JP6769925B2 - 電磁遮断構造、誘電体基板およびユニットセル - Google Patents

電磁遮断構造、誘電体基板およびユニットセル Download PDF

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本開示は概して、電磁干渉遮断／遮蔽の分野に関し、特に、電磁（ＥＭ）遮断構造、ＥＭ遮断特性を有する誘電体基板、およびＥＭ遮断特性を有するユニットセル構造に関する。
近年、ＩｏＴ市場が成長している。従来、ネットワークおよび／またはインターネット接続用に設計されていなかった、例えば家電機器、腕時計、車などの装置が、ますますネットワーク通信ハードウェアを備えて製造され、これらの装置をインターネットおよび／または他の種類のデータネットワークに接続できるようになっている。さらに、これらの装置の多くが、無線接続で接続される。非特許文献１は、電磁（ＥＭ）干渉を遮断するためのシステムを記載している。信号伝送に低電力を用いる装置は、信号伝送に高電力を利用する装置よりもＥＭ干渉が比例的に高くなるため、ＥＭ干渉によって一層大きな影響を受ける。ＥＭ干渉を低減すれば、信号伝送用の電力レベルに関係なく、ネットワークで接続された装置の範囲が広くなり、信号品質を高めることができる。
様々なＥＭ遮断装置および基板が、小型化に向けて提案されてきた。例えば、パッチ型ユニットセルの規則的なパターンを有する人工磁気導体（ＡＭＣ）のサイズを低減する試みがなされてきた。これらの装置においては、パッチ型ユニットセルは各々、共振器波長λと等しいサイズを有する。非特許文献１は、ループ構造およびループスロット構造のパターンを有するフィルムを備える。非特許文献１におけるユニットセルのサイズは、λ／４である。ここでλは信号の波長である。
平面波が金属導体に入射すると、この波が反射され、反射波の位相が１８０度ずれる。これは、一般的に電気壁と呼ばれる。この金属導体がアンテナの近傍にある場合、アンテナから放射された電磁波と金属導体により反射された電磁波とが、弱め合う干渉によって、アンテナからの信号を有効に遮断する。この現象を回避するために、アンテナと金属導体との間の距離は、場合によってはλ／４に設定される。しかし、このように距離を大きくすることにより、アンテナ基板が厚くなることになる。上記の現象に加えて、平面波が磁性体に入射した場合には、反射位相ずれは、１８０度ではなく０度となり得る。
非特許文献２は、反射平面波の位相変移を、−９０度から９０度に制御することにより、ＥＭ干渉を遮断することができるメタマテリアルを記載している。この場合、基板上のアンテナ素子が相対的に接近させられたとしても、装置は特定の周波数帯域内でＥＭ遮断特性を維持する。
村上他,"誘電体基板を用いた人工磁気導体の低姿勢設計と帯域特性"信学論（Ｂ）,Ｖｏｌ．Ｊ９８−Ｂ Ｎｏ．２，ｐｐ．１７２−１７９ 林他,"金属板装荷FSRにおける等価回路を用いた反射特性解析とＡＭＣ基板への適用"信学論（Ｂ），Ｖｏｌ．Ｊ９６−Ｂ Ｎｏ．９，ｐｐ．１０１０−１０１８
本開示は、新たな構造体を提供することを目的とする。
本開示の電磁遮断構造は、誘電体基板と、少なくとも１つの導体層と、を備える。少なくとも１つの導体層は、該誘電体基板内にある。該少なくとも１つの導体層は、複数の第１のユニットセルと、複数の第２のユニットセルと、を含む。第１のユニットセルは、４回対称性を持たない第１の種類である。第２のユニットセルは、該第１の種類である。該複数の第１のユニットセルおよび該複数の第２のユニットセルは、グリッドパターンに配置される。該複数の第１のユニットセルにおける各第１のユニットセルは、該複数の第２のユニットセルにおける各第２のユニットセルに対して、９０度をなすように配向される。
本開示の誘電体基板は、少なくとも１つの接地導体層と、少なくとも１つの導体層と、を備える。該少なくとも１つの導体層は、複数の第１のユニットセルと、複数の第２のユニットセルと、を含む。複数の第１のユニットセルは、４回対称性を持たない第１の種類である。複数の第２のユニットセルは、該第１の種類である。該複数の第１のユニットセルおよび該複数の第２のユニットセルが、グリッドパターンに配置される。該複数の第１のユニットセルにおける各第１のユニットセルが、該複数の第２のユニットセルにおける各第２のユニットセルに対して、９０度をなすように配向される。
本開示のユニットセルは、誘電材料の導電性トレースを含む。該導電性トレースは、第１の渦巻線と、第２の渦巻線と、連結腕部と、を含む。第１の渦巻線は、第１の方向に曲折される。第１の渦巻線は、巻数が少なくとも１回である。第２の渦巻線は、第１の方向に曲折される。第２の渦巻線は、巻数が少なくとも１回である。連結腕部は、該第１の渦巻線を該第２の渦巻線に連結する。
本開示における電磁遮断構造、誘電体基板およびユニットセルによれば、金属導体による反射波の影響が少ない。
図１は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の斜視図である。 図２は、いくつかの実施形態に係るメアンダライン構造を有するユニットセルの一例の平面図である。 図３は、いくつかの実施形態に係る図２の電磁遮断構造の一例の切断面線Ａ−Ａ’における断面図である。 図４は、いくつかの実施形態に係るメアンダライン構造を有するユニットセルの一例の平面図である。 図５は、いくつかの実施形態に係る点対称状２重渦巻構造を有するユニットセルの一例の平面図である。 図６は、いくつかの実施形態に係る線対称状２重渦巻構造を有するユニットセルの一例の平面図である。 図７は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の斜視図である。 図８は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の斜視図である。 図９は、いくつかの実施形態に係るパッチ構造を有するユニットセルの一例の平面図である。 図１０は、いくつかの実施形態に係るループ構造を有するユニットセルの一例の平面図である。 図１１は、いくつかの実施形態に係るループスロット構造を有するユニットセルの一例の平面図である。 図１２（ａ）は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の斜視図である。図１２（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る図１２（ａ）の導体層の平面図である。 図１３は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の斜視図である。 図１４は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の斜視図である。 図１５は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の斜視図である。 図１６（ａ）は、いくつかの実施形態に係るアンテナ電磁遮断構造を備えた電磁遮断構造の一例の平面図である。図１６（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る図１６（ａ）の電磁遮断構造の一例の切断面線Ｂ−Ｂ’における断面図である。 図１７は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の平面図である。 図１８（ａ）は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の平面図である。図１８（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の平面図である。 図１９（ａ）は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の平面図である。図１９（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る電磁遮断構造の一例の平面図である。 図２０（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図１の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２０（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図１の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２１（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数の点対称状２重渦巻構造ユニットセルの一様な層である、図１の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２１（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数の点対称状２重渦巻構造ユニットセルの一様な層である、図１の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２２（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２２（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２３（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数の点対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２３（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数の点対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２４（