(57)【要約】【課題】  コイルのインダクタンスを、磁性体を使わないで大きくする方法を提供する。また、そのインダクタンスを電子的に可変する方法を提供する。【解決手段】  コイルの両端の高周波信号の電位差を検出して増幅し、増幅した電位差をコイルの一端に帰還することによって解決する。また、差分検出器又は増幅器の利得を電子的に制御することによってコイルのインダクタンスを電子的に可変可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル両端の高周波信号の電圧差を検出し、検出した電圧差を増幅し、増幅した電圧差を前記コイルの一端に帰還したことを特徴とするアクティブコイル。
【請求項２】
前記請求項１記載のアクティブコイルにおいて、コイル両端の高周波信号の電圧差を検出する差分検出器、又は検出した電圧差を増幅する増幅器の利得を可変可能にしたことを特徴とするインダクタンス可変型アクティブコイル。
【請求項３】
前記請求項１記載のアクティブコイル、又は前記請求項２記載のインダクタンス可変型アクティブコイルとコンデンサーで構成したことを特徴とするＬＣ共振回路。
【請求項４】
前記請求項３記載のＬＣ共振回路を同調回路及び発振回路に利用したことを特徴とする放送用受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、磁性体を使用することなく、コイルのインダクタンスを大きくする方法及び連続的に可変する方法並びにそれを利用したＬＣ共振回路に関するものである。【０００２】  また、本発明はインダクタンス可変型ＬＣ共振回路を同調回路及び発振回路に利用した放送用受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００３】  従来コイルのインダクタンスを大きくするには、図３に示すように透磁率の大きい磁性体に線材を巻くことによって実現していた。図３おいて、１は線材、２は磁性体である。【０００４】  また、コイルのインダクタンスを変化させるには、２の磁性体を機械的に出し入れすることによって行っていた。【０００５】  しかし従来のこの方法では、電子的にコイルのインダクタンスを可変することが不可能であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明が解決しようとする課題は、従来のコイルの持つこれらの諸問題を根本的に解決することである。【０００７】  請求項１記載の発明は、コイルのインダクタンスを電子的に拡大する手段を提供するものである。【０００８】  請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のコイルにおいて、インダクタンスを連続的に可変する手段を提供するものである。【０００９】  請求項３記載の発明は、前記請求項１及び２記載のコイルを利用してＬＣ共振回路を実現する手段を提供するものである。【００１０】  請求項４記載の発明は、前記請求項３記載のＬＣ共振回路を同調回路及び発振回路に利用して放送用受信機を実現する手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  図１は請求項１記載のコイルのインダクタンスを大きくする手段を原理的に示す図で、１はイングクタンスがＬのコイル、２はコイルの両端の高周波信号の電圧差を検出する差分検出器、３は検出された電圧差を増幅する増幅器、４は増幅器の電圧出力である。【００１２】  図１において、コイルの両端の電圧をｖｉ、ｖｏとし、２の差分検出器の利得をＡ１とすれば、２の差分検出器の出力は
【数１】
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となる。【００１３】  また、３の増幅器の利得をＡ２とすれば、３の増幅器の出力は
【数２】
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となる。【００１４】  これがｖｏと等しいから
【数３】
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となって
【数４】
2008211754.tif 000006
となる。【００１５】  次に１のコイルに流れる電流をｉとすれば
【数５】
2008211754.tif 000007
となり、数式４と数式５から
【数６】
2008211754.tif 000008
