(57)【要約】【課題】中心周波数での特性インピーダンス３６Ωの１／４λホイップアンテナを、ＶＨＦ以下で整合する。【解決手段】  導電性素材を有する服とＶＨＦ携帯無線機とＶＨＦの１／４λホイップアンテナとを有する無線システムにおいて、前記ＶＨＦ携帯無線機は進行波検出回路と反射波検出回路と整合回路とＣＰＵとを有し、前記ＶＨＦ携帯無線機と前記アンテナとは１／８波長以下で高周波的に同通接続され、前記整合回路は、演算増幅器出力にと負電源又は正電源とでバイアスされた、可変容量の強誘電セラミックコンデンサと一定容量の低損失セラミックコンデンサとを有し、前記ＶＨＦ携帯無線機は、一定電力の無変調搬送波で試験送信を行う手段を有し、前記一定電力の無変調搬送波で試験送信して、前記進行波検出回路と前記反射波検出回路の比（ＶＳＷＲ）が最小になるように、前記ＣＰＵは前記演算増幅器出力を調整して、前記アンテナと前記無線機との整合を行う。【選択図】  図１
2016063288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＨＦ携帯無線機とＶＨＦ空中線とを有する無線機の整合回路において、
前記ＶＨＦ携帯無線機は進行波検出回路と第１のＡＤＣと反射波検出回路と第２のＡＤＣと除算回路と整合回路とを有し、前記ＶＨＦ携帯無線機と前記ＶＨＦ空中線とは１／８波長以下で高周波的に接続され、
前記整合回路は、演算増幅器と前記演算増幅器出力に負電源又は正電源とでバイアスされた、可変容量のコンデンサとを有し、
前記ＶＨＦ携帯無線機は、一定電力の無変調搬送波で試験送信を行う手段を有し、
前記一定電力の無変調搬送波で試験送信して、前記進行波検出回路の出力の前記第１のＡＤＣ結果と前記反射波検出回路の出力の前記第２のＡＤＣ結果との前記除算回路の出力であるＶＳＷＲが最小になるように、前記演算増幅器出力を調整して、前記空中線の特性インピーダンスと前記無線機の出力インピーダンスとの整合を行うことを特徴とする無線機の整合回路。
【請求項２】
導電性素材を有する装着具と、該装着具に装着されるＶＨＦ携帯無線機と、該ＶＨＦ携帯無線機に接続される整合回路にて整合を行うＶＨＦ空中線とより構成された無線機であって、
前記ＶＨＦ携帯無線機は進行波検出回路と第１のＡＤＣと反射波検出回路と第２のＡＤＣと除算回路と整合回路とを有し、前記ＶＨＦ携帯無線機と前記ＶＨＦ空中線とは１／８波長以下で高周波的に接続され、
前記整合回路は、演算増幅器と前記演算増幅器出力に負電源又は正電源とでバイアスされた、可変容量のコンデンサとを有し、
前記ＶＨＦ携帯無線機は、一定電力の無変調搬送波で試験送信を行う手段を有し、
前記一定電力の無変調搬送波で試験送信して、前記進行波検出回路の出力の前記第１のＡＤＣ結果と前記反射波検出回路の出力の前記第２のＡＤＣ結果との前記除算回路の出力であるＶＳＷＲが最小になるように、前記演算増幅器出力を調整して、前記空中線の特性インピーダンスと前記無線機の出力インピーダンスとの整合を行うことを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中線の整合回路及び、整合回路を備えた無線機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に空中線は、狭帯域に対して整合し、無線機を広帯域化した場合には空中線を複数持つこととなる。空中線を広帯域に整合を行うとすると、空中線ゲインとＶＳＷＲを犠牲にした広帯域整合となっていた。そのため、無線機と空中線において不整合がおき通達距離が届かないこととなる。
【０００３】
例えば、接地空中線のモノポールアンテナの一種である１／４波長垂直接地アンテナ（以下１／４λホイップアンテナ）は、中心周波数での特性インピーダンスが約３６Ωである。グランドプレーンの上に配置して性能を発揮する。グラントプレーンに電気影像ができλ/2のアンテナとして利得2dBiとなる。
