KR20130098361A - Antenna device and communication device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양호한 통신 특성과 기계적 강도의 양립을 실현할 수 있게 하고, 결합용 전극의 소형화에 유리한 구조를 갖는 안테나 장치를 제공한다. 유전체의 일방의 면에 그라운드 (12) 가 형성된 유전체 기판 (11) 과, 유전체 기판 (11) 의 그라운드 (12) 가 형성된 면과 대향하는 면에 형성된 배선 (15) 으로 이루어지고, 안테나 장치와 대향하는 위치에 배치된 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합되어 통신 가능해지는 결합용 전극 (18) 은, 복수의 절곡부를 갖고, 통신 파장의 대략 절반 길이의 배선 (15) 으로 이루어지고, 배선 (15) 중, 일방의 단부에 신호의 입출력단인 접속 단자 (19) 가 형성되고, 타방의 단부가 그라운드 (12) 와 전기적으로 접속되는 구조를 갖는다.The present invention makes it possible to realize both good communication characteristics and mechanical strength, and provides an antenna device having a structure that is advantageous for miniaturization of the coupling electrode. It consists of the dielectric substrate 11 in which the ground 12 was formed in one surface of the dielectric, and the wiring 15 formed in the surface opposite to the surface in which the ground 12 of the dielectric substrate 11 was formed. The coupling electrode 18 which is electromagnetically coupled with the electrode of another antenna device arranged at a position to be communicable, has a plurality of bent portions, and is composed of the wiring 15 of approximately half the length of the communication wavelength, and the wiring 15 The connecting terminal 19 which is an input / output terminal of a signal is formed in one edge part, and the other end part has the structure electrically connected with the ground 12. As shown in FIG.
Description
본 발명은 소정의 통신 파장에 의해서, 대향하는 1 쌍의 전극 사이에서의 전자계 결합에 의해서 정보 통신을 행하는 안테나 장치, 및 이 안테나 장치가 장착된 통신 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
본 출원은 일본에 있어서 2010년 9월 15일에 출원된 일본 특허출원번호 특원 2010-206930, 및 일본 특허출원번호 특원 2010-206931 을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로서, 이 출원들은 참조로서 본 출원에 원용된다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-206930, and Japanese Patent Application No. 2010-206931, filed September 15, 2010 in Japan, which applications are herein incorporated by reference. It is used for.
최근, 컴퓨터나 소형 휴대 단말 등의 전자 기기 사이에서 음악, 화상 등의 데이터를, 케이블이나 미디어를 개재하지 않고 무선으로 전송하는 시스템이 개발되고 있다. 이와 같은 무선 전송 시스템에는, 수 ㎝ 의 근거리에서 최대 560 Mbps 정도의 고속 전송이 가능한 것이 있다. 이와 같은 고속 전송 가능한 전송 시스템 중에서, TransferJet (등록상표) 는, 통신 거리가 짧지만 도청될 가능성이 낮고, 전송 속도가 빠르다는 이점이 있다.Background Art In recent years, systems for transmitting data such as music and images wirelessly between electronic devices such as a computer and a small portable terminal without a cable or media have been developed. Such a wireless transmission system is capable of high speed transmission of up to about 560 Mbps at a short distance of several centimeters. Among such high-speed transferable transmission systems, TransferJet (registered trademark) has advantages in that although the communication distance is short, the possibility of eavesdropping is low and the transfer speed is high.
TransferJet (등록상표) 에서는, 초근거리를 사이에 두고 대응하는 고주파 결합기의 전자계 결합에 의해서 행할 수 있는 것이기 때문에, 그 신호 품질이 고주파 결합기의 성능에 의존한다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 고주파 결합기는, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 일방의 면에 그라운드 (202) 를 형성한 프린트 기판 (201) 과, 프린트 기판 (201) 의 다른 일방의 면에 형성한 마이크로 스트립 구조의 스터브 (203) 와, 결합용 전극 (208) 과, 이 결합용 전극 (208) 과 스터브 (203) 를 접속하는 금속선 (207) 을 구비한다. 또, 특허문헌 1 에 기재된 고주파 결합기에서는, 프린트 기판 (201) 상에 송수신 회로 (205) 도 형성하고 있다. 또, 특허문헌 1 에는, 프린트 기판 (201) 상에 송수신 회로 (205) 가 형성되어 있지 않은 변형예로서, 도 22 에 나타내는 일방의 면에 그라운드 (202) 를 형성한 프린트 기판 (201) 과, 프린트 기판 (201) 의 다른 일방의 면에 형성한 마이크로 스트립 구조의 스터브 (203) 와, 결합용 전극 (208) 과, 이 결합용 전극 (208) 과 스터브 (203) 를 접속하는 금속선 (207) 을 구비하는 구성이 기재되어 있다.In TransferJet (registered trademark), the signal quality depends on the performance of the high frequency coupler because it can be performed by electromagnetic field coupling of a corresponding high frequency coupler with a super short distance therebetween. For example, as shown in FIG. 21, the high frequency coupler of
그러나, 도 21 과 같이, 특허문헌 1 에 기재된 고주파 결합기에서는, 양호한 통신을 행하기 위해서, 판상의 결합용 전극 (208) 의 면적을 크게 할 필요가 있었다. 이것은 통신 파장에 의존한 일정한 길이가 필요하기 때문이며, 결합 강도를 강하게 하기 위해서는 결합용 전극 (208) 을 크게 해야 하기 때문이다. 또, 금속선 (207) 은 결합용 전극 (208) 과 스터브 (203) 를 소정의 위치에서 접속할 필요가 있기 때문에, 제작시에 위치 맞춤 정밀도가 요구되는 등, 프로세스상의 문제도 발생한다.However, as in FIG. 21, in the high frequency coupler described in
본 발명은 이와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 양호한 통신 특성과 기계적 강도의 양립을 실현 가능하게 하면서, 결합용 전극의 소형화에 유리한 구조를 갖는 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 이 안테나 장치가 장착된 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an antenna device having a structure advantageous for miniaturization of a coupling electrode while enabling both good communication characteristics and mechanical strength to be realized. Moreover, an object of this invention is to provide the communication apparatus with this antenna apparatus.
상기 서술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 관련된 안테나 장치는, 소정의 통신 파장에 의해서, 대향하는 1 쌍의 전극 사이에서 전자계 결합함으로써 정보 통신을 행하는 안테나 장치로서, 유전체 기판에 형성되고, 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합되어 통신 가능해지는 결합용 전극을 구비하고, 결합용 전극은, 통신 파장의 대략 절반의 길이로 이루어지는 제 1 배선과, 제 1 배선에 전기적으로 접속된 도체로 구성되고, 제 1 배선의 중앙부와 도체는, 유도체 기판의 두께 방향에 대향한 위치에 형성되어 있고, 제 1 배선의 중앙부와 도체를 연결하는 연장선 상에 배치된 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합하는 것을 특징으로 한다.As a means for solving the above-mentioned problems, the antenna device according to the present invention is formed on a dielectric substrate as an antenna device for performing information communication by electromagnetic field coupling between opposing pairs of electrodes by a predetermined communication wavelength. And a coupling electrode which is electromagnetically coupled with another electrode of the antenna device so as to be communicable, wherein the coupling electrode includes a first wiring having a length of approximately half the communication wavelength, and a conductor electrically connected to the first wiring. The center portion and the conductor of the first wiring are formed at positions opposite to the thickness direction of the derivative substrate, and the electromagnetic field coupling with the electrodes of another antenna device arranged on the extension line connecting the center portion of the first wiring and the conductor. It features.
또, 본 발명에 관련된 통신 장치는, 소정의 통신 파장에 의해서, 대향하는 1 쌍의 전극 사이에서 전자계 결합함으로써 정보 통신을 행하는 통신 장치에 있어서, 유전체 기판에 형성되고, 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합되어 통신 가능해지는 결합용 전극과, 결합용 전극과 전기적으로 접속되어 신호의 송수신 처리를 행하는 송수신 처리부를 구비하고, 결합용 전극은, 통신 파장의 대략 절반의 길이로 이루어지는 제 1 배선과, 제 1 배선에 전기적으로 접속된 도체로 구성되고, 제 1 배선의 중앙부와 도체는, 유도체 기판의 두께 방향에 대향한 위치에 형성되어 있고, 제 1 배선의 중앙부와 도체를 연결하는 연장선 상에 배치된 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합하는 것을 특징으로 한다.Moreover, the communication apparatus which concerns on this invention is formed in the dielectric substrate in the communication apparatus which performs information communication by electromagnetic field coupling between opposing pairs of electrodes by a predetermined | prescribed communication wavelength, and is formed in the dielectric substrate, the electrode of another antenna apparatus, and the electromagnetic field A coupling electrode which is coupled and communicable, and a transmission / reception processing unit electrically connected to the coupling electrode and configured to transmit and receive a signal, wherein the coupling electrode includes: first wiring formed of approximately half the length of the communication wavelength; It consists of a conductor electrically connected to one wiring, The center part of a 1st wiring, and the conductor are formed in the position facing the thickness direction of a derivative board | substrate, and are arrange | positioned on the extension line which connects the center part of a 1st wiring and a conductor. Electromagnetic field coupling with the electrode of the other antenna device.
본 발명은, 통신 파장의 대략 절반의 길이로 이루어지는 제 1 배선과, 제 1 배선에 전기적으로 접속된 도체로 구성되는 결합용 전극이, 유전체 기판에 형성되어 있기 때문에, 양호한 기계적 강도와, 안테나 장치 전체의 소형화를 실현할 수 있다. 또, 본 발명은, 제 1 배선의 중앙부와 도체를 연결하는 연장선 상에 배치된 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합하기 때문에, 제 1 배선의 중앙부에서 신호 레벨이 높은 상태로 됨으로써 효율적으로 기판의 두께 방향으로 전계의 종파를 방출하는 점에서, 대향하는 위치에 배치된 다른 결합용 전극과의 사이의 결합 강도가 강해져 양호한 통신 특성을 실현할 수 있다.The present invention has a good mechanical strength and an antenna device because a coupling electrode composed of a first wiring having a length of approximately half the communication wavelength and a conductor electrically connected to the first wiring is formed on the dielectric substrate. The whole size can be realized. In addition, the present invention is electromagnetically coupled with the electrode of another antenna device arranged on an extension line connecting the center portion of the first wiring and the conductor, so that the signal level is high in the center portion of the first wiring, so that the thickness of the substrate can be efficiently In terms of emitting the longitudinal wave of the electric field in the direction, the bonding strength between the other coupling electrodes arranged at the opposite positions is increased, and good communication characteristics can be realized.
