(57)【要約】【課題】インダクタの位置ずれを抑え、生産性を高めることが可能な結合回路を提供すること。【解決手段】本発明の結合回路は、回路基板上に構成され少なくとも１つのインダクタ（Ｌ１ａ）を含んだ一次側回路と、回路基板上に一次側回路と誘導結合可能に構成され少なくとも１つのインダクタ（Ｌ２ａ）を含んだ二次側回路とで構成される結合回路であって、一次側回路又は二次側回路の一方に含まれたインダクタを空芯コイルで構成し、一次側回路又は二次側回路の他方に含まれたインダクタを回路基板に形成された導電パターンで構成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に構成され少なくとも１つのインダクタを含んだ一次側回路と、前記回路基板上に前記一次側回路と誘導結合可能に構成され少なくとも１つのインダクタを含んだ二次側回路とで構成される結合回路であって、前記一次側回路又は前記二次側回路の一方に含まれたインダクタを空芯コイルで構成し、前記一次側回路又は前記二次側回路の他方に含まれたインダクタを前記回路基板に形成された導電パターンで構成したことを特徴とする結合回路。
【請求項２】
前記導電パターンで構成されたインダクタは、スパイラル形状の導電パターンであることを特徴とする請求項１に記載の結合回路。
【請求項３】
前記導電パターンの一部が、前記空芯コイルの両端子間を結ぶ線と交していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結合回路。
【請求項４】
前記導電パターンで構成されたインダクタに、固定型インダクタを直列接続したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の結合回路。
【請求項５】
前記空芯コイルを調整することにより前記一次側回路と前記二次側回路との結合度を変更可能に構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の結合回路。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の結合回路と、前記空芯コイルと並列に接続された第１のキャパシタと、前記導電パターンと並列に接続された第２のキャパシタと、を備えたことを特徴とする複同調回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのインダクタにより電磁的に結合された結合回路、及び結合回路を用いた複同調回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、テレビジョンチューナの複同調回路は、受信したテレビジョン信号を増幅するＲＦ増幅回路とテレビジョン信号を中間周波信号に変換する周波数混合器との間に接続配置される。かかる複同調回路は、第１インダクタ及び第１可変容量素子を並列接続した一次側同調回路と、第１インダクタと誘導結合された第２インダクタ及び第２可変容量素子を並列接続した二次側同調回路とからなる。
【０００３】
一次側同調回路の第１インダクタと二次側同調回路の第２インダクタとを誘導結合するために、第１インダクタ及び第２インダクタに空芯コイルを用い、その中心軸が同一軸に重なるように２つの空芯コイルを設置する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、回路基板に空芯コイルを設置する際に２つの空芯コイルの位置ずれが発生するため、空芯コイルの設置後に誘導結合の調整が必要になる。
【０００４】
