JP6222360B2 - 誘電体非接触伝送装置及び非接触伝送方法 - Google Patents
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Description
本発明は、誘電体ブロックで構成された１対の共振部品間で、電力や情報等の伝送対象を非接触で伝送可能な誘電体非接触伝送装置及び非接触伝送方法に関する。
近年、２つの共振部品を近接配置して、ケーブル等を配線することなく、非接触でデータ通信を行う非接触伝送装置及び非接触伝送方法が注目を集めている。また、このような非接触伝送装置及び非接触伝送方法には、電力を伝送対象とするものもあり、電源ケーブルをなくした非接触の給電等の試みも行われている。
このような中で、非接触伝送装置の伝送効率を向上させるために、伝送対象の送受信部に誘電体材料を用いた誘電体非接触伝送装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
例えば、特許文献１には、誘電体材料で形成された２つの共振部品（誘電体共振部品）のそれぞれを、開口部を有する遮蔽ケースで、開口部同士が対向するように覆い、開口部間で電磁界結合を行わせることで電力の無線伝送を実現させた誘電体非接触伝送装置が開示されている。特許文献１に記載の誘電体非接触伝送装置は、誘電体共振部品を遮蔽ケースで覆うことで損失を少なくして無負荷Ｑ値を向上させ、電力の送電効率を向上させている。
また、特許文献２には、誘電体基板の表裏面に接地電極と共振電極とを配置したマイクロストリップ型共振素子を作成し、２つのマイクロストリップ型共振素子を、互いの共振電極が対向するように配置した誘電体非接触伝送装置が開示されている。特許文献２に記載の誘電体非接触伝送装置は、２つのマイクロストリップ型共振素子のそれぞれを、高周波信号の波長に対して１／３〜１／２波長のサイズに設定することで、良好な伝送効率を確保するようにしている。
ところで、昨今においては、伝送効率の向上に加え、誘電体非接触伝送装置の小型化及び低コスト化が求められている。しかしながら、例えば、特許文献１に記載の誘電体非接触伝送装置は、開口部を有する遮蔽ケースで誘電体共振部品を覆う構成であるため、小型化が困難であり、部品点数が増えることから低コスト化も困難となるという問題がある。また、特許文献２に記載の誘電体非接触伝送装置は、マイクロストリップ型共振素子を１／３〜１／２波長に設定することから、大幅な小型化が困難であり、入出力電極を取り付けるために積層構造にする必要があるため、低コスト化も困難となるという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、電力や情報等の伝送対象の送受信部に誘電体材料を用いた誘電体非接触伝送装置において、小型で安価な誘電体非接触伝送装置及びその非接触伝送方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
伝送対象を非接触で伝送可能な誘電体非接触伝送装置であって、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する誘電体ブロックと、
前記共振孔の内面を被覆する共振孔内導体と、
前記誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記共振孔内導体の一端に接続される外導体と、
前記外導体と離隔された状態で前記一方の面に配設され、前記共振孔内導体の他端に接続される結合電極と、
を有する一対の１／４波長誘電体共振部品を備え、
前記一対の１／４波長誘電体共振部品の前記結合電極同士が容量結合するように、前記一方の面同士が対向配置されていることを特徴とする誘電体非接触伝送装置、
が提供される。
伝送対象を非接触で伝送可能な誘電体非接触伝送装置であって、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する誘電体ブロックと、
前記共振孔の内面を被覆する共振孔内導体と、
前記誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記共振孔内導体の一端に接続される外導体と、
前記外導体と離隔された状態で前記一方の面に配設され、前記共振孔内導体の他端に接続される結合電極と、
を有する一対の１／４波長誘電体共振部品を備え、
前記一対の１／４波長誘電体共振部品の前記結合電極同士が容量結合するように、前記一方の面同士が対向配置されていることを特徴とする誘電体非接触伝送装置、
が提供される。
本発明の一態様においては、前記一対の１／４波長誘電体共振部品の少なくとも一方は、前記一方の面に前記外導体から離隔して配設され、前記誘電体ブロックにより構成される共振器に容量結合する入出力電極を備え、前記入出力電極は外部回路と接続されていることが好ましい。
