CN102150323A - 毫米波传输装置、毫米波传输方法和毫米波传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明的装置、方法和系统可以针对电路板的局部范围实现高速通信处理，并可以降低对该电路板的局部范围以外的干扰。该装置设有：信号发生单元(21)，其通过对输入信号(Sin)进行信号处理而产生毫米波信号；耦合电路(205)，其将由信号发生单元(21)产生的基于毫米波信号的电磁波(S’)发送到电路板(10)的一端；耦合电路(207)，其从电路板(10)的另一端接收基于毫米波信号的电磁波(S’)；以及信号发生单元(22)，其通过对由耦合电路(207)接收的从电磁波(S’)得到的毫米波信号进行信号处理而产生输出信号(Sout)。优选地，电路板(10)由介电损耗角正切相对大的介电材料制成，并且在该电路板(10)内构造有用作毫米波传输路径的传输线路(206)。通过该构造，可通过具有表示大损耗的规定介电常数(ε)的电路板(10)来传输极高速信号。

Description

毫米波传输装置、毫米波传输方法和毫米波传输系统

技术领域

本发明涉及毫米波传输装置、毫米波传输方法和毫米波传输系统。

背景技术

关于用于发送/接收毫米波信号的技术，专利文献1公开了一种介质波导线路。该介质波导线路包括一对主导体层、两排过孔组以及副导体层，其中主导体层隔着电介质平行地形成。过孔组沿信号传输的方向以小于/等于截止波长的间隔形成，以电连接主导体层。副导体层与过孔组连接，并且与主导体层平行地形成。

当通过由介质波导线路中的主导体层、过孔组和副导体层围绕的波导区传输电信号时，至少一个主导体层形成有用于与高频传输线路电磁耦合的缝隙孔(slot hole)。高频传输线路由微带线构成并且形成于与缝隙孔相对的位置。当介质波导线路以上述方式制造时，其易于与另一高频传输线路电磁耦合，并可传输信号。此外，可提供具有从微波至毫米波的稳定特性的波导线路。

关于用于发送/接收毫米波信号的技术，专利文献2公开了一种无线式毫米波通信系统。该毫米波通信系统包括毫米波发送构件、毫米波接收构件和反射构件，其中，毫米波发送构件包括具有预定的方向性的发射天线和发光构件。毫米波发送构件在毫米波段中发送信号。毫米波接收构件从毫米波发送构件接收毫米波信号。反射构件布置为反射从毫米波发送构件所发射的信号波并反射光，从而使反射后的信号波入射至毫米波接收构件中。通过以上条件，毫米波发送构件中布置有与发射天线的输出轴几乎平行的发光构件，使得发光构件以与信号波相同的方向发出光线。

为了调整反射构件的初始位置，以目视检查的方式调整发射天线的角度，使得与发射天线的输出轴平行地射出的光线入射至反射构件上。因此，可调整反射构件的角度，使得由反射构件所反射的光线入射至接收天线上。当以上述方式配置毫米波通信系统时，仅需一人便可容易地调整反射构件的初始方向。

专利文献1：JP2004-104816(A)(第4页，图1)

专利文献2：JP2005-244362(A)(第5页，图1)

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种用于在降低电子设备中的干扰的同时没有不便地在毫米波段中传输信号的机构。

问题的解决方案

根据本发明的一种毫米波传输装置包括：第一信号发生单元，其用于通过对待传输的输入信号进行频率变换而产生毫米波信号；以及第二信号发生单元，其用于对所接收的毫米波信号进行解调，并产生对应于待传输的输入信号的输出信号。

一种电路板，其由介电材料制成，并且安装有第一信号发生单元和第二信号发生单元。而且，该电路板用作第一信号发生单元和第二信号发生单元之间的毫米波传输路径。

简言之，在根据本发明的毫米波传输装置中，将发送侧和接收侧的与毫米波传输相关的元件安装在同一电路板上，并且所述电路板配置为用作毫米波传输路径。

例如，将用于传输基于毫米波信号的电磁波的毫米波传输路径配置为在电路板上限定出传输区，并且以使得毫米波信号被屏蔽在电路板的该限定出的传输区中的方式传输毫米波信号。

所述毫米波传输装置包括：第一信号耦合单元，其用于将由第一信号发生单元产生的毫米波信号传输到电路板的一端；以及第二信号耦合单元，其用于从电路板的另一端接收毫米波信号。第一信号耦合单元和第二信号耦合单元各自由具有基于毫米波信号波长的预定长度的天线元件构成。

第一信号发生单元和第一信号耦合单元优选地布置在第一电子部件中。第二信号耦合单元和第二信号发生单元优选地布置在第二电子部件中。第一电子部件和第二电子部件优选地安装在同一电路板上。

用于在输入信号和输出信号的基带区域中进行信号处理的电子部件可安装在电路板上，介于电路板的第一区域与电路板的第二区域之间，所述电路板的第一区域安装有第一信号发生单元和第一信号耦合单元，所述电路板的第二区域安装有第二信号发生单元和第二信号耦合单元。

例如，第一信号发生单元包括调制电路，并且调制电路调制输入信号。第一信号发生单元对由调制电路调制的信号进行调频，并产生毫米波信号。第一信号耦合单元将由第一信号发生单元产生的毫米波信号发送至有形物体的一端。

第二信号耦合单元从有形物体的另一端接收毫米波信号。信号在有形物体内从构成第一信号耦合单元的并且具有基于毫米波信号波长的预定长度的天线元件传输，并且基于所述信号的电磁波由构成第二信号耦合单元的并且具有相同长度的天线元件接收。

例如，第二信号发生单元具有解调电路，并且对毫米波信号进行频率变换。此后，第二信号发生单元产生对应于由解调电路解调的输入信号的输出信号。

电路板优选地由玻璃环氧树脂、丙烯酸树脂和聚乙烯树脂中的至少之一制成。这些树脂具有相对大的介电损耗角正切(dielectric loss tangent)。在具有大损耗的有形物体中，随着载波频率的提高，传输损耗增加，但是反射波衰减。因此，可使用具有大损耗的有形物体来传输极高速信号。

根据本发明的毫米波传输方法包括以下步骤：通过对待传输的输入信号进行频率变换而产生毫米波信号；将毫米波信号传输到有形物体的一端；并在有形物体内传输基于毫米波信号的电磁波；接收从有形物体的另一端得到的基于电磁波的毫米波信号；以及对所接收的毫米波信号进行解调，并产生对应于待传输的输入信号的输出信号。

在根据本发明的毫米波传输方法中，在由介电材料制成的具有用于处理毫米波信号的电路元件的电路板中，由与电路板相同的介电材料形成用于传输基于毫米波信号的电磁波的有形物体。

根据本发明的毫米波传输系统包括：第一毫米波传输体，其包括第一信号发生单元、第二信号发生单元以及第一电路板，所述第一信号发生单元用于通过对待传输的第一输入信号进行频率变换而产生毫米波信号，所述第二信号发生单元用于对所接收的毫米波信号进行解调并产生对应于待传输的第一输入信号的第一输出信号，所述第一电路板由介电材料制成并且安装有第一信号发生单元和第二信号发生单元，其中，第一电路板用作第一信号发生单元和第二信号发生单元之间的毫米波传输路径；第二毫米波传输体，其包括第三信号发生单元、第四信号发生单元以及第二电路板，所述第三信号发生单元用于通过对待传输的第二输入信号进行频率变换而产生毫米波信号，所述第四信号发生单元用于对所接收的毫米波信号进行解调并产生对应于待传输的第二输入信号的第二输出信号，所述第二电路板由介电材料制成并且安装有第三信号发生单元和第四信号发生单元，其中，第二电路板用作第三信号发生单元和第四信号发生单元之间的毫米波传输路径；以及耦合介质，其用于连接第一毫米波传输体和第二毫米波传输体，并且传播基于毫米波信号的电磁波。

简言之，根据本发明的毫米波传输系统包括根据本发明的多个毫米波传输装置以及用于结合所述多个毫米波传输装置并传输基于毫米波信号的电磁波的耦合介质。

本发明的有益效果

根据本发明，可在电子设备内以较低程度的干扰并且没有任何不便地传输毫米波段中的信号。因为在发送和接收之间的基于毫米波信号的电磁波在被屏蔽于具有位于发送侧和接收侧的与毫米波传输相关的元件的电路板内的同时被传输，故所述电路板还用作充当毫米波传输路径的有形物体。

附图说明

图1是表示作为第一实施方式的毫米波传输装置100的示例性配置的框图。

图2A是表示电路板10上的毫米波传输装置100的示例性配置的图解。

图2B是表示电路板10上的毫米波传输装置100的示例性配置的横截面图。

图3是表示放大器204等的示例性内部配置的电路图。

图4是表示放大器204的带通特性Ia′的示例的频率特性图。

图5是表示毫米波传输装置100中的毫米波传输的示例的仿真电路图。

图6是表示在由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10上的传输线路206的损耗示例和反射示例的频率特性图。

图7是表示在由玻璃环氧树脂制成的电路板10上的传输线路206的损耗示例和反射示例的频率特性图。

图8A是表示毫米波传输装置100中的从电子部件#A至电子部件#B的通信的示例的工作流程图。

图8B是表示根据第一比较例的高频传输设备1的示例性配置的框图。

图8C是表示高速基带信号的传输的示例的波形图。

图8D是高速基带信号的基带频谱(频率特性)。

图9A是表示频率变换之后的在毫米波段中的信号S的传输的示例的波形图。

图9B是频率变换之后的在毫米波段中的信号S的频谱(频率特性)。

图10是表示根据第二实施方式的毫米波传输系统200的示例性配置的框图。

图11是表示在毫米波传输系统200中的四个电子部件#A、#B、#C、#D的示例性布置的俯视图。

图12A是表示毫米波传输系统200中的传输线路206、226和电子部件#A、#B、#C、#D的示例性实施方式的立体图。

图12B是表示根据第二比较例的高频信号传输系统20的示例性配置的框图。

图13是表示根据第三实施方式的毫米波传输系统300的示例性配置的框图。

图14是表示在毫米波传输系统300中的波导结构341和四个电子部件#A、#B、#C、#D的示例性布置的俯视图。

图15是表示在毫米波传输系统300中的波导结构341、传输线路306、326和电子部件#A、#B、#C、#D的示例性实施方式的立体图。

图16是表示根据第四实施方式的毫米波传输装置400的示例性配置的框图。

图17是表示在毫米波传输装置400中的频带的示例的图。

图18是表示根据第五实施方式的毫米波传输装置500的示例性配置的框图。

图19是表示在毫米波传输装置500中的增益控制的示例的工作流程图。

图20包括表示根据第六实施方式的毫米波传输装置600的示例性配置(部分I)的俯视图以及沿箭头线X1-X的横截面图。

图21是表示毫米波传输装置600的示例性配置(部分II)的立体图。

图22是表示毫米波传输装置600的高通滤波器件255的反射特性的示例和带通特性的示例的频率特性图。

图23包括表示根据第七实施方式的毫米波传输装置700的示例性配置的俯视图以及沿箭头线X2-X2的横截面图。

图24包括表示根据第八实施方式的毫米波传输装置800的示例性配置(部分I)的俯视图以及沿箭头线X3-X3的横截面图。

图25是表示毫米波传输装置800的示例性配置(部分II)的俯视图。

图26是表示毫米波传输装置800的示例性配置(部分III)的沿箭头线X4-X4的横截面图。

图27A是表示在高通滤波器件255′中的电磁波S′的示例性传播(部分I)的横截面图。

图27B是表示在高通滤波器件255′中的电磁波S′的示例性传播(部分I)的横截面图。

图28A是表示在高通滤波器件255′中的电磁波S′的示例性传播(部分II)的横截面图。

图28B是表示在高通滤波器件255′中的电磁波S′的示例性传播(部分II)的横截面图。

图29是表示毫米波传输装置800的高通滤波器件255′的反射特性的示例和带通特性的示例的频率特性图。

具体实施方式

下面，参照附图详述本发明的优选的实施方式。注意，在本申请文件和附图中，以相同的附图标记表示具有基本上相同的功能和结构的元件，并且省略了重复的说明。

以下列顺序作出以下说明。

1.第一实施方式：基本的

2.第二实施方式：多个传输路径

3.第三实施方式：与耦合介质耦合

4.第四实施方式：加法器电路(频率复用)

5.第五实施方式：具有反馈路径

6.第六实施方式：微带线和波导结构

7.第七实施方式：上部接地层和天线结构

8.第八实施方式：具有多层结构的耦合电路

<第一实施方式>

图1是图示根据第一实施方式的毫米波传输装置100的示例性配置的框图。图1所示的毫米波传输装置100可应用于图像处理装置，以高速地传输载波频率为30GHz～300GHz的毫米波信号。

毫米波传输装置100包括：第一信号发生单元21；第二信号发生单元22；信号输入端子201；耦合电路205，其用于与如图2B所示的电路板10耦合；传输线路206，其使用由介电材料制成的有形物体(诸如电路板)；耦合电路207，其用于用于与电路板10耦合；以及信号输出端子211。信号发生单元21和信号发生单元22由CMOS-IC器件、即半导体集成电路的例子构成。这些元件布置于电子设备中。

与信号输入端子201连接的第一信号发生单元21例如包括：调制电路202、频率变换电路203和放大器204，以通过处理输入信号Sin而产生毫米波信号S。信号输入端子201与调制电路202连接，以使输入信号Sin得到调制。调制电路202例如使用相位调制电路。或者，调制电路202以及频率变换电路203可使用所谓的直接转换方法。

调制电路202与频率变换电路203连接。于是，对由调制电路202调制的输入信号Sin进行频率变换，以便产生毫米波信号S。在此情况中，毫米波信号S是频率为30GHz～300GHz的信号。频率变换电路203与放大器204连接。因此，在使毫米波信号S经过频率变换之后，将信号S放大。

放大器204与作为第一信号耦合单元的示例的耦合电路205连接。放大器204将信号发生单元21所产生的毫米波信号发送至具有预定的介电常数ε的有形物体(由介电材料制成的有形物体)的一端。耦合电路205由具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度、即约600μm的天线元件构成，并且与具有介电常数ε的有形物体耦合。当耦合电路205具有约10％～20％的分数带宽(fractional bandwidth)(＝信号频带/工作中心频率)时，可使用谐振结构而容易地实现耦合电路205。在本实施方式中，将具有介电常数ε的电路板10的区域用于有形物体。具有介电常数ε的电路板10的区域构成传输线路206。于是，毫米波电磁波S′在传输线路206中传播。当介电损耗角正切tanδ大时，传输线路206具有较大的损耗，这也可降低反射。因此，大的介电损耗角正切tanδ比小的介电损耗角正切tanδ更好。

在本申请文件中，将所使用的频带中的介电损耗角正切tanδ的大小区分如下。具有小的介电损耗角正切tanδ的介电材料对应于tanδ小于/等于约0.001的材料，例如聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂和硅树脂。另一方面，具有大的介电损耗角正切tanδ的介电材料对应于tanδ大于/等于约0.01的材料，例如玻璃环氧树脂(tanδ≈0.02～0.03)、丙烯酸树脂和聚乙烯树脂。

传输线路206与作为第二信号耦合单元的示例的耦合电路207连接。传输线路206从传输线路206的另一端接收基于毫米波信号S的电磁波S′。耦合电路207由具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度、即约600μm的天线元件构成。天线元件例如为探针天线(偶极)、环形天线和小口径耦合器件(诸如缝隙天线)。

