JP5742988B2 - ミリ波伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、ミリ波伝送装置、ミリ波伝送方法、および、ミリ波伝送システムに関する。

ミリ波の信号を送受信する技術に関して、特許文献１には、誘電体導波管線路が開示されている。この誘電体導波管線路によれば、一対の主導体層、二列のバイアホール群および副導体層を備え、主導体層は誘電体を挟み平行に形成される。バイアホール群は、信号伝達方向に遮断波長以下の間隔で主導体層間を電気的に接続するように形成されている。副導体層はバイアホール群に接続され、主導体層と平行に形成されている。

誘電体導波管線路では、主導体層、バイアホール群および副導体層に囲まれた導波管領域によって電気信号を伝達する場合に、少なくとも、一方の主導体層に、高周波伝送線路と電磁結合させるためのスロット孔が形成されている。高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路から構成され、スロット孔と対峙する位置に形成されるものである。このように誘電体導波管線路を構成すると、容易に他の高周波伝送線路と電磁結合することができ、信号の伝達が可能となる。しかも、マイクロ波からミリ波まで安定した特性の導波管線路を提供できるというものである。

また、ミリ波を送受信する技術に関して、特許文献２には無線方式のミリ波通信システムが開示されている。ミリ波通信システムによれば、ミリ波送信手段、ミリ波受信手段および反射手段を備え、ミリ波送信手段はさらに所定の指向性を有した送信アンテナおよび発光手段を有して構成される。ミリ波送信手段はミリ波帯の信号を送信し、ミリ波受信手段はミリ波送信手段からのミリ波帯の信号を受信する。反射手段は、ミリ波送信手段から放射される信号波を反射するとともに、光を反射し、ミリ波受信手段に反射した信号波が入射されるように配置される。これを前提にして、ミリ波送信手段においては、信号波と同一方向に光線を照射するように、送信アンテナの出力軸と平行に接近して発光手段が配置される。

反射手段の初期位置を調整する際には、目視で送信アンテナの出力軸と平行に照射する光線が反射手段に当たるように、送信アンテナの角度を調整し、そして、反射手段で反射した光線が受信アンテナに当たるよう反射手段の角度を調整できるようになる。このようにミリ波通信システムを構成すると、反射手段の初期方向を一人でも簡単に調整できるというものである。

特開２００４−１０４８１６号公報（第４頁 図１） 特開２００５−２４４３６２号公報（第５頁 図１）

本発明は、電子機器内において、ミリ波帯での信号伝送を、妨害を減らしつつ、不都合なく行なうことのできる仕組みを提供することを目的とする。

本発明に係るミリ波伝送装置は、伝送対象の入力信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する第１の信号生成部と、受信した前記ミリ波の信号を復調して前記伝送対象の入力信号に対応した出力信号を生成する第２の信号生成部とを備える。

ここで、第１の信号生成部と第２の信号生成部は、誘電体素材で構成された基板に搭載する。また、第１の信号生成部と第２の信号生成部との間のミリ波伝送路として基板そのものを使用する。

要するに、本発明に係るミリ波伝送装置は、ミリ波伝送に関わる送信側と受信側の各部材を同一の基板に配置し、ミリ波伝送路を、基板が兼用する構成にするのである。

たとえば、前記ミリ波の信号に基づく電磁波が伝送されるミリ波伝送路は、前記基板に伝送領域が画定され、この画定された前記基板の伝送領域に前記ミリ波の信号を封じ込めて伝送するように構成されているものとするのがよい。

また、第１の信号生成部によって生成されたミリ波の信号を基板の一端に送信する第１の信号結合部と、基板の他端からミリ波の信号を受信する第２の信号結合部と、を備えるものとし、第１の信号結合部および第２の信号結合部は、ミリ波の信号波長に基づく所定の長さを有したアンテナ部材から構成されるものとするのがよい。

また、前記第１の信号生成部および前記第１の信号結合部を第１の電子部品に設け、前記第２の信号結合部および前記第２の信号生成部を第２の電子部品に設け、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品を同一の前記基板に搭載するとよい。

前記第１の信号生成部および前記第１の信号結合部が配置された前記基板の第１の領域と前記第２の信号生成部および前記第２の信号結合部が配置された前記基板の第２の領域の間の前記基板上には、前記入力信号や前記出力信号のベースバンド領域での信号処理に使用される電子部品を搭載してもよい。

たとえば、第１の信号生成部は変調回路を有し、変調回路が入力信号を変調する。第１の信号生成部は当該変調回路によって変調された後の信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する。第１の信号結合部は、第１の信号生成部によって生成されたミリ波の信号を有体物の一端に送信する。

第２の信号結合部は、有体物の他端からミリ波の信号を受信する。たとえば、第１の信号結合部を構成する、ミリ波の信号波長に基づく所定の長さを有したアンテナ部材から、有体物内に送信された信号に基づく電磁波を第２の信号結合部を構成する、同じ長さのアンテナ部材によって受信する。

たとえば、第２の信号生成部は復調回路を有し、ミリ波の信号を周波数変換し、その後、復調回路が復調して入力信号に対応した出力信号を生成するようになされる。

ここで、前記基板は、少なくとも、ガラスエポキシ系、アクリル系、およびポリエチレン系の何れかの樹脂で構成されているものとするのがよい。これらの樹脂は誘電正接が相対的に大きなものである。損失の大きい有体物では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、損失の大きな有体物を介して非常に高速な信号を伝送できるようになる。

本発明に係るミリ波伝送方法は、伝送対象の入力信号を周波数変換してミリ波の信号を生成するステップと、前記ミリ波の信号を前記有体物の一端に供給して前記ミリ波の信号に基づく電磁波を前記有体物内に伝送させるステップと、前記有体物の他端から取り出される電磁波に基づくミリ波の信号を受信するステップと、受信した前記ミリ波の信号を復調して前記伝送対象の入力信号に対応した出力信号を生成するステップとを有するものである。

ここで、本発明に係るミリ波伝送方法では、ミリ波の信号を扱う回路部材が搭載された誘電体素材で構成された基板内に、前記基板と同一の誘電体素材で前記ミリ波の信号に基づく電磁波が伝送される有体物を形成しておく。

本発明に係るミリ波伝送システムは、伝送対象の第１の入力信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する第１の信号生成部と、受信した前記ミリ波の信号を復調して前記伝送対象の第１の入力信号に対応した第１の出力信号を生成する第２の信号生成部と、前記第１の信号生成部および前記第２の信号生成部を搭載した誘電体素材で構成された第１の基板と、を具備し、前記第１の信号生成部と前記第２の信号生成部との間のミリ波伝送路として前記第１の基板が使用されている第１のミリ波伝送体と、伝送対象の第２の入力信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する第３の信号生成部と、受信した前記ミリ波の信号を復調して前記伝送対象の第２の入力信号に対応した第２の出力信号を生成する第４の信号生成部と、前記第３の信号生成部および前記第４の信号生成部を搭載した誘電体素材で構成された第２の基板と、を具備し、前記第３の信号生成部と前記第４の信号生成部との間のミリ波伝送路として前記第２の基板が使用されている第２のミリ波伝送体と、前記第１のミリ波伝送体と前記第２のミリ波伝送体とを結合して前記ミリ波の信号に基づく電磁波を伝搬する結合媒体とを備えるものである。

要するに、本発明に係るミリ波伝送システムは、前述の本発明に係るミリ波伝送装置を複数備えるとともに、それらを結合してミリ波の信号に基づく電磁波を伝搬する結合媒体を備えるようにしたものである。

本発明によれば、電子機器内において、ミリ波帯での信号伝送を、妨害を減らしつつ、不都合なく行なうことができる。ミリ波伝送に関わる送信側と受信側の各部材を搭載した基板がミリ波伝送路として機能する有体物を兼用する構成であり、ミリ波信号に基づく送受信間の電磁波は基板内に閉じ込められて伝送されるからである。

第１の実施例としてのミリ波伝送装置１００の構成例を示すブロック図である。 基板１０上のミリ波伝送装置１００の構成例を示す断面図である。 増幅器２０４などの内部構成例を示す回路図である。 増幅器２０４の通過特性例Ｉａ’を示す周波数特性図である。 ミリ波伝送装置１００におけるミリ波伝送例を示すシミュレーション回路図である。 テフロン（登録商標）樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の損失例および反射例を示す周波数特性図である。 ガラスエポキシ樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の損失例および反射例を示す周波数特性図である。 ミリ波伝送装置１００における電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂへの通信例を示す動作フローチャートである。 第１比較例の高周波伝送装置１の構成例を示すブロック図である。 高速ベースバンド信号の伝送例を示す波形図およびベースバンドスペクトラム（周波数特性）である。 周波数変換後のミリ波帯の信号Ｓの伝送例を示す波形図およびそのミリ波帯の信号Ｓのスペクトラム（周波数特性）である。 第２の実施例としてのミリ波伝送システム２００の構成例を示すブロック図である。 ミリ波伝送システム２００における４つの電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄの配置例を示す平面図である。 ミリ波伝送システム２００における電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄおよび伝送線路２０６，２２６の実装例を示す斜視図である。 第２比較例の高周波信号伝送システム２０の構成例を示すブロック図である。 第３の実施例としてのミリ波伝送システム３００の構成例を示すブロック図である。 ミリ波伝送システム３００における４つの電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄおよび導波構造３４１の配置例を示す平面図である。 ミリ波伝送システム３００における電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄ、伝送線路３０６，３２６および導波構造３４１の実装例を示す斜視図である。 第４の実施例としてのミリ波伝送装置４００の構成例を示すブロック図である。 ミリ波伝送装置４００における周波数帯域例を示すグラフ図である。 第５の実施例としてのミリ波伝送装置５００の構成例を示すブロック図である。 ミリ波伝送装置５００における利得制御例を示す動作フローチャートである。 第６の実施例としてのミリ波伝送装置６００の構成例（その１）を示す平面図およびそのＸ１−Ｘ矢視断面図である。 ミリ波伝送装置６００の構成例（その２）を示す斜視図である。 ミリ波伝送装置６００のハイパスフィルタ素子２５５の通過特性例および反射特性例を示す周波数特性図である。 第７の実施例としてのミリ波伝送装置７００の構成例を示す平面図およびそのＸ２−Ｘ２矢視断面図である。 第８の実施例としてのミリ波伝送装置８００の構成例（その１）を示す平面図およびそのＸ３−Ｘ３矢視断面図である。 ミリ波伝送装置８００の構成例（その２）を示す平面図である。 ミリ波伝送装置８００の構成例（その３）を示すＸ４−Ｘ４矢視断面図である。 ハイパスフィルタ素子２５５’の中の電磁波Ｓ’の伝搬例（その１）を示す断面図である。 ハイパスフィルタ素子２５５’の中の電磁波Ｓ’の伝搬例（その２）を示す断面図である。 ミリ波伝送装置８００のハイパスフィルタ素子２５５’の通過特性例および反射特性例を示す周波数特性図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るミリ波伝送装置、ミリ波伝送方法、およびミリ波伝送システムの実施形態について説明する。

なお、説明は以下の順序で行なう。
１．第１の実施例：基本
２．第２の実施例：複数の伝送路
３．第３の実施例：結合媒体で結合
４．第４の実施例：加算回路（周波数多重）
５．第５の実施例：フィードバック経路あり
６．第６の実施例：マイクロストリップ線路＋導波管構造
７．第７の実施例：上部グランド層＋アンテナ構造
８．第８の実施例：結合回路が多層構造

＜第１の実施例＞
図１は、第１の実施例としてのミリ波伝送装置１００の構成例を示すブロック図である。図１に示すミリ波伝送装置１００は、搬送周波数が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波の信号を高速に伝送する画像処理装置などに適用可能な装置である。

ミリ波伝送装置１００は、第１の信号生成部２１、第２の信号生成部２２、信号入力用の端子２０１、図２（２）に示すような基板１０との結合回路２０５、誘電体素材で構成された有体物（たとえば回路基板）を利用した伝送線路２０６、基板１０との結合回路２０７、および信号出力用の端子２１１を備えて構成される。信号生成部２１および信号生成部２２は半導体集積回路の一例であるＣＭＯＳ−ＩＣ装置から構成される。これらの各部材は同一の電子機器内に配置される。

信号入力用の端子２０１に接続された第１の信号生成部２１は、入力信号Ｓinを信号処理してミリ波の信号Ｓを生成するため、たとえば、変調回路２０２、周波数変換回路２０３、および増幅器２０４を有して構成される。信号入力用の端子２０１には変調回路２０２が接続され、入力信号Ｓinを変調するようになされる。変調回路２０２にはたとえば位相変調回路が使用される。変調回路２０２と周波数変換回路２０３は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。

変調回路２０２には周波数変換回路２０３が接続され、変調回路２０２によって変調された後の入力信号Ｓinを周波数変換してミリ波の信号Ｓを生成する。ここにミリ波の信号Ｓとは、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲のある周波数の信号をいう。周波数変換回路２０３には、増幅器２０４が接続され、周波数変換後のミリ波の信号Ｓを増幅するようになされる。

増幅器２０４には第１の信号結合部の一例を構成する結合回路２０５が接続され、信号生成部２１によって生成されたミリ波の信号を所定の誘電率εを有する有体物（誘電体素材で構成された有体物）の一端に送信する。結合回路２０５は、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、６００μｍ程度を有したアンテナ部材から構成され、誘電率εの有体物に結合される。結合回路２０５は、比帯域（＝信号帯域／動作中心周波数）が１０％〜２０％程度であれば、共振構造などを利用しても容易に実現できる場合が多い。この実施形態で有体物には、誘電率εを有した基板１０の一領域が使用され、誘電率εを有した基板１０の一領域は伝送線路２０６を構成する。伝送線路２０６内にはミリ波の電磁波Ｓ’が伝搬するようになる。誘電正接 tanδが大きい場合は、伝送線路２０６は損失が相対的に大きくなるため反射も減衰するので、誘電正接 tanδが小さい場合よりも好ましい。

因みに、本明細書では、使用周波数帯における誘電正接 tanδの大小の区別を次のように扱うことにする。誘電正接 tanδが小さい誘電体素材としては、 tanδが概ね０．００１以下のもので、一例として、テフロン（登録商標）樹脂やシリコーン系の樹脂が該当する。誘電正接 tanδが大きい誘電体素材としては、 tanδが概ね０．０１以上のもので、一例として、ガラスエポキシ系（tanδ≒０．０２〜０．０３）、アクリル系、ポリエチレン系の樹脂が該当する。

伝送線路２０６には第２の信号結合部の一例を構成する結合回路２０７が結合され、伝送線路２０６の他端からミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信する。結合回路２０７は、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、６００μｍ程度を有したアンテナ部材から構成される。アンテナ部材には、プローブアンテナ（ダイポールなど）、ループアンテナ、小型アパーチャ結合素子（スロットアンテナなど）が使用される。

結合回路２０７には第２の信号生成部２２が接続され、結合回路２０７によって受信したミリ波の信号を信号処理（特に復調処理）して伝送対象の入力信号Ｓinに対応した出力信号Ｓout を生成する。信号生成部２２は、たとえば、増幅器２０８、周波数変換回路２０９、および復調回路２１０を有して構成される。周波数変換回路２０９と復調回路２１０は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。結合回路２０７には増幅器２０８が接続され、受信後のミリ波の信号を増幅器２０８で増幅するようになされる。

増幅器２０８には、周波数変換回路２０９が接続され、増幅後のミリ波の信号Ｓを周波数変換回路２０９で周波数変換する。周波数変換回路２０９には復調回路２１０が接続され、周波数変換後の出力信号を復調回路２１０で復調するようになされる。

このミリ波伝送装置１００では、図１に示した信号入力用の端子２０１、信号生成部２１、結合回路２０５は、信号送信用の第１の電子部品＃Ａを構成する。また、結合回路２０７、信号生成部２２、信号出力用の端子２１１は、信号受信用の第２の電子部品＃Ｂを構成する。

信号生成部２１および信号生成部２２は半導体集積回路の一例であるＣＭＯＳ−ＩＣ装置から構成された各別のミリ波通信用の電子部品＃Ａ，＃Ｂとして提供され、これらの電子部品＃Ａや電子部品＃Ｂが誘電率εを有した基板１０上に実装される。電子部品＃Ａ，＃Ｂは、同一の基板１０における同一の面に配置されることに限らず互いに異なった面（つまり表裏）に配置してもよい。

図示していないが、回路基板１０上には、ミリ波通信用の電子部品＃Ａ，＃Ｂの他に、ベースバンド領域での信号処理に使用される抵抗素子や容量素子やトランスなどの受動素子やトランジスタや半導体集積回路など能動素子が搭載される。

ここで、第１の実施例の仕組みでは、第１の信号生成部２１および第１の信号結合部の一例を構成する結合回路２０５が設けられた電子部品＃Ａが配置された基板１０の第１の領域と、第２の信号生成部２２および第２の信号結合部の一例を構成する結合回路２０７が設けられた電子部品＃Ｂが配置された基板１０の第２の領域との間の伝送線路２０６が基板１０内に構成されることから、基板１０上の両者間でのミリ波伝送を考慮しなくてよい。このため、基板１０上の電子部品＃Ａ，＃Ｂ間のスペースには、たとえば、部品の大きさを問わず、ベースバンド領域での信号処理に使用される電子部品（受動素子や能動素子）を搭載できる（後述の図１２を参照）。