이상과 같이, 본 발명은 양호한 통신 특성과 기계적 강도의 양립을 실현할 수 있게 하고, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.As described above, the present invention makes it possible to realize both good communication characteristics and mechanical strength, and to miniaturize the entire apparatus.
도 1 은 본 발명이 적용된 안테나 장치가 장착되는 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명이 적용된 안테나 장치인 제 1 실시형태에 관련된 고주파 결합기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은 제 1 실시형태에 관련된 고주파 결합기에 있어서, 고주파 결합기 사이에서의 통신 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 제 1 실시형태에 관련된 고주파 결합기에서의 중심 단면 (斷面) 에서의 전계 해석 결과를 나타내는 전계 분포도이다.
도 5 는 제 1 실시형태에 관련된 고주파 결합기의 전극면 위 1 ㎜ 에서의 전계 해석 결과를 나타내는 전계 분포도이다.
도 6 은 제 1 실시형태에 관련된 고주파 결합기와 기준 결합기 사이의 결합 강도의 해석 결과를 나타내는 주파수 특성도이다.
도 7 은 본 발명이 적용된 안테나 장치인 변형예에 관련된 고주파 결합기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8 은 변형예에 관련된 고주파 결합기와 기준 결합기 사이의 결합 강도의 해석 결과를 나타내는 주파수 특성도이다.
도 9 는 본 발명이 적용된 안테나 장치인 제 2 실시형태에 관련된 고주파 결합기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10 은 제 2 실시형태에 관련된 고주파 결합기에 있어서, 고주파 결합기 사이에서의 통신 상태를 나타내는 사시도이다.
도 11 은 제 2 실시형태에 관련된 고주파 결합기에서의 중심 단면에서의 전계 해석 결과를 나타내는 전계 분포도이다.
도 12 는 제 2 실시형태에 관련된 고주파 결합기의 전극면 위 1 ㎜ 에서의 전계 해석 결과를 나타내는 전계 분포도이다.
도 13 은 제 2 실시형태에 관련된 고주파 결합기와 기준 결합기 사이의 결합 강도의 해석 결과를 나타내는 주파수 특성도이다.
도 14 는 본 발명이 적용된 안테나 장치인 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15 는 본 발명이 적용된 안테나 장치인 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 16 은 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기에 있어서, 고주파 결합기 사이에서의 통신 상태를 나타내는 사시도이다.
도 17 은 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기에서의 전계 벡터의 해석 단면을 나타내는 사시도이다.
도 18 은 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기에서의 중심 단면에서의 전계 해석 결과를 나타내는 전계 분포도이다.
도 19 는 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기의 전극면 위 1 ㎜ 에서의 전계 해석 결과를 나타내는 전계 분포도이다.
도 20 은 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기와 기준 결합기 사이의 결합 강도의 해석 결과를 나타내는 주파수 특성도이다.
도 21 은 종래예에 관련된 고주파 결합기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 22 는 종래예에 관련된 고주파 결합기의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a communication system equipped with an antenna device to which the present invention is applied.
It is a figure which shows the structure of the high frequency coupler which concerns on 1st Embodiment which is an antenna apparatus to which this invention was applied.
3 is a perspective view illustrating a communication state between high frequency couplers in the high frequency coupler according to the first embodiment.
FIG. 4 is an electric field distribution diagram showing a result of electric field analysis in a center cross section in the high frequency coupler according to the first embodiment. FIG.
FIG. 5 is an electric field distribution diagram showing a result of electric field analysis at 1 mm on an electrode surface of the high frequency coupler according to the first embodiment. FIG.
Fig. 6 is a frequency characteristic diagram showing an analysis result of the bond strength between the high frequency coupler and the reference coupler according to the first embodiment.
7 is a view showing the configuration of a high frequency coupler according to a modification which is an antenna device to which the present invention is applied.
8 is a frequency characteristic diagram showing an analysis result of the bond strength between the high frequency coupler and the reference coupler according to the modification.
It is a figure which shows the structure of the high frequency coupler which concerns on 2nd Embodiment which is an antenna apparatus to which this invention was applied.
10 is a perspective view illustrating a communication state between high frequency couplers in the high frequency coupler according to the second embodiment.
FIG. 11 is an electric field distribution chart showing the results of the electric field analysis in the center cross section of the high frequency coupler according to the second embodiment. FIG.
FIG. 12 is an electric field distribution diagram showing a result of electric field analysis at 1 mm on an electrode surface of the high frequency coupler according to the second embodiment. FIG.
It is a frequency characteristic diagram which shows the analysis result of the bond strength between the high frequency coupler and the reference coupler which concerns on 2nd Embodiment.
It is a figure which shows the structure of the high frequency coupler which concerns on 3rd Embodiment which is an antenna apparatus to which this invention was applied.
It is a figure which shows the structure of the high frequency coupler which concerns on 3rd Embodiment which is an antenna apparatus to which this invention was applied.
16 is a perspective view illustrating a communication state between high frequency couplers in the high frequency coupler according to the third embodiment.
It is a perspective view which shows the analysis cross section of the electric field vector in the high frequency coupler which concerns on 3rd Embodiment.
FIG. 18 is an electric field distribution diagram showing a result of electric field analysis in the center cross section of the high frequency coupler according to the third embodiment. FIG.
Fig. 19 is an electric field distribution chart showing the electric field analysis results at 1 mm on the electrode surface of the high frequency coupler according to the third embodiment.
20 is a frequency characteristic diagram showing an analysis result of the bond strength between the high frequency coupler and the reference coupler according to the third embodiment.
It is a figure which shows the structure of the high frequency coupler which concerns on a prior art example.
It is a figure which shows the structure of the high frequency coupler which concerns on a prior art example.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변경할 수 있는 것은 물론이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring drawings. In addition, this invention is not limited only to the following embodiment, Of course, it can change in various ways within the range which does not deviate from the summary of this invention.
<통신 시스템><Communication system>
본 발명이 적용된 안테나 장치는, 대향하는 1 쌍의 전극 사이에서의 전자계 결합에 의해서 정보 통신을 행하는 장치로서, 예를 들어 도 1 에 나타내는, 560 Mbps 정도의 고속 전송을 가능하게 하는 통신 시스템 (100) 에 장착되어 사용되는 것이다.An antenna device to which the present invention is applied is a device for performing information communication by electromagnetic field coupling between a pair of opposing electrodes, for example, a communication system (100) capable of high-speed transmission of about 560 Mbps, as shown in FIG. ) To be used.
통신 시스템 (100) 은, 2 개의 데이터 통신을 행하는 통신 장치 (101, 105) 로 구성된다. 여기서, 통신 장치 (101) 는, 결합용 전극 (103) 을 갖는 고주파 결합기 (102) 와, 송수신 회로부 (104) 를 구비한다. 또, 통신 장치 (105) 는, 결합용 전극 (107) 을 갖는 고주파 결합기 (106) 와, 송수신 회로부 (108) 를 구비한다.The
도 1 에 나타내는 바와 같이 통신 장치 (101, 105) 의 각각이 구비하는 고주파 결합기 (102, 106) 를 서로 마주 보게 하여 배치하면, 2 개의 결합용 전극 (103, 107) 이 1 개의 콘덴서로서 동작하고, 전체적으로 밴드 패스 필터와 같이 동작함으로써, 2 개의 고주파 결합기 (102, 106) 사이에서, 예를 들어 560 Mbps 정도의 고속 전송을 실현하기 위한 4 ∼ 5 ㎓ 대역의 고주파 신호를 효율적으로 전달할 수 있다.As shown in FIG. 1, when the
여기서, 고주파 결합기 (102, 106) 가 각각 갖는 송수신용의 결합용 전극 (103, 107) 은, 예를 들어 3 ㎝ 정도 이간되어 대향 배치되고, 전계 결합이 가능하다.Here, the
통신 시스템 (100) 에 있어서, 예를 들어 고주파 결합기 (102) 에 접속된 송수신 회로부 (104) 는, 상위 어플리케이션으로부터 송신 요구가 발생되면, 송신 데이터에 기초하여 고주파 송신 신호를 생성하고, 결합용 전극 (103) 으로부터 결합용 전극 (107) 에 신호를 전파한다. 그리고, 수신측의 고주파 결합기 (106) 에 접속된 송수신 회로부 (108) 는, 수신된 고주파 신호를 복조 및 복호 처리하고, 재현된 데이터를 상위 어플리케이션에 건네준다.In the
또한, 본 발명이 적용되는 안테나 장치는, 상기 서술한 4 ∼ 5 ㎓ 대역의 고주파 신호를 전달하는 것에 한정되지 않고, 다른 주파수대의 신호 전달에도 적용할 수 있으나, 이하의 구체예에서는 4 ∼ 5 ㎓ 대역의 고주파 신호를 전달 대상으로 하여 설명한다.In addition, the antenna device to which the present invention is applied is not limited to the transmission of the high frequency signals in the 4 to 5 GHz band described above, but can also be applied to the transmission of the signals in other frequency bands. The high frequency signal of the band will be described as a transmission target.