また、本発明の一態様においては、前記外導体は、前記連結面の一部を露出させる切欠き部を有し、前記入出力電極は、前記切欠き部の内側で、前記外導体から離隔するように配設される入出力端子部を有し、前記入出力端子部が前記外部回路に接続されていることが好ましい。
また、本発明の一態様においては、前記一対の１／４波長誘電体共振部品の少なくとも一方は、前記共振孔と略平行に前記一方の面と前記他方の面とを連通すると共に、前記誘電体ブロックにより構成される共振器と誘導結合する励振孔と、前記励振孔の内面を被覆し、外部回路と接続される励振孔内導体と、を備えることが好ましい。
また、本発明の一態様においては、前記外導体は、前記他方の面の一部と、前記連結面の一部と、を連続して露出させる切欠き部を有し、前記切欠き部の内側で前記外導体から離隔するように配設され、前記励振孔内導体に接続される入出力端子部を備え、前記入出力端子部が前記外部回路に接続されていることが好ましい。
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
伝送対象を非接触で伝送可能にする非接触伝送方法であって、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する第１の誘電体ブロックと、前記共振孔の内面を被覆する第１の共振孔内導体と、前記第１の誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記第１の共振孔内導体の一端に接続される第１の外導体と、前記一方の面に配設され、前記第１の共振孔内導体の他端に接続される第１の結合電極と、を有する第１の１／４波長誘電体共振部品の前記一方の面と、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する第２の誘電体ブロックと、前記共振孔の内面を被覆する第２の共振孔内導体と、前記第２の誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記第２の共振孔内導体の一端に接続される第２の外導体と、前記一方の面に配設され、前記第２の共振孔内導体の他端に接続される第２の結合電極と、を有する第２の１／４波長誘電体共振部品の前記一方の面と、
を対向配置し、前記第１の結合電極と前記第２の結合電極とを容量結合させて、前記伝送対象を伝送することを特徴とする非接触伝送方法、
が提供される。
伝送対象を非接触で伝送可能にする非接触伝送方法であって、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する第１の誘電体ブロックと、前記共振孔の内面を被覆する第１の共振孔内導体と、前記第１の誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記第１の共振孔内導体の一端に接続される第１の外導体と、前記一方の面に配設され、前記第１の共振孔内導体の他端に接続される第１の結合電極と、を有する第１の１／４波長誘電体共振部品の前記一方の面と、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する第２の誘電体ブロックと、前記共振孔の内面を被覆する第２の共振孔内導体と、前記第２の誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記第２の共振孔内導体の一端に接続される第２の外導体と、前記一方の面に配設され、前記第２の共振孔内導体の他端に接続される第２の結合電極と、を有する第２の１／４波長誘電体共振部品の前記一方の面と、
を対向配置し、前記第１の結合電極と前記第２の結合電極とを容量結合させて、前記伝送対象を伝送することを特徴とする非接触伝送方法、
が提供される。
本発明によれば、電力や情報等の伝送対象の送受信部に誘電体材料を用いた誘電体非接触伝送装置において、所定形状の一対の１／４波長誘電体共振部品を用いることで、小型で安価な誘電体非接触伝送装置及びその非接触伝送方法を提供することができる。
１、１Ａ 誘電体非接触伝送装置
２、２Ａ 第１の１／４波長誘電体共振部品（一対の１／４波長誘電体共振部品）
３、３Ａ 第２の１／４波長誘電体共振部品（一対の１／４波長誘電体共振部品）
４、４Ａ 基板
２０、２０Ａ 第１の誘電体ブロック
２０ａ 第１の面（一方の面）
２０ｂ 第２の面（他方の面）
２０ｃ 第３の面（連結面）
２０ｄ 第４の面（連結面）
２０ｅ 第５の面（連結面）
２０ｆ 第６の面（連結面）
２０ｇ 共振孔
２０ｈ 励振孔
２１ 第１の共振孔内導体（共振孔内導体）
２２ 第１の外導体（外導体）
２３ 第１の結合電極（結合電極）
２４ 第１の入出力電極
２５ 第１の励振孔内導体
３０、３０Ａ 第２の誘電体ブロック
３０ａ 第１の面（一方の面）
３０ｂ 第２の面（他方の面）
３０ｃ 第３の面（連結面）
３０ｄ 第４の面（連結面）
３０ｅ 第５の面（連結面）
