JP4297117B2 - Tuning circuit - Google Patents
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Description
本発明は、同調回路に関し、特に、可変容量ダイオードの印加電圧を変化させて同調周波数を可変する同調回路に関する。 The present invention relates to a tuning circuit, and more particularly to a tuning circuit that varies a tuning frequency by changing a voltage applied to a variable capacitance diode.
近年、無線機器の広帯域化が図られている。特に、車載の無線機器では隣接妨害が厳しい環境で使用される場合があり、Q値の高い同調回路が要望されている。 In recent years, the broadband of wireless devices has been attempted. In particular, an in-vehicle wireless device may be used in an environment in which adjacent interference is severe, and a tuning circuit having a high Q value is desired.
図1は従来の同調回路の一例の回路構成図を示す。アンテナ1はトランス2の1次コイルL1及びコンデンサC1の一端に接続されている。1次コイルL1の他端は接地され、コンデンサC1の他端は可変容量ダイオードVcを介して接地されている。コンデンサC1と可変容量ダイオードVcの接続点には抵抗R1を介し同調制御回路3から制御電圧が印加される。同調制御回路3はメモリ4から受信希望周波数に応じた制御電圧データを読み出して制御電圧を生成する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a conventional tuning circuit. The
ここでは、制御電圧に応じた可変容量ダイオードVcとコンデンサC1の合成容量をCtoとしたとき、周波数fr(=1/[2π(L1×Cto)1/2])を中心とする信号が選択されてトランス2の2次コイルL2から次段の復調部に出力される。 Here, a signal centered on the frequency fr (= 1 / [2π (L1 × Cto) 1/2 ]) is selected when the combined capacitance of the variable capacitance diode Vc and the capacitor C1 according to the control voltage is Cto. And output from the secondary coil L2 of the transformer 2 to the demodulator at the next stage.
なお、特許文献1には、直列接続された固定コンデンサと可変容量ダイオードと、コイルが並列に接続され、抵抗器を介して可変容量ダイオードに同調電圧を供給する同調回路において、固定コンデンサとコイルの接続中点が基準電位に接続されることが記載されている。
In
また、特許文献2には、入力コイルと出力コイル及び容量素子または可変容量素子が並列に接続された同調コイルを備えた同調回路が記載されている。また、特許文献3には、同調トランスの一次側に2つの可変容量ダイオードを逆極性となるように並列接続した同調回路が記載されている。
従来の同調回路では、製品出荷時に受信希望周波数に応じた制御電圧データをメモリ4に書き込んでいるため、コイルL1,コンデンサC1,可変容量ダイオードVc等の回路素子定数の経時変化、環境温度変化等によって同調周波数が変動するという問題があった。 In the conventional tuning circuit, control voltage data corresponding to the desired reception frequency is written in the memory 4 at the time of product shipment, so that the circuit element constants such as the coil L1, capacitor C1, variable capacitance diode Vc, etc. change with time, environmental temperature change, etc. There is a problem that the tuning frequency fluctuates due to the above.
車両の無線機器では環境温度が例えば−30°Cから+85°Cの範囲で変化する。一般にコイルは正の温度特性を有し、常温におけるコイルのインダクタンスに比して高温におけるコイルのインダクタンスは増大する。このため、常温における同調周波数特性が図2の破線に示すように、受信希望周波数帯をカバーするように設定していたとしても、高温における同調周波数特性が図2の実線で示すように変化して、受信希望周波数帯をカバーできなくなる。このような同調周波数の変化の影響を小さくしようとすると、同調回路のQ値を低く設定しなければならず、受信感度が低下するという問題があった。 In a vehicle wireless device, the environmental temperature changes within a range of −30 ° C. to + 85 ° C., for example. Generally, a coil has a positive temperature characteristic, and the inductance of the coil at a high temperature is increased as compared with the inductance of the coil at a normal temperature. Therefore, even if the tuning frequency characteristic at normal temperature is set to cover the desired reception frequency band as shown by the broken line in FIG. 2, the tuning frequency characteristic at high temperature changes as shown by the solid line in FIG. As a result, the desired reception frequency band cannot be covered. In order to reduce the influence of such a change in the tuning frequency, the Q value of the tuning circuit has to be set low, resulting in a problem that the reception sensitivity is lowered.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、回路素子定数の経時変化、環境温度変化等による同調周波数の変動を防止する同調回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a tuning circuit that prevents fluctuations in tuning frequency due to changes in circuit element constants over time, environmental temperature changes, and the like.
