CN106464309A - 电介质非接触传输装置和非接触传输方法 - Google Patents
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Abstract
一种电介质非接触传输装置，其设置有一对1/4波长电介质谐振部件(2、3)，该1/4波长电介质谐振部件均包括：电介质块(20、30)，其包括第一表面(20a)、第二表面(20b)、连接第一表面(20a)和第二表面(20b)的第三至第六表面(20c‑20f)、以及使第一表面(20a)和第二表面(20b)相连通的谐振孔(20g)；谐振孔内导体(21、31)，其覆盖谐振孔(20g)的内表面；外导体(22、32)，其覆盖第二表面(20b)和第三至第六表面(20c‑20f)，且与谐振孔内导体的一端连接；和耦合电极(23、33)，其在与外导体(22、32)隔离的状态下配置于第一表面(20a)，并且与谐振孔内导体(21、31)的另一端连接，第一表面(20a)配置为彼此面对，使得一对1/4波长电介质谐振部件(2、3)的耦合电极(23、33)电容耦合。
Description
技术领域
本发明涉及能够在由电介质块(dielectric block)构造的一对谐振部件之间以非接触方式传输诸如电力或信息等的传输对象的电介质非接触传输装置和非接触传输方法。
背景技术
近年来，如下的非接触传输装置和非接触传输方法吸引了人们的注意：该非接触传输装置中，两个谐振部件无电缆等地靠近配置并且以非接触方式进行数据通信。另外，在这样的非接触传输装置和非接触传输方法中，存在处理作为传输对象的电力的方法，并且已经尝试了没有供电电缆的非接触式供电。
在这种情况下，已知为了改善非接触传输装置的传输效率，电介质非接触传输装置使用电介质材料作为用于传输对象的传输/接收单元(例如，参照专利文献1和专利文献2)。
例如，专利文献1公开了一种电介质非接触传输装置，其用屏蔽壳分别覆盖由电介质材料形成的两个谐振部件(电介质谐振部件)，其中屏蔽壳均具有开口部，使得开口部彼此面对，并且使开口部执行电磁场耦合，从而实现电力的无线传输。专利文献1中描述的电介质谐振部件通过用屏蔽壳覆盖电介质谐振部件来减少损耗，从而改善无负载Q值并改善电力传输效率。
此外，专利文献2公开了一种电介质非接触传输装置，其中，制造了均具有配置在电介质基板的前表面和背表面上的接地电极和谐振电极的微带谐振元件(microstripresonance element)，并且这两个微带谐振元件以谐振电极彼此面对的方式配置。专利文献2中描述的电介质非接触传输装置将两个微带谐振元件均设定为具有等于高频信号的波长的1/3至1/2的尺寸，由此能够确保良好的传输效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-003773号公报
专利文献2：日本特开2012-085234号公报
发明内容
发明要解决的问题
顺便提及，近年来，除了传输效率的改善之外，还需要使电介质非接触传输装置小型化和低成本化。然而，例如，专利文献1中描述的电介质非接触传输装置因为电介质非接触传输装置具有用具有开口部的屏蔽壳来覆盖电介质谐振部件的构造而具有难以小型化的问题，并且因为部件数量的增加而难以降低成本。此外，专利文献2中描述的电介质非接触传输装置因为微带谐振元件被设定为具有1/3至1/2的波长而具有难以显著小型化的问题，并且因为层叠结构需要安装输入/输出电极而难以降低成本。
鉴于上述问题完成了本发明，其目的在于提供小型且廉价的电介质非接触传输装置及其非接触传输方法，在该电介质非接触传输装置中使用了电介质材料，该电介质材料用于传输/接收诸如电力或信息等的传输对象。
用于解决问题的方案
根据本发明，作为实现上述目的的那些方案，
提供了一种电介质非接触传输装置，其能够以非接触方式传输传输对象，所述电介质非接触传输装置包括：
一对1/4波长电介质谐振部件，每个所述1/4波长电介质谐振部件均包括：
电介质块，其包括一个表面、位于与所述一个表面相反的一侧的另一个表面、连接所述一个表面的外周缘和所述另一个表面的外周缘的连接面、以及使所述一个表面和所述另一个表面相连通的谐振孔；
谐振孔内导体，其覆盖所述谐振孔的内表面；
外导体，其覆盖所述电介质块的所述另一个表面和所述连接面，且与所述谐振孔内导体的一端连接；和
耦合电极，其在与所述外导体隔离的状态下配置于所述一个表面，并且与所述谐振孔内导体的另一端连接，
其中，所述一个表面配置为彼此面对，使得所述一对1/4波长电介质谐振部件的耦合电极电容耦合。
