JPH0354884B2 - - 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装置につい
て説明する。第１図は基本的な同調回路であり、
１は可変インダクタ、２はトリマキヤパシタであ
る。そして、それら可変インダクタ１とトリマキ
ヤパシタ２からなる並列共振回路３にて構成され
る同調装置は、従来においては第２図もしくは第
３図に示すような部品による構成で実現されてい
た。すなわち第２図に示すように可変インダクタ
部品４とトリマキヤパシタ部品５のそれぞれ別個
の部品が回路導体６および７によつて接続されて
同調装置が構成されていた。また第３図に示すよ
うな別の方法として、板状の誘電体８の表面に平
面インダクタ９を設置して、更に対向する電極１
０および１１それぞれよりなるキヤパシタ１２を
設置し、それぞれ別個のインダクタ９とキヤパシ
タ１２が回路導体１３および１４によつて接続さ
れて同調装置が構成されていた。

しかしながら上記のような構成においては、 (1) 第２図に示すものは可変インダクタ部品４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。さらに可変
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透磁率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。

(2) 第３図に示すものはインダクタおよびキヤパ
シタによる占有面積が大きく、それによつて機
器の小型化の実現を阻害していた。さらにそれ
ぞれの部品を構成するために機能する電極はイ
ンダクタ電極とキヤパシタを形成する対向電極
の少なくとも合計３個の機能電極が必要であ
り、導電率が高く従つてコストの高い電極材料
を多量に使用するため同調装置の製造コストが
高くなり、それと共に省材料化を図ることが不
可能であつた。

(3) 第２図および第３図に示すものにおける共通
の問題点として、可変インダクタおよびトリマ
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、それによつて同調装置の動作が不安定
であると共に初期の設定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装
置は独立した最小機能単位の別個部品の集合回
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、それによつて同調装置のコス
ト低減およびＬ／Ｃ比の設定精度の向上には限
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、可変インダクタとトリマキヤパシタ
を一体化構成するとともに、同調Ｑを向上させな
がらＬ／Ｃ比を容易にかつ高精度に微調整するこ
とができ、それによつて同調周波数の設定精度を
容易に向上させることが可能で、更に同調周波数
選択特性における離調周波数帯域の特性も同時に
容易に設定調整することが可能な同調装置を提供
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の同調装置
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
るアース端子または共通端子の位置がそれぞれの
電極で互いに対向しない相異対向位置関係となる
ように設定され、上記第１の電極におけるアース
端子または共通端子は補助電極を介して設定さ
れ、更に上記第１の電極における補助電極の接続
幅が所定幅に設定され、または接続位置が所定位
置に設定され、もしくは上記第２の電極における
所定部分がカツトされた構成としたものであり、
これにより第１の電極がインダクタとして作用
し、また第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、これを第１の電極
によるインダクタと並列に作用させるものであ
り、更に第１の電極における補助電極をカツトト
リミングすることによつてインダクタンスを微調
整し、あるいは第２の電極をカツトトリミングす
ることによつてキヤパシタンスを微調整するなど
してＬ／Ｃ比を調整設定するので、同調周波数の
設定精度を向上させるとともに離調帯域特性の設
定精度も向上させるように作用するものである。

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

第４図は本発明の第１の実施例における同調装
置の構成を示す。第４図ａは同調装置の正面図、
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の表面にインダク
タを形成するスパイラル形状の主電極であり、こ
の主電極１６は、該スパイラル形状跡にさらにそ
の一端部に端子取出し部１７ａが付加された形状
をもつて誘電体１５表面に形成された補助電極１
７の上に該スパイラル形状を対応させて接続設置
されている。１８は誘電体１５の裏面に形成され
た電極で、表面の主電極１６に対向するスパイラ
ル形状に構成されており、さらに該電極１８は主
電極１６と相俟つて分布定数回路を構成し、キヤ
パシタを形成する。ここで、補助電極１７におい
て主電極１６と重なり合わない端子取出し部１７
ａはアース電極として設定される。そして、主電
極１６と電極１８におけるアース取り出しはそれ
ぞれ互いに反対側からとなるように設定される。
更に、インダクタを形成する主電極１６が分布定
数回路として有効に機能する部分は補助電極１７
におけるアース電極部分としての端子取出し部１
７ａとの接続部１９の長さによつて決定される。
すなわち、接続部１９の長さが短かい場合は主電
極１６がインダクタとしての機能する部分が比較
的長く、従つて比較的大きなインダクタンスを形
成することができる。反対に接続部１９の長さが
長い場合は主電極１６がインダクタとして機能す
る部分が比較的短かく、従つて比較的小さなイン
ダクタンスを形成することができる。このように
主電極１６が同一形状の場合でも補助電極１７の
形状を任意に定めることによつて同調装置におけ
るインダクタンスを任意に設計することができ
る。これによつて同調装置における同調周波数を
任意に設計することができる。

