JPH0354882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ラジオ、テレビの送信機や受信機、
およびその他の通信機全般に用いることができる
同調トランス装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、ラジオやテレビの放送電波や通信機の通
信電波の数が増加しており、受信を希望する電波
の周波数選択をする同調トランス装置の性能にお
いては、高い安定性と信頼性が必要とされてい
る。一方、同調トランス装置が設置される受信
機、送信機や通信機の製造コストの低減も大きな
課題であり、特に合理化が困難な高周波部の同調
回路部品については抜本的な新技術の開発が特に
必要とされている。

以下図面を参照しながら従来の同調トランス装
置について説明する。第１図は従来の同調トラン
ス回路であり、１は１次インダクタ、２は２次イ
ンダクタ、３は１次インダクタと共に並列共振回
路を形成するキヤパシタであり、それぞれによつ
て同調トランス４を構成している。そして通常は
同調トランス４の入力端子５に信号源６が接続さ
れ、一方、出力端子７には負荷８が接続されてい
る。ここで同調トランス４は、従来においては第
２図に示すような部品による構成で実現されてい
る。すなわち、第２図に示すように１次インダク
タと２次インダクタを共通のコア１４を軸として
巻いたインダクタ部品９とキヤパシタ部品１０の
それぞれ別個の部品が回路導体１１および１２に
よつて接続されて並列共振回路を形成し、２次出
力端子１３を取出すことによつて同調トランス装
置を構成している。

しかしながら上記のような構成においては、 (1) 並列共振回路を形成するためには１次インダ
クタ部品と並列にかならずキヤパシタ部品を設
置する必要があり、部品点数を削減することが
不可能であつた。

(2) インダクタ部品９は１次インダクタ１および
２次インダクタ２を含むものであり、その構成
は２本のリード線を互いに絶縁を施してスペー
ス巻きにする必要があつた。しかし、これでは
１次インダクタと２次インダクタのそれぞれ相
互の位置関係を確定することが困難であり、そ
の結合係数においては相当のバラツキが存在し
ていた。また、その結合係数は次インダクタ１
および２次インダクタ２のそれぞれに対するコ
ア１４の位置関係にも依存するので、コア１４
を調整して同調周波数を変化する場合におい
て、その、結合係数が大幅に変化するという不
都合が存在していた。

(3) 第２図に示すものはインダクタ部品９が他の
部品と比較してサイズが大きく、特に高さ寸法
が非常に大きいことが原因して機器の小型化と
薄型化の実現を阻害していた。さらにインダク
タ部品のコイルに挿入されているフエライト材
のコアは機械的振動によつてその設定位置の変
動が発生し、それによつて同調周波数が非常に
大きく変動していた。また、そのフエライト材
のコアにおける誘磁率μの温度依存性の大きい
ことが原因してインダクタンスが不安定であ
り、それによつても同調周波数が大きく変動し
ていた。それと同時に同調Ｑも影響を受けて大
きく変動していた。さらに同調周波数を設定目
標値に安定確保するために、それぞれの部品を
定められた設定位置に高い精度で設置する必要
があり、特に高周波同調トランス装置として量
産する場合にはその設置精度の確保が困難であ
り、それによつて同調周波数が設定目標値から
大きく離れるとともに一定値に収斂させること
が不可能であり、その量産性に問題があつた。

(4) 第２図に示すものにおける問題点として、イ
ンダクタおよびキヤパシタはそれぞれ別個の部
品として形成されたものであり、それぞれ設置
された部品に対して長い経路の回路導体を介し
て接続されるように構成されていた。それによ
つて不要なリードインダクタンスやストレーキ
ヤパシタが多く発生し、それによつて同調トラ
ンス装置の動作が不安定であるとともに初期の
設計目標を実現することが困難であつた。従つ
て修正を含む設計作業に多くの時間を費してい
た。また、それぞれの同調トランス装置は独立
した最小機能単位の別個部器の集合回路である
ため、既存の技術概念では部品点数の削減およ
び製造の合理化について対処することが不可能
であり、それによつて同調トランス装置のコス
ト低減には限界がある。

