WO2015059765A1 - アンテナチューナ - Google Patents

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WO2015059765A1
WO2015059765A1 PCT/JP2013/078566 JP2013078566W WO2015059765A1 WO 2015059765 A1 WO2015059765 A1 WO 2015059765A1 JP 2013078566 W JP2013078566 W JP 2013078566W WO 2015059765 A1 WO2015059765 A1 WO 2015059765A1
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WO
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line
sub
antenna
signal
termination
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Application number
PCT/JP2013/078566
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English (en)
French (fr)
Inventor
伸介 渡辺
新庄 真太郎
檜枝 護重
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38Impedance-matching networks
    • H03H7/40Automatic matching of load impedance to source impedance

Definitions

  • This invention relates to an antenna tuner that operates mainly in the microwave and millimeter wave regions.
  • high-frequency signal amplifiers Due to the widespread use of mobile radio devices such as mobile phones, high-frequency signal amplifiers are desired to have high performance.
  • the performance required for a high-frequency signal amplifier includes (1) operation with high power added efficiency, (2) the ability to supply a high-frequency signal with a specific power to the antenna, and (3) high-frequency high-frequency signal. For example, the generation amount of unnecessary distortion signals is small even when they are generated.
  • High power added efficiency is a performance that is indispensable for extending the life of the battery of the mobile radio apparatus.
  • Low distortion characteristics and the ability to supply specific power to the antenna contribute to communication quality.
  • each organization that manufactures amplifiers for mobile radio equipment invests enormous resources to develop devices such as transistors, improve the circuit configuration of high-frequency signal amplifiers, Realization of compensation technology.
  • the high-frequency signal amplifier is designed so that impedance matching is achieved between the load of the high-frequency signal amplifier and the load of the antenna.
  • the high-frequency signal amplifier is designed so that a high-performance operation can be realized under the assumption that the antenna load is always a specific value.
  • an antenna in a mobile radio apparatus such as a mobile phone has a problem that the load on the antenna varies depending on the situation around the apparatus.
  • the load on the antenna varies depending on the situation such as the situation where the mobile phone is covered with a hand, the situation where it is placed on an insulator, and the situation where it is placed near a metal.
  • impedance matching assumed in advance cannot be realized, and a high-frequency signal with sufficient power may not be supplied to the antenna.
  • Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 below describe a detector for detecting an antenna load, a variable matching circuit, and a control for applying a voltage to the variable matching circuit in order to cope with the multi-band cellular phone.
  • An antenna tuner is disclosed in which an integrated circuit is provided in the immediate vicinity of an antenna.
  • the detector constantly detects the antenna load, and the control integrated circuit adjusts the variable matching circuit according to the antenna load detected by the detector, so that the high frequency signal amplifier and the antenna are ideal. I keep trying to be consistent with.
  • the conventional antenna tuner is configured as described above, the high-frequency signal amplifier and the antenna are ideally matched if the load of the antenna can be detected with high accuracy and the variable matching circuit can be adjusted with high accuracy. Can keep the state.
  • it is necessary to mount a complex detector or a control integrated circuit with a large physical size in the antenna tuner. There has been a problem that goes against the demands for miniaturization and cost reduction in mobile radio apparatuses.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an antenna tuner that can be matched with an antenna without causing an increase in size and cost.
  • An antenna tuner is inserted into a main signal line connected to an antenna, and is wired to a main line having a 90-degree passing phase with respect to an input signal and one side of the main line.
  • a triple coupler consisting of a second sub-line terminated by a termination circuit having a reflection phase 90 degrees different from the reflection phase with respect to the input signal in the termination circuit terminating the first sub-line is connected in two stages.
  • Line coupling means four detectors connected to the first and second sub-lines of the two triple couplers in the line coupling means, respectively, for detecting a signal propagated to the sub-line, and an impedance variable Are provided with four matching circuits, and the matching circuit connecting means detects the signal in the four matching circuits when any of the four detectors detects the signal.
  • a matching circuit corresponding to a certain detector is connected to the main signal line.
  • the main signal line connected to the antenna is inserted into the main signal line connected to the antenna, and has a main line having a 90-degree passing phase with respect to the input signal, and is wired on one side of the main line,
  • the first sub-line having a 90-degree pass phase with respect to the input signal and the other side of the main line are wired, have a 90-degree pass phase with respect to the input signal, and the first A triple coupler consisting of a second sub-line terminated by a termination circuit having a reflection phase 90 degrees different from the reflection phase with respect to the input signal in the termination circuit that terminates the sub-line is connected in two stages in cascade.
  • Impedance transformation is different from the line detector and the four detectors connected to the first and second sublines of the two triple couplers in the line coupler and detecting the signal propagated to the subline.
  • a matching circuit connecting means when any detector in the four detectors detects the signal, corresponds to the detector that detects the signal in the four matching circuits. Since the matching circuit is connected to the main signal line, there is an effect that matching with the antenna can be achieved without causing an increase in size and cost.
  • FIG. 2 is a circuit diagram in which only an amplifier 1, an antenna 2, and a load detection circuit 30 are extracted from FIG.
  • FIG. 2 is a circuit diagram in which only an amplifier 1, an antenna 2, and a load detection circuit 30 are extracted from FIG.
  • It is a Smith chart which shows the conditions of the antenna load which RF signal propagates strongly to subline 11b, 11c, 13b, 13c (detector 15, 16, 17, 18).
  • FIG. 1 shows the other antenna tuner by Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a simulation result of a transmission rate at which an RF signal of 1.95 GHz from an amplifier 1 is transmitted to detectors 15 to 18 when the reflection rate of the antenna 2 is set to a constant value and the reflection phase is changed by 360 degrees.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a simulation result of a transmission rate at which an RF signal of 1.95 GHz from an amplifier 1 is transmitted to detectors 15 to 18 when the reflection rate of the antenna 2 is set to a constant value and the reflection phase is changed by 360 degrees.
  • It is a block diagram which shows the other antenna tuner by Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a simulation result of a passing rate transmitted to the detectors 15 to 18 when using the triple couplers 11 and 13 composed of a lumped constant circuit.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a simulation result of a passing rate transmitted to the detectors 15 to 18 when using the triple couplers 11 and 13 composed of a lumped constant circuit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an antenna tuner according to Embodiment 1 of the present invention.
  • an antenna tuner is connected between an amplifier 1 which is a high-frequency signal amplifier and an antenna 2
  • a main signal line 3 is a signal line connecting an amplifier 1 and an antenna 2.
  • the triple coupler 11 includes a main line 11a, a sub line 11b (first sub line), and a sub line 11c (second sub line).
  • the main line 11a of the triple coupler 11 is inserted into the main signal line 3, and is a line having a passing phase of 90 degrees with respect to an RF signal (input signal) which is a high frequency signal amplified by the amplifier 1. .
  • the sub-line 11b of the triple coupler 11 is wired on the upper side (one side) of the main line 11a in the figure and has a 90-degree passing phase with respect to the RF signal.
  • the termination of the sub line 11b is opened by a termination circuit (not shown).
  • the sub-line 11c of the triple coupler 11 is wired on the lower side (the other side) of the main line 11a in the figure and has a 90-degree passing phase with respect to the RF signal.
  • FIG. 1 shows an example in which the termination of the sub line 11b is opened and the termination circuit 12 of the sub line 11c has a reflection phase of ⁇ 90 degrees, but the termination of the sub line 11c is opened and the sub line 11c is opened.
  • the terminal circuit 11b may have a reflection phase of -90 degrees.
  • the triple coupler 13 includes a main line 13a, a sub line 13b (first sub line), and a sub line 13c (second sub line).
  • the main line 13 a of the triple coupler 13 is inserted into the main signal line 3 and is a line having a 90-degree passing phase with respect to the RF signal amplified by the amplifier 1.
  • the sub-line 13b of the triple coupler 13 is wired on the upper side (one side) of the main line 13a in the figure and has a 90-degree passing phase with respect to the RF signal.
  • the termination of the sub line 13b is opened by a termination circuit (not shown).
  • the sub-line 13c of the triple coupler 13 is wired on the lower side (the other side) of the main line 13a in the figure, and has a 90-degree passing phase with respect to the RF signal.
  • One end of the sub line 13c is terminated by a termination circuit 14 having a reflection phase of ⁇ 90 degrees with respect to the RF signal (a reflection phase different from the reflection phase for the RF signal in the termination circuit terminating the sub line 13b).
  • FIG. 1 shows an example in which the termination of the sub line 13b is opened and the termination circuit 14 of the sub line 13c has a reflection phase of ⁇ 90 degrees, but the termination of the sub line 11c is opened and the sub line 13c is opened.
  • the terminal circuit 11b may have a reflection phase of -90 degrees.
  • FIG. 1 shows an example in which the termination circuits 12 and 14 have a reflection phase of ⁇ 90 degrees with respect to the RF signal, but the termination circuits 12 and 14 have a reflection phase of +90 degrees with respect to the RF signal. May be. However, in this case, the ends of the sub-lines 11b and 13b are short-circuited.
  • the detector 15 is connected to the sub-line 11b of the triple coupler 11, and performs the detection process of the RF signal propagated from the main line 11a to the sub-line 11b, and when the RF signal is detected, the switch 23 is turned off. Control to switch from ON to ON state.
  • the detector 16 is connected to the sub-line 11c of the triple coupler 11, performs the detection process of the RF signal propagated from the main line 11a to the sub-line 11c, detects the RF signal, and turns off the switch 24. Control to switch from ON to ON state.
  • the detector 17 is connected to the sub-line 13b of the triple coupler 13.
  • the detector 17 detects the RF signal propagated from the main line 13a to the sub-line 13b, and when the RF signal is detected, the switch 25 is turned off. Control to switch from ON to ON state.
