JP2018042030A - カプラ - Google Patents

Abstract

【課題】通信性能を向上させるカプラを実現する。【解決手段】実施形態によれば、カプラは、他のカプラと電磁結合するとともに、ループ形状を有した結合素子と、給電点と前記結合素子との間に設けられたインダクタ部品と、前記給電点から前記結合素子に向かう方向とは反対側に位置したグラウンドと、を備えた。他の実施形態によれば、前記結合素子は、前記給電点から延びた第１素子部と、第２素子部と、前記第１素子部と前記第２素子部とが接続される接続部と、を有し、前記結合素子により送受信される電磁波の中心周波数の波長をλとした場合、前記給電点と前記接続部との間の電気長は略λ／４に設定される。【選択図】図８

Description

本発明の実施形態は、不揮発性メモリを含むストレージを制御する技術に関する。

他のカプラと電磁結合することで通信を行うカプラが知られている。

特開２０１１−１５１７６３号公報

カプラの通信性能を向上させる。

１つの実施形態によれば、実施形態のカプラは、基板と、結合素子と、グラウンドとを
有する。前記結合素子は、他のカプラと電磁結合する。前記結合素子は、パッチ部と該パ
ッチ部と給電素子とに其々電気的に接続される部分を有する。

第１実施形態の電子機器を示す斜視図。 第１実施形態のカプラを示す斜視図。 第１実施形態のカプラを示す平面図。 第１実施形態のカプラの一部を拡大して示す平面図。 第１実施形態の第１変形例のカプラを示す平面図。 第１実施形態の第２変形例のカプラを示す平面図。 第１実施形態の第３変形例のカプラを示す平面図。 第２実施形態のカプラを示す平面図。 第２実施形態のカプラの電荷分布を示す図。 第２実施形態の変形例のカプラを示す平面図。 第２実施形態の変形例のカプラの電荷分布を示す図。 第３実施形態のカプラを示す平面図。

以下、実施形態のカプラおよび電子機器を、図面を参照して説明する。なお以下の説明
では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重
複する説明は省略する場合がある。

（第１実施形態）
図１から図４を参照して、第１実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態の電子機器１を示す斜視図である。

図１に示すように、カプラ１１が設けられる電子機器１の一例は、スマートフォンであ
る。なお、カプラ１１が設けられる電子機器１は、上記例に限定されない。カプラ１１が
設けられる電子機器１は、例えば、ポータブルコンピュータ、タブレット端末、ＵＳＢデ
バイス、ＳＤカードなどを含む種々の電子機器（例えば、無線機器、情報処理装置）が適
宜該当する。

図１に示すように、電子機器１は、筐体２と、筐体２に収容された回路基板３とを備え
ている。回路基板３は、カプラ１１と、通信モジュール（即ち、無線モジュール）１２と
を有する。

カプラ１１は、電子機器１の外部に位置する機器（以下、外部機器と称する）のカプラ
と電磁結合することで情報を送受信する。なお、カプラ１１については、詳しく後述する
。

通信モジュール１２は、カプラ１１を通じて外部機器と通信する。例えば、通信モジュ
ール１２は、カプラ１１を通じて送信するデータを高周波信号に変換する変換回路（例え
ば、無線回路）などを含む。通信モジュール１２は、同軸ケーブル１３または配線パター
ンなどを介してカプラ１１に電気的に接続されている。通信モジュール１２は、カプラ１
１に高周波信号を供給することで、カプラ１１を通じて外部機器に情報を送信する。また
、通信モジュール１２は、カプラ１１の電磁結合に基づき、カプラ１１を通じて外部機器
から情報を受信する。

なお、以上説明した電子機器１の構成は、第２の実施形態などでも同様である。

本実施形態のカプラ１１は、他のカプラ（即ち、外部機器のカプラ）と電磁結合するこ
とで近接無線通信を行う。近接無線通信は、互いに近接されたデバイス間で行われる通信
である。なお本願で言う「電磁結合」とは、ＮＦＣ（Near F即ちld Communication）が利
用する磁界が支配的となる結合でなく、電界が支配的となる誘導電界を用いた通信方式（
例えば、導体に溜められる電荷を用いた通信方式）を意味する。例えば、本実施形態のカ
プラ１１は、電磁波の縦波を利用した通信を行う。

本実施形態のカプラ１１は、例えば、TransferJet（登録商標）の平面型カプラである
。TransferJetは、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）を利用した近接無線通信方式である。Tran
sferJetの原理による通信方式では、２つのデバイスが通信距離（例えば、３ｃｍ）内に
接近した場合に、それらデバイス間で通信が行われる。本実施形態のカプラ１１は、例え
ば４．５ＧＨｚ帯に対応したTransferJetカプラである。

図２に示すように、本実施形態のカプラ１１は、基板３１、結合素子３２、給電素子３
３、インダクタ部品３４、およびグラウンド３５を備えている。

基板３１は、カプラ１１の構成要素が設けられた基材であり、誘電体基板である。基板
３１は、電子機器１の回路基板３の一部でもよいし、電子機器１の回路基板３とは別に設
けられてもよい。基板３１は、平板状に形成されるとともに、第１面３１ａと、第１面３
１ａとは反対側に位置した第２面３１ｂとを有する。