などの問題点を有していた。

発明の目的 本発明は、インダクタ部品とキヤパシタ部品を
一体化したことと等価な構成にするとともに、１
次インダクタと２次インダクタの間においてキヤ
パシタを形成させることにより並列共振動作に寄
与させ、それによつてキヤパシタ部品を削減する
ことを可能にし、形態を超薄型化および小型化
し、機械的振動や周囲温度の変化に対しても同調
周波数および結合係数が安定で、更に接続リード
の悪影響をなくして高周波領域でも安定に動作す
る同調トランス装置を提供することを目的とする
ものである。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、誘電体を
介して対向設置した少なくとも一ケ所の屈曲部を
有する第１および第２の電極における共通端子位
置がそれぞれの電極で反対側となるように設定さ
れ、上記第１の電極における所要部に入力信号源
が接続されるとともに上記第２の電極における所
要部に出力負荷が接続され、上記第２の電極は、
任意の所要部がカツトされることによつて同調周
波数が任意に設定された構成であり、これにより
第１の電極が１次インダクタとして、また第２の
電極が２次インダクタとして作用するとともにそ
れぞれ第１および第２の電極によつてトランスを
形成し、更に第１の電極と第２の電極が対向して
先端オープンの伝送路による分布定数回路を形成
し、この分布定数回路によつて発生する負リアク
タンスによるキヤパシタを実現し、第１の電極に
よる１次インダクタと並列に作用させることがで
き、同調周波数も任意に設定可能なものである。

実施例の説明 以下本発明の実施例における同調トランス装置
について図面を参照しながら説明する。

第３図は本発明の一実施例における同調トラン
ス装置の構成回路図を示す。第３図において、９
０は第１の電極よりなる１次インダクタ、９１は
第２の電極よりなる２次インダクタである。１次
インダクタ９０は誘電体（図示せず）を介して２
次インダクタ９１と対向し、さらにそれぞれのア
ース端子は互いに逆方向側、すなわちアース取出
しはそれぞれ互いに反対側からとなるように設定
されることによつて同調トランス装置９２を形成
している。そして通常は同調トランス装置９２の
入力端子９３に入力信号源９４が接続され、また
一方、２次インダクタ９１の所要部に接続された
出力端子９５に出力負荷９６が接続されている。
このとき、２次インダクタ９１の先端をオープン
端子（図示せず）に設定して任意にカツトするこ
とによつて同調周波数が任意に設定される。

第４図は本発明の第１の実施例における同調ト
ランス装置の構成を示す。第４図ａは同調トラン
ス装置の正面図、ｂはその側面図、ｃはその裏面
図を示す。第４図ａ〜ｃにおいて、１５はセラミ
ツク等からなる板状の誘電体、１６は誘電体１５
の表面に１次インダクタを形成する一ケ所の屈曲
部を有する電極である。１７は誘電体１５の裏面
に電極１６と対向して設置された２次インダクタ
を形成する同じ一ケ所の屈曲部を有する電極であ
り、該電極１７は電極１６と相俟つて分布定数回
路を形成しキヤパシタを形成する。１８は電極１
６のアース端子であり、１９は電極１６における
オープン端子である。一方、電極１７において
は、電極１６の端子１８とは逆方向側の２０がア
ース端子であり、２１がオープン端子である。

第５図ａ〜ｃは本発明の第２の実施例における
同調トランス装置の構成を示す。図において板状
の誘電体２２に対する電極２３と電極２４の設置
構成は第４図ａ〜ｃで説明した実施例と同様であ
るが、複数の屈曲部を有する電極で、その共通端
子の位置が逆になつており、２５は電極２３にお
けるオープン端子であり、２６は電極２３のアー
ス端子である。一方、２７は電極２４のアース端
子であり、２８は電極２４におけるオープン端子
である。

第６図ａ〜ｃは本発明の第３の実施例における
同調トランス装置の構成を示す。図に示すように
板状の誘電体２９を介して対向する電極３０と電
極３１の設置構成は第５図ａ〜ｃで説明した実施
例と同様であるが、複数の直角の屈曲部を有する
電極で、共通端子の位置が逆になつており、３２
は電極３０のアース端子であり、３３はオープン
端子である。一方、電極３１においては３４がオ
ープン端子であり、３５が電極３１のアース端子
である。

第７図ａ〜ｃは本発明の第４の実施例における
同調トランス装置の構成を示す。板状の誘電体３
６に対する１次インダクタを形成する電極３７と
２次インダクタを形成する電極３８の設置構成お
よび端子モードは第４図ａ〜ｃで説明した実施例
と同様であるが、それぞれの電極はスパイラル形
状を有するように設置した構成である。

