JP2019036767A - 電磁界バンドストップフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を実現し、また寸法を変えずに共振周波数をコントロール可能とする電磁界バンドストップフィルタを提供すること。【解決手段】 正三角形または正四角形の単位セルの各頂点部位に、一辺が第１長さを有するパッチＰ１、Ｐ３をそれぞれ設けた単位セル１、２を、二次元的に周期配列することで構成される正四角形または正六角形の電磁界バンドストップフィルタ１０（周期構造体）と、複数の単位セル１の互いに向き合う位置に配置された４個または６個の第１導体を含む第１領域の表面及び裏面に対し、前記第１長さの５％未満の間隔だけ単位セル１、２の法線方向に離した位置に配置され、前記電磁界バンドストップフィルタ１０（周期構造体）の外形と相似する副共振器１２として機能するパッチＰ２と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、特定の周波数の電磁波を反射する電磁界バンドストップフィルタに関する。

情報通信機器の小型化・高機能化が進み、スマートフォン、タブレット型端末あるいはノート型のパーソナルコンピュータなどのモバイル通信端末は、現代生活に欠かせないものになった。

無線通信サービスの普及も著しく、パブリックスペースや店舗でも利用可能な無線ＬＡＮ（Local Area Network）サービスは既に認知されている。このようにサービス提供エリアは日本国内のあらゆる地域をカバーしつつあり、例えばＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）回線を用いるサービスも広まっている。これに伴って、無線通信端末・機器からの電波の送受信が広域かつ頻繁に行われるようになり、周辺の他の電子機器・装置への影響が懸念されている。

また、デバイスの高機能化によって内部回路の駆動周波数の高周波化が進んでおり、マイクロ波帯での放射ノイズの影響も懸念される。

近年のＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）の進展も相伴ってデバイスの数は急増し、従来は通信を行わなかった機器も無線通信を行うようになり、前記デバイスからの放射ノイズによる無線環境の劣化や通信障害が懸念されている。

一方、電磁的盗聴の脅威もある。電磁的盗聴とは、電子機器から放射される微弱な電磁波から情報を盗み取ることである。例えば、デスクトップＰＣ（パーソナルコンピュータ）のモニタケーブルから漏れ出る電磁波を解析すれば、ディスプレイの表示を再現することができてしまう（例えば、非特許文献１参照。）。漏えいする電磁波をストップさせ、情報を秘匿するためにも、電波環境を制御する技術は重要である。

更に、モバイル通信端末においても電磁漏えいによるセキュリティの脅威が懸念される（例えば、非特許文献２参照。）。前記モバイル通信端末は、ハッカーの特定が困難なパブリックスペースで頻繁に利用され、また他人との距離が至近な状態で利用される機会も多いからである。

まして、近年では前記モバイル通信端末で機密情報・個人情報を取り扱う機会が増えてきており、モバイル通信端末からの情報漏えいの危険度は大きくなってきている。このように、セキュリティ確保の面からも電磁漏えいを防止することが要求され、電波環境を効率的かつ最適に制御する技術が切実に求められている。

したがって、（１）モバイル通信端末・機器が発する電波によるその他の周辺機器への影響、および（２）端末数の急増に起因する放射ノイズによる無線通信への影響やモバイル通信端末のセキュリティへの懸念、の二つの問題が存在し、電波環境・電磁環境を効率的かつ最適に制御する技術が切実に求められている（例えば、非特許文献３参照）。

そこで、これらの問題を解決する手法として周波数選択板（ＦＳＳ：Frequency Selective Surface）に注目が集まっている。前記ＦＳＳは、所望の電磁界に応答し共振する単位セル（共振器）を、二次元的に周期配列して形成した電磁制御材料である。前記単位セルは、導体部分と開口部分からなる構造を有する。

この単位セルの構造を変えることで、ＦＳＳに様々な周波数特性を持たせることができる（例えば、非特許文献４参照。）。このような性質からＦＳＳは、「電磁漏えいの防止」と「無線通信の保護」とを両立できる材料として期待されている。

一例として、前記ＦＳＳは、電磁界バンドストップフィルタとして利用され、例えば、モバイル通信端末の場合は、当該通信端末のディスプレイの裏面に搭載したり、また、タブレットなどであれば、そのタブレットの裏面全体に搭載することで対象となる放射ノイズを反射する。また、デスクトップなどの通信装置（筐体）の場合には、その筐体全体を覆う。

前記電磁界バンドストップフィルタは、特定の周波数の電磁波を反射させるバンドストップフィルタ特性をもつフィルタである。

前記ＦＳＳには、様々な周波数特性の共振器構造がある。例えば、特定の周波数を反射させる前記バンドストップフィルタ特性に着目すると、前記導体部分を共振構造としている。

このようなバンドストップフィルタ特性を有する共振器として、例えばリング型共振器、ダイポールアレイ共振器、トライポール型共振器、十字型共振器、およびパッチ型共振器などがある。

これらの共振器はいずれも、特定の周波数帯を反射する特性を示し、その構造の一部（リングやダイポール等）のサイズが特定の長さ（入射電界の波長程度）と一致するという特徴を持つ。また、共振器の配列の仕方によって共振周波数がシフトするなど、ＦＳＳの周波数設計には考慮すべき構造パラメータが多く他の特性との兼ね合いも考慮するため、理論として複雑である（例えば、非特許文献５参照。）。

鈴木康直他、"電磁波による情報漏洩を防止する電磁波セキュリティ対策技術"ＮＴＴ技術ジャーナル、p11-p15, 2008.8. 伊丹 豪他、"モバイル端末からの漏洩電磁波が持つＡＭ復調後の周波数特性と画面再現の関係に関する検討"信学会総合大会,B-4-60.Mar.2016. 中村武宏他、"１０年後の将来無線アクセスの要求条件と技術課題"電子情報通信学会,p209-219,通信ソサイエティマガジン No19[冬号],2011. 牧野滋、"周波数選択板の基礎と応用"電子情報通信学会,p17-p24, A・2015-5, Apl.2015. BEN A. MUNK, "Frequency Selective Surfaces Theory and Design"2000.

