(57)【要約】      （修正有）【課題】  簡単で小形化によりＬＣ共振器を同調させる方法及び集積回路並びにこのＬＣ共振器を有する電気装置を提供する。【解決手段】  超小型アンテナコイルＬA を有するＬＣ共振器２の同調のために、可変キャパシタンスＣT をＬＣ共振器２に並列にし、装置製造時に、可変キャパシタンスＣT を最小値にしてＬＣ共振器２の最大共振周波数を測定し、又可変キャパシタンスＣT を最大値にしてＬＣ共振器２の最小共振周波数を測定し、測定された最大及び最小共振周波数のコード化値を不揮発性メモリーＦmax 、Ｆmin に記憶し、最大及び最小の記憶値間の線形補間により、目標共振周波数ｆt の２進同調コードＢを計算し、２進同調コードＢの値に応じて可変キャパシタンスＣT の２進重み付けされた個別のキャパシタをＬＣ共振器２に並列にして、ＬＣ共振器２を目標共振周波数ｆt に同調させる。【選択図】    図２
2004222249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＣ共振器の同調方法であって、前記方法は可変キャパシタンス（ＣT ) を前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続する工程を備え、かつ、前記方法は更に、
前記可変キャパシタンス（ＣT ) をその最小値に設定して、前記ＬＣ共振器（２）の最大共振周波数を測定し、この最大共振周波数のコード化値を第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶させる工程、
前記可変キャパシタンス（ＣT ) をその最大値に設定して、前記ＬＣ共振器（２）の最小共振周波数を測定し、この最小共振周波数のコード化値を第二のメモリー（Ｆmin ）に記憶させる工程、
前記可変キャパシタンス（ＣT ) を前記ＬＣ共振器の目標共振周波数（ｆt ）となる値に設定するための同調コード（Ｂ）を、前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記第二のメモリー（Ｆmin ）に記憶されたコード化値との間における前記ＬＣ共振器の目標共振周波数（ｆt ）のコード化値に応じた補間として、計算する工程、及び
計算された前記同調コード（Ｂ）の値に従って前記可変キャパシタンス（ＣT ) の値を調整する工程
を備えてなることを特徴とする方法。
【請求項２】
計算された前記同調コード（Ｂ）の値に従って前記可変キャパシタンス（ＣT ) の値を調整する前記工程は、計算された前記同調コード（Ｂ）の値に従って選択された前記可変キャパシタンス（ＣT ) の個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）に連携するスイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）を閉じて、前記選択された個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）を前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続することによって実施してなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記同調コード（Ｂ）のために２進コードを使用し、前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の値の２進重み付けを実施し、かつ、前記同調コード（Ｂ）を構成するビットを、各ビットの２進の重みが前記それぞれのスイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）に連携する前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の２進の重みに対応するように、前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）に連携するそれぞれのスイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）に割当ててなることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記同調コード（Ｂ）を、前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記第二のメモリー（Ｆmin ）に記憶されたコード化値との差に対する前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記目標共振周波数（ｆt ）のコード化値との差の比を計算する線形補間として計算してなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ＬＣ共振器（２）の最大共振周波数を測定する前に、前記可変キャパシタンス（ＣT ) のすべての個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の接続を解除して、前記ＬＣ共振器（２）のトリムキャパシターを前記ＬＣ共振器（２）の所望の最大共振周波数となる校正値に設定する工程、及び前記ＬＣ共振器（２）の最小共振周波数を測定する前に、前記可変キャパシタンス（ＣT ) のすべての個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）を前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続する工程を更に備えてなることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ＬＣ共振器（２）を有する電気装置（１）を製造する時に、前記最大共振周波数及び最小共振周波数を測定し、測定された前記最大共振周波数及び最小共振周波数を不揮発性メモリーに記憶させる工程を備えてなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ＬＣ共振器（２）のインダクタンス（ＬA ）としてアンテナコイル、特に超小型アンテナコイルを使用してなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）にトランジスターを使用し、かつ、前記トランジスター及び前記可変キャパシタンス（ＣT ) の個々のキャパシターをチップに集積してなることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記可変キャパシタンス（ＣT ) の個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）をＣＭＯＳチップに集積し、かつ、前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）にＭＯＳトランジスターを使用してなることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
ＶＨＦ又はＵＨＦ周波数範囲内の共振周波数を有するＬＣ共振器（２）を使用してなることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
ＬＣ共振器（２）と前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続された可変キャパシタンス（ＣT ) を有する電気装置（１）において、前記電気装置（１）は、
前記可変キャパシタンス（ＣT ) をその最小値に設定して測定された前記ＬＣ共振器（２）の最大共振周波数のコード化値を記憶している第一のメモリー（Ｆmax ）と、
前記可変キャパシタンス（ＣT ) をその最大値に設定して測定された前記ＬＣ共振器（２）の最小共振周波数のコード化値を記憶している第二のメモリー（Ｆmin ）と、
前記第一のメモリー（Ｆmax ）及び第二のメモリー（Ｆmin ）に接続されて、前記可変キャパシタンス（ＣT ) を前記ＬＣ共振器（２）の目標共振周波数（ｆt ）となる値に設定するための同調コード（Ｂ）を、前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記第二のメモリー（Ｆmin ）に記憶されたコード化値との間における前記ＬＣ共振器（２）の目標共振周波数（ｆt ）のコード化値に応じた補間として、計算する計算手段（３）、及び
計算された前記同調コード（Ｂ）の値に従って前記可変キャパシタンス（ＣT ) の値を調整する手段
を備えてなることを特徴とする電気装置。
【請求項１２】
前記可変キャパシタンス（ＣT ) は、複数の個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）と、前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の各々に連携して前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）を前記ＬＣ共振器（２）に並列に選択的に接続するスイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）を備え、かつ、前記電気装置（１）は、計算された前記同調コード（Ｂ）の値に従って選択された前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）に連携する前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）を閉じることにより、前記選択された個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）を前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続する手段を備えてなることを特徴とする請求項１１記載の電気装置。
【請求項１３】
前記同調コード（Ｂ）は２進コードであり、前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の値は２進重み付けを実施され、かつ、前記計算手段（３）と前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）との間の接続は、前記計算手段（３）とそれぞれの前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）との間の各接続が前記同調コード（Ｂ）のビットを桁上げして形成され、前記ビットの２進の重みが前記スイッチに連携する前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の２進の重みに対応するように形成されてなることを特徴とする請求項１２記載の電気装置。
