JP2002271088A - 不要輻射抑制システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属や電磁波吸収材料で電磁輻射源を遮蔽す
る手法では、不要輻射は抑制するものの熱の放散を阻害
するなどの課題があった。 【解決手段】 電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに
近接して包囲するように配置される導体環を用いた空中
線回路とを備え、導体環により吸収される電磁波のエネ
ルギーを導体環に基づく寄生インピーダンス、または、
この導体環の形成するループアンテナの給電点に接続さ
れるインピーダンスにより、吸収される電磁波のエネル
ギーを熱エネルギーに変換し自由空間に放散する不要輻
射抑制システムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は不要な電磁波を輻
射する電子機器などに適用する不要輻射抑制システムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話その他の電子機器に含ま
れる電磁輻射源から発せられる電磁波による不要輻射が
周辺機器に及ぼす影響が問題視されており、電磁輻射源
からの不要輻射を低減する方法として、金属により電磁
輻射源を遮蔽する方法や、電磁波を吸収する材料により
電磁輻射源を遮蔽する方法などが提案されている。しか
しながら、これらの２つの方法は、不要輻射抑制には大
きな効果があるが、電磁輻射源の発する熱の放散を妨げ
るおそれがある。

【０００３】また、これらの方法を電磁輻射源である半
導体集積回路（ＩＣ）を含む半導体デバイスに応用する
場合、半導体デバイスのパッケージの多くは仕様が標準
化されており、該パッケージの開発に多大な時間とコス
トを要することが予想される。

【０００４】さらに、半導体集積回路からの不要輻射を
抑制する方法として、（１）電源ピンを複数箇所に設け
る、（２）ＶＤＤ−ＶＳＳピンの間隔を短くする（パス
コンを最短距離で接続）、（３）ボード全体を金属など
で遮蔽する（但し、放熱のための開口部からは漏洩す
る）などが図られているが、これらは半導体集積回路そ
のものからの不要輻射を抑制するものではない。

【０００５】ここで、半導体集積回路から電磁波が漏洩
する機構について、以下、マイクロ波線路の物理より考
えてみる。図１６は、マイクロストリップ線路（ａ）
（ｂ）と一般の半導体集積回路（ｃ）の電界分布の概略
断面説明図であり、図において、１０１は接地導体、１
０２は酸化膜、窒化膜などの絶縁性の誘電体、１０３は
リップ導体または導体線路であり配線パターンを成すも
のであり、１０４は半導体基板、１０６は導体線路であ
る。なお、誘電体１０２中に形成された導体線路１０６
が不完全なストリップ線路を形成している。

【０００６】次に動作について説明する。マイクロ波線
路は通常信号伝送線（リップ導体１０３）とそれに近接
した接地線（接地導体１０１）で構成され、これら２つ
の導体の間で伝搬する電磁波の電気力線が終端されるこ
とによって外部に電磁波が漏洩するのを防ぐものであ
る。ところが、一般の半導体集積回路（ＩＣ）は信号伝
送線が接地線と近接しているとは限らず、電気力線が接
地以外の（無限遠）方向に伸びることで電磁波の漏洩が
起こる。

【０００７】図１６のマイクロストリップ線路はマイク
ロ波ＩＣの配線に用いられている線路であるが、リップ
導体１０３と接地導体１０１との間隔Ｓが狭く、かつ、
誘電体１０２の比誘電率が大きいときは、リップ導体１
０３から出る電気力線がほぼ全て接地導体１０１にて終
端されるので電磁波漏洩は起こらない（図１６
（ａ））。しかし、間隔Ｓが広くなると、電気力線は誘
電体基板１０２に対しての水平方向成分が増加して完全
には終端されなくなり、水平方向成分が漏洩電磁波の電
場成分となる（図１６（ｂ））。

【０００８】一般の半導体集積回路の線路構造（図１６
（ｃ））は後者に近いために、基板面に対して水平な偏
波成分を持つ電磁波が垂直成分に比べて遙かに優勢に観
測されるものである。このように、所定の配線パターン
に基づきレイアウトされた導体線路１０６を介して回路
動作のための電源を投入すると、半導体集積回路を構成
するクロック信号生成回路などより発せられる特定の周
波数帯域の電磁波が、配線パターンを介して漏洩し不要
輻射となる可能性がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の不要輻射抑制シ
ステムは以上のように構成されているので、金属や電磁
波吸収材料で電磁輻射源を遮蔽する手法を半導体集積回
路に応用した場合、不要輻射抑制には有効であるものの
熱の放散を阻害してしまう難点があり、また、半導体集
積回路を備えた半導体デバイスのパッケージ仕様は標準
化されているので、パッケージ開発に多大な時間とコス
トを必要とするといった課題があった。

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、半導体集積回路などの電磁輻射機
器が輻射する電磁波を吸収し、そのエネルギーを熱エネ
ルギーに変換して自由空間に放散することにより不要輻
射を抑制する電気回路を備えた不要輻射抑制システムを
得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る不要輻射
抑制システムは、電磁輻射源の外縁部に金属配線で空中
線系を設けて、受信電力を外部（または内部）負荷回路
で熱に変換させることを特徴とするものであり、より詳
しくは、電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに近接し
て取り巻くように配置される導体環を用いた空中線回路
とを備えており、導体環により吸収される電磁波のエネ
ルギーを導体環に基づく寄生インピーダンスにより熱エ
ネルギーに変換し、これを自由空間に放散するものであ
る。

【００１２】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに近接し取り巻く
ように配置される導体環を用いた空中線回路とを備え、
この導体環の形成するループアンテナの給電点に接続さ
れるインピーダンスで構成され、ループアンテナにより
吸収される電磁波のエネルギーを当該インピーダンスで
熱エネルギーに変換するとともに自由空間に放散するも
のである。

【００１３】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに近接して配置さ
れる導体線を用いた空中線回路とを備えており、導体線
により吸収される電磁波のエネルギーを導体線に基づく
寄生インピーダンスにより熱エネルギーに変換し、これ
を自由空間に放散するものである。

