JPWO2013186967A1 - Electromagnetic wave propagation system, interface device and electromagnetic wave propagation sheet - Google Patents
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Abstract
インターフェース装置(200)は、第1導体層(210)と、第2導体層(270)と、誘電体層(260)を備える。第1導体層(210)は、両側が帯状の導波スロットになっている伝送線路であって一端が外部からの電磁波の供給を受ける入力端となる導波ライン(222)と、導波ライン(222)の他端に接続されているとともに第2結合スロット(231)で環囲されたアンテナとしての第2結合ライン(232)と、を有し、第2導体層(270)は、第2結合ライン(232)に対向する位置に第3スロット(271)を有し、電磁波伝搬シート(100)の表面導体層(130)には、インターフェース装置(200)が電磁波伝搬シート(100)に重ねられた際に、第3スロット(200)を通して第2結合ライン(232)と共振結合するように、第1結合スロット(151)中に配置されたアンテナとしての第1結合ライン(152)が設けられている。The interface device (200) includes a first conductor layer (210), a second conductor layer (270), and a dielectric layer (260). The first conductor layer (210) is a transmission line having a strip-shaped waveguide slot on both sides, one end of which is a waveguide line (222) serving as an input end for receiving an electromagnetic wave from the outside, and a waveguide line A second coupling line (232) as an antenna connected to the other end of (222) and surrounded by a second coupling slot (231), and the second conductor layer (270) There is a third slot (271) at a position facing the two coupling lines (232), and the interface device (200) is attached to the electromagnetic wave propagation sheet (100) on the surface conductor layer (130) of the electromagnetic wave propagation sheet (100). The first coupling line (152) as an antenna disposed in the first coupling slot (151) so as to be resonantly coupled to the second coupling line (232) through the third slot (200) when superimposed. It is provided.
Description
本発明は、電磁波伝搬システムに関する。具体的には、電磁波を伝搬する電磁波伝搬シートに対して電磁波を入出力するための電磁波インターフェース装置に関し、例えば、給電装置から電磁波伝搬シートに電磁波を入力するインターフェース装置、および、電磁波伝搬シート同士を繋ぐためのインターフェース装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave propagation system. Specifically, the present invention relates to an electromagnetic wave interface device for inputting / outputting electromagnetic waves to / from an electromagnetic wave propagation sheet that propagates electromagnetic waves. For example, an interface device that inputs electromagnetic waves from a power feeding device to an electromagnetic wave propagation sheet, and electromagnetic wave propagation sheets The present invention relates to an interface device for connection.
シート状媒体を介して電子機器の間で通信を行うシステムとして、二次元通信システムが知られている。二次元通信システムは、電磁波伝搬シートと、電磁伝搬シートの上に載置される近接カプラと、を有する。電磁波伝搬シートの表面から電磁界が染み出してくる現象を利用することにより、近接カプラは、電磁波伝搬シートの内部との間で電磁波の入出力を行う電磁結合デバイスとなる。近接カプラを電子機器のアンテナ端子に電気接続すれば、電磁波伝搬シート上の任意の位置において電子機器同士の通信が可能になる。この技術は、通信のみならず、電力伝送にも適用できる。
このような二次元通信システムは、電磁波伝搬シートの表面上で通信が可能になることから、サーフェイス通信システムと呼ばれることもある。A two-dimensional communication system is known as a system for performing communication between electronic devices via a sheet-like medium. The two-dimensional communication system includes an electromagnetic wave propagation sheet and a proximity coupler placed on the electromagnetic propagation sheet. By using the phenomenon that an electromagnetic field oozes from the surface of the electromagnetic wave propagation sheet, the proximity coupler becomes an electromagnetic coupling device that inputs and outputs electromagnetic waves with the inside of the electromagnetic wave propagation sheet. If the proximity coupler is electrically connected to the antenna terminal of the electronic device, the electronic devices can communicate with each other at any position on the electromagnetic wave propagation sheet. This technique can be applied not only to communication but also to power transmission.
Such a two-dimensional communication system is sometimes called a surface communication system because communication is possible on the surface of the electromagnetic wave propagation sheet.
このような電磁波伝搬シートに給電するための方法がいくつか提案されている。
例えば、特許文献1(特開2010−16592号公報)や特許文献2(特開2011―9801号公報)には、クリップ型の電磁波インターフェース装置が提案されている。このクリップ型の電磁波インターフェース装置は、電磁波伝搬シートの辺縁部を上下方向から挟み込むクリップ部を有している。電磁波インターフェース装置は、このクリップ部で電磁波伝搬シートの側面部に取り付き、そして、電磁波伝搬シートの側面から電磁波を給電する。Several methods for supplying power to such an electromagnetic wave propagation sheet have been proposed.
For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-16592) and Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-9801) propose a clip-type electromagnetic wave interface device. This clip-type electromagnetic wave interface device has a clip portion that sandwiches the edge portion of the electromagnetic wave propagation sheet from above and below. The electromagnetic wave interface device is attached to the side surface portion of the electromagnetic wave propagation sheet with this clip portion, and feeds electromagnetic waves from the side surface of the electromagnetic wave propagation sheet.
また、特許文献3(特開2010−56952号公報)には、電磁波伝搬シート同士を、電磁波が伝達できるように接合する構造が開示されている。特許文献3では、一方の電磁波伝搬シートと他方の電磁波伝搬シートとを接合するにあたって、互いの端部同士が近接かつ対向するようにして二つのシートを並べる。そして、近接かつ対向している両者の端部を上下一対の導体板で挟み込む。このような構造によって、一方の端面から出た電磁波が他方の端面から入力されるようにできる。 Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-56952) discloses a structure in which electromagnetic wave propagation sheets are joined together so that electromagnetic waves can be transmitted. In patent document 3, when joining one electromagnetic wave propagation sheet | seat and the other electromagnetic wave propagation sheet | seat, two sheet | seats are arranged so that a mutual edge part may adjoin and oppose. And the edge part of both which adjoins and opposes is pinched | interposed with a pair of upper and lower conductor plates. With such a structure, an electromagnetic wave emitted from one end face can be input from the other end face.
上記先行技術のように電磁波伝搬シートを上下両面から導体板で挟み込むような仕様とした場合、隙間が生じていけない。この隙間から電磁波が漏洩してしまい、給電あるいは伝送の効率が落ちてしまうからである。
しかし、シートの端面を隙間が生じないように上下両面から挟み込むようにすることは、案外、容易なことではない。
電磁波伝搬シートは、柔軟性を持たせるようにできることも利点の一つであるが、柔軟性をもつシートを二枚の板で隙間無く挟めるようにすることは益々難しい。しかも、電気工事の専門家ではなく、エンドユーザーが自分で給電したり、シート同士を接合したりすることも考慮しなければならない。When the electromagnetic wave propagation sheet is sandwiched between the upper and lower surfaces by the conductor plate as in the above prior art, no gap is generated. This is because electromagnetic waves leak from this gap, and the efficiency of power supply or transmission decreases.
However, it is unexpectedly not easy to sandwich the end face of the sheet from both the upper and lower sides so that no gap is generated.
One of the advantages of the electromagnetic wave propagation sheet is that it can be made flexible, but it is increasingly difficult to sandwich the flexible sheet between two plates without any gap. Moreover, it is necessary to consider that the end user, not an electrical construction expert, supplies power by himself or joins sheets together.
また、インターフェース装置の導体板の間隔を極めて精密に管理しなければならないが、これには相当のコストが予想される。また、繰り返しの使用に耐えなければならないが、導体板の間隔はわずかな外力で容易にずれてしまう恐れもある。すると、電磁伝搬シートの端部を上下方向から導体板で挟み込むようにして電磁波を入出力させる構造には課題が多いことがわかる。 In addition, the distance between the conductor plates of the interface device must be managed very precisely, which is expected to cost considerable. Moreover, although it must endure repeated use, there exists a possibility that the space | interval of a conductor board may shift | deviate easily with slight external force. Then, it turns out that there are many problems in the structure for inputting and outputting electromagnetic waves so that the end of the electromagnetic propagation sheet is sandwiched between the conductor plates from above and below.
