JPH0653770A - アンテナ整合器 - Google Patents

アンテナ整合器

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JPH0653770A
JPH0653770A JP22471092A JP22471092A JPH0653770A JP H0653770 A JPH0653770 A JP H0653770A JP 22471092 A JP22471092 A JP 22471092A JP 22471092 A JP22471092 A JP 22471092A JP H0653770 A JPH0653770 A JP H0653770A
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JP
Japan
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matching element
impedance
variable
variable matching
antenna
Prior art date
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Pending
Application number
JP22471092A
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English (en)
Inventor
Takao Sato
孝雄 佐藤
Kenichi Suzuki
賢一 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Corp filed Critical Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アンテナインピーダンスの広い範囲に亘って
整合させる。 【構成】 並列可変整合素子5はそのアドミッタンスと
制御切替ステップとが比例関係となるように構成し、直
列可変整合素子4はそのインピーダンスと制御切替ステ
ップとが比例関係となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無線送信機の給電点と
アンテナのインピーダンスを整合するためのアンテナ整
合器に関する。
【0002】
【従来の技術】無線送信機とアンテナとのインピーダン
ス整合を行うアンテナ整合器3の構成は、図1の通り、
コイル,コンデンサを使用した直列可変整合素子4,並
列可変整合素子5,誤差検出器6及び制御器7により構
成される。実際はアンテナ整合器3に接続されるアンテ
ナ2の長さが不定であったり、同じアンテナ2で周波数
を変更して使用する際、アンテナ2のインピーダンスは
広い範囲で変化する。
【0003】このため整合器3におけるインピーダンス
の変換量は広い範囲に亘り、インピーダンスの整合を行
なえることが必要である。これを実現するためには、広
い範囲でインピーダンスを可変できる、直列可変整合素
子4と並列可変整合素子5が要求される。誤差検出器6
は、送信機1の出力に、電磁あるいは静電結合されて直
流電圧を検出するものである。
【0004】誤差検出器6の動作は、図4に示す通り、
送信機1の出力の進行波の電力と反射波の電力をコイル
8により電磁結合し、検波器9を通して抵抗分検出電圧
10及び位相分検出電圧11を出力する。抵抗分検出電
圧10は、送信機1の出力側回路のインピーダンスの抵
抗成分,同様に位相分検出電圧11は位相成分を検出す
る。
【0005】抵抗分検出電圧10の特性は、図5に示す
出力電圧特性12の通り、送信機1の出力側の回路のイ
ンピーダンスの抵抗成分に比例する直流電圧を出力す
る。また、位相分検出電圧11の特性も、位相成分に比
例した同様の特性である。インピーダンスの整合は、送
信機1の出力側回路のインピーダンスを中心とするある
一定幅以内に変換されることである。この一定幅以内の
インピーダンスを整合範囲13という。
【0006】制御器7は誤差検出器6からの抵抗分検出
電圧10と位相分検出電圧11とを監視し、この出力が
整合範囲13内で出力される一定範囲の電圧14以内に
なるように、直列可変整合素子4と並列可変整合素子5
を制御する整合器3の直列可変整合素子4と並列可変整
合素子5の回路例を図6に示す。ここでは直列可変整合
素子4として可変コンデンサ15,並列可変整合素子5
として可変コイル16により構成されている。
【0007】インピーダンスの整合は、アンテナ2のイ
ンピーダンスと可変コイル16の合成インピーダンスと
なる点17のインピーダンスの抵抗成分と、可変コイル
16のインダクタンスとを変えることで整合範囲内にな
るよう制御される。
【0008】一方、可変コンデンサ15により、アンテ
ナ2のインピーダンス,可変コイル16,可変コンデン
サ15を含んだ点18のインピーダンスつまり送信機1
から整合器をみたインピーダンスの位相成分を整合範囲
内になるようインピーダンスが変換される。
【0009】アンテナ2のインピーダンスを、送信機1
の出力に接続される整合器3の入力インピーダンスが整
合範囲内にインピーダンス整合される様子を図7のスミ
ス図に示す。送信機1のインピーダンスは点17に示さ
れており、これを中心とする円18Aが整合範囲13で
ある。整合範囲13は、次式で示されるVSWR(vorta
ge standing wave ratio) の一定の円である。
【0010】
【数1】
【0011】アンテナ2のインピーダンスは点19とす
る。このアンテナ2において必要となる整合器3の並列
可変整合素子5により変換される図6の点17のインピ
ーダンスは、コンダクタンス一定円周20上で示され
