电磁共振耦合器的制造方法
【专利摘要】具备：在发送基板(101)上设置的、环绕形状的一部分由于开放部而开放的形状的发送共振器(106)以及与发送共振器(106)上的第一连接部连接的第一布线(111)；在接收基板(102)上设置的接收共振器(107)、与接收共振器(107)上的第二连接部连接的第二布线(112)、以及与接收共振器(107)上的第三连接部连接的第三布线(113)；发送基板(101)与接收基板(102)对置设置，使得在从与发送基板(101)的主面垂直的方向观察的情况下，发送共振器(106)及接收共振器(107)为点对称，并且发送共振器(106)及接收共振器(107)的轮廓一致。
【专利说明】电磁共振耦合器
【技术领域】
[0001]本发明涉及以非接触方式进行高频信号的电力传送的电磁共振耦合器。
【背景技术】
[0002]将一个高频信号(单端信号)变换为同振幅反相位的两个差动信号的环形波导电路(例如参照专利文献I)作为微波波段的频率变换器等的构成要素而被广泛使用。通过使用这样的环形波导电路，能够用一个放大器对单端信号进行放大，从而能够对差动信号的各个进行放大。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平8 - 279707号公报发明概要
[0006]发明要解决的课题
[0007]上述的环形波导电路那样的将单端信号分配为同振幅反相位的两个差动信号的单端/差动变换器中，装置的小型化成为课题。
【发明内容】
[0008]因此，本发明提供一种可小型化的单端/差动变换器。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，本发明一实施方式的电磁共振耦合器，在第一共振布线及第二共振布线间以非接触的方式传送高频信号，具备:第一基板；以及第二基板，与上述第一基板对置设置；在上述第一基板上，设有:上述第一共振布线，其形状是，环绕形状的一部分由于开放部而开放的形状；以及第一输入输出布线，连接于上述第一共振布线上的第一连接部；在上述第二基板上，设有:上述第二共振布线，具有与上述第一共振布线相同的布线宽度及相同的形状；第二输入输出布线，连接于上述第二共振布线上的第二连接部，该第二连接部位于距上述第二共振布线的一端为规定距离的位置；以及第三输入输出布线，连接于上述第二共振布线上的第三连接部，该第三连接部位于距上述第二共振布线的另一端为上述规定距离的位置；在从与上述第一基板的主面垂直的方向观察的情况下，上述第一共振布线及上述第二共振布线点对称地配置，并且上述第一共振布线及第二共振布线的轮廓一致，在向上述电磁共振耦合器输入了上述高频信号的情况下，上述第二连接部及上述第三连接部的电力是上述第二共振布线的与上述第一连接部重叠的位置处的电力的1/2。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，通过利用电磁共振耦合，实现小型的单端/差动变换器。
【专利附图】
【附图说明】[0013]图1是环形波导电路的俯视图。
[0014]图2是实施方式I的电磁共振耦合器的立体图(透视图)。
[0015]图3是用经过图2的X — X'线并与基板的主面垂直的平面进行了切断的情况下的电磁共振耦合器的剖面图。
[0016]图4是发送共振器的俯视图。
[0017]图5是接收共振器的俯视图。
[0018]图6是表示共振状态下的接收共振器上的电压、电流的关系的图。
[0019]图7是表示将信号输入到第一端子的情况下的电磁共振耦合器的信号传送率的图。
[0020]图8是表示将信号输入到第一端子的情况下的被输出到第二端子及第三端子的信号的相位的图。
[0021]图9是使用了矩形的发送共振器及接收共振器的电磁共振耦合器的立体图。
[0022]图10是用经过图9的Y — Y'线并与基板的主面垂直的平面进行了切断的情况下的电磁共振耦合器的剖面图。
[0023]图11是矩形的发送共振器的俯视图。
[0024]图12是矩形的接收共振器的俯视图。
[0025]图13是表示在发送共振器的周边设有共面接地(coplanar ground)的例子的图。
[0026]图14是表示在接收共振器的周边设有共面接地及隔离布线的例子的图。
【具体实施方式】
[0027](本发明的基础知识)
[0028]如【背景技术】中说明的那样，专利文献I中记载的环形波导电路能够将一个高频信号(单端信号)变换为同振幅反相位的两个差动信号。
[0029]图1是表示专利文献I中记载的分布常数型的环形波导电路的构造的图。
[0030]各个端子阻抗为RO(—般来说是50Ω )，各端子用具有阻抗^2.RO的线路连结。
[0031]图1中,A是输入端子,B及D是输出端子,C是隔离(isolation)端子。通过使端子A~B间、端子B~C间、端子C~D间的距离(长度)为动作频率的I / 4波长，使端子A~D间的距离为3 / 4波长，从而从端子B及端子D输出同振幅反相位的信号，向端子C不输出信号。
[0032]在从端子A输入了高频信号的情况下，从端子A顺时针前进了 λ / 4环(ring)的信号和从端子A逆时针前进了 5 λ /4的信号到达端子B。即，两个信号同相位，因此上述两个信号被叠加并输出到端子B。
