(57)【要約】【課題】  少ないチューニング回数で、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意に設定することができるＥＨチューナの反射係数ベクトル設定方法を提供する。【解決手段】Ｅチューナ３及びＨチューナ５の可動短絡板３ｂ及び５ｂの一方を固定し、他方の位置を変えながらＥＨチューナ１の反射係数ベクトルを測定し、各チューナの可動短絡板の位置と反射波位相との間の関係を導く。ＥＨチューナの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有するＨチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有するＥチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和をＥＨチューナの任意の反射係数ベクトルに等しくするための反射波電圧Ｖh及びＶeの位相θh及びθeを演算する。チューナ３，５の反射波電圧の位相をそれぞれ演算された位相θh，θeに等しくするために必要な各チューナの可動短絡板の目標位置を演算し、各チューナの可動短絡板を目標位置に移動させる。【選択図】    図１
2006157664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｅ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＥチューナ及びＨ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＨチューナをそれぞれ主導波管のＥ面及びＨ面に接続した構造を有するＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意に設定する方法であって、
前記主導波管の入力端及び出力端にそれぞれ信号源及び無反射負荷を接続し、前記Ｅチューナの可動短絡板を任意の位置に固定した状態で前記Ｈチューナの可動短絡板の位置を変えながら前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定する第１の測定と、前記主導波管の入力端及び出力端にそれぞれ信号源及び無反射負荷を接続し、前記Ｈチューナの可動短絡板を任意の位置に固定した状態で前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を変えながら前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定する第２の測定とを行なって、前記第１の測定及び第２の測定の結果から前記Ｈチューナの可動短絡板の位置と前記Ｈチューナから信号源に戻ってくる反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、前記Ｅチューナの可動短絡板の位置と前記Ｅチューナから信号源に戻ってくる反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを予め求めておき、
前記ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有する前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有する前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和を前記ＥＨチューナの任意の反射係数ベクトルΓtに等しくするための前記反射波電圧Ｖh及びＶeの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算過程と、
予め求められた前記第１の関係及び第２の関係を用いて、前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及び前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ前記反射波位相演算過程で演算された位相θh及びθeに等しくするために必要な前記Ｈチューナの可動短絡板の目標位置及び前記Ｅチューナの可動短絡板の目標位置を演算する可動短絡板目標位置演算過程と、
前記Ｈチューナの可動短絡板及び前記Ｅチューナの可動短絡板をそれぞれ前記ＥＨチューナ短絡板目標位置演算過程で演算された目標位置に移動させる過程と、
を行うことにより、前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtを任意に設定するＥＨチューナの反射係数ベクトル設定方法。
【請求項２】
Ｅ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＥチューナ及びＨ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＨチューナをそれぞれ主導波管のＥ面及びＨ面に接続した構造を有して信号源と負荷との間に挿入されたＥＨチューナを備えて、前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより前記信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける整合装置であって、
前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｈチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｈチューナの可動短絡板の位置と前記Ｈチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｅチューナの可動短絡板の位置と前記Ｅチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを記憶した短絡板位置／反射波位相関係記憶手段と、
前記ＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にした状態で前記ＥＨチューナを含めた前記負荷の反射係数ベクトルΓを測定する反射係数ベクトル測定手段と、
前記反射係数ベクトルΓが前記負荷の反射係数ベクトルΓLに等しいとし、前記ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有する前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有する前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表される前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが前記負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの前記反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段と、
前記第１の関係及び第２の関係を用いて前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及び前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ前記反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要な前記Ｈチューナの可動短絡板の目標位置及び前記Ｅチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段と、  前記Ｈチューナの可動短絡板及び前記Ｅチューナの可動短絡板をそれぞれ前記短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させる短絡板移動手段と、
を具備してなる整合装置。
【請求項３】
Ｅ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＥチューナ及びＨ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＨチューナをそれぞれ主導波管のＥ面及びＨ面に接続した構造を有して信号源と負荷との間に挿入されたＥＨチューナを備えて、前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより前記信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける整合装置であって、
前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｈチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｈチューナの可動短絡板の位置と前記Ｈチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｅチューナの可動短絡板の位置と前記Ｅチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを記憶した短絡板位置／反射波位相関係記憶手段と、
前記Ｈチューナの可動短絡板の位置及びＥチューナの可動短絡板の位置を現状のままとして、前記ＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓを測定する反射係数ベクトル測定手段と、
前記Ｈチューナの現在の可動短絡板の位置及び前記Ｅチューナの現在の可動短絡板の位置から前記Ｈチューナからの反射波電圧の現在の位相θh1及び前記Ｅチューナからの反射波電圧の現在の位相θe1を求めて、これらの位相θh1及びθe1から前記ＥＨチューナ単体の現在の反射係数ベクトルΓtと透過係数ベクトルＰとを求める反射係数ベクトル／透過係数ベクトル演算手段と、
前記ＥＨチューナ単体の反射係数ベクトルΓt及び透過係数ベクトルＰと、前記ＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓとから前記負荷の反射係数ベクトルΓLを求める負荷反射係数ベクトル演算手段と、
前記ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有する前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有する前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表される前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが前記負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの前記反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段と、
前記第１の関係及び第２の関係を用いて、前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及び前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ前記反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要な前記Ｈチューナの可動短絡板の目標位置及び前記Ｅチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段と、
前記Ｈチューナの可動短絡板及び前記Ｅチューナの可動短絡板をそれぞれ前記短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させる短絡板移動手段と、
を具備してなる整合装置。
【請求項４】
Ｅ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＥチューナ及びＨ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＨチューナをそれぞれ主導波管のＥ面及びＨ面に接続した構造を有して信号源と負荷との間に挿入されたＥＨチューナを備えて、前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより前記信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける整合装置であって、
