JP5625825B2 - 信号伝送装置、フィルタ、ならびに基板間通信装置 - Google Patents
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Description
そして、複数の共振部のうち少なくとも1つの共振部は、複数の基板間において第1の方向に互いに対向する複数の共振器で構成され、それら互いに対向する複数の共振器が互いに混成共振モードで電磁結合することにより全体として所定の共振周波数で共振する1つの結合共振器を形成し、かつ、複数の基板が互いに電磁結合しないよう離間した状態では、結合共振器を形成していた複数の共振器が、各基板ごとに所定の共振周波数とは異なる他の共振周波数で共振するようにし、他の共振周波数が所定の通過帯域内に含まれないようにしたものである。
すなわち、複数の基板が互いに電磁結合しないよう離間した状態での周波数特性と、互いに電磁結合している状態での周波数特性とが異なる状態となる。このため、複数の基板が互いに電磁結合している状態では所定の共振周波数を含む所定の通過帯域で信号伝送するが、電磁結合しないよう十分に離間した状態では所定の通過帯域では信号伝送しない状態となる。
または、複数の基板のうち、第2の方向に2以上の共振器を有する基板内では、隣り合う共振器の単独での共振周波数が互いに異なるものとされていても良い。
または、複数の共振部のうち、第1の共振部と第2の共振部とがそれぞれ、結合共振器を形成する構成とされ、第1の共振部と第2の共振部とが互いに第2の方向に隣接配置され、第1の共振部を構成する複数の共振器と、第2の共振部を構成する他の複数の共振器とが、部分的に異なる基板に形成されていても良い。
さらに、少なくとも1つの基板では、複数の基板を互いに対向配置しているか否かに関わらず、フィルタ手段によって、所定の通過帯域の帯域外にある他の共振周波数の信号が遮断される。これにより、複数の基板が互いに電磁結合しないよう離間した状態では、所定の通過帯域では信号伝送しない状態になると共に、所定の通過帯域の帯域外にある他の共振周波数でも信号伝送しない状態になる。
[信号伝送装置の全体構成例]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る信号伝送装置(基板間通信装置またはフィルタ)の全体構成例を示している。本実施の形態に係る信号伝送装置は、第1の方向(図のZ方向)に互いに対向配置される第1の基板10および第2の基板20を備えている。この信号伝送装置はまた、第1の入出力端子51および第2の入出力端子52を備えている。第1の基板10および第2の基板20は誘電体基板であり、基板材料とは異なる材料による層(誘電率の異なる層、例えば空気層)を挟んで、間隔(基板間距離Da)を空けて互いに対向配置されている。
この信号伝送装置では、第1の共振部1は、第1の基板10における第1の共振器11と第2の基板20における第1の共振器21とが後述する混成共振モードで電磁結合することにより全体として所定の第1の共振周波数f1(または第2の共振周波数f2)で共振する1つの結合共振器を構成する。かつ、第1の基板10および第2の基板20が互いに電磁結合しないよう十分に離間した状態では、第1の基板10における第1の共振器11と第2の基板20における第1の共振器21とのそれぞれの単独の共振周波数が、所定の第1の共振周波数f1(または第2の共振周波数f2)とは異なる他の共振周波数f0となる。
ここで、上述の混成共振モードによる信号伝送の原理について説明する。説明を簡単にするために、比較例の共振器構造として、図2に示したように第1の基板110の内部に1つの共振器111が形成されているものを考える。この比較例の共振器構造では、図4(A)に示したように、1つの共振周波数f0で共振するような共振モードとなる。これに対して、図3に示したように、図2に示した比較例の共振器構造と同様の構造を有する第2の基板120を、基板間距離Daを空けて第1の基板110に対向配置して電磁結合した場合について考える。第2の基板120の内部には1つの共振器121が形成されている。第2の基板120における共振器121についても、第1の基板110における共振器111と構造的には同じなので、第1の基板110に電磁結合していない単独の状態では、図4(A)に示したように、1つの共振周波数f0で共振するような単独の共振モードとなる。しかしながら、図3に示した2つの共振器111,121を電磁結合した状態では、電波の飛び移り効果により、単独での共振周波数f0で共振するのではなく、図4(B)に示したように、単独での共振周波数f0よりも低い第1の共振周波数f1となる第1の共振モードと、単独での共振周波数f0よりも高い第2の共振周波数f2となる第2の共振モードとの混成共振モードを形成して共振する。
