JPH0683081B2 - 自動整合方法 - Google Patents

自動整合方法

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JPH0683081B2
JPH0683081B2 JP60115610A JP11561085A JPH0683081B2 JP H0683081 B2 JPH0683081 B2 JP H0683081B2 JP 60115610 A JP60115610 A JP 60115610A JP 11561085 A JP11561085 A JP 11561085A JP H0683081 B2 JPH0683081 B2 JP H0683081B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は送信機と空中線とを自動的に整合させる方法
に関し、一層詳細には送信機本体の負荷を検出器によっ
て検出し、この検出器から得られた検出負荷をもとに数
値処理して整合用ネットワークの可変素子の値の取り得
る範囲内で最適な素子値を得、これによって送信機本体
と空中線とを自動的に整合させるための自動整合方法に
関する。
従来、送信機の運転中に送信機本体と空中線とを自動的
に整合させるには、その整合部へ供給する高周波信号の
進行波並びに反射液の値をインピーダンスディスクリミ
ネータ、インピーダンス検出器等によりアナログ的また
はデジタル的に算出し、特に、反射電力が最小となるよ
うにコイルとコンデンサとからなる調整可能な2つの素
子を制御する帰還回路によってサーボ系を駆動し整合補
正を行わせていた。
然しながら、この方法では、送信しながら整合操作を行
うために送信機に異常な負荷がかかり、一方、送信波が
あって初めて整合が可能となるために、非送信時には整
合動作を行うことが出来ないという不都合が指摘されて
いた。さらに、反射電力のみを最小にする制御方法のた
めに、前記可変な2素子を調整して最適な素子値を選択
することが困難であり、しかも、整合範囲を広く選択出
来ない等の難点が露呈していた。
この種の従来から採用されている自動整合方法の実施例
を第1図に示す。
第1図において、参照符号2は送信機本体を示し、この
送信機本体2の出力側にインピーダンス検出器4が接続
されている。インピーダンス検出器4の出力側には整合
用ネットワーク6が接続され、さらに整合用ネットワー
ク6の出力側に空中線8が接続されている。この場合、
インピーダンス検出器4には、さらに制御駆動器10が接
続され、この制御駆動器10は前記整合用ネットワーク6
を構成する図示しない調整用モータを駆動するための出
力信号が導入される。一方、送信機本体2は減力付加回
路12を含み、この減力付加回路12には前記制御駆動器10
の出力側が接続される。
このような構成において、送信機本体2の送信電力はイ
ンピーダンス検出器4に導入され、このインピーダンス
検出器4は送信電力を整合用ネットワーク6に送ると共
に制御駆動器10にRおよびX(または、振幅並びに位
相)の検出信号を送給する。制御駆動器10はこの検出信
号に基づき、RとXの2つの変数の制御信号を整合用ネ
ットワーク6に送ると共に減力付加回路12に対して前記
検出信号に基づくTX制御信号を送給する。
このような回路構成からすれば、送信器と空中線との整
合は送信しながら行われるため、その間の送信機に異常
負荷がかかる。そこで、この異常な負荷を軽減するため
に、送信機本体には必然的に前記のような送信減力付加
回路12が設けられている。
一方、整合素子値としては、一般的に、負荷インピーダ
ンス、トラッキング方向等によって最適な値が選択され
ねばならないが、この種の従来技術に係る回路構成から
すれば、任意の素子を選択することが困難であり、ま
た、整合範囲を広げるために所望の素子を簡便に選ぶこ
とが困難となる欠点を露呈している。さらにまた、整合
用ネットワークに可変インタグタンスを用いた時、その
可動部分が焼損し易く、従って、送信機としての品質も
十分に保証されない等の不都合が指摘されていた。
本発明は前記の不都合を悉く克服するためになされたも
のであって、送信機の動作時における整合作用時間を可
及的に短くし、この短時間内に送信中の送信機出力イン
ピーダンス、すなわち、負荷インピーダンスを検出して
送信機と空中線との間に必要とされる整合素子値を演算
処理し、次いで、その演算によって得られた素子値にな
るようにコイルまたはコンデンサを自動的に調整して整
合位置を決定するようにした整合動作を短時間で且つ極
めて広い範囲に亘って選択することが可能な自動整合方
法を提供するにある。
前記の目的を達成するために、本発明は、送信機本体
と、空中線と、前記送信機本体の出力側に接続される負
荷検出器と、前記負荷検出器に接続される整合用ネット
ワークと、前記負荷検出器の出力信号を得て整合用ネッ
トワークを構成する可変素子を位置調整する制御駆動器
とからなり、前記送信機本体から出力される電流、電
圧、位相信号を前記負荷検出器を介して得てその出力端
に空中線が接続された整合用ネットワークの入力端イン
