JPWO2013105168A1

JPWO2013105168A1 - インタフェース装置

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Publication number: JPWO2013105168A1
Application number: JP2013553103A
Authority: JP
Inventors: 小林　直樹; 小林　　直樹; 塚越　常雄; 常雄塚越; 康一郎中瀬; 福田　浩司; 浩司福田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2015-05-11
Also published as: US20150008994A1; WO2013105168A1

Abstract

電磁波を伝搬するシート状の電磁波伝達媒体に電磁波を供給するインタフェース装置であって、使用用途や設置位置を限定することなく、漏洩電磁波を抑えた高効率な給電を可能とする電磁波インタフェース装置を提供することを課題とする。本発明のインタフェース装置（２００）は、第１導電体面と、第１導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される第２導電体面と、第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に電磁波を供給する電磁波供給部（２３０）と、第１導電体面に設けられる第１構造体であって、狭間領域に電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において電磁波供給部より供給される電磁波を反射する第１構造体（２４０）と、第２導電体面に設けられる第２構造体であって、狭間領域に電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において電磁波供給部より供給される電磁波を反射する第２構造体（２５０）と、を具備する。

Description

本発明はインタフェース装置に関し、特にメッシュシート状の導電体層とシート状の導電体層とに挟まれる領域に電磁波を進行させて通信を行う通信シートに電磁波を供給するインタフェース装置に関する。

近年、メッシュシート状の導電体層（メッシュ導電体層）とシート状の導電体層（シート導電体層）とに挟まれる領域を伝送路として電磁波を進行させ、メッシュ導電体層より漏れ出した浸出領域の電磁波と結合させることで通信を可能とさせる電磁波伝達媒体の開発が進められている（例えば特許文献１）。上記電磁波伝達媒体（以下、通信シートと称す）のメッシュ電導体層より漏れ出した電磁波であるエバネッセント波と結合させて通信を行う通信方式は、サーフェイス通信と呼ばれている。

上記通信シートに電磁波を供給するインタフェース装置についても様々な開発がすすめられている。例えば、特許文献２には、通信シート上方よりメッシュ導電体層を介して電磁波を供給するインタフェース装置が開示されている。当該インタフェース装置は、載置型であるため、通信シートの場所を選ばずに任意の位置から給電できるという利点を有している。また、このような載置型のインタフェース装置であって漏洩電磁波を低減することにより給電効率を向上させたインタフェース装置が特許文献３に開示されている。

ここで、特許文献３に記載のインタフェース装置では、漏洩電磁波を低減することで給電効率の向上を図っているものの、当該給電方式で通信シート全体に十分な電磁波を供給するためにはインタフェース装置を大型化する必要がある。載置型のインタフェース装置を大型化することは、通信シートにおける受信装置側の利用面積を狭めることになり好ましくない。

そこで、通信シートの側面から電磁波を供給するインタフェース装置の開発が進められている。特許文献４には、通信シートを構成するメッシュ導電体層とシート導電体層にそれぞれ対向する２つの電極を用いて通信シート端辺を上下から挟みこみ、通信シート側面から電磁波を供給するクリップ型のインタフェース装置が開示されている。当該インタフェース装置によれば、特許文献２のインタフェース装置と比較して高効率に給電を行うことが可能となる。

また、特許文献５には、特許文献４と同様のクリップ型インタフェース装置であって、漏洩電磁波を低減可能とする構成とすることで更に高効率に給電を行うことができるインタフェース装置が開示されている。

国際公開第２００７／０３２０４９号特開２００７―８２１７８号公報国際公開第２０１１／０５２３６１号特開２０１０―１６５９２号公報特開２０１１―９８０１号公報

実際の通信シートでは、メッシュ導電体層及びシート導電体層を絶縁状態とするために一定の厚みを有する保護層で覆われている。ここで、特許文献４のクリップ型インタフェース装置を用いて通信シート側面より給電すると、保護層内部を伝って電磁波が外部に放射され、漏洩電磁波となるという問題が存在していた。

また、特許文献５のクリップ型インタフェース装置においても、通信シートとインタフェース装置の位置ずれが生じた場合に保護層をパスとして漏洩電磁波が放射されてしまうという課題を有していた。当該電磁波の漏洩を防止するためには、通信シートとインタフェース装置の厳密な固定が必要となるため、使用用途が限られることに加えて、インタフェースの接続位置もおのずと限定されてしまうという問題が残存していた。

本発明は、上記課題を鑑み、使用用途や設置位置を限定することなく、漏洩電磁波を抑えた高効率な電磁波の供給を可能とするインタフェース装置を提供することを目的とする。

本発明のインタフェース装置は、電磁波を伝搬するシート状の電磁波伝達媒体に電磁波を供給するインタフェース装置であって、第１導電体面と、前記第１導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される第２導電体面と、前記第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に電磁波を供給する電磁波供給部と、前記第１導電体面に設けられる第１構造体であって、前記狭間領域に前記電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において前記電磁波供給部より供給される電磁波を反射する第１構造体と、前記第２導電体面に設けられる第２構造体であって、前記狭間領域に前記電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において前記電磁波供給部より供給される電磁波を反射する第２構造体と、を具備する。

