JP2006174190A

JP2006174190A - 整合器および空中線装置

Info

Publication number: JP2006174190A
Application number: JP2004365210A
Authority: JP
Inventors: Takashi Niisato; 孝新里; Takafumi Arima; 崇文有馬
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: DKK Co Ltd
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】構成の簡単化を図ることができるとともに、スイッチ素子を信号伝送線路の途中に介在させることなく構成することができる整合器、およびこの整合器を備える空中線装置を提供する。
【解決手段】整合器４は、空中線素子１に接続される遅延線路３と、遅延線路３の複数個所Ｐ１〜Ｐ５と接地間にそれぞれスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５を介して挿入される整合用コンデンサＣ１〜Ｃ５と、を備える。空中線装置は、整合器４を組み込んだ構成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空中線素子のインピーダンス整合に使用する整合器と、この整合器を組込んだ、特に短波帯または超短波帯の周波数に使用して好適な空中線装置に関するものである。

空中線装置においては、良好なＶＳＷＲを得るために、空中線素子にインピーダンス整合器が組合わされる。（例えば、特許文献１参照）。
すなわち、図７に例示した空中線装置では、空中線素子１０に整合トランス２０を介して整合器３０Ａが接続されている。この空中線装置における整合器３０Ａでは、周波数チャネル１〜５のそれぞれに対するインピーダンス整合を実現するため、２つの機械式切換スイッチ素子Ｓ３１、Ｓ３２が同時に切換操作される。なお、切換スイッチ素子Ｓ３１、Ｓ３２によって周波数チャネル５が選択された場合には、整合器３０Ａの入出力間が短絡される。

一方、図８に示す空中線装置における整合器３０Ｂは、機械式切換スイッチの代わりに、ピンダイオードＰＤ３１〜ＰＤ３５およびＰＤ３１'〜ＰＤ３５'を使用している。この整合器３０Ｂでは、例えばピンダイオードＰＤ３１およびＰＤ３１'を同時にオンさせることにより周波数チャネル１に対するインピーダンス整合が実現され、また、ピンダイオードＰＤ３５およびＰＤ３５'を同時にオンさせることにより入出力間が短絡される。

「ＪＡＲＬアマチュア無線ハンドブック」昭和４８年３月３１日ＣＱ出版株式会社発行

しかし、上記各整合器３０Ａ、３０Ｂは、複数の周波数帯域に対する整合を実現するために、多数のリアクタンス素子及びスイッチ手段を使用するので構成が複雑になる。このため、組立てや補修点検に手間を要するという問題点を有する。
また、ピンダイオードＰＤ３１〜ＰＤ３５およびＰＤ３１'〜ＰＤ３５'を使用した図８に示す整合器３０Ｂは、これらのピンダイオードが高周波信号の伝送路に直列に介在することになるので、例えば、ピンダイオードをバイアスする手段への電源供給が停止して該ピンダイオードをオンさせることができなくなった場合、上記信号伝送路の遮断による通信機能の停止を招くという不都合を発生させる。

本発明の目的は、このような状況に鑑み、構成の簡単化を図ることができるとともに、スイッチ素子を信号伝送線路の途中に介在させることなく構成することができる整合器を提供することにある。また、本発明の目的は、このような整合器を備える空中線装置を提供することにある。

本発明は、空中線素子のインピーダンス整合に使用する整合器であって、前記空中線素子に接続される遅延線路と、前記遅延線路の複数個所と接地間にそれぞれスイッチ素子を介して挿入された整合用コンデンサと、を備えることによって上記目的を達成している。

前記遅延線路としては、例えば、同軸ケーブルが使用される。また、前記スイッチ素子として、ピンダイオードを使用することができる。上記ピンダイオードの使用に際しては、前記各ピンダイオードに対して選択的にバイアス電圧を印加するバイアス手段を用いてもよい。

前記バイアス手段は、外部電源から給電されるように、かつ、その給電の停止に伴って前記各ピンダイオードを全てオフさせるように構成することが望ましい。
前記バイアス手段は、前記整合手段を介して前記空中線素子に接続される通信機器からの周波数チャネル情報を受け、この周波数チャネル情報に基づいて前記各ピンダイオードに選択的に前記バイアス電圧を印加するように構成することができる。

本発明は、空中線素子と、該空中線素子のインピーダンス整合に使用する整合器とを有する空中線装置であって、前記整合器が、前記空中線素子に接続された遅延線路と、前記遅延線路の複数個所と接地間にそれぞれスイッチ素子を介して挿入された整合用コンデンサと、を備えた構成を有する。
この空中線装置では、前記空中線素子と前記整合手段との間に整合トランスを介在させてもよい。

