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JP2006121579A - Loop antenna circuit, and transmitter-receiver using the same - Google Patents

Loop antenna circuit, and transmitter-receiver using the same Download PDF

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JP2006121579A
JP2006121579A JP2004309520A JP2004309520A JP2006121579A JP 2006121579 A JP2006121579 A JP 2006121579A JP 2004309520 A JP2004309520 A JP 2004309520A JP 2004309520 A JP2004309520 A JP 2004309520A JP 2006121579 A JP2006121579 A JP 2006121579A
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JP
Japan
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circuit
loop antenna
transmission
reception
series
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JP2004309520A
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Japanese (ja)
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Hisashi Kawai
寿 河合
Yasufumi Yamada
恭文 山田
Noritoshi Furuta
典利 古田
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Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a loop antenna circuit which is suitable for performing two-way simultaneous communication using one loop antenna, and to provide a transmitter-receiver using the loop antenna circuit. <P>SOLUTION: A second capacitor (C2) is connected in parallel to a serial circuit connecting a first capacitor (C1) in series to a loop antenna (2), thereby configuring a loop antenna circuit (1) with both terminals of the second capacitor as signal input and output terminals (3, 4). A transmitting circuit (7) and a receiving circuit (8) are connected in parallel to the input and output terminals. A circuit constant of the loop antenna circuit is determined to incur serial resonance at a transmitting frequency and to incur parallel resonance at a receiving frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一つのループアンテナにより双方向同時通信を行なうのに適したループアンテナ回路、及びそれを用いた送受信装置に関する。   The present invention relates to a loop antenna circuit suitable for performing bidirectional simultaneous communication with one loop antenna, and a transmission / reception apparatus using the loop antenna circuit.

従来より一つのループアンテナにコンデンサやインダクタを接続して複数の周波数で同調をとり、受信アンテナあるいは送信アンテナとして使用する試みがある。図11は、特許文献1に開示されているループアンテナ回路である。この回路はループアンテナ100に一対の給電点112、113を設けると共にループアンテナ100に直列に可変コンデンサC11を接続し、これにインダクタL12とコンデンサC12からなる直列共振回路を直列に接続して閉回路を構成している。そして、更にその直列共振回路に並列にリアクタンスXを接続した構成となっている。   Conventionally, there has been an attempt to use a receiving antenna or a transmitting antenna by connecting a capacitor or an inductor to one loop antenna and tuning it at a plurality of frequencies. FIG. 11 shows a loop antenna circuit disclosed in Patent Document 1. In this circuit, a pair of feed points 112 and 113 are provided in the loop antenna 100, and a variable capacitor C11 is connected in series to the loop antenna 100, and a series resonant circuit including an inductor L12 and a capacitor C12 is connected in series to the closed loop. Is configured. Further, a reactance X is connected in parallel to the series resonance circuit.

インダクタL12とコンデンサC12との直列共振回路は、その共振周波数が可変コンデンサC11により同調されるようなアンテナの第1共振周波数にほぼ等しくなるように構成されている。その第1共振周波数では直列共振回路のインピーダンスはゼロとなるためリアクタンスXは第1共振周波数に何ら影響を与えない。その第1共振周波数以外では直列共振回路のインピーダンスはゼロ以外の値となるため、リアクタンスXの値を調整することにより別の周波数で同調をとることができる。従って、給電点112、113に受信回路又は送信回路を接続することにより2つの周波数での受信又は送信が可能となる。また、ダイプレクサ(分周器)を併用すれば別々の周波数で送信と受信を同時に行なうこともできる。   The series resonance circuit of the inductor L12 and the capacitor C12 is configured so that the resonance frequency is substantially equal to the first resonance frequency of the antenna that is tuned by the variable capacitor C11. Since the impedance of the series resonant circuit is zero at the first resonance frequency, the reactance X has no influence on the first resonance frequency. Other than the first resonance frequency, the impedance of the series resonance circuit is a value other than zero, so that tuning can be performed at another frequency by adjusting the value of the reactance X. Therefore, it is possible to receive or transmit at two frequencies by connecting a receiving circuit or a transmitting circuit to the feeding points 112 and 113. Further, when a diplexer (frequency divider) is used in combination, transmission and reception can be performed simultaneously at different frequencies.

しかし、この図11の回路の場合、ループアンテナ100のリアクタンスが主体的に関与する共振は何れも給電点112、113から見て直列共振となる。直列共振ではインピーダンスが低くなるため図11の回路は出力インピーダンスの低い送信回路とのマッチングを取るのに都合がよい。しかし受信には一般に入力インピーダンスの高い電圧入力回路が使われるため、図11の回路はマッチングを取りにくくて都合が悪い。   However, in the case of the circuit of FIG. 11, the resonance in which the reactance of the loop antenna 100 is mainly involved is a series resonance when viewed from the feeding points 112 and 113. Since the impedance is low in series resonance, the circuit of FIG. 11 is convenient for matching with a transmission circuit having a low output impedance. However, since a voltage input circuit having a high input impedance is generally used for reception, the circuit of FIG. 11 is inconvenient because it is difficult to achieve matching.

また、図11の回路ではループアンテナ100に直列に直列共振回路を接続しているが、直列共振回路はQの値が高いと温度変化等により共振周波数にずれを生じ易い。図11中の直列共振回路も屋外に設置される。そのため温度変化等により共振周波数にずれが生じ、ループアンテナ100を流れる送信電流が大幅に減少して通信に支障をきたす恐れがある。   In the circuit of FIG. 11, a series resonant circuit is connected in series to the loop antenna 100. However, when the Q value of the series resonant circuit is high, the resonant frequency tends to shift due to a temperature change or the like. The series resonant circuit in FIG. 11 is also installed outdoors. Therefore, the resonance frequency is shifted due to a temperature change or the like, and the transmission current flowing through the loop antenna 100 may be greatly reduced, which may hinder communication.

また、特許文献2には一つのループアンテナを使用して送信時には直列共振を、受信時には並列共振をさせる回路が開示されている。しかし、この回路の場合には直列共振と並列共振とをリレーによる回路切り換えで行なっているため双方向の同時通信はできない。
特開平6−177636号公報 実開昭63−85931号公報 電子情報通信学会編「電子情報通信ハンドブック」オーム社出版、1988年、P.525 E.F.Sartori:”Hybrid Transformers",IEEE TRANSACTIONS ON PARTS,MATERIALS AND PACKAGING,VOL.PMP-4,NO.3 (Sept.1968)
Patent Document 2 discloses a circuit that uses a single loop antenna to perform series resonance during transmission and parallel resonance during reception. However, in this circuit, two-way simultaneous communication cannot be performed because series resonance and parallel resonance are performed by switching circuits using a relay.
JP-A-6-177636 Japanese Utility Model Publication No. 63-85931 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, “Electronic Information Communication Handbook”, published by Ohmsha, 1988, p. 525 EFSartori: “Hybrid Transformers”, IEEE TRANSACTIONS ON PARTS, MATERIALS AND PACKAGING, VOL.PMP-4, NO.3 (Sept. 1968)

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その課題は一つのループアンテナを使用して双方向同時通信を行なうのに適したループアンテナ回路、及びそれを用いた送受信装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and the subject thereof is a loop antenna circuit suitable for performing bidirectional simultaneous communication using one loop antenna, and the use thereof. It is to provide a transmission / reception apparatus.

前記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、ループアンテナ(2)と第1のコンデンサ(C1)との直列回路に第2のコンデンサ(C2)を並列に接続し、該第2のコンデンサの両端を信号の入出力端子(3、4)としたことを特徴とするループアンテナ回路である。   The invention according to claim 1 for solving the above-mentioned problem is that a second capacitor (C2) is connected in parallel to a series circuit of a loop antenna (2) and a first capacitor (C1). The loop antenna circuit is characterized in that both ends of the capacitor are signal input / output terminals (3, 4).