本発明によれば、使用用途や設置位置を限定することなく、漏洩電磁波を抑えた高効率な電磁波の供給を可能とするインタフェース装置を提供することが可能となる。

実施の形態１に係るサーフェイス通信システムの構成を示す図である。実施の形態１に係る電磁波伝達媒体（通信シート）の断面図である。実施の形態１に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態のインタフェース装置の側面図である。実施の形態２に係るインタフェース装置の側面図である。実施の形態２に係るインタフェース装置の平面図である。実施の形態２に係るインタフェース装置の変形例の側面図である。実施の形態２に係るインタフェース装置の変形例の平面図である。実施の形態２に係るインタフェース装置の変形例の側面図である。実施の形態２に係るインタフェース装置の変形例の平面図である。実施の形態３に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態のインタフェース装置の側面図である。実施の形態３に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態のインタフェース装置の平面図である。実施の形態３に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態の変形例のインタフェース装置の側面図である。実施の形態３に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態の変形例のインタフェース装置の平面図である。実施の形態３に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態の変形例のインタフェース装置の側面図である。実施の形態３に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態の変形例のインタフェース装置の平面図である。実施の形態４に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態のインタフェース装置の側面図である。実施の形態４に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態のインタフェース装置の平面図である。実施の形態４に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態の変形例のインタフェース装置の側面図である。実施の形態４に係る電磁波伝達媒体が挿入された状態の変形例のインタフェース装置の平面図である。実施の形態５に係るインタフェース装置の第２導電体面の断面図である。実施の形態５に係るインタフェース装置の第２導電体面の底面図である。本発明のインタフェース装置の第１導電体面の断面図である。本発明のインタフェース装置の第１導電体面の平面図である。

本発明の実施の形態について以下に図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態１に係るサーフェイス通信システム１０００の構成を示す図である。サーフェイス通信システム１０００は、電磁波を伝搬するシート状の電磁波伝達媒体１００と、電磁波伝達媒体１００に電磁波を供給するインタフェース装置２００と、前記電磁波伝達媒体１００表面より漏れ出した電磁波と結合することで信号を受信する受信装置３００と、を含んで構成される。ここで、電磁波伝達媒体１００は、インタフェース装置２００より供給された電磁波をシート面に沿った方向に伝搬させる通信シートであり、電磁波伝搬シート、電磁波伝送シート、などと呼ばれることがある。

図２は、電磁波伝達媒体１００の断面図を示している。電磁波伝達媒体１００は、第１保護層１１０、導電体プレーン層１２０、電磁波伝播層１３０、メッシュ層１４０、第２保護層１５０、が積層されて構成される。

ここで、電磁波伝播層１３０が、インタフェース装置２００より供給される電磁波が進行する層であり、具体的にはシート状の誘電体基板１３１で構成される。ここで、「シート状」とは、布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状等、面としての広がりを持ち、厚さが薄いものを意味する。

導電体プレーン層１２０は、シート状のシート導電体１２１であり、誘電体基板１３１の一面に形成される。

メッシュ層１４０は、メッシュ状のメッシュ導電体１４１であり、誘電体基板１３１の一面であって、シート導電体１２１に対向する一面に形成される。ここで、「メッシュ状」とは、電磁波伝播層１３０内を進行する電磁波の波長より小さい開口が周期的に設けられていることを意味する。

第１保護層１１０は、シート状のシート絶縁体１１１であり、導電体プレーン層１２０であるシート導電体１２１を外部と非導通とするために形成される。

第２保護層１５０は、シート状のシート絶縁体１５１であり、メッシュ層１４０であるメッシュ導電体１４１を外部と非導通とするために形成される。シート絶縁体１１１及びシート絶縁体１５１の媒質としては、特定の誘電率、磁性率を有し、直流電流を通さない媒質である。

次にインタフェース装置２００の構成について詳しく説明する。図３は、インタフェース装置２００に電磁波伝達媒体１００の辺端部が挿入されて保持されている状態を示す側面図である。インタフェース装置２００は、第１電極２１０と、第２電極２２０と、電磁波供給部２３０と、第１電磁波抑制構造体２４０と、第２電磁波抑制構造体２５０と、を備える。図３からもわかるように、インタフェース装置２００は、内部に挿入される電磁波伝達媒体１００を上下から挟みこむように保持するクリップ型の形状を有している。

第１電極２１０は、導電体で構成され、電磁波供給部２３０に接続されている。第１電極２１０は、平坦な導電体面を有しており、当該導電体面が自装置２００に挿入される電磁波伝達媒体１００の表面の一部を覆うように構成されている。以下の説明では第１電極２１０に設けられる当該導電体面のことを第１導電体面と称する。

第２電極２２０は、導電体で構成され、電磁波供給部２３０に接続されている。第２電極２２０は、平坦な導電体面を有しており、当該導電体面が自装置２００に挿入される電磁波伝達媒体１００の底面の一部を覆うように構成されている。以下の説明では第２電極２２０に設けられる当該導電体面のことを第２導電体面と称する。ここで、第１導電体面と第２導電体面は、略平行で対向する状態となるようにそれぞれ第１電極２１０及び第２電極２２０に設けられている。