１／２波長ダイポールアンテナの中心周波数での特性インピーダンスは１／４λホイップアンテナの約３６Ωの倍の約７２Ωである。そのため、１／２波長ダイポールアンテナの特性インピーダンス約７２Ωは特性インピーダンス７５Ωの同軸線と誤差が少なく整合できる。特性インピーダンス約３６Ωの１／４λホイップアンテナは特性インピーダンス５０Ωの同軸線に対し、中心周波数でも直列のローディングコイルか並列のコンデンサを用いて、５０Ωの同軸線に整合する必要がある。
【０００４】
そのため、無線機を広帯域化しても１／４λホイップアンテナを複数持つこととなる。または、１／４λホイップアンテナを広帯域に固定の整合を行い空中線ゲインとＶＳＷＲを犠牲にしていた。そのため、無線機と１／４λホイップアンテナにおいて不整合がおき、無線機送信電力とアンテナ理論利得との積に比較して伝搬距離が短くなる。
または、ホイップアンテナにタップ付ローディングコイルを直列に挿入するか可変容量（バリアブルコンデンサ：バリコン）を並列に挿入し、周波数に対応して、進行波と反射波の比となる定在波比が最小になる様に、ローディングコイルかバリコンを調整している。
【０００５】
特許文献１には、無線機とアンテナとの間に可変容量を接続して無線機と可変容量との間の点に可変インダクタンスを接続した整合回路２２により無線機からアンテナを見たインピーダンスを整合する技術が開示されている。
また、特許文献２には、衣類に組み込む広帯域アンテナと異なる周波数へ最適化する整合回路網の技術する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４６３２２
【特許文献２】特表２０１３−５０４１３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術において、空中線単体で整合をとり、その整合は、無限のＧＮＤ上に取り付けた状態で測定するため、理想状態であり実際に人間が装着した時と差異がある。そこで、空中線の性能が理想状態の性能ではなく実運用上にそくした人体に装着した場合において最も性能を発揮できる状態にすることを目的とする。空中線の性能を発揮とは、装着する人体の影響に応じ整合が可能であることを利用する。
これは、人体に無線機を装着した際の人体の影響を最小限とし空中線側のGND部分にあたる地線にGND、L、Cを切り替え、アクティブに整合することにより空中線性能を上げる回路とするものである。
【０００８】
中心周波数での特性インピーダンス３６Ωの１／４波長垂直接地空中線（１／４λホイップアンテナ）を、ＶＨＦ以下で整合する。これにより周波数により大きく変動する空中線性能を整合し空中線性能の向上し通達距離を確保することができる整合回路を備えた無線機とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するため、
ＶＨＦ携帯無線機とＶＨＦ空中線とを有する無線機の整合回路において、
前記ＶＨＦ携帯無線機は進行波検出回路と第１のＡＤＣと反射波検出回路と第２のＡＤＣと除算回路と整合回路とを有し、前記ＶＨＦ携帯無線機と前記ＶＨＦ空中線とは１／８波長以下で高周波的に接続され、
前記整合回路は、演算増幅器と前記演算増幅器出力に負電源又は正電源とでバイアスされた、可変容量のコンデンサとを有し、
前記ＶＨＦ携帯無線機は、一定電力の無変調搬送波で試験送信を行う手段を有し、
前記一定電力の無変調搬送波で試験送信して、前記進行波検出回路の出力の前記第１のＡＤＣ結果と前記反射波検出回路の出力の前記第２のＡＤＣ結果との前記除算回路の出力であるＶＳＷＲが最小になるように、前記演算増幅器出力を調整して、前記空中線の特性インピーダンスと前記無線機の出力インピーダンスとの整合を行うことを特徴とする無線機の整合回路である。
【００１０】
