(57)【要約】【課題】中波送信システムの整合において、例えば非常災害時や既設装置補修工事時に迅速に電波を出すため、送信機と空中線を自動整合させる。【解決手段】中波ラットレース回路内を通過する電波の位相を変化させ、複数の端子に現れる出力の分配比率を増減させる位相調整型電力分配回路１０２と、空中線インピーダンスを送信機出力インピーダンスに調整する整合回路１０１と、ＣＰＵ１０３を備え、全体をＣＰＵ１０３で制御させ、送信機と空中線を自動的に整合させる。位相調整型電力分配回路１０２は、中波ラットレース回路の伝送路の位相を調整することで送信機からの電力を整合回路１０１とダミー装置１０５とダミー装置１０６に分配比を変化させて出力し、空中線からの反射電力の大きさを調節する。中波の整合は複雑な計算と素子定数を変化させる手間が必要であるが、この発明により、誰でも迅速に中波送信システムを組むことが出来る。【選択図】図１
2008288793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中線と送信機を整合する整合回路と前記送信機の緩衝を行う位相調整型電力分配装置であって、
前記送信機からの電力を前記整合回路と第一のダミー装置と第二のダミー装置に振り分ける４端子回路を有し、前記４端子回路は伝送路の位相を調整することが可能であり、伝送路の位相を調整することで前記送信機からの電力を前記整合回路と前記第一のダミー装置と前記第二のダミー装置に分配比を変化させて出力し、前記空中線からの反射電力の大きさを調節することを特徴とする位相調整型電力分配装置。
【請求項２】
前記４端子回路は、素子定数を変更することができる可変素子を有し、前記可変素子の素子定数を電圧定在波比を判断基準として調整することにより、前記４端子回路の伝送路の位相を調整することを特徴とする請求項１に記載の位相調整型電力分配装置。
【請求項３】
前記４端子回路は、前記送信機から入力端子に入力された電力が、右回りと左回りの伝送路をたどり、３つの出力端子からそれぞれ前記整合回路、前記第一のダミー装置、前記第二のダミー装置に、各出力端子における右回り電力ベクトルと左回り電力ベクトルを合成した合成電力ベクトルの長さの比で、分配されて出力されるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の位相調整型電力分配装置。
【請求項４】
前記４端子回路は、集中定数型ラットレース回路を応用したものを中波帯用に適用した回路であり、第一のトランスを有する第一の伝送路と、ＬＰＦを有する第二の伝送路と、第二のトランスを有する第三の伝送路と、ＨＰＦを有する第四の伝送路とを有し、前記第一の伝送路の第二の端部を前記第二の伝送路の第一の端部に接続し、前記第二の伝送路の第二の端部を前記第三の伝送路の第一の端部に接続し、前記第三の伝送路の第二の端部を前記第四の伝送路の第一の端部に接続し、前記第四の伝送路の第二の端部を前記第一の伝送路の第一の端部に接続したものであり、各伝送路の接続点が端子であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の位相調整型電力分配装置。
【請求項５】
空中線と送信機を整合する整合回路と前記送信機の緩衝を行う位相調整型電力分配装置であって、前記送信機からの電力を前記整合回路と第一のダミー装置と第二のダミー装置に振り分ける４端子回路を有し、前記４端子回路は伝送路の位相を調整することが可能であり、伝送路の位相を調整することで前記送信機からの電力を前記整合回路と前記第一のダミー装置と前記第二のダミー装置に分配比を変化させて出力し、前記空中線からの反射電力の大きさを調節することを特徴とする位相調整型電力分配装置と、
前記位相調整型電力分配装置の前記４端子回路の伝送路の位相を調整する制御装置と、
を備えた自動整合装置。
【請求項６】
前記位相調整型電力分配装置の前記４端子回路は、素子定数を変更することができる可変素子を有し、
前記制御装置は、前記位相調整型電力分配装置の前記可変素子の素子定数を電圧定在波比を判断基準として調整することにより、前記４端子回路の伝送路の位相を調整する、
ことを特徴とする請求項５に記載の自動整合装置。
【請求項７】