ここで端子取出し部１７ａを含む補助電極１７
の形状を定める手段として、主電極１６と補助電
極１７におけるアース電極として機能する部分と
の接続境界部に沿つて補助電極１７をカツトトリ
ミングする方法を用いる。一方形成されるキヤパ
シタにおけるキヤパシタンスを任意に設定する手
段として、電極１８における所要部分をカツトト
リミングすることによつてカツト部３０を設ける
方法を用いる。それによつて電極１８のうちキヤ
パシタ電極として有効に機能する部分はカツト部
３０からアース端子までとなり、その有効キヤパ
シタ電極の長さを短かく設定することによつてキ
ヤパシタンスを小さく設定することが可能とな
る。

第５図ａ〜ｃないし第６図ａ〜ｃは本発明の第
１の実施例における他のカツトトリミング状態に
おける同調装置を示す。図において、誘電体１
５、主電極１６、補助電極１７、電極１８の構成
は第４図において示したものと同じである。主電
極１６と補助電極１７におけるアース電極部分と
しての端子取出し部１７ａとの接続部１９の長さ
が、第５図において示すものは第４図において示
すものよりもやや長く、更に第６図において示す
ものは第５図において示すものよりも更に長く設
定されている。従つて、第６図に示す実施例にお
ける同調装置のインダクタンスは第５図に示すも
のよりも比較的大きく、第５図に示す実施例にお
ける同調装置のインダクタンスは第４図に示すも
のよりも比較的大きくなる。

一方、電極１８におけるカツト部３０は第５図
において示すものは第４図で示すものよりもアー
ス端子に近く設定され、更に第６図において示す
ものは第５図において示すものよりも更にアース
端子に近く設定されている。従つて第６図に示す
実施例における同調装置のキヤパシタンスは第５
図に示すものよりも比較的小さく、第５図に示す
実施例における同調装置のキヤパシタンスは第４
図に示すものよりも比較的小さくなる。

第７図ないし第１２図ａ，ｂは本発明の実施例
における同調装置に用いる電極（第４図ないし第
６図における主電極１６および電極１８）の形状
構成を示す。第７図ないし第９図に示すものは少
なくとも一ケ所の任意の屈曲角と屈曲方向を示す
屈曲部を有する形状のものであり、第１０図に示
すものはスパイラル形状を有するものである。第
１１図ａ，ｂに示すものはコイル形状を有するも
のであつて、第１１図ａはコイル形状電極の正面
図、ｂはその上面図を示す。ここで、第１１図
ａ，ｂに示す形状の電極に対する誘電体としては
円筒状のものが使用することができ、更に角筒形
状のものも使用することができる。

また第７図ないし第１０図に示す実施例におい
ては屈曲部として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を
用いてもよいことはいうまでもない。

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（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。

上記実施例のそれぞれにおいて、第４図ないし
第６図に示すものは極く一般的な両面回路基板に
適用することができるものであり、製造プロセス
が比較的容易である。更に主電極１６と電極１８
の対向面積を広く設計することができるので、比
較的大容量のキヤパシタを形成することが可能で
あり、比較的低い同調周波数の同調装置に適用す
ることができる。第７図に示すものは簡単な電極
パターンで構成することができるとともに高精度
の電極パターンを容易に構成することが可能であ
る。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装置を実現すること
ができる。第８図ないし第１０図に示すものは、
同調装置の占有面積が小さくても比較的大きなイ
ンダクタおよび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
型の同調装置が実現でき、同調装置のスペースフ
アクタを向上させることができる。第１１図に示
すものは小型化しても、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。ま
た、これを製造する場合において、連続した円筒
形状に誘電体にそれぞれの電極を内側および外側
に連続して形成し、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。

電極をカツトトリミングする場合のカツト手段
としては、レーザカツター、サンドブラスター、
超音波カツターなどを用いることができる。

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、チタン酸バリウム、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装置に
ついて以下その動作を説明する。

第１２図ａ〜ｅは本発明の同調装置における動
作を説明するための等価回路である。第１２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７０，
７１によつて形成される電送路に対して、電圧ｅ
を発生する信号源７２が伝送路電圧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７０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１２図ａに示す伝送路は、第１２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１９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７
８の分布キヤパシタ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
１３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１３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１４図で
ある。第１４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１４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
１２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１２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１２図ｅにおいて示すように、集中定数キヤ
パシタ７９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、同調装置を実現す
ることができる。