耦合电路207与第二信号发生单元22连接。第二信号发生单元22处理由耦合电路207所接收的毫米波信号。更具体地，第二信号发生单元22对毫米波信号进行解调。从而，第二信号发生单元22产生对应于待传输的输入信号Sin的输出信号Sout。信号发生单元22例如包括放大器208、频率变换电路209和解调电路210。或者，频率变换电路209以及解调电路210可使用所谓的直接转换方法。耦合电路207与放大器208连接，于是放大器208可放大所接收的毫米波信号。

放大器208与频率变换电路209连接。频率变换电路209变换放大后的毫米波信号S的频率。频率变换电路209与解调电路210连接。解调电路210对频率变换后的输出信号进行解调。

在毫米波传输装置100中，图1所示的信号输入端子201、信号发生单元21和耦合电路205构成信号发送第一电子部件#A。另一方面，耦合电路207、信号发生单元22和信号输出端子211构成信号接收第二电子部件#B。

信号发生单元21和信号发生单元22分别作为由CMOS-IC器件、即半导体集成电路的示例所构成的毫米波通信电子部件#A、#B而提供。电子部件#A和电子部件#B安装于具有介电常数ε的电路板10上。电子部件#A、#B不必布置在同一电路板10的同一表面上。或者，电子部件#A、#B可布置在彼此不同的表面上(即分别在前表面和后表面上)。

虽然图中未图示，但是电路板10上不仅可布置有毫米波通信电子部件#A和#B，还可布置有用于在基带区域中进行信号处理的诸如电阻器件、电容器件和变压器等无源元件以及诸如晶体管和半导体集成电路等有源元件。

在此情况中，在第一实施方式的该机构中，在电路板10中，在电路板10的第一区域和电路板10的第二区域之间布置有传输线路206，所述第一区域包括具有作为第一信号耦合单元的示例的耦合电路205和第一信号发生单元21的电子部件#A，所述第二区域包括具有作为第二信号耦合单元的示例的耦合电路207和第二信号发生单元22的电子部件#B。于是，在第一实施方式的该机构中，不必考虑电路板10上的所述第一区域和第二区域之间的毫米波传输。因此，例如，可将用于在基带区域中进行信号处理的电子部件(无源元件和有源元件)安装在电路板10上的电子部件#A、#B之间的空间中，而不考虑部件的尺寸大小(见下面所解释的图12A)。

用于基于变换输入信号Sin的频率而传输数据的上述方法通常被用于广播和无线通信。为此，使用相对复杂的发送器和接收器以处理问题，所述问题例如为：(1)可在多大程度上进行通信(相对于热噪声的信噪比问题)，(2)怎样处理反射和多通道(multi-pass)以及(3)可怎样抑制与其他信道的干扰。本实施方式中使用的信号发生单元21和信号发生单元22用于毫米波段中，所述毫米波段处于比由通常用于广播和无线通信的复杂的发送器和接收器所使用的频率高的频带中。信号发生单元21和信号发生单元22使用具有短的波长λ的毫米波。因此，可容易地重复利用所述频率，并且所使用的频率适合于邻近布置的多个器件彼此通信的情况。

图2A和2B各是表示电路板10上的毫米波传输装置100的示例性配置的图解。在本实施方式中，使用了在毫米波段中不经常使用的具有大损耗的玻璃环氧树脂电路板，以提高相对于热噪声的信噪比的裕度。因此，降低了反射、多通道和干扰。

在如图2所示的毫米波传输装置100中，信号从电子部件#A传输到电子部件#B。该毫米波传输装置100具有介电常数为ε的电路板10，电路板10包括如图1所示的信号发送第一电子部件#A以及信号接收第二电子部件#B，信号发送第一电子部件#A包括信号发生单元21、耦合电路205和信号输入端子201，信号接收第二电子部件#B包括耦合电路207、信号发生单元22和信号输出端子211。电路板10具有双面的铜箔电路板，其中将玻璃环氧树脂用作绝缘基板。玻璃环氧树脂的介电常数ε为约4.0～5.0(1MHz)。

传输线路206由限定于玻璃环氧树脂电路板上的传输区I构成，所述玻璃环氧树脂电路板包括安装于其上的电子部件#A和电子部件#B。传输线路206使用具有大损耗的电路板10，诸如通常用于普通的印刷电路板的玻璃环氧电路板，其中，电路板10的介电损耗角正切tanδ为0.01以上，且电路板10在毫米波段中具有大的传输损耗，而过去认为这不适合于毫米波传输。

如图2A所示，该示例的传输区I由穿透电路板10的中空柱状的多个开口部(下文中称作通孔10a)所限定。例如，在电路板10上，在电子部件#A和电子部件#B之间，在基于毫米波信号S的电磁波S′的传播方向上按两行以直线形式形成多个通孔10a(有方向性)。例如，一个通孔10a与邻近的通孔10a之间的排列间距p设置为λ/2以下。当将一个通孔10a与相对的通孔10a之间的宽度定义为传输区I的宽度w时，则宽度w设置为λ/2以上。通孔10a不限于是中空柱状元件，还可以是具有导电性的柱状元件。当具有导电性的柱状元件接地时，可随着介质波导路径而调整相位。

如上所述，传输区I由排列为两行的开口部(下文中称作通孔栅栏部10b)所限定。应当理解，可将诸如中继器的栅栏元件布置在电路板10上，于是可控制基于毫米波信号S的电磁波S′的传输范围。应当理解，当围绕电子部件#A布置的电子部件#B或多个其他电子部件#B设置为同时接收基于毫米波信号S的电磁波S′时，则可省略通孔栅栏部10b，以使电磁波S′的传输方向变为无方向性。

在毫米波传输装置100中，由构成耦合电路207的如图2B所示的天线元件12来接收电磁波S′，所述电磁波S′基于在电路板10内传输的来自于构成耦合电路205的如图2B所示的天线元件11的信号。天线元件11与如图1所示的电子部件#A的放大器204连接，并且布置在电路板10上或电路板10中。天线元件11设置为在电路板10内发射电磁波S′。例如，天线元件11布置于形成在电路板10中的孔部10c中。天线元件11使用具有约1/2以上波长λ的天线体。当安装具有约1/2以上波长λ的天线体时，可容易地实现诸如波导和介质线路的波导结构。当使用波导结构时，可显著缓解与广播和无线通信设备相关的问题(1)、(2)和(3)。

天线元件12与电子部件#B的放大器208连接，并且布置于电路板10上或电路板10中。天线元件12设置为从电路板10内接收电磁波S′。天线元件12也布置于形成于电路板10中的孔部10d中。因此，可将从电子部件#A所发送的电磁波S′屏蔽在由通孔栅栏部10b所限定的传输区I内。而且，电子部件#B的天线元件12可接收屏蔽在传输区I内的电磁波S′。

接下来，说明信号发生单元21的放大器204和信号发生单元22的放大器208的内部示例性配置。图3是表示放大器204等的内部示例性配置的电路图。在本实施方式中，如图3所示的放大器204是可应用于图1所示的信号发生单元21、信号发生单元22的放大电路，并且包括串联连接的三个驱动放大器AMP1～AMP3和末级放大器AMP4。

放大器AMP1包括两个n沟道场效应晶体管(下文中称作晶体管FET1、FET2)、电阻器R11、耦合电容器(下文中简称为电容器C11)、两个电解电容器(下文中简称为电容器C12、C13)、栅极放电电容器(下文中简称为电容器C14)、输入(负载)电感L12和输出(负载)电感L13。

电容器C11的一端与频率变换电路203连接。将频率变换后的毫米波信号S提供到电容器C11的一端。电容器C11的另一端与晶体管FET1的栅极连接，并且还与电感L12的一端连接。电感L12的另一端与栅极电压源Vg连接，并且还与电容器C12的一端连接。电容器C12的另一端以及晶体管FET1的源极接地。

晶体管FET1的漏极与晶体管FET2的源极连接。晶体管FET2的漏极与电感L13的一端连接。电感L13的另一端与Vdd电源以及电容器C13的一端连接，于是将漏极电压提供给晶体管FET2的漏极。电容器C13的另一端接地，使得电容器C13累积电荷。

电阻器R11连接于晶体管FET2的栅极和Vdd电源之间。将由电阻器R11所分压的栅极电压提供到晶体管FET2。电容器C14连接于晶体管FET2的栅极和地之间，从而电容器C14对栅极电压充电和放电。晶体管FET2的漏极与耦合电容器(下文中简称为电容器C21)的一端连接。

电容器C21的另一端与随后一级的放大器AMP2连接。同样，放大器AMP2包括两个n沟道场效应晶体管(下文中简称为晶体管FET3、晶体管FET4)、电阻器R21、电容器C21、两个电解电容器(下文中简称为电容器C22、电容器C23)、栅极放电电容器(下文中简称为电容器C24)、输入(负载)电感L22和输出(负载)电感L23。

与在前一级中的晶体管FET2的漏极连接的电容器C21的另一端与晶体管FET3的栅极连接，并还与电感L22的一端连接。电感L22的另一端与栅极电压源Vg连接，并且还与电容器C22的一端连接。电容器C22的另一端和晶体管FET3的源极接地。

晶体管FET3的漏极与晶体管FET4的源极连接。晶体管FET4的漏极与电感L33的一端连接。电感L33的另一端与Vdd电源以及电容器C33的一端连接，于是将漏极电压提供给晶体管FET4的漏极。电容器C23的另一端接地，从而电容器C23累积电荷。

电阻器R21连接于晶体管FET2的栅极和Vdd电源之间。将由电阻器R21所分压的栅极电压提供到晶体管FET4。电容器C24连接于晶体管FET4的栅极和地之间，从而电容器C24对栅极电压充电和放电。晶体管FET2的漏极与耦合电容器(下文中简称为电容器C31)的一端连接。

电容器C31的另一端与随后一级中的放大器AMP3连接。同样，放大器AMP3包括两个n沟道场效应晶体管(下文中简称为晶体管FET5、晶体管FET6)、电阻器R31、电容器C31、两个电解电容器(下文中简称为电容器C32、电容器C33)、栅极放电电容器(下文中简称为电容器C34)、输入(负载)电感L32和输出(负载)电感L33。

与前一级中的晶体管FET4的漏极相连接的电容器C31的另一端与晶体管FET5的栅极连接，并且电容器C31的另一端还与电感L32的一端连接。电感L32的另一端与栅极电压源Vg连接，并且还与电容器C32的一端连接。电容器C32的另一端和晶体管FET5的源极接地。

晶体管FET5的漏极与晶体管FET6的源极连接。晶体管FET6的漏极与电感L33的一端连接。电感L33的另一端与Vdd电源以及电容器C33的一端连接，从而将漏极电压提供到晶体管FET6的漏极。电容器C33的另一端接地，使得电容器C33累积电荷。

电阻器R31连接于晶体管FET6的栅极和Vdd电源之间。将电阻器R31所分压的栅极电压提供给晶体管FET6。电容器C34连接于晶体管FET6的栅极和地之间，从而电容器C34对栅极电压充电和放电。晶体管FET6的漏极与耦合电容器(下文中简称为电容器C41)的一端连接。

电容器C41的另一端与末级的放大器AMP4连接。放大器AMP4包括n沟道场效应晶体管(下文中简称为晶体管FET7)、电容器41、电容器C51、两个电解电容器(下文中简称为电容器C42、电容器C43)、输入(负载)电感L41、输入(负载)电感L42、输出(负载)电感L33和偏置电压生成电感L44。

与前一级中的晶体管FET6的漏极相连接的电容器C41的另一端与电感L41连接。电感L41的另一端与晶体管FET7的栅极连接，并且还与电感L42的一端连接。电感L42的另一端与栅极电压源Vg连接，并且还与电容器C42的一端连接。晶体管FET7的源极与电感L44的一端连接。电感L44的另一端和电容器C42的另一端接地。

晶体管FET7的漏极与电感L43的一端连接。电感L43的另一端与Vdd电源以及电容器C43的一端连接，从而将漏极电压提供给晶体管FET7的漏极。电容器C43的另一端接地，从而电容器C43累积电荷。晶体管FET7的漏极与电容器C51的一端连接。电容器C51的另一端与耦合电路206的天线元件11等(见图2B)连接。

放大器204由上述元件构成。放大器204使用放大器AMP1～AMP3以连续地放大频率变换后的毫米波信号S，并且配置为将放大后的毫米波信号S从末级放大器AMP4传输至耦合电路205的天线元件11等。于是，可使放大后的毫米波信号经由天线元件11等发送至具有预定的介电常数ε的有形物体(由介电材料制成的有形物体)的一端。

图4是表示放大器204的带通特性Ia′的示例的频率特性图。在图4中，纵轴表示放大器204的带通特性dB(S(2，1))，并且横轴表示载波频率(频率，GHz)。刻度的单位是10GHz。

如图4所示的放大器204的带通特性Ia′的示例表示由如图3所示的放大器204的三级驱动放大器AMP1～AMP3和末级放大器AMP4所连续放大后的毫米波信号的带通特性dB(S(2，1))。当载波频率以1GHz的步长从1GHz增加至100GHz时，放大器204的带通特性dB(S(2，1))表明带通增益增加。根据实际测量结果，带通特性dB(S(2，1))在载波频率为60GHz处的带通增益(增益)为如图中的S21所示的21.764dB。

接下来，将两个电路板，即由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10和由玻璃环氧树脂制成的电路板10应用于毫米波传输装置100，并且基于使用安捷伦(Agilent)先进设计系统(ADS)的仿真来比较损耗的大小及其反射特性。图5是表示在毫米波传输装置100中的毫米波传输的示例的仿真电路图。

在如图5所示的仿真中，在两种情况下比较了传输线路206的损耗大小和反射特性的检查结果，一种情况是传输线路206用在由厚度为100μm的玻璃环氧树脂制成的电路板10上形成的厚度t为18μm、长度L为100mm且宽度W为170μm的微带线制成的情况，另一种情况是传输线路206用在由厚度为100μm的聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10上形成的具有相同的厚度t、相同的长度L和宽度W为170μm+α的微带线制成的情况。在仿真中，将电子电路#A的耦合电路205的输出阻抗设定为特性阻抗Zo＝50Ω，并且将电子电路#B的耦合电路207的输入阻抗设定为特性阻抗Zo＝50Ω，并且载波频率以1GHz的步长从1GHz增加至100GHz。

图6是表示在由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10上的传输线路206的带通特性的示例以及反射特性的示例的频率特性图。由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10配置为使得介电损耗角正切tanδ为0.001，并且传输线路206由微带线构成。δ是介电材料的损耗角。在图6中，纵轴表示带通特性dB(S(2，1))和反射特性dB(S(1，1))。横轴表示载波频率(频率，GHz)。刻度的单位是5GHz。

图6所示的传输线路206的带通特性Ia的示例是在由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10上从电子电路#A至电子电路#B的基于毫米波信号S的电磁波S′的带通特性dB(S(2，1))。当载波频率以1GHz的步长从1GHz增加至100GHz时，在由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10上的传输线路206的带通特性dB(S(2，1))表明几乎不存在损耗。根据仿真结果，在载波频率为60GHz(2Gbps)处，带通特性dB(S(2，1))的带通增益(增益)为如图中的m1所示的-5.150dB。

图6所示的反射特性IIa的示例是当在由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10上从电子电路#A向电子电路#B看去时反射至电子电路#A的基于毫米波信号S的电磁波S′的反射特性dB(S(1，1))。当在由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10上的传输线路206的载波频率以1GHz为步长从1GHz增加至100GHz时，反射特性IIa的示例呈现为具有图中的波状的驻波。如上所述，介电损耗角正切tanδ为0.001的由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10具有如带通特性Ia的示例所示的小的损耗，但是可能引起如反射特性IIa的示例所示的驻波。

