(57)【要約】      （修正有）【課題】送信機側を制御することなく、アンテナチューナ側で、アンテナチューナの過度な温度上昇を抑制する。【解決手段】コンデンサとコイルを備えた可変インピーダンス回路６、７を、送信機１とアンテナ３の間に介挿接続することによって、前記送信機と前記アンテナとのインピーダンスを整合させるように構成されたアンテナチューナ２の保護回路において、前記アンテナチューナの内部の温度を検出する温度検出手段８４と、前記送信機から出力される送信出力の大きさを検出する出力検出手段８５と、前記温度検出手段にて検出した前記アンテナチューナの内部の温度が所定のしきい値を越え、且つ、前記出力検出手段にて検出した送信出力が所定のしきい値以下であるとき、前記送信出力が前記コイルに供給されないように制御する保護手段９、２１、２３、８６、８７とを備えた。【選択図】図１
2014165650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサとコイルを備えた可変インピーダンス回路を、送信機とアンテナの間に介挿接続することによって、前記送信機と前記アンテナとのインピーダンスを整合させるように構成されたアンテナチューナの保護回路において、
前記アンテナチューナの内部の温度を検出する温度検出手段と、
前記送信機から出力される送信出力の大きさを検出する出力検出手段と、
前記温度検出手段にて検出した前記アンテナチューナの内部の温度が所定のしきい値を越え、且つ、前記出力検出手段にて検出した送信出力が所定のしきい値以下であるとき、前記送信出力が前記コイルに供給されないように制御する保護手段と、
を備えたことを特徴とするアンテナチューナの保護回路。
【請求項２】
前記保護手段は、
前記コイルの入力端と出力端とを短絡させることによって、前記送信出力が前記コイルに供給されないように制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナチューナの保護回路。
【請求項３】
前記保護手段は、
前記可変インピーダンス回路を前記送信出力から切り離すことによって、前記送信出力が前記コイルに供給されないように制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナチューナの保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機を含む無線通信機とアンテナとの間に介挿して前記送信機と前記アンテナとのインピーダンスのマッチングをとる用途に用いるアンテナチューナの温度の過度な上昇を防止してアンテナチューナを保護する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述したアンテナチューナとしては、実公昭６３−１６１９２号公報に開示されたものがある。
これは、コンデンサ及びコイルの各同調素子から成りアンテナと送信機との間に介挿接続するアンテナチューナに於いて、送信機の運用周波数帯の切り換えに応じて、同調素子の回路定数を、運用状態でのＳＷＲ（定在波比）が最小値となるように設定された基準電圧設定器による基準電圧を基に運用周波数毎に適する値になるように制御するプリセット用フィードバック制御系と、上記アンテナのインピーダンスに応じて同調素子を制御するオートチューニング用フィードバック制御系と、運用周波数帯切り換え操作時には前記プリセット用フィードバック制御系に切り換え、切り換え操作時から一定時間後には前記オートチューニング用フィードバック制御系に切り換えるスイッチ回路とを備えたものである。
【０００３】
ところが、上記アンテナチューナにおいては、もしアンテナやケーブル等にトラブルが発生してインピーダンスがプリセット値とは著しく異なった場合、オートチューニング用フィードバック制御系によってインピーダンス整合しようと同調素子を制御するとき、その調節範囲の限界においてもインピーダンス整合できない場合、即ち調節範囲を逸脱している場合に、そのまま送信すればアンテナチューナのコイルやリレーの接点に過大の電圧が加わり損傷を受けるという問題があった。
特に、アンテナチューナを小型化する場合には、アンテナチューナの熱的な余裕が無く、過度な温度上昇は直ちにアンテナチューナの誤動作もしくは損傷につながる恐れがある。
【０００４】
そこで、上記問題を解決するために、特許文献１（特開２００６−１８００４６号公報）においては、アンテナチューナの実質的な内部温度が一定以上に上昇すると、前記アンテナチューナから送信機に対して送信出力低減信号を送出することにより、前記送信機の送信出力を低減させてアンテナチューナの内部の過度な温度上昇を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８００４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術では、送信機とアンテナチューナとの間に、前記送信出力低減信号を送出するための通信手段が必要であるため、そのような通信手段を持たない場合には、前記アンテナチューナから送信機に対して送信出力低減信号を送出することができないので、アンテナチューナの過度な温度上昇を抑制することはできないという欠点があった。