【００１４】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに近接して配置さ
れる導体線を用いた空中線回路とを備え、この導体線の
形成するダイポールアンテナの給電点に接続されるイン
ピーダンスで構成され、ダイポールアンテナにより吸収
される電磁波のエネルギーを当該インピーダンスで熱エ
ネルギーに変換し、これを自由空間に放散するものであ
る。

【００１５】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
導体線は長さの異なる複数の導体線から構成されるもの
である。

【００１６】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに近接して配置さ
れる導体板を用いた空中線回路とを備えており、導体板
により吸収される電磁波のエネルギーを導体板に基づく
寄生インピーダンスにより熱エネルギーに変換し、これ
を自由空間に放散するものである。

【００１７】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに近接して配置さ
れる導体板を用いた空中線回路とを備え、この導体板の
形成するマイクロストリップアンテナの給電点に接続さ
れるインピーダンスで構成され、マイクロストリップア
ンテナにより吸収される電磁波のエネルギーを当該イン
ピーダンスで熱エネルギーに変換し、これを自由空間に
放散するものである。

【００１８】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
導体板が電磁輻射源を挟む第１および第２の導体板から
成り、これらを導線にて電気接続することにより空中線
回路を構成するものである。

【００１９】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
導体環が複線により構成されるものである。

【００２０】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
導体線が複線により構成されるものである。

【００２１】この発明に係る不要輻射抑制システムは、
空中線回路が、半導体集積回路に内蔵されるものであ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．例えば、受信空中線系は空中線および負
荷インピーダンスによって形成される空中線回路を備
え、空中線により吸収される電磁波のエネルギーは電磁
誘導によって電流変換され、この電流が負荷インピーダ
ンスで消費される。この負荷インピーダンスは通常空中
線の給電点に接続されるが、負荷インピーダンスを空中
線に分布させても電気回路的に等価となる（放射インピ
ーダンスは大きくなるが、空中線としての入力インピー
ダンスは変化しない）。

【００２３】これを図面と共に説明する。図１は受信空
中線系回路を示す概念図であり、（ａ）が通常の受信空
中線系回路で、（ｂ）が無給電点受信空中線系回路であ
る。図において、１は導体環、２１は受信電力、ベクト
ルＺｉｎ（以下、Ｚｉｎという）は入力インピーダン
ス、ベクトルＺＬ（以下、ＺＬという）は負荷インピー
ダンス、Ａ，Ａ’は給電点である。負荷インピーダンス
ＺＬはループアンテナで電気エネルギーに変換された不
要輻射を熱に変えるための素子であり、外付け部品省略
のため導体環１の分布インピーダンスと共用する場合が
ある。

【００２４】図１（ａ）の導体環１は無損失で共振状態
にあり、ループアンテナの給電点から見た入力インピー
ダンスはＺｉｎである。一方、図１（ｂ）の導体環１は
図１（ａ）のものと全く同じ形状であるが、図１（ａ）
の給電点ＡＡ’に接続されていた負荷インピーダンスの
ＺＬは図１（ｂ）では空中線内部に分布し、給電点Ａ
Ａ’も空中線内部に分布し、給電点も空中線全体に分布
するので消失する。ところが図１（ａ）と図１（ｂ）の
回路は等価であり、熱損失が増える分だけの放射特性が
劣化することを除いて電気回路としての動作は同じであ
る。

【００２５】なお、図１はループアンテナを示している
が、これは後述の実施の形態３のダイポールアンテナや
実施の形態５のマイクロストリップアンテナについて
も、構成導体にインピーダンスを分布させることによっ
て同様に成り立つ。

【００２６】図２はこの発明の実施の形態１による不要
輻射システムを示す構成図であり、無給電点ループアン
テナを形成する導体環により空中線回路を形成してい
る。図において、１は導体環、２は電磁輻射源、Ｂ，
Ｂ’は線分Ｘ−Ｘ’により切った際の切り口の端部であ
る。この構成によれば、ループアンテナを形成する導体
環１で電磁輻射源２を囲繞しており、導体環１はこの電
磁輻射源２に近接してこれを取り巻くように配されるの
が好ましい。

【００２７】空中線回路のインピーダンスは外付け部品
の省略のため、導体環１の分布インピーダンスすなわち
寄生インピーダンスと共用するものである。そして、こ
の寄生インピーダンスがループアンテナにより吸収した
不要輻射による電磁波エネルギーを電気エネルギーに変
換し、さらにジュール熱として熱エネルギーに変えるよ
うに作用する。

【００２８】次に動作について説明する。導体環１が電
磁輻射源２の付近にこの電磁輻射源２に対して絶縁また
は半絶縁状態で置かれたとき、導体環１は給電点を短絡
した無給電点ループアンテナを形成し、主に図２の紙面
に対して水平な偏波の不要輻射を電気エネルギーとして
吸収し、これを熱エネルギーに変換し自由空間に放散す
る。

【００２９】例えば、導体環１の全長２×（ｌ＋ｈ）が
導体環１を貫く磁気双極子の作る不要輻射の波長にほぼ
等しいとき、無給電点ループアンテナは直列共振し、導
体環１が無損失のときは入力インピーダンスが約１００
オームの純抵抗である給電点つきのループアンテナと等
価になる。ここで、ループアンテナは、その共振周波数
（すなわち最も感度の高い周波数）における入力インピ
ーダンスがおよそ１００オームの純抵抗になることが図
３のループアンテナの入力インピーダンス周波数特性
（Ωは起電力法計算の際の展開係数）から分かる（遠
藤、佐藤、永井「アンテナ工学」総合電子出版社ｐ．６
４）。

