KR101709881B1 - 가변 용량 회로, 가변 용량 디바이스, 공진 회로, 증폭 회로 및 전자 기기 - Google Patents

가변 용량 회로, 가변 용량 디바이스, 공진 회로, 증폭 회로 및 전자 기기 Download PDF

Info

Publication number
KR101709881B1
KR101709881B1 KR1020157022859A KR20157022859A KR101709881B1 KR 101709881 B1 KR101709881 B1 KR 101709881B1 KR 1020157022859 A KR1020157022859 A KR 1020157022859A KR 20157022859 A KR20157022859 A KR 20157022859A KR 101709881 B1 KR101709881 B1 KR 101709881B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
variable capacitance
capacitance
terminal
capacitance value
composite
Prior art date
Application number
KR1020157022859A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150113048A (ko
Inventor
마사요시 간노
Original Assignee
데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 filed Critical 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Publication of KR20150113048A publication Critical patent/KR20150113048A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101709881B1 publication Critical patent/KR101709881B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H02J17/00—
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B1/0458—Arrangements for matching and coupling between power amplifier and antenna or between amplifying stages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
    • H01G7/06—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture having a dielectric selected for the variation of its permittivity with applied voltage, i.e. ferroelectric capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

가변 용량 콘덴서에 인가하는 직류 전압에 의해, 용량값을 설정하고, 효과적으로 안테나의 전송 효율을 최적화할 수 있는 가변 용량 회로를 제공한다. 가변 용량 회로(1)는 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CS1, CS2)(2a, 2b)를 포함하는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)에 직렬로 접속된 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)를 구비한다. 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)는 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)와, 이것에 병렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)를 포함한다. 가변 용량 회로(1)는 3개의 직류 단자(7a, 7b, 7c)를 구비한다.

Description

가변 용량 회로, 가변 용량 디바이스, 공진 회로, 증폭 회로 및 전자 기기{VARIABLE CAPACITANCE CIRCUIT, VARIABLE CAPACITANCE DEVICE, RESONANT CIRCUIT, AMPLIFYING CIRCUIT, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 복수의 가변 용량 콘덴서를 사용한 가변 용량 회로, 가변 용량 디바이스, 공진 회로, 증폭 회로 및 이들 회로를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다. 본 출원은, 일본에 있어서 2013년 2월 22일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2013-33218을 기초로 해서 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원을 참조함으로써, 본 출원에 원용된다.
최근 들어, 전자기 유도에 의해 신호를 수수하는 비접촉 통신 기술이 확립되고, 교통계 승차권이나 전자 화폐로서 이용이 확대되고 있다. 또한, 이러한 비접촉 통신 기능은 휴대 전화기에도 탑재되는 경향이 있고, 이후 점점 발전할 것으로 기대되고 있다. 전자기 유도에 의한 근접 통신뿐만 아니라 물류에 있어서는 수 m의 거리를 두고 판독 기입이 가능한 IC 태그도 상품화되어 있다. 또한, 이러한 비접촉 통신 기술은 비접촉으로 통신을 가능하게 할 뿐만 아니라, 또한 전력 전송도 동시에 할 수 있기 때문에, 스스로는 전지 등의 전원을 갖지 않는 IC 카드에도 실장이 가능하다.
또한, 이들 외에, Qi를 비롯해서 휴대 단말 기기의 비접촉 충전의 채용에 따라, 충전 장치와 수전 장치 각각이 갖는 안테나 코일에 의해 전자 결합시키거나, 또는 자기공명시킴으로써 전력 전송을 행하는 기술도 채용되게 되었다.
이러한 비접촉 통신(또는 비접촉 충전)이 적용된 시스템에서는, 리더 라이터(충전 장치)와 비접촉 데이터 캐리어(또는 수전 장치)와의 사이에서 비접촉의 통신과 전력 전송을 행하기 위해서 루프안테나에 공진용 콘덴서를 접속하고, 루프안테나와 공진용 콘덴서의 상수 L, C로 결정되는 공진 주파수를 시스템의 규정 주파수에 맞춤으로써 리더 라이터(충전 장치)와 비접촉 데이터 캐리어(또는 수전 장치)의 안정된 통신과 전력 전송을 행하여 통신 거리의 최대화를 실현하고 있다.
그러나, 루프안테나와 공진용 콘덴서의 L, C의 상수는 몇 가지의 변동 요인을 갖고 있어, 반드시 상정한 값으로는 되지 않는다. 예를 들어, 비접촉 데이터 캐리어나 수전 장치에서는, 저비용화를 위해서 루프안테나가 구리박 패턴으로 만들어져 있고, 패턴 폭의 어긋남 등으로 L의 값은 변화된다. 또한, 저비용화를 위해서 공진용 콘덴서도 안테나 기판의 구리박을 전극으로 하고, 기판의 수지를 유전체로 하도록 구성되어 있고, 구리박의 폭, 길이, 간격에 따라 용량값이 변화된다. IC 카드의 경우에는, 최종적으로 안테나 기판의 상하를 보호 필름에 의해 라미네이트하므로, 보호 필름의 영향에 의해 콘덴서의 용량이 더욱 변화된다. 그 때문에 라미네이트 후의 주파수 시프트를 예측해서 어림 조정으로서 구리박 패턴의 커트에 의해 전극 면적을 조정하여 공진용 콘덴서의 용량값을 조정하는 등의 조정 공정수를 필요로 하게 된다.
상술한 바와 같은 각종 요인에 의해 공진 주파수가 어긋나면, 통신 상태가 불안정해지거나, 통신 거리가 짧아져버린다. 이러한 문제에 대하여 리더 라이터로부터 출력된 자속을 받는 안테나 코일과, 그 자속의 변화를 효율적으로 전압으로 변환하는 공진 회로를 갖는 안테나 모듈에 있어서, 통신의 안정성을 얻기 위해서, 공진용 콘덴서의 용량을 조정함으로써, 공진 주파수를 조정하는 방법이 제안되어 있다.
IC 카드를 포함하는 비접촉 데이터 캐리어나 비접촉 충전의 수전 장치는, 상술한 바와 같이 휴대성이 중시되는 기기에 탑재되는 경우가 많아, 공진용 콘덴서나 루프안테나에는, 소형, 박형의 것이 강하게 요구된다. 또한, 리더 라이터나 충전 장치도 모듈화가 진행되어 소형화, 박형화의 요구는 한층 더 엄격해질 것으로 생각된다.
그런데, 티타늄산바륨 등의 강유전체 박막을 사용한 강유전체 박막 콘덴서는, 단위 면적당의 유전율이 높기 때문에, 소형화, 박형화에 적합하므로, 이들 응용에 이용되고 있다. 그러나, 강유전체 박막 콘덴서는, 용량값의 초기 편차가 크고, 용량값의 온도 의존성도 크다는 문제가 있고, 이들의 보정을 하는 것을 기기측에 있어서도 실행함으로써, 보다 용도가 넓어짐이 기대된다.
일본 특허 공개 제2008-211064호 공보
상술한 바와 같이, 전자 기기의 소형화, 고기능화의 동향에 대응하여, 소형화, 박형화가 가능한 강유전체 박막 콘덴서를 안테나의 공진 회로에 사용하는 경우에는, 용량값의 초기 편차, 온도 변동을 억제할 필요가 있다. 한편, 강유전체 박막 콘덴서는, 용량값의 바이어스 의존성이 강하고, 전극간에 인가되는 바이어스 전압에 의해, 용량값이 크게 변동함이 알려져 있고, 이러한 가변 용량 특성을 공진 회로에 활용하는 것이 특허문헌 1 등에 개시되어 있다. 그러나, 어떻게 강유전체 박막 콘덴서의 바이어스 전압을 제어하고, 어느 파라미터를 어떻게 조정하면, 안테나의 공진 회로의 특성을 조정할 수 있는지에 대해서는 개시되어 있지 않다. 또한, 상술한 바와 같이, 강유전체 박막 콘덴서는, 그 용량값의 초기 편차가 크고, 또한 안테나 회로의 제조 시의 용량 어긋남, 사용시의 온도, 통신 거리 등의 조건 편차가 가해짐으로써 공진 주파수의 사후적인 조정에서는 회로의 특성의 최적화를 실현하기 위해서는 불충분하다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 단자 사이에 직류 전압을 인가함으로써 정전 용량이 변화되는 가변 용량 콘덴서를 사용하여, 가변 용량 콘덴서에 인가하는 직류 전압에 의해, 용량값을 제어하고, 안테나의 전송 효율을 최적화할 수 있는 가변 용량 회로, 공진 회로, 증폭 회로 및 이들을 사용한 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가변 용량 회로는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 입력 단자와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 구비한다. 그리고, 제1 합성 용량값은, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 합성 용량값은, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 가변 용량 회로는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제3 합성 용량값을 갖는 제3 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제4 합성 용량값을 갖는 제4 가변 용량 엘리먼트와, 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제5 교류 단자와, 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 구비한다. 그리고, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트는, 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 제2 교류 단자는, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고, 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트는, 제4 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 제5 교류 단자는, 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 직렬 접속된다. 제1 및 제3 합성 용량값은, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 및 제4 합성 용량값은, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화된다. 또한, 제1 합성 용량값과 제3 합성 용량값은 동일하고, 제2 합성 용량값과 제4 합성 용량값은 동일하다. 또한, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이며, 제3 합성 용량값과 제4 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 가변 용량 디바이스는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 입력 단자와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 구비한다. 그리고, 제1 합성 용량값은, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 합성 용량값은, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화된다. 그리고, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이다.
본 발명의 다른 실시 형태에 관한 가변 용량 디바이스는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제3 합성 용량값을 갖는 제3 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제4 합성 용량값을 갖는 제4 가변 용량 엘리먼트와, 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제5 교류 단자와, 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 구비한다. 그리고, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트는, 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 제2 교류 단자는, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고, 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트는, 제4 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 제5 교류 단자는, 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 직렬 접속된다. 또한, 제1 및 제3 합성 용량값은, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 및 제4 합성 용량값은, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화된다. 또한, 제1 합성 용량값과 제3 합성 용량값은 동일하고, 제2 합성 용량값과 제4 합성 용량값은 동일하다. 또한, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이며, 제3 합성 용량값 및 제4 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 공진 회로는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 단자와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로와, 이 가변 용량 회로에 접속된 코일을 구비한다. 그리고, 가변 용량 회로는, 제1 합성 용량값이, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 합성 용량값이, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화된다. 또한, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이다.