前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｈチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｈチューナの可動短絡板の位置と前記Ｈチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｅチューナの可動短絡板の位置と前記Ｅチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを記憶した短絡板位置／反射波位相関係記憶手段と、
前記ＥＨチューナの主導波管の入力端と信号源との間に挿入されて進行波の一部及び反射波の一部を検出する進行波／反射波検出手段と、
前記ＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にした状態で、前記進行波／反射波検出手段により検出された進行波電圧の振幅Ｖ1及び反射波電圧の振幅Ｖ2と、進行波電圧と反射波電圧の位相差φとを用いて前記ＥＨチューを含めた前記負荷の反射係数ベクトルΓを求める反射係数ベクトル演算手段と、
前記反射係数ベクトルΓが前記負荷の反射係数ベクトルΓLに等しいとし、前記ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有する前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有する前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表される前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが前記負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの前記反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段と、
前記第１の関係及び第２の関係を用いて、前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及び前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ前記反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要な前記Ｈチューナの可動短絡板の目標位置及び前記Ｅチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段と、
前記Ｈチューナの可動短絡板及び前記Ｅチューナの可動短絡板をそれぞれ前記短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させる短絡板移動手段と、
を具備してなる整合装置。
【請求項５】
Ｅ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＥチューナ及びＨ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＨチューナをそれぞれ主導波管のＥ面及びＨ面に接続した構造を有して信号源と負荷との間に挿入されたＥＨチューナを備えて、前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより前記信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける整合装置であって、
前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｈチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｈチューナの可動短絡板の位置と前記Ｈチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｅチューナの可動短絡板の位置と前記Ｅチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを記憶した短絡板位置／反射波位相関係記憶手段と、
前記ＥＨチューナの主導波管の入力端と信号源との間に挿入されて進行波の一部及び反射波の一部を検出する進行波／反射波検出手段と、
前記Ｈチューナの可動短絡板の位置及び前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を現状のままとして、前記進行波／反射波検出手段により検出された進行波電圧の振幅Ｖ1及び反射波電圧の振幅Ｖ2と、進行波電圧と反射波電圧の位相差φとを用いて前記ＥＨチューを含めた前記負荷の現在の反射係数ベクトルΓを求める反射係数ベクトル演算手段と、
前記Ｈチューナの現在の可動短絡板の位置及び前記Ｅチューナの現在の可動短絡板の位置から前記Ｈチューナからの反射波電圧の現在の位相θe1及び前記Ｅチューナからの反射波電圧の現在の位相θh1を求めて、これらの位相θe1及びθh1から前記ＥＨチューナ単体の現在の反射係数ベクトルΓtと透過係数ベクトルＰとを求める反射係数ベクトル／透過係数ベクトル演算手段と、
前記ＥＨチューナ単体の現在の反射係数ベクトルΓt及び透過係数ベクトルＰと、前記ＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓとから前記負荷の反射係数ベクトルΓLを求める負荷反射係数ベクトル演算手段と、
前記ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有する前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有する前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表される前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが前記負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの前記反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段と、
前記第１の関係及び第２の関係を用いて、前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及び前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ前記反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要な前記Ｈチューナの可動短絡板の目標位置及び前記Ｅチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段と、
前記Ｈチューナの可動短絡板及び前記Ｅチューナの可動短絡板をそれぞれ前記短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させる短絡板移動手段と、
を具備してなる整合装置。
【請求項６】
前記進行波／反射波検出手段は、進行波の一部をピックアップする方向性結合器と反射波の一部をピックアップする方向性結合器とからなっている請求項４または５に記載の整合装置。
【請求項７】
前記進行波／反射波検出手段は、進行波の一部をピックアップする端子と反射波の一部をピックアップする端子とを備えた単一の方向性結合器からなっている請求項４または５に記載の整合装置。
【請求項８】
Ｅ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＥチューナ及びＨ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＨチューナをそれぞれ主導波管のＥ面及びＨ面に接続した構造を有して信号源と負荷との間に挿入されたＥＨチューナを備えて、前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより前記信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける整合装置であって、
前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｈチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｈチューナの可動短絡板の位置と前記Ｈチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｅチューナの可動短絡板の位置と前記Ｅチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを記憶した短絡板位置／反射波位相関係記憶手段と、
前記ＥＨチューナの主導波管の入力側で該主導波管内の電圧を検出する３以上のプローブと、
前記ＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にした状態で、前記３以上のプローブを通して検出した電圧から前記ＥＨチューナを含めた負荷の反射係数ベクトルΓを演算する反射係数ベクトル演算手段と、
前記反射係数ベクトルΓを負荷の反射係数ベクトルΓLとし、前記ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有する前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有する前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表される前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが前記負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの前記反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段と、
前記第１の関係及び第２の関係を用いて、前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及び前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ前記反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要な前記Ｈチューナの可動短絡板の目標位置及び前記Ｅチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段と、
前記Ｈチューナの可動短絡板及び前記Ｅチューナの可動短絡板をそれぞれ前記短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させる短絡板移動手段と、
を具備してなる整合装置。
【請求項９】
Ｅ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＥチューナ及びＨ分岐導波管内に可動短絡板を設けたＨチューナをそれぞれ主導波管のＥ面及びＨ面に接続した構造を有して信号源と負荷との間に挿入されたＥＨチューナを備えて、前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより前記信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける整合装置であって、