このようなループアンテナ回路を送信周波数において直列共振するように回路定数を定めておけば、低い出力インピーダンスを持つ送信回路によりループアンテナに大きな電流を流すことができ効率良く電波を放射させることができる。また、受信周波数において並列共振をするように回路定数を定めておけば入出力端子に大きな受信電圧が発生するため、入力インピーダンスの高い受信回路により高い受信感度を確保することができる。そして入出力端子にそのような送信回路、受信回路を並列接続することにより双方向同時通信を効率良く行なうことができる。   If circuit constants are determined so that such a loop antenna circuit resonates in series at the transmission frequency, a large current can flow through the loop antenna by the transmission circuit having a low output impedance, and radio waves can be radiated efficiently. . In addition, if a circuit constant is determined so as to perform parallel resonance at the reception frequency, a large reception voltage is generated at the input / output terminals, so that a high reception sensitivity can be ensured by a reception circuit having a high input impedance. By connecting such a transmission circuit and a reception circuit in parallel to the input / output terminals, bidirectional simultaneous communication can be efficiently performed.

また、請求項2に記載の発明は、ループアンテナ(2)と第3のコンデンサ(C5)との並列回路に第4のコンデンサ(C6)を直列に接続し、該直列接続した回路の両端を信号の入出力端子(3、4)としたことを特徴とするループアンテナ回路である。
このようなループアンテナ回路も送信周波数において直列共振、受信周波数において並列共振するように回路定数を定めることにより、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏する。
According to the second aspect of the present invention, the fourth capacitor (C6) is connected in series to the parallel circuit of the loop antenna (2) and the third capacitor (C5), and both ends of the series-connected circuit are connected. It is a loop antenna circuit characterized by having signal input / output terminals (3, 4).
Such a loop antenna circuit also achieves the same effect as that of the first aspect of the invention by determining circuit constants so that series resonance occurs at the transmission frequency and parallel resonance occurs at the reception frequency.

また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のループアンテナ回路であって、該回路を使用する送受信装置の送信周波数において直列共振、受信周波数において並列共振を起こすように回路定数を定めたことを特徴とする。
送信周波数において直列共振すれば低い出力インピーダンスを持つ送信回路によりループアンテナに大きな電流を流すことができ効率良く電波を放射させることができる。また、受信周波数において並列共振をすれば入出力端子に大きな受信電圧が発生するため、入力インピーダンスの高い受信回路を使用することで高い受信感度を確保することができる。そして入出力端子にそのような送信回路、受信回路を並列接続することにより双方向同時通信を効率良く行なうことができる。
Further, the invention according to claim 3 is the loop antenna circuit according to claim 1 or 2, wherein the circuit causes a series resonance at a transmission frequency and a parallel resonance at a reception frequency of a transmission / reception apparatus using the circuit. It is characterized by a fixed constant.
If series resonance occurs at the transmission frequency, a large current can be passed through the loop antenna by the transmission circuit having a low output impedance, and radio waves can be radiated efficiently. In addition, if parallel resonance is performed at the reception frequency, a large reception voltage is generated at the input / output terminals. Therefore, high reception sensitivity can be ensured by using a reception circuit with high input impedance. By connecting such a transmission circuit and a reception circuit in parallel to the input / output terminals, bidirectional simultaneous communication can be efficiently performed.

また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のループアンテナ回路において、前記入出力端子(3、4)の一端に直列に抵抗(R2)を追加接続したことを特徴とする。
直列共振回路をその共振周波数に一致する送信周波数で励振する場合、回路定数が温度変化等により僅かでも変化すると共振周波数がずれて回路インピーダンスが大きな割合で変化する。本構成のように直列に抵抗を接続すれば回路のQの値が低下して送信効率は若干低下するが、回路インピーダンスの変化割合は逆に減少する。従って、送信出力の変化を小さくすることができる効果を奏する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the loop antenna circuit according to any one of the first to third aspects, a resistor (R2) is additionally connected in series to one end of the input / output terminals (3, 4). It is characterized by.
When a series resonance circuit is excited with a transmission frequency that matches the resonance frequency, if the circuit constant changes even slightly due to a temperature change or the like, the resonance frequency shifts and the circuit impedance changes at a large rate. If a resistor is connected in series as in this configuration, the Q value of the circuit is lowered and the transmission efficiency is slightly lowered, but the change rate of the circuit impedance is conversely reduced. Therefore, there is an effect that a change in transmission output can be reduced.

また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載のループアンテナ回路の前記入出力端子間に、低出力インピーダンスの送信回路(7)と高入力インピーダンスの受信回路(8)とを並列接続したことを特徴とする送受信装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a low output impedance transmission circuit (7) and a high input impedance reception circuit (between the input / output terminals of the loop antenna circuit according to any one of the first to fourth aspects). 8) is connected in parallel.

このような構成の送受信装置によれば、送信周波数においてはループアンテナ回路は直列共振して回路インピーダンスが低くなる。このため低い出力インピーダンスを持つ送信回路からループアンテナに大きな電流を流すことができ、効率良く電波を放射させることができる。また、受信周波数においてはループアンテナ回路が並列共振して入出力端子間に大きな受信電圧が発生する。このため入力インピーダンスの高い受信回路を使用すれば高い受信感度で電波を受信できる。また、ループアンテナ回路は線形回路となっており異なる周波数での同時動作が可能であるため、異なる送信周波数と受信周波数を用いて双方向同時通信を効率良く行なうことができる。   According to the transmission / reception apparatus having such a configuration, at the transmission frequency, the loop antenna circuit resonates in series and the circuit impedance becomes low. For this reason, a large current can flow from the transmission circuit having a low output impedance to the loop antenna, and radio waves can be radiated efficiently. At the reception frequency, the loop antenna circuit resonates in parallel and a large reception voltage is generated between the input and output terminals. For this reason, if a receiving circuit with high input impedance is used, radio waves can be received with high receiving sensitivity. Further, since the loop antenna circuit is a linear circuit and can operate simultaneously at different frequencies, bidirectional simultaneous communication can be efficiently performed using different transmission frequencies and reception frequencies.

また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の送受信装置において、前記送信回路と受信回路とを並列接続する代わりにハイブリッドトランス(31)を使用した2線4線変換回路(32)を設け、2線側に前記ループアンテナ回路を、4線側に前記送信回路と受信回路とを接続したことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the transmission / reception device according to the fifth aspect, a two-wire four-wire conversion circuit (32) using a hybrid transformer (31) instead of connecting the transmission circuit and the reception circuit in parallel. ) And the loop antenna circuit is connected to the two-wire side, and the transmitting circuit and the receiving circuit are connected to the four-wire side.

このような構成とした場合には送信回路と受信回路とのアイソレーションを図ることができ、送信回路からの送信周波数による信号が受信回路に到達しないようにすることができる。そのようにすれば受信回路にはループアンテナで受信した受信周波数の信号のみが入力されるため信号受信が容易となる。また、ループアンテナで受信した受信周波数の信号は送信回路と受信回路の双方に分配されるがハイブリッドトランスの巻線比を変えることにより送信回路の方により多くの電力を分配することができる。従って、そのようにすることで受信感度の向上を図ることができる。   In such a configuration, it is possible to achieve isolation between the transmission circuit and the reception circuit, and it is possible to prevent a signal having a transmission frequency from the transmission circuit from reaching the reception circuit. By doing so, only the signal of the reception frequency received by the loop antenna is input to the reception circuit, so that signal reception becomes easy. Further, the signal of the reception frequency received by the loop antenna is distributed to both the transmission circuit and the reception circuit, but more power can be distributed to the transmission circuit by changing the winding ratio of the hybrid transformer. Therefore, the reception sensitivity can be improved by doing so.

また、請求項7に記載の発明は、請求項5又は6に記載の送受信装置において、前記ループアンテナ回路の入出力端子の近くにインピーダンス・マッチング用のトランス(11)を設けたことを特徴とする。
このようなインピーダンス・マッチング用のトランスを設けて送信周波数におけるループアンテナ回路のインピーダンスと、並列接続された送信回路、受信回路側とのインピーダンス・マッチングを図れば、送信回路の出力を効率良くループアンテナに導くことができる。
The invention according to claim 7 is characterized in that, in the transmitter / receiver according to claim 5 or 6, an impedance matching transformer (11) is provided near an input / output terminal of the loop antenna circuit. To do.
By providing such impedance matching transformer and impedance matching between the loop antenna circuit at the transmission frequency and the parallel connection of the transmission circuit and the reception circuit, the output of the transmission circuit can be efficiently transmitted to the loop antenna. Can lead to.

