(57)【要約】【課題】本発明の整合装置は、簡易な回路構成で素早いインピーダンスの調整を行うことを目的とする。【解決手段】本発明の整合装置は、２以上の検出部、比較部、調整部を備える。各検出部は、それぞれ伝送線路の異なる位置の定在波の振幅を測定する。比較部は、検出部の中のいずれか２つの測定値を比較した結果を出力できる。調整部は、比較部が比較した結果が入力され、比較部が比較した検出部の測定値同士が近づくように伝送線路の特性インピーダンスを調整する。  ２つ以上の周波数帯で使用する場合には、検出部を３つ以上備えさせ、検出部の間隔が異なるように配置すればよい。定在波の腹や節の位置が分からない場合にも、検出部を３つ以上備えさせ、比較部が、検出部の測定値の中の最大値と最小値とを比較した結果を出力すればよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路の特性インピーダンスを調整する整合装置であって、
それぞれ前記伝送線路の異なる位置の定在波の振幅を測定する２以上の検出部と、
前記検出部の中のいずれか２つの測定値を比較した結果を出力できる比較部と、
前記比較した結果が入力され、前記比較部が比較した前記検出部の測定値同士が近づくように前記伝送線路の特性インピーダンスを調整する調整部と
を備える整合装置。
【請求項２】
請求項１記載の整合装置であって、
前記検出部は少なくとも３つあり、
任意の２つの前記検出部の間隔はそれぞれ異なる
ことを特徴とする整合装置。
【請求項３】
請求項１記載の整合装置であって、
前記検出部は少なくとも３つあり、
前記比較部は、前記検出部の測定値の中の最大値と最小値とを比較した結果を出力する
ことを特徴とする整合装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の整合装置であって、
前記調整部は、
１以上のスタブ線路と、
前記伝送線路と前記スタブ線路ごとの間に配置された１以上のスイッチと
を有することを特徴とする整合装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の整合装置であって、
前記調整部は、可変キャパシタを有する
ことを特徴とする整合装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の整合装置であって、
前記調整部は、前記伝送線路と交差するエアブリッジ部を有する１以上のスタブ線路を有し、
前記エアブリッジ部は、前記伝送線路に接触していない状態と接触した状態の２つの状態に制御できる
ことを特徴とする整合装置。
【請求項７】
請求項６記載の整合装置であって、
前記スタブ線路は、前記伝送線路に接触していない状態のときに、検出部として機能できる
ことを特徴とする整合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送線路の特性インピーダンスを調整する整合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送線路の特性インピーダンスは、伝搬する信号の周波数や周辺の誘電率で決まる。例えば、無線通信でのＲＦ（Radio Frequency）回路は、５０Ωとなるように設計されることが多い。しかし、携帯端末などでは、人体の影響によりアンテナの付加インピーダンスが変動し、インピーダンスが整合しなくなることがあり。また、搬送波の周波数帯を変更するとインピーダンスが整合しなくなることもある。そして、インピーダンスのずれが生じると、アンテナでの反射により放射効率が悪くなり、電力の消耗が早まってしまう。あるいは、反射波が増幅器に戻り、混変調などの悪影響を起こす恐れもある。反射波の影響を防ぐ方法としてはアイソレータを用いる方法もあるが、携帯端末などでは小型化のためアイソレータを用いない方法が求められ始めた。
【０００３】
特許文献１や特許文献２のように整合回路を用いてインピーダンスを整合させる方法も提案されている。これらの方法は、何らかの信号を検出し、そこから定在波を計算して閾値と比較し、インピーダンスを調整する。
【特許文献１】特開平４‐３５７４７１号公報
【特許文献２】特開平９‐１６２７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
定在波比（ＳＷＲ）は入力電圧Ｖｉと反射電圧Ｖｒを用いて
【数１】
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【０００５】