  • the detector 18 is connected to the sub-line 13c of the triple coupler 13, and performs the detection process of the RF signal propagated from the main line 13a to the sub-line 13c. When the RF signal is detected, the switch 26 is turned off. Control to switch from ON to ON state.
  • the detectors 15 to 18 may be provided with a matching circuit for efficiently receiving an RF signal and a filter for removing unnecessary signals.
  • the matching circuits 19 to 22 are circuits having different impedances.
  • the matching circuit 19 is connected to the main signal line 3 via a switch 23, and the matching circuit 20 is connected to the main signal line 3 via a switch 24.
  • the matching circuit 21 is connected to the main signal line 3 via a switch 25, and the matching circuit 22 is connected to the main signal line 3 via a switch 26.
  • the switch 23 normally maintains an OFF state, and is switched from the OFF state to the ON state under the control of the detector 15.
  • the switch 24 normally maintains the OFF state, and is switched from the OFF state to the ON state under the control of the detector 16.
  • the switch 25 normally maintains an OFF state, and is switched from the OFF state to the ON state under the control of the detector 17.
  • the switch 26 normally maintains the OFF state, and is switched from the OFF state to the ON state under the control of the detector 18.
  • the switches 23 to 26 constitute matching circuit connecting means.
  • a load detection circuit 30 is composed of the triple couplers 11 and 13, the termination circuits 12 and 14, and the detectors 15 to 18.
  • 2 and 3 are circuit diagrams in which only the amplifier 1, the antenna 2, and the load detection circuit 30 are extracted from FIG. 1 in order to explain the operation of the load detection circuit 30.
  • FIG. 2 shows a case where the triple coupler and the detector have a single stage configuration
  • FIG. 3 shows a case where the triple coupler and the detector have a cascade configuration.
  • the switches 23 to 26 are normally kept in an OFF state, and are equal to a state in which the matching circuits 19 to 22 are not connected when viewed from the main signal line 3.
  • the triple couplers 11 and 13 have the property that the RF signal is strongly propagated from the main lines 11a and 13a to the sub-lines 11b, 11c, 13b and 13c when a specific condition is satisfied.
  • the RF is transmitted to the sub line. It has the property of propagating signals strongly.
  • the termination circuit is open (open), and the reflection phase is 0 degrees. Therefore, when the reflection phase of the antenna 2 is 180 degrees, the RF signal is transmitted from the main line 13a to the sub-line. Propagates strongly to 13b.
  • one end of the lower sub-line 13c in the triple coupler 13 is terminated by the termination circuit 14, and the reflection phase of the termination circuit 14 is -90 degrees, so that the reflection phase of the antenna 2 is 270 degrees (-90). Frequency) strongly propagates from the main line 13a to the sub line 13c.
  • the conditions of the antenna load in which the RF signal propagates strongly from the main line 13a to the sub-lines 13b and 13c are the same as in FIG.
  • the condition for the RF signal to propagate strongly from the main line 11a to the sub line 11b is that the termination circuit of the sub line 11b is open (open), and the reflection phase is 0 degrees, so that it is connected to the main line 11a.
  • the main line 13a of the triple coupler 13 has a passing phase of 90 degrees, and changes the reflection phase of the antenna 2 by 180 degrees.
  • the condition for the RF signal to propagate strongly from the main line 11a to the sub line 11b is when the reflection phase of the antenna 2 is 0 degree.
  • one end of the lower sub-line 11c in the triple coupler 11 is terminated by the termination circuit 12, and the reflection phase of the termination circuit 12 is -90 degrees, so that when the reflection phase of the antenna 2 is +90 degrees
  • the RF signal propagates strongly from the main line 11a to the sub line 11c.
  • the detector 15 performs a detection process of the RF signal propagated from the main line 11a of the triple coupler 11 to the sub line 11b, detects the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is 0 degree, and switches 23 Is controlled to switch from OFF to ON.
  • the matching circuit 19 is connected to the main signal line 3 and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved.
  • the detector 16 detects the RF signal propagated from the main line 11a of the triple coupler 11 to the sub line 11c, detects the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is +90 degrees, and detects the switch 24 Is controlled to switch from OFF to ON.
  • the matching circuit 20 is connected to the main signal line 3 and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved.
  • the detector 17 detects the RF signal propagated from the main line 13a of the triple coupler 13 to the sub line 13b, detects the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is 180 degrees, and switches 25 Is controlled to switch from OFF to ON.
  • the matching circuit 21 is connected to the main signal line 3 and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved.
  • the detector 18 detects the RF signal propagated from the main line 13a of the triple coupler 13 to the sub-line 13c, detects the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is 270 degrees, and switches 26 Is controlled to switch from OFF to ON.
  • the matching circuit 22 is connected to the main signal line 3 and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved.
  • FIG. 4 is a Smith chart showing antenna load conditions in which an RF signal is strongly propagated to the sub-lines 11b, 11c, 13b, and 13c (detectors 15, 16, 17, and 18).
  • the load detection circuit 30 has a simple structure including only the triple couplers 11 and 13, the termination circuits 12 and 14 and the detectors 15 to 18, the load detection circuit 30 detects four types of antenna loads and detects four types of switches 23. Only one of the switches 26 to 26 can be switched from the OFF state to the ON state.
  • the essence of the reason why proper matching can be achieved by turning on only one of the switches and connecting only one of the matching circuits to the main signal line 3 with a simple configuration is that the triple coupler 11, This is due to the following two points in FIG. First, one point is that when the reflectivity of the antenna 2 is high, the RF signal is strongly propagated from the main line to the sub line when the reflection phase of the antenna 2 and the reflection phase of the termination circuit are 180 degrees. Is the nature. Another point is that the main lines 11a and 13a of the triple couplers 11 and 13 have a passing phase of 90 degrees.
  • the load detection circuit 30 can be realized by using these two properties and changing the reflection phases of the two types of termination circuits by 90 degrees.
  • the antenna tuner of FIG. 1 shows an example in which the termination circuits 12 and 14 having a reflection phase of ⁇ 90 degrees with respect to the RF signal are connected to the sub-lines 11c and 13c of the triple couplers 11 and 13.
  • the reflection phase can be adjusted by changing the capacitance value C of the shunt capacitors 31 and 32.
  • FIG. 5 shows an example in which one end of the sub-lines 11c and 13c is short-circuited through the shunt capacitors 31 and 32. However, the ends of the sub-lines 11c and 13c are opened and one end of the sub-lines 11b and 13b is connected. Alternatively, a short circuit may be made via the shunt capacitors 31 and 32.
  • a capacitance value C that realizes a reflection phase of ⁇ 90 degrees is expressed by the following equation (1).
  • C 1 / (2 ⁇ fZ 0 ) (1)
  • f is the frequency of the RF signal
  • Z 0 is the characteristic impedance of the signal line.
  • the capacitance value C of the shunt capacitors 31 and 32 is calculated to be about 1.6 pF. Is done.
  • there is a parasitic resistance and the like and it is often not easy to realize a signal line having a characteristic impedance of 50 ⁇ at a mobile terminal. Therefore, it is desirable to adjust the capacitance value C appropriately.
  • a simulation is carried out in order to confirm the operation of the load detection circuit 30.
  • the simulation will be referred to.
  • the ideal triple couplers 11 and 13 having a coupling degree of ⁇ 20 dB are assumed, and the terminations of the sub-lines 11b and 13b are open, and the shunt capacitors of the termination circuits 12 and 14 are connected to the sub-lines 11c and 13c.
  • the capacitance value C of 31 and 32 is assumed to be 1.6 pF.
  • the loads of the detectors 15 to 18 are assumed to be 50 ⁇ by an appropriate matching circuit.
  • FIGS. 6 and 7 show simulation results of the pass rate at which the RF signal of 1.95 GHz from the amplifier 1 is transmitted to the detectors 15 to 18 when the reflectivity of the antenna 2 is constant and the reflection phase is changed by 360 degrees. It is explanatory drawing.
  • FIG. 6 shows a simulation result when the reflectance of the antenna 2 is 0.05 and the reflectance is low (when the antenna load is ideally close to 50 ⁇ ).
  • FIG. 7 shows a simulation result when the reflectance of the antenna 2 is 0.71 and the reflectance is high.
  • the 1.95 GHz RF signal output from the amplifier 1 passes through the main signal line 3 to the antenna 2, but is directed to the detectors 15 to 18 by the triple couplers 11 and 13 with a passing rate of ⁇ 20 dB.
  • the pass rates to the detectors 15 to 18 are substantially equal.
  • the antenna reflectivity is high, as shown in FIG. 7, the pass rate to the detectors 15 to 18 changes from ⁇ 20 dB, and depending on the reflection phase of the antenna 2, the pass rate is higher than ⁇ 20 dB. Further, the reflection phase of the antenna 2 that maximizes the passing rate to the detectors 15 to 18 differs by 90 degrees.
  • any one of the switches 23 to 26 is switched from the OFF state to the ON state by any one detector.
  • any one of the matching circuits 19 to 22 is connected to the main signal line 3 and affects the main signal line 3. That is, a matching circuit corresponding to the reflectance of the antenna 2 is automatically selected, and the matching circuit is connected to the main signal line 3, and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved by the matching circuit.
  • the signals are propagated to the triple couplers 11 and 13 connected in two stages and the sub-lines 11b, 11c, 13b and 13c of the triple couplers 11 and 13.
  • Detectors 15 to 18 for detecting the RF signal and matching circuits 19 to 22 having different impedance transformations are provided, and switches 23 to 26 are used to detect signals from any of the four detectors 15 to 18.
  • the matching circuit corresponding to the detector that detects the signal among the four matching circuits 19 to 22 is connected to the main signal line 3, so that the size and cost are increased.
  • the matching between the amplifier 1 and the antenna 2 can be achieved.
