(57)【要約】【課題】広い周波数適応領域及び広い周波数可変範囲に亘って変換効率最大の周波数を可変可能な複合共振型変換子回路を得ること。【解決手段】共振回路入力端子及び基準端子を含む共振回路と、４つの端子からなる少なくとも１組の従属接続端子群を備える従属接続変換回路と、少なくとも２つの従属接続回路入力端子と、前記２つの従属接続回路入力端子への入力信号に対して位相関係を調整すべく位相シフトをなす位相シフト回路と、前記位相シフト回路に接続された活動端子と、を設け、前記従属接続変換回路が前記共振回路入力端子に入力される電流和、電流差を前記従属接続端子群に按分する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの共振回路入力端子と、基準端子と、前記２つの共振回路入力端子の間に接続されて中間点において各々の一端が互いに接続されかつ互いに実質的に相等しい共振周波数を有する少なくとも１対の直列共振特性素子と、前記中間点と前記基準端子との間に接続されたリアクタンス回路と、を含む共振回路と、
前記２つの共振回路入力端子に接続されて、４つの端子からなる少なくとも１組の従属接続端子群を備える従属接続変換回路と、
前記従属接続回路を介して前記２つの共振回路入力端子の各々に対して入力信号を入力する少なくとも２つの従属接続回路入力端子と、
前記２つの従属接続回路入力端子への入力信号に対して位相関係を調整すべく位相シフトをなす位相シフト回路と、
前記位相シフト回路に接続された活動端子と、を有し、
前記従属接続変換回路は、前記２つの共振回路入力端子のそれぞれを前記従属接続回路入力端子の一方に接続する接続回路と、前記２つの従属接続回路入力端子に流入する電流和を前記従属接続端子群のいずれか２つの端子に按分する電流和按分回路と、前記２つの従属接続回路入力端子に流入する電流差を当該電流和が按分された端子とは異なる２つの端子に按分する電流差按分回路と、からなることを特徴とする複合共振型変換子回路。
【請求項２】
前記共振回路入力端子及び前記従属接続回路入力端子が４つであることを特徴とする請求項１記載の複合共振型変換子回路。
【請求項３】
前記和電流按分回路が前記４つの共振回路入力端子に流入する２つの電流和を前記従属接続端子群のいずれか２つの端子に按分し、前記差電流按分回路が前記４つの共振回路入力端子に流入する２つの電流差を当該電流和が按分された端子とは異なる２つの端子に按分することを特徴とする請求項１又は２記載の複合共振型変換子回路。
【請求項４】
前記従属接続端子群が２組であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の複合共振型変換子回路。
【発明の詳細な説明】
【発明の利用分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ変換率が最大となる周波数を連続可変する複合共振型変換子回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
観測機器や通信機器においては、所望の周波数帯でエネルギ変換効率が最大となる周波数帯を連続可変できる変換子や、所望の周波数帯のみを取り出すフィルタが必要であり、更に、広い周波数範囲に渡って、この周波数帯の中心周波数等を連続可変したいと言う課題がある。そして、その要求周波数範囲は、超音波領域、電磁波領域及び光波領域等の全ての周波数領域に及んでいる。
【０００３】
特許文献１及び２には、超音波領域において、超音波トランスジューサが開示されているが、周波数の連続可変ができないし、フィルタ効果も期待できない。
【０００４】
特許文献３には、対応周波数を切り替えるアンテナが開示されているが、連続可変ではない。  
【０００５】
特許文献４には、電磁波領域において、信号経路長をスイッチで変えることによって、共振周波数を可変する方法が開示されているが、その可変は段階的であって連続可変ではないために、精密な周波数変化が必要な場合には適さない。
【０００６】
特許文献５には、光波領域において、電極を３つ配して、出力波長を可変するレーザーダイオードが開示されているが、共振器の物理的長さを変える方法のために、精密な波長出力が得られない。
【０００７】
特許文献６、７には、超音波領域において、圧電共振器と位相推移器を組み合わせて、周波数を連続可変する方法が開示されているが、その周波数可変範囲は、圧電現象特有の電気機械結合係数から決まる周波数範囲の限界値を超えることができない。更に、可変範囲を広くする程、帯域内雑音電力が増大し周波数の純度が劣化すると言う致命的欠点がある。
【０００８】
特許文献８には、位相を変えて、アンテナの指向方向を制御する技術が開示されているが、アンテナの感度最大の周波数を可変することはできない。また、十分なるフィルタ効果も期待できない。
【０００９】