結合素子（即ち、結合電極、結合部）３２は、電磁結合に用いられる電荷が主として溜
まる部分である。言い換えると、結合素子３２は、通信に用いられる電磁波の縦波を発生
させる部分である。結合素子３２は、例えば基板３１の表面に設けられた金属パターン（
即ち、導体パターン）である。結合素子３２は、他のカプラ（即ち、外部機器のカプラ）
の結合素子と結合する。結合素子３２は、例えば回路基板３の第１面３１ａに設けられて
いる。本実施形態では、結合素子３２は、矩形平面状に形成されている。なお、結合素子
３２の形状は、上記例に限定されない。結合素子３２の形状は、線状や円形状でもよいし
、その他の形状でもよい。例えば、結合素子３２の形状は、後述するループ形状（図６参
照）や、逆Ｆ形状（図７参照）でもよい。なお本願でいう「円形」とは、真円に限定され
ず、楕円形などでもよい。

結合素子３２は、第１開放端３２ａ、第２開放端３２ｂ、および中間部３２ｃを有する
。第１開放端３２ａは、例えば結合素子３２の長手方向の一端部である。第２開放端３２
ｂは、結合素子３２の長手方向の他端部である。第２開放端３２ｂは、結合素子３２にお
いて、第１開放端３２ａとは反対側に位置する。第１開放端３２ａおよび第２開放端３２
ｂは、他の導体には接続されていない。中間部３２ｃは、第１開放端３２ａと第２開放端
３２ｂとの間の中間部（即ち、中央部）である。すなわち、中間部３２ｃは、第１開放端
３２ａと第２開放端３２ｂとに対して略等距離に位置する。

給電素子３３は、給電点Ｓ１に供給された高周波信号を結合素子３２に伝える給電線路
である。また、給電素子３３は、結合素子３２が外部機器から受信した高周波信号を給電
点Ｓ１に伝える給電線路でもある。給電素子３３は、基板３１の表面に設けられた金属パ
ターン（即ち、導体パターン）である。給電素子３３は、給電点Ｓ１と結合素子３２との
間に設けられている。給電素子３３は、給電点Ｓ１と結合素子３２との間に線状に延びて
おり、給電点Ｓ１と結合素子３２とを電気的に接続している。ここで、本願で言う「給電
点Ｓ１」とは、通信モジュール１２から高周波信号が供給される正側の給電点（即ち、給
電部、信号供給部、信号線接続部）を意味する。給電点Ｓ１は、例えば通信モジュール１
２とカプラ１１とが同軸ケーブル１３（図１参照）で接続される場合、同軸ケーブル１３
の信号線１３ａ（図４参照）が電気的に接続される部分である。また、本実施形態で言う
「給電点Ｓ１」は、結合素子３２およびインダクタ部品３４に対する給電点である。この
ため、図４を参照して後述するように、カプラ１１が高周波フィルタ５３を有する場合に
は、高周波フィルタ５３と給電素子３３との接続部が本実施形態で言う「給電点Ｓ１」に
該当する。

給電素子３３は、結合素子３２の中間部３２ｃに接続された第１端部３３ａと、給電点
Ｓ１に接続された第２端部３３ｂとを有する。本実施形態の給電素子３３は、第１端部３
３ａと第２端部３３ｂとの間に、第１パッド３３ｃおよび第２パッド３３ｄを有する。第
１パッド３３ｃおよび第２パッド３３ｄは、互いに離間して配置されている。第１パッド
３３ｃと第２パッド３３ｄとの間は、配線パターンが設けられていない。

インダクタ部品３４は、給電点Ｓ１と結合素子３２との間に設けられている。インダク
タ部品３４は、給電素子３３の第１パッド３３ｃと第２パッド３３ｄとの間に亘るように
配置され、第１パッド３３ｃと第２パッド３３ｄとの間を電気的に接続している。インダ
クタ部品３４は、例えばコイル（即ち、コイル素子）を含むチップ部品である。インダク
タ部品３４は、例えば数［ｎＨ］のインダクタ部品である。インダクタ部品３４は、給電
素子３３に設けられたインダクタとして機能する。

図３は、本実施形態のカプラ１１を示す平面図である。

図３に示すように、本実施形態では、結合素子３２により送受信される電磁波の中心周
波数をλとした場合、給電点Ｓ１と結合素子３２の第１開放端３２ａとの間の物理長は、
λ／４よりも短い。同様に、給電点Ｓ１と結合素子３２の第２開放端３２ｂとの間の物理
長は、λ／４よりも短い。なお、「物理長」とは、２点間の電気経路の物理的な長さ（即
ち、実際の長さ）を意味する。給電点Ｓ１と結合素子３２の第１開放端３２ａとの間の物
理長は、給電点Ｓ１と結合素子３２の中間部３２ｃとの間の物理長と、結合素子３２の中
間部３２ｃと第１開放端３２ａとの間の物理長との合計である。同様に、給電点Ｓ１と結
合素子３２の第２開放端３２ｂとの間の物理長は、給電点Ｓ１と結合素子３２の中間部３
２ｃとの間の物理長と、結合素子３２の中間部３２ｃと第２開放端３２ｂとの間の物理長
との合計である。

