JP4821224B2

JP4821224B2 - Antenna matching apparatus and antenna matching method

Info

Publication number: JP4821224B2
Application number: JP2005261328A
Authority: JP
Inventors: 和雄奥山
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: JP2007074573A

Description

本発明はアンテナ整合手段に関し、特に、複数の周波数帯域に亘って使用可能な無線送信装置に使用して好適なアンテナ整合装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to antenna matching means, and more particularly to an antenna matching apparatus and method suitable for use in a wireless transmission apparatus that can be used over a plurality of frequency bands.

無線通信システムにおいてアンテナ（Ａｎｔｅｎｎａ、空中線）は、送信機で発生した高周波信号を空間に電磁波として放射し、また、空間の電磁波を取り込んで高周波電気信号として受信機に供給する重要な役割を果たすものである。また、よく知られているように、アンテナの形状や長さは、使用する周波数に密接に関係し、無線送受信装置とアンテナとの間のインピーダンス整合は無線装置の機能や性能を左右する重要なファクターである。特に、送信電力が大きな各種放送設備や、艦艇用無線設備等の送信装置においては、アンテナとのインピーダンスに不整合が発生すると、送信電力の多くが反射電力となって送信終段回路に帰還し、甚だしい場合は回路部品の焼損を招く場合がある。更に、アンテナインピーダンスの不整合によって、不要電波（スプリアス）の放射を伴うこともあり、他の正常な無線通信システムへの妨害電波となる虞もあるため、法的にも厳重に規制されていて、従来から種々のアンテナ整合手段が提案され使用されている。
例えば、特許文献１「チューニング選別回路」には、図３に示すアンテナ整合回路が示されている。これは、チューニング選別回路２０と、送信機２１の出力端とアンテナ２２と間に介挿されたオートアンテナチューナ２３とを備えたもので、該オートアンテナチューナ２３は、前記送信機２１とアンテナ２２に挿入されたＴ型整合回路（「Ｔマッチ回路」とも称される）のアンテナ整合回路２４と、二つのモータ２５、２６と、それぞれのモータをドライブするモータ駆動回路２７、２８、及び前記モータ２５、２６に電力を供給する電源供給回路２９とを含んでいる。また、前記アンテナ整合回路２４は、直列接続された二つの可変コンデンサＶＣ１、ＶＣ２と、その中間タップとアース間に接続されたコイル（インダクタ）Ｌ０とを備えており、前記二つの可変コンデンサＶＣ１、ＶＣ２は、前記モータ２５、２６により機械的に駆動され、それぞれの容量値を変化させることができるようになっている。この回路は、送信機２１から出力される送信中である旨を示す送信信号ＴＶが高電位のとき前記電源供給回路２９の制御端子Ｃｏｎｔの電位が高電位となって、二つのトランジスタが導通状態になり、前記二つのモータ駆動回路２７、２８に電力が供給され、それに伴って前記モータ２５、２６が駆動されることによって、二つの可変コンデンサの容量値が調整される。この調整の結果、送信機２１とアンテナ２２とのインピーダンスが整合したとき前記電源供給回路２９の制御端子Ｃｏｎｔへの印可電位が低電位になり、モータの駆動が停止するようになっている。
また、特許文献２「インピーダンス自動整合方法および装置」には、図４、図５に示すアンテナ整合手段が記載されている。この公報記載の手段は、前記特許文献１と同様に、本願発明の実施において適宜利用可能であるので簡単に説明する。 In a wireless communication system, an antenna (antenna, antenna) plays an important role of radiating a high-frequency signal generated by a transmitter as an electromagnetic wave into a space, and taking in the electromagnetic wave in the space and supplying it as a high-frequency electric signal to a receiver. It is. As is well known, the shape and length of an antenna are closely related to the frequency used, and impedance matching between the wireless transceiver and the antenna is important for determining the function and performance of the wireless device. Is a factor. In particular, in various broadcasting equipment with large transmission power, and transmission equipment such as ship radio equipment, if a mismatch occurs in impedance with the antenna, most of the transmission power becomes reflected power and returns to the final transmission circuit. In severe cases, circuit components may be burned out. Furthermore, due to antenna impedance mismatch, unnecessary radio waves (spurious) may be radiated, which may cause interference with other normal radio communication systems. Conventionally, various antenna matching means have been proposed and used.
For example, Patent Document 1 “Tuning Selection Circuit” shows an antenna matching circuit shown in FIG. This includes a tuning selection circuit 20 and an auto antenna tuner 23 interposed between the output terminal of the transmitter 21 and the antenna 22. The auto antenna tuner 23 includes the transmitter 21 and the antenna 22. Antenna matching circuit 24 of a T-type matching circuit (also referred to as “T match circuit”), two motors 25 and 26, motor drive circuits 27 and 28 for driving the respective motors, and the motor And a power supply circuit 29 for supplying power to 25 and 26. The antenna matching circuit 24 includes two variable capacitors VC1 and VC2 connected in series, and a coil (inductor) L0 connected between the intermediate tap and the ground, and the two variable capacitors VC1 and VC2 are connected. The VC2 is mechanically driven by the motors 25 and 26 so that the respective capacitance values can be changed. In this circuit, when the transmission signal TV output from the transmitter 21 indicating that transmission is in progress, the potential of the control terminal Cont of the power supply circuit 29 is high and the two transistors are in a conductive state. Thus, electric power is supplied to the two motor drive circuits 27 and 28, and the motors 25 and 26 are driven accordingly, whereby the capacitance values of the two variable capacitors are adjusted. As a result of this adjustment, when the impedances of the transmitter 21 and the antenna 22 are matched, the potential applied to the control terminal Cont of the power supply circuit 29 becomes low, and the driving of the motor is stopped.
Patent Document 2 “Automatic Impedance Matching Method and Device” describes antenna matching means shown in FIGS. 4 and 5. Since the means described in this publication can be used as appropriate in the practice of the present invention, as in Patent Document 1, it will be briefly described.