次に、各共振器11,12,21,22の具体的な構成例について説明する。各共振器11,12,21,22は例えば、図7〜図12に示すような線路型共振器で構成することができる。ここで、図7は直線状のλ/2共振器201、図8は直線状のλ/4共振器202、図9はリング状のλ/2共振器203、図10はリング状のλ共振器204の構成例を示している。図11はスパイラル構造の共振器205、図12はミアンダ構造の共振器206の構成例を示している。各共振器11,12,21,22はまた、図13〜図14に示すような、ディスクリート部品と線路型共振器とを組み合わせた構成であっても良い。図13は、スパイラル構造の共振器205の両端部にチップコンデンサ210を接続してLC共振器を構成した例を示している。図14は、ミアンダ構造の共振器206の両端部にチップコンデンサ210を接続してLC共振器を構成した例を示している。
図1の構成例では、第1の基板10と第2の基板20とを第1の方向に互いに対向配置した状態において、第1の共振部1と第2の共振部2との2つの共振器が並列配置されていたが、3つ以上の共振部が並列配置されていても良い。図17は、第1の基板10と第2の基板20とを第1の方向に互いに対向配置した状態において、第1の共振部1および第2の共振部2に加えて、第3の共振部3が並列配置された構成例を示している。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る信号伝送装置について説明する。なお、上記第1の実施の形態に係る信号伝送装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明の第3の実施の形態に係る信号伝送装置について説明する。なお、上記第1または第2の実施の形態に係る信号伝送装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明の第4の実施の形態に係る信号伝送装置について説明する。なお、上記第1ないし第3の実施の形態に係る信号伝送装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明の第5の実施の形態に係る信号伝送装置について説明する。なお、上記第1ないし第4の実施の形態に係る信号伝送装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明の第6の実施の形態に係る信号伝送装置について説明する。なお、上記第1ないし第5の実施の形態に係る信号伝送装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明の第7の実施の形態に係る信号伝送装置について説明する。なお、上記第1ないし第6の実施の形態に係る信号伝送装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明の第8の実施の形態に係る信号伝送装置について説明する。なお、上記第1ないし第7の実施の形態に係る信号伝送装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明の第9の実施の形態に係る信号伝送装置について説明する。なお、上記第1ないし第8の実施の形態に係る信号伝送装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
本発明は、上記各実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各実施の形態の信号伝送装置は、アナログ信号やデジタル信号等の送信/受信のための信号伝送のみならず、電力の送電/受電のための電力伝送装置としても利用可能である。
Claims (10)
- 複数の基板と、
前記複数の基板を第1の方向に互いに対向配置した状態において、前記第1の方向とは異なる第2の方向に並列的に配置され、それぞれが所定の共振周波数で共振して互いに電磁結合することで、隣接するもの同士の間で前記所定の共振周波数を含む所定の通過帯域の信号の伝送を行う複数の共振部と
を備え、
前記複数の基板のうち少なくとも1つの基板は前記第2の方向に2以上の共振器を有し、他の1または2以上の基板は前記第2の方向にそれぞれ1以上の共振器を有し、
前記複数の共振部のうち少なくとも1つの共振部は、前記複数の基板間において前記第1の方向に互いに対向する複数の共振器で構成され、それら互いに対向する複数の共振器が互いに混成共振モードで電磁結合することにより全体として前記所定の共振周波数で共振する1つの結合共振器を形成し、かつ、前記複数の基板が互いに電磁結合しないよう離間した状態では、前記結合共振器を形成していた前記複数の共振器が、各基板ごとに前記所定の共振周波数とは異なる他の共振周波数で共振するものとされており、前記他の共振周波数が前記所定の通過帯域内に含まれない
信号伝送装置。 - 前記複数の共振部のうち第1の共振部を構成する少なくとも1つの第1の共振器に物理的に直接接続、または前記第1の共振器に対して間隔を空けて電磁結合された第1の入出力端子と、
前記第1の共振部とは異なる他の共振部を構成する少なくとも1つの他の共振器に物理的に直接接続、または前記他の共振器に対して間隔を空けて電磁結合された第2の入出力端子と
をさらに備え、
前記複数の基板を前記第1の方向に互いに対向配置した状態において、異なる基板間または同一の基板内で信号伝送を行う
請求項1に記載の信号伝送装置。 - 前記第1の入出力端子に、前記所定の通過帯域の信号を通過させると共に、前記所定の通過帯域の帯域外にある前記他の共振周波数の信号を遮断するフィルタ手段が接続されている
