JP2012175232A - 導波装置、通信モジュール、及び、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】部材による影響や部材に与える影響を抑えつつ、高速或いは大容量のデータ伝送を行なうことのできる技術を提供する。
【解決手段】電子機器は、中央制御部と導波装置とを備える。導波装置は、通信機能を持つ通信モジュールと、通信モジュールと高周波信号導波路との高周波信号の結合が可能に、高周波信号導波路を着脱可能な着脱部、とを備える。通信モジュールは、通信装置と、通信装置から発せられた高周波信号を高周波信号導波路に伝達させる伝達構造体、とを備える。
【選択図】図１２

Description

本明細書で開示する技術は、導波装置、通信モジュール、及び、電子機器に関する。

電子機器内において、例えば半導体集積回路間で情報のやりとりを行なう場合、典型的には、電気配線で接続して行なう。電子機器内での高速信号伝送を実現する手法として、例えばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）が知られている。しかしながら、最近のさらなる伝送データの大容量高速化に伴い、消費電力の増加、反射などによる信号歪みの影響の増加、不要輻射の増加、等が問題となる。例えば、映像信号（撮像信号を含む）やコンピュータ画像等の信号を機器内で高速（リアルタイム）に伝送する場合にＬＶＤＳでは限界に達してきている。

伝送データの高速化の問題に対応するため、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、入出力端子の増大に繋がってしまう。その結果、プリント基板やケーブル配線の複雑化や半導体チップサイズの拡大等が求められる。又、高速・大容量のデータを配線で引き回すことでいわゆる電磁界障害が問題となる。

ＬＶＤＳや配線数を増やす手法における問題は、何れも、電気配線により信号を伝送することに起因している。そこで、電気配線により信号を伝送することに起因する問題を解決する手法として、電気配線を無線化して伝送する手法が提案されている。

例えば、特開２００５−２０４２２１号公報や特開２００５−２２３４１１号公報には、筐体内の信号伝送を無線で行なうとともに、ＵＷＢ（Ultra Wide Band ）通信方式を適用することが提案されている。

特開２００５−２０４２２１号公報 特開２００５−２２３４１１号公報

しかしながら、一般的な野外（屋外）で使用されているような無線方式（無線通信手法）を適用したのでは、筐体や筐体内の部材による反射等の影響を受け、データ伝送を適正に行なうことが難しいし、電子部材への不要輻射対策等も必要になる等、解決すべき課題がある。

本開示は、部材による影響や部材に与える影響を抑えつつ、高速或いは大容量のデータ伝送を行なうことのできる技術を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様に係る導波装置は、通信機能を持つモジュールと、モジュールとの高周波信号の結合が可能に高周波信号導波路を着脱可能な着脱部、とを備える。本開示の第１の態様に係る導波装置の従属項に記載された各導波装置は、本開示の第１の態様に係る導波装置のさらなる有利な具体例を規定する。着脱部には、高周波信号導波路だけでなく、モジュールを追加して配置（実装）することもできるし、配置済みのモジュールを別のモジュールに交換する（モジュール交換と称する）こともできる。

本開示の第２の態様に係るモジュールは、本開示の第１の態様に係る導波装置の高周波信号導波路における実装部に実装可能な通信モジュールであって、通信装置と、通信装置から発せられた高周波信号を高周波信号導波路に伝達させる伝達構造体、とを備える。

本開示の第３の態様に係る電子機器は、通信機能を持つモジュールと、モジュールとの高周波信号の結合が可能に高周波信号導波路を着脱可能な着脱部と、高周波信号導波路に結合されたモジュールに基づいて構成情報を変更し、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御する制御部、とを備える。要するに、本開示の第１の態様に係る導波装置の実装領域（着脱部）に高周波信号導波路を実装してモジュール間の高周波信号の結合をとると、それまでの装置構成と状況が変わるから、それまでの構成態様のままで通信処理を行なうと、新たに接続のモジュールとの間の通信処理が不適切になる或いは新たに実装されたモジュールを適切に利用できない。そこで、モジュールの組合せ構成の変更に適合するように、各モジュールの通信処理を制御する。例えば、制御部は、新たなモジュールが高周波信号導波路に結合される前後の構成情報を管理し、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御する。例えば、あるモジュールが着脱部に配置され高周波信号導波路に近接配置される前は既設のモジュール同士でデータ伝送を行なうことで第１の機能が実現されると云う旨の構成情報を持っている。この状態において、新たなモジュールが高周波信号導波路に結合されると、その新たなモジュールとの間でもデータ伝送を行なうことが可能になり、このデータ伝送を利用することで新たな機能が実現可能であると云う旨の構成情報に変更する。そして、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御することで、新たに結合されたモジュールを利用して新たな機能を実現することができる。本開示の第３の態様に係る電子機器においては、本開示の第１の態様に係る導波装置に適用される各種の技術・手法（本開示の第１の態様に係る導波装置の従属項に記載された各導波装置の技術・手法）が同様に適用可能である。

本開示の第１の態様に係る導波装置、本開示の第２の態様に係るモジュール、及び、本開示の第３の態様に係る電子機器によれば、高周波信号導波路を介してデータ伝送を行なうことができるので、部材による影響や部材に与える影響を抑えつつ、高速或いは大容量のデータ伝送を行なうことができる。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本実施形態の導波装置を構成するに当たって、導波路及びモジュールの基本的な配置形態を決めるタイリング処理を説明する図である。 図２は、本実施形態の導波装置における通信処理に着目した機能ブロック図の基本を示す図である。 図３は、本実施形態の導波装置における中継機能の通信処理に着目した機能ブロック図である。 図４（Ａ）〜図４（Ｂ）は、比較例の信号伝送装置の信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、通信機能を有する信号処理モジュールの構成例を説明する図（その１）である。 図６（Ａ）〜図６（Ｂ）は、通信機能を有する信号処理モジュールの構成例を説明する図（その２）である。 図７（Ａ）〜図７（Ｂ）は、高周波信号導波路の固定方法の一例を説明する図である。 図８（Ａ）〜図８（Ｂ）は、高周波信号結合構造体の指向性と、高周波信号導波路との間の電磁結合度及び高周波信号の伝送方向との関係を説明する図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｂ）は、通信網への対応手法を説明する図である。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｂ）は、マルチレーンへの対応の第１例（横置き）を説明する図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｂ）は、マルチレーンへの対応の第２例（縦積み）を説明する図である。 図１２は、本実施形態の信号伝送装置が適用される実施例１の電子機器の全体概要を示した平面図である。 図１３は、本実施形態の信号伝送装置が適用される実施例２の電子機器の全体概要を示した平面図である。 図１４は、本実施形態の信号伝送装置が適用される実施例３の導波装置を説明する図であり、電子機器の全体概要を示した平面図である。 図１５は、本実施形態の信号伝送装置が適用される実施例４の導波装置を説明する図（一部分の斜視図）である。

以下、図面を参照して、本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。各機能要素について形態別に区別する際にはアルファベット或いは“_n”（ｎは数字）或いはこれらの組合せの参照子を付して記載し、特に区別しないで説明する際にはこの参照子を割愛して記載する。図面においても同様である。

説明は以下の順序で行なう。
１．全体概要
２．導波装置の基本構成
タイリング
通信処理系統：基本
ミリ波信号伝送路
接続と動作
通信処理系統：中継
比較例
３．信号処理モジュール
矩形・三角形・六角形、高周波信号導波路の固定方法、指向性
４．通信網への対応
５．マルチレーンへの対応：並設、積層
６．具体的な適用例
実施例１：モジュールを正四角形状且つ２次元状に配置
実施例２：モジュールを正四角形状且つ２次元状に配置＋中継モジュール
実施例３：モジュールを正三角形状且つ２次元状に配置
実施例４：モジュールを正四角形状且つ３次元状に配置

＜全体概要＞
［導波装置、電子機器、モジュール］
先ず、基本的な事項について以下に説明する。本明細書で開示する導波装置、導波装置に搭載されるモジュール、導波装置の製造方法、導波装置を使用した電子機器においては、例えば、誘電体或いは磁性体で構成された高周波信号導波路を筺体内に配置しておき、通信機能を有する信号処理モジュールを高周波信号導波路に実装することで、高周波信号導波路を伝わる高周波信号の通信を確立する。高周波信号導波路を所定位置に配置し、その際には、モジュールの実装部を設けておく。そして、通信装置を具備するモジュールを実装部に実装して伝送網や電子機器等を構成する。

こうすることで、高速のデータ伝送を、マルチパス、伝送劣化、不要輻射等を少なくして機器内通信或いは機器間通信を実現する。通信機能を有する信号処理モジュールを高周波信号導波路に追加実装することで、機能拡張等の構成変更に伴う設計変更、基板面積の増大、コストアップ等の負担なく行なうことができる。つまり、ミリ波等の電磁波を低損失で伝送できる高周波信号導波路を機器内に配置しておき、必要に応じて通信機能を持つ信号処理モジュールを置くことで、高周波信号導波路内を通してミリ波等の電磁波を伝えることにより、既設の信号処理モジュールと追加された信号処理モジュールとの間でのデータ転送を実現する。機能追加等の構成変更によるメインボード等の設計変更を行なうことなく、信号処理モジュールを追加できる。

電気配線の接続に対して、高周波信号導波路とカップラ（高周波信号の伝達機能を持つ伝達構造体）の配置は、電気配線のコネクタのようにピン配置や接触位置を特定するのもではなく、相当程度（数ミリメートル〜数センチメートル）の誤差を許容できる。無線接続に対して、電磁波の損失を低くできるので、送信器の電力を低くでき、受信側の構成を簡略化できるし、機器外からの電波の干渉や、逆に、機器外への放射を抑圧することもできる。

伝送対象信号を高周波信号に変換して伝送するので、高速伝送が可能となるし、高周波信号導波路を使用することで、カップリングが良く、ロスが小さいため消費電力が小さい。高周波信号の伝送機能を持つ高周波信号導波路に近接或いは接触させて信号処理モジュールを配置させればよく、送受信の接続が簡単であるし、広い範囲で接続が可能である。高周波信号導波路として、入手の容易なプラスチックを使用することもでき導波装置及び電子機器を安価に構成できる。高周波信号導波路に高周波信号が閉じ込められるため、マルチパスの影響が小さいしＥＭＣの問題も小さい。

信号処理モジュールを交換自在な導波装置を電子機器に設ければ、構成要素が可換なので、ミリ波送受信機と接続した任意回路の交換や拡張が可能となる。例えば、１レーンの導波路でマルチ伝送可能も可能であるから、同一面積に対する伝送容量の効率が向上する。導波装置をなす高周波信号導波路の配置形態は平面状に限らず立体状でもよく、又、高周波信号導波路として透明な部材を使用することもでき、３次元構造や透明な伝送構造など等、設計の選択肢を広げることができる。