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数の線対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２４（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数の線対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２５（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつパッチ層がループ構造ユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２５（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつパッチ層がループ構造ユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２６（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつパッチ層がループスロットユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２６（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつパッチ層がループスロットユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２７（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が複数のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２７（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が複数のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２８（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が複数の点対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２８（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が複数の点対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図２９（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が複数の線対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図２９（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が複数の線対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３０（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が複数のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図１７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３０（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が複数のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図１７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３１（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が３×３のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３１（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、導体層が３×３のメアンダラインユニットセルの一様な層である、図７の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３２（ａ）は、いくつかの実施形態に係る図１３の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３２（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る図１３の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３３（ａ）は、いくつかの実施形態に係る図１４の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３３（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る図１４の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３４（ａ）は、いくつかの実施形態に係る図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３４（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３５（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層が複数の点対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層であり、かつ第２導体層が複数のパッチユニットセルの一様な層である、図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３５（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層が複数の点対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層であり、かつ第２導体層が複数のパッチユニットセルの一様な層である、図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３６（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層が複数の線対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層であり、かつ第２導体層が複数のパッチユニットセルの一様な層である、図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３６（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層が複数の線対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層であり、かつ第２導体層が複数のパッチユニットセルの一様な層である、図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３７（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層が複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつ第２導体層が複数のループユニットセルの一様な層である、図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３７（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層が複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつ第２導体層が複数のループユニットセルの一様な層である、図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３８（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、第１導体層が図１８（ａ）に示すパターンを有し、第２導体層が図１８（ｂ）に示すパターンを有する、図１の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図３８（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、第１導体層が図１８（ａ）に示すパターンを有し、第２導体層が図１８（ｂ）に示すパターンを有する、図１の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図３９は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層が複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつ第２導体層が複数のループユニットセルの一様な層である、図１２（ａ）の電磁遮断構造の一例における１ユニットセルの幅のパーセンテージとして表現したズレに対する中心周波数および等方性の周波数帯域のグラフである。 