JP6846371B2 - 電磁界バンドストップフィルタ - Google Patents

電磁界バンドストップフィルタ Download PDF

Info

Publication number
JP6846371B2
JP6846371B2 JP2018032270A JP2018032270A JP6846371B2 JP 6846371 B2 JP6846371 B2 JP 6846371B2 JP 2018032270 A JP2018032270 A JP 2018032270A JP 2018032270 A JP2018032270 A JP 2018032270A JP 6846371 B2 JP6846371 B2 JP 6846371B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonator
conductor
stop filter
ring
unit structures
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018032270A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019149632A (ja
Inventor
豪 伊丹
豪 伊丹
陽平 鳥海
陽平 鳥海
岡本 健
健 岡本
潤 加藤
潤 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2018032270A priority Critical patent/JP6846371B2/ja
Priority to PCT/JP2019/006605 priority patent/WO2019163910A1/ja
Priority to US16/971,728 priority patent/US11916274B2/en
Publication of JP2019149632A publication Critical patent/JP2019149632A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6846371B2 publication Critical patent/JP6846371B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/2005Electromagnetic photonic bandgaps [EPB], or photonic bandgaps [PBG]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203Strip line filters
    • H01P1/20327Electromagnetic interstage coupling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/526Electromagnetic shields
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

本発明の実施形態は、特定の周波数の電磁波を反射する電磁界バンドストップフィルタに関する。
情報通信機器の小型化・高機能化が進み、この情報通信機器と、無線LAN(Local Area Network)またはLTE(登録商標)(Long Term Evolution)等の無線回線とを使用した無線通信サービスが急速に普及している。例えば、スマートフォン、タブレット型端末、ノート型のパーソナルコンピュータ等のモバイル端末は公私を問わず必要不可欠な存在になってきている。
一方、パブリックスペース、公共施設、病院、オフィス、店舗などでは、Wi−Fi(登録商標)等の無線LANサービスが急速に広がり国内全体に浸透しつつある。
これに伴って、上記したモバイル端末を含む無線通信端末・機器からの電波の送受信が広域かつ頻繁に行われるようになり、周辺の他の電子機器・装置への影響が懸念されている。また、デバイスの高機能化によって内部回路の駆動周波数の高周波化が進んでおり、マイクロ波帯での放射ノイズの影響も懸念される。
さらに、近年のIoT(Internet of Things)の進展も相伴ってデバイスの数は急増し、従来は通信を行なわなかった機器も無線通信を行なうようになり、デバイスからの放射ノイズによる無線環境の劣化や通信障害が懸念されている。
また、電子機器から放射される微弱な電磁波から情報を盗み取る電磁的盗聴の脅威が従来から指摘されている。例えば、デスクトップPC(パーソナルコンピュータ)等に用いられるディスプレイなどからの漏えい電磁波を利用した画面盗視の脅威が懸念されてきた(例えば、非特許文献1参照。)。
このような脅威は、上記の電子機器と同様に機密情報・個人情報を取り扱う機会が増加しているモバイル端末も例外ではない。モバイル端末から発せられる漏洩電磁波の信号強度は固定端末に比べて微弱ではあるものの、モバイル端末はパブリックスペースにおいて頻繁に利用され、他人との距離が至近な状態で利用する機会が多い。このため、大人数が集まるような場所ではハッカーの特定が困難である。このため、モバイル端末においても電磁漏洩に関するセキュリティの脅威が懸念されている(例えば、非特許文献2参照。)。
したがって、(1)モバイル通信端末・機器が発する電波によるその他の周辺機器への影響、および(2)端末数の急増に起因する放射ノイズによる無線通信への影響および通信端末のセキュリティへの懸念、の二つの問題が存在し、電波環境・電磁環境を効率的かつ最適に制御する技術が切実に求められている(例えば、非特許文献3参照。)。
そこで、以上のような問題・脅威に対処するために、電波環境および電磁環境を適切に制御することが求められている。その解決手段として、アンテナ技術分野で用いられている、周波数選択板(FSS:Frequency Selective Surface)が注目されている。FSSは、所望の電磁界に応答し共振する導体と開口部分からなる構造を単位セルとして、複数の単位セルが二次元的に周期配列された電磁制御材料である。FSSは、単位セルの構造によって様々な周波数特性を持たせることができる材料である(例えば、非特許文献4参照。)。
FSSには、様々な周波数特性をもつ共振器構造がある。例えば、特定の周波数を反射させるバンドストップフィルタ(band-stop filter)特性に着目すると、導体部を共振構造としている。
このようなバンドストップフィルタ特性を有する共振器として、例えば、リング型共振器、ダイポールアレイ共振器、トライポール型共振器、十字型共振器、パッチ(patch)型共振器などがある。
これらの共振器は、いずれも特定の周波数帯を反射する特性を有し、その構造の一部(リングやダイポール等)が特定の長さ(入射電界の波長程度)と一致する特徴を持つ。また、共振器の配列の仕方によっても共振周波数がシフトするなど、FSSの周波数設計には考慮すべき構造パラメータが多く、他の特性との兼ね合いも考慮する必要もあることから、理論として複雑である(例えば、非特許文献5参照。)。
鈴木康直他、"電磁波による情報漏洩を防止する電磁波セキュリティ対策技術"NTT技術ジャーナル、p.11-15, 2008.8. 伊丹 豪他、"モバイル端末からの漏洩電磁波が持つAM復調後の周波数特性と画面再現の関係に関する検討"信学会総合大会,B-4-60. Mar. 2016. 中村武宏他、"10年後の将来無線アクセスの要求条件と技術課題"電子情報通信学会,p209-219,通信ソサエティマガジン No.19,[冬号],2011. 牧野 滋、"周波数選択板の基礎と応用"電子情報通信学会,p17-p24, A・2015-5,Apl. 2015. BEN A. MUNK, "Frequency Selective Surfaces Theory and Design" 2000. 伊丹 豪他、"3層FSSによる周波数可変バンドストップフィルタの検討"2017信学会総合大会,B-4-29. Sept. 2017.