例えば、一般的な電気配線での接続（金属配線接続）の場合、伝送媒体との繋がりはパッド等により高精度で固定されている。この場合、特性により通信可能容量が制限される。入出力機構の増加に伴う面積やコスト増加の問題から更なる複線化には難ある。又、個別のチップやモジュールに応じて配線を設計する必要があり、手間が掛かる。一方、野外に適用される無線接続の場合、伝送媒体との繋がりはアンテナで位置関係は自由である。しかしながら、空間を電波が伝送するので伝搬損失は大きく、通信範囲が制限される。又、このような無線伝送をそのまま機器内通信に適用すると、個別の筐体形状に伝搬状況が依存し、伝送状態の見積もりに手間がかる。又、不要輻射対策が必要となるし、相互干渉の問題から複線化に難がある等、解決すべき事項がある。

これに対して、本実施形態の導波装置では、通信装置と高周波信号導波路は、接続部分に特別な機構を持つ必要がない、或いは、単純な機構のみでよく、大容量通信が可能である。この点を利用して、高周波信号の通信装置の任意の着脱が可能となり、通信装置の組合せを可換なネットワークを構成することができる。

例えば、誘電体素材や磁性体素材で構成されている高周波信号導波路を使用することで、伝送損失は自由空間の場合よりも小さくできる。又、高周波信号を高周波信号導波路内に閉じ込めて伝送することができるから、機器内の部材による反射や不要輻射等の問題は改善され、複線化（マルチレーン化）も容易に可能となる。一般的な通信と同様に、時分割多重や周波数分割多重（単一導波路内に複数周波数を伝搬）を適用することもできるので、伝送容量の効率が向上する。高周波信号導波路の配置形態は、一定パターンの形態とすることで、ネットワーク構成の簡易設計が可能になる。

例えば、本開示の第１の態様に係る導波装置と対応する本実施形態の導波装置においては、通信機能を持つモジュールを予め定められた位置に配置する。その際には、高周波信号導波路を着脱可能な着脱部（以下ではモジュール実装領域或いは実装部と称することもある）を設けておく。着脱部はモジュール自体も着脱可能な構成であるとよい。本開示の第３の態様に係る電子機器と対応する本実施形態の導波装置においては、高周波信号導波路に結合されたモジュールに基づいて構成情報を変更し、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御する制御部を備える。導波装置が制御部を備えない場合の対応である。制御部については詳しくは後述するが、例えば、モジュールの組合せ構成が変更されたことを認識すると、変更後のモジュールの組合せ構成に適合した各モジュール間でデータ伝送が行なわれるように制御する。導波装置の着脱部にモジュールを実装し（交換を含む）、又、高周波信号導波路で高周波信号の結合をとると、それ以前に対して装置構成が変更されるので、モジュールの組合せ構成の変更に適合するように、各モジュールの通信処理を制御する。高周波信号導波路は、例えば、一体ものを使用することに限らず、複数の導波路を組み合わせて高周波信号導波路の全体を構成することもできる。

好ましくは、着脱部を複数箇所に設ける。こうすることで、様々な装置構成の変更に対応することができる。

高周波信号導波路を構成する場合、例えば、一体ものにすることに限らず、複数の導波路を組み合わせて高周波信号導波路の全体を構成する、つまり１つの着脱部に、複数の高周波信号導波路を結合させることも可能である。後者は要するに、積み木のようにして、複数の導波路を組み合わせて高周波信号導波路の全体を構成する形態である。複数の導波路を組み合わせて高周波信号導波路の全体を構成する場合、各部材は、導波路やモジュールのサイズ或いは配置形態等に対応したサイズ或いは形状のものを使用する。ここで、本実施形態の導波装置においては、好適には、通信網を構成可能であるのがよい。通信網を構成する場合には、好適には、着脱部では、高周波信号が分断されるのがよい。例えば、着脱部に複数の高周波信号導波路を結合させて（複数の導波路を組み合わせて）高周波信号導波路の全体を構成する場合であれば、着脱部では複数の高周波信号導波路を非接触とすることで伝送路を分断し、高周波信号が分断されるようにすればよい。一体ものの高周波信号導波路の場合には、着脱部の部分を刳り抜いて伝送路を分断し、高周波信号が分断されるようにすればよい。

尚、着脱部の部分で高周波信号が分断されるようにすると、通信網を構成するのに都合がよいが、そのままでは隣接する着脱部を越えてのデータ伝送ができなくなる。この対策としては、高周波信号導波路が分断される（複数の高周波信号導波路が結合されているが非接触である、或いは、一体ものの高周波信号導波路の着脱部の部分を刳り抜いて伝送路を分断した）着脱部には、データの中継機能を持つ中継モジュールを実装すればよい。通常の通信機能を持つモジュールが実装されている着脱部では、そのモジュールが中継モジュールの機能を担当すればよい。因みに、中継モジュールが制御部の機能も担当すると好適である。

高周波信号導波路は、着脱部に繋がる導波路（伝送路）が１つに限らず複数の独立した伝送路が設けられていてもよい（いわゆるマルチレーンにする）。複数の独立した伝送路を成す各部材は、誘電体素材や磁性体素材の何れで構成してもよい。マルチレーンにする場合、複数の独立した伝送路は、伝送路を成す部材を並設（横置きに）してもよいし、伝送路を成す部材を積層（縦積みに）してもよい。並設する場合、各レーン（各伝送路）には、個別の伝達構造体（カプラ）にて高周波信号を結合させる、つまり、複数カプラ単一層複数レーンの構成となる。一方、積層する場合、１つの伝達構造体（カプラ）にて、端（最上層或いは最下層：通常は最上層）のレーン（各伝送路）に高周波信号を結合させる、つまり、単一カプラ複数層単一レーンの構成となり、高さの影響のなさから同一高さでの縦積みとすることができる。

ここで、並設する場合は、誘電率や透磁率の配列順は特に問わない。場合によっては、同じ誘電率や誘電率の部材を並べてもよい。但し、単純に誘電体素材同士或いは磁性体同士を隣接させると、誘電率や透磁率の大きなレーンから誘電率や透磁率の小さなレーン側へは高周波信号の漏れ込みを無視できるが（前提として全反射されるとする）、誘電率や透磁率の等しい或いは小さなレーンから誘電率や透磁率の大きなレーン側へ高周波信号の漏れ込みが起こる。この対策としては、例えば、隣接する伝送路を成す部材の間には、その何れよりも誘電率や透磁率が小さい部材を配するのが好適である。こうすることで、各レーンを成す部材の誘電率或いは透磁率が同じであるか異かに関わらず、何れのレーンでも全反射させることができ、各レーンの高周波信号導波路内に高周波信号を閉じ込めて伝送することができる。もちろん、誘電率や透磁率の大小関係に関係なく誘電体素材や磁性体素材を用いて、それらを並べてマルチレーンにすることもできる。但しこの場合、単純に誘電体素材同士或いは磁性体同士を隣接させると、隣接レーンへの漏れ込みが起こるので、境界には遮蔽効果を持つ金属材等の遮蔽部材を配置するとよい。こうすることで、誘電率或いは透磁率が同じであるか異なるかに関わらず、各レーンの高周波信号導波路内に高周波信号を閉じ込めて伝送することができる。

一方、積層する場合は、誘電率或いは透磁率の大小を互いに異ならせ、又、隣接する伝送路を成す部材の境界には、その両側の何れとも異なる誘電率或いは透磁率の壁層（境界層）を配するのが好適である。例えば、壁層には、その両側の何れよりも誘電率或いは透磁率が大きい部材を配する。高周波信号結合構造体は例えば、誘電率或いは透磁率の最も大きい側に配する。つまり、隣接する伝送路を成す部材のうちの誘電率或いは透磁率が最大のものとモジュールとの間で高周波信号の結合をとる。そして、壁層の一部に開口部を設けて隣接レーンとの高周波信号の結合箇所とする。もちろん、積層する場合も、レーンを成す部材の境界に、遮蔽効果を持つ金属材等の遮蔽部材を配置して壁層（境界層）としてもよい。何れにしても、誘電率や透磁率の差を利用して、各層（レーン）での周波数と寸法（厚みと幅）の適合性に差をつけることで、主に伝送する周波数を層ごとに変える。完全な分離にはならないが複数の搬送波の良好な同時伝送を実現できる。

高周波信号導波路（換言するとモジュールの配置）が成す平面形状或いは立体形状は予め決めておくとよい。こうすることで、互換性を担保できる。又、複数の導波路を組み合わせて高周波信号導波路の全体を構成する場合に、それを構成する部品の形状も一定のものとすることができる。高周波信号導波路を成す伝送路の部材の寸法が変更になる場合でも、ある程度の互換性を担保できる。例えば、平面形状或いは立体形状を成す基本形状は、正三角形、正四方形、正六角形の何れかにするよとい。こうすることで、基本形状を一単位として、或いは基本形状に対して相似形の二次形状を一単位として、高周波信号導波路の長さを調整することができる。これらの場合、多角形の辺の位置に配される高周波信号導波路の長さを揃えることができ、伝送特性の把握が容易になる。

本実施形態の導波装置においては、好ましくは、高周波信号を高周波信号導波路に結合させる伝達構造体を具備したモジュール間が高周波信号導波路で高周波信号の結合がとられると、伝達構造体及び高周波信号導波路を介して、各実装済みのモジュールの間でデータ伝送を可能にする。

本実施形態の導波装置においては、好ましくは、高周波信号導波路に結合されたモジュールに基づいて構成情報を変更し、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御する制御部を備えるとよい。或いは、当該制御部を導波装置外（電子機器内）に配置しておき、その制御の元で通信機能を有するモジュールが制御されるようにしてもよい。例えば、制御部は、通信機能を有するモジュールの組合せ構成が変更されたことを認識すると、変更後の組合せ構成に適合したモジュール間でデータ伝送が行なわれるように制御する。制御部は、例えば、新たなモジュールが高周波信号導波路に結合される前後の構成情報を管理し、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御する。例えば、あるモジュールが着脱部に配置され高周波信号導波路に結合される前は既設のモジュール同士でデータ伝送を行なうことで第１の機能が実現されると云う旨の構成情報を持っている。この状態において、新たなモジュールが着脱部に配置され高周波信号導波路に結合されると、その新たなモジュールとの間でもデータ伝送を行なうことが可能になり、このデータ伝送を利用することで新たな機能が実現可能であると云う旨の構成情報に変更する。そして、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御することで、新たに結合されたモジュールを利用して新たな機能を実現することができる。

制御部は、通信機能を有するモジュールが高周波信号導波路の何れの位置に配置されているかを検知するとよい。或いは、制御部は、高周波信号導波路と結合されたものが、通信機能を有するモジュールであるのか否かを検知するとよい。好ましくは、モジュールの実装されている位置や何が実装されているかも認識する。好適には、モジュール実装領域に異物が置かれたか否かも認識するとよい。これらの実現には、予め規則を決めておくことで対処すればよい。

［信号伝送装置、信号伝送方法］
データ伝送を行なうための通信装置に関しては以下のようにする。本実施形態においては、伝送対象信号を電波の周波数帯の高周波信号にして送信する送信装置と、送信装置から送信された伝送対象信号の高周波信号を受信する受信装置とを備える。周波数分割多重や時間分割多重を適用してもよい。送信装置と受信装置との間では、高周波信号導波路を介して高周波信号を伝送する。詳しくは、送信装置と受信装置とが予め定められた位置に配置されたとき、送信装置と受信装置との間に、高周波信号を結合する高周波信号導波路が配置されるようにする。こうすることで、送信装置と受信装置との間では、伝送対象信号を高周波信号に変換してから、高周波信号を高周波信号導波路を介して伝送することができる。伝送対象信号を高周波信号として送信する送信装置（送信側の通信装置）と、送信装置から送信された高周波信号を受信して伝送対象信号を再生する受信装置（受信側の通信装置）とで伝送対象信号用の信号伝送装置が構成される。