ここで、本実施形態のインダクタ部品３４は、給電点Ｓ１と結合素子３２の第１開放端
３２ａとの間の電気長Ｌ１を略λ／４に調整している。同様に、インダクタ部品３４は、
給電点Ｓ１と結合素子３２の第２開放端３２ｂとの間の電気長Ｌ２を略λ／４に調整して
いる。なお、「電気長」とは、２点間の電気経路の電気的な長さ（例えば、信号の遅延時
間や誘電率などを考慮した長さで、物理的な波長から短縮率を乗じた値）を意味する。給
電点Ｓ１と結合素子３２の第１開放端３２ａとの間の電気長Ｌ１は、給電点Ｓ１と結合素
子３２の中間部３２ｃとの間の電気長と、結合素子３２の中間部３２ｃと第１開放端３２
ａとの間の電気長との合計である。同様に、給電点Ｓ１と結合素子３２の第２開放端３２
ｂとの間の電気長Ｌ２は、給電点Ｓ１と結合素子３２の中間部３２ｃとの間の電気長と、
結合素子３２の中間部３２ｃと第２開放端３２ｂとの間の電気長との合計である。

言い換えると、インダクタ部品３４が設けられることで、給電点Ｓ１と結合素子３２の
第１開放端３２ａとの間の電気長Ｌ１を略λ／４に維持しつつ、給電点Ｓ１と結合素子３
２の第１開放端３２ａとの間の物理長をλ／４よりも小さくしている。同様に、本実施形
態では、インダクタ部品３４が設けられることで、給電点Ｓ１と結合素子３２の第２開放
端３２ｂとの間の電気長Ｌ２を略λ／４に維持しつつ、給電点Ｓ１と結合素子３２の第２
開放端３２ｂとの間の物理長をλ／４よりも小さくしている。

なお本実施形態の構成は、上記例に限定されない。より一般的な視点で見ると、給電点
Ｓ１と結合素子３２の第１開放端３２ａとの間の物理長は、ｎ×λ／４（ｎは任意の奇数
）よりも短い。同様に、給電点Ｓ１と結合素子３２の第２開放端３２ｂとの間の物理長は
、ｎ×λ／４よりも短い。そして、インダクタ部品３４は、給電点Ｓ１と結合素子３２の
第１開放端３２ａとの間の電気長Ｌ１がｎ×λ／４となるように調整している。同様に、
インダクタ部品３４は、給電点Ｓ１と結合素子３２の第２開放端３２ｂとの間の電気長Ｌ
２がｎ×λ／４となるように調整している。

グラウンド３５は、金属導体であり、例えば基板３１の表面に設けられた金属パターン
または金属板である。グラウンド３５は、給電点Ｓ１に対してカプラ１１および給電素子
３３とは反対側に位置し、カプラ１１に対するグラウンドとして機能する。本実施形態で
は、グラウンド３５は、基板３１の第１面３１ａのなかで結合素子３２から離れた領域に
設けられている。なお上記に代えて、グラウンド３５は、基板３１の第２面３１ｂのなか
で結合素子３２と向かい合わない領域に設けられてもよい。グラウンド３５は、グラウン
ド側給電点Ｓ２に接続されている。ここで、本願で言う「グラウンド側給電点Ｓ２」とは
、給電点（正側給電点）Ｓ１と対となる給電点（即ち、グラウンド接続部、グラウンド線
接続部）である。グラウンド側給電点Ｓ２は、例えば通信モジュール１２とカプラ１１と
が同軸ケーブル１３で接続される場合、同軸ケーブル１３のグラウンド部１３ｂ（図４参
照）が電気的に接続される部分である。

本実施形態のグラウンド３５は、第１グラウンド部（即ち、第１部分、第１領域）３５
ａ、第２グラウンド部（即ち、第２部分、第２領域）３５ｂ、および第３グラウンド部（
即ち、第３部分、第３領域）３５ｃを含む。第１グラウンド部３５ａ、第２グラウンド部
３５ｂ、および第３グラウンド部３５ｃの各々は、基板３１の表面に沿う平面状に形成さ
れている。

図３に示すように、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂは、給電点
Ｓ１から結合素子３２に向かう方向とは交差する（例えば、略直交する）方向で、結合素
子３２の両側に分かれて配置されている。例えば、第１グラウンド部３５ａおよび第２グ
ラウンド部３５ｂは、結合素子３２の長手方向で、結合素子３２の両側に分かれて配置さ
れている。以下、給電点Ｓ１から結合素子３２に向かう方向とは交差する（例えば、略直
交する）方向を「第１方向Ｘ」と称する。また、給電点Ｓ１から結合素子３２に向かう方
向を「第２方向Ｙ」と称する。

第１グラウンド部３５ａは、第１方向Ｘにおいて、結合素子３２の第１開放端３２ａと
向かい合う。第１グラウンド部３５ａは、第１方向Ｘにおいて、結合素子３２の第１開放
端３２ａから離れている。同様に、第２グラウンド部３５ｂは、第１方向Ｘにおいて、結
合素子３２の第２開放端３２ｂと向かい合う。第２グラウンド部３５ｂは、第１方向Ｘに
おいて、結合素子３２の第２開放端３２ｂから離れている。

第３グラウンド部３５ｃは、インダクタ部品３４に対して結合素子３２とは反対側に配
置されている。第３グラウンド部３５ｃは、グラウンド側給電点Ｓ２に接続されている。
第３グラウンド部３５ｃは、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂの少
なくとも一方と一体に形成されている。本実施形態では、第１グラウンド部３５ａ、第２
グラウンド部３５ｂ、および第３グラウンド部３５ｃは、互いに一体に平面状に形成され
、互いに電気的に接続されている。

