JPS6046568B2 - Ｕｈｆチユ−ナの同調回路及びその共振周波数の調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＵＨＦチューナの同調回路に関するものであ
る。

最近、テレビジョン受信機のチューナは機械式チュー
ナからバラクタダイオードなどを用いた電子チューナに
移行し、それに伴つて、製造方法も立体布線からプリン
ト基板等を用いた平面布線化に変つてきた。

回路素子を自動挿入し、あるいはチップ素子を用いて基
板の導体側に回路素子を自動面付けし、あるいはコンデ
ンサや抵抗を厚膜印刷技術を用いて形成するなど、組立
の自動化により作業工数の大幅低減が図られつつある。
しかしながら、組立の自動化が図れる素子は抵抗、コン
デンサ、ダイオード、トランジスタなど形状が規格化さ
れた回路素子がほとんどであり、回路によつて形状が異
なるインダクタンス素子などは自動組立が困難であり、
手作業によつてプリント基板に取付けているのが実状で
ある。したがつてよソー層の作業工数の低減を図るには
インダクタンス素子などの手作業によつて組立てざるを
得ない回路素子の数を低減することが必要となつてくる
。これらの問題点を含め、本発明の対象となるＵＨＦチ
ューナの従来の問題につき第１図および第２図を用いて
具体的に説明する。第１図は従来の団ｆチューナに用い
られる同調回路部の回路図、第２図はその組立図である
。第１図および第２図において同一内容を示す回路素子
は同一符号を付してある。またいずれも直流回路は省略
してある。１は共振コイル、２は共振コイル１のインダ
クタンスのバラツキを吸収するための調整用共振コイル
、３が共振周波数を変化させるためのバラクタダイオー
ド、４がトラッキング補正用のコンデンサ、５はバラク
タダイオード３とコンデンサ４で構成される同調容量の
バラツキを吸収するための調整用トリマコンデンサで、
これらの回路素子により１λ式の共振回路６が構成され
ている。また７および９はそれぞれ信号の入出力端子，
で実際のチューナにおいては、端子７にはアンテナなど
の信号源が、端子９にはトランジスタなどの増幅素子あ
るいはミクサ素子などの負荷が接続される。８は端子７
から入力された信号を、共振コイル１との誘導結合によ
り共振回路６に伝達す！るための入力結合コイル、１０
は同じく共振回路６から信号を取り出し端子９に出力す
るための出力結合コイルである。

このように同調回路は通常第２図に示すような形で組立
たてられる。１１はプリント基板で、１２が基板の銅箔
（パターンラ・ンド）、１３がシヤシである。

第１図におけるダイオード３とコンデンサ４は、基板１
１の裏面の銅箔１２側に、面付け装着されている。ダイ
オード３は通状形状が規格化されており、コンデンサ４
もチップタイプのものを使用すれば形状が規格化される
ため、面付け装着が可能になる。当然規格化された素子
は自動装着が可能である。また第１図では省略してある
が、バイアス用の抵抗あるいは、バイパスコンデンサな
どもチップタイプのものが使用され、トランジスタ等も
フラットパッケージタイプのものが使用され、それらも
基板の裏面に自動面付け装着される。しかしながら共振
コイル１、調整コイル２、入力結合コイル３及びノ出力
結合コイル１０などのインダクタンス素子は、同調回路
毎にその定数が異なることから規格化が困難なこと、ま
た図のように銅線をコ字型に成型した立体構造であるこ
となどから、自動組立は困難である。またトリマコンデ
ンサ５も同様な．理由で自動組立てが困難である。した
がつて第２図に示すようにプリント板１１の表面側から
手作業によつて基板穴１１ａ，１１ｂ等に挿入され、裏
面でパターンランドに半田付されるような組立て方法が
用いられている。ＵｌＩＦチューナの同調回路の場合共
振インダクタンスには、分布定数が用いられることから
、回路の結合には誘導結合が適しており、そのためイン
ダクタンス素子が多く、自動組立が困難になる。一つの
同調回路で、自動組立てが困難な素子がトリマコンデン
サも含め５個もあり、さらにＵＨＦチューナ全体では全
回路素子数の１／３程度にも達し、これらの部品数を低
減することがＵＩＩＦ′チューナにおける工数低減の重
要課題になつている。また他の欠点として、インダクタ
ンス調整あるいは結合調整には不都合が生じる場合が多
い。たとえば共振コイル１のインダクタンス調整は、調
整用共振コイル２との間隔を変化することにより行ない
、入出力の結合度調整は、共振コイル１と結合共振コイ
ル８および１０との間隔を変化することによつて行なう
が、お互のコイルが配置上互に影響し、調整が困難な場
合を生じる。第２図の例で説明すると共振コイル１と調
整コイル２との間に出力結合コイル１０があるため、出
力結合コイル１０が障碍となり調整コイル２を共振コイ
ル１に充分近づけることが困難となる。そのため共振コ
イル１のインダクタンス調整の可変範囲を充分大きくと
れないなどの欠点が生ずる。逆にコイル１０と２の位置
を交換した場合には共振コイル１と結合コイル１０との
結合調整が十分行えないなどの問題を生ずる。以上説明
したように、従来のＵＨＦチューナの同調回路において
は、手作業で組立を行なわなければならない回路素子が
多く、組立の自動化が困難であり、また回路素子の配置
上、インダクタンス調整あるいは結合調整が困難で、調
整工数が大きいなどの欠点があつた。本発明の目的は、
上記した従来技術の欠点を軽減し組立ての自動化が容易
で、かつ調整も容易なＵＨＦチューナの同調回路を提供
するにある。