送信装置や受信装置は電子機器に設けられる。各電子機器に送信装置と受信装置の双方を設ければ双方向通信に対応できる。電子機器同士を予め定められた位置で装着して、両者間で信号伝送を行なうこともできる。

信号伝送装置は、各種の伝送対象信号の内、高速性や大容量性が求められる信号のみを電波の周波数帯の高周波信号への変換対象とし、その他の低速・小容量で十分なものや電源等直流と見なせる信号に関しては変換対象としない態様としてもよいし、更にはその他の低速・小容量で十分なものも電波の周波数帯の高周波信号への変換対象に含めてもよい。電源についても電力供給装置と電力受取装置とにより高周波信号導波路を介して伝送するとよりよい。即ち、高速性や大容量性が求められる信号の他に、その他の低速・小容量で十分なものを高周波信号に変換して伝送してもよく、ワイヤレス給電を適用して電源（電力）も含む全ての信号を高周波信号導波路を介して伝送すれば更によい。電波の周波数帯の高周波信号での伝送の対象としない信号については、従前のように電気配線で行なう。電波の周波数帯の高周波信号に変換する前の元の伝送対象の電気信号を纏めてベースバンド信号と称する。

因みに、ワイヤレス給電を行なう場合には、電力伝送と信号伝送とをそれぞれ異なる信号で行なえばよく、その限りにおいて電力伝送信号の周波数と信号伝送用の搬送信号の周波数とを異ならせてもよいし同じにしてもよい。但し、電力伝送信号によるノイズ等の影響を防止する観点では、好ましくは、電力伝送信号の周波数と信号伝送用の搬送信号の周波数とを異ならせる。電力伝送信号の周波数が情報の無線通信に使用する周波数帯域と重なっていなければよく、その限りにおいて種々の周波数を使用してよい。又、適用できる変調方式には制限があるが、電力伝送効率の低下が許容される場合には、信号伝送と電力伝送の各搬送波を共通にしてもよい（この場合、電力伝送信号の周波数と信号伝送用の搬送信号の周波数とは同じになる）。

信号伝送に電波の周波数帯の高周波信号を使用すれば、電気配線や光を使用する場合の問題は起きない。即ち、信号伝送を、電気配線や光によらずに電波の周波数帯の高周波信号を利用すれば、無線通信技術を適用でき、電気配線を使用する場合の難点を解消できるし、光を利用する場合よりも簡単かつ安価な構成で信号インタフェースを構築できる。サイズ・コストの面で、光を利用する場合よりも有利である。好ましくは、本実施形態においては、信号伝送は、ミリ波帯（波長が１〜１０ミリメートル）の搬送周波数を主に使用するのが好適である。但し、ミリ波帯に限らず、より波長の短い例えばサブミリ波帯（波長が０．１〜１ミリメートル）やより波長の長いセンチ波帯（波長が１〜１０センチメートル）等、ミリ波帯近傍の搬送周波数を使用する場合にも適用可能である。例えば、サブミリ波帯〜ミリ波帯、ミリ波帯〜センチ波帯、或いはサブミリ波帯〜ミリ波帯〜センチ波帯を使用してよい。信号伝送にミリ波帯或いはその近傍を使用すれば、他の電気配線に対して妨害を与えずに済み、電気配線（例えばフレキシブルプリント配線）を信号伝送に使ったときのようなＥＭＣ対策の必要性が低くなる。ミリ波帯或いはその近傍を使用すれば、電気配線（例えばフレキシブルプリント配線）を使ったときよりもデータレートを大きくとれるので、高精細化やフレームレートの高速化による画像信号の高速化等、高速・高データレートの伝送にも簡単に対応できる。

＜導波装置の基本構成＞
［タイリング：平面状］
図１は、本実施形態の導波装置を構成するに当たって、導波路及びモジュールの基本的な配置形態を決めるタイリング処理を説明する図である。ここで、図１は、タイリング処理の基本的な考え方を説明する図である。

導波路及びモジュールを並べて導波装置を構成する場合、自由気ままに並べることも考えられるが、各導波路の長さが一定とならず、伝送特性の管理が複雑になる。そこで、本実施形態では、規則性を持たせることで伝送特性の管理を容易にする。この場合のタイリング処理は、ある条件を満たす基本形状についてのみ適用できる。

理解を容易にするべく、先ず、導波路及びモジュールを平面上に並べて、単一長の導波路を持つ２次元の導波装置を構成する場合で説明する。導波路及びモジュールを平面上に並べるタイリング処理において、平面を導波路で充填できる（タイリングできる）正多角形は、図１（Ａ）に示すように、正三角形（図１（Ａ１））、正四角形（図１（Ａ２））、正六角形（図１（Ａ３））の３つである。図中の実線が、導波路を配する位置である。各頂点にモジュールを配置した状態を１つの平面に表すことをモジュールの敷詰め（タイリング処理）と云う。タイリング処理の基本的な考え方は、図１（Ｂ）に示すように、図中の矢指ａの箇所にモジュールを配置した場合、それに接続するように図中の○で示した場所にモジュールを配置して導波路で接続することにある。基本形状を無限に並べることのできる（実現可能なための）条件として、タイリングできる正多角形は、正三角形（図１（Ｂ１））、正四角形（図１（Ｂ２））、正六角形（図１（Ｂ３））の３つである。正三角形（図１（Ｂ１））の頂点に配置されるモジュールの基本形状は正六角形（ハニカム形状）であり、正四角形（図１（Ｂ２））の頂点に配置されるモジュールの基本形状は正四角形であり、正六角形（図１（Ｂ３））の頂点に配置されるモジュールの基本形状は正三角形である。

因みに、正三角形（図１（Ａ１））及び正四角形（図１（Ａ２））の場合、ある基本形状の辺の延長方向に、隣接する基本形状の辺が存在するので、その基本形状の辺の長さを一単位としてサイズ変更に容易に対処できる。一方、正六角形（図１（Ａ３））の場合には、ある基本形状の辺の延長方向には隣接する基本形状の辺が存在しないので、そのままでは、その辺の長さを一単位としてのサイズ変更に対処できない。その対策としては、図１（Ｃ）に示すように、正六角形の対角線を結ぶ位置で導波路を配置すればよい。こうすることで、基本形状（図中の矢指ａ）に対して相似形の二次形状（図中の矢指ｂ）を一単位として、導波路の長さを調整することができる。図示した相似形の二次形状の一辺の長さは、元の基本形状の一単位の２倍であり、実質的に、元の基本形状の辺の長さを一単位としてサイズ変更に対処できる。図１（Ａ１）と図１（Ｃ）を比べると分かるように、基本形状が正三角形の場合、正三角形でタイリングできるだけでなく正六角形でもタイリングできる。

〔立体状への展開〕
前述の説明では、モジュールを予め定められた基本形状にしたがって平面状に配置し、それらを伝送路で接続する場合について説明したが、この考え方を３次元に適用してもよい。そうすれば、３次元状に配置したモジュールを単一長の導波路で接続した構成の導波装置を構成できる。

［通信処理系統：基本］
図２は、本実施形態の導波装置の信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。換言すると、本実施形態の導波装置における通信処理に着目した機能ブロック図の基本を示す図である。

信号伝送装置１は、第１の無線機器の一例である第１通信装置１００と第２の無線機器の一例である第２通信装置２００がミリ波信号伝送路９（高周波信号導波路３０８の一例）を介して結合されミリ波帯で信号伝送を行なうように構成されている。第１通信装置１００にはミリ波帯での送受信に対応した半導体チップ１０３が設けられ、第２通信装置２００にはミリ波帯での送受信に対応した半導体チップ２０３が設けられている。第１通信装置１００及び第２通信装置２００は、メイン基板上に、予め定められた配置態様で設けられているモジュール実装領域（追加部の一例）に実装される。モジュール実装領域には着脱部が設けられ、第１通信装置１００或いは第２通信装置２００と高周波信号の結合が可能に、ミリ波信号伝送路９を着脱可能になっている。

例えば、第１のモジュール実装領域には、第１通信装置１００が２系統設けられており、第２のモジュール実装領域には第２通信装置２００が１系統設けられており、第３のモジュール実装領域には第２通信装置２００が１系統設けられている。第１のモジュール実装領域の第１通信装置１００_1と第２のモジュール実装領域の第２通信装置２００_1とは第１のミリ波信号伝送路９_1で高周波信号の接続がとられ、第１のモジュール実装領域の第１通信装置１００_2と第３のモジュール実装領域の第２通信装置２００_2とは第２のミリ波信号伝送路９_2で高周波信号の接続がとられる。

本実施形態では、ミリ波帯での通信の対象となる信号を、高速性や大容量性が求められる信号のみとし、その他の低速・小容量で十分なものや電源等直流と見なせる信号に関してはミリ波信号への変換対象としない。これらミリ波信号への変換対象としない信号（電源を含む）については、従前と同様の手法で信号の接続をとる。ミリ波に変換する前の元の伝送対象の電気信号を纏めてベースバンド信号と称する。後述する各信号生成部はミリ波信号生成部或いは電気信号変換部の一例である。

第１通信装置１００は、基板１０２上に、ミリ波帯での送受信に対応した半導体チップ１０３と伝送路結合部１０８が搭載されている。半導体チップ１０３は、前段信号処理部の一例であるＬＳＩ機能部１０４と送信処理用の信号生成部１０７_1及び受信処理用の信号生成部２０７_1を一体化したＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）である。図示しないが、ＬＳＩ機能部１０４、信号生成部１０７_1、信号生成部２０７_1はそれぞれ各別の構成でもよいし、何れか２つが一体化された構成にしてもよい。

半導体チップ１０３は伝送路結合部１０８と接続される。因みに、後述するが、半導体チップ１０３内に伝送路結合部１０８を内蔵した構成にすることもできる。伝送路結合部１０８とミリ波信号伝送路９とが結合する箇所（つまり無線信号を送信する部分）が送信箇所或いは受信箇所であり、典型的にはアンテナがこれらに該当する。

ＬＳＩ機能部１０４は、第１通信装置１００の主要なアプリケーション制御を司るもので、例えば、相手方に送信したい各種の信号を処理する回路や、相手方（第２通信装置２００）から受信した種々の信号を処理する回路が含まれる。第１通信装置１００_1と第１通信装置１００_2とで１つのＬＳＩ機能部１０４を共用してもよい。

第２通信装置２００は、基板２０２上に、ミリ波帯での送受信に対応した半導体チップ２０３と伝送路結合部２０８が搭載されている。半導体チップ２０３は伝送路結合部２０８と接続される。因みに、後述するが、半導体チップ２０３内に伝送路結合部２０８を内蔵した構成にすることもできる。伝送路結合部２０８は、伝送路結合部１０８と同様のものが採用される。半導体チップ２０３は、後段信号処理部の一例であるＬＳＩ機能部２０４と受信処理用の信号生成部２０７_2及び送信処理用の信号生成部１０７_2を一体化したＬＳＩである。図示しないが、ＬＳＩ機能部２０４、信号生成部１０７_2、信号生成部２０７_2はそれぞれ各別の構成でもよいし、何れか２つが一体化された構成にしてもよい。