特定の空間において、モバイル通信端末といった電子機器またはや無線LANなどで使用する電波のセキュリティ防護、電子機器が発する放射ノイズによる他の機器への影響、および電磁的情報漏洩を防止する目的でFSSを用いる場合、対象周波数帯の電磁波を特定の領域で遮断する必要がある。
電子機器や無線LANに使用される無線周波数帯、また、デバイスからの放射ノイズの周波数帯は、およそ300[MHz]から6[GHz]である。一例として、モバイル通信端末からは、周波数帯が700[MHz]以下のノイズが放射されていることが分かっており、例えば当該放射ノイズの周波数帯が300[MHz]の場合、その波長λは100[cm]と大きな値となる。
従来のFSSでは、共振器の構造と放射ノイズの波長λとをマッチングさせる必要があった。このため、周波数(波長λ)の値に応じて共振器のサイズが必然的に固定されてしまい、例えば100[cm]の波長λを反射しようとすると、ある程度の面積がないとFSSとして機能させることができなかった。
例えば放射ノイズの周波数帯が300[MHz]で、この放射ノイズの波長λが100[cm]であるとき、共振器を可能な限り小さくした場合でも一辺の長さがおよそ20[cm]以上の単位セル内に共振器を作る必要があり、FSSとして機能させるためには少なくとも数個以上の単位セルが並んでいる必要があるため、数平方メートル以上の広さがないとFSSとして機能させることができなかった。
モバイル通信端末などの電子機器または無線LANに使用される無線周波数帯からの放射ノイズの周波数帯はいずれも周波数帯は単一ではなく、特定のある空間内であっても電波環境・電磁環境は複雑である。
このため、どの周波数帯が問題となっているのかは調べてみないとわからなく、特定の周波数帯のみに作用するFSSでは十分に対応できないという問題があった。
また、一度作製してしまったFSSには共振周波数帯のチューニングの余地がなく、周波数が変わる度に、また一から作り直す必要があり、膨大な時間、コスト、労力を要する課題があった。
これまで検討してきたFSSの多層構造は、FSSに対して層間にキャパシタンス(電気容量)を付加するものであり、キャパシタンスの増加効果のみを利用していた。このため、共振周波数の低周波数化(動作周波数が同じ条件でのFSSの小型化)には限界があった。また、上記の従来構造では共振周波数は下げることができるが、下げ幅を大きくするほど帯域幅が広くなってしまい、急峻な動作特性を出すことができなかった。すなわち、共振周波数帯の中心周波数は変えられるが、遮断する必要のない周辺の周波数帯も遮断されてしまうおそれがある(例えば、非特許文献6参照。)。
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、所望の周波数特性を得ることができるようにした電磁界バンドストップフィルタを提供することにある。
上記目的を達成するために、この発明の一実施形態における電磁界バンドストップフィルタの第1の態様は、電磁界バンドストップフィルタが、既定の周波数の電磁波への反射特性を有する複数の単位構造を具備し、前記複数の単位構造の各々は、多角形の各辺に沿って互いに非接触で配置される複数の極部と、前記複数の極部に対して1対1で設けられ、それぞれが一端と他端と間に少なくとも1つの屈折部を有し、前記一端が前記極部に1対1で接合され、かつ前記他端が前記単位構造における前記極部からみた内側の一点で接合される複数の導体部とを備え、前記複数の単位構造の各々の極部同士を前記既定の周波数を反映する間隔で隣り合わせ、前記複数の単位構造を規則的に二次元配置し、前記複数の極部は、平板部分を有し、当該平板部分の長辺が前記多角形の各辺に沿って配置され、前記隣り合う極部の前記平板部分の少なくとも一部を所定の間隔を空けて覆うように配置されて、前記隣り合う極部が有する電気容量に対し並列に電気容量を付加する導体板をなす副共振器をさらに有するものである。
この発明の電磁界バンドストップフィルタの第の態様は、第の態様において、前記副共振器と前記極部との間隔は、前記複数の単位構造の配置間隔の1/10以下であるようにしたものである。
この発明の電磁界バンドストップフィルタの第の態様は、電磁界バンドストップフィルタが、既定の周波数の電磁波への反射特性を有する複数の単位構造を具備し、前記複数の単位構造の各々は、多角形の各辺に沿って互いに非接触で配置される複数の極部と、前記複数の極部に対して1対1で設けられ、それぞれが一端と他端との間に少なくとも1つの屈折部を有し、前記一端が前記極部に1対1で接合され、かつ前記他端が前記単位構造における前記極部からみた内側の一点で接合される複数の導体部とを備え、前記複数の単位構造の各々の極部同士を前記既定の周波数を反映する間隔で隣り合わせ、前記複数の単位構造を規則的に二次元配置し、前記導体部の屈折部は、一端と他端との間で輪郭を描く形状を有し、前記導体部の屈折部が描く輪郭の形状に対応するリング状の形状を有し、電流が流れたときの前記リング状の形状の少なくとも一部分における電流の方向と、前記導体部に電流が流れたときの当該導体部の屈折部の少なくとも一部分における電流の方向とが同じとなるように、前記リング状の形状の少なくとも一部分が前記導体部の前記屈折部の少なくとも一部分に平面的に重なるように配置される副共振器をさらに有するようにしたものである。
この発明の電磁界バンドストップフィルタの第の態様は、第の態様において、前記副共振器と前記導体部との間隔は、前記複数の単位構造の配置間隔の1/10以下であるようにしたものである。
この発明の電磁界バンドストップフィルタの第の態様は、第の態様において、前記導体部の短手方向の長さが前記極部の短辺より短いようにしたものである。
この発明の電磁界バンドストップフィルタの第の態様は、電磁界バンドストップフィルタが、既定の周波数の電磁波への反射特性を有する複数の単位構造を具備し、前記複数の単位構造の各々は、多角形の各辺に沿って互いに非接触で配置される複数の極部と、前記複数の極部に対して1対1で設けられ、それぞれが一端と他端との間に少なくとも1つの屈折部を有し、前記一端が前記極部に1対1で接合され、かつ前記他端が前記単位構造における前記極部からみた内側の一点で接合される複数の導体部とを備え、前記複数の単位構造の各々の極部同士を前記既定の周波数を反映する間隔で隣り合わせ、前記複数の単位構造を規則的に二次元配置し、前記複数の極部は、平板部分を有し、当該平板部分の長辺が前記多角形の各辺に沿って配置され、前記導体部の屈折部は、一端と他端との間で輪郭を描く形状を有し、前記隣り合う極部の前記平板部分の少なくとも一部を所定の間隔を空けて覆うように配置されて、前記隣り合う極部が有する電気容量に対し並列に電気容量を付加する導体板をなす第1の副共振器と、前記導体部の屈折部が描く輪郭の形状に対応するリング状の形状を有し、電流が流れたときの前記リング状の形状の少なくとも一部分における電流の方向と、前記導体部に電流が流れたときの当該導体部の屈折部の少なくとも一部分における電流の方向とが同じとなるように、前記リング状の形状の少なくとも一部分が前記導体部の前記屈折部の少なくとも一部分に平面的に重なるように配置される第2の副共振器とをさらに有するようにしたものである。
この発明の一実施形態における電磁界バンドストップフィルタの第1、第、第およびの態様によれば、共振器のインダクタンスを大きくすることができる。
この発明の一実施形態における電磁界バンドストップフィルタの第2の態様によれば、共振器のキャパシタンスを大きくすることができる。
この発明の一実施形態における電磁界バンドストップフィルタの第の態様によれば、共振器のインダクタンスおよびキャパシタンスを大きくすることができる。
すなわち、本発明によれば、電磁界バンドストップフィルタの所望の周波数特性を得ることが可能になる。