图7是表示在由玻璃环氧树脂制成的电路板10上的传输线路206的带通特性的示例以及反射特性的示例的频率特性图。由用于普通印刷电路板的玻璃环氧树脂制成的电路板10配置为使得介电损耗角正切tanδ例如为0.03，并且传输线路206由微带线构成。δ是介电材料的损耗角。在图7中，纵轴同样表示带通特性dB(S(2，1))和反射特性dB(S(1，1))。横轴表示载波频率(频率，GHz)。刻度的单位是10GHz。

图7所示的带通特性Ib的示例是在由玻璃环氧树脂制成的电路板10上从电子电路#A传输至电子电路#B的基于毫米波信号S的电磁波S′的带通特性dB(S(2，1))。当在由玻璃环氧树脂制成的电路板10上的传输线路206的带通特性dB(S(2，1))的载波频率以1GHz的步长从1GHz增加至100GHz时，该情况中的损耗大于在由聚四氟乙烯(Teflon(注册商标))树脂制成的电路板10的情况中的损耗。根据仿真结果，在载波频率为60GHz处的带通增益(增益)是如图中的m1所示的-31.141dB。

图7所示的反射特性IIb的示例是当在由玻璃环氧树脂制成的电路板10上从电子电路#A向电子电路#B看去时反射至电子电路#A的基于毫米波信号S的电磁波S′的反射特性dB(S(1，1))。当将载波频率以1GHz的步长从1GHz增加至100GHz时，在由玻璃环氧树脂制成的电路板10上的传输线路206的反射特性IIb的示例表明反射波被衰减，并且图中几乎没有产生驻波。如上所述，如反射特性IIb的示例所示，介电损耗角正切tanδ为0.03的由玻璃环氧树脂制成的电路板10不大可能产生驻波，并且具有如传输损耗特性Ib的示例所示的大损耗。因此，由玻璃环氧树脂制成的电路板10过去未用于毫米波段的信号传输。

然而，在下列情况下，可得到相对于热噪声的足够的信号强度以在毫米波电路板中进行通信处理。所述情况中，电路板10具有大的损耗、即约为0.03的介电损耗角正切，并且传输线路206的长度L约为10cm，在电路板10上安装有具有用于发送毫米波信号的信号发生单元21的CMOS-IC器件和具有用于接收毫米波信号的信号发生单元22的CMOS-IC器件。

另一方面，假设传输线路206具有BHz的传输频带、玻耳兹曼常数k、温度T和归因于热噪声的噪声功率P。在这种情况下，噪声功率P为kTB，并且每1GHz的噪声功率的RMS值为-84dBm。RMS值可从电阻器件的等效噪声电流和热噪声电压中得到，所述等效噪声电流和热噪声电压是从测量频带宽度、温度和电阻器的函数中得到的。例如，当在60GHz频带中具有低噪声的放大器204、208由CMOS-IC器件构成时，放大器204、208可容易地实现约6dB的噪声系数。当实际制造用于接收毫米波信号的信号发生单元22并且设定裕度为10dB时，本底噪声为-84dBm+10dB+6dB＝-68dB。

用CMOS-IC器件很容易设计出在载波频率为60GHz处具有0dBm的输出的放大器204、208。因此，即使当如图7所示，在由玻璃环氧树脂制成的电路板10上的传输线路206的传输损耗是31dB时，信噪比为(0dBm-31dB)-68dB＝37dB，这对于当传输线路206的长度L约为10cm时的通信是足够的。

当控制该0dBm的输出而实现最小信噪比时，与周边电路(区域)的干扰可降至最小值。在介电损耗角正切tanδ大的情况下，例如在使用了由玻璃环氧树脂制成的电路板10的情况下，在电路板10上所形成的传输线路206中传播的毫米波电磁波S′被电路板衰减。因此，可大大降低与无关于信号的其他电子部件的干扰。此外，还可降低发送侧的功耗。

当提高载波频率时，在具有大损耗的该传输线路206中的传输损耗增加，但是反射波衰减。因此，由反射波引起的驻波不大可能导致不良影响。在本示例中，频率变换电路203将输入信号Sin频率变换为毫米波信号S，并且此后，频率变换电路209对由放大器208放大的毫米波信号进行频率变换。于是，可降低(信号频带)/(中心频率)的比率。因此，易于构造用于发送毫米波信号的信号发生单元21和用于接收毫米波信号的信号发生单元22。

接下来，将说明毫米波传输方法。图8A是表示在毫米波传输装置100中从电子部件#A至电子部件#B的通信的示例的工作流程图。在本示例中，用于将毫米波传输给具有介电损耗角正切tanδ(介电常数ε)的电路板10的毫米波传输装置100包括由CMOS-IC器件制成的电子部件#A和电子部件#B，如图2所示，电子部件#A和电子部件#B安装在由玻璃环氧树脂制成的电路板10上的区域(α)中，其中，电子部件#A和电子部件#B由具有大损耗的传输线路206连接。

利用上述工作条件，在毫米波传输装置100的电子部件#A中，在图8A所示的流程图的步骤ST11中，信号发生单元21的调制电路202基于输入信号Sin而进行相位调制处理，以通过处理输入信号Sin而产生毫米波信号S。输入信号Sin从未图示的下部信号处理电路提供到端子201。

接下来，在步骤ST12中，频率变换电路203通过对经调制电路202相位调制后的输入信号Sin进行频率变换，以产生毫米波信号S。此后，在步骤ST13中，放大器204放大毫米波信号S。然后，在步骤ST14中，耦合电路205将经放大器204放大的毫米波(已经过信号处理的毫米波)信号发送至限定于具有介电损耗角正切tanδ的电路板10上的传输线路206的一端。基于毫米波信号S的电磁波S′经由传输线路206而传播。

另一方面，在电子部件#B中，在如图8A所示的流程图的步骤ST21中，耦合电路207从在具有介电损耗角正切tanδ的电路板10上的传输线路206的另一端接收基于毫米波信号S的电磁波S′，以通过接收基于毫米波信号S的电磁波S′而产生输出信号Sout。此后，在步骤ST22中，放大器208放大毫米波信号。然后，在步骤ST23中，频率变换电路208对由放大器208所放大的毫米波信号S进行频率变换。此后，在步骤ST24中，解调电路210对已经过频率变换的输出信号进行解调。从端子211输出解调后的输出信号Sout给未图示的主机信号处理电路。

如上所述，根据第一实施方式的毫米波传输装置100和毫米波传输方法，用于将输入信号Sin频率变换为处于毫米波段中的信号的MOS-IC器件安装在通过由介电材料制成的有形物体所构成的电路板10上，并且在毫米波传输装置100中，信号发生单元21将输入信号Sin进行频率变换为处于毫米波段中的信号，从而将基于毫米波信号S的电磁波S′传输给在毫米波段中具有大损耗的电路板10上的传输线路206。

优选地，构成电路板10的由介电材料制成的有形物体不具有小的介电损耗角正切tanδ，而是具有大的介电损耗角正切tanδ，于是传输线路206具有大的损耗。在具有大损耗的传输线路206中，随着载波频率提高，传输损耗增加，但是反射波被衰减。因此，可通过具有大损耗的介电常数ε的电路板10而以极高的速度传输信号。而且，当仅将具有介电常数ε的电路板10的有限范围(在本示例中为由电路板10形成的传输线路206)用作传输路径时，则可进行快速通信处理。在具有介电常数ε的电路板10(即由介电材料制成的有形物体的示例)的有限范围之外的区域中，衰减增加，并且这降低了与电路板10的用于通信的位置之外的位置、即具有介电常数ε的电路板10的通信区域之外的区域的干扰。此外，由于电路板10的损耗大，故减小了与电路板10以外的部件的干扰。因此，可实现引起较低程度的干扰和反射的高速信号传输系统。

具体来说，第一实施方式的机构具有很好的效果：即使系统包含安装于由玻璃环氧树脂等包括可以低成本容易地获得的具有不太小的损耗(介电损耗角正切tanδ为中到大)的介电材料的制成的电路板上的发送/接收电子部件，仍可没有任何问题地实现毫米波段中的信号传输。

[第一比较例]

图8B～图8D是表示对应于第一实施方式的第一比较例的图。在此情况中，图8B是表示根据第一比较例的高速基带信号传输设备的示例性配置的框图。图8C和图8D各是表示高速基带信号的传输的示例的图。

随着近来在诸如电影图像和计算机图像等信息的量上的巨大增长，经常用到以高速传输基带信号的设备。这些高速基带信号传输设备需要无任何错误地传输诸如毫米波的高速基带信号。

例如，在图8B所示的根据第一比较例的高频传输设备1中，将信号发送IC部件2和信号接收IC部件3安装在具有小的介电材料损耗的电路板上以降低传输损耗。IC部件2包括信号输入端子101、波形形成单元102和用于与电路板耦合的耦合电路103。

IC部件3包括用于与电路板耦合的耦合电路105、波形形成单元106和信号输出端子107。在IC部件2的耦合电路103和IC部件3的耦合电路105之间布置有具有小损耗的传输线路104。例如，用于诸如电影图像和计算机图像等极大量的信息的高速基带信号从IC部件2传输到IC部件3。

“具有小损耗的传输线路104”意味着形成传输线路104的元件(在本示例中为电路板)的介电损耗角正切tanδ小于构成第一实施方式中使用的电路板10的介电材料的介电损耗角正切tanδ。

图8C图示了表示高速基带信号的传输的示例的波形图。图8D图示了基带频谱(频率特性)。在如图8C所示的示例性波形中，横轴表示时间t，并且纵轴表示振幅a。在图中，Ts表示符号段(symbol section)。若将基带信号的时间波形定义为S(t)，则时间波形S(t)由下列表达式(1)表示。

[表达式1]

使用傅里叶变换对，表达式(1)的时间波形S(t)由表达式(2)来限定。

[表达式2]

$\tilde{S}\left(f\right)={\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}x\left(t\right)e^{j2\mathrm{\&pi;ft}}\mathrm{dt}---\left(2\right)$

$x\left(t\right)={\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}\tilde{x}\left(f\right)e^{-j2\mathrm{\&pi;ft}}\mathrm{dt}$

在图8D所示的基频谱中，横轴表示频率t，并且纵轴表示振幅。由表达式(3)来表示时间波形S(t)的频率特性。

[表达式3]

$\tilde{S}\left(f\right)=\frac{a}{\mathrm{\&pi;f}}\sin (\mathrm{\&pi;f}\&CenterDot;\mathrm{Ts})---\left(3\right)$

在图中，Fs表示符号频率。信号发送IC部件2将至少0Hz至(1/2)·(1/Ts)Hz的信号传输给IC部件3，以避免在信号接收IC部件3中的符号间的干扰(尼奎斯特(Nyquist)稳定性定理)。例如，当以10Gbps的数据传输率将二进制数据从IC部件2传输给IC部件3时，符号频率Fs给定为1/Ts，因此，Fs为10GHz。

在基带信号传输中，传输0Hz～(1/2)·(10GHz)、即0Hz～5GHz的信号，以避免符号间的干扰。在此情况中，若0Hz的信号具有无穷大的波长λ，并且真空中的光速c为3×108m/s，则5GHz的信号的波长λ给定为c/Fs。因此，λ为3×108/5×109＝6cm。高频传输设备1可以接收宽范围的波长λ，并且配置为传输高速基带信号。

随着电路板上的信号处理速度的提高，当应用根据第一比较例的高频传输设备1和用于毫米波段的信号传输技术以在电路板上或在电路板中构建高速毫米波信号传输系统以降低干扰时，预计会出现下列问题。

i.根据第一比较例的高频传输设备1，信号发送IC部件2和信号接收IC部件3应安装在具有小的介电材料损耗的电路板上以降低传输损耗。因此，存在一个问题，即具有小的介电材料损耗的电路板是罕见的并且昂贵的。

ii.似乎以比以前更高的速度传输电路板上的信号。于是，预计在电路板上由IC部件2等产生的信号会彼此干扰。因此，要将诸如毫米波的高速基带信号无任何错误地从IC部件2传输给IC部件3变得困难。

根据图8C和图8D所示的10Gbps的二进制数据的传输的示例，就机械设计和电气设计而言，在遍及从无穷大的波长(0Hz)至6cm(5GHz)的波长范围内，要降低电谐振和反射以及以1/2波长的倍数为单位的结构共振并不容易。在此问题中，数据传输率越高，其设计越困难。因此，难以设计用于处理高速信号的电路板。

iii.当诸如电影图像和计算机图像等信息的量增加时，基带信号的带宽变得更宽。因此，不仅存在(1)乱真发射至电路板的外面的问题，还存在(2)当存在反射时由在接收侧的符号之间的干扰引起的传输错误的问题，以及存在(3)由侵入干扰引起的传输错误的问题。

一般来说，在基带信号频带中的乱真发射不仅由因为热噪声的本底噪声的限制引起，还由传输信号之外的各种信号干扰源引起。乱真发射的主要起因的示例包括由CPU的时钟信号引起的干扰、与广播、通信等的干扰、诸如由电机的噪声放电引起的电涌的干扰信号以及由信号线路(传输线路)上的阻抗失配引起的反射。当存在谐振和反射时，谐振和反射可能引起辐射，导致电磁干扰(EMI)的严重问题。

v.此外，当根据如PTL1所示的介质波导线路和如PTL2所示的无线毫米波通信系统而制造出根据新的有形物体内部传输方法的新的毫米波信号传输装置时，若仅通过将具有小损耗的介质波导线路和具有毫米波信号的发送/接收功能的毫米波通信系统结合而不设计任何新的构思，则难以在介质波导线路的有限范围中实现高速通信处理，并难以降低与介质波导线路的有限范围之外的区域的干扰。

vi.在传输损耗不随着载波频率的提高而增加的介质波导线路中，反射波趋于增加。当降低该反射波时，介质波导线路的结构变得更复杂。

[第一比较例与第一实施方式之间的比较]

图9是表示相比于第一比较例的根据第一实施方式的毫米波传输装置100的毫米波传输的效果的图。在此情况中，根据第一比较例的高频传输设备1不传输高速数据频带信号。作为替代，通过根据第一实施方式的毫米波传输装置100而将高速基带信号变频为毫米波信号S，并传输毫米波信号S。下面说明该配置的优点。

图9A是表示在频率变换之后在毫米波段中的信号S的传输的示例的波形图。图9B是在毫米波段中的信号S的频谱(频率特性)。

在如图9A所示的示例性波形中，横轴表示时间t，并且纵轴表示振幅a。S表示在频率变换之后在毫米波段中的信号波形。在如图9B所示的毫米波段中的信号S的频谱中，横轴表示频率t，并且纵轴表示振幅。在图中，Fs表示符号频率。在图中，Fs为10GHz。

在本示例中，当以10Gbps的数据传输率进行二进制数据的示例性传输时，比较根据第一比较例的高频传输设备1和根据第一实施方式的毫米波传输装置100。如图8D所示，根据高频传输设备1，通过将二进制数据用作基带，可针对从无穷大的波长(0Hz)至6cm(5GHz)的波长λ而设计诸如天线等结构和电子器件。