【請求項１４】
前記計算手段（３）は、前記同調コード（Ｂ）を、前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記第二のメモリー（Ｆmin ）に記憶されたコード化値との差に対する前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記目標共振周波数（ｆt ）のコード化値との差の比を計算する線形補間として計算するように設けられてなることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の電気装置。
【請求項１５】
前記ＬＣ共振器（２）は、前記可変キャパシタンス（ＣT ) のすべての個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の接続を解除して、前記ＬＣ共振器（２）をその所望の最大共振周波数に校正するトリムキャパシターを備えてなることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の電気装置。
【請求項１６】
前記第一のメモリー（Ｆmax ）及び第二のメモリー（Ｆmin ）は不揮発性メモリーでなることを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれかに記載の電気装置。
【請求項１７】
前記ＬＣ共振器（２）はアンテナコイル、特に超小型アンテナコイルを備え、かつ、前記電気装置（１）は前記アンテナコイルに接続された無線受信器（４）を備えてなることを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれかに記載の電気装置。
【請求項１８】
前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）はトランジスターであり、かつ、前記計算手段（３）、前記トランジスター及び前記可変キャパシタンス（ＣT ) の個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）はチップに集積されてなることを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれかに記載の電気装置。
【請求項１９】
前記可変キャパシタンス（ＣT ) の個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）はＣＭＯＳチップに集積され、かつ、前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）はＭＯＳトランジスターでなることを特徴とする請求項１８記載の電気装置。
【請求項２０】
前記ＬＣ共振器（２）はＶＨＦ又はＵＨＦ周波数範囲内の共振周波数を有してなることを特徴とする請求項１１ないし１９のいずれかに記載の電気装置。
【請求項２１】
外部のＬＣ共振器（２）を同調させる可変キャパシタンス（ＣT ) の有する集積回路において、前記集積回路は、
前記可変キャパシタンス（ＣT ) をその最小値に設定し、かつ、前記集積回路を前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続した状態において測定された前記ＬＣ共振器（２）の最大共振周波数のコード化値を記憶する第一のメモリー（Ｆmax ）と、  
前記可変キャパシタンス（ＣT ) をその最大値に設定し、かつ、前記集積回路を前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続した状態において測定された前記ＬＣ共振器（２）の最小共振周波数のコード化値を記憶する第二のメモリー（Ｆmin ）と、  
前記集積回路を前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続し、かつ、自身は前記第一のメモリー（Ｆmax ）及び第二のメモリー（Ｆmin ）に接続された状態において、前記可変キャパシタンス（ＣT ) を前記ＬＣ共振器（２）の目標共振周波数（ｆt ）となる値に設定するための同調コード（Ｂ）を、前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記第二のメモリー（Ｆmin ）に記憶されたコード化値との間における前記ＬＣ共振器（２）の目標共振周波数（ｆt ）のコード化値に応じた補間として、計算する計算手段（３）、及び
計算された前記同調コード（Ｂ）の値に従って前記可変キャパシタンス（ＣT ) の値を調整する手段
を備えてなることを特徴とする集積回路。
【請求項２２】
前記可変キャパシタンス（ＣT ) は、複数の個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）と、前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の各々に連携して前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）を前記ＬＣ共振器（２）に並列に選択的に接続するスイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）を備え、かつ、前記集積回路は、計算された前記同調コード（Ｂ）の値に従って選択された前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）に連携する前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）を閉じることにより、前記選択された個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）を前記ＬＣ共振器（２）に並列に接続する手段を備えてなることを特徴とする請求項２１記載の集積回路。
