JPS63248225A - 自動同調装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば送信機等の信号源と空中線等の負荷と
の間に設けられる自動同調装置に関するものである。

［従来の技術］ 送信機と空中線とのインピーダンス整合を行う回路とし
て、従来は第６図に示すものが知られている。

この回路は、送信機１と空中線２の間に、いわゆるπを
接続による一対の可変インダクタ３．４と一対のコンデ
ンサ５．６を設けたもので、送信機ｌ側の可変インダク
タ３とコンデンサ５による並列共振回路によって伝送ラ
イン上の同調をとるための同調回路部を構成するととも
に、空中、１１ｉ１２側の可変インダクタ４とコンデン
サ６による並列共振回路によって信号ｆＸｌ側と空中線
２側のインピーダンス整合を行うための整合回路部を構
成している。

そして、同調回路部の可変インダクタ３は、送信機ｉ側
に設けられる自動追従回路により、伝送ラインヒの電圧
と電流の位相のズレ量に基づいて自動的に可変され、空
中線２側のインピーダンス変動に追従して動制御される
ようになっている。すなわちこの自動追従回路は、信号
源１からの発振出力信号の′１「正位相を検出する電圧
位相検出器７と、この発振出力信号の電流位相を検出す
る電流位相検出器８と、これら位相検出器７．８の検出
信号に基づいて上記発振出力イス号の電圧と電流の位相
差を検出する位相比較器９と、可変インダクタ３を機械
的に可変動制御する回転？Ｊ１０と、この回転器１０を
位相比較器９の電圧出力に基づいて制御する制御器１１
を備えて構成されており、可変インダクタ３を伝送ライ
ン上のインピーダンスのりアクタンス成分を零とする方
向に自動的に可変制御するようになっている。

一１方、整合回路部側の可変インダクタ４は、丁動操作
等によって可変され、空中線２の出力が最大となるよう
に調整される。すなわち、この整合回路部の調整時に、
前述の自動追従回路が作動し、整合回路部側のインピー
ダンス変動に対して伝送ライン七の同調状態を維持する
ようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述のような従来技術において、同調回路部
における可変インダクタ３のリアクタンス値ｘＬＩは、
コンデンサ５のりアクタンス値をｘｃｌとし、伝送ライ
ンドのＡ点から負荷側を見たインピーダンス値をＲ＋＋
ＪＸ＋　とすると、・・・式■ でケ、えられる。

従ってこの関係から、例えば第７図にスミスチャートで
示すように、伝送ライン上のＢ点から負荷側を見たイン
ピーダンスの軌跡Ｃ８は、スミスチャートのリアクタン
ス成分が零であることを示す基線りと２つの点ａ、ｂが
交差し、２つの同調点ａ、ｂが生じる場合がある。

しかしながら、−上述の自動追従回路では、発振出力信
号の電圧と電流の位相差、すなわちリアクタンス成分が
詰導性（基線りより上側）か容量性（」、（線りより下
側）かの判断によって回転３１０の駆動方向すなわち可
変リアクタンス３の可変方向を一義的に決定するもので
あることから、上述のように２つの同調点ａ、ｂが存在
する場合、可変インダクタ３の可変方向が同調点と反対
方向に向う領域が生じることがある。つまり、軌跡Ｃ０
において、一方の終端側の点Ｃと同調点ａの間及び他方
の終端側の点ｄと同調点すの間は、いずれも図示の例で
は容ｌｔ性であることから、一方の０点からａ点の可変
方向を適正な同調方向（図中矢印α１方向）とした場合
、他方のｄ点からｂ点の間でも同様の可変方向（図中矢
印α２方向）となり、同調点から遠くなる方向に可変イ
ンダクタ３が制御されるために、この領域での自動同調
は不可能となってしまう。従ってこのような従来の回路
では、負荷側の条件等によって自動同調が不能となる領
域が生じることになり、その分自動同調の追従範囲が狭
くなるという問題点があった。

また、図示に例から分るように、整合状態を示す定在波
比（以下、ＶＳＷＲという）が軌跡Ｃ０上で最小となる
点ｅが、同調点ａ、ｂを一致していないことから、例え
ばＶＳＷＲの最小値検出によって最適整合点を得るよう
な制御を行うことも困難であり、整合調整が煩雑である
問題点があった。

