JPS5897925A - 高周波送信機における送信管の陽極負荷インピ−ダンスの最適値検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｆａ）　　技術分野 この発明は、高周波送信機における送信管の陽極負荷イ
ンピーダンスの最適値を検出する装置に関する。

（ｂ）　　背景技術 送信管には、インピーダンスが非常に低い送信アンテナ
によって直接負荷を掛けることができない。そのため一
般には、送信管の陽極と送信アンテナとの間に、送信ア
ンテナの動作周波数とインダクタンスに応じて同調され
る可変インダクタンスと可変キャパシタンスを用いたイ
ンピーダンス整合セルが用いられる。

このインピーダンス整合セルの調節方法には種々の方法
があるが、それらの方法は全て究極的には送信管の陽極
負荷インピーダンスを最適値にするものであり、これは
送信管の効率を最大にしかつ送信アンテナから放射され
る電力を最大にすることに相当する。これらの種々の方
法は異なった技術を用いる異なった原理に基づいている
。

第一の方法は、送信管の出力における高周波電流（Ｉ）
と高周波電圧（ト）を測定するものである。これら２つ
の測定値の比によって所望のパラメータＺａが直接得ら
れるが、しかし電力が高（なると、トリノ、クカップリ
ング（ｔｏｒｉｃ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　）によって電流
の情報を得ることが困難になる。

第二の方法は、平均消費電流を測定し、送信機により送
出される高周波電力と比較するものである。この技術は
簡単ではあるが、しかし正確度が低く、調節方法が複雑
である。

第三の方法は、Ｖ／Ｉ比の測定に代えて、送信管の入力
電極と出力電極における高周波入力電圧（ＶＥ）と出力
電圧（Ｖｓ）をそれぞれ測定する（これは容易に行われ
る）ものである。これら２つの値の間には次の関係があ
る。すなわち、 Ｖｓ＝Ｓ−Ｚａ−ｖＥ 但し、Ｚａは所望の陽極負荷インピーダンス、Ｓはスロ
ープ（５ｌｏｐｅ　）と称される送信管に固有の定数で
ある。この場合の整合は、陽極負荷インピーダンスを調
節している間に、ｖｓ／■Ｅの比の位相が１８００（陰
極接地）に等しくなった時、および送信管のスロープと
負荷抵抗との積に等しいその比の係数（ｍｏｄｕｌｕｓ
　）が予め規定した値になった時の精密な瞬間を検出す
ることにより行われる。比Ｖｓ／■Ｅに直接動作する必
要はないが、実際には信号■ｓとｖＥの係数と位相を比
較すれば充分である。

周知のように、調節の収束をより容易に得るためには、
係数調節パラメータと位相調節パラメータとをそれぞれ
インピーダンス整合セルを形成する可変素子の一方また
は他方へ割り当てる。

しかしながら、現在知られている、あるいは上述の゛第
三の方法により動作する陽極負荷インピーダンスの最適
値を検出する装置においては、位相整合検出すなわち位
相調節の終端の決定の測定が、係数について行われる調
節動作に依存し、あるいは逆に係数整合検出が位相調節
動作に依存し、このため、調節パラメータを係数と位相
に分配することにより予測された結果から充分な利益を
引き出すことができない。

（Ｃ）　　発明の開示 この発明は、このような従来技術の欠点を解消すること
を目的と゛する。

さらに、この発明による陽極負荷インピーダンスの最適
値検出装置によれば、極限値（レベルに依存する変数）
でなくて零を捜すために、供給される電力に依存して大
きな調節ダイナミックを得ることができ、特にこの電力
とは独立して調節ができ、調節素子の変動の方向を直ち
に決定することができる。