特定の空間において、モバイル通信端末といった電子機器や無線ＬＡＮなどで使用する電波のセキュリティ防護、前記電子機器が発する放射ノイズによる他の機器への影響、および電磁情報漏洩を防止する目的でＦＳＳを用いる場合、対象周波数帯の電磁波を特定の領域で反射する必要がある。

前記電子機器や無線ＬＡＮに使用される無線周波数帯、またデバイスからの放射ノイズの周波数帯は、およそ３００［ＭＨｚ］から６［ＧＨｚ］である。一例として、モバイル通信端末からは、周波数帯が７００［ＭＨｚ］以下のノイズが放射されていることが分かっており、例えば当該放射ノイズの周波数帯が３００［ＭＨｚ］の場合、その波長λは１００［ｃｍ］と大きな値となる。

従来のＦＳＳでは、前記共振器の構造と前記放射ノイズの波長λとをマッチングさせる必要があった。このため、周波数（波長λ）の値に応じて共振器のサイズが必然的に固定されてしまい、例えば１００［ｃｍ］の波長λを反射しようとすると、ある程度の面積がないとＦＳＳとして機能させることができなかった。

すなわち、前記放射ノイズの波長λに合わせた寸法の共振器を作製する必要があるが、従来であると、放射ノイズが低周波数であると波長λが長くなるため、共振器を大きくせざるを得なかった。

また、前記モバイル通信端末などの電子機器や無線ＬＡＮに使用される無線周波数帯からの放射ノイズの周波数帯は、いずれも周波数帯は単一ではなく、特定のある空間内であっても電波環境・電磁環境は複雑である。

このため、どの周波数帯が問題となっているのかは調べてみないとわからなく、特定の周波数帯のみに作用するＦＳＳでは十分に対応できないという問題があった。

また、一度作製してしまったＦＳＳには共振周波数のチューニングの余地がなく周波数が変わるたびに、また一から作り直す必要があり、膨大な時間、コスト、労力を要する課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化を実現し、かつ寸法を変えずに共振周波数をコントロール可能とする電磁界バンドストップフィルタを提供することを目的とする。

本発明に係る電磁界バンドストップフィルタの一態様は、正ｎ角形（ｎ：３、または４）をなす絶縁基板の各頂点部位に一辺が第１の長さを有する第１導体がそれぞれ設けられた単位セルを、二次元的に周期配置することで正［２ｎ／（ｎ−２）］角形状の周期構造体を構成してなる主共振器と、前記複数の単位セルの互いに向き合う位置に配置された［２ｎ／（ｎ−２）］個の第１導体を含む第１領域の表面及び裏面に対し、前記第１の長さに基づき計算された前記第１の長さよりも短い間隔だけ前記単位セルの法線方向に離した位置に配置され、前記周期構造体の外形と相似する第２導体からなる副共振器と、を備える。

本発明によれば、電磁界バンドストップフィルタの小型化を実現し、またその寸法を変えずに共振周波数をコントロールすることが出来る。

本発明の第１の実施形態に係る正四角形の単位セル１を二次元的に配置して構成される主共振器１１ａと、当該主共振器１１ａに形状が相似する副共振器１２ａと、をそれぞれ示した図。 本発明の第１の実施形態に係る正三角形の単位セル２を二次元的に配置して構成される主共振器１１ｂと、当該主共振器１１ｂに形状が相似する副共振器１２と、をそれぞれ示した図。 本発明の第１の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａであって、前記主共振器に、前記副共振器を搭載した場合を示した図。 本発明の第１の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂであって、主共振器に、前記副共振器を搭載した場合を示した図。 前記電磁界バンドストップフィルタ１０（１０Ａ、１０Ｂ）の共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性Ｓ２１［ｄＢ］を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａであって、前記主共振器上に、寸法を縮小した副共振器を配置した場合を示した拡大図。 本発明の第３の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの第１領域を拡大した図。 本発明の第４の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの第１領域を拡大した図。 前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの副共振器として機能する表面および裏面のパッチの変位量としてｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ‘ｘ’（０［ｍｍ］、１［ｍｍ］）ずつ移動させた際の、共振周波数−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示す図。 前記パッチの変位量としてｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ‘ｘ’（２［ｍｍ］、３［ｍｍ］）ずつ移動させた際の、共振周波数−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示す図。 一辺の縮尺を１／２とした表面および裏面の前記パッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂを、前記第４の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａのように主共振器の中心点から点対称に‘ｘ’だけ変位させた場合を示す平面図。 本発明の第５の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａにおいて、表面および裏面の前記パッチのそれぞれをｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ‘ｘ’（０［ｍｍ］、１［ｍｍ］）ずつ同一の距離だけ点対称に変位させた際の、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示した図。 前記パッチのそれぞれをｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ‘ｘ’（２［ｍｍ］、３［ｍｍ］）ずつ同一の距離だけ変位させた際の、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示した図。 本発明の第６の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの副共振器として機能するパターンＡおよびパターンＢのパッチＰ２のそれぞれを、主共振器上に配置した場合における、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示す図。 前記パターンＡおよび前記パターンＢの副共振器を主共振器上に交互に周期配列した場合を示した平面図。 図１５で示す前記周期配列に応じた周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示した図。 本発明の第７の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの副共振器として機能するパターンＡおよびパターンＣのパッチＰ２のそれぞれを、主共振器上に配置した場合における、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示す図。 前記パターンＡおよび前記パターンＣの副共振器を主共振器上に交互に周期配列した場合を示す平面図。 図１８で示す前記周期配列に応じた共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］特性を示した図。

以下、本発明の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａ（１０Ｂ）について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る正四角形の主共振器１１ａと、当該主共振器１１ａに形状が相似する副共振器１２ａと、をそれぞれ示した図である。
ここでは、前記主共振器１１ａと、副共振器１２ａと、を別個に示すが、当該主共振器１１ａ上に副共振器１２ａを重ねて配置することで図３にて後述する電磁界バンドストップフィルタ１０Ａが構成される。なお、具体的な副共振器１２ａの配置方法については別途述べる。

図１（ａ）は、主共振器１１ａを示す平面図である。
前記主共振器１１ａは、正四角形の単位セル１（点線で囲まれた部分が１つの共振器）を、４個二次元的に周期配置して構成した周期構造体である。前記周期構造体を構成する各単位セル１は、その各頂点である四隅に導電性の幾何学パターンＰ１（以下、パッチＰ１と呼ぶ）がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やエポキシ基板上に設けられたパッチ付リング共振器である。

また、図１（ａ’）は、前記主共振器１１ａの中央部（以下、第１領域と呼ぶ）を示した拡大図である。第１領域は、４個の単位セル１の各頂点が向かい合い、かつ当該単位セル１の各頂点に設けられたパッチＰ１を含む領域である。

