電磁共振耦合器的製造方法

2023-11-01 00:59:57

電磁共振耦合器的製造方法
【專利摘要】具備：在發送基板(101)上設置的、環繞形狀的一部分由於開放部而開放的形狀的發送共振器(106)以及與發送共振器(106)上的第一連接部連接的第一布線(111)；在接收基板(102)上設置的接收共振器(107)、與接收共振器(107)上的第二連接部連接的第二布線(112)、以及與接收共振器(107)上的第三連接部連接的第三布線(113)；發送基板(101)與接收基板(102)對置設置，使得在從與發送基板(101)的主面垂直的方向觀察的情況下，發送共振器(106)及接收共振器(107)為點對稱，並且發送共振器(106)及接收共振器(107)的輪廓一致。
【專利說明】電磁共振耦合器
【技術領域】
[0001]本發明涉及以非接觸方式進行高頻信號的電力傳送的電磁共振耦合器。
【背景技術】
[0002]將一個高頻信號(單端信號)變換為同振幅反相位的兩個差動信號的環形波導電路(例如參照專利文獻I)作為微波波段的頻率變換器等的構成要素而被廣泛使用。通過使用這樣的環形波導電路，能夠用一個放大器對單端信號進行放大，從而能夠對差動信號的各個進行放大。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開平8 - 279707號公報發明概要
[0006]發明要解決的課題
[0007]上述的環形波導電路那樣的將單端信號分配為同振幅反相位的兩個差動信號的單端/差動變換器中，裝置的小型化成為課題。

【發明內容】

[0008]因此，本發明提供一種可小型化的單端/差動變換器。
[0009]用於解決課題的手段
[0010]為了解決上述課題，本發明一實施方式的電磁共振耦合器，在第一共振布線及第二共振布線間以非接觸的方式傳送高頻信號，具備:第一基板；以及第二基板，與上述第一基板對置設置；在上述第一基板上，設有:上述第一共振布線，其形狀是，環繞形狀的一部分由於開放部而開放的形狀；以及第一輸入輸出布線，連接於上述第一共振布線上的第一連接部；在上述第二基板上，設有:上述第二共振布線，具有與上述第一共振布線相同的布線寬度及相同的形狀；第二輸入輸出布線，連接於上述第二共振布線上的第二連接部，該第二連接部位於距上述第二共振布線的一端為規定距離的位置；以及第三輸入輸出布線，連接於上述第二共振布線上的第三連接部，該第三連接部位於距上述第二共振布線的另一端為上述規定距離的位置；在從與上述第一基板的主面垂直的方向觀察的情況下，上述第一共振布線及上述第二共振布線點對稱地配置，並且上述第一共振布線及第二共振布線的輪廓一致，在向上述電磁共振耦合器輸入了上述高頻信號的情況下，上述第二連接部及上述第三連接部的電力是上述第二共振布線的與上述第一連接部重疊的位置處的電力的1/2。
[0011]發明效果
[0012]根據本發明，通過利用電磁共振耦合，實現小型的單端/差動變換器。
【專利附圖】

【附圖說明】[0013]圖1是環形波導電路的俯視圖。
[0014]圖2是實施方式I的電磁共振耦合器的立體圖(透視圖)。
[0015]圖3是用經過圖2的X — X'線並與基板的主面垂直的平面進行了切斷的情況下的電磁共振耦合器的剖面圖。
[0016]圖4是發送共振器的俯視圖。
[0017]圖5是接收共振器的俯視圖。
[0018]圖6是表示共振狀態下的接收共振器上的電壓、電流的關係的圖。
[0019]圖7是表示將信號輸入到第一端子的情況下的電磁共振耦合器的信號傳送率的圖。
[0020]圖8是表示將信號輸入到第一端子的情況下的被輸出到第二端子及第三端子的信號的相位的圖。
[0021]圖9是使用了矩形的發送共振器及接收共振器的電磁共振耦合器的立體圖。
[0022]圖10是用經過圖9的Y — Y'線並與基板的主面垂直的平面進行了切斷的情況下的電磁共振耦合器的剖面圖。
[0023]圖11是矩形的發送共振器的俯視圖。
[0024]圖12是矩形的接收共振器的俯視圖。
[0025]圖13是表示在發送共振器的周邊設有共面接地(coplanar ground)的例子的圖。
[0026]圖14是表示在接收共振器的周邊設有共面接地及隔離布線的例子的圖。
【具體實施方式】
[0027](本發明的基礎知識)
[0028]如【背景技術】中說明的那樣，專利文獻I中記載的環形波導電路能夠將一個高頻信號(單端信號)變換為同振幅反相位的兩個差動信號。
[0029]圖1是表示專利文獻I中記載的分布常數型的環形波導電路的構造的圖。
[0030]各個端子阻抗為RO(—般來說是50Ω )，各端子用具有阻抗^2.RO的線路連結。
[0031]圖1中,A是輸入端子,B及D是輸出端子,C是隔離(isolation)端子。通過使端子A~B間、端子B~C間、端子C~D間的距離(長度)為動作頻率的I / 4波長，使端子A~D間的距離為3 / 4波長，從而從端子B及端子D輸出同振幅反相位的信號，向端子C不輸出信號。
[0032]在從端子A輸入了高頻信號的情況下，從端子A順時針前進了 λ / 4環(ring)的信號和從端子A逆時針前進了 5 λ /4的信號到達端子B。即，兩個信號同相位，因此上述兩個信號被疊加並輸出到端子B。