伝送路結合部１０８び伝送路結合部２０８は、高周波信号（ミリ波帯の電気信号）をミリ波信号伝送路９に電磁結合させるもので例えば、アンテナ結合部やアンテナ端子やアンテナ等を具備するアンテナ構造が適用される。或いは、マイクロストリップライン、ストリップライン、コプレーナライン、スロットライン等の伝送線路そのものでもよい。

信号生成部１０７_1は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号をミリ波信号に変換し、ミリ波信号伝送路９を介した信号送信制御を行なうための送信側信号生成部１１０を有する。信号生成部２０７_1は、ミリ波信号伝送路９を介した信号受信制御を行なうための受信側信号生成部２２０を有する。信号生成部２０７_2は、ＬＳＩ機能部２０４からの信号をミリ波信号に変換し、ミリ波信号伝送路９を介した信号送信制御を行なうための送信側信号生成部１１０を有する。信号生成部２０７_2は、ミリ波信号伝送路９を介した信号受信制御を行なうための受信側信号生成部２２０を有する。送信側信号生成部１１０と伝送路結合部１０８で送信系統（送信部：送信側の通信部）が構成される。受信側信号生成部２２０と伝送路結合部２０８で受信系統（受信部：受信側の通信部）が構成される。

送信側信号生成部１１０は、入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成するために、多重化処理部１１３、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を有する。増幅部１１７は、入力信号の大きさを調整して出力する振幅調整部の一例である。なお、変調部１１５と周波数変換部１１６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。

多重化処理部１１３は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号の内で、ミリ波帯での通信の対象となる信号が複数種（Ｎ１とする）ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重等の多重化処理を行なうことで、複数種の信号を１系統の信号に纏める。例えば、高速性や大容量性が求められる複数種の信号をミリ波での伝送の対象として、１系統の信号に纏める。

パラレルシリアル変換部１１４は、パラレルの信号をシリアルのデータ信号に変換して変調部１１５に供給する。変調部１１５は、伝送対象信号を変調して周波数変換部１１６に供給する。パラレルシリアル変換部１１４は、本実施例を適用しない場合に、パラレル伝送用の複数の信号を使用するパラレルインタフェース仕様の場合に備えられ、シリアルインタフェース仕様の場合は不要である。

変調部１１５としては、基本的には、振幅・周波数・位相の少なくとも１つを伝送対象信号で変調するものであればよく、これらの任意の組合せの方式も採用し得る。例えば、アナログ変調方式であれば、例えば、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）とベクトル変調がある。ベクトル変調として、周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）と位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）がある。デジタル変調方式であれば、例えば、振幅遷移変調（ＡＳＫ：Amplitude shift keying）、周波数遷移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）、位相遷移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）、振幅と位相を変調する振幅位相変調（ＡＰＳＫ：Amplitude Phase Shift Keying）がある。振幅位相変調としては直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）が代表的である。本実施例では、特に、受信側で同期検波方式を採用し得る方式を採る。

周波数変換部１１６は、変調部１１５によって変調された後の伝送対象信号を周波数変換してミリ波の電気信号（高周波信号）を生成して増幅部１１７に供給する。ミリ波の電気信号とは、概ね３０ギガヘルツ〜３００ギガヘルツの範囲のある周波数の電気信号をいう。「概ね」と称したのはミリ波通信による効果が得られる程度の周波数であればよく、下限は３０ギガヘルツに限定されず、上限は３００ギガヘルツに限定されないことに基づく。

周波数変換部１１６としては様々な回路構成を採り得るが、例えば、周波数混合回路（ミキサー回路）と局部発振回路とを備えた構成を採用すればよい。局部発振回路は、変調に用いる搬送波（キャリア信号、基準搬送波）を生成する。周波数混合回路は、パラレルシリアル変換部１１４からの信号で局部発振回路が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の伝送信号を生成して増幅部１１７に供給する。

増幅部１１７は、周波数変換後のミリ波の電気信号を増幅して伝送路結合部１０８に供給する。増幅部１１７には図示しないアンテナ端子を介して双方向の伝送路結合部１０８に接続される。伝送路結合部１０８は、送信側信号生成部１１０によって生成されたミリ波の高周波信号をミリ波信号伝送路９に送信する。伝送路結合部１０８は、例えばアンテナ結合部で構成される。アンテナ結合部は伝送路結合部１０８（信号結合部）の一例やその一部を構成する。アンテナ結合部とは、狭義的には半導体チップ内の電子回路と、チップ内又はチップ外に配置されるアンテナを結合する部分をいい、広義的には、半導体チップとミリ波信号伝送路９を信号結合する部分をいう。例えば、アンテナ結合部は、少なくともアンテナ構造を備える。アンテナ構造は、ミリ波信号伝送路９との電磁的な（電磁界による）結合部における構造をいい、ミリ波帯の電気信号を（この例では高周波信号導波路３０８を介して）ミリ波信号伝送路９に結合させるものであればよく、アンテナそのもののみを意味するものではない。

受信側信号生成部２２０は、伝送路結合部２０８によって受信したミリ波の電気信号を信号処理して出力信号を生成するために、増幅部２２４、周波数変換部２２５、復調部２２６、シリアルパラレル変換部２２７、単一化処理部２２８を有する。増幅部２２４は、入力信号の大きさを調整して出力する振幅調整部の一例である。周波数変換部２２５と復調部２２６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。又、注入同期（インジェクションロック）方式を適用して復調搬送信号を生成してもよい。 伝送路結合部２０８には受信側信号生成部２２０が接続される。受信側の増幅部２２４は、伝送路結合部２０８に接続され、アンテナによって受信された後のミリ波の電気信号を増幅して周波数変換部２２５に供給する。周波数変換部２２５は、増幅後のミリ波の電気信号を周波数変換して周波数変換後の信号を復調部２２６に供給する。復調部２２６は、周波数変換後の信号を復調してベースバンドの信号を取得しシリアルパラレル変換部２２７に供給する。

シリアルパラレル変換部２２７は、シリアルの受信データをパラレルの出力データに変換して単一化処理部２２８に供給する。シリアルパラレル変換部２２７は、パラレルシリアル変換部１１４と同様に、本実施例を適用しない場合に、パラレル伝送用の複数の信号を使用するパラレルインタフェース仕様の場合に備えられる。第１通信装置１００と第２通信装置２００の間の元々の信号伝送がシリアル形式の場合は、パラレルシリアル変換部１１４とシリアルパラレル変換部２２７を設けなくてもよい。

第１通信装置１００と第２通信装置２００の間の元々の信号伝送がパラレル形式の場合には、入力信号をパラレルシリアル変換して半導体チップ２０３側へ伝送し、又半導体チップ２０３側からの受信信号をシリアルパラレル変換することにより、ミリ波変換対象の信号数が削減される。

単一化処理部２２８は、多重化処理部１１３と対応するもので、１系統に纏められている信号を複数種の信号_n（ｎは１〜Ｎ）に分離する。例えば、１系統の信号に纏められている複数本のデータ信号を各別に分離してＬＳＩ機能部２０４に供給する。

ＬＳＩ機能部２０４は、第２通信装置２００の主要なアプリケーション制御を司るもので、例えば、相手方から受信した種々の信号を処理する回路が含まれる。

〔片方向通信への対応〕
図２に示した例は、双方向通信に対応した構成であるが、信号生成部１０７_1と信号生成部２０７_1の対、或いは、信号生成部１０７_2と信号生成部２０７_2の対にすれば、片方向通信に対応した構成になる。因みに、図２に示した構成の「双方向通信」は、ミリ波の伝送チャネルであるミリ波信号伝送路９が１系統（一芯）の一芯双方向伝送となる。この実現には、時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を適用する半二重方式と、周波数分割多重（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）等が適用される。

［ミリ波信号伝送路］
ミリ波の伝搬路であるミリ波信号伝送路９は、自由空間伝送路として、例えば筐体内の空間を伝搬する構成にしてもよいが、本実施形態では、好ましくは、導波管、伝送線路、誘電体線路、誘電体内等の導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を伝送路に閉じ込める構成にして、効率よく伝送させる特性を有する高周波信号導波路３０８とする。例えば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路９Ａにするとよい。

伝送路結合部１０８のアンテナと伝送路結合部２０８のアンテナの間を誘電体素材で構成されたある線径を持つ線状部材である誘電体線路或いはある厚みをもつ平板状部材である誘電体平板路で接続することで誘電体伝送路９Ａを構成する。例えば、回路基板そのものでもよいし、基板上に配設されていてもよいし、基板に埋め込まれていてもよい。プラスチックを誘電体素材として使用することもでき、誘電体伝送路９Ａを安価に構成できる。誘電体平板路は、１枚の誘電体板で作られたもの、伝送路（導波路：以下同様）を櫛形に配置したもの（例えば１枚の誘電体板に切込みを入れる）、伝送路を格子状に配置したもの（例えば１枚の誘電体板に複数の開口を設ける）、１本の伝送路を螺旋状に配置したもの等、種々の形態を採用できる。又、伝送路は誘電率の異なる他の誘電体の中に埋設してもよいし、或いは、誘電率の異なる他の誘電体上に設置してもよい。意図しない移動が起こらないように、接着材、金属、その他の固定材で筐体等に伝送路を固定するとよい。尚、誘電体素材に代えて磁性体素材を使用することもできる。

モジュールが設置される領域を除く誘電体伝送路９Ａの周囲（上面、下面、側面：送信箇所や受信箇所と対応する部分は除く）は、好ましくは、外部からの不要な電磁波の影響を受けないように、或いは、内部からミリ波が漏れ出さないように、遮蔽材（好ましくは金属メッキを含む金属部材を使用する）で囲むとよい。金属部材を遮蔽材として使用すると、反射材としても機能するので、反射成分を利用することで、それによる反射波も送受信に利用でき感度が向上する。但し、ミリ波信号伝送路９内の多重反射により不要な定在波がミリ波信号伝送路９内に発生することが問題となり得る。これを避けるには、モジュールが設置される領域を除く誘電体伝送路９Ａの周囲（上面、下面、側面）は、開放としたままとしてもよいし、ミリ波を吸収する吸収部材（電波吸収体）を配置してもよい。電波吸収体を用いた場合は、反射波を送受信に利用することはできないが、端部から漏れる電波を吸収することができるので、外部への漏れを防ぐことができるし、ミリ波信号伝送路９内の多重反射レベルを下げることができる。

尚、これらの事項はミリ波信号伝送路９（高周波信号導波路３０８）に関しての原理的な事項であるが、本実施形態では、高周波信号導波路３０８の配置形態を予め決められた基本形状となるようにする（詳細は後述する）。そう云った点では、櫛形状や螺旋状に配する形態は採らない。特に、本実施形態では、高周波信号導波路（ミリ波信号伝送路９）の配置形態を予め定められたものとする。そして、その配置形態を採れるように、モジュールの実装可能なモジュール実装領域を予め決めておく。モジュールをモジュール実装領域に実装したら、高周波信号導波路３０８で高周波信号の伝送路を構築する。これによって、好適には、通信網を構成する。