この発明による高周波送信機における送信管の陽極負荷
インピーダンスの最適値検出装置は、高周波送信機が送
信管と、送信アンテナと、送信管と送信アンテナの間に
挿入された可変素子を有するインピーダンス整合セルと
を備え、送信管の陽極に与えられる負荷インピーダンス
がインピーダンス整合セルにより変動している間に、送
信管の陽極負荷インピーダンスが予め規定された純粋に
抵抗性の値を通過することを検出することにより最適値
を検出し、検出装置が、送信管の入力電圧と出力電圧と
の間に存在する位相差’４．に−Ｈ（但し、ｋは正また
は負の奇整数）だけ移相させる手段と、そのように処理
された２つの電圧を掛算する手段と、陽極負荷インピー
ダンスが純粋に抵抗性の値を通過するのに応じて得られ
た積の平均値を相殺することにより、該得もれた積の平
均値を計算する手段とから構成され、位相整合検出と係
数整合検出とが互いに独立して行われることを特徴とす
るものである。

（ｄ）　　発明を実施するための最良の形態この発明の
目的と特徴は、以下に添付図面を参照して説明される実
施例の記載から、より明確に理解される。

第１図におい゛て、高周波送信機は送信管１と送信アン
テナ２を含む。送信管１は、陰極３と、入力電圧ＶＥを
与えられる制御電極４と、出力電圧ｖＳが取り出される
陽極５を有する。

送信管１と送信アンテナ２の間には、送信アンテナ２の
インピーダンスを送信管１の陽極５の正しい値に整合す
るための・インピーダンス整合装置６が挿入される。実
際に、送信アンテナ２は通常間Ωのオーダの複合インピ
ーダンスを有し、これに対して送信管１は２０００Ωの
オーダの実インピーダンスすなわち綿棒の抵抗性を必要
とする。

インピーダンス整合装置６は、可変素子を有するイン、
ピーダンス整合セルフと、このインピーダンス整合セル
フの可変素子が変動している間に、送信管１の陽極負荷
インピーダンスが純粋に抵抗性になりかつ所望の値に等
しくなった瞬間を検出するように意図された陽極負荷イ
ンピーダンスの最適値検出装置８とを含む。

送信管１の陽極負荷インピーダンスが純粋に抵抗性にな
った瞬間を検出するためには、送信管１は一般にいわゆ
る「陰極接地」回路で接続されるので、ＶｓとＶ、間の
位相が相殺された瞬間ではな（、この位相が１８０°に
等しくなった瞬間を判別することが必要である。

インピーダンス整合セルフは、周波数の関数として最初
から配置されたいくつかの可変素子、すなわち例、ｔば
２つの可変コンデンサ９および１０と１つのインダクタ
ンス１１を含む。インダクタンス１１は、調節の際常に
一定に維持される。一方、同調は可変コンデンサ９，１
０により行われる。一方の可変コンデンサ９は■ＳとＶ
Ｅの間の１８０°移相を得るために使用され、他方の可
変コンデンサ１０はＶｓとｖＥＯ間の振幅比を良好にす
るために使用される。これは第１図において、これら２
つの素子に対する２つの別々の制御手段により図示され
る。

この発明の陽極負荷インピーダンスの最適値検出装置８
によれば、所望の同調が得られた時に、Ｖｓと７２間の
位相の測定とＶＳ／■Ｅの比の係数の測定とを全く互い
に独立して行なうことができる。

この検出装置８の詳細を第２図に示す。第２図において
、検出装置８は係数整合検出手段１２と位相整合検出手
段１３を含む。

係数整合検出手段１２は、従来と同様に２つの容量性割
算器１４および１５を有し、一方の容量性割算器１４に
は出力電圧■Ｓが、他方の容量性割算器１５には入力電
圧■Ｅがそれぞれ印加される。これら２つの容量性割算
器１４　、１５の比率は、その入力電圧ＶｓとＶＥの比
率が送信管１のスロープに所望の陽極負荷抵抗を掛けた
積に等しい時に、それら２つの容量性割算器１４　、１
５の出力′電圧ＶＳＩとＶＥＩカー等し〜・ように決定
する。係数整合検出手段１２（よさらに、出力電圧ＶＳ
ＩとＶＥＩとが等しいことを検出する回路を含み、この
回路は例えば以下のように構成される。

