JP2010160978A - 高周波信号伝送システム、高周波信号伝送コネクタおよび高周波信号伝送ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】高周波信号を利用した高速で大容量な信号伝送を実現することを可能とする高周波信号伝送システムを提供すること。
【解決手段】所定の周波数帯域の高周波信号を放射するアンテナと、所定の第１誘電率の材料で、前記アンテナを鋳込んで形成される第１誘電体と、を備える高周波信号伝送コネクタと、前記高周波信号伝送コネクタの前記第１誘電体の第１誘電率と略同一の第２誘電率の材料で形成される第２誘電体で構成される誘電体伝送路を備える、高周波信号伝送ケーブルと、を含み、前記高周波信号伝送コネクタと前記高周波信号伝送ケーブルとが接続されることにより、前記アンテナから放射された前記高周波信号が、前記第１誘電体を介して前記誘電体伝送路に伝送される高周波信号伝送路を形成する、高周波信号伝送システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号伝送システム、高周波信号伝送コネクタおよび高周波信号伝送ケーブルに関する。

近年、高速・大容量の信号を伝送するために、電気信号を利用した伝送方式や光ファイバを用いた光伝送が一般的に利用されている。例えば、テレビジョン受像機やビデオレコーダなどの信号伝送用には、電気信号を利用したＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ−Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ―Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ケーブルなどが利用されている。また、社会インフラにおいては光ファイバを用いた光通信が利用されている。また、特許文献１においては、高周波の電磁界を伝送する導波管を利用した伝送線路技術なども開示されている。

特開２００８−２８５２３号公報

しかし、電気信号を利用した伝送路の場合、高速化に対するインピーダンス不整合など、市場における課題も多いという問題があった。また、光ファイバを利用した光伝送技術を利用する場合、電気−光変換器のコスト高が原因となって、家庭内機器に広く普及させることが難しい。また、上記特許文献１に記載された高周波を利用した伝送技術を実用化するには、電子機器間で高速・大容量の信号を伝送することが可能なコネクタやケーブなどといった、実使用に適した伝送技術の開発が必要となる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高周波信号を利用した高速で大容量の信号伝送を実現することが可能な、新規かつ改良された高周波信号伝送システム、高周波信号伝送コネクタおよび高周波信号伝送ケーブルを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定の周波数帯域の高周波信号を放射するアンテナと、所定の第１誘電率の材料で前記アンテナを鋳込んで形成される第１誘電体と、を備える高周波信号伝送コネクタと、前記高周波信号伝送コネクタの前記第１誘電体の第１誘電率と略同一の第２誘電率の材料で形成される第２誘電体で構成される誘電体伝送路を備える、高周波信号伝送ケーブルと、を含み、前記高周波信号伝送コネクタと前記高周波信号伝送ケーブルとが接続されることにより、前記アンテナから放射された前記高周波信号が、前記第１誘電体を介して前記誘電体伝送路に伝送される高周波信号伝送路を形成する、高周波信号伝送システムが提供される。

係る構成により、高周波信号伝送システムにおいては、高周波信号を放射するアンテナを取り囲む空間を第１誘電体で満たすことができる。また、第１誘電体の誘電率を、高周波信号伝送ケーブルの誘電体伝送路を構成する第２誘電体の誘電率と同じにすることにより、高周波信号伝送コネクタと高周波信号伝送ケーブルとの接合面において、高周波信号を減衰させることなく誘電体伝送路へ伝送させることができる。

また、前記高周波信号伝送コネクタの前記第１誘電体と、前記高周波信号伝送ケーブルの前記誘電体伝送路と、を緩衝材を介して接続し、前記緩衝材の誘電率を、前記第１誘電率および前記第２誘電率と略同一とすることもできる。

また、前記高周波信号伝送コネクタおよび前記高周波信号伝送ケーブルは、接続時に相互に嵌合される嵌合構造をさらに備え、前記高周波信号伝送コネクタおよび前記高周波信号伝送ケーブルの接続時に、前記嵌合構造を嵌合させることにより、前記第１誘電体および前記誘電体伝送路の接触面を位置決めしてもよい。

また、前記高周波信号伝送コネクタは、前記第１誘電体の所定の面に前記アンテナから放射された高周波信号を吸収する電波吸収部材をさらに備えることもできる。

また、前記高周波信号伝送コネクタが複数の前記アンテナおよび前記第１誘電体を備え、前記高周波信号伝送ケーブルが複数の前記誘電体伝送路を備えることにより、複数の前記高周波信号伝送路を形成することもできる。

また、前記高周波信号伝送コネクタおよび前記高周波信号ケーブルが電気信号の伝送経路をさらに備えることもできる。

また、前記高周波信号伝送コネクタおよび前記高周波信号ケーブルが光信号の伝送経路をさらに備えることもできる。

また、前記高周波信号を、周波数帯域が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波とすることもできる。

また、前記第１誘電率および前記第２誘電率を、約２．２〜２．６とすることもできる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定の第３誘電率の材料で形成される第３誘電体で構成される誘電体伝送路を備える高周波信号伝送ケーブルと接続され、所定の周波数帯域の高周波信号を放射するアンテナと、前記第３誘電率と略同一の第４誘電率の材料で前記アンテナを鋳込んで形成される第４誘電体と、を備える高周波信号伝送コネクタが提供される。