【００３０】従って、導体環１を図２の線分Ｘ−Ｘ’で
切ったとき、その切り口の両端ＢＢ’間が１００オーム
の純抵抗（これはループアンテナとしての入力インピー
ダンスとは別）となるように設計すれば、図２の回路は
図１の理論によって、不要輻射においてループアンテナ
の給電点にループアンテナの入力インピーダンスと共軛
整合した負荷インピーダンスを接続した回路と等価にな
る。このとき、電磁誘導によって導体環１に吸収されて
電流に変換された不要輻射は、ループアンテナの利得が
共振周波数で最大利得となることから、周波数的に最大
能率で導体環１の分布抵抗成分（図１（ｂ）のインピー
ダンスＺＬ）でジュール熱に変換され、自由空間に放散
される。すなわち不要輻射は熱に変えられることによっ
て低減される。

【００３１】ここで、共軛整合について述べておくと、
複素数Ａ＋ｊＢとＡ−ｊＢとが互いに共軛であることを
いう。これを具体的に説明すると、受信アンテナの入力
インピーダンスと負荷インピーダンスが整合していない
と給電点において反射が起こり、アンテナで受信した電
力が全て負荷に伝送されないといった問題が起こる。ア
ンテナの入力インピーダンスは一般に複素量Ｒ＋ｊＸ
（Ｒは純抵抗、Ｘはリアクタンス）であり、これに整合
するインピーダンスはその複素共軛値であるＲ−ｊＸに
なる。このような交流回路におけるインピーダンス整合
を共軛整合という。

【００３２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、空中線回路には導体環１のみを使用するので、電磁
輻射源２から発生する熱の放散を妨げる要因はなく、電
磁輻射源２からの不要輻射を導体環１により形成される
ループアンテナで吸収し、その電気エネルギーを熱エネ
ルギーに変換して自由空間に放散することができるの
で、電磁輻射源２からの不要輻射を低減できるという効
果が得られる。また、外来の電磁波をも吸収できるの
で、システム全体の不要輻射レベルの低減が可能になる
という効果も得られる。

【００３３】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２による不要輻射抑制システムを示す構成図であり、
図において、１は導体環、２は電磁輻射源、３はインピ
ーダンス（ベクトルＺ）、Ａ，Ａ’は節点でループアン
テナの給電点を成すものであり、この構成では、ループ
アンテナの給電点Ａ，Ａ’にインピーダンス３を接続し
てある。

【００３４】次に動作について説明する。導体環１が電
磁輻射源２の附近に電磁輻射源２に対して絶縁または半
絶縁状態で置かれたとき、導体環１はループアンテナを
形成し、主に図４の紙面に対して水平な偏波の不要輻射
を電気エネルギーとして吸収する。なお、この給電点
Ａ，Ａ’に接続されるインピーダンス３の値ベクトルＺ
は、このループアンテナで吸収する所望の周波数の不要
輻射における、ループアンテナの入力インピーダンスに
対する複素共軛値である。このようにして、上記実施の
形態１と同様、電磁輻射源２で発生した不要輻射は電磁
誘導によって導体環１に吸収されて電流に変換され、さ
らにこの電流はインピーダンス３でジュール熱に変換さ
れ、自由空間に放散される。

【００３５】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、空中線回路には導体環１とそれに付加するインピー
ダンスのみを使用するので、電磁輻射源２から発生する
熱の放散を妨げる要因はなく、電磁輻射源２からの不要
輻射を導体環１により形成されるループアンテナで吸収
し、その電気エネルギーを熱エネルギーに変換して自由
空間に放散することができるので、電磁輻射源２からの
不要輻射を低減できるという効果が得られ、また、外来
の電磁波をも吸収できるので、システム全体の不要輻射
レベルの低減が可能になるという効果も得られる。さら
に、吸収する所望の不要輻射の周波数帯域はインピーダ
ンス３の値によって可変であるので、上記実施の形態１
の構成に比して設計自由度が高いという効果もある。

【００３６】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３による不要輻射抑制システムを示す構成図であり、
図において、１１〜１４は導体線、２は電磁輻射源であ
る。まず、導体線１１が電磁輻射源２の附近に電磁輻射
源２に対して絶縁または半絶縁状態で置かれたときを考
えると、上記実施の形態１の理論により導体線１１は給
電点を短絡したダイポールアンテナを形成し、主に導体
線１１に対して水平な偏波を有する電磁波の不要輻射を
吸収できる（このとき、導体線１１に負荷インピーダン
スが含まれる）。

【００３７】そして、他の導体線１２〜１３も加え、図
５の構成のように、これらの導体線１１〜１４で電磁輻
射源２を囲繞した構成について考えると、不要輻射を抑
制する機構はループアンテナと同様であり、上記実施の
形態１でも述べたように、インピーダンスは外付け部品
省略のため導体線１１〜１４の分布インピーダンスを共
用することができる。

【００３８】次に動作について説明する。導体線１１の
全長ｌが導体線１１で吸収する所望の不要輻射の半波長
にほぼ等しいとき、無給電点ダイポールアンテナは不要
輻射に対して直列共振し、入力インピーダンスが数十オ
ームの純抵抗である給電点のあるダイポールアンテナと
等価になる。従って、図５の導体線１１のＦＦ’間のイ
ンピーダンスをその入力インピーダンスと等しくすれ
ば、導体線１１を含む回路は、不要輻射に対してダイポ
ールアンテナの給電点にダイポールアンテナの入力イン
ピーダンスと共軛整合した負荷インピーダンスを接続し
た回路と等価になる。

【００３９】このとき、電磁誘導によって導体線１１に
吸収されて電流に変換された不要輻射は最大能率で導体
線１１の純抵抗成分でジュール熱に変換され、自由空間
に放散される。ここで、ダイポールアンテナについて
は、共振点でのインピーダンスは約７５オームの純抵抗
になることが図６のダイポールアンテナの入力インピー
ダンス周波数特性を示すグラフから分かる（遠藤、佐
藤、永井「アンテナ工学」総合電子出版社ｐ．５８）。
なお、図６のグラフでは、Ｋｉｎｇの積分方程式の逐次
近似解法と起電力法（Ｅ．Ｍ．Ｆ）の両方を掲載してい
る。