在本发明的一个方面中，优选地是，所述一对1/4波长电介质谐振部件中的至少一个1/4波长电介质谐振部件包括输入/输出电极，所述输入/输出电极与所述外导体隔离地配置于所述一个表面并且与由电介质块构造的谐振器电容耦合，并且所述输入/输出电极连接至外部回路。
另外，在本发明的一个方面中，优选地是，所述外导体包括使所述连接面的一部分露出的缺口部，所述输入/输出电极在所述缺口部内包括与所述外导体隔离的输入/输出端子部，并且所述输入/输出端子部连接到外部回路。
另外，在本发明的一个方面中，优选地是，所述一对1/4波长电介质谐振部件中的至少一个1/4波长电介质谐振部件包括：励振孔，其大致平行于所述谐振孔并使所述一个表面和所述另一个表面连通，并且所述励振孔与由所述电介质块构造的谐振器电感耦合，以及励振孔内导体，其覆盖所述励振孔的内表面，并且连接到外部回路。
另外，在本发明的一个方面中，优选地是，所述外导体包括使所述另一个表面的一部分和所述连接面的一部分连续地露出的缺口部，在所述缺口部内，输入/输出端子部被布置为与所述外导体隔离，并且所述输入/输出端子部连接到所述励振孔内导体，以及所述输入/输出端子部连接到外部回路。
另外，根据本发明，作为实现上述目的的那些方案，
提供了一种非接触传输方法，其用于使传输对象能够以非接触方式传输，所述非接触传输方法包括：
将第一1/4波长电介质谐振部件的一个表面与第二1/4波长电介质谐振部件的一个表面配置为彼此面对，其中，
所述第一1/4波长电介质谐振部件具有：
第一电介质块，该第一电介质块包括：一个表面；另一个表面，其位于与所述一个表面相反的一侧；连接面，其连接所述一个表面的外周缘和所述另一个表面的外周缘；和谐振孔，其使所述一个表面和所述另一个表面连通；
第一谐振孔内导体，其覆盖所述谐振孔的内表面；
第一外导体，其覆盖所述第一电介质块的所述另一个表面和所述连接面，并且所述第一外导体连接到所述第一谐振孔内导体的一端；以及
第一耦合电极，其配置于所述一个表面并且连接到所述第一谐振孔内导体的另一端，并且
所述第二1/4波长电介质谐振部件具有：
第二电介质块，该第二电介质块包括：一个表面；另一个表面，其位于与所述一个表面相反的一侧；连接面，其连接所述一个表面的外周缘和所述另一个表面的外周缘；和谐振孔，其使所述一个表面和所述另一个表面连通；
第二谐振孔内导体，其覆盖所述谐振孔的内表面；
第二外导体，其覆盖所述第二电介质块的所述另一个表面和所述连接面，并且所述第二外导体连接到所述第二谐振孔内导体的一端；以及
第二耦合电极，其配置于所述一个表面并且连接到所述第二谐振孔内导体的另一端，
使所述第一耦合电极和所述第二耦合电极电容耦合，并且传输所述传输对象。
发明的效果
根据本发明，在使用电介质材料作为用于诸如电力或信息等的传输对象的传输/接收单元的电介质非接触传输装置中，能够通过使用具有预定形状的一对1/4波长电介质谐振部件提供小且廉价的电介质非接触传输装置及其非接触传输方法。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的电介质非接触传输装置的立体图。
图2是图1所示的电介质非接触传输装置的II-II’截面图。
图3是示意性地示出根据第一实施方式的第一1/4波长电介质谐振部件的立体图。
图4是图3所示的第一1/4波长电介质谐振部件的IV-IV’截面图。
图5是表示传输间隔D＝3mm的情况下的传输特性的图。
图6是示意性地示出根据本发明的第二实施方式的电介质非接触传输装置的立体图。
图7是图6所示的电介质非接触传输装置的VII-VII’截面图。
图8是示意性地示出根据第二实施方式的第一1/4波长电介质谐振部件的立体图。
图9是图8所示的第一1/4波长电介质谐振部件的IX-IX’截面图。
附图标记说明
1、1A 电介质非接触传输装置
2、2A 第一1/4波长电介质谐振部件(一对1/4波长电介质谐振部件)
3、3A 第二1/4波长电介质谐振部件(一对1/4波长电介质谐振部件)
4、4A 基板
20、20A 第一电介质块
20a 第一表面(一个表面)
20b 第二表面(另一个表面)
20c 第三表面(连接面)
20d 第四表面(连接面)
20e 第五表面(连接面)
20f 第六表面(连接面)
20g 谐振孔
20h 励振孔
21 第一谐振孔内导体(谐振孔内导体)
22 第一外导体(外导体)
23 第一耦合电极(耦合电极)
24 第一输入/输出电极
25 第一励振孔内导体
30、30A 第二电介质块
30a 第一表面(一个表面)
30b 第二表面(另一个表面)