特許文献９には、超音波・電磁波領域において、２つの共振ユニットに印加する２つの電力の配分を変えることによって、反共振周波数を連続的に変える方法が開示されているが、反共振周波数である電力値の非常に小さい点を利用する為に、外部雑音の影響を受けて周波数純度が劣化する欠点があり、更なる改善が必要である。
【００１０】
特許文献１０には、光ファイバーグレーティングフィルタの波長を、ファイバー自体を機械的に伸縮させて可変することが開示されている。また、特許文献１１には、光共振器の屈折率を電気的に可変することが開示されている。しかし、何れの方法も、本来安定であるべき共振器自体の状態を直接可変するために、総合波長可変の機能を実現しているものの、その選択特性の安定度が十分得られないと言う課題がある。
【００１１】
特許文献１２には、分波機能を持つ分波器型フィルタが開示されているが、その中心周波数等を連続可変できない。
【００１２】
特許文献１３には、YIG（Y3Fe5O12）結晶に加える磁界の強さに正比例して、その共鳴周波数が変化する性質を利用したフィルタが開示されているが、磁界を発生するために本質的に多大の電流を必要とし、低消費電力志向の用途には向かないと言う課題を抱えている。
【００１３】
特許文献１４には、回転角速度を検出する低背型振動ジャイロが開示されているが、駆動側及び検出側の何れの側の共振周波数も可変可能でないために、特性改善の項目数に対して制御自由度が不足しており、良好な特性が得られないと言う課題がある。
【特許文献１】特開平１１−２９５２８１（特願平１０−１１４１３０）
【特許文献２】特開平１０−１７４４３６（特願平８−３４６５９１）
【特許文献３】公表２００４−５１９１５０（特願２００２−５６３６１３）
【特許文献４】特開２００５−２５３０５９（特願２００５−２６０１９）
【特許文献５】特開２００４−２２３１１１（特願２００４−２８８５２）
【特許文献６】特開２０００−１９６３５８（特願平１０−３７７０５３）
【特許文献７】特開平１０−３１３２１６  （特願平９−１２２４９３）
【特許文献８】特開２００６−１０９４２５（特願２００５−２５７６００）
【特許文献９】国際公開ＷＯ２００６／０４６６７２
【特許文献１０】特開２００５−２３４２８６（特願２００４−４４４２５）
【特許文献１１】特開２００５−３１７０３（特願２００４−２８２１１０）
【特許文献１２】ＵＳＰ−６２６２６３７
【特許文献１３】特開平７−３３６１１１  （特願平６−１４８７１０）
【特許文献１４】特開２００７−１０８０４４（特願２００５−２９９９６８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、以上のような課題に鑑み、広い周波数適応領域及び広い周波数可変範囲に亘って変換効率最大の周波数を可変可能な複合共振型変換子回路を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するために、少なくとも２つの共振回路入力端子と、基準端子と、前記２つの共振回路入力端子の間に接続されて中間点において各々の一端が互いに接続されかつ互いに実質的に相等しい共振周波数を有する少なくとも１対の直列共振特性素子と、前記中間点と前記基準端子との間に接続されたリアクタンス回路と、を含む共振回路と、前記２つの共振回路入力端子に接続されて、４つの端子からなる少なくとも１組の従属接続端子群を備える従属接続変換回路と、前記従属接続回路を介して前記２つの共振回路入力端子の各々に対して入力信号を入力する少なくとも２つの従属接続回路入力端子と、前記２つの従属接続回路入力端子への入力信号に対して位相関係を調整すべく位相シフトをなす位相シフト回路と、前記位相シフト回路に接続された活動端子と、を有し、前記従属接続変換回路は、前記２つの共振回路入力端子のそれぞれを前記従属接続回路入力端子の一方に接続する接続回路と、前記２つの従属接続回路入力端子に流入する電流和を前記従属接続端子群のいずれか２つの端子に按分する電流和按分回路と、前記２つの従属接続回路入力端子に流入する電流差を当該電流和が按分された端子とは異なる２つの端子に按分する電流差按分回路と、からなることを特徴とする複合共振型変換子回路を提供する。
【００１６】
また、前記共振回路入力端子及び前記従属接続回路入力端子が４つであっても良い。
【００１７】
また、前記和電流按分回路が前記４つの共振回路入力端子に流入する２つの電流和を前記従属接続端子群のいずれか２つの端子に按分し、前記差電流按分回路が前記４つの共振回路入力端子に流入する２つの電流差を当該電流和が按分された端子とは異なる２つの端子に按分することとしても良い。
【００１８】
また、前記従属接続端子群が２組であっても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の複合共振型変換子回路においては、共振回路入力端子及び基準端子を含む共振回路と、４つの端子からなる少なくとも１組の従属接続端子群を備える従属接続変換回路と、少なくとも２つの従属接続回路入力端子と、前記２つの従属接続回路入力端子への入力信号に対して位相関係を調整すべく位相シフトをなす位相シフト回路と、前記位相シフト回路に接続された活動端子と、を設け、前記従属接続変換回路が前記共振回路入力端子に入力される電流和、電流差を前記従属接続端子群に按分する故、広い周波数適応領域及び広い周波数可変範囲に亘って変換効率最大の周波数を可変可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