図４０（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数の点対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図４０（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数の点対称状２重渦巻ユニットセルの一様な層である、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図４１（ａ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつ第１導体層が図１９（ｂ）に示すユニットセルパターンを有し、第２導体層が図１９（ａ）に示すユニットセルパターンを有する、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図４１（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る、第１導体層と第２導体層とが各々、複数のメアンダラインユニットセルの一様な層であり、かつ第１導体層が図１９（ｂ）に示すユニットセルパターンを有し、第２導体層が図１９（ａ）に示すユニットセルパターンを有する、図８の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。 図４２（ａ）は、いくつかの実施形態に係る図１５の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射強度のグラフである。図４２（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る図１５の電磁遮断構造の一例に関する周波数に対する反射位相のグラフである。
以下、本願のいくつかの実施形態に係る電磁遮断構造、誘電体基板、およびユニットセルについて、図面を参照して説明する。以下の説明において、上面等のように上面と下面とを区別しているが、これは便宜上であり、実際に基板等が使用される際の上下を限定するものではない。
本開示は、添付の図面を参照する以下の詳細な説明によって理解できる。特筆してないかぎり、様々な構造を等尺で描いておらず、例示の目的にのみ用いている。さらに、説明を明確にするために、様々な構造の寸法を拡大または縮小している場合がある。
本開示の実施形態は、電磁（ＥＭ）遮断構造の小型化を可能にすると同時に、異方性を低減または除去するために開発された。
図１は、いくつかの実施形態に係るＥＭ遮断構造１００の斜視図である。ＥＭ遮断構造１００は、接地層１１０を備える。第１導体層１２０が、接地層１１０の頂面を覆う。第２導体層１３０が、第１導体層１２０と接地層１１０との間にある。第１導体層１２０は、４回対称性を持たない複数のユニットセル１２５を含む。複数のユニットセル１２５は、接地層１１０からの距離が、他のすべてのユニットセル１２５と同じとなるように、二次元配列される。各ユニットセル１２５は、他のすべてのユニットセル１２５と同じ形状および同じ向きを有する。第２導体層１３０は、４回対称性を持たない複数のユニットセル１３５を含む。複数のユニットセル１３５は、接地層１１０からの距離が、他のすべてのユニットセル１３５と同じとなるように、二次元配列される。各ユニットセル１３５は、他のすべてのユニットセル１３５と同じ形状および同じ向きを有する。複数のユニットセル１３５の向きは、複数のユニットセル１２５の向きに対して、接地層１１０の頂面と垂直な軸に関して９０度回転されている。誘電材料が、接地層１１０と、第１導体層１２０と、第２導体層１３０との間の空間を充填している。いくつかの実施形態においては、この誘電材料は、実質的に均一な組成を有する単層材料である。いくつかの実施形態においては、この誘電材料は、少なくとも２つの異なる組成を含む多層材料である。ユニットセルの回転対称性は、４回対称に限られない。ユニットセルの回転対称性は、ユニットセルが並ぶ格子形状に合わせて変更しうる。ユニットセルが矩形格子の場合は、２回対称性を持たない。ユニットセルが六角格子の場合は、６回対称性を持たない。
接地層１１０は導電材料であり、第１導体層１２０および第２導体層１３０を遮蔽する。接地層１１０は、少なくとも第２導体層１３０の外縁まで延びる外周を有する連続版である。接地層１１０は、接地電圧に電気的に接続されている。いくつかの実施形態においては、接地層１１０は、銅，アルミニウム，タングステン，または他の好適な導電材料などである。接地層１１０の厚さは、約１μｍから約１ｍｍの範囲である。接地層１１０の厚さが小さすぎると、接地層１１０が第１導体層１２０および第２導体層１３０を十分に遮蔽しないことがある。接地層１１０の厚さが大きすぎると、ＥＭ遮断構造１００のサイズが大きくなり、機能を大して向上させることなく、材料の無駄と生産コストの増大となることがある。
第１導体層１２０は、ＥＭ波の所定の帯域を遮断するように構成されている。第１導体層１２０は、単層に配列された複数のユニットセル１２５を含む。各ユニットセル１２５は、隣接する複数のユニットセル１２５から第１の距離分離間されている。複数のユニットセル１２５の形状、材料、間隔によって、第１導体層１２０で反射するＥＭ波の波長が決まる。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１２５は、正方形配列，矩形配列，またはその他の好適な配列分布である。いくつかの実施形態においては、第１導体層１２０における少なくとも１つの配列位置において、複数のユニットセル１２５が配置されていない。いくつかの実施形態においては、第１導体層１２０におけるこの少なくとも１つの配列位置には、パッチセルが配置されているか、あるいは空隙である。いくつかの実施形態においては、第１導体層１２０の面積は、接地層１１０の面積よりも小さい。いくつかの実施形態においては、第１導体層１２０の面積は、接地層１１０の面積に等しい。いくつかの実施形態においては、第１導体層１２０の外縁が、接地層１１０の頂面と平行な方向に、接地層１１０の外周から１ユニットセル１２５の幅半分までの距離分陥凹されている。
第１導体層１２０の厚さは、約１μｍから約１ｍｍの範囲である。第１導体層１２０の厚さが小さすぎると、第１導体層１２０が十分なＥＭ遮断特性をもたらさないことがある。導体層１２０の厚さが大きすぎると、ＥＭ遮断構造１００のサイズが大きくなり、機能を大して向上させることなく、材料の無駄と生産コストの増大となることがある。
各ユニットセル１２５は、そのユニットセル１２５を横断して延びる導電性トレース（本明細書では形状と称する）を有する。いくつかの実施形態においては、各ユニットセル１２５は、メアンダライン形状，線対称状２重渦巻形状，点対称状２重渦巻形状，アコーディオン形状，またはその他の好適な形状から選択された形状を有する。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１２５の形状の材料は、銅，アルミニウム，タングステン，またはその他の好適な導電材料などである。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１２５の形状の材料は、接地層１１０と同じ材料である。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１２５の形状の材料は、接地層１１０の材料とは異なる。
第２導体層１３０は、ＥＭ波の所定の帯域を遮断するように構成されている。第２導体層は、単層に配列された複数のユニットセル１３５を含む。各ユニットセル１３５は、隣接する複数のユニットセル１３５から第２の距離分離間されている。いくつかの実施形態においては、第１の距離は第２の距離に等しい。複数のユニットセル１３５の形状、材料、および間隔により、第２導体層１３０で反射するＥＭ波の波長が決まる。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１３５は、正方形配列，矩形配列，またはその他の好適な配列分布である。いくつかの実施形態においては、第２導体層１３０の面積は、接地層１１０の面積より小さい。いくつかの実施形態においては、第２導体層１３０の面積は、接地層１１０の面積に等しい。いくつかの実施形態においては、第２導体層１３０の外縁は、接地層１１０の頂面と平行な方向に、接地層１１０の外周から１ユニットセル１３５の幅半分までの距離分陥凹（または突出）している。
第２導体層１３０の厚さは、約１μｍから約１ｍｍの範囲である。第２導体層１３０の厚さが小さすぎると、十分なＥＭ遮断特性をもたらさないことがある。導体１３０の厚さが大きすぎると、ＥＭ遮断構造１００のサイズが大きくなり、機能を大して向上させることなく、材料の無駄と生産コストの増大となることがある。
各ユニットセル１３５は、そのユニットセル１３５を横断して延びる導電性トレース（本明細書では形状と称する）を有する。いくつかの実施形態においては、各ユニットセル１３５は、メアンダライン形状，線対称状２重渦巻形状，点対称状２重渦巻形状，アコーディオン形状，またはその他の好適な形状から選択された形状を有する。いくつかの実施形態においては、各ユニットセル１３５は、各ユニットセル１２５と同じ形状を有する。いくつかの実施形態においては、少なくとも１つのユニットセル１３５が、少なくとも１つのユニットセル１２５と異なる形状を有する。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１３５の形状の材料は、銅，アルミニウム，タングステン，またはその他の好適な導電材料などである。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１３５の形状の材料は、接地層１１０と第１導体層１２０の両方の材料と同じである。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１３５の形状の材料は、接地層１１０または第１導体層１２０のいずれか一方の材料とは異なる。