となる。【００１６】  従って、コイルを見たインピーダンスＺは
【数７】
2008211754.tif 000009
となる。ここで
【数８】
2008211754.tif 000010
とおけば
【数９】
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【数１０】
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となる。【００１７】  従って本発明によるコイルは、図４に示すように、透磁率Ａの磁性体を挿入し、一端を接地したインダクタンスＬＥのコイルと等価になる。【００１８】  図２も請求項１記載のコイルのインダクタンスを大きくする手段を原理的に示す図で、１はインダクタンスがＬのコイル、２はコイルの両端の高周波信号の電圧差を検出する差分検出器、３は検出された電圧差に応じた電流を出力する電圧電流変換増幅器、４はインダクタンスがＬｍのコイル、５は増幅器の電流出力、６はインダクタンスがＬＦの帰還コイルである。【００１９】  図２において、コイルの両端の電圧をｖｉ、ｖｏとし、２の差分検出器の利得をＡ１とすれば、２の差分検出器の出力は
【数１１】
2008211754.tif 000013
となる。【００２０】  ３の電圧電流変換増幅器の利得をＡ２とすれば、電流出力は
【数１２】
2008211754.tif 000014
となる。【００２１】  ６のコイルには数式１２の電流と１のコイルに流れる電流の合計が流れるから、帰還電圧は
【数１３】
2008211754.tif 000015
となる。【００２２】  これがｖｏと等しいから
【数１４】
2008211754.tif 000016
となって
【数１５】
2008211754.tif 000017
となる。【００２３】  １のコイルに流れる電流ｉは
【数１６】
2008211754.tif 000018
となるから、コイルを見たインピーダンスＺは
【数１７】
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となる。ここで
【数１８】
2008211754.tif 000020
である。【００２４】  従って、インダクタンスは
【数１９】
2008211754.tif 000021
となり、本発明によるコイルも、図４に示すように、透磁率Ａの磁性体を挿入し、一端を接地したインダクタンスＬＥのコイルと等価になる。【００２５】  本発明によれば、差分検出器及び増幅器の利得は磁性体の透磁率と等価に置き換えられることになる。磁性体の透磁率は電子的に可変できないが、差分検出器及び増幅器の利得は電子的に可変できるので、コイルのインダクタンスＬＥは電子的に可変できることになる。【００２６】  図４は差分検出器と増幅器の総合利得対等価インダクタンスの関係を示す図であり、横軸は総合利得Ａ、縦軸は等価インダクタンスＬＥである。【００２７】  これは非常に大きな発見で、本発明はこれを利用して小さなコイルのインダクタンスを自由に拡大して大きなコイルと等価にし、また増幅器の利得を可変することによりインダクタンスを自由に可変することを可能にするものである。【００２８】  請求項２記載のインダクタンス可変型コイルは、図１又は図２における２の差分検出器又は３の増幅器の利得を可変すれば、数式１０又は１９に示すように実現可能である。【００２９】  請求項３記載のＬＣ共振回路は、請求項１記載のアクティブコイルとコンデンサーを組み合わせれば実現可能である。【００３０】  また請求項３記載のＬＣ共振回路は、請求項２記載のインダクタンス可変型アクティブコイルとコンデンサーを組み合わせれば、インダクタンス可変型ＬＣ共振回路として実現可能である。【００３１】  請求項１、２記載のアクティブコイルは帰還回路を構成している。帰還回路は一定の条件を満たさない限り安定に動作しない。本発明のアクティブコイルは安定であることを説明する。【００３２】  図５において、差分増幅器の入力インピーダンスが十分に高いとすれば帰還路の伝達函数βは
【数２０】
2008211754.tif 000022
であり、ループ利得は
【数２１】
2008211754.tif 000023
