における固定アッテネータ挿入時の残存整合誤差をなくし整合精度の低下を防ぐことが課題である。 Fixed in the matching operation of the matching circuit for matching the output impedance of the power amplifier circuit and the input impedance of the antenna after preventing the amplification element from being damaged due to the overload state at the output end of the power amplifier circuit as described above The problem is to eliminate the residual matching error when the attenuator is inserted and to prevent the matching accuracy from being lowered.
本発明の目的は、上記の課題を解決し、電力増幅回路の破損を防ぎ、整合動作完了後の残存整合誤差をなくした空中線整合器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an antenna matching unit that solves the above-described problems, prevents damage to a power amplifier circuit, and eliminates a residual matching error after completion of a matching operation.
この目的を達成するために、空中線整合器は、信号源である電力増幅回路と空中線との間に挿入接続され、整合回路と、Pf、Pr検出回路と、R、Φ検出回路と、該Pf、Pr検出回路および該R、Φ検出回路が出力する各検出信号を入力とし、該入力された各検出信号によって整合動作の演算処理をして、前記整合回路に前記電力増幅回路と前記空中線との間のインピーダンス整合を自動的に行わせる整合制御信号を出力する制御回路とを備えた空中線整合器であって、
該空中線整合器の入力端と前記整合回路との間に挿入接続される可変アッテネータと、該可変アッテネータをバイパスさせる切替スイッチとを備えて、
前記制御回路は、前記演算処理を基に該可変アッテネータのアッテネータ値を変化させる可変アッテネータ制御信号および該切替えスイッチを切替える切替スイッチ制御信号を出力し、
前記可変アッテネータは、可変アッテネータ制御信号により、整合動作の開始直後において発生するインピーダンス不整合による大きな反射電力を吸収させるように前記アッテネータ値が大きな減衰量に制御され、該整合動作の進行に伴い該インピーダンス不整合による該反射電力が小さくされるのに従って、前記アッテネータ値が小さな減衰量に制御され、該整合動作の完了時には前記アッテネータ値が略ゼロの減衰量に制御され、
前記切替えスイッチは、前記減衰量が略ゼロに制御された後、切替スイッチ制御信号により、前記可変アッテネータを前記バイパスさせるように制御されるように構成されたことを特徴とする。
In order to achieve this object, the antenna matching unit is inserted and connected between a power amplifier circuit as a signal source and the antenna, and includes a matching circuit, a Pf / Pr detection circuit, an R / Φ detection circuit, and the Pf , Pr detection circuit and each detection signal output from the R, Φ detection circuit are input, and a calculation operation of matching operation is performed by each of the input detection signals, and the matching circuit is connected to the power amplification circuit and the antenna. An antenna matching device including a control circuit that outputs a matching control signal for automatically performing impedance matching between
A variable attenuator inserted and connected between the input terminal of the antenna matching unit and the matching circuit; and a changeover switch for bypassing the variable attenuator.
The control circuit outputs a variable attenuator control signal for changing the attenuator value of the variable attenuator based on the arithmetic processing and a changeover switch control signal for changing over the changeover switch.
The variable attenuator is controlled by the variable attenuator control signal so that a large amount of reflected power due to impedance mismatch generated immediately after the start of the matching operation is absorbed, and the attenuation value is increased as the matching operation proceeds. As the reflected power due to impedance mismatch is reduced, the attenuator value is controlled to a small attenuation amount, and when the matching operation is completed, the attenuator value is controlled to an attenuation amount of substantially zero,
The changeover switch is configured to be controlled to bypass the variable attenuator by a changeover switch control signal after the attenuation amount is controlled to be substantially zero.
本発明を実施すれば、従来の空中線整合器での整合精度の低下があるのに対し、本発明の空中線整合器が最適整合状態を確保するものである。このように整合回路の信号源である電力増幅回路を整合動作中に現れる過負荷状態から電力増幅回路の内部増幅素子の破損から保護され、かつ、電力増幅回路の保護のために用いているアッテネータによる残存整合誤差をなくし整合精度の向上を図ることができるので、電力増幅回路の長寿命化ひいては機器の信頼性向上のみならず通信品質の面でも向上となり、本発明は極めて有用であり、特殊効果を発揮するものであることは明らかである。 When the present invention is implemented, the matching accuracy of the conventional antenna matching device is lowered, whereas the antenna matching device of the present invention ensures an optimum matching state. In this way, the power amplifying circuit which is the signal source of the matching circuit is protected from an overload state that appears during the matching operation from the damage of the internal amplifying element of the power amplifying circuit and is used for protecting the power amplifying circuit. As a result, it is possible to improve the matching accuracy by eliminating the residual matching error due to the above-mentioned characteristics. Therefore, the service life of the power amplifier circuit is improved, and not only the reliability of the device but also the communication quality is improved. It is clear that it is effective.