30c 第三表面(连接面)
30d 第四表面(连接面)
30e 第五表面(连接面)
30f 第六表面(连接面)
30g 谐振孔
30h 励振孔
31 第二谐振孔内导体(谐振孔内导体)
32 第二外导体(外导体)
33 第二耦合电极(耦合电极)
34 第二输入/输出电极
35 第二励振孔内导体
40、40A 第一基板
41、41A 第二基板
42、42A 接地电极
43、43A 信号线
45、45A 接地电极
46、46A 信号线
具体实施方式
以下，将参照图1至图9说明根据本发明的实施方式的电介质非接触传输装置1和1A。根据本实施方式的电介质非接触传输装置1和1A是使用一对1/4波长电介质谐振部件(也称为“同轴型电介质谐振器”)的非接触传输装置。以下，将具体说明根据本实施方式的电介质非接触传输装置1和1A。
[第一实施方式]
首先，将参照图1至图4说明根据第一实施方式的电介质非接触传输装置1。图1是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的电介质非接触传输装置1的立体图。图2是图1所示的电介质非接触传输装置1的II-II’截面图。图3是示意性地示出根据第一实施方式的第一1/4波长电介质谐振部件2的立体图。图4是图3所示的第一1/4波长电介质谐振部件2的IV-IV’截面图。
如图1和图2所示，电介质非接触传输装置1包括：形成为具有谐振频率的波长的1/4的第一1/4波长电介质谐振部件2和第二1/4波长电介质谐振部件3(一对1/4波长电介质谐振部件)；以及基板4，其上安装第一1/4波长电介质谐振部件2和第二1/4波长电介质谐振部件3。
如图3和图4所示，第一1/4波长电介质谐振部件2包括第一电介质块20、第一谐振孔内导体21、第一外导体22、第一耦合电极23和第一输入/输出电极24。
第一电介质块20包括：第一表面20a和第二表面20b，其彼此大致平行；第三表面20c和第四表面20d，其大致垂直于第一表面20a和第二表面20b并且第三表面20c和第四表面20d彼此大致平行；第五表面20e和第六表面20f，其大致垂直于第一表面20a和第二表面20b且大致垂直于第三表面20c和第四表面20d，并且第五表面20e和第六表面20f彼此大致平行；以及谐振孔20g，其使得第一表面20a和第二表面20b连通。
第一表面20a和第二表面20b隔着距离L彼此相反地定位，并且第三表面20c和第四表面20d隔着距离Y彼此相反地定位。此外，第五表面20e和第六表面20f隔着距离X彼此相反地定位。在本实施方式中，设定了距离X＝距离Y＝大约18mm，并且距离L＝大约8.4mm，并且第一电介质块20形成为近似长方体形状。如上所述，在根据本实施方式的第一电介质块20中，例如，位于与第一表面(一个表面)20a相反的一侧的第二表面(另一个表面)20b用作背表面，将第一表面20a的外周缘和第二表面20b的外周缘连接起来的第三表面20c至第六表面20f(连接面)用作外周表面，其中第一表面20a是前表面。
谐振孔20g构成通孔，该通孔以大致平行于第三表面20c至第六表面20f的方式从第一表面20a穿过第一电介质块20的内部到达第二表面20b。此外，在第一表面20a的大致中央设置谐振孔20g。
注意，能够根据需要的特性适当地设定第一电介质块20的尺寸，并且将距离L(＝c0/4f√εr，c0：光速，εr：介电常数)设置为谐振部件的谐振频率f的波长的1/4。
例如，可以使用介电常数εr约为10的、以Mg2SiO4为主成分并且是电介质陶瓷的镁橄榄石系陶瓷(forsterite-based ceramic)作为第一电介质块20的材料。注意，第一电介质块20的材料不限于陶瓷，还可以是例如由树脂或者由树脂和陶瓷的复合材料制成的材料。
第一谐振孔内导体21覆盖谐振孔20g的内表面。第一外导体22覆盖除了第一表面20a之外的第二表面20b至第六表面20f的几乎整个区域。另外，第一外导体22在第二表面20b中与第一谐振孔内导体21的长度方向(贯通方向)上的一端部连接。此外，第一外导体22包括缺口部22a，该缺口部22a是在第三表面20c与第一表面20a的边界中以矩形方式部分地切除的第三表面20c。
第一耦合电极23设置在第一表面20a的大致中央部，并且从第一谐振孔内导体21的长度方向上的另一端部延伸到第一表面20a的外周缘。能够根据需要的特性适当地设定第一耦合电极23的尺寸，并且在本实施方式中被设定为10mm×10mm。