そこで本発明は、確実な同調及び整合を８紡に行うこと
のでき、かつ広い追従範囲を得ることができる自動同調
装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明の自動同調装置は、前述した問題点を
解決するために、信号源と負荷との伝送ライン上に設け
られ、上記信号源と直列に接続された同調回路部の可変
リアクタンスを自動追従回路によって自動ｓＲ整するこ
とにより伝送ライン上の同調をとるとともに、この同調
回路部の出力段に設けられる整合回路部の可変リアクタ
ンスを調整することにより、信号源と負荷とのインピー
ダンス整合を行うための自動同調装置において：１記自
動追従回路は、信号源からの出力信号の電圧位相を検出
する電圧位相検出器と、上記出力４３号の電流位相を検
出する電流位相検出器と、上記各位相検出器の検出信号
に基づいて上記出力信号の電圧と電流の位相差を検出す
る位相比較器と、−Ｆ記同調回路部の可変リアクタンス
を可変する駆動器と、該駆動器を上記位相比較器の出力
に基づいて制御する制御器とを有し； 上記同調回路部は、可変インダクタ又は可変コンデンサ
よりなる可変リアクタンスと、上記整合回路部の可変リ
アクタンスに対して並列なコンデンサとによる直列共振
回路より構成されていることを特徴としている。

［作用］ 自動追従回路により、出力信号の電圧と電流の位相差に
基づいて同調回路部の可変リアクタンスが可変制御され
ると、伝送ラインドのインピーダンスは抵抗成分一定の
まま、リアクタンス成分のみ変動されることになり、リ
アクタンス成分が零となる点で同調が完了する。そして
この自動追従状態で整合回路部の可変リアクタンスを可
変し、信号源と負荷との間のインピーダンス整合を行う
。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

この実施例におけるインピーダンス整合回路は、送信機
１２と空中線１３との間のインピーダンス整合を行うも
ので、送イλ機１２に対して可変インダクタ１４とコン
デンサ１５とを順次直列接続して構成した直列共振回路
による同調回路部と、この可変インダクタ１４とコンデ
ンサ１５の接続点より空中線１３に直列接続された可変
インダクタ１６を有して構成される整合回路部とを備え
ている。

ところで、このような送信回路において、空中線１３側
のインピーダンスを送信機１２の特性インピーダンスＺ
０に整合させる場合、可変インダクタ１６のリアクタン
ス値がＸｉ、２の時、伝送ライン［の点Ａにおける負荷
側インピーダンス値をＲ＋　”Ｊ　ＸＩ　　（！！！合
する負荷側インピーダンスの範囲内でｘｌ〈０となる様
にコンデンサ１５の容量　Ｃ＋　５の値を予め決定して
おく）とし、可変インダクタ１４のリアクタンス値をｘ
ＬＩとすると、伝送ライン上のＢ点における負荷側イン
ピーダンスは Ｒ１＋ｊ　　（Ｘｌ　　＋ＸＬ、ｌ） となる。従って、 Ｘ、＋Ｘ、１＝ＯすなわちＸＬｌ＝　　ＸＩとなるよう
にＸＬＩを可変することにより同調を行う。

そしてこの時、伝送ライン上のＢ点における負荷側イン
ピーダンスは、抵抗分Ｒ，のみとなり、可変インダクタ
１６のあるリアクタンス値に対する伝送ライン上のＢ点
におけるＶＳＷＲは最小となる。従って、可変インダク
タ１４のリアクタンス値を自動追従回路によって抵抗分
Ｒ６のみに維持しつつ、ＶＳＷＲが小さくなる方向にｉ
ｉＴ変インダクタ１６を制御し、ＶＳＷＲ＝１　（Ｚ、
＝Ｒ１）となった状態でインピーダンス整合を完ｒする
ことができる。

本実施例では以上の原理に基づき、同調回路部の可変イ
ンダクタ１４を自動追従回路にて制御するとともに、整
合回路部の可変インダクタ１６をＶＳＷＲ検出器２４及
びＶＳＷＲ指示器２５に基づいて操作することにより、
送信機１２と空中線１３との間のインピーダンス整合を
行うようになっている。

以下、各構成要素について順次説明する。

同調回路部は、コンデンサ１５の容量性リアクタンスに
対して可変インダクタ１４の誘４性リアクタンスを可変
することにより、伝送ライン上のＢ点における負荷側イ
ンピーダンスのリアクタンス成分を零とし、伝送ライン
ドの同調をとるものである。ところて、この実施例にお
ける送信機１２は、出力段にパワートランジスタを用い
たもので、その伝送ラインは全体的に低インピーダンス
となっている。従って、同調回路部も可変インダクタ１
４の人力段にコンデンサを設けない直列共振回路として
構成できる。

