(57)【要約】【課題】可変容量コンデンサに印加する直流電圧によって、容量値を設定し、効果的にアンテナの伝送効率を最適化できる可変容量回路を提供する。【解決手段】可変容量回路１は、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＳ１，ＣＳ２）２ａ，２ｂからなる直列可変容量エレメント２と、直列可変容量エレメント２に直列に接続された並列可変容量エレメント４とを備える。並列可変容量エレメント４は、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂと、これに並列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６からなる。可変容量回路１は、３つの直流端子７ａ，７ｂ，７ｃを備える。【選択図】  図１
2014165583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、
上記第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流端子と、
上記第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを備え、
上記第１の合成容量値は、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第２の合成容量値は、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする可変容量回路。
【請求項２】
上記第１及び第２の可変容量エレメントは、上記第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、
上記第２の交流端子は、上記第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続されることを特徴とする請求項１記載の可変容量回路。
【請求項３】
上記第２の直流端子に印加される直流電圧は、上記第１及び第３の直流端子間に印加される直流電圧の間を遷移する中間電圧であることを特徴とする請求項２記載の可変容量回路。
【請求項４】
上記第１の直流端子と上記中間電圧間の直流電圧を増大させた場合には、該中間電圧と上記第３の直流端子間の直流電圧が減少し、上記第１の合成容量値が減少し、上記第２の合成容量値が増大し、
上記第１の直流端子と上記中間電圧間の直流電圧を減少させた場合には、該中間電圧と上記第２の直流端子間の直流電圧が増大し、上記第１の合成容量値が増大し、上記第２の合成容量値が減少することを特徴とする請求項３記載の可変容量回路。
【請求項５】
上記中間電圧を遷移させた場合に、上記第１の合成容量値の変化量の絶対値と上記第２の合成容量値の変化量の絶対値とが同じであることを特徴とする請求項４記載の可変容量回路。
【請求項６】
上記第１の合成容量値と、上記第２の合成容量値とは、等しくないことを特徴とする請求項５記載の可変容量回路。
【請求項７】
上記第１の可変容量エレメントは、１つの可変容量コンデンサ又は直列接続された２つ以上の可変容量コンデンサにより構成され、
上記第２の可変容量エレメントは、１つの可変容量コンデンサ又は直列接続された２つ以上の可変容量コンデンサにより構成され、
上記第１の直流端子と上記第３の直流端子間の直流電圧は、固定値であり、
上記第２の直流端子と上記第１の直流端子間、又は上記第２の直流端子と上記第３の直流端子間の直流電圧は、可変制御電圧であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の可変容量回路。
【請求項８】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第３の合成容量値を有する第３の可変容量エレメントと、
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第４の合成容量値を有する第４の可変容量エレメントと、
上記第１〜第４の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第５の交流端子と、
上記第１〜第４の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを備え、
上記第１及び第２の可変容量エレメントは、上記第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、上記第２の交流端子は、上記第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、
上記第３及び第４の可変容量エレメントは、上記第４の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、上記第５の交流端子は、上記第３及び第４の可変容量エレメントの直列接続ノードに直列接続され、
上記第１及び第３の合成容量値は、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第２及び第４の合成容量値は、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値と上記第３の合成容量値とは等しく、
上記第２の合成容量値と上記第４の合成容量値とは等しく、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であり、
上記第３の合成容量値及び上記第４の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする可変容量回路。
【請求項９】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、
上記第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流端子と、
上記第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを備え、
上記第１の合成容量値は、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第２の合成容量値は、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする可変容量デバイス。
【請求項１０】
上記第１及び第２の可変容量エレメントは、上記第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、
上記第２の交流端子は、上記第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続されることを特徴とする請求項９記載の可変容量デバイス。
【請求項１１】
上記第２の直流端子に印加される直流電圧は、上記第１及び第３の直流端子間に印加される直流電圧の間を遷移する中間電圧であることを特徴とする請求項１０記載の可変容量デバイス。
【請求項１２】
上記第１の直流端子と上記中間電圧間の直流電圧を増大させた場合には、該中間電圧と上記第３の直流端子間の直流電圧が減少し、上記第１の合成容量値が減少し、上記第２の合成容量値が増大し、
上記第１の直流端子と上記中間電圧間の直流電圧を減少させた場合には、該中間電圧と上記第２の直流端子間の直流電圧が増大し、上記第１の合成容量値が増大し、上記第２の合成容量値が減少することを特徴とする請求項１１記載の可変容量デバイス。
【請求項１３】
上記中間電圧を遷移させた場合に、上記第１の合成容量値の変化量の絶対値と上記第２の合成容量値の変化量の絶対値とが同じであることを特徴とする請求項１２記載の可変容量デバイス。
【請求項１４】
上記第１の合成容量値と、上記第２の合成容量値とは、等しくないことを特徴とする請求項１３記載の可変容量デバイス。
【請求項１５】
上記第１の可変容量エレメントは、１つの可変容量コンデンサ又は直列接続された２つ以上の可変容量コンデンサにより構成され、
上記第２の可変容量エレメントは、１つの可変容量コンデンサ又は直列接続された２つ以上の可変容量コンデンサにより構成され、
上記第１の直流端子と上記第３の直流端子間の直流電圧は、固定値であり、
上記第２の直流端子と上記第１の直流端子間、又は上記第２の直流端子と上記第３の直流端子間の直流電圧は、可変制御電圧であることを特徴とする請求項９〜１４いずれか１項記載の可変容量デバイス。
【請求項１６】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第３の合成容量値を有する第３の可変容量エレメントと、
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第４の合成容量値を有する第４の可変容量エレメントと、
上記第１〜第４の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第５の交流端子と、
上記第１〜第４の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを備え、
上記第１及び第２の可変容量エレメントは、上記第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、上記第２の交流端子は、上記第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、
上記第３及び第４の可変容量エレメントは、上記第４の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、上記第５の交流端子は、上記第３及び第４の可変容量エレメントの直列接続ノードに直列接続され、
上記第１及び第３の合成容量値は、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第２及び第４の合成容量値は、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値と上記第３の合成容量値とは等しく、
上記第２の合成容量値と上記第４の合成容量値とは等しく、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であり、
上記第３の合成容量値及び上記第４の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする可変容量デバイス。