３０ｆ 第６の面（連結面）
３０ｇ 共振孔
３０ｈ 励振孔
３１ 第２の共振孔内導体（共振孔内導体）
３２ 第２の外導体（外導体）
３３ 第２の結合電極（結合電極）
３４ 第２の入出力電極
３５ 第２の励振孔内導体
４０、４０Ａ 第１の基板
４１、４１Ａ 第２の基板
４２、４２Ａ 接地電極
４３、４３Ａ 信号ライン
４５、４５Ａ 接地電極
４６、４６Ａ 信号ライン
２、２Ａ 第１の１／４波長誘電体共振部品（一対の１／４波長誘電体共振部品）
３、３Ａ 第２の１／４波長誘電体共振部品（一対の１／４波長誘電体共振部品）
４、４Ａ 基板
２０、２０Ａ 第１の誘電体ブロック
２０ａ 第１の面（一方の面）
２０ｂ 第２の面（他方の面）
２０ｃ 第３の面（連結面）
２０ｄ 第４の面（連結面）
２０ｅ 第５の面（連結面）
２０ｆ 第６の面（連結面）
２０ｇ 共振孔
２０ｈ 励振孔
２１ 第１の共振孔内導体（共振孔内導体）
２２ 第１の外導体（外導体）
２３ 第１の結合電極（結合電極）
２４ 第１の入出力電極
２５ 第１の励振孔内導体
３０、３０Ａ 第２の誘電体ブロック
３０ａ 第１の面（一方の面）
３０ｂ 第２の面（他方の面）
３０ｃ 第３の面（連結面）
３０ｄ 第４の面（連結面）
３０ｅ 第５の面（連結面）
３０ｆ 第６の面（連結面）
３０ｇ 共振孔
３０ｈ 励振孔
３１ 第２の共振孔内導体（共振孔内導体）
３２ 第２の外導体（外導体）
３３ 第２の結合電極（結合電極）
３４ 第２の入出力電極
３５ 第２の励振孔内導体
４０、４０Ａ 第１の基板
４１、４１Ａ 第２の基板
４２、４２Ａ 接地電極
４３、４３Ａ 信号ライン
４５、４５Ａ 接地電極
４６、４６Ａ 信号ライン
以下、本発明の実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１、１Ａについて、図１から図９を参照しながら説明する。本実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１、１Ａは、一対の１／４波長誘電体共振部品（「同軸型誘電体共振器」ともいう）を用いた非接触型の伝送装置である。以下、本実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１、１Ａについて具体的に説明する。
［第１の実施形態］
まず、第１実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１について、図１から図４を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す誘電体非接触伝送装置１のII−II´断面図である。図３は、第１実施形態に係る第１の１／４波長誘電体共振部品２を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す第１の１／４波長誘電体共振部品２のIV−IV´断面図である。
まず、第１実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１について、図１から図４を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す誘電体非接触伝送装置１のII−II´断面図である。図３は、第１実施形態に係る第１の１／４波長誘電体共振部品２を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す第１の１／４波長誘電体共振部品２のIV−IV´断面図である。
図１及び図２に示すように、誘電体非接触伝送装置１は、共振周波数に対して１／４波長に形成された第１の１／４波長誘電体共振部品２及び第２の１／４波長誘電体共振部品３（一対の１／４波長誘電体共振部品）と、第１の１／４波長誘電体共振部品２及び第２の１／４波長誘電体共振部品３を実装する基板４と、を備えている。
図３及び図４に示すように、第１の１／４波長誘電体共振部品２は、第１の誘電体ブロック２０と、第１の共振孔内導体２１と、第１の外導体２２と、第１の結合電極２３と、第１の入出力電極２４と、を備えている。
第１の誘電体ブロック２０は、互いに略平行な第１の面２０ａ及び第２の面２０ｂと、第１の面２０ａ及び第２の面２０ｂに略直交し且つ互いに略平行な第３の面２０ｃ及び第４の面２０ｄと、第１の面２０ａ及び第２の面２０ｂ並びに第３の面２０ｃ及び第４の面２０ｄに略直交し、且つ互いに略平行な第５の面２０ｅ及び第６の面２０ｆと、第１の面２０ａと第２の面２０ｂとを連通させる共振孔２０ｇと、を有している。