図４に示した回路は、当該公報に従来技術として記載されたものであるが、２個のインピーダンスセンサ３１、３２と、３個の可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を備え、これら３個の可変インダクタンス素子は、それぞれ３個のモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３により機械的に駆動されることによって、それらのインダクタンス値を可変できるようになっている。この構成において、前記センサ３１、３２から得られるインピーダンス情報に基づいて、所定の演算処理を施し、これら３個の可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の値を制御することによって送信機とアンテナ（負荷）とのインピーダンス整合を行うものである。
また、図５は、特許文献２に記載の発明の一例として示されたもので、２個の直列素子（可変インダクタンス素子）と１個の並列素子（固定容量コンデンサ）よりなるＴ型整合回路を、アンテナ（負荷）の前段に挿入するものである。なお、詳細な動作や、チューニング選別回路等の構成ならびに動作については、同公報それぞれに詳細に記載されているので説明を省略する。
このように、従来から種々アンテナ自動整合手段が提案されており、送信機とアンテナとの間に挿入した整合回路において、送信出力信号の振幅値、位相等の情報を監視しておき、整合スタートスイッチ操作によって可変コンデンサ（可変キャパシタ）や可変インダクタ（可変コイル）を機械的に、あるいは電気的に変化させることによって、インピーダンス整合状態に保つものである。整合がとれると、ブザー音、表示等により操作者に報知するが、整合不可能な場合も、異常報知信号を発生する。周波数帯や、整合精密度によっても異なるが、ワイヤーアンテナでは、通常、数秒乃至数十秒程度を要する。
特開昭６１−１７７８２３号公報特開平５−２７５９６１号公報 The circuit shown in FIG. 4 is described as the prior art in the publication, and includes two impedance sensors 31 and 32 and three variable inductance elements L1, L2, and L3. The variable inductance elements are mechanically driven by three motors M1, M2, and M3, respectively, so that their inductance values can be varied. In this configuration, based on the impedance information obtained from the sensors 31 and 32, a predetermined calculation process is performed, and the values of the three variable inductance elements L1, L2, and L3 are controlled, whereby the transmitter and the antenna (load ) And impedance matching.
FIG. 5 shows an example of the invention described in Patent Document 2, which includes a T-type matching circuit including two series elements (variable inductance elements) and one parallel element (fixed capacitor). , Which is inserted before the antenna (load). The detailed operation and the configuration and operation of the tuning selection circuit and the like are described in detail in each of the publications, and thus description thereof is omitted.
Thus, various automatic antenna matching means have been proposed in the past. In a matching circuit inserted between the transmitter and the antenna, information such as the amplitude value and phase of the transmission output signal is monitored and a matching start is started. The impedance matching state is maintained by mechanically or electrically changing a variable capacitor (variable capacitor) or a variable inductor (variable coil) by a switch operation. When the alignment is achieved, the operator is notified by a buzzer sound, a display, etc., but an abnormality notification signal is also generated when the alignment is impossible. Depending on the frequency band and matching accuracy, a wire antenna usually requires several seconds to several tens of seconds.
JP-A 61-177823 Japanese Patent Laid-Open No. 5-275611

しかしながら、上述した従来技術によれば、複数の可変インダクタンス素子や可変キャパシタンス素子（両者を総称して「可変リアクタンス素子」という）を制御して整合させるので、各素子値の組み合わせは無限に存在することになり、整合するまでに多くの時間を要する場合があり、その間は送信を開始することができないという基本的で、必然的な欠点を有するものであった。また、広い周波数帯域において一つのワイヤーアンテナを使用する場合、アンテナ長が使用周波数λの１／２（λは波長）の整数倍近傍になることがあり得るが、この場合、アンテナのインピーダンスが極めて大きくなるので、整合回路の構成によってはインピーダンス整合が不可能なことがある。上述したように、一定時間整合が図れない場合は、異常報知信号を発生するが、どのような理由で不整合であるか判断がつかない場合は可変リアクタンス素子値の組み合わせ等の状態を変えて、再度生整合処理を繰り返すことになるが、整合の可能性のない調整を繰り返し、その間は送信できないことになり無用の時間を費やすことがあった。
本発明は、上述したような従来のアンテナ整合手段に関する諸問題に鑑みてなされたものであって、短時間にアンテナ整合を完了し、また、整合不可能な場合は迅速にその判断が可能なアンテナ整合装置及び方法を提供することを目的としている。 However, according to the prior art described above, a plurality of variable inductance elements and variable capacitance elements (both are collectively referred to as “variable reactance elements”) are controlled and matched, so there are infinite combinations of element values. In other words, it may take a lot of time to match, and during that time, it has a basic and inevitable disadvantage that transmission cannot be started. In addition, when a single wire antenna is used in a wide frequency band, the antenna length may be close to an integral multiple of ½ (λ is the wavelength) of the operating frequency λ. In this case, the antenna impedance is extremely high. Therefore, impedance matching may not be possible depending on the configuration of the matching circuit. As described above, if the alignment cannot be achieved for a certain period of time, an abnormality notification signal is generated, but if it is not possible to determine the reason for the mismatch, the state of the variable reactance element value combination is changed. However, the raw alignment process is repeated again, but the adjustment without the possibility of matching is repeated, and during this time, transmission cannot be performed, and unnecessary time may be consumed.
The present invention has been made in view of the problems associated with the conventional antenna matching means as described above. The antenna matching is completed in a short time, and when the matching is impossible, the judgment can be made quickly. An object of the present invention is to provide an antenna matching apparatus and method.

