JP2012023487A - Antenna matching device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナのインピーダンス整合をとるアンテナ整合装置に関する。 The present invention relates to an antenna matching device that performs impedance matching of an antenna.
従来、受信機や送信機等の通信機では、通信機のアンテナ側と通信機内の回路側とでインピーダンスが異なると、効率よく信号を伝達することができないことが知られている。よって、一般的に、通信機には、アンテナのインピーダンスを整合する整合回路(特許文献1等参照)が搭載され、この整合回路を調整することによって、整合回路から見たアンテナのインピーダンスを所定値に合わせ込むことにより、アンテナのインピーダンスが整合されている。 Conventionally, it has been known that a communication device such as a receiver or a transmitter cannot efficiently transmit a signal if the impedance is different between the antenna side of the communication device and the circuit side in the communication device. Therefore, in general, a communication device is equipped with a matching circuit that matches the impedance of the antenna (see Patent Document 1 and the like). By adjusting the matching circuit, the impedance of the antenna viewed from the matching circuit is set to a predetermined value. By matching the antenna impedance, the impedance of the antenna is matched.
ところで、通信機をその設置先に取り付けたとき、仮に設置先の周辺に金属等が存在すると、この金属にアンテナが影響を受けて、アンテナと通信回路との間のインピーダンス整合にズレが生じてしまう可能性がある。こうなると、せっかく整合回路にて調整したインピーダンスの整合がずれてしまうので、効率のよい信号伝達に影響が生じる問題があった。一般的に、整合回路は設計された固定値であるため、自由に切り換えることができず、使用環境に合わせて整合を調整したいニーズがあった。 By the way, when a communication device is installed at the installation location, if there is a metal or the like around the installation location, the antenna is affected by this metal, causing a mismatch in impedance matching between the antenna and the communication circuit. There is a possibility. In this case, since the impedance matching adjusted by the matching circuit is deviated, there is a problem in that efficient signal transmission is affected. Generally, since the matching circuit is a fixed value designed, it cannot be switched freely, and there is a need to adjust the matching according to the use environment.
本発明の目的は、主アンテナのインピーダンス整合を自動で調整することができるアンテナ整合装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an antenna matching device capable of automatically adjusting impedance matching of a main antenna.
前記問題点を解決するために、本発明では、アンテナと無線回路とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合機能を有する通信用の主アンテナと、前記主アンテナが通信で取り扱う主電波の周波数の逓倍の周波数を送信可能な副アンテナとを有し、前記主アンテナで受信した電波のうち、前記副アンテナから送信された電波の電力レベルを基に、前記主アンテナのインピーダンス整合を自動で調整する調整回路を備えたことを要旨とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, a communication main antenna having an impedance matching function for matching impedances of an antenna and a radio circuit, and a frequency multiplied by a frequency of a main radio wave handled by the main antenna for communication. An adjustment circuit that automatically adjusts impedance matching of the main antenna based on the power level of the radio wave transmitted from the sub-antenna among radio waves received by the main antenna. The summary is provided.
この構成によれば、副アンテナから主アンテナに主電波の逓倍の電波を送信させ、副アンテナから送信される逓倍周波数の電波を主アンテナで受信させ、この電波の電力レベルを基に主アンテナのインピーダンス整合を自動で調整する。ところで、アンテナは逓倍の周波数にて共振する特性があることから、逓倍周波数の電波であれば、アンテナのゲインも逓倍の周波数でピークが発生するように変化する特性がある。よって、本例のように、逓倍周波数の電波で主アンテナのインピーダンス整合の調整をとれば、結果として、主電波のインピーダンスも整合されるので、間接的に主電波のインピーダンス整合をとることが可能となる。 According to this configuration, the sub-antenna transmits the radio wave multiplied by the main radio wave from the main antenna, and the main antenna receives the radio wave having the multiplied frequency transmitted from the sub-antenna. Based on the power level of the radio wave, Impedance matching is automatically adjusted. By the way, since the antenna has a characteristic of resonating at a multiplied frequency, if the radio wave has a multiplied frequency, the gain of the antenna also has a characteristic that changes so that a peak occurs at the multiplied frequency. Therefore, if the impedance matching of the main antenna is adjusted with the multiplied frequency radio wave as in this example, the impedance of the main radio wave is also matched as a result, so it is possible to indirectly match the impedance of the main radio wave It becomes.