【実施例１】
【００２１】
３端子型複合共振型変換子回路の実施例を、図１乃至図５を用いて説明する。なお、以下に記載される活動端子とは、基準端子を基準にして、エネルギ・ポテンシャルの高い端子を意味する。
【００２２】
図１を用いて、その構成の説明から始める。
【００２３】
３端子型複合共振型変換子回路は、活動端子ＴＤと、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２及び基準端子ＴＲＰを有する共振回路４と、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２に流れる電流がそれぞれ実質的に独立に流れる第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４と、第５端子Ｔ５から第８端子Ｔ８によって構成されるＬ側従属端子群１１及び第９端子Ｔ９から第１２端子Ｔ１２によって構成されるＲ側従属端子群１２を有する従属接続変換回路５と、第３端子Ｔ３と第４端子Ｔ４とへの入力電流に対して位相関係を調整すべく位相シフトをなす位相シフト回路３−１及び３−２と、から構成されている。なお、共振回路４及び従属接続変換回路５から共振型変換子回路２が構成されている。
【００２４】
次に、共振回路４の具体例を説明する。
【００２５】
図２（ａ）に示されている共振回路４においては、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２の間にインダクタＬ１とコンデンサＣ１とが直列接続された直列共振特性素子２１の２つが、中間点Ｔ２１を介して接続されている。また、中間点Ｔ２１には、インダクタＬ２とコンデンサＣ２とが並列接続されたリアクタンス回路２２が接続されている。更に、リアクタンス回路２２は、基準端子ＴＲＰに接続されている。
【００２６】
図２（ｂ）に示されている共振回路４においては、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２の間に接続された直列共振素子２１の両端に、リアクタンス回路２２がそれぞれ接続されている。また、２つのリアクタンス回路２２の一端には基準端子ＴＲＰが接続されている。
【００２７】
図２（ｃ）に示されている共振回路４においては、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２の間に複数の直列共振素子２１が直列に接続されている。隣り合う２つの直列共振素子２１の接続点Ｔ２２の各々には、リアクタンス回路２２が接続されている。また、リアクタンス回路２２の直列共振素子２１が接続されていない側には、基準端子ＴＲＰが接続されている。
【００２８】
従属接続変換回路５は、前述の通り第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２に流れる電流を、それぞれ実質的に独立に第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４に流す回路を含むが、更に、以下のような回路が含まれる。
【００２９】
図３に示す如く、第３端子Ｔ３から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ３及び第４端子Ｔ４から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ４に関して、Ｌ側従属接続端子群１１の和電流ループ端子である第５端子Ｔ５及び第６端子Ｔ６に、両電流の和の電流（ｉ３＋ｉ４）を流し、Ｌ側従属接続端子群１１の差電流ループ端子である第７端子Ｔ７及び第８端子Ｔ８に、両電流の差の電流（ｉ３―ｉ４）を流す回路で構成する。
【００３０】
両電流の和の電流（ｉ３＋ｉ４）と両電流の差の電流（ｉ３―ｉ４）とは、共振回路４の第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２に流れる電流の対称成分と反対称成分とに対応し、両成分は直交関係にある。このことは、第３端子Ｔ３に流れる電流と第４端子Ｔ４に流れる電流をフーリエ級数展開で表現したことになるので、如何なる共振回路でも、両電流の和電流及び両電流の差電流に着目すれば良いことになる。典型的な２つの場合として、例えば、図１中の２つの位相シフト回路３−１及び３−２の制御位相量φが零の時には、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２の両端子から基準端子ＴＲＰに向かって、電流が流れる。一方、図１中の２つの位相シフト回路３−１及び３−２の制御位相量φがπ/２の時には、第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２に向って全ての電流が流れる。従って、この時には、基準端子ＴＲＰには全く電流が流れない。斯様に、両電流の和の電流（ｉ３＋ｉ４）と両電流の差の電流（ｉ３―ｉ４）とは、両極端な場合も表現する能力を持ち合わせていることが分かる。