例えば、アンテナチューナと送信機とをつなぐケーブルとして４芯ケーブルが用いられている場合には、その４芯は、アンテナチューナへ供給される電源用のケーブル、グランド接続用のケーブル、同調制御を開始させるためのチューン開始信号用のケーブル、同調完了を知らせるためのチューン結果信号用のケーブルとして、それぞれ使用されており、前記アンテナチューナから送信機に対して送信出力低減信号を送出することに用いることができるケーブルは無い。
そこで、送信機とアンテナチューナとの間に、前記送信出力低減信号を送出するための通信手段が不要であり、したがって、送信機側を制御することなく、アンテナチューナ側で、アンテナチューナの過度な温度上昇を抑制する技術が要求されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る本発明では、
コンデンサとコイルを備えた可変インピーダンス回路を、送信機とアンテナの間に介挿接続することによって、前記送信機と前記アンテナとのインピーダンスを整合させるように構成されたアンテナチューナの保護回路において、
前記アンテナチューナの内部の温度を検出する温度検出手段と、
前記送信機から出力される送信出力の大きさを検出する出力検出手段と、
前記温度検出手段にて検出した前記アンテナチューナの内部の温度が所定のしきい値を越え、且つ、前記出力検出手段にて検出した送信出力が所定のしきい値以下であるとき、前記送信出力が前記コイルに供給されないように制御する保護手段と、
を備えたことを特徴としている。
請求項２では、
前記保護手段は、
前記コイルの入力端と出力端とを短絡させることによって、前記送信出力が前記コイルに供給されないように制御するように構成されていることを特徴としている。
請求項３では、
前記保護手段は、
前記可変インピーダンス回路を前記送信出力から切り離すことによって、前記送信出力が前記コイルに供給されないように制御するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コンデンサとコイルを備えた可変インピーダンス回路を、送信機とアンテナの間に介挿接続することによって、前記送信機と前記アンテナとのインピーダンスを整合させるように構成されたアンテナチューナの保護回路において、
温度検出手段にて検出した前記アンテナチューナの内部の温度が所定のしきい値を越えたとき、前記送信出力が前記可変インピーダンス回路に供給されないように制御するので、前記可変インピーダンス回路の過度の温度上昇は防止される。従って、過度な温度上昇によるアンテナチューナの誤動作や損傷を防止して保護することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るアンテナチューナの保護回路の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】前記アンテナチューナの保護回路が保護対象とするコイルネットワーク部６と前記コンデンサネットワーク部７の構成例を示す回路図である。
【図３】本発明に係るアンテナチューナの保護回路の実施例２の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。
実施例１を、図１、２を参照して説明し、実施例２を、図３を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１に示した送信設備は、送信機１とアンテナチューナ２とアンテナ３とを備えている。図１の例では、送信機１は例えば室内もしくは車内等に設置され、アンテナ３は例えば屋外もしくは車外等に設置され、アンテナチューナ２は前記アンテナ３の近傍に配置されている。
図１の例では、送信機１とアンテナチューナ２とは長い同軸ケーブル４１と制御用の４芯ケーブル４２で接続され、アンテナチューナ２とアンテナ３とは短い同軸ケーブル５で接続されている。
前記４芯ケーブル４２は、アンテナチューナへ供給される電源用のケーブル、グランド接続用のケーブル、同調制御を開始させるためのチューン開始信号用のケーブル、同調完了を知らせるためのチューン結果信号用のケーブルの４芯を備えている。
【００１２】
アンテナチューナ２は防水機能を備えたケースを備えており、その内部には、
送信機１からの送信出力をバイパスするバイパス線２２と、
ＳＷＲを検出してＳＷＲ信号ａを出力する検出回路２４と、
切り換え信号ｂ，ｃで切り換える一対の切り換えスイッチ２１、２３と、
複数のコイルを持つコイルネットワーク部６と、
前記コイルネットワーク部６と並列接続され、複数のコンデンサを持つコンデンサネットワーク部７と、
制御用のＣＰＵ２７とを備えている。
なお、前記コイルネットワーク部６と前記コンデンサネットワーク部７によって、特許請求の範囲に記載された可変インピーダンス回路が構成されている。
【００１３】
前記ＣＰＵ２７は、前記切り換え信号ｂ，ｃをバッファ２５を介して出力し、自動チューニング動作中には前記検出回路２４側へ切り換え、自動チューニング終了後には前記バイパス線２２側へ切り換える。
前記ＣＰＵ２７は、また、ネットワーク制御信号ｄ，ｅを、ラッチ２６を介して出力し、前記コイルネットワーク部６と前記コンデンサネットワーク部７とを制御する。
前記ＣＰＵ２７には、自動チューニング開始時には前記送信機１から出力されるチューン開始信号ｆが入力され、自動チューニング終了後には前記ＣＰＵ２７から出力されるチューン結果信号ｇが前記送信機１へ入力される。
