TWI481110B - 信號傳送裝置、濾波器以及基板間通信裝置 - Google Patents
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Description
本發明有關於一種信號傳送裝置、濾波器以及基板間通信裝置，使用各自形成有共振器之複數個基板以進行信號傳送。
歷來，已知一種信號傳送裝置，使用各自形成有共振器之複數個基板以進行信號傳送。例如在專利文獻1中已揭露：相異基板各自構成一共振器，使此等共振器彼此電磁耦合以構成2段的濾波器來使信號傳送。
[專利文獻1]特開2008-67012號公報
如上述之使相異基板各自所形成之共振器彼此電磁耦合之構造的情況，在各基板間會產生電場及磁場。此時，習知之構造因為在基板間所存在之空氣層的厚度之變動造成共振器間之耦合係數或共振頻率大幅變動，所以存在濾波器之中心頻率或頻寬大幅變動的問題。
本發明係鑑於相關問題點而作成者，其目的為提供一種信號傳送裝置、濾波器以及基板間通信裝置，抑制基板間距離之變動所造成之通過頻率及通過波段的變動以進行穩定之動作。
根據本發明之信號傳送裝置係具備：第1及第2基板，空開間隔而相互對向配置於第1方向；複數個第1兩端開放型共振器，形成於第1基板之第1區域，相互電磁耦合於第1方向；第2兩端開放型共振器，於第2基板之與第1區域對應之區域，形成1個或者以相互電磁耦合於第1方向的方式形成複數個；第1共振器，藉複數個第1兩端開放型共振器與1個或複數個第2兩端開放型共振器所形成；以及第2共振器，與第1共振器電磁耦合而於與第1共振器之間進行信號傳送。
此外，複數個第1兩端開放型共振器具有其中一個第1兩端開放型共振器與另一個第1兩端開放型共振器，配置為另一個第1兩端開放型共振器之中央部與其中一個第1兩端開放型共振器之開放端對向，另一個第1兩端開放型共振器之開放端與其中一個第1兩端開放型共振器之中央部對向。另外，具有複數個第2兩端開放型共振器之情況，作為複數個第2兩端開放型共振器，具有其中一個第2兩端開放型共振器與另一個第2兩端開放型共振器，配置為另一個第2兩端開放型共振器之中央部與其中一個第2兩端開放型共振器之開放端對向，另一個第2兩端開放型共振器之開放端與其中一個第2兩端開放型共振器之中央部對向。
然後，於第1共振器，在互相最接近的位置之第1兩端開放型共振器與第2兩端開放型共振器以相互之開放端彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置。
根據本發明之濾波器係以與上述根據本發明之信號傳送裝置相同的構成作為濾波器而動作。
在根據本發明之信號傳送裝置及濾波器中，亦可另具備：複數個第3兩端開放型共振器，形成於第1基板之第2區域，相互電磁耦合於第1方向；以及第4兩端開放型共振器，於第2基板之與第2區域對應的區域，形成1個或者以相互電磁耦合於第1方向的方式形成複數個。
此情況，複數個第3兩端開放型共振器亦可具有其中一個第3兩端開放型共振器與另一個第3兩端開放型共振器，配置為另一個第3兩端開放型共振器之中央部與其中一個第3兩端開放型共振器之開放端對向，另一個第3兩端開放型共振器之開放端與其中一個第3兩端開放型共振器之中央部對向。
此外，具有複數個第4兩端開放型共振器之情況，作為複數個第4兩端開放型共振器，亦可具有其中一個第4兩端開放型共振器與另一個第4兩端開放型共振器，配置為另一個第4兩端開放型共振器之中央部與其中一個第4兩端開放型共振器之開放端對向，另一個第4兩端開放型共振器之開放端與其中一個第4兩端開放型共振器之中央部對向。
然後，亦可藉複數個第3兩端開放型共振器與1個或複數個第4兩端開放型共振器形成第2共振器，於第2共振器，在互相最接近的位置之第3兩端開放型共振器與第4兩端開放型共振器以相互之開放端彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置。
根據本發明之基板間通信裝置係在上述根據本發明之信號傳送裝置的構成中另具備：第1信號引出電極，形成於第1基板，同時物理性直接連接於第1兩端開放型共振器，或藉電磁耦合空開間隔而耦合；以及第2信號引出電極，形成於第2基板，同時物理性直接連接於第4兩端開放型共振器，或藉電磁耦合空開間隔而耦合；其中，在第1基板與第2基板之間進行信號傳送。
在本發明之信號傳送裝置、濾波器或基板間通信裝置中，於第1基板與第2基板之間，因為以相互之開放端彼此及相互之中央部彼此相互對向的方式，配置在相互最接近的位置之第1兩端開放型共振器與第2兩端開放型共振器，所以其等對向之2個兩端開放型共振器兩者中電流流向同方向，2個兩端開放型共振器之間的電位差幾乎消失。據此，在第1共振器中，幾乎不存在第1基板與第2基板之間的空氣層等之電場分布，即使在第1基板與第2基板之間，空氣層等之基板間距離有變動，第1共振器之共振頻率的變動仍會被抑制。同樣地，因為在第1基板與第2基板之間，以相互之開放端彼此及相互之短路端彼此相互對向的方式，配置在相互最接近的位置之第3兩端開放型共振器與第4兩端開放型共振器，所以於第2共振器中，幾乎不存在第1基板與第2基板之間的空氣層等之電場分布。即使在第1基板與第2基板之間，空氣層等之基板間距離有變動，第2共振器之共振頻率的變動仍會被抑制。結果，基板間距離的變動所造成之通過頻率及通過波段的變動被抑制。
在根據本發明之信號傳送裝置、濾波器或基板間通信裝置中，亦可第1共振器係藉複數個第1兩端開放型共振器與1或複數個第2兩端開放型共振器以混合共振模式電磁耦合，全體構成以第1共振頻率共振之1個耦合共振器，且，在第1及第2基板分離成不相互電磁耦合之狀態下，複數個第1兩端開放型共振器所產生之單獨的共振頻率與1或複數個第2兩端開放型共振器所產生之單獨的共振頻率分別採取不同於第1共振頻率之頻率。同樣地，亦可第2共振器係藉複數個第3兩端開放型共振器與1或複數個第4兩端開放型共振器以混合共振模式電磁耦合，全體構成以第1共振頻率共振之1個耦合共振器，且，在第1及第2基板分離成不相互電磁耦合之狀態下，複數個第3兩端開放型共振器所產生之單獨的共振頻率與1或複數個第4兩端開放型共振器所產生之單獨的共振頻率分別採取不同於第1共振頻率之頻率。