［接続と動作］
入力信号を周波数変換して信号伝送するという手法は、放送や無線通信で一般的に用いられている。これらの用途では、どこまで通信できるか（熱雑音に対してのＳ／Ｎの問題）、反射やマルチパスにどう対応するか、妨害や他チャンネルとの干渉をどう抑えるか等の問題に対応できるような比較的複雑な送信器や受信器等が用いられている。

これに対して、本実施例で使用する信号生成部１０７と信号生成部２０７は、放送や無線通信で一般的に用いられる複雑な送信器や受信器等の使用周波数に比べて、より高い周波数帯のミリ波帯で使用され、波長λが短いため、周波数の再利用がし易く、近傍に配置された多くのデバイス間での通信をするのに適したものが使用される。

本実施形態では、従来の電気配線を利用した信号インタフェースとは異なり、前述のようにミリ波帯で信号伝送を行なうことで高速性と大容量に柔軟に対応できるようにしている。例えば、高速性や大容量性が求められる信号のみをミリ波帯での通信の対象としており、装置構成によっては、第１通信装置１００と第２通信装置２００は、低速・小容量の信号用や電源供給用に、従前の電気配線によるインタフェース（端子・コネクタによる接続）を一部に備えることになる。

信号生成部１０７は、設定値（パラメータ）に基づいて予め定められた信号処理を行なう信号処理部の一例であり、この例では、ＬＳＩ機能部１０４から入力された入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する。信号生成部１０７及び信号生成部２０７は、例えば、マイクロストリップライン、ストリップライン、コプレーナライン、スロットライン等の伝送線路で伝送路結合部１０８に接続され、生成されたミリ波の信号が伝送路結合部１０８を介してミリ波信号伝送路９に供給される。

伝送路結合部１０８は、例えばアンテナ構造を有し、伝送されたミリ波の信号を電磁波に変換し、電磁波を送出する機能を有する。伝送路結合部１０８はミリ波信号伝送路９と電磁結合され、ミリ波信号伝送路９の一方の端部に伝送路結合部１０８で変換された電磁波が供給される。ミリ波信号伝送路９の他端には第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８が結合されている。ミリ波信号伝送路９を第１通信装置１００側の伝送路結合部１０８と第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８の間に設けることにより、ミリ波信号伝送路９にはミリ波帯の電磁波が伝搬する。伝送路結合部２０８は、ミリ波信号伝送路９の他端に伝送された電磁波を受信し、ミリ波の信号に変換して信号生成部２０７（ベースバンド信号生成部）に供給する。信号生成部２０７は、設定値（パラメータ）に基づいて予め定められた信号処理を行なう信号処理部の一例であり、この例では、変換されたミリ波の信号を信号処理して出力信号（ベースバンド信号）を生成しＬＳＩ機能部２０４へ供給する。ここまでは第１通信装置１００から第２通信装置２００への信号伝送の場合で説明したが、第２通信装置２００のＬＳＩ機能部２０４からの信号を第１通信装置１００へ伝送する場合も同様に考えればよく双方向にミリ波の信号を伝送できる。

［通信処理系統：中継］
図３は、本実施形態の中継機能に関する信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。換言すると、主に中継機能を司る場合のものであり、本実施形態の導波装置における中継機能の通信処理に着目した機能ブロック図である。第１通信装置１００及び第２通信装置２００は、メイン基板上に、予め定められた配置態様で設けられているモジュール実装領域に着脱可能になっている。ここで、中継モジュールが実装されるモジュール実装領域には、中継装置の機能を成す第１通信装置１００_3が配される。第１通信装置１００_3は、信号生成部１０７_11、信号生成部２０７_11、信号生成部１０７_12、及び、信号生成部２０７_12を備えており、実体的には、基本構成の第１通信装置１００_1と第１通信装置１００_2とを合わせるとともにＬＳＩ機能部１０４を取り外した構成である。信号生成部１０７_11には、第３のモジュール実装領域からのデータを信号生成部２０７_12で受信処理した信号が供給される。信号生成部１０７_12には、第２のモジュール実装領域からのデータを信号生成部２０７_11で受信処理した信号が供給される。これにより、第１通信装置１００_3は、第３のモジュール実装領域からのデータを第２のモジュール実装領域へ伝達し、又、第２のモジュール実装領域からのデータを第３のモジュール実装領域へ伝達する、いわゆる中継機能（入出力機能）を実行する。

［比較例］
図４は、比較例の信号伝送装置の信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。図４（Ａ）には、その全体概要が示されている。比較例の信号伝送装置１Ｚは、第１装置１００Ｚと第２装置２００Ｚが電気的インタフェース９Ｚを介して結合され信号伝送を行なうように構成されている。第１装置１００Ｚには電気配線を介して信号伝送可能な半導体チップ１０３Ｚが設けられ、第２装置２００Ｚにも電気配線を介して信号伝送可能な半導体チップ２０３Ｚが設けられている。第１実施形態のミリ波信号伝送路９を電気的インタフェース９Ｚに置き換えた構成である。電気配線を介して信号伝送を行なうため、第１装置１００Ｚには信号生成部１０７および伝送路結合部１０８に代えて電気信号変換部１０７Ｚが設けられ、第２装置２００Ｚには信号生成部２０７および伝送路結合部２０８に代えて電気信号変換部２０７Ｚが設けられている。第１装置１００Ｚにおいて、電気信号変換部１０７Ｚは、ＬＳＩ機能部１０４に対し、電気的インタフェース９Ｚを介した電気信号伝送制御を行なう。一方、第２装置２００Ｚにおいて、電気信号変換部２０７Ｚは、電気的インタフェース９Ｚを介してアクセスされ、ＬＳＩ機能部１０４側から送信されたデータを得る。

例えば、デジタルカメラ等の固体撮像装置を使用する電子機器においては、固体撮像装置は光学レンズ近傍に配置され、固体撮像装置からの電気信号の画像処理、圧縮処理、画像保存等の各種の信号処理は固体撮像装置の外部の信号処理回路にて処理されることが多い。固体撮像装置と信号処理回路の間では、例えば、多画素化、高フレームレート化に対応するため電気信号の高速転送技術が必要となっている。この対処のするためにＬＶＤＳが多く用いられている。ＬＶＤＳ信号を精度よく伝送するためには整合の取れたインピーダンス終端が必要であるが、消費電力の増加も無視できない状況になってきているし、同期が必要な複数のＬＶＤＳ信号を伝送するためには配線遅延が十分少なくなるように互いの配線長を等しく保つ必要がある。電気信号をより高速転送するために、ＬＶＤＳ信号線数を増やす等の対応を採ることもあるが、この場合、プリント配線板の設計の困難さは増し、プリント配線板やケーブル配線の複雑化と、固体撮像装置と信号処理回路との間を接続する配線のための端子数の増加を招き、小型化、低コスト化の課題となる。さらに、信号線数の増加は次のような新たな問題を生む。線数が増えることによって、ケーブルやコネクタのコストの増大を招く。

これに対して、本実施形態によれば、比較例の電気信号変換部１０７Ｚ及び電気信号変換部２０７Ｚを、信号生成部１０７及び信号生成部２０７と伝送路結合部１０８及び伝送路結合部２０８に置き換えることで、電気配線ではなく高周波信号（例えばミリ波帯）で信号伝送を行なう。信号の伝送路が、配線から電磁波伝送路に置き換わる。電気配線による信号伝送で用いられていたコネクタやケーブルが不用になり、コストダウンの効果を生むし、コネクタやケーブルに関わる信頼性を考慮する必要がなくなり、伝送路の信頼性を向上する効果を生む。コネクタやケーブルを使用する場合は、その嵌合のための空間や組立時間が必要になるが、高周波信号伝送を利用することで、組立のための空間が不用になり機器を小型化できるし、組立時間を削減できるので生産時間を削減することもできる。

特に、本実施形態では、ミリ波等の電磁波を低損失で伝送できる高周波信号導波路をクレードル装置内に設けておき、高周波信号導波路上に伝送路結合部（カプラ）を有する携帯型電子機器４２０を置くことで、高周波信号導波路内を通してミリ波等の電磁波を伝えことで、データ転送を行なう。電気配線の接続と比べた場合、高周波信号導波路と伝送路結合部（いわゆるカプラー）の配置は電気配線のコネクタのようにピン配置や接触位置を特定するのもではなく、数ミリメートル〜数センチメートルの誤差を許容できる。高周波信号導波路に伝送路結合部により高周波信号を電磁結合させることで、野外での無線通信をはじめとする一般的な無線接続と比べた場合、電磁波の損失を低くできるので、送信器の電力を低くでき、受信側の構成を簡略化できるので、通信機能の消費電力を低くできるし、通信機能のサイズを小さくできるし、通信機能のコストを低くできる。野外での無線通信をはじめとする一般的な無線接続と比べた場合、機器外からの電波の干渉、逆に、機器外への放射を抑圧することができるので、干渉対策に要するコストやサイズを縮小できる。

＜信号処理モジュール＞
［矩形］
図５は、通信機能を有する信号処理モジュール（第１通信装置１００や第２通信装置２００と対応）の構成例を説明する図（その１）である。何れも、平面図である。

図５に示す信号処理モジュールは、導波路を矩形状に配置する場合に適用されるものである。例えば、図５（Ａ）に示す第１例の信号処理モジュール３２０Ａは、当該信号処理モジュール３２０Ａとしての主要機能を有する半導体チップ３２３（半導体チップ１０３や半導体チップ２０３と対応する）が基体上に配置されている。そして、基体上の半導体チップ３２３とは同じ面上において、半導体チップ３２３の近傍に高周波信号（例えばミリ波）の伝達（カップリング）機能を持つ高周波信号結合構造体３４２（伝送路結合部１０８や伝送路結合部２０８と対応）が設けられている。半導体チップ３２３と高周波信号結合構造体３４２の接続は任意の手法を用いてよい。高周波信号結合構造体３４２は、矩形の高周波信号導波路３３２（モジュール筐体）の辺縁に配置されている。信号処理モジュール３２０Ａは、好ましくは全体が樹脂等でモールドされるがこのことは必須でない。因みに、モールドする場合でも、好ましくは、高周波信号導波路３０８と高周波信号結合構造体３４２とが直接に接触するように、高周波信号結合構造体３４２の部分を露出させるとよい。

高周波信号結合構造体３４２は、高周波信号導波路３０８と高周波信号を電磁結合可能なものであればよく、例えば、誘電体素材そのものの他に、マイクロストリップライン、ストリップライン、コプレーナライン、スロットライン等の伝送線路そのものが採用されるがこれには限定されない。因みに、誘電体素材そのもののを高周波信号結合構造体３４２として使用する場合には、高周波信号導波路３０８と同じ材質のものが好適であり、異なる材質の場合には誘電率が同じ材質のものが好適である。誘電体素材の材質、幅、厚さ等の諸元は使用する周波数に応じて決める。