上述のような入力信号Ｓinを周波数変換してデータ伝送するという手法は、放送や無線通信で一般的に用いられている。これらの用途では、（１）どこまで通信できるか（熱雑音に対してのＳ／Ｎの問題）、（２）反射、マルチパスにどう対応するか、（３）妨害や他チャンネルとの干渉をどう抑えるかなどの問題に対応できるような比較的複雑な送信器や受信器などが用いられている。本実施形態で使用する信号生成部２１および信号生成部２２は、放送や無線通信で一般的に用いられる複雑な送信器や受信器などの使用周波数に比べて、より高い周波数帯のミリ波帯で使用され、波長λが短いため、周波数の再利用がし易く、近傍で多くのデバイス間での通信をするのに適したものが使用される。

図２は、基板１０上のミリ波伝送装置１００の構成例を示す図である。この実施例では、熱雑音に対するＳ／Ｎのマージンが増加するため、ミリ波帯で通常使用されない損失の大きいガラスエポキシ系の樹脂基板などを用い、反射、マルチパス、妨害および干渉も低減できるようにした。

図２に示すミリ波伝送装置１００は、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂに信号が伝送されるものである。このミリ波伝送装置１００では、図１に示した信号生成部２１、結合回路２０５、および信号入力用の端子２０１を備えた信号送信用の第１の電子部品＃Ａと、結合回路２０７、信号生成部２２、および信号出力用の端子２１１を備えた信号受信用の第２の電子部品＃Ｂとを実装した誘電率εの基板１０を備え、基板１０にはガラスエポキシ樹脂を絶縁ベースとした両面銅箔基板が使用される。ガラスエポキシ樹脂の誘電率εは４．０〜５．０程度である（１ＭＨｚ）。

伝送線路２０６は、電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂが実装されたガラスエポキシ樹脂基板に画定される伝送領域Ｉによって構成される。伝送線路２０６には、通常のプリント配線基板に使われているガラスエポキシ基板のような誘電正接 tanδが０．０１以上で、従来、ミリ波帯では伝送損失が大きく、ミリ波伝送に適していないとされていた損失の大きい基板１０が使用される。

この例の伝送領域Ｉは、図２（１）に示す基板１０を貫通する中空円筒状の複数の開孔部（以下スルーホール１０ａという）によって画定される。たとえば、電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂとの間の基板１０において、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝搬させたい方向に沿って、複数のスルーホール１０ａを線状に二列形成する（有指向性）。１つのスルーホール１０ａと隣接するスルーホール１０ａとの間の配置ピッチｐをたとえば、ｐ＝λ／２以下に設定する。１つのスルーホール１０ａと対峙するスルーホール１０ａとの間の幅を伝送領域Ｉの幅ｗとすると、ｗはλ／２以上に設定する。スルーホール１０ａは、中空円筒状の部材の他に導電性の円柱状部材を使用してもよい。導電性の円柱状部材を接地などすることで、誘電体導波路としての位相を調整できるようになる。

このように伝送領域Ｉは、二列に並んだ開孔部列（以下スルーホールフェンス部１０ｂという）によって画定される。もちろん、基板１０の途中に、リピータのような衝立部品を配置して、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’の伝送範囲を制御するようにしてもよい。もちろん、電子部品＃Ａを中心にして電子部品＃Ｂや、他の複数の電子部品＃Ｂで一斉にミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信する場合には、電磁波Ｓ’の伝送方向を無指向性とするために、スルーホールフェンス部１０ｂを省略してもよい。

ミリ波伝送装置１００では、結合回路２０５を構成する、図２（２）に示すアンテナ部材１１から基板１０内に送信された信号に基づく電磁波Ｓ’を、結合回路２０７を構成する同図に示すアンテナ部材１２によって受信する。アンテナ部材１１は図１に示した電子部品＃Ａの増幅器２０４に接続され、基板１０上または基板１０の内部に配設され、基板１０内に向けて電磁波Ｓ’を輻射するようになされる。アンテナ部材１１はたとえば、基板１０内に開口された穴部１０ｃに配置される。アンテナ部材１１には、波長λの１／２程度以上のものが使用される。波長λの１／２程度以上のアンテナ体が実装できると、導波管や誘電体線路などの導波構造も容易に実現できるようになる。導波構造を用いると、放送や無線通信機器での上記（１）、（２）および（３）の課題を著しく緩和できるようになる。

アンテナ部材１２は電子部品＃Ｂの増幅器２０８に接続され、基板１０上または基板１０の内部に配設され、基板１０内から電磁波Ｓ’を受信するようになされる。アンテナ部材１２も、基板１０内に開口された穴部１０ｄに配置される。これにより、スルーホールフェンス部１０ｂによって画定された伝送領域Ｉ内に電子部品＃Ａから送信された電磁波Ｓ’を封じ込めることができる。しかも、伝送領域Ｉ内に封じ込まれた電磁波Ｓ’を電子部品＃Ｂのアンテナ部材１２で受信できるようになる。

続いて、信号生成部２１における増幅器２０４や信号生成部２２における増幅器２０８の内部構成例について説明する。図３は、増幅器２０４などの内部構成例を示す回路図である。この実施例で、図３に示す増幅器２０４などは、図１に示した信号生成部２１，２２に適用可能な増幅回路であって、ドライバ用の３個のアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３と、終段用のアンプＡＭＰ４が直列に接続されて構成される。

アンプＡＭＰ１は、２個のｎチャネル型の電界効果トランジスタ（以下単にトランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２という）、抵抗Ｒ１１、カップリングコンデンサ（以下単に容量Ｃ１１という）、２個の電解コンデンサ（以下単に容量Ｃ１２，Ｃ１３という）、ゲート放電用のコンデンサ（以下単に容量Ｃ１４という）、入力（負荷）用のインダクタンスＬ１２、出力（負荷）用のインダクタンスＬ１３を有して構成される。

容量Ｃ１１の一端は、周波数変換回路２０３に接続され、周波数変換後のミリ波の信号Ｓが供給される。容量Ｃ１１の他端は、トランジスタＦＥＴ１のゲートに接続されるとともに、インダクタンスＬ１２の一端に接続される。インダクタンスＬ１２の他端は、ゲート電圧供給源Ｖｇに接続されるとともに容量Ｃ１２の一端に接続される。容量Ｃ１２の他端およびトランジスタＦＥＴ１のソースは接地される。

トランジスタＦＥＴ１のドレインとトランジスタＦＥＴ２のソースとは接続される。トランジスタＦＥＴ２のドレインにはインダクタンスＬ１３の一端が接続される。インダクタンスＬ１３の他端にはＶｄｄ電源および容量Ｃ１３の一端が接続され、ドレイン電圧がトランジスタＦＥＴ２のドレインに供給される。容量Ｃ１３の他端は接地され、電荷を蓄積するように動作する。

トランジスタＦＥＴ２のゲートとＶｄｄ電源との間には抵抗Ｒ１１が接続され、抵抗Ｒ１１で分圧したゲート電圧が供給される。トランジスタＦＥＴ２のゲートと接地間には容量Ｃ１４が接続され、ゲート電圧を充放電するように動作する。トランジスタＦＥＴ２のドレインにはカップリングコンデンサ（以下単に容量Ｃ２１という）の一端が接続される。

容量Ｃ２１の他端には、次段のアンプＡＭＰ２が接続される。アンプＡＭＰ２も、２個のｎチャネル型の電界効果トランジスタ（以下単にトランジスタＦＥＴ３，ＦＥＴ４という）、抵抗Ｒ２１、容量Ｃ２１、２個の電解コンデンサ（以下単に容量Ｃ２２，Ｃ２３という）、ゲート放電用のコンデンサ（以下単に容量Ｃ２４という）、入力（負荷）用のインダクタンスＬ２２、出力（負荷）用のインダクタンスＬ２３を有して構成される。

前段のトランジスタＦＥＴ２のドレインに接続された容量Ｃ２１の他端は、トランジスタＦＥＴ３のゲートに接続されるとともに、インダクタンスＬ２２の一端に接続される。インダクタンスＬ２２の他端は、ゲート電圧供給源Ｖｇに接続されるとともに容量Ｃ２２の一端に接続される。容量Ｃ２２の他端およびトランジスタＦＥＴ３のソースは接地される。

トランジスタＦＥＴ３のドレインとトランジスタＦＥＴ４のソースとは接続される。トランジスタＦＥＴ４のドレインにはインダクタンスＬ３３の一端が接続される。インダクタンスＬ３３の他端にはＶｄｄ電源および容量Ｃ３３の一端が接続され、ドレイン電圧がトランジスタＦＥＴ４のドレインに供給される。容量Ｃ２３の他端は接地され、電荷を蓄積するように動作する。

トランジスタＦＥＴ２のゲートとＶｄｄ電源との間には抵抗Ｒ２１が接続され、抵抗Ｒ２１で分圧したゲート電圧が供給される。トランジスタＦＥＴ４のゲートと接地間には容量Ｃ２４が接続され、ゲート電圧を充放電するようになされる。トランジスタＦＥＴ２のドレインにはカップリングコンデンサ（以下単に容量Ｃ３１という）の一端が接続される。

容量Ｃ３１の他端には、次段のアンプＡＭＰ３が接続される。アンプＡＭＰ３も、２個のｎチャネル型の電界効果トランジスタ（以下単にトランジスタＦＥＴ５，ＦＥＴ６という）、抵抗Ｒ３１、容量Ｃ３１、２個の電解コンデンサ（以下単に容量Ｃ３２，Ｃ３３という）、ゲート放電用のコンデンサ（以下単に容量Ｃ３４という）、入力（負荷）用のインダクタンスＬ３２、出力（負荷）用のインダクタンスＬ３３を有して構成される。

前段のトランジスタＦＥＴ４のドレインに接続された容量Ｃ３１の他端は、トランジスタＦＥＴ５のゲートに接続されるとともに、インダクタンスＬ３２の一端に接続される。インダクタンスＬ３２の他端は、ゲート電圧供給源Ｖｇに接続されるとともに容量Ｃ３２の一端に接続される。容量Ｃ３２の他端およびトランジスタＦＥＴ５のソースは接地される。

トランジスタＦＥＴ５のドレインとトランジスタＦＥＴ６のソースとは接続される。トランジスタＦＥＴ６のドレインにはインダクタンスＬ３３の一端が接続される。インダクタンスＬ３３の他端にはＶｄｄ電源および容量Ｃ３３の一端が接続され、ドレイン電圧がトランジスタＦＥＴ６のドレインに供給される。容量Ｃ３３の他端は接地され、電荷を蓄積するようになされる。

トランジスタＦＥＴ６のゲートとＶｄｄ電源との間には抵抗Ｒ３１が接続され、抵抗Ｒ３１で分圧したゲート電圧が供給される。トランジスタＦＥＴ６のゲートと接地間には容量Ｃ３４が接続され、ゲート電圧を充放電するようになされる。トランジスタＦＥＴ６のドレインにはカップリングコンデンサ（以下単に容量Ｃ４１という）の一端が接続される。

容量Ｃ４１の他端には、終段のアンプＡＭＰ４が接続される。アンプＡＭＰ４は、１個のｎチャネル型の電界効果トランジスタ（以下単にトランジスタＦＥＴ７という）、容量４１，Ｃ５１、２個の電解コンデンサ（以下単に容量Ｃ４２，Ｃ４３という）、入力（負荷）用のインダクタンスＬ４１，Ｌ４２、出力（負荷）用のインダクタンスＬ３３および、バイアス電圧発生用のインダクタンスＬ４４を有して構成される。

前段のトランジスタＦＥＴ６のドレインに接続された容量Ｃ４１の他端はインダクタンスＬ４１に接続され、インダクタンスＬ４１の他端がトランジスタＦＥＴ７のゲートに接続されるとともに、インダクタンスＬ４２の一端に接続される。インダクタンスＬ４２の他端は、ゲート電圧供給源Ｖｇに接続されるとともに容量Ｃ４２の一端に接続される。トランジスタＦＥＴ７のソースはインダクタンスＬ４４の一端に接続される。インダクタンスＬ４４の他端および容量Ｃ４２の他端は接地される。

トランジスタＦＥＴ７のドレインにはインダクタンスＬ４３の一端が接続される。インダクタンスＬ４３の他端にはＶｄｄ電源および容量Ｃ４３の一端が接続され、ドレイン電圧がトランジスタＦＥＴ７のドレインに供給される。容量Ｃ４３の他端は接地され、電荷を蓄積するようになされる。トランジスタＦＥＴ７のドレインには容量Ｃ５１の一端が接続される。容量Ｃ５１の他端は、結合回路２０６のアンテナ部材１１など（図２（２）参照）に接続される。

これらにより増幅器２０４などが構成され、周波数変換後のミリ波の信号ＳをアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３で順次増幅し、さらに、最終段のアンプＡＭＰ４から結合回路２０５のアンテナ部材１１などへ増幅後のミリ波の信号Ｓを送出するようになされる。これにより、増幅後のミリ波の信号をアンテナ部材１１などを介して所定の誘電率εを有する有体物（誘電体素材で構成された有体物）の一端に送信することができる。

図４は、増幅器２０４の通過特性例Ｉａ’を示す周波数特性図である。図４において、縦軸は増幅器２０４の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１））である。横軸は搬送周波数（freq，ＧＨｚ）であり、目盛りは１０ＧＨｚ単位である。

図４に示す増幅器２０４の通過特性例Ｉａ’は、図３に示した増幅器２０４の３段のドライバ用のアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３および最終段のアンプＡＭＰ４で順次増幅されるミリ波の信号の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１）である。増幅器２０４の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１）は、搬送周波数を１ＧＨｚから１００ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合、通過利得が増加している。実測結果によれば、図中、Ｓ２１に示す搬送周波数＝６０ＧＨｚ時の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１））における通過利得（ゲイン）は２１．７６４ｄＢとなっている。

続いて、テフロン（登録商標）樹脂製とガラスエポキシ樹脂製の２つの基板１０をミリ波伝送装置１００に適用した場合について、その損失の大小および反射特性を（AgilentAdvancedDesignSystem ：ＡＤＳ）によるシミュレーションに基づいて比較する。図５はミリ波伝送装置１００におけるミリ波伝送例を示すシミュレーション回路図である。

図５に示すシミュレーションによれば、伝送線路２０６として、厚さ１００μｍのガラスエポキシ樹脂製の基板１０上に、厚さｔ＝１８μｍ、長さＬ＝１００ｍｍ、幅Ｗ＝１７０μｍのマイクロストリップラインを配設した場合と、厚さ１００μｍのテフロン（登録商標）樹脂製の基板１０上に、同じ厚さｔで、同じ長さＬで、幅Ｗ＝１７０μｍ＋αのマイクロストリップラインを配設した場合とについて、電子回路＃Ａの結合回路２０５の出力インピーダンスを特性インピーダンスＺｏ＝５０Ωとし、電子回路＃Ｂの結合回路２０７の入力インピーダンスを特性インピーダンスＺｏ＝５０Ωとし、搬送周波数を０ＧＨｚから１００ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合について、伝送線路２０６の損失の大小および反射特性を検証した結果が得られている。

図６は、テフロン（登録商標）樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の通過特性例および反射特性例を示す周波数特性図である。テフロン（登録商標）樹脂製の基板１０は誘電正接が tanδ＝０．００１の場合であり、伝送線路２０６をマイクロストリップラインにより構成した場合である。δは誘電体の損失角である。図６において、縦軸は通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１））と反射特性ｄＢ（Ｓ（１，１））である。横軸は搬送周波数（freq，ＧＨｚ）であり、目盛りは５ＧＨｚ単位である。

図６に示す伝送線路２０６の通過特性例Ｉａは、テフロン（登録商標）樹脂製の基板１０上の電子回路＃Ａから電子回路＃Ｂへのミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１）である。テフロン（登録商標）樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１）は、搬送周波数を１ＧＨｚから１００ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合、ほとんど損失がない。シミュレーション結果によれば、図中、ｍ１に示す搬送周波数＝６０ＧＨｚ（２Ｇｂｐｓ）時の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１））における通過利得（ゲイン）は−５．１５０ｄＢである。

また、図６に示す反射特性例IIａは、テフロン（登録商標）樹脂製の基板１０上の電子回路＃Ａから電子回路＃Ｂを見たとき、電子回路＃Ａへ反射されるミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’の反射特性ｄＢ（Ｓ（１，１））である。テフロン（登録商標）樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の搬送周波数を１ＧＨｚから１００ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合の反射特性例IIａによれば、図中、波形状の定在波が立っている。このように、誘電正接 tanδ＝０．００１のテフロン（登録商標）樹脂製の基板１０は、通過特性例Ｉａに示すように損失が小さいものの、反射特性例IIａに示すように定在波が立ち易すい。