図示するように、各単位セル１の各頂点を構成する２辺（Ｓ１〜Ｓ８）が互いに平行となるように単位セル１同士を近づける。なお、前記各頂点に設けられた前記パッチＰ１の一辺の長さをｌａとする。

すると、第１領域における構造は、図１（ｂ）に示すようにインダクタンスＬとキャパシタンスＣからなる直列回路として等価的に扱うことができる。

これは、例えば図１（ａ）に示す矢印方向の入射電界によって導体内の電子が動くことで電流が発生し、この発生した電流が導体部分を移動するときに自身が作る磁界によって逆方向の電流が作られるため、当該電流の位相が遅れる。この現象が、電気回路における自己インダクタンスＬの動作を表すことから、導体部分はインダクタンスＬと等価的に表現することができる。

また、主共振器１１ａのパッチＰ１間のギャップについては電流が直接移動することはないが、代わりにギャップ間に電界（電圧）が掛ることから、当該ギャップの向こう側に電界（電圧）が伝わるため、パッチＰ１に電流が流れ出す。このように、ギャップ間にも等価的に電流(変位電流)があると考え、これをキャパシタンスＣと等価的に表現することができる。

なお、ここでは、１個の電磁界バンドストップフィルタ１０Ａを示しているが、シミュレーション上では当該電磁界バンドストップフィルタ１０Ａが無数に周期配列された構造を想定している。このため、前記インダクタンスＬとキャパシタンスＣからなる等価回路が無限に接続されることとなるが、この場合でも共振周波数は変わらないため、代表して単位構造の等価回路のみで表現している。

図１（ｃ）は、副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２を示す。この副共振器１２ａは、単位セル１同士を電気回路的に連結させる機能を有する。なお、パッチＰ２の面積は、前記パッチＰ１の面積よりも小さく、例えば、前記パッチＰ１の面積が２７［ｍｍ^２］に対し、１６［ｍｍ^２］である。

図２は、第１の実施形態に係る正三角形の単位セル２からなる主共振器１１ｂと、当該主共振器１１ｂに形状が相似する副共振器１２ｂと、をそれぞれ示した図である。

ここでは、前記主共振器１１ｂと、副共振器１２ｂと、を別個に示すが、当該主共振器１１ｂ上に副共振器１２ｂを重ねて配置することで図４にて後述する電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂが構成される。なお、具体的な副共振器１２ｂの配置方法については別途述べる。

前記主共振器１１ｂは、各々が正三角形の単位セル２（点線で囲まれた部分が共振器）を、二次元的に６個配置して構成される。これら各単位セル２についても、その頂点に導電性の幾何学パターンＰ３（以下、パッチＰ３と呼ぶ）が前記基板上に設けられたパッチ付リング共振器である。

また、図２（ａ’）に前記主共振器１１ｂの中央部（以下、第２領域と呼ぶ）の拡大図を示す。第２領域は、６個の単位セル２の各頂点が向かい合い、かつ当該単位セル２の各頂点に設けられたパッチＰ３を含む領域であり、また前記第１領域に相当する領域である。

図示するように、各単位セル２の各頂点を構成する２辺（Ｓ９〜Ｓ２０）が互いに平行となるように前記単位セル２同士を近づける。なお、前記各頂点に設けられた前記パッチＰ３の一辺の長さをｌｂとする。ここで、前記ｌａとｌｂとは同じ長さでも良いし、異なっていてもよい。

すると、主共振器１１ｂについても、図２（ｂ）に示すようにインダクタンスＬとキャパシタンスＣからなる直列回路として等価的に扱うことができる。

図２（ｃ）は、副共振器１２ｂとして機能するパッチＰ４を示す。この副共振器１２ｂは、単位セル２同士を電気回路的に連結させる機能を有する。なお、パッチＰ４の面積は、前記パッチＰ３の面積より小さい。

図１および図２に示すように正三角形、正四角形であれば、同じ形状の単位セルで、例えばモバイル通信端末のディスプレイ裏を埋めることができる。しかし単位セルの形状はこれに限定されるものではない。例えば、正六角形でもよく、更には正八角形と正四角形との組み合わせも考え得るし、あるいは長方形を縦横に並べて配列しても良い。

図３は、前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ａであって、前記主共振器１１ａに前記副共振器１２ａを搭載した場合を示した図である。

図３（ａ）は、主共振器１１ａを構成する単位セル１の四隅に配置された各パッチＰ１上に前記副共振器１２ａとして機能する前記パッチＰ２を重ね合わせることで構成される電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの平面図を示した図である。

図３（ａ’）は、前記図３（ａ）に示す電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの第１領域を示す拡大図である。
図３（ａ’）に示すように、前記第１領域の中心、すなわち４個のパッチＰ１を配置した正四角形の領域に対し、その四辺のそれぞれから均等な距離ｌ_１となる位置に前記パッチＰ２を配置する。またこの際、図３（ｂ）に示すように、パッチＰ１の表面および裏面とであって当該パッチＰ１の法線方向（複数の単位セル１が二次元に配列された面に対して垂直方向）に向かって、当該パッチＰ１から距離ｄ１だけ離した位置にパッチＰ２ｓとパッチＰ２ｂとを配置する。ここで距離ｄ１とは、パッチＰ１の一辺の長さｌａに対して５％未満であって、かつ当該パッチＰ１とパッチＰ２とが接しない距離である。

すると、前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ａを、図３（ｃ）に示すインダクタンスＬ、キャパシタンスＣ、およびキャパシタンスＣ’とから構成される、等価回路として扱うことが出来る。

この図３（ｃ）に示す回路による合成インピーダンスＺは［ｊｗＬ＋１／ｊｗ（Ｃ＋Ｃ’）］であるが、パッチＰ１とパッチＰ２との距離ｄ１が小さく、当該パッチＰ１とパッチＰ２とで構成されるキャパシタンスＣ’がキャパシタンスＣに比して支配的となることから、前記合成インピーダンスＺを［ｊｗＬ＋１／ｊｗＣ’］と近似することが出来る。

したがって、共振周波数を、［１／２πＬＣ’］とすることができる。

なお、パッチＰ１とパッチＰ２ｓとで構成される合成インピーダンスＺと、パッチＰ１とパッチＰ２ｂとで構成される合成インピーダンスＺと、はそれぞれ同じ値で、［ｊｗＬ＋１／ｊｗＣ’］であるため、共振周波数においても１／２πＬＣ’である。