【請求項１７】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、上記第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流端子と、上記第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路と、
上記可変容量回路に接続されたコイルとを備え、
上記可変容量回路は、上記第１の合成容量値が、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、上記第２の合成容量値が、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする共振回路。
【請求項１８】
上記第１及び第２の可変容量エレメントは、上記第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、
上記第２の交流端子は、上記第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続されることを特徴とする請求項１７記載の共振回路。
【請求項１９】
上記第２の直流端子に印加される直流電圧は、上記第１及び第３の直流端子間に印加される直流電圧の間を遷移する中間電圧であることを特徴とする請求項１８記載の共振回路。
【請求項２０】
上記第１の直流端子と上記中間電圧間の直流電圧を増大させた場合には、該中間電圧と上記第３の直流端子間の直流電圧が減少し、上記第１の合成容量値が減少し、上記第２の合成容量値が増大し、
上記第１の直流端子と上記中間電圧間の直流電圧を減少させた場合には、該中間電圧と上記第２の直流端子間の直流電圧が増大し、上記第１の合成容量値が増大し、上記第２の合成容量値が減少することを特徴とする請求項１９記載の共振回路。
【請求項２１】
上記中間電圧を遷移させた場合に、上記第１の合成容量値の変化量の絶対値と上記第２の合成容量値の変化量の絶対値とが同じであることを特徴とする請求項２０記載の共振回路。
【請求項２２】
上記第１の合成容量値と、上記第２の合成容量値とは、等しくないことを特徴とする請求項２１記載の共振回路。
【請求項２３】
上記第１の可変容量エレメントは、１つの可変容量コンデンサ又は直列接続された２つ以上の可変容量コンデンサにより構成され、
上記第２の可変容量エレメントは、１つの可変容量コンデンサ又は直列接続された２つ以上の可変容量コンデンサにより構成され、
上記第１の直流端子と上記第３の直流端子間の直流電圧は、固定値であり、
上記第２の直流端子と上記第１の直流端子間、又は上記第２の直流端子と上記第３の直流端子間の直流電圧は、可変制御電圧であることを特徴とする請求項１７〜２２いずれか１項記載の共振回路。
【請求項２４】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第３の合成容量値を有する第３の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第４の合成容量値を有する第４の可変容量エレメントと、上記第１〜第４の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第５の交流端子と、上記第１〜４の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路と、
上記可変容量回路に接続されるコイルとを備え、
上記可変容量回路は、上記第１及び第２の可変容量エレメントが、上記第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、上記第２の交流端子が、上記第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、
上記第３及び第４の可変容量エレメントが、上記第４の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、上記第５の交流端子が、上記第３及び第４の可変容量エレメントの直列接続ノードに直列接続され、
上記コイルは、一端が上記第２の交流端子に接続され、他端が第５の交流端子に接続され、
上記第１及び第３の合成容量値は、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第２及び第４の合成容量値は、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値と上記第３の合成容量値とは等しく、
上記第２の合成容量値と上記第４の合成容量値とは等しく、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であり、
上記第３の合成容量値及び上記第４の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする共振回路。
【請求項２５】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、上記第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流端子と、上記第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路と、
上記可変容量回路に接続された増幅器とを備え、
上記第１及び第３の交流端子は、上記第１の可変容量エレメントと第２の可変容量エレメント間に直列接続され、上記第２の交流端子は、上記第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、
上記増幅器の入力は、上記第２の交流端子に接続され、
上記第１の合成容量値は、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第２の合成容量値は、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする増幅回路。
【請求項２６】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、上記第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流端子と、上記第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路を備え、
上記可変容量回路は、上記第１の合成容量値が、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、上記第２の合成容量値が、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする電子機器。
【請求項２７】
１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第３の合成容量値を有する第３の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第４の合成容量値を有する第４の可変容量エレメントと、上記第１〜第４の可変容量エレメントを交流信号を入出力する第１〜第５の交流端子と、上記第１〜第４の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路を備え、
上記可変容量回路は、上記第１及び第２の可変容量エレメントが、上記第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、上記第２の交流端子が、上記第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、上記第３及び第４の可変容量エレメントが、上記第４の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、上記第５の交流端子が、上記第３及び第４の可変容量エレメントの直列接続ノードに直列接続され、
上記第１及び第３の合成容量値は、上記第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第２及び第４の合成容量値は、上記第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、
上記第１の合成容量値と上記第３の合成容量値とは等しく、
上記第２の合成容量値と上記第４の合成容量値とは等しく、
上記第１の合成容量値及び上記第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であり、
上記第３の合成容量値及び上記第４の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の可変容量コンデンサを用いた可変容量回路、可変容量デバイス、共振回路、増幅回路及びこれらの回路を含む電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁誘導により信号を授受する非接触通信技術が確立し、交通系乗車券や電子マネーとして利用が拡大している。また、このような非接触通信機能は携帯電話機にも搭載される傾向にあり、今後ますます発展するものと期待されている。電磁誘導による近接通信のみでなく物流においては数ｍの距離を隔てて読み書きが可能なＩＣタグも商品化されている。また、このような非接触通信技術は非接触で通信を可能にするだけでなく、さらに電力伝送も同時にできるため、自らは電池などの電源を持たないＩＣカードにも実装が可能である。
【０００３】
また、これらに加えて、Ｑｉをはじめとして携帯端末機器の非接触充電の採用にともなって、充電装置と受電装置それぞれが有するアンテナコイルによって電磁結合させ、あるいは磁気共鳴させることで電力伝送を行う技術も採用されるようになってきた。
【０００４】
このような非接触通信（又は非接触充電）が適用されたシステムでは、リーダライタ（充電装置）と非接触データキャリア（又は受電装置）との間で非接触の通信と電力伝送を行うためループアンテナに共振用コンデンサを接続し、ループアンテナと共振用コンデンサの定数Ｌ，Ｃで決まる共振周波数をシステムの規定周波数に合わせることでリーダライタ（充電装置）と非接触データキャリア（又は受電装置）の安定な通信と電力伝送を行い通信距離の最大化を実現している。
【０００５】