此構成之情況，成為在分離為第1基板與第2基板不相互電磁耦合之狀態下的頻率特性與第1基板和第2基板相互電磁耦合之狀態下的頻率特性不同之狀態。為此，雖在例如第1基板與第2基板相互電磁耦合之狀態係以第1共振頻率傳送信號，但在第1基板與第2基板分離為不相互電磁耦合之狀態係不以第1共振頻率傳送信號。據此，在將第1基板與第2基板分離之狀態係可防止信號之洩露。
在根據本發明之信號傳送裝置或濾波器中，亦可另具備：第1信號引出電極，形成於第1基板，同時物理性直接連接於第1兩端開放型共振器，或相對於第1共振器空開間隔而電磁耦合；以及第2信號引出電極，形成於第2基板，同時物理性直接連接於第4兩端開放型共振器，或相對於第2共振器空開間隔而電磁耦合；其中，在第1基板與第2基板之間進行信號傳送。
此外，在根據本發明之信號傳送裝置或濾波器中，亦可另具備：第1信號引出電極，形成於第2基板，同時物理性直接連接於第2兩端開放型共振器，或相對於第1共振器空開間隔而電磁耦合；以及第2信號引出電極，形成於第2基板，同時物理性直接連接於第4兩端開放型共振器，或相對於第2共振器空開間隔而電磁耦合；其中，在第2基板內進行信號傳送。
根據本發明之信號傳送裝置、濾波器或基板間通信裝置，因為在第1基板與第2基板之間以相互之開放端彼此及相互之中央部彼此相互對向的方式配置在相互最接近的位置之2個兩端開放型共振器，所以在第1共振器及第2共振器中，於第1基板與第2基板之間之空氣層等之電場分布幾乎消失。據此，即使在第1基板與第2基板之間，空氣層等之基板間距離有變動，第1共振器及第2共振器之共振頻率的變動仍會被抑制。結果，基板間距離的變動所造成之通過頻率及通過波段的變動被抑制。
以下，參照圖式詳細說明本發明之實施形態。
圖1顯示本發明之第1實施形態的信號傳送裝置(基板間通信裝置或濾波器)的全體構成例。本實施形態的信號傳送裝置具備，相互對向配置於第1方向(圖之Z方向)之第1基板10及第2基板20。第1基板10及第2基板20為介電體基板，夾著由不同於基板材料之材料所構成之層(介電常數不同之層，例如空氣層)，空開間隔(基板間距離Da)而相互對向配置。於第1基板10及第2基板20，形成有第1共振器1與第2共振器2，此第2共振器與第1共振器1並列配置於第2方向(圖之Y方向)，同時與第1共振器1電磁耦合而在與第1共振器1之間進行信號傳送。第1共振器1具有，在第1基板10所形成之複數個第1兩端開放型共振器11,12與在第2基板20所形成之複數個第2兩端開放型共振器21,22。第2共振器2具有，在第1基板10所形成之複數個第3兩端開放型共振器31,32與在第2基板20所形成之複數個第4兩端開放型共振器41,42。
此信號傳送裝置另具備，在第1基板10所形成之第1信號引出電極51與在第2基板20所形成之第2信號引出電極52。在第1基板10所形成之複數個第1兩端開放型共振器11,12、複數個第3兩端開放型共振器31,32以及第1信號引出電極51由以導體所形成之電極圖案構成。同樣地，在第2基板20所形成之複數個第2兩端開放型共振器21,22、複數個第4兩端開放型共振器41,42以及第2信號引出電極52由以導體所形成之電極圖案構成。此外，圖1中，省略在第1基板10及第2基板20所形成之電極圖案(第1兩端開放型共振器11,12等)之厚度。第1信號引出電極51係形成於第1基板10之表面(上面)。於第1基板10之背面(底面)，在與第1信號引出電極51對向之位置形成有接地電極81。第2信號引出電極52係形成於第2基板20之背面(底面)。於第2基板20之表面(上面)，在與第2信號引出電極52對向之位置形成有接地電極82。
圖2(A)～(D)係共同顯示構成第1共振器1之複數個第1兩端開放型共振器11,12及複數個第2兩端開放型共振器21,22之平面構造以及共振時之電流向量。圖3係顯示形成於第2基板20之複數個第2兩端開放型共振器21,22的構造。圖4(A),(B)係共同顯示第1共振器1及第2共振器2之構造以及基板各部之共振頻率。
複數個第1兩端開放型共振器11,12、複數個第2兩端開放型共振器21,22、複數個第3兩端開放型共振器31,32以及複數個第4兩端開放型共振器41,42為封閉曲線狀之線路型的1/2波長共振器，即所謂的開迴路共振器。
複數個第1兩端開放型共振器11,12係於第1基板10之第1區域中，相互電磁耦合於第1方向(圖之Z方向)。其中一個第1兩端開放型共振器11係形成於第1基板10之背面側。另一個第1兩端開放型共振器12則係形成於第1基板10之表面側。複數個第2兩端開放型共振器21,22係在第2基板20之與第1區域對應的區域中，相互電磁耦合於第1方向。據此，在第1區域，複數個第1兩端開放型共振器11,12與複數個第2兩端開放型共振器21,22形成積層配置於第1方向之構造的第1共振器1。
在第1共振器1中，在相互最接近位置(基板間對向之部分30)之其中一個第1兩端開放型共振器11與其中一個第2兩端開放型共振器21係以相互之開放端部分11A,21A彼此對向以及相互之中央部11B,21B彼此互相對向的方式配置(參照圖2(B),(C))。此外，複數個第1兩端開放型共振器11,12係以另一個第1兩端開放型共振器12之中央部12B與其中一個第1兩端開放型共振器11之開放端部分11A對向且另一個第1兩端開放型共振器12之開放端部分12A與其中一個第1兩端開放型共振器11之中央部11B對向的方式配置(參照圖2(A),(B))。另外，第2兩端開放型共振器21,22係以另一個第2兩端開放型共振器22之中央部22B與其中一個第2兩端開放型共振器21之開放端部分21A對向且另一個第2兩端開放型共振器22之開放端部分22A與其中一個第2兩端開放型共振器21之中央部21B對向的方式配置(參照圖2(C),(D)、圖3)。於此，兩端開放型共振器之中央係指中央至兩端開放型共振器之其中一端為止的電長度與中央至兩端開放型共振器之另一端為止的電長度相等之位置，例如，以相同材料、形狀形成之情況，中央至兩端開放型共振器之其中一端為止的物理長與中央至兩端開放型共振器之另一端為止物理長相等之位置。另外，兩端開放型共振器之中央部係指包含兩端開放型共振器之中央的區域，例如，包含兩端開放型共振器之中央朝向兩開放端部之電長度各為λ/16之共振器部分的範圍。