本発明では、前記調整回路は、前記主アンテナの前記インピーダンス整合機能を通過した直後の電波を分配して取り出す分配器と、前記分配器を通過した前記逓倍の周波数のみをフィルタリングするフィルタと、前記フィルタを経由した前記逓倍の周波数を検波する検波器と、前記検波器により検波した電波の電力レベルを基に、前記インピーダンス整合機能を調整する処理回路とを備えたことを要旨とする。
この構成によれば、分配器、フィルタ及び検波器等の汎用的な回路群によって、主アンテナのインピーダンス整合を自動で調整することが可能となる。
In the present invention, the adjustment circuit distributes and extracts a radio wave immediately after passing through the impedance matching function of the main antenna, a filter that filters only the multiplied frequency that has passed through the distributor, The gist is provided with a detector for detecting the multiplied frequency via a filter, and a processing circuit for adjusting the impedance matching function based on the power level of the radio wave detected by the detector.
According to this configuration, the impedance matching of the main antenna can be automatically adjusted by a general-purpose circuit group such as a distributor, a filter, and a detector.
本発明では、前記副アンテナから送信される電波の周波数は、前記無線回路の内部で使用する発振周波数の逓倍であることを要旨とする。 The gist of the present invention is that the frequency of the radio wave transmitted from the sub-antenna is a multiplication of the oscillation frequency used inside the radio circuit.
この構成によれば、副アンテナから送信する電波を、無線回路の発振周波数を用いて生成するので、この電波を生成するために新たな発振器を用意せずに済む。
本発明では、スーパーテヘロダイン方式の場合、前記副アンテナから送信される電波の周波数は、無線回路において中間周波数を生成するのに必要なPLL方式の局部発振器(例えばVCO:電圧制御発振器)の局部発振周波数の逓倍、又は前記局部発振器の発振周波数を生成するための基準周波数(例えば水晶発振器の周波数)の逓倍であることを要旨とする。
According to this configuration, since the radio wave transmitted from the sub-antenna is generated using the oscillation frequency of the wireless circuit, it is not necessary to prepare a new oscillator for generating this radio wave.
In the present invention, in the case of the super tehrodyne system, the frequency of the radio wave transmitted from the sub-antenna is a local part of a PLL system local oscillator (for example, a VCO: voltage controlled oscillator) necessary for generating an intermediate frequency in the radio circuit. The gist is that the oscillation frequency is multiplied or a reference frequency (for example, a frequency of a crystal oscillator) for generating the oscillation frequency of the local oscillator is multiplied.
この構成によれば、局部発振器から出力される局部発振周波数又は基準発振周波数を基に、副アンテナから送信する電波の周波数が設定されるので、無線機に元から存在する局部発振器を利用して、副アンテナの電波の周波数を設定することが可能となる。 According to this configuration, since the frequency of the radio wave transmitted from the sub-antenna is set based on the local oscillation frequency or the reference oscillation frequency output from the local oscillator, the local oscillator that originally exists in the radio is used. It becomes possible to set the frequency of the radio wave of the sub antenna.
本発明では、前記発振周波数から生成する電波が前記主電波の逓倍とならないとき、その差分を許容して前記インピーダンス整合を調整する調整補正手段を備えたことを要旨とする。 The gist of the present invention is that there is provided adjustment correction means for adjusting the impedance matching while allowing a difference when a radio wave generated from the oscillation frequency does not multiply the main radio wave.
この構成によれば、発振周波数から生成する電波が主電波の逓倍とならなくても、調整補正手段によってインピーダンス整合が調整可能であるので、より正確に自動調整を行うことが可能となる。 According to this configuration, even if the radio wave generated from the oscillation frequency is not multiplied by the main radio wave, the impedance matching can be adjusted by the adjustment correction unit, so that automatic adjustment can be performed more accurately.
本発明では、前記調整回路は、他の機器から送信された電波の周波数では起動せず、前記副アンテナから送信された電波でのみ起動することを要旨とする。
この構成によれば、主アンテナが他の機器から妨害電波を受信しても、この電波ではインピーダンス整合の動作は実行されないので、整合動作の正確性を確保することが可能となる。
The gist of the present invention is that the adjustment circuit is not activated at the frequency of the radio wave transmitted from another device, but is activated only at the radio wave transmitted from the sub-antenna.
According to this configuration, even when the main antenna receives a jamming radio wave from another device, the impedance matching operation is not performed on the radio wave, so that the accuracy of the matching operation can be ensured.
本発明では、前記主アンテナは、アンテナ線が略L字状をとる逆L字アンテナであり、前記副アンテナは、前記略L字アンテナの基板に形成されたパターンアンテナであることを要旨とする。 The gist of the present invention is that the main antenna is an inverted L-shaped antenna having an antenna wire having an approximately L-shape, and the sub-antenna is a pattern antenna formed on a substrate of the approximately L-shaped antenna. .