【請求項２３】
前記同調コード（Ｂ）は２進コードであり、前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の値は２進重み付けを実施され、かつ、前記計算手段（３）と前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）との間の接続は、前記計算手段（３）とそれぞれの前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）との間の各接続が前記同調コード（Ｂ）のビットを桁上げして形成され、前記ビットの２進の重みが前記スイッチに連携する前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）の２進の重みに対応するように形成されてなることを特徴とする請求項２２記載の集積回路。
【請求項２４】
前記計算手段（３）は、前記同調コード（Ｂ）を、前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記第二のメモリー（Ｆmin ）に記憶されたコード化値との差に対する前記第一のメモリー（Ｆmax ）に記憶されたコード化値と前記目標共振周波数（ｆt ）のコード化値との差の比を計算する線形補間として計算するように設けられてなることを特徴とする請求項２１ないし２３のいずれかに記載の集積回路。
【請求項２５】
前記第一のメモリー（Ｆmax ）及び第二のメモリー（Ｆmin ）は不揮発性メモリーでなることを特徴とする請求項２１ないし２４のいずれかに記載の集積回路。
【請求項２６】
前記個々のキャパシター（Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 ）はＣＭＯＳチップに集積され、かつ、前記スイッチ（Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 ）はＭＯＳトランジスターでなることを特徴とする請求項２１ないし２５のいずれかに記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣ共振器を同調させる方法、ＬＣ共振器を同調させるための集積回路及びＬＣ共振器を有する電気装置に関する。特に本発明は、これらの方法、集積回路及び電気装置においてＬＣ共振器を同調させるためにいずれも可変キャパシタンスを使用するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば前置増巾器又は発振器の負荷回路部分をなすＬＣ共振器には、しばしばＬＣ共振器の同調が必要とされる。特に無線受信器のアンテナに用いられるアンテナコイルを有するＬＣ共振器において、受信器がアンテナよりも広い周波数範囲をカバーしている時は、同調が必要とされる。
【０００３】
受信した信号の波長に対して比較的小さな幾何学的寸法を有する超小型アンテナ又はアンテナコイルは、一般に高いＱ（quality factor）を有する。一方では、無線受信器とこの受信器に接続されたアンテナとを有する完全な受信器システムの感度は、アンテナのＱに比例する。他方では、アンテナの３ｄＢ帯域巾がアンテナのＱに反比例する。例えばＱ＝１００のアンテナは、２００ＭＨｚの周波数において２ＭＨｚ以下のみの３ｄＢ帯域巾を有する。従って、超小型アンテナの３ｄＢ帯域巾は一般に受信器の同調範囲よりも大巾に小さい。
【０００４】
このため、受信器の全周波数範囲を１つのアンテナでカバーするためには、信号周波数の変化に応じてアンテナを同調させることが必要となる。通常は、アンテナに並列に接続された可変キャパシタンスを用いてアンテナを同調させる。
【０００５】
アンテナコイルＬA と並列の同調キャパシタンスＣA を有するＬＣ共振器の共振周波数ｆres は、次式（１）のように定義される：
2004222249.tif 000003
【０００６】
このＬＣ共振器の共振周波数ｆres は、更なる同調キャパシタンスＣT を並列に付加することによって、次式（２）のように修正することができる：
2004222249.tif 000004
【０００７】
米国特許 4,862,516には、超小型携帯通信装置のアンテナを自動的に同調させるシステムが開示されている。この米国特許によれば、アンテナに並列に接続されたバラクターダイオードのキャパシタンスを変化させることによってアンテナの同調を行う。この米国特許によるシステムは、最大信号を得るために同調モード信号の伝送に同調手段のアクティブ制御を組合わせることを基本とする。受信した信号の大きさを測定して同調制御信号を生成し、これをＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）コンバータに送る。こうして、受信した信号の大きさにおける変動をモニターすることによってアンテナの同調を実施する。米国特許 4,862,516による同調モード信号の伝送には特別な送信器が必要とされる。一般に、同調信号の伝送の故に種々の送信器／受信器システム間の相互適合性が限定される。これは、受信器同調回路の正確な校正を送信器から連絡する必要があるからである。原則として、送信器／受信器の各対毎に一体となった校正を行うことが必要となる。更に、特別な同調モード信号の受信に従属する結果として、システムが自動的かつ自主的に周波数範囲を走査してアンテナを同調させることができない。また、フィードバック路を伴うアクティブ同調制御は、比較的複雑かつ高度なシステムを必要とする。