ピーダンスを演算して求め、一方、前記整合用ネットワ
ークの可変素子の位置信号を得、前記可変素子の各イン
ピーダンスを得て、整合用ネットワークの入力端インピ
ーダンスと前記可変素子のインピーダンスを演算処理す
ることにより空中線インピーダンスを得、次いで、得ら
れた前記空中線インピーダンス値に基づき、整合用ネッ
トワークの入力端インピーダンスが送信機本体の出力イ
ンピーダンスと等しくなるように前記可変素子の最適素
子値を算出し、この最適素子値に係る信号を制御駆動器
から整合用ネットワークに送給して前記可変素子の位置
調整を行い送信機本体と空中線との整合をとることを特
徴とする。
次に、本発明に係る送信機と空中線との間の自動整合方
法について好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。
第2図において、参照符号20は送信機本体を示し、この
送信機本体20の出力側には負荷検出器(以下、インピー
ダンス検出器という)22が接続される。インピーダンス
検出器22の出力側は、一方において整合用ネットワーク
24に接続し、他方において制御駆動器26に接続してい
る。制御駆動器26は整合用ネットワーク24と送信機本体
20に接続すると共に前記ネットワーク24は空中線27に接
続しておく。この場合、インピーダンス検出器22の出力
側は実質的に制御駆動器26を構成するマルチプレクサ28
に接続している。このため、第3図から容易に諒解され
るように、前記インピーダンス検出器22からマルチプレ
クサ28に|Iin|、|Ein|cosθ、|Ein|sinθの出力信号並
びに後述するコイルL1乃至L3の位置信号が導入される。
マルチプレクサ28の出力側はA/D変換器30に接続され、
さらに、このA/D変換器30の出力側はコンピュータ32に
接続されている。コンピュータ32はネットワーク用駆動
回路36と接続され、さらにまた、このコンピュータ32の
前記駆動回路36に対する出力側は分岐して負荷表示回路
(以下、インピーダンス表示回路という)38に接続され
ている。なお、駆動回路36の3本の出力側は夫々ステッ
ピングモータM1、M2、M3に導入され、一方、整合用ネッ
トワーク24を構成してコイルL1乃至L3の位置を検出する
ポテンショメータP1、P2、P3の出力側は前記マルチプレ
クサ28に導入されるよう構成されている。この場合、図
から容易に諒解されるように、整合用ネットワーク24に
はコンデンサC1乃至C3と調整自在なコイルL1乃至L3から
なるT型の制御回路が含まれている。
コンピュータ32は、第4図に示す通り、入力ポート40と
CPU42と出力ポート44とさらに前記CPU42に接続されるRO
M46とRAM48とを含む。ROM46には素子値(インダクタン
ス)変換テーブル46aとCPU42を駆動するためのプログラ
ム46bが含まれる。この場合、出力ポート44はインピー
ダンス表示回路38と駆動回路36を介してモータM1乃至M3
に接続されている。
本発明の自動整合方法に係る装置は基本的には以上のよ
うに構成されるものであり、次にその作用について第5
図のフローチャートを参照しながら以下詳細に説明す
る。
送信機本体20、制御駆動器26等をオン状態にすると、こ
の制御駆動器26から送信機本体20に対してTX制御信号が
送給される(STP1)。このTX制御信号が発せられない場
合にはこのSTP1を何回も繰り返す。そこで、STP1におい
てTX信号が出されていることが確認されると、ポテンシ
ョメータP1、P2、P3からマルチプレクサ28に対して可変
コイルL1、L2、L3の位置信号が導入され、このマルチプ
レクサ28の出力はA/D変換されてコンピュータ32に導出
される。コンピュータ32は前記コイルL1、L2、L3の位置
データをRAM48に格納する(STP2)。一方、インピーダ
ンス検出器22は入力端における電流値|Iin|、電圧の実
数項|Ein|cosθおよび電圧の虚数項|Ein|sinθを検出
し、コンピュータ32はこれを一旦RAM48に記憶する(STP
3)。
次に、前記インピーダンス検出器22によって得られた|I
in|、|Ein|cosθ、|Ein|sinθから入力端インピーダン
スRin並びにXinを求める。これはコンピュータ32を構成
するCPU42によって演算処理して求められる。この場
合、Rinは(1)に示すように求められ、一方、Xinは
(2)式によって求められる(STP4)。
Rin=|Ein|cosθ/|Iin| …(1) Xin=|Ein|sinθ/|Iin| …(2) このようにRinとXinが求められると、次いで、電圧定在
波比VSWRが演算される(STP5)。この場合、定数Γを式
(3)によって計算し、次いでSWRを式(4)によって
Γを用いて演算する。
この電圧定在波比VSWRが1.1以上にならない場合には(S
TP6)、前記STP1からSTP5までのルーチンを繰り返し、
一方、電圧定在波比VSWRが1.1以上になると次のSTP7に
移行する。STP7乃至STP12は実質的に前記STP2乃至STP6