また、本発明は上記課題を解決するため、
導電性素材を有する装着具と、該装着具に装着されるＶＨＦ携帯無線機と、該ＶＨＦ携帯無線機に接続される整合回路にて整合を行うＶＨＦ空中線とより構成された無線機であって、
前記ＶＨＦ携帯無線機は進行波検出回路と第１のＡＤＣと反射波検出回路と第２のＡＤＣと除算回路と整合回路とを有し、前記ＶＨＦ携帯無線機と前記ＶＨＦ空中線とは１／８波長以下で高周波的に接続され、
前記整合回路は、演算増幅器と前記演算増幅器出力に負電源又は正電源とでバイアスされた、可変容量のコンデンサとを有し、
前記ＶＨＦ携帯無線機は、一定電力の無変調搬送波で試験送信を行う手段を有し、
前記一定電力の無変調搬送波で試験送信して、前記進行波検出回路の出力の前記第１のＡＤＣ結果と前記反射波検出回路の出力の前記第２のＡＤＣ結果との前記除算回路の出力であるＶＳＷＲが最小になるように、前記演算増幅器出力を調整して、前記空中線の特性インピーダンスと前記無線機の出力インピーダンスとの整合を行うことを特徴とする無線機である。
【００１１】
また、本発明は上記課題を解決するため、
導電性素材を有する服と５０Ω出力インピーダンスのＶＨＦ携帯無線機と（中心周波数での特性インピーダンス３６Ωの）ＶＨＦの１／４波長垂直接地空中線（１／４λホイップアンテナ）とを有する無線システムにおいて、
前記ＶＨＦ携帯無線機は進行波検出回路と第１のＡＤＣと反射波検出回路と第２のＡＤＣと除算回路と整合回路とＣＰＵとＤＡＣとを有し、前記ＶＨＦ携帯無線機と前記ＶＨＦ空中線とは１／８波長以下で高周波的に同通接続され、
前記整合回路は、演算増幅器と前記演算増幅器出力に負電源又は正電源とでバイアスされた、可変容量の強誘電セラミックコンデンサと一定容量の低損失セラミックコンデンサとを有し、
前記ＶＨＦ携帯無線機は、前記ＣＰＵの制御で一定電力の無変調搬送波で試験送信を行う手段を有し、
前記ＶＨＦ携帯無線機は前記ＣＰＵの制御で、前記一定電力の無変調搬送波で試験送信して、前記進行波検出回路の出力の前記第１のＡＤＣ結果と前記反射波検出回路の出力の前記第２のＡＤＣ結果との前記除算回路の出力であるＶＳＷＲが最小になるように、前記ＣＰＵは前記ＤＡＣ出力を介して前記演算増幅器出力を調整して、前記空中線の特性インピーダンスと前記無線機の出力インピーダンスとの整合を行うことを特徴とする整合回路を用いた無線機である。
【００１２】
また上記の無線機において、前記無線機は前記ＣＰＵの制御で周波数を可変する機能を有し、前記ＣＰＵは前記可変周波数と前記可変周波数ごとの前記整合を行う前記ＤＡＣ出力とを記憶する手段（ＥＥＰＲＯＭ又はバックアップ電池付ＲＡＭ）を有し、
前記ＶＨＦ携帯無線機は前記ＣＰＵの制御で、前記可変周波数ごとに前記一定電力の無変調搬送波で試験送信して、前記進行波検出回路の出力の前記第１のＡＤＣ結果と前記反射波検出回路の出力の前記第２のＡＤＣ結果との前記除算回路の出力であるＶＳＷＲが最小になるように、前記ＣＰＵは前記ＤＡＣ出力を介して前記演算増幅器出力を調整して、前記空中線の特性インピーダンスと前記無線機の出力インピーダンスとの整合を行い、前記ＣＰＵは前記可変周波数と前記可変周波数ごとの前記整合を行う前記ＤＡＣ出力とを記憶し、電源投入時は前記ＣＰＵは前記可変周波数ごとの前記整合を行う前記ＤＡＣ出力を制御することを特徴とする整合回路を用いた無線機である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、小規模な整合回路により、広帯域な周波数において、空中線性能を発揮、かつ人体の影響を最小にすることができる。これにより通達距離を延伸することができる。
例えば、５２ｐFは３０MHzにおいて約１００Ωとなり、３０MHz以上のＶＨＦ以上の周波数において、中心周波数での特性インピーダンス３６Ωの１／４波長垂直接地空中線を５０Ωに整合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の１実施例の整合回路と進行波検出回路と反射波検出回路を含む送信機の構成を示すブロック図
