JP2015188145A - Waveguide and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テラヘルツ帯域、例えば0.05THz以上10THz以下の周波数の電磁波を伝送する導波管およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a waveguide for transmitting an electromagnetic wave having a terahertz band, for example, a frequency of 0.05 THz to 10 THz, and a method for manufacturing the same.
テラヘルツ帯域の電磁波を用いたテラヘルツ通信は、短距離超高速通信、および非圧縮・無遅延の超高精細映像伝送等の種々の用途への応用が期待されている。一般的な導波管は、矩形の断面を有する金属管からなる。 Terahertz communication using electromagnetic waves in the terahertz band is expected to be applied to various uses such as short-range ultrahigh-speed communication and uncompressed / delayed ultrahigh-definition video transmission. A typical waveguide is made of a metal tube having a rectangular cross section.
特許文献1には、フレキシブル性を有する可撓導波管が記載されている。特許文献1に記載された可撓導波管においては、山部と谷部とが交互に形成された環状の金属板が複数積層される。ここで、複数の金属板は、隣り合う金属板の山部と谷部とが当接するように配置され、互いに溶接される。特許文献2には、誘電体充填導波管を含むアレイアンテナ装置が記載されている。特許文献2に記載された誘電体充填導波管は、方形の誘電体の外周に金属めっきを施すことにより構成される。
特許文献1の導波管においては、積層された複数の金属板の山部および谷部が蛇腹を構成することによりフレキシブル性が付与される。しかしながら、テラヘルツ帯域の電磁波を伝送するためには、導波管の断面の寸法を1mm以下と極めて小さくする必要がある。そのため、各金属板に山部および谷部を形成すること、ならびに複数の金属板を溶接することが困難になる。
In the waveguide of
特許文献2の導波管においては、電磁波は導波路を構成する誘電体内を通って伝送する。しかしながら、誘電損失により電磁波の伝送効率が低下する。また、特許文献1と同様に、テラヘルツ帯域の電磁波を伝送するためには、導波管の断面の寸法を1mm以下と極めて小さくする必要がある。そのため、テラヘルツ帯域の電磁波伝送する導波管を製造することは困難である。
In the waveguide of Patent Document 2, electromagnetic waves are transmitted through a dielectric body constituting the waveguide. However, the transmission efficiency of electromagnetic waves decreases due to dielectric loss. Similarly to
本発明の目的は、フレキシブル性を有するとともに、伝送効率を低下させることなくテラヘルツ帯域の電磁波を伝送可能でかつ容易に製造することが可能な導波管およびその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a waveguide that has flexibility and can transmit terahertz band electromagnetic waves easily without reducing transmission efficiency, and a manufacturing method thereof.
(1)第1の発明に係る導波管は、テラヘルツ帯域内の電磁波を伝送する導波路を有する導波管であって、伸縮性および導電性を有する樹脂層と、樹脂層の一面上に形成される導体層とを備え、樹脂層および導体層は積層体を構成し、導体層が内側になるように積層体が折曲されることにより、積層体により囲まれた導波路が形成される。 (1) A waveguide according to a first aspect of the present invention is a waveguide having a waveguide for transmitting an electromagnetic wave in a terahertz band, on a resin layer having stretchability and conductivity, and on one surface of the resin layer The conductor layer is formed, and the resin layer and the conductor layer constitute a laminated body, and the laminated body is bent so that the conductor layer is on the inner side, thereby forming a waveguide surrounded by the laminated body. The
この導波管においては、伸縮性および導電性を有する樹脂層と、樹脂層の一面上に形成される導体層とにより積層体が構成される。導体層が内側になるように積層体が折曲されることにより、導体層により囲まれた導波路が形成される。 In this waveguide, a laminate is constituted by a resin layer having stretchability and conductivity and a conductor layer formed on one surface of the resin layer. The laminated body is bent so that the conductor layer is on the inside, thereby forming a waveguide surrounded by the conductor layer.
樹脂層は導電性を有するので、導波路を伝送する電磁波の伝送効率を向上させることができる。また、導体層により囲まれた中空の導波路が形成されるので、導波路の誘電正接が空気と等しくなる。そのため、誘電損失による伝送効率の低下が防止される。さらに、樹脂層は伸縮性を有するので、導波管にフレキシブル性が付与される。 Since the resin layer has conductivity, the transmission efficiency of electromagnetic waves transmitted through the waveguide can be improved. Further, since the hollow waveguide surrounded by the conductor layer is formed, the dielectric loss tangent of the waveguide becomes equal to air. Therefore, a decrease in transmission efficiency due to dielectric loss is prevented. Furthermore, since the resin layer has stretchability, flexibility is imparted to the waveguide.
また、積層体の折曲位置および折曲角度を調整することにより、導波路の形状および寸法を容易に調整することができる。したがって、導波路の断面の寸法を極めて小さい値に容易に設定することができる。これらの結果、フレキシブル性を有するとともに、伝送効率を低下させることなくテラヘルツ帯域内の電磁波を伝送可能な導波管を容易に製造することができる。 Further, the shape and dimensions of the waveguide can be easily adjusted by adjusting the bending position and the bending angle of the laminate. Therefore, the dimension of the cross section of the waveguide can be easily set to an extremely small value. As a result, a waveguide having flexibility and capable of transmitting electromagnetic waves in the terahertz band without lowering transmission efficiency can be easily manufactured.