また、請求項8に記載の発明は、請求項5乃至7の何れかに記載の送受信装置において、前記送信回路には送信周波数で直列共振する共振回路(26)を出力側に直列に、前記受信回路には受信周波数で直列共振する共振回路(27)を入力側に直列に追加接続したことを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the transmitter / receiver according to any one of claims 5 to 7, wherein the transmitting circuit includes a resonance circuit (26) that resonates in series at a transmission frequency in series with the output side, The receiving circuit is characterized in that a resonance circuit (27) that resonates in series at the reception frequency is additionally connected in series to the input side.

このような構成とした場合、送信周波数においては送信回路の出力端子に接続した直列共振回路はインピーダンスがゼロとなるため送信回路からの出力の妨げとはならない。一方、この送信周波数においては受信回路の入力端子に接続した直列共振回路は高いインピーダンスを示すので送信回路からの出力電力が受信回路で消費されることが阻止される。このため送信回路からの出力電力の効率が向上する効果を奏する。受信周波数においては、受信回路の入力端子に接続した直列共振回路はインピーダンスがゼロとなるため受信の妨げとはならない。一方、この受信周波数においては送信回路の出力端子に接続した直列共振回路は高いインピーダンスを示すので、アンテナで受信した電力が送信回路で消費されることが阻止される。その分、受信回路の受信電力が増加するため受信感度が向上する効果を奏する。   In such a configuration, since the impedance of the series resonant circuit connected to the output terminal of the transmission circuit is zero at the transmission frequency, the output from the transmission circuit is not hindered. On the other hand, at this transmission frequency, the series resonant circuit connected to the input terminal of the receiving circuit exhibits high impedance, so that the output power from the transmitting circuit is prevented from being consumed by the receiving circuit. For this reason, there is an effect that the efficiency of the output power from the transmission circuit is improved. At the reception frequency, the series resonant circuit connected to the input terminal of the reception circuit has zero impedance, and does not hinder reception. On the other hand, at this reception frequency, the series resonant circuit connected to the output terminal of the transmission circuit exhibits high impedance, so that power received by the antenna is prevented from being consumed by the transmission circuit. As a result, the reception power of the reception circuit is increased, so that the reception sensitivity is improved.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。図1は本発明に係るループアンテナ回路の第1の実施形態の回路構成を示したものである。ループアンテナ回路1は、ループアンテナ2と第1のコンデンサC1、第2のコンデンサC2により構成される。コンデンサC1はループアンテナ2に直列に接続され、コンデンサC2はその直列回路に並列に接続される。コンデンサC2の両端は入出力端子3、4に接続されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of a first embodiment of a loop antenna circuit according to the present invention. The loop antenna circuit 1 includes a loop antenna 2, a first capacitor C1, and a second capacitor C2. The capacitor C1 is connected in series with the loop antenna 2, and the capacitor C2 is connected in parallel with the series circuit. Both ends of the capacitor C2 are connected to the input / output terminals 3 and 4.

ループアンテナ2の等価回路はインダクタンスL1との抵抗r1の直列回路で表わされる。抵抗r1はループアンテナ2の抵抗であり小さな値である。入出力端子3、4より見たループアンテナ回路1のインピーダンスZは次のように表わされる。
Z={(1/ωC2)・(ωL1−1/ωC1)−jr1/ωC2}
/{j(ωL1−1/ωC1−1/ωC2)+r1} (1)式
An equivalent circuit of the loop antenna 2 is represented by a series circuit of a resistance r1 with an inductance L1. The resistance r1 is a resistance of the loop antenna 2 and has a small value. The impedance Z of the loop antenna circuit 1 viewed from the input / output terminals 3 and 4 is expressed as follows.
Z = {(1 / ωC2) · (ωL1-1 / ωC1) −jr1 / ωC2}
/ {J (ωL1-1 / ωC1-1 / ωC2) + r1} (1)

インピーダンスZの値は、ω2=1/(L1・C1)と、r1≪1/(ωC2)の双方が満足されるωの値のときに抵抗r1に等しくなる。即ち、図1のループアンテナ回路1は、
ω2=1/(L1・C1) (2)式
を満足する角周波数ω1で直列共振を起こし、そのときのインピーダンスZは小さな抵抗値r1に等しくなる。この状態では並列接続されたコンデンサC2は回路の動作に殆ど影響を与えない。
The value of the impedance Z is equal to the resistance r1 when ω 2 = 1 / (L1 · C1) and r1 << 1 / (ωC2) are satisfied. That is, the loop antenna circuit 1 of FIG.
ω 2 = 1 / (L1 · C1) Series resonance occurs at an angular frequency ω1 satisfying the equation (2), and the impedance Z at that time becomes equal to a small resistance value r1. In this state, the capacitor C2 connected in parallel hardly affects the operation of the circuit.

また、(1)式によれば
ωL1=1/ωC1+1/ωC2 (3)式
が満足される角周波数ωにおいて r1≪1/(ωC2) が満足される場合には、インピーダンスZの値は非常に大きな値となる。即ち、図1のループアンテナ回路1は(3)式を満足する角周波数ω2で並列共振を起こしそのインピーダンスは非常に大きな値となる。
このように角周波数ω1にて直列共振、角周波数ω2にて並列共振を起こすループアンテナ回路1は、双方向同時通信を行なう送受信装置のアンテナ回路として使用した場合にその効果が発揮される。次に、それについて説明する。
Further, according to equation (1), when r1 << 1 / (ωC2) is satisfied at an angular frequency ω that satisfies ωL1 = 1 / ωC1 + 1 / ωC2 (3), the value of impedance Z is very high. Large value. That is, the loop antenna circuit 1 of FIG. 1 causes parallel resonance at an angular frequency ω2 that satisfies the expression (3), and the impedance becomes a very large value.
Thus, the loop antenna circuit 1 that causes series resonance at the angular frequency ω1 and parallel resonance at the angular frequency ω2 exhibits its effect when used as an antenna circuit of a transmission / reception device that performs bidirectional simultaneous communication. Next, it will be described.

図2は、送受信装置の第1の実施形態の構成図である。本実施形態の送受信装置6は、送信回路7と受信回路8とをループアンテナ回路1の入出力端子3、4に並列接続したものである。送信回路7の出力インピーダンスはZ1で、送信周波数f1(角周波数はω1=2πf1)の交流電圧E1を出力する。受信回路8の入力インピーダンスはZ2である。
送信回路7の出力インピーダンスZ1は電力効率を高めるために一般に低い値に設計される。一方、受信回路8は回路設計の容易な電圧入力とされることが多く、その入力インピーダンスZ2は非常に高い値に設計される。
FIG. 2 is a configuration diagram of the first embodiment of the transmission / reception apparatus. In the transmission / reception apparatus 6 of this embodiment, a transmission circuit 7 and a reception circuit 8 are connected in parallel to input / output terminals 3 and 4 of the loop antenna circuit 1. The output impedance of the transmission circuit 7 is Z1, and an AC voltage E1 having a transmission frequency f1 (angular frequency is ω1 = 2πf1) is output. The input impedance of the receiving circuit 8 is Z2.
The output impedance Z1 of the transmission circuit 7 is generally designed to be a low value in order to increase power efficiency. On the other hand, the receiving circuit 8 is often a voltage input that is easy to design, and its input impedance Z2 is designed to a very high value.