本発明の目的は、簡易な構造でありながらも高効率に電磁波伝搬シートに電磁波を供給できる電磁波伝搬システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave propagation system capable of supplying an electromagnetic wave to an electromagnetic wave propagation sheet with high efficiency while having a simple structure.
本発明の電磁波伝搬システムは、
電磁波を伝搬するシート状の電磁波伝搬シートと、この電磁波伝搬シートに電磁波を供給するインターフェース装置と、を具備する電磁波伝搬システムであって、
前記インターフェース装置は、
第1導体層と、前記第1導体層に対向配置された第2導体層と、前記第1導体層と前記第2導体層とに挟まれた誘電体層と、を備え、
前記第1導体層には、
両側が帯状の導波スロットになっている伝送線路であって、一端が外部からの電磁波の供給を受ける入力端となる導波ラインと、
前記導波ラインの他端に接続されているとともに、第2結合スロットで環囲されたアンテナとしての第2結合ラインと、が設けられており、
前記第2導体層には、
前記第2結合ラインに対向する位置に第3スロットが設けられており、
前記電磁波伝搬シートは、
少なくとも一部がメッシュ状になっている表面導体層と、前記表面導体層に対向配置された裏面導体層と、前記表面導体層と前記裏面導体層との間に挟まれた誘電体層と、を備え、
前記表面導体層および前記裏面導体層のいずれか一方には、
前記インターフェース装置が当該電磁波伝搬シートに重ねられた際に、前記第3スロットを通して前記第2結合ラインと共振結合するように、第1結合スロット中に配置されたアンテナとしての第1結合ラインが設けられている
ことを特徴とする。The electromagnetic wave propagation system of the present invention is
An electromagnetic wave propagation system comprising a sheet-like electromagnetic wave propagation sheet that propagates electromagnetic waves, and an interface device that supplies electromagnetic waves to the electromagnetic wave propagation sheet,
The interface device
A first conductor layer, a second conductor layer disposed opposite to the first conductor layer, and a dielectric layer sandwiched between the first conductor layer and the second conductor layer,
In the first conductor layer,
A transmission line in which both sides are band-shaped waveguide slots, one end of which is a waveguide line serving as an input end for receiving an electromagnetic wave from the outside,
A second coupling line as an antenna connected to the other end of the waveguide line and surrounded by a second coupling slot;
In the second conductor layer,
A third slot is provided at a position facing the second coupling line;
The electromagnetic wave propagation sheet is
A surface conductor layer at least partially meshed, a back conductor layer disposed opposite to the surface conductor layer, a dielectric layer sandwiched between the surface conductor layer and the back conductor layer, With
Either one of the surface conductor layer and the back conductor layer,
A first coupling line as an antenna disposed in the first coupling slot is provided so that when the interface device is overlaid on the electromagnetic wave propagation sheet, the interface device is resonantly coupled with the second coupling line through the third slot. It is characterized by that.
本発明によれば、インターフェース装置と電磁波伝搬シートとの間で共振結合により、電磁波伝搬シートに対して電磁波を高効率に供給することができる。さらに、インターフェース装置は極めて簡易な構成であり、かつ、電磁波伝搬シートと同様に平面的な構造であるので、インターフェース装置と電磁波伝搬シートとを接続した状態でも全体としての平面性を維持することができる。 According to the present invention, an electromagnetic wave can be supplied to the electromagnetic wave propagation sheet with high efficiency by resonance coupling between the interface device and the electromagnetic wave propagation sheet. Furthermore, since the interface device has a very simple configuration and has a planar structure similar to the electromagnetic wave propagation sheet, the overall planarity can be maintained even when the interface device and the electromagnetic wave propagation sheet are connected. it can.
本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
(第1実施形態)
第1実施形態としては、電磁波伝搬システムとして、電磁波伝搬シート100に給電を行うためのインターフェース装置200と、このインターフェース装置200に結合可能な電磁波伝搬シート100と、について説明する。
図1は、電磁波伝搬シート100と、インターフェース装置200と、を結合する前の状態を示している。一方、図2は、電磁波伝搬シート100にインターフェース装置200を接合した状態を示す図である。An embodiment of the present invention will be illustrated and described with reference to reference numerals attached to elements in the drawing.
(First embodiment)
As a first embodiment, an
FIG. 1 shows a state before the electromagnetic
図2のように、電磁波伝搬シート100にインターフェース装置200を接合し、さらに、インターフェース装置200に高周波で電力を供給する。すると、インターフェース装置200を介して電磁波伝搬シート100に電力が給電される。
この状態で、電磁波伝搬シート100から染み出す電力を吸い上げる近接カプラ900を電磁波伝搬シート100に載置する。すると、電子機器910は、近接カプラ900で吸い上げられた電力を利用して動作することができるようになる。As shown in FIG. 2, the
In this state, the
本実施形態の特徴の一つ目は、電磁波伝搬シート100が平面形状であることに合わせて、インターフェース装置200に平面回路を採用した点にある。また本実施形態の特徴の二つ目は、インターフェース装置200から電磁波伝搬シート100への電力伝達に共振結合を利用した点にある。
以下、順に説明する。The first feature of the present embodiment is that a planar circuit is adopted for the
Hereinafter, it demonstrates in order.
(電磁波伝搬シートの構成)
まず、電磁波伝搬シート100の構造について説明する。
電磁波伝搬シート100の基本的構造は従来知られているものと同等であるが、本実施形態においては、電磁波伝搬シート100はインターフェース装置200と共振結合するための結合部120を有している。図1に示すように、電磁波伝搬シート100の表面は、ほぼ全面にわたってメッシュ状(140)になっており、メッシュ(140)の開口から電磁波が浸出してくるようになっている。(Configuration of electromagnetic wave propagation sheet)
First, the structure of the electromagnetic
Although the basic structure of the electromagnetic
なお、「メッシュ状」とは、規則的な網目である状態の他、規則的又は不規則的な形状の複数の開口が形成されている状態を言う。メッシュ状としては、開口部の形状が矩形である格子パターンが典型的ではあるが、その他、開口部の形状としては亀甲形、菱形、円形、三角形など各種形状をとり得る。 The “mesh shape” refers to a state in which a plurality of openings having a regular or irregular shape are formed in addition to a regular mesh. The mesh shape is typically a lattice pattern in which the shape of the opening is rectangular, but the shape of the opening may take various shapes such as a turtle shell shape, a rhombus, a circle, and a triangle.
図1に示す例では、電磁波伝搬シート100は、いわゆる短冊形状であって、長手方向と短手方向とを有する矩形である。そして、図1または図2のように電磁波伝搬シート100を左右方向に長さを有するように配置したとき、右端から約三分の2の長さにかけて表面がメッシュ状になっている。一方、左端から約三分の一の長さにかけては表面がメッシュ状ではなく、スロット151を有するプレーン板部145になっており、この部分がインターフェース装置200と結合する結合部120になる。
In the example shown in FIG. 1, the electromagnetic
メッシュ状(140)である右側部分は、電磁波を外部に浸出させてサーフェイス通信を実現する部分となるので、この部分をサーフェイス通信部110と称する。
メッシュ状ではなく、プレーン板部145になっている左側部分は、インターフェース装置200との結合を実現する部分となるので、この部分を結合部120と称する。
サーフェイス通信部110と結合部120とは連続的に繋がっており、すなわち、サーフェイス通信部110と結合部120とは一連かつ一体になっている。The right side portion that is mesh-shaped (140) is a portion that leaches out electromagnetic waves to the outside and realizes surface communication. Therefore, this portion is referred to as a
The left side portion that is not the mesh shape but is the
The
図3に電磁波伝搬シートの断面図を示す。
また、図4は、電磁波伝搬シートのおもて面を平面視した図であり、図5は、電磁波伝搬シートの裏面を示す図である。
電磁波伝搬シート100は、表面導体層130と、誘電体層101と、裏面導体層102と、ショート導体103と、を備える。図3に示すように、真ん中の誘電体層101が表面導体層130と裏面導体層102とで挟まれ、3層構造となっている。FIG. 3 shows a cross-sectional view of the electromagnetic wave propagation sheet.
