JP5595601B2 - インピーダンス検出装置及びインピーダンス調整装置 - Google Patents

Description

この発明は、伝送線路に接続されているアンテナなどの負荷のインピーダンスの位相範囲を特定するインピーダンス検出装置と、負荷のインピーダンスの位相範囲を特定して、そのインピーダンスを調整するインピーダンス調整装置とに関するものである。

携帯端末のように持ち運びが容易な小形の無線機器では、状況に応じて使用形態が変化する。
例えば、携帯端末の場合、待ち受け時には、ポケットやカバンの中などに携帯端末が収納されることが多いが、通話時には、ユーザが携帯端末を手で持ちながら頭部に近づけて使用される。
また、無線ＬＡＮの親機などのように、据え置き型の無線機器でも、壁やパーティションの傍に設置されることもあれば、壁やパーティションから離れている位置に設置されることもあり、ユーザ毎に使用形態が異なるのが普通である。

携帯端末などに搭載されている小形アンテナのインピーダンス特性は、アンテナの周囲に存在している構造物（金属や誘電体）により変動する。
そのため、使用状態によっては、アンテナと伝送線路間のインピーダンスにずれが生じて、アンテナの放射効率の劣化を招くことがある。

アンテナの放射効率の劣化を防止することが可能なインピーダンス調整装置が以下の特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示されているインピーダンス調整装置では、伝送路の２箇所以上に定在波の振幅を測定する検出部を配置し、複数の検出部により測定された２箇所以上の定在波の振幅を比較し、それらの振幅の差が小さくように、伝送線路の特性インピーダンスを調整するようにしている。

特開２００９−１３０８８１号公報（段落番号［０００６］、図１）

従来のインピーダンス調整装置は以上のように構成されているので、伝送線路に接続されている負荷とのインピーダンス整合を図ることができても、負荷のインピーダンスの位相範囲を特定することができない。このため、例えば、パワーアンプのように、負荷変動によって効率や飽和特性が変化する素子が実装されている場合などに、効率や飽和特性の劣化を避ける目的で、負荷のインピーダンスを調整することができないなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、伝送線路に接続されている負荷のインピーダンスの位相範囲を特定することができるインピーダンス検出装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、負荷のインピーダンスの位相範囲が、例えば特性が劣化する範囲に属していれば、負荷のインピーダンスを調整することができるインピーダンス調整装置を得ることを目的とする。

この発明に係るインピーダンス検出装置は、伝送線路における複数の測定点に配置され、その伝送線路に発生している定在波の振幅を各々の測定点で測定する定在波振幅測定手段と、その定在波振幅測定手段により各々の測定点で測定された定在波の振幅を比較する定在波振幅比較手段とを設け、位相範囲特定手段が、その定在波振幅比較手段の比較結果を参照して、各々の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定し、その大小関係から負荷のインピーダンスの位相範囲を特定するようにしたものである。

この発明によれば、伝送線路における複数の測定点に配置され、その伝送線路に発生している定在波の振幅を各々の測定点で測定する定在波振幅測定手段と、その定在波振幅測定手段により各々の測定点で測定された定在波の振幅を比較する定在波振幅比較手段とを設け、位相範囲特定手段が、その定在波振幅比較手段の比較結果を参照して、各々の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定し、その大小関係から負荷のインピーダンスの位相範囲を特定するように構成したので、伝送線路に接続されている負荷のインピーダンスの位相範囲を特定することができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるインピーダンス検出装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるインピーダンス検出装置の振幅検出部４−ｍを示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるインピーダンス検出装置の振幅検出部４−ｍを示す構成図である。 インピーダンスＺａのアンテナ１が接続されている伝送線路２における測定点Ａ，Ｂ，Ｃを示す説明図である。 反射係数αを変化させた場合に、伝送線路２で発生する定在波の振幅分布の変化を示す説明図である。 測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅の大小関係と反射位相との関係を示すスミスチャート図である。 反射振幅に関する閾値ａ_１，ａ_２，ａ_３が追記されているスミスチャート図である。 この発明の実施の形態２によるインピーダンス検出装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるインピーダンス検出装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるインピーダンス調整装置を示す構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるインピーダンス検出装置を示す構成図である。
図１において、アンテナ１は伝送線路２の一端に接続されている負荷であり、伝送線路２を流れてきたＲＦ信号を空間に放射する。
伝送線路２は一端にアンテナ１が接続されており、入出力端子３から入力されたＲＦ信号をアンテナ１に伝送する線路であるが、アンテナ１との間でインピーダンスの不整合が生じると、そのＲＦ信号がアンテナ１に反射されることで定在波が発生する。
なお、伝送線路２には、例えば、アンプやフィルタなどの回路が接続される場合もあるが、ここでは図示を省略している。
入出力端子３はＲＦ信号を入力する端子である。