(2)導波路が延びる方向に平行に延びる複数の溝部が導体層に形成され、複数の溝部に沿って積層体が折曲されることにより導波路が形成されてもよい。 (2) A plurality of grooves extending in parallel with the direction in which the waveguide extends may be formed in the conductor layer, and the laminate may be bent along the plurality of grooves to form the waveguide.
この場合、積層体を容易に折曲することができる。それにより、導波路の断面を予め定められた形状および寸法に容易に形成することができる。 In this case, the laminate can be easily bent. Thereby, the cross section of the waveguide can be easily formed in a predetermined shape and size.
(3)積層体は、導波路が延びる方向に対して垂直な面上において矩形状をなすように折曲されてもよい。 (3) The laminated body may be bent so as to form a rectangular shape on a plane perpendicular to the direction in which the waveguide extends.
この場合、矩形状の断面を有する導波路が形成される。そのため、テラヘルツ帯域の電磁波を良好に伝送することができる。 In this case, a waveguide having a rectangular cross section is formed. Therefore, the electromagnetic wave in the terahertz band can be transmitted satisfactorily.
(4)樹脂層の導電率は、105S/m以上であってもよい。この場合、電磁波の伝送効率を向上させることができる。 (4) The electric conductivity of the resin layer may be 10 5 S / m or more. In this case, the transmission efficiency of electromagnetic waves can be improved.
(5)樹脂層は、導電性ファイバが分散された樹脂材料を含んでもよい。この場合、樹脂層の伸縮性および導電性を容易に向上させることができる。 (5) The resin layer may include a resin material in which conductive fibers are dispersed. In this case, the stretchability and conductivity of the resin layer can be easily improved.
(6)導体層は、導波路が延びる方向に並ぶように複数の部分に分離されてもよい。 (6) The conductor layer may be separated into a plurality of portions so as to line up in the direction in which the waveguide extends.
この場合、導体層が分離された部分で、積層体を屈曲させることができる。それにより、導波管のフレキシブル性がより向上する。したがって、電磁波の伝送方向を任意に調整することができる。 In this case, the laminate can be bent at the portion where the conductor layer is separated. Thereby, the flexibility of the waveguide is further improved. Therefore, the transmission direction of electromagnetic waves can be arbitrarily adjusted.
(7)積層体は、導体層の一面上に形成される被覆層をさらに備え、被覆層は、導体層よりも高い導電率を有し、積層体は、被覆層が内側になるように折曲されてもよい。 (7) The laminate further includes a coating layer formed on one surface of the conductor layer, the coating layer has a higher conductivity than the conductor layer, and the laminate is folded so that the coating layer is on the inside. May be tuned.
この場合、導体層よりも高い導電率を有する被覆層により導体層の一面が被覆される。これにより、被覆層により囲まれた中空の導波路が形成される。被覆層を厚く形成する必要がないので、コストの上昇を低減しつつ電磁波の伝送効率を向上させることができる。 In this case, one surface of the conductor layer is covered with a covering layer having a higher conductivity than the conductor layer. As a result, a hollow waveguide surrounded by the covering layer is formed. Since it is not necessary to form a thick coating layer, it is possible to improve electromagnetic wave transmission efficiency while reducing an increase in cost.
(8)導波管は接着剤層をさらに備え、導波路が形成されるように積層体が折曲された状態で、積層体の第1の線状部分と第2の線状部分とが接着剤層により接着されてもよい。 (8) The waveguide further includes an adhesive layer, and the first linear portion and the second linear portion of the multilayer body are formed in a state where the multilayer body is bent so that the waveguide is formed. You may adhere | attach by an adhesive bond layer.
この場合、積層体の第1の線状部分と第2の線状部分との間に隙間が生じることが確実に防止される。これにより、電磁波の伝送効率を向上させることができる。 In this case, it is reliably prevented that a gap is generated between the first linear portion and the second linear portion of the stacked body. Thereby, the transmission efficiency of electromagnetic waves can be improved.
(9)接着剤層は導電性を有してもよい。この場合、接着剤層に起因する電磁波の伝送損失が低減される。 (9) The adhesive layer may have conductivity. In this case, transmission loss of electromagnetic waves caused by the adhesive layer is reduced.
(10)接着剤層の導電率は、105S/m以上であってもよい。この場合、電磁波の伝送効率を向上させることができる。 (10) The electrical conductivity of the adhesive layer may be 10 5 S / m or more. In this case, the transmission efficiency of electromagnetic waves can be improved.
(11)第2の発明に係る導波管の製造方法は、テラヘルツ帯域内の電磁波を伝送させる導波路を有する導波管の製造方法であって、伸縮性および導電性を有する樹脂層と導体層とを含む積層体を用意するステップと、導体層が内側になるように積層体を折曲することにより積層体により囲まれた導波路を形成するステップとを含む。 (11) A method for manufacturing a waveguide according to a second invention is a method for manufacturing a waveguide having a waveguide for transmitting electromagnetic waves in the terahertz band, and has a stretchable and conductive resin layer and conductor. And a step of forming a waveguide surrounded by the multilayer body by bending the multilayer body so that the conductor layer is on the inner side.
この導波管の製造方法においては、伸縮性および導電性を有する樹脂層と、樹脂層の一面上に形成される導体層とにより積層体が構成される。導体層が内側になるように積層体が折曲されることにより、導体層により囲まれた導波路が形成される。 In this waveguide manufacturing method, a laminate is constituted by a resin layer having stretchability and conductivity and a conductor layer formed on one surface of the resin layer. The laminated body is bent so that the conductor layer is on the inside, thereby forming a waveguide surrounded by the conductor layer.