また、このような同調回路部の可変インダクタ１４を一
重部する自動追従回路は、信号源１２からの発振出力信
号の電圧位相を検出する電圧位相検出器１７と、この発
振出力信号の電流位相を検出する電流位相検出器１８と
、これら位相検出器１７．１８の検出信号に基づいて一
ト記発娠出力信号の電圧と電流の位相差を検出する位相
比較器＋９と、可変インダクタ１４を機械的に可変制御
する駆動器である回転器２０と、この回転器２０を位相
比較器１９の電圧出力に基づいて一重部する１ｌＩＩ御
？：ｉ２１を備えて構成されており、可変インダクタ１
４を伝送ライン上のインピーダンスのうちのりアクタン
ス成分を零とする方向に自動的に可変−制御するように
なフている。なお、可変インダクタ１４を駆動する１段
としては、回転器２０に限らず、スライド駆動によるも
の等、種々採用できる。

第２図はこのような可変インダクタ１４の可変制御に基
づき、伝送ライン上のＢ点から負荷側を見たインピーダ
ンスの変化の軌跡Ｃ１を示すスミスチャートである。こ
の図から分るように、負荷側インピーダンスは可変イン
ダクタ１４の可変によって抵抗値を一定に保ったまま、
リアクタンス成分のみが増減し、同調点ｆすなわちリア
クタンス成分が零となって軌跡ＣＩが基線りと交差する
点で、ＶＳＷＲが軌跡Ｃ，上の最小値をとることになる
。

また、整合回路部は、可変インダクタ１６とこの府段の
コンデンサ１５による並列共振回路及びこの可変インダ
クタ１６の後段に設けられる複数段のインダクタ２２と
コンデンサ２３の並列回路（なお、図示の例では１段の
み設けられている）によって構成されている。

さらに、送信機１２の出力段側には、整合状態を監視す
るためのＶＳＷＲ検出器２４とＶＳＷＲ指示器２５が設
けられている。この実施例では、ＶＳＷＲ検出器２４に
よる検出に基づいてｖＳＷＲ指示器２５により表示され
るＶＳＷＲの値に基づき、このＶＳＷＲの値が小さくな
る方向に可変インダクタ１６を手動操作して送信器１２
と空中線１３とのインピーダンス整合を行うようになっ
ている。すなわち、ＶＳＷＲの値が１となったとき、送
信器１２の特性インピーダンスと空中線１３側のインピ
ーダンスとが一致することから、この状態に可変インダ
クタ１６を制御して整合Ａ整を行う。なおこの整合調整
による可変インダクタ１６のりアクタンス変動に対応し
て上述した自動追従回路が作動し、可変インダクタ１４
を自動的、　　に可変制御して伝送ライン上の同調状態
を維持する。従ってこの整合動作において、１１η述し
たスミスチャートの１点に位置された負荷側インピーダ
ンスは、結果的に抵抗分のみ変動して基線り上を移動し
、ＶＳＷＲが１となるｇ点に変位されることになる。

以−Ｌのように、本実施例では、整合用の可変インダク
タ１６の可変制御に対し、自動追従回路か作動した場合
、直列共振による同調回路部によって同調点ｆが必ずイ
ンピーダンス軌跡ＣＩ　トのＶＳＷＲが最小値となる特
性をもつことから、この自動追従回路を作動させたまま
整合用の可変インダクタ１６をＶＳＷＲが小さくなる方
向に可変していけば良く、極めて確実かつ容易に整合３
１整を行うことができる。

また、この実施例の同調装置では、自動追従回路による
同：Ａル１８の際に、負荷側インピーダンスの軌跡ＣＩ
が抵抗値一定の同心円トを通ることになり、同調点は１
つだけとなることから、自動追従回路による可変インダ
クタ１４の可変方向が容量性と誘導性の判別によって常
に確定できる。

従って第７図に示す従来の場合のように、追従不能な領
域が発生することがなく、広い追従範囲を１：すること
ができる。

また、前記実施例では、ＶＳＷＲの値にＪ５づいて整合
用の０■変インダクタ１６を手動操作する構成について
述べたか、例えば第３図に示すように、ＶＳＷＲ検出器
２４の出力に基づいて整合状態をｆ１１別し、自動的に
整合用の可変インダクタ１６を一制御する構成であって
も良い。