図７は、ガラスエポキシ樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の通過特性例および反射特性例を示す周波数特性図である。通常のプリント配線基板に使用されているガラスエポキシ樹脂製の基板１０は、誘電正接がたとえば、 tanδ＝０．０３であり、伝送線路２０６をマイクロストリップラインにより構成した場合である。δは誘電体の損失角である。図７においても、縦軸は通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１））と反射特性ｄＢ（Ｓ（１，１））である。横軸は搬送周波数（freq，ＧＨｚ）であり、目盛りは１０ＧＨｚ単位である。

図７に示す通過特性例Ｉｂは、ガラスエポキシ樹脂製の基板１０上の電子回路＃Ａから電子回路＃Ｂへのミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１）である。ガラスエポキシ樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１）は、搬送周波数を１ＧＨｚから１００ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合、テフロン（登録商標）樹脂製の基板１０に比べて、損失が大きい。シミュレーション結果によれば、図中、ｍ１に示す搬送周波数＝６０ＧＨｚ時の通過利得（ゲイン）は−３１．１４１ｄＢである。

また、図７に示す反射特性例IIｂは、ガラスエポキシ樹脂製の基板１０上の電子回路＃Ａから電子回路＃Ｂを見たとき、電子回路＃Ａへ反射されるミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’の反射特性ｄＢ（Ｓ（１，１））である。ガラスエポキシ樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の反射特性例IIｂによれば、その搬送周波数を１ＧＨｚから１００ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合、図中、反射波は減衰し定在波が立ち難くなっている。このように、誘電正接 tanδ＝０．０３のガラスエポキシ樹脂製の基板１０は、反射特性例IIｂに示すように定在波が立ち難く、伝送損失特性例Ｉｂに示すように損失が大きいものである。したがって、このようなガラスエポキシ樹脂製の基板１０は、従来、ミリ波帯での信号伝送には使用されていなかった。

しかし、誘電正接が０．０３程度の損失の大きな基板１０であって、伝送線路２０６の長さがＬ＝１０ｃｍ程度の距離であれば、ミリ波の信号送信用の信号生成部２１を有したＣＭＯＳ−ＩＣ装置および、ミリ波の信号受信用の信号生成部２２を有したＣＭＯＳ−ＩＣ装置を基板１０に実装することで、熱雑音に比べて、ミリ波基板内通信処理を実行するのに十分な信号強度を得ることができる。

一方、伝送線路２０６の伝送帯域をＢＨｚとし、ボルツマン定数をｋとし、温度をＴとし、熱雑音による雑音電力をＰとすると、雑音電力ＰはＰ＝ｋＴＢとなり、１ＧＨｚ当たりの雑音電力はＲＭＳ値で−８４ｄＢｍとなる。ＲＭＳ値は、抵抗と温度、測定周波数帯域幅の関数から得られる抵抗素子の熱雑音電圧と等価雑音電流から得られる。ＣＭＯＳ−ＩＣ装置で、たとえば、６０ＧＨｚ帯で低雑音用の増幅器２０４，２０８を構成しようとした場合、６ｄＢ程度の雑音指数を有する増幅器２０４，２０８などを容易に実現できる。実際に、ミリ波の信号受信用の信号生成部２２を構成する場合であって、１０ｄＢのマージンを設定したとしても、ノイズフロアは−８４ｄＢｍ＋１０ｄＢ＋６ｄＢ＝―６８ｄＢとなる。

また、搬送周波数＝６０ＧＨｚで０ｄＢｍの出力を得る増幅器２０４，２０８などをＣＭＯＳ−ＩＣ装置に構成することは、容易に設計できる。したがって、図７に示したガラスエポキシ樹脂製の基板１０上の伝送線路２０６の伝送損失が３１ｄＢであったとしても、Ｓ／Ｎ比は（０ｄＢｍ−３１ｄＢ）−６８ｄＢ＝３７ｄＢとなり、伝送線路２０６の長さＬ＝１０ｃｍ程度の距離で、通信するのに十分のＳ／Ｎ比がとれる。

この０ｄＢｍ出力を必要最低減のＳ／Ｎ比に制御すれば、周辺回路（領域）への妨害を最小限にすることが可能となる。ガラスエポキシ樹脂製の基板１０のように、誘電正接 tanδが大きければ、基板１０に形成された伝送線路２０６を伝搬するミリ波の電磁波Ｓ’は基板内で減衰するため、その信号に関連しない他の電子部品への妨害を大きく低減できるようになる。また、送信側の消費電力も抑制できるようになる。

このような損失の大きい伝送線路２０６では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、反射波による定在波の悪影響も低減できるようになる。この例では、周波数変換回路２０３で入力信号Ｓinをミリ波の信号Ｓへ周波数変換し、周波数変換回路２０９で増幅器２０８による増幅後のミリ波の信号を周波数変換することで、（信号帯域）／（中心周波数）の比を小さくできるようになるので、ミリ波の信号送信用の信号生成部２１およびミリ波の信号受信用の信号生成部２２も構成し易くなる。

続いて、ミリ波伝送方法について説明する。図８は、ミリ波伝送装置１００における電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂへの通信例を示す動作フローチャートである。この例で、誘電正接 tanδ（誘電率ε）の基板１０内にミリ波を伝送するミリ波伝送装置１００は、図２に示したように、ガラスエポキシ樹脂製の基板１０上の領域（ア）内に、ＣＯＭＳ−ＩＣ装置から成る電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂが実装され、電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂ間が損失の大きい伝送線路２０６で結合されている。

これを動作条件にして、ミリ波伝送装置１００における電子部品＃Ａは、入力信号Ｓinを信号処理してミリ波の信号Ｓを生成するために、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１１で、信号生成部２１の変調回路２０２が入力信号Ｓinに基づき位相変調処理などを実行する。入力信号Ｓinは図示しない下位の信号処理回路から端子２０１に供給される。

次に、ステップＳＴ１２で周波数変換回路２０３は変調回路２０２によって位相変調などがなされた後の入力信号Ｓinを周波数変換してミリ波の信号Ｓを生成する。その後、ステップＳＴ１３で増幅器２０４はミリ波の信号Ｓを増幅する。そして、ステップＳＴ１４で結合回路２０５は、増幅器２０４によって増幅されたミリ波（信号処理後のミリ波）の信号を誘電正接 tanδの基板１０に画定された伝送線路２０６の一端に送信する。伝送線路２０６の内部にはミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が伝搬して行く。

一方、電子部品＃Ｂは、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信処理して出力信号Ｓout を生成するために、図８に示すフローチャートのステップＳＴ２１で、結合回路２０７は、誘電正接 tanδの基板１０の伝送線路２０６の他端からミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信する。その後、ステップＳＴ２２で増幅器２０８はミリ波の信号を増幅する。そして、ステップＳＴ２３で周波数変換回路２０８は増幅器２０８によって増幅された後のミリ波の信号Ｓを周波数変換する。その後、ステップＳＴ２４で復調回路２１０は、周波数変換後の出力信号を復調するようになされる。復調後の出力信号Ｓout は端子２１１から図示しない上位の信号処理回路に出力される。

このように第１の実施例としてのミリ波伝送装置１００およびミリ波伝送方法によれば、誘電体素材で構成された有体物を使用した基板１０上に、入力信号Ｓinをミリ波帯の信号に周波数変換する機能を備えたＭＯＳ−ＩＣ装置を実装し、ミリ波伝送装置１００では、入力信号Ｓinが信号生成部２１によってミリ波帯の信号に周波数変換され、ミリ波帯域で損失の大きい基板１０の伝送線路２０６にミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝送するようになされる。

好ましくは、基板１０をなす誘電体素材で構成された有体物としては、誘電正接 tanδが、小さいものではなく、大きいものを使用することで、損失が大きい伝送線路２０６となるようにする。損失の大きい伝送線路２０６では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、損失の大きな誘電率εの基板１０を介して非常に高速な信号を伝送できるようになる。しかも、誘電率εの基板１０のある局所的な範囲のみを伝送路として使用することで（この例では基板１０に構成した伝送線路２０６で）、高速通信処理が可能となる。また、誘電体素材で構成された有体物の一例である誘電率εを有する基板１０の局所的な範囲以外は、減衰が大きくなり、通信用の基板１０の他の場所、あるいは、誘電率εの基板１０の通信領域以外への妨害を大きく低減できるようになった。また、基板１０の損失が大きい影響で、基板１０以外への妨害も小さくなる。これにより、妨害、反射の少ない高速信号の伝送システムを実現できるようになった。

特に、入手が容易で低コストである損失が小さくない（誘電正接 tanδが中〜大の）誘電体材料を含むガラスエポキシ樹脂製などの回路基板に送信用および受信用の電子部品を搭載してシステムを構成してもミリ波帯での信号伝送を問題なく実現できるという点で第１の実施例の仕組みが果たす効果は大きい。

[第１比較例]
図８Ａ〜図８Ｂは、第１の実施例に対する第１比較例を説明する図である。ここで、図８Ａは、第１比較例の高速ベースバンド信号伝送装置の構成例を示すブロック図である。図８Ｂは高速ベースバンド信号の伝送例を説明する図である。

近年、映画映像やコンピュータ画像などの情報量の膨大化に伴い、ベースバンド信号を高速に伝送する装置が使用される場合が多くなってきた。この種の高速ベースバンド信号伝送装置には、ミリ波などの高速のベースバンド信号をエラーなく伝送することが要求される。

たとえば、図８Ａに示す第１比較例の高周波伝送装置１は、信号送信用のＩＣ部品２と、信号受信用のＩＣ部品３とが伝送損失を小さくするために、誘電体損失の少ない基板上に実装される。ＩＣ部品２は信号入力用の端子１０１、波形成形部１０２、および基板との結合回路１０３を有して構成される。

ＩＣ部品３は基板との結合回路１０５、波形成形部１０６および信号出力用の端子１０７を有して構成される。ＩＣ部品２の結合回路１０３と、ＩＣ部品３の結合回路１０５との間には、損失の小さい伝送線路１０４が配置され、ＩＣ部品２からＩＣ部品３へ、たとえば、映画映像やコンピュータ画像などの膨大な情報量の高速のベースバンド信号を伝送するようになされる。

「損失の小さい伝送線路１０４」とは、伝送線路１０４をなす部材（この例では基板）の誘電正接 tanδが、第１の実施例で使用している基板１０をなす誘電体素材の誘電正接 tanδよりも小さいことを意味する。

図８Ｂ（１）には、高速ベースバンド信号の伝送例を示す波形図が示され、図８Ｂ（２）には、ベースバンドスペクトラム（周波数特性）が示されている。図８Ｂ（１）に示す波形例において、横軸は時間ｔであり、縦軸は振幅ａである。図中、Ｔｓはシンボル区間である。ベースバンド信号の時間波形をＳ（ｔ）として、時間波形Ｓ（ｔ）は、式（１）で表現される。

式（１）の時間波形Ｓ（ｔ）をフーリエ変換ペアで示すと、式（２）で定義される。

図８Ｂ（２）に示すベーススペクトラムにおいて、横軸は周波数ｔであり、縦軸は振幅である。時間波形Ｓ（ｔ）の周波数特性は、式（３）で表現される。

図中、Ｆｓはシンボル周波数である。信号送信用のＩＣ部品２は、信号受信用のＩＣ部品３でシンボル間干渉が起きないように、少なくとも、０Ｈｚ〜（１／２）・（１／Ｔｓ）Ｈｚの信号をＩＣ部品３に送る（ナイキスト定理）。たとえば、ＩＣ部品２からＩＣ部品３へ、伝送データレート＝１０Ｇｂｐｓのバイナリーデータを送る場合、シンボル周波数Ｆｓは１／Ｔｓで与えられるから、Ｆｓ＝１０ＧＨｚである。

ベースバンド信号伝送では、０Ｈｚ〜（１／２）・（１０ＧＨｚ）、すなわち、０Ｈｚ〜５ＧＨｚの信号を送ることで、シンボル間干渉を生じないようにしている。ここで０Ｈｚの信号の波長λは無限大、真空中での光速をｃ＝３×１０８ｍ／ｓとすると、５ＧＨｚの信号の波長λは、ｃ／Ｆｓで与えられ、λ＝３×１０８／５×１０９＝６ｃｍであり、高周波伝送装置１によれば、大変広いレンジの波長λを扱って高速のベースバンド信号を伝送するようになされる。

基板上の信号処理速度の高速化が進む中で、第１比較例の高周波伝送装置１や、ミリ波帯の信号伝送技術などを応用して妨害の少ない高速なミリ波信号伝送システムを基板内あるいは基板上に構築しようとした場合に、次のような問題が懸念される。

ｉ．第１比較例の高周波伝送装置１によれば、伝送損失を小さくするために、信号送信用のＩＣ部品２と、信号受信用のＩＣ部品３とを誘電体損失の少ない基板上に実装しなければならない。誘電体損失の少ない基板などは、特殊であり、高価であるという問題がある。

ii．今後、基板上の信号は、ますます高速化して行く傾向にあるが、これに伴い基板上のＩＣ部品２などから発生する信号が、お互いに干渉して妨害になってくると予想される。したがって、ミリ波などの高速のベースバンド信号をＩＣ部品２からＩＣ部品３などへエラーなく伝送することが困難になってくる。

図８Ｂに示した１０Ｇｂｐｓのバイナリーデータの伝送例によれば、無限大（０Ｈｚ）から６ｃｍ（５ＧＨｚ）の波長に渡って、１／２波長の倍数の構造的な共振、電気的な共振および反射を抑えることは、機構設計および電気設計において容易なことではない。この問題は、伝送データレートが上昇すれば、上昇するほど、これらの設計の困難性が増加してくる。これにより、高速信号を処理する基板の設計が困難になる。

iii．映画映像やコンピュータ画像などの情報量の膨大化に伴い、ベースバンド信号の帯域が広くなるに従って、（１）基板から外部への不要輻射だけでなく、（２）反射があると受信側でシンボル間での干渉による伝送エラー、（３）妨害の飛び込みによる伝送エラーも問題となってくる。

iv．一般的に、ベースバンド信号帯域における不要輻射には、熱雑温によるノイズフロアからの制限のみならず、伝送される信号以外にも、様々な信号妨害源が含まれる。たとえば、ＣＰＵからのクロック信号による妨害、放送、通信などからの妨害、モータのノイズ放電によるサージなどの妨害信号や、信号線路（伝送線路）上のインピーダンスの不整合などによる反射などによるものが不要輻射の主な原因となる。共振や反射があると、それは放射を伴い易く、電磁誘導障害（ＥＭＩ）の問題も深刻となる。

ｖ．さらに、特許文献１に見られるような誘電体導波管線路と、特許文献２に見られるような無線方式のミリ波通信システムとを参考にして、新たな有体物内伝送方式のミリ波信号伝送装置を構成しようとした場合、何らの工夫無しに、単に、損失の少ない誘電体導波管線路と、ミリ波の信号の送受信機能を備えたミリ波通信システムとを組み合わせただけでは、誘電体導波管線路のある局所的な範囲のみで、高速な通信処理を行なうことや、誘電体導波管線路の局所的な範囲以外への妨害を低減することが困難となる。

vi．因みに、搬送周波数が増加しても、あまり伝送損失が増加しない誘電体導波管線路は、反射波が増加する傾向にある。この反射波を低減しようとすると誘電体導波管線路の構造が複雑化するおそれがある。

[第１比較例と第１の実施例との対比]
図９は、第１の実施例のミリ波伝送装置１００によるミリ波伝送の効果を第１比較例との対比で説明する図である。ここでは、第１比較例の高周波伝送装置１により高速のデータバンド信号を伝送するのではなく、高速ベースバンド信号を第１の実施例のミリ波伝送装置１００によりミリ波の信号Ｓに周波数変換して伝送する場合のメリットについて説明する。

図９（１）には、周波数変換後のミリ波帯の信号Ｓの伝送例を示す波形図が示され、図９（２）には、そのミリ波帯の信号Ｓのスペクトラム（周波数特性）が示されている。

図９（１）に示す波形例において、横軸は時間ｔであり、縦軸は振幅ａである。Ｓは、周波数変換後のミリ波帯の信号波形を示している。図９（２）に示すミリ波帯の信号Ｓのスペクトラムにおいて、横軸は周波数ｔであり、縦軸は振幅である。図中、Ｆｓはシンボル周波数であり、Ｆｓ＝１０ＧＨｚである。

この例では、伝送データレート＝１０Ｇｂｐｓのバイナリーデータの伝送例について、第１比較例の高周波伝送装置１と、第１の実施例のミリ波伝送装置１００とを比較する。高周波伝送装置１によれば、図８Ｂ（２）で説明したようにバイナリーデータをベースバンドとして、波長λ＝無限大（０Ｈｚ）から６ｃｍ（５ＧＨｚ）を注意しながらアンテナなどの構造設計および電気設計をしなければならない。

これに対して、第１の実施例のミリ波伝送装置１００によれば、バイナリーデータをミリ波帯に周波数変換して電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂへ伝送する。たとえば、中心周波数Ｆ０を６０ＧＨｚに設定すると、ナイキストの定理により、シンボル間干渉がない伝送を行なうためには、シンボル周波数Ｆｓ＝５５ＧＨｚ（（＝６０ＧＨｚ−（Ｆｓ／２））からシンボル周波数Ｆｓ＝６５ＧＨｚ（＝６０ＧＨｚ＋（Ｆｓ／２））の信号Ｓを伝送するようになる。