上記誘導結合の調整は調整作業者の手作業により行われる。調整作業者が空芯コイルに調整棒等を差し込み、調整棒等を動かして空芯コイルを広げ、又は狭めることで誘導結合を調整する。併せて、一次側同調回路及び二次側同調回路の所望の周波数特性が得られるように空芯コイルのインダクタンスを変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−７０２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した空芯コイルの位置ずれはランダムに生じるため、誘導結合の調整に要する時間もばらついてしまう。調整時間のばらつきは生産時間のばらつきとなり、複同調回路の生産性を低下させる要因となる。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、インダクタの位置ずれを抑え、生産性を高めることが可能な結合回路及び当該結合回路を用いた複同調回路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】
【０００８】
本発明の結合回路は、回路基板上に構成され少なくとも１つのインダクタを含んだ一次側回路と、前記回路基板上に前記一次側回路と誘導結合可能に構成され少なくとも１つのインダクタを含んだ二次側回路とで構成される結合回路であって、前記一次側回路又は前記二次側回路の一方に含まれたインダクタを空芯コイルで構成し、前記一次側回路又は前記二次側回路の他方に含まれたインダクタを前記回路基板に形成された導電パターンで構成したことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、空芯コイルと、回路基板に形成された導電パターンとで誘導結合しているため、導電パターンに関して位置ずれの問題が生じない。これにより、空芯コイル側のみで誘導結合を調整できるため、２つの空芯コイルで誘導結合する場合と比較して誘導結合の調整時間のばらつきを低減し、結合回路の生産性を高めることができる。
【００１０】
本発明の結合回路において、前記導電パターンで構成されたインダクタは、スパイラル形状の導電パターンであっても良い。
【００１１】
本発明の結合回路において、前記導電パターンの一部が、前記空芯コイルの両端子間を結ぶ線と交していても良い。この構成によれば、空芯コイルの巻線部分が導電パターンの一部と重なるため、結合回路の結合度を高めることができる。
【００１２】
本発明の結合回路において、前記導電パターンで構成されたインダクタに、固定型インダクタを直列接続しても良い。この構成によれば、固定型のインダクタを接続することで、スパイラルコイルのインダクタンス不足を補うことができる。また、固定型のインダクタを接続することで、スパイラルコイルのインダクタンス値を調節することが可能になる。これにより、回路設計の自由度が向上する。
【００１３】
本発明の結合回路において、前記空芯コイルを調整することにより前記一次側回路と前記二次側回路との結合度を変更可能に構成されても良い。
【００１４】
本発明の複同調回路は、前記結合回路と、前記空芯コイルと並列に接続された第１のキャパシタと、前記導電パターンと並列に接続された第２のキャパシタと、を備えたことを特徴とする。この構成によれば、結合回路の生産性が高まるため、複同調回路の生産性も高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、誘導結合の調整時間のばらつきを低減し、結合回路の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る結合回路を備えたテレビジョンチューナの複同調回路を示す回路図である。
【図２】空芯コイル及びスパイラルコイルの配置例を示す斜視図である。
【図３】空芯コイル及びスパイラルコイルの配置例を示す平面図である。
【図４】電磁界解析の結果を示す図である。
【図５】シミュレーションにおける空芯コイル及びスパイラルコイルの配置を示す平面模式図である。
【図６】受信信号周波数とピークゲインとの関係を示す特性図である。
【図７】結合回路を含む複同調回路の周波数特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は一実施の形態に係る結合回路を含むテレビジョンチューナの複同調回路を示す回路図である。本実施の形態に係るテレビジョンチューナの複同調回路１は、結合回路を構成する一次側同調回路１０及び二次側同調回路２０と、希望チャンネルのイメージ周波数を抑圧するイメージトラップ回路３０とを備えている。なお、複同調回路１の入力側にはアンテナ同調回路２及びＲＦ増幅回路３が配置され、複同調回路１の出力側には周波数混合器４が配置されている。