第１の面２０ａと第２の面２０ｂとは、距離Ｌを隔てて互いに反対向きに位置し、第３の面２０ｃと第４の面２０ｄとは、距離Ｙを隔てて互いに反対向きに位置している。また、第５の面２０ｅと第６の面２０ｆとは、距離Ｘを隔てて互いに反対向きに位置している。本実施形態においては、距離Ｘ＝Ｙ＝約１８ｍｍ、距離Ｌ＝約８．４ｍｍに設定されており、略直方体形状に形成されている。このように、本実施形態に係る第１の誘電体ブロック２０は、例えば、第１の面（一方の面）２０ａを正面とすると、第１の面２０ａの反対側に位置する第２の面（他方の面）２０ｂが背面となり、第１の面２０ａと第２の面２０ｂの外周縁同士を連結する第３〜第６の面（連結面）２０ｃ〜２０ｆが周面となる。
共振孔２０ｇは、第１の面２０ａから第２の面２０ｂにかけて、第３〜第６の面２０ｃ〜２０ｆと略平行に第１の誘電体ブロック２０の内部を貫通する貫通孔を構成している。また、共振孔２０ｇは、第１の面２０ａにおける略中央部に設けられている。
なお、第１の誘電体ブロック２０の大きさは、所要の特性に応じて適宜設定できるが、共振部品の共振周波数ｆに対して、１／４波長になるように、距離Ｌ（＝ｃ０／４ｆ√εｒ、ｃ０：光速、εｒ：比誘電率）が設定されている。
第１の誘電体ブロック２０の材質としては、例えば、Ｍｇ２ＳｉＯ４を主成分とするフォルステライト系セラミックであって、比誘電率εｒが１０程度の誘電体セラミックスを使用することができる。なお、第１の誘電体ブロック２０の材質としては、上記セラミックに限定されず、例えば、樹脂製あるいは樹脂とセラミックの複合品でもよい。
第１の共振孔内導体２１は、共振孔２０ｇの内面を被覆している。第１の外導体２２は、第１の面２０ａを除く第２〜第６の面２０ｂ〜２０ｆのほぼ全域を被覆している。また、第１の外導体２２は、第２の面２０ｂにおいて、第１の共振孔内導体２１の長手方向（貫通方向）における一端部に接続されている。更に、第１の外導体２２は、第３の面２０ｃにおける第１の面２０ａとの境界の近傍において、その一部が矩形状に切りかかれた切欠き部２２ａを有している。
第１の結合電極２３は、第１の面２０ａの略中央部に設けられており、第１の共振孔内導体２１の長手方向における他端部から第１の面２０ａの外周縁に向けて延出するように配設されている。第１の結合電極２３の大きさは、所要の特性に応じて適宜設定できるが、本実施形態においては、１０×１０ｍｍに設定されている。
第１の入出力電極２４は、第１の面２０ａと、第３の面２０ｃと、に跨るように配設されている。第１の面２０ａにおける第１の入出力電極２４は、略Ｔ字状に形成されており、第１の結合電極２３と所定距離離間して第３の面２０ｃの近傍に配設されている。このように配置されることで、第１の入出力電極２４は、第１の結合電極２３と容量結合可能になる。第３の面２０ｃには、第１の入出力電極２４の第１の入出力端子部２４ａが配設されている。第１の入出力端子部２４ａは、第１の外導体２２の切欠き部２２ａの内側（第３の面２０ｃの露出部分）で、第１の外導体２２に接触しないように離隔して配設されている。
なお、上述した第１の共振孔内導体２１、第１の外導体２２、第１の結合電極２３及び第１の入出力電極２４は、いずれも銀により形成されるが、銀に限定されず、例えば、銅やその他の導電性材料でもよい。
第２の１／４波長誘電体共振部品３は、第２の誘電体ブロック３０と、第２の共振孔内導体３１と、第２の外導体３２と、第２の結合電極３３と、第２の入出力電極３４と、を備えており、第１の１／４波長誘電体共振部品２に対して、伝送距離Ｄを隔てた位置に配置されている。
なお、第２の誘電体ブロック３０、第２の共振孔内導体３１、第２の外導体３２、第２の結合電極３３及び第２の入出力電極３４は、第１の誘電体ブロック２０、第１の共振孔内導体２１、第１の外導体２２、第１の結合電極２３及び第１の入出力電極２４と構成が同じであるため、上述した第１の１／４波長誘電体共振部品２における説明を援用して、ここではその説明を省略する。
基板４は、剛性樹脂により形成されており、第１の１／４波長誘電体共振部品２を実装する第１の基板４０と、第２の１／４波長誘電体共振部品３を実装する第２の基板４１と、を備えている。
第１の基板４０の第１の１／４波長誘電体共振部品２が実装される面４０ａには、接地電極４２が形成されており、接地電極４２には、第１の１／４波長誘電体共振部品２の第３の面２０ｃ上の第１外導体２２が半田等で表面実装されている。また、第１の基板４０の第１の１／４波長誘電体共振部品２が実装される面４０ａと反対側の面４０ｂには、外部回路に接続された信号ライン４３が形成されており、信号ライン４３は、第１の１／４波長誘電体共振部品２が実装される面４０ａに向けて立設されたビア４４を介して、第１の入出力電極２４の第１の入出力端子部２４ａに接続されている。
第２の基板４１の第２の１／４波長誘電体共振部品３が実装される面４１ａには、接地電極４５が形成されており、接地電極４５には、第２の１／４波長誘電体共振部品３の第３の面３０ｃ上の第２外導体３２が半田等で表面実装されている。また、第２の基板４１の第２の１／４波長誘電体共振部品３が実装される面４１ａと反対側の面４１ｂには、外部回路に接続された信号ライン４６が形成されており、信号ライン４６は、第２の１／４波長誘電体共振部品３が実装される面４１ａに向けて立設されたビア４７を介して、第２の入出力電極３４の第２の入出力端子部３４ａに接続されている。