相比之下，在根据第一实施方式的毫米波传输装置100中，将二进制数据变频为毫米波段，并且将毫米波信号从电子部件#A传输给电子部件#B。例如，当将中心频率F0设为60GHz时，传输从55GHz(＝60GHz-(Fs/2))的符号频率Fs至65GHz(＝60GHz+(Fs/2))的符号频率Fs的范围内的信号S，以根据尼奎斯特稳定性定理而无任何符号间的干扰地进行传输。

在真空中的光速c为3×108m/s，并且Fs为55GHz的情况下，则得到真空中的波长λ如下：c/Fs＝3×108/55×109≈5.5mm。当Fs为65GHz，得到真空中的波长λ如下：3×108/65×109＝4.6mm。因此，根据毫米波传输装置100，可针对从4.6mm至5.5mm的波长λ而设计诸如天线等结构和电子器件。因此，毫米波传输装置100比高频传输设备1更容易应对。

如上所述，根据第一实施方式，可在电子部件#A和电子部件#B之间构造毫米波传输系统。当电子部件#A和电子部件#B之间的通信距离短时，可省略如图1所示的在接收侧的放大器208和在提供侧的放大器204。

<第二实施方式>

接下来，将参照图10～图12A说明作为第二实施方式的毫米波传输系统200。图10是表示根据第二实施方式的毫米波传输系统200的示例性配置的框图。如图10所示的毫米波传输系统200包括构成第一毫米波传输体的示例的毫米波传输装置100a以及构成第二毫米波传输体的示例的毫米波传输装置100b。

毫米波传输装置100a包括电子部件#A和电子部件#B。因为使用了在第一实施方式中说明的毫米波传输装置100，故省略了关于毫米波传输装置100a的说明。毫米波传输装置100b包括电子部件#C和电子部件#D。如图10所示的毫米波传输系统200配置为这样的系统，使得基于毫米波信号S的电磁波S′从电子部件#A传输给电子部件#B，且基于毫米波信号S的电磁波S′从电子部件#C传输给电子部件#D，所述电子部件#C和电子部件#D位于与电子部件#A和电子部件#B相同的电路板10上的隔开的、独立的位置。

毫米波传输装置100b包括构成信号发送电子部件#C的第三信号发生单元23、信号输入端子221、用于与电路板10耦合的耦合电路225、使用由介电材料制成的有形物体(诸如电路板)的传输线路226以及构成信号接收电子部件#D的用于与电路板10耦合的耦合电路227、第四信号发生单元24、信号输出端子231。

信号发生单元23和信号发生单元24分别设置为由CMOS-IC器件、即半导体集成电路的示例所构成的毫米波通信电子部件#A、#B。电子部件#A和电子部件#B安装在具有介电常数ε的电路板10上。电子部件#A、#B不必布置在同一电路板10的同一表面上。作为替代，电子部件#A、#B可布置在彼此不同的表面上(即分别在前表面和后表面上)。

与信号输入端子221连接的第三信号发生单元23例如包括调制电路222、频率变换电路223和放大器224，以通过处理输入信号Sin而产生毫米波信号S。信号输入端子221与调制电路222连接，于是输入信号Sin得到调制。类似于毫米波传输装置100a，调制电路222例如使用相位调制电路。或者，调制电路222以及频率变换电路223可使用所谓的直接转换方法。

调制电路222与频率变换电路223连接。于是，将由调制电路222调制的输入信号Sin变换为处于30GHz～300GHz的范围中的频率，从而产生毫米波信号S。频率变换电路223与放大器224连接。于是，在对毫米波信号S进行频率变换之后，将信号S放大。

放大器224与作为第三信号耦合单元的示例的耦合电路225连接。放大器224将由信号发生单元23产生的毫米波信号发送至具有预定的介电常数ε的有形物体(由介电材料制成的有形物体)的一端。耦合电路225由具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度、即约600μm的天线元件构成，并与具有介电常数ε的有形物体耦合。在本实施方式中，同样将具有介电常数ε的电路板10的区域用于有形物体。具有介电常数ε的电路板10的区域构成传输线路226。于是，毫米波电磁波S′在传输线路226中传播。当介电损耗角正切tanδ大时，传输线路226具有较大的损耗，这可减小反射。因此，大的介电损耗角正切tanδ比小的介电损耗角正切tanδ更好。

传输线路226与作为第四信号耦合单元的示例的耦合电路227连接。传输线路226从传输线路226的另一端接收基于毫米波信号S的电磁波S′。耦合电路227由具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度、即约600μm的天线元件构成。类似于第一实施方式，天线元件例如为探针天线(偶极)、环形天线和小口径耦合器件(诸如缝隙天线)。

耦合电路227与第四信号发生单元24连接。第四信号发生单元24处理由耦合电路227接收的基于毫米波信号S的电磁波S′。更具体地，第四信号发生单元24对电磁波S′进行解调。从而，第四信号发生单元24产生对应于由电子部件#C传输并处理的输入信号Sin的输出信号Sout。信号发生单元24例如包括放大器228、频率变换电路229和解调电路230。或者，频率变换电路229以及解调电路230可使用所谓的直接转换方法。耦合电路227与放大器228连接，于是放大器228可放大所接收的毫米波信号。

放大器228与频率变换电路229连接。频率变换电路229变换放大后的毫米波信号S的频率。频率变换电路229与解调电路230连接。解调电路230对已经过频率变换的输出信号进行解调。

在本示例中，同样分别将信号发生单元23和信号发生单元24提供为由CMOS-IC器件、即半导体集成电路的示例所构成的毫米波通信电子部件#C、#D。电子部件#C和电子部件#D以及构成毫米波传输装置100a的电子部件#A和电子部件#B安装在具有介电常数ε的电路板10上。电子部件#C、#D不必布置在同一电路板10的同一表面上。作为替代，电子部件#C、#D可布置在彼此不同的表面上(即分别在前表面和后表面上)。

虽然图中未图示，然而电路板10上不仅可布置有毫米波通信电子部件#A、#B、#C、#D，还可布置有用于在基带区域中进行信号处理的诸如电阻器件、电容器件和变压器等无源元件以及诸如晶体管和半导体集成电路等有源元件。

例如，可将用于在基带区域中进行信号处理的电子部件(无源元件和有源元件)安装在电路板10上的电子部件#A、#B之间的空间中，而不必考虑部件的尺寸(见下面所解释的图12A)。而且，在电路板10内形成传输线路226，使得传输线路226形成于包括电子部件#C的电路板10的第三区域和包括电子部件#D的电路板10的第四区域之间，所述电子部件#C包括构成第三信号耦合单元的示例的耦合电路225和第三信号发生单元23，所述电子部件#D包括构成第四信号耦合单元的示例的耦合电路227和第四信号发生单元24。因此，不必考虑在电路板10上的所述电子部件#C和所述电子部件#D之间的毫米波传输。因此，例如，可将用于在基带区域中进行信号处理的电子部件(无源元件和有源元件)安装在电路板10上的电子部件#C、#D之间的空间中，而不必考虑部件的尺寸(见下面所解释的图12A)。

从以上说明中可知，根据第二实施方式的毫米波传输系统200包括安装于同一电路板10上的毫米波传输装置100a和毫米波传输装置100b。在此情况中，毫米波传输装置100a与毫米波传输装置100b之间的空间和电路板10的区域形成了毫米波传输装置100a的传输线路206与毫米波传输装置100b的传输线路226之间的耦合介质243。因此，毫米波传输装置100a和毫米波传输装置100b之间可发生干扰(通信干扰)。

然而，当电路板10的介电损耗角正切tanδ不小(即大)时，在电路板10中的大的损耗可降低毫米波从毫米波传输装置100a的传输线路206经由耦合介质243至毫米波传输装置100b的传输线路226的泄漏。在此情况中，认为经由形成于毫米波传输装置100a和毫米波传输装置100b之间的空间中的耦合介质243的耦合态小。因此，当第二实施方式中的电路板10的介电损耗角正切tanδ不小(即大)时，可显著降低由毫米波引起的干扰。

此外，根据第二实施方式的机构，安装于同一电路板10上的毫米波传输装置100a和毫米波传输装置100b布置为隔开一定距离，并且不必考虑毫米波传输装置100a和毫米波传输装置100b之间的空间中的自由区间中的毫米波传输。因此，例如，用于在基带区域中进行信号处理的无源元件(诸如电阻器件、电容器件和变压器)和有源元件(诸如晶体管和半导体集成电路)可安装在毫米波传输装置100a和毫米波传输装置100b之间的空间中，而不必考虑部件的尺寸(见下面所解释的图12A)。

图11是表示在毫米波传输系统200中的四个电子部件#A、#B、#C、#D的示例性配置的俯视图。在图11所示的电路板10上划分有区域(α)和区域(β)。在区域(α)中，电子部件#A和电子部件#B布置为以纵向隔开预定的距离、即约几毫米～几十厘米。

在如图所示的区域(β)中，电子部件#C和电子部件#D布置为以纵向隔开预定的隔离距离L、即约几毫米～几十厘米。区域(α)的电子部件#A和区域(β)的电子部件#C之间的布置间隔Lab设定为纵向上的隔离距离L的约三倍大的值。电子部件#A布置于区域(α)中，并且在横向上，电子部件#C布置于区域(β)中。而且，区域(α)的电子部件#B和区域(β)的电子部件#D之间的布置间隔同样设定为纵向上的隔离距离L的约三倍大的值，并且在横向上布置电子部件#B和电子部件#D。如上所述，当将电子部件#A和电子部件#C以及电子部件#B和电子部件#D布置为隔开为隔离距离L约三倍大的间隔时，即使基于毫米波信号S的电磁波S′从电子部件#A、电子部件#B之间的线路泄漏至电子部件#C、电子部件#D之间的线路，泄漏可以传播的同时被衰减。

在如上所述的毫米波传输系统200中，可降低经由耦合介质243的耦合态，耦合介质243例如为具有大损耗的电路板10的内部以及其空间。与具有小损耗的电路板相比，可极大地改进电子部件#A、#B之间以及电子部件#C、#D之间的通信期间的隔离。

虽然图11中未图示，但是如后面解释的图12A所示，用于在基带区域中进行信号处理的电子部件(无源元件和有源元件)可安装于区域(α)的电子部件#A和区域(β)的电子部件#C之间。

图12A是表示在毫米波传输系统200中的传输线路206、226以及电子部件#A、#B、#C、#D的示例性实施方式的立体图。在如图12A所示的毫米波传输装置100a中，信号发送电子部件#A和信号接收电子部件#B安装在区域(α)中，以使毫米波信号从电子部件#A传输给电子部件#B。

在该毫米波传输装置100a中，电子部件#A包括如图10所示的信号发生单元21、耦合电路205和信号输入端子201，并且电子部件#B包括耦合电路207、信号发生单元22和信号输出端子211。电子部件#A和电子部件#B安装在具有介电常数ε的电路板10上。在本示例中，可布置通孔栅栏部10b以限定出区域(α)(见图2A)。

传输线路206布置在电路板10上的电子部件#A和电子部件#B之间。如图2A所示，传输线路206由在电路板10中所限定出的传输区I构成，电路板10以玻璃环氧树脂制成并且具有大的损耗，并包括电子部件#A和电子部件#B。虽然图12A未图示，然而在本示例中，传输线路206例如可由穿透电路板10的多个通孔10a所限定(见图2A)。用于构造传输线路206的上述方法仅为示例。

在该毫米波传输装置100b中，电子部件#C包括如图10所示的信号输入端子221、信号发生单元23和耦合电路225，并且电子部件#D包括耦合电路227、信号发生单元24和信号输出端子231。类似于电子部件#A和电子部件#B，电子部件#C和电子部件#D安装在具有介电常数ε的同一电路板10上。在本示例中，也可布置通孔栅栏部10b以限定出区域(β)(见图2A)。

传输线路226布置在电路板10上的电子部件#C和电子部件#D之间。如图2A所示，传输线路226由在电路板10中所限定出的传输区I构成，电路板10以玻璃环氧树脂制成的并且具有大的损耗，且包括安装于电路板10上的电子部件#C和电子部件#D。虽然图12A未图示，然而在本示例中，传输线路226例如可由穿透电路板10的多个通孔10a所限定(见图2A)。用于构造传输线路226的上述方法仅为示例。

用于在基带区域中进行信号处理的诸如电阻器件280、电容器件282和变压器284等无源元件以及诸如晶体管290和半导体集成电路292等有源元件安装在设置于同一电路板10上的包括毫米波传输装置100a的区域(α)与包括毫米波传输装置100b的区域(β)之间的空间中。

如上所述，根据第二实施方式的毫米波传输系统200，毫米波传输装置100a和毫米波传输装置100b布置在由玻璃环氧树脂制成的具有大损耗的同一电路板10上。在区域(α)中，基于毫米波信号S的电磁波S′从电子部件#A传输到电子部件#B。在同一电路板10上的位于隔开的、独立的位置的区域(β)中，基于毫米波信号S的电磁波S′从电子部件#C传输到电子部件#D。

因此，即使通过利用电路板10的损耗而使同一电路板10上的区域(α)中从电子部件#A至电子部件#B的载波频率的设定与区域(β)中从电子部件#C至电子部件#D的载波频率的设定相同，也不会发生区域(α)和区域(β)之间的通信干扰的问题。因此，易于重复利用载波频率。

[第二比较例]

图12B是表示对应于第二实施方式的第二比较例的示图。图12B是表示根据第二比较例的高速基带信号传输系统的示例性配置的框图。

根据第二比较例的高频传输系统20包括位于同一电路板上的如图8B所示的根据第一比较例的多个高频传输设备1。换言之，根据第二比较例的高频传输系统20包括如图8B所示的根据第一比较例的高频传输设备1以及与高频传输设备1具有相同功能的另一高频传输设备6，其中，高频传输设备1和高频传输设备6安装在同一电路板上。

IC部件4包括信号输入端子111、波形形成单元112和用于与电路板耦合的耦合电路113。IC部件5包括用于与电路板耦合的耦合电路115、波形形成单元116和信号输出端子117。在IC部件4的耦合电路113和IC部件5的耦合电路115之间布置有具有小损耗的传输线路114。例如，可独立于高频传输设备1而将用于诸如电影图像和计算机图像等极大量信息的高速基带信号从IC部件4传输给IC部件5。

“具有小损耗的传输线路114”意味着形成传输线路114的元件(在本示例中为电路板)的介电损耗角正切tanδ小于用于构成第一实施方式中所用的电路板10的介电材料的介电损耗角正切tanδ。

从上述说明中可知，根据第二比较例的高频传输系统20包括安装于具有小损耗的同一电路板上的高频传输设备1和高速基带信号传输设备2。在此情况中，介于高频传输设备1和高速基带信号传输设备2之间的空间以及具有小损耗的电路板的区域形成高频传输设备1的传输线路104和高速基带信号传输设备2的传输线路114之间的耦合介质143。因此，当多个高速基带信号传输设备安装在具有小损耗的同一电路板上时，各个高速基带信号传输设备之间发生干扰(通信干扰)。

传输线路104和传输线路114在具有小损耗的电路板内经由自由空间而耦合。当传输低频信号时，自由空间的损耗小，并且介电材料损耗几乎不产生影响。在自由空间中的传输损耗与频率的平方成比例。然而，在安装有具有小损耗的传输线路114的电路板上的IC部件4、IC部件5等的那一侧，传输线路114易于受到由传输线路104引起的干扰、即由从IC部件2传输的信号而引起的干扰的影响。而且，由具有低频的基带信号引起的干扰不大可能衰减，这也是传输错误的起因。如上所述，在第二比较例中，高速基带信号具有反射、干扰、大分数带宽(＝必要带宽/工作中心频率)的问题。

