JPS60174510A - 同調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はラジオ、テレビジョンの送信機や受信機、お
よびその他通信機全般に用いることができる同国器に関
するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、ラジオやテレビジョン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
選択をする同調器の性能においては、高い安定性と信頼
性が必要とされている。一方、同調器を設置するそれら
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器について説明する
。第１図は基本的な同調回路であり、■はインダクタ、
２はキャパシタである。そして、それらインダクタｌと
キャパシタ２からなる並列共振回路３にて構成される同
ｌｌ器は、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。すなわぢ第
２図に示すようにインダクタ部品４とキャパシタ部品５
のそれぞれ別個の部品が回路導体６および７によって接
続されて同調器を構成していた。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Ｗ己て、さらに対向する電極１０および１１
それぞれよりなるキャパシタ１２を設置し、それぞれ別
個のインダクタ９とキャパシタ１２が回路導体１３およ
び１４によって接続されて同調器を構成していた。

しかしながら上記のような構成においては、■　第２図
に示すものはインダクタ部品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
にインダクタ部品４のコイルに挿入されているフェライ
ト材のコアは機械的振動によってその設定位置の変動が
発生し、それによって同調周波数が非常に大きく変動し
ていた。またそのフェ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、それによっ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、それぞれの部品を決められた設定位置に高
い精度で設定する必要があり、特に高周波同調器として
量産する場合にはその設置精度の確保が困難であり、そ
れによって同調周波数が設定目標値から大きく離れると
ともに一定値に収れんさせることが不可能であり、その
量産性に問題があった。

■　第３図に示すものはインダクタおよびキャパシタに
よる占有面積が大きく、それによっ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ャパシタを形成
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、したがってコストの高い電極材料
を多量に使用するため同調器の製造コストが高くなり、
それとともに省材料化を図ることが不可能であった。

■　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、インダクタおよびキャ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。それによって不要なリードイン
ダクタンスやストレイキャパシタが多く発生し、それに
よって同調器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った。したがって修正を
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器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
能であった。

それによって同調器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 この発明の目的は、インダクタ部品とキャパシタ部品を
一体化し、さらにキャパシタの値を任意に変化できるよ
うに構成することにあり、それによって機械的に安定で
、同調周波数を任意に設定することができ、同調周波数
や同調Ｑの温度依存性が小さく、接続リードの悪影響を
なくして高周波的に安定で、さらに部品点数を削減して
製造工程の合理化を可能にする超薄型で小型の同調器を
提供することである。

発明の構成 この発明の同調器は、誘導体の同一表面で対向設置した
電極それぞれのアース端子または共通端子が互いに逆方
向側となるように設定し、さらに前記のそれぞれの電極
を前記誘導体の同一表面に設けた溝の内部に設置したも
のであり、これにより一方の電極がインダクタとして作
用し、またこの電極と他方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
回路によって発生する負リアクタンスによるキャパシタ
を実現して前記のインダクタと並列に作用させ、さらに
前記２つの電極間の対向距離および導電率を任意に設定
することによって前記キャパシタの容量値を任意に設定
し、同調周波数を任意に設定できるようにしたものであ
る。

実施例の説明 以下この発明の実施例における同調器について図面を参
照しながら説明する。

第４図はこの発明の第１の実施例における同調器の構成
を示すものである。第４図（ａｌば同同調器の正面図、
同図（ｂ）はＡ−Ａ“線に沿う同断面図、同図ｔｃ＋は
同裏面図を示す。第４図（ａ）〜（Ｃ）において、１５
はセラミック等からなる板状の誘電体である。

１６はインダクタを形成する電極であり、誘電体１５の
表面に設けられた溝の内部に設置されている。１７は誘
電体１５の同一面に電極１６と対向して設けられた溝の
内部に設置された電極であり、電極１７は電極１６と相
まって分布定数回路を形成し、キャパシタを形成する。

１８は電極１６のアース端子であり、１９は電極１６の
オープン端子である。一方、電極１７においては電極１
６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（ａｌ〜（Ｃ１はこの発明の第２の実施例におけ
る同調器の構成を示すものである。第５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）〜（Ｃ１で説明した実施例と同様である
が共通端子の位置が逆になっており、２５は電極２３の
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が電極２４のオープン端子であり、２８
が電極２４のアース端子である。