のように計算できる。しかし、この方法の場合、ＣＰＵなどの演算素子が必要となるため、計算時間が必要なことや消費電力の増加などの問題がある。本発明はこのような状況に鑑みて為されたものであり、簡易な回路構成で素早いインピーダンスの調整を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の整合装置は、２以上の検出部、比較部、調整部を備える。各検出部は、それぞれ伝送線路の異なる位置の定在波の振幅を測定する。比較部は、検出部の中のいずれか２つの測定値を比較した結果を出力できる。調整部は、比較部が比較した結果が入力され、比較部が比較した検出部の測定値同士が近づくように伝送線路の特性インピーダンスを調整する。
【０００７】
２つ以上の周波数帯で使用する場合には、検出部を３つ以上備えさせ、検出部の間隔が異なるように配置すればよい。定在波の腹や節の位置が分からない場合にも、検出部を３つ以上備えさせ、比較部が、検出部の測定値の中の最大値と最小値とを比較した結果を出力すればよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の整合装置によれば、それぞれ伝送線路の異なる位置の定在波の振幅を測定する少なくとも２つの検出部があるので、定在波の振幅を２ヶ所以上で計測できる。そして、これらを比較し、違いが小さくなるように伝送線路の特性インピーダンスを調整する。したがって、定在波比を計算することなく、簡易な回路構成で素早くインピーダンスを調整できる。
【０００９】
検出部の間隔が異なるように３つの検出部を備えた場合には、２つの周波数帯の定在波の振幅を検出できる。したがって、マルチバンドの伝送線路にも対応できる。また、多数（３つ以上）の検出部を備えた場合には、定在波の腹と節の位置が分からなくても、検出結果の最小値と最大値の差が小さくなるように調整するので、定在波比を計算することなくインピーダンスを調整できる。多数（３つ以上）の検出部を備えた場合には、さらに、周波数帯が分からなくても、検出結果の最小値と最大値の差が小さくなるように調整するので、定在波比を計算することなくインピーダンスを調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、説明の重複を避けるため同じ機能を有する構成部には同一の番号を付与し、説明を省略する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の整合装置の機能構成例を示す図である。整合装置１００は、伝送線路９２０の特性インピーダンスを調整する。整合装置１００は、２つの検出部１１０−１、１１０−２、比較部１２０、調整部１３０を備える。各検出部１１０−１、１１０−２は、それぞれ伝送線路９２０の異なる位置の定在波の振幅を測定する。検出部１１０は、例えば検出用線路１１１と電流計１１２を備えればよい。この場合、伝送線路９２０の定在波の振幅に比例した磁界が、検出用線路１１１の周辺に生じる。この磁界によって検出用線路１１１に生じる電流を電流計１１２で計測すれば定在波の振幅が分かる。
【００１２】
比較部１２０は、検出部１１０−１と検出部１１０−２の測定値を比較した結果を出力する。図１では、比較部は減算手段１２１を備えており、差を出力している。なお、減算手段１２１の変わりに、例えば除算手段を用いて比を出力してもよい。どのような比較手段とするかは、回路が簡易になるよう適宜設計すればよい。また、他の実施形態も比較手段として減算手段のみを図示するが、他の比較手段でも良いことは同様である。
【００１３】
調整部１３０は、比較部１２０が比較した結果が入力され、比較部１２０が比較した検出部１１０−１、１１０−２の測定値同士が近づくように伝送線路９２０の特性インピーダンスを調整する。調整部１３０は、判定手段１３１、スタブ線路１３２、スイッチ１３３で構成される。判定手段１３１は、比較部１２０からの出力（図１の場合であれば振幅差）が閾値以下か否かを検出し、スイッチ１３３のオン、オフを制御する。スイッチ１３３のオン・オフによって、スタブ線路１３２が伝送線路９２０に接続されたり、分離されたりするので、伝送線路９２０の特性インピーダンスを調整できる。例えば、実際の環境下では、伝送線路９２０にスタブ線路１３２を接続するか否かの調整だけで、要求される特性インピーダンスを満足できるように設計できる場合も多い。このような場合には、判定手段１３１では閾値と比較部１２０の出力とを比較し、比較部１２０の出力が閾値を越えた場合にスイッチ１３３のオン・オフの状態を変更すればよい。
【００１４】