真空中の波長λは、真空中での光速をｃ＝３×１０８ｍ／ｓとすると、Ｆｓ＝５５ＧＨｚのとき、ｃ／Ｆｓ＝３×１０８／５５×１０９≒５．５ｍｍである。Ｆｓ＝６５ＧＨｚのときは、３×１０８／６５×１０９＝４．６ｍｍとなる。したがって、ミリ波伝送装置１００によれば、波長λ＝４．６ｍｍから５．５ｍｍの範囲に注意してアンテナなどの構造設計および電気設計をすればよく、高周波伝送装置１に比べて取り扱い易い。

このように、第１の実施例によれば、電子部品＃Ａ−電子部品＃Ｂ間でミリ波伝送システムを構築できるようになる。なお、電子部品＃Ａ−電子部品＃Ｂ間の通信距離が近い場合は、図１に示した供給側の増幅器２０４および受信側の増幅器２０８を省略してもよい。

＜第２の実施例＞
続いて、図１０〜図１２を参照して、第２の実施例としてのミリ波伝送システム２００について説明する。図１０は第２の実施例としてのミリ波伝送システム２００の構成例を示すブロック図である。図１０に示すミリ波伝送システム２００は、第１のミリ波伝送体の一例を構成するミリ波伝送装置１００ａと、第２のミリ波伝送体の一例を構成するミリ波伝送装置１００ｂを備えて構成される。

ミリ波伝送装置１００ａは電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂを備えて構成される。ミリ波伝送装置１００ａについては第１の実施例で説明したミリ波伝送装置１００が使用されるので、その説明を省略する。ミリ波伝送装置１００ｂは電子部品＃Ｃおよび電子部品＃Ｄを備えて構成される。図１０に示すミリ波伝送システム２００によれば、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂにミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が伝送され、同一基板１０上の独立した別の場所にある電子部品＃Ｃから電子部品＃Ｄにミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が伝送されるシステムが構築される。

ミリ波伝送装置１００ｂは、信号送信用の電子部品＃Ｃを構成する第３の信号生成部２３および信号入力用の端子２２１と、基板１０との結合回路２２５と、誘電体素材で構成された有体物（たとえば回路基板）を利用した伝送線路２２６と、基板１０との結合回路２２７と、信号受信用の電子部品＃Ｄを構成する第４の信号生成部２４、および信号出力用の端子２３１とを備えて構成される。

信号生成部２３および信号生成部２４は半導体集積回路の一例であるＣＭＯＳ−ＩＣ装置から構成された各別のミリ波通信用の電子部品＃Ａ，＃Ｂとして提供され、これらの電子部品＃Ａや電子部品＃Ｂが誘電率εを有した基板１０上に実装される。電子部品＃Ａ，＃Ｂは、基板１０における同一の面に配置されることに限らず互いに異なった面（つまり表裏）に配置してもよい。

信号入力用の端子２２１に接続された第３の信号生成部２３は、入力信号Ｓinを信号処理してミリ波の信号Ｓを生成するため、たとえば、変調回路２２２、周波数変換回路２２３、および増幅器２２４を有して構成される。信号入力用の端子２２１には変調回路２２２が接続され、入力信号Ｓinを変調するようになされる。変調回路２２２にはミリ波伝送装置１００ａと同様にして位相変調回路が使用される。変調回路２２２と周波数変換回路２２３は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。

変調回路２２２には周波数変換回路２２３が接続され、変調回路２２２によって変調された後の入力信号Ｓinを３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲の周波数に変換してミリ波の信号Ｓを生成する。周波数変換回路２２３には、増幅器２２４が接続され、周波数変換後のミリ波の信号Ｓを増幅するようになされる。

増幅器２２４には第３の信号結合部の一例を構成する結合回路２２５が接続され、信号生成部２３によって生成されたミリ波の信号を所定の誘電率εを有する有体物（誘電体素材で構成された有体物）の一端に送信する。結合回路２２５は、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、６００μｍ程度を有したアンテナ部材から構成されて誘電率εの有体物に結合される。この実施例でも有体物には、誘電率εを有した基板１０の一領域が使用され、誘電率εを有した基板１０の一領域は伝送線路２２６を構成する。伝送線路２２６内にもミリ波の電磁波Ｓ’が伝搬するようになる。誘電正接 tanδが大きい場合は、伝送線路２２６は損失が相対的に大きくなるため反射も減衰するので、誘電正接 tanδが小さい場合よりも好ましい。

伝送線路２２６には第４の信号結合部の一例を構成する結合回路２２７が結合され、伝送線路２２６の他端からミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信する。結合回路２２７は、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、６００μｍ程度を有したアンテナ部材から構成される。アンテナ部材には第１の実施例と同様にして、プローブアンテナ（ダイポールなど）、ループアンテナ、小型アパーチャ結合素子（スロットアンテナなど）が使用される。

結合回路２２７には第４の信号生成部２４が接続され、結合回路２２７によって受信したミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を信号処理（特に復調処理）して電子部品＃Ｃが扱う伝送対象の入力信号Ｓinに対応した出力信号Ｓout を生成する。信号生成部２４は、たとえば、増幅器２２８、周波数変換回路２２９、および復調回路２３０を有して構成される。周波数変換回路２２９と復調回路２３０は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。結合回路２２７には増幅器２２８が接続され、受信後のミリ波の信号を増幅器２２８で増幅するようになされる。

増幅器２２８には、周波数変換回路２２９が接続され、増幅後のミリ波の信号Ｓを周波数変換回路２２９で周波数変換する。周波数変換回路２２９には復調回路２３０が接続され、周波数変換後の出力信号を復調回路２３０で復調するようになされる。

この例でも、信号生成部２３および信号生成部２４は半導体集積回路の一例であるＣＭＯＳ−ＩＣ装置から構成された各別のミリ波通信用の電子部品＃Ｃ，＃Ｄとして提供され、これらの電子部品＃Ｃおよび電子部品＃Ｄがミリ波伝送装置１００ａを構成する電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂとともに誘電率εを有した基板１０上に実装される。電子部品＃Ｃ，＃Ｄは、同一の基板１０における同一の面に配置されることに限らず互いに異なった面（つまり表裏）に配置してもよい。

図示していないが、回路基板１０上には、ミリ波通信用の電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄの他に、ベースバンド領域での信号処理に使用される抵抗素子や容量素子やトランスなどの受動素子やトランジスタや半導体集積回路など能動素子が搭載される。

たとえば、基板１０上の電子部品＃Ａ，＃Ｂ間のスペースには、たとえば、部品の大きさを問わず、ベースバンド領域での信号処理に使用される電子部品（受動素子や能動素子）を搭載できる（後述の図１２を参照）。同様に、第３の信号生成部２３および第３の信号結合部の一例を構成する結合回路２２５が設けられた電子部品＃Ｃが配置された基板１０の第３の領域と、第４の信号生成部２４および第４の信号結合部の一例を構成する結合回路２２７が設けられた電子部品＃Ｄが配置された基板１０の第４の領域との間の伝送線路２２６が基板１０内に構成されることから、基板１０上の両者間でのミリ波伝送を考慮しなくてよい。このため、電子部品＃Ｃ，＃Ｄ間の基板１０上のスペースには、たとえば、部品の大きさを問わず、ベースバンド領域での信号処理に使用される電子部品（受動素子や能動素子）を搭載できる（後述の図１２を参照）。

以上の説明から理解されるように、第２の実施例のミリ波伝送システム２００は、ミリ波伝送装置１００ａとミリ波伝送装置１００ｂが、同一の基板１０に搭載されて構成されている。この場合、ミリ波伝送装置１００ａの伝送線路２０６とミリ波伝送装置１００ｂの伝送線路２２６の間に、基板１０の一領域や両者間の空間などによって結合媒体２４３が形成される。そのため、ミリ波伝送装置１００ａとミリ波伝送装置１００ｂの間での干渉（通信妨害）が懸念される。

しかしながら、基板１０の誘電正接 tanδが小さくない（大きい）場合は、ミリ波伝送装置１００ａの伝送線路２０６から結合媒体２４３を通じてミリ波伝送装置１００ｂの伝送線路２２６へのミリ波の漏れは、基板１０の内部の損失が大きいことで減衰する。また、両者間の空間に形成される結合媒体２４３を通じての結合状態は小さいと言える。これらのことから、第２の実施例において、基板１０の誘電正接 tanδが小さくない（大きい）場合には、ミリ波による妨害を極めて低減できるようになる。

加えて、第２の実施例の仕組みでは、同一の基板１０上に搭載されたミリ波伝送装置１００ａとミリ波伝送装置１００ｂの間はある程度の距離を離すことになるし、その間のスペースにおける自由区間でのミリ波伝送も考慮しなくてよい。このため、ミリ波伝送装置１００ａ，１００ｂ間のスペースには、たとえば、部品の大きさを問わず、ベースバンド領域での信号処理に使用される受動素子（抵抗素子や容量素子やトランスなど）や能動素子（トランジスタや半導体集積回路など）を搭載できる（後述の図１２を参照）。

図１１は、ミリ波伝送システム２００における４つの電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄの配置例を示す平面図である。図１１に示す基板１０には、２つの領域（ア）および（イ）が割り当てられる。領域（ア）には、電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂが所定の距離、たとえば、数ｍｍ〜数十ｃｍ程度離して縦方向に配置される。

同図に示す領域（イ）には、電子部品＃Ｃおよび電子部品＃Ｄが所定の離隔距離Ｌ、たとえば、Ｌ＝数ｍｍ〜数十ｃｍ程度離して縦方向に配置される。領域（ア）の電子部品＃Ａと領域（イ）の電子部品＃Ｃとの配置間隔Ｌａｂは、たとえば、Ｌａｂ＝縦方向の離隔距離Ｌの約３倍程度に設定されて、領域（ア）に電子部品＃Ａが配置され、領域（イ）に電子部品＃Ｃがその横方向に配置される。また、領域（ア）の電子部品＃Ｂと領域（イ）の電子部品＃Ｄも、たとえば、上述の縦方向の離隔距離Ｌの約３倍程度を有して横方向に配置される。３倍程度離せば、仮に電子部品＃Ａ−＃Ｂ間から電子部品＃Ｃ−＃Ｄ間へミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が漏れ出したとしても、これを途中で減衰させることができる。

このようなミリ波伝送システム２００においては、損失の大きな基板１０の内部および、その空間などの結合媒体２４３を通じての結合状態を小さくすることができ、損失の少ない基板に比べて、電子部品＃Ａ−＃Ｂ間、電子部品＃Ｃ−＃Ｄ間の両通信時のアイソレーションを大きく改善できるようになる。

図１１では示していないが、領域（ア）の電子部品＃Ａと領域（イ）の電子部品＃Ｃとの間には、後述の図１２のように、ベースバンド領域での信号処理に使用される電子部品（受動素子や能動素子）を搭載できる。

図１２は、ミリ波伝送システム２００における電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄおよび伝送線路２０６，２２６の実装例を示す斜視図である。図１２に示すミリ波伝送装置１００ａは、領域（ア）に信号送信用の電子部品＃Ａおよび信号受信用の電子部品＃Ｂが実装され、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂにミリ波の信号を伝送するようになされる。

このミリ波伝送装置１００ａおいて、電子部品＃Ａは、図１０に示した信号生成部２１、結合回路２０５および信号入力用の端子２０１を備え、電子部品＃Ｂは、結合回路２０７、信号生成部２２および信号出力用の端子２１１を備えて構成される。電子部品＃Ａと電子部品＃Ｂとが誘電率εの基板１０に実装される。この例でも、領域（ア）を画定するためのスルーホールフェンス部１０ｂを設けてもよい（図２（１）参照）。

基板１０上の電子部品＃Ａと電子部品＃Ｂとの間には伝送線路２０６が配置される。伝送線路２０６には、電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂが実装された、損失の大きいガラスエポキシ樹脂製の基板１０の内部に画定され、図２（１）に示したような伝送領域Ｉを構成するようになる。この例でも伝送線路２０６は、図１２には図示しないが、たとえば、基板１０を貫通する複数のスルーホール１０ａによって画定される（図２（１）参照）。伝送線路２０６の作り方はあくまでも一例である。

また、ミリ波伝送装置１００ｂおいて、電子部品＃Ｃは、図１０に示した信号入力用の端子２２１、信号生成部２３および結合回路２２５を備え、電子部品＃Ｄは、結合回路２２７、信号生成部２４および信号出力用の端子２３１を備えて構成される。電子部品＃Ｃと電子部品＃Ｄとは電子部品＃Ａと電子部品＃Ｂと同様にして、誘電率εの同一の基板１０に実装される。この例でも、領域（イ）を画定するためのスルーホールフェンス部１０ｂを設けてもよい（図２（１）参照）。

基板１０上の電子部品＃Ｃと電子部品＃Ｄとの間には伝送線路２２６が配置される。伝送線路２２６には、電子部品＃Ｃおよび電子部品＃Ｄが実装された、損失の大きいガラスエポキシ樹脂製の同一の基板１０の内部に画定され、図２（１）に示したような伝送領域Ｉを構成するようになる。この例でも伝送線路２２６は、図１２には図示しないが、たとえば、基板１０を貫通する複数のスルーホール１０ａによって画定される（図２（１）参照）。伝送線路２２６の作り方はあくまでも一例である。

同一の基板１０上に搭載されたミリ波伝送装置１００ａが配置された領域（ア）とミリ波伝送装置１００ｂが配置された領域（イ）の間には、ベースバンド領域での信号処理に使用される抵抗素子２８０や容量素子２８２やトランス２８４などの受動素子やトランジスタ２９０や半導体集積回路２９２など能動素子が搭載されている。

このように第２の実施例に係るミリ波伝送システム２００によれば、ミリ波伝送装置１００ａとミリ波伝送装置１００ｂとが損失の大きいガラスエポキシ樹脂製の同一の基板１０上に配置され、領域（ア）で電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂにミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝送し、同一基板１０上の独立した別の場所にある領域（イ）で電子部品＃Ｃから電子部品＃Ｄにミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝送するようになされる。

したがって、基板１０の損失を利用して同一基板１０上においても、領域（ア）における電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂへの搬送周波数の設定と、領域（イ）における電子部品＃Ｃから電子部品＃Ｄへの搬送周波数の設定とを同一にしても領域（ア），（イ）間での通信妨害の問題が起きないので、搬送周波数の再利用が容易になる。

[第２比較例]
図１２Ａは、第２の実施例に対する第２比較例を説明する図である。ここで、図１２Ａは、第２比較例の高速ベースバンド信号伝送システムの構成例を示すブロック図である。

第２比較例の高周波伝送システム２０は、図８Ａに示した第１比較例の高周波伝送装置１を同一基板上に複数個併設したものである。つまり、第２比較例の高周波伝送システム２０は、同一基板上に図８Ａに示したような第１比較例の高周波伝送装置１や、高周波伝送装置１と同じ機能を有した他の高周波伝送装置６を実装して使用される。

ＩＣ部品４は信号入力用の端子１１１、波形成形部１１２、および基板との結合回路１１３を有して構成される。ＩＣ部品５は基板との結合回路１１５、波形成形部１１６、および信号出力用の端子１１７を有して構成される。ＩＣ部品４の結合回路１１３と、ＩＣ部品５の結合回路１１５との間には、損失の小さい伝送線路１１４が配置され、ＩＣ部品４からＩＣ部品５へ、高周波伝送装置１と独立して映画映像やコンピュータ画像などの膨大な情報量の高速のベースバンド信号を伝送するようになされる。

「損失の小さい伝送線路１１４」とは、伝送線路１１４をなす部材（この例では基板）の誘電正接 tanδが、第１の実施例で使用している基板１０をなす誘電体素材の誘電正接 tanδよりも小さいことを意味する。

以上の説明から理解されるように、第２比較例の高周波伝送システム２０は、高周波伝送装置１と高速ベースバンド信号伝送装置２が、損失の小さい同一の基板に搭載されて構成されている。この場合、高周波伝送装置１の伝送線路１０４と高速ベースバンド信号伝送装置２の伝送線路１１４の間に、損失の小さい基板の一領域や両者間の空間などによって結合媒体１４３が形成される。そのため、損失の小さい同一基板上に複数の高速ベースバンド信号伝送装置を搭載する場合は、高速ベースバンド信号伝送装置間での干渉（通信妨害）が起こる。

伝送線路１０４と伝送線路１１４とは損失の小さい基板内および自由空間を通じて結合され、低い周波数の信号を伝送する場合、自由空間における損失は小さく、誘電体損失の影響も少ない。自由空間における伝送損失は周波数の２乗に比例する。しかし、損失の小さい伝送線路１１４が実装された基板上のＩＣ部品４やＩＣ部品５などの側は、伝送線路１１４は、伝送線路１０４からの妨害、すなわち、ＩＣ部品２からの信号による妨害を受け易く、周波数が低いベースバンド信号の妨害は減衰し難いことも、伝送エラーの原因となっている。このように、第２比較例では、高速ベースバンド信号は、反射、妨害、比帯域（＝必要帯域／動作中心周波数）が大きいなどの問題を抱えている。