본 발명의 다른 실시 형태에 관한 공진 회로는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제3 합성 용량값을 갖는 제3 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제4 합성 용량값을 갖는 제4 가변 용량 엘리먼트와, 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제5 교류 단자와, 제1 내지 4의 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로와, 이 가변 용량 회로에 접속되는 코일을 구비한다. 그리고, 가변 용량 회로는, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트가, 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 제2 교류 단자가, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고, 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트가, 제4 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 제5 교류 단자가, 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 직렬 접속된다. 또한, 코일은, 일단부가 제2 교류 단자에 접속되고, 타단부가 제5 교류 단자에 접속된다. 또한, 제1 및 제3 합성 용량값은, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 및 제4 합성 용량값은, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화된다. 제1 합성 용량값과 제3 합성 용량값은 동일하고, 제2 합성 용량값과 상기 제4 합성 용량값은 동일하다. 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이며, 제3 합성 용량값 및 제4 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 증폭 회로는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 단자와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로와, 이 가변 용량 회로에 접속된 증폭기를 구비한다. 그리고, 제2 교류 단자는, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속된다. 또한, 제1 합성 용량값은, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 합성 용량값은, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화된다. 또한, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 전자 기기는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 단자와, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로를 구비한다. 그리고, 가변 용량 회로는, 제1 합성 용량값이, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 합성 용량값이, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화된다. 또한, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 가변 용량 회로를 구비한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 관한 전자 기기는, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제3 합성 용량값을 갖는 제3 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제4 합성 용량값을 갖는 제4 가변 용량 엘리먼트와, 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제5 교류 단자와, 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로를 구비한다. 그리고, 가변 용량 회로는, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트가, 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 제2 교류 단자가, 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고, 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트가, 제4 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 제5 교류 단자가, 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 직렬 접속된다. 또한, 제1 및 제3 합성 용량값은, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 제2 및 제4 합성 용량값은, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화된다. 또한, 제1 합성 용량값과 제3 합성 용량값은 동일하고, 제2 합성 용량값과 제4 합성 용량값은 동일하다. 또한, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이며, 제3 합성 용량값 및 제4 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이다.
본 발명에서는, 제1 내지 제3 직류 단자를 갖고 있으며, 제1 합성 용량값을, 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 따라 변화시킬 수 있고, 제2 합성 용량값을, 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 따라 변화시킬 수 있고, 제1 합성 용량값 및 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이므로, 용량값을 보다 상세하게 조정할 수 있고, 공진 회로에 사용했을 때에는, 보다 상세하게 임피던스의 조정을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 가변 용량 회로의 구성예를 도시하는 회로도.
도 2는 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 공진 회로의 구성예를 도시하는 회로도.
도 3a 및 도 3b는, 공진 코일에 직렬로 접속되는 직렬 공진 콘덴서와, 공진 코일에 병렬로 접속되는 병렬 공진 콘덴서를 구비하는 직병렬 공진 회로의 구성예를 도시하는 회로도이며, 도 3a는, 불평형형의 공진 회로의 회로도이며, 도 3b는, 평형형의 공진 회로의 회로도.
도 4는 공진 회로의 임피던스와 공진 콘덴서의 용량값과의 관계를 설명하기 위한 그래프.
도 5는 도 1의 회로와 회로 상수로 설정한 경우에, 각 가변 용량 콘덴서의 제어 전압에 대한 변화의 모습을 도시하는 그래프.
도 6은 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 가변 용량 회로의 구성 변형예를 도시하는 회로도.
도 7은 도 6의 회로와 회로 상수로 설정한 경우에, 각 가변 용량 콘덴서의 제어 전압에 대한 변화의 모습을 도시하는 그래프.
도 8은 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 가변 용량 회로의 구성의 다른 변형예를 도시하는 회로도.
도 9는 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 증폭 회로의 구성예를 도시하는 회로도.
도 10a 내지 도 10c는, 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 가변 용량 디바이스의 형상 및 단자 배치의 예.
도 11a 내지 도 11c는, 본 발명이 적용된 다른 실시 형태에 관한 가변 용량 디바이스의 형상 및 단자 배치의 예.
도 12는 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 비접촉 통신 장치를 포함하는 비접촉 통신 시스템의 구성예를 도시하는 블록도.
도 13은 1차측 안테나부의 구성예를 도시하는 회로도.
도 14는 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 비접촉 충전 장치를 포함하는 비접촉 충전 시스템의 구성예를 도시하는 블록도.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 설명은, 이하의 순서로 행한다.
1. 회로 구성
1-1. 가변 용량 회로의 구성예
1-2. 공진 회로의 구성예
2. 회로의 동작 원리 및 동작
2-1. 가변 용량 회로, 공진 회로의 동작 원리
2-2. 가변 용량 회로, 공진 회로의 동작
(1) 변형예 1
(2) 변형예 2(평형 회로)
(3) 변형예 3(증폭 회로)
3. 가변 용량 디바이스의 예
4. 비접촉 통신 장치의 예
5. 비접촉 충전 장치의 예
1. 회로 구성
1-1. 가변 용량 회로의 구성예
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 가변 용량 회로(1)는, 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CS1, CS2)(2a, 2b)를 포함하는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)에 직렬로 접속된 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)를 구비한다. 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)는, 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)와, 이것에 병렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)를 포함한다.
직렬로 접속된 직렬 가변 용량 엘리먼트(2) 및 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 일단부 및 타단부는, 각각 직류 커트 콘덴서(C1)(9a)와 직류 커트 콘덴서(C2)(9b)를 개재하여, 교류 신호를 입출력하는 교류 단자(AC1)(8a)와 교류 단자(AC3)(8c)이다. 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4) 사이의 접속 노드에는, 교류 단자(AC2)(8b)가 접속된다.
가변 용량 회로(1)는, 3개의 직류 단자(7a, 7b, 7c)를 구비한다. 직류 단자(7a)는, 직류 바이어스 저항(R2)(10b)을 개재하여, 가변 용량 콘덴서(CS1)(2a)와 가변 용량 콘덴서(CS2)(2b)의 접속 노드에 접속된다. 직류 단자(7b)는, 직류 바이어스 저항(R1)(10a)을 개재하여 교류 단자(AC1)(8a)에, 직류 바이어스 저항(R3)(10c)을 개재하여, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 접속 노드에, 직류 바이어스 저항(R5)(10e)을 개재하여 교류 단자(8c)에 접속된다. 직류 단자(7c)는, 직류 바이어스 저항(R4)(10d)을 개재하여, 가변 용량 콘덴서(CP1)(4a)와 가변 용량 콘덴서(CP2(4b))의 접속 노드에 접속된다. 직류 단자(7c)는, 직류의 접지 전위(0V)에 접속되고, 직류 단자(7a)와 직류 단자(7c) 사이에는, 고정의 직류 전압(+3V)이 입력된다. 직류 단자(7b)에는, 직류 단자(7a)와 직류 단자(7c) 사이를 천이하는 가변의 직류 전압(Vc)이 입력된다.
1-2. 공진 회로의 구성예
도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명이 적용된 일 실시 형태에 관한 공진 회로(20)는, 직렬 가변 용량 엘리먼트(CS)(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(CP)(4)를 포함하는 가변 용량 회로(1)와, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)에 직렬에 접속되고, 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)에 병렬로 접속된 코일(12)을 구비한다.
또한, 가변 용량 회로(1)의 교류 단자(AC1)(8a)에는, 직류 커트 콘덴서(C1)(9a)를 개재하여, 필터 회로(14)를 접속해도 된다. 필터 회로(14)는, 바람직하게는 LC 필터이며, LC 필터는, 가변 용량 회로(1)와 병렬로 접속되는 필터 콘덴서(Cf)와, 가변 용량 회로(1)와 직렬에 접속되고, 타단부가 송신 신호 단자(Tx)(16)에 접속된다.
공진 회로(20)는, 가변 용량 회로(1)가 구비하는 3개의 직류 단자(7a, 7b, 7c)에 의해, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2) 및 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 각각에 직류 전압을 인가하고, 용량값을 변화시킬 수 있다.
2. 회로의 동작 원리 및 동작
2-1. 가변 용량 회로, 공진 회로의 동작 원리
비접촉 통신 또는 비접촉 충전에 사용되는 송수신 안테나의 공진 회로는, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 안테나 코일 Lant에 직렬로 접속된 직렬 콘덴서 CS와, 안테나 코일 Lant에 병렬로 접속된 병렬 콘덴서 CP를 구비한다. 바람직하게는, 공진 회로의 입력측에는, LC 필터가 접속되고, LC 필터를 개재하여 송신 신호 Tx가 공진 회로에 입력된다.
비접촉 통신의 안테나 공진 회로는, 상술한 바와 같이 불평형형의 공진 회로에 한하지 않고, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 평형형의 회로 구성이어도 된다. 평형형의 공진 회로는, 직렬 콘덴서 CS1과 병렬 콘덴서 CP1의 접속 노드와, 직렬 콘덴서 CS2와 병렬 콘덴서 CP2의 접속 노드 사이에 안테나 코일 Lant가 접속된다. 바람직하게는, 공진 회로의 입력측에는, LC 필터가 접속되고, LC 필터를 개재하여 송수신 신호 Tx1, Tx2가 입력된다. 불평형형과 평형형에서는 동작, 기능이 동일하므로, 이하에서는, 불평형형의 공진 회로에 대해서 설명한다.
이러한 공진 회로에서는, 직렬 콘덴서 CS의 용량값과, 병렬 콘덴서 CP의 용량값과, 안테나 코일 Lant의 인덕턴스값에 의해 공진 주파수가 결정되므로, 이들 값을 변경함으로써 공진 주파수를 조정할 수 있다. 또한, 직렬 콘덴서 CS의 용량값과, 병렬 콘덴서 CP의 용량값과, 안테나 코일 Lant의 인덕턴스값에 의해, 공진 회로의 임피던스가 결정되므로, 이들 값을 변경하면, 공진 주파수의 변화와 함께 임피던스도 변화된다.