[0033]並且，同樣，從端子A順時針前進了 3 λ / 4的信號和逆時針前進了 3 λ / 4的信號到達端子D，這兩個信號同相位，因此被疊加輸出。
[0034]即，來自端子A的輸入信號被分配輸出到端子B和端子D，從端子B輸出的信號的相位和從端子D輸出的信號的相位反相(相位相差180° )。
[0035]這樣，根據環形波導電路，能夠將單端信號變換為差動信號。並且，相反，通過向端子B和端子D分別輸入同振幅反相位的信號，從而向端子A輸出具有向端子B及端子D輸入的信號的振幅的2倍振幅的信號。[0036]上述的環形波導電路那樣的將單端信號分配為同振幅反相位的兩個差動信號的單端/差動變換器中，裝置的小型化成為課題。
[0037]為了解決上述課題，本發明一實施方式的電磁共振耦合器，在第一共振布線及第二共振布線間以非接觸的方式傳送高頻信號，具備:第一基板；以及第二基板，與上述第一基板對置設置；在上述第一基板上，設有:上述第一共振布線，其形狀是，環繞形狀的一部分由於開放部而開放的形狀；以及第一輸入輸出布線，連接於上述第一共振布線上的第一連接部；在上述第二基板上，設有:上述第二共振布線，具有與上述第一共振布線相同的布線寬度及相同的形狀；第二輸入輸出布線，連接於上述第二共振布線上的第二連接部，該第二連接部位於距上述第二共振布線的一端為規定距離的位置；以及第三輸入輸出布線，連接於上述第二共振布線上的第三連接部，該第三連接部位於距上述第二共振布線的另一端為上述規定距離的位置；在從與上述第一基板的主面垂直的方向觀察的情況下，上述第一共振布線及上述第二共振布線點對稱地配置，並且上述第一共振布線及第二共振布線的輪廓一致，在向上述電磁共振耦合器輸入了上述高頻信號的情況下，上述第二連接部及上述第三連接部的電力是上述第二共振布線的與上述第一連接部重疊的位置處的電力的1/2。
[0038]由此，實現利用了電磁共振耦合的非常小型的單端/差動變換器。此外，本發明的電磁共振耦合器能夠實現信號的非接觸傳送，因此能夠對輸入輸出端子間的接地進行分離(絕緣)。進而，由於利用了電磁共振耦合，因此能夠實現損失少的非接觸信號傳送裝置。
[0039]此外，可以是，上述第一連接部設置在距上述第一共振布線的一端的距離為相當於上述第一共振布線的布線長的1/4長度的位置；上述第二連接部設置在距上述第二共振布線的一端的距離為相當於上述第二共振布線的布線長的3/8長度的位置；上述第三連接部設置在距上述第二共振布線的另一端的距離為相當於上述第二共振布線的布線長的3/8長度的位置。
[0040]此外，可以是，上述第一共振布線及上述第二共振布線的布線長是該第一共振布線及該第二共振布線內的上述高頻信號的波長的1/2長度。
[0041]此外，可以是，上述環繞形狀是圓形。
[0042]此外，可以是，上述環繞形狀是矩形，或是具有至少5處以上的彎曲部的形狀。
[0043]由此，通過使共振布線為矩形、將彎曲部設置5處以上，能夠進一步減小在基板上共振布線所佔的面積。即，本發明的電磁共振耦合器作為更小型的單端/差動變換器而動作。
[0044]此外，可以是，與上述第一基板的主面垂直的方向上的上述第一共振布線和上述第二共振布線之間的距離是上述高頻信號的波長的1/2以下。
[0045]由此，增強電磁共振耦合的效果，實現低損失的單端/差動變換器。
[0046]此外，可以是，在上述第一基板的沒有設置上述第一共振布線的一側的面、或在上述第二基板的沒有設置上述第二共振布線的一側的面，設置表示上述高頻信號的基準電位的接地布線。
[0047]此外,可以是,在上述第一基板上的上述第一共振布線及上述第一輸入輸出布線的周邊、以及上述第二基板上的上述第二共振布線、上述第二輸入輸出布線及上述第三輸入輸出布線的周邊，設置表示上述高頻信號的基準電位的接地布線。
[0048]此外，可以是，上述第二共振布線通過與上述第二連接部和上述第三連接部之間的中點連接的布線或通孔，與表示上述高頻信號的基準電位的接地布線連接。
[0049]這樣，通過適當地設置接地布線，能夠提高所傳送的信號的品質。
[0050]此外，可以是，還具備蓋體基板，該蓋體基板與上述第一基板及上述第二基板中的某一個重合，在上述蓋體基板的不與上述第一基板及上述第二基板中的某一個重合的一側的面，設置表示上述高頻信號的基準電位的接地布線。
[0051]這樣，通過設置蓋體基板，防止不需要的電磁輻射，並且實現對來自外部的噪聲耐受性強的單端/差動變換器。
[0052]此外，可以是，上述第一基板與上述第二基板是一個基板，在上述基板的一個面，設置上述第一共振布線以及上述第一輸入輸出布線，在上述基板的另一個面，設置上述第二共振布線、上述第二輸入輸出布線以及上述第三輸入輸出布線。
[0053]由此，能夠使單端/差動變換器進一步小型化。
[0054]另外，以下說明的實施方式都表示總括的或具體的例子。以下的實施方式中表示的數值、形狀、材料、構成要素、構成要素的配置位置以及連接形態、步驟、步驟的順序等是一例而不意圖限定本發明。並且，關於以下的實施方式的構成要素中的、表示最上位概念的獨立權利要求中沒有記載的構成要素，作為任意的構成要素來說明。
[0055](實施方式I)
[0056]以下，參照附圖來說明實施方式I的電磁共振耦合器。