【００１８】
一次側同調回路１０は、空芯コイルで構成されるインダクタＬ１ａと第１可変容量素子であるバラクタダイオードＶＤ１とを備える。複同調回路１の入力端子に対して空芯コイルで構成されるインダクタＬ１ａの一端が接続される。バラクタダイオードＶＤ１のアノードは接地されており、カソードは直流カットコンデンサＣａを介してインダクタＬ１ａの一端に接続されている。インダクタＬ１ａの他端は、インダクタＬ１ｂの一端に接続されると共に、スイッチ回路ＳＷ１を介して接地されている。インダクタＬ１ｂの他端は、一端が接地された結合用インダクタＬａの他端に接続されている。バラクタダイオードＶＤ１のカソードにはチューニング電圧Ｖｔｕが印加される。一次側同調回路１０において、スイッチ回路ＳＷ１がオフの状態では、インダクタＬ１ａ、Ｌ１ｂ、結合用インダクタＬａ、バラクタダイオードＶＤ１を含むＬＣ並列共振回路が構成される。一次側同調回路１０においてスイッチ回路ＳＷ１がオンの状態では、インダクタＬ１ａ、バラクタダイオードＶＤ１を含むＬＣ並列共振回路が構成される。このように、スイッチ回路ＳＷ１のオン／オフによって一次側同調回路１０の構成を切り替えることで、受信周波数帯を変更する。
【００１９】
二次側同調回路２０は、スパイラル形状の導電パターンで構成されたインダクタＬ２ａと第２可変容量素子であるバラクタダイオードＶＤ２とを含んで構成される。インダクタＬ２ａの一端はインダクタＬ２ｂを直列に介してインダクタＬ１ｂの他端に接続されている。バラクタダイオードＶＤ２のアノードは接地されており、カソードは直流カットコンデンサＣｂを介してインダクタＬ２ａの他端に接続されている。バラクタダイオードＶＤ２のカソードにはチューニング電圧Ｖｔｕが印加される。インダクタＬ１ｂとインダクタＬ２ａとの間は結合用インダクタＬａと並列にキャパシタＣ２が接続されている。インダクタＬ２ａとインダクタＬ２ｂとの接続点は、スイッチ回路ＳＷ２を介して接地されている。インダクタＬ２ａの他端は、複同調回路１の出力端子に接続される。二次側同調回路２０において、スイッチ回路ＳＷ２がオフの状態では、インダクタＬ２ａ、Ｌ２ｂ、結合用インダクタＬａ、バラクタダイオードＶＤ２を含むＬＣ並列共振回路が構成される。スイッチ回路ＳＷ２がオンの状態では、インダクタＬ２ａ、バラクタダイオードＶＤ２を含むＬＣ並列共振回路が構成される。このように、二次側同調回路２０の構成をスイッチ回路ＳＷ２のオン／オフによって二次側同調回路構成を切り替えることで、受信周波数帯を変更する。
【００２０】
イメージトラップ回路３０は、複同調回路１の入力端子と出力端子との間を接続するキャパシタＣ１と、インダクタＬ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂからなる閉回路で構成されている。チューニング電圧Ｖｔｕの高低に連動してトラップ周波数が可変する。また、所定周波数範囲でイメージ周波数を十分に減衰できる位置にトラップが形成されるよう、結合用インダクタＬａに対してキャパシタＣ２を並列に接続し、結合用インダクタＬａとキャパシタＣ２とでＬＣ並列共振回路を構成している。
【００２１】
一次側同調回路１０のインダクタＬ１ａは空芯コイルで構成され、二次側同調回路２０のインダクタＬ２ａはスパイラル形状の導電パターンで構成されている。インダクタＬ１ａとインダクタＬ２ｂとは、誘導結合する程度に近接して配置されており、一方で生じた磁界によって他方に誘導起電力が発生するようになっている。空芯コイルなどの巻線型のコイルは、回路基板配置後においても形状の加工が容易であるため、誘導結合の調整に有利である。一方、スパイラルコイルなどの導電パターンは、印刷プロセスなどで回路基板に形成されるため、位置合わせ精度の点で有利である。なお、一次側同調回路１０のインダクタＬ１ａをスパイラルコイルなどの導電パターンによるコイルとし、二次側同調回路２０のインダクタＬ２ａを空芯コイルとしても良い。