第一输入/输出电极24配置成跨越第一表面20a和第三表面20c。第一表面20a上的第一输入/输出电极24形成为大致T字状，并且在第三表面20c附近以预定距离远离第一耦合电极23地配置。利用该配置，第一输入/输出电极24变得能够与第一耦合电极23电容耦合。第一输入/输出电极24的第一输入/输出端子部24a配置于第三表面20c。第一输入/输出端子部24a被配置为与第一外导体22隔离，从而不在第一外导体22的缺口部22a内侧(第三表面20c的露出部分)与第一外导体22接触。
注意，上述的第一谐振孔内导体21、第一外导体22、第一耦合电极23和第一输入/输出电极24全部由银形成。然而，材料不限于银，并且可以是例如铜或其它导电材料。
第二1/4波长电介质谐振部件3包括第二电介质块30、第二谐振孔内导体31、第二外导体32、第二耦合电极33和第二输入/输出电极34，并且第二1/4波长电介质谐振部件3配置在距第一1/4波长电介质谐振部件2为传输距离D的位置。
注意，第二电介质块30、第二谐振孔内导体31、第二外导体32、第二耦合电极33以及第二输入/输出电极34分别具有与第一电介质块20、第一谐振孔内导体21、第一外导体22、第一耦合电极23和第一输入/输出电极24相同的构造，因此在这里对其的说明通过引用第一1/4波长电介质谐振部件2的上述说明而省略。
基板4由刚性树脂形成，并且包括安装有第一1/4波长电介质谐振部件2的第一基板40和安装有第二1/4波长电介质谐振部件3的第二基板41。
接地电极42形成于第一基板40的安装有第一1/4波长电介质谐振部件2的表面40a，形成于第一1/4波长电介质谐振部件2的第三表面20c的第一外导体22通过焊接等面安装于接地电极42。此外，在与第一基板40的安装有第一1/4波长电介质谐振部件2的表面40a相反的一侧的表面40b上形成连接到外部回路的信号线43，并且信号线43通过通道44连接到第一输入/输出电极24的第一输入/输出端子部24a，通道44设置成朝向安装有第一1/4波长电介质谐振部件2的表面40a立起。
在第二基板41的安装有第二1/4波长电介质谐振部件3的表面41a上形成接地电极45，并且在第二1/4波长电介质谐振部件3的第三表面30c上的第二外导体32通过焊接等面安装于接地电极45上。此外，在第二基板41的安装有第二1/4波长电介质谐振部件3的表面41a的相反侧的表面41b上形成连接到外部回路的信号线46。信号线46通过通道47连接到第二输入/输出电极34的第二输入/输出端子部34a，通道47设置成朝向安装有第二1/4波长电介质谐振部件3的表面41a立起。
如上所述构造的第一1/4波长电介质谐振部件2和第二1/4波长电介质谐振部件3隔着传输距离D配置，使得第一表面20a和第一表面30a彼此面对。然后，例如，通过安装有第一1/4波长电介质谐振部件2的第一基板40的信号线43输入(通过通信提供或传输)的信号(具有1/4波长的频率并且谐振的传输对象)在由1/4波长限定的谐振频率下谐振。因此，第一耦合电极23和第二耦合电极33电容耦合，并且在第二1/4波长电介质谐振部件3侧激发类似的谐振。从第二输入/输出端子34a取出被激发的谐振，并将其传输到安装有第二1/4波长电介质谐振部件3的第二基板41的信号线46。
这里，将参照图5说明传输距离D(mm)、传输效率(％)和最佳频率(MHz)之间的关系。图5是表示传输间隔D＝3mm的情况下的传输特性的图。
准备与根据第一实施方式的电介质非接触传输装置1同样的装置，并且进行在改变传输距离D(mm)的同时测量传输效率(％)和最佳频率(MHz)的实验。表1中示出了第一1/4波长电介质谐振部件的第一表面与第二1/4波长电介质谐振部件的第一表面之间的距离(传输距离D(mm))与非接触传输装置的传输效率(％)和最佳频率(MHz)之间的关系。注意，如图5所示，最佳频率是指通过损失最小时(峰顶)的频率。
[表1]
如表1所示，发现当传输距离D＝1mm时，传输效率变为96.4％，效率最佳。此外，还发现传输距离D越大，传输效率越低，并且最佳频率越低。发现当传输距离D＝6(mm)时传输效率仍为70％以上。
此外，图5所示的频率特性展现出了带通滤波器特性。因此，发现难以在除了传输频率(接近最佳频率)之外的频带中传输信号。因此，发现根据本实施方式的非接触式传输装置还具有抑制除了传输频带之外的噪声或高次谐波的功能。
如上所述，根据第一实施方式的电介质非接触传输装置1包括一对1/4波长电介质谐振部件2和3，并且通过由陶瓷块形成的第一电介质块20和第二电介质块30构成该对1/4波长电介质谐振部件2和3，导体21、22、31和32以及电极23和33由银电极形成。因此，能够廉价地形成电介质非接触传输装置1。