[0057](構造)
[0058]首先說明實施方式I的電磁共振耦合器100的構造。
[0059]圖2是實施方式I的電磁共振耦合器100的立體圖(透視圖)。
[0060]圖3是將圖2的電磁共振耦合器100用經過基板的對角線的平面(經過圖中X -V線並與基板的主面垂直的平面)切斷後的情況下的剖面圖。
[0061]實施方式I的電磁共振I禹合器100是以非接觸方式傳送6.0GHz的交流信號的電磁共振耦合器。即，電磁共振耦合器100的動作頻率是6.0GHz。
[0062]電磁共振稱合器100由發送基板101 (第一基板)和重合於發送基板101的接收基板102 (第二基板)構成。
[0063]發送基板101及接收基板102是電介質基板，例如是藍寶石基板。並且，基板厚都是0.2_。另外，在各基板之間，可以有空氣等氣體、液體、或其他的電介質材料。
[0064]在發送基板101的上表面,形成有作為金屬布線的第一布線111 (第一輸入輸出布線)、形狀的一部分通過發送共振狹縫(開放部)116而開放的圓形(開環形狀)發送共振器106 (第一共振布線)。發送共振器106與第一布線111的一端連接,第一布線111的另一端是第一端子121。
[0065]接收基板102以將發送基板101的發送共振器106覆蓋的方式與發送基板101重
入
口 ο
[0066]在接收基板102的上表面，形成有作為金屬布線的第二布線112(第二輸入輸出布線)、第三布線113 (第三輸入輸出布線)、形狀的一部分通過接收共振狹縫117而開放的圓形(開環形狀)的接收共振器107 (第二共振布線)。接收共振器107與第二布線112及第三布線113的一端連接。第二布線112的另一端為第二端子122，第三布線113的另一端為第三端子123。並且，接收共振器107與發送共振器106大小相同、形狀相同。[0067]上述金屬布線的材料例如是金，但也可以是其他的金屬材料。
[0068]並且，在發送基板101的背面，形成有作為金屬布線的背面接地104。背面接地104是電磁共振耦合器100的表示信號的基準電位的接地布線。背面接地104的材料例如是金。
[0069]發送基板101與接收基板102重合，使得從與發送基板101的主面垂直的方向觀察的情況(俯視的情況)下，發送共振器106的輪廓與接收共振器107的輪廓一致。另外，發送基板101和接收基板102重合，使得在俯視的情況下發送共振器106與接收共振器107成為點對稱的關係。
[0070]另外，發送共振器106的輪廓與接收共振器107的輪廓一致還包括發送共振器106的輪廓與接收共振器107的輪廓在製造誤差的範圍內不同的情況。
[0071]這裡，發送共振器106的輪廓如下那樣定義。假定在發送共振器106中不設置發送共振狹縫116、從而發送共振器106為環繞形狀的閉合布線的情況下，該環繞形狀的閉合布線具有內周側(內側)的輪廓和外周側(外側)的輪廓，該內周偵彳(內偵D的輪廓規定由該環繞形狀的閉合的布線包圍的區域，該外周側(外側)的輪廓與上述內周側的輪廓一起，規定上述環繞形狀的閉合的布線的形狀。發送共振器106的輪廓是指這兩個輪廓中的外周側的輪廓。另外，換言之，上述內周側的輪廓和上述外周側的輪廓規定發送共振器106的布線寬度，外周側的輪廓規定發送共振器106的佔有面積。另外，接收共振器107的輪廓也被同樣定義。
[0072]即，實施方式I中，發送共振器106及接收共振器107的輪廓是發送共振器106及接收共振器107的最外的形狀，是圓。該情況下，輪廓一致是指除了相當於發送共振狹縫116及接收共振狹縫117的部分以外一致。
[0073]另外，輪廓一致是指，包含電磁共振耦合器100的發送基板101和接收基板102的組裝偏差、在製造工序中產生的發送共振器106及接收共振器107的尺寸偏差在內而實質上一致。即，輪廓一致不意味著必須完全一致。
[0074]接著，使用圖4及圖5來詳細說明各基板。
[0075]圖4是發送共振器106的俯視圖。
[0076]發送共振器106是直徑2.7mm的圓形，是環繞形狀(閉曲線形狀)的一部分通過發送共振狹縫116而開放的形狀。發送共振器106的布線長相當於6.0GHz的交流信號的波長的1/2的長度。發送共振器106的布線寬度是0.1mm。
[0077]發送共振器106的布線長(圓周的長度)相當於電磁共振耦合器100所傳送的高頻信號的1/2波長左右。此時的波長是考慮了因布線材料引起的波長縮短率的波長。
[0078]發送共振器106與第一布線111被物理連接。另外，發送共振器106與第一布線111也可以不被物理連接，只要電連接即可。具體來說，第一布線111的一端被連接到距發送共振器106的發送共振狹縫116部分的一端的距離為相當於發送共振器106的布線長的1/4長度的位置(點Al:第一連接部)。布線長的1/4長度換言之相當於電磁共振耦合器100所傳送的高頻信號的1/8波長左右。
[0079]第一布線111的沒有與發送共振器106連接的另一端是第一端子121。第一布線111的布線寬度是0.1mm。在發送基板101的上表面重合接收基板102。
[0080]圖5是接收共振器107的俯視圖。