<제 1 실시형태>≪ First Embodiment >
이와 같은 통신 시스템 (100) 에 장착되는 안테나 장치로서, 도 2 에 나타내는 제 1 실시형태에 관련된 고주파 결합기 (1) 에 대해서 설명한다.As an antenna device mounted to such a
도 2 에서는, 배선 (15) 의 접속 상태를 알기 쉽게 하기 위해서 유전체 기판 (11) 을 투과시켜 나타내고 있다.In FIG. 2, in order to make the connection state of the wiring 15 easy to understand, the
도 2 에 나타내는 바와 같이, 고주파 결합기 (1) 는, 유전체 기판 (11) 의 일방의 면 (11a) 에 결합용 전극 (18) 으로서 기능하는 배선 (15) 과, 면 (11a) 과 대향하는 타방의 면 (11b) 에 그라운드 (12) 가 형성된 구조로 되어 있다.As shown in FIG. 2, the
또, 결합용 전극 (18) 은, 그 배선 (15) 의 일단이, 상기 서술한 송수신 회로부 (104) 와의 접속부가 되는 접속 단자부 (19) 가 되고, 배선 (15) 의 타단이 접속용 스루홀 (14) 을 통해 그라운드 (12) 에 접속된다. 결합용 전극 (18) 은, 복수의 절곡부를 갖는 형상, 이른바 구불구불한 형상 또는 미앤더 형상의 배선 (15) 으로 형성되어 있고, 배선 (15) 의 배선 길이가 통신 파장의 대략 절반의 길이로 조정되어 있다.Moreover, the coupling electrode 18 becomes the
이와 같은 구성으로 이루어지는 결합용 전극 (18) 에서는, 하기의 평가에서 분명하듯이, 접속 단자부 (19) 로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 위치, 즉 배선 (15) 의 중앙부 (15a) 에서 신호 레벨이 높은 상태가 되고, 이 부분의 전하와, 그라운드 (12) 를 개재하여 반대측의 거울상 (鏡像) 전하가 전기 쌍극자로서 기능한다. 따라서, 결합용 전극 (18) 에서는, 효율적으로 기판의 두께 방향으로 전계의 종파를 방출할 수 있고, 결과적으로, 대향하는 위치에 배치된 다른 결합용 전극과의 사이의 결합 강도가 강해져 양호한 통신 특성을 실현할 수 있다.In the coupling electrode 18 having such a configuration, as apparent from the following evaluation, the signal level is increased at a position ¼ of the communication wavelength from the
이와 같은 구성으로 이루어지는 고주파 결합기 (1) 는, 다음과 같은 제조 공정에 의해서 제조된다. 먼저, 유전체 기판 (11) 의 양면에, 도전 부재로서 예를 들어 구리박을 첩부 (貼付) 한 양면 구리박 기판 중, 일방의 면 (11b) 을 그라운드 (12) 로서 이용하고, 타방의 면 (11a) 의 구리박의 일부를 에칭 처리에 의해서 제거하고, 미앤더 형상의 배선 (15) 으로 구성되는 결합용 전극 (18) 을 형성한다.The
계속해서, 배선 (15) 의 일단에 드릴 혹은 레이저 가공에 의해서 홀을 형성하고, 그 홀을 도금 처리, 혹은 도전성 페이스트 등의 도전성 재료를 충전함으로써 접속용 스루홀 (14) 을 완성시킨다. 이 공정에 의해서, 유전체 기판 (11) 의 면 (11a) 에 형성된 결합용 전극 (18) 을 구성하는 배선 (15) 과, 유전체 기판 (11) 의 타방의 면 (11b) 의 그라운드 (12) 가 전기적으로 접속된다. 또한, 결합용 전극 (18) 을 구성하는 배선 (15) 중, 그라운드 (12) 에 접속되어 있지 않은 다른 일방의 단은 접속 단자부 (19) 가 되고, 상기 서술한 송수신 회로부 (104) 와의 접속 수단에 적합한 형상으로 가공함으로써, 고주파 결합기 (1) 를 완성시킨다.Subsequently, a hole is formed in one end of the wiring 15 by drilling or laser processing, and the through
상기의 제조 공정에 의해서, 고주파 결합기 (1) 는, 1 장의 양면 구리박 기판을 처리함으로써 제작 가능하고, 일방의 면 (11b) 의 전체 면이 그라운드 (12) 로 되어 있기 때문에, 배선 (15) 과 그라운드 (12) 를 접속할 때, 양면의 패턴 위치를 맞출 필요 없이 배선 (15) 의 일단에 접하여 접속용 스루홀 (14) 을 형성함으로써 용이하게 접속할 수 있어, 간이한 프로세스에 의해서 제작할 수 있다.By the said manufacturing process, the
이와 같이, 고주파 결합기 (1) 는, 결합용 전극 (18) 이, 그라운드 (12) 가 형성된 면 (11b) 과 대향하는 면 (11a) 에 미앤더 형상이 되도록 형성된 배선 (15) 으로 이루어지고, 배선 (15) 중, 일방의 단부가 신호의 입출력단인 접속 단자부 (19) 를 통해 송수신 회로부 (104) 와 접속되고, 타방의 단부가 그라운드 (12) 와 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 양호한 기계적 강도와, 고주파 결합기 전체의 소형화를 실현할 수 있다.Thus, the
이와 같이, 기계적 강도가 강한 것은, 예를 들어 도 21 에 나타내는 종래예에 관련된 고주파 결합기와 비교하여, 외력에 의해서 변형될 우려가 있는 금속선 (207) 을 사용하지 않고, 유전체 기판 (11) 상에 결합용 전극 (18) 이 실장되어 있기 때문이다. 또, 고주파 결합기 전체의 소형화를 도모할 수 있는 것은, 반드시 전극의 면적을 크게 하지 않아도, 배선 (15) 의 길이를 조정함으로써 결합 강도를 강하게 할 수 있기 때문이다.Thus, the strong mechanical strength is, for example, on the
또, 고주파 결합기 (1) 에서는, 유전체 기판 (11) 의 재료로서 유리, 종이의 기재, 혹은 글라스 파이버의 직포를 에폭시 수지, 페놀 수지 등으로 고정시킨, 예를 들어 유리 에폭시, 유리 콤퍼짓 기판이나, 저유전율의 폴리이미드, 액정 폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이나, 추가로 그것들을 다공질화한 재료를 사용할 수 있다. 특히, 유전체 기판 (11) 은 전기적 특성면에서는 저유전율의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.Moreover, in the
또, 상기 서술한 제조 공정에 있어서, 고주파 결합기 (1) 에서는, 구리박을 첩부한 양면 기판을 사용하여 에칭 처리에 의해서 결합용 전극 (18) 으로서 배선 (15) 을 형성했으나, 유전체 기판 (11) 의 면 (11a, 11b) 에 도금, 진공 증착법 등에 의해서, 마스킹한 상태에서 직접 형성하거나, 혹은 형성 후에 에칭하는 등의 패터닝 처리를 행하여 형성하도록 해도 된다.Moreover, in the manufacturing process mentioned above, in the
또, 결합용 전극 (18) 의 배선 (15), 및 그라운드 (12) 의 재료로는, 구리 외에 알루미늄, 금, 은 등의 양도체를 사용할 수 있으나, 특별히 이들 재료에 한정되지 않고 도전율이 높은 도전체이면 모두 사용할 수 있다.As the material of the wiring 15 of the coupling electrode 18 and the
또, 결합용 전극 (18) 은, 배선 (15) 을 미앤더 형상으로 형성하고 있기 때문에, 유전체 기판 (11) 의 면 (11a) 의 스페이스를 유효하게 활용할 수 있어 고주파 결합기 (1) 자체의 소형화를 도모할 수 있다.Moreover, since the coupling electrode 18 forms the wiring 15 in a meander shape, the space of the
이것은, 상기 서술한 바와 같이, 결합용 전극 (18) 의 길이를 통신 주파수의 대략 1/2 파장으로 하고 있으나, 이들 배선을 가늘게 밀집시켜 형성함으로써 결합용 전극 (18) 의 형성 스페이스를 작게 할 수 있어 고주파 결합기의 소형화를 도모할 수 있기 때문이다.As described above, although the length of the coupling electrode 18 is approximately 1/2 wavelength of the communication frequency, the formation space of the coupling electrode 18 can be reduced by narrowly forming these wirings. This is because the high frequency coupler can be miniaturized.
또한, 상기 서술한 바와 같이 결합용 전극 (18) 을 구성하는 배선 (15) 의 배선 패턴은, 유전체 기판 (11) 의 스페이스를 유효하게 활용하는 관점에서, 형상이 상이한 미앤더 형상의 패턴을 복수 연결해도 되고, 또 L 자, 원호상의 반복 패턴 등을 사용하도록 해도 된다.In addition, as described above, the wiring pattern of the wiring 15 constituting the coupling electrode 18 has a plurality of meander-shaped patterns having different shapes from the viewpoint of effectively utilizing the space of the
다음으로, 고주파 결합기 (1) 의 성능을 조사하기 위해서, 안소프트사 제조의 3 차원 전자계 시뮬레이터 HFSS 를 사용하여 결합 강도를 해석하였다. 여기서, 고주파 결합기 (1) 의 해석 모델로서 다음과 같은 조건의 것을 사용하였다. 유전체 기판 (11) 의 재료에는 폴리테트라플루오로에틸렌을, 또, 결합용 전극 (18) 의 도전체의 재질에는 구리를 설정하였다. 또, 고주파 결합기 (1) 의 크기는, 배선 패턴이 형성되는 면 (11a) 을 6.5 ㎜ × 6.5 ㎜ 로 하고, 기판 두께를 1.67 ㎜ 로 하였다.Next, in order to investigate the performance of the
결합 강도는, 고주파 전송 특성을 평가하는 데 사용되는 S 파라미터의 투과 특성 S21 로 평가하고, 고주파 결합기 (1) 의 신호 입출력단이 되는 접속 단자부 (19) 와 그라운드 (12) 사이를 입력 포트로 하고, 1 쌍의 고주파 결합기의 포트 사이의 결합 강도 S21 을 산출하였다. 도 3 은 결합 강도 S21 의 해석에 사용한 고주파 결합기 사이의 상대적 배치를 나타낸 것이다. 여기서, 고주파 결합기 (1) 의 결합용 전극 (18) 을 구성하는 배선 (15) 과, 고주파 결합기 (150) 의 전극 (150a) 의 중심축이 일치하도록 대향시켜 15 ㎜, 100 ㎜ 간격을 둔 상태에서 결합 강도 S21 의 주파수 특성을 조사하였다. 또한, 이 예에서는, 일방의 고주파 결합기 (150) 에는, 판상의 전극 (150a) 를 갖고, 평가의 기준기인 기준 고주파 결합기를 사용한다.The coupling strength is evaluated by the transmission characteristic S21 of the S parameter used for evaluating the high frequency transmission characteristics, and the