此外，在电介质非接触传输装置1中，一对电介质谐振部件形成为具有相对于谐振频率的波长的1/4波长。因此，电介质谐振部件能够小型化。因此，能够使电介质非接触传输装置本身小型化。例如，与根据本实施方式的电介质非接触传输装置1类似，电介质非接触传输装置能够形成为具有大约20mm×20mm×20mm的尺寸。
此外，一对1/4波长电介质谐振部件2和3的开放端面(第一表面20a和第一表面30a)的场强最强，因此一对1/4波长电介质谐振部件2和3能够容易地通过彼此面对而电容耦合。
因此，在本实施方式中，能够提供具有良好的传输效率的非常小且廉价的电介质非接触传输装置1。特别地，传输距离D为0.1mm≤D≤距离X或距离Y，这可以说是实用的。
此外，根据本实施方式的电介质非接触传输装置1能够通过改变第一输入/输出端子部24a和第二输入/输出端子部34a的配置来改变一对1/4波长电介质谐振部件2和3相对于基板4的安装方向。因此，能够根据传输方向有利地安装到基板。
[第二实施方式]
接下来，将参照图6至图9说明根据本发明的第二实施方式的电介质非接触传输装置1A。根据第二实施方式的电介质非接触传输装置1A与第一实施方式的不同之处在于，在电介质块中设置与谐振孔大致平行的励振孔。因此，在第二实施方式中，将主要说明励振孔，将用相同的附图标记表示与第一实施方式的构造相同的构造，并省略其说明。
图6是示意性地示出根据本发明的第二实施方式的电介质非接触传输装置1A的立体图。图7是图6所示的电介质非接触传输装置1A的VII-VII’截面图。图8的(a)和图8的(b)是示意性地示出根据第二实施方式的第一1/4波长电介质谐振部件2A的立体图。图9是图8的(a)所示的第一1/4波长电介质谐振部件2A的IX-IX’剖面图。
如图6和图7所示，电介质非接触传输装置1A包括：形成为具有相对于谐振频率的1/4波长的第一1/4波长电介质谐振部件2A和第二1/4波长电介质谐振部件3A(一对1/4波长电介质谐振部件)；以及基板4A，其上安装有第一1/4波长电介质谐振部件2A和第二1/4波长电介质谐振部件3A。
如图8的(a)、图8的(b)和图9所示，第一1/4波长电介质谐振部件2A包括第一电介质块20A、第一谐振孔内导体21、第一外导体22A、第一耦合电极23、第一励振孔内导体25、第一短路电极26和第一输入/输出端子27。
第一电介质块20A包括第一表面20a和第二表面20b、第三表面20c和第四表面20d、第五表面20e和第六表面20f、谐振孔20g、和励振孔20h，励振孔20h大致平行于谐振孔20g并使第一表面20a和第二表面20b连通。
励振孔20h构成通孔，该通孔以大致平行于第三表面20c至第六表面20f的方式从第一表面20a穿透第一介质块20A的内部到达第二表面20b。此外，励振孔20h相对于谐振孔20g设置在第三表面20c侧。
第一外导体22A覆盖第二表面20至第六表面20f的几乎整个区域，但不覆盖第一表面20a。另外，在第二表面20b中，第一外导体22A与第一谐振孔内导体21的长度方向(贯通方向)上的一端部连接。此外，第一外导体22A包括用于连续地露出第二表面20b中的励振孔20h的周边区域以及第三表面20c的与该周边区域相邻的一部分的缺口部22b。
第一励振孔内导体25覆盖励振孔20h的内表面。第一短路电极26配置于第一表面20a，并且在与第一耦合电极23隔离的状态下连接到第一外导体22A。此外，第一短路电极26连接到第一励振孔内导体25的长度方向(贯通方向)上的一端部。第一输入/输出端子27被配置为与第一外导体22A隔离，从而不与第一外导体22A接触，在第一外导体22A的缺口部22b内部(在第二表面20b和第三表面20c的露出部中)，并且连接到第一励振孔内导体25的另一端部。此外，第一输入/输出端子27配置成跨越第二表面20b和第三表面20c。
第二1/4波长电介质谐振部件3A包括第二电介质块30A、第二谐振孔内导体31、第二外导体32A、第二耦合电极33、第二励振孔内导体35、第二短路电极36和第二输入/输出端子37，并且配置在距第一1/4波长电介质谐振部件2A为传输距离D的位置处。
注意，第二电介质块30A、第二外导体32A、第二励振孔内导体35、第二短路电极36和第二输入/输出端子37分别具有与第一电介质块20A、第一外导体22A、第一励振孔内导体25、第一短路电极26和第一输入/输出端子27相同的构造。因此，对其的说明通过引用第一1/4波长电介质谐振部件2A的上述说明而省略。