相比之下，优选地，第二实施方式的机构配置为使得由用于构成电路板10的介电材料制成的有形物体不是具有小的介电损耗角正切tanδ的材料，而是具有大的介电损耗角正切tanδ的材料，于是耦合介质243具有大的损耗。因此，即使多个毫米波传输装置100安装在同一电路板上，仍可实现引起较低程度的干扰和反射的高速信号传输系统。

<第三实施方式>

接下来，参照图13～图15说明用作第三实施方式的毫米波传输系统300。具有与第一实施方式和第二实施方式中的相同名称的元件具有相同的功能，因此，省略了与其相关的说明。

图13是表示根据第二实施方式的毫米波传输系统300的示例性配置的框图。在本实施方式中，多个毫米波传输装置100布置在同一电路板上，并且还与用于传输毫米波信号的耦合介质耦合，以使基于毫米波信号S的电磁波S′得以传播。

如图13所示的毫米波传输系统300包括布置在电路板10的同一平面上的毫米波传输装置100c和毫米波传输装置100d，并包括作为耦合介质的示例的低损耗波导结构341，其中，波导结构341形成于电路板10上的不同层上或相同层上。毫米波传输装置100c和毫米波传输装置100d例如通过波导连接(见图15)。诸如毫米波传输装置100c、100d以及连接于其间的波导等元件布置在同一电子设备中。

“低损耗波导结构341”意味着形成由波导结构341(当在自由空间中时，包括空气)形成的波导的元件的介电损耗角正切tanδ小于构成第三实施方式所用的电路板10的介电材料的介电损耗角正切tanδ。

毫米波传输装置100c包括设置在具有介电常数ε的电路板10上的电子部件#A和电子部件#B。毫米波传输装置100c的信号发送电子部件#A包括信号发生单元25、信号输入端子301和用于与电路板10耦合的耦合电路305。在电路板10上，构造有具有大损耗的传输线路306。信号发生单元25包括调制电路302、频率变换电路303和放大器304。

信号接收电子部件#B包括用于与电路板10耦合的耦合电路307、信号发生单元26和信号输出端子311。信号发生单元26包括放大器308、频率变换电路309和解调电路310。信号发生单元25和信号发生单元26由CMOS-IC器件、即半导体集成电路的示例所构成。

毫米波传输装置100d包括设置在具有介电常数ε的电路板10上的电子部件#C和电子部件#D。信号发送电子部件#C包括信号输入端子321、信号发生单元27和用于与电路板10耦合的耦合电路325。信号发生单元27包括调制电路322、频率变换电路323和放大器324。

优选地，由用于形成电路板10的介电材料制成的有形物体不是具有小的介电损耗角正切tanδ的材料，而是具有大的介电损耗角正切tanδ的材料(诸如玻璃环氧树脂)，于是传输线路306、326具有大的损耗。

信号接收电子部件#D包括用于与电路板10耦合的耦合电路327、信号发生单元28和信号输出端子331。信号发生单元28包括放大器328、频率变换电路329和解调电路330。信号发生单元27和信号发生单元28由CMOS-IC器件、即半导体集成电路的示例构成。

低损耗波导结构341例如由波导形成。低损耗波导结构341配置为连接于耦合电路305和耦合电路327之间，耦合电路305布置在电子部件#A一侧以用于与电路板10耦合，而耦合电路327布置在电子部件#D一侧以用于与电路板10耦合。

如上所述，如图13所示的毫米波传输系统300配置为这样的系统，其中，基于毫米波信号S的电磁波S′从电子部件#A传输到电子部件#B，并且基于毫米波信号S的电磁波S′从电子部件#C传输到电子部件#D，所述电子部件#C和电子部件#D位于同一电路板10上与电子部件#A和电子部件#B隔开的、独立的位置。而且，基于毫米波信号S的电磁波S′可从电子部件#A经由低损耗波导结构341而传输到电子部件#D。

图14是表示在毫米波传输系统300中的波导结构341以及四个电子部件#A、#B、#C、#D的示例性配置的俯视图。如图14所示，在具有大损耗的电路板10上设有两个区域(α)和区域(β)。类似于第二实施方式，在区域(α)中，电子部件#A和电子部件#B布置为以纵向隔开预定的距离、即约几毫米～几十厘米。

类似于第二实施方式，在如图所示的区域(β)中，电子部件#C和电子部件#D布置为以纵向隔开预定的隔离距离L、即约几毫米～几十厘米。区域(α)的电子部件#A和区域(β)的电子部件#C之间的布置间隔Lab设定为纵向上的隔离距离L的约三倍大的值。电子部件#A布置在区域(α)中，并且电子部件#C布置于在横向上的区域(β)中。而且，区域(α)的电子部件#B和区域(β)的电子部件#D之间的布置间隔设定为纵向上的隔离距离L的约三倍大的值，并且电子部件#B和电子部件#D在横向上布置。

波导结构341是耦合介质的示例，并且是不同于具有大损耗的电路板10的层。两个区域(α)和区域(β)布置为使得区域(α)和区域(β)由波导连接。波导是其中具有空间的金属管或导电树脂管。波导的自由空间具有介电常数ε0以传播基于毫米波信号S的电磁波S′。ε0是真空中的介电常数。ε0为8.854187817×10^-12(F/m)。优选地，波导结构341的波导部由在毫米波段中具有比具有大损耗的电路板10的材料小(不同)的损耗的材料构成。如上所述，毫米波传输系统300配置为这样的系统：其中，基于毫米波信号S的电磁波S′可从区域(α)的电子部件#A经由低损耗波导结构341而传输到区域(β)的电子部件#D。应当理解，波导结构341可以不由具有金属壁的中空波导制成。在相对介电常数为εr的情况下，波导结构341可由介电常数为ε＝ε0·εr的介电材料线路制成。

图15是表示毫米波传输系统300中的波导结构341、传输线路306、326以及电子部件#A、#B、#C、#D的示例性实施方式的立体图。在如图15所示的毫米波传输系统300中，毫米波传输装置100c包括安装于区域(α)中的信号发送电子部件#A和信号接收电子部件#B，于是毫米波信号可从电子部件#A传输到电子部件#B。

在该毫米波传输装置100c中，电子部件#A包括如图13所示的信号输入端子301、信号发生单元25和耦合电路305，并且电子部件#B包括耦合电路307、信号发生单元26和信号输出端子311。电子部件#A和电子部件#B安装于具有介电常数ε的电路板10上。在本示例中，同样可布置通孔栅栏部10b以限定出区域(α)(见图2A)。

传输线路306布置在电路板10上的电子部件#A和电子部件#B之间。如图2A所示，传输线路306由在电路板10中所限定出的传输区I构成，电路板10以玻璃环氧树脂制成的并具有大的损耗且包括安装于电路板10上的电子部件#A和电子部件#B。虽然图15中未图示，然而在本示例中，传输线路306由穿透电路板10的多个通孔10a所限定(见图2A)。

在毫米波传输装置100d中，电子部件#C包括如图13所示的信号输入端子321、信号发生单元27和耦合电路325，并且电子部件#D包括耦合电路327、信号发生单元28和信号输出端子331。类似于电子部件#A和电子部件#B，电子部件#C和电子部件#D安装于具有介电常数ε的同一电路板10上。在本示例中，同样可布置通孔栅栏部10b以限定出区域(β)(见图2A)。

传输线路326布置在电路板10上的电子部件#C和电子部件#D之间。如图2A所示，传输线路326由在以玻璃环氧树脂制成的并具有大损耗的同一电路板10中所限定出的传输区I构成，电路板10包括安装于电路板10上的电子部件#C和电子部件#D。虽然图15中未图示，然而，在本示例中，传输线路326例如由穿透电路板10的多个通孔10a所限定(见图2A)。通孔10a可以是填充有用于电连接将上部导电层和下部导电层的导电材料的接触孔。填充有导电材料的接触孔构成了用于连接导电层的多个柱状导电元件的示例。

而且，低损耗波导结构341布置于电路板10上的电子部件#A和电子部件#D之间。

如上所述，根据第三实施方式的毫米波传输系统300，低损耗波导结构341布置在如图15所示的区域(α)的电子部件#A与区域(β)的电子部件#D之间，并且基于毫米波信号S的电磁波S′从电子部件#A通过波导结构341传播到电子部件#D。因此，可降低区域(α)和区域(β)之间的干扰。此外，可在区域(α)和区域(β)之间发送/接收高速毫米波信号S。

于是，当期望将在有限的通信范围中的几个点相连接时，可在电路板10的上部、在电路板10的内部或在电路板10的下部布置在毫米波段中具有小损耗的波导结构341，于是可在多个局部点之间进行高速毫米波通信。当布置在电路板10的上部或下部的波导结构341配置为活动的或可变的类型时，进行控制以决定选择在电路板10上的电子部件#A、#B、#C、#D中的哪两个，并且可基于对通信目的地的所述选择而进行通信处理。

<第四实施方式>

接下来，参照图16和图17说明作为第四实施方式的毫米波传输装置400。图16是表示根据第四实施方式的毫米波传输装置400的示例性配置的框图。如图16所示，可实现信号复用的毫米波传输装置400包括多个、即三个毫米波传输装置400a、400b、400c、加法器电路431、用于与电路板10耦合的耦合电路405以及传输线路432。将毫米波传输装置400a、400b、400c所提供的毫米波信号S1、S2、S3相加并输出至传输线路432。

优选地，由用于形成电路板10的介电材料制成的有形物体不是具有小的介电损耗角正切tanδ的材料，而是具有大的介电损耗角正切tanδ的材料，于是传输线路432具有大损耗。

毫米波传输装置400a包括用于信号输入1的端子401和信号发生单元41，以便将处于频带F1中的毫米波信号S1输出到加法器电路431。信号发生单元41包括调制电路402、频率变换电路403和放大器404。

调制电路402调制输入信号Sin1，并且将调制后的输入信号Sin1输出到频率变换电路403。类似于第一实施方式至第三实施方式，调制电路402使用例如相位调制电路。调制电路402与频率变换电路403连接。由调制电路402调制的输入信号Sin1被变换为处于频带F1的范围中的频率，从而产生毫米波信号S1。频率变换电路403与放大器404连接，于是放大器404将已经过频率变换的毫米波信号S1放大。

毫米波传输装置400b包括用于信号输入2的端子411和信号发生单元42，以便将处于不同于频带F1的频带F2中的毫米波信号S2输出到加法器电路431。信号发生单元42包括调制电路412、频率变换电路413和放大器414。

调制电路412调制输入信号Sin2，并且将调制后的输入信号Sin2输出到频率变换电路413。类似于第一实施方式至第三实施方式，调制电路412使用相位调制电路等。调制电路412与频率变换电路413连接。由调制电路412调制的输入信号Sin2被变换为处于频带F2的范围中的频率，从而产生毫米波信号S2。频率变换电路413与放大器414连接，于是放大器414将已经过频率变换的毫米波信号S2放大。

毫米波传输装置400c包括用于信号输入3的端子421和信号发生单元43，以便将处于不同于频带F1、F2的频带F3中的毫米波信号S3输出到加法器电路431。信号发生单元43包括调制电路422、频率变换电路423和放大器424。

调制电路422调制输入信号Sin3，并且将调制后的输入信号Sin3输出到频率变换电路423。类似于第一实施方式至第三实施方式，调制电路422使用相位调制电路等。调制电路422与频率变换电路423连接。由调制电路422调制的输入信号Sin3被变换为处于频带F3的范围中的频率，从而产生毫米波信号S3。频率变换电路423与放大器424连接，于是放大器424将已经过频率变换的毫米波信号S3放大。

上述三个放大器404、414、424与加法器电路431连接，加法器电路431对频带F1的毫米波信号S1、频带F2的毫米波信号S2和频带F3的毫米波信号S3进行频率复用处理。加法器电路431连接于用于与电路板10耦合的耦合电路405，于是将基于已经过频率复用处理的频带F1+F2+F3的毫米波信号S＝S1+S2+S3的电磁波S′发送至传输线路432。耦合电路405布置于传输线路432上，传输线路432传播基于毫米波信号S的频带F1+F2+F3的电磁波S′。传输线路432布置于电路板10中。

优选地，由用于形成电路板10的介电材料制成的有形物体不是具有小的介电损耗角正切tanδ的材料，而是具有大的介电损耗角正切tanδ的材料，于是传输线路432具有大的损耗。

图17是表示毫米波传输装置400中的频带的示例的图。在图17所示的图中，纵轴表示毫米波信号S的振幅。横轴表示以GHz为单位的载波频率。F1、F2、F3为频带。频带F1的毫米波信号S1由频率变换电路403产生。此后，毫米波信号S1从毫米波传输装置400a的放大器404输出到加法器电路431。

频带F2的毫米波信号S2由频率变换电路413产生。此后，毫米波信号S2从毫米波传输装置400b的放大器414输出到加法器电路431。频带F3的毫米波信号S3由频率变换电路423产生。此后，毫米波信号S3从毫米波传输装置400c的放大器424输出到加法器电路431。

如上所述，根据第四实施方式的毫米波传输装置400，毫米波传输装置400a设有频率变换电路403，毫米波传输装置400b设有频率变换电路413，且毫米波传输装置400c设有频率变换电路423。加法器电路431对频带F1的毫米波信号S1、频带F2的毫米波信号S2和频带F3的毫米波信号S3进行频率复用处理。

因此，可在信号发送毫米波传输装置400和信号接收毫米波传输装置之间进行频率复用通信处理。应当明白，用于接收基于带通型毫米波信号S＝S1+S2+S3的电磁波S′的信号接收毫米波传输装置设有分频电路。通过在电路板10上布置用于与电路板10耦合的耦合电路而不用任何DC连接，当信号接收毫米波传输装置接收到基于毫米波信号S的带通型电磁波S′时，信号接收毫米波传输装置可容易地得到带通型毫米波信号S＝S1+S2+S3。而且，可提高相同的传输线路432的传输速度。因此，可构造能实现信号复用的毫米波传输系统。

<第五实施方式>

接下来，参照图18和图19说明作为第五实施方式的毫米波传输装置500。图18是表示根据第五实施方式的毫米波传输装置500的示例性配置的框图。在本实施方式中，在进行通信处理的信号发送电子部件#A和信号接收电子部件#B之间布置有反馈通路，从而可控制放大器504的增益。

图18所示的毫米波传输装置500包括电子部件#A、#B、传输线路506和DC/低频传输线路522(图中标注为直流/低频传输线路)。

优选地，由用于形成电路板10的介电材料制成的有形物体不是具有小的介电损耗角正切tanδ的材料，而是具有大的介电损耗角正切tanδ的材料，从而传输线路506具有大损耗。

电子部件#A包括信号输入端子501、信号发生单元51、耦合电路505和增益控制电路521。信号发生单元51与信号输入端子501连接。信号发生单元51例如包括调制电路502、频率变换电路503、放大器504和增益控制电路521，以处理输入信号Sin并产生毫米波信号S。端子501与调制电路502连接，以便调制输入信号Sin。类似于第一实施方式至第四实施方式，调制电路502使用相位调制电路。

调制电路502与频率变换电路503连接，频率变换电路503对由调制电路502调制的输入信号Sin进行频率变换以产生毫米波信号S。频率变换电路503与放大器504连接，于是放大器504将已经过频率变换的毫米波信号S1放大。