[0081]接收共振器107是直徑2.7mm的圓形，是環繞形狀(閉曲線形狀)的一部分通過接收共振狹縫117而開放的形狀。接收共振器107的布線寬度是0.1mm。即，接收共振器107與發送共振器106大小相同、形狀相同。
[0082]接收共振器107與第二布線112及第三布線113被物理連接。另外，接收共振器107與第二布線112及第三布線113也可以被不物理連接，只要電連接即可。
[0083]接收共振器107上的連接第二布線112及第三布線113的位置相對於接收共振狹縫117處於對稱的位置關係。具體來說，第二布線112的一端被連接到距接收共振器107的接收共振狹縫117部分的一端(點D)的距離為相當於接收共振器107的布線長的3/8長度的位置(點B1:第二連接部)。布線長的3/8長度換言之相當於電磁共振耦合器100所傳送的高頻信號的3/16波長。
[0084]並且，第三布線113被連接到距接收共振器107的接收共振狹縫117部分的一端(點D)的距離為相當於接收共振器107的布線長的5/8長度的位置(點Cl:第三連接部)。布線長的5/8長度換言之相當於電磁共振耦合器100所傳送的高頻信號的5/16波長。
[0085]此外，換言之，第三布線113被連接到距接收共振器107的接收共振狹縫117部分的另一端(點E)的距離為相當於接收共振器107的布線長的3/8長度的位置(點Cl)。
[0086]另外，接收共振器107上的點Al'是與重合於接收共振器107的發送共振器106的Al對應的點。
[0087]第二布線112的沒有與接收共振器107連接的另一端是第二端子122，第三布線113的沒有與接收共振器107連接的另一端是第三端子123。第二布線112及第三布線113的布線寬度是0.1mm。
[0088]另外，第一布線111與發送共振器106相連接的點Al的位置在實際上考慮輸入阻抗、製造偏差等而被微調。因此，點Al的位置也可以不與圖4所示那樣的位置完全一致。
[0089]同樣，第二布線112與接收共振器107相連接的點BI的位置以及第三布線113與接收共振器107相連接的點Cl在實際上考慮輸出阻抗、製造偏差等而被微調。因此，點BI及點Cl也可以不與圖5所示那樣的位置完全一致。
[0090]並且，考慮上述阻抗，也可以使第二布線112及第三布線113的布線寬度比第一布線111的布線寬度大。例如，相對於第一布線111的布線寬度0.1mm，也可以將第二布線112及第三布線113的布線寬度設為0.2mm。另外，第二布線112及第三布線113的布線寬度不限於此。
[0091]並且，發送共振器106和接收共振器107之間的距離是接收基板102的基板厚即
0.2mm。這在實施方式I中向電磁共振稱合器100輸入的6.0GHz的交流信號的波長(動作波長)的1/2以下。此時的波長是考慮了因發送共振器106和接收共振器107之間的介質(藍寶石)而引起的波長縮短率的波長。在這樣的條件下，換言之，發送共振器106和接收共振器107在近場區域中電磁共振耦合。
[0092]另外，發送共振器106和接收共振器107之間的距離不限於動作波長的1/2以下。在這以上也能動作。但是，發送共振器106和接收共振器107之間的距離在動作波長的1/2以下的情況下最有效地動作。
[0093](動作)
[0094]接著，對實施方式I的電磁共振耦合器100的動作進行說明。
[0095]從第一端子121輸入的高頻信號經由第一布線111被輸入發送共振器106。如上述那樣，發送共振器106和接收共振器107以所輸入的高頻信號(動作頻率6.0GHz)的波長的1/2以下的距離重合，進行電磁共振耦合。
[0096]發送共振器106由於布線的全長被設定為動作波長的1/2，因此被輸入到發送共振器106的高頻信號在發送共振器106中成為共振的狀態，附近的電磁場被激勵。通過利用發送共振器106將電磁場激勵，從而電磁共振耦合的接收共振器107中電磁場也同樣地被激勵。即，接收共振器107中，也成為6.0GHz的高頻信號進行共振的狀態。由此，交流信號以非接觸的方式向接收共振器107傳送。
[0097]另外，發送共振器106及接收共振器107的布線的全長被設定為動作波長的1/2的整數倍即可。換言之，在將動作波長設為λ、將n設為整數的情況下，發送共振器106及接收共振器107的布線的全長設定為(λ /2) Xn即可。即，發送共振器106及接收共振器107的布線的全長不限於動作波長的1/2。
[0098]如圖5所示，在接收共振器107內，在接收共振器107的一端(點D)和接收共振器107的另一端(點Ε)，從發送共振器106傳送的交流信號反射，是共振的狀態。
[0099]此時，可以認為點Cl處的高頻信號是點BI處的高頻信號在點E反射而到達Cl的信號。從點BI經由點E到達點Cl的路線的長度相當於所傳送的高頻信號的波長的1/2。因此，點Cl處的高頻信號的波形與點BI處的高頻信號具有1/2波長(180° )的相位差。SP，從點BI和點Cl分別輸出相位反轉後的信號。
[0100]接著，對將第一布線111與發送共振器106相連接的位置(點Al)、第二布線112及第三布線113與接收共振器107相連接的位置(點BI及點Cl)進行說明。
[0101]圖6是表示共振狀態的接收共振器107上的電壓、電流的關係的圖。