【００４０】ここに、全長ｎの導体線１２を配すれば、
ｎが導体線１２で吸収する所望の不要輻射の半波長にほ
ぼ等しいとき、導体線１２の形成する無給電点ダイポー
ルアンテナは不要輻射に対して直列共振し、入力インピ
ーダンスが数十オームの純抵抗である無給電点のあるダ
イポールアンテナと等価になる。従って、図５の導体線
１２のＧＧ’間のインピーダンスを入力インピーダンス
と等しくすれば、導体線１２を含む回路は、不要輻射に
対してダイポールアンテナの給電点にダイポールアンテ
ナの入力インピーダンスと共軛整合した負荷インピーダ
ンスを接続した回路と等価になる。このとき、導体線１
２で電磁誘導によって電流に変換された不要輻射は最大
能率で導体線１２の純抵抗成分でジュール熱に変換さ
れ、自由空間に放散される。

【００４１】このように、長さの異なる導体線を配する
ことにより、複数の周波数帯域の不要輻射を吸収できる
ようになる。これは、それぞれ所定の長さを有する導体
線１３，１４についても同様であり、また、導体線の配
置方法としては、導体線１１〜１４で電磁輻射源２を囲
繞するか、導体線１１〜１４を電磁輻射源２の内部に配
することが考えられる。

【００４２】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、空中線回路には導体線１１〜１４のみを使用するの
で、電磁輻射源２から発生する熱の放散を妨げる要因は
なく、電磁輻射源２からの不要輻射を導体線１１〜１４
によるダイポールアンテナで吸収し、その電気エネルギ
ーを熱エネルギーに変換して自由空間に放散することが
できるので、電磁輻射源２からの不要輻射を低減できる
という効果が得られる。また、導体線の長さにより、不
要輻射の対象となる周波数帯域を変えて吸収することが
できるので、多様な周波数帯域の電磁波による不要輻射
を低減できるという効果が得られる。さらに、外来の電
磁波をも吸収できるので、システム全体の不要輻射レベ
ルの低減が可能になるという効果も得られる。

【００４３】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４による不要輻射抑制システムを示す構成図であり、
図において、２１〜２８は導体線、２は電磁輻射源、９
〜１２はインピーダンスであり、それぞれベクトルＺ
９，Ｚ１０，Ｚ１１，Ｚ１２（以下、Ｚ９，Ｚ１０，Ｚ
１１，Ｚ１２という）を持つもので、導体線２１と２
２、２３と２４、２５と２６、２７と２８は各ダイポー
ルアンテナを形成し、偏波面が図７の紙面に平行な電磁
波による不要輻射を吸収できる。なお、節点Ａと節点
Ａ’、節点Ｂと節点Ｂ’、節点Ｃと節点Ｃ’、節点Ｄと
節点Ｄ’は各ダイポールアンテナの給電点である。これ
らの給電点に接続されるインピーダンス９〜１２の値
は、各ダイポールアンテナで吸収する所望の周波数の不
要輻射におけるダイポールアンテナの入力インピーダン
スに対する複素共軛値である。

【００４４】次に動作について説明する。上記実施の形
態３と同様に、電磁輻射源２で発生した周波数の不要輻
射は電磁誘導によって各ダイポールアンテナに吸収され
て電流に変換され、この電流はさらにインピーダンス９
〜１２によって熱に変換されて、自由空間に放散され
る。

【００４５】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、空中線回路には導体線２１〜２８とそれに付加する
インピーダンスのみから構成されるダイポールアンテナ
を使用し、これにより電磁輻射源２からの不要輻射を導
体線２１〜２８により吸収し、その電気エネルギーを熱
エネルギーに変換して自由空間に放散することができる
ので、電磁輻射源２からの不要輻射を低減できるという
効果が得られ、また、導体線２１〜２８の長さにより、
不要輻射の対象となる周波数帯域を変えて吸収すること
ができるので、多様な周波数帯域の電磁波による不要輻
射を低減できる。また、外来の電磁波をも吸収できるの
で、システム全体の不要輻射レベルの低減が可能になる
という効果が得られる。さらに、吸収する所望の不要輻
射の周波数帯域はインピーダンス９〜１２の値によって
可変であるので、上記実施の形態３に比して設計の自由
度が高い。

【００４６】実施の形態５．図８はこの発明の実施の形
態５による不要輻射抑制システムを示す構成図であり、
図において、３１，３３は導体板（第１、第２の導体
板）、３２は誘電体、２ａは電磁輻射源、３４，３５は
導線、Ａ，Ａ’は節点、Ｂ，Ｃは自由端、Ｌ，Ｗはそれ
ぞれ導体板３１の長さと幅であり、無給電マイクロスト
リップアンテナを形成する導体板と誘電体の積層構造を
表すもので、導体板３１は誘電体３２上に載置されてい
る。なお、導体板３３の面積は導体板３１に比して大き
くなっている。

【００４７】次に動作について説明する。まず、節点Ａ
と節点Ａ’の間を短絡し、導体板３１と導体板３３で誘
電体３２と電磁輻射源２ａとを挟み、ＡＡ’間を導線３
４で接続すると、上記実施の形態１の理論によりこれら
は無給電点マイクロストリップアンテナを形成し、ＡＤ
方向に磁流成分を有する不要輻射を吸収できる（このと
き、導体板３１，３３と導線３４に負荷インピーダンス
が含まれる）。すなわち、導体板３１の長さＬが導体板
３１と導体板３３との間に発生する電気ダイポールの作
る不要輻射の半波長にほぼ等しいとき無給電点マイクロ
ストリップアンテナは直列共振し、入力インピーダンス
が純抵抗の給電点のあるマイクロストリップアンテナと
等価になる。

【００４８】従って、図８のＡＡ’間を短絡したときの
自由端Ｂと自由端Ｃとの間のインピーダンスを入力イン
ピーダンスに等しい値とすれば、図８の回路は波長に対
してマイクロストリップアンテナの給電点にマイクロス
トリップアンテナの入力インピーダンスと共軛整合した
負荷インピーダンスを接続した回路と等価になる。