FIG. 4 is a plan view of the front surface of the electromagnetic wave propagation sheet, and FIG. 5 is a view showing the back surface of the electromagnetic wave propagation sheet.
The electromagnetic
表面導体層130は、サーフェイス通信部110に相当するメッシュ状になった部分140と、結合部120に相当するプレーン板の部分145と、を有している。サーフェイス通信部110において、複数の縦方向の配線141と、複数の横方向の配線142と、が格子状に配列されている。(短手方向を縦方向とし、長手方向を横方向とした。)
The
プレーン板の部分145には、短手方向に長さを有する細長い第1結合スロット151が開口形成されており、さらに、この第1結合スロット151の内側には細長い直線状の導体線152が配置されている。この導体線152は共振器としての結合ラインとなるので、導体線152を第1結合ライン152と称することにする。そして、第1結合スロット151と第1結合ライン152とにより、インターフェース装置200からの電磁波と共振する第1共振アンテナ150が構成される。
The
なお、第1結合スロット151および第1結合ライン152の位置やサイズについては後述する。
The positions and sizes of the
表面導体層130は、金属(例えばアルミニウム)の薄板をエッチングすることによって製造でき、製造時にメッシュ状の部分140と第1結合スロット151とを同時にパターン形成してしまえばよい。
The
裏面導体層102は、図5に示すように、単なるプレーンの導体薄板である。
As shown in FIG. 5, the
また、図3の断面図に示すように、表面導体層130と裏面導体層102とは、電磁波伝搬シート100の端部でショート導体103により接続されている。すなわち、電磁波伝搬シート100の4つの端面全てがショート導体103で囲まれている。ショート導体103は、導電性テープの貼付け、金属めっき、導電性塗料の塗布などにより実現可能である。
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the
(インターフェース装置の構成)
次に、インターフェース装置200について説明する。
図1を参照してわかるように、インターフェース装置200も電磁波伝搬シート100と同じように全体として偏平薄板形状である。
図6は、インターフェース装置200の分解斜視図である。
また、図7は、インターフェース装置200の断面図である。
インターフェース装置200も電磁波伝搬シート100と同じように3層構造であり、誘電体層260を二枚の導体層210、270で挟んだ構造を有する。
説明のため、図6または図7において、誘電体層260の上面に配置される層を第1導体層210とし、誘電体層の下面に配置される層を第2導体層270とする。(Configuration of interface device)
Next, the
As can be seen with reference to FIG. 1, the
FIG. 6 is an exploded perspective view of the
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
Similarly to the electromagnetic
For description, in FIG. 6 or FIG. 7, a layer disposed on the upper surface of the
図8は、インターフェース装置200の上面図であり、すなわち、第1導体層210の平面図である。
第1導体層210には、電磁波を伝送しかつ電磁波を電磁波伝搬シート100に向けて放射できる平面回路として、いわゆるコプレーナ線路が設けられている。
図8のように第1導体層210を配置したとき、紙面左右方向にx軸をとり、紙面上下方向にy軸をとる。
すると、第1導体層210の上下方向(y軸方向)略中央において左端からx軸方向に延びる細長いスロット221が形成されている。
このスロット221はさらに、第1導体層210のx軸方向長さの約3/5のところで直角に曲がって+y軸方向と−y軸方向に延びている。説明のために、スロットのうち、x軸方向に延びる部分を導波スロット221と称し、y軸方向に延びる部分を第2結合スロット231と称することにする。FIG. 8 is a top view of the
The
When the
As a result, an
The
導波スロット221の内側にはx軸方向に延びる導体のライン222が設けられており、このライン222と導波スロット221とによりマイクロ波導波路220が構成されている。この導体のライン222を導波ライン222と称する。
また、第2結合スロット231の内側には、y軸方向に延びる導体のライン232が設けられている。この導体ライン232を第2結合ライン232と称することにする。A
A
第2結合スロット231と第2結合ライン232とによって、電磁波を電磁波伝搬シート100に向けて放射する第2共振アンテナ230が構成されることになる。
The
導波ライン222は、第2結合ライン232の中央付近に接続されている。ただし、マッチングのために、導波ライン222と第2結合ライン232との接合点は、第2結合ライン232の中央からわずかにずれた位置である。
The
第2結合スロット231および第2結合ライン232の位置やサイズについては後述する。
The positions and sizes of the
図9は、インターフェース装置200を裏面から見た図であり、すなわち、第2導体層270を平面視した図である。
図9に示すように、第2導体層270にも細長いスロット271が開口形成されている。
このスロット271を、第3スロット271と称することにする。
第3スロット271は、第1導体層210と第2導体層270とが誘電体層260を挟んで対向したときに、第2共振アンテナ230(第2結合スロット231および第2結合ライン232)に対向する位置に形成されている。さらに、第3スロット271の形状は、第2共振アンテナ230(第2結合スロット231および第2結合ライン232)に対応した形状である。すなわち、図9のように第2導体層270を配置したとき、第3スロット271は、左端から約3/5の位置においてy軸に長さをもつように細長い形状に形成されている。FIG. 9 is a view of the
As shown in FIG. 9, an
This
The
さらに、図6に示すように、第1導体層210および誘電体層260には、導波スロット221および第2結合スロット231を取り囲むように複数のビア240が貫通形成されている。ビア240には導電材料が充填されており、ビア240によって第1導体層210と第2導体層270とが電気的に接続されている。ビア240の列に囲まれることによって、マイクロ波導波路220および第2共振アンテナ230がシールドされる。
Further, as shown in FIG. 6, a plurality of
また、第1導電層210の左端にはコネクタ280を取り付けられるようになっており、マイクロ波導波路220に高周波電力を供給できるようになっている(図1または図2参照)。
In addition, a
そして、インターフェース装置200を介して電磁波伝搬シート100に給電する際にはインターフェース装置200を電磁波伝搬シート100の上に重ねるように配置する。このとき、図2のようにインターフェース装置200を電磁波伝搬シート100の結合部120に重ねると、第1結合ライン152の直上に第2結合ライン232が位置するようになっている。第2導体層270には第3スロット271が開口形成されているので、この第3スロット271の開口を通して、第1結合ライン152と第2結合ライン232とは共振結合できるようになっている。
When supplying power to the electromagnetic
(デザインコンセプト)
次に、インターフェース装置200から電磁波伝搬シート100へ効率よく電力を伝送するための各要素の設計思想(デザインコンセプト)について説明する。
まず、インターフェース装置200のデザインコンセプトを説明する。
図8において、第2結合ライン232の長さをLL2と表すと、第2結合ライン232の長さLL2はλg/4からλg/2とする。
(λgは、自由空間における波長λに対し、誘電体層の実効誘電率で決まる波長短縮率を乗じた実効波長である)
好ましい例として、第2結合ラインの長さLL2は、1/4波長(λg/4)を基準としつつ、結合度等を考慮して、λgの1/3とすることが例として挙げられる。(Design concept)
Next, a design concept (design concept) of each element for efficiently transmitting power from the
First, the design concept of the
In FIG. 8, when the length of the
(Lambda g is the wavelength lambda in the free space, the effective wavelength multiplied by the wavelength shortening rate determined by the effective dielectric constant of the dielectric layer)
As a preferable example, the length LL2 of the second coupling line is set to 1/3 of λ g in consideration of the degree of coupling and the like, with 1/4 wavelength (λ g / 4) as a reference. It is done.