これに対して、第２の実施例の仕組みでは、好ましくは、基板１０をなす誘電体素材で構成された有体物としては、誘電正接 tanδが、小さいものではなく、大きいものを使用することで、損失が大きい結合媒体２４３となるようにする。これにより、同一基板上に複数のミリ波伝送装置１００を搭載する場合でも、妨害、反射の少ない高速信号の伝送システムを実現できるようになった。

＜第３の実施例＞
続いて、図１３〜１５を参照して、第３の実施例としてのミリ波伝送システム３００について説明する。なお、第１および第２の実施例と同じ名称のものは同じ機能を有するためその説明を省略する。

図１３は、第３の実施例としてのミリ波伝送システム３００の構成例を示すブロック図である。この実施例では、同一基板上に複数のミリ波伝送装置１００を配置して、さらに、ミリ波の信号を伝搬する結合媒体で結合してミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝搬するようになされる。

図１３に示すミリ波伝送システム３００は、ミリ波伝送装置１００ｃとミリ波伝送装置１００ｄとが基板１０の同一平面に配置され、基板１０とは別の層または同一層に、結合媒体の一例を構成する低損失の導波構造３４１が設けられるものである。ミリ波伝送装置１００ｃとミリ波伝送装置１００ｄとは、たとえば、導波管により接続される（図１５参照）。ミリ波伝送装置１００ｃ，１００ｄやそれらを接続する導波管などの各部材は同一の電子機器内に配置される。

「低損失の導波構造３４１」とは、導波構造３４１で形成される導波路をなす部材（自由空間の場合の空気を含む）の誘電正接 tanδが、第３の実施例で使用する基板１０をなす誘電体素材の誘電正接 tanδよりも小さいことを意味する。

ミリ波伝送装置１００ｃは誘電率εの基板１０上に電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂを備えて構成される。ミリ波伝送装置１００ｃの信号送信用の電子部品＃Ａは、信号生成部２５および信号入力用の端子３０１と、基板１０との結合回路３０５とを有して構成される。基板１０には損失が大きい伝送線路３０６が構成される。信号生成部２５は、変調回路３０２、周波数変換回路３０３および増幅器３０４を有して構成される。

信号受信用の電子部品＃Ｂは、基板１０との結合回路３０７、信号生成部２６、および信号出力用の端子３１１とを備えて構成される。信号生成部２６は、増幅器３０８、周波数変換回路３０９、および復調回路３１０を有して構成される。信号生成部２５および信号生成部２６は半導体集積回路の一例であるＣＭＯＳ−ＩＣ装置から構成される。

ミリ波伝送装置１００ｄは、誘電率εの基板１０上に電子部品＃Ｃおよび電子部品＃Ｄを備えて構成される。信号送信用の電子部品＃Ｃは、信号入力用の端子３２１、信号生成部２７、および基板１０との結合回路３２５を有して構成される。信号生成部２７は、変調回路３２２、周波数変換回路３２３、および増幅器３２４を有して構成される。

好ましくは、基板１０をなす誘電体素材で構成された有体物としては、誘電正接 tanδが、小さいものではなく、大きいもの（たとえばガラスエポキシ樹脂）を使用することで、損失が大きい伝送線路３０６，３２６となるようにする。

信号受信用の電子部品＃Ｄは、基板１０との結合回路３２７と、信号生成部２８および信号出力用の端子３３１とを有して構成される。信号生成部２８は増幅器３２８、周波数変換回路３２９および復調回路３３０を有して構成される。信号生成部２７および信号生成部２８は半導体集積回路の一例であるＣＭＯＳ−ＩＣ装置から構成される。

低損失の導波構造３４１は、たとえば、導波管により構成され、電子部品＃Ａ側の基板１０との結合回路３０５と電子部品＃Ｄ側の基板１０との結合回路３２７の間を接続するようになされる。

このように、図１３に示すミリ波伝送システム３００によれば、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂにミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が伝送され、同一基板１０上の独立した別の場所にある電子部品＃Ｃから電子部品＃Ｄにミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が伝送され、さらに、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｄに低損失の導波構造３４１を通してミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が伝送可能なシステムが構築される。

図１４は、ミリ波伝送システム３００における４つの電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄおよび導波構造３４１の配置例を示す平面図である。図１４に示す損失が大きい基板１０には、２つの領域（ア）および（イ）が割り当てられる。領域（ア）には、第２の実施例と同様にして、電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂが所定の距離、たとえば、数ｍｍ〜数十ｃｍ程度離して縦方向に配置される。

同図に示す領域（イ）にも、第２の実施例と同様にして、電子部品＃Ｃおよび電子部品＃Ｄが所定の離隔距離Ｌ、たとえば、Ｌ＝数ｍｍ〜数十ｃｍ程度離して縦方向に配置される。領域（ア）の電子部品＃Ａと領域（イ）の電子部品＃Ｃとの配置間隔Ｌａｂは、たとえば、Ｌａｂ＝縦方向の離隔距離Ｌの約３倍程度に設定されて、領域（ア）に電子部品＃Ａが配置され、領域（イ）に電子部品＃Ｃがその横方向に配置される。また、領域（ア）の電子部品＃Ｂと領域（イ）の電子部品＃Ｄも、たとえば、上述の縦方向の離隔距離Ｌの約３倍程度を有して横方向に配置される。

導波構造３４１は結合媒体の一例を構成し、損失が大きい基板１０とは別の層であって、２つの領域（ア）および（イ）を導波管が橋架するように配置される。導波管には内部に空間を有した金属管または導電性の樹脂管が使用される。導波管の自由空間は誘電率ε０を有してミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝搬する。ε０は真空の誘電率であり、ε０＝８．８５４１８７８１７×１０＾（−１２）（Ｆ／ｍ）である。導波構造３４１は、その導波路部分がミリ波帯で損失の大きい基板１０の材質と比べて損失の少ない（異なる）材質で構成されているものとするとよい。このようなミリ波伝送システム３００においては、領域（ア）の電子部品＃Ａから領域（イ）の電子部品＃Ｄに低損失の導波構造３４１を通してミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝送可能なシステムを構築できるようになる。もちろん、導波構造３４１は、金属壁中空の導波管以外にも、比誘電率をεｒとしたとき、誘電率ε＝ε０・εｒの誘電体線路で構成される場合もある。

図１５は、ミリ波伝送システム３００における電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄ、伝送線路３０６，３２６および導波構造３４１の実装例を示す斜視図である。図１５に示すミリ波伝送システム３００において、ミリ波伝送装置１００ｃは、領域（ア）に信号送信用の電子部品＃Ａおよび信号受信用の電子部品＃Ｂが実装され、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂにミリ波の信号を伝送するようになされる。

このミリ波伝送装置１００ｃおいて、電子部品＃Ａは、図１３に示した信号入力用の端子３０１、信号生成部２５および結合回路３０５を備え、電子部品＃Ｂは、結合回路３０７、信号生成部２６および信号出力用の端子３１１を備えて構成される。電子部品＃Ａと電子部品＃Ｂとが誘電率εの基板１０に実装される。この例でも、領域（ア）を画定するためのスルーホールフェンス部１０ｂを設けてもよい（図２（１）参照）。

基板１０上の電子部品＃Ａと電子部品＃Ｂとの間には伝送線路３０６が配置される。伝送線路３０６には、電子部品＃Ａおよび電子部品＃Ｂが実装された、損失の大きいガラスエポキシ樹脂製の基板１０の内部に画定され、図２（１）に示したような伝送領域Ｉを構成するようになる。この例でも伝送線路３０６は、図１５には図示しないが、基板１０を貫通する複数のスルーホール１０ａによって画定される（図２（１）参照）。

また、ミリ波伝送装置１００ｄにおいて、電子部品＃Ｃは、図１３に示した信号入力用の端子３２１、信号生成部２７および結合回路３２５を備え、電子部品＃Ｄは、結合回路３２７、信号生成部２８および信号出力用の端子３３１を備えて構成される。電子部品＃Ｃと電子部品＃Ｄとは電子部品＃Ａと電子部品＃Ｂと同様にして、誘電率εの同一の基板１０に実装される。この例でも、領域（イ）を画定するためのスルーホールフェンス部１０ｂを設けてもよい（図２（１）参照）。

基板１０上の電子部品＃Ｃと電子部品＃Ｄとの間には伝送線路３２６が配置される。伝送線路３２６には、電子部品＃Ｃおよび電子部品＃Ｄが実装された、損失の大きいガラスエポキシ樹脂製の同一の基板１０の内部に画定され、図２（１）に示したような伝送領域Ｉを構成するようになる。この例でも伝送線路３２６は、図１５には図示しないが、基板１０を貫通する複数のスルーホール１０ａによって画定される（図２（１）参照）。スルーホール１０ａは、上部導体層と下部導体層とを電気的に接続するコンタクトホールであって、導電材料が充填されたものでもよい。導電材料が充填されたコンタクトホールは、導電層間を接続する円柱状の複数の導電部材の一例を構成する。

さらに、基板１０上において、電子部品＃Ａと電子部品＃Ｄとの間には低損失の導波構造３４１が配置されている。

このように、第３の実施例としてのミリ波伝送システム３００によれば、図１５に示した領域（ア）の電子部品＃Ａと、領域（イ）の電子部品＃Ｄとの間に低損失の導波構造３４１が配置され、導波構造３４１を通してミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が電子部品＃Ａから電子部品＃Ｄへ伝搬するようになされる。したがって、領域（ア）と領域（イ）の間の干渉を小さく抑えることができ、しかも、領域（ア）と領域（イ）の間で、高速のミリ波の信号Ｓを送受信できるようになる。

これにより、基板１０上の局所の通信範囲のいくつかを結びたいときに、基板１０の上部または基板１０の内部、あるいは、その下部に、ミリ波帯域での損失の少ない導波構造３４１を設けて、複数の局所間で高速ミリ波通信を実現できるようなる。また、基板１０の上部あるいは下部に設けた導波構造３４１を可動、あるいは可変方式とすることで、基板１０上の電子部品＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄのどれとどれを選択するかを制御することで、通信先の選択に基づいて通信処理をできるようになる。

＜第４の実施例＞
続いて、図１６および図１７を参照して、第４の実施例としてのミリ波伝送装置４００について説明する。図１６は、第４の実施例としてのミリ波伝送装置４００の構成例を示すブロック図である。図１６に示す信号多重機能付きのミリ波伝送装置４００は、複数、たとえば、３個のミリ波伝送装置４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、加算回路４３１と、基板１０との結合回路４０５と、伝送線路４３２とを有して構成され、ミリ波伝送装置４００ａ，４００ｂ，４００ｃから供給されるミリ波の信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を加算して伝送線路４３２に出力するようになされる。

好ましくは、基板１０をなす誘電体素材で構成された有体物としては、誘電正接 tanδが、小さいものではなく、大きいものを使用することで、損失が大きい伝送線路４３２となるようにする。

ミリ波伝送装置４００ａは、信号入力１用の端子４０１および信号生成部４１を有して構成され、周波数帯域Ｆ１のミリ波の信号Ｓ１を加算回路４３１に出力するようになされる。信号生成部４１は、変調回路４０２、周波数変換回路４０３、および増幅器４０４を有して構成される。

変調回路４０２は、入力信号Ｓin１を変調して変調後の入力信号Ｓin１を周波数変換回路４０３に出力する。変調回路４０２には第１〜第３の実施例と同様にして位相変調回路などが使用される。変調回路４０２には周波数変換回路４０３が接続され、変調回路４０２によって変調された後の入力信号Ｓin１を周波数帯域Ｆ１の範囲の周波数に変換してミリ波の信号Ｓ１を生成する。周波数変換回路４０３には、増幅器４０４が接続され、周波数変換後のミリ波の信号Ｓ１を増幅するようになされる。

ミリ波伝送装置４００ｂは、信号入力２用の端子４１１および信号生成部４２を有して構成され、周波数帯域Ｆ１とは異なる周波数帯域Ｆ２のミリ波の信号Ｓ２を加算回路４３１に出力するようになされる。信号生成部４２は、変調回路４１２、周波数変換回路４１３および増幅器４１４を有して構成される。

変調回路４１２は、入力信号Ｓin２を変調して変調後の入力信号Ｓin２を周波数変換回路４１３に出力する。変調回路４１２には第１〜第３の実施例と同様にして位相変調回路などが使用される。変調回路４１２には周波数変換回路４１３が接続され、変調回路４１２によって変調された後の入力信号Ｓin２を周波数帯域Ｆ２の範囲の周波数に変換してミリ波の信号Ｓ２を生成する。周波数変換回路４１３には、増幅器４１４が接続され、周波数変換後のミリ波の信号Ｓ２を増幅するようになされる。

ミリ波伝送装置４００ｃは、信号入力３用の端子４２１および信号生成部４３を有して構成され、周波数帯域Ｆ１，Ｆ２とは異なる周波数帯域Ｆ３のミリ波の信号Ｓ３を加算回路４３１に出力するようになされる。信号生成部４３は、変調回路４２２、周波数変換回路４２３および増幅器４２４を有して構成される。

変調回路４２２は、入力信号Ｓin３を変調して変調後の入力信号Ｓin３を周波数変換回路４２３に出力する。変調回路４２２には第１〜第３の実施例と同様にして位相変調回路などが使用される。変調回路４２２には周波数変換回路４２３が接続され、変調回路４２２によって変調された後の入力信号Ｓin３を周波数帯域Ｆ３の範囲の周波数に変換してミリ波の信号Ｓ３を生成する。周波数変換回路４２３には、増幅器４２４が接続され、周波数変換後のミリ波の信号Ｓ３を増幅するようになされる。

上述の３つの増幅器４０４，４１４，４２４には加算回路４３１が接続され、周波数帯域Ｆ１のミリ波の信号Ｓ１、周波数帯域Ｆ２のミリ波の信号Ｓ２、および周波数帯域Ｆ３のミリ波の信号Ｓ３を周波数多重処理するようになされる。加算回路４３１には基板１０との結合回路４０５が接続され、周波数多重処理後の周波数帯域Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３のミリ波の信号Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３に基づく電磁波Ｓ’を伝送線路４３２に送信するようになされる。結合回路４０５は伝送線路４３２に配置され、ミリ波の信号Ｓに基づく周波数帯域Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３の電磁波Ｓ’を伝搬する。伝送線路４３２は基板１０の内部に設けられる。

好ましくは、基板１０をなす誘電体素材で構成された有体物としては、誘電正接 tanδが、小さいものではなく、大きいものを使用することで、損失が大きい伝送線路４３２となるようにする。

図１７はミリ波伝送装置４００における周波数帯域例を示すグラフ図である。図１７に示すグラフ図において、縦軸はミリ波の信号Ｓの振幅である。横軸は、搬送周波数ＧＨｚである。Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は周波数帯域である。周波数帯域Ｆ１のミリ波の信号Ｓ１は、周波数変換回路４０３で生成され、その後、ミリ波伝送装置４００ａの増幅器４０４から加算回路４３１へ出力される。

周波数帯域Ｆ２のミリ波の信号Ｓ２は、周波数変換回路４１３で生成され、その後、ミリ波伝送装置４００ｂの増幅器４１４から加算回路４３１へ出力される。周波数帯域Ｆ３のミリ波の信号Ｓ３は、周波数変換回路４２３で生成され、その後、ミリ波伝送装置４００ｃの増幅器４２４から加算回路４３１へ出力される。

このように第４の実施例としてのミリ波伝送装置４００によれば、ミリ波伝送装置４００ａに周波数変換回路４０３が設けられ、ミリ波伝送装置４００ｂに周波数変換回路４１３が設けられ、ミリ波伝送装置４００ｃに周波数変換回路４２３が設けられ、加算回路４３１で、周波数帯域Ｆ１のミリ波の信号Ｓ１、周波数帯域Ｆ２のミリ波の信号Ｓ２および周波数帯域Ｆ３のミリ波の信号Ｓ３を周波数多重処理するようになされる。

したがって、信号送信用のミリ波伝送装置４００と、信号受信用のミリ波伝送装置との間で周波数多重通信処理を実行することが可能となる。もちろん、帯域通過型のミリ波の信号Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３に基づく電磁波Ｓ’を受信する信号受信用のミリ波伝送装置には、周波数分離回路が設けられる。このような帯域通過型のミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信する場合、信号受信用のミリ波伝送装置では、ＤＣ接続することなく、基板１０上にカップリングのための基板１０との結合回路を配置することで、帯域通過型のミリ波の信号Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３を容易に取り出すことができる。しかも、同じ伝送線路４３２の伝送スピードを向上できるようになる。これにより、信号多重機能付きのミリ波伝送システムを構築できるようになる。

＜第５の実施例＞
続いて、図１８および図１９を参照して、第５の実施例としてのミリ波伝送装置５００について説明する。図１８は、第５の実施例としてのミリ波伝送装置５００の構成例を示すブロック図である。この実施例では、通信処理を実行する信号送信用の電子部品＃Ａ、信号受信用の電子部品＃Ｂ間でフィードバック経路を備え、増幅器５０４の利得を制御可能に構成されている。