電磁波供給部２３０は、第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に電磁波を供給する。具体的には、電磁波供給部２３０は、第１電極２１０又は第２電極２２０のいずれか片方を第１電圧端子に接続して第１の電圧を印加し、他方をグランド端子に接続して接地する。もしくは、第１電極２１０、第２電極２２０のいずれもグランド端子に接続してもよい。

電磁波供給部２３０は、具体的には電源ケーブルであり、芯線である第１電圧端子を第１電極２１０に接続して第１電圧を印加し、グランド端子である編組線を第２電極２２０に接続して接地する。電磁波供給部２３０によって供給される電磁波は、自装置２００内部に挿入される電磁波伝達媒体１００の側面より供給されて電磁波伝播層１３０を進行することで受信装置３００との通信に利用される。ここで、当該通信用の電磁波の周波数帯域としては例えば９００ＭＨｚ帯域とすることができる。

第１電磁波抑制構造体２４０は、第１電極２１０の第１導電体面に設けられる構造体であり、電磁波伝達媒体１００の辺端部が第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に挿入されている状態において、電磁波供給部２３０より供給される電磁波を反射する。

具体的には、第１電磁波抑制構造体２４０は、第１電極２１０の第１導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される矩形プレート状のパッチ導電体２４１と、当該パッチ導電体２４１と第１導電体面とを接続する第１導電体ポスト２４２と、を備えるＥＢＧ（Electromagnetic Band-Gap）構造体である。ここで「パッチ」とは、小片、もしくは断片と言う意味であり、板状のマイクロストリップアンテナが「パッチアンテナ」とよばれているように、電磁波工学の分野では上述の意味で一般的に使用される用語である。

図３の破線矢印で模式的に示すように、電磁波供給部２３０より供給される電磁波のうち、電磁波伝達媒体１００の第２保護層１５０に沿ってインタフェース装置２００の外部領域に漏洩していこうとする電磁波は、第１電磁波抑制構造体２４０によって抑制される。すなわち、第１電磁波抑制構造体２４０は、第１電極２１０の第１導電体面と電磁波伝達媒体１００のメッシュ導電体１４１の間に位置する第２保護層１５０に沿って外部方向へ進行する電磁波を、電磁波供給部２３０側に反射し、又は、メッシュ層１４０を通って電磁波伝播層１３０に送りこむように反射する。

このように、第１電磁波抑制構造体２４０によって電磁波の外部漏洩を抑制するためには、パッチ導電体２４１とメッシュ導電体１４１の間の領域が伝送線路として極めて高い若しくは極めて低い特性インピーダンスを有するように設計されることが好ましい。具体的には、第１電磁波抑制構造体２４０を電磁波供給部２３０より供給される電磁波の周波数帯域近辺で共振する構造とすることにより実現することができる。

第２電磁波抑制構造体２５０は、第２電極２２０の第２導電体面に設けられる構造体であり、電磁波伝達媒体１００の辺端部が第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に挿入されている状態において、電磁波供給部２３０より供給される電磁波を反射する。

具体的には、第２電磁波抑制構造体２５０は、第２電極２２０の第２導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される板状のパッチ導電体２５１と、当該パッチ導電体２５１と第２導電体面とを接続する第２導電体ポスト２５２と、を備えるＥＢＧ構造体である。

図３の破線矢印で模式的に示すように、電磁波供給部２３０より供給される電磁波のうち、電磁波伝達媒体１００の第１保護層１１０に沿ってインタフェース装置２００の外部領域に漏洩していこうとする電磁波は、第２電磁波抑制構造体２５０によって抑制される。すなわち、第２電磁波抑制構造体２５０は、第２電極２２０の第２導電体面と電磁波伝達媒体１００のシート導電体１２１の間に位置する第１保護層１１０に沿って外部方向へ進行する電磁波を、電磁波供給部２３０側に反射する。

第２電磁波抑制構造体２５０も第１電磁波抑制構造体２４０と同様、パッチ導電体２５１とシート導電体１２１の間の領域が伝送線路として極めて高い若しくは極めて低い特性インピーダンスを有するように設計されることが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態１の電磁波インタフェース装置は、第１導電体面と、前記第１導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される第２導電体面と、を有し、前記第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域にシート状の電磁波伝達媒体が挿入される構成をとる。電磁波インタフェース装置は、前記第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に電磁波を供給する電磁波供給部を有することで、上記電磁波伝達媒体内部に電磁を進行させる。前記第１導電体面には第１構造体が設けられ、当該第１構造体は、前記狭間領域に前記電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において前記電磁波供給部より供給される電磁波を反射する。また、前記第２導電体面には第２構造体が設けられ、当該第２構造体は、前記狭間領域に前記電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において前記電磁波供給部より供給される電磁波を反射する。

電磁波を伝搬するシート状の電磁波伝達媒体に電磁波を供給するインタフェース装置をこのように構成することで、インタフェース装置と電磁波伝達媒体との隙間から漏洩する電磁波を抑制することができ、給電効率を向上させることができる。

なお、上記説明では、第１電磁波抑制構造体２４０及び第２電磁波抑制構造体２５０を構成するパッチ導電体の形状が矩形である場合について説明したがこれに限るものではない。例えば任意の多角形や円等の滑らかな境界を含む形状としても良い。また、切り欠きや開口を有する導電体で構成しても良い。