本発明は目的を達成するために請求項１のアンテナ整合装置は、接続するアンテナの特性情報を記憶するアンテナ特性情報記憶手段と、送信周波数情報を取得する周波数情報取得手段と、アンテナインピーダンスの整合状態を検出するインピーダンス整合状態検出手段と、前記アンテナ特性情報記憶手段に記憶された前記特性情報及び前記周波数情報取得手段により取得した前記送信周波数情報からアンテナインピーダンスが整合可能か否かを判定する判定手段と、前記判定手段により整合可能と判断された場合には、前記インピーダンス整合状態検出手段によりアンテナインピーダンスの整合が取れたと判断されるまで所要素子の値を制御してアンテナインピーダンスの値を制御するインピーダンス整合手段と、を備え、前記アンテナ特性情報記憶手段は、半導体メモリ又はプリセット式の複数のスイッチを含み、前記半導体メモリ又は前記プリセット式の複数のスイッチに少なくともアンテナの長さを記憶させ又は設定できるように構成され、前記判定手段は、前記アンテナの長さと前記送信周波数情報とからアンテナインピーダンスの値を演算し、演算した値に基づいて前記アンテナインピーダンスが整合可能か否かを判断し、前記インピーダンス整合手段は、前記アンテナ特性情報記憶手段に記憶された前記特性情報及び前記周波数情報取得手段により取得した前記送信周波数情報に基づいて前記所要素子の値を制御すると共に、前記判定手段において整合可能と判断された場合には、演算された前記アンテナインピーダンスの値を参照して前記所要素子の値を制御することを特徴とする。
請求項２記載のアンテナ整合装置は、請求項１記載の発明において、前記判定手段によりアンテナインピーダンスが整合可能でないと判断された場合、又は前記インピーダンス整合状態検出手段により、予め設定された時間を超えてアンテナインピーダンスの整合がとれたと判断されなかった場合は、異常報知信号を出力する報知手段を備えたことを特徴とする。
請求項３記載のアンテナ整合装置では、請求項１又は２記載のアンテナ整合装置において、前記インピーダンス整合状態検出手段は、当該アンテナ整合装置の出力端における送信信号の位相情報と振幅情報から複素インピーダンスを計算し、予め記憶している前記特性情報に対する複素インピーダンスとの一致を判断することにより、インピーダンスの整合を検出することを特徴とする。
請求項４記載のアンテナ整合方法は、接続するアンテナの特性情報を記憶しておくアンテナ特性情報記憶処理と、送信周波数情報を取得する周波数情報取得処理と、アンテナインピーダンスの整合状態を検出するインピーダンス整合状態検出処理と、記憶された前記特性情報と、取得した前記送信周波数情報と、から、アンテナインピーダンスが整合可能か否かを判断する判定処理と、前記判定処理で整合可能と判断された場合には、前記インピーダンス整合状態検出処理でアンテナインピーダンスの整合が取れたと判断されるまで所要素子の値を制御してアンテナインピーダンスの値を制御するインピーダンス整合処理と、を含み、前記アンテナ特性情報記憶処理では、半導体メモリ又はプリセット式の複数のスイッチに少なくともアンテナの長さを記憶させ又は設定し、前記判定処理では、前記アンテナの長さと前記送信周波数情報とからアンテナインピーダンスの値を演算し、演算した値に基づいてアンテナインピーダンスが整合可能か否かを判断し、前記インピーダンス整合処理では、前記アンテナ特性情報記憶手段に記憶された前記特性情報及び前記周波数情報取得処理で取得した前記送信周波数情報に基づいて所要素子の値を制御すると共に、前記判定処理において整合可能と判断された場合には、演算された前記アンテナインピーダンスを参照して前記所要素子の値を制御することを特徴とする。
In order to achieve the object of the present invention, an antenna matching apparatus according to claim 1 includes antenna characteristic information storage means for storing characteristic information of a connected antenna, frequency information acquisition means for acquiring transmission frequency information, and antenna impedance matching. A determination to determine whether or not the antenna impedance can be matched from the impedance matching state detection means for detecting a state and the transmission information acquired by the characteristic information stored in the antenna characteristic information storage means and the frequency information acquisition means; If the impedance matching state detecting means determines that the antenna impedance is matched, the value of the required element is controlled to control the antenna impedance value. comprising impedance matching means, wherein the antenna characteristics The information storage means includes a semiconductor memory or a plurality of preset type switches, and is configured to store or set at least the length of the antenna in the semiconductor memory or the plurality of preset type switches. An antenna impedance value is calculated from the antenna length and the transmission frequency information, and it is determined whether or not the antenna impedance can be matched based on the calculated value. The impedance matching means includes the antenna characteristic information storage means. The value of the required element is controlled based on the characteristic information stored in the transmission frequency information and the transmission frequency information acquired by the frequency information acquisition means, and is calculated when the determination means determines that matching is possible The value of the required element is controlled with reference to the value of the antenna impedance. The features.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the antenna matching device according to the first aspect of the invention, wherein the determination unit determines that the antenna impedance cannot be matched, or the impedance matching state detection unit exceeds a preset time. In the case where it is not determined that the antenna impedance is matched, a notification means for outputting an abnormality notification signal is provided .
According to a third aspect of the present invention, in the antenna matching device according to the first or second aspect, the impedance matching state detecting means obtains a complex impedance from phase information and amplitude information of a transmission signal at an output end of the antenna matching device. It is characterized in that impedance matching is detected by calculating a match with complex impedance with respect to the characteristic information stored in advance .
The antenna matching method according to claim 4 is an antenna characteristic information storing process for storing characteristic information of a connected antenna, a frequency information acquiring process for acquiring transmission frequency information, and an impedance matching for detecting a matching state of antenna impedance. When it is determined that the antenna impedance can be matched from the state detection process, the stored characteristic information, and the acquired transmission frequency information, and when the matching is determined by the determination process Includes impedance matching processing for controlling the value of the required element to control the value of the antenna impedance until it is determined that the antenna impedance matching is achieved in the impedance matching state detection processing, and in the antenna characteristic information storage processing, A semiconductor memory or a plurality of preset switches In the determination process, an antenna impedance value is calculated from the antenna length and the transmission frequency information, and it is determined whether the antenna impedance can be matched based on the calculated value. In the impedance matching process, the value of the required element is controlled based on the characteristic information stored in the antenna characteristic information storage unit and the transmission frequency information acquired in the frequency information acquisition process. When it is determined that matching is possible, the value of the required element is controlled with reference to the calculated antenna impedance .