일반적으로, 비접촉 통신 시스템의 R/W 모드에서 사용되는 캐리어 주파수 13.56㎒에 동조하도록 공진 주파수를 설정한 경우에는, 원하는 안테나 전류로부터 임피던스를 결정하고 있고, 30 내지 80Ω의 범위로 하는 경우가 많다. 여기서, 용량값 등을 변화시켜서 공진 주파수를 변경하면, 임피던스도 변화된다.
본원의 발명자는, 선행하는 특허 출원(일본 특허 출원 제2011-197569)에 있어서, 안테나 코일에 직렬로 접속된 직렬 콘덴서와, 안테나 코일에 병렬로 접속된 병렬 콘덴서를 구비하는 공진 회로에 있어서, 직렬 콘덴서 또는 병렬 콘덴서 중 어느 한쪽을 가변 용량 콘덴서로 하여, 직류 바이어스 전압을 가변으로 해서 용량값을 변화시키고, 공진 주파수를 조정하는 기술을 제안하고 있다.
그 후, 예의 검토한 결과, 안테나의 공진 임피던스를 최적으로 조정함으로써 통신 상태를 양호하게 할 수 있음을 알아내고, 공진 회로의 임피던스를 조정하기 위한 최적인 조건을 알아내었다. 즉, 이 조건에 의하면, 직렬 콘덴서의 용량값과 병렬 콘덴서의 용량값의 합을 일정하게 유지하면서, 직렬 콘덴서, 병렬 콘덴서의 용량값을 변화시킴으로써, 공진 주파수를 변경하지 않고 공진 회로의 임피던스를 변화시킬 수 있다.
도 4는, 도 3a의 회로에 있어서, 안테나 코일 Lant의 인덕턴스값을 고정으로 해서, 직렬 콘덴서 CS와 병렬 콘덴서 CP를 동시에 변화시킨 경우의 임피던스 변화를 계산하여, 플롯한 것이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 직렬 콘덴서 CS의 용량값을 증대시키고, 직렬 콘덴서 CS의 용량값의 증가분만큼, 병렬 콘덴서 CP의 용량값을 감소시킴으로써 공진 주파수를 일정하게 하면서, 공진 회로의 임피던스를 증대시킬 수 있다. 또한, 직렬 콘덴서 CS의 용량값을 감소시키고, 직렬 콘덴서 CS의 용량값의 감소분만큼, 병렬 콘덴서 CP의 용량값을 증가시킴으로써, 공진 주파수를 일정하게 하면서, 임피던스를 감소시킬 수 있다. 즉, 직렬 콘덴서 CS의 용량값과 병렬 콘덴서 CP의 용량값의 합계값이 거의 일정해지도록, 직렬 콘덴서 CS의 용량값과 병렬 콘덴서 CP의 용량값을 증감함으로써, 공진 주파수를 일정하게 유지한 상태로, 공진 회로의 임피던스만을 조정할 수 있다. 공진 회로의 임피던스를 조정함으로써, 최선의 임피던스 매칭 조건으로 설정할 수 있어, 통신의 안정화, 장거리화가 가능해진다.
직렬 콘덴서 CS 및 병렬 콘덴서 CP에 강유전체 박막을 사용한 가변 용량 콘덴서를 사용함으로써, 강유전체 박막에 인가되는 직류 바이어스에 따라, 원하는 용량값을 얻을 수 있다. 여기서, 직렬 콘덴서 CS와 병렬 콘덴서 CP의 합을 일정하게 하기 위해서는, 직렬 콘덴서 CS의 용량값의 변화량과, 병렬 콘덴서 CP의 용량값의 변화량은 동일하여, 변화의 방향이 역방향일 필요가 있다. 그 때문에, 직렬 콘덴서 CS와 병렬 콘덴서 CP에 인가하는 직류 전압의 변화 방향은, 각각 역방향일 필요가 있다.
그래서, 직렬 접속된 직렬 콘덴서 CS와 병렬 콘덴서 CP의 양단에 고정 전압(+3[V])을 인가하고, 직렬 콘덴서 CS와 병렬 콘덴서 CP 사이의 접속 노드에 제어 전압(Vc=0[V] 내지 +3[V])을 인가하면 된다. 직렬 콘덴서 CS에는, +3[V]-Vc의 전압이 인가되고, 병렬 콘덴서 CP에는, +Vc의 전압이 인가된다. 따라서, 직렬 콘덴서 CS와 병렬 콘덴서 CP에는, 제어 전압 Vc에 따라, 동일한 전압 폭으로, 역방향으로 변화되는 전압이 각각 인가되게 된다.
또한, 공진 주파수를 일정하게 유지한 상태로, 공진 회로의 임피던스를 조정하기 위해서는, 직렬 콘덴서 CS의 용량값은, 병렬 콘덴서 CP의 용량값보다도 작은 것이 바람직하다.
일반적으로, 강유전체 박막의 막 두께를 동일하게 한 경우에는, 용량값을 크게 하기 위해서는, 강유전체 박막 및 전극의 면적을 크게 할 필요가 있다. 강유전체 박막을 사용한 가변 용량 콘덴서에서는, 강유전체 박막에 걸리는 전계 강도에 따라서 용량값이 변화되기 때문에, 직렬 콘덴서 CS와 병렬 콘덴서 CP의 용량값을, 콘덴서 면적(유전체 면적)으로 설정하면, 인가하는 전압을 직렬 콘덴서 CS와 병렬 콘덴서 CP에서 따로따로 생성할 필요가 있고, 제어도 곤란하기 때문에, 연구가 필요하다. 제어 전압값의 복잡함을 피하기 위해서, 강유전체의 막 두께의 변경으로 대응하는 것도 기술적으로는 가능하나, 동일한 제조 프로세스 내에서 가변 용량 콘덴서를 만들어 넣는 경우에는, 대폭적인 비용 상승이 될 우려가 있다.
2-2. 가변 용량 회로, 공진 회로의 동작
도 1에 도시하는 바와 같이, 동일 용량값의 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)를 직렬로 접속하고, 또한 이 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)에 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)를 병렬로 접속한다. 여기서, 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)의 양단과, 직렬 접속 노드간에 직류 전압이 인가되게 접속함으로써, 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)의 양단은, 항상 동일 전위로 된다. 따라서, 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)가 가변 용량형의 콘덴서인지 여부에 관계없이, 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)의 용량값은 제어 전압 Vc에 대하여 불변이다.
직렬 가변 용량 엘리먼트(2)를 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)와 마찬가지로, 동일 용량값의 2개의 가변 용량 콘덴서(CS1, CS2)(2a, 2b)를 직렬로 접속하고, 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CS1, CS2)(2a, 2b)의 양단과, 직렬 접속 노드간에 직류 전압이 인가되게 접속한다.
이렇게 접속함으로써, 각각 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CS1, CS2)(2a, 2b) 및 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)는 동일 용량값이며, 또한 동일한 변화량이고 변화의 방향이 역방향인 직류 전압이 인가되게 된다. 또한, 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)에서는, 용량의 전압 의존성이 없는 가변 용량 콘덴서(CP3)가 병렬로 부가되고 있으므로, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 용량값은, 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 용량값보다도 작게 할 수 있다. 따라서, 직렬 접속된 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 용량값과 병렬 가변 용량 엘리먼트(4) 용량값의 변화량이 동일해지는 가변 용량 콘덴서 회로를 실현할 수 있다.
도 1의 상수에 있어서, 시뮬레이션을 행함으로써, 각 부의 콘덴서 용량 변화를 구한다.
도 1의 회로 상수에 있어서는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 용량은, 가변 용량 콘덴서(CS1)(2a)와 가변 용량 콘덴서(CS2)(2b)의 직렬 접속의 용량이 된다. 따라서, (100[pF]-1+100[pF]-1)-1=50[pF]이다(무 바이어스시). 또한, 병렬 가변 용량 엘리먼트의 용량은, 가변 용량 콘덴서(CP1)(4a)와 가변 용량 콘덴서(CP2(4b))의 직렬 접속에, 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)를 병렬로 접속한 것이 된다. 따라서, 무 바이어스시의 용량은, (100[pF]-1+100[pF]-1)-1+60[pF]=110[pF]이 된다.
교류 입력(AC1)(8a)에는, 직류 커트 콘덴서(C1)(9a)를 개재하여 교류 신호가 입출력된다. 교류 입력(AC3)(8c)에는 직류 커트 콘덴서(C2)(9b)를 개재하여 교류 신호가 입출력된다. 직류 커트 콘덴서(C1, C2)(9a, 9b)는, 취급하는 신호의 주파수에 따라 선정하면 된다. 비접촉 통신 시스템에 있어서 일반적인 캐리어 주파수를 사용하는 경우에는, 주파수는 13.56㎒가 된다. 이 경우에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, C1, C2=10[nF]으로 하면, 이 주파수일 때의 임피던스는, 10mΩ 정도가 된다. 임피던스를 더욱 낮추기 위해서는, 보다 큰 용량의 콘덴서를 사용하면 되지만, 콘덴서의 물리적 사이즈나 비용 등을 고려해서 결정하면 된다.
직류 바이어스 저항 R1 내지 R5는, 취급하는 주파수에 있어서, 각 가변 용량 콘덴서의 임피던스보다도 충분히 큰 값으로 설정하면 된다. 취급하는 주파수에 따라서는, 저항 대신에 고주파 인덕터를 사용해도 된다.
직류 단자(7a)와 직류 단자(7c) 사이에 고정 전압으로서 +3[V]을 인가하고, 직류 단자(7b)와 직류 단자(7c) 사이에, 0[V] 내지 +3[V]의 범위에서 가변하는 가변 전압 Vc를 접속한다.
가변 용량 콘덴서의 특성을, 표 1에 나타내는 바와 같이, 무 바이어스시에 대하여 Vc=+1.5[V]일 때 0.9배, Vc=+3[V]일 때 0.7배가 되도록 설정한다.