また、上記説明では、第１電磁波抑制構造体２４０及び第２電磁波抑制構造体２５０は、それぞれパッチ導電体と導電体ポストを有するマッシュルーム型ＥＢＧ構造である場合について説明したがこれに限定されるものではない。外部領域に漏洩する方向で進行する電磁波を反射する構造体であれば良く、その他のＥＢＧ構造を採用することも可能である。

（実施の形態２）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１で既に説明した部分については発明の明確化のために一部説明を省略する。

図４Ａは、本実施の形態２に係るインタフェース装置４００の側面図を示している。図４Ｂは、本実施の形態２に係るインタフェース装置４００の平面図を示している。インタフェース装置４００において、第１電極４１０の第１導電体面には、５列×５行の２５個の第１電磁波抑制構造体２４０が周期的に２次元配列されている。

周期配列された各々の第１電磁波抑制構造体２４０は実施の形態１と同様マッシュルーム型ＥＢＧ構造である。互いに隣接するパッチ導電体は接触しないよう、所定の間隔で周期的に第１電磁波抑制構造体２４０が第１導電体面に配置されている。

第１電磁波抑制構造体２４０において、隣接するパッチ導電体２４１間の容量結合と、隣接するパッチ導電体２４１と導電体ポスト２４２、さらには基準導電体である第１電極４１０の第１導電体面を流れるループ電流に起因する誘導結合が支配的となった場合、並列共振回路が直列に連結された等価回路として表せる。更に、導電体ポスト２４２による誘導結合と、パッチ導電体２４１と電磁波伝達媒体１００のメッシュ層１４０との誘導結合が支配的となった場合、直列共振回路が並列に連結された等価回路として表せる。並列共振回路が直列に連結された等価回路は特定の周波数で極めて高い特性インピーダンスを有し、直列共振回路が並列に連結された等価回路は特定の周波数で極めて低い特性インピーダンスを有する。従って、第１電磁波抑制構造体２４０を複数配置することで、上記構造に起因する共振が生じた場合、漏洩電磁波の大半は、電磁波供給部２３０側へ反射されるか、メッシュ層１４０を通り抜けて電磁波伝播層１３０に潜り込むように反射される。第２電磁波抑制構造体２５０についても同様である。

このように、本実施の形態２に係るインタフェース装置において、第１電極の第１導電体面には、複数の第１電磁波抑制構造体が周期配列され、第２電極の第２導電体面には、複数の第２電磁波抑制構造体が周期配列される。このように電磁波抑制構造体が繰り返し配置される構成とすることで、漏洩電磁波を更に抑制することができ、給電効率を向上させることが可能となる。

なお、上記説明では、各電極において縦横の両方向に同数の５重の電磁波抑制構造体が設けられる構成について説明したが、これに限るものではない。例えば一方向に１重、他方向に３重と言うように、方向によって多重度が異なっていても良い。一般に多重度を上げる方が漏洩電磁波の抑制効果が高まるため、複数の多重度で電磁波抑制構造体が設けられることが好ましい。

また、各電極に配置される複数の電磁波抑制構造体は、同一の物理的形状である必要はなく、上記共振周波数が漏洩電磁波を抑制したい周波数帯域の近辺となるように設計すれば異なる物理的形状をとることができる。

また、図５Ａ，図５Ｂに示すように複数の電磁波抑制構造体２４０が設けられる第１電極４１０から、電磁波供給部２３０近辺の電磁波抑制構造体２４０が取り除かれて、整合調整部４６０が設けられていても良い。

すなわち、第１導電体面である第１電極４１０において、第１の境界線の内側である前記電磁波供給部２３０側の領域には複数の電磁波抑制構造体２４０は周期配列されず、第１の境界線の外側の領域には複数の電磁波抑制構造体２４０が周期配列されていることを特徴とする。当該第１の境界線の内側である前記電磁波供給部側の領域を整合設計用の領域として整合調整部４６０とする。

当該整合調整部４６０を整合設計用領域として使用することができ、より効率良く給電することが可能となる。第１電極２４０において電磁波抑制構造体２４０が周期配列される領域と周期配列されない領域を区切る第１の境界線は、整合設計を行う関係で適宜決定することができる。

例えば、図５Ａ、図５Ｂに示すインタフェース装置４００では、一列の電磁波抑制構造体（ＥＢＧ）が第１電極４１０より取り除かれることで整合調整部４６０を形成している。このように、整合調整部４６０が、一列のＥＢＧの有限個に相当する場合、該当する切り抜き部分の一次元的な共振現象を利用した整合設計が可能となる。

一方、図６Ａ，図６Ｂに示すように、行列状のＥＢＧを第１電極４１０より取り除くことで整合設計用領域としての整合調整部４６０を設けても良い。整合調整部４６０が、行列状のＥＢＧに相当する場合、該当する切り抜き部分を空洞共振器と見立てた２次元的な共振現象を利用した整合設計が可能となる。当該空洞共振器の共振モードを励起させる整合設計用領域を設けることでインタフェース装置４００の長さを短くとることが可能となり、電磁波伝達媒体１００の利用面積をより確保することができる。