  • the load detection circuit 30 having a simple structure including only the triple couplers 11 and 13, the termination circuits 12 and 14, and the detectors 15 to 18 corresponds to the load of the antenna 2.
  • An appropriate matching circuit is connected to the main signal line 3 to achieve an effect that the amplifier 1 and the antenna 2 can be matched.
  • the degree of coupling of the coupler which is the pass rate of the RF signal to the sub line, varies according to the load of the antenna 2 connected to the triple coupler. Also, the antenna load dependency of the coupling degree of the coupler varies depending on the termination load. Therefore, when a coupler having a plurality of sub-lines with different termination loads is provided, the sub-line to which the RF signal is strongly propagated changes depending on the load of the antenna 2. Therefore, it is possible to check whether or not the antenna 2 has a specific load by measuring the power of the RF signal propagated to the sub line.
  • the condition of the antenna load at which the RF signal strongly propagates to the sub line changes. Due to this effect, it is possible to prepare a large number of sub-lines having different antenna load conditions in which RF signals propagate strongly. That is, the load of the antenna 2 can be detected with only the configuration of the coupler and the detector for measuring the power of the RF signal.
  • the termination of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 is opened, and the termination circuits 12 and 14 connected to the sub-lines 11c and 13c are constituted by the shunt capacitors 31 and 32.
  • the terminal ends of the sub lines 11b and 13b and the terminal ends of the sub lines 11c and 13c have a reflection phase difference of 90 degrees.
  • the terminal ends of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 are short-circuited so that the terminal ends have a reflection phase of 180 degrees and are connected to the sub-lines 11c and 13c.
  • the termination circuits 12 and 14 may be constituted by shunt inductors 33 and 34 so that the termination of the sub-lines 11c and 13c has a reflection phase of 90 degrees.
  • FIG. 9 is a Smith chart showing antenna load conditions in which the RF signal is strongly propagated to the sub-lines 11b, 11c, 13b, and 13c (detectors 15, 16, 17, and 18) when the antenna tuner has the configuration shown in FIG. It is. Compared to the Smith chart shown in FIG. 4, the antenna load condition changes by 180 degrees, but the reflection phase of the antenna 2 that maximizes the passing rate to the detectors 15, 16, 17, 18 is obtained. The point of difference by 90 degrees is the same as in FIG.
  • FIG. 9 shows an example in which the terminations of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 are short-circuited and one ends of the sub-lines 11c and 13c are short-circuited via the shunt inductors 33 and 34.
  • the terminal ends of the sub-lines 11c and 13c in the triple couplers 11 and 13 may be short-circuited, and one end of the sub-lines 11b and 13b may be short-circuited via the shunt inductors 33 and 34.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an antenna tuner according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the signal line 41 is a line having a passage phase of 45 degrees with respect to the RF signal.
  • the terminations of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 are opened, and the terminations of the sub-lines 11c and 13c are short-circuited.
  • the end of the sub-lines 11b and 13b and the end of the sub-lines 11c and 13c have a reflection phase difference of 90 degrees.
  • the sub-lines 11b and 13b And the sub-lines 11c and 13c are different in that they have a reflection phase difference of 180 degrees.
  • the termination of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 is opened, and the termination of the sub-lines 11c and 13c is short-circuited, so that the termination of the sub-lines 11b and 13b and the termination of the sub-lines 11c and 13c
  • the termination circuits 13b, 11c, and 13c are arbitrary. Therefore, for example, the ends of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 may be short-circuited and the ends of the sub-lines 11c and 13c may be opened.
  • one end of the sub-lines 11b and 13b may be short-circuited via a shunt inductor, and one end of the sub-lines 11c and 13c may be short-circuited via a shunt capacitor.
  • one end of the sub-lines 11b and 13b may be short-circuited via a shunt capacitor, and one end of the sub-lines 11c and 13c may be short-circuited via a shunt inductor.
  • FIG. 11 is a Smith chart showing antenna load conditions in which an RF signal is strongly propagated to the sub-lines 11b, 11c, 13b, and 13c (detectors 15, 16, 17, and 18).
  • the condition of the antenna load in which the RF signal is strongly propagated from the main line 13a of the triple coupler 13 to the sub lines 13b and 13c is the same as that of the antenna tuner of FIG. 1, the reflectance of the antenna 2 is high, and the reflection of the antenna 2
  • the phase and the reflection phase of the termination circuit of the triple coupler 13 are added to 180 degrees, the RF signal strongly propagates from the main line 13a to the sub-lines 13b and 13c.
  • the end of the sub-line 13b and the end of the sub-line 13c in the triple coupler 13 have a reflection phase difference of 180 degrees, as shown in FIG. 11, when the reflection phase of the antenna 2 is 180 degrees, the RF The signal propagates strongly from the main line 13a to the sub line 13b, and when the reflection phase of the antenna 2 is 0 degree, the RF signal propagates strongly from the main line 13a to the sub line 13c.
  • the signal line 41 having a 45-degree passing phase is the main signal.
  • the signal line 41 is inserted into the line 3 and changes the reflection phase of the antenna 2 by 90 degrees.
  • the main line 13a of the triple coupler 13 having a passing phase of 90 degrees changes the reflection phase of the antenna 2 by 180 degrees.
  • the end of the sub line 11b and the end of the sub line 11c in the triple coupler 11 have a reflection phase difference of 180 degrees. Therefore, as shown in FIG.
  • the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is 90 degrees, the RF signal propagates strongly from the main line 11a to the sub line 11b, and when the reflection phase of the antenna 2 is 270 degrees ( ⁇ 90 degrees). The RF signal strongly propagates from the main line 11a to the sub line 11c.
  • the detector 15 detects the RF signal propagated from the main line 11a of the triple coupler 11 to the sub line 11b, detects the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is 90 degrees, and switches 23 Is controlled to switch from OFF to ON.
  • the matching circuit 19 is connected to the main signal line 3 and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved.
  • the detector 16 detects the RF signal propagated from the main line 11a of the triple coupler 11 to the sub line 11c, detects the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is 270 degrees, and detects the switch 24 Is controlled to switch from OFF to ON.
  • the matching circuit 20 is connected to the main signal line 3 and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved.
  • the detector 17 detects the RF signal propagated from the main line 13a of the triple coupler 13 to the sub line 13b, detects the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is 180 degrees, and switches 25 Is controlled to switch from OFF to ON.
  • the matching circuit 21 is connected to the main signal line 3 and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved.
  • the detector 18 performs a detection process of the RF signal propagated from the main line 13a of the triple coupler 13 to the sub line 13c, detects the RF signal when the reflection phase of the antenna 2 is 0 degree, and switches 26 Is controlled to switch from OFF to ON.
  • the matching circuit 22 is connected to the main signal line 3 and matching between the amplifier 1 and the antenna 2 is achieved.
  • the antenna tuner of FIG. 10 also has the property that the reflection phase of the antenna 2 in which the RF signal strongly propagates to each subline (detector) differs by 90 degrees, similarly to the antenna tuner of FIG. Since the antenna tuner disclosed in the first and second embodiments has the same function, any configuration of antenna tuner may be selected, and there is a degree of freedom. In accordance with the object of the present invention, which is to reduce the size of the antenna tuner, it is desirable to select a configuration that is smaller or more feasible. For example, when the frequency of the RF signal is sufficiently high, the space occupied by the signal line 41 having a 45-degree passing phase is relatively small. For this reason, if the configuration of FIG.
  • the terminations of the sub-lines 11b, 11c, 13b, and 13c can be produced with only a simple termination circuit such as an open circuit or a short circuit. The possibility of further miniaturization is increased.
  • a relatively small antenna tuner can be manufactured by selecting the configuration of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an antenna tuner according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the termination circuits 12 and 14 connected to the sub-lines 11c and 13c of the triple couplers 11 and 13 are fixed-capacitance shunt capacitors 31 and 32 is shown (see FIG. 5).
  • variable capacitors 51, 52 capable of changing the capacitance value C may be used.
  • one end of each of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 is short-circuited by a shunt inductor (or a shunt capacitor), and one end of each of the sub-lines 11c and 13c is shunted.
  • a shunt inductor or a shunt capacitor
  • variable capacitors 51 and 52 may be used instead of the shunt capacitors.
  • variable capacitors 51 and 52 are used instead of the fixed capacitor.
  • an open circuit or a short circuit may be used in order to realize a termination circuit having a reflection phase of 0 degree or 180 degrees.
  • Such a termination circuit does not depend on the frequency, but in order to realize a termination circuit having a reflection phase of ⁇ 90 degrees, it is necessary to prepare a capacitor having a capacitance value C that satisfies Equation (1).
  • the value C depends on the frequency f. Therefore, when the frequency f of the RF signal output from the amplifier 1 changes significantly, the antenna tuner using a fixed capacitor may not operate normally as shown in FIG.
  • the capacitance value C can always be adjusted so as to satisfy the equation (1) even when the frequency f changes. Even if the frequency f of the RF signal output from the amplifier 1 changes significantly, normal operation can be maintained.
  • variable capacitors 51 and 52 are used instead of the fixed capacitors.
  • a variable inductor capable of changing the inductance value L is used instead of the shunt inductors 33 and 34. You may make it use.
  • the inductance value L can always be adjusted so as to satisfy the equation (2), and normal operation can be maintained even if the frequency f of the RF signal output from the amplifier 1 changes significantly.
  • the contents of using the variable capacitors 51 and 52 in place of the shunt capacitors and the contents of using the variable inductors in place of the shunt inductors 33 and 34 are the shunts described in the second embodiment. It can also be applied to capacitors and shunt inductors.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an antenna tuner according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the termination circuit 61 includes an inductor 61a and a capacitor 61b which are termination elements.
  • the switch 62 is a switch that selects a termination element connected to one end of the sub line 11c from termination elements (inductor 61a, capacitor 61b) in the termination circuit 61.