本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器の適用例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタのパッチ型副共振器の適用例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタのリング型副共振器の適用例を示す図。 エルサレムクロス型共振器の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器に流れる電流の方向とリング型副共振器に流れる電流の方向の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第1の適用例を示す図。 主共振器の極板部にパッチ型共振器を組み合わせないときの等価回路の一例を示す図。 主共振器の極板部にパッチ型共振器を組み合わせたときの等価回路の一例を示す図。 主共振器の極板部とパッチ型共振器との間に誘電体である基板を挟んだ構成の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第2の適用例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第3の適用例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第3の適用例における主共振器の極板部とパッチ型共振器の配置の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第4の適用例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第4の適用例の主共振器の導線部とリング型共振器の配置の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第5の適用例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第6の適用例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第6の適用例の主共振器の導線部とリング型共振器の配置の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第7の適用例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第7の適用例の主共振器の導線部とパッチ型共振器とリング型共振器の配置の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の第1の例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の第2の例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の第3の例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の第4の例を示す図。
以下、図面を参照しながら、この発明に係わる一実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器の適用例を示す図である。図2は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタのパッチ型副共振器の適用例を示す図である。図3は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタのリング型副共振器の適用例を示す図である。
本実施形態では、電磁界バンドストップフィルタの主共振器11として図1に示す構造を用い、電磁界バンドストップフィルタのパッチ(矩形導体版)型の副共振器(以下、パッチ型共振器21と称する)として図2に示す構造を用い、電磁界バンドストップフィルタのリング型の副共振器(以下、リング型共振器22と称する)として図3に示す構造を用いている。それぞれの構造については後述する。
本実施形態では、FSSは、単位構造A1(図1、図2、図3の点線で囲まれた部分で、単位セルとも称される)を二次元平面に規則的に配置して構成される。それぞれの単位構造A1は、導電性の幾何学的パターンを誘電体からなる基板上に形成してなる。
図4は、エルサレムクロス型共振器の一例を示す図である。共振器の小型化、周波数特性の可変性、および、より急峻な遮断特性をそれぞれ実現するために、本実施形態では、主共振器11は、バンドストップ構造の代表的な共振器である、図4に示したエルサレムクロス型共振器の単位構造A2における導体部を八の字型配線とした共振器である。
次に、主共振器11の構成について説明する。図1に示す主共振器11は、一端と他端との間に少なくとも1つの屈折部を有して分岐しない配線とした導線部(導体部)11aと、導線部11aに対して1対1で設けられて長方形状の導体である極板部(極部)11bとを有する。この屈折部は、一端と他端との間で輪郭を描く形状を有してもよい。
極板部11bの長辺および短辺の長さは、導線部11aの短手方向の長さに比べて十分に長い。
図1に示される単位構造A1は、多角形、ここでは正四角形様のパターンを有する。すなわち各単位構造A1は、4つの導線部11aと、平板部分を有して、この平板部分の長辺が多角形、ここでは正四角形の各辺に沿って配置される4つの極板部11bとを有し、同じ単位構造A1内で各導線部11aと各極板部11bが1対1で電気的に接続される。同じ単位構造A1内のそれぞれの極板部11bは交わることなく、互いに非接触で配置される。極板部11bの長辺部分のうち単位構造A1の内側の中点には導線部11aの一端が電気的に接続される。
各単位構造A1内の極板部11bは、この極板部11bを有する単位構造A1に隣接する他の単位構造A1の極板部11bにそれぞれ隣り合うように配置される。隣り合わせの間隔は、反射すべき周波数を反映する間隔に設定される。
実施形態では、単位構造に、既定の周波数としての200MHz帯域への反射特性を設定する。この帯域は、漏えいを防止すべき周波数帯域のうち最も低い帯域に該当する。もちろん、対象とする周波数は200MHz帯域に限定されるものではなく、環境などに応じて任意に決めることができる。
図1に示した例では、導線部11aの実効長をできるだけ延長して共振器のインダクタンスを高めるために、導線部11aの一端と他端との間は、上記のように、分岐しない八の字を描く形状をなす。図1に示した導線部11aの八の字の形状は一例であり、導線部11aの実効長を延長するために一端と他端との間の屈折部であれば特に限られない。
言い換えると、1つの導線部11aと1つの極板部11bとが接続されてなる同一の構造を有する4つの構造体において、各構造体の導線部11aの他端を共通接続点で接続した状態で、当該共通接続点を中心として放射状にかつ90°おきの等角度間隔で二次元的に配置した構造が上記の単位構造A1となる。
単位構造A1の形状は、いずれも中心に対して点対称である。つまり各単位構造A1において、それぞれの極板部11bの長さは同じで、極板部11b長辺の中央から当該単位構造A1の内側に向かって導線部11aが延伸される。この内側に向かった各導線部11aの他端は正四角形様の単位構造A1における極板部11bからみた内側の一点である中央で接続される。すなわち各単位構造A1の導線部11aは、単位構造A1の正四角形の垂心と各極板部11bとをそれぞれ結ぶ八の字形状に沿って形成される導電部材である。主共振器11、パッチ型共振器21、リング型共振器22は、FSSの単位構造A1内の導体で構成される。
次に、主共振器11の動作原理について説明する。主共振器11では、導線部11aが有するインダクタンスLと、極板部11bが有するキャパシタンスCとが直列に配列されている。主共振器11は、この主共振器11に流れる電流が共振時に大きくなり、電子の働きにより主共振器11への入射電磁波と逆方向の電界が発生することで当該入射電磁波を遮断するバンドストップフィルタとして作用する。