本発明に係る整合器は、スイッチ素子を用いて遅延線路の複数個所と接地間に整合用コンデンサを選択的に挿入する構造を有するので、構成の簡単化を図ることができる。しかも、スイッチ素子が信号伝送線路の途中に介在しないので、このスイッチ素子をオンさせることができない状態が生じても、空中線装置の通信機能を停止させることがない。
また、本発明に係る空中線装置は、上記の整合器を用いているので、簡易に構成することができるとともに、通信機能の停止を防止することができる。

図１には、本発明に係る整合器を備える車載用空中線装置の一実施形態が示されている。
この空中線装置は、図１に示すように、適用周波数の１／２波長または約１／２波長の長さを有する空中線素子１と、該空中線素子１に広帯域整合トランス２を介して接続された遅延線路３と、この遅延線路３の複数個所と接地間にそれぞれ機械式スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ５を介して挿入される整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５と、を備えている。

この空中線装置において、遅延線路３、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５及び整合用コンデンサＣ１〜Ｃ５は、本発明に係る整合器４を構成している。なお、整合トランス２は、整合器４による整合の前に広帯域に対する空中線素子１の整合をとるために設けたものである。この整合トランス２は、本発明を実施する上での必須の要素ではない。
上記遅延線路３は、例えば、特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルで構成され、その一端と他端を含む５つのポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５にそれぞれ上記整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５の一端が接続されている。整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５の他端は、それらに対応するスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ５が閉成した場合にそれぞれ接地される。
上記遅延線路３におけるコンデンサの接続ポイントの数は、５よりも多くあるいは５よりも少なく設定しても良い。また、空中線素子１の長さは、上記１／２波長または約１／２波長に限定されない。

上記遅延線路３におけるポイントＰ１、Ｐ２間の長さＬ１、ポイントＰ２、Ｐ３間の長さＬ２、ポイントＰ３、Ｐ４間の長さＬ３及びポイントＰ４、Ｐ５間の長さＬ４、ならびに上記整合用コンデンサＣ１〜Ｃ５の定数は、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５によって選択される５つの周波数チャネルｃｈ１〜ｃｈ５において、それぞれ図２に示すようなＶＳＷＲ特性ａ１〜ａ５が実現されるように設定される。

この実施形態に係る空中線装置においては、図４のスミスチャート上に例示するように、遅延線路３によるインピーダンス変化（軌跡Ａ−Ｂ参照）と、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ５によるインピーダンス変化（軌跡Ｂ−Ｃ参照）とによって空中線のインピーダンスが５０Ω（同軸ケーブルの特性インピーダンス）に近づけられる。
すなわち、例えば、スイッチ素子Ｓ１によって、整合用コンデンサＣ１が選択挿入された場合には、周波数チャネルｃｈ１において空中線のインピーダンスが５０Ωに近づけられ、その結果、図２に示すＶＳＷＲ特性ａ１が得られる。同様に、Ｃ２〜Ｃ５が選択挿入された場合には、周波数チャネルｃｈ２〜ｃｈ５において図２に示すＶＳＷＲ特性ａ２〜ａ５が得られる。

一方、この実施形態に係る空中線装置においては、整合器４のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５が遅延線路３に対して並列に接続されることから、これらのスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５が全てオフされた場合に、遅延線路３の遅延作用のみによる整合が行われる。図３（ａ）には、この場合におけるＶＳＷＲ特性が例示されている。

要するに、上記整合器４は、遅延線路３を用いた上記のような構成を有するので、図７及び図８に示した従来の空中線装置の整合器３０Ａ及び３０Ｂに比して構成要素の数が低減され、その結果、構成の簡単化を図ることができる。また、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５が、遅延線路３に直列に介在しないので、何らかの要因でこのスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５の接続機能が損なわれたとしても、遅延線路３に高周波信号を通過させることが可能である。
それ故、この整合器４が組み込まれたこの実施形態に係る空中線装置は、図７及び図８に示した空中線装置に比べて構成が簡単化され、しかも、通信機能が停止されるという不都合も生じない。

図５は、上記機械式スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ５に代えて、電子式スイッチ素子であるピンダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４及びＰＤ５を使用した整合器４'を備える空中線装置を示している。
上記各ピンダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４及びＰＤ５には、バイアス回路５から出力されるバイアス電圧がそれぞれチョークコイルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４及びＣＨ５を介して印加される。