【００２２】
図２は、インダクタＬ１ａとして用いられる空芯コイル及びインダクタＬ２ａとして用いられるスパイラルコイルの配置を示す斜視図であり、図３は、図２を紙面上方向から見た平面図である。図２に示されるように、空芯コイル（インダクタＬ１ａ）は、螺旋状に巻かれた導線による巻線部Ａと図中下方に伸びる端子部Ｂ１、Ｂ２とで構成されており、端子部Ｂ１、Ｂ２において回路基板と接続されることで回路基板上に配置されている。スパイラルコイル（インダクタＬ２ａ）は、回路基板に配置された導電パターンで構成されている。スパイラルコイルとなる導電パターンは印刷法などで回路基板に形成されるため、スパイラルコイルに関して極めて高い位置精度を実現できる。これにより、空芯コイル側のみで誘導結合を調整できるため、２つの空芯コイルを調整する場合と比較して、誘導結合状態の調整時間を短縮できる。また、誘導結合状態の調整時間のばらつきを低減できるため、生産性を高めることができる。
【００２３】
空芯コイルとスパイラルコイルとは、図３に示されるように、空芯コイル（Ｌ１ａ）の巻線部分Ａがスパイラルコイル（Ｌ２ａ）の一部と重なるように配置されている。図２及び図３では、空芯コイル（Ｌ１ａ）の端子部Ｂ１がスパイラルコイル（Ｌ２ａ）の内側から１周目の配線と２周目の配線との間に配置されており、空芯コイル（Ｌ１ａ）の端子部Ｂ２がスパイラルコイル（Ｌ２ａ）の外側に配置されている。つまり、スパイラルコイル（Ｌ２ａ）の内側から２周目の配線と３周目の配線とが、空芯コイル（Ｌ１ａ）の巻線部分Ａと重畳している。このように、空芯コイル（Ｌ１ａ）の巻線部分Ａがスパイラルコイル（Ｌ２ａ）の一部と重畳することで、空芯コイル（Ｌ１ａ）で発生した磁束が効率的にスパイラルコイル（Ｌ２ａ）を貫き、また、スパイラルコイル（Ｌ２ａ）で発生した磁束が効率的に空芯コイル（Ｌ１ａ）を貫く。このため、空芯コイル（Ｌ１ａ）とスパイラルコイル（Ｌ２ａ）との結合度を高めることができる。なお、空芯コイル（Ｌ１ａ）とスパイラルコイル（Ｌ２ａ）との結合度を高める観点から、空芯コイル（Ｌ１ａ）の巻線部分Ａは、図３に示されるようにスパイラルコイル（Ｌ２ａ）の中心軸Ｃ（ｚ軸方向）を含みスパイラルコイル（Ｌ２ａ）に対して垂直な平面Ｄの片側（図３では紙面に向かって右側）に配置されることが好ましい。
【００２４】
スパイラルコイル（Ｌ２ａ）を構成する導電パターンには、固定型のインダクタ（例えばチップインダクタ）を直列に接続しても良い。固定型のインダクタを接続することで、スパイラルコイル（Ｌ２ａ）のインダクタンス不足を補うことができる。また、固定型のインダクタを接続することで、スパイラルコイル（Ｌ２ａ）のインダクタンス値を調節することが可能になる。これにより、回路設計の自由度が向上する。
【００２５】
図４は、本実施の形態（空芯コイル×スパイラルコイル）及び比較例（空芯コイル×空芯コイル）の電磁界解析の結果を示す図である。図中の矢印は、空芯コイル（Ｌ１ａ）で発生した磁界を表す。なお、図４では簡単のため、誘導結合に関与する代表的な磁界のみを示している。電磁界解析の結果、本実施の形態の空芯コイル（Ｌ１ａ）の自己インダクタンスは３６．００６（Ｈ）であり、スパイラルコイル（Ｌ２ａ）の自己インダクタンスは３１．０７４（Ｈ）であり、相互インダクタンスは−２．４５６であった。比較例の空芯コイル（Ｌ１ａに相当）の自己インダクタンスは３５．６７（Ｈ）であり、空芯コイル（Ｌ２ａに相当）の自己インダクタンスは３３．９９（Ｈ）であり、相互インダクタンスは１．８８５６であった。誘導起電力の大きさは相互インダクタンスの絶対値に対応する。つまり、本実施の形態では、従来例と同等以上の誘導結合が実現されている。
【００２６】
２つのコイルの種類や位置関係が誘導結合に及ぼす影響をシミュレーションした。図５は、シミュレーションにおける空芯コイル及びスパイラルコイルの配置を示す平面模式図である。図５Ａ〜図５Ｅは、空芯コイルとスパイラルコイルとを用いた実施の形態に係る配置モデルを示しており、図５Ｆは２つの空芯コイルを用いた従来例の配置モデルを示している。
【００２７】