請求項2に記載の信号伝送装置。 - 前記結合共振器を形成する前記複数の共振器は、前記複数の基板が互いに電磁結合しないよう離間した状態では、各基板ごとにそれぞれ同一の他の共振周波数で共振する
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の信号伝送装置。 - 前記複数の基板のうち、前記第2の方向に2以上の共振器を有する基板内では、隣り合う共振器の単独での共振周波数が互いに異なるものとされている
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の信号伝送装置。 - 前記複数の共振部のうち、第1の共振部と第2の共振部とがそれぞれ、前記結合共振器を形成する構成とされ、
前記第1の共振部を構成する複数の共振器と、前記第2の共振部を構成する他の複数の共振器とが、同一の2以上の基板に形成されている
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の信号伝送装置。 - 前記複数の共振部のうち、第1の共振部と第2の共振部とがそれぞれ、前記結合共振器を形成する構成とされ、
前記第1の共振部と前記第2の共振部とが互いに前記第2の方向に隣接配置され、
前記第1の共振部を構成する複数の共振器と、前記第2の共振部を構成する他の複数の共振器とが、部分的に異なる基板に形成されている
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の信号伝送装置。 - 複数の基板と、
前記複数の基板を前記第1の方向に互いに対向配置した状態において、前記第1の方向とは異なる第2の方向に並列的に配置され、それぞれが所定の共振周波数で共振して互いに電磁結合することで、隣接するもの同士の間で前記所定の共振周波数を含む所定の通過帯域の信号の伝送を行う複数の共振部と
を備え、
前記複数の基板のうち少なくとも1つの基板は前記第2の方向に2以上の共振器を有し、他の1または2以上の基板は前記第2の方向にそれぞれ1以上の共振器を有し、
前記複数の共振部のうち少なくとも1つの共振部は、前記複数の基板間において前記第1の方向に互いに対向する複数の共振器で構成され、それら互いに対向する複数の共振器が互いに混成共振モードで電磁結合することにより全体として前記所定の共振周波数で共振する1つの結合共振器を形成し、かつ、前記複数の基板が互いに電磁結合しないよう離間した状態では、前記結合共振器を形成していた前記複数の共振器が、各基板ごとに前記所定の共振周波数とは異なる他の共振周波数で共振するものとされており、前記他の共振周波数が前記所定の通過帯域内に含まれない
フィルタ。 - 第1および第2の入出力端子と、
複数の基板と、
前記複数の基板を第1の方向に互いに対向配置した状態において、前記第1の方向とは異なる第2の方向に並列的に配置され、それぞれが所定の共振周波数で共振して互いに電磁結合することで、隣接するもの同士の間で前記所定の共振周波数を含む所定の通過帯域の信号の伝送を行う複数の共振部と
を備え、
前記複数の基板のうち少なくとも1つの基板は前記第2の方向に2以上の共振器を有し、他の1または2以上の基板は前記第2の方向にそれぞれ1以上の共振器を有し、
前記複数の共振部のうち少なくとも1つの共振部は、前記複数の基板間において前記第1の方向に互いに対向する複数の共振器で構成され、それら互いに対向する複数の共振器が互いに混成共振モードで電磁結合することにより全体として前記所定の共振周波数で共振する1つの結合共振器を形成し、かつ、前記複数の基板が互いに電磁結合しないよう離間した状態では、前記結合共振器を形成していた前記複数の共振器が、各基板ごとに前記所定の共振周波数とは異なる他の共振周波数で共振するものとされ、前記他の共振周波数が前記所定の通過帯域内に含まれず、
前記第1の入出力端子は、前記複数の基板のうちの少なくとも1つの基板における第1の共振器に物理的に直接接続、または前記第1の共振器に対して間隔を空けて電磁結合され、
前記第2の入出力端子は、前記第1の共振器が形成された基板とは異なる少なくとも1つの他の基板における他の共振器に物理的に直接接続、または前記他の共振器に対して間隔を空けて電磁結合され、
前記複数の基板を前記第1の方向に互いに対向配置した状態において、異なる基板間で信号伝送を行う
基板間通信装置。 - 複数の基板と、
前記複数の基板のそれぞれに形成された共振器と、
前記複数の基板を第1の方向に互いに対向配置した状態において、互いに対向する複数の前記共振器同士が互いに混成共振モードで電磁結合することにより形成され、全体として所定の共振周波数で共振する結合共振器と、
前記複数の基板のうちの少なくとも1つの基板の共振器に対して設けられ、前記結合共振器との間で前記所定の共振周波数を含む所定の通過帯域の信号を通過させるフィルタ手段と
を備え、
前記複数の基板が互いに電磁結合しないよう離間した状態では、前記結合共振器を形成していた前記複数の共振器が、各基板ごとに前記所定の共振周波数とは異なる他の共振周波数で共振するものとされ、
前記フィルタ手段は、前記所定の通過帯域の帯域外にある前記他の共振周波数の信号を遮断する
信号伝送装置。
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