図２は、電磁遮断構造１００の平面図である。接地層１１０は、図２では見えない。複数のユニットセル１３５に対する複数のユニットセル１２５のずれがもっとよく見えるように、第１導体層１２０の一部を切り欠いている。複数のユニットセル１２５は、対応する複数のユニットセル１３５と完全には重なっていない。むしろ、複数のユニットセル１２５が、複数のユニットセル１３５からずれている。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル１３５に対する複数のユニットセル１２５のずれの距離は、複数のユニットセル１２５と複数のユニットセル１３５とが完全に重なっていることを示すゼロから、１ユニットセル１２５の幅の２分の１までの範囲である。ずれ量がある範囲外であると、ＥＭ遮断特性が低減を示す。
図３は、いくつかの実施形態に係るＥＭ遮断構造１００の図２の切断面線Ａ−Ａ’の位置における断面である。ＥＭ遮断構造１００は任意で、第１導体層１２０と第２導体層１３０との間に、第３導体層１４０を備える。誘電材料５０が、接地層１１０、第１導体層１２０、第２導体層１３０、および第３導体層１４０の間の空間を充填する。接地層１１０と第１導体層１２０との間の距離は、「ｈ」である。電磁遮断構造１００の頂面と第１導体層１２０との間の距離は、「ｄ」である。第１導体層１２０と第３導体層１４０との間の距離は、「ｅ」である。第２導体層１３０と第３導体層１４０との間の距離は、「ｆ」である。いくつかの実施形態においては、距離ｄは、距離ｅと距離ｆの両方に等しい。いくつかの実施形態においては、距離ｄは、距離ｅまたは距離ｆの少なくともいずれか一方とは異なる。具体的な測定寸法は、例えば、ｈ＝１．６８ｍｍ，ｄ＝０．３ｍｍ，およびｅ＝ｆ＝０．０８ｍｍである。
図４は、いくつかの実施形態に係るメアンダライン構造４１０を有するユニットセル４００の上面図である。メアンダライン構造４１０は、実質的に平行な脚部４１５と連結腕部４２０および４３０とを備え、各脚部は、その脚部の端部に設けられた少なくとも１つの連結腕部によって、隣接する脚部に連結されている。いくつかの実施形態においては、これらの脚部は互いに平行である。いくつかの実施形態においては、少なくとも１つの脚部が、別の脚部に対して傾斜されている。いくつかの実施形態においては、これらの連結腕部は互いに平行である。いくつかの実施形態においては、少なくとも１つの連結腕部が、別の連結腕部に対して傾斜されている。いくつかの実施形態においては、ある脚部とある連結腕部との内角「Θ」は、実質的に９０度である。いくつかの実施形態においては、この内角は、９０度より大きい。いくつかの実施形態においては、この内角は、９０度より小さい。いくつかの実施形態においては、ユニットセル４００は、正方形，矩形，六角形，またはその他の好適な形状である。距離「ｍ１」は、メアンダライン構造４１０の最外部の脚部の間で測定された、このメアンダライン構造４１０の第１辺の長さである。距離「ｍ２」は、このメアンダライン構造４１０の最外部の１脚部の長さとして測定された、このメアンダライン構造４１０の第２辺の長さである。いくつかの実施形態においては、ｍ１とｍ２とは同じである。いくつかの実施形態においては、ｍ１とｍ２とは異なる。距離「ｇ１」は、２つの隣接する脚部の間の距離である。距離「ｗ」は、このメアンダライン構造４１０の少なくとも１つの脚部の幅である。いくつかの実施形態においては、ｇ１とｗとは同じである。いくつかの実施形態においては、ｇ１とｗとは異なる。このメアンダライン構造４１０の外側を囲む破線は、ユニットセルの周を画定している。距離「ｋ１」は、ユニットセル４００の第１辺の周長であり、変数「ｋ２」は、ユニットセル４００の第２辺の周長である。いくつかの実施形態においては、ｋ１とｋ２とは同じである。いくつかの実施形態においては、ｋ１とｋ２とは異なる。距離「ｇ２」は、ユニットセル４００の第１辺における周と、メアンダライン構造４１０の第１辺における最外部の脚部の端部との間の距離である。距離「ｇ３」は、ユニットセル４００の第２辺における周と、メアンダライン構造４１０の第２辺における最外部の脚部との間に延びる。いくつかの実施形態においては、ｇ２とｇ３とは同じである。いくつかの実施形態においては、ｇ２とｇ３とは異なる。具体的な測定寸法は、例えば、ｋ１＝ｋ２＝２．８ｍｍ，ｍ１＝ｍ２＝２．６ｍｍ，ｗ＝０．２ｍｍ，ｇ１＝０．２ｍｍ，およびｇ２＝ｇ３＝０．１ｍｍである。
図５は、いくつかの実施形態に係る点対称状２重渦巻構造を有するユニットセル５００の上面図である。点対称状２重渦巻構造は、第１の渦巻線５１０と、この第１の渦巻線に連結腕部５３０によって連結された第２の渦巻線５２０とを含む。第１の渦巻線５１０および第２の渦巻線５２０は、連結腕部５３０に対して異なる方向から連結している。いくつかの実施形態においては、渦巻線は、各々、１回旋回している。いくつかの実施形態においては、各渦巻線の旋回は、４回以上、または１回未満である。いくつかの実施形態においては、各渦巻線の巻数は同じである。いくつかの実施形態においては、各渦巻線の巻数は異なる。いくつかの実施形態においては、少なくとも１回の転回の内角「Θ」は、実質的に９０度であり、他の実施形態においては、９０度よりも大きい。少なくとも１つの転回の内角は、いくつかの実施形態においては、９０度より小さい。いくつかの実施形態においては、ユニットセル５００は、正方形，矩形，六角形，またはその他の好適な形状である。寸法ｋ１，ｋ２，ｍ１，ｍ２，ｇ１，ｇ２，ｇ３は、ユニットセル４００のものと実質的に同じユニットセル５００の測定寸法属性を表す。具体的な測定寸法は、例えば、ｋ１＝ｋ２＝２．８ｍｍ，ｍ１＝ｍ２＝２．６ｍｍ，ｗ＝０．２ｍｍ，ｇ１＝０．２ｍｍ，ｇ２＝ｇ３＝０．１ｍｍである。
図６は、いくつかの実施形態に係る線対称状２重渦巻構造を有するユニットセル６００の上面図である。線対称状２重渦巻構造は、第１の渦巻線６１０と、この第１の渦巻線６１０に連結腕部６３０によって連結された第２の渦巻線６２０とを含む。第１の渦巻線６１０および第２の渦巻線６２０は、連結腕部６３０に対して同じ方向から連結している。いくつかの実施形態においては、渦巻線は各々、１回旋回している。いくつかの実施形態においては、各渦巻線の旋回は、４回以上、または１回未満である。いくつかの実施形態においては、各渦巻線の巻数は同じである。いくつかの実施形態においては、各渦巻線の巻数は異なる。いくつかの実施形態においては、少なくとも１回の転回の内角「Θ」は、実質的に９０度であり、他の実施形態においては、９０度よりも大きい。少なくとも１つの転回の内角は、いくつかの実施形態においては、９０度より小さい。いくつかの実施形態においては、ユニットセル６００は、正方形，矩形，またはその他の好適な形状である。寸法ｋ１，ｋ２，ｍ１，ｍ２，ｇ１，ｇ２，ｇ３は、ユニットセル４００のものと実質的に同じユニットセル６００の測定寸法属性を表す。第１の渦巻線６１０の２つの脚部の間の距離はｇ４であり、距第２の渦巻線６２０の２つの脚部の間の距離はｇ５である。いくつかの実施形態においては、ｇ４とｇ５とは同じであり、他の実施形態においては、ｇ４とｇ５とは異なる。具体的な測定寸法は、例えば、ｋ１＝ｋ２＝２．８ｍｍ，ｍ１＝ｍ２＝２．６ｍｍ，ｗ＝０．２ｍｍ，ｇ１＝０．２ｍｍ，ｇ２＝ｇ３＝０．１ｍｍ，およびｇ４＝ｇ５＝０．４ｍｍである。
図７は、いくつかの実施形態に係るＥＭ遮断構造７００の斜視図である。電磁遮断構造７００は、接地層１１０を備える。導体層７２０は、接地層１１０の頂面を覆う。導体層７２０は、互い違いに配置された複数のユニットセル７２５と複数のユニットセル７３０とを含む。複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０は、接地層１１０からの距離が、他のすべてのユニットセル７２５およびユニットセル７３０と同じとなるように、二次元配列される。各ユニットセル７２５は、他のすべてのユニットセル７２５と同じ形状および同じ向きを有する。各ユニットセル７３０は、他のすべてのユニットセル７３０と同じ形状および同じ向きを有する。少なくとも１つのユニットセル７３０が、隣接するユニットセル７２５に対して、実質的に９０度時計回りまたは半時計回りに配向される。誘電材料が、接地層１１０と導体層７２０との間の空間を充填している。いくつかの実施形態においては、誘電材料は、実質的に均一な組成を有する単層材料である。いくつかの実施形態においては、誘電材料は、少なくとも２つの異なる組成を含む多層材料である。
導体層７２０は、ＥＭ波の所定の帯域を遮断するように構成されている。第１導体層７２０は、単層に配列された複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０を備える。各ユニットセル７２５は、隣接する複数のユニットセル７３０または隣接する複数のユニットセル７２５から第１の距離分離間されている。複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０の形状、材料、および間隔により、導体層７２０で反射するＥＭ波の波長が決まる。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０は、正方形配列，矩形配列，またはその他の好適な配列分布である。いくつかの実施形態においては、導体層７２０における少なくとも１つの配列位置において、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０が配置されていない。いくつかの実施形態においては、導体層７２０におけるこの少なくとも１つの配列位置には、パッチセルが配置されているか、あるいは空隙である。いくつかの実施形態においては、第１導体層７２０の面積は、接地層１１０の面積より小さい。いくつかの実施形態においては、第１導体層７２０の面積は、接地層１１０の面積に等しい。いくつかの実施形態においては、第１導体層７２０の外縁が、接地層１１０の頂面と平行な方向に、接地層１１０の外周から１ユニットセル７２５または１ユニットセル７３０の幅半分までの距離分陥凹されている。