以上の構成を言い換えると、第３グラウンド部３５ｃは、インダクタ部品３４に対して
結合素子３２とは反対側の位置で、第１方向Ｘに延びている。第３グラウンド部３５ｃは
、例えば結合素子３２と略平行に延びている。第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウ
ンド部３５ｂは、第３グラウンド部３５ｃから第２方向Ｙに突出することで、結合素子３
２の両側に分かれて配置されている。本実施形態では、給電素子３３およびインダクタ部
品３４は、結合素子３２、第１グラウンド部３５ａ、第２グラウンド部３５ｂ、および第
３グラウンド部３５ｃによって囲まれた領域に配置されている。

図３に示すように、本実施形態では、第１グラウンド部３５ａと結合素子３２との間の
距離（例えば、最短距離）Ｄ１は、第３グラウンド部３５ｃと結合素子３２との間の距離
（例えば、最短距離）Ｄ３よりも短い。同様に、第２グラウンド部３５ｂと結合素子３２
との間の距離（例えば、最短距離）Ｄ２は、第３グラウンド部３５ｃと結合素子３２との
間の距離（例えば、最短距離）Ｄ３よりも短い。

グラウンド３５は、グラウンド側給電点Ｓ２に接続された第１端部４１を有する。なお
本願で言う「接続された」とは、直接接続される場合に加えて、ビアなどを介して接続さ
れる場合も含む。一方で、第１グラウンド部３５ａは、この第１グラウンド部３５ａの中
央部に対して第１端部４１とは反対側に位置した第２端部４２を有する。例えば、第２端
部４２は、第２方向Ｙにおいて、第１グラウンド部３５ａの中央部に対して第１端部４１
とは反対側に位置する。言い換えると、第２端部４２は、例えば第１グラウンド部３５ａ
のなかで第２方向Ｙの端部である。第２端部４２は、例えば第１方向Ｘにおいて結合素子
３２と並んでいる。

本実施形態では、第１端部４１と第２端部４２との間の電気長Ｌ３は、略λ／４である
。なお、「第１端部４１と第２端部４２との間の電気長Ｌ３」とは、例えば第１グラウン
ド部３５ａおよび第３グラウンド部３５ｃの外形に沿う電気経路の電気長である。より一
般的な視点で見ると、第１端部４１と第２端部４２との間の電気長は、ｍ×λ／４（ｍは
任意の奇数）である。”ｍ”は、上述した”ｎ”と同じでもよく、異なってもよい。なお
、第１端部４１と第２端部４２との間の電気長Ｌ３は、上記例に限定されない。

同様に、第２グラウンド部３５ｂは、この第２グラウンド部３５ｂの中央部に対して第
１端部４１とは反対側に位置した第３端部４３を有する。例えば、第３端部４３は、第２
方向Ｙにおいて、第２グラウンド部３５ｂの中央部に対して第１端部４１とは反対側に位
置する。第３端部４３は、例えば第２グラウンド部３５ｂのなかで第２方向Ｙの端部であ
る。第３端部４３は、例えば第１方向Ｘにおいて結合素子３２と並んでいる。

本実施形態では、第１端部４１と第３端部４３との間の電気長Ｌ４は、略λ／４である
。なお、「第１端部４１と第３端部４３との間の電気長Ｌ４」とは、例えば第２グラウン
ド部３５ｂおよび第３グラウンド部３５ｃの外形に沿う電気経路の電気長である。より一
般的な視点で見ると、第１端部４１と第３端部４３との間の電気長Ｌ４は、ｍ×λ／４（
ｍは任意の奇数）である。なお、第１端部４１と第３端部４３との間の電気長Ｌ４は、上
記例に限定されない。

図４は、本実施形態のカプラ１１の一部を拡大して平面図である。

図４に示すように、本実施形態のカプラ１１は、上述した構成に加えて、信号端子５１
、グラウンド端子５２ａ，５２ｂ、および高周波フィルタ５３を備えている。また、第３
グラウンド部３５ｃは、第１グラウンド部３５ａと一体に形成された第１部分３５ｃａと
、第２グラウンド部３５ｂと一体に形成された第２部分３５ｃｂとに分かれている。

信号端子５１は、通信モジュール１２から高周波信号が入力される端子である。また、
信号端子５１は、通信モジュール１２に対して高周波信号を出力する端子でもある。本実
施形態では、信号端子５１は、通信モジュール１２とカプラ１１とが同軸ケーブル１３で
接続される場合、同軸ケーブル１３の信号線１３ａが接続される。

一方で、グラウンド端子５２ａ，５２ｂは、通信モジュール１２のグラウンド部が電気
的に接続される端子である。例えば、グラウンド端子５２ａ，５２ｂは、通信モジュール
１２とカプラ１１とが同軸ケーブル１３で接続される場合、同軸ケーブル１３のグラウン
ド部１３ｂが接続される。本実施形態では、グラウンド端子５２ａ，５２ｂは、グラウン
ド側給電点Ｓ２に該当する。一方のグラウンド端子５２ａは、第３グラウンド部３５ｃの
第１部分３５ｃａに接続されている。他方のグラウンド端子５２ｂは、第３グラウンド部
３５ｃの第２部分３５ｃｂに接続されている。

高周波フィルタ５３は、信号端子５１と給電素子３３との間に設けられている。高周波
フィルタ５３は、例えばπ型のフィルタであり、第１線路６１、インダクタ部品６２、第
２線路６３、第３線路６４、第１キャパシタ部品６５，および第２キャパシタ部品６６を
備えている。