[0033]并且，同样，从端子A顺时针前进了 3 λ / 4的信号和逆时针前进了 3 λ / 4的信号到达端子D，这两个信号同相位，因此被叠加输出。
[0034]即，来自端子A的输入信号被分配输出到端子B和端子D，从端子B输出的信号的相位和从端子D输出的信号的相位反相(相位相差180° )。
[0035]这样，根据环形波导电路，能够将单端信号变换为差动信号。并且，相反，通过向端子B和端子D分别输入同振幅反相位的信号，从而向端子A输出具有向端子B及端子D输入的信号的振幅的2倍振幅的信号。[0036]上述的环形波导电路那样的将单端信号分配为同振幅反相位的两个差动信号的单端/差动变换器中，装置的小型化成为课题。
[0037]为了解决上述课题，本发明一实施方式的电磁共振耦合器，在第一共振布线及第二共振布线间以非接触的方式传送高频信号，具备:第一基板；以及第二基板，与上述第一基板对置设置；在上述第一基板上，设有:上述第一共振布线，其形状是，环绕形状的一部分由于开放部而开放的形状；以及第一输入输出布线，连接于上述第一共振布线上的第一连接部；在上述第二基板上，设有:上述第二共振布线，具有与上述第一共振布线相同的布线宽度及相同的形状；第二输入输出布线，连接于上述第二共振布线上的第二连接部，该第二连接部位于距上述第二共振布线的一端为规定距离的位置；以及第三输入输出布线，连接于上述第二共振布线上的第三连接部，该第三连接部位于距上述第二共振布线的另一端为上述规定距离的位置；在从与上述第一基板的主面垂直的方向观察的情况下，上述第一共振布线及上述第二共振布线点对称地配置，并且上述第一共振布线及第二共振布线的轮廓一致，在向上述电磁共振耦合器输入了上述高频信号的情况下，上述第二连接部及上述第三连接部的电力是上述第二共振布线的与上述第一连接部重叠的位置处的电力的1/2。
[0038]由此，实现利用了电磁共振耦合的非常小型的单端/差动变换器。此外，本发明的电磁共振耦合器能够实现信号的非接触传送，因此能够对输入输出端子间的接地进行分离(绝缘)。进而，由于利用了电磁共振耦合，因此能够实现损失少的非接触信号传送装置。
[0039]此外，可以是，上述第一连接部设置在距上述第一共振布线的一端的距离为相当于上述第一共振布线的布线长的1/4长度的位置；上述第二连接部设置在距上述第二共振布线的一端的距离为相当于上述第二共振布线的布线长的3/8长度的位置；上述第三连接部设置在距上述第二共振布线的另一端的距离为相当于上述第二共振布线的布线长的3/8长度的位置。
[0040]此外，可以是，上述第一共振布线及上述第二共振布线的布线长是该第一共振布线及该第二共振布线内的上述高频信号的波长的1/2长度。
[0041]此外，可以是，上述环绕形状是圆形。
[0042]此外，可以是，上述环绕形状是矩形，或是具有至少5处以上的弯曲部的形状。
[0043]由此，通过使共振布线为矩形、将弯曲部设置5处以上，能够进一步减小在基板上共振布线所占的面积。即，本发明的电磁共振耦合器作为更小型的单端/差动变换器而动作。
[0044]此外，可以是，与上述第一基板的主面垂直的方向上的上述第一共振布线和上述第二共振布线之间的距离是上述高频信号的波长的1/2以下。
[0045]由此，增强电磁共振耦合的效果，实现低损失的单端/差动变换器。
[0046]此外，可以是，在上述第一基板的没有设置上述第一共振布线的一侧的面、或在上述第二基板的没有设置上述第二共振布线的一侧的面，设置表示上述高频信号的基准电位的接地布线。
[0047]此外,可以是,在上述第一基板上的上述第一共振布线及上述第一输入输出布线的周边、以及上述第二基板上的上述第二共振布线、上述第二输入输出布线及上述第三输入输出布线的周边，设置表示上述高频信号的基准电位的接地布线。
[0048]此外，可以是，上述第二共振布线通过与上述第二连接部和上述第三连接部之间的中点连接的布线或通孔，与表示上述高频信号的基准电位的接地布线连接。
[0049]这样，通过适当地设置接地布线，能够提高所传送的信号的品质。
[0050]此外，可以是，还具备盖体基板，该盖体基板与上述第一基板及上述第二基板中的某一个重合，在上述盖体基板的不与上述第一基板及上述第二基板中的某一个重合的一侧的面，设置表示上述高频信号的基准电位的接地布线。
[0051]这样，通过设置盖体基板，防止不需要的电磁辐射，并且实现对来自外部的噪声耐受性强的单端/差动变换器。
[0052]此外，可以是，上述第一基板与上述第二基板是一个基板，在上述基板的一个面，设置上述第一共振布线以及上述第一输入输出布线，在上述基板的另一个面，设置上述第二共振布线、上述第二输入输出布线以及上述第三输入输出布线。
[0053]由此，能够使单端/差动变换器进一步小型化。
[0054]另外，以下说明的实施方式都表示总括的或具体的例子。以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例而不意图限定本发明。并且，关于以下的实施方式的构成要素中的、表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素来说明。
[0055](实施方式I)
[0056]以下，参照附图来说明实施方式I的电磁共振耦合器。