小型化されていない通常のFSSでは、動作原理は定性的に上記のように回路表現で説明されるが、厳密には周期構造に関するフロケ理論に従う。しかし、単位構造が有するインダクタンスとキャパシタンスとをそれぞれ大きくし、共振時に対応する波長を単位構造の寸法に比べて十分大きくすることで、共振原理を単位構造の集中定数回路をもとに設計することが可能となる。
次に、主共振器11の特徴を説明する。
主共振器11の導線部11aの特徴として、幅、例えば外径が可能な限り短くなるように設計されている。
図5は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器に流れる電流の方向とリング型副共振器に流れる電流の方向の一例を示す図である。
図5に示した例では、導線部11aの一端と他端との間を上記の八の字を描く形状としたことで、方向B1に沿って入射する入射電磁波によって誘起されて方向B1に直交する方向B2に沿う電界により導線部11aを流れる電流の方向B3と、後述のリング型共振器22に流れる電流の方向B4とが、導線部11aの電流経路の一部分とリング型共振器22の電流経路の一部分とが平面的に重なる部分で同じになるように設計されている。
図5に示すように、導線部11aに八の字形状を用いることで、八の字形状を用いない場合と比較して実効長を延ばすことができ、これにより共振器のインダクタンスを高めることができる。また、導線部11aの幅を極板部11bの長辺および短辺に比べて十分に短くすることで、共振器のインダクタンスを高めることができる。
また、極板部11bの特徴として、共振器のキャパシタンスを高めるために、長辺の長さができるだけ長くなるように設計されている。また、寄生インダクタンス成分を減らすために、極板部11bの短辺は導線部11aの短手方向の長さに比べて十分に長くなるように設計されている。また、共振器のキャパシタンスを高めるために、異なる単位構造A1間で隣り合う極板部11b同士の間隔はできるだけ狭くする。
また、図1に例示した、同じ構造を有する2つの主共振器11を用意し、これらを非接触で、平面視で向きをそろえて重ねて配置する構成(副共振器は用いない)でも、共振器のインダクタンスを大きくすることができる。なお、この構成には、各主共振器11を、間隔を空けずに接触させて重ねる構成、および、各主共振器11の配置位置をずらす、つまり、平板方向に沿って変位させる構成は含まない。
上記のように2つの主共振器11を重ねたときの、互いの間隔は、単位構造間の中心同士の間隔である配置間隔の10分の1以下であることが望ましい。これは、共振器の共振波長は、配置間隔と同程度であり、上記の重ねたときの間隔が十分に共振波長を下回るようにするためである。
また、上記のように、2つの主共振器11を平面視で向きをそろえて重ねて配置する構成に限らず、同じ構造を有する3つ以上の主共振器11を用意し、これらを非接触で、平面視で向きをそろえて重ねて配置する構成でも、共振器のインダクタンスを大きくすることができる。
次に、副共振器の特徴を説明する。副共振器は、上記のパッチ型共振器21とリング型共振器22に区分される。
パッチ型共振器21は、平板状をなし、主共振器11の、異なる単位構造A1間で隣り合う極板部11b同士の間の距離よりも長い短辺を有し、極板部11bの長辺以下の長さであって単位構造A1の多角形の各辺に沿って配置される長辺を有する導体板である。
パッチ型共振器21は、共振器のキャパシタンスを高めるために、主共振器11における異なる単位構造A1間で隣り合う極板部11bの間を跨いで、これらの極板部11bの平板部分の少なくとも一部分を所定の間隔を空けて覆い、パッチ型共振器21の少なくとも一部分と極板部11bの少なくとも一部分とが平面的に重なるように配置される。パッチ型共振器21の高さ(平板方向に垂直な長さ)は、単位構造A1における中心同士の間隔である配置間隔に比べて十分に短い。パッチ型共振器21は、上記の隣り合う極板部11b同士を電気的に結合させ、極板部11b同士が有する電気容量に対して並列に電気容量を付加する。
また、リング型共振器22は、導線部11aの屈折部が描く輪郭の形状に対応するリング状の形状を有する。そして、共振器のインダクタンスを高めるために、リング型共振器22は、当該リング型共振器22のリング状の形状の少なくとも一部分が主共振器11の導線部11aの屈折部の少なくとも一部分、例えば八の字を描く形状の外周部分の少なくとも一部分と平面的に重なるように配置される。リング型共振器22の高さは、上記の配置間隔に比べて十分に短い。リング型共振器22に流れる電流と主共振器11の導線部11aの八の字構造に流れる電流の向きを一致させることにより、磁気効果(磁気結合効果)をもたらす。
(第1の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第1の適用例について説明する。図6は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第1の適用例を示す図である。
図6に示すように、第1の適用例では、図1に示した主共振器11の極板部11bと図2に示したパッチ型共振器21とを組み合わせて電磁界バンドストップフィルタを構成する。
図6に示した例では、異なる単位構造A1で隣り合う極板部11bの平板部分の少なくとも一部分が、パッチ型共振器21の平板部分の少なくとも一部分との間で面を共有するように、つまり、パッチ型共振器21と上記の隣り合う極板部11bとが重ねて2層になるように配置される。
上記のようにパッチ型共振器21と極板部11bとを重ねたときの、パッチ型共振器21と極板部11bとの間隔は、単位構造間の中心同士の間隔である配置間隔の10分の1以下であることが望ましい。これは、共振器の共振波長は、配置間隔と同程度であり、上記の重ねたときの間隔が十分に共振波長を下回るようにするためである。
図7は、主共振器の極板部にパッチ型共振器を組み合わせないときの等価回路の一例を示す図である。図8は、主共振器の極板部にパッチ型共振器を組み合わせたときの等価回路の一例を示す図である。
主共振器11の極板部11bにパッチ型共振器21を組み合わせないときは、単位構造は、図7に示すようにインダクタンスLとキャパシタンスCからなる直列回路として等価的に扱うことができる。
また、主共振器11の極板部11bにパッチ型共振器21を組み合わせたときは、単位構造は、図8に示すように、主共振器11の極板部11bが有するキャパシタンスCに対して並列にキャパシタンスC’を付加することができ、付加しない場合と比較して共振器の共振周波数を下げることができる。すなわち、共振周波数が同じ条件における共振器を小型化することができる。
図9は、主共振器の極板部とパッチ型共振器との間に誘電体である基板を挟んだ構成の一例を示す図である。この図9に示した構成は、図6に示した範囲A11で示す箇所の構成に関する。
また、上記のように極板部11bとパッチ型共振器21とを組み合わせる際に、図9に示すように、層間、つまり極板部11bとパッチ型共振器21との間に誘電体である基板31を挟むことで、上記の付加するキャパシタンスの値を大きくすることができるため、誘電体である基板を挟まないときと比較して、上記の共振周波数を、さらに下げることができる。つまり、共振器をさらに小型化できる。
また、2つのパッチ型共振器21を主共振器11の極板部11bを挟むようにそれぞれ配置した計3層になるように組み合わせることで、上記の付加されるキャパシタンスを上記の2層の場合と比べて大きくすることができ、上記の共振周波数をより下げることができる。