本発明の空中線整合器のブロック図を図1に示す。図1において、1は電力増幅回路、11は空中線、2は電力増幅回路1と空中線11との間に挿入接続される空中線整合器である。
空中線整合器2は、可変キャパシタ5と可変インダクタ6を備える整合回路4と、Pf(進行波電力)、Pr(反射波電力)検出回路7と、R(インピーダンスの抵抗分)、Φ(インピーダンスのリアクタンス分)検出回路8と、切替スイッチ10a、10bとによる図4と同じ構成を有し、3は切替スイッチ10a、10bの接続切替えにより電力増幅回路1と整合回路4との間に挿入接続される基準インピーダンスを有した可変アッテネータであり、9はPf、Pr検出回路7およびR、Φ検出回路8の検出出力を入力とし、整合回路4に備えた可変キャパシタ5を制御する整合制御信号20a、可変インダクタ6を制御する整合制御信号20b、切替スイッチ10a、10bを制御する切替スイッチ制御信号21、可変アッテネータを制御する可変アッテネータ制御信号22を出力する制御回路である構成を有して、図4と比較して固定アッテネータに換え可変アッテネータとし、可変アッテネータ3を制御する可変アッテネータ制御信号22が制御回路9から出力されている点で異なるものである。
A block diagram of the antenna matching device of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a power amplifier circuit, 11 denotes an antenna, and 2 denotes an antenna matching unit inserted and connected between the power amplifier circuit 1 and the
The
次に整合動作の実施例の説明をする。整合動作は制御回路9の制御動作によって行われる。以下図3に示された整合動作フローチャートのSTEP順に説明する。
(STEP1)整合動作開始に先立ち整合回路4の可変キャパシタ5および可変インダクタ6のそれぞれの変動位置が予め定められた開始位置であるホーミング位置に設定させるように制御回路9から整合制御信号20a、20bが可変キャパシタ5および可変インダクタ6に出力される。整合回路4の開始位置であるホーミング位置の設定例では、可変キャパシタ5および可変インダクタ6のそれぞれのリアクタンス分が最小値となる位置に制御される。
切替スイッチ10a、10bのそれぞれの接点は制御回路9から出力される切替スイッチ制御信号21によって、整合動作開始に先立ち可変アッテネータ3が信号回路A点−B点間に挿入されるように制御される。
可変アッテネータ3は制御回路9から出力される可変アッテネータ制御信号22によって整合動作開始に先立つアッテネータ値を任意の大きな減衰量にするように制御される。
(STEP2)電力増幅回路1から出力される高周波信号電力(RF電力)は切替スイッチ10a、可変アッテネータ3、切替スイッチ10bの回路を直列に経由して整合回路4に入力される。
同時に、信号回路B点のインピーダンスを有する信号回路B点にカップルされて微小RF電力がR、Φ検出回路8に入力される。
整合動作開始の直後の電力増幅回路1の負荷インピーダンスは、可変キャパシタ5および可変インダクタ6のそれぞれのリアクタンスが最小値であるので、基準インピーダンスに対して、かなり低い値(例;基準インピーダンスが50Ωの場合、可変キャパシタ5および可変インダクタ6からなる整合回路4のインピーダンスは数Ω〜十数Ω程度)となる。
(STEP3)R、Φ検出回路8にて検出されたR、Φ検出信号が制御回路9へ入力される。
制御回路9へ入力されたR、Φ検出信号のR成分であるRB、Φ成分であるΦBは、制御回路9にメモリに記憶された電力増幅回路1の出力インピーダンス(基準インピーダンス;例えば50Ω)のときのR成分であるR0、Φ成分であるΦ0とそれぞれ比較される。
(STEP4)整合動作が開始され、信号回路B点のインピーダンス(空中線11側をみたインピーダンス)は電力増幅回路1の出力インピーダンス(信号回路A点)と整合が取れていないので、R成分の差(誤差)あるいはΦ成分の差(誤差)が生じて、その誤差に応じた誤差電圧がR、Φ検出出力として生成される。即ち、R、Φ検出回路8の検出出力である誤差電圧〔VR;(RBとR0の差分を電圧変換値)およびVΦ;(ΦBとΦ0の差分を電圧変換値)〕は整合動作の進行に伴い小さくなり、すなわち誤差が減少方向に変化し、整合が取れる方向に制御される。電力増幅回路1の負荷インピーダンスが基準インピーダンスに対して低いので、その出力は過負荷状態である。この過負荷状態は整合動作が進むにつれ軽減されてくる。
(STEP5)可変アッテネータ3は、R、Φ検出回路8にて電力増幅回路1の出力インピーダンス値と空中線整合器2の入力インピーダンス値の差から誤差信号として得られるR、Φ検出信号が検出される値を基に制御回路9にて演算処理されて、整合動作の開始直後において発生するインピーダンス不整合による大きな反射電力を吸収させるように大きな減衰量をとり、整合動作が進むにしたがい反射電力が小さくなるので、小さな減衰量をとるように、制御回路9から出力される可変アッテネータ制御信号により逐次制御される。
可変アッテネータ3の減衰量の制御は、R、Φ検出回路8の検出出力である誤差電圧を用いて行われるので、誤差電圧に比例されるように制御され、整合開始時には誤差電圧が大きく、従って、減衰量も大きな値をとり最大反射電力を吸収し、整合動作の進行に伴い、誤差電圧が小さく、減衰量も小さな値となり信号回路B点において所定の信号電力での整合状態に近づけるように逐次制御される。
(STEP6)誤差がゼロとなるように制御が進むことによって整合動作が完了となる。整合動作が完了すると信号回路A点と信号回路B点が切替スイッチ10a、10bにより直結され可変アッテネータ3がバイパスされ外されるように制御される。
整合動作完了後においては、整合回路4とこれに直列接続された空中線11によって形成される回路が電力増幅回路1の出力に対してのシステム使用中の負荷回路となる。
整合動作が完了したときには、残存整合誤差がなくなり、電力増幅回路1の出力インピーダンスは負荷インピーダンスとほぼ同一となり最適な整合状態となりメッセージ送信可能となる。
Next, an example of the matching operation will be described. The matching operation is performed by the control operation of the
(STEP 1) Prior to the start of the matching operation, the matching
The respective contacts of the changeover switches 10a and 10b are controlled by the changeover
The
(STEP 2) The high frequency signal power (RF power) output from the power amplifier circuit 1 is input to the