送信周波数f1(角周波数ω1)における動作を考えると、入出力端子3、4からループアンテナ2側を見たインピーダンスは直列共振により抵抗r1に等しい。従って、ループアンテナ2には、E1/|Z1+r1|の大きな電流が流れる。コンデンサC1、C2が取り付けられていない場合の電流は E1/|Z1+r1+jωL1| で表わされる値であり、コンデンサC1、C2が取り付けてある場合と比べて非常に小さい。即ち、コンデンサC1、C2を取り付け送信周波数f1にて直列共振を起こさせるようにしたことによりループアンテナ2には大きな電流が流れ、強い電波が放射される効果を生ずる。   Considering the operation at the transmission frequency f1 (angular frequency ω1), the impedance of the loop antenna 2 viewed from the input / output terminals 3 and 4 is equal to the resistance r1 due to series resonance. Therefore, a large current of E1 / | Z1 + r1 | flows through the loop antenna 2. The current when the capacitors C1 and C2 are not attached is a value represented by E1 / | Z1 + r1 + jωL1 |, which is very small as compared with the case where the capacitors C1 and C2 are attached. That is, by attaching the capacitors C1 and C2 and causing series resonance at the transmission frequency f1, a large current flows through the loop antenna 2 and an effect of emitting strong radio waves is produced.

次に、受信周波数f2(角周波数はω2=2πf2)における動作を考える。受信電波は、ループアンテナ2のインダクタンスL1に直列に電圧E2を生成する。送信回路7と受信回路8との並列接続点12、13から送信回路7と受信回路8側を見たインピーダンス、即ち、送信回路7の入力インピーダンスZ1と受信回路8の入力インピーダンスZ2の並列接続インピーダンスをZ3とし、受信回路8の受信電圧をV2とする。受信周波数f2において(3)式が満足されるとすると、即ち、受信周波数f2においてループアンテナ回路1が並列共振を起こすように回路定数が設定してあるとすると、そのときの受信電圧V2は次式で表わされる。
V2=E2・|Z3|/{1/(ω2・C2)} (4)式
Next, consider the operation at the reception frequency f2 (angular frequency is ω2 = 2πf2). The received radio wave generates a voltage E2 in series with the inductance L1 of the loop antenna 2. Impedance of the transmission circuit 7 and the reception circuit 8 viewed from the parallel connection points 12 and 13 between the transmission circuit 7 and the reception circuit 8, that is, the parallel connection impedance of the input impedance Z1 of the transmission circuit 7 and the input impedance Z2 of the reception circuit 8 Is Z3, and the reception voltage of the reception circuit 8 is V2. If the expression (3) is satisfied at the reception frequency f2, that is, if the circuit constant is set so that the loop antenna circuit 1 causes parallel resonance at the reception frequency f2, the reception voltage V2 at that time is It is expressed by a formula.
V2 = E2 · | Z3 | / {1 / (ω2 · C2)} (4)

これに対し、コンデンサC1、C2が取り付けてない場合の受信電圧V2は次のようになる。
V2=E2・|Z3|/|Z3+jω2・L1| (5)式
(3)式より、
ω2・L1−1/(ω2・C1)=1/(ω2・C2)>0
これより、
ω2・L1>1/(ω2・C1)
On the other hand, the reception voltage V2 when the capacitors C1 and C2 are not attached is as follows.
V2 = E2 · | Z3 | / | Z3 + jω2 · L1 | (5) Expression From the expression (3),
ω2 · L1-1 / (ω2 · C1) = 1 / (ω2 · C2)> 0
Than this,
ω2 ・ L1> 1 / (ω2 ・ C1)

インピーダンスZ3は抵抗と考えてよいので(4)式の分母の値は(5)式の分母の値よりかなり小さい。従って(4)式で計算される受信電圧V2の値は(5)式で計算される受信電圧V2の値よりかなり大きな値となる。即ち、コンデンサC1、C2を取り付けて受信周波数f2にて並列共振を起こさせるようにしたことにより送信回路7の受信電圧V2に大きな電圧が得られる効果を生ずる。   Since the impedance Z3 may be considered as a resistance, the value of the denominator of the equation (4) is considerably smaller than the value of the denominator of the equation (5). Therefore, the value of the reception voltage V2 calculated by the equation (4) is considerably larger than the value of the reception voltage V2 calculated by the equation (5). That is, by attaching the capacitors C1 and C2 and causing parallel resonance at the reception frequency f2, an effect that a large voltage can be obtained in the reception voltage V2 of the transmission circuit 7 is produced.

このようにループアンテナ2に図1に示すようにコンデンサC1、C2を追加する。コンデンサC1、C2の容量は送信周波数f1にて(2)式が満足されて直列共振を起こすように、また受信周波数f2にて(3)式が満足されて並列共振を起こすように決定する。そのように回路定数を決めたループアンテナ回路1を用いて図2に示すような送受信装置6を構成する。そのように構成すればループアンテナ2には送信周波数f1の大きな送信電流が流れて強い電波が放射され、受信回路8には受信周波数f2の大きな受信電圧V2が得られる効果を奏する。   Thus, the capacitors C1 and C2 are added to the loop antenna 2 as shown in FIG. The capacitances of the capacitors C1 and C2 are determined so that the expression (2) is satisfied at the transmission frequency f1 to cause series resonance, and the expression (3) is satisfied at the reception frequency f2 to cause parallel resonance. A transmission / reception apparatus 6 as shown in FIG. 2 is configured using the loop antenna circuit 1 in which circuit constants are determined in this way. With such a configuration, a large transmission current of the transmission frequency f1 flows through the loop antenna 2 and a strong radio wave is radiated, and the reception circuit 8 has an effect of obtaining a reception voltage V2 of a large reception frequency f2.

図3は、図1に示した第1の実施形態のループアンテナ回路1の変形実施形態である。本ループアンテナ回路1aは、入出力端子3、4の一端である端子3とコンデンサC2の一端との間に抵抗R2を追加したものである。コンデンサC1、C2の容量は図1のループアンテナ回路1と同じように、送信周波数f1にて直列共振、受信周波数f2にて並列共振を起こすように決める。   FIG. 3 is a modified embodiment of the loop antenna circuit 1 of the first embodiment shown in FIG. This loop antenna circuit 1a is obtained by adding a resistor R2 between a terminal 3 which is one end of input / output terminals 3 and 4 and one end of a capacitor C2. The capacitances of the capacitors C1 and C2 are determined so as to cause series resonance at the transmission frequency f1 and parallel resonance at the reception frequency f2, as in the loop antenna circuit 1 of FIG.

図1のループアンテナ回路1の入出力端子3、4に送信周波数f1の送信電圧を印加した場合、直列共振を起こして入出力端子3、4から見たインピーダンスZはリアクタンス分はゼロで抵抗値がr1となる。しかし、温度変化等でインダクタンスL1、コンデンサC1の値が変化すると(1)で計算されるインピーダンスZのリアクタンス分はゼロにならず、|Z|>r1 となる。   When a transmission voltage having a transmission frequency f1 is applied to the input / output terminals 3 and 4 of the loop antenna circuit 1 of FIG. 1, the impedance Z seen from the input / output terminals 3 and 4 due to series resonance is zero and has a resistance value. Becomes r1. However, when the values of the inductance L1 and the capacitor C1 change due to a temperature change or the like, the reactance of the impedance Z calculated in (1) does not become zero, and | Z |> r1.

受信回路の入力インピーダンスZ2は十分に大きいとするとループアンテナ2に流れる電流はE1/|Z1+Z|で表わされるので、リアクタンス分が現れ |Z|>r1 となると電流は減少する。直列共振のQ(Quality factor)の値が大きい場合には共振周波数と送信周波数f1とに僅かの差が生じただけでインピーダンス|Z|は大きく変化する。インピーダンス|Z|の変化率が大きいとループアンテナ2に流れる電流の変化率も大きく送信電波の強度は大きく変化する。   If the input impedance Z2 of the receiving circuit is sufficiently large, the current flowing through the loop antenna 2 is expressed by E1 / | Z1 + Z |. Therefore, when the reactance appears and | Z |> r1, the current decreases. When the Q (Quality factor) value of the series resonance is large, the impedance | Z | changes greatly only by causing a slight difference between the resonance frequency and the transmission frequency f1. If the rate of change of the impedance | Z | is large, the rate of change of the current flowing through the loop antenna 2 is also large, and the intensity of the transmission radio wave changes greatly.