가변 전압 Vc를 0[V] 내지 +3[V]으로 변화시킨 경우의, 도 1의 가변 용량 회로 전체의 용량 변화와 함께, 각 가변 용량 콘덴서의 용량 변화를 표 1에 나타낸다.
Figure 112015081476725-pct00001
직렬 접속된 가변 용량 콘덴서(CS1, CS2)(2a, 2b)를 포함하는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 용량 최대 변화량은, 15[pF]이다. 직렬 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)의 용량의 최대 변화량은, -15[pF]이며, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 용량 변화를 상쇄하도록 변화하고 있음이 나타난다. 그리고, 직렬 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)에 병렬로 접속되는 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)에 대해서는, 용량값이 일정하다는 것도 나타난다. 이들을 합성한 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)는, 합성 용량값이 95[pF] 내지 110[pF]으로, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 합성 용량값, 50[pF] 내지 35[pF]보다도 크게 할 수 있음이 나타난다.
상술한 상황을 도 5의 그래프에 의해 보다 시각적으로 나타낸다. 직렬 접속된 가변 용량 콘덴서(CS1, CS2)(2a, 2b) 및 이들과 동일한 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)에, 각각 +3[V]-Vc 및 +Vc의 전위차를 부여하고 있으므로, 인가되는 직류 전압의 변화량은, 각각 -ΔVc 및 ΔVc이며, 변화량의 절댓값이 동일하고, 변화의 방향이 반대로 된다. 따라서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가변 용량 회로(1)의 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 용량값과 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 용량값의 합은, 거의 일정해지고, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 용량값을 동일한 비율로 변화시킬 수 있다.
(1) 변형예 1
상술한 것과 마찬가지의 결과를 얻도록, 가변 용량 회로(1)의 가변 용량 콘덴서의 구성을 변경해도 된다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)를, 2개의 가변 용량 콘덴서의 직렬 접속이 아니고, 1개의 가변 용량 콘덴서(CS)로서 구성할 수 있다.
즉, 가변 용량 회로(1)는, 가변 용량 콘덴서(CS)를 포함하는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)에 직렬로 접속된 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)를 구비한다. 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)는, 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)와, 이것에 병렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)를 포함한다.
직렬로 접속된 직렬 가변 용량 엘리먼트(2) 및 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 일단부와 타단부는, 각각 교류 단자(AC1)(8a)와 교류 단자(AC3)(8c)를 구성하고, 직류 커트 콘덴서(C1)(9a)와 직류 커트 콘덴서(C2)(9b)를 개재하여, 교류 신호가 입출력된다. 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4) 사이의 접속 노드에는, 교류 단자(AC2)(8b)가 접속된다.
가변 용량 회로(1)는, 3개의 직류 단자(7a, 7b, 7c)를 구비한다. 직류 단자(7a)는, 직류 바이어스 저항(R3)(10d)을 개재하여, 가변 용량 콘덴서(CP1)(4a)와 가변 용량 콘덴서(CP2(4b))의 접속 노드에 접속된다. 직류 단자(7b)는, 직류 바이어스 저항(R4)(10e)를 개재하여 교류 단자(8c)에, 직류 바이어스 저항(R2)(10e)를 개재하여, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 접속 노드에 접속된다. 직류 단자(7c)는, 직류 바이어스 저항(R1)(10a)을 개재하여, 교류 단자(AC1)(8a)에 접속된다. 직류 단자(7c)는, 직류의 접지 전위(0V)에 접속되고, 직류 단자(7a)와 직류 단자(7c) 사이에는, 고정의 직류 전압(+3V)이 입력된다. 직류 단자(7b)에는, 직류 단자(7a)와 직류 단자(7c) 사이를 천이하는 가변의 직류 전압(Vc)이 입력된다.
도 1의 가변 용량 회로에 비하여 가변 용량 콘덴서의 수를 저감시킬 수 있으므로, 소형화나 저비용화에 대응할 수 있다.
도 6에 도시하는 회로 상수에 있어서, 도 1의 경우와 마찬가지로 시뮬레이션을 행하고, 각 콘덴서의 용량 변화를 확인하였다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 가변 용량 콘덴서의 특성을, 무 바이어스시에 대하여, Vc=+1.5[V]일 때 0.81배, Vc=+3[V]일 때 0.63배가 되도록 설정한다. 이것은, 표 1에서 설정한 조건보다도, 가변 용량 콘덴서의 용량 전압 의존성이 크고, 비선형의 정도가 큰 경우를 상정하고 있고, 실제의 강유전체를 사용한 가변 용량 콘덴서 용량의 전압특성에 가까운 것이라고 할 수 있다.
가변 전압 Vc를 0[V] 내지 +3[V]으로 변화시킨 경우의, 도 1의 가변 용량 회로 전체의 용량 변화와 함께, 각 가변 용량 콘덴서의 용량 변화를 표 2에 나타낸다.
Figure 112015081476725-pct00002
직렬 가변 용량 엘리먼트(2)인 가변 용량 콘덴서(CS)의 용량의 최대 변화량은, -6.3[pF]이다. 직렬 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)의 용량의 최대 변화량은, 4.4[pF]이며, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 용량 변화를 거의 상쇄하도록 변화하고 있음이 나타난다. 그리고, 직렬 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)에 병렬로 접속되는 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)에 대해서는, 용량 변화를 하지 않은 것도 나타나고, 이들을 합성한 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 용량 변화는, 합성 용량값이 106[pF] 내지 101.6[pF]으로, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 합성 용량값, 10.7[pF] 내지 17[pF]보다도 크게 할 수 있음이 나타난다.
도 7에는, 표 2의 결과를 그래프를 사용해서 보다 시각적으로 나타낸다. 표 1, 도 1의 경우와 마찬가지로, 가변 용량 콘덴서(CS) 및 직렬 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)에, 각각 +Vc 및 3[V] +Vc의 전위차를 부여하고 있으므로, 인가되는 직류 전압의 변화량은, 각각 ΔVc 및 -ΔVc이며, 변화량의 절댓값이 동일하고, 변화의 방향이 반대로 된다. 따라서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 가변 용량 회로(1)의 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)의 용량값과 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 용량값의 합은, 거의 일정해지고, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 용량값을 동일한 비율로 변화시킬 수 있다. 또한, 도 6의 구성에서는, 고정의 직류 바이어스(+3[V])의 인가 방향이 도 1의 경우와 반대로 되어 있으므로, 가변 전압 Vc를 0[V] 내지 +3[V]으로 변화시킨 경우의 직류 전압의 변화 방향이 반대로 된 결과, 용량 변화의 방향도 반대로 되어 있다.
또한, 상술한 시뮬레이션 결과로부터, 도 4에 있어서의 각 용량값과 동일 정도의 용량값을 실현할 수 있음이 나타나고, 도 6에 도시하는 회로 상수의 가변 용량 콘덴서를 채용하고, 제어 전압 Vc를 0[V] 내지 +3[V]으로 변화시킴으로써, 공진 주파수를 일정하게 유지하면서, 공진 회로의 임피던스를 30Ω 내지 100Ω으로 변화시킬 수 있음이 나타난다.
(2) 변형예 2(평형 회로)
본 발명에 따른 가변 용량 회로는, 상술한 불평형형 회로를 구성하는 경우뿐만 아니라, 평형형 회로를 구성해도 된다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 불평형 회로의 교류 접지 전위를 대칭축으로 해서 반전시켜서 평형 회로를 구성할 수 있다. 즉, 평형형의 가변 용량 회로는, 동상 회로와, 동상 회로의 교류 접지 전위를 대칭축으로 반전한 역상 회로를 구비한다.
상세하게 설명하면, 평형형 회로를 구성하는 가변 용량 회로(1a)는, 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CS1a, CS2a)(2a, 2b)를 포함하는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2A)와, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2A)에 직렬로 접속되고, 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1a, CP2a)(4a, 4b)와 이것에 병렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP3a)(6a)를 포함하는 병렬 가변 용량 엘리먼트(4A)를 포함하는 동상 회로를 구비한다. 동상 회로는, 직렬로 접속된 직렬 가변 용량 엘리먼트(2A) 및 병렬 가변 용량 엘리먼트(4A)의 일단부가, 직류 커트 콘덴서(9a)를 개재하여 교류 신호가 입출력되는 교류 단자(AC1a)(8a)와, 타단부가, 직류 커트 콘덴서(C2)(9b)를 개재하여 교류 신호가 입출력되는 교류 단자(AC3)(8c)를 갖는다. 가변 용량 회로(1a)는, 교류 입력(AC3)(8c)을 교류 접지 전위로 하는 동상 회로와 동일한 구성으로 이루어지는 역상 회로를 구비한다. 역상 회로는, 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CS1b, CS2b)(2c, 2d)를 포함하는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2B)와, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2B)에 직렬에 접속되고, 2개의 직렬 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1b, CP2b)(4c, 4d)와 이들에 병렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP3b)(6b)를 포함하는 병렬 가변 용량 엘리먼트(4B)를 포함한다. 역상 회로는, 직렬로 접속된 직렬 가변 용량 엘리먼트(2B) 및 병렬 가변 용량 엘리먼트(4B)의 일단부가, 직류 커트 콘덴서(9c)를 개재하여 교류 신호가 입출력되는 교류 단자(AC1b)(8e)를 갖고, 직류 커트 콘덴서(C2)(9b)를 개재하여, 교류 신호가 입출력되는 교류 단자(AC3)(8c)를 동상 회로와 공유한다.
직류 단자는, 평형형 회로의 경우에 있어서도 3개이다. 직류 단자(7a)는, 직류 바이어스 저항(R2)(10b)을 개재하여, 가변 용량 콘덴서(CS1a)(2a)와 가변 용량 콘덴서(CS2a)의 접속 노드에 접속되고, 직류 바이어스 저항(R8)(10h)를 개재하여, 가변 용량 콘덴서(CS1b)(2c)와 가변 용량 콘덴서(CS2b)(2d)의 접속 노드에 접속된다.
직류 단자(7b)는, 직류 바이어스 저항(R1)(10a)를 개재하여, 교류 단자(8a)에 접속되고, 직류 바이어스 저항(R3)(10c)을 개재하여, 교류 단자(8b)에 접속되고, 직류 바이어스 저항(R5)을 개재하여, 교류 단자(8c)에 접속되고, 직류 바이어스 저항(R7)을 개재하여, 교류 단자(8d)에 접속되고, 직류 바이어스 저항(R9)(10j)을 개재하여, 교류 단자(8e)에 접속된다.