第８図ａ，ｂは本発明の第５の実施例における
同調トランス装置の構成を示す。円筒状の誘電体
５７における円周部に１次インダクタを形成する
電極５８が設置され、外周部に２次インダクタを
形成する電極５９が電極５８と対向して設置され
たものである。そして、それぞれの電極５８およ
び５９のアース端子は互いに逆方向側となるよう
に設定されている。ここで、誘電体５７として円
筒状のもの以外に角筒形状のものも使用すること
ができ、１次と２次のインダクタの設置位置も任
意である。

また第４図〜第７図に示す実施例においては屈
曲部として任意の屈曲角を有する角弧状のパター
ンで形成したものを示したが、これとは別に屈曲
部として任意の曲率を有する円弧状のパターンで
形成した電極で構成してもよい。

以上それぞれの実施例において、それぞれの電
極におけるアース端子は特別にアース端子として
設定せずとも、一般的に共通端子として設定して
他の回路部（図示せず）に接続しても所要の目的
は達成することができる。

上記の実施例それぞれにおいて、高精度の電極
パターンを容易に形成することが可能であり、そ
れによつて設計目標の同調周波数に対して極めて
精度よく合致した同調トランス装置を実現するこ
とができる。特に第４図〜第７図に示すものは、
同調トランス装置の占有面積が小さくても比較的
大きな分布インダクタと分布キヤパシタを形成す
ることが可能である。従つて比較的低い同調周波
数を有する小型の同調トランス装置が実現でき、
同調トランス装置のスペースフアクタを向上させ
ることができる。第８図に示すものは第４図〜第
７図に示すものよりさらに同調トランス装置を小
型化しても、より充分大きなインダクタとキヤパ
シタを形成することが可能である。従つて充分に
低い同調周波数を有する超小型の同調トランス装
置を実現することができる。また、第８図に示す
ものはこれを製造する場合において、連続した円
筒形状の誘電体５７に電極５８，５９をそれぞれ
連続して形成し、所要の寸法長さで切断すること
によつて大量にかつ容易に製造することが可能で
ある。

なお、上記それぞれの実施例における伝送路電
極としては金属導体、プリント金属箔導体、厚膜
印刷導体、薄膜導体などを使用することができ、
また上記それぞれの導体を異種組み合わせて伝送
路電極を形成してもよい。一方、誘電体としては
アルミナセラミツク、チタバリ、プラスチツク、
フツ化樹脂、ガラス、マイカ、樹脂系プリント回
路基板などを用いることができる。

以上のように構成された本実施例の同調トラン
ス装置について以下その動作を説明する。

第９図ａ〜ｅは本発明の同調トランス装置にお
ける動作を説明するための等価回路である。第９
図ａにおいて、電気長ｌを有し、互いにアース端
子を逆方向側に設定したそれぞれの伝送路電極７
０，７１によつて形成される伝送路に対して、電
圧ｅを発生する信号源７２が伝送路電極７０に接
続されて信号を供給するものとする。そして、そ
れによつて伝送路電極７０の先端におけるオープ
ン端子には進行波電圧e_Aが励起されるものとす
る。一方、伝送路電極７１は上記の伝送路電極７
０に近接して対向設置もしくは並設されているの
で、相互誘導作用によつて電圧が誘起される。そ
の伝送路電極７１の先端におけるオープン端子に
誘起される進行波電圧をe_Bとする。

ここで伝送路電極７０および７１においてはそ
れぞれのアース端子が逆方向側に設定されている
ので、誘起される進行波電圧e_Bは励起する進行波
電圧e_Aに対して逆位相となる。そして、それぞれ
の進行波電圧e_Aおよびe_Bは伝送路の先端がオープ
ン状態であるので、伝送路電極７０および７１よ
り成る伝送路において電圧定在波を形成すること
になる。ここで伝送路電極７０における電圧定在
波の分布様態を示す電圧分布係数をＫで表わすも
のとすると、伝送路電極７１における電圧分布係
数は（１−Ｋ）で表わすことができる。

そこで次に、伝送路電極７０および７１におい
て任意の対向する部分において発生する電位差Ｖ
を求めると Ｖ＝Ke_A−（１−Ｋ）e_B ……(1) で表わすことができる。ここで、それぞれの伝送
路電極７０および７１が同じ電気長ｌであるとす
ると e_B＝−e_A ……(2) となり、それによつて第１式における電位差Ｖは Ｖ＝Ke_A＋（１−Ｋ）e_A＝e_A ……(3) となる。すなわち伝送路電極７０と７１がそれぞ
れ対向する全ての部分において電位差Ｖを発生さ
せることができる。