樹脂層は導電性を有するので、導波路を伝送する電磁波の伝送効率を向上させることができる。また、導体層により囲まれた中空の導波路が形成されるので、導波路の誘電正接が空気と等しくなる。そのため、誘電損失による伝送効率の低下が防止される。さらに、樹脂層は伸縮性を有するので、導波管にフレキシブル性が付与される。 Since the resin layer has conductivity, the transmission efficiency of electromagnetic waves transmitted through the waveguide can be improved. Further, since the hollow waveguide surrounded by the conductor layer is formed, the dielectric loss tangent of the waveguide becomes equal to air. Therefore, a decrease in transmission efficiency due to dielectric loss is prevented. Furthermore, since the resin layer has stretchability, flexibility is imparted to the waveguide.
また、積層体の折曲位置および折曲角度を調整することにより、導波路の形状および寸法を容易に調整することができる。したがって、導波路の断面の寸法を極めて小さい値に容易に設定することができる。これらの結果、フレキシブル性を有するとともに、伝送効率を低下させることなくテラヘルツ帯域内の電磁波を伝送可能な導波管を容易に製造することができる。 Further, the shape and dimensions of the waveguide can be easily adjusted by adjusting the bending position and the bending angle of the laminate. Therefore, the dimension of the cross section of the waveguide can be easily set to an extremely small value. As a result, a waveguide having flexibility and capable of transmitting electromagnetic waves in the terahertz band without lowering transmission efficiency can be easily manufactured.
(12)積層体を用意するステップは、導波路が延びる方向に平行に延びる複数の溝部を導体層に形成することと、複数の溝部が形成された導体層と樹脂層とを積層することとを含み、導波路を形成するステップは、複数の溝部に沿って積層体を折曲することを含んでもよい。 (12) The step of preparing the laminated body includes forming a plurality of groove portions extending in parallel with the direction in which the waveguide extends in the conductor layer, and laminating the conductor layer formed with the plurality of groove portions and the resin layer. And forming the waveguide may include bending the stacked body along the plurality of grooves.
この場合、積層体を容易に折曲することができる。それにより、導波路の断面を予め定められた形状および寸法に容易に形成することができる。 In this case, the laminate can be easily bent. Thereby, the cross section of the waveguide can be easily formed in a predetermined shape and size.
(13)積層体を用意するステップは、樹脂層上で導体層が導波路が延びる方向に並ぶように導体層を複数の部分に分離することを含んでもよい。 (13) The step of preparing the laminated body may include separating the conductor layer into a plurality of portions such that the conductor layer is arranged in the direction in which the waveguide extends on the resin layer.
この場合、導体層が分離された部分で、積層体を屈曲させることができる。それにより、導波管のフレキシブル性がより向上する。したがって、電磁波の伝送方向を任意に調整することができる。 In this case, the laminate can be bent at the portion where the conductor layer is separated. Thereby, the flexibility of the waveguide is further improved. Therefore, the transmission direction of electromagnetic waves can be arbitrarily adjusted.
(14)積層体を用意するステップは、導体層上に導体層よりも高い導電率を有する被覆層を形成することを含み、導波路を形成するステップは、被覆層が内側になるように積層体を折曲することを含んでもよい。 (14) The step of preparing the laminate includes forming a coating layer having a higher conductivity than the conductor layer on the conductor layer, and the step of forming the waveguide is laminated so that the coating layer is on the inside. It may include bending the body.
この場合、導体層よりも高い導電率を有する被覆層により導体層の一面が被覆される。これにより、被覆層により囲まれた中空の導波路が形成される。被覆層を厚く形成する必要がないので、コストの上昇を低減しつつ電磁波の伝送効率を向上させることができる。 In this case, one surface of the conductor layer is covered with a covering layer having a higher conductivity than the conductor layer. As a result, a hollow waveguide surrounded by the covering layer is formed. Since it is not necessary to form a thick coating layer, it is possible to improve electromagnetic wave transmission efficiency while reducing an increase in cost.
(15)方法は、積層体が折曲された状態で、積層体の第1の線状部分と第2の線状部分とを接着剤層により接着するステップをさらに含んでもよい。 (15) The method may further include a step of bonding the first linear portion and the second linear portion of the laminate with an adhesive layer in a state where the laminate is bent.
この場合、積層体の第1の線状部分と第2の線状部分との間に隙間が生じることが確実に防止される。これにより、電磁波の伝送効率を向上させることができる。 In this case, it is reliably prevented that a gap is generated between the first linear portion and the second linear portion of the stacked body. Thereby, the transmission efficiency of electromagnetic waves can be improved.
本発明によれば、フレキシブル性を有するとともに、伝送効率を低下させることなくテラヘルツ帯域の電磁波を伝送可能な導波管を容易に製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while having flexibility, the waveguide which can transmit the electromagnetic wave of a terahertz band can be easily manufactured, without reducing transmission efficiency.
以下、本発明の実施の形態に係る導波管およびその製造方法について説明する。以下の説明では、0.05THz〜10THzの周波数帯域をテラヘルツ帯域と呼ぶ。本実施の形態に係る導波管は、テラヘルツ帯域内の少なくとも特定の周波数を有する電磁波の伝送が可能である。 Hereinafter, a waveguide and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described. In the following description, a frequency band of 0.05 THz to 10 THz is referred to as a terahertz band. The waveguide according to this embodiment can transmit an electromagnetic wave having at least a specific frequency within the terahertz band.