【００４９】ここで、導体板３１，３３は長方形である
としたが、電磁輻射源２ａの形状や不要輻射の偏波特性
に制約されることなどにより、導体板３１，３３の形状
が、多角形・円形・楕円形などとなる場合がある。ま
た、導線３４，３５の接続位置も空中線回路の放射特性
調整のため、導体板３１の任意の箇所に選ばれる場合が
ある。さらに、図８では、１基の無給電点マイクロスト
リップアンテナを示したが、この無給電点マイクロスト
リップアンテナの基数および配列パターンは任意であ
る。

【００５０】以上のとき電磁輻射源２ａで発生した不要
輻射は導体板３１，３３で最大能率で電磁誘導によって
電流に変換され、この電流はマイクロストリップアンテ
ナの寄生純抵抗成分でジュール熱に変換されて、自由空
間に放散される。

【００５１】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、無給電点マイクロストリップアンテナ系の空中線回
路により電磁輻射源２ａからの不要輻射を吸収し、その
電気エネルギーを熱エネルギーに変換して自由空間に放
散することができるので、電磁輻射源２ａからの不要輻
射を低減できるという効果が得られ、しかも、外来の電
磁波をも吸収できるので、システム全体の不要輻射レベ
ル低減が可能になる。さらに、導体板３１，３３は電磁
輻射源２ａから輻射される電磁波を自由空間から遮蔽
し、逆に外来の電磁波による電磁輻射源２ａへの擾乱を
防ぐ効果が得られる。なお、接点Ｄと接点Ａ’の間を導
線３５で短絡した場合、無給電点マイクロストリップア
ンテナの共振波長はＬの４分の１になるので、より高い
周波数の不要輻射を低減できるようになる。

【００５２】実施の形態６．図９はこの発明の実施の形
態６による不要輻射抑制システムを示す構成図であり、
図において、３６はインピーダンスで、その他の構成は
上記実施の形態５と同様である。したがって、同一符号
は同一構成要素または相当部分を示すものなのでその説
明は省略し以下も同様とする。

【００５３】この構成のように、誘電体３２と電磁輻射
源２ａを導体板３１と導体板３３で挟んだ構造は、マイ
クロストリップアンテナを形成し、主に、図９のＡＤ方
向の磁流成分を有する不要輻射を吸収できる。なお、節
点Ａと節点Ａ’はループアンテナの給電点である。この
給電点に接続されるインピーダンス３６の値は、マイク
ロストリップアンテナで吸収する所望の周波数の不要輻
射における、マイクロストリップアンテナの入力インピ
ーダンスに対する複素共軛値である。

【００５４】ここで、導体板３１，３３は長方形である
としたが、電磁輻射源の形状や不要輻射の偏波特性に制
約されることなどにより、これら導体板３１，３３の形
状が、多角形・円形・楕円形などとなる場合がある。ま
た、導線３４，３５の接続位置も空中線回路の放射特性
調整のため、導体板３１の任意の箇所に選ばれる場合が
ある。さらに、図９のマイクロストリップアンテナは１
基としたが、このマイクロストリップアンテナの基数お
よび配列パターンは任意である。

【００５５】次に動作について説明する。誘電体３２と
電磁輻射源２ａを導体板３１と導体板３３で挟んだ構造
は、マイクロストリップアンテナを形成し、主に、図９
のＡＤ方向の磁流成分を有する不要輻射を吸収できる。
これにより、上記実施の形態５と同様にして、電磁輻射
源２ａで発生した周波数の不要輻射はマイクロストリッ
プアンテナに吸収されて電磁誘導によって電流に変換さ
れ、さらに電流はインピーダンス３６でジュール熱に変
換され、自由空間に放散される。

【００５６】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、上記実施の形態５と同様に、マイクロストリップア
ンテナ系の宮中線回路により電磁輻射源２ａからの不要
輻射を吸収し、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し
て自由空間に放散し不要輻射を低減できるもので、しか
も、外来の電磁波をも吸収できるので、システム全体の
不要輻射レベル低減が可能になるという効果が得られ
る。また、吸収する所望の不要輻射の周波数帯域はイン
ピーダンス３６の値によって可変であるので、上記実施
の形態５に比して設計の自由度が高い。なお、ＤＡ’間
を導線３５で短絡した場合、このマイクロストリップア
ンテナの共振波長はＬの４分の１になり、より高い周波
数の不要輻射を低減できる。導体板３１，３３の電磁波
遮蔽効果については、上記実施の形態５と同じである。

【００５７】実施の形態７．上記実施の形態１および２
の導体環１は、空中線としての動作利得向上あるいは入
力インピーダンスの調整のため、複線の環とすることが
ある。図１０および図１１はそれぞれ、この発明の実施
の形態７による複数の導体環と、複数回巻きの導体環を
用いた不要輻射抑制システムの例を示すもので、図にお
いて、４１は外側の導体環、４２は内側の導体環、４３
は複数回巻きの導体環である。

【００５８】図１０の例は、電磁輻射源２を取り巻くよ
うにして、導体環４１の内側に導体環４２を配した二重
環の構成を示すもので、これにより、導体環４１を形成
するループアンテナと、導体環４２の形成するループア
ンテナとが各共振周波数を独立に設定でき、したがっ
て、複数の周波数帯域の電磁波も吸収できるようにな
る。

【００５９】一方、図１１の例は、複数回巻きの導体環
４３を採用し、同様に、電磁輻射源２を取り巻くように
導体環４３を配することによって、アンテナの動作利得
を向上させて不要輻射低減効果をさらに増大できるもの
である。さらに、複数回巻きにすることで導体環４３の
インピーダンスを、この導体環の形成するループアンテ
ナの入力インピーダンスに整合するために高くすること
が容易になる。