なお、前記バッファ２５は、前記切り換えスイッチ２１、２３を切り換え駆動するためのバッファを備えている。前記ラッチ２６は、前記ネットワーク制御信号ｄ，ｅによる前記コイルネットワーク部６と前記コンデンサネットワーク部７の切り換え状態を保持する機能を備えている。
【００１４】
図２は前記コイルネットワーク部およびコンデンサネットワーク部の構成例を示した回路図である。
前記コイルネットワーク部６は、複数のコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３が直列に接続されて構成され、各コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３にはコイルスイッチ６１，６２，６３がそれぞれ並列に接続されている。
前記コンデンサネットワーク部７は、複数のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が並列に接続されて構成され、各コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４にはコンデンサスイッチ７１，７２，７３，７４がそれぞれ直列に接続されている。
【００１５】
また、入力側において前記コンデンサネットワーク部７を前記コイルネットワーク部６から切り離す入力側スイッチ８１と、出力側において前記コンデンサネットワーク部７を前記コイルネットワーク部６から切り離す出力側スイッチ８２を備えている。
前記送信機１から前記チューン開始信号ｆが入力されると、
前記コイルスイッチ６１，６２，６３と前記コンデンサスイッチ７１，７２，７３，７４を前記ネットワーク制御信号ｄ，ｅによって開閉制御することにより、インピーダンスを変更して、前記検出回路２４で検出されるＳＷＲ値が所定のしきい値以下になるように自動チューニング動作を行う。
自動チューニング終了後には前記ＣＰＵ２７から前記チューン結果信号ｇが前記送信機１へ出力される。
なお、自動チューニング動作時には、前記入力側スイッチ８１もしくは前記出力側スイッチ８２の何れかを閉じる。
【００１６】
以上の構成と動作は従来と同様であるが、以下においては、本発明に係るアンテナチューナの保護回路の特徴を説明する。
図１に示したように、送信出力を検出して送信出力検出信号ｉを出力する出力検出回路８５と、前記アンテナチューナ２の防水ケースの内部の温度を検出して温度検出信号ｊを出力する温度検出回路８４と、前記送信出力検出信号ｉと前記温度検出信号ｊが入力される制御回路９とを備えている点が、従来の構成とは異なっている。
【００１７】
本発明の特徴である出力検出回路８５と温度検出回路８４と制御回路９の動作について以下に説明する。
前記温度検出回路８４は、前記アンテナチューナ２のケースの内部の温度を検出するものであるが、実施例１では、アンテナチューナの保護回路の構成要素のなかで最も大きな発熱源となり得る前記コイルネットワーク部６の温度を監視するように構成されている。例えば、前記コイルネットワーク部６の近傍に配設されたサーミスタ等の温度センサによって温度検出手段が構成されている。
前記制御回路９は、前記温度検出回路８４から出力される温度検出信号ｉを監視し、所定のしきい値を超えたときに、前記コイルネットワーク部６の入力端と出力端とを直結してショートさせて前記コイルネットワーク部６を保護する動作（実施例１）か、前記コイルネットワーク部６に送信出力が供給されないように送信出力から切り離して前記コイルネットワーク部を保護する動作か、何れかの保護動作（実施例２）を行う。
【００１８】
図１に示した実施例１の場合において、前記コイルネットワーク部６の入力端と出力端とを直結して前記コイルネットワーク部６を保護する、ショート保護動作を以下に説明する。
前記温度検出回路８４から出力される温度検出信号ｉが所定のしきい値を超えたときに、前記制御回路９からネットワークショート制御信号ｍが前記ラッチ２６へ出力されると、前記ラッチ２６からは、前記各コイルスイッチ６１，６２，６３を全て閉じるように前記ネットワーク制御信号ｄを出力する。前記各コイルスイッチ６１，６２，６３を全て閉じると、前記コイルネットワーク部６の入力端と出力端とが直結された状態となるので、送信出力は前記コイルネットワーク部６をバイパスする状態で前記アンテナ３に供給される。
従って、コイルネットワーク部６の発熱は止まり過度な温度上昇は防止されるのである。
なお、この状態では、インピーダンスは整合されないが、送信出力は前記アンテナ３へ供給される。
【００１９】
このように、アンテナチューナ２の内部のコイルネットワーク部６の過度な温度上昇を検出すると、コイルネットワーク部６をショートさせることによって、過度な温度上昇を防止して、アンテナチューナ２を保護することができるのである。
なお、温度検出信号ｉが所定のしきい値を超える条件のみで、コイルネットワーク部６のショートや切り離しを行うと、アンテナチューナ２の各部に過渡的な負担がかかるおそれがあるので、過度な温度上昇の条件に加えて、アンテナチューナ２に入力される送信信号の出力が所定のしきい値以下の条件を満足する場合にのみ、コイルネットワーク部６のショートや切り離しを行うこととする。