  • the termination circuit 63 includes an inductor 63a and a capacitor 63b which are termination elements.
  • the switch 64 is a switch that selects a termination element connected to one end of the sub line 13c from termination elements (inductors 63a and capacitors 63b) in the termination circuit 63.
  • FIG. 13 shows an example in which the termination elements 61 and 63 are provided with two types of termination elements, but three or more types of termination elements may be provided.
  • the termination circuits 12 and 14 connected to the sub-lines 11c and 13c of the triple couplers 11 and 13 are fixed-capacitance shunt capacitors 31 and 32 is shown (see FIG. 5).
  • a termination circuit 61 and a switch 62 are used instead of the fixed-capacitance shunt capacitor 31
  • a termination circuit 63 and a switch 64 are used instead of the fixed-capacitance shunt capacitor 32.
  • each of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 is short-circuited by a shunt inductor (or a shunt capacitor), and one end of each of the sub-lines 11c and 13c is shunted.
  • a shunt inductor or a shunt capacitor
  • the termination circuits 61 and 63 and the switches 62 and 64 may be used instead of the shunt capacitors.
  • the variable capacitors 51 and 52 are used instead of the fixed capacitor.
  • the termination circuits 61 and 63 are provided with a plurality of termination elements, and the switch is switched according to the change in the frequency f of the RF signal.
  • 62 selects a termination element corresponding to the frequency f from the termination elements (inductor 61a, capacitor 61b) in the termination circuit 61.
  • the switch 64 selects a termination element corresponding to the frequency f from termination elements (inductors 63a and capacitors 63b) in the termination circuit 63.
  • the termination of the sub-lines 11b and 13b in the triple couplers 11 and 13 is opened, and one end of the sub-lines 11c and 13c is short-circuited by the termination circuits 61 and 63 via the switches 62 and 64.
  • the termination of the sub-lines 11c and 13c in the triple couplers 11 and 13 may be opened, and one end of the sub-lines 11b and 13b may be short-circuited by the termination circuits 61 and 63 via the switches 62 and 64.
  • FIG. 14 is a block diagram showing an antenna tuner according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the variable phase shifter 70 is connected between the triple coupler 11 and the triple coupler 13, and performs a process of adjusting the passing phase for the RF signal to 45 degrees even if the frequency f of the RF signal changes. To do.
  • the signal line 41 having a 45-degree passing phase with respect to the RF signal is connected between the triple coupler 11 and the triple coupler 13, but the frequency f of the RF signal is If changed, the passing phase of the signal line 41 may change from 45 degrees, and the antenna tuner may not operate normally.
  • the variable phase shifter 70 is used instead of the signal line 41, adjustment is made so that the passing phase with respect to the RF signal becomes 45 degrees even when the frequency f of the RF signal changes. can do. For this reason, normal operation can be maintained even if the frequency f of the RF signal changes.
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing the triple couplers 11 and 13 constituted by lumped constant circuits.
  • the configurations of the triple couplers 11 and 13 are arbitrary. For example, a configuration using a distributed constant circuit such as a microstrip line or a waveguide may be used. However, the triple couplers 11 and 13 are configured by a lumped constant circuit as shown in FIG. There may be.
  • FIGS. 16 and 17 are transmitted to the detectors 15 to 18 when the triple couplers 11 and 13 formed of lumped constant circuits are used instead of the ideal triple couplers 11 and 13 in the antenna tuner of FIG. It is explanatory drawing which shows the simulation result of a passage rate. 16 is a simulation result when the reflectance of the antenna 2 is 0.05, and FIG. 17 is a simulation result when the reflectance of the antenna 2 is 0.71.
  • the coupling port and the isolation port are reversed, so that the RF signal strongly propagates to the sub-lines 11b, 11c, 13b, and 13c (detectors 15 to 18).
  • the reflectivity of the antenna 2 is low, the pass rate to the detectors 15 to 18 is relatively constant, and when the reflectivity of the antenna 2 is high, the pass rate to the detectors 15 to 18 is high.
  • the reflection phase of the antenna 2 is present. This is the same as the simulation results of FIGS. Further, it is the same as the simulation result of FIG. 7 in that the reflection phase of the antenna 2 where the passing rate to the detectors 15 to 18 is increased by 90 degrees. Therefore, even if the triple couplers 11 and 13 are configured by lumped constant circuits, the same effects as in the first to fifth embodiments can be obtained.
  • the increase in the number of functions of mobile terminals accelerates battery consumption, and thus demands for higher amplifier efficiency.
  • multiband support is required, and there is an increasing demand for antennas that can support multiple frequency bands.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can realize both high efficiency of an amplifier and multi-frequency support of an antenna, and has high industrial applicability.

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Abstract

 2段縦続に接続されている三重カップラ11,13と、三重カップラ11,13の副線路11b,11c,13b,13cに伝播されたRF信号を検波する検波器15~18と、インピーダンス変成が異なる整合回路19~22とを設け、スイッチ23~26が、4個の検波器15~18の中のいずれかの検波器が信号を検波すると、4個の整合回路19~22の中で、信号を検波している検波器に対応している整合回路を主信号線路3に接続するように構成する。

Description

アンテナチューナ
 この発明は、主にマイクロ波やミリ波の領域で動作するアンテナチューナに関するものである。
 携帯電話などの移動体無線装置の普及により、高周波信号増幅器の高性能化が望まれている。
 高周波信号増幅器に要求される性能としては、(1)高い電力付加効率で動作すること、(2)特定の電力の高周波信号をアンテナに供給することができること、(3)大電力の高周波信号を発生しているときでも不要な歪み信号の発生量が小さいことなどである。
 高い電力付加効率は、移動体無線装置のバッテリーの長寿命化を図る上で必須となる性能である。低歪み特性やアンテナへの特定電力の供給能力は通信品質に寄与する。
 これらを満たす高周波信号増幅器を実現するために、移動体無線装置用の増幅器を製造する各団体では、膨大なリソースを投じて、トランジスタ等のデバイス開発、高周波信号増幅器の回路構成の改良や、歪み補償技術の実現を図ってきている。
 一方、所望の高周波信号をアンテナに供給することができるようにするために、高周波信号増幅器の負荷とアンテナの負荷との間でインピーダンス整合がとられるように、高周波信号増幅器の設計が行われる。
 一般の固定の無線装置におけるアンテナでは、環境温度変化などで負荷が変動することは極めて少ない。したがって、アンテナの負荷は常に特定の値であるという前提の下で、高性能な動作が実現できるように高周波信号増幅器の設計が行われる。
 しかし、携帯電話などの移動体無線装置におけるアンテナでは、装置周囲の状況によってアンテナの負荷が変動するという問題点がある。
 例えば、携帯電話が手で覆われる状況、絶縁体上に置かれる状況、金属の近くに置かれる状況など、状況の違いによってアンテナの負荷が変動する。
 この結果、予め想定しているインピーダンス整合を実現することができず、アンテナへ充分な電力の高周波信号を供給することができなくなることがある。このとき、高周波信号増幅器の効率などの諸性能も同時に劣化してしまうため、膨大なリソースを投じて高性能化を図っても、想定よりも大幅に低性能な動作となってしまうことがある。このような高周波信号増幅器の性能劣化は、特にアンテナの反射率が高いときに顕著になる。
 さらに、近年の携帯電話は、マルチバンド化(複数の周波数帯域に対応すること)が要求されるようになってきている。
 携帯電話のマルチバンド化に伴って、広い周波数帯域に対応しようとすると、全周波数で所定の負荷となるアンテナを実現する必要があるが、アンテナは、元々、特定の周波数において、所定の負荷(例えば、50オーム)になるよう設計されているものであるため、環境変化などが無い場合でも、全周波数で所定の負荷となるアンテナの実現は極めて困難である。
 以下の特許文献1及び非特許文献1には、携帯電話のマルチバンド化に対応するために、アンテナの負荷を検出する検出器と、可変整合回路と、その可変整合回路に電圧を印加する制御用集積回路とをアンテナの直近に設けているアンテナチューナが開示されている。
 このアンテナチューナでは、検出器がアンテナの負荷を絶えず検出し、制御用集積回路が検出器により検出されたアンテナの負荷に応じて可変整合回路を調整することで、高周波信号増幅器とアンテナが理想的に整合されている状態を保つようにしている。
特開2007-282238号公報
"Mobile Phone Performance Improvements using an Adaptively Controlled Antenna Tuner," 2011 IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium Digest, June 2011.