本発明においては、共振コイルを並列に接続された一対
のコイルによつて構成し、調整コイルは使用されない。
この一対の共振コイルはトリマコンデンサ用の電極等と
共に金属板によつて一体に形成される。またインダクタ
ンスの調整は一対の共振コイルの少なくとも一方を傾斜
させることによつて両者の結合度を変化させることによ
つて行なう。次に本発明につき具体的実施例を発明の詳
細な説明を行なう。

本発明による１実施例を第３図、第４図、第５図を用い
て説明する。

第３図が、本発明を適用したＵＨＦチューナの同調回路
の回路図て、第４図が、本発明における共振コイルの構
造、第５図がその組立構造を説明するための斜視図であ
る。

第３図において第１図に示す従米の同調回路と異なる部
分は、共振コイルの構造とその調整コイルの接続方法で
ある。すなわち従来の共振コイル１にかわつて、本発明
においては両端が一体に接続されたＵ字形の２つの共振
コイル１４および１５で共振コイル構成し、従来の調整
コイル２は削除する。このときの共振インダクタンスの
調整は、共振コイル１４と１５が互に誘導結合する状態
にしておき、その結合係数Ｍを変化することによつて可
能になる。具体的には、２つの共振コイル１４と１５と
の間隔を変化することによつてインダクタンス調整を行
うことができる。このような回路構成にすることにより
、共振コイル１４および１５さらには第４図に示すよう
にトリマーコンデンサ５を一体成形することが可能にな
る。１６は、スリットで、これにより共振コイル１４，
１５は分離されている。

５ｂがトリマーコンデンサと同じ作用を持たせるための
電極であり、棒状の接続部５ａにより共振コイル１５の
端部に接続され、第５図のように組立てられて、シヤシ
１３壁面１３ａとの空隙距離を調整することにより容量
値は変化される。

１７はプリント基板に挿入するための板状の接続電極で
あり、基板に安定に固定されるよう爪１７ａが、形成さ
れている。

第４図の如き構造にすれば、銅板などの金属板を打抜き
加工によソー体成形することができる。したがつて、第
２図に示す従来回路の場合、手挿入部品が５コ存在した
が、本発明では、共振コイル１４，１５とトリマーコン
デンサ５が一個の部品として扱えるため３個に減少する
。共振インダクタンスの調整は共振コイル１５を傾ける
ことによつて行なう。共振コイル１５が傾けられると共
振コイル１４との結合度が変化し、調整が可能となる。
このとき従来例のように出力結合コイル１０、あるいは
入力結合コイル８が障碍となるような問題を回避できる
。なぜならば、第５図に示されるように、入出力コイル
８及び１０の大きさを共振コイル１４と同程度の大きさ
に形成しておけば共振コイル１５を傾斜しても、結合コ
イル８あるいは１０との接触は避けられる。またさらに
つけ加えるならば本発明の共振コイル１４，１５は、金
属板を打抜いてつくるのに適しているため、寸法精度が
高いことおよび第４図に示すよう、安定に組立てられる
ような爪１７ａをつくることが可能なことから、共振イ
ンダクタンスのバラツキが小さく、精度が向上するなど
の利点も有している。次に本発明に採用しているインダ
クタンス調整法につき、その実用性と最適設ノ計を明確
にするため、詳細な説明を行なう。第３図に示した同調
回路において、共振コイル１４および共振コイル１５の
インダクタンス値をそれぞれＬｌ，Ｌ２とし、両共振コ
イル１４，１５の結合度をＭとすると、両共振コイル１
４，１５７の並列回路の等価回路は第６図の如く表せる
。したがつて第６図より共振コイル１４，１５の並列回
路の総合共振インダクタンス値Ｌｔは、（１）式のよう
になる。但しｋは結合度、αはレとＬ２の比の平方根で
下記の通りである。