前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｈチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｈチューナの可動短絡板の位置と前記Ｈチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、前記主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態で前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定された前記ＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められた前記Ｅチューナの可動短絡板の位置と前記Ｅチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを記憶した短絡板位置／反射波位相関係記憶手段と、
前記ＥＨチューナの主導波管の入力側で該主導波管内の電圧を検出する３以上のプローブと、
前記３以上のプローブを通して検出した電圧から前記ＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓを演算する反射係数ベクトル演算手段と、
前記Ｈチューナの現在の可動短絡板の位置及び前記Ｅチューナの現在の可動短絡板の位置から前記Ｈチューナからの反射波電圧の現在の位相θe1及び前記Ｅチューナからの反射波電圧の現在の位相θh1を求めて、これらの位相θe1及びθh1から前記ＥＨチューナ単体の現在の反射係数ベクトルΓtと透過係数ベクトルＰとを求める反射係数ベクトル／透過係数ベクトル演算手段と、
前記ＥＨチューナ単体の現在の反射係数ベクトルΓt及び透過係数ベクトルＰと、前記ＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓとから前記負荷の反射係数ベクトルΓLを求める負荷反射係数ベクトル演算手段と、
前記ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有する前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有する前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表される前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが前記負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの前記反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段と、
前記第１の関係及び第２の関係を用いて、前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及び前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ前記反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要な前記Ｈチューナの可動短絡板の目標位置及び前記Ｅチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段と、
前記Ｈチューナの可動短絡板及び前記Ｅチューナの可動短絡板をそれぞれ前記短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させる短絡板移動手段と、
を具備してなるマイクロ波伝送回路の整合装置。
【請求項１０】
前記第１の関係は、前記主導波管の入力端及び出力端にそれぞれ信号源及び無反射負荷を接続し、前記Ｅチューナの可動短絡板を任意の位置に固定した状態で前記Ｈチューナの可動短絡板の位置を変えながら前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定した結果から求めた前記Ｈチューナの可動短絡板の位置と前記Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相との間の関係であり、前記第２の関係は、前記主導波管の入力端及び出力端にそれぞれ信号源及び無反射負荷を接続し、前記Ｈチューナの可動短絡板を任意の位置に固定した状態で前記Ｅチューナの可動短絡板の位置を変えながら前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定した結果から求めた前記Ｅチューナの可動短絡板の位置と前記Ｅチューナからの反射波電圧Ｖeの位相との間の関係であることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１つに記載の整合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＨチューナの反射係数ベクトル設定方法及びこの設定方法を用いて信号源と負荷との間に設けられたＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるマイクロ波回路用の整合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の物品をマイクロ波加熱する際には、マイクロ波を発生する信号源から負荷である各種の物品に最大の電力を注入し得るようにするために、マイクロ波を発生する信号源と負荷との間にＥＨチューナを挿入して、該ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけることが行なわれている。
【０００３】
ＥＨチューナは例えば図１のように構成されている。図１に示されたＥＨチューナ１は、特許文献１に示されたもので、矩形導波管からなる主導波管２のＥ面２ａにＥチューナ３を接続し、Ｈ面２ｂにＥベンド４を介してＨチューナ５を接続した構造を有している。Ｅチューナ３及びＨチューナ５は主導波管２の管軸方向の同じ位置に設けられていて、Ｅチューナ３は、主導波管２のＥ面に一端が接続されたＥ分岐導波管３ａと、該Ｅ分岐導波管３ａ内に摺動自在に設けられた可動短絡板３ｂと、Ｅ分岐導波管３ａの軸線方向に沿って可動短絡板３ｂの位置を調整する位置調整機構（図示せず。）とを備えている。またＨチューナ５は、一端がＥベンド４を通して主導波管のＨ面に接続されたＨ分岐導波管５ａと、該Ｈ分岐導波管５ａ内に摺動自在に設けられた可動短絡板５ｂと、Ｈ分岐導波管５ａの軸線方向に沿って可動短絡板５ｂの位置を調整する位置調整機構（図示せず。）とを備えている。
なお上記のＥＨチューナにおいては、ＨチューナをＥベンドを介して主導波管に接続しているが、Ｅベンド無しで、Ｈチューナを主導波管に接続する構造のものもある。
【０００４】
主導波管２の管軸方向の一端にはマイクロ波電力を発生する信号源（図示せず。）が接続され、他端にはマイクロ波が注入される各種の物品と該物品を収容するチャンバーとからなる負荷（図示せず。）が接続される。
【０００５】
ＥＨチューナを用いて信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける際には、Ｅチューナの可動短絡板３ｂの位置及びＨチューナの可動短絡板５ｂの位置を調整して、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるように、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整する。
【０００６】
従来のＶＳＷＲ調整装置では、ＥＨチューナ１を、図１８に示すように３個のリアクタンス素子６，７及び８をπ型に接続したπ型等価回路で表すか、または、図１９に示すように３個のリアクタンス素子９，１０及び１１をＴ型に接続したＴ型等価回路で表して、これらのうちのいずれかの等価回路を用いて必要な反射特性を得るための計算をし、以下に示す方法により、リアクタンス値がＺLの負荷１２と信号源との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるようにしていた。
【０００７】
従来の整合装置では、ＥＨチューナの入力インピーダンスＺi及び負荷のインピーダンスＺLを規格化インピーダンスで次式によりで表す。
Ｚi＝Ｒi＋ｊＸi                                                  …（１）
ＺL＝ＲL＋ｊＸL                                                  …（２）
Ｒi及びＲLはそれぞれ入力インピーダンス及び負荷インピーダンスの実数部であり、Ｘi及びＸLはそれぞれ入力インピーダンス及び負荷インピーダンスの虚数部である。
【０００８】
また等価回路のリアクタンスＺe及びＺhを下記の式により表す。
Ｚe＝ｊｔａｎβ（Ｌe＋△Ｌe）                                    …（３）
Ｚh＝ｊｔａｎβ（Ｌh＋△Ｌh）                                    …（４）
ここで、β＝２π／（λｇ）であり、λｇは管内波長である。またＬeは主導波管１とＥチューナ３との取り付け面からＥチューナ３の可動短絡板３ｂまでの距離であり、Ｌｈは主導波管１とＨチューナとの取り付け面からＨチューナ５の可動短絡板５ｂまでの距離である。△Ｌe及びΔＬhは、実測値から求めた補正値である。
【０００９】
図１８に示した等価回路の入力インピーダンスをＺi1、図１９に示した等価回路の入力インピーダンスをＺi2とすると、これらは下記の式により与えられる。
Ｚi1＝［｛（２・Ｚh）／／ＺL｝＋Ｚe］／／（２・Ｚh）              …（５）
Ｚｉ2＝［｛（Ｚe／２）＋ＺL｝／／Ｚh］＋（Ｚe／２）               …（６）
ここで、／／は並列演算を表す。即ちＡ／／Ｂ＝１／｛（１／Ａ）＋（１／Ｂ）｝である。
【００１０】
従来は、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるために、次のような手順でＥＨチューナの可動短絡板の位置を調整して、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整していた。
（イ）負荷インピーダンスを測定し、図３に示すようなスミスチャート上にプロットする。
（ロ）スミスチャート上のインピーダンス点をＲ＝１、またはＧ＝１の円上まで動かすように、Ｈチューナの可動短絡板５ｂ及びＥチューナの可動短絡板３ｂのいずれか一方を移動させる。
（ハ）ＶＳＷＲ＝１とするように他方の可動短絡板を移動する。
【００１１】
更に詳細に説明すると、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける際には、先ず現在のインピーダンスから式（５）に従ってＥチューナ３の可動短絡板３ｂを動かしてスミスチャート上のＲ＝１の上にインピーダンス点を変化させる際の可動短絡板３ｂの移動距離と、式（６）に従ってＨチューナ５の可動短絡板５ｂを動かしてスミスチャート上のＧ＝１の上にインピーダンス点を変化させる際の可動短絡板５ｂの移動距離とを計算し、いずれか有利な方の可動短絡板を選択して、選択した可動短絡板３ｂまたは５ｂを移動させる。
【００１２】
可動短絡板３ｂまたは５ｂを移動させた後にＥＨチューナのインピーダンスを測定し、その結果Ｒ＝１±１０％（またはＧ＝１±１０％）の範囲に入るまで有利な方の可動短絡板３ｂまたは５ｂを移動させる。
【００１３】
理論的には上記のように可動短絡板３ｂまたは５ｂのいずれかを動かすことになるが、上記の理論式は現実のチューナ特性を正しく表していないので、誤差が大きい。よって実際には、可動短絡板３ｂを少し移動させて再度特性を測定し、更に可動短絡板３ｂを戻した後、可動短絡板５ｂを少し移動させて再度特性を測定し、スミスチャート上に結果を書く。その結果からいずれの可動短絡板がスミスチャート上で希望の方向に良く動くかを見た上で、動かす短絡板を決める。またこの結果から可動短絡板の移動距離とスミスチャート上の移動距離との関係を求めて、スミスチャート上でＲ＝１またはＧ＝１の上に来る移動距離を計算し、これに従って可動短絡板を移動させる。
【００１４】
その後、もう一方の可動短絡板５ｂまたは３ｂの移動距離を式（６）または式（５）に従って計算し、可動短絡板５ｂまたは３ｂを移動させた後、ＶＳＷＲが必要な範囲に収まるまで可動短絡板５ｂまたは３ｂの移動距離を調整し直す（非特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２３３６０６号公報（図１）