직류 단자(7c)는, 직류 바이어스 저항(R4)(10d)을 개재하여, 가변 용량 콘덴서(CP1a)(4a)와 가변 용량 콘덴서(CP2a)(4b)의 접속 노드에 접속되고, 직류 바이어스 저항(R6)(10f)을 개재하여, 가변 용량 콘덴서(CP1b)(4c)와 가변 용량 콘덴서(CP2b)(4d)의 접속 노드에 접속된다.
가변 용량 회로(1a)를 구성하는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2a, 2b)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4a, 4b)에 인가해야 할 직류 바이어스로서는, 직류 단자(7c)를 직류적으로 접지하고(0[V]), 직류 단자(7a)에 고정 전압(+3[V])을 인가하고, 직류 단자(7b)에 가변 전압 Vc(=0[V] 내지 +3[V])을 인가하면 된다. 이렇게 접속을 함으로써, 동조 회로와 역상 회로에서 동일한 직류 바이어스 상태를 실현할 수 있고, 도 1 등의 경우와 마찬가지로, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2A, 2B)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4A, 4B)에 인가되는 직류 전압의 변화량은 동일하고, 변화의 방향이 반대로 되도록 할 수 있다.
평형형 회로를 구성하는 가변 용량 회로를 공진 회로로서 사용하는 경우에는, 도 8의 파선 접속으로 나타내는 바와 같이, 코일(12)을, 교류 단자(AC2a)(8b)와 교류 단자(AC2b) 사이에 접속하고, 직류 커트 콘덴서(C2)(9b)를 개재하여 교류 단자(AC3)(8c)를 교류적으로 접지하면 된다. 입출력의 신호는, 평형 신호(또는 차동 신호)로서, 동상신호 측을 교류 단자(AC1a)(8a)에, 역상 신호 측을 교류 단자(AC1b)(8e)에 접속하도록 구성하면 된다.
또한, 상술에서는, 평형 회로를 구성하는 동상 회로 및 역상 회로에 도 1의 회로 구성의 것을 사용했지만, 도 6과 같이 소자수를 저감시킨 것을 동상 회로 및 역상 회로에 사용할 수 있는 것은 물론이다.
(3) 변형예 3(증폭 회로)
본 발명에 따른 가변 용량 회로(1)는, 코일과 함께 사용하는 공진 회로에 한하지 않고, 다른 회로에도 사용할 수 있는 것은 믈론이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 가변 용량 회로(1)는, 교류 신호 SIG의 분압 신호를 증폭기(11)에 입력하도록 접속해서 사용할 수 있다. 교류 단자(8a)(AC1)에 교류 신호 SIG를 입력하고, 다른 쪽의 교류 단자(8c)(AC3)를 교류적으로 접지한다. 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 접속 노드인 교류 단자(8b)(AC2)를 증폭기(11)의 입력에 접속한다. 이렇게 접속하여, 직류 바이어스(회로 구성에 대해서 도시하지 않음)에 의해 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 용량값을 가변할 수 있다. 한편, 직렬 가변 용량 엘리먼트와 병렬 용량 엘리먼트(4)는, 교류적으로는 병렬 접속되어 있으므로, 각각의 용량값을 가변해도, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 용량값의 합은 일정하므로, SIG에 의해 가변 용량 회로(1)에 흐르는 교류 전류를 일정하게 할 수 있고, 증폭기(11)의 입력측에서 본 임피던스를 항상 일정하게 할 수 있다.
3. 가변 용량 디바이스의 예
본 발명에 따른 가변 용량 회로는, 가변 용량 콘덴서를 복합 집적한 가변 용량 디바이스로서 실현할 수 있다. 상술한 바와 같이, 직렬 가변 용량 엘리먼트의 용량값을 증가시킬 때에는, 병렬 가변 용량 엘리먼트의 용량값을 감소시킬 필요가 있고, 또한 그 반대일 필요도 있다. 게다가, 직렬 가변 용량 엘리먼트 및 병렬 가변 용량 엘리먼트의 용량값의 합을 거의 일정하게 하기 위해서는, 쌍방의 가변 용량 엘리먼트의 용량 변화 폭을 거의 동일하게 할 필요가 있다.
일반적으로, 가변 용량 콘덴서의 정전 용량값의 직류 인가 전압에 대한 용량 변화율은, 유전 체막에 인가되는 직류 전압, 즉 유전 체막에 걸리는 전계의 강도에 비례한다. 정전 용량값의 변화 폭은, 정전 용량값에 이 용량 변화율을 곱한 것이 된다. 그렇게 하면, 동일한 유전체 막 두께로 정전 용량값이 상이한 가변 용량 콘덴서에, 동일한 용량 변화율을 곱하면, 동일한 정전 용량의 변화 폭을 실현할 수 없게 된다.
도 1이나 도 6 등의 회로 구성에 의하면, 동일한 막 두께의 유전체층을 갖는 가변 용량 콘덴서의 제조 프로세스를 사용할 수 있다. 기존의 제조 프로세스를 사용해도, 다른 정전 용량값의 가변 용량 엘리먼트에 대해서, 동일한 직류 전압 변화 폭에 대하여 거의 동일한 용량의 변화 폭을 얻을 수 있다. 동일 재료, 동일 막 두께의 유전체 재료를 사용할 수 있으므로, 제조가 용이하고, 저비용의 가변 용량 디바이스를 제공할 수 있다. 여기서, 도 1 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 바이어스 저항을 포함시킨 회로를 디바이스화해도 되고, 저항을 포함하지 않는 회로를 디바이스화해도 된다. 전자에는, 실리콘 상에 강유전체를 스핀 코팅이나 스퍼터 등으로 형성, 소성하는 박막 캐패시터라고 불리는 디바이스가 적합하고, 후자에는, 그린 시트라고 불리는 필름 상에 도포된 유전체를 적층해서 소성하는 적층 세라믹 콘덴서라고 불리는 디바이스가 적합하다.
평형형 회로에 대응한 가변 용량 회로(도 8)도, 단일하게 패키징된 가변 용량 디바이스로서 실현할 수 있다. 불평형형의 가변 용량 회로를 2회로 분, 단일 패키지에 내장하도록 해도 되고, 평형형의 단일 회로로서 형성된 것을 가변 용량 디바이스로서 형성해도 된다.
도 10a 내지 도 10c 및 도 11a 내지 도 11c에는, 이러한 가변 용량 회로를 내장한 가변 용량 디바이스의 형상 및 단자 배치의 예를 도시한다.
도 10a에 도시하는 바와 같이, 가변 용량 디바이스(1b)는, 가변 용량 회로(1)를 탑재한 6면체 형상의 본체(3)와, 본체(3)의 측면에 형성된 복수의 전극(3a)을 구비한다. 전극(3a)은, 교류 단자(8a 내지 8c) 및 직류 단자(7a 내지 7c)에 대응해서 설치된다. 또한, 도 10a에 도시하는 바와 같이, 본체의 두께 방향을 z축 방향, 두께 방향과 직교하는 본체(3)의 긴 변을 따르는 방향을 x축 방향, 짧은 변을 따르는 방향을 y축 방향으로 한다. 또한, 본체(3)의 xy 평면으로 구성되는 한쪽 면을 상면, xy 평면으로 구성되는 다른 쪽 면을 하면으로 하고, 상면 및 하면에 수직인 면을 측면으로 하는 것으로 한다. 예를 들어 전극(3a)은, 본체(3)의 x축을 따르는 일측면 상에 직사각 형상으로 형성되고, 상면 및 하면으로 연장 설치된다(하면에 대해서는 도시하지 않음). 또한, 일측면에 대향하는 측면에도 전극(3a)이 형성되고, 상면 및 하면으로 연장 설치된다. 이와 같이, 2개의 측면에 전극(3a)을 형성하는 경우에 한하지 않고, 3개의 측면, 또는 4개의 측면에 전극을 형성해도 되고, 또한 측면 전극에 한하지 않고, 본체(3)의 하면에 땜납 볼 등으로 구성된 볼 그리드 형상으로 전극 형성해도 된다. 그 밖에 주지의 전극 형성 기술을 사용할 수 있는 것은 물론이다.
본체(3)는, 가변 용량 콘덴서(2a, 2b) 등을 구성하는 내부 전극이 형성된 유전체를 포함하는 유전체층을, 복수 적층해서 고온 소결함으로써 형성할 수 있다. 또는, 복수 적층되고 고온 소결되어 형성된 가변 용량 회로가 탑재된 가변 용량 회로 기판을, 에폭시 수지제나 세라믹제의 외부 케이싱에 탑재함으로써도 형성할 수 있다.
도 10b는, 불평형형 회로에 대응하는 가변 용량 회로를 내장하는 경우의 단자 배치의 일례이며, 도 1의 파선 내의 가변 용량 회로(1)를 단일 패키징한 가변 용량 디바이스(1b)의 외형 평면(상면)도이다. 가변 용량 디바이스(1b)의 x축 방향을 따르는 1개의 측면에는, 제1 및 제3 교류 단자(8a, 8c)(AC1, AC3)와, 제2 직류 단자(7b)(DC2)를 배치하고, 대향하는 측면에, 제2 교류 단자(8b)(AC2)와, 제1 및 제3 직류 단자(7a, 7c)(DC1, DC3)를 배치하도록 해도 된다. 이 예에서는, 교류 신호의 입출력을 취급하는 단자를 한쪽 측면에 모으고, 교류 접지의 단자를 다른 쪽 측면에 배치한 것이다. 도 10c에 도시하는 바와 같이, 3개의 교류 단자(8a 내지 8c)(AC1 내지 AC3)와, 3개의 직류 단자(7a 내지 7c)(DC1 내지 DC3)를 각각 대향하는 측면에 배치해도 된다.