今Ｌ≧Ｌ１と仮定すると ↓＝Ｔｔ：エＸ；＝ニＶ１υ１ となり（１）式よりＬｔの最大値ＬｔＭと最小値Ｌ，ｍ
を求めるとになる。

従つて、Ｌｔの変化率βは（５）式のように表わせる。

（５）式よりβが最大となるのはα＝１のときである。
すなわちレニ！のとき、Ｌｔの変化は最も大きくなり、
インダクタンスの調整範囲が最も大きくなる。このとき
インダクタンスＬｔは（１）式より次のようになる。

（６）式より、結合度Ｋ．ｌ！．Ｌｔの関係を第７図に
破線Ａで示す。

結合度ｋが大きい方がインダクタンス値は大きくなり、
その最大値はし、最小値はムＬ。となり、理論的には，
インダクタンスの可変範囲は倍半分得られることになる
。しかしこれは理想的な場合であり、実測によりインダ
クタンス変化を調べたのが、実線Ｂである。インダクタ
ンス値はＬｌ，Ｌ２ともほぼ同じで、約２０ｒ１１１程
度のものを用いて共振回路を構成し、Ｌ１とＬの結合度
（間隔）を変えることにり、その共振周波数の変化より
等価インダクタンス値を求めたものである。実測の楊合
結合度ｋの最大値は０．７５程度までであり、結合度１
をうる事は困難であつたが、実用に共する変化範囲は十
分得られることが確認された。なお、結合度ｋがＯ−０
．１付近において、理論値からはずれてくるのは次のよ
うに考えられる。第５図において結合を弱めるのは共振
コイル１５を横にたおし、共振コイル１４から遠ざけた
楊合である。その時共振コイル１５は横に倒すにしたが
い、次第にシヤシ１３に近ずいてくる。そのため共振コ
イル１５の特性インピーダンスが下がり、等価インダク
タンスが小さくなる。理論では両コイル１４，１５のイ
ンダクタンスは変化なしと仮定しているが実際には、シ
ヤシなどのアースとの距離によつてインダクタンスが変
るため理７論値より、インダクタンスの変化が大きくな
る。したがつてこのような現象を利用することによつて
インダクタンスの変化率を大きくすることも可能である
。以上理論と実測により説明したように、本発明θに採
用した調整法は、充分実用に供する変化範囲が得られる
とともに、かつ変化範囲を大きくするには、２つのコイ
ルのインダクタンス値をほぼ同じにするのが良いことが
確かめられた。

また当然のことながら、必ずしも、２つのコイルのイン
タ５クタンス値を同じにする必要はなく必要な可変範囲
が確保できる範囲内で、レとＬ２を異なる値にしてもな
んらさしつかえない。また本実施例では第４図に示すよ
うにスリット１６を共振コイルのほぼ全体に渡り入れて
いるが、必ずしも全体に入れる必要はなく、第８図のよ
うに共振コイル１４″と１５″の共通の脚部１８を設け
スリット１６″は脚部１８には設けられない構造にして
もよい。

すなわち、本発明の共振コイルの本質的な構造ｉは、脚
部１８及び２０と、脚部１８及び２０をつなぐ連絡部２
１によつて帯状Ｕ字形に形成され、脚部１８，２０のい
ずれか一方及び連絡部２１には連続したスリット１６が
設けられたもので、さらに、脚部１８と脚部２０の先端
にはこの共振コイルを基板１１に係止する接続電極１７
が設けられている。