本発明の同調回路は、直列接続された第1のコンデンサと可変容量ダイオードをコイルと並列接続し、前記可変容量ダイオードの印加電圧を変化させて同調周波数を可変する同調回路において、
前記コイルと接地との間に配置された第2のコンデンサと、
前記コイルと前記第2のコンデンサとの接続点にパルス電圧を供給して固有減衰振動を発生させ、検出した前記固有減衰振動の周波数と目標の同調周波数の差分に基づいて、前記固有減衰振動の周波数が前記目標の同調周波数となるよう前記印加電圧を変化させる同調制御回路を有することにより、回路素子定数の経時変化、環境温度変化等による同調周波数の変動を防止できる。
The tuning circuit of the present invention is a tuning circuit in which a first capacitor and a variable capacitance diode connected in series are connected in parallel with a coil, and a tuning frequency is varied by changing an applied voltage of the variable capacitance diode.
A second capacitor disposed between the coil and ground;
A pulse voltage is supplied to a connection point between the coil and the second capacitor to generate a natural damped vibration, and based on the difference between the detected frequency of the natural damped vibration and a target tuning frequency , by frequency has a tuning control circuit for changing the applied voltage to be a tuning frequency of the target, aging of the circuit parameters, the variation of the tuning frequency due to change in environmental temperature or the like can be prevented.
前記同調回路において、
前記コイルは、トランスの1次コイルであり、
前記同調制御回路は、前記トランスの2次コイルの一端に接続された第3のコンデンサを通して供給される前記固有減衰振動の周波数を検出することができる。
In the tuning circuit,
The coil is a primary coil of a transformer,
The tuning control circuit can detect the frequency of the natural damped oscillation supplied through a third capacitor connected to one end of the secondary coil of the transformer.
また、前記同調回路において、
前記同調制御回路がパルス電圧を供給してから前記印加電圧を変化させるまでの間、前記同調回路からアンテナを切り離すスイッチを有することができる。
In the tuning circuit,
A switch for disconnecting the antenna from the tuning circuit may be provided between the time when the tuning control circuit supplies a pulse voltage and the time when the applied voltage is changed.
本発明によれば、回路素子定数の経時変化、環境温度変化等による同調周波数の変動を防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent fluctuations in the tuning frequency due to changes in circuit element constants over time, environmental temperature changes, and the like.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図3は本発明の同調回路の一実施形態の回路構成図を示す。同図中、アンテナ10はスイッチ11を介しトランス12の1次コイルL1及びコンデンサC1の一端に接続されている。コンデンサC1の他端は可変容量ダイオードVcを介して接地されると共に、コンデンサC2を介して接地されている。また、1次コイルL1の他端はコンデンサC3を介して接地されている。
FIG. 3 shows a circuit configuration diagram of an embodiment of the tuning circuit of the present invention. In the figure, an
コンデンサC1と可変容量ダイオードVc及びコンデンサC2の接続点には抵抗R1を介し同調制御回路13から制御電圧が印加される。1次コイルL1とコンデンサC3の接続点には抵抗R2を介し同調制御回路13からパルス電圧が供給される。また、スイッチ11は同調制御回路13から切り替え信号を供給される。トランス12の2次コイルL2の一端は接地され、他端は次段の復調部に接続されると共に、コンデンサC4を介して同調制御回路13が内蔵するパルスカウンタに接続されている。
A control voltage is applied from the
同調制御回路13は、同調周波数を変更する際に、切り替え信号でスイッチ11をオフし、可変容量ダイオードVcに同調周波数に相当する制御電圧を印加し、コンデンサC3にパルス電圧を印加して、コンデンサC1,C2,可変容量ダイオードVc,1次コイルL1で構成される共振回路に固有減衰振動(即ち共振回路の共振周波数)を発生させ、コンデンサC4を通して供給される固有減衰振動を内蔵するパルスカウンタで単位時間だけカウントすることで固有減衰振動の周波数を検出し、固有減衰振動の周波数が同調周波数と一致するように制御電圧を可変する制御を行う。
When changing the tuning frequency, the
ここで、コンデンサC1と可変容量ダイオードVcは同調周波数を決定するための主たる容量を提供するためのものである。コンデンサC2は可変容量ダイオードVcと並列接続して、図4に示すように、可変容量ダイオードVcの最小容量値をオフセット(増大)するものであり、必ずしも設ける必要はない。なお、図4には電圧−容量特性を可変容量ダイオードVcだけの場合(実線)と、コンデンサC2を並列接続した場合(破線)を示している。 Here, the capacitor C1 and the variable capacitance diode Vc are for providing a main capacitance for determining the tuning frequency. The capacitor C2 is connected in parallel with the variable capacitance diode Vc to offset (increase) the minimum capacitance value of the variable capacitance diode Vc as shown in FIG. 4, and is not necessarily provided. FIG. 4 shows the case where the voltage-capacitance characteristic is only the variable capacitance diode Vc (solid line) and the case where the capacitor C2 is connected in parallel (broken line).