このような構造の信号処理モジュール３２０Ａに対して、高周波信号結合構造体３４２と対向して配置されるように高周波信号導波路３０８を設置すれば、半導体チップ３２３からの高周波信号を高周波信号結合構造体３４２を経由して高周波信号導波路３０８に伝えることができる。高周波信号結合構造体３４２として、マイクロストリップライン等の高周波伝送線路やパッチアンテナ等のアンテナ構造を採用せずに誘電体素材そのもののを使用する場合、高周波信号導波路３０８及び高周波信号結合構造体３４２の全てを誘電体素材で連結させることができる。いわゆるプラスティック同士を接触させて高周波信号の伝送路を構成すると云う極めて簡易な構成で、ミリ波通信を確立することができる。

図５（Ｂ）に示す第２例の信号処理モジュール３２０Ｂは、当該信号処理モジュール３２０Ｂとしての主要機能を有する半導体チップ３２４（半導体チップ１０３や半導体チップ２０３と対応する）内に、アンテナ構造等の高周波信号（例えばミリ波帯の電気信号）の伝達（カップリング）機能を持つ高周波信号結合構造体３４６（伝送路結合部１０８や伝送路結合部２０８と対応）が構成されている。実質的に、半導体チップ３２４そのもので信号処理モジュール３２０Ｂが構成されている。高周波信号結合構造体３４６は、矩形の半導体チップ３２４の辺縁に配置されている。高周波信号結合構造体３４６のアンテナ構造としては、好適にはパッチアンテナや逆Ｆ型アンテナ等の実質的に平面アンテナとみなせるものが備えられるが、これに限らず、八木アンテナ、プローブアンテナ（ダイポール等）、ループアンテナ、小型アパーチャ結合素子（スロットアンテナ等）等を備えたものでもよい。半導体チップ３２４は、好ましくは全体が樹脂等でモールドされるがこのことは必須でない。因みに、モールドする場合でも、好ましくは、高周波信号導波路３０８との電磁結合面側は、高周波信号導波路３０８との電磁結合をとり易いようにしておくとよい。このような構造の信号処理モジュール３２０Ｂに対して、高周波信号結合構造体３４６と対向して配置されるように高周波信号導波路３０８を設置すれば、半導体チップ３２４からの高周波信号を高周波信号結合構造体３４６を経由して高周波信号導波路３０８に伝えることができる。

図５（Ｃ）に示す第３例の信号処理モジュール３２０Ｃは、図５（Ｂ）に示した第２例の信号処理モジュール３２０Ｂ（実質的には半導体チップ３２４）が基体上に配置されている。信号処理モジュール３２０Ｃは、好ましくは全体が樹脂等でモールドされるがこのことは必須でない。因みに、モールドする場合でも、好ましくは、高周波信号結合構造体３４６の部分を露出させるとよい。このような構造の信号処理モジュール３２０Ｃをに対して、高周波信号結合構造体３４６と対向して配置されるように高周波信号導波路３０８を設置すれば、半導体チップ３２４からの高周波信号を高周波信号結合構造体３４６を経由して高周波信号導波路３０８に伝えることができる。

尚、図５（Ａ）に示す第１例〜図５（Ｃ）に示す第３例の何れも、信号処理モジュール３２０は、高周波信号結合構造体３４２或いは高周波信号結合構造体３４６（纏めてカプラとも称する）を、矩形の各部材の辺縁に配置している。しかしながらこれは一例であり、例えば矩形の頂点近傍に配置してもよい。又、信号処理モジュール３２０の全体的な形状は矩形に限らず、円状でもよい。

［三角形・六角形］
図６は、通信機能を有する信号処理モジュール（第１通信装置１００や第２通信装置２００と対応）の構成例を説明する図（その２）である。何れも平面図である。例えば、図６（Ａ）に示す第４例の信号処理モジュール３２０Ｄは、導波路を正三角形状に配置する場合に適用されるものである。尚、ここでは、第１例の信号処理モジュール３２０Ａを基本要素として使用する場合で示しているが、第１例〜第３例の何れでもよい。信号処理モジュール３２０Ｄは、その平面形状が正六角形である。高周波信号結合構造体３４２は、正六角形の基体（モジュール筐体）の辺縁に配置されている。図示しないが、正六角形の基体（モジュール筐体）の頂点近傍に高周波信号結合構造体３４２を配置してもよい。

図６（Ｂ）に示す第５例の信号処理モジュール３２０Ｅは、導波路を正六角形状に配置する場合に適用されるものである。尚、ここでは、第１例の信号処理モジュール３２０Ａを基本要素として使用する場合で示しているが、第１例〜第３例の何れでもよい。信号処理モジュール３２０Ｅは、その平面形状が正三角形である。高周波信号結合構造体３４２は、正三角形の基体（モジュール筐体）の頂点近傍に配置されている。図示しないが、正三角形の基体（モジュール筐体）の頂点辺縁に高周波信号結合構造体３４２を配置してもよい。

図５（Ａ）に示す第１例〜図６（Ｂ）に示す第５例の何れにおいても、半導体チップ３２３或いは半導体チップ３２４は、高周波信号導波路３０８側と同じ側に配置している。しかしながら、これは一例であり、高周波信号導波路３０８側には反対側に配置してもよい。図５（Ａ）に示す第１例〜図６（Ｂ）に示す第５例の何れにおいても、図示しないが、必要に応じて、電波の周波数帯の高周波信号での伝送の対象としない信号用（電源用も含む）として、従前のように電気配線（フリップチップ等も含む）で電気的な接続をとる。

図５（Ａ）に示す第１例〜図６（Ｂ）に示す第５例の何れにおいても、半導体チップ３２３や半導体チップ３２４或いは高周波信号結合構造体３４２や高周波信号結合構造体３４６を基体上に配置し、それを回路基板に搭載する例で示したが、このことは必須でない。基体を介さずに、直接に回路基板に搭載してもよい。

［高周波信号導波路の固定方法］
図７は、高周波信号導波路３０８の固定方法の一例を説明する図である。信号処理モジュール３２０に高周波信号導波路３０８を取り付けて固定する手法としては種々の方法がある。例えば、接着材その他の固着材で固定してもよい。但しこの場合、モジュール交換等の際には取外しが困難である。そこで、モジュール交換等の際に高周波信号導波路３０８を容易に取り外すことのできる構成を採るのが望ましい。例えば図７（Ａ）はその一例を示しており、モジュール固定壁５４０を使用する。例えば、モジュール固定壁５４０は、信号処理モジュール３２０の何れかの箇所と接触することで信号処理モジュール３２０との相対位置を規定する。そして、モジュール固定壁５４０の位置を基板に固定し、更に高周波信号導波路３０８をモジュール固定壁５４０で挟み込んで固定する。因みに、モジュール固定壁５４０は、その断面形状がＬ字状であるが、その形状はＬ字に限定されない。モジュール固定壁５４０は、スクリューその他の取付け部材（固定部材）で基板に固定するとよい。モジュール固定壁５４０は、その誘電率や透磁率は、高周波信号導波路３０８のそれよりも小さいものとする。尚、各高周波信号導波路３０８を組み合わせて導波装置１０の全体を構成する場合、各高周波信号導波路３０８やモジュール固定壁５４０等は、同じ特性のものを使用するとよい。

ここで、信号処理モジュール３２０のカプラ位置（矩形の辺縁か頂点か）に対して図７（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、取り付け状態を変更することで対処する。即ち、信号処理モジュール３２０の矩形の頂点にカプラが配置されている場合には、図７（Ａ）に示すように、信号処理モジュール３２０の辺縁がモジュール固定壁５４０の部分に対応するように信号処理モジュール３２０を取り付ければよい。信号処理モジュール３２０の矩形の辺縁にカプラが配置されている場合には、図７（Ｂ）に示すように、信号処理モジュール３２０の頂点がモジュール固定壁５４０のＬ字の角の部分に対応し、辺がＬ字の辺に対応するように信号処理モジュール３２０を取り付ければよい。高周波信号導波路３０８のサイズ（例えば幅）が変更される場合には、それに合わせて、Ｌ字部分の幅５４０Ｗを変更すればよい。

［高周波信号結合構造体の指向性］
図８は、高周波信号結合構造体の指向性と、高周波信号導波路との間の電磁結合度及び高周波信号の伝送方向との関係を説明する図である。図５（Ａ）に示す第１例〜図６（Ｂ）に示す第６例の何れにおいても、高周波信号結合構造体の指向性は、水平方向（高周波信号導波路３０８の長手方向）と、垂直方向（高周波信号導波路３０８の厚み方向）の何れであってもよい。例えば、図８（Ａ）は、指向性が水平方向の場合を示す。この場合、ダイポールアンテナや八木アンテナを板状の高周波信号導波路３３２上に配置する。当該アンテナの指向性は高周波信号導波路３３２の長手方向に向いており、放射された高周波信号は水平方向に高周波信号導波路３０８と結合して高周波信号導波路３０８内を伝わる。高周波信号導波路３０８内を水平方向に伝わる高周波信号の電力は、進行方向に対して強く、進行方向から離れるに従い弱くなる。従って、高周波信号導波路３０８が配置されている方向に合わせて高周波信号結合構造体３４２等を配置することで、希望の信号処理モジュール３２０に向けて高周波信号を伝送できる。垂直方向の指向性と比べると、高周波信号導波路３０８との電磁結合度が劣るが、高周波信号導波路３０８内を水平方向に高周波信号を伝送させる効率は優る。

一方、信号処理モジュール３２０と高周波信号導波路３０８との間の高周波信号の電磁気的な結合をとる点では垂直方向の指向性を持つアンテナを使用して縦波で結合させるのが好適とも云える。図８（Ｂ）は、指向性が垂直方向の場合を示す。この場合、高周波信号結合構造体３４２等としては、例えば、パッチアンテナを、板状の高周波信号導波路３３２（図５参照）上に配置する。パッチアンテナの指向性は高周波信号導波路３０８の垂直方向に向いており、放射された高周波信号は垂直方向（厚み方向）に高周波信号導波路３０８と結合し、向きを水平方向に変えて高周波信号導波路３０８内を伝わる。水平方向の指向性と比べると、高周波信号導波路３０８との電磁結合度が優るが、高周波信号導波路３０８内を水平方向に高周波信号を伝送させる効率は劣る。

＜通信網への対応＞
図９は、通信網への対応手法を説明する図である。図９（Ａ）に示す第１例は、通信網を構成する上では不都合のある形態である。図９（Ａ１）に示すように、格子点のモジュール実装領域（着脱部）において、各高周波信号導波路３０８の端面或いは側面を接触させている。それ故、図９（Ａ２）に示すように、伝送路のループが形成される。各モジュール実装領域に配置された信号処理モジュール３２０から発せられた高周波信号があらゆる箇所の信号処理モジュール３２０に伝送される。この場合、離れた箇所の信号処理モジュール３２０にデータを伝送できる利点がある反面、いわゆる通信網を構成すると云う点においては、必ずしも好ましくはない。