送信回路7が生成する電圧E1と送信周波数f1が一定にも関わらず温度変化等によりループアンテナ回路1の直列共振周波数が変化し、それにより送信電波の強度が大きく変化することは安定した通信の障害となる。そこで、図3のループアンテナ回路1aでは直列に抵抗R2を追加して直列共振時のQの値を下げている。抵抗R2を追加すればQの値が下がって送信電波の強度は減少する。反面、直列共振周波数が送信周波数f1からずれた場合の入出力端子3、4から見たインピーダンスZの変化割合は小さくなるので送信電波の強度の変化割合は逆に小さくなる。即ち、送信電波の強度を少し犠牲にして送信電波の強度の安定化を図ったのが図3のループアンテナ回路1aである。従って、送信電波の強度の安定性を重視する場合には、図1のループアンテナ回路1の代わりに図3のループアンテナ回路1aを採用することが好ましい。   Although the voltage E1 generated by the transmission circuit 7 and the transmission frequency f1 are constant, the series resonance frequency of the loop antenna circuit 1 changes due to a temperature change or the like, so that the intensity of the transmission radio wave greatly changes. It becomes an obstacle. Therefore, in the loop antenna circuit 1a of FIG. 3, a resistance R2 is added in series to lower the Q value at the time of series resonance. If the resistor R2 is added, the value of Q decreases and the intensity of the transmitted radio wave decreases. On the other hand, when the series resonance frequency deviates from the transmission frequency f1, the rate of change of the impedance Z as viewed from the input / output terminals 3 and 4 is small, so the rate of change of the intensity of the transmission radio wave is conversely small. That is, the loop antenna circuit 1a shown in FIG. 3 stabilizes the intensity of the transmission radio wave at the expense of the intensity of the transmission radio wave. Therefore, when importance is attached to the stability of the intensity of the transmission radio wave, it is preferable to employ the loop antenna circuit 1a of FIG. 3 instead of the loop antenna circuit 1 of FIG.

図4は、図2に示した送受信装置6の変形実施形態である。ループアンテナ回路として図3のループアンテナ回路1aを採用しているが、図1のループアンテナ回路1を用いてもよい。本実施形態の送受信装置10は送信回路7と受信回路8の並列接続点12、13とループアンテナ回路1aとの間の距離が長く、その間をケーブル17で接続する必要がある場合に適した実施形態である。   FIG. 4 is a modified embodiment of the transmission / reception device 6 shown in FIG. Although the loop antenna circuit 1a of FIG. 3 is adopted as the loop antenna circuit, the loop antenna circuit 1 of FIG. 1 may be used. The transmission / reception apparatus 10 according to this embodiment is suitable for a case where the distance between the parallel connection points 12 and 13 of the transmission circuit 7 and the reception circuit 8 and the loop antenna circuit 1a is long, and it is necessary to connect the cable 17 between them. It is a form.

図2の送受信装置6と異なる点は、ループアンテナ回路1aの近くにインピーダンス・マッチング用のトランス11が追加してある点である。ケーブル17の特性インピーダンスをZ0とする。トランス11の一次巻線数n1と二次巻線数n2との比は、一次側からループアンテナ2側を見たインピーダンスが特性インピーダンスZ0に等しくなるように決定する。即ち、
Z0=(n1/n2)2・(R2+r1) (6)式
となるように決める。
The difference from the transmission / reception apparatus 6 of FIG. 2 is that an impedance matching transformer 11 is added near the loop antenna circuit 1a. The characteristic impedance of the cable 17 is assumed to be Z0. The ratio of the number of primary windings n1 and the number of secondary windings n2 of the transformer 11 is determined so that the impedance when the loop antenna 2 side is viewed from the primary side is equal to the characteristic impedance Z0. That is,
Z0 = (n1 / n2) 2 · (R2 + r1) It is determined so as to satisfy the equation (6).

また、並列接続点12、13から並列接続された送信回路7と受信回路8側を見たインピーダンスZ3とし、その値が特性インピーダンスZ0に等しくなるようにする。受信回路8の入力インピーダンスZ2は送信回路7の出力インピーダンスZ1より十分に高くしてあるので、インピーダンスZ3はインピーダンスZ1に等しい。従って、送信回路7の出力インピーダンスZ1の値が特性インピーダンスZ0に等しくなるように設計する。こうすることでインピーダンス・マッチングがとれ、ループアンテナ回路1aには送信回路7が外部に供給することのできる最大電力が供給される。   Further, the impedance Z3 is the impedance Z3 as seen from the side of the transmission circuit 7 and the reception circuit 8 connected in parallel from the parallel connection points 12 and 13, and the value is made equal to the characteristic impedance Z0. Since the input impedance Z2 of the receiving circuit 8 is sufficiently higher than the output impedance Z1 of the transmitting circuit 7, the impedance Z3 is equal to the impedance Z1. Therefore, the value of the output impedance Z1 of the transmission circuit 7 is designed to be equal to the characteristic impedance Z0. By doing so, impedance matching is achieved, and the loop antenna circuit 1a is supplied with the maximum power that the transmission circuit 7 can supply to the outside.

図5は、図4に示した送受信装置10の他の変形実施形態である。本実施形態の送受信装置20は、送信回路7の出力と並列接続点12、13との間にインピーダンス・マッチング用のトランス14を追加取り付けしたものである。この回路構成は、送信回路7の出力インピーダンスZ1がケーブル17の特性インピーダンスZ0より低くてマッチングがとれない場合に適している。追加したトランス14の二次側(ケーブル17側)から送信回路7を見たインピーダンスがケーブル17の特性インピーダンスZ0に等しくなるように巻線比を決定する。即ち、トランス14の一次巻線数n3と二次巻線数n4との比が次の式を満たすように決める。
Z0=(n4/n3)2・Z1 (7)式
FIG. 5 shows another modified embodiment of the transmission / reception apparatus 10 shown in FIG. The transmission / reception apparatus 20 of this embodiment is obtained by additionally attaching an impedance matching transformer 14 between the output of the transmission circuit 7 and the parallel connection points 12 and 13. This circuit configuration is suitable when the output impedance Z1 of the transmission circuit 7 is lower than the characteristic impedance Z0 of the cable 17 and matching is not possible. The winding ratio is determined so that the impedance of the transmission circuit 7 viewed from the secondary side (cable 17 side) of the added transformer 14 is equal to the characteristic impedance Z0 of the cable 17. That is, the ratio of the number of primary windings n3 and the number of secondary windings n4 of the transformer 14 is determined so as to satisfy the following expression.
Z0 = (n4 / n3) 2 · Z1 (7) Formula

巻線比をこのようにした場合には送信回路7からは最大の電力が供給され、その電力は全てループアンテナ回路1aに供給されて強い送信電波が放射される。また、この回路構成の場合、トランス14の二次側端子から送信回路7を見たインピーダンスが送信回路7の出力インピーダンスZ1より高くなるため、受信回路8の受信電圧V2はトランス14を取り付けない場合に比べて大きくなる効果もある。   When the winding ratio is set in this way, the maximum power is supplied from the transmission circuit 7, and all the power is supplied to the loop antenna circuit 1a to radiate strong transmission radio waves. In the case of this circuit configuration, since the impedance of the transmission circuit 7 viewed from the secondary terminal of the transformer 14 is higher than the output impedance Z1 of the transmission circuit 7, the reception voltage V2 of the reception circuit 8 is not attached to the transformer 14. There is also an effect that becomes larger than.

図6は、図4に示した送受信装置10の更に別の変形実施形態を示したものである。本実施形態の送受信装置25は、図4に示した送受信装置10の送信回路7の出力に直列にコンデンサC3とインダクタンスL2とからなる直列共振回路26を、受信回路8の入力に直列にコンデンサC4とインダクタンスL3とからなる直列共振回路27を追加したものである。直列共振回路26の共振周波数は送信周波数f1に、直列共振回路27の共振周波数は受信周波数f2に一致するように回路定数を設定しておく。   FIG. 6 shows still another modified embodiment of the transmission / reception apparatus 10 shown in FIG. The transmission / reception device 25 of this embodiment includes a series resonance circuit 26 including a capacitor C3 and an inductance L2 in series with the output of the transmission circuit 7 of the transmission / reception device 10 shown in FIG. 4, and a capacitor C4 in series with the input of the reception circuit 8. And a series resonance circuit 27 including an inductance L3. The circuit constants are set so that the resonance frequency of the series resonance circuit 26 coincides with the transmission frequency f1, and the resonance frequency of the series resonance circuit 27 coincides with the reception frequency f2.