と全く同一のルーチンであって、但し、STP7はSTP6にお
いて得られた電圧定在波比VSWRが1.1以上の場合に0.5秒
だけ待機して次のSTP8に移行する待機時間である。前記
STP7乃至STP12が前記STP2乃至STP6と同様のステップを
踏むことによって一層確実にコイル位置|Iin|、|Ein|co
sθ、|Ein|sinθの読み込みを行うことが可能となると
共にRin、Xinの計算並びにVSWRの計算によって得られる
値に信頼性が確保出来る。
このようにして次のSTP13に至ると、既に読み込まれて
いるコイルL1、L2、L3の位置データ、すなわち、ポテン
ショメータP1、P2、P3のデータをもとにROM46の素子値
変換テーブル46aから各素子のリアクタンスを得、さら
に第6図に示す各エレメントのインピーダンスX1乃至X3
を計算する(STP13)。
次に、入力インピーダンスZin=Rin+jXinと、既に求め
られた各エレメントインピーダンスX1乃至X3とから次式
(5)、式(6)により空中線インピーダンスであるZL
=RL+jXLを求める(STP14)。
このようにして空中線インピーダンスZLが求められる
と、この空中線インピーダンスZLに対して整合用ネット
ワーク24の入力インピーダンスZinが送信機本体2の出
力インピーダンスR0と等しくなるように各エレメントイ
ンピーダンスX1乃至X3の素子値を計算する。先ず、エレ
メントインピーダンスX3の値が固定される(STP15)。
この場合、本実施例において、整合用ネットワーク24で
は3軸の可変素子であるコイルL1、L2およびL3を有し、
この結果、整合条件は入力変数がRL、XLの2個となり、
出力変数がX1、X2およびX3の3個となる。すなわち、1
変数を含む式となるため不定となるが、X3を固定すれ
ば、X2、X1は容易に求められる。
そこで、X3の設定値が予め決められた範囲内にある場合
には(STP16)、次のSTP17に進むが、X3の範囲が予め設
定された範囲外の場合にはこのX3の値に対して1.1倍し
た値で再びX3の設定がなされ(STP17)、X3が所定値の
範囲内になるまでSTP15乃至STP17を繰り返し行う。X3
値を求めるに際しては、そのサーチ勾配に鑑み、1以上
の任意の数を選んでもよいが、あまりにこの値を細かく
し過ぎるとそれだけX3が所定の範囲にあるか否かの計算
のためのステップが多くなり、整合値を得るための計算
の応答が遅くなる。従って、例えば、前記のように1.1
倍毎にX3の値が所定値の範囲内にあるか否か判断すると
好適である。
そこで、このようなステップを経てX3が所定値の範囲内
に設定されると、次いで、X2の値の計算が行われる(ST
P18)。
X2の計算に際しては式(7)が用いられる。
ところで、この式(7)から諒解されるように、当該式
(7)を構成する 内が負になると実質的に整合不能となる。そこで、前記
STP15においてX3の設定を行う際、次式が活用される。
実際上、本実施例ではX3の値を前記式(7)の 内が負とならない最小値を選択している。この結果、X3
の取り得る値は第7図に示す範囲となる。
なお、X3の値の選択に加えてその極性もまた選択されな
ければならない。この場合、整合回路の構成自体が低域
フィルタ(LPF)型あるいは高域フィルタ(HPF)型かに
よってX3の極性をLPF型の場合には負とし、一方、HPF型
の場合には正とし、式(7)にその極性並びに値を代入
して演算を行う。
そこで、X2の計算において、その値が所定の範囲内にあ
れば次のSTP19に進むが、X2の範囲がさらに所定の範囲
より逸脱している場合には再びSTP17に戻りX3を1.1倍し
てこのルーチンを繰り返す。なお、X2の計算に際しては
式(7)において第1項は正、負いずれの極性にも選択
出来る。従って、例えば、LPF型ならば正の極性をとる
如く整合回路の構成に応じてその極性を選択してよい。
そこで、X2の値が所望の範囲内にある時、次いで、X1
計算が行われる(STP20)。X1の計算において得られた
その値が所定の範囲内ならば次のステップに進むが、際
びX1の所定の範囲内にない場合にはSTP17に戻り、X3
値が1.1倍され、このルーチンを繰り返す(STP21)。X1
の計算の際には後記する式(9)を使用し、この計算さ
れたX1が所定の範囲内にある時、STP22に進み、コイルL
1、L2、L3の位置がこのX1乃至X3の値を利用して演算さ
れ、得られたコイルL1、L2、L3の位置データは出力ポー
ト44を介して駆動回路36に送られ、モータM1、M2乃至M3
を駆動してL1、L2、L3の位置を設定すると共に(STP2
3)、これはインピーダンス表示回路38に送給されて文
字等によって表示される。
なお、このような演算処理において、X3の値が実際上の
回路で構成出来る範囲を逸脱した場合、X3の極性を反転
させ、再び最小値に設定して前記ステップを繰り返し行
えばよい。この場合、X3の極性を反転させることは、整
合回路構成が変更されることを意味するため、当該整合
回路を構成するコンデンサ、コイルの値によっては前記