【非特許文献１】矢野匡亮、外１名著、「ＶＳＷＲ自動整合器」、島田理化技報Ｎｏ．８（１９９６）、島田理化工業株式会社、１９９６年１２月１５日、ｐ４３〜４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図１８または図１９に示した等価回路は、ＥＨチューナ１の動きを正しく表す回路になっていない。そのため、計算により必要なリアクタンスやサセプタンスを求めて、ＥＨチューナ１の可動短絡板３ｂ，５ｂを動かしても、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを計算通りに変化させることはできない。従って、従来の整合装置では、ＥＨチューナ１の可動短絡板３ｂ，５ｂの移動を何遍も繰り返してスミスチャート上でインピーダンス点をＲ＝１±１０％、またはＧ＝１±１０％の上に移動させた後、さらにＶＳＷＲが所定の範囲内に入るまで移動を繰り返さなければならず、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるために時間がかかり過ぎるという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、少ないチューニング回数で、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意に設定することができるＥＨチューナの反射係数ベクトル設定方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、任意の負荷の反射係数ベクトルに対して信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるための調整を少ないチューニング回数で行なうことができる整合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明においては、ＥＨチューナの特性を次のように仮定する。すなわち、ＥＨチューナにおいては、図２に示したように、信号源から主導波管内に入った信号がＥチューナとＨチューナとに２分割される。Ｅチューナ及びＨチューナにそれぞれ入った信号はそれぞれのチューナの可動短絡板までの間を往復して主導波管側に戻ってくる。それぞれのチューナから主導波管に戻ってきた信号は信号源側と負荷側とに２分割される。Ｅチューナから戻ってきた信号は信号源側と負荷側とに逆位相で分割され、Ｈチューナから戻ってきた信号は信号源側と負荷側とに同位相で分割される。
【００１９】
ＥＨチューナの出力端に無反射負荷を接続した状態では、Ｅチューナ及びＨチューナから戻ってきて信号源に戻るそれぞれの信号の電力が、信号源から出た信号の電力の１／４になり、Ｅチューナ及びＨチューナからそれぞれ信号源側に戻る反射波電圧Ｖe及びＶhの振幅は信号源の出力電圧の振幅の１／２になる。これら両反射波電圧Ｖe及びＶhをベクトル合成した電圧がＥＨチューナの反射波電圧ＶＲである。ＥＨチューナの反射波電圧ＶＲの振幅及び位相は、Ｅチューナ及びＨチューナのそれぞれの可動短絡板の位置を調整して、Ｅチューナ及びＨチューナから信号源側に戻ってくる反射波電圧の位相を調整することにより任意に設定することができる。ＥＨチューナの反射係数ベクトルは、ＥＨチューナの反射波電圧ＶＲとＥＨチューナへの入力信号電圧との比により与えられ、反射波電圧ＶＲは、Ｅチューナ及びＨチューナのそれぞれの可動短絡板の位置を調整することにより調整できるため、ＥＨチューナの反射係数ベクトルは、Ｅチューナ及びＨチューナのそれぞれの可動短絡板の位置を調整することにより任意に設定することができる。
【００２０】
反射係数ベクトルはインピーダンスに変換できるので、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意に設定できることは、ＥＨチューナのインピーダンスを自由に設定できることを意味する。
【００２１】
本発明は、ＥＨチューナの特性を上記のように把握することによりなされたもので、本発明に係わるＥＨチューナの反射係数ベクトル設定方法においては、主導波管の入力端及び出力端にそれぞれ信号源及び無反射負荷を接続し、Ｅチューナの可動短絡板を任意の位置に固定した状態でＨチューナの可動短絡板の位置を変えながらＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定する第１の測定と、主導波管の入力端及び出力端にそれぞれ信号源及び無反射負荷を接続し、前記Ｈチューナの可動短絡板を任意の位置に固定した状態でＥチューナの可動短絡板の位置を変えながらＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定する第２の測定とを行なって、これら第１の測定及び第２の測定の結果からＨチューナの可動短絡板の位置とＨチューナから信号源側に戻ってくる反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、Ｅチューナの可動短絡板の位置とＥチューナから信号源側に戻ってくる反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを予め求めておく。
【００２２】
そして、ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として（正規化して）、１／２の振幅を有するＨチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有するＥチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和をＥＨチューナの任意の反射係数ベクトルΓtに等しくするための反射波電圧Ｖh及びＶeの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算過程と、予め求められた第１の関係及び第２の関係を用いて、Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及びＥチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ反射波位相演算過程で演算された位相θh及びθeに等しくするために必要なＨチューナの可動短絡板の目標位置及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を演算する可動短絡板目標位置演算過程と、Ｈチューナの可動短絡板及びＥチューナの可動短絡板をそれぞれＥＨチューナ短絡板目標位置演算過程で演算された目標位置に移動させる過程とを行うことにより、ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtを任意に設定する。
【００２３】
上記のようにしてＥＨチューナの反射波係数ベクトルを正しく測定することができれば、Ｈチューナの可動短絡板の位置とＨチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相との間の関係を与える第１の関係及びＥチューナの可動短絡板の位置とＥチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相との関係を与える第２の関係とを正しく求めることができる。
【００２４】
またＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有する反射波電圧ＶhとＶeのベクトル和をＥＨチューナの任意の反射係数ベクトルΓtに等しくための反射波電圧Ｖh及びＶeの位相θh及びθeを演算することにより、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意の反射係数ベクトルに等しくするために必要な反射波電圧Ｖh及びＶeの位相を求めることができ、Ｈチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相及びＥチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相を上記位相θh及びθeに等しくするために必要なＨチューナの可動短絡板の目標位置及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を前記第１の関係及び第２の関係を用いて正しく演算することができる。
【００２５】
このようにしてＨチューナ及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を求めることができれば、それぞれのチューナの可動短絡板の位置をそれぞれの目標位置に移動するだけでＥＨチューナの反射係数ベクトルを設定できるため、任意の負荷と整合をとるために必要なＥＨチューナの反射係数ベクトルの設定を少ないチューニング回数で簡単に行なうことができる。
【００２６】
また本発明によれば、上記の反射係数ベクトル設定方法を利用してＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける整合装置が提供される。
【００２７】
本発明に係わる整合装置では、主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態でＨチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定されたＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められたＨチューナの可動短絡板の位置とＨチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、主導波管の出力端に無反射負荷を接続した状態でＥチューナの可動短絡板の位置を変えながら測定されたＥＨチューナの反射波電圧の測定結果から求められたＥチューナの可動短絡板の位置とＥチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを記憶した短絡板位置／反射波位相関係記憶手段が設けられる。
【００２８】
そして、本発明に係わる整合装置の第１の態様では、ＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にした状態でＥＨチューナを含めた負荷の反射係数ベクトルΓを測定する反射係数ベクトル測定手段と、反射係数ベクトルΓが負荷の反射係数ベクトルΓLに等しいとし、ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有するＨチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有するＥチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表される前記ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが前記負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの前記反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段と、上記第１の関係及び第２の関係を用いてＨチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及びＥチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要なＨチューナの可動短絡板の目標位置及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段と、Ｈチューナの可動短絡板及びＥチューナの可動短絡板をそれぞれ短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させる短絡板移動手段とが設けられる。
なおＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にするためには、Ｈチューナからの反射波電圧の位相θh及びＥチューナからの反射波電圧の位相θeをそれぞれθh＝０及びθe＝πとすればよい。