図２に比較部１２０からの出力の時間変化のイメージを示す。横軸は時間、縦軸はスイッチを常にオフ状態にした場合の検出部１１０−１と１１０−２の測定値の差（振幅差）である。例えば、振幅差が閾値ｔｈよりも小さい間は、スイッチ１３３をオフとしておき、振幅差が閾値ｔｈを越えたとき（ｔ＝ｔ１）にはスイッチ１３３をオンにする。実際には、ｔ＝ｔ１の時にスイッチ１３３がオンとなるので、比較部１２０からの出力（振幅差）は減少し、閾値ｔｈ以下となる。そして、スイッチ１３３がオンの状態で、比較部１２０からの出力が閾値ｔｈを越えるときにスイッチ１３３はオフとなる。
【００１５】
本実施形態の整合装置によれば、定在波の振幅を２ヶ所で計測し、振幅の違いと閾値との比較を行うだけで特性インピーダンスを調整できる。したがって、定在波比を計算することなく、簡易な回路構成で素早くインピーダンスを調整できる。
【００１６】
［第２実施形態］
図３に、第２実施形態の整合装置の機能構成例を示す。整合装置２００は、２つの検出部１１０−１、１１０−２、比較部１２０、調整部２３０を備える。整合装置２００は、調整部２３０のみが整合装置１００と異なり、他の構成は同じである。調整部２３０は、判定手段２３１、スタブ線路１３２-ｎ、スイッチ１３３-ｎ（ただし、ｎは１〜Ｎの整数、Ｎは２以上の整数）で構成される。判定手段２３１は、複数のスイッチ１３３-ｎを制御する。この点が判定手段１３１と異なる。
【００１７】
図４に比較部１２０からの出力の時間変化のイメージを示す。横軸は時間、縦軸はスイッチを常にオフ状態にした場合の検出部１１０−１と１１０−２の測定値の差（振幅差）である。例えば、振幅差が閾値ｔｈ１よりも小さい間は、スイッチ１３３をオフとしておき、振幅差が閾値ｔｈ１を越えたとき（ｔ＝ｔ１）にはスイッチ１３３−１をオンにする。そして、振幅差が閾値ｔｈ２を越えたとき（ｔ＝ｔ２）にはスイッチ１３３−２をオンにする。
【００１８】
実際には、ｔ＝ｔ１の時にスイッチ１３３−１がオンになると、比較部１２０からの出力（振幅差）は減少し、閾値ｔｈ以下となる。そして、スイッチ１３３−１がオンの状態で、比較部１２０からの出力が閾値ｔｈを越えたときには、スイッチ１３３−１をオフにするかスイッチ１３３−２をオンにするかを、スイッチ１３３−１と１３３−２とを駆動させて決めればよい。これは、振幅差を確認しただけでは、伝送線路９２０の特性インピーダンスが増えたために閾値を越えたのか、減ったために閾値を越えたのかが分からないためである。
【００１９】
例えば、図３の例で、スイッチ１３３−１〜１３３−ｎがオン、スイッチ１３３−ｎ＋１〜１３３−Ｎがオフのときを考える。判定手段２３１は、比較部１２０からの出力（振幅差）が閾値を越えた場合、スイッチ１３３−ｎをオフにしてみる。比較部１２０からの出力が減少し、かつ閾値以下になったのであれば、スイッチ１３３−１〜１３３−ｎ−１をオン、スイッチ１３３−ｎ〜１３３−Ｎをオフの状態にする。比較部１２０からの出力が減少したが、まだ閾値を越えている場合には、閾値以下となるまで、スイッチ１３３−ｎ−１、スイッチ１３３−ｎ−２・・・を順次オフにする。一方、スイッチ１３３−ｎをオフにしてみたところ、比較部１２０からの出力が増加したのであれば、比較部１２０からの出力が閾値以下となるまでスイッチ１３３−ｎ＋１、１３３−ｎ＋２・・・を順次オンにする。このようにスイッチ１３３−１〜Ｎの状態を変えながら、比較部１２０からの出力が閾値以下となる状態を探せばよい。つまり、定在波比を求めるような計算処理までは必要ない。
【００２０】
したがって、第１実施形態と同じように、定在波比を計算することなく、簡易な回路構成で素早くインピーダンスを調整できる。
【００２１】
［第３実施形態］
図５に、第３実施形態の整合装置の機能構成例を示す。整合装置３００は、２つの検出部１１０−１、１１０−２、比較部１２０、調整部３３０を備える。整合装置３００は、調整部３３０のみが整合装置１００、２００と異なり、他の構成は同じである。調整部３３０は、判定手段３３１と可変キャパシタ３３２を備える。判定手段３３１は、比較部１２０からの出力（振幅差）が小さくなるように可変キャパシタ３３２を調整する。なお、第２実施例の場合と同じように、振幅差を確認しただけでは、伝送線路９２０の特性インピーダンスが増えたために比較部１２０からの出力が増えたのか、伝送線路９２０の特性インピーダンスが減ったために比較部１２０からの出力が増えたのかが分からない。そこで、具体的には、可変キャパシタ３３２を微少量変更して、静電容量を増やせばよいのか減らせばよいのかを確認した後、特性インピーダンスを調整する。また、可変キャパシタ３３２を制御するバイアスを、振幅差に比例させることで特性インピーダンスを制御することも可能である。
【００２２】