y軸方向における第2結合ライン232と第2スロット231との間のギャップをGaとし、x軸方向における第2結合ライン232と第2結合スロット231との間のギャップをGbとする。ギャップGaおよびギャップGbは狭いほど良いが、製造上の制約で決定され、最小のオーダーとしては例えば100μm程度になる。
Ga represents a gap between the
次に、図9において、第2導体層270に形成する第3スロット271のサイズについて説明する。
第3スロット271の開口サイズとして、縦の長さをLS3とし、幅をWS3とする。
長さLS3およびWS3を決定する要素としては、例えば、第2結合スロット231のサイズ、インターフェース装置200の厚み、電磁波伝搬シート100の厚み、および、各材料定数がある。
例えば、インターフェース装置200と電磁波伝搬シート100とで材料定数が同じであり、かつ、インターフェース装置200と電磁波伝搬シート100との厚みがほぼ同じであるとする。
この場合、第2導体層270の第3スロット271の開口サイズとしては、第2結合スロット231のサイズよりも前記厚み分の程度広げるとよい。すなわち、第2結合スロット231のy軸方向の長さをLS2とし、x軸方向の長さをWS2とする。さらに、インターフェース装置200の厚みと電磁波伝搬シート100の厚みとが同じHであるとする。この場合、第2導体層270の第3スロット271の開口サイズを、例えば、LS3=LS2+H、WS3=WS2+H、とする。Next, the size of the
As the opening size of the
The elements that determine the lengths LS3 and WS3 include, for example, the size of the
For example, it is assumed that the
In this case, it is preferable that the opening size of the
次に、電磁波伝搬シート100の結合部120の設計思想(デザインコンセプト)を説明する。
図4において、第1結合スロット151の開口サイズは、前記第3スロット271の開口サイズと同じとしてもよい。すなわち、第1結合スロット151のy軸方向の長さをLS1とし、x軸方向の長さをWS1とすると、例えば、LS1=LS3、WS1=WS3、としてもよい。Next, the design concept (design concept) of the
In FIG. 4, the opening size of the
また、第1結合ライン152の長さをLL1とすると、第1結合ラインの長さLL1は、λg/4からλg/2とする。
(λgは、自由空間における波長λに対し、誘電体層の実効誘電率で決まる波長短縮率を乗じた実効波長である)
好ましい例として、第1結合ライン152の長さLL1は、1/4波長(λg/4)を基準としつつ、結合度等を考慮して、λgの1/3とすることが例として挙げられる。If the length of the
(Lambda g is the wavelength lambda in the free space, the effective wavelength multiplied by the wavelength shortening rate determined by the effective dielectric constant of the dielectric layer)
As a preferred example, the length LL1 of the
次に、電磁波伝搬シート100における第1共振アンテナ150の位置について説明する。
図4において、電磁波伝搬シート100の左端から第1結合ライン152までの距離をD1とする。すなわち、結合部120においてサーフェイス通信部110とは反対側の端部から第1結合ライン152までの距離をD1とする。
このとき、D1をλf/4からλf/2とし、たとえば、λf/3としてもよい。
電磁波伝搬シート100は周囲をショート導体103で囲まれた構造をしているので、誘電体導波管として扱うことができる。
電磁波伝播シート100を導波管とみなしたときの管内波長λfを考えると、最も単純には、シート端部から1/4波長(λf/4)で最大電界となり、第1結合ライン152から入力された電磁波が電磁波伝搬シート100の内部の誘電体層101に効率よく結合できると考えることができる。
なお、実際の結合のしやすさは、インターフェース装置200と電磁波伝搬シート100とがそれぞれ作る電界と磁界とのバランスで決まるものであり、端部からλf/4〜λf/2の範囲に結合効率が最もよいポイントを見いだせると考えられる。Next, the position of the first
In FIG. 4, the distance from the left end of the electromagnetic
At this time, D1 may be changed from λ f / 4 to λ f / 2, for example, λ f / 3.
Since the electromagnetic
Considering the in-tube wavelength λ f when the electromagnetic
Note that the ease of actual coupling is determined by the balance between the electric field and the magnetic field created by the
(使用形態)
実際の使用にあたっては、第1結合ライン152の直上に第2結合ライン232が位置するようにして、インターフェース装置200を電磁波伝搬シート100の結合部120に重ねる(図2参照)そして、インターフェース装置200の導波ライン222にコネクタ280を取り付けて、マイクロ波導波路220に高周波電力を供給する。高周波電力は、マイクロ波導波路220によって伝送されて、第2結合ライン232から電磁波伝搬シート100に放射されることになる。このとき、第2結合ライン232は、第3スロット271の開口を介して電磁波伝搬シート100の第1結合ライン152と対向した状態になっているので、第2結合ライン232と第1結合ライン152とが共振カップリングする。第2結合ライン232と第1結合ライン152とが共振結合することにより、第1共振アンテナ150(第1結合ライン152および第1結合スロット151)を介して、電力が電磁波伝搬シート100の内部に投入されることになる。(Usage form)
In actual use, the
電磁波伝搬シート100内に伝わった電磁波は、シート内を伝搬していく。そして、電磁波は、サーフェイス通信部110のメッシュ構造(140)の開口から染み出す。サーフェイス通信部110の上に所定構造のカプラ900を載置して、染み出してくる電磁波を吸い上げる。吸い上げた電磁波(電力)を電子機器910に供給することによって電子機器910を動作させることができる。
The electromagnetic wave transmitted in the electromagnetic
(実験例)
次に実験例を説明する。
図10のように、長手方向を有する短冊状の電磁波伝搬シート100Aを用意し、さらに、この電磁波伝搬シート100Aの両端にそれぞれ結合部120、120を設けるとする。そして、二つの結合部120、120にそれぞれインターフェース装置200、200を接合し、二つのインターフェース装置200、200を入出力ポートとする。(Experimental example)
Next, an experimental example will be described.
As shown in FIG. 10, it is assumed that a strip-shaped electromagnetic
各種設定値を次のようにした。
電磁波伝搬シート100Aの横幅を60mmとし、電磁波伝搬シート100の結合部120、120を除いたサーフェイス通信部110に相当する部分の長さを320mmとした。
第1結合ライン152の長さLL1を27.7mmとし、第1結合ライン152の幅WL1を1.55mmとし、第1結合ライン152と第1結合スロット151との間のギャップをx方向、y方向ともに1.5mmとした。
第2結合ライン232の長さLL2を27.7mmとし、第2結合ライン232の幅WL2を1.55mm、とした。
また、第2結合ライン232と第2結合スロット231とのギャップGa、Gbをともに、1.5mmとした。
また、導波ライン222と第2結合ライン232との接続点は、第2結合ラインの中心から2.4mmずらした。
なお、第3スロット271のサイズは、第1結合スロット151および第2結合スロット231と同じサイズとした。Various setting values were as follows.
The width of the electromagnetic
The length LL1 of the
The length LL2 of the
Further, the gaps Ga and Gb between the
Further, the connection point between the
The size of the
なお、27.7mmは、波長λgの3分の1に相当する。Incidentally, 27.7 mm is equivalent to one third of the wavelength lambda g.
電磁波伝搬シート100の端から第1結合ライン152までの距離D1は40mmとした。これは、3分の一波長に相当する。
The distance D1 from the end of the electromagnetic
インターフェース装置200の厚みを0.5mmとし、電磁波伝搬シート100の厚みを1.0mmとした。
The thickness of the
インターフェース装置200および電磁波伝搬シート100の誘電体層101、260の比誘電率は2.2であり、損失(tanδ)は0.0009であった。
The relative permittivity of the
上記のような条件のもとで電磁界シミュレーション(CST社 MW Studio2011)をしたときのポート間の反射特性および透過特性を図11に示す。
周波数2.45GHzの電磁波を用いたとき、透過特性が−1.2dB程度となっている。したがって、インターフェース装置−電磁波伝搬シート−インターフェース装置で高効率のマイクロ波伝送ができることが示されている。
これにより、平面回路であるインターフェース装置200を用い、さらに、共振結合を利用して、電磁波伝搬シート100にマイクロ波を伝送できることが示された。FIG. 11 shows reflection characteristics and transmission characteristics between ports when electromagnetic field simulation (MW Studio 2011 from CST) is performed under the above conditions.
When electromagnetic waves having a frequency of 2.45 GHz are used, the transmission characteristics are about -1.2 dB. Therefore, it is shown that highly efficient microwave transmission can be performed by the interface device-electromagnetic wave propagation sheet-interface device.