At the same time, the minute RF power is coupled to the signal circuit B point having the impedance of the signal circuit B point, and is input to the R and Φ detection circuit 8.
The load impedance of the power amplifier circuit 1 immediately after the start of the matching operation is considerably lower than the reference impedance (eg, the reference impedance is 50Ω) because the reactances of the
(STEP 3) The R and Φ detection signals detected by the R and Φ detection circuit 8 are input to the
R input to the
(STEP 4) Since the matching operation is started and the impedance at the signal circuit B point (impedance seen from the
(STEP 5) In the
Since the attenuation amount of the
(STEP 6) The alignment operation is completed when the control proceeds so that the error becomes zero. When the matching operation is completed, the signal circuit A point and the signal circuit B point are directly connected by the changeover switches 10a and 10b, and the
After the matching operation is completed, the circuit formed by the
When the matching operation is completed, there is no residual matching error, and the output impedance of the power amplifier circuit 1 is almost the same as the load impedance, so that an optimum matching state is achieved and a message can be transmitted.
制御回路9は、R、Φ検出回路8が出力するR、Φ検出出力を取り込み、整合動作の演算処理である基準インピーダンスとの誤差が略ゼロになるように可変キャパシタ5の容量値および可変インダクタ6のインダクタンス値を変化させるための駆動信号として整合制御信号20a、20bを出力する。
なお、R、Φ検出回路8は信号回路のインピーダンスが基準インピーダンスに同じであれば、誤差が生じなかったものとしてR、Φ検出出力は各誤差電圧0Vになるように予め制御回路9の制御条件としている。
また、信号回路B点にカップルされて微小RF電力がPf、Pr検出回路7にも入力される。Pf、Pr検出回路7にてPf(進行波電力の成分)およびPr(反射波電力の成分)のPf、Pr検出信号が検出される。このPf、Pr検出信号は電圧値であるPf値、Pr値として制御回路9へ供給する。制御回路9ではPf値とPr値の比を演算して、定在波比を得て制御回路9にメモリに記憶される。メモリに記憶された定在波比は、予め制御回路9にメモリに記憶された規定値と比較し規定値以下であることをも制御条件として整合動作の整合時の確認としている。
The
Note that if the impedance of the signal circuit is the same as the reference impedance, the R and Φ detection circuit 8 assumes that no error has occurred, and the control conditions of the
Further, the minute RF power is coupled to the signal circuit B point and is also input to the Pf and Pr detection circuit 7. The Pf and Pr detection circuit 7 detects Pf and Pr detection signals of Pf (traveling wave power component) and Pr (reflected wave power component). The Pf and Pr detection signals are supplied to the
以上の整合動作によって、R、Φ検出回路8のR、Φ検出出力がそれぞれ略0Vになったとき、定在波比が規定値以下であれば、信号回路A点、B点の所定の信号電力でのインピーダンスが電力増幅回路1の出力インピーダンス(基準インピーダンス)に略一致したときであり、電力増幅回路1と空中線11とのインピーダンス整合がとれた状態である。このとき、電力増幅回路1から出力される高周波信号電力(RF電力)がもっとも効率よく空中線11へ供給される。さらに空中線11からも最も効率のよい放射がなされる。
この結果、電力増幅回路1に有する半導体の出力増幅素子に過電流が流される状態となることを避けることができ、半導体の内部回路を破損防止させるものである。
With the above matching operation, when the R and Φ detection outputs of the R and Φ detection circuits 8 become approximately 0 V, if the standing wave ratio is less than the specified value, the predetermined signals at the signal circuits A and B This is when the power impedance substantially matches the output impedance (reference impedance) of the power amplifier circuit 1, and the power amplifier circuit 1 and the
As a result, it is possible to prevent an overcurrent from flowing through the semiconductor output amplifying element included in the power amplifying circuit 1, and to prevent damage to the internal circuit of the semiconductor.