【００２９】
また本発明に係わる整合装置の第２の態様では、Ｈチューナの可動短絡板の位置及びＥチューナの可動短絡板の位置を現状のままとしてＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓを測定する反射係数ベクトル測定手段と、Ｈチューナの現在の可動短絡板の位置及びＥチューナの現在の可動短絡板の位置からＨチューナからの反射波電圧の現在の位相θh1及びＥチューナからの反射波電圧の現在の位相θe1を求めて、これらの位相θh1及びθe1からＥＨチューナ単体の現在の反射係数ベクトルΓtと透過係数ベクトルＰとを求める反射係数ベクトル／透過係数ベクトル演算手段と、ＥＨチューナ単体の反射係数ベクトルΓt及び透過係数ベクトルＰと、ＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓとから負荷の反射係数ベクトルΓLを求める負荷反射係数ベクトル演算手段と、ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有するＨチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有するＥチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表されるＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段と、第１の関係及び第２の関係を用いてＨチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及びＥチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要なＨチューナの可動短絡板の目標位置及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段と、Ｈチューナの可動短絡板及びＥチューナの可動短絡板をそれぞれ短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させる短絡板移動手段とが設けられる。
【００３０】
上記のように整合装置を構成すると、Ｈチューナの可動短絡板及びＥチューナの可動短絡板をそれぞれ演算された目標位置に移動させるだけで信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけることができるため、Ｈチューナ及びＥチューナのチューニングをそれぞれ１回行なうだけで、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるための作業を完了することができる。
【００３１】
上記第１及び第２の態様では、ＥＨチューナを含めた負荷のインピーダンスＺまたは反射係数ベクトルΓを測定するためにＥＨチューナのインピーダンスの測定を常に実施しなければならない。しかし、整合をとるたびに信号源の代りにインピーダンス測定器を接続することは面倒である。
【００３２】
そこで、本発明に係わる整合装置の第３の態様ないし第６の態様では、信号源からＥＨチューナに入力する信号を利用してＥＨチューナを含めた負荷のインピーダンスまたは反射係数ベクトルを求める。
【００３３】
本発明に係わる整合装置の第３の態様では、ＥＨチューナの主導波管の入力端と信号源との間に挿入されて進行波の一部及び反射波の一部を検出する進行波／反射波検出手段と、ＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にした状態で、進行波／反射波検出手段により検出された進行波電圧の振幅Ｖ1及び反射波電圧の振幅Ｖ2と、進行波電圧と反射波電圧の位相差φとを用いてＥＨチューを含めた負荷の反射係数ベクトルΓを求める反射係数ベクトル演算手段とを設けて、ＥＨチューを含めた負荷の反射係数ベクトルΓを求める。その他の構成は前記第１の態様と同様である。
【００３４】
本発明に係わる整合装置の第４の態様では、ＥＨチューナの主導波管の入力端と信号源との間に挿入されて進行波の一部及び反射波の一部を検出する進行波／反射波検出手段と、この進行波／反射波検出手段により検出された進行波電圧の振幅Ｖ1及び反射波電圧の振幅Ｖ2と、進行波電圧と反射波電圧の位相差φとを用いてＥＨチューを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓを求める反射係数ベクトル演算手段とが設けられる。
その他の構成は、前記第２の態様と同様である。
【００３５】
上記進行波／反射波検出手段は、進行波の一部をピックアップする方向性結合器と反射波の一部をピックアップする方向性結合器とにより構成したり、進行波の一部をピックアップする端子と反射波の一部をピックアップする端子とを備えた単一の方向性結合器により構成したりすることができる。
【００３６】
本発明に係わる整合装置の第５の態様では、ＥＨチューナの主導波管の入力側で該主導波管内の電圧を検出する３以上のプローブと、ＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にした状態で、３以上のプローブを通して検出した電圧からＥＨチューナを含めた負荷の反射係数ベクトルΓを演算する反射係数ベクトル演算手段とが設けられる。その他の構成は前記第１の態様と同様である。
【００３７】
本発明に係わる整合装置の第６の態様では、ＥＨチューナの主導波管の入力側で該主導波管内の電圧を検出する３以上のプローブと、３以上のプローブを通して検出した電圧からＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓを演算する反射係数ベクトル演算手段とが設けられる。その他の構成は前記第２の態様と同様である。
【００３８】
上記第３の態様ないし第６の態様のように整合装置を構成すると、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるための調整を行なう際にいちいちＥＨチューナにインピーダンス測定器を接続する必要がないため、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるための調整を自動的に行なわせることができる。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように、本発明に係わる反射係数ベクトル設定方法によれば、Ｈチューナの可動短絡板の位置とＨチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相との間の関係を与える第１の関係及びＥチューナの可動短絡板の位置とＥチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相との関係を与える第２の関係を求めておくとともに、ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有するＨチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有するＥチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和をＥＨチューナの任意の反射係数ベクトルΓtに等しくするための反射波電圧Ｖh及びＶeの位相θh及びθeを演算して、Ｈチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相及びＥチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相を上記位相θh及びθeに等しくするために必要なＨチューナの可動短絡板の目標位置及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を第１の関係及び第２の関係を用いて演算するようにしたので、それぞれのチューナの可動短絡板をそれぞれの目標位置に移動させるだけでＥＨチューナの反射係数ベクトルを設定できる。従って、本発明によれば、信号源と任意の負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるために必要なＥＨチューナの反射係数ベクトルの設定を少ないチューニング回数で簡単に行なうことができる。
【００４０】
また本発明に係わる整合装置によれば、Ｈチューナの可動短絡板及びＥチューナの可動短絡板をそれぞれ演算された目標位置に移動させるだけで信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけることができるため、Ｈチューナ及びＥチューナのチューニングをそれぞれ１回行なうだけで、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるための調整を行なうことができる。
【００４１】
特に本発明に係わる整合装置において、方向性結合器からなる進行波／反射波検出手段やプローブを設けて、信号源からＥＨチューナに入力する信号を利用してＥＨチューナを含めた負荷のインピーダンスまたは反射係数ベクトルを求める構成をとるようにした場合には、整合をとる際にいちいちＥＨチューナにインピーダンス測定器を接続する必要がないため、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるための調整を自動的に行なうことができ、このことと、Ｈチューナ及びＥチューナのチューニングを１回ずつ行なうだけでＶＳＷＲを１に近づけることができることとが相俟って、負荷の反射係数ベクトルの変化に対してＶＳＷＲを１に近づけるための調整動作の追従性を良好にすることができる。
【００４２】
従って、本発明によれば、常に反射係数ベクトルが変化する負荷に対して、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるための調整を高い精度で行なうことができ、ＶＳＷＲを１に近づける誤差を一定の範囲以内に収めればよい場合には、負荷の反射係数ベクトルの変化の許容速度を従来の整合装置よりも格段に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。先ず、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意に設定する方法について説明する。
図２に示したように、信号源１４から負荷１２に至る伝送回路の途中に図１に示したＥＨチューナ１が挿入されていると、信号源１４からＥＨチューナの主導波管２内に入力された入力信号の電力は、Ｅチューナ３とＨチューナ５とに２分割される。Ｅチューナ３及びＨチューナ５にそれぞれ入った信号はそれぞれのチューナの可動短絡板３ｂ及び５ｂまでの間を往復して主導波管２に戻り、Ｅチューナから主導波管に戻った信号は信号源側と負荷側とに２分割される。Ｅチューナ３内及びＨチューナ５内を往復する際に生じる損失は無視することができ、Ｅチューナ内及びＨチューナ内に入った信号は、それぞれのチューナ内を往復する際の移動距離により決まる量だけ位相が変化して主導波管２内に戻る。Ｅチューナ及びＨチューナからそれぞれ主導波管内に戻ってきたときの信号の位相は、Ｅチューナ及びＨチューナの可動短絡板の位置を変えることにより任意に設定することができる。
【００４４】
Ｅチューナ内で反射して主導波管に戻ってきた反射波信号は信号源側と負荷側とに逆位相で分割され、Ｈチューナ内で反射して主導波管に戻ってきた反射波信号は信号源側と負荷側とに同位相で分割される。したがって、Ｅチューナから戻ってきた信号とＨチューナから戻ってきた信号とが負荷側で合成される際の位相関係は、両信号が信号源側で合成される際の位相関係と逆である。
【００４５】
ここでＥＨチューナの出力端に接続された負荷１２が無反射負荷である場合を考える。このようにＥＨチューナに無反射負荷が接続された状態では、Ｅチューナ及びＨチューナからそれぞれ戻ってきて信号源に戻る信号のそれぞれの電力が、信号源から出た信号の電力の１／４になり、Ｅチューナ及びＨチューナからそれぞれ信号源側に戻る反射波電圧Ｖe及びＶhの振幅は信号源からＥＨチューナに与えられた入力信号の振幅の１／２になる。これら両反射波電圧Ｖe及びＶhを合成した信号がＥＨチューナの反射波電圧ＶＲである。