Thereby, it was shown that the microwave can be transmitted to the electromagnetic
このような構成を備える本実施形態によれば、次の効果を奏する。
(1)本実施形態では、シート状の電磁波伝搬シート100に給電するにあたって、インターフェース装置200としても電磁波伝搬シート100の結合部120としても平面回路を利用している。電磁波伝搬シート100は平面的であることにメリットがあるのであるが、電磁波伝搬シートをクリップ状に上下方向から挟むような従来の給電方式ではデコボコしてしまって、給電インターフェースを取り付けた状態では平面シートとしてのメリットが減殺されてしまう恐れもあった。この点、本実施形態では、電磁波伝搬シート100にインターフェース装置200を取り付けた状態でも全体としての平面性を保つことができる。According to the present embodiment having such a configuration, the following effects can be obtained.
(1) In this embodiment, when supplying power to the sheet-like electromagnetic
(2)結合部120は、プレーン板部145に第1結合スロット151と第1結合ライン152とを配置しただけの構成であるので、結合部120とメッシュ状部分140とは面一(つらいち)に作ることができる。したがって、電磁波伝搬シート100に結合部120を連続一体的に設けたとしても電磁波伝搬シート100の平面性を害することがない。また、表面導体層130にメッシュ状部分140を作り込む際にプレーン板の部分145に第1結合スロット151や第1結合ライン152も同時に作り込むことができるので、製造コストの上昇を招来することもない。
(2) Since the
(3)従来の給電インターフェースは、電磁波伝搬シートを上下方向からクリップ状に挟持するものであったところ、電磁波伝搬シートを挟持する二枚の導体板のギャップが次第に変化してしまう恐れもあった。この点、本実施形態では、スロット(151、231)内に結合ライン(152、232)を配する構造であるので、ユーザの繰り返しの使用に耐え、耐用年数が格段に長くなることが期待できる。 (3) The conventional power supply interface is configured to sandwich the electromagnetic wave propagation sheet in a clip shape from above and below, and there is a possibility that the gap between the two conductor plates that sandwich the electromagnetic wave propagation sheet gradually changes. . In this respect, in the present embodiment, since the coupling lines (152, 232) are arranged in the slots (151, 231), it can withstand repeated use by the user and can be expected to have a much longer useful life. .
(4)従来のように電磁波伝搬シートを上下方向からクリップ状に挟む給電インターフェースを使用するとなると、給電インターフェースと電磁波伝搬シートとの間に隙間が生じないようにするのが難しかった。この点、本実施形態では、平面的なインターフェース装置200を平面的な電磁波伝搬シート100に重ねるだけでよく、つまり、平面に平面を重ねるだけである。これは、電磁波伝搬シートを上下両方向から隙間無く挟み込もうとする構造に比べて格段に簡単であり、本実施形態によれば、電気専門家ではないエンドユーザーであっても電磁波伝搬シート100とインターフェース装置200とを簡単に重ねるだけで隙間無く両者を結合できる。
(4) When using a power feeding interface that sandwiches the electromagnetic wave propagation sheet in a clip shape from the top and bottom as in the prior art, it is difficult to prevent a gap from being formed between the power feeding interface and the electromagnetic wave propagation sheet. In this regard, in the present embodiment, the
(5)電磁波伝搬シート100とインターフェース装置200との間で第1結合ライン152と第2結合ライン232との共振結合を利用して電力伝送を行うので、所定の周波数において極めて高効率の電力伝送を実現することができる。
(5) Since power transmission is performed between the electromagnetic
(6)結合部120において、電磁波伝搬シート100の端からλf/4〜λf/2の位置に第1結合ライン152を配置した。これによって、第1結合ライン152で受けた電磁波を電磁波伝搬シート100の内部にスムースに導入することができる。(6) In the
(第2実施形態)
図12A、図12Bを参照して、第2実施形態を説明する。
第2実施形態の基本的構成は第1実施形態と同じであるが、第2実施形態では、電磁波伝搬シート100Bの結合部120Bが裏面側に設けられている点に特徴を有する。
図12Aは、第2実施形態に係る電磁波伝搬シート100Bのおもて面を示す図である。図12Bは、第2実施形態に係る電磁波伝搬シート100Bの裏面を示す図である。(Second Embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 12A and 12B.
The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but the second embodiment is characterized in that the
FIG. 12A is a diagram illustrating a front surface of the electromagnetic
図12Aおよび図12Bを参照してわかるように、第1共振アンテナ150Bが電磁波伝搬シートの裏面に設けられている。すなわち、第1結合スロット151Bおよび第1結合ライン152Bが裏面導体層102に設けられている。裏面導体層102において、端から第1結合スロット151Bまでの範囲を結合部120Bと称することにする。
As can be seen with reference to FIGS. 12A and 12B, the first
表面導体層130において、裏面の第1結合スロット151Bおよび第1結合ライン152Bに対向する位置にはプレーン部分143を設けている。すなわち、表面導体層130においてこのプレーン部分143にはメッシュの開口が無いことになる。一方、表面導体層130において、プレーン部分143を除く部分はメッシュ構造140になっている。図12Aを参照してわかるように、端からプレーン部分143までの範囲にもメッシュ構造140が設けられている。
In the
なお、このプレーン部分143は、第1結合アンテナ150Bに対向する位置の開口を塞ぐものである。仮にプレーン部分143に相当する領域にもメッシュの開口を設けていると、第1結合アンテナ150Bから導入されてきた電磁波の多くがこの領域の開口からすぐに抜けてしまって電磁波伝搬シート中を伝搬する電磁波が少なくなってしまうことも考えられる。そこで本実施形態では、表面導体層130において裏面の第1共振アンテナ150Bに対向する領域には開口のないプレーン部分143を設けているのであるが、このプレーン部分143を設けるか否か、プレーン部分143のサイズをどの程度にするかについては、使用する電磁波の強度、周波数、電磁波伝搬シートの大きさ(サーフェイス通信部の大きさ)等を勘案しつつ適宜選択すればよい。
The
この第2実施形態に電力を給電するにあたって使用するインターフェース装置200は、第1実施形態で説明したものと同じである。ただし、当然のことながら、使用にあたっては、インターフェース装置200を裏面導体層102の側に重ねる。
The
本第2実施形態によれば、上記第1実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。
(7)結合部120を表面導体層130に設けていた第1実施形態に比べて、第2実施形態では表面導体層130においてメッシュ構造にできる領域が格段に広がっている。第1実施形態においては、表面導体層130にインターフェース装置200を重ねていたので、両者が重なり合う部分はサーフェイス通信部110として利用できなかった。一方、本第2実施形態によれば、電磁波伝搬シート100Bのおもて面をほぼ全面に渡ってサーフェイス通信部110として利用できるようになる。According to this 2nd Embodiment, in addition to the effect of the said 1st Embodiment, there exist the following effects.