また、前記誘電体伝送路と接触する前記第４誘電体の面に、前記第３誘電率および前記第４誘電率と略同一の誘電率の材料で形成される緩衝材をさらに備えることもできる。

また、前記高周波信号伝送ケーブルとの接続時において、前記高周波信号伝送ケーブルに備えられる嵌合構造と嵌合され、前記誘電体伝送路と接触する前記第４誘電体の位置決めを行う嵌合構造をさらに備えることもできる。

また、前記第４誘電体の所定の面に前記アンテナから放射された高周波信号を吸収する電波吸収部材をさらに備えることもできる。

また、前記アンテナを鋳込んで形成される前記第４誘電体を複数備えることもできる。

また、前記高周波信号を、周波数帯域が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波とすることもできる。

また、前記第３誘電率および前記第４誘電率を、約２．２〜２．６とすることもできる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定の第５誘電率の材料で所定の周波数帯域の高周波信号を放射するアンテナを鋳込んで形成される第５誘電体を備える高周波信号伝送コネクタと接続され、前記第５誘電率と略同一の第６誘電率の材料で形成される第６誘電体で構成される誘電体伝送路を備える、高周波信号伝送ケーブルが提供される。

また、前記第５誘電体と接触する前記誘電体伝送路の面に、前記第５誘電率および前記第６誘電率と略同一の誘電率の材料で形成される緩衝材をさらに備えることもできる。

また、前記高周波信号伝送コネクタとの接続時において、前記高周波信号伝送コネクタに備えられる嵌合構造と嵌合され、前記第５誘電体と接触する前記誘電体伝送路の位置決めを行う嵌合構造をさらに備えることもできる。

また、前記第５誘電率および前記第６誘電率を、約２．２〜２．６とすることもできる。

以上説明したように本発明によれば、高周波信号を利用した高速で大容量の信号伝送を実現することが可能である。

本発明の実施形態の１つに係る高周波信号伝送システムの基本概略構成を示す説明図である。 変形例１の高周波信号伝送システムの概略構成を示す説明図である。 変形例２の高周波信号伝送システムにおいて、嵌合構造の概略構成を示す説明図である。 変形例２の高周波信号伝送システムにおいて、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００とが接合される際の様子を示す説明図である。 変形例３の高周波信号伝送システムにおける伝送コネクタ２００の概略構成を示す説明図である。 変形例３の高周波信号伝送システムにおける伝送コネクタ２００の別の概略構成を示す説明図である。 変形例３の高周波信号伝送システムにおける伝送コネクタ２００の別の概略構成を示す説明図である。 変形例４の高周波信号伝送システムの概略構成を示す説明図である。 変形例５の高周波信号伝送システムの概略構成を示す説明図である。 変形例５の高周波信号伝送システムの別の概略構成を示す説明図である。 従来の電気信号の伝送方式による構成を概略的に示す説明図である。 従来の光信号の伝送方式による構成を概略的に示す説明図である。 従来の誘電体伝送路を利用したＲＦ信号の伝送方式による構成を概略的に示す説明図である。 従来の誘電体伝送路を利用したＲＦ信号の伝送方式において、アンテナから放射されたミリ波が誘電体に入力される概念を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本発明の実施形態の概要
２．高周波信号伝送システムの基本構成
３．変形例
３−１．変形例１（接合部に緩衝材を備えることにより伝送効率を向上させる例）
３−２．変形例２（接合部に嵌合構造を備えることにより伝送効率を向上させる例）
３−３．変形例３（伝送経路を複数備える高周波信号伝送ケーブル３００の例）
３−４．変形例４（電波吸収部材２１４を備えることにより反射波を抑制する例）
３−５．変形例５（ＩＣチップに記録されたデータを伝送する場合の例）
４．まとめ

＜１．本発明の実施形態の概要＞
まず、従来技術の問題点を明確にしたうえで、本発明の実施形態の１つに係る高周波信号伝送システムの概要について説明する。

近年、高速・大容量の信号を伝送するために、電気信号を利用した伝送方式や光ファイバを用いた光伝送が一般的に利用されている。図１１は、電気信号の伝送技術方式を概略的に示した説明図である。図１１に示すように、信号送出部１２から送出された電気信号は、増幅器１４などを介して伝送ケーブル１６に伝送される。その後、伝送ケーブル１６で伝送された電気信号は、等価器１８などを介して信号受信部２０へ伝送される。

このような電気信号の伝送技術方式を利用することにより、各種電気機器間で電気信号を伝送することができる。近年では、音声・映像・制御信号などを双方向に伝送させることができるＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ−Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ―Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）コネクタ・ケーブルなどが広く利用されている。しかしながら、高速化に対するインピーダンス不整合などといった問題もあり、高速で大容量の信号を伝送する伝送技術としては課題も多い。

図１２は、光信号の伝送技術方式を概略的に示した説明図である。図１２に示すように、光信号を利用した信号伝送方式の場合、信号送出部２２から送出された電気信号は、電気−光変換器２４により光信号に変換された後、光ケーブル２６を介して伝送される。その後、光ケーブル２６で伝送された光信号は、光−電気変換器２８により電気信号へ変換された後に、信号受信部３０へ伝送される。

このような光信号の伝送技術方式を利用した光通信により、大容量のデータを高速で伝送することができる。しかしながら、電気−光変換器２４や光−電気変換器２８のコストが高いため、光通信は、社会インフラにおいては広く利用されるが、家庭内機器には広く普及されていないといった問題がある。