上述のように構成された第１の１／４波長誘電体共振部品２と第２の１／４波長誘電体共振部品３とは、第１の面２０ａと第１の面３０ａとが対向するように、伝送距離Ｄを隔てて設置される。そして、例えば、第１の１／４波長誘電体共振部品２が実装される第１の基板４０の信号ライン４３から入力（例えば、供給、通信）された信号（１／４波長かつ共振する周波数の伝送対象）は、１／４波長で規定される共振周波数で共振する。これにより、第１の結合電極２３と第２の結合電極３３との間で容量結合し、第２の１／４波長誘電体共振部品３側で同様の共振が励起される。励起された共振は、第２の入出力端子３４ａより取り出され、第２の１／４波長誘電体共振部品３が実装される第２の基板４１の信号ライン４６に伝送される。
ここで、伝送距離Ｄ（ｍｍ）と、伝送効率（％）及び最適周波数（ＭＨｚ）との関係について、図５を参照しながら説明する。図５は、伝送間隔をＤ＝３ｍｍとしたときの伝送特性を示す図である。
第１実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１と同様の装置を準備し、伝送距離Ｄ（ｍｍ）を変えながら、伝送効率（％）及び最適周波数（ＭＨｚ）を測定する実験を行った。このときの第１の１／４波長誘電体共振部品の第１の面と第２の１／４波長誘電体共振部品の第１の面との距離（伝送距離Ｄ（ｍｍ））と、非接触伝送装置の伝送効率（％）及び最適周波数（ＭＨｚ）との関係を表１に示す。なお、図５に示すように、最適周波数とは、最も通過損失が少ないとき（ピークの頂点）の周波数を指す。
表１に示すように、伝送距離Ｄ＝１ｍｍのとき、伝送効率９６．４％となり、最も効率が良いことが分かる。また、伝送距離Ｄが大きくなるほど伝送効率が落ち、最適周波数も低くなることが分かるが、伝送距離Ｄ＝６（ｍｍ）でなお、７０％以上の伝送効率を備えていることが分かる。
また、図５に示す周波数特性は、バンドパスフィルタの特性を示している。そのため、伝送周波数（最適周波数近傍）以外の周波数領域では、信号が伝送し難いことが分かる。これにより、本実施形態に係る非接触伝送装置は、伝送周波数域外のノイズや高調波等を抑制する機能も備えていることが分かる。
以上説明したように、第１実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１は、一対の１／４波長誘電体共振部品２、３を備えており、一対の１／４波長誘電体共振部品２、３は、セラミックブロックで形成された第１及び第２の誘電体ブロック２０、３０及び銀電極で形成された導体２１、２２、３１、３２や電極２３、３３等で構成されている。そのため、安価に形成することができる。
また、誘電体非接触伝送装置１は、一対の誘電体共振部品を共振周波数の波長に対して、１／４波長となるように形成している。そのため、誘電体共振部品を小型化することができる。これにより、誘電体非接触伝送装置自体を小型化することができる。例えば、本実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１のように、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさとすることができる。
また、一対の１／４波長誘電体共振部品２、３の開放端面（第１の面２０ａ及び第１の面３０ａ）同士の電界強度が最も強いため、互いに対向させることで容易に容量結合させることができる。
かくして、本実施形態においては、非常に小型で伝送効率の良い安価な誘電体非接触伝送装置１を提供することができる。特に、伝送距離Ｄは、０．１ｍｍ≦Ｄ≦距離Ｘ又は距離Ｙであり、実用的といえる。
また、本実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１は、第１及び第２の入出力端子部２４ａ、３４ａの配置を変えることで、基板４に対する一対１／４波長誘電体共振部品２、３の実装方向を変更可能になる。そのため、伝送方向に合わせた基板への好適な実装が可能になる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１Ａについて、図６から図９を参照しながら説明する。第２実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１Ａは、誘電体ブロックに共振孔と略平行な励振孔が設けられていることが第１実施形態と相違する。そのため、第２実施形態においては、励振孔を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第２実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１Ａについて、図６から図９を参照しながら説明する。