第１線路６１は、信号端子５１と給電素子３３との間に延びている。第１線路６１は、
信号端子５１と給電素子３３とを電気的に接続している。

高周波フィルタ５３は、信号端子５１から給電点Ｓ１に向かう高周波信号を濾波してノ
イズを除去する。また、高周波フィルタ５３は、給電点Ｓ１から信号端子５１に向かう高
周波信号を濾波してノイズを除去する。上述したように、本実施形態では、高周波フィル
タ５３と給電素子３３との接続部５５が、カプラ１１に対する給電点Ｓ１として機能する
。このため、本実施形態では、接続部５５と結合素子３２の第１開放端３２ａとの間の物
理長がλ／４よりも短いとも言える。同様に、接続部５５と結合素子３２の第２開放端３
２ｂとの間の物理長がλ／４よりも短いとも言える。そして、インダクタ部品３４は、接
続部５５と結合素子３２の第１開放端３２ａとの間の電気長Ｌ１を略λ／４に調整してい
る。同様に、インダクタ部品３４は、接続部５５と結合素子３２の第２開放端３２ｂとの
間の電気長Ｌ２を略λ／４に調整している。

なお、高周波フィルタ５３の構成は、上記例に限定されない。高周波フィルタ５３は、
例えばＬ型やＴ型でもよいし、その他の構成でもよい。また、高周波フィルタを構成する
ため、部品の省略、配置の変化、置き換え等もしてもよい。

本実施形態のカプラ１１は、基板３１に実装された電子部品５７を有してもよい。例え
ば、電子部品５７は、基板３１を平面視した場合に、基板３１のなかで第１グラウンド部
３５ａと重なる領域に配置されている。例えば、電子部品５７は、基板３１の第１面３１
ａおよび第２面３１ｂのうち、第１グラウンド部３５ａが設けられた面とは反対側の面に
実装されている。

このような構成のカプラ１１および電子機器１によれば、インダクタ部品３４によって
給電点Ｓ１と結合素子３２の開放端３２ａ，３２ｂとの間の電気長Ｌ１，Ｌ２を調整する
ことができる。例えば、給電点Ｓ１と結合素子３２の開放端３２ａ，３２ｂとの間の物理
長をλ／４よりも短くしても、給電点Ｓ１と結合素子３２の開放端３２ａ，３２ｂとの間
の電気長Ｌ１，Ｌ２を略λ／４に合わせることができる。これにより、カプラ１１の通信
性能を維持しながら、カプラ１１および電子機器１の小型化を図ることができる。

本実施形態では、グラウンド３５は、結合素子３２の両側に分かれて配置された第１グ
ラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂを有する。このような構成によれば、第
１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂによって外部からの不要輻射の影響
などを抑制することができる。これにより、カプラ１１の通信性能を高めることができる
。なお本実施形態の構成によれば、上述したようにインダクタ部品３４によって結合素子
３２の小型化を図ることができるので、結合素子３２の両側に分かれて第１グラウンド部
３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂが配置されても、カプラ１１が大型化しにくい。こ
れにより、通信性能を高めるとともに、小型化に適したカプラ１１および電子機器１を提
供することができる。

本実施形態では、グラウンド３５は、グラウンド側給電点Ｓ２に接続された第１端部４
１を有する。第１グラウンド部３５ａは、この第１グラウンド部３５ａの中央部に対して
第１端部４１とは反対側に位置した第２端部４２を有する。第１端部４１と第２端部４２
との間の電気長Ｌ３は、略λ／４である。このような構成によれば、グラウンド３５によ
ってカプラ１１の特性を強めることができる。これにより、カプラ１１の通信性能をさら
に高めることができる。

次に、本実施形態のいくつかの変形例を説明する。

図５は、本実施形態の第１変形例のカプラ１１を示す平面図である。この第１変形例で
は、グラウンド３５は、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂを有しな
い。このような構成によっても、インダクタ部品３４が設けられることで、結合素子３２
の小型化を図ることができる。これにより、カプラ１１および電子機器１の小型化を図る
ことができる。

図６は、本実施形態の第２変形例のカプラ１１を示す平面図である。第２変形例のカプ
ラ１１の結合素子３２は、後述する第２実施形態と同様に、ループ形状に形成されている
。なお、第２変形例のカプラ１１の構造および作用は、後述する第２実施形態の説明のな
かで詳しく述べる。

図７は、本実施形態の第３変形例のカプラ１１を示す平面図である。第３変形例のカプ
ラ１１の結合素子３２は、後述する第３実施形態と同様に、逆Ｆ形状に形成されている。
なお、第３変形例のカプラ１１の構造および作用は、後述する第３実施形態の説明のなか
で詳しく述べる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態のカプラ１１は、結合素子３２がル
ープ形状に形成された点などで、上記第１実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以
外の構成は、上記第１実施形態の構成と同様である。

図８は、本実施形態のカプラ１１を示す平面図である。

図８に示すように、本実施形態のカプラ１１は、基板３１、結合素子３２、給電素子３
３、インダクタ部品３４、およびグラウンド３５を備えている。本実施形態では、グラウ
ンド３５は、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂを有しない。また、
インダクタ部品３４は、省略されてもよい。ただし、インダクタ部品３４を設けると、結
合素子３２の小型化を図ることができる。

本実施形態の結合素子３２は、第１素子部７１と、第２素子部７２とを含む。第１素子
部７１および第２素子部７２は、給電素子３３から互いに反対側に向けて延びるとともに
、それぞれ折り返されて先端部同士が互いに接続されている。これにより、本実施形態の
結合素子３２は、ループ形状に形成されている。