【００６０】なお、図１０と図１１の各々には無給電ル
ープアンテナを示したが、配線の任意な一箇所を切断し
て給電点を設け、この給電点に整合インピーダンスを接
続する場合も考えられる。さらに、ループアンテナの基
数および配列パターンは任意である。

【００６１】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、導体環を二重環である導体環４１および導体環４２
もしくは複数回巻きの導体環４３に構成することで、上
記実施の形態１，２で述べた効果に加えて、前者では、
導体環４１，４２の各々が構成するループアンテナに応
じた共振周波数を独立に設定することにより、複数の周
波数帯域の電磁波を吸収できるという効果が得られ、後
者では、複数巻きの構成により、アンテナの動作利得を
向上させてさらに不要輻射を低減する効果が得られるだ
けでなく、導体環４３のインピーダンスを入力インピー
ダンスに整合するために高くすることが容易になるとい
う効果が得られる。

【００６２】実施の形態８．上記実施の形態３，４で述
べた導体線１１〜１４，２１〜２８などのアンテナ素子
（図５，図７参照）は、空中線としての入力インピーダ
ンス調整や周波数特性調整のため複数（複線）にするこ
とがある。以下にこれについて説明する。

【００６３】図１２はこの発明の実施の形態８による無
給電点折り返しダイポールアンテナを示すもので、図に
おいて、５０はアンテナ素子、ｓは間隙、ｌは素子の長
さであり、間隙ｓは素子の長さｌに比べて十分狭いもの
とする。

【００６４】この折り返しダイポールアンテナであるア
ンテナ素子５０を、例えば、図５や図７のアンテナ素子
の代わりに電磁輻射源２を取り巻くように配置した場
合、入力インピーダンスがダイポールアンテナより高く
なることを利用して、周辺回路や給電点とのインピーダ
ンス整合を図ることができる。さらに、折り返しダイポ
ールアンテナはダイポールアンテナよりも広帯域である
から、抑制できる不要輻射の周波数範囲を広く取ること
ができる。

【００６５】次に、図１３はこの発明の実施の形態８に
よる不要輻射抑制システムを示す構成図であり、図にお
いて、５１〜５６は互いに長さの異なる導体線であり、
個々に無給電点ダイポールアンテナを成している。この
構成の特徴は、導体線５１，５６の電磁輻射源２側に導
体線５２〜５５を配した点にあり、導体線５１〜５６の
形成する無給電点ダイポールアンテナの各々は、共振周
波数を独立に設定でき、これにより、複数の周波数帯域
の電磁波も吸収できるようになる。この例では、無給電
点ダイポールアンテナを６基としたが、基数および配列
パターンは任意である。

【００６６】なお、図１２と図１３には無給電点ループ
アンテナを示したが、各導体線の中間部を切断して給電
点を設け、この給電点に整合インピーダンスを接続する
場合も考えられる。この際、図１３の折り返しダイポー
ルアンテナでは、長辺のうち一本の中央を切断して給電
点を設ける。

【００６７】以上のように、この実施の形態８によれ
ば、上記実施の形態３，４にて配置されるアンテナ素子
の代わりに無給電点折り返しダイポールアンテナを配置
することで、入力インピーダンスがダイポールアンテナ
より高くなり、周辺回路や給電点とのインピーダンス整
合を図ることができ、この折り返しダイポールアンテナ
はダイポールアンテナよりも広帯域であるから、抑制で
きる不要輻射の周波数範囲を広く取ることができるとい
う効果が得られる。また、長さの異なる導体線５１〜５
６の無給電点ダイポールアンテナの複数を、電磁輻射源
２側に配したことにより、無給電点ダイポールアンテナ
の各々が共振周波数を独立に設定できることから、複数
の周波数帯域の電磁波も吸収できるという効果が得られ
る。

【００６８】実施の形態９．上記実施の形態１〜８の空
中線回路を用いた不要輻射抑制システムは、半導体集積
回路からの不要輻射低減目的で、半導体集積回路を備え
た半導体デバイスのチップ内部に配される場合がある。
すなわち、電磁輻射源２が半導体集積回路に相当する場
合を想定する。

【００６９】以下、個別に説明していく。実施の形態１
の変形例では、図２の電磁輻射源２である半導体集積回
路の外周または内部、あるいは半導体デバイスのパッケ
ージに導体を線状に蒸着させ、これを無給電点ループア
ンテナとする。これにより、半導体集積回路を構成する
クレーム生成回路などに起因する電磁波漏洩を上記実施
の形態１で述べたメカニズムで低減することができる。

【００７０】実施の形態２の変形例では、図４のよう
に、実施の形態１の無給電点ループアンテナの無損失導
体で形成させたものを任意の個所で切断して給電点Ａ
Ａ’を設け、このＡＡ’間にインピーダンス３を挿入す
る。インピーダンス３は、半導体集積回路を構成する半
導体基板に内蔵される場合がある。これは通常のプレー
ナ技術を用いて、半導体基板上に抵抗やコンデンサ、イ
ンダクタンスを形成させることによって実現する。

【００７１】実施の形態３の変形例では、実施の形態１
の変形例同様、図５の電磁輻射源２に相当する半導体デ
バイスの外周部または内部、あるいはパッケージに導体
線を蒸着し、この導体線を無給電点ダイポールアンテナ
とする。

【００７２】実施の形態４の変形例では、実施の形態
１，３の変形例同様、図７の電磁輻射源２に相当する半
導体デバイスの外周部または内部、あるいはパッケージ
に導体線を廃し、この導体線をダイポールアンテナ素子
とする。このダイポールアンテナの給電点に接続される
インピーダンス９〜１２は半導体集積回路を構成する半
導体基板に内蔵される場合がある。

【００７３】実施の形態５の変形例では、図８の導体板
３１，３３を電磁輻射源２ａに相当する半導体デバイス
の基板の上面・裏面やパッケージ上面・裏面などに蒸着
させ、ＡＡ’間を導体線で接続して導体板３１，３３を
無給電点マイクロストリップアンテナとする。