この構成によれば、逆L字アンテナには小型の利点があるので、本構成のように主アンテナとして逆L字アンテナを使用すれば、アンテナ全体のサイズを小さく抑えることが可能となる。 According to this configuration, since the inverted L-shaped antenna has an advantage of being small, if the inverted L-shaped antenna is used as the main antenna as in the present configuration, the size of the entire antenna can be suppressed small.
本発明によれば、主アンテナのインピーダンス整合を自動で調整することができる。 According to the present invention, impedance matching of the main antenna can be automatically adjusted.
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化したアンテナ整合装置の第1実施形態を図1〜図5に従って説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of an antenna matching apparatus embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、シングルスーパーテヘロダイン受信機1(以下、単に受信機1と記す)には、通信用の主アンテナ2と、主アンテナ2で受信した受信電波S1を復調等する受信回路3とが設けられている。受信機1は、受信電波S1を受信回路3で中間周波数IFの信号に変換し、この信号を増幅、復調することにより電波を受信する。本例の受信機1は、シングル式であるため、受信電波S1を中間周波数IFに変換する処理を1段階のみ実行する。
As shown in FIG. 1, a single super tehrodyne receiver 1 (hereinafter simply referred to as a receiver 1) includes a communication
主アンテナ2には、主アンテナ2のインピーダンスZ1を整合することができる整合回路4が接続されている。インピーダンスZ1は、整合回路4から見た主アンテナ2側のインピーダンスである。整合回路4は、このインピーダンスZ1と、整合回路4から見た受信回路3側のインピーダンスZ2とを、略同一に調整し、インピーダンスZ1に不整合が生じないように整合する。整合回路4は、後述するアンテナ整合自動調整装置10の方向性結合器15と、受信電波S1の周波数(以降、受信周波数frと記す)のみを通過可能なフィルタ5とを介して受信回路3に接続されている。なお、受信回路3及びフィルタ5が無線回路を構成する。
A matching
受信回路3には、中間周波数IFへの周波数変換の際の基準となる局部発振周波数floを生成する局部発振器6が設けられている。局部発振器6は、基準発振器6aから出力された基準周波数fbsを、PLL(Phase Locked Loop)方式により局部発振周波数floとして出力する。局部発振器6は、位相比較器6b、ループフィルタ6c、VCO6d及び分周器6eを備え、VCO6dの自己発振周波数のフィードバックをとりながら、基準周波数fbsと自己発振周波数との位相差を制御することにより、基準周波数fbsに合った周波数を生成出力する。
The receiving circuit 3 is provided with a
受信回路3には、主アンテナ2の受信電波S1を増幅するアンプ7と、増幅後の受信電波S1をテヘロダイン方式により周波数変換するミキサ8とが設けられている。局部発振周波数floは、逓倍器9によって逓倍次数lに逓倍され、l倍の局部発振周波数l×floとしてミキサ8に出力される。ミキサ8は、受信電波S1の受信周波数frからl倍の局部発振周波数l×floを減算することにより、中間周波数IFを生成する。
The receiving circuit 3 is provided with an
本例の受信機1には、整合回路4を受信機1自らが自動で調整するアンテナ整合自動調整装置10が設けられている。ところで、受信機1が例えば金属部品の近くに設置されたとき、金属部品に影響を受けて、主アンテナ2のインピーダンスZ1が、金属の影響を受ける前の主アンテナ2のインピーダンスZ1と比べ変化し、結果として、整合回路4とインピーダンスZ1との整合がずれることがある。よって、本例は、受信機1にアンテナ整合自動調整装置10を設けて、金属部品が近くに存在することを要因とする整合ズレを自動で解消する。
The receiver 1 of this example is provided with an antenna matching
この場合、受信機1には、受信周波数frを整数mで逓倍した電波(以降、逓倍周波数電波S2と記す)を送信可能な副アンテナ11が設けられている。副アンテナ11は、アンプ12、逓倍器13及びスイッチ14を介して局部発振器6に接続されている。局部発振周波数floは、スイッチ14がオンのとき、逓倍次数がnの逓倍器13に出力され、この逓倍器13によって周波数がn倍される。よって、局部発振周波数floは、n倍の局部発振周波数n×floとしてアンプ12を介して副アンテナ11に出力される。
In this case, the receiver 1 is provided with a sub-antenna 11 capable of transmitting a radio wave obtained by multiplying the reception frequency fr by an integer m (hereinafter referred to as a multiplied frequency radio wave S2). The sub antenna 11 is connected to the
本例の逓倍周波数電波S2の周波数(以降、逓倍周波数m×frと記す)は、「m×fr=n×flo」が成立する値に設定されている。例えば、局部発振周波数floを21.5MHz、受信周波数frを430MHzとした場合、nを40とすれば、受信周波数frの2倍、つまり860MHzの逓倍周波数m×frを得ることが可能である。 The frequency of the multiplied frequency radio wave S2 in this example (hereinafter referred to as the multiplied frequency m × fr) is set to a value that satisfies “m × fr = n × flo”. For example, when the local oscillation frequency fl is 21.5 MHz and the reception frequency fr is 430 MHz, if n is 40, it is possible to obtain twice the reception frequency fr, that is, a multiplied frequency m × fr of 860 MHz.