容量性割算器１４と１５の出力側に整流フィルタ１６と
１７がそれぞれ接続され、この整流フィルタ１６と１７
はそれぞれ信号■Ｓ１とＶｓ２のピーク値に比ｆｌｌし
力・つ符号が反対の信号を出力する。

これらの整流フィルタ１６と１７のそれぞれの出力側に
増幅器１８と１９が接続され、これら２つの増幅器１８
と１９′の出力はアナログ加算器加の入力に接続され、
このアナログ加算器加の出力から係数整合検出データが
得られる。

この発明によれば、位相整合検出手段１３＆工、′酸圧
Ｖｓと７８間に存在する位相差を±１だけ移相させる移
相手段２１を含む。

移相手段２１は、例えば同一の第１および第２の９０°
移相器ｎおよび乙を含み、この９０°移相器ｎとおの入
力はそれぞれ容量性割算器１４と１５の一方および他方
の出力に接続される。

各９０°移相器２２．乙はそれぞれ２つの出力ＡとＢを
与え、一方の出力Ａは９０°移相器２２．２３の入力信
号を量α（αは任意の量）だけ移相させた信号を与え、
他方の出力Ｂはその一方の出力Ａから得られる信号をさ
らに９０°移相させた信号を与える。

これらの９０°移相器ｎ、２３は周知の技術であり、こ
れ以上説明しない。この９０°移相器ｎ、２３は例えば
、全てを通過させるＲ−Ｃ回路網４極型の９０°移相器
である。

さらに位相整合検出手段】３はアナログ掛算器２４を含
み、このアナログ掛算器Ｕの２つの入力は、一方の９０
°移相器乙の出力Ａと他方の９０°移相器乙の出力Ｂに
、または、一方の９０°移相器ｎの出力Ｂと他方の９０
°移相器乙の出力Ａに、それぞれ接続される。

さらに位相整合検出手段１３は平均値を計算する（より
詳細には高周波フィルタリングによる）平均値計算回路
５を含み、この平均値計算回路５０入力はアナログ掛算
器２４の出力に接続され、出力からは増幅器２６を介し
て位相整合検出データが得られる。

第２図の位相整合検出手段１３の動作は次の通りである
。

送信・管ｌの入力電圧ＶＥおよび出力電圧Ｖｓの位相を
それぞれθＥおよびθＳとする。

さらに、同一の９００移相器ρおよびるによってその出
力Ａから得られる信号とその入力に与えられる信号との
間に与えられる移相量をαとする。

さらに、一方の９０°移相器ｎの出力ＡおよびＢから得
られる信号の位相をそれぞれ０１人およびθＩＢ、他方
の９０°移相器るの出力ΔおよびＢから得られる信号の
位相をそれぞれ０２Ａおよび０２Ｂとする。

上記の値は、以下の関係にある。すなわち、θＩＡ”θ
Ｓ＋α θｘＢ＝θＳ＋α＋− θ２Ａ＝θＥ＋α ０２Ｂ−θＥ＋α＋７ ９０°移相器ｎおよび乙の入力にそれぞれ存在する信号
の振幅をａおよびｂ、これらの信号の角速度なＷとする
。アナログ掛算器２４の入力に９０°移相器ｎの出力Ａ
と９０’移相器乙の出力Ｂとからそれぞれ得られる信号
を印加すると、このアナログ掛算器２４の出力から、 ａｃｏｓ（Ｗｔ＋θ針α）−ｔ）ｃｏｓ（ｗｔ＋θＥ＋
α＋ｉ）が得られ、これは と書き直される。

上記の和の第１項の平均値はＯであり・丸上記和の平均
値は に等しい。

この結果は、平均値計算回路５の出力から、より具体的
には上記和の第１項を削除するような高周波フィルタリ
ングにより、得られる。

（θＳ−〇Ｅ）がπに等しい時に位相整合がされること
は知られている。（θＳ−〇Ｅ）がπに等しい時、は０
に等しい。位相整合を行なうために実行される調節が振
幅ａおよびｂに対して独立する唯一の場合は、（θＳ−
θＥ−−）か−の倍数である場合であ２ る。従って、この゛発明によって信号■ＥとＶＳに施さ
れる処理により、位相整合をこれら信号の振幅とは独立
させることができる。