[0057](构造)
[0058]首先说明实施方式I的电磁共振耦合器100的构造。
[0059]图2是实施方式I的电磁共振耦合器100的立体图(透视图)。
[0060]图3是将图2的电磁共振耦合器100用经过基板的对角线的平面(经过图中X -V线并与基板的主面垂直的平面)切断后的情况下的剖面图。
[0061]实施方式I的电磁共振I禹合器100是以非接触方式传送6.0GHz的交流信号的电磁共振耦合器。即，电磁共振耦合器100的动作频率是6.0GHz。
[0062]电磁共振稱合器100由发送基板101 (第一基板)和重合于发送基板101的接收基板102 (第二基板)构成。
[0063]发送基板101及接收基板102是电介质基板，例如是蓝宝石基板。并且，基板厚都是0.2_。另外，在各基板之间，可以有空气等气体、液体、或其他的电介质材料。
[0064]在发送基板101的上表面,形成有作为金属布线的第一布线111 (第一输入输出布线)、形状的一部分通过发送共振狭缝(开放部)116而开放的圆形(开环形状)发送共振器106 (第一共振布线)。发送共振器106与第一布线111的一端连接,第一布线111的另一端是第一端子121。
[0065]接收基板102以将发送基板101的发送共振器106覆盖的方式与发送基板101重
入
口 ο
[0066]在接收基板102的上表面，形成有作为金属布线的第二布线112(第二输入输出布线)、第三布线113 (第三输入输出布线)、形状的一部分通过接收共振狭缝117而开放的圆形(开环形状)的接收共振器107 (第二共振布线)。接收共振器107与第二布线112及第三布线113的一端连接。第二布线112的另一端为第二端子122，第三布线113的另一端为第三端子123。并且，接收共振器107与发送共振器106大小相同、形状相同。[0067]上述金属布线的材料例如是金，但也可以是其他的金属材料。
[0068]并且，在发送基板101的背面，形成有作为金属布线的背面接地104。背面接地104是电磁共振耦合器100的表示信号的基准电位的接地布线。背面接地104的材料例如是金。
[0069]发送基板101与接收基板102重合，使得从与发送基板101的主面垂直的方向观察的情况(俯视的情况)下，发送共振器106的轮廓与接收共振器107的轮廓一致。另外，发送基板101和接收基板102重合，使得在俯视的情况下发送共振器106与接收共振器107成为点对称的关系。
[0070]另外，发送共振器106的轮廓与接收共振器107的轮廓一致还包括发送共振器106的轮廓与接收共振器107的轮廓在制造误差的范围内不同的情况。
[0071]这里，发送共振器106的轮廓如下那样定义。假定在发送共振器106中不设置发送共振狭缝116、从而发送共振器106为环绕形状的闭合布线的情况下，该环绕形状的闭合布线具有内周侧(内侧)的轮廓和外周侧(外侧)的轮廓，该内周侦彳(内侦D的轮廓规定由该环绕形状的闭合的布线包围的区域，该外周侧(外侧)的轮廓与上述内周侧的轮廓一起，规定上述环绕形状的闭合的布线的形状。发送共振器106的轮廓是指这两个轮廓中的外周侧的轮廓。另外，换言之，上述内周侧的轮廓和上述外周侧的轮廓规定发送共振器106的布线宽度，外周侧的轮廓规定发送共振器106的占有面积。另外，接收共振器107的轮廓也被同样定义。
[0072]即，实施方式I中，发送共振器106及接收共振器107的轮廓是发送共振器106及接收共振器107的最外的形状，是圆。该情况下，轮廓一致是指除了相当于发送共振狭缝116及接收共振狭缝117的部分以外一致。
[0073]另外，轮廓一致是指，包含电磁共振耦合器100的发送基板101和接收基板102的组装偏差、在制造工序中产生的发送共振器106及接收共振器107的尺寸偏差在内而实质上一致。即，轮廓一致不意味着必须完全一致。
[0074]接着，使用图4及图5来详细说明各基板。
[0075]图4是发送共振器106的俯视图。
[0076]发送共振器106是直径2.7mm的圆形，是环绕形状(闭曲线形状)的一部分通过发送共振狭缝116而开放的形状。发送共振器106的布线长相当于6.0GHz的交流信号的波长的1/2的长度。发送共振器106的布线宽度是0.1mm。
[0077]发送共振器106的布线长(圆周的长度)相当于电磁共振耦合器100所传送的高频信号的1/2波长左右。此时的波长是考虑了因布线材料引起的波长缩短率的波长。
[0078]发送共振器106与第一布线111被物理连接。另外，发送共振器106与第一布线111也可以不被物理连接，只要电连接即可。具体来说，第一布线111的一端被连接到距发送共振器106的发送共振狭缝116部分的一端的距离为相当于发送共振器106的布线长的1/4长度的位置(点Al:第一连接部)。布线长的1/4长度换言之相当于电磁共振耦合器100所传送的高频信号的1/8波长左右。
[0079]第一布线111的没有与发送共振器106连接的另一端是第一端子121。第一布线111的布线宽度是0.1mm。在发送基板101的上表面重合接收基板102。
[0080]图5是接收共振器107的俯视图。
[0081]接收共振器107是直径2.7mm的圆形，是环绕形状(闭曲线形状)的一部分通过接收共振狭缝117而开放的形状。接收共振器107的布线宽度是0.1mm。即，接收共振器107与发送共振器106大小相同、形状相同。
[0082]接收共振器107与第二布线112及第三布线113被物理连接。另外，接收共振器107与第二布线112及第三布线113也可以被不物理连接，只要电连接即可。
[0083]接收共振器107上的连接第二布线112及第三布线113的位置相对于接收共振狭缝117处于对称的位置关系。具体来说，第二布线112的一端被连接到距接收共振器107的接收共振狭缝117部分的一端(点D)的距离为相当于接收共振器107的布线长的3/8长度的位置(点B1:第二连接部)。布线长的3/8长度换言之相当于电磁共振耦合器100所传送的高频信号的3/16波长。
[0084]并且，第三布线113被连接到距接收共振器107的接收共振狭缝117部分的一端(点D)的距离为相当于接收共振器107的布线长的5/8长度的位置(点Cl:第三连接部)。布线长的5/8长度换言之相当于电磁共振耦合器100所传送的高频信号的5/16波长。
[0085]此外，换言之，第三布线113被连接到距接收共振器107的接收共振狭缝117部分的另一端(点E)的距离为相当于接收共振器107的布线长的3/8长度的位置(点Cl)。
[0086]另外，接收共振器107上的点Al'是与重合于接收共振器107的发送共振器106的Al对应的点。
[0087]第二布线112的没有与接收共振器107连接的另一端是第二端子122，第三布线113的没有与接收共振器107连接的另一端是第三端子123。第二布线112及第三布线113的布线宽度是0.1mm。
[0088]另外，第一布线111与发送共振器106相连接的点Al的位置在实际上考虑输入阻抗、制造偏差等而被微调。因此，点Al的位置也可以不与图4所示那样的位置完全一致。
[0089]同样，第二布线112与接收共振器107相连接的点BI的位置以及第三布线113与接收共振器107相连接的点Cl在实际上考虑输出阻抗、制造偏差等而被微调。因此，点BI及点Cl也可以不与图5所示那样的位置完全一致。
[0090]并且，考虑上述阻抗，也可以使第二布线112及第三布线113的布线宽度比第一布线111的布线宽度大。例如，相对于第一布线111的布线宽度0.1mm，也可以将第二布线112及第三布线113的布线宽度设为0.2mm。另外，第二布线112及第三布线113的布线宽度不限于此。
[0091]并且，发送共振器106和接收共振器107之间的距离是接收基板102的基板厚即
0.2mm。这在实施方式I中向电磁共振稱合器100输入的6.0GHz的交流信号的波长(动作波长)的1/2以下。此时的波长是考虑了因发送共振器106和接收共振器107之间的介质(蓝宝石)而引起的波长缩短率的波长。在这样的条件下，换言之，发送共振器106和接收共振器107在近场区域中电磁共振耦合。
[0092]另外，发送共振器106和接收共振器107之间的距离不限于动作波长的1/2以下。在这以上也能动作。但是，发送共振器106和接收共振器107之间的距离在动作波长的1/2以下的情况下最有效地动作。
[0093](动作)
[0094]接着，对实施方式I的电磁共振耦合器100的动作进行说明。
[0095]从第一端子121输入的高频信号经由第一布线111被输入发送共振器106。如上述那样，发送共振器106和接收共振器107以所输入的高频信号(动作频率6.0GHz)的波长的1/2以下的距离重合，进行电磁共振耦合。
[0096]发送共振器106由于布线的全长被设定为动作波长的1/2，因此被输入到发送共振器106的高频信号在发送共振器106中成为共振的状态，附近的电磁场被激励。通过利用发送共振器106将电磁场激励，从而电磁共振耦合的接收共振器107中电磁场也同样地被激励。即，接收共振器107中，也成为6.0GHz的高频信号进行共振的状态。由此，交流信号以非接触的方式向接收共振器107传送。
[0097]另外，发送共振器106及接收共振器107的布线的全长被设定为动作波长的1/2的整数倍即可。换言之，在将动作波长设为λ、将n设为整数的情况下，发送共振器106及接收共振器107的布线的全长设定为(λ /2) Xn即可。即，发送共振器106及接收共振器107的布线的全长不限于动作波长的1/2。
[0098]如图5所示，在接收共振器107内，在接收共振器107的一端(点D)和接收共振器107的另一端(点Ε)，从发送共振器106传送的交流信号反射，是共振的状态。
[0099]此时，可以认为点Cl处的高频信号是点BI处的高频信号在点E反射而到达Cl的信号。从点BI经由点E到达点Cl的路线的长度相当于所传送的高频信号的波长的1/2。因此，点Cl处的高频信号的波形与点BI处的高频信号具有1/2波长(180° )的相位差。SP，从点BI和点Cl分别输出相位反转后的信号。
[0100]接着，对将第一布线111与发送共振器106相连接的位置(点Al)、第二布线112及第三布线113与接收共振器107相连接的位置(点BI及点Cl)进行说明。
[0101]图6是表示共振状态的接收共振器107上的电压、电流的关系的图。