第２実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１Ａは、誘電体ブロックに共振孔と略平行な励振孔が設けられていることが第１実施形態と相違する。そのため、第２実施形態においては、励振孔を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１Ａを模式的に示す斜視図である。図７は、図６に示す誘電体非接触伝送装置１ＡのVII−VII´断面図である。図８は、第２実施形態に係る第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａを模式的に示す斜視図である。図９は、図８に示す第１の１／４波長誘電体共振部品２ＡのIX−IX´断面図である。
図６及び図７に示すように、誘電体非接触伝送装置１Ａは、共振周波数に対して１／４波長に形成された第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａ及び第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａ（一対の１／４波長誘電体共振部品）と、第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａ及び第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａを実装する基板４Ａと、を備えている。
図８及び図９に示すように、第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａは、第１の誘電体ブロック２０Ａと、第１の共振孔内導体２１と、第１の外導体２２Ａと、第１の結合電極２３と、第１の励振孔内導体２５と、第１の短絡電極２６と、第１の入出力端子２７と、を備えている。
第１の誘電体ブロック２０Ａは、第１の面２０ａ及び第２の面２０ｂと、第３の面２０ｃ及び第４の面２０ｄと、第５の面２０ｅ及び第６の面２０ｆと、共振孔２０ｇと、共振孔２０ｇと略平行に設けられ、第１の面２０ａと第２の面２０ｂとを連通させる励振孔２０ｈと、を有している。
励振孔２０ｈは、第１の面２０ａから第２の面２０ｂにかけて、第３〜第６の面２０ｃ〜２０ｆと略平行に第１の誘電体ブロック２０Ａの内部を貫通する貫通孔を構成している。また、励振孔２０ｈは、共振孔２０ｇに対して、第３の面２０ｃ側に設けられている。
第１の外導体２２Ａは、第１の面２０ａを除く第２〜第６の面２０ｂ〜２０ｆのほぼ全域を被覆している。また、第１の外導体２２Ａは、第２の面２０ｂにおいて、第１の共振孔内導体２１の長手方向（貫通方向）における一端部に接続されている。更に、第１の外導体２２Ａは、第２の面２０ｂにおける励振孔２０ｈの周域と、該周域に隣接する第３の面２０ｃの一部と、を連続して露出させるための切欠き部２２ｂを有している。
第１の励振孔内導体２５は、励振孔２０ｈの内面を被覆している。第１の短絡電極２６は、第１の面２０ａに配設されており、第１の結合電極２３と離隔した状態で、第１の外導体２２Ａに接続されている。また、第１の短絡電極２６は、第１の励振孔内導体２５の長手方向（貫通方向）における一端部に接続されている。第１の入出力端子２７は、第１の外導体２２Ａの切欠き部２２ｂの内側（第２の面２０ｂ及び第３の面２０ｃの露出部分）で、第１の外導体２２Ａに接触しないように離隔して配設されており、第１の励振孔内導体２５の他端部に接続されている。また、第１の入出力端子２７は、第２の面２０ｂと第３の面２０ｃとに跨って配設されている。
第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａは、第２の誘電体ブロック３０Ａと、第２の共振孔内導体３１と、第２の外導体３２Ａと、第２の結合電極３３と、第２の励振孔内導体３５と、第２の短絡電極３６と、第２の入出力端子３７と、を備えており、第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａに対して、伝送距離Ｄを隔てた位置に配置されている。
なお、第２の誘電体ブロック３０Ａ、第２の外導体３２Ａ、第２の励振孔内導体３５、第２の短絡電極３６及び第２の入出力端子３７は、第１の誘電体ブロック２０Ａ、第１の外導体２２Ａ、第１の励振孔内導体２５、第１の短絡電極２６及び第１の入出力端子２７と構成が同じであるため、上述した第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａにおける説明を援用して、ここではその説明を省略する。
基板４Ａは、剛性樹脂により形成されており、第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａを実装する第１の基板４０Ａと、第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａを実装する第２の基板４１Ａと、を備えている。