【００４６】
Ｅチューナ３及びＨチューナ５からそれぞれ信号源側に戻る反射波電圧Ｖe及びＶhの位相はＥチューナ及びＨチューナのそれぞれの可動短絡板の位置により任意に設定することができ、これらの反射波電圧Ｖe及びＶhの位相を調整することにより、ＥＨチューナの反射波電圧ＶＲの振幅及び位相を任意に設定することができる。
【００４７】
ＥＨチューナ３の反射係数ベクトルは、ＥＨチューナの反射波電圧ＶＲと入力信号との比により与えられる。従って、Ｅチューナ及びＨチューナのそれぞれの可動短絡板の位置を調整することにより、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意に設定することができる。反射係数ベクトルはインピーダンスに変換できるので、反射係数ベクトルを任意に設定できることは、インピーダンスを自由に設定できることを意味する。
【００４８】
この関係を式で書くと次のようになる。Ｅチューナ３及びＨチューナ５で反射して信号源１４に戻る反射波電圧ＶＲ及び負荷１２側に進む進行波電圧ＶＰを、Ｅチューナ３内で反射して戻ってきた反射波電圧ＶeとＨチューナ５内で反射して戻ってきた反射波電圧Ｖhとで表すと、次のように書ける。
ＶＲ＝Ｖe＋Ｖh                                                   …（７）
ＶＰ＝−Ｖe＋Ｖh                                                 …（８）
Ｖe＝（１／２）ｅｘｐ（ｊθe）                                   …（９）
Ｖh＝（１／２）ｅｘｐ（ｊθh）                                   …（１０）
【００４９】
これらの式では、信号源１４からＥＨチューナに与えられる信号電圧を１と正規化している。したがって、反射波電圧Ｖe及びＶhの振幅は１／２である。反射波電圧Ｖe及びＶhのそれぞれの位相θe及びθhはＥチューナ３及びＨチューナ５の反射位相である。Ｅチューナの反射位相θeは、主導波管２からチューナ３への分岐点から可動短絡板３ｂまでの距離の関数である。またＨチューナの反射位相θhは、主導波管２からＥベンド４への分岐点から可動短絡板３ｃまでの距離の関数である。これらの関数は必ずしも１次関数とは限らない。
【００５０】
本発明の反射係数ベクトル設定方法では、主導波管２の入力端及び出力端にそれぞれ信号源及び無反射負荷を接続し、Ｅチューナ３の可動短絡板３ｂを任意の位置に固定した状態でＨチューナ５の可動短絡板５ｂの位置を変えながらＥＨチューナ３の反射係数ベクトルを測定する第１の測定と、主導波管２の入力端及び出力端にそれぞれ信号源及び無反射負荷を接続し、Ｈチューナ５の可動短絡板５ｂを任意の位置に固定した状態でＥチューナ３の可動短絡板３ｂの位置を変えながらＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定する第２の測定とを行なって、これら第１の測定及び第２の測定の結果からＨチューナ５の可動短絡板５ｂの位置とＨチューナ５ら信号源に戻ってくる反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、Ｅチューナ３の可動短絡板３ｂの位置とＥチューナ３から信号源に戻ってくる反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを予め求めておく。これら第１の関係及び第２の関係は、グラフ化してそのグラフを与える関係をマップの形でマイクロプロセッサのＲＯＭに記憶させておくか、または近似多項式の形にしてマイクロプロセッサのＲＯＭに記憶させておく。
【００５１】
この例では、信号源からＥＨチューナ内に入力された進行波電圧が１に正規化されているため、反射波電圧ＶＲ（＝Ｖe＋Ｖh）はＥＨチューナの反射係数ベクトル（反射波電圧／進行波電圧）に等しい。またＥチューナ及びＨチューナから出て負荷側に進行する進行波電圧ＶＰは、ＥＨチューナの透過係数ベクトルに等しい。
【００５２】
これらの関係を利用すると、ＥＨチューナ１に無反射負荷１２を接続した時のＥＨチューナ１を含めた負荷の反射係数ベクトルΓを任意の値に設定することができる。インピーダンスＺと反射係数ベクトルΓとの間には次の関係にあり、両者は容易に相互変換が可能である。
Γ＝（Ｚ−１）／（Ｚ＋１）                                        …（１１）
Ｚ＝（１＋Γ）／（１−Γ）                                        …（１２）
即ち、ＥＨチューナ１に無反射負荷１２を接続した時のＥＨチューナ１を含めた負荷のインピーダンスＺを任意に設定することも可能である。
【００５３】
反射係数ベクトルΓは、反射波電圧ＶＲに等しいことから、次の式により求めることができる。
Γ＝ＶＲ＝（１／２）ｅｘｐ（ｊθe）＋（１／２）ｅｘｐ（ｊθh）    …（１３）
ここでΓ＝Ｘ＋ｊＹとおく、この反射係数ベクトルを実現するためには、
Ｘ＝（１／２）・｛ｃｏｓ（θe）＋ｃｏｓ（θh）｝                  …（１４）
Ｙ＝（１／２）・｛ｓｉｎ（θe）＋ｓｉｎ（θh）｝                  …（１５）
を満足するθe及びθhを求めればよい。（１４）式及び（１５）式からθe及びθhを解くと、
θe＝Ａｔａｎ（Ｙ／Ｘ）−Ａｃｏｓ（Ｘ２＋Ｙ２）１／２               …（１６）
θh＝（π／２）−Ａｔａｎ（Ｙ／Ｘ）＋Ａｃｏｓ（Ｘ２＋Ｙ２）１／２   …（１７）
任意の反射係数ベクトルΓの実数分Ｘ及び虚数分Ｙに対して、上記（１６）式及び（１７）式によりθe及びθhを求めることにより、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意のベクトルΓ（＝Ｘ＋ｊＹ）とするために必要な反射波電圧Ｖe及びＶhの位相θe及びθhを求めることができ、このようにして求めたθe及びθhと、先に測定した反射波電圧Ｖe，Ｖhの位相と可動短絡板３ｂ，５ｂの位置の関係とから可動短絡板３ｂ，５ｂのそれぞれの目標位置を求めて、可動短絡板３ｂ，５ｂの位置をそれぞれの目標位置に設定すれば、ＥＨチューナの反射係数ベクトルΓ（＝Ｘ＋ｊＹ）を任意に設定することができる。
【００５４】
Ｅチューナの可動短絡板３ｂを固定した状態で、可動短絡板５ｂの位置を変えながら、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定して、該反射係数ベクトルＯＨをスミスチャート上にプロットすると図３に示すようになる。図３においてＯＥはＥチューナからの反射波電圧ベクトルであり、このベクトルＯＥの先端Ｅを中心に、Ｈチューナ５からの反射波電圧ベクトルＥＨがある。ベクトルＥＨの傾きθhがＨチューナの可動短絡板の位置で決まるＨチューナからの反射波電圧の位相である。
【００５５】
次に、Ｈチューナの可動短絡板５ｂを固定した状態で、可動短絡板３ｂの位置を変えながら、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを測定して、反射係数ベクトルＯ(Ｅ）をスミスチャート上にプロットすると、同様の結果が得られる。即ち、反射係数ベクトルＯ(Ｈ）の先端（Ｈ）を中心にＥチューナ３からの反射波電圧ベクトル（Ｈ)(Ｅ）があり、反射波電圧ベクトル(Ｈ)(Ｅ)の傾き(θe)がＥチューナ３の可動短絡板３ｂの位置で決まるＥチューナ３からの反射波電圧の位相である。
【００５６】
上記のようにしてＥＨチューナ１の反射係数ベクトルを任意に設定することができる。ＥＨチューナの反射係数ベクトルを任意に設定することができれば、任意の負荷１２と信号源１４との間にＥＨチューナを挿入して、該ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけて、信号源が出力する信号を総て負荷１２に供給することができる。ここでＶＳＷＲを１に近づける伝送回路は、詳細に言えば信号源とＥＨチューナとの間の伝送回路である。以下、本発明に係わる整合装置の種々の構成例を詳細に説明する。
【００５７】
図４（Ａ），（Ｂ）は信号源１４からＥＨチューナ１を経由して負荷１２に電力が供給される時の各部の状態を示している。図４（Ａ）は接続されている負荷１２が不整合負荷であるときの各部の信号の動きを示し、図４（Ｂ）は接続されている負荷１２が整合負荷であるときの各部の信号の動きを示している。
【００５８】
図４（Ａ）及び（Ｂ）において、Ｚｏは伝送線路の特性インピーダンス、ＺLは負荷インピーダンス、ΓLは負荷の反射係数ベクトル、ΓtはＥＨチューナ自身の反射係数ベクトル、ΓはＥＨチューナ１を含めた負荷１２の反射係数ベクトルである。
【００５９】
この場合、伝送回路の一部を構成する主導波管２の特性インピーダンスＺｏは１に正規化してある。またＥＨチューナ１と負荷１２との間の距離、即ち電気位相距離としてのθは十分に小さいと仮定する。このとき、ＥＨチューナ１から伝送回路を通して負荷１２を見たインピーダンスは、負荷１２のインピーダンスＺLに等しいので、これもＺLとしている。なお実際にはθは有限値なので、このθを勘案して演算するか、またはこれを含めてＺLとする。
【００６０】
インピーダンスがＺLの負荷１２に最大電力を供給するためには、この負荷１２からＥＨチューナを通して信号源１４を見たインピーダンスＺtをＺLの共役インピーダンスに等しくすればよい。即ち、負荷側からＥＨチューナ１と信号源１４とを見たインピーダンスは、ＥＨチューナ１に無反射終端器（無反射負荷）を付けた時のインピーダンスＺｔと等しいから、Ｚｔ＝ＺＬ＊とすればよい。ここで、＊は共役の意味であり、ＺL ＝Ｒ＋ｊＸのとき、ＺL＊＝Ｒ−ｊＸである。即ち、信号源と負荷の間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づけるためには、Ｚｔ＝Ｒ−ｊＸとすればよい。
【００６１】
この負荷インピーダンスＺLを知る方法としては次の２つの方法がある。
負荷インピーダンスＺLを知る第１の方法では、ＥＨチューナ１を透過係数ベクトルを１にして、負荷１２をＥＨチューナ１込みで信号源１４側から見た反射係数ベクトルを測定する。ＥＨチューナ１の透過係数ベクトルを１にすると、信号源１４からＥＨチューナ１に入力した信号がそのまま負荷１２に伝達され、負荷１２からの反射波もＥＨチューナ１をそのまま通過して信号源に伝達される。従って、ＥＨチューナ１の透過係数ベクトルを１にして負荷の反射係数ベクトルをＥＨチューナ１込みで測定すると、負荷１２そのものの反射係数ベクトルΓLが測定される。ただし、各部の位相回りを勘案しなければならない。このようにして測定した負荷１２の反射係数ベクトルΓLから、整合をとるために必要なＥＨチューナ１の反射係数ベクトルΓtが求められる。
【００６２】
ＥＨチューナ１の透過ベクトルを１にするということは、ＶＰ＝−Ｖe＋Ｖh＝１とすること、すなわち、−（１／２）ｅｘｐ（ｊθe）＋（１／２）ｅｘｐ（ｊθh）＝１とすることである。そのためには、ｅｘｐ（ｊθe）＝−１、ｅｘｐ（jθh）＝１、すなわちθe＝π、θh＝０とすればよい。
【００６３】
上記のようにして負荷インピーダンスＺLを求めて、信号源からＥＨチューナを通して信号源を見たインピーダンスＺtを負荷インピーダンスＺLの共役インピーダンスに等しくするようにＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける場合の整合装置の実施形態を第１の実施形態として、その構成を図５に示した。
【００６４】
図５において３０は短絡板位置／反射波位相関係記憶手段で、この記憶手段は、ＥＨチューナ１の主導波管２の出力端に無反射負荷を接続した状態でＨチューナ５の可動短絡板５ｂの位置を変えながら測定されたＥＨチューナの反射波電圧ＶＲの測定結果から求められたＨチューナの可動短絡板５ｂの位置とＨチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖhの位相θhとの間の関係を与える第１の関係と、主導波管２の出力端に無反射負荷を接続した状態でＥチューナ３の可動短絡板３ｂの位置を変えながら測定されたＥＨチューナ１の反射波電圧ＶＲの測定結果から求められたＥチューナの可動短絡板の位置とＥチューナから信号源側に戻る反射波電圧Ｖeの位相θeとの間の関係を与える第２の関係とを記憶している。第１の関係及び第２の関係は、マップ（テーブル）の形で記憶させておいてもよく、多項近似式の形で記憶させておいてもよい。