第６図（ａｌ〜（Ｃ１はこの発明の第３の実施例におけ
る同調器の構成を示すものである。第６図において、板
状の誘電体２９に対する電極３０と電極３１の設置構成
および端子モードは第４図ｆａ）〜（Ｃ＋で説明した実
施例と同様であるが、電極３０と電極３１の長さが異な
るものを用いる。

第７図ｆａｔ〜（Ｃ１はこの発明の第４の実施例におけ
る同調器の構成を示すものである。第７図において、板
状の誘電体３２に対する電極３３と電極３４の設置構成
および端子モードは第４図（ａ）〜ｆｃｌで説明した実
施例と同様であるが、電極３３と電極３４の面積が異な
るものを用いる。

第８図（ａｌ〜（Ｃ）はこの発明の第５の実施例におけ
る同調器の構成を示すものである。第８図において、板
状の誘電体３５に対する電極３６と電極３７の端子モー
ドおよび電極３６の設置構成は第４図（ａｌ〜ｆｃ］で
説明した実施例と同様であるが、電極３７は誘電体３５
の表面上に設置されている。

第９図（ａ）〜（Ｃ）および第１０図（ａ）〜（Ｃ）は
この発明の第６および第７の実施例における同調器の構
成を示すものである。第９図におりる板状の誘電体３８
に対する電極３９と電極４０の設置構成および端子モー
ト、第１０図における板状の誘電体４１に対する電極４
２と電極４３の設置構成および端子モードは第４図（ａ
ｌ〜（Ｃ１で説明した実施例と同様であるが、誘電体表
面に設けられた溝の深さがそれぞれ異なっている。

第１１図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の第８の実施例にお
ける同調器の構成を示すものである。第１１図において
、板状の誘電体４４に対する電極４５と電極４６の設置
構成および端子モードは第４図（ａｌ〜（Ｃ）で説明し
た実施例と同様であるが、電極４５の設置されている溝
の深さと電極４６の設置されている溝の深さはそれぞれ
異なっている。

第１２図（ａ）〜（ｆ）は第４図（ａ）〜（Ｃ）ないし
第１１図（ａｌ〜ｆｃ）で説明された実施例におけるそ
れぞれの電極に用いることのできる代表的な電極形状の
例を示している。ここで、第４図（ａ）〜（Ｃ）ないし
第１１図ｆａｔ〜ｆｃ）で説明された実施例におけるそ
れぞれの電極にはそれぞれ形状の異なったものを用いる
ことができる。

第１３図（ａ）、（ｂ）および第１４１ｉ１（ａｌ　〜
（ｃｌはこの発明の第９および第１０の実施例における
同調器の構成を示すものである。第１３図および第１４
図において、円筒状の誘電体４７および５０の外周部に
設けられた溝の内部に電極４８．電極４９および電極５
１．電極５２を設置しである。そして、それぞれの電極
４８と電極４９および電極５１と電極５２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４７および５０として円筒形状のもの以外に角筒
形状のものも使用することができる。また、誘電体の内
部に溝を設け、その内部にそれぞれの電極を設置しても
よい。

前記のそれぞれの実施例において、誘電体表面に設ける
溝の大きさ、形状は任意であり、前記のそれぞれの実施
例で示したようにそれぞれの電極と同じ大きさ、同し形
状の溝にしたり、電極の外周や内周に沿うような溝にす
れば、電極設置時の位置決め用に溝を使うこともできる
。それによって、それぞれの電極間の位置精度を向上す
ることができる。また、この溝の位置は任意に設定する
ことができ、それによって、それぞれの２つの電極の対
向距離を変化させて、２つの電極間に形成される分布キ
ャパシタの大きさを変化させ、この発明の同調器の同調
周波数を変化させることができる。また、前記の溝の深
さは任意に設定することができ、それによってそれぞれ
の２つの電極の間の誘電率の分布を変化させて、２つの
電極の間に形成される分布キャパシタの大きさを変化さ
せ、この発明の同調器の同調周波数を変化させることが
できる。さらに、前記それぞれの溝は近接した位置でし
かも深く形成することができるので、小さな占有面積で
比較的大きな分布キャパシタを形成することができる。