詳しく述べると、第１素子部７１および第２素子部７２の各々は、第１部分８１、第２
部分８２、および第３部分８３を有する。第１素子部７１の第１部分８１および第２素子
部７２の第１部分８１は、給電素子３３から互いに離れる方向に延びている。第１素子部
７１の第１部分８１および第２素子部７２の第１部分８１は、第１方向Ｘに延びている。
第１素子部７１の第２部分８２および第２素子部７２の第２部分８２は、それぞれ第１部
分８１の端部から第２方向Ｙに延びている。第１素子部７１の第３部分８３および第２素
子部７２の第３部分８３は、第２部分８２の端部から互いに近付く方向に延びている。第
１素子部７１の第３部分８３および第２素子部７２の第３部分８３は、第１方向Ｘに延び
ている。例えば、第３部分８３は、第１部分８１と略平行に延びている。第１素子部７１
の第３部分８３および第２素子部７２の第３部分８３は、互いに先端部同士が接続されて
いる。

本実施形態では、例えばインダクタ部品３４によって、給電点Ｓ１と、第１素子部７１
と第２素子部７２との接続部７５との間の電気長Ｌ５がλ／４に調整されている。なお、
「第１素子部７１と第２素子部７２との接続部７５との間の電気長Ｌ５」とは、例えば、
給電点Ｓ１から給電素子３３、結合素子３２の第１素子部７１の第１部分８１、第２部分
８２、第３部分８３を通って接続部７５に至る電気長である。また、「第１素子部７１と
第２素子部７２との接続部７５との間の電気長Ｌ５」とは、例えば、給電点Ｓ１から給電
素子３３、結合素子３２の第２素子部７２の第１部分８１、第２部分８２、第３部分８３
を通って接続部７５に至る電気長である。なお、インダクタ部品３４が省略される場合で
も、第１素子部７１と第２素子部７２との接続部７５との間の電気長Ｌ５が略λ／４に設
定されてもよい。また、より一般化すると、給電点Ｓ１と接続部７５との間の電気長Ｌ５
は、略λ／４の任意の奇数倍である。

次に、本実施形態のカプラ１１の作用について説明する。

図９は、本実施形態のカプラ１１の電荷分布を示す図である。なお、図９中の矢印は、
カプラ１１における電流の流れ方向の一例を示す。

図９に示すように、第１素子部７１の第１部分８１および第２素子部７２の第１部分８
１には、給電素子３３から離れるに従い多くの電荷が溜まる。同様に、第１素子部７１の
第３部分８３および第２素子部７２の第３部分８３には、第１素子部７１と第２素子部７
２との接続部７５に近付くに従い多くの電荷が溜まる。

ここで、第１素子部７１および第２素子部７２の各々において、第１部分８１に溜まる
電荷と、第３部分８３に溜まる電荷とは、互いに極性が同じ（即ち、正／負が同じ）電荷
である。このため、本実施形態の結合素子３２は、第１素子部７１および第２素子部７２
の各々において、第１部分８１と第３部分８３とが電界を強め合う。これにより、カプラ
１１の通信性能が向上する。

さらに本実施形態では、第１素子部７１の第３部分８３に溜まる電荷と、第２素子部７
２の第３部分８３に溜まる電荷とは、互いに極性が同じ（即ち、正／負が同じ）電荷であ
る。また本実施形態では、第１素子部７１の第３部分８３と、第２素子部７２の第３部分
８３とは互いに接続されている。このため、第１素子部７１の第３部分８３と、第２素子
部７２の第３部分８３とは、互いに電界を強め合う。これにより、カプラ１１の通信性能
がさらに向上する。

本実施形態では、第１素子部７１の第３部分８３と第２素子部７２の第３部分８３とが
接続されている。これにより、カプラ１１および電子機器１のさらなる小型化を図ること
ができる。

本実施形態では、カプラ１１は、ループ形状に形成されている。カプラ１１がループ形
状に形成されていると、カプラ１１の上下空間で発生した放射が強め合いやすい。これに
より、基板３１に垂直な方向において強い指向性を発揮するカプラ１１を提供することが
できる。

（第２実施形態の変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。

図１０は、本実施形態の変形例のカプラ１１を示す平面図である。

図１０に示すように、本実施形態のカプラ１１の結合素子３２は、上記第２実施形態と
同様に、第１素子部７１と第２素子部７２とを有する。第１素子部７１および第２素子部
７２は、給電素子３３から互いに反対側に向けて延びるとともに、それぞれ折り返されて
先端部同士が互いに接続されている。本実施形態では、第１素子部７１および第２素子部
７２の各々は、互いに分岐して略平行に延びた複数の第３部分８３（例えば、線状素子）
を含む。そして、第１素子部７１の複数の第３部分８３と第２素子部７２の複数の第３部
分８３は、１対１の関係で互いに先端部同士が接続されている。

詳しく述べると、第１素子部７１および第２素子部７２の各々は、第１部分８１、第２
部分８２、および複数の第３部分８３を有する。複数の第３部分８３は、第２部分８２か
らそれぞれ分岐している。複数の第２部分８３は、それぞれ第１方向Ｘに延びている。複
数の第３部分８３は、互いに略平行に延びている。第１素子部７１の複数の第３部分８３
には、互いに略同じ方向に電流が流れる。同様に、第２素子部７２の複数の第３部分８３
には、互いに略同じ方向に電流が流れる。第１素子部７１の複数の第３部分８３と、第２
素子部７２の複数の第３部分８３とは、互いに先端部同士が接続されている。これにより
、本実施形態の結合素子３２は、複数のループ形状を含む。