ここで、整合調整部４６０の形成方法としては、第１電極４１０より電磁波抑制構造体２４０を取り除くことで設けられることに限定されるものではない。すなわち、第２導電体面である第２電極４２０において、第２の境界線の内側である前記電磁波供給部２３０側の領域には複数の電磁波抑制構造体２５０は周期配列されず、第２の境界線の外側の領域には複数の電磁波抑制構造体２５０が周期配列される構成としても良い。当該第２の境界線の内側である前記電磁波供給部側の領域を整合設計用の領域として整合調整部４６０とすることも可能である。

（実施の形態３）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態３について説明する。なお、実施の形態１、２で既に説明した部分については発明の明確化のために一部説明を省略する。

図７Ａ、図７Ｂは、本実施の形態３に係るインタフェース装置５００の側面図及び平面図を示している。インタフェース装置５００において、電磁波供給部２３０を構成する芯線２３１が第１電極５１０の第１導電体面と第２電極５２０の第２導電体面との間に突き出す形で配置されている。以下の説明では当該突き出した芯線部分を第３電極５６０と呼ぶことがある。

第３電極５６０は、誘電体５７０で保護されている。すなわち、第１導電体面と第２導電体面との間であって電磁波供給部２３０から所定の距離まで誘電体５７０が詰められている。尚、誘電体５７０は空気であってもよい。誘電体５７０の一面であって、自装置５００に挿入される電磁波伝達媒体１００と接する面は垂直となっており接触面での整合が取れている。電磁波伝達媒体１００は、第１導電体面と第２導電体面との間であって誘電体５７０の垂直面に接触するまで挿入される構成となっている。なお、誘電体５７０の側面部分から電磁波が漏洩しないように、当該両側面部分は導電体でシールドされている。

第１電極５１０と第２電極５２０は、共に電磁波供給部２３０の編組線に接続されることで接地されている。従って、第１電極５１０と第２電極５２０はシールド電極として機能する。

第１電極５１０の第１導電体面には、５列×５行の２５個の第１電磁波抑制構造体２４０が周期的に２次元配列されている。誘電体５７０の垂直面まで電磁波伝達媒体１００が挿入された状態において、当該電磁波伝達媒体１００の表面に複数の第１電磁波抑制構造体２４０が接する状態となっており、電磁波伝達媒体１００の表面を伝って漏洩しようとする電磁波が反射される。

第２電極５２０の第２導電体面にも、第１電極５１０の第１導電体面と同様、５列×５行の２５個の第２電磁波抑制構造体２５０が周期的に２次元配列されている。

以上のように、本実施の形態に係るインタフェース装置は、第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に配置される第３電極を更に具備する。そして電磁波供給部は、当該第３電極に第１の交流電圧を印加し、前記第１導電体面及び第２導電体面を接地することで前記挟間領域に電磁波を供給する。当該構成とすることで、内部電極となる第３電極を別途設け、第１電極と第２電極をシールド電極として機能させるため、漏洩電磁波を更に抑制することができる。

また、第１導電体面と第２導電体面に挟まれる狭間領域において少なくとも第３電極の周りに誘電体が敷き詰められ、当該誘電体の側面が導電体でシールドされる。当該誘電体と挿入される電磁波伝達媒体との接触面は整合が取れており、上記誘電体の両側面に配置されたシールド導電体も挿入された状態の電磁波伝達媒体と整合が取れる形で接触しているため、当該接合部分からの漏洩電磁波を抑えることができる。

なお、芯線２３１を整合設計用素子としてそのまま使用することも可能であるし、別途整合設計された導電体を第３電極として芯線２３１に接続する構成であっても良い。また、誘電体５７０内部を整合設計用領域として使用することも可能である。

例えば、誘電体５７０を空洞共振器と見立てた場合、共振モードの電磁界分布として、背面のシールド導電体５８１と、誘電体５７０の両側面に配置されたシールド導電体５８２及びシールド導電体５８３に沿う形で磁界が周回する分布がある。そこで、図８Ａ、図８Ｂに示すように芯線２３１に接続された導電体５６０に導体ポスト５６１を接続し底面の導電体とショートさせることで当該導電体５６０と導電体ポスト５６１と底面導電体とで囲まれる領域に磁場を発生させることができる。このように、整合設計用素子をショート端とし、上記共振モードの磁界の向きに磁界を発生しやすくすることで、整合設計を容易にすることが可能となる。

また、上記説明では、誘電体５７０はブロック型の誘電体であり、当該ブロック内に第３電極５６０が配置される構成について説明したがこれに限るものではない。例えば図９Ａ、図９Ｂに示すように、凹型の誘電体ブロックを垂直面である底面が挿入される電磁波伝達媒体１００と接触するように配置し、当該切り欠き部分に第３電極を配置しても良い。当該構成とすることで整合設計領域が確保されて製造が容易となる。

（実施の形態４）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態４について説明する。なお、実施の形態１〜３で既に説明した部分については発明の明確化のために一部説明を省略する。

図１０Ａ、図１０Ｂは、本実施の形態４に係るインタフェース装置６００の側面図及び平面図を示している。インタフェース装置６００において、第１電極６１０の第１導電体面は第１電磁波抑制構造体２４０に加えて第３電磁波抑制構造体６７０を有することを特徴とする。第１電磁波抑制構造体２４０の機能は実施の形態１〜３と同様であるため、第３電磁波抑制構造体６７０について詳しく説明する。