第１の基板４０Ａの第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａが実装される面４０ａには、接地電極４２Ａが形成されており、接地電極４２Ａには、第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａの第２の面２０ｂ上の第２の外導体２２Ａが半田等で表面実装されている。また、第１の基板４０Ａの第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａが実装される面４０ａには、外部回路に接続された信号ライン４３Ａも形成されており、信号ライン４３Ａは、半田等で実装された第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａの第２の面２０ｂに設けられた第１の入出力端子２７に接続されている。更に、第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａが実装される面４０ａと反対側の面４０ｂにも接地電極４２Ａが形成されている。
第２の基板４１Ａの第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａが実装される面４１ａには、接地電極４５Ａが形成されており、接地電極４５Ａには、第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａの第２の面３０ｂ上の第２の外導体３２Ａが半田等で表面実装されている。また、第２の基板４１Ａの第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａが実装される面４１ａには、外部回路に接続された信号ライン４６Ａも形成されており、信号ライン４６Ａは、半田等で実装された第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａの第２の面３０ｂに設けられた第２の入出力端子３７に接続されている。更に、第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａが実装される面４１ａと反対側の面４１ｂにも接地電極４５Ａが形成されている。
上述のように構成された第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａと第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａとは、第１の面２０ａと第１の面３０ａとが対向するように、伝送距離Ｄを隔てて設置すると、第１の基板４０Ａと第２の基板４１Ａとが互いに平行になる。つまり、第１の基板４０Ａと第２の基板４１Ａとが互いに平行になるように配設可能になる。そして、例えば、第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａが実装される第１の基板４０Ａの信号ライン４３Ａから入力（例えば、供給、通信）された信号（１／４波長かつ共振する周波数の伝送対象）は、共振器と誘導結合する励振孔２０ｈを介して、１／４波長で規定される共振周波数で共振する。これにより、第１の結合電極２３と第２の結合電極３３との間で容量結合し、第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａ側で同様の共振が励起される。
励起された共振は、共振器と誘導結合する励振孔３０ｈを介して、第２の入出力端子３７より取り出され、第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａが実装される第２の基板４１Ａの信号ライン４６Ａに伝送される。
以上説明したように、第２実施形態に係る誘電体非接触伝送装置１Ａは、第１の入出力端子２７及び第２の入出力端子３７を第２の面２０ｂ、３０ｂに設けることで、第１の基板４０Ａと第２の基板４１Ａとを互いに平行に対向配置させることできる。そのため、例えば、基板が平行に配置される場合でも、第１の１／４波長誘電体共振部品２Ａ及び第２の１／４波長誘電体共振部品３Ａを好適に実装させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。
例えば、本実施形態においては、略直方体形状に形成された第１の誘電体ブロック２０及び第２の誘電体ブロック３０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。第１の誘電体ブロック及び第２の誘電体ブロックは、例えば、直方体形状であってもよく、第１の面及び第２の面が円形の円柱形状や、第１の面及び第２の面が多角形の多角柱形状であってもよい。