上述の説明において使用された数値は、この発明を理解
するための具体例として用いられるものである。強調さ
れることは、信号ＶＳとＶ２Ｏ間に存在する位相差に対
し℃、ｋ−ｚ（但し、ｋは正または負の奇整数）だけ与
えられる移相は、いかなるものであってもこの発明の結
果を得ることができる、ということである。

さらに注目すべきことは、信号■Ｓおよび■Ｅのそれぞ
れの位相に施される処理は、この処理の後のそれら２つ
の信号間の位相差が処理以前の位相差に対してに−だけ
移相されている限りにおいて、２ 上述した方法以外のいかなる方法によって実行してもよ
い、ということである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による陽極負荷インダクタンスの最適
値検出装置を含む高周波送信機のブロック図、第２図は
この発明による陽極負荷インピーダンスの最適値検出装
置の詳細なブロック図である。 ｌ・・・送信管、　　　　　２・・・送信アンテナ、３
・・・陰極、　　　　　　４・・・制御電極、５・・・
陽極、　　　　６・・・インピーダンス整合装置、７・
・・インピーダンス整合セル、 ８・・・陽極負荷インピーダンスの最適値検出装置、９
．１０・・・可変コンデンサ、１１・・・インダクタン
ス、１２・・・係数整合検出手段、１３・・・位相整合
検出手段、加・・・アナログ加算器、　２１・・・移相
手段、ｎ、２３・・・９０°移相器、　２４・・・アナ
ログ掛算器、５・・・平均値計算回路、　Ｖｇ・・・入
力電圧、■ｓ・・・出力電圧。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信管と、送信アンテナと、該送信管と該送信ア
   ンテナの間に挿入された可変素子を有するインピーダン
   ス整合セルとを備え、前記送信管の陽極に与えられる負
   荷インピーダンスが該インピーダンス整合セルにより変
   動している間に、該送信管の入力電圧と出力電圧とから
   、該送信管の陽極負荷インピーダンスが予め規定された
   純粋に抵抗性の値を通過することを検出することにより
   、高周波送信機における送信管の陽極負荷インピーダン
   スの最適値を検出する装置において、前記送信管の入力
   電圧と出方電圧との間に存在する位相差をに−ｉ（但し
   、ｋは正または負の奇整数）だけ移相させる手段と、そ
   のように処理された２つの電圧を掛算する手段と、陽極
   負荷インピーダンスが純粋に抵抗性の値を通過するのに
   応じて得られた積の平均値を相殺することにより、該得
   られた積の平均値を計算する手段とから構成され、位相
   整合検出と係数整合検出とが互いに独立して行われるこ
   とを特徴とする高周波送信機における送信管の陽極負荷
   インピーダンスの最適値検出装置。
2. （２）ｋ−だけ移相させる手段が同一の第１および第２
   の９０°移相器を含み、該９０’移相器のそれぞれが、
   送信管の入力電圧と出力電圧の一方または他方を入力し
   、その第１の出力に該９０°移相器の入力電圧に対して
   任意の量だけ移相された第１の電圧を与え、かつその第
   ２の出力に前記第１の出力に与えられる第１の電圧に対
   して９０°だけ移相された第２の電圧を与える特許請求
   の範囲第１項記載の検出装置。
3. （３）掛算する手段が、２つの入力を有する掛算器を含
   み、該掛算器の一方の入力に第１の９００移相器の第１
   の出力が接続され、かつ他方の入力に第２の９０°移相
   器の第２の出力が接続される特許請求の範囲第２項記載
   の検出装置。
4. （４）掛算する手段が、２つの入力を有する掛算器を含
   み該掛算器の一方の入力に第１の９０°移相器の第２の
   出力が接続され、かつ他方の入力に第２の９０°移相器
   の第１の出力が接続される特許請求の範囲第２項記載の
   検出装置。