そこで、本願発明者は、上記問題点を解決するために鋭意研究を行い、高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を利用することにより高速で大容量の信号を伝送可能なコネクタおよびケーブルからなる信号伝送システムに想到した。特に、数十ＧＨｚ帯域のいわゆるミリ波と呼ばれるＲＦ信号は、導波管や誘電体の伝送路を容易に通過するという特性がある。したがって、高周波信号の中でもミリ波を利用することにより、より高速で大容量な信号伝送方式を実現することができる。

ここで、「ミリ波」とは、波長１０ｍｍ〜１ｍｍ、周波数３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波である。携帯電話などで通信に用いられている周波数は、およそ１．７ＧＨｚから２ＧＨｚ程度である。ミリ波は、その数十倍から数百倍の周波数をもっている。このため、現在の無線ＬＡＮ規格で用いられている帯域などよりもはるかに広い帯域を使用することが可能である。例えば、短距離通信であれば１Ｇｂｐｓを超えるような超高速の無線通信を行うこともできる。

図１３は、誘電体伝送路を用いてＲＦ信号を伝送させる場合の一般的な概略構成を示す説明図である。図１３に示すように、信号送出部３２から送出された電気信号は、ＲＦ変換器３４によりミリ波帯のＲＦ信号（以下、ミリ波という）に変換される。その後、ミリ波は、誘電体からなる誘電体伝送ケーブル３６で伝送された後、ＲＦ変換器３４によりミリ波のＲＦ信号からもとの電気信号に復調されて信号受信部３８へ伝送される。

ここで、図１４は、ミリ波の一部が誘電体伝送ケーブル３６へ入射される概念を示す説明図である。図１４に示すように、ＲＦ変換器３４は主に、電気信号をミリ波に変調するＲＦ変調部４０と、ミリ波を増幅させるＲＦ出力部４２と、ミリ波を放射させるアンテナ４４と、を含んで構成される。信号線４３を介してＲＦ出力部４２と接続されるアンテナ４４から放射されたミリ波は、誘電体伝送ケーブル３６の入射面に到達する。このとき、アンテナ４４の周囲の空間の誘電率ε_０と、誘電体伝送ケーブル３６の誘電率εと、が異なるため、誘電体伝送ケーブル３６の入射面においてミリ波が界面反射される。また、誘電体伝送ケーブル３６の出射面においても同様の現象が発生する。このような現象は、フレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）の式により示される現象として知られている。

また、ある誘電率の第１の誘電体から、別の誘電率の第２の誘電体へミリ波が垂直入射する場合であっても、誘電体の界面においてミリ波の反射が発生する。このときのミリ波の反射率および透過率は、以下の式（１）および式（２）で算出される。

ここで、ε１は、第１の誘電体の誘電率であり、ε２は、第２の誘電体の誘電率である。また、μ１は、第１の誘電体の被透磁率であり、μ２は、第２の誘電体の比透磁率である。一般に、プラスチックなどの樹脂材料の場合、比透磁率は約１であるため、上記反射率および透過率の算出式（１）及び式（２）は、以下の式（３）および式（４）のように簡略化して算出される。

上記式（３）および（４）により、例えば、ある空間から誘電体にミリ波が垂直入射する場合の反射率および透過率について検討する。ここで、空気の比誘電率は約１であるため、ε１＝１と仮定する。また、第２の誘電体の誘電率をとして樹脂材料を仮定して、ε２＝３と仮定する。この場合、上記式（３）より、反射率は約７％となり、透過率は約９３％となる。すなわち、アンテナ４０から放射されたミリ波が誘電体伝送ケーブル３６の入射面に垂直入射した場合であっても、約７％は反射されることを意味する。

本発明の実施形態に係る高周波信号伝送システムを構成する高周波信号伝送コネクタ２００および高周波信号伝送ケーブル３００は、このような問題点を解消することができる。以下、本実施形態に係る高周波信号伝送システムの詳細について説明する。

＜２．高周波信号伝送システムの基本構成＞
図１は、本実施形態に係る高周波信号伝送システムの基本概略構成を示す説明図である。図１に示すように、高周波信号伝送システムは、高周波信号伝送コネクタ２００（以下、伝送コネクタ２００ともいう）と、高周波信号伝送ケーブル３００（以下、伝送ケーブル３００ともいう）と、が接続されることにより、高周波信号を伝送することができる。なお、図１に示す説明図では、説明の便宜上、高周波信号を送出する側の伝送コネクタ２００のみが示されているが、伝送ケーブル３００における伝送信号の出射側においても同様の伝送コネクタ２００が構成されている。

図１に示すように、伝送コネクタ２００内には、信号送出部３２から送出された電気信号をミリ波に変調するＲＦ変調部２０２と、ミリ波を増幅させるＲＦ出力部２０３と、信号線４３を介してＲＦ出力部２０３と接続されるアンテナ２０４と、が備えられている。また、アンテナ２０４は、図１に示すように、所定の誘電率εの第１誘電体２０６に鋳込まれて構成されている。すなわち、アンテナ２０４を取り巻く空間が、誘電率εの第１誘電体２０６で満たされていることとなる。なお、アンテナ２０４は、誘電体２０６の誘電率εや、要求される仕様に応じて設計されるものであり、特定の形状や大きさに限定されるものではない。