【図２】本発明の１実施例の装着の模式図
【図３】従来の整合回路を含む送信機の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の１実施例の整合回路の構成を示すブロック図であり、図２は、本発明の１実施例の装着の模式図であり、導電性素材を有する服（ベスト）と整合回路と進行波検出回路と反射波検出回路を含む携帯型無線機との装着イメージを示している。
【００１６】
製造時に、図示しない電波暗室において、ダミー人形に導電性素材を有する服（ベスト）と整合回路と進行波検出回路と反射波検出回路を含む携帯型無線機とを装着し、訓練時に典型的な戦闘車両や金網や鉄筋コンクリート等周囲の導電物体との相対位置において、無線機の周波数を設定した際に一定電力の無変調搬送波（Constant  Wave：ＣＷ）で試験送信を行う。そのＣＷ試験送信をした際に無線機に内蔵している進行波検出回路と反射波検出回路とによりＶＳＷＲを算出し、整合回路の可変容量の強誘電セラミックコンデンサへのバイアス電圧調整を行い最もＶＳＷＲの低い状態のバイアス電圧を設定周波数ごとに記憶する。
【００１７】
実運用の周波数設定時に、設定周波数ごとに記憶したバイアス電圧を読出し、整合回路の可変容量の強誘電セラミックコンデンサへのバイアス電圧を印加する。試験送信を行う時間的余裕がない場合は、この状態で通信する。
ＣＷ試験送信を行う時間的余裕がある場合は、この状態から無線機の周波数を設定した際に微小電力でＣＷ試験送信を行う。そのＣＷ試験送信をした際に無線機に内蔵している進行波検出回路と反射波検出回路とによりＶＳＷＲを算出し、整合回路の可変容量の強誘電セラミックコンデンサへのバイアス電圧調整を行い最もＶＳＷＲの低い状態のバイアス電圧を設定周波数ごとに記憶する。
【００１８】
本発明により、１５Ｖ電圧印加により３０pFは３０MHzにおいて約１７６Ωとなり、＋６Ｖ印加の５２ｐFは３０MHzにおいて約１００Ωとなり、３０MHz以上の＋３０ｄBm１Ｗ約２０Vp-pのＶＨＦ以上の周波数において、中心周波数での特性インピーダンス３６Ωの１／４波長垂直接地空中線を５０Ωに整合することが可能となる。
また本発明により、訓練時の周囲の導電物体との相対位置によるアンテナのインピーダンス変化に対応した、整合が実現できる。
【００１９】
上述したように本発明の実施の形態は、人体に装着して使用し携帯型、可搬型の送受信部と送受信部に装着する空中線と送受信部と空中線を装着するベスト（装着キット）を備えた無線機であり、広帯域にマッチングできるアクティブ空中線整合器とするものである。
【符号の説明】
【００２０】
１：変調器、５，６４：Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）、４０：ミキサ、
６：ＢＰＦ、１３：発振器、１４，４１，５３：Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）、
７：高周波電力増幅器（電力増幅器）、８：方向性結合器、１０：アンテナ、
５４，５５：積分器、５６：除算器、５７：整合バイアス増幅部、
５８，５９，６６，６７，６８，６９：抵抗、
６０，６１：結合容量、６２：可変容量、６５：演算増幅器、
７０：ＣＰＵ、
【図１】
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【図３】
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【図２】
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