本発明のアンテナ整合装置では、送信機とアンテナとの間のインピーダンスマッチングを図るアンテナ整合装置において、送信機等から送信周波数情報を取得し、接続するアンテナの特性情報を予め記憶しておくアンテナ特性情報記憶手段を備え、該アンテナ特性情報記憶手段、前記周波数取得手段及び前記インピーダンス整合状態検出手段からの信号に基づいてインピーダンス整合手段の所要素子の値を制御するようにしたので、アンテナの長さ等のアンテナ特性情報に基づいて、目的とするアンテナ整合に必要な条件のいくつかが明らかになり、整合処置を迅速に完了することが可能となる。
また、使用周波数情報とアンテナ特性情報とが明らかであるので、整合処理を実行することなくインピーダンス整合手段の能力を超えることが判断でき、無用の整合処理を行うことがない。
また、本発明のアンテナ整合方法では、本発明のアンテナ整合装置の機能を奏する方法を提供するので、ＣＰＵ等の制御手段を用いたソフトウエア処理として、又は、種々の機能ブロックを利用して本発明を実現する上で、有用である。
また、コンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることによって、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができるので、コンピュータにインストールすることによって、それぞれの発明と同様の機能を果たし、同様の効果を得ることができる。 In antenna alignment apparatus of the present invention, the antenna matching device to achieve impedance matching between the transmitter and the antenna, obtains the transmission frequency information from the transmitter or the like, previously stored characteristic information of the connected antenna antenna Characteristic information storage means, and the value of the required element of the impedance matching means is controlled based on the signals from the antenna characteristic information storage means, the frequency acquisition means and the impedance matching state detection means. Based on the antenna characteristic information, etc., some of the conditions necessary for the target antenna matching are clarified, and the matching procedure can be completed quickly.
Further, since the use frequency information and the antenna characteristic information are clear, it can be determined that the capability of the impedance matching means is exceeded without executing the matching process, and the unnecessary matching process is not performed.
Further, in this onset Ming antenna matching method, since it provides a method for performing the function of the antenna matching device of the present invention, as a software processing using a control means such as a CPU, or using various functional blocks This is useful in realizing the present invention.
In addition, by programming according to an OS that can be controlled by the computer, any computer equipped with the OS can be controlled by the same processing method. Therefore, when installed in a computer, functions similar to those of the inventions are achieved. The same effect can be obtained.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の一実施態様例を示すアンテナ整合装置のブロック構成図である。この例に示すアンテナ整合装置１は、インピーダンス整合回路２と、送信信号の振幅値を検出する振幅検出回路３と、送信信号の位相を検出する位相検出回路４と、当該装置の全体を制御するＣＰＵ５と、前記ＣＰＵ５に接続したメモリ６とを備え、同軸コネクタ７を介して送信機ＴＸと接続され、アンテナ端子ＡＮＴには長さｌ（エル）のワイヤーアンテナ８が、グランド（接地）端子ＧＮＤには接地線９がそれぞれ接続されている。更に、前記ＣＰＵ５は前記送信機ＴＸと送信制御信号や周波数情報（バンド情報）等の信号の授受が行われ、また、該ＣＰＵ５には、前記振幅検出回路３と位相検出回路４からそれぞれが検出した結果の信号が供給される。同時に、前記メモリ６にはワイヤーアンテナの長さｌの情報が例えば０．１ｍ単位で予め記憶されている。
前記ＣＰＵ５からは、整合状態を表示する信号が出力され、装置外の表示器１０に表示するようになっている。送信電力が大きな放送設備等では、送信機や送信制御オペレータ在駐場所とは離れた場所にアンテナが設置されることが多く、送信機出力は定損失の高周波ケーブルでアンテナまで導かれるので、本発明に係るアンテナ整合装置も、アンテナ８に近接して設置されることが多いと考えられるので、前記表示器１０は通常無線送受信機や、送信制御オペレータが視認可能な場所に置かれる。また、ワーヤーアンテナ８は、設置する場所の状況に応じて、水平に展張し、あるいは垂直、傾斜、途中で屈曲する等、任意に設置することがある。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a block diagram of an antenna matching apparatus showing an embodiment of the present invention. The antenna matching apparatus 1 shown in this example controls the impedance matching circuit 2, the amplitude detection circuit 3 that detects the amplitude value of the transmission signal, the phase detection circuit 4 that detects the phase of the transmission signal, and the entire apparatus. A CPU 5 and a memory 6 connected to the CPU 5 are connected to the transmitter TX via a coaxial connector 7. A wire antenna 8 having a length l (el) is connected to the antenna terminal ANT and a ground (ground) terminal GND. Each is connected to a ground line 9. Further, the CPU 5 exchanges signals such as transmission control signals and frequency information (band information) with the transmitter TX, and the CPU 5 detects each from the amplitude detection circuit 3 and the phase detection circuit 4. The resulting signal is supplied. At the same time, information on the length l of the wire antenna is stored in advance in the memory 6 in units of 0.1 m, for example.
The CPU 5 outputs a signal indicating the alignment state and displays it on the display 10 outside the apparatus. In broadcasting facilities with high transmission power, antennas are often installed at locations away from transmitters and transmission control operators, and the transmitter output is guided to the antenna by a high-frequency cable with constant loss. Since the antenna matching device according to the invention is also considered to be often installed in the vicinity of the antenna 8, the display 10 is usually placed at a place where a radio transceiver or a transmission control operator can visually recognize. Further, the wire antenna 8 may be arbitrarily installed depending on the situation of the place where the antenna is installed, such as horizontally extending, vertically, inclined, or bent in the middle.