放大器504与耦合电路505连接，耦合电路505将由信号发生单元51所产生的毫米波信号发送到具有预定的介电常数ε的有形物体(由介电材料制成的有形物体)的一端。耦合电路505由具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度、即约600μm的天线元件构成，并且与具有介电常数ε的电路板10耦合。在本示例中，电路板10还构成具有大损耗的传输线路506。毫米波电磁波S′在传输线路506中传播。

电子部件#B包括耦合电路507、信号发生单元52、信号输出端子511和信号质量判断电路523。传输线路506与耦合电路507耦合，耦合电路507从传输线路506的另一端接收基于毫米波信号S的电磁波S′。耦合电路507由具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度、即约600μm的天线元件构成。类似于第一实施方式和第二实施方式，天线元件例如为探针天线(偶极)、环形天线和小口径耦合器件(诸如缝隙天线)。

耦合电路507与信号发生单元52连接，信号发生单元52通过处理由耦合电路507所接收的基于电磁波S′的毫米波信号而产生输出信号Sout。信号发生单元52例如包括放大器508、频率变换电路509、解调电路510和信号质量判断电路523。耦合电路507与放大器508连接。放大器508将接收到的毫米波信号放大。

放大器508与频率变换电路509连接。频率变换电路509对放大后的毫米波信号S进行频率变换。频率变换电路509与解调电路510连接。解调电路510对已经过频率变换的输出信号进行解调。

从原理上讲，认为由信号质量判断电路523所监测的信号的示例包括三个示例：第一示例为解调电路510的输出信号(提供给端子511的输出信号Sout)，第二示例为经解调电路510处理的信号，且第三示例为频率变换电路509的输出信号。相应地配备信号质量判断电路523的配置。例如，在第二示例中，解调电路不仅包括用于解调处理的功能模块，还包括用于振幅判断、增益控制等的功能模块。信号质量判断电路523的控制操作与之对应。在下述说明中，为易于理解和说明起见而采用了第三示例。

频率变换电路509与信号质量判断电路523连接。信号质量判断电路523监测已经过频率变换的输出信号以判断信号质量。例如，信号质量判断电路523对已经过频率变换的输出信号的输出电平Vx和用作判断基准的阈值电平Vth进行比较。当判断输出电平Vx小于/等于阈值电平Vth时，信号质量判断电路523输出质量判断信号Sf(信息)以提高当前的增益。当判断输出电平Vx大于阈值电平Vth时，信号质量判断电路523输出质量判断信号Sf以降低当前的增益。

信号质量判断电路523连接于能够处理直流或低频的传输线路522，从而从信号质量判断电路523输出的质量判断信号Sf可作为反馈而提供到电子部件#A侧。能够处理直流或低频的传输线路522由普通的印刷电路板制成。这是因为不需要将质量判断信号Sf作为反馈而从电子部件#B以高速实时地提供到电子部件#A，但是需要在调整电子部件#B侧的信号输入电平时定期地或不定期地提供质量判断信号Sf。因此，可使用能够处理直流或低频信号的普通印刷电路板。

能够处理直流或低频的传输线路522与增益控制电路521连接。增益控制电路521基于通过传输线路522传输的质量判断信号S而控制放大器504的增益。例如，当质量判断信号Sf是用于提高当前增益的信息时，增益控制电路521调整偏置电流以提高放大器504的增益。另一方面，当质量判断信号Sf是用于降低当前增益的信息时，增益控制电路521调整偏置电流以降低放大器504的增益。

上述信号发生单元51、信号发生单元52、增益控制电路521和信号质量判断电路523由CMOS-IC器件、即半导体集成电路的示例构成。电子部件#A、电子部件#B等安装于具有介电常数ε的电路板10上。

接下来，说明由毫米波传输装置500进行的工作的示例。图19是表示在毫米波传输装置500中的增益控制的示例的工作流程图。在本实施方式中，说明以下示例，即信号接收电子部件#B通过传输线路522以由直流或低频承载的诸如接收电平和接收错误等信息来对信号发送电子部件#A作出响应，使得增益控制电路521对放大器504的输出电平进行最优化。

毫米波传输装置500的电子部件#A采用以上所述作为增益控制条件。为通过处理输入信号Sin而产生毫米波信号S，在图19所示的工作流程图的步骤ST31中，信号发生单元51的调制电路502基于输入信号Sin而进行相位调制处理。输入信号Sin从未图示的下部信号处理电路提供给端子201。

接下来，在步骤ST32中，频率变换电路503对由调制电路502进行了相位调制的信号进行频率变换。此后，在步骤ST33中，放大器504放大毫米波信号S。然后，在步骤ST34中，耦合电路505将由放大器504放大的毫米波(已经过信号处理的毫米波)信号发送至限定于具有介电损耗角正切tanδ的电路板10上的传输线路506的一端。基于毫米波信号S的电磁波S′通过传输线路506传播。

另一方面，在电子部件#B中，在图19B所示的流程图的步骤ST41中，耦合电路507从位于具有介电损耗角正切tanδ的电路板10上的传输线路506的另一端接收基于毫米波信号S的电磁波S′，以通过接收基于毫米波信号S的电磁波S′而产生输出信号Sout。此后，在步骤ST42中，放大器508放大毫米波信号。然后，在步骤ST43中，频率变换电路509对由放大器508放大的毫米波信号S进行频率变换。此后，在步骤ST44中，解调电路510对已经过频率变换的输出信号进行解调。解调后的输出信号Sout从端子511输出到未图示的主机信号处理电路。

同时，在步骤ST45中，信号质量判断电路523监测由频率变换电路509提供的输出信号以判断信号质量。例如，信号质量判断电路523比较已经过频率变换的信号的输出电平Vx和用作判断基准的阈值电平Vth。当判断输出电平Vx小于/等于阈值电平Vth时，信号质量判断电路523将质量判断信号Sf(信息)经由传输线路522提供到增益控制电路521以提高当前增益。当判断输出电平Vx大于阈值电平Vth时，信号质量判断电路523将质量判断信号Sf经由传输线路522提供到增益控制电路521以降低当前增益。

在步骤ST35中，在接收到质量判断信号Sf的电子部件#A中，增益控制电路521基于经由传输线路522所传输的质量判断信号Sf来控制放大器504的增益。例如，当质量判断信号Sf是用于提高当前增益的信息时，增益控制电路521返回步骤ST33来调整偏置电流，以提高放大器504的增益。另一方面，当质量判断信号Sf是用于降低当前增益的信息时，增益控制电路521调整偏置电流以降低放大器504的增益。因此，放大器504的输出信号保持在恰当的电平处，在所述电平处电子部件#A和电子部件#B之间的信号质量好，并且所述输出信号与其他电子部件的干扰受到抑制。

如上所述，根据第五实施方式的毫米波传输装置500，电子部件#A包括增益控制电路521，并且电子部件#B包括信号质量判断电路523。信号质量判断电路523将由直流或低频承载的诸如接收电平和接收错误的信息从信号接收电子部件#B经由传输线路522(反馈路径)而响应给信号发送电子部件#A，以使增益控制电路521控制放大器504的输出电平。

通过该增益控制，可控制与诸如其他电子部件等各局部区域之间的通信的干扰。因此，电子部件#A和电子部件#B之间的连接质量保持在优选的水平，并且可将与其他电子部件的通信的干扰降至最低水平。不仅具有以上效果，还可将通信功率调整至最佳水平，因此可控制通信范围。而且，可将放大器504看作输出使能开关(output enable switch)。

在上述说明中，在信号发送信号发生单元51处，增益控制电路521控制放大器508以进行增益控制。然而，增益控制的机制不限于本示例。例如，在毫米波传输装置500中，可在信号接收信号发生单元52前面设置可开关的衰减器，或者可在电子部件#B中设置用于通过放大器508的偏置变化(调整)而改变(调整)接收输入的灵敏度的增益控制电路，以作为用于调整信号发生单元52的输入的功能单元。可通过将信号发生单元52的输入调整(接收侧的增益控制)和信号发送信号发生单元51处的增益控制(发送侧的增益控制)结合而构造毫米波传输装置500。应当理解，可通过将毫米波传输装置100、毫米波传输装置400、毫米波传输装置500与毫米波传输系统200、毫米波传输系统300结合来构造多功能毫米波传输系统。

根据专利文献2所述的无线毫米波通信系统，可进行调整以使由毫米波发送构件的天线所发送的毫米波信号(信号波)以高再现性传播到毫米波接收构件的天线。在以高速传输诸如毫米波的基带信号的情况下，反射波可能为传输错误的一个起因。

相比之下，在第五实施方式中，毫米波传输的基本部分使用了与第一实施方式相同的机构。关于发送目标信号(Sin)的毫米波传输，第五实施方式实现了与第一实施方式相同的效果。因此，可缓解或解决由反射波引起的传输错误的问题。

<第六实施方式>

接下来，参照图20和图22说明作为第六实施方式的毫米波传输装置600。图20包括表示根据第六实施方式的毫米波传输装置600的示例性配置(部分I)的俯视图(图20的上图)以及沿箭头线X1-X的横截面图(图20的下图)。在本实施方式中，毫米波传输装置600的耦合电路205包括微带线251和波导结构252而不具有如图2B所示的天线元件11。

图20所示的毫米波传输装置600包括布置于电路板10上的CMOS芯片250、微带线251和波导顶板部253。CMOS芯片250是集成了信号发生单元21的半导体晶体管电路，信号发生单元21包括如图1所示的调制电路202、频率变换电路203和放大器204。耦合电路205和CMOS芯片250构成电子部件#A。

在图20的下图中，在整个电路板10上布置有导电的接地层10e。在接地层10e上布置有构成具有大损耗的传输线路206的绝缘介电材料层10f。介电材料层10f由介电常数为4.9并且介电损耗角正切为0.025的玻璃环氧树脂(FR4)制成。在介电材料层10f上布置有导电微带线251、波导顶板部253和布线图案254。布线图案254由铜箔等制成，并且与CMOS芯片250的多个电极连接。例如，布线图案254和CMOS芯片250通过倒装晶片(flip chip)法以凸块电极接合。

毫米波传输装置600的耦合电路205包括微带线251和波导结构252。微带线251由铜箔等制成并且布置在电路板10上。微带线251直接连接波导顶板部253和如图1所示的电子部件#A的放大器204。微带线251配置为将基于毫米波信号S的电磁波S′传输给波导结构252。放大器204的输出端子和微带线251通过倒装晶片法以凸块电极接合。所述方法不限于此。还可使用其他方法。例如，放大器204的输出端子和微带线251可由布线接合。

根据本示例的波导结构252，波导包括接地层10e的顶板部投影区Ic、波导顶板部253和接触孔10a′。接触孔10a′将顶板部投影区Ic与波导顶板部253电连接。例如，接触孔10a′以梳状排列成两行，以限定出电磁波S′的行进方向。电磁波S′的行进方向由两行接触孔10a′(下文中称作接触孔栅栏部10b′)所限定。换言之，波导的四个侧面被接地层10e的顶板部投影区Ic、波导顶板部253以及右接触孔10a′和左接触孔10a′电屏蔽。于是，可使用其中填充有介电材料的波导结构252。

因此，微带线251和波导结构252可直接连接，并且基于毫米波信号S的电磁波S′可传输到介电材料层10f。其中未布置波导顶板部253的位于电路板10上的介电材料层10f的部分用于构成具有大损耗的传输线路206的介电材料传输路径。波导结构252显著缓解了与第一实施方式中所述的广播和无线通信设备关联的乱真发射和传输错误的问题。

图21是表示毫米波传输装置600的示例性配置(部分II)的立体图。图21中所示的毫米波传输装置600是表示其中电子部件#A和电子部件#B由具有大损耗的传输线路206连接的毫米波传输的示例的立体图。在本示例中，将上述耦合电路205的结构应用于电子部件#B侧的耦合电路207。

毫米波传输装置600的耦合电路207包括微带线251和波导结构252，而不具有如图2B所示的天线元件11。微带线251由铜箔等构成并且布置于电路板10上。微带线251直接连接波导顶板部253和如图1所示的电子部件#B的放大器208。将微带线251配置为从波导结构252接收基于电磁波S′的毫米波信号S。

如上所述，可在具有耦合电路205、传输线路206以及耦合电路207的电路板10上构造有简单的高通滤波器件255，耦合电路205包括位于电子部件#A侧的微带线251和波导结构252，耦合电路207包括位于电子部件#B侧的微带线251和波导结构252。高通滤波器件255将电子部件#A与电子部件#B电连接。

图22是表示毫米波传输装置600的高通滤波器件255的反射特性的示例和带通特性的示例的频率特性图。在图22中，纵轴表示高通滤波器件255的带通特性S(2，1)dB和反射特性S(1，1)dB。横轴表示载波频率(GHz)。刻度的单位是1GHz。在图中，IIIa表示高通滤波器件255的带通特性的示例。在该带通特性的示例中，毫米波传输装置600的每个耦合电路205、耦合电路207都包括微带线251和波导结构252，并且传输线路206由介电材料层10f构成。

高通滤波器件255的带通特性S(2，1)dB是基于从位于电子部件#A侧的CMOS芯片250经由高通滤波器件255(FR4)而传输到位于电子部件#B侧的CMOS芯片250′的毫米波信号S的电磁波S′的带通特性，高通滤波器件255的介电常数是4.9且介电损耗角正切tanδ是0.025。带通特性S(2，1)dB表示载波频率以1GHz的步长从0GHz增加至80GHz的情况。根据该仿真结果，当载波频率处于40.0GHz～75GHz的范围中时，基于毫米波信号S的视频数据在电子部件#A和电子部件#B之间具有约4.0dB的带通损耗。

在图中，IIIb表示高通滤波器件255的反射特性的示例。高通滤波器件255的反射特性S(1，1)dB是基于从位于电子部件#A侧的CMOS芯片250经由高通滤波器件255而传输到位于电子部件#B侧的CMOS芯片250′的毫米波信号S的电磁波S′的反射特性，高通滤波器件255的介电常数是4.9并且介电损耗角正切tanδ是0.025。

反射特性S(1，1)dB表示载波频率以1GHz的步长从10GHz增加至80GHz的情况。根据该仿真结果，实现了40dB以上的反射损耗。而且，当载波频率处于40.0GHz～75GHz的范围中时，反射损耗为10dB以上。

在具有如此大损耗的高通滤波器件255中，随着载波频率的提高，传输损耗增加，但是反射波衰减。因此，高通滤波器件255降低了由反射波引起的驻波的不良影响。在本示例中，频率变换电路203进行频率变换以将输入信号Sin变换为毫米波信号S，并且频率变换电路209进行频率变换以变换由放大器208放大的毫米波信号，从而可减小(信号频带)/(中心频率)的比率。因此，易于构造用于发送毫米波信号的信号发生单元21和用于接收毫米波信号的信号发生单元22。

如上所述，根据第六实施方式的毫米波传输装置600，在电子部件#A侧的耦合电路205和在电子部件#B侧的耦合电路207各包括微带线251和波导结构252，而不具有如图2B所示的天线元件11。

因此，可将简单的高通滤波器件255构造在具有耦合电路205、传输线路206和耦合电路207的电路板10上，耦合电路205包括位于电子部件#A侧的微带线251和波导结构252，耦合电路207包括位于电子部件#B侧的微带线251和波导结构252。在高通滤波器件255中，随着载波频率的提高，传输损耗增加，但是反射波衰减。因此，高通滤波器件255降低了由反射波引起的驻波的不良影响。

<第七实施方式>

图23包括表示根据第七实施方式的毫米波传输装置700的示例性配置的俯视图(图23的上图)以及沿箭头线X2-X2的横截面图(图23的下图)。在本实施方式中，毫米波传输装置700的耦合电路205包括上部接地层10g、天线结构256、缝隙孔257和波导结构252，而不具有如图21所示的微带线251。