振幅検出部４−１は伝送線路２における測定点Ａに配置され、伝送線路２に発生している定在波の振幅を測定点Ａで測定する処理を実施する。
振幅検出部４−２は伝送線路２における測定点Ｂに配置され、伝送線路２に発生している定在波の振幅を測定点Ｂで測定する処理を実施する。
振幅検出部４−３は伝送線路２における測定点Ｃに配置され、伝送線路２に発生している定在波の振幅を測定点Ｃで測定する処理を実施する。
図１では、伝送線路２における測定点がＡ，Ｂ，Ｃの３箇所であるために、３個の振幅検出部４が配置されている例を示しているが、伝送線路２の測定点は２箇所以上あればよく、伝送線路２の測定点がｎ（ｎ＝２，３，・・・，Ｎ）箇所であれば、ｎ個の振幅検出部４が配置される。
なお、振幅検出部４−１〜４−３は定在波振幅測定手段を構成している。

振幅比較部５−１は振幅検出部４−１により測定点Ａで測定された定在波の振幅と振幅検出部４−２により測定点Ｂで測定された定在波の振幅とを比較し、その比較結果を位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する処理を実施する。
振幅比較部５−２は振幅検出部４−２により測定点Ｂで測定された定在波の振幅と振幅検出部４−３により測定点Ｃで測定された定在波の振幅とを比較し、その比較結果を位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する処理を実施する。
振幅比較部５−３は振幅検出部４−３により測定点Ｃで測定された定在波の振幅と振幅検出部４−１により測定点Ａで測定された定在波の振幅とを比較し、その比較結果を位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する処理を実施する。
図１では、３個の振幅検出部４が配置されているために、３個の振幅比較部５が配置されている例を示しているが、伝送線路２の測定点がｎ（ｎ＝２，３，・・・，Ｎ）箇所であれば、ｎ個の振幅検出部４が配置され、ｎ個の振幅検出部４が配置された場合の振幅比較部５の個数は下記の通りである。ただし、ｎ個の振幅検出部４から出力される振幅値のそれぞれを比較できれば、いかなる組み合わせでもよい。
ｎ＝２の場合 → １個
ｎ＝３の場合 → ３個
ｎ＝４の場合 → ６個
：
ｎ＝Ｎの場合 → _ＮＣ_２個
なお、振幅比較部５−１〜５−３は定在波振幅比較手段を構成している。

位相範囲／反射振幅範囲特定部６は振幅比較部５−１〜５−３の比較結果を参照して、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおける定在波の振幅の大小関係を特定し、その大小関係からアンテナ１のインピーダンスの位相範囲を特定する処理を実施する。
また、位相範囲／反射振幅範囲特定部６は振幅検出部４−１〜４−３により各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅の絶対値から、アンテナ１のインピーダンスの反射振幅範囲を特定する処理を実施する。
なお、位相範囲／反射振幅範囲特定部６は位相範囲特定手段及び反射振幅範囲特定手段を構成している。

図２はこの発明の実施の形態１によるインピーダンス検出装置の振幅検出部４−ｍ（ｍ＝１，２，３）を示す構成図である。
図２において、結合線路１１−ｍは伝送線路２に近接配置されており、その伝送線路２と電気的に結合されて、その伝送線路２を流れている信号の一部が流れる線路である。
検波回路１２−ｍは結合線路１１−ｍを流れている信号を検波して、その信号の振幅を測定する回路である。信号の振幅を示す検波回路１２−ｍの検波結果は、直流の電圧信号として振幅比較部５に出力される。