또, 고주파 결합기 (1) 에서의 전계의 발생 상태를 평가하기 위해서, 고주파 결합기 (1) 근방의 전계 벡터 분포도 조사하였다.Moreover, in order to evaluate the generation | occurrence | production state of the electric field in the
도 4 는, 고주파 결합기 (1) 의 4.5 ㎓ 에서의 전계 분포를 해석한 것으로서, 도 2 의 점선 Y-Y'를 두께 방향으로 분단한 단면에서의 전계 분포를 나타내고 있다. 이 도 4 에서 분명하듯이, 결합용 전극 (18) 과 그라운드 (12) 사이에 강한 전계 분포가 보이고, 결합용 전극 (18) 을 구성하는 배선 (15) 의 중앙부 (15a) 에서부터 외측으로 향해 원호 상에 전계가 분포되어 있다.FIG. 4 analyzes the electric field distribution at 4.5 kHz of the
도 5 는 고주파 결합기 (1) 에 있어서의 결합용 전극 (18) 이 형성된 면 (11a) 으로부터 수직 상방향으로 1 ㎜ 떨어진 면에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 이 도 5 에서 분명하듯이, 결합용 전극 (18) 을 구성하는 배선 (15) 의 중앙부 (15a) 에서부터 대략 동심원상으로 전계가 분포되어 있다.FIG. 5 shows the electric field distribution on the
이것은, 결합용 전극 (18) 을 구성하는 배선 (15) 의 길이가 통신 파장의 대략 절반으로서, 이 배선 (15) 의 일단이 그라운드 (12) 에 접속된 구성, 이른바 쇼트 스터브로 되어 있기 때문에, 통신 파장의 1/4 부분에 상당하는 중앙부 (15a) 에서 전계가 최대로 되기 때문이다. 이와 같이, 고주파 결합기 (1) 에서는, 결합용 전극 (18) 의 중앙부 (15a) 를 중심으로, 강한 전계를 발생하는 것을 해석에 의해서 확인할 수 있었다.This is because the length of the wiring 15 constituting the coupling electrode 18 is approximately half of the communication wavelength, and one end of the wiring 15 is connected to the
도 6 은, 고주파 결합기 (1) 와 기준 고주파 결합기 (150) 사이의 결합 강도 S21 의 해석 결과를 나타낸 것으로서, 대향 거리 15 ㎜ 의 통신 거리에서는 4.5 ㎓ 부근에서 -22.5 ㏈ 의 결합 강도를 갖고, 또한 최대 강도로부터 3 ㏈ 감쇠된 강도를 나타내는 주파수 대역인, -3 ㏈ 대역폭에 있어서는, 0.69 ㎓ 의 광대역 특성이 얻어졌다. 예를 들어, TransferJet (등록상표) 에서는, 560 ㎒ 의 대역폭이 필요하고, 일반적으로 고주파 결합기의 편차나 회로 기판과의 임피던스 정합의 정도에 따라서, 중심 주파수가 어긋나지만, 고주파 결합기 (1) 에서는 필요 대역폭보다 충분히 넓은 대역폭을 가지고 있기 때문에, 이것들의 편차의 영향을 받지 않고 양호한 통신을 행할 수 있다. 또 대향 거리 100 ㎜ 의 비통신 거리에서는 -48 ㏈ 이하의 통신 차단성이 얻어지고 있다.FIG. 6 shows an analysis result of the bonding strength S21 between the
이상과 같이, 제 1 실시형태에 관련된 고주파 결합기 (1) 에서는, 상기의 시뮬레이션에서도 분명하듯이, 양호한 통신 특성을 실현하고, 또한 기계적 강도와의 양립을 실현할 수 있게 하고, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.As described above, in the
<제 1 실시형태의 변형예><Modification Example of First Embodiment>
다음으로, 통신 시스템 (100) 에 장착되는 안테나 장치로서, 도 7 에 나타내는 변형예에 관련된 고주파 결합기 (2) 에 대해서 설명한다.Next, the
도 7 은, 배선 (25) 의 접속 상태를 알기 쉽게 하기 위해서 유전체 기판 (21) 을 투과시켜 나타내고 있다.In FIG. 7, the
도 7 에 나타내는 바와 같이, 고주파 결합기 (2) 는, 유전체 기판 (21) 의 일방의 면 (21a) 에, 결합용 전극 (28) 으로서 기능하는 배선 (25) 과, 배선 (25) 과 접속된 스터브 (27) 가 형성되고, 면 (21a) 과 대향한 타방의 면 (21b) 에 그라운드 (22) 가 형성된 구조로 되어 있다.As shown in FIG. 7, the
또, 상기 결합용 전극 (28) 은, 그 배선 (25) 의 일단이, 송수신 회로부 (104) 와의 접속부가 되는 접속 단자부 (29) 가 되고, 배선 (25) 의 타단이 접속용 스루홀 (24a) 을 통해 그라운드 (22) 와 접속된다. 결합용 전극 (28) 은, 복수의 절곡부를 갖는 형상, 구불구불한 형상 또는 미앤더 형상의 배선 (25) 으로 형성되어 있고, 배선 (25) 의 배선 길이가 통신 파장의 대략 절반의 길이로 조정되어 있다.In addition, the coupling electrode 28 has one end of the wiring 25 as a
이와 같은 구성으로 이루어지는 결합용 전극 (28) 에서는, 하기의 평가에서 분명하듯이, 접속 단자부 (29) 로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 위치, 즉 배선 (25) 의 중앙부 (25a) 에서 신호 레벨이 높은 상태가 되고, 이 부분의 전하와, 그라운드 (22) 를 개재하여 반대측의 거울상 전하가 전기 쌍극자로서 기능한다. 따라서, 결합용 전극 (28) 에서는, 효율적으로 기판의 두께 방향으로 전계의 종파를 방출할 수 있고, 결과적으로, 대향하는 위치에 배치된 다른 결합용 전극과의 사이의 결합 강도가 강해져 양호한 통신 특성을 실현할 수 있다.In the coupling electrode 28 having such a configuration, as is clear from the following evaluation, the signal level is increased at a position ¼ of the communication wavelength from the
스터브 (27) 는, 그 일단이 접속 단자부 (29) 에서 결합용 전극 (28) 과 접속되고, 타단이 접속용 스루홀 (24b) 을 통해 그라운드 (22) 와 접속된다. 또, 스터브 (27) 는, 그 길이를 조정한 것을 사용함으로써, 결합용 전극 (28) 이 다른 전극과 전자계 결합할 때, 결합 강도와 대역폭이 원하는 조건을 만족하도록 할 수 있다.One end of the
이와 같은 구성으로 이루어지는 고주파 결합기 (2) 는, 다음과 같은 제조 공정에 의해서 제조된다. 먼저, 유전체 기판 (21) 의 양면에, 도전 부재로서, 예를 들어 구리박을 첩부한 양면 구리박 기판 중, 일방의 면 (21b) 을 그라운드 (22) 로서, 사용하고, 타방의 면 (21a) 의 구리박의 일부를 에칭 처리에 의해서 제거하여 미앤더 형상의 배선 (25) 으로 구성되는 결합용 전극 (28) 과, 스터브 (27) 를 각각 형성한다.The
계속해서, 배선 (25) 의 일단과, 스터브 (27) 의 일단에, 드릴 혹은 레이저 가공에 의해서 홀을 각각 형성하고, 각 홀을 도금 처리, 혹은 도전성 페이스트 등의 도전성 재료를 충전함으로써 접속용 스루홀 (24a, 24b) 을 완성시킨다. 이 공정에 의해서, 유전체 기판 (21) 의 면 (21a) 에 형성된 결합용 전극 (28) 을 구성하는 배선 (25) 과, 유전체 기판 (21) 의 타방의 면 (21b) 의 그라운드 (22) 가 전기적으로 접속된다. 마찬가지로, 스터브 (27) 와 그라운드 (22) 가 전기적으로 접속된다. 또한, 결합용 전극 (28) 을 구성하는 배선 (25) 의, 그라운드 (22) 와 접속되어 있지 않은 다른 일방의 단은, 스터브 (27) 와 접속된 접속 단자부 (29) 가 되고, 상기 서술한 송수신 회로부 (104) 와의 접속 수단에 적합한 형상으로 가공함으로써, 고주파 결합기를 완성시킨다.Subsequently, holes are formed in one end of the wiring 25 and one end of the
또한, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 접속용 스루홀 (24a, 24b) 이 근접하는 패턴 형상으로 되는 경우에는, 결합용 전극 (28) 을 구성하는 배선 (25), 혹은 스터브 (27) 의 단부 위치를 조정하고, 하나의 접속용 스루홀을 겸용하여 그라운드 (22) 에 접속할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 7, when two connection through-
이와 같이, 고주파 결합기 (2) 는, 결합용 전극 (28) 이, 1 장의 양면 구리박 기판을 처리함으로써 제작 가능하고, 일방의 면 (21b) 의 전체 면이 그라운드 (22) 로 되어 있기 때문에, 배선 (25) 과 그라운드 (22) 를 접속할 때, 양면 패턴의 위치를 맞출 필요 없이, 결합용 전극 (28) 을 구성하는 배선의 일단과 스터브 (27) 의 일단에 각각 접하여, 접속용 스루홀 (24a, 24b) 을 형성함으로써 용이하게 접속할 수 있어, 간이한 프로세스에 의해서 제작할 수 있다.In this way, the
다음으로, 고주파 결합기 (2) 의 성능을 조사하기 위해서, 안소프트사 제조의 3 차원 전자계 시뮬레이터 HFSS 를 사용하여 결합 강도를 해석하였다. 여기서, 고주파 결합기 (2) 의 해석 모델로서 다음과 같은 조건의 것을 사용하였다. 유전체 기판 (21) 의 재료에는 폴리테트라플루오로에틸렌을, 또 결합용 전극 (28) 과 스터브 (27) 로서 사용하는 도전체의 재질에는 구리를 설정하였다. 또, 고주파 결합기 (2) 의 크기는, 배선 패턴이 형성되는 면 (21a) 을 6.5 ㎜ × 6.5 ㎜ 로 하고, 기판 두께를 1.67 ㎜ 로 하고, 또한 스터브 (27) 의 길이는 5.2 ㎜ 로 하였다.Next, in order to investigate the performance of the
결합 강도는, 고주파 전송 특성을 평가하는 데 사용되는 S 파라미터의 투과 특성 S21 로 평가하고 있고, 고주파 결합기 (2) 의 신호 입출력단이 되는 접속 단자부 (29) 와 그라운드 (22) 사이를 입력 포트로 하고, 1 쌍의 고주파 결합기의 포트 사이의 결합 강도 S21 을 산출하였다. 해석에 사용한 고주파 결합기 사이의 상대적 배치는, 상기 서술한 도 3 에 나타낸 조건과 동일하다.The coupling strength is evaluated by the transmission characteristic S21 of the S parameter used for evaluating the high frequency transmission characteristic, and the connection port between the
도 8 은, 고주파 결합기 사이의 대향 거리를 15 ㎜ 로 했을 때의 결합 강도 S21 의 주파수 특성의 해석 결과를 나타낸 것이다. 비교를 위해서, 스터브 (27) 를 갖지 않은 고주파 결합기 (1) 의 특성인 도 6 에서 나타내는 대향 거리 15 ㎜ 일 때의 결합 강도도 함께 나타내었다.8 shows the analysis results of the frequency characteristics of the bonding strength S21 when the opposing distance between the high frequency couplers is 15 mm. For comparison, the bond strength when the opposing distance 15 mm shown in FIG. 6 which is the characteristic of the