しかしながら、ループアンテナと共振用コンデンサのＬ、Ｃの定数はいくつかの変動要因を持っており、必ずしも想定した値にはならない。たとえば、非接触データキャリアや受電装置では、低コスト化のためにループアンテナが銅箔パターンで作られており、パターン幅のずれ等のためＬの値は変化する。また、低コスト化のために共振用コンデンサもアンテナ基板の銅箔を電極とし、基板の樹脂を誘電体とするように構成されており、銅箔の幅、長さ、間隔によって容量値が変化する。ＩＣカードの場合には、最終的にアンテナ基板の上下を保護フィルムによりラミネートするので、保護フィルムの影響によりコンデンサの容量がさらに変化する。そのためラミネート後の周波数シフトを見越して見込み調整として銅箔パターンのカットにより電極面積を調整し共振用コンデンサの容量値を調整するなどの調整工数を要することになる。
【０００６】
上述したような各種要因により共振周波数がずれると、通信状態が不安定になったり、通信距離が短くなってしまう。このような問題に対して、リーダライタから出力された磁束を受けるアンテナコイルと、その磁束の変化を効率よく電圧に変換する共振回路を有するアンテナモジュールにおいて、通信の安定性を得るために、共振用コンデンサの容量を調整することによって、共振周波数を調整する方法が提案されている。
【０００７】
ＩＣカードを含む非接触データキャリアや非接触充電の受電装置は、上述のように携帯性が重視される機器に搭載される場合が多く、共振用コンデンサやループアンテナには、小型、薄型のものが強く要求される。また、リーダライタや充電装置もモジュール化がすすめられ小型化、薄型化の要求はより一層厳しくなるものと考えられる。
【０００８】
ところで、チタン酸バリウム等の強誘電体薄膜を用いた強誘電体薄膜コンデンサは、単位面積当たりの誘電率が高いため、小型化、薄型化に適するので、これらの応用に利用されつつある。しかしながら、強誘電体薄膜コンデンサは、容量値の初期バラツキが大きく、容量値の温度依存性も大きいとの問題があり、これらの補正をすることを機器側においても実行することによって、より用途が拡がることが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２１１０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、電子機器の小型化、高機能化の動向に対応して、小型化、薄型化が可能な強誘電体薄膜コンデンサをアンテナの共振回路に用いる場合には、容量値の初期バラツキ、温度変動を抑える必要がある。一方で、強誘電体薄膜コンデンサは、容量値のバイアス依存性が強く、電極間に印加されるバイアス電圧によって、容量値が大きく変動することが知られており、このような可変容量特性を共振回路に活用することが特許文献１等に開示されている。しかしながら、どのように強誘電体薄膜コンデンサのバイアス電圧を制御し、どのパラメータをどのように調整すれば、アンテナの共振回路の特性を調整することができるかについては開示されていない。また、上述のように、強誘電体薄膜コンデンサは、その容量値の初期バラツキが大きく、さらに、アンテナ回路の製造時の容量ズレ、使用時の温度、通信距離等の条件バラツキが加わることにより共振周波数の事後的な調整では回路の特性を最適化を実現するには不十分であるとの問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、端子間に直流電圧を印加することによって静電容量が変化する可変容量コンデンサを用いて、可変容量コンデンサに印加する直流電圧によって、容量値を制御し、アンテナの伝送効率を最適化できる可変容量回路、共振回路、増幅回路及びこれらを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するための手段として、本発明の一実施形態に係る可変容量回路は、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流入力端子と、第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを備える。そして、第１の合成容量値は、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２の合成容量値は、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である。
【００１３】
また、本発明の他の実施の形態に係る可変容量回路は、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第３の合成容量値を有する第３の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第４の合成容量値を有する第４の可変容量エレメントと、第１〜第４の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第５の交流端子と、第１〜第４の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを備える。そして、第１及び第２の可変容量エレメントは、第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、第２の交流端子は、第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、第３及び第４の可変容量エレメントは、第４の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、第５の交流端子は、第３及び第４の可変容量エレメントの直列接続ノードに直列接続される。第１及び第３の合成容量値は、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２及び第４の合成容量値は、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化する。さらに、第１の合成容量値と第３の合成容量値とは等しく、第２の合成容量値と第４の合成容量値とは等しい。また、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であり、第３の合成容量値と第４の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である。
【００１４】
本発明の一実施の形態に係る可変容量デバイスは、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流入力端子と、第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを備える。そして、第１の合成容量値は、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２の合成容量値は、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化する。そして、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である。
【００１５】
本発明の他の実施の形態に係る可変容量デバイスは、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第３の合成容量値を有する第３の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第４の合成容量値を有する第４の可変容量エレメントと、第１〜第４の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第５の交流端子と、第１〜第４の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを備える。そして、第１及び第２の可変容量エレメントは、第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、第２の交流端子は、第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、第３及び第４の可変容量エレメントは、第４の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、第５の交流端子は、第３及び第４の可変容量エレメントの直列接続ノードに直列接続される。さらに、第１及び第３の合成容量値は、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２及び第４の合成容量値は、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化する。また、第１の合成容量値と第３の合成容量値とは等しく、第２の合成容量値と第４の合成容量値とは等しい。また、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であり、第３の合成容量値及び第４の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である。
【００１６】
本発明の一実施の形態に係る共振回路は、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流端子と、第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路と、この可変容量回路に接続されたコイルとを備える。そして、可変容量回路は、第１の合成容量値が、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２の合成容量値が、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化する。さらに、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である。
【００１７】
