JP5104879B2 - 共振器およびそれを備える基板、ならびに共振を生じさせる方法 - Google Patents
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Description
「左手系メタマテリアル」、日経エレクトロニクス1月2日号、日経BP社、2006年1月2日、p.75−81
本発明に係る実施形態は、メタマテリアルに分類される共振器またはこの共振器を複数含む基板を提供する。具体的には、これらの共振器および基板では、互いに所定間隔だけ離れて配置された複数の電極を含むデバイス(代表的に、積層コンデンサ)を用いて、当該電極間に生じる静電容量(キャパシタンス)を主体とした共振回路が形成される。この共振回路は、導体に交流電流が流れることで発生する電磁波の特定の周波数成分に感受性をもち、この周波数成分の電磁波を受けて電気的な共振現象を生じ得る。この共振現象によって、負の透磁率が発現し、導体から放射される電磁波を反射あるいは抑制することができる。
この発明の実施の形態1では、一般的な積層コンデンサを用いて共振器を実現する構成について例示する。
図1を参照して、共振器内蔵基板110は、共振器100と、共振器100の周辺を覆う非磁性体である外装部12とを含む。なお、外装部12としては、テフロン(登録商標)などの樹脂材料が適している。この共振器100は、所定の周波数成分を含む電流が流れるストリップ状導体14(以下単に「導体14」とも記す。)に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波の特定の周波数成分(共振周波数)を受けて共振を生じる。また、共振器100の導体14に接する面とは反対側の面には、グランド電極16(図示せず)が配置される。
再度、図1〜図3を参照して、本実施の形態に従う共振器100の構成については、以下のように表現することもできる。
上述の実施の形態1では、1つの共振器について説明したが、より大きな効果を得るためには、複数の共振器を用いることが好ましい。そこで、この発明の実施の形態2では、複数の共振器から構成される基板について説明する。
図6を参照して、共振器内蔵基板210は、上述した共振器100を導体14に沿って周期的に複数個(図6では5個)配置したものである。このとき、各共振器100を構成する第1内部電極4(図2)および第2内部電極5(図2)の各電極面は、いずれも磁界の磁力線に対して実質的に平行となるように配置される。また、第1外部電極2(図2)および第2外部電極3(図2)の各電極面についても、磁界の磁力線に対して実質的に平行となるように配置される。
上述の実施の形態1では、内部電極と外部電極との接続面における両者の幅が等しい積層コンデンサの構成について例示したが、外部電極で生じるインダクタンスを大きくするために、外部電極の幅をより狭くしてもよい。
図8を参照して、本実施の形態に従う共振器200は、スペーサを介して交互に対向配置された複数の第1内部電極4および複数の第2内部電極5と、第1内部電極4の各々と電気的に接続される第1外部電極2#と、第2内部電極5の各々と電気的に接続される第2外部電極3#とを含む。
上述の実施の形態2では、導体14に沿って共振器100を周期的に一列に配置した構成について例示したが、複数列、あるいは複数段にわたって複数の共振器100を配置してもよい。
なお、上述の実施の形態1〜4においては、一般的な積層コンデンサを用いて、負の誘電率を発現させる構成について例示したが、本発明に係る共振器あるいは基板を構成するための専用に設計された電極部材を用いてもよい。
Claims (9)
- 所定の周波数成分を含む電流が流れる導体(14)に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器(100,200)であって、
各々が絶縁物(6)を介して互いに対向する第1および第2電極(4,5)からなる複数の電極対と、
前記第1電極(4)の各々と電気的に接続される第3電極(2;2#)と、
前記第2電極(5)の各々と電気的に接続される第4電極(3;3#)とを備え、
前記共振器は、
前記第1および第2電極の各電極面が、前記導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となり、かつ
前記第3および第4電極の各電極面が、前記第1および第2電極の各電極面とは異なる面において前記磁力線に対して実質的に平行となる、ように配置される、共振器。 - 所定の周波数成分を含む電流が流れる導体(14)に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器(100,200)であって、
平行に対向して形成された2つの外部電極(2,3;2#,3#)からなる外部電極対と、
前記外部電極対の一方と電気的に接続された複数の第1内部電極(4)と、前記外部電極対の他方と電気的に接続された複数の第2内部電極(5)とからなる内部電極群とを備え、
前記内部電極群の各電極面は、前記外部電極の電極面に対して垂直に形成され、
前記外部電極対の各電極面は、前記導体を流れる電流の伝搬方向に対する垂直面と平行に形成され、
1つの前記第1内部電極と当該第1内部電極に隣接する第2内部電極との間で形成される第1静電容量(C1)と、別の前記第1内部電極と当該第1内部電極に隣接する別の第2内部電極との間で形成される第2静電容量(C2)と、前記外部電極対とを含む電気的な循環経路が形成される、共振器。 - 前記内部電極群の各電極と前記外部電極との接続面において、前記外部電極(2#,3#)の幅は前記内部電極群の各電極の幅より狭い、請求の範囲第2項に記載の共振器。
- 所定の周波数成分を含む電流が流れる導体(14)に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器(100,200)であって、
絶縁物(6)を介して互いに平行に配列された複数の平板電極(4,5)と、
前記複数の平板電極の偶数番目の平板電極と電気的に接続された第1接続電極(2;2#)と、
前記複数の平板電極の奇数番目の平板電極と電気的に接続された第2接続電極(3;3#)とを備え、
前記第1および第2接続電極の各電極面は、前記複数の平板電極の電極面に対して垂直に形成され、
前記複数の平板電極の各電極面は、前記導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となる配置を可能に構成される、共振器。 - 前記導体(14)としてストリップ状導体が前記複数の平板電極の最上面から所定距離だけ離れた位置に配置され、
前記複数の平板電極の最下面から所定距離だけ離れた位置にグランド電極(16)がさらに配置される、請求の範囲第4項に記載の共振器。 - 所定の周波数成分を含む電流が流れる導体(14)に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器(100,200)であって、
各々が互いに平行する複数の電極面を有する第1および第2くし型電極(4,5)を備え、
前記第1くし型電極の最上層の電極面と前記第2くし型電極の最上層の電極面とが所定の間隔をもって平行に対向するように形成され、かつ前記第1くし型電極の最下層の電極面と前記第2くし型電極の最下層の電極面とが所定の間隔をもって平行に対向するように形成され、
前記第1および第2くし型電極の各電極面は、前記導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となる配置を可能に構成される、共振器。 - 前記共振器の前記導体に沿った長さは、前記所定の周波数成分に相当する1波長の1/4より短くなるように形成される、請求の範囲第1項〜第6項のいずれか1項に記載の共振器。
- 複数の請求の範囲第1項〜第7項のいずれか1項に記載の共振器(100,200)と、
所定の周波数成分を含む電流が流れるストリップ状導体(14)とを備え、
前記複数の共振器は、前記ストリップ状導体に沿って周期的に配置される、基板。 - 導体(14)に流れる電流の所定の周波数成分との間で共振を生じさせる方法であって、
前記導体に近接して共振器(100,200)を配置するステップを備え、
前記共振器は、
各々が絶縁物を介して互いに対向する第1および第2電極からなる複数の電極対(4,5)と、
前記第1電極の各々と電気的に接続される第3電極(2,2#)と、
前記第2電極の各々と電気的に接続される第4電極(3,3#)とを含み、
前記配置するステップは、
前記第1および第2電極の各電極面が、前記導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となるように配置するステップと、
前記第3および第4電極の各電極面が、前記第1および第2電極の各電極面とは異なる面において前記磁力線に対して実質的に平行となるように配置するステップとを含む、共振を生じさせる方法。
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