複數個第3兩端開放型共振器31,32係於第1基板10之第2區域中，相互電磁耦合於第1方向(圖之Z方向)。其中一個第3兩端開放型共振器31係形成於第1基板10之背面側。另一個第3兩端開放型共振器32則係形成於第1基板10之表面側。第4兩端開放型共振器41,42係在第2基板20之與第2區域對應的區域中，相互電磁耦合於第1方向。據此，在不同於第1區域之第2區域，複數個第3兩端開放型共振器31,32與複數個第4兩端開放型共振器41,42形成積層配置於第1方向之構造的第2共振器2。
第2共振器2中鄰接的2個兩端開放型共振器彼此之位置關係係與第1共振器1相同。即，在第2共振器2中，位於互相最接近之位置(基板間對向之部分)的其中一個第3兩端開放型共振器31與其中一個第4兩端開放型共振器41係以相互之開放端部分彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置。此外，複數個第3兩端開放型共振器31,32係以另一個第3兩端開放型共振器32之中央部與其中一個第3兩端開放型共振器31之開放端部分對向且另一個第3兩端開放型共振器32之開放端部分與其中一個第3兩端開放型共振器31之中央部對向的方式配置。另外，第4兩端開放型共振器41,42係以另一個第4兩端開放型共振器42之中央部與其中一個第4兩端開放型共振器41之開放端部分對向且另一個第4兩端開放型共振器42之開放端部分與其中一個第4兩端開放型共振器41之中央部對向的方式配置。
第1信號引出電極51，如圖1所示，係形成於第1基板10之表面側，同時物理性直接連接於第1基板10之表面側的第1兩端開放型共振器12(例如，直接連接於1個開放端)，並直接導通於第1兩端開放型共振器12。據此，使得可在第1信號引出電極51與第1共振器1之間傳送信號。第2信號引出電極52，如圖1所示，係形成於第2基板20之背面側，同時物理性直接連接於在第2基板20之背面側所形成之第4兩端開放型共振器42(例如，直接連接於1個開放端)，並直接導通於第4兩端開放型共振器42。據此，使得可在第2信號引出電極52與第2共振器2之間傳送信號。由於第1共振器1與第2共振器2電磁耦合，使得可在第1信號引出電極51與第2信號引出電極52之間傳送信號。據此，使得可在第1基板10與第2基板20之2個基板間傳送信號。
此外，亦可採取將第1信號引出電極51形成於第1基板10之背面側，物理性直接連接於第1基板10之背面側的第1兩端開放型共振器11，並直接導通於第1兩端開放型共振器11。同樣地，亦可採取將第2信號引出電極52形成於第2基板20之表面側，物理性直接連接於第2基板20之表面側的第4兩端開放型共振器41，並直接導通於第4兩端開放型共振器41。
在此信號傳送裝置中，於第1共振器1內，在第1基板10與第2基板20之間，在相互最接近之位置的其中一個第1兩端開放型共振器11與其中一個第2兩端開放型共振器21成為相互之開放端部分11A,21A彼此對向且相互之中央部11B,21B彼此互相對向之狀態。在此狀態下，如圖2(B),(C)所示，於其中一個第1兩端開放型共振器11與其中一個第2兩端開放型共振器21兩者中電流i流向同方向，2個兩端開放型共振器11,21之間的電位差幾乎消失。為此，其中一個第1兩端開放型共振器11與其中一個第2兩端開放型共振器21成為大致上等電位，因此其等之共振器間不會產生電場。其中一個第1兩端開放型共振器11與其中一個第2兩端開放型共振器21係成為藉主要為磁場耦合之耦合的狀態。據此，在第1共振器1中，第1基板10與第2基板20之間的空氣層等之電場分布幾乎消失，即使第1基板10與第2基板10之間空氣層等之基板間距離Da有變動，第1共振器1之共振頻率的變動仍會被抑制。
同樣地，於第2共振器2內，在第1基板10與第2基板20之間，在相互最接近之位置的其中一個第3兩端開放型共振器31與其中一個第4兩端開放型共振器41成為相互之開放端部分彼此對向且相互之中央部彼此互相對向之狀態。為此，在第2共振器2中，第1基板10與第2基板20之間的空氣層等之電場分布幾乎消失，其中一個第3兩端開放型共振器31與其中一個第4兩端開放型共振器41進行藉主要為磁場耦合之耦合。據此，即使第1基板10與第2基板10之間空氣層等之基板間距離Da有變動，第2共振器2之共振頻率的變動仍會被抑制。結果，基板間距離之變動所造成之通過頻率及通過波段的變動被抑制。
此外，在此信號傳送裝置中，如圖4(A)所示，第1共振器1係因複數個第1兩端開放型共振器11,12與複數個第2兩端開放型共振器21,22以後述之混合共振模式電磁耦合而作為全體構成以第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)共振之1個耦合共振器。而且，在第1基板10與第2基板20分離為不互相電磁耦合之狀態下，藉複數個第1兩端開放型共振器11,12所得之單獨之共振頻率fa與藉複數個第2兩端開放型共振器21,22所得之單獨之共振頻率fa分別成為與第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)相異之頻率。
同樣地，第2共振器2，如圖4(B)所示，因複數個第3兩端開放型共振器31,32與複數個第4兩端開放型共振器41,42以混合共振模式電磁耦合而作為全體構成以第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)共振之1個耦合共振器。而且，在第1基板10與第2基板20分離為不互相電磁耦合之狀態下，藉複數個第3兩端開放型共振器31,32所得之單獨之共振頻率fa與藉複數個第4兩端開放型共振器41,42所得之單獨之共振頻率fa分別成為與第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)相異之頻率。