(A)第1の実施の形態
(1)導波管の構成
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る導波管の外観斜視図である。図2は、図1の導波管の断面図である。図1および図2に示すように、導波管100は矩形状の断面を有する筒体であり、筒体により囲まれる空間に電磁波が伝送される導波路1が形成される。導波管100は、樹脂層10、導体層20および被覆層30からなる積層体L2を含む。
(A) First Embodiment (1) Configuration of Waveguide FIG. 1 is an external perspective view of a waveguide according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the waveguide of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
樹脂層10は、伸縮性および導電性を有する樹脂からなる。本実施の形態では、樹脂層10は、銀ファイバが分散されたウレタンアクリル樹脂からなる。樹脂層10は、例えば導電性ゴムであってもよい。この場合、樹脂層10の伸縮性および導電性を容易に向上させることができる。樹脂層10は、金ファイバまたは銅ファイバ等の導電性材料が分散された樹脂であってもよい。樹脂層10の導電率は105S/m以上であることが好ましい。この場合、電磁波の伝送効率を向上させることができる。
The
導体層20は例えばステンレス鋼からなる。被覆層30は、導体層20よりも高い導電性を有する導体からなる。本実施の形態では、被覆層30は銅からなる。
The
樹脂層10の一面上に導体層20が形成され、導体層20の一面上に被覆層30が形成される。図2に示すように、積層体L2には、折曲部F1,F2,F3が設けられる。被覆層30が内側になるように、積層体L2が折曲部F1,F2,F3に沿って筒状に折曲される。この場合、積層体L2が折曲部F1,F2,F3に沿って一体的に折曲された状態で保持される。積層体L2の一端部と他端部とは、接着剤層40を介して互いに接着される。これにより、被覆層30により囲まれた中空の導波路1が形成される。
A
(2)導波管の製造方法
図1の導波管100の製造方法について説明する。図3〜図5は、図1の導波管100の製造工程を示す図である。図3(a)および図4(a)は、製造過程にある導波管100の平面図である。図3(b)には図3(a)のA1−A1線断面が示され、図4(b)および図5には図4(a)のA2−A2線断面が示される。
(2) Manufacturing Method of Waveguide A manufacturing method of the
図3に示すように、例えば銀ファイバが分散されたウレタンアクリル樹脂からなる樹脂層10とステンレス鋼からなる導体層20との積層体L1を用意する。導体層20上に樹脂層10がラミネートまたは塗布されることにより積層体L1が形成されてもよい。
As shown in FIG. 3, for example, a laminate L1 of a
積層体L1には、折曲部F1〜F3が形成されてる。折曲部F1〜F3は、例えば線状の浅い溝であってもよく、線状の印等でもよい。あるいは、折曲部F1〜F3で積層体L3を折曲可能であれば、折曲部F1〜F3に特に何もなくてもよい。本実施の形態においては、被覆層30の一端部から折曲部F1までの距離と折曲部F2から折曲部F3までの距離とが略等しい。また、折曲部F1から折曲部F2までの距離と折曲部F3から被覆層30の他端部までの距離とが略等しい。
The laminated body L1 is formed with bent portions F1 to F3. The bent portions F1 to F3 may be, for example, linear shallow grooves, linear marks, or the like. Alternatively, as long as the laminate L3 can be bent at the bent portions F1 to F3, there may be nothing in the bent portions F1 to F3. In the present embodiment, the distance from one end portion of the
樹脂層10の厚みt1は、例えば1μm以上1000μm以下であることが好ましい。導体層20の厚みt2は、例えば20μm以上100μm以下であることが好ましい。
The thickness t1 of the
樹脂層10の材料は、銀ファイバが分散されたウレタンアクリル樹脂に限らず、例えば導電性ゴムであってもよい。導体層20は、樹脂層10および被覆層30よりも高い剛性を有し、かつ折曲可能な材料からなる。導体層20の材料は、ステンレス鋼に限らず、アルミニウム(Al)等の他の金属、またはアルミニウム合金等の合金であってもよい。
The material of the
次に、図4に示すように、導体層20上に例えば銅からなる被覆層30が形成されることにより、積層体L2が形成される。被覆層30は、例えばめっきにより形成される。被覆層30の厚みt3は、例えば0.2μm以上1000μm以下であることが好ましい。被覆層30の厚みt3は、表皮効果により電磁波が集中する厚み以上であることが好ましい。被覆層30の材料は、銅に限らず、金(Au)、アルミニウム等の他の金属、または銅合金、アルミニウム合金等の合金、あるいはその他の導電性材料であってもよい。
Next, as illustrated in FIG. 4, a laminated body L <b> 2 is formed by forming a
図5に示すように、被覆層30が内側になるように積層体L2が折曲部F1〜F3に沿って折曲される。各折曲部F1〜F3における積層体L2の折り曲げ角度は略90°である。その状態で、積層体L2の一端部と他端部とが接着剤層40により互いに接着される。本例では、積層体L2の一端部における樹脂層10、導体層20および被覆層30の線状の端面が、積層体L2の他端部における被覆層30の一面の線状の部分に接着される。
As shown in FIG. 5, the laminated body L2 is bent along the bent portions F1 to F3 so that the
接着剤層40は導電性を有することが好ましい。接着剤層40の導電率は、103S/m以上であることが好ましく、105S/m以上であることがより好ましい。接着剤層40の導電率が103S/m以上である場合、電磁波の伝送効率を向上させることができる。接着剤層40の材料として、例えば、導電性フィラーを含有する粘着剤が用いられる。
The
これにより、図1および図2の導波管100が完成する。導波管100の内側の幅方向の寸法(導波路1の幅方向の寸法)D1(図2)は、30μm以上5700μm以下であることが好ましい。導波管100の内側の厚み方向の寸法(導波路1の厚み方向の寸法)D2(図2)は、30μm以上5700μm以下であることが好ましい。本実施の形態においては、寸法D1,D2はそれぞれ864μmおよび432μmである。
Thereby, the
(3)効果
本実施の形態においては、樹脂層10、導体層20および被覆層30により積層体L2が形成される。樹脂層10は、伸縮性および導電性を有する。被覆層30は、導体層20よりも高い導電率を有する。被覆層30が内側になるように積層体L2が折曲されることにより、被覆層30により囲まれた導波路1が形成される。