第１導体層７２０の厚さは、約１μｍから約１ｍｍの範囲である。第１導体層７２０の厚さが小さすぎると、第１導体層７２０が十分な電磁遮断特性をもたらさないことがある。導体層７２０の厚さが大きすぎると、ＥＭ遮断構造７００のサイズが大きくなり、機能を大して向上させることなく、材料の無駄と生産コストの増大となることがある。
各ユニットセル７２５は、そのユニットセル７２５を横断して延びる導電性トレース（本明細書では形状と称する）を有する。いくつかの実施形態においては、各ユニットセル７２５は、メアンダライン形状，線対称状２重渦巻形状，点対称状２重渦巻形状，アコーディオン形状，またはその他の好適な形状から選択された形状を有する。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル７２５の形状の材料は、銅，アルミニウム，タングステン，またはその他の好適な導電材料などである。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル７２５の形状の材料は、接地層１１０と同じ材料である。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル７２５の形状の材料は、接地層１１０の材料とは異なる。
各ユニットセル７３０は、そのユニットセル７３０を横断して延びる導電性トレース（本明細書では形状と称する）を有する。いくつかの実施形態においては、各ユニットセル７３０は、メアンダライン形状，線対称状２重渦巻形状，点対称状２重渦巻形状，アコーディオン形状，またはその他の好適な形状から選択された形状を有する。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル７３０の形状の材料は、銅，アルミニウム，タングステン，またはその他の好適な導電材料などである。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル７３０の形状の材料は、接地層１１０と同じ材料である。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル７３０の形状の材料は、接地層１１０の材料とは異なる。
図８は、いくつかの実施形態に係るＥＭ遮断構造８００の斜視図である。ＥＭ遮断構造１００と比べて、ＥＭ遮断構造８００は、第１導体層１２０と第２導体層１３０との間にパッチ層８４０を備える。
パッチ層８４０は、電磁（ＥＭ）波の所定の帯域を遮断するように構成されている。パッチ層８４０は、単層に配列された複数のユニットセル８４５を含む。各ユニットセル８４５は、隣接する複数のユニットセル８４５から第１の距離分離間されている。複数のユニットセル８４５の形状、材料、および間隔により、パッチ層８４０で反射するＥＭ波の波長が決まる。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル８４５は、正方形配列，矩形配列，またはその他の好適な配列分布である。いくつかの実施形態においては、パッチ層８４０における少なくとも１つの配列位置に、複数のユニットセル８４５が配置されていない。いくつかの実施形態においては、パッチ層８４０におけるこの少なくとも１つの配列位置には、パッチセルが配置されているか、あるいは空隙である。いくつかの実施形態においては、パッチ層８４０の面積は、接地層１１０の面積より小さい。いくつかの実施形態においては、パッチ層８４０の面積は、接地層１１０の面積に等しい。いくつかの実施形態においては、パッチ層８４０の外縁が、接地層１１０の頂面と平行な方向に、接地層１１０の外周から１ユニットセル８４５の幅半分までの距離分陥凹されている。
パッチ層８４０の厚さは、約１μｍから約１ｍｍの範囲である。パッチ層８４０の厚さが小さすぎると、パッチ層８４０が十分な電磁遮断特性をもたらさないことがある。パッチ層８４０の厚さが大きすぎると、ＥＭ遮断構造８００のサイズが大きくなり、機能を大して向上させることなく、材料の無駄と生産コストの増大となることがある。
各ユニットセル８４５は、そのユニットセル８４５を横断して延びる導電性トレース（本明細書では形状と称する）を有する。いくつかの実施形態においては、各ユニットセル８４５は、パッチ形状，ループ形状，ループスロット形状，またはその他の好適な形状から選択された形状を有する。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル８４５の形状の材料は、銅，アルミニウム，タングステン，またはその他の好適な導電材料などである。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル８４５の形状の材料は、接地層１１０、第１導体層１２０、および第２導体層１３０と同じ材料である。いくつかの実施形態においては、複数のユニットセル８４５の形状の材料は、接地層１１０、第１導体層１２０、および第２導体層１３０の少なくとも１つの材料とは異なる。
図９は、いくつかの実施形態に係るパッチ構造９１０を有するユニットセル９００である。いくつかの実施形態においては、このパッチ構造は、実質的に正方形の導電材料のパッチを含む。
いくつかの実施形態においては、ユニットセル９００は、正方形，矩形，六角形，またはその他の好適な形状である。距離「ｍ１」は、パッチ構造９１０の第１辺の長さである。寸法ｋ１，ｋ２，ｍ１，ｍ２，ｇ１，およびｇ２は、ユニットセル４００のものと実質的に同じユニットセル９００の測定寸法属性を表す。具体的な測定寸法は、例えば、ｋ１＝ｋ２＝２．８ｍｍ，ｍ１＝ｍ２＝２．６ｍｍ，およびｇ１＝ｇ２＝０．１ｍｍである。
図１０は、いくつかの実施形態に係るループ構造１０１０を有するユニットセル１０００である。このループ構造は、ユニットセル１０００の周に追従する導電材料のトレースを含む。寸法ｋ１，ｋ２，ｍ１，ｍ２，ｇ１，およびｇ２は、ユニットセル４００のものと実質的に同じユニットセル１０００の測定寸法属性を表す。具体的な測定寸法は、例えば、ｋ１＝ｋ２＝２．８ｍｍ，ｍ１＝ｍ２＝２．６ｍｍ，ｗ＝０．２ｍｍ，およびｇ１＝ｇ２＝０．１ｍｍである。
いくつかの実施形態においては、ユニットセル１０００は、正方形，矩形，六角形，またはその他の好適な形状である。距離「ｎ１」は、ループ構造１０１０の第１辺におけるループの内縁からループ構造１０１０の第２辺におけるループの内縁までの空隙部にわたって延びる。距離「ｎ２」は、ループ構造１０１０の第３辺におけるループの内縁から、ループ構造１０１０の第４辺におけるループの内縁までの空隙部を縦断し、距離ｎ１に垂直な方向に延びる。いくつかの実施形態においては、ｎ１とｎ２とは同じである。いくつかの実施形態においては、ｎ１とｎ２とは異なる。
図１１は、いくつかの実施形態に係るループスロット構造１１１０を有するユニットセル１１００である。いくつかの実施形態においては、このループスロット構造は、導電材料１１５０のパッチを囲繞する導電材料１１２５のループを含み、当該パッチと当該ループとの間には空隙部がある。いくつかの実施形態においては、ユニットセル１１００は、正方形，矩形，またはその他の好適な形状である。寸法ｋ１，ｋ２，ｗ，ｍ１，ｍ２，ｇ１，およびｇ２は、ユニットセル４００のものと実質的に同じ測定寸法属性を表す。具体的な測定寸法は、例えば、ｋ１＝ｋ２＝２．８ｍｍ，ｗ＝０．２ｍｍ，ｍ１＝ｍ２＝２．６ｍｍおよびｇ１＝ｇ２＝０．１ｍｍである。
図１２（ａ）は、いくつかの実施形態に係るＥＭ遮断構造１２００の斜視図である。ＥＭ遮断構造７００と比べて、ＥＭ遮断構造１２００は、パッチ層１２３０を含む。パッチ層１２３０は、複数のユニットセル１２３５を含む。パッチ層１２３０は、パッチ層８４０に類似している。複数のユニットセル１２３５を、ユニットセル９００，１０００および１１００から選択することが可能である。簡潔にするために、これらの素子の説明をここでは繰り返さない。導体層７２０の複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０は、これらのユニットセル７２５およびユニットセル７３０のそれぞれの隅部が、パッチ層１２３０の各ユニットセル１２３５の中央部と重なるように、ずれて重ねられている。この重なりを表す破線を図１２（ｂ）に示す。
図１２（ｂ）は、ＥＭ遮断構造１２００の平面図である。破線「Ａ」は、第１導体層７２０が第２導体層１２３０に重なる領域を示す。
図１３は、いくつかの実施形態に係るＥＭ遮断構造１３００の斜視図である。ＥＭ遮断構造１３００は、ＥＭ遮断構造７００に類似している。ユニットセル１３２５は、ユニットセル７２５に類似しており、ユニットセル１３３０は、ユニットセル７３０に類似している。簡潔にするために、これらのユニットセルの説明をここでは繰り返さない。ＥＭ遮断構造７００と比べて、ＥＭ遮断構造１３００は、ユニットセル１３２５またはユニットセル１３３０の代わりに、空隙１３３５を含む。いくつかの実施形態においては、２以上のユニットセル１３２０またはユニットセル１３３０が、空隙１３３５に置き換えられている。
図１４は、いくつかの実施形態に係るＥＭ遮断構造１４００の斜視図である。ＥＭ遮断構造１４００は、ＥＭ遮断構造７００に類似している。ユニットセル１３２５は、ユニットセル７２５に類似しており、ユニットセル１３３０は、ユニットセル７３０に類似している。簡潔にするために、これらのユニットセルの説明をここでは繰り返さない。ＥＭ遮断構造７００と比べて、ＥＭ遮断構造１４００は、ユニットセル１３２５またはユニットセル１３３０の代わりに、空隙１４３５を含む。いくつかの実施形態においては、２以上のユニットセル１３２５またはユニットセル１３３０が、空隙１４３５に置き換えられている。
図１５は、接地層１１０と第２導体層１３０との間にさらなる第３導体層１５２０がある、図１の例示的実施形態の斜視図である。