基板4A由刚性树脂形成，并且包括安装有第一1/4波长电介质谐振部件2A的第一基板40A和安装有第二1/4波长电介质谐振部件3A的第二基板41A。
接地电极42A形成于第一基板40A的安装有第一1/4波长电介质谐振部件2A的表面40a，并且在第一1/4波长电介质谐振部件2A的第二表面20b上的第二外导体22A通过焊接等面安装于接地电极42A。此外，在第一基板40A的安装有第一1/4波长电介质谐振部件2A的表面40a上还形成有连接到外部回路的信号线43A，信号线43A连接到设置于第一1/4波长电介质谐振部件2A的第二表面20b的第一输入/输出端子27，第一输入/输出端子27通过焊接等安装。此外，接地电极42A形成于与安装有第一1/4波长电介质谐振部件2A的表面40a相反的一侧的表面40b。
接地电极45A形成于第二基板41A的安装有第二1/4波长电介质谐振部件3A的表面41a，并且在第二1/4波长电介质谐振部件3A的第二表面30b上的第二外导体32A通过焊接等面安装于接地电极45A。此外，在第二基板41A的安装有第二1/4波长电介质谐振部件3A的表面41a上形成连接到外部回路的信号线46A，信号线46A连接到设置于第二1/4波长电介质谐振部件3A的第二表面30b的第二输入/输出端子37，第二输入/输出端子37通过焊接等安装。此外，接地电极45A形成于与安装有第二1/4波长电介质谐振部件3A的表面41a相反的一侧的表面41b。
当如上所述构造的第一1/4波长电介质谐振部件2A和第二1/4波长电介质谐振部件3A隔着传输距离D配置，使得第一表面20a和第一表面30a彼此面对时，第一基板40A和第二基板41A变得彼此平行。也就是，第一基板40A和第二基板41A能够配置成彼此平行。然后，例如，通过安装有第一1/4波长电介质谐振部件2A的第一基板40A的信号线43A输入(例如，通过通信提供或传输)的信号(具有1/4波长的频率并且谐振的传输对象)通过与谐振器电感耦合的励振孔20h在由1/4波长限定的谐振频率下谐振。因此，第一耦合电极23和第二耦合电极33电容耦合，并且在第二1/4波长电介质谐振部件3A侧激发类似的谐振。
通过与谐振器电感耦合的励振孔30h从第二输入/输出端子37取出被激发的谐振，并将其传输到安装有第二1/4波长电介质谐振部件3A的第二基板41A的信号线46A。
如上所述，根据第二实施方式的电介质非接触传输装置1A在第二表面20b和30b上设置有第一输入/输出端子27和第二输入/输出端子37，从而将第一基板40A和第二基板41A配置成彼此平行。因此，例如，即使基板平行配置，也能够有利地安装第一1/4波长电介质谐振部件2A和第二1/4波长电介质谐振部件3A。
已经说明了本发明的实施方式。然而，本发明不限于上述实施方式，并且能够适当地进行改变。此外，本发明的实施方式中说明的效果仅仅是由本发明产生的最有利的效果，根据本发明的效果不限于在本发明的实施方式中描述的效果。
例如，在本实施方式中，使用形成为大致长方体形状的第一电介质块20和第二电介质块30进行了说明。然而，本发明不限于此。第一电介质块和第二电介质块可以具有长方体形状，或者可以具有第一表面和第二表面为圆形形状的柱状形状，或者第一表面和第二表面为多边形形状的多棱柱形状。
此外，在本实施方式中，对具有大致正方形的外形的第一耦合电极和第二耦合电极进行了说明。然而，本发明不限于此。第一耦合电极和第二耦合电极的外形可以适当地改变，只要能够获得所需的耦合即可，例如，可以采用长方体形状，圆形形状或多边形形状。
本发明基于日本特愿2014-130039(2014年6月25日提交的申请)，并且基于巴黎公约主张该特愿2014-130039的优先权。特愿2014-130039所公开的全部内容通过引用包含于本说明书中。
已详细说明了本发明的代表性实施方式。然而，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，应当理解，能够进行各种改变、替换和替代。此外，即使在申请流程中修改了权利要求，发明人意图保持所要求保护的发明的等同物。
Claims (6)
1.一种电介质非接触传输装置，其能够以非接触方式传输传输对象，所述电介质非接触传输装置包括：
一对1/4波长电介质谐振部件，每个所述1/4波长电介质谐振部件均包括：
电介质块，其包括一个表面、位于与所述一个表面相反的一侧的另一个表面、连接所述一个表面的外周缘和所述另一个表面的外周缘的连接面、以及使所述一个表面和所述另一个表面相连通的谐振孔；
谐振孔内导体，其覆盖所述谐振孔的内表面；
外导体，其覆盖所述电介质块的所述另一个表面和所述连接面，且与所述谐振孔内导体的一端连接；和