前記制御装置は、電圧定在波比を判断基準として選択された分配比に対応する移相量を、記憶装置に記憶された移相量と電力分配比の対比データテーブルを参照して決定し、決定された移相量に対応する可変素子の素子定数を、記憶装置に記憶された移相量と可変素子の素子定数の対比データテーブルを参照して決定し、決定された素子定数に前記位相調整型電力分配装置の前記可変素子の素子定数を調整することを特徴とする請求項６に記載の自動整合装置。
【請求項８】
前記位相調整型電力分配装置と前記制御装置に加えて整合回路を備え、
前記整合回路は、素子定数を変更することができる可変素子を有し、
前記制御装置は、前記整合回路の前記可変素子の素子定数を電圧定在波比を判断基準として調整することにより、整合を調整する、
ことを特徴とする請求項５ないし７のうちいずれか１項に記載の自動整合装置。
【請求項９】
前記整合回路は、空中線側と送信機側に可変素子を有するＴ型整合回路であり、
前記制御装置は、
電圧定在波比を取得しこれを第一の電圧定在波比とし、
第一の電圧定在波比が定められた値以下であるかどうかの判断を行い、
前記定められた値以下であれば、制御を終了し、
前記定められた値以下でなければ、
空中線側の可変素子の素子定数を変化させ電圧定在波比を取得しこれを第二の電圧定在波比とし、第二の電圧定在波比が第一の電圧定在波比より小さくなるまで、空中線側の可変素子の素子定数を変化させて繰り返し、
送信機側の可変素子の素子定数を変化させ電圧定在波比を取得しこれを第三の電圧定在波比とし、第三の電圧定在波比が第二の電圧定在波比より小さくなるまで、送信機側の可変素子の素子定数を変化させて繰り返し、
第三の電圧定在波比を第一の電圧定在波比として、前記第一の電圧定在波比が定められた値以下であるかどうかの判断の処理に戻る、
ことを特徴とする請求項８に記載の自動整合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信整合技術に関し、特に、一般的に使用されている中波送信機とあらゆる空中線を自動整合させるのに適した技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中波の整合は、調整者が空中線インピーダンス測定結果をもとに、例えば非特許文献１に記載されているインピーダンス直交図表上に作図し、整合回路の入力インピーダンスが送信機出力インピーダンスと同値になるように、回路素子の最適値を手書きにより作図決定するか、または例えば非特許文献２の「中波整合回路シミュレータソフト」を用いて、コンピュータ上で回路素子計算し、実際に整合調整実施後入力インピーダンスの所要値を測定により確認するという作業を繰り返し行うことにより、最適整合調整を実施していた。その他、非特許文献３には、若井氏によるベクトル整合手法と、島山鶴雄氏のＳ（回路の抵抗分で消費される有効電力（ｋＷ）とリアクタンスによる無効電力（ｋＶＡ）の比）を用いた整合手法が整理されている。
【０００３】
【非特許文献１】杉田忠雄氏著、「中波アンテナ整合回路の設計および調整法」、放送技術１９７８年１１月号、ｐ．７１
【非特許文献２】「中波整合回路シミュレータソフト」、１９９８年２月第５１回「ＮＨＫ全国明日の放送と技術フォーラム」で旭川放送局の平川靖紀氏発表
【非特許文献３】若井一顕、角谷知秀氏共著、「中波デジタル処理型放送機への歩み」、放送技術２００６年１２月号、ｐ．９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記で示した従来の技術には大きく分けて３つの課題があった。
（１）中波送信技術における整合作業は、多くの経験と専門的知識が要求される。この理由としては、中波の送信には送信機と空中線をつなぐ図３で示すような集中定数で構成される大掛かりな整合回路が必要であり、その中のコイルやコンデンサの素子定数決定には手計算と作図を実施するにしろコンピュータソフトを用いるにしろ、整合調整のアルゴリズムを理解した上で回路定数を決定する。実際の回路調整箇所の決定と整合調整の追い込みと結果の判断には作業者本人の経験が大きく関わっていた。
【０００５】
（２）可搬性のある送信機と空中線は存在するが、様々な空中線にマッチングする可搬型の整合回路ユニットが存在しなかった。この理由としては、中波全帯域、全負荷インピーダンスを整合するためには、整合回路の定数を変化させるのが困難なコンデンサを、数多く用意しなければならず、その分回路が大掛かりなものとなる。さらに、その調整に用いる測定器はシェーリングブリッジ方式を用いた中波帯インピーダンス定数測定器や、電圧と電流の振幅及び位相差を測定する方式を用いた、豊富な測定機能とグラフィック機能を有するインピーダンス測定器（インピーダンスアナライザ）などがあるが、いずれも可搬するには大型の重量物であり、持ち運びに向かないという物理的制約がある。