本発明の他の実施の形態に係る共振回路は、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第３の合成容量値を有する第３の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第４の合成容量値を有する第４の可変容量エレメントと、第１〜第４の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第５の交流端子と、第１〜４の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路と、この可変容量回路に接続されるコイルとを備える。そして、可変容量回路は、第１及び第２の可変容量エレメントが、第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、第２の交流端子が、第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、第３及び第４の可変容量エレメントが、第４の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、第５の交流端子が、第３及び第４の可変容量エレメントの直列接続ノードに直列接続される。また、コイルは、一端が第２の交流端子に接続され、他端が第５の交流端子に接続される。さらに、第１及び第３の合成容量値は、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２及び第４の合成容量値は、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化する。第１の合成容量値と第３の合成容量値とは等しく、第２の合成容量値と上記第４の合成容量値とは等しい。第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であり、第３の合成容量値及び第４の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である。
【００１８】
本発明の一実施の形態に係る増幅回路は、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流端子と、第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路と、この可変容量回路に接続された増幅器とを備える。そして、第２の交流端子は、第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続される。さらに、第１の合成容量値は、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２の合成容量値は、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化する。また、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である。
【００１９】
本発明の一実施の形態に係る電子機器は、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、第１及び第２の可変容量エレメントに交流信号を入出力する第１〜第３の交流端子と、第１及び第２の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路を備える。そして、可変容量回路は、第１の合成容量値が、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２の合成容量値が、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化する。さらに、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である可変容量回路を備える。
【００２０】
本発明の他の実施の形態に係る電子機器は、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第１の合成容量値を有する第１の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第２の合成容量値を有する第２の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第３の合成容量値を有する第３の可変容量エレメントと、１つ以上の可変容量コンデンサを含む第４の合成容量値を有する第４の可変容量エレメントと、第１〜第４の可変容量エレメントを交流信号を入出力する第１〜第５の交流端子と、第１〜第４の可変容量エレメントに直流電圧を印加するように接続された第１〜第３の直流端子とを有する可変容量回路を備える。そして、可変容量回路は、第１及び第２の可変容量エレメントが、第１の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、第２の交流端子が、第１及び第２の可変容量エレメントの直列接続ノードに接続され、第３及び第４の可変容量エレメントが、第４の交流端子と第３の交流端子間に直列接続され、第５の交流端子が、第３及び第４の可変容量エレメントの直列接続ノードに直列接続される。また、第１及び第３の合成容量値は、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化し、第２及び第４の合成容量値は、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって容量値が変化する。さらに、第１の合成容量値と第３の合成容量値とは等しく、第２の合成容量値と第４の合成容量値とは等しい。また、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であり、第３の合成容量値及び第４の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、第１〜第３の直流端子を有しており、第１の合成容量値を、第１及び第２の直流端子に印加される直流電圧によって変化させることができ、第２の合成容量値を、第２及び第３の直流端子に印加される直流電圧によって変化させることができ、第１の合成容量値及び第２の合成容量値の変化は、それぞれ逆方向であるので、容量値をより詳細に調整することができ、共振回路に用いたときには、より詳細にインピーダンスの調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が適用された一実施の形態に係る可変容量回路の構成例を示す回路図である。
【図２】本発明が適用された一実施の形態の係る共振回路の構成例を示す回路図である。
【図３】共振コイルに直列に接続される直列共振コンデンサと、共振コイルに並列に接続される並列共振コンデンサとを備える直並列共振回路の構成例を示す回路図である。（Ａ）は、不平衡型の共振回路の回路図であり、（Ｂ）は、平衡型の共振回路の回路図である。
【図４】共振回路のインピーダンスと共振コンデンサの容量値との関係を説明するためのグラフである。
【図５】図１の回路と回路定数に設定した場合に、各可変容量コンデンサの制御電圧に対する変化の様子を示すグラフである。
【図６】本発明が適用された一実施の形態に係る可変容量回路の構成の変形例を示す回路図である。
【図７】図６の回路と回路定数に設定した場合に、各可変容量コンデンサの制御電圧に対する変化の様子を示すグラフである。
【図８】本発明が適用された一実施の形態に係る可変容量回路の構成の他の変形例を示す回路図である。
【図９】本発明が適用された一実施の形態に係る増幅回路の構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明が適用された一実施の形態に係る可変容量デバイスの形状及び端子配置の例である
【図１１】本発明が適用された他の実施の形態に係る可変容量デバイスの形状及び端子配置の例である。
【図１２】本発明が適用された一実施の形態に係る非接触通信装置を含む非接触通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図１３】１次側アンテナ部の構成例を示す回路図である。
【図１４】本発明が適用された一実施の形態に係る非接触充電装置を含む非接触充電システムの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることはもちろんである。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．回路構成
１−１．可変容量回路の構成例
１−２．共振回路の構成例
２．回路の動作原理及び動作
２−１．可変容量回路、共振回路の動作原理
２−２．可変容量回路、共振回路の動作
（１）変形例１
（２）変形例２（平衡回路）
（３）変形例３（増幅回路）
３．可変容量デバイスの例
４．非接触通信装置の例
５．非接触充電装置の例
【００２４】
１．回路構成
１−１．可変容量回路の構成例
図１に示すように、本発明が適用された一実施の形態に係る可変容量回路１は、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＳ１，ＣＳ２）２ａ，２ｂからなる直列可変容量エレメント２と、直列可変容量エレメント２に直列に接続された並列可変容量エレメント４とを備える。並列可変容量エレメント４は、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂと、これに並列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６からなる。
【００２５】
直列に接続された直列可変容量エレメント２及び並列可変容量エレメント４の一端及び他端は、それぞれ直流カットコンデンサ（Ｃ１）９ａと直流カットコンデンサ（Ｃ２）９ｂを介して、交流信号を入出力する交流端子（ＡＣ１）８ａと交流端子（ＡＣ３）８ｃである。直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４間の接続ノードには、交流端子（ＡＣ２）８ｂが接続される。
【００２６】
可変容量回路１は、３つの直流端子７ａ，７ｂ，７ｃを備える。直流端子７ａは、直流バイアス抵抗（Ｒ２）１０ｂを介して、可変容量コンデンサ（ＣＳ１）２ａと可変容量コンデンサ（ＣＳ２）２ｂとの接続ノードに接続される。直流端子７ｂは、直流バイアス抵抗（Ｒ１）１０ａと介して交流端子（ＡＣ１）８ａに、直流バイアス抵抗（Ｒ３）１０ｃを介して、直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４との接続ノードに、直流バイアス抵抗（Ｒ５）１０ｅを介して交流端子８ｃに接続される。直流端子７ｃは、直流バイアス抵抗（Ｒ４）１０ｄを介して、可変容量コンデンサ（ＣＰ１）４ａと可変容量コンデンサ（ＣＰ２）４ｂとの接続ノードに接続される。直流端子７ｃは、直流の接地電位（０Ｖ）に接続され、直流端子７ａと直流端子７ｃ間には、固定の直流電圧（＋３Ｖ）が入力される。直流端子７ｂには、直流端子７ａと直流端子７ｃ間を遷移する可変の直流電圧（Ｖｃ）が入力される。
【００２７】
１−２．共振回路の構成例
図２に示すように、本発明が適用された一実施の形態に係る共振回路２０は、直列可変容量エレメント（ＣＳ）２と並列可変容量エレメント（ＣＰ）４とを含む可変容量回路１と、直列可変容量エレメント２に直列に接続され、並列可変容量エレメント４に並列に接続されたコイル１２とを備える。