(7) Compared with the first embodiment in which the
(変形例1)
上記第1実施形態で説明したインターフェース装置200においては、導波ライン222を第2結合ライン232のほぼ中心に接続していた。
ここで、インピーダンスマッチングのために、例えば、図13Aのようにスタブ233を設けてもよい。
図13Aにおいては、スタブ233は、グランドとなる第1導体層210に連結されているのでショートスタブとなっている。
なお、スタブ233と第1導体層210との連結を切って、オープンスタブにしてもよい。(Modification 1)
In the
Here, for impedance matching, for example, a
In FIG. 13A, the
The
スタブ233は、第2結合ライン232の長さ方向(インターフェース装置200の短手方向、すなわちy軸方向)に対して直交方向に配置されている。第2結合ライン232は、一方の端でx方向に屈曲し、スタブ233に繋がる。
導波ライン222は、左端からx軸方向へ延びたあと、途中でy方向に屈曲し、スタブ233と第2結合ライン232との接合点(給電点)に接合されている。第2結合ライン232のy方向長さLL2aは、第1実施形態と同様に、4分の一波長(λg/4)から半波長(λg/2)とする。The
The
なお、図13Bに示すように、第2導体層270に形成する第3スロット271は、第1実施形態と同様の形状およびサイズでよい。
As shown in FIG. 13B, the
このようにマッチング用のスタブ233を利用することによりインピーダンス整合を図ることができ、第2結合ライン232に対する給電の効率が向上する。そして、この場合であってもx軸方向に長さを持つようにマッチングスタブ233を配することにより、インターフェース装置200のy軸方向長さに影響はなく、効率向上を図りつつも小型のインターフェース装置を実現できる。
Thus, impedance matching can be achieved by using the matching
(変形例2)
上記第1実施形態では、共振アンテナ構造としての第1結合ライン152および第2結合ライン232は直線的形状であったが、別の形状を採用してもよい。
例えば、図14は、共振器構造としてオープンリング形状を採用した場合を示す図である。
図14は、インターフェース装置200Cの第1導体層210を平面視した図であり、第1導体層210に導波スロット221および導波ライン222が設けられている点は第1実施形態と同じである。ここで、図14の変形例2においては、第2結合スロット231Cがほぼ正方形になっており、その中にリング状の第2結合ライン232Cが配置されている。(Modification 2)
In the first embodiment, the
For example, FIG. 14 is a diagram illustrating a case where an open ring shape is adopted as the resonator structure.
FIG. 14 is a plan view of the
詳しく図示しないが、インターフェース装置200Cに対応して、電磁波伝搬シート100の結合部120としても図14と同じオープンリング型の共振器を設けておく。
Although not shown in detail, the same open ring resonator as that of FIG. 14 is provided as the
このようにオープンリング型の共振器構造を用いた場合でも、電磁波伝搬シート100の結合部120およびインターフェース装置200Cの構造として平面回路構造とできるので、上記第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
Even when an open ring resonator structure is used in this way, the planar circuit structure can be used as the structure of the
(第3実施形態)
次に第3実施形態について説明する。
第3実施形態としては、二つの電磁波伝搬シートを電気的に接続する接続インターフェース装置を説明する。
図15は、接続インターフェース装置400と、二つの電磁波伝搬シート100C、100Dと、を示す図である。
電磁波伝搬シートの構成は、第1実施形態で説明したものと同じである。図15において、左側の電磁波伝搬シートを第1電磁波伝搬シート100Cとし、右側の電磁波伝搬シートを第2電磁波伝搬シート100Dとする。(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
As a third embodiment, a connection interface device that electrically connects two electromagnetic wave propagation sheets will be described.
FIG. 15 is a diagram illustrating the
The configuration of the electromagnetic wave propagation sheet is the same as that described in the first embodiment. In FIG. 15, the left electromagnetic wave propagation sheet is a first electromagnetic wave propagation sheet 100C, and the right electromagnetic wave propagation sheet is a second electromagnetic
接続インターフェース装置400の構造は、第1実施形態の給電用インターフェース装置200と対応する要素を備えている。そこで、接続インターフェース装置400の構成を説明するにあたって、対応する要素については第1実施形態で説明した給電用インターフェース装置200の要素の符号を400番台に変えて使用する。接続インターフェース装置400の説明は簡約にするが、対応する要素については第1実施形態の説明を参照されたい。
The structure of the
接続インターフェース装置400も、第1実施形態の給電用インターフェース装置200と同様に、三層構造になっており、第1導体層410と、誘電体層460と、第2導体層470と、を有する。
図16Aは、接続インターフェース装置400の上面図であり、すなわち、第1導体層410の平面図である。また、図16Bは、接続インターフェース装置400を裏面から見た図であり、すなわち、第2導体層470を平面視した図である。Similarly to the power
FIG. 16A is a top view of the
図15および図16Aに示すように、第1導体層410の上下中央において、x軸方向に長さを有するマイクロ波導波路420が形成されている。
マイクロ波導波路420は、導波スロット421と導波ライン422とによって構成されている。そして、マイクロ波導波路220の両端にはそれぞれ第2共振アンテナ430A、430Bが設けられている。
図15および図16Aにおいて、左側の第2共振アンテナの符号を430Aとし、右側の第2共振アンテナの符号を430Bとする。左側の第2共振アンテナ430Aは第2結合スロット431Aと第2結合ライン432Aとを有し、同じく右側の第2共振アンテナ430Bは第2結合スロット431Bと第2結合ライン432Bとを有する。As shown in FIGS. 15 and 16A, a
The
In FIGS. 15 and 16A, the symbol of the left second resonant antenna is 430A, and the symbol of the right second resonant antenna is 430B. The left second
第2導体層470には、図16Bに示されるように、第1導体層410の二つの第2共振アンテナ430A、430Bに対応して、二つの第3スロット471A、471Bが設けられている。図16Bの第2導体層470において、左側の第3スロットを471Aとし、右側の第3スロットを471Bとする。
As shown in FIG. 16B, the
図16A、図16Bに示すように、マイクロ波導波路420および第2共振アンテナ430A、430Bを囲むように複数のビア440が設けられている。
なお、図16Bを見てわかるように、本実施形態においては、ビア440を第2導体層470にも貫通形成している。ただし、マイクロ波導波路420および第2共振アンテナ430A、430Bをシールドできればよいので、ビアを設ける際に第1導体層410および第2導体層470を貫通させるかどうかは適宜選択できる設計的事項である。As shown in FIGS. 16A and 16B, a plurality of
As can be seen from FIG. 16B, in the present embodiment, the via 440 is also formed so as to penetrate the
図17は、接続インターフェース装置400を用いて二つの電磁波伝搬シート100C、100Dを接続した状態を示している。
二つの電磁波伝搬シート100C、100Dを接続するにあたっては、図15に示すように、第1電磁波伝搬シート100Cと第2電磁波伝搬シート100Dとを互いの結合部120、120が近位するように並列に配置する。
この状態で、上側から(表面導体層130の側から)接続インターフェース装置400を二つの結合部120、120に重ねる。このとき、左側の第2共振アンテナ430Aが第1電磁波伝搬シート100Cの第1共振アンテナ150に重なるようにし、かつ、右側の第2共振アンテナ430Bが第2電磁波伝搬シート100Dの第1共振アンテナ150に重なるようにする。FIG. 17 shows a state where two electromagnetic
In connecting the two electromagnetic
In this state, the
すると、図17において、左側で第1共振アンテナ150と第2共振アンテナ430Aとが共振結合し、右側で第1共振アンテナ150と第2共振アンテナ430Bとが共振結合し、さらに、マイクロ波導波路420(導波スロット421、導波ライン222)により第2共振アンテナ430Aと第2共振アンテナ430Aとが繋がっている。したがって、第1電磁波伝搬シート100Cの電磁界と第2電磁波伝搬シート100Dの電磁界とは接続インターフェース装置400を介して繋がる。そして、図17に示すように、第1電磁波伝搬シート100Cの上にカプラ付きの第1電子機器910Aを載置し、第2電磁波伝搬シート100Dの上にカプラ付きの第2電子機器910Bを載置する。すると、第1電子機器910Aと第2電子機器910Bとが電気的に繋がることになる。例えば、第1電子機器910Aと第2電気機器910Bとは電磁波伝搬シート100C、100Dを介した通信を行うことができる。
Then, in FIG. 17, the first
このような構成を有する第3実施形態によれば、二つの電磁波伝搬シート(100C、100D)を接続して使用することができる。例えば、個々の電磁波伝搬シートの面積がそれほど大きくないとしても、二つを連結することによって広い面積でサーフェイス通信を行うことができるようになる。さらに、本実施形態の接続インターフェース装置400は平面的であるので、第1実施形態と同様の作用効果を奏することは容易に理解できるであろう。
According to the third embodiment having such a configuration, two electromagnetic wave propagation sheets (100C, 100D) can be connected and used. For example, even if the area of each electromagnetic wave propagation sheet is not so large, surface communication can be performed over a wide area by connecting the two. Furthermore, since the
(変形例3)
第3実施形態の変形例を説明する。
第3実施形態においては、一の電磁波伝搬シートは一つの第1共振アンテナを有していた。ここで、図18のように、一つの電磁波伝搬シート100Eに二つの第1共振アンテナ150C、150Dを設けておいてもよい。すると、接続インターフェース装置400を用いて、図19のように複数の電磁波伝搬シートを一次元的に繋げていくことができる。(Modification 3)
A modification of the third embodiment will be described.