또한, 이 예에서도 일방의 고주파 결합기에는, 평가의 기준기인 기준 고주파 결합기 (150) 를 사용하고 있다.Moreover, also in this example, the reference
도 8 에서 분명하듯이, 스터브 (27) 를 갖는 고주파 결합기 (2) 에서는 결합 강도를 높일 수 있으나, 강한 결합 강도가 얻어지는 주파수 대역이 좁게 되어 있다. 일반적으로, 결합 강도의 강도와, -3 ㏈ 대역폭은 트레이드 오프 관계에 있기 때문에, 이것들의 밸런스가 요구 사양에 대해서 불충분한 경우에는, 고주파 결합기 (2) 와 같이 스터브 (27) 를 형성하고, 주로 그 길이를 변경함으로써 양자의 밸런스를 조정할 수 있다.As apparent from Fig. 8, in the
<제 2 실시형태>≪ Second Embodiment >
다음으로, 통신 시스템 (100) 에 장착되는 안테나 장치로서 도 9 에 나타내는 제 2 실시형태에 관련된 고주파 결합기 (3) 에 대해서 설명한다.Next, the
도 9 에서는, 배선 (32a, 32b) 의 접속 상태를 알기 쉽게 하기 위해서 유전체 기판 (31) 을 투과시켜 나타내고 있다.In FIG. 9, the
도 9 에 나타내는 바와 같이, 고주파 결합기 (3) 는, 유전체 기판 (31) 의 상하의 면 (31a, 31b) 에, 각각 복수의 절곡부를 갖는 형상, 이른바 구불구불한 형상 또는 미앤더 형상의 배선 (32a, 32b) 이 형성된 구조로 되어 있다. 이 미앤더 형상의 배선 (32a, 32b) 의 일단은, 유전체 기판 (31) 의 두께 방향으로 형성된 접속용 스루홀 (34a) 을 통해 전기적으로 접속되고, 대향하는 위치에 배치된 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합되어 통신 가능해지는 결합용 전극 (38) 으로서 기능한다.As shown in FIG. 9, the
또, 결합용 전극 (38) 은, 접속용 스루홀 (34a) 과 접속되어 있지 않은 배선 (32a) 의 단부 (39a) 와, 접속용 스루홀 (34a) 과 접속되어 있지 않은 배선 (32b) 의 타방의 단부가 접속용 스루홀 (34b) 을 통해 면 (31b) 까지 연장된 단부 (39b) 로 이루어지는 접속 단자부 (39) 가 동일한 면 (31b) 상에 형성되어 있다.In addition, the
접속 단자부 (39) 는, 상기 서술한 송수신 회로부 (104) 와의 접속을 위한 단자로서, 예를 들어 이방성 도전 필름을 개재한 플렉시블 프린트 기판에 의한 접속, 혹은 표면 실장 리셉터클을 개재한 세선 동축 케이블에 의한 접속 등의 접속 수단이 된다. 이 때문에, 접속 단자부 (39) 는, 그 형상을 조정하게 되고, 접속 수법에 따라서는 접속용 스루홀 (34b) 을 생략하고, 유전체 기판 (31) 의 양면으로 나누어 각각 단부 (39a, 39b) 를 배치한 구성을 채용해도 된다.The
또, 결합용 전극 (38) 은, 유전체 기판 (31) 의 양면에 형성된 미앤더 형상의 배선 (32a, 32b) 을 접속하여 구성된 것으로, 배선 (32a, 32b) 을 접속한 배선 길이, 즉 결합용 전극 (38) 의 길이는, 통신 주파수의 대략 1 파장이 되도록 조정되어 있다. 또한, 결합용 전극 (38) 은, 접속용 스루홀 (34a) 에 접속되어 있지 않은 배선 (32a, 32b) 의 단부 (39a, 39b) 로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 위치가, 유전체 기판 (31) 을 사이에 두고 서로 대향하고 있다.The
구체예로서, 결합용 전극 (38) 에서는, 접속용 스루홀 (34a) 에 접속되어 있지 않은 배선 (32a, 32b) 의 단부 (39a, 39b) 로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 위치가, 각각 면 (31a, 31b) 의 중앙부 (35a, 35b) 로 되어 있다.As a specific example, in the
이와 같이 하여, 결합용 전극 (38) 에서는, 하기의 평가에서 분명하듯이, 접속용 스루홀 (34a) 에 접속되어 있지 않은 배선 (32a, 32b) 의 단부 (39a, 39b) 로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 중앙부 (35a, 35b) 가, 유전체 기판 (31) 을 사이에 두고 서로 대향하고 있기 때문에, 이것들의 대향하는 위치에서, 극성이 반대이고 서로 신호 레벨이 높은 상태가 되어 전기 쌍극자로서 기능한다. 따라서, 결합용 전극 (38) 에서는, 효율적으로 기판의 두께 방향으로 전계의 종파를 방출할 수 있고, 결과적으로, 대향하는 위치에 배치된 다른 결합용 전극과의 사이의 결합 강도가 강해져 양호한 통신 특성을 실현할 수 있다.In this way, in the
이와 같은 구성으로 이루어지는 고주파 결합기 (3) 는, 다음과 같은 제조 공정에 의해서 제조된다. 먼저, 유전체 기판 (31) 의 양면에, 도전층으로서 구리박을 첩부한 양면 구리박 기판에 대해서, 구리박의 일부를 에칭 처리에 의해서 제거하고, 복수의 절곡부를 갖는 미앤더 형상의 배선 (32a, 32b) 을 형성한다. 다음으로, 배선 (32a) 의 일단과, 배선 (32b) 의 일단이 중첩되는 부분, 및 배선 (32b) 의 다른 일단에 각각 드릴 혹은 레이저 가공에 의해서 홀을 형성하고, 그 홀을 도금 처리, 혹은 도전성 페이스트 등의 도전성 재료를 충전함으로써 각각 접속용 스루홀 (34a, 34b) 을 완성시킨다.The
상기의 공정에 의해서, 유전체 기판 (31) 의 면 (31a) 에 형성된 배선 (32a) 과, 다른 일방의 면 (31b) 의 배선 (32b) 이 전기적으로 접속되어 결합용 전극 (38) 으로서 기능함과 함께, 결합용 전극 (38) 의 양단부 (39a, 39b) 가 접속 단자부 (39) 로서 기능한다.By the above process, the
이와 같이, 고주파 결합기 (3) 는, 결합용 전극 (38) 이, 유전체 기판 (31) 의 양면에 형성된 배선 (32a, 32b) 의 일단끼리가 접속용 스루홀 (34a) 을 통해 접속되어 있기 때문에, 양호한 기계적 강도와, 고주파 결합기 (3) 전체의 소형화를 실현할 수 있다. 또, 상기의 공정에 의해서, 고주파 결합기 (3) 는, 1 장의 양면 구리박 기판을 패터닝 처리함으로써 간단히 제조할 수 있다.Thus, in the
이와 같이, 기계적 강도가 강한 것은, 예를 들어 도 21 에 나타내는 종래예에 관련된 고주파 결합기와 비교하여, 외력에 의해서 변형될 우려가 있는 금속선 (207) 을 사용하지 않고 유전체 기판 (31) 상에 결합용 전극 (38) 이 실장되어 있기 때문이다. 또, 고주파 결합기 전체의 소형화를 도모할 수 있는 것은, 반드시 전극의 면적을 크게 하지 않아도, 배선 (35) 의 길이를 조정함으로써 결합 강도를 강하게 할 수 있기 때문이다.Thus, the strong mechanical strength bonds on the
또, 고주파 결합기 (3) 에서는, 유전체 기판 (31) 의 재료로서, 유리, 종이의 기재, 혹은 글라스 파이버의 직포를 에폭시 수지, 페놀 수지 등으로 고정시킨, 예를 들어 유리 에폭시, 유리 콤퍼짓 기판이나, 저유전율의 폴리이미드, 액정 폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이나, 나아가 그것들을 다공질화한 재료를 사용할 수 있다. 특히, 유전체 기판 (31) 은, 전기적 특성 면에서는 저유전율의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.Moreover, in the
또, 상기 서술한 제작 프로세스에 있어서, 고주파 결합기 (3) 에서는, 구리박을 첩부한 양면 기판을 사용하여 에칭 처리에 의해서 배선 (32a, 32b) 을 형성했으나, 유전체 기판 (31) 의 양방의 면 (31a, 31b) 에 도금, 진공 증착법 등에 의해서 마스킹한 상태에서 직접 형성하거나, 혹은 형성 후에 에칭하는 등의 패터닝 처리를 행하여 형성하도록 해도 된다.Moreover, in the manufacturing process mentioned above, in the
또, 배선 (32a, 32b) 의 재료로는, 구리 외에 알루미늄, 금, 은 등의 양도체를 사용할 수 있으나, 특히 이들 재료에 한정하지 않고 도전율이 높은 도전체이면 모두 사용할 수 있다.As the material of the
또, 결합용 전극 (38) 은, 배선 (32a, 32b) 을 복수의 절곡부를 갖는 미앤더 형상으로 형성하고 있기 때문에, 유전체 기판 (31) 의 각 면 (31a, 31b) 의 스페이스를 유효하게 활용할 수 있어 결합용 전극 (38) 자체의 소형화를 도모할 수 있다.Moreover, since the
이는, 후술하는 바와 같이, 결합용 전극 (38) 의 길이를 통신 주파수의 대략 1 파장으로 하고 있으나, 이들 배선을 가늘게 밀집시켜 형성함으로써 결합용 전극 (38) 의 형성 스페이스를 작게 할 수 있어 고주파 결합기 (3) 의 소면적화를 도모할 수 있기 때문이다.As described later, the length of the
또한, 상기 서술한 바와 같이 결합용 전극 (38) 에 있어서의 배선 (32a, 32b) 의 배선 패턴은, 유전체 기판 (31) 의 스페이스를 유효하게 활용하는 관점에서, 형상이 상이한 절곡부를 갖는 미앤더 형상의 패턴을 복수 연결해도 되고, 또 L 자, 원호상의 반복 패턴 등을 사용하도록 해도 된다.In addition, as described above, the wiring patterns of the
다음으로, 고주파 결합기 (3) 의 성능을 조사하기 위해서, 안소프트사 제조의 3 차원 전자계 시뮬레이터 HFSS 를 사용하여 결합 강도를 해석하였다. 여기서, 고주파 결합기 (3) 의 해석 모델로서, 다음과 같은 조건의 것을 사용하였다. 즉, 유전체 기판 (31) 의 재료에는 폴리테트라플루오로에틸렌을, 또 결합용 전극 (38) 의 도전체의 재질에는 구리를 설정하였다. 또, 고주파 결합기 (3) 의 크기는, 배선 패턴이 형성되는 면을 6.5 ㎜ × 6.5 ㎜ 로 하고, 기판 두께를 1.67 ㎜ 로 하였다.Next, in order to investigate the performance of the
결합 강도는, 고주파 전송 특성을 평가하는 데 사용되는 S 파라미터의 투과 특성 S21 로 평가하고 있고, 고주파 결합기의 신호 입출력단이 되는 접속 단자부 (39) 의 양단부 (39a, 39b) 사이를 입력 포트로 하고, 1 쌍의 고주파 결합기의 포트 사이의 결합 강도 S21 을 산출하였다. 도 10 은, 결합 강도 S21 의 해석에 사용한 고주파 결합기 (3, 150) 사이의 상대적 배치를 나타낸 것이다. 여기서, 고주파 결합기 (3) 의 결합용 전극 (38) 의 배선 (32a) 과, 고주파 결합기 (150) 의 전극 (150a) 와의 중심축이 일치하도록 대향시켜 15 ㎜, 100 ㎜ 간격을 둔 상태에서 결합 강도 S21 의 주파수 특성을 조사하였다. 또한, 이 예에서는 일방의 고주파 결합기 (150) 에는, 판상의 전극 (150a) 을 갖고, 평가의 기준기인 기준 고주파 결합기를 사용한다.The coupling strength is evaluated by the transmission characteristic S21 of the S parameter used for evaluating the high frequency transmission characteristics, and the input port is defined between the both ends 39a and 39b of the