図１６（ａ）は、基板１６００の表面にアンテナ素子１６２５およびアンテナ素子１６３０を備えた図７の例示的実施形態の平面図である。いくつかの実施形態においては、アンテナ素子１６２５は、ユニットセル４００に類似したメアンダライン状の部分を含む。いくつかの実施形態においては、アンテナ素子１６３０は、ユニットセル４００に類似したメアンダライン状の部分を含む。いくつかの実施形態においては、アンテナ素子１６２５およびアンテナ素子１６３０は、同一の共振周波数を有し、他の実施形態においては、アンテナ素子１６２５およびアンテナ素子１６３０は、異なる共振周波数を有する。アンテナ素子１６２５およびアンテナ素子１６３０のいずれか、または両方の共振周波数は、例えば、５．２７ＧＨｚである。いくつかの実施形態においては、アンテナ素子１６２５は、５．２７ＧＨｚよりも高い共振周波数を有し、他の実施形態においては、アンテナ素子１６２５は、５．２７ＧＨｚよりも低い共振周波数を有する。いくつかの実施形態においては、基板１６００は、アンテナ素子１６２５またはアンテナ素子１６３０のいずれか一方を備える。いくつかの実施形態においては、基板１６００は、アンテナ素子１６２５およびアンテナ素子１６３０の両方を備える。基板１６００のいくつかの実施形態は、３以上のアンテナ素子を収容する。いくつかの実施形態においては、アンテナ素子１６２５および／またはアンテナ素子１６３０は、直線偏波されており、他の実施形態においては、アンテナ素子１６２５および／またはアンテナ素子１６３０は、円偏波されている。
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の切断面線Ｂ−Ｂ’における基板１６００の断面である。寸法ｈおよびｄは、ＥＭ遮断構造１００のものと実質的に同じ基板１６００の測定寸法属性を表す。具体的な測定寸法は、例えば、ｈ＝１．６８ｍｍおよびｄ＝０．３ｍｍである。
図１７は、少なくとも１実施形態に係る導体層１７２０の平面図である。導体層１７２０は、導体層７２０に類似している。導体層７２０と比べて、導体層１７２０は、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０が異なるパターンを有する。導体層１７２０は、４つの縦方向の列を含む。第１（最左）列において、３つのユニットセル７２５が、隣接するユニットセル７３０の縦方向上側に順次配置される。第２（最左列に隣接する）列は、４つのユニットセル７３０を含む。第３列は、３つの順次配置されたユニットセル７２５に隣接して、縦方向に配置された１つのユニットセル７３０を含む。第４列は、第２列と実質的に同様に順次配置された４つのユニットセル７３０を含む。いくつかの実施形態においては、導体層１７２０は、５以上または４未満の列を含む。当業者であれば、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０のパターンのさらなる変形例も、本説明の範囲内であることを認識するであろう。
図１８（ａ）は、少なくとも１実施形態に係る導体層１８２０の複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０のパターンの平面図である。導体層１８２０は、導体層７２０に類似している。導体層７２０と比べて、導体層１８２０は、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０が異なるパターンを有する。導体層１８２０は、縦方向に２列を備える。第１（最左）列においては、１つのユニットセル７３０が、隣接するユニットセル７２５の縦方向上側に連続して配置されている。第２（最左列に隣接する）列は、２つのユニットセル７３０を含む。いくつかの実施形態においては、導体層１８２０は、３以上または２未満の列を含む。当業者であれば、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０のパターンのさらなる変形例も、本説明の範囲内であることを認識するであろう。
図１８（ｂ）は、少なくとも１実施形態に係る導体層１８３０の複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０のパターンの平面図である。導体層１８３０は、導体層７２０に類似している。導体層７２０と比べて、導体層１８３０は、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０が異なるパターンを有する。導体層１８３０は、縦方向に３列を備える。第１（最左）列において、３つのユニットセル７２５が、縦方向に順次配置されている。第２（最左列に隣接する）列において、１つのユニットセル７２５が、２つのユニットセル７３０の間に隣接して配置されている。第３列は、３つの順次配置されたユニットセル７２５を含む。いくつかの実施形態においては、導体層１８３０は、４以上または３未満の列を備える。当業者であれば、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０のパターンのさらなる変形例も、本説明の範囲内であることを認識するであろう。
図１９（ａ）は、少なくとも１実施形態に係る導体層１９２０の平面図である。導体層１９２０は、導体層７２０に類似している。導体層７２０と比べて、導体層１９２０は、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０が異なるパターンを有する。導体層１９２０は、縦方向に３列を備える。第１（最左）列において、３つのユニットセル７２５が順次配置されている。第２（最左列に隣接する）列は、２つの連続したユニットセル７３０に隣接する縦方向に配置された１つのユニットセル７２５を含む。第３列は、３つの順次配置されたユニットセル７３０を含む。いくつかの実施形態においては、導体層１９２０は、４以上または３未満の列を備える。当業者であれば、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０のパターンのさらなる変形例も、本説明の範囲内であることを認識するであろう。
図１９（ｂ）は、少なくとも１実施形態に係る導体層１９３０の平面図である。導体層１９３０は、導体層７２０に類似している。導体層７２０と比べて、導体層１９３０は、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０が異なるパターンを有する。導体層１９３０は、縦方向に３列を備える。第１（最左）列において、１つのユニットセル７３０に隣接して、２つのユニットセル７２５が縦方向に順次配置されている。第２（最左列に隣接した）列は、第１列のユニットセル７２５およびユニットセル７３０と同一の構成を有する。第３列は、３つの順次配置されたユニットセル７３０を含む。いくつかの実施形態においては、導体層１９３０は、４以上または３未満の列を備える。当業者であれば、複数のユニットセル７２５および複数のユニットセル７３０のパターンのさらなる変形例も、本説明の範囲内であることを認識するであろう。
図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、第１導体層および第２導体層が複数のメアンダラインユニットセルで構成される、電磁遮断構造１００の例示的実施形態のＥＭ遮断特性のグラフである。グラフにおける実線曲線Ｓ１１ｘおよび破線曲線Ｓ１１ｙの重複の度合いは、信号異方性の度合いに関する。サフィックスのｘおよびｙは、入射する平面波の電界の方向を示す。従って、重複がより大きい区域は、信号異方性が少ないことを示す。誘電材料５０の比誘電率は４．７であり、誘電正接は０．０２であり、各導体層は、厚さ１８μｍの銅により製造されている。有限要素法によりシミュレーションを行った。平面波が＋ｚ方向、例えば第１導体層１２０に垂直な方向から入射すると仮定して、反射波を算出した。周期境界条件を用いてシミュレーションを実施した。図２０（ａ）は、周波数の関数としてのＥＭ遮断構造１００の反射強度のグラフ２０００であり、図２０（ｂ）は、周波数の関数としての電磁遮断構造１００の反射位相のグラフ２０００’である。グラフ２０００’において、Ｓ１１ｘ上の点ｍ１，ｍ２およびｍ３は、それぞれ９０度，０度，−９０度の反射位相に相当する。これらの結果から、電磁遮断構造１００のＥＭ遮断効果は、おおよそ２．８７ＧＨｚから３．０２ＧＨｚにおいて見られ、約１５０ＭＨｚのＥＭ遮断帯域幅（すなわち、２．８７ＧＨｚと３．０２ＧＨｚとの差）があることを示している。
図２１（ａ）および図２１（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２１００および２１００’は、複数のユニットセル１２５および１３５がユニットセル５００に類似したＥＭ遮断構造１００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２１００および２１００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図２２（ａ）および図２２（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２２００および２２００’は、複数のユニットセル１２５，１３５，および１５２５がユニットセル４００に類似したＥＭ遮断構造１５００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２２００および２２００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図２３（ａ）および図２３（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２３００および２３００’は、複数のユニットセル１２５および１５２５がユニットセル５００に類似し、複数のユニットセル１３５がユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造１５００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２３００および２３００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