 従来のアンテナチューナは以上のように構成されているので、アンテナの負荷を高精度に検出して、可変整合回路を高精度に調整することができれば、高周波信号増幅器とアンテナが理想的に整合されている状態を保つことができる。しかし、アンテナの負荷を高精度に検出して、可変整合回路を高精度に調整するには、複雑な検出器や物理的なサイズが大きい制御用集積回路をアンテナチューナに搭載する必要があり、移動体無線装置における小型化や低コスト化の要求に反してしまう課題があった。
 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、大型化や高コスト化を招くことなく、アンテナとの整合をとることができるアンテナチューナを得ることを目的とする。
 この発明に係るアンテナチューナは、アンテナに接続されている主信号線路に挿入されており、入力信号に対して90度の通過位相を有する主線路と、その主線路の一方の側に配線されており、入力信号に対して90度の通過位相を有する第1の副線路と、その主線路の他方の側に配線されており、入力信号に対して90度の通過位相を有し、かつ、第1の副線路を終端している終端回路における入力信号に対する反射位相と90度異なる反射位相を有する終端回路によって終端されている第2の副線路とからなる三重カップラが2段縦続に接続されている線路結合手段と、線路結合手段における2個の三重カップラの第1及び第2の副線路にそれぞれ接続され、当該副線路に伝播された信号を検波する4個の検波器と、インピーダンス変成が異なる4個の整合回路とを設け、整合回路接続手段が、4個の検波器の中のいずれかの検波器が信号を検波すると、4個の整合回路の中で、信号を検波している検波器に対応している整合回路を主信号線路に接続するようにしたものである。
 この発明によれば、アンテナに接続されている主信号線路に挿入されており、入力信号に対して90度の通過位相を有する主線路と、その主線路の一方の側に配線されており、入力信号に対して90度の通過位相を有する第1の副線路と、その主線路の他方の側に配線されており、入力信号に対して90度の通過位相を有し、かつ、第1の副線路を終端している終端回路における入力信号に対する反射位相と90度異なる反射位相を有する終端回路によって終端されている第2の副線路とからなる三重カップラが2段縦続に接続されている線路結合手段と、線路結合手段における2個の三重カップラの第1及び第2の副線路にそれぞれ接続され、当該副線路に伝播された信号を検波する4個の検波器と、インピーダンス変成が異なる4個の整合回路とを設け、整合回路接続手段が、4個の検波器の中のいずれかの検波器が信号を検波すると、4個の整合回路の中で、信号を検波している検波器に対応している整合回路を主信号線路に接続するように構成したので、大型化や高コスト化を招くことなく、アンテナとの整合をとることができる効果がある。
この発明の実施の形態1によるアンテナチューナを示す構成図である。 図1から増幅器1、アンテナ2及び負荷検出回路30だけを抜粋している回路図である。 図1から増幅器1、アンテナ2及び負荷検出回路30だけを抜粋している回路図である。 RF信号が副線路11b,11c,13b,13c(検波器15,16,17,18)へ強く伝播するアンテナ負荷の条件を示すスミスチャートである。 この発明の実施の形態1による他のアンテナチューナを示す構成図である。 アンテナ2の反射率を一定値として、反射位相を360度変えたときの、増幅器1から1.95GHzのRF信号が検波器15~18に伝わる通過率のシミュレーション結果を示す説明図である。 アンテナ2の反射率を一定値として、反射位相を360度変えたときの、増幅器1から1.95GHzのRF信号が検波器15~18に伝わる通過率のシミュレーション結果を示す説明図である。 この発明の実施の形態1による他のアンテナチューナを示す構成図である。 RF信号が副線路11b,11c,13b,13c(検波器15,16,17,18)へ強く伝播するアンテナ負荷の条件を示すスミスチャートである。 この発明の実施の形態2によるアンテナチューナを示す構成図である。 RF信号が副線路11b,11c,13b,13c(検波器15,16,17,18)へ強く伝播するアンテナ負荷の条件を示すスミスチャートである。 この発明の実施の形態3によるアンテナチューナを示す構成図である。 この発明の実施の形態4によるアンテナチューナを示す構成図である。 この発明の実施の形態5によるアンテナチューナを示す構成図である。 集中定数回路で構成されている三重カップラ11,13を示す回路図である。 集中定数回路で構成されている三重カップラ11,13を用いたときの検波器15~18に伝わる通過率のシミュレーション結果を示す説明図である。 集中定数回路で構成されている三重カップラ11,13を用いたときの検波器15~18に伝わる通過率のシミュレーション結果を示す説明図である。
 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
 図1はこの発明の実施の形態1によるアンテナチューナを示す構成図である。
 この実施の形態1では、アンテナチューナが、高周波信号増幅器である増幅器1とアンテナ2の間に接続されている例を説明する。
 図1において、主信号線路3は増幅器1とアンテナ2を接続している信号線路である。
 三重カップラ11は主線路11a、副線路11b(第1の副線路)及び副線路11c(第2の副線路)から構成されている。
 三重カップラ11の主線路11aは主信号線路3に挿入されており、増幅器1により増幅された高周波信号であるRF信号(入力信号)に対して90度の通過位相を有している線路である。
 三重カップラ11の副線路11bは主線路11aの図中上側(一方の側)に配線されており、そのRF信号に対して90度の通過位相を有している線路である。副線路11bの終端は図示せぬ終端回路によって開放されている。
 三重カップラ11の副線路11cは主線路11aの図中下側(他方の側)に配線されており、そのRF信号に対して90度の通過位相を有している線路である。副線路11cの一端は、そのRF信号に対して-90度の反射位相(副線路11bを終端している終端回路におけるRF信号に対する反射位相と90度異なる反射位相)を有する終端回路12によって終端されている。
 図1では、副線路11bの終端が開放され、副線路11cの終端回路12が-90度の反射位相を有している例を示しているが、副線路11cの終端が開放され、副線路11bの終端回路が-90度の反射位相を有しているものであってもよい。
 三重カップラ13は主線路13a、副線路13b(第1の副線路)及び副線路13c(第2の副線路)から構成されている。
 三重カップラ13の主線路13aは主信号線路3に挿入されており、増幅器1により増幅されたRF信号に対して90度の通過位相を有している線路である。
 三重カップラ13の副線路13bは主線路13aの図中上側(一方の側)に配線されており、そのRF信号に対して90度の通過位相を有している線路である。副線路13bの終端は図示せぬ終端回路によって開放されている。
 三重カップラ13の副線路13cは主線路13aの図中下側(他方の側)に配線されており、そのRF信号に対して90度の通過位相を有している線路である。副線路13cの一端は、そのRF信号に対して-90度の反射位相(副線路13bを終端している終端回路におけるRF信号に対する反射位相と90度異なる反射位相)を有する終端回路14によって終端されている。
 図1では、副線路13bの終端が開放され、副線路13cの終端回路14が-90度の反射位相を有している例を示しているが、副線路11cの終端が開放され、副線路11bの終端回路が-90度の反射位相を有しているものであってもよい。
 なお、三重カップラ11と三重カップラ13は縦続に接続されており、線路結合手段を構成している。
 図1では、終端回路12,14が、RF信号に対して-90度の反射位相を有している例を示しているが、そのRF信号に対して+90度の反射位相を有するものであってもよい。ただし、この場合には、副線路11b,13bの終端が短絡される。
 検波器15は三重カップラ11の副線路11bに接続されており、主線路11aから副線路11bに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、そのRF信号を検波すると、スイッチ23をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 検波器16は三重カップラ11の副線路11cに接続されており、主線路11aから副線路11cに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、そのRF信号を検波すると、スイッチ24をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 検波器17は三重カップラ13の副線路13bに接続されており、主線路13aから副線路13bに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、そのRF信号を検波すると、スイッチ25をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 検波器18は三重カップラ13の副線路13cに接続されており、主線路13aから副線路13cに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、そのRF信号を検波すると、スイッチ26をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 なお、検波器15~18には、RF信号を効率的に受信するための整合回路や、不要な信号を除去するためのフィルターが取り付けられていてもよい。
 整合回路19~22は互いに異なるインピーダンスを有している回路である。
 整合回路19はスイッチ23を介して主信号線路3と接続されており、整合回路20はスイッチ24を介して主信号線路3と接続されている。
 整合回路21はスイッチ25を介して主信号線路3と接続されており、整合回路22はスイッチ26を介して主信号線路3と接続されている。
 スイッチ23は通常OFF状態を維持しており、検波器15の制御下で、OFF状態からON状態に切り換えられる。
 スイッチ24は通常OFF状態を維持しており、検波器16の制御下で、OFF状態からON状態に切り換えられる。
 スイッチ25は通常OFF状態を維持しており、検波器17の制御下で、OFF状態からON状態に切り換えられる。
 スイッチ26は通常OFF状態を維持しており、検波器18の制御下で、OFF状態からON状態に切り換えられる。
 なお、スイッチ23~26は整合回路接続手段を構成している。
 三重カップラ11,13、終端回路12,14及び検波器15~18から負荷検出回路30が構成されている。
 図2及び図3は負荷検出回路30の動作を説明するために、図1から増幅器1、アンテナ2及び負荷検出回路30だけを抜粋している回路図である。
 ただし、図2では、三重カップラ及び検波器が単段構成である場合を示し、図3では、三重カップラ及び検波器が縦続構成である場合を示している。
 次に動作について説明する。
 スイッチ23~26は、通常、OFF状態を維持しており、主信号線路3から見て整合回路19~22が接続されていない状態と等しくなっている。
 三重カップラ11,13では、特定の条件を満たすと、RF信号が主線路11a,13aから副線路11b,11c,13b,13cへ強く伝播させる性質を有している。
 図2に示すように、三重カップラ及び検波器が単段構成である場合、アンテナ2の反射位相と、三重カップラ13の終端回路の反射位相とを足して180度になるときに副線路へRF信号を強く伝播させるという性質がある。
 三重カップラ13における上側の副線路13bでは、終端回路が開放(オープン)であり、反射位相が0度であるため、アンテナ2の反射位相が180度のときにRF信号が主線路13aから副線路13bへ強く伝播する。
 また、三重カップラ13における下側の副線路13cでは、一端が終端回路14によって終端されており、終端回路14の反射位相が-90度であるため、アンテナ2の反射位相が270度(-90度)のときにRF信号が主線路13aから副線路13cへ強く伝播する。