本発明は、無線周波数、空中線形状、空中線設置環境に依存して空中線インピーダンスが大きく変化する短波帯の移動通信又は固定通信に用いられる無線通信システムに適用されて通信事業等に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to a radio communication system used for short-wave mobile communication or fixed communication in which antenna impedance changes greatly depending on the radio frequency, antenna shape, and antenna installation environment, and can be used for a communication business or the like. .
1 電力増幅回路
2 空中線整合器
3 可変アッテネータ
4 整合回路
5 可変キャパシタ
6 可変インダクタ
7 Pf、Pr検出回路
8 R、Φ検出回路
9、12 制御回路
10a、10b 切替スイッチ
11 空中線
13 固定アッテネータ
20a、20b 整合制御信号
21 切替スイッチ制御信号
22 可変アッテネータ制御信号
S1〜S6 STEP1〜STEP6
1
4
6 variable inductor 7 Pf, Pr detection circuit 8 R,
11 antenna 13 fixed
Claims (1)
該空中線整合器の入力端と前記整合回路との間に挿入接続される可変アッテネータと、該可変アッテネータをバイパスさせる切替スイッチとを備えて、
前記制御回路は、前記演算処理を基に該可変アッテネータのアッテネータ値を変化させる可変アッテネータ制御信号および該切替えスイッチを切替える切替スイッチ制御信号を出力し、
前記可変アッテネータは、可変アッテネータ制御信号により、整合動作の開始直後において発生するインピーダンス不整合による大きな反射電力を吸収させるように前記アッテネータ値が大きな減衰量に制御され、該整合動作の進行に伴い該インピーダンス不整合による該反射電力が小さくされるのに従って、前記アッテネータ値が小さな減衰量に制御され、該整合動作の完了時には前記アッテネータ値が略ゼロの減衰量に制御され、
前記切替えスイッチは、前記減衰量が略ゼロに制御された後、切替スイッチ制御信号により、前記可変アッテネータを前記バイパスさせるように制御されるように構成されたことを特徴とする空中線整合器。 It is inserted and connected between the power amplifier circuit which is a signal source and the antenna, and the matching circuit, the Pf / Pr detection circuit, the R / Φ detection circuit, the Pf / Pr detection circuit and the R / Φ detection circuit are output. Matching control in which each detection signal to be input is input, and a matching operation is calculated by each input detection signal, and the matching circuit automatically performs impedance matching between the power amplifier circuit and the antenna An antenna matching device including a control circuit for outputting a signal,
A variable attenuator inserted and connected between the input terminal of the antenna matching unit and the matching circuit; and a changeover switch for bypassing the variable attenuator.
The control circuit outputs a variable attenuator control signal for changing the attenuator value of the variable attenuator based on the arithmetic processing and a changeover switch control signal for changing over the changeover switch.
The variable attenuator is controlled by the variable attenuator control signal so that a large amount of reflected power due to impedance mismatch generated immediately after the start of the matching operation is absorbed, and the attenuation value is increased as the matching operation proceeds. As the reflected power due to impedance mismatch is reduced, the attenuator value is controlled to a small attenuation amount, and when the matching operation is completed, the attenuator value is controlled to an attenuation amount of substantially zero,
The antenna matching device, wherein the changeover switch is configured to be controlled to bypass the variable attenuator by a changeover switch control signal after the attenuation is controlled to be substantially zero.
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