さらに、この3層の構成において、1つ目のパッチ型共振器21と極板部11bとの間、および、2つ目のパッチ型共振器21と極板部11bとの間に誘電体である基板をそれぞれ挟むことで、上記の付加されるキャパシタンスの値をさらに大きくすることができるため、3層の構成において誘電体を挟まないときと比較して、上記の共振周波数を、さらに下げることができる。
(第2の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第2の適用例について説明する。図10は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第2の適用例を示す図である。
図10に示すように、第2の適用例では、第1の適用例で説明したパッチ型共振器21の長辺の長さL1、短辺の長さL2、または、パッチ型共振器21と極板部11bとの間の距離d1を変更することで、共振器のキャパシタンスの大きさが変化するため、共振器の共振周波数も変化する。パッチ型共振器21と極板部11bとの組み合わせが上記の2層の場合でも3層の場合でも同様である。
すなわち、共振周波数を副共振器であるパッチ型共振器21の寸法、または、パッチ型共振器21と極板部11bとの間の距離d1によって選択することが可能となる。
また、副共振器であるパッチ型共振器21の層は主共振器11の極板部11bとは別の層に配置されるため、共振器の使用前の段階では、これらを別々に持ち運ぶことができる。すなわち、種々のサイズのパッチ型共振器21を用意して、パッチ型共振器21の寸法、上記の距離d1を適切に選択することで、付加されるキャパシタンスの大きさを変えて共振周波数帯を選択することができる。
(第3の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第3の適用例について説明する。図11は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第3の適用例を示す図である。図12は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第3の適用例の主共振器の極板部とパッチ型共振器の配置の一例を示す図である。この図12に示した構成は、図11に示した範囲A12で示す箇所の構成に関する。
第3の適用例では、第1の適用例で説明したパッチ型共振器21が共振器にキャパシタンスを付加する状態を保った状態、つまり図12に示すように、極板部11bとパッチ型共振器21との間で平面上に重なる範囲eがある状態で、図11に示すように、パッチ型共振器21の配置位置を、極板部11bの長手の平板方向B5、または短手の平板方向B6に沿って変位させたとき、主共振器11の極板部11bとパッチ型共振器21とで形成されるキャパシタンスが変化するため、共振器の共振周波数が変化する。パッチ型共振器21と極板部11bとの組み合わせが上記の2層である場合でも3層である場合も同様である。
このように、第3の適用例では、極板部11bに対するパッチ型共振器21の配置位置を変更するだけで、主共振器11を変更する必要なしに共振器の共振周波数をフレキシブルに変更することができる。
(第4の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第4の適用例について説明する。図13は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第4の適用例を示す図である。図14は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第4の適用例の主共振器の導線部とリング型共振器の配置の一例を示す図である。
図13に示すように、第4の適用例では、図1に示した主共振器11の導線部11aと図3に示したリング型共振器を組み合わせて電磁界バンドストップフィルタを構成する。
図14に示した例では、リング型共振器22は、導線部11aの屈折部が描く輪郭の形状に対応するリング状の形状を有し、共振器のインダクタンスを高めるために、このリング型共振器22のリング状の形状の少なくとも一部分が主共振器11の導線部11aの八の字を描く形状の外周部分の少なくとも一部分と平面的に重なるように配置される。
上記のようにリング型共振器22と導線部11aとを重ねたときの、リング型共振器22と導線部11aとの間隔は、単位構造間の中心同士の間隔である配置間隔の10分の1以下であることが望ましい。これは、共振器の共振波長は、配置間隔と同程度であり、上記の重ねたときの間隔が十分に共振波長を下回るようにするためである。
また、第4の適用例における極板部11bの短辺の長さに対し、リング型共振器22の短手方向の長さは20%以下の長さであることが望ましい。例えば、極板部11bの短辺の長さが1[mm]であるとき、リング型共振器22の短手方向の長さは0.2[mm]以下であることが望ましい。これは、極板部11bの寸法が同じ条件のもとでは、リング型共振器22の短手方向の長さが短いほど、共振器のインダクタンスを容易に大きくすることができるからである。つまり、単位構造の寸法は同じ条件のもとで、共振器のインダクタンスを容易に大きくすることができる。
そして、主共振器11の導線部11aとリング型共振器22とが重なる部分における、主共振器11の導線部11aに流れる電流の方向B7と、リング型共振器22に流れる電流の方向B8とを一致させることにより、上記の、主共振器11の導線部11aとリング型共振器22とが重なる部分における主共振器11の導線部11aから発生する磁界の方向B9と、リング型共振器22から発生する磁界の方向B10とを一致させることができるので、主共振器11の八の字形状の導線部11aに磁気効果を付加することができる。これにより、共振器の実効的なインダクタンスを大きくすることができ共振周波数を下げることができる。
言い換えると、上記のようにリング型共振器22の一部分に流れる電流の方向と主共振器11の導線部11aの一部分に流れる電流の方向とが同じになるため、リング型共振器22を設けないときと比較して、上記の電流により発生する磁界がリング型共振器22に流れる電流だけ大きくなることから、レンツの法則に従う逆方向の磁界と、この磁界に伴う逆電流が大きくなり、主共振器11に流れる位相遅れが大きくなるため、共振器の実効的なインダクタンスを大きくすることができる。
また、2つのリング型共振器22を主共振器11の導線部11aを挟むようにそれぞれ配置した計3層になるように組み合わせることで、上記の付加される実効的なインダクタンスを上記の2層の場合と比べて大きくすることができ、上記の共振周波数をより下げることができる。
リング型共振器22では、導線部11aに対する上下層にそれぞれ2層以上のリング型共振器22をそれぞれ重ねていくことができるため、この重ねる層を増やすことでより実効的なインダクタンスをさらに大きくでき、共振周波数をさらに下げることもできる。
また、本実施形態では、FSSは集中定数モデルで設計できるため、遮断特性のQファクタ(帯域幅)はインダクタンスとキャパシタンスの比の関数として記述できる。すなわち、インダクタンスをL、キャパシタンスをC、抵抗をRとしたとき、Qファクタ(Q)は、以下の式(1)により求められるため、インダクタンスLを大きくすることでQファクタが大きくなり、共振器のより急峻な周波数特性が得られる。
Q=1/R√(L/C) …式(1)
(第5の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第5の適用例について説明する。図15は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第5の適用例を示す図である。
図15に示すように、第5の適用例では、第4の適用例で説明したリング型共振器22のリングの長辺の長さL11、短辺の長さL12、または、リング型共振器22と導線部11aとの間の距離d2を変更することで、リング型共振器22と導線部11aとが重なる部分に発生する逆方向(方向B11)の磁界による、主共振器11に流れる逆電流の大きさが変化し、実効的なインダクタンスの大きさが変化するため、共振器の共振周波数を変化させることができる。