一方、図９（Ｂ）に示す第２例は、通信網を構成する上では都合のよい形態である。ここで、図９（Ｂ１）に示すように、格子点のモジュール実装領域において、各高周波信号導波路３０８の端面や側面は非接触にしている。つまり、伝送路は、モジュール実装領域において分断されている。それ故、図９（Ａ２）に示すように、伝送路のループは形成されない。各モジュール実装領域に配置された信号処理モジュール３２０から発せられた高周波信号は、隣のモジュール実装領域までしか到達しない。この部分で、信号処理モジュール３２０の高周波信号結合構造体３４２等により受信すれば、各経路の高周波信号を区別することができる。この場合、そのままでは離れた箇所の信号処理モジュール３２０にデータを伝送できないが、いわゆる通信網を構成すると云う点においては都合がよい。離れた箇所の信号処理モジュール３２０にデータを伝送するには、データの中継を行なえばよい。そのデータ中継機能は、信号処理モジュール３２０自身が担当してもよいし、信号処理モジュール３２０が配置されていない箇所では、データ中継機能用の中継モジュール３２８を配置すればよい。

＜マルチレーンへの対応＞
本実施形態の導波装置を構成するに当たり、１対の導波路固定壁５２０の間に高周波信号導波路３０８を複数配置するように変更する場合（マルチレーン化すると称する）、その変更後の高周波信号導波路３０８の数（レーン数と称する）に合わせて、モジュール固定壁の形状やサイズを変更すればよい。尚、ここでも、基体５１０に関しては、導波路サイズの変更対応の第１例で示したものと同じものを使用する。尚、高周波信号導波路３０８をマルチレーン化する場合、平面状（横）に並べる手法と縦に並べる（縦積みする）手法、或いはそれらの組合せた手法とがある。

〔並設〕
図１０は、マルチレーンへの対応の第１例を説明する図である。第１例は、高周波信号導波路３０８を成す部材を平面状（横）に並べる（並設する）横置き手法である。横置き手法によりマルチレーン化する場合、高周波信号導波路３０８全体の幅の変更を伴うことがある。この場合、先に説明した高周波信号導波路の幅の変更に対する対処手法を適用すればよい。ここでは、高周波信号導波路３０８を平面状（横）に並べる横置き手法そのものについて説明する。

図１０（Ａ）に示す第１例の高周波信号導波路３０８は、誘電率或いは透磁率の大のものから小のものへ順に並べている。図は３つのレーンを設ける場合で示す。その境界には、両側のものよりも誘電率或いは透磁率の小さな部材で構成された導波路壁５８０を挟んでいる。信号処理モジュール３２０からは、各別の高周波信号結合構造体３４２等で高周波信号が電磁結合される。この際には、信号処理モジュール３２０は共通にしてもよいし、各別にしてもよい。何れの高周波信号導波路３０８も、その誘電体素材或いは磁性体素材を、境界を構成する導波路壁５８０の誘電体素材或いは磁性体素材よりも大きな誘電率或いは透磁率を持つものにすることで、高周波信号導波路３０８に入射した高周波信号は、境界面に到達する度に反射を繰り返しながら、伝搬方向へ進行するので、各高周波信号導波路３０８内に高周波信号を閉じ込めて伝送することができる。

例えば、誘電率の異なる２つの媒質の境界に電磁波（高周波信号）が入射すると、光学におけるのと同様な屈折が生じる。誘電体平板の内部に電磁波を適当な角度で入射させると、２つの境界で反射を繰り返し電磁波が、ロスすることなく効率的に伝搬される。又、透磁率の異なる２つの媒質の境界に電磁波（高周波信号）が入射すると、光学におけるのと同様な屈折が生じる。磁性体平板の内部に電磁波を適当な角度で入射させると、２つの境界で反射を繰り返し電磁波が、ロスすることなく効率的に伝搬される。

図１０（Ｂ）に示す第２例の高周波信号導波路３０８は、各高周波信号導波路３０８（図は３つ）を並べ、その境界に遮蔽効果を持つ遮蔽部材（典型的には金属材）で構成された導波路壁５８２を挟んでいる。こうすることで、誘電率或いは透磁率が同じであるか異なるかに関わらず、各高周波信号導波路３０８内に高周波信号を閉じ込めて伝送することができる。図１０（Ａ）では、いわゆる全反射を利用するので、周波数や伝送モードの影響を受け得るが、図１０（Ｂ）はその影響がない。

〔積層〕
図１１は、マルチレーンへの対応の第２例を説明する図である。第２例は、高周波信号導波路３０８を成す部材を縦方向に並べる（積層する）縦積み手法である。縦積み手法によりマルチレーン化する場合、高周波信号導波路３０８全体の高さ変更を伴うことがある。この場合、先に説明した高周波信号導波路の高さ変更に対する対処手法を適用すればよい。ここでは、高周波信号導波路３０８を縦方向に並べる縦積み手法そのものについて説明する。

図１１（Ａ）に示す第１例の高周波信号導波路３０８は、カプラ（高周波信号結合構造体３４２等）側から、誘電率或いは透磁率の大のものから小のものへ順に並べている。その境界には、両側のものよりも誘電率或いは透磁率の大きな部材で成る導波路壁層５８６を挟んでいる。信号処理モジュール３２０のカプラ（高周波信号結合構造体３４２等）は、誘電率或いは透磁率の最も大きい側に配する。

図１０（Ｂ）に示す第２例の高周波信号導波路３０８は、レーンの境界に遮蔽効果を持つ部材（典型的には金属材）を挟んでいる。こうすることで、誘電率或いは透磁率が同じであるか異なるかに関わらず、各高周波信号導波路３０８内に高周波信号を閉じ込めて伝送することができる。

第１例及び第２例の何れも、各レーン（導波路層：高周波信号導波路３０８）を成す部材の厚み、幅、誘電率或いは透磁率で周波数特性に差を生み出す。例えば、図示した例では、レーンが３つ存在するので、３つの搬送波成分を使用し、各層によってメインに伝送する周波数が違うようにする。例えば、２周波１レーンでの伝送において、厚みと幅が違うプラスチック導波路を用いると２つの周波数で伝送ロスやデータレート（伝送帯域）が違うことが確認できている。したがって、誘電率或いは透磁率の差によってカプラとは反対側の端の層（図では最下層）まで搬送波が到達するようにしながら、各層での周波数と寸法（厚みと幅）の適合性に差をつけることで、主に伝送する周波数を層ごとに変えられる。完全な分離にはならないが、複数の搬送波の良好な同時伝送に関しては好適な構成である。因みに、各レーンの寸法は、短縮された波長（電磁波が誘電体或いは透磁体中を伝播することにより真空中を伝播するときの波長より短くなる）に適したものである必要があるので、低周波の導波路寸法は大きくなる。したがって、低周波はカプラに近い層、高周波は遠い層が適している。

並設（横置き）と積層（縦積み）とを対比すると、例えば、矩形線路で横方向にモードが立ち、縦方向には立たない寸法にした場合、横置きで並べて縦積みの例のように複数層にカップルするように組み合わせることはできない。したがって、縦積みは単一カプラ複数層単一レーンに対し、横置きは複数カプラ単一層複数レーンとなる。

並設と積層の何れも、金属壁で挟む第２例の場合は不要な漏れが殆どない点が優れる代わりに、変形自由度が著しく劣る。逆に、誘電体壁或いは磁性体壁で挟む第１例の場合は変形自由度に優れるが、不要な漏れに関して劣る。因みに、第１例の場合は、複数層構造と誘電体導波路或いは磁性体導波路の寸法に差を付けることが肝要となる。

＜具体的な適用例＞
次に、導波装置１０の具体的な適用例について説明する。

図１２は、本実施形態の信号伝送装置が適用される実施例１の電子機器の全体概要を示した平面図である。

実施例１の導波装置１０Ａは、導波路を矩形状（正四角形状）に配置できるように、その格子点の位置に実装部（モジュール実装領域５４３）を設け、通信機能を持つ信号処理モジュール３２０を配置する形態である。信号処理モジュール間での高周波信号の伝送を中継（結合）する機能を持つ高周波信号導波路３０８（高周波信号伝送路）に対して各信号処理モジュールが電磁結合される。「電磁結合」とは、「電磁気的に接続（結合）」することであって、接続された各高周波信号導波路内を高周波信号が伝送可能に接続することを意味する。

電子機器３００Ａは、導波装置１０Ａと、機器全体の動作を制御する中央制御部３０２とを備える。導波装置１０Ａは、高周波信号導波路３０８が矩形状に配置され、その交差する位置にモジュール実装領域５４３が設けられ、信号処理モジュール３２０が配置可能になっている。図１２では、全ての箇所に信号処理モジュール３２０が実装済みである。この実装済みの信号処理モジュールを既設信号処理モジュールと称する。中央制御部３０２の機能を既設信号処理モジュールが担当してもよい。つまり、導波装置１０が中央制御部３０２を備える構成でもよい。この際には、何れか１つの既設信号処理モジュールに限らず複数の既設信号処理モジュールで分担してもよい。各既設信号処理モジュールは、それ自身で予め定められた信号処理を行なうし、複数の既設信号処理モジュールが実装されているときには、既設信号処理モジュール間でデータを交換しながら信号処理を行なうこともある。

中央制御部３０２は、高周波信号導波路３０８に結合される信号処理モジュールに基づいて構成情報を変更し、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御する。例えば、通信機能を有する信号処理モジュールの組合せ構成が変更されたことを認識すると、変更後のモジュールの組合せ構成に適合したモジュール間或いはＣＰＵ（中央制御部３０２でもよい）等との間でデータ伝送が行なわれるように制御する。その制御用やモジュール認識用等の信号は、通常の電気配線（プリントパターンやワイヤーハーネス等）を利用すればよい。例えば、中央制御部３０２は、高周波信号導波路３０８に構成変更用の信号処理モジュール３２０（構成変更信号処理モジュール）が配置されていることを検知する配置検知部と、配置検知部により構成変更用の信号処理モジュール３２０が配置されたことが検知された場合に、既設信号処理モジュールや構成変更信号処理モジュールを制御し、構成変更に応じて信号処理モジュール間の通信を制御する通信制御部とを有する。配置検知部は、高周波信号導波路３０８に信号処理モジュールが配置されたか否かの検知機能だけでなく、その置かれた位置や何（どのような機能のもの）が置かれたかも認識する認識機能も備えるとよい。「何が配置されたか」の認識機能としては、通信機能を持つ信号処理モジュールを識別することに限らず、異物を識別する機能（換言すると通信機能を持つ信号処理モジュールであるのか否かを検知する機能）も備えるとよい。「何が配置されたか」等の認識機能を実現するには、既設モジュールから送信された信号の反射波や、新たに配置されたモジュールからの信号を利用するとよい。例えば、着脱部に何かが配置されると既設モジュールから送信された信号の反射波が変化し、何かが配置されたことを認識できる。更に、配置されたものが通信機能を持つ信号処理モジュールである場合、その信号処理モジュール等を識別するための信号を送信する。この信号に基づき中央制御部３０２（配置検知部）は、「何が配置されたか」を認識できる。配置されたものから何も反応が無い（信号が来ない）場合は、異物と判断すればよい。