因此，第1基板10與第2基板20分離為相互不電磁耦合之狀態下的頻率特性和第1基板10與第2基板20互相電磁耦合之狀態下的頻率特性成為相異之狀態。為此，例如在第1基板10與第2基板20互相電磁耦合之狀態下係以第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)進行信號傳送。另一方面，在第1基板10與第2基板20分離為不互相電磁耦合之狀態下因為以單獨之共振頻率fa共振，所以成為不以第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)進行信號傳送之狀態。據此，在第1基板10與第2基板20分離之狀態下係即使輸入第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)與同波段之信號亦會被反射，所以可防止來自共振器之信號洩漏。
在此，針對上述藉混合共振模式之信號傳送的原理進行說明。為了將說明簡單化，作為比較例之共振器構造，考慮如圖5所示在第1基板110之內部形成有1個共振器111者。在此比較例之共振器構造中，如圖7(A)所示，為以1個共振頻率f0共振之共振模式。相對於此，如圖6所示，考慮將具有與圖5所示之比較例之共振器構造相同的構造之第2基板120空開基板間距離Da而與第1基板110對向配置而電磁耦合之情況。第2基板120之內部形成有1個共振器121。在第2基板120之共振器121亦相同，因為構造上與在第1基板110之共振器111相同，所以在未與第1基板110電磁耦合之單獨狀態下，如圖7(A)所示，成為以1個共振頻率f0共振之單獨的共振模式。然而，在將如圖6所示之2個共振器電磁耦合之狀態下，因為電波之跳頻効果，並非以單獨之共振頻率f0共振，而是形成比單獨之共振頻率f0低之第1共振頻率f1的第1共振模式、與比單獨之共振頻率f0高之第2共振頻率f2的第2共振模式而共振。
若將圖6所示之以混合共振模式電磁耦合之2個共振器111,121作為全體視作1個耦合共振器101，則藉並列配置同樣的共振器構造，可構成以第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)作為通過波段之濾波器。於圖8中顯示如此之構成例。在圖8之濾波器構成例中，在第1基板110並列配置著2個共振器111,131，同時在第2基板120並列配置著2個共振器121,141。在第1基板110所形成之共振器111,131與在第2基板120所形成之共振器121,141分別為在第1基板110及第2基板120分離為不互相耦合之狀態下，不為混合共振模式，而是藉單獨之共振頻率f0的共振模式。在將第1基板110與第2基板120空開基板間距離Da而對向配置而進行電磁耦合之狀態下，第1基板110之其中一個共振器111與第2基板120之其中一個共振器121作為全體構成1個耦合共振器101。此外，第1基板110之另一個共振器131與第2基板120之另一個共振器141亦作為全體構成另1個耦合共振器102。2個耦合共振器101,102分別作為全體而以第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)共振，從而動作如以第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)作為通過波段之濾波器。藉輸入此第1共振頻率f1(或第2共振頻率f2)附近的頻率之信號，變成可進行信號傳送。
根據以上原理，針對本實施形態的信號傳送裝置之共振模式更詳細地進行說明。如圖4所示，在藉如前述之複數個第1兩端開放型共振器11,12、複數個第2兩端開放型共振器21,22、複數個第3兩端開放型共振器31,32、複數個第4兩端開放型共振器41,42般另一個兩端開放型共振器之中央部與其中一個兩端開放型共振器之開放端對向且另一個兩端開放型共振器之開放端與其中一個兩端開放型共振器之中央部對向的方式電磁耦合(此兩端開放型共振器的配置所進行耦合(以下，稱作「A耦合」)之共振器形成於基板之情況，此等電磁耦合之兩端開放型共振器彼此亦依混合共振模式共振。即，由於例如複數個第1兩端開放型共振器11,12彼此在混合共振模式下電磁耦合，因而構成以比複數個第1兩端開放型共振器11,12彼此分離為不互相電磁耦合之狀態下的各兩端開放型共振器11,12單獨之共振頻率f0低的共振頻率fa與比共振頻率f0高之共振頻率fb共振之1個耦合共振器。在形成於第1基板10互相A耦合之複數個第1兩端開放型共振器11,12與形成於第2基板20互相A耦合之複數個第2兩端開放型共振器21,22隔著空氣層等而互相電磁耦合之情況，如前述，此複數個兩端開放型共振器彼此亦會依混合共振模式彼此電磁耦合，因此變成具有複數個共振模式之1個耦合共振器(第1共振器1)。此第1共振器1係具有複數個共振模式(共振頻率f1,f2,...，其中，f1＜f2＜...)。同樣地，在形成於第2基板20互相A耦合之複數個第3兩端開放型共振器31,32與形成於第2基板20互相A耦合之複數個第4兩端開放型共振器41,42隔著空氣層等而互相電磁耦合之情況，如前述，此複數個兩端開放型共振器彼此亦會依混合共振模式彼此電磁耦合因而變成具有複數個共振模式之1個耦合共振器(第2共振器2)。此第2共振器2係具有複數個共振模式(共振頻率f1,f2,...，其中，f1＜f2＜...)。
在此，顯示在複數個共振模式之中具有最低共振頻率之共振模式(共振頻率f1)中的電荷分布與電場向量E及電流向量i者即為圖2，流過各複數個兩端開放型共振器之電流的流向全部成為相同方向(圖2中上視為順時鐘旋轉之方向)。因此，A耦合之兩端開放型共振器間成為電磁耦合之狀態，另一方面，在第1基板10與第2基板20之間，在相互最接近之位置的兩端開放型共振器間之電場分布(電場成分)幾乎消失。藉此，例如，在複數個共振模式之中具有最低共振頻率之共振模式下，在第1基板10與第2基板20之間，在相互最接近之位置的兩端開放型共振器11,21之中流過各共振器之電流的流向成為同方向(圖2中上視為順時鐘旋轉之方向)，兩端開放型共振器間之電場分布幾乎消失，因而成為藉主要為磁場耦合之電磁耦合的狀態。