また、副共振器であるリング型共振器22の層は主共振器11の導線部11aとは別の層に配置されるため、共振器の使用前の段階では、これらを別々に持ち運ぶことができる。すなわち、種々のサイズのリング型共振器22を用意して、リング型共振器22の寸法、上記の距離d2を適切に選択することで、実効的なインダクタンスの大きさを変更して共振周波数帯を選択することができる。
(第6の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第6の適用例について説明する。図16は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第6の適用例を示す図である。図17は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第6の適用例の主共振器の導線部とリング型共振器の配置の一例を示す図である。
第6の適用例では、第4の適用例で説明したリング型共振器22の少なくとも一部分を、主共振器11の導線部11aの八の字を描く形状の外周部分と平面的に重なる状態を保った状態で、平面内で、図17に示すように、リング型共振器22の配置位置を、リング型共振器22と導線部11aとが重なる範囲fを残した状態で、導線部11aの長手の平板方向B5、または短手の平板方向B6を矩形導体リングの長辺方向・短辺方向に変位させたとき、主共振器11の八の字型の導線部11aに誘起される逆電流の量が変化し、実効的なインダクタンスの大きさが変化し、共振器の共振周波数が変化する。
また、リング型共振器22の配置位置を、リング型共振器22と導線部11aとが重なる範囲fを残した状態で、導線部11aの長手の平板方向B5、または短手の平板方向B6を矩形導体リングの長辺方向・短辺方向に変位させるときの変位量は、単位構造間の中心同士の間隔である配置間隔の10分の1以下であることが望ましい。これは、共振器の共振波長は、配置間隔と同程度であり、上記の変位量が十分に共振波長を下回るようにするためである。
このように第6の適用例では、導線部11aに対するリング型共振器22の重ね合わせ方を変更するだけで、主共振器11を変更する必要なしに共振器の共振周波数をフレキシブルに変更することができる。
(第7の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第7の適用例について説明する。図18は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第7の適用例を示す図である。図19は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第7の適用例の主共振器の導線部とパッチ型共振器とリング型共振器の配置の一例を示す図である。
図18、19に示すように、第7の適用例では、図1に示した主共振器11と図2に示したパッチ型共振器21と図3に示したリング型共振器22を組み合わせて電磁界バンドストップフィルタを構成する。
この構成は、第1の適用例で説明した構成と第4の適用例で説明した構成をあわせもつものであるので、共振器のインダクタンスとキャパシタンスの双方を大きくすることができ、第1および第4の適用例と比較して、共振器の共振周波数をさらに下げることができる。
また、第1の適用例で説明したように、2つのパッチ型共振器21を主共振器11の極板部11bを挟むようにそれぞれ配置した計3層になるように組み合わせ、第4の適用例で説明したように、2つのリング型共振器22を主共振器11の導線部11aを挟むようにそれぞれ配置した計3層になるように組み合わせることで、上記の2層の場合と比べてインダクタンスとキャパシタンスがさらに大きくなり、共振周波数をさらに下げることができる。
(第8の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第8の適用例について説明する。この適用例は、第2の適用例で説明した構成と第5の適用例で説明した構成をあわせもつものであり、パッチ型共振器21の各辺の長さ、パッチ型共振器21と極板部11bとの間の距離d1、リング型共振器22のリングの各辺の長さ、リング型共振器22と導線部11aとの間の距離d2を変えることで、共振器のキャパシタンス、実効的なインダクタンスの大きさが変化するため、共振器の共振周波数を変化させることができる。
また、パッチ型共振器21は主共振器11の極板部11bとは別の層に配置され、リング型共振器22は主共振器11の導線部11aとは別の層に配置されるため、共振器の使用前の段階では、これらを別々に持ち運ぶことができる。すなわち、種々のサイズのパッチ型共振器21、リング型共振器22をそれぞれ用意することで、パッチ型共振器21の寸法、リング型共振器22の寸法、上記の距離d1、d2を適切に選択することで、共振器のキャパシタンス、実効的なインダクタンスの大きさを変更して共振器の共振周波数帯を選択することができる。
(第9の適用例)
次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの主共振器と副共振器の組み合わせの第9の適用例について説明する。この適用例は、第8の適用例で説明したように、パッチ型共振器21の各辺の長さ、パッチ型共振器21と極板部11bとの間の距離d1、リング型共振器22のリングの各辺の長さ、リング型共振器22と導線部11aとの間の距離d2を変更することで、共振器のキャパシタンス、実効的なインダクタンスの大きさが変化するため、第4の適用例と異なり、キャパシタンスも変化させることができるため、共振時の中心周波数を変えずにQファクタを変化させることが可能である。 次に、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の例について説明する。
図20は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の第1の例を示す図である。図21は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の第2の例を示す図である。図22は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の第3の例を示す図である。図23は、本発明の一実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタの共振周波数[GHz]−透過特性S21[dB]の第4の例を示す図である。
図20に示した特性は、主共振器11に副共振器を組み合わせないときの特性であり、共振周波数は3.0[GHz]である。
図21に示した特性は、主共振器11にパッチ型共振器21を組み合わせたときの特性であり、共振周波数は2.0[GHz]である。
図22に示した特性は、主共振器11にリング型共振器22を組み合わせたときの特性であり、共振周波数は2.85[GHz]である。
図23に示した特性は、主共振器11にパッチ型共振器21およびリング型共振器22を組み合わせたときの特性であり、共振周波数は1.95[GHz]である。
このように、主共振器11に副共振器を組み合わせることで、共振周波数を低周波帯域にシフトさせることができることがわかる。
また、主共振器11にパッチ型共振器21を組み合わせたとき、および、主共振器11にリング型共振器22を組み合わせたときと比較して、主共振器11にパッチ型共振器21およびリング型共振器22を組み合わせたときは、共振周波数を低周波帯域にシフトさせることができることがわかる。
(本発明の各実施形態によって生じる効果)