(3) Effect In the present embodiment, the laminate L2 is formed by the
樹脂層10は導電性を有するので、導波路1を伝送する電磁波の伝送効率を向上させることができる。また、被覆層30により囲まれた中空の導波路1が形成されるので、導波路1の誘電正接が空気と等しくなる。そのため、誘電損失による伝送効率の低下が防止される。さらに、樹脂層10は伸縮性を有するので、導波管100にフレキシブル性が付与される。
Since the
また、積層体L2の折曲位置および折曲角度を調整することにより、導波路1の形状および寸法を容易に調整することができる。したがって、導波路1の断面の寸法を極めて小さい値に容易に設定することができる。これらの結果、フレキシブル性を有するとともに、伝送効率を低下させることなくテラヘルツ帯域内の電磁波を伝送可能な導波管100を容易に製造することができる。
Moreover, the shape and dimension of the
また、本実施形態においては、導体層20よりも高い導電率を有する被覆層30により導体層20の一面が被覆される。ここで、被覆層30を厚く形成する必要がないので、導波管100の製造コストの上昇を低減することができる。本実施の形態において、導体層20上に被覆層30が形成されるが、これに限定されない。電磁波の伝送効率が大きい場合には、導体層20上に被覆層30が形成されなくてもよい。
In the present embodiment, one surface of the
(4)他の折曲例
積層体L2の折曲位置は上記の例に限定されない。図6は、積層体L2の他の折曲例について説明するための図である。図6の例について、図1および図2の例と異なる点を説明する。図6の例では、被覆層30が内側になるように、積層体L2が折曲部F1a,F2a,F3a,F4aに沿って折曲される。各折曲部F1a〜F4aにおける積層体L2の折り曲げ角度は略90°である。その状態で、積層体L2の線状の一端面と線状の他端面とが接着剤層40により互いに接着される。
(4) Other folding examples The folding position of the laminated body L2 is not limited to the above example. FIG. 6 is a diagram for explaining another bending example of the stacked body L2. The example of FIG. 6 will be described while referring to differences from the examples of FIGS. In the example of FIG. 6, the laminate L2 is bent along the bent portions F1a, F2a, F3a, and F4a so that the
(B)第2の実施の形態
(1)導波管の構成
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る導波管の外観斜視図である。図8は、図7の導波管の模式的平面図である。図9は、図8の導波管の模式的断面図である。図9(a)は図8の導波管100のA3−A3線断面を示し、図9(b)は図8の導波管100のA4−A4線断面を示す。図7〜図9の導波管100について、図1および図2の導波管100と異なる点を説明する。
(B) Second Embodiment (1) Configuration of Waveguide FIG. 7 is an external perspective view of a waveguide according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic plan view of the waveguide of FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the waveguide of FIG. 9A shows a cross section taken along line A3-A3 of the
図7および図8に示すように、本実施の形態に係る導波管100においては、導体層20が配置される導体層配置領域10aと導体層20が配置されない導体層非配置領域10bとが交互に並ぶように樹脂層10に設けられる。図9(a)に示すように、樹脂層10の導体層配置領域10a上に導体層20が形成され、導体層20上に被覆層30が形成される。図9(b)に示すように、樹脂層10の導体層非配置領域10b上には、導体層20および被覆層30が形成されない。
As shown in FIGS. 7 and 8, in the
(2)導波管の製造方法
図7〜図9の導波管100の製造工程について、図3〜図5の例と異なる点を説明する。図10および図11は、図7〜図9の導波管100の製造工程について説明するための図である。図10(a)は、製造過程にある導波管100の平面図である。図10(b)には、図10(a)のA5−A5線断面が示され、図10(c)には、図10(a)のA6−A6線断面が示される。図11(a)のA7−A7線断面が示され、図11(c)には、図11(a)のA8−A8線断面が示される。
(2) Manufacturing Method of Waveguide The difference between the manufacturing process of the
まず、図3の工程と同様に、積層体L1が用意される。続いて、図10に示すように、 次に、導体層20が加工されることにより、樹脂層10の長手方向に平行な複数のスリットSが導体層20に形成されるとともに、樹脂層10の長手方向における両端部上の導体層20の部分が除去される。
First, the laminated body L1 is prepared similarly to the process of FIG. Next, as shown in FIG. 10, next, the
各スリットSの幅は、100μm以上10000μm以下であることが好ましい。隣り合うスリットSの間隔は、50μm以上1000μm以下であることが好ましい。本例では、隣り合うスリットSの間隔は、例えば50μmである。導体層20の加工は、例えば所定のパターンを有するフォトレジストマスクおよび塩化鉄溶液を用いたウェットエッチングにより行うことができる。
The width of each slit S is preferably 100 μm or more and 10,000 μm or less. The spacing between adjacent slits S is preferably 50 μm or more and 1000 μm or less. In this example, the interval between the adjacent slits S is, for example, 50 μm. The
これにより、導体層20が複数の部分に分離される。複数のスリットSに重なる樹脂層10の部分および樹脂層10の長手方向における両端部が導体層20から露出する。ここで、複数の導体層20と重なる樹脂層10の部分が金属層配置領域10a(図9(a))となり、複数のスリットSと重なる樹脂層10の部分が金属層非配置領域10b(図9(b))となる。
Thereby, the
樹脂層10の一端部から導体層20の一端部までの距離はd1であり、樹脂層10の他端部から導体層20の他端部までの距離はd2である。本実施の形態においては、距離d1は樹脂層10の厚みt1と略等しく、距離d2は導体層20の厚みt2と略等しい。
The distance from one end of the