このように、パッチＰ２を設けることで電磁界バンドストップフィルタ１０Ａは、パッチＰ１の表面および裏面ともに大きな電気容量を有するため、共振周波数を低周波帯域にシフトさせることができる。

この結果、共振周波数に対応する波長λを長くできることがわかる。

換言すれば、パッチＰ１とパッチＰ２との間隔を距離ｄ１とすることで、従来と同じ大きさの主共振器１１ａに対して対応する波長λを長くできるため、当該波長λからみると、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａを従来よりも小型化できる。

図４は、前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂであって、前記主共振器１１ｂに前記副共振器１２を搭載した場合を示した図である。

図４（ａ）は、前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂの平面図である。
図４（ａ’）は、前記図４（ａ）に示す電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂの前記第２領域を示した拡大図である。

図４（ａ’）に示すように、前記第２領域の中心、すなわち６個のパッチＰ３を配置した正六角形の領域に対して、その六辺のそれぞれから均等な距離ｌ_２となる位置に前記パッチＰ４を配置する。

この際、図４（ｂ）に示すように、パッチＰ３の表面および裏面とであって、当該パッチＰ３の法線方向（複数の単位セル２が二次元に配列された面に対して垂直方向）に向かって当該パッチＰ２から距離ｄ２だけ離した位置にパッチＰ４ｓとパッチＰ４ｂとを配置する。ここで距離ｄ２とは、パッチＰ３の一辺の長さｌｂに対して５％未満であって、かつ前記パッチＰ３とパッチＰ４とが接しない距離である。

すると電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂの合成インピーダンスＺを、図２（ｂ）に示す前記インダクタンスＬ、前記キャパシタンスＣの他、パッチＰ３とパッチＰ４とから構成される複数のキャパシタンスＣ’を含む値として定性的に直列共振回路として表現することが出来る。

ここで、電磁界バンドストップフィルタ１０ＢにおいてもキャパシタンスＣに比べてキャパシタンスＣ’の方が支配的であるため、当該電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂにおける合成インピーダンスＺについても、大きな電気容量を有する。この結果、共振周波数を低周波帯域にシフトさせることができ、電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂを小型化することができる。

なお、前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ａと、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａと、におけるそれぞれの共振周波数は異なる値であっても良いし、同じであっても良い。

なお、パッチＰ２ｓとパッチＰ２ｂ、およびパッチＰ４ｓとパッチＰ４ｂを区別しない場合には、単にそれぞれをパッチＰ２、パッチＰ４と呼ぶ。

また、主共振器１１ａと主共振器１１ｂとを区別しない場合には、単に主共振器１１と呼び、副共振器１２ａと副共振器１２ｂとを区別しない場合には、単に副共振器１２と呼ぶ。

さらに、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａと電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂとを区別しない場合には、単に電磁界バンドストップフィルタ１０と呼ぶ。

図５は、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性Ｓ２１［ｄＢ］を示す図であって、同図（ａ）は、主共振器１１単体（図１（ａ）参照）での共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性Ｓ２１［ｄＢ］を示し、同図（ｂ）は、前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ａ（図３（ａ）参照）での共振周波数−透過特性Ｓ２１［ｄＢ］を示す。

図５（ａ）に示すように、主共振器１１単体での共振周波数は２．８５［ＧＨｚ］である。

これに対し、図５（ｂ）では共振周波数は０．７［ＧＨｚ］である。このように、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａを採用することで共振周波数を低周波帯域にシフトさせることができる。

なお、図５では、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａにおける共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］について説明したが、上述の通り、電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂも同様に共振周波数を低周波帯域にシフトさせることができる。

したがって、前記構成の電磁界バンドストップフィルタ１０によれば、正三角形または正四角形の単位セルの各頂点部位に、一辺が第１長さを有するパッチＰ１、Ｐ３をそれぞれ設けた単位セル１、２を、二次元的に周期配列することで構成される正四角形または正六角形の電磁界バンドストップフィルタ１０（周期構造体）と、複数の単位セル１の互いに向き合う位置に配置された４個または６個の第１導体を含む第１領域の表面及び裏面に対し、前記第１長さの５％未満の間隔だけ単位セル１、２の法線方向に離した位置に配置され、前記電磁界バンドストップフィルタ１０（周期構造体）の外形と相似する副共振器１２として機能するパッチＰ２と、を備える。

このように、主共振器１１から法線方向に向かって前記５％未満の距離ｄ（ｄ１、ｄ２）に副共振器１２を配置した場合は、前記パッチＰ１とパッチＰ２とで大きな電気容量を持つキャパシタンスＣ’を構成する。このことから、キャパシタンスＣ’がキャパシタンスＣよりも支配的となる結果、主共振器１１の寸法を変えずとも共振周波数を低周波化させることができる。したがって対応する波長λが主共振器１１単独の場合に比べて十分長くなる。

つまり、電磁界バンドストップフィルタ１０における構造の電気的特性を従来のような「分布定数的」ではなく、「集中定数的」に設計できるようになる。具体的には、図３（ａ）および図４（ａ）のように、主共振器１１と副共振器１２とで形成されるインダクタンスＬの値とキャパシタンスＣ’との値だけに基づいて無限配列される電磁界バンドストップフィルタ１０の共振周波数を簡単に決定することが可能になる。

従って、電磁界バンドストップフィルタの設計に際して不確定要素を取り除くことができ、ひいては、周波数特性を簡易に設計することが可能になる。

また、低周波数化できることから、同じサイズの単位セル１、２を用いても、より低い周波数の電磁波を反射することができる。従って、反射すべき周波数が同じであれば、単位セル１、２のスケールを、反射すべき帯域の電磁波の波長λに比べて、従来よりも十分に短くすることができる。

これらのことから第１の実施形態によれば、周波数特性を簡易に設計可能な電磁界バンドストップフィルタ１０を、より縮小した寸法で提供することができる。よって、例えばモバイル通信端末などの小型の電子デバイスからの漏えい電磁波の放射抑制と、通信周波数での電磁波の送受信の保護を両立する、小型の電磁界バンドストップフィルタ１０を実現できるなどの効果を得ることができる。

また、電磁界バンドストップフィルタ１０を小型化することができるため、モバイル通信端末などが無線通信に用いる周波数よりも低い周波数帯（例えば、７００［ＭＨｚ］以下）のノイズが、当該モバイル通信端末から放射されているといった問題に対しても、これに対応するＦＳＳを限られた空間内で十分な数で配列でき、所望の周波数特性が発揮できるようになる。

