JP6107360B2 - 発振器、整流器および送受信装置 - Google Patents
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Description
図1は実施形態1に係る発振器100を示す図である。実施形態1の発振器100は、発振部101と、発振部101に並列に接続された第1の電気回路103とを有する。
実施形態2では、実施形態1に比較して、発振部に振動磁場をより効果的にフィードバックできる発振器を説明する。
実施形態2で、第1の電気回路103にループ部を形成することを説明したが、実施形態3として、ループ部の配置について説明する。
実施形態3で、第1の電気回路103にループ部143を形成し、ループ部143が発生した振動磁場を発振部101に効率的にフィードバックできることを説明したが、ループ部143の開口面の方向は図6に示した構成に限らない。実施形態4では、実施形態3に対してループ部の開口面の方向を変えた発振器の実施形態を示す。
実施形態3と実施形態4とでは、発振部101をループ部の外側に配置した。実施形態5では、発振部101をループ部の内側に配置する。
実施形態2から実施形態5では、ループ部の片側に浮遊容量を形成する実施形態を説明した。実施形態6では、ループ部の片側に浮遊容量が形成されておらず、直流的に接続されている形態を説明する。
ILoop/Iosc=Rosc/RLoop ・・・(1)
ここで、抵抗302の抵抗値をRLoop、発振部101の抵抗値をRoscとした。実施形態6は、この分流効果により発振部101に大電流が流れることを防ぐため、発振部101を過電流から保護できる。
実施形態1から実施形態6では、発振部が発生する出力を回路に直接入力し、回路が発生する振動磁場を、発振部にフィードバックする形態を説明した。実施形態7では、発振の出力安定性をより向上させるために、電流増幅部を利用する。
図11は、実施形態8に係る整流器120を示す図である。整流器120は、第1の電気回路103と整流部である磁気抵抗効果素子とを有する。実施形態8は、実施形態1の発振部101を磁気抵抗効果素子105を用いた整流部と置き換えた場合に対応する。
実施形態9では、実施形態2から7において発振部101を磁気抵抗効果素子105を用いた整流部と置き換えた場合を例示する。この場合、外部から交流電流を各実施形態に印加すると、ループ部は振動磁場Hを磁気抵抗効果素子105に印加してスピントルクFMR効果を安定化し、磁気抵抗効果素子105は交流電流を直流に整流する。つまり、各実施形態は整流器となる。磁気抵抗効果素子105は同じ周波数の交流電流と振動磁場とが印加されたことで、より安定した整流作用を示す。
実施形態10では、電流増幅部を利用した整流器を例示する。
実施形態11では、外部からの信号電力を実施形態8から10の整流器に印加する。その場合、第1の電気回路またはループ部は信号電力による電流と振動磁場Hを磁気抵抗効果素子105に印加するので、磁気抵抗効果素子105はスピントルクFMR効果により信号電流を整流する。つまり実施形態11は、同じ周波数の信号電流と振動磁場とを印加されたことで、安定した受信作用を示す受信器となる。
実施形態12では、発振部の出力を無線伝送するために、発振器と直流的に絶縁した電気回路に、発振部の出力を電磁気的な結合で伝送する手段を設ける。電磁気的な結合には、電磁誘導による誘導結合、容量による結合、電磁気的な共鳴による結合、電磁波による結合などがあげられる。実施形態12では、誘導結合を用いた実施形態を説明する。
(N1/N2)2=Z1/Z2・・・(2)
実施形態13では、実施形態12における発振部101を磁気抵抗効果素子105を用いた整流部とする。インダクタ301bに交流電流を流すことで、誘導結合した第1のインダクタ301は磁場を磁気抵抗効果素子105に印加するとともに、交流電流を磁気抵抗効果素子105に印加する。この場合、磁気抵抗効果素子105はスピントルクFMR効果により、交流電流を直流に整流させる素子として機能し、さらに同じ周波数の交流電流と振動磁場とが印加されたことで、より安定した整流作用を示す。したがって、この場合は整流装置となる。
実施形態14では、実施形態13で説明した整流装置において、インダクタ301bに信号電流を流して、電磁的な結合により発生する磁場と電流とを、磁気抵抗効果素子105に印加する。この場合、磁気抵抗効果素子105はスピントルクFMR効果により信号電流を直流に整流して受信するので、実施形態14は受信装置となる。ここで電磁気的な結合とは、電磁誘導による誘導結合、容量による結合、電磁気的な共鳴による結合、電磁波による結合などを意味するが、これに限ったものではない。さらに磁気抵抗効果素子105は、同じ周波数成分を有する電流と振動磁場とが印加されたことで、より安定した受信作用を示す。
実施形態15では、発振部101に磁場を印加する導体を、通信用のアンテナとして利用する。
実施形態16では、実施形態15(図16)の発振器100にかえて実施形態2の発振器130を用い、さらに、実施形態15の回路1102には送信側の発振器130と同じ構成を用いる。その場合は図17に示すように、実施形態15の回路103はインダクタ131とキャパシタ132とで表現され、実施形態15の回路1102はインダクタ301bとキャパシタ303bとで表現される。発振部101と変換部1103に磁気抵抗効果素子105を用いれば、発振器と受信器を同じ構成とした送受信装置になる。この送受信装置では、磁場を印加する導体部を無線伝送に使用するアンテナとしても利用する。
実施形態17では、実施形態15(図16)の発振器100に換えて実施形態6の発振器300を用い、さらに、実施形態15の回路1102には送信側の発振器300と同じ構成を用いる。その場合は図18に示すように、実施形態15の回路103はインダクタ301と抵抗302とで表現され、実施形態15の回路1102はインダクタ301bと抵抗302bとで表現される。発振部101と変換部1103に磁気抵抗効果素子105を用いれば、発振器と受信器を同じ構成とした送受信装置になる。この送受信装置では、磁場を印加する導体部を無線伝送に使用するアンテナとしても利用する。
Claims (6)
- 磁化の運動により発振する発振部と、
前記発振部に並列に接続された第1の電気回路とを有し、
前記第1の電気回路には大きさが変動する電流が流れ、
前記第1の電気回路は、前記電流が発生する磁場が前記発振部に印加されるように配置されていることを特徴とする発振器。 - 前記発振部が磁気抵抗効果素子であることを特徴とする、請求項1に記載の発振器。
- 前記第1の電気回路がループ部を有し、
前記ループ部は、前記ループ部を流れる電流が発生する磁場が前記発振部に印加されるように配置されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の発振器。 - 前記発振部の発振周波数と前記第1の電気回路の共振周波数とが等しいことを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の発振器。
- 前記発振部の発振周波数と前記第1の電気回路の共振周波数とが異なることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の発振器。
- 磁化の運動により整流作用を発現する整流部と、前記整流部に並列に接続された第1の電気回路とを有し、前記第1の電気回路には大きさが変動する電流が流れ、前記第1の電気回路は、前記電流が発生する磁場が前記整流部に印加されるように配置されている整流器と、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の発振器とを備え、
前記発振器の前記第1の電気回路と前記整流器の前記第1の電気回路とが電磁気的に結合することにより、無線通信または無線電力伝送を行うことを特徴とする送受信装置。
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