本実施形態の場合にも、定在波比を求めるような計算処理までは必要ない。したがって、第１実施形態、第２実施形態と同じように、定在波比を計算することなく、簡易な回路構成で素早くインピーダンスを調整できる。
【００２３】
［第４実施形態］
図６に、第４実施形態の整合装置の機能構成例を示す。整合装置４００は、３つの検出部１１０−１、１１０−２、１１０−３、比較部４２０、調整部１３０を備える。整合装置４００は、検出部１１０を３つ備えている点と比較部４２０が整合装置１００と異なり、他の構成は同じである。
【００２４】
例えば、検出部１１０−１と検出部１１０−２とは周波数帯ｆ１での１／４波長（Ｌ１）分離れた位置にある。また、検出部１１０−２と検出部１１０−３とは周波数帯ｆ２での１／４波長（Ｌ２）分離れた位置にある。比較部４２０は、選択手段４２２と減算手段１２１とを備えている。選択手段４２２は、搬送波の周波数が周波数帯ｆ１のときには検出部１１０−１の出力と検出部１１０−２の出力を選択し、減算手段１２１に入力する。また、選択手段４２２は、搬送波の周波数が周波数帯ｆ２のときには検出部１１０−２の出力と検出部１１０−３の出力を選択し、減算手段１２１に入力する。その他の処理は、第１実施形態の整合装置１００と同じである。
【００２５】
このように検出部の間隔が異なるように３つの検出部を備えた場合には、２つの周波数帯の定在波の振幅を検出できる。したがって、第１実施形態の効果に加えて、マルチバンドの伝送線路にも対応できる効果もある。
【００２６】
［第５実施形態］
図７に、第５実施形態の整合装置の機能構成例を示す。整合装置５００は、３つの検出部１１０−１、１１０−２、１１０−３、比較部４２０、調整部２３０を備える。整合装置５００は、調整部２３０のみが整合装置４００と異なり、他の構成は同じである。これは、整合装置２００と整合装置１００の関係と同じである。
【００２７】
したがって、本実施形態の整合装置は、第２実施形態の効果に加えて、マルチバンドの伝送線路にも対応できる効果もある。
【００２８】
［第６実施形態］
図８に、第６実施形態の整合装置の機能構成例を示す。整合装置６００は、３つの検出部１１０−１、１１０−２、１１０−３、比較部４２０、調整部３３０を備える。整合装置６００は、調整部３３０のみが整合装置４００と異なり、他の構成は同じである。これは、整合装置３００と整合装置１００の関係と同じである。
【００２９】
したがって、本実施形態の整合装置は、第３実施形態の効果に加えて、マルチバンドの伝送線路にも対応できる効果もある。
【００３０】
［第７実施形態］
図９に、第７実施形態の整合装置の機能構成例を示す。整合装置７００は、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の検出部１１０−ｍ（ｍは、１〜Ｍの整数）、比較部７２０、調整部１３０を備える。整合装置７００は、検出部１１０がＭ個ある点と比較部７２０が、整合装置１００と異なる。他の構成は同じである。
【００３１】
Ｍ個の検出部１１０−ｍは、それぞれ伝送線路９２０の異なる位置に配置されている。比較部７２０は、選択手段７２２と減算手段１２１を有する。選択手段７２２は、Ｍ個の検出部１１０−ｍの測定値の中から最大のものと最小のものを選択し、減算手段１２１に入力する。その他の処理は整合装置１００と同じである。選択手段７２２が、Ｍ個の検出部１１０−ｍの測定値の中から最大のものと最小のものを出力するので、定在波の腹と節の位置が分からなくても特性インピーダンスを調整できる。また、周波数帯が分からない場合でも同様に特性インピーダンスを調整できる。
【００３２】
したがって、本実施形態の整合装置は、第１実施形態の効果に加えて、定在波の腹や節の位置が分からない場合でも対応できる効果と、多数の周波数帯用の伝送線路にも対応できる効果もある。
【００３３】
［第８実施形態］
図１０に、第８実施形態の整合装置の機能構成例を示す。整合装置８００は、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の検出部１１０−ｍ（ｍは、１〜Ｍの整数）、比較部７２０、調整部２３０を備える。整合装置８００は、調整部２３０のみが整合装置７００と異なり、他の構成は同じである。これは、整合装置２００と整合装置１００の関係と同じである。
【００３４】
したがって、本実施形態の整合装置は、第２実施形態の効果に加えて、定在波の腹や節の位置が分からない場合でも対応できる効果と、多数の周波数帯用の伝送線路にも対応できる効果もある。
【００３５】
［第９実施形態］