【００３１】
従って、従属接続変換回路５のＬ側従属接続端子群１１についても、両電流の和電流（ｉ３＋ｉ４）と、両電流の差電流（ｉ３―ｉ４）と、の量を採用して接続すれば、接続端子の量として必要十分であることになる。
【００３２】
即ち、例えば、図３に示す如く、第３端子Ｔ３の電流と第４端子Ｔ４の電流の和の電流を、第１のＬ側従属接続端子群１１の第５端子Ｔ５（ＴＳ１１）と第６端子Ｔ６（ＴＳ２１）との間の電流ループに流し、第３端子Ｔ３の電流と第４端子Ｔ４の電流の差の電流を、Ｌ側従属接続端子群１１の第７端子Ｔ７（ＴＤ１１）と第８端子Ｔ８（ＴＤ２１）との間の電流ループに、流す回路を構成する。これによって、２つの和電流ループ端子である第５端子Ｔ５と第６端子Ｔ６の組と、２つの差電流ループ端子である第７端子Ｔ７と第８端子Ｔ８の組と、の２組は、合計で４つの端子となるが、第３端子Ｔ３と第４端子Ｔ４を流入する電流の直交する２つの電流を独立して記述する４つの端子の組となりえる。即ち、２つの和電流ループ端子（和電流端子対とも称する）と、２つの差電流ループ端子（差電流端子対とも称する）と、でＬ側従属接続端子群１１が構成される。
【００３３】
図１及び図３では、このような４つの端子の組は、第５端子Ｔ５、第６端子Ｔ６、第７端子Ｔ７及び第８端子Ｔ８からなる組と、第９端子Ｔ９、第１０端子Ｔ１０、第１１端子Ｔ１１及び第１２端子Ｔ１２からなる組と、の２組とり、便宜上、それぞれをＬ側従属接続端子群１１とＲ側従属接続端子群１２と称したが、これら４つの端子の組は、何組取ってもよいことにも言及しておく。また、Ｒ側従属接続端子群１２にも、Ｌ側従属接続端子群１１と同様に和電流及び差電流を按分しても良い。
【００３４】
複数の４つの端子の組のそれぞれに対して、第３端子Ｔ３の電流と第４端子Ｔ４の電流とに対する電流の按分の割合、及び、電流の符号は、特に、分布定数回路の場合には、その振動姿態に対応して一義的に決まる。
【００３５】
特に、この按分割合が等量であり、その符号も等しい場合を、理想トランスを用いて構成した回路例を図４（ａ）に示す。
【００３６】
図４（ａ）に示す従属接続変換回路５は、第１端子Ｔ１と、第２端子Ｔ２と、第３端子Ｔ３と、第４端子Ｔ４と、の４つの端子と、Ｌ側従属接続端子群１１とＲ側従属接続端子群１２と、の２組の従属端子群を持つ。この従属接続変換回路５は、端子ＴＣ１１と、端子ＴＣ２１と、が、それぞれ、第１端子Ｔ１と、第２端子Ｔ２と、に接続された基本従属変換回路３１と、
端子ＴＣ１２と、端子ＴＣ２２と、が、それぞれ、端子ＴＣ３１と、端子ＴＣ４１と、に接続された基本従属変換回路３２と、からなっている。即ち、基本従属変換回路３１と、基本従属変換回路３２と、が、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２の方から、第３端子Ｔ３と第４端子Ｔ４の方へ、従属接続された構成となっている。
【００３７】
基本従属変換回路３１、３２、・・・は全て同じ回路構造なので、基本従属変換回路３１の場合を、図４（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【００３８】
基本従属変換回路３１は、更に、対称成分変換部４１と、反対称成分変換部４２と、の、端子ＴＣ１１と端子ＴＣ１２の方から、端子ＴＣ３１と端子ＴＣ４１の方に、従属接続された構成となっている。
【００３９】
対称成分変換部４１は、以下の構成である。非反転理想トランス１０１と、非反転理想トランス１０２と、の、それぞれの一方の端子対を並列に接続し、それぞれの接続点を、第５端子Ｔ５と、第６端子Ｔ６と、に接続されている。非反転理想トランス１０１と、非反転理想トランス１０２と、の、それぞれの他方の端子対の一方は、端子ＴＣ１３と端子ＴＣ３１に直列に接続され、
非反転理想トランス１０１と、非反転理想トランス１０２と、の、それぞれの他方の端子対の他方は、端子ＴＣ２４と端子ＴＣ４１に直列に接続される。
【００４０】
この回路構成は、端子ＴＣ３１から流れ込む電流ｉ３と、端子ＴＣ４１から流れ込む電流ｉ４の和電流成分を、第５端子Ｔ５と、第６端子Ｔ６と、からなる電流ループ（和電流端子対とも称する）に流す。この対称成分変換部４１を、ブラックボックス的に表現したものを、図４（ｃ）に示す。
【００４１】
反対称成分変換部４２は、以下の構成である。
【００４２】
非反転理想トランス１０３及び反転理想トランス１０４のそれぞれ一方の端子対を並列に接続し、それぞれの接続点を、第７端子Ｔ７と、第８端子Ｔ８と、に接続されている。
【００４３】
非反転理想トランス１０３及び反転理想トランス１０４のそれぞれ一方の端子対の他方は、端子ＴＣ１３と端子ＴＣ１１に直列に接続され、
非反転理想トランス１０３と、反転理想トランス１０４と、の、それぞれの他方の端子対の他方は、端子ＴＣ２４と端子ＴＣ４１に直列に接続され、される。
【００４４】
この回路構成は、端子ＴＣ３１から流れ込む電流ｉ３と、端子ＴＣ４１から流れ込む電流ｉ４の差電流成分を、第７端子Ｔ７と、第８端子Ｔ８と、からなる電流ループ（差電流端子対とも称する）に流す。
【００４５】
この反対称成分変換部を、ブラックボックス的に表現したものを、図４（ｄ）に示す。
【００４６】
対称成分変換部４１と非対称成分変換部４２とが、端子ＴＣ１３と端子ＴＣ２４とを介して、従属接続され、基本従属変換回路３１は、構成される。
【００４７】
この基本従属変換回路３１は、以下の機能及び効果を持つこととなる。
【００４８】
第１に、端子ＴＣ３１に流れ込む電流ｉ３と、端子ＴＣ４１に流れ込む電流ｉ４と、の和電流は、第５端子Ｔ５と、第６端子Ｔ６と、からなる電流ループに流れ、第７端子Ｔ７と、第８端子Ｔ８と、からなる電流ループには、流れない。
【００４９】
第２に、端子ＴＣ３１に流れ込む電流ｉ３と、端子ＴＣ４１に流れ込む電流ｉ４と、の差電流は、第５端子Ｔ５と、第６端子Ｔ６と、からなる電流ループには、流なく、第７端子Ｔ７と、第８端子Ｔ８と、からなる電流ループに、流れる。
【００５０】
第３に、第５端子Ｔ５と、第６端子Ｔ６と、を短絡すると、第７端子Ｔ７と、第８端子Ｔ８と、を短絡すると、端子ＴＣ３１に流れ込む電流は、全て、端子ＴＣ１１から流れ出し、同時に、端子ＴＣ４１に流れ込む電流は、全て、端子ＴＣ２１から流れ出す。
【００５１】
第４に、第５端子Ｔ５と、第６端子Ｔ６と端子と、の間と、第７端子Ｔ７と、第８端子Ｔ８と、の間に、一般的に、インピーダンスＺＲが接続された場合は、以下のようになる。このインピーダンスＺＲのリアクタンス成分は、図１の共振型変換子回路２を構成する、他方の構成回路である共振回路４に繰り込むことが可能である。即ち、共振回路４が、図２（ｃ）のように多段従属されていても、それぞれに按分することができる。
【００５２】
第５に、インピーダンスＤＲの実数成分は、放射インピーダンスＺＲと称する。この値は、零ではないので、端子ＴＣ３１に流れ込む電流ｉ３と、短絡すると、端子ＴＣ３１に流れ込む電流ｉ４と、は結合現象を起す。結合量が小さい場合には、実質的には、両電流は独立に流れる。
【００５３】
以上で、基本従属変換回路３１の構成と機能効果の説明を終わる。基本従属変換回路３２の構成と機能作用は、基本従属変換回路３１の構成と機能効果と同じである。
【００５４】
この複合共振型変換子回路１は、以下の作用・効果を有する。本発明は、直交する２つの独立電流成分を、位相シフト回路の第１のシフト量（φ）と第２のシフト量（−φ）を印加し、これらを電流の実数成分と虚数成分に対応させることにより、共振周波数を連続可変できる現象を利用する。このφを制御位相量と称する。
【００５５】
そして本発明の複合共振型変換子回路１は、活動端子ＴＤと基準端子ＴＲＰとの間に印加されたある周波数の電力、Ｌ側従属接続端子１１及びＲ側従属接続端子１２の間で相互変換する共振型変換子であるが、変換効率最大を与える周波数を、制御位相量φを調整することにより所望の周波数に任意に可変できるという、従来技術の共振型変換子に無い特徴を有する。
【００５６】
図５は、最大変換効率を与える規準化周波数ｆと、制御位相量φと、の関係の例を示したものである。縦軸の最大変換効率を与える規準化周波数ｆは、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した共振回路４の最大の周波数ｆｍを＋１に、最小の周波数ｆｎを−１となるように規準化したものである。但し、基準端子ＴＲＰを開放し、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間で観測される共振周波数と、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２を接続した点と、基準端子ＴＲＰとの間で観測される共振周波数と、の中の最大な周波数をｆｍとし、最小な周波数をｆｎとする。
【００５７】
横軸の制御位相量φの位相変化幅は、ｎ×０．５×πラジアンである。但し、ｎは共振回路４を構成する基本共振回路の段数とする。図２（ａ）が基本共振回路であり、この場合、ｎ＝１である。図５に示すように、規準化周波数ｆと制御位相量φの関係は、正弦関数状に連続して変化する。
【実施例２】
【００５８】
４端子型複合共振型変換子回路の実施例を、図６、図７、図８、図９を用いて説明する。
最初に、図６を用いて全体の構成から説明を始める。
【００５９】
４端子型複合共振型変換子回路は、活動端子ＴＤと、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２、第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４を有する共振回路４と、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２、第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４に流れる電流が、それぞれ実質的に独立に流れる第５端子Ｔ５、第６端子Ｔ６、第７端子Ｔ７及び第８端子Ｔ８と、第９端子Ｔ９から第１２端子Ｔ１２によって構成されるＬ側従属端子群６１及び第１３端子Ｔ１３から第１６端子Ｔ１６によって構成されるＲ側従属端子群６２を有する従属接続変換回路５と、第５端子Ｔ５及び第７端子Ｔ７への入力電流に対して位相関係を調整すべく位相シフトをなす第１の位相シフト回路３−１，３−２と、第６端子Ｔ６及び第８端子Ｔ８への入力電流対して位相関係を調整すべくπの位相シフトをなす第２の位相シフト回路３−３，３−４と、からなる。
【００６０】
次に、共振回路４の具体例を説明する。
【００６１】
図７（ａ）に示されている共振回路４においては、第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３の間は、インダクタＬ１とコンデンサＣ１とが直列接続された直列共振特性素子７１の２つが、中間点Ｔ７１を介して接続されている。また、第２端子Ｔ２と第４端子Ｔ４の間は、直列共振特性素子７１の２つが、中間点Ｔ７２を介して接続されている。更に、中間点Ｔ７１と中間点Ｔ７２との間には、インピーダンス素子７２が接続され、ラダー回路（梯子型回路）を構成している。
【００６２】
図７（ｂ）に示されている共振回路４においは、第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３の間と、第２端子Ｔ２と第４端子Ｔ４の間と、に直列共振特性素子７１が接続され、第１端子Ｔ１と第４端子Ｔ４の間と、第２端子Ｔ２と第３端子Ｔ３の間に直列共振特性素子７３が接続され、ラチス回路（格子型回路）を構成している。なお、インタクタＬ１とＬ２とについては値が異なり、コンデンサＣ１とＣ２とについても値が異なっていても良い。
【００６３】
図７（ｃ）に示されている共振回路４においては、図７（ｂ）と同じラチス回路が、多段従属接続された構成であるが、各ラチス回路の４つの腕を構成する直列共振特性素子は、インピーダンス素子７２から構成されていても良い。また、この従属接続は、ラダー回路と、ラチス回路の両方が混在しても良い。
【００６４】
従属接続変換回路５は、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２、第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４に流れる電流を、それぞれ実質的に独立に流れる第５端子Ｔ５、第６端子Ｔ６、第７端子Ｔ７及び第８端子Ｔ８に流す回路を含むが、更に、以下のように構成する。
【００６５】
図８に示す如く、電流の連続性やキルヒホッフの法則から、以下の少なくとも３つの構成が同じ効果を有することを指摘しておく。
【００６６】
従属接続変換回路５のＬ側従属接続端子群６１の第１の構成は、以下の通りである。
【００６７】
第５端子Ｔ５から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ５及び第７端子Ｔ７から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ７に関して、Ｌ側従属接続端子群６１の２つの和電流ループ端子である第９端子Ｔ９と第１０端子Ｔ１０との電流ループに、両電流の和の電流（ｉ５＋ｉ７）を流し、Ｌ側従属接続端子群６１の２つの差電流ループ端子である第１１端子Ｔ１１と第１２端子Ｔ１２との電流ループに、両電流の差の電流（ｉ５―ｉ７）を流す回路を更に有する。
【００６８】
従属接続変換回路５のＬ側従属接続端子群６１の第２の構成は、以下の通りである。
【００６９】
第６端子Ｔ６から従属接続変換回路に流れ込む電流ｉ６及び第８端子Ｔ８から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ８に関して、Ｌ側従属接続端子群６１の２つの和電流ループ端子である第９端子Ｔ９と第１０端子Ｔ１０との電流ループに、両電流の和の電流（ｉ６＋ｉ８）を流し、Ｌ側従属接続端子群６１の２つの差電流ループ端子である第１１端子Ｔ１１と第１２端子Ｔ１２との電流ループに、両電流の差の電流（ｉ６―ｉ８）を流す回路を更に有する。
【００７０】
従属接続変換回路５の従属接続端子群の第３の構成は、以下の通りである。
【００７１】