또, 고주파 결합기 (3) 에서의 전계의 발생 상태를 보기 위해서, 고주파 결합기 (3) 근방의 전계 벡터 분포도 조사하였다.Moreover, in order to see the generation | occurrence | production state of the electric field in the
도 11 은, 고주파 결합기 (3) 의 4.5 ㎓ 에서의 전계 분포를 해석한 것으로서, 도 9 의 점선 Y-Y' 를 두께 방향으로 분단한 단면에서의 전계 분포를 나타내고 있다. 이 도 11 에서 분명하듯이, 결합용 전극 (38) 을 구성하는 유전체 기판 (31) 의 양방의 면 (31a, 31b) 의 미앤더 형상의 배선 (32a, 32b) 사이에 강한 전계 분포가 보이고, 결합용 전극 (38) 으로부터 외측으로 향해 원호상으로 전계가 분포되어 있다.FIG. 11 analyzes the electric field distribution at 4.5 kHz of the
도 12 는, 고주파 결합기 (3) 의 배선 (32a) 이 형성된 면 (31a) 으로부터 수직 방향으로 1 ㎜ 떨어진 면에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 이 도 12 에서 분명하듯이, 결합용 전극 (38) 의 중앙부 (35a, 35b) 로부터 대략 동심원상으로 전계가 분포되어 있다. 이 때문에, 공진시에 강한 전계의 종파를 고주파 결합기 (3) 의 두께 방향으로 방사한다.FIG. 12 shows the electric field distribution on the
이는, 결합용 전극 (38) 의 길이가 대략 1 파장으로 되어 있기 때문에, 결합용 전극 (38) 의 단부로부터 대략 파장 1/4 의 부분에 상당하는 부분이 되는 배선 (32a) 의 중앙부 (35a) 에서 전위차가 최대로 되기 때문이다. 이와 같이, 고주파 결합기 (3) 에서는 기판면 중앙부를 중심으로 강한 전계를 발생시키는 것을 해석에 의해서 확인할 수 있었다.Since the length of the
도 13 은, 고주파 결합기 (3) 와 기준 고주파 결합기 (150) 사이의 결합 강도 S21 의 해석 결과를 나타낸 것으로서, 대향 거리 15 ㎜ 의 통신 거리에서는 4.5 ㎓ 부근에서 -25 ㏈ 의 결합 강도를 갖고, 또한 최대 강도로부터 3 ㏈ 감쇠된 강도를 나타내는 주파수 대역인, -3 ㏈ 대역폭에 있어서는 0.86 ㎓ 의 광대역 특성을 얻을 수 있었다. 예를 들어, TransferJet (등록상표) 에서는, 560 ㎒ 의 대역폭이 필요하고, 일반적으로 고주파 결합기의 편차나 회로 기판과의 임피던스 정합의 정도에 따라서, 중심 주파수가 어긋나지만, 고주파 결합기 (3) 에서는 필요 대역폭의 약 1.5 배의 대역폭을 가지고 있기 때문에, 이것들의 편차의 영향을 받지 않고 양호한 통신을 행할 수 있다. 또 대향 거리 100 ㎜ 의 비통신 거리에서는 -60 ㏈ 이하의 통신 차단성이 얻어지고 있다.FIG. 13 shows an analysis result of the coupling strength S21 between the
이상과 같이, 제 2 실시형태에 관련된 고주파 결합기 (3) 에서는, 상기의 시뮬레이션으로부터도 분명하듯이, 양호한 통신 특성을 실현하고, 또한 기계적 강도와의 양립을 실현 가능하게 하면서, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.As described above, in the
<제 3 실시형태>≪ Third Embodiment >
다음으로, 통신 시스템 (100) 에 장착되는 안테나 장치로서 도 14 및 도 15 에 나타내는 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기 (4) 에 대해서 설명한다.Next, the
도 14 및 도 15 는, 고주파 결합기 (4) 를 시점을 변경하여 나타낸 것으로서, 후술하는 코일 (48) 의 권회 상태를 알기 쉽게 하기 위해서, 유전체 기판 (41, 42a, 42b) 을 투과시켜 나타내고 있다.14 and 15 show the
도 14 및 도 15 에 나타내는 바와 같이, 고주파 결합기 (4) 는, 유전체 기판 (41, 42a, 42b) 과, 통신 파장과 대략 동등한 길이를 갖는 코일 (48) 을 구비하고, 코일 (48) 의 양단에는 회로 기판과의 접속을 위한 접속 단자부 (49) 가 형성되어 있다.As shown in FIG. 14 and FIG. 15, the
유전체 기판 (42a, 42b) 은, 예를 들어 후술하는 피복 공정에 의해서, 유전체 기판 (41) 의 양면에 적층되는 유전체 부재이다. 또한, 유전체 기판 (41, 42a, 42b) 은, 재료로서 유리, 종이의 기재, 혹은 글라스 파이버의 직포를 에폭시 수지, 페놀 수지 등으로 고정시킨, 예를 들어 유리 에폭시, 유리 콤퍼짓 기판이나, 저유전율의 폴리이미드, 액정 폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이나, 나아가 그것들을 다공질화한 재료를 사용할 수 있다. 특히, 유전체 기판 (41, 42a, 42b) 은, 전기적 특성 면에서는 저유전율의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.The
접속 단자부 (49) 는, 상기 서술한 송수신 회로부 (104) 와의 접속을 위한 단자로서, 예를 들어 이방성 도전 필름을 개재한 플렉시블 프린트 기판에 의한 접속, 혹은 표면 실장 리셉터클을 개재한 세선 동축 케이블에 의한 접속 등의 접속 수단이 된다. 이 때문에, 접속 단자부 (49) 는 그 형상을 조정하게 되고, 접속 수법에 따라서는 후술하는 접속용 스루홀 (45a) 를 생략하고, 유전체 기판 (41) 의 양면으로 나누어, 각각 단자를 배치한 구성을 채용해도 된다.The
코일 (48) 은, 대향하는 위치에 배치된 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합되어 통신 가능해지는 결합용 전극으로서 기능한다. 코일 (48) 은, 후술하는 상면 코일 (47a) 과 하면 코일 (47b) 을 접속하여 구성된 것으로서, 상면 코일 (47a) 과 하면 코일 (47b) 을 접속한 배선 길이, 즉 코일 (48) 의 길이는 통신 주파수의 대략 1 파장이 되도록 조정되어 있다. 또한, 코일 (48) 은, 후술하는 접속용 스루홀 (45b) 에 접속되어 있지 않은 상면 코일 (47a) 과 하면 코일 (47b) 의 단부인 접속 단자부 (49) 로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 위치가, 유전체 기판 (41, 42a, 42b) 을 사이에 두고 서로 대향하고 있다.The
구체예로서, 코일 (48) 에서는, 접속 단자부 (49) 의 2 개의 단부로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 위치가, 각각 유전체 기판 (41, 42a, 42b) 의 중앙부 (46a, 46b) 로 되어 있다.As a specific example, in the
이와 같이 하여, 코일 (48) 에서는, 하기의 평가에서 분명하듯이, 접속 단자부 (49) 의 2 개의 단부로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 위치가, 유전체 기판 (41, 42a, 42b) 을 사이에 두고 서로 대향하고 있기 때문에, 이것들의 대향하는 위치에서, 극성이 반대이고 서로 신호 레벨이 높은 상태가 되어 전기 쌍극자로서 기능한다. 따라서, 코일 (48) 에서는, 효율적으로 기판의 두께 방향으로 전계의 종파를 방출할 수 있고, 결과적으로, 대향하는 위치에 배치된 다른 결합용 전극과의 사이의 결합 강도가 강해져 양호한 통신 특성을 실현할 수 있다.In this way, in the
이와 같은 구성으로 이루어지는 고주파 결합기 (4) 는, 다음과 같은 제조 공정에 의해서 제조된다. 먼저, 유전체 기판 (42a) 의 양면에 구리, 알루미늄 등의 도전성 금속으로 이루어지는 복수의 상면 라인 (43a) 과 하면 라인 (43b) 를 형성하고, 상면 라인 (43a) 의 일단이 하면 라인 (43b) 의 일단과, 이 상면 라인 (43a) 의 다른 일단이 인접한 다른 하면 라인 (43b) 과, 각각 유전체 기판 (42a) 을 사이에 두고 순차적으로 중첩되도록 해 둔다.The
또한, 복수의 상면 라인 (43a), 하면 라인 (43b) 의 형성은, 유전체 기판 (42a) 의 양면에 도금, 증착 등의 처리에 의해서 형성해도 되고, 양면에 구리박이 피복된 유전체 기판 (42a) 을 사용하여 에칭 처리하여 형성하도록 해도 된다.In addition, formation of the some
상면 라인 (43a), 하면 라인 (43b) 이 형성된 유전체 기판 (42a) 에 대해서, 상면 라인 (43a), 하면 라인 (43b) 이 중첩된 위치에 드릴, 레이저 등에 의해서 복수의 스루홀 (44) 을 형성한다. 이들 스루홀 (44) 을 금속 도금 처리 혹은 도전 페이스트 등으로 매움으로써, 유전체 기판 (42a) 의 양면에 형성된 모든 상면 라인 (43a), 하면 라인 (43b) 이 스루홀 (44) 을 통해 전기적으로 접속되고, 솔레노이드상의 상면 코일 (47a) 이 완성된다. 상기의 상면 코일 (47a) 과 동일하게 하여, 유전체 기판 (42b) 에 하면 코일 (47b) 을 형성한다. 또한, 상면 코일 (47a) 의 일단도 상기 프로세스에 있어서 스루홀 (44) 을 통해 접속 단자부 (49) 의 일방에 접속된다.With respect to the
다음으로, 유전체 기판 (41) 에 접속용 스루홀 (45a, 45b) 을 형성한다. 이것은 드릴, 레이저 등으로 개공된 부분에 금속 도금 처리, 혹은 도전성 페이스트, 금속 봉을 매립하여 형성한다. 그리고, 유전체 기판 (41) 의 양면에, 상면 코일 (47a) 의 일단이 접속용 스루홀 (45b) 과 중첩되도록 하여 유전체 기판 (42a) 을 피복하고, 하면 코일 (47b) 의 일단이 접속용 스루홀 (45b), 하면 코일 (47b) 의 다른 일단이 접속용 스루홀 (45a) 과 중첩되도록 하여 피복하여 전기적으로 접속한다. 이로써 금속 부분은 모두 접속되고, 접속 단자부 (49) 가 양단이 되는 하나의 코일 (48) 이 유전체 기판 (41, 42a, 42b) 중에 형성된다.Next, through
또한, 상기와 같이, 기판의 피복은 유전체 기판의 재질에 따라서는 열압착도 가능하나, 접착제를 사용하여 행하는 편이 변형 등을 방지하는 관점에서 바람직하다. 전기적 접속이 필요한 접속용 스루홀 (45a, 45b) 의 양단은, 유전체 기판 (41) 에 대해서 볼록해지도록 해 두면, 접착제를 관통하여 상면 코일 (47a), 하면 코일 (47b) 과 확실하게 접속할 수 있다. 또한, 접속을 확실하게 하기 위해서, 상기 접속부의 주변은 접착재를 생략해 두거나, 혹은 이방성 도전 입자를 배합한 이방성 도전 필름을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, as described above, the coating of the substrate may be thermocompression-bonded depending on the material of the dielectric substrate, but it is preferable to use an adhesive from the viewpoint of preventing deformation and the like. When both ends of the connection through