図１１は、本変形例のカプラ１１の電荷分布を示す図である。なお、図１１中の矢印は
、カプラ１１における電流の流れ方向の一例を示す。

図１１に示すように、第１素子部７１の第１部分８１および第２素子部７２の第１部分
８１には、上記第２実施形態と同様に、給電素子３３から離れるに従い多くの電荷が溜ま
る。第１素子部７１の複数の第３部分８３および第２素子部７２の複数の第３部分８３に
は、第１素子部７１と第２素子部７２との接続部７５に近付くに従い多くの電荷が溜まる
。

ここで、本実施形態では、第１素子部７１の複数の第３部分８３に溜まる電荷は、互い
に極性が同じ（即ち、正／負が同じ）電荷である。このため、第１素子部７１の複数の第
３部分８３は、互いに電界を強め合う。同様に、第２素子部７２の複数の第３部分８３に
溜まる電荷は、互いに極性が同じ（即ち、正／負が同じ）電荷である。このため、第２素
子部７２の複数の第３部分８３は、互いに電界を強め合う。これにより、本実施形態のカ
プラ１１は、上記第２実施形態のループ形状のカプラ１１に比べて、通信性能をさらに向
上させることができる。

例えば、第２部分８２の長さは、第１部分８１および第３部分８３の長さに比べて十分
に小さく、実質的に無視することができる。このため、本実施形態では、複数の第３部分
８３の各々を通る電気経路において、給電点Ｓ１と接続部７５との間の電気長Ｌ５は、例
えば略λ／４である。より一般化すると、本実施形態では、複数の第３部分８３の各々を
通る電気経路において、給電点Ｓ１と接続部７５との間の電気長Ｌ５は、略λ／４の任意
の奇数倍である。なお、複数の第３部分８３に対応した複数の電気経路において、給電点
Ｓ１と接続部７５との間の電気長Ｌ５は、互いに略同じである。このような構成によれば
、カプラ１１の通信性能をさらに向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態のカプラ１１は、逆Ｆ形状（即ち、
逆Ｆ型）に形成された点などで、上記第１実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以
外の構成は、上記第１実施形態の構成と同様である。

図１２は、本実施形態のカプラ１１を示す平面図である。

図１２に示すように、本実施形態のカプラ１１は、基板３１、結合素子３２、給電素子
３３、キャパシタ部品９１、短絡素子９２、およびグラウンド３５を備えている。本実施
形態では、グラウンド３５は、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂを
有しない。なお本実施形態では、第１方向Ｘを、グラウンド３５から結合素子３２に向か
う方向とは交差する（例えば、略直交する）方向と定義する。また、第２方向Ｙを、グラ
ウンド３５から結合素子３２に向かう方向と定義する。

ここでは、まず、給電素子３３およびキャパシタ部品９１について説明する。

本実施形態の給電素子３３は、第２方向Ｙに沿って給電点Ｓ１から直線状に延びている
。給電素子３３は、例えば基板３１の第１面３１ａに設けられている。給電素子３３は、
結合素子３２の一端部に接続された第１端部３３ａと、給電点Ｓ１に接続された第２端部
３３ｂとを有する。給電素子３３は、第１端部３３ａと第２端部３３ｂとの間に、第１パ
ッド３３ｃおよび第２パッド３３ｄを有する。第１パッド３３ｃおよび第２パッド３３ｄ
は、互いに離間して配置されている。第１パッド３３ｃと第２パッド３３ｄとの間は、配
線パターンが形成されていない。

キャパシタ部品９１は、給電点Ｓ１と結合素子３２との間に設けられている。キャパシ
タ部品９１は、給電素子３３の第１パッド３３ｃと第２パッド３３ｄとの間に亘るように
配置され、第１パッド３３ｃと第２パッド３３ｄとを電気的に接続している。キャパシタ
部品９１は、例えばコンデンサ（即ち、コンデンサ素子）を含むチップ部品である。キャ
パシタ部品９１は、給電素子３３に設けられたキャパシタとして機能する。キャパシタ部
品９１は、例えば、０．１ｐＦ〜０．５ｐＦの値を持つキャパシタ部品である。キャパシ
タ部品９１は、後述するようにＬＣ共振現象を果たす機能を持つ。

結合素子３２は、第１方向Ｘにおいて、給電素子３３の片側のみに配置されている。結
合素子３２は、例えば基板３１の第１面３１ａに設けられている。本実施形態の結合素子
３２は、本体部１０１と、連結部１０２とを有する。

本体部１０１は、例えば矩形平面状に形成されている。これにより、結合する結合素子
３２の面積（即ち、通信パターンの面積）が拡大されている。なお、本体部１０１の形状
は、上記例に限定されない、本体部１０１の形状は、円形状やその他の形状でもよい。

連結部１０２は、本体部１０１と給電素子３３との間に設けられている。連結部１０２
は、本体部１０１から給電素子３３に向けて突出した突出部である。連結部１０２は、第
１方向Ｘに沿って本体部１０１と給電素子３３との間を線状に延びており、本体部１０１
と給電素子３３とを電気的に接続している。連結部１０２の線幅（即ち、第２方向Ｙの幅
）は、本体部１０１の第２方向Ｙの幅に比べて細い。

