(57)【要約】【課題】計算機やメモリなどを用いない小型で簡易な構成の自動整合装置を得ることを目的とする。【解決手段】給電線路２におけるＮ箇所の測定点にそれぞれ配置され、給電線路２で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定するＮ個の振幅検出部５−１〜５−Ｎを設け、リアクタンス選択回路８が、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定されたＮ箇所の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、Ｎ箇所の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と振幅の大小関係に応じて、スイッチ３−１〜３−Ｍの開閉を制御する。【選択図】図１
2013219741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に接続されている給電線路と、
上記給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数のスイッチと、
一端が上記スイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数のリアクタンス回路と、
上記給電線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、上記給電線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と上記振幅の大小関係に応じて、上記複数のスイッチを制御するリアクタンス選択手段と
を備えた自動整合装置。
【請求項２】
負荷に接続されている給電線路と、
上記給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数のスイッチと、
一端が上記スイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数のリアクタンス回路と、
上記給電線路と電気的に結合する結合器と、
上記結合器と接続されている伝送線路と、
上記伝送線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、上記伝送線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と上記振幅の大小関係に応じて、上記複数のスイッチを制御するリアクタンス選択手段と
を備えた自動整合装置。
【請求項３】
振幅検出手段は、複数の測定点にそれぞれ配置される複数の結合器と、上記結合器が配置されている測定点における定在波の振幅を検波する検波回路とから構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の自動整合装置。
【請求項４】
リアクタンス選択手段は、
複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定する反射位相範囲検出回路と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点の中で、最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を特定して、上記差分と所定の参照値を比較する反射振幅範囲検出回路と、
上記反射位相範囲検出回路により特定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係と上記反射振幅範囲検出回路の比較結果に応じて、上記複数のスイッチを制御する組み合わせ論理回路と
から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の自動整合装置。
【請求項５】
反射位相範囲検出回路は、振幅検出手段の個数がＮ個である場合、Ｎ個の振幅検出手段の中の２個の振幅検出手段が接続され、２個の振幅検出手段により測定された定在波の振幅を比較するNＣ2個の比較器から構成されていることを特徴とする請求項４記載の自動整合装置。
【請求項６】
反射振幅範囲検出回路は、
複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点の中で、最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅を選択する選択回路と、
上記選択回路により選択された最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を算出する減算器と、
上記減算器により算出された差分と少なくとも１以上の参照値とを比較する比較器と
から構成されていることを特徴とする請求項４記載の自動整合装置。
【請求項７】
組み合わせ論理回路は、反射振幅範囲検出回路の比較結果から、給電線路に対するリアクタンス回路の接続の要否を判断し、上記リアクタンス回路を接続する必要があると判断する場合、複数のスイッチの中で、反射位相範囲検出回路により特定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係に対応するスイッチを閉じることを特徴とする請求項４記載の自動整合装置。
【請求項８】
給電線路における線路内波長がλgであって、振幅検出手段の個数Ｎが２個である場合、λg／４の間隔で複数のリアクタンス回路が配置され、上記振幅検出手段の個数Ｎが３個以上である場合、λg／（４Ｎ）の間隔で複数のリアクタンス回路が配置されることを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の自動整合装置。
【請求項９】
複数のスイッチの中の幾つかのスイッチの接続位置が略同一であることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の自動整合装置。
【請求項１０】
給電線路における線路内波長がλg、上記給電線路の特性インピーダンスがＺ0、振幅検出手段の個数が３個である場合、
λg／６の間隔で３個の振幅検出手段が配置されるとともに、λg／１２の間隔で複数のリアクタンス回路が配置され、上記リアクタンス回路のサセプタンス値が２／（√３Ｚ0）であることを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の自動整合装置。
【請求項１１】
給電線路における線路内波長がλg、上記給電線路の特性インピーダンスがＺ0、振幅検出手段の個数が３個、リアクタンス回路の個数が６個である場合、
λg／６の間隔で３個の振幅検出手段が配置されるとともに、λg／１２の間隔で６個のリアクタンス回路が配置され、上記リアクタンス回路のサセプタンス値が２／（√３Ｚ0）であり、
負荷と上記給電線路の接続端からの距離が、
第１の振幅検出手段は０、
第２の振幅検出手段はλg／６、
第３の振幅検出手段はλg／３であり、
第１のリアクタンス回路はλg／２４、
第２のリアクタンス回路は３λg／２４、
第３のリアクタンス回路は５λg／２４、
第４のリアクタンス回路は７λg／２４、
第５のリアクタンス回路は９λg／２４、
第６のリアクタンス回路は１１λg／２４である
ことを特徴とする請求項１記載の自動整合装置。
【請求項１２】
給電線路における線路内波長がλg、上記給電線路の特性インピーダンスがＺ0、振幅検出手段の個数が３個、リアクタンス回路の個数が６個である場合、
λg／６の間隔で３個の振幅検出手段が配置されるとともに、λg／１２の間隔で６個のリアクタンス回路が配置され、上記リアクタンス回路のサセプタンス値が２／（√３Ｚ0）であり、
結合器と伝送線路の接続端からの距離が、
第１の振幅検出手段は０、
第２の振幅検出手段はλg／６、
第３の振幅検出手段はλg／３であり、
第１のリアクタンス回路はλg／２４、
第２のリアクタンス回路は３λg／２４、
第３のリアクタンス回路は５λg／２４、
第４のリアクタンス回路は７λg／２４、
第５のリアクタンス回路は９λg／２４、
第６のリアクタンス回路は１１λg／２４である
ことを特徴とする請求項２記載の自動整合装置。
【請求項１３】
給電線路における線路内波長がλg、上記給電線路の特性インピーダンスがＺ0、振幅検出手段の個数が３個、リアクタンス回路の個数が６個である場合、
λg／６の間隔で３個の振幅検出手段が配置されるとともに、λg／１２の間隔で６個のリアクタンス回路が配置され、上記リアクタンス回路のサセプタンス値が２／（√３Ｚ0）であり、
負荷と上記給電線路の接続端からの距離が、
第１の振幅検出手段は０、
第２の振幅検出手段はλg／６、
第３の振幅検出手段はλg／３であり、
容量性である第１のリアクタンス回路はλg／２４、
容量性である第２のリアクタンス回路は３λg／２４、
容量性である第３のリアクタンス回路は５λg／２４、
誘導性である第４のリアクタンス回路は３λg／２４、
誘導性である第５のリアクタンス回路は５λg／２４、
誘導性である第６のリアクタンス回路は７λg／２４である
ことを特徴とする請求項１記載の自動整合装置。
【請求項１４】
給電線路における線路内波長がλg、上記給電線路の特性インピーダンスがＺ0、振幅検出手段の個数が３個、リアクタンス回路の個数が６個である場合、
λg／６の間隔で３個の振幅検出手段が配置されるとともに、λg／１２の間隔で６個のリアクタンス回路が配置され、上記リアクタンス回路のサセプタンス値が２／（Ｚ0／√３）であり、
結合器と伝送線路の接続端からの距離が、
第１の振幅検出手段は０、
第２の振幅検出手段はλg／６、
第３の振幅検出手段はλg／３であり、
容量性である第１のリアクタンス回路はλg／２４、
容量性である第２のリアクタンス回路は３λg／２４、
容量性である第３のリアクタンス回路は５λg／２４、
誘導性である第４のリアクタンス回路は３λg／２４、
誘導性である第５のリアクタンス回路は５λg／２４、
誘導性である第６のリアクタンス回路は７λg／２４である
ことを特徴とする請求項２記載の自動整合装置。
【請求項１５】
負荷に接続されている給電線路と、
上記給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数の第１のスイッチと、
一端が上記スイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数の第１のリアクタンス回路と、
上記給電線路と直列に接続されている複数の第２のリアクタンス回路と、
上記第２のリアクタンス回路と並列に接続されている複数の第２のスイッチと、
上記給電線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、上記給電線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と上記振幅の大小関係に応じて、上記複数の第１及び第２のスイッチを制御するリアクタンス選択手段と
を備えた自動整合装置。
【請求項１６】
負荷に接続されている給電線路と、
上記給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数の第１のスイッチと、
一端が上記スイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数の第１のリアクタンス回路と、
上記給電線路と直列に接続されている複数の第２のリアクタンス回路と、
上記第２のリアクタンス回路と並列に接続されている複数の第２のスイッチと、
上記給電線路と電気的に結合する結合器と、
上記結合器と接続されている伝送線路と、
上記伝送線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、上記伝送線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と上記振幅の大小関係に応じて、上記複数の第１及び第２のスイッチを制御するリアクタンス選択手段と
を備えた自動整合装置。
【請求項１７】