耦合电极，其在与所述外导体隔离的状态下配置于所述一个表面，并且与所述谐振孔内导体的另一端连接，
其中，所述一个表面配置为彼此面对，使得所述一对1/4波长电介质谐振部件的耦合电极电容耦合。
2.根据权利要求1所述的电介质非接触传输装置，其特征在于，
所述一对1/4波长电介质谐振部件中的至少一个1/4波长电介质谐振部件包括输入/输出电极，所述输入/输出电极与所述外导体隔离地配置于所述一个表面并且与所述耦合电极电容耦合，并且
所述输入/输出电极连接至外部回路。
3.根据权利要求2所述的电介质非接触传输装置，其特征在于，
所述外导体包括使所述连接面的一部分露出的缺口部，
所述输入/输出电极在所述缺口部内包括与所述外导体隔离的输入/输出端子部，并且
所述输入/输出端子部连接到外部回路。
4.根据权利要求1所述的电介质非接触传输装置，其特征在于，
所述一对1/4波长电介质谐振部件中的至少一个1/4波长电介质谐振部件包括：
励振孔，其大致平行于所述谐振孔并使所述一个表面和所述另一个表面连通，并且所述励振孔与由所述电介质块构造的谐振器电感耦合，以及
励振孔内导体，其覆盖所述励振孔的内表面，并且连接到外部回路。
5.根据权利要求4所述的电介质非接触传输装置，其特征在于，
所述外导体包括使所述另一个表面的一部分和所述连接面的一部分连续地露出的缺口部，
在所述缺口部内，输入/输出端子部被布置为与所述外导体隔离，并且所述输入/输出端子部连接到所述励振孔内导体，以及
所述输入/输出端子部连接到外部回路。
6.一种非接触传输方法，其用于使传输对象能够以非接触方式传输，所述非接触传输方法包括：
将第一1/4波长电介质谐振部件的一个表面与第二1/4波长电介质谐振部件的一个表面配置为彼此面对，其中，
所述第一1/4波长电介质谐振部件具有：
第一电介质块，该第一电介质块包括：一个表面；另一个表面，其位于与所述一个表面相反的一侧；连接面，其连接所述一个表面的外周缘和所述另一个表面的外周缘；和谐振孔，其使所述一个表面和所述另一个表面连通；
第一谐振孔内导体，其覆盖所述谐振孔的内表面；
第一外导体，其覆盖所述第一电介质块的所述另一个表面和所述连接面，并且所述第一外导体连接到所述第一谐振孔内导体的一端；以及
第一耦合电极，其配置于所述一个表面并且连接到所述第一谐振孔内导体的另一端，并且
所述第二1/4波长电介质谐振部件具有：
第二电介质块，该第二电介质块包括：一个表面；另一个表面，其位于与所述一个表面相反的一侧；连接面，其连接所述一个表面的外周缘和所述另一个表面的外周缘；和谐振孔，其使所述一个表面和所述另一个表面连通；
第二谐振孔内导体，其覆盖所述谐振孔的内表面；
第二外导体，其覆盖所述第二电介质块的所述另一个表面和所述连接面，并且所述第二外导体连接到所述第二谐振孔内导体的一端；以及
第二耦合电极，其配置于所述一个表面并且连接到所述第二谐振孔内导体的另一端，
使所述第一耦合电极和所述第二耦合电极电容耦合，并且传输所述传输对象。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6047808B1 (ja) * | 2015-12-02 | 2016-12-21 | 株式会社ｅＮＦＣ | 伝送装置、伝送方法、および伝送システム |
| US10547350B2 (en) | 2016-05-05 | 2020-01-28 | Texas Instruments Incorporated | Contactless interface for mm-wave near field communication |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5493261A (en) * | 1990-12-26 | 1996-02-20 | Ube Industries, Ltd. | Dielectric filter using quarter wavelength coaxial dielectric resonators connected in series |
| CN101145811A (zh) * | 2006-09-11 | 2008-03-19 | 索尼株式会社 | 通信系统、通信装置以及高频耦合器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63145951A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-18 | Daipoole:Kk | 糸状材料の物性量測定装置 |