整合回路4とフィルタ5との間には、主アンテナ2で受信した信号を一定割合で分岐させる方向性結合器15が接続されている。この方向性結合器15には、逓倍周波数m×fのみを通過可能なフィルタ16と、フィルタ16を通過した信号を例えば包絡線検波する検波器17とが直列接続されている。なお、方向性結合器15、フィルタ16及び検波器17が調整回路を構成する。
A
図2に示すように、検波器17には、フィルタ16にてフィルタリングされたm×frという高周波の信号が入力される。検波器17は、逓倍周波数m×frの逓倍周波数電波S2を包絡線検波することにより、所定の電力レベル(以降、電圧レベルとする)の検波信号S3に変換して出力する。
As shown in FIG. 2, a high frequency signal of m × fr filtered by the
図1に示すように、受信機1には、アンテナ整合自動調整装置10を統括制御する制御回路18が設けられている。制御回路18は、整合回路4、スイッチ14及び検波器17に接続されている。制御回路18は、例えば定期的又はエンジン始動操作など、特定の決められた時期にスイッチ14をオンして、副アンテナ11から逓倍周波数電波S2を主アンテナ2に送信することにより、整合回路4の調整動作を実行する。
As shown in FIG. 1, the receiver 1 is provided with a
また、制御回路18は、検波器17から入力する検波信号S3の電圧レベル、つまり逓倍周波数m×frで整合回路4の定数を調整することにより、本来受信する電波である受信周波数frに関して主アンテナ2側と受信回路3側とのインピーダンス整合をとる。本例の制御回路18は、副アンテナ11に準じた信号のみを通すフィルタ16及び検波器17を経由した信号により動作するので、副アンテナ11から送信された電波でのみ起動する。つまり、制御回路18は、他の機器から受信した電波の周波数成分では調整動作を実行しない。
Further, the
図3に示すように、主アンテナ2は、アンテナ線を逆さの英字L字状に折り曲げた逆L字アンテナから形成されている。主アンテナ2は、アンテナ線の根元に給電点19があり、ここから電力が供給されて電波を受信する。また、副アンテナ11は、逆L字アンテナの基板20に形成されたパターンアンテナからなる。副アンテナ11は、アンテナ線の中央に給電点21がある。
As shown in FIG. 3, the
図4(a)に整合回路4の一例を示す。この整合回路4には、インダクタンスL及びキャパシタンスC0が設けられている。キャパシタンスC0は、インダクタンスLにT字接続されている。また、キャパシタンスC0には、印加電圧に応じてキャパシタンス値が変化する可変容量ダイオード22が直列接続されている。可変容量ダイオード22には、例えばバリキャップダイオードやバラクタダイオードが使用される。キャパシタンスC0と可変容量ダイオード22との中点4aには、制御回路18にて値が制御される電圧Vcが印加されている。電圧Vcは、電圧端子と中点4aとの間の抵抗Rによってバイアスされている。図4(b)に示すように、可変容量ダイオード22のキャパシタンスC1と電圧Vcとは、略比例の関係をとって変化する。
An example of the
図5は、主アンテナ2のアンテナゲインを一定とした場合に、受信回路3側から見た整合回路4を含めたアンテナ部全体のゲインのイメージを示したグラフである。図5に示すように、一般的にアンテナ(主アンテナ2)は、受信電波S1の整数倍の周波数の電波でも、受信電波S1と同様に共振する特性がある。つまり、整合回路4において所定整数倍の周波数(例えば860MHz)で整合回路4の定数を変化させることにより、同周波数におけるアンテナインピーダンスを調整すると、他の整数倍の周波数(例えば430MHz)のアンテナインピーダンスも同様に変化する。本例は、この特性を利用し、副アンテナ11から送信した逓倍周波数電波S2を主アンテナ2で受信し、この逓倍周波数電波S2で整合回路4の定数を調整することにより、間接的に主アンテナ2の受信周波数frに関して主アンテナ2側と受信回路3側との整合をとる。
FIG. 5 is a graph showing an image of the gain of the entire antenna unit including the
この場合、図1に示すように、制御回路18には、前述した原理により整合回路4を自動調整する整合回路自動調整部23が設けられている。整合回路自動調整部23は、スイッチ14をオンとしたとき、検波信号S3の電圧レベルを基に、可変容量ダイオード22に印加する電圧Vcを切り換えることにより、整合回路4の整合値を自動調整して、主アンテナ2の受信周波数frにおいて主アンテナ2側と受信回路3側との整合をとる。なお、整合回路自動調整部23が調整回路及び処理回路を構成する。
In this case, as shown in FIG. 1, the
次に、本例のアンテナ整合自動調整装置10の動作を、図5を用いて説明する。
整合回路自動調整部23は、通常、スイッチ14をオフにして待機する。そして、整合回路自動調整部23は、定期的な整合回路4の調整動作の開始時刻となったり、或いはエンジンが始動したりしたとき、スイッチ14をオンに切り換える。このとき、局部発振周波数floが逓倍器9でn倍され、副アンテナ11から周波数がn×floの逓倍周波数電波S2が送信される。逓倍周波数電波S2は、微弱な電波で送信される。