アンテナと給電線路の境界での反射位相を変化させた場合に、Ｎ個の振幅検出手段により測定される定在波の振幅の大小関係の組み合わせをNＣ2次元の２値の状態ベクトルで表すとき、取り得る状態ベクトル間のハミング距離の最小値が１になるような給電線路上の位置に、上記Ｎ個の振幅検出手段が配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項１６のうちのいずれか１項記載の自動整合装置。
【請求項１８】
アンテナと給電線路の境界での反射位相を変化させた場合に、Ｎ個の振幅検出手段により測定される定在波の振幅の大小関係の組み合わせをNＣ2次元の２値の状態ベクトルで表すとき、隣接した位相範囲を示す状態ベクトル間のハミング距離の最小値が１になるような給電線路上の位置に、上記Ｎ個の振幅検出手段が配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項１６のうちのいずれか１項記載の自動整合装置。
【請求項１９】
給電線路における線路内波長がλgである場合、λg／（４Ｎ−６）の間隔でＮ個の振幅検出手段が配置されることを特徴とする請求項１８記載の自動整合装置。
【請求項２０】
λg／１０の間隔で４個の振幅検出手段が配置されることを特徴とする請求項１９記載の自動整合装置。
【請求項２１】
給電線路にける線路内波長がλg、振幅検出手段の個数が４個である場合、負荷と上記給電線路の接続端からの距離が、
第１の振幅検出手段は０、
第２の振幅検出手段はλg／１０、
第３の振幅検出手段はλg／５、
第４の振幅検出手段は３λg／１０である
ことを特徴とする請求項１、請求項１５または請求項１６記載の自動整合装置。
【請求項２２】
給電線路にける線路内波長がλg、振幅検出手段の個数が４個である場合、結合器と伝送線路の接続端からの距離が、
第１の振幅検出手段は０、
第２の振幅検出手段はλg／１０、
第３の振幅検出手段はλg／５であり、
第４の振幅検出手段は３λg／１０である
ことを特徴とする請求項２記載の自動整合装置。
【請求項２３】
負荷に接続されている給電線路と、
上記給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数のスイッチと、
一端が上記スイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数のリアクタンス回路と、
上記給電線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、上記給電線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果、上記振幅の大小関係及び上記給電線路上の信号の周波数を示す周波数情報に応じて、上記複数のスイッチを制御するリアクタンス選択手段と
を備えた自動整合装置。
【請求項２４】
負荷に接続されている給電線路と、
上記給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数のスイッチと、
一端が上記スイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数のリアクタンス回路と、
上記給電線路と電気的に結合する結合器と、
上記結合器と接続されている伝送線路と、
上記伝送線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、上記伝送線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果、上記振幅の大小関係及び上記給電線路上の信号の周波数を示す周波数情報に応じて、上記複数のスイッチを制御するリアクタンス選択手段と
を備えた自動整合装置。
【請求項２５】
負荷に接続されている給電線路と、
上記給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数の第１のスイッチと、
一端が上記スイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数の第１のリアクタンス回路と、
上記給電線路と直列に接続されている複数の第２のリアクタンス回路と、
上記第２のリアクタンス回路と並列に接続されている複数の第２のスイッチと、
上記給電線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、上記給電線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果、上記振幅の大小関係及び上記給電線路上の信号の周波数を示す周波数情報に応じて、上記複数の第１及び第２のスイッチを制御するリアクタンス選択手段と
を備えた自動整合装置。
【請求項２６】
負荷に接続されている給電線路と、
上記給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数の第１のスイッチと、
一端が上記スイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数の第１のリアクタンス回路と、
上記給電線路と直列に接続されている複数の第２のリアクタンス回路と、
上記第２のリアクタンス回路と並列に接続されている複数の第２のスイッチと、
上記給電線路と電気的に結合する結合器と、
上記結合器と接続されている伝送線路と、
上記伝送線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、上記伝送線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果、上記振幅の大小関係及び上記給電線路上の信号の周波数を示す周波数情報に応じて、上記複数の第１及び第２のスイッチを制御するリアクタンス選択手段と
を備えた自動整合装置。
【請求項２７】
リアクタンス選択手段は、
複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定する反射位相範囲検出回路と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点の中で、最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を特定して、上記差分と所定の参照値を比較する反射振幅範囲検出回路と、
上記反射振幅範囲検出回路の比較結果と、上記反射位相範囲検出回路により特定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係と、給電線路上の信号の周波数を表す周波数情報とに応じて、複数のスイッチを制御する組み合わせ論理回路と
から構成されていることを特徴とする請求項２３から請求項２６のうちのいずれか１項記載の自動整合装置。
【請求項２８】
リアクタンス選択手段は、給電線路上の信号の周波数を表す周波数情報として、端末が動作しているバンドを示す情報が入力されることを特徴とする請求項２７記載の自動整合装置。
【請求項２９】
リアクタンス選択手段は、給電線路上の信号の周波数を表す周波数情報として、端末が動作しているチャンネルを示す情報が入力されることを特徴とする請求項２７記載の自動整合装置。
【請求項３０】
複数のスイッチと複数のリアクタンス回路が、複数の可変リアクタンス回路に置き換えられており、
リアクタンス選択手段は、差分と参照値の比較結果、振幅の大小関係及び給電線路上の信号の周波数を表す周波数情報に応じて、上記複数の可変リアクタンス回路を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項２９のうちのいずれか１項記載の自動整合装置。
【請求項３１】
リアクタンス選択手段は、
複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定する反射位相範囲検出回路と、
上記複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点の中で、最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を特定して、上記差分と所定の参照値を比較する反射振幅範囲検出回路と、
複数の可変リアクタンス回路の中から、上記反射振幅範囲検出回路の比較結果と、上記反射位相範囲検出回路により特定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係と、給電線路上の信号の周波数を表す周波数情報とに応じて、制御対象の可変リアクタンス回路を選択する組み合わせ論理回路と、
上記反射振幅範囲検出回路の比較結果から、上記可変リアクタンス回路の制御信号を生成する制御信号生成回路と
から構成されていることを特徴とする請求項３０記載の自動整合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、負荷であるアンテナのインピーダンスを検出し、そのインピーダンスに基づいて給電線路とアンテナのインピーダンス整合を自動的に行う自動整合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末に用いられるアンテナでは、給電線路とアンテナのインピーダンスが整合状態にあるときに、携帯端末の通信品質や通信効率などが最良になる。
しかし、携帯端末が利用される際には、利用者の頭部や手がアンテナに近づく一方、利用者の頭部や手がアンテナから離れる場合もあるため、アンテナのインピーダンスが変動し、給電線路との間で不整合が発生する。
この不整合は、アンテナの効率を低下させ、ひいては通信品質の低下や、バッテリの過剰な消耗などの原因になる。
【０００３】
また、携帯端末が待機状態にある場合でも、携帯端末の近傍に存在する人体、誘電体、金属などの影響によって、アンテナのインピーダンスが様々に変動するため、アンテナと給電線路との整合具合が変化する可能性がある。
したがって、通信機能を備えた携帯端末には、使用場面にかかわらず、良好な整合状態を確保することが求められ、その解決手段として自動整合装置がある。
【０００４】
例えば、以下の特許文献１には、従来の自動整合装置が開示されている。
この自動整合装置の場合、最初に、アンテナでの反射によって、給電線路上に発生する定在波の振幅を、給電線路上の少なくとも２箇所で測定し、その振幅の最大値と最小値の差分を算出する。
次に、振幅の最大値と最小値の差分が最小になるように、整合回路の状態を適応的に調整して、アンテナの反射を低減している。
【０００５】
また、以下の特許文献２には、検出回路によって計測された情報から、アンテナでの反射振幅と位相を算出し、その反射振幅と位相に基づいて整合回路を調整することで反射を低減している整合回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３０８８１号公報（段落番号［０００６］）
【特許文献２】特開２００９−１７１５２３号公報（段落番号［００２１］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の自動整合装置は以上のように構成されているので、特許文献１の場合、整合回路の状態を適応的に調整する際、過去の整合回路の状態と、調整時の反射の大きさを順次記憶しておく必要がある。このため、整合回路の状態や調整時の反射の大きさを記憶するメモリや、どの時点の整合回路の状態が最適な状態であるかを判断する計算機などが必要になり、装置の大規模化や複雑化を招いてしまう課題があった。
また、特許文献２の場合、検出回路によって計測された情報から、アンテナでの反射振幅と位相を算出するデジタル計算機が必要になる。このため、特許文献２の場合も、装置の大規模化や複雑化を招いてしまう課題があった。
【０００８】