 図3に示すように、三重カップラ及び検波器が縦続構成である場合、RF信号が主線路13aから副線路13b,13cへ強く伝播するアンテナ負荷の条件は、図2の場合と同様である。
 三重カップラ11において、RF信号が主線路11aから副線路11bへ強く伝播する条件は、副線路11bの終端回路が開放(オープン)であり、反射位相が0度であるため、主線路11aに接続されている回路の反射位相が180度のときである。
 ここで、三重カップラ13の主線路13aは、通過位相が90度であり、アンテナ2の反射位相を180度変化させる。したがって、RF信号が主線路11aから副線路11bへ強く伝播する条件は、アンテナ2の反射位相が0度のときである。
 また、三重カップラ11における下側の副線路11cでは、一端が終端回路12によって終端されており、終端回路12の反射位相が-90度であるため、アンテナ2の反射位相が+90度のときにRF信号が主線路11aから副線路11cへ強く伝播する。
 検波器15は、三重カップラ11の主線路11aから副線路11bに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、アンテナ2の反射位相が0度のときにRF信号を検波して、スイッチ23をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 スイッチ23がOFF状態からON状態に切り換えられると、整合回路19が主信号線路3と接続されて、増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 検波器16は、三重カップラ11の主線路11aから副線路11cに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、アンテナ2の反射位相が+90度のときにRF信号を検波して、スイッチ24をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 スイッチ24がOFF状態からON状態に切り換えられると、整合回路20が主信号線路3と接続されて、増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 検波器17は、三重カップラ13の主線路13aから副線路13bに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、アンテナ2の反射位相が180度のときにRF信号を検波して、スイッチ25をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 スイッチ25がOFF状態からON状態に切り換えられると、整合回路21が主信号線路3と接続されて、増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 検波器18は、三重カップラ13の主線路13aから副線路13cに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、アンテナ2の反射位相が270度のときにRF信号を検波して、スイッチ26をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 スイッチ26がOFF状態からON状態に切り換えられると、整合回路22が主信号線路3と接続されて、増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 図4はRF信号が副線路11b,11c,13b,13c(検波器15,16,17,18)へ強く伝播するアンテナ負荷の条件を示すスミスチャートである。
 負荷検出回路30は、三重カップラ11,13、終端回路12,14及び検波器15~18だけで構成された簡易な構造でありながら、4種類のアンテナ負荷を検出して、4個のスイッチ23~26のうち、いずれか1個のスイッチだけをOFF状態からON状態に切り換えることができる。
 簡易な構成で、いずれか1個のスイッチだけをON状態にして、いずれか1個の整合回路だけを主信号線路3に接続して、適正な整合を図れる理由の本質は、三重カップラ11,13における下記の二点の性質によるものである。
 まず、一点は、アンテナ2の反射率が高いときは、アンテナ2の反射位相と終端回路の反射位相とを足して180度になるときに、RF信号を主線路から副線路へ強く伝播させるという性質である。
 もう一点は、三重カップラ11,13の主線路11a,13aが90度の通過位相を有するという性質である。
 これら2つの性質を利用し、かつ、2種類の終端回路の反射位相を90度だけ変えることで負荷検出回路30を実現することができる。
 図1のアンテナチューナでは、RF信号に対して-90度の反射位相を有する終端回路12,14が三重カップラ11,13の副線路11c,13cに接続されている例を示しているが、終端回路12,14の具体的な構成として、図5に示すように、副線路11c,13cの一端を、シャントキャパシタ31,32を介して短絡する回路などが考えられる。
 このシャントキャパシタ31,32の容量値Cを変更することで、反射位相の調整が可能になる。
 図5では、副線路11c,13cの一端を、シャントキャパシタ31,32を介して短絡する例を示しているが、副線路11c,13cの終端を開放して、副線路11b,13bの一端を、シャントキャパシタ31,32を介して短絡するようにしてもよい。
 図5において、寄生抵抗などが存在しない理想状態を想定すると、-90度の反射位相を実現する容量値Cは、下記の式(1)のようになる。
   C=1/(2πfZ)                 (1)
 式(1)において、fはRF信号の周波数、Zは信号線路の特性インピーダンスである。
 例えば、fが携帯電話で使用される1.95GHzの周波数、Zが高周波回路で常用される50Ωの特性インピーダンスである場合、シャントキャパシタ31,32の容量値Cは、約1.6pFと算出される。
 実際は、寄生抵抗などが存在し、移動体端末では、50Ωの特性インピーダンスの信号線路の実現が容易でないことが多い。そのため、適切に容量値Cを調整することが望ましい。
 上記の負荷検出回路30の動作を確認するためにシミュレーションを実施しており、以下、このシミュレーションについて言及する。
 このシミュレーションでは、結合度が-20dBの理想的な三重カップラ11,13を想定し、副線路11b,13bの終端がオープン、副線路11c,13cに接続されている終端回路12,14のシャントキャパシタ31,32の容量値Cが1.6pFであるとしている。
 また、検波器15~18の負荷は、適当な整合回路によって50Ωになっているものとしている。
 図6及び図7はアンテナ2の反射率を一定値として、反射位相を360度変えたときの、増幅器1から1.95GHzのRF信号が検波器15~18に伝わる通過率のシミュレーション結果を示す説明図である。
 特に、図6はアンテナ2の反射率が0.05であり、反射率が低いとき(アンテナ負荷が理想的に50Ωに近いとき)のシミュレーション結果を示している。
 一方、図7はアンテナ2の反射率が0.71であり、反射率が高いときのシミュレーション結果を示している。
 増幅器1から出力された1.95GHzのRF信号は、主信号線路3を通って、ほぼアンテナ2に向かうが、三重カップラ11,13によって-20dBの通過率で、検波器15~18に向かう。
 アンテナの反射率が低いときは、図6に示すように、検波器15~18への通過率はほぼ等しくなる。
 アンテナの反射率が高いときは、図7に示すように、検波器15~18への通過率が-20dBから変化し、アンテナ2の反射位相によっては、-20dBより高い通過率になる。
 また、検波器15~18への通過率が最大になるアンテナ2の反射位相は、90度ずつ異なっている。
 図6及び図7が示すところは、アンテナ2の反射率が高いときは、検波器15~18のうち、いずれか1つの検波器にRF信号が伝わるということである。
 したがって、スイッチ23~26のうち、いずれか1つのスイッチが、いずれか1つの検波器によってOFF状態からON状態に切り換えられる。これにより、整合回路19~22のうち、いずれか1つの整合回路が主信号線路3と接続されて、主信号線路3に影響を与えるようになる。
 即ち、アンテナ2の反射率に対応する整合回路が自動的に選択されて、その整合回路が主信号線路3と接続され、その整合回路によって増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、2段縦続に接続されている三重カップラ11,13と、三重カップラ11,13の副線路11b,11c,13b,13cに伝播されたRF信号を検波する検波器15~18と、インピーダンス変成が異なる整合回路19~22とを設け、スイッチ23~26が、4個の検波器15~18の中のいずれかの検波器が信号を検波すると、4個の整合回路19~22の中で、信号を検波している検波器に対応している整合回路を主信号線路3に接続するように構成したので、大型化や高コスト化を招くことなく、増幅器1とアンテナ2間の整合をとることができる効果を奏する。
 即ち、この実施の形態1によれば、三重カップラ11,13、終端回路12,14及び検波器15~18だけで構成された簡易な構造の負荷検出回路30によって、アンテナ2の負荷に応じた適正な整合回路を主信号線路3に接続して、増幅器1とアンテナ2間の整合をとることができる効果を奏する。
 RF信号の副線路への通過率であるカップラの結合度は、三重カップラに接続されるアンテナ2の負荷に応じて変動する。また、そのカップラの結合度におけるアンテナ負荷依存性は、終端負荷によって変化する。
 そのため、終端負荷が異なる複数の副線路を有するカップラを設けると、どの副線路へRF信号が強く伝播するかがアンテナ2の負荷によって変化する。したがって、副線路へ伝播したRF信号の電力を測定することで、アンテナ2が特定の負荷になっているか否かを調べることができる効果を奏する。
 更に、それらのカップラを多段に接続して、別のカップラが存在すると、副線路へRF信号が強く伝播するアンテナ負荷の条件が変化する。この効果によって、RF信号が強く伝播するアンテナ負荷の条件がそれぞれ異なる副線路を多数用意することができる。
 即ち、カップラとRF信号の電力を測定する検波器だけの構成で、アンテナ2の負荷を検出することができる効果を奏する。
 この実施の形態1では、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの終端をオープンにして、副線路11c,13cに接続されている終端回路12,14がシャントキャパシタ31,32で構成されている例を示したが、副線路11b,13bの終端と副線路11c,13cの終端とが、90度の反射位相差を有していればよい。
 このため、例えば、図8に示すように、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの終端を短絡して、その終端に180度の反射位相を持たせ、副線路11c,13cに接続されている終端回路12,14をシャントインダクタ33,34で構成することにより、副線路11c,13cの終端に90度の反射位相を持たせるようにしてもよい。
 シャントインダクタ33,34は、インダクタを介した短絡であり、この場合のインダクタのインダクタンス値Lは、下記の式(2)のようになる。
   L=Z/(2πf)              (2)
 図9はアンテナチューナが図8の構成である場合に、RF信号が副線路11b,11c,13b,13c(検波器15,16,17,18)へ強く伝播するアンテナ負荷の条件を示すスミスチャートである。
 図4に示しているスミスチャートと比較すると、アンテナ負荷の条件が180度変化しているが、検波器15,16,17,18への通過率が最大となるようなアンテナ2の反射位相が90度ずつ異なっている点は図4と同様である。
 図9では、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの終端を短絡して、副線路11c,13cの一端を、シャントインダクタ33,34を介して短絡している例を示しているが、三重カップラ11,13における副線路11c,13cの終端を短絡して、副線路11b,13bの一端を、シャントインダクタ33,34を介して短絡するようにしてもよい。
実施の形態2.