極性反転操作を行わないこともある。いずれにしてもX3
の可変範囲を越えるまで整合結果が得られない場合に整
合不能の処理が行われる。
本発明によれば以上のように、送信機はインピーダンス
検出器による負荷インピーダンス検出時のみ、例えば、
数10msec間作動させるだけでよく、そのために送信機に
かかる負荷を非常に少なく抑えることが可能となる。し
かも、従来技術が有していた減力付加回路が不要となる
ために、装置全体としても低廉になり、また使用する素
子の範囲内で整合可能なように素子値の計算を行うため
に整合範囲を格段に広げられ、この結果、所望の素子を
簡便に選択することが可能となる。一方、空中線インピ
ーダンスを外部より設定すれば、整合操作自体は数値処
理するだけで済むために送信機の作動状態に依存するこ
となく即時にマッチングを図れる。さらにまた、整合位
置の決定自体数値処理で行うために、可変素子数を3個
以上採用したとしても整合の最適値を得ることが出来、
また、素子値KVA限界値を設定することが可能であるた
めに、必要最低限の定格素子を利用することが出来る。
さらにまた、ローパスフィルタ、または、ハイパスフィ
ルタ型に限定して整合動作を行うことが出来る等の効果
が得られる。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に係る自動整合方法の回路構成図、 第2図は本発明に係る自動整合方法に用いられる回路の
ブロック線図、 第3図は第2図に示すブロック線図を一層詳細に説明す
る回路図、 第4図は本発明に用いられるコンピュータと、その入力
側と出力側との相関関係を示すブロック説明図、 第5図は本発明方法においてコンピュータが行う各プロ
セスを示すフローチャート図、 第6図は各エレメントのインピーダンスを示す説明図、 第7図は素子値如何による整合領域と不整合領域を示す
説明図である。 20……送信機本体、22……負荷検出器(インピーダンス
検出器) 24……ネットワーク、26……制御駆動器 27……空中線、28……マルチプレクサ 30……A/D変換器、32……コンピュータ 36……駆動回路、38……負荷表示回路 40……入力ポート、42……CPU 44……出力ポート、46……ROM 48……RAM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野沢 裕親 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会技術研究所内 (72)発明者 生岩 量久 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−84018(JP,A) 特開 昭54−153507(JP,A) 特開 昭60−80323(JP,A) 特開 昭54−28544(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信機本体と、空中線と、前記送信機本体
    の出力側に接続される負荷検出器と、前記負荷検出器に
    接続される整合用ネットワークと、前記負荷検出器の出
    力信号を得て整合用ネットワークを構成する可変素子を
    位置調整する制御駆動器とからなり、前記送信機本体か
    ら出力される電流、電圧、位相信号を前記負荷検出器を
    介して得てその出力端に空中線が接続された整合用ネッ
    トワークの入力端インピーダンスを演算して求め、一
    方、前記整合用ネットワークの可変素子の位置信号を
    得、前記可変素子の各インピーダンスを得て、整合用ネ
    ットワークの入力端インピーダンスと前記可変素子のイ
    ンピーダンスを演算処理することにより空中線インピー
    ダンスを得、次いで、得られた前記空中線インピーダン
    ス値に基づき、整合用ネットワークの入力端インピーダ
    ンスが送信機本体の出力インピーダンスと等しくなるよ
    うに前記可変素子の最適素子値を算出し、この最適素子
    値に係る信号を制御駆動器から整合用ネットワークに送
    給して前記可変素子の位置調整を行い送信機本体と中空
    線との整合をとることを特徴とする自動整合方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の自動整合方法
    において、可変素子は少なくとも3個有り、前記可変素
    子の中、いずれか1つのインピーダンスを特定すること
    により残余の可変素子のインピーダンスを計算して最適
    素子値を算出することからなる自動整合方法。
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JP2009124687A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Plasmart Co Ltd インピーダンスマッチング方法及びこの方法のためのマッチングシステム

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