図１８に示すミリ波伝送装置５００は、電子部品＃Ａ，＃Ｂ、伝送線路５０６、およびＤＣ／低周波数伝送線路５２２（図ではＤＣ／低周波数伝送線路と記す）を有して構成される。

好ましくは、基板１０をなす誘電体素材で構成された有体物としては、誘電正接 tanδが、小さいものではなく、大きいものを使用することで、損失が大きい伝送線路５０６となるようにする。

電子部品＃Ａは、信号入力用の端子５０１、信号生成部５１、結合回路５０５、および利得制御回路５２１を有して構成される。信号生成部５１は、信号入力用の端子５０１に接続され、入力信号Ｓinを信号処理してミリ波の信号Ｓを生成するため、たとえば、変調回路５０２、周波数変換回路５０３、増幅器５０４、および利得制御回路５２１を有して構成される。端子５０１には変調回路５０２が接続され、入力信号Ｓinを変調するようになされる。変調回路５０２には第１〜第４の実施例と同様にして位相変調回路が使用される。

変調回路５０２には周波数変換回路５０３が接続され、変調回路５０２によって変調された後の入力信号Ｓinを周波数変換してミリ波の信号Ｓを生成する。周波数変換回路５０３には、増幅器５０４が接続され、周波数変換後のミリ波の信号Ｓを増幅するようになされる。

増幅器５０４には結合回路５０５が接続され、信号生成部５１によって生成されたミリ波の信号を所定の誘電率εを有する有体物（誘電体素材で構成された有体物）の一端に送信する。結合回路５０５は、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、６００μｍ程度を有したアンテナ部材から構成されて誘電率εの基板１０に結合される。この例でも基板１０は損失が大きい伝送線路５０６を構成する。伝送線路５０６内にはミリ波の電磁波Ｓ’が伝搬するようになる。

また、電子部品＃Ｂは、結合回路５０７、信号生成部５２、信号出力用の端子５１１、および信号品質判定回路５２３を有して構成される。上述の伝送線路５０６には結合回路５０７が結合され、伝送線路５０６の他端からミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信する。結合回路５０７は、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、６００μｍ程度を有したアンテナ部材から構成される。アンテナ部材には第１および第２の実施例と同様にして、プローブアンテナ（ダイポールなど）、ループアンテナ、小型アパーチャ結合素子（スロットアンテナなど）が使用される。

結合回路５０７には信号生成部５２が接続され、結合回路５０７によって受信した電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号を信号処理して出力信号Ｓout を生成する。信号生成部５２は、たとえば、増幅器５０８、周波数変換回路５０９、復調回路５１０、および信号品質判定回路５２３を有して構成される。結合回路５０７には増幅器５０８が接続され、受信後のミリ波の信号を増幅器５０８で増幅するようになされる。

増幅器５０８には、周波数変換回路５０９が接続され、増幅後のミリ波の信号Ｓを周波数変換回路５０９で周波数変換する。周波数変換回路５０９には復調回路５１０が接続され、周波数変換後の出力信号を復調回路５１０で復調するようになされる。

信号品質判定回路５２３が監視する信号としては、たとえば、復調回路５１０の出力信号（端子５１１への出力信号Ｓout ）とする第１例、復調回路５１０における処理過程の途中段階の信号とする第２例、周波数変換回路５０９の出力信号とする第３例のなどが原理的には考えられ、信号品質判定回路５２３の構成もそれぞれに応じた構成する。たとえば、第２例の場合、復調回路は本来の復調処理以外に、振幅判定、利得制御などの機能ブロックが設けられ、信号品質判定回路５２３の制御動作もそれに対応したものとなる。以下では、理解・説明のし易さから第３例を採用する場合で説明を続ける。

周波数変換回路５０９には、信号品質判定回路５２３も接続され、周波数変換後の出力信号を信号品質判定回路５２３で監視して信号品質を判定する。たとえば、信号品質判定回路５２３は、周波数変換後の出力信号の出力レベルＶｘと判別基準となる閾値レベルＶthとを比較する。出力レベルＶｘが閾値レベルＶth以下の場合は、現状の利得を増加する旨の品質判定信号Ｓｆ（情報）を出力する。出力レベルＶｘが閾値レベルＶthを越える場合は、現状の利得を減少する旨の品質判定信号Ｓｆを出力する。

信号品質判定回路５２３には直流または低周波数に対応した伝送線路５２２が接続され、信号品質判定回路５２３から出力される品質判定信号Ｓｆを電子部品＃Ａ側にフィードバックするようになされる。直流または低周波数に対応した伝送線路５２２には通常のプリント配線が使用される。これは、品質判定信号Ｓｆは、定期的または不定期に電子部品＃Ｂ側の信号入力レベルを調整する際に必要とされ、電子部品＃Ｂから電子部品＃Ａへリアルタイムに高速にフィードバックする性質の信号ではないので、直流または低周波の信号が伝送可能な通常のプリント配線を使用すれば良いことによる。

直流または低周波数に対応した伝送線路５２２には、利得制御回路５２１が接続され、伝送線路５２２によって伝送される品質判定信号Ｓｆに基づいて増幅器５０４の利得を制御する。たとえば、利得制御回路５２１は品質判定信号Ｓｆが現状の利得を増加する情報である場合は、増幅器５０４の利得を増加するようにバイアス電流などを調整するようになされる。また、品質判定信号Ｓｆが現状の利得を減少する情報である場合は、増幅器５０４の利得を減少するようにバイアス電流などを調整するようになされる。

上述の信号生成部５１、信号生成部５２、利得制御回路５２１、および信号品質判定回路５２３は半導体集積回路の一例であるＣＭＯＳ−ＩＣ装置から構成され、これらの電子部品＃Ａや電子部品＃Ｂなどが誘電率εを有した基板１０上に実装される。

続いて、ミリ波伝送装置５００の動作例について説明する。図１９は、ミリ波伝送装置５００における利得制御例を示す動作フローチャートである。この実施例では、信号受信用の電子部品＃Ｂから信号送信用の電子部品＃Ａへ、受信レベルや、受信エラーなどの情報を直流あるいは低い周波数に乗せて伝送線路５２２を経由して返信し、利得制御回路５２１で増幅器５０４の出力レベルを最適化する例を挙げる。

これらを利得制御条件にして、ミリ波伝送装置５００における電子部品＃Ａは、入力信号Ｓinを信号処理してミリ波の信号Ｓを生成するために、図１９に示す動作フローチャートのステップＳＴ３１で、信号生成部５１の変調回路５０２が入力信号Ｓinに基づき位相変調処理などを実行する。入力信号Ｓinは図示しない下位の信号処理回路から端子２０１に供給される。

次に、ステップＳＴ３２で周波数変換回路５０３は変調回路５０２によって位相変調などがなされた信号を周波数変換する。その後、ステップＳＴ３３で増幅器５０４はミリ波の信号Ｓを増幅する。そして、ステップＳＴ３４で結合回路５０５は、増幅器５０４によって増幅されたミリ波（信号処理後のミリ波）の信号を誘電正接 tanδの基板１０に画定された伝送線路５０６の一端に送信する。伝送線路５０６の内部にはミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が伝搬して行く。

一方、電子部品＃Ｂは、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信処理して出力信号Ｓout を生成するために、図１９Ｂに示すフローチャートのステップＳＴ４１で、結合回路５０７は、誘電正接 tanδの基板１０の伝送線路５０６の他端からミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を受信する。その後、ステップＳＴ４２で増幅器５０８はミリ波の信号を増幅する。そして、ステップＳＴ４３で周波数変換回路５０９は増幅器５０８によって増幅された後のミリ波の信号Ｓを周波数変換する。その後、ステップＳＴ４４で復調回路５１０は、周波数変換後の出力信号を復調するようになされる。復調後の出力信号Ｓout は端子５１１から図示しない上位の信号処理回路に出力される。

これとともに、ステップＳＴ４５で信号品質判定回路５２３は、周波数変換回路５０９の出力信号を監視して信号品質を判定する。たとえば、信号品質判定回路５２３は、周波数変換後の信号の出力レベルＶｘと判別基準となる閾値レベルＶthとを比較する。出力レベルＶｘが閾値レベルＶth以下の場合は、現状の利得を増加する旨の品質判定信号Ｓｆ（情報）を伝送線路５２２を介して利得制御回路５２１に供給する。出力レベルＶｘが閾値レベルＶthを越える場合は、現状の利得を減少する旨の品質判定信号Ｓｆを伝送線路５２２を介して利得制御回路５２１に供給する。

品質判定信号Ｓｆを受信した電子部品＃Ａでは、ステップＳＴ３５で利得制御回路５２１は、伝送線路５２２によって伝送されてきた品質判定信号Ｓｆに基づいて増幅器５０４の利得を制御する。たとえば、利得制御回路５２１は品質判定信号Ｓｆが現状の利得を増加する情報である場合は、ステップＳＴ３３に戻って、増幅器５０４の利得を増加するようにバイアス電流などを調整する。また、品質判定信号Ｓｆが現状の利得を減少する情報である場合は、増幅器５０４の利得を減少するようにバイアス電流などを調整するようになされる。これにより、増幅器５０４の出力信号は、電子部品＃Ａ，＃Ｂ間の信号品質が良好で、かつ、他の電子部品への干渉を抑制するような適正レベルに保たれる。

このように、第５の実施例としてのミリ波伝送装置５００によれば、電子部品＃Ａに利得制御回路５２１を備えるとともに、電子部品＃Ｂに信号品質判定回路５２３を備えている。信号品質判定回路５２３は、受信レベルや、受信エラーなどの情報を直流あるいは低い周波数に乗せて、信号受信用の電子部品＃Ｂから信号送信用の電子部品＃Ａへ伝送線路５２２（フィードバック経路）を経由して返信する。利得制御回路５２１では増幅器５０４の出力レベルを制御するようになされる。

この利得制御によって、他の電子部品などの局所間の通信の干渉を制御できるようになるので、電子部品＃Ａと電子部品＃Ｂとの接続の品質を良好に保ちつつ、他の電子部品への通信妨害を最低位に抑制できるようになる。この効果に加えて、通信電力を最適に調整することができ、通信範囲を制御できるようになる。また、増幅器５０４を出力イネーブルスイッチのように取り扱うことも可能となる。

なお、前記の説明では、信号送信用の信号生成部５１の側において利得制御回路５２１により増幅器５０８を制御して利得制御を行なうようにしていたが、利得制御の仕組みはこの例に限らない。たとえば、ミリ波伝送装置５００において、信号受信用の信号生成部５２の前に、切り変え可能な減衰器を配置し、または、増幅器５０８のバイアス変更（調整）などにより、受信入力の感度を変更（調整）するようにする利得制御回路を信号生成部５２の入力調整を行なう機能部として、電子部品＃Ｂに設けてもよい。信号生成部５２の入力調整（受信側での利得制御）と、信号送信用の信号生成部５１の側の利得制御（送信側での利得制御）とを組み合わせてミリ波伝送装置５００を構成してもよい。もちろん、ミリ波伝送装置１００，４００，５００および、ミリ波伝送システム２００，３００などを組み合わせて多機能型のミリ波伝送システムを構成することも可能となる。

特許文献２に見られるような無線方式のミリ波通信システムによれば、ミリ波送信手段のアンテナから輻射したミリ波の信号（信号波）をミリ波受信手段のアンテナに再現性良く伝搬するように調整できるが、ミリ波などのベースバンド信号を高速に伝送する場合、反射波が伝送エラーの一つの原因になり得る。

これに対して、第５の実施例では、ミリ波伝送の基本部分は第１の実施例と同様の仕組みを採用しており、送信対象信号（Ｓin）に関してのミリ波伝送については第１の実施例と同様の効果を享受できるので、反射波による伝送エラーの問題は軽減・解消される。

＜第６の実施例＞
続いて、図２０〜図２２を参照して、第６の実施例としてのミリ波伝送装置６００について説明する。図２０は、第６の実施例としてのミリ波伝送装置６００の構成例（その１）を示す平面図（図２０（１））、および、そのＸ１−Ｘ矢視断面図（図２０（２））である。この実施例でミリ波伝送装置６００の結合回路２０５は、図２（２）に示したアンテナ部材１１に代わって、マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２から構成される。

図２０に示すミリ波伝送装置６００は、基板１０上に、ＣＭＯＳチップ２５０、マイクロストリップ線路２５１、および導波管天板部２５３が設けられて構成される。ＣＭＯＳチップ２５０は、図１に示した変調回路２０２、周波数変換回路２０３、および増幅器２０４などを有する信号生成部２１を半導体トランジスタ回路により集積したものである。結合回路２０５およびＣＭＯＳチップ２５０は電子部品＃Ａなどを構成する。

図２０（２）において、基板１０上の全面には導電性のグランド層１０ｅが設けられる。グランド層１０ｅ上には、損失の大きい伝送線路２０６を構成する絶縁性の誘電体層１０ｆが設けられる。誘電体層１０ｆには、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）が使用され、その誘電率は４．９であり、その誘電正接は０．０２５である。誘電体層１０ｆ上には導電性のマイクロストリップ線路２５１、導波管天板部２５３、および配線パターン２５４が設けられる。配線パターン２５４は銅箔などより構成され、ＣＭＯＳチップ２５０の複数の電極に各々接続される。たとえば、配線パターン２５４とＣＭＯＳチップ２５０とがバンプ電極をフリップチップ法によりボンディングされる。

ミリ波伝送装置６００の結合回路２０５は、マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２から構成される。マイクロストリップ線路２５１は銅箔などにより構成されて基板１０上に配設され、図１に示した電子部品＃Ａの増幅器２０４と、導波管天板部２５３との間を直接接続し、導波管構造２５２に向けてミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝送するようになされる。増幅器２０４の出力端子と、マイクロストリップ線路２５１とはバンプ電極を介したフリップチップ法によりボンディングされる。もちろん、これに限られることはなく、他の方法、たとえば、ワイヤーによりボンディングする方法を採ってもよい。

この例の導波管構造２５２によれば、グランド層１０ｅの天板部投影領域Ｉｃと導波管天板部２５３と、コンタクトホール１０ａ’から導波管が構成される。コンタクトホール１０ａ’は、天板部投影領域Ｉｃと導波管天板部２５３とを電気的に接続し、電磁波Ｓ’の進行方向を画定するように、たとえば、柵状に二列に配設される。二列に並んだコンタクトホール１０ａ’の列（以下コンタクトホールフェンス部１０ｂ’という）によって画定される。すなわち、グランド層１０ｅの天板部投影領域Ｉｃと導波管天板部２５３と左右のコンタクトホール１０ａ’１０ａ’とにより四面が電気的にシールドされ、内部に誘電体が充填された導波管構造２５２を採ることができる。

これにより、マイクロストリップ線路２５１と導波管構造２５２とを直接結合することができ、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を誘電体層１０ｆに送出できるようになる。導波管天板部２５３が設けられていない基板１０上の誘電体層１０ｆの部分は、損失の大きい伝送線路２０６を構成する誘電体伝送路となる。導波管構造２５２を用いると、第１の実施例で説明した放送や無線通信機器における不要輻射および伝送エラーなどの課題を著しく緩和できるようになる。

図２１は、ミリ波伝送装置６００の構成例（その２）を示す斜視図である。図２１に示すミリ波伝送装置６００は、電子部品＃Ａと電子部品＃Ｂとを損失が大きい伝送線路２０６で接続したミリ波伝送例を示す斜視図である。この例では、上述した結合回路２０５の構造を電子部品＃Ｂ側の結合回路２０７に応用したものである。

ミリ波伝送装置６００の結合回路２０７は、図２（２）に示したアンテナ部材１１に代わって、マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２から構成される。マイクロストリップ線路２５１は銅箔などにより構成されて基板１０上に配設され、図１に示した電子部品＃Ｂの増幅器２０８と、導波管天板部２５３との間を直接接続し、導波管構造２５２から電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号Ｓを受信するようになされる。

このように電子部品＃Ａ側のマイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２から構成される結合回路２０５と、伝送線路２０６と、電子部品＃Ｂ側のマイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２から構成される結合回路２０７とにより、シンプルなハイパスフィルタ素子２５５を基板１０上に構成できるようになる。ハイパスフィルタ素子２５５は、２つの電子部品＃Ａ，＃Ｂ間を電気的に接続するようになる。

図２２は、ミリ波伝送装置６００のハイパスフィルタ素子２５５の通過特性例および反射特性例を示す周波数特性図である。図２２において、縦軸はハイパスフィルタ素子２５５の通過特性Ｓ（２，１）ｄＢと反射特性Ｓ（１，１）ｄＢである。横軸は搬送周波数（ＧＨｚ）であり、目盛りは１ＧＨｚ単位である。図中、 IIIａはハイパスフィルタ素子２５５の通過特性例を示すものである。この通過特性例によれば、ミリ波伝送装置６００の結合回路２０５，２０７を各々マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２により構成し、伝送線路２０６を誘電体層１０ｆで構成した場合である。