また、本実施形態に係る高周波信号伝送ケーブル３００は、ミリ波を伝送する誘電体伝送路３０２を備えている。さらに、誘電体伝送路３０２を形成する誘電体は、上記伝送コネクタ２００の誘電体２０６の誘電率εと同じ誘電率の材料で形成されている。

伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００とが接合された場合、同じ誘電率εの誘電体２０６および誘電体伝送路３０２が密着することとなる。この結果、アンテナ２０４から放射されたミリ波は、誘電体２０６および誘電体伝送路３０２で形成される高周波信号伝送路を伝送することとなる。すなわち、アンテナ２０４から放射されたミリ波は、誘電率εの誘電体２０６を介して、誘電率εの誘電体伝送路３０２へ入射される。このとき、誘電体２０６と誘電体伝送路３０２の誘電率が同じであるため、誘電体２０６と誘電体伝送路３０２との接触面における界面反射を防止することができる。

以上のように、アンテナ２０４が鋳込まれた誘電体２０６、および伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２を構成する誘電体の誘電率を同じにすることにより、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接合部におけるミリ波の入力信号の減衰を抑制できる。また、伝送ケーブル３００の出射面においても同様の効果が得られる。伝送ケーブル３００の出射側にも同様の伝送ケーブル３００が接続される。この結果、伝送ケーブル３００の出射側は、同じ誘電率εの誘電体２０６および誘電体伝送路３０２が密着することとなる。すなわち、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２で伝送されたミリ波は、誘電体伝送路３０２と同じ誘電率εの誘電体２０６へ入射される。これにより、伝送ケーブル３００の出射側と伝送コネクタ２００との接合部におけるミリ波の入力信号の減衰を抑制できる。

なお、伝送ケーブル３００における伝送効率を考慮した場合、誘電体２０６および誘電体伝送路３０２を構成する誘電体を、ポリプロピレン系の材料で形成することが好ましい。ポリプロピレン系の材料の場合、誘電体損失が０．０１〜０．００１であるため、伝送損失が低い伝送路を実現することができるためである。この場合、誘電率εは、約２．２〜２．６となる。もちろん、誘電体２０６および誘電体伝送路３０２を構成する誘電体を形成する材料や誘電率εはこれらに限定されるものではない。例えば、要求される仕様や価格などに応じて種々の材料や誘電率の誘電体を利用することも当然に可能である。

このように、本実施形態に係る高周波信号伝送コネクタ２００では、ミリ波を放射するアンテナ２０４が誘電体２０６に鋳込まれているため、アンテナ２０４を取り囲む空間を誘電体２０６で満たすことができる。また、誘電体２０６の誘電率を、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２を構成する誘電体の誘電率と同じにすることにより、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接合面におけるミリ波の界面反射を防止することができる。すなわち、本実施形態に係る高周波信号伝送システムにおいては、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００の接合面におけるミリ波の減衰を抑制することができる。この結果、本実施形態に係る高周波信号伝送システムを利用することにより、高周波信号を利用した高速で大容量の信号伝送を実現することが可能となる。

＜３．変形例＞
本実施形態に係る高周波信号伝送システムは、伝送コネクタ２００のアンテナ２０４を鋳込んだ誘電体２０６と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２を構成する誘電体と、の誘電率を同一にすることで、上記特徴を有することができる。ここで、本実施形態に係る高周波信号伝送システムは、上記構成に加えて、さらに種々の構成を備えることにより、上記特徴を有した上で、より高速で大容量の信号を伝送することも可能である。以下、上記実施形態に係る高周波信号伝送システムにおける信号伝送効率をさらに向上させることが可能な変形例について説明する。

［３−１．変形例１（接合部に緩衝材を備えることにより伝送効率を向上させる例）］
上述したように、本実施形態に係る高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接合面におけるミリ波の減衰を抑制することができる。ここで、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接合面におけるミリ波の減衰をさらに抑制するには、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接着面の密着性がより高い方が望ましい。そこで、変形例１の高周波信号伝送システムは、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接合面の密着性を向上させることにより、信号伝送効率をさらに向上させることを可能とする。

図２は、変形例１の高周波信号伝送システムの概略構成を示す説明図である。図２に示すように、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接合面には、緩衝材４００が設けられる。緩衝材４００は、伝送コネクタ２００の誘電体２０６と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２と、の接合面の密着性を向上させることを目的として備えられる。したがって、緩衝材４００は、伝送コネクタ２００の誘電体２０６と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２と、の接合面の隙間を埋めることが可能な弾性体で形成されることが望ましい。

また、アンテナ２０４から放射されたミリ波は、伝送コネクタ２００の誘電体２０６から、緩衝材４００を介して、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２へ入射される。よって、伝送コネクタ２００の誘電体２０６と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２と、の接合面におけるミリ波の減衰を抑制するために、緩衝材４００は、誘電体２０６および誘電体伝送路３０２を構成する誘電体の誘電率と同じ誘電率の材料で形成される。

例えば、緩衝材４００は、伝送コネクタ２００の誘電体２０６および伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２を構成する誘電体と同様に、誘電率εが２．２〜２．６のポリプロピレン系の材料で形成されてもよい。もちろん、緩衝材４００を形成する材料や誘電率εはこれらに限定されるものではない。すなわち、要求される仕様や価格などに応じて決定される誘電体２０６および誘電体伝送路３０２を構成する誘電体の材質や誘電率に応じて適切な緩衝材４００を適用することができる。