【０００６】
（３）送信機と空中線を用意しただけでは、非常災害時の緊急的中波送信や設備補修時の予備として迅速な電波確保が困難である。この理由としては、上記（１）で挙げた経験者でもまず素子定数計算に手間、時間がかかり、また実際の調整段階では上記（２）で示した測定器を用いてインピーダンスを測定する場所と調整箇所が空間的に離れている場合があり、調整者が結果を確認しながら反復して調整を実施するという煩雑な手間が掛かるからである。
【０００７】
本発明の目的は、整合回路と送信機の緩衝を行う電力分配装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、整合を自動化する自動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】
【０００８】
本明細書において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０００９】
（１）空中線と送信機を整合する整合回路と前記送信機の緩衝を行う位相調整型電力分配装置であって、前記送信機からの電力を前記整合回路と第一のダミー装置と第二のダミー装置に振り分ける４端子回路を有し、前記４端子回路は伝送路の位相を調整することが可能であり、伝送路の位相を調整することで前記送信機からの電力を前記整合回路と前記第一のダミー装置と前記第二のダミー装置に分配比を変化させて出力し、前記空中線からの反射電力の大きさを調節する。
【００１０】
（２）前記（１）において、前記４端子回路は、素子定数を変更することができる可変素子を有し、前記可変素子の素子定数を電圧定在波比を判断基準として調整することにより、前記４端子回路の伝送路の位相を調整する。
【００１１】
（３）前記（１）または（２）において、前記４端子回路は、前記送信機から入力端子に入力された電力が、右回りと左回りの伝送路をたどり、３つの出力端子からそれぞれ前記整合回路、前記第一のダミー装置、前記第二のダミー装置に、各出力端子における右回り電力ベクトルと左回り電力ベクトルを合成した合成電力ベクトルの長さの比で、分配されて出力されるものである。
【００１２】
（４）前記（１）〜（３）において、前記４端子回路は、集中定数型ラットレース回路を応用したものを中波帯用に適用した回路であり、第一のトランスを有する第一の伝送路と、ＬＰＦを有する第二の伝送路と、第二のトランスを有する第三の伝送路と、ＨＰＦを有する第四の伝送路とを有し、前記第一の伝送路の第二の端部を前記第二の伝送路の第一の端部に接続し、前記第二の伝送路の第二の端部を前記第三の伝送路の第一の端部に接続し、前記第三の伝送路の第二の端部を前記第四の伝送路の第一の端部に接続し、前記第四の伝送路の第二の端部を前記第一の伝送路の第一の端部に接続したものであり、各伝送路の接続点が端子である。
【００１３】
（５）空中線と送信機を整合する整合回路と前記送信機の緩衝を行う位相調整型電力分配装置であって、前記送信機からの電力を前記整合回路と第一のダミー装置と第二のダミー装置に振り分ける４端子回路を有し、前記４端子回路は伝送路の位相を調整することが可能であり、伝送路の位相を調整することで前記送信機からの電力を前記整合回路と前記第一のダミー装置と前記第二のダミー装置に分配比を変化させて出力し、前記空中線からの反射電力の大きさを調節することを特徴とする位相調整型電力分配装置と、前記位相調整型電力分配装置の前記４端子回路の伝送路の位相を調整する制御装置と、を備えた自動整合装置である。
【００１４】
（６）前記（５）において、前記位相調整型電力分配装置の前記４端子回路は、素子定数を変更することができる可変素子を有し、前記制御装置は、前記位相調整型電力分配装置の前記可変素子の素子定数を電圧定在波比を判断基準として調整することにより、前記４端子回路の伝送路の位相を調整する。
【００１５】
（７）前記（６）において、前記制御装置は、電圧定在波比を判断基準として選択された分配比に対応する移相量を、記憶装置に記憶された移相量と電力分配比の対比データテーブルを参照して決定し、決定された移相量に対応する可変素子の素子定数を、記憶装置に記憶された移相量と可変素子の素子定数の対比データテーブルを参照して決定し、決定された素子定数に前記位相調整型電力分配装置の前記可変素子の素子定数を調整する。
