JP2014068166A - メタマテリアル - Google Patents
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Abstract
【課題】小さく且つ低周波帯の電磁バンドギャップを実現するメタマテリアルによるセルを提供する。
【解決手段】パッチ導体と、前記パッチ導体に対向して配置された導体層と、前記パッチ導体と前記導体層を電気的に接続する接続導体とを有し、メタマテリアルを構成するセルであって、前記接続導体は、複数の導体配線と、前記導体配線を前記パッチ導体および前記導体層に接続する複数のビアとにより螺旋型の電路を形成し、同一平面上の前記導体配線における電流方向が所定方向になるように電路が形成されている。
【選択図】 図1
Description
と表現される。ここで、μは透磁率、C1は導体1の形状に沿った積分路、C2は導体2の形状に沿った積分路、ds1は導体1の微少線分ベクトル(=導体1に流れる電流の方向)、ds2は導体2の微少線分ベクトル、rは導体1と導体2間の距離である。
図1は第1実施形態によるメタマテリアルのセルの立体斜視図である。また、図2は図1に示したセルの上面図であり、図3は図1に示したセルの配列構造物の例1000を示す図である。セル100は、パッチ導体110、導体層120、誘電層130と、導体配線150-0〜150-5及びビア160-1〜160-5を直列連結した接続導体140から構成される。パッチ導体110と導体層120は対向して配置される。ビア160-1は、導体配線150-0を介してパッチ導体110と接続され、導体配線150-1を介してビア160-2と接続される。同様に、ビア160-2〜4は、それぞれ、導体配線150-2〜4を介してビア160-3〜5と接続される。そしてビア160-5は、導体配線150-5を介して導体層120と接続される。すなわち、導体配線はビアとの接続により交互に配置されている。この際、導体配線150-0、150-2、150-4は平行に近接して配置され、導体配線150-1、150-3もまた平行に近接して配置される。以上の配置より、接続導体とビアで構成される電路は、図示するようヘリカル型(三次元空間における螺旋型)の形状をとる。
第1実施形態では、接続導体を複数のビアと導体配線とをヘリカル型に直列連結した形状とすることで、接続導体のインダクタンスを大きくするメタマテリアルについて説明した。ところで、通常、ビアの開口の周囲には、ランド(以後、ビアランド)が設けられる。第1実施形態ではビアランドの大きさについて考慮していないが、一般的にビアランドの最小径は、導体配線の最小配線幅、導体配線間の最小ピッチと比べて大きい。ゆえに、第1実施形態による電磁バンドギャップ構造において、導体配線の近接配置による高密度化を考えた場合、ビアランドの最小径により密度の程度は制限される。
第1実施形態と第2実施形態では、メタマテリアルのセルの配列構造物は、全てのセルが、その接続導体が同一方向になるように配置されるものとして説明した。例えば、図3に示した第1実施形態のメタマテリアルのセルの配列構造物1000では、全てのセルの導体配線150-0、150-2、150-4は、x軸に平行となるよう配列されている。しかしこの構造では、隣接する接続導体間に生じる相互インダクタンスはx軸方向とy軸方向とで異なる。
Claims (12)
- パッチ導体と、前記パッチ導体に対向して配置された導体層と、前記パッチ導体と前記導体層を電気的に接続する接続導体とを有し、メタマテリアルを構成するセルであって、
前記接続導体は、複数の導体配線と、前記導体配線を前記パッチ導体および前記導体層に接続する複数のビアとにより螺旋型の電路を形成し、
同一平面上の前記導体配線における電流方向が所定方向になるように電路が形成されていることを特徴とするセル。
- 前記接続導体は、少なくとも第1〜第Nのビア(Nは3以上の整数)と、少なくとも第1〜第N−1の導体配線を有し、
第1のビアは、直接に前記パッチ導体と接続され、
第Nのビアは、直接に前記導体層と接続され、
第Kのビア(Kは1〜N−1の整数)は、第Kの導体配線を介して第K+1のビアと接続されていることを特徴とする請求項1に記載のセル。
- 前記接続導体は、少なくとも第1〜第Nのビア(Nは3以上の整数)と、少なくとも第1〜第N+1の導体配線を有し、
第1のビアは、第1の導体配線を介して前記パッチ導体と接続され、
第Nのビアは、第N+1の導体配線を介して前記導体層と接続され、
第Kのビア(Kは1〜N−1の全ての整数)は、第K+1の導体配線を介して第K+1のビアと接続されていることを特徴とする請求項1に記載のセル。
- 前記導体配線は、前記パッチ導体の平面と前記導体層の平面に前記ビアを介して交互に配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のメタマテリアルによるセル。
- 前記パッチ導体と前記導体層とは別の平面を一つ更に設け、前記導体配線は、前記パッチ導体の平面と前記導体層の平面のうち一方と前記別の平面にビアを介して交互に配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のメタマテリアルによるセル。
- 前記パッチ導体の平面と前記導体層の平面とは別の平面を二つ更に設け、前記導体配線は、一の別の平面と他の別の平面にビアを介して交互に配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のメタマテリアルによるセル。
- 異なる平面のうち一方に配置された導体配線は、千鳥に配置されていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のメタマテリアルによるセル。
- 異なる平面のうち一方に配置された導体配線は、長さが異なるように配置されていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のメタマテリアルによるセル。
- 異なる平面のうち一方に配置された導体配線は、前記パッチ導体または前記導体層の平面の対角線に平行になるよう配置されていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のメタマテリアルによるセル。
- 前記パッチ導体と前記導体層は、平面上に導体配線が配置されている場合、前記導体配線を収容するクリアランスを有することを特徴とする請求項4または5に記載のメタマテリアルによるセル。
- 請求項1乃至10の何れか1項に記載のメタマテリアルによるセルを、隣接する2つのパッチ導体の接続導体が同じ向きになるよう配置されていることを特徴とする配列構造物。
- 請求項1乃至10の何れか1項に記載のメタマテリアルによるセルを、隣接する2つのパッチ導体の接続導体が互いに90度回転させた関係になるよう配置されていることを特徴とする配列構造物。
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