 図10はこの発明の実施の形態2によるアンテナチューナ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。
 信号線路41はRF信号に対して45度の通過位相を有する線路である。
 図10の例では、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの終端が開放され、副線路11c,13cの終端が短絡されている。
 上記実施の形態1では、副線路11b,13bの終端と副線路11c,13cの終端とが、90度の反射位相差を有しているが、この実施の形態2では、副線路11b,13bの終端と副線路11c,13cの終端とが、180度の反射位相差を有している点で相違している。
 図10では、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの終端を開放し、副線路11c,13cの終端を短絡することで、副線路11b,13bの終端と副線路11c,13cの終端とが、180度の反射位相差を有するようにしているが、副線路11b,13bの終端と副線路11c,13cの終端とが、180度の反射位相差を有すればよく、副線路11b,13b,11c,13cの終端回路は任意である。
 したがって、例えば、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの終端を短絡して、副線路11c,13cの終端を開放するようにしてもよい。
 また、副線路11b,13bの一端をシャントインダクタを介して短絡して、副線路11c,13cの一端をシャントキャパシタを介して短絡するようにしてもよい。
 同様に、副線路11b,13bの一端をシャントキャパシタを介して短絡して、副線路11c,13cの一端をシャントインダクタを介して短絡するようにしてもよい。
 次に動作について説明する。
 図11はRF信号が副線路11b,11c,13b,13c(検波器15,16,17,18)へ強く伝播するアンテナ負荷の条件を示すスミスチャートである。
 三重カップラ13の主線路13aからRF信号が副線路13b,13cへ強く伝播するアンテナ負荷の条件は、図1のアンテナチューナと同様であり、アンテナ2の反射率が高く、かつ、アンテナ2の反射位相と、三重カップラ13の終端回路の反射位相とを足して180度になるときに、RF信号が主線路13aから副線路13b,13cへ強く伝播する。
 三重カップラ13における副線路13bの終端と副線路13cの終端とが、180度の反射位相差を有しているので、図11に示すように、アンテナ2の反射位相が180度のときにRF信号が主線路13aから副線路13bへ強く伝播し、アンテナ2の反射位相が0度のときにRF信号が主線路13aから副線路13cへ強く伝播する。
 三重カップラ11の主線路11aからRF信号が副線路11b,11cへ強く伝播するアンテナ負荷の条件も同様であるが、この実施の形態2では、45度の通過位相を有する信号線路41が主信号線路3に挿入されており、この信号線路41は、アンテナ2の反射位相を90度変化させる。これは、90度の通過位相を有する三重カップラ13の主線路13aがアンテナ2の反射位相を180度だけ変化させることと同じ原理である。
 また、三重カップラ11における副線路11bの終端と副線路11cの終端とが、180度の反射位相差を有している。
 したがって、図11に示すように、アンテナ2の反射位相が90度のときにRF信号が主線路11aから副線路11bへ強く伝播し、アンテナ2の反射位相が270度(-90度)のときにRF信号が主線路11aから副線路11cへ強く伝播する。
 検波器15は、三重カップラ11の主線路11aから副線路11bに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、アンテナ2の反射位相が90度のときにRF信号を検波して、スイッチ23をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 スイッチ23がOFF状態からON状態に切り換えられると、整合回路19が主信号線路3と接続されて、増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 検波器16は、三重カップラ11の主線路11aから副線路11cに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、アンテナ2の反射位相が270度のときにRF信号を検波して、スイッチ24をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 スイッチ24がOFF状態からON状態に切り換えられると、整合回路20が主信号線路3と接続されて、増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 検波器17は、三重カップラ13の主線路13aから副線路13bに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、アンテナ2の反射位相が180度のときにRF信号を検波して、スイッチ25をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 スイッチ25がOFF状態からON状態に切り換えられると、整合回路21が主信号線路3と接続されて、増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 検波器18は、三重カップラ13の主線路13aから副線路13cに伝播されてきたRF信号の検波処理を実施し、アンテナ2の反射位相が0度のときにRF信号を検波して、スイッチ26をOFF状態からON状態に切り換える制御を実施する。
 スイッチ26がOFF状態からON状態に切り換えられると、整合回路22が主信号線路3と接続されて、増幅器1とアンテナ2間の整合が取られる。
 図10のアンテナチューナでも、図1のアンテナチューナと同様に、各副線路(検波器)へRF信号が強く伝播するアンテナ2の反射位相がそれぞれ90度異なるという性質を有している。
 実施の形態1,2で開示しているアンテナチューナは、同様の機能を有しているため、いずれの構成のアンテナチューナを選択してもよく、自由度が存在する。
 アンテナチューナの小型化という本発明の目的に沿って、より小型又はより実現性の高い構成を選ぶことが望ましい。
 例えば、RF信号の周波数が充分高い場合には、45度の通過位相を有する信号線路41が占有する空間は比較的小さくなる。このため、実施の形態2における図10の構成を選択すれば、副線路11b,11c,13b,13cの終端を、開放や短絡などの単純な終端回路だけで作製することができるようになり、より小型化を図れる可能性が高くなる。
 一方、RF信号の周波数がある程度低い場合は、45度の通過位相を有する信号線路41が占有する空間が大きくなる。この場合には、上記実施の形態1の構成を選択することで、比較的小型なアンテナチューナを製作することができる。
実施の形態3.
 図12はこの発明の実施の形態3によるアンテナチューナを示す構成図である。
 上記実施の形態1では、三重カップラ11,13の副線路11c,13cに接続されている終端回路12,14が固定容量のシャントキャパシタ31,32である例を示したが(図5を参照)、図12に示すように、固定容量のシャントキャパシタ31,32の代わりに、容量値Cを変更することが可能な可変容量51,52を用いるようにしてもよい。
 また、同様に、上記実施の形態2において、例えば、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの一端をシャントインダクタ(またはシャントキャパシタ)で短絡して、副線路11c,13cの一端をシャントキャパシタ(またはシャントインダクタ)で短絡するような場合に、それらのシャントキャパシタの代わりに、可変容量51,52を用いるようにしてもよい。
 この実施の形態3では、固定容量の代わりに、可変容量51,52を用いているが、0度や180度の反射位相を有する終端回路を実現するには、開放や短絡を用いればよい。
 このような終端回路は、周波数に依存しないが、-90度の反射位相を有する終端回路を実現するには、式(1)を満たす容量値Cを有するキャパシタを用意する必要があり、この容量値Cは周波数fに依存する。
 したがって、増幅器1から出力されるRF信号の周波数fが大幅に変化する場合、図5に示すように、固定容量を用いているアンテナチューナでは、正常に動作しなくなる可能性がある。
 この実施の形態3では、固定容量の代わりに、可変容量51,52を用いているので、周波数fが変化した場合でも、容量値Cが常に式(1)を満たすように調整することができ、増幅器1から出力されるRF信号の周波数fが大幅に変化しても、正常な動作を保つことができる。
 この実施の形態3では、固定容量の代わりに、可変容量51,52を用いる例を示したが、図8において、シャントインダクタ33,34の代わりに、インダクタンス値Lの変更が可能な可変インダクタを用いるようにしてもよい。
 この場合、インダクタンス値Lが常に式(2)を満たすように調整することができ、増幅器1から出力されるRF信号の周波数fが大幅に変化しても、正常な動作を保つことができる。
 この実施の形態3において、シャントキャパシタの代わりに、可変容量51,52を用いる内容や、シャントインダクタ33,34の代わりに、可変インダクタを用いる内容は、上記実施の形態2で記述しているシャントキャパシタやシャントインダクタにも適用することができる。
実施の形態4.
 図13はこの発明の実施の形態4によるアンテナチューナ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。
 終端回路61は終端素子であるインダクタ61a及びキャパシタ61bから構成されている。
 スイッチ62は終端回路61における終端素子(インダクタ61a、キャパシタ61b)の中から、副線路11cの一端に接続する終端素子を選択する切換器である。
 終端回路63は終端素子であるインダクタ63a及びキャパシタ63bから構成されている。
 スイッチ64は終端回路63における終端素子(インダクタ63a、キャパシタ63b)の中から、副線路13cの一端に接続する終端素子を選択する切換器である。
 図13では、終端回路61,63が備えている終端素子が2種類である例を示しているが、3種類以上の終端素子を備えていてもよい。
 上記実施の形態1では、三重カップラ11,13の副線路11c,13cに接続されている終端回路12,14が固定容量のシャントキャパシタ31,32である例を示したが(図5を参照)、この実施の形態4では、固定容量のシャントキャパシタ31の代わりに、終端回路61及びスイッチ62を用い、固定容量のシャントキャパシタ32の代わりに、終端回路63及びスイッチ64を用いるようにしている。
 また、同様に、上記実施の形態2において、例えば、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの一端をシャントインダクタ(またはシャントキャパシタ)で短絡して、副線路11c,13cの一端をシャントキャパシタ(またはシャントインダクタ)で短絡するような場合に、それらのシャントキャパシタの代わりに、終端回路61,63及びスイッチ62,64を用いるようにしてもよい。
 上記実施の形態3では、固定容量の代わりに、可変容量51,52を用いているが、可変容量51,52は、容量可変幅に制限があるため、大幅な周波数変化に対応することができない。
 そこで、この実施の形態4では、大幅な周波数変化に対応することができるようにするために、終端回路61,63が複数の終端素子を備え、RF信号の周波数fの変化に応じて、スイッチ62が終端回路61における終端素子(インダクタ61a、キャパシタ61b)の中から、その周波数fに対応する終端素子を選択する。また、スイッチ64が終端回路63における終端素子(インダクタ63a、キャパシタ63b)の中から、その周波数fに対応する終端素子を選択する。
 この実施の形態4では、スイッチや複数の終端素子を備える必要があるため、小型化には不利になるが、複数の終端素子を備えることで、大幅な容量変化が可能になるため、大幅な周波数変化に対応することができる。また、可変インダクタも実現することが可能になる。
 この実施の形態4では、三重カップラ11,13における副線路11b,13bの終端を開放し、副線路11c,13cの一端をスイッチ62,64を介して終端回路61,63で短絡する例を示しているが、三重カップラ11,13における副線路11c,13cの終端を開放し、副線路11b,13bの一端をスイッチ62,64を介して終端回路61,63で短絡するようにしてもよい。
実施の形態5.