続いて、図11に示すように、導体層20の長手方向における両端部を除いて導体層20上に被覆層30が形成されることにより、積層体L2が形成される。導体層20の一端部から被覆層30の一端部までの距離はd3であり、導体層20の他端部から被覆層30の他端部までの距離はd4である。本実施の形態においては、距離d3は導体層20の厚みt2と略等しく、距離d4は被覆層30の厚みt3と略等しい。
Subsequently, as illustrated in FIG. 11, the covering
その後、図5の工程と同様に、積層体L2が折曲部F1〜F3に沿って折曲されるとともに積層体L2の一端部と他端部とが接着剤層40により互いに接着される。これにより、図7〜図9の導波管100が完成する。なお、積層体L2の折曲位置は、図7〜図9の例に限定されない。図6の例と同様に積層体L2が折曲されてもよく、または他の位置で積層体L2が折曲されてもよい。
Thereafter, similarly to the process of FIG. 5, the laminate L2 is bent along the bent portions F1 to F3 and one end and the other end of the laminate L2 are bonded to each other by the
(3)効果
本実施の形態においては、導体層20にスリットSが形成されることにより、導体層20が複数の部分に分離される。導体層20が分離された部分で、積層体L2を屈曲させることができる。それにより、導波管100のフレキシブル性がより向上する。したがって、電磁波の伝送方向を任意に調整することができる。
(3) Effect In the present embodiment, the
(4)スリットの他の例
図7〜図9の例では、複数のスリットSが導波路1が延びる方向に対して垂直な面に沿うようにかつ等間隔で形成されるが、スリットSの位置および角度はこれに限定されない。導波管100を所望の方向に屈曲可能であれば、複数のスリットSが導波路1が延びる方向に対して傾斜する面に沿うように形成されてもよく、または導波路1が延びる方向の周りに螺旋状に形成されてもよい。また、スリットSの間隔が一定でなくてもよい。
(4) Other Examples of Slits In the examples of FIGS. 7 to 9, the plurality of slits S are formed along the plane perpendicular to the direction in which the
(C)変形例
(1)第1の変形例
図12は、第1の変形例における導波管100の製造工程を示す図である。図12(a)〜(c)は、図3(a)のA1−A1線断面に相当する部分の断面を示す。第1の変形例における導波管100の製造工程においては、図3の工程の前に、図12(a)に示すように、長尺状の導体層20が用意される。
(C) Modified Example (1) First Modified Example FIG. 12 is a diagram illustrating a manufacturing process of the
次に、図12(b)に示すように、例えばハーフエッチングにより後の工程において折曲部F1〜F3が設けられる導体層20の位置に線状の浅い溝部G1,G2,G3がそれぞれ形成される。溝部G1〜G3は、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザを用いた機械的加工により形成されてもよい。
Next, as shown in FIG. 12B, linear shallow grooves G1, G2, and G3 are respectively formed at positions of the
続いて、図12(c)に示すように、導体層20に長尺状の樹脂層10が接着される。これにより、図3の工程と同様に、樹脂層10と導体層20とが積層された長尺状の積層体L1が用意される。後の工程は、図4および図5の工程と同様である。
Subsequently, as shown in FIG. 12C, the
第1の変形例における導波管100の製造工程によれば、積層体L2の折曲部F1〜F3に浅い溝が形成されているので、折曲部F1〜F3に沿って積層体L2を容易に折曲することができる。それにより、導波路1の断面を予め定められた形状および寸法に容易に形成することができる。
According to the manufacturing process of the
(2)第2の変形例
図13は、第2の変形例における導波管100を示す断面図である。図13(a),(b)は、図4(a)のA2−A2線断面に相当する部分の断面を示す。図13(a)に示すように、第2の変形例における導波管100においては、樹脂層10の長手方向における両端面は、中央に向かって傾斜する。同様に、導体層20の長手方向における両端面は中央に向かって傾斜し、被覆層30の長手方向における両端面は中央に向かって傾斜する。
(2) Second Modification FIG. 13 is a cross-sectional view showing a
樹脂層10の一端面、導体層20の一端面および被覆層30の一端面は面一であり、樹脂層10の他端面、導体層20の他端面および被覆層30の他端面は面一である。この場合、積層体L2の長手方向における両端面は、中央に向かって傾斜する。本例においては、積層体L2の一端面の鉛直方向からの傾斜角度θ1は略45°であり、積層体L2の他端面の鉛直方向からの傾斜角度θ2は略45°である。
One end face of the
この構成において、複数の被覆層30が内側になるように積層体L2が複数の折曲部F1〜F3に沿って折り曲げられる。この場合、図13(b)に示すように、積層体L2の断面が矩形となる。この状態で、樹脂層10の一端部と他端部とが接触し、導体層20の一端部と他端部とが接触し、被覆層30の一端部と他端部とが接触する。これにより、導波管100が完成する。
In this configuration, the stacked body L2 is bent along the plurality of bent portions F1 to F3 so that the plurality of coating layers 30 are located inside. In this case, as shown in FIG.13 (b), the cross section of the laminated body L2 becomes a rectangle. In this state, one end and the other end of the
(3)第3の変形例
図14は、第3の変形例における導波管100を示す断面図である。図14(a)の例においては、導波管100は三角形状の断面を有する。この場合、積層体L2が折曲部F1b,F2bに沿って折曲され、積層体L2の一端部と他端部とが接着剤層40を介して接着される。
(3) Third Modification FIG. 14 is a cross-sectional view showing a
図14(b)の例においては、導波管100は五角形状の断面を有する。この場合、積層体L2が折曲部F1c,F2c,F3c,F4cに沿って折曲され、積層体L2の一端部と他端部とが接着剤層40を介して接着される。
In the example of FIG. 14B, the