In the third embodiment, one electromagnetic wave propagation sheet has one first resonance antenna. Here, as shown in FIG. 18, two
また、第1実施形態の図12A、図12Bで説明したように電磁波伝搬シートにおいて結合部を裏面側に設けるとよい。すると、図20のように、複数の電磁波伝搬シート100Fを繋げたときのデッドスペースが少なくなり、電磁波伝搬シート100Fの表側のほぼ全面をサーフェイス通信部として利用できるようになる。
In addition, as described with reference to FIGS. 12A and 12B of the first embodiment, the coupling portion may be provided on the back surface side in the electromagnetic wave propagation sheet. Then, as shown in FIG. 20, the dead space when the plurality of electromagnetic
また、図21に示すように、電磁波伝搬シート100Gが矩形である場合に、4辺それぞれに結合部120、120、120、120を設けてもよい。
このように電磁波伝搬シート100Gに4つの結合部120、120、120、120が設けられていれば、図22のように、多数の電磁波伝搬シート100Gを2次元的に配列することができる。Further, as shown in FIG. 21, when the electromagnetic
As described above, if the four
なお、平面を敷きつめる多角形は、四角形の他、三角形、六角形などがある。
したがって、電磁波伝搬シートの形状を三角形や六角形等にして、辺縁部に複数の結合部を設けるなどは適宜工夫すればよい。In addition, the polygon which spreads a plane has a triangle, a hexagon, etc. other than a square.
Accordingly, the electromagnetic wave propagation sheet may be appropriately devised, for example, by making the shape of the electromagnetic wave propagation sheet triangular or hexagonal, and providing a plurality of coupling portions at the edge portion.
また、この場合も、図23A、図23Bに示すように、結合部120を電磁波伝搬シートの裏面側に配置すれば、複数の電磁波伝搬シートを連結した際にデッドスペースが少なくなることは容易に理解できるであろう。
Also in this case, as shown in FIGS. 23A and 23B, if the
(変形例4)
図24のように、第1実施形態で説明したインターフェース装置200、200を二つ用意し、これらを同軸ケーブル500で接続してもよい。すると、図24のように、第1電磁波伝搬シート100Cと第2電磁波伝搬シート100Dとが同一平面上ではない場合でも、二つの電磁波伝搬シート100C、100Dを電気的に接続することができる。
あるいは、図25に示すように、両端に結合部120、120を有する短冊状の電磁波伝搬シート100Eを複数並列に並べた状態で電気的に結合させることができる。(Modification 4)
As shown in FIG. 24, two
Alternatively, as shown in FIG. 25, a plurality of strip-shaped electromagnetic
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。
インターフェース装置200において、マイクロ波導波路(導波スロット、導波ライン)および第2共振アンテナ(第2結合スロット、第2結合ライン)を囲むように複数のビアを設けた。
これにより、マイクロ波導波路および第2共振アンテナをシールドしていた。
マイクロ波導波路および第2共振アンテナをシールドできればよいのであるから、ビアに限らず、マッシュルーム型EBG構造やビアレスEBG構造など、EBG(Electromagnetic Band Gap)構造でマイクロ波導波路および第2共振アンテナを取り囲んでシールドしてもよいことはもちろんである。Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
In the
This shields the microwave waveguide and the second resonant antenna.
Since the microwave waveguide and the second resonant antenna need only be shielded, the microwave waveguide and the second resonant antenna are surrounded by an EBG (Electromagnetic Band Gap) structure such as a mushroom-type EBG structure or a vialess EBG structure, as well as vias. Of course, it may be shielded.
上記説明では、インターフェース装置と電磁波伝搬シートとを結合させた状態で固定する手段については特に触れなかったが、このような固定手段としては、係脱可能な係合手段で両者を係合させてもよく、螺合手段で螺合してもよく、粘着テープで貼り付けるようにしてもよいのであり、その手段は特に限定されない。
また、電磁波伝搬シートとインターフェース装置とを重ねたときに第1共振アンテナと第2共振アンテナとが適切に対向するように、位置決めのマークや嵌合手段などを適宜設けてもよい。In the above description, the means for fixing the interface device and the electromagnetic wave propagation sheet in a coupled state was not particularly mentioned. However, as such a fixing means, the engaging means can be engaged and disengaged with each other. Alternatively, it may be screwed with a screwing means or may be attached with an adhesive tape, and the means is not particularly limited.
Further, positioning marks, fitting means, and the like may be provided as appropriate so that the first resonance antenna and the second resonance antenna are appropriately opposed when the electromagnetic wave propagation sheet and the interface device are overlapped.
上記実施形態の説明では、説明の都合上、第1実施形態のインターフェース装置200を主として給電用インターフェースとし、第3実施形態のインターフェース装置400を主として接続用インターフェースとするなど用途を分けて説明した。
しかし、給電用の電磁波と通信用の電磁波というのは電磁波という点で本質的同じなのであって、例えば、第1実施形態で説明した(給電用)インターフェース装置200を通信用電磁波の媒介に利用したり、第3実施形態で説明した(接続用)インターフェース装置400を給電用電磁波の媒介に利用したりするなどは当然のことであり、両者を区別する必要はない。In the description of the above embodiment, for convenience of explanation, the
However, the electromagnetic waves for power supply and the electromagnetic waves for communication are essentially the same in terms of electromagnetic waves. For example, the interface device 200 (for power supply) described in the first embodiment is used as a medium for electromagnetic waves for communication. Of course, the interface device 400 (for connection) described in the third embodiment is used for mediating electromagnetic waves for power supply, and it is not necessary to distinguish between the two.
この出願は、2012年6月11日に出願された日本出願特願2012−132008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。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2012-132008 for which it applied on June 11, 2012, and takes in those the indications of all here.
100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、・・・電磁波伝搬シート、101・・・誘電体層、102・・・裏面導体層、103・・・ショート導体、110・・・サーフェイス通信部、120・・・結合部、120B・・・結合部、130・・・表面導体層、140・・・メッシュ状部分、141・・・縦配線、142横配線、143・・・プレーン部分、145・・・プレーン板部、150、150B、150C・・・第1共振アンテナ、151、151B・・・第1結合スロット、152、152B・・・第1結合ライン、200、200C・・・インターフェース装置、210・・・第1導体層、220・・・マイクロ波導波路、221・・・導波スロット、222・・・導波ライン、230・・・第2共振アンテナ、231、231C・・・第2結合スロット、232、232C・・・第2結合ライン、233・・・マッチングスタブ、240・・・ビア、260・・・誘電体層、270・・・第2導体層、271・・・第3スロット、280・・・コネクタ、400・・・接続インターフェース装置、410・・・第1導体層、420・・・マイクロ波導波路、421・・・導波スロット、422・・・導波ライン、430A、430B・・・第2共振アンテナ、431A、431B・・・第2結合スロット、432A、432B・・・第2結合ライン、440・・・ビア、460・・・誘電体層、470・・・第2導体層、471A・・・第3スロット、500・・・同軸ケーブル、900・・・近接カプラ、910、910A、910B・・・電子機器。
100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, ... Electromagnetic wave propagation sheet, 101 ... Dielectric layer, 102 ... Back conductor layer, 103 ... Short conductor, 110 ... Surface communication unit, 120 ... coupling unit, 120B ... coupling unit, 130 ... surface conductor layer, 140 ... mesh portion, 141 ... vertical wiring, 142 horizontal wiring, 143 ... plane Part, 145... Plane plate part, 150, 150B, 150C... First resonance antenna, 151, 151B... First coupling slot, 152, 152B .. first coupling line, 200, 200C. Interface device 210: first conductor layer 220: microwave waveguide 221: waveguide slot 222: waveguide line 23 ... Second resonant antenna, 231,231C ... Second coupling slot, 232,232C ... Second coupling line, 233 ... Matching stub, 240 ... Via, 260 ...