【００２８】
さらに、可変容量回路１の交流端子（ＡＣ１）８ａには、直流カットコンデンサ（Ｃ１）９ａを介して、フィルタ回路１４を接続してもよい。フィルタ回路１４は、好ましくは、ＬＣフィルタであり、ＬＣフィルタは、可変容量回路１と並列に接続されるフィルタコンデンサ（Ｃｆ）と、可変容量回路１と直列に接続され、他端が送信信号端子（Ｔｘ）１６に接続される。
【００２９】
共振回路２０は、可変容量回路１が備える３つの直流端子７ａ，７ｂ，７ｃによって、直列可変容量エレメント２及び並列可変容量エレメント４のそれぞれに直流電圧を印加し、容量値を変化させることができる。
【００３０】
２．回路の動作原理及び動作
２−１．可変容量回路、共振回路の動作原理
非接触通信又は非接触充電に用いられる送受信アンテナの共振回路は、図３（Ａ）に示すように、アンテナコイルＬａｎｔに直列に接続された直列コンデンサＣＳと、アンテナコイルＬａｎｔに並列に接続された並列コンデンサＣＰとを備える。好ましくは、共振回路の入力側には、ＬＣフィルタが接続され、ＬＣフィルタを介して送信信号Ｔｘが共振回路に入力される。
【００３１】
非接触通信のアンテナの共振回路は、上述のような不平衡型の共振回路に限らず、図３（Ｂ）に示すように、平衡型の回路構成であってもよい。平衡型の共振回路は、直列コンデンサＣＳ１と並列コンデンサＣＰ１との接続ノードと、直列コンデンサＣＳ２と並列コンデンサＣＰ２との接続ノードとの間にアンテナコイルＬａｎｔが接続される。好ましくは、共振回路の入力側には、ＬＣフィルタが接続され、ＬＣフィルタを介して送受信信号Ｔｘ１，Ｔｘ２が入力される。不平衡型と平衡型とでは動作、機能が同一なので、以下では、不平衡型の共振回路について説明する。
【００３２】
このような共振回路では、直列コンデンサＣＳの容量値と、並列コンデンサＣＰの容量値と、アンテナコイルＬａｎｔのインダクタンス値とによって共振周波数が決定されるので、これらの値を変更することによって共振周波数を調整することができる。また、直列コンデンサＣＳの容量値と、並列コンデンサＣＰの容量値と、アンテナコイルＬａｎｔのインダクタンス値とによって、共振回路のインピーダンスが決定されるので、これらの値を変更すると、共振周波数の変化とともにインピーダンスも変化する。
【００３３】
一般に、非接触通信システムのＲ／Ｗモードで用いられるキャリア周波数１３．５６ＭＨｚに同調するように共振周波数を設定した場合には、所望のアンテナ電流からインピーダンスを決定しており、３０〜８０Ωの範囲とする場合が多い。ここで、容量値等を変化させて共振周波数を変更すると、インピーダンスも変化する。
【００３４】
本願の発明者は、先行する特許出願（特願２０１１−１９７５６９）において、アンテナコイルに直列に接続された直列コンデンサと、アンテナコイルに並列に接続された並列コンデンサとを備える共振回路において、直列コンデンサ又は並列コンデンサのいずれか一方を可変容量コンデンサとして、直流バイアス電圧を可変にして容量値を変化させ、共振周波数を調整する技術を提案している。
【００３５】
その後、鋭意検討の結果、アンテナの共振インピーダンスを最適に調整することによって通信状態を良好にすることができることを見出し、共振回路のインピーダンスを調整するための最適な条件を見出した。すなわち、この条件によれば、直列コンデンサの容量値と並列コンデンサの容量値との和を一定に保ちながら、直列コンデンサ、並列コンデンサの容量値を変化させることによって、共振周波数を変更せずに共振回路のインピーダンスを変化させることができる。
【００３６】
図４は、図３（Ａ）の回路において、アンテナコイルＬａｎｔのインダクタンス値を固定にして、直列コンデンサＣＳと並列コンデンサＣＰとを同時に変化させた場合のインピーダンスの変化を計算して、プロットしたものである。図４に示すように、直列コンデンサＣＳの容量値を増大させ、直列コンデンサＣＳの容量値の増加分だけ、並列コンデンサＣＰの容量値を減少させることによって、共振周波数を一定にしつつ、共振回路のインピーダンスを増大させることができる。また、直列コンデンサＣＳの容量値を減少させ、直列コンデンサＣＳの容量値の減少分だけ、並列コンデンサＣＰの容量値を増加させることによって、共振周波数を一定にしつつ、インピーダンスを減少させることができる。すなわち、直列コンデンサＣＳの容量値と並列コンデンサＣＰの容量値との合計値がほぼ一定になるように、直列コンデンサＣＳの容量値と並列コンデンサＣＰの容量値とを増減することによって、共振周波数を一定に保ったまま、共振回路のインピーダンスのみを調整することができる。共振回路のインピーダンスを調整することによって、最良のインピーダンスマッチング条件に設定することができ、通信の安定化、長距離化が可能になる。
【００３７】
直列コンデンサＣＳ及び並列コンデンサＣＰに強誘電体薄膜を用いた可変容量コンデンサを用いることによって、強誘電体薄膜に印加される直流バイアスに応じて、所望の容量値を得ることができる。ここで、直列コンデンサＣＳと並列コンデンサＣＰの和を一定とするためには、直列コンデンサＣＳの容量値の変化量と、並列コンデンサＣＰの容量値の変化量とは同一であって、変化の方向が逆向きである必要がある。そのために、直列コンデンサＣＳと並列コンデンサＣＰに印加する直流電圧の変化の方向は、それぞれ逆向きである必要がある。
【００３８】
そこで、直列接続された直列コンデンサＣＳと並列コンデンサＣＰの両端に固定の電圧（＋３［Ｖ］）を印加し、直列コンデンサＣＳと並列コンデンサＣＰ間の接続ノードに制御電圧（Ｖｃ＝０［Ｖ］〜＋３［Ｖ］）を印加すればよい。直列コンデンサＣＳには、＋３［Ｖ］−Ｖｃの電圧が印加され、並列コンデンサＣＰには、＋Ｖｃの電圧が印加される。したがって、直列コンデンサＣＳと並列コンデンサＣＰには、制御電圧Ｖｃに応じて、同じ電圧幅で、逆方向に変化する電圧がそれぞれ印加されることになる。
【００３９】
また、共振周波数を一定に保ったまま、共振回路のインピーダンスを調整するためには、直列コンデンサＣＳの容量値は、並列コンデンサＣＰの容量値よりも小さいことが好ましい。
【００４０】
一般に、強誘電体薄膜の膜厚を同一にした場合には、容量値を大きくするためには、強誘電体薄膜及び電極の面積を大きくする必要がある。強誘電体薄膜を用いた可変容量コンデンサでは、強誘電体薄膜にかかる電界強度に応じて容量値が変化するため、直列コンデンサＣＳと並列コンデンサＣＰの容量値を、コンデンサ面積（誘電体面積）で設定すると、印加する電圧を直列コンデンサＣＳと並列コンデンサＣＰとで別々に生成する必要があり、制御も困難であるため、工夫が必要である。制御電圧値の複雑さを回避するために、強誘電体の膜厚の変更で対応することも技術的には可能だが、同一の製造プロセス内で可変容量コンデンサを作り込む場合には、大幅なコストアップとなるおそれがある。
【００４１】
２−２．可変容量回路、共振回路の動作
図１に示すように、同一容量値の可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂを直列に接続し、さらに、この直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂに可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６を並列に接続する。ここで、直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂの両端と、直列接続ノード間に直流電圧が印加されるように接続することによって、可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６の両端は、常に同電位となる。したがって、可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６が可変容量型のコンデンサであるかないかにかかわらず、可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６の容量値は制御電圧Ｖｃに対して不変である。
【００４２】
直列可変容量エレメント２を並列可変容量エレメント４と同様に、同一容量値の２つの可変容量コンデンサ（ＣＳ１，ＣＳ２）２ａ，２ｂを直列に接続し、直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＳ１，ＣＳ２）２ａ，２ｂの両端と、直列接続ノード間に直流電圧が印加されるように接続する。
【００４３】
このように接続することによって、それぞれ直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＳ１，ＣＳ２）２ａ，２ｂ及び可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂは同一容量値で、かつ同じ変化量で変化の方向が逆向きの直流電圧が印加されることになる。また、並列可変容量エレメント４では、容量の電圧依存性のない可変容量コンデンサ（ＣＰ３）が並列に付加されているので、直列可変容量エレメント２の容量値は、並列可変容量エレメント４の容量値よりも小さくすることができる。よって、直列接続された直列可変容量エレメント２の容量値と並列可変容量エレメント４容量値の変化量が同じになるような可変容量コンデンサ回路が実現できる。
【００４４】
図１の定数において、シミュレーションを行うことによって、各部のコンデンサの容量変化を求める。
【００４５】
図１の回路定数においては、直列可変容量エレメント２の容量は、可変容量コンデンサ（ＣＳ１）２ａと可変容量コンデンサ（ＣＳ２）２ｂとの直列接続の容量となる。したがって、（１００［ｐＦ］−１＋１００［ｐＦ］−１）−１＝５０［ｐＦ］である（無バイアス時）。また、並列可変容量エレメントの容量は、可変容量コンデンサ（ＣＰ１）４ａと可変容量コンデンサ（ＣＰ２）４ｂの直列接続に、可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６を並列に接続したものとなる。したがって、無バイアス時の容量は、（１００［ｐＦ］−１＋１００［ｐＦ］−１）−１＋６０［ｐＦ］＝１１０［ｐＦ］となる。
【００４６】
交流入力（ＡＣ１）８ａには、直流カットコンデンサ（Ｃ１）９ａを介して交流信号が入出力される。交流入力（ＡＣ３）８ｃには直流カットコンデンサ（Ｃ２）９ｂを介して交流信号が入出力される。直流カットコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）９ａ，９ｂは、取り扱う信号の周波数によって選定すればよい。非接触通信システムにおいて一般的なキャリア周波数を用いる場合には、周波数は１３．５６ＭＨｚとなる。この場合には、図１に示すように、Ｃ１，Ｃ２＝１０［ｎＦ］とすれば、この周波数のときのインピーダンスは、１０ｍΩ程度となる。インピーダンスをさらに下げるには、より大きな容量のコンデンサを用いればよいが、コンデンサの物理的サイズやコスト等を考慮して決定すればよい。