図14(c)の例においては、導波管100は円形状の断面を有する。この場合、積層体L2が円形に折曲され、積層体L2の一端部と他端部とが接着剤層40を介して接着される。このように、導波管100は矩形以外の多角形状の断面を有してもよく、または円形状の断面を有してもよく、または他の形状の断面を有してもよい。
In the example of FIG. 14C, the
また、上記実施の形態では、接着剤層40を介して積層体L2の一端部と他端部とが接着されることにより積層体L2の形状が保持されるが、本発明はこれに限定されない。融着等の他の方法により積層体L2の一端部と他端部とが接合されてもよい。また、積層体L2の2つの線状部分間に隙間が生じない場合、積層体L2が折曲された状態で積層体L2が接着および接合されなくてもよい。あるいは、積層体L2が折曲された状態で導電性を有しない接着剤層40により接着されてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the shape of the laminated body L2 is hold | maintained by adhere | attaching the one end part and other end part of the laminated body L2 via the
(D)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(D) Correspondence between each component of claim and each part of embodiment The following describes an example of a correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment. It is not limited.
上記実施の形態においては、導波路1が導波路の例であり、導波管100が導波管の例であり、樹脂層10が樹脂層の例であり、導体層20が導体層の例である。積層体L1,L2が積層体の例であり、溝部G1〜G3が溝部の例であり、被覆層30が被覆層の例であり、接着剤層40が接着剤層の例である。
In the above embodiment, the
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.
(E)実施例
種々の構造を有する導波管についての電磁波の伝送効率をシミュレーションにより解析した。図15は、実施例1,2に係る導波管100および比較例1に係る導波管の断面図である。図15は、図2の導波管100のの断面に相当する。図15(a),(b)はそれぞれ実施例1,2に係る導波管100を示し、図15(c)は比較例1に係る導波管を示す。
(E) Examples The transmission efficiency of electromagnetic waves for waveguides having various structures was analyzed by simulation. FIG. 15 is a sectional view of the
図15(a)に示すように、実施例1に係る導波管100においては、樹脂層10、導体層20および被覆層30からなる積層体L2が折曲されることにより、導波管100が形成される。実施例1に係る導波管100は、積層体L2の両端が接着剤層40で接着されない点を除いて、第1の実施の形態における製造方法により製造される導波管100と同様である。
As shown in FIG. 15A, in the
一方向における導波管100の長さは1mmである。導波管100の外側の幅方向の寸法D1は978μmであり、導波管100の外側の厚み方向の寸法D2は546μmである。導波管100の内側の幅方向の寸法D3は864μmであり、導波管100の内側の幅方向の寸法D4は432μmである。
The length of the
樹脂層10は、銀ファイバが分散されたウレタンアクリル樹脂により形成される。樹脂層10の導電率は×105S/mであり、樹脂層10の厚みt1は25μmである。導体層20は、ステンレス鋼により形成される。導体層20の導電率は1.4×106S/mであり、導体層20の厚みt2は16μmである。被覆層30は、銅により形成される。被覆層30の導電率は5.8×107S/mであり、被覆層30の厚みt3は16μmである。
The
実施例2に係る導波管100は、以下の点を除いて実施例1に係る導波管100と同様の構成を有する。図15(b)に示すように、実施例2に係る導波管100においては、積層体L2の両端が導電性の接着剤層40により接着される。接着層40の導電率は105S/mである。実施例2に係る導波管100は、第1の実施の形態における製造方法により製造される導波管100と同様である。
The
実施例2に係る導波管100においては、樹脂層10、導体層20および被覆層30の寸法は、実施例1に係る導波管100の樹脂層10、導体層20および被覆層30の寸法とそれぞれ同様である。また、接着層40の厚みt4(隙間の間隔)は15μmである。
In the
図15(c)に示すように、比較例1に係る導波管においては、一方向に延びる矩形状の導体層50が形成され、導体層50の内部に導波路1が形成される。比較例1に係る導波管は、矩形状の断面を有する筒体であり、金属導波管をシミュレーション上で小型にした構成を有する。比較例1に係る導波管においては、寸法D1は1114μmであり、寸法D2は682μmである。
As shown in FIG. 15C, in the waveguide according to Comparative Example 1, a
導体層50は銅により形成される。導体層50の導電率は5.8×107S/mであり、導体層50の厚みt5は125μmである。比較例1に係る一方向における導波管の長さは、実施例1に係る一方向における導波管100の長さと同様である、また、導波管の寸法D3,D4は実施例1に係る導波管100の寸法D3,D4とそれぞれ同様である。
The
実施例1,2に係る導波管100および比較例1に係る導波管を100GHz以上400GHz以下のテラヘルツ帯域の電磁波が伝送するときの伝送特性を表わすS21(透過係数)をシミュレーションにより評価した。図16は、実施例1,2および比較例1におけるシミュレーション結果を示す図である。図16(a)〜(c)の縦軸は電磁波の伝送特性S21[dB]を示し、横軸は電磁波の周波数[GHz]を示す。図16(a)〜(c)は、それぞれ実施例1,2および比較例1におけるシミュレーション結果である。
S21 (transmission coefficient) representing transmission characteristics when an electromagnetic wave in a terahertz band of 100 GHz to 400 GHz is transmitted through the
図16(a)に示すように、実施例1に係る導波管100においては、100GHz以上170GHz以下の周波数帯域では、周波数が高くなるにつれて伝送特性S21が指数的に0に近づいた。また、170GHzより大きい周波数帯域では、伝送特性S21がほぼ0になった。
As shown in FIG. 16A, in the
図16(b),(c)に示すように、実施例2に係る導波管100および比較例1に係る導波管においては、実施例1に係る導波管100と略同一のシミュレーション結果が得られた。実施例1,2と比較例1との比較結果から、実施例1,2に係る導波管100は比較例1に係る導波管と同様に、テラヘルツ帯域の電磁波をほとんど減衰させずに伝送する機能を有することが確認された。
As shown in FIGS. 16B and 16C, the