更に、ＦＳＳを用いることで、周波数（波長λ）に対して十分小さい構造を用いることができるため、限られた空間に有限個の共振器の配列で構成されたＦＳＳの配列数をより増やすことで周波数特性の精度の向上を見込むことができる。

また更に、無線環境の整備が進み、例えば、モバイル通信端末の無線基地局の数が増えることで一つあたりの基地局用のアンテナやその反射板の所要スペースの効率化が問題となっているが、反射板の占める所要スペースの割合が比較的大きいことから、前記無線基地局で用いられる反射板（ＦＳＳの場合）を十分に小さくすることができ、これまで配置が困難であった場所にも無線基地局を配置できるようにすることができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０では、前記副共振器１２として機能するパッチＰ２（パッチＰ４）の寸法を前記第１の実施形態に比べて縮小した構成とする。

また、第２の実施形態においても主共振器１１を構成する単位セル１（または単位セル２）が周期配列された構造である。

なお、電磁界バンドストップフィルタ１０ＢについてもパッチＰ４の寸法を縮小する点で同様であることから説明を省略し、ここでは代表して電磁界バンドストップフィルタ１０Ａに係る前記第１領域の平面図のみ示すこととする。

図６は、第２の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａであって、前記主共振器１１ａが有するパッチＰ１上に、寸法を縮小した前記副共振器１２ａ（パッチＰ２）を配置した場合の拡大図を一例として示す。

ここで、副共振器１２ａ（パッチＰ２）の一辺の縮尺を、第１の実施形態における副共振器１２ａの、例えば１／２とする。なお、縮尺はこれに限られず、例えばパッチＰ２の面積が１０［ｍｍ^２］や５［ｍｍ^２］となるような種々の寸法のパッチＰ２が用意されてよい。

このように、副共振器１２ａ（パッチＰ２）の寸法を変えることで、パッチＰ１とパッチＰ２とで構成されるキャパシタンスＣ’の大きさが変化するため、共振周波数を変化させることができる。すなわち副共振器１２ａの大きさによって共振周波数を選択することが可能となる。

なお、電磁界バンドストップフィルタ１０Ｂであっても、同様の効果を得ることができる。

したがって、前記構成の第２の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａ（１０Ｂ）によれば、種々の寸法の副共振器１２ａを用意し、当該副共振器１２ａの中から特定の寸法を選択し、これを実装することで前記第１の実施形態におけるキャパシタンスＣ’の値を変えて共振周波数を選択することができる。

また、前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの組み立て前の段階では、主共振器１１ａおよび副共振器１２ａをそれぞれ別々に持ち運ぶことができるため、目的とする共振周波数の変更に応じて、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの副共振器１２ａを選択することができる。

なお、以降の第３の実施形態〜第７の実施形態では、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａのみに着目して説明する。

［第３の実施形態］
第２の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、縮尺を、例えば１／２とした副共振器１２ａ（パッチＰ２）を実装することで、キャパシタンスＣ’の値を変えて共振周波数を選択可能とした。

これに対して、第３の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、副共振器１２ａを構成する前記パッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂのそれぞれを任意の方向に変位させることで共振周波数を選択可能にした構成とする。

図７は、第３の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの第１領域を拡大した図である。
具体的には、図７（ａ）は、副共振器１２ａとして機能する表面側のパッチＰ２ｓを中心点（ｘ＝ｙ＝０［ｍｍ］）からｘ軸およびｙ軸方向にｘ＝−１［ｍｍ］、ｙ＝１［ｍｍ］だけ変位させた場合を示し、図７（ｂ）は、副共振器１２ａとして機能する裏面側のパッチＰ２ｂを中心点（ｘ＝ｙ＝０［ｍｍ］）からｘ軸方向にｘ＝１［ｍｍ］だけ変位させた場合を示す。

ここで、主共振器１１ａとして機能するパッチＰ１と、副共振器１２ａとして機能する表面側のパッチＰ２ｓと、が重なり合う領域をそれぞれパッチｐ２１ｓ、パッチｐ２２ｓ、パッチｐ２３ｓおよびパッチｐ２４ｓとする。

そして、この４つの領域（パッチｐ２１、パッチｐ２２、パッチｐ２３、パッチｐ２４）の縦、横の長さをそれぞれ‘ａ’とする。

したがって、この場合におけるこれらパッチｐ２１ｓ〜パッチｐ２４ｓの面積Ｓは、それぞれａ^２である。

また、パッチＰ２ｂについても同様であり、パッチＰ１と、パッチＰ２ｂと、が重なり合う領域を、それぞれ面積Ｓ＝ａ^２（一辺＝‘ａ’）を有したパッチｐ２１ｂ〜パッチｐ２４ｂとする。

よって、図７（ａ）、および図７（ｂ）に示すように表面および裏面のパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂの位置をパッチＰ１に対して変位させると、主共振器１１ａとして機能するパッチＰ１と前記キャパシタンスＣ’を形成するパッチｐ２１〜パッチｐ２４の面積Ｓが変化する。

具体的には、図７（ａ）であれば、パッチｐ２１ｓおよびパッチｐ２３ｓの面積Ｓは［（ａ−１）（ａ＋１）］、パッチｐ２２ｓの面積Ｓは［（ａ−１）^２］、およびパッチｐ２４ｓの面積Ｓは［（ａ＋１）^２］となり、図７（ｂ）であれば、パッチｐ２１ｂおよびパッチｐ２２ｂの面積Ｓは［ａ（ａ＋１）］、パッチｐ２３ｂおよびパッチｐ２４ｂの面積Ｓは［ａ（ａ−１）］となる。

したがって、前記構成の第３の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａによれば、主共振器１１ａの表面および裏面に配置されるパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂの位置を任意に変位させ、パッチＰ１と前記キャパシタンスＣ’を構成するパッチｐ２１〜パッチｐ２４の面積Ｓを変化させる。これにより、当該電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの前記合成容量を可変とすることが出来る。

つまり、パッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂの位置を変位させて主共振器１１ａとの重ね合わせ方を変えるだけで、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの合成容量が変化するため、主共振器１１ａの寸法を変えることなく共振周波数をフレキシブルに変化させることが出来る。