도 11a에 도시하는 바와 같이, 가변 용량 디바이스(1c)는, 평형 회로에 대응한 가변 용량 회로(1a)를 탑재한 6면체 형상의 본체(3)와, 본체(3)의 측면에 형성된 복수의 전극(3a)을 구비한다. 전극(3a)은, 제1 내지 제5 교류 단자(8a 내지 8e) 및 제1 내지 제3 직류 단자(7a 내지 7c)에 대응해서 설치된다.
도 11b는, 가변 용량 회로(1a)를 탑재하는 가변 용량 디바이스(1c)의 단자 배치의 예를 도시하는 평면도이며, 도 8의 파선 내의 가변 용량 회로(1a)를 하나로 패키징한 것이다. 평형 회로의 동상 신호 측의 교류 단자(8a, 8b)(AC1A, AC2A)와, 역상 신호 측의 교류 단자(8d, 8e)(AC1B, AC2B)를 대향하는 측면에 배치한 것이다. 도 11b에 도시하는 바와 같이, 가변 용량 디바이스의 4개의 측면 모두를 사용해서 단자 배치하도록 해도 된다. 교류 단자(AC1 내지 AC3)에는, 대전류가 흐르므로, 전극 면적을 크게 취해서 직류 저항을 저감할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 가변 용량 회로 및 이것을 내장한 가변 용량 디바이스에서는, 2개의 가변 용량 엘리먼트의 가변 용량값을 각각 변화시켜도, 2개의 용량값의 합을 거의 일정하게 할 수 있다. 또한, 동일 재료, 동일 막 두께의 유전체를 사용해서 가변 용량 디바이스를 구성할 수 있으므로, 기존의 제조 프로세스를 활용할 수 있고, 소형, 박형화된 저비용나 가변 용량 디바이스를 실현할 수 있다.
사용 시에는, 가변 용량 엘리먼트의 용량값을 제어하기 위한 직류 전원으로서, 전원, GND 이외에 제어 전원이 1개 있으면 되고, 제어 회로를 복잡하게 하지 않고, 저비용의 제어 회로를 실현할 수 있다.
4. 비접촉 통신 장치의 예
<비접촉 통신 장치의 구성예>
본 발명에 따른 공진 회로(20)는, 비접촉 통신 장치(40)에 탑재하여, 이것과 다른 비접촉 통신 장치와 비접촉으로 통신을 행한다. 비접촉 통신 장치(40)는, 예를 들어 비접촉 통신 시스템에 있어서의 리더 라이터이다. 다른 비접촉 통신 장치는, 예를 들어 휴대 전화에 탑재된 NFC(Near Field Communication) 등의 비접촉 통신 모듈이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 비접촉 통신 시스템의 리더 라이터로서 기능하는 비접촉 통신 장치(40)는, 가변 용량 회로(1)와 코일(12)을 갖는 공진 회로를 포함하는 1차측 안테나부(20a)를 구비한다. 비접촉 통신 장치(40)는, 비접촉 통신 장치(40)의 동작을 제어하는 시스템 제어부(21)와, 시스템 제어부(21)의 명령에 기초하여, 송신 신호의 변조를 행하는 변조부(24)와, 변조부(24)로부터의 송신 신호에 의해 변조된 캐리어 신호를 1차측 안테나부(20a)에 송출하는 송신 신호부(25)를 구비한다. 또한, 비접촉 통신 장치(40)는, 송신 신호부(25)에 의해 송출되는 변조된 캐리어 신호를 복조하는 복조부(23)를 구비한다.
비접촉 통신 장치(40)는, 1차측 안테나부(20a)에 의해, 2차측 안테나부(60)를 구비하는 비접촉 통신 모듈에 신호를 송신한다. 신호를 송신받은 비접촉 통신 모듈은, 2차측 안테나부(60)에 의해 수신한 신호를 복조하는 복조부(64)와, 복조된 신호에 의해 비접촉 통신 모듈의 동작을 제어하는 시스템 제어부(61)와, 수신한 신호에 기초하여, 2차측 안테나부(60)를 구성하는 공진 콘덴서나 안테나 코일의 파라미터를 조정해서 수신 상태를 제어하는 수신 제어부(65)를 구비한다. 비접촉 통신 모듈은, 2차측 안테나부(60)에서 수신한 신호를 정류하는 정류부(66)를 구비하고 있고, 정류된 전압에 의해 정전압부(67)를 개재하여 각 부에 전력을 공급한다. 또한, 비접촉 통신 모듈이 휴대 전화 등의 전원(배터리(69))을 갖는 휴대 단말 장치의 경우에는, 배터리(69)로부터 각 부에 전력을 공급하고, AC 어댑터 등의 외부 전원(68)에 의해서도 전원을 공급할 수 있다.
도 13에 1차측 안테나부(20a)의 구성예를 나타낸다. 이 1차측 안테나부(20a)에 사용하는 가변 용량 회로(1)는, 도 6에 도시하는 구성예와 동일한 것이다. 즉, 1차측 안테나부(20a)는, 가변 용량 콘덴서(CS)를 포함하는 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와, 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)에 직렬로 접속된 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)를 구비한다. 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)는, 2개의 직렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP1, CP2)(4a, 4b)와, 이것에 병렬로 접속된 가변 용량 콘덴서(CP3)(6)를 포함한다.
직렬로 접속된 직렬 가변 용량 엘리먼트(2) 및 병렬 가변 용량 엘리먼트(4)의 일단부와 타단부는, 각각 교류 단자(8a)(AC1)와 교류 단자(8c)(AC3)를 구성하고, 직류 커트 콘덴서(9a)(C1)와 직류 커트 콘덴서(9b)(C2)를 개재하여, 교류 신호가 입출력된다. 직렬 가변 용량 엘리먼트(2)와 병렬 가변 용량 엘리먼트(4) 사이의 접속 노드에는, 교류 단자(8b)(AC2)가 접속된다.
가변 용량 회로(1)의 직류 단자(7a)는, 직류 바이어스 저항(R1)(10a)을 개재하여, 교류 단자(AC1)(8a)에 접속된다. 직류 단자(7b)는, 직류 바이어스 저항(R2)(10c)을 개재하여, 교류 단자(8b)에, 직류 바이어스 저항(R4)(10e)을 개재하여 교류 단자(8c)에 접속된다. 직류 단자(7c)는, 직류 바이어스 저항(R3)(10d)을 개재하여, 가변 용량 콘덴서(CP1)(4a)와 가변 용량 콘덴서(CP2(4b))의 접속 노드에 접속된다. 직류 단자(7c)는 직류 접지(0[V])된다. 직류 단자(7a)는, 직류 단자(7c)에 대하여 고정 전압(+3[V])에 접속하는 접속 단자(16a)에 접속된다. 직류 단자(7b)는, 직류 단자(7c)에 대하여 0[V] 내지 +3[V]의 범위에서 변화하는 가변 전원 Vc에 접속하는 접속 단자(16b)에 접속된다. 교류 단자(AC1)(8a)는, 직류 커트 콘덴서(C1)(9a)를 개재하여 교류 신호 입출력 단자(15)에 접속된다.
공진 회로를 구성하는 코일(Lant)(12)은, 한쪽 단자가 교류 단자(AC2)(8b)에 접속되고, 다른 쪽 단자가, 직류 커트 콘덴서(C2)(9b)를 개재하여, 교류 단자(AC3)(8c)에 접속된다.
또한, 상술에서는, 송신 신호부(25)가 평형 출력인 것으로서 설명을 했지만, 송신 신호부(25)에 불평형 출력을 사용하는 경우에는, 불평형형의 가변 용량 회로를 사용해서 공진 회로를 구성하면 된다.
<비접촉 통신 장치의 동작>
이어서, 가변 용량 회로(1)를 포함하는 공진 회로를 포함하는 1차측 안테나부(20a)를 구비하는 비접촉 통신 장치(40)의 동작에 대해서 설명한다.
비접촉 통신 장치(40)는, 송신 신호부(25)에 의해 송출되는 캐리어 신호에 기초하여, 1차측 안테나부(20a)와의 임피던스 매칭을 행하고, 수신측인 비접촉 통신 모듈의 수신 상태에 기초하여, 공진 회로의 공진 주파수 조정을 행한다. 변조부(24)에서는, 일반적인 리더 라이터에서 사용되는 변조 방식, 부호화 방식은, 맨체스터 부호화 방식이나 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조 방식 등이다. 캐리어 주파수는, 전형적으로는 13.56㎒이다.
송신되는 캐리어 신호는, 송수신 제어부(22)가, 송신 전압, 송신 전류를 모니터함으로써, 임피던스 매칭이 얻어지도록 1차측 안테나부(20a)의 가변 전압 Vc를 제어하여, 임피던스 조정을 행한다.
비접촉 통신 장치(40)로부터 송신된 신호는, 2차측 안테나부(60)에서 수신되고, 복조부(64)에 의해 신호는 복조된다. 복조된 신호의 내용이 시스템 제어부(61)에 의해 판단되고, 시스템 제어부(61)는, 그 결과에 기초해서 응답 신호를 생성한다. 또한, 수신 제어부(65)는, 수신 신호의 진폭이나 전압·전류 위상에 기초하여, 2차측 안테나부(60)의 공진 파라미터 등을 조정하여, 수신 상태가 최적하게 되도록, 공진 주파수의 조정을 하도록 해도 된다.
비접촉 통신 모듈은, 응답 신호를 변조부(63)에 의해 변조하고, 2차측 안테나부(60)에 의해 비접촉 통신 장치(40)에 송신한다. 비접촉 통신 장치(40)는, 1차측 안테나부(20a)에서 수신한 응답 신호를 복조부(23)에서 복조하고, 복조된 내용에 기초하여, 시스템 제어부(21)에 의해 필요한 처리를 실행한다.
5. 비접촉 충전 장치의 예
본 발명에 따른 가변 용량 회로(1)를 사용한 공진 회로(20)는, 비접촉으로 휴대 전화 등의 휴대 단말기에 내장되는 2차 전지를 충전하는 비접촉 충전 장치(80)를 구성할 수 있다. 비접촉 충전 방식으로서는, 전자기 유도 방식이나 자기공명 등이 적응 가능하다.
도 14에는, 본 발명이 적용된 비접촉 충전 장치(80)와, 비접촉 충전 장치(80)에 의해 충전 제어되는 휴대 단말기 등의 수전 장치를 포함하는 비접촉 충전 시스템의 구성예를 나타낸다.