[0102]圖6是示意地表示出在向接收共振器107輸入了 6.0GHz高頻信號的共振狀態下、使圓形的接收共振器107的布線為直線的情況下電壓和電流怎樣分布的圖。
[0103]圖中的點Al'、點B1、點Cl、點D及E分別對應於圖5的相同符號的點。在向發送共振器106的點Al輸入了電力的情況下，在與發送共振器106電磁共振耦合的接收共振器107上的點ΑI'也被輸入與向點Al輸入的電力相同的電力。
[0104]共振狀態的接收共振器107具有圖6那樣的電壓、電流，因此在將點Al'的電力分配為2個的情況下，電力值成為一半的點為點BI及點Cl。點BI及點Cl如上所述那樣處於相對於接收共振狹縫117對稱的位置關係，點BI及點Cl所表現的信號的相位差為180°。
[0105]根據以上，電磁共振耦合器100作為單端/差動變換器來進行動作。
[0106]接著，使用數據(圖7及圖8)對上述的電磁共振耦合器100的動作進行說明。
[0107]圖7是表不向第一端子121輸入了信號的情況下的電磁共振稱合器100的信號傳送率的圖。
[0108]圖7的曲線圖的縱軸是信號傳送率。信號傳送率用分貝表示在第二端子122及第三端子123輸出的信號的電力相對於向第一端子121輸入的信號的電力之比。圖7的曲線圖的橫軸是向第一端子121輸入的信號的頻率。
[0109]如圖7所示可知:在向第一端子121輸入了 6.0GHz的高頻信號的情況下，在第二端子122及第三端子123，分別輸出具有向第一端子輸入的信號的電力的50% (- 3dB)左右的電力的信號。
[0110]這樣，可知在實施方式I中能夠將向第一端子121輸入的電力分配給第二端子122及第三端子123。
[0111]並且，在第二端子122及第三端子123輸出的電力的差小，向第一端子121輸入的電力被平均分配給第二端子122及第三端子123。
[0112]圖8是表示向第一端子121輸入了信號的情況下在第二端子122及第三端子123輸出的信號的相位的圖。
[0113]圖8的曲線圖的縱軸是在第二端子122及第三端子123輸出的信號的相位。圖8的曲線圖的橫軸是向第一端子121輸入的交流信號的頻率。
[0114]如圖8所示，在6.0GHz的頻帶中，在第二端子122輸出的信號的相位與在第三端子123輸出的信號的相位之差是180°。
[0115]以上，通過圖7及圖8可知，在電磁共振耦合器100中能夠將單端的信號變換為同振幅反相位的兩個差動信號。
[0116]圖1所示那樣的環形波導電路的布線長(圓周的長度)是所輸入的高頻信號的波長(動作波長)的2/3的長度，而實施方式I的電磁共振耦合器100中，發送共振器106及接收共振器107的布線長是動作波長的1/2的長度即可。因而，在用面積進行比較的情況下，發送共振器106及接收共振器107的面積是圖1的環形波導電路的面積的1/9。
[0117]這樣，根據本發明，通過利用電磁共振耦合，實現小型的單端/差動變換器。
[0118]另外，連接第一布線111的第一連接部(點Al)、連接第二布線112的第二連接部(點BI)、連接第三布線113的第三連接部(點Cl)的位置並不限定於上述記載。
[0119]另外，在實施方式I的電磁共振耦合器100中，發送共振器106及接收共振器107的表示基準電位的布線都是背面接地104。由於發送共振器106及接收共振器107沒有被物理連接，因此在發送基板101和接收基板102，信號的基準電位可以不一定相同。可以在發送基板101和接收基板102設置表示各自的基準電位的布線。
[0120]S卩，在發送基板101和接收基板102，能夠對接地進行絕緣來傳送信號。具體來講，例如也可以是，以OV基準向第一端子121輸入信號，以100V基準從第二端子122及第三端子123進行信號輸出。
[0121]並且，實施方式I中，對將單端信號變換為差動信號的例子進行了說明，但當然也能將差動信號變換為單端信號。具體來講，通過向第二端子122及第三端子123輸入同振幅反相位的高頻信號，從第一端子輸出單端的高頻信號。
[0122]並且，電磁共振耦合器100中，通過電磁共振耦合，能夠以非常低的損失來傳送信號。即，通過本發明能夠實現低損失的電力耦合/分配器。
[0123](實施方式2)
[0124]接著，參照附圖對實施方式2的電磁共振耦合器進行說明。實施方式I中，對發送共振器及接收共振器是圓形的所謂開環形的電磁共振耦合器100進行了說明，但發送共振器及接收共振器的形狀也可以是矩形。實施方式2中，如上所述，對發送共振器及接收共振器為矩形的情況下的電磁共振耦合器進行說明。
[0125]另外，關於以下的實施方式2中說明的電磁共振耦合器，與實施方式I中說明的電磁共振耦合器100的不同點主要是發送共振器及接收共振器的形狀。關於其他構成要素，在沒有特別說明的情況下，假設具有與實施方式I中說明的構成要素相同的功能而進行動作。[0126](構造)
[0127]圖9是使用了矩形的發送共振器及接收共振器的電磁共振耦合器200的立體圖。圖9中，僅特別示意地圖示出在基板上形成的發送共振器506 (第一共振布線)及接收共振器507 (第二共振布線)。
[0128]並且，圖10是用經過圖9的Y — Y'線並與基板的主面垂直的平面進行了切斷的情況下的電磁共振耦合器200的剖面圖。