図１１に、第９実施形態の整合装置の機能構成例を示す。整合装置９００は、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の検出部１１０−ｍ（ｍは、１〜Ｍの整数）、比較部７２０、調整部３３０を備える。整合装置９００は、調整部３３０のみが整合装置７００と異なり、他の構成は同じである。これは、整合装置３００と整合装置１００の関係と同じである。
【００３６】
したがって、本実施形態の整合装置は、第３実施形態の効果に加えて、定在波の腹や節の位置が分からない場合でも対応できる効果と、多数の周波数帯用の伝送線路にも対応できる効果もある。
【００３７】
［スタブ線路の具体例］
図１２に、スタブ線路の具体例を示す。基板上に伝送線路９２０とスタブ線路４３２が構成されている。図１２（Ａ）は、スタブ線路４３２が伝送線路９２０と非接触の場合を示しており、図１２（Ｂ）は、スタブ線路４３２と伝送線路９２０とが接触した場合を示している。スタブ線路４３２は、伝送線路９２０と交差しており、図１２（Ａ）では交差している部分（エアブリッジ部４３３）が基板から浮いた状態となっている。このような形状は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により、形成できる。また、電圧を加えるなどの方法により、エアブリッジ部４３３を変形させ、図１２（Ｂ）のように伝送線路９２０と接触させることができる。このように、スタブ線路４３２をスタブ線路１３２とスイッチ１３３の代わりに用いれば、整合装置を小型化できる。また、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）技術を用いて多層基板化し、信号線路層とは別の層に検出部、調整部を設けることでも小型化できる。
【００３８】
さらに、図１２（Ａ）のように伝送線路９２０とスタブ線路４３２とが非接触の場合、スタブ線路４３２の両端を電流計４１２に接続すれば、伝送線路９２０の定在波の振幅を測定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図２】閾値が１つの場合の比較部からの出力の時間変化のイメージを示す図。
【図３】第２実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図４】閾値が２つの場合の比較部からの出力の時間変化のイメージを示す図。
【図５】第３実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図６】第４実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図７】第５実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図８】第６実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図９】第７実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図１０】第８実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図１１】第９実施形態の整合装置の機能構成例を示す図。
【図１２】スタブ線路の具体例を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００  整合装置
１１０  検出部                      １１１  検出用線路
１１２、４１２  電流計              １２０、４２０、７２０  比較部
１２１  減算手段                    １３０、２３０、３３０  調整部
１３１、２３１、３３１  判定手段    １３２  スタブ線路
１３３  スイッチ                    ３３２  可変キャパシタ
４２２、７２２  選択手段            ４３２  スタブ線路
４３３  エアブリッジ部              ９１０  増幅部
９２０  伝送線路                    ９３０  アンテナ
【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】
2009130881.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2009130881.tif 000013
【図１１】
2009130881.tif 000014
【図１２】
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