よって、反射したい目的の共振周波数を容易に設定することができる。

［第４の実施形態］
第３の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、表面側および裏面側に配置したパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂの位置を任意の方向へ変位させ、当該パッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂと、パッチＰ１と、の重ね合わせ方を変えることで共振周波数を変化させる構成とした。しかし、この構成では、垂直偏波と水平偏波との場合で共振周波数が一致しないことから、実用の観点からは不十分であるといった問題がある。

これに対して、第４の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、主共振器１１ａの中心からパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂをそれぞれ相異なる方向に同じ距離だけ変位させる構成をとる。換言すれば、パッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂを点対称に同じ距離だけ変位させる構成をとる。

図８は、前記電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの第１領域を拡大した図である。

図８（ａ）は、副共振器１２として機能する表面側のパッチＰ２ｓを中心点（ｘ＝ｙ＝０［ｍｍ］）からｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ‘ｘ’だけ変位させた場合を示し、図８（ｂ）は、前記副共振器１２として機能する裏面側のパッチＰ２ｂを中心点（ｘ＝ｙ＝０［ｍｍ］）から前記表面側のパッチＰ２ｓとは点対称となるｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ‘ｘ’だけ変位させた場合を示す。

また、図９および図１０は、前記副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂの変位量としてｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ‘ｘ’（０［ｍｍ］、１［ｍｍ］、２［ｍｍ］、３［ｍｍ］）ずつ移動させた際の、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）を示した図である。

表面側のパッチＰ２ｓの４つの領域（パッチｐ２１ｓ、パッチｐ２２ｓ、パッチｐ２３ｓ、パッチｐ２４ｓ）の縦、横の長さはそれぞれ‘ａ’であるため、‘ｘ’だけ変位させると、パッチｐ２１ｓおよびパッチＰ２３ｓの面積Ｓは（ａ＋ｘ）（ａ−ｘ）、パッチｐ２２ｓの面積Ｓは（ａ−ｘ）^２、パッチｐ２４ｓの面積Ｓは（ａ＋ｘ）^２となる。

同様に、裏面側の前記パッチＰ２ｂの４つの領域（パッチｐ２１ｂ、パッチｐ２２ｂ、パッチｐ２３ｂ、パッチｐ２４ｂ）の縦、横の長さもそれぞれ‘ａ’であるため、‘ｘ’だけ変位させると、パッチｐ２１ｂおよびパッチＰ２３ｂの面積Ｓは（ａ＋ｘ）（ａ−ｘ）、パッチｐ２２ｂの面積Ｓは（ａ＋ｘ）^２、パッチｐ２４ｂの面積Ｓは（ａ−ｘ）^２となる。

したがって、主共振器１１ａとパッチｐ２４ｓとで形成されるキャパシタンスＣ’１は、（ε／ｄ）（ａ＋ｘ）^２となる。また、主共振器１１ａとパッチｐ２１ｓおよび主共振器１１ａとパッチｐ２３ｓで形成されるキャパシタンスＣ’２は、（ε／ｄ）（ａ＋ｘ）（ａ−ｘ）となる。さらに、主共振器１１ａとパッチＰ２２ｓとで形成されるキャパシタンスＣ’３は、（ε／ｄ）（ａ−ｘ）^２となる。

同様に、主共振器１１ａとパッチｐ２４ｂとで形成されるキャパシタンスＣ’１は、（ε／ｄ）（ａ−ｘ）^２となる。また、主共振器１１ａとパッチｐ２１ｂおよび主共振器１１ａとパッチｐ２３ｂで形成されるキャパシタンスＣ’２は、（ε／ｄ）（ａ＋ｘ）（ａ−ｘ）となる。さらに、主共振器１１ａとパッチＰ２２ｂとで形成されるキャパシタンスＣ’３は、（ε／ｄ）（ａ＋ｘ）^２となる。

なお、主共振器１１ａと副共振器１２ａとの間の誘電率をεと仮定する。

そして、前記図３（ｃ）に示す等価回路に、前記キャパシタンスＣ’１、Ｃ’２、およびＣ’３の値を代入して算出すると合成容量Ｃｔｏｔａｌは、［Ｃ_０＋（ε／ｄ）（ａ^２−ｘ^２）］となる。ここでＣ_０は、隣接する主共振器１１ａ間に生じる電気容量である。

この値は、図８（ｂ）に示すようにどの方向から（矢印１〜４）の入射電界であっても等しい。つまり、垂直偏波および水平偏波いずれの場合であっても共振周波数が一致することになる。

具体的には、垂直偏波および水平偏波のどちらの場合に対しても、変位量ｘに対して合成容量は、［（ε／ｄ１）ｘ^２］だけ減少または増加する。

つまり、表面および裏面に重ね合わせたパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂを中心点（ｘ＝ｙ＝０［ｍｍ］）から点対称にｘ軸およびｙ軸方向に同一の距離だけ変位させることで、垂直・水平偏波の共振周波数を等しく保った状態で共振周波数を変化させることができ、共振器の再設計が不要になる。

図９、図１０に示すように、ｘ軸およびｙ軸のそれぞれでパッチＰ２およびパッチＰ２ｂを点対称に変位させていくと、共振周波数が０．７［ＧＨｚ］、０．８［ＧＨｚ］、０．９［ＧＨｚ］および１．０５［ＧＨｚ］へとフレキシブルにシフトさせることが出来る。

したがって、前記構成の電磁界バンドストップフィルタ１０Ａによれば、副共振器１２ａとして機能する表面および裏面のパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂを点対称に同一の距離だけ変位させる。

これにより、垂直・水平偏波の共振周波数を等しく保った状態で共振周波数を変化させることができ、共振器の再設計が不要になる。

［第５の実施形態］
第２の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０では、一辺の縮尺を、例えば１／２とした副共振器１２ａを実装することで、前記キャパシタンスＣ’の値を変えて共振周波数を選択可能とした。

また、第４の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、主共振器１１ａの中心点（ｘ＝ｙ＝０［ｍｍ］）から表面および裏面に配置された副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂをそれぞれ点対称に同一の距離だけ変位させて共振周波数を選択可能な構成とした。

これに対して、第５の実施形態の電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、前記第２の実施形態および第４の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａを組み合わせた構成とする。

図１１は、例えば一辺の縮尺を１／２とした副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂを、前記第４の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａのように主共振器１１ａの中心点（［ｘ＝ｙ＝０［ｍｍ］］）から点対称に‘ｘ’（０［ｍｍ］、１［ｍｍ］、２［ｍｍ］、３［ｍｍ］）だけ変位させた場合の平面図を示す図である。