図２４（ａ）および図２４（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２４００および２４００’は、複数のユニットセル１２５および１５２５がユニットセル６００に類似し、複数のユニットセル１３５がユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造１５００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２４００および２４００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図２５（ａ）および図２５（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２５００および２５００’は、複数のユニットセル１２５および１５２５がユニットセル４００に類似し、複数のユニットセル１３５がユニットセル１０００に類似したＥＭ遮断構造１５００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２５００および２５００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図２６（ａ）および図２６（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２６００および２６００’は、複数のユニットセル１２５および１５２５がユニットセル４００に類似し、複数のユニットセル１３５がユニットセル１１００に類似したＥＭ遮断構造１５００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２６００および２６００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図２７（ａ）および図２７（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２７００および２７００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル４００に類似したＥＭ遮断構造７００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２７００および２７００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図２８（ａ）および図２８（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２８００および２８００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル５００に類似したＥＭ遮断構造７００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２８００および２８００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図２９（ａ）および図２９（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ２９００および２９００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル６００に類似したＥＭ遮断構造７００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ２９００および２９００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３０（ａ）および図３０（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３０００および３０００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル４００に類似したＥＭ遮断構造１７００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３０００および３０００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３１（ａ）および図３１（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３１００および３１００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル４００に類似し、層７２０が４つのユニットセル７２５および５つのユニットセル７３０を含む３×３層である、ＥＭ遮断構造７００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３１００およ３１００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３２（ａ）および図３２（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３２００および３２００’は、複数のユニットセル１３２５および１３３０がユニットセル４００に類似したＥＭ遮断構造１３００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３２００および３２００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３３（ａ）および図３３（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３３００および３３００’は、複数のユニットセル１３２５および１３３０がユニットセル４００に類似し、空隙１４３５がユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造１４００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３３００および３３００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３４（ａ）および図３４（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３４００および３４００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル４００に類似し、複数のユニットセル１２３５がユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造１２００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３４００および３４００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３５（ａ）および図３５（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３５００および３５００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル５００に類似し、複数のユニットセル１２３５がユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造１２００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３５００および３５００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３６（ａ）および図３６（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３６００および３６００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル６００に類似し、複数のユニットセル１２３５がユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造１２００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３６００および３６００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３７（ａ）および図３７（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３７００および３７００’は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル４００に類似し、複数のユニットセル１２３５がユニットセル１０００に類似したＥＭ遮断構造１２００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３７００および３７００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３８（ａ）および図３８（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ３８００および３８００’は、複数のユニットセル７２５および７３５が、図１８（ａ）の導体層１８２０に示すパターンと同様に配置されたユニットセル４００に類似し、パッチ層１２３０の複数のユニットセル１２３５が、図１８（ｂ）の導体層１８３０に示すパターンと同様に配置された複数のメアンダラインユニットセル４００であるＥＭ遮断構造１２００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３８００および３８００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図３９は、第１導体層７２０とパッチ層１２３０とのズレ％の関数として、中心周波数と等方性を示す帯域幅を表現したグラフである。中心周波数は、Ｓ１１ｙの強度の最小値とした。ズレ％は、ユニットセル１２３５等の複数のパッチセルに対して、ユニットセル７２５およびユニットセル７３０等の複数のユニットセルがずれている量によって決まり、複数のユニットセルの幅のパーセンテージとして表現される。グラフ３９００は、複数のユニットセル７２５および７３０がユニットセル４００に類似し、複数のユニットセル１２３５がユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造１２００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ３９００は、上記の有限要素法を用いて取得した。グラフ右側のｙ軸は、単位がメガヘルツ（ＭＨｚ）の観察された等方性の帯域の周波数を示す。このデータをさらに表１（以下）に数値的に表している。表１において、ＥＭ遮断効果は、約１１％のズレ（ズレ％欄における１１．４３）において顕著になりはじめるのが分かる。これは、１ユニットセルの対角線の距離の１２％から８８％のズレに対応している。したがって、ＥＭ遮断効果は、１２％から８８％のズレの間で観察される。