また、本実施形態においては、外形が略正方形状の第１の結合電極及び第２の結合電極を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。第１の結合電極及び第２の結合電極の外形は、所要の結合が得られるものであれば、適宜変更してもよく、例えば、直方体形状であってもよく、円形や多角形形状であってもよい。
本願は、日本の特願２０１４−１３００３９（２０１４年６月２５日に出願）に基づいたものであり、又、特願２０１４−１３００３９に基づくパリ条約の優先権を主張するものである。特願２０１４−１３００３９の開示内容は、特願２０１４−１３００３９を参照することにより本明細書に援用される。
本発明の代表的な実施の形態が詳細に述べられたが、様々な変更(changes)、置き換え(substitutions)及び選択(alternatives)が請求項で定義された発明の精神と範囲から逸脱することなくなされることが理解されるべきである。また、仮にクレームが出願手続きにおいて補正されたとしても、クレームされた発明の均等の範囲は維持されるものと発明者は意図する。
Claims (6)
- 伝送対象を非接触で伝送可能な誘電体非接触伝送装置であって、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する誘電体ブロックと、
前記共振孔の内面を被覆する共振孔内導体と、
前記誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記共振孔内導体の一端に接続される外導体と、
前記外導体と離隔された状態で前記一方の面に配設され、前記共振孔内導体の他端に接続される結合電極と、
を有する一対の１／４波長誘電体共振部品を備え、
前記一対の１／４波長誘電体共振部品の前記結合電極同士が容量結合するように、前記一方の面同士が対向配置されている、
ことを特徴とする誘電体非接触伝送装置。 - 前記一対の１／４波長誘電体共振部品の少なくとも一方は、前記一方の面に前記外導体から離隔して配設され、前記結合電極に容量結合する入出力電極を備え、
前記入出力電極は外部回路と接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体非接触伝送装置。 - 前記外導体は、前記連結面の一部を露出させる切欠き部を有し、
前記入出力電極は、前記切欠き部の内側で、前記外導体から離隔するように配設される入出力端子部を有し、
前記入出力端子部が前記外部回路に接続されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の誘電体非接触伝送装置。 - 前記一対の１／４波長誘電体共振部品の少なくとも一方は、前記共振孔と略平行に前記一方の面と前記他方の面とを連通すると共に、前記誘電体ブロックにより構成される共振器と誘導結合する励振孔と、
前記励振孔の内面を被覆し、外部回路と接続される励振孔内導体と、を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体非接触伝送装置。 - 前記外導体は、前記他方の面の一部と、前記連結面の一部と、を連続して露出させる切欠き部を有し、
前記切欠き部の内側で前記外導体から離隔するように配設され、前記励振孔内導体に接続される入出力端子部を備え、
前記入出力端子部が前記外部回路に接続されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の誘電体非接触伝送装置。 - 伝送対象を非接触で伝送可能にする非接触伝送方法であって、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する第１の誘電体ブロックと、前記共振孔の内面を被覆する第１の共振孔内導体と、前記第１の誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記第１の共振孔内導体の一端に接続される第１の外導体と、前記一方の面に配設され、前記第１の共振孔内導体の他端に接続される第１の結合電極と、を有する第１の１／４波長誘電体共振部品の前記一方の面と、
一方の面と、前記一方の面の反対側に位置する他方の面と、前記一方の面の外周縁と前記他方の面の外周縁とを連結する連結面と、前記一方の面と前記他方の面とを連通させる共振孔と、を有する第２の誘電体ブロックと、前記共振孔の内面を被覆する第２の共振孔内導体と、前記第２の誘電体ブロックの前記他方の面及び前記連結面を被覆すると共に、前記第２の共振孔内導体の一端に接続される第２の外導体と、前記一方の面に配設され、前記第２の共振孔内導体の他端に接続される第２の結合電極と、を有する第２の１／４波長誘電体共振部品の前記一方の面と、
を対向配置し、前記第１の結合電極と前記第２の結合電極とを容量結合させて、前記伝送対象を伝送する、
ことを特徴とする非接触伝送方法。
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