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。

第１２図（ａ）〜（ｆｌに示すものは、同調器の占有面
積が小さくても比較的大きな分布インダクタと分布キャ
パシタを形成することが可能である。したがって、比較
的低い同調周波数を有する小型の同調器が実現でき、同
調器のスペースファクタを向上させることができる。

第１３図（ａｌ、　（ｂｌおよび第１４図（ａ）〜（ｃ
）に示すものは第４図（ａｌ〜ｆｃｌないし第１２図ｆ
ａ）〜（ｆｌに示すものよりさらに同調器を小型化して
も、より充分大きなインダクタとキャパシタを形成する
ことが可能である。したがって充分に低い同調周波数を
有する超小型の同調器を実現することができる。

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
体を異種組合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ック、チタン酸バリウム
、プラスチック、ポリフッ化エチレン系繊維、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各実施例の同調器について以下
その動作を説明する。

第１５図ｆａｌ〜（ｅ）は同調器における動作を説明す
るための等価回路である。第１５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によって形成される伝
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、それによって伝送路電極７０の先端における本−プ
ン端子には進行波電圧ｅＡ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
よっ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ｅＢ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ｅＢは励起する進行波電圧ｅＡに対して逆
位相となる。そして、それぞれの進行波電圧ｅＡおよび
ｅＢは伝送路の先端がオープン状態であるので、伝送路
電極７ｏ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７ｏ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で表すも
のとすると、伝送路電極７１における電圧分布係数は（
ｉＫ）で表すことができる。

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■をめると Ｖ＝Ｋ　ｅＡ−（１−Ｋ）　ｅＢ　−・・＋１１で表す
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βであるとすると ｅＥ　＝　ｅ　／１　−・・（２） となり、それによって第（１）式における電位差■はＶ
＝Ｋｅｐ　＋（Ｉ　Ｋ）ｅＡ −ｅＡ　・・・（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■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はその電極幅Ｗを有す
るものとしく電極の厚みは薄いものとする）、さらに誘
電率εＳ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
形成するキャパシタンスＣＯは であり、故に Ｃｏ＝ε０εＳ−・・・（６） となる。

したがって、第１５図（ａｌに示す伝送路は、第１５図
（ｂ）に示すような単位長当りにおいて第（６）式でま
るＣｏの分布キャパシタ７３を含んだ伝送路となる。

さらに、この伝送路は第１５図（Ｃ１に示すように、伝
送路の分布インダクク成分および伝送路の屈曲形状によ
り発生ず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と分布キャパシタ７３よ
りなる分布定数回路と等価に表すことができる。

次に、この分布キャパシタ７３の形成における伝送路の
電気長でとの関係について説明する。第１６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Ｚｏは、第１６図ｉｂ）に示す等価回路で表すこと
ができる。その特性インピーダンスＺｏ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。この発
明の同調器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Ｚｏを用いる。第（８）式にお
けるキャパシタンスＣ。

は第（６）式においてめた伝送路における単位長当りの
キャパシタンスＣｏ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Ｚｏはキャパ
シタンスＧｏの関数であり、それはまたキャパシタＣｏ
に関与する誘電体の誘電率εＳ、伝送路電極の幅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Ｚｏ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−Ｚｏｃｏｔ　θ　・・・（９） で表すことができる。ここで θ＝２π　（ｊ２／λ）　・・・ＧＯＩであり、特に θ−０〜（π／２） θ−π〜（３／４）π　・・・（１１）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
スはキャパシティブ・リアクタンスとなり得る。したが
って伝送路の電気長ｐによってθが第（１１）式に該当
する場合、すなわち例えば電気長βをλ／４以下に設定
することによりキャパシタを形成することができる。そ
して、その形成できるキャパシタのキャパシタンスＣは で表されるように、θの変化によって、すなわち伝送路
の電気長βの設定によって任意のキャパシタンスＣを実
現することができる。