【０００８】
米国特許 5,438,688は、フィードバックを伴うアクティブ同調制御について類似の方法を開示する。この米国特許によれば、受信した信号の信号強度を測定し、測定したこの信号強度からアンテナ同調電圧を引出すことによって同調手段を制御する。この米国特許によれば、従前の同調サイクルから粗同調を行う予測値が得られる。
【０００９】
米国特許 5,589,844においては、別のアクティブ同調制御システムとして、静電容量要素のキャパシタンスを電気機械的に調整するものが開示される。この米国特許によれば、使用範囲内の各周波数に対して初期インピーダンス値を決定し、これを不揮発性メモリーに記憶させる。
【００１０】
米国特許 5,491,715では、フィードバック信号によりアンテナをアクティブに同調させる更に別の方法として、アンテナに並列に接続されたキャパシター値を修正することによってアンテナを所望の周波数に同調させるものが開示される。
【００１１】
フィードバック路を有するアクティブ制御を基本とするアンテナ同調システムにはいずれも、比較的複雑かつ高度なアクティブ制御手段を必要とするという問題がある。アンテナ同調システムをチップに集積させる場合は、アクティブ制御手段のために使用される複雑かつ高度なアナログ回路がシリコン表面を増大させ、かつ、チップの電力消費を増大させる。また、アクティブ制御を基本とする同調システムは、周波数が変化する毎に同調の最適化のために時間を必要とする。このような時間消費は、チャンネル走査を実施する時には特に不利である。更に、チャンネル上に搬送波が存在しない時は、存在しない信号について受信器が最適化を模索し、走査が無限ループに終る事態が生じ得る。同様に、同調に先立って何らの信号も入手できなければ、アンテナは未同調のまま、最適化のための信号が得られずに先ず「信号発見」が必要とされ、アクティブ制御機構によるアンテナの同調は困難となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来技術における不具合点なしにＬＣ共振器を同調させることのできる方法、集積回路及び電気装置を提供することを課題とする。特に本発明は、フィードバックを伴うアクティブ制御機構を用いずに大きな周波数帯において超小型アンテナを自動的に同調させることのできる方法、集積回路及び電気装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題は、本発明により、特に独立請求項の特徴部に記載された内容によって達成される。これに加えて、従属請求項及び本発明の説明によって更なる好ましい実施の形態が与えられる。
【００１４】
ＬＣ共振器を同調させる可変キャパシタンスがこのＬＣ共振器に並列に接続される。好ましい応用形態において、ＬＣ共振器のインダクタンスはアンテナコイル、特に超小型アンテナコイルで形成される。
【００１５】
本発明によれば、上記の課題は特に次のような方法により達成される。即ち、装置製造時において、ＬＣ共振器に並列に接続された可変キャパシタンスをその最小値に設定して、ＬＣ共振器の最大共振周波数を測定し、測定されたこの最大共振周波数のコード化値を同調モジュールの第一のメモリーに記憶させる。可変キャパシタンスをその最大値に設定して、ＬＣ共振器の最小共振周波数を測定し、測定されたこの最小共振周波数のコード化値を同調モジュールの第二のメモリーに記憶させる。同調モジュールの第一及び第二のメモリーは、好ましくは不揮発性メモリーである。装置の操作により、可変キャパシタンスをＬＣ共振器の目標共振周波数となる値に設定するための同調コードを、第一のメモリーに記憶されたコード化値と第二のメモリーに記憶されたコード化値との間におけるＬＣ共振器の目標共振周波数のコード化値に応じた補間として、計算する。計算された同調コードの値に従って可変キャパシタンスの値を調整する。本発明においては、ＬＣ共振器及びこれに対応する超小型アンテナの同調は、フィードバックを伴うアクティブ制御機構を用いずに行うことができるので有利である。また、信号強度を測定したり、特別の同調モード信号を用いることは必要とされない。ＬＣ共振器及びこれに対応する超小型アンテナは、１回の計算を実施するだけの時間で同調させることができる。更に、複雑化の回避により、ＬＣ共振器及びこれに対応する超小型アンテナを同調させるモジュールを、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）技術により、チップに完全に集積することができる。
【００１６】
好ましい実施の形態において、ＬＣ共振器に並列に接続された可変キャパシタンスは複数の個々のキャパシターを有し、この可変キャパシタンスの値は、決定された同調コードの値に従って各々のキャパシターに連携するスイッチを選択的に閉じることによって調整される。好ましくは、スイッチはトランジスターとして実現され、計算手段、トランジスター及び個々のキャパシターは、例えばＣＭＯＳチップのようなチップに集積される。最近のＣＭＯＳ技術によれば、低い供給電圧において十分に低い作動抵抗を有するＭＯＳトランジスタースイッチを形成することが可能である。更に、このようなＭＯＳトランジスターは寄生(parasitic) キャパシタンスが小さいため、ＶＨＦ及びＵＨＦ周波数範囲における使用に適している。