비접촉 충전 장치(80)는, 상술한 비접촉 통신 장치(40)와 거의 동일한 구성을 구비한다. 또한, 수전 장치의 구성은, 상술한 비접촉 통신 모듈과 거의 동일하다. 따라서, 비접촉 통신 장치(40), 비접촉 통신 모듈로서 도 9에 기재된 블록과 동일한 기능을 갖는 것에 대해서는, 동일한 부호로 나타낸다. 여기서, 비접촉 통신 장치(40)에서는, 송수신하는 캐리어 주파수가 대개의 경우에 13.56㎒인 데 반해, 비접촉 충전 장치(80)에서는, 100㎑ 내지 수 100㎑인 경우가 있다.
비접촉 충전 장치(80)는, 송신 신호부(25)에 의해 송출되는 캐리어 신호에 기초하여, 1차측 안테나부(20a)와의 임피던스 매칭을 행하고, 수신측인 비접촉 통신 모듈의 수신 상태에 기초하여, 공진 회로의 공진 주파수 조정을 행한다.
송신되는 캐리어 신호는, 송수신 제어부(22)가, 송신 전압, 송신 전류를 모니터함으로써, 임피던스 매칭이 얻어지도록 1차측 안테나부(20a)의 가변 전압 Vc를 제어하여, 임피던스 조정을 행한다.
수전 장치는, 2차측 안테나부(60)에서 수신된 신호를 정류부(66)에서 정류하고, 정류된 직류 전압을 충전 제어부(70)에 따라서, 배터리(69)를 충전한다. 2차측 안테나부(60)에 의한 신호의 수신이 없는 경우에도, AC 어댑터 등의 외부 전원(68)에 의해 충전 제어부(70)를 구동해서 배터리(69)를 충전할 수 있다.
비접촉 통신 장치(40)로부터 송신된 신호는, 2차측 안테나부(60)에서 수신되고, 복조부(64)에 의해 신호는 복조된다. 복조된 신호의 내용이 시스템 제어부(61)에 의해 판단되고, 시스템 제어부(61)는, 그 결과에 기초해서 응답 신호를 생성한다. 또한, 수신 제어부(65)는, 수신 신호의 진폭이나 전압·전류 위상에 기초하여, 2차측 안테나부(60)의 공진 파라미터 등을 조정하여, 수신 상태가 최적으로 되도록, 공진 주파수의 조정을 하도록 해도 된다.
상술한 바와 같이, 공진 코일과 함께, 공진 회로에 사용했을 때에는, 공진 안테나에 적응하는 임피던스를 변화시킬 수 있어, 공진 주파수를 변화시키지 않고, 안테나 전류를 조정할 수 있다.
1, 1a 가변 용량 회로
1b, 1c 가변 용량 디바이스
2 직렬 가변 용량 엘리먼트
2a, 2b 가변 용량 콘덴서
3 본체
3a 전극
4 병렬 가변 용량 엘리먼트
4a, 4b 가변 용량 콘덴서
6 가변 용량 콘덴서
7a 내지 7c 직류 단자
8a 내지 8e 교류 단자
9a, 9b 직류 커트 콘덴서
10a 내지 10j 직류 바이어스 저항
11 증폭기
12 코일
14 필터 회로
15 송신 신호 단자
16a, 16b 접속 단자
20 공진 회로
20a 1차측 안테나부
21 시스템 제어부
22 송수신 제어부
23 복조부
24 변조부
25 송신 신호부
40 비접촉 통신 장치
60 2차측 안테나부
61 시스템 제어부
63 변조부
64 복조부
65 수신 제어부
66 정류부
67 정전압부
68 외부 전원
69 배터리
70 충전 제어부
80 비접촉 충전 장치

Claims (27)

1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와,
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 단자와,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 구비하고,
상기 제1 합성 용량값은, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제2 합성 용량값은, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 가변 용량 회로.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트는, 상기 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고,
상기 제2 교류 단자는, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 회로.
제2항에 있어서,
상기 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압은, 상기 제1 및 제3 직류 단자 사이에 인가되는 직류 전압 사이를 천이하는 중간 전압인 것을 특징으로 하는 가변 용량 회로.
제3항에 있어서,
상기 제1 직류 단자와 상기 중간 전압 사이의 직류 전압을 증대시킨 경우에는, 그 중간 전압과 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압이 감소하고, 상기 제1 합성 용량값이 감소하고, 상기 제2 합성 용량값이 증대하고,
상기 제1 직류 단자와 상기 중간 전압 사이의 직류 전압을 감소시킨 경우에는, 그 중간 전압과 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압이 증대하고, 상기 제1 합성 용량값이 증대하고, 상기 제2 합성 용량값이 감소하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 회로.
제4항에 있어서,
상기 중간 전압을 천이시킨 경우에, 상기 제1 합성 용량값의 변화량의 절댓값과 상기 제2 합성 용량값의 변화량의 절댓값이 동일한 것을 특징으로 하는 가변 용량 회로.
제5항에 있어서,
상기 제1 합성 용량값과, 상기 제2 합성 용량값은, 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 가변 용량 회로.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 가변 용량 엘리먼트는, 1개의 가변 용량 콘덴서 또는 직렬 접속된 2개 이상의 가변 용량 콘덴서에 의해 구성되고,
상기 제2 가변 용량 엘리먼트는, 1개의 가변 용량 콘덴서 또는 직렬 접속된 2개 이상의 가변 용량 콘덴서에 의해 구성되고,
상기 제1 직류 단자와 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압은, 고정값이며,
상기 제2 직류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이, 또는 상기 제2 직류 단자와 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압은, 가변 제어 전압인 것을 특징으로 하는 가변 용량 회로.
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와,
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와,
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제3 합성 용량값을 갖는 제3 가변 용량 엘리먼트와,
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제4 합성 용량값을 갖는 제4 가변 용량 엘리먼트와,
상기 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제5 교류 단자와,
상기 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 구비하고,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트는, 상기 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 상기 제2 교류 단자는, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고,
상기 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트는, 상기 제4 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 상기 제5 교류 단자는, 상기 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 직렬 접속되고,
상기 제1 및 제3 합성 용량값은, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제2 및 제4 합성 용량값은, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값과 상기 제3 합성 용량값은 동일하고,
상기 제2 합성 용량값과 상기 제4 합성 용량값은 동일하고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이며,
상기 제3 합성 용량값 및 상기 제4 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 가변 용량 회로.
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와,
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 단자와,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 구비하고,
상기 제1 합성 용량값은, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제2 합성 용량값은, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 가변 용량 디바이스.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트는, 상기 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고,
상기 제2 교류 단자는, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압은, 상기 제1 및 제3 직류 단자 사이에 인가되는 직류 전압의 사이를 천이하는 중간 전압인 것을 특징으로 하는 가변 용량 디바이스.
제11항에 있어서,
상기 제1 직류 단자와 상기 중간 전압 사이의 직류 전압을 증대시킨 경우에는, 그 중간 전압과 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압이 감소하고, 상기 제1 합성 용량값이 감소하고, 상기 제2 합성 용량값이 증대하고,
상기 제1 직류 단자와 상기 중간 전압 사이의 직류 전압을 감소시킨 경우에는, 그 중간 전압과 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압이 증대하고, 상기 제1 합성 용량값이 증대하고, 상기 제2 합성 용량값이 감소하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 디바이스.
제12항에 있어서,
상기 중간 전압을 천이시킨 경우에, 상기 제1 합성 용량값의 변화량의 절댓값과 상기 제2 합성 용량값의 변화량의 절댓값이 동일한 것을 특징으로 하는 가변 용량 디바이스.
제13항에 있어서,
상기 제1 합성 용량값과, 상기 제2 합성 용량값은, 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 가변 용량 디바이스.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 가변 용량 엘리먼트는, 1개의 가변 용량 콘덴서 또는 직렬 접속된 2개 이상의 가변 용량 콘덴서에 의해 구성되고,
상기 제2 가변 용량 엘리먼트는, 1개의 가변 용량 콘덴서 또는 직렬 접속된 2개 이상의 가변 용량 콘덴서에 의해 구성되고,
상기 제1 직류 단자와 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압은, 고정값이며,
상기 제2 직류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이, 또는 상기 제2 직류 단자와 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압은, 가변 제어 전압인 것을 특징으로 하는 가변 용량 디바이스.
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와,
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와,
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제3 합성 용량값을 갖는 제3 가변 용량 엘리먼트와,
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제4 합성 용량값을 갖는 제4 가변 용량 엘리먼트와,
상기 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제5 교류 단자와,
상기 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 구비하고,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트는, 상기 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 상기 제2 교류 단자는, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고,
상기 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트는, 상기 제4 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 상기 제5 교류 단자는, 상기 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 직렬 접속되고,
상기 제1 및 제3 합성 용량값은, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제2 및 제4 합성 용량값은, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값과 상기 제3 합성 용량값은 동일하고,
상기 제2 합성 용량값과 상기 제4 합성 용량값은 동일하고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이며,
상기 제3 합성 용량값 및 상기 제4 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 가변 용량 디바이스.
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 단자와, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로와,
상기 가변 용량 회로에 접속된 코일을 구비하고,
상기 가변 용량 회로는, 상기 제1 합성 용량값이, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 상기 제2 합성 용량값이, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 공진 회로.
제17항에 있어서,
상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트는, 상기 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고,
상기 제2 교류 단자는, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 공진 회로.
제18항에 있어서,
상기 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압은, 상기 제1 및 제3 직류 단자 사이에 인가되는 직류 전압의 사이를 천이하는 중간 전압인 것을 특징으로 하는 공진 회로.
제19항에 있어서,
상기 제1 직류 단자와 상기 중간 전압 사이의 직류 전압을 증대시킨 경우에는, 그 중간 전압과 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압이 감소하고, 상기 제1 합성 용량값이 감소하고, 상기 제2 합성 용량값이 증대하고,
상기 제1 직류 단자와 상기 중간 전압 사이의 직류 전압을 감소시킨 경우에는, 그 중간 전압과 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압이 증대하고, 상기 제1 합성 용량값이 증대하고, 상기 제2 합성 용량값이 감소하는 것을 특징으로 하는 공진 회로.