コンデンサC3は、同調制御回路13から供給されるパルス電圧(例えばローレベルが0V、ハイレベルが10V、パルス幅が10msec)のエネルギーを蓄積するためのものである。従って、コンデンサC3の容量値が大きいほど多くのエネルギーが蓄えられ、図5に示すような波形の減衰時間の長い固有減衰振動が得られる。また、この固有減衰振動はパルス電圧を印加することで容易に発生し、コンデンサC1,C2,可変容量ダイオードVc,1次コイルL1で構成される共振回路のQ値が高いほど減衰時間が長くなり、固有減衰振動の周波数を検出するのが容易となる。
The capacitor C3 is for accumulating energy of a pulse voltage (for example, the low level is 0V, the high level is 10V, and the pulse width is 10 msec) supplied from the
また、受信希望周波数を100MHzとし、コンデンサC3の容量値を0.1μFとすると、周波数100MHzでのコンデンサC3のインピーダンスは0.0159Ωと極めて低く、1次コイルL1の他端は実質的に接地状態となり、コンデンサC3は同調周波数に影響を与えないことが分かる。 Also, assuming that the desired reception frequency is 100 MHz and the capacitance value of the capacitor C3 is 0.1 μF, the impedance of the capacitor C3 at a frequency of 100 MHz is extremely low at 0.0159Ω, and the other end of the primary coil L1 is substantially grounded. Thus, it can be seen that the capacitor C3 does not affect the tuning frequency.
コンデンサC4は、パルス電圧をコンデンサC3に印加して発生した固有減衰振動を同調制御回路13に供給するカップリングコンデンサである。コンデンサC4の容量値を5pFとすると、周波数100MHzに対するコンデンサC4のインピーダンスは318Ωとなる。2次コイルL2が接続される復調部のインピーダンスが50Ωとすると、周波数100MHzの信号成分の約1/7が同調制御回路13に供給される。
The capacitor C4 is a coupling capacitor that supplies a natural damping vibration generated by applying a pulse voltage to the capacitor C3 to the
同調制御回路13のパルスカウンタではコンデンサC4を通して供給される図6(A)に示す固有減衰振動の波形を閾値Vthと比較することで図6(B)に示すように2値化し、単位時間当たりのパルス数をカウントすることで固有減衰振動の周波数即ち共振回路の共振周波数を検出する。
In the pulse counter of the
図7は、同調制御回路13が実行する処理のフローチャートを示す。同図中、ステップS1で外部の上位装置から供給される同調周波数(目標周波数fa)の指示を取込む。ステップS2で切り替え信号によりスイッチ11をオフさせ、アンテナ10を共振回路から切り離す。ステップS3で目標周波数faに対応する制御電圧Vaを可変容量ダイオードVcに印加する。なお、同調制御回路13は目標周波数faに対応する制御電圧Vaを予め登録したテーブルを有している。
FIG. 7 shows a flowchart of processing executed by the
次に、ステップS4でコンデンサC3にパルス電圧を印加する。ステップS5でコンデンサC4を通して供給される固有減衰振動を内蔵するパルスカウンタで単位時間カウントして、固有減衰振動の周波数f’を検出する。 Next, a pulse voltage is applied to the capacitor C3 in step S4. In step S5, the intrinsically damped vibration supplied through the capacitor C4 is counted for a unit time by a built-in pulse counter to detect the frequency f 'of the inherently damped vibration.