[0102]图6是示意地表示出在向接收共振器107输入了 6.0GHz高频信号的共振状态下、使圆形的接收共振器107的布线为直线的情况下电压和电流怎样分布的图。
[0103]图中的点Al'、点B1、点Cl、点D及E分别对应于图5的相同符号的点。在向发送共振器106的点Al输入了电力的情况下，在与发送共振器106电磁共振耦合的接收共振器107上的点ΑI'也被输入与向点Al输入的电力相同的电力。
[0104]共振状态的接收共振器107具有图6那样的电压、电流，因此在将点Al'的电力分配为2个的情况下，电力值成为一半的点为点BI及点Cl。点BI及点Cl如上所述那样处于相对于接收共振狭缝117对称的位置关系，点BI及点Cl所表现的信号的相位差为180°。
[0105]根据以上，电磁共振耦合器100作为单端/差动变换器来进行动作。
[0106]接着，使用数据(图7及图8)对上述的电磁共振耦合器100的动作进行说明。
[0107]图7是表不向第一端子121输入了信号的情况下的电磁共振稱合器100的信号传送率的图。
[0108]图7的曲线图的纵轴是信号传送率。信号传送率用分贝表示在第二端子122及第三端子123输出的信号的电力相对于向第一端子121输入的信号的电力之比。图7的曲线图的横轴是向第一端子121输入的信号的频率。
[0109]如图7所示可知:在向第一端子121输入了 6.0GHz的高频信号的情况下，在第二端子122及第三端子123，分别输出具有向第一端子输入的信号的电力的50% (- 3dB)左右的电力的信号。
[0110]这样，可知在实施方式I中能够将向第一端子121输入的电力分配给第二端子122及第三端子123。
[0111]并且，在第二端子122及第三端子123输出的电力的差小，向第一端子121输入的电力被平均分配给第二端子122及第三端子123。
[0112]图8是表示向第一端子121输入了信号的情况下在第二端子122及第三端子123输出的信号的相位的图。
[0113]图8的曲线图的纵轴是在第二端子122及第三端子123输出的信号的相位。图8的曲线图的横轴是向第一端子121输入的交流信号的频率。
[0114]如图8所示，在6.0GHz的频带中，在第二端子122输出的信号的相位与在第三端子123输出的信号的相位之差是180°。
[0115]以上，通过图7及图8可知，在电磁共振耦合器100中能够将单端的信号变换为同振幅反相位的两个差动信号。
[0116]图1所示那样的环形波导电路的布线长(圆周的长度)是所输入的高频信号的波长(动作波长)的2/3的长度，而实施方式I的电磁共振耦合器100中，发送共振器106及接收共振器107的布线长是动作波长的1/2的长度即可。因而，在用面积进行比较的情况下，发送共振器106及接收共振器107的面积是图1的环形波导电路的面积的1/9。
[0117]这样，根据本发明，通过利用电磁共振耦合，实现小型的单端/差动变换器。
[0118]另外，连接第一布线111的第一连接部(点Al)、连接第二布线112的第二连接部(点BI)、连接第三布线113的第三连接部(点Cl)的位置并不限定于上述记载。
[0119]另外，在实施方式I的电磁共振耦合器100中，发送共振器106及接收共振器107的表示基准电位的布线都是背面接地104。由于发送共振器106及接收共振器107没有被物理连接，因此在发送基板101和接收基板102，信号的基准电位可以不一定相同。可以在发送基板101和接收基板102设置表示各自的基准电位的布线。
[0120]S卩，在发送基板101和接收基板102，能够对接地进行绝缘来传送信号。具体来讲，例如也可以是，以OV基准向第一端子121输入信号，以100V基准从第二端子122及第三端子123进行信号输出。
[0121]并且，实施方式I中，对将单端信号变换为差动信号的例子进行了说明，但当然也能将差动信号变换为单端信号。具体来讲，通过向第二端子122及第三端子123输入同振幅反相位的高频信号，从第一端子输出单端的高频信号。
[0122]并且，电磁共振耦合器100中，通过电磁共振耦合，能够以非常低的损失来传送信号。即，通过本发明能够实现低损失的电力耦合/分配器。
[0123](实施方式2)
[0124]接着，参照附图对实施方式2的电磁共振耦合器进行说明。实施方式I中，对发送共振器及接收共振器是圆形的所谓开环形的电磁共振耦合器100进行了说明，但发送共振器及接收共振器的形状也可以是矩形。实施方式2中，如上所述，对发送共振器及接收共振器为矩形的情况下的电磁共振耦合器进行说明。
[0125]另外，关于以下的实施方式2中说明的电磁共振耦合器，与实施方式I中说明的电磁共振耦合器100的不同点主要是发送共振器及接收共振器的形状。关于其他构成要素，在没有特别说明的情况下，假设具有与实施方式I中说明的构成要素相同的功能而进行动作。[0126](构造)
[0127]图9是使用了矩形的发送共振器及接收共振器的电磁共振耦合器200的立体图。图9中，仅特别示意地图示出在基板上形成的发送共振器506 (第一共振布线)及接收共振器507 (第二共振布线)。
[0128]并且，图10是用经过图9的Y — Y'线并与基板的主面垂直的平面进行了切断的情况下的电磁共振耦合器200的剖面图。