제20항에 있어서,
상기 중간 전압을 천이시킨 경우에, 상기 제1 합성 용량값의 변화량의 절댓값과 상기 제2 합성 용량값의 변화량의 절댓값이 동일한 것을 특징으로 하는 공진 회로.
제21항에 있어서,
상기 제1 합성 용량값과, 상기 제2 합성 용량값은, 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 공진 회로.
제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 가변 용량 엘리먼트는, 1개의 가변 용량 콘덴서 또는 직렬 접속된 2개 이상의 가변 용량 콘덴서에 의해 구성되고,
상기 제2 가변 용량 엘리먼트는, 1개의 가변 용량 콘덴서 또는 직렬 접속된 2개 이상의 가변 용량 콘덴서에 의해 구성되고,
상기 제1 직류 단자와 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압은, 고정값이며,
상기 제2 직류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이, 또는 상기 제2 직류 단자와 상기 제3 직류 단자 사이의 직류 전압은, 가변 제어 전압인 것을 특징으로 하는 공진 회로.
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제3 합성 용량값을 갖는 제3 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제4 합성 용량값을 갖는 제4 가변 용량 엘리먼트와, 상기 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제5 교류 단자와, 상기 제1 내지 4의 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로와,
상기 가변 용량 회로에 접속되는 코일을 구비하고,
상기 가변 용량 회로는, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트가, 상기 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 상기 제2 교류 단자가, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고,
상기 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트가, 상기 제4 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 상기 제5 교류 단자가, 상기 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 직렬 접속되고,
상기 코일은, 일단부가 상기 제2 교류 단자에 접속되고, 타단부가 제5 교류 단자에 접속되고,
상기 제1 및 제3 합성 용량값은, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제2 및 제4 합성 용량값은, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값과 상기 제3 합성 용량값은 동일하고,
상기 제2 합성 용량값과 상기 제4 합성 용량값은 동일하고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이며,
상기 제3 합성 용량값 및 상기 제4 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 공진 회로.
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 단자와, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로와,
상기 가변 용량 회로에 접속된 증폭기를 구비하고,
상기 제1 및 제3 교류 단자는, 상기 제1 가변 용량 엘리먼트와 제2 가변 용량 엘리먼트 사이에 직렬 접속되고, 상기 제2 교류 단자는, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고,
상기 증폭기의 입력은, 상기 제2 교류 단자에 접속되고,
상기 제1 합성 용량값은, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제2 합성 용량값은, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 증폭 회로.
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제3 교류 단자와, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로를 구비하고,
상기 가변 용량 회로는, 상기 제1 합성 용량값이, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고, 상기 제2 합성 용량값이, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제1 합성 용량값을 갖는 제1 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제2 합성 용량값을 갖는 제2 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제3 합성 용량값을 갖는 제3 가변 용량 엘리먼트와, 1개 이상의 가변 용량 콘덴서를 포함하는 제4 합성 용량값을 갖는 제4 가변 용량 엘리먼트와, 상기 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 교류 신호를 입출력하는 제1 내지 제5 교류 단자와, 상기 제1 내지 제4 가변 용량 엘리먼트에 직류 전압을 인가하도록 접속된 제1 내지 제3 직류 단자를 갖는 가변 용량 회로를 구비하고,
상기 가변 용량 회로는, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트가, 상기 제1 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 상기 제2 교류 단자가, 상기 제1 및 제2 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 접속되고, 상기 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트가, 상기 제4 교류 단자와 제3 교류 단자 사이에 직렬 접속되고, 상기 제5 교류 단자가, 상기 제3 및 제4 가변 용량 엘리먼트의 직렬 접속 노드에 직렬 접속되고,
상기 제1 및 제3 합성 용량값은, 상기 제1 및 제2 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제2 및 제4 합성 용량값은, 상기 제2 및 제3 직류 단자에 인가되는 직류 전압에 의해 용량값이 변화되고,
상기 제1 합성 용량값과 상기 제3 합성 용량값은 동일하고,
상기 제2 합성 용량값과 상기 제4 합성 용량값은 동일하고,
상기 제1 합성 용량값 및 상기 제2 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향이며,
상기 제3 합성 용량값 및 상기 제4 합성 용량값의 변화는, 각각 역방향인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
KR1020157022859A 2013-02-22 2014-02-07 가변 용량 회로, 가변 용량 디바이스, 공진 회로, 증폭 회로 및 전자 기기 KR101709881B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-033218 2013-02-22
JP2013033218A JP6122307B2 (ja) 2013-02-22 2013-02-22 可変容量回路、可変容量デバイス、共振回路、増幅回路及び電子機器
PCT/JP2014/052839 WO2014129317A1 (ja) 2013-02-22 2014-02-07 可変容量回路、可変容量デバイス、共振回路、増幅回路及び電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150113048A KR20150113048A (ko) 2015-10-07
KR101709881B1 true KR101709881B1 (ko) 2017-02-23

Family

ID=51391113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157022859A KR101709881B1 (ko) 2013-02-22 2014-02-07 가변 용량 회로, 가변 용량 디바이스, 공진 회로, 증폭 회로 및 전자 기기

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9948146B2 (ko)
JP (1) JP6122307B2 (ko)
KR (1) KR101709881B1 (ko)
CN (1) CN105027434B (ko)
WO (1) WO2014129317A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014218213B4 (de) * 2014-09-11 2017-09-28 Continental Automotive Gmbh Anordnung und Verfahren zum Detektieren der Annäherung eines Objektes
US9740351B2 (en) 2015-05-15 2017-08-22 Synaptics Incorporated Multi-step incremental switching scheme
US9811205B2 (en) 2015-09-29 2017-11-07 Synaptics Incorporated Variable time anti-aliasing filter
CN108109844B (zh) * 2016-11-25 2021-08-31 南通华表新材料科技开发有限公司 压电陶瓷电容器的增容用途
JP6160762B1 (ja) * 2016-12-07 2017-07-12 富士通株式会社 保護回路、増幅器及びスイッチング電源装置
US11601162B2 (en) * 2019-03-18 2023-03-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Capacitive coupling circuit device provided with capacitive coupling circuit demodulating modulated signal transmitted through coupling capacitor
CN115242269B (zh) * 2022-04-02 2024-04-16 浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司 设备通信方法、装置、存储介质以及电子装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008211064A (ja) 2007-02-27 2008-09-11 Kyocera Corp 可変容量コンデンサアレイ及び可変容量コンデンサリレー
JP5666123B2 (ja) 2009-12-03 2015-02-12 デクセリアルズ株式会社 可変容量デバイス
JP5834655B2 (ja) 2011-09-09 2015-12-24 ソニー株式会社 送信装置、送受信装置、及び集積回路

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4060746B2 (ja) * 2003-04-18 2008-03-12 株式会社ヨコオ 可変同調型アンテナおよびそれを用いた携帯無線機
JP4585337B2 (ja) * 2005-03-14 2010-11-24 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ バイアス回路
JP4358242B2 (ja) * 2007-02-13 2009-11-04 株式会社タムラ製作所 ブースターアンテナコイル
JP5066982B2 (ja) * 2007-04-02 2012-11-07 ソニー株式会社 制御装置
JP4888418B2 (ja) * 2008-02-29 2012-02-29 ソニー株式会社 可変容量素子とその制御方法、電子デバイス及び通信モバイル機器
JP4737253B2 (ja) * 2008-08-29 2011-07-27 ソニー株式会社 非接触受信装置
US9041491B2 (en) * 2009-07-28 2015-05-26 Dexerials Corporation Capacitive device and resonance circuit
JP2011139202A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Hitachi Cable Ltd 受信装置
JP2012060030A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Sony Corp 静電容量素子、静電容量素子の製造方法、及び共振回路
JP5085753B2 (ja) * 2011-03-14 2012-11-28 ソニー株式会社 可変容量素子及び共振回路
JP2012209749A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Taiyo Yuden Co Ltd アンテナを含む共振回路
JP6043247B2 (ja) * 2013-07-12 2016-12-14 デクセリアルズ株式会社 制御回路、共振回路、電子機器、制御方法、制御プログラム、及び半導体素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008211064A (ja) 2007-02-27 2008-09-11 Kyocera Corp 可変容量コンデンサアレイ及び可変容量コンデンサリレー
JP5666123B2 (ja) 2009-12-03 2015-02-12 デクセリアルズ株式会社 可変容量デバイス
JP5834655B2 (ja) 2011-09-09 2015-12-24 ソニー株式会社 送信装置、送受信装置、及び集積回路

Also Published As

Publication number Publication date
US9948146B2 (en) 2018-04-17
CN105027434A (zh) 2015-11-04
JP6122307B2 (ja) 2017-04-26
US20170155251A9 (en) 2017-06-01
US20160006262A1 (en) 2016-01-07
KR20150113048A (ko) 2015-10-07
JP2014165583A (ja) 2014-09-08
CN105027434B (zh) 2017-09-05
WO2014129317A1 (ja) 2014-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101709881B1 (ko) 가변 용량 회로, 가변 용량 디바이스, 공진 회로, 증폭 회로 및 전자 기기
JP4737253B2 (ja) 非接触受信装置
EP1960947B1 (en) Circuit arrangement and method for operating a circuit arrangement
JP4253359B2 (ja) 通信システム
JP6319758B2 (ja) 静電容量デバイス、共振回路及び電子機器
US20140154980A1 (en) Smart nfc antenna matching network system and user device including the same
US11239707B2 (en) Tunable resonant inductive coil systems for wireless power transfer and near field communications
JP5761251B2 (ja) アンテナ装置および通信装置
JP2008259269A (ja) 制御装置
EP3358751B1 (en) Nfc reader with auto tuner
US9846834B2 (en) Antenna device and wireless communication device
JP5807553B2 (ja) 無線通信装置
JP5085753B2 (ja) 可変容量素子及び共振回路
JP6566181B1 (ja) 複合アンテナ素子
KR101642638B1 (ko) 전자부품, 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치
JP2014197698A (ja) コンデンサアレイ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant