(57)【要約】【課題】  コイルのインダクタンス又はコイルアンテナエレメントのインダクタンス及びアンテナ誘起電圧を大きくする方法を提供する。また電子的に可変する方法を提供する。【解決手段】  電流利得が０から１未満で、入力インピーダンスが十分に低く、出力インピーダンスが十分に高い電流増幅器とコイル又はコイルアンテナエレメントを並列接続することによって解決する。また、増幅器の電流利得を電子的に制御することによってコイル又はコイルアンテナエレメントのインダクタンス及びアンテナ誘起電圧を電子的に可変可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと電流源を並列に接続し、当該電流源の電流値をコイルに流れる電流値の０から１倍未満の範囲の値に設定したことを特徴とするアクティブコイル。
【請求項２】
電流利得が０以上＋１未満で、入力インピーダンスが十分に低く、出力インピーダンスが十分に高い電流増幅器とコイルを並列接続したことを特徴とするアクティブコイル。
【請求項３】
前記請求項１及び２記載のアクティブコイルにおいて、電流源の電流を可変可能と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４】
前記請求項１、２及び３記載のアクティブコイルにおいて、コイルアンテナエレメントを使用したことを特徴とするアクティブコイルアンテナエレメント。
【請求項５】
前記請求項１、２及び３記載のアクティブコイル、又は前記請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメント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６】
前記請求項１から５記載の発明を用い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、本発明は磁性体を使用することなく、コイルアンテナエレメントのインダクタンス及びアンテナ誘起電圧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。【０００３】  さらに、本発明はそれらを利用した放送用受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００４】  従来コイルのインダクタンスを大きくするには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、またインダクタンスを変化させるには、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、従来のコイル及びコイルアンテナの持つこれらの諸問題を電子的に処理することによって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原理を開示するものである。【０００８】  請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のアクティブコイルを実現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記載のアクティブコイルにおいて、その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。【００１０】  請求項４記載の発明は、前記請求項１、２及び３記載のコイルをコイルアンテナエレメントに置き換えて、そのインダクタンス及び誘起電圧を大きくしたアクティブコイルアンテナエレメントを提供するものである。【００１１】  請求項５記載の発明は、前記請求項１、２及び３記載のアクティブコイル、又は前記請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントとコンデンサーでＬＣ共振回路を実現する手段を提供するものである。【００１２】  請求項６記載の発明は、請求項１から５記載のアクティブコイル又はアクティブコイルアンテナエレメント並びにＬＣ共振回路を利用した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】
【００１３】  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原理を開示する図で、１はインダクタンスがＬのコイル、２はコイルに流れる電流のＧ倍の電流を発生する電流源、３はコイルと電流源の結線端子である。ここで、Ｇは０から１未満の範囲の値である。【００１４】  図１において、３の端子の電圧をｖ、１のコイルに流れる電流をｉとすれば
【数１】
2009010907.tif 000003
である。【００１５】  また２の電流源の電流値をＧ・ｉとすれば、３の端子から流れる電流は
【数２】
2009010907.tif 000004
である。【００１６】  従って、３の端子からコイル及び電流源側を見たインピーダンスは
【数３】
2009010907.tif 000005
である。【００１７】  数式３に数式１を代入すると
【数４】
2009010907.tif 000006
となる。【００１８】  従って本発明による図１のコイルは、図３に示す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。ここで
【数５】
2009010907.tif 000007
である。【００１９】  図２は請求項２記載のコイルのインダクタンスを大きくしたアクティブコイルを実現する手段を示す図で、１はインダクタンスがＬのコイル、２は電流増幅器の電流源出力、３はコイルと電流源の結線端子、４は入力インピーダンスが十分に低く、出力インピーダンスが十分に高く、電流利得Ｇが０以上＋１未満の電流増幅器である。【００２０】  また、図２において、４の電流増幅器の利得Ｇを０以上＋１未満の範囲内で可変すれば数式４に示すようにインダクタンスを可変することが可能で、請求項３記載のインダクタンス可変型アクティブコイルになる。【００２１】  図４は請求項１及び２記載のアクティブコイルにおいて、コイルの代わりにコイルアンテナエレメントを使用した請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントを実現する手段を示す図で、この場合はインダクタンスとアンテナ誘起電圧も大きくすることが可能である。【００２２】  図４において、１はインダクタンスがＬのコイルアンテナエレメント、２は電流増幅器の電流源出力、３はコイルと電流源の結線端子、４は入力インピーダンスが十分に低く、出力インピーダンスが十分に高く、電流利得がＧの電流増幅器、５は１のコイルアンテナエレメントのアンテナ誘起電圧である。【００２３】  一定強度の電磁界空間に置かれたコイルアンテナエレメントの単位インダクタンス当りに誘導する電流をｉＡとすれば、コイルアンテナエレメントの電圧源の誘起電圧は
【数６】
2009010907.tif 000008
となる。【００２４】  端子３の電圧ｖを重ね合わせの定理で求めると
【数７】
2009010907.tif 000009
となる。【００２５】  これに数式１を代入すると
【数８】
2009010907.tif 000010
となって
【数９】
2009010907.tif 000011
となる。これがアクティブコイルアンテナの仮想誘起電圧である。【００２６】  従って、請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントの等価回路は図５に示されるものになる。【００２７】  図６は請求項５記載のＬＣ共振回路を示すもので、前記請求項１、２及び３記載のアクティブコイル、又は前記請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントとコンデンサーでＬＣ共振回路を構成したものである。【００２８】  この場合の共振角周波数は
【数１０】
2009010907.tif 000012
で表される。【００２９】  図６は並列共振回路を示すものであるが、また本発明のアクティブコイル又はアクティブコイルアンテナエレメントを使用して直列共振回路を構成することも可能である。【００３０】  本発明のアクティブコイル又はアクティブコイルアンテナエレメント及びそれを利用したＬＣ共振回路は増幅器を含む帰還回路を構成する。帰還回路は、一巡したループ利得の位相対振幅特性が不適切であれば安定に動作しない。【００３１】  しかし、本発明のアクティブコイル又はアクティブコイルアンテナエレメント及びそれを利用したＬＣ共振回路は安定に動作することをナイキストの判定法で証明する。【００３２】  図７は、請求項２記載のアクティブコイル、請求項３記載のインダクタンス可変型アクティブコイル及び請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントの帰還路を示す図である。【００３３】  図７において、１の帰還路の伝達函数βは
【数１１】
2009010907.tif 000013
である。【００３４】  従って、２の増幅器を含めたループ利得は
【数１２】
2009010907.tif 000014
となる。これをナイキスト軌跡で表すと図８の黒点になる。【００３５】  図８からナイキスト軌跡は点（１，ｊ０）を内側には含まない。故に、ナイキストの判定法からこの帰還ループは安定である。【００３６】  図９は請求項５記載のＬＣ共振回路の帰還路を示す図である。共振回路の共振インピーダンスをＲとすれば、１の帰還路の伝達函数βは
【数１３】
2009010907.tif 000015
である。ここで、共振角周波数と共振回路の良さを示す指数Ｑは
【数１４】
2009010907.tif 000016
【数１５】
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である。【００３７】  従って、ループ利得は
【数１６】
2009010907.tif 000018
となる。これをナイキスト軌跡で表すと図１０になる。【００３８】  図１０からナイキスト軌跡は点（１，ｊ０）を内側には含まない。故に、ナイキストの判定法からこの帰還ループは安定である。
【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になると同時に、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、本発明により電流増幅器の利得を可変することによって可能になる。【００４０】  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。【００４１】  コイルの代わりにコイルアンテナエレメントを使用すれば、小型でも大きなコイルアンテナエレメントと同等のインダクタンスとアンテナ誘起電圧を得ることが可能である。これを電波ウオッチ等に利用すれば産業上の貢献は計り知れないものがある。
【実施例】
【００４２】  図１１は請求項３記載のインダクタンス可変型アクティブコイルの実施例を示す図で、１はコイルである。【００４３】  ２は利得可変型電流増幅器、２０は電流増幅器の利得可変制御端子、２１は基準電圧、２２は２３のトランジスターと組み合わせた帰還増幅器、２４は定電流源、２５は差動回路、２６、２７はカレントミラー回路である。【００４４】  ３はバイアス電流制御回路、３２は３３のトランジスターと組み合わせた帰還増幅器、３４は定電流源、３５は差動回路、３６はカレントミラー回路である。【００４５】  本実施例では、端子２０に与えられた制御電圧によって電流増幅器の利得が変化し、それに伴いコイルの等価インダクタンスが変化するように構成されている。【００４６】  各部のバイアス電流と信号電流は図１１に示すとおりで、電流増幅器の利得を変化してもコイルの端子電圧が常に基準電圧に保たれ、コイルには信号電流しか流れない。【００４７】  従って、２５、３５の差動回路など各素子の整合性は強く要求される。【００４８】  さらに、１のコイルをコイルアンテナエレメントに変えれば請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントの実施例になる。【００４９】  図１２は請求項５記載のＬＣ共振回路の実施例を示す図で、１はコイル、２は利得可変型電流増幅器、３はバイアス電流制御回路、４はコンデンサーである。【００５０】  この場合は、端子２０に与えられる制御電圧によって共振周波数を変化させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】  請求項１及び２記載の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。【００５２】  請求項３記載の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。【００５３】  請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントは、電波ウオッチなどの小型の携帯機器に対して産業上の利用可能性は極めて高いものである。【００５４】  請求項５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。【００５５】  図１３は請求項６記載の電波ウオッチ用受信機の実施例を示す図で、１は請求項５記載のアクティブコイルアンテナ共振回路で、２は受信機である。受信した信号にもとづいてアクセサリードライブ信号を出し、秒、分、時、日、月表示用のモーターを駆動する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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２記載のアクティブコイルを示す図。
【図３】  請求項１及び２記載のアクティブコイルの等価回路図。
【図４】  請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントを示す図。
【図５】  請求項４記載のアクティブコイルアンテナエレメントの等価回路図。
【図６】  請求項５記載のＬＣ共振回路図を示す図。
【図７】  請求項２、３及び４記載のアクティブコイルの帰還路を示す図。
【図８】  ナイキスト軌跡を示す図。
【図９】  請求項５記載のＬＣ共振回路の帰還路を示す図
【図１０】  ナイキスト軌跡を示す図。
【図１１】  請求項１、２、３及び４記載のＬＣ共振回路の実施例を示す図。
【図１２】  請求項５記載のＬＣ共振回路の実施例を示す図。
【図１３】  請求項６記載の電波ウオッチの実施例を示す図。
【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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