또, 유전체 기판 (42a) 에 형성된 상면 코일 (47a) 과, 유전체 기판 (42b) 에 형성된 하면 코일 (47b) 의 접속은 하기 방법을 사용하도록 해도 된다. 먼저, 유전체 기판 (41) 의 양면에, 상면 코일 (47a) 이 형성된 유전체 기판 (42a) 과, 하면 코일 (47b) 이 형성된 유전체 기판 (42b) 을 접착제 등에 의해서 첩부한다. 이후, 상면 코일 (47a), 하면 코일 (47b) 의 양단에 드릴 등으로 홀을 형성하고, 상면 코일 (47a), 하면 코일 (47b) 의 일단을 접속용 스루홀 (45b) 로 접속하고, 하면 코일 (47b) 의 다른 일단을 접속용 스루홀 (45a) 에서, 미리 상면 라인 (43a) 의 형성시에 제작해 놓은 접속 단자부 (49) 와 접속함으로써 코일 (48) 을 형성할 수 있다. 이 코일 (48) 은, 대향하는 위치에 배치된 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합되어 통신 가능해지는 결합용 전극으로서 기능한다.In addition, the following method may be used for the connection of the
이와 같이 하여, 코일 (48) 은, 유전체 기판 (41) 의 양면에 적층된 유전체 기판 (42a, 42b) 각각의 상하면에 스루홀 (44) 을 개재하여 코일상으로 권회하여, 유전체 기판 (42a, 42b) 의 양면에 권회된 배선의 일단끼리가 접속용 스루홀 (45b) 을 통해 접속되어 있기 때문에, 양호한 기계적 강도와, 고주파 결합기 (1) 전체의 소형화를 실현할 수 있다.In this manner, the
이와 같이, 기계적 강도가 강한 것은, 예를 들어 도 21 에 나타내는 종래예에 관련된 고주파 결합기와 비교하여, 외력에 의해서 변형될 우려가 있는 금속선 (207) 을 사용하지 않고 유전체 기판 (41) 상에 결합용 전극으로서 기능하는 코일 (48) 이 실장되어 있기 때문이다. 또, 고주파 결합기 전체의 소형화가 도모되는 것은, 반드시 전극의 면적을 크게 하지 않아도, 코일 (48) 전체의 길이를 조정함으로써 결합 강도를 강하게 할 수 있기 때문이다.Thus, the strong mechanical strength bonds on the
다음으로, 고주파 결합기 (4) 의 성능을 조사하기 위해서, 안소프트사 제조의 3 차원 전자계 시뮬레이터 HFSS 를 사용하여 결합 강도를 해석하였다. 여기서, 고주파 결합기 (4) 의 해석 모델로서 다음과 같은 조건의 것을 사용하였다. 즉, 유전체의 재료는, 유전체 기판 (41) 에 폴리테트라플루오로에틸렌, 유전체 기판 (42a, 42b) 에 액정 폴리머를 설정하고 있다. 또, 코일 (48) 의 재질에는 구리를 설정하였다. 고주파 결합기 (4) 의 크기는, 배선 패턴이 형성되는 면을 6.5 ㎜ × 6.5 ㎜ 로 하고, 기판 두께를 2 ㎜ 로 하였다.Next, in order to investigate the performance of the
결합 강도는 고주파 전송 특성을 평가하는 데 사용되는 S 파라미터의 투과 특성 S21 로 평가하고, 고주파 결합기의 신호 입출력단이 되는 접속 단자부 (49) 의 양단 사이를 전력의 입력 포트로 하고 있다. 도 16 은, 결합 강도 S21 을 해석에 사용한 고주파 결합기 사이의 상대적 배치를 나타낸 것이다. 여기서, 고주파 결합기 (4) 의 상면 코일 (47a) 과, 고주파 결합기 (150) 의 전극 (150a) 의 중심축이 일치하도록 대향시켜 15 ㎜, 100 ㎜ 간격을 둔 상태에서 결합 강도 S21 의 주파수 특성을 조사하였다. 또한, 이 예에서는 일방의 고주파 결합기 (150) 에는, 판상의 전극 (150a) 을 갖고, 평가의 기준기인 기준 고주파 결합기를 사용한다.The coupling strength is evaluated by the transmission characteristic S21 of the S parameter used to evaluate the high frequency transmission characteristics, and the power input port is provided between both ends of the
또, 고주파 결합기 (4) 에서의 전계의 발생 상태를 보기 위해서, 고주파 결합기 (4) 근방의 전계 벡터 분포도 조사하였다.Moreover, in order to see the generation | occurrence | production state of the electric field in the
도 17 은 전계 벡터 분포의 해석 부분을 나타내는 것으로서, 도면 중 XX' 의 점선 라인으로 나타내는 부분, 요컨대 고주파 결합기 (4) 의 중앙부 (46a, 46b) 를 통과하고, 기판의 폭방향인 X-Y 축과 두께 방향인 Z 축으로 확대되는 면을 해석면으로 하고 있다. 여기서, 직육면체의 고주파 결합기 (4) 에 대해서 중심으로부터 접속 단자부 (49) 를 향하는 방향을 길이 방향인 Y 축으로 하고 있다.FIG. 17 shows an analysis portion of the electric field vector distribution, which is indicated by the dotted line of XX 'in the figure, that is, the XY axis and the thickness in the width direction of the substrate passing through the
도 18 및 도 19 는, 각각 YZ 면, XY 면에 있어서의 고주파 결합기 (4) 의 공진 주파수인 4.5 ㎓ 에서의 전계 벡터 분포의 해석 결과를 나타내는 것이다. 여기서, 도 19 는, 고주파 결합기 (4) 의 상면 코일 (47a) 이 형성된 면으로부터 수직 방향으로 1 ㎜ 떨어진 면에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 이들 2 개 도면에서 분명하듯이, 상면 코일 (47a) 과 하면 코일 (47b) 에 극성이 상이한 전극이 발생되고, 그 사이에서 강한 전계 분포를 일으키고 있다. 이 때문에, 공진시에 강한 전계의 종파를 고주파 결합기 (4) 의 두께 방향인 Z 축 방향으로 방사한다.18 and 19 show the analysis results of the electric field vector distribution at 4.5 kHz which is the resonance frequency of the
도 20 은, 고주파 결합기 (4) 와 기준 고주파 결합기 (150) 사이의 결합 강도 S21 의 해석 결과를 나타낸 것으로서, 대향 거리 15 ㎜ 의 통신 거리에서는 4.5 ㎓ 부근에서 -25 ㏈ 의 결합 강도를 갖고, 또한 -3 ㏈ 대역폭에서는 1.1 ㎓ 이상의 광대역 특성이 얻어졌다. 예를 들어, TransferJet (등록상표) 에서는, 560 ㎒ 의 대역폭이 필요하고, 일반적으로 고주파 결합기의 편차나 회로 기판과의 임피던스 정합의 정도에 따라서 중심 주파수가 어긋나지만, 고주파 결합기 (4) 에서는 필요 대역폭의 약 2 배의 대역폭을 가지고 있으므로, 이들 편차의 영향을 받지 않고 양호한 통신을 행할 수 있다. 또 대향 거리 100 ㎜ 의 비통신 거리에서는 -47 ㏈ 이하의 통신 차단성이 얻어지고 있다.FIG. 20 shows an analysis result of the coupling strength S21 between the
이상과 같이, 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기 (4) 에서는, 상기의 시뮬레이션으로부터도 분명하듯이, 양호한 통신 특성을 실현하고, 또한 기계적 강도와의 양립을 실현할 수 있으면서, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.As described above, in the
<제 1 내지 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기><High frequency coupler concerning 1st-3rd embodiment>
상기 서술한 제 1 내지 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기는, 통신 파장의 대략 절반의 길이로 이루어지는 제 1 배선과, 제 1 배선에 전기적으로 접속된 도체로 구성되는 결합용 전극이 유전체 기판에 형성되어 있기 때문에, 양호한 기계적 강도와, 안테나 장치 전체의 소형화를 실현할 수 있다. 또, 상기 서술한 제 1 내지 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기는, 제 1 배선의 중앙부와 도체를 연결하는 연장선 상에 배치된 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합하기 때문에, 제 1 배선의 중앙부에서 신호 레벨이 높은 상태가 됨으로써 효율적으로 기판의 두께 방향으로 전계의 종파를 방출함으로써, 대향하는 위치에 배치된 다른 결합용 전극과의 사이의 결합 강도가 강해지고 양호한 통신 특성을 실현할 수 있다.In the high frequency coupler according to the first to third embodiments described above, a coupling electrode composed of a first wiring having a length of approximately half the communication wavelength and a conductor electrically connected to the first wiring is formed on the dielectric substrate. As a result, good mechanical strength and miniaturization of the entire antenna device can be realized. Moreover, since the high frequency coupler which concerns on 1st-3rd embodiment mentioned above couple | bonds the electromagnetic field with the electrode of the other antenna apparatus arrange | positioned on the extension line which connects the center part of a 1st wiring and a conductor, in the center part of a 1st wiring By the state where the signal level is high, the longitudinal wave of the electric field is efficiently emitted in the thickness direction of the substrate, whereby the bond strength between the other bonding electrodes arranged at the opposing positions becomes stronger and good communication characteristics can be realized.