以上の、本発明の一実施形態により、従来技術と比較して、ある周波数帯で使用する電磁界バンドストップフィルタを、より小型化することができる。よって、無線通信に用いられる周波数よりも低い周波数帯(例えば700[MHz]以下)の電磁的情報漏洩に対応する電磁界バンドストップフィルタを、限られた空間内に十分な数で配列することが可能になり、所望の周波数特性を発揮できるようになる。
また、実施形態に係る電磁界バンドストップフィルタを用いることで、対象とする周波数(波長)に対して十分に小さい構造とすることができる。よって、限られた空間に有限個の共振器の配列で構成された電磁界バンドストップフィルタの配列数をより増やすことができるので、周波数特性の精度の向上が見込める。同様に、狭い空間においても所望の周波数特性を有する電磁界バンドストップフィルタを十分な数で配列することができる。
また、電磁界バンドストップフィルタの共振周波数を集中定数的に設計することができるので、アンテナ設計技術に精通していない者でも、所望の特性を持つ電磁界バンドストップフィルタを容易に設計することが可能になる。これにより開発の障壁を下げることができる。
また、無線環境の整備が進み、基地局の数が増えることで一つあたりの基地局用のアンテナまたはこの反射板の所要スペースの効率化が問題となっているが、なかでも反射板の占める所要スペースの割合は比較的大きい。このような環境に実施形態の電磁界バンドストップフィルタを適用することで、基地局で用いられる反射板(FSSの場合)を十分に小さくすることができ、これまで配置が困難であった場所にも基地局を配置できるようになる。
本発明の各実施形態では、主共振器11のパターンに対して副共振器の複数種類のパターンを用意することで、一定周波数範囲内(例えば最大2−3[GHz]程度)であれば、主共振器11のサイズを変えずに共振周波数をコントロールすることができる。よって、それぞれの場合(副共振器の種類、配列パターン、副共振器と主共振器との重ね合わせ方など)に応じた共振周波数帯を予め把握することができるので、詳細なアンテナ設計技術に精通していない技術者がFSSの動作特性の中心周波数と帯域幅を容易に設定できるようになる。
すなわち、放射ノイズや無線干渉による故障・誤動作、通信障害などの対応を行なう現場作業者が、現場で電波強度を測定して、この状態を把握したときに、この状態に合わせたノイズフィルタを、現場で作製し、上記の対応を即時に行なうことが可能となる。よって、従来の現場調査から故障対応までのタイムラグを解消し、故障対応のための、周波数帯ごとの対策品の用意にかかるコストを大幅に削減することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、こ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。
11…主共振器、11a…導線部、11b…極板部、21…パッチ型共振器、22…リング型共振器、31…基板。

Claims (6)

  1. 既定の周波数の電磁波への反射特性を有する複数の単位構造を具備し、
    前記複数の単位構造の各々は、
    多角形の各辺に沿って互いに非接触で配置される複数の極部と、
    前記複数の極部に対して1対1で設けられ、それぞれが一端と他端と間に少なくとも1つの屈折部を有し、前記一端が前記極部に1対1で接合され、かつ前記他端が前記単位構造における前記極部からみた内側の一点で接合される複数の導体部と
    を備え、
    前記複数の単位構造の各々の極部同士を前記既定の周波数を反映する間隔で隣り合わせ、前記複数の単位構造を規則的に二次元配置
    前記複数の極部は、平板部分を有し、当該平板部分の長辺が前記多角形の各辺に沿って配置され、
    前記隣り合う極部の前記平板部分の少なくとも一部を所定の間隔を空けて覆うように配置されて、前記隣り合う極部が有する電気容量に対し並列に電気容量を付加する導体板をなす副共振器をさらに備える、
    電磁界バンドストップフィルタ。
  2. 前記副共振器と前記極部との間隔は、前記複数の単位構造の配置間隔の1/10以下である、
    請求項に記載の電磁界バンドストップフィルタ。
  3. 既定の周波数の電磁波への反射特性を有する複数の単位構造を具備し、
    前記複数の単位構造の各々は、
    多角形の各辺に沿って互いに非接触で配置される複数の極部と、
    前記複数の極部に対して1対1で設けられ、それぞれが一端と他端との間に少なくとも1つの屈折部を有し、前記一端が前記極部に1対1で接合され、かつ前記他端が前記単位構造における前記極部からみた内側の一点で接合される複数の導体部と
    を備え、
    前記複数の単位構造の各々の極部同士を前記既定の周波数を反映する間隔で隣り合わせ、前記複数の単位構造を規則的に二次元配置し、
    前記導体部の屈折部は、一端と他端との間で輪郭を描く形状を有し、
    前記導体部の屈折部が描く輪郭の形状に対応するリング状の形状を有し、電流が流れたときの前記リング状の形状の少なくとも一部分における電流の方向と、前記導体部に電流が流れたときの当該導体部の屈折部の少なくとも一部分における電流の方向とが同じとなるように、前記リング状の形状の少なくとも一部分が前記導体部の前記屈折部の少なくとも一部分に平面的に重なるように配置される副共振器をさらに備える、
    磁界バンドストップフィルタ。
  4. 前記副共振器と前記導体部との間隔は、前記複数の単位構造の配置間隔の1/10以下である、
    請求項に記載の電磁界バンドストップフィルタ。
  5. 前記導体部の短手方向の長さが前記極部の短辺より短い、
    請求項に記載の電磁界バンドストップフィルタ。
  6. 既定の周波数の電磁波への反射特性を有する複数の単位構造を具備し、
    前記複数の単位構造の各々は、
    多角形の各辺に沿って互いに非接触で配置される複数の極部と、
    前記複数の極部に対して1対1で設けられ、それぞれが一端と他端との間に少なくとも1つの屈折部を有し、前記一端が前記極部に1対1で接合され、かつ前記他端が前記単位構造における前記極部からみた内側の一点で接合される複数の導体部と
    を備え、
    前記複数の単位構造の各々の極部同士を前記既定の周波数を反映する間隔で隣り合わせ、前記複数の単位構造を規則的に二次元配置し、
    前記複数の極部は、平板部分を有し、当該平板部分の長辺が前記多角形の各辺に沿って配置され、
    前記導体部の屈折部は、一端と他端との間で輪郭を描く形状を有し、
    前記隣り合う極部の前記平板部分の少なくとも一部を所定の間隔を空けて覆うように配置されて、前記隣り合う極部が有する電気容量に対し並列に電気容量を付加する導体板をなす第1の副共振器と、
    前記導体部の屈折部が描く輪郭の形状に対応するリング状の形状を有し、電流が流れたときの前記リング状の形状の少なくとも一部分における電流の方向と、前記導体部に電流が流れたときの当該導体部の屈折部の少なくとも一部分における電流の方向とが同じとなるように、前記リング状の形状の少なくとも一部分が前記導体部の前記屈折部の少なくとも一部分に平面的に重なるように配置される第2の副共振器と
    をさらに備える、
    磁界バンドストップフィルタ。
JP2018032270A 2018-02-26 2018-02-26 電磁界バンドストップフィルタ Active JP6846371B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018032270A JP6846371B2 (ja) 2018-02-26 2018-02-26 電磁界バンドストップフィルタ
PCT/JP2019/006605 WO2019163910A1 (ja) 2018-02-26 2019-02-21 電磁界バンドストップフィルタ