上記構成のアンテナチューナの保護回路によれば、温度を検出する温度検出手段と、入力される送信信号の出力を検出できる出力検出手段と、コイルを短絡させるコイルスイッチと、制御回路があれば、送信機１とアンテナチューナ２との間に送信出力制御のための通信ラインを持たない構成であっても、アンテナチューナ２のコイルの過度な温度上昇を防止して保護することができるのである。
図１の回路構成では、インピーダンスを可変するためのコイルスイッチと、コイルネットワーク部６を保護するために両端を短絡させるためのスイッチとを兼用している。
【実施例２】
【００２０】
図３に示した実施例２の場合において、前記コイルネットワーク部６に送信出力が供給されないように切り離して前記コイルネットワーク部を保護する切り離し保護動作を以下に説明する。以下においては、主に実施例１と異なる構成と動作を説明する。
まず、自動チューニング動作を行っていない通常送信時の動作を説明する。
通常送信時は、前記切り換えスイッチ２１、２３が共に前記バイパス線２２側へ切り換えられている。
通常送信時において、前記温度検出回路８４から出力される温度検出信号ｉが所定のしきい値を超えると、前記制御回路９からネットワーク切り離し制御信号ｋが前記切り換えスイッチ２３へ出力される。前記切り換えスイッチ２３が前記バイパス線２２から前記検出回路２４側へ切り換えられると、前記切り換えスイッチ２１は前記バイパス線２２側へ切り換えられた状態であるので、送信出力は前記バイパス線２２から前記コイルネットワーク部６および前記コンデンサネットワーク部７へは供給されない。
次に、自動チューニング動作時の動作を説明する。
自動チューニング動作時は、前記切り換えスイッチ２１、２３が共に前記検出回路２４側へ切り換えられている。
自動チューニング動作時に、前記制御回路９からネットワーク切り離し制御信号ｋが前記切り換えスイッチ２３へ出力されると、前記切り換えスイッチ２３のみが前記検出回路２４から前記バイパス線２２側へ切り換えられるので、送信出力は前記コイルネットワーク部６および前記コンデンサネットワーク部７へは供給されない。
前記切り換えスイッチ２３は、前記検出回路２４への切り換えスイッチと、前記切り離し制御動作用の切り換えスイッチとを兼用している。
以上の動作によって、コイルネットワーク部６の発熱は止まり過度な温度上昇は防止されるのである。
なお、この状態では、送信出力は前記アンテナ３へは供給されない。
【００２１】
このように、アンテナチューナ２の内部のコイルネットワーク部６の過度な温度上昇を検出すると、コイルネットワーク部６の切り離しを行うことによって、過度な温度上昇を防止して、アンテナチューナ２を保護することができるのである。
なお、温度検出信号ｉが所定のしきい値を超える条件のみで、コイルネットワーク部６のショートや切り離しを行うと、アンテナチューナ２の各部に過渡的な負担がかかるおそれがあるので、過度な温度上昇の条件に加えて、アンテナチューナ２に入力される送信信号の出力が所定のしきい値以下の条件を満足する場合にのみ、コイルネットワーク部６の切り離しを行うこととする。
上記構成のアンテナチューナの保護回路によれば、温度を検出する手段と、入力される送信信号の出力を検出できる手段と、制御手段があれば、送信機１とアンテナチューナ２との間に送信出力制御のための通信ラインを持たない構成であっても、アンテナチューナ２のコイルの過度な温度上昇を防止して保護することができるのである。
【００２２】
なお、前記コイルネットワーク部６の両端をショートさせる保護動作と、前記コイルネットワーク部６を切り離す保護動作を、実施例１、２として説明したが、１つのアンテナチューナ２に前記２つの保護動作を選択可能に備えておき、使用者が選択できるようにするとよい。
なお、前記温度検出回路８４は、主な発熱源であるコイルの温度を検出するように構成されているが、アンテナチューナの内部の温度を検出するように構成することも可能である。また、コイルネットワーク部およびコンデンサネットワーク部はインピーダンスを調整できる可変インピーダンス回路であれば良く、インピーダンスが固定された複数の素子を組み合わせるものに限らず、インピーダンス可変素子を用いたものでも良い。
さらにまた、図１において、破線で示したように、ネットワーク切り離し専用のスイッチ８６（常時閉）や、コイルショート専用のスイッチ８７（常時開）を設けてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１  送信機
２  アンテナチューナ
３  アンテナ
６  コイルネットワーク部（可変インピーダンス回路）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  コイル
２３  切り換えスイッチ（保護手段）
６１，６２，６３  コイルスイッチ（保護手段）
７  コンデンサネットワーク部（可変インピーダンス回路）
８４  温度検出回路（温度検出手段）
８５  出力検出回路（出力検出手段）
８６  ネットワーク切り離し専用のスイッチ（保護手段）
８７  コイルショート専用のスイッチ（保護手段）
９  制御回路（保護手段）
【図１】
2014165650.tif 000003
【図２】
2014165650.tif 000004
【図３】
2014165650.tif 000005