如图23的上图所示的毫米波传输装置700包括布置于电路板10上的下部接地层10e、上部接地层10g、波导结构252和CMOS芯片259。CMOS芯片259是集成了信号发生单元21的半导体晶体管电路，信号发生单元21包括如图1所示的调制电路202、频率变换电路203和放大器204。耦合电路205和CMOS芯片259构成电子部件#A′。

CMOS芯片259不同于第六实施方式中所述的CMOS芯片250之处在于CMOS芯片259具有天线结构256。天线结构256由长度为λ/2的天线元件56构成，其中，λ为载波频率的波长。天线元件56以露出的方式形成于CMOS芯片259的预定表面上。

在图23的下图中，在整个电路板10上布置有导电的层间接地层10e。在接地层10e上布置有构成具有大损耗的传输线路206的绝缘介电材料层10f。介电材料层10f由介电常数为4.9并且介电损耗角正切为0.025的玻璃环氧树脂(FR4)制成。在介电材料层10f上布置有导电的上部接地层10g。

在上部接地层10g中布置有由具有预定宽度和预定长度的开口部构成的缝隙孔257。CMOS芯片259由粘合剂258粘合于上部接地层10g并固定于电路板10，使得天线元件56垂直于缝隙孔257。

毫米波传输装置700的耦合电路205包括天线元件56、形成于上部接地层10g中的缝隙孔257以及波导结构252。层间接地层10e和上部接地层10g由铜箔等构成并且布置于电路板10上。层间接地层10e和上部接地层10g配置为使得基于毫米波信号S的电磁波S′从与电子部件#A′的放大器204(见图1)连接的天线元件56经由缝隙孔257而传输给波导结构252。例如，放大器204的输出端子与天线元件56由布线接合。

根据本示例的波导结构252，波导包括层间接地层10e、上部接地层10g和接触孔10a′。接触孔10a′将层间接地层10e与上部接地层10g电连接。类似于第六实施方式，接触孔10a′以梳状排列为两行，以便限定出电磁波S′的行进方向。电磁波S′的行进方向由两行接触孔10a′(下文中称作接触孔栅栏部10b′)所限定。

换言之，类似于第六实施方式，波导的四个侧面被层间接地层10e、上部接地层10g以及右接触孔10a′和左接触孔10a′电屏蔽。于是，可使用其中填充有介电材料的波导结构252。在其中未布置上部接地层10g的电路板10上的介电材料层10f的部分用作构成具有大损耗的传输线路206的介电材料传输路径。

如上所述，根据第七实施方式的毫米波传输装置700，位于电子部件#A′侧的耦合电路205包括上部接地层10g、天线结构256、缝隙孔257和波导结构252，而不具有如图21所示的微带线251。

因此，波导结构252可在空间上经由缝隙孔257而与连接于电子部件#A′的放大器204(见图1)的天线元件56相连接。因此，可将基于毫米波信号S的电磁波S′传输给介电材料层10f。类似于第六实施方式，波导结构252显著地缓解了与广播和无线通信设备相关联的乱真发射和传输错误的问题。

<第八实施方式>

接下来，参照图24～图29说明作为第八实施方式的毫米波传输装置800。图24包括表示根据第八实施方式的毫米波传输装置800的示例性配置(部分I)的俯视图(图24的上图)以及沿箭头线X3-X3的横截面图(图24的下图)。在本实施方式中，耦合电路205、207具有多层结构，使得电磁波S′可经由缝隙孔257而沿电路板10的厚度方向传播。

图24的上图所示的毫米波传输装置800包括布置于电路板10上的层间接地层10e、CMOS芯片250、微带线251和波导顶板部253。类似于第六实施方式，CMOS芯片250是集成有信号发生单元21的半导体晶体管电路，信号发生单元21包括如图1所示的调制电路202、频率变换电路203和放大器204。耦合电路205和CMOS芯片250构成了电子部件#A。

在图24的下图中，在整个电路板10上布置有导电的层间接地层10e。在层间接地层10e上布置有构成具有大损耗的传输线路206的绝缘介电材料层10f。在电路板10的下表面上布置有导电的下部接地层10h。层间接地层10e和下部接地层10h之间夹有绝缘介电材料层10i。介电材料层10f、10i各由介电常数为4.9并且介电损耗角正切为0.025的玻璃环氧树脂(FR4)制成。

在介电材料层10f上布置有导电微带线251、波导顶板部253和布线图案254。布线图案254由铜箔构成，并且与CMOS芯片250的多个电极连接。类似于第六实施方式，布线图案254和CMOS芯片250通过倒装晶片法以凸块电极接合。

毫米波传输装置800的耦合电路205包括微带线251、波导结构252′和缝隙孔257。类似于第六实施方式，微带线251由铜箔等构成并且布置于电路板10上。微带线251直接连接波导顶板部253和如图1所示的电子部件#A的放大器204。微带线251配置为将基于毫米波信号S的电磁波S′传输给波导结构252′。放大器204的输出端子和微带线251通过倒装晶片法以凸块电极接合。所述方法不限于此。还可使用其他方法。例如，可将放大器204的输出端子和微带线251以布线接合。

在本示例的波导结构252′中，层间接地层10e的顶板部投影区Ic、下部接地层10h的顶板部投影区Ic和波导顶板部253由通过接触孔10a′连接的两层波导构成。接触孔10a′将波导顶板部253与层间接地层10e的顶板部投影区Ic和下部接地层10h的顶板部投影区Ic电连接。例如，接触孔10a′以梳状排列为两行，以便限定出电磁波S′的行进方向。

包括上层和下层的两层结构由排列为两行的接触孔10a′(接触孔栅栏部10b′)来限定。换言之，波导的七个或八个侧被层间接地层10e的顶板部投影区Ic、下部接地层10h的顶板部投影区Ic、波导顶板部253以及右接触孔10a′和左接触孔10a′电屏蔽。于是，可采用其中填充有介电材料的波导结构252′。

在本示例中，在层间接地层10e的预定位置处形成缝隙孔257，以便将电磁波S′从上部介电材料层10f引导至下部介电材料层10i或从下部介电材料层10i引导至上部介电材料层10f。因此，可将微带线251和波导结构252′直接连接，并且可将基于毫米波信号S的电磁波S′传输给介电材料层10f。而且，耦合电路205具有两层结构，并且可将电磁波S′经由缝隙孔257而引导至下部介电材料层10i(以电路板10的厚度的方向)。

在其中未布置波导顶板部253的位于电路板10上的介电材料层10f的部分以及介于层间接地层10e和下部接地层10h之间的介电材料层10i用作构成具有大损耗的传输线路206的介电材料传输路径。波导结构252′显著缓解了第一实施方式中所述的乱真发射和传输错误的问题。

图25是表示毫米波传输装置800的示例性配置(部分II)的俯视图。图26是表示毫米波传输装置800的示例性配置(部分III)的沿箭头线X4-X4的横截面图。

在本实施方式中，电子部件#A、#B布置于电路板10的一个表面上，并且电子部件#C、#D布置于电路板10的另一表面上。四个电子部件#1～#4由多层耦合电路205、207和具有大损耗的传输线路206连接。电磁波S′经由位于电子部件#A侧的层间接地层的缝隙孔257而传播到下部介电材料层10i。而且，电磁波S′经由位于电子部件#D侧的层间接地层的缝隙孔257而传播到原来的上部介电材料层10f。在本示例中，省略了波导顶板部253。

在图25所示的毫米波传输装置800中，不仅可将如图24所示的位于电子部件#A侧的多层耦合电路205应用于位于电子部件#C侧的耦合电路205，还可应用于位于电子部件#B、#D侧的耦合电路207。

在毫米波传输装置800的电子部件#B侧的耦合电路207包括微带线251和波导结构252′，而不具有如图2B所示的天线元件11。微带线251由铜箔等构成并且布置于电路板10上。微带线251直接连接波导顶板部253和如图1所示的电子部件#B的放大器208(见图10)。微带线251配置为接收来自波导结构252的基于电磁波S′的毫米波信号S。

在毫米波传输装置800的电子部件#C侧的耦合电路205包括如图26所示的微带线251和波导结构252′。微带线251由铜箔等构成并且布置在电路板10下面。例如，微带线251直接连接于如图10所示的电子部件#C的放大器224(见图10)。微带线251配置为传输来自波导结构252′的基于毫米波信号S的电磁波S′。

在毫米波传输装置800的电子部件#D侧的耦合电路207包括如图26所示的微带线251和波导结构252′。微带线251由铜箔等构成并且布置在电路板10下面。例如，微带线251直接连接于如图10所示的电子部件#D的放大器228(见图10)。微带线251配置为接收来自波导结构252′的基于电磁波S′的毫米波信号S。

如上所述，多层高通滤波器件255′包括：由位于电子部件#A侧的波导结构252′和微带线251构成的耦合电路205、由上部介电材料层10f构成的传输线路206、由位于电子部件#B侧的波导结构252′和微带线251构成的耦合电路207、由位于电子部件#C侧的波导结构252′和微带线251构成的耦合电路205、由上部介电材料层10i构成的传输线路206、由位于电子部件#D侧的波导结构252′和微带线251构成的耦合电路207、形成于电子部件#A、#C侧的层间接地层10e中的缝隙孔257以及形成于电子部件#B、#D侧的层间接地层10e中的缝隙孔257。

在多层高通滤波器件255′中，电磁波S′经由电子部件#A侧的层间接地层的缝隙孔257而传播到下部介电材料层10i。而且，电磁波S′经由在电子部件#D侧的层间接地层的缝隙孔257而传播到原来的上部介电材料层10f。

图25所示的防反射缝隙孔260形成于如图26所示的层间接地层10e中。在本示例中，防反射缝隙孔260布置在位于电子部件#A、#C侧的缝隙孔257的外侧以及位于电子部件#B、#D侧的缝隙孔257的外侧。类似于缝隙孔257，缝隙孔260为矩形形状，并且缝隙孔260具有比缝隙孔257大的宽度和比缝隙孔257大的长度。缝隙孔260配置为用于防止传播至上部介电材料层10f的电磁波S′和传播至下部介电材料层10i的电磁波S′的扩散(反射)。

图27和图28是表示在高通滤波器件255′中的电磁波S′的示例性传播(部分I和部分II)的横截面图。在本示例中，根据载波频率而将电磁波S′从电子部件#A传播到不同的部件(电子部件#B、#C、#D等)。

在图27A所示的高通滤波器件255′中，当载波频率为40GHz时，电磁波S′从电子部件#A传播到电子部件#B。当在构成位于电子部件#A侧的耦合电路205的微带线251中传播毫米波信号时，基于该毫米波信号的电磁波S′从波导结构252′传播到由上部介电材料层10f构成的传输线路206。

在电子部件#B侧的耦合电路207中，波导结构252′接收传播到上层传输线路206的电磁波S′，并且基于电磁波S′的毫米波信号传播至微带线251。毫米波信号从微带线251输入到在电子部件#B侧的放大器208(见图10)。

在如图27B所示的高通滤波器件255′中，当载波频率为60GHz时，电磁波S′从电子部件#A经由形成于电子部件#A、#C侧的层间接地层10e中的缝隙孔257以及形成于电子部件#B、#D侧的层间接地层10e中的缝隙孔257而传播到电子部件#B。

当毫米波信号在构成电子部件#A侧的耦合电路205的微带线251中传播时，基于信号S的电磁波S′从波导结构252′经由电子部件#A、#C侧的缝隙孔257而传播到由下部介电材料层10i构成的传输线路206。

在电子部件#B侧的耦合电路207中，波导结构252′接收通过电子部件#B、#D侧的缝隙孔257传播到下层传输线路206的电磁波S′，并且基于电磁波S′的毫米波信号传播到微带线251。毫米波信号从微带线251输入到位于电子部件#B侧的放大器208(见图10)。

如上所述，在多层高通滤波器件255′中，当选定诸如40GHz和60GHz的载波频率时，电磁波S′通过电子部件#A、#C侧的缝隙孔257传播到下部介电材料层10i。而且，电磁波S′可通过电子部件#B、#D侧的层间接地层的缝隙孔257而传播到原来的上部介电材料层10f。

在如图28A所示的高通滤波器件255′中，当选定预定的载波频率fx(20GHz＜fx＜80GHz)时，电磁波S′从电子部件#A传播到电子部件#D。当在构成电子部件#A侧的耦合电路205的微带线251中传播毫米波信号时，基于该毫米波信号的电磁波S′从波导结构252′经由电子部件#A、#C侧的缝隙孔257传播到由下部介电材料层10i构成的传输线路206。

在电子部件#D侧的耦合电路207中，波导结构252′接收传播到下层传输线路206的电磁波S′，且基于电磁波S′的毫米波信号传播至微带线251。毫米波信号从微带线251输入到电子部件#D侧的放大器228(见图10)。

在图28B所示的多层高通滤波器件255′中，当选定预定的载波频率fx(20GHz＜fx＜80GHz)时，电磁波S′从电子部件#A连续地传播到电子部件#B、#D，并且还从电子部件#C连续地传播到电子部件#B、#D。当在构成电子部件#A侧的耦合电路205的微带线251中传播毫米波信号时，基于该毫米波信号的电磁波S′经由位于电子部件#A、#C侧的缝隙孔257而从波导结构252′传播到由上部介电材料层10f构成的传输线路206并且从波导结构252′传播到由下部介电材料层10i构成的传输线路206。

在电子部件#B侧的耦合电路207中，波导结构252′接收传播到上层传输线路206的电磁波S′，且基于电磁波S′的毫米波信号传播至微带线251。毫米波信号从微带线251输入到电子部件#B侧的放大器208(见图10)。

在电子部件#D侧的耦合电路207中，波导结构252′接收传播到下层传输线路206的电磁波S′，且基于电磁波S′的毫米波信号传播至微带线251。毫米波信号从微带线251输入到电子部件#D侧的放大器228(见图10)。

当在电子部件#C侧的耦合电路205中的微带线251中传播毫米波信号时，基于该毫米波信号的电磁波S′经由电子部件#B、#D侧的缝隙孔257从波导结构252′传播到由下部介电材料层10i构成的传输线路206并且从波导结构252′传播到由上部介电材料层10f构成的传输线路206。因此，在上层微带线251中传播的毫米波信号输入到电子部件#B侧的放大器208，并且在下层微带线251中传播的毫米波信号输入到电子部件#D侧的放大器228(见图10)。

图29是表示毫米波传输装置800的高通滤波器件255′的反射特性的示例和带通特性的示例的频率特性图。在图29中，纵轴表示高通滤波器件255′的带通特性S(2，1)dB和反射特性S(1，1)dB。横轴表示载波频率(GHz)。刻度的单位是1GHz。在图中，IVa表示高通滤波器件255′的带通特性的示例。在带通特性的本示例中，毫米波传输装置800的耦合电路205、207分别由微带线251和波导结构252′构成，上层传输线路206由介电材料层10f构成，并且下层传输线路206由介电材料层10i构成。

高通滤波器件255′的带通特性S(2，1)dB是从电子部件#A侧的CMOS芯片250经由高通滤波器件255′(FR4)而传输到电子部件#B(#D)侧的CMOS芯片250′的毫米波信号的带通特性，高通滤波器件255′的介电常数为4.9并且其介电损耗角正切tanδ为0.025。带通特性S(2，1)dB表示载波频率以1GHz的步长从0GHz增加至80GHz的情况。根据该仿真结果，当载波频率处于44.0GHz～56GHz的范围中时，基于毫米波信号的视频数据在电子部件#A、#B(#D)之间具有约4.0dB的带通损耗。