ここで伝送路電極７０および７１はその電極巾
Ｗを有するものとし（電極の厚みは薄いものとす
る）、さらに誘電率ε_Sを有する誘電体を介して間
隔ｄで対向されているものとする。この場合にお
ける伝送路の単位長当りに形成するキヤパシタン
スC₀は C₀＝Ｑ／Ｖ＝Ｑ／e_A ……(4) Ｑ＝ε₀ε_SＷ・Ｖ／ｄ＝ε₀ε_SＷ・e_A／ｄ ……(5) であり、故に C₀＝ε₀ε_SＷ／ｄ ……(6) となる。

従つて、第９図ａに示す伝送路は、第９図ｂに
示すような単位長当りにおいて第６式で求まる
C₀の分布キヤパシタ７３を含んだ伝送路となる。

さらに、この伝送路は第９図ｃに示すように、
伝送路の分布インダクタ成分および伝送路の屈曲
形状により発生する集中インダクタ成分それぞれ
による総合的な分布インダクタ７７および７８と
分布キヤパシタ７３よりなる分布定数回路と等価
に表わすことができる。

次に、この分布キヤパシタ７３の形成における
伝送路の電気長ｌとの関係について説明する。第
１０図ａに示すような伝送路における単位長当り
の特性インピーダンスZ₀は、第１０図ｂに示す等
価回路で表わすことができる。その特性インピー
ダンスZ₀は一般的に となる。ここで伝送路が無損失の場合は となる。本発明の同調トランス装置における実施
例の多くはこの仮定を適用することができ、かつ
説明の簡略化のため以下第８式に示す特性インピ
ーダンスZ₀を用いる。第８式におけるキヤパシタ
ンスC₀は第６式において求めた伝送路における
単位当りのキヤパシタンスC₀と同じものである。
すなわち伝送路における単位長当りの特性インピ
ーダンスZ₀はキヤパシタンスC₀の関数であり、
それはまたキヤパシタC₀に関与する誘電体の誘
電率ε_S、伝送路電極の巾Ｗおよびそれぞれの伝送
路電極の設置間隔ｄの関数でもある。

以上のように、伝送路における単位長当りの特
性インピーダンスがZ₀で、その電気長がｌであ
り、かつ先端がオープン状態である伝送路の端子
に発生する等価リアクタンスＸは Ｘ＝−Z₀cotθ ……(9) で表わすことができる。ここで θ＝2πｌ／λ ……(10) であり、特に の場合において等価リアクタンスＸは Ｘ≦０ ……(12) となる。すなわち伝送路の端子における等価リア
クタンスはキヤパシテイブリアクタンスとなり得
る。したがつて伝送路の電気長ｌによつてθが第
11式に該当する場合、すなわち例えば電気長ｌを
λ／４以下に設定することによりキヤパシタを形
成することができる。そして、その形成できるキ
ヤパシタのキヤパシタンスＣは で表わされるように、θの変化によつて、すなわ
ち伝送路の電気長ｌの設定によつて任意のキヤパ
シタンスＣを実現することができる。

以上第９式〜第13式において説明した伝送路の
動作様態について図に表わしたものが第１１図で
ある。第１１図では、先端がオープン状態の伝送
路において、その電気長ｌの変化に従つて端子に
発生する等価リアクタンスＸが変化する様子を表
わしている。第１１図から明らかなように、伝送
路の電気長ｌがλ／４以下もしくはλ／２〜
4λ／３などにおけるような場合には負の端子リ
アクタンスを形成することが可能であり、すなわ
ち等価的にキヤパシタを形成することができる。
さらに、負の端子リアクタンスを発生させる条件
において、伝送路の電気長ｌを任意に設定するこ
とによつて、キヤパシタンスＣを任意の値に実現
することが可能である。

このようにして形成されるキヤパシタＣは、第
９図ｄにおいて示す集中定数キヤパシタ７９とし
て等価的に置換することができる。そして、伝送
路に存在する分布インダクタ成分および伝送路の
屈曲形成によつて発生する集中インダクタ成分そ
れぞれの総合によつて形成されるインダクタは、
集中定数インダクタ８０として等価的に置換する
ことができる。この第９図ｄにおいてアース端子
を共通化して表わすと、明らかに最終的には第９
図ｅにおいて示すように、集中定数キヤパシタ７
９および集中定数インダクタ８０より成る並列共
振回路と等価になり、同調トランス装置を実現す
ることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、誘電体を介して対向設
置した少なくとも一ケ所の屈曲部を有する第１お
よび第２の電極における共通端子位置がそれぞれ
電極で反対側となるように設定され、上記第１の
電極における所要部に入力信号源が接続されると
ともに上記第２の電極における所要部に出力負荷
が接続され、第２の電極は、任意の所要部がカツ
トされることによつて同調周波数が任意に設定さ
れるので、第１および第２のそれぞれの電極間に
おいて有効に電位差を発生させ、それによつて分
布キヤパシタを形成させるとともに、第１の電極
による集中定数インダクタおよび分布定数インダ
クタよりなる総合的なインダクタと並列に作用さ
せて、等価的に並列共振同調回路を同調周波数を
任意に設定可能に構成でき、更に第１電極によつ
て１次インダクタを、また第２の電極によつて２
次インダクタをそれぞれ形成することによつてト
ランスを構成できて、同調トランスを実現できる
ようにしている。従つて次のような優れた効果が
得られるものである。