第３電磁波抑制構造体６７０は、第１電磁波抑制構造体２４０と同じくパッチ導電体６７１と導電体ポスト６７２で構成されるＥＢＧ構造である。導電体ポスト６７２は、導電体ポスト２４２より長くとられ、パッチ導電体６７１は第２電極２２０の第２導電体面近くに位置する。

当該第３電磁波抑制構造体６７０は、電磁波供給部２３０より第１導電体面と第２導電体面との間の狭間領域に供給される電磁波が側面方向から漏洩することを防ぐために設けられる電磁波抑制構造体である。

第３電磁波抑制構造体６７０は、第３電極５６０の両側に配置される。図１０Ａ、図１０Ｂでは、第３電極５６０の左右それぞれに２重の第３電磁波抑制構造体６７０が挿入される電磁波伝達媒体１００の位置近くまで並列に配置されている。

当該並列に配置された第３電磁波抑制構造体６７０は、基準導電体である第１電極６１０を流れるループ電流に起因する誘導結合が支配的となった場合、並列共振回路が直列に連結された等価回路として表せる。更に、導電体ポスト６７２による誘導結合と、パッチ導電体６７１と第２電極６２０の第２導電体面との誘導結合が支配的となった場合、直列共振回路が並列に連結された等価回路として表せる。並列共振回路が直列に連結された等価回路は特定の周波数で極めて高い特性インピーダンスを有し、直列共振回路が並列に連結された等価回路は特定の周波数で極めて低い特性インピーダンスを有する。ここで、通信用に用いられる周波数（例えば９００ＭＨｚ帯）において極めて高い又は低い特性インピーダンスとなるようにパッチ導電体６７１のサイズや第２導電体面までの距離、導電体ポスト６７２の静電容量等を設計することで当該第３電磁波抑制構造体６７０を通り抜けて自装置側面方向に進行しようとする電磁波を反射させることができる。

従って電磁波供給部２３０より供給される電磁波が、第３電極５６０の両側に配置された第３電磁波抑制構造体６７０で挟まれる共振領域に閉じ込められ、整合設計された当該共振領域で電磁波が増幅される。当該電磁波のパスは、電磁波伝達媒体１００の電磁波伝播層１３０だけとなり、電磁波伝達媒体１００を介して効率良く電磁波を受信装置３００に供給することが可能となる。

このように、本実施の形態４に係るインタフェース装置において、第１導電体面には、第１電磁波抑制構造体と第３電磁波抑制構造体を備える。第１電磁波抑制構造体は、電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において電磁波供給部より供給される電磁波をであって電磁波伝達媒体表面に沿う方向で進行する電磁波を反射する構造体である。一方、第３電磁波抑制構造体は、第３電極の両側に電磁波伝達媒体近辺まで並列に配置された構造体である。第３電磁波抑制構造体は、電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において電磁波供給部より供給される電磁波であって自装置の側面方向に進行する電磁波を反射する構造体である。このように構成することで、電磁波供給部より供給される電磁波を効率良く電磁波伝達媒体を介して受信装置に供給することが可能となる。

なお、第３電極両側に配置される第３電磁波抑制構造体で作られる共振領域を通信用電磁波の周波数帯で共振状態となるように整合設計すると更に効率良く電磁波を供給できるため好ましい。

また、上記説明では第３電磁波抑制構造体が第１電極の第１導電体面に設けられる構成について説明したがこれに限るものではない。第２電極の第２導電体面に第３電磁波抑制構造体が設けられても良いし、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように第１導電体面と第２導電体面の両方に設けられていても良い。

（実施の形態５）
本実施の形態５に係るインタフェース装置は、第２電極に配置される第２電磁波抑制構造体がマッシュルーム型ＥＢＧ構造以外の構造をとることを特徴とする。以下、図面を参照して本発明の実施の形態５について説明する。なお、実施の形態１〜４で既に説明した部分については発明の明確化のために一部説明を省略する。

図１２Ａ、図１２Ｂは、それぞれ本実施の形態５に係るインタフェース装置７００の第２電極７２０の第２導電体面の断面図と底面図とを示している。第２電極７２０の第２導電体面には、複数の平面型ＥＢＧ構造体が第２電磁波抑制構造体７５０として周期配列されている。ここで、平面型ＥＢＧ構造体とは、同一平面内に複数形成可能なＥＢＧ構造体を言う。

第２電磁波抑制構造体７５０の各単位構造は、パッチ導電体７５１と隣接するパッチ導電体７５１間を電気的に接続する配線である接続配線７５２とを備える。なお、図１２Ａ、図１２Ｂでは、接続配線７５２はパッチ導電体７５１の端部辺の中点付近にあるがこれに限定されるものではなく、短部辺の隅付近に設けられても良い。また、隣接するパッチ導電体７５１間を結ぶ接続配線７５２は１本である場合に限定されず、複数の接続配線７５２でパッチ導電体７５１同士が接続されていても良い。