在图中，IVb表示高通滤波器件255′的反射特性的示例。高通滤波器件255′的反射特性S(1，1)dB是从电子部件#A侧的CMOS芯片250经由高通滤波器件255′传输到电子部件#B(#D)侧的CMOS芯片250′的毫米波信号的反射特性，高通滤波器件255′的介电常数为4.9并且其介电损耗角正切tanδ为0.025。

反射特性S(1，1)dB表示载波频率以1GHz的步长从0GHz增加至80GHz的情况。根据该仿真结果，实现了35dB以上的反射损耗。而且，当载波频率处于40.0GHz～60GHz的范围中时，反射损耗为5dB以上。

在具有如此大损耗的高通滤波器件255′中，随着载波频率的提高，传输损耗增加，但是反射波衰减。因此，高通滤波器件255′可降低由反射波引起的驻波的不良影响。在本示例中，频率变换电路203进行频率变换以将输入信号Sin变换为毫米波信号S，并且频率变换电路209进行频率变换以变换由放大器208放大的毫米波信号，于是可降低(信号频带)/(中心频率)的比率。因此，容易制造用于发送毫米波信号的信号发生单元21和用于接收毫米波信号的信号发生单元22。

在根据第八实施方式的毫米波传输装置800中，电子部件#A、#C侧的耦合电路205和电子部件#B、#D侧的耦合电路207具有多层结构。缝隙孔257形成于层间接地层10e中，并且配置为将电磁波S′从上部介电材料层10f引导至下部介电材料层10i或者从下部介电材料层10i引导至上部介电材料层10f。

因此，可直接连接上层微带线251和波导结构252′。基于毫米波信号S的电磁波S′可传输至介电材料层10f。可直接连接下层微带线251和波导结构252′。基于毫米波信号S的电磁波S′可传输至介电材料层10i。此外，耦合电路205具有两层结构。电磁波S′可通过缝隙孔257而传输到下部介电材料层10i(沿电路板10的厚度的方向)。电磁波S′可通过缝隙孔257而传播到上部介电材料层10f(沿电路板10的厚度的方向)。

以上参照附图说明了本发明的优选实施方式，然而本发明当然不限于上述示例。本领域的技术人员在所附的权利要求书的范围内可作出各种替代和变化，应当理解，所述的各种替代和变化自然要落入本发明的技术范围内。

在权利要求书中所提出的发明不受上述实施方式的限制。对于本发明的解决方案，在实施方式中所述的特征的所有组合并非都是绝对必需的。上述实施方式包括本发明的各个阶段，利用多个所公开的构成要素的合适的组合可从中推想出各种发明。即使从实施方式的所有构成要素中删除一些构成要素，但是只要可得到效果，仍可将从所有构成要素中删除的一些构成要素的所述构成方式推断为本发明。

在所述实施方式的机构中，例如，与毫米波传输相关的在发送侧和接收侧的元件安装在同一电路板上，并且电路板配置为还用作充当毫米波传输路径的有形物体。因为在发送和接收之间，基于毫米波信号的电磁波在屏蔽于电路板内的同时被传输，故在毫米波段中的信号可在电子设备内以较低的干扰程度并且没有任何不便地进行传输。

当构成还用作充当毫米波传输路径的有形物体的电路板的介电材料的介电损耗角正切相对大时，这一点特别有效。

换言之，根据上述实施方式中所述的毫米波传输装置和毫米波传输方法，在由介电材料制成的有形物体(具有预定的介电常数ε的有形物体)的一端接收从有形物体的另一端提供的毫米波信号，并且处理该毫米波信号以产生输出信号。

在介电材料具有大损耗的并具有相对大的介电损耗角正切的有形物体中，随着载波频率的提高，传输损耗增加，但是反射波衰减。因此，可经由由具有大损耗的介电材料制成的有形物体来传输极高速信号。此外，可仅在有形物体的有限范围内实现高速通信处理。在由介电材料制成的有形物体的有限范围之外的范围中衰减大，这可显著降低与有形物体外面的区域的干扰。

根据以上实施方式中所述的毫米波传输系统，设置了以上实施方式中所述的毫米波传输装置和毫米波传输方法，并且在由介电材料制成的有形物体(具有预定的介电常数的有形物体)的一端接收从有形物体的另一端提供到的毫米波信号，并且处理该毫米波信号以产生输出信号。

根据该配置，在具有大损耗的有形物体中，随着载波频率的提高，传输损耗增加，但是反射波衰减。因此，可经由由具有大损耗的介电材料制成的有形物体来传输极高速信号。此外，可传输高速基带信号等，因此，可仅在有形物体的有限范围内实现高速双向通信处理。在由介电材料制成的有形物体的有限范围之外的范围中衰减大，这样可显著降低与有形物体外面的区域的干扰。

在上述实施方式中，针对由玻璃环氧树脂制成的电路板10，描述了具有预定的介电常数ε的有形物体(由介电材料制成的有形物体)。然而，由介电材料制成的有形物体不限于此。本申请的发明人已确认了下述由介电材料制成的有形物体也可用作用于毫米波的传输线路，所述有形物体例如由丙烯酸和聚乙烯树脂制成的聚光片和导电/绝缘片、丙烯酸棒和丙烯酸板以及其中的墨水容纳管和原子笔体(管)由诸如聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚乙烯合成树脂制成的原子笔。丙烯酸和聚乙烯树脂的介电损耗角正切tanδ通常接近于玻璃环氧树脂的介电损耗角正切tanδ。因此，在上述实施方式中所述的电路板10不限于玻璃环氧树脂，并且可以是丙烯酸和聚乙烯树脂。

在上述实施方式的说明中，认为所使用的频带中的介电损耗角正切tanδ有两个等级的大小，即介电损耗角正切tanδ为约0.001以下以及介电损耗角正切tanδ为约0.01以上。然而，以上等级仅为示例。具有介于所述两个等级之间的介电损耗角正切tanδ、即tanδ约为0.01～0.001的介电材料的示例包括BT合成树脂(正切δ约为0.004)(见下述文献1)。将具有约0.01～0.001的tanδ的介电材料称作具有“适度的损耗”。例如，使用BT合成树脂的具有“适度的损耗”的材料具有介于以上实施方式中所述的具有“大损耗”的材料和具有“小的损耗”的材料之间的特性。

参考文献1：“high frequency BT resin glass cloth base copper-clad lamination”，[联网]，[2009年9月2日检索]，互联网<URL：http://www.tripleone.net/ENG/img_business/1_2_LX67.pdf>

应当注意，对于传输线路206、传输线路226等，不必是直线的。已知电磁波甚至可在弯曲90度的传输线路206、传输线路226中传播(例如见图12A、图15等)。

本实施方式的机构非常适合于用于以高速传输载波频率为30GHz～300GHz的承载有电影图像、计算机图像等的毫米波信号的毫米波电路板中的装置、毫米波传输方法、毫米波传输系统等。

从对实施方式的说明中可知，本实施方式的一个方面可实现在由介电材料制成的有形物体的有限范围中进行高速通信处理，并且可降低与有形物体的有限范围之外的范围的干扰。

根据上述实施方式的毫米波有形物体传输装置、毫米波传输方法和毫米波传输系统的机构可应用于例如以高速传输载波频率为30GHz～300GHz的承载电影图像、计算机图像等的毫米波信号的装置和系统。从由介电材料制成的有形物体的一端接收从该有形物体的另一端发送的毫米波信号，并且处理该毫米波信号以产生输出信号。可经由有形物体高速传输信号，并且降低与有形物体之外的区域的干扰。

附图标记列表

10由玻璃环氧树脂制成的电路板

11、12天线元件

21-28信号发生单元

100、400、500、600、700、800毫米波传输装置

201、221、301、421、401、421、501信号输入端子

202、222、302、322、402、412、422、502调制电路

203、223、303、323、403、413、423、503频率变换电路

204、304、404、504放大器

205、207、227、305、307、327、405、407、505用于与电路板耦合的耦合电路

206、226、306、326、406、432、506传输线路

208、228、308、328、404、408、414、424、508放大器

209、223、309、323、403、409、413、423频率变换电路

210、230、310、330、410、510解调电路

211、311、411、511信号输出端子

250、250′、259 CMOS芯片

251微带线

252、252′波导结构

253波导顶板部

254布线图案

255、255′高通滤波器件

256天线结构

256′天线元件

257、260缝隙孔

341波导结构

431加法器电路

200、300毫米波传输系统

Claims (19)

1.一种毫米波传输装置，其包括：

第一信号发生单元，其用于通过对待传输的输入信号进行频率变换而产生毫米波信号；

第二信号发生单元，其用于对所接收到的所述毫米波信号进行解调并产生对应于所述待传输的输入信号的输出信号；以及

电路板，其由介电材料构成并且安装有所述第一信号发生单元和所述第二信号发生单元，

其中，所述电路板用作所述第一信号发生单元和所述第二信号发生单元之间的毫米波传输路径。

2.如权利要求1所述的毫米波传输装置，还包括：

第一信号耦合单元，其用于将由所述第一信号发生单元产生的所述毫米波信号发送至所述电路板的一端；和

第二信号耦合单元，其用于从所述电路板的另一端接收所述毫米波信号，

其中，所述第一信号耦合单元和所述第二信号耦合单元各自由具有基于所述毫米波信号的波长的预定长度的天线元件构成。

3.如权利要求2所述的毫米波传输装置，其中，构成所述第二信号耦合单元的天线元件接收基于由构成所述第一信号耦合单元的天线元件发送至有形物体内的所述毫米波信号的电磁波。

4.如权利要求1所述的毫米波传输装置，

其中，所述第一信号发生单元包括：调制电路，其用于调制所述输入信号；和第一频率变换电路，其用于对由所述调制电路调制的信号进行频率变换，并产生所述毫米波信号；并且

所述第二信号发生单元包括：第二频率变换电路，其用于对所述毫米波信号进行频率变换；和解调电路，其用于对从所述第二频率变换电路输出的信号进行解调，并产生所述输出信号。

5.如权利要求1所述的毫米波传输装置，其中，将所述毫米波传输路径配置为在所述电路板上限定出传输区，并且以使得所述毫米波信号被屏蔽在所述电路板的该限定出的传输区中的方式来传输所述毫米波信号。

6.如权利要求5所述的毫米波传输装置，其中，所述传输区由穿透所述电路板的多个中空柱状开口部或连接导电层的多个柱状导电元件所限定。

7.如权利要求4所述的毫米波传输装置，其中，所述第一信号发生单元和所述第二信号发生单元各自具有用于放大所述毫米波信号的放大器。

8.如权利要求7所述的毫米波传输装置，还包括：

信号质量判断电路，其用于通过监测由所述解调电路提供的所述输出信号而判断信号质量；

直流或低频传输线路，其用于传输从所述信号质量判断电路输出的质量判断信号；以及

增益控制电路，其用于基于由所述直流或低频传输线路传输的所述质量判断信号而控制所述放大器的增益。

9.如权利要求2所述的毫米波传输装置，包括：

第一电子部件，其包括所述第一信号发生单元和所述第一信号耦合单元；和

第二电子部件，其包括所述第二信号耦合单元和所述第二信号发生单元，

其中，所述第一电子部件和所述第二电子部件安装在同一电路板上。

10.如权利要求1所述的毫米波传输装置，其中，所述电路板由玻璃环氧树脂、丙烯酸树脂和聚乙烯树脂中的至少之一制成。

11.如权利要求2所述的毫米波传输装置，其中，在安装有所述第一信号发生单元和所述第一信号耦合单元的所述电路板的第一区域与安装有所述第二信号发生单元和所述第二信号耦合单元的所述电路板的第二区域之间，用于在所述输入信号和所述输出信号的基带区域中进行信号处理的电子部件被安装在所述电路板上。

12.一种毫米波传输方法，

其中，由介电材料制成的电路板安装有：第一信号发生单元，其用于通过对待传输的输入信号进行频率变换而产生毫米波信号；以及第二信号发生单元，其用于对所接收的所述毫米波信号进行解调，并产生对应于所述待传输的输入信号的输出信号，

所述毫米波传输方法包括以下步骤：

使所述第一信号发生单元通过对所述待传输的输入信号进行频率变换而产生所述毫米波信号；

将所述毫米波信号传输至所述电路板的一端，并且在所述电路板内传输基于所述毫米波信号的电磁波；

接收基于从所述电路板的另一端得到的所述电磁波的毫米波信号；并且

使所述第二信号发生单元解调所接收的毫米波信号，并且产生对应于所述待传输的输入信号的输出信号。

13.如权利要求12所述的毫米波传输方法，

其中，当产生所述毫米波信号时，所述方法包括以下步骤：

调制所述输入信号；以及

对已调制的信号进行频率变换，并且

当产生所述输出信号时，所述方法包括以下步骤：

对所接收的毫米波信号进行频率变换；以及

对已经过所述频率变换的信号进行解调，并且产生所述输出信号。

14.一种毫米波传输系统，包括：

第一毫米波传输体，其包括第一信号发生单元、第二信号发生单元以及第一电路板，所述第一信号发生单元用于通过对待传输的第一输入信号进行频率变换而产生毫米波信号，所述第二信号发生单元用于对所接收的所述毫米波信号进行解调并产生对应于待传输的所述第一输入信号的第一输出信号，所述第一电路板由介电材料制成并且安装有所述第一信号发生单元和所述第二信号发生单元，其中，所述第一电路板用作所述第一信号发生单元和所述第二信号发生单元之间的毫米波传输路径；

第二毫米波传输体，其包括第三信号发生单元、第四信号发生单元以及第二电路板，所述第三信号发生单元用于通过对待传输的第二输入信号进行频率变换而产生毫米波信号，所述第四信号发生单元用于对所接收的所述毫米波信号进行解调并产生对应于待传输的所述第二输入信号的第二输出信号，所述第二电路板由介电材料制成并且安装有所述第三信号发生单元和所述第四信号发生单元，其中，所述第二电路板用作所述第三信号发生单元和所述第四信号发生单元之间的毫米波传输路径；以及

耦合介质，其用于连接所述第一毫米波传输体和所述第二毫米波传输体，并且传播基于所述毫米波信号的电磁波。

15.如权利要求14所述的毫米波传输系统，

其中，安装有所述第一毫米波传输体的所述第一电路板和安装有所述第二毫米波传输体的所述第二电路板为同一电路板，并且

所述第一毫米波传输体和所述第二毫米波传输体经由所述耦合介质连接。

16.如权利要求14所述的毫米波传输系统，其中，传播所述毫米波信号的所述耦合介质由不同于所述第一电路板和所述第二电路板的介电材料制成。

17.如权利要求14所述的毫米波传输系统，其中，所述耦合介质由用于传播所述毫米波信号的波导结构构成。

18.如权利要求14所述的毫米波传输系统，包括：

多个第一毫米波传输体；以及

加法器电路，其用于将从所述多个第一毫米波传输体提供的毫米波信号相加。

19.如权利要求14所述的毫米波传输系统，

其中，安装有所述第一毫米波传输体的所述第一电路板和安装有所述第二毫米波传输体的所述第二电路板为同一电路板，并且

在安装有所述第一毫米波传输体的所述电路板的第一区域和安装有所述第二毫米波传输体的所述电路板的第二区域之间，用于在所述输入信号和所述输出信号的基带区域中进行信号处理的电子部件安装在所述电路板上。

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