となる。このループ利得のナイキスト軌跡を描くと図６の黒点になる。【００３３】  この黒点は実軸上の点（１，ｊ０）の右側に位置しないから、ナイキストの判定法からこの帰還回路は安定である。【００３４】  請求項３記載のＬＣ共振回路は、共振することによって図７で示す帰還路の利得が＋１を超えることになる。しかし、このＬＣ共振回路は安定であることをナイキストの判定法で証明する。ここで、抵抗値Ｒは共振回路の損失抵抗である。【００３５】  図７において、帰還路の伝達函数βは
【数２２】
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となり、ループ利得は
【数２３】
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となる。【００３６】  ここで
【数２４】
2008211754.tif 000026
【数２５】
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【数２６】
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である。【００３７】  ループ利得のナイキスト軌跡を描くと図８になり、ナイキスト軌跡は点（１，ｊ０）の極めて近い内側を通過し点（１，ｊ０）を内側には含まない。【００３８】  従ってナイキストの判定法からこの帰還ループは安定であり、請求項３記載のＬＣ共振回路は安定に動作する共振回路である。
【発明の効果】
【００３９】  本発明を利用すれば、寸法的に小さなコイルを一端が接地された大きなインダクタンスを有するコイルに変換できるので設計上の自由度や実装上の自由度を増し、製品の小型化を図ることが可能となる。【００４０】  また、従来のコイルはインダクタンスを電子的に可変することが不可能であったが、本発明により差分検出器又は増幅器の利得を可変することによって可能になる。【００４１】  さらに電子的に可変できるインダクタンス可変型コイルとコンデンサーを組み合わせたＬＣ共振回路は放送用受信機など多岐にわたる電子機器に応用が可能になる。
【実施例】
【００４２】  図９は請求項１及び２記載のアクティブコイルの実施例で、１は差分検出器、１１は可変抵抗、２は増幅器、３はコイルである。２の増幅器の出力を３のコイルの一端に帰還している。【００４３】  本実施例では、差分検出器の利得を１１の可変抵抗で調整し、コイルの等価インダクタンスＬＥを可変することが出来る。この回路はトランジスターのベース・エミッター間電圧ＶＢＥの４倍の低電圧で動作し、電池で動作する携帯型機器に大変便利な回路である。【００４４】  図１０は請求項３記載のインダクタンス可変型ＬＣ共振回路の実施例を示す図で、１は差分検出器、１１は可変抵抗、２は増幅器、３はコイル、４はコンデンサーである。１１の可変抵抗を調整することによって共振周波数を調整することが出来る。【００４５】  従来使われているインダクタンス可変型コイルは、コイルの可変部が機構的に複雑で小型化すると壊れやすいものであった。従って、インダクタンスの大きいコイルの小型化にも限界があった。【００４６】  しかし、図９及び図１０の実施例において、３のコイルにチップ型コイルを使用すれば非常に小型で機構的に安定したインダクタンス可変型チップコイル及びそれを用いたインダクタンス可変型ＬＣ共振回路が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】  請求項１記載の図１によるアクティブコイルは、小型でも大きなインダクタンスを持ったコイルが実現可能であり、これらは機器の小型化に利用可能で、産業の発展に貢献するものである。【００４８】  請求項２記載の発明によるインダクタンス可変型アクティブコイルは、チップコイルと増幅器を組み合わせ、さらに増幅器の利得を可変することによってインダクタンス可変型チップコイルとすることも可能で、新たな部品展開の可能性を期待させるものである。【００４９】  請求項３記載の発明によるインダクタンス可変型ＬＣ共振回路は放送用受信機のＲＦ同調回路、ＩＦ同調回路、局部発振回路などに利用可能である。【００５０】  また、請求項１記載の図２によるアクティブコイルは大電流供給用のチョークコイルとして利用可能であり、車載用ガラスアンテナのチョークコイルとしても応用できる。【００５１】  図１１は請求項１記載による発明のアクティブコイルを利用した車載用のガラスアンテナシステムを示す図である。