【００１６】
（８）前記（５）〜（７）において、前記位相調整型電力分配装置と前記制御装置に加えて整合回路を備え、前記整合回路は、素子定数を変更することができる可変素子を有し、前記制御装置は、前記整合回路の前記可変素子の素子定数を電圧定在波比を判断基準として調整することにより、整合を調整する。
【００１７】
（９）前記（８）において、前記整合回路は、空中線側と送信機側に可変素子を有するＴ型整合回路であり、前記制御装置は、電圧定在波比を取得しこれを第一の電圧定在波比とし、第一の電圧定在波比が定められた値以下であるかどうかの判断を行い、前記定められた値以下であれば、制御を終了し、前記定められた値以下でなければ、空中線側の可変素子の素子定数を変化させ電圧定在波比を取得しこれを第二の電圧定在波比とし、第二の電圧定在波比が第一の電圧定在波比より小さくなるまで、空中線側の可変素子の素子定数を変化させて繰り返し、送信機側の可変素子の素子定数を変化させ電圧定在波比を取得しこれを第三の電圧定在波比とし、第三の電圧定在波比が第二の電圧定在波比より小さくなるまで、送信機側の可変素子の素子定数を変化させて繰り返し、第三の電圧定在波比を第一の電圧定在波比として、前記第一の電圧定在波比が定められた値以下であるかどうかの判断の処理に戻る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、送信機を止めることなく常に起動したまま整合動作が可能となる。また、整合を自動化することができるので、煩雑な手順を踏まずに、中波の送信が出来る。本発明は、（１）非常災害時の臨時中波送信局設置、（２）空中線に関連する大規模補修工事での既設整合回路をバックアップする仮設設備、もしくは既設回路に代わる予備設備、（３）自然環境変化による一過性空中線インピーダンス変動が生じた際の非整合分吸収回路等に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、本発明の実施例の概略を説明する。
図１に本実施例の中波自動整合装置の全体系統図を示す。１０１は整合回路であり、１０２は位相調整型電力分配回路（位相調整型電力分配装置）であり、１０３はＣＰＵ（制御装置）であり、１０４はＶＳＷＲ検出器であり、１０５、１０６はダミー装置（５０Ω）であり、１０７は周波数情報である。実線は高周波信号線であり、点線は監視制御信号線である。１１０は位相調整型電力分配回路１０２の入力端子であり、１１１、１１２、１１３は位相調整型電力分配回路１０２の出力端子である。位相調整型電力分配回路１０２はハイブリッド回路（中波集中定数型ラットレース回路）であり、送信機からの電力が入力端子１１０に入力され、入力された電力は出力端子１１１、１１２、１１３に分配されて出力される。位相調整型電力分配回路１０２の出力端子１１１からの出力はＶＳＷＲ検出器１０４と整合回路１０１を介して空中線に送出される。位相調整型電力分配回路１０２の出力端子１１２からの出力はダミー装置１０５に入力され、出力端子１１３からの出力はダミー装置１０６に入力される。
【００２０】
本実施例では、整合回路１０１に、新発想の位相調整型電力分配回路１０２を組み合わせることで、送信機出力を空中線（アンテナ）と擬似空中線（以下ダミー）に振り分ける。位相調整型電力分配回路１０２は、主にマイクロ波帯で用いられる４端子ラットレース回路を応用して中波用に集中定数で回路を組んだものである。４辺の内３辺を低域通過型フィルタ（以下ＬＰＦ）、一辺を高域通過型フィルタ（以下ＨＰＦ）を配する構造が集中定数ラットレース回路の基本形であるが、回路内を通過する電波の位相を経路ごとに変化させるためにＬＰＦ、ＨＰＦを位相調整可能な仕組みとした。つまり、３つのＬＰＦのうち２つをトランスにして広帯域で１８０度移相させ、もう１つのＬＰＦ及びＨＰＦを、可変コイルを使用した５次変形Ｔ型ＬＰＦ、３次変形Ｔ型ＨＰＦとして様々に移相量を調整するものとした。送信機出力を入力すると、残りの出力３端子（空中線、ダミー２つに接続する）に現れる出力レベルの比率をコントロールできる。
【００２１】
この機能により、送信機を止めることなく常に起動したまま整合動作が可能となる。なぜならば、空中線を接続したばかりでは非整合状態にあり、万一送信機出力が全反射してしまう場合でもそのエネルギーを全てダミーで消費させる。徐々に最適整合に向かう過程で、位相を変化させ出力レベルの分配率を制御し、次第に送信機エネルギーを空中線側に振り分け、完全整合状態で１００％出力を空中線側に送る仕組みである。空中線側へ送るエネルギーの絶対量を制御し、反射電力自体を送信機が耐えうる状態に留め続けることができる。つまり、本実施例の位相調整型電力分配回路は送信機と送信機につながる負荷（整合回路を含めた空中線）との間の緩衝として働く。
【００２２】
また、本実施例では、システムの整合状態を示す電圧定在波比（以下ＶＳＷＲ）を判断基準として、整合回路と移相器のコイル定数を可変制御させるようアルゴリズムをプログラミングしたＣＰＵ１０３に任せることで、人間系に依存していた測定及び調整作業を自動化させ、時間短縮を実現させた。これにより、送信機と空中線を用意できれば、ユニットを接続する感覚で誰でも迅速に電波送信可能となる。
【００２３】
また、ＬＰＦ、ＨＰＦの構成素子を中波帯で実用可能な中で最大限小型化し、また整合回路部と電力分配回路部を別々に組むことで可搬性を向上し、汎用性を向上させた。
【００２４】
以下、自動整合装置の実施例について、図面を元に詳細に説明する。
空中線と送信機を整合する整合回路１０１、及び送信機からのエネルギーを、回路中を通過する電波の位相を変化させることで決まる比率で３つの出力端子へ分配する位相調整型電力分配回路１０２とは、ＣＰＵ１０３にて内部のコイルの定数変化を制御させている。制御に必要なデータはリアクタンス素子の定数を決定する送信周波数と、系の整合状態を表すＶＳＷＲである。後者は任意の点でピックアップした電圧と電流の値から進行波の電力（Ｐｆ）と反射波の電力（Ｐｒ）を求め、以下の式からＶＳＷＲを導出する。なお、ＶＳＷＲ検出の原理は後述する。
【００２５】
【数１】
2008288793.tif 000003
【００２６】
本実施例では、位相調整型電力分配回路１０２の３出力端子に空中線（自動整合回路含む）と２つのダミーを接続し、整合状態では空中線に、非整合状態では２つのダミーにエネルギーを振り分けることとする。
【００２７】
図２に位相調整型電力分配回路１０２の系統図を示す。
図２−１は位相調整型電力分配回路１０２の概要図である。２１１はＬＰＦ位相調整回路（以下ＬＰＦ）であり、２１２はトランスＴ１であり、２１３はトランスＴ２であり、２１４はＨＰＦ位相調整回路（以下ＨＰＦ）である。また、端子２１５は図１の１１３と対応する。同様に２１６は１１１と、２１７は１１０と、２１８は１１２と各々対応する。形は集中定数ラットレース回路を応用している。４辺に３つのＬＰＦ（ＬＰＦ２１１、トランスＴ１（２１２）、トランスＴ２（２１３））と１つのＨＰＦ２１４を配する。ＬＰＦのうち２つはトランス構造とし、広帯域で１８０度の移相量を得る。
【００２８】
図２−２は移相回路として働くＬＰＦ２１１の構造を示す図である。２２１〜２２５はそれぞれ可変コイルＬ１〜Ｌ５である。２２６、２２７はそれぞれコンデンサＣ１、Ｃ２である。５次ＬＰＦであり、入出力を規定インピーダンスに保ちながらＬ１からＬ３の素子定数を変化させることで、通過する電波を移相する。原理としては、以下の式で説明される。
【００２９】
【数２】
2008288793.tif 000004
【００３０】
ここで、Γ：反射係数、Ｚｉｎ：系の入力インピーダンス、Ｚ０：系の特性インピーダンス、θ：移相角である。つまり、インピーダンスの変化が反射係数の変化となり、移相量が変化することを示す。Ｌ４、Ｌ５はＣ１、Ｃ２と組み合わせて容量性負荷として働く。
【００３１】
図２−３はＨＰＦ２１４の構造を示す図である。２３１〜２３３はそれぞれ可変コイルＬ６〜Ｌ８である。２３４、２３５はそれぞれコンデンサＣ３、Ｃ４である。上記移相ＬＰＦ２１１と同様に、通過する電波を移相する。Ｃ３、Ｃ４（Ｌ６、Ｌ７含む）と可変Ｌ８で構成され、素子定数の組み合わせにより移相量を変化させる働きをする。
全ての可変コイルはＣＰＵからの制御で素子定数を変化させる。
【００３２】
図２−４は位相調整型電力分配回路１０２の移相量と電力分配の関係を図式化して説明したものである。４端子回路の出力３端子を各々Ａ−Ｃと名付け、Ａに現れる（合成）電力ベクトルの移相量が９０°〜０°変化した場合のＢ、Ｃに現れる電力の相関を示している。ベクトル図の縦軸を入力電力ベクトルと同相とする。その縦軸と、４端子回路を右回りに流れる電力と左回りの電力（それぞれ移相部を通ることでベクトルの方向が変化する）を合成した電力ベクトルとの角度が最終的な移相量である。また合成電力ベクトルの長さの比が総出力の分配比であり、移相量と対応させて表にしたものを図の下部に併記する。この表より、移相量に応じて電力分配比が変化することが示され、図１、図２−１（以下、かっこ内に図２−１の符号を記す。）の位相調整型電力分配回路１０２においてダミー装置と接続する出力端子１１２、１１３（２１８、２１５）を図２−４中のＡ、Ｂ点とし、空中線（実際は整合回路部を含む）と接続する出力端子１１１（２１６）をＣ点とすれば、所望の動作が得られることが分かる。
【００３３】
すなわち、図２−４の（１）では、位相調整型電力分配回路１０２に入力される電力を１とすると、出力端子１１２、１１３（２１８、２１５）からダミー装置１０５、１０６に０．５ずつ出力され、出力端子１１１（２１６）から空中線側に出力される電力は０である。（２）（３）（４）の順に、出力端子１１２、１１３（２１８、２１５）からダミー装置１０５、１０６に出力される電力が少なくなり、出力端子１１１（２１６）から空中線側に出力される電力が多くなる。（５）では、出力端子１１２、１１３（２１８，２１５）からダミー装置１０５、１０６に出力される電力は０となり、出力端子１１１（２１６）から空中線側に出力される電力が１となる。
【００３４】
ここで、参考のために、ＶＳＷＲ検出の原理について説明する。ＶＳＷＲの定義式は以下の通りである。（式（１）の導出につながる。）
【００３５】
【数３】
2008288793.tif 000005
【００３６】
上式で、Ｖｍａｘ：定在波の電圧最大値、Ｖｍｉｎ：定在波の電圧最小値、Ｖｆ：進行波電圧、Ｖｒ：反射波電圧、Γ：反射係数である。
ここで、進行波Ｖｆ＝電圧要素＋電流要素
反射波Ｖｒ＝電圧要素−電流要素
と表せる。電圧要素は任意の測定点での電圧、電流要素は任意の測定点での電流であり、それぞれＶ、Ｉとおくと、式（３）は
【００３７】
【数４】
2008288793.tif 000006
と表せる。
【００３８】
以上で式（４）から任意の点で電圧、電流を測定するとＶＳＷＲが分かり、また式（１）と式（４）の右辺同士を比較するとＰｆとＰｒの比がＶとＩによって計算できることも分かることが示された。
【００３９】
以上説明した位相調整型電力分配回路は、集中定数型ラットレース回路を応用したものを中波帯用に適用した回路を用いているが、これに限定されず、送信機からの電力を整合回路１０１とダミー装置１０５とダミー装置１０６に振り分ける４端子回路を有し、前記４端子回路は伝送路の位相を調整することが可能であり、伝送路の位相を調整することで送信機からの電力を整合回路１０１とダミー装置１０５とダミー装置１０６に分配比を変化させて出力し、空中線からの反射電力の大きさを調節するものであってもよい。また、前記４端子回路は、素子定数を変更することができる可変素子を有し、前記可変素子の素子定数を電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を判断基準として調整することにより、前記４端子回路の伝送路の位相を調整するものであってもよい。また、前記４端子回路は、送信機から入力端子に入力された電力が、右回りと左回りの伝送路をたどり、３つの出力端子からそれぞれ整合回路１０１、ダミー装置１０５、ダミー装置１０６に、各出力端子における右回り電力ベクトルと左回り電力ベクトルを合成した合成電力ベクトルの長さの比で、分配されて出力されるものであってもよい。
【００４０】
図３に整合回路１０１の系統図を示す。３０１、３０２はそれぞれ可変コイルＬ１０、Ｌ１１であり、３０３はコンデンサＣ１０である。
【００４１】
直列に挿入した可変コイルによって、入力された空中線インピーダンスの虚数部にＸＬ＝ωＬ（Ｌ：コイルの素子定数、単位Ｈ）分加算されるが、Ｌ１１は出力インピーダンス（送信機側）の実数部を変化させ、Ｌ１０は同値の虚数部を変化させる役割を持つ。この可変コイルＬ１０、Ｌ１１はＣＰＵ１０３によって制御される。
【００４２】
図４に自動整合装置の使用例を示す。（ａ）は送信機と空中線を準備した場合を、（ｂ）は既設送信設備に応用する場合を表す。
【００４３】
図４（ａ）において、４０１は自動整合装置であり、４０２は送信機であり、４０３、４０４は擬似空中線（ダミー装置）である。図４（ｂ）において、４１１は自動整合装置であり、４１２は送信機であり、４１３は既設擬似空中線であり、４１４は擬似空中線（ダミー装置）であり、４１５は既設整合回路である。
【００４４】
前者は本来目的の非常災害時などで使用する接続例を示し、後者は送信設備更新などで放送を休止しないため仮設設備を組んだときの緊急バックアップとして、既設設備をそのまま活用する際の接続例を示している。
【００４５】
図５、図６に自動整合装置の制御アルゴリズムの一例を示す。
図５は位相調整型電力分配回路１０２の制御を表すフローチャートである。以下に順を追って説明する。まず系の整合の状態を表すＶＳＷＲをＶＳＷＲ検出器１０４からＣＰＵ１０３にデータを入力する。このとき、ＣＰＵ１０３には送信周波数（周波数情報１０７）を入力しておく。ＶＳＷＲデータを判断基準として制御をかけるが、送信機のＮＨＫ仕様でＶＳＷＲ＝２．０、即ち反射電力が送信出力の９分の１（式（１）から導出）まで対応可能となっているので、ここでは説明のため一例として検出現在のＶＳＷＲが２．０を越えるかどうかを制御基準とする。
【００４６】
ＶＳＷＲが２．０以下ならば、空中線側に１００％出力させても問題なしということで可変コイルを制御させる。ここで、空中線と擬似空中線（ダミー装置）への分配比は対応する移相量との関係をあらかじめデータテーブル（移相量ｖｓ．電力分配比テーブル５５０）を用意しておいて、ある分配比にしたいときの移相量が即座に分かるようになっている。ここで決定した移相量から、これもあらかじめデータテーブル化した移相量とインダクタンスとの関連表（移相量ｖｓ．素子定数計算テーブル５５１）から可変コイル個々の素子定数を決定し、そこに向けて制御を実行する。なお、移相量ｖｓ．電力分配比テーブル５５０と移相量ｖｓ．素子定数計算テーブル５５１は記憶装置（例えばＲＯＭ）に記憶させておく。
【００４７】
以上の制御は、図５のフローチャートではＳ５０１〜Ｓ５０７に示されている。初期状態は、図２−４（１）に示すような、送信機から位相調整型電力分配回路１０２に入力される電力を１とすると、出力端子１１２、１１３（２１８、２１５）からダミー装置１０５、１０６に０．５ずつ出力され、出力端子１１１（２１６）から空中線側に出力される電力は０となる状態から、ＶＳＷＲ検出器１０４が動作可能となる程度の電力を空中線側に出力した状態（例えば空中線側：ダミー装置側＝１：９９）とする（Ｓ５０１）。ＣＰＵ１０３は、ＶＳＷＲ検出器１０４からＶＳＷＲを読み込み（Ｓ５０２）、Ｓ１＝ＶＳＷＲとする（Ｓ５０３）。Ｓ１が２．０（２．０はＮＨＫ仕様を考慮した一例）より小さい場合に次の処理を行う（Ｓ５０４でＹＥＳ）。空中線側に１００％電力を送り込むために、アンテナとダミー装置の分配比Ａｎｔ：Ｄａｍ＝１０：０を選択し、この分配比に対応する移相量を、移相量ｖｓ．電力分配比テーブル５５０を参照して、決定する（Ｓ５０５）。決定された移相量に対応するコイル定数を、移相量ｖｓ．素子定数計算テーブル５５１を参照して、可変コイルＬ１〜Ｌ８の素子定数を決定し、可変コイルＬ１〜Ｌ８のコイル定数を変化させる（Ｓ５０６）。終了状態は、図２−４（５）に示すように、出力端子１１２、１１３（２１８、２１５）からダミー装置１０５、１０６に出力される電力は０となり、出力端子１１１（２１６）から空中線側に出力される電力が１となる（Ｓ５０７）。
【００４８】
次にＶＳＷＲが２．０以上ならば、そのＶＳＷＲ値から反射電力を求める（式（１）使用）。総出力におけるＶＳＷＲ２．０の時の反射電力（図５では総出力１ｋＷを想定しているので１１１Ｗ）と現在の反射電力の比（倍率）を計算する。この倍率を総出力にかけた値を空中線側に出力すれば相対的に反射電力も許容のＶＳＷＲ２．０時の値まで下がるので、移相量と電力分配比のデータテーブル（移相量ｖｓ．電力分配比テーブル５５０）から移相量を決定、さらに移相量と可変コイルの素子定数のデータテーブル（移相量ｖｓ．素子定数計算テーブル５５１）からコイル定数を決定し、そこに向けて制御を実行する。
【００４９】