図１２〜図１３は、パッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂのそれぞれを点対称にｘ軸およびｙ軸方向に同一の距離だけ変位させた際の、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示した図である。

前記パッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂの変位量としてｘ軸およびｙ軸のそれぞれに対して‘ｘ’（０［ｍｍ］、１［ｍｍ］、２［ｍｍ］、３［ｍｍ］）ずつ移動させると、共振周波数が１．１［ＧＨｚ］、１．１５［ＧＨｚ］、１．２［ＧＨｚ］、および１．５５［ＧＨｚ］へとフレキシブルにシフトさせることが出来る。

したがって、前記構成の第５の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａによれば、一辺が縮尺されたパッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂを点対称に同一の距離だけ変位させ、当該パッチＰ２ｓおよびパッチＰ２ｂとパッチＰ１とで構成されるキャパシタンスＣ’を可変させることで、水平・垂直偏波いずれの偏波にも対応させた状態で共振周波数をシフトさせる。

副共振器１２の一辺の縮尺を一例としてｌａの１／２としたが、例えば、１つの主共振器１１ａで構成されたパターンに対して異なる寸法の副共振器１２ａを複数種類用意し、その組み合わせと重ね合わせ方を変えるだけで主共振器１１ａの共振周波数帯を広帯域かつ高精度でフレキシブルにチューニングすることが可能となり、主共振器１１ａの再設計とパターンの寸法の変更が不要となる。

［第６の実施形態］
第５の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、第２の実施形態および第４の実施形態を組み合わせた構成とした。

図１４は、第６の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａであり、パターンＡおよびパターンＢのパッチＰ２をそれぞれ主共振器１１ａの第１領域上に配置した場合における、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示す図である。

この第６の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａは、図１４（ａ）に示す一辺がｌ_Ａの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２（Ｓ＝１０［ｍｍ^２］）を４個のパッチＰ１が向かい合う第１領域上に配置したパターンＡの電磁界バンドストップフィルタ１０Ａと、図１４（ｃ）に示す一辺がｌ_Ｂの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２（Ｓ＝８［ｍｍ^２］）を４個のパッチＰ１が向かい合う第１領域上に配置したパターンＢの電磁界バンドストップフィルタ１０Ａと、を交互に配置して構成する。

図１５は、図１４（ａ）および図１４（ｃ）に示す前記パターンＡおよび前記パターンＢの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２を第１領域上に交互に周期配列した場合を示した平面図である。図１６は、前記周期配列に応じた周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示した図である。

ここで、パターンＢのパッチＰ２の一辺の長さｌ_Ｂは、パターンＡのパッチＰ２の一辺の長さｌ_Ａに対して１０％以上短いものとする。

図１４（ｂ）に示すように、パターンＡでは、その共振周波数はｆＡ［ＧＨｚ］である。

また、図１４（ｄ）に示すように、パターンＢでは、その共振周波数はｆＢ［ＧＨｚ］である。なお、共振周波数ｆＡ≠共振周波数ｆＢである。

そして、図１５に示すように、前記パターンＡおよび前記パターンＢとなる副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２を交互に周期配列すると、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでの共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］は、図１６に示すように前記共振周波数ｆＡ（＝１．１５［ＧＨｚ］）と共振周波数ｆＢ（＝２．５５［ＧＨｚ］）との２箇所にて減衰した透過特性（Ｓ２１）が得られる。

したがって、前記構成の第６の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａによれば、各々の単位セル１を周期配列することで構成される４個のパッチＰ１が向かい合う第１領域の表面および裏面に、副共振器１２ａとして機能するパターンＡのパッチＰ２と、このパターンＡのパッチＰ２の一辺に対して１０％以上の長さだけ短い一辺を有するパターンＢのパッチＰ２とを交互に配置することで異なる共振周波数を得ることができる。

これにより、パターンＡのパッチＰ２の一辺の長さｌ_ＡおよびパターンＢのパッチＰ２の一辺の長さｌ_Ｂをそれぞれ可変とすることで異なる共振周波数ｆＡおよび共振周波数ｆＢを自由にシフトさせることができることから、容易に目的とする放射ノイズの周波数を反射することができる。

なお、パターンＡまたはパターンＢの２つに限らず、例えばパターンが３つや４つであってもよい。これにより、共振周波数帯を３つや４つに増やすこともできる。

さらに、第６の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａに、前記第４の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａを組み合わせることで、水平・垂直偏波いずれの偏波にも対応させた状態で共振周波数を変化させることができる。

つまり、第６の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０ＡのパターンＡとパターンＢの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２のそれぞれを、ｘ軸、ｙ軸に対して点対称に、例えば‘ｘ’［ｍｍ］ずつ変位させることで、水平・垂直偏波いずれの偏波にも対応させた状態でよりフレキシブルに共振周波数帯を変化させることができる。なお、この場合では主共振器１１ａと副共振器１２ａとの配列周期が等しい状態を満たすことを条件とする。

［第７の実施形態］
第６の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、一辺の長さがｌ_ＡのパターンＡの副共振器１２と、この一辺の長さｌ_Ａに対して１０％以上短くしたパターンＢ（一辺がｌ_Ｂ）の副共振器１２と、を主共振器１１ａの第１領域上に交互に配置することで、例えば２つの共振周波数帯を得る構成とした。

これに対して、第７の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａでは、前記パターンＢに代えて、一辺をｌ_Ａに対して１０％未満で短くしたｌ_Ｃとする副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２（Ｓ＝９．３［ｍｍ^２］）を、４個のパッチＰ１が向かい合う第１領域上に配置したパターンＣの電磁界バンドストップフィルタ１０Ａと、前記パターンＡの電磁界バンドストップフィルタ１０Ａと、を交互に配列して、共振周波数を広帯域化する構成とする。

すなわち、前記パターンＡおよびパターンＣの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２の一辺の長さｌ_Ａおよびｌ_Ｃの差を近づけることで、両者の共振周波数を近づけ、広帯域化させる構成とする。

図１７は、第７の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａであり、前記パターンＡおよびパターンＣの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２をそれぞれ主共振器１１ａの第１領域上に配置した場合における、共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示す図である。