【００５２】  図１１において、１はガラスアンテナとして併用されるデフォッガーライン、２は本発明による大電流供給用アクティブチョークコイル、２０１はコモンモードのチョークコイル、２０２は帰還用のコモンモードのチョークコイル、２０３、２０４及び２０５は直流阻止のコンデンサー、２０６は差分インターフェイス回路、２０７は差分検出器、２０８は増幅器、２０９は２１０のトランジスター及び２１１の相互インダクタンスと組み合わせて電圧電流変換増幅器としたものである。【００５３】  図１１の大電流供給用アクティブチョークコイルを利用すれば、受信周波数範囲をＬＷ帯まで広げたガラスアンテナの実現が可能になる。【００５４】  図１２は、請求項３記載の発明によるインダクタンス可変型共振回路の実施例を示す図で、１は差分検出器で、２は端子２１に与えられる制御信号によって利得を可変できる利得可変増幅器、３はコイル、４はコンデンサーである。【００５５】  ＬＣ共振回路の周波数を可変する手段としては、バラクターダイオードを利用した共振回路が既に実用化されているが、従来のこの方法はキャパシタンスを広範囲に可変するのに高電圧を必要とする欠点を持っている。これは、電池で動作する携帯機器等には不向きである。【００５６】  しかし図１２の実施例においては、０．７Ｖという低電圧で非常に広範囲のインダクタンスを可変することが可能で、携帯用放送受信機の同調回路及び局部信号発生器の発振回路として利用すれば極めて効果的である。【００５７】  請求項１、２又は３記載の発明によるコイルとしてバー型コイルアンテナを使用すれば電波腕時計用受信機や携帯用ラジオのアンテナにも利用可能であり、製品の小型化が容易になる。【００５８】  図１３は請求項３記載のＬＣ共振回路を利用した請求項４記載の電波ウオッチ受信機のフロントエンド回路を示す図である。【００５９】  図１３において、１は差分検出器および増幅器、１１は受信周波数を切り替える抵抗、１２はバー型コイルアンテナ、１３はコンデンサー、１４はミキサー利得を決める抵抗、２はミキサー回路、２１は局部発生信号入力端子、３は中間周波数同調回路の差分検出器及び増幅器、３１は周波数同調用���抵抗、３２はコイル、３３はコンデンサーである。【００６０】  図１４は請求項３記載の発明によるインダクタンス可変型ＬＣ共振回路を利用した請求項４記載の車載用ＡＭ受信機を示す図である。【００６１】  図１４において、１は車載用アンテナの等価回路、２はフロントエンド回路、２１はアンテナ段同調回路、２２、２４はＲＦ増幅器、２３、２５はＲＦ同調回路、２６はミキサー回路、２７は局部信号発生器の発振回路、３はＰＬＬシンセサイザーである。【００６２】  特に２１のアンテナ段同調回路は、アンテナ容量がある為にバラクターダイオードでは必要な範囲の周波数可変が不可能であるが、本発明のインダクタンス可変型ＬＣ共振回路はこれを可能にすることができる。【００６３】  また、２３、２５の同調回路や２７の発振回路も、本発明のインダクタンス可変型ＬＣ共振回路を利用すれば、バラクターダイオードでは不可能であるＬＷ帯からＳＷ帯までの広範囲の周波数で受信可能な放送用受信機が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】  請求項１記載のアクティブコイルの原理を示す図。
【図２】  請求項１記載のアクティブコイルの他の原理を示す図。
【図３】  従来の磁性体を使用したコイルを示す図。
【図４】  請求項１記載のアクティブコイルの等価インダクタンスと利得の関係を示す図。
【図５】  請求項１及び２記載のアクティブコイルの帰還路を示す図
【図６】  請求項１及び２記載のアクティブコイルのナイキスト軌跡図を示す図
【図７】  請求項３記載のＬＣ共振回路の帰還路を示す図。
【図８】  請求項３記載のＬＣ共振回路のナイキスト軌跡図を示す図。
【図９】  請求項１及び２記載のアクティブコイルの実施例を示す図。
【図１０】  請求項３記載のインダクタンス可変型ＬＣ共振回路の実施例を示す図。
【図１１】  請求項１記載のアクティブコイルを利用した車載用のガラスアンテナシステムを示す図。
【図１２】  請求項４記載の放送用受信機に利用するインダクタンス可変型共振回路の実施例を示す図。
【図１３】  請求項４記載の電波ウオッチ受信機のフロントエンドの実施例を示す図。
【図１４】  請求項４記載の車載用ＡＭ受信機の実施例を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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