図２は、上記構成のアンテナ整合装置１を使用して、アンテナとのインピーダンス整合処理を行う手順を説明したフローチャートである。この図を参照しながら、アンテナ整合を行う際の処理について説明する。
先ず、送信機ＴＸから送信を開始する前に、オペレータ等によってアンテナ整合処理スタート操作が行われると、予め定めた手順に基づいてアンテナ整合装置１に、アンテナ整合処理を実行させるための信号が供給される。また、送信開始に関係なく、送受信を行わない時間に各周波数バンドについて定期的にアンテナ整合処理を行うことによって、日常のメンテナンスに利用する形態であってもよい。アンテナ整合装置１のＣＰＵ５は、前記処理スタート信号を受けると、処理をスタートしてその処理がアンテナ整合処理であることを判断すると（Ｓ１）、前記メモリ６に予め記憶してあるワイヤーアンテナ８の特性情報、例えばアンテナ長ｌ（エル）を読み出す。同時に、前記送信機ＴＸからは送信周波数等のバンド情報がＣＰＵ５に供給される（Ｓ３）。ＣＰＵ５は、これらバンド情報とワイヤーアンテナの長さ情報に基づいて、整合可能か否かを前もって演算処理して判断する（Ｓ４）。もし、ワイヤーアンテナの長さｌが、使用する周波数の波長λの１／２の整数倍近傍の値である場合は、アンテナインピーダンスが極めて大きくなるので、通常の送信機出力インピーダンス５０Ω（オーム）との整合が不可能になる場合が多い。
即ち、アンテナ整合回路は、送信機の出力インピーダンス５０Ω（理想的には純抵抗値）とアンテナ入力インピーダンス（複素インピーダンス：Ｚ）との両者を整合させるもので、整合回路の送信機側端子を５０Ωにし、アンテナ側端子がアンテナの複素インピーダンスＺになるように、可変キャパシタンス素子や可変インダクタンス素子等の可変リアクタンス素子の値を調整して、インピーダンス変換を行うものである。しかし、これらの可変リアクタンス素子の可変範囲にも限度があるので、自ずと調整範囲に限界があって、アンテナインピーダンス値が大きくなると調整不可能になることがある。 FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure for performing impedance matching processing with an antenna using the antenna matching apparatus 1 having the above configuration. The processing when performing antenna matching will be described with reference to this figure.
First, when an antenna matching process start operation is performed by an operator or the like before starting transmission from the transmitter TX, a signal for causing the antenna matching apparatus 1 to perform the antenna matching process is supplied based on a predetermined procedure. Is done. In addition, regardless of the start of transmission, the antenna matching process may be periodically performed for each frequency band at a time when transmission / reception is not performed, so that it may be used for daily maintenance. When receiving the process start signal, the CPU 5 of the antenna matching apparatus 1 starts the process and determines that the process is an antenna matching process (S1). When the CPU 5 of the wire antenna 8 stored in the memory 6 in advance is received. Characteristic information, for example, antenna length l (L) is read out. At the same time, band information such as a transmission frequency is supplied from the transmitter TX to the CPU 5 (S3). Based on the band information and the length information of the wire antenna, the CPU 5 determines in advance whether or not the matching is possible (S4). If the length l of the wire antenna is a value in the vicinity of an integral multiple of ½ of the wavelength λ of the frequency to be used, the antenna impedance becomes extremely large, so that a normal transmitter output impedance of 50Ω (ohms) In many cases, it becomes impossible to match.
That is, the antenna matching circuit matches both the transmitter output impedance 50Ω (ideally a pure resistance value) and the antenna input impedance (complex impedance: Z). Then, the impedance conversion is performed by adjusting the value of a variable reactance element such as a variable capacitance element or a variable inductance element so that the antenna side terminal becomes the complex impedance Z of the antenna. However, since there is a limit to the variable range of these variable reactance elements, the adjustment range is naturally limited, and adjustment may become impossible when the antenna impedance value increases.