以上の動作原理の説明から明らかなように、第
13式において示す形成されるキヤパシタのキヤパ
シタンスＣはcotθの関数であり、これはすなわち
第10式において示されるように伝送路の長さｌに
依存するものである。このように形成されるキヤ
パシタのキヤパシタンスＣは伝送路の長さｌの設
定によつて任意に定めることができる。従つて第
４図ないし第６図に示す電極１８の設計時におけ
る長さの設定によつて、もしくは構成後における
それぞれの電極をカツトすることによつて同調装
置の同調周波数を任意に設定することが可能であ
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の電極におけるアース端子または共通端
子の位置がそれぞれの電極で互いに対向しない相
異対向位置関係となるように設定され、上記第１
の電極におけるアース端子または共通端子は補助
電極を介して設定され、更に上記第１の電極にお
ける補助電極の接続幅が所定幅に設定され、また
は接続位置が所定位置に設定され、もしくは上記
第２の電極における所定部分がカツトされたの
で、次のような優れた効果が得られる。

(1) 第１の電極における補助電極および第２の電
極を任意にカツトトリミングすることによつ
て、インダクタンスとキヤパシタンスをそれぞ
れ独立に微調整することができる。それによつ
て目的とするＬ／Ｃ比に対して高精度にかつ容
易にそれを実現することができるという優れた
効果が得られる。またそれによつて同調装置に
おける同調周波数の設定精度を著しく向上させ
ることができ、更に離調周波数帯域における特
性の設定精度も著しく向上させることができる
という優れた効果が得られる。

(2) 同調装置として、同一のＬ／Ｃ比を有してか
つ同一の同調周波数を有するものを大量に製造
する場合においても、一方、異なるＬ／Ｃ比を
有して異なる同調周波数を有するものを大量に
製造する場合においても、第１の電極における
主電極部品として同一種類のものを用いるだけ
で、すなわち同一形状のものを用いるだけで実
現することができるという優れた効果が得られ
る。また第１の電極における主電極部品におい
ては、その形状の統一化による大量製造に与え
る効果のみならず、厚みの厚い形状のものを用
いることによつて高周波信号の表皮効果の影響
をなくして、同調Ｑを安定に向上させることが
できるという性能向上も実現できる優れた効果
が得られる。

(3) 第１の電極における補助電極および第２の電
極それぞれは通常の両面プリント回路基板を構
成するエツチング・プリント工法もしくは導体
印刷工法などの容易な製造プロセスで実現する
ことが可能で、それによつても充分に高精度な
Ｌ／Ｃ比および同調周波数を確保することがで
きるという優れた効果が得られる。また第１の
電極における主電極部品の形状寸法精度および
その設置精度は厳密に設定する必要もなく、全
て第１の電極における補助電極および第２の電
極の形状寸法精度に依存させて調整設定前の同
調装置を実現することができ、ハンダ付などの
簡易な製造プロセスで実現することができると
いう優れた効果が得られる。それらによつて同
調装置の製造コストを著しく低減することが可
能になるという優れた効果が得られる。

(4) その他、可変インダクタとトリマキヤパシタ
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
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装置が
実現でき、更に同調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図は基本的な同調装置の回路図、第２図お
よび第３図は従来の同調装置における構成を示す
斜視図、第４図ａ〜ｃないし第６図ａ〜ｃは本発
明の一実施例における同調装置の表面図、側面図
および裏面図、第７図ないし第１０図はそれぞれ
電極形状を示す正面図、第１１図ａ，ｂは他の電
極形状を示す正面図と上面図、第１２図ａ〜ｅ、
第１３図ａ，ｂ、第１４図は本発明における同調
装置の動作原理を示す説明図である。 １５……誘電体、１６……主電極、１７……補
助電極、１８……電極。

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
   るアース端子または共通端子の位置がそれぞれの
   電極で互いに対向しない相異対向位置関係となる
   ように設定され、上記第１の電極におけるアース
   端子または共通端子は補助電極を介して設定さ
   れ、更に上記第１の電極における補助電極の接続
   幅が所定幅に設定され、または接続位置が所定位
   置に設定され、もしくは上記第２の電極における
   所定部分がカツトされた同調装置。 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項記載の同調装置。 ４ 第１の電極における補助電極は、主たる電極
   より厚みの薄いものを用いたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の同調装置。 ５ 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項記載の同調装置。