【００４７】
直流バイアス抵抗Ｒ１〜Ｒ５は、取り扱う周波数において、各可変容量コンデンサのインピーダンスよりも十分大きな値に設定すればよい。取り扱う周波数によっては、抵抗に代えて高周波インダクタを用いてもよい。
【００４８】
直流端子７ａと直流端子７ｃ間に固定電圧として＋３［Ｖ］を印加し、直流端子７ｂと直流端子７ｃ間に、０［Ｖ］〜＋３［Ｖ］の範囲で可変する可変電圧Ｖｃを接続する。
【００４９】
可変容量コンデンサの特性を、表１に示すように、無バイアス時に対して、Ｖｃ＝＋１．５［Ｖ］時に０．９倍、Ｖｃ＝＋３［Ｖ］時に０．７倍となるように設定する。
【００５０】
可変電圧Ｖｃを０［Ｖ］〜＋３［Ｖ］に変化させた場合の、図１の可変容量回路全体の容量変化とともに、各可変容量コンデンサの容量変化を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2014165583.tif 000003
【００５２】
直列接続された可変容量コンデンサ（ＣＳ１，ＣＳ２）２ａ，２ｂからなる直列可変容量エレメント２の容量の最大変化量は、１５［ｐＦ］である。直列接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂの容量の最大変化量は、−１５［ｐＦ］であり、直列可変容量エレメント２の容量変化を打ち消すように変化をしていることが示される。そして、直列接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂに並列に接続される可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６については、容量値が一定であることも示される。これらを合成した並列可変容量エレメント４は、合成容量値が９５［ｐＦ］〜１１０［ｐＦ］と、直列可変容量エレメント２の合成容量値、５０［ｐＦ］〜３５［ｐＦ］よりも大きくできることが示される。
【００５３】
上述の状況を図５のグラフによってより視覚的に示す。直列接続された可変容量コンデンサ（ＣＳ１，ＣＳ２）２ａ，２ｂ、及びこれらと同じ可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ、４ｂに、それぞれ＋３［Ｖ］−Ｖｃ及び＋Ｖｃの電位差を与えているので、印加される直流電圧の変化量は、それぞれ−ΔＶｃ及びΔＶｃであり、変化量の絶対値が同じで、変化の方向が逆になる。よって、図５に示すように、可変容量回路１の直列可変容量エレメント２の容量値と並列可変容量エレメント４の容量値の和は、ほぼ一定となり、直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４の容量値を同一の割合で変化させることができる。
【００５４】
（１）変形例１
上述と同様の結果を得るように、可変容量回路１の可変容量コンデンサの構成を変更してもよい。図６に示すように、直列可変容量エレメント２を、２つの可変容量コンデンサの直列接続ではなく、１つの可変容量コンデンサ（ＣＳ）として構成することができる。
【００５５】
すなわち、可変容量回路１は、可変容量コンデンサ（ＣＳ）からなる直列可変容量エレメント２と、直列可変容量エレメント２に直列に接続された並列可変容量エレメント４とを備える。並列可変容量エレメント４は、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂと、これに並列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６からなる。
【００５６】
直列に接続された直列可変容量エレメント２及び並列可変容量エレメント４の一端と他端は、それぞれ、交流端子（ＡＣ１）８ａと交流端子（ＡＣ３）８ｃを構成し、直流カットコンデンサ（Ｃ１）９ａと直流カットコンデンサ（Ｃ２）９ｂを介して、交流信号が入出力される。直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４間の接続ノードには、交流端子（ＡＣ２）８ｂが接続される。
【００５７】
可変容量回路１は、３つの直流端子７ａ，７ｂ，７ｃを備える。直流端子７ａは、直流バイアス抵抗（Ｒ３）１０ｄを介して、可変容量コンデンサ（ＣＰ１）４ａと可変容量コンデンサ（ＣＰ２）４ｂとの接続ノードに接続される。直流端子７ｂは、直流バイアス抵抗（Ｒ４）１０ｅを介して交流端子８ｃに、直流バイアス抵抗（Ｒ２）１０ｅを介して、直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４との接続ノードに接続される。直流端子７ｃは、直流バイアス抵抗（Ｒ１）１０ａを介して、交流端子（ＡＣ１）８ａに接続される。直流端子７ｃは、直流の接地電位（０Ｖ）に接続され、直流端子７ａと直流端子７ｃ間には、固定の直流電圧（＋３Ｖ）が入力される。直流端子７ｂには、直流端子７ａと直流端子７ｃ間を遷移する可変の直流電圧（Ｖｃ）が入力される。
【００５８】
図１の可変容量回路に比べて可変容量コンデンサの数を減らすことができるので、小型化や低コスト化に対応することができる。
【００５９】
図６に示す回路定数において、図１の場合と同様にシミュレーションを行い、各コンデンサの容量変化を確認した。
【００６０】
表２に示すように、可変容量コンデンサの特性を、無バイアス時に対して、Ｖｃ＝＋１．５［Ｖ］時に０．８１倍、Ｖｃ＝＋３［Ｖ］時に０．６３倍となるように設定する。これは、表１で設定した条件よりも、可変容量コンデンサの容量の電圧依存性が大きく、非線形の度合が大きい場合を想定しており、実際の強誘電体を用いた可変容量コンデンサの容量の電圧特性に近いものといえる。
【００６１】
可変電圧Ｖｃを０［Ｖ］〜＋３［Ｖ］に変化させた場合の、図１の可変容量回路全体の容量変化とともに、各可変容量コンデンサの容量変化を表２に示す。
【００６２】
【表２】
2014165583.tif 000004
【００６３】
直列可変容量エレメント２である可変容量コンデンサ（ＣＳ）の容量の最大変化量は、−６．３［ｐＦ］である。直列接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂの容量の最大変化量は、４．４［ｐＦ］であり、直列可変容量エレメント２の容量変化をほぼ打ち消すように変化をしていることが示される。そして、直列接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂに並列に接続される可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６については、容量変化をしていないことも示され、これらを合成した並列可変容量エレメント４の容量変化は、合成容量値が１０６［ｐＦ］〜１０１．６［ｐＦ］と、直列可変容量エレメント２の合成容量値、１０．７［ｐＦ］〜１７［ｐＦ］よりも大きくできることが示される。
【００６４】
図７には、表２の結果をグラフを用いてより視覚的に示す。表１、図１の場合と同様に、可変容量コンデンサ（ＣＳ）及び直列接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ、４ｂに、それぞれ＋Ｖｃ及び３［Ｖ］＋Ｖｃの電位差を与えているので、印加される直流電圧の変化量は、それぞれΔＶｃ及び−ΔＶｃであり、変化量の絶対値が同じで、変化の方向が逆になる。よって、図７に示すように、可変容量回路１の直列可変容量エレメント２の容量値と並列可変容量エレメント４の容量値の和は、ほぼ一定となり、直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４の容量値を同一の割合で変化させることができる。なお、図６の構成では、固定の直流バイアス（＋３［Ｖ］）の印加方向が図１の場合と逆になっているので、可変電圧Ｖｃを０［Ｖ］〜＋３［Ｖ］に変化させた場合の直流電圧の変化の方向が逆となった結果、容量変化の方向も逆となっている。
【００６５】
また、上述のシミュレーション結果から、図４における各容量値と同程度の容量値を実現できることが示され、図６の示す回路定数の可変容量コンデンサを採用し、制御電圧Ｖｃを０［Ｖ］〜＋３［Ｖ］に変化させることによって、共振周波数を一定に保ちつつ、共振回路のインピーダンスを３０Ω〜１００Ωに変化させることができることが示される。
【００６６】
（２）変形例２（平衡回路）
本発明に係る可変容量回路は、上述した不平衡型回路を構成する場合のみならず、平衡型回路を構成してもよい。図８に示すように、不平衡回路の交流の接地電位を対称軸にして反転させて平衡回路を構成することができる。すなわち、平衡型の可変容量回路は、同相回路と、同相回路の交流接地電位を対称軸に反転した逆相回路とを備える。
【００６７】
詳述すると、平衡型回路を構成する可変容量回路１ａは、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＳ１ａ，ＣＳ２ａ）２ａ，２ｂからなる直列可変容量エレメント２Ａと、直列可変容量エレメント２Ａに直列に接続され、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１ａ，ＣＰ２ａ）４ａ，４ｂとこれに並列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ３ａ）６ａとからなる並列可変容量エレメント４Ａとを含む同相回路を備える。同相回路は、直列に接続された直列可変容量エレメント２Ａ及び並列可変容量エレメント４Ａの一端が、直流カットコンデンサ９ａを介して交流信号が入出力される交流端子（ＡＣ１ａ）８ａと、他端が、直流カットコンデンサ（Ｃ２）９ｂを介して交流信号が入出力される交流端子（ＡＣ３）８ｃとを有する。可変容量回路１ａは、交流入力（ＡＣ３）８ｃを交流接地電位とする同相回路と同一の構成からなる逆相回路を備える。逆相回路は、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＳ１ｂ，ＣＳ２ｂ）２ｃ，２ｄからなる直列可変容量エレメント２Ｂと、直列可変容量エレメント２Ｂに直列に接続され、２つの直列接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１ｂ，ＣＰ２ｂ）４ｃ，４ｄとこれらに並列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ３ｂ）６ｂとからなる並列可変容量エレメント４Ｂとを含む。逆相回路は、直列に接続された直列可変容量エレメント２Ｂ及び並列可変容量エレメント４Ｂの一端が、直流カットコンデンサ９ｃを介して交流信号が入出力される交流端子（ＡＣ１ｂ）８ｅを有し、直流カットコンデンサ（Ｃ２）９ｂを介して、交流信号が入出力される交流端子（ＡＣ３）８ｃを同相回路と共有する。