また、緩衝材４００は、伝送コネクタ２００の誘電体２０６に備えられても、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２に備えられても、誘電体２０６および誘電体伝送路３０２の両方に備えられてもよい。

以上のように、変形例１の高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００の誘電体２０６および伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２が、緩衝材４００を介して接合される。これにより、伝送コネクタ２００の誘電体２０６と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２との接合面の密着性を向上させることができる。また、緩衝材４００の誘電率を、伝送コネクタ２００の誘電体２０６および伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２を構成する誘電体の誘電率と略同一にすることにより、接合面におけるミリ波の減衰を抑制することもできる。この結果、変形例１の高周波信号伝送システムを利用することにより、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００間のミリ波の伝送効率を向上させることができ、高速で大容量の信号を伝送することが可能となる。

［３−２．変形例２（接合部に嵌合構造を備えることにより伝送効率を向上させる例）］
上記変形例１の高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００を、緩衝材４００を介して接合させることにより、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接合面の密着性を向上させた。ここで、誘電体２０６と誘電体伝送路３０２との密着性を向上させることができても、接合時における誘電体２０６および誘電体伝送路３０２の位置精度が悪ければ伝送効率が低下してしまうおそれがある。そこで、変形例２の高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００が嵌合構造を備えることにより、接合時における誘電体２０６および誘電体伝送路の位置精度を向上させ、信号伝送効率をさらに向上させることを可能とする。

図３は、変形例２の高周波信号伝送システムにおいて、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００に備えられる嵌合構造の概略構成を示す説明図である。図３に示すように、伝送コネクタ２００には第１嵌合部２１０が形成され、伝送ケーブル３００には第２嵌合部３０４が形成されている。

図４は、変形例２の高周波信号伝送システムにおいて、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００とが接合される際の様子を示す説明図である。図４に示すように、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００とが接続される際には、第１嵌合部２１０と第２嵌合部３０４が勘合される。このように、第１嵌合部２１０と第２嵌合部３０４とを嵌合させることにより、誘電体２０６および誘電体伝送路３０２が精度良く密着することができる。この結果、伝送コネクタ２００から伝送ケーブル３００へ伝送するミリ波の伝送効率をより向上させることができる。

なお、第１嵌合部２１０および第２嵌合部３０４は、特定の形状や大きさに限定されるものではない。すなわち、第１嵌合部２１０および第２嵌合部３０４は、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００が接合される際に相互に嵌合され、誘電体２０６および誘電体伝送路３０２を位置決めすることができるものであればよい。例えば、図３および図４に示したように、第１嵌合部２１０および第２嵌合部３０４を開口面積の異なるフランジ形状とすることにより、第１嵌合部２１０および第２嵌合部３０４を相互に嵌合させることができる。したがって、第１嵌合部２１０および第２嵌合部３０４は、相互に勘合されることにより誘電体２０６と誘電体伝送路３０２とを精度良く密着させることができれば、特定の形状や大きさに限定されるものではない。

以上のように、変形例２の高周波信号伝送システムでは、第１嵌合部２１０および第２嵌合部３０４が勘合されることにより、伝送コネクタ２００の誘電体２０６および伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２を正確な位置で密着させることができる。これにより、伝送コネクタ２００の誘電体２０６と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２との接合面におけるミリ波の減衰を抑制することもできる。この結果、変形例２の高周波信号伝送システムを利用することにより、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００間のミリ波の伝送効率を向上させることができ、高速で大容量の信号を伝送することが可能となる。なお、変形例２の伝送コネクタ２００および／または伝送ケーブル３００に、上記変形例１で説明した緩衝材４００を備えさせることも当然に可能である。これにより、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００間のミリ波の伝送効率をより向上させることができる。

［３−３．変形例３（伝送経路を複数備える高周波信号伝送ケーブル３００の例）］
上記実施形態では、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００ともに、１の高周波信号伝送路を備える例について説明した。以下に説明する変形例３の高周波信号伝送システムは、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００が複数の高周波信号伝送路を備えることにより、伝送するデータの容量を増加させることを可能とする。

図５は、変形例３の高周波信号伝送システムにおける伝送コネクタ２００の概略構成を示す説明図である。図５に示すように、伝送コネクタ２００は、２つの誘電体２０６ａおよび２０６ｂを備えている。また、各誘電体２０６ａおよび２０６ｂには、それぞれミリ波を放射するアンテナ２０４が鋳込まれている。

また、図５では伝送コネクタ２００のみを示したが、伝送コネクタ２００と接続される伝送ケーブル３００も同様に２つの誘電体伝送路３０２を備えている。すなわち、図５に示す高周波信号伝送システムは、２つの高周波信号伝送路を利用することにより、データの転送容量を増加させることができる。

また、伝送コネクタ２００が備える誘電体２０６の数は、２つに限定されるものではない。図６は、変形例３の高周波信号伝送システムにおける伝送コネクタ２００の別の概略構成を示す説明図である。図６に示す例では、伝送コネクタ２００は、４つの誘電体２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃおよび２０６ｄを備えている。また、各誘電体２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃおよび２０６ｄには、それぞれミリ波を放射するアンテナ２０４が鋳込まれている。