第５端子から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ５及び第７端子Ｔ７から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ７に関して、Ｌ側従属接続端子群６１の２つの和電流ループ端子である第９端子Ｔ９と第１０端子Ｔ１０との電流ループに、両電流の和の電流（ｉ５＋ｉ７）を流し、Ｌ側従属接続端子群６１の２つの差電流ループ端子である第１１端子Ｔ１１と第１２端子Ｔ１２との電流ループに、両電流の差の電流（ｉ５―ｉ７）を流し、更に、第６端子Ｔ６から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ６及び第８端子から従属接続変換回路５に流れ込む電流ｉ８に関して、Ｌ側従属接続端子群６１の２つの和電流ループ端子である第９端子Ｔ９と第１０端子Ｔ１０との電流ループに、両電流の和の電流（ｉ６＋ｉ８）を流し、Ｌ側従属接続端子群６１の２つの差電流ループ端子である第１１端子Ｔ１１と第１２端子Ｔ１２との電流ループに、両電流の差の電流（ｉ６―ｉ８）を流す回路を更に有する。
【００７２】
また、Ｒ側従属接続端子群１２にも、Ｌ側従属接続端子群１１と同様に和電流及び差電流を按分しても良い。
【００７３】
共振回路４は一般には対称形回路が用いられるが、共振回路の各素子値にバラツキが発生した場合には、各端子に印加する電圧の電圧位相を調整することにより、実質的に理想的な対称形回路に近づけることができる。
【００７４】
従属接続変換回路５の従属接続端子群のそれぞれの構成を、理想トランスを用いて表現した回路例を図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。
【００７５】
図９（ａ）の従属接続変換回路は、基本従属接続変換回路３３と、基本従属接続変換回路３４とが、従属された構成で、図４（ａ）の回路と、その構成と機能効果は同じである。
【００７６】
図９（ｂ）の従属接続変換回路は、基本従属接続変換回路３５と、基本従属接続変換回路３６とが、従属された構成で、図４（ａ）の回路と、その構成と機能効果は同じである。この場合、第６端子Ｔ６と第８端子Ｔ８を流れる電流の向きが、第５端子Ｔ５と第７端子Ｔ７を基準にすると、その流れる電流の向きが逆であるが、複合共振型変換子回路１としての機能は、図９（ａ）の場合と基本的に全く同じである。
【００７７】
図９（ｃ）の従属接続変換回路は、以下の構成である。従属接続変換回路５には、第５端子Ｔ５に流れ込む電流ｉ５と、第６端子Ｔ６に流れ込む電流ｉ６と、第７端子Ｔ７を流れる電流ｉ７と、第８端子Ｔ８を流れる電流ｉ８と、が流れ込む。即ち、この従属接続変換回路５は、４つの入力端子を持つ。そして、４つの入力端子を持つ基本従属変換回路３７と、４つの入力端子を持つ基本従属変換回路３８と、が従属接続された構成を持つ。これら２つの基本従属変換回路３６、３７は、同じ構成、同じ機能・効果なので、４つの入力端子を持つ基本従属変換回路３７の詳細に説明する。
【００７８】
４つの入力端子を持つ基本従属変換回路３７は、以下のように構成する。
【００７９】
第５端子Ｔ５に流れ込む電流ｉ５と、第７端子Ｔ７を流れる電流ｉ７と、が流れ込む対称成分変換部４３の和電流端子対に、一方の端子対が接続された非反転理想トランス１０５の他方の端子対と、第６端子Ｔ６に流れ込む電流ｉ６と、第８端子Ｔ８を流れる電流ｉ８と、が流れ込む対称成分変換部４５の和電流端子対に、一方の端子対が接続された反転理想トランス１０６の他方の端子対と、を、並列に接続し、それぞれの端子を、第９端子Ｔ９と、第１０端子Ｔ１０と、に接続する。
【００８０】
第５端子Ｔ５に流れ込む電流ｉ５と、第７端子Ｔ７を流れる電流ｉ７と、が流れ込む対称成分変換部４４の差電流端子対に、一方の端子対が接続された非反転理想トランス１０７の他方の端子対と、第６端子Ｔ６に流れ込む電流ｉ６と、第８端子Ｔ８を流れる電流ｉ８と、が流れ込む対称成分変換部４６の差電流端子対に、一方の端子対が接続された反転理想トランス１０８の他方の端子対と、を、並列に接続し、それぞれの端子を、第１１端子Ｔ１１と、第１２端子Ｔ１２と、に接続する。
【００８１】
この図９（ｃ）の回路形式は、図９（ａ）の場合と基本的に全く同じである。更に、共振回路４を構成する素子値にバラツキがある場合にも、良好に対応できる回路形式である。
【００８２】
以上、複合共振型変換子回路１の回路を集中定数等価回路で表現してきたが、この等価回路の素子値は、一般には一定の値を示さない。このような現象は、分布定数回路を、等価回路表示をした場合によく起こることであって、所謂“等価回路変数”を呈する。本発明の場合も、理想トランスの編成比を含めて、周波数依存性等、各種の変動要因を内在している。
【００８３】
しかし、このような等価回路の素子値の変動要因を内在していることは、実際の使用上は、なんら問題を起さない。逆に、このような回路形式を採用した結果、本発明は、図１の第３端子Ｔ３と、第４端子Ｔ４と、を流れる２つの電流の和電流と、差電流と、全てのモードの電流の対称成分による電流と、反対称成分の電流に対応させること、そして、これらを、共振回路に流れる電流の実数と虚数成分に対応させることは、既に述べた。