【００１７】
好ましい実施の形態において、同調コードは２進コードであり、個々のキャパシターの値は２進重み付けを実施され、かつ、同調コードを構成するビットが個々のキャパシターに連携するスイッチに割当てられる。ここにおいて、各ビットの２進の重みがそれぞれのスイッチに連携する個々のキャパシターの２進の重みに対応するようにされる。２進同調コード及び個々のキャパシターの２進重み付けを実施された値を用いることによって、計算手段と可変キャパシタンスの相互接続を著しく簡単化することができ、これにより同調モジュール又はこれに対応する集積回路のいずれにおいてもその寸法を小さくし、かつ、電力消費を減少させることができる。
【００１８】
好ましくは、同調コードは、第一のメモリーに記憶されたコード化値と第二のメモリーに記憶されたコード化値との差に対する第一のメモリーに記憶されたコード化値と目標共振周波数のコード化値との差の比を計算する線形補間として計算される。同調コードを線形補間として計算するため、用いる計算手段は複雑でなく非常に簡単なものとすることができ、これにより同調モジュール又はこれに対応する集積回路のいずれにおいてもその寸法を小さくし、かつ、電力消費を減少させることができる。
【００１９】
好ましくは、ＬＣ共振器はトリム（微調整）キャパシターを備え、これにより装置製造時にＬＣ共振器の一時的な簡単かつ直接的な校正を実施できるようにする。可変キャパシタンスのすべての個々のキャパシターの接続を解除し、トリムキャパシターを適宜の校正値に設定することによって、ＬＣ共振器を所望の最大共振周波数に校正することができる。このような部分的な校正手段による一時的な校正によって、特別な同調信号の送信を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下において、本発明を添付の図を参照し実施の形態に基づいてより詳しく説明する。
【００２１】
図１及び図２において、符号１は電気装置を示す。この電気装置１は、ＬＣ共振器２及びこのＬＣ共振器２に接続された同調モジュール５並びにオプションとしての無線受信器４を有する。図１及び図２に示すように、ＬＣ共振器２はインダクタンスＬA とキャパシタンスＣA を有する。好ましい応用形態において、インダクタンスＬA は、無線受信器４に接続されたアンテナコイル、特に超小型アンテナコイルである。超小型アンテナコイルの幾何学的寸法は、受信する無線信号の波長に比較してより小さい寸法とされる。インダクタンスＬA のこの超小型アンテナコイルは、好ましい応用形態としてＶＨＦ（超短波、３０〜３００ＭＨｚ）又はＵＨＦ（極超短波、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の周波数範囲における使用に合わせた寸法とされる。ＶＨＦ周波数範囲における好ましい応用形態に使用される超小型アンテナの例は、直径が約４ｍｍのエアーコイルであって、寸法が約７ｘ３ｘ２ｍｍ3 のフェライトロッド上に通常２〜５巻線が施される。好ましくは、キャパシタンスＣA は、電気装置１の製造時に、上述の式（１）により所望の最大共振周波数に合わせてＬＣ共振器２を校正することのできる、図２に示すようなトリムキャパシターである。
【００２２】
図１及び図２に示すように、同調モジュール５は、ＬＣ共振器２に並列に接続されてＬＣ共振器２を同調させる可変キャパシタンスＣT を有する。また、同調モジュール５は、それぞれ最大共振周波数のコード化値及び最小共振周波数のコード化値を記憶するメモリーＦmax 及びＦmin 、並びに計算手段３を有する。メモリーＦmax 及びＦmin は、好ましくは不揮発性メモリーであり、例えばＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭである。計算手段３は、好ましくはプログラム不能論理回路として実現される。或いはこの計算手段３は、プログラム可能論理回路により又はプロセッサーとプログラムコードとの組合せにより実現することができる。また、同調モジュール５は、目標共振周波数ｆt のコード化値を受信するインターフェイスＥを有する。目標共振周波数ｆt のコード化値は、例えばダイアル式の操作要素により、又は外部の遠隔制御装置から電磁波を介して目標共振周波数ｆt のコード化値を受信する無線受信器により入力することができる。或いは、インターフェイスＥを電気装置１のハード配線された又はプログラム可能とされたコアコマンド装置の部分とすることもできる。このコアコマンド装置には、例えば操作要素又は無線受信器のような上記の入力手段を設けることができ、またその他にも目標共振周波数ｆt をコアコマンド装置内で生成することも可能である。周波数の値は、２進周波数コードとして又は１０進値として又はその他のコード化スキームによりコード化することができる。
【００２３】
以下に詳述するように、計算手段３は可変キャパシタンスＣT の値を調整するための同調コードＢを計算する。図１に示すように、計算手段３により出力された同調コードＢは可変キャパシタンスＣT に送られる。
【００２４】
可能とされる実施の形態において、可変キャパシタンスＣT は静電容量バラクターダイオードであり、このダイオードは計算手段３により出力された同調コードＢを受取るＤ／Ａコンバータに接続される。