 図14はこの発明の実施の形態5によるアンテナチューナ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。
 可変移相器70は三重カップラ11と三重カップラ13の間に接続されており、RF信号の周波数fが変化しても、そのRF信号に対する通過位相が45度になるように調整する処理を実施する。
 上記実施の形態2では、三重カップラ11と三重カップラ13の間に、RF信号に対して45度の通過位相を有する信号線路41が接続されているものを示したが、RF信号の周波数fが変化すると、信号線路41の通過位相が45度から変化してしまって、アンテナチューナが正常に動作しなくなる可能性がある。
 この実施の形態5では、信号線路41の代わりに、可変移相器70を用いているので、RF信号の周波数fが変化した場合でも、そのRF信号に対する通過位相が45度になるように調整することができる。このため、RF信号の周波数fが変化しても、正常な動作を保つことができる。
実施の形態6.
 上記実施の形態1~5では、三重カップラ11,13における主線路11a,13a及び副線路11b,11c,13b,13cが四分の一波長線路で構成されているものを想定しているが、三重カップラ11,13が集中定数回路で構成されているものであってもよい。
 図15は集中定数回路で構成されている三重カップラ11,13を示す回路図である。
 三重カップラ11,13の構成は任意であり、例えば、マイクロストリップ線路、導波管などの分布定数回路を用いた構成でもよいが、図15に示すような集中定数回路で構成されているものであってもよい。
 図16及び図17は図5のアンテナチューナにおいて、理想的な三重カップラ11,13の代わりに、集中定数回路で構成されている三重カップラ11,13を用いたときの検波器15~18に伝わる通過率のシミュレーション結果を示す説明図である。
 特に、図16はアンテナ2の反射率が0.05のときのシミュレーション結果であり、図17はアンテナ2の反射率が0.71のときのシミュレーション結果である。
 集中定数回路で構成されている三重カップラ11,13は、カップリングポートとアイソレーションポートが逆転するため、副線路11b,11c,13b,13c(検波器15~18)へRF信号が強く伝播する条件が変化する。
 しかし、アンテナ2の反射率が低いときは、検波器15~18への通過率は比較的一定となり、アンテナ2の反射率が高いときは、検波器15~18への通過率が高くなるようなアンテナ2の反射位相が存在する。この点は、図6及び図7のシミュレーション結果と同様である。
 また、検波器15~18への通過率が高くなるアンテナ2の反射位相が90度ずつ異なっている点も、図7のシミュレーション結果と同様である。
 したがって、三重カップラ11,13が集中定数回路で構成されているものであっても、上記実施の形態1~5と同様の効果を得ることができる。
 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。
 移動体端末の多機能化はバッテリーの消費を加速させるため、増幅器の高効率化の要求を生じさせている。国際ローミングの進展によってマルチバンドの対応が必要になり、多周波数帯への対応が可能なアンテナの要求が高まっている。
 本発明は、増幅器の高効率化及びアンテナの多周波数対応化の両者を実現し得るものであり、産業上の高い利用可能性を有する。
 1 増幅器、2 アンテナ、3 主信号線路、11 三重カップラ(線路結合手段)、11a 主線路、11b 副線路(第1の副線路)、11c 副線路(第2の副線路)、12 終端回路、13 三重カップラ(線路結合手段)、13a 主線路、13b 副線路(第1の副線路)、13c 副線路(第2の副線路)、14 終端回路、15~18 検波器、19~22 整合回路、23~26 スイッチ(整合回路接続手段)、30 負荷検出回路、31,32 シャントキャパシタ、33,34 シャントインダクタ、41 信号線路、51,52 可変容量、61 終端回路、61a インダクタ(終端素子)、61b キャパシタ(終端素子)、62 スイッチ、63 終端回路、63a インダクタ(終端素子)、63b キャパシタ(終端素子)、64 スイッチ、70 可変移相器。

Claims (17)

  1.  アンテナに接続されている主信号線路に挿入されており、入力信号に対して90度の通過位相を有する主線路と、前記主線路の一方の側に配線されており、前記入力信号に対して90度の通過位相を有する第1の副線路と、前記主線路の他方の側に配線されており、前記入力信号に対して90度の通過位相を有し、かつ、前記第1の副線路を終端している終端回路における前記入力信号に対する反射位相と90度異なる反射位相を有する終端回路によって終端されている第2の副線路とからなる三重カップラが2段縦続に接続されている線路結合手段と、
     前記線路結合手段における2個の三重カップラの第1及び第2の副線路にそれぞれ接続され、当該副線路に伝播された信号を検波する4個の検波器と、
     インピーダンス変成が異なる4個の整合回路と、
     前記4個の検波器の中のいずれかの検波器が信号を検波すると、前記4個の整合回路の中で、信号を検波している検波器に対応している整合回路を前記主信号線路に接続する整合回路接続手段と
     を備えたアンテナチューナ。
  2.  前記線路結合手段における2個の三重カップラの第1又は第2の副線路の終端が開放されており、
     前記線路結合手段における2個の三重カップラの第2又は第1の副線路を終端している終端回路は、前記第2又は第1の副線路の一端をキャパシタを介して短絡している回路であることを特徴とする請求項1記載のアンテナチューナ。
  3.  前記キャパシタは、容量値の変更が可能な可変容量であることを特徴とする請求項2記載のアンテナチューナ。
  4.  前記線路結合手段における2個の三重カップラの第1又は第2の副線路の終端が短絡されており、
     前記線路結合手段における2個の三重カップラの第2又は第1の副線路を終端している終端回路は、前記第2又は第1の副線路の一端をインダクタを介して短絡している回路であることを特徴とする請求項1記載のアンテナチューナ。
  5.  前記インダクタは、インダクタンス値の変更が可能な可変インダクタであることを特徴とする請求項4記載のアンテナチューナ。
  6.  前記線路結合手段における2個の三重カップラの第1又は第2の副線路の一端に接続されている終端回路は、複数の終端素子から構成されており、
     前記終端回路における複数の終端素子の中から、前記第1又は第2の副線路の一端に接続する終端素子を選択するスイッチを備えたことを特徴とする請求項1記載のアンテナチューナ。
  7.  前記線路結合手段における2個の三重カップラの主線路、第1及び第2の副線路は、四分の一波長線路で構成されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナチューナ。
  8.  前記線路結合手段における2個の三重カップラは、集中定数回路で構成されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナチューナ。
  9.  アンテナに接続されている主信号線路に挿入されており、入力信号に対して90度の通過位相を有する主線路と、前記主線路の一方の側に配線されており、前記入力信号に対して90度の通過位相を有する第1の副線路と、前記主線路の他方の側に配線されており、前記入力信号に対して90度の通過位相を有し、かつ、前記第1の副線路を終端している終端回路における前記入力信号に対する反射位相と180度異なる反射位相を有する終端回路によって終端されている第2の副線路とからなる三重カップラが、前記入力信号に対して45度の通過位相を有する信号線路を介して、2段縦続に接続されている線路結合手段と、
     前記線路結合手段における2個の三重カップラの第1及び第2の副線路にそれぞれ接続され、当該副線路に伝播された信号を検波する4個の検波器と、
     インピーダンス変成が異なる4個の整合回路と、
     前記4個の検波器の中のいずれかの検波器が信号を検波すると、前記4個の整合回路の中で、信号を検波している検波器に対応している整合回路を前記主信号線路に接続する整合回路接続手段と
     を備えたアンテナチューナ。
  10.  前記線路結合手段における2個の三重カップラの第1又は第2の副線路の終端が開放されており、
     前記線路結合手段における2個の三重カップラの第2又は第1の副線路の終端が短絡されていることを特徴とする請求項9記載のアンテナチューナ。
  11.  前記線路結合手段における2個の三重カップラの第1又は第2の副線路を終端している終端回路は、前記第1又は第2の副線路の一端をキャパシタを介して短絡している回路であり、
     前記線路結合手段における2個の三重カップラの第2又は第1の副線路を終端している終端回路は、前記第2又は第1の副線路の一端をインダクタを介して短絡している回路であることを特徴とする請求項9記載のアンテナチューナ。
  12.  前記キャパシタは、容量値の変更が可能な可変容量であることを特徴とする請求項11記載のアンテナチューナ。
  13.  前記インダクタは、インダクタンス値の変更が可能な可変インダクタであることを特徴とする請求項11記載のアンテナチューナ。
  14.  前記線路結合手段における2個の三重カップラの第1又は第2の副線路の一端に接続されている終端回路は、複数の終端素子から構成されており、
     前記終端回路における複数の終端素子の中から、前記第1又は第2の副線路の一端に接続する終端素子を選択するスイッチを備えたことを特徴とする請求項9記載のアンテナチューナ。
  15.  前記入力信号に対して45度の通過位相を有する信号線路は、可変移相器で構成されていることを特徴とする請求項9記載のアンテナチューナ。
  16.  前記線路結合手段における2個の三重カップラの主線路、第1及び第2の副線路は、四分の一波長線路で構成されていることを特徴とする請求項9記載のアンテナチューナ。
  17.  前記線路結合手段における2個の三重カップラは、集中定数回路で構成されていることを特徴とする請求項9記載のアンテナチューナ。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI578820B (zh) * 2015-06-18 2017-04-11 鴻海精密工業股份有限公司 調節電路及優化電路
CN114124251A (zh) * 2021-12-01 2022-03-01 哲库科技(北京)有限公司 校准方法、电子设备、芯片及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5693023U (ja) * 1979-12-17 1981-07-24
JP2009239404A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Hitachi Kokusai Denki Engineering:Kk 多段方向性結合器
JP2013090037A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Mitsubishi Electric Corp 高周波信号増幅器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5693023U (ja) * 1979-12-17 1981-07-24
JP2009239404A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Hitachi Kokusai Denki Engineering:Kk 多段方向性結合器
JP2013090037A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Mitsubishi Electric Corp 高周波信号増幅器

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