既設信号処理モジュール間で信号処理を行なう際には、高速性や大容量性が求められるデータに関してはミリ波帯或いはその前後の周波数帯（例えばサブミリ波帯やセンチ波帯）（以下代表的にミリ波帯で記載する）の高周波信号に変換して、高周波信号導波路３０８を介して通信処理を行なう。それ以外のデータ（電源も含む）に関しては通常の電気配線（パターン配線を含む）で伝送すればよい。既設信号処理モジュール間で高周波信号導波路３０８を介してミリ波帯で通信処理を行なうべく、既設信号処理モジュールには、ミリ波伝送機能を実現する通信装置が設けられており、通信装置が有する高周波信号の結合構造と高周波信号導波路３０８とが電磁的に結合可能に配置される。例えば、各既設信号処理モジュールを高周波信号導波路と接するように実装することで、高周波信号導波路３０８を伝わるミリ波通信を確立する。尚、周波数の異なる複数の搬送周波数（キャリア周波数）を用いたいわゆる周波数分割多重を用いることで、１つの周波信号伝送路３０８で複数系統の通信が可能である。

ここで、導波装置１０Ａには、機能変更を行なう場合に、ミリ波帯での通信処理が可能な構成変更信号処理モジュール（換言すると通信装置）を実装可能な領域（つまりモジュールと電磁的に結合可能な領域領域：モジュール実装領域５４３）に構成変更信号処理モジュールを追加する。モジュール実装領域５４３は、高周波信号導波路３０８が交差する位置であって、高周波信号導波路３０８の配置態様の基本形状（この例では正四角形）の頂点の位置である。構成変更信号処理モジュールを後から追加する、或いは交換することで、構成変更後においても、高周波信号導波路３０８を介しての高速・大容量のミリ波通信を確立する。これにより、ミリ波を用いた高速なデータ伝送を低損失で行なえる。

電子機器３００Ａに導波装置１０Ａを設け、高周波信号導波路３０８を予め決められた配置態様で配置できるように、信号処理モジュール３２０を配置可能な場所をモジュール実装領域５４３として設定しておく。信号処理モジュール３２０をモジュール実装領域５４３に追加実装したときは、ミリ波伝送機能を有する既設信号処理モジュールと構成変更信号処理モジュールのそれぞれのカプラと高周波信号導波路３０８との電磁結合をとる。こうすることで、既設信号処理モジュールと構成変更信号処理モジュールとの間で高周波信号導波路３０８を伝わるミリ波通信が確立され、高速のデータ伝送を、マルチパスや伝送劣化或いは不要輻射を少なく行なうことができる。機能変更等の構成変更が必要になったときに、モジュール実装領域５４３に構成変更信号処理モジュールを配置することで、高周波信号導波路３０８を伝わるミリ波通信を確立することができる。高周波信号導波路３０８は着脱可能であり、必要のない接続関係に関しては、取り外しておく（図中の破線で示した箇所を参照）。このため、機能拡張等の構成変更に伴う設計変更、基板面積の増大、コストアップ等の負担を伴わずに、機器内通信を簡易に実現することができる。

又、モジュール実装領域５４３の部分で高周波信号導波路３０８を分断すると、通信網を構築できる。高周波信号導波路３０８と通信機能を持つ信号処理モジュール３２０から構成される伝送網が実現される。大容量通信が可能であるし、ロスが小さいので省電力長距離伝送が可能である。高周波信号導波路３０８には、安価なプラスチックが利用可能である等の利点も享受できる。各信号処理モジュール３２０間の高周波信号の接続媒体は同一長であるので伝送特性を同じにでき、送信電力等の設定管理が容易である。

尚、実施例１の構成では、格子状に作られた単一長の高周波信号導波路３０８と信号処理モジュール３２０で通信網（伝送網）が構成されており、特に中心となるモジュールを定めておらず、単純に相互でデータをやりとりするのみであり、隣接するモジュール実装領域５４３を超えてのデータ伝送はできない。但し、信号処理モジュール３２０に中継機能を持たせることで、後述の実施例２と同様に、モジュール実装領域５４３を超えてのデータ伝送も可能になる。

図１３は、本実施形態の信号伝送装置が適用される実施例２の電子機器の全体概要を示した平面図である。実施例２でも、高周波信号導波路３０８は着脱可能であり、必要のない接続関係に関しては、取り外しておく（図中の破線で示した箇所を参照）。

図１３に示すように、実施例２の導波装置１０Ｂは、実施例１の導波装置１０Ａをベースに、矩形状（正四角形状）に配置される導波路の格子点のモジュール実装領域５４３に、通常の信号処理モジュール３２０と中継モジュール３２８（中継機能（入出力処理機能）を持つ信号処理モジュール）とを交互に配置した態様である。格子状に作られた単一長の導波路と通信機能を持つモジュールにより伝送網が構成されている点では実施例１と同様であるが、他モジュールを管理する中心を決め（中継モジュール３２８が担当する）、相互のモジュールの役割を把握した上でデータのやりとりを行なう点が異なる。例えば、図１３Ａに示すように、信号処理モジュール３２０_1は音声処理を担当するモジュールであり、信号処理モジュール３２０_2は静止画処理を担当するモジュールであり、信号処理モジュール３２０_3は動画処理を担当するモジュールである。中継モジュール３２８は、信号処理モジュール３２０_1（音声処理）、信号処理モジュール３２０_2（静止画処理）、信号処理モジュール３２０_3（動画処理）からのデータを集約して総合的な信号処理を行なってもよいし、更には、図示しない隣接するモジュール実装領域５４３の信号処理モジュール３２０との間でデータのやりとりを行なってもよい。

図１４は、本実施形態の信号伝送装置が適用される実施例３の導波装置を説明する図であり、電子機器の全体概要を示した平面図である。実施例３の電子機器３００Ｃは、導波路の配置の基本形状を正三角形とした態様である。実施例３でも、高周波信号導波路３０８は着脱可能であり、必要のない接続関係に関しては、取り外しておく（図中の破線で示した箇所を参照）。

電子機器３００Ｃは、実施例１と同様に、導波装置１０Ｃと、機器全体の動作を制御する中央制御部３０２とを備える。実施例３の導波装置１０Ｃは、正三角形の頂点に配置されるモジュール実装領域５４３には、正六角形（ハニカム形状）の信号処理モジュール３２０が配置される。この配置が、信号処理モジュール３２０を最も密集させて配置できる態様である。導波路の配置の基本形状が正四角形であるのか三角形であるのかの相違があるが、基本的には、前述の実施例１や実施例２等と同様の効果を享受できる。尚、同一頂点の６つの三角形の集合に着目すると、導波路の配置の基本形状を正六角形とした態様が抽出され、その中心方向への導波路及び信号処理モジュール３２０を使用しなければ、その正六角形の頂点に配置されるモジュール実装領域５４３には、正三角形の信号処理モジュール３２０を配置すればよい。

図１５は、本実施形態の信号伝送装置が適用される実施例４の導波装置を説明する図であり、その一部分の斜視図である。図示しないが、この実施例４の導波装置１０Ｄを搭載することで、実施例４の電子機器３００Ｄを構成できる。実施例４でも、高周波信号導波路３０８は着脱可能であり、図示しないが、必要のない接続関係に関しては、取り外しておく。

実施例４は、導波路を矩形状（正四角形状）且つ３次元状に配置された導波路の格子点のモジュール実装領域５４３に、信号処理モジュール３２０を配置した態様である。信号処理モジュール３２０を３次元状に配置する際の固定手法は何でもよい。実施例２と同様に、通常の信号処理モジュール３２０と中継モジュール３２８とを交互に配置してもよい。このような実施例４の導波装置１０Ｄは、３次元の単一長導波路と通信機能を持つ信号処理モジュール３２０（中継モジュール３２８を含む）からなる伝送網が構成される。２次元状であるのか３次元状であるのかの相違があるが、基本的には、前述の実施例１や実施例２等と同様の効果を享受できる。３次元状とすることで、機能デザイン性を発揮できる利点もある。

以上、本明細書で開示する技術について実施形態を用いて説明したが、請求項の記載内容の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本明細書で開示する技術の技術的範囲に含まれる。前記の実施形態は、請求項に係る技術を限定するものではなく、実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが、本明細書で開示する技術が対象とする課題の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の技術が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の技術を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、本明細書で開示する技術が対象とする課題と対応した効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成も、本明細書で開示する技術として抽出され得る。

１…信号伝送装置、１０…導波装置、３００…電子機器、３０２…中央制御部、３０８…高周波信号導波路、３２０…信号処理モジュール、３２８…中継モジュール、３４２…高周波信号結合構造体、５４０…モジュール固定壁、５４３…モジュール実装領域、５８０…導波路壁、５８２…導波路壁、５８６…導波路壁層、５８８…導波路壁層

Claims (16)

1. 通信機能を持つモジュールと、
   モジュールとの高周波信号の結合が可能に、高周波信号導波路を着脱可能な着脱部、
   とを備える導波装置。
2. 着脱部が複数箇所に設けられている
   請求項１に記載の導波装置。
3. 着脱部では、高周波信号導波路が分断可能である
   請求項１又は請求項２に記載の導波装置。
4. 高周波信号導波路が分断可能な着脱部には、データの中継機能を持つ中継モジュールが配置される
   請求項３に記載の導波装置。
5. 着脱部に繋がる高周波信号導波路は、複数の独立した伝送路で構成されている
   請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の導波装置。
6. 複数の独立した伝送路は、伝送路を成す部材が並設されている
   請求項５に記載の導波装置。
7. 複数の独立した伝送路は、伝送路を成す部材が積層されている
   請求項５に記載の導波装置。
8. 複数の独立した伝送路を成す各部材は、
   誘電率が互いに異なっており、隣接する伝送路を成す部材の間には、その何れとも異なる誘電率の壁層が配されており、その壁層の一部には開口部が設けられている、
   又は、
   透磁率が互いに異なっており、隣接する伝送路を成す部材の間には、その何れとも異なる透磁率の壁層が配されており、その壁層の一部には開口部が設けられている、
   請求項７に記載の導波装置。
9. 高周波信号導波路が成す平面形状或いは立体形状は予め決められている
   請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の導波装置。
10. 平面形状或いは立体形状を成す基本形状は、正三角形、正四方形、正六角形の何れかである
    請求項９に記載の記載の導波装置。
11. 着脱部に高周波信号導波路が配置されると、
    高周波信号導波路を介して、各モジュールの間でデータ伝送が可能である
    請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の導波装置。
12. 高周波信号導波路に結合されたモジュールに基づいて構成情報を変更し、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御する制御部を備える
    請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の導波装置。
13. 制御部は、モジュールが高周波信号導波路の何れの位置に配置されているかを検知する
    請求項１２に記載の導波装置。
14. 制御部は、高周波信号導波路により高周波信号の結合がとられたものが、通信機能を有するモジュールであるのか否かを検知する
    請求項１２又は請求項１３に記載の導波装置。
15. 請求項１乃至請求項１４に記載の導波装置の着脱部に配置な通信モジュールであって、
    通信装置と、
    通信装置から発せられた高周波信号を高周波信号導波路に伝達させる伝達構造体、
    とを備えた通信モジュール。
16. 通信機能を持つモジュールと、
    モジュールとの高周波信号の結合が可能に、高周波信号導波路を着脱可能な着脱部と、
    高周波信号導波路に結合されたモジュールに基づいて構成情報を変更し、変更後の構成情報にしたがってデータ伝送を制御する制御部、
    とを備える電子機器。

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