【００６５】
また３１は、反射係数ベクトル測定手段で、この測定手段は、ＥＨチューナ１の透過係数ベクトルを１にした状態でＥＨチューナ１を含めた負荷の反射係数ベクトルΓを測定する手段である。
【００６６】
３２は反射波位相演算手段で、この演算手段は、反射係数ベクトルΓを負荷の反射係数ベクトルΓLに等しいとし、ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として（正規化して）、１／２の振幅を有するＨチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有するＥチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表されるＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する。
【００６７】
また３３は短絡板目標位置演算手段で、この演算手段は、短絡板位置・反射板位相記憶手段３０に記憶された第１の関係及び第２の関係を用いて、Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及びＥチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ反射波位相演算手段３２により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要なＨチューナの可動短絡板の目標位置及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を演算する。
【００６８】
更に３４は短絡板移動手段で、この手段は、Ｈチューナ５の可動短絡板５ｂ及びＥチューナ３の可動短絡板３ｂをそれぞれ短絡板目標位置演算手段３３により演算された目標位置に移動させるように、Ｈチューナの可動短絡板及びＥチューナの可動短絡板を動かすモータを制御する。
【００６９】
図５に示された整合装置において、短絡板位置／反射波位相関係記憶手段３０、反射波位相演算手段３２、反射係数ベクトル測定手段３１、短絡板目標位置演算手段３３及び短絡板移動手段３４は、マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより構成される。
【００７０】
負荷インピーダンスＺLを知る第２の方法では、ＥＨチューナ１の現在の状態の可動短絡板３ｂ，５ｂの位置をそのままにして、信号源１４側からＥＨチューナ１を通して負荷１２を見た反射係数ベクトルΓを測る。この方法によるときには、ＥＨチューナ１として、可動短絡板３ｂ及び５ｂの位置とＥチューナ３及びＨチューナ５の反射位相との関係が分かっているものを用いる。このようなＥＨチューナが用いられていると、ＥＨチューナ１の可動短絡板３ｂ及び５ｂの現在の位置から各チューナ３，５の反射位相（θe１，θh１）が分かるので、ＥＨチューナ１の可動短絡板３ｂ，５ｂが現在の位置にあるときのＥＨチューナ１自身の反射係数ベクトルΓtを以下の式により求めることができる。
Γt＝（１／２）ｅｘｐ（ｊθe1）＋（１／２）ｅｘｐ（ｊθh1）     
＝（１／２）・｛ｃｏｓ（θe1）＋ｃｏｓ（θh1）｝＋ｊ（１／２）・
｛ｓｉｎ（θe1）＋ｓｉｎ（θh1）｝                        …（１８）
【００７１】
また以下の式により可動短絡板３ｂ，５ｂが現在の位置にあるときのＥＨチューナ１の透過係数ベクトルＰを求めることができる。
Ｐ＝−（１／２）ｅｘｐ（ｊθe１）＋（１／２）ｅｘｐ（ｊθh１）
＝（１／２）・｛−ｃｏｓ（θe１）＋ｃｏｓ（θh１）｝＋ｊ（１／２）・
｛−ｓｉｎ（θe１）＋ｓｉｎ（θh１）｝                      …（１９）
【００７２】
これら既知のΓ，Γt及びＰを使って負荷１２の反射係数ベクトルΓL及びインピーダンスＺLを以下の式により求める。
ΓL＝（Γ−Γt）／（Ｐ２＋Γ・Γt−Γt・Γt）                      …（２０）
ＺL＝（１＋ΓL）／（１−ΓL）                                     …（２１）
【００７３】
負荷１２の反射係数ベクトルΓLが分かったので、この負荷１２に整合すべきＥＨチューナ１の反射係数ベクトルΓt´もΓt´＝ΓL＊として分かり、このΓt´からＥＨチューナ１の各可動短絡板３ｂ，５ｂの目標位置を求めることができる。
【００７４】
このようにして信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける場合の整合装置の実施形態を第２の実施形態として、その構成を図６に示した。図６において、３０は前記と同様の短絡板位置／反射波位相関係記憶手段であり、３５はＨチューナの可動短絡板の位置及びＥチューナの可動短絡板の位置を現状のままとしてＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓを測定する反射係数ベクトル測定手段である。また３７は、Ｈチューナの現在の可動短絡板の位置及びＥチューナの現在の可動短絡板の位置からＨチューナからの反射波電圧の現在の位相θh1及びＥチューナからの反射波電圧の現在の位相θe1を求めて、これらの位相θh1及びθe1からＥＨチューナ単体の現在の反射係数ベクトルΓtと透過係数ベクトルＰとを求める反射係数ベクトル／透過係数ベクトル演算手段である。
【００７５】
また３８は、ＥＨチューナ１単体の反射係数ベクトルΓt及び透過係数ベクトルＰと、ＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓとから負荷の反射係数ベクトルΓLを求める負荷反射係数ベクトル演算手段であり、３２は、ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有するＨチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有するＥチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表されるＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの反射波電圧Ｖh及びＶeの位相θh及びθeを演算する反射波位相演算手段である。
【００７６】
更に３３は短絡板位置／反射波位相関係記憶手段３０に記憶された第１の関係及び第２の関係を用いて、Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及びＥチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要なＨチューナの可動短絡板の目標位置及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段であり、３４は、Ｈチューナの可動短絡板及びＥチューナの可動短絡板をそれぞれ短絡板目標位置演算手段３３により演算された目標位置に移動させるように可動短絡板３ｂ及び５ｂを動かすモータを制御する短絡板移動手段である。
【００７７】
図６に示した整合装置において、短絡板位置／反射板位相関係記憶手段３０、反射波位相演算手段３２、短絡板目標位置演算手段３３，短絡板移動手段３４、反射係数ベクトル測定手段３５、反射係数ベクトル／透過係数ベクトル演算手段３７及び負荷反射係数ベクトル演算手段３８はマイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより構成される。
【００７８】
上記の各実施形態のように整合装置を構成した場合には、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲを１に近づける毎にＥＨチューナにインピーダンス測定器を接続して、反射係数ベクトルの測定を実施しなければならない。ＶＳＷＲを１に近づけるためにその都度信号源１４の代わりにインピーダンス測定器を接続することは煩わしいことである。このような問題が生じるのを避けるためには信号源からＥＨチューナに注入する信号を利用して反射係数ベクトルを測定すればよい。
【００７９】
この場合には、ＥＨチューナの主導波管の入力端と信号源との間に進行波の一部及び反射波の一部を検出する進行波／反射波検出手段を設けておく。進行波／反射波検出手段は、進行波及び反射波をそれぞれ別々にピックアップする２つの方向性結合器により構成するか、または順方向と逆方向の信号を別々にピックアップできる２個の端子を備えた１個の方向性結合器により構成する。
【００８０】
図７〜図９は、進行波／反射波検出手段を第１の方向性結合器１５Ａと第２の方向性結合器１５Ｂとにより構成した例を示している。第１の方向性結合器１５Ａは順方向電力の一部をピックアップするものであり、第２の方向性結合器１５Ｂは逆方向電力の一部をピックアップするものである。
【００８１】
第１の方向性結合器１５Ａは、伝送回路１６の一部を構成する主導波管２内に、そのＥ面２ａに近づけた状態でＥ面２ａと平行に配置された、長さがλｇ／４（λgは管内波長）の板状の副線路１７ａを備え、副線路１７ａの管軸方向の両端がＥ面２ａの２つの孔１８ａ，１９ａ（図９参照）を貫通した同軸端子２０ａ，２１ａの中心導体２０ａｔ，２１ａｔの先端に接続されている。中心導体２０ａｔ，２１ａｔは、孔１８ａ，１９ａ内に詰められた図示しない絶縁体により主導波管２に対して絶縁されている。
【００８２】
第２の方向性結合器１５Ｂは、主導波管２内に、そのＥ面２ａに近づけた状態で、Ｅ面２ａと平行に配置された長さがλｇ／４の板状の副線路１７ｂを備え、この副線路１７ｂの管軸方向の両端がＥ面２ａの２つの孔１８ｂ，１９ｂを貫通した同軸端子２０ｂ，２１ｂの中心導体２０ｂｔ，２１ｂｔの先端に接続されている。中心導体２０ｂｔ，２１ｂｔは、これらの孔１８ｂ，１９ｂ内に詰められた図示しない絶縁体により主導波管２に対して絶縁されている。
【００８３】
図７及び図８に示されているように、第１の方向性結合器１５Ａの同軸端子２１ａには無反射終端器１３ａが接続され、第２の方向性結合器１５Ｂの同軸端子２０ｂには無反射終端器１３ｂが接続されている。
【００８４】
第１の方向性結合器１５Ａは、図８に示したように、信号源から主伝送回路１６に順方向信号（入力信号）が入力された場合に、その信号の殆どを負荷１２側へ通過させる。入力された一部の信号は、副線路１７ａに結合されてその同軸端子２０ａから出力されるが、同軸端子２１ａからは出力されない。主線路１６を逆方向信号（反射波）が通過する場合、その信号の殆どが信号源１４側へ通過する。通過した逆方向信号の一部は、副線路１７ｂに結合されてその同軸端子２１ｂから出力されるが、同軸端子２０ｂからは出力されない。
【００８５】
方向性結合器１５Ａ及び１５Ｂの入力信号とその反射波の出力振幅Ｖ1，Ｖ2と、位相差φとを把握できれば、反射係数ベクトルΓの大きさ｜Γ｜と位相θは下記の式により求めることができる。
｜Γ｜＝Ｖ2／Ｖ1                                                    …（２２）
θ＝φ−ψ                                                        …（２３）
ここで、ψは方向性結合器１５Ａ，１５ＢとＥＨチューナ１との位置の違いによる位相の違いを補正するための補正項である。
【００８６】
図１０及び図１１は、１個の方向性結合器により進行波／反射波検出手段を構成した例を示したもので、この例では、ＥＨチューナ１の主導波管２の入力側に、順方向電力の一部と逆方向電力の一部とをピックアップする１つの方向性結合器１５が取り付けられており、この方向性結合器１５により進行波／反射波検出手段が構成されている。
【００８７】