そこで、本発明では、アンテナ長等のアンテナ特性情報を予め記憶しておき、送信に先だってアンテナ整合処理を行う場合に、前記アンテナ長と使用周波数との関係を演算し、アンテナインピーダンスの大凡の値を計算して、整合処理を行った場合、整合可能か否かを判断するものである（Ｓ４）。この判断の結果、もし、整合不可能であれば（Ｓ４Ｎｏ）、整合処理することなく異常報知信号を出力して（Ｓ５）処理を終了する。一方前記、Ｓ４の判断において、整合可能である場合（Ｓ４Ｙｅｓ）、次の処理に進んで、振幅検出回路３、位相検出回路４、あるいは図示を省略した定在波比（ＶＳＷＲ）検出手段からの信号を読み取り（Ｓ６）、前記処理Ｓ４において演算処理した結果を参照して整合回路の整合素子、可変リアクタンス素子（可変コンデンサや可変インダクタンス素子）を制御する（Ｓ７）。具体的には、従来技術で説明した特開昭６１−１７７８２３号、特開平５−２７５９６１号各公報に記載された手段を使用することができる。この制御の結果、整合が図れたか否かを判断し（Ｓ８）、整合がとれたと判断されるときは（Ｓ８Ｙｅｓ）、整合が図られた旨を報知する信号を出力して（Ｓ９）処理を終了するが、もし、Ｓ８の整合判断においてＮｏのときは（Ｓ８Ｎｏ）、整合処理時間が予め設定した時間、例えば３０秒を超えているか否かを判断し（Ｓ１０）、設定時間以内の場合は、再び前記Ｓ７の整合回路の制御に戻って、所要の整合回路素子の値を変更してその結果整合が図られたか否かを判断する（Ｓ８）。このようなＳ７、Ｓ８、Ｓ１０を設定時間範囲内で繰り返し実行し、設定時間以内に整合が図られない場合は、異常報知信号を出力して（Ｓ５）処理を終了する。
なお、整合が図られたか否かを判断する必要性は、例えば装置の誤動作やアンテナの断線、異物の付加、短絡等により整合不可能な場合が考えられる。更に、整合判断手段としては、従来からよく知られているので詳細な説明は省略するが、例えば送信信号の進行波レベルと反射波（後退波）レベルの比（ＶＳＷＲ）を計算して、その値が例えば３以下になると整合完了と判断する。あるいは、より正確に整合状態を判断するには、整合回路出力端（アンテナ入力端）における送信信号に対する位相情報と振幅情報とから、複素インピーダンスを計算し、アンテナ特性情報であるアンテナ長に対する複素インピーダンス値との一致を判断することもできる。又は、送信出力端における複素インピーダンスを、その点における位相情報と振幅情報とに基づいて計算し、その点のインピーダンスが純抵抗の５０Ωに近い値であるか否かを判断材料にすることもできる。また、これらの処理は、整合を図るための可変リアクタンス素子調整に際して、利用することもできる。更には、これらの各手段を併用することによって、より正確にアンテナ整合を判断することや、迅速に整合処理を行うことができる。 Therefore, in the present invention, antenna characteristic information such as the antenna length is stored in advance, and when performing antenna matching processing prior to transmission, the relationship between the antenna length and the used frequency is calculated, and an approximate value of antenna impedance is calculated. Is calculated and the matching process is performed, it is determined whether or not matching is possible (S4). As a result of this determination, if alignment is impossible (No in S4), an abnormality notification signal is output without performing alignment processing (S5), and the process is terminated. On the other hand, in the determination of S4, if matching is possible (S4 Yes), the process proceeds to the next process, from the amplitude detection circuit 3, the phase detection circuit 4, or the standing wave ratio (VSWR) detection means (not shown). The matching element and variable reactance element (variable capacitor and variable inductance element) of the matching circuit are controlled with reference to the result of the arithmetic processing in the processing S4 (S7). Specifically, the means described in JP-A Nos. 61-177823 and 5-275961 described in the prior art can be used. As a result of this control, it is determined whether or not matching has been achieved (S8). If it is determined that matching has been achieved (S8 Yes), a signal for notifying that matching has been achieved is output (S9). However, if the alignment determination in S8 is No (S8 No), it is determined whether the alignment processing time exceeds a preset time, for example, 30 seconds (S10), and within the set time In this case, the process returns to the control of the matching circuit in S7 again, and the value of the required matching circuit element is changed to determine whether or not the matching is achieved as a result (S8). Such S7, S8, and S10 are repeatedly executed within the set time range, and when the matching cannot be achieved within the set time, an abnormality notification signal is output (S5) and the process is terminated.
Note that it may be necessary to determine whether or not matching has been achieved, for example, when the device cannot be matched due to malfunction of the device, disconnection of the antenna, addition of foreign matter, short circuit, or the like. Further, since the matching determination means is well known from the past, detailed description is omitted. For example, the ratio (VSWR) of the traveling wave level and the reflected wave (backward wave) level of the transmission signal is calculated, For example, when the value is 3 or less, it is determined that the alignment is completed. Alternatively, in order to determine the matching state more accurately, complex impedance is calculated from the phase information and amplitude information for the transmission signal at the matching circuit output end (antenna input end), and the complex impedance for the antenna length, which is antenna characteristic information A match with the value can also be determined. Alternatively, the complex impedance at the transmission output end can be calculated based on the phase information and amplitude information at that point, and it can be used as a judgment material whether or not the impedance at that point is close to 50Ω of the pure resistance. . These processes can also be used when adjusting a variable reactance element for matching. Furthermore, by using these means in combination, it is possible to determine antenna matching more accurately and to perform matching processing quickly.

以上説明した実施態様例において送信周波数情報取得手段は、送信機ＴＸからＣＰＵ５が送信周波数情報（バンド情報）を授受することが該当するが、具体的には送信機ＴＸにおいてチャネル制御を行った際に、そのチャネル信号をＣＰＵに供給し、ＣＰＵではチャネル信号と周波数の関係を記録したメモリを備えるように構成してもよい。周波数情報としては精密な数値を用いても良いが、バンド情報として所定範囲の帯域を示すものであっても良い。また、整合素子制御手段としては、前記インピーダンス整合回路２に備えられたアンテナ整合回路網に含まれる可変リアクタンス素子を前記ＣＰＵ５によって制御することが該当するが、具体的には例えば従来技術において説明した、特開昭６１−１７７８２３号、特開平５−２７５９６１号等に開示されている回路（図３、図４、図５）が使用可能である。また、同公報には、複素インピーダンス整合手段についても開示があるので、参照することができる。
本発明は、上述したように予め使用するアンテナの長さ等の情報を記憶しておき、アンテナ整合に先立って、使用する周波数情報とアンテナの長さ情報とから、大凡の整合可能なインピーダンスが把握できるので、それに基づいて整合回路の可変リアクタンス素子を制御することが可能となり、迅速に目的とする整合を完了することができる。特に、可変インダクタンスや可変コンデンサをモータ等で機械的に駆動する場合、大きく値を変動させるためには長時間を要するので、試行錯誤の調整では極めて効率が低下するが、本発明では、目的とする素子値が明らかになるので、最短時間での調整が可能となる。また、予め、調整の可能性が明らかになるので、不整合状態での送信を回避する上で、効果があり、高価な送信機の焼損を未然に防止することもできる。 In the embodiment described above, the transmission frequency information acquisition means corresponds to the case where the CPU 5 transmits / receives transmission frequency information (band information) from the transmitter TX. Specifically, when the channel control is performed in the transmitter TX. Further, the channel signal may be supplied to the CPU, and the CPU may be configured to include a memory in which the relationship between the channel signal and the frequency is recorded. A precise numerical value may be used as the frequency information, but a band in a predetermined range may be indicated as the band information. Further, the matching element control means corresponds to controlling the variable reactance element included in the antenna matching network provided in the impedance matching circuit 2 by the CPU 5, specifically, for example, as described in the prior art. Circuits (FIGS. 3, 4, and 5) disclosed in JP-A-61-177823, JP-A-5-275611, etc. can be used. The publication also discloses complex impedance matching means, which can be referred to.
As described above, the present invention stores information such as the length of the antenna to be used in advance, and prior to antenna matching, from the frequency information to be used and the length information of the antenna, the impedance that can be roughly matched Since it can be grasped, it becomes possible to control the variable reactance element of the matching circuit based on this, and the desired matching can be completed quickly. In particular, when a variable inductance or a variable capacitor is mechanically driven by a motor or the like, it takes a long time to change the value greatly. Therefore, the efficiency of trial and error adjustment is extremely reduced. Since the element value to be determined becomes clear, adjustment in the shortest time is possible. In addition, since the possibility of adjustment becomes clear in advance, it is effective in avoiding transmission in an inconsistent state, and burnout of an expensive transmitter can be prevented in advance.

なお、以上の説明において、アンテナ特性情報としてワイヤーアンテナの長さを例示したが、この例に限ることなく、アンテナ整合処理に有用な情報を種々含むことができる。例えば、当該アンテナの使用送信周波数それぞれにおける複素インピーダンスを予め計算して、その結果をメモリしておけば、インピーダンス整合処理に際して、各可変リアクタンス素子値を如何なる値にすればよいかが迅速に判断できるであろう。
また、アンテナの長さのデータ程度の少ない情報量については、半導体メモリに記憶する代わりに、通称ディップスイッチと称されるプリセット式のスイッチを使用することもできる。デジタル回路の初期設定等に使用される、例えば８個（８ビット）のスイッチ列を使用し、接続するワイヤーアンテナの長さを８ビットに表現してオン・オフをセットしておくこともできる。
更に、他の変形例としては、半導体メモリにアンテナ情報を記録する手段として、各アンテナにその特性情報を記録した記憶媒体を付加しておき、当該アンテナ整合装置に接続する際に、外部からの操作に対応して、あるいは自動的に前記記録媒体から情報を読み取り、前記メモリ６に記憶するようにしてもよい。アンテナに付加する記録媒体は、例えば、受動型の無給電式記録媒体ＩＣチップを使用することができ、これらのＩＣチップに必要な情報を記憶しておき、アンテナ整合装置から照射するマイクロ波信号や超音波信号、赤外線信号等に応答してＩＣチップから返送されるデータを読み取るように構成することも可能であろう。また、可変リアクタンス素子の例として、モータ駆動の例を示したが、耐電力性に問題がない場合は、電子的に制御する可変リアクタンス素子を使用することができる。これらの素子としては種々のものが知られているが、能動回路を組み合わせた回路によって可変キャパシタンスや可変インダクタンスを実現するものであっても使用可能である。
In the above description, the length of the wire antenna is exemplified as the antenna characteristic information. However, the present invention is not limited to this example, and various pieces of information useful for antenna matching processing can be included. For example, if the complex impedance at each transmission frequency used by the antenna is calculated in advance and the result is stored in memory, it is possible to quickly determine the value of each variable reactance element value in the impedance matching process. I will.
Further, with the small amount of information about the length of the data received by the antenna, instead of storing the semiconductor memory, it is also possible to use the switch of called DIP switches referred Preset. For example, 8 (8-bit) switch trains used for initial setting of digital circuits can be used, and the length of the wire antenna to be connected can be expressed in 8 bits to set on / off. .
Furthermore, as another modification, as a means for recording the antenna information in the semiconductor memory, a storage medium in which the characteristic information is recorded is added to each antenna, and when connecting to the antenna matching device, an external signal is received. Information may be read from the recording medium in response to an operation or automatically and stored in the memory 6. As the recording medium to be added to the antenna, for example, passive passive recording medium IC chips can be used. Information necessary for these IC chips is stored, and a microwave signal irradiated from the antenna matching device is used. It would also be possible to read the data returned from the IC chip in response to the ultrasonic signal, infrared signal or the like. In addition, as an example of the variable reactance element, an example of driving a motor has been shown. However, when there is no problem with power durability, a variable reactance element that is electronically controlled can be used. Various elements are known as these elements, but any element that realizes variable capacitance or variable inductance by a circuit combining active circuits can be used.

以上、本発明の一例を説明したが、この例に限ることなく他のシステムへの適用や、種々変形が可能であることは云うまでもない。
また、本発明のアンテナ整合方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
また、アンテナ整合方法プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。
本発明は、上述した実施形態のみに限定されたものではない。上述した実施形態のアンテナ整合装置を構成する各機能をそれぞれプログラム化し、あらかじめＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んでおき、コンピュータに搭載したＣＤ−ＲＯＭドライブのような媒体駆動装置にこのＣＤ−ＲＯＭ等を装着して、これらのプログラムをコンピュータのメモリあるいは記憶装置に格納し、それを実行することによって、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。 Although an example of the present invention has been described above, it goes without saying that application to other systems and various modifications are possible without being limited to this example.
Further, by programming the antenna matching method of the present invention according to an OS that can be controlled by a computer, any computer equipped with the OS can be controlled by the same processing method.
Further, by recording the antenna matching method program on a recording medium in a computer-readable format, the program can be operated anywhere by carrying the recording medium.
The present invention is not limited only to the above-described embodiments. Each function constituting the antenna matching device of the above-described embodiment is programmed, written in advance on a recording medium such as a CD-ROM, and this CD-ROM is loaded on a medium driving device such as a CD-ROM drive mounted on a computer. Needless to say, the object of the present invention is achieved by storing these programs in a memory or a storage device of a computer and executing them.
In this case, the program itself read from the recording medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the program and the recording medium recording the program also constitute the present invention.