具体的には、図１７（ａ）および図１７（ｃ）に示すように、前記パターンＡおよび前記パターンＣの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２をそれぞれ交互に周期配置することで、図１７（ｂ）および図１７（ｄ）に示すような、これらパターンＡおよびパターンＣのそれぞれに対応した共振周波数−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を得ることが出来る。

また図１７（ｅ）は、前記パターンＡおよびパターンＣの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２を第１領域上に交互に周期配列した場合に想定される共振周波数−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］を示す。

図１８は、前記パターンＡおよび前記パターンＣの副共振器１２ａ機能するパッチＰ２を主共振器１１ａの第１領域上に交互に周期配列した様子を示す平面図である。

図１９は、前記周期配列に応じた共振周波数［ＧＨｚ］−透過特性（Ｓ２１）［ｄＢ］特性を示した図である。

まず、図１７（ｂ）に示すように、パターンＡのパッチＰ２を配置した場合における共振周波数は、ｆＡ［ＧＨｚ］である。

また、図１７（ｄ）に示すように、パターンＣのパッチＰ２を配置した場合における共振周波数は、ｆＣ［ＧＨｚ］である。

したがって、前記第６の実施形態と同様に、パターンＡおよびパターンＣの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２を交互に周期配置すれば、図１７（ｅ）に示すように、それぞれ共振周波数ｆＡおよびｆＣが重ね合わせされ、共振周波数帯が広帯域化することが考えられる。

その結果、図１８に示すように、前記パターンＡおよび前記パターンＣの副共振器１２ａ機能するパッチＰ２を交互に配列すると、図１９（ａ）に示すように前記共振周波数ｆＡと共振周波数ｆＣとの重ね合わせることによって共振周波数を広帯域化できる。

具体的には、パターンＡとパターンＣとを組み合わせて配置した場合における−２０［ｄＢ］での周波数の帯域幅はｗ１＝０．４５［ＧＨｚ］に対して、図１９（ｂ）に示すようにパターンＡのみであると、前記−２０［ｄＢ］での帯域幅はｗ２＝０．４［ＧＨｚ］である。このように、パターンＡおよびパターンＣの副共振器１２ａとして機能するパッチＰ２を組み合わせることにより帯域幅が広帯域化していることが分かる。

したがって、前記構成の第７の実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタ１０Ａによれば、各々の単位セル１を周期配列することで構成された４個のパッチＰ１が向かい合う第１領域の表面および裏面に、副共振器１２ａとして機能するパターンＡのパッチＰ２と、このパターンＡの一辺に対して一辺が１０％以内の長さを有するパターンＣのパッチＰ２と、を交互に配置することで共振周波数帯を広域化することができ、容易に目的とする放射ノイズの周波数を反射することができる。

また、前記パターンＡに対して、パターンＢおよびパターンＣの副共振器１２を用意することで、例えば、最大２〜３［ＧＨｚ］の周波数範囲内であれば、電磁界バンドストップフィルタ１０Ａの寸法を変えずに共振周波数をコントロールすることができる。

なお、前記各実施形態にて説明した副共振器１２の種類（例えば正四角形などの形状）、配列パターン、およびその重ね合わせ方を組み合わせた複数種類の電磁界バンドストップフィルタ１０を予め設計して、データベース化しておくことで、詳細なアンテナ設計技術に精通していない者でも、目的の共振周波数を有するＦＳＳを簡単に作製することができる。

すなわち、放射ノイズや無線干渉による故障・誤動作や通信障害の対応を行う現場作業者が、現場で電波強度を測定しその状態を把握したときに、その状態に合わせた電磁界バンドストップフィルタ１０をその場で作製し即時対応することが可能となる。

よって従来の現場調査と故障対応までのラグを解消し、故障対応に用意する周波数帯ごとの対策品のコストを大幅に削減することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、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たり、幾つかの構成要件が異なる形態にして組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。

１、２…単位セル、１０、１０Ａ、１０Ｂ…電磁界バンドストップフィルタ、１１、１１ａ、１１ｂ…主共振器、１２、１２ａ、１２ｂ…副共振器、Ｌ…インダクタンス、Ｃ、Ｃ’…キャパシタンス、Ｐ１〜Ｐ４…主共振器のパッチ、Ｐ２ｓ…表面側の副共振器のパッチ、Ｐ２ｂ…裏面側の副共振器のパッチ、ｄ１、ｄ２…主共振器と副共振器とのパッチ間距離（間隔）。

Claims (7)

1. 正ｎ角形（ｎ：３、または４）をなす絶縁基板の各頂点部位に一辺が第１の長さを有する第１導体がそれぞれ設けられた単位セルを、二次元的に周期配置することで正［２ｎ／（ｎ−２）］角形状の周期構造体を構成してなる主共振器と、
   複数の前記単位セルの互いに向き合う位置に配置された［２ｎ／（ｎ−２）］個の第１導体を含む第１領域の表面及び裏面に対し、前記第１の長さに基づき計算された前記第１の長さよりも短い間隔だけ前記単位セルの法線方向に離した位置に配置され、前記周期構造体の外形と相似する第２導体からなる副共振器と、
   を備える電磁界バンドストップフィルタ。
2. 前記間隔は、前記第１の長さの５％未満であって、かつ前記副共振器が前記主共振器に接しない値である、請求項１に記載の電磁界バンドストップフィルタ。
3. 前記第２導体は、
   前記単位セルが有する面積より小さい第１の面積を有する請求項１又は請求項２に記載の電磁界バンドストップフィルタ。
4. ｎが４である場合に、前記第２導体は、前記第１領域の中心点から点対称に前記二次元の方向に同一の距離だけ変位させた位置に配置される、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電磁界バンドストップフィルタ。
5. 前記正［２ｎ／（ｎ−２）］角形状の複数の周期構造体が二次元的に周期配列され、当該周期構造体を構成する前記複数の単位セルが、他の周期構造体を構成する前記複数の単位セルと向き合う位置に配置された［２ｎ／（ｎ−２）］個の第１導体を含む、前記第１領域とは異なる複数の他の領域に対して、前記第２導体と、この第２導体の一辺の長さとは一辺の長さが異なる第３導体と、を交互に配置してなる請求項１に記載の電磁界バンドストップフィルタ。
6. 前記第３導体の一辺は、前記第２導体の一辺の長さに比して１割以上短い長さである請求項５に記載の電磁界バンドストップフィルタ。
7. 前記第３導体の一辺は、前記第２導体の一辺の長さに比して１割未満だけ短い長さを有する請求項５に記載の電磁界バンドストップフィルタ。