図示の方向性結合器１５は、主線路１６を構成する主導波管２内に、そのＥ面２ａに近づけた状態で、Ｅ面２ａと平行に配置された長さがλｇ／４の板状の副線路１７を備え、この副線路１７の管軸方向の両端が、Ｅ面２ａに設けられた２つの孔を貫通した同軸端子２０，２１の中心導体２０ｔ，２１ｔの先端に接続されている。中心導体２０ｔ，２１ｔは、これらの孔内に詰められた図示しない絶縁体により主導波管２に対して絶縁されている。
【００８８】
このように１個の方向性結合器１５を用いる場合にも、同軸端子２０及び２１からそれぞれ得られる入力信号とその反射波の出力振幅Ｖ１，Ｖ２と、位相差φとを把握できれば、反射係数ベクトルの大きさ｜Γ｜と位相θとを求めることができる。これらの方向性結合器は、主導波管のＨ面２ｂに配置してもよい。（図示は省略）
【００８９】
上記のように進行波／反射波検出手段を設ける場合の整合装置の異なる実施形態を第３の実施形態及び第４の実施形態としてこれらの実施形態の構成を図１２及び図１３に示した。
第３の実施形態を示した図１２において、３０は前記と同様に構成された短絡板位置／反射波位相関係記憶手段であり、４０は、ＥＨチューナの主導波管の入力端と信号源との間に挿入されて進行波の一部及び反射波の一部を検出する進行波／反射波検出手段である。
【００９０】
また３１′はＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にした状態で、進行波／反射波検出手段４０により検出された進行波電圧の振幅Ｖ1及び反射波電圧の振幅Ｖ2と、進行波電圧と反射波電圧の位相差φとを用いて前記ＥＨチューを含めた前記負荷の反射係数ベクトルΓを求める反射係数ベクトル演算手段であり、３２は反射波位相演算手段である。反射波位相演算手段３２は、反射係数ベクトルΓが負荷の反射係数ベクトルΓLに等しいとし、ＥＨチューナへの入力信号の振幅を１として、１／２の振幅を有するＨチューナからの反射波電圧Ｖhと１／２の振幅を有するＥチューナからの反射波電圧Ｖeとのベクトル和で表されるＥＨチューナの反射係数ベクトルΓtが負荷の反射係数ベクトルΓLの共役ベクトルに等しくなるときの反射波電圧Ｖh及びＶeのそれぞれの位相θh及びθeを演算する。
【００９１】
更に３３は、第１の関係及び第２の関係を用いて、Ｈチューナからの反射波電圧Ｖhの位相及びＥチューナからの反射波電圧Ｖeの位相をそれぞれ反射波位相演算手段により演算された位相θh及びθeに等しくするために必要なＨチューナの可動短絡板の目標位置及びＥチューナの可動短絡板の目標位置を演算する短絡板目標位置演算手段であり、３４はＨチューナの可動短絡板及びＥチューナの可動短絡板をそれぞれ短絡板目標位置演算手段により演算された目標位置に移動させるよう両可動短絡板を動かすモータを制御する短絡板移動手段である。
【００９２】
また図１３に示した第４の実施形態に係わる整合装置は、図６に示した第２の実施形態に係わる整合装置の反射係数ベクトル測定手段３５を、進行波／反射波検出手段４０により検出された進行波電圧の振幅Ｖ1及び反射波電圧の振幅Ｖ2と、進行波電圧と反射波電圧の位相差φとを用いてＥＨチューを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓを求める反射係数ベクトル演算手段３１′と置き換えたものである。その他の点は、図６に示した整合装置と同様に構成されている。
【００９３】
上記の例では、ＥＨチューナに入力される信号を利用してＥＨチューナを含めた負荷の反射係数ベクトルを求めるようにしたが、ＥＨチューナの主導波管の入力側で該主導波管内の電圧を検出する３以上のプローブを設けて、これらのプローブの出力からＥＨチューナを含めた負荷の反射係数ベクトルΓを演算するようにしても良い。
【００９４】
図１４及び図１５（Ａ），（Ｂ）は、ＥＨチューナの入力側にプローブを設けた例を示したものである。この例では、主導波管２のＥ面２ａに、その管軸方向にλｇ／８の間隔をあけて３つの孔２２，２３，２４が設けられている。これら孔２２，２３，２４内に、同軸プローブとしての電圧ピックアップ端子２５，２６，２７の中心導体２５ｔ，２６ｔ，２７ｔが挿入されている。これら中心導体２５ｔ，２６ｔ，２７ｔはそれぞれ孔２２，２３，２４内に詰められた図示しない絶縁体により主導波管２に対して絶縁されている。
このように、３つの電圧ピックアップ端子２５，２６，２７を備えたプローブを設けておくと、これらの端子からピックアップされた電圧を用いて反射係数ベクトルを検出することができる。
【００９５】
例えば、λｇ／８の間隔で離れた３点の電圧を電力値に換算した時の値をＷ1，Ｗ2，Ｗ3としたとき、
Ｘ＝Ｗ1−Ｗ3                                                     …（２４）
Ｙ＝２・（Ｗ1−Ｗ2）−（Ｗ1−Ｗ3）＝Ｗ1−２・Ｗ2＋Ｗ3            …（２５）
とおくと、反射波位相θ１及び反射係数Γ１は、以下の式により求めることができる。
θ1＝Ａ・ｔａｎ（｜Ｙ｜／｜Ｘ｜）                                 …（２６）
Ｘ，Ｙの極性によって、θ1にπ／２の整数倍を加える必要がある。
Γ1＝Ｚ−（Ｚ２−１）１／２                                         …（２７）
【００９６】
ここで、Ｚは下記の式により与えられる。
Ｚ＝（Ｗ1＋Ｗ3）／（Ｗ1−Ｗ3）・ｃｏｓ（θ1）                       …（２８）
同時に進行波電力Ａ１も下式で求めることができる。
Ａ1＝（Ｗ1−Ｗ3）／｛４・Γ1・ｃｏｓ（θ1）｝                     …（２９）
なおプローブの間隔がπ／４になる場合、（２８）式または（２９）式のｃｏｓがｓｉｎになる場合もある。
【００９７】
上記のようにプローブを設けて、ＥＨチューナを含めた負荷の反射係数ベクトルを求める場合の異なる実施形態を第５の実施形態及び第６の実施形態として、これらの実施形態の構成をそれぞれ図１６及び図１７に示した。
図１６に示した第５の実施形態に係わる整合装置は、進行波／反射波検出手段に代えて、ＥＨチューナの入力側に主導波管内の電圧を検出する３以上のプローブ４１が設けられている点、及び反射係数ベクトル演算手段３１′に代えて、ＥＨチューナの透過係数ベクトルを１にした状態で、３以上のプローブを通して検出した電圧からＥＨチューナを含めた負荷の反射係数ベクトルΓを演算する反射係数ベクトル演算手段４２が設けられている点を除き図１２に示した整合装置と同様に構成されている。
【００９８】
また図１７に示した第６の実施形態に係わる整合装置は、進行波／反射波検出手段に代えて、ＥＨチューナの入力側に主導波管内の電圧を検出する３以上のプローブ４１が設けられている点、及び反射係数ベクトル演算手段３１′に代えて、３以上のプローブを通して検出した電圧からＥＨチューナを含めた負荷の現在の反射係数ベクトルΓを演算する反射係数ベクトル演算手段４２′が設けられている点を除き、図１３に示した整合装置と同様に構成されている。
【００９９】
図１４及び図１５に示した例では、プローブを３つ設けているが、プローブ（電圧ピックアップ手段）を４個以上設けると、検出器のばらつきを平均化して誤差を少なくしたり、あるピックアップ点で進行波と反射波が丁度打ち消し合って出力電圧が非常に小さくなり、測定範囲外になった場合でも、他の３つのピックアップ点での測定値を用いて処理ができる等のメリットが得られる。
【０１００】
上記の例では、Ｈチューナ５をＥベンド４を介して主導波管に接続することにより、Ｈチューナ５をＥチューナ３と平行な向きに配置して、ＥＨチューナ１の小形化を図っているが、場合によってはＥベンド４を省略してＨチューナ５が主導波管２のＨ面２ｂから直角に突出して延びる構造にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】ＥＨチューナの斜覗図である。
【図２】ＥＨチューナ内の信号の動きを示す説明図である。
【図３】反射係数ベクトルをスミスチャート上にプロットした例を示した図である。
【図４】（Ａ）はＥＨチューナに不整合負荷が接続された時の各部の信号の動きを示す図、（Ｂ）はＥＨチューナに整合負荷が接続された時の各部の信号の動きを示す図である。
【図５】本発明に係わる整合装置の第１の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図６】本発明に係わる整合装置の第２の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図７】ＥＨチューナに２個の方向性結合器を接続した状態を示した斜覗図である。
【図８】２個の方向性結合器の要部の構成を示した斜覗図である。
【図９】２個の方向性結合器の構成を示した縦断面図である。
【図１０】ＥＨチューナに１個の方向性結合器を接続した状態を示した斜覗図である。
【図１１】図１０に示された１個の方向性結合器の要部の構成を示した斜覗図である。
【図１２】本発明に係わる整合装置の第３の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図１３】本発明に係わる整合装置の第４の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図１４】ＥＨチューナに同軸プローブを設けた状態を示した斜覗図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図１４に示した同軸プローブの設置箇所の縦断面図及び横断面図である。
【図１６】本発明の係わる整合装置の第５の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図１７】本発明の係わる整合装置の第６の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図１８】ＥＨチューナのπ形等価回路を示した回路図である。
【図１９】ＥＨチューナのＴ形等価回路を示した回路図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１                      ＥＨチューナ
２                      主導波管
２ａ                    Ｅ面
２ｂ                    Ｈ面
３                      Ｅチューナ
３ａ                    チューナ導波管
３ｂ                    可動短絡板
４                      Ｅベンド
５                      Ｈチューナ
５ａ                    チューナ導波管
５ｂ                    可動短絡板
６〜１１                リアクタンス素子
１２                    負荷
１３ａ，１３ｂ          無反射終端器
１４                    信号源
１５，１５Ａ，１５Ｂ    方向性結合器
１６                    主線路
１７，１７ａ，１７ｂ    副線路
１８ａ，１９ａ          孔
１８ｂ，１９ｂ          孔
２０，２１              同軸端子  
２０ａ，２１ａ          同軸端子
２０ｂ，２１ｂ          同軸端子
２０ａｔ，２１ａｔ      中心導体
２０ｂｔ，２１ｂｔ      中心導体
２０ｔ，２１ｔ          中心導体
２２，２３，２４        孔
２５，２６，２７        電圧ピックアップ端子（同軸プローブ）
２５ｔ，２６ｔ，２７ｔ  中心導体
【図１】
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【図２】
2006157664.tif 000004
【図３】
2006157664.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006157664.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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