[0129]實施方式2的電磁共振f禹合器200由發送基板501 (第一基板)、重合於發送基板101的接收基板502 (第二基板)、重合於接收基板502的蓋體基板503構成。
[0130]發送基板501、接收基板502以及蓋體基板503是電介質基板，例如是藍寶石基板。基板的材料不限定於藍寶石。例如，基板的材料也可以是矽。此外，發送基板501、接收基板502以及蓋體基板503也可以分別是不同材料的基板。
[0131]發送基板501、接收基板502以及蓋體基板的基板厚是0.2mm，但並不限定於此。發送基板501、接收基板502以及蓋體基板503各自的厚度也可以不同。
[0132]在發送基板501的背面，形成作為金屬布線的背面接地504。背面接地504是電磁共振耦合器200的表示信號的基準電位的接地布線。背面接地504的材料例如是金。
[0133]在發送基板501的上表面(或接收基板502的背面)，形成作為金屬布線的第一布線511 (第一輸入輸出布線)、通過發送共振狹縫(開放部)516而開放的矩形(環繞形狀)的發送共振器106 (第一共振布線)。發送共振器506與第一布線511的一端連接,第一布線511的另一端是第一端子521。
[0134]接收基板502以將發送基板501的發送共振器506覆蓋的方式與發送基板501重合。發送基板501與接收基板502以使俯視的情況下發送共振器506的輪廓與接收共振器507的輪廓一致的方式進行重合。另外，發送基板501與接收基板502以使俯視的情況下發送共振器506與接收共振器507點對稱的方式進行重合。
[0135]這裡，發送共振器506及接收共振器507的輪廓是在後述的圖12中以單點劃線表示的形狀。該情況下，輪廓一致是指除了相當於發送共振狹縫516及接收共振狹縫517的部分以外一致。
[0136]在接收基板502的上表面(或蓋體基板503的背面)，形成作為金屬布線的第二布線512 (第二輸入輸出布線)、第三布線513 (第三輸入輸出布線)、通過接收共振狹縫517而開放的矩形(環繞形狀)的接收共振器507 (第二共振布線)。接收共振器507與第二布線512及第三布線513的一端連接。第二布線512的另一端是第二端子522，第三布線513的另一端是第三端子523。
[0137]上述金屬布線的材料例如是金，但也可以是其他金屬材料。
[0138]蓋體基板503出於防止不需要的電磁波的影響等的目的而重合於接收基板502。
[0139]在蓋體基板503的上表面，形成有作為金屬布線的蓋體接地505。蓋體接地505是電磁共振耦合器200的表示信號的基準電位的接地布線。蓋體接地505的材料例如是金。
[0140]另外，這樣的蓋體基板及蓋體接地當然也可以在實施方式I的電磁共振耦合器100中設置。
[0141]接著，詳細說明發送共振器506及接收共振器507。
[0142]首先，說明發送共振器506。[0143]圖11是發送共振器506的俯視圖。
[0144]在發送基板501上設置的發送共振器506是布線的一部分通過發送共振狹縫516而開放的環繞形狀的布線。發送共振器506是具有5處以上的彎曲部的形狀。具體來講，發送共振器506是具有總計12處的彎曲部的形狀。這裡，彎曲部可以如圖11所示是角狀，也可以是曲線狀。
[0145]這樣，通過具有彎曲部，電磁共振耦合器200比電磁共振耦合器100進一步小型化。
[0146]發送共振器506是除了向內側凹陷的部分以外的外形(圖11的虛線)為矩形的布線，發送共振狹縫516設置在發送共振器506的上述外形(圖11的虛線)的內側。
[0147]此外，發送共振器506的環繞形狀除了發送共振狹縫516的部分以外，相對於其中心是對稱的形狀。發送共振器506的布線長相當於6.0GHz的交流信號的波長的1/2長度。此時的波長是考慮了由布線材料引起的波長縮短率的波長。
[0148]另外，發送共振器506 (接收共振器507)並不限定於圖11所示那樣的形狀。例如，也可以是圖11的虛線所示那樣的矩形(正方形或長方形)。
[0149]發送共振器506與第一布線511被物理連接。另外，發送共振器506與第一布線511也可以不被物理連接，電連接即可。
[0150]具體來講，第一布線511的一端連接在距發送共振器506的發送共振狹縫516部分的一端的距離為相當於發送共振器506的布線長的1/4長度的位置。連接在距作為發送共振狹縫516部分的一端的距離為相當於發送共振器506的布線長的1/4長度的位置。布線長的1/4長度換言之相當於電磁共振耦合器200所傳送的高頻信號的1/8波長左右。
[0151]第一布線511的另一端(沒有與發送共振器506連接的一側的端)是第一端子521。
[0152]在發送基板501的上表面重合著接收基板502。
[0153]接著，說明接收共振器507。
[0154]圖12是接收共振器507的俯視圖。
[0155]設置於接收基板502的接收共振器507是布線的一部分通過接收共振狹縫517而開放的環繞形狀的布線。
[0156]接收共振器507與發送共振器506大小相同、形狀相同。
[0157]接收共振器507與第二布線512及第三布線513被物理連接。另外，接收共振器507與第二布線512及第三布線513可也以不被物理連接，電連接即可。