送信周波数f1では直列共振回路26は短絡状態となる。従って、送信回路7の出力に対しては直列共振回路26は何の妨げにもならない。他方の直列共振回路27は、この送信周波数f1では高いインピーダンスを示す。従って、並列接続点12、13から受信回路8を見たインピーダンスは直列共振回路27の追加により追加前よりも高くなる。これにより送信回路7の出力電力の内、受信回路8で消費される電力が減少してその分だけループアンテナ回路1aに供給される電力が増加する効果がもたらされる。   At the transmission frequency f1, the series resonance circuit 26 is short-circuited. Therefore, the series resonance circuit 26 does not interfere with the output of the transmission circuit 7. The other series resonant circuit 27 exhibits a high impedance at the transmission frequency f1. Therefore, the impedance of the receiving circuit 8 viewed from the parallel connection points 12 and 13 becomes higher than before the addition due to the addition of the series resonance circuit 27. As a result, of the output power of the transmission circuit 7, the power consumed by the reception circuit 8 is reduced, and the power supplied to the loop antenna circuit 1a is increased accordingly.

また、受信周波数f2では直列共振回路27は短絡状態となるため、直列共振回路27の存在は受信回路8による受信と妨げにならない。一方、この受信周波数f2では直列共振回路26は高いインピーダンスを示す。従って、並列接続点12、13から送信回路7を見たインピーダンスは直列共振回路26の追加により追加前よりも著しく高くなる。これにより受信された電力の内、送信回路7に流れる電力が減少してその分だけ受信回路8に流れる電力が増加し、受信電圧V2が大きくなる効果がもたらされる。   Further, since the series resonant circuit 27 is short-circuited at the reception frequency f2, the presence of the series resonant circuit 27 does not interfere with reception by the receiving circuit 8. On the other hand, the series resonant circuit 26 exhibits high impedance at the reception frequency f2. Therefore, the impedance of the transmission circuit 7 viewed from the parallel connection points 12 and 13 is significantly higher than before the addition due to the addition of the series resonance circuit 26. As a result, of the received power, the power flowing through the transmission circuit 7 decreases, the power flowing through the reception circuit 8 increases accordingly, and the reception voltage V2 increases.

このようにして直列共振回路26、27を追加することにより送信電力効率が高まり、受信感度も高まる効果がもたらされる。なお、図5に示した送受信装置20の場合も、図6と同じように直列共振回路26、27を追加することにより同じ効果を得ることができる。   By adding the series resonant circuits 26 and 27 in this way, the transmission power efficiency is increased and the reception sensitivity is also increased. In the case of the transmitting / receiving apparatus 20 shown in FIG. 5, the same effect can be obtained by adding the series resonant circuits 26 and 27 as in FIG.

図7は、図4に示した送受信装置10の更に別の変形実施形態を示したものである。本実施形態の送受信装置30は、図4に示した送受信装置10の送信回路7、受信回路8側にハイブリッドトランス31を使用した2線4線変換回路32を追加取り付けしたものである。   FIG. 7 shows still another modified embodiment of the transmission / reception apparatus 10 shown in FIG. The transmission / reception device 30 of this embodiment is obtained by additionally attaching a 2-wire / four-wire conversion circuit 32 using a hybrid transformer 31 to the transmission circuit 7 and reception circuit 8 sides of the transmission / reception device 10 shown in FIG.

2線4線変換回路は公衆電話網でよく採用される回路で、上り/下りの回線を共用する2線式区間と、上りと下りに個別の2線を採用する4線式区間との接続部分に取り付けられる。2線式線路には送受話器が、4線式の内の2線には送信回路、他の2線には受信回路が接続される。そして、2線4線変換回路は、送信回路が接続される2線式線路と受信回路が接続される2線式線路との間に相互干渉がないように構成されている点に特徴がある。   The 2-wire 4-wire conversion circuit is a circuit that is often used in public telephone networks, and it connects a 2-wire section that shares uplink / downlink lines with a 4-wire section that uses separate two lines for uplink and downlink. Attached to the part. A transmitter / receiver is connected to the two-wire line, a transmitter circuit is connected to two of the four-wire lines, and a receiver circuit is connected to the other two lines. The 2-wire 4-wire conversion circuit is characterized in that there is no mutual interference between the 2-wire line to which the transmission circuit is connected and the 2-wire line to which the reception circuit is connected. .

このような特徴を有する2線4線変換回路には様々な回路構成が提案されている。図7中に示した2線4線変換回路32はその一例であり、「背景技術」に記載した非特許文献1、2に紹介されている回路構成である。この2線4線変換回路32は、ハイブリッドトランス31と抵抗R3により構成される。ハイブリッドトランス31は、一次巻線、二次巻線を有する絶縁トランスである。一次巻線が2線回路側で、その両端端子33、34にはケーブル17が接続される。   Various circuit configurations have been proposed for the 2-wire 4-wire conversion circuit having such characteristics. The 2-wire 4-wire conversion circuit 32 shown in FIG. 7 is an example thereof, and has a circuit configuration introduced in Non-Patent Documents 1 and 2 described in “Background Art”. The two-wire / four-wire conversion circuit 32 includes a hybrid transformer 31 and a resistor R3. The hybrid transformer 31 is an insulating transformer having a primary winding and a secondary winding. The primary winding is on the two-wire circuit side, and the cable 17 is connected to both end terminals 33 and 34 thereof.

二次巻線が4線回路側で中間タップが設けられている。中間タップには抵抗R3が接続され、抵抗R3の他端は共通に接続された端子36、38に接続されている。二次巻線の一端35と端子36との間には送信回路7の出力信号線が接続され、二次巻線の他端37と端子38間には受信回路8の入力信号線が接続される。   An intermediate tap is provided on the 4-wire circuit side of the secondary winding. A resistor R3 is connected to the intermediate tap, and the other end of the resistor R3 is connected to commonly connected terminals 36 and 38. The output signal line of the transmission circuit 7 is connected between one end 35 of the secondary winding and the terminal 36, and the input signal line of the reception circuit 8 is connected between the other end 37 of the secondary winding and the terminal 38. The

一次巻線の巻数をn5、二次巻線の端子35と中間タップ間の巻数をn6、端子37と中間タップ間の巻数をn7とし、一次巻線の両端33、34よりケーブル17側を見たインピーダンスは抵抗と見なしてその値をR4とする。また、送信回路7の出力インピーダンスZ1、受信回路8の入力インピーダンスZ2は共に抵抗とする。この2線4線変換回路32は、各抵抗、各巻線間に次のような関係が成立するように回路定数を設定すると、送信回路7と受信回路8間に相互干渉が生じなくなる(例えば、非特許文献1参照)。
p=n6/n5
q=n7/n5
Z1=p(p+q)・R4
Z2=q(p+q)・R4
R3=pq・R4
The number of turns of the primary winding is n5, the number of turns between the terminal 35 and the intermediate tap of the secondary winding is n6, the number of turns between the terminal 37 and the intermediate tap is n7, and the cable 17 side is viewed from both ends 33 and 34 of the primary winding. The impedance is regarded as a resistance and its value is R4. The output impedance Z1 of the transmission circuit 7 and the input impedance Z2 of the reception circuit 8 are both resistors. When the circuit constants are set so that the following relationship is established between the resistors and the windings of the two-wire / four-wire conversion circuit 32, mutual interference does not occur between the transmission circuit 7 and the reception circuit 8 (for example, Non-patent document 1).
p = n6 / n5
q = n7 / n5
Z1 = p (p + q) · R4
Z2 = q (p + q) .R4
R3 = pq · R4

即ち、上記5式が成立するように抵抗R3の値、ハイブリッドトランス31の巻数n5、n6、n7を決定すると、受信回路8の受信電圧V2には送信回路7の出力する送信信号が現れなくなる。送信回路7から出力された電力は、ループアンテナ回路1a内の抵抗r1、R2と、2線4線変換回路32内の抵抗R3により消費される。反対にループアンテナ2が受信してハイブリッドトランス31の一次巻線に入力した電力は、巻線比 n6:n7 の比率で送信回路7側と受信回路8側に分配される。   That is, when the value of the resistor R3 and the number of turns n5, n6, and n7 of the hybrid transformer 31 are determined so that the above equation 5 is established, the transmission signal output from the transmission circuit 7 does not appear in the reception voltage V2 of the reception circuit 8. The power output from the transmission circuit 7 is consumed by the resistors r1 and R2 in the loop antenna circuit 1a and the resistor R3 in the 2-wire 4-wire conversion circuit 32. On the other hand, the power received by the loop antenna 2 and input to the primary winding of the hybrid transformer 31 is distributed to the transmission circuit 7 side and the reception circuit 8 side at a winding ratio n6: n7.