| JPH047904A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体同軸共振器とそれを用いた誘電体フィルタ |
| JP3307052B2 (ja) * | 1994-02-17 | 2002-07-24 | 株式会社村田製作所 | 誘電体共振器装置 |
| JP2001036307A (ja) * | 1999-07-22 | 2001-02-09 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 同軸形誘電体フィルタ |
| US6650202B2 (en) * | 2001-11-03 | 2003-11-18 | Cts Corporation | Ceramic RF filter having improved third harmonic response |
| CN100550510C (zh) * | 2005-06-23 | 2009-10-14 | 宇部兴产株式会社 | 用于基站通信装备的电介质滤波器 |
| JP4345851B2 (ja) * | 2006-09-11 | 2009-10-14 | ソニー株式会社 | 通信システム並びに通信装置 |
| US7830229B2 (en) * | 2007-04-27 | 2010-11-09 | Cts Corporation | Coaxial resonator including a metallized area with interdigitated fingers |
| US7538728B1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-05-26 | National Taiwan University | Antenna and resonant frequency tuning method thereof |
| JP5384987B2 (ja) * | 2009-04-03 | 2014-01-08 | セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | データ通信装置 |
| JP5569686B2 (ja) * | 2010-07-29 | 2014-08-13 | 宇部興産株式会社 | 誘電体共振部品及びそれを用いた実装構造体 |
| JP2012085234A (ja) | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 伝送システム及び伝送装置 |
| WO2013146494A1 (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 宇部興産株式会社 | 電力伝送の装置及び方法、並びにそれに用いる共振装置 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5493261A (en) * | 1990-12-26 | 1996-02-20 | Ube Industries, Ltd. | Dielectric filter using quarter wavelength coaxial dielectric resonators connected in series |
| CN101145811A (zh) * | 2006-09-11 | 2008-03-19 | 索尼株式会社 | 通信系统、通信装置以及高频耦合器 |
| CN102195114A (zh) * | 2010-03-12 | 2011-09-21 | 索尼公司 | 高频耦合器及通信装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111257168A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-09 | 清华大学 | 电流变性能测试装置及方法 |
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|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181030 Termination date: 20210623 |