US16/971,728 US11916274B2 (en) 2018-02-26 2019-02-21 Electromagnetic field band-stop filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018032270A JP6846371B2 (ja) 2018-02-26 2018-02-26 電磁界バンドストップフィルタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019149632A JP2019149632A (ja) 2019-09-05
JP6846371B2 true JP6846371B2 (ja) 2021-03-24

Family

ID=67688368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018032270A Active JP6846371B2 (ja) 2018-02-26 2018-02-26 電磁界バンドストップフィルタ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11916274B2 (ja)
JP (1) JP6846371B2 (ja)
WO (1) WO2019163910A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024004518A1 (ja) * 2022-06-30 2024-01-04 富士フイルム株式会社 透明導電膜および調光装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8836439B2 (en) * 2007-10-12 2014-09-16 Los Alamos National Security Llc Dynamic frequency tuning of electric and magnetic metamaterial response
JP5135178B2 (ja) * 2008-11-25 2013-01-30 株式会社東芝 アンテナ装置および無線通信装置
TWI455404B (zh) * 2010-11-02 2014-10-01 Ind Tech Res Inst 調節電磁波穿透響應的結構與調節電磁波輻射特性的天線結構

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019163910A1 (ja) 2019-08-29
US20200395646A1 (en) 2020-12-17
JP2019149632A (ja) 2019-09-05
US11916274B2 (en) 2024-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7129899B2 (en) Antenna
JP4309902B2 (ja) 共振回路、フィルタ回路及びアンテナ装置
TWI449257B (zh) 寬頻和緊實多頻超穎材料結構以及天線
CN105009365B (zh) 天线装置及其设计方法
CN102130377A (zh) 同轴馈电的三频介质谐振天线
Ghaderi et al. Multi‐polarisation electromagnetic energy harvesting with high efficiency
Peng et al. A novel compact dual-band antenna array with high isolations realized using the neutralization technique
Bemani et al. Dual-band N-way series power divider using CRLH-TL metamaterials with application in feeding dual-band linear broadside array antenna with reduced beam squinting
Zhang et al. A frequency reconfigurable antenna for multiband mobile handset applications
CN105745839A (zh) 阻抗转换比设定方法、阻抗转换电路以及通信终端装置
JP6846371B2 (ja) 電磁界バンドストップフィルタ
Zou et al. A dual‐band eight‐antenna multi‐input multi‐output array for 5G metal‐framed smartphones
Khan et al. A 2× 1 multiband MIMO antenna system consisting of miniaturized patch elements
JP2018174449A (ja) 電磁界バンドストップフィルタ
Zheng et al. Design of perfect electrical conductor wall‐loaded 2.45 GHz high‐efficiency rectenna
JP6782205B2 (ja) 電磁界バンドストップフィルタ
Doken et al. An active frequency selective surface design having four different switchable frequency characteristics
Raslan Metamaterial antennas for cognitive radio applications
WO2021009893A1 (ja) 周波数選択板
Kumar et al. Tri-band band-stop frequency selective surface using tortuous jerusalem cross with angularly stable response
Chen et al. Mode control in air gap dielectric resonant antennas for applications in IEEE 802.11 ac wireless local area network base station antennas
Mohanty et al. Reconfigurable miniaturized UWB multiple‐input‐multiple‐output antenna system design and study using characteristics mode analysis
Rafiqul et al. Dual band antenna design using stacked series array for Ka-band application
Rousstia et al. 60-GHz wideband branchline coupler and patch antenna with dielectric rod for full-duplex gigabit wireless communication
Karahan et al. Design of a PIN Diode-Based Reconfigurable Frequency Selective Surface

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210301

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6846371

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150