Claims (9)
前記インターフェース装置は、
第1導体層と、前記第1導体層に対向配置された第2導体層と、前記第1導体層と前記第2導体層とに挟まれた誘電体層と、を備え、
前記第1導体層には、
両側が帯状の導波スロットになっている伝送線路であって、一端が外部からの電磁波の供給を受ける入力端となる導波ラインと、
前記導波ラインの他端に接続されているとともに、第2結合スロットで環囲されたアンテナとしての第2結合ラインと、が設けられており、
前記第2導体層には、
前記第2結合ラインに対向する位置に第3スロットが設けられており、
前記電磁波伝搬シートは、
少なくとも一部がメッシュ状になっている表面導体層と、前記表面導体層に対向配置された裏面導体層と、前記表面導体層と前記裏面導体層との間に挟まれた誘電体層と、を備え、
前記表面導体層および前記裏面導体層のいずれか一方には、
前記インターフェース装置が当該電磁波伝搬シートに重ねられた際に、前記第3スロットを通して前記第2結合ラインと共振結合するように、第1結合スロット中に配置されたアンテナとしての第1結合ラインが設けられている
ことを特徴とする電磁波伝搬システム。An electromagnetic wave propagation system comprising a sheet-like electromagnetic wave propagation sheet that propagates electromagnetic waves, and an interface device that supplies electromagnetic waves to the electromagnetic wave propagation sheet,
The interface device
A first conductor layer, a second conductor layer disposed opposite to the first conductor layer, and a dielectric layer sandwiched between the first conductor layer and the second conductor layer,
In the first conductor layer,
A transmission line in which both sides are band-shaped waveguide slots, one end of which is a waveguide line serving as an input end for receiving an electromagnetic wave from the outside,
A second coupling line as an antenna connected to the other end of the waveguide line and surrounded by a second coupling slot;
In the second conductor layer,
A third slot is provided at a position facing the second coupling line;
The electromagnetic wave propagation sheet is
A surface conductor layer at least partially meshed, a back conductor layer disposed opposite to the surface conductor layer, a dielectric layer sandwiched between the surface conductor layer and the back conductor layer, With
Either one of the surface conductor layer and the back conductor layer,
A first coupling line as an antenna disposed in the first coupling slot is provided so that when the interface device is overlaid on the electromagnetic wave propagation sheet, the interface device is resonantly coupled with the second coupling line through the third slot. An electromagnetic wave propagation system characterized by that.
前記第2結合ラインおよび前記第1結合ラインは、直線的形状またはオープンリング形状であって、λg/2からλg/4の長さを有する
ことを特徴とする電磁波伝搬システム。
ただし、λgは、伝搬される電磁波の実効波長である。The electromagnetic wave propagation system according to claim 1,
The electromagnetic wave propagation system, wherein the second coupling line and the first coupling line have a linear shape or an open ring shape and have a length of λ g / 2 to λ g / 4.
Here, λ g is the effective wavelength of the propagated electromagnetic wave.
前記インターフェース装置には、前記導波スロットおよび前記第2結合スロットを環囲するように電磁シールド手段が設けられている
ことを特徴とする電磁波伝搬システム。In the electromagnetic wave propagation system according to claim 1 or 2,
The electromagnetic wave propagation system, wherein the interface device is provided with electromagnetic shielding means so as to surround the waveguide slot and the second coupling slot.
前記電磁シールド手段は、前記導波スロットおよび前記第2結合スロットを環囲するように設けられた複数のビアまたはEBG構造である
ことを特徴とする電磁波伝搬システム。The electromagnetic wave propagation system according to claim 3,
The electromagnetic wave propagation system, wherein the electromagnetic shielding means is a plurality of vias or an EBG structure provided so as to surround the waveguide slot and the second coupling slot.
前記電磁波伝搬シートは、前記表面導体層と前記裏面導体層とを当該電磁波伝搬シートの端部で接続するショート導体をさらに備え、
前記第1結合ラインは、当該電磁波伝搬シートの端部から略λf/4〜λf/2の位置に配置されている
ことを特徴とする電磁波伝搬システム。
ただし、λfは、電磁波伝搬シートを導波管と見なしたときの管内波長である。In the electromagnetic wave propagation system according to any one of claims 1 to 4,
The electromagnetic wave propagation sheet further includes a short conductor that connects the front conductor layer and the back conductor layer at an end of the electromagnetic wave propagation sheet,
The electromagnetic wave propagation system, wherein the first coupling line is disposed at a position of approximately λ f / 4 to λ f / 2 from an end of the electromagnetic wave propagation sheet.
However, λ f is an in-tube wavelength when the electromagnetic wave propagation sheet is regarded as a waveguide.
前記インターフェース装置の入力端に電力を供給する電力供給部と、を具備する電磁波伝送システム。The electromagnetic wave propagation system according to any one of claims 1 to 5,
An electromagnetic wave transmission system comprising: a power supply unit that supplies power to an input terminal of the interface device.
前記電磁波伝搬シートに対して電磁波の送信または受信を行う電磁波結合部を有する近接カプラと、
この近接カプラに電気的に接続された電子機器と、を備える二次元通信システム。The electromagnetic wave propagation system according to any one of claims 1 to 5,
A proximity coupler having an electromagnetic wave coupling portion for transmitting or receiving an electromagnetic wave to the electromagnetic wave propagation sheet;
A two-dimensional communication system comprising: an electronic device electrically connected to the proximity coupler.
第1導体層と、
前記第1導体層に対向配置された第2導体層と、
前記第1導体層と前記第2導体層とに挟まれた誘電体層と、を備え、
前記第1導体層には、
両側が帯状のスロットになっている伝送線路であって、一端が外部からの電磁波の供給を受ける入力端となる導波ラインと、
前記導波ラインの他端に接続されているとともに、第2結合スロットで環囲されたアンテナとしての第2結合ラインと、が設けられており、
前記第2導体層には、前記第2結合ラインに対向する位置に第3スロットが設けられている
ことを特徴とするインターフェース装置。An interface device that supplies electromagnetic waves to a sheet-like electromagnetic wave propagation sheet that propagates electromagnetic waves,
A first conductor layer;
A second conductor layer disposed opposite to the first conductor layer;
A dielectric layer sandwiched between the first conductor layer and the second conductor layer,
In the first conductor layer,
A transmission line in which both sides are band-shaped slots, one end of which is a waveguide line that serves as an input end for receiving an electromagnetic wave from the outside,
A second coupling line as an antenna connected to the other end of the waveguide line and surrounded by a second coupling slot;
The interface device, wherein the second conductor layer is provided with a third slot at a position facing the second coupling line.
少なくとも一部がメッシュ状になっている表面導体層と、
前記表面導体層に対向配置された裏面導体層と、
前記表面導体層と前記裏面導体層との間に挟まれた誘電体層と、を備え、
前記表面導体層および前記裏面導体層のいずれか一方には、
前記インターフェース装置が当該電磁波伝搬シートに重ねられた際に、前記第3スロットを通して前記第2結合ラインと共振結合するように、第1結合スロット中に配置されたアンテナとしての第1結合ラインが設けられている
ことを特徴とする電磁波伝搬シート。An electromagnetic wave propagation sheet that receives supply of electromagnetic waves from the interface device by being connected to the interface device according to claim 8,
A surface conductor layer that is at least partially meshed;
A back conductor layer disposed opposite to the front conductor layer;
A dielectric layer sandwiched between the surface conductor layer and the back conductor layer,
Either one of the surface conductor layer and the back conductor layer,
A first coupling line as an antenna disposed in the first coupling slot is provided so that when the interface device is overlaid on the electromagnetic wave propagation sheet, the interface device is resonantly coupled with the second coupling line through the third slot. An electromagnetic wave propagation sheet characterized by that.
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