短絡素子９２は、例えば基板３１の第２面３１ｂに設けられている。短絡素子９２は、
第１端部９２ａと、第２端部９２ｂとを有する。短絡素子９２の第１端部９２ａは、給電
素子３３と結合素子３２との接続部９５に接続されている。例えば、短絡素子９２の第１
端部９２ａは、ビア９６を介して上記接続部９５に接続されている。なお上記に代えて、
短絡素子９２の第１端部９２ａは、給電素子３３のなかで第１端部３３ａと第２端部３３
ｂとの間の任意の部分に接続されてもよい。一方で、短絡素子９２の第２端部９２ｂは、
グラウンド３５に接続されている。例えば、短絡素子９２の第２端部９２ｂは、ビア９７
を介してグラウンド３５に接続されている。これにより、短絡素子９２は、給電素子３３
と結合素子３２との接続部９５、または給電素子３３を、グラウンド３５に電気的に接続
している。これにより、カプラ１１は、高インピーダンスによる近距離無線通信を行うこ
とができる。

また、短絡素子９２は、第１端部９２ａと第２端部９２ｂとの間に、第１部分１１１、
第２部分１１２、第３部分１１３、第１折曲部１１４、および第２折曲部１１５を有する
。

第１部分１１１は、第１端部９２ａに接続されている。第１部分１１１は、第１端部９
２ａから給電素子３３と略平行に直線状に延びている。例えば、第１部分１１１は、第２
方向Ｙに延びている。例えば、第１部分１１１は、基板３１において給電素子３３の裏側
に延びている。

第２部分１１２は、第１部分１１１の端部から、第１部分１１１の延伸方向とは異なる
方向に直線状に延びている。例えば、第２部分１１２は、第１方向Ｘに延びている。第２
部分１１２は、給電素子３３に対して結合素子３２と同じ側に延びている。第２部分１１
２は、結合素子３２と略平行に延びている。第１部分１１１と第２部分１１２との境界部
（即ち、接続部）には、短絡素子９２の第１折曲部１１４が形成されている。

第３部分１１３は、第２部分１１２の端部から、第２部分１１２の延伸方向とは異なる
方向に直線状に延びている。例えば、第３部分１１３は、第１部分１１１と略平行に延び
ている。例えば、第３部分１１３は、第２方向Ｙに延びている。第３部分１１３は、第２
端部９２ｂに接続されている。第２部分１１２と第３部分１１３との境界部（即ち、接続
部）には、短絡素子９２の第２折曲部１１５が形成されている。

本実施形態では、短絡素子９２の物理長は、給電素子３３の物理長よりも長い。なお、
短絡素子９２の物理長とは、短絡素子９２の第１端部９２ａと第２端部９２ｂとの間の物
理長である。給電素子３３の物理長とは、給電素子３３の第１端部３３ａと第２端部３３
ｂとの間の物理長である。

本実施形態では、短絡素子９２の第１端部９２ａと第２端部９２ｂとの間の電気長Ｌ６
は、略λ／４である。また、より一般化すると、短絡素子９２の第１端部９２ａと第２端
部９２ｂとの間の電気長Ｌ６は、略λ／４の任意の奇数倍でもよい。本実施形態では、短
絡素子９２がインダクタとして機能する。これにより、キャパシタ部品９１と短絡素子９
２とによってＬＣ共振回路が形成されている。言い換えると、短絡素子９２は、カプラ１
１の共振器の少なくとも一部として機能する。

このような構成によれば、短絡素子９２が共振器の少なくとも一部として機能するため
、カプラ１１の通信性能を向上させることができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、実施形態のカプラは、結合素子と、
グラウンドとを有する。前記結合素子は、他のカプラと電磁結合する。前記グラウンドは
、給電点から前記結合素子に向かう方向とは交差する方向で前記結合素子の両側に分かれ
て配置された第１グラウンド部と第２グラウンド部とを含む。このような構成によれば、
カプラの通信性能の向上を図ることができる。

なお、本実施形態で説明した個々の機能は単独で使用されてもよいし、他の一つ以上の
任意の機能と組み合わせて使用されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。

１１…カプラ、３１…基板、３２…結合素子、３３…給電素子、３１…ストレージ（ｅ
ＭＭＣ）、３４…インダクタ部品、３５…グラウンド、７１…第１素子部、７２…第２素
子部、７５…接続部。

Claims (5)

1. 他のカプラと電磁結合するとともに、ループ形状を有した結合素子と、
   給電点と前記結合素子との間に設けられたインダクタ部品と、
   前記給電点から前記結合素子に向かう方向とは反対側に位置したグラウンドと、
   を備えたカプラ。
2. 前記結合素子は、前記給電点から延びた第１素子部と、第２素子部と、
   前記第１素子部と前記第２素子部とが接続される接続部と、
   を有し、
   前記結合素子により送受信される電磁波の中心周波数の波長をλとした場合、前記給電
   点と前記接続部との間の電気長は略λ／４に設定される請求項１記載のカプラ。
3. 前記結合素子は、前記給電点から延びた第１素子部と、第２素子部と、
   前記第１素子部と前記第２素子部とが接続される接続部と、
   を有し、
   前記結合素子により送受信される電磁波の中心周波数の波長をλとした場合、前記給電
   点と前記接続部との間の物理長は、λ／４よりも短く、
   前記インダクタ部品は、前記給電点と前記結合素子の開放端との間の電気長を略λ／４
   に調整している請求項１記載のカプラ。
4. 前記結合素子は、少なくとも２つ以上のループ形状を有する請求項１記載のカプラ。
5. 前記２つ以上のループ形状は、平面状に形成されている請求項４記載のカプラ。

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