【００８４】
この複合共振型変換子回路１の作用及び効果は、最大変換効率を与える規準化周波数を、制御位相量φを変えることにより、連続可変すること等において、実施例１の場合と同様である。
【００８５】
以上の実施例１及び２では、集中定数等価回路的に表現してきたが、これらは分布定数であってもよい。
即ち、例えば、実施例１及び実施例２に記載の複合共振型変換子回路は、集中定数等価回路で表現されている。しかし、集中定数等価回路で実質的に表現可能なデバイスであれば、いかなる形態のデバイスであってもよい。即ち、集中定数等価回路は、これと等価な分布定数デバイスであってもよい。分布定数デバイスでは、それを構成する材料、形状及び寸法が与えられれば、図１および図６に示した共振回路４と従属接続変換回路２は、一義的に決定する。
【００８６】
そして、分布定数デバイスであれば、その内部に発現する各種振動姿態の形態については、特別な制限は無く、広く適応可能である。即ち、分布定数回路（立体回路）における各種振動現象の共振を用いたもの全てに適応可能である。具体的には、固体超音波振動、広義の電磁気振動、流体音波振動、等いずれの形態であってもよい。従って、例えば、空気中の音声領域のような低い周波数、固体の超音波の周波数、電磁波の周波数、光の周波数、等、いずれの周波数への適応も可能である。
【００８７】
分布定数デバイスにおける電気端子との結合手段、即ち、電気端子と放射エネルギとのエネルギ授受手段は、圧電変換、静電変換、磁気変換、電磁気変換、等、いずれの変換機構を用いたものであってもよい。
【００８８】
そして、分布定数デバイスの具体的な構成は以下のようである。少なくとも２つの固有共振を持つ分布定数回路に、前記固有共振のそれぞれに結合する少なくとも２つの活動エネルギとの授受手段を配した構成を含むことを特徴とする複合共振型変換子回路ある。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施例としての３端子型複合共振型変換子回路の構成図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の実施例における複合共振型変換子回路の３端子型共振回路の構成図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例における複合共振型変換子回路の従属接続変換回路の構成図である。
【図４（ａ）】発明の第１の実施例における３端子型複合共振型変換子回路の従属接続変換回路の内部結線図である。
【図４（ｂ）−（ｄ）】（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、発明の第１の実施例における３端子型複合共振型変換子回路の従属接続変換回路の内部結線図である。
【図５】規準化共振周波数ｆと制御位相量φの関係を示したグラフである。
【図６】本発明の第２の実施例としての４端子型複合共振型変換子回路の構成図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の実施例における４端子複合共振型変換子回路の４端子型共振回路の構成図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例における複合共振型変換子回路の従属接続変換回路の構成図である。
【図９（ａ）】発明の第２の実施例における複合共振型変換子回路の従属接続変換回路の内部結線図である。
【図９（ｂ）】発明の第２の実施例における複合共振型変換子回路の従属接続変換回路の内部結線図である。
【図９（ｃ）】発明の第２の実施例における複合共振型変換子回路の従属接続変換回路の内部結線図である。
【符号の説明】
【００９０】
１    複合共振型変換子回路
２    共振型変換子回路
３−１、３−２、３−３、３−４    位相シフト回路
４    共振回路
５    従属接続変換回路
ＴＳ１１、ＴＳ２１、ＴＤ１１、ＴＤ２１、・・    従属接続端子
φ    制御位相量
Ｔ１、Ｔ２、・・、Ｔｎ    端子
θ    位相オフセット
ψ    位相変移量
ＴＤ    活動端子
ＴＲＰ    基準端子
【図１】
2009147698.tif 000003
【図２】
2009147698.tif 000004
【図３】
2009147698.tif 000005
【図４（ａ）】
2009147698.tif 000006
【図４（ｂ）−（ｄ）】
2009147698.tif 000007
【図５】
2009147698.tif 000008
【図６】
2009147698.tif 000009
【図７】
2009147698.tif 000010
【図８】
2009147698.tif 000011
【図９（ａ）】
2009147698.tif 000012
【図９（ｂ）】
2009147698.tif 000013
【図９（ｃ）】
2009147698.tif 000014