また実施例では、トリマーコンデンサも、一体成形した
構造で説明したが、別ピースとして扱つてもなんらさし
つかえない。次に他の実施例につき説明する。

第９図は前実施例のスリット１６の入れ方を若干工夫し
、共振コイル１５を調整する場合に、共振コイル１４が
変形しなくなるようにしたものである。

すなわちスリット１６の端部に別スリット１９を設ける
ことにより調整用の共振コイル１５の一部を細くし、調
整時に共振コイル１５を動かした時にその応力が共振コ
イル１４に伝りにくい構造にしている。このようにする
ことにより、共振コイル１５は、比較的弱い力で動かす
ことができるとともに、スリット１９の点で、共振コイ
ル１５は折れ曲り、共振コイルの他の部分および共振コ
イル１４の変形が少なく、安定した組立て状態が保たれ
る。以上、本発明を１／４λ式共振回路の実施例を用い
て説明したが１／２λ式共振回路にも適用できることは
自明であり、さらに本発明はＵｌ（Ｆチューナの入力同
調回路、段間複同調回路、局部発振回路などいずれの共
振回路にも適用可能であり、その適用範囲は広い。

また、部品数の低減、調整の容易化などを主にその効果
を述べたが、それ以外にも次のような利点が存在する。
（１）共振コイルは、２つの共振コイルを並列接続して
構成されているため、共振コイルの損失分（高周波抵抗
分）も、１コて構成した場合より小さくなり、共振イン
ダクターのＱが向上する。

（２）共振コイルを打抜き加工により製作すれば、寸法
精度が向上するとともに基板に布線された状態が安定す
るため、インダクタンス値の精度が向上する。

（３）部品数の低減により、プリントパターンのランド
数が減少するためパターン設計の自由度が増すとともに
、プリントパターンの浮遊容量、パターンインダクタン
スの影響受けにくくなり、最適設計が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＵＨＦチューナの同調回路の回路図、第
２図はその組立図である。 第３図は本発明による同調回路の一実施例を示す回路図
、第４図は本発明による共振コイルの構造を示す正面図
、第５図はその組立て図を示す斜視図である。第６図は
本発明による共振コイルのインダクタンスの等価回路、
第７図はそのインダクタンスの変化を理論値と実測値に
より示した特性図である。第８図は本発明による共振コ
イルの他の実施例の構造を示す正面図、第９図は本発明
による共振コイルの電極部の改良を示す拡大図である。
３・・・バラクタダイオード、４・・・トラッキング補
正用コンデンサ、５・・・トリマコンデンサ、８・・・
入力結合コイル、１０・・・出力結合コイル、１４，１
）５１◆共振コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力結合コイルと、出力結合コイルと、入力結合コ
   イル及び出力結合コイルに電磁的に結合する第１及び第
   ２の共振コイルと、第１の共振コイルに直列に接続され
   るトリマコンデンサと、このトリマコンデンサに並列に
   接続されるバラクタダイオードとトラッキング補正用コ
   ンデンサとからなる直列回路とを有し、第１の共振コイ
   ルと第２の共振コイルとが並列に接続されていることを
   特徴とするＵＨＦチューナの同調回路。 ２ 第１及び第２の共振コイルはともにＵ字形に形成さ
   れ、かつ、第１の共振コイルは第２の共振コイルよりも
   大きく形成されて、第２の共振コイルの外側に配置され
   、かつ、第１の共振コイルと第２の共振コイルは、少な
   くともそのＵ字形に形成された両端部において互に結合
   されることによつて並列に接続されている特許請求の範
   囲第１項記載のＵＨＦチューナの同調回路。 ３ 入力結合コイルと、出力結合コイルと、入力結合コ
   イル及び出力結合コイルに電磁的に結合する第１及び第
   ２の共振コイルと、第１の共振コイルに直列に接続され
   るトリマコンデンサと、このトリマコンデンサに並列に
   接続されるバラクタダイオードとトラッキング補正用コ
   ンデンサからなる直列回路とを有し、第１の共振コイル
   と第２の共振コイルはともにＵ字形に形成され、かつ第
   １の共振コイルは第２の共振コイルよりも大きく形成さ
   れて、第２の共振コイルの外側に配置され、かつ、第１
   の共振コイルと第２の共振コイルとは少なくともそのＵ
   字形に形成された端部において互に結合されることによ
   つて並列に接続されているＵＨＦチューナの同調回路に
   あつて、第１の共振コイルを第２の共振コイルに対し傾
   斜させることによつて第１の共振コイルと第２の共振コ
   イルとの結合度を変化させ、もつて共振周波数を変化さ
   せる同調回路の共振周波数の調整方法。