【００２５】
図２の好ましい実施の形態において、可変キャパシタンスＣT は複数の個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 を有する。これらの個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 の各々は、これに連携するそれぞれのスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 に直列に接続される。これらのスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 は好ましくはトランジスターである。個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 は、選択的に、連携するそれぞれのスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 を閉じることによってＬＣ共振器２に並列に接続され又は連携するそれぞれのスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 を開くことによってその接続を解くことができる。スイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 の制御ゲートは計算手段３の出力Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0 に接続される。これらの出力Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0 の各々が同調コードＢの１つのビットを表わす。出力Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0 における高値（即ち、「オン」：ビット＝１）がそれぞれのスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 を閉じ、また出力Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0 における低値（即ち、「オフ」：ビット＝０）がそれぞれのスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 を開く。好ましくは、同調コードＢは２進コードとし、個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 の値は２進重み付けを実施される。個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 の各々の２進の重みが、個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 のそれぞれに接続されたスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 を制御する出力Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0 に表わされた同調コードのビットの２進の重みに対応する。従って、ＬＣ共振器２に並列に接続された個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 のキャパシタンスの合計値が、計算手段３により出力された２進の同調コードＢの値に対応する。
【００２６】
同調モジュール５は、好ましくはチップによる集積回路として実現される。好ましくは、個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 、スイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 、計算手段３及びメモリーＦmax 、Ｆmin は、ＣＭＯＳ技術により製造される。同調モジュール５及び無線受信器４は１つの共通のチップ又は個別のチップによって実現することができる。
【００２７】
電気装置１の製造時において、可変キャパシタンスＣT はその最小値に設定される。即ち、好ましい実施の形態において、すべての個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 は、すべてのスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 を開くことによって接続を解かれる（即ち、同調コードＢ＝"0....000"）。次いで、キャパシタンスＣA の値を調整することによって、ＬＣ共振器２を所望の最大共振周波数に合わせて校正する。校正されたＬＣ共振器２の最大共振周波数を外部の測定装置で測定し、これをコード化値として同調モジュール５のメモリーＦmax に記憶させる。最大共振周波数のコード化値は、外部の測定装置から、例えばインターフェイスＥを介して、メモリーＦmax に記憶させることができる。
【００２８】