図４０（ａ）および図４０（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ４０００および４０００’は、複数のユニットセル１２５および１３５がユニットセル４００に類似し、複数のユニットセル８４５がユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造８００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ４０００および４０００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図４１（ａ）および図４１（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ４１００および４１００’は、複数のユニットセル１２５が、図１９（ａ）に類似した構成のユニットセル４００に類似し、ユニットセル４００に類似した複数のユニットセル１３５が、図１９（ｂ）と同様の構成であり、複数のユニットセル８４５が、２×２構成の複数のユニットセル９００に類似したＥＭ遮断構造８００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ４１００および４１００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
図４２（ａ）および図４２（ｂ）はそれぞれ、周波数に対する反射強度および周波数に対する反射位相のグラフである。グラフ４２００および４２００’は、複数のユニットセル１２５，１３５，および１５２５がユニットセル４００に類似したＥＭ遮断構造１５００と同様の構造を有するＥＭ遮断構造に基づいて取得した。グラフ４２００および４２００’は、上記の有限要素法を用いて取得した。
表２（以下）は、層１３０に対する層１２０および層１５２０の複数のユニットセルの重なりのずれである様々なズレパーセンテージ（「ズレ％」）を１ユニットセルの幅のパーセンテージ（％）として表現した図１５の例示的実施形態に対して実施した、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に用いたのと同じ有限要素法を用いたシミュレーションから取得されたデータを示している。
１００・・・ＥＭ遮断構造
１１０・・・接地層
１２０・・・第１導体層
１２５・・・ユニットセル
１３０・・・第２導体層
１３５・・・ユニットセル
１４０・・・第３導体層
４００・・・ユニットセル
４１０・・・メアンダライン構造
４１５・・・脚部
４２０、４３０・・・連結腕部
５００・・・ユニットセル
５１０・・・第１の渦巻線
５２０・・・第２の渦巻線
５３０・・・連結腕部
６００・・・ユニットセル
６１０・・・第１の渦巻線
６２０・・・第２の渦巻線
６３０・・・連結腕部
７００・・・ＥＭ遮断構造
７２０・・・導体層
７２５、７３０・・・ユニットセル
８００・・・ＥＭ遮断構造
８４０・・・パッチ層
８４５、９００・・・ユニットセル
９１０・・・パッチ構造
１０００・・・ユニットセル
１０１０・・・ループ構造
１１００・・・ユニットセル
１１１０・・・ループスロット構造
１１２５、１１５０・・・導電材料
１２００・・・ＥＭ遮断構造
１２３０・・・パッチ層
１２３５・・・ユニットセル
１３００・・・ＥＭ遮断構造
１３２０、１３２５、１３３０・・・ユニットセル
１３３５・・・空隙
１４００・・・ＥＭ遮断構造
１４３５・・・空隙
１５００・・・ＥＭ遮断構造
１５２０・・・第３導体層
１５２５・・・ユニットセル
１６００・・・基板
１６２５、１６３０・・・アンテナ素子
１７２０、１８２０、１８３０、１９２０、１９３０・・・導体層

Claims (14)

  1. 誘電体基板と、
    該誘電体基板内の少なくとも１つの導体層と、を備え、
    該少なくとも１つの導体層が、
    ４回対称性を持たない第１の種類の複数の第１のユニットセルと、
    該第１の種類の複数の第２のユニットセルと、を含み、
    該複数の第１のユニットセルおよび該複数の第２のユニットセルが、グリッドパターンに配置され、
    該複数の第１のユニットセルにおける各第１のユニットセルが、該複数の第２のユニットセルにおける各第２のユニットセルに対して、９０度をなすように配向された、
    電磁遮断構造。
  2. 請求項１に記載の電磁遮断構造であって、
    前記少なくとも１つの導体層が、
    第１導体層と、
    該第１導体層から前記誘電体基板の厚さ方向に離れている第２導体層と、を含み、
    該第１導体層が、前記複数の第１のユニットセルを含み、
    該第２導体層が、前記複数の第２のユニットセルを含む、
    電磁遮断構造。
  3. 請求項１に記載の電磁遮断構造であって、
    前記少なくとも１つの導体層が、第１導体層を含み、
    該第１導体層が、前記複数の第１のユニットセルおよび前記複数の第２のユニットセルの両方を含む、
    電磁遮断構造。
  4. 請求項１から３のいずれかに記載の電磁遮断構造であって、
    前記第１の種類の前記複数の第１および第２のユニットセルの各々が、メアンダライン構造、点対称状２重渦巻構造、または線対称状２重渦巻構造のいずれかである、
    電磁遮断構造。
  5. 請求項１から３のいずれかに記載の電磁遮断構造であって、
    ４回対称性を持つ第２の種類の複数の第３のユニットセルを有する第３導体層をさらに備え、
    該第３導体層の該複数の第３のユニットセルが、グリッドパターンに配置された、
    電磁遮断構造。
  6. 請求項５に記載の電磁遮断構造であって、
    前記第１導体層の前記グリッドパターンと前記第２導体層の前記グリッドパターンとが、前記第１導体層と前記第２導体層とが重なる領域において、前記第２導体層の１ユニットセルの対角線の長さの１２％から８８％の距離である、
    電磁遮断構造。
    電磁遮断構造。
  7. 請求項５または６に記載の電磁遮断構造であって、
    前記第２の種類の複数の第３のユニットセルの各々が、パッチ構造、ループ構造、またはループスロット構造のいずれかである、
    電磁遮断構造。
  8. 少なくとも１つの接地導体層と、
    少なくとも１つの導体層と、を備え、
    該少なくとも１つの導体層が、
    ４回対称性を持たない第１の種類の複数の第１のユニットセルと、
    該第１の種類の複数の第２のユニットセルと、
    を含み、
    該複数の第１のユニットセルおよび該複数の第２のユニットセルが、グリッドパターンに配置され、
    該複数の第１のユニットセルにおける各第１のユニットセルが、該複数の第２のユニットセルにおける各第２のユニットセルに対して、９０度をなすように配向された、誘電体基板。
  9. 請求項８に記載の誘電体基板であって、
    前記第１の種類の前記複数の第１および第２のユニットセルの各々が、メアンダライン構造、点対称状２重渦巻構造、または線対称状２重渦巻構造のいずれかである、
    誘電体基板。
  10. 請求項８または９に記載の誘電体基板であって、
    ４回対称性を持つ第２の種類の複数の第３のユニットセルを有する第３導体層をさらに備え、
    該第３導体層の該複数の第３のユニットセルが、グリッドパターンに配置された、
    誘電体基板。
  11. 請求項１０に記載の誘電体基板であって、
    前記少なくとも１つの導体層は、第１導体層を含み、
    前記第１導体層の前記グリッドパターンと前記第３導体層の前記グリッドパターンとが、前記第１導体層と前記第３導体層とが重なる領域において、前記第３導体層の１ユニットセルの対角線の長さの１２％から８８％の距離である、
    誘電体基板。
  12. 請求項１０または１１に記載の誘電体基板であって、
    前記第２の種類の複数の第３のユニットセルの各々が、パッチ構造、ループ構造、またはループスロット構造のいずれかである、
    誘電体基板。
  13. 請求項８から１２のいずれかに記載の誘電体基板であって、
    前記少なくとも１つの導体層の頂面上に形成されたアンテナ素子をさらに備えた、
    誘電体基板。
  14. 誘電材料の導電性トレースを含むユニットセルであって、
    該導電性トレースが
    第１の方向に曲折された、巻数が少なくとも１回の第１の渦巻線と、
    第１の方向に曲折された、巻数が少なくとも１回の第２の渦巻線と、
    該第１の渦巻線を該第２の渦巻線に連結する連結腕部と、
    を含む、ユニットセル。
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