本発明は、テラヘルツ帯域の周波数を有する電磁波の伝送に利用することができる。 The present invention can be used for transmission of electromagnetic waves having a frequency in the terahertz band.
1 導波路
10 樹脂層
10a 導体層配置領域
10b 導体層非配置領域
20,50 導体層
30 被覆層
40 接着剤層
100 導波管
F1〜F3 折曲部
G1〜G3 溝部
L1,L2 積層体
S スリット
DESCRIPTION OF
Claims (15)
伸縮性および導電性を有する樹脂層と、
前記樹脂層の一面上に形成される導体層とを備え、
前記樹脂層および前記導体層は積層体を構成し、
前記導体層が内側になるように前記積層体が折曲されることにより、前記積層体により囲まれた前記導波路が形成される、導波管。 A waveguide having a waveguide for transmitting electromagnetic waves in the terahertz band,
A resin layer having elasticity and conductivity;
A conductor layer formed on one surface of the resin layer,
The resin layer and the conductor layer constitute a laminate,
A waveguide in which the waveguide surrounded by the laminate is formed by bending the laminate so that the conductor layer is on the inside.
前記複数の溝部に沿って前記積層体が折曲されることにより前記導波路が形成される、請求項1記載の導波管。 A plurality of grooves extending in parallel with the direction in which the waveguide extends are formed in the conductor layer,
The waveguide according to claim 1, wherein the waveguide is formed by bending the laminated body along the plurality of grooves.
前記被覆層は、前記導体層よりも高い導電率を有し、
前記積層体は、前記被覆層が内側になるように折曲される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の導波管。 The laminate further includes a coating layer formed on one surface of the conductor layer,
The covering layer has a higher conductivity than the conductor layer,
The waveguide according to any one of claims 1 to 6, wherein the laminated body is bent so that the covering layer is on the inner side.
前記導波路が形成されるように前記積層体が折曲された状態で、前記積層体の第1の線状部分と第2の線状部分とが接着剤層により接着される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の導波管。 Further comprising an adhesive layer;
The first linear portion and the second linear portion of the multilayer body are bonded by an adhesive layer in a state where the multilayer body is bent so that the waveguide is formed. The waveguide according to any one of? 7.
伸縮性および導電性を有する樹脂層と導体層とを含む積層体を用意するステップと、
前記導体層が内側になるように前記積層体を折曲することにより前記積層体により囲まれた前記導波路を形成するステップとを含む、導波管の製造方法。 A method of manufacturing a waveguide having a waveguide for transmitting electromagnetic waves in a terahertz band,
Providing a laminate including a stretchable and conductive resin layer and a conductor layer;
Forming the waveguide surrounded by the multilayer body by bending the multilayer body so that the conductor layer is on the inside.
前記導波路が延びる方向に平行に延びる複数の溝部を前記導体層に形成することと、
前記複数の溝部が形成された前記導体層と前記樹脂層とを積層することとを含み、
前記導波路を形成するステップは、前記複数の溝部に沿って前記積層体を折曲することを含む、請求項11記載の導波管の製造方法。 The step of preparing the laminate includes
Forming a plurality of grooves in the conductor layer extending in parallel with a direction in which the waveguide extends;
Laminating the conductor layer and the resin layer in which the plurality of grooves are formed,
The method of manufacturing a waveguide according to claim 11, wherein the step of forming the waveguide includes bending the stacked body along the plurality of grooves.
前記導波路を形成するステップは、前記被覆層が内側になるように前記積層体を折曲することを含む、請求項11〜13のいずれか一項に記載の導波管の製造方法。 The step of preparing the laminate includes forming a coating layer having a higher conductivity than the conductor layer on the conductor layer,
The method of manufacturing a waveguide according to any one of claims 11 to 13, wherein the step of forming the waveguide includes bending the stacked body so that the covering layer is inside.
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