この実施例では、自動追従回路による同調時のＶＳＷＲ
の値を適宜記憶する記憶装置２６と、このＶＳＷＲの値
を比較Ｍ　Ｓ＞　ｔ、て可変インダクタ１６の可変方向
及び可変量を決定する演算装置２７と、可変インダクタ
１６を機械的に可変制御する回転器２８と、演算装置２
７の演口出力に基づいて回転器２８を駆動制御する一制
御器２９を備えて構成されている。

この整合回路では、−Ｆ述した自動追従回路による最初
の同調時にＶＳＷＲ検出器２４の検出値ｖＳｌを記憶装
置２６に記憶した後、可変インダクタ１６を予め定めた
方向に一定量だけ可変し、再び自動追従回路によって同
調が行われた時のＶＳＷＲ検出器２４の検出値ｖＳ２を
記憶装置２６に記憶する。そして、この２つの検出値ｖ
Ｓ、及びＶＳ２の大小を演算装置２７によフて判別し、
この結果に基づいて可変インダクタ１６を制御し、ｖｓ
、＝ｉとなった時点で整合調整を完Ｙする。これによっ
て完全自動の整合調整が行える。

また、前記実施例では、同調回路部の可変リアクタンス
素子として可変インダクタ１４を用いたが、第４図に示
すように、可変コンデンサ３０とコンデンサ３２による
直列共振回路で同調回路部を構成しても良いし、第５図
に示すように、可変コンデンサ３３．インダクタ３４及
びコンデンサ３５による直列共振回路で同調回路部を構
成しても良い。なおこの場合、可変コンデンサ３０゜３
３の可変ル制御によって同調をとることから、その他の
コンデンサ３２．３５及びインダクタ３４は、同調回路
部が予め全体として詔導性リアクタンスをもつように設
定されている。

また゛、面記実施例では、整合状態の検出をＶＳＷＲ検
出器２４によって行っていたが、例えば信号源の出力が
一定である場合には、反射電力検出器やその指示器を用
いて同様の整合操作を行うことができる。なおこの場合
には、反射電力が零のときに最適な整合状態となる。

さらに、このようなＶＳＷＲ検出器２４や反射電力検出
器の代りに抵抗値検出器やその指示器によって整合状態
の検出を行うこともできる。すなわちこれは、萌述の自
動追従回路により、負荷側インピーダンスか抵抗成分の
みとなる同調制御が適正に行われることを条件として可
能となるものであり、抵抗値と特性インピーダンスとが
一致したときに、最適な整合状態となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、直列共振回路に
よって同調回路部を構成したことから、自動追従装置に
よる確実な同調制御を行うことができ、これに伴ってイ
ンピーダンス整合も容易となるとともに、広い追従範囲
を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は同実
施例における同調ル１９１の作用を説明するスミスチャ
ート、第３図は本発明の他の実施例を示す回路図、第４
図は本発明のさらに他の実施例における同調回路部を示
す回路図、第５図は本発明のさらに他の実施例における
同調回路部を示す回路図、第６図は従来技術の一例を示
す回路図、第７図は第６図に示す従来技術の同調−制御
における作用を説明するスミスチャートである。 １２−ｉ３信機（信号［）、１３−空中１ｉｔ（負荷）
、ｌ　４−・・同調用の可変インダクタ、１５゜３２．
３５−・・コンデンサ、１６・−整合用の可変インダク
タ、１７−・・電圧位相検出器、１８・・・電流位相検
出器、１９−・・位相比較器、２０・−回転器、２１−
・制御器、３０．３３・−同調用の可変コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 信号源と負荷との伝送ライン上に設けられ、上記信号源
   と直列に接続された同調回路部の可変リアクタンスを自
   動追従回路によって自動調製することにより伝送ライン
   上の同調をとるとともに、この同調回路部の出力段に設
   けられる整合回路部の可変リアクタンスを調整すること
   により、信号源と負荷とのインピーダンス整合を行うた
   めの自動同調装置において； 上記自動追従回路は、信号源からの出力信号の電圧位相
   を検出する電圧位相検出器と、上記出力信号の電流位相
   を検出する電流位相検出器と、上記各位相検出器の検出
   信号に基づいて上記出力信号の電圧と電流の位相差を検
   出する位相比較器と、上記同調回路部の可変リアクタン
   スを可変する駆動器と、該駆動器を上記位相比較器の出
   力に基づいて制御する制御器とを有し； 上記同調回路部は、可変インダクタ又は可変コンデンサ
   よりなる可変リアクタンスと、上記整合回路部の可変リ
   アクタンスに対して並列なコンデンサとによる直列共振
   回路より構成されていることを特徴とする自動同調装置
   。