[0158]接收共振器507上的連接第二布線512及第三布線513的位置相對於接收共振狹縫517處於對稱的位置關係。具體來講，第二布線512的一端連接在距接收共振器507的一端(接收共振狹縫517部分)的距離為相當於接收共振器507的布線長的3/8長度(動作波長的3/16)的位置。
[0159]此外，第三布線513的一端連接在距接收共振器507的另一端(接收共振狹縫517部分)的距離為相當於接收共振器507的布線長的3/8長度(動作波長的3/16)的位置。換言之，第三布線513的一端連接在距接收共振器507的一端的距離為相當於接收共振器507的布線長的5/8長度(動作波長的5/16)的位置。
[0160]第二布線512的沒有與接收共振器507連接的另一端是第二端子522，第三布線513的沒有與接收共振器507連接的另一端是第三端子523。[0161]發送基板501上的發送共振器506與接收基板502上的接收共振器507是使發送共振器506與接收共振器507的中心軸、發送共振器506與接收共振器507的中間的點為點對稱的關係。
[0162]另外，與實施方式I同樣，發送共振器506及接收共振器507的布線寬度是0.1mm。第一布線511、第二布線512以及第三布線513的布線寬度是0.1mm0此外，發送共振器506及接收共振器507的布線的外周的一邊是1.6_。
[0163](動作)
[0164]電磁共振稱合器200的動作原理及功能與實施方式I的電磁共振稱合器100相同，能夠將6.0GHz的高頻信號進行單端/差動變換並傳送。
[0165]從第一端子521輸入的高頻信號(6.0GHz)經由與第一連接部連接的第一布線511向發送共振器506輸入,在發送共振器506內共振而激勵電磁場。
[0166]若在發送共振器506中電磁場被激勵,貝U在接收共振器507中電磁場也同樣地被激勵。由此，高頻信號被傳播到接收共振器507。被傳播的高頻信號經由第二布線512及第三布線513，輸出到第二端子522及第三端子523。
[0167]此時，在接收共振器507上的連接著第二布線512的第二連接部、和接收共振器507上的連接著第三布線513的第三連接部，如實施方式I中說明的那樣，輸出相位相差180°的信號。此外，如實施方式I中說明的那樣，輸出的信號的振幅是輸入的高頻信號的振幅的1/2。
[0168]這樣，使用矩形的共振器也能夠實現將單端信號變換為差動信號的電磁共振耦合器。電磁共振耦合器200與使用實施方式I所述的開環形的共振器的情況相比，作為更小型的單端/差動變換機而進行動作。
[0169]另外，在電磁共振耦合器200中，在發送基板501和接收基板502，當然也能夠對接地進行絕緣而傳送信號。此外，在電磁共振耦合器200中當然也能夠將差動信號變換為單端信號。
[0170](補充)
[0171]此外，可以是，電磁共振耦合器100及電磁共振耦合器200中，在發送共振器及接收共振器的周邊設有表示所傳送的高頻信號的基準電位的接地布線(共面接地)。
[0172]此外，可以是，電磁共振耦合器100及電磁共振耦合器200中，接收共振器上的連接第二布線的第二連接部以及連接第三布線的第三連接部之間的中點通過布線或通孔而與接地布線連接。
[0173]圖13是表示在發送共振器506的周邊設置了共面接地的例子的圖。
[0174]圖14是表示在接收共振器507周邊設置了共面接地及隔離(isolation)布線的例子的圖。
[0175]如圖13所示，可以是，沿著發送共振器506及第一布線511的周邊，設置利用金屬導體形成的發送共面接地536。
[0176]此外，如圖14所示，可以是，沿著接收共振器507、第二布線512以及第三布線513的周邊，設置接收共面接地537。發送共面接地536及接收共面接地537的材料與其他布線相同，是金，但並不限定於此。
[0177]這樣，通過設置共面接地，能夠使所傳送的高頻信號的信號品質提高。[0178]此外，可以是，僅設置發送共面接地536及接收共面接地537中的任一方。
[0179]此外，如圖14所示，可以是，在接收共振器507上的連接第二布線512的第二連接部與連接第三布線513的第三連接部之間的中點，設置隔離布線540，將接收共面接地537與接收共振器507連接。
[0180]這樣，通過設置隔離布線，能夠使向第二布線512及第三布線513輸入輸出的高頻信號的信號品質提高。
[0181]此外，可以是，接收共振器507上的第二連接部與第三連接部之間的中點取代隔離布線540而利用通孔等與表示基準電位的接地布線連接。
[0182]另外，可以是，電磁共振耦合器100及電磁共振耦合器200中，發送共振器及接收共振器設置在一個基板的各個面上。具體來講，在基板的一個面上設置發送共振器及第一布線，在基板的另一個面上設置接收共振器、第二布線及第三布線。
[0183]以上，基於實施方式說明了本發明的一形態的電磁共振I禹合器。
[0184]根據本發明，實現作為小型的單端/差動變換器而動作的電磁共振耦合器。本發明的電磁共振耦合器中，電磁共振耦合的性質上能夠以非常低的損失傳送信號。此外，能夠將表示輸入信號和輸出信號的基準電位的接地彼此絕緣而傳送信號。