図６は、上記整合器４'を備える空中線装置の外観を示している。この図６に示すように、整合器４'は、空中線素子１を連結支持する絶縁碍子６、制御コネクタ７およびＲＦ出力コネクタ８を備えている。制御コネクタ７には、図５のバイアス回路５の電源となる直流電源（車載されたバッテリ）９が外部電源として接続されると共に、通信機９'からの周波数チャネル信号が入力され、また、出力コネクタ８には上記通信機９'が接続される。

上記バイアス回路５は、通信機９'からの周波数チャネル信号に基づいて、ピンダイオードＰＤ１〜ＰＤ５を選択的にオンする。したがって、図５に示す空中線装置も、周波数チャネルｃｈ１〜ｃｈ５において図２に示すＶＳＷＲ特性ａ１〜ａ５をそれぞれ得ることが可能である。ただし、このピンダイオードＰＤ１〜ＰＤ５を用いた空中線装置は、機械式スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５を用いた図１の空中線装置に比して、周波数チャネルの切換が高速化される。

一方、上記バイアス回路５は、例えば、外部直流電源９とコネクタ７間に介在する線路の異常等によって該電源９からの給電が停止された場合に、ピンダイオードＰＤ１〜ＰＤ５を全てオフさせるように構成されている。ピンダイオードＰＤ１〜ＰＤ５は、遅延線路３に対して並列に接続されている。したがって、ピンダイオードＰＤ１〜ＰＤ５がオフされた上記給電停止後においては、空中線素子１に遅延線路３のみが接続されて、図３（ａ）に示すような全周波数チャネルをカバーするＶＳＷＲ下での通信が可能になる。なお、バイアス回路５自身の異常によってピンダイオードＰＤ１〜ＰＤ５をオンできない状態になっても、やはり通信が可能になる。

このように、図５に示す空中線装置は、上記給電停止等の異常が発生した場合でも通信機能が維持されるので、実用性が高い。なお、ピンダイオードが伝送路に直列に介在する図８の空中線装置では、上記異常の発生後に伝送路が遮断されて図３（ｂ）に示すようなＶＳＷＲ特性を示すことになるので、通信機能を維持することができない。

本発明に係る整合器を備える空中線装置の回路図である。各周波数チャネルに対するＶＳＷＲ特性を例示したグラフである。（ａ）は本発明に係る空中線装置において全てのスイッチ素子がオフされた場合のＶＳＷＲ特性を例示したグラフ、（ｂ）は図８の空中線装置において全てのピンダイオードがオフされた場合のＶＳＷＲ特性を示したグラフである。本発明に係る整合器の作用を示すスミスチャートである。ピンダイオードを使用した本発明に係る整合器を備える空中線装置の回路図である。図５に示す空中線装置の外観図である。従来の空中線装置の一例を示す回路図である。従来の空中線装置の他の例を示す回路図である。

符号の説明

１空中線素子
２整合トランス
３遅延線路
４整合器
５バイアス回路
９直流電源
９' 通信機

Claims

空中線素子のインピーダンス整合に使用する整合器であって、
前記空中線素子に接続される遅延線路と、
前記遅延線路の複数個所と接地間にそれぞれスイッチ素子を介して挿入される整合用コンデンサと、
を備えることを特徴とする整合器。
前記遅延線路が同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１に記載の整合器。
前記スイッチ素子がピンダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の整合器。
前記各ピンダイオードに対して選択的にバイアス電圧を印加するバイアス手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の整合器。
前記バイアス手段は、外部電源から給電されるように、かつ、その給電の停止に伴って前記各ピンダイオードを全てオフさせるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の整合器。
前記バイアス手段は、前記整合手段を介して前記空中線素子に接続される通信機器からの周波数チャネル情報を受け、この周波数チャネル情報に基づいて前記各ピンダイオードに選択的に前記バイアス電圧を印加するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の空中線装置。
空中線素子と、該空中線素子のインピーダンス整合に使用する整合器とを有する空中線装置であって、前記整合器が、
前記空中線素子に接続された遅延線路と、
前記遅延線路の複数個所と接地間にそれぞれスイッチ素子を介して挿入された整合用コンデンサと、
を備えることを特徴とする空中線装置。
前記空中線素子と前記整合手段との間に整合トランスを介在させたことを特徴とする請求項７に記載の整合器。