Next, the operation of the antenna matching
The matching circuit
このとき、主アンテナ2は、本来取り扱う受信電波S1と、副アンテナ11からの逓倍周波数電波S2との両方を受信する。フィルタ5は、受信電波S1の受信周波数frのみを通し、これを受信回路3に出力する。受信回路3は、受信周波数frを中間周波数IFに変換し、信号を増幅処理する。
At this time, the
一方、フィルタ16は、逓倍周波数電波S2の逓倍周波数m×frのみを通し、これを検波器17に出力する。検波器17は、フィルタ16を通過した逓倍周波数m×frを包絡線検波し、所定の電圧レベル(電圧値)を持つ検波信号S3に変換し、検波信号S3を整合回路自動調整部23に出力する。
On the other hand, the
整合回路自動調整部23は、検波器17から検波信号S3を入力すると、検波信号S3の電圧レベルを基に、整合回路4の可変容量ダイオード22に印加する電圧Vcを切り換えて、整合回路4の定数を調整する。図5に示すように、例えば検波信号S3の電圧レベルが目標値Vkよりも低い値をとる場合、整合回路自動調整部23は、検波信号S3の電圧レベルが目標値Vkをとるまで電圧Vcを上昇させて、可変容量ダイオード22のキャパシタンスC1を増加させる。
When the detection signal S3 is input from the
ところで、このときは、逓倍周波数m×frに準じた信号の電圧レベルにより、整合回路4の定数を変化させているが、前述した通り、逓倍周波数m×frの整数倍の周波数で整合回路4の定数を変化させると、受信周波数frのアンテナインピーダンスも同様の変化をとることから、結果、受信周波数frのインピーダンス整合が調整される。よって、逓倍周波数m×frで主アンテナ2側と受信回路3側とのインピーダンス整合をとることで、間接的に受信周波数frにおける主アンテナ2側と受信回路3側とのインピーダンス整合もとられることが分かる。
Incidentally, at this time, the constant of the
以上により、本例においては、主アンテナ2の近傍に配置した副アンテナ11から、主アンテナ2の受信周波数frの逓倍の逓倍周波数電波S2(周波数m×fr)を送信させ、これを主アンテナ2に受信させる。そして、逓倍周波数電波S2の周波数m×frの電圧レベルで整合回路4の定数を調整することにより、主アンテナ2の受信周波数frにおいて主アンテナ2側と受信回路3側とのインピーダンス整合をとることが可能である。
As described above, in the present example, the sub-antenna 11 arranged in the vicinity of the
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)主アンテナ2に受信電波S1の逓倍の電波を送信する副アンテナ11を受信機1に設け、副アンテナ11から送信される逓倍周波数電波S2を主アンテナ2で受信させ、逓倍周波数電波S2の電力レベルを基に整合回路4を調整することにより、受信電波S1のインピーダンスを間接的に調整する。よって、主アンテナ2のインピーダンス整合を自動で調整することができる。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The sub-antenna 11 for transmitting the radio wave multiplied by the reception radio wave S1 to the
(2)アンテナ整合自動調整装置10は、方向性結合器15、フィルタ16及び検波器17等の汎用的な回路群によって構成されるので、複雑な回路を使用しなくても、主アンテナ2のインピーダンス整合を自動調整することができる。
(2) Since the antenna matching
(3)局部発振周波数floから逓倍周波数m×frを生成するので、受信機1に元から備え付いている局部発振器6を利用して逓倍周波数m×frを生成することができる。よって、逓倍周波数m×frを生成するに際して、新たな発振器を用意せずに済む。
(3) Since the multiplication frequency m × fr is generated from the local oscillation frequency flo, the multiplication frequency m × fr can be generated using the
(4)副アンテナ11から送信された電波でのみ調整動作を実行するようにしたので、他の機器から妨害電波を受信しても、この電波では調整動作が実行されない。よって、調整動作の正確性を確保することができる。 (4) Since the adjustment operation is executed only with the radio wave transmitted from the sub-antenna 11, even if the interference wave is received from another device, the adjustment operation is not executed with this radio wave. Therefore, the accuracy of the adjustment operation can be ensured.