[0129]实施方式2的电磁共振f禹合器200由发送基板501 (第一基板)、重合于发送基板101的接收基板502 (第二基板)、重合于接收基板502的盖体基板503构成。
[0130]发送基板501、接收基板502以及盖体基板503是电介质基板，例如是蓝宝石基板。基板的材料不限定于蓝宝石。例如，基板的材料也可以是硅。此外，发送基板501、接收基板502以及盖体基板503也可以分别是不同材料的基板。
[0131]发送基板501、接收基板502以及盖体基板的基板厚是0.2mm，但并不限定于此。发送基板501、接收基板502以及盖体基板503各自的厚度也可以不同。
[0132]在发送基板501的背面，形成作为金属布线的背面接地504。背面接地504是电磁共振耦合器200的表示信号的基准电位的接地布线。背面接地504的材料例如是金。
[0133]在发送基板501的上表面(或接收基板502的背面)，形成作为金属布线的第一布线511 (第一输入输出布线)、通过发送共振狭缝(开放部)516而开放的矩形(环绕形状)的发送共振器106 (第一共振布线)。发送共振器506与第一布线511的一端连接,第一布线511的另一端是第一端子521。
[0134]接收基板502以将发送基板501的发送共振器506覆盖的方式与发送基板501重合。发送基板501与接收基板502以使俯视的情况下发送共振器506的轮廓与接收共振器507的轮廓一致的方式进行重合。另外，发送基板501与接收基板502以使俯视的情况下发送共振器506与接收共振器507点对称的方式进行重合。
[0135]这里，发送共振器506及接收共振器507的轮廓是在后述的图12中以单点划线表示的形状。该情况下，轮廓一致是指除了相当于发送共振狭缝516及接收共振狭缝517的部分以外一致。
[0136]在接收基板502的上表面(或盖体基板503的背面)，形成作为金属布线的第二布线512 (第二输入输出布线)、第三布线513 (第三输入输出布线)、通过接收共振狭缝517而开放的矩形(环绕形状)的接收共振器507 (第二共振布线)。接收共振器507与第二布线512及第三布线513的一端连接。第二布线512的另一端是第二端子522，第三布线513的另一端是第三端子523。
[0137]上述金属布线的材料例如是金，但也可以是其他金属材料。
[0138]盖体基板503出于防止不需要的电磁波的影响等的目的而重合于接收基板502。
[0139]在盖体基板503的上表面，形成有作为金属布线的盖体接地505。盖体接地505是电磁共振耦合器200的表示信号的基准电位的接地布线。盖体接地505的材料例如是金。
[0140]另外，这样的盖体基板及盖体接地当然也可以在实施方式I的电磁共振耦合器100中设置。
[0141]接着，详细说明发送共振器506及接收共振器507。
[0142]首先，说明发送共振器506。[0143]图11是发送共振器506的俯视图。
[0144]在发送基板501上设置的发送共振器506是布线的一部分通过发送共振狭缝516而开放的环绕形状的布线。发送共振器506是具有5处以上的弯曲部的形状。具体来讲，发送共振器506是具有总计12处的弯曲部的形状。这里，弯曲部可以如图11所示是角状，也可以是曲线状。
[0145]这样，通过具有弯曲部，电磁共振耦合器200比电磁共振耦合器100进一步小型化。
[0146]发送共振器506是除了向内侧凹陷的部分以外的外形(图11的虚线)为矩形的布线，发送共振狭缝516设置在发送共振器506的上述外形(图11的虚线)的内侧。
[0147]此外，发送共振器506的环绕形状除了发送共振狭缝516的部分以外，相对于其中心是对称的形状。发送共振器506的布线长相当于6.0GHz的交流信号的波长的1/2长度。此时的波长是考虑了由布线材料引起的波长缩短率的波长。
[0148]另外，发送共振器506 (接收共振器507)并不限定于图11所示那样的形状。例如，也可以是图11的虚线所示那样的矩形(正方形或长方形)。
[0149]发送共振器506与第一布线511被物理连接。另外，发送共振器506与第一布线511也可以不被物理连接，电连接即可。
[0150]具体来讲，第一布线511的一端连接在距发送共振器506的发送共振狭缝516部分的一端的距离为相当于发送共振器506的布线长的1/4长度的位置。连接在距作为发送共振狭缝516部分的一端的距离为相当于发送共振器506的布线长的1/4长度的位置。布线长的1/4长度换言之相当于电磁共振耦合器200所传送的高频信号的1/8波长左右。
[0151]第一布线511的另一端(没有与发送共振器506连接的一侧的端)是第一端子521。
[0152]在发送基板501的上表面重合着接收基板502。
[0153]接着，说明接收共振器507。
[0154]图12是接收共振器507的俯视图。
[0155]设置于接收基板502的接收共振器507是布线的一部分通过接收共振狭缝517而开放的环绕形状的布线。
[0156]接收共振器507与发送共振器506大小相同、形状相同。
[0157]接收共振器507与第二布线512及第三布线513被物理连接。另外，接收共振器507与第二布线512及第三布线513可也以不被物理连接，电连接即可。