再者，因為A耦合為強耦合，故可將第1共振頻率f1與第2共振頻率f2之頻率差作成非常大，因此，在並列配置第1共振器1與第2共振器2時，可作成包含複數個共振模式(共振頻率f1,f2,...)之第1共振頻率f1的通過波段與包含其以外之共振頻率的通過波段頻率不會重疊(通過波段之頻率相異)。此外，包含此等第1共振頻率f1之通過波段及包含其以外之各共振頻率之各自的通過波段，即，包含複數個共振模式(共振頻率f1,f2,...)之各自的共振頻率的各通過波段不與包含第1基板10或第2基板20單獨之共振頻率fa的通過波段頻率重疊(通過波段之頻率相異)。因此，在包含第1共振頻率f1之通過波段，不僅幾乎不會受其它共振模式之影響，亦不會受共振頻率fa附近之頻率的影響。
由以上得知，較佳為在複數個共振模式中，將最低頻率之共振模式的共振頻率f1設定為信號之通過波段。但是，即使為比共振頻率f1高之頻率的其它共振模式，只要在第1基板10與第2基板20之間，在相互最接近之位置的兩端開放型共振器彼此中流過之電流的流向為同方向，亦可將該藉共振模式之共振頻率設定為信號之通過波段。
接著，針對本實施形態的信號傳送裝置之具體設計例及其特性，在與比較例之共振器構造的特性比較下進行說明。圖9係顯示本實施形態之信號傳送裝置中第1共振器1之具體設計例。圖10係顯示圖9所示之設計例的共振頻率特性。此外，圖9中雖僅顯示第1基板10側之設計例，但第2基板20側亦為相同之設計。在此設計例中，第1基板10及第2基板20之平面尺寸皆為9mm2
，基板厚度為0.1mm、比介電常數為3.85。第1基板10上之各電極(第1兩端開放型共振器11,12)之平面尺寸係內半徑為0.6mm、電極寬度(線路寬度)為0.2mm。開放端部分(兩端開放型共振器之其中一個開放端與另一個開放端之間的空隙部)11A,12A之大小為0.2mm。第2基板20上之各電極(第2兩端開放型共振器21,22)的平面尺寸亦相同。在計算此構成下使基板間之空氣層的厚度(基板間距離Da)10μm～100μm變化之情況下之共振頻率所得的結果即為圖10。在本實施形態的共振器構造，如可由圖10得知，共振頻率之變化少，相對於空氣層之厚度的變化共振頻率最大亦只有變動約5%。
圖11係顯示比較例之共振器構造201的具体設計例。圖12係顯示圖11所示之共振器構造201的共振頻率特性。此比較例之共振器構造201係表面(上面)作為接地電極(接地面GND)且背面(底面)形成有第1兩端開放型共振器211之第1基板210與背面(底面)作為接地電極(接地面GND)且表面(上面)形成有第2兩端開放型共振器221之第2基板220夾著空氣層而空開間隔(基板間距離Da)互相對向配置者。於2個基板間，第1兩端開放型共振器211與第2兩端開放型共振器221係採取相互之中央部與相互之開放端部分對向之配置。於此比較例之共振器構造201，基板尺寸或電極尺寸等係與圖9所示之設計例相同。即，第1基板210及第2基板220之平面尺寸皆為9mm2
，基板厚為0.1mm，比介電常數為3.85。2個基板上之各電極(第1兩端開放型共振器211及第2兩端開放型共振器221)之平面尺寸係內半徑為0.6mm、電極寬度(線路寬度)為0.2mm。開放端部分11A,12A之大小為0.2mm。在此種構成下使基板間之空氣層的厚度(基板間距離Da)10μm～100μm變化之情況下之共振頻率所得的結果即為圖12。在此比較例之共振器構造201，如可由圖12得知，相對於空氣層之厚度的變化，共振頻率變動最大約70%。此乃因空氣層之厚度的變化使得第1基板210及第2基板220之間視介電常數產生變化。
根據本實施形態的信號傳送裝置，因為作成在第1基板10與第2基板20之間使在相互最接近之位置的兩端開放型共振器相互之開放端彼此對向且使相互之中央部彼此互相對向，所以在第1共振器1及第2共振器2中，第1基板10與第2基板20之間的空氣層等之電場分布(電場成分)幾乎消失。據此，即使第1基板10與第2基板20之間，空氣層等之基板間距離Da存在變動，亦可抑制第1共振器1及第2共振器2之共振頻率的變動。結果，可抑制因基板間距離Da之變動而造成之通過頻率及通過波段的變動。
卻說，作為提升共振器之Q值的手法，有使共振器之體積增加的方法，但此有反部件之小型化。例如，若將第1基板10作為封裝共振器構造之部件的封裝基板，將第2基板20作為封裝共振器構造之部件的封裝基板，則為了提升共振器之Q值，歷來之共振器構造方面必須使部件側之體積增加。相對於此，在本實施形態之共振器構造方面，因為將封裝基板側之電極圖案(第2兩端開放型共振器21等)作為共振器之一部分而使用，所以可在不使部件側之體積增加的情況下，藉由將封裝基板之體積作為共振器之一部分而利用，以提生共振器之Q值。此外，在本實施形態之共振器構造方面，因為可在未於例如部件側(第1基板10)設置側面端子之情況下使實裝基板(第2基板20)藉電磁耦合進行耦合，所以可達成構成之簡單化與成本之低減化。
接著，針對本發明之第2實施形態的信號傳送裝置進行說明。此外，與上述第1實施形態的信號傳送裝置實質相同之構成部分則附加相同符號，並酌情省略說明。
在上述第1實施形態中，雖使用所謂的開迴路共振器作為構成第1共振器1及第2共振器2之兩端開放型共振器，但亦可使用其它構造的兩端開放型共振器。基本上，於1個基板之表面及背面形成鏡對稱狀之一對共振器，且在對向之2個基板間於互相最接近之位置(基板間對向之部分)採取相互之開放端部分彼此對向且相互之中央部彼此互相對向之配置即可。
圖13(A),(B)係顯示其它構造之兩端開放型共振器的一例。圖13(A),(B)中，顯示由字狀之線路型的1/2波長共振器構成之一對兩端開放型共振器61,62之構造。亦可代替此一對兩端開放型共振器61,62而使用例如構成第1共振器1之複數個第1兩端開放型共振器11,12及複數個第2兩端開放型共振器21,22。在此情況下，鄰接之2個兩端開放型共振器彼此之位置關係與使用第1兩端開放型共振器11,12及複數個第2兩端開放型共振器21,22之情況相同。即，第1基板10或第2基板20中，以另一個兩端開放型共振器62之中央部62B與其中一個兩端開放型共振器61之開放端部分61A對向且另一個兩端開放型共振器62之開放端部分62A與其中一個兩端開放型共振器61之中央部61B對向的方式配置。此外，於第1基板10與第2基板20之間，在互相最接近之位置(基板間對向之部分)，以相互之開放端部分彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置兩端開放型共振器61或62。此情況下相同，在複數個共振模式之中具有最低共振頻率之共振模式下，在第1基板10與第2基板20之間，在相互最接近之位置的兩端開放型共振器61或62之中流過各共振器之電流的流向成為同方向(一起順時針旋轉或一起逆時針旋轉)，兩端開放型共振器間之電場分布幾乎消失。