図１２Ａに示す第２電磁波抑制構造体７５０も上述した原理に基づいて漏洩方向に進む電磁波を電磁波供給部２３０側に反射させることができる。

ここで図１２Ａに示す平面型ＥＢＧ構造である第２電磁波抑制構造体７５０は、マッシュルーム型ＥＢＧ構造と比較して導電体ポストを必要としない分、厚さを薄くすることが可能となる。インタフェース装置はクリップ型カプラであり、上下両側から電磁波伝達媒体１００を挟み込むようにして接続するが、底面側の厚みが厚いと電磁波伝達媒体１００を反らせてしまい、電磁波伝達媒体の平面性を大きく損なってしまう。一方、本実施の形態の第２電磁波抑制構造体７５０は、平面型ＥＢＧ構造であるため、電磁波伝達媒体１００の下側に回り込む部分の厚さを充分薄くすることが可能であり、高い平面性を維持することができる。

このように、本実施の形態に係る第２電磁波抑制構造体は、第２導電体面と同一平面に配置される複数のパッチ導電体と、隣接するパッチ導電体を接続する接続配線部を有することを特徴とする。当該ＥＢＧ構造を第２電磁波抑制構造体とすることで厚みを薄くすることができる。

なお、上記説明では、平面型ＥＢＧ構造を第２電磁波抑制構造体７５０に用いる場合について説明したが、第１電磁波抑制構造体７４０にも同様に用いることが可能となる。第１電磁波抑制構造体７４０に用いることでインタフェース装置７００全体の厚みを薄くすることが可能となる。

以上各実施の形態で説明したように、本発明のインタフェース装置によれば、高い給電効率で電磁波通信媒体を介して受信装置に電磁波を供給することができる。

なお、インタフェース装置の第１導電体面及び第２導電体面に設けられる電磁波抑制構造体としては上述したＥＢＧ構造に限定されるものではなく、様々なＥＢＧ構造を採用することができる。

例えば、電磁波抑制構造体は、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように第１導電体面を構成する基準導電体として配置されるパッチ状に分割された複数の下層パッチ導電体８４１と、電磁波伝達媒体１００と逆側の層に実装させる上層パッチ導電体８４２と、下層パッチ導電体８４１と上層パッチ導電体８４２とを接続する導電体ポスト８４３と、を備える構成であっても良い。上層パッチ導電体８４２は、第１導電体面に配置されている互いに隣接する下層パッチ導電体８４１同士をブリッジ接続する。このようなＥＢＧ構造体を複数配列することで第１又は第２電磁波抑制構造体として用いることも可能である。

また、以上各実施の形態では、インタフェース装置を用いて給電を行う場合について説明したがこれに限定されるものではない。本発明のインタフェース装置は、給電に限らず信号用電磁波の供給に用いることが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、以下の構造をとることも可能である。

（付記１）
電磁波を伝搬するシート状の電磁波伝達媒体に電磁波を供給するインタフェース装置であって、第１導電体面と、前記第１導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される第２導電体面と、前記第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に電磁波を供給する電磁波供給部と、前記第１導電体面に設けられる第１構造体であって、前記狭間領域に前記電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において前記電磁波供給部より供給される電磁波を反射する第１構造体と、前記第２導電体面に設けられる第２構造体であって、前記狭間領域に前記電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において前記電磁波供給部より供給される電磁波を反射する第２構造体と、を具備するインタフェース装置。
（付記２）
前記第１構造体は、前記第１導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される板状のパッチ導電体と、前記パッチ導電体と前記第１導電体面とを接続する第１導電体ポストと、を備え、前記第２構造体は、前記第２導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される板状のパッチ導電体と、前記パッチ導電体と前記第２導電体面とを接続する第２導電体ポストと、を備える、付記１に記載のインタフェース装置。
（付記３）
前記第１導電体面には、複数の前記第１構造体が周期配列され、前記第２導電体面には、複数の前記第２構造体が周期配列される、付記１又は２に記載のインタフェース装置。
（付記４）
前記第２構造体は、前記第２導電体面と同一平面に配置される複数の板状のパッチ導電体と、隣接する前記パッチ導電体同士を接続する接続配線部と、を備える、付記１に記載のインタフェース装置。
（付記５）
前記電磁波伝達媒体は、シート状の絶電体である第１保護層と、シート状の導電体である第１導電体層と、シート状の誘電体であって、電磁波が進行する誘電体層と、メッシュシート状の導電体である第２導電体層と、シート状の絶縁体である第２保護層と、が積層されて構成される、付記１乃至４のいずれかに記載のインタフェース装置。
（付記６）
前記第１構造体は、前記供給される電磁波を前記第２導電体層を介して前記誘電体層に送りこむ方向に反射し、前記第２構造体は、前記供給される電磁波を前記電磁波供給部側に反射する、付記５に記載のインタフェース装置。
（付記７）
前記電磁波供給部は、前記第１導電体面又は前記第２導電体面のいずれか片方の導電体面に第１の電圧を印加し、他方の導電体面を接地することで前記挟間領域に電磁波を供給する、付記１乃至６のいずれか１項に記載のインタフェース装置。
（付記８）
前記挟間領域に配置される第３電極を更に具備し、前記電磁波供給部は、前記電極に第１の電圧を印加し、前記第１導電体面及び第２導電体面を接地することで前記挟間領域に電磁波を供給する、付記１乃至６のいずれか１項に記載のインタフェース装置。
（付記９）
前記第３電極の両側に配置される前記電磁波供給部より供給される電磁波を反射する第３構造体を更に備え、前記第３構造体は、前記第１導電体面又は前記第２導電体から所定の距離離れた位置に前記第１導電体面又は前記第２導電体に対して略平行に対向する状態で配置される板状のパッチ導電体と、前記パッチ導電体と前記第２導電体面又は前記第１導電体面とを接続する導電体ポストと、を備える付記８に記載のインタフェース装置。
（付記１０）
前記第１構造体及び前記第２構造体の少なくとも一方を設けない整合調整部を前記電磁波供給部近傍に設けたことを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載のインタフェース装置。
（付記１１）
前記第１導電体面において、第１の境界線の内側である前記電磁波供給部側の領域には複数の前記第１構造体が周期配列されず、前記第１の境界線の外側の領域に前記複数の前記第１構造体が周期配列されていることを特徴とする、請求項３乃至１０のいずれか１項に記載のインタフェース装置。
（付記１２）
前記第２導電体面において、第２の境界線の内側である前記電磁波供給部側の領域には複数の前記第１構造体が周期配列されず、前記第２の境界線の外側の領域に前記複数の前記第２構造体が周期配列されていることを特徴とする、請求項３乃至１０のいずれか１項に記載のインタフェース装置。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１２年１月１２日に出願された日本出願特願２０１２−００４００１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１００電磁波伝達媒体１１０第１保護層
１１１シート絶縁体１２０導電体プレーン層
１２１シート導電体１３０電磁波伝播層
１３１誘電体基板１４０メッシュ層
１４１メッシュ導電体１５０第２保護層
１５１シート絶縁体２００インタフェース装置
２１０第１電極２２０第２電極
２３０電磁波供給部２４０第１電磁波抑制構造体
２４１パッチ導電体２４２導電体ポスト
２５０第２電磁波抑制構造体２５１パッチ導電体
２５２導電体ポスト３００受信装置