以上箱（９）式ないし第（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したものが第１７図であ
る。第１７図では、先端がオー１ン状畑の伝送路におい
て、その電気長ｌの変化に従って端子に発生する等１面
リアクタンスχが変化する様子を表している。第１７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
わち等価的にキャ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セる条件において、
伝送路の電気長βを任意に設定することによって、キャ
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ャパシタＣは、第１５図ｔ
ｄ）において示す集中定数キャパシタ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って発生
する集中インダクタ成分それぞれの総合によって形成さ
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１５図（ｄｌにおい
てアース端子を共通化して表すと、明らかに最終的には
第１５図ｔｅｌにおいて示すように、集中定数キャパシ
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、同調器を実現することができる。

発明の効果 以上のように、この発明は、誘電体の同一表面で対向設
置した電極のそれぞれのアース端子または共通端子が互
いに逆方向側となるように設定することにより、それぞ
れの伝送路電極間において有効に電位差を発生させ、そ
れによって分布キャパシタを形成させるとともに、伝送
路の分布定数インダクタおよび集中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
並列共振回路を構成し、さらに誘電体の同一表面に溝を
形成し、その内部に電極を設置することにより、２つの
電極の間の対向距離および誘電率の分布を変化できるよ
うにした同調器を実現するようにしている。

この構成により、 ■　誘電体の同一表面に形成する溝の対向距離と深さと
によって分布キャパシタの大きさを任意に設定すること
ができる。それによって、同調器の同調周波数を任意に
設定することができる。

■　２つの深い溝を近接した位置に形成することができ
るので、小さな占有面積で比較的大きな分布キャパシタ
を有する同調器を実現することができる。

■　電極を設置する部分だけ溝を形成すればよいので、
機械的強度を比較的劣化させずに、大きくて厚い誘電体
の一部分に前記同調器を容易に形成することができる。

■　誘電体の片面だけの処理で前記同調器を形成できる
ので、大量生産に適している。

■　誘電体の表面に形成した溝は電極設置時の位置決定
にも用いることができるので、大量生産に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は基本的な同調器の回路図、第２図および第３図
は従来の同調器における構成を示す斜視図、第４図（ａ
ｌ　〜（Ｃ１ないし第１１図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明
の第１ないし第８の実施例における同調器の表面図、断
面図および裏面図、第１２図（ａ）〜ｆｆ）は上記各実
施例の同調器に用いることのできる電極の平面図、第１
３図（ａ）、　（ｂｌはこの発明の第９の実施例におけ
る同調器の側面図および断面図、第１４図（ａ）〜ｔｃ
＞はこノ発明の第１０の実施例における同調器の上面図
、側面図および断面図、第１５図（ａｌ〜（Ｑ）　、第
１６図ｆａｌ、　（ｂ）、第１７図はこの発明の動作原
理を示す説明図である。 １５、’２２，２９，３２，３５，３８，４１，４４，
４７．５０・・・誘電体、１６゜１７、２３．２４．３
０．３１．３３，３４．３６，３７，３９，４０．４２
．４３．４５．４６゜４８．４９，５１．５２・・・伝
送路電極第１図 第２図 第３図 （ａ）　（ｂ）　（ｃ） 第４図 （ａ）　（ｂ）　（ｃ） 第５図 （ａ）　（ｂ）　（ｃ） 第７図 （ａ）　（ｂ）　（ｃ） 第８図 （ａ）　（ｂ）　（ｃ） 第９図 （ａ）　（ｂ）　（ｃ） 第１０図 （ａ）　（ｂ）　（ｃ） 第１１図 （ａ）　（ｂ） （ｃ）　（ｄ） （ｅ）　（ｆ） 第１２図 （ａ）　（ｂ） 第１３図 ”／２１５ 第１５図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体と、この誘電体の同一表面に対向設置し各
   々のアース端子または共通端子を互いに逆方向側に設け
   た一対の電極とを備え、前記一対の電極の少くとも一方
   は前記誘電体の表面に設けた溝の内部に設置している同
   調器。
2. （２）一対の電極は少なくとも一個所以上の屈曲部を有
   する特許請求の範囲第（１）項記載の同調器。
3. （３）一対の電極がスパイラル形状である特許請求の範
   囲第（１）項記載の同調器。
4. （４）一対の電極の等価長さが異なる特許請求の範囲第
   （１１項記載の同調器。
5. （５）誘電体が円筒形状または角筒形状をしている特許
   請求の範囲第ｆ１）項記載の同調器。