接著，針對本發明之第3實施形態的信號傳送裝置進行說明。此外，與上述第1至第2實施形態之信號傳送裝置實質相同之構成部分則附加相同的符號，並酌情省略說明。
在圖1所示之信號傳送裝置，雖將第1信號引出電極51物理性直接連接於第1基板10上所形成之第1兩端開放型共振器12而導通，但亦可使用相對於第1共振器空出間隔而電磁耦合之信號引出電極。例如，可在第1基板10之表面側，如圖14(A)所示般，設置相對於第1兩端開放型共振器12空開間隔而配置之第1信號引出電極53。此情況下，以與第1共振器1之共振頻率f1(或f2)同樣之共振頻率f1(或f2)共振之共振器構成第1信號引出電極53。據此，第1信號引出電極53與第1共振器1以共振頻率f1(或f2)電磁耦合。
同樣地，在如圖1所示之信號傳送裝置，雖將第2信號引出電極52物理性直接連接於第2基板20上所形成之第4兩端開放型共振器42而導通，但亦可使用相對於第1共振器1空開間隔而電磁耦合之信號引出電極。例如，可在第2基板20之背面側，如圖14(B)所示般，設置相對於第4兩端開放型共振器42空開間隔而配置之第2信號引出電極54。此情況下，以與第2共振器2之共振頻率f1(或f2)同樣之共振頻率f1(或f2)共振之共振器構成第2信號引出電極54。據此，第2信號引出電極54與第2共振器2以共振頻率f1(或f2)電磁耦合。
本發明可有各種變更實施，並不限定為上述各實施形態。
例如，在上述第1實施形態，雖將第1共振器1與第2共振器2兩者以如圖4(A),(B)所示之實質相同的共振機器構造來構成，但可例如將第2共振器2以其它共振機器構造來構成。
此外，在上述第1實施形態中，雖例示將2個整之兩端開放型共振器形成於第1基板10及第2基板20每一者，但亦可在任一個基板僅設置1個構成第1共振器1或第2共振器2之兩端開放型共振器。例如，亦可在第2基板20側僅設置其中一個第2兩端開放型共振器21作為第1共振器1之構成要素。第2共振器2方面亦相同，可在第2基板20側僅設置其中一個第4兩端開放型共振器41作為第2共振器2之構成要素。
此外，在上述第1實施形態，藉第1基板10及第2基板20之2個基板而形成第1共振器1及第2共振器2，但亦可為使3個以上之基板對向配置並藉3個以上之基板構成第1共振器1及第2共振器2。例如，亦可於與第1基板10相反側(第2基板20之背面側)設置與第2基板20空開間隔(基板間距離Da)而對向之第3基板。然後，與第1基板10及第2基板20相同，於第3基板亦形成複數個兩端開放型共振器，並於第1基板10、第2基板20及第3基板藉在第1區域所形成之複數個兩端開放型共振器而構成第1共振器1，並藉在第2區域所形成之其它複數個兩端開放型共振器而構成第2共振器2。
再者，在上述第1實施形態，雖舉例將第1信號引出電極51形成於第1基板10側並將第2信號引出電極52形成於第2基板20側而在各自的基板間進行信號傳送，但亦可將各引出電極形成於同一個基板上而進行基板內之信號傳送。例如，亦可將第1信號引出電極51形成於第2基板20側之底面側且連接於第2兩端開放型共振器22之一端以進行第2基板20內之信號傳送。此情況下，信號之傳送方向雖為第2基板20內，但因為亦可利用第1基板10側之共振器而(利用上下方向之體積)傳送信號，所以在例如作為濾波器而選擇特定之頻率以傳送信號之情況，相較於僅使用第2基板20上之電極圖案而傳送之情況，更可抑制平面方向之面積。即，可一邊抑制平面方向之面積一邊作為濾波器進行基板內之信號傳送。
此外，在上述第1實施形態，雖並列配置第1共振器1與第2共振器2之2個共振器，但只要構成為相異基板間在互相最接近位置之兩端開放型共振器每一者中所流過的電流之方向為相同方向，亦可並列配置3個以上之共振器。此外，在上述第1實施形態，雖採取第1基板10與第2基板20之比介電常數相等，但只要夾著比介電常數與第1基板10與第2基板20至少一者之比介電常數相異之層，亦可第1基板10與第2基板20之比誘電率相異。其它實施形態方面亦相同。另外，作為本發明之信號傳送裝置，不僅用於類比信號或數位信號等之送信/接收之信號傳送裝置，亦包含用於供電/收電之信號傳送裝置。
1．．．第1共振器
2．．．第2共振器
10．．．第1基板
11,12．．．第1兩端開放型共振器
11A,12A,21A,22A．．．開放端部分
11B,12B,21B,22B．．．中央部
20．．．第2基板
21,22．．．第2兩端開放型共振器
30．．．基板間對向之部分
51,53．．．第1信號引出電極
52,54．．．第2信號引出電極
61．．．第1兩端開放型共振器
61A,62A．．．開放端部分
61B,62B．．．中央部
62．．．第2兩端開放型共振器
81,82．．．接地電極
101,102．．．耦合共振器
110．．．第1基板
120．．．第2基板
111,121,131,141．．．共振器
120．．．第2基板
201．．．比較例之共振器構造
210．．．第1基板
211．．．第1兩端開放型共振器
220．．．第2基板
221．．．第2兩端開放型共振器
Da．．．基板間距離
i．．．電流
圖1係本發明之第1實施形態的信號傳送裝置(濾波器、基板間通信裝置)之一構成例的斜視圖。
圖2(A)係將圖1所示之信號傳送裝置中在第1基板之表面側所形成之第1兩端開放型共振器的構造與共振時之電流向量共同顯示的平面圖，圖2(B)係將第1基板之背面側所形成之第1兩端開放型共振器的構造與共振時之電流向量共同顯示的平面圖。圖2(C)係將圖1所示之信號傳送裝置中在第2基板之表面側所形成之第2兩端開放型共振器的構造與共振時之電流向量共同顯示的平面圖，圖2(D)係將第2基板之背面側所形成之第2兩端開放型共振器的構造與共振時之電流向量共同顯示的平面圖。