ハイパスフィルタ素子２５５の通過特性Ｓ（２，１）ｄＢは、誘電率が４．９で、誘電正接が tanδ＝０．０２５のハイパスフィルタ素子２５５（ＦＲ４）を介して電子部品＃Ａ側のＣＭＯＳチップ２５０から電子部品＃Ｂ側のＣＭＯＳチップ２５０’へ伝送されるミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’の通過特性である。通過特性Ｓ（２，１）ｄＢは、搬送周波数を０ＧＨｚから８０ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合である。このシミュレーション結果によれば、ミリ波の信号Ｓに基づく映像データは、電子部品＃Ａ，＃Ｂ間において、搬送周波数が４０．０ＧＨｚ〜７５ＧＨｚの範囲の通過損失が約４．０ｄＢである。

また、図中、 IIIｂはハイパスフィルタ素子２５５の反射特性例を示すものである。ハイパスフィルタ素子２５５の反射特性Ｓ（１，１）ｄＢは、誘電率が４．９で、誘電正接が tanδ＝０．０２５のハイパスフィルタ素子２５５を介して電子部品＃Ａ側のＣＭＯＳチップ２５０から電子部品＃Ｂ側のＣＭＯＳチップ２５０’へ伝送されるミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’の反射特性である。

反射特性Ｓ（１，１）ｄＢは、搬送周波数を１０ＧＨｚから８０ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合である。このシミュレーション結果によれば、反射損失は４０ｄＢ以上を実現している。また、搬送周波数が４０．０ＧＨｚ〜７５ＧＨｚの範囲で、反射損失が１０ｄＢ以上となっている。

このような損失の大きいハイパスフィルタ素子２５５では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、反射波による定在波の悪影響も低減できるようになる。この例では、周波数変換回路２０３で入力信号Ｓinをミリ波の信号Ｓへ周波数変換し、周波数変換回路２０９で増幅器２０８による増幅後のミリ波の信号を周波数変換することで、（信号帯域）／（中心周波数）の比を小さくできるようになるので、ミリ波の信号送信用の信号生成部２１およびミリ波の信号受信用の信号生成部２２も構成し易くなる。

このように、第６の実施例としてのミリ波伝送装置６００によれば、電子部品＃Ａ側の結合回路２０５および電子部品＃Ｂ側の結合回路２０７の各々が、図２（２）に示したアンテナ部材１１に代わって、マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２から構成されるものである。

したがって、電子部品＃Ａ側のマイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２から構成される結合回路２０５と、伝送線路２０６と、電子部品＃Ｂ側のマイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２から構成される結合回路２０７とにより、シンプルなハイパスフィルタ素子２５５を基板１０上に構成できるようになる。ハイパスフィルタ素子２５５は、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、反射波による定在波の悪影響も低減できるようになる。

＜第７の実施例＞
図２３は、第７の実施例としてのミリ波伝送装置７００の構成例を示す平面図（図２３（１））およびそのＸ２−Ｘ２矢視断面図（図２３（２））である。この実施例では、ミリ波伝送装置７００の結合回路２０５は、図２１に示したマイクロストリップ線路２５１に代わって、上部グランド層１０ｇ、アンテナ構造２５６、スロット孔２５７および導波管構造２５２から構成される。

図２３（１）に示すミリ波伝送装置７００は、基板１０上に、下部のグランド層１０ｅ、上部グランド層１０ｇ、導波管構造２５２、およびＣＭＯＳチップ２５９が設けられて構成される。ＣＭＯＳチップ２５９は、図１に示した変調回路２０２、周波数変換回路２０３、および増幅器２０４などを有する信号生成部２１を半導体トランジスタ回路により集積したものである。結合回路２０５およびＣＭＯＳチップ２５９は電子部品＃Ａ’を構成する。

ＣＭＯＳチップ２５９は第６の実施例で説明したＣＭＯＳチップ２５０と異なり、アンテナ構造２５６を有している。アンテナ構造２５６は、搬送周波数の波長をλとしたとき、λ／２の長さのアンテナ部材５６から構成される。アンテナ部材５６はＣＭＯＳチップ２５９の所定の面に露出して構成される。

図２３（２）において、基板１０上の全面には導電性の層間グランド層１０ｅが設けられる。グランド層１０ｅ上には、損失の大きい伝送線路２０６を構成する絶縁性の誘電体層１０ｆが設けられる。誘電体層１０ｆには、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）が使用され、その誘電率は４．９であり、その誘電正接は０．０２５である。誘電体層１０ｆ上には導電性の上部グランド層１０ｇが設けられる。

上部グランド層１０ｇには、所定の幅および長さを有した開口部から成るスロット孔２５７が設けられている。このスロット孔２５７に対してアンテナ部材５６が直交するように、ＣＭＯＳチップ２５９が上部グランド層１０ｇに接着剤２５８を介して接着され、基板１０に固定されている。

ミリ波伝送装置７００の結合回路２０５は、アンテナ部材５６、上部グランド層１０ｇに開口されたスロット孔２５７および、導波管構造２５２から構成される。層間グランド層１０ｅと上部グランド層１０ｇとは銅箔などにより構成されて基板１０上に配設され、電子部品＃Ａ’の増幅器２０４（図１参照）に接続されたアンテナ部材５６からスロット孔２５７を介して導波管構造２５２に向けてミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝送するようになされる。増幅器２０４の出力端子と、アンテナ部材５６とは、たとえば、ワイヤーによりボンディングされる。

この例の導波管構造２５２によれば、層間グランド層１０ｅと上部グランド層１０ｇと、コンタクトホール１０ａ’から導波管が構成される。コンタクトホール１０ａ’は、層間グランド層１０ｅと上部グランド層１０ｇとを電気的に接続し、電磁波Ｓ’の進行方向を画定するように、第６の実施例と同様にして、柵状に二列に配設される。二列に並んだコンタクトホール１０ａ’の列（コンタクトホールフェンス部１０ｂ’という）によって画定される。

すなわち、層間グランド層１０ｅと上部グランド層１０ｇと左右のコンタクトホール１０ａ’１０ａ’とにより、第６の実施例と同様にして、四面が電気的にシールドされ、内部に誘電体が充填された導波管構造２５２を採ることができる。上部グランド層１０ｇが設けられていない基板１０上の誘電体層１０ｆの部分は、損失の大きい伝送線路２０６を構成する誘電体伝送路となる。

このように、第７の実施例としてのミリ波伝送装置７００によれば、電子部品＃Ａ側の結合回路２０５が、図２１に示したマイクロストリップ線路２５１に代わって、上部グランド層１０ｇ、アンテナ構造２５６、スロット孔２５７、および導波管構造２５２から構成されるものである。

したがって、電子部品＃Ａ’の増幅器２０４（図１参照）に接続されたアンテナ部材５６と、スロット孔２５７を介して導波管構造２５２とを空間的に接続することができ、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を誘電体層１０ｆに送出できるようになる。導波管構造２５２を用いると、第６の実施例でと同様にして、放送や無線通信機器における不要輻射および伝送エラーなどの課題を著しく緩和できるようになる。

＜第８の実施例＞
続いて、図２４〜図２９を参照して、第８の実施例としてのミリ波伝送装置８００について説明する。図２４は、第８の実施例としてのミリ波伝送装置８００の構成例（その１）を示す平面図（図２４（１））およびそのＸ３−Ｘ３矢視断面図（図２４（２））である。この実施例では、結合回路２０５，２０７が多層構造を有し、基板１０の厚み方向にスロット孔２５７を介して電磁波Ｓ’を伝搬できるようにした。

図２４（１）に示すミリ波伝送装置８００は、基板１０上に、層間グランド層１０ｅ、ＣＭＯＳチップ２５０、マイクロストリップ線路２５１および導波管天板部２５３が設けられて構成される。ＣＭＯＳチップ２５０は、第６の実施例と同様にして、図１に示した変調回路２０２、周波数変換回路２０３、および増幅器２０４などを有する信号生成部２１を半導体トランジスタ回路により集積したものである。結合回路２０５およびＣＭＯＳチップ２５０は電子部品＃Ａなどを構成する。

図２４（２）において、基板１０上の全面には導電性の層間グランド層１０ｅが設けられる。層間グランド層１０ｅ上には、損失の大きい伝送線路２０６を構成する絶縁性の誘電体層１０ｆが設けられる。基板１０の下面は導電性の下部グランド層１０ｈを有している。層間グランド層１０ｅと下部グランド層１０ｈとの間は絶縁性の誘電体層１０ｉが設けられている。各々の誘電体層１０ｆ，１０ｉには、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）が使用され、その誘電率は４．９であり、その誘電正接は０．０２５である。

誘電体層１０ｆ上には導電性のマイクロストリップ線路２５１、導波管天板部２５３、および配線パターン２５４が設けられる。配線パターン２５４は銅箔などより構成され、ＣＭＯＳチップ２５０の複数の電極に各々接続される。配線パターン２５４とＣＭＯＳチップ２５０とは、第６の実施例と同様にして、バンプ電極をフリップチップ法によりボンディングされる。

ミリ波伝送装置８００の結合回路２０５は、マイクロストリップ線路２５１、導波管構造２５２’およびスロット孔２５７から構成される。マイクロストリップ線路２５１は第６の実施例と同様にして、銅箔などにより構成されて基板１０上に配設され、図１に示した電子部品＃Ａの増幅器２０４と、導波管天板部２５３との間を直接接続し、導波管構造２５２’に向けてミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を伝送するようになされる。増幅器２０４の出力端子と、マイクロストリップ線路２５１とはバンプ電極を介したフリップチップ法によりボンディングされる。もちろん、これに限られることはなく、他の方法、たとえば、ワイヤーによりボンディングする方法を採ってもよい。

この例の導波管構造２５２’によれば、層間グランド層１０ｅの天板部投影領域Ｉｃと、下部グランド層１０ｈの天板部投影領域Ｉｃと、導波管天板部２５３とがコンタクトホール１０ａ’を介して接続された二層の導波管によって構成される。コンタクトホール１０ａ’は、層間グランド層１０ｅおよび下部グランド層１０ｈの各々の天板部投影領域Ｉｃと導波管天板部２５３とを電気的に接続し、電磁波Ｓ’の進行方向を画定するように、たとえば、柵状に二列に配設される。

二列に並んだコンタクトホール１０ａ’の列（コンタクトホールフェンス部１０ｂ’という）によって上層および下層の二層構造が画定される。すなわち、層間グランド層１０ｅおよび下部グランド層１０ｈの各々の天板部投影領域Ｉｃと導波管天板部２５３と左右のコンタクトホール１０ａ’１０ａ’とにより七面または八面が電気的にシールドされ、内部に誘電体が充填された導波管構造２５２’を採ることができる。

この例で、層間グランド層１０ｅの所定の位置にはスロット孔２５７が開口され、上層の誘電体層１０ｆから下層の誘電体層１０ｉへ、また、下層の誘電体層１０ｉから上層の誘電体層１０ｆへ電磁波Ｓ’を導くようになされる。これにより、マイクロストリップ線路２５１と導波管構造２５２’とを直接結合することができ、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を誘電体層１０ｆに送出できるようになる。しかも、結合回路２０５が二層構造を有しており、スロット孔２５７を介して下層の誘電体層１０ｉ（基板１０の厚み方向）に電磁波Ｓ’を導けるようにした。

なお、導波管天板部２５３が設けられていない基板１０上の誘電体層１０ｆの部分や、層間グランド層１０ｅと下部グランド層１０ｈの間の誘電体層１０ｉは、損失の大きい伝送線路２０６を構成する誘電体伝送路となる。導波管構造２５２’を用いると、第１の実施例で説明した不要輻射および伝送エラーなどの課題を著しく緩和できるようになる。

図２５は、ミリ波伝送装置８００の構成例（その２）を示す平面図である。図２６は、その構成例（その３）を示すＸ４−Ｘ４矢視断面図である。

この実施例では、基板１０の一方の面に２つの電子部品＃Ａ，＃Ｂが設けられ、その他方の面に２つの電子部品＃Ｃ，＃Ｄが設けられ、多層構造の結合回路２０５，２０７、および損失が大きい伝送線路２０６で４つの電子部品＃１〜＃４を結合する。そして、電子部品＃Ａ側の層間グランド層のスロット孔２５７を介して電磁波Ｓ’を下層の誘電体層１０ｉに伝搬し、さらに、電子部品＃Ｄ側の層間グランド層のスロット孔２５７を介して電磁波Ｓ’を元の上層の誘電体層１０ｆに伝搬できるようにした。なお、この例では導波管天板部２５３が省略されるものである。

図２５に示すミリ波伝送装置８００は、図２４に示した電子部品＃Ａ側の多層構造の結合回路２０５を電子部品＃Ｃ側の結合回路２０５に応用するとともに、電子部品＃Ｂ，Ｄ側の結合回路２０７に応用したものである。

ミリ波伝送装置８００の電子部品＃Ｂ側の結合回路２０７は、図２（２）に示したアンテナ部材１１に代わって、マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２’から構成される。マイクロストリップ線路２５１は銅箔などにより構成されて基板１０上に配設され、図１に示した電子部品＃Ｂの増幅器２０８（図１０参照）と、導波管天板部２５３との間を直接接続し、導波管構造２５２から電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号Ｓを受信するようになされる。

ミリ波伝送装置８００の電子部品＃Ｃ側の結合回路２０５は、図２６に示すように、マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２’から構成される。マイクロストリップ線路２５１は銅箔などにより構成されて基板１０下に配設され、たとえば、図１０に示した電子部品＃Ｃの増幅器２２４（図１０参照）に直接接続され、導波管構造２５２’からミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を送信するようになされる。

ミリ波伝送装置８００の電子部品＃Ｄ側の結合回路２０７は、図２６に示すように、マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２’から構成される。マイクロストリップ線路２５１は銅箔などにより構成されて基板１０下に配設され、たとえば、図１０に示した電子部品＃Ｄの増幅器２２８（図１０参照）に直接接続され、導波管構造２５２’から電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号Ｓを受信するようになされる。

このように電子部品＃Ａ側のマイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２’から構成される結合回路２０５と、上層の誘電体層１０ｆによる伝送線路２０６と、電子部品＃Ｂ側のマイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２’から構成される結合回路２０７と、電子部品＃Ｃ側のマイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２’から構成される結合回路２０５と、下層の誘電体層１０ｉによる伝送線路２０６と、電子部品＃Ｄ側のマイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２’から構成される結合回路２０７と、電子部品＃Ａ，Ｃ側の層間グランド層１０ｅに開口されたスロット孔２５７と、電子部品＃Ｂ，Ｄ側の層間グランド層１０ｅに開口されたスロット孔２５７とにより、多層構造のハイパスフィルタ素子２５５’を構成できるようになる。

多層構造のハイパスフィルタ素子２５５’によれば、電子部品＃Ａ側の層間グランド層のスロット孔２５７を介して電磁波Ｓ’を下層の誘電体層１０ｉに伝搬し、さらに、電子部品＃Ｄ側の層間グランド層のスロット孔２５７を介して電磁波Ｓ’を元の上層の誘電体層１０ｆに伝搬できるようになる。

なお、図２５に示す反射防止用のスロット孔２６０は、図２６に示すように層間グランド層１０ｅに開口される。この例では、電子部品＃Ａ，＃Ｃ側のスロット孔２５７の外側と、電子部品＃Ｂ，＃Ｄ側のスロット孔２５７の外側に各々配置される。スロット孔２６０はスロット孔２５７と同様にして矩形状を有しており、その大きさは、スロット孔２５７よりも幅および長さとも長く設定される。スロット孔２６０は、上層の誘電体層１０ｆに伝搬する電磁波Ｓ’や、下層の誘電体層１０ｉに伝搬する電磁波Ｓ’などの拡散（反射）を防止するようになされる。

図２７および図２８は、ハイパスフィルタ素子２５５’における電磁波Ｓ’の伝搬例（その１，２）を示す断面図である。この例では、搬送周波数によって電子部品＃Ａから異なったポート（電子部品＃Ｂ，Ｃ，Ｄなど）へ電磁波Ｓ’が伝搬する場合を示している。

図２７（１）に示すハイパスフィルタ素子２５５’によれば、搬送周波数が４０ＧＨｚである場合、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂへ電磁波Ｓ’が伝搬する。電子部品＃Ａ側の結合回路２０５を構成するマイクロストリップ線路２５１にミリ波の信号が流れると、このミリ波の信号に基づく電磁波Ｓ’が導波管構造２５２’から上層の誘電体層１０ｆによる伝送線路２０６に伝搬される。

電子部品＃Ｂ側の結合回路２０７では、上層の伝送線路２０６に伝搬される電磁波Ｓ’が導波管構造２５２’により受信され、電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号がそのマイクロストリップ線路２５１に流れる。ミリ波の信号は、そのマイクロストリップ線路２５１から電子部品＃Ｂ側の増幅器２０８（図１０参照）に入力される。

図２７（２）に示すハイパスフィルタ素子２５５’によれば、搬送周波数が６０ＧＨｚである場合、電子部品＃Ａ，Ｃ側の層間グランド層１０ｅに開口されたスロット孔２５７と、電子部品＃Ｂ，Ｄ側の層間グランド層１０ｅに開口されたスロット孔２５７とを介して、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂへ電磁波Ｓ’が伝搬する。