すなわち、図６に示す高周波信号伝送システムは、４つの高周波信号伝送路を利用することにより、図５に示した高周波信号伝送システムよりも、データの転送容量をさらに増加させることができる。このように、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００に備えられる高周波信号伝送路の数は特定の数に限定されるものではない。すなわち、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００の誘電体の誘電率を略同一とし、伝送コネクタ２００の誘電体２０６にアンテナ２０４を鋳込んだ構造であれば良く、高周波信号伝送路の数は、要求される仕様や価格などに応じて適宜選択することができる。

また、変形例３の高周波信号伝送システムは、従来の電気信号の伝送経路を併用することもできる。図７は、変形例３の高周波信号伝送システムにおける伝送コネクタ２００の別の概略構成を示す説明図である。図７に示す例では、伝送コネクタ２００は、２つの誘電体２０６ａおよび２０６ｂを備えている。また、各誘電体２０６ａおよび２０６ｂには、それぞれミリ波を放射するアンテナ２０４が鋳込まれている。さらに、伝送コネクタ２００は、電気信号の伝送用端子２１２を備えている。

また、図７では伝送コネクタ２００のみを示したが、伝送コネクタ２００と接続される伝送ケーブル３００も同様に２つの誘電体から形成された伝送路を備えている。さらに、伝送ケーブル３００は、伝送コネクタ２００の電気信号の伝送用端子２１２と接続される電気信号の伝送用経路を備えている。すなわち、図７に示す高周波信号伝送システムは、２つの誘電体伝送路とともに従来の電気信号伝送路を利用することにより、データの転送容量を増加させるとともに、転送するデータの種類や容量に応じて伝送方式を選択することもできる。

なお、図７に示した電気信号の伝送用端子２１２は、変形例３の特徴の１つを説明する上での一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、伝送用端子２１２の形状、ピン数、伝送端子の規格などは特定のものに限定されるものではない。また、変形例３の高周波信号伝送システムは、電気信号の伝送方式のみでなく、例えば、光信号の通信経路を併用することも可能である。

以上のように、変形例３の高周波信号伝送システムは、上記実施形態で説明した高周波信号伝送路を複数備えることにより、伝送するデータ容量を増加させることができる。また、変形例３の高周波信号伝送システムは、上記実施形態で説明した高周波信号伝送路による高周波信号の伝送に加えて、従来の電気信号の伝送方式等も併用することもできる。これにより、データの転送容量を増加させるとともに、転送するデータの種類や容量に応じて伝送方式を選択することもできる。この結果、変形例３の高周波信号伝送システムを利用することにより、高周波信号を利用した高速で大容量の信号伝送を実現することが可能となる。

［３−４．変形例４（電波吸収部材２１４を備えることにより反射波を抑制する例）］
上述したように、本実施形態に係る高周波信号伝送システムでは、アンテナ２０４から放射されたミリ波が、伝送コネクタ２００の誘電体２０６を介して伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２へ入射する。しかし、通常アンテナ２０４から放射されたミリ波は、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２に直接入射するものばかりでなく、伝送コネクタ２００の誘電体２０６の所定の面で反射された後に伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２に入射するものもある。このような反射波は、いわゆるゴースト現象などといった問題の原因となるおそれがあり、データの転送品質上好ましくない。変形例４の高周波信号伝送システムは、このような問題点を解消することができる。具体的には、変形例４の高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００が誘電体２０６の所定の面に電波吸収部材２１４を備えることにより、反射波による伝送品質の低下を抑制することを可能とする。

図８は、変形例４の高周波信号伝送システムの概略構成を示す説明図である。図８に示すように、伝送コネクタ２００は、誘電体２０６の一面に電波吸収部材２１４を備えている。なお、電波吸収部材２１４は、例えば、フェライト系の磁性材料や、ポリエーテルなどの高分子材料などを用いることができるが、アンテナ２０４から放射されたミリ波の吸収が可能なものであれば、特定の材料に限定されるものではない。

図８に示したような構成により、アンテナ２０４から放射されたミリ波のうち、電波吸収部材２１４の方向へ放射されたミリ波は、電波吸収部材２１４に吸収される。すなわち、電波吸収部材２１４が備えられた面におけるミリ波の反射を防止することができる。この結果、反射波の影響で発生するゴースト現象などを軽減することができ、伝送品質の低下を抑制することが可能である。

なお、図８に示した高周波信号伝送システムの構成は、変形例４の特徴の１つを説明する上での一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電波吸収部材２１４は、誘電体２０６の複数の面に備えられてもよく、電波吸収部材２１４の大きさや位置は、図８に示した例に限定されるものではない。

［３−５．変形例５（ＩＣチップ５００に記録されたデータを伝送する場合の例）］
上記実施形態で説明した高周波信号伝送システムの伝送コネクタ２００は、上記実施形態を説明する上での一例であり、伝送コネクタ２００の構成や形状等は、伝送するデータの容量や接続される電子機器の種類などに応じて種々の応用が可能である。以下では、ＩＣチップに記録されたデータの転送に応用することが可能な、変形例５の高周波信号伝送システムについて説明する。

図９は、変形例５の高周波信号伝送システムの概略構成を示す説明図である。なお、図９は、ＩＣチップ５００に記録されているデータを、誘電体を介して別の電子機器などに伝送する場合の高周波信号伝送システムの構成例である。