る。つまり、同円周上の点21から点22の範囲内にな
る並列可変整合素子5の定数が必要となる。
【0012】次に直列可変整合素子4により変換される
図6の点18のインピーダンスは抵抗分一定円周23上
で示される。仮に図6の点17のインピーダンスを点2
4と仮定すると、図6の点18のインピーダンスが点2
5と点26の範囲内となる直列可変整合素子4の定数が
必要となる。
【0013】並列可変整合素子5及び直列可変整合素子
4に要求される定数可変の最小単位が、並列可変整合素
子5では点21が点22範囲,直列可変整合素子4では
点25から点26の範囲内に設定できることが必要とな
る。
【0014】また公知の通り、コンダクタンス一定円周
20上で変換されるインピーダンスの変換量は、並列可
変整合素子5のアドミッタンスで規定されるものであ
り、また抵抗分一定円周23で変換されるインピーダン
スの変換量は、直列可変整合素子4のインピーダンスで
規定されるものである。
【0015】従来の直列可変整合素子4と並列可変整合
素子5の回路構成を図9,図10に示す。並列可変整合
素子5は図9に示す通り複数のコイル27を直列に接続
し、それぞれのコイル27と並列にリレー接点28を接
続した可変コイルで構成される。このリレー接点28を
開閉することにより、可変コイルの値を変化させる。ま
た直列可変整合素子4は、図10に示す通りコンデンサ
29とリレー接点30を直列に接続したものを並列に接
続した可変コンデンサで構成される。リレーの接点30
を開閉することにより可変コンデンサの値を変化させ
る。
【0016】このような従来のインダクタンス可変方法
においては、並列可変整合素子5としての可変コイルの
アドミッタンスと、リレーの接点28を開閉する切替ス
テップの関係は、図8に示す一点鎖線35の特性を有す
る。この特性から判るように、切替ステップ毎のアドミ
ッタンスの変化量は大きく異なる。特にアドミッタンス
が大きく、インピーダンスの変換量が大きくなる付近で
は1ステップ毎のアドミッタンスの変化量が大きい。こ
のカーブにおけるステップ数とアドミッタンスの関係は
次式で表される。
【0017】
【数2】
【0018】直列可変整合素子4としての可変コンデン
サのインピーダンスと切替ステップの関係も、上述の可
変コイルの場合と同様であることは容易に推測できる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
構成では次のような課題がある。すなわち、並列可変整
合素子5においては図7の点21から点22の範囲内に
制御しようとする場合に、目標とする範囲より並列可変
整合素子5の切替ステップ当りのアドミッタンスの変化
量が大きく、インピーダンスの整合をとることは不可能
である。直列可変整合素子4についても同様である。
【0020】つまり、従来の構成による並列可変整合素
子5及び直列可変整合素子4では、インピーダンス整合
のとれない切替ステップがある。この整合のとれない領
域は、使用するアンテナ2のインピーダンス及び周波数
により変化するが、アンテナ2のインピーダンスが低い
とき、また周波数が低くなる程、可変素子によって整合
をとることができない領域が増える。従って従来の構成
による整合器では、インピーダンス整合をとることので
きるアンテナ2のインピーダンスが非常に狭い範囲に制
限される課題がある。また、切替ステップ単位のアドミ
ッタンス変化量が一様とならない課題もある。
【0021】このようなアンテナ整合器3を航空機等に
搭載して使用される短波送信機1とアンテナ2のインピ
ーダンス整合に使用した場合、アンテナ2の長さは短波
のアンテナとしては、非常に短いものであるため、アン
テナ2のインピーダンスは非常に低く、また短波送信機
1の周波数範囲は2MHz〜28MHzと非常に広くアンテ
ナ2のインピーダンスが大きく変化するため幅広いイン
ピーダンスの整合を行うことができない。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明アンテナ整合器は
上記の課題を解決するため、図1に示すように、無線送
信機1の給電点とアンテナ2との間に接続された直列可
変整合素子4と、該直列可変整合素子4のアンテナ側接
続点と接地との間に接続された並列可変整合素子5と、
前記送信機1の出力側から進行波電力と反射波電力を検
出し、所定の値との誤差電圧を出力する誤差検出器6
と、該誤差検出器6からの誤差電圧が零になるように前
記直列可変整合素子4と前記並列可変整合素子5のアド
ミッタンスを変化させるような制御を行う制御器7とを
備えたアンテナ整合器3において、前記並列可変整合素
子5は、そのアドミッタンスと制御切替ステップとが比
例関係となるように構成し、前記直列可変整合素子4
は、そのインピーダンスと制御切替ステップとが比例関
係となるように構成したことを特徴とする。
【0023】
【作用】このような構成とすることにより並列可変整合
素子5及び直列可変整合素子4はそれぞれアドミッタン
ス及びインピーダンスと制御切替ステップが比例するの
で、どの制御切替ステップを選択してもアドミッタンス
変化量及びインピーダンス変化量が一様にあり、アンテ
ナ2のインピーダンスの広い範囲に亘って整合させるこ
とができることになる。
【0024】
【実施例】図1は本発明アンテナ整合器の1実施例のブ
ロック図、図2は本発明に使用する並列可変整合素子の
構成例を示す図、図3は同じく直列可変整合素子の構成
例を示す図、図4は同じく誤差検出器の概要を示す図、
図5は同じく誤差検出器の出力電圧特性の例を示す図、
図6は同じく可変整合素子の構成例を示す図、図7は本
発明アンテナ整合器によるインピーダンス整合の様子を
示したスミス図、図8は並列可変整合素子におけるアド