(5)主アンテナ2を逆L字アンテナとしたので、主アンテナ2のサイズを小型とすることができる。
(6)副アンテナ11を主アンテナ2の基板20のパターンアンテナとしたので、副アンテナ11を主アンテナ2の近傍に配置することができる。よって、副アンテナ11から送信される逓倍周波数電波S2を、より確実に主アンテナ2に受け取らせることができる。また、副アンテナ11は微弱な電波を送信できればよいので、主アンテナ2に比べて小型のアンテナで済む。
(5) Since the
(6) Since the sub-antenna 11 is a pattern antenna on the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態を図6及び図7に従って説明する。なお、第2実施形態は、局部発振器6の周波数から逓倍の電波を得ることができない場合の例であり、基本的な構成は、第1実施形態と同様である。よって、第1実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The second embodiment is an example in the case where a radio wave multiplied by the frequency of the
図6に、整合回路4から見た主アンテナ2側のインピーダンスZ2のスミスチャートを示す。本例のスミスチャートは、50Ωで正規化されたチャートとする。ここで、受信周波数frの逓倍の電波、つまりm×frの電波は、本来受信する周波数の電波であるため、主アンテナ2のインピーダンスに整合がとれていれば、この周波数のインピーダンスZ2(図6のプロット点Pa)は、スミスチャートの抵抗軸32の中心に乗る。抵抗軸32は、等リアクタンス円の基準の軸である。
FIG. 6 shows a Smith chart of the impedance Z2 on the
しかし、受信回路3において使用する局部発振器6によっては、局部発振周波数floを逓倍器13で逓倍しても、きっちりと受信周波数frの逓倍とはならない場合もある。例えば、本例のように逓倍周波数が860MHzのとき、局部発振周波数floが例えば22.5MHzであると、近似値として855MHz(=22.5×38)しかとることができない。このときのインピーダンスZ2のプロット点Pbは、スミスチャートの抵抗軸32の中心からずれた箇所に位置する。
However, depending on the
よって、本例の場合は、検波器17の電圧レベルから整合回路4の定数を調整するとき、周波数のずれを加味して整合回路4の定数を設定する。つまり、検波器17の電圧レベルが、目標値Vkから所定量低い値をとるように、整合回路4の定数を調整する。この機能が、図1に示す補正整合部33である。なお、補正整合部33が調整補正手段に相当する。
Therefore, in this example, when the constant of the
ところで、インピーダンス整合の一指標には、例えば電圧定在波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)というものがある。電圧定在波比は、信号の伝送経路上における進行波と反射波との比率であり、反射波が少なければ値が「1」に近づく。第2実施形態の場合は、インピーダンスZ2がスミスチャートの中心からずれるので、電圧定在波比は「1」からずれる値をとる。 By the way, one index of impedance matching is, for example, a voltage standing wave ratio (VSWR). The voltage standing wave ratio is the ratio of the traveling wave and the reflected wave on the signal transmission path, and the value approaches “1” if the reflected wave is small. In the case of the second embodiment, since the impedance Z2 deviates from the center of the Smith chart, the voltage standing wave ratio takes a value deviating from “1”.
また、インピーダンス整合の一指標には、Sパラメータもある。このうち、Sパラメータのポート1の反射を表すS11にて、インピーダンス整合がとれているか否かが分かる。第2実施形態の場合は、インピーダンスZ2がスミスチャートの中心からずれるので、S11は例えば十数dBの値をとる。 One index of impedance matching is an S parameter. Among these, it is known whether or not impedance matching is achieved in S11 representing reflection of port 1 of the S parameter. In the case of the second embodiment, since the impedance Z2 deviates from the center of the Smith chart, S11 takes, for example, a value of several tens of dB.