その後、可変キャパシタンスＣT をその最大値に設定する。即ち、好ましい実施の形態において、すべてのスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 を閉じることによって、すべての個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 をＬＣ共振器に並列に接続する（即ち、同調コードＢ＝"1....111"）。この設定において、ＬＣ共振器２の最小共振周波数を測定し、これをコード化値として同調モジュール５のメモリーＦmin に記憶させる。最小共振周波数のコード化値は、外部の測定装置から、例えばインターフェイスＥを介して、メモリーＦmin に記憶させることができる。
【００２９】
電気装置１を操作して、目標共振周波数ｆt をインターフェイスＥを介して計算手段３に入力する。計算手段３は、メモリーＦmax に記憶された最大共振周波数のコード化値及びメモリーＦmin に記憶された最小共振周波数のコード化値を検索し、受信した目標共振周波数ｆt のコード化値に応じて、最大共振周波数のコード化値と最小共振周波数のコード化値との間の補間として同調コードＢを計算する。
【００３０】
この計算のための最も簡単な形態として、ｆmax 及びｆmin をそれぞれメモリーＦmax 及びＦmin に記憶された値とした場合に、次の式（３）による線形補間を実施することができる：
2004222249.tif 000005
【００３１】
可変キャパシタンスＣT が複数の個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 を有する実施の形態において、可変キャパシタンスＣT の値は、Ｂ〔ｉ〕が出力Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0 における同調コードＢのビットを表わす場合に、次の式（４）に示すように、ＬＣ共振器２に並列に接続されたすべての個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 の和で表わされる：
2004222249.tif 000006
【００３２】
周波数値ｆmax 、ｆmin 及びｆt の２進コード化の場合に、最も意味合いの大きいビットＢ〔ｎ−１〕と意味合いの小さいビットＢ〔０〕を有する同調コードＢは、ＢＩＮ〔ｘ〕をｘの２進表現として、次の式（５）によって決定される：
2004222249.tif 000007
【００３３】
計算手段３によって計算された同調コードＢ〔ｎ−１：０〕を出力Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0 に割当て、高値のビットを桁上げする出力Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0 による制御によってスイッチＴn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0 を閉じ、連携するそれぞれの個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 をＬＣ共振器２に並列に接続する。
【００３４】
以上の結果として、可変キャパシタンスＣT の値は計算された同調コードＢによって調整され、ＬＣ共振器２の共振周波数が式（２）によって目標共振周波数ｆt に同調させられる。個々のキャパシターＣn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0 を同調コードＢのビットＢ〔ｎ−１：０〕に応じてＬＣ共振器２に並列に接続することによって、ＬＣ共振器２をｆmin からｆmax への範囲におけるいずれの中間共振周波数にも同調させることができる。
【００３５】
キャパシタンスＣA と可変キャパシタンスＣT を有して結果として得られる合計キャパシタンスＣtotal は、次の式（６）のように決定される：
2004222249.tif 000008
【００３６】
これにより、ＬＣ共振器２の共振周波数ｆres は、次の式（７）により求められる: 
2004222249.tif 000009
【００３７】
式（１）による関数の線形化は限られた周波数範囲内で行われるため、生じる誤差は小さく抑えられる。例えば、周波数のコード化に１０ビットを使用し、アンテナコイルを有するＬＣ共振器２の同調に５つの個々のキャパシター（ｎ＝５）を使用することにより、アンテナの減衰を１デシベル未満（＜１ｄＢ）とすることができるが、いずれにせよこれは無視できる範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ＬＣ共振器を有する電気装置を説明するブロック線図であり、このＬＣ共振器は計算手段により制御される可変キャパシタンスを有するＬＣ共振器同調モジュールに接続される。
【図２】ＬＣ共振器同調回路に接続されたＬＣ共振器を説明するブロック線図であり、この回路はＬＣ共振器に並列に選択的に接続可能とされた複数の個別キャパシターを有する。
【符号の説明】
【００３９】
１    電気装置
２    ＬＣ共振器
３    計算手段
４    無線受信器
５    同調モジュール
ＬA   インダクタンス
ＣA   キャパシタンス
ＣT   可変キャパシタンス
Ｂ    同調コード
Ｆmax 、Ｆmin     メモリー
Ｅ    インターフェイス
ｆt   目標共振周波数
Ｃn-1 、....、Ｃ2 、Ｃ1 、Ｃ0     キャパシター
Ｔn-1 、....、Ｔ2 、Ｔ1 、Ｔ0     スイッチ
Ｂn-1 、....、Ｂ2 、Ｂ1 、Ｂ0     出力
【図１】
2004222249.tif 000010
【図２】
2004222249.tif 000011