圖3係顯示圖1所示之信號傳送裝置之第2基板的第2兩端開放型共振器之配置的斜視圖。
圖4(A)係將圖1所示信號傳送裝置中第1共振器之構造與共振頻率共同顯示的平面圖，圖4(B)係將圖1所示之信號傳送裝置中第2共振器之構造與共振頻率共同顯示的平面圖。
圖5係顯示具有比較例的共振器構造之基板的剖面圖。
圖6係顯示將2個圖5所示之基板對向配置之構造的剖面圖。
圖7(A)係顯示1個共振器所產生之共振頻率的說明圖，圖7(B)係顯示2個共振器所產生之共振頻率的說明圖。
圖8係將使用圖6所示之共振器構造而形成之比較例的濾波器之構造與基板各部之共振頻率一同顯示的剖面圖。
圖9係顯示圖1所示之信號傳送裝置中第1共振器的具體之設計例的剖面圖。
圖10係顯示圖9所示之第1共振器中之共振頻率特性的特性圖。
圖11係顯示比較例之共振器構造之具體設計例的斜視圖。
圖12係顯示圖11所示之共振器構造之共振頻率特性的特性圖。
圖13係顯示本發明第2實施形態之信號傳送裝置的要部之一構成例的平面圖。
圖14係本發明第3實施形態之信號傳送裝置的要部之一構成例的平面圖。
1．．．第1共振器
2．．．第2共振器
10．．．第1基板
11,12．．．第1兩端開放型共振器
20．．．第2基板
21,22．．．第2兩端開放型共振器
31,32．．．第3兩端開放型共振器
41,42．．．第4兩端開放型共振器
51．．．第1信號引出電極
52．．．第2信號引出電極
81．．．接地電極
82．．．接地電極
Da．．．基板間距離
Claims (7)
- 一種信號傳送裝置，具備：第1及第2基板，係空開間隔而夾著由不同於基板材料之材料所構成之層地相互對向配置於第1方向；複數個第1兩端開放型共振器，形成於前述第1基板之第1區域，在前述第1方向相互電磁耦合；第2兩端開放型共振器，於前述第2基板之與前述第1區域對應之區域，形成1個或者以於前述第1方向相互電磁耦合的方式形成複數個；第1共振器，藉複數個前述第1兩端開放型共振器與1個或複數個前述第2兩端開放型共振器所形成；以及第2共振器，與前述第1共振器電磁耦合而在與前述第1共振器之間進行信號傳送；其中，前述複數個第1兩端開放型共振器具有其中一個第1兩端開放型共振器與另一個第1兩端開放型共振器，配置為前述另一個第1兩端開放型共振器之中央部與前述其中一個第1兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第1兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第1兩端開放型共振器之中央部對向，在具有複數個前述第2兩端開放型共振器之情況，作為複數個前述第2兩端開放型共振器，具有其中一個第2兩端開放型共振器與另一個第2兩端開放型共振器，配置為前述另一個第2兩端開放型共振器之中央部與前述其中一個第2兩端開放型共振器之開放端對向 ，前述另一個第2兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第2兩端開放型共振器之中央部對向，於前述第1共振器，處在互相最接近的位置之前述第1兩端開放型共振器與前述第2兩端開放型共振器以相互之開放端彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置。
- 如申請專利範圍第1項之信號傳送裝置，另具備：複數個第3兩端開放型共振器，形成於前述第1基板之第2區域，在前述第1方向相互電磁耦合；以及第4兩端開放型共振器，於前述第2基板之與前述第2區域對應之區域，形成1個或者以於前述第1方向相互電磁耦合的方式形成複數個；其中，前述第2共振器係藉複數個前述第3兩端開放型共振器與1個或複數個前述第4兩端開放型共振器形成，前述複數個第3兩端開放型共振器具有其中一個第3兩端開放型共振器與另一個第3兩端開放型共振器，配置為前述另一個第3兩端開放型共振器之中央部與前述其中一個第3兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第3兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第3兩端開放型共振器之中央部對向，在具有複數個前述第4兩端開放型共振器之情況，作為複數個前述第4兩端開放型共振器，具有其中一個第4兩端開放型共振器與另一個第4兩端開放型共振器，配置為前述另一個第4兩端開放型共振器之中央部 與前述其中一個第4兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第4兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第4兩端開放型共振器之中央部對向，於前述第2共振器，處在互相最接近的位置之前述第3兩端開放型共振器與前述第4兩端開放型共振器以相互之開放端彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置。
- 如申請專利範圍第2項之信號傳送裝置，另具備：第1信號引出電極，形成於前述第1基板，同時物理性直接連接於前述第1兩端開放型共振器，或相對於前述第1共振器空開間隔而電磁耦合；以及第2信號引出電極，形成於前述第2基板，同時物理性直接連接於前述第4兩端開放型共振器，或相對於前述第2共振器空開間隔而電磁耦合；其中，在前述第1基板與前述第2基板之間進行信號傳送。
- 如申請專利範圍第2項之信號傳送裝置，另具備：第1信號引出電極，形成於前述第2基板，同時物理性直接連接於前述第2兩端開放型共振器，或相對於前述第1共振器空開間隔而電磁耦合；以及第2信號引出電極，形成於前述第2基板，同時物理性直接連接於前述第4兩端開放型共振器，或相對於前述第2共振器空開間隔而電磁耦合；其中，在前述第2基板內進行信號傳送。