図５Ａは、内側端子から外側端子に向かって反時計回りに導電パターンが形成されたスパイラルコイルの１周目の配線と２周目の配線とに重畳するように空芯コイルが配置された態様である。空芯コイルの一方の端子部はスパイラルコイルの１周目の配線の内側に配置され、他方の端子部はスパイラルコイルの外側に配置されている。図５Ｂは、内側端子から外側端子に向かって時計回りに導電パターンが形成されたスパイラルコイルの１周目の配線と２周目の配線とに重畳するように空芯コイルが配置された態様である。空芯コイルの一方の端子部はスパイラルコイルの１周目の配線の内側に配置され、他方の端子部はスパイラルコイルの２周目の配線と３周目の配線との間に配置されている。図５Ｃは、内側端子から外側端子に向かって時計回りに導電パターンが形成されたスパイラルコイルの１周目の配線と２周目の配線とに重畳するように空芯コイルが配置された態様である。空芯コイルの一方の端子部はスパイラルコイルの１周目の配線の内側に配置され、他方の端子部はスパイラルコイルの外側に配置されている。図５Ｄは、内側端子から外側端子に向かって時計回りに導電パターンが形成されたスパイラルコイルの２周目の配線に重畳するように空芯コイルが配置された態様である。空芯コイルの一方の端子部はスパイラルコイルの１周目の配線と２周目の配線との間に配置され、他方の端子部はスパイラルコイルの外側に配置されている。図５Ｅは、内側端子から外側端子に向かって時計回りに導電パターンが形成されたスパイラルコイルと重畳しないように空芯コイルが配置された態様である。空芯コイルの２つの端子部はスパイラルコイルの外側に配置されている。図５Ａ〜図Ｅのスパイラルコイルには、インダクタンスが概ね等しくなるように固定型のインダクタを接続している。
【００２８】
図６は、受信信号周波数（ＭＨｚ）とゲインのピーク値（ｄＢ）との関係を示す特性図である。図６から、実施の形態に係る結合回路を用いることで実用周波数範囲内において十分なゲインが得られることが分かる。図５Ａ〜図５Ｄのように、空芯コイルの巻線部分とスパイラルコイルの一部とが重畳する態様ではゲインをより大きくできる。
【００２９】
図７は、実施の形態に係る結合回路を含む複同調回路の周波数特性を示す特性図である。図７において、横軸は受信周波数（ＭＨｚ）を、縦軸はゲインがピーク値から３ｄＢ低下する周波数幅（ＭＨｚ）を示している。図７から、実用周波数範囲内において十分な特性が得られることが分かる。図５Ａ〜図５Ｄのように、空芯コイルの巻線部分とスパイラルコイルの一部とが重畳する態様では、より優れたＱ特性が得られる。Ｑ特性を高めるためにはコイルの巻線方向も重要である。空芯コイルとスパイラルコイルとの巻線方向を適切に制御することが望ましい。
【００３０】
以上のように、この構成によれば、空芯コイルなどの巻線型のコイルと、回路基板に形成された導電パターンとで誘導結合しているため、導電パターンに関して位置ずれの問題が生じない。これにより、巻線型のコイル側のみで誘導結合を調整できるため、２つの巻線型のコイルで誘導結合する場合と比較して誘導結合の調整時間を短縮し、結合回路の生産性を高めることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の結合回路は、例えば、テレビジョンチューナの複同調回路などに有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１  複同調回路
２  アンテナ同調回路
３  ＲＦ増幅回路
４  周波数混合器
１０  一次側同調回路
２０  二次側同調回路
３０  イメージトラップ回路
Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ  インダクタ
Ｌａ  結合用インダクタ
ＶＤ１、ＶＤ２  バラクタダイオード
Ｃ１、Ｃ２  キャパシタ
【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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