図９に示すように、アンテナ２０４は、配線基板５０４上に備えられるＩＣチップ５００上に設置されている。また、ＩＣチップ５００およびアンテナ２０４は、ＩＣパッケージ５０２に埋め込まれている。ＩＣパッケージ５０２は、例えば、樹脂材料などから形成され、モールディング加工によりＩＣチップ５００およびアンテナ２０４を内包することができる。また、ＩＣパッケージ５０２には、所定の誘電率の誘電体で形成された誘電体伝送路５０６が接続されている。この誘電体伝送路５０６は、伝送コネクタ２００まで伸びて形成され、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接続時においては、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２と接触される。

ここで、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２の誘電率と、伝送コネクタ２００の誘電体伝送路５０６の誘電率と、ＩＣパッケージ５０２の誘電率と、を略同一にすることにより、アンテナ２０４から放射されたミリ波を効率よく伝送することができる。すなわち、ＩＣパッケージ５０２の誘電率と誘電体伝送路５０６の誘電率が略同一であるため、ＩＣパッケージ５０２と誘電体伝送路５０６との接触面におけるミリ波の減衰を抑制することができる。また、誘電体伝送路５０６と伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２との接触面においても同様にミリ波の減衰を抑制することができる。この結果、図９に示した変形例５の高周波信号伝送システムを利用することにより、ＩＣチップ５００に記録されている大容量のデータを、ミリ波を利用して高速で効率よく伝送することが可能となる。

図１０は、ＩＣチップ５００に記録されているデータを、誘電体を介して別の電子機器などに伝送する場合の高周波信号伝送システムの別の概略構成を示す説明図である。

図１０に示す例では、配線基板５０４上に備えられるＩＣチップ５００が、ＩＣパッケージ５０２に埋め込まれている。また、アンテナ２０４は、配線基板５０４上に設置され、誘電体伝送路５０６に鋳込まれている。係る構成により、アンテナ２０４から放射されたミリ波は、誘電体伝送路５０６を伝送された後、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２へ伝送される。ここで、上記例と同様に、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２の誘電率と、伝送コネクタ２００の誘電体伝送路５０６の誘電率と、を略同一にすることにより、アンテナ２０４から放射されたミリ波を効率よく伝送することができる。すなわち、誘電体伝送路５０６と伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２との接触面におけるミリ波の減衰を抑制することができる。この結果、図１０に示した変形例５の高周波信号伝送システムを利用することにより、ＩＣチップ５００に記録されている大容量のデータを、ミリ波を利用して高速で効率よく伝送することが可能となる。

＜４．まとめ＞
以上説明したように、本実施形態に係る高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００に備えられるアンテナ２０４が誘電体２０６に鋳込まれている。また、当該誘電体２０６の誘電率と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２を構成する誘電体の誘電率が略同一として構成されている。これにより、アンテナ２０４から放射されたミリ波が、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接触面において減衰することを抑制することができる。また、本実施形態に係る高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００の誘電体２０６と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２と、の接触面に緩衝材４００を備えることもできる。これにより、伝送コネクタ２００の誘電体２０６と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２と、が緩衝材４００を介して接続されるため、誘電体２０６と誘電体伝送路３０２との密着性を向上させることもできる。また、緩衝材４００の誘電率を、誘電体２０６および誘電体伝送路３０２を構成する誘電体の誘電率と略同一とすることにより、誘電体２０６と誘電体伝送路３０２との接触面におけるミリ波の減衰を抑制することもできる。また、本実施形態に係る高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００および伝送ケーブル３００がそれぞれ嵌合構造を備えることもできる。これにより、伝送コネクタ２００と伝送ケーブル３００との接続時における誘電体２０６および誘電体伝送路３０２の接触位置の精度をより向上させることもできる。また、本実施形態に係る高周波信号伝送システムでは、伝送コネクタ２００の誘電体２０６の所定の面に電波吸収部材２１４を備えることもできる。これにより、アンテナ２０４から放射されたミリ波の反射を抑制することができ、データの伝送品質を向上させることもできる。以上のように、本実施形態に係る高周波信号伝送システムは、高周波信号を利用した高速で大容量の信号伝送を実現することが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、高周波信号の一例として周波数帯域が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波を中心に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記構成による高周波信号伝送システムを利用することで、他の周波数帯域の高周波信号を伝送することもできる。もちろん、高周波信号の周波数帯域や、当該高周波信号を放射するアンテナの特性や仕様などは、伝送システムに要求されるデータの転送容量、転送速度、品質、コストなどに応じて適宜選択されるものである。

また、上記実施形態における誘電体の材質、誘電率、形状、大きさ等は上記例に限定されるものではない。すなわち、伝送コネクタ２００の誘電体２０６の誘電率と、伝送ケーブル３００の誘電体伝送路３０２を構成する誘電体の誘電率と、を略同一とすることで、誘電体２０６と誘電体伝送路３０２との接触面における信号減衰を抑制させることができれば、特定の誘電率に限定されるものではない。

２００ 伝送コネクタ
２０２ ＲＦ変調部
２０３ ＲＦ出力部
２０４ アンテナ
２０５ 信号線
２０６ 誘電体
２１０ 嵌合部
２１２ 電気信号の伝送用端子
２１４ 電波吸収部材
３００ 伝送ケーブル
３０２ 誘電体伝送路
３０４ 嵌合部
４００ 緩衝材
５００ ＩＣチップ
５０２ ＩＣパッケージ
５０４ 配線基板
５０６ 誘電体伝送路