電子部品＃Ａ側の結合回路２０５を構成するマイクロストリップ線路２５１にミリ波の信号が流れると、この信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’が、電子部品＃Ａ，Ｃ側のスロット孔２５７を介して、その導波管構造２５２’から下層の誘電体層１０ｉによる伝送線路２０６に伝搬される。

電子部品＃Ｂ側の結合回路２０７では、下層の伝送線路２０６に伝搬される電磁波Ｓ’が、電子部品＃Ｂ，Ｄ側のスロット孔２５７を介して、その導波管構造２５２’により受信され、電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号がそのマイクロストリップ線路２５１に流れる。ミリ波の信号は、そのマイクロストリップ線路２５１から電子部品＃Ｂ側の増幅器２０８（図１０参照）に入力される。

このように、多層構造のハイパスフィルタ素子２５５’によれば、搬送周波数＝４０ＧＨｚや、６０ＧＨｚなどのように選択すると、電子部品＃Ａ，Ｃ側のスロット孔２５７を介して電磁波Ｓ’を下層の誘電体層１０ｉに伝搬し、さらに、電子部品＃Ｂ，Ｄ側の層間グランド層のスロット孔２５７を介して電磁波Ｓ’を元の上層の誘電体層１０ｆに伝搬できるようになる。

図２８（１）に示すハイパスフィルタ素子２５５’によれば、所定の搬送周波数ｆｘ（２０ＧＨｚ＜ｆｘ＜８０ＧＨｚ）を選択した場合、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｄへ電磁波Ｓ’が伝搬する。電子部品＃Ａ側の結合回路２０５を構成するマイクロストリップ線路２５１にミリ波の信号が流れると、このミリ波の信号に基づく電磁波Ｓ’が、電子部品＃Ａ，Ｃ側のスロット孔２５７を介して、その導波管構造２５２’から下層の誘電体層１０ｉによる伝送線路２０６に伝搬される。

電子部品＃Ｄ側の結合回路２０７では、下層の伝送線路２０６に伝搬される電磁波Ｓ’が導波管構造２５２’により受信され、電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号がそのマイクロストリップ線路２５１に流れる。ミリ波の信号は、そのマイクロストリップ線路２５１から電子部品＃Ｄ側の増幅器２２８（図１０参照）に入力される。

図２８（２）に示すハイパスフィルタ素子２５５’によれば、所定の搬送周波数ｆｘ（２０ＧＨｚ＜ｆｘ＜８０ＧＨｚ）を選択した場合、電子部品＃Ａから電子部品＃Ｂ，＃Ｄへ、および、電子部品＃Ｃから電子部品＃Ｂ，＃Ｄへ電磁波Ｓ’が各々伝搬する。電子部品＃Ａ側の結合回路２０５を構成するマイクロストリップ線路２５１にミリ波の信号が流れると、このミリ波の信号に基づく電磁波Ｓ’が、導波管構造２５２’から上層の誘電体層１０ｆによる伝送線路２０６に伝搬されるとともに、電子部品＃Ａ，Ｃ側のスロット孔２５７を介して、その導波管構造２５２’から下層の誘電体層１０ｉによる伝送線路２０６に伝搬される。

電子部品＃Ｂ側の結合回路２０７では、上層の伝送線路２０６に伝搬される電磁波Ｓ’が導波管構造２５２’により受信され、電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号がそのマイクロストリップ線路２５１に流れる。ミリ波の信号は、そのマイクロストリップ線路２５１から電子部品＃Ｂ側の増幅器２０８（図１０参照）に入力される。

電子部品＃Ｄ側の結合回路２０７では、下層の伝送線路２０６に伝搬される電磁波Ｓ’が導波管構造２５２’により受信され、電磁波Ｓ’に基づくミリ波の信号がそのマイクロストリップ線路２５１に流れる。ミリ波の信号は、そのマイクロストリップ線路２５１から電子部品＃Ｄ側の増幅器２２８（図１０参照）に入力される。

また、電子部品＃Ｃ側の結合回路２０５では、マイクロストリップ線路２５１にミリ波の信号が流れると、このミリ波の信号に基づく電磁波Ｓ’が、導波管構造２５２’から下層の誘電体層１０ｉによる伝送線路２０６に伝搬されるとともに、電子部品＃Ｂ，Ｄ側のスロット孔２５７を介して、その導波管構造２５２’から上層の誘電体層１０ｆによる伝送線路２０６に伝搬される。これにより、上層のマイクロストリップ線路２５１に流れるミリ波の信号を電子部品＃Ｂ側の増幅器２０８に入力し、下層のマイクロストリップ線路２５１に流れるミリ波の信号を電子部品＃Ｄ側の増幅器２２８に入力できるようになる（図１０参照）。

図２９は、ミリ波伝送装置８００のハイパスフィルタ素子２５５’の通過特性例および反射特性例を示す周波数特性図である。図２９において、縦軸はハイパスフィルタ素子２５５’の通過特性Ｓ（２，１）ｄＢと反射特性Ｓ（１，１）ｄＢである。横軸は搬送周波数（ＧＨｚ）であり、目盛りは１ＧＨｚ単位である。図中、IVａはハイパスフィルタ素子２５５’の通過特性例を示すものである。この通過特性例によれば、ミリ波伝送装置８００の結合回路２０５，２０７を各々マイクロストリップ線路２５１および導波管構造２５２’により構成し、上層の伝送線路２０６を誘電体層１０ｆで構成し、下層の伝送線路２０６を誘電体層１０ｉで構成した場合である。

ハイパスフィルタ素子２５５’の通過特性Ｓ（２，１）ｄＢは、誘電率が４．９で、誘電正接が tanδ＝０．０２５のハイパスフィルタ素子２５５’（ＦＲ４）を介して電子部品＃Ａ側のＣＭＯＳチップ２５０から電子部品＃Ｂ側（＃Ｄ）のＣＭＯＳチップ２５０’へ伝送されるミリ波の信号の通過特性である。通過特性Ｓ（２，１）ｄＢは、搬送周波数を０ＧＨｚから８０ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合である。このシミュレーション結果によれば、ミリ波の信号に基づく映像データは、電子部品＃Ａ，＃Ｂ（＃Ｄ）間において、搬送周波数が４４．０ＧＨｚ〜５６ＧＨｚの範囲の通過損失が約４．０ｄＢである。

また、図中、IVｂはハイパスフィルタ素子２５５’の反射特性例を示すものである。ハイパスフィルタ素子２５５’の反射特性Ｓ（１，１）ｄＢは、誘電率が４．９で、誘電正接が tanδ＝０．０２５のハイパスフィルタ素子２５５’を介して電子部品＃Ａ側のＣＭＯＳチップ２５０から電子部品＃Ｂ（＃Ｄ）側のＣＭＯＳチップ２５０’へ伝送されるミリ波の信号の反射特性である。

反射特性Ｓ（１，１）ｄＢは、搬送周波数を０ＧＨｚから８０ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合である。このシミュレーション結果によれば、反射損失は３５ｄＢ以上を実現している。また、搬送周波数が４０．０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚの範囲で、反射損失が５ｄＢ以上となっている。

このような損失の大きいハイパスフィルタ素子２５５’では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、反射波による定在波の悪影響も低減できるようになる。この例では、周波数変換回路２０３で入力信号Ｓinをミリ波の信号Ｓへ周波数変換し、周波数変換回路２０９で増幅器２０８による増幅後のミリ波の信号を周波数変換することで、（信号帯域）／（中心周波数）の比を小さくできるようになるので、ミリ波の信号送信用の信号生成部２１および、ミリ波の信号受信用の信号生成部２２も構成し易くなる。

このように、第８の実施例としてのミリ波伝送装置８００によれば、電子部品＃Ａ，＃Ｃ側の結合回路２０５と、電子部品＃Ｂ，＃Ｄ側の結合回路２０７とが多層構造を有し、層間グランド層１０ｅにはスロット孔２５７が開口され、上層の誘電体層１０ｆから下層の誘電体層１０ｉへ、また、下層の誘電体層１０ｉから上層の誘電体層１０ｆへ電磁波Ｓ’を導くようになされる。

したがって、上層のマイクロストリップ線路２５１と導波管構造２５２’とを直接結合することができ、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を誘電体層１０ｆに送出できるようになる。下層のマイクロストリップ線路２５１と導波管構造２５２’とを直接結合することができ、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を誘電体層１０ｉに送出できるようになる。しかも、結合回路２０５が二層構造を有しており、スロット孔２５７を介して下層の誘電体層１０ｉ（基板１０の厚み方向）に電磁波Ｓ’を伝搬できるようになる。また、スロット孔２５７を介して上層の誘電体層１０ｆ（基板１０の厚み方向）に電磁波Ｓ’を伝搬できるようになる。

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

また、前記の実施形態は、クレーム（請求項）に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した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の組合せにより種々の発明を抽出できる。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ても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

たとえば、前記実施形態の仕組みでは、ミリ波伝送に関わる送信側と受信側の各部材を同一の基板に搭載し、かつその基板がミリ波伝送路として機能する有体物を兼用する構成にしている。ミリ波信号に基づく送受信間の電磁波は基板内に閉じ込められて伝送されるため、電子機器内において、ミリ波帯での信号伝送を、妨害を減らしつつ、不都合なく行なうことができるようになる。

このことは、特に、ミリ波伝送路として機能する有体物をなす基板を構成する誘電体素材の誘電正接が相対的に大きい場合により効果的である。

すなわち、前記実施形態で説明したミリ波伝送装置およびミリ波伝送方法によれば、誘電体素材で構成された有体物（所定の誘電率εを有する有体物）の一端から供給されたミリ波の信号を有体物の他端から受信して、ミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成するようになされる。

誘電体素材の誘電正接が相対的に大きく、損失の大きい有体物では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、損失の大きな誘電体素材で構成された有体物を介して非常に高速な信号を伝送できるようになる。しかも、有体物のある局所的な範囲のみにより高速通信処理が可能となる。誘電体素材で構成された有体物の局所的な範囲以外は、減衰が大きくなり、有体物外への妨害を大きく減らすことができる。

前記実施形態で説明したミリ波伝送システムによれば、前記実施形態で説明したミリ波伝送装置およびミリ波伝送方法が備えられ、誘電体素材で構成された有体物（所定の誘電率を有する有体物）の一端から供給されたミリ波の信号を有体物の他端から受信して、ミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成するようになされる。

この構成によって、損失の大きい有体物では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、損失の大きな誘電体素材で構成された有体物を介して非常に高速な信号を伝送できるようになる。しかも、高速なベースバンド信号などの伝送が可能となることから、有体物のある局所的な範囲のみによる高速な双方向通信処理が可能となる。誘電体素材で構成された有体物の局所的な範囲以外は、減衰が大きくなり、有体物外への妨害を大きく減らすことができる。

なお、前記実施形態では、所定の誘電率εを有する有体物（誘電体素材で構成された有体物）に関しては、ガラスエポキシ系の樹脂で構成された基板１０について説明したが、誘電体素材で構成された有体物は、これに限定されない。たとえば、アクリル系やポリエチレン系の樹脂製の集光シートや導電／絶縁シート、アクリル棒やアクリル板、ポリエチレンやポリエチレンテレフタレートなどのポリエチレン系の合成樹脂をインキ収容管やボールペン本体（軸筒）に使用したボールペンなどの誘電体素材で構成された有体物もミリ波の伝送線路として機能することが本願発明者によって確認されている。アクリル系やポリエチレン系の樹脂の誘電正接 tanδは概ねガラスエポキシ系の樹脂の誘電正接 tanδに近い。したがって、前記実施形態で説明した基板１０に関しては、ガラスエポキシ樹脂製に限らず、アクリル系やポリエチレン系の樹脂製のものとしてもよい。

また、前記実施形態では、使用周波数帯における誘電正接 tanδを、概ね０．００１以下と概ね０．０１以上の大小の２つで区別して説明したが、その区別は一例に過ぎない。たとえば、誘電正接 tanδがこれらの中間に位置する tanδが概ね０．０１〜０．００１程度のもの誘電体素材としては、ＢＴレジンの樹脂（ tanδ≒０．００４）が該当する（下記の文献１を参照）。 tanδが概ね０．０１〜０．００１程度のものを使用した場合は「損失が中程度」となる。そして、たとえばＢＴレジンの樹脂を使用した「損失が中程度」のものは、前記実施形態で説明した「損失の大きい」ものと「損失の小さい」ものの境界に位置する特性を呈する。

参考文献１：“高周波用ＢＴレジンガラス布基材銅張り積層板”、［online］、［平成２１年０９月０２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.tripleone.net/ENG/img_business/1_2_LX67.pdf＞

また、伝送線路２０６，２２６などは、直線性を要求されることはなく、伝送線路２０６，２２６などを９０°などのように折り曲げても、電磁波が進行することが確認されている（たとえば図１２，１５などを参照）。

本実施形態の仕組みは、映画映像や、コンピュータ画像などを搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波の信号を高速に伝送するミリ波基板内装置、ミリ波伝送方法およびミリ波伝送システムなどに適用して極めて好適である。

前記実施形態の説明から理解されるように、本実施形態の一態様は、誘電体素材で構成された有体物のある局所的な範囲のみで高速な通信処理を実行できるようにするとともに、有体物の局所的な範囲以外への妨害を低減できるようにしたものである。

たとえば、映画映像や、コンピュータ画像などを搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波の信号を高速に伝送する装置や、そのシステムなどに、前記実施形態のミリ波有体物伝送装置、ミリ波伝送方法、およびミリ波伝送システムの仕組みが適用される。誘電体素材で構成された有体物の一端から送信されたミリ波の信号を有体物の他端から受信し、ミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成し、有体物を介して高速に信号を伝送できるようにするとともに、有体物外への妨害を低減できるようにする。

１０…ガラスエポキシ樹脂製の基板、１１，１２…アンテナ部材、２１〜２８…信号生成部、１００，４００，５００，６００，７００，８００…ミリ波伝送装置、２０１，２２１，３０１，４２１，４０１，４２１，５０１…信号入力用の端子、２０２，２２２，３０２，３２２，４０２，４１２，４２２，５０２…変調回路、２０３，２２３，３０３，３２３，４０３，４１３，４２３，５０３…周波数変換回路、２０４，３０４，４０４，５０４…増幅器、２０５，２０７，２２７，３０５，３０７，３２７，４０５，４０７，５０５…基板との結合回路、２０６，２２６，３０６，３２６，４０６，４３２，５０６…伝送線路、２０８，２２８，３０８，３２８，４０４，４０８，４１４，４２４，５０８…増幅器、２０９，２２３，３０９，３２３，４０３，４０９，４１３，４２３…周波数変換回路、２１０，２３０，３１０，３３０，４１０，５１０…復調回路、２１１，３１１，４１１，５１１…信号出力用の端子、２５０，２５０’，２５９…ＣＭＯＳチップ、２５１…マイクロストリップ線路、２５２，２５２’…導波管構造、２５３…導波管天板部、２５４…配線パターン、２５５，２５５’…ハイパスフィルタ素子、２５６…アンテナ構造、２５６’…アンテナ部材、２５７，２６０…スロット孔、３４１…導波構造、４３１…加算回路、２００，３００…ミリ波伝送システム

Claims (9)

1. 電子部品が配置された第１の領域と第２の領域とを備え、
   第１の領域における第１の電子部品と第２の電子部品との間には、第１の電子部品と第２の電子部品とが配置される基板の内部に画定された伝送線路が配置され、
   第１の領域における第１の電子部品と第２の領域における第３の電子部品との間には、第１の電子部品と第２の電子部品とが配置される基板および第３の電子部品が配置される基板とは別に設けられた導波構造が設けられている、
   ミリ波伝送装置であって、
   第１の領域と第２の領域とは一体の基板に配置されており、
   第１の電子部品と第３の電子部品との配置間隔は、第１の電子部品と第２の電子部品との離隔距離の３倍を超えるように設定されており、
   第１の電子部品と第２の電子部品との間には、伝送線路を通してミリ波の信号に基づく電磁波が伝搬し、
   第１の電子部品と第３の電子部品との間には、導波構造を通してミリ波の信号に基づく電磁波が伝搬する、
   ミリ波伝送装置。
2. 基板を貫通する複数のスルーホールによって伝送線路が画定されている、
   請求項１に記載のミリ波伝送装置。
3. 基板を構成する材料の誘電正接は０．０１以上である、
   請求項１または請求項２に記載のミリ波伝送装置。
4. 基板を構成する材料は、ガラスエポキシ系、アクリル系、及び、ポリエチレン系のいずれかの樹脂から成る、
   請求項３に記載のミリ波伝送装置。
5. 導波構造は導波管から成る、
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のミリ波伝送装置。
6. 導波管は、金属管、または、導電性の樹脂管から成る、
   請求項５に記載のミリ波伝送装置。
7. 導波構造は誘電体線路から成る、
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のミリ波伝送装置。
8. 誘電体線路は、基板を構成する材料の誘電正接よりも小さい誘電正接を示す誘電体素材から成る、
   請求項７に記載のミリ波伝送装置。
9. 導波構造は可変または可動可能に構成されている、
   請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のミリ波伝送装置。

Images