ミッタンスの切替特性を従来回路と本発明回路について
比較したグラフである。
【0025】図1において4は無線送信機1の給電点と
アンテナ2との間に接続された直列可変整合素子、5は
該直列可変整合素子4のアンテナ側接続点と接地との間
に接続された並列可変整合素子、6は送信機1の出力側
から進行波電力と反射波電力を検出し所定の値との誤差
電圧を出力する誤差検出器、7は誤差検出器6からの誤
差電圧が零になるように直列可変整合素子4と並列可変
整合素子5のアドミッタンスを変化させるような制御を
行う制御器である。
【0026】並列可変整合素子5は図2に示すようにコ
イル31とリレー接点32の直列回路を複数,並列に接
続して可変コイルを構成し、そのアドミッタンスとリレ
ー接点32による制御切替ステップとが比例関係となる
ように構成され、直列可変整合素子4は図3に示すよう
にコンデンサ33とリレー接点34の並列回路を複数,
直列に接続して可変コンデンサを構成しそのインピーダ
ンスとリレー接点34による制御切替ステップとが比例
関係となるように構成されている。
【0027】上記構成の本実施例において、並列可変整
合素子5である可変コイルの両端のアドミッタンスと可
変コイルの切替ステップとの関係は、図8の実線36に
示す。このときの各コイル31の定数関係を下記の通り
とする。 L1=1,L2=2,L3=4・・・Ln=2(n-1) この定数で実現した両端のアドミッタンスと切替ステッ
プとの関係は次式に示す通りである。
【0028】
【数3】
【0029】以上のように切替ステップ毎のアドミッタ
ンス変化量を一定にできるため、可変コイルのアドミッ
タンス可変領域に亘り安定したインピーダンスの変換を
行い整合をとることができる。また直列可変整合素子4
の可変コンデンサのインピーダンスと切替ステップとの
関係も、並列可変整合素子5と同様のことが容易にわか
る。
【0030】以上のことにより、アンテナ2の幅広いア
ンテナ2のインピーダンス範囲に亘って安定したインピ
ーダンス整合を行うことができる。また、並列可変整合
素子5に可変コンデンサを用い、直列可変整合素子4に
可変コイルを用いた場合も、並列可変整合素子5はアド
ミッタンスと切替ステップの関係を図8の実線に示す通
り比例関係になるよう可変コンデンサを構成し、直列可
変整合素子4はインピーダンスと切替ステップの関係を
並列可変整合素子5と同様に比例関係になるように、可
変コンデンサ及び可変コイルを構成してもよい。
【0031】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、並列可変
整合素子5はそのアドミッタンスと制御切替ステップと
が比例関係となるように構成し、直列可変整合素子4は
そのインピーダンスと制御切替ステップとが比例関係と
なるように構成しているので、アンテナインピーダンス
の広い範囲に亘って整合させることができると共に切替
ステップ毎のインピーダンスの変化量を一定にすること
ができるので一層安定したインピーダンス整合を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明アンテナ整合器の1実施例のブロック図
である。
【図2】本発明に使用する並列可変整合素子の構成例を
示す図である。
【図3】同じく直列可変整合素子の構成例を示す図であ
る。
【図4】同じく誤差検出器の概要を示す図である。
【図5】同じく誤差検出器の出力電圧特性の例を示す図
である。
【図6】同じく可変整合素子の構成例を示す図である。
【図7】本発明アンテナ整合器によるインピーダンス整
合の様子を示したスミス図である。
【図8】並列可変整合素子におけるアドミッタンスの切
替特性を従来回路と本発明回路について比較したグラフ
である。
【図9】従来の直列可変整合素子4と並列可変整合素子
5の回路構成を示す図である。
【図10】同じく従来の直列可変整合素子4と並列可変
整合素子5の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
1 送信機 2 アンテナ 3 アンテナ整合器 4 直列可変整合素子 5 並列可変整合素子 6 誤差検出器 7 制御器 8 コイル 9 検波器 31 コイル 32 リレー接点 33 コンデンサ 34 リレー接点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線送信機(1)の給電点とアンテナ
    (2)との間に接続された直列可変整合素子(4)と、
    該直列可変整合素子(4)のアンテナ側接続点と接地と
    の間に接続された並列可変整合素子(5)と、前記送信
    機(1)の出力側から進行波電力と反射波電力を検出
    し、所定の値との誤差電圧を出力する誤差検出器(6)
    と、該誤差検出器(6)からの誤差電圧が零になるよう
    に前記直列可変整合素子(4)と前記並列可変整合素子
    (5)のアドミッタンスを変化させるような制御を行う
    制御器(7)とを備えたアンテナ整合器(3)におい
    て、前記並列可変整合素子(5)は、そのアドミッタン
    スと制御切替ステップとが比例関係となるように構成
    し、前記直列可変整合素子(4)は、そのインピーダン
    スと制御切替ステップとが比例関係となるように構成し
    たことを特徴とするアンテナ整合器。
JP22471092A 1992-07-30 1992-07-30 アンテナ整合器 Pending JPH0653770A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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