[0158]接收共振器507上的连接第二布线512及第三布线513的位置相对于接收共振狭缝517处于对称的位置关系。具体来讲，第二布线512的一端连接在距接收共振器507的一端(接收共振狭缝517部分)的距离为相当于接收共振器507的布线长的3/8长度(动作波长的3/16)的位置。
[0159]此外，第三布线513的一端连接在距接收共振器507的另一端(接收共振狭缝517部分)的距离为相当于接收共振器507的布线长的3/8长度(动作波长的3/16)的位置。换言之，第三布线513的一端连接在距接收共振器507的一端的距离为相当于接收共振器507的布线长的5/8长度(动作波长的5/16)的位置。
[0160]第二布线512的没有与接收共振器507连接的另一端是第二端子522，第三布线513的没有与接收共振器507连接的另一端是第三端子523。[0161]发送基板501上的发送共振器506与接收基板502上的接收共振器507是使发送共振器506与接收共振器507的中心轴、发送共振器506与接收共振器507的中间的点为点对称的关系。
[0162]另外，与实施方式I同样，发送共振器506及接收共振器507的布线宽度是0.1mm。第一布线511、第二布线512以及第三布线513的布线宽度是0.1mm0此外，发送共振器506及接收共振器507的布线的外周的一边是1.6_。
[0163](动作)
[0164]电磁共振稱合器200的动作原理及功能与实施方式I的电磁共振稱合器100相同，能够将6.0GHz的高频信号进行单端/差动变换并传送。
[0165]从第一端子521输入的高频信号(6.0GHz)经由与第一连接部连接的第一布线511向发送共振器506输入,在发送共振器506内共振而激励电磁场。
[0166]若在发送共振器506中电磁场被激励,贝U在接收共振器507中电磁场也同样地被激励。由此，高频信号被传播到接收共振器507。被传播的高频信号经由第二布线512及第三布线513，输出到第二端子522及第三端子523。
[0167]此时，在接收共振器507上的连接着第二布线512的第二连接部、和接收共振器507上的连接着第三布线513的第三连接部，如实施方式I中说明的那样，输出相位相差180°的信号。此外，如实施方式I中说明的那样，输出的信号的振幅是输入的高频信号的振幅的1/2。
[0168]这样，使用矩形的共振器也能够实现将单端信号变换为差动信号的电磁共振耦合器。电磁共振耦合器200与使用实施方式I所述的开环形的共振器的情况相比，作为更小型的单端/差动变换机而进行动作。
[0169]另外，在电磁共振耦合器200中，在发送基板501和接收基板502，当然也能够对接地进行绝缘而传送信号。此外，在电磁共振耦合器200中当然也能够将差动信号变换为单端信号。
[0170](补充)
[0171]此外，可以是，电磁共振耦合器100及电磁共振耦合器200中，在发送共振器及接收共振器的周边设有表示所传送的高频信号的基准电位的接地布线(共面接地)。
[0172]此外，可以是，电磁共振耦合器100及电磁共振耦合器200中，接收共振器上的连接第二布线的第二连接部以及连接第三布线的第三连接部之间的中点通过布线或通孔而与接地布线连接。
[0173]图13是表示在发送共振器506的周边设置了共面接地的例子的图。
[0174]图14是表示在接收共振器507周边设置了共面接地及隔离(isolation)布线的例子的图。
[0175]如图13所示，可以是，沿着发送共振器506及第一布线511的周边，设置利用金属导体形成的发送共面接地536。
[0176]此外，如图14所示，可以是，沿着接收共振器507、第二布线512以及第三布线513的周边，设置接收共面接地537。发送共面接地536及接收共面接地537的材料与其他布线相同，是金，但并不限定于此。
[0177]这样，通过设置共面接地，能够使所传送的高频信号的信号品质提高。[0178]此外，可以是，仅设置发送共面接地536及接收共面接地537中的任一方。
[0179]此外，如图14所示，可以是，在接收共振器507上的连接第二布线512的第二连接部与连接第三布线513的第三连接部之间的中点，设置隔离布线540，将接收共面接地537与接收共振器507连接。
[0180]这样，通过设置隔离布线，能够使向第二布线512及第三布线513输入输出的高频信号的信号品质提高。
[0181]此外，可以是，接收共振器507上的第二连接部与第三连接部之间的中点取代隔离布线540而利用通孔等与表示基准电位的接地布线连接。
[0182]另外，可以是，电磁共振耦合器100及电磁共振耦合器200中，发送共振器及接收共振器设置在一个基板的各个面上。具体来讲，在基板的一个面上设置发送共振器及第一布线，在基板的另一个面上设置接收共振器、第二布线及第三布线。
[0183]以上，基于实施方式说明了本发明的一形态的电磁共振I禹合器。
[0184]根据本发明，实现作为小型的单端/差动变换器而动作的电磁共振耦合器。本发明的电磁共振耦合器中，电磁共振耦合的性质上能够以非常低的损失传送信号。此外，能够将表示输入信号和输出信号的基准电位的接地彼此绝缘而传送信号。