ところで、本例の演算でスミスチャートにおいてインピーダンスZ2のプロット点Pbを求めたとき、抵抗軸32の反対側の対称位置に点Pc(図6参照)も求まってしまう現状がある。このPcは、逓倍周波数と近似逓倍周波数との差分(絶対値)を逓倍周波数に加えた周波数の点に相当する。よって、本例では、インピーダンス整合の処理の際に、判定からPcを除く処理が必要となる。
By the way, when the plot point Pb of the impedance Z2 is obtained in the Smith chart by the calculation of this example, there is a current situation that the point Pc (see FIG. 6) is also obtained at the symmetrical position on the opposite side of the
ここで、図7に、可変容量ダイオード22の可変範囲を示す。同図からも分かるように、可変容量ダイオード22の可変範囲は、スミスチャートの抵抗軸32の中心を若干オーバラップするのみの範囲をとる。つまり、可変容量ダイオード22を初期値から最大値まで可変させたとき、その間では、プロット点Pbに対応した周波数のみが出力可能である。従って、可変容量ダイオード22の可変範囲から点Pcが除外されることになるので、問題なくプロット点Pbのみが抽出される。
Here, FIG. 7 shows a variable range of the
本実施形態の構成によれば、第1実施形態に記載の(1)〜(6)に加え、以下の効果を得ることができる。
(7)局部発振器6から逓倍周波数m×frを得ることができない場合でも、主アンテナ2側と受信回路3側との整合をとることができる。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to (1) to (6) described in the first embodiment.
(7) Even when the multiplication frequency m × fr cannot be obtained from the
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第1及び第2実施形態において、図8に示すように、整合回路4は、有効とするキャパシタンスを切り換えることにより、インピーダンス整合するものでもよい。図8に示す例では、スイッチ(FET等)51を切り換えることにより、有効とするコンデンサをそれまでのCk1からCk2に切り換える。この場合、整合回路4を簡素な回路とすることができる。
Note that the embodiment is not limited to the configuration described so far, and may be modified as follows.
In the first and second embodiments, as shown in FIG. 8, the
・第1及び第2実施形態において、局部発振器6は、PLL方式に限らず、他の方式のものを採用してもよい。
・第1及び第2実施形態において、受信機1は、シングルスーパーテヘロダイン方式に限らず、例えばダブルやトリプルを採用してもよい。また、テヘロダイン方式にも限定されないものとする。
In the first and second embodiments, the
-In 1st and 2nd embodiment, the receiver 1 may employ | adopt not only a single super tehrodyne system but a double and a triple, for example. Further, it is not limited to the tehrodyne method.
・第1及び第2実施形態において、逓倍周波数m×frは、局部発振周波数floから生成することに限らず、例えば基準周波数fbsから直に生成してもよい。
・第1及び第2実施形態において、逓倍周波数m×frは、局部発振周波数floを用いて生成することに限らず、逓倍周波数m×fr用の専用発振器を設けてもよい。
In the first and second embodiments, the multiplication frequency m × fr is not limited to being generated from the local oscillation frequency fl, but may be generated directly from the reference frequency fbs, for example.
In the first and second embodiments, the multiplication frequency m × fr is not limited to being generated using the local oscillation frequency flo, and a dedicated oscillator for the multiplication frequency m × fr may be provided.
・第1及び第2実施形態において、主アンテナ2は、逆L字アンテナに限定されず、例えばループアンテナ等の他のアンテナを採用してもよい。
・第1及び第2実施形態において、副アンテナ11も、パターンアンテナに限定されず、他のアンテナを使用可能である。
-In 1st and 2nd embodiment, the
In the first and second embodiments, the sub antenna 11 is not limited to the pattern antenna, and other antennas can be used.
・第1及び第2実施形態において、アンテナのインピーダンス整合は、必ずしも専用の整合回路4を設けることに限定されず、例えば受信回路のC成分等を調整することにより行ってもよい。
In the first and second embodiments, the antenna impedance matching is not necessarily limited to the provision of the
・第1及び第2実施形態において、主アンテナ2や副アンテナ11で取り扱う電波の周波数は、種々の周波数が採用可能である。
・第1及び第2実施形態において、自動調整は、定期的に実行されたり、エンジン始動の際に実行されたりすることに限定されず、いつ行われてもよい。
-In 1st and 2nd embodiment, the frequency of the electromagnetic wave handled with the
In the first and second embodiments, the automatic adjustment is not limited to being performed periodically or when the engine is started, and may be performed at any time.