[0185]另外，本發明並不限定於這些實施方式或其變形例。只要不脫離本發明的主旨，將本領域技術人員想到的各種變形實施到本實施方式或其變形例中而得到的形態、或使不同的實施方式或其變形例中的構成要素組合而構築的形態也包含在本發明的範圍內。
[0186]工業實用性
[0187]本發明的電磁共振耦合器能夠作為小型、低損失的高頻信號分配/耦合器來使用，例如用於將單端信號和差動信號進行變換的變換器。
[0188]附圖標記說明
[0189]100,200 電磁共振耦合器
[0190]101,501 發送基板
[0191]102,502 接收基板
[0192]104,504 背面接地
[0193]106,506 發送共振器
[0194]107,507 接收共振器
[0195]111,511 第一布線
[0196]112,512 第二布線
[0197]113,513 第三布線
[0198]121,521 第一端子
[0199]122,522 第二端子
[0200]123,523 第三端子
[0201]116，516 發送共振狹縫
[0202]117，517 接收共振狹縫
[0203]503蓋體基板
[0204]505蓋體接地
[0205]536發送共面接地[0206]537接收共面接地
[0207]540隔離布線
【權利要求】
1.一種電磁共振耦合器，在第一共振布線及第二共振布線間以非接觸的方式傳送高頻信號，具備: 第一基板；以及 第二基板，與上述第一基板對置設置， 在上述第一基板上，設有: 上述第一共振布線，其形狀是，環繞形狀的一部分由於開放部而開放的形狀；以及 第一輸入輸出布線，連接於上述第一共振布線上的第一連接部， 在上述第二基板上，設有: 上述第二共振布線，具有與上述第一共振布線相同的布線寬度及相同的形狀； 第二輸入輸出布線，連接於上述第二共振布線上的第二連接部，該第二連接部位於距上述第二共振布線的一端為規定距離的位置；以及 第三輸入輸出布線，連接於上述第二共振布線上的第三連接部，該第三連接部位於距上述第二共振布線的另一端為上述規定距離的位置， 在從與上述第一基板的主面垂直的方向觀察的情況下，上述第一共振布線及上述第二共振布線點對稱地配置，並且上述第一共振布線及第二共振布線的輪廓一致， 在向上述電磁共振耦合器輸入了上述高頻信號的情況下，上述第二連接部及上述第三連接部的電力是上述第二共振布線的與上述第一連接部重疊的位置處的電力的1/2。
2.如權利要求1所述的電磁共振耦合器， 上述第一連接部設置在距上述第一共振布線的一端的距離為相當於上述第一共振布線的布線長的1/4長度的位置， 上述第二連接部設置在距上述第二共振布線的一端的距離為相當於上述第二共振布線的布線長的3/8長度的位置， 上述第三連接部設置在距上述第二共振布線的另一端的距離為相當於上述第二共振布線的布線長的3/8長度的位置。
3.如權利要求1或2所述的電磁共振耦合器， 上述第一共振布線及上述第二共振布線的布線長是該第一共振布線及該第二共振布線內的上述高頻信號的波長的1/2長度。
4.如權利要求1~3中任一項所述的電磁共振耦合器， 上述環繞形狀是圓形。
5.如權利要求1~3中任一項所述的電磁共振稱合器， 上述環繞形狀是矩形。
6.如權利要求1~3中任一項所述的電磁共振稱合器， 上述環繞形狀是具有至少5處以上的彎曲部的形狀。
7.如權利要求1~6中任一項所述的電磁共振稱合器， 與上述第一基板的主面垂直的方向上的上述第一共振布線和上述第二共振布線之間的距離是上述高頻信號的波長的1/2以下。
8.如權利要求1~7中任一項所述的電磁共振稱合器， 在上述第一基板的沒有設置上述第一共振布線的一側的面、或在上述第二基板的沒有設置上述第二共振布線的一側的面 ，設置表示上述高頻信號的基準電位的接地布線。
9.如權利要求1~8中任一項所述的電磁共振稱合器， 在上述第一基板上的上述第一共振布線及上述第一輸入輸出布線的周邊、以及上述第二基板上的上述第二共振布線、上述第二輸入輸出布線及上述第三輸入輸出布線的周邊，設置表示上述高頻信號的基準電位的接地布線。
10.如權利要求1~9中任一項所述的電磁共振耦合器， 上述第二共振布線通過與上述第二連接部和上述第三連接部之間的中點連接的布線或通孔，與表示上述高頻信號的基準電位的接地布線連接。
11.如權利要求1~10中任一項所述的電磁共振耦合器， 該電磁共振耦合器還具備蓋體基板，該蓋體基板與上述第一基板及上述第二基板中的某一個重合， 在上述蓋體基板的不與上述第一基板及上述第二基板中的某一個重合的一側的面，設置表示上述高頻信號的基準電位的接地布線。
12.如權利要求1~11中任一項所述的電磁共振耦合器， 上述第一基板與上述第二基板是一個基板， 在上述基板的一個面，設置上述第一共振布線以及上述第一輸入輸出布線， 在上述基板的另一個面，設置上述第二共振布線、上述第二輸入輸出布線以及上述第三輸入輸出布線。
【文檔編號】H01P5/10GK103503229SQ201380001149
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年1月28日 優先權日:2012年2月29日
【發明者】永井秀一, 丸野進 申請人:松下電器產業株式會社