이상과 같이 하여, 본 발명이 적용된 제 1 내지 제 3 실시형태에 관련된 고주파 결합기는, 양호한 통신 특성과 기계적 강도의 양립을 실현할 수 있게 하고, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.As described above, the high frequency coupler according to the first to third embodiments to which the present invention is applied can realize both good communication characteristics and mechanical strength, and can downsize the entire apparatus.
Claims (9)
유전체 기판에 형성되고, 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합되어 통신 가능해지는 결합용 전극을 구비하고,
상기 결합용 전극은,
상기 통신 파장의 대략 절반의 길이로 이루어지는 제 1 배선과, 그 제 1 배선에 전기적으로 접속된 도체로 구성되고,
상기 제 1 배선의 중앙부와 상기 도체는, 상기 유도체 기판의 두께 방향에 대향한 위치에 형성되어 있고, 상기 제 1 배선의 중앙부와 상기 도체를 연결하는 연장선 상에 배치된 상기 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.An antenna device for performing information communication by electromagnetic field coupling between opposing pairs of electrodes by a predetermined communication wavelength,
A coupling electrode formed on the dielectric substrate, the coupling electrode being electromagnetically coupled to an electrode of another antenna device so as to be communicable;
The coupling electrode,
A first wiring having a length of approximately half of the communication wavelength, and a conductor electrically connected to the first wiring,
The center part of the said 1st wiring and the said conductor are formed in the position which opposes the thickness direction of the said derivative board | substrate, and the electrode of the said other antenna apparatus arrange | positioned on the extension line which connects the center part of the said 1st wiring, and the said conductor; An antenna device, characterized in that coupled to the electromagnetic field.
상기 도체는, 상기 유전체 기판의 일방의 면에 형성된 그라운드층이고,
상기 제 1 배선은, 상기 그라운드층이 형성된 면과 대향한 상기 유전체 기판의 면 상에 복수의 절곡부를 갖도록 하여 형성되고, 상기 제 1 배선 중, 일방의 단부에 신호의 입출력단이 형성되고, 타방의 단부가 상기 그라운드층과 전기적으로 접속되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.The method of claim 1,
The conductor is a ground layer formed on one surface of the dielectric substrate,
The first wiring is formed to have a plurality of bent portions on a surface of the dielectric substrate facing the surface on which the ground layer is formed, and an input / output terminal of a signal is formed at one end of the first wiring, and the other An end of the antenna device having a structure in which it is electrically connected with the ground layer.
상기 결합용 전극에는, 상기 제 1 배선에 형성된 입출력단으로부터 분기된 소정 길이의 스터브가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.3. The method of claim 2,
The coupling electrode is connected to a stub of a predetermined length branched from an input / output terminal formed on the first wiring.
상기 제 1 배선은, 상기 유전체 기판의 일방의 면에 형성되어 있고,
상기 도체는, 상기 통신 파장의 대략 절반의 길이로 이루어지고, 상기 제 1 배선이 형성된 면과 대향하는 상기 유전체 기판의 면에 형성되고, 상기 제 1 배선과 스루홀을 통해 일방의 단부가 접속된 제 2 배선이고,
상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선은, 상기 스루홀에 접속되어 있지 않은 단부로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 각 위치가, 상기 유전체 기판을 사이에 두고 서로 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.The method of claim 1,
The first wiring is formed on one surface of the dielectric substrate,
The conductor has a length of approximately half of the communication wavelength, is formed on a surface of the dielectric substrate facing the surface on which the first wiring is formed, and one end is connected through the first wiring and through hole. Second wiring,
The first wiring and the second wiring are opposed to each other with positions of one quarter of a communication wavelength from an end portion not connected to the through hole facing each other with the dielectric substrate interposed therebetween.
상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선은, 복수의 절곡부를 갖는 미앤더 형상의 배선의 일단끼리가 스루홀을 통해 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.5. The method of claim 4,
The first wiring and the second wiring are connected to one end of a meander-shaped wiring having a plurality of bent portions through a through hole.
상기 유전체 기판의 양면에는, 제 1, 제 2 유전체층이 적층되어 있고,
상기 제 1 배선은, 상기 유전체 기판의 적층된 제 1 유전체층의 상하면에 스루홀을 개재하여 코일상으로 권회되어 있고,
상기 제 2 배선은, 상기 유전체 기판의 적층된 제 2 유전체층의 상하면에 스루홀을 개재하여 코일상으로 권회되어 있고,
상기 유전체 기판의 양면에 권회된 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선의 일단끼리가 스루홀을 통해 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.The method of claim 5, wherein
First and second dielectric layers are laminated on both surfaces of the dielectric substrate,
The first wiring is wound in a coil form through upper and lower surfaces of the stacked first dielectric layers of the dielectric substrate,
The second wiring is wound in a coil form through upper and lower surfaces of the stacked second dielectric layers of the dielectric substrate,
An antenna device, characterized in that one end of the first wire and the second wire wound on both surfaces of the dielectric substrate are connected through a through hole.
유전체 기판에 형성되고, 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합되어 통신 가능해지는 결합용 전극과,
상기 결합용 전극과 전기적으로 접속되어 신호의 송수신 처리를 행하는 송수신 처리부를 구비하고,
상기 결합용 전극은,
상기 통신 파장의 대략 절반의 길이로 이루어지는 제 1 배선과, 그 제 1 배선에 전기적으로 접속된 도체로 구성되고,
상기 제 1 배선의 중앙부와 상기 도체는, 상기 유도체 기판의 두께 방향에 대향한 위치에 형성되어 있고, 상기 제 1 배선의 중앙부와 상기 도체를 연결하는 연장선 상에 배치된 상기 다른 안테나 장치의 전극과 전자계 결합하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.A communication apparatus for performing information communication by electromagnetic field coupling between a pair of opposing electrodes by a predetermined communication wavelength,
A coupling electrode formed on the dielectric substrate, the coupling electrode being electromagnetically coupled to an electrode of another antenna device so as to be communicable;
A transmission / reception processing unit electrically connected to the coupling electrode to perform transmission / reception of signals;
The coupling electrode,
A first wiring having a length of approximately half of the communication wavelength, and a conductor electrically connected to the first wiring,
The center part of the said 1st wiring and the said conductor are formed in the position which opposes the thickness direction of the said derivative board | substrate, and the electrode of the said other antenna apparatus arrange | positioned on the extension line which connects the center part of the said 1st wiring, and the said conductor; A communication device characterized in that the electromagnetic field coupling.
상기 도체는, 상기 유전체 기판의 일방의 면에 형성된 그라운드층이고,
상기 제 1 배선은, 상기 그라운드층이 형성된 면과 대향하는 상기 유전체 기판의 면 상에 복수의 절곡부를 갖도록 하여 형성되고, 상기 제 1 배선 중, 상기 송수신 처리부와 접속되어 있지 않은 단부가 상기 그라운드층과 전기적으로 접속되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 장치.The method of claim 7, wherein
The conductor is a ground layer formed on one surface of the dielectric substrate,
The first wiring is formed to have a plurality of bent portions on a surface of the dielectric substrate facing the surface on which the ground layer is formed, and an end portion of the first wiring not connected to the transmission / reception processing portion is the ground layer. And a structure electrically connected with the communication device.
상기 제 1 배선은, 상기 유전체 기판의 일방의 면에 형성되어 있고,
상기 도체는, 상기 통신 파장의 대략 절반의 길이로 이루어지고, 상기 제 1 배선이 형성된 면과 대향하는 상기 유전체 기판의 면에 형성되고, 싱기 제 1 배선과 스루홀을 통해 일방의 단부가 접속된 제 2 배선이고,
상기 송수신 처리부는, 상기 스루홀에 접속되어 있지 않은 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선의 단부에 각각 형성된 접속용 단자를 통해, 상기 결합용 전극과 전기적으로 접속되어 있고,
상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선은, 상기 접속용 단자로부터 통신 파장의 1/4 떨어진 각 위치가, 상기 유전체 기판을 사이에 두고 서로 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 통신 장치.The method of claim 7, wherein
The first wiring is formed on one surface of the dielectric substrate,
The conductor has a length of approximately half of the communication wavelength, is formed on the surface of the dielectric substrate opposite to the surface on which the first wiring is formed, and one end is connected through the first first wiring and through hole. Second wiring,
The transmission / reception processing unit is electrically connected to the coupling electrode through a connection terminal respectively formed at ends of the first wiring and the second wiring not connected to the through hole,
The said 1st wiring and the said 2nd wiring are each communication positions which the quarter position of the communication wavelength from the said connection terminal oppose each other across the said dielectric substrate.
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