このような動作をすることから、図7に示す送受信装置30では受信回路8の受信電圧V2には受信周波数f2の信号しか現れなくなる。従って、受信回路8による信号受信が容易となる効果を奏する。また、巻数比 n7/n6 を高めることにより受信電圧V2を大きくすることができる。   Due to such an operation, in the transmission / reception apparatus 30 shown in FIG. 7, only the signal of the reception frequency f2 appears in the reception voltage V2 of the reception circuit 8. Therefore, there is an effect that signal reception by the receiving circuit 8 is facilitated. Further, the reception voltage V2 can be increased by increasing the turn ratio n7 / n6.

なお、この送受信装置30の場合も図5中の送信回路7のように、出力側にインピーダンス・マッチング用のトランス14を追加してインピーダンス・マッチングを図れば送信電力効率を高めることができる。また、図6に示したような直列共振回路26を送信回路7の出力側に追加すれば、受信電圧V2の値を大きくすることができる。   In the case of the transmission / reception apparatus 30 as well, the transmission power efficiency can be improved if impedance matching is performed by adding an impedance matching transformer 14 on the output side like the transmission circuit 7 in FIG. If the series resonance circuit 26 as shown in FIG. 6 is added to the output side of the transmission circuit 7, the value of the reception voltage V2 can be increased.

図8は本発明に係るループアンテナ回路の第2の実施形態の回路構成を示したものである。このループアンテナ回路1bは、ループアンテナ2と第3のコンデンサC5、第4のC6により構成される。コンデンサC5はループアンテナ2に並列に接続され、コンデンサC6は入出力端子3、4の一端3とコンデンサC5の一端との間に接続される。   FIG. 8 shows a circuit configuration of a second embodiment of the loop antenna circuit according to the present invention. The loop antenna circuit 1b includes a loop antenna 2, a third capacitor C5, and a fourth C6. The capacitor C5 is connected to the loop antenna 2 in parallel, and the capacitor C6 is connected between one end 3 of the input / output terminals 3 and 4 and one end of the capacitor C5.

入出力端子3、4より見たループアンテナ回路1bのインピーダンスZは次のように表わされる。但し、抵抗r1の値は小さく、ωL1≫r1 と仮定する。
Z=−j(ωC5+ωC6−1/ωL1)/{ωC6・(ωC5−1/ωL1)}
(8)式
このインピーダンスZの値は、角周波数ωが次式を満足するときにゼロとなる。
ω2=1/{L1・(C5+C6)} (9)式
しかし、実際には完全にゼロとはならず、r1に殆ど等しい小さな値となる。即ち、ループアンテナ回路1bは、(9)式を満足する角周波数ωにて直列共振を起こす。
The impedance Z of the loop antenna circuit 1b viewed from the input / output terminals 3 and 4 is expressed as follows. However, it is assumed that the value of the resistor r1 is small and ωL1 >> r1.
Z = −j (ωC5 + ωC6-1 / ωL1) / {ωC6 · (ωC5-1 / ωL1)}
(8) Expression The value of the impedance Z becomes zero when the angular frequency ω satisfies the following expression.
ω 2 = 1 / {L1 · (C5 + C6)} (9) However, in practice, it is not completely zero, and becomes a small value almost equal to r1. That is, the loop antenna circuit 1b causes series resonance at an angular frequency ω that satisfies the expression (9).

また、(8)式によればインピーダンスZの値は、角周波数ωが次式を満足するときに分母がゼロとなって非常に大きな値となる。
ω2=1/(L1・C5) (10)式
即ち、ループアンテナ回路1bは、(10)式を満足する角周波数ωにて並列共振を起こす。
Further, according to the equation (8), the value of the impedance Z becomes a very large value with the denominator being zero when the angular frequency ω satisfies the following equation.
ω 2 = 1 / (L1 · C5) Equation (10) In other words, the loop antenna circuit 1b causes parallel resonance at an angular frequency ω that satisfies Equation (10).

次に、このように(3)式を満たす角周波数ωにて直列共振、(10)式を満たす角周波数ωにて並列共振を起こすループアンテナ回路1bを、前と同じように双方向同時通信を行なう送受信装置のアンテナ回路として使用する場合について説明する。図9は、そのような第2の実施形態の送受信装置の例で、前述した図2に相当する回路である。   Next, the loop antenna circuit 1b that causes the series resonance at the angular frequency ω satisfying the expression (3) and the parallel resonance at the angular frequency ω satisfying the expression (10) as described above is used for bidirectional simultaneous communication as before. A case where the antenna circuit is used as an antenna circuit of a transmitting / receiving apparatus that performs the above will be described. FIG. 9 is an example of such a transmitting / receiving apparatus according to the second embodiment, and is a circuit corresponding to FIG. 2 described above.

ループアンテナ回路1bの回路定数は、送信回路7の送信周波数f1にて直列共振、受信周波数f2において並列共振を起こすようにコンデンサC5、C6の値を設定しておく。送信周波数f1においては、直列共振によりループアンテナ回路1bのインピーダンスはr1に等しい小さい値となるため、図2の送受信装置6の場合と同様にループアンテナ2にはコンデンサC5、C6がない場合よりも大きな電流が流れる。従って、強い電波が放射される効果を生ずる。   As the circuit constant of the loop antenna circuit 1b, the values of the capacitors C5 and C6 are set so that series resonance occurs at the transmission frequency f1 of the transmission circuit 7 and parallel resonance occurs at the reception frequency f2. At the transmission frequency f1, because of the series resonance, the impedance of the loop antenna circuit 1b becomes a small value equal to r1, so that the loop antenna 2 does not have capacitors C5 and C6 as in the case of the transmission / reception device 6 of FIG. A large current flows. Therefore, an effect of emitting a strong radio wave is produced.

受信周波数f2においてはループアンテナ回路1bは並列共振を起こし、受信回路8の受信電圧V2は次のようになる。
V2=E2・|Z3/(ω2・L1)| (11)式
ここでZ3は、並列接続点12、13から送信回路7と受信回路8側を見たインピーダンスである。コンデンサC5、C6が取り付けてない場合の受信電圧V2は次のように表わされる。
V2=E2・|Z3/(Z3+ω2・L1)| (12)式
インピーダンスZ3は殆ど抵抗と考えられるので(11)式の分母は(12)式の分母よりも明らかに小さい。従って、コンデンサC5、C6を接続したことにより受信電圧V2は非常に大きな値となる効果を生ずる。
At the reception frequency f2, the loop antenna circuit 1b causes parallel resonance, and the reception voltage V2 of the reception circuit 8 is as follows.
V2 = E2 · | Z3 / (ω2 · L1) | (11) where Z3 is the impedance when the transmission circuit 7 and the reception circuit 8 are viewed from the parallel connection points 12 and 13. The reception voltage V2 when the capacitors C5 and C6 are not attached is expressed as follows.
V2 = E2 · | Z3 / (Z3 + ω2 · L1) | Equation (12) Since the impedance Z3 is considered to be almost a resistance, the denominator of Equation (11) is clearly smaller than the denominator of Equation (12). Therefore, by connecting the capacitors C5 and C6, there is an effect that the reception voltage V2 becomes a very large value.