【００６８】
直流端子は、平衡型回路の場合においても３つである。直流端子７ａは、直流バイアス抵抗（Ｒ２）１０ｂを介して、可変容量コンデンサ（ＣＳ１ａ）２ａと可変容量コンデンサ（ＣＳ２ａ）との接続ノードに接続され、直流バイアス抵抗（Ｒ８）１０ｈを介して、可変容量コンデンサ（ＣＳ１ｂ）２ｃと可変容量コンデンサ（ＣＳ２ｂ）２ｄとの接続ノードに接続される。
【００６９】
直流端子７ｂは、直流バイアス抵抗（Ｒ１）１０ａを介して、交流端子８ａに接続され、直流バイアス抵抗（Ｒ３）１０ｃを介して、交流端子８ｂに接続され、直流バイアス抵抗（Ｒ５）を介して、交流端子８ｃに接続され、直流バイアス抵抗（Ｒ７）を介して、交流端子８ｄに接続され、直流バイアス抵抗（Ｒ９）１０ｊを介して、交流端子８ｅに接続される。
【００７０】
直流端子７ｃは、直流バイアス抵抗（Ｒ４）１０ｄを介して、可変容量コンデンサ（ＣＰ１ａ）４ａと可変容量コンデンサ（ＣＰ２ａ）４ｂとの接続ノードに接続され、直流バイアス抵抗（Ｒ６）１０ｆを介して、可変容量コンデンサ（ＣＰ１ｂ）４ｃと可変容量コンデンサ（ＣＰ２ｂ）４ｄとの接続ノードに接続される。
【００７１】
可変容量回路１ａを構成する直列可変容量エレメント２ａ，２ｂと並列可変容量エレメント４ａ，４ｂとに印加すべき直流バイアスとしては、直流端子７ｃを直流的に接地し（０［Ｖ］）、直流端子７ａに固定電圧（＋３［Ｖ］）を印加し、直流端子７ｂに可変電圧Ｖｃ（＝０［Ｖ］〜＋３［Ｖ］）を印加すればよい。このように接続をすることによって、同粗回路と逆相回路とで同じ直流バイアス状態を実現することができ、図１等の場合と同様に、直列可変容量エレメント２Ａ，２Ｂと並列可変容量エレメント４Ａ，４Ｂに印加される直流電圧の変化量は同じで、変化の方向が逆となるようにすることができる。
【００７２】
平衡型回路を構成する可変容量回路を共振回路として用いる場合には、図８の破線の接続に示すように、コイル１２を、交流端子（ＡＣ２ａ）８ｂと交流端子（ＡＣ２ｂ）間に接続し、直流カットコンデンサ（Ｃ２）９ｂを介して交流端子（ＡＣ３）８ｃを交流的に接地すればよい。入出力の信号は、平衡信号（又は差動信号）として、同相信号側を交流端子（ＡＣ１ａ）８ａに、逆相信号側を交流端子（ＡＣ１ｂ）８ｅに接続するように構成すればよい。
【００７３】
なお、上述では、平衡回路を構成する同相回路及び逆相回路に図１の回路構成のものを用いたが、図６のように素子数を減らしたものを同相回路及び逆相回路に用いることができるのは言うまでもない。
【００７４】
（３）変形例３（増幅回路）
本発明に係る可変容量回路１は、コイルとともに用いる共振回路に限らず、他の回路にも用いることができるのは言うまでもない。
【００７５】
図９に示すように、可変容量回路１は、交流信号ＳＩＧの分圧信号を増幅器１１に入力するように接続して用いることができる。交流端子８ａ（ＡＣ１）に交流信号ＳＩＧを入力し、他方の交流端子８ｃ（ＡＣ３）を交流的に接地する。直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４の接続ノードである交流端子８ｂ（ＡＣ２）を増幅器１１の入力に接続する。このように接続し、直流バイアス（回路構成について図示せず）により直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４の容量値を可変することができる。一方、直列可変容量エレメントと並列容量エレメント４は、交流的には並列接続されているので、それぞれの容量値を可変しても、直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４の容量値の和は一定であるので、ＳＩＧによって可変容量回路１に流れる交流電流を一定にすることができ、増幅器１１の入力側から見たインピーダンスを常に一定にすることができる。
【００７６】
３．可変容量デバイスの例
本発明に係る可変容量回路は、可変容量コンデンサを複合集積した可変容量デバイスとして実現することができる。上述したように、直列可変容量エレメントの容量値を増加させるときには、並列可変容量エレメントの容量値を減少させる必要があり、また、その逆の必要もある。その上で、直列可変容量エレメント及び並列可変容量エレメントの容量値の和をほぼ一定とするには、双方の可変容量エレメントの容量の変化幅をほぼ同じにする必要がある。
【００７７】
一般に、可変容量コンデンサの静電容量値の直流印加電圧に対する容量変化率は、誘電体膜に印加される直流電圧、すなわち誘電体膜にかかる電界の強さに比例する。静電容量値の変化幅は、静電容量値にこの容量変化率を乗じたものとなる。そうすると、同じ誘電体膜厚で静電容量値が異なる可変容量コンデンサに、同一の容量変化率を乗じると、同一の静電容量の変化幅を実現することができないことになる。
【００７８】
図１や図６等の回路構成によれば、同一の膜厚の誘電体層を有する可変容量コンデンサの製造プロセスを用いることができる。既存の製造プロセスを用いても、異なる静電容量値の可変容量エレメントについて、同一の直流電圧変化幅に対して、ほぼ同一の容量の変化幅を得ることができる。同一材料、同一膜厚の誘電体材料を用いることができるので、製造が容易であり、低コストの可変容量デバイスを提供することができる。ここで、図１及び図６に示したように、バイアス抵抗を含めた回路をデバイス化してもよいし、抵抗を含まない回路をデバイス化してもよい。前者には、シリコン上に強誘電体をスピンコートやスパッタなどで形成、焼成する薄膜キャパシタと呼ばれるデバイスが適しており、後者には、グリーンシートと呼ばれるフィルム上に塗布された誘電体を積層して焼成する積層セラミックコンデンサと呼ばれるデバイスが適している。
【００７９】
平衡型回路に対応した可変容量回路（図８）も、単一にパッケージングされた可変容量デバイスとして実現することができる。不平衡型の可変容量回路を２回路分、単一パッケージに内蔵するようにしてもよく、平衡型の単一回路として形成されたものを可変容量デバイスとして形成してもよい。
【００８０】
図１０及び図１１には、このような可変容量回路を内蔵した可変容量デバイスの形状及び端子配置の例を示す。
【００８１】
図１０（Ａ）に示すように、可変容量デバイス１ｂは、可変容量回路１を搭載した六面体形状の本体３と、本体３の側面に形成された複数の電極３ａとを備える。電極３ａは、交流端子８ａ〜８ｃ及び直流端子７ａ〜７ｃに対応して設けられる。なお、図１０（Ａ）に示すように、本体の厚さ方向をｚ軸方向、厚さ方向に直交する本体３の長辺に沿う方向をｘ軸方向、短辺に沿う方向をｙ軸方向とする。また、本体３のｘｙ平面に構成される一方の面を上面、ｘｙ平面に構成される他方の面を下面とし、上面及び下面に垂直な面を側面とするものとする。たとえば電極３ａは、本体３のｘ軸に沿う一側面上に長方形状に形成され、上面及び下面に延設される（下面については図示せず）。また、一側面に対向する側面にも電極３ａが形成され、上面及び下面に延設される。このように、２つの側面に電極３ａを形成する場合に限らず、３つの側面、あるいは４つの側面に電極を形成してもよく、さらに、側面電極に限らず、本体３の下面にハンダボール等によって構成されたボールグリッド状に電極形成してもよい。その他周知の電極形成技術を用いることができるのは言うまでもない。
【００８２】
本体３は、可変容量コンデンサ２ａ，２ｂ等を構成する内部電極が形成された誘電体を含む誘電体層を、複数積層して高温焼結することによって形成することができる。あるいは、複数積層され高温焼結されて形成された可変容量回路が搭載された可変容量回路基板を、エポキシ樹脂製やセラミック製の外囲器に搭載することによってもよい。
【００８３】
図１０（Ｂ）は、不平衡型回路に対応する可変容量回路を内蔵する場合の端子配置の一例であり、図１の破線内の可変容量回路１を単一パッケージングした可変容量デバイス１ｂの外形の平面（上面）図である。可変容量デバイス１ｂのｘ軸方向に沿う１つの側面には、第１及び第３の交流端子８ａ，８ｃ（ＡＣ１，ＡＣ３）と、第２の直流端子７ｂ（ＤＣ２）を配置し、対向する側面に、第２の交流端子８ｂ（ＡＣ２）と、第１及び第３の直流端子７ａ，７ｃ（ＤＣ１，ＤＣ３）とを配置するようにしてもよい。この例では、交流信号の入出力を扱う端子を一方の側面に集め、交流接地の端子を他方の側面に配置したものである。図１０（Ｃ）に示すように、３つの交流端子８ａ〜８ｃ（ＡＣ１〜ＡＣ３）と、３つの直流端子７ａ〜７ｃ（ＤＣ１〜ＤＣ３）をそれぞれ対向する側面に配置してもよい。
【００８４】
図１１（Ａ）に示すように、可変容量デバイス１ｃは、平衡回路に対応した可変容量回路１ａを搭載した六面体形状の本体３と、本体３の側面に形成された複数の電極３ａとを備える。電極３ａは、第１〜第５の交流端子８ａ〜８ｅ及び第１〜第３の直流端子７ａ〜７ｃに対応して設けられる。
【００８５】
図１１（Ｂ）は、可変容量回路１ａを搭載する可変容量デバイス１ｃの端子配置の例を示す平面図であり、図８の破線内の可変容量回路１ａを単一にパッケージングしたものである。平衡回路の同相信号側の交流端子８ａ，８ｂ（ＡＣ１Ａ，ＡＣ２Ａ）と、逆相信号側の交流端子８ｄ，８ｅ（ＡＣ１Ｂ，ＡＣ２Ｂ）とを、対向する側面に配置したものである。図１１（Ｂ）に示すように、可変容量デバイスの４つの側面すべてを用いて端子配置するようにしてもよい。交流端子（ＡＣ１〜ＡＣ３）には、大電流が流れるので、電極面積を大きくとって直流抵抗を低減することができる。
【００８６】
以上のように、本発明に係る可変容量回路及びこれを内蔵する可変容量デバイスでは、２つの可変容量エレメントの可変容量値をそれぞれ変化させても、２つの容量値の和をほぼ一定とすることができる。また、同一材料、同一膜厚の誘電体を用いて可変容量デバイスを構成することができるので、既存の製造プロセスを活用することができ、小型、薄型化された低コストな可変容量デバイスを実現することができる。
【００８７】
使用に際しては、可変容量エレメントの容量値を制御するための直流電源として、電源、ＧＮＤのほかに制御電源が１つあればよく、制御回路を複雑にすることなく、低コストな制御回路を実現することができる。
【００８８】
４．非接触通信装置の例
＜非接触通信装置の構成例＞