図２の例では、検波回路１２−ｍが結合線路１１−ｍを流れている信号を検波するものを示しているが、図３に示すように、検波回路１２−ｍの代わりに電流計１３−ｍを搭載し、電流計１３−ｍが、結合線路１１−ｍを流れている信号の電流値を測定することで、その信号の振幅を検出するようにしてもよい。
なお、図２及び図３の構成は一例に過ぎず、伝送線路２に発生している定在波の振幅を測定することができれば、いかなる構成でもよい。

図４はインピーダンスＺａのアンテナ１が接続されている伝送線路２における測定点Ａ，Ｂ，Ｃを示す説明図である。
図４の例では、インピーダンスＺａのアンテナ１が接続されている点を原点（ｘ＝０）として、アンテナ１から伝送線路２に向かう方向をｘ軸の正の向きとしている。
また、図４の例では、伝送線路２における測定点がＡ，Ｂ，Ｃの３箇所であり、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃの間隔をＬとしている。ここでは、Ｌ＝λ／６であり、測定点Ａ，Ｂ，Ｃの間隔が等間隔である例を示しているが、測定点Ａ，Ｂ，Ｃの間隔は等間隔でなくてもよい。
Ｌ＝λ／（２Ｎ）
＝λ／（２×３）
＝λ／６
ただし、λは動作周波数に対する波長、Ｎは測定点の数であり、図４の例では、Ｎ＝３である。

ここで、アンテナ１のインピーダンスＺａにおける反射係数Γは、下記の式（１）のように表される。

ただし、|Γ|は反射振幅、αは反射位相である。

このとき、入出力端子３から入力されるＲＦ信号の振幅をＥ_ｉとすると、伝送線路２を流れている信号Ｅは、下記の式（２）に示すように、そのＲＦ信号（入力波）と、アンテナ１による反射波との重ね合わせで表される。

式（２）から、下記の式（３）が得られ、式（３）は伝送線路２で発生する定在波の振幅分布を表している。

図５は反射係数αを変化させた場合に、伝送線路２で発生する定在波の振幅分布の変化を示す説明図である。
図５より、伝送線路２における各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅の大小関係と反射位相との間には相関があることが分かる。
図６は測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅の大小関係と反射位相との関係を示すスミスチャート図である。
図６に示すように、測定点が３箇所の場合、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲は、スミスチャートを６分割した何れかの範囲に属することが分かる。
一般に測定点がＮ箇所の場合、インピーダンスＺａの位相範囲の分割数Ｍは、下記の式（４）のように表される。

したがって、予め、複数の測定点における定在波の振幅の大小関係と反射位相との関係を例えばテーブルなどに記憶している場合、各測定点における定在波の振幅を比較して大小関係を特定すれば、そのテーブルを参照することで、その大小関係からインピーダンスＺａの位相範囲を特定することができる。
以下、図１のインピーダンス検出装置の処理内容を具体的に説明する。

この実施の形態１では、入出力端子３から振幅Ｅ_ｉのＲＦ信号が入力されているが、伝送線路２とアンテナ１の間にインピーダンスの不整合があるために、伝送線路２から出力されたＲＦ信号がアンテナ１に反射されることで、伝送線路２に定在波が発生しているものとする。
このとき、伝送線路２を流れている信号Ｅは上記の式（２）で表され、伝送線路２で発生する定在波の振幅分布は上記の式（３）で表されるものとする。

インピーダンス検出装置の振幅検出部４−１は、伝送線路２の測定点Ａに配置されており、伝送線路２に発生している定在波の振幅を測定点Ａで測定して、測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜を振幅比較部５−１，５−３に出力する。
振幅検出部４−２は、伝送線路２の測定点Ｂに配置されており、伝送線路２に発生している定在波の振幅を測定点Ｂで測定して、測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜を振幅比較部５−１，５−２に出力する。
振幅検出部４−３は、伝送線路２の測定点Ｃに配置されており、伝送線路２に発生している定在波の振幅を測定点Ｃで測定して、測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜を振幅比較部５−２，５−３に出力する。

振幅比較部５−１は、振幅検出部４−１から測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜を受け、振幅検出部４−２から測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜を受けると、測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜と測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜を比較し、その比較結果ＣＰ_Ａ−Ｂを位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する。
振幅比較部５−２は、振幅検出部４−２から測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜を受け、振幅検出部４−３から測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜を受けると、測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜と測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜を比較し、その比較結果ＣＰ_Ｂ−Ｃを位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する。
振幅比較部５−３は、振幅検出部４−３から測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜を受け、振幅検出部４−１から測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜を受けると、測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜と測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜を比較し、その比較結果ＣＰ_Ｃ−Ａを位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する。

位相範囲／反射振幅範囲特定部６は、振幅比較部５−１〜５−３から比較結果ＣＰ_Ａ−Ｂ，ＣＰ_Ｂ−Ｃ，ＣＰ_Ｃ−Ａを受けると、その比較結果ＣＰ_Ａ−Ｂ，ＣＰ_Ｂ−Ｃ，ＣＰ_Ｃ−Ａを参照して、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおける定在波の振幅の大小関係を特定する。
この実施の形態１では、上述したように、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅の大小関係と反射位相との間には相関があるので（図５を参照）、位相範囲／反射振幅範囲特定部６が、予め、図６に示すようなテーブル（測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおける定在波の振幅の大小関係と反射位相との関係を示すテーブル）を記憶しているものとする。

位相範囲／反射振幅範囲特定部６は、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおける定在波の振幅の大小関係を特定すると、そのテーブルを参照して、その大小関係からアンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲を特定する。
具体的には、以下の通りである。
（１）定在波の振幅が測定点Ｃ，Ａ，Ｂの順に高い場合（Ｃ＞Ａ＞Ｂ）、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲は０°〜６０°の範囲であると特定する。
（２）定在波の振幅が測定点Ａ，Ｃ，Ｂの順に高い場合（Ａ＞Ｃ＞Ｂ）、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲は６０°〜１２０°の範囲であると特定する。
（３）定在波の振幅が測定点Ａ，Ｂ，Ｃの順に高い場合（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲は１２０°〜１８０°の範囲であると特定する。

（４）定在波の振幅が測定点Ｂ，Ａ，Ｃの順に高い場合（Ｂ＞Ａ＞Ｃ）、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲は１８０°〜２４０°の範囲であると特定する。
（５）定在波の振幅が測定点Ｂ，Ｃ，Ａの順に高い場合（Ｂ＞Ｃ＞Ａ）、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲は２４０°〜３００°の範囲であると特定する。
（６）定在波の振幅が測定点Ｃ，Ｂ，Ａの順に高い場合（Ｃ＞Ｂ＞Ａ）、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲は３００°〜０°の範囲であると特定する。

また、位相範囲／反射振幅範囲特定部６は、振幅検出部４−１〜４−３により各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅の絶対値である｜Ｅ_Ａ｜，｜Ｅ_Ｂ｜，｜Ｅ_Ｃ｜から、アンテナ１のインピーダンスＺａの反射振幅範囲を特定する。
具体的には、図７に示すように、反射振幅に関する閾値Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３を予め設定し、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜，｜Ｅ_Ｂ｜，｜Ｅ_Ｃ｜の最大値と最小値の差｜Ｅ_ｄｉｆｆ｜を算出する。
そして、その差｜Ｅ_ｄｉｆｆ｜が閾値Ａ_１より小さければ、アンテナ１のインピーダンスＺａの反射振幅範囲が０〜ａ_１の範囲であると特定する。
また、その差｜Ｅ_ｄｉｆｆ｜が閾値Ａ_１より大きく、閾値Ａ_２より小さければ、アンテナ１のインピーダンスＺａの反射振幅範囲がａ_１〜ａ_２の範囲であると特定する。
また、その差｜Ｅ_ｄｉｆｆ｜が閾値Ａ_２より大きく、閾値Ａ_３より小さければ、アンテナ１のインピーダンスＺａの反射振幅範囲がａ_２〜ａ_３の範囲であると特定する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、伝送線路２における複数の測定点Ａ，Ｂ，Ｃに配置され、その伝送線路２に発生している定在波の振幅を各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定する振幅検出部４−１〜４−３と、振幅検出部４−１〜４−３により各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜，｜Ｅ_Ｂ｜，｜Ｅ_Ｃ｜を比較する振幅比較部５−１〜５−３とを設け、位相範囲／反射振幅範囲特定部６が、振幅比較部５−１〜５−３の比較結果ＣＰ_Ａ−Ｂ，ＣＰ_Ｂ−Ｃ，ＣＰ_Ｃ−Ａを参照して、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおける定在波の振幅の大小関係を特定し、その大小関係からアンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲を特定するように構成したので、伝送線路２に接続されているアンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲を特定することができる効果を奏する。
また、簡易なアナログ回路だけでインピーダンス検出装置を構成することができる効果も奏する。

また、この実施の形態１によれば、位相範囲／反射振幅範囲特定部６が、振幅検出部４−１〜４−３により各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜，｜Ｅ_Ｂ｜，｜Ｅ_Ｃ｜から、アンテナ１のインピーダンスＺａの反射振幅範囲を特定するように構成したので、アンテナ１のインピーダンスＺａの範囲をより詳細に絞り込むことができる効果を奏する。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２によるインピーダンス検出装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
結合器２１は伝送線路２と電気的に結合されており、伝送線路２を流れる信号の一部を伝送線路２２（第２の伝送線路）に伝える機器である。
結合器２１の構成としては、例えば、伝送線路２に近接配置される結合線路や方向性結合器などが考えられるが、伝送線路２上を流れる信号の一部を伝送線路２２に伝えられるものであれば、いかなる構造の機器でもよい。

振幅検出部２３−１は伝送線路２２における測定点Ａに配置され、伝送線路２２に発生している定在波の振幅を測定点Ａで測定する処理を実施する。
振幅検出部２３−２は伝送線路２２における測定点Ｂに配置され、伝送線路２２に発生している定在波の振幅を測定点Ｂで測定する処理を実施する。
振幅検出部２３−３は伝送線路２２における測定点Ｃに配置され、伝送線路２２に発生している定在波の振幅を測定点Ｃで測定する処理を実施する。
図８では、伝送線路２２における測定点がＡ，Ｂ，Ｃの３箇所であるために、３個の振幅検出部２３が配置されている例を示しているが、伝送線路２２の測定点は２箇所以上あればよく、伝送線路２２の測定点がｎ（ｎ＝２，３，・・・，Ｎ）箇所であれば、ｎ個の振幅検出部２３が配置される。
なお、振幅検出部２３−１〜２３−３は図１の振幅検出部４−１〜４−３と同様の構成であり（図２及び図３を参照）、定在波振幅測定手段を構成している。

次に動作について説明する。
この実施の形態２でも、上記実施の形態１と同様に、入出力端子３から振幅Ｅ_ｉのＲＦ信号が入力されており、伝送線路２に定在波が発生しているものとする。
インピーダンス検出装置の結合器２１は、伝送線路２と電気的に結合されており、伝送線路２を流れる信号の一部を伝送線路２２に伝えている。これにより、伝送線路２２でも伝送線路２と同様の定在波が発生する。

振幅検出部２３−１は、伝送線路２２の測定点Ａに配置されており、伝送線路２２に発生している定在波の振幅を測定点Ａで測定して、測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜を振幅比較部５−１，５−３に出力する。
振幅検出部２３−２は、伝送線路２２の測定点Ｂに配置されており、伝送線路２２に発生している定在波の振幅を測定点Ｂで測定して、測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜を振幅比較部５−１，５−２に出力する。
振幅検出部２３−３は、伝送線路２２の測定点Ｃに配置されており、伝送線路２２に発生している定在波の振幅を測定点Ｃで測定して、測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜を振幅比較部５−２，５−３に出力する。

振幅比較部５−１は、振幅検出部２３−１から測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜を受け、振幅検出部２３−２から測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜を受けると、上記実施の形態１と同様に、測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜と測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜を比較し、その比較結果ＣＰ_Ａ−Ｂを位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する。
振幅比較部５−２は、振幅検出部２３−２から測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜を受け、振幅検出部２３−３から測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜を受けると、上記実施の形態１と同様に、測定点Ｂにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｂ｜と測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜を比較し、その比較結果ＣＰ_Ｂ−Ｃを位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する。
振幅比較部５−３は、振幅検出部２３−３から測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜を受け、振幅検出部２３−１から測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜を受けると、上記実施の形態１と同様に、測定点Ｃにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ｃ｜と測定点Ａにおける定在波の振幅｜Ｅ_Ａ｜を比較し、その比較結果ＣＰ_Ｃ−Ａを位相範囲／反射振幅範囲特定部６に出力する。

位相範囲／反射振幅範囲特定部６は、振幅比較部５−１〜５−３から比較結果ＣＰ_Ａ−Ｂ，ＣＰ_Ｂ−Ｃ，ＣＰ_Ｃ−Ａを受けると、上記実施の形態１と同様に、その比較結果ＣＰ_Ａ−Ｂ，ＣＰ_Ｂ−Ｃ，ＣＰ_Ｃ−Ａを参照して、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおける定在波の振幅の大小関係を特定する。
位相範囲／反射振幅範囲特定部６は、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおける定在波の振幅の大小関係を特定すると、上記実施の形態１と同様に、予め記憶しているテーブルを参照して、その大小関係からアンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲を特定する。
また、位相範囲／反射振幅範囲特定部６は、上記実施の形態１と同様に、振幅検出部２３−１〜２３−３により各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅の絶対値である｜Ｅ_Ａ｜，｜Ｅ_Ｂ｜，｜Ｅ_Ｃ｜から、アンテナ１のインピーダンスＺａの反射振幅範囲を特定する。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、定在波が発生する伝送線路２と電気的に結合されている結合器２１と、結合器２１と接続されている伝送線路２２とが設けられている場合、振幅検出部２３−１〜２３−３が、伝送線路２における複数の測定点ではなく、伝送線路２２における複数の測定点Ａ，Ｂ，Ｃに配置されて、伝送線路２２に発生している定在波の振幅を各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定するように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果を奏するほかに、各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおける定在波の振幅の測定に伴う伝送線路２上の信号の電力が消費される状況を回避して、アンテナ１の放射効率の劣化を抑えることができる効果を奏する。

実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３によるインピーダンス検出装置を示す構成図であり、図において、図８と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
電力検出部２４は伝送線路２２の終端に接続され、伝送線路２２を流れている信号の振幅（電力）を検出する処理を実施する。
電力検出部２４の構成としては、ダイオードを用いている検波回路などが考えられるが、伝送線路２２上を流れる信号の振幅を測定できるものであれば、いかなる構成の回路でもよい。
なお、電力検出部２４は電力検出手段を構成している。

上記実施の形態２では、位相範囲／反射振幅範囲特定部６が、振幅検出部２３−１〜２３−３により各々の測定点Ａ，Ｂ，Ｃで測定された定在波の振幅の絶対値である｜Ｅ_Ａ｜，｜Ｅ_Ｂ｜，｜Ｅ_Ｃ｜から、アンテナ１のインピーダンスの反射振幅範囲を特定するようにしているが、アンテナ１による反射波が小さい場合、伝送線路２及び伝送線路２２に発生する定在波が小さくなるため、振幅検出部２３−１〜２３−３による定在波の振幅の測定値が小さな値になる。
振幅比較部５−１〜５−３は、振幅検出部２３−１〜２３−３の測定値を比較しているため、振幅検出部２３−１〜２３−３の測定値が小さな値になると、位相範囲／反射振幅範囲特定部６による反射振幅範囲の特定精度が劣化する。

そこで、この実施の形態３では、アンテナ１による反射波が小さく、伝送線路２及び伝送線路２２に発生する定在波が小さい場合でも、伝送線路２２上を流れる信号の振幅を精度よく測定できるようにするために、伝送線路２２の終端に電力検出部２４を接続して、電力検出部２４が、伝送線路２２上を流れる信号の振幅を直接測定するようにしている。
この実施の形態３では、電力検出部２４により測定された信号の振幅は、位相範囲／反射振幅範囲特定部６により特定される反射振幅範囲と同様に扱われ、アンテナ１のインピーダンスＺａの範囲のより詳細な絞り込みに利用される。
なお、この実施の形態３では、伝送線路２２の終端に接続されている電力検出部２４が信号の振幅を測定しているので、測定点の箇所を増やすことなく、アンテナ１のインピーダンスＺａの反射振幅を特定することができる。

実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４によるインピーダンス調整装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１０のインピーダンス調整装置は、図１のインピーダンス検出装置が実装されている例を示しているが、これに限るものではなく、例えば、図８又は図９のインピーダンス検出装置が実装されていてもよい。

インピーダンス調整部３０は位相範囲／反射振幅範囲特定部６により特定されたアンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲が所定の位相範囲に属する場合（例えば、パワーアンプの性能が劣化するインピーダンスの範囲に属する場合）、アンテナ１のインピーダンスＺａを調整する処理を実施する。
インピーダンス調整部３０の構成としては、可変インダクタ又は可変キャパシタ、あるいは、可変インダクタと可変キャパシタの組み合わせなどが考えられる。
また、リアクタンス素子や長さの異なるスタブをスイッチによって切り替える方法も適用可能である。電気的又は機械的にリアクタンスの値を変化させることができれば、任意の回路構成を使用することができる。
なお、インピーダンス調整部３０はインピーダンス調整手段を構成している。

アンテナ１を送信アンテナとして使用する場合、送信電力を高くするためにパワーアンプ等が用いられる。
パワーアンプの性能（効率、飽和特性、歪み特性）は、伝送線路２に接続される負荷であるアンテナ１のインピーダンスＺａにより変化する。
アンテナ１のインピーダンスＺａは、人体や周囲の構造物の影響を受けて変化するので、パワーアンプの性能の劣化を防ぐには、インピーダンスＺａを調整することが重要となる。

そこで、この実施の形態４では、インピーダンス検出装置によってアンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲を特定することができるので、例えば、位相範囲／反射振幅範囲特定部６が、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲が、パワーアンプの性能が劣化するインピーダンス範囲に属しているか否かを判定する。
インピーダンス調整部３０は、位相範囲／反射振幅範囲特定部６の判定結果が、パワーアンプの性能が劣化するインピーダンス範囲に属している旨を示していれば、位相範囲／反射振幅範囲特定部６の指示の下、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲が、パワーアンプの性能が劣化するインピーダンス範囲外になるように、アンテナ１のインピーダンスＺａを調整する。
これにより、簡易な回路構成で、アンテナ１の放射効率の劣化やパワーアンプの性能劣化を防ぐことができるインピーダンス調整装置を実現することができる。

ここでは、位相範囲／反射振幅範囲特定部６が、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲が、パワーアンプの性能が劣化するインピーダンス範囲に属しているか否かを判定する例を示したが、これに限るものではなく、例えば、インピーダンス調整部３０が、アンテナ１のインピーダンスＺａの位相範囲が、パワーアンプの性能が劣化するインピーダンス範囲に属しているか否かを判定するようにしてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るインピーダンス検出装置及びインピーダンス調整装置は、アンテナ１の放射効率の劣化やパワーアンプの性能劣化を簡易に防止する必要がある通信機器などに適している。

１ アンテナ（負荷）、２ 伝送線路、３ 入出力端子、４−１〜４−３ 振幅検出部（定在波振幅測定手段）、５−１〜５−３ 振幅比較部（定在波振幅比較手段）、６ 位相範囲／反射振幅範囲特定部（位相範囲特定手段、反射振幅範囲特定手段）、１１−ｍ 結合線路、１２−ｍ 検波回路、１３−ｍ 電流計、２１ 結合器、２２ 伝送線路（第２の伝送線路）、２３−１〜２３−３ 振幅検出部（定在波振幅測定手段）、２４ 電力検出部（電力検出手段）、３０ インピーダンス調整部（インピーダンス調整手段）。

Claims (9)

1. 一端に接続されている負荷との間でインピーダンスの不整合が生じると、定在波が発生する伝送線路における複数の測定点に配置され、上記伝送線路に発生している定在波の振幅を各々の測定点で測定する定在波振幅測定手段と、
   上記定在波振幅測定手段により各々の測定点で測定された定在波の振幅を比較する定在波振幅比較手段と、
   上記定在波振幅比較手段の比較結果を参照して、各々の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定し、上記大小関係から上記負荷のインピーダンスの位相範囲を特定する位相範囲特定手段と
   を備えたインピーダンス検出装置。
2. 定在波振幅測定手段により各々の測定点で測定された定在波の振幅から、負荷のインピーダンスの反射振幅範囲を特定する反射振幅範囲特定手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のインピーダンス検出装置。
3. 定在波が発生する伝送線路と電気的に結合されている結合器と、
   上記結合器と接続されている第２の伝送線路とが設けられている場合、
   定在波振幅測定手段は、上記伝送線路における複数の測定点ではなく、上記第２の伝送線路における複数の測定点に配置されて、上記第２の伝送線路に発生している定在波の振幅を各々の測定点で測定することを特徴とする請求項１記載のインピーダンス検出装置。
4. 第２の伝送線路の終端に接続され、上記第２の伝送線路を流れている信号の電力を検出する電力検出手段が設けられていることを特徴とする請求項３記載のインピーダンス検出装置。
5. 定在波振幅測定手段は、
   定在波が発生する伝送線路と電気的に結合されて、上記伝送線路を流れている信号の一部が流れる結合線路と、上記結合線路を流れている信号を検波して、上記信号の振幅を測定する検波回路とから構成されている振幅検出部が、上記伝送線路における複数の測定点にそれぞれ配置されることで構成されていることを特徴とする請求項１記載のインピーダンス検出装置。
6. 定在波振幅測定手段は、
   第２の伝送線路と電気的に結合されて、上記第２の伝送線路を流れている信号の一部が流れる結合線路と、上記結合線路を流れている信号を検波して、上記信号の振幅を測定する検波回路とから構成されている振幅検出部が、上記第２の伝送線路における複数の測定点にそれぞれ配置されることで構成されていることを特徴とする請求項３記載のインピーダンス検出装置。
7. 動作周波数に対する波長がλ、測定点の個数がＮ個である場合、各々の測定点の間隔がλ／（２Ｎ）であることを特徴とする請求項１記載のインピーダンス検出装置。
8. 一端に接続されている負荷との間でインピーダンスの不整合が生じると、定在波が発生する伝送線路における複数の測定点に配置され、上記伝送線路に発生している定在波の振幅を各々の測定点で測定する定在波振幅測定手段と、
   上記定在波振幅測定手段により各々の測定点で測定された定在波の振幅を比較する定在波振幅比較手段と、
   上記定在波振幅比較手段の比較結果を参照して、各々の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定し、上記大小関係から上記負荷のインピーダンスの位相範囲を特定する位相範囲特定手段と
   上記位相範囲特定手段により特定された負荷のインピーダンスの位相範囲が所定の位相範囲に属する場合、上記負荷のインピーダンスを調整するインピーダンス調整手段と
   を備えたインピーダンス調整装置。
9. インピーダンス調整手段は、機械的又は電気的にキャパシタンスが変化する可変キャパシタ、または、機械的又は電気的にインダクタンスが変化する可変インダクタの少なくとも一方から構成されていることを特徴とする請求項８記載のインピーダンス調整装置。

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