[0185]另外，本发明并不限定于这些实施方式或其变形例。只要不脱离本发明的主旨，将本领域技术人员想到的各种变形实施到本实施方式或其变形例中而得到的形态、或使不同的实施方式或其变形例中的构成要素组合而构筑的形态也包含在本发明的范围内。
[0186]工业实用性
[0187]本发明的电磁共振耦合器能够作为小型、低损失的高频信号分配/耦合器来使用，例如用于将单端信号和差动信号进行变换的变换器。
[0188]附图标记说明
[0189]100,200 电磁共振耦合器
[0190]101,501 发送基板
[0191]102,502 接收基板
[0192]104,504 背面接地
[0193]106,506 发送共振器
[0194]107,507 接收共振器
[0195]111,511 第一布线
[0196]112,512 第二布线
[0197]113,513 第三布线
[0198]121,521 第一端子
[0199]122,522 第二端子
[0200]123,523 第三端子
[0201]116，516 发送共振狭缝
[0202]117，517 接收共振狭缝
[0203]503盖体基板
[0204]505盖体接地
[0205]536发送共面接地[0206]537接收共面接地
[0207]540隔离布线
【权利要求】
1.一种电磁共振耦合器，在第一共振布线及第二共振布线间以非接触的方式传送高频信号，具备: 第一基板；以及 第二基板，与上述第一基板对置设置， 在上述第一基板上，设有: 上述第一共振布线，其形状是，环绕形状的一部分由于开放部而开放的形状；以及 第一输入输出布线，连接于上述第一共振布线上的第一连接部， 在上述第二基板上，设有: 上述第二共振布线，具有与上述第一共振布线相同的布线宽度及相同的形状； 第二输入输出布线，连接于上述第二共振布线上的第二连接部，该第二连接部位于距上述第二共振布线的一端为规定距离的位置；以及 第三输入输出布线，连接于上述第二共振布线上的第三连接部，该第三连接部位于距上述第二共振布线的另一端为上述规定距离的位置， 在从与上述第一基板的主面垂直的方向观察的情况下，上述第一共振布线及上述第二共振布线点对称地配置，并且上述第一共振布线及第二共振布线的轮廓一致， 在向上述电磁共振耦合器输入了上述高频信号的情况下，上述第二连接部及上述第三连接部的电力是上述第二共振布线的与上述第一连接部重叠的位置处的电力的1/2。
2.如权利要求1所述的电磁共振耦合器， 上述第一连接部设置在距上述第一共振布线的一端的距离为相当于上述第一共振布线的布线长的1/4长度的位置， 上述第二连接部设置在距上述第二共振布线的一端的距离为相当于上述第二共振布线的布线长的3/8长度的位置， 上述第三连接部设置在距上述第二共振布线的另一端的距离为相当于上述第二共振布线的布线长的3/8长度的位置。
3.如权利要求1或2所述的电磁共振耦合器， 上述第一共振布线及上述第二共振布线的布线长是该第一共振布线及该第二共振布线内的上述高频信号的波长的1/2长度。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电磁共振耦合器， 上述环绕形状是圆形。
5.如权利要求1~3中任一项所述的电磁共振稱合器， 上述环绕形状是矩形。
6.如权利要求1~3中任一项所述的电磁共振稱合器， 上述环绕形状是具有至少5处以上的弯曲部的形状。
7.如权利要求1~6中任一项所述的电磁共振稱合器， 与上述第一基板的主面垂直的方向上的上述第一共振布线和上述第二共振布线之间的距离是上述高频信号的波长的1/2以下。
8.如权利要求1~7中任一项所述的电磁共振稱合器， 在上述第一基板的没有设置上述第一共振布线的一侧的面、或在上述第二基板的没有设置上述第二共振布线的一侧的面 ，设置表示上述高频信号的基准电位的接地布线。
9.如权利要求1~8中任一项所述的电磁共振稱合器， 在上述第一基板上的上述第一共振布线及上述第一输入输出布线的周边、以及上述第二基板上的上述第二共振布线、上述第二输入输出布线及上述第三输入输出布线的周边，设置表示上述高频信号的基准电位的接地布线。
10.如权利要求1~9中任一项所述的电磁共振耦合器， 上述第二共振布线通过与上述第二连接部和上述第三连接部之间的中点连接的布线或通孔，与表示上述高频信号的基准电位的接地布线连接。
11.如权利要求1~10中任一项所述的电磁共振耦合器， 该电磁共振耦合器还具备盖体基板，该盖体基板与上述第一基板及上述第二基板中的某一个重合， 在上述盖体基板的不与上述第一基板及上述第二基板中的某一个重合的一侧的面，设置表示上述高频信号的基准电位的接地布线。
12.如权利要求1~11中任一项所述的电磁共振耦合器， 上述第一基板与上述第二基板是一个基板， 在上述基板的一个面，设置上述第一共振布线以及上述第一输入输出布线， 在上述基板的另一个面，设置上述第二共振布线、上述第二输入输出布线以及上述第三输入输出布线。
【文档编号】H01P5/10GK103503229SQ201380001149
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年1月28日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】永井秀一, 丸野进 申请人:松下电器产业株式会社