・第1及び第2実施形態において、アンテナ整合自動調整装置10の構成は、実施形態に述べた構成に限らず、他の回路を用いて構成してもよい。
・第1及び第2実施形態において、本例のアンテナ整合自動調整装置10は、受信機1のみに適用されることに限らず、送信機や送受信機に応用してもよい。
In the first and second embodiments, the configuration of the antenna matching
-In 1st and 2nd embodiment, the antenna matching
2…主アンテナ(アンテナ)、3…無線回路を構成する受信回路、5…無線回路を構成するフィルタ、6…局部発振器、11…副アンテナ、15…調整回路及び分配器を構成する方向性結合器、16…調整回路を構成するフィルタ、17…調整回路を構成する検波器、20…基板、23…調整回路及び処理回路を構成する整合回路自動調整部、33…調整補正手段としての補正整合部、Z1,Z2…インピーダンス、S1…電波(主電波)を構成する受信電波、S2…電波(副アンテナからの電波)を構成する逓倍周波数電波、fr…主電波の周波数としての受信周波数、m×fr…主電波の逓倍の周波数としての逓倍周波数、flo…発振周波数を構成する局部発振周波数、fbs…発振周波数を構成する基準周波数、IF…中間周波数、Z1,Z2…インピーダンス。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記主アンテナが通信で取り扱う主電波の周波数の逓倍の周波数を送信可能な副アンテナとを有し、
前記主アンテナで受信した電波のうち、前記副アンテナから送信された電波の電力レベルを基に、前記主アンテナのインピーダンス整合を自動で調整する調整回路を備えた
ことを特徴とするアンテナ整合装置。 A main antenna for communication having an impedance matching function for matching the impedance between the antenna and the radio circuit;
A sub-antenna capable of transmitting a frequency multiplied by a frequency of a main radio wave handled by the main antenna,
An antenna matching apparatus comprising: an adjustment circuit that automatically adjusts impedance matching of the main antenna based on a power level of a radio wave transmitted from the sub antenna among radio waves received by the main antenna.
前記主アンテナの前記インピーダンス整合機能を通過した直後の電波を分配して取り出す分配器と、
前記分配器を通過した前記逓倍の周波数のみをフィルタリングするフィルタと、
前記フィルタを経由した前記逓倍の周波数を検波する検波器と、
前記検波器により検波した電波の電力レベルを基に、前記インピーダンス整合機能を調整する処理回路と
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ整合装置。 The adjustment circuit includes:
A distributor for distributing and extracting radio waves immediately after passing through the impedance matching function of the main antenna;
A filter that filters only the multiplied frequency that has passed through the distributor;
A detector for detecting the multiplied frequency via the filter;
The antenna matching apparatus according to claim 1, further comprising: a processing circuit that adjusts the impedance matching function based on a power level of a radio wave detected by the detector.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアンテナ整合装置。 3. The antenna matching apparatus according to claim 1, wherein the frequency of the radio wave transmitted from the sub-antenna is a multiplication of an oscillation frequency used inside the radio circuit.
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のアンテナ整合装置。 In the case of the super tehrodyne system, the frequency of the radio wave transmitted from the sub-antenna is the multiplication of the local oscillation frequency of the local oscillator of the PLL system necessary for generating the intermediate frequency in the radio circuit, or the oscillation frequency of the local oscillator The antenna matching device according to any one of claims 1 to 3, wherein the antenna matching device is a multiplication of a reference frequency for generating the signal.
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のアンテナ整合装置。 5. The antenna matching according to claim 3, further comprising an adjustment correction unit that adjusts the impedance matching while allowing a difference when a radio wave generated from the oscillation frequency is not multiplied by the main radio wave. apparatus.
ことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか一項に記載のアンテナ整合装置。 The said adjustment circuit does not start with the frequency of the electromagnetic wave transmitted from the other apparatus, but starts only with the electromagnetic wave transmitted from the said subantenna. Antenna matching device.
ことを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか一項に記載のアンテナ整合装置。 2. The main antenna is an inverted L-shaped antenna whose antenna line is substantially L-shaped, and the sub-antenna is a pattern antenna formed on a substrate of the substantially L-shaped antenna. The antenna matching device according to any one of 6.
Priority Applications (1)
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JP2010158726A JP2012023487A (en) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | Antenna matching device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101509313B1 (en) * | 2012-06-22 | 2015-04-07 | 인피니언 테크놀로지스 아게 | Mobile communication device |
JP2016025527A (en) * | 2014-07-22 | 2016-02-08 | 船井電機株式会社 | High frequency circuit |
-
2010
- 2010-07-13 JP JP2010158726A patent/JP2012023487A/en active Pending
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