- 如申請專利範圍第2至4項中任一項之信號傳送裝置， 其中，前述第1共振器係藉複數個前述第1兩端開放型共振器與1或複數個前述第2兩端開放型共振器以混合共振模式電磁耦合，全體構成以第1共振頻率共振之1個耦合共振器，且，在前述第1及第2基板不相互電磁耦合之分離狀態下，複數個前述第1兩端開放型共振器所產生之單獨的共振頻率與1或複數個前述第2兩端開放型共振器所產生之單獨的共振頻率分別被設為不同於前述第1共振頻率之頻率，前述第2共振器係藉複數個前述第3兩端開放型共振器與1或複數個前述第4兩端開放型共振器以混合共振模式電磁耦合，全體構成以前述第1共振頻率共振之1個耦合共振器，且，在前述第1及第2基板不相互電磁耦合之分離狀態下，複數個前述第3兩端開放型共振器所產生之單獨的共振頻率與1或複數個前述第4兩端開放型共振器所產生之單獨的共振頻率分別被設為不同於前述第1共振頻率之頻率。
- 一種濾波器，具備：第1及第2基板，係空開間隔而夾著由不同於基板材料之材料所構成之層地相互對向配置於第1方向；複數個第1兩端開放型共振器，形成於前述第1基板之第1區域，在前述第1方向相互電磁耦合；第2兩端開放型共振器，於前述第2基板之與前述第1區域對應之區域，形成1個或者以於前述第1方向相互電磁耦合的方式形成複數個； 第1共振器，藉複數個前述第1兩端開放型共振器與1個或複數個前述第2兩端開放型共振器所形成；以及第2共振器，與前述第1共振器電磁耦合而在與前述第1共振器之間進行信號傳送；其中，前述複數個第1兩端開放型共振器具有其中一個第1兩端開放型共振器與另一個第1兩端開放型共振器，配置為前述另一個第1兩端開放型共振器之中央部與前述其中一個第1兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第1兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第1兩端開放型共振器之中央部對向，具有複數個前述第2兩端開放型共振器之情況，作為複數個前述第2兩端開放型共振器，具有其中一個第2兩端開放型共振器與另一個第2兩端開放型共振器，配置為前述另一個第2兩端開放型共振器之中央部與前述其中一個第2兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第2兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第2兩端開放型共振器之中央部對向，於前述第1共振器，在互相最接近的位置之前述第1兩端開放型共振器與前述第2兩端開放型共振器以相互之開放端彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置。
- 一種基板間通信裝置，具備：第1及第2基板，係空開間隔而夾著由不同於基板材料之材料所構成之層地相互對向配置於第1方向； 複數個第1兩端開放型共振器，形成於前述第1基板之第1區域，在前述第1方向相互電磁耦合；第2兩端開放型共振器，於前述第2基板之與前述第1區域對應之區域，形成1個或者以於前述第1方向相互電磁耦合的方式形成複數個；複數個第3兩端開放型共振器，形成於前述第1基板之第2區域，在前述第1方向相互電磁耦合；第4兩端開放型共振器，於前述第2基板之與前述第2區域對應之區域，形成1個或者以於前述第1方向相互電磁耦合的方式形成複數個；第1共振器，藉複數個前述第1兩端開放型共振器與1個或複數個前述第2兩端開放型共振器所形成；第2共振器，藉複數個前述第3兩端開放型共振器與1個或複數個前述第4兩端開放型共振器形成，同時與前述第1共振器電磁耦合而在與前述第1共振器之間進行信號傳送；第1信號引出電極，形成於前述第1基板並物理性直接連接於前述第1兩端開放型共振器，或藉電磁耦合空開間隔而耦合；以及第2信號引出電極，形成於前述第2基板並物理性直接連接於前述第4兩端開放型共振器，或藉電磁耦合空開間隔而耦合；其中，前述複數個第1兩端開放型共振器具有其中一個第1兩端開放型共振器與另一個第1兩端開放型共振器，配置為前述另一個第1兩端開放型共振器之中央 部與前述其中一個第1兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第1兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第1兩端開放型共振器之中央部對向，具有複數個前述第2兩端開放型共振器之情況，作為複數個前述第2兩端開放型共振器，具有其中一個第2兩端開放型共振器與另一個第2兩端開放型共振器，配置為前述另一個第2兩端開放型共振器之中央部與前述其中一個第2兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第2兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第2兩端開放型共振器之中央部對向，前述複數個第3兩端開放型共振器具有其中一個第3兩端開放型共振器與另一個第3兩端開放型共振器，配置為前述另一個第3兩端開放型共振器之中央部與前述其中一個第3兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第3兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第3兩端開放型共振器之中央部對向，具有複數個前述第4兩端開放型共振器之情況，作為複數個前述第4兩端開放型共振器，具有其中一個第4兩端開放型共振器與另一個第4兩端開放型共振器，配置為前述另一個第4兩端開放型共振器之中央部與前述其中一個第4兩端開放型共振器之開放端對向，前述另一個第4兩端開放型共振器之開放端與前述其中一個第4兩端開放型共振器之中央部對向，於前述第1共振器，在互相最接近的位置之前述第1兩端開放型共振器與前述第2兩端開放型共振器以相 互之開放端彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置於前述第2共振器，在互相最接近的位置之前述第3兩端開放型共振器與前述第4兩端開放型共振器以相互之開放端彼此對向且相互之中央部彼此互相對向的方式配置，在前述第1基板與前述第2基板之間進行信號傳送。
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