なお、プログラムを格納する記録媒体としては半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ等）、磁気媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。
また、ロードしたプログラムを実行することにより上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することによって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等を介して接続されたサーバコンピュータの記憶装置にプログラムを格納しておき、インターネット等を通じて他のコンピュータに転送することもできる。この場合、このサーバコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。
なお、コンピュータでは、可搬型の記録媒体上のプログラム、または転送されてくるプログラムを、コンピュータに接続した記録媒体にインストールし、そのインストールされたプログラムを実行することによって上述した実施形態の機能が実現される。 As a recording medium for storing the program, a semiconductor medium (for example, ROM, nonvolatile memory card, etc.), an optical medium (for example, DVD, MO, MD, CD, etc.), a magnetic medium (for example, magnetic tape, flexible disk, etc.) ) Or the like.
Further, not only the functions of the above-described embodiment are realized by executing the loaded program, but also the above-described implementation by cooperating with the operating system or other application programs based on the instructions of the program. The case where the function of the form is realized is also included.
When distributing to the market, store the program in a portable recording medium for distribution, or store the program in a storage device of a server computer connected via the Internet, etc. Can also be transferred to. In this case, the storage device of this server computer is also included in the recording medium of the present invention.
In the computer, the functions of the above-described embodiments are realized by installing a program on a portable recording medium or a transferred program on a recording medium connected to the computer and executing the installed program. Is done.

本発明の一実施形態に係るアンテナ整合装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the antenna matching apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るアンテナ整合装置の制御例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of control of the antenna matching apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 従来のアンテナ整合装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional antenna matching apparatus. 従来のアンテナ整合装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional antenna matching apparatus. 従来のアンテナ整合装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional antenna matching apparatus.

Explanation of symbols

１、２４アンテナ整合装置、２インピーダンス整合回路、３振幅検出回路、４位相検出回路、５ＣＰＵ、６メモリ、７同軸コネクタ、８、２２アンテナ、９接地線、１０表示器、２０チューニング選別回路、２１、ＴＸ送信機、２３オートチューナ、２５、２６、Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３モータ、２７、２８モータ駆動回路、２９電源供給回路、３１入力センサ、３２出力センサ。 1, 24 Antenna matching device, 2 Impedance matching circuit, 3 Amplitude detection circuit, 4 Phase detection circuit, 5 CPU, 6 Memory, 7 Coaxial connector, 8, 22 Antenna, 9 Ground line, 10 Display, 20 Tuning selection circuit, 21, TX transmitter, 23 auto tuner, 25, 26, M, M1, M2, M3 motor, 27, 28 motor drive circuit, 29 power supply circuit, 31 input sensor, 32 output sensor.

Claims

Antenna characteristic information storage means for storing characteristic information of the antenna to be connected;
Frequency information acquisition means for acquiring transmission frequency information;
Impedance matching state detecting means for detecting a matching state of the antenna impedance;
A determination unit that determines whether antenna impedance can be matched from the characteristic information stored in the antenna characteristic information storage unit and the transmission frequency information acquired by the frequency information acquisition unit;
Impedance matching means for controlling the value of the antenna impedance by controlling the value of the required element until it is judged by the impedance matching state detection means that the antenna impedance has been matched when the judgment means judges that matching is possible When,
With
The antenna characteristic information storage means includes a semiconductor memory or a plurality of preset switches, and is configured to store or set at least the length of the antenna in the semiconductor memory or the preset switches.
The determination means calculates an antenna impedance value from the antenna length and the transmission frequency information, determines whether the antenna impedance can be matched based on the calculated value,
The impedance matching unit controls the value of the required element based on the characteristic information stored in the antenna characteristic information storage unit and the transmission frequency information acquired by the frequency information acquisition unit, and matches in the determination unit. When it is determined that the antenna matching device is possible, the value of the required element is controlled with reference to the calculated value of the antenna impedance .

2. The antenna matching device according to claim 1, wherein when the antenna impedance is determined not to be matched by the determination unit, or when the antenna impedance is matched over a preset time by the impedance matching state detection unit. An antenna matching apparatus comprising: a notification means for outputting an abnormality notification signal when the determination is not made.

The antenna matching device according to claim 1 or 2,
The impedance matching state detecting means calculates a complex impedance from the phase information and amplitude information of the transmission signal at the output end of the antenna matching device, and determines whether the complex impedance matches the characteristic information stored in advance. An antenna matching apparatus for detecting impedance matching.

Antenna characteristic information storage processing for storing characteristic information of the connected antenna;
Frequency information acquisition processing for acquiring transmission frequency information;
Impedance matching state detection processing for detecting the matching state of the antenna impedance;
A determination process for determining whether antenna impedance can be matched from the stored characteristic information and the acquired transmission frequency information;
If it is determined that matching is possible in the determination process, the impedance matching process is performed to control the value of the antenna impedance by controlling the value of the required element until it is determined that the antenna impedance is matched in the impedance matching state detection process. When,
Including
In the antenna characteristic information storage processing, at least the length of the antenna is stored or set in a semiconductor memory or a plurality of preset type switches,
In the determination process, the antenna impedance value is calculated from the antenna length and the transmission frequency information, and it is determined whether the antenna impedance can be matched based on the calculated value.
In the impedance matching process, a value of a required element is controlled based on the characteristic information stored in the antenna characteristic information storage unit and the transmission frequency information acquired in the frequency information acquisition process, and matching is possible in the determination process. In the antenna matching method, the value of the required element is controlled with reference to the calculated antenna impedance .