図10は、図8に示した第2の実施形態のループアンテナ回路1bの変形実施形態であり、図1の第1の実施形態のループアンテナ回路1の変形実施形態である図3のループアンテナ回路1aに相当するものである。本ループアンテナ回路1cは、コンデンサC6に直列に抵抗R2を追加したものである。コンデンサC5、C6の値は、図8のループアンテナ回路1bと同じで送信周波数f1にて直列共振、受信周波数f2にて並列共振を起こすように設定する。
抵抗R2を追加した理由は図3のループアンテナ回路1aの場合と同様であり、直列共振のQの値を下げて共振周波数が送信周波数f1からずれた場合の送信電波の強度変化を少なくするためである。
10 is a modified embodiment of the loop antenna circuit 1b of the second embodiment shown in FIG. 8, and is a modified embodiment of the loop antenna circuit 1 of the first embodiment of FIG. This corresponds to the circuit 1a. The loop antenna circuit 1c is obtained by adding a resistor R2 in series with a capacitor C6. The values of the capacitors C5 and C6 are set to cause series resonance at the transmission frequency f1 and parallel resonance at the reception frequency f2 as in the loop antenna circuit 1b of FIG.
The reason for adding the resistor R2 is the same as in the case of the loop antenna circuit 1a of FIG. 3, in order to reduce the intensity change of the transmission radio wave when the resonance frequency deviates from the transmission frequency f1 by reducing the Q value of the series resonance. It is.

これらのループアンテナ回路1b、1cは、図2、図4、図5、図6、図7に示した送受信装置6、10、20、25、30中のループアンテナ回路1、1a等の代わりに使用することができる。そして、各図の送受信装置について前に説明したと同様の効果を奏する。   These loop antenna circuits 1b and 1c are used in place of the loop antenna circuits 1 and 1a in the transmission / reception devices 6, 10, 20, 25 and 30 shown in FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, FIG. Can be used. And the same effect as demonstrated previously about the transmission / reception apparatus of each figure is show | played.

第1の実施形態に係るループアンテナ回路1の回路構成である。It is a circuit structure of the loop antenna circuit 1 which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る送受信装置6の回路構成である。It is a circuit structure of the transmission / reception apparatus 6 which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るループアンテナ回路1の変形実施形態である。5 is a modified embodiment of the loop antenna circuit 1 according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る送受信装置6の変形実施形態である。It is modification embodiment of the transmission / reception apparatus 6 which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る送受信装置6の他の変形実施形態である。It is other modification embodiment of the transmission / reception apparatus 6 which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る送受信装置6の更に他の変形実施形態である。It is further another modified embodiment of the transmission / reception device 6 according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る送受信装置6の更に他の変形実施形態である。It is further another modified embodiment of the transmission / reception device 6 according to the first embodiment. 第2の実施形態に係るループアンテナ回路1bの回路構成である。It is a circuit structure of the loop antenna circuit 1b which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る送受信装置35の回路構成である。It is a circuit structure of the transmission / reception apparatus 35 which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るループアンテナ回路1bの変形実施形態である。This is a modified embodiment of the loop antenna circuit 1b according to the second embodiment. 従来技術に係る図1相当図である。FIG. 2 is a view corresponding to FIG.

符号の説明Explanation of symbols

図面中、1、1a、1b、1cはループアンテナ回路、2はループアンテナ、3、4は入出力端子、6、10、20、25、30、35は送受信装置、7は送信回路、8は受信回路、11はトランス、26、27は共振回路(直列共振回路)、31はハイブリッドトランス、32は2線4線変換回路、C1は第1のコンデンサ、C2は第2のコンデンサ、C5は第3のコンデンサ、C6は第4のコンデンサ、R2、R3は抵抗を示す。
In the drawings, 1, 1a, 1b, 1c are loop antenna circuits, 2 is a loop antenna, 3, 4 is an input / output terminal, 6, 10, 20, 25, 30, 35 are transmission / reception devices, 7 is a transmission circuit, and 8 is Receiving circuit, 11 is a transformer, 26 and 27 are resonance circuits (series resonance circuits), 31 is a hybrid transformer, 32 is a 2-wire 4-wire conversion circuit, C1 is a first capacitor, C2 is a second capacitor, and C5 is a first 3, a capacitor C6 is a fourth capacitor, and R2 and R3 are resistors.

Claims (8)

ループアンテナ(2)と第1のコンデンサ(C1)との直列回路に第2のコンデンサ(C2)を並列に接続し、該第2のコンデンサの両端を信号の入出力端子(3、4)としたことを特徴とするループアンテナ回路。   A second capacitor (C2) is connected in parallel to a series circuit of the loop antenna (2) and the first capacitor (C1), and both ends of the second capacitor are connected to signal input / output terminals (3, 4). A loop antenna circuit characterized by that. ループアンテナ(2)と第3のコンデンサ(C5)との並列回路に第4のコンデンサ(C6)を直列に接続し、該直列接続した回路の両端を信号の入出力端子(3、4)としたことを特徴とするループアンテナ回路。   A fourth capacitor (C6) is connected in series to a parallel circuit of the loop antenna (2) and the third capacitor (C5), and both ends of the series-connected circuit are connected to signal input / output terminals (3, 4). A loop antenna circuit characterized by that. 請求項1又は2に記載のループアンテナ回路であって、該回路を使用する送受信装置の送信周波数において直列共振、受信周波数において並列共振を起こすように回路定数を定めたことを特徴とするループアンテナ回路。   3. The loop antenna circuit according to claim 1, wherein circuit constants are set so that series resonance occurs at a transmission frequency and parallel resonance occurs at a reception frequency of a transmission / reception device using the circuit. circuit. 請求項1乃至3の何れかに記載のループアンテナ回路において、前記入出力端子(3、4)の一端に直列に抵抗(R2)を追加接続したことを特徴とするループアンテナ回路。   The loop antenna circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein a resistor (R2) is additionally connected in series to one end of the input / output terminal (3, 4). 請求項1乃至4の何れかに記載のループアンテナ回路の前記入出力端子間に、低出力インピーダンスの送信回路(7)と高入力インピーダンスの受信回路(8)とを並列接続したことを特徴とする送受信装置。   A low output impedance transmitter circuit (7) and a high input impedance receiver circuit (8) are connected in parallel between the input and output terminals of the loop antenna circuit according to any one of claims 1 to 4. Transmitting and receiving device. 請求項5に記載の送受信装置において、前記送信回路と受信回路とを並列接続する代わりにハイブリッドトランス(31)を使用した2線4線変換回路(32)を設け、2線側に前記ループアンテナ回路を、4線側に前記送信回路と受信回路とを接続したことを特徴とする送受信装置。   6. The transmission / reception apparatus according to claim 5, wherein a two-wire four-wire conversion circuit (32) using a hybrid transformer (31) is provided instead of connecting the transmission circuit and the reception circuit in parallel, and the loop antenna is provided on the two-wire side. A transmitter / receiver characterized in that a circuit is connected to the transmitter circuit and receiver circuit on the four-wire side. 請求項5又は6に記載の送受信装置において、前記ループアンテナ回路の入出力端子の近くにインピーダンス・マッチング用のトランス(11)を設けたことを特徴とする送受信装置。   7. The transmission / reception device according to claim 5, further comprising an impedance matching transformer (11) provided near an input / output terminal of the loop antenna circuit. 請求項5乃至7の何れかに記載の送受信装置において、前記送信回路には送信周波数で直列共振する共振回路(26)を出力側に直列に、前記受信回路には受信周波数で直列共振する共振回路(27)を入力側に直列に追加接続したことを特徴とする送受信装置。   8. The transmission / reception device according to claim 5, wherein a resonance circuit (26) that resonates in series at a transmission frequency is connected to the transmission circuit in series on an output side, and a resonance circuit that resonates in series at a reception frequency on the reception circuit. A transmitter / receiver characterized in that a circuit (27) is additionally connected in series to the input side.
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JP2010200061A (en) * 2009-02-26 2010-09-09 Panasonic Corp Antenna unit

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