【００７４】実施の形態６の変形例では、図９の導体板
３１，３３を実施の形態５の変形例と同様に配し、Ａ
Ａ’間にインピーダンス３６を接続する。なお、インピ
ーダンス３６は、実施の形態２，４の変形例同様、半導
体デバイスの半導体基板に内蔵される場合がある。

【００７５】実施の形態７の変形例では、図１４は半導
体集積回路の外辺に配した２回巻き無給電点ループアン
テナを示すものであるが、導体環８１の節点Ｂと節点
Ｂ’の間を、導体環８１の上または下に導体橋絡配線８
２を配して電気的接続をし、多回巻線によってループア
ンテナを形成し、半導体集積回路５を取り巻くように配
させる。実施の形態７と同様、ループアンテナに給電点
を設けて整合インピーダンスを接続する場合もある。こ
のインピーダンスは半導体デバイスの半導体基板に内蔵
される場合がある。

【００７６】実施の形態８の変形例では、図１５は半導
体集積回路の外辺に配した無給電点ダイポールアンテナ
を示すものであるが、電磁輻射源２が半導体集積回路５
に相当する。なお、図１５の導体線９１〜９４の本数や
長さはこれに限られず、任意に設定できるものであり、
これらの導体線９１〜９４は半導体デバイスの外周部ま
たは内部、あるいはパッケージに蒸着する。なお、実施
の形態８と同様、導体線を給電点のあるダイポールアン
テナとして給電点に整合インピーダンスを接続する場合
もある。この整合インピーダンスは半導体デバイスの半
導体基板に内蔵される場合がある。

【００７７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電磁
輻射源に近接して包囲する導体環を用いた空中線回路
が、導体環により吸収される電磁波のエネルギーをその
寄生インピーダンスにより熱エネルギーに変換し自由空
間に放散するように構成したので、電磁輻射源により発
生する熱の放散を阻害することなく電磁波の不要輻射が
低減する効果がある。また、外来の電磁波も吸収するの
で、システム全体の不要輻射レベルを低減する効果があ
る。

【００７８】この発明によれば、電磁輻射源に近接し包
囲する導体環を用いた空中線回路が、導体環の形成する
ループアンテナの給電点に接続されるインピーダンス
で、ループアンテナにより吸収される電磁波のエネルギ
ーを熱エネルギーに変換し自由空間に放散するように構
成したので、電磁輻射源により発生する熱の放散を阻害
することなく電磁波の不要輻射が低減する効果があり、
また、インピーダンスの値により吸収すべき所望の不要
輻射の周波数帯域を変えられるので、設計の自由度が高
まるという効果がある。さらに、外来の電磁波も吸収す
るので、システム全体の不要輻射レベルを低減する効果
がある。

【００７９】この発明によれば、電磁輻射源に近接して
配置される導体線を用いた空中線回路が、導体線により
吸収される電磁波のエネルギーをその寄生インピーダン
スにより熱エネルギーに変換し自由空間に放散するよう
に構成したので、電磁輻射源により発生する熱の放散を
阻害することなく電磁波の不要輻射が低減する効果があ
る。また、外来の電磁波も吸収するので、システム全体
の不要輻射レベルを低減する効果がある。

【００８０】この発明によれば、電磁輻射源に近接して
配置される導体線を用いた空中線回路が、導体線の形成
するダイポールアンテナの給電点に接続されるインピー
ダンスで、ダイポールアンテナにより吸収される電磁波
のエネルギーを熱エネルギーに変換し自由空間に放散す
るように構成したので、電磁輻射源により発生する熱の
放散を阻害することなく電磁波の不要輻射が低減する効
果があり、また、インピーダンスの値により吸収すべき
所望の不要輻射の周波数帯域を変えられるので、設計の
自由度が高まるという効果がある。さらに、外来の電磁
波も吸収するので、システム全体の不要輻射レベルを低
減する効果がある。

【００８１】この発明によれば、導体線は長さの異なる
複数の導体線から構成されるので、導体線の長さに応じ
て対象となる電磁波による不要輻射の周波数帯域を選択
でき、幅広い不要輻射の周波数に対処しこれを低減でき
る効果がある。

【００８２】この発明によれば、電磁輻射源に近接して
配置される導体板を用いた空中線回路が、導体板により
吸収される電磁波のエネルギーをその寄生インピーダン
スにより熱エネルギーに変換し自由空間に放散するよう
に構成したので、電磁輻射源から発生する電磁波の不要
輻射が低減する効果がある。また、導体板が電磁輻射源
から輻射する電磁波を自由空間から遮蔽し、逆に外来の
電磁波による電磁輻射源への擾乱を防ぐ効果もある。

【００８３】この発明によれば、電磁輻射源に近接して
配置される導体板を用いた空中線回路が、導体板の形成
するマイクロストリップアンテナの給電点に接続される
インピーダンスでマイクロストリップアンテナにより吸
収される電磁波のエネルギーを熱エネルギーに変換し自
由空間に放散するように構成したので、電磁輻射源から
発生する電磁波の不要輻射が低減する効果があり、導体
板が電磁輻射源から輻射する電磁波を自由空間から遮蔽
し、逆に外来の電磁波による電磁輻射源への擾乱を防ぐ
効果もある。さらに、インピーダンスの値により吸収す
べき所望の不要輻射の周波数帯域を変えられるので、設
計の自由度が高まるという効果がある。

【００８４】この発明によれば、導体板が電磁輻射源を
挟む第１および第２の導体板から成り、これらを導線に
て電気接続することにより空中線回路を構成するので、
導線で第１および第２の導体板を短絡することにより、
アンテナ素子の共振波長を制御することができ、これに
より、より高い周波数の不要輻射を低減できるという効
果がある。

【００８５】この発明によれば、導体環が複線により構
成されるので、アンテナ素子としての動作利得を向上さ
せて不要輻射を低減する効果があり、また、この複線を
複数回巻きにすることで、導体環のインピーダンスをア
ンテナ素子の入力インピーダンスに整合するように高く
できる効果がある。