Claims

電磁波を伝搬するシート状の電磁波伝達媒体に電磁波を供給するインタフェース装置であって、
第１導電体面と、
前記第１導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される第２導電体面と、
前記第１導電体面と第２導電体面とに挟まれる狭間領域に電磁波を供給する電磁波供給手段と、
前記第１導電体面に設けられる第１構造体であって、前記狭間領域に前記電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において前記電磁波供給手段より供給される電磁波を反射する第１構造体と、
前記第２導電体面に設けられる第２構造体であって、前記狭間領域に前記電磁波伝達媒体の辺端部が挿入されている状態において前記電磁波供給手段より供給される電磁波を反射する第２構造体と、
を具備するインタフェース装置。
前記第１構造体は、
前記第１導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される板状のパッチ導電体と、
前記パッチ導電体と前記第１導電体面とを接続する第１導電体ポストと、
を備え、
前記第２構造体は、
前記第２導電体面に対して略平行に対向する状態で配置される板状のパッチ導電体と、
前記パッチ導電体と前記第２導電体面とを接続する第２導電体ポストと、
を備える、
請求項１に記載のインタフェース装置。
前記第１導電体面には、複数の前記第１構造体が周期配列され、
前記第２導電体面には、複数の前記第２構造体が周期配列される、
請求項１又は２に記載のインタフェース装置。
前記第２構造体は、
前記第２導電体面と同一平面に配置される複数の板状のパッチ導電体と、
隣接する前記パッチ導電体同士を接続する接続配線部と、
を備える、
請求項１に記載のインタフェース装置。
前記電磁波伝達媒体は、
シート状の絶電体である第１保護層と
シート状の導電体である第１導電体層と、
シート状の誘電体であって、電磁波が進行する誘電体層と、
メッシュシート状の導電体である第２導電体層と、
シート状の絶縁体である第２保護層と、
が積層されて構成される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインタフェース装置。
前記第１構造体は、前記供給される電磁波を前記第２導電体層を介して前記誘電体層に送りこむ方向に反射し、
前記第２構造体は、前記供給される電磁波を前記電磁波供給手段側に反射する、
請求項５に記載のインタフェース装置。
前記電磁波供給手段は、前記第１導電体面又は前記第２導電体面のいずれか片方の導電体面に第１の電圧を印加し、他方の導電体面を接地することで前記挟間領域に電磁波を供給する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインタフェース装置。
前記挟間領域に配置される第３電極を更に具備し、
前記電磁波供給手段は、前記電極に第１の電圧を印加し、前記第１導電体面及び第２導電体面を接地することで前記挟間領域に電磁波を供給する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインタフェース装置。
前記第３電極の両側に配置される前記電磁波供給手段より供給される電磁波を反射する第３構造体を更に備え、
前記第３構造体は、前記第１導電体面又は前記第２導電体から所定の距離離れた位置に前記第１導電体面又は前記第２導電体に対して略平行に対向する状態で配置される板状のパッチ導電体と、
前記パッチ導電体と前記第２導電体面又は前記第１導電体面とを接続する導電体ポストと、
を備える請求項８に記載のインタフェース装置。
前記第１構造体及び前記第２構造体の少なくとも一方を設けない整合調整手段を前記電磁波供給手段近傍に設けたことを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載のインタフェース装置。