次に、ステップS6で固有減衰振動の周波数f’と目標周波数faの差周波数(f’−fa)の絶対値が所定値(例えば1KHz)未満であるか否かを判別し、差周波数の絶対値が所定値未満であれば、ステップS10でスイッチ11をオンしてアンテナ10を接続し、この処理を終了する。
Next, in step S6, it is determined whether or not the absolute value of the difference frequency (f′−fa) between the frequency f ′ of the natural damped vibration and the target frequency fa is less than a predetermined value (for example, 1 KHz). If the value is less than the predetermined value, the
一方、差周波数の絶対値が所定値以上であればステップS7で差周波数(f’−fa)の符号が正か否かを判別し、正であれば可変容量ダイオードの容量値を増加させるためにステップS8で制御電圧Vaを微少電圧ΔVだけ減少させ、負であれば可変容量ダイオードの容量値を減少させるためにステップS9で制御電圧Vaを微少電圧ΔVだけ増加させ、こののちステップS4に進む。 On the other hand, if the absolute value of the difference frequency is greater than or equal to a predetermined value, it is determined in step S7 whether or not the sign of the difference frequency (f′−fa) is positive. If it is positive, the capacitance value of the variable capacitance diode is increased. In step S8, the control voltage Va is decreased by a minute voltage ΔV. If negative, the control voltage Va is increased by a minute voltage ΔV in step S9 in order to decrease the capacitance value of the variable capacitance diode, and then the process proceeds to step S4. .
このようにして、素子定数の経時変化、環境温度変化に拘わらず、コンデンサC1,C2,可変容量ダイオードVc,1次コイルL1で構成される共振回路の共振周波数を同調周波数(目標周波数fa)に正確に設定することができ、このため、同調回路のQ値を高くすることができ、受信感度を向上することができる。 In this way, the resonance frequency of the resonance circuit composed of the capacitors C1, C2, the variable capacitance diode Vc, and the primary coil L1 is set to the tuning frequency (target frequency fa) regardless of the element constant change with time and the environmental temperature change. Therefore, the Q value of the tuning circuit can be increased and the reception sensitivity can be improved.
ところで、固有減衰振動の周波数を検出する際にスイッチ11をオフしてアンテナ10を共振回路から切り離すのは、アンテナ10で受信した受信信号がノイズとしてコンデンサC1,C2,可変容量ダイオードVc,1次コイルL1で構成される共振回路に入力され、固有減衰振動の周波数を誤検出することを防止するためである。
By the way, when detecting the frequency of the natural damped oscillation, the
なお、アンテナ10自体も放射抵抗や空間容量によるインピーダンスを有しているため、図8に示すように、スイッチ11のオフ時に、抵抗Rd,コンデンサCd,コイルLdからなりアンテナ10のインピーダンスに相当する疑似負荷20をコンデンサC1,C2,可変容量ダイオードVc,1次コイルL1で構成される共振回路に接続する構成としても良い。
Since the
10 アンテナ
11 スイッチ
12 トランス
13 同調制御回路
L1 1次コイル
L2 2次コイル
C1〜C4 コンデンサ
Vc 可変容量ダイオード
R1,R2 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記コイルと接地との間に配置された第2のコンデンサと、
前記コイルと前記第2のコンデンサとの接続点にパルス電圧を供給して固有減衰振動を発生させ、検出した前記固有減衰振動の周波数と目標の同調周波数の差分に基づいて、前記固有減衰振動の周波数が前記目標の同調周波数となるよう前記印加電圧を変化させる同調制御回路を
有することを特徴とする同調回路。 In a tuning circuit in which a first capacitor and a variable capacitance diode connected in series are connected in parallel with a coil, and a tuning frequency is varied by changing an applied voltage of the variable capacitance diode,
A second capacitor disposed between the coil and ground;
A pulse voltage is supplied to a connection point between the coil and the second capacitor to generate a natural damped vibration, and based on the difference between the detected frequency of the natural damped vibration and a target tuning frequency , tuning circuit, characterized in that the frequency has a tuning control circuit for changing the applied voltage to be a tuning frequency of the target.
前記コイルは、トランスの1次コイルであり、
前記同調制御回路は、前記トランスの2次コイルの一端に接続された第3のコンデンサを通して供給される前記固有減衰振動の周波数を検出することを特徴とする同調回路。 The tuning circuit of claim 1, wherein
The coil is a primary coil of a transformer,
The tuning control circuit detects a frequency of the natural damped oscillation supplied through a third capacitor connected to one end of a secondary coil of the transformer.
前記同調制御回路がパルス電圧を供給してから前記印加電圧を変化させるまでの間、前記同調回路からアンテナを切り離すスイッチを
有することを特徴とする同調回路。 The tuning circuit of claim 2 , wherein
A tuning circuit comprising a switch for disconnecting an antenna from the tuning circuit during a period from when the tuning control circuit supplies a pulse voltage to when the applied voltage is changed.
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