本発明に係る共振回路２０は、非接触通信装置４０に搭載して、これと他の非接触通信装置と非接触で通信を行う。非接触通信装置４０は、たとえば非接触通信システムにおけるリーダライタである。他の非接触通信装置は、たとえば携帯電話に搭載されたＮＦＣ（Near Field Communication）等の非接触通信モジュールである。
【００８９】
図１２に示すように、非接触通信システムのリーダライタとして機能する非接触通信装置４０は、可変容量回路１とコイル１２とを有する共振回路を含む１次側アンテナ部２０ａを備える。非接触通信装置４０は、非接触通信装置４０の動作を制御するシステム制御部２１と、システム制御部２１の指令に基づいて、送信信号の変調を行う変調部２４と、変調部２４からの送信信号により変調されたキャリア信号を１次側アンテナ部２０ａに送出する送信信号部２５とを備える。さらに、非接触通信装置４０は、送信信号部２５によって送出される変調されたキャリア信号を復調する復調部２３を備える。
【００９０】
非接触通信装置４０は、１次側アンテナ部２０ａによって、２次側アンテナ部６０を備える非接触通信モジュールに信号を送信する。信号を送信された非接触通信モジュールは、２次側アンテナ部６０によって受信した信号を復調する復調部６４と、復調された信号によって非接触通信モジュールの動作を制御するシステム制御部６１と、受信した信号に基づいて、２次側アンテナ部６０を構成する共振コンデンサやアンテナコイルのパラメータを調整して受信状態を制御する受信制御部６５とを備える。非接触通信モジュールは、２次側アンテナ部６０で受信した信号を整流する整流部６６を備えており、整流された電圧によって定電圧部６７を介して各部へ電力を供給する。なお、非接触通信モジュールが携帯電話等の電源（バッテリ６９）を有する携帯端末装置の場合には、バッテリ６９から各部へ電力を供給し、ＡＣアダプタ等の外部電源６８によっても電源供給することができる。
【００９１】
図１３に１次側アンテナ部２０ａの構成例を示す。この１次側アンテナ部２０ａに用いる可変容量回路１は、図６に示す構成例と同じものである。すなわち、１次側アンテナ部２０ａ部は、可変容量コンデンサ（ＣＳ）からなる直列可変容量エレメント２と、直列可変容量エレメント２に直列に接続された並列可変容量エレメント４とを備える。並列可変容量エレメント４は、２つの直列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ１，ＣＰ２）４ａ，４ｂと、これに並列に接続された可変容量コンデンサ（ＣＰ３）６からなる。
【００９２】
直列に接続された直列可変容量エレメント２及び並列可変容量エレメント４の一端と他端は、それぞれ、交流端子８ａ（ＡＣ１）と交流端子８ｃ（ＡＣ３）を構成し、直流カットコンデンサ９ａ（Ｃ１）と直流カットコンデンサ９ｂ（Ｃ２）を介して、交流信号が入出力される。直列可変容量エレメント２と並列可変容量エレメント４間の接続ノードには、交流端子８ｂ（ＡＣ２）が接続される。
【００９３】
可変容量回路１の直流端子７ａは、直流バイアス抵抗（Ｒ１）１０ａを介して、交流端子（ＡＣ１）８ａに接続される。直流端子７ｂは、直流バイアス抵抗（Ｒ２）１０ｃを介して、交流端子８ｂに、直流バイアス抵抗（Ｒ４）１０ｅを介して交流端子８ｃに接続される。直流端子７ｃは、直流バイアス抵抗（Ｒ３）１０ｄを介して、可変容量コンデンサ（ＣＰ１）４ａと可変容量コンデンサ（ＣＰ２）４ｂとの接続ノードに接続される。直流端子７ｃは直流接地（０［Ｖ］）される。直流端子７ａは、直流端子７ｃに対して固定電圧（＋３［Ｖ］）に接続する接続端子１６ａに接続される。直流端子７ｂは、直流端子７ｃに対して０［Ｖ］〜＋３［Ｖ］の範囲で変化する可変電源Ｖｃに接続する接続端子１６ｂに接続される。交流端子（ＡＣ１）８ａは、直流カットコンデンサ（Ｃ１）９ａを介して交流信号入出力端子１５に接続される。
【００９４】
共振回路を構成するコイル（Ｌａｎｔ）１２は一方の端子を交流端子（ＡＣ２）８ｂに接続され、他方の端子を、直流カットコンデンサ（Ｃ２）９ｂを介して、交流端子（ＡＣ３）８ｃに接続される。
【００９５】
なお、上述では、送信信号部２５が平衡出力であることとして説明をしたが、送信信号部２５に不平衡出力を用いる場合には、不平衡型の可変容量回路を用いて共振回路を構成すればよい。
【００９６】
＜非接触通信装置の動作＞
次に、可変容量回路１を含む共振回路からなる１次側アンテナ部２０ａを備える非接触通信装置４０の動作について説明する。
【００９７】
非接触通信装置４０は、送信信号部２５によって送出されるキャリア信号に基づいて、１次側アンテナ部２０ａとのインピーダンスマッチングを行い、受信側である非接触通信モジュールの受信状態に基づいて、共振回路の共振周波数の調整を行う。変調部２４では、一般的なリーダライタで用いられる変調方式、符号化方式は、マンチェスタ符号化方式やＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式等である。キャリア周波数は、典型的には１３．５６ＭＨｚである。
【００９８】
送信されるキャリア信号は、送受信制御部２２が、送信電圧、送信電流をモニタすることによって、インピーダンスマッチングが得られるよう１次側アンテナ部２０ａの可変電圧Ｖｃを制御して、インピーダンス調整を行う。
【００９９】
非接触通信装置４０から送信された信号は、２次側アンテナ部６０で受信され、復調部６４によって信号は復調される。復調された信号の内容がシステム制御部６１によって判断され、システム制御部６１は、その結果に基づいて応答信号を生成する。なお、受信制御部６５は、受信信号の振幅や電圧・電流位相に基づいて、２次側アンテナ部６０の共振パラメータ等を調整して、受信状態が最適になるように、共振周波数の調整をするようにしてもよい。
【０１００】
非接触通信モジュールは、応答信号を変調部６３によって変調し、２次側アンテナ部６０によって非接触通信装置４０に送信する。非接触通信装置４０は、１次側アンテナ部２０ａで受信した応答信号を復調部２３で復調し、復調された内容に基づいて、システム制御部２１によって必要な処理を実行する。
【０１０１】
５．非接触充電装置の例
本発明に係る可変容量回路１を用いた共振回路２０は、非接触で携帯電話等の携帯端末に内蔵される２次電池を充電する非接触充電装置８０を構成することができる。非接触充電の方式としては、電磁誘導方式や磁気共鳴等が適応可能である。
【０１０２】
図１４には、本発明が適用された非接触充電装置８０と、非接触充電装置８０によって充電制御される携帯端末等の受電装置とからなる非接触充電システムの構成例を示す。
【０１０３】
非接触充電装置８０は、上述した非接触通信装置４０とほぼ同じ構成を備える。また、受電装置の構成は、上述した非接触通信モジュールとほぼ同じである。したがって、非接触通信装置４０、非接触通信モジュールとして図９に記載されたブロックと同じ機能を有するものについては、同じ符号で示す。ここで、非接触通信装置４０では、送受信するキャリア周波数が多くの場合に１３．５６ＭＨｚであるのに対して、非接触充電装置８０では、１００ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの場合がある。
【０１０４】
非接触充電装置８０は、送信信号部２５によって送出されるキャリア信号に基づいて、１次側アンテナ部２０ａとのインピーダンスマッチングを行い、受信側である非接触通信モジュールの受信状態に基づいて、共振回路の共振周波数の調整を行う。
【０１０５】
送信されるキャリア信号は、送受信制御部２２が、送信電圧、送信電流をモニタすることによって、インピーダンスマッチングが得られるよう１次側アンテナ部２０ａの可変電圧Ｖｃを制御して、インピーダンス調整を行う。
【０１０６】
受電装置は、２次側アンテナ部６０で受信された信号を整流部６６で整流し、整流された直流電圧を充電制御部７０にしたがって、バッテリ６９を充電する。２次側アンテナ部６０による信号の受信がない場合であっても、ＡＣアダプタ等の外部電源６８によって充電制御部７０を駆動してバッテリ６９を充電することができる。
【０１０７】
非接触通信装置４０から送信された信号は、２次側アンテナ部６０で受信され、復調部６４によって信号は復調される。復調された信号の内容がシステム制御部６１によって判断され、システム制御部６１は、その結果に基づいて応答信号を生成する。なお、受信制御部６５は、受信信号の振幅や電圧・電流位相に基づいて、２次側アンテナ部６０の共振パラメータ等を調整して、受信状態が最適になるように、共振周波数の調整をするようにしてもよい。
【０１０８】
上述のように、共振コイルとともに、共振回路に用いたときには、共振アンテナに適応するインピーダンスを変化させることができ、共振周波数を変化させることなく、アンテナ電流を調整することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１ａ  可変容量回路、１ｂ，１ｃ  可変容量デバイス、２  直列可変容量エレメント、２ａ，２ｂ  可変容量コンデンサ、３  本体、３ａ  電極、４  並列可変容量エレメント、４ａ，４ｂ  可変容量コンデンサ、６  可変容量コンデンサ、７ａ〜７ｃ  直流端子、８ａ〜８ｅ  交流端子、９ａ，９ｂ  直流カットコンデンサ、１０ａ〜１０ｊ  直流バイアス抵抗、１１  増幅器、１２  コイル、１４  フィルタ回路、１５  送信信号端子、１６ａ、１６ｂ  接続端子、２０  共振回路、２０ａ  １次側アンテナ部、２１  システム制御部、２２  送受信制御部、２３  復調部、２４  変調部、２５  送信信号部、４０  非接触通信装置、６０  ２次側アンテナ部、６１  システム制御部、６３  変調部、６４  復調部、６５  受信制御部、６６  整流部、６７  定電圧部、６８  外部電源、６９  バッテリ、７０  充電制御部、８０  非接触充電装置
【図１】
2014165583.tif 000005
【図２】
2014165583.tif 000006
【図３】
2014165583.tif 000007
【図４】
2014165583.tif 000008
【図５】
2014165583.tif 000009
【図６】
2014165583.tif 000010
【図７】
2014165583.tif 000011
【図８】
2014165583.tif 000012
【図９】
2014165583.tif 000013
【図１０】
2014165583.tif 000014
【図１１】
2014165583.tif 000015
【図１２】
2014165583.tif 000016
【図１３】
2014165583.tif 000017
【図１４】
2014165583.tif 000018