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、計算機やメモリなどを用いない小型で簡易な構成の自動整合装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る自動整合装置は、負荷に接続されている給電線路と、給電線路の異なる位置に一端が接続されている複数のスイッチと、一端がスイッチの他端と接続され、他端が接地されている複数のリアクタンス回路と、給電線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、給電線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段とを設け、リアクタンス選択手段が、複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と振幅の大小関係に応じて、複数のスイッチを制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、給電線路における複数の測定点にそれぞれ配置され、給電線路で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する複数の振幅検出手段を設け、リアクタンス選択手段が、複数の振幅検出手段により測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と振幅の大小関係に応じて、複数のスイッチを制御するように構成したので、計算機やメモリなどを用いない小型で簡易な構成の自動整合装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による自動整合装置を示す構成図である。
【図２】アンテナでの反射によって給電線路上に発生する定在波の振幅の一例を示す説明図である。
【図３】給電線路上のリアクタンス回路の接続部からアンテナ側を見たインピーダンスＺ’と、図１の自動整合装置によってインピーダンス整合が行われたときのスミスチャート上でのＺ’の軌跡の変化の一例を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による他の自動整合装置の一部を示す構成図である。
【図５】Ｎ＝３，Ｍ＝６の場合の自動整合装置を示す構成図である。
【図６】図５の反射位相範囲検出回路９により特定される反射の位相範囲を示す説明図である。
【図７】容量性のリアクタンス回路と誘導性のリアクタンス回路が混在している自動整合装置の一部を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３による自動整合装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４による自動整合装置の一部を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による自動整合装置を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態６による自動整合装置の一部を示す構成図である。
【図１２】アンテナでの反射によって給電線路上に発生する定在波の振幅が、５個の振幅検出部で測定された一例を示す説明図である。
【図１３】アンテナでの反射によって給電線路上に発生する定在波の振幅が、４個の振幅検出部で測定された一例を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態８による自動整合装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による自動整合装置を示す構成図である。
図１において、給電線路２は一端が負荷であるアンテナ１と接続されており、他端からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号はアンテナ１から空間に放射される。
スイッチ３−１〜３−Ｍは例えばＳＰＳＴ型のスイッチング素子であり、給電線路２の異なる位置に一端が接続され、リアクタンス選択回路８によって開閉が制御される。
リアクタンス回路４−１〜４−Ｍは一端がスイッチ３−１〜３−Ｍの他端と接続され、他端が接地されている。
【００１３】
振幅検出部５−１〜５−Ｎは結合器６及び検波回路７から構成されており、給電線路２における複数の測定点にそれぞれ配置され、給電線路２で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する。なお、振幅検出部５−１〜５−Ｎは振幅検出手段を構成している。
結合器６−１〜６−Ｎは例えば容量の小さなキャパシタや、大きな抵抗を用いて構成されており、給電線路２における複数の測定点にそれぞれ配置されて、給電線路２と電気的に結合する。
検波回路７−１〜７−Ｎは結合器６−１〜６−Ｎが配置されている測定点における定在波の振幅を検波する回路である。
【００１４】
リアクタンス選択回路８は反射位相範囲検出回路９、反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路１１から構成されており、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と上記振幅の大小関係に応じて、スイッチ３−１〜３−Ｍの開閉を制御する回路である。なお、リアクタンス選択回路８はリアクタンス選択手段を構成している。
【００１５】
反射位相範囲検出回路９は振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定して、その大小関係からアンテナ１による反射の位相範囲を検出する簡易なアナログ回路である。
反射振幅範囲検出回路１０は反射位相範囲検出回路９により特定された複数の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を参照して、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定された複数の測定点の中で、最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を特定し、その差分と所定の参照値を比較する簡易なアナログ回路である。
組み合わせ論理回路１１は例えばＡＮＤ回路やＯＲ回路などの論理回路から構成されており、反射位相範囲検出回路９により検出された反射の位相範囲と反射振幅範囲検出回路１０の比較結果に応じて、スイッチ３−１〜３−Ｍの開閉を制御する。
【００１６】
図２はアンテナでの反射によって給電線路上に発生する定在波の振幅の一例を示す説明図である。
図３は給電線路上のリアクタンス回路の接続部からアンテナ側を見たインピーダンスＺ’と、図１の自動整合装置によってインピーダンス整合が行われたときのスミスチャート上でのＺ’の軌跡の変化の一例を示す説明図である。
【００１７】
次に動作について説明する。
給電線路２は一端がアンテナ１と接続されており、他端からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号はアンテナ１から空間に放射される。
このとき、給電線路２とアンテナ１の間に、インピーダンスの不整合があると、アンテナ１と給電線路２の接続端でＲＦ信号が反射されて、その給電線路２上に定在波が発生する。
【００１８】
振幅検出部５−１〜５−Ｎは、給電線路２における複数の測定点にそれぞれ配置されており、給電線路２で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する。
例えば、アンテナ１と給電線路２の接続端から数えてｊ番目（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ）の振幅検出部５−ｊでは、ｊ番目の位置に配置されている結合器６−ｊが、給電線路２と電気的に結合することで、給電線路２の信号の一部を検波回路７−ｊに出力する。
検波回路７−ｊは、結合器６−ｊから出力された信号を定在波の振幅｜Ｅj｜に対応する直流電圧Ｖjに変換し、その直流電圧Ｖjをリアクタンス選択回路８に出力する。
【００１９】
リアクタンス選択回路８の反射位相範囲検出回路９は、振幅検出部５−１〜５−Ｎから定在波の振幅｜Ｅj｜に対応する直流電圧Ｖjを受けると（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ）、Ｎ箇所の測定点における直流電圧Ｖjから、Ｎ箇所の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を特定し、その大小関係からアンテナ１による反射位相αの範囲を検出する。
以下、アンテナ１による反射の位相範囲の検出処理を具体的に説明する。
【００２０】
ここでは、給電線路２において、アンテナ１と給電線路２の接続端からの距離をｘとする。
この場合、アンテナ１と給電線路２の接続端における反射係数Γ＝｜Γ｜ｅｘｐ（ｊα）と、既知であるＲＦ信号（入射波）の振幅｜Ｅi｜、ｊ番目の位置ｘ＝ｘjに配置されている振幅検出部５−ｊによって測定された直流電圧Ｖxjに対応する定在波の振幅｜Ｅxj｜との関係は、下記の式（１）で表される。
2013219741.tif 000003
式（１）において、ｋ＝２π／λgであり、λgは給電線路２内での実効波長である。
【００２１】
式（１）が示す通り、定在波の振幅｜Ｅxj｜を測定する位置ｘjが変化すると、測定される定在波の振幅｜Ｅxj｜が周期的に変化する。
例えば、Ｎ＝３、ｘ1＝０、ｘ2＝λg／６、ｘ2＝λg／３、｜Γ｜が一定であるとき、反射位相αが変化すると、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより複数の測定点で測定された定在波の振幅は、図２のように変化する。
図２から分かる通り、反射位相αが変化すると、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定される定在波の振幅の大小関係が変化する。したがって、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定される定在波の振幅の大小関係を特定することは、反射位相範囲を特定することに等しい。
図２の例では、例えば、定在波の振幅の大小関係が｜Ｅx2｜＞｜Ｅx1｜＞｜Ｅx3｜の場合、反射位相範囲は６０°〜１２０°になり、｜Ｅx2｜＞｜Ｅx3｜＞｜Ｅx1｜の場合、反射位相範囲は１２０°〜１８０°になる。
【００２２】
なお、Ｎを大きくすれば、特定可能な反射位相範囲の分解能が向上し、振幅検出部５−１〜５−Ｎの設置間隔を不均一にすれば、各反射位相範囲も不均一となる。
図２では、｜Γ｜＝０．５の例を示しているが、｜Γ｜が他の値の場合でも、大小関係に変化はない。
【００２３】
例えば、アンテナ１から等間隔でＮ個の振幅検出部５−１〜５−Ｎを設置した場合（λｇ／（２Ｎ）の間隔で振幅検出部５−１〜５−Ｎを設置した場合）、反射位相範囲検出回路９は、Ｎ＝２であれば、アンテナ１と給電線路２の接続端での反射位相を１８０度毎に判定することができ、Ｎ＞２であれば、アンテナ１と給電線路２の接続端での反射位相を１８０／Ｎ度毎に判定することができる。
上記のように、Ｎ＝２の場合、スミスチャートを２個の領域に分割することができ、Ｎ＞２の場合、スミスチャートを２Ｎ個の領域に分割することができる。
そのため、リアクタンス回路４の個数Ｍと、上記の条件で決定されるスミスチャートの分割数を等しく決めれば、スミスチャート上のそれぞれの領域において、反射を低減するようなリアクタンス回路４を接続することができる。もちろん、リアクタンス回路４の個数とスミスチャートの分割数は、同じである必要は無く、適切に制御されるならば、任意の数でよい。
【００２４】
リアクタンス選択回路８の反射振幅範囲検出回路１０は、反射位相範囲検出回路９により特定されたＮ箇所の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を参照して、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定されたＮ箇所の測定点の中で、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜を特定する。
反射振幅範囲検出回路１０は、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜を特定すると、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜の差分ΔＥを算出する。
差分ΔＥは、給電線路２とアンテナ１との接続端での反射振幅の範囲と対応しており、一般に入射波の振幅｜Ｅi｜が一定である場合は、反射が大きければ、差分ΔＥの値も大きくなり、反射が小さければ、差分ΔＥの値も小さくなる。そのため、差分ΔＥを算出することは、反射振幅｜Γ｜の範囲を特定することに等しい。
【００２５】
反射振幅範囲検出回路１０は、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜の差分ΔＥを算出すると、その差分ΔＥと所定の参照値を比較し、その比較結果を組み合わせ論理回路１１に出力する。
なお、参照値は入射波の振幅と比例関係にある値であり、給電線路２に対するリアクタンス回路４の接続の要否を判断する際の閾値として利用するものである。後述する組み合わせ論理回路１１では、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果に基づいて、給電線路２に対するリアクタンス回路４の接続の要否を判断する。
【００２６】
これにより、反射が小さい場合には、整合動作を行わず、リアクタンス回路４を接続することで、逆に反射が増大することを防ぐことができる。一方、反射が大きい場合には、リアクタンス回路４を給電線路２に接続することで、反射を低減することができる。
ただし、参照値は１つである必要はなく、複数の参照値を用いるようにしてもよい。複数の参照値を用いれば、複数の参照値と差分ΔＥを比較することで、反射振幅｜Γ｜の範囲を細かく特定することができる。そうすることで、反射を低減できる範囲を拡大することができる。
【００２７】
リアクタンス選択回路８の組み合わせ論理回路１１は、反射位相範囲検出回路９により検出された反射の位相範囲と反射振幅範囲検出回路１０の比較結果に応じて、スイッチ３−１〜３−Ｍの開閉を制御する。
即ち、組み合わせ論理回路１１は、例えば、参照値が１つである場合、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分ΔＥが参照値以上である旨を示していれば、１以上のリアクタンス回路４を接続する必要があると判断する。
一方、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分ΔＥが参照値未満である旨を示していれば、リアクタンス回路４を接続する必要がないと判断する。
【００２８】
組み合わせ論理回路１１は、１以上のリアクタンス回路４を接続する必要があると判断すると、反射位相範囲検出回路９により特定された反射位相範囲に対応するスイッチ３を閉じて、それ以外のスイッチ３を開く制御信号を生成し、その制御信号をスイッチ３−１〜３−Ｍに出力する。
なお、組み合わせ論理回路１１は、例えば、ＡＮＤ回路やＯＲ回路などの論理回路によって、下記に示すように、各々の反射位相範囲と対応関係があるスイッチ３が定義付けられている。
【００２９】
対応関係の一例
反射位相範囲    ０°〜  ６０°    →    スイッチ３−１
反射位相範囲  ６０°〜１２０°    →    スイッチ３−２
反射位相範囲１２０°〜１８０°    →    スイッチ３−３
反射位相範囲１８０°〜２４０°    →    スイッチ３−４
反射位相範囲２４０°〜３００°    →    スイッチ３−５
反射位相範囲３００°〜３６０°    →    スイッチ３−６
【００３０】
上記の例では、反射位相範囲検出回路９により特定された反射位相範囲が、例えば、０°〜６０°であれば、スイッチ３−１を閉じて、スイッチ３−２〜３−６を開く制御信号を生成する。
また、反射位相範囲検出回路９により特定された反射位相範囲が、例えば、３００°〜  ３６０°であれば、スイッチ３−６を閉じて、スイッチ３−１〜３−５を開く制御信号を生成する。
【００３１】
スイッチ３−１〜３−Ｍは、リアクタンス選択回路８から出力された制御信号にしたがって開閉する。
スイッチ３−１〜３−Ｍのうち、閉じているスイッチ３に接続されているリアクタンス回路４は、給電線路２に接続される。
一方、開いているスイッチ３に接続されているリアクタンス回路４は、給電線路２に接続されない。
このように、リアクタンス回路４が給電線路２に接続されることで、図３に示すように、給電線路２上のリアクタンス回路４との接続部からアンテナ１側を見たインピーダンスＺ’の軌跡が、スミスチャート上を移動する。この結果、アンテナ１と給電線路２の整合が図られる。
【００３２】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、給電線路２におけるＮ箇所の測定点にそれぞれ配置され、給電線路２で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定するＮ個の振幅検出部５−１〜５−Ｎを設け、リアクタンス選択回路８が、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定されたＮ箇所の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、Ｎ箇所の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と振幅の大小関係に応じて、スイッチ３−１〜３−Ｍの開閉を制御するように構成したので、計算機やメモリなどを用いない小型で簡易な構成の自動整合装置が得られる効果がある。
【００３３】
即ち、スイッチ３−１〜３−Ｍの開閉を制御するリアクタンス選択回路８は、反射位相範囲検出回路９、反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路１１から構成されているが、反射位相範囲検出回路９及び反射振幅範囲検出回路１０は、簡易なアナログ回路で構成可能であり、組み合わせ論理回路１１は、例えば、ＡＮＤ回路やＯＲ回路などの論理回路で構成可能である。このため、デジタル計算機やメモリを用いる必要がない。
また、定在波の振幅を測定する振幅検出部５−１〜５−Ｎは、結合器６と検波回路７から構成されているが、結合器６は、例えば容量の小さなキャパシタや大きな抵抗を用いて構成され、検波回路７は、簡易なアナログ回路で構成可能である。このため、デジタル計算機やメモリを用いる必要がない。
【００３４】
なお、この実施の形態１では、スイッチ３−１〜３−ＭがＳＰＳＴ型のスイッチング素子である例を示したが、ＳＰＳＴ型のスイッチング素子に限るものではなく、例えば、ＰＩＮダイオードやＦＥＴなどの電気的なスイッチでもよいし、ＭＥＭＳを用いている機械的なスイッチでもよい。
【００３５】
この実施の形態１では、リアクタンス回路４−１〜４−Ｍが給電線路２に接続されるものを示したが、リアクタンス回路４−１〜４−Ｍは、誘導性の特性を有する回路でもよいし、容量性の特性を有する回路でもよい。また、誘導性の特性を有する回路と容量性の特性を有する回路が混在していてもよい。
組み合わせ論理回路１１の組み合わせ論理を変更することで、リアクタンス回路４の種類によらず、同様の効果を得ることができる。
【００３６】
この実施の形態１では、Ｍ個のリアクタンス回路４−１〜４−Ｍが実装されているものを示したが、１つの集中定数素子で実現してもよいし、複数の集中定数素子を組み合わせてもよい。また、スタブなどの分布定数回路を用いた構成でもよい。
【００３７】
この実施の形態１では、振幅検出部５−１〜５−Ｎが、給電線路２におけるＮ箇所の測定点にそれぞれ配置されているものを示したが、図４に示すように、給電線路２と電気的に結合する結合器２１と、結合器２１と接続されている伝送線路２２とが設けられている場合、振幅検出部５−１〜５−Ｎが、伝送線路２２におけるＮ箇所の測定点にそれぞれ配置されているようにしてもよい。
【００３８】
この場合、電磁結合により給電線路２の信号の一部が伝送線路２２に流れるため、振幅検出部５−１〜５−Ｎが、伝送線路２２におけるＮ箇所の測定点で定在波の振幅を測定することは、給電線路２におけるＮ箇所の測定点で定在波の振幅を測定することと等価になる。このため、図１の自動整合装置と同様の整合を図ることができる。
なお、給電線路２や伝送線路２２は、伝送線路ではなく、これと等価な複数の集中定数素子によって構成されたものでもよい。
【００３９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、スイッチ３及びリアクタンス回路４がＭ個実装され、振幅検出部５がＮ個実装されているものを示したが、スイッチ３及びリアクタンス回路４の個数が６個、振幅検出部５の個数が３個である場合の具体例を説明する。
図５はＮ＝３，Ｍ＝６の場合の自動整合装置を示す構成図である。
また、図６は図５の反射位相範囲検出回路９により特定される反射の位相範囲を示す説明図である。
【００４０】
図５の例では、給電線路２における線路内波長がλgであるとして、λg／６の間隔で３個の振幅検出部５−１〜５−３が配置され、λg／１２の間隔で６個のリアクタンス回路４−１〜４−６が配置されている。
このため、アンテナ１と給電線路２の接続端（図４の構成の場合、結合器２１と伝送線路２２の接続端）から振幅検出部５−１〜５−３までの距離や、その接続端からリアクタンス回路４−１〜４−６までの距離は、下記のようになる。
【００４１】
振幅検出部５−１までの距離＝０
振幅検出部５−２までの距離＝λg／６
振幅検出部５−３までの距離＝λg／３
リアクタンス回路４−１までの距離＝  λg／２４
リアクタンス回路４−２までの距離＝３λg／２４
リアクタンス回路４−３までの距離＝５λg／２４
リアクタンス回路４−４までの距離＝７λg／２４
リアクタンス回路４−５までの距離＝９λg／２４
リアクタンス回路４−６までの距離＝１１λg／２４
ただし、以下で述べる説明は、振幅検出部５及びリアクタンス回路４の個数や位置が異なる場合でも、同様に考えることができる。
【００４２】
３個の振幅検出部５−１〜５−３によって各測定点で測定された定在波の振幅は、反射位相によって図２のように変化する。
振幅検出部５−１〜５−３の個数が３個である場合、定在波の振幅の大小関係は、６通りの関係となる。
例えば、振幅検出部５−ｉ（ｉ＝１，２，３））の検波回路７−ｉから出力される直流電圧（振幅検出部５−ｉが配置されている測定点における定在波の振幅｜Ｅi｜に対応する直流電圧）をＶiとすると、その直流電圧Ｖiと反射位相αの関係は、下記の（１）〜（６）のようになる。
また、直流電圧Ｖiと反射位相αの関係は、図６（ａ）が示す（１）〜（６）の範囲に対応している。
【００４３】
（１）Ｖ2 ＞ Ｖ3 ＞ Ｖ1    →    ２π／３ ＜α ＜π
（２）Ｖ3 ＞ Ｖ2 ＞ Ｖ1    →          π ＜α ＜４π／３
（３）Ｖ3 ＞ Ｖ1 ＞ Ｖ2    →    ４π／３ ＜α ＜５π／３
（４）Ｖ1 ＞ Ｖ3 ＞ Ｖ2    →    ５π／３ ＜α ＜２π
（５）Ｖ1 ＞ Ｖ2 ＞ Ｖ3    →          ０ ＜α ＜π／３
（６）Ｖ2 ＞ Ｖ1 ＞ Ｖ3    →      π／３ ＜α ＜２π／３
【００４４】
図５において、リアクタンス回路４−１〜４−６に表記されている括弧書きの数字は、上記の（１）〜（６）の大小関係に対応している。
上記実施の形態１と同様に、アンテナ１での反射が大きい場合（反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分ΔＥが参照値以上である旨を示している場合）、上記の（１）〜（６）の大小関係の中で、反射位相範囲検出回路９により特定された反射位相αの範囲に対応する大小関係が特定される。そして、その大小関係に対応するリアクタンス回路４が特定され、そのリアクタンス回路４が給電回路２に接続されるようにスイッチ３が制御される。
【００４５】
例えば、反射位相範囲検出回路９により特定された反射位相αの範囲が、（１）のＶ2＞Ｖ3＞Ｖ1に該当する場合、組み合わせ論理回路１１の制御の下で、スイッチ３−１が閉じられて、リアクタンス回路４−１が給電線路２に接続される。
これにより、給電線路２上のリアクタンス回路４−１との接続部からアンテナ１を見たインピーダンスは、スミスチャート上を図６（ｂ）のように移動する。
【００４６】
図５の例では、給電線路２の特性インピーダンスがＺ0であるとき、給電線路２に接続されたリアクタンス回路４のサセプタンス値が２／（√３Ｚ0）［１／Ω］であるとすると、そのリアクタンス回路４を接続することで、リアクタンス回路４を接続する前のＶＳＷＲが４であれば、最低でも１．２ｄＢの不整合損を改善することができる。また、リアクタンス回路４を接続する前のＶＳＷＲが１０であれば、最低でも２．１ｄＢの不整合損を改善することができる。
このサセプタンス値は、元のＶＳＷＲが２．７７以上であれば、常に一定である。
【００４７】
図５では、容量性のリアクタンス回路４−１〜４−６が実装されている例を示しているが、容量性のリアクタンス回路４に限るものではなく、誘導性のリアクタンス回路４−１〜４−６が実装されていてもよい。また、容量性のリアクタンス回路４と誘導性のリアクタンス回路４が混在していてもよい。
また、リアクタンス回路４−１〜４−６のリアクタンス値が異なっていてもよい。
【００４８】
図７は容量性のリアクタンス回路と誘導性のリアクタンス回路が混在している自動整合装置の一部を示す構成図である。
図７の例では、リアクタンス回路４−１〜４−３が容量性のリアクタンス回路であり、リアクタンス回路４’−４〜４’−６が誘導性のリアクタンス回路である。
図７の例でも、Ｎ＝３，Ｍ＝６の場合の自動整合装置を示している。
【００４９】
図７の例でも、給電線路２における線路内波長がλg、λg／６の間隔で３個の振幅検出部５−１〜５−３が配置され、λg／１２の間隔で６個のリアクタンス回路４−１〜４−３，４’−４〜４’−６が配置されている。
このため、アンテナ１と給電線路２の接続端（図４の構成の場合、結合器２１と伝送線路２２の接続端）から振幅検出部５−１〜５−３までの距離や、その接続端からリアクタンス回路４−１〜４−３，４’−４〜４’−６までの距離は、下記のようになる。
【００５０】
振幅検出部５−１までの距離＝０
振幅検出部５−２までの距離＝λg／６
振幅検出部５−３までの距離＝λg／３
容量性であるリアクタンス回路４−１までの距離＝  λg／２４
容量性であるリアクタンス回路４−２までの距離＝３λg／２４
容量性であるリアクタンス回路４−３までの距離＝５λg／２４
誘導性であるリアクタンス回路４−４までの距離＝３λg／２４
誘導性であるリアクタンス回路４−５までの距離＝５λg／２４
誘導性であるリアクタンス回路４−６までの距離＝７λg／２４
ただし、以下で述べる説明は、振幅検出部５及びリアクタンス回路４の個数や位置が異なる場合でも、同様に考えることができる。
【００５１】
図５の構成では、リアクタンス回路４−１〜４−６を接続するために必要な給電線路２の長さが５λg／１２となるが、図７の構成では、リアクタンス回路４−１〜４−３，４’−４〜４’−６を接続するために必要な給電線路２の長さがλg／４となり、給電線路２の長さを短くすることができる。
なお、この実施の形態２の場合のように、Ｎ＞２であれば、λg／（４Ｎ）の間隔でＮ個のリアクタンス回路４−１〜４−６が配置されるが、Ｎ＝２である場合、λgの間隔で２個のリアクタンス回路４−１，４−２が配置される。
【００５２】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による自動整合装置を示す構成図であり、図において、図５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。
図８では、Ｎ＝３，Ｍ＝６の場合を示しているが、振幅検出部５及びリアクタンス回路４の個数や位置が異なる場合でも、同様に考えることができる。
【００５３】
反射位相範囲検出回路９は、Ｎ＝３の場合、３個の振幅検出部５−１〜５−３の中の２個の振幅検出部５が接続され、２個の振幅検出部５により測定された定在波の振幅を比較する３個の比較器３０から構成される。
比較器３０−１は振幅検出部５−１により測定された定在波の振幅と、振幅検出部５−２により測定された定在波の振幅とを比較し、その比較結果を反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路１１に出力する。
比較器３０−２は振幅検出部５−１により測定された定在波の振幅と、振幅検出部５−３により測定された定在波の振幅とを比較し、その比較結果を反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路１１に出力する。
比較器３０−３は振幅検出部５−２により測定された定在波の振幅と、振幅検出部５−３により測定された定在波の振幅とを比較し、その比較結果を反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路１１に出力する。
【００５４】
反射振幅範囲検出回路１０は信号選択回路３１、減算器３２及び比較器３３から構成されている。
信号選択回路３１は反射位相範囲検出回路９における比較器３０−１〜３０−３の比較結果を参照して、３箇所の測定点における定在波の振幅の大小関係を把握することで、振幅検出部５−１〜５−３により測定された直流電圧Ｖ（測定点の定在波の振幅に対応する直流電圧）の中から、最大の定在波の振幅に対応する直流電圧Ｖmaxと、最小の定在波の振幅に対応する直流電圧Ｖminとを選択する簡易なアナログ回路である。
【００５５】
減算器３２は信号選択回路３１により選択された最大の定在波の振幅に対応する直流電圧Ｖmaxと、最小の定在波の振幅に対応する直流電圧Ｖminとの差分電圧Ｖdifを算出する。
比較器３３は給電線路２を伝搬する入射波の電界振幅に比例する参照電圧Ｖrefと減算器３２により算出された差分電圧Ｖdifを比較し、その比較結果を組み合わせ論理回路１１に出力する。
【００５６】
次に動作について説明する。
自動整合装置全体の処理内容は、上記実施の形態２と同様であるため、この実施の形態３では、反射位相範囲検出回路９及び反射振幅範囲検出回路１０の処理内容について具体的に説明する。
【００５７】
反射位相範囲検出回路９の比較器３０−１は、振幅検出部５−１により測定された直流電圧Ｖ1と、振幅検出部５−２により測定された直流電圧Ｖ2とを比較し、２つの直流電圧の大小関係を示す比較結果を反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路１１に出力する。
比較器３０−２は、振幅検出部５−１により測定された直流電圧Ｖ1と、振幅検出部５−３により測定された直流電圧Ｖ3とを比較し、２つの直流電圧の大小関係を示す比較結果を反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路１１に出力する。
比較器３０−３は、振幅検出部５−２により測定された直流電圧Ｖ2と、振幅検出部５−３により測定された直流電圧Ｖ3とを比較し、２つの直流電圧の大小関係を示す比較結果を反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路１１に出力する。
【００５８】
反射振幅範囲検出回路１０の信号選択回路３１は、比較器３０−１〜３０−３の比較結果を受けると、その比較結果が示す２つの直流電圧の大小関係から、３箇所の測定点における定在波の振幅の大小関係を把握する。
信号選択回路３１は、３箇所の測定点における定在波の振幅の大小関係を把握すると、振幅検出部５−１〜５−３により測定された直流電圧Ｖ（測定点の定在波の振幅に対応する直流電圧）の中で、最大の直流電圧Ｖmaxと最小の直流電圧Ｖminを特定し、最大の直流電圧Ｖmaxと最小の直流電圧Ｖminを減算器３２に出力する。
なお、振幅検出部５−１〜５−３により測定された直流電圧Ｖの中から、最大の直流電圧Ｖmaxと最小の直流電圧Ｖminを減算器３２に出力するようにするには、例えば、信号切り替えスイッチを用いるようにすればよい。
【００５９】
減算器３２は、信号選択回路３１から最大の直流電圧Ｖmaxと最小の直流電圧Ｖminを受けると、最大の直流電圧Ｖmaxと最小の直流電圧Ｖminの差分電圧Ｖdifを算出する。
Ｖdif＝Ｖmax−Ｖmin
差分電圧Ｖdifは、給電線路２とアンテナ１との接続端での反射振幅の範囲と対応しており、一般に入射波の振幅｜Ｅi｜が一定である場合は、反射が大きければ、差分電圧Ｖdifの値も大きくなり、反射が小さければ、差分電圧Ｖdifの値も小さくなる。そのため、差分電圧Ｖdifを算出することは、反射振幅｜Γ｜の範囲を特定することに等しい。
【００６０】
比較器３３は、減算器３２が差分電圧Ｖdifを算出すると、給電線路２を伝搬する入射波の電界振幅に比例する参照電圧Ｖrefと差分電圧Ｖdifを比較し、その比較結果を組み合わせ論理回路１１に出力する。
【００６１】
組み合わせ論理回路１１は、反射振幅範囲検出回路１０の比較器３３から比較結果を受けると、上記実施の形態１と同様に、その比較結果を参照して、給電線路２に対するリアクタンス回路４−１〜４−６の接続の要否を判断する。
例えば、参照電圧Ｖrefが１つである場合、比較器３３の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref以上である旨を示していれば、１以上のリアクタンス回路４を接続する必要があると判断する。
一方、比較器３３の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref未満である旨を示していれば、リアクタンス回路４を接続する必要がないと判断する。
【００６２】
組み合わせ論理回路１１は、１以上のリアクタンス回路４を接続する必要があると判断すると、上記実施の形態２に示している（１）〜（６）の大小関係の中から、反射位相範囲検出回路９における比較器３０−１〜３０−３の比較結果から特定される反射位相αの範囲に対応する大小関係を特定する。
組み合わせ論理回路１１は、反射位相αの範囲と対応する大小関係を特定すると、上記実施の形態２と同様に、その大小関係に対応するリアクタンス回路４が給電回路２に接続されるようにスイッチ３を制御する。
【００６３】
これにより、この実施の形態３の場合も、上記実施の形態１，２と同様に、計算機やメモリなどを用いない小型で簡易な構成の自動整合装置が得られる効果がある。
【００６４】
なお、この実施の形態３では、３個の比較器３０−１〜３０−３が反射位相範囲検出回路９に実装されているものを示したが、Ｎ個の振幅検出部５−１〜５−Ｎが実装される場合、NＣ2個の比較器３０−１〜３０−NＣ2を反射位相範囲検出回路９に実装するようにすればよい。
【００６５】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、給電線路２又は伝送線路２２に対するスイッチ３−１〜３−Ｎの接続位置がそれぞれ異なるものを示したが、スイッチ３−１〜３−Ｎの中の幾つかのスイッチ３の接続位置が略同一であってもよい。
図９はこの発明の実施の形態４による自動整合装置の一部を示す構成図である。
図９の例では、スイッチ３−１とリアクタンス回路４−１からなる直列回路と、スイッチ３−２とリアクタンス回路４−２からなる直列回路とが並列に接続されており、給電線路２に対するスイッチ３−１，３−２の接続位置が同じになっている。
また、スイッチ３−３とリアクタンス回路４−３からなる直列回路と、スイッチ３−４とリアクタンス回路４−４からなる直列回路とが並列に接続されており、給電線路２に対するスイッチ３−３，３−４の接続位置が同じになっている。
【００６６】
反射位相範囲検出回路９と反射振幅範囲検出回路１０の構造は、上記実施の形態１〜３と同様であるため説明を省略する。
ただし，組み合わせ論理回路１１の構成は，この実施の形態４と合致するよう変更しなければならない。
具体的には、以下の通りである。
【００６７】
この実施の形態４では、参照値である参照電圧Ｖrefが２つ用意されている例を説明する。ただし、参照電圧Ｖref1＞参照電圧Ｖref2である。
組み合わせ論理回路１１は、アンテナ１での反射がかなり大きいために、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref1以上である旨を示している場合（差分電圧Ｖdif≧参照電圧Ｖref1）、例えば、反射位相範囲検出回路９により特定された反射位相αの範囲が、（１）のＶ2＞Ｖ3＞Ｖ1に該当すれば、リアクタンス回路４−１を接続する必要があると判断して、スイッチ３−１を閉じる制御信号を出力する。
これにより、リアクタンス回路４−１が給電線路２に接続されて、アンテナ１と給電線路２の整合が図られるが、スイッチ３−２を閉じる制御信号は出力されないので、リアクタンス回路４−２は給電線路２に接続されない。
【００６８】
また、組み合わせ論理回路１１は、アンテナ１での反射が少し大きいために、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref2以上で、参照電圧Ｖref1未満である旨を示している場合（参照電圧Ｖref2≦差分電圧Ｖdif＜参照電圧Ｖref1）、例えば、反射位相範囲検出回路９により特定された反射位相αの範囲が、（１）のＶ2＞Ｖ3＞Ｖ1に該当すれば、リアクタンス回路４−１，４−２を接続する必要があると判断して、スイッチ３−１，３−２を閉じる制御信号を出力する。
これにより、リアクタンス回路４−１，４−２が給電線路２に接続されて、アンテナ１と給電線路２の整合が図られる。
リアクタンス回路４−１とリアクタンス回路４−２は並列に接続されているので、リアクタンス回路４−１だけが給電線路２に接続される場合より、整合動作に作用するリアクタンス値が小さくなる。
【００６９】
組み合わせ論理回路１１は、アンテナ１での反射が小さいために、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref2未満である旨を示している場合（差分電圧Ｖdif＜参照電圧Ｖref2）、リアクタンス回路４を接続する必要がないと判断し、スイッチ３を閉じる制御信号を出力しない。
【００７０】
この実施の形態４では、例えば、リアクタンス回路４−１とリアクタンス回路４−２が並列に接続されているものを示したが、リアクタンス回路４−１とリアクタンス回路４−２を単一の集中定数素子で構成してもよいし、複数の集中定数素子の組み合わせによって構成してもよい。また、スタブなどの分布定数線路で構成してもよい。
【００７１】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、スイッチ３−１〜３−Ｎの中の幾つかのスイッチ３の接続位置が略同一であるように構成したので、複数種類のサセプタンス値を並列に給電線路２に接続できるようになり、上記実施の形態１〜３よりも、反射を低減させる反射振幅｜Γ｜の範囲を拡大させることができる効果を奏する。
【００７２】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５による自動整合装置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。
可変リアクタンス回路４０−１〜４０−Ｍは一端が給電線路２の異なる位置に接続される一方、他端が接地されており、リアクタンス選択回路５０によってサセプタンス値が制御される。
なお、可変リアクタンス回路４０−１〜４０−Ｍは例えばバラクタなどを用いて構成されており、逆バイアス電圧によってサセプタンス値が離散的に制御可能な回路である。
【００７３】
リアクタンス選択回路５０は反射位相範囲検出回路９、反射振幅範囲検出回路１０、組み合わせ論理回路５１、可変リアクタンス制御信号生成回路５２及びデマルチプレクサ５３から構成されており、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果と上記振幅の大小関係に応じて、可変リアクタンス回路４０−１〜４０−Ｍのサセプタンス値を制御する回路である。なお、リアクタンス選択回路５０はリアクタンス選択手段を構成している。
【００７４】
組み合わせ論理回路５１は例えばＡＮＤ回路やＯＲ回路などの論理回路から構成されており、可変リアクタンス回路４０−１〜４０−Ｍの中から、反射位相範囲検出回路９により検出された反射の位相範囲と反射振幅範囲検出回路１０の比較結果に応じて、サセプタンス値を制御する可変リアクタンス回路４０を選択する。
可変リアクタンス制御信号生成回路５２は反射振幅範囲検出回路１０の比較結果から、可変リアクタンス回路４０の制御信号を生成する簡易なアナログ回路である。
デマルチプレクサ５３は可変リアクタンス制御信号生成回路５２により生成された制御信号を組み合わせ論理回路５１により選択された可変リアクタンス回路に分配する回路である。
【００７５】
次に動作について説明する。
振幅検出部５−１〜５−Ｎは、給電線路２における複数の測定点にそれぞれ配置されており、上記実施の形態１と同様に、給電線路２で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する。
【００７６】
リアクタンス選択回路５０の反射位相範囲検出回路９は、振幅検出部５−１〜５−Ｎから定在波の振幅｜Ｅj｜に対応する直流電圧Ｖjを受けると（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ）、上記実施の形態１と同様に、Ｎ箇所の測定点における直流電圧Ｖjから、Ｎ箇所の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を特定し、その大小関係からアンテナ１による反射位相αの範囲を検出する。
ここでは、Ｎ箇所の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を特定しているが、上記実施の形態３と同様に、定在波の振幅｜Ｅj｜に対応する直流電圧Ｖjの大小関係を特定するようにしてもよい。
【００７７】
反射振幅範囲検出回路１０は、上記実施の形態１と同様に、反射位相範囲検出回路９により特定されたＮ箇所の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を参照して、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定されたＮ箇所の測定点の中で、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜を特定する。
反射振幅範囲検出回路１０は、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜を特定すると、上記実施の形態１と同様に、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜の差分ΔＥを算出する。
ここでは、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜の差分ΔＥを算出しているが、上記実施の形態３と同様に、最大の直流電圧Ｖmaxと最小の直流電圧Ｖminの差分電圧Ｖdifを算出するようにしてもよい。
【００７８】
反射振幅範囲検出回路１０は、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜の差分ΔＥを算出すると、その差分ΔＥと所定の参照値を比較し、その比較結果を組み合わせ論理回路５１に出力する。
ここでは、差分ΔＥと所定の参照値を比較しているが、差分電圧Ｖdifと参照電圧Ｖrefを比較して、その比較結果を組み合わせ論理回路５１に出力するようにしてもよい。
【００７９】
組み合わせ論理回路５１は、反射振幅範囲検出回路１０から比較結果を受けると、上記実施の形態１，３と同様に、その比較結果を参照して、給電線路２に対する可変リアクタンス回路４０の接続の要否を判断する。
例えば、参照電圧Ｖrefが１つである場合、比較器３３の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref以上である旨を示していれば、１以上の可変リアクタンス回路４０を接続する必要があると判断する。
一方、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref未満である旨を示していれば、可変リアクタンス回路４０を接続する必要がないと判断する。
【００８０】
組み合わせ論理回路５１は、１以上の可変リアクタンス回路４０を接続する必要があると判断すると、反射位相範囲検出回路９により特定された反射位相範囲に対応する可変リアクタンス回路４０を特定する。即ち、可変リアクタンス回路４０−１〜４０−Ｍの中から、サセプタンス値を制御する可変リアクタンス回路４０を選択する。
例えば、上記実施の形態２に示している（１）〜（６）の大小関係の中で、反射位相範囲検出回路９の比較結果から特定される反射位相αの範囲と合致する大小関係を特定し、その大小関係に対応する可変リアクタンス回路４０を選択する。
【００８１】
可変リアクタンス制御信号生成回路５２は、反射振幅範囲検出回路１０から比較結果を受けると、その比較結果にしたがって可変リアクタンス回路４０の制御信号を生成する。
可変リアクタンス制御信号生成回路５２による制御信号の生成処理の具体例は以下の通りである。
例えば、参照電圧Ｖrefが１つである場合、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果は、給電線路２に対する可変リアクタンス回路４０の接続の要否を示している。
また、参照電圧Ｖrefが２以上ある場合、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果は、アンテナ１での反射の程度を示しているので、給電線路２に接続する可変リアクタンス回路４０のサセプタンス値の程度（例えば、大きなサセプタンス値、中程度のサセプタンス値、小さなサセプタンス値、０のサセプタンス値）を示していることに等しい。
【００８２】
そこで、可変リアクタンス制御信号生成回路５２は、例えば、参照電圧Ｖrefが２つである場合、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref1以上である旨を示している場合（差分電圧Ｖdif≧参照電圧Ｖref1）、アンテナ１での反射がかなり大きいため、可変リアクタンス回路４０のサセプタンス値を１００％とする制御信号を生成する。
反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref2以上で、参照電圧Ｖref1未満である旨を示している場合（参照電圧Ｖref2≦差分電圧Ｖdif＜参照電圧Ｖref1）、アンテナ１での反射が少し大きいため、可変リアクタンス回路４０のサセプタンス値を５０％とする制御信号を生成する。
反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref2未満である旨を示している場合（差分電圧Ｖdif＜参照電圧Ｖref2）、アンテナ１での反射が小さいため、可変リアクタンス回路４０のサセプタンス値を０％とする制御信号を生成する。
【００８３】
デマルチプレクサ５３は、可変リアクタンス制御信号生成回路５２が制御信号を生成すると、その制御信号を組み合わせ論理回路５１により選択された可変リアクタンス回路４０に分配する。
例えば、可変リアクタンス制御信号生成回路５２により生成された制御信号が、サセプタンス値を５０％とする制御信号であるとき、組み合わせ論理回路５１により選択された可変リアクタンス回路４０が、可変リアクタンス回路４０−１と可変リアクタンス回路４０−２であれば、サセプタンス値を５０％とする制御信号を可変リアクタンス回路４０−１，４−２に出力する。
【００８４】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、アンテナ１での反射の程度に応じて、給電線路２に接続するサセプタンス値を細かく制御することができるため、上記実施の形態１〜４よりも、更に反射を低減することができる効果を奏する。
また、スイッチ３−１〜３−Ｍを実装する必要がないため、上記実施の形態１〜４よりも、給電線路２の近傍において、レイアウトの自由度が向上する効果を奏する。
【００８５】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、給電線路２（または、伝送線路２２）と並列にリアクタンス回路４−１〜４−６又は可変リアクタンス回路４０−１〜４０−Ｍが接続されるものを示したが、給電線路２（または、伝送線路２２）と直列にリアクタンス回路４−１〜４−６又は可変リアクタンス回路４０−１〜４０−Ｍが接続されていてもよい。
【００８６】
図１１はこの発明の実施の形態６による自動整合装置の一部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。
図１１では、給電線路２に対して直列に接続されるリアクタンス回路６１の位置を分かり易くするため、アンテナ１との接続端に近い方向から順に、給電線路２−１，２−２，・・・，２−（ｉ−１），２−ｉのように表記している。
また、給電線路２−（ｉ−１）に接続されるスイッチ３及びリアクタンス回路４をスイッチ３−（ｉ−１）、リアクタンス回路４−（ｉ−１）のように表記し、給電線路２−ｉに接続されるスイッチ３及びリアクタンス回路４をスイッチ３−ｉ、リアクタンス回路４−ｉのように表記している。
さらに、給電線路２−（ｉ−１）と給電線路２−ｉ間に直列に接続されるリアクタンス回路をリアクタンス回路６１−ｉのように表記し、リアクタンス回路６１−ｉと並列に接続されるスイッチをスイッチ６０−ｉのように表記している。
【００８７】
この実施の形態６では、組み合わせ論理回路１１が、反射位相範囲検出回路９により検出された反射の位相範囲と反射振幅範囲検出回路１０の比較結果に応じて、スイッチ３−ｉやスイッチ６０−ｉ等の開閉を制御することで、リアクタンス回路４−ｉやリアクタンス回路６１−ｉを給電線路２に接続する。
【００８８】
上記実施の形態１〜５では、リアクタンス回路４が接続された点からアンテナ１側を見たインピーダンスが、自動整合回路を接続した効果によって、等コンダクタンス円上を移動する。
この実施の形態６では、給電線路２に対して並列に接続されるリアクタンス回路４だけでなく、給電線路２に対して直列に接続されるリアクタンス回路６１が設置されているため、スイッチ６０の開閉を制御することで、インピーダンスが等コンダクタンス円上だけでなく、等レジスタンス円上でも移動できるようになる。
このような構成とすることで、アンテナ１側を見たインピーダンスを上記実施の形態１〜５よりも細かく制御することができるようになり、さらに、反射を低減することができる効果を奏する。
【００８９】
実施の形態７．
上記実施の形態２では、λg／６の間隔で３個の振幅検出部５−１〜５−３が給電線路２上に配置された場合について具体例を示したが、この実施の形態７では、振幅検出部５の個数が更に増えた場合において、その振幅検出部５を設置する位置の決定方法について説明する。
この実施の形態７では、アンテナ１と給電線路２の境界での反射位相を変化させた場合に、Ｎ個の振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定される定在波の振幅の大小関係の組み合わせをNＣ2次元の２値の状態ベクトルで表すとき、取り得る状態ベクトル間のハミング距離（すべての組み合わせによる状態ベクトル間のハミング距離）、あるいは、隣接した位相範囲を示す状態ベクトル間のハミング距離の最小値が１になるような給電線路２上の位置に、Ｎ個の振幅検出部５−１〜５−Ｎが配置されるようにすることを特徴とする。
以下、振幅検出部５の設置位置の決定方法を具体的に説明する。
【００９０】
この実施の形態７では、給電線路２における線路内波長がλgであるとする。
図１２は５個の振幅検出部５−１〜５−５がλg／１０の間隔で配置されたとき、５個の振幅検出部５−１〜５−５によって、給電線路２上に発生する定在波の振幅Ｅ1〜Ｅ5が測定された一例を示している。
また、図１３は、図１２で示されている定在波振幅Ｅ5を除去して、定在波振幅Ｅ1〜Ｅ4の測定例を示している。
【００９１】
反射位相範囲検出回路９によって特定できるアンテナ１と給電線路２の接続端での反射位相範囲が、スミスチャートを等分割するように振幅検出部５を配置する。
例えば、上記実施の形態１で示したように、Ｎ個の振幅検出部５をλg／（２Ｎ）の間隔で配置した場合には、Ｎ＞２ならば、反射位相範囲は、１８０／Ｎ度の等間隔で特定することができる。
図１２の定在波振幅Ｅ1〜Ｅ5の大小関係を比較すると、以下の（１）〜（１０）に示すように、３６°間隔で反射位相を特定することができる。
図１２では、定在波振幅Ｅ1〜Ｅ5の大小関係が入れ替わる全ての点において、２つの各定在波振幅の大小関係が同時に変化している。
【００９２】
（１）Ｅ4 ＞ Ｅ3 ＞ Ｅ5＞ Ｅ2 ＞ Ｅ1    →    −π ＜α ＜−４π／５
（２）Ｅ4 ＞ Ｅ5 ＞ Ｅ3＞ Ｅ1 ＞ Ｅ2    →    −４π／５ ＜α ＜−３π／５
（３）Ｅ5 ＞ Ｅ4 ＞ Ｅ1＞ Ｅ3 ＞ Ｅ2    →    −３π／５ ＜α ＜−２π／５
（４）Ｅ5 ＞ Ｅ1 ＞ Ｅ4＞ Ｅ2 ＞ Ｅ3    →    −２π／５ ＜α ＜−π／５
（５）Ｅ1 ＞ Ｅ5 ＞ Ｅ2＞ Ｅ4 ＞ Ｅ3    →    −π／５ ＜α ＜０
（６）Ｅ1 ＞ Ｅ2 ＞ Ｅ5＞ Ｅ3 ＞ Ｅ4    →    ０ ＜α ＜π／５
（７）Ｅ2 ＞ Ｅ1 ＞ Ｅ3＞ Ｅ5 ＞ Ｅ4    →    π／５ ＜α ＜２π／５
（８）Ｅ2 ＞ Ｅ3 ＞ Ｅ1＞ Ｅ4 ＞ Ｅ5    →    ２π／５ ＜α ＜３π／５
（９）Ｅ3 ＞ Ｅ2 ＞ Ｅ4＞ Ｅ1 ＞ Ｅ5    →    ３π／５ ＜α ＜４π／５
（１０）Ｅ3 ＞ Ｅ4 ＞ Ｅ2＞ Ｅ5 ＞ Ｅ1  →    ４π／５ ＜α ＜π
【００９３】
なお、図１３より、定在波振幅Ｅ5を測定しなくても、以下の（１）〜（１０）に示すように、３６°間隔で反射位相を特定することができる。
（１）Ｅ4 ＞ Ｅ3 ＞ Ｅ2 ＞ Ｅ1    →    −π ＜α ＜−４π／５
（２）Ｅ4 ＞ Ｅ3 ＞ Ｅ1 ＞ Ｅ2    →    −４π／５ ＜α ＜−３π／５
（３）Ｅ4 ＞ Ｅ1 ＞ Ｅ3 ＞ Ｅ2    →    −３π／５ ＜α ＜−２π／５
（４）Ｅ1 ＞ Ｅ4 ＞ Ｅ2 ＞ Ｅ3    →    −２π／５ ＜α ＜−π／５
（５）Ｅ1 ＞ Ｅ2 ＞ Ｅ4 ＞ Ｅ3    →    −π／５ ＜α ＜０
（６）Ｅ1 ＞ Ｅ2 ＞  Ｅ3 ＞ Ｅ4    →    ０ ＜α ＜π／５
（７）Ｅ2 ＞ Ｅ1 ＞  Ｅ3 ＞ Ｅ4   →    π／５ ＜α ＜２π／５
（８）Ｅ2 ＞ Ｅ3 ＞  Ｅ1 ＞ Ｅ4   →    ２π／５ ＜α ＜３π／５
（９）Ｅ3 ＞ Ｅ2 ＞ Ｅ4 ＞ Ｅ1    →    ３π／５ ＜α ＜４π／５
（１０）Ｅ3 ＞ Ｅ4 ＞ Ｅ2＞ Ｅ1    →    ４π／５ ＜α ＜π
【００９４】
即ち、Ｎ＝５において、Ｎ個の振幅検出部５−１〜５−Ｎをλg／（２Ｎ）の間隔で配置した場合、冗長な振幅検出部５が存在することになり、振幅検出部５−１〜５−Ｎの配置方法として適切でない。以下では、冗長な振幅検出部５の有無を判定する指標を明示する。
【００９５】
Ｎ=５の場合、２つの信号の大小を比較する比較器が、5Ｃ2=１０個必要となる。
大小を比較する比較器ｋの出力をｓk（ｈｉｇｈ＝１， ｌｏｗ＝０とする）として、各比較器の出力ｓ1〜ｓ10を以下のように定義する。
【００９６】
Ｅ1 ＞ Ｅ2 → ｓ1＝１
Ｅ1 ＜ Ｅ2 → ｓ1＝０
Ｅ1 ＞ Ｅ3 → ｓ2＝１
Ｅ1 ＜ Ｅ3 → ｓ2＝０
Ｅ1 ＞ Ｅ4 → ｓ3＝１
Ｅ1 ＜ Ｅ4 → ｓ3＝０
Ｅ1 ＞ Ｅ5 → ｓ4＝１
Ｅ1 ＜ Ｅ5 → ｓ4＝０
Ｅ2 ＞ Ｅ3 → ｓ5＝１
Ｅ2 ＜ Ｅ3 → ｓ5＝０
Ｅ2 ＞ Ｅ4 → ｓ6＝１
Ｅ2 ＜ Ｅ4 → ｓ6＝０
Ｅ2 ＞ Ｅ5 → ｓ7＝１
Ｅ2 ＜ Ｅ5 → ｓ7＝０
Ｅ3 ＞ Ｅ4 → ｓ8＝１
Ｅ3 ＜ Ｅ4 → ｓ8＝０
Ｅ3 ＞ Ｅ5 → ｓ9＝１
Ｅ3 ＜ Ｅ5 → ｓ9＝０
Ｅ4 ＞ Ｅ5 → ｓ10＝１
Ｅ4 ＜ Ｅ5 → ｓ10＝０
【００９７】
定在波振幅の大小関係を形式的に表すために、状態ベクトルとして、ｓkを要素とする２値のNＣ2次元の状態ベクトルＳを定義する。
Ｓ=［ｓ1，ｓ2，ｓ3，・・・，ｓ10］
以下、反射位相の範囲と状態ベクトルＳの対応関係を明示する。
【００９８】
−π ＜α ＜−４π／５          →  ［００００００００１１］＝Ｓ1
−４π／５ ＜α ＜−３π／５    →  ［１００００００００１］＝Ｓ2
−３π／５ ＜α ＜−２π／５    →  ［１１００００００００］＝Ｓ3
−２π／５ ＜α ＜−π／５      →  ［１１１０１０００００］＝Ｓ4
−π／５ ＜α ＜０              →  ［１１１１１１００００］＝Ｓ5
０ ＜α ＜π／５                →  ［１１１１１１１１００］＝Ｓ6
π／５ ＜α ＜２π／５          →  ［０１１１１１１１１０］＝Ｓ7
２π／５ ＜α ＜３π／５        →  ［００１１１１１１１１］＝Ｓ8
３π／５ ＜α ＜４π／５        →  ［０００１０１１１１１］＝Ｓ9
４π／５ ＜α ＜π              →  ［００００００１１１１］＝Ｓ10
【００９９】
ここで、隣接する状態ベクトルＳkと状態ベクトルＳk+1、及び状態ベクトルＳ10と状態ベクトルＳ1のハミング距離ｄＨ（Ｓp，Ｓq）を計算すると、以下のようになる。
【０１００】
ｄＨ（Ｓ1，Ｓ2）＝２
ｄＨ（Ｓ2，Ｓ3）＝２
ｄＨ（Ｓ3，Ｓ4）＝２
ｄＨ（Ｓ4，Ｓ5）＝２
ｄＨ（Ｓ5，Ｓ6）＝２
ｄＨ（Ｓ6，Ｓ7）＝２
ｄＨ（Ｓ7，Ｓ8）＝２
ｄＨ（Ｓ8，Ｓ9）＝２
ｄＨ（Ｓ9，Ｓ10）＝２
ｄＨ（Ｓ10，Ｓ1）＝２
【０１０１】
図１２における２つの大小関係が同時に変化する現象が、ｄＨ＝２に対応している。
したがって、ハミング距離ｄＨの最小値が１でない場合、反射位相範囲全体において、定在波振幅の大小関係は少なくとも２つ同時に変化することになる。
即ち、ハミング距離ｄＨの最小値が１でない場合、冗長な測定点が存在するので、測定点を削除することができることになる。
例えば、Ｎ個の振幅検出部５−１〜５−Ｎを給電線路２上にλg／（４Ｎ−６）の間隔で配置すれば、ハミング距離ｄＨの最小値は１となる。このとき、特定できる反射位相範囲は１８０／（２Ｎ−３）度の等間隔になる。
【０１０２】
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、定在波振幅の大小関係を２値ベクトルで表し、ベクトル間のハミング距離を計算することで、冗長な振幅検出部５の有無を判定するようにすれば、冗長な振幅検出部５を除去することができるため、反射位相範囲検出回路９の小型化や、高精度化を図ることができる効果を奏する。
【０１０３】
実施の形態８．
図１４はこの発明の実施の形態８による自動整合装置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。
リアクタンス選択回路７０は反射位相範囲検出回路９、反射振幅範囲検出回路１０及び組み合わせ論理回路７１から構成されており、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定された複数の測定点における定在波の振幅の大小関係を特定するとともに、複数の測定点の中で最大の定在波の振幅と最小の定在波の振幅との差分を所定の参照値と比較し、その比較結果、上記振幅の大小関係及び自動整合装置の外部から入力される周波数情報（給電線路２上の信号の周波数を示す情報）に応じて、スイッチ３−０〜３−Ｍの開閉を制御する回路である。なお、リアクタンス選択回路７０はリアクタンス選択手段を構成している。
【０１０４】
組み合わせ論理回路７１は反射振幅範囲検出回路１０の比較結果と、反射位相範囲検出回路９により特定された複数の測定点における定在波振幅の大小関係と、自動整合装置の外部から入力される周波数情報とに応じて、スイッチ３−１〜３−Ｍの開閉を制御する回路である。
なお、自動整合装置の外部から入力される周波数情報は、１または複数の２値の信号の組み合わせによって表現されているものとする。このとき、周波数の厳密な値は必ずしも必要でなく、組み合わせ論理回路７１の構成に応じて、ある範囲を持った値でよい。
周波数情報の具体例としては、端末が動作しているバンドを示す情報や、端末が動作しているチャンネルを示す情報などが考えられる。
【０１０５】
上記実施の形態１，２，３，５では、給電線路２に対する振幅検出部５やスイッチ３の位置を、給電線路２内での波長λgを用いて定義している。そのため、端末の動作周波数によって、振幅検出部５やスイッチ３の電気的な位置が変化して、本発明によるアンテナ１のチューニング性能が変化する。
そこで、この実施の形態８では、組み合わせ論理回路７１が、自動整合装置の外部から入力された周波数情報を用いて、振幅検出部５やスイッチ３の電気的な位置の変化による影響を補正することで、上記実施の形態１，２，３，５よりも広い帯域で自動整合を行えるようにしている。
【０１０６】
次に動作について説明する。
振幅検出部５−１〜５−Ｎは、給電線路２における複数の測定点にそれぞれ配置されており、上記実施の形態１と同様に、給電線路２で発生している定在波の振幅を当該測定点で測定する。
【０１０７】
リアクタンス選択回路７０の反射位相範囲検出回路９は、振幅検出部５−１〜５−Ｎから定在波の振幅｜Ｅj｜に対応する直流電圧Ｖjを受けると（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ）、上記実施の形態１と同様に、Ｎ箇所の測定点における直流電圧Ｖjから、Ｎ箇所の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を特定し、その大小関係からアンテナ１による反射位相αの範囲を検出する。
ここでは、Ｎ箇所の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を特定しているが、上記実施の形態３と同様に、定在波の振幅｜Ｅj｜に対応する直流電圧Ｖjの大小関係を特定するようにしてもよい。
【０１０８】
反射振幅範囲検出回路１０は、上記実施の形態１と同様に、反射位相範囲検出回路９により特定されたＮ箇所の測定点における定在波の振幅｜Ｅj｜の大小関係を参照して、振幅検出部５−１〜５−Ｎにより測定されたＮ箇所の測定点の中で、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜を特定する。
反射振幅範囲検出回路１０は、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜を特定すると、上記実施の形態１と同様に、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜の差分ΔＥを算出する。
ここでは、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜の差分ΔＥを算出しているが、上記実施の形態３と同様に、最大の直流電圧Ｖmaxと最小の直流電圧Ｖminの差分電圧Ｖdifを算出するようにしてもよい。
【０１０９】
反射振幅範囲検出回路１０は、最大の定在波の振幅｜Ｅmax｜と最小の定在波の振幅｜Ｅmin｜の差分ΔＥを算出すると、その差分ΔＥと所定の参照値を比較し、その比較結果を組み合わせ論理回路７１に出力する。
ここでは、差分ΔＥと所定の参照値を比較しているが、差分電圧Ｖdifと参照電圧Ｖrefを比較して、その比較結果を組み合わせ論理回路７１に出力するようにしてもよい。
【０１１０】
組み合わせ論理回路７１は、反射振幅範囲検出回路１０から比較結果を受けると、上記実施の形態１，３，５と同様に、その比較結果を参照して、給電線路２に対するリアクタンス回路４−１〜４−Ｍの接続の要否を判断する。
例えば、参照電圧Ｖrefが１つである場合、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref以上であれば、１以上のリアクタンス回路４を接続する必要があると判断する。
一方、反射振幅範囲検出回路１０の比較結果が、差分電圧Ｖdifが参照電圧Ｖref未満である旨を示していれば、リアクタンス回路４を接続する必要がないと判断する。
【０１１１】
組み合わせ論理回路７１は、１以上のリアクタンス回路４を接続する必要があると判断すると、反射位相範囲検出回路９により特定された複数の測定点における定在波振幅の大小関係と、自動整合装置の外部から入力される周波数情報とから、反射位相範囲に対応するスイッチ３を特定する。
そして、組み合わせ論理回路７１は、反射位相範囲に対応するスイッチ３を閉じて、それ以外のスイッチ３を開く制御信号を生成し、その制御信号をスイッチ３−１〜３−Ｍに出力する。
【０１１２】
例えば、組み合わせ論理回路７１は、自動整合装置の外部から入力される周波数情報が示す周波数と、振幅検出部５やスイッチ３の位置を決定する際に仮定された周波数ｆ０とを比較する。
そして、その周波数情報が示す周波数と周波数ｆ０が同程度であれば、制御則として、「制御則０」を利用し、その周波数情報が示す周波数が周波数ｆ０よりも一定以上低い周波数であれば、制御則として、「制御則１」を利用する。また、その周波数情報が示す周波数が周波数ｆ０よりも一定以上高い周波数であれば、制御則として、「制御則２」を利用する。
組み合わせ論理回路７１は、利用する制御則を決定すると、その制御則にしたがって反射位相範囲に対応するスイッチ３を特定し、そのスイッチ３を閉じて、それ以外のスイッチ３を開く制御信号を生成する。
ここで、制御則は、例えば、上記実施の形態１に開示している反射位相範囲とスイッチの対応関係を明示するものであり、「制御則０」と「制御則１」と「制御則２」では、同じスイッチに対する反射位相範囲が互いにずれているものなどが考えられる。
なお、制御則の数は３つに限るものではなく、適切に組み合わせ論理回路７１が構成され、周波数情報が自動整合装置の外部から入力されるならば、任意の数でよい。
【０１１３】
ここでは、組み合わせ論理回路７１が制御信号を生成しているが、図示せぬ制御信号生成回路が、組み合わせ論理回路７１の特定結果に応じて制御信号を生成するようにしてもよい。
【０１１４】
以下、周波数毎に制御則を切り替えることで、設計周波数以外の周波数範囲においても、反射を低減することができることを説明する。
図１において、給電線路２における設計周波数ｆ０での線路内波長がλgであるとして、λg／１０の間隔で４個の振幅検出部５−１〜５−４が配置され、λg／１２の間隔で６個のリアクタンス回路４−１〜４−６が配置されているものとする。
このため、アンテナ１と給電線路２の接続端から振幅検出部５−１〜５−３までの距離や、その接続端からリアクタンス回路４−１〜４−６までの距離は、下記のようになる。
【０１１５】
振幅検出部５−１までの距離＝０
振幅検出部５−２までの距離＝λg／１０
振幅検出部５−３までの距離＝λg／５
振幅検出部５−４までの距離＝３λg／１０
リアクタンス回路４−１までの距離＝  λg／２４
リアクタンス回路４−２までの距離＝３λg／２４
リアクタンス回路４−３までの距離＝５λg／２４
リアクタンス回路４−４までの距離＝７λg／２４
リアクタンス回路４−５までの距離＝９λg／２４
リアクタンス回路４−６までの距離＝１１λg／２４
【０１１６】
給電線路２に接続されたリアクタンス回路４のサセプタンス値は、給電線路２の特性インピーダンスがＺ0であるとき、中心周波数ｆ０において、２／（√３Ｚ0）［１／Ω］であるとする。
また、リアクタンス回路を接続する前のＶＳＷＲは４．０であるとする。
【０１１７】
以上のように構成された自動整合装置では、例えば、制御則０に基づいて適切なリアクタンス回路を接続することで、設計周波数ｆ０において、ＶＳＷＲを２．９以下に改善することができる。
ただし、設計周波数ｆ０よりも高い周波数ｆ１＝１．１４ｆ０において、リアクタンス回路４を制御則０に基づいて接続すると、ＶＳＷＲは５．７以下となり、リアクタンス回路４の接続により整合状態は悪化する。
一方、周波数ｆ１において、設計周波数ｆ０の場合とは異なる制御則１を用いて適切なリアクタンス回路４を接続すれば、周波数ｆ１においても、ＶＳＷＲを３．２以下に改善することができる。
【０１１８】
以上で明らかなように、この実施の形態８によれば、給電線路２に入力されるＲＦ信号の周波数に応じてリアクタンス選択回路７０の制御則を変更するため、上記実施の形態１〜７よりも、広い周波数範囲において反射を低減することができる効果を奏する。
【０１１９】
なお、この実施の形態８では、給電線路２に対して、スイッチ３−１〜３−Ｍを介してリアクタンス回路４−１〜４−Ｍが接続されているものを示したが、説明に用いたスイッチやリアクタンス回路の構成に限られたものではなく、例えば、上記実施の形態４，６のように、リアクタンス回路４−１〜４−Ｍが給電線路２に接続されている場合でもよいし、上記実施の形態５のように、デマルチプレクサで制御される可変リアクタンス回路が接続されている場合でも、組み合わせ論理回路７１が適切に構成されているならば、同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
この実施の形態８では、振幅検出部５−１〜５−Ｎが、給電線路２におけるＮ箇所の測定点にそれぞれ配置されている自動整合装置に対して、リアクタンス選択回路７０が適用されているものを示したが、図４に示すように、振幅検出部５−１〜５−Ｎが、伝送線路２２におけるＮ箇所の測定点にそれぞれ配置されている自動整合装置に対して、リアクタンス選択回路７０が適用されているものであってもよく、同様の効果を奏することができる。
【０１２１】
また、この実施の形態８では、給電線路２（または、伝送線路２２）と並列にリアクタンス回路４が接続されている自動整合装置に対して、リアクタンス選択回路７０が適用されているものを示したが、図１１に示すように、給電線路２（または、伝送線路２２）と直列にリアクタンス回路６１（または、可変リアクタンス回路）が接続され、そのリアクタンス回路６１（または、可変リアクタンス回路）と並列にスイッチ６０が接続されている自動整合装置に対して、リアクタンス選択回路７０が適用されているものであってもよく、同様の効果を奏することができる。
【０１２２】
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。
【符号の説明】
【０１２３】
１  アンテナ（負荷）、２  給電線路、３−１〜３−Ｍ  スイッチ、４−１〜４−Ｍ  リアクタンス回路、４’−４〜４’−６  誘導性のリアクタンス回路、５−１〜５−Ｎ  振幅検出部（振幅検出手段）、６−１〜６−Ｎ  結合器、７−１〜７−Ｎ  検波回路、８  リアクタンス選択回路（リアクタンス選択手段）、９  反射位相範囲検出回路、１０  反射振幅範囲検出回路、１１  組み合わせ論理回路、２１  結合器、２２  伝送線路、３０−１〜３０−３  比較器、３１  信号選択回路、３２  減算器、３３  比較器、４０−１〜４０−Ｍ  可変リアクタンス回路、５０  リアクタンス選択回路（リアクタンス選択手段）、５１  組み合わせ論理回路、５２  可変リアクタンス制御信号生成回路、５３  デマルチプレクサ、６０−ｉ  スイッチ、６１−ｉ  リアクタンス回路、７０  リアクタンス選択回路（リアクタンス選択手段）、７１  組み合わせ論理回路。
【図１】
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【図２】
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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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【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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