以上の制御は、図５のフローチャートではＳ５０４でＮＯの場合であり、Ｓ５１１〜Ｓ５１５に示されている。ＣＰＵ１０３は、式（１）を使用してＶＳＷＲから反射電力を計算し、Ｐｒ＝反射電力とする。ＶＳＷＲ２．０の時の反射電力（図の例では１１１Ｗ）をＰｒで除算して、倍率ｐを計算する。アンテナとダミー装置の分配比Ａｎｔ：Ｄａｍ＝ｐ：１−ｐを選択し、この分配比に対応する移相量を、移相量ｖｓ．電力分配比テーブル５５０を参照して、決定する（Ｓ５１４）。決定された移相量に対応するコイル定数を、移相量ｖｓ．素子定数計算テーブル５５１を参照して、可変コイルＬ１〜Ｌ８の素子定数を決定し、可変コイルＬ１〜Ｌ８のコイル定数を変化させる（Ｓ５１５）。Ｓ５０２に戻る。
【００５０】
以上のアルゴリズムを一定間隔で実行すれば、放送を出し続けながら整合調整を実施する、言い換えると送信機側から見た負荷のＶＳＷＲを甘く見せることが出来る（対応可能なＶＳＷＲの値を上昇させる）緩衝の役割を果たすことが示された。
【００５１】
図６はＴ型整合回路１０１（図３参照）の制御フローチャートである。
周波数情報１０７が入力されたＣＰＵ１０３がＶＳＷＲ検出器１０４からＶＳＷＲ値を読み取る。説明上一例としてその値が１．１以下であれば整合状態と判断し、制御を終了すると仮定する。
【００５２】
ＶＳＷＲ値が１．１以上であるとき、現在のＶＳＷＲ値をＣＰＵ１０３が保存する。負荷インピーダンスのＲパートを変化させる空中線側可変コイルＬ１１を制御する。変化させた都度の現在ＶＳＷＲ値と保存値とを比較し、小さくなればその現在値を再保存し、負荷インピーダンスのｊパートを変化させる送信機側の可変コイルＬ１０を制御する。上記と同様の作業を実施し、現在ＶＳＷＲ値が保存値よりも小さくなればコイル制御を終了し、再度現在ＶＳＷＲ値を境界値１．１と比較する。この繰り返しで、整合を調整する。
【００５３】
以上の制御は、図６のフローチャートのＳ６０１〜Ｓ６１４に示されている。ＣＰＵ１０３は、ＶＳＷＲ検出器１０４からＶＳＷＲを読み込み（Ｓ６０２）、Ｓ１＝Ｓ２＝Ｓ３＝ＶＳＷＲとする（Ｓ６０３）。Ｓ１が１．１以下ではない場合（Ｓ６０４でＮＯの場合）に、次の処理を行う。空中線側の可変コイルＬ１１の素子定数を変化させ（Ｓ６０６）、そのときのＶＳＷＲをＶＳＷＲ検出器１０４から読み込みＳ２＝ＶＳＷＲとし（Ｓ６０７）、これをＳ２＜Ｓ１となるまで繰り返す（Ｓ６０５〜Ｓ６０８）。次に、送信機側の可変コイルＬ１０の素子定数を変化させ（Ｓ６１０）、そのときのＶＳＷＲをＶＳＷＲ検出器１０４から読み込みＳ３＝ＶＳＷＲとし（Ｓ６１１）、これをＳ３＜Ｓ２となるまで繰り返す（Ｓ６０９〜Ｓ６１２）。次に、Ｓ１＝Ｓ３とし、Ｓ６０４に戻る。Ｓ６０４で、Ｓ１が１．１以下になれば処理を終了する。
【００５４】
以上のアルゴリズムを負荷が変動するごとに実行すれば、整合状態に収束させうることが示された。
【００５５】
本実施例により、整合を自動化することで、煩雑な手順を踏まずに、ユニット接続感覚で中波の送信が出来るようになった。
【００５６】
本実施例の活用具体例として、
（１）非常災害時の臨時中波送信局設置、
（２）空中線に関連する大規模補修工事での既設整合回路をバックアップする仮設設備、もしくは既設回路に代わる予備設備、
（３）自然環境変化による一過性空中線インピーダンス変動が生じた際の非整合分吸収回路、
などが挙げられる。
【００５７】
また、ＣＰＵをワンチップマイコンにし、使用素子をできるだけ小さくすることで、可搬性に優れ、鉄塔が倒れるなどの大災害時にでも被災地へ持っていって緊急送信が可能となった。
【００５８】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本装置の全体系統図を示す
【図２−１】位相調整型電力分配回路の全体回路図を示す。図面内ＬＰＦは図２−２に、ＨＰＦは図２−３に詳細を示す。
【図２−２】ＬＰＦ位相調整回路を示す。
【図２−３】ＨＰＦ位相調整回路を示す。
【図２−４】移相量と電力分配比の相関を図式説明したものを示す。
【図３】整合回路を示す。
【図４】本自動整合装置の利用図を示す。（ａ）は送信機と空中線を用意した場合の接続例、（ｂ）は既設送信システムにおいて、負荷インピーダンスが変動することをバックアップする場合の接続例を示す。
【図５】位相調整型電力分配回路を制御するアルゴリズムを示す。（表中の値は一例）
【図６】整合回路を制御するアルゴリズムを示す。（表中の値は一例）
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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