(1) 同調トランス装置としての同調作用を実現す
るための従来において必要とされていたキヤパ
シタ部品が不要となる。そして１次インダクタ
を形成する第１の電極および２次インダクタを
形成する第２の電極のそれぞれはトランス機能
を実現するとともにキヤパシタ形成電極として
も有効に機能するように作用する。従つて伝送
路として機能する２個の電極と１個の誘電体だ
けによる極めて簡単な構成と簡単な製造工法に
よつて、１次および２次それぞれのインダクタ
とキヤパシタを一体化構成できる。それによつ
て、一個の部品として扱うことが可能な同調ト
ランス装置を実現することができる。

(2) 前記の効果(1)によつて１次インダクタと２次
インダクタの相対的位置関係は極めて高精度に
確定することができる。それによつてトランス
としての結合係数を極めて高精度に設計するこ
とができるとともに大量製造時においてもその
バラツキを極めて小さくすることが可能とな
る。更に形成できるキヤパシタのキヤパシタン
スも高精度と設計することができるとともに大
量製造時においても無調整でそのバラツキを極
めて小さくすることができる。従つて同調周波
数性能およびトランス性能において、その設計
精度を極めて向上させることが可能となるとと
もに大量製造時において無調整でもそのバラツ
キを飛躍的に低下させることが可能となる優れ
た効果が得られる。

(3) その他、トランスインダクタとキヤパシタを
一体化構成できて一個の部品として扱うことが
可能な同調トランス装置が実現でき、その形態
を薄型化および小型化することができ、また機
械的可動部分が全く無いモジユール化した構成
で同調トランス装置が実現できるという優れた
効果が得られる。その効果により機械的振動に
対して極めて安定な同調トランス装置が実現で
き、不要な接続リード線によるリードインダク
タンスやストレーキヤパシタの発生などの不安
定要素の介在を皆無にして超高周波領域まで極
めて安定な同調トランス装置が実現でき、更に
同調トランス装置としての部品点数の削減およ
びスペースフアクタの向上が実現できるという
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同調トランス装置の回路図、第
２図は従来の同調トランス装置における部品構成
を示す斜視図、第３図は本発明の同調トランス装
置の回路図、第４図ａ〜ｃないし第７図ａ〜ｃは
本発明のそれぞれの実施例における同調トランス
装置の表面図、側面図および裏面図、第８図ａ，
ｂは本発明の他の実施例における同調トランス装
置の側面図と上面図、第９図ａ〜ｅ、第１０図
ａ，ｂ、第１１図は本発明おける同調トランス装
置の動作原理を示す説明図である。 １５，２２，２９，３６，５７……誘電体、１
６，２３，３０，３７，５８……第１の電極、１
７，２４，３１，３８，５９……第２の電極、９
０……１次インダクタ、９１……２次インダク
タ、９４……入力信号源、９６……出力負荷。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 誘電体を介して対向設置した少なくとも一ケ
   所の屈曲部を有する第１および第２の電極におけ
   る共通端子位置がそれぞれの電極で反対側となる
   ように設定され、上記第１の電極における所要部
   に入力信号源が接続されるとともに上記第２の電
   極における所要部に出力負荷が接続され、上記第
   ２の電極は、任意の所要部がカツトされることに
   よつて同調周波数が任意に設定された同調トラン
   ス装置。 ２ 第１および第２のそれぞれの電極は、誘電体
   の表裏に設置されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の同調トランス装置。 ３ 第１および第２のそれぞれの電極は、スパイ
   ラル形状であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の同調トランス装置。 ４ 誘電体が筒状であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の同調トランス装置。 ５ 共通端子をアースに接続したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の同調ト
   ランス装置。