【００８６】この発明によれば、導体線が複線により構
成されるので、個々の導体線の長さに応じたアンテナ素
子の共振周波数を独立に設定でき、これにより複数の周
波数帯域の電磁波を吸収できる効果がある。

【００８７】この発明によれば、空中線回路が、半導体
集積回路に内蔵されるように構成したので、半導体集積
回路に含まれるクロック生成回路などから発生する電磁
波を吸収し不要輻射を低減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 受信空中線系回路を示す概念図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による不要輻射シス
テムを示す構成図である。

【図３】 ループアンテナの入力インピーダンス周波数
特性を示すグラフである。

【図４】 この発明の実施の形態２による不要輻射抑制
システムを示す構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態３による不要輻射抑制
システムを示す構成図である。

【図６】 ダイポールアンテナの入力インピーダンス周
波数特性を示すグラフである。

【図７】 この発明の実施の形態４による不要輻射抑制
システムを示す構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態５による不要輻射抑制
システムを示す構成図である。

【図９】 この発明の実施の形態６による不要輻射抑制
システムを示す構成図である。

【図１０】 この発明の実施の形態７による複数の導体
環を用いた不要輻射抑制システムを示す構成図である。

【図１１】 この発明の実施の形態７による複数回巻き
の導体環を用いた不要輻射抑制システムを示す構成図で
ある。

【図１２】 この発明の実施の形態８による無給電点折
り返しダイポールアンテナを示す図である。

【図１３】 この発明の実施の形態８による不要輻射抑
制システムを示す構成図である。

【図１４】 この発明の実施の形態９による半導体集積
回路の外辺に配した２回巻き無給電点ループアンテナを
示す構成図である。

【図１５】 この発明の実施の形態９による半導体集積
回路の外辺に配した無給電点ダイポールアンテナを示す
構成図である。

【図１６】 従来のマイクロストリップ線路（ａ）
（ｂ）と一般の半導体集積回路の線路の電界分布図
（ｃ）である。

【符号の説明】

１，８１ 導体環、２，２ａ 電磁輻射源、３，９〜１
２，３６ インピーダンス、５ 半導体集積回路、１１
〜１４，２１〜２８，５１〜５６，９１〜９４導体線、
２１ 受信電力、３１，３３ 導体板（第１の導体板、
第２の導体板）、３２ 誘電体、３４，３５ 導線、４
１，４２，４３ 導体環、５０ アンテナ素子、８２
導体橋絡配線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E321 AA17 AA24 AA31 AA50 GG05 GG11

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに
   近接して包囲するように配置される導体環を用いた空中
   線回路とを備えた不要輻射抑制システムにおいて、 上記導体環により吸収される上記電磁波のエネルギーを
   上記導体環に基づく寄生インピーダンスにより熱エネル
   ギーに変換し、これを自由空間に放散することを特徴と
   する不要輻射抑制システム。
2. 【請求項２】 電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに
   近接し包囲するように配置される導体環を用いた空中線
   回路とを備え、この導体環の形成するループアンテナの
   給電点に接続されるインピーダンスで構成される不要輻
   射抑制システムにおいて、 上記ループアンテナにより吸収される上記電磁波のエネ
   ルギーを当該インピーダンスで熱エネルギーに変換する
   とともに自由空間に放散することを特徴とする不要輻射
   抑制システム。
3. 【請求項３】 電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに
   近接して配置される導体線を用いた空中線回路とを備え
   た不要輻射抑制システムにおいて、 上記導体線により吸収される上記電磁波のエネルギーを
   上記導体線に基づく寄生インピーダンスにより熱エネル
   ギーに変換し、これを自由空間に放散することを特徴と
   する不要輻射抑制システム。
4. 【請求項４】 電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに
   近接して配置される導体線を用いた空中線回路とを備
   え、この導体線の形成するダイポールアンテナの給電点
   に接続されるインピーダンスで構成される不要輻射抑制
   システムにおいて、 上記ダイポールアンテナにより吸収される上記電磁波の
   エネルギーを当該インピーダンスで熱エネルギーに変換
   し、これを自由空間に放散することを特徴とする不要輻
   射抑制システム。
5. 【請求項５】 導体線は長さの異なる複数の導体線から
   構成されることを特徴とする請求項３または請求項４記
   載の不要輻射抑制システム。
6. 【請求項６】 電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに
   近接して配置される導体板を用いた空中線回路とを備え
   た不要輻射抑制システムにおいて、 上記導体板により吸収される上記電磁波のエネルギーを
   上記導体板に基づく寄生インピーダンスにより熱エネル
   ギーに変換し、これを自由空間に放散することを特徴と
   する不要輻射抑制システム。
7. 【請求項７】 電磁波を輻射する電磁輻射源と、これに
   近接して配置される導体板を用いた空中線回路とを備
   え、この導体板の形成するマイクロストリップアンテナ
   の給電点に接続されるインピーダンスで構成される不要
   輻射抑制システムにおいて、 上記マイクロストリップアンテナにより吸収される上記
   電磁波のエネルギーを当該インピーダンスで熱エネルギ
   ーに変換し、これを自由空間に放散することを特徴とす
   る不要輻射抑制システム。
8. 【請求項８】 導体板が電磁輻射源を挟む第１および第
   ２の導体板から成り、これらを導線にて電気接続するこ
   とにより空中線回路を構成することを特徴とする請求項
   ６または請求項７記載の不要輻射抑制システム。
9. 【請求項９】 導体環が複線により構成されることを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の不要輻射抑制シ
   ステム。
10. 【請求項１０】 導体線が複線により構成されることを
    特徴とする請求項３または請求項４記載の不要輻射抑制
    システム。
11. 【請求項１１】 空中線回路が、半導体集積回路に内蔵
    されることを特徴とする請求項１乃至請求項４，請求項
    ６および請求項７のうちのいずれか１項記載の不要輻射
    抑制システム。