Claims (20)

1. 所定の周波数帯域の高周波信号を放射するアンテナと、
   所定の第１誘電率の材料で前記アンテナを鋳込んで形成される第１誘電体と、
   を備える高周波信号伝送コネクタと；
   前記高周波信号伝送コネクタの前記第１誘電体の第１誘電率と略同一の第２誘電率の材料で形成される第２誘電体で構成される誘電体伝送路を備える、高周波信号伝送ケーブルと；
   を含み、
   前記高周波信号伝送コネクタと前記高周波信号伝送ケーブルとが接続されることにより、前記アンテナから放射された前記高周波信号が、前記第１誘電体を介して前記誘電体伝送路に伝送される高周波信号伝送路を形成する、高周波信号伝送システム。
2. 前記高周波信号伝送コネクタの前記第１誘電体と、前記高周波信号伝送ケーブルの前記誘電体伝送路と、を緩衝材を介して接続し、
   前記緩衝材の誘電率は、前記第１誘電率および前記第２誘電率と略同一である、請求項１に記載の高周波信号伝送システム。
3. 前記高周波信号伝送コネクタおよび前記高周波信号伝送ケーブルは、接続時に相互に嵌合される嵌合構造をさらに備え、
   前記高周波信号伝送コネクタおよび前記高周波信号伝送ケーブルの接続時に、前記嵌合構造が嵌合されることにより、前記第１誘電体および前記誘電体伝送路の接触面が位置決めされる、請求項２に記載の高周波信号伝送システム。
4. 前記高周波信号伝送コネクタは、前記第１誘電体の所定の面に前記アンテナから放射された高周波信号を吸収する電波吸収部材をさらに備える、請求項３に記載の高周波信号伝送システム。
5. 前記高周波信号伝送コネクタが複数の前記アンテナおよび前記第１誘電体を備え、前記高周波信号伝送ケーブルが複数の前記誘電体伝送路を備えることにより、複数の前記高周波信号伝送路を形成する、請求項１〜４のいずれかに記載の高周波信号伝送システム。
6. 前記高周波信号伝送コネクタおよび前記高周波信号ケーブルが電気信号の伝送経路をさらに備える、請求項５に記載の高周波信号伝送システム。
7. 前記高周波信号伝送コネクタおよび前記高周波信号ケーブルが光信号の伝送経路をさらに備える、請求項５に記載の高周波信号伝送システム。
8. 前記高周波信号は、周波数帯域が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波である、請求項１〜７のいずれかに記載の高周波信号伝送システム。
9. 前記第１誘電率および前記第２誘電率は、約２．２〜２．６である、請求項８に記載の高周波信号伝送システム。
10. 所定の第３誘電率の材料で形成される第３誘電体で構成される誘電体伝送路を備える高周波信号伝送ケーブルと接続され、
    所定の周波数帯域の高周波信号を放射するアンテナと、
    前記第３誘電率と略同一の第４誘電率の材料で前記アンテナを鋳込んで形成される第４誘電体と、
    を備える高周波信号伝送コネクタ。
11. 前記誘電体伝送路と接触する前記第４誘電体の面に、前記第３誘電率および前記第４誘電率と略同一の誘電率の材料で形成される緩衝材をさらに備える、請求項１０に記載の高周波信号伝送コネクタ。
12. 前記高周波信号伝送ケーブルとの接続時において、前記高周波信号伝送ケーブルに備えられる嵌合構造と嵌合され、前記誘電体伝送路と接触する前記第４誘電体の位置決めを行う嵌合構造をさらに備える、請求項１１に記載の高周波信号伝送コネクタ。
13. 前記第４誘電体の所定の面に前記アンテナから放射された高周波信号を吸収する電波吸収部材をさらに備える、請求項１２に記載の高周波信号伝送コネクタ。
14. 前記アンテナを鋳込んで形成される前記第４誘電体を複数備える、請求項１０〜１３のいずれかに記載の高周波信号伝送コネクタ。
15. 前記高周波信号は、周波数帯域が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波である、請求項１０〜１４のいずれかに記載の高周波信号伝送コネクタ。
16. 前記第３誘電率および前記第４誘電率は、約２．２〜２．６である、請求項１５に記載の高周波信号伝送コネクタ。
17. 所定の第５誘電率の材料で所定の周波数帯域の高周波信号を放射するアンテナを鋳込んで形成される第５誘電体を備える高周波信号伝送コネクタと接続され、
    前記第５誘電率と略同一の第６誘電率の材料で形成される第６誘電体で構成される誘電体伝送路を備える、高周波信号伝送ケーブル。
18. 前記第５誘電体と接触する前記誘電体伝送路の面に、前記第５誘電率および前記第６誘電率と略同一の誘電率の材料で形成される緩衝材をさらに備える、請求項１７に記載の高周波信号伝送ケーブル。
19. 前記高周波信号伝送コネクタとの接続時において、前記高周波信号伝送コネクタに備えられる嵌合構造と嵌合され、前記第５誘電体と接触する前記誘電体伝送路の位置決めを行う嵌合構造をさらに備える、請求項１８に記載の高周波信号伝送ケーブル。
20. 前記第５誘電率および前記第